KR20130026937A - 차선 유지 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차선 유지 보조 시스템(LKAS)에서 모터 구동 파워 스티어링(MDPS)의 초기 응답성 향상에 관한 것으로, LKAS 제어 시 초기에 피드포워드 토크를 추가하여 초기 MDPS 응답 지연을 보완함으로써 차선 이탈을 방지할 수 있도록 하는 차선 유지 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 LKAS 제어 시 초기에 피드포워드 토크를 추가하여 초기 MDPS 응답 지연을 보완하여 초기 응답성을 향상시킴으로써 차선 이탈을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있으며, LKAS 제어 개입 시점은 동일하게 유지하면서 피드포워드 토크값을 추가하여 MDPS의 빠른 응답성으로 차량이 차선을 이탈하지 않도록 하면서 조향감을 부드럽게 하는 효과가 있다.

Description

차선 유지 장치 및 방법{APPARATUS FOR MAINTAINING TRAFFIC LANE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차선 유지 보조 시스템(LKAS : Lane Keeping Assist System)에서 모터 구동 파워 스티어링(MDPS : Motor Driven Power Steering)의 초기 응답성 향상에 관한 것으로, LKAS 제어 시 초기에 피드포워드 토크를 추가하여 초기 MDPS 응답 지연을 보완함으로써 차선 이탈을 방지할 수 있도록 하는 차선 유지 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래의 차선 유지 장치에서는 LKAS 제어 시에 MDPS 초기 반응 딜레이가 발생하여 차선을 이탈하는 현상이 발생한다. 상기 MDPS 초기 반응 딜레이가 발생하는 원인으로는 MDPS가 움직이기 위한 초기 정지 마찰력의 영향이 크기 때문이다.

이에 따라, MDPS 초기 반응 딜레이만큼 제어 개입 시점을 앞당겨서 차선 이탈 방지를 하면 제어 개입 상황이 빈번하게 발생하여 운전자에게 이질감을 유발하는 문제점이 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2011-0067197호(2011.6.22.)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서 LKAS 제어 시 초기에 피드포워드 토크를 추가하여 초기 MDPS 응답 지연을 보완하여 초기 응답성을 향상시킴으로써 차선 이탈을 방지할 수 있도록 하는 차선 유지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 LKAS 제어 개입 시점은 동일하게 유지하면서 피드포워드 토크값을 추가하여 MDPS의 빠른 응답성으로 차량이 차선을 이탈하지 않도록 하는 차선 유지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 차선 유지 방법은 초기 토크 인가 구간인지를 검출하는 제1 단계와; 상기 검출 결과에 따라 초기 토크 인가 구간이면 고토크 구간인지 저토크 구간인지를 검출하는 제2 단계와; 상기 검출 결과에 따라 저토크 구간이면 기설정된 피드포워드 토크를 입력하는 제3 단계와; 상기 피드포워드 토크는 기설정된 고토크 구간에 진입 할 때까지 계속 인가하는 제4 단계;를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제1 단계는 LKAS(Lane Keeping Assist System) 조향 토크가 입력되고 Active flag == 1 이면 수행하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 토크 구간의 결정은 특정 토크값과 비교하여 그 토크값보다 크거나 작은지 여부에 따라 결정하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 특정 토크값은 0.5Nm 인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 LKAS 제어 시 초기에 피드포워드 토크를 추가하여 초기 MDPS 응답 지연을 보완하여 초기 응답성을 향상시킴으로써 차선 이탈을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 LKAS 제어 개입 시점은 동일하게 유지하면서 피드포워드 토크값을 추가하여 MDPS의 빠른 응답성으로 차량이 차선을 이탈하지 않도록 하면서 조향감을 부드럽게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 유지 장치의 구성을 보인 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 피드포워드 토크신호의 인가 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 피드포워드 토크 제어 방법을 적용하여 개선된 MDPS 초기 반응 응답성을 보여주는 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 유지 방법을 설명하기 위한 순서도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차선 유지 장치 및 방법의 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 실시예에 따른 차선 유지 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 차선 이탈을 감지하는 차선이탈 감지부(101)와, 상기 감지된 차선이탈을 방지하는 방향으로의 조향 토크를 계산하고 그 계산된 조향 토크에 대한 조향 토크 신호를 생성하는 조향 토크 신호 생성부(102)와, 상기 생성된 조향 토크 신호를 조향 시스템(미도시)으로 인가하는 조향 토크 신호 인가부(103)를 포함하여 구성된 차선 유지 장치에 있어서, 차량의 주행 중 부하 상태에서 고토크 구간(예 : 0.5Nm 이상)인지 저토크 구간(예 : 0.5Nm 미만)인지를 검출하여 저토크 구간에서 피드포워드 토크값을 추가로 인가하도록 제어하는 제어부(100)를 포함한다.

