KR20120117202A - 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치 - Google Patents

차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치에 관한 것으로서, 지능형 주차 보조 시스템으로부터 과도한 요구 조향각이 입력되더라도 전동식 동력 조향장치의 응답을 완화시킬 뿐만 아니라 모터각속도를 통해 제어함으로써 장치의 손상을 방지하고 진동을 저감시킬 수 있으며 외란에 강하고 제어정밀도를 향상시켜 조향 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치{COOPERATIVE CONTROL APPARATUS OF MOTOR DRIVEN POWER STEERING APPARATUS FOR SMART PARKING ASSISTANT SYSTEM}
본 발명은 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지능형 주차보조 시스템으로부터 과도한 요구 조향각이 입력되더라도 전동식 동력 조향장치의 응답을 완화시켜 장치의 손상을 방지하고 진동을 저감시키면서 조향할 수 있도록 한 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 적용되는, 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)를 이용하여 차량의 속도에 따라 차량 핸들의 조작력을 줄여주어 가볍고 신속한 조향 조작이 가능하도록 한 조향 시스템은, 기존의 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 동력 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)에 유압을 조정하는 전자제어밸브가 추가되어 어시스트량을 조절하는 전자제어 파워 조향 시스템과 순수한 모터의 구동에 의해 어시스트량을 조절하는 전동식 동력 조향장치(Motor Driven Power Steering Apparatus: MDPS)로 구분된다.
종래에는 운전자가 주차 공간에 차량을 주차하기 어려워하는 문제를 해결하기 위한 지능형 주차보조 시스템(Smart Parking Assistant System: SPAS)이 있다.
여기서, 지능형 주차보조 시스템(SPAS)은 카메라를 이용하여 주차 영역을 탐색하여 주차 영역이 비어 있는지를 확인한 후 확인 결과 주차 영역이 비어 있는 경우, 주차 라인의 모서리를 검출하고, 거리감지센서를 이용하여 모서리의 좌표를 획득한 후 주차 공간과 차량의 크기를 비교하여 주차가 가능한지의 여부를 파악하고, 주차가 가능하다고 판단되면 주차 라인의 형태를 판단하고, 주차 라인의 형태에 따라 주차 차량의 방향을 설정하며, 주차 차량의 방향과 현재 차량의 위치를 바탕으로 주차 궤도를 산출한 후 주차 궤도에 따라 차량을 자동 주차하는 기능을 수행하는 시스템이다.
위에서 설명한 기술은 본 발명이 속하는 기술분야의 배경기술을 의미하며, 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
이러한, 지능형 주차보조 시스템에서 전동식 동력 조향장치를 통해 자동 주차를 수행하기 위해서는 지능형 주차보조 시스템에서의 요구 조향각에 대해 전동식 동력 조향장치의 조향각과 조향각속도로 변환하고 제어상태를 확인하여 제어하는 협조 제어장치를 통해 자동 주차를 위한 조향이 이루어지도록 할 뿐만 아니라 상호 제어상태를 확인함으로써 오동작을 방지하도록 한다.
그러나, 지능형 주차보조 시스템으로부터 과도한 요구 조향각이 전동식 동력 조향장치로 전송되게 되면 전동식 동력 조향장치가 과도하게 응답하게 됨에 따라 이러한 상태가 지속적으로 발생할 경우 전동식 동력 조향장치에 심한 손상이 가해질 수 있는 문제점이 있다.
