KR20150028094A - 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150028094A
KR20150028094A KR20130106764A KR20130106764A KR20150028094A KR 20150028094 A KR20150028094 A KR 20150028094A KR 20130106764 A KR20130106764 A KR 20130106764A KR 20130106764 A KR20130106764 A KR 20130106764A KR 20150028094 A KR20150028094 A KR 20150028094A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steering
wheel
wheels
information
steering angle
Prior art date
Application number
KR20130106764A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101515708B1 (ko
Inventor
한동석
양인석
Original Assignee
경북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경북대학교 산학협력단 filed Critical 경북대학교 산학협력단
Priority to KR1020130106764A priority Critical patent/KR101515708B1/ko
Priority to US14/090,160 priority patent/US8972114B1/en
Publication of KR20150028094A publication Critical patent/KR20150028094A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101515708B1 publication Critical patent/KR101515708B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/02—Ensuring safety in case of control system failures, e.g. by diagnosing, circumventing or fixing failures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/02—Ensuring safety in case of control system failures, e.g. by diagnosing, circumventing or fixing failures
    • B60W50/029—Adapting to failures or work around with other constraints, e.g. circumvention by avoiding use of failed parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/003—Backup systems, e.g. for manual steering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

본 발명은 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 차량의 좌륜 또는 우륜 조향장치 중 어느 하나의 조향장치에 고장이 발생하여 운전자의 조향 입력에 알맞게 차량의 조향각이 조절되지 않게 되면, 고장나지 않은 다른 하나의 조향장치를 제어하여 양측 바퀴의 조향각이 애커만 조건(Ackerman condition)을 만족시키도록 제어하는 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법{Left-Right independent steering management system and method of thereof}
본 발명은 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 차량의 좌륜 또는 우륜 조향장치 중 어느 하나의 조향장치에 고장이 발생하여 운전자의 조향 입력에 알맞게 차량의 조향각이 조절되지 않게 되면, 고장나지 않은 다른 하나의 조향장치를 제어하여 양측 바퀴의 조향각이 애커만 조건(Ackerman condition)을 만족시키도록 제어하는 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
차량의 조향 제어 시스템과 관련하여 조향 휠에 가해진 조향 반작용 토크(또는 조향 반력)와 피조향 차륜에서의 조향각이 임의로 결정될 수 있는 다양한 Steer-By-Wire (이하, SBW) 차량 조향 시스템이 제안되고 있다. 이러한 자동차용 SBW 차량 조향 장치는 SBW 시스템의 고장에 의해 일어나는 백업 작동 모드(또는 페일 세이프 작동 모드) 중에 기계적 백업 시스템을 통해 조향 입력부 및 출력부를 상호 기계적으로 결합시키기 위한 컬럼 축의 중간에 기계적 백업 시스템을 일반적으로 사용하고 있다.
기계적 백업 시스템으로서 케이블 백업 시스템(가요성 토크 전달 수단)을 이용하는 것은 운전실(cockpit)의 레이아웃 설계 적용성의 향상, 노면으로부터 피조향 차륜을 통해 조향 휠로 입력된 진동 및 소음의 감소, 및 전방 충돌시 충격의 제거의 관점에서 아주 효과적이다.
특히, 상기와 같은 기계적 백업 시스템을 제시하고 있는 대한민국 등록특허 제 10-0745915호에서는 SBW 시스템에 고장이 발생하게 되면 조향 입력부(조향 휠)와 조향 출력부(가변 피치 이중 래크 배열체)이 클러치 장치에 의해 기계적으로 연결됨으로써 백업 작동 모드 중에도 가변 피치 이중 래크 배열체에 의해 최소 회전 반경의 효과적인 감소를 보장하는 기술 구성을 개시하고 있다.
다만, 상기와 같은 기계적 백업 시스템은 SBW 시스템 외에 별도의 기계적 구성을 필요로 하여 구성 단가가 높을 뿐만 아니라, 이로 인해 차량 전체의 무게가 무거워지는 문제점이 있다. 차량 전체 무게 증가는 연료 사용의 증가 및 비효율을 야기하는 문제점이 있다. 특히, 상기 기계적 백억 시스템은 차량이 정상적인 상태에서는 백업 모드로 있다가 고장 발생 후 동작하게 되므로, 정상적으로 동작하는 차량에 탑재하기에는 현실적인 어려움이 있으며, 매우 비효율적이다.
