KR20220102948A - 조향 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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KR20220102948A
KR20220102948A KR1020210005504A KR20210005504A KR20220102948A KR 20220102948 A KR20220102948 A KR 20220102948A KR 1020210005504 A KR1020210005504 A KR 1020210005504A KR 20210005504 A KR20210005504 A KR 20210005504A KR 20220102948 A KR20220102948 A KR 20220102948A
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Abstract

본 명세서는 조향 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 일 실시예에 의한 조향시스템은 제1인버터 및 제2인버터에 연결된 EPS 조향모터와, 제2인버터에 연결되어 조향 관련 부가 기능을 제공하는 부가 모터와, 상기 제1인버터를 포함하며 상기 제1인버터를 통해 상기 EPS 조향모터를 제어하는 메인 ECU(Electric Control Unit), 및 상기 제2인버터를 포함하며, 메인 ECU가 정상 동작하는 경우에는 상기 제2인버터를 통해 상기 부가 모터를 제어하며, 상기 메인 ECU의 이상시에는 상기 제2인버터를 통해 상기 EPS 조향모터를 제어하는 서브 ECU를 포함한다.

Description

조향 시스템 및 그 제어방법 {Steering Syetems and Method for Controlling the same}
본 명세서는 조향 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 상세하게는, 조향토크를 제공하는 EPS(Electric Power Steering) 조향 모터와 조향 관련 부가 기능을 제공하는 부가 모터를 동적으로 제어하는 조향 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
차량의 진행방향을 제어하기 위한 장치로서 조향장치가 사용되며, 최근 전자 제어에 의하여 조향모터가 필요한 조향력을 제공하는 전자식 파워 스티어링(Electric Power Steering; 이하 'EPS'라 함) 장치가 널리 이용되고 있다.
이러한 EPS 조향장치는 운전자에 의하여 조향휠에 인가되는 조향토크에 따라 EPS 조향모터를 구동하여, 조향칼럼을 회전시키거나 또는 그에 연결된 랙바를 이동시키도록 동작한다.
이를 위하여 EPS 조향장치는 EPS 조향 모터와, 조향모터를 제어하는 조향 ECU(전자 컨트롤 유닛)을 포함하며, 조향모터에는 일정한 감속기가 연결되고, 감속기는 조향칼럼 또는 랙바와 연동하여 동작한다.
한편, 운전자의 신체 크기 또는 위치에 따라서 조향휠의 위치를 조절하는 장치가 더 제공될 수 있다.
구체적으로, 조향휠이 연결된 조향칼럼의 기울기를 조정하여 조향휠의 높이(즉, 상하 위치)를 조절하는 조향휠 틸트장치와, 조향칼럼의 길이를 조절하여 조향휠의 전후 위치를 조절하는 텔레스코픽 장치 등이 사용될 수 있다.
이러한 조향휠 틸트장치는 틸트모터와 틸트 제어 ECU(전자 컨트롤 유닛)를 포함하며, 조향휠 텔레스코픽 장치는 별도의 텔레스모터와 텔레스 제어 ECU를 포함할 수 있다.
이러한 조향 틸트 기능과 조향 텔레스코픽 기능을 조향 관련 부가 기능으로 표현할 수 있다.
전술한 바와 같이, 조향기능 및 조향 관련 부가 기능을 제공하기 위하여, 다수의 모터가 별도로 구비되고, 각 모터를 제어하기 위한 ECU 역시 별도로 제공되어야 한다.
한편, 최근 개발이 활발한 자율주행 차량에서는 운전자의 조향의지와 무관하게 차량 제어부가 자체적으로 조향명령을 생성하여 조향장치를 동작한다.
전술한 EPS 조향장치는 만일 페일(Fail)이 발생하더라도 기구적으로 조향칼럼과 랙바 등이 연결되기 때문에 기본적인 조향 기능은 수행할 수 있다.
반면, 자율주행 차량의 조향 시스템에서는 운전자의 개입이 없을 수 있으므로, 조향 시스템, 특히 조향장치의 ECU에 페일이 발생하는 경우 조향 제어가 불가능해지고, 결과적으로 큰 위험을 초래할 수 있다.
이러한 이유로 최근의 조향시스템에서는 조향 ECU의 페일에 대비하여 리던던시를 보장하는 방안이 필요하다.
이와 같이, 차량의 기본 조향장치의 페일 세이프 또는 리던던시 보장과 함께, 기본 조향장치 및 조향 관련 부가 기능을 제공하는 부가 조향 장치에 사용되는 다수의 ECU 구조를 단순하게 할 필요성이 제기되고 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위해서, 본 실시예의 목적은 차량의 EPS 조향장치 ECU의 리던던시를 보장하여 조향장치의 페일 세이프 기능을 제공할 수 있는 조향 시스템을 제공하는 것이다.
본 실시예의 다른 목적은, EPS 조향장치의 조향 ECU와 조향 관련 부가 장치의 부가 기능 ECU의 구조 및 개수를 감소시킬 수 있는 조향시스템 등을 제공하는 것이다.
본 실시예의 다른 목적은, 제1인버터를 제어하는 메인 조향 ECU와 제2인버터를 제어하는 서브 조향 ECU를 포함하는 EPS 조향장치를 제공하되, 서브 조향 ECU는 메인 조향 ECU의 페일시의 EPS 모터 구동과 조향 관련 부가 장치에 구비된 부가 모터 구동 기능을 선택적으로 수행함으로써, 차량의 전체 조향장치의 구조를 단순하게 하면서도, EPS 조향장치의 페일 세이프 기능을 제공할 수 있는 조향 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 의하면, 제1인버터 및 제2인버터에 연결된 EPS 조향모터와, 제2인버터에 연결되어 조향 관련 부가 기능을 제공하는 부가 모터와, 상기 제1인버터를 포함하며 상기 제1인버터를 통해 상기 EPS 조향모터를 제어하는 메인 ECU(Electric Control Unit), 및 상기 제2인버터를 포함하며, 메인 ECU가 정상 동작하는 경우에는 상기 제2인버터를 통해 상기 부가 모터를 제어하며, 상기 메인 ECU의 이상시에는 상기 제2인버터를 통해 상기 EPS 조향모터를 제어하는 서브 ECU를 포함하는 조향 시스템을 제공할 수 있다.
상기 부가 모터는 조향칼럼의 틸트 기능을 위한 틸팅 모터, 조향칼럼의 텔레스코픽 기능을 위한 텔레스 모터 중 하나 이상일 수 있다. 또는, 조향장치는 스티어-바이-와이어(Steer-By-Wire; SBW) 조향장치이며, 상기 부가 모터는 SBW 조향장치를 구성하는 조향휠측 어셈블리에 포함되는 반력 모터 및 조향휠 숨김 모터 중 하나 이상일 수 있다.
이 때, 서브 ECU는 상기 제2인버터와 상기 EPS 조향모터 사이에 배치되는 제2스위칭부와, 상기 제2인버터와 상기 부가 모터 사이에 배치되는 제3스위칭부를 포함할 수 있다. 이 때, 서브 ECU는 상기 메인 ECU가 정상 동작인 경우에는 상기 제2스위칭부를 OFF하고 상기 제3스위칭부를 ON 시켜 부가 모터 제어 전류를 상기 부가 모터로 인가하며, 상기 메인 ECU에 이상이 있는 경우에는 상기 제3스위칭부를 OFF하고 상기 제2스위칭부를 ON 시켜 EPS 조향모터 제어 전류를 상기 EPS 조향모터로 인가할 수 있다.
