KR20200129339A - 조향휠의 핸즈오프 검출방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조향휠의 핸즈온/오프 검출성능을 향상시키는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 조향각속도의 분산값을 일정시간 누적하고; 상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 미만시, 핸즈오프 상태를 가정하여 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도와 측정된 조향각속도의 차이값을 일정시간 누적하며; 상기 조향각속도 차이값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 조향휠의 핸즈오프 검출방법 및 시스템이 소개된다.

Description

조향휠의 핸즈오프 검출방법 및 시스템{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING HANDS-OFF STATE ON STEERING WHEEL}
본 발명은 간접식 핸즈온/오프 검출 로직을 개선하여 핸즈온/오프 검출성능을 향상시키는 조향휠의 핸즈오프 검출방법 및 시스템에 관한 것이다.
차로 및 차선의 이탈을 방지하도록 차량의 주행상태를 제어하는 일부 자율주행모드에서는, 운전자가 조향휠을 잡고 있는 핸즈온 상태에서만 작동이 되고, 조향휠에서 손을 뗀 핸즈오프 상태에서는 핸즈오프 상황을 경고 후 해당 자율주행모드를 해지하게 되는바, 조향휠의 핸즈오프 상태를 정확하게 검출할 필요가 있다.
MDPS에 마련된 조향센서의 경우 조향휠의 조향토크를 측정하는 센서인데, 이 조향센서를 활용하여 운전자가 조향휠을 파지하고 있는지 여부를 간접적으로 판단할 수 있다.
즉, 운전자가 조향휠을 잡고 있는 경우와, 조향휠에서 손을 뗀 경우의 토크 변동이 상이하게 검출되므로, 이 같은 토크 변동량 차이에 의해 조향휠의 핸즈온 상태(조향휠을 손으로 잡고 있는 상태)와 핸즈오프 상태(조향휠에서 손을 떼고 있는 상태)를 판단할 수 있다.
예컨대, 조향센서를 통해 검출되는 토크 변동량이 소정의 토크 변동량 구간 내에 있는 경우, 핸즈오프 상태로 판단하게 된다.
그런데, 이 같이 간접식으로 핸즈온/오프를 판단하는 기술의 경우, 차량이 거친 노면을 주행시, 노면의 반력으로 인해 노이즈가 발생하게 되는데, 이 노이즈로 인해 토크 변화가 생기면서 토크변동량이 커지게 되면, 핸즈오프 상태임에도 핸즈온 상태인 것으로 오판단하는 문제가 있다.
또한, 양손을 이용하여 조향휠의 좌우를 균등하게 잡고 있거나, 또는 조향휠을 약하게 잡고 있는 경우, 토크의 크기가 작고 토크 변동량도 크지 않아 핸즈온 상태임에도 불구하고 핸즈오프 상태로 오판단할 수 있는 문제도 있다.
한편, 조향휠의 핸즈온 또는 핸즈오프 상태를 직접적으로 판단할 수 있는 방안으로, 조향휠에 센서를 설치하여 조향휠을 잡고 있는지 판단할 수 있다.
그런데, 조향휠 중에서 센서가 없는 영역을 파지하는 경우, 핸즈온 상태의 판단이 불가한 문제가 있고, 또한 조향휠에 한 손가락만을 올린 상태로 있거나, 장갑 등을 끼고 있어 유전률의 변화가 작은 경우에도 핸즈온 상태의 판단이 불가한 문제가 있었다.
더욱이, 상기 센서의 경우 조향휠의 단순 파지 여부에 대해서만 판단이 가능하고, 조향휠의 그립 강도를 판단하기 위해서는 여러 개의 센서를 추가적으로 설치해야 하는바, 제조비용이 상승하는 문제도 있었다.
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.
