KR20200041399A - Sbw시스템용 휠얼라이닝 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 쏠림 발생시, 랙바를 이동하여 휠의 얼라이닝을 수행하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 차량의 예상주행궤적과 목표주행궤적을 비교하여 차량의 쏠림 여부를 판단하고; 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 조향모터를 작동하여 쏠림이 상쇄되는 방향으로 랙바를 소정변위로 오프셋 이동시키며; 상기 오프셋 이동된 위치를 조향각센서의 중립지점으로 셋팅하는 것을 특징으로 하는 SBW시스템용 휠얼라이닝 방법 및 시스템이 소개된다.

Description

SBW시스템용 휠얼라이닝 방법 및 시스템{WHEEL ALIGNING METHOD AND SYSTEM FOR STEER BY WIRE SYSTEM}
본 발명은 차량의 쏠림 발생시, 랙바를 이동하여 휠의 얼라이닝을 수행하는 SBW시스템용 휠얼라이닝 방법 및 시스템에 관한 것이다.
고속도로와 같이 직진 구간이 길게 있는 경우, 운전자가 차량의 핸들에서 잠시 손을 놓는 경우가 빈번하게 발생한다.
이때, 운전자는 차량이 일직선으로 주행하는 것을 기대하지만, 여러 가지 복합적인 이유(차량의 좌우 불균형, 탑승 인원)로 인해 차량의 쏠림현상이 일어날 수 있다. 또한, 이러한 쏠림현상이 차량의 초기 품질에서 나타나지 않더라도 부품의 열화나 얼라인먼트의 변화로 인해 다시 쏠림 문제가 발생할 수 있는 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
JP 2004-322808 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량의 쏠림 발생시, 랙바를 이동하여 휠의 얼라이닝을 수행하는 SBW시스템용 휠얼라이닝 방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 컨트롤러가 차량의 예상주행궤적과 목표주행궤적을 비교하여 차량의 쏠림 여부를 판단하는 쏠림판단단계; 컨트롤러가 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 조향모터를 작동하여 쏠림이 상쇄되는 방향으로 랙바를 소정변위로 오프셋 이동시키는 오프셋단계; 컨트롤러가 상기 오프셋 이동된 위치를 조향각센서의 중립지점으로 셋팅하는 셋팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 쏠림판단단계는, 촬영수단을 통해 차량 전방의 차선을 촬영하는 단계; 상기 촬영된 차선과 평행하게 목표주행궤적을 생성하는 단계; 상기 촬영된 영상과 조향각을 기반으로 현재 차량의 예상주행궤적을 생성하는 단계; 상기 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리가 설정값 초과인 경우, 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 쏠림판단단계에서, 상기 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리를 판단하기 전에 차량이 직진도로에서 직진 주행하는 상황인지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
조향각이 설정값 미만이고, 목표주행궤적의 곡률이 설정값 미만인 경우, 상기 직진도로에서 직진 주행하는 상황으로 판단할 수 있다.
상기 쏠림판단단계에서는, 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리에 대한 시간미분값이 설정값 초과인지 더 판단할 수 있다.