메인 ECU와 서브 ECU는 통신 네트워크에 의하여 연결되고, 상기 메인 ECU 이상시 상기 메인 ECU 또는 이상 감지부가 에러 메시지를 상기 서브 ECU로 전송하거나, 서브 ECU가 상기 메인 ECU의 동작을 모니터링하여 상기 메인 ECU의 이상을 감지할 수 있다. 메인 ECU의 이상 발생시 EPS 조향모터 제어권을 상기 메인 ECU로부터 서브 ECU로 천이시킬 수 있다.
서브 ECU는 부가 모터 제어 명령이 입력된 경우 웨이크업되어 상기 부가 모터를 제어하고, 상기 부가 모터의 제어가 완료된 후 슬립상태로 전환될 수 있다.
한편, 서브 ECU에 의한 상기 부가 모터의 동작 도중에 상기 메인 ECU의 이상이 발생한 경우에, 상기 서브 ECU는 차속센서 및 브레이크센서 중 하나 이상으로부터의 센서신호를 기초로 상기 차량이 정지상태인지 여부를 더 판단할 수 있다. 또한, 서브 ECU는 차량 정지상태인 경우에는 동작 중이던 상기 부가 모터의 제어를 완료한 후 상기 EPS 조향모터의 동작을 개시하며, 차량 정지상태가 아닌 경우에는 동작 중이던 상기 부가 모터의 제어를 바로 중지하고 상기 EPS 조향모터의 동작을 개시할 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 의하면, 제1인버터 및 제2인버터에 연결된 EPS 조향모터와, 제2인버터에 연결되어 조향관련 부가 기능을 제공하는 부가 모터와, 메인 ECU 및 서브 ECU를 포함하는 차량 조향 시스템의 제어 방법으로서, 정상상태에서 상기 메인 ECU가 상기 제1인버터를 통해 상기 EPS 조향모터를 제어하여 차량의 조향을 제공하는 단계와, 정상상태에서 상기 서브 ECU가 상기 제2인버터를 통해 상기 부가 모터를 제어하여 상기 조향관련 부가 기능을 제공하는 단계, 및 상기 메인 ECU의 이상 발생시, 상기 서브 ECU가 상기 제2인버터를 통해 상기 EPS 조향모터를 제어하여 차량의 페일 세이프 조향을 제공하는 단계를 포함하는 차량 조향장치 제어방법을 제공할 수 있다.
본 명세서의 실시예들에 의하면, EPS 조향장치 ECU의 리던던시를 보장하여 조향장치의 페일 세이프 기능을 제공할 수 있는 조향 시스템 제공할 수 있다.
또한, EPS 조향장치의 조향 ECU와 조향 관련 부가 장치의 부가 기능 ECU의 구조 및 개수를 감소시킬 수 있는 조향 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시예들에 의하면, 틸팅모터/텔레스 모터 등의 조향 관련 부가 장치와 EPS 조향 장치를 포함하는 전체 조향 관련 시스템의 구조를 단순하게 하면서도, EPS 조향장치의 리던던시 확보를 통한 페일 세이프 기능을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예가 적용될 수 있는 일반적인 차량의 조향 관련 전체 시스템의 개략적인 구조를 도시한다.
도 2는은 본 실시예에 의한 조향 시스템의 전체적인 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 의한 조향 시스템의 회로 구성을 도시한다.
도 4는 다른 실시예에 의한 조향 시스템의 구성을 도시한다.
도 5는 본 실시예에 의한 조향 시스템 제어방법의 전체적인 흐름을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 의한 서브 ECU의 세부 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 일 실시예에 의한 메인 ECU 또는 서브 ECU의 하드웨어 구성의 일 예를 도시한다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 실시예가 적용될 수 있는 일반적인 차량의 조향 관련 전체 시스템의 개략적인 구조를 도시한다.
도 1을 참고하면, 일반적인 차량의 조향 관련 전체 시스템은 조향휠(10)과 그에 연결된 조향칼럼(12)을 포함하며, 조향칼럼(12)의 타단에는 피니언 기어(13)가 형성된 조향 칼럼 어셈블리를 포함한다.
또한, 차량의 조향 관련 전체 시스템은 조향칼럼의 피니언 기어에 기어 결합되는 랙기어가 형성된 랙바(14)를 포함하며, 랙바(14)의 좌우에는 타이로드(15)를 통해서 좌우 차륜(16)이 연결된다.
운전자가 조향휠 및 조향칼럼을 회전시키면 그에 연결된 기어구조가 랙바를 좌우로 이동시키고, 그에 따라 차륜의 방향이 가변되어 조향이 이루어진다.
한편, EPS 조향장치에서는 이러한 운전자의 조향을 보조하기 위해서 EPS 조향모터(Me; 21)를 포함하며, EPS 조향모터(21)는 일정한 기어 감속구조(미도시)를 통해서 조향 칼럼을 회전시키거나 랙바를 이동시키는 보조 조향력을 제공한다.
EPS 조향모터(21)의 구동을 제어하기 위하여 하나 이상의 조향 ECU가 사용될 수 있다. 예를 들면, 제1 조향 ECU(ECUe1; 22)가 EPS 조향모터를 기본적으로 제어할 수 있다.
한편, 최근 개발이 활발한 자율주행 차량에서는 운전자의 조향의지와 무관하게 차량 제어부가 자체적으로 조향명령을 생성하여 조향장치를 동작한다.
도 1과 같은 EPS 조향장치는 만일 페일(Fail)이 발생하더라도 기구적으로 조향칼럼(13)과 랙바(14) 등이 연결되기 때문에 기본적인 조향 기능은 수행할 수 지만, 자율주행 차량의 조향 시스템에서는 운전자의 개입이 없을 수 있으므로, 조향 시스템, 특히 조향장치의 ECU에 페일이 발생하는 경우 조향 제어가 불가능해지고, 결과적으로 큰 위험을 초래할 수 있다.
이러한 이유로 최근의 조향시스템에서는 조향 ECU의 페일에 대비하여 리던던시를 보장하는 방안이 필요하며, 이를 위해서 도 1과 같이 조향 ECU(20)는 제1 조향 ECU(ECUe1; 22)의 리던던시 구조로서 제2조향 ECU(ECUe2; 22')를 더 구비할 수 있다.
구체적으로, 제1 조향 ECU(ECUe1; 22)가 정상인 상태에서는 제1 조향 ECU(ECUe1; 22)를 이용하여 EPS 조향모터(21)를 구동하지만, 제1 조향 ECU(ECUe1; 22)에 이상이 발생되면 제1 조향 ECU(ECUe1; 22) 대신 제2조향 ECU(ECUe2; 22')가 EPS 조향모터(Me; 21)를 구동하도록 동작한다.
이와 같이, 조향 ECU의 장애 발생시 페일 세이프(Fail Safe) 기능을 제공함으로써, 자율주행 차량 등에서의 조향 안정성을 확보할 수 있다.
