KR20220144698A - 스티어링휠 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

스티어링휠 제어장치 및 그 제어방법이 수행된다. 스티어링휠 제어장치는 CAN 통신을 통해 마스터모듈과 연결되는 전자제어유닛과, 스티어링휠을 상하로 이동하는 틸트모터와, 스티어링휠을 앞뒤로 이동하는 텔레모터를 포함하고, 전자제어유닛은 상기 틸트모터 또는 상기 텔레모터를 PWM 제어한다.

Description

스티어링휠 제어장치 및 그 제어방법{Steering wheel control apparatus and method}
본 발명의 실시 예는 스티어링휠 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스티어링휠의 상하 및 앞뒤 이동을 위한 복수의 모터를 하나의 전자제어유닛(ECU)를 이용하여 제어하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
차량의 스티어링휠(100)은 상하방향(즉, tilt)으로 이동하거나 앞뒤방향(즉, tele)으로 움직일 수 있다. 스티어링휠(100)의 상하 및 앞뒤 방향의 움직임 예가 도 1에 도시되어 있다. 스티어링휠(100)의 상하 및 앞뒤 이동을 제어하기 위하여 틸트모터(240) 및 텔레모터(250)의 제어가 필요하다. 종래에 틸트모터(240) 및 텔레모터(250)의 제어는 도 2와 같이 LIN(Local Interconnect Network) 통신(230)으로 연결된 마스터모듈(200)과 두 개의 슬레이브모듈(210,220)을 이용한다. LIN 통신(230)은 중앙의 마스터모듈(200)이 슬레이브모듈(210,220)인 틸트 ECU(Electronic Control Unit)(210)와 텔레ECU(220)를 각각 제어하는 구조이다. 도 2와 같은 종래의 마스터-슬레이브 제어 구조로 틸트모터(240)와 텔레모터(250)를 제어하는 경우 모터의 제어 속도가 느리고 마스터모듈(200)과 슬레이브모듈(210,220) 사이의 통신이 불안정한 단점이 존재하며, 또한 틸트모터(240)와 텔레모터(250)의 제어를 위한 각각의 틸트ECU(210)와 텔레ECU(220)가 필요하므로 제조단가가 높아지고 제어 구조가 복잡한 문제점이 존재한다.
본 발명의 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 하나의 전자제어유닛(ECU)을 이용하여 틸트모터와 텔레모터를 동시에 제어할 수 있고 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 안정적이고 신속하게 메시지를 송수신할 수 있는 스티어링휠제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 제어장치의 일 예는, CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 마스터모듈과 연결되는 전자제어유닛; 스티어링휠을 상하로 이동하는 틸트모터; 및 상기 스티어링휠을 앞뒤로 이동하는 텔레모터;를 포함하고, 상기 전자제어유닛은 상기 틸트모터 또는 상기 텔레모터를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 실시 예에 따른 제어방법의 일 예는, CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 마스터모듈과 연결되는 스티어링휠 제어장치가 수행하는 제어방법에 있어서, 상기 CAN 통신을 통해 상기 마스터모듈로부터 제어명령을 수신하는 단계; 메모리에 저장된 복수의 속도모드 중 상기 제어명령에 해당하는 속도모드를 파악하는 단계; 및 스티어링휠을 상하로 이동하는 틸트모터 또는 스티어링휠을 앞뒤로 이동하는 텔레모터 중 적어도 하나 이상을 상기 파악된 속도모드로 제어하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 하나의 전자제어유닛(ECU)를 통해 틸트모터 및 텔레모터 등을 동시에 제어가능하다. 실시 예에 따라 전자제어유닛(ECU)은 틸트모터, 텔레모터 및 휠폴딩액츄에이터(wheel folding actuator)를 모두 함께 제어할 수 있다. CAN 통신을 통해 마스터모듈과 전자제어유닛(ECU) 사이에 신속한 메시지 전달이 가능하며 통신의 안정성을 확보할 수 있다. 또한 틸트모터 및 텔레모터를 제어명령의 종류에 따라 서로 다른 속도로 제어할 수 있다. 다른 실시 예로, 자율주행모드에서 스티어링휠을 운전자로부터 멀리 위치시키는 스토우-인(stow in) 동작 또는 전방충돌감지(FCW, Front Collision Warning) 등이 발생한 경우 스티어링휠을 운전 가능한 원 위치로 이동시키는 스토우-아웃(stow out) 동작 등을 신속하게 수행할 수 있다. 또 다른 실시 예로, 스티어링휠의 상하 또는 앞뒤 이동시 최저속도보상과 피드백제어 등을 통해 기어나 모터 등의 부하 변화에도 스티어링휠의 이동속도가 신속하게 목표속도에 도달하도록 할 수 있다. 다른 실시 예로, 속도 제어 및 보상 로직 등의 반영으로 모터의 인러쉬와 같은 NVH(Noise, Vibration, Harshness)가 개선될 수 있다.