대한민국 등록특허 제 10-0745915호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, SBW 시스템에 고장 발생시, 차량 네트워크를 통해 이에 대한 고장 대처 명령을 제공함으로써 양측 바퀴간 애커만 조건(Ackerman condition)을 만족시킬 수 있는 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 좌우독립형 조향 제어 시스템은 운전자의 조향 입력으로부터 양측 바퀴에 대한 조향 제어 입력을 산출하는 조향 제어 산출부; 상기 산출된 정보를 이용하여 양측 바퀴의 조향각을 각각 조절하는 바퀴 조향부; 상기 바퀴 조향부에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각이 상기 조향 제어 입력에 대응되는 조향각과 동일한지를 판단하여 양측 바퀴 중 어느 일측 바퀴 조향부의 고장 여부를 판단하는 고장 판단부; 및 상기 고장 판단부에 의해 어느 일측 바퀴 조향부가 고장난 것으로 판단되면, 상기 일측 바퀴의 현재 조향각 정보를 기준으로 애커만 조건을 만족하도록 다른 측 바퀴의 조향각을 조절하는 고장 대처부;를 포함한다.
또한, 상기 운전자의 조향 입력 정보, 산출된 양측 바퀴에 대한 조향 제어 입력, 상기 바퀴 조향부에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각 정보, 상기 고장 대처부로부터 전달되는 조향각 조절 메시지 중 선택되는 어느 하나 이상을 차량 내 모든 모듈로 전달하는 차량 네트워크;를 더 포함할 수 있다.
일 예로, 상기 바퀴 조향부는, 상기 산출된 정보를 이용하여 좌측 바퀴의 조향각을 조절하는 제1 바퀴 조향부; 및 상기 산출된 정보를 이용하여 우측 바퀴의 조향각을 조절하는 제2 바퀴 조향부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 좌우독립형 조향 제어 방법은 (A)운전자로부터 조향 입력을 수신하는 단계; (B)수신된 조향 입력에 대응되는 조항 제어 입력을 산출하는 단계; (C)상기 산출된 정보를 이용하여 양측 바퀴의 조향각을 각각 조절하는 단계; (D)상기 (C) 단계에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각이 상기 (B) 단계에서 산출된 조향 제어 입력에 대응되는 조향각과 동일한지를 판단하여 양측 바퀴 중 어느 일측 바퀴에 대한 조향 제어의 고장 여부를 판단하는 단계; 및 (E)상기 (D) 단계에서 어느 일측 바퀴에 대한 조향 제어가 고장난 것으로 판단되면, 상기 일측 바퀴의 현재 조향각 정보를 기준으로 애커만 조건을 만족하도록 다른 측 바퀴의 조향각을 조절하는 단계;를 포함한다.
이때, 상기 운전자의 조향 입력 정보, 산출된 양측 바퀴에 대한 조향 제어 입력, 상기 조향 제어 입력에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각 정보, 정상적으로 동작하는 바퀴의 조향 장치에 전달되는 고장 대처 메시지 중 선택되는 어느 하나 이상은 차량 네트워크를 통해 차량 내 모든 모듈로 전달될 수 있다.
일 예로, 상기 (C) 단계는, (C-1)상기 산출된 정보를 이용하여 좌측 바퀴의 조향각을 조절하는 단계; 및 (C-2)상기 산출된 정보를 이용하여 우측 바퀴의 조향각을 조절하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법은 SBW 시스템에 고장 발생시, 차량 네트워크를 통해 고장나지 않은 다른 측의 바퀴 조향장치로 고장 대처 명령을 제공하여 바퀴의 조향각을 재조절함으로써 전체적으로 애커만 조건(Ackerman condition)을 만족시킴으로써 차체 구조가 받는 스트레스를 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌우독립형 조향 제어 시스템을 나타낸 도면,
도 2는 조향 시스템의 고장에 따른 4가지 유형을 나타낸 도면, 및
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 좌우독립형 조향 제어 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌우독립형 조향 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에 따른 좌우독립형 조향 제어 시스템(1)은 운전자의 조향 입력으로부터 양측 바퀴에 대한 조향 제어 입력을 산출하는 조향 제어 산출부(100); 상기 산출된 정보를 이용하여 양측 바퀴의 조향각을 각각 조절하는 바퀴 조향부(200); 상기 바퀴 조향부(200)에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각이 상기 조향 제어 입력에 대응되는 조향각과 동일한지를 판단하여 양측 바퀴 중 어느 일측 바퀴에 대한 조향 제어의 고장 여부를 판단하는 고장 판단부(300); 및 상기 고장 판단부(300)에 의해 어느 일측 바퀴에 대한 조향 제어가 고장난 것으로 판단되면, 상기 일측 바퀴의 현재 조향각 정보를 기준으로 애커만 조건을 만족하도록 다른 측 바퀴의 조향각을 조절하는 고장 대처부(400);를 포함한다.
