KR20120064219A - 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 핸들의 토크를 검출하는 토크 센서, 차량의 속도를 검출하는 차속 센서, 차량 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서, 상기 센서들로부터 각각의 토크, 차속 및 조향각 정보를 입력받아 차량 상태에 대한 적정한 토크값을 연산하여 MDPS 모터를 구동하는 MDPS ECU, 차량에 구비되어 차선을 감지하는 차선감지센서, 차선감지센서를 통해 검출된 차선의 위치정보를 토크값으로 변환시켜 차량의 차선 이탈을 막는 보조 토크값을 발생시키는 LKAS ECU; 및 LKAS ECU로부터 보조 토크값을 인가받아 보조 토크값의 적용 필요상황인지를 판단하여 적용 필요상황시 토크센서로부터 출력된 토크값에 적용하여 토크 보상이 이루어지게 하는 LKAS 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치 및 그 방법{AID-STEERING APPARATUS FOR KEEPING TARGET STEER AND METHOD OF THE SAME}

본 발명은 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LKAS에서 연산된 보조 토크값을 인가받아 보조토크값을 적용할 상황인지의 여부를 판단하여 운전자의 조향 토크와 더불어 자동적으로 차선 이탈을 방지할 수 있는 조향 보정처리를 수행할 수 있게 된 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치 및 그 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 통상적으로 자동차의 조향장치로는 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 동력 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 1990년대 이후 전기 모터를 이용한 전동식 조향장치(EPS: Electric Power Steering)가 점차 보편화하고 있다.

기존의 유압식 동력 조향장치는 동력을 보조해 주는 동력원인 유압 펌프가 엔진에 의해 구동되어 조향 휠의 회전 여부와 관계없이 항상 에너지를 소모하는 데 비해서 전동식 조향장치는 조향 휠이 회전하여 토크가 발생하면 전기 에너지로 구동되는 모터가 조향 보조 동력을 제공한다. 따라서 전동식 조향장치를 사용하는 경우 유압식 동력 조향장치에 비해 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.

통상적인 전동식 조향장치는 발생 토크, 차속, 조향각 등을 이용하여 운전자의 조향 의도와 자동차의 운행 상황 등을 파악하고 종합적으로 고려하여 조향 보조력을 생성한 후, 전동 제어 모터를 통해 조향 컬럼, 랙바, 랙앤 피니언 등으로 전달함으로써 운전자로 하여금 더욱 쉽게 운전할 수 있도록 하고, 자동차가 더욱 안전하게 운행할 수 있도록 한다.

도 1a, 1b는 종래의 차선유지 조력시스템 및 전동식 조향시스템의 작동원리 및 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

종래의 전동식 조향장치는 차량 핸들의 토크를 검출하는 토크 센서(10), 차량의 속도를 검출하는 차속 센서(6), 차량 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서(8), 토크 센서(10)와 차속 센서(6) 및 조향각 센서(8)에서 검출된 각각의 토크, 차속 및 조향각 정보를 입력받아 차량 상태에 대한 적정한 목표 전류값을 연산하고, 연산된 목표 전류값에 대응하는 제어신호를 출력하는 MDPS 제어부(14), 그 MDPS 제어부(14)가 내부에 구비되어 MDPS 모터(16)를 구동하는 MDPS ECU(12)를 포함한다.

최근 이러한 종래의 전동식 조향장치는 LKAS(Lane Keeping Assistance System)과 연동되어 복합적인 조향을 수행하도록 사용하는 기술이 출시된 바, LKAS 시스템은 차량(4)에 탑재된 센서를 통해 차선(2)을 검출하고, 검출된 차선의 위치정보를 토크값으로 변환시켜 차량의 차선 이탈을 막는 보조 시스템이다.

따라서, LKAS(Lane Keeping Assistance System)의 정상적인 동작을 위해서는 LKAS 시스템에서 요구한 토크값을 실제 차량의 조향에 적용해주는 시스템이 필요하다고 하겠다. 이를 위해 현재 차량의 조향장치로 사용되는 EPS(Electric Power Streering)시스템과 LKAS(Lane Keeping Assistance System)의 긴밀한 협조가 필요하다고 하겠다.

종래의 EPS(Electric Power Streering)시스템은 차속 및 운전자의 요구토크 입력을 이용 차량의 조향에 필요한 출력값을 계산하여 조향이 이루어지나, LKAS(Lane Keeping Assistance System)에서 차량의 방향을 바로 잡기 위한 요구 토크값이 인가되어도 EPS는 반응하지 않는다는 문제가 있었다.