도 1은 스티어링휠의 상하 및 앞뒤 방향의 움직임의 일 예를 도시한 도면,
도 2는 스티어링휠의 제어를 위한 종래 마스터-슬레이브 제어 구조의 일 예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 제어장치의 일 실시 예의 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 제어장치의 전자제어유닛의 상세 구성의 일 예를 도시한 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 스티어링휠의 다양한 속도모드를 구현하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠의 이동 속도를 제어하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠의 상하 이동 위치를 저장하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠의 앞뒤 이동 위치를 저장하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠의 사용자 지정 위치를 저장하는 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 스토우-인/아웃 동작 방법의 일 예를 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 전방충돌감지시 스토우-아웃 방법의 일 예를 도시한 도면, 그리고,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 제어 동작의 에러를 파악하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 제어장치 및 그 제어방법에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 제어장치의 일 실시 예의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 차량의 스티어링휠 제어장치(300)는 전자제어유닛(ECU)(310), 틸트모터(320), 텔레모터(330), 휠폴딩액츄에이터(340), 직접제어스위치(345) 등을 포함한다. 실시 예에 따라, 스티어링휠을 접는 휠폴딩액츄에이터(340) 및 개발자모드에서 각종 제어동작을 직접 수행할 수 있는 직접제어스위치(345) 등은 생략될 수 있다.
스티어링휠 제어장치(300)는 CAN 통신을 통해 마스터모듈(350)과 연결된다. CAN 통신을 위하여 스티어링휠 제어장치(300) 및 마스터모듈(350)은 각각 CAN 컨트롤러(362,364)를 포함한다. 스티어링휠 제어장치(300) 및 마스터모듈(350)의 CAN 컨트롤러(362,364)는 각각의 CAN 트랜시버(360,361)를 통해 메시지를 송수신한다.
마스터모듈(350)은 차량의 각종 센서정보(370)를 수신하거나 각종 스위치(380)의 입력을 받아 처리하는 모듈이다. 예를 들어, 마스터모듈(350)은 전방감지센서의 센싱값을 수신하거나 사용자로부터 스티어링휠의 상하 또는 앞뒤 위치 조정과 관련된 스위치 입력을 받으면 그에 대한 제어명령 등을 포함하는 메시지를 CAN 통신을 통해 전송할 수 있다. 종래 차량에 구현된 다양한 형태의 마스터모듈이 본 실시 예에 적용될 수 있다.
스티어링휠 제어장치(300)는 마스터모듈(350)로부터 제어명령을 수신하면 그에 따라 틸트모터(320), 텔레모터(330), 휠폴딩액츄에이터(340) 등의 구동을 제어한다. 틸트모터(320)는 스티어링휠의 상하 이동을 구동하는 모터이고, 텔레모터(330)는 스티어링휠의 앞뒤 이동을 구동하는 모터이이다. 예를 들어, 전자제어유닛(ECU)(310)은 마스터모듈(350)로부터 스티어링휠의 상하 이동 명령(tilt 명령) 또는 앞뒤 이동 명령(tele 명령)을 수신하면 틸트모터(320) 또는 텔레모터(330)를 구동하여 스티어링휠을 상하 또는 앞뒤로 이동시킨다.
본 실시 예의 스티어링휠 제어장치(300)는 자율주행차량에 설치될 수 있다. 자율주행모드의 경우에, 스티어링휠 제어장치(300)는 스티어링휠을 운전자로부터 멀리 위치시키는 스토우-인(stow-in) 동작을 수행할 수 있다. 또는 자율주행 중에 전방충돌감지 등과 같이 운전자의 신속한 조치가 필요한 경우에, 스티어링휠 제어장치(300)는 스티어링휠을 운전자가 조작 가능한 위치로 신속하게 이동시키는 스토우-아웃(stow-out) 동작을 수행할 수 있다. 휠폴딩액츄에이터(340)는 스토우-인 동작시 스티어링휠을 반으로 접는 동작을 수행할 수 있다. 스티어링휠 제어장치(300)가 스토우-인 및 스토우-아웃 동작을 제어하는 방법의 일 예가 도 10 및 도 11에 도시되어 있다.
사용자가 상하 이동 스위치(즉, tilt 스위치) 또는 앞뒤 이동 스위치(즉, tele 스위치)를 눌러 스티어링휠의 위치를 조정할 때 스티어링휠의 이동속도는 사용자의 세심한 위치 조정이 가능하도록 천천히 이동할 수 있다. 그러나 앞서 살핀 전방충돌감지 등과 같이 스티어링휠의 위치를 운전자가 조작 가능한 위치로 빠르게 이동시킬 필요가 있다. 따라서 본 실시 예의 스티어링휠 제어장치(300)는 제어명령의 종류에 따라 스티어링휠의 이동속도를 서로 다르게 제어하는 방법을 제시하며, 이에 대해서는 도 5 및 도 6에서 다시 살펴본다.
