KR20200023825A - 차량 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 SBW 시스템에서의 차량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, SBW 시스템에서 조향휠과 연결된 스티어링 컬럼 모듈(steering column module)에서 조향각 센서가 고장 난 경우, 토크 센서를 이용하여 목표 조향각과 복원 조향각을 계산하여 운전자가 임시로 차량을 조향 할 수 있게 하는 구체적인 방법 및 장치에 관한 것이다. 일 실시예는 차량 내 센서로부터 조향각 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신하는 수신부와 차량의 조향각 센서 또는 조향 토크 센서의 고장 발생 여부를 판단하는 센서 고장 판단부와 센서 고장 판단부에 의해 조향각 센서가 고장인 것으로 판단되었으나 조향 토크 센서는 정상상태인 것으로 판단된 경우, 운전자 조향 토크 정보, 차속 정보 및 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 조향각 변화량 정보, 산출 조향각 정보, 제한 조향각 정보 및 목표 조향각 정보를 산출하는 목표 조향각 산출부와 차속 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 목표 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 직진 주행을 위한 복원 조향각 변화량 정보를 산출하고, 목표 조향각 정보 및 복원 조향각 변화량 정보에 기초하여 복원 조향각 정보를 산출하는 복원 조향각 산출부를 포함하는 차량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

차량 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controlling the vehicle}
본 개시는 SBW 시스템에서의 차량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, SBW 시스템에서 조향휠과 연결된 스티어링 컬럼 모듈(steering column module)에서 조향각 센서가 고장 난 경우, 토크 센서를 이용하여 목표 조향각과 복원 조향각을 계산하여 운전자가 임시로 차량을 조향 할 수 있게 하는 구체적인 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 조향 시스템은 차량의 운전자가 조향휠(steering wheel)에 가한 조향력(또는 회전력)을 바탕으로 차륜의 조향각을 변화시킬 수 있는 시스템을 의미한다. 이 중에서도 차량의 스티어 바이 와이어(Steer by wire) 시스템은 조향휠에 연결된 스티어링 컬럼 모듈(steering column module)과 차륜에 연결된 스티어링 랙 모듈(steering rack module)이 기계적으로 서로 분리되어 있는 전동식 조향 장치이다.
그러나, 스티어 바이 와이어 기반의 차량 조향 장치는 상술한 바와 같이, 스티어링 컬럼 모듈과 스티어링 랙 모듈이 기계적으로 서로 분리되어 있기 때문에 시스템에서 조향각 센서가 고장 나는 경우, 운전자는 조향 시스템에 대한 제어 능력을 완전히 상실한다. 즉, 조향 컬럼이 차륜과 기계적으로 연결되어 있다면 조향각 센서가 고장 난 경우에도 운전자의 조향이 차륜을 회전시킬 수 있으나, 스티어 바이 와이어 시스템의 경우 스티어링 컬럼 모듈과 스티어링 랙 모듈이 물리적으로 분리되어 있으므로 조향각 센서가 고장 난다면 운전자의 조향 입력값이 전혀 없는 상태가 되어 운전자는 아무런 조작을 할 수 없는 문제점이 발생한다.
전술한 배경에서 안출된 일 실시예는 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보에 기반하여 목표 조향각을 산출하여 조향각 센서가 고장 난 경우에도 운전자가 조향할 수 있는 차량 제어 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 일 실시예는 조향각 센서가 고장 난 경우에도 토크 센서로부터 별다른 운전자 조향 토크 정보 입력이 없다면 복원 조향각을 산출하여 조향휠을 기준 조향각으로 복원하여 운전자 편의 및 안전을 증대시킬 수 있는 차량 제어 장치 및 방법을 제공한다.
전술한 과제를 해결하기 위한 일 실시예는 차량 내 센서로부터 조향각 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신하는 수신부와 차량의 조향각 센서 또는 조향 토크 센서의 고장 발생 여부를 판단하는 센서 고장 판단부와 센서 고장 판단부에 의해 조향각 센서가 고장인 것으로 판단 되었으나 조향 토크 센서는 정상상태인 것으로 판단된 경우, 운전자 조향 토크 정보, 차속 정보 및 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 조향각 변화량 정보, 산출 조향각 정보, 제한 조향각 정보 및 목표 조향각 정보를 산출하는 목표 조향각 산출부와 차속 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 목표 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 직진 주행을 위한 복원 조향각 변화량 정보를 산출하고, 목표 조향각 정보 및 복원 조향각 변화량 정보에 기초하여 복원 조향각 정보를 산출하는 복원 조향각 산출부를 포함하는 차량 제어 장치를 제공한다.
또한, 일 실시예는 차량 내 센서로부터 조향각 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신하는 수신 단계와 차량의 조향각 센서 또는 조향 토크 센서의 고장 발생 여부를 판단하는 센서 고장 판단 단계와 센서 고장 판단부에 의해 조향각 센서가 고장인 것으로 판단 되었으나 조향 토크 센서는 정상상태인 것으로 판단된 경우, 운전자 조향 토크 정보, 차속 정보 및 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 조향각 변화량 정보, 산출 조향각 정보, 제한 조향각 정보 및 목표 조향각 정보를 산출하는 목표 조향각 산출 단계와 차속 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 목표 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 직진 주행을 위한 복원 조향각 변화량 정보를 산출하고, 목표 조향각 정보 및 복원 조향각 변화량 정보에 기초하여 복원 조향각 정보를 산출하는 복원 조향각 산출 단계를 포함하는 차량 제어 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 일 실시예에 따르면, 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보에 기반하여 목표 조향각을 산출하여 조향각 센서가 고장 난 경우에도 운전자가 조향할 수 있는 차량 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 일 실시예는 조향각 센서가 고장 난 경우에도 토크 센서로부터 별다른 운전자 조향 토크 정보 입력이 없다면 복원 조향각을 산출하여 조향휠을 기준 조향각으로 복원하여 운전자 편의 및 안전을 증대시킬 수 있는 차량 제어 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차랑용 제어 장치가 차량 내에서 적용되는 상황에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 차속에 따라 제한 조향각이 미리 설정되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부에서 산출 조향각과 제한 조향각을 비교하여 목표 조향각을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부와 복원 조향각 산출부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 차속에 따라 조향각 복원 시간이 설정되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 차량 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 기술 사상은 조향 보조 모터 제어 장치 및 방법을 개시한다.
이하, 본 기술 사상의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 기술 사상의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 차량 제어 장치 및 방법은 SBW 시스템에서 조향휠과 연결된 스티어링 컬럼 모듈(steering column module)을 제어할 수 있으며, 운전자 조향 정보에 따라 목표 조향각을 산출할 수 있는 기능을 수행한다. 이 경우, 운전자 조향에 따라 차량의 방향을 기준 조향각으로부터 각도 형식으로 표현한 값을 목표 조향각이라 기재하여 설명한다. 또한, 본 명세서에서 차량 제어 장치 및 방법은 조향휠의 복원을 위한 조건이 성립되었을 때 조향휠을 기준 조향각으로 복원 시키기 위한 조향각을 산출할 수 있으며, 이를 복원 조향각이라 기재하여 설명한다. 다만, 이러한 목표 조향각 및 복원 조향각 표현은 차량 제어 장치 및 방법의 동작을 설명하기 위해 지칭한 표현일 뿐이며, 이러한 명칭에 제한은 없다.
이하, 본 개시에 따른 차량 제어 장치 및 그 방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량 제어 장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량 제어 장치(100)는 차량 내 센서로부터 조향각 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신하는 수신부(110)와 차량의 조향각 센서 또는 조향 토크 센서의 고장 발생 여부를 판단 하는 센서 고장 판단부(120)와 센서 고장 판단부에 의해 조향각 센서가 고장인 것으로 판단 되었으나 조향 토크 센서는 정상상태인 것으로 판단된 경우, 운전자 조향 토크 정보, 차속 정보 및 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 조향각 변화량 정보, 산출 조향각 정보, 제한 조향각 정보 및 목표 조향각 정보를 산출하는 목표 조향각 산출부(130)와 차속 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 목표 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 직진 주행을 위한 복원 조향각 변화량 정보를 산출하고, 목표 조향각 정보 및 복원 조향각 변화량 정보에 기초하여 복원 조향각 정보를 산출하는 복원 조향각 산출부(140)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량 제어 장치(100)의 수신부(110)는 차량 내에 장착된 차속 센서, 조향각 센서 또는 조향 토크 센서를 통해 차속 정보, 조향각 정보 및 조향 토크 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면 수신부(110)가 수신하는 정보를 생성하는 센서는 복수일 수 있다. 또한, 전술한 센서는 차량 내 센서 오류 또는 고장을 대비한 예비 센서일 수도 있으며, 수신부(110)가 수신하는 조향각 또는 조향 토크 정보는 전술한 센서를 통해 직접적으로 수신 받은 정보가 아닌 타 센서를 이용하여 계산된 추정값 정보일 수도 있다. 또는, 수신부(110)는 전술한 센서로부터 수신된 정보를 이용하여 조향각 정보 또는 조향 토크 정보를 산출할 수도 있다. 일 예를 들어, 수신부(110)는 조향각 센서가 오류 또는 고장 난 경우 토크 센서로부터 수신 받은 토크 정보를 이용하여 운전자의 조향각 정보를 추정하여 산출한 조향각 정보를 이용할 수 있다. 다른 예를 들어, 수신부(110)는 조향 토크 센서가 고장 난 경우 수신 받은 조향각 정보를 이용하여 운전자의 조향 토크 정보를 추정하여 산출한 조향 토크 정보를 이용할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 수신부(110)가 수신 받는 정보는 차속 정보, 조향각 정보 또는 조향 토크 정보에 한정되는 것이 아니라 조향각 유지시간 정보, 조향 토크 유지시간 정보를 포함할 수도 있다.
