KR20150077823A

KR20150077823A - 차량의 자동 후진 경로 제어 시스템

Info

Publication number: KR20150077823A
Application number: KR1020130166694A
Authority: KR
Inventors: 전승훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2015-07-08
Also published as: KR101558708B1

Abstract

본 발명은 자동 후진 경로 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 후진 주행시 차량 조향을 자동으로 제어하여 운전자 편의성을 극대화하고 용이한 후진주행을 가능하게 하는 자동 후진 경로 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 후진주행 직전까지 주행한 전진 경로를 따라 동일 경로로 차량의 후진주행 경로를 제어하기 위하여, 차량의 휠펄스카운트 정보를 측정하기 위한 차속 센서; 차륜 조향휠의 조향각 정보를 측정하기 위한 조향각 센서; 상기 차속 센서와 조향각 센서의 정보를 이용하여 일정 거리 간격으로 생성한 주행궤적 데이터가 저장되어 있는 주행궤적저장부; 후진 주행시 자동 조향 기능을 작동시키기 위한 운전자 선택신호를 발생하는 기능선택버튼; 후진 주행이 가능한 상태에서 상기 운전자 선택신호의 발생을 인지하면 상기 주행궤적저장부에서 취득한 주행궤적 데이터를 기반으로 MDPS의 작동을 요청하는 제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 시스템을 제공한다.

Description

자동 후진 경로 제어 시스템 및 방법 {Auto backing route control system and method for vehicle}

본 발명은 자동 후진 경로 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 후진 주행시 차량 조향을 자동으로 제어하여 운전자 편의성을 극대화하고 용이한 후진주행을 가능하게 하는 자동 후진 경로 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

좁은 골목길에서 주행하거나 주차 공간이 협소한 주차장 등에서 주행 시 마주 오는 차량과 마주치는 등으로 인해 더 이상 앞으로 주행하기 어려운 경우가 종종 발생한다. 이 경우 왔던 경로를 후진으로 주행하여야 하는데 초보 운전자나 운전 미숙자의 경우 이러한 협소한 공간에서의 후진 주행에 대해 상당한 어려움을 느껴 전진하지도 후진하지도 못하는 경우가 많다.

또한, 주차된 차량이 많은 좁은 공간에서 회전 중 주차된 차량 혹은 벽에 차체 접촉이 발생 시 추가적인 차량 손상을 방지하려면 차량을 선회하던 경로를 따라 동일하게 후진시켜야 하는데 운전 미숙자의 경우 어찌할 바를 몰라 차량에 더 큰 손상을 가하게 되는 경우가 있다.

현재 차량이 후진할 때 보조해 주는 장치로는 PAS(Parking Assist System)와 PGS(Parking Guide System) 및 후방 모니터 등이 있다.

후방 모니터의 경우 상기한 상황에서 좌우 측면을 모니터할 수 있는 시야 확보에 한계가 있으며, PAS 및 PGS의 경우 지속적인 경보음을 발생하므로 운전자에게 오히려 불안감을 조성할 수 있다. 또한, 협소한 길에서의 후진 시에는 핸들이 조금씩 좌/우로 틀어지게 되어 차량이 좌측 또는 우측으로 쏠리는 현상이 종종 발생하는데 PAS 및 PGS와 같은 시스템으로는 이러한 상황을 해결하는데 한계가 있다.

또한 후측방 경보 시스템은 주행 중 차선변경 시 일정거리(예를 들면, 7m) 이내에 후방 및 측방에서 차량의 존재 유무를 레이더 센서를 이용하여 경보하여 주는 시스템으로, 골목길이나 협로에서 후진시에 후진주행을 보조하는 장치로 이용하기에는 적당하지 못하며, 또한 레이더 센서와 같은 후측방센서가 없이는 주변 장애물을 감지하기 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로서, 직전에 주행한 동일 경로로 후진주행이 필요한 경우 차속 센서 및 조향각 센서를 이용하여 기록한 이전주행궤적을 추정하여 후진주행이 용이하도록 하는 자동 후진 경로 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 후진주행 직전까지 주행한 전진 경로를 따라 동일 경로로 차량의 후진주행 경로를 제어하기 위하여, 차량의 휠펄스카운트 정보를 측정하기 위한 차속 센서; 차륜 조향휠의 조향각 정보를 측정하기 위한 조향각 센서; 상기 차속 센서와 조향각 센서의 정보를 이용하여 일정 거리 간격으로 생성한 주행궤적 데이터가 저장되어 있는 주행궤적저장부; 후진 주행시 자동 조향 기능을 작동시키기 위한 운전자 선택신호를 발생하는 기능선택버튼; 후진 주행이 가능한 상태에서 상기 운전자 선택신호의 발생을 인지하면 상기 주행궤적저장부에서 취득한 주행궤적 데이터를 기반으로 MDPS의 작동을 요청하는 제어유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 시스템은 제어유닛이 MDPS의 작동 요청을 위해 전송하는 제어신호에서 추출한 목표 조향각 정보를 기반으로 MDPS 모터의 작동을 제어하는 MDPS 제어부; 상기 차량의 후진 주행을 가능하게 하기 위한 변속 기어 신호를 발생할 수 있는 쉬프트 레버;를 포함하여 구성된다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제어유닛은 휠펄스카운트 측정값이 설정값에 도달하면 주행궤적저장부에서 취득한 주행궤적 데이터를 기반으로 목표 조향각을 결정하고, 상기 목표 조향각으로 조향휠의 회전각을 제어하기 위해 MDPS 제어부에 MDPS의 작동 제어를 요청한다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 주행궤적저장부에는 전진주행시 후진주행 직전까지 생성한 주행궤적 데이터가 일정 거리 간격으로 순서대로 저장되며, 상기 제어유닛은 전진주행시 주행궤적저장부에 주행궤적 데이터를 저장한 순서의 역순으로 주행궤적 데이터를 획득한다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 시스템은 후진주행시 상기 주행궤적 데이터를 기반으로 한 후진 주행 궤적을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하여 구성된다.

