KR20090062434A - 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한능동조향 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은, 차량의 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치에 있어서, 상기 차량의 속도를 감지하기 위한 차속 센서, 상기 차량의 조향휠의 입력 조향각을 감지하기 위한 조향각 센서 및 상기 차량의 상태가 고속주행중 급조향 조건이 아니면 가변기어비맵에서 획득한 가변기어비와 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하고 상기 차량의 상태가 고속주행중 급조향 조건이면 조향각속도 게인맵에서 획득한 조향각속도 게인, 상기 가변기어비 및 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하여 상기 차량이 조향되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동조향 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 차량의 고속주행 중 위험상황을 회피하기 위하여 운전자가 급조향하는 경우에 차량의 조향각속도를 계산하여 일정 비율만큼 가변기어비를 높여주어 고속주행중 급조향 상황에서의 운전자 조향 입력에 대한 목표 조향각 출력을 조절함으로써 차량의 주행 안정성을 높이는 효과가 있다.

AFS, 주행안정성, 급조향, 조향각속도

Description

고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 방법 및 그 장치{Method and Apparatus for Improving Driving Stability in Abrupt Steering While Driving with High Speed in Active Front Steering}

본 발명은 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 차량의 고속주행 중 위험상황을 회피하기 위하여 운전자가 급조향하는 경우에 차량의 조향각속도를 계산하여 일정 비율만큼 가변기어비를 높여주어 고속주행중 급조향 상황에서의 운전자 조향 입력에 대한 목표 조향각 출력을 조절함으로써 차량의 주행 안정성을 높이기 위한 능동조향 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

능동조향장치(Active Front Steering: AFS)는 차속의 변화에 따라서 목표 조향각 대비 운전자의 입력 조향각의 비율(=조향비)을 변경함으로써 차량이 저속일 때는 입력 조향각 대비 목표 조향각을 증가시켜 조작 편이성을 확보하고 고속에서는 입력 조향각 대비 목표 조향각을 감소시켜 궁극적으로 고속 직진주행 안정성을 확보하는 기능을 가지고 있다.

도 1은 종래의 능동조향 장치에서 목표 조향각을 산출하는 방법을 도시한 블 록도이다.

도 1에 도시하듯이 차량의 속도에 따라 가변기어비맵을 참조하여 가변기어비를 획득하여 차량의 속도에 따른 가변기어비를 조절하여 차량의 안정적 운행을 돕는다. 도 1에서는 가변기어비가 차량의 목표 조향비가 된다.

도 1의 가변기어비맵에서 도시하듯이 차속이 20 km/h 미만일 때는 가변기어비가 일정한 큰 값을 가지다가 차속이 증가함에 따라 가변기어비가 차츰 감소하여 차속이 120 km/h 이상일 때에 가변기어비가 최소치가 되도록 맵을 설정하여 가변기어비를 조절한다.

이와 같은 가변기어비 변화 기능을 가지는 능동조향 장치를 사용하면 차량이 저속일 때는 조금만 핸들을 돌려도 조향이 많이 이루어져 조향의 편이성이 증대되고 차량이 고속일 때는 핸들을 다소 많이 움직이더라도 조향이 덜 이루어짐으로 인해 조향의 고속주행 안정성을 증대시킨다.

하지만 차량을 고속으로 주행하다가 갑자기 앞에 장애물이 나타나거나 앞 차량이 급제동하는 바람에 추돌 위험이 발생했을 때 운전자는 급조향함으로써 위험을 회피하고자 하는 상황이 발생할 수 있다.