KR 10-2018-0069504 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 간접식 핸즈온/오프 검출 로직을 개선하여 핸즈온/오프 검출성능을 향상시키는 조향휠의 핸즈오프 검출방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 컨트롤러가, 차량의 주행 중 조향토크와 조향각 및 조향각속도를 확보하는 단계; 컨트롤러가, 상기 조향각속도의 분산값을 일정시간 누적하여 연산하는 단계; 컨트롤러가, 상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 미만시, 핸즈오프 상태를 가정하여 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도와 조향센서를 통해 측정된 조향각속도의 차이값을 일정시간 누적하여 연산하는 단계; 및 컨트롤러가, 상기 조향각속도 차이값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 조향각속도 차이값이 제2임계값 미만시, 핸즈오프 상태로 판단하고; 상기 조향각속도 차이값이 제2임계값 이상시, 핸즈온 상태로 판단할 수 있다.
상기 조향각속도 차이값이 일정시간 이상 유지되는지 더 판단할 수 있다.
상기 조향각속도의 분산값은 하기의 수식(1)에 의해 연산할 수 있다.
Figure pat00001
.......................(1)
Vθ : 조향각속도 분산값
Figure pat00002
: 조향각속도
N : 시험시간
상기 조향각속도의 차이값은 하기의 수식(2)에 의해 연산할 수 있다.
Figure pat00003
..............(2)
Figure pat00004
: 핸즈오프를 가정하여 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도
Figure pat00005
: 조향센서를 통해 측정된 조향각속도
상기 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도는, 조향휠의 핸즈오프 상태를 가정하여, 토션바 상단에 조향휠이 구비된 조향계 모델에 대한 운동방정식을 구하고; 상기 운동방정식으로부터 조향각과 조향각속도를 상태량으로 하는 상태방정식을 구하며; 상기 상태방정식으로부터 핸즈오프 상태의 조향각속도를 연산하여 구할 수 있다.
상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 이상시, 상기 조향토크의 분산값을 일정시간 누적하여 연산하는 단계; 상기 조향토크 분산값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 조향토크 분산값이 제3임계값 미만시, 핸즈오프 상태로 판단하고; 상기 조향토크 분산값이 제3임계값 이상시, 핸즈온 상태로 판단할 수 있다.
상기 조향토크 분산값이 일정시간 이상 유지되는지 더 판단할 수 있다.
상기 조향토크의 분산값은 하기의 수식(3)에 의해 연산할 수 있다.
Figure pat00006
.......................(3)
Vτ : 조향토크 분산값
τ : 조향토크
N : 시험시간
현재 주행모드가 자율주행모드인지 판단하는 단계; 상기 자율주행모드로 판단한 경우, 핸즈오프 상태로 판단시 핸즈오프 상태임을 경고하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 구성은, 차량의 주행 중 조향센서를 통해 검출되는 조향각속도의 분산값을 일정시간 누적하여 연산하는 조향각속도 분산연산부; 핸즈오프 상태를 가정하여 조향계 모델을 통해 조향각속도를 추정하는 조향각속도 추정부; 상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 이상시, 상기 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도와 조향센서를 통해 측정된 조향각속도의 차이값을 일정시간 누적하여 연산하는 조향각속도 차이연산부; 상기 조향각속도 차이값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단하는 핸즈온/오프 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 미만시, 상기 조향토크의 분산값을 일정시간 누적하여 연산하는 조향토크 분산연산부;를 더 포함하고, 상기 핸즈온/오프 판단부에서는 상기 조향토크 분산값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 핸즈온/오프 검출을 위해 추가적인 센서를 구비하지 않고, 조향센서를 통해 검출되는 조향정보를 이용하여 핸즈온/오프 상황을 검출함으로써 원가를 절감하고, 또한 상기 조향정보를 이용한 핸즈온/오프 검출 로직을 개선하여 핸즈온/오프 검출성능을 크게 향상시키는 효과가 있다.