상기 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 쏠림카운트를 계산하기 시작하는 단계; 일정한 시간 간격을 두고 쏠림이 발생하는지 반복하여 판단하는 단계; 상기 쏠림의 발생이 연속적으로 이루어지는 경우, 쏠림 발생시마다 쏠림카운트를 누적하는 단계; 상기 누적된 쏠림카운트가 설정값 초과시, 쏠림신호를 경고하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 SBW시스템의 휠얼라이닝 방법을 구현하는 시스템으로서, 랙바에 작동력을 제공하는 조향모터; 차실 내부에 마련되고, 상기 조향모터의 정방향 및 역방향 작동을 조작하는 작동스위치; 차실 내부에 마련되고, 상기 작동스위치에 의한 얼라이닝모드로의 진입 여부를 선택하는 모드선택스위치; 및 차량의 예상주행궤적과 목표주행궤적을 비교하여 차량의 쏠림 여부를 판단하고, 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 모드선택스위치와 작동스위치의 조작에 따라 조향모터가 작동되도록 하여 쏠림이 상쇄되는 방향으로 랙바를 소정변위로 오프셋 이동시키고, 상기 오프셋 이동된 위치를 조향각센서의 중립지점으로 셋팅하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 차량의 쏠림이 발생하는 경우, 조향모터를 작동하여 쏠림이 발생한 방향과 반대방향으로 랙바를 이동시키게 됨으로써, 차량의 토우를 조정할 수 있고, 이에 휠의 얼라이닝을 수행하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 SBW시스템의 구성을 개략적으로 예시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 휠얼라이닝 과정을 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명에 의한 쏠림 발생 여부를 판단하는 과정을 도시한 흐름도.
도 4는 본 발명에서의 예상주행궤적과 목표주행궤적을 예시하여 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 스티어링휠에 구비된 작동스위치와 모드선택스위치를 예시하여 도시한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 SBW시스템을 구성을 개략적으로 도시한 것으로, 스티어링휠(1)에 조향반력장치가 연결되어 조향반력을 생성하고, 랙바(9)에는 2개의 조향모터(M1, M2)가 구비되어 타이어의 조타작동을 유기적으로 제어하게 되고, 상기 2개의 조향모터(M1, M2) 중 어느 한 쪽에는 조향각센서(7)가 구비되어, 조향각을 측정할 수 있는 구조이다.
그리고, 상기 조향반력장치와 조향각센서(7)에 각각 컨트롤러(11)가 개별적으로 연결되고 이들 컨트롤러(11)가 전기적으로 연결될 수 있는데, 이는 하나의 컨트롤러로 통합하여 구성할 수 있고, 상기 컨트롤러를 통한 제어 구성에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
한편, 본 발명에 따른 SBW시스템용 휠얼라이닝 방법은, 크게 쏠림판단단계와, 오프셋단계 및 셋팅단계를 포함하여 구성이 된다.
도 2를 참조하면, 먼저 쏠림판단단계에서는, 컨트롤러(11)가 차량의 예상주행궤적과 목표주행궤적을 비교하여 차량의 쏠림 여부를 판단한다.
오프셋단계에서는, 컨트롤러(11)가 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 조향모터(M1)를 작동하여 쏠림이 상쇄되는 방향으로 랙바(9)를 소정변위로 오프셋 이동시킨다.
예컨대, 좌측으로 쏠림이 발생하는 경우, 랙바(9)를 우측으로 이동하여 휠의 얼라이닝을 수행하게 된다.
셋팅단계에서는, 컨트롤러(11)가 상기 오프셋 이동된 위치를 조향각센서(7)의 중립지점으로 셋팅하게 된다.
즉, 랙바(9)를 이동시킨 현재의 상태에서 조향각센서(7)를 0°로 리셋시키게 된다.
상기한 구성에 따르면, 본 발명은 차량의 쏠림이 발생하는 경우, 조향모터(M1)를 작동하여 쏠림이 발생한 방향과 반대방향으로 랙바(9)를 이동시키게 됨으로써, 차량의 토우를 조정할 수 있고, 이에 휠의 얼라이닝을 수행할 수 있게 된다.
도 3을 참조하여, 상기 쏠림판단단계에 의해 차량의 쏠림을 판단하는 구성을 구체적으로 살펴보면, 촬영수단을 통해 차량 전방의 차선을 촬영하는 단계와, 상기 촬영된 차선과 평행하게 목표주행궤적을 생성하는 단계와, 상기 촬영된 영상과 조향각을 기반으로 현재 차량의 예상주행궤적을 생성하는 단계 및, 상기 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리가 설정값 초과인 경우, 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함하여 구성이 된다.