조향 제어 산출부(100)는 운전자가 별도의 조향 휠을 통해 조향 입력시, 상기 조향 입력을 분석하여 양측 바퀴에 대한 조향 제어 입력을 산출한다. 구체적으로, 운전자가 조향 휠을 어느 일 방향으로 조작하게 되면, 상기 조향 제어 산출부(100)는 운전자에 의해 조향 휠이 회전한 각도 정보를 이용하여 양측 바퀴 각각을 어떻게 조향해야 하는지에 대한 제어 입력을 산출한다. 이때, 상기 조향 제어 입력은 양측 바퀴 각각에 대하여 조절하고자 하는 조향각 정보를 포함할 수 있다.
본 발명에 적용가능한 실시예에 있어, 상기 조향 제어 산출부(100)는 운전자의 조향 입력에 따라 차량의 전륜에 대한 조향 제어 입력을 산출할 수 있으며, 상기 전륜의 좌/우측 바퀴 각각에 대하여 조절하고자 하는 조향각 정보를 산출함에 있어 아래 수학식 1을 만족하도록 제어할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, δo, δi는 각각 선회시 외측 및 내측 바퀴의 조향 각, w는 차량의 황방향 길이, l은 전륜에서부터 후륜까지의 길이를 의미한다.
즉, 상기 조향 제어 산출부(100)는 운전자의 조향 입력에 따라 차량 전륜의 좌/우측 바퀴에 대한 조향 제어 입력을 산출함에 있어 애커만 조건(Ackerman Condition)을 만족하도록 제어함으로써 강체로 구성된 차체 구조가 받는 스트레스를 감소시킨다.
바퀴 조향부(200)는 상기 조향 제어 산출부(100)를 통해 산출된 조향 제어 입력 정보를 이용하여 양측 바퀴의 조향각을 각각 조절한다. 이때, 상기 바퀴 조향부(200)로는 양측 바퀴의 조향각을 개별적으로 조절하기에 용이한 모든 기술 구성이 적용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 적용가능한 일 실시예에서 상기 바퀴 조향부(200)는 상기 조향 제어 입력 정보를 이용하여 좌측 바퀴의 조향각을 조절하는 제1 바퀴 조향부(210); 및 상기 조향 제어 입력 정보를 이용하여 우측 바퀴의 조향각을 조절하는 제2 바퀴 조향부(220);를 포함할 수 있다. 즉, 양측 바퀴의 조향각을 조절하는 바퀴 조향부(200)는 서로 구별되는 모듈로 구비되며, 각 바퀴 조향부(200)는 상기 조향 제어 산출부(100)로부터 각각 조향 제어 입력 정보를 수신하고 이에 따라 각 바퀴의 조향각을 조절할 수 있다.
이와 같이 양측 바퀴의 조향각을 조절하는 바퀴 조향부(200)가 서로 독립적으로 구성됨으로써 어느 일측의 바퀴 조향부(200)에 고장이 발생하면 해당 바퀴 조향부(200)만을 교체하기 용이한 구성을 갖는다.
또는, 본 발명의 다른 실시예에서 양측 바퀴의 조향각을 조절하는 기술 구성은 하나의 모듈로 구성될 수 있다. 구체적으로, 바퀴 조향부(200)는 상기 조향 제어 산출부(100)로부터 조향 제어 입력 정보를 수신하고, 좌측 및 우측 바퀴의 조향각을 각각 조절하는 기술 구성이 하나의 모듈 내 포함될 수 있다.
다만, 상기 실시예들은 상기 바퀴 조향부(200)의 일 구성예를 나타낸 것으로, 상기 바퀴 조향부(200)로는 상기 실시예 외에 양측 바퀴의 조향각을 조절할 수 있는 다양한 기술 구성이 적용될 수 있다.
고장 판단부(300)는 상기 바퀴 조향부(200)에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각이 상기 조향 제어 입력에 대응되는 조향각과 동일한지를 판단하여 양측 바퀴 중 어느 일측 바퀴에 대한 조향 제어의 고장 여부를 판단한다. 구체적으로, 상기 고장 판단부(300)는 상기 조향 제어 산출부(100)에서 산출된 조향 제어 입력 정보와 상기 바퀴 조향부(200)에 의해 실질적으로 양측 바퀴의 조향각이 조절된 정도를 비교하고, 상기 바퀴 조향부(200)가 상기 조향 제어 입력 정보에 대응하여 알맞게 동작 중인지를 판단한다.
본 발명에 적용가능한 실시예에서, 상기 고장 판단부(300)는 산출된 조향 제어 입력 정보를 통해 조절하고자 하는 양측 바퀴의 조향각 정보와 제1/제2 바퀴 조향부(220)에 의해 실제 조절된 양측 바퀴의 조향각 정보가 동일한지 또는 상이한지를 판단함으로써 일측 바퀴 조향부(200)의 고장 여부를 판단할 수 있다.
이때, 제1 바퀴 조향부(210)(또는 제2 바퀴 조향부(220))의 고장에 따른 4가지 유형은 아래의 도 2와 같다.