이와 같이 고속주행 중 급조향을 하게 되는 경우 가변기어비가 작으므로 고속주행 중에 급조향하던 운전자의 의도한 조향각보다 작은 조향출력이 발생하게 된다. 따라서 운전자가 차량을 급회피시키고자 하는 목적을 달성하지 못하게 될 가능성을 높여 차량의 주행안전을 위협하는 문제점이 발생한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 차량의 고속주행 중 위험상황을 회피하기 위하여 운전자가 급조향하는 경우에 차량의 조향각속도를 계산하여 일정 비율만큼 가변기어비를 높여 고속주행중 급조향 상황에서의 운전자 조향 입력에 대한 목표 조향각 출력을 조절함으로써 차량의 주행 안정성을 높이는 데 그 주된 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차량의 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치에 있어서, 상기 차량의 속도를 감지하기 위한 차속 센서, 상기 차량의 조향휠의 입력 조향각을 감지하기 위한 조향각 센서 및 상기 차량의 상태가 고속주행중 급조향 조건이 아니면 가변기어비맵에서 획득한 가변기어비와 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하고 상기 차량의 상태가 고속주행중 급조향 조건이면 조향각속도 게인맵에서 획득한 조향각속도 게인, 상기 가변기어비 및 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하여 상기 차량이 조향되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동조향 장치를 제공한다.

또한 전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차량의 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 방법에 있어서, (a) 상기 차량의 조향휠의 입력 조향각 및 상기 차량의 속도를 검출하는 단계, (b) 상기 조향휠의 조향각속도를 계산하는 단계, (c) 상기 차량의 상태가 고속주행중 급조향 조건인지 판단하는 단계, (d) 상기 단계 (c)의 판단 결과 상기 차량의 상태가 상기 고속주행중 급조향 조건이 아니면 가변기어비맵에서 획득한 가변기어비와 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하는 단계, (e) 상기 단계 (c)의 판단 결과 상기 차량의 상태가 상기 고속주행중 급조향 조건이면 조향각속도 게인맵에서 획득한 조향각속도 게인, 상기 가변기어비 및 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동조향 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 차량의 고속주행 중 위험상황을 회피하기 위하여 운전자가 급조향하는 경우에 차량의 조향각속도를 계산하여 일정 비율만큼 가변기어비를 높여주어 급조향 상황에서의 운전자 조향 입력에 대한 목표 조향각 출력을 조절함으로써 차량의 주행 안정성을 높이는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도 2에서 본 발명의 일 실시예에 따른 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치는 제어부(210), 조향각 센서(212) 및 차속 센 서(214)를 포함한다.

차속 센서(214)는 차량의 속도를 감지하며 조향각 센서(212)는 차량의 조향휠(미도시)의 입력 조향각을 감지한다.

제어부(210)는 차량의 상태가 고속주행중 급조향 조건이 아니면 가변기어비맵에서 획득한 가변기어비와 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하고 차량의 상태가 고속주행중 급조향 조건이면 조향각속도 게인맵에서 획득한 조향각속도 게인, 가변기어비 및 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하여 차량이 조향되도록 제어한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치에서 목표 조향각을 산출하는 방법을 도시한 블록도이다.

고속주행중 급조향 조건이란 차량의 속도가 고속주행 상황이고, 차량이 전방의 장애물을 피하고자 임계 조향각속도 이상의 조향각속도로 조향되되 조향된 입력 조향각이 임계 조향각 이상인 것을 말한다. 본 실시예에서는 임계 조향각속도가 360도/초, 임계 조향각이 30도, 고속주행 상황은 차량 속도가 80 km/h 이상인 경우를 가정하였다.

입력 조향각, 차량 속도 및 계산된 조향각속도로부터 고속주행중 급조향 조건임이 판단되면 제어부(210) 내에 저장된 조향각속도 게인맵 및 가변기어비맵을 참조하여 조향각속도 게인 및 가변기어비를 획득한다. 여기서 획득한 조향각속도 게인 및 가변기어비맵을 곱하여 목표 조향비를 계산하고 이 조향비와 운전자의 입 력 조향각을 곱하여 목표 조향각을 계산한다.

이 때 제어부(210)는 계산된 목표 조향각만큼 추종하도록 조향모터(216)를 구동하여 차량의 주행안정성을 도모한다.

도 3에 도시하듯이, 차량이 고속주행 중 급조향하는 상황이 되면 조향각속도 게인맵(312)에서 조향각속도 게인(302)을 획득한다. 여기서 획득된 조향각속도 게인(302)과 가변기어비맵(100)에서 획득한 가변기어비(304)를 곱하여 차량의 목표 조향비(308)를 계산한다. 이 때 계산된 목표 조향비(308)에 운전자의 입력 조향각을 곱하면 목표 조향각(310)이 계산된다.

