KR20220064012A - Steering control apparatus and method of steer by wire system - Google Patents

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Abstract

Disclosed are a steering control apparatus and method of a SBW system. The steering control apparatus of a SBW system of the present invention comprises: a steering intervention determination unit which determines whether a position control error amount of a steering wheel satisfies a predetermined driver steering intervention determination condition in an autonomous driving mode and cancels the autonomous driving mode according to the determination result; a reaction force control unit which variably controls reaction force of the steering wheel based on the position control error amount according to the determination result of the steering intervention determination unit; and an actuator output control unit which variably controls a steering wheel of a vehicle wheel based on the position control error amount according to the determination result of the steering intervention determination unit. The steering control apparatus accurately determines steering intervention of a driver during autonomous driving and shifts a steering mode.

Description

SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 방법{STEERING CONTROL APPARATUS AND METHOD OF STEER BY WIRE SYSTEM}STEERING CONTROL APPARATUS AND METHOD OF STEER BY WIRE SYSTEM

본 발명은 SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자율주행 중 운전자의 조타개입을 정확하게 판단하여 조타모드를 이질감없이 천이시키는 SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for controlling a steering of an SBW system, and more particularly, to an apparatus and method for controlling a steering of an SBW system by accurately determining a driver's steering intervention during autonomous driving and transitioning a steering mode without feeling heterogeneous.

SBW(STEER BY WIRE) 시스템은 스티어링휠과 차량의 구동바퀴의 기계적 연결을 분리한 조향시스템이다. SBW 시스템은 스티어링휠의 회전 신호를 전자제어유니트(ECU)를 통해 입력받고, 입력된 회전 신호를 바탕으로 구동바퀴에 연결된 조향 어시스트 모터를 작동시켜 차량을 조향한다. The SBW (STEER BY WIRE) system is a steering system that separates the mechanical connection between the steering wheel and the driving wheel of the vehicle. The SBW system receives the steering wheel rotation signal through the electronic control unit (ECU), and based on the input rotation signal, operates the steering assist motor connected to the driving wheel to steer the vehicle.

SBW 시스템은 기존의 조향 시스템이 갖는 기계적 연결구조가 제거됨으로써, 조향계 구성에 따른 레이아웃 자유도를 증가시키고, 연비를 개선하며, 차륜에서 역입력되는 외란을 제거할 수 있는 등의 장점을 갖고 있다.The SBW system has advantages such as increasing the freedom of layout according to the steering system configuration, improving fuel efficiency, and removing the disturbance from the reverse input from the wheel by removing the mechanical connection structure of the existing steering system.

한편, 자율주행 중 위급 상황 예컨데, 충돌이나 다른 사고의 위험이 갑자기 발생하면, 차량은 차속이나 조향 제어를 통해 위급 상황을 회피해야 한다. 긴급 상황을 회피하기 위해서는, 차속을 줄이는 것이 효과적이나 필요에 따라서는 운전자의 조타가 필요할 수도 있다. 예를 들어 자율주행 시스템에 고장이 발생하면, 운전자의 의도와는 다르게 주행될 수 있으므로 운전자의 조타가 반드시 고려되어야 한다. On the other hand, if an emergency situation such as a risk of a collision or other accident suddenly occurs during autonomous driving, the vehicle must avoid the emergency situation through vehicle speed or steering control. In order to avoid an emergency situation, it is effective to reduce the vehicle speed, but the driver's steering may be required if necessary. For example, if the autonomous driving system fails, the driver's steering must be taken into account because the vehicle may be driven differently from the driver's intention.

그러나 SBW 시스템은 컬럼토크 센서가 없기 때문에 운전자의 조타 개입을 판단하기가 어렵고, 조향각 센서를 이용하더라도 자율주행시에는 반력 장치에 의해 조향휠이 정위치, 즉 0도를 유지하는 경우가 많아 운전자의 조타 개입을 정확하게 판별하기에는 부족한 측면이 있었다. However, since the SBW system does not have a column torque sensor, it is difficult to determine the driver's steering intervention. There were insufficient aspects to accurately determine the intervention.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2020-0023825호(2020.03.06)의 '차량 제어 장치 및 방법'에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in 'Vehicle control apparatus and method' of Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2020-0023825 (2020.03.06).

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 자율주행 중 운전자의 조타 개입을 정확하게 판단하여 조향모드를 이질감없이 천이시키는 SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 있다. The present invention was created to improve the above problems, and an object according to an aspect of the present invention is to accurately determine the steering intervention of the driver during autonomous driving and to provide a steering control apparatus and method of an SBW system for transitioning the steering mode without feeling heterogeneous. is to provide

본 발명의 일 측면에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치는 자율주행 모드시 조향휠의 위치제어 에러량이 기 설정된 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지를 판단하여 판단 결과에 따라 자율주행 모드를 해지하는 조타개입 판단부; 상기 조타개입 판단부의 판단 결과에 따라 상기 위치제어 에러량을 토대로 조향휠의 반력을 가변 제어하는 반력 조절부; 및 상기 조타개입 판단부의 판단 결과에 따라 상기 위치제어 에러량을 토대로 차륜의 조향각을 가변 제어하는 액추에이터 출력 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The steering control apparatus of the SBW system according to an aspect of the present invention determines whether an error amount of a position control error of a steering wheel in an autonomous driving mode satisfies a preset driver steering intervention determination condition, and determines whether the autonomous driving mode is canceled according to the determination result. wealth; a reaction force control unit for variably controlling the reaction force of the steering wheel based on the position control error amount according to the determination result of the steering intervention determination unit; and an actuator output adjusting unit for variably controlling the steering angle of the wheel based on the position control error amount according to the determination result of the steering intervention determination unit.

본 발명의 상기 조타개입 판단부는 상기 위치제어 에러량을 감지하는 위치제어 에러량 감지부; 및 상기 위치제어 에러량이 유지되는 유지시간이 상기 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지 여부에 따라 운전자 조타개입 여부를 판단하여 자율주행 모드를 해지하는 조타모드 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The steering intervention determining unit of the present invention comprises: a position control error amount detection unit for detecting the amount of the position control error; and a steering mode determining unit configured to cancel the autonomous driving mode by determining whether to intervene in the driver according to whether the holding time for which the amount of the position control error is maintained satisfies the condition for determining the driver's steering intervention.

본 발명의 상기 조타모드 결정부는 상기 위치제어 에러량이 기 설정된 기준범위에 포함되고 상기 기준범위에 포함된 상태로 기 설정된 설정시간 동안 유지되면 운전자 조타개입으로 판단하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.The steering mode determining unit of the present invention is characterized in that when the position control error amount is included in a preset reference range and is maintained for a preset time in a state included in the reference range, it is determined that the driver's steering intervention is determined.

본 발명의 상기 기준범위와 상기 설정시간 각각은 복수 개가 마련되어 서로 일대일 매칭되는 것을 특징으로 한다.Each of the reference range and the set time of the present invention is characterized in that a plurality are provided to match each other one-to-one.

본 발명의 상기 설정시간은 상기 기준범위가 증가할수록 감소하는 것을 특징으로 한다.The set time of the present invention is characterized in that it decreases as the reference range increases.

본 발명의 상기 조타모드 결정부는 기 설정된 최소 임계값 이하의 위치제어 에러량을 필터링하는 위치제어 에러량 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The steering mode determining unit of the present invention is characterized in that it further comprises a position control error amount filter for filtering the position control error amount less than a preset minimum threshold value.