하지만, 위와 같은 EPS 조향 장치에서 제2조향 ECU(ECUe2; 22')는 제조향 ECU(ECUe1; 22)가 장애가 발생할 때에만 필요한 것으로서, 경우에 따라서는 차량 폐기시까지 제2조향 ECU(ECUe2; 22')가 한번도 사용되지 않을 가능성도 존재한다.
한편, 직접적인 조향 기능 이외에, 운전자의 신체 크기 또는 위치에 따라서 조향휠의 위치를 조절하는 조향 관련 부가 기능이 제공될 수 있다.
그 예로서, 도 1와 같이, 조향휠이 연결된 조향칼럼의 기울기를 조정하여 조향휠의 높이(즉, 상하 위치)를 조절하는 조향휠 틸트장치와, 조향칼럼의 길이를 조절하여 조향휠의 전후 위치를 조절하는 조향휠 텔레스코픽 장치 등이 사용될 수 있다.
이러한 장치들을 조향 관련 부가 장치로 표현할 수 있으며, 조향휠 틸트장치는 조향칼럼의 각도를 조절하기 위한 틸트모터(Mt1; 31)와 그를 제어하기 위한 틸트 ECU(ECUt1;32)를 포함할 수 있다. 또한, 조향휠 텔레스코픽 장치는 조향칼럼의 길이를 조절하기 위한 텔레스 모터(Mt2;33)와 그를 제어하기 위한 텔레스 ECU(ECUt2;34)를 포함할 수 있다.
이러한 틸트모터/틸트 ECU는 텔레스모터/텔레스 ECU와 별도로 구비되어, 사용자의 틸트 커맨드 또는 텔레스 커맨드 입력시 각각 동작한다.
제1 조향 ECU(22)은 조향칼럼에 설치된 토크-조향각 센서(미도시)에서 측정된 조향토크 및/또는 조향각 정보에 따라 EPS 조향모터(21)를 제어하며, EPS 조향모터(21)는 목표조향토크를 출력한다.
제2 조향 ECU(22')는 제1 조향 ECU(22)의 리던던시용 ECU로서, 제1 조향 ECU(22)에 이상이 발생한 경우, 제1 조향 ECU(22)를 대신하여 EPS 조향모터(21)를 제어하는 페일 세이프 조향 기능을 수행한다.
또한, 별도의 조향 관련 부가 장치 중 하나인 조향휠 틸트장치의 틸트 ECU(32)는 운전자의 틸트 커맨드를 입력받고, 틸트모터(31)를 제어하며, 틸트모터(31)가 틸트 토크를 출력한다.
또한, 조향 관련 부가 장치 중 하나인 조향휠 텔레스코픽 장치의 텔레스 ECU(34)는 운전자의 텔레스 커맨드를 입력받고, 텔레스모터(33)를 제어하며, 텔레스모터(33)가 텔레스 토크를 출력한다.도 1과 같이, 차량의 전체 조향 관련 시스템은, EPS 조향을 위하여 2개 이상의 ECU를 포함하며, 그와 별도로 조향 관련 부가 기능에 비례하는 개수의 부가 ECU를 구비하여야 한다.
따라서, 차량의 전체 조향 관련 시스템이 구비해야 하는 ECU의 개수가 많아져서 구조가 복잡해질 뿐 아니라, 비용적인 측면에서도 불리한 면이 있다.
따라서, 조향 관련 부가 장치와 EPS 조향 장치를 포함하는 전체 조향 관련 시스템에서, EPS 조향장치의 페일 세이프 기능을 제공하면서도, 전체 시스템의 구조를 단순화할 필요가 있다.
도 2는 본 실시예에 의한 조향 시스템의 전체적인 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2와 같이, 일 실시예에 의한 차량 조향 시스템은 제1인버터(110) 및 제2인버터(210)에 연결된 EPS 조향모터(Me; 320)와, 제2인버터(210)에 연결되어 조향 관련 부가 기능을 제공하는 부가 모터(332, 334)와, 제1인버터(110)를 포함하며 제1인버터를 통해 EPS 조향모터(320)를 제어하는 메인 ECU(Electric Control Unit; 100)과, 제2인버터를 포함하는 서브 ECU(200)을 포함할 수 있다.
서브 ECU(200)는 메인 ECU(100)가 정상 동작하는 경우에는 제2인버터(210)를 통해 부가 모터(Ma, Ma'; 332, 334)를 제어하며, 메인 ECU의 이상 또는 장애시에는 제2인버터(210)를 통해 EPS 조향모터(320)를 제어할 수 있다.
즉, 도 2의 실시예에 의하면, 서브 ECU(200)는 메인 ECU의 상태에 따라서 부가모터 또는 EPS 조향모터(Me, 320) 중 하나를 선택적으로 제어할 수 있다.
이 때, 부가 모터는 조향칼럼의 틸트 기능을 위한 틸팅 모터(Ma), 조향칼럼의 텔레스코픽 기능을 위한 텔레스 모터(Ma') 등일 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 EPS 조향모터(Me, 320)에 의하여 목표 조향 토크를 제공하는 장치를 EPS 조향장치로 표현하고, 조향과 관련된 조향휠의 틸트 또는 텔레스코픽 장치를 조향 관련 부가 장치로 표현하며, 이러한 EPS 조향장치와 조향 관련 부가 장치를 모두 포괄하는 개념을 조향 시스템으로 표현한다.
즉, 본 명세서에서의 조향 시스템이란 용어는 협의의 EPS 조향장치와 부속된 조향 관련 부가 장치(틸트/텔레스 장치 등)를 더 포함하는 개념으로 사용된다.
도 2의 실시예에서는, 부가 모터(332, 334)로서 조향휠 틸트모터(Ma) 및 조향휠 텔레스 모터(Ma')를 예시한다.
한편, 서브 ECU는 제2인버터(210)와 EPS 조향모터(320) 사이에 배치되는 제2스위칭부(232)와, 제2인버터(210)와 부가 모터(332, 334) 사이에 배치되는 제3스위칭부를 포함할 수 있다.
도 2와 같이, 제3스위칭부 중 하나의 제3-1스위치(234)는 제2인버터(210)와 부가모터 중 하나인 틸트모터(Ma) 사이에 배치되고, 서브 ECU의 제어에 의하여 ON/OFF됨으로써, 제2인버터(210)로부터의 공급전류를 틸트모터(Ma)로 인가하는 것을 제어한다.
또한, 제3스위칭부 중 하나의 제3-2스위치(234')는 제2인버터(210)와 부가모터 중 하나인 텔레스모터(Ma') 사이에 배치되고, 서브 ECU의 제어에 의하여 ON/OFF됨으로써, 제2인버터(210)로부터의 공급전류를 텔레스 모터(Ma')로 인가하는 것을 제어한다.
구체적으로, 메인 ECU(100)가 정상상태인 경우에는, 서브 ECU(200)는 제2스위칭부(232)를 OFF하고, 제3스위칭부(234,234')를 ON 시켜, 제2인버터(210)의 제어전류가 부가 모터(Ma, Ma')로 인가되도록 한다.
반면, 메인 ECU에 이상이 발생된 경우, 서브 ECU(200)는 제2스위칭부(232)를 ON하고, 제3스위칭부(234,234')를 OFF 시켜, 제2인버터(210)의 조향 제어전류가 EPS 조향모터(320)로 인가되도록 한다
또한, 도시하지는 않았지만, 본 실시예에 의한 조향 시스템은 메인 ECU의 이상을 감지하는 이상감지부를 더 포함할 수 있다.