한편, 일 실시예에 따른 센서 고장 판단부(120)는 차량의 조향각 센서 또는 조향 토크 센서의 고장 발생 여부를 판단할 수 있다. 일 실시예에 따른 센서 고장 판단부(120)는 센서의 고장을 판단하기 위해 별도의 판단 알고리즘을 거칠 수 있다. 예를 들어, 조향각 센서로부터 수신된 조향각 정보와 조향 토크 센서로부터 수신된 조향 토크 정보가 있는 경우, 해당 조향각 정보로부터 조향 토크 정보를 추정하고 추정된 조향 토크 정보와 수신된 조향 토크 정보를 비교할 수 있다. 마찬가지로, 조향 토크 정보로부터 조향각 정보를 추정하고 추정된 조향각 정보와 수신된 조향각 정보를 비교할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 센서 고장 판단부(120)는 센서 자체에 내재된 고장 진단 부분의 신호를 통해 센서 고장을 판단할 수 있다. 또한, 센서 고장 판단부(120)는 복수의 센서 고장을 검지하기 위해 복수 개로 구성될 수 있다. 또한 센서 고장 판단부(120)는 자체 고장을 판단하기 위해 자신의 고장을 검진하는 부분을 포함할 수도 있다.
위 실시예를 통해, 일 실시예에 따른 센서 고장 판단부(120)는 차량의 조향각 센서 또는 조향 토크 센서의 고장 발생 여부를 판단할 수 있다. 이를 통해, 일 실시에에 따른 센서 고장 판단부(120)는 본 기술 사상의 개시가 적용될 수 있는 환경을 판단 할 수 있는 효과를 제공한다. 즉, 조향각 센서가 고장 난 경우를 판단하고, 조향 토크 센서가 고장 나지 않은 경우를 판단하여, 해당 경우에 본 기술사상을 개시할 수 있는 상황인지 판단할 수 있는 정보를 제공하는 효과가 있다.
위 실시예는 센서 고장 판단부(120)의 일 실시예일 뿐이며, 센서 고장 판단부(120)가 차량 내에서 동작될 수 있는 구성은 전술한 실시예에 한정되거나 제한되지 않는다. 또한, 센서 고장 판단부(120)의 차량 내 시스템에서의 적용은 위에서 설명한 동작과 동일한 기능을 하는 다양한 구성으로 구현될 수 있다. 즉, 고장 감지를 위한 기능을 수행할 수 있다면 센서 고장 판단부(120)는 외부로부터 정보를 받아 수행될 수도 있으며, 자체적으로 고장을 검진할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 센서 고장 판단부에 의해 조향각 센서가 고장인 것으로 판단 되었으나 조향 토크 센서는 정상상태인 것으로 판단된 경우, 운전자 조향 토크 정보, 차속 정보 및 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 조향각 변화량 정보, 산출 조향각 정보, 제한 조향각 정보 및 목표 조향각 정보를 산출할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 운전자 조향 토크 정보와 차속 정보에 기반하여 산출된 비례 튜닝 게인값 정보 및 조향 토크의 미분값 정보 및 차속 정보에 기반하여 산출된 미분 튜닝 게인값 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 이때, 비례 튜닝 게인값 정보는 차속 정보와 조향 토크 정보에 따라 산출될 수 있다. 또한, 미분 튜닝 게인값 정보는 조향 토크를 미분한 정보와 차속 정보에 따라 산출될 수 있다. 이때, 비례 튜닝 게인값 정보는 및 미분 튜닝 게인값 정보를 산출하는 방법에 대해서는 후술하는 도 3에서 보다 상세하게 설명한다.
이 경우, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보 중 적어도 하나의 정보에 미리 설정된 가중치를 적용하고, 가중치가 적용된 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보를 합산하여 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 또는, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보 각각에 대응하는 조향각 변화량 정보를 미리 설정하고, 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보에 기반하여 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 이때, 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보를 통해 조향각 변화량 정보를 산출하는 방법에 대해서는 후술하는 도 3에서 보다 상세하게 설명한다.
한편, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)의 산출 조향각 정보는 차량의 조향각 정보 및 조향각 변화량 정보를 합산하여 산출될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)의 제한 조향각 정보는 차속 정보에 포함되는 차속 구간 또는 차속 별로 매핑되어 구분되는 값으로 미리 설정될 수 있다. 이 경우, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 산출 조향각 정보와 제한 조향각 정보를 비교하고, 산출 조향각 정보가 제한 조향각 정보를 초과하는 경우에는 목표 조향각 정보를 제한 조향각 정보로 설정하되, 산출 조향각 정보가 제한 조향각 정보 이하인 경우에는 목표 조향각 정보를 산출 조향각 정보로 설정할 수 있다. 즉, 목표 조향각 산출부(130)는 조향각 변화량 정보에 기반하여 일차적으로 산출 조향각 정보를 산출하되, 차속에 따라 가능한 조향각에 제한을 두어 산출 조향각이 제한 조향각을 넘지 않도록 목표 조향각을 설정할 수 있다.
이 경우, 제한 조향각 정보는 임의의 제1 값을 가진 제1 차속 정보와 제1 값보다 더 높은 속도값인 임의의 제2 값을 가진 제2 차속 정보에 있어서, 제1 차속 정보에 대응하는 제1 제한 조향각 정보가 제2 차속정보에 대응하는 제2 제한 조향각 정보보다 이상일 수 있다. 이는, 차속이 고속일수록 목표 조향각의 제한이 낮아짐을 의미할 수 있다. 즉, 고속일수록 조향각의 작은 변화만으로도 차량의 이동량이 높아지므로, 제한 조향각 정보는 차속 구간 또는 차속 별로 점점 낮아지게 매칭되도록 설정될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출부(140)는 차속 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 목표 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 직진 주행을 위한 복원 조향각 변화량 정보를 산출하고, 목표 조향각 정보 및 복원 조향각 변화량 정보에 기초하여 복원 조향각 정보를 산출할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출부(140)는 운전자 조향 토크 정보가 미리 설정된 제3 값 이하이고 목표 조향각 정보가 기준 조향각이 아니라고 판단되면, 차속 정보 및 목표 조향각 정보에 기반하여 복원 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 이때 미리 설정된 제3 값은 운전자가 조향을 수행하는지 확인하기 위한 값이 될 수 있다. 또한, 미리 설정된 제3 값은 차량 고유의 특성상 미리 설정된 값일 수 있다. 또는, 미리 설정된 제3 값은 차량 상태 또는 주행 상태에 따라 가변 될 수 있는 값일 수도 있다.
이때, 기준 조향각은 운전자가 조향을 수행하는 기준점인 조향각이 될 수 있다. 즉, 조향휠이 기준 조향각에 위치해 있다면, 조향 시스템은 운전자가 조향하지 않고 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, 기준 조향각은 조향휠의 중립 위치에 있는 값일 수 있다. 즉, 차량의 직진 주행을 위해서 중립위치를 기준 조향각으로 설정할 수 있다. 또한, 기준 조향각은 사용자 설정에 따라 미리 설정된 값일 수도 있다. 또한, 기준 조향각은 차량 상태 또는 주행 상태에 따라 가변 될 수 있는 값일 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출부(140)는 차속 정보에 포함되는 차속 구간 또는 차속 별로 매핑되어 구분되는 조향각 복원 시간을 설정하되, 조향각 복원 시간 동안 목표 조향각 정보가 기준 조향각이 될 수 있도록 복원 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 이 경우, 조향각 복원 시간은 조향휠의 위치를 기준 조향각으로 복원하기 위한 시간이며, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출부(140)의 동작에 의해 조향각 복원 시간이 끝나면 조향각은 기준 조향각에 위치할 수 있다.
즉, 이 경우 복원 조향각 산출부(140)는 복원 조향각 변화량 정보와 목표 조향각을 합산하여 복원 조향각을 산출할 수 있다. 따라서, 조향각 복원 시간 동안의 복원 조향각 변화량을 모두 합산하면 목표 조향각 정보가 기준 조향각 정보가 될 수 있다.
이 경우, 일 실시예에 따른 조향각 복원 시간은 임의의 제4 값을 가진 제4 차속 정보 및 제4 값보다 더 높은 속도값인 임의의 제5 값을 가진 제5 차속 정보에 있어서, 제4 차속 정보에 대응하는 제4 조향각 복원 시간 정보가 제5 차속 정보에 대응하는 제5 조향각 복원 시간 정보보다 이하일 수 있다. 이는, 차속이 고속일수록 조향각 복원 시간이 길어짐을 의미할 수 있다. 즉, 고속일수록 조향각의 작은 변화만으로도 차량의 이동량이 높아지므로, 고속일수록 조향각 복원 시간을 길게 매핑하여 차량의 복원 조향각 변화량 정보를 비교적 낮게 설정할 수 있다. 이를 통해, 차속 별로 조향각 복원 시간에 차등을 주어 주행 상태에 알맞도록 차량의 안정적인 주행을 수행하게 할 수 있다.