또한 본 발명에서는, 차량의 후진 주행을 가능하게 하기 위한 변속 기어 신호의 발생 여부를 판단하는 제1과정; 후진 주행시 자동 조향 기능을 작동시키기 위한 운전자 선택신호의 발생 여부를 판단하는 제2과정; 상기 변속 기어 신호와 운전자 선택신호의 발생을 인지하면 전진주행시 생성한 주행궤적 데이터를 취득하고, 취득한 주행궤적 데이터를 기반으로 MDPS의 작동을 요청하는 제3과정; 상기 제3과정에서 취득한 주행궤적 데이터를 기반으로 MDPS의 작동을 제어하는 제4과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제3과정에서는 차량의 휠펄스카운트 측정값이 설정값에 도달하면 주행궤적저장부에서 취득한 주행궤적 데이터를 기반으로 목표 조향각을 결정하고, 상기 목표 조향각으로 조향휠의 회전각을 제어한다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제3과정에서는 후진주행 동안 일정 거리 간격으로 주행궤적 데이터를 호출하여 취득하며, 전진주행시 주행궤적저장부에 주행궤적 데이터를 저장한 순서의 역순으로 주행궤적 데이터를 호출하여 취득한다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제3과정에서는 후진주행시 주행궤적 데이터를 기반으로 한 후진 주행 궤적을 디스플레이부에 표시한다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제3과정에서는 상기 변속 기어 신호와 운전자 선택신호의 미발생을 인지하면, 차량의 휠펄스카운트 정보와 차륜 조향휠의 조향각 정보를 이용하여 일정 거리 간격으로 주행궤적 데이터를 생성한다.

본 발명에 따른 자동 후진 경로 제어 시스템은 후진 주행시 직전의 전진주행 경로를 이용하여 자동으로 후진주행 경로를 제어하는 자동 조향 및 후진주행 보조를 통해 운전자 편의성을 증대함으로써 후진이 어려운 주행공간에서도 안전하고 용이한 후진주행을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 후진 경로 제어 시스템을 설명하기 위한 구성도
도 2는 본 발명에 따른 자동 후진 경로 제어 방법을 설명하기 위한 순서도
도 3은 본 발명에 따른 자동 후진 경로 제어시 전동식 파워 스티어링(MDPS)의 제어 방법을 설명하기 위한 순서도
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 자동 후진 경로 제어중 페일(FAIL) 발생시 페일 세이프 방법을 설명하기 위한 도면
도 6은 본 발명에 따른 자동 후진 경로 제어중 PAS(Parking assist system) 경보 영역과 후진주행 경로의 일치 상황을 나타낸 도면

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

본 발명은 자동 조향을 통해 운전자의 후진주행을 보조하는 자동 후진 경로 제어 시스템에 관한 것으로, 직전에 주행한 동일 경로로 후진주행이 필요할 시 이전주행궤적(직전 전진주행 경로)을 추정하여 후진 직전의 전진주행 경로와 동일하게 후진주행 경로를 제어하도록 한다.

이에 본 발명에서는 이전주행정보(차속 및 조향각 정보)를 이용하여 자동으로 전동식 조향장치(MDPS)의 작동을 제어하여 운전자 조향을 보조함으로써 운전자가 직전에 전진주행한 경로를 따라 동일하게 후진할 수 있도록 한다.

도 1을 참조로 설명하면, 본 발명에 따른 자동 후진 경로 제어 시스템은 차속 센서(10), 조향각 센서(20), 쉬프트 레버(30), 기능선택버튼(40), 제어유닛(50), 주행궤적저장부(60), MDPS 제어부(70), 및 디스플레이부(80) 등을 포함하여 구성된다.

상기 차속 센서(차륜속도 센서)(10)는 차륜 휠의 휠펄스카운트(회전속도)를측정하여 검출하는 것으로, 휠펄스카운트 정보를 제공하여 차륜 휠의 회전수를 산출할 수 있도록 하며 아울러 차량 운행 여부를 판단할 수 있도록 한다.

