KR20210128705A - 전동식 조향시스템의 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동식 조향시스템의 제어 장치에 관한 것으로, 운전자가 의도하지 않은 조타개입 시 BSF(Band Stop Filter) 기능을 적용하고 운전자가 의도한 조타개입 시 BSF 기능을 적용하지 않는 가변 BSF; 상기 가변 BSF를 통해 필터링된 컬럼토크에 대응하는 가중치(K)를 산출하는 가중치 산출부; 상기 가중치 산출부에서 산출되는 가중치(K) 정보를 이용하여 자율주행 해지 여부를 판단하는 자율주행 해지 판단부; 및 상기 가중치(K) 정보를 바탕으로, 운전자에 의한 조타 시 MDPS 로직부에서 출력되는 MDPS제어 전류 및 자율주행 모드에 의한 조타 시 조향각 위치제어부에서 출력되는 MDPS제어 전류를 조합하여 MDPS제어 최종 전류를 출력하는 ESF(Exponential smoothing filter) 필터부;를 포함한다.

Description

전동식 조향시스템의 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING MOTOR DRIVEN POWER STEERING SYSTEM OF VEHICLE}

본 발명은 전동식 조향시스템의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 자율주행 중 운전자가 조타에 개입하더라도 자율주행 모드가 곧바로 해지되지 않고 유지되게 하면서 주행 상황을 반영하여 반드시 조타 모드 천이가 필요한 특정 상황에서만 이질감 없이 자율주행 모드를 해지할 수 있도록 하는, 전동식 조향시스템의 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 동력 보조 조향장치로는 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 1990년대 이후 전동 모터를 이용한 전동식 조향시스템(MDPS : Motor Driven Power Steering)이 점차로 보편화되어 가고 있다.

기존의 유압식 조향장치는 동력을 보조해 주는 동력원인 유압 펌프가 엔진에 의해 구동되어 조향 휠의 회전 여부와 관계없이 항상 에너지를 소모하게 되는데 비해서 전동식 조향시스템은 조향 휠이 회전하여 토크가 발생되면 전기 에너지로 구동되는 모터가 조향 보조 동력을 제공하게 된다.

따라서 전동식 조향시스템(또는 전동식 조향장치)을 사용하는 경우 유압식 조향장치에 비해 차량의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

한편 종래의 자율주행 모드가 적용된 차량은 자율주행 중 급조타가 이루어 질 경우 자율주행이 정상적이지 않다고 판단하여 자율주행이 해지되도록 설계가 되었다. 이는 일반적으로 자율주행 중 급조타가 이루어지는 조건이 발생하지 않기 때문이다. 물론 급조타가 이루어 질 경우 운전자는 조타 반대 방향으로 크게 쏠리는 등 위험한 상황이 발생 할 수도 있지만, 그 보다는 사고 방지를 위해서 긴급한 회피 동작이 필요할 경우 급조타가 이루어 질 수 있도록 자율주행 모드를 유지해 주는 것이 더 바람직하다.

다시 말해 자율주행 모드가 적용된 차량은 자율주행 중 충돌이나 다른 사고의 위험이 갑자기 발생할 경우 차속을 줄이거나 조향(또는 조타)을 제어하여 사고 위험을 회피할 수 있도록 설계되어야 한다. 그런데 기존의 자율주행 모드가 적용된 차량은 지정된 거리에 앞서서 미리 장애물이 검출되는 통상적인 상황에서 대응할 수 있도록 설계되어 있을 뿐, 긴급한 상황(예 : 갑자기 전방에 보행자 또는 차량이 끼어드는 상황)에 대응 가능하도록 설계되어 있지 않다.