더불어, 자율주행모드로 주행시, 운전자가 조향휠을 잡고 있는 핸즈온 상황에서 과소한 조향토크 검출로 인해 핸즈오프 상황으로 오검출하는 문제를 해소하는 것은 물론, 운전자가 조향휠을 잡고 있지 않는 핸즈오프 상태에서 노면 반력에 의해 핸즈온 상황으로 오검출하는 문제를 해소하여 검출로직의 강건성을 향상시키는 한편, 잘못된 오검출로 인해 발생하는 사용자의 불만을 해소하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 핸즈오프 검출시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에서 적용된 조향계 모델을 예시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 핸즈오프 검출방법의 전체적인 제어 흐름을 예시한 도면.
도 4는 핸즈오프 상태에서 거친 노면을 주행시, 본 발명의 적용 전후의 핸즈온/오프 검출 결과를 비교하여 나타낸 도면.
도 5는 조향휠의 일부에 한손을 핸즈온한 상태에서 주행시, 본 발명의 적용 전후의 핸즈온/오프 검출 결과를 비교하여 나타낸 도면.
도 6은 조향휠의 양쪽에 양손을 균등하게 핸즈온한 상태에서 주행시, 본 발명의 적용 전후의 핸즈온/오프 검출 결과를 비교하여 나타낸 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 조향휠의 핸즈오프 검출시스템을 예시한 도면으로, 본 발명은 조향센서(10)에서 측정되는 조향정보를 이용하여 조향휠의 핸즈온/오프를 검출한다.
이를 위해, 본 발명의 조향센서(10)는 조향각과 조향토크를 측정할 수 있는 조향센서(10)가 활용될 수 있는 것으로, 예컨대 MDPS(전동식 파워스티어링 시스템)에 적용되는 TAS센서일 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 운전자가 자율주행모드를 조작 및 선택할 수 있는 자율주행모드 스위치(20)가 마련될 수 있다.
이에, 차량 일정 차속 이상으로 주행시, 운전자가 자율주행모드 스위치(20)를 온 조작하는 경우, 자율주행모드로 주행할 수 있고, 이와 함께 본 발명의 핸즈오프 검출로직이 작동하여 조향휠의 핸즈오프 상태를 검출할 수 있다.
이 같은 핸즈오프 상태의 검출 기능을 구현하기 위해, 본 발명의 핸즈오프 검출시스템은, 조향각속도 분산연산부(100)와, 조향각속도 추정부(200)와, 조향각속도 차이연산부(300) 및 핸즈온/오프 판단부(500)를 포함하여 구성이 되는 것으로, 상기 구성요소들은 컨트롤러(CLR) 내에 포함되어 구성이 될 수 있다.
도면을 참조하여 설명하면, 먼저 조향각속도 분산연산부(100)에서는, 차량의 주행 중 조향센서(10)를 통해 검출되는 조향각속도의 분산값을 일정시간 누적하여 연산한다.
그리고, 조향각속도 추정부(200)는 핸즈오프 상태를 가정하여 조향계 모델을 통해 조향각속도를 추정한다.
여기서, 상기 조향계 모델은 토션바 상단에 구비된 조향휠 부분과 관련된 상단부를 수학적으로 표현한 모델일 수 있다.
아울러, 조향각속도 차이연산부(300)는 상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 이상시, 상기 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도와 조향센서(10)를 통해 측정된 조향각속도의 차이값을 일정시간 누적하여 연산한다.
그리고, 핸즈온/오프 판단부(500)는 상기 조향각속도 차이값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단한다.
판단 결과, 상기 핸즈온/오프 판단부(500)에서 핸즈오프 상태로 판단한 경우, 자율주행모드 스위치(20)로부터 전송되는 신호에 의해 현재 차량이 자율주행모드로 주행하는지 판단하고, 자율주행모드로 주행 판단시 클러스터 또는 스피커 등을 통해 조향휠의 핸즈오프 상태임을 경고하거나 표시하도록 제어한다.
더불어, 본 발명은 상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 미만시, 상기 조향토크의 분산값을 일정시간 누적하여 연산하는 조향토크 분산연산부(400)를 더 포함하여 구성이 된다.