여기서, 상기 촬영수단은 비젼센서일 수 있고, 비젼센서에서 촬영된 영상이 컨트롤러(11)에 입력될 수 있다.
이에, 상기 비젼센서를 통해 차선을 인지하게 되면, 도 4와 같이 상기 차선과 나란한 목표주행궤적을 형성하게 되고, 또한 차량의 현재 위치에서 비젼센서를 통해 촬영된 영상과 함께 현재 조향각을 바탕으로 차량의 주행궤적을 예상하여 형성하게 된다.
따라서, 차량이 어느 한쪽으로 쏠리게 되면, 목표주행궤적과 예상주행궤적 간의 거리가 변화되는바, 이 변화된 값을 이용하여 차량의 쏠림을 판단할 수 있다.
아울러, 본 발명은 상기 쏠림판단단계에서, 상기 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리를 판단하기 전에 차량이 직진도로에서 직진 주행하는 상황인지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이는, 조향각이 설정값 미만이고, 목표주행궤적의 곡률이 설정값 미만인 경우, 상기 직진도로에서 직진 주행하는 상황으로 판단할 수 있다.
즉, 본 발명은 차량이 직진도로에서 직진 주행하는 상황인 경우에, 휠얼라이닝을 수행하는 로직에 진입하도록 제어할 수 있다.
아울러, 본 발명은 상기 쏠림판단단계에서, 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리에 대한 시간미분값이 설정값 초과인지 더 판단할 수 있다.
즉, 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리인 쏠림량이 설정값을 초과하고, 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리에 대한 시간미분값이 설정값 초과인 경우에 쏠림이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
아울러, 상기 쏠림판단단계에서는, 상기 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 쏠림카운트를 계산하기 시작하는 단계와, 일정한 시간 간격을 두고 쏠림이 발생하는지 반복하여 판단하는 단계와, 상기 쏠림의 발생이 연속적으로 이루어지는 경우, 쏠림 발생시마다 쏠림카운트를 누적하는 단계 및, 상기 누적된 쏠림카운트가 설정값 초과시, 쏠림신호를 경고하는 단계를 더 포함하여 구성이 될 수 있다.
즉, 차량 쏠림현상은 차량의 기구적인 문제에 의해 발생하는 경우도 있지만, 횡풍이나 도로의 구배에 의해서도 일시적으로 쏠림이 발생할 수 있다.
이에, 직진도로에서 직진주행하고 있는 상황에서 쏠림 판단 기준을 일정한 시간 간격으로 지속적으로 판단하여 쏠림카운트를 누적하고, 누적된 쏠림카운트가 설정값을 초과하게 되면 운전자에게 쏠림경고등과 같은 쏠림신호를 제공할 수 있다.
다만, 쏠림카운트가 시작된 후, 쏠림카운트가 설정값을 초과할 때까지 연속적으로 누적되지 않는 경우, 쏠림카운트를 0으로 리셋하게 된다.
즉, 차량의 쏠림이 지속적으로 발생하는 상황이라면, 쏠림카운트가 연속적으로 누적이 되고, 횡풍 등의 이유로 차량의 쏠림이 일시적으로 발생하는 상황이라면, 쏠림카운트가 연속적으로 누적되지 않게 되는바, 쏠림카운트를 0으로 리셋하게 된다.
한편, 본 발명은 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 랙바(9)를 소정변위로 오프셋 이동시키게 되는데, 이 같은 랙바(9)의 이동이 컨트롤러(11)에 의해 조향모터(M1)의 작동을 제어하여 수행할 수 있고, 다른 방안으로 차량에 탑승한 사용자가 조향모터(M1)를 작동하는 작동스위치(5a, 5b)를 조작하여 조향모터(M1)를 작동하도록 구성할 수도 있다.