이상으로, 설명된 목적을 위하여 차량 제어 장치(100)의 수신부(110), 센서 고장 판단부(120), 목표 조향각 산출부(130) 및 복원 조향각 산출부(140)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 후술하는 본 기술 사상의 일 실시 예에 따른 차량 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
이상으로, 차량 제어 장치(100)의 구성과 각 구성의 동작을 개략적으로 설명한 바, 이하에서는 구체적으로 차량 제어 장치(100)의 각 구성이 어떻게 동작될 수 있는지 도 2 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 차랑용 제어 장치가 차량 내에서 적용되는 상황에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 조향각 센서 또는 토크 센서의 고장 여부에 따라 차량의 SBW 시스템에서의 제어가 다르게 수행될 수 있으며, 조향각 센서가 고장 났으되 토크 센서는 고장 나지 않은 경우, 본 기술 사상의 적용이 가능할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 센서 고장 판단부(120)는 조향각 센서의 고장을 판단할 수 있다(S210). S210 단계에서의 판단 결과 조향각 센서가 고장 나지 않은 경우(S210 단계에서 NO), SBW 시스템은 차속과 조향각에 따른 조향비를 계산 할 수 있다(S211). 이 경우, 차속이 높은 경우 작은 조향만으로 차량의 조향 정도가 커지고 이동거리도 길게 될 수 있으므로, 조향각 뿐만 아니라 차속을 고려할 수 있다. 이러한 과정을 거쳐, SBW 시스템은 조향각과 차속에 따른 목표 조향각을 계산할 수 있다(S212). 계산된 목표 조향각은 스티어링 랙 모듈에 송출되어 차륜을 회전시킬 수 있어 운전자의 조향에 따라 실제 전타가 이루어 질 수 있다(S250).
다만, 일 실시예에 따른 센서 고장 판단부(120)의 S210 단계에서의 판단 결과 조향각 센서가 고장 난 경우(S210 단계에서 YES), 센서 고장 판단부(120)는 토크 센서의 고장을 판단할 수 있다(S220). 이러한 S220 단계에서의 판단 결과 토크 센서가 고장 난 경우(S220 단계에서 YES), SBW 시스템에서 스티어링 컬럼 모듈의 주요 센서가 고장 나, 결과적으로 SBW 시스템은 고장 난 것으로 판단 될 수 있다(S230). 이 경우, 운전자의 조향을 통해 차륜의 실제적인 전타가 불가능해 지므로 SBW 시스템은 작동하지 못한다.
그러나, 일 실시예에 따른 센서 고장 판단부(120)의 S220 단계에서의 판단 결과 토크 센서가 고장 나지 않은 경우(S220 단계에서 NO), SBW 시스템은 조향 토크 센서를 통해 수신 받은 운전자 조향 토크에 기반해 목표 조향각을 산출할 수 있다. 즉, 주행 중에 조향각 센서가 고장 난 경우, 운전자의 안전 주행을 위해 SBW 시스템은 다른 센서를 통한 정보에 기반하여 운전자의 조향각을 추정할 필요성이 있다. 이 경우, SBW 시스템의 차량 제어 장치 및 방법은 운전자 토크 정보 및 차속 정보에 기반해 목표 조향각을 계산할 수 있다.
이를 위해, 차랑용 제어 장치(100)는 차속 정보 및 토크 정보에 기반해 비례 튜닝 게인값 및 미분 튜닝 게인값을 계산할 수 있다(S221). 이어서, 차량 제어 장치(100)는 위의 차속 정보 및 토크 정보에 기반한 복수의 게인값을 통해 차량 조향을 위한 목표 조향각을 계산할 수 있다(S222). 계산된 목표 조향각은 스티어링 랙 모듈에 송출되어 차륜을 회전시킬 수 있어 운전자의 조향에 따라 실제 전타가 이루어 질 수 있다(S250). 이를 통해, 조향각 센서가 고장 난 경우라도 최소한의 안전을 위해 조향 토크 정보에 기반하여 운전자의 조향을 가능하게 할 수 있다.
이때, S220 단계에서의 판단 결과 토크 센서가 고장 나지 않은 경우(S220 단계에서 NO), SBW 시스템은 컬럼의 출력축을 고정시키는 기구적인 장치를 동작시킬 수 있다(S240). 즉, 운전자의 조향에 따라 토크를 받아들이기 위해서는 토크가 발생되어야 하므로, 이를 위해 스티어링 컬럼 모듈의 출력축을 고정 시켜, 운전자가 핸들을 조타하면 토크가 발생되게 할 수 있다. 이를 통해, 운전자의 조향에 따라 토크 센서는 운전자 조향 토크 정보를 수신 받을 수 있다.
다만, 도 2에서는 현출되지 않았으나, 차량 제어 장치(100)는 운전자 조향 토크 정보를 통해 운전자가 조향하지 않으면서 현재 목표 조향각이 기준 조향각이 아닌 경우, 복원 조향각을 산출하여 조향휠을 기준 조향각으로 복원시킬 수 있다. 이는 운전자가 조향하지 않은 경우 차량이 계속해서 조향되는 것을 방지하기 위한 것으로, 차량의 안전 주행과 운전자의 편의를 위함이다.
위 실시예에 따라, 차량 제어 장치(100)는 전술한 수신부(110), 센서 고장 판단부(120), 목표 조향각 산출부(130) 및 복원 조향각 산출부(140)의 동작에 따라 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보에 따라 목표 조향각을 산출할 수 있고, 운전자가 조향하지 않은 경우 조향휠을 기준 조향각으로 복원시켜 차량의 안전 주행과 편의를 도모할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
위 실시예는 차량 제어 장치(100)의 일 실시예일 뿐이며, 차량 제어 장치(100)가 차량 내에서 동작될 수 있는 구성은 전술한 실시예에 한정되거나 제한되지 않는다. 또한, 차량 제어 장치(100)의 차량 내 시스템에서의 적용은 위에서 설명한 동작과 동일한 기능을 하는 다양한 차량 제어 장치로 구현될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 차속 정보 및 운전자 조향 토크 정보에 기반하여 조향각 변화량, 산출 조향각 및 목표 조향각을 산출할 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 센서 고장 판단부에 의해 조향각 센서가 고장인 것으로 판단 되었으나 조향 토크 센서는 정상상태인 것으로 판단된 경우, 운전자 조향 토크 정보, 차속 정보 및 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 조향각 변화량 정보, 산출 조향각 정보, 제한 조향각 정보 및 목표 조향각 정보를 산출할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 수신부(110)로부터 차속 정보 및 운전자 조향 토크 정보를 수신 받을 수 있다(S310). 즉, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)가 작동하는 환경은 전술하였듯 조향각 센서가 고장 난 경우이므로, 조향각 센서로부터 조향각 정보는 수신 받지 못하는 상황일 수 있다.
이후, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 차속 정보 및 운전자 조향 토크 정보에 따라 비례 튜닝 게인값을 산출할 수 있다(S320). 또한, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 차속 정보 및 운전자 조향 토크를 미분한 정보에 따라 미분 튜닝 게인값을 산출할 수 있다(S330). 이는, 조향각 센서가 고장 났으므로, 조향 토크 센서를 통해 운전자가 어떠한 방향으로, 어느 정도의 크기만큼 조향을 수행하는지 대체하는 정보를 산출하기 위한 과정일 수 있다. 즉, 비록 운전자 조향 토크 정보에는 조향휠의 구체적인 조작에 대한 정보가 직접적으로 포함되어 있지 않으나, 운전자 조향 토크 정보 자체에 내재되어 있는 운전자의 조향 정보를 최대한 도출하여 조향휠의 운전자 조작을 추정하기 위함이다.
이 경우, 비례 튜닝 게인값 정보는 운전자의 조향 토크 정보와 차속 정보를 변수로 하여 실험적으로 산출된 조향각 변화량일 수 있다. 마찬가지로, 미분 튜닝 게인값 정보는 운전자의 조향 토크의 미분값 정보와 차속 정보를 변수로 하여 실험적으로 산출된 조향각 변화량일 수 있다. 즉, 운전자의 조향에 따라 조향휠에서는 운전자 조향 토크 정보가 발생하므로, 조향각 변화량과 운전자 조향 토크와의 관계가 도출될 수 있다. 이를 반영하여, 비례 튜닝 게인값 정보는 차속 정보 및 운전자의 조향 토크 정보 중 적어도 하나의 정보를 통해 조향각 변화량을 산출한 값이 될 수 있다. 마찬가지로, 미분 튜닝 게인값 정보는 차속 정보 및 운전자의 조향 토크를 미분한 정보 중 적어도 하나의 정보를 통해 조향각 변화량을 산출한 값이 될 수 있다.
예를 들어, 비례 튜닝 게인값 정보는 운전자 조향 토크 정보와 차속 정보 중 적어도 하나의 변수를 포함하고 결과값은 조향각 변화량인 미리 설정된 관계식일 수 있다. 이 경우, 미리 설정된 관계식은 운전자 조향 토크 정보에 비례하는 일차식일 수 있다. 또는, 미리 설정된 관계식은 운전자 조향 토크 정보를 변수로 하고, 구간별로 함수가 설정된 관계식일 수도 있다. 또는, 미리 설정된 관계식은 위 관계식에 실험값에 근거한 비례계수 또는 게인값을 추가하여 조향각 변화량을 산출할 수 있는 관계식일 수 있다. 또는, 미리 설정된 관계식은 위 관계식에서 차속 정보를 추가적인 변수로 반영하여 조향각 변화량을 산출하는 관계식일 수 있다. 이 과정에서, 게인값은 차량의 현재 상태를 나타내는 차량의 주행 환경 또는 운전자 조작에 따라 변경될 수 있는 값일 수 있다. 또는, 게인값은 차량의 설계과정에서 고유한 특성으로 실험적으로 미리 설정되는 값일 수 있다. 또는, 게인값은 차속 정보와 운전자 조향 토크 정보에 기반해 조향각 변화량을 정확하게 산출될 수 있도록 하는 실험적 보정값일 수 있다. 또한, 전술한 게인값은 비례 튜닝 게인값 정보와 미분 튜닝 게인값 정보 각각 다른 수치를 가질 수 있다.