틸트모터(320) 및 텔레모터(330)를 구동하여 스티어링휠을 이동시킬 때 스티어링휠과 각 모터 사이를 연결하는 기어 등의 마찰 등으로 인해 스티어링휠의 이동속도가 목표속도에 도달하는데 느릴 수 있다. 따라서 본 실시 예의 스티어링휠 제어장치(300)는 스티어링휠의 이동속도가 목표속도에 신속하게 도달할 수 있도록 모터(320,330)의 회전속도를 최저속도 보상 및 피드백 제어를 통해 제어하는 방법을 제시하며, 이에 대해서는 도 7에서 다시 살펴본다. 이 외에도, 스티어링휠 제어장치(300)는 스티어링휠을 기 정의된 기본 위치로 이동시키는 기능 등 다양한 기능을 수행할 수 있으며, 스티어링휠의 다양한 제어 방법 등에 대해서는 도 5 이하에서 다시 살펴본다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 제어장치의 전자제어유닛(ECU)의 상세 구성의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 스티러링휠 제어장치(300)의 전자제어유닛(ECU)(310)은 마이크로제어유닛(MCU)(400), 메모리(405), 제1 MOSFET 게이트드라이버(410), 제1 H-브릿지(420), 제2 MOSFET 게이트드라이버(430), 제2 H-브릿지(440)를 포함한다. 이 외에도 전자제어유닛(ECU)(310)는 CAN 컨트롤러, 전력을 공급받기 위한 V-SUP 구성 등 실시 예에 따라 다양한 구성을 더 포함할 수 있다.
마이크로제어유닛(MCU)(400)은 틸트모터(320)와 텔레모터(330)를 위한 PWM 제어신호를 각각의 포트를 통해 병렬로 출력하여 틸트모터(320)와 텔레모터(330)를 동시에 제어할 수 있다. 예를 들어, 마이크로제어유닛(MCU)(400)은 스티어링휠의 상하 및/또는 앞뒤 이동을 위한 PWM 제어신호를 제1 MOSFET 게이트드라이버(410) 및/또는 제2 MOSFET 게이트드라이버(430)에 전송한다. 제1 MOSFET 게이트드라이버(410) 및/또는 제2 MOSFET 게이트드라이버(430)는 마이크로제어유닛(MCU)(400)으로부터 수신한 PWM 제어신호에 따라 일정 크기의 듀티(duty) 값으로 구성된 PWM 제어값을 제1 H-브릿지(420) 및/또는 제2 H-브릿지(440)로 출력하고, 제1 H-브릿지(420) 및/또는 제2 H-브릿지(440)는 제1 MOSFET 게이트드라이버(410) 및/또는 제2 MOSFET 게이트드라이버(430)부터 수신한 PWM 제어값에 따라 틸트모터(320) 또는 텔레모터(330)에 전력을 공급하여 구동한다.
마이크로제어유닛(MCU)(400)은 틸트모터(320)의 홀 센서(450) 및 텔레모터(330)의 홀 센서(452)로부터 센싱값(즉, 펄스 수)을 수신한다. 또한 제1 H-브릿지(420) 및 제2 H-브릿지(440)로부터 각 모터에 공급되는 전류 크기에 대한 센싱값을 수신할 수 있다. 마이크로제어유닛(MCU)(400)는 홀 센서(450,452)를 통해 파악되는 각 모터(320,330)의 회전속도(즉, RPM(revolution per minute))을 이용하여 각 모터를 피드백제어할 수 있으며 이에 대한 예가 7에 도시되어 있다.
메모리(405)는 제어명령의 종류별 스티어링휠의 이동속도에 대한 정보를 포함한다. 예를 들어, 도 5와 같이 제어명령의 종류에 따라 서로 다른 속도모드가 메모리(405)에 정의되어 있을 수 있다. 이 경우에 마이크로제어유닛(MCU)(400)은 제어명령의 종류에 따라 틸트모터(320) 및 텔레모터(330)의 회전속도를 제어할 수 있다.
메모리(405)는 또한 스티어링휠의 기본위치에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 스티어링휠의 기본위치에 대한 정보는 펄스 수로 정의될 수 있다. 스티어링휠의 위쪽 및 앞쪽의 끝에 위치하였을 때 그 끝 위치로부터 기 정의된 기본위치까지 이동하기 위하여 필요한 거리에 대한 정보를 각 모터(320,330)의 홀 센서에 의해 측정되는 펄스 수로 정의할 수 있다. 펄스 수를 이용하여 스티어링휠의 기본위치 등을 정의하는 방법의 일 예에 대해 도 8 및 도 9에서 살펴본다.
