KR20210000911A

KR20210000911A - 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20210000911A
Application number: KR1020190076178A
Authority: KR
Inventors: 김태홍
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2021-01-06
Also published as: KR102649393B1

Abstract

본 발명은 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 차량의 전자식 조향장치는, 조향휠의 조향각을 감지하는 조향각 감지부; 조향휠의 칼럼 일측에 설치되어 조향휠의 회전에 따른 반력토크를 발생시키는 반력모터; 랙바에 연결되어 바퀴의 각도를 조절하여 조향 조작을 구현하는 조향모터; 조향모터의 회전위치를 검출하여 현재 조향각을 측정하는 모터위치 감지부; 반력모터의 제어전류를 측정하는 전류감지부; 자율주행 모드의 상태에 따라 반력모터를 구동시켜 조향휠을 정위치로 고정시키거나 현재 조향각을 기반으로 반력모터를 구동하여 위치추종 제어를 수행하고, 반력모터의 제어전류를 기반으로 운전자의 조향의지를 판단하는 반력 제어부; 및 반력 제어부에서 판단한 운전자의 조향의지에 따라 현재 조향각과 반력 제어부로부터 조향각을 입력받아 조향각을 기반으로 조향모터를 구동하여 위치추종 제어를 수행하는 조향 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR STEERING BY WIRE OF VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차속과 조향각에 기초하여 랙바에 연결된 조향모터를 구동하여 조향하고 반력모터에 구동하여 조향휠에 반력을 발생시키는 스티어 바이 와이어(Steer By Wire) 방식의 전자식 조향장치에서 자율주행 모드가 온오프될 때 조향휠의 각도를 조절하여 편의성을 높이고 이질감 없이 조향될 수 있도록 하는 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 파워 스티어링은 동력에 따른 조향 장치로, 운전자의 스티어링 휠 조작을 돕는 역할을 한다. 이러한 파워 스티어링은 유압을 이용하는 방식이 주로 사용되고 있었으나, 최근에는 모터의 힘을 이용하는 방식인 전동식 파워 스티어링(MDPS: Motor Driven Power Steering) 시스템의 사용이 늘어나고 있다. MDPS 시스템은 기존의 유압식 파워 스티어링 시스템과 대비하여 무게가 가볍고, 공간을 적게 차지하며, 오일교환이 필요 없다는 장점이 존재하기 때문이다.

이러한 MDPS 시스템은, 스티어링 휠의 회전에 의해 발생한 조향토크를 감지하여 조향토크에 비례하는 전기신호를 출력하는 토크센서, 토크센서로부터 출력된 전기신호를 입력받아 모터 구동신호를 출력하는 ECU(Electronic Control Unit), 및 ECU로부터 출력된 모터 구동신호에 기초하여 보조토크를 발생시키는 모터를 포함하여 구성된다. 이에 따라 모터에서 발생한 보조토크가 랙(Rack), 피니언기어(Pinion Gear) 또는 스티어링 컬럼(Steering Column)에 전달되어 운전자의 조향토크를 보조하게 된다.

한편, MDPS 시스템이 장착된 차량에는 운전자의 조타입력 대비 차륜의 출력각도의 비율, 즉 조향 기어비를 가변시킴으로써 보다 민첩하거나 정밀한 조향을 가능하게 하는 AFS(Active Front Steering) 또는 VGR(Variable Gear Ratio) 시스템이 적용될 수 있다.

AFS 시스템은 조향휠과 조향 액츄에이터 사이에 조향 기어비 가변장치를 구비시켜, 조향휠의 조향각을 입력받아 조향 액츄에이터에 가변된 회전각을 출력함으로써 조향 기어비를 가변시키게 된다. 이러한 AFS 시스템은 통상적으로 차속에 따라 조향 기어비를 가변하며, 저속에서는 빠른 조향 기어비를 설정함으로써 민첩한 조향 특성을 얻을 수 있고, 고속에서는 느린 조향 기어비를 설정함으로써 조향 민감도가 감소하여 안정적인 조항 조작이 가능하게 된다.