또 다른 예를 들어, 비례 튜닝 게인값 정보는 차속 정보 및 운전자 조향 토크 정보 중 적어도 하나의 정보에 기반하여 미리 설정된 비례 튜닝 게인 테이블에서 확인될 수 있는 값일 수 있다. 즉, 비례 튜닝 게인값 정보는 운전자 조향 토크 정보에 따라 미리 할당된 값일 수 있다. 또는, 비례 튜닝 게인값 정보는 운전자 조향 토크 정보뿐 아니라 차속 정보를 추가적인 변수로 하여 미리 할당된 값일 수 있다. 즉, 비례 튜닝 게인 테이블은 차속 정보 및 운전자 조향 토크 정보 중 적어도 하나의 정보에 따라 조향각 변화량의 관계를 나타낸 도표가 될 수 있다.
또한, 전술한 비례 튜닝 게인값을 산출하는 과정에서, 입력 변수는 차속 정보 또는 운전자 조향 토크 정보이되, 결과값은 조향각 변화량이 아닌 별도의 실험적 변수일 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 차속 정보 또는 운전자 조향 토크 정보 중 적어도 하나의 정보에 기반하여 비례 튜닝 게인값을 산출할 수 있되, 직접 조향각 변화량을 산출하지 않고 별도의 실험적 변수를 산출하여 조향각 변화량을 산출할 수 있다. 이 경우, 비례 튜닝 게인값을 산출하는 과정은 단일한 방법에만 국한되는 것이 아니라, 모순되지 않는 선에서 전술한 일 실시예의 조합을 통해 다양하게 결정될 수 있다. 일 예를 들어, 목표 조향각 산출부(130)는 차속 정보 및 운전자 조향 토크를 미분한 정보 중 적어도 하나의 정보에 기반하여 미리 설정된 관계식으로 별도의 변수를 도출할 수 있고, 도출된 별도의 변수를 통해 미리 설정된 테이블에서 비례 튜닝 게인값을 확인하여 비례 튜닝 게인값을 산출할 수 있다.
한편, 미분 튜닝 게인값 정보는 운전자 조향 토크를 미분한 정보와 차속 정보 중 적어도 하나의 변수를 포함하고 결과값은 조향각 변화량인 미리 설정된 관계식일 수 있다. 이 경우, 미리 설정된 관계식은 운전자 조향 토크를 미분한 정보에 비례하는 일차식일 수 있다. 또는, 미리 설정된 관계식은 운전자 조향 토크를 미분한 정보를 변수로 하고, 구간별로 함수가 설정된 관계식일 수도 있다. 또는, 미리 설정된 관계식은 위 관계식에 실험값에 근거한 비례계수 또는 게인값을 추가하여 조향각 변화량을 산출할 수 있는 관계식일 수 있다. 또는, 미리 설정된 관계식은 위 관계식에서 차속 정보를 추가적인 변수로 반영하여 조향각 변화량을 산출하는 관계식일 수 있다. 이 과정에서, 게인값은 차량의 현재 상태를 나타내는 차량의 주행 환경 또는 운전자 조작에 따라 변경될 수 있는 값일 수 있다. 또는, 게인값은 차량의 설계과정에서 고유한 특성으로 실험적으로 미리 설정되는 값일 수 있다. 또는, 게인값은 차속 정보와 운전자 조향 토크를 미분한 정보에 기반해 조향각 변화량을 정확하게 산출될 수 있도록 하는 실험적 보정값일 수 있다. 또한, 전술한 게인값은 비례 튜닝 게인값 정보와 미분 튜닝 게인값 정보 각각 다른 수치를 가질 수 있다.
또 다른 예를 들어, 미분 튜닝 게인값 정보는 차속 정보 및 운전자 조향 토크를 미분한 정보 중 적어도 하나의 정보에 기반하여 미리 설정된 미분 튜닝 게인 테이블에서 확인될 수 있는 값일 수 있다. 즉, 미분 튜닝 게인값 정보는 운전자 조향 토크를 미분한 정보에 따라 미리 할당된 값일 수 있다. 또는, 비례 튜닝 게인값 정보는 운전자 조향 토크를 미분한 정보뿐 아니라 차속 정보를 추가적인 변수로 하여 미리 할당된 값일 수 있다. 즉, 비례 튜닝 게인 테이블은 차속 정보 및 운전자 조향 토크를 미분한 정보 중 적어도 하나의 정보에 따라 조향각 변화량의 관계를 나타낸 도표가 될 수 있다.
또한, 전술한 미분 튜닝 게인값을 산출하는 과정에서, 입력 변수는 차속 정보 또는 운전자 조향 토크를 미분한 정보이되, 결과값은 조향각 변화량이 아닌 별도의 실험적 변수일 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 차속 정보 또는 운전자 조향 토크를 미분한 정보 중 적어도 하나의 정보에 기반하여 미분 튜닝 게인값을 산출할 수 있되, 직접 조향각 변화량을 산출하지 않고 별도의 실험적 변수를 산출하여 조향각 변화량을 산출할 수 있다. 이 경우, 별도의 변수는 복수일 수 있다. 또한 이 경우, 미분 튜닝 게인값을 산출하는 과정은 단일한 방법에만 국한되는 것이 아니라, 모순되지 않는 선에서 전술한 일 실시예의 조합을 통해 다양하게 결정될 수 있다. 일 예를 들어, 목표 조향각 산출부(130)는 차속 정보 및 운전자 조향 토크 정보 중 적어도 하나의 정보에 기반하여 미리 설정된 관계식으로 별도의 변수를 도출할 수 있고, 별도의 변수를 통해 미리 설정된 테이블에서 미분 튜닝 게인값을 확인하여 미분 튜닝 게인값을 산출할 수 있다.
또한, 전술한 비례 튜닝 게인값 또는 미분 튜닝 게인값을 산출하는 과정에서의 결과값은 조향각 변화량이 아닌 별도의 변수일 수도 있다. 즉, 후술하는 조향각 변화량을 산출하는 과정에서, 비례 튜닝 게인값 또는 미분 튜닝 게인값을 산출하여 별도의 변수값을 얻을 수 있으며, 일 실시에에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 별도의 변수값으로부터 조향각 변화량의 단위를 가진 결과값을 산출하는 과정을 추가할 수 있다. 이를 통해, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 최종적으로 차속 정보 및 운전자 조향 토크 정보에 따라 조향각 변화량을 산출할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 비례 튜닝 게인값 및 미분 튜닝 게인값 정보에 기반하여 조향각 변화량을 산출할 수 있다(S340). 즉, 조향각 센서가 고장 난 상황에서, 목표 조향각을 산출하기 위해 운전자 토크 정보 및 차속 정보에 기반하여 대체 수단으로써 비례 튜닝 게인값 및 미분 튜닝 게인값 정보를 산출했으므로, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 이에 기반하여 조향각 변화량을 산출할 수 있다. 이를 통해, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 차속 정보 및 운전자 조향 토크 정보에 기반하여 목표 조향각 산출을 위한 조향각 변화량을 산출할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보 중 적어도 하나의 정보에 미리 설정된 가중치를 적용하고, 가중치가 적용된 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보를 합산 하여 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 즉, 비례 튜닝 게인값과 미분 튜닝 게인값의 중요도가 다를 수 있으므로, 가중치를 적용하여 조향각 변화량을 산출할 수 있다. 이 경우, 할당된 가중치는 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 중 어느 하나가 1일 수 있다. 즉, 비례 튜닝 게인값 정보 에 가중치가 1이 할당되면 미분 튜닝 게인값 정보의 가중치는 0이고, 미분 튜닝 게인값 정보 가중치에 1이 할당되면 비례 튜닝 게인값 정보 가중치는 0이 될 수 있다. 또는 가중치는 0과 1 사이에서 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 비례 튜닝 게인값 정보에 가중치 0.5를 설정하고 미분 튜닝 게인값 정보에 가중치 0.5를 설정할 수 있다. 이 경우, 비례 튜닝 게인값 정보에 가중치인 0.5를 곱하여 산출된 값과 미분 튜닝 게인값 정보에 가중치인 0.5를 곱하여 산출된 값의 합산을 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)가 조향각 변화량으로 결정할 수 있다. 또 예를 들어, 비례 튜닝 게인값 정보에 가중치 0.2를 설정하고 미분 튜닝 게인값 정보 가중치에 0.8을 설정할 수 있다. 이 경우, 비례 튜닝 게인값 정보에 가중치인 0.2를 곱하여 산출된 값과 미분 튜닝 게인값 정보 에 가중치인 0.8을 곱하여 산출된 값의 합산을 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)가 조향각 변화량으로 결정할 수 있다.