상기 토크 구간을 고토크 구간과 저토크 구간으로 구분하는 토크값 0.5Nm는 차량의 주행 중 부하 상태에서 조향각(SAS Angle)이 움직여 차량의 거동에 변화가 생기는 토크값으로, 그 토크값은 차량의 종류에 따라 바뀔 수 있으며, 반드시 0.5Nm로 한정해야 하는 것은 아니다.

상기 조향 토크 신호 생성부(102)는 감지된 차선 이탈의 정도에 따라, 차선 이탈을 방지하기 위한 크기와 방향에 근거하여 조향 토크를 계산하여 계산된 조향 토크에 대한 조향 토크 신호를 생성한다. 그리고 상기 제어부(100)의 제어에 따라 피드포워드 토크 신호를 추가로 생성한다. 또는 상기 피드포워드 토크값을 포함하는 조향 토크 신호를 생성할 수도 있다.

상기 조향 토크 신호 인가부(103)는 조향 토크 신호 생성부(102)에서 생성된 조향 토크 신호를 조향 시스템(미도시)으로 인가한다.

그러나 상기 조향 토크 신호를 인가하더라도 조향 휠 중심 부근의 기계적 유격이나 마찰 등으로 조향각이 거의 변하지 않는 시간 영역이 존재하게 된다. 이때 본 발명에서 제어부(100)는 상기 영역이 처음 시작되는 시점에서 피드포워드 토크값을 인가하여 차선을 유지할 수 있도록 하는 것이다. 즉, 본 발명은 LKAS 제어 개입 시점은 동일하게 유지하면서 피드포워드 토크값을 추가하여 MDPS의 빠른 응답이 발생하도록 한다.

상기 제어부(100)는 도2에 도시된 바와 같이 LKAS Active flag가 발생하여 제어가 들어가는 처음 시점에만 기설정된 특정 시간 동안 피드포워드 토크 신호가 인가되도록 제어하고, 그 이후에는 기존 토크 신호가 인가되도록 한다.

상술한 바와 같이 현재 MDPS는 부하 상태인 주행 상황에서 특정 토크값(예 : 0.5Nm) 이상을 인가해야 조향각(SAS Angle)의 변화가 생기면서 차량의 거동에 변화가 생긴다. 이 수치를 기반으로 피드포워드 토크 해제 시점을 결정한다.

다시 말해 상기 제어부(100)는 토크 요구값이 특정 토크값(예 : 0.5Nm) 미만인 저토크 구간에서는 도3에 도시된 바와 같이 피드포워드 토크값을 추가로 인가되게 하고, 특정 토크값(예 : 0.5Nm)이 되는 시점에서 피드포워드 토크값을 해제시키고 LKAS에서 계산된 토크 요구값이 인가되도록 제어한다.

도 3은 상술한 피드포워드 토크 제어 개념을 이용하여 실질적으로 차량에 적용하여 MDPS 초기 반응 응답성 개선점을 보여주는 결과를 보인 그래프이다.

이에 도시된 바와 같이 요구 토크값의 크기가 1Nm 일 때 MDPS는 0.6~0.7[sec] 후에 초기 반응성을 보인다. 상기와 같은 딜레이로 인하여 요구 토크값을 갖는 토크 신호가 인가되지만 차선을 유지하지 못하고 차선을 이탈하는 현상이 발생한다. 따라서 본 발명은 상기와 같은 MDPS 딜레이를 보완하기 위해 피드포워드 토크값을 갖는 토크 신호를 추가로 인가함으로써 MDPS의 초기 응답시간을 0.1~0.2 [sec]와 같은 빠른 응답성을 갖도록 한다.

