KR20140083803A - 차선 유지 보조 시스템 및 전자동 조향 장치의 협력 시스템 및 이를 위한 방법 - Google Patents

차선 유지 보조 시스템 및 전자동 조향 장치의 협력 시스템 및 이를 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향 장치(MDPS)의 협력 시스템에 대한 것으로, 차선 유지 보조 시스템 제어 시 전자동 조향 장치의 조향각 응답 특성을 개선하는 시스템 및 방법에 대한 것이다. 이를 위해 본 발명에 따른 협력 시스템은 상기 차선 유지 보조 시스템에 입력되는 토크를 저주파 성분과 고주파 성분으로 분리하는 저대역 필터, 상기 분리된 저주파 성분의 토크를 일정 주파수와 듀티를 갖는 토크로 변환하는 펄스 변환기, 상기 펄스 변환기로부터 제공된 토크의 이득을 조절하는 저주파 이득 제어기, 상기 분리된 고주파 성분의 토크의 이득을 조절하는 고주파 이득 제어기, 상기 고주파 이득 제어기로부터 제공된 이득 조절된 고주파 성분의 토크와 상기 전동식 조향 장치의 부스트 커브 출력 토크를 합산하는 제1 합산기, 상기 제1 합산기로부터 제공된 토크로부터 원하는 토크 대역을 검출하는 대역 통과 필터, 상기 대역 통과 필터로부터 제공된 대역 통과된 토크와 상기 저주파 이득 제어기로부터 제공된 이득 조절된 토크를 합산하는 제2 합산기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

차선 유지 보조 시스템 및 전자동 조향 장치의 협력 시스템 및 이를 위한 방법{Cooperating System of Lane Keeping Assist System and Motor driven Power Streering and method thereof}
본 발명은 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향 장치(MDPS)의 협력 시스템에 대한 것으로, 차선 유지 보조 시스템 제어 시 전자동 조향 장치의 조향각 응답 특성을 개선하는 시스템 및 방법에 대한 것이다.
일반적으로, 차선 유지 보조 시스템(이하, LKAS, Lane Keeping Assist System)은 레인 검출 모듈(11)을 통해 차선을 검출하고, 검출된 차선의 위치 정보를 LKAS 제어 모듈(13)에 의해 토크 값으로 변화시켜 차량의 차선 이탈을 막는 시스템이다. 이러한 LKAS의 정상 동작을 위해서는 LKAS에서 요구한 토크 값을 실제 차량의 조향에 적용해주는 시스템이 필요하다.
현재 차량에는 전자동 조향 장치(이하, EPS, Electronic Power Streering) 라는 시스템이 있다. 이 EPS는 운전자가 스티어링 휠을 돌리면서 발생한 토크를 실제 출력으로 발생시켜 차량의 조향이 가능하게 한다. 따라서, 상기 LKAS의 정상적인 동작을 위해서는 상기 EPS 시스템과의 긴밀한 협조 제어가 필요하다.
도 1은 종래 기술에 따른 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향 장치(MDPS)의 협력 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 현재 개발된 LKAS MDPS(Motor driven Power Streering) 협조 제어 로직에서, LKAS ECU(Electronic Controller Unit, 10)에서 요구한 LKAS 토크값은 MDPS ECU(20)로 입력된다. 상기 MDPS ECU(20) 내에 LKAS 신호처리 로직(14)은 이 LKAS 토크 값을 합산기(14)가 인식할 수 있는 값으로 변경하여 상기 합산기(14)에 제공하고, 상기 합산기(14)는 MDPS ECU(20)에 입력되는 토크 센서 값과 상기 LKAS 토크 값을 합산하고, MDPS 모터 토크 제어기(26)는 상기 합산된 값을 실제 차량 주행의 조향에 반영한다.
다시 말해, 현재 LKAS 에서 요구된 토크를 MDPS 시스템에 더해 줌으로써 LKAS의 차량의 차선 이탈을 방지한다. 하지만, 이와 같이 더해지는 토크 값은 상기 MDPS의 컬럼 토크 입력 값으로 들어가기 때문에, LKAS 제어는 MDPS 시스템의 튜닝 값에 의해 영향을 받는다. 즉, MDPS 시스템 튜닝이 사용자의 의도와는 다르게 튜닝이 변경이 되면 LKAS는 원하는 제어를 할 수 없게 된다. LKAS가 일정한 토크 지령을 MDPS 시스템으로 전달해도 MDPS 시스템이 가볍게 튜닝이 되어 있으면 LKAS에 의한 차량 구동이 커지게 되고, MDPS 시스템이 무겁게 튜닝이 되면 LKAS에 의해 차량 구동 영역이 작아지게 된다. MDPS 튜닝 사양이 지역별로 차이가 나게 되어 있는데, 이 경우 LKAS는 각각의 지역의 튜닝 정보가 변경 될 때마다 새로운 튜닝을 적용하지 않으면 정상적인 차선 이탈 방지를 할 수 없다.