만일 차량의 상태가 고속주행중 급조향 조건이 아니면 가변기어비맵에서 획득한 가변기어비와 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각(310)을 계산한다. 따라서 도 3에서 이 경우는 조향각속도 게인(302)이 1이 되어 조향각속 게인, 가변기어비 및 입력 조향각을 곱하더라도 가변기어비와 입력 조향각을 곱한 값으로 목표 조향각(310)이 계산될 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치에서 조향각속도 게인맵(312)을 도시한 도면이다.

도 4에 도시하듯이, 조향각속도 게인맵(312)은 차량의 조향각속도 값이 증가함에 따라 증가하는 조향각속도 게인을 갖다가 조향각속도 게인이 무한정 커지지 않도록 일정 값 이상에서는 제한된 한도 내의 값을 갖도록 설정된다. 또한 차량의 조향각 속도가 임의의 값을 갖는다고 가정할 때 설정된 조향각 속도 게인은 상기 차량의 속도가 증가함에 따라 큰 값을 갖는다. 이는 능동조향 장치의 가변기어비가 차량의 속도가 증가함에 따라 감소하는 값을 가지므로 급조향시에는 이를 보상하기 위한 것이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치의 조향제어 방법을 도시한 흐름도이다.

도 5에 도시하듯이, 먼저 조향휠의 입력 조향각 및 차량 속도를 검출(S502)한 후 조향휠의 조향각속도를 계산(S504)한다.

이 때 주행상황이 고속주행중 급조향 조건인지를 판단(S506)한다. 여기서 고속주행중 급조향 조건이란 차량의 속도가 고속주행 상황이고, 차량이 전방의 장애물을 피하고자 임계 조향각속도 이상의 조향각속도로 조향되되 조향된 입력 조향각이 임계 조향각 이상인 것을 말한다. 본 실시예에서는 고속주행중 급조향 조건을 조향각속도가 360도/초 이상, 조향휠의 조향각이 30 도 이상 및 차량 속도가 80 km/h 이상인 경우를 가정하였다. 본 임계 조향각속도, 운전자의 임계 조향각 및 차량 속도는 차량의 락투락 회전수, 기어비 및 차량의 특성 등에 따라서 다른 값을 가질 수 있으며 해당 차량이 최적의 고속주행 위험회피성을 갖도록 설정된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치의 조향제어 방법에서 목표 조향각을 산출하는 방법은 도3에 도시한 것과 같은 방법으로 산출한다.

이 때 차량의 상태가 상기 고속주행중 급조향 조건이 아니면 가변기어비맵에서 획득한 가변기어비와 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하며 만일 차량의 상태가 상기 고속주행중 급조향 조건이면 조향각속도 게인맵에서 획득한 조 향각속도 게인, 가변기어비 및 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산한다.

즉, 차량이 고속주행중 급조향 조건이 아니라면 조향각속도 게인을 1로 세팅(S510)하고 가변기어비맵을 참조하여 가변기어비를 획득(S512)한 후 조향각속도 게인과 가변기어비를 곱하고 입력 조향각을 곱하면 목표 조향각이 계산(S514)된다.

만일 차량이 고속주행중 급조향 조건이라면 조향각속도 게인맵에서 조향각속도 게인을 획득(S508)한다. 조향각속도 게인이 획득된 이후에 가변기어비맵을 참조하여 가변기어비를 획득(S512)한 후 조향각속도 게인과 가변기어비를 곱하고 입력 조향각을 곱하면 목표 조향각이 계산(S514)된다.

여기서 조향각속도 게인맵은 조향휠의 조향각속도 값이 증가함에 따라 증가하는 조향각속도 게인을 갖되 조향각속도가 소정 조향각속도 이상이면 조향각속도 게인이 더 이상 커지지 않는 일정한 값을 갖고, 조향휠의 조향각속도가 임의의 값을 갖는다고 가정할 때 조향각속도 게인은 상기 차량의 속도가 증가함에 따라 큰 값을 갖도록 설정된다.