또 다른 예를 들어, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보 각각에 대응하는 조향각 변화량 정보를 미리 설정 하고, 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보에 기반하여 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 즉, 전술한 과정에서 구한 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보에 기반하여, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 해당 게인값에 따라 조향각 변화량이 미리 할당된 테이블을 통해 조향각 변화량을 확인하고 산출할 수 있다. 예를 들어, 비례 튜닝 게인 값 각각에 대응되어 조향각 변화량이 미리 할당된 테이블이 있을 수 있다. 마찬가지로, 미분 튜닝 게인 값 각각에 대응되어 조향각 변화량이 미리 할당된 테이블이 있을 수 있다. 또는, 비례 튜닝 게인 값 및 미분 튜닝 게인 값 모두를 변수로 하여 각각의 값에 대응되어 조향각 변화량이 미리 할당된 테이블이 있을 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 미리 할당된 테이블을 통해 비례 튜닝 게인값 및 미분 튜닝 게인값 정보 중 적어도 하나에 기반하여 조향각 변화량 정보를 확인 한 후, 해당 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다.
이 경우, 조향각 변화량이 미리 할당된 테이블은 비례 튜닝 게인값 또는 미분 튜닝 게인값에 각각 대응되어 조향각 변화량이 할당될 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 고유 환경 정보 및 별도의 차량 상태 정보에 따라 달리 반영되거나 가변 되어 반영될 수 있다. 일 예로, 동일 비례 튜닝 게인값 및 미분 튜닝 게인값을 가진다고 하더라도, 조향각 변화량 정보는 차량의 크기 및 노면 상황에 따라 다른 값으로 할당될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 조향각 정보 및 조향각 변화량 정보에 기반하여 산출 조향각을 산출할 수 있다(S350). 즉, 전술한 과정에서 산출된 조향각 변화량과 조향각 정보를 합산하면 목표 조향각이 산출될 수 있다. 이 경우, 조향각 정보는 조향각 센서가 고장 나기 직전의 조향각 정보일 수 있다. 또는, 조향각 정보는 조향각 센서가 고장 난 후, 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보로부터 추정된 조향각 정보일 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보로부터 조향각 변화량을 산출한 후, 추정 또는 센싱된 현재 조향각 정보에 조향각 변화량을 합산하여 새로운 목표 조향각을 산출할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 산출 조향각과 제한 조향각을 비교하여 산출 조향각을 차속에 따라 제한할 수 있다(S360). 이때, 제한 조향각 정보는 차속 정보에 포함되는 차속 구간 또는 차속 별로 매핑되어 구분되는 값으로 미리 설정될 수 있다. 즉, 제한 조향각 정보는 차속 정보에 따라 차량이 가질 수 있는 목표 조향각의 최대값을 정해놓은 정보일 수 있다. 차속이 높은 경우 차량은 같은 시간 동안 긴 거리를 이동할 수 있으므로, 운전자의 조향에 따라 차량의 방향 변동폭이 훨씬 커질 수 있기 때문에 운전자의 안전 및 합리적인 주행을 위해 차속 정보에 따라 추정되는 목표 조향각이 제한될 수 있다. 이때, 제한 조향각 정보가 할당되는 구체적인 예시는 도 4에 나타나있다.
도 4는 일 실시예에 차속에 따라 제한 조향각이 미리 설정되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제한 조향각은 차속 정보에 따라 조향각 정보의 형태로 할당 또는 대응될 수 있다.
이 경우, 제한 조향각 정보는 차속 구간에 따라 제한되는 조향각 정보일 수 있다. 또는, 제한 조향각 정보는 차속 각각에 대응되어 매핑되는 제한되는 조향각 정보일 수 있다. 또는, 제한 조향각 정보는 임의의 제1 값을 가진 제1 차속 정보와 제1 값보다 더 높은 속도값인 임의의 제2 값을 가진 제2 차속 정보에 있어서, 제1 차속 정보에 대응하는 제1 제한 조향각 정보가 제2 차속정보에 대응하는 제2 제한 조향각 정보보다 이상일 수 있다. 즉, 이는 차량이 고속으로 이동할수록, 운전자 조향에 따라 차량이 움직일 수 있는 범위가 급격하게 넓어질 수 있으므로, 목표 조향각이 가능한 범위를 설정한 제한 조향각 정보가 점점 낮아지게 설정될 필요성이 있기 때문이다. 이를 통해, 제한 조향각 정보는 고속일수록 낮은 값을 가져 고속일수록 차량의 목표 조향각 정보가 적은 값을 가질 수 있다.
위 실시예를 통해, 일 실시예에 따른 제한 조향각은 차속 정보에 포함되는 차속 구간 또는 차속 별로 매핑되어 구분되는 값으로 미리 설정될 수 있다. 이를 통해, 일 실시에에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 산출 조향각과 제한 조향각을 비교할 수 있다. 즉, 차속 정보에 따라 목표 조향각의 제한이 설정되어 차량의 안전 주행 및 합리적인 조향을 수행할 수 있다.
위 실시예는 제한 조향각이 미리 설정될 수 있는 방법의 일 실시예일 뿐이며, 제한 조향각이 미리 설정될 수 있는 방법은 전술한 실시예에 한정되거나 제한되지 않는다. 또한, 제한 조향각을 미리 설정하는 방법은 위에서 설명한 동작과 동일한 기능을 하는 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 즉, 선형 그래프, 지수형 그래프, 로그형 그래프 또는 별도로 설정된 함수식으로 차속 정보에 따라 제한 조향각을 미리 설정할 수도 있다.
한편, 산출 조향각과 제한 조향각을 비교하여 산출 조향각을 차속에 따라 제한하는 방법은 도 5에 자세하게 나타나 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부에서 산출 조향각과 제한 조향각을 비교하여 목표 조향각을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 전술한 과정에서 산출된 산출 조향각과 제한 조향각의 비교를 수행할 수 있다(S510). 즉, 산출 조향각 정보와 제한 조향각 정보를 비교하고, 산출 조향각 정보가 제한 조향각 정보를 초과 하는 경우에는 목표 조향각 정보를 제한 조향각 정보로 설정하되, 산출 조향각 정보가 제한 조향각 정보 이하인 경우에는 목표 조향각 정보를 산출 조향각 정보로 설정할 수 있다. 이를 통해, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 산출 조향각이 현재 차속정보에 따라 가질 수 있는 최대 목표 조향각을 초과하는지 판단하는 과정을 수행할 수 있다.
구체적으로, S510 단계에서의 판단결과 산출 조향각이 제한 조향각 이하인 경우(S510 단계에서 YES), 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 산출 조향각을 목표 조향각으로 설정할 수 있다. 그러나, S510 단계에서의 판단결과 산출 조향각이 제한 조향을 초과하는 경우(S510 단계에서 NO), 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 제한 조향각을 목표 조향각으로 설정할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 산출 조향각과 제한 조향각을 비교하여 더 작은 값을 목표 조향각으로 설정할 수 있다.
이를 통해, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 차속 정보에 알맞게 목표 조향각을 추정할 수 있는 효과를 제공한다.
즉, 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 산출 조향각을 차속 정보에 따라 제한하는 과정을 수행하여 최종적으로 목표 조향각을 산출할 수 있다(S370). 또한, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)가 산출한 목표 조향각은 새로운 조향각 정보로 설정되어 운전자의 조향각 정보로 업데이트 될 수 있다(S380) 이 경우, 조향각 센서에 고장이 발생한 상황이므로, 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보에 기반하여 새롭게 추정된 조향각 변화량 정보와 합산되어 지속적으로 조향각 정보를 추정할 수 있다. 이를 통해, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부(130)는 조향각 센서가 고장 난 경우라도 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보에 따라 지속적으로 조향각 정보를 추정할 수 있는 효과를 제공한다.
도 6은 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출부와 복원 조향각 산출부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량 제어 장치(100)는 복원 조향각을 산출하여 운전자의 조향 토크 정보가 없는 경우 조향휠을 기준 조향각으로 복원시킬 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출부(140)는 목표 조향각 산출부(130)의 동작과 더불어 복원 조향각 변화량을 연산하여 복원 조향각을 산출할 수 있다.
즉, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출부(140)는 차속 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 목표 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 직진 주행을 위한 복원 조향각 변화량 정보를 산출하고, 목표 조향각 정보 및 복원 조향각 변화량 정보에 기초하여 복원 조향각 정보를 산출할 수 있다.
구체적으로, 도 3에서 설명한 목표 조향각 산출부(130)의 동작과 더불어, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출부(140)는 복원 조향각 변화량 정보 및 복원 조향각 정보를 산출할 수 있다. 즉, S310 내지 S370 단계는 도 3의 설명과 동일한 바 도 6의 설명에서는 생략한다.
일 실시예에 따른 복원 조향각 산출부(140)는 운전자 조향 토크 정보가 미리 설정된 제3 값 이하이고 목표 조향각 정보가 기준 조향각이 아니라고 판단되면, 차속 정보 및 목표 조향각 정보에 기반하여 복원 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 즉 복원 조향각 산출부(140)는 센싱정보를 수신 받아 조향 토크 정보와 미리 설정된 제 3값과의 비교를 수행할 수 있다(S610). 만약 수신부(110)에서 수신 받은 조향 토크 정보가 0에 가깝다면, 운전자가 별도의 조향을 수행하지 않은 것이므로 복원 조향각 산출부에서 미리 설정된 제3 값은 0에 가까운 값일 수 있다. 예를 들어, 미리 설정된 제3 값이 0.1Nm일 수 있다. 또는 미리 설정된 제3 값 사용자에 따라 미리 설정된 값일 수 있다. 또는, 미리 설정된 제3 값은 차량 주행 상태에 따라 가변되는 값일 수 있다. 즉, 복원 조향각 산출부(140)는 토크 정보에 따라 운전자의 조향이 수행되는지를 판단할 수 있으며, 그 기준이 되는 값으로 미리 설정된 제3 값을 이용할 수 있다.