또한, 지능형 주차 보조 시스템과 같은 외부 입력에 의한 전동식 동력 조향장치의 급격한 변동시 조향각속도의 진동으로 운전자에게 이질감을 줄 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 지능형 주차 보조 시스템으로부터 과도한 제어목표 요구량이 입력되더라도 전동식 동력 조향장치의 응답을 완화시킬 뿐만 아니라 모터각속도를 통해 제어함으로써 장치의 손상을 방지하고 진동을 저감시킬 수 있으며 외란에 강하고 제어정밀도를 향상시켜 조향 성능을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치는 조향각센서로부터 입력된 휠조향각과 지능형 주차보조 시스템으로부터 입력된 요구 조향각을 통해 자동 조향할 목표 조향각속도를 산출하는 위치제어부; 지능형 주차보조 시스템으로부터 입력된 요구 조향각을 통해 과다한 요구값인지를 판단하여 목표 조향각속도를 저감시키기 위한 과다목표 제한설정값을 결정하는 제한값 설정부; 위치제어부에서 산출된 목표 조향각속도와 제한값 설정부에서 설정된 과다목표 제한설정값을 통해 최종목표 조향각속도를 산출하고 최종목표 조향각속도를 최종목표 모터각속도로 변환하는 목표 각속도 설정부; 및 목표 각속도 설정부에서 입력된 최종목표 모터각속도와 모터 각속도센서로부터 입력된 모터각속도를 통해 모터를 제어하기 위한 각속도 제어값을 산출하여 전동식 동력 조향장치로 출력하는 모터각속도 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제한값 설정부는 지능형 주차보조 시스템으로부터 입력되는 요구 조향각의 입력주기에 따라 요구 조향각가속도를 산출하여 기 설정된 과다요구 제한설정값과 비교하여 목표 조향각속도를 저감시키기 위한 과다목표 제한설정값을 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 목표 각속도 설정부는 최종목표 조향각속도에 감속비를 적용하여 최종목표 모터각속도로 변환하기 위한 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 지능형 주차 보조 시스템으로부터 과도한 요구 조향각이 입력되더라도 전동식 동력 조향장치의 응답을 완화시킬 뿐만 아니라 모터각속도를 통해 제어함으로써 장치의 손상을 방지하고 진동을 저감시킬 수 있으며 외란에 강하고 제어정밀도를 향상시켜 조향 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치를 구체적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치를 통한 각속도 변화량을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시에에 따른 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치를 구체적으로 나타낸 블록구성도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시에에 따른 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치를 나타낸 블록구성도로써 협조 제어장치(20)는 지능형 주차보조 시스템(10)으로부터 자동 주차를 수행하기 위해 요구 조향각이 입력되면 조향각센서(40)와 모터 각속도센서(50)로부터 휠조향각 및 모터각속도를 입력받아 제어상태를 확인하면서 요구 조향각에 대해 전동식 동력 조향장치(30)의 모터(미도시)를 구동하기 위한 각속도 제어값을 출력하여 자동 주차를 위한 조향이 이루어질 수 있도록 한다.
또한, 협조 제어장치(20)는 지능형 주차보조 시스템(10)에서 입력된 요구 조향각이 과다한 요구값인 경우 목표 조향각속도를 저감시키기 위한 과다목표 제한설정값을 설정하여 과도한 요구량에 대한 완충 응답으로 전동식 동력 조향장치(30)의 손상을 방지한다.
이를 구체적으로 살펴보면 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치는 위치제어부(22), 제한값 설정부(24), 목표 각속도 설정부(25) 및 모터각속도 제어부(28)를 포함한다.
위치제어부(22)는 조향각센서(40)로부터 입력된 휠조향각과 지능형 주차보조 시스템(10)으로부터 입력된 요구 조향각을 통해 자동 조향할 목표 조향각속도를 산출한다.
즉, 지능형 주차보조 시스템(10)에서 산출된 주차궤도에 따라 차량을 자동 주차시키기 위해 요구 조향각을 산출하여 출력하면 위치제어부(22)에서는 조향각센서(40)를 통해 현재 차량의 휠조향각을 판단하여 요구 조향각에 응답하기 위한 목표 조향각을 산출하고, 지능형 주차보조 시스템(10)에서 입력되는 요구 조향각의 입력주기에 따라 목표 조향각속도를 산출한다.
지능형 주차보조 시스템(10)에서 입력되는 요구 조향각은 CAN통신을 통해 20ms단위로 입력주기로 입력됨에 따라 요구 조향각속도를 산출한다.
제한값 설정부(24)는 지능형 주차보조 시스템(10)으로부터 입력된 요구 조향각을 통해 과다한 요구값인지를 판단하여 목표 조향각속도를 저감시키기 위한 과다목표 제한설정값을 결정한다.
즉, 제한값 설정부(24)는 20ms의 입력주기로 CAN통신을 통해 입력됨에 따라 요구 조향각에 대해 요구 조향각속도를 산출하고 이를 이용하여 요구 각가속도를 산출한 후 과다요구 제한설정값을 초과할 경우 과다한 요구값으로 판단한다.
이렇게 과다한 요구값으로 판단될 경우에는 목표 조향각속도를 저감시키기 위한 과다목표 제한설정값을 결정하게 된다.
예를들어 요구 조향각가속도가 구형파 형태로 급격한 조향각가속도를 요구할 경우 지수 함수적으로 변동될 수 있도록 과다목표 제한설정값을 결정한다.
이때 과다목표 제한설정값은 요구 조향각가속도에 대응되도록 기설정된 테이블에 의해 결정될 수도 있다.
목표 각속도 설정부(26)는 위치제어부(22)에서 산출된 목표 조향각속도와 제한값 설정부(24)에서 설정된 과다목표 제한설정값을 통해 최종목표 조향각속도를 산출하고 최종목표 조향각속도를 최종목표 모터각속도로 변환한다.