즉, LKAS(Lane Keeping Assistance System)에서 차량의 방향을 바로 잡기 위한 보조 토크값을 연산하여 출력해도, 현재 개발된 EPS 시스템이 그 보조 토크값을 조향에 반영하지 않으므로 LKAS 기술은 무용지물이 되고 있다는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, LKAS에서 연산된 보조 토크값을 인가받아 보조토크값을 적용할 상황인지의 여부를 판단하여 운전자의 조향 토크와 더불어 자동적으로 차선 이탈을 방지할 수 있는 조향 보정처리를 수행할 수 있게 된 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치는 차량 핸들의 토크를 검출하는 토크 센서; 차량의 속도를 검출하는 차속 센서; 차량 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서; 상기 토크 센서, 차속 센서 및 조향각 센서로부터 각각의 토크, 차속 및 조향각 정보를 입력받아 차량 상태에 대한 적정한 토크값을 연산하여 MDPS 모터를 구동하는 MDPS ECU; 차량에 구비되어 차선을 감지하는 차선감지센서; 상기 차선감지센서를 통해 검출된 차선의 위치정보를 토크값으로 변환시켜 차량의 차선 이탈을 막는 보조 토크값을 발생시키는 LKAS ECU; 및 상기 LKAS ECU로부터 보조 토크값을 인가받아 보조 토크값의 적용 필요상황인지를 판단하여 적용 필요상황시 토크센서로부터 출력된 토크값에 적용하여 토크 보상이 이루어지게 하는 LKAS 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 LKAS ECU는 그 내부에, 상기 토크 센서와 차속 센서 및 조향각 센서에서 검출된 각각의 토크, 차속 및 조향각 정보를 입력받고, 상기 차선감지센서로부터 차선에 대한 각도와 이격거리에 대한 정보를 수신하여 요구토크값을 연산하고, 그 요구토크를 상기 LKAS 신호처리부로 인가하는 LKAS 제어부와; 차선에 대한 각도와 이격거리에 대응된 조향값 정보를 연산하는 대응 조향각 연산부가 포함된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 보조 토크값의 적용 필요상황은 순차적으로, CAN 신호가 적합하고, Alive Count값이 적합하고, 전체 전송된 신호의 합을 통해 연산된 Check Sum값이 적합하며, 보조 토크값이 적합한 상황인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 보조 토크값의 적용은 토크센서로부터 인가된 실제 운전자 조향으로 인한 토크값과, LKAS를 통해 산출된 차선 감지를 통한 보조 토크값을 합산 처리하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 목표 조향 유지를 위한 보조 조향방법은 운전자의 핸들 조작에 따른 토크값이 인가되는 단계와; LKAS로부터 차선 감지로 인한 보조 토크값이 인가되는 단계와; CAN 신호가 적합한지의 여부를 판단하는 단계와; Alive Count값이 적합한지를 판단하는 단계와; 전체 전송된 신호의 합을 통해 연산된 Check Sum값이 적합한지를 판단하는 단계와; LKAS로부터 인가된 보조 토크값이 적합한 지를 판단하는 단계와; 실제 운전자 토크에 보조 토크값을 적용하는 단계와; MDPS 토크값을 연산하는 단계와; MDPS 모터로 연산된 토크값을 입력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 보조 토크값의 적용은 실제 운전자 토크에 보조 토크값을 합산 처리하는 것임을 특징으로 하는 목표 조향 유지를 위한 보조 조향방법이 제공된다.

본 발명은 LKAS와 MDPS시스템의 협조제어로 LKAS시스템을 구현할 수 있다. 단순한 운전자입력에 의한 차량의 구동하는 방식에서 운전자의 입력이외의 다른 시스템의 작동으로 운전자 조향에 도움을 줄 수 있으므로, 운전자가 실수로 차선을 이탈할 때 LKAS에서 요구된 토크값을 MDPS가 동작함으로서 실제 차량의 차선이탈을 방지한다는 장점이 있으며, 추가적인 하드웨어가 필요하지 않아서 경제적이라는 장점이 있다.

도 1a, 1b는 종래의 차선유지 조력시스템 및 전동식 조향시스템의 작동원리 및 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치의 회로구성을 도시한 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치를 통해 출력된 합산토크값을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치의 신호흐름을 도시한 플로우챠트이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치 및 그 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치의 회로구성을 도시한 블록구성도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치를 통해 출력된 합산토크값을 나타내는 도면이다.

이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치는 LKAS에서 연산된 보조 토크값을 인가받아 보조토크값을 적용할 상황인지의 여부를 판단하여 운전자의 조향 토크와 더불어 자동적으로 차선 이탈을 방지할 수 있는 조향 보정처리를 수행할 수 있게 된 장치이다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치는 기본적으로 운전자의 조향신호를 전동력으로 변환하여 발생하는 MDPS(Motor Driven Power Streering)(또는 EPS(Electric Power Streering))의 조향토크로 주행하면서 차선 유지에 필요한 토크신호를 발생하는 LKAS(Lane Keeping Assistance System)로부터 토크신호가 인가되고 그 토크신호가 타당성과 적합성을 갖춘 신호인 경우, 상기 MDPS로 입력도는 토크신호(즉, 토크센서의 출력신호임)와 LKAS의 요구토크를 오버레이함으로써 운전자의 주행실수를 자동으로 보정할 수 있게 한 협조 제어장치이다.