따라서 통상적으로 긴급하지 않은 상황에서는 미리 차속을 줄이는 것이 효과적이나, 긴급한 상황(예 : 갑자기 전방에 보행자 또는 차량이 끼어드는 상황)에서는 운전자에 의한 급조타가 사고 회피에 더 효과적일 수 있다. 이에 따라 특정한 상황에서는 운전자의 조타 개입에 의해 자율주행 모드의 해지가 반드시 이루어지도록 함으로써 운전자의 의도대로 조타가 이루어질 수 있도록 해야 한다. 그런데 만약 운전자가 조타에 개입했는지 여부의 판단이 잘못 이루어질 경우, 오히려 자율주행 모드의 해지로 인해 운전자가 큰 위험에 빠질 수 있는 문제점이 있다. 또한 운전자의 조타 개입을 정확히 판단했다고 하더라도 운전자의 조타 개입 즉시 자율주행 모드가 곧바로 해지될 경우 운전자는 순간적인 조타 이질감에 의해 안전성이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.

따라서 차량의 자율주행 모드 주행 중 운전자가 조타에 개입하더라도 자율주행 모드가 곧바로 해지되지 않고 유지되게 하면서 주행 상황을 반영하여 자율주행 모드의 해지가 반드시 필요한 특정 상황에서만 조타 모드로 천이하고, 또한 조타 모드로 천이 시 이질감 없이 자율주행 모드를 해지할 수 있도록 하는 기술이 필요한 상황이다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 특허등록번호 제10-0247334호(1999.12.10. 등록, 전동 동력조향장치)에 개시되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 차량의 자율주행 중 운전자가 조타에 개입하더라도 자율주행 모드가 곧바로 해지되지 않고 유지되게 하면서 주행 상황을 반영하여 반드시 조타 모드 천이가 필요한 특정 상황에서만 이질감 없이 자율주행 모드를 해지할 수 있도록 하는, 전동식 조향시스템의 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 전동식 조향시스템의 제어 장치는, 운전자가 의도하지 않은 조타개입 시 BSF(Band Stop Filter) 기능을 적용하고 운전자가 의도한 조타개입 시 BSF 기능을 적용하지 않는 가변 BSF; 상기 가변 BSF를 통해 필터링된 컬럼토크에 대응하는 가중치(K)를 산출하는 가중치 산출부; 상기 가중치 산출부에서 산출되는 가중치(K) 정보를 이용하여 자율주행 해지 여부를 판단하는 자율주행 해지 판단부; 및 상기 가중치(K) 정보를 바탕으로, 운전자에 의한 조타 시 MDPS 로직부에서 출력되는 MDPS제어 전류 및 자율주행 모드에 의한 조타 시 조향각 위치제어부에서 출력되는 MDPS제어 전류를 조합하여 MDPS제어 최종 전류를 출력하는 ESF(Exponential smoothing filter) 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 운전자가 의도하지 않은 조타개입은, 오차 범위에서 MDPS의 토션바 공진점과 같은 진동 주파수의 컬럼토크 발생할 경우에 운전자가 의도하지 않은 조타개입으로 판단되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 운전자가 의도한 조타개입은, 지정된 기준 이상의 가중치(K)가 미리 지정된 시간 이상 유지될 경우에 운전자가 의도한 조타개입으로 판단되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 가중치 산출부는, 필터링된 컬럼토크와 이에 대응하는 가중치(K) 값이 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 가중치(K)를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 가중치 산출부는, 토션바의 비틀림 각도와 이에 대응하는 가중치(K) 값이 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 가중치(K)를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 자율주행 해지 판단부는, 지정된 가중치(K)가 미리 지정된 시간 이상 유지될 경우에 운전자가 의도한 조타개입으로 판단하여 자율주행 모드를 해지하되, 운전자에 의한 조타개입 동안 상기 지정된 가중치(K)를 계속 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 ESF 필터부는, 상기 가중치(K)가 0 ~ 1까지 가변될 때, 운전자의 조타개입에 의해 상기 가중치(K) 값이 1인 경우 MDPS 로직부의 MDPS 제어 전류를 100% 출력하고, 운전자의 조타개입이 없어 상기 가중치(K) 값이 0인 경우 상기 조향각 위치제어부의 MDPS 제어 전류를 100% 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 전동식 조향시스템의 제어 방법은, 운전자가 의도하지 않은 