본 발명은 LKAS 제어 시 MDPS 조향각 응답 특성을 개선하고자 한다.
이를 위해 본 발명에 따른 시스템은 차량이 일정 차선 범위 내에서 자동으로 운행할 수 있도록 하는 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 값을 상기 차량의 조향에 적용시키는 전자동 조향 장치(MDPS)를 갖는 시스템에서, 상기 차선 유지 보조 시스템에 입력되는 토크를 저주파 성분과 고주파 성분으로 분리하는 저대역 필터, 상기 분리된 저주파 성분의 토크를 일정 주파수와 듀티를 갖는 토크로 변환하는 펄스 변환기, 상기 펄스 변환기로부터 제공된 토크의 이득을 조절하는 저주파 이득 제어기, 상기 분리된 고주파 성분의 토크의 이득을 조절하는 고주파 이득 제어기, 상기 고주파 이득 제어기로부터 제공된 이득 조절된 고주파 성분의 토크와 상기 전동식 조향 장치의 부스트 커브 출력 토크를 합산하는 제1 합산기, 상기 제1 합산기로부터 제공된 토크로부터 원하는 토크 대역을 검출하는 대역 통과 필터, 상기 대역 통과 필터로부터 제공된 대역 통과된 토크와 상기 저주파 이득 제어기로부터 제공된 이득 조절된 토크를 합산하는 제2 합산기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법 및 구성에 근거하여, 차량의 직진 상태(MDPS 데드존 구간)에서도 출력 토크를 얻을 수 있어서, 직진 상태에서도 LKAS 제어 성능이 확보되도록 한다.
또한, 기존 로직에서 데드 존을 피한 영역에서만 LKAS 제어가 된 반면, 차량의 직진 상태에서 작은 토크로도 LKAS 제어가 되어 운전자가 느끼는 이질감을 줄일 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향 장치(MDPS)의 협력 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향 장치(MDPS)의 협력 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 진동 토크 제어기에 의해 변환된 저주파 성분의 토크를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향 장치(MDPS)의 협력 과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향 장치(MDPS)의 협력 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 차량이 일정 차선 범위 내에서 자동으로 운행할 수 있도록 하는 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 값을 상기 차량의 조향에 적용시키는 전자동 조향 장치(MDPS)를 갖는 협력 시스템에서, 상기 차선 유지 보조 시스템에 입력되는 토크를 저주파 성분과 고주파 성분으로 분리하는 LKAS 저대역 필터(30), 상기 분리된 저주파 성분의 토크를 일정 주파수와 듀티를 갖는 토크로 변환하는 진동 토크 제어기(34), 상기 진동 토크 제어기(34)로부터 제공된 토크의 이득을 조절하는 LKAS 저주파 이득 제어기(35), 상기 분리된 고주파 성분의 토크의 이득을 조절하는 LKAS 고주파 이득 제어기(31), 상기 LKAS 고주파 이득 제어기(31)로부터 제공된 이득 조절된 고주파 성분의 토크와 상기 전동식 조향 장치의 부스트 커브 출력 토크를 합산하는 제1 합산기(32), 상기 제1 합산기(32)로부터 제공된 토크로부터 원하는 토크 대역을 검출하는 MDPS 대역 통과 필터(33), 상기 MDPS 대역 통과 필터(33)로부터 제공된 대역 통과된 토크와 상기 LKAS 저주파 이득 제어기(35)로부터 제공된 이득 조절된 토크를 합산하는 제2 합산기(36)를 포함하여 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 진동 토크 제어기(34)는 상기 분리된 저주파 성분의 토크를 일정 주파수와 듀티를 갖는 펄스 신호로 변환한다.
상기 LKAS 고주파 이득 제어기(31)는 상기 분리된 고주파 성분의 토크에 일정한 이득을 곱해 증폭시킨다.
상기 MDPS 대역 통과 필터(33)는 바이쿼드 필터로 구현되는 것이 바람직하다.