상기 차속 센서(10)는 전륜용 차속 센서와 후륜용 차속 센서로 구성될 수 있으며, 전륜용 차속 센서는 전륜 휠의 휠펄스카운트를 측정하고 후륜용 차속 센서는 후륜 휠의 휠펄스카운트를 측정하게 된다.

상기 조향각 센서(20)는 차량 조향휠의 회전각을 측정하여 검출하는 것으로, 차량의 주행방향을 판단할 수 있는 조향각 정보를 생성하여 제공한다.

상기 쉬프트 레버(30)는 차량의 변속 기어와 연결되어 변속 기어의 기어 전환을 발생시키는 것으로, 주행시 운전자의 조작에 따라 변속 기어를 작동시킴과 동시에 후진주행 여부를 판단할 수 있는 변속 기어 신호를 발생한다.

상기 기능선택버튼(40)은 후진주행시 운전자가 자동 조향 기능을 작동시킬 수 있도록 하는 것으로, 운전자가 자동 조향 제어를 결정하고 버튼을 누르면 후진 주행시 주행보조를 위해 자동 조향 기능을 작동시키기 위한 운전자 선택신호를 발생한다.

상기 제어유닛(50)은 차량이 전진주행하는 동안 차속 센서(10)와 조향각 센서(20)의 측정값을 입력받아 주행궤적 데이터를 생성하고 생성한 주행궤적 데이터를 주행궤적저장부(60)에 저장하며, 특히 일정 거리 간격으로 주행궤적 데이터를 생성한다.

좀더 구체적으로 설명하면, 제어유닛(50)은 차속 센서(10)와 조향각 센서(20)로부터 일정 시간 간격으로 측정값을 입력받아 주행궤적저장부(60)에 저장한 뒤, 저장한 측정값들을 이용하여 일정 거리 간격마다 주행궤적 데이터를 생성하고 생성한 주행궤적 데이터는 주행궤적저장부(60)에 저장한다. 이때 상기 주행궤적 데이터는 일정 거리 간격으로 검출한 조향각 정보를 포함한다.

즉, 제어유닛(50)은 전진주행하는 동안 측정한 차속 센서(10)의 휠펄스카운트 정보와 조향각 센서(20)의 조향각 정보를 매칭하여 후진주행 직전까지 주행궤적저장부에 저장한 뒤, 상기 저장한 정보들 중 차속 센서(10)의 휠펄스카운트 정보를 이용하여 주행거리를 산출하고 일정 주행거리마다 해당 조향각 정보를 매칭하여 주행궤적 데이터를 생성한다.

여기서 상기 주행궤적 데이터의 생성시 이용하는 휠펄스카운트 정보는 전륜 휠(조향휠)의 휠펄스카운트이다. 예를 들면 전륜구동 차량 또는 4륜구동 차량일 경우 전륜휠의 휠펄스카운트 정보가 사용된다. 그리고 차량이 후륜구동 차량일 경우 후륜휠(조향휠)의 휠펄스카운트가 사용될 수 있다.

제어유닛(50)은 후진 주행시 전륜 휠의 휠펄스카운트에 따라 차량 조향을 제어하고 후륜 휠의 휠펄스카운트를 통해 차량 조향이 정상적으로 이루어지고 있는지 여부를 모니터링 하게 된다.

제어유닛(50)은 주행궤적저장부(60)로부터 주행궤적 데이터를 획득할 때 일정 주행거리 간격으로 생성된 주행궤적 데이터를 요청하게 되며, 주행궤적저장부(60)에 저장된 순서와 역순으로 주행궤적 데이터를 하나씩 취득하게 된다.

여기서 상기 주행궤적저장부(60)는 별도로 구성되거나 또는 제어유닛(50) 내에 구비될 수 있다.

제어유닛(50)은, 운전자가 후진주행 보조를 위해 기능선택버튼(40)을 온(ON)으로 조작하여 자동 조향 기능을 작동시키면, 다시 말해 쉬프트 레버(30)의 변속 기어 신호와 기능선택버튼(40)의 운전자 선택신호를 입력받으면, 주행궤적저장부(60)에 저장해둔 주행궤적 데이터를 이용하여 일정 주행거리(주행궤적 데이터는 일정 거리 간격으로 생성됨)에 대한 조향휠의 회전각(조향각)을 추정 및 결정하고, 결정한 조향각을 기반으로 한 전동식 파워 스티어링(MDPS, Motor Driven Power Steering)의 작동을 MDPS 제어부(70)에 요청한다.

자동 후진 조향시 차륜 조향은 MDPS 제어부(70)에서 제어하며, 운전자는 엑셀 페달과 브레이크 페달만을 조작하여 후진주행 속도를 제어한다.

제어유닛(50)은 전진주행시 일정 거리 간격으로 생성하여 저장한 주행궤적 데이터를 후진주행시 이동거리에 따라 주행궤적저장부(60)에서 역순으로 취득하여 조향각 정보를 파악하게 된다.