본 발명의 상기 반력 조절부는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 반력을 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.The reaction force adjusting unit of the present invention is characterized in that it variably controls the reaction force of the steering wheel according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 상기 반력 조절부는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 조향각을 0도로 유지하기 위한 위치제어 출력을 감소시키고 상기 조향휠의 반력제어 출력을 증가시키는 것을 특징으로 한다.The reaction force control unit of the present invention reduces the position control output for maintaining the steering angle of the steering wheel at 0 degrees and increases the reaction force control output of the steering wheel according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied characterized in that

본 발명의 상기 반력 조절부는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 반력 가변 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.The reaction force adjusting unit of the present invention is characterized in that it adjusts the variable speed of the reaction force of the steering wheel according to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 상기 조향휠의 반력 가변 속도는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하는 것을 특징으로 한다.The variable speed of the reaction force of the steering wheel according to the present invention is characterized in that it is proportional to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 상기 차륜 조향각 조절부는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 차륜의 조향각을 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.The wheel steering angle adjusting unit of the present invention is characterized in that it variably controls the steering angle of the wheel according to an amount of a position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 상기 차륜 조향각 조절부는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 자율주행 시스템의 지령 조향각에 따른 제어출력을 감소시키고 반력 제어모듈의 지령 조향각에 따른 액추에이터 제어출력을 증가시키는 것을 특징으로 한다.The wheel steering angle adjusting unit of the present invention reduces the control output according to the commanded steering angle of the autonomous driving system according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied, and increases the actuator control output according to the commanded steering angle of the reaction force control module. characterized by increasing it.

본 발명의 상기 차륜 조향각 조절부는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 차륜의 조향각 가변 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.The wheel steering angle adjusting unit of the present invention is characterized in that it adjusts the steering angle variable speed of the wheel according to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 상기 차륜의 조향각 가변 속도는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하는 것을 특징으로 한다.The variable speed of the steering angle of the wheel according to the present invention is characterized in that it is proportional to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 일 측면에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 방법은 자율주행 모드시 조향휠의 위치제어 에러량이 기 설정된 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지를 판단하여 판단 결과에 따라 자율주행 모드를 해지하는 단계; 상기 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지를 판단한 결과에 따라 상기 위치제어 에러량을 토대로 조향휠의 반력을 가변 제어하는 단계; 및 상기 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지를 판단한 결과에 따라 상기 위치제어 에러량을 토대로 차륜의 조향각을 가변 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A steering control method of an SBW system according to an aspect of the present invention includes the steps of determining whether an error amount of a position control error of a steering wheel in an autonomous driving mode satisfies a preset driver steering intervention determination condition, and canceling the autonomous driving mode according to the determination result; variably controlling the reaction force of the steering wheel based on the position control error amount according to a result of determining whether the driver's steering intervention determination condition is satisfied; and variably controlling the steering angle of the wheel based on the position control error amount according to a result of determining whether the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 상기 자율주행 모드를 해지하는 단계는 상기 위치제어 에러량을 감지하고, 상기 위치제어 에러량이 유지되는 유지시간이 상기 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지 여부에 따라 운전자 조타개입 여부를 판단하여 자율주행 모드를 해지하는 것을 특징으로 한다.In the step of canceling the autonomous driving mode of the present invention, the amount of the position control error is detected, and whether the driver's steering intervention It is characterized by canceling the autonomous driving mode.

본 발명의 상기 자율주행 모드를 해지하는 단계는 상기 위치제어 에러량이 기 설정된 기준범위에 포함되고 상기 기준범위에 포함된 상태로 기 설정된 설정시간 동안 유지되면 운전자 조타개입으로 판단하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the step of canceling the autonomous driving mode of the present invention, if the position control error amount is included in a preset reference range and maintained for a preset time in a state included in the reference range, it is determined that the driver's steering intervention is determined. do it with

본 발명의 상기 기준범위와 상기 설정시간 각각은 복수 개가 마련되어 서로 일대일 매칭되는 것을 특징으로 한다.Each of the reference range and the set time of the present invention is characterized in that a plurality are provided to match each other one-to-one.

본 발명의 상기 설정시간은 상기 기준범위가 증가할수록 감소하는 것을 특징으로 한다.The set time of the present invention is characterized in that it decreases as the reference range increases.

본 발명의 상기 자율주행 모드를 해지하는 단계는 기 설정된 최소 임계값 이하의 위치제어 에러량을 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of canceling the autonomous driving mode of the present invention is characterized in that it further comprises the step of filtering the position control error amount less than a preset minimum threshold value.

본 발명의 상기 조향휠의 반력을 가변 제어하는 단계는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 반력을 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.The step of variably controlling the reaction force of the steering wheel according to the present invention is characterized in that the reaction force of the steering wheel is variably controlled according to an amount of a position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 상기 조향휠의 반력을 가변 제어하는 단계는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 조향각을 0도로 유지하기 위한 위치제어 출력을 감소시키고 상기 조향휠의 반력제어 출력을 증가시키는 것을 특징으로 한다.In the step of variably controlling the reaction force of the steering wheel according to the present invention, the position control output for maintaining the steering angle of the steering wheel at 0 degrees is reduced according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied, and the steering wheel It is characterized in that the reaction force control output is increased.

본 발명의 상기 조향휠의 반력을 가변 제어하는 단계는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 반력 가변 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.The step of variably controlling the reaction force of the steering wheel according to the present invention is characterized in that the variable speed of the reaction force of the steering wheel is adjusted according to an amount of a position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 상기 조향휠의 반력 가변 속도는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하는 것을 특징으로 한다.The variable speed of the reaction force of the steering wheel according to the present invention is characterized in that it is proportional to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 상기 차륜의 조향각을 가변 제어하는 단계는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 차륜의 조향각을 가변 제어하는 것을 특징으로 한다.The step of variably controlling the steering angle of the wheel according to the present invention is characterized in that the steering angle of the wheel is variably controlled according to an amount of a position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 상기 차륜의 조향각을 가변 제어하는 단계는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 자율주행 시스템의 지령 조향각에 따른 제어출력을 감소시키고 반력 제어모듈의 지령 조향각에 따른 액추에이터 제어출력을 증가시키는 것을 특징으로 한다.In the step of variably controlling the steering angle of the wheel of the present invention, the control output according to the commanded steering angle of the autonomous driving system is reduced according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied, and the control output is adjusted to the commanded steering angle of the reaction force control module. It is characterized in that the actuator control output is increased accordingly.

본 발명의 상기 차륜의 조향각을 가변 제어하는 단계는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 차륜의 조향각 가변 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.The variable control of the steering angle of the wheel according to the present invention is characterized in that the variable speed of the steering angle of the wheel is adjusted according to an amount of a position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 상기 차륜의 조향각 가변 속도는 상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하는 것을 특징으로 한다.The variable speed of the steering angle of the wheel according to the present invention is characterized in that it is proportional to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

본 발명의 일 측면에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 방법은 자율주행 중 운전자의 조타 개입을 정확하게 판단하여 조타모드를 이질감없이 천이시킨다.An apparatus and method for controlling a steering of an SBW system according to an aspect of the present invention accurately determine the steering intervention of a driver during autonomous driving and thereby transition the steering mode without any heterogeneity.