따라서, 만약 조향 토크 정보가 미리 설정된 제3 값을 초과한다면(S610 단계에서 NO), 운전자의 조향이 수행된다고 판단되어 복원 조향각 산출부(140)는 다시 센싱 정보를 수신 받을 수 있다.
그러나 만약 조향 토크 정보가 미리 설정된 제3 값 이하라면(S610 단계에서 YES), 복원 조향각 산출부(140)는 목표 조향각과 기준 조향각과의 비교를 수행할 수 있다(S620). 즉, 차량의 조향 방향으로 가야 할 목표 조향각이 전술한 기준 조향각이 되는 경우, 차량은 기준 방향으로 주행하고 있음을 의미할 수 있고, 기준 조향각이 아닌 경우, 차량은 기준 방향으로 주행하지 않음을 의미할 수 있다. 이때, 기준 조향각은 운전자가 조향을 수행하는 기준점인 조향각이 될 수 있다. 즉, 조향휠이 기준 조향각에 위치해 있다면, 조향 시스템은 운전자가 조향하지 않고 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, 기준 조향각은 조향휠의 중립 위치에 있는 값일 수 있다. 즉, 차량의 직진 주행을 위해 기준 조향각은 조향휠의 중립 위치에 있는 값일 수 있다. 또한, 기준 조향각은 사용자 설정에 따라 미리 설정된 값일 수도 있다. 또한, 기준 조향각은 차량 상태 또는 주행 상태에 따라 가변 될 수 있는 값일 수도 있다. 따라서, 복원 조향각 산출부(140)는 운전자가 조향을 수행하지 않는 경우 기준 방향으로의 복귀를 위해 S620단계에서의 비교를 수행할 수 있다.
따라서, 만약 목표 조향각이 기준 조향각과 같다면(S620 단계에서 NO), 기준 방향으로의 복원 조향각 변화량을 산출할 필요성이 없으므로, 복원 조향각 산출부(140)는 다시 센싱 정보를 수신할 수 있다.
그러나, 만약 목표 조향각이 기준 조향각과 다르다면(S620 단계에서 YES), 복원 조향각 산출부(140)는 복원 조향각 변화량을 산출할 수 있다(S630). 즉, 복원 조향각 산출부(140)는 목표 조향각을 기준 조향각으로 복귀하기 위한 복원 조향각 변화량을 산출할 수 있다.
이 경우, 복원 조향각 산출부(140)는 차속 정보에 포함되는 차속 구간 또는 차속 별로 매핑되어 구분되는 조향각 복원 시간을 설정하되, 조향각 복원 시간 동안 목표 조향각 정보가 기준 조향각이 될 수 있도록 복원 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 즉, 복원 조향각 산출부(140)는 차량의 차속 정보에 따라 목표 조향각을 기준 조향각으로 복원 시키기 위한 조향각 복원 시간을 차속 정보에 따라 설정하고, 그에 따라 복원 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 따라서 조향각 복원 시간은 조향휠의 위치를 기준 조향각으로 복원하기 위한 시간일 수 있다. 결과적으로 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출부(140)의 동작에 의해 조향각 복원 시간이 끝나면 조향각은 기준 조향각에 위치할 수 있다. 이때, 조향각 복원 시간은 차속 정보마다 다르게 설정될 수 있다. 이에 대한 구체적인 예시는 도 7에 나타나있다.
도 7은 일 실시예에 따른 차속에 따라 조향각 복원 시간이 설정되는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 목표 조향각을 기준 조향각으로 복원하기 위한 조향각 복원 시간이 차속 정보에 따라 다르게 설정될 수 있다.
즉, 조향각 복원 시간은 임의의 제4 값을 가진 제4 차속 정보 및 제4 값보다 더 높은 속도값인 임의의 제5 값을 가진 제5 차속 정보에 있어서, 제4 차속 정보에 대응하는 제4 조향각 복원 시간 정보가 제5 차속 정보에 대응하는 제5 조향각 복원 시간 정보보다 이하일 수 있다.
즉, 이는 차량이 고속으로 이동할수록 운전자 조향에 따라 차량이 움직일 수 있는 범위가 급격하게 넓어질 수 있으므로, 목표 조향각을 복원하기 위해 차속에 따라 조향각 복원 시간을 다르게 설정할 수 있다. 즉, 고속일수록 복원 조향각 변화량을 적게 하여 기준 조향각으로 비교적 서서히 조향을 수행해야 할 필요성이 있기 때문이다. 이를 통해, 복원 조향각 변화량은 고속일수록 낮은 값을 가져 고속일수록 차량의 목표 조향각 정보가 천천히 기준 조향각으로 복원될 수 있다.
위 실시예를 통해, 조향각 복원 시간은 차속 정보에 포함되는 차속 구간 또는 차속 별로 매핑되어 구분되는 값으로 미리 설정될 수 있다. 이를 통해, 일 실시에에 따른 복원 조향각 산출부(140)는 차속에 따라 차량의 기준 조향각으로의 복원을 달리 수행할 수 있고, 이를 위해 복원 조향각 변화량 정보를 달리 산출할 수 있다. 즉, 차속 정보에 따라 복원 조향각 변화량일 달리 설정되어 차량의 안전 주행 및 합리적인 조향을 수행할 수 있다.
한편, 위 실시예는 조향각 복원 시간이 미리 설정될 수 있는 방법의 일 실시예일 뿐이며, 조향각 복원 시간이 미리 설정될 수 있는 방법은 전술한 실시예에 한정되거나 제한되지 않는다.
즉, 조향각 복원 시간에 따라 기준 조향각으로 복귀하는 과정의 복원 조향각 변화량을 산출하는 방법은 도 7에서 도시한 일차식의 그래프로 한정되지 않는다. 이는 목표 조향각에서 기준 조향각으로의 복원은 위에서 설명한 동작과 동일한 기능을 하는 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 즉, 복원 조향각 산출부(140)는 목표 조향각에서 기준 조향각으로 복원하는 과정은 선형 그래프, 지수형 그래프, 로그형 그래프 또는 별도로 설정된 함수식으로 차속 정보에 따라 조향각 복원 시간을 미리 설정하고, 미리 설정된 관계에 따라 복원 조향각 변화량을 산출할 수도 있다. 따라서 조향각 복원 시간에 따라 목표 조향각이 기준 조향각으로 복원되는 과정은 도 7에서 나타난 그래프 모양으로 한정 또는 제한되지 않는다.
한편, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출부(140)는 목표 조향각 정보 및 복원 조향각 변화량 정보에 기초하여 복원 조향각 정보를 산출할 수 있다(S640).
이를 위해, 복원 조향각 변화량 정보와 목표 조향각을 합산하여 복원 조향각을 산출할 수 있다. 즉, 차량의 목표 조향각에서 복원 조향각 변화량을 더하면 기준 조향각으로 변화하기 위한 복원 조향각이 산출될 수 있다. 이때, 복원 조향각 변화량은 기준 조향각 방향으로의 조향각 변화량일 수 있다. 즉, 기준 조향각을 기준으로 목표 조향각이 시계 방향으로 회전된 경우 복원 조향각 변화량은 반시계방향이 될 수 있다. 마찬가지로, 기준 조향각을 기준으로 목표 조향각이 반시계 방향으로 회전된 경우 복원 조향각 변화량은 시계방향이 될 수 있다. 따라서, 복원 조향각 산출부(140)는 목표 조향각과 복원 조향각 변화량을 합산하여 복원 조향각을 산출할 수 있다.
이 경우, 산출된 복원 조향각은 차량의 조향각 정보로 갱신될 수 있다(S380). 즉, 전술하였듯 조향각 센서가 고장 났지만 운전자 조향 토크 정보를 받아들일 수 있는 경우, 차량 제어 장치(100)는 목표 조향각 산출부(130)를 통해 조향 토크 정보로 목표 조향각을 산출할 수 있다. 그러나 운전자의 조향이 이루어지지 않은 경우, 차량의 조향각 정보에서 복원 조향각 변화량 정보를 이용하여 복원 조향각을 산출하였으므로, 해당 복원 조향각은 새로운 목표 조향각으로 갱신할 수 있다. 따라서, 운전자가 지속적으로 조향을 수행하지 않는 경우 조향 토크 센서로 수신 받는 조향 토크 정보는 여전히 미리 설정된 제3 값 이하가 되므로, 복원 조향각 산출부(140)는 지속적으로 복원 조향각을 산출할 수 있다. 그러나, 만약 복원 조향각 산출부(140)가 복원 조향각을 산출하는 과정에서 운전자의 조향이 이루어진 경우, 조향 토크 정보를 수신 받을 수 있다. 이 경우, 복원 조향각 산출부(140)는 S610 단계에서 NO로 되어 결과적으로 복원 조향각 변화량은 0이 될 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 차량 제어 장치(100)는 복원 조향각으로 조향각을 복원하는 과정에서도 운전자의 조향 토크 정보를 반영하여 새롭게 목표 조향각을 산출할 수 있다. 즉, 복원 조향각이 산출되는 경우 복원 조향각은 새로운 목표 조향각으로 갱신될 수 있으며, 차량 제어 장치(100)는 운전자의 조향이 있는 경우 기존의 목표 조향각 정보에 기반하고 산출 조향각 및 차속 제한을 적용하여 새로운 목표 조향각을 산출할 수 있다.