메모리(405)는 이 외에도 실시 예에 따라 다양한 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(405)는 도 5 내지 도 14에 기재된 각종 제어를 위한 알고리즘을 저장하고, 마이크로제어유닛(MCU)(400)은 메모리(405)에 저장된 알고리즘을 수행하여 각종 제어동작을 수행할 수 있다. 메모리(405)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)으로 구현될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 스티어링휠의 다양한 속도모드를 구현하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 스티어링휠 제어장치(300)의 메모리(405)에는 복수의 제어명령(500,510,520)과 각각의 제어명령(500,510,520)에 해당하는 속도모드(505,515,525)가 미리 저장되어 있다. 일 예로, 메모리(405)는 각 제어명령(500,510,520)의 식별자와 각 속도모드(505,515,525)의 속도정보(예를 들어, 각 속도에 해당하는 모터 RPM 값 등)를 맵핑하여 저장할 수 있다. 각 속도모드(505,515,525)는 틸트모터(320)와 텔레모터(330)를 동일한 속도로 제어할 수 있도록 하나의 속도정보만을 포함하거나, 또는 틸트모터(320)와 텔레모터(330)를 서로 다른 속도로 제어할 수 있도록 틸트모터(320)와 텔레모터(330)에 대한 각 속도정보가 정의되어 있을 수 있다. 본 실시 예는 설명의 편의를 위하여 서로 다른 세 개의 속도모드(505,515,525)의 예를 도시하고 있으나, 속도모드의 개수는 실시 예에 따라 다양하게 변형 가능하다. 제1 속도모드는 저속(예를 들어, 13mm/s), 제2 속도모드는 중속(예를 들어, 45mm/s), 제3 속도모드는 고속(예를 들어, 60mm/s) 등 각 속도모드의 속도는 실시 예에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
스티어링휠 제어장치(300)는 마스터모듈(350)로부터 제어명령을 수신하면(S600), 그 제어명령이 메모리(405)에 속도모드가 정의된 제어명령 종류에 해당하는지 파악한다(S610). 그리고 스티어링휠 제어장치(300)는 수신한 제어명령이 메모리에 속도모드가 정의된 제어명령에 해당하면 그 제어명령의 속도모드에 따라 틸트모터(320) 및/또는 텔레모터(330)를 제어한다. 마스터모듈로부터 수신한 제어명령이 메모리에 속도모드가 정의된 제어명령이 아니면, 스티어링휠 제어장치(300)는 기 정의된 일반속도로 틸트모터(320) 및/또는 텔레모터(330)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제1 제어명령(500)은 사용자가 스티어링휠의 상하 이동 또는 앞뒤 이동을 위한 사용자 스위치를 누를 때 발생하는 스티어링휠 이동명령일 수 있다. 도 3을 참조하면, 마스터모듈(350)은 틸트 스위치(즉, 상하 이동 스위치) 또는 텔레 스위치(즉, 앞뒤 이동 스위치)의 누름이 감지되면, 그에 해당하는 제어명령을 생성하여 스티어링휠 제어장치(300)로 전송한다. 스티어링휠 제어장치(300)는 마스터모듈(350)로부터 수신한 메시지에 포함된 제1 제어명령(500)의 식별자를 기초로 메모리(405)를 검색하여 제1 속도모드(505)에 정의된 틸트모터(320) 및/또는 텔레모터(330)의 목표속도를 파악하고, 그 목표속도가 되도록 틸트모터(320) 및/또는 텔레모터(330)를 제어한다(S620).
제2 제어명령(510)은 스티어링휠의 스토우-인(stow-in) 또는 스토우-아웃(stow-out) 동작 명령일 수 있다. 스티어링휠 제어장치(300)는 마스터모듈(350)로부터 수신한 메시지에 포함된 제2 제어명령(510)의 식별자를 기초로 메모리(405)를 검색하여 제2 속도모드(515)에 정의된 틸트모터(320) 및/또는 텔레모터(330)의 목표속도를 파악하고, 그 목표속도가 되도록 틸트모터(320) 및/또는 텔레모터(330)를 제어한다(S630).
제3 제어명령(520)은 전방충돌감지 등과 같은 긴급 상황에서 스티어링휠의 스토우-아웃(stow-out) 동작 명령일 수 있다. 자율주행모드에서 수동주행모드의 전환시 수행하는 스토우-아웃(stow-out) 동작과, 전방충돌감지 등의 긴급 상황시 수행하는 스토우-아웃(stow-out) 동작의 스티어링휠 이동속도를 서로 다르게 할 수 있다. 스티어링휠 제어장치(300)는 마스터모듈(350)로부터 수신한 메시지에 포함된 제3 제어명령(520)의 식별자를 기초로 메모리(405)를 검색하여 제3 속도모드(525)에 정의된 틸트모터(320) 및/또는 텔레모터(330)의 목표속도를 파악하고, 그 목표속도가 되도록 틸트모터(320) 및/또는 텔레모터(330)를 제어한다(S640).
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠의 이동 속도를 제어하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 스티어링휠 제어장치(300)는 제어명령을 수신하면(700), 그 제어명령에 따라 틸트모터 또는 텔레모터를 구동하여 스티어링휠의 상하 또는 앞뒤 이동을 제어한다(720). 이때, 스티어링휠 제어장치(300)는 스티어링휠의 이동속도가 정확하게 목표속도에 도달할 수 있도록 PI(Proportional Integral) 피드백 제어를 수행할 수 있다(750). 구체적으로, 스티어링휠 제어장치(300)는 기 정의된 PWM의 듀티(duty) 값을 이용하여 틸트모터 또는 텔레모터를 구동하면서(720) 각 모터의 홀 센서를 통해 각 모터의 현재 회전속도를 파악한다(730,740). 스티어링휠 제어장치(300)는 현재 회전속도와 목표속도의 차이를 기초로 PI 제어를 통해 새로운 듀티값을 생성하고(760), 새로운 듀티값으로 틸트모터 또는 텔레모터를 구동한다(720). 이와 같은 피드백 과정을 통해 틸트모터(320) 또는 텔레모터(330)가 정확한 목표속도에 도달하도록 구현할 수 있다.