본 발명의 다른 측면에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 방법은 운전자 조타 개입 상황에 따라 조향휠의 반력을 가변적으로 제어하여 운전자의 조타 개입 상황에 최적화된 천이 조타감을 제공할 수 있다. According to another aspect of the present invention, an apparatus and method for controlling a steering of an SBW system may provide a transitional steering feel optimized for a driver's steering intervention situation by variably controlling a reaction force of a steering wheel according to a driver's steering intervention situation.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 방법은 자율주행 중 위급 상황 발생으로 인해 운전자의 급조타가 필요한 경우, 운전자의 조타 의지를 정확하게 판단하여 조타모드를 즉각적으로 천이시킬 수 있어 운전자의 안전을 확보할 수 있다. The steering control apparatus and method of the SBW system according to another aspect of the present invention can accurately determine the steering intention of the driver and immediately transition the steering mode when the driver's sudden steering is required due to the occurrence of an emergency during autonomous driving. safety can be ensured.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 도 1 의 조타개입 판단부의 블럭 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 방법의 순서도이다. 1 is a block diagram of a steering control apparatus of an SBW system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of the steering intervention determination unit of FIG. 1 .
3 is a flowchart of a steering control method of an SBW system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 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 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다. Hereinafter, an apparatus and method for controlling a steering of an SBW system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

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 프로그래밍가능한 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.Implementations described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), implementations of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, as an apparatus or program). The apparatus may be implemented in suitable hardware, software and firmware, and the like. A method may be implemented in an apparatus such as, for example, a processor, which generally refers to a computer, a microprocessor, a processing device, including an integrated circuit or programmable logic device, and the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDA”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 도 1 의 조타개입 판단부의 블럭 구성도이다. 1 is a block diagram of a steering control apparatus of an SBW system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of the steering intervention determination unit of FIG. 1 .

도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치는 차속 감지부(10), 조향각 감지부(20), 조향휠 제어모듈(30), 액추에이터 제어모듈(40), 조타개입 판단부(50), 자율주행 시스템(60), 반력 조절부(70), 및 차륜 조향각 조절부(80)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the steering control device of the SBW system according to an embodiment of the present invention includes a vehicle speed sensor 10 , a steering angle sensor 20 , a steering wheel control module 30 , an actuator control module 40 , It includes a steering intervention determining unit 50 , an autonomous driving system 60 , a reaction force adjusting unit 70 , and a wheel steering angle adjusting unit 80 .

차속 감지부(10)는 자율주행차량의 차속을 감지한다.The vehicle speed sensor 10 detects the vehicle speed of the autonomous vehicle.

조향각 감지부(20)는 자율주행차량의 조향휠의 조향각을 감지한다. The steering angle sensing unit 20 detects a steering angle of a steering wheel of the autonomous vehicle.

자율주행 시스템(60)은 자율주행모드시 각종 센서에 의해 감지된 정보를 토대로 차량의 자율주행 제어를 위한 지령 조향각을 생성하고, 생성된 지령 조향각을 액추에이터 제어모듈(40)에 전달한다. 자율주행 시스템(60)이 각종 정보를 토대로 자율주행 제어를 수행하는 것은 당업자가 용이하게 실시할 수 있으므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. The autonomous driving system 60 generates a command steering angle for autonomous driving control of the vehicle based on information detected by various sensors in the autonomous driving mode, and transmits the generated command steering angle to the actuator control module 40 . Since a person skilled in the art can easily perform autonomous driving control by the autonomous driving system 60 based on various types of information, a detailed description thereof will be omitted herein.

본 실시예에서, SBW(STEER BY WIRE) 시스템은 스티어링휠과 차량의 구동바퀴의 기계적 연결을 분리한 조향 시스템으로써, 조향휠 제어모듈(30)과 액추에이터 제어모듈(40)을 포함한다. In the present embodiment, the SBW (STEER BY WIRE) system is a steering system that separates the mechanical connection between the steering wheel and the driving wheels of the vehicle, and includes a steering wheel control module 30 and an actuator control module 40 .

조향휠 제어모듈(30)은 운전자 조타시 반력제어 모터를 통해 운전자에게 적절한 반력을 제공하여 운전자에게 자연스러운 조향감(복원, 댐핑, 노면 피드백, 차량 부하)을 제공한다. The steering wheel control module 30 provides an appropriate reaction force to the driver through the reaction force control motor when steering the driver, thereby providing the driver with a natural steering feel (restoration, damping, road surface feedback, and vehicle load).

조향휠 제어모듈(30)은 차속과 조향각을 차량의 모델링 수식에 적용하여 요 레이트와 사이드 슬립 앵글(Side slip angle)을 검출하고, 이들을 통해 차량의 랙 포스(Rack force)를 계산할 수 있다. 또한, 조향휠 제어모듈(30)은 랙 포스에 적절한 비율(ratio)를 적용하여 운전자에게 자연스러운 반력감을 제공한다. The steering wheel control module 30 may detect a yaw rate and a side slip angle by applying a vehicle speed and a steering angle to a vehicle modeling equation, and calculate a rack force of the vehicle through these. In addition, the steering wheel control module 30 provides a natural reaction force to the driver by applying an appropriate ratio to the rack force.

또한, 조향휠 제어모듈(30)은 운전자가 노면의 로드 필링(Road feeling) 등을 느낄 수 있도록 액추에이터 제어모듈(40)의 위치제어시 발생하는 에러량에 적절한 비율을 곱하여 실제 조향휠 제어모듈(30)의 반력제어 모터(미도시)에 인가될 수 있는 레벨로 조정을 한 후 반력제어를 수행함으로써, 보다 더 다이나믹한 조향감을 운전자에게 제공한다. In addition, the steering wheel control module 30 multiplies the error amount generated during position control of the actuator control module 40 by an appropriate ratio so that the driver can feel the road feeling of the road surface, and the actual steering wheel control module ( 30), a more dynamic steering feel is provided to the driver by adjusting the level to be applied to the reaction force control motor (not shown) and then performing the reaction force control.

한편, 운전자 조타모드에서 조향휠 제어모듈(30)은 조향각 감지부(20)에 의해 조향휠의 조향각이 감지되면 이 조향각에 따른 지령 조향각을 생성하고 생성된 지령 조향각을 액추에이터 제어모듈(40)에 전달한다. Meanwhile, in the driver steering mode, when the steering angle of the steering wheel is sensed by the steering angle sensing unit 20 , the steering wheel control module 30 generates a command steering angle according to the steering angle and transmits the generated command steering angle to the actuator control module 40 . transmit

자율주행모드에서 조향휠 제어모듈(30)은 운전자에게 반력을 생성할 필요가 없다. 따라서, 조향휠 제어모듈(30)은 반력제어 모터를 통해 조향각을 기준각도, 즉 0도로 위치 제어한다. 즉, 조향휠 제어모듈(30)은 조향휠을 0도인 상태를 유지한다.In the autonomous driving mode, the steering wheel control module 30 does not need to generate a reaction force to the driver. Accordingly, the steering wheel control module 30 position-controls the steering angle at a reference angle, that is, 0 degrees through the reaction force control motor. That is, the steering wheel control module 30 maintains the steering wheel at 0 degrees.

한편, 운전자 조타모드에서는 액추에이터 제어모듈(40)은 조향휠 제어모듈(30)로부터 전달받은 지령 조향각에 따라 랙 바를 구동시킨다. Meanwhile, in the driver steering mode, the actuator control module 40 drives the rack bar according to the command steering angle received from the steering wheel control module 30 .

반면에, 자율주행모드에서는 액추에이터 제어모듈(40)은 자율주행 시스템(60)으로부터 전달받은 차륜의 지령 조향각에 따라 액추에이터 모터를 제어하여 자율주행 시스템(60)에 의해 설정된 방향으로 차량을 주행시킨다. On the other hand, in the autonomous driving mode, the actuator control module 40 controls the actuator motor according to the command steering angle of the wheel received from the autonomous driving system 60 to drive the vehicle in the direction set by the autonomous driving system 60 .