도 2는 조향 시스템의 고장에 따른 4가지 유형을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 조향 시스템의 고장 유형으로는 a) 출력값이 고장이 발생한 출력값으로 고정된 경우(Lock in Place), b)출력값이 평형 상태(equilibrium point)에 고정된 경우(Float), c)출력값이 최대 한계값에 도달하는 경우(Hard over), 및 d)출력값의 효율이 예상값보다 작은 경우(Loss of Effectiveness) 등이 있다.
상기 제1 바퀴 조향부(210)(또는 제2 바퀴 조향부(220))는 상기 4가지 유형 중 선택되는 어느 하나 이상의 고장 유형에 의해 좌측(또는 우측) 바퀴의 조향각을 조절하고자 하는 값과는 다르게 조절하게 될 수 있다. 일 예로, 상기 제1 바퀴 조향부(210)에 유형 d의 고장이 발생하여 50% 성능저하가 발생하게 되면, 상기 제1 바퀴 조향부(210)는 조향 제어 입력(조절하고자 하는 좌측 바퀴의 조향각)보다 50% 성능 저하된 조향각만큼만 좌측 바퀴를 조향하게 된다.
이때, 상기 고장 판단부(300)는 조향 제어 입력 정보와 상기 제1 바퀴 조향부(210)에 의해 좌측 바퀴가 실제 조향된 조향각 정보를 비교하여 상기 조향 제어 입력을 통해 의도한 수치에 알맞게 좌측 바퀴가 조향되었는지를 판단할 수 있다. 즉, 조향 제어 입력에 의한 출력값에 알맞게 양측 바퀴가 각각 조향되었는지를 판단함으로써 각 바퀴 조향부(200)의 고장 여부를 판단할 수 있다.
고장 대처부(400)는 상기 고장 판단부(300)에 의해 어느 일측 바퀴 조향부(200)가 고장난 것으로 판단되면, 상기 일측 바퀴의 현재 조향각 정보를 기준으로 애커만 조건을 만족하도록 다른 측 바퀴의 조향각을 조절한다. 이하, 앞의 일 예에서처럼 제1 바퀴 조향부(210)에 50% 성능 저하 고장이 발생하였다고 가정한다.
이때, 상기 고장 대처부(400)는 상기 고장 판단부(300)에 의해 제1 바퀴 조향부(210), 즉 좌측 바퀴 조향부(200)가 고장난 것으로 판단하고, 우측 바퀴의 조향각을 좌측 바퀴의 현재 조향각에 맞추어 재조절하게 된다.
일 예로, 차량이 우회전 방향으로 선회하고자 하는 경우, 고장난 상기 제1 바퀴 조향부(210)에 의해 좌측 바퀴는 조향하고자 하는 각도(δL)의 50%만큼(δL/2, 이하δL')만 조향된다. 반면, 정상적인 제2 바퀴 조향부(220)에 의해 우측 바퀴는 조향하고자 하는 각도(δR)만큼 조향된다. 즉, 상기 조향하고자 하는 각도(δL,δR) 들은 하기 수학식 2의 애커만 조건식을 만족하지만, 실제 양측 바퀴가 조향된 각도(δL',δR) 간에는 하기 수학식 3과 같이 애커만 조건식이 만족되지 않는다.
Figure pat00002
Figure pat00003
이때, w는 차량의 횡방향 길이를 의미하며, l은 전륜에서부터 후륜까지의 길이를 의미한다.
그러므로, 상기 고장 대처부(400)는 상기 실제 좌측 바퀴의 조향각(δL')에 맞추어 우측 바퀴의 조향각(δR')을 재조절하게 된다. 즉, 상기 고장 대처부(400)는 아래 수학식 4에 의해 상기 우측 바퀴의 조향각(δR')을 재산출하고, 제2 바퀴 조향부(220)로 하여금 상기 재조절된 조향각(δR')만큼 우측 바퀴를 조향하도록 제어한다. 이때, 상기 고장 대처부(400)는 상기 제2 바퀴 조향부(220)로 상기 재조절된 조향각(δR')만큼 우측 바퀴를 재조향하도록 하는 고장 대처 명령을 전달할 수 있다.
Figure pat00004
이때, w는 차량의 횡방향 길이를 의미하며, l은 전륜에서부터 후륜까지의 길이를 의미한다.
상기 수학식 4는 우회전 방향으로 선회하고자 하는 경우에 해당되는 것으로, 이와 반대로 좌회전 방향으로 선회하고자 하는 경우에는 좌측 바퀴가 안쪽이 되고 우측 바퀴가 바깥쪽이 되므로 재산출되는 우측 바퀴의 조향각(δR')은 아래의 수학식 5와 같다.
Figure pat00005
이때, w는 차량의 횡방향 길이를 의미하며, l은 전륜에서부터 후륜까지의 길이를 의미한다.