이때 목표 각속도 설정부(26)는 최종목표 조향각속도를 최종목표 모터각속도로 변환하기 위해 감속비를 적용하여 최종목표 모터각속도로 변환하기 위한 변환기(미도시)를 포함한다.
이렇게 지능형 주차보조 시스템(10)에서 요구하는 요구 조향각이 과도할 경우 과다목표 제한설정값을 통해 목표 조향각속도를 저감시켜 산출한 최종목표 조향각속도로 제어함으로써 전동식 동력 조향장치(30)의 과도응답을 방지할 수 있도록 한다.
모터각속도 제어부(28)는 목표 각속도 설정부(26)에서 입력된 최종목표 모터각속도와 모터 각속도센서(50)로부터 입력된 모터각속도를 통해 모터를 제어하기 위한 각속도 제어값을 산출하여 전동식 동력 조향장치(30)로 출력한다.
이렇게 전동식 동력 조향장치(30)에서 실제로 제어되는 모터의 모터각속도를 제어함으로써 타이어의 마찰이나 부하하중 등 외란에 강하며 모터제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치에 따르면, 지능형 주차보조 시스템(10)에서 출력되는 요구 조향각을 판단하여 과다한 요구값으로 판단될 경우 과다목표 제한설정값에 의해 제한된 최종목표 조향각속도를 산출하여 전동식 동력 조향장치(30)의 과도응답을 방지할 수 있으며, 모터각속도를 제어함으로써 조향각대비 감속비 만큼의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치를 통한 각속도 변화량을 나타내는 그래프로써 지능형 주차보조 시스템(10)에서의 요구 조향각(A)과 전동식 동력 조향장치(30)의 조향휠의 추종각(B) 및 모터의 각속도(C)를 나타낸 그래프이다.
도 3에 도시된 그래프를 살펴볼 때 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치에 의하면 'D'구간과 같이 요구 조향각(A)이 과도하게 입력되더라도 조향휠의 추종각(B)을 일정한 기울기로 추종하고 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 모터의 각속도(C)로 큰 변화없이 일정하게 유지되고 있음을 볼 수 있다.
또한, 'E'구간과 같이 요구 조향각이 500deg/s에서 0deg/s로 급변할 경우 요구 조향각가속도는 (500deg/s)/20ms 로 계산할 때 25000deg/s^2이 된다. 따라서 이와 같이 과도한 요구값이 입력될 경우 최종목표 조향각속도를 제한하여 최대 출력값인 500deg/s(최대치)로 출력하고 있으며, 과도응답은 일어나고 있지 않고 일정한 기울기로 목표위치에 도달하고 있음을 볼 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 지능형 주차보조 시스템
20 : 협조 제어장치
22 : 위치제어부
24 : 제한값 설정부
26 : 목표 각속도 설정부
28 : 모터 각속도 제어부
30 : 전동식 동력 조향장치
40 : 조향각센서
50 : 모터 각속도센서

Claims (3)

  1. 조향각센서로부터 입력된 휠조향각과 지능형 주차보조 시스템으로부터 입력된 요구 조향각을 통해 자동 조향할 목표 조향각속도를 산출하는 위치제어부;
    상기 지능형 주차보조 시스템으로부터 입력된 상기 요구 조향각을 통해 과다한 요구값인지를 판단하여 상기 목표 조향각속도를 저감시키기 위한 과다목표 제한설정값을 결정하는 제한값 설정부;
    상기 위치제어부에서 산출된 상기 목표 조향각속도와 상기 제한값 설정부에서 설정된 상기 과다목표 제한설정값을 통해 최종목표 조향각속도를 산출하고 상기 최종목표 조향각속도를 최종목표 모터각속도로 변환하는 목표 각속도 설정부; 및
    상기 목표 각속도 설정부에서 입력된 상기 최종목표 모터각속도와 모터 각속도센서로부터 입력된 모터각속도를 통해 모터를 제어하기 위한 각속도 제어값을 산출하여 전동식 동력 조향장치로 출력하는 모터각속도 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제한값 설정부는 상기 지능형 주차보조 시스템으로부터 입력되는 상기 요구 조향각의 입력주기에 따라 요구 조향각가속도를 산출하여 기 설정된 과다요구 제한설정값과 비교하여 상기 목표 조향각속도를 저감시키기 위한 과다목표 제한설정값을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 목표 각속도 설정부는 상기 최종목표 조향각속도에 감속비를 적용하여 상기 최종목표 모터각속도로 변환하기 위한 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 지능형 주차보조 시스템용 전동식 동력 조향장치의 협조 제어장치.
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