VGR 시스템은 조향 컬럼 끝단의 피니언의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙의 기계적 가공을 통해 조향 기어비를 가변시키는 것으로서, 조향각에 따라 랙바의 변위를 가변시킴으로써 조향 기어비를 가변시키게 된다. 이러한 VGR 시스템은 조향각에 따라 조향 기어비가 가변되며, 작은 조향각에서는 느린 조향 기어비를 설정함으로써 더 세밀한 조향 특성을 얻을 수 있고, 큰 조향각에서는 빠른 조향 기어비를 설정함으로써 더 민첩한 조향 특성을 얻을 수 있다.

최근에는 조향휠과 차륜사이의 스티어링 컬럼 또는 유니버설 조인트, 피니언 샤프트와 같은 기계적인 연결장치를 제거하고, 랙바에 연결된 모터의 구동을 전기적인 신호로 제어하여 차량의 조향이 이루어지도록 하는 SBW(Steer By Wire) 시스템이 개발되어 적용되고 있다. 이러한 SBW 시스템은, 운전자의 조향 조작을 위한 조향휠, 조향휠의 일측에 설치되어 조향휠의 회전에 따른 반력 토크를 제공하는 반력모터, 랙바와 연결되어 조향 조작을 구현하는 조향모터, 조향각, 차속 및 조향휠의 토크를 검출하기 위한 각 센서, 및 센서로부터 입력되는 전기신호에 따라 조향모터와 반력모터를 구동시키는 ECU를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 SBW 시스템은 기계적인 연결이 없으므로 차량 충돌시 기구부에 의한 운전자 상해를 감소시킬 수 있고, 기계적 연결 부품 삭감에 따른 차량의 경량화 및 조향 작동시의 불필요한 에너지 소모를 감소시킬 수 있으며, ECU 프로그래밍에 의하여 이상적인 조향 성능 달성이 가능한 장점이 있어, 그 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0007393호(2018.01.23. 공개, SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 그 방법)에 개시되어 있다.