이상의 과정을 통해 본 발명은 진동 토크 제어기(34)를 이용하여 LKAS 토크를 변화시키기 때문에 토크에 대한 MDPS의 조향각 응답 특성이 개선된다. 상기 조향각 응답 특성은 LKAS 토크 입력에 따라서 MDPS의 조향각이 얼마나 빠르게 응답하는 성능을 말하며, 기존 방식에서는 MDPS 기구부 프릭션 및 로직에 의해 MDPS 조향각 응답 특성이 빠르지 않았다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향 장치(MDPS)의 협력 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, LKAS 내에 토크가 입력되면(S10), LKAS 저대역 필터(30)는 상기 LKAS에 입력되는 토크를 저주파 성분과 고주파 성분으로 분리한다. (S11) 진동 토크 제어기(34)는 상기 분리된 저주파 성분의 토크를 일정 주파수와 듀티를 갖는 토크로 변환한다. (S13)
LKAS 저주파 이득 제어기(35)는 상기 진동 토크 제어기(34)로부터 제공된 토크의 이득을 조절한다. (S15) 상기 협력 시스템에서, 상기 LKAS 저주파 이득 제어기(35)로부터 제공된 이득 조절된 토크는 상기 전자동 조향 장치의 부스트 출력 토크의 역할을 수행한다. 상기 차량이 직진 상태를 유지할 때(MDPS 데드 존 진입 시), 상기 LKAS 저주파 이득 제어기(35)로부터 제공된 이득 조절된 토크는 LKAS 제어에 필요가 없기 때문에 선형 게인을 설정한 후 그 이득을 곱하기만 하면 된다.
LKAS 고주파 이득 제어기(31)는 상기 분리된 고주파 성분의 토크의 이득을 조절한다. (S14)
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수 있다.
LKAS 저대역 필터 : 30
LKAS 고주파 이득 제어기 : 31
제1 합산기 : 32
MDPS 대역 통과 필터 : 33
진동 토크 제어기 : 34
LKAS 저주파 이득 제어기 : 35
제2 합산기 : 36

Claims (5)

  1. 차량이 일정 차선 범위 내에서 자동으로 운행할 수 있도록 하는 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 값을 상기 차량의 조향에 적용시키는 전자동 조향 장치(MDPS)를 갖는 시스템에서,
    상기 차선 유지 보조 시스템에 입력되는 토크를 저주파 성분과 고주파 성분으로 분리하는 저대역 필터;
    상기 분리된 저주파 성분의 토크를 일정 주파수와 듀티를 갖는 토크로 변환하는 펄스 변환기;
    상기 펄스 변환기로부터 제공된 토크의 이득을 조절하는 저주파 이득 제어기;
    상기 분리된 고주파 성분의 토크의 이득을 조절하는 고주파 이득 제어기;
    상기 고주파 이득 제어기로부터 제공된 이득 조절된 고주파 성분의 토크와 상기 전동식 조향 장치의 부스트 커브 출력 토크를 합산하는 제1 합산기;
    상기 제1 합산기로부터 제공된 토크로부터 원하는 토크 대역을 검출하는 대역 통과 필터;
    상기 대역 통과 필터로부터 제공된 대역 통과된 토크와 상기 저주파 이득 제어기로부터 제공된 이득 조절된 토크를 합산하는 제2 합산기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향(MDPS) 시스템의 협력 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 대역 통과 필터는 바이쿼드 필터인 것을 특징으로 하는 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향(MDPS) 시스템의 협력 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 저주파 이득 제어기로부터 제공된 이득 조절된 토크는 상기 전자동 조향 장치의 부스트 출력 토크 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향(MDPS) 시스템의 협력 시스템.
  4. 차량이 일정 차선 범위 내에서 자동으로 운행할 수 있도록 하는 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 값을 상기 차량의 조향에 적용시키는 전자동 조향 장치(MDPS)를 갖는 시스템에서,
    상기 차선 유지 보조 시스템에 입력되는 토크를 저주파 성분과 고주파 성분으로 분리하는 단계;
    상기 분리된 저주파 성분의 토크를 일정 주파수와 듀티를 갖는 토크로 변환하는 단계;
    상기 변환된 저주파 성분의 토크의 이득을 조절하는 단계;
    상기 분리된 고주파 성분의 토크의 이득을 조절하는 단계;
    상기 이득 조절된 고주파 성분의 토크와 상기 전동식 조향 장치의 부스트 커브 출력 토크를 합산하는 제1 합산 단계;
    상기 제1 합산 단계로부터 제공된 토크로부터 원하는 토크 대역을 검출하는 단계;
    상기 검출된 토크와 상기 이득 조절된 저주파 성분의 토크를 합산하는 제2 합산 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향(MDPS) 시스템의 협력 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 이득 조절된 저주파 성분의 토크는 상기 전자동 조향 장치의 부스트 출력 토크 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 차선 유지 보조 시스템(LKAS) 및 전자동 조향(MDPS) 시스템의 협력 방법.
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