보다 상세하게, 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치는 그 내부에 차량 핸들의 토크를 검출하는 토크 센서(10)와; 차량의 속도를 검출하는 차속 센서(6)와; 차량 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서(8)가 포함된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치는 그 내부에 상기 센서(6,8,10)들로부터 각각의 토크, 차속 및 조향각 정보를 입력받아 차량 상태에 대한 적정한 토크값을 연산하여 MDPS 모터(16)를 구동하는 MDPS ECU(30)가 포함된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치는 그 내부에 종래의 LKAS에 구비된 구성과 동일하게, 차량(4)에 구비되어 차선(2)을 감지하는 차선감지센서(22)와; 그 차선감지센서(22)를 통해 검출된 차선의 위치정보를 토크값으로 변환시켜 차량의 차선 이탈을 막는 보조 토크값을 발생시키는 LKAS ECU(20)가 포함된다.

또, 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치는 그 내부에 상기 LKAS ECU(20)로부터 보조 토크값(차선이탈을 방지하기 위한 토크값)을 인가받아 보조 토크값의 적용 필요상황인지를 판단하여 적용 필요상황시 토크센서(10)로부터 출력되는 토크신호에 적용하여 토크 보상이 이루어지게 하는 LKAS 신호처리부(32)가 포함된다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치에 포함된 상기 LKAS ECU(20)는 그 내부에, 상기 토크 센서(10)와 차속 센서(6) 및 조향각 센서(8)에서 검출된 각각의 토크, 차속 및 조향각 정보를 입력받고, 상기 차선감지센서(22)로부터 차선에 대한 각도와 이격거리에 대한 정보를 수신하여 요구토크값을 연산하고, 그 요구토크를 상기 LKAS 신호처리부(32)로 인가하는 LKAS 제어부(26)와; 차선에 대한 각도와 이격거리에 대응된 조향값 정보를 연산하는 대응 조향각 연산부(24)가 포함된다.

여기서, 상기 LKAS 신호처리부(32)는 운전자의 조향력에 비례한 토크신호를 발생시키는 MDPS ECU(30)에 대해 상기 LKAS ECU(20)로부터 인가받은 요구토크(차선이탈을 방지하기 위한 토크)를 적용할 것인지의 여부를 판단해야 하는 바, 이때 상기 요구 토크의 적용 필요상황은 순차적으로, CAN 신호가 적합하고, Alive Count값이 적합하고, 전체 전송된 신호의 합을 통해 연산된 Check Sum값이 적합하며, 보조 토크값이 적합한 상황인 경우 적용이 가능한 상황으로 판단하게 된다.

또한, 상기 요구토크의 적용이란 토크센서(10)로부터 인가된 실제 운전자 조향으로 인한 토크값과, LKAS를 통해 산출된 차선 감지를 통한 보조 토크값을 합산 처리하는 것을 의미한다. 이는 가산기를 통해 오버레이가 구현될 수 있다.

상기한 구성의 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치의 기능과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치의 신호흐름을 도시한 플로우챠트이다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치는 운전자의 조향신호를 전동력으로 변환하여 발생하는 MDPS(Motor Driven Power Streering)(또는 EPS(Electric Power Streering))의 조향토크로 주행함을 기본으로 한다.

그 상태에서, 본 발명의 일실시예에 따른 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치는 LKAS로부터 차선 감지로 인한 보조 토크값이 인가되는 지를 판단한다.

즉, 상기 LKAS ECU(20)로부터 차선 이탈방지를 위한 요구 토크가 인가되는 지를 상기 LKAS 신호처리부(32)가 판단한다. 예컨대, 운전자의 실수로 차선을 이탈하고자 하는 경우라면 상기 LKAS(Lane Keeping Assistance System)는 상기 LKAS 신호처리부(32)로 차선 이탈방지를 위한 요구토크를 지령한다.

그러면, 상기 LKAS 신호처리부(32)는 그 요구토크가 타당성과 적합성을 갖춘 신호인 지를 판단하는 바, 순차적으로 4가지 조건을 만족하는 지를 판단한다. 그 중 첫째로는 해당 요구토크 신호가 CAN 통신을 통해 인가되므로 그 CAN 신호가 적합한지의 여부를 판단하는 것이다.