이에, 상기 핸즈온/오프 판단부(500)에서는 상기 조향토크 분산값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단한다.
한편, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컨트롤러(CLR)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 구성된 컨트롤러(CLR)를 통하여 차량의 주행상태에 따라 조향센서(10)에서 측정된 조향정보와 조향계 모델을 통해 연산된 조향정보를 이용하여 핸즈온 상태 또는 핸즈오프 상태를 판단하게 된다.
도 1 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 핸즈오프 검출방법에 대해 구체적으로 살펴보면, 먼저 조향정보를 확보하는 단계에서는 컨트롤러(CLR)가 차량의 주행 중 조향토크와 조향각 및 조향각속도를 확보한다.
예컨대, 조향센서(10)를 통해 조향토크 및 조향각이 측정 가능할 수 있고, 조향각속도는 조향각을 미분하여 계산된 값으로 확보할 수 있다.
다음으로, 조향각속도 분산값을 연산하는 단계에서는, 컨트롤러(CLR)가 상기 조향각속도의 분산값을 일정시간 누적하여 연산할 수 있다.
여기서, 상기 조향각속도의 분산값은 하기의 수식(1)에 의해 연산할 수 있다.
Figure pat00007
.......................(1)
Vθ : 조향각속도 분산값
Figure pat00008
: 조향각속도
N : 시험시간
즉, 운전자가 조향휠의 방향을 바꾸거나, 거친 노면에 진입하여 조향휠에 진동이 발생하는 경우, 조향각속도의 누적 분산값이 증가하게 된다.
다만, 운전자가 조향휠의 핸즈온 상태에서 조향방향을 바꾸는 경우에 연산되는 조향각속도 분산값이, 핸즈오프 상태에서 거친 노면에 의해 연산되는 조향각속도 분산값보다 더 큰 값으로 연산이 되는바, 조향각속도 분산값에 따라 현재의 핸즈온/오프 상태를 임시적으로 판단할 수 있다.
다음으로, 조향각속도 차이값을 연산하는 단계에서는, 컨트롤러(CLR)가 상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 미만시, 핸즈오프 상태를 가정하여 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도와 조향센서(10)를 통해 측정된 조향각속도의 차이값을 일정시간 누적하여 연산한다.
여기서, 상기 조향각속도의 차이값은 하기의 수식(2)에 의해 연산할 수 있다.
Figure pat00009
..............(2)
Figure pat00010
: 핸즈오프를 가정하여 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도
Figure pat00011
: 조향센서를 통해 측정된 조향각속도
이에, 상기 조향계 모델을 통한 조향각속도 추정값을 구하는 방법을 설명하면, 도 2는 조향휠의 핸즈오프 상태를 가정하여, 토션바 상단에 조향휠이 구비된 조향계 모델에 대한 운동방정식을 구한다.
이를 위해, 먼저 도 2의 조향휠과 관련된 상단부를 수학적 모델로 표현하면 하기의 수식(2.1)과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00012
.......(2.1)
Jh : 조향휠 관성
Ch : 조향휠 댐핑
θh : 조향각 계측값
θc : 칼럼각
τh : 운전자 조향토크
τsensor : 조향토크 계측값
τh,f : 조향휠 마찰력
ktor : 토션바 강성
Ts : 샘플링 시간
다만, 토션바에 작용하는 토크의 크기인
Figure pat00013
는 조향센서(10)에서 측정된 토크값(τsensor)으로 대체가 가능하며, 조향휠의 마찰력은 매우 작으므로 무시가 가능하다고 가정하면, 아래의 수식(2.2)이 표현될 수 있다.
Figure pat00014
Figure pat00015
.....................(2.2)
그리고, 핸즈오프시, 운전자가 가하는 토크가 0일 경우(τh = 0)를 가정하면, 아래의 수식(2.3)과 같이 핸즈오프시 조향계 모델에 대한 운동방정식을 얻을 수 있다.
