KR20130029807A - 스티어링 각도의 전기 기계적 설정 방법 및 전기 기계식 스티어링 시스템을 구비한 자동차 - Google Patents

스티어링 각도의 전기 기계적 설정 방법 및 전기 기계식 스티어링 시스템을 구비한 자동차 Download PDF

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Abstract

자동차(10)에 의한 주행 시에 주행 안락성 및 주행 안전성을 증대하는 스티어링 각도의 전기 기계적 설정 방법을 제공하기 위해, 휠(16, 18)을 구동하는 적어도 하나의 동력 장치(20, 22)의 작동 상태 및/또는 그 작동 상태를 나타내는 적어도 하나의 변량에 의존하여 부가 스티어링 각도를 결정한다. 그리고 나서, 그와 같이 결정된 부가 스티어링 각도를 운전자가 스티어링 휠(14)에 의해 지정한 스티어링 휠 각도에 중첩하거나 부가한다. 그에 의해, 스티어링 각도가 휠의 스티어링 각도로부터 적어도 부분적으로 디커플링된다. 그럼으로써, 전기 기계식 스티어링 시스템에 의한 스티어링 각도의 설정이 실제 주행 상황에 더 잘 들어맞게 된다.

Description

스티어링 각도의 전기 기계적 설정 방법 및 전기 기계식 스티어링 시스템을 구비한 자동차{METHOD FOR ELECTROMECHANICALLY SETTING A STEERING ANGLE AND MOTOR VEHICLE COMPRISING AN ELECTROMECHANICAL STEERING SYSTEM}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 기재된 타입의 스티어링 각도의 전기 기계적 설정 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 5의 전제부에 기재된 타입의 자동차에 관한 것이기도 하다.
현대식 자동차들에 있어서, 전기 기계식 스티어링 시스템의 사용을 설명하기로 한다. 현대식 자동차들에서, 소위 "스티어 바이 와이어(steer-by-wire)" 스티어링 시스템은 중첩 기어(superimposed gear)를 구비한 스티어링 시스템과 구별된다.
전자에 의하면, 운전자의 스티어링 입력은 센서에 의해 확인된 후에 전기 기계적 액추에이터에 의해 오직 전기적으로만 수행될 수 있다. 일정한 주행 상황들에서 자동차의 안정성을 높이기 위해, 부가 스티어링 각도(additional steering angle)를 운전자의 스티어링 입력에 부가하는 것도 가능하다.
중첩 기어를 구비한 스티어링 시스템에서는, 운전자의 스티어링 입력에 소위 중첩 스티어링 각도가 중첩될 수 있다. 그러한 중첩 스티어링 각도는 일반적으로 전기 액추에이터에 의해 설정된다. 그 경우, 스티어링 각도는 운전자에 의해 지정된 스티어링 휠 각도와 중첩 스티어링 각도로 이뤄진다.
청구항 1의 전제부에 따른 스티어링 각도의 전기 기계적 설정 방법은 예컨대 WO 2004/087486에 의해 공개되어 있다.
또한, 휠들의 전기 드라이브를 구비한 현대식 자동차들에 있어서는, 상이한 휠들이 자동차의 여러 전기 동력 장치들에 의해 구동될 수 있는 것이 공지되어 있다. 그러한 자동차들에서 예컨대 그 구동 모터들 중의 하나가 고장 나면, 자동차는 요잉(jawing)을 수행한다. 그것은 주행 안전성 및 주행 안락성을 저하하는데, 왜냐하면 원래의 주행 방향을 유지할 수 있기 위해서는 운전자가 능동적으로 카운터 스티어링(counter steering)을 하여야 하기 때문이다.
따라서 본 발명의 과제는 주행 안전성 및 주행 안락성을 증대시키는 서두에 언급된 타입의 스티어링 각도의 전기 기계적 설정 방법을 제공하는 것이다.
그러한 과제는 청구항 1의 특징들을 갖는 방법 또는 청구항 5의 특징들을 갖는 자동차에 의해 해결된다.