즉, 제어유닛(50)은 전진주행시 주행궤적저장부(60)에 저장한 역순으로 주행궤적 데이터를 요청하여 획득하며, 주행궤적 데이터에서 추출한 조향각 정보에 따라 MDPS의 작동 요청을 위한 제어신호를 생성한다.

제어유닛(50)은 상기의 제어신호를 MDPS 제어부(70)에 전송하여 MDPS의 작동(구체적으로는 MDPS의 모터 작동)을 요청하게 되며, 이렇게 MDPS를 작동시킴으로써 결과적으로 후진주행 직전까지 주행한 전진 경로를 따라 동일 경로로 차량의 후진주행을 가능하게 한다.

다시 말해, 제어유닛(50)은 후진주행 직전까지 전진주행한 경로를 저장하였다가 후진주행시 상기 전진주행한 경로와 동일한 경로로 후진이 필요한 경우 상기 전진주행한 경로를 역으로 주행할 수 있도록 한다.

디스플레이부(80)는 주행궤적 데이터를 기반으로 한 후진 주행 궤적을 화면으로 나타내어 운전자가 주행 궤적을 시각적으로 확인할 수 있도록 한다.

이에 따라 본 발명의 시스템은 후진주행시 후방 경로를 모니터하기 위한 별도의 센서 등이 필요치 않으며, 차량에 기적용중인 MDPS(Motor Driven Power Steering) 시스템이나 자동 조향 주차 시스템 등을 이용함으로써 실질적으로 구현가능하며, 아울러 후측방 경보 시스템을 탑재한 차량의 경우 후방 및 측방에 차량의 존재 유무를 운전자에게 알려줌으로써 후진주행 안전성을 향상하게 된다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 자동 후진 경로 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

본 발명에 따른 자동 후진 경로 제어 시 각종 신호(정보)의 전송 및 수신은 차량의 유선통신라인(예를 들면, CAN 통신)을 통해 이루어진다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제어유닛(50)은 기능선택버튼(40)의 운전자 선택신호와 쉬프트 레버(30)의 변속 기어 신호가 입력되면 상기 운전자 선택신호를 이용하여 기능선택버튼(40)의 온(ON) 작동 여부를 판단하고 상기 변속 기어 신호를 이용하여 후진주행을 위한 쉬프트 레버(30)의 기어 전환 발생 여부를 판단한다.

제어유닛(50)은 기능선택버튼(40)이 온으로 작동하고 쉬프트 레버(30)가 후진기어를 선택한 것으로 판단하면 주행궤적저장부(60)로부터 주행궤적 데이터를 호출하며, 이때 저장순서와 반대로 불러들여 획득한 정보를 이용한다.

즉, 제어유닛(50)은 최근(후진 주행 직전)에 저장된 주행궤적 데이터부터 취득하여 차속 정보와 조향각 정보를 추출한다.

주행궤적저장부(60)에는 후진주행 직전까지 전진주행하는 동안 생성한 주행궤적 데이터가 이동거리에 따라 순서대로 저장되어 있으며, 전진주행시 일정 거리 간격으로 저장한 조향각 정보가 하나의 주행궤적 데이터로서 저장되어 있다.

제어유닛(50)은 주행궤적 데이터를 취득한 뒤 다시 한번 기능선택버튼(40)의 온(ON) 작동 여부 및 후진주행을 위한 쉬프트 레버(30)의 후진 기어 입력 여부를 확인하며, 기능선택버튼(40)이 온(ON) 상태이고 후진 기어가 입력되어 후진주행이 가능한 상태(쉬프트 레버(30)의 후진 모드)임이 인지되면 차속 센서(10)로부터 휠펄스카운트(차속 펄스)가 입력되고 있는지 여부를 판단한다.

제어유닛(50)은 차속 센서(10)로부터 휠펄스카운트가 입력되어 차량이 후진주행 중인 것으로 판단되면, 상기 차속 센서(10)로부터 입력된 휠펄스카운트 측정값이 설정값인지(혹은 설정값 이상인지) 여부를 판단한다.

상기 휠펄스카운트 측정값이 설정값에 미도달한 경우 다시 기능선택버튼(40)의 온 작동 및 후진주행을 위한 기어 입력 여부를 판단하는 과정과 휠펄스카운트의 입력 여부를 판단하는 과정을 반복하고 그동안 발생하는 휠펄스카운트를 누적하여 합산함으로써 휠펄스카운트 측정값이 설정값에 도달할 때까지 대기한다.

여기서 상기 설정값은 앞서 주행궤적 데이터를 생성시 설정한 일정 거리에 해당하는 휠펄스카운트 값으로, 차속 센서의 휠펄스카운트 측정값이 설정값과 동일한 값을 갖음은 차량이 조향각 변동이 발생한 시점까지 이동한 상태임을 나타낸다.

따라서 차속 센서(10)로부터 입력된 휠펄스카운트 측정값이 설정값에 도달한 경우 차량이 일정 거리를 후진주행하여 조향각 변동이 발생할 지점까지 이동한 것으로 판단할 수 있으며, 이에 주행궤적저장부(60)에서 취득한(불러들인) 주행궤적 데이터를 기반으로 결정한 조향각(목표 조향각)으로 차량 조향휠을 제어하기 위해 MDPS 모터(조향 액추에이터)의 작동을 제어한다.