Figure pat00016
......................(2.3)
이어서, 상기 운동방정식으로부터 아래의 수식(2.4)와 같이 조향각과 조향각속도를 상태량으로 하는 상태방정식을 구한다.
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00020
.......(2.4)
그리고, 상기 수식(2.4)의 상태방정식으로부터 핸즈오프 상태의 조향각속도를 연산하여 구하게 된다.
즉, 위와 같이 핸즈오프를 가정한 조향계 모델을 통해 계산된 조향각속도 추정값과, 실제 핸즈오프 상황에서 계측된 조향각속도를 비교하면 차이값이 미미하지만, 상기 조향각속도 추정값과 핸즈온 상황에서 계측된 조향각속도를 비교하면 조향각속도 추정값이 핸즈오프 상태를 가정하고 만든 조향계 모델이기 때문에 차이가 커지게 된다.
이에, 컨트롤러(CLR)가 상기한 수식(2)(
Figure pat00021
)에 의해 연산되는 조향각속도 차이값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단할 수 있다.
예컨대, 상기 조향각속도 차이값이 제2임계값 미만인 경우에는, 핸즈오프를 가정하여 조향계 모델을 통해 연산된 조향각속도 추정값과 실제 조향각속도의 차이가 작으므로, 핸즈오프 상태로 판단하게 된다.
반면, 상기 조향각속도 차이값이 제2임계값 이상인 경우에는, 핸즈오프를 가정하여 조향계 모델을 통해 연산된 조향각속도 추정값과 실제 조향각속도의 차이가 크므로, 핸즈온 상태로 판단하게 된다.
이때에, 조향각속도 추정값을 연산하기 위해 일정시간이 필요하기 때문에 N샘플링 시간동안 누적된 차이값과 제2임계값을 비교할 수 있다.
그리고, 상기 핸즈온/오프 상태 판단시, 상기 조향각속도 차이값이 일정시간 이상 유지되는지 더 판단할 수 있다.
예컨대, 상기 조향각속도 차이값이 제2임계값 미만인 경우, 조향각속도 차이값이 제2임계값 미만인 상태를 일정시간 이상 유지하는지 더 판단하고, 일정시간 이상 유지시 핸즈오프 상태로 최종 판단할 수 있다.
물론, 상기 조향각속도 차이값이 제2임계값 이상인 경우에도, 조향각속도 차이값이 제2임계값 이상인 상태를 일정시간 이상 유지하는지 더 판단하고, 일정시간 이상 유지시 핸즈온 상태로 최종 판단할 수 있다.
즉, 동일한 검출 결과가 일정시간 유지되었을 경우에 최종적으로 핸즈온/오프 상태를 판단하도록 함으로써, 외란 발생시 핸즈오프 검출의 잦은 변화를 억제하여 로직의 강건성을 향상시키게 된다.
도 4는 거친 노면에서 조향휠의 핸즈오프 상태로 주행한 경우의 핸즈오프 검출 결과이다.
본 발명의 적용전에는 거친 노면으로 인해 조향센서(10)에 소정값 이상의 노이즈가 발생하면 핸즈온 상태로 오검출하는 문제가 있다.
하지만, 본 발명의 적용후에는 수식(2.4)로부터 도출되는 아래의 수식(2.5)와 같이, 노면 반력에 의해 조향토크가 발생(①)하더라도, 물리적인 관계에 따라 변화하는 조향각속도가 이를 보상(②)하게 된다. 따라서, 도 거친 노면에서 조향토크가 발생하더라도 핸즈오프 상태로 정상 검출하는 것을 확인할 수 있다.
Figure pat00022
...............(2.5)
한편, 본 발명에서는, 상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 이상시, 상기 조향토크의 분산값을 일정시간 누적하여 연산한다.
여기서, 상기 조향토크의 분산값은 하기의 수식(3)에 의해 연산할 수 있다.