조타개입 시 제어부가 가변 BSF의 BSF(Band Stop Filter) 기능을 적용하고, 운전자가 의도한 조타개입 시 상기 제어부가 가변 BSF의 BSF 기능을 적용하지 않는 단계; 상기 제어부가 상기 가변 BSF를 통해 필터링된 컬럼토크에 대응하는 가중치(K)를 산출하는 단계; 상기 제어부가 상기 산출되는 가중치(K) 정보를 이용하여 자율주행 해지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제어부가 ESF(Exponential smoothing filter) 필터부를 통해, 상기 가중치(K) 정보를 바탕으로, 운전자에 의한 조타 시 MDPS 로직부에서 출력되는 MDPS제어 전류 및 자율주행 모드에 의한 조타 시 조향각 위치제어부에서 출력되는 MDPS제어 전류를 조합하여 MDPS제어 최종 전류를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 운전자가 의도하지 않은 조타개입 판단을 위하여, 상기 제어부는, 오차 범위에서 MDPS의 토션바 공진점과 같은 진동 주파수의 컬럼토크 발생할 경우에 운전자가 의도하지 않은 조타개입으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 운전자가 의도한 조타개입 판단을 위하여, 상기 제어부는, 지정된 기준 이상의 가중치(K)가 미리 지정된 시간 이상 유지될 경우에 운전자가 의도한 조타개입으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 가중치(K)를 산출하기 위하여, 상기 제어부는, 필터링된 컬럼토크와 이에 대응하는 가중치(K) 값이 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 가중치(K)를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 가중치(K)를 산출하기 위하여, 상기 제어부는, 토션바의 비틀림 각도와 이에 대응하는 가중치(K) 값이 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 가중치(K)를 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 자율주행 해지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는, 지정된 가중치(K)가 미리 지정된 시간 이상 유지될 경우에 운전자가 의도한 조타개입으로 판단하여 자율주행 모드를 해지하되, 운전자에 의한 조타개입 동안 상기 지정된 가중치(K)를 계속 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 MDPS제어 최종 전류를 출력하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 가중치(K)가 0 ~ 1까지 가변될 때, 운전자의 조타개입에 의해 상기 가중치(K) 값이 1인 경우 상기 ESF 필터부를 통해 MDPS 로직부의 MDPS 제어 전류를 100% 출력하고, 운전자의 조타개입이 없어 상기 가중치(K) 값이 0인 경우 상기 ESF 필터부를 통해 상기 조향각 위치제어부의 MDPS 제어 전류를 100% 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 차량의 자율주행 중 운전자가 조타에 개입하더라도 자율주행 모드가 곧바로 해지되지 않고 유지되게 하면서 주행 상황을 반영하여 반드시 조타 모드 천이가 필요한 특정 상황에서만 이질감 없이 자율주행 모드를 해지할 수 있도록 함으로써, 운전자의 편의성과 안전성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 조향시스템의 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 가변 BSF(Band Stop Filter)를 통해 운전자의 의도하지 않은 조타 개입을 제거하는 방법을 설명하기 위한 예시도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 운전자가 의도한 조타 개입 시 BSF의 기능을 순간적으로 해지할 경우의 효과를 설명하기 위한 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전동식 조향시스템의 제어 장치 및 방법의 일 실시예를 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 전동식 조향시스템의 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전동식 조향시스템의 제어 장치는, MDPS 로직부(110), 가변 BSF(120), 가중치 산출부(130), 자율주행 해지 판단부(140), ESF(Exponential Smoothing Filter) 필터부(150), 및 조향각 위치제어부(160)를 포함한다.