이러한 이상감지부는 EPS 조향모터의 입/출력 전압 또는 전류를 측정하고, 그 값을 조향 토크 명령과 비교하거나 기준값과 비교함으로써, 메인 ECU가 정상적으로 동작하고 있는지 확인할 수 있다.
예를 들어, 이상감지부는 모터 출력 배선에 연결되는 션트 저항 등으로 구현될 수 있으며, 이러한 션트저항 양단의 전압 또는 전류를 측정하고, 그를 기준값 또는 목표 조향토크 커맨드에 대응되는 전압/전류값과 비교할 수 있으나, 그에 한정되는 것은 아니다.
한편, 서브 ECU(200)는 메인 ECU(100)가 정상 동작인 경우에는 제2스위칭부(232)를 OFF하고 제3스위칭부(234,234')를 ON 시켜 부가 모터 제어 전류를 부가 모터(332.334)로 인가할 수 있다.
반면, 서브 ECU(200)는 메인 ECU(100)에 이상이 발생된 경우에는 제3스위칭부(234, 234')를 OFF하고 제2스위칭부(232)를 ON 시켜 EPS 조향모터 제어 전류를 EPS 조향모터(320)로 인가할 수 있다.
서브 ECU는 부가 모터 제어 명령이 입력된 경우 웨이크업(Wake-up)되어 부가 모터를 제어하고, 부가 모터의 제어가 완료된 후 슬립(Sleep)상태로 전환될 수 있다. 즉, 서브 ECU는 부가 모터를 제어함에 있어서 웨이크업-슬립(Wake-up & Sleep) 방식으로 동작할 수 있다.
일반적으로, 틸트 또는 텔레스 기능은 운전자가 교체되는 등과 같은 특정한 경우에 한시적으로 사용되는 기능이므로, 지속적인 동작이 필요없으며, 부가 기능을 구동하는 커맨드 입력에 따라 일정 기간만 수행하면 충분한다.
한편, 메인 ECU(100)와 서브 ECU(200)는 차량의 통신 네트워크(400)에 의하여 연결되어 서로간에 신호 또는 메시지 등을 송수신할 수 있다. 차량 통신 네트워크(400)는 CAN(Controlled Area Network) 통신 방식을 이용할 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니며, 별도의 직렬 통신 버스 등이 사용될 수도 있다.
구체적으로, 본 실시예에 의한 조향 시스템에서, 메인 ECU(100) 이상시 메인 ECU(100) 또는 이상 감지부가 에러 메시지를 서브 ECU(200)로 전송하고, 메인 ECU(100)는 EPS 조향모터(320)의 제어권을 서브 ECU(200)로 천이(Transfer) 또는 이양할 수 있다.
또는, 서브 ECU(200)가 이상감지부 등을 통해서 메인 ECU(100)의 동작을 직접 모니터링하여 메인 ECU(100)의 이상을 감지할 수도 있다. 이 경우, 서브 EUC(200)는 메인 ECU(100)의 이상 발생시 EPS 조향모터 제어권을 메인 ECU(100)로부터 이양 받을 수 있다.
또한, 서브 ECU(200)는 부가 모터 제어를 개시할 때 부가 모터 동작 플래그(Flag)를 생성하여 메인 ECU(100)로 전송할 수 있다. 이러한 부가 모터 동작 플래그(Flag)는 메인 ECU(100)가 EPS 조향모터(320)의 제어권을 서브 ECU(200)로 천이시키는 동작의 시점을 결정하는데 사용될 수 있다.
예를 들면, 서브 ECU(200)는 부가 모터 제어를 개시할 때 부가 모터 동작 플래그(Flag)를 1로 세팅하여 메인 ECU(100)로 전송하고, 부가 모터 제어가 완료된 경우 부가 모터 동작 플래그(Flag)를 0으로 세팅하여 메인 ECU(100)로 전송할 수 있다.
메인 ECU(100)는 자신에게 이상이 발생된 경우, 서브 ECU(200)로부터 전송받은 부가 모터 동작 플래그(Flag)를 참조하여, 그 플래그가 0인 경우에 한하여 EPS 조향모터(320)의 제어권을 이양한다는 메시지를 서브 ECU(200)로 전송할 수 있다.
한편, 서브 ECU(200)의 2가지 기능, 즉 EPS 조향모터의 페일 세이프 구동 기능과 부가 모터(틸트/텔레스 등)의 제어 기능 중에서 차량 안전성에 더 큰 영향이 있는 EPS 조향모터의 페일 세이프 구동 기능에 우선순위를 두고 동작할 수 있다.
부가 모터에 의해서 제공되는 부가 기능은 조향휠 틸트 또는 조향휠 텔레스와 같이 차량 안정성 등에 큰 영향이 있는 것은 아니다. 따라서, 서브 ECU(200)는 메인 ECU(100)의 이상이 발생되는 경우 부가 모터의 제어를 중단하고 EPS 조향모터의 페일 세이프 구동 기능을 우선적으로 수행할 수 있다.
그러나, 메인 ECU(100)의 이상이 발생되더라도 차량이 정지된 상태에서는 조향 기능이 민감한 것은 아닐 수 있으며, 이때에는 EPS 조향모터의 페일 세이프 구동 기능과 부가 모터(틸트/텔레스 등)의 제어 기능을 시계열적으로 모두 수행하도록 하는 것이 바람직하다.
이를 위하여, 일 실시예에 의하면, 서브 ECU(200)에 의한 부가모터의 동작 도중에 메인 ECU(100)의 이상이 발생한 경우에, 서브 ECU(200)는 차량이 정지상태인지 여부를 더 판단할 수 있다.
이 때, 서브 ECU(200)는 차량이 정지상태인 경우에는 동작 중이던 부가 모터의 제어를 완료한 후 EPS 조향모터(320)의 제어 동작(즉, 페일 세이프 조향 제어)을 개시하며, 차량이 정지상태가 아닌 경우에는 동작 중이던 부가 모터의 제어를 바로 중지하고 EPS 조향모터(320)의 동작을 개시할 수 있다.
서브 ECU는 차속센서 및 브레이크센서 중 하나 이상으로부터의 센서신호를 수신하고, 그 센서신호를 기초로 차량의 정지상태 여부를 판단할 수 있다.
이와 같이, 메인 ECU(100)의 이상이 발생되더라도 차량이 정지상태인 경우에는 수행중이던 부가 모터의 제어 동작(틸트/텔레스 동작 등)을 모두 완료한 이후에 EPS 조향모터(320)의 제어 동작(즉, 페일 세이프 조향 제어)을 개시할 수 있다.
반면, 메인 ECU(100)의 이상이 발생되었을 때 차량이 주행중인 경우(즉, 차량 비정지 상태)에는, 수행중이던 부가 모터의 제어 동작(틸트/텔레스 동작 등)을 즉각 중지하고 EPS 조향모터(320)의 제어 동작(즉, 페일 세이프 조향 제어)을 개시함으로써, 차량의 조향 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 서브 ECU(200)는 메인 ECU(100)의 이상 발생에 따라 ESP 조향모터의 제어(즉, 페일 세이프 조향 제어)를 수행하게 되는 경우에는, 부가 기능을 제공할 수 없음을 나타내는 경고 신호를 출력할 수 있다.