여기서, 여기서, 조향휠 제어모듈(30)로는 SFA(Steering Force Actuator)가 채용될 수 있고, 액추에이터 제어모듈(40)로는 RWA(Road Wheel Actuator)가 채용될 수 있다.Here, a steering force actuator (SFA) may be employed as the steering wheel control module 30 , and a road wheel actuator (RWA) may be employed as the actuator control module 40 .

즉, 자율주행모드에서 조향휠 제어모듈(30)은 반력제어 모터를 통해 조향휠의 조향각을 0도인 상태를 유지하고 액추에이터 제어모듈(40)은 자율주행 시스템(60)으로부터 전달받은 차륜의 지령 조향각에 따라 차량 주행 방향을 제어한다. That is, in the autonomous driving mode, the steering wheel control module 30 maintains the steering angle of the steering wheel at 0 degrees through the reaction force control motor, and the actuator control module 40 receives the command steering angle of the wheel received from the autonomous driving system 60 . control the vehicle driving direction.

조타개입 판단부(50)는 상기한 바와 같이 자율주행모드시 조향휠의 위치제어 에러량이 기 설정된 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지를 판단하여 판단 결과에 따라 자율주행 모드를 해지한다. As described above, the steering intervention determination unit 50 determines whether the amount of error in position control of the steering wheel in the autonomous driving mode satisfies a preset driver steering intervention determination condition, and cancels the autonomous driving mode according to the determination result.

자율주행모드에서 운전자가 조타 개입을 하는 경우, 조향휠 제어모듈(30)은 조향휠을 0도 상태로 유지하기 위해서 반력제어 모터 제어를 위한 전류량을 증가시킨다. 즉, 운전자가 조타 개입을 하더라도 실제 조향휠은 0도 상태를 유지하게 되는데, 운전자가 조타 개입시에는 조향휠을 0도 상태로 유지하기 위한 전류량이 더욱 증가하게 되고, 이러한 조향휠의 위치제어 에러량을 토대로 현재 조향휠에 대한 조타가 운전자의 의지에 따른 조타개입인지 아니면 운전자가 의도하지 않는 조타개입인지를 판단한다. When the driver intervenes in the autonomous driving mode, the steering wheel control module 30 increases the amount of current for controlling the reaction force control motor in order to maintain the steering wheel at 0 degrees. That is, even if the driver intervenes in the steering, the actual steering wheel maintains the 0 degree state. When the driver intervenes, the amount of current for maintaining the steering wheel in the 0 degree state further increases. Based on the amount, it is determined whether the current steering of the steering wheel is a steering intervention according to the driver's will or an unintentional steering intervention by the driver.

예컨데, 위급 상황 등에서 운전자가 의도적으로 조타개입을 하는 경우에는, 위치제어 에러량은 상대적으로 크다.For example, when the driver intentionally intervenes in steering in an emergency situation, the amount of position control error is relatively large.

반대로 운전자가 의도적으로 조타개입을 하지 않는 경우 예컨데 실내에서 운전자가 의도치 않게 조향휠에 닫거나 움직이게 하는 경우에는 위치제어 에러량이 상대적으로 작다. Conversely, when the driver does not intentionally intervene, for example, when the driver unintentionally closes or moves the steering wheel indoors, the amount of position control error is relatively small.

따라서, 조타개입 판단부(50)는 자율주행모드시 조향휠 제어모듈(30)로부터 출력되는 위치제어 에러량에 따라 운전자 조타개입 여부를 판단하고 판단 결과에 따라 자율주행모드를 해지한다.Accordingly, the steering intervention determination unit 50 determines whether the driver is involved in steering according to the amount of position control error output from the steering wheel control module 30 in the autonomous driving mode, and cancels the autonomous driving mode according to the determination result.

도 2 를 참조하면, 조타개입 판단부(50)는 위치제어 에러량 필터부(51), 위치제어 에러량 감지부(52) 및 조타모드 결정부(53)를 포함한다. Referring to FIG. 2 , the steering intervention determination unit 50 includes a position control error amount filter unit 51 , a position control error amount detection unit 52 , and a steering mode determination unit 53 .

위치제어 에러량 필터부(51)는 조향휠 제어모듈(30)로부터 입력된 기 설정된 최소 임계값 이하의 위치제어 에러량을 필터링한다. 최소 임계치는 운전자의 의도치 않은 조타 개입, 예컨데 조향휠 터치 등의 경우에 발생되는 통상적인 위치제어 에러량이다. The position control error amount filter unit 51 filters the position control error amount that is less than or equal to a preset minimum threshold value input from the steering wheel control module 30 . The minimum threshold is a typical position control error amount that occurs in the case of unintentional steering intervention by the driver, for example, a steering wheel touch.

운전자의 의도치 않은 조타 개입이 발생하면 위치제어 에어량이 증가할 수 있다. 반력제어 모터가 조향휠의 조향각을 0도 제어를 수행하는 과정에서, 조향휠이 터치될 경우, 위치제어 에러에 오실레이션이 생기며 이러한 출력은 자율주행모드 해지시 필터링시켜야 한다. If the driver's unintentional steering intervention occurs, the amount of positioning air may increase. When the steering wheel is touched while the reaction force control motor controls the steering angle of the steering wheel by 0 degrees, an oscillation occurs in the position control error, and this output must be filtered when the autonomous driving mode is canceled.

이에, 위치제어 에러량 필터부(51)는 운전자의 의도치 않은 조타 개입으로 인해 증가된 위치제어 에러량을 필터링함으로써, 조타모드가 의도치 않게 변경되는 것을 방지한다.Accordingly, the position control error amount filter unit 51 filters the increased position control error amount due to the driver's unintentional steering intervention, thereby preventing the steering mode from being unintentionally changed.

위치제어 에러량 필터부(51)로는 밴드 스탑 필터(Band stop filter)가 채용될 수 있다. A band stop filter may be employed as the position control error amount filter unit 51 .

위치제어 에러량 감지부(52)는 위치제어 에러량을 감지한다. The position control error amount detection unit 52 detects the position control error amount.

위치제어 에러량 감지부(52)에 의해 감지되는 위치제어 에러량은 운전자가 조타개입을 할 경우에 상대적으로 크게 증가한다. The position control error amount detected by the position control error amount detection unit 52 is relatively large when the driver intervenes in the steering.

조타모드 결정부(53)는 위치제어 에러량이 유지되는 유지시간이 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지 여부에 따라 운전자 조타개입 여부를 판단하여 자율주행 모드를 해지한다. The steering mode determining unit 53 determines whether the driver is involved in steering according to whether the holding time for which the amount of position control error is maintained satisfies the driver's steering intervention determination condition, and cancels the autonomous driving mode.

즉, 조타모드 결정부(53)는 위치제어 에러량이 기 설정된 기준범위 중 어느 하나에 포함되고 해당 기준범위에 포함된 상태로 해당 설정시간 동안 유지되면 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는 것으로 판단한다. 조타모드 결정부(53)는 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는 것으로 판단되면 현재의 자율주행모드를 운전자 조타모드로 변경한다. That is, the steering mode determining unit 53 determines that the driver's steering intervention determination condition is satisfied when the position control error amount is included in any one of the preset reference ranges and is maintained for a corresponding set time while being included in the corresponding reference range. When it is determined that the driver's steering intervention determination condition is satisfied, the steering mode determining unit 53 changes the current autonomous driving mode to the driver's steering mode.