이를 통해, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출부(140)는 조향각 센서가 고장 난 경우에도 토크 센서로부터 별다른 운전자 조향 토크 정보 입력이 없다면 복원 조향각을 산출하여 조향휠을 기준 조향각으로 복원하여 운전자 편의 및 안전을 증대시킬 수 있는 효과를 제공할 수 있다.
도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 실시예들은 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보에 기반하여 목표 조향각을 산출하여 조향각 센서가 고장 난 경우에도 운전자가 조향할 수 있는 차량 제어 장치를 제공할 수 있다.
이하에서는 전술한 본 실시예들을 모두 수행할 수 있는 차량 제어 방법에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 8은 일 실시예에 따른 차량 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량 제어 방법은 차량 내 센서로부터 조향각 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신하는 수신 단계와 차량의 조향각 센서 또는 조향 토크 센서의 고장 발생 여부를 판단 하는 센서 고장 판단 단계와 센서 고장 판단 단계에 의해 조향각 센서가 고장인 것으로 판단 되었으나 조향 토크 센서는 정상상태인 것으로 판단된 경우, 운전자 조향 토크 정보, 차속 정보 및 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 조향각 변화량 정보, 산출 조향각 정보, 제한 조향각 정보 및 목표 조향각 정보를 산출하는 목표 조향각 산출 단계와 차속 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 목표 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 직진 주행을 위한 복원 조향각 변화량 정보를 산출하고, 목표 조향각 정보 및 복원 조향각 변화량 정보에 기초하여 복원 조향각 정보를 산출하는 복원 조향각 산출 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 차량 제어 방법의 수신 단계에서는 차량 제어 장치가 차량 내에 장착된 차속 센서, 조향각 센서 또는 조향 토크 센서를 통해 차속 정보, 조향각 정보 및 조향 토크 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신할 수 있다(S800). 또한, 일 실시예에 따르면 수신 단계가 수신하는 정보를 생성하는 차량 내부 또는 외부에 구성되는 센서는 복수일 수 있다. 또한, 전술한 센서는 차량 내 센서 오류 또는 고장을 대비한 예비 센서일 수도 있으며, 수신 단계가 수신하는 조향각 또는 조향 토크 정보는 전술한 센서를 통해 직접적으로 수신 받은 정보가 아닌 타 센서를 이용하여 계산된 추정값 정보일 수도 있다. 또는, 수신 단계에서는 전술한 센서로부터 수신된 정보를 이용하여 조향각 정보 또는 조향 토크 정보를 산출할 수도 있다. 일 예를 들어, 수신 단계에서는 조향각 센서가 오류 또는 고장 난 경우 토크 센서로부터 수신 받은 토크 정보를 이용하여 운전자의 조향각 정보를 추정하여 산출한 조향각 정보를 이용할 수 있다. 다른 예를 들어, 수신 단계에서는 조향 토크 센서가 고장 난 경우 수신 받은 조향각 정보를 이용하여 운전자의 조향 토크 정보를 추정하여 산출한 조향 토크 정보를 이용할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 수신 단계에서 수신 받는 정보는 차속 정보, 조향각 정보 또는 조향 토크 정보에 한정되는 것이 아니라 조향각 유지시간 정보, 조향 토크 유지시간 정보를 포함할 수도 있다.
한편, 일 실시예에 따른 센서 고장 판단 단계에서는 차량 제어 장치가 차량의 조향각 센서 또는 조향 토크 센서의 고장 발생 여부를 판단할 수 있다(S810). 일 실시예에 따른 센서 고장 판단 단계에서는 센서의 고장을 판단하기 위해 별도의 판단 알고리즘을 거칠 수 있다. 예를 들어, 조향각 센서로부터 수신된 조향각 정보와 조향 토크 센서로부터 수신된 조향 토크 정보가 있는 경우, 해당 조향각 정보로부터 조향 토크 정보를 추정하고 추정된 조향 토크 정보와 수신된 조향 토크 정보를 비교할 수 있다. 마찬가지로, 조향 토크 정보로부터 조향각 정보를 추정하고 추정된 조향각 정보와 수신된 조향각 정보를 비교할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 센서 고장 판단 단계에서는 차량 제어 장치가 센서 자체에 내재된 고장 진단 부분의 신호를 통해 센서 고장을 판단할 수 있다. 또한, 센서 고장 판단 단계는 복수의 센서 고장을 검지하기 위해 복수 개로 구성된 센서를 이용할 수 있다. 또한 센서 고장 판단 단계는 자체 고장을 판단하기 위해 자신의 고장을 검진하는 부분을 포함할 수도 있다.
위 실시예를 통해, 일 실시예에 따른 센서 고장 판단 단계에서는 차량의 조향각 센서 또는 조향 토크 센서의 고장 발생 여부를 판단할 수 있다. 이를 통해, 일 실시에에 따른 센서 고장 판단 단계는 본 기술 사상의 개시가 적용될 수 있는 환경을 판단 할 수 있는 효과를 제공한다. 즉, 조향각 센서가 고장 난 경우를 판단하고, 조향 토크 센서가 고장 나지 않은 경우를 판단하여, 해당 경우에 본 기술사상을 개시할 수 있는 상황인지 판단할 수 있는 정보를 제공하는 효과가 있다.
위 실시예는 센서 고장 판단 단계의 일 실시예일 뿐이며, 센서 고장 판단 단계가 차량 내에서 동작될 수 있는 구성은 전술한 실시예에 한정되거나 제한되지 않는다. 또한, 센서 고장 판단 단계의 차량 내 시스템에서의 적용은 위에서 설명한 동작과 동일한 기능을 하는 다양한 구성으로 구현될 수 있다. 즉, 고장 감지를 위한 기능을 수행할 수 있다면 센서 고장 판단 단계는 외부로부터 정보를 받아 수행될 수도 있으며, 자체적으로 고장을 검진하는 단계를 포함할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출 단계에서는 센서 고장 판단 단계에 의해 조향각 센서가 고장인 것으로 판단 되었으나 조향 토크 센서는 정상상태인 것으로 판단된 경우, 운전자 조향 토크 정보, 차속 정보 및 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량 제어 장치가 차량의 조향각 변화량 정보, 산출 조향각 정보, 제한 조향각 정보 및 목표 조향각 정보를 산출할 수 있다(S820).
구체적으로, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출 단계에서는 차량 제어 장치가 운전자 조향 토크 정보와 차속 정보에 기반하여 산출된 비례 튜닝 게인값 정보 및 조향 토크의 미분값 정보 및 차속 정보에 기반하여 산출된 미분 튜닝 게인값 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 이때, 비례 튜닝 게인값 정보는 차속 정보와 조향 토크 정보에 따라 산출될 수 있다. 또한, 미분 튜닝 게인값 정보는 조향 토크를 미분한 정보와 차속 정보에 따라 산출될 수 있다.
이 경우, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출 단계는 차량 제어 장치가 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보 중 적어도 하나의 정보에 미리 설정된 가중치를 적용하고, 가중치가 적용된 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보를 합산하여 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 또는, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출 단계는 차량 제어 장치가 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보 각각에 대응하는 조향각 변화량 정보를 미리 설정하고, 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보에 기반하여 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출 단계의 산출 조향각 정보는 차량의 조향각 정보 및 조향각 변화량 정보를 합산하여 산출될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출 단계의 제한 조향각 정보는 차속 정보에 포함되는 차속 구간 또는 차속 별로 매핑되어 구분되는 값으로 미리 설정될 수 있다. 이 경우, 일 실시예에 따른 목표 조향각 산출 단계는 차량 제어 장치가 산출 조향각 정보와 제한 조향각 정보를 비교하고, 산출 조향각 정보가 제한 조향각 정보를 초과하는 경우에는 목표 조향각 정보를 제한 조향각 정보로 설정하되, 산출 조향각 정보가 제한 조향각 정보 이하인 경우에는 목표 조향각 정보를 산출 조향각 정보로 설정할 수 있다. 즉, 목표 조향각 산출 단계에서는 조향각 변화량 정보에 기반하여 일차적으로 산출 조향각 정보를 산출하되, 차속에 따라 가능한 조향각에 제한을 두어 산출 조향각이 제한 조향각을 넘지 않도록 목표 조향각을 설정할 수 있다.
이 경우, 제한 조향각 정보는 임의의 제1 값을 가진 제1 차속 정보와 제1 값보다 더 높은 속도값인 임의의 제2 값을 가진 제2 차속 정보에 있어서, 제1 차속 정보에 대응하는 제1 제한 조향각 정보가 제2 차속정보에 대응하는 제2 제한 조향각 정보보다 이상일 수 있다. 이는, 차속이 고속일수록 목표 조향각의 제한이 낮아짐을 의미할 수 있다. 즉, 고속일수록 조향각의 작은 변화만으로도 차량의 이동량이 높아지므로, 제한 조향각 정보는 차속 구간 또는 차속 별로 점점 낮아지게 매칭되도록 설정될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출 단계에서는 차량 제어 장치가 차속 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 목표 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 차량의 직진 주행을 위한 복원 조향각 변화량 정보를 산출하고, 목표 조향각 정보 및 복원 조향각 변화량 정보에 기초하여 복원 조향각 정보를 산출할 수 있다(S830).
구체적으로, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출 단계에서는 차량 제어 장치가 운전자 조향 토크 정보가 미리 설정된 제3 값 이하이고 목표 조향각 정보가 기준 조향각이 아니라고 판단되면, 차속 정보 및 목표 조향각 정보에 기반하여 복원 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 이때 미리 설정된 제3 값은 운전자가 조향을 수행하는지 확인하기 위한 값이 될 수 있다. 또한, 미리 설정된 제3 값은 차량 고유의 특성상 미리 설정된 값일 수 있다. 또는, 미리 설정된 제3 값은 차량 상태 또는 주행 상태에 따라 가변 될 수 있는 값일 수도 있다.