서브 ECU(200)는 ESP 조향모터의 제어(즉, 페일 세이프 조향 제어)를 수행하는 동안 주기적으로 메인 ECU의 이상상태를 재판단하고, 메인 ECU(100)가 정상상태로 복귀한 경우에는, 상기 경고 출력을 중지하고 부가 모터의 제어를 위한 슬립상태로 전환될 수 있다.
이상과 같이, 도 2의 실시예에 의하면, 도 1의 실시예와 비교할 때, EPS 조향모터의 제어(조향제어)의 페일 세이프 기능을 제공하면서도, 전체 조향 관련 전체 시스템의 ECU의 개수를 감소시킬 수 있다. 이로써, 조향 시스템의 비용을 절감하고 그 구조를 단순화할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 의한 조향 시스템의 회로 구성을 도시한다.
도 3과 같이, 본 실시예에 의한 조향 시스템은 메인 ECU(100)와 서브 ECU(200), ESP 조향모터(320) 및 1 이상의 부가 모터를 포함할 수 있다.
도 3의 실시예에서, 부가 모터는 조향칼럼의 기울기를 조절하는 틸트모터(332)와 조향칼럼의 길이를 조절하는 텔레스모터(334)를 포함하는 것으로 예시한다.
EPS 조향모터(320)는 단일 권선(Single Winding) 모터이며, 3상 제어 전류에 의하여 구동되는 3상 모터(3-phases motor)일 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니다.
부가모터인 틸트모터(332)와 텔레스모터(334)는 직류 전원에 의하여 구동되는 DC 모터인 것으로 예시하였으나, 그에 한정되는 것은 아니며 부가 모터 역시 3상 모터(3-phases motor)일 수 있다.
메인 ECU(100)는 제1인버터(110)와, 제1인버터와 EPS 조향모터(320) 사이에 배치되는 제1스위칭부(112)를 포함할 수 있다. 제1스위칭부(112)는 인버터에서 제공되는 3상 제어 전류 각각을 조향모터로 스위칭하기 위하여 3개의 제1스위치(112u, 112v, 112w)를 포함할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 메인 ECU(100)는 배터리와 같은 전원공급부(미도시)로부터 제1인버터로의 전원 인가를 제어하는 전원 스위치(미도시) 또는 전술한 제1스위칭부(112) 등을 제어하기 위한 별도의 제어부 또는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)를 더 포함할 수 있다.
제1인버터(110)는 직류(DC)인 배터리의 공급전압을 교류(AC)로 전환하거나, 교류전압(또는 교류전류)을 조향 모터에 인가할 수 있다. 구체적으로, 제1인버터(110)는 배터리의 공급전압을 교류로 전환하여, 교류전압/전류를 조향모터의 각 상에 인가할 수 있다.
구체적으로, 제1인버터(110)는 전원 양단에 배치되는 6개의 스위치를 포함하는 브리지 회로로 구현될 수 있다. 즉, 고전압 전원측(+B)과 접지 사이에 배치되는 상부 u 전류용 FET(Qu1)와 하부 u 전류용 FET(Qu2)와, 상부 v 전류용 FET(Qv1)와 하부 v 전류용 FET(Qv2)와, 상부 w 전류용 FET(Qw1)와 하부 w 전류용 FET(Qw2)가 병렬로 연결된 H-브리지 회로 구조일 수 있다.
상부 u 전류용 FET(Qu1)와 하부 u 전류용 FET(Qu2) 라인은 제1스위칭부(112)의 u 위상 제1스위치(112u)에 연결되고, 나머지 v, w 위상을 위한 FET 라인 역시 각각 제1스위칭부(112)의 v 및 w 위상 제1스위치(112v, 112w)에 연결된다.
이러한 메인 ECU(100)는 토크센서로부터 측정되는 조향토크 또는 통합 제어 유닛(Domain Control Unit)로부터 전송되는 목표토크값에 따라 제1인버터(110)의 스위치 On/Off를 제어하여, 목표 조향 제어 전류가 EPS 조향모터(320)로 인가되도록 제어한다.
서브 ECU(200)는 제2인버터(210)와, 제2인버터와 EPS 조향모터(320) 사이에 배치되는 제2스위칭부(232) 및 제2인버터(210)와 부가 모터인 틸트모터(332) 또는 텔레스모터(334) 사이에 배치되는 제3스위칭부를 포함할 수 있다.
제2스위칭부(232)는 제2인버터에서 제공되는 3상 제어 전류 각각을 조향모터로 스위칭하기 위하여 3개의 제2스위치(232u, 232v, 232w)를 포함할 수 있다.
또한, 제3스위칭부는 제2인버터(210)와 부가 모터인 틸트모터(332) 사이에 배치되는 제3-1 스위치(234)와, 제2인버터(210)와 부가 모터인 텔레스모터(334) 사이에 배치되는 제3-2 스위치(234')를 포함할 수 있다.
제2스위칭부의 3개의 제2스위치(232u, 232v, 232w)는 3상 모터로 제공되는 전류 중 해당되는 위상의 전류만을 스위칭하는 위상 차단 FET(Phase Cut-Off FET; PCO FET)로 구현될 수 있다.
반면, 부가 모터인 틸트모터(332) 및 텔레스 모터(334)는 DC 모터일 수 있으며, 제3스위칭부의 제3-1 스위치(234) 및 제3-2스위치(234')는 DC 모터 차단 FET(DC Motor Cut-Off FET)일 수 있다.
결과적으로, 제2인버터(210)와 부가모터를 연결하는 제3-1 스위치(234) 및 제3-2스위치(234')를 단일의 스위치로 구성함으로써, 조향 시스템을 단순화할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 서브 ECU(200)는 배터리와 같은 전원공급부(미도시)로부터 제2인버터로의 전원 인가를 제어하는 전원 스위치(미도시), 제2스위칭부(232), 제3-1스위치(234) 및 제3-2스위치(234') 등의 On/Off를 선택적으로 제어하기 위한 별도의 제어부 또는 마이크로 컨트롤 유닛(MCU)를 더 포함할 수 있다.
제1인버터(110)와 마찬가지로, 제2인버터(210)는 전원 양단에 배치되는 6개의 스위치를 포함하는 브리지 회로로 구현될 수 있으며, 구체적인 설명은 생략한다.
이러한 서브 ECU(200)는 메인 ECU(100)의 상태(정상 또는 이상)에 따라 EPS 조향모터의 페일 세이프 구동 기능과 부가 모터(틸트/텔레스 등)의 제어 기능을 선택적으로 수행한다.
구체적으로, 메인 ECU(100)가 정상상태인 경우에는, 서브 ECU(200)는 운전자의 틸트 커맨드 또는 텔레스 커맨드 입력에 따라 웨이크업 되어 해당되는 부가 모터(틸트모터 또는 텔레스모터)를 제어한다. 즉, 도 4에서 제2스위칭부(232)를 OFF하고, 제3스위칭부(234,234')를 ON 시켜, 제2인버터(210)의 제어전류가 부가 모터로 인가되도록 한다.