그런데 이와 같은 SBW 시스템은 기계적 연결부품이 삭제된 상태에서 와이어에 의해 반력제어와 조향제어가 이루어지기 때문에 물리적으로 차량의 바퀴와 조향휠이 연결되어 있지 않기 때문에 자율주행 모드에서는 조향휠에 반력제어를 수행하지 않고 있으나 자율주행 모드에서 운전자의 조타로 인해 자율주행 모드가 해지되어 제어권이 운전자에게 이양될 때 조향각과 현재 조향각이 일치하지 않을 경우 운전자의 조향 의지대로 조향되지 않아 큰 이질감이 발생할 뿐만 아니라 안전에도 큰 위협이 가해지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 차속과 조향각에 기초하여 랙바에 연결된 조향모터를 구동하여 조향하고 반력모터에 구동하여 조향휠에 반력을 발생시키는 스티어 바이 와이어(Steer By Wire) 방식의 전자식 조향장치에서 자율주행 모드가 온오프될 때 조향휠의 각도를 조절하여 편의성을 높이고 이질감 없이 조향될 수 있도록 하는 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 전자식 조향장치는, 조향휠의 조향각을 감지하는 조향각 감지부; 조향휠의 칼럼 일측에 설치되어 조향휠의 회전에 따른 반력토크를 발생시키는 반력모터; 랙바에 연결되어 바퀴의 각도를 조절하여 조향 조작을 구현하는 조향모터; 조향모터의 회전위치를 검출하여 현재 조향각을 측정하는 모터위치 감지부; 반력모터의 제어전류를 측정하는 전류감지부; 자율주행 모드의 상태에 따라 반력모터를 구동시켜 조향휠을 정위치로 고정시키거나 현재 조향각을 기반으로 반력모터를 구동하여 위치추종 제어를 수행하고, 반력모터의 제어전류를 기반으로 운전자의 조향의지를 판단하는 반력 제어부; 및 반력 제어부에서 판단한 운전자의 조향의지에 따라 현재 조향각과 반력 제어부로부터 조향각을 입력받아 조향각을 기반으로 조향모터를 구동하여 위치추종 제어를 수행하는 조향 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 반력 제어부는, 자율주행 모드가 오프될 경우 조향각과 현재 조향각이 일치하면 반력모터의 제어전류를 판단하여 제1 설정값 미만인 경우 자율주행 모드를 오프시켜 조향각과 차속을 기반으로 반력모터를 구동하여 반력토크를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 반력 제어부는, 자율주행 모드가 오프되어 현재 조향각을 기반으로 위치추종 제어를 수행할 때 반력모터의 제어전류가 설정시간 동안 제2 설정값을 초과하는 경우 운전자의 조향의지가 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 조향 제어부는, 조향각을 기반으로 위치추종 제어를 수행하여 조향각과 현재 조향각이 일치할 경우 자율주행 모드를 오프시켜 차속, 현재 조향각 및 조향각을 입력받아 목표 조향각에 따라 조향모터를 구동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 조향 제어부는, 자율주행 모드가 온 된 경우 차속, 지령 조향각 및 현재 조향각을 입력받아 목표 조향각을 산출하여 조향모터를 구동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 차량의 전자식 조향장치의 제어방법은, 자율주행 모드가 오프 된 경우, 반력 제어부가 조향각과 현재 조향각이 일치하는지 판단하는 단계; 반력 제어부가 조향각과 현재 조향각이 일치하는지 판단하여 조향각과 현재 조향각이 일치하는 경우, 반력모터의 제어전류를 판단하여 자율주행 모드를 오프시키는 단계; 및 반력 제어부가 조향각과 현재 조향각이 일치하는지 판단하여 조향각과 현재 조향각이 일치하지 않는 경우, 현재 조향각에 따라 반력모터를 구동하여 위치 추종제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 자율주행 모드가 온 된 경우, 반력 제어부가 반력모터를 구동하여 조향휠을 정위치로 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 반력모터의 제어전류를 판단하여 자율주행 모드를 오프시키는 단계는, 반력 제어부가 반력모터의 제어전류와 제1 설정값을 비교하는 단계; 및 반력 제어부가 반력모터의 제어전류가 제1 설정값 미만인 경우 자율주행 모드를 오프시켜 조향각과 차속을 기반으로 반력모터를 구동하여 반력토크를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 반력모터를 구동하여 위치 추종제어를 수행하는 단계는, 반력 제어부가 반력모터의 제어전류를 기반으로 운전자의 조향의지를 판단하는 단계; 조향 제어부가 반력 제어부에서 판단한 운전자의 조향의지에 따라 현재 조향각과 반력 제어부로부터 입력된 조향각을 기반으로 조향모터를 구동하여 위치추종 제어를 수행하는 단계; 및 조향 제어부가 조향각과 현재 조향각이 일치하는지 판단하여 조향각과 현재 조향각이 일치하는 경우, 자율주행 모드를 오프시켜 차속, 현재 조향각 및 조향각을 입력받아 목표 조향각에 따라 조향모터를 구동하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 운전자의 조향의지를 판단하는 단계는, 반력 제어부가 반력모터의 제어전류와 제2 설정값을 비교하는 단계; 및 반력 제어부가 반력모터의 제어전류와 제2 설정값을 비교하여 반력모터의 제어전류가 제2 설정값을 초과한 경우 설정시간이 경과되었는지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 자율주행 모드가 온 된 경우, 조향 제어부가 차속, 지령 조향각 및 현재 조향각을 입력받아 목표 조향각을 산출하여 조향모터를 구동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법은 차속과 조향각에 기초하여 랙바에 연결된 조향모터를 구동하여 조향하고 반력모터에 구동하여 조향휠에 반력을 발생시키는 스티어 바이 와이어(Steer By Wire) 방식의 전자식 조향장치에서 자율주행 모드가 온오프될 때 조향휠의 각도를 조절하여 편의성을 높이고 이질감 없이 조향되도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 블록 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치는, 조향각 감지부(90), 반력모터(60), 조향모터(20), 모터위치 감지부(30), 전류감지부(70), 반력 제어부(50) 및 조향 제어부(10)를 포함할 수 있다.

조향각 감지부(90)는 운전자가 조향을 위해 조작하는 조향휠(80)의 조향각을 감지하여 반력 제어부(50)에 제공할 수 있다.

반력모터(60)는 조향휠(80)의 칼럼 일측에 설치되어 조향휠(80)의 회전에 따른 반력토크를 발생시킬 수 있다.

또한, 반력모터(60)는 자율주행 모드가 온 된 경우 조향휠(80)을 조향각 0도인 정위치로 회전시켜 고정할 수 있다.

조향모터(20)는 랙바(40)에 연결되어 바퀴의 각도를 조절하여 조향 조작을 구현할 수 있다.