Figure pat00023
.......................(3)
Vτ : 조향토크 분산값
τ : 조향토크
N : 시험시간
즉, 직진 주행시, 조향휠의 6시 방향을 한손으로 핸즈온하거나, 또는 조향휠을 좌우 균등하게 핸즈온하는 경우, 조향휠을 잡고 있음에도 불구하고, 조향센서(10)로부터 검출되는 조향정보의 크기와 변화가 미미하여 핸즈오프 상태를 검출하는 것이 어려운 상황이 존재한다.
이에, 위의 수식(3)과 같이 조향토크의 분산값을 계산하면, 핸즈온 상황과 핸즈오프 상황에서 큰 차이가 발생하게 된다.
이에, 상기 수식(3)에 의해 연산된 조향토크 분산값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단할 수 있다.
예컨대, 상기 조향토크 분산값이 제3임계값 미만인 경우에는, 핸즈오프 상태로 판단하게 된다. 즉, 핸즈오프 상태에서는 조향휠을 잡고 있지 않은 상태이므로 조향토크 분산값을 계산하더라도 조향토크 분산값이 크지 않게 된다.
반면, 상기 조향토크 분산값이 제3임계값 이상인 경우에는, 조향휠을 잡고 있는 상태이므로 조향토크 분산값을 계산하면 조향토크 분산값이 상대적으로 크게 계산됨으로써, 이 경우 핸즈온 상태로 판단하게 된다.
이때에, N샘플링 시간동안 계측된 토크 누적값의 분산과 제3임계값을 비교하여 핸즈온/오프 상태를 검출할 수 있다.
그리고, 상기 핸즈온/오프 상태 판단시, 상기 조향토크 분산값이 일정시간 이상 유지되는지 더 판단할 수 있다.
예컨대, 상기 조향토크 분산값이 제3임계값 미만인 경우, 조향토크 분산값이 제3임계값 미만인 상태를 일정시간 이상 유지하는지 더 판단하고, 일정시간 이상 유지시 핸즈오프 상태로 최종 판단할 수 있다.
물론, 상기 조향토크 분산값이 제3임계값 이상인 경우에도, 조향토크 분산값이 제3임계값 이상인 상태를 일정시간 이상 유지하는지 더 판단하고, 일정시간 이상 유지시 핸즈온 상태로 최종 판단할 수 있다.
도 5와 도 6은 직진 주행시 조향휠의 6시 방향을 핸즈온 한 경우와, 조향휠의 좌우를 균등하게 핸즈온 한 경우의 핸즈오프 검출 결과이다.
본 발명의 적용전에는 조향휠을 잡은 상태라 하더라도, 조향토크가 과소하여 핸즈오프 상태로 오검출하는 문제가 있다.
하지만, 본 발명의 적용후에는 조향토크가 작더라도 조향토크의 분산을 적용함으로써, 조향토크의 분산값이 커지게 되는바, 핸즈온 상태로 정상검출하는 것을 확인할 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 컨트롤러(CLR)가 자율주행모드 스위치(20)로부터 전송되는 신호를 검출하여, 현재 주행모드가 자율주행모드인지 판단할 수 있다.
이에, 상기 자율주행모드로 판단한 경우, 핸즈오프 상태로 판단시 핸즈오프 상태임을 차량의 클러스터 등과 같은 표시부(30)에 경고할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 핸즈오프 검출과정을 살펴보면, 차량의 주행 중 자율주행모드 스위치(20)가 온 조작되는지 모니터링한다(S10).
모니터링과정에서, 자율주행모드 스위치(20)가 온 되는 경우, 조향센서(10)를 통해 조향신호를 입력받아, 조향토크와, 조향각 및 조향각속도를 검출한다(S20).
이어서, 상기한 수식(1)을 이용하여 조향각속도의 분산값을 연산하고(S30), 연산된 조향각속도 분산값을 제1임계값과 비교한다(S40).
S40에서의 비교 결과, 상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 미만인 경우, 상기한 수식(2)와 같이 조향계 모델과 조향센서(10)에 기반하여 조향각속도 차이값을 연산한다(S50).