주행 안락성 및 주행 안전성의 저하(예컨대, 구동 모터가 고장 났을 때의)를 방지하거나 감소시키기 위해, 본 발명에 따른 스티어링 각도의 전기 기계적 설정 방법에서는, 자동차의 휠을 구동하는 적어도 하나의 동력 장치의 작동 상태 및/또는 그 작동 상태를 나타내는 적어도 하나의 변량에 의존하여 부가 스티어링 각도를 결정한다. 그럼으로써, 부가 스티어링 각도가 실제 주행 상황에 더 잘 들어맞게 되고, 그에 따라 자동차가 더 안락하게 스티어링될 수 있고, 주행 안전성이 증대된다. 또한, 예컨대 구동 모터의 고장으로 인해 상이한 휠들이 불균등한 크기로 구동되는 것에 기인하는 자동차의 바람직하지 않은 요잉을 운전자가 저지하는 것을 용이하게 한다. 즉, 운전자는 단지 스티어링 과정의 시작 시에 예전처럼 요잉의 평형화에 필요한 스티어링 각도를 스티어링 휠의 작동에 의해 설정하기만 하면 된다. 그럼으로써, 자동차의 주행 안락성 및 주행 안전성이 매우 커지게 된다.
동력 장치의 작동 상태는 현대식 자동차들에서는 일반적으로 적절한 제어 유닛에 의해 감시되거나 확인된다. 이후, 그와 같이 확인된 실제 작동 상태가 적절한 데이터의 전송을 통해 동력 장치로부터 전기 기계식 스티어링 시스템의 제어 유닛으로 전달될 수 있다.
동력 장치의 작동 상태를 나타내는 변량은 휠 차축에 작용하는 토크일 수 있다. 토크는 예컨대 적절한 센서들에 의해 측정될 수 있다. 그러한 토크에 의해 동력 장치의 실제 작동 상태가 간단하게 확인될 수 있다.
대안적으로 또는 부가적으로, 토크는 전기 동력 장치의 작동 상태로부터 유도될 수도 있는데, 왜냐하면 전기 동력 장치의 어떠한 작동 상태가 휠 차축의 어떠한 토크를 일으키는지 일반적으로 알려져 있기 때문이다.
부가 스티어링 각도의 변량은 자동차의 길이 방향 축을 기준으로 서로 마주보고 있는 2개의 휠들의 각각의 휠 차축들에 작용하는 2개의 토크들의 차이에 의존하여 결정될 수 있다. 상이한 휠들을 구동하는 2개의 상이한 동력 장치들의 작동 상태가 다르면, 그것이 토크들의 차이에 반영된다. 즉, 동일하지 않은 작동 상태에 기인하는 자동차의 바람직하지 않은 요잉을 저지하기 위해 어떠한 보조력이 필요한지 간단하게 결정할 수 있다.
부가 스티어링 각도의 크기는 자동차의 횡가속도, 자동차의 요 레이트(yaw rate), 및 운전자가 자동차의 스티어링 휠에 의해 지정하는 스티어링 각도에 의존하여 결정될 수 있다. 그 경우, 부가 스티어링 각도는 동력 장치들의 상이한 작동 상태들 또는 동일하지 않은 크기의 토크로 인해 발생하는 요 모멘트(yaw monent)를 보상할 수 있도록 계산될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는 길이 방향 축을 기준으로 서로 마주보고 있는 휠들에 작동하는 적어도 2개의 동력 장치들을 구비한다. 그러한 자동차는 또한 스티어링 각도를 설정하는 전기 기계식 스티어링 시스템을 포함한다. 그러한 스티어링 시스템에 의해, 운전자가 스티어링 휠에 의해 지정한 스티어링 휠 각도에 부가 스티어링 각도가 중첩되거나 부가될 수 있다. 그를 위해, 전기 기계식 스티어링 시스템은 자동차의 휠을 구동하는 적어도 하나의 동력 장치의 작동 상태 및/또는 그 작동 상태를 나타내는 적어도 하나의 변량에 의존하여 부가 스티어링 각도를 계산하도록 설계된 제어 유닛을 포함한다. 그러면 스티어링 각도의 설정 시에 그 부가 스티어링 각도를 운전자가 스티어링 휠에 의해 지정한 스티어링 휠 각도에 중첩하거나 부가하도록 전기 기계식 스티어링 시스템의 액추에이터가 제어 작동된다. 그럼으로써, 부가 스티어링 각도가 실제 주행 상황에 매우 잘 들어맞게 된다. 자동차가 더욱 안락하게 스티어링될 수 있고, 주행 안전성이 증대된다. 또한, 상이한 동력 장치들의 상이한 작동 상태들에 기인하는 자동차의 요잉이 편의적으로 보상되는 실시 형태가 가능하다. 운전자가 보상 스티어링 이동을 수행할 필요가 없고, 그럼으로써 주행 안전성이 증대되게 된다.
그를 위해, 제어 유닛은 적어도 하나의 동력 장치의 작동 상태에 의존하는 요 모멘트를 부가 스티어링 각도에 의해 보상할 수 있게 부가 스티어링 각도를 계산하도록 설계될 수 있다. 운전자는 자신이 스티어링 휠에서 지정한 스티어링 각도를 유지할 수 있는데, 왜냐하면 부가 스티어링 각도가 자동차의 요잉을 저지하기 때문이다.