서브 ECU(200)는, 자체 모니터링 결과 메인 ECU에 이상이 발생된 것으로 판정되거나, 또는 외부 이상감지부나 메인 ECU로부터 메인 ECU의 이상발생 메시지를 수신한 경우에는, 메인 ECU로부터 EPS 조향모터의 제어권을 이양받아, EPS 조향모터의 페일 세이프 구동 기능을 우선적으로 수행한다. 즉, 도 4에서 제2스위칭부(232)를 ON하고, 제3스위칭부(234,234')를 OFF 시켜, 제2인버터(210)의 조향 제어전류가 EPS 조향모터(320)로 인가되도록 한다.
서브 ECU(200)가 부가 모터를 제어하는 동안 메인 ECU의 이상이 발생한 경우에는, 차량이 정지상태에 있는지 여부를 더 판단하고, 차량 정지상태 여부에 따라 다르게 동작할 수 있다.
구체적으로, 차량이 정지된 상태라면 수행중이던 부가 모터 제어를 완료한 이후에 EPS 조향모터의 제어를 개시하며, 차량이 정지된 상태가 아닌 경우(예를 들면, 주행중인 경우)에는 수행중이던 부가 모터 제어를 바로 종료하고 EPS 조향모터의 제어를 개시할 수 있다.
이상 도 3의 실시예에서는 부가 모터가 틸트 모터 또는 텔레스 모터인 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 다른 실시예에 의한 조향 시스템의 구성을 도시하는 것으로, 스티어-바이-와이어(SBW) 방식의 조향장치에 적용된 경우를 예시한다.
도 4의 실시예에 따른 SBW 조향장치는 조항휠측 어셈블리(1010)와, 구동측 어셈블리(1020)을 포함하며, 조항휠측 어셈블리(1010)와 구동측 어셈블리(1020)는 기구적으로 분리되어 있다.
조향휠측 어셈블리(1010)는 조향휠(1012)과 조향칼럼 이외에, 조향에 따른 조향필링(진동 등)을 조향휠에 제공하기 위한 반력모터(Mf; 1016)를 포함할 수 있다. 또한, 자율주행 차량인 경우에는 자율주행 동안 조항휠(1020)을 숨기 위한 조향휠 숨김모터(Mh; 1014)를 더 포함할 수 있다.
완전 자율주행이 이루어지는 경우, 자율주행동안 운전자의 개입이 필요없으며, 이 경우 조향휠의 전체 또는 일부를 차량 대시보드 내부로 숨겨서 운전자 편의성을 높일 수 있다. 조향휠 숨김모터(1014)는 조향칼럼의 길이를 조정하고, 조향휠의 형상을 변화시켜 조향휠 숨김 기능을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
도 4의 실시예에서는, 반력모터(1014) 및 조향휠 숨김모터(1016)이 부가 모터가 된다. 즉, 도 5의 실시예에서의 조향 관련 부가 기능은 SBW 조향장치에서의 반력 제공 기능과 자율주행시의 조향휠 숨김 기능이다.
한편, 도 4에 의한 SBW 조향장치의 구동측 어셈블리(1020)는 랙스크류 장치 등을 이용해서 랙바(1024) 등에 연동된 SBW 조향용 EPS 조향모터(1022)와, 그를 제어하기 위한 메인 ECU(1100) 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 4에 의한 조향시스템은, 제1인버터(1110) 및 제2인버터(1210)에 연결된 EPS 조향모터(Me; 1022)와, 재2인버터(1210)에 연결 부가 모터로서의 반력모터(Mf; 1016) 및/또는 조향휠 숨김모터(Mh; 1014)와, 메인 ECU(1100) 및 서브 ECU(1200)을 포함할 수 있다.
메인 ECU(1100)은 제1인버터(1110)를 포함하며 제1인버터를 통해 SBW 조향을 위한 EPS 조향모터(1022)를 제어한다.
서브 ECU(1200)는 제2인버터(1210)를 포함하며, 메인 ECU(1100)가 정상 동작하는 경우에는 제2인버터(1210)를 통해 반력모터(1016) 및/또는 조향휠 숨김모터(1014)를 제어하며, 메인 ECU(1100)의 이상시에는 제2인버터(1210)를 통해 EPS 조향모터(1022)를 제어한다.
또한, 서브 ECU(1200)는 제2인버터(1210)와 EPS 조향모터(1022) 사이에 배치되는 제2스위칭부(1232)와, 제2인버터(1210)와 반력모터(1016) 및/또는 조향휠 숨김모터(1014) 사이에 각각 배치되는 제3스위칭부를 포함할 수 있다.
제3스위칭부 중 하나의 제3-1스위치(1234)는 제2인버터(1210)와 부가모터 중 하나인 조향휠 숨김모터(1014) 사이에 배치되고, 서브 ECU의 제어에 의하여 ON/OFF됨으로써, 제2인버터(1210)로부터의 공급전류를 조향휠 숨김모터(1014)로 인가하는 것을 제어한다.
또한, 제3스위칭부 중 하나의 제3-2스위치(1234')는 제2인버터(1210)와 부가모터 중 하나인 반력모터(1016) 사이에 배치되고, 서브 ECU의 제어에 의하여 ON/OFF됨으로써, 제2인버터(1210)로부터의 공급전류를 반력모터(1016)로 인가하는 것을 스위칭한다.
도 4의 실시예에서도, EPS 조향모터(1022)는 3상 단일 권선 모터이고, 제2스위칭부의 3개의 제2스위치는 3상 모터로 제공되는 전류 중 해당되는 위상의 전류만을 스위칭하는 위상 차단 FET(Phase Cut-Off FET; PCO FET)일 수 있다.
또한, 부가 모터인 반력모터(1016) 및 조향휠 숨김모터(1014)는 DC 모터일 수 있으며, 제3스위칭부의 제3-1 스위치(1234) 및 제3-2스위치(1234')는 DC 모터 차단 FET(DC Motor Cut-Off FET)일 수 있다.
이하 도 4의 실시예에 의한 조향시스템의 세부적인 회로 구성과 ECU의 동작 등은 도 3과 동일하므로 중복을 피하기 위하여 상세한 설명은 생략한다.
이상과 같이, 도 4의 실시예에 의하면, SBW 조향시스템에서 EPS 조향모터의 제어(조향제어)의 페일 세이프 기능을 제공하고, SBW 반력 제공 및 조향휠 숨김 기능과 같은 SBW 부가기능을 제공하면서도, 전체 SBW 조향 시스템의 ECU의 개수를 감소시킬 수 있다. 이로써, SBW 조향 시스템의 비용을 절감하고 그 구조를 단순화할 수 있다.
도 5는 본 실시예에 의한 조향 시스템 제어방법의 전체적인 흐름을 도시한다.
도 5와 같이, 본 실시예에 의한 조향시스템 제어방법은 도 2 내지 도 4에 의한 조향시스템을 이용하며, 정상상태에서 메인 ECU가 제1인버터를 통해 EPS 조향모터를 제어하여 차량의 조향을 제공하는 단계(S610)와, 정상상태에서 서브 ECU가 상기 제2인버터를 통해 부가 모터를 제어하여 조향관련 부가 기능을 제공하는 단계(S620)와, 메인 ECU의 이상 발생시, 서브 ECU가 상기 제2인버터를 통해 EPS 조향모터를 제어하여 차량의 페일 세이프 조향을 제공하는 단계(S630)를 포함하여 구성될 수 있다.