여기서, 기준범위와 설정시간은 운전자 조타개입이 실제 발생한 것으로 판단될 수 있는 위치제어 에러량과 그 유지시간이며, 기준범위와 설정시간은 복수 개가 마련될 수 있으며 서로 일대일 매칭된다.Here, the reference range and the set time are the amount of position control error that can be determined that the driver's steering intervention has actually occurred and the holding time thereof, and a plurality of the reference range and the set time can be provided and match each other one-to-one.

특히, 기준범위가 증가할수록 설정시간은 감소된다. 위치제어 에러량이 클수록 설정시간이 감소하는 이유는 위치제어 에러량이 클수록 운전자의 조향개입 의지가 강하다고 볼 수 있기 때문이다. 이 경우에는 운전자의 조타개입 의지를 반영하여 상대적으로 빠른 조타모드를 변경하여야 하다. In particular, as the reference range increases, the set time decreases. The reason why the setting time decreases as the amount of position control error increases is that the greater the amount of position control error, the stronger the driver's will to intervene in steering. In this case, the relatively fast steering mode must be changed to reflect the driver's will to intervene.

일 예로, 기준범위가 60 이상 70 미만이면 설정시간은 500ms으로 설정되고, 기준범위가 70 이상 100 미만이면 설정시간은 400ms로 설정되며, 기준범위가 100 이상이면 50ms로 설정될 수 있다.For example, if the reference range is 60 or more and less than 70, the setting time is set to 500 ms, if the reference range is 70 or more and less than 100, the setting time is set to 400 ms, and if the reference range is 100 or more, it may be set to 50 ms.

반력 조절부(70)는 조타개입 판단부(50)의 판단 결과 조타모드로 변경되면 위치제어 에러량을 토대로 조향휠의 반력을 가변 제어한다.The reaction force adjusting unit 70 variably controls the reaction force of the steering wheel based on the position control error amount when the steering mode is changed to the steering mode as a result of the determination of the steering intervention determination unit 50 .

즉, 반력 조절부(70)는 조타개입 판단부(50)의 판단 결과 조타모드로 변경되면 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 조향휠의 반력을 가변 제어한다.That is, when the steering mode is changed to the steering mode as a result of the determination of the steering intervention determination unit 50 , the reaction force adjusting unit 70 variably controls the reaction force of the steering wheel according to the position control error amount at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

이 경우, 반력 조절부(70)는 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 조향휠의 조향각을 0도로 유지하기 위한 위치제어 출력을 점차적으로 감소시키며, 특히 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하여 조향휠의 반력제어 출력을 점차적으로 증가시킨다. In this case, the reaction force adjusting unit 70 gradually reduces the position control output for maintaining the steering angle of the steering wheel at 0 degrees according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied, and in particular, the driver's steering intervention determination condition The reaction force control output of the steering wheel is gradually increased in proportion to the amount of position control error at the time of satisfaction.

예컨데, 반력 조절부(70)는 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량을 기준으로 현재 반력 제어모듈(30)의 반력제어 모터는 조향각을 0도로 유지하다가 점차적으로 반력제어 출력으로 출력이 블렌딩(Blending)처리 된다. 반력 조절부(70)는 익스포넨셜 스무딩 필터(Exponential smoothing filter)를 적용하여 구현될 수 있다. For example, the reaction force control unit 70 maintains the steering angle at 0 degrees of the reaction force control motor of the current reaction force control module 30 based on the amount of position control error at the time when the steering intervention determination condition is satisfied. Blending is processed. The reaction force adjusting unit 70 may be implemented by applying an exponential smoothing filter.

즉, 반력 조절부(70)는 O1=A1×K1+(1-K1)×B1에 따라 반력을 가변제어한다. 여기서, O1는 반력제어 모터의 최종 출력이고 B1는 반력제어모터의 0도 위치제어 출력이며, A1는 반력제어 출력(자연스러운 조향감을 내 주기위한 반력 제어)이며, K1은 가변 게인이다. That is, the reaction force adjusting unit 70 variably controls the reaction force according to O 1 =A 1× K 1+ (1-K 1 )×B 1 . Here, O 1 is the final output of the reaction force control motor, B 1 is the 0 degree position control output of the reaction force control motor, A 1 is the reaction force control output (reaction force control to give a natural steering feel), and K 1 is the variable gain. .

여기서, 자율주행시에는 가변 게인 K1값이 0이며, 운전자가 조타개입을 하여 조타개입이 확정될 경우 가변 게인 K1값을 점차적으로 0에서 1로 가변시킨다.Here, during autonomous driving, the variable gain K 1 value is 0, and when the driver intervenes and the steering intervention is confirmed, the variable gain K 1 value is gradually changed from 0 to 1.

이러한 가변 속도는 조타 개입을 판정할 때의 반력제어 모터의 위치제어 에러량으로 판단한다. 위치제어 에러량이 클수록 0에서 1로 빠르게 가변시키며, 느릴수록 천천히 가변한다. 즉, 조향휠의 반력 가변 속도는 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하여 증가한다. This variable speed is determined by the amount of position control error of the reaction force control motor when judging steering intervention. The larger the amount of position control error, the faster it changes from 0 to 1, and the slower it changes, the slower it changes. That is, the variable speed of the reaction force of the steering wheel increases in proportion to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

따라서, 반력 조절부(70)는 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량이 클수록 조향휠의 조향각을 0도로 유지하기 위한 위치제어 출력을 빠르게 감소시키며, 반대로 조향휠의 반력제어 출력을 증가시킴으로써 운전자에게 반력을 제공한다. Accordingly, the reaction force control unit 70 rapidly decreases the position control output for maintaining the steering angle of the steering wheel at 0 degrees as the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied is large, and on the contrary, increases the reaction force control output of the steering wheel This provides a reaction force to the driver.

한편, 반력 제어모듈(30)의 제어출력이 100% 반력제어 출력이 된다면, 액추에이터의 조향각과 반력 제어모듈(30)의 조향각은 일치해야 한다. 즉 반력 제어모듈(30)의 조향각에 따라 액추에이터 제어모듈(40)의 차륜의 조향각을 일치시켜야 운전자가 의도한 방향대로 자율주행차량이 운행될 수 있다.On the other hand, if the control output of the reaction force control module 30 is 100% reaction force control output, the steering angle of the actuator and the steering angle of the reaction force control module 30 must match. That is, when the steering angle of the wheels of the actuator control module 40 is matched according to the steering angle of the reaction force control module 30 , the autonomous vehicle can be operated in the direction intended by the driver.

이에, 차륜 조향각 조절부(80)는 조타개입 판단부(50)의 판단 결과에 따라 위치제어 에러량을 토대로 차륜의 조향각을 가변 제어한다. Accordingly, the wheel steering angle adjusting unit 80 variably controls the steering angle of the wheel based on the position control error amount according to the determination result of the steering intervention determining unit 50 .