상기 MDPS 로직부(110)는 컬럼토크, 조향각, 및 차속 정보에 기초하여 MDPS(Motor Driven Power Steering) 제어 출력전류(A)를 출력한다. 즉, 상기 MDPS 로직부(110)는 기존의 일반적인 MDPS 제어(즉, 사용자에 의한 수동 조향을 지원하는 MDPS 제어)를 위한 출력전류(A)를 출력한다.

상기 가변 BSF(Band Stop Filter)(120)는 사용자의 의도하지 않은 조타개입(예 : 조타가 아닌 사용자의 핸들 터치나, 노면에 의한 진동의 영향으로 오인되는 조타개입 등) 시 MDPS의 토션바 공진점과 유사한 진동(즉, 오차범위에서 토션바 공진점과 같은 진동 주파수)이 발생하는데, 이를 상기 가변 BSF(120)를 통해 필터링하여 해당 주파수 성분의 컬럼토크(즉, 사용자의 의도하지 않은 조타개입에 의해 발생한 주파수 성분의 컬럼토크)를 제거한다.

또한 상기 가변 BSF(120)는 운전자가 의도한 조타개입 시 BSF 기능을 해지(또는 BSF 기능의 적용을 중지)시킨다. 즉, 상기 가변 BSF(120)는 조타개입이 운전자가 의도한 것인지 아닌지에 따라 BSF 기능의 적용과 해지를 가변할 수 있다.

상기 가중치 산출부(130)는 상기 가변 BSF(120)를 통해 필터링된 컬럼토크에 대응하는 가중치(K)를 산출한다. 이때 상기 가중치(K)와 이에 대응하는 필터링된 컬럼토크는 룩업 테이블 형태로 미리 설정될 수도 있다.

또한 상기 가중치(K)는 토션바의 비틀림 각도에 대응하여 산출하도록 구현될 수도 있다. 즉, 상기 가중치(K)를 반드시 필터링된 컬럼토크를 바탕으로 산출해야만 하는 것은 아니며, 상기 토션바의 비틀림 각도를 바탕으로 상기 가중치(K)를 산출할 수도 있다. 참고로 상기 필터링된 컬럼토크 및 상기 토션바의 비틀림 각도는 절대값이다.

상기 자율주행 해지 판단부(140)는, 상기 가중치 산출부(130)에서 출력되는 가중치(K) 정보를 이용하여 자율주행 해지 여부를 판단한다.

예컨대 상기 가중치(K)가 1 이상이고, 미리 지정된 시간(예 : 50ms) 동안 유지될 경우 운전자가 의도한 조타개입으로 판단하여 자율주행 모드를 해지하고(이때 자율주행 모드를 해지한 후에도 운전자에 의한 조타개입 동안 가중치(K)는 계속 1로 유지), 그 이외의 경우에는 운전자가 의도하지 않은 조타개입으로 판단하여 자율주행 모드를 해지하지 않는다(이때 가중치(K)는 1 미만으로서, ESF 필터부(150)는 운전자의 조타개입에 의한 MDPS제어 출력과 자율주행에 의한 위치제어부 출력을 조합(blending)한 MDPS제어 최종 출력전류를 출력한다).

가령, 상기 자율주행 해지 판단부(120)는 사용자가 의도하지 않은 조타개입(예 : 조타가 아닌 사용자의 핸들 터치 등에 의해 오인한 조타개입 등) 시 MDPS의 토션바 공진점과 유사한 진동(즉, 오차범위에서 같은 진동 주파수)이 발생하는데, 이를 상기 가변 BSF(120)를 통해 필터링하여 해당 주파수 성분의 컬럼토크(즉, 사용자의 의도하지 않은 조타개입에 의해 발생한 주파수 성분의 컬럼토크)는 제거한다. 이를 통해 의도하지 않은 사용자의 조타개입이 발생하더라도 자율주행을 해지하지 않을 수 있게 된다.

그런데 만약 긴급하게 장애물이 튀어나와 차속을 줄이더라도 충돌을 회피할 수 없는 상황이 발생할 경우에는 운전자의 급조타(또는 긴급 조타)에 의한 충돌 회피가 필요하게 되고, 운전자가 의도한 긴급 조타(즉, 조타개입)가 이루어 질 경우, 토션바가 순간적으로 급격하게 비틀림으로 인해 컬럼토크가 크게 상승하게 되므로, 컬럼토크가 지정된 특정 값 이상일 경우 자율주행을 해지할 수 있다.

다만, 운전자의 조타개입 판단에 따라 급격하게 자율주행 모드가 해지될 경우, 오히려 운전자가 조타에 적응하지 못하여 운전자의 의도대로 조타를 수행하지 못함으로써 안전성이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.