이 때, 부가모터는 조향칼럼의 틸트 기능을 위한 틸팅 모터, 조향칼럼의 텔레스코픽 기능을 위한 텔레스 모터, SBW 조향장치의 반력 모터 및 조향휠 숨김 모터 중 하나 이상이 될 수 있다.
구체적으로, S620 및 S630 단계에서, 서브 ECU는 메인 ECU가 정상 동작인 경우에는 제2인버터를 통해 부가 모터 제어 전류를 부가 모터로 인가하고, 메인 ECU에 이상이 있는 경우에는 제2인버터를 통해 EPS 조향모터 제어 전류를 EPS 조향모터로 인가할 수 있다.
또한, 메인 ECU와 서브 ECU는 통신 네트워크에 의하여 연결될 수 있으며, 상기 S630 단계에서, 메인 ECU 또는 이상 감지부가 에러 메시지를 서브 ECU로 전송하고, 메인 ECU는 EPS 조향모터의 제어권을 서브 ECU로 천이시키는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 상기 S630 단계에서, 서브 ECU가 메인 ECU의 동작을 모니터링하여 메인 ECU의 이상을 감지하고, 메인 ECU의 이상 발생시 EPS 조향모터 제어권을 메인 ECU로부터 이양받는 단계를 포함할 수 있다.
S620 단계에서, 서브 ECU는 부가 모터 제어 명령이 입력된 경우 웨이크업되어 부가 모터를 제어하고, 부가 모터의 제어가 완료된 후 슬립상태로 전환되는 웨이크업-슬립 방식으로 동작할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 의한 서브 ECU의 세부 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6과 같이, 서브 ECU는 메인 ECU가 정상인 상태에서 제2인버터를 통해서 부가 모터를 제어하여 조향 관련 부가 기능을 제공한다.(S710) 이 때에는, 서브 ECU는 외부로부터 부가 모터 동작 명령이 입력되는 경우 웨이크업 되어 해당 부가 모터 제어를 수행하고, 부가 모터 제어가 완료된 경우 슬립상태로 전환될 수 있다.
메인 ECU의 이상상태를 판정(S712)하고, 메인 ECU에 이상이 발생되는 경우(S712; Y)에는, 그 시점에서 부가 모터를 제어하고 있는 상태인지 판단한다.(S714)
메인 ECU에 이상이 발생된 시점에 하나 이상의 부가 모터를 제어하는 도중이라면(S714; Y), 서브 ECU는 차속센서 및 브레이크 센서 등의 센서 정보를 기초로 차량이 정지상태인지 더 판정한다 (S720).
차량이 정지상태인 경우(S720; Y)에는 수행중이던 부가 모터 제어를 계속 수행하며, 해당 부가 모터 제어가 완료된 이후에 메인 ECU로부터 EPS 조향모터의 제어권을 이양받고, EPS 조향모터의 페일 세이프 제어를 수행한다.(S722, S724)
이 때, 부가 모터의 추가적인 제어가 불가능하다는 경고 신호를 생성하여 출력할 수도 있다.(S724) 즉, 서브 ECU가 자신의 고유 기능인 부가 모터 제어 대신 EPS 모터의 제어(페일 세이프 제어)를 수행하게 되는 경우에는, 향후에는 해당되는 부가 기능(조향휠 틸트/텔레스, SBW 반력 제공, 조향휠 숨김 등)을 제공할 수 없다는 사실을 운전자에게 알릴 수 있다.
한편, 차량이 정지상태가 아닌 경우(S720; N)에는, 서브 ECU는 수행중이던 부가 모터 제어를 바로 중단하고, 메인 ECU로부터 EPS 조향모터의 제어권을 이양받아 EPS 조향모터의 페일 세이프 제어를 수행한다.(S732, S740, S750)
이상과 같이 본 실시에에 의한 조향시스템 제어방법을 이용하면, 적은 개수의 ECU를 이용하여, EPS 조향제어의 리던던시를 확보함과 동시에, 조향 관련 부가 기능(조향휠 틸트/텔레스, SBW 반력 제공, 조향휠 숨김 등)을 원활하게 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 7은 일 실시예에 의한 메인 ECU 또는 서브 ECU의 하드웨어 구성의 일 예를 도시한다.
도 7을 참조하면, 이상 상술한 본 실시예들에 의한 조향시스템 또는 그에 포함되는 메인 ECU 및 서브 ECU 또는 그에 포함되는 MCU 들은, 컴퓨터 시스템 내에, 예를 들어, 컴퓨터 판독가능 기록 매체로 구현될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 메인 ECU 및 서브 ECU 등의 구현 형태인 컴퓨터 시스템(900)은 하나 이상의 프로세서(910), 메모리(920), 저장부(930), 사용자 인터페이스 입력부(940) 및 사용자 인터페이스 출력부(950) 중 적어도 하나 이상의 요소를 포함할 수 있으며, 이들은 버스(960)를 통해 서로 통신할 수 있다.
또한, 컴퓨터 시스템(900)은 네트워크에 접속하기 위한 네트워크 인터페이스(970)를 또한 포함할 수 있다. 프로세서(910)는 메모리(920) 및/또는 저장소(930)에 저장된 처리 명령어를 실행시키는 CPU 또는 반도체 소자일 수 있다. 메모리(920) 및 저장부(930)는 다양한 유형의 휘발성/비휘발성 기억 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(921) 및 RAM(923)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 의한 조향 시스템에 구비된 메인 ECU 및 서브 ECU는 상기 도 9와 같은 하드웨어 구조를 가질 수 있으며, 특히 본 실시예에 의한 서브 ECU에는 메인 ECU의 이상을 판정하는 소프트웨어 모듈과, 부가 모터 제어 신호를 생성하는 소프트웨어 모듈과, 메인 ECU이 이상시 제2/3 스위칭부를 제어하기 위한 신호를 생성하는 소프트웨어 모듈과, 메인 ECU이 이상시 EPS 조향모터를 제어하기 위한 신호를 생성하는 소프트웨어 모듈 등이 설치될 수 있다. 서브 ECU의 프로세서(MCU; 910)는 저장부(930) 또는 메모리(920)에 저장된 각 소프트웨어 모듈을 실행하여 해당되는 기능을 수행할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 차량 조향시스템에서, 적은 개수의 ECU를 이용하여, EPS 조향제어의 리던던시를 확보함과 동시에, 조향 관련 부가 기능(조향휠 틸트/텔레스, SBW 반력 제공, 조향휠 숨김 등)을 원활하게 제공할 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100. 1100 : 메인 ECU 200, 1200 : 서브 ECU
320, 1022 : EPS 조향모터 110, 1110 : 제1인버터
120, 1210 : 제2인버터 400 : 통신 네트워크
332 : 틸트모터 334 : 텔레스 모터 1014 : 조향휠 숨김모터 1016 : 반력모터
232, 1232 : 제2스위치 (PCO 스위치)
234, 234', 1234, 1234' : 제3-1, 3-2 스위치

Claims (20)

  1. 제1인버터 및 제2인버터에 연결된 EPS 조향모터;
    상기 제2인버터에 연결되어 조향 관련 부가 기능을 제공하는 부가 모터;
    상기 제1인버터를 포함하며 상기 제1인버터를 통해 상기 EPS 조향모터를 제어하는 메인 ECU(Electric Control Unit); 및
    상기 제2인버터를 포함하며, 메인 ECU가 정상 동작하는 경우에는 상기 제2인버터를 통해 상기 부가 모터를 제어하며, 상기 메인 ECU의 이상시에는 상기 제2인버터를 통해 상기 EPS 조향모터를 제어하는 서브 ECU;