즉, 차륜 조향각 조절부(80)는 조타개입 판단부(50)의 판단 결과 조타모드로 변경되면 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 차륜의 조향각을 가변 제어한다.That is, when the steering mode is changed to the steering mode as a result of the determination of the steering intervention determination unit 50, the wheel steering angle adjusting unit 80 variably controls the steering angle of the wheel according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

이 경우, 차륜 조향각 조절부(80)는 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 자율주행 시스템(60)의 지령 조향각에 따른 제어출력을 감소시키는 반면에 반력 제어모듈(30)의 지령 조향각에 따른 액추에이터 제어출력을 증가시키며, 특히 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하여 차륜의 조향각 가변 속도를 증가시킨다. In this case, the wheel steering angle adjusting unit 80 reduces the control output according to the command steering angle of the autonomous driving system 60 according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied, while the reaction force control module 30 Increases the actuator control output according to the commanded steering angle of the steering wheel, and increases the steering angle variable speed of the wheel in proportion to the position control error amount when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

예컨데, 차륜 조향각 조절부(80)는 O2=A2×K2+(1-K2)×B2에 따라 차륜의 조향각을 가변 제어한다. 여기서, O2는 액추에이터 최종 모터제어 출력이며, A2는 반력 제어모듈(30)의 지령 조향각에 따른 액추에이터 제어출력이며, B2는 자율주행 시스템(60)의 지령 조향각에 따른 액추에이터 제어출력이다. For example, the wheel steering angle adjusting unit 80 variably controls the steering angle of the wheel according to O 2 =A 2 ×K 2 +(1-K 2 )×B 2 . Here, O 2 is the actuator final motor control output, A 2 is the actuator control output according to the command steering angle of the reaction force control module 30, and B 2 is the actuator control output according to the command steering angle of the autonomous driving system 60.

즉, 차륜 조향각 조절부(80)는 K2값이 0로 변하는 기간동안 반력 제어모듈(30)의 지령 조향각을 액추에이터 제어부에서 따르는데, K2값이 0일 때는 액추에이터가 자율주행 시스템(60)의 지령 조향각에 따라 차륜의 조향각을 제어하지만, K2가 점차 1로 증가할수록 반력 제어모듈(30)의 지령 조향각에 따라 차륜의 조향각을 제어한다. That is, the wheel steering angle adjusting unit 80 follows the steering angle commanded by the reaction force control module 30 during the period when the K 2 value changes to 0. When the K 2 value is 0, the actuator operates the autonomous driving system 60 . The steering angle of the wheel is controlled according to the command steering angle of , but as K 2 gradually increases to 1, the steering angle of the wheel is controlled according to the command steering angle of the reaction force control module 30 .

여기서, 가변게인 K1 과 K2은 동일하다. Here, the variable gain K 1 and K 2 is the same.

따라서, 반력 제어모듈(30)의 반력제어 출력과 액추에이터 제어모듈의 액추에이터 제어 출력이 서로 동일한 조건을 통해 출력이 블렌딩될 수 있다. 운전자 조타개입시 상황별로 반력 제어출력이 100%로 변하는 동안, 액추에이터 제어모듈(40)의 액추에이터 출력도 자율주행 시스템(60)의 지령 조향각 위치제어 출력에서 반력 제어모듈(30)의 지령 조향각 위치제어출력으로 동일한 시점에 100% 출력 변환이 이루어진다. Accordingly, the output may be blended under the condition that the reaction force control output of the reaction force control module 30 and the actuator control output of the actuator control module are identical to each other. While the reaction force control output is changed to 100% for each situation during driver steering intervention, the actuator output of the actuator control module 40 is also the command steering angle position control of the reaction force control module 30 from the command steering angle position control output of the autonomous driving system 60 100% output conversion occurs at the same time as the output.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 방법을 도 3 을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a steering control method of an SBW system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3 .

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 방법의 순서도이다. 3 is a flowchart of a steering control method of an SBW system according to an embodiment of the present invention.

도 3 을 참조하면, 자율주행모드에서 차속 감지부(10)는 자율주행차량의 차속을 감지하고, 조향각 감지부(20)는 자율주행차량의 조향휠의 조향각을 감지한다(S10). Referring to FIG. 3 , in the autonomous driving mode, the vehicle speed sensing unit 10 detects the vehicle speed of the autonomous driving vehicle, and the steering angle sensing unit 20 detects a steering angle of a steering wheel of the autonomous driving vehicle (S10).

아울러, 조향휠 제어모듈(30)은 조향휠 제어모듈(30)은 반력제어 모터를 통해 조향각을 기준각도, 즉 0도로 위치 제어한다. 또한, 액추에이터 제어모듈(40)은 자율주행 시스템(60)으로부터 전달받은 차륜의 지령 조향각에 따라 액추에이터 모터를 제어하여 자율주행 시스템(60)에 의해 설정된 방향으로 차량을 주행시킨다(S20). In addition, the steering wheel control module 30 controls the position of the steering wheel control module 30 to a reference angle, that is, 0 degrees through the reaction force control motor. In addition, the actuator control module 40 controls the actuator motor according to the command steering angle of the wheel received from the autonomous driving system 60 to drive the vehicle in the direction set by the autonomous driving system 60 (S20).

이 과정에서, 위치제어 에러량 필터부(51)는 조향휠 제어모듈(30)로부터 입력된 기 설정된 최소 임계값 이하의 위치제어 에러량을 필터링(S30)하여 조타모드가 의도치 않게 변경되는 방지한다. 여기서, 최소 임계치는 운전자의 의도치 않은 조타 개입, 예컨데 조향휠 터치 등의 경우에 발생되는 통상적인 위치제어 에러량이다. In this process, the position control error amount filter unit 51 filters the position control error amount less than the preset minimum threshold value input from the steering wheel control module 30 (S30) to prevent the steering mode from being changed unintentionally. do. Here, the minimum threshold is a typical position control error amount generated in the case of an unintentional steering intervention of a driver, for example, a steering wheel touch.

또한, 위치제어 에러량 감지부(52)는 위치제어 에러량을 감지하는데, 조타모드 결정부(53)는 위치제어 에러량과 유지시간을 통해 운전자 조타개입 판단 조건이 만족하는지를 판단한다(S40). In addition, the position control error amount detecting unit 52 detects the position control error amount, and the steering mode determining unit 53 determines whether the driver's steering intervention determination condition is satisfied through the position control error amount and the holding time (S40) .

즉, 조타모드 결정부(53)는 위치제어 에러량이 기 설정된 기준범위에 포함되고 기준범위에 포함된 상태로 기 설정된 설정시간 동안 유지되면 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는 것으로 판단하고 현재의 자율주행모드를 해지(S50)하고, 운전자 조타모드로 변경한다. That is, the steering mode determining unit 53 determines that the driver's steering intervention determination condition is satisfied if the position control error amount is included in the preset reference range and is maintained for the preset time in the state included in the reference range, and the current autonomous driving The mode is canceled (S50), and the mode is changed to the driver steering mode.

운전자 조타모드로 변경됨에 따라, 반력 조절부(70)는 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 조향휠의 반력을 가변 제어한다(S60). As the driver's steering mode is changed, the reaction force adjusting unit 70 variably controls the reaction force of the steering wheel according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied ( S60 ).

이 경우, 반력 조절부(70)는 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 조향휠의 조향각을 0도로 유지하기 위한 위치제어 출력을 감소시키며, 특히 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하여 조향휠의 반력제어 출력을 증가시킨다. In this case, the reaction force adjusting unit 70 reduces the position control output for maintaining the steering angle of the steering wheel at 0 degrees according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied, and in particular, when the driver's steering intervention determination condition is satisfied Increases the reaction force control output of the steering wheel in proportion to the amount of position control error in

한편, 반력 제어모듈(30)의 제어출력이 100% 반력제어 출력이 된다면, 액추에이터의 조향각과 반력 제어모듈(30)의 조향각은 일치해야 한다. 따라서, 차륜 조향각 조절부(80)는 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 차륜의 조향각을 가변 제어한다(S70).On the other hand, if the control output of the reaction force control module 30 is 100% reaction force control output, the steering angle of the actuator and the steering angle of the reaction force control module 30 must match. Accordingly, the wheel steering angle adjusting unit 80 variably controls the steering angle of the wheel according to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied ( S70 ).