이와 같이 계산된 목표 조향각만큼 조향하도록 제어함으로써 차량의 급회피를 도와주도록 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위 가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의하면, 차량의 고속주행 중 위험상황을 회피하기 위하여 운전자가 급조향하는 경우에 차량의 조향각속도를 계산하여 일정 비율만큼 가변기어비를 높여주어 고속주행중 급조향 상황에서의 운전자 조향 입력에 대한 목표 조향각 출력을 조절함으로써 차량의 주행 안정성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 종래의 능동조향 장치에서 목표 조향각을 산출하는 방법을 도시한 블록도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치의 구성을 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치에서 목표 조향각을 산출하는 방법을 도시한 블록도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치에서 목표 조향각을 산출하는 방법을 도시한 블록도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치에서 조향각속도 게인맵을 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치의 조향제어 방법을 도시한 흐름도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 가변기어비맵 210: 제어부

212: 조향각 센서 214: 차속 센서

216: 조향 모터 302: 조향각속도 게인

304: 가변기어비 308: 목표 조향비

310: 목표 조향각 312: 조향각속도 게인맵

Claims (6)

1. 차량의 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 장치(Active Front Steering: AFS)에 있어서,

   상기 차량의 속도를 감지하기 위한 차속 센서;

   상기 차량의 조향휠의 입력 조향각을 감지하기 위한 조향각 센서; 및

   상기 차량의 상태가 고속주행중 급조향 조건이 아니면 가변기어비맵에서 획득한 가변기어비와 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하고 상기 차량의 상태가 고속주행중 급조향 조건이면 조향각속도 게인맵에서 획득한 조향각속도 게인, 상기 가변기어비 및 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하여 상기 차량이 조향되도록 제어하는 제어부

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동조향 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고속주행중 급조향 조건은,

   상기 차량의 속도가 고속주행 상황이고, 상기 차량이 전방의 장애물을 피하고자 임계 조향각속도 이상의 조향각속도로 조향되되 조향된 상기 입력 조향각이 임계 조향각 이상인 것을 특징으로 하는 능동조향 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 조향각속도 게인맵은,

   상기 조향휠의 조향각속도 값이 증가함에 따라 증가하는 조향각속도 게인을 갖되 상기 조향각속도가 소정 조향각속도 이상이면 상기 조향각속도 게인이 더 이상 커지지 않는 일정한 값을 갖고, 상기 조향휠의 조향각속도가 임의의 값을 갖는다고 가정할 때 상기 조향각속도 게인은 상기 차량의 속도가 증가함에 따라 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 능동조향 장치.
4. 차량의 고속주행 중 급조향시 주행안정성을 향상시키기 위한 능동조향 방법에 있어서,

   (a) 상기 차량의 조향휠의 입력 조향각 및 상기 차량의 속도를 검출하는 단계;

   (b) 상기 조향휠의 조향각속도를 계산하는 단계;

   (c) 상기 차량의 상태가 고속주행중 급조향 조건인지 판단하는 단계;

   (d) 상기 단계 (c)의 판단 결과 상기 차량의 상태가 상기 고속주행중 급조향 조건이 아니면 가변기어비맵에서 획득한 가변기어비와 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하는 단계;

   (e) 상기 단계 (c)의 판단 결과 상기 차량의 상태가 상기 고속주행중 급조향 조건이면 조향각속도 게인맵에서 획득한 조향각속도 게인, 상기 가변기어비 및 상기 입력 조향각의 곱으로 목표 조향각을 계산하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동조향 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 고속주행중 급조향 조건은,

   상기 차량의 속도가 고속주행 상황이고, 상기 차량이 전방의 장애물을 피하고자 임계 조향각속도 이상의 조향각속도로 조향되되 조향된 상기 입력 조향각이 임계 조향각 이상인 것을 특징으로 하는 능동조향 방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 조향각속도 게인맵은,

   상기 조향휠의 조향각속도 값이 증가함에 따라 증가하는 조향각속도 게인을 갖되 상기 조향각속도가 소정 조향각속도 이상이면 상기 조향각속도 게인이 더 이상 커지지 않는 일정한 값을 갖고, 상기 조향휠의 조향각속도가 임의의 값을 갖는다고 가정할 때 상기 조향각속도 게인은 상기 차량의 속도가 증가함에 따라 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 능동조향 방법.

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