이어서, 연산된 조향각속도 차이값을 제2임계값과 비교하고(S51), S51에서의 비교 결과 조향각속도 차이값이 제2임계값 미만시, 상기 제2임계값 미만을 일정시간 유지하는지 판단한다(S52).
이에, 상기 조향각속도 차이값이 제2임계값 미만을 일정시간 유지시, 조향휠의 핸즈오프 상태로 판단한다(S70).
그리고, 현재 조향휠의 핸즈오프 상태임을 클러스터 등의 표시부(30)에 디스플레이하도록 제어하여 운전자에게 일정시간 경고를 주게 되고(S80), 이 후 자율주행모드를 해지하도록 제어할 수 있다.
다만, S51에서의 비교 결과 조향각속도 차이값이 제2임계값 이상시, 상기 제2임계값 이상을 일정시간 유지하는지 판단한다(S53).
이에, 상기 조향각속도 차이값이 제2임계값 이상을 일정시간 유지시, 조향휠의 핸즈온 상태로 판단한다(S90).
한편, 상기 S40에서의 비교 결과, 상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 이상인 경우, 상기한 수식(3)을 이용하여 조향토크 분산값을 연산한다(S60).
이어서, 연산된 조향토크 분산값을 제3임계값과 비교하고(S61), S61에서의 비교 결과 조향토크 분산값이 제3임계값 미만시, 상기 제3임계값 미만을 일정시간 유지하는지 판단한다(S62).
이에, 상기 조향토크 분산값이 제3임계값 미만을 일정시간 유지시, 조향휠의 핸즈오프 상태로 판단한다(S70).
그리고, 현재 조향휠의 핸즈오프 상태임을 클러스터 등의 표시부(30)에 디스플레이하도록 제어하여 운전자에게 일정시간 경고를 주게 되고(S80), 이 후 자율주행모드를 해지하도록 제어할 수 있다.
다만, S61에서의 비교 결과 조향토크 분산값이 제3임계값 이상시, 상기 제3임계값 이상을 일정시간 유지하는지 판단한다(S63).
이에, 상기 조향토크 분산값이 제3임계값 이상을 일정시간 유지시, 조향휠의 핸즈온 상태로 판단한다(S90).
상술한 바와 같이, 본 발명은 핸즈온/오프 검출을 위한 추가적인 센서를 구비하지 않고, 조향센서(10)를 통해 검출되는 조향정보를 이용하여 핸즈온/오프 상황을 검출함으로써 원가를 절감하고, 또한 상기 조향정보를 이용한 핸즈온/오프 검출 로직을 개선하여 핸즈온/오프 검출성능을 크게 향상시키게 된다.
또한, 자율주행모드로 주행시, 운전자가 조향휠을 잡고 있는 핸즈온 상황에서 과소한 조향토크 검출로 인해 핸즈오프 상황으로 오검출하는 문제를 해소하는 것은 물론, 운전자가 조향휠을 잡고 있지 않는 핸즈오프 상태에서 노면 반력에 의해 핸즈온 상황으로 오검출하는 문제를 해소하여 검출로직의 강건성을 향상시키는 한편, 잘못된 오검출로 인해 발생하는 사용자의 불만을 해소할 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.