상기 고장 대처부(400)는 상기와 같은 방법을 통해 고장난 일측 바퀴의 현재 조향각 정보를 기준으로 애커만 조건을 만족하도록 다른 측의 조향각을 재산출하고, 상기 재산출된 조향각 정보를 해당 측 바퀴 조향부(200)에 고장 대처 명령으로 제공함으로써 상기 다른 측 바퀴의 조향각을 재조절하게 된다.
상기와 같은 구성을 통해 좌측 또는 우측 바퀴의 조향 제어장치가 정상적으로 동작되지 않는 경우, 고장난 측 바퀴의 현재 조향각 정보를 이용하여 정상적으로 동작하는 측(고장나지 않은 측) 바퀴의 조향각이 애커만 조건을 만족하도록 재조정하고, 이를 통해 차체의 구조적 안전성을 얻을 수 있다.
본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에 따른 좌우독립형 조향 제어 시스템(1)은 차량 내 모든 모듈간 관련 정보를 전달하는 구성으로 차량 네트워크(500)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 차량 네트워크(500)로는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), FlexRay, MOST(Media Oriented Systems Transport), IVN(In-Vehicle Network) 중 선택되는 어느 하나 이상의 차량용 네트워크 버스 시스템이 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 적용가능한 실시예에 있어 차량 내 각 모듈에 전달되는 상기 운전자의 조향 입력 정보(A), 산출된 양측 바퀴에 대한 조향 제어 입력(B), 상기 바퀴 조향부(200)에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각 정보(C), 상기 고장 대처부(400)로부터 전달되는 고장 대처 메시지(D) 등은 상기 차량 네트워크 방법 중 선택되는 어느 하나 이상의 방법으로 전달될 수 있다.
일 예로, A, B 정보는 CAN, LIN 버스를 통해 전달되고, C, D 정보는 FlexRay 버스를 통해 전달될 수 있다.
다만, 상기 예는 일 실시예로, 본 발명에 적용가능한 차량 네트워크(500)는 상기 예로 한정되지 않는다.
이하, 도 3을 통해 본 발명에 따른 좌우독립형 조향 제어 방법을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 좌우독립형 조향 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용가능한 바림작한 실시예에 따른 좌우독립형 조향 제어 방법은 (A)운전자로부터 조향 입력을 수신하는 단계; (B)수신된 조향 입력에 대응되는 조항 제어 입력을 산출하는 단계; (C)상기 산출된 정보를 이용하여 양측 바퀴의 조향각을 각각 조절하는 단계; (D)상기 (C) 단계에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각이 상기 (B) 단계에서 산출된 조향 제어 입력에 대응되는 조향각과 동일한지를 판단하여 양측 바퀴 중 어느 일측 바퀴에 대한 조향 제어의 고장 여부를 판단하는 단계; 및 (E)상기 (D) 단계에서 어느 일측 바퀴에 대한 조향 제어가 고장난 것으로 판단되면, 상기 일측 바퀴의 현재 조향각 정보를 기준으로 애커만 조건을 만족하도록 다른 측 바퀴의 조향각을 조절하는 단계;를 포함한다.
운전자는 차량 내 구비된 별도의 조향 휠을 이용하여 상기 차량에 대해 조향 정보를 입력할 수 있고, 차량은 상기와 같은 방법을 통해 입력된 조향 입력을 수신한다(S100).
상기 S100 단계를 통해 조향 입력을 수신하면, 상기 수신된 조향 입력에 대응되는 조향 제어 입력을 산출한다(S200). 구체적으로, 운전자가 조향 휠을 어느 일 방향으로 조작하게 되면, 상기 S200 단계는 운전자에 의해 조향 휠이 회전한 각도 정보를 이용하여 양측 바퀴 각각을 어떻게 조향해야 하는지에 대한 제어 입력을 산출한다. 이때, 상기 조향 제어 입력은 양측 바퀴 각각에 대하여 조절하고자 하는 조향각 정보를 포함할 수 있다.
본 발명에 적용가능한 실시예에 있어, 상기 S200 단계에서는 운전자의 조향 입력에 따라 차량의 전륜에 대한 조향 제어 입력을 산출할 수 있으며, 상기 전륜의 좌/우측 바퀴 각각에 대하여 조절하고자 하는 조향각 정보를 산출함에 있어 아래 수학식 6을 만족하도록 제어할 수 있다.
Figure pat00006
여기서, δo, δi는 각각 선회시 외측 및 내측 바퀴의 조향 각, w는 차량의 황방향 길이, l은 전륜에서부터 후륜까지의 길이를 의미한다.
즉, 상기 S200 단계에서는 운전자의 조향 입력에 따라 차량 전륜의 좌/우측 바퀴의 조향 제어 입력을 산출함에 있어 애커만 조건(Ackerman Condition)을 만족하도록 제어함으로써 강체로 구성된 차체 구조가 받는 스트레스를 감소시킨다.