이 경우, 차륜 조향각 조절부(80)는 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 자율주행 시스템(60)의 지령 조향각에 따른 제어출력을 감소시키는 반면에 반력 제어모듈(30)의 지령 조향각에 따른 액추에이터 제어출력을 증가시키며, 특히 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하여 차륜의 조향각 가변 속도를 증가시킨다. In this case, the wheel steering angle adjusting unit 80 reduces the control output according to the command steering angle of the autonomous driving system 60 according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied, while the reaction force control module 30 Increases the actuator control output according to the commanded steering angle of the steering wheel, and increases the steering angle variable speed of the wheel in proportion to the position control error amount when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.

따라서, 운전자 조타개입시 상황별로 반력 제어출력이 100%로 변하는 동안 액추에이터부의 액추에이터 출력도 자율주행 시스템(60)의 지령 조향각 위치제어 출력에서 반력 제어모듈(30)의 지령 조향각 위치제어출력으로 동일한 시점에 100% 출력 변환이 이루어진다. Accordingly, while the reaction force control output changes to 100% for each situation during driver steering intervention, the actuator output of the actuator is also at the same time as the command steering angle position control output of the reaction force control module 30 from the command steering angle position control output of the autonomous driving system 60 100% output conversion is made in

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 방법은 자율주행 중 운전자의 조타 개입을 정확하게 판단하여 조타모드를 이질감없이 천이시킨다.As described above, the apparatus and method for controlling the steering of the SBW system according to an embodiment of the present invention accurately determine the steering intervention of the driver during autonomous driving and transition the steering mode without feeling heterogeneous.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 방법은 운전자 조타 개입 상황에 따라 조향휠의 반력을 가변적으로 제어하여 운전자의 조타 개입 상황에 최적화된 천이 조타감을 제공할 수 있다. In addition, the apparatus and method for controlling the steering of an SBW system according to an embodiment of the present invention may provide a transitional steering feel optimized for the driver's steering intervention situation by variably controlling the reaction force of the steering wheel according to the driver's steering intervention situation.

게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 방법은 자율주행 중 위급 상황 발생으로 인해 운전자의 급조타가 필요한 경우, 운전자의 조타 의지를 정확하게 판단하여 조타모드를 즉각적으로 천이시킬 수 있어 운전자의 안전을 확보할 수 있다. In addition, the apparatus and method for controlling the steering of the SBW system according to an embodiment of the present invention can accurately determine the steering intention of the driver and immediately transition the steering mode when the driver's sudden steering is required due to the occurrence of an emergency during autonomous driving. This can ensure the safety of the driver.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary and those of ordinary skill in the art to which the art pertains are aware that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. will understand Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

10: 차속 감지부 20: 조향각 감지부
30: 반력 제어모듈 40: 액추에이터 제어모듈
50: 조타개입 판단부 51: 위치제어 에러량 필터부
52: 위치제어 에러량 감지부 53: 조타모드 결정부
60: 자율주행 시스템 70: 반력 조절부
80: 차륜 조향각 조절부10: vehicle speed sensing unit 20: steering angle sensing unit
30: reaction force control module 40: actuator control module
50: steering intervention determination unit 51: position control error amount filter unit
52: position control error amount detection unit 53: steering mode determination unit
60: autonomous driving system 70: reaction force control unit
80: wheel steering angle control unit

Claims (28)