이에, 도 1 및 도 5를 참조하여, 작동스위치(5a, 5b)를 조작하여 조향모터(M1)를 작동하는 휠얼라이닝 시스템에 대해 살펴보면, 랙바(9)에 작동력을 제공하는 조향모터(M1)와, 차실 내부에 마련되고, 상기 조향모터(M1)의 정방향 및 역방향 작동을 조작하는 작동스위치(5a, 5b)와, 차실 내부에 마련되고, 상기 작동스위치(5a, 5b)에 의한 얼라이닝모드로의 진입 여부를 선택하는 모드선택스위치(3)를 포함하여 구성이 된다.
예컨대, 상기 작동스위치(5a, 5b)와 모드선택스위치(3)가 스티어링휠(1)에 각각 구비되어, 사용자에 의해 조작될 수 있는 것으로, 상기 작동스위치(5a, 5b)는 랙바(9)를 좌측으로 이동하기 위한 스위치와 우측으로 이동하기 위한 스위치를 포함하여 구성이 될 수 있다.
이 같은 구성에 따라, 상기 작동스위치(5a, 5b)를 한번 누름 조작시마다 소정 각도(예를 들어 0.5°)만큼 조향모터(M1)가 회전 작동되고, 이에 랙바(9)가 상기한 소정 각도에 상응하는 변위로 이동이 될 수 있다.
더불어, 상기 시스템에는 차량의 예상주행궤적과 목표주행궤적을 비교하여 차량의 쏠림 여부를 판단하고, 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 모드선택스위치(3)와 작동스위치(5a, 5b)의 조작에 따라 조향모터(M1)가 작동되도록 하여 쏠림이 상쇄되는 방향으로 랙바(9)를 소정변위로 오프셋 이동시키고, 상기 오프셋 이동된 위치를 조향각센서(7)의 중립지점으로 셋팅하는 제어기를 포함하여 구성이 된다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 휠얼라이닝 과정을 예시하여 설명하면, 먼저 비젼센서를 통해 차량 전방의 영상을 촬영한다(S10).
이어서, 촬영된 영상을 기반으로 생성된 차량의 예상주행궤적과 목표주행궤적을 비교하여 차량의 쏠림 여부를 판단한다(S20).
상기 S20단계에 의해 쏠림 여부를 판단하는 방법에 대해 구체적으로 살펴보면, 먼저 촬영된 차선과 평행한 목표주행궤적을 생성하는 한편, 촬영된 영상과 현재 조향각을 기반으로 현재 차량의 예상주행궤적으로 생성한다(S21).
이어서, 조향각이 A°미만이고, 목표주행궤적의 곡률이 B 미만인 경우, 현재 차량이 직진도로에서 직진주행을 하고 있는 상황으로 판단하여 다음 단계로 진입한다(S22).
이어서, 상기 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리가 C를 초과하고, 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리에 대한 시간미분값이 D를 초과하는 경우(S23), 차량의 쏠림이 발생하는 것으로 판단한다.
그리고, 상기 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 쏠림카운트를 계산하기 시작한다. 예컨대, 쏠림판단을 0.5sec 단위로 지속적으로 수행하여, 상기 쏠림의 발생이 연속적으로 이루어지는 경우, 쏠림 발생시마다 쏠림카운트를 누적하게 된다(S24).
이에, 누적된 쏠림카운트가 E 초과하는지 판단하고(S25), 초과시 쏠림 경고등을 점등하여 쏠림신호를 경고하게 된다(S26).
이어서, 운전자가 모드선택스위치(3)를 온 조작하게 되면(S30), 휠얼라이닝모드에 진입하게 되면서 작동스위치(5a, 5b)의 조작에 의해 조향모터(M1)를 작동할 수 있는 상태로 전환이 된다.
이에, 운전자가 쏠림을 상쇄하는 방향으로 작동스위치(5a, 5b)를 조작하여 조향모터(M1)를 작동함으로써, 랙바(9)가 일정변위로 오프셋되고(S40), 이에 토우를 미세하게 조정하여 쏠림을 개선하게 된다.