상기 S200 단계를 통해 산출된 정보를 이용하여 양측 바퀴의 조향각을 각각 조절한다(S300). 이때, 상기 S300 단계는 상기 산출된 정보를 이용하여 좌측 바퀴의 조향각을 조절하는 단계(S310); 및 상기 산출된 정보를 이용하여 우측 바퀴의 조향각을 조절하는 단계(S320);를 포함할 수 있다.
즉, 양측 바퀴의 조향각을 조절하는 기술 구성은 서로 구별되는 모듈로 구비될 수 있으며, 상기 각 모듈은 S310 단계 또는 S320 단계를 통해 양측 바퀴의 조향각을 서로 구별되게 조절할 수 있다.
상기 S300 단계를 통해 조절된 양측 바퀴 각각의 조향각이 상기 S200 단계에서 산출된 조향 제어 입력에 대응되는 각각의 조향각과 동일한지를 판단하여 양측 바퀴 중 어느 일측 바퀴에 대한 조향 제어의 고장 여부를 판단한다(S400). 구체적으로, 상기 S400 단계는 상기 S200 단계를 통해 산출된 조향 제어 입력 정보와 상기 S300 단계에서 실제적으로 양측 바퀴의 조향각이 조절된 정도를 비교하고, 상기 S300 단계를 통해 양측 바퀴가 조향 제어 입력 정보에 대응하여 알맞게 동작 중인지를 판단한다.
본 발명에 적용가능한 실시예에서, 상기 S400 단계에서는 산출된 조향 제어 입력 정보를 통해 예상되는 양측 바퀴의 조향각 정보와 실제 조향각이 조절된 양측 바퀴의 조향각 정보가 동일한지 또는 상이한지를 판단함으로써 일측 바퀴의 고장 여부를 판단할 수 있다.
이때, 일측 바퀴의 고장 유형으로는 도 2와 같이 총 4가지 유형이 적용될 수 있으며, 이와 관련된 구체적인 설명은 앞에서 상세히 설명한바 이하 생략한다.
상기 S400 단계에서 어느 일측 바퀴에 대한 조향 제어가 고장난 것으로 판단되면, 상기 일측 바퀴의 현재 조향각 정보를 기준으로 애커만 조건을 만족하도록 다른 측 바퀴의 조향각을 조절한다(S500). 앞의 일 예에서처럼 좌측 바퀴를 조향하는 바퀴 조향장치에 50% 성능 저하 고장이 발생하였다고 가정한다.
이때, 상기 S500 단계에서는 상기 좌측 바퀴에 대한 조향 제어가 고장난 것으로 판단하고, 우측 바퀴의 조향각을 좌측 바퀴의 현재 조향각에 맞추어 재조절하게 된다.
일 예로, 차량이 우회전 방향으로 선회하고자 하는 경우, 고장난 좌측 바퀴는 조향하고자 하는 각도(δL)의 50%만큼(δL/2, 이하δL')만 조향된다. 반면, 정상적인 우측 바퀴는 조향하고자 하는 각도(δR)만큼 조향된다. 즉, 상기 조향하고자 하는 각도(δL,δR) 들은 하기 수학식 7의 애커만 조건식을 만족하지만, 실제 양측 바퀴가 조향된 각도(δL',δR) 간에는 하기 수학식 8과 같이 애커만 조건식이 만족되지 않는다.
Figure pat00007
Figure pat00008
이때, w는 차량의 횡방향 길이를 의미하며, l은 전륜에서부터 후륜까지의 길이를 의미한다.
그러므로, 상기 S500 단계에서는 상기 실제 좌측 바퀴의 조향각(δL')에 맞추어 우측 바퀴의 조향각(δR')을 재조절하게 된다. 즉, 상기 S500 단계에서는 아래 수학식 8에 의해 상기 우측 바퀴의 조향각(δR')을 재산출하고, 상기 재조절된 조향각(δR')만큼 우측 바퀴를 조향하도록 제어한다. 이를 위해, 우측 바퀴 조향장치로는 제조절된 조향각(δR')만큼 우측 바퀴를 조향하도록 제어하는 고장 대처 명령이 전달될 수 있다.
Figure pat00009
이때, w는 차량의 횡방향 길이를 의미하며, l은 전륜에서부터 후륜까지의 길이를 의미한다.
상기 수학식 9는 우회전 방향으로 선회하고자 하는 경우에 해당되는 것으로, 이와 반대로 좌회전 방향으로 선회하고자 하는 경우에는 좌측 바퀴가 안쪽이 되고 우측 바퀴가 바깥쪽이 되므로 재산출되는 우측 바퀴의 조향각(δR')은 아래의 수학식 10과 같다.
