KR20200074589A - Sbw 시스템의 고장 대응방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SBW 시스템의 고장 대응방법에 관한 것으로, SBW 시스템의 고장 여부를 판단하는 SBW 시스템 고장 판단단계; SBW 시스템 고장 판단단계에서 고장으로 판단되면, 1차적으로 고장에 대응하는 1차 고장 대응단계; 1차 고장 대응단계 후 고장상황의 연속성 여부를 판단하는 고장상황의 연속성 판단단계; 고장상황의 연속성 판단단계에서 고장상황의 연속성이 있다고 판단되면, 최종적으로 고장에 대응하는 최종 고장 대응단계를 포함한다. 이에 따라, SBW 시스템의 고장 대응방법의 신뢰성을 강화시킬 수 있다.

Description

SBW 시스템의 고장 대응방법 {METHOD OF FAULT RESPONSE FOR STEER-BY-WIRE SYSTEM}
본 발명은 SBW 시스템의 고장 대응방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 SBW 시스템의 고장상황에 따라 대응할 수 있는 SBW 시스템의 고장 대응방법에 관한 것이다.
일반적으로, SBW(Steer-By-Wire) 시스템은 스티어링 휠 및 바퀴 사이에 기계적으로 연결된 각종 연결장치를 제거하여 전자화한 차세대 조향 시스템 중의 하나이다.
이러한 SBW 시스템의 전자화는 각종 센서 및 모터 등을 통해 이루어지고 있다.
특히 SBW 시스템은 고장이 발생될 경우 스티어링 휠에 의한 조타가 불가능할 수 있으므로 신속한 대응이 필요하고, 이에 보조하여 고장 대응방법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
종래의 SBW 시스템의 고장 대응방법은 컬럼에 장착되어 있는 센서 또는 모터의 고장발생 여부를 판단하여 고장이 발생되었을 경우 별도의 기계적인 고장 대응시스템으로 전환시키는 것이다. 즉, 컬럼에 장착되어 있는 센서 또는 모터의 고장발생이 실시간으로 확인되면 고장 대응시스템(하드웨어 및 소프트웨어)을 작동시켜 안정성을 확보하고 있다. 고장 대응시스템으로는 U/Joint 타입 클러치 등이 사용되고 있다.
그러나 위와 같은 SBW 시스템의 고장 대응방법은 단순히 컬럼에 장착되어 있는 센서 또는 모터의 고장발생 여부만 판단하여 고장상황(고장원인)에 관계없이 일률적인 고장 대응시스템을 적용함으로 인해, SBW 시스템의 고장 대응에 따른 시간적·경제적 비용이 상대적으로 많이 소요되는 문제점이 있다. 예컨대, SBW 시스템 자체의 심각한 고장(연속성이 있는 고장)이 아닌 센서 자체의 단순 오류 등과 같은 단순한 고장(일회성 고장)에 대해서도 동일한 고장 대응시스템이 적용되고 있는 실정이다.
그리고 고장 대응시스템의 대응빈도가 증가하게 됨으로써 내구성이 떨어지는 단점이 있다.
이는 결국, SBW 시스템의 고장 대응방법의 신뢰성을 저하시키는 결과를 초래한다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 컬럼에 장착된 센서 또는 모터의 고장발생은 물론이고 고장상황을 판단하여 그에 따라 개별적으로 대응할 수 있는 SBW 시스템의 고장 대응방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 SBW 시스템의 고장 대응방법은, SBW 시스템의 고장 여부를 판단하는 SBW 시스템 고장 판단단계; 상기 SBW 시스템 고장 판단단계에서 고장으로 판단되면, 1차적으로 고장에 대응하는 1차 고장 대응단계; 상기 1차 고장 대응단계 후 고장상황의 연속성 여부를 판단하는 고장상황의 연속성 판단단계; 상기 고장상황의 연속성 판단단계에서 고장상황의 연속성이 있다고 판단되면, 최종적으로 고장에 대응하는 최종 고장 대응단계를 포함하는 데 그 기술적 특징이 있다.
본 발명에 따른 SBW 시스템의 고장 대응방법은 SBW 시스템의 고장상황에 맞게 적절하게 대응할 수 있어 SBW 시스템의 고장 대응에 대한 효율성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한 SBW 시스템의 고장대응에 따른 시간적·경제적 비용을 상대적으로 절감할 수 있다.
그로 인해, SBW 시스템의 고장 대응방법에 대한 신뢰성을 한층 강화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 SBW 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 SBW 시스템의 고장 대응방법을 순차적으로 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 SBW 시스템의 고장판단 알고리즘을 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 SBW 시스템의 조향토크 고장판단 알고리즘을 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 SBW 시스템의 조향각도 고장판단 알고리즘을 도시한 흐름도,
도 6은 본 발명에 따른 SBW 시스템의 센서 또는 모터의 정상/고장 시 입력신호를 나타낸 사진이다.