모터위치 감지부(30)는 조향모터(20)의 회전위치를 검출하여 현재 조향각을 측정하여 조향 제어부(10)에 제공함으로써, 조향 조작을 통해 움직인 현재 바퀴의 각도를 인지하도록 할 수 있다.

전류감지부(70)는 반력모터(60)의 제어전류를 측정하여 반력 제어부(50)에 제공함으로써, 운전자가 조향휠(80)의 조작상태를 인지하도록 할 수 있다. 즉, 반력모터(60)의 회전방향과 다른 방향으로 운전자가 조향휠(80)을 조작할 경우 반력모터(60)의 제어전류를 증가시켜 회전방향을 유지하려고 하기 때문에 반력모터(60)의 제어전류를 기반으로 운전자의 조향의지를 판단하도록 할 수 있다.

반력 제어부(50)는 자율주행 모드의 상태에 따라 자율주행 모드가 온 될 경우 반력모터(60)를 구동시켜 조향휠(80)을 조향각 0도인 정위치로 고정시키고, 자율주행 모드가 오프 될 경우 현재 조향각을 기반으로 반력모터(60)를 구동하여 조향휠(80)을 회전시켜 조향각과 현재 조향각이 일치하도록 위치추종 제어를 수행할 수 있다.

여기서 반력 제어부(50)는 자율주행 모드가 오프될 경우 조향각과 현재 조향각이 일치하면 반력모터(60)의 제어전류를 판단하여 제1 설정값 미만인 경우 자율주행 모드를 오프시켜 조향각과 차속을 기반으로 반력모터(60)를 구동하여 반력토크를 생성할 수 있다.

즉, 자율주행 모드가 오프되어 정위치로 고정시킨 조향휠(80)을 현재 조향각과 일치시키고자 할 때 조향각이 현재 조향각과 일치된 상태에서 운전자가 조향휠(80)을 임의의 방향으로 조작하지 않은 경우 즉, 차량의 주행방향과 다른 방향으로 운전자가 조향하지 않고 안정적으로 조향되고 있는 상태일 경우 자율주행 모드를 오프시키고 제어권을 운전자에게 이양하게 된다.

또한, 반력 제어부(50)는 조향각을 현재 조향각과 일치하도록 위치추종 제어를 수행할 때 반력모터(60)의 제어전류를 기반으로 운전자의 조향의지를 판단할 수 있다.

여기서 반력모터(60)의 제어전류가 설정시간 동안 제2 설정값을 초과하는 경우 운전자의 조향의지가 있는 것으로 판단할 수 있다.

즉, 위치추종 제어를 위한 반력모터(60)의 회전방향과 다른 방향으로 운전자가 조향휠(80)을 조작할 경우 반력모터(60)의 제어전류는 증가되어 회전방향을 유지하려고 하기 때문에 반력모터(60)의 제어전류를 기반으로 운전자의 조향의지를 판단하도록 할 수 있다.

조향 제어부(10)는 반력 제어부(50)에서 판단한 운전자의 조향의지에 따라 현재 조향각과 반력 제어부(50)로부터 조향각을 입력받아 조향각을 기반으로 조향모터(20)를 구동하여 랙바(40)를 이동시켜 조향각과 현재 조향각이 일치하도록 위치추종 제어를 수행할 수 있다.

즉, 운전자가 긴급한 상황에 대처하기 위해 조향휠(80)을 조작한 경우 계속해서 현재 조향각을 기반으로 조향휠(80)을 일치시키게 되면 긴급상황에 대처할 수 없게 되어 위험에 처할 수 있다.

따라서, 이와 같이 조향휠(80)의 위치추종 중에라도 운전자의 조향의지가 있을 경우에는 조향 제어부(10)가 운전자의 조향휠(80) 조작에 따른 조향각에 기초하여 현재 조향각이 일치하도록 위치추종 제어를 수행하여 조향각과 현재 조향각이 일치하게 되어 차량이 안정적으로 조향되면 자율주행 모드를 오프시키고 제어권을 운전자에게 이양하게 된다.

이와 같이 제어권이 운전자에게 이양되면, 조향 제어부(10)는 차속, 현재 조향각 및 조향각을 입력받아 목표 조향각에 따라 조향모터(20)를 구동할 수 있다.