스티어링휠과 각 모터 사이의 기어 등의 기계적 마찰, 각 모터의 회전속도 등에 따라 PI 제어(750)를 통해 목표속도에 도달하는 시간이 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 목표속도가 느린 경우에 각 모터의 현재속도와 목표속도 사이의 차이 값의 변화가 느리므로 그에 따라 PI 피드백 제어를 통한 목표속도의 도달 시간이 목표속도가 빠른 경우에 비해 더 느릴 수 있다.
따라서 스티어링휠 제어장치(300)는 PI 피드백 제어를 통해 목표속도에 신속하게 도달할 수 있도록 최저속도보상을 수행한다(710). 즉, 스티어링휠 제어장치(300)는 최저 속도 보상을 위한 듀티값을 미리 저장한 후 피드백 제어의 초기시점에 기 정의된 듀티값을 출력한다. 최저 속도 보상을 위한 듀티값은 스티어링휠 의 최저 목표속도(즉, 도 5의 속도모드에 정의된 속도 중 최저속도)가 되도록 틸트모터(320) 및/또는 텔레모터(330)를 구동하기 위하여 초기 PWM 듀티값을 모터(320 또는 330)에 입력하였을 때 모터(320 또는 330)의 실제 회전속도와 목표속도의 차이를 극복하기 위하여 PI 제어를 통해 획득되는 듀티값으로, 이는 미리 실험 등을 통해 파악하여 결정된 후 메모리에 저장될 수 있다. 즉, 최저속도보상을 위한 듀티값은 최저 목표속도에 대한 초기 PI 제어값을 미리 실험 등을 통해 파악하여 결정한 듀티값이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠의 상하 이동 위치를 저장하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 스티어링휠은 틸트모터(320)로 상하 일정 범위까지 이동할 수 있다. 틸트모터(320)와 스티어링휠 사이의 기어 등의 기계적 결합 구조에 의해 스티어링휠이 움직일 수 있는 상하 범위(예를 들어, 0~720 펄스)는 한정되어 있다. 스티어링휠이 위쪽 또는 아래쪽 방향으로 일정 거리 이동하면 더 이상 움직이지 않는다. 기계적 결합 구조 등으로 인해 더 이상 움직일 수 없는 것을 하드스톱(hard stop)이라고 한다. 예를 들어, 스티어링휠 제어장치(300)는 틸트모터(330)가 기 정의된 시간(예를 들어, 500ms초 등) 동안 움직이지 않으면(즉, 하드스톱), 스티어링휠이 위쪽 또는 아래쪽 끝까지 이동한 것이라고 판단하고, 틸트모터(320)의 구동을 멈출 수 있다. 스티어링휠 제어장치(300)는 스티어링휠이 더 이상 움직이지 않을 때까지 이동시켜 하드스톱의 위치(예를 들어, 움직이지 않는 현 위치를 펄스 수 0으로 설정)를 초기에 파악할 수 있다.
스티어링휠 제어장치(300)는 하드스톱 전에 스티어링휠이 위쪽 또는 아래쪽으로 정의된 일점 지점에 도달하면 틸트모터(320)의 구동을 중지하여 기구의 충돌 등을 막아 내구성 저하를 방지할 수 있다. 이를 소프트스톱(soft stop)이라고 한다.
스티어링휠의 소프트스톱을 위한 최상위 위치를 '틸트-업'(800)이라고 명명하고, 최하위 위치를 '틸트-다운'(820)이라고 명명하고, 상하 움직임 범위 중에서 기 정의된 기본위치를 '틸트-기본위치'(810)라고 명명한다.
스티어링휠이 움직이는 거리는 틸트모터(320)의 회전 수에 의해 결정되며 그 회전 수는 틸트모터의 홀 센서(450)에 의해 파악될 수 있다. 따라서 스티어링휠 제어장치(300)는 펄스 수(830)를 이용하여 틸트-업(800), 틸트-다운(820), 틸트-기본위치(810) 등을 정의할 수 있다. 다시 말해, 하드스톱의 위치를 기준점으로 틸트-기본위치(810)까지 이동하기 위한 모터의 회전 수를 펄스 수(830)로 파악하여 메모리(405)에 미리 저장할 수 있다. 또한 사용자가 틸트 스위치를 조작하여 움직일 수 있는 범위(예를 들어, 4~716 펄스 수)를 메모리(405)에 미리 저장할 수 있다.