Figure pat00010
이때, w는 차량의 횡방향 길이를 의미하며, l은 전륜에서부터 후륜까지의 길이를 의미한다.
상기 S500 단계에서는 상기와 같은 방법을 통해 고장난 일측 바퀴의 현재 조향각 정보를 기준으로 애커만 조건을 만족하도록 다른 측의 조향각을 재산출하고, 상기 재산출된 조향각 정보를 해당 바퀴 조향장치에 고장 대처 명령으로 제공함으로써 상기 다른 측 바퀴의 조향각을 재조절하게 된다.
상기와 같은 구성을 통해 좌측 또는 우측 바퀴의 조향 제어장치가 정상적으로 동작되지 않는 경우, 고장난 측 바퀴의 현재 조향각 정보를 이용하여 정상적으로 동작하는 측(고장나지 않은 측) 바퀴의 조향각이 애커만 조건을 만족하도록 재조정하고, 이를 통해 차체의 구조적 안전성을 얻을 수 있다.
본 발명에 적용가능한 바람직한 실시예에 따른 좌우독립형 조향 제어 방법은 차량 내 모든 모듈간 관련 정보들은 차량 네트워크를 통해 차량 내 모든 모듈로 전달될 수 있다. 이때, 상기 차량 네트워크로는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), FlexRay, MOST(Media Oriented Systems Transport), IVN(In-Vehicle Network) 중 선택되는 어느 하나 이상의 차량용 네트워크 버스 시스템이 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 적용가능한 실시예에 있어 차량 내 각 모듈에 전달되는 상기 운전자의 조향 입력 정보(A), 산출된 양측 바퀴에 대한 조향 제어 입력(B), 상기 조향 제어 입력에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각 정보(C), 정상적으로 동작하는 바퀴의 조향 장치에 전달되는 고장 대처 조절 메시지(D) 등은 상기 차량 네트워크 방법 중 선택되는 어느 하나 이상의 방법으로 전달될 수 있다.
일 예로, A, B 정보는 CAN, LIN 버스를 통해 전달되고, C, D 정보는 FlexRay 버스를 통해 전달될 수 있다.
다만, 상기 예는 일 실시예로, 본 발명에 적용가능한 차량 네트워크는 상기 예로 한정되지 않는다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 좌우독립형 조향 제어 시스템
100: 조향 제어 산출부 200: 바퀴 조향부
210: 제1 바퀴 조향부 220: 제2 바퀴 조향부
300: 고장 판단부 400: 고장 대처부
500: 차량 네트워크

Claims (6)

  1. 운전자의 조향 입력으로부터 양측 바퀴에 대한 조향 제어 입력을 산출하는 조향 제어 산출부;
    상기 산출된 정보를 이용하여 양측 바퀴의 조향각을 각각 조절하는 바퀴 조향부;
    상기 바퀴 조향부에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각이 상기 조향 제어 입력에 대응되는 조향각과 동일한지를 판단하여 양측 바퀴 중 어느 일측 바퀴 조향부의 고장 여부를 판단하는 고장 판단부; 및
    상기 고장 판단부에 의해 어느 일측 바퀴 조향부가 고장난 것으로 판단되면, 상기 일측 바퀴의 현재 조향각 정보를 기준으로 애커만 조건을 만족하도록 다른 측 바퀴의 조향각을 조절하는 고장 대처부;를 포함하는 좌우독립형 조향 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 운전자의 조향 입력 정보, 산출된 양측 바퀴에 대한 조향 제어 입력, 상기 바퀴 조향부에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각 정보, 상기 고장 대처부로부터 전달되는 조향각 조절 메시지 중 선택되는 어느 하나 이상을 차량 내 모든 모듈로 전달하는 차량 네트워크;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 좌우독립형 조향 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 바퀴 조향부는,
    상기 산출된 정보를 이용하여 좌측 바퀴의 조향각을 조절하는 제1 바퀴 조향부; 및
    상기 산출된 정보를 이용하여 우측 바퀴의 조향각을 조절하는 제2 바퀴 조향부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌우독립형 조향 제어 시스템.