상기 설정값은 직진주행시 조향휠의 조향각 측정값을 이용하여 주행궤적 데이터를 저장할 때의 휠펄스카운트 값으로, 일정 거리 간격으로 주행궤적 데이터를 생성하여 저장할 때마다 휠펄스카운트 값을 맵핑하여 제어유닛(50)에 저장되어 있다.

즉, 상기 설정값은 각각의 주행궤적 데이터가 저장된 시점에 상응하는 휠펄스카운트 값을 갖게 되며, 따라서 제어유닛(50)은 각각의 주행궤적 데이터를 획득할 때마다 맵 상에 맵핑되어 있는 설정값을 호출하여 매칭하게 된다.

즉, 제어유닛(50)은 주행궤적저장부(60)에 저장되어 있는 주행궤적 데이터를 하나씩 호출할 때마다 해당 주행궤적 데이터에 매칭되는 설정값을 맵으로부터 호출하며, 후진주행 중 차속 센서(10)가 감지한 휠펄스카운트 측정값이 호출된 설정값에 도달하게 될 때 주행궤적 데이터를 기반으로 결정한 조향각(목표 조향각)으로 MDPS 모터의 작동 제어를 요청하게 된다.

제어유닛(50)은 MDPS 모터의 작동 제어를 위해 MDPS 제어부(70)에 협조제어를 요청하며, 상기 MDPS 제어부(70)가 제어유닛(50)의 명령에 따라 MDPS 모터(조향 액추에이터)를 구동하여 목표 조향각(주행궤적 데이터를 기반으로 결정한 조향각)으로 조향휠을 회전시키는 과정은 도 3을 참조로 하여 후술하기로 한다.

MDPS 제어부(70)에 협조제어를 요청한 제어유닛(50)은 다시 기능선택버튼(40) 및 쉬프트 레버(30)의 신호 입력을 확인하여 기능선택버튼(40)의 온 작동 여부와 쉬프트 레버(30)의 후진주행을 위한 기어 입력 여부를 판단하고, 주행궤적저장부(60)에서 다음 주행궤적 데이터를 호출하고 다시 기능선택버튼(40)의 온 작동 및 쉬프트 레버(30)의 후진 기어 입력을 확인한 뒤 차속 센서(10)로부터 휠펄스카운트의 입력을 확인하는 등 전술한 과정을 반복하여 다음 목표 조향각으로 MDPS 모터의 작동을 제어하며, 이러한 과정은 기능선택버튼(40)의 오프 작동과 쉬프트 레버(30)의 기어 전환 중 어느 하나가 미발생할 때까지 반복된다.

한편, 상기 제어유닛(50)은 전진주행시에는 주행궤적 데이터를 생성하여 주행궤적저장부(60)에 저장하기 위해 다음과 같은 과정을 수행한다.

도 2를 보면, 제어유닛(50)은 기능선택버튼(40)이 오프로 작동하는 경우 쉬프트 레버(30)의 신호가 후진주행을 위한 기어 모드가 아니면 차속 센서(10)의 휠펄스카운트를 '0'으로 초기화하고 다시 쉬프트 레버(30)의 신호를 확인한다.

제어유닛(50)은 쉬프트 레버(30)의 신호가 후진주행을 위한 신호가 아닌 것으로 인지되면 차속 센서(10)로부터 휠펄스카운트가 입력되는지 여부를 판단하며, 휠펄스카운트의 입력이 없으면 다시 쉬프트 레버(30)의 신호를 확인하고, 휠펄스카운트의 입력이 있으면 조향각 센서(20)가 측정한 차륜 휠의 조향각 정보를 입력받아 상기 차속 센서(10)의 휠펄스카운트 측정값과 매칭하여 주행궤적저장부(60)에 저장한다.

제어유닛(50)은 휠펄스카운트 측정값이 미리 설정한 기준값에 도달하는 경우에만 주행궤적저장부(60)에 저장하며, 상기 휠펄스카운트 측정값이 기준값에 미도달한 경우에는 다시 쉬프트 레버(30)의 신호와 차속 센서(10)의 신호를 판단하게 되며, 쉬프트 레버(30)의 후진주행을 위한 신호의 미입력을 인지하고 휠펄스카운트 정보의 입력을 인지하면 조향각 센서(20)의 측정값을 인지하는 과정과 휠펄스카운트 측정값을 판단하는 과정을 상기 휠펄스카운트 측정값이 기준값에 도달할 때까지 반복한다.

여기서 상기 기준값은 일정 시간 동안 일정 조향각을 유지한 상태로 주행하는 동안 발생하는 휠펄스카운트 값이다.

따라서 차속 센서(10)로부터 입력된 휠펄스카운트 측정값이 기준값에 도달한 경우 차량이 일정 시간 동안 일정 조향각을 유지한 상태로 주행한 것으로 판단할 수 있다.