예를 들어, 스티어링휠 제어장치(300)는 스티어링휠을 틸트-기본위치(810)에 위치시키는 제어명령을 수신하면, 스티어링휠을 위쪽 끝까지 이동시켜 하드스톱의 위치(즉, 펄스 수 0의 위치)를 파악한 후 메모리(405)에 저장된 틸트-기본위치에 대한 펄스 수(830)가 될 때까지 틸트모터(320)를 회전시켜 스티어링휠을 기본위치에 위치시킬 수 있다. 다른 예로, 스티어링휠 제어장치(300)는 메모리에 저장된 틸트-업(예를 들어, 펄스 수 4) 및 틸트-다운(예를 들어, 펄스 수 716)의 위치정보를 기초로 사용자가 스티어링휠을 틸트-업(800)과 틸트-다운(820) 범위에서만 조정할 수 있도록 소프트스톱 등의 제어를 수행할 수 있다. 이 외에도 사용자가 스티어링휠을 상하로 움직여 조정한 후 그 위치를 저장하는 경우에 스티어링휠 제어장치(300)는 하드스톱 위치를 기준으로 사용자 지정 위치까지의 펄스 수를 저장할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠의 앞뒤 이동 위치를 저장하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 스티어링휠은 텔레모터(330)로 앞뒤 일정 범위까지 이동할 수 있다. 틸레모터(330)와 스티어링휠 사이의 기어 등의 기계적 결합 구조에 의해 스티어링휠이 움직일 수 있는 앞뒤 범위는 한정되어 있다. 다시 말해, 스티어링휠이 앞쪽 또는 뒤쪽 방향으로 일정 거리 이동하면 더 이상 움직이지 않는다. 기계적 결합 구조 등으로 인해 더 이상 움직일 수 없는 것을 하드스톱(hard stop)이라고 한다.
스티어링휠 제어장치(300)는 텔레모터(330)가 기 정의된 시간(예를 들어, 500ms 등) 동안 움직이지 않으면 스티어링휠이 앞쪽 또는 뒷쪽 끝까지 이동한 것이라고 판단하고(즉, 하드스톱), 텔레모터(330)의 구동을 중지할 수 있다.
스티어링휠 제어장치(300)는 하드스톱 전에 스티어링휠이 앞쪽 또는 뒷쪽으로 정의된 일점 지점에 도달하면 텔레모터(330)의 구동을 중지하여 기구의 충돌 등을 막아 내구성 저하를 방지할 수 있다. 이를 소프트스톱(soft stop)이라고 한다.
스티어링휠의 소프트스톱을 위한 맨앞쪽 끝의 위치를 '텔레-아웃'(900)이라고 명명한다. 스티어링휠 제어장치(300)는 하드스톱의 위치를 기준(즉, 펄스 수 0의 위치)으로 다양한 위치를 펄스 수(950)로 정의할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 스티어링휠의 앞뒤 조정이 가능한 범위 구간을 텔레-아웃(900)에서 텔레-인(920)으로 정의하는 경우, 텔레-아웃(900) 및 텔레-인(920)의 위치를 하드스톱의 위치에서 텔레-아웃(900) 및 텔레-인(920)까지 이동하는데 발생하는 펄스 수로 각각 정의할 수 있다. 또한 앞뒤 이동 범위 중 기 정의된 기본위치(즉, 텔레-기본위치)(930)를 하드스톱의 위치를 기준으로 파악된 펄스-수로 정의할 수 있다.
예를 들어,스티어링휠 제어장치(300)는 스티어링휠을 기본위치에 위치시키는 제어명령을 수신하면, 스티어링휠을 위쪽 끝 및 앞쪽 끝까지 이동시켜 틸트방향 및 텔레방향의 하드스톱의 위치(즉, 펄스 수 0의 위치)를 파악한 후 도 8에서 살핀 틸트-기본위치(810) 및 본 실시 예의 텔트-기본위치(930)에 스티어링휠이 위치하도록 제어할 수 있다.
자율주행모드 등에서 스티어링휠의 스토우-인 동작을 위한 스토우-인(940) 위치를 펄스 수로 정의할 수 있다. 예를 들어, 스티어링휠 제어장치(300)는 텔레모터(330)를 구동하여 스토우-인에 대해 기 정의된 펄스 수 만큼 스티어링휠을 뒤쪽 방향으로 이동하면 스토우-인 동작을 종료한다.
스티어링휠 제어장치(300)는 스티어링휠의 각종 위치를 정의한 펄스 수를 메모리(405)에 저장할 수 있다. 이 외에도 사용자가 스티어링휠을 앞뒤로 움직여 조정한 후 그 위치를 저장하는 경우에 스티어링휠 제어장치(300)는 하드스톱의 위치를 기준으로 사용자 지정 위치까지의 펄스 수를 메모리(405)에 저장할 수 있다.