한편, 조향 제어부(10)는 자율주행 모드가 온 된 경우 차속, 지령 조향각 및 현재 조향각을 입력받아 목표 조향각을 산출하여 조향모터(20)를 구동할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 전자식 조향장치에 따르면, 차속과 조향각에 기초하여 랙바에 연결된 조향모터를 구동하여 조향하고 반력모터에 구동하여 조향휠에 반력을 발생시키는 스티어 바이 와이어(Steer By Wire) 방식의 전자식 조향장치에서 자율주행 모드가 온오프될 때 조향휠의 각도를 조절하여 편의성을 높이고 이질감 없이 조향되도록 할 수 있다.

도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치의 제어방법에서는 먼저, 반력 제어부(50)가 자율주행 모드가 온 상태인지 판단한다(S10). 이때 조향 제어부(10)도 자율주행 모드가 온 상태인지 판단할 수 있다.

S10 단계에서 자율주행 모드가 온 상태인지 판단하여 자율주행 모드가 온 상태인 경우, 반력 제어부(50)는 반력모터(60)를 구동하여 조향휠(80)을 조향각 0도인 정위치로 고정하여 자율주행 중 조향휠(80)이 움직이지 않도록 한다(S12).

또한, S10 단계에서 자율주행 모드가 온 상태인지 판단하여 자율주행 모드가 온 상태인 경우, 조향 제어부(10)는 자율주행 모드를 온 시켜 차속 및 자율주행 장치(미도시)로부터 지령 조향각을 입력받고 모터위치 감지부(30)로부터 현재 조향각을 입력받아 목표 조향각을 산출하며, 이를 기반으로 조향모터(20)를 구동한다(S14).

이와 같이 자율주행 모드가 온 된 상태에서 반력 제어부(50)와 조향 제어부(10)는 자율주행 모드가 오프 되는지 판단한다(S16).

S16 단계에서 자율주행 모드가 오프 되는 경우, 반력 제어부(50)는 고정된 조향휠(80)을 현재 조향각과 일치시키기 위해 조향각과 현재 조향각이 일치하는지 판단한다(S18).

S18 단계에서 조향각과 현재 조향각이 일치하는지 판단하여 조향각과 현재 조향각이 일치하는 경우, 반력 제어부(50)는 반력모터(60)의 제어전류가 제1 설정값 미만인지 판단한다(S20).

S20 단계에서 반력모터(60)의 제어전류가 제1 설정값 미만인지 판단하여 반력모터(60)의 제어전류가 제1 설정값 미만인 경우, 반력 제어부(50)는 현재 주행방향과 다른 방향으로의 운전자 조작없이 안정적으로 조향되고 있는 상태로 판단하여 자율주행 모드를 오프시키고 제어권을 운전자에게 이양한다(S32).

제어권이 운전자에게 이양될 경우, 반력 제어부(50)는 운전자가 조향휠(80)을 조작하는 조향각과 차속을 기반으로 반력모터(60)를 구동하여 반력토크를 생성하고, 조향 제어부(10)는 차속, 현재 조향각 및 반력 제어부(50)로부터 제공되는 조향각을 입력받아 목표 조향각에 따라 조향모터(20)를 구동하여 랙바(40)를 이동시켜 차량을 조향한다.

S18 단계에서 조향각과 현재 조향각이 일치하는지 판단하여 조향각과 현재 조향각이 일치하지 않는 경우, 또한 S20 단계에서 반력모터(60)의 제어전류가 제1 설정값 이상인 경우, 반력 제어부(50)는 현재 조향각을 기반으로 반력모터(60)를 구동하여 조향휠(80)을 회전시켜 조향각과 현재 조향각이 일치하도록 위치추종 제어를 수행한다(S22).

S22 단계에서 현재 조향각을 기반으로 조향각과 현재 조향각이 일치하도록 위치추종 제어를 수행하면서, 반력 제어부(50)는 반력모터(60)의 제어전류와 제2 설정값을 비교하여 운전자의 조향의지가 개입되는지 판단한다(S24).

S24 단계에서 반력모터(60)의 제어전류와 제2 설정값을 비교하여 반력모터(60)의 제어전류가 제2 설정값 이하인 경우, 반력 제어부(50)는 S18 단계로 리턴하여 조향각과 현재 조향각이 일치하도록 위치추종 제어를 수행한다.