제어유닛(50)은 상기 휠펄스카운트 측정값이 기준값에 도달하면, 다시 말해 차량이 일정 시간을 주행하여 이동한 것으로 판단되면, 조향각 센서(20)로부터 전송받은 조향각 측정값과 차속 센서(10)의 휠펄스카운트 측정값을 주행궤적저장부(60)에 저장한다.

제어유닛(50)은 상기한 과정을 후진주행 직전까지 반복하여 매번 차속 센서(10)와 조향각 센서(20)로부터 전송받은 측정값을 서로 매칭시켜 주행궤적저장부(60)에 저장하며, 저장한 측정값들을 이용하여 차륜 휠의 조향각 정보를 포함하는 주행궤적 데이터를 일정 거리 간격으로 생성하고 생성한 주행궤적 데이터는 주행궤적저장부(60)에 저장한다.

즉, 제어유닛(50)은 전진주행하는 동안 측정한 차속 센서(10)의 휠펄스카운트 정보와 조향각 센서(20)의 조향각 정보를 매칭하여 후진주행 직전까지 주행궤적저장부(60)에 저장한 뒤, 상기 저장한 정보들 중 차속 센서(10)의 휠펄스카운트 정보를 이용하여 주행거리를 산출하고 일정 주행거리마다 해당 조향각 정보를 매칭하여 주행궤적 데이터를 생성한다.

도 3은 MDPS 제어부(70)가 제어유닛(50)의 명령에 따라 MDPS 모터(조향 액추에이터)를 구동시켜 목표 조향각(주행궤적 데이터를 기반으로 결정한 조향각)으로 조향휠을 회전시키는 과정을 설명하기 위한 것이다.

도 3을 참조로 설명하면, 먼저 MDPS 제어부(70)는 제어유닛(50)에서 목표 조향각 정보와 쉬프트 레버(30)의 신호를 전송받은 뒤 상기 쉬프트 레버(30)의 신호가 후진모드를 나타내는지 여부를 판단한다.

쉬프트 레버(30)의 신호가 후진모드를 나타내지 않는 경우 MDPS 제어부(70)는 스티어링 컬럼을 통해 입력되는 운전자 조향토크(혹은 컬럼 토크)를 이용한 MDPS의 일반적인 동작을 수행하도록 한다.

MDPS 제어부(70)는 쉬프트 레버(30)의 신호가 후진모드를 나타내면 캔(CAN) 통신이 정상상태인지 여부를 판단한 뒤, 캔 통신이 비정상상태이면 상기한 MDPS의 일반적인 동작을 위한 제어를 수행하고, 캔 통신이 정상상태이면 제어유닛(50)에서 전송한 목표 조향각을 이용한 MDPS 제어 및 작동이 가능한 상태인지 여부를 판단한다.

MDPS의 제어 가능 여부를 판단하기 위해, MDPS 제어부(70)는 차륜 휠의 위치 및 회전속도를 확인하며, 또한 차륜 휠의 회전량이 한도 범위 이내인지 여부를 판단한다.

차륜 휠의 위치 및 회전속도를 판단하기 위해서는 차량에 기 탑재되어 있는 위치제어기와 속도제어기를 이용하며, 차륜 휠의 회전량의 한도 초과 여부를 판단하기 위해 ASP(Absolute Steering Position valve) 제한값을 이용한다.

판단 결과, 차륜 휠의 위치 및 회전속도, 그리고 차륜 휠의 회전량의 측정값이 MDPS의 제어 및 작동이 가능함을 나타내면 제어유닛(50)에서 입력받은 목표 조향각을 기반으로 모터토크를 산출한다.

MDPS 제어부(70)는 산출한 모터토크를 발생시키기 위해 모터 구동을 위한 모터구동전류를 결정하고 MDPS 모터를 구동시켜 모터토크를 출력함으로써 스티어링 휠의 자동 조향을 수행되게 한다.

즉, 제어유닛(50)으로부터 협조제어를 요청받은 MDPS 제어부(70)는 제어유닛(50)에서 입력받은 목표 조향각을 기반으로 MDPS 모터의 구동을 위한 모터토크값을 산출하고 산출한 모터토크를 발생시키기 위해 모터에 인가되는 모터구동전류를 제어하여 결과적으로 조향휠을 자동으로 회전시키게 된다.

종래의 기술은 후방카메라 및 PGS 시스템을 이용하여 후방정보를 최대한 운전자에게 제공하고, 실 조향 제어는 운전자가 직접 수행토록 하였다. 따라서 후진 운전에 서툴거나 미세 조향 제어의 오차가 발생하거나 가속페달 작동량 미흡 또는 과다로 인하여 적절한 후진경로를 따라가지 못하는 문제가 종종 발생하였다.