스티어링휠의 상하 이동은 앞뒤 이동 범위에 따라 제한될 수 있다. 예를 들어, 스티어링휠 제어장치(300)는 스티어링휠이 텔레-인(920) ~ 스토우-인(940) 범위로 진입하면, 스티어링휠을 틸트-기본위치(810)로 이동시킬 수 있다. 그리고 스티어링휠 제어장치(300)는 텔레-인(920) ~ 스토우-인(940) 범위에서 스티어링휠이 상하로 움직이지 않도록 스티어링휠을 틸트-기본위치(810)에 고정시킬 수 있다. 즉, 텔레-인(920) ~ 스토우-인(940) 범위에서 사용자는 스티어링휠의 상하 위치를 조정할 수 없도록 할 수 있다. 이 외에도, 스티어링휠의 상하 이동 및 앞뒤 이동을 위한 기어의 기계적 구조 등에 따라 스티어링휠의 이동 제한 범위 등은 다양하게 설정될 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠의 사용자 지정 위치를 저장하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 스티어링휠 제어장치(300)는 상하 또는 앞뒤 이동에 대한 제어명령을 마스터모듈(350)로부터 수신한다(S1000). 사용자가 스티어링휠의 위치를 상하 또는 앞뒤로 이동한 후 메모리 세팅 스위치(예를 들어, IMS-set 스위치)를 누르고 일정 시간(예를 들어, 3초 등) 내에 복수의 메모리 스위치(예를 들어, IMS-1 스위치 또는 IMS-2 스위치 등) 중 어느 하나를 누르면, 마스터모듈(350)은 메모리 저장 제어명령을 스티어링휠 제어장치(300)로 전송한다(S1010). 마스터모듈(350)로부터 메모리 저장 제어명령을 수신하면, 스티어링휠 제어장치(300)는 스티어링휠의 현재 위치(즉, 틸트-업 위치 및 텔레-아웃에서 스티어링휠의 현 위치까지의 각 펄스 수)와 메모리 스위치의 식별정보를 맵핑하여 메모리(405)에 저장한다.
사용자는 메모리 스위치를 눌러 해당 메모리 스위치와 맵핑되어 저장된 스티어링휠의 위치로 스티어링휠을 위치시킬 수 있다. 다시 말해, 스티어링휠 제어장치(300)는 메모리 로딩 제어명령을 마스터모듈(350)로부터 수신하면, 메모리(405)에서 해당 메모리 스위치와 맵핑되어 저장된 스티어링휠의 위치정보를 파악한 후 그 스티어링휠을 위치정보에 따라 이동시킨다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 스토우-인/아웃 동작 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 스티어링휠 제어장치(300)는 마스터모듈(350)로부터 스토우-인 또는 스토우-아웃 제어명령을 수신한다(S1100). 스토우-인 제어명령은 자율주행모드로 변환시 발생하거나 사용자가 스토우-인 스위치를 누르는 경우 발생할 수 있다. 스토우-아웃 제어명령은 자율주행모드에서 수동주행모드로 전환시 발생할 수 있다.
스티어링휠 제어장치(300)는 스토우-인 또는 스토우-아웃 동작이 이미 수행 중인지 파악한다(S1100). 예를 들어, 자율주행모드로 전환 중에 사용자가 스토우-인 스위치를 누르거나 또는 스토우-인 스위치를 누른 후 그 동작 과정이 완료되기 전에 사용자가 다시 스토우-인 스위치를 누른 경우가 있을 수 있다.
스티어링휠 제어장치(300)는 스토우-인 또는 스토우-아웃 동작이 이미 수행중이면 그 동작을 정지한다(S1130). 즉, 사용자는 스토우-인 스위치 또는 스토우-아웃 스위치를 다시 한 번 눌러 현재 진행 중인 스토우-인 또는 스토우-아웃 동작을 즉시 정지시킬 수 있다.
스티어링휠 제어장치(300)는 스토우-인 또는 스토우-아웃 동작이 수행중이 아니면 스토우-인 또는 스토우-아웃 동작을 정상적으로 수행한다(S1120).
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 전방충돌감지시 스토우-아웃 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 12를 참조하면, 스티어링휠 제어장치(300)는 마스터모듈(350)로부터 전방충돌감지 신호를 수신하면(S1200), 스토우-아웃 동작을 수행한다. 도 11에 도시된 스토우-아웃 동작과 도 12의 스토우-아웃 동작을 구분하여 그 이동속도를 서로 다르게 할 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6에서 살핀 바와 같이 제어명령의 종류에 따라 스티어링휠의 이동속도를 서로 다르게 할 수 있다.
스티어링휠 제어장치(300)는 스토우-아웃 동작이 이미 수행중인지 파악하여(S1210). 스토우-아웃 동작이 이미 수행 중이면 그 스토우-아웃 동작을 정지한다(S1230). 즉, 사용자가 스토우-아웃 스위치를 통해 현재 동작 중인 스토우-아웃 동작을 즉시 정지시킬 수 있도록 한다. 스토우-아웃 동작이 수행 중이 아니면 스티어링휠 제어장치(300)는 스토우-아웃 동작을 정상적으로 수행한다(S1220).
도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 스티어링휠 제어 동작의 에러를 파악하는 방법의 일 예를 도시한 도면이다.