반면, 반력모터(60)의 제어전류가 제2 설정값을 초과하는 경우, 반력 제어부(50)는 운전자의 조타가 일시적으로 개입되거나 오류에 의한 것인지 판단하기 위해 설정시간의 경과여부를 판단한다(S26).

S26 단계에서 설정시간의 경과여부를 판단하여 설정시간이 경과한 경우, 즉 반력모터(60)의 제어전류가 제2 설정값을 초과한 시간이 설정시간을 경과한 경우, 반력 제어부(50)는 운전자가 조향휠(80)을 조작하고 있다고 판단할 수 있다.

즉, 위치추종 제어를 위한 반력모터(60)의 회전방향과 다른 방향으로 운전자가 조향휠(80)을 조작할 경우, 반력모터(60)의 제어전류는 증가되어 회전방향을 유지하려고 하기 때문에 반력 제어부(50)는 반력모터(60)의 제어전류를 기반으로 운전자의 조향의지를 판단하도록 할 수 있다.

이와 같이 운전자의 조향의지가 판단된 경우, 반력 제어부(50)는 이를 조향 제어부(10)에 전달하게 되고, 조향 제어부(10)는 반력 제어부(50)에서 제공되는 조향각을 기반으로 조향모터(20)를 구동하여 랙바(40)를 이동시켜 조향각과 현재 조향각이 일치하도록 위치추종 제어를 수행한다(S28).

S28 단계에서 조향각을 기반으로 조향각과 현재 조향각이 일치하도록 위치추종 제어를 수행한 후 조향 제어부(10)는 조향각과 현재 조향각이 일치하는지 판단한다(S30).

S30 단계에서 조향각과 현재 조향각이 일치하는지 판단하여 조향각과 현재 조향각이 일치하는 경우, 조향 제어부(10)는 자율주행 모드를 오프시키고 제어권을 운전자에게 이양한다(S32).

이와 같이 조향휠(80)의 위치추종 중에라도 운전자의 조향의지가 있을 경우에는 조향 제어부(10)가 운전자의 조향휠(80) 조작에 따른 조향각에 기초하여 현재 조향각이 일치하도록 위치추종 제어를 수행하여 조향각과 현재 조향각이 일치하게 되어 차량이 안정적으로 조향되면 자율주행 모드를 오프시키고 제어권을 운전자에게 이양하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 전자식 조향장치의 제어방법에 따르면, 차속과 조향각에 기초하여 랙바에 연결된 조향모터를 구동하여 조향하고 반력모터에 구동하여 조향휠에 반력을 발생시키는 스티어 바이 와이어(Steer By Wire) 방식의 전자식 조향장치에서 자율주행 모드가 온오프될 때 조향휠의 각도를 조절하여 편의성을 높이고 이질감 없이 조향되도록 할 수 있다.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 조향 제어부 20 : 조향모터
30 : 모터위치 감지부 40 : 랙바
50 : 반력 제어부 60 : 반력모터
70 : 전류감지부 80 : 조향휠
90 : 조향각 감지부