이에 따라 상기 ESF(Exponential smoothing filter) 필터부(150)는 상기 MDPS 로직부(110)와 자율주행을 위한 조향각 위치제어부(160)에서 나오는 출력(즉, MDPS제어 출력전류)을 상황에 따라 조합(blending)한다.

이때 상기 ESF 필터부(150)에서 조합을 위한 중요한 인자는 가중치(K)이며, 본 실시예에서 상기 가중치(K)는 0 ~ 1까지 가변될 수 있다. 가령 상기 가중치(K) 값이 1인 경우(즉, 운전자의 조타개입이 있는 경우) 운전자의 제어출력이 100%가 되고 가중치(K)가 0인 경우(즉, 운전자의 조타개입이 없는 경우) 상기 조향각 위치제어부(160)의 출력이 100%가 된다.

이때 도면에는 도시되어 있지 않지만, 상기 구성요소(110 ~ 160)를 통합 제어하는 상위 제어부(미도시)를 포함하거나, 상기 구성요소(110 ~ 160)를 통합하여 제어부(미도시)가 구현될 수 있음에 유의한다.

도 2는 상기 도 1에 있어서, 가변 BSF(Band Stop Filter)를 통해 운전자의 의도하지 않은 조타 개입을 제거하는 방법을 설명하기 위한 예시도이고, 도 3은 상기 도 2에 있어서, 운전자가 의도한 조타 개입 시 BSF의 기능을 순간적으로 해지할 경우의 효과를 설명하기 위한 예시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 자율 주행 중 운전자의 의도하지 않은 조타개입(예 : 핸들 터치 등)이 발생할 경우, MDPS의 토션바 공진에 따라 컬럼토크에 노이즈가 발생한다. 이는 정상적인 조타에 의한 컬럼토크 증가가 아니므로, 상기 가변 BSF(120)가 필터링을 통해 컬럼토크에 포함된 노이즈를 제거한다. 즉, MDPS의 토션바 공진점을 회피할 수 있는 BSF(Band stop filter) 기능을 통해 컬럼토크를 필터링함으로써 노이즈를 제거할 수 있다.

이에 따라 운전자의 의도하지 않은 조타개입(예 : 핸들 터치)이 발생할 경우에 상기 가변 BSF(120)에서 필터링을 통해 상기 컬럼토크에 포함된 노이즈를 제거함으로써, 상기 가중치 산출부(130)에서 출력되는 가중치(K) 값이 1이 되지 않기 때문에 자율주행 모드가 해지되지 않고 계속 유지된다.

그런데 만약 운전자의 의도하지 않은 조타개입(예 : 핸들 터치) 시 BSF 기능을 적용하지 않을 경우, 상기 가중치 산출부(130)는 상기 운전자의 의도하지 않은 조타 개입에 의해 증가된 컬럼토크(즉, 노이즈가 포함된 컬럼토크)를 기반으로 가중치(K) 값을 출력함으로써, 즉, 1 이상의 가중치(K) 값을 출력함으로써, 자율주행 모드가 해지시키므로 자율주행 성능이 저하 될 수 있다.

반대로 운전자가 의도한 조타개입(예 : 급 조타 개입 등)시에는 BSF(Band Stop Filter) 기능이 적용되지 않아야 한다. 그 이유는 급 조타 시 발생하는 컬럼토크는 많은 주파수를 포함하고 있으며, 예컨대 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 컬럼토크에 BSF 기능이 적용될 경우, 실제 최대 10Nm까지 계측될 수 있는 컬럼토크가 6 ~ 7Nm까지 밖에 계측이 되지 않는 경우가 발생하고, 이에 따라 실제 운전자의 조타개입에 의한 컬럼토크 상승임에도 불구하고 컬럼토크가 정상적으로 계측되지 않음으로써 운전자의 조타개입 여부 판단에 오류가 발생할 수 있다.