10 : 조향센서
20 : 자율주행모드 스위치
30 : 표시부
100 : 조향각속도 분산연산부
200 : 조향각속도 추정부
300 : 조향각속도 차이연산부
400 : 조향토크 분산연산부
500 : 핸즈온/오프 판단부
CLR : 컨트롤러

Claims (13)

  1. 컨트롤러가, 차량의 주행 중 조향토크와 조향각 및 조향각속도를 확보하는 단계;
    컨트롤러가, 상기 조향각속도의 분산값을 일정시간 누적하여 연산하는 단계;
    컨트롤러가, 상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 미만시, 핸즈오프 상태를 가정하여 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도와 조향센서를 통해 측정된 조향각속도의 차이값을 일정시간 누적하여 연산하는 단계; 및
    컨트롤러가, 상기 조향각속도 차이값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단하는 단계;를 포함하는 조향휠의 핸즈오프 검출방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향각속도 차이값이 제2임계값 미만시, 핸즈오프 상태로 판단하고;
    상기 조향각속도 차이값이 제2임계값 이상시, 핸즈온 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 조향휠의 핸즈오프 검출방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 조향각속도 차이값이 일정시간 이상 유지되는지 더 판단하는 것을 특징으로 하는 조향휠의 핸즈오프 검출방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향각속도의 분산값은 하기의 수식(1)에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 조향휠의 핸즈오프 검출방법.
    Figure pat00024
    .......................(1)
    Vθ : 조향각속도 분산값
    Figure pat00025
    : 조향각속도
    N : 시험시간
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향각속도의 차이값은 하기의 수식(2)에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 조향휠의 핸즈오프 검출방법.
    Figure pat00026
    ..............(2)
    Figure pat00027
    : 핸즈오프를 가정하여 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도
    Figure pat00028
    : 조향센서를 통해 측정된 조향각속도
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도는,
    조향휠의 핸즈오프 상태를 가정하여, 토션바 상단에 조향휠이 구비된 조향계 모델에 대한 운동방정식을 구하고;
    상기 운동방정식으로부터 조향각과 조향각속도를 상태량으로 하는 상태방정식을 구하며;
    상기 상태방정식으로부터 핸즈오프 상태의 조향각속도를 연산하여 구하는 것을 특징으로 하는 조향휠의 핸즈오프 검출방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 이상시, 상기 조향토크의 분산값을 일정시간 누적하여 연산하는 단계;
    상기 조향토크 분산값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단하는 단계;를 포함하는 조향휠의 핸즈오프 검출방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향토크 분산값이 제3임계값 미만시, 핸즈오프 상태로 판단하고;
    상기 조향토크 분산값이 제3임계값 이상시, 핸즈온 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 조향휠의 핸즈오프 검출방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 조향토크 분산값이 일정시간 이상 유지되는지 더 판단하는 것을 특징으로 하는 조향휠의 핸즈오프 검출방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 조향토크의 분산값은 하기의 수식(3)에 의해 연산하는 것을 특징으로 하는 조향휠의 핸즈오프 검출방법.
    Figure pat00029
    .......................(3)
    Vτ : 조향토크 분산값
    τ : 조향토크
    N : 시험시간
  11. 청구항 1에 있어서,
    현재 주행모드가 자율주행모드인지 판단하는 단계;
    상기 자율주행모드로 판단한 경우, 핸즈오프 상태로 판단시 핸즈오프 상태임을 경고하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 조향휠의 핸즈오프 검출방법.
  12. 차량의 주행 중 조향센서를 통해 검출되는 조향각속도의 분산값을 일정시간 누적하여 연산하는 조향각속도 분산연산부;
    핸즈오프 상태를 가정하여 조향계 모델을 통해 조향각속도를 추정하는 조향각속도 추정부;
    상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 이상시, 상기 조향계 모델을 통해 추정된 조향각속도와 조향센서를 통해 측정된 조향각속도의 차이값을 일정시간 누적하여 연산하는 조향각속도 차이연산부;
    상기 조향각속도 차이값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단하는 핸즈온/오프 판단부;를 포함하는 조향휠의 핸즈오프 검출시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 조향각속도 분산값이 제1임계값 미만시, 상기 조향토크의 분산값을 일정시간 누적하여 연산하는 조향토크 분산연산부;를 더 포함하고,
    상기 핸즈온/오프 판단부에서는 상기 조향토크 분산값에 따라 조향휠의 핸즈오프 상태 또는 핸즈온 상태를 구분하여 판단하는 것을 특징으로 하는 조향휠의 핸즈오프 검출시스템.
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