    를 포함하는 조향 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브 ECU는 상기 제2인버터와 상기 EPS 조향모터 사이에 배치되는 제2스위칭부와, 상기 제2인버터와 상기 부가 모터 사이에 배치되는 제3스위칭부를 포함하는 조향 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 부가 모터는 조향칼럼의 틸트 기능을 위한 틸팅 모터, 조향칼럼의 텔레스코픽 기능을 위한 텔레스 모터 중 하나 이상인 조향 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조향장치는 스티어-바이-와이어(Steer-By-Wire; SBW) 조향장치이며, 상기 부가 모터는 SBW 조향장치를 구성하는 조향휠측 어셈블리에 포함되는 반력 모터 및 조향휠 숨김 모터 중 하나 이상인 조향 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인 ECU와 서브 ECU는 통신 네트워크에 의하여 연결되고, 상기 메인 ECU 이상시 상기 메인 ECU 또는 이상 감지부가 에러 메시지를 상기 서브 ECU로 전송하고, 상기 메인 ECU는 상기 EPS 조향모터의 제어권을 상기 서브 ECU로 천이시키는 조향 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메인 ECU와 서브 ECU는 통신 네트워크에 의하여 연결되고, 상기 서브 ECU가 상기 메인 ECU의 동작을 모니터링하여 상기 메인 ECU의 이상을 감지하고, 상기 메인 ECU의 이상 발생시 EPS 조향모터 제어권을 상기 메인 ECU로부터 이양받는 조향 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 메인 ECU와 서브 ECU는 통신 네트워크에 의하여 연결되고, 상기 서브 ECU는 상기 부가 모터의 동작시 부가 모터 동작 플래그를 생성하여 상기 메인 ECU로 전송하는 조향 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서브 ECU는 부가 모터 제어 명령이 입력된 경우 웨이크업되어 상기 부가 모터를 제어하고, 상기 부가 모터의 제어가 완료된 후 슬립상태로 전환되는 조향 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 서브 ECU는 상기 메인 ECU가 정상 동작인 경우에는 상기 제2스위칭부를 OFF하고 상기 제3스위칭부를 ON 시켜 부가 모터 제어 전류를 상기 부가 모터로 인가하며, 상기 메인 ECU에 이상이 있는 경우에는 상기 제3스위칭부를 OFF하고 상기 제2스위칭부를 ON 시켜 EPS 조향모터 제어 전류를 상기 EPS 조향모터로 인가하는 조향 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 서브 ECU에 의한 상기 부가모터의 동작 도중에 상기 메인 ECU의 이상이 발생한 경우에, 상기 서브 ECU는 상기 차량이 정지상태인지 여부를 더 판단하는 조향 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 서브 ECU는 차속센서 및 브레이크센서 중 하나 이상으로부터의 센서신호를 수신하고, 상기 센서신호를 기초로 상기 차량의 정지상태 여부를 판단하는 조향 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 서브 ECU는 차량 정지상태인 경우에는 동작 중이던 상기 부가 모터의 제어를 완료한 후 상기 EPS 조향모터의 동작을 개시하며, 차량 정지상태가 아닌 경우에는 동작 중이던 상기 부가 모터의 제어를 중지하고 상기 EPS 조향모터의 동작을 개시하는 조향 시스템.
  13. 제1인버터 및 제2인버터에 연결된 EPS 조향모터와, 제2인버터에 연결되어 조향관련 부가 기능을 제공하는 부가 모터와, 메인 ECU 및 서브 ECU를 포함하는 차량 조향 시스템의 제어 방법으로서,
    정상상태에서 상기 메인 ECU가 상기 제1인버터를 통해 상기 EPS 조향모터를 제어하여 차량의 조향을 제공하는 단계;
    정상상태에서 상기 서브 ECU가 상기 제2인버터를 통해 상기 부가 모터를 제어하여 상기 조향관련 부가 기능을 제공하는 단계;
    상기 메인 ECU의 이상 발생시, 상기 서브 ECU가 상기 제2인버터를 통해 상기 EPS 조향모터를 제어하여 차량의 페일 세이프 조향을 제공하는 단계;를 포함하는 조향시스템 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 부가 모터는 조향칼럼의 틸트 기능을 위한 틸팅 모터, 조향칼럼의 텔레스코픽 기능을 위한 텔레스 모터 중 하나 이상인 조향시스템 제어방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 조향장치는 스티어-바이-와이어(Steer-By-Wire; SBW) 조향장치이며, 상기 부가 모터는 SBW 조향장치를 구성하는 조향휠측 어셈블리에 포함되는 반력 모터 및 조향휠 숨김 모터 중 하나 이상인 조향시스템 제어방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 메인 ECU와 서브 ECU는 통신 네트워크에 의하여 연결되고, 상기 차량의 페일 세이프 조향을 제공하는 단계에서는, 상기 메인 ECU 또는 이상 감지부가 에러 메시지를 상기 서브 ECU로 전송하고, 상기 메인 ECU는 상기 EPS 조향모터의 제어권을 상기 서브 ECU로 천이시키는 조향시스템 제어방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 메인 ECU와 서브 ECU는 통신 네트워크에 의하여 연결되고, 상기 차량의 페일 세이프 조향을 제공하는 단계에서는, 상기 서브 ECU가 상기 메인 ECU의 동작을 모니터링하여 상기 메인 ECU의 이상을 감지하고, 상기 메인 ECU의 이상 발생시 EPS 조향모터 제어권을 상기 메인 ECU로부터 이양받는 조향시스템 제어방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 조향관련 부가 기능을 제공하는 단계에서, 상기 서브 ECU는 부가 모터 제어 명령이 입력된 경우 웨이크업되어 상기 부가 모터를 제어하고, 상기 부가 모터의 제어가 완료된 후 슬립상태로 전환되는 조향시스템 제어방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 조향관련 부가 기능을 제공하는 단계 및 상기 차량의 페일 세이프 조향을 제공하는 단계에서, 상기 서브 ECU는 상기 메인 ECU가 정상 동작인 경우에는 상기 제2인버터를 통해 부가 모터 제어 전류를 상기 부가 모터로 인가하며, 상기 메인 ECU에 이상이 있는 경우에는 상기 제2인버터를 통해 EPS 조향모터 제어 전류를 상기 EPS 조향모터로 인가하는 조향시스템 제어방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 차량의 페일 세이프 조향을 제공하는 단계에서, 상기 서브 ECU에 의한 상기 부가모터의 동작 도중에 상기 메인 ECU의 이상이 발생한 경우에, 상기 서브 ECU는 상기 차량이 정지상태인지 여부를 더 판단하고, 상기 서브 ECU는 차량 정지상태인 경우에는 동작 중이던 상기 부가 모터의 제어를 완료한 후 상기 EPS 조향모터의 동작을 개시하며, 차량 정지상태가 아닌 경우에는 동작 중이던 상기 부가 모터의 제어를 중지하고 상기 EPS 조향모터의 동작을 개시하는 조향시스템 제어방법.
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