두번째, 상기 LKAS 신호처리부(32)는 Alive Count값이 적합한지를 판단하며, 셋째로, 전체 전송된 신호의 합을 통해 연산된 Check Sum값이 적합한지를 판단하고, 넷째로 LKAS로부터 인가된 보조 토크값(요구토크)이 적합한 지를 판단한다.

즉, 상기 LKAS 신호처리부(32)는 요구토크가 인가되어졌을 때 차량의 CAN시스템으로부터 신호가 입력되어졌기 때문에 CAN신호에 대한 적합성을 판단한다. LKAS로부터 전송되어진 신호의 적합성을 판단하기 위해 입력된 전/후 신호의 차이를 연산한 Alive Count값, 그리고 전체 전송된 신호의 합을 통해 연산된 Check Sum값을 통해 통신의 적합성을 판단한다. 그리고, 토크값의 적합성유무를 판단 후 모든 순차 조건을 만족하였을 때, 상기 토크센서(10)의 출력라인에 구성된 가산기에 오버레이 처리될 수 있도록 전달된다.

그러면, 오버레이 처리된 가산 토크값(입력값)은 도 3에 도시된 바와 같으며, 상기 MDPS 조향 연산부(34)로 입력되어 MDPS 토크값이 연산되고, 그 출력신호인 토크값을 MDPS 모터(16)로 투입되게 제어한다.

반면에, 상기한 4가지 항목중 하나라도 Fault가 발생시 LKAS 시스템의 요구토크는 더해지지 않고 운전자로부터 발생한 토크값만 MDPS시스템의 로직입력값으로 들어가게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

6: 차속센서 8:조향각센서
10: 토크센서 20:LKAS ECU
30: MDPS ECU 32:LKAS 신호처리부

Claims (6)

1. 차량 핸들의 토크를 검출하는 토크 센서;
   차량의 속도를 검출하는 차속 센서;
   차량 핸들의 조향각을 검출하는 조향각 센서;
   상기 토크 센서, 차속 센서 및 조향각 센서로부터 각각의 토크, 차속 및 조향각 정보를 입력받아 차량 상태에 대한 적정한 토크값을 연산하여 MDPS 모터를 구동하는 MDPS ECU;
   차량에 구비되어 차선을 감지하는 차선감지센서;
   상기 차선감지센서를 통해 검출된 차선의 위치정보를 토크값으로 변환시켜 차량의 차선 이탈을 막는 보조 토크값을 발생시키는 LKAS ECU; 및
   상기 LKAS ECU로부터 보조 토크값을 인가받아 보조 토크값의 적용 필요상황인지를 판단하여 적용 필요상황시 토크센서로부터 출력된 토크값에 적용하여 토크 보상이 이루어지게 하는 LKAS 신호처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 LKAS ECU는 그 내부에,
   상기 토크 센서와 차속 센서 및 조향각 센서에서 검출된 각각의 토크, 차속 및 조향각 정보를 입력받고, 상기 차선감지센서로부터 차선에 대한 각도와 이격거리에 대한 정보를 수신하여 요구토크값을 연산하고, 그 요구토크를 상기 LKAS 신호처리부로 인가하는 LKAS 제어부와;
   차선에 대한 각도와 이격거리에 대응된 조향값 정보를 연산하는 대응 조향각 연산부가 포함된 것을 특징으로 하는 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 보조 토크값의 적용 필요상황은 순차적으로, CAN 신호가 적합하고, Alive Count값이 적합하고, 전체 전송된 신호의 합을 통해 연산된 Check Sum값이 적합하며, 보조 토크값이 적합한 상황인 것을 특징으로 하는 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 보조 토크값의 적용은 토크센서로부터 인가된 실제 운전자 조향으로 인한 토크값과, LKAS를 통해 산출된 차선 감지를 통한 보조 토크값을 합산 처리하는 것을 특징으로 하는 목표 조향 유지를 위한 보조 조향장치.
5. 운전자의 핸들 조작에 따른 토크값이 인가되는 단계와;
   LKAS로부터 차선 감지로 인한 보조 토크값이 인가되는 단계와;
   CAN 신호가 적합한지의 여부를 판단하는 단계와;
   Alive Count값이 적합한지를 판단하는 단계와;
   전체 전송된 신호의 합을 통해 연산된 Check Sum값이 적합한지를 판단하는 단계와;
   LKAS로부터 인가된 보조 토크값이 적합한 지를 판단하는 단계와;
   실제 운전자 토크에 보조 토크값을 적용하는 단계와;
   MDPS 토크값을 연산하는 단계와;
   MDPS 모터로 연산된 토크값을 입력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 목표 조향 유지를 위한 보조 조향방법.
6. 제 5항에 있어서,
   보조 토크값의 적용은 실제 운전자 토크에 보조 토크값을 합산 처리하는 것임을 특징으로 하는 목표 조향 유지를 위한 보조 조향방법.

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