Claims

조향휠의 조향각을 감지하는 조향각 감지부;
상기 조향휠의 칼럼 일측에 설치되어 상기 조향휠의 회전에 따른 반력토크를 발생시키는 반력모터;
랙바에 연결되어 바퀴의 각도를 조절하여 조향 조작을 구현하는 조향모터;
상기 조향모터의 회전위치를 검출하여 현재 조향각을 측정하는 모터위치 감지부;
상기 반력모터의 제어전류를 측정하는 전류감지부;
자율주행 모드의 상태에 따라 상기 반력모터를 구동시켜 상기 조향휠을 정위치로 고정시키거나 상기 현재 조향각을 기반으로 상기 반력모터를 구동하여 위치추종 제어를 수행하고, 상기 반력모터의 제어전류를 기반으로 운전자의 조향의지를 판단하는 반력 제어부; 및
상기 반력 제어부에서 판단한 운전자의 조향의지에 따라 상기 현재 조향각과 상기 반력 제어부로부터 상기 조향각을 입력받아 상기 조향각을 기반으로 상기 조향모터를 구동하여 위치추종 제어를 수행하는 조향 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
제 1항에 있어서, 상기 반력 제어부는, 상기 자율주행 모드가 오프될 경우 상기 조향각과 상기 현재 조향각이 일치하면 상기 반력모터의 제어전류를 판단하여 제1 설정값 미만인 경우 상기 자율주행 모드를 오프시켜 상기 조향각과 차속을 기반으로 상기 반력모터를 구동하여 반력토크를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
제 1항에 있어서, 상기 반력 제어부는, 상기 자율주행 모드가 오프되어 상기 현재 조향각을 기반으로 위치추종 제어를 수행할 때 상기 반력모터의 제어전류가 설정시간 동안 제2 설정값을 초과하는 경우 운전자의 조향의지가 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
제 1항에 있어서, 상기 조향 제어부는, 상기 조향각을 기반으로 위치추종 제어를 수행하여 상기 조향각과 상기 현재 조향각이 일치할 경우 상기 자율주행 모드를 오프시켜 차속, 상기 현재 조향각 및 상기 조향각을 입력받아 목표 조향각에 따라 상기 조향모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
제 1항에 있어서, 상기 조향 제어부는, 상기 자율주행 모드가 온 된 경우 차속, 지령 조향각 및 상기 현재 조향각을 입력받아 목표 조향각을 산출하여 상기 조향모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
자율주행 모드가 오프 된 경우, 반력 제어부가 조향각과 현재 조향각이 일치하는지 판단하는 단계;
상기 반력 제어부가 상기 조향각과 상기 현재 조향각이 일치하는지 판단하여 상기 조향각과 상기 현재 조향각이 일치하는 경우, 반력모터의 제어전류를 판단하여 상기 자율주행 모드를 오프시키는 단계; 및
상기 반력 제어부가 상기 조향각과 상기 현재 조향각이 일치하는지 판단하여 상기 조향각과 상기 현재 조향각이 일치하지 않는 경우, 상기 현재 조향각에 따라 상기 반력모터를 구동하여 위치 추종제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치의 제어방법.
제 6항에 있어서, 상기 자율주행 모드가 온 된 경우, 상기 반력 제어부가 반상기 력모터를 구동하여 조향휠을 정위치로 고정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치의 제어방법.
제 6항에 있어서, 상기 반력모터의 제어전류를 판단하여 상기 자율주행 모드를 오프시키는 단계는,
상기 반력 제어부가 상기 반력모터의 제어전류와 제1 설정값을 비교하는 단계; 및
상기 반력 제어부가 상기 반력모터의 제어전류가 상기 제1 설정값 미만인 경우 상기 자율주행 모드를 오프시켜 상기 조향각과 차속을 기반으로 상기 반력모터를 구동하여 반력토크를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치의 제어방법.
제 6항에 있어서, 상기 반력모터를 구동하여 위치 추종제어를 수행하는 단계는,
상기 반력 제어부가 상기 반력모터의 제어전류를 기반으로 운전자의 조향의지를 판단하는 단계;
조향 제어부가 상기 반력 제어부에서 판단한 상기 운전자의 조향의지에 따라 상기 현재 조향각과 상기 반력 제어부로부터 입력된 상기 조향각을 기반으로 조향모터를 구동하여 위치추종 제어를 수행하는 단계; 및
상기 조향 제어부가 상기 조향각과 상기 현재 조향각이 일치하는지 판단하여 상기 조향각과 상기 현재 조향각이 일치하는 경우, 상기 자율주행 모드를 오프시켜 차속, 상기 현재 조향각 및 상기 조향각을 입력받아 목표 조향각에 따라 상기 조향모터를 구동하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치의 제어방법.
제 9항에 있어서, 상기 운전자의 조향의지를 판단하는 단계는,
상기 반력 제어부가 상기 반력모터의 제어전류와 제2 설정값을 비교하는 단계; 및
상기 반력 제어부가 상기 반력모터의 제어전류와 상기 제2 설정값을 비교하여 상기 반력모터의 제어전류가 상기 제2 설정값을 초과한 경우 설정시간이 경과되었는지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치의 제어방법.
제 6항에 있어서, 상기 자율주행 모드가 온 된 경우, 상기 조향 제어부가 차속, 지령 조향각 및 상기 현재 조향각을 입력받아 목표 조향각을 산출하여 조향모터를 구동하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치의 제어방법.