예컨대, 작동스위치(5a, 5b)를 한 번 누를때마다 랙바(9)의 변위가 0.1mm 오프셋될 수 있다.
이어서, 랙바(9)가 오프셋 이동된 위치를 조향각센서(7)의 0°로 셋팅함으로써, 휠얼라이닝을 완료하게 된다(S50).
상술한 바와 같이, 차량의 쏠림이 발생하는 경우, 조향모터(M1)를 작동하여 쏠림이 발생한 방향과 반대방향으로 랙바(9)를 이동시키게 됨으로써, 차량의 토우를 조정할 수 있고, 이에 휠의 얼라이닝을 수행할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 스티어링휠
3 : 모드선택스위치
5a, 5b : 작동스위치
7 : 조향각센서
9 : 랙바
11 : 컨트롤러
M1, M2 : 조향모터

Claims (7)

  1. 컨트롤러가 차량의 예상주행궤적과 목표주행궤적을 비교하여 차량의 쏠림 여부를 판단하는 쏠림판단단계;
    컨트롤러가 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 조향모터를 작동하여 쏠림이 상쇄되는 방향으로 랙바를 소정변위로 오프셋 이동시키는 오프셋단계;
    컨트롤러가 상기 오프셋 이동된 위치를 조향각센서의 중립지점으로 셋팅하는 셋팅단계;를 포함하는 SBW시스템의 휠얼라이닝 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 쏠림판단단계는,
    촬영수단을 통해 차량 전방의 차선을 촬영하는 단계;
    상기 촬영된 차선과 평행하게 목표주행궤적을 생성하는 단계;
    상기 촬영된 영상과 조향각을 기반으로 현재 차량의 예상주행궤적을 생성하는 단계;
    상기 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리가 설정값 초과인 경우, 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 SBW시스템용 휠얼라이닝 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 쏠림판단단계에서,
    상기 목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리를 판단하기 전에 차량이 직진도로에서 직진 주행하는 상황인지 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW시스템용 휠얼라이닝 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    조향각이 설정값 미만이고, 목표주행궤적의 곡률이 설정값 미만인 경우, 상기 직진도로에서 직진 주행하는 상황으로 판단하는 것을 특징으로 하는 SBW시스템용 휠얼라이닝 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 쏠림판단단계에서는,
    목표주행궤적과 예상주행궤적 사이의 거리에 대한 시간미분값이 설정값 초과인지 더 판단하는 것을 특징으로 하는 SBW시스템용 휠얼라이닝 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 쏠림카운트를 계산하기 시작하는 단계;
    일정한 시간 간격을 두고 쏠림이 발생하는지 반복하여 판단하는 단계;
    상기 쏠림의 발생이 연속적으로 이루어지는 경우, 쏠림 발생시마다 쏠림카운트를 누적하는 단계;
    상기 누적된 쏠림카운트가 설정값 초과시, 쏠림신호를 경고하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW시스템용 휠얼라이닝 방법.
  7. 청구항 1항에 기재된 SBW시스템의 휠얼라이닝 방법을 구현하는 시스템으로서,
    랙바에 작동력을 제공하는 조향모터;
    차실 내부에 마련되고, 상기 조향모터의 정방향 및 역방향 작동을 조작하는 작동스위치;
    차실 내부에 마련되고, 상기 작동스위치에 의한 얼라이닝모드로의 진입 여부를 선택하는 모드선택스위치; 및
    차량의 예상주행궤적과 목표주행궤적을 비교하여 차량의 쏠림 여부를 판단하고, 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 모드선택스위치와 작동스위치의 조작에 따라 조향모터가 작동되도록 하여 쏠림이 상쇄되는 방향으로 랙바를 소정변위로 오프셋 이동시키고, 상기 오프셋 이동된 위치를 조향각센서의 중립지점으로 셋팅하는 제어기;를 포함하는 SBW시스템의 휠얼라이닝 시스템.
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