또 다른 실시 형태에 있어서, 자동차는 자동차의 실제 횡가속도 및 자동차의 요 레이트를 측정 및/또는 계산하는 수단을 구비할 수 있다. 자동차는 또한 운전자가 스티어링 휠에 의해 지정한 스티어링 각도를 확인하는 스티어링 각도 센서를 포함한다. 본 실시 형태에서, 제어 유닛은 요 레이트, 횡가속도, 및 운전자가 스티어링 휠에 의해 지정한 스티어링 휠 각도에 의존하여 부가 스티어링 각도를 계산하도록 설계된다. 그와 같이 하여, 주행 중에 상이한 구동 모멘트들에 의거하여 자동차에 작용하는 요 모멘트가 간단하고도 정확하게 보상될 수 있게 된다.
도 1은 전기 기계식 스티어링 시스템을 구비한 자동차를 개략도로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 자동차의 바람직한 실시 형태를 첨부 도면들을 참조해서 더욱 상세히 설명하기로 한다.
첨부 도면에 도시된 자동차(10)는 전기 기계식 스티어링 시스템(12)을 구비한다. 그러한 스티어링 시스템(12)은 예컨대 스티어링 트레인(steering train)에 삽입된 기어를 사용하여 스티어링 휠(14)에서 운전자가 지정한 스티어링 휠 각도에 전기 모터에 의해 제공되는 부가 스티어링 각도를 중첩할 수 있는 중첩 스티어링 시스템(superimposed steering system)으로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 전기 기계식 스티어링 시스템(12)은 "스티어 바이 와이어" 스티어링 시스템으로서 구성될 수도 있다.
2개의 후방 휠들(16, 18)은 상이한 전기 모터들(20, 22)에 의해 구동된다. 전방 휠들(24, 26)도 역시 또 다른 상이한 전기 모터들에 의해 구동되는 것을 생각해 볼 수 있다.
전기 모터(20)가 고장 나면, 자동차(10)의 주행 시에 요 모멘트가 발생한다. 그러한 요 모멘트의 크기는 계속해서 구동되는 휠(18)에 의해 생성되는 구동력에 의존하여 달라진다. 전기 모터(20)가 단지 부분적으로만 고장을 일으키는 것도 가능하다.
전기 모터(20)의 고장은 예컨대 공지된 방식으로 형성된 자동차(10)의 특수한 감시 장치에 의해 확인될 수 있다. 그러면 전기 모터(20)의 실제 작동 상태에 관한 정보가 감시 장치로부터 전기 기계식 스티어링 시스템의 제어 유닛(28)에 전달된다. 그리고 나면, 주행시에 전기 모터(20)의 고장으로 인해 발생한 자동차(10)의 요잉을 보상할 수 있는 부가 스티어링 각도가 제어 유닛(28)에 의해 계산된다.
전기 기계식 스티어링 시스템(12)이 중첩 스티어링 시스템이면, 제어 유닛(28)은 결과적으로 운전자가 스티어링 휠(14)에 의해 지정한 스티어링 휠 각도에 부가 스티어링 각도가 중첩되게끔 한다. 그것은 공지의 방식대로 중첩 기어에 의해 수행된다.
전기 기계식 스티어링 시스템(12)이 "스티어 바이 와이어" 스티어링 시스템이면, 제어 유닛(28)에 의해 운전자가 스티어링 휠(14)에서 지정한 스티어링 휠 각도에 부가 스티어링 각도가 부가되고, 전기 기계식 스티어링 시스템(12)의 액추에이터(30)가 스티어링 휠 각도와 부가 스티어링 각도로 이뤄진 스티어링 각도를 설정하게 된다.
그러면 운전자는 전기 모터(20)의 작동 장애의 결과로 스티어링 휠(14)에서 스티어링 휠 각도를 변경함이 없이 원하는 주행 방향을 편안하게 유지할 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 실제 주행 상황에서 각각의 휠들(16, 18)의 휠 차축들(36, 38)에 작용하는 각각의 토크가 어느 정도의 크기인지 토크 센서들(32, 34)에 의해 확인할 수도 있다. 그러면 제어 유닛(28)은 마찬가지로 확인된 각각의 크기를 사용하여 상이한 구동 차축들의 상이한 토크들에 기인하는 자동차(10)의 요잉을 저지하는데 필요한 부가 스티어링 각도를 계산한다.