상기 도3에 도시된 그래프와 같이 기존 대비 피드포워드 토크값을 갖는 토크 신호를 추가로 인가하는 경우 대략 0.5[sec]의 MDPS 초기 응답성 개선 효과를 기대 할 수 있게 되는 것이다.

스텝입력의 피드포워드 토크값을 인가하여 초기 조향각(SAS Angle)의 변화로 인해 차량의 거동에 영향을 준다. 상기와 같이 본 발명은 LKAS 제어 시 빠른 MDPS 응답성으로 인해 차선 이탈을 방지할 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차선 유지 방법을 설명하기 위한 순서도로서, 이에 도시된 바와 같이 LKAS 조향 토크가 입력되고 Active flag == 1 이면 초기 토크 인가 구간인지를 검출한다(S101).

상기 검출 결과에 따라 초기 토크 인가 구간이 아니면 리턴하고, 초기 토크 인가 구간이면 조향 토크의 크기를 기설정된 특정 토크값(예 : 0.5Nm)과 비교하여 고토크 구간인지 저토크 구간인지를 검출한다(S102). 상기 검출 결과에 따라 고토크 구간(예 : 조향토크 > 0.5Nm)이면 리턴하고, 저토크 구간(예 : 조향토크 < 0.5Nm) 이면 기설정된 피드포워드 토크를 입력한다(S103).

상기 피드포워드 토크는 기설정된 고토크 구간에 진입 할 때까지 계속 인가한다(S104). 즉, 상기 상기 피드포워드 토크를 인가한 후 조향 토크 기설정된 특정 토크값(예 : 0.5Nm) 이상인지를 검출한다. 그리고 상기 검출 결과에 따라 고토크 구간으로 진입하였으면 리턴하고, 아직 저토크 구간 상태이면 상기 피드포워드 토크 입력 단계(S103)를 반복 수행한다(S104).

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.

100 : 제어부 101 : 차선이탈 감지부
102 : 조향 토크 신호 생성부 103 : 조향 토크 신호 인가부

Claims (6)

1. 초기 토크 인가 구간인지를 검출하는 제1 단계와;
   상기 검출 결과에 따라 초기 토크 인가 구간이면 고토크 구간인지 저토크 구간인지를 검출하는 제2 단계와;
   상기 검출 결과에 따라 저토크 구간이면 기설정된 피드포워드 토크를 입력하는 제3 단계와;
   상기 피드포워드 토크는 기설정된 고토크 구간에 진입 할 때까지 계속 인가하는 제4 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차선 유지 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 단계는 LKAS(Lane Keeping Assist System) 조향 토크가 입력되고 Active flag == 1 이면 수행하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 토크 구간의 결정은 특정 토크값과 비교하여 그 토크값보다 크거나 작은지 여부에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 방법.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 특정 토크값은 0.5Nm 인 것을 특징으로 하는 차선 유지 방법.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 제4단계는 상기 피드포워드 토크를 인가한 후 조향 토크가 기설정된 특정 토크값 이상인지를 검출하여, 그 검출 결과에 따라 저토크 구간 상태이면 상기 제3단계를 반복 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 차선 유지 방법.
   
6. 차선 이탈을 감지하는 차선이탈 감지부와;
   상기 감지된 차선이탈을 방지하는 방향으로의 조향 토크를 계산하고 그 계산된 조향 토크에 대한 조향 토크 신호를 생성하는 조향 토크 신호 생성부와;
   상기 생성된 조향 토크 신호를 조향 시스템으로 인가하는 조향 토크 신호 인가부와;
   상기 조향 토크 입력 시 차량의 주행 중 부하 상태에서 고토크 구간인지 저토크 구간인지를 검출하여 저토크 구간에서 피드포워드 토크값을 추가로 인가하도록 제어하는 제어부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차선 유지 장치.
   

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