이에 따라 본 실시예는, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 가변 BSF(120)를 통해 BSF 기능을 상황에 따라 가변적으로 적용함으로써, 즉, 컬럼토크가 지정된 기준(예 : 8 ~ 9Nm) 이상이 될 경우 BSF의 기능을 해지시킴으로써(도 3의 (b) 참조), 다시 말해, 운전자의 의도에 따른 조타개입(즉, 급 조타) 시에는 BSF 기능에 의한 컬럼토크 필터링을 해지함으로써, 운전자가 의도한 조타개입 시에만 일시적으로 자율주행 모드가 해지되게 한다. 그리고 운전자가 의도하지 않는 조타개입 시에는 BSF 기능에 의한 컬럼토크 필터링을 적용하여 컬럼토크 필터링을 수행함으로써, 즉, 자율주행 중 의도하지 않은 운전자의 핸들 터치나 노면에 의한 진동 성분만을 걸러냄으로써, 가중치(K) 값이 의도치 않게 가변되는 것을 방지하여 자율주행 모드가 해지되는 것을 방지하는 효과가 있다.

상기 가중치 산출부(130)는 상기 가변 BSF(120)에서 필터링 된 컬럼토크에 따라 결정된다. 참고로 상기 가중치(K)를 산출하기 위한 인자인 컬럼토크는 토션바의 비틀림 각도로 대체될 수도 있음에 유의한다.

예컨대 본 실시예에서 상기 필터링된 컬럼토크는 지정된 제1 기준값(예 : 6Nm) 이상일 때부터 가변되기 시작하여 최대 제2 기준값(예 : 10Nm)까지 증가될 수 있으며, 상기 가중치(K) 값은 상기 제1 기준값(예 : 6Nm)에서 제2 기준값(예 : 10Nm)에 대응하여 산출된다. 참고로 상기 컬럼토크는 토션바 강성에 따라 상이하며, 예컨대 토션바의 강성이 2.5Nm/deg일 경우 토션바의 비틀림 각을 기구적으로 좌우 최대 ±8도로 설계했다고 가정할 때 일측 방향 조향 시 2.5Nm/deg * +4deg는 +10Nm, 반대 방향으로 조향 했을 시 2.5Nm/deg * -4deg = -10Nm가 된다.

따라서 상기 컬럼토크가 6Nm일 때 상기 가중치(K) 값은 0에서부터 시작하여 상기 컬럼토크가 10Nm일 때 상기 가중치(K) 값은 1이 출력된다고 가정할 경우, 상기 필터링된 컬럼토크 값이 10Nm가 될 경우 자율주행 제어 출력이 0이 된다. 이에 따라 운전자의 조타의지(즉, MDPS제어 출력)와 자율주행 제어 출력(즉, 조향각 위치제어부의 출력)의 조타의지가 최대일 경우 상기 ESF 필터부(150)는 MDPS제어 출력을 100% 출력하도록 한다. 또한 운전자의 조타의지(즉, 운전자에 의한 MDPS제어 출력)와 상기 조향각 위치제어부(160)의 조타의지가 어느 일 측으로 기울지 않고 혼합(blending)되어 있다면, 상기 ESF 필터부(150)는 상기 MDPS 로직부(110)의 출력과 상기 조향각 위치제어부(160)의 출력 비율을 조절하여 통합한다. 이와 같이 자율주행 모드의 조향각과 운전자가 의도하는 조향각이 완전히 다르지 않을 경우 자율주행 모드를 계속적으로 유지할 수 있게 된다.

그러나 운전자가 완전히 조향제어 권한을 가져와야 하는 상황이 생길 수 있으며, 이는 컬럼토크 센서가 계측 할 수 있는 최대 토크(예 : |10Nm|)가 발생하고, 또한 상기 최대 토크 값(예 : |10Nm|)이 미리 지정된 기간 동안(예 : 50ms 이상) 유지 되었을 경우에는 자율주행 모드를 완전히 해지하고 가중치(K) 값을 계속해서 1로 유지 시킨다.

그리고 만약 자율주행 모드가 해지된 상태에서 운전자가 다시 자율주행 모드로 동작시키고 싶을 경우 가중치(K) 값을 다시 1에서 0으로 변환시킨다.