아래에서는 본 발명에 따른 SBW 시스템의 고장 대응방법을 도면을 통해 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 SBW(Steer-By-Wire) 시스템은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 조향반력유닛(10)과 전자제어유닛(20) 및 조향구동유닛(30)으로 이루어진다.
조향반력유닛(10)은 스티어링 휠(12); 스티어링 휠(12)의 하단에 연결 설치되는 컬럼(14); 컬럼(14)에 장착되는 센서(16); 컬럼(14)에 장착되는 모터(18)를 포함하여 구성된다.
스티어링 휠(12)은 회전 동작되며, 컬럼(14)은 스티어링 휠(12)을 안정적으로 지지한다.
센서(16)는 운전자의 조향 의지를 판단하기 위한 것이다. 이러한 센서(16)는 스티어링 휠(12)의 조타에 따라 가변되는 컬럼(14)의 회전 변화를 통해 조향각도를 검출하는 각도센서(16a), 컬럼(14)의 회전 동작에 따른 조향토크를 검출하는 토크센서(16b)로 이루어진다.
모터(18)는 전자제어유닛(20)으로부터 인가되는 신호에 따라 스티어링 휠(12)의 회전과는 반대방향의 힘을 발생시켜 운전자에게 적절한 조향감을 부여하는 역할을 한다.
그리고 조향반력유닛(10)의 구성요소로서 모터(18)의 회전력 속도를 적절하게 제어하기 위한 감속기(미도시)를 추가적으로 설치할 수 있음은 물론이다.
전자제어유닛(20)은 조향반력유닛(10)의 센서(16), 즉 각도센서(16a) 및 토크센서(16b)에서 측정된 신호를 실시간으로 전송받아 모터(18)를 동작시킴과 아울러 바퀴(40)를 동작시키는 조향구동유닛(30)을 구동시키기 위한 신호를 생성하여 전송한다.
특히 전자제어유닛(20)은 조향반력유닛(10) 및 조향구동유닛(30) 중 적어도 어느 하나에 고장이 발생되면, 고장상황을 인지 및 판단하여 대응할 수 있는 기능을 가진다.
이와 같은 SBW 시스템의 고장 대응방법에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
조향구동유닛(30)은 모터(32); 모터(32)에서 발생된 동력에 의해 구동되는 랙바(34); 랙바(34)의 변위를 측정하는 센서(36); 랙바(34) 및 바퀴(40) 사이에 연결되는 타이로드(38)로 구성된다.
모터(32)는 전자제어유닛(20)에서 전송되는 신호에 의해 구동되며, 센서(36)는 측정된 랙바(34)의 변위를 전자제어유닛(20)으로 제공한다. 그리고 랙바(34) 및 타이로드(38)는 모터(32)에 의한 조향력을 바퀴(40)로 안정되게 전달하는 역할을 수행한다.
한편, 미설명 도면부호 19는 컬럼(14) 및 모터(18) 사이에 연결되는 톱니형 벨트를 나타낸 것이다.
이상에서 설명한 SBW 시스템의 고장발생 시 대응방법을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 SBW 시스템의 고장 대응방법은 SBW 시스템 고장 판단단계(S10); 1차 고장 대응단계(S20); 고장상황의 연속성 판단단계(S30); 최종 고장 대응단계(S40); SBW 시스템 조향 제어단계(S50)를 포함하여 구성된다.
① SBW 시스템 고장 판단단계(S10) : 컬럼(14)에 장착되어 있는 센서(16, 36) 및/또는 모터(18, 32)의 이상 유무를 통해 SBW 시스템의 고장 여부를 판단하는 단계임.
이러한 SBW 시스템 고장 판단단계(S10)에서는 센서(16, 36) 및/또는 모터(18, 32)의 이상 유무를 센서(16, 36) 및/또는 모터(18, 32)에서 출력되는 출력신호 변화 추이를 전자제어유닛(20)을 통해 주기적으로 확인하여 실시간으로 판단한다. 예컨대, 센서(16, 36) 및/또는 모터(18, 32)의 출력값이 예측한 출력값을 벗어나거나 또는 일정 시간동안 변화가 없는 경우에는 이상이 있다고 판단하여 고장으로 인식한다.
한편, SBW 시스템의 고장 여부를 판단하는 전체 알고리즘은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 조향토크 고장판단 알고리즘, 조향각도 고장판단 알고리즘 및 모터 RPM 변화를 통해 센서(16, 36) 및/또는 모터(18, 32)의 고장 여부를 판단하여 정상일 경우에는 목표전류 모터를 인가하고, 고장일 경우에는 저전류 모터를 인가하여 랙바(34)를 제어한다.