도 13을 참조하면, 스티어링휠 제어장치(300)는 제어명령을 수신하면 그에 따른 제어동작을 틸트모터 및/또는 텔레모터에 전달한다(S1300). 스티어링휠 제어장치(300)는 틸트모터 및/또는 텔레모터의 홀 센서를 통해 각 모터가 정상적으로 회전하는지 파악한다(S1310). 제어명령을 각 모터에 전달하였음에도 홀 센서를 통해 정상적인 모터 회전이 기 정의된 시간(예를 들어, 1초 등) 동안 감지되지 않거나 또는 센싱전류가 기 정의된 기준 전류 이상이면, 스티어링휠 제어장치(300)는 에러를 출력하고 그 제어동작을 중지한다(S1320).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
300: 스티어링휠 제어장치, 310: 전자제어유닛(310)
320: 틸트모터 330: 텔레모터
350: 마스터모듈

Claims (10)

  1. CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 마스터모듈과 연결되는 전자제어유닛;
    스티어링휠을 상하로 이동하는 틸트모터; 및
    상기 스티어링휠을 앞뒤로 이동하는 텔레모터;를 포함하고,
    상기 전자제어유닛은 상기 틸트모터 또는 상기 텔레모터를 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 것을 특징으로 하는 스티어링휠 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전자제어유닛은,
    CAN 통신을 통해 메시지를 송수신하는 CAN 컨트롤러;
    복수 개의 속도모드를 저장하는 메모리; 및
    상기 CAN 컨트롤러를 통해 상기 마스터모듈로부터 수신한 메시지에 포함된 제어명령의 종류에 따라 상기 복수 개의 속도모드 중 어느 하나로 상기 틸트모터 또는 상기 텔레모터를 제어하는 마이크로제어유닛;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링휠 제어장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 메모리는 스티어링휠의 상하방향의 기본위치를 정의하는 제1 펄스 수 및 앞뒤방향의 기본위치를 정의하는 제2 펄스 수를 포함하고,
    상기 마이크로제어유닛은 상기 틸트모터 및 상기 텔레모터를 제어하여 상기 스티어링휠을 상하 및 앞뒤의 끝 위치로 이동시키고, 상기 끝 위치에서 상기 틸트모터 및 상기 텔레모터에 각각 위치한 홀센서를 통해 파악되는 펄스 수가 각각 상기 제1 펄스 수 및 상기 제2 펄스 수가 될 때까지 상기 틸트모터 및 상기 텔레모터를 구동하여 상기 스티어링휠을 기본위치에 위치시키는 것을 특징으로 하는 스티어링휠 제어장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 마이크로제어유닛은 상기 마스터모듈로부터 스토우-인 제어명령 또는 스토우-아웃 제어명령을 수신하면, 상기 틸트모터 및 상기 텔레모터를 제어하여 상기 스티어링휠을 운전자로부터 멀리 위치시키는 스토우-인 동작 또는 상기 스티어링휠을 상기 스토우-인 동작 이전의 위치로 이동시키는 스토우-아웃 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스티어링휠 제어장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 마이크로제어유닛은 상기 스티어링휠이 스토우-인 상태에서 전방충돌감지 신호를 수신하면 상기 스토우-아웃 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 스티어링휠 제어장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 메모리는 최적 속도를 위한 PWN 제어의 기본 듀티값을 포함하고,
    상기 마이크로제어유닛은 제어명령을 수신하면 상기 기본 튜티값을 시작으로 상기 틸트모터 또는 상기 텔레모터의 RPM이 목표 RPM이 되도록 PI 피드백 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 스티어링휠 제어장치.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 메모리는 스티어링휠의 앞뒤 이동 구간 중 기 정의된 일정 구간에 대한 정보를 펄스 수로 정의하여 저장하고,
    상기 마이크로제어유닛은 상기 스티어링휠이 상기 일정 구간 내에 위치하면 상기 스티어링휠을 상하 방향의 기 정의된 기본위치에 위치시키는 것을 특징으로 하는 스티어링휠 제어장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로제어유닛은 상기 틸트모터 또는 상기 텔레모터의 동작을 위한 제어신호를 출력한 후 기 정의된 일정 시간 내에 상기 틸트모터 또는 상기 텔레모터의 홀 센서를 통해 움직임이 감지되지 않으면 에러를 출력하는 것을 특징으로 하는 스티어링휠 제어장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 마이크로제어유닛으로부터 수신한 제어신호에 따라 PWM 제어값을 출력하는 제1 MOSFET 게이트 드라이버;
    상기 마이크로제어유닛으로부터 수신한 제어신호에 따라 PWM 제어값을 출력하는 제2 MOSFET 게이트 드라이버;
    상기 제1 MOSFET 게이트 드라이버로부터 출력된 PWM 제어값에 따라 상기 틸트모터에 전력을 제공하는 제1 H-브릿지; 및
    상기 제2 MOSFET 게이트 드라이버로부터 출력된 PWM 제어값에 따라 상기 틸레모터에 전력을 제공하는 제2 H-브릿지;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링휠 제어장치.
  10. CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 마스터모듈과 연결되는 스티어링휠 제어장치가 수행하는 제어방법에 있어서,
    상기 CAN 통신을 통해 상기 마스터모듈로부터 제어명령을 수신하는 단계;
    메모리에 저장된 복수의 속도모드 중 상기 제어명령에 해당하는 속도모드를 파악하는 단계; 및
    스티어링휠을 상하로 이동하는 틸트모터 또는 스티어링휠을 앞뒤로 이동하는 텔레모터 중 적어도 하나 이상을 상기 파악된 속도모드로 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어방법.
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