다만 이때는 지정된 기간 동안 서서히 가변하여(즉, 자율주행 조향제어 권한과 운전자의 조향제어 권한이 지정된 비율로 서서히 전환되게 하여), 갑작스런 자율주행 모드 조타가 이루어지지 않도록 제어한다. 즉, 자율주행 시스템을 다시 동작 시켰을 때 급작스런 자율주행 조타가 이루어 질 경우 운전자에게 큰 이질감을 줄 수 있다. 따라서 운전자가 자율주행 시스템을 ON할 경우에는 지정된 기간 동안 서서히 가중치(K) 값을 가변 시키는 것이 효과적이다.

상기 자율주행 해지 판단부(140)는 자율주행 모드에서 가중치(K) 값이 지정된 시간 동안(예 : 50ms 이상) 1로 계속적으로 유지된다면, 예컨대 50ms 이상 유지된다면, 이는 운전자가 조타 권한을 가져오고 싶어 하는 것으로 판단하게 되는데, 상기 지정된 시간(예 : 50ms)은 운전자의 급조타가 필요할 경우 최소한 상기 지정된 시간(예 : 50ms) 이내에 조타 천이가 이루어져야 큰 걸림감(또는 조타 이질감)이 없이 조타 천이가 가능한 시간으로 설정되는 것이 바람직하다.

따라서 차량의 상태나 주변 환경 등을 고려하여, 컬럼토크에 따른 가중치(K) 값 가변 테이블과 유지시간(즉, 가중치(K) 값이 1로 유지되는 시간) 등은 튜닝이 가능하다. 자율주행 중 조타개입을 하여도 자율주행을 계속적으로 유지하게 되며, 만일 반드시 필요한 경우에만 조타권한을 넘겨주어 편의성과 안전성을 모두 향상 시킬 수 있다.

상기와 같이 본 실시예는 자율주행 중 운전자가 잠시 직접 조타를 원하거나 자율주행 지령 조향각에서 약간의 보정 조타가 필요할 경우 자율주행을 해지하지 않고 계속 유지함으로써 운전자의 편의성을 높이는 효과가 있다. 또한 본 실시예는 컬럼토크에 따라 운전자의 조타의지에 따른 출력과 자율주행제어 출력의 비율만 조정할 뿐 즉시 조타 모드를 천이하지 않도록 함으로써 자율주행 모드를 최대한 유지하면서도 운전자가 계속적으로 조타를 희망한다고 판단될 경우에만 자율주행 모드를 해지하도록 설계되어 편의성을 높이면서도 안전성까지 향상시키는 효과가 있다.

이상으로 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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 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.

110 : MDPS 로직부 120 : 가변 BSF
130 : 가중치 산출부 140 : 자율주행 해지 판단부
150 : ESF 필터부 160 : 조향각 위치제어부

Claims (14)

1. 운전자가 의도하지 않은 조타개입 시 BSF(Band Stop Filter) 기능을 적용하고 운전자가 의도한 조타개입 시 BSF 기능을 적용하지 않는 가변 BSF;
   상기 가변 BSF를 통해 필터링된 컬럼토크에 대응하는 가중치(K)를 산출하는 가중치 산출부;
   상기 가중치 산출부에서 산출되는 가중치(K) 정보를 이용하여 자율주행 해지 여부를 판단하는 자율주행 해지 판단부; 및
   상기 가중치(K) 정보를 바탕으로, 운전자에 의한 조타 시 MDPS 로직부에서 출력되는 MDPS제어 전류 및 자율주행 모드에 의한 조타 시 조향각 위치제어부에서 출력되는 MDPS제어 전류를 조합하여 MDPS제어 최종 전류를 출력하는 ESF(Exponential smoothing filter) 필터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 운전자가 의도하지 않은 조타개입은,
   오차 범위에서 MDPS의 토션바 공진점과 같은 진동 주파수의 컬럼토크 발생할 경우에 운전자가 의도하지 않은 조타개입으로 판단되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 운전자가 의도한 조타개입은,
   지정된 기준 이상의 가중치(K)가 미리 지정된 시간 이상 유지될 경우에 운전자가 의도한 조타개입으로 판단되는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 가중치 산출부는,
   필터링된 컬럼토크와 이에 대응하는 가중치(K) 값이 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 가중치(K)를 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 장치.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 가중치 산출부는,
   토션바의 비틀림 각도와 이에 대응하는 가중치(K) 값이 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 가중치(K)를 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 장치.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 자율주행 해지 판단부는,
   지정된 가중치(K)가 미리 지정된 시간 이상 유지될 경우에 운전자가 의도한 조타개입으로 판단하여 자율주행 모드를 해지하되,
   운전자에 의한 조타개입 동안 상기 지정된 가중치(K)를 계속 유지하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 장치.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 ESF 필터부는,
   상기 가중치(K)가 0 ~ 1까지 가변될 때,
   운전자의 조타개입에 의해 상기 가중치(K) 값이 1인 경우 MDPS 로직부의 MDPS 제어 전류를 100% 출력하고,
   운전자의 조타개입이 없어 상기 가중치(K) 값이 0인 경우 상기 조향각 위치제어부의 MDPS 제어 전류를 100% 출력하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 장치.
   