위 조향토크의 고장판단 알고리즘은 도 4에 도시되어 있으며, 조향각도의 고장판단 알고리즘은 도 5에 도시되어 있다. 이와 같은 조향토크/조향각도 고장판단 알고리즘은 고장판단의 효율성을 높일 수 있는 범위 내에서 다양하게 변경 가능하다.
② 1차 고장 대응단계(S20) : SBW 시스템 고장 판단단계(S10)에서 고장인 것으로 판단되면, 1차적으로 고장에 대응하는 단계임.
이러한 1차 고장 대응단계(S20)에서는 일회성 고장 등과 같은 단순한 고장에 대한 대응이 이루어진다. 예컨대, SBW 시스템의 주변 및 내부의 불안정성(합선, 측정오류 등)으로 인해 센서 자체에 문제가 발생되는 경우 등과 같은 고장에 대한 대응이 이루어진다.
③ 고장상황의 연속성 여부 판단단계(S30) : 1차 고장 대응단계(S20) 후 고장상황의 연속성 여부를 판단하는 단계임.
고장상황의 연속성 여부 판단단계(S30)에서는 1차 고장 대응단계(S20)의 대응에도 불구하고 SBW 시스템이 정상상태로 돌아가지 않고 고장상황이 지속되는지를 판단하며, 이와 같은 단계를 거침으로써 SBW 시스템의 고장상황을 정확하게 판단하여 대응할 수 있다.
④ 최종 고장 대응단계(S40) : 고장상황의 연속성 판단단계(S30)에서 고장상황의 연속성이 있다고 판단되면, 최종적으로 고장에 대응하는 단계임.
이와 같은 최종 고장 대응단계(S40)에서는 SBW 시스템의 고장을 심각한 상태로 인식하여 그에 맞는 고장 대응시스템(하드웨어 및 소프트웨어)을 작동시켜 안정성을 확보한다.
⑤ SBW 시스템 조향 제어단계(S50) : 최종 고장 대응단계(S60)를 거쳐 최종적으로 고장이 수리되면 SBW 시스템의 조향반력유닛(10), 전자제어유닛(20) 및 조향구동유닛(30)을 통해 차량의 조향을 제어하는 단계임.
위의 제1 고장 대응단계(S20) 및 최종 고장 대응 단계(S40)에서는 고장상황에 맞는 공지된 서로 다른 고장 대응시스템을 개별적으로 적용함으로써 고장 대응에 대한 노력을 최소화할 수 있음은 물론이고 시간적·경제적 비용을 상대적으로 절감할 수 있다.
한편, SBW 시스템 고장 판단단계(S10)에서 SBW 시스템이 정상이라고 판단되면 SBW 시스템 조향 제어단계(S50)와 같이 조향반력유닛(10), 전자제어유닛(20) 및 조향구동유닛(30)을 통해 차량의 조향을 제어하는 정상적인 SBW 시스템 조향 제어단계(S60)로 넘어간다.
도 6은 본 발명에 따른 SBW 시스템의 센서 또는 모터의 정상/고장 시 입력신호 시나리오를 나타낸 것으로서, 전자제어유닛(20)으로 입력되는 신호에서 총 6번의 에러가 검출되면 1차 고장으로 판단하여 1차 고장 대응단계(S20)를 통해 대응하고, 고장상황이 연속적으로 발생되면 최종 고장 대응단계(S40)를 통해 최종적으로 대응한다.
10 : 컬럼 20 : 센서
30 : 모터 S10 : SBW 시스템 고장 판단단계
S20 : 1차 고장 대응단계 S30 : 고장상황의 연속성 판단단계
S40 : 최종 고장 대응단계

Claims (4)

  1. SBW 시스템의 고장 여부를 판단하는 SBW 시스템 고장 판단단계;
    상기 SBW 시스템 고장 판단단계에서 고장으로 판단되면, 1차적으로 고장에 대응하는 1차 고장 대응단계;
    상기 1차 고장 대응단계 후 고장상황의 연속성 여부를 판단하는 고장상황의 연속성 판단단계;
    상기 고장상황의 연속성 판단단계에서 고장상황의 연속성이 있다고 판단되면, 최종적으로 고장에 대응하는 최종 고장 대응단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 고장대응방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 SBW 시스템 고장 판단단계에서의 SBW 시스템의 고장 여부는 컬럼에 장착되어 있는 센서 또는 모터의 이상 유무를 통해 판단하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 고장대응방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서 또는 상기 모터의 이상 유무는 상기 센서 또는 상기 모터의 출력신호 변화 추이를 전자제어유닛을 통해 주기적으로 확인하여 판단하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 고장대응방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 고장 대응단계 및 상기 최종 고장 대응단계에서는 서로 다른 고장대응시스템을 개별적으로 적용하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 고장대응방법.
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