상기한 바와 같은 자동 후진 조향 제어를 위한 본 발명의 시스템은 후진 조향 제어시 이전의 직진주행궤적을 추정하여 자동으로 주행 경로를 제시함으로써 운전자에게 지능형 차량제어의 만족감을 느끼게 할 수 있고, 운전자 편의성을 극대화할 수 있다. 또한 옵션으로 AVM(Around View monitor), 후방카메라, PGS(Parking Guide System) 등의 추가시 더욱 효과적인 조향 제어를 제공할 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 자동 후진 경로 제어중 페일(FAIL) 발생시 페일 세이프를 위한 방법을 설명하기 위한 것이다.

전술한 바와 같이 후진 주행시 차륜 휠의 조향각을 자동으로 제어하는 경우, 일정 거리마다 생성한 주행궤적 데이터를 이용하기 때문에 일정 거리마다 MDPS 제어부(70)에는 목표 조향각 정보가 전송되고 일정 거리마다 조향각 변곡점이 발생하게 된다.

제어유닛(50)은 조향각 변곡점이 발생할 때(주행 방향의 전환 시점)를 기반으로 단위이동거리를 지정하며, 후진주행시 초기 조향각은 '0'이므로 조향각이 '0'인 경우를 포함한다.

즉, 제어유닛(50)은 후진주행시 조향각이 '0'인 경우부터 조향각 변곡점이 발생하는 경우마다 순차적으로 제1이동거리, 제2이동거리, ... , 제n이동거리로 지정한다.

도 4를 참조로 설명하면, 제어유닛(50)은 조향각이 '0'인 시점부터 제1조향각 변곡점까지를 제1이동거리로 지정하고, 제1조향각 변곡점부터 제2조향각 변곡점까지를 제2이동거리로 지정하고, 제2조향각 변곡점부터 제3조향각 변곡점까지를 제3이동거리로 지정한다.

제어유닛(50)은 상기 제1조향각 변곡점이 발생하는 시점까지, 즉 제1이동거리를 주행하는 동안 발생하게 되는 휠펄스카운트를 주행궤적저장부에서 호출하여(취득하여) 휠펄스카운트의 차분값(기준차분값)을 산출하고, 실제 후진주행시 제1이동거리를 주행하는 동안 발생한 휠펄스카운트에 대한 차분값(비교차분값)을 산출한다.

여기서 상기 비교차분값은 제1이동거리를 주행완료한 시점에서의 휠펄스카운트와 제1이동거리의 주행을 시작하는 시점에서의 휠펄스카운트 간에 차를 산출한 값이고, 상기 기준차분값은 주행궤적저장부로부터 제1이동거리를 주행완료한 시점에서의 휠펄스카운트와 제1이동거리의 주행을 시작하는 시점에서의 휠펄스카운트를 호출하여 두 값 간에 차를 산출한 값이다.

상기 기준차분값과 비교차분값을 비교하여 두 값이 일치하는지 여부를 판단하여 실제 후진주행시 발생하는 조향각(실제 조향각)과 주행궤적저장부에서 제공되는 데이터를 기반으로 한 조향각(목표 조향각)의 일치 여부를 판단한다.

상기 실제 조향각이 목표 조향각과 일치하는 것으로 판단되는 경우 전술한 자동 조향 과정(도 2 및 도 3 참조)을 수행하고, 상기 실제 조향각과 목표 조향각이 불일치하는 것으로 판단되면 상기 기준차분값을 주행거리로 환산한 값과 제1이동거리 간에 차가 임계값 미만인지 여부를 판단한다.

상기 기준차분값을 주행거리로 환산한 값과 제1이동거리 간에 차가 임계값 미만이면 이후 제2조향각 변곡점에서 실제 발생하는 조향각이 자동 조향을 위한 목표 조향각과 일치하는지 여부를 판단한다.

상기 기준차분값을 주행거리로 환산한 값과 제1이동거리 간에 차가 임계값 이상이면 경로 오차가 크게 발생한 것으로 판단하여 자동 후진 조향을 중지한다.

예를 들면, 상기 기준차분값을 주행거리로 환산한 값과 제1이동거리 간에 차가 '10' 이상이면 휠 기준으로 반바퀴에 해당하는 경로 오차를 초과한 것으로 판단하고 자동 조향을 중지한다.

도 6은 본 발명에 따른 후진 주행중 PAS(Parking assist system) 경보 영역과 후진주행 경로의 일치 상황을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 시스템에 의한 자동 조향시 차량이 벽구조물과 같은 장애물에 부딪힐 우려가 있는 경우, 제어유닛은 PAS(Parking assist system) 센서 또는 후측방 경보 센서의 근접신호를 수신하면 자동 조향 제어를 중지한다.

이는 PAS 센서 또는 후측방 경보 센서를 탑재한 차량의 경우에만 가능하다.

또한 근접한 장애물을 감지하는 근접센서를 탑재한 차량의 경우 근접센서의 신호가 장애물이 10㎝ 이상 및 1m 이내에 있음을 나타내는 경우, 차량이 자동 조향에 의해 목표 조향각에 도달하는 시점을 10% 정도 앞당겨 조향각 변곡점에 도달하기 위한 차륜 휠의 이동거리를 단축함으로써 자동 조향 제어를 중지한다.