자율주행 모드시 조향휠의 위치제어 에러량이 기 설정된 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지를 판단하여 판단 결과에 따라 자율주행 모드를 해지하는 조타개입 판단부;
상기 조타개입 판단부의 판단 결과에 따라 상기 위치제어 에러량을 토대로 조향휠의 반력을 가변 제어하는 반력 조절부; 및
상기 조타개입 판단부의 판단 결과에 따라 상기 위치제어 에러량을 토대로 차륜의 조향각을 가변 제어하는 액추에이터 출력 조절부를 포함하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치. a steering intervention determination unit that determines whether an error amount of a position control error of a steering wheel in an autonomous driving mode satisfies a preset driver steering intervention determination condition, and cancels the autonomous driving mode according to the determination result;
a reaction force control unit for variably controlling the reaction force of the steering wheel based on the position control error amount according to the determination result of the steering intervention determination unit; and
and an actuator output adjusting unit for variably controlling a steering angle of a wheel based on the position control error amount according to a determination result of the steering intervention determining unit. 제 1 항에 있어서, 상기 조타개입 판단부는
상기 위치제어 에러량을 감지하는 위치제어 에러량 감지부; 및
상기 위치제어 에러량이 유지되는 유지시간이 상기 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지 여부에 따라 운전자 조타개입 여부를 판단하여 자율주행 모드를 해지하는 조타모드 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치. The method of claim 1, wherein the steering intervention determination unit
a position control error amount detection unit for detecting the position control error amount; and
Steering control of the SBW system, characterized in that it comprises a steering mode determination unit for terminating the autonomous driving mode by judging whether the driver is involved in the steering according to whether the holding time for which the amount of the position control error is maintained satisfies the driver's steering intervention determination condition Device. 제 2 항에 있어서, 상기 조타모드 결정부는
상기 위치제어 에러량이 기 설정된 기준범위에 포함되고 상기 기준범위에 포함된 상태로 기 설정된 설정시간 동안 유지되면 운전자 조타개입으로 판단하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치. The method of claim 2, wherein the steering mode determining unit
The steering control apparatus of the SBW system, characterized in that when the position control error amount is included in a preset reference range and maintained for a preset time in a state included in the reference range, it is determined that the driver's steering intervention is determined. 제 3 항에 있어서, 상기 기준범위와 상기 설정시간 각각은 복수 개가 마련되어 서로 일대일 매칭되는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.[Claim 4] The steering control apparatus of claim 3, wherein a plurality of each of the reference range and the set time is provided to match each other one-to-one. 제 4 항에 있어서, 상기 설정시간은 상기 기준범위가 증가할수록 감소하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치. 5. The apparatus of claim 4, wherein the set time decreases as the reference range increases. 제 2 항에 있어서, 상기 조타모드 결정부는
기 설정된 최소 임계값 이하의 위치제어 에러량을 필터링하는 위치제어 에러량 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치. The method of claim 2, wherein the steering mode determining unit
Steering control apparatus of the SBW system, characterized in that it further comprises a position control error amount filter for filtering the amount of the position control error less than a preset minimum threshold value. 제 1 항에 있어서, 상기 반력 조절부는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 반력을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치. The method of claim 1, wherein the reaction force adjusting unit
The steering control apparatus of the SBW system, characterized in that the reaction force of the steering wheel is variably controlled according to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 제 7 항에 있어서, 상기 반력 조절부는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 조향각을 0도로 유지하기 위한 위치제어 출력을 감소시키고 상기 조향휠의 반력제어 출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치. The method of claim 7, wherein the reaction force adjusting unit
The SBW system, characterized in that the position control output for maintaining the steering angle of the steering wheel at 0 degrees is decreased and the reaction force control output of the steering wheel is increased according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied steering control unit. 제 7 항에 있어서, 상기 반력 조절부는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 반력 가변 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.The method of claim 7, wherein the reaction force control unit
The steering control apparatus of the SBW system, characterized in that the variable speed of the reaction force of the steering wheel is adjusted according to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 제 9 항에 있어서, 상기 조향휠의 반력 가변 속도는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.10. The method of claim 9, wherein the variable speed of the reaction force of the steering wheel is
The steering control apparatus of the SBW system, characterized in that it is proportional to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 제 1 항에 있어서, 상기 차륜 조향각 조절부는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 차륜의 조향각을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.The method of claim 1, wherein the wheel steering angle adjusting unit
The steering control apparatus of the SBW system, characterized in that the steering angle of the wheel is variably controlled according to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 제 11 항에 있어서, 상기 차륜 조향각 조절부는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 자율주행 시스템의 지령 조향각에 따른 제어출력을 감소시키고 반력 제어모듈의 지령 조향각에 따른 액추에이터 제어출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치. 12. The method of claim 11, wherein the wheel steering angle adjusting unit
SBW system characterized in that the control output according to the command steering angle of the autonomous driving system is decreased according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied, and the actuator control output according to the command steering angle of the reaction force control module is increased. of the steering control unit. 제 11 항에 있어서, 상기 차륜 조향각 조절부는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 차륜의 조향각 가변 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.12. The method of claim 11, wherein the wheel steering angle adjusting unit
The steering control apparatus of the SBW system, characterized in that the variable speed of the steering angle of the wheel is adjusted according to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 제 13 항에 있어서, 상기 차륜의 조향각 가변 속도는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 장치.14. The method of claim 13, wherein the variable speed of the steering angle of the wheel is
The steering control apparatus of the SBW system, characterized in that it is proportional to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 자율주행 모드시 조향휠의 위치제어 에러량이 기 설정된 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지를 판단하여 판단 결과에 따라 자율주행 모드를 해지하는 단계;
상기 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지를 판단한 결과에 따라 상기 위치제어 에러량을 토대로 조향휠의 반력을 가변 제어하는 단계; 및
상기 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지를 판단한 결과에 따라 상기 위치제어 에러량을 토대로 차륜의 조향각을 가변 제어하는 단계를 포함하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법. determining whether a position control error amount of the steering wheel in the autonomous driving mode satisfies a preset driver steering intervention determination condition, and canceling the autonomous driving mode according to the determination result;
variably controlling a reaction force of a steering wheel based on the amount of position control error according to a result of determining whether the driver's steering intervention determination condition is satisfied; and
and variably controlling a steering angle of a wheel based on the position control error amount according to a result of determining whether the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 제 15 항에 있어서, 상기 자율주행 모드를 해지하는 단계는
상기 위치제어 에러량을 감지하고, 상기 위치제어 에러량이 유지되는 유지시간이 상기 운전자 조타개입 판단 조건을 만족하는지 여부에 따라 운전자 조타개입 여부를 판단하여 자율주행 모드를 해지하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.The method of claim 15, wherein the step of canceling the autonomous driving mode comprises:
SBW system, characterized in that the autonomous driving mode is canceled by detecting the amount of the position control error and determining whether the driver is involved in the steering according to whether the holding time for which the amount of the position control error is maintained satisfies the driver's steering intervention determination condition of steering control method. 제 15 항에 있어서, 상기 자율주행 모드를 해지하는 단계는
상기 위치제어 에러량이 기 설정된 기준범위에 포함되고 상기 기준범위에 포함된 상태로 기 설정된 설정시간 동안 유지되면 운전자 조타개입으로 판단하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.The method of claim 15, wherein the step of canceling the autonomous driving mode comprises:
The steering control method of the SBW system, characterized in that when the position control error amount is included in a preset reference range and maintained for a preset time in a state included in the reference range, it is determined that the driver's steering intervention is determined. 제 17 항에 있어서, 상기 기준범위와 상기 설정시간 각각은 복수 개가 마련되어 서로 일대일 매칭되는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.18. The method of claim 17, wherein a plurality of each of the reference range and the set time is provided and matched one-to-one with each other. 제 18 항에 있어서, 상기 설정시간은 상기 기준범위가 증가할수록 상기 설정시간은 감소하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.19. The method of claim 18, wherein the set time decreases as the reference range increases. 제 16 항에 있어서, 상기 자율주행 모드를 해지하는 단계는
기 설정된 최소 임계값 이하의 위치제어 에러량을 필터링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.The method of claim 16, wherein the step of canceling the autonomous driving mode comprises:
The steering control method of the SBW system, characterized in that it further comprises the step of filtering the position control error amount less than a preset minimum threshold value. 제 16 항에 있어서, 상기 조향휠의 반력을 가변 제어하는 단계는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 반력을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.The method of claim 16, wherein the step of variably controlling the reaction force of the steering wheel comprises:
The steering control method of the SBW system, characterized in that the reaction force of the steering wheel is variably controlled according to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 제 21 항에 있어서, 상기 조향휠의 반력을 가변 제어하는 단계는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 조향각을 0도로 유지하기 위한 위치제어 출력을 감소시키고 상기 조향휠의 반력제어 출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.22. The method of claim 21, wherein the step of variably controlling the reaction force of the steering wheel comprises:
The SBW system, characterized in that the position control output for maintaining the steering angle of the steering wheel at 0 degrees is decreased and the reaction force control output of the steering wheel is increased according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied Steering control method. 제 21 항에 있어서, 상기 조향휠의 반력을 가변 제어하는 단계는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 조향휠의 반력 가변 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.22. The method of claim 21, wherein the step of variably controlling the reaction force of the steering wheel comprises:
The steering control method of the SBW system, characterized in that the variable speed of the reaction force of the steering wheel is adjusted according to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 제 23 항에 있어서, 상기 조향휠의 반력 가변 속도는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.24. The method of claim 23, wherein the variable speed of the reaction force of the steering wheel is
The steering control method of the SBW system, characterized in that it is proportional to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 제 16 항에 있어서, 상기 차륜의 조향각을 가변 제어하는 단계는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 차륜의 조향각을 가변 제어하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.17. The method of claim 16, wherein the variably controlling the steering angle of the wheel comprises:
The steering control method of the SBW system, characterized in that the steering angle of the wheel is variably controlled according to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 제 25 항에 있어서, 상기 차륜의 조향각을 가변 제어하는 단계는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 자율주행 시스템의 지령 조향각에 따른 제어출력을 감소시키고 반력 제어모듈의 지령 조향각에 따른 액추에이터 제어출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법. 26. The method of claim 25, wherein the variably controlling the steering angle of the wheel comprises:
SBW system characterized in that the control output according to the command steering angle of the autonomous driving system is decreased according to the amount of position control error at the time when the driver's steering intervention determination condition is satisfied, and the actuator control output according to the command steering angle of the reaction force control module is increased. of steering control method. 제 25 항에 있어서, 상기 차륜의 조향각을 가변 제어하는 단계는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 따라 상기 차륜의 조향각 가변 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.26. The method of claim 25, wherein the variably controlling the steering angle of the wheel comprises:
The steering control method of the SBW system, characterized in that the variable speed of the steering angle of the wheel is adjusted according to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied. 제 27 항에 있어서, 상기 차륜의 조향각 가변 속도는
상기 운전자 조타개입 판단 조건 만족시점에서의 위치제어 에러량에 비례하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템의 조향 제어 방법.
28. The method of claim 27, wherein the variable speed of the steering angle of the wheel is
The steering control method of the SBW system, characterized in that it is proportional to the amount of position control error when the driver's steering intervention determination condition is satisfied.
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