Claims (7)

  1. 자동차(10)의 적어도 하나의 휠 차축에서 스티어링 각도를 전기 기계적으로 설정하는 방법으로서, 운전자가 스티어링 휠(14)에 의해 지정한 스티어링 휠 각도에 부가 스티어링 각도를 중첩하거나 부가하는 스티어링 각도의 전기 기계적 설정 방법에 있어서,
    자동차(10)의 휠(16, 18)을 구동하는 적어도 하나의 동력 장치(20, 22)의 작동 상태 및/또는 그 작동 상태를 나타내는 적어도 하나의 변량에 의존하여 부가 스티어링 각도를 결정하는 것을 특징으로 하는 설정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 동력 장치(20, 22)의 작동 상태를 나타내는 변량은 휠 차축(36, 38)에 작용하는 토크인 것을 특징으로 하는 설정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 자동차(10)의 길이 방향 축을 기준으로 서로 마주보고 있는 2개의 휠들(16, 18)의 각각의 휠 차축들(36, 38)에 작용하는 2개의 토크들의 차이에 의존하여 부가 스티어링 각도의 변량을 결정하는 것을 특징으로 하는 설정 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 자동차(10)의 횡가속도, 자동차(10)의 요 레이트, 운전자가 자동차(10)의 스티어링 휠(14)에 의해 지정한 스티어링 각도에 의존하여 부가 스티어링 각도의 변량을 결정하는 것을 특징으로 하는 설정 방법.
  5. 길이 방향 축을 기준으로 서로 마주보고 있는 휠들(16, 18)에 작동하는 적어도 2개의 동력 장치들(20, 22) 및 스티어링 각도를 설정하는 전기 기계식 스티어링 시스템(12)을 포함하고, 그 전기 기계식 스티어링 시스템(12)에 의해 운전자가 스티어링 휠(14)에 의해 지정한 스티어링 휠 각도에 부가 스티어링 각도가 중첩되거나 부가될 수 있는 자동차(10)에 있어서,
    전기 기계식 스티어링 시스템(12)은 자동차(10)의 휠(16, 18)을 구동하는 적어도 하나의 동력 장치(20, 22)의 작동 상태 및/또는 그 작동 상태를 나타내는 적어도 하나의 변량에 의존하여 부가 스티어링 각도를 계산하고 스티어링 각도의 설정 시에 그 부가 스티어링 각도를 운전자가 스티어링 휠(14)에 의해 지정한 스티어링 휠 각도에 중첩하거나 부가하도록 액추에이터를 제어 작동하도록 설계된 적어도 하나의 제어 유닛(28)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차.
  6. 제5항에 있어서, 제어 유닛(28)은 적어도 하나의 동력 장치(20, 22)의 작동 상태에 의존하는 요 모멘트를 부가 스티어링 각도에 의해 보상할 수 있도록 설계되는 것을 특징으로 하는 자동차.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 자동차(10)는 자동차(10)의 실제 횡가속도 및 자동차(10)의 요 레이트를 측정 및/또는 계산하는 수단과 운전자가 스티어링 휠(14)에 의해 지정한 스티어링 휠 각도를 확인하는 스티어링 각도 센서를 포함하되, 제어 유닛(28)은 요 레이트, 횡가속도, 및 운전자가 스티어링 휠(14)에 의해 지정한 스티어링 휠 각도에 의존하여 부가 스티어링 각도를 계산하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 자동차.
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