8. 운전자가 의도하지 않은 조타개입 시 제어부가 가변 BSF의 BSF(Band Stop Filter) 기능을 적용하고, 운전자가 의도한 조타개입 시 상기 제어부가 가변 BSF의 BSF 기능을 적용하지 않는 단계;
   상기 제어부가 상기 가변 BSF를 통해 필터링된 컬럼토크에 대응하는 가중치(K)를 산출하는 단계;
   상기 제어부가 상기 산출되는 가중치(K) 정보를 이용하여 자율주행 해지 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 제어부가 ESF(Exponential smoothing filter) 필터부를 통해, 상기 가중치(K) 정보를 바탕으로, 운전자에 의한 조타 시 MDPS 로직부에서 출력되는 MDPS제어 전류 및 자율주행 모드에 의한 조타 시 조향각 위치제어부에서 출력되는 MDPS제어 전류를 조합하여 MDPS제어 최종 전류를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 방법.
   
9. 제 8항에 있어서, 상기 운전자가 의도하지 않은 조타개입 판단을 위하여,
   상기 제어부는,
   오차 범위에서 MDPS의 토션바 공진점과 같은 진동 주파수의 컬럼토크 발생할 경우에 운전자가 의도하지 않은 조타개입으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 방법.
   
10. 제 8항에 있어서, 상기 운전자가 의도한 조타개입 판단을 위하여,
    상기 제어부는,
    지정된 기준 이상의 가중치(K)가 미리 지정된 시간 이상 유지될 경우에 운전자가 의도한 조타개입으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 방법.
    
11. 제 8항에 있어서, 상기 가중치(K)를 산출하기 위하여,
    상기 제어부는,
    필터링된 컬럼토크와 이에 대응하는 가중치(K) 값이 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 가중치(K)를 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 방법.
    
12. 제 8항에 있어서, 상기 가중치(K)를 산출하기 위하여,
    상기 제어부는,
    토션바의 비틀림 각도와 이에 대응하는 가중치(K) 값이 미리 설정된 룩업 테이블을 이용하여 가중치(K)를 산출하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 방법.
    
13. 제 8항에 있어서, 상기 자율주행 해지 여부를 판단하는 단계에서,
    상기 제어부는,
    지정된 가중치(K)가 미리 지정된 시간 이상 유지될 경우에 운전자가 의도한 조타개입으로 판단하여 자율주행 모드를 해지하되, 운전자에 의한 조타개입 동안 상기 지정된 가중치(K)를 계속 유지하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 방법.
    
14. 제 8항에 있어서, 상기 MDPS제어 최종 전류를 출력하는 단계에서,
    상기 제어부는,
    상기 가중치(K)가 0 ~ 1까지 가변될 때,
    운전자의 조타개입에 의해 상기 가중치(K) 값이 1인 경우 상기 ESF 필터부를 통해 MDPS 로직부의 MDPS 제어 전류를 100% 출력하고,
    운전자의 조타개입이 없어 상기 가중치(K) 값이 0인 경우 상기 ESF 필터부를 통해 상기 조향각 위치제어부의 MDPS 제어 전류를 100% 출력하는 것을 특징으로 하는 전동식 조향시스템의 제어 방법.

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