  4. (A)운전자로부터 조향 입력을 수신하는 단계;
    (B)수신된 조향 입력에 대응되는 조항 제어 입력을 산출하는 단계;
    (C)상기 산출된 정보를 이용하여 양측 바퀴의 조향각을 각각 조절하는 단계;
    (D)상기 (C) 단계에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각이 상기 (B) 단계에서 산출된 조향 제어 입력에 대응되는 조향각과 동일한지를 판단하여 양측 바퀴 중 어느 일측 바퀴에 대한 조향 제어의 고장 여부를 판단하는 단계; 및
    (E)상기 (D) 단계에서 어느 일측 바퀴에 대한 조향 제어가 고장난 것으로 판단되면, 상기 일측 바퀴의 현재 조향각 정보를 기준으로 애커만 조건을 만족하도록 다른 측 바퀴의 조향각을 조절하는 단계;를 포함하는 좌우독립형 조향 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 운전자의 조향 입력 정보, 산출된 양측 바퀴에 대한 조향 제어 입력, 상기 조향 제어 입력에 의해 조절된 양측 바퀴의 조향각 정보, 정상적으로 동작하는 바퀴의 조향 장치에 전달되는 고장 대처 메시지 중 선택되는 어느 하나 이상은 차량 네트워크를 통해 차량 내 모든 모듈로 전달되는 것을 특징으로 하는 좌우독립형 조향 제어 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 (C) 단계는,
    (C-1)상기 산출된 정보를 이용하여 좌측 바퀴의 조향각을 조절하는 단계; 및
    (C-2)상기 산출된 정보를 이용하여 우측 바퀴의 조향각을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌우독립형 조향 제어 방법.
KR1020130106764A 2013-09-05 2013-09-05 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법 KR101515708B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130106764A KR101515708B1 (ko) 2013-09-05 2013-09-05 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법
US14/090,160 US8972114B1 (en) 2013-09-05 2013-11-26 Left-right independent steering control system and method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130106764A KR101515708B1 (ko) 2013-09-05 2013-09-05 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150028094A true KR20150028094A (ko) 2015-03-13
KR101515708B1 KR101515708B1 (ko) 2015-05-04

Family

ID=52575156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130106764A KR101515708B1 (ko) 2013-09-05 2013-09-05 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8972114B1 (ko)
KR (1) KR101515708B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5826680B2 (ja) * 2012-03-09 2015-12-02 Ntn株式会社 ステアバイワイヤ式操舵機構の制御装置
JP6548023B2 (ja) 2015-09-11 2019-07-24 株式会社ジェイテクト 車両用操舵装置
CN114872792B (zh) * 2022-06-07 2023-07-21 上海跨悦信息技术有限公司 一种车辆转向控制方法、装置、电子设备和存储介质

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2887839B1 (fr) * 2005-07-04 2007-09-14 Conception & Dev Michelin Sa Systeme de direction d'un vehicule comportant un mode de fonctionnement degrade en cas de panne d'un actionneur de braquage de roue.
KR100802741B1 (ko) * 2006-12-12 2008-02-12 현대자동차주식회사 듀얼모터식 좌우독립형 ｓｂｗ 시스템의 듀얼모터 제어방법
JP2008168744A (ja) * 2007-01-10 2008-07-24 Fuji Heavy Ind Ltd 左右独立操舵装置
US8068955B2 (en) * 2008-01-08 2011-11-29 Honda Motor Co., Ltd. Vehicle with a variable rear toe angle

Also Published As

Publication number Publication date
KR101515708B1 (ko) 2015-05-04
US20150066304A1 (en) 2015-03-05
US8972114B1 (en) 2015-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11097773B2 (en) Apparatus and method for controlling steering of vehicle
US6938721B2 (en) Steering apparatus and method for automotive vehicle
JP6756823B2 (ja) 自動車の操舵システムを動作させるための方法
US7900742B2 (en) Vehicle steering control
WO2001072571A3 (de) Fahrzeuglenkung und achslenkmodul für eine fahrzeuglenkung
US11702125B2 (en) Steer-by-wire architectures
KR101515708B1 (ko) 좌우독립형 조향 제어 시스템 및 방법
JP6282452B2 (ja) 車両操舵用制御装置
JP2000043749A (ja) 操舵制御装置および操舵装置
US20150120145A1 (en) Fault tolerant apparatus and method for an independent controlled steering in a four wheel drive system
KR20210060881A (ko) 외란 보상 조향제어 방법 및 전동조향장치
JP6523720B2 (ja) 後輪転舵制御装置
JP2007245821A (ja) 車両用操舵装置
JP2021070440A5 (ko)
JP2009544519A (ja) 被操舵後輪に対する旋回指令をモニタリングする装置及び方法
US10435073B2 (en) Method for operating a steering system and steering system
KR100802741B1 (ko) 듀얼모터식 좌우독립형 ｓｂｗ 시스템의 듀얼모터 제어방법
KR101576395B1 (ko) 좌우독립형 조향 제어 방법 및 시스템
JP2004189163A (ja) 車両用操舵装置
KR102440668B1 (ko) 토크 센서 고장에 따른 전동식 조향 시스템의 제어 방법
KR101349467B1 (ko) 스티어바이와이어 차량의 고장 대처 방법
WO2017033884A1 (ja) 車両操舵装置
JP4556657B2 (ja) 車両用操舵制御装置
KR102665181B1 (ko) 독립조향 제어 장치 및 방법
Almasri et al. A Solution for a Fail-Operational Control of Steer-by-Wire System without Mechanical Backup Connection

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180404

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 5