이때, 기준 조향각은 운전자가 조향을 수행하는 기준점인 조향각이 될 수 있다. 즉, 조향휠이 기준 조향각에 위치해 있다면, 조향 시스템은 운전자가 조향하지 않고 있다고 판단할 수 있다. 이 경우, 기준 조향각은 조향휠의 중립 위치에 있는 값일 수 있다. 또한, 기준 조향각은 사용자 설정에 따라 미리 설정된 값일 수도 있다. 또한, 기준 조향각은 차량 상태 또는 주행 상태에 따라 가변 될 수 있는 값일 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출 단계에서는 차량 제어 장치가 차속 정보에 포함되는 차속 구간 또는 차속 별로 매핑되어 구분되는 조향각 복원 시간을 설정하되, 조향각 복원 시간 동안 목표 조향각 정보가 기준 조향각이 될 수 있도록 복원 조향각 변화량 정보를 산출할 수 있다. 이 경우, 조향각 복원 시간은 조향휠의 위치를 기준 조향각으로 복원하기 위한 시간이며, 일 실시예에 따른 복원 조향각 산출 단계의 동작에 의해 조향각 복원 시간이 끝나면 조향각은 기준 조향각에 위치할 수 있다.
즉, 이 경우 복원 조향각 산출 단계는 차량 제어 장치가 복원 조향각 변화량 정보와 목표 조향각을 합산하여 복원 조향각을 산출할 수 있다. 따라서, 조향각 복원 시간 동안의 복원 조향각 변화량을 모두 합산하면 목표 조향각 정보가 기준 조향각 정보가 될 수 있다.
이 경우, 일 실시예에 따른 조향각 복원 시간은 임의의 제4 값을 가진 제4 차속 정보 및 제4 값보다 더 높은 속도값인 임의의 제5 값을 가진 제5 차속 정보에 있어서, 제4 차속 정보에 대응하는 제4 조향각 복원 시간 정보가 제5 차속 정보에 대응하는 제5 조향각 복원 시간 정보보다 이하일 수 있다. 이는, 차속이 고속일수록 조향각 복원 시간이 길어짐을 의미할 수 있다. 즉, 고속일수록 조향각의 작은 변화만으로도 차량의 이동량이 높아지므로, 고속일수록 조향각 복원 시간을 길게 매핑하여 차량의 복원 조향각 변화량 정보를 비교적 낮게 설정할 수 있다. 이를 통해, 차속 별로 조향각 복원 시간에 차등을 주어 주행 상태에 알맞도록 차량의 안정적인 주행을 수행하게 할 수 있다.
이상으로, 설명된 목적을 위하여 차량 제어 방법의 수신 단계, 센서 고장 판단 단계, 목표 조향각 산출 단계 및 복원 조향각 산출 단계는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 전술한 본 기술 사상의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치에 포함된 각 구성을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다.
시스템", "프로세서", "컨트롤러", "컴포넌트", "모듈", "인터페이스", "모델", "유닛" 등의 용어는 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 중인 소프트웨어를 의미할 수 있다. 예를 들어, 전술한 구성요소는 프로세서에 의해서 구동되는 프로세스, 프로세서, 컨트롤러, 제어 프로세서, 개체, 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 컨트롤러 또는 프로세서에서 실행 중인 애플리케이션과 컨트롤러 또는 프로세서가 모두 구성 요소가 될 수 있다. 하나 이상의 구성 요소가 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 있을 수 있으며 구성 요소는 한 시스템에 위치하거나 두 대 이상의 시스템에 배포될 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 기술 사상이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 개시된 실시예들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예들의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 기술 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 차량 내 센서로부터 조향각 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신하는 수신부;
    상기 차량의 조향각 센서 또는 조향 토크 센서의 고장 발생 여부를 판단하는 센서 고장 판단부;
    상기 센서 고장 판단부에 의해 상기 조향각 센서가 고장인 것으로 판단되었으나 상기 조향 토크 센서는 정상상태인 것으로 판단된 경우, 상기 운전자 조향 토크 정보, 상기 차속 정보 및 상기 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 상기 차량의 조향각 변화량 정보, 산출 조향각 정보, 제한 조향각 정보 및 목표 조향각 정보를 산출하는 목표 조향각 산출부 및;
    상기 차속 정보, 상기 운전자 조향 토크 정보 및 상기 목표 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 상기 차량의 직진 주행을 위한 복원 조향각 변화량 정보를 산출하고, 상기 목표 조향각 정보 및 상기 복원 조향각 변화량 정보에 기초하여 복원 조향각 정보를 산출하는 복원 조향각 산출부를 포함하는 차량 제어 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 목표 조향각 산출부는,
    상기 운전자 조향 토크 정보와 상기 차속 정보에 기반하여 산출된 비례 튜닝 게인값 정보 및 상기 조향 토크의 미분값 정보와 및 상기 차속 정보에 기반하여 산출된 미분 튜닝 게인값 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 상기 차량의 상기 조향각 변화량 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 목표 조향각 산출부는,
    상기 비례 튜닝 게인값 정보 및 상기 미분 튜닝 게인값 정보 중 적어도 하나의 정보에 미리 설정된 가중치를 적용하고, 상기 가중치가 적용된 비례 튜닝 게인값 정보 및 미분 튜닝 게인값 정보를 합산하여 상기 조향각 변화량 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 목표 조향각 산출부는,
    상기 비례 튜닝 게인값 정보 및 상기 미분 튜닝 게인값 정보 각각에 대응하는 상기 조향각 변화량 정보를 미리 설정하고, 상기 비례 튜닝 게인값 정보 및 상기 미분 튜닝 게인값 정보에 기반하여 상기 조향각 변화량 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 산출 조향각 정보는,
    상기 차량의 조향각 정보 및 상기 조향각 변화량 정보를 합산하여 산출되는 것을 특징으로 하고,
    상기 제한 조향각 정보는,
    상기 차속 정보에 포함되는 차속 구간 또는 차속 별로 매핑되어 구분되는 값으로 미리 설정되는 것을 특징으로 하고,
    상기 목표 조향각 산출부는,
    상기 산출 조향각 정보와 상기 제한 조향각 정보를 비교하고, 상기 산출 조향각 정보가 상기 제한 조향각 정보를 초과하는 경우에는 상기 목표 조향각 정보를 상기 제한 조향각 정보로 설정하되, 상기 산출 조향각 정보가 상기 제한 조향각 정보 이하인 경우에는 상기 목표 조향각 정보를 상기 산출 조향각 정보로 설정하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제한 조향각 정보는,
    임의의 제1 값을 가진 제1 차속 정보와 상기 제1 값보다 더 높은 속도값인 임의의 제2 값을 가진 제2 차속 정보에 있어서,
    상기 제1 차속 정보에 대응하는 제1 제한 조향각 정보가 상기 제2 차속 정보에 대응하는 제2 제한 조향각 정보보다 이상인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 복원 조향각 산출부는,
    상기 운전자 조향 토크 정보가 미리 설정된 제3 값 이하이고 상기 목표 조향각 정보가 기준 조향각이 아니라고 판단되면, 상기 차속 정보 및 상기 목표 조향각 정보에 기반하여 상기 복원 조향각 변화량 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 복원 조향각 산출부는,
    상기 차속 정보에 포함되는 차속 구간 또는 차속 별로 매핑되어 구분되는 조향각 복원 시간을 설정하되,
    상기 조향각 복원 시간 동안 상기 목표 조향각 정보가 기준 조향각이 될 수 있도록 상기 복원 조향각 변화량 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 복원 조향각 산출부는,
    상기 복원 조향각 변화량 정보와 상기 목표 조향각을 합산하여 복원 조향각을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 조향각 복원 시간은,
    임의의 제4 값을 가진 제4 차속 정보 및 상기 제4 값보다 더 높은 속도값인 임의의 제5 값을 가진 제5 차속 정보에 있어서,
    상기 제4 차속 정보에 대응하는 제4 조향각 복원 시간 정보가 상기 제5 차속 정보에 대응하는 제5 조향각 복원 시간 정보보다 이하인 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  11. 차량 내 센서로부터 조향각 정보, 운전자 조향 토크 정보 및 차속 정보 중 적어도 하나의 정보를 수신하는 수신 단계;
    상기 차량의 조향각 센서 또는 조향 토크 센서의 고장 발생 여부를 판단 하는 센서 고장 판단 단계;
    상기 센서 고장 판단 단계에 의해 상기 조향각 센서가 고장인 것으로 판단 되었으나 상기 조향 토크 센서는 정상상태인 것으로 판단된 경우, 상기 운전자 조향 토크 정보, 상기 차속 정보 및 상기 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 상기 차량의 조향각 변화량 정보, 산출 조향각 정보, 제한 조향각 정보 및 목표 조향각 정보를 산출하는 목표 조향각 산출 단계; 및
    상기 차속 정보, 상기 운전자 조향 토크 정보 및 상기 목표 조향각 정보 중 적어도 하나의 정보에 기초하여 상기 차량의 직진 주행을 위한 복원 조향각 변화량 정보를 산출하고, 상기 목표 조향각 정보 및 상기 복원 조향각 변화량 정보에 기초하여 복원 조향각 정보를 산출하는 복원 조향각 산출 단계를 포함하는 차량 제어 방법.
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