차륜 휠의 이동거리를 단축하여 자동 조향 제어를 중지하는 경우, 도 6에 보이듯이 조향각 변동이 발생하는 시점(조향각 변곡점)에 도달하는 위치가 A -> A'로 변경되어 차량이 벽구조물 등의 장애물에 부딪히는 것을 방지하게 된다.

본 발명에 따른 시스템에 의한 자동 조향시 주행 경로에 둔턱 등의 장애물이 있는 경우 요 모멘트(yaw moment) 발생에 의한 자세 틀어짐으로 차량이 정상 주행 경로를 벗어나는 에러가 발생할 수 있다.

상기의 에러를 보상하기 위하여, 요 모멘트를 적산하여 차량의 자세 틀어짐 각도(θ_yaw)를 계산할 수 있으며, 상기 틀어짐 각도(θ_yaw)를 이용하여 아래 식 1과 같이 보정된 목표 조향각(θ_new)을 계산할 수 있다.

식 1 : θ_new = θn + θ_yaw × β

여기서 θ_new는 보정된 목표 조향각이고, θn은 보정되기 전 목표 조향각이고, θ_yaw는 차량의 자세 틀어짐 각도이고, β는 보정계수이다.

상기 식 1을 이용하여 보정한 목표 조향각(θ_new)을 이용함으로써 정상적인 주행 경로의 이탈 없이 계속적인 자동 조향이 가능하게 된다.

10 : 차속 센서
20 : 조향각 센서
30 : 쉬프트 레버
40 : 기능선택버튼
50 : 제어유닛
60 : 주행궤적저장부
70 : MDPS 제어부
80 : 디스플레이부

Claims

차량의 휠펄스카운트 정보를 측정하기 위한 차속 센서;
차륜 조향휠의 조향각 정보를 측정하기 위한 조향각 센서;
상기 차속 센서와 조향각 센서의 정보를 이용하여 일정 거리 간격으로 생성한 주행궤적 데이터가 저장되어 있는 주행궤적저장부;
후진 주행시 자동 조향 기능을 작동시키기 위한 운전자 선택신호를 발생하는 기능선택버튼;
후진 주행이 가능한 상태에서 상기 운전자 선택신호의 발생을 인지하면 상기 주행궤적저장부에서 취득한 주행궤적 데이터를 기반으로 MDPS의 작동을 요청하는 제어유닛;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어유닛이 MDPS의 작동 요청을 위해 전송하는 제어신호에서 추출한 목표 조향각 정보를 기반으로 MDPS 모터의 작동을 제어하는 MDPS 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 차량의 후진 주행을 가능하게 하기 위한 변속 기어 신호를 발생할 수 있는 쉬프트 레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어유닛은 휠펄스카운트 측정값이 설정값에 도달하면 주행궤적저장부에서 취득한 주행궤적 데이터를 기반으로 목표 조향각을 결정하고, 상기 목표 조향각으로 조향휠의 회전각을 제어하기 위해 MDPS 제어부에 MDPS의 작동 제어를 요청하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 주행궤적저장부에는 전진주행시 후진주행 직전까지 생성한 주행궤적 데이터가 일정 거리 간격으로 순서대로 저장되며, 상기 제어유닛은 전진주행시 주행궤적저장부에 주행궤적 데이터를 저장한 순서의 역순으로 주행궤적 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 시스템.
청구항 1에 있어서,
후진주행시 상기 주행궤적 데이터를 기반으로 한 후진 주행 궤적을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 시스템.
차량의 후진 주행을 가능하게 하기 위한 변속 기어 신호의 발생 여부를 판단하는 제1과정;
후진 주행시 자동 조향 기능을 작동시키기 위한 운전자 선택신호의 발생 여부를 판단하는 제2과정;
상기 변속 기어 신호와 운전자 선택신호의 발생을 인지하면 전진주행시 생성한 주행궤적 데이터를 취득하고, 취득한 주행궤적 데이터를 기반으로 MDPS의 작동을 요청하는 제3과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제3과정에서 취득한 주행궤적 데이터를 기반으로 MDPS의 작동을 제어하는 제4과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제3과정에서는 차량의 휠펄스카운트 측정값이 설정값에 도달하면 주행궤적저장부에서 취득한 주행궤적 데이터를 기반으로 목표 조향각을 결정하고, 상기 목표 조향각으로 조향휠의 회전각을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제3과정에서는 후진주행 동안 일정 거리 간격으로 주행궤적 데이터를 호출하여 취득하며, 전진주행시 주행궤적저장부에 주행궤적 데이터를 저장한 순서의 역순으로 주행궤적 데이터를 호출하여 취득하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제3과정에서는 후진주행시 주행궤적 데이터를 기반으로 한 후진 주행 궤적을 디스플레이부에 표시하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 변속 기어 신호와 운전자 선택신호의 미발생을 인지하면, 차량의 휠펄스카운트 정보와 차륜 조향휠의 조향각 정보를 이용하여 일정 거리 간격으로 주행궤적 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 자동 후진 경로 제어 방법.