KR20220165348A - 조향 제어 장치 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 조향 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 개시에 따른 조향 제어 장치는 스티어링 휠, 스티어링 휠에 가해지는 압력을 감지하는 압력 센서, 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치 및 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치와 스티어링 휠의 회전축 간에 거리를 기초로 조향 토크 보정 계수를 산출하고, 산출된 조향 토크 보정 계수를 기초로 조향 토크를 보정하여 최종 조향 토크를 출력하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

조향 제어 장치 장치 및 방법{STEERING CONTROL APPARATUS AND METHOD}
본 실시예들은 조향 토크를 보정하는 조향 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차의 조향시에 운전자의 조타력을 저감하기 위한 동력 조향(power steering) 시스템으로는, 유압펌프에 의해 형성된 유압을 이용하여 운전자의 조타력을 보조(assist)하는 유압식 조향(HPS:Hydraulic Power Steering) 시스템과, 전기모터의 출력 토크를 이용하여 운전자의 조타력을 보조하는 전동식 조향(MDPS:Motor Driven Power Steering System, 이하 'MDPS'라 함) 시스템이 알려져 있다.
이 중에서 MDPS 시스템은 운전자 조향 휠 조작에 따른 조타 보조 기능을 수행함에 있어서 조타 보조를 위한 전기모터(조향 모터)의 출력 토크(즉, 어시스트 토크)가 차량의 주행 조건에 따라 제어될 수 있으므로 유압식 조향 시스템에 비해 더욱 향상된 조타 성능과 조타감을 제공한다.
따라서, 최근 출시되는 차량에는 모터 출력에 의해 생성되는 조타 보조력(조타 어시스트력)을 주행 조건에 따라 변화 및 제어할 수 있는 MDPS 시스템이 널리 적용되고 있다.
MDPS 시스템은 운전자의 스티어링 휠 조작에 따른 조향각을 검출하는 조향각 센서, 운전자에 의해 스티어링 휠에 인가되는 조향 토크를 검출하는 토크 센서, 차속을 검출하는 차속 센서 등의 센서류와 제어기(MDPS ECU), 조향 모터(MDPS 모터)를 포함하여 구성될 수 있다. 그 밖에 센서류로 휠속 센서, 엔진회전수 센서, 요레이트 센서 등이 추가로 이용될 수 있다.
제어기는 조향 모터의 구동 및 출력을 제어하기 위해 상기 센서들로부터 조향각, 조향각속도, 조향 토크 등의 운전자 조향 입력 정보, 즉 스티어링 휠 조작 상태 정보와, 차속, 휠속, 엔진 회전수, 요레이트 등의 차량 상태 정보를 수신하여 취득한다.
제어기는 운전자 입력 토크인 조타토크가 토크 센서에 의해 검출되면, 검출된 운전자 조타토크에 따라 조향 모터의 구동을 제어하여 조타 보조를 위한 조절된 토크(assist torque)(이하 '어시스트 토크'라 칭함)가 생성되도록 한다.
여기서 스티어링 휠이 기존의 형태인 원형에서는 조향 토크는 스티어링 휠의 어느 위치에서 발생하더라도 동일하게 생성되어 이를 기초로 어시스트 토크가 생성되지만, 스티어링 휠의 형태가 원형이 아닌 경우에는 스티어링 휠의 제어로 생성되는 조향 토크가 원형의 형태와는 달리 위치에 따라 달라지게 된다.
이에 따라, 운전자는 스티어링 휠을 잡는 위치에 따라 동일한 힘을 주더라도 생성되는 조향 토크가 달라지므로 만족스러운 조작감(Steering Feeling)을 느끼지 못할 수 있다.
이러한 배경에서, 본 개시는 스티어링 휠의 회전축과 압력이 가해진 스티어링 휠의 위치에 따라 조향 토크를 보정하는 조향 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 스티어링 휠, 스티어링 휠에 가해지는 압력을 감지하는 압력 센서, 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치 및 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치와 스티어링 휠의 회전축 간에 거리를 기초로 조향 토크 보정 계수를 산출하고, 산출된 조향 토크 보정 계수를 기초로 조향 토크를 보정하여 최종 조향 토크를 출력하는 컨트롤러를 포함하는 조향 제어 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는 스티어링 휠에 가해지는 압력을 감지하는 압력 감지 단계, 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치 및 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치와 스티어링 휠의 회전축 간에 거리를 기초로 조향 토크 보정 계수를 산출하는 조향 토크 보정 계수 산출 단계 및 산출된 조향 토크 보정 계수를 기초로 조향 토크를 보정하여 최종 조향 토크를 출력하는 최종 조향 토크 산출 단계를 포함하는 조향 제어 방법을 제공한다.
본 개시에 의하면, 조향 제어 장치 및 방법은 운전자가 스티어링 휠을 잡은 위치와 회전축간에 거리, 운전자가 스티어링 휠을 잡은 위치에 따라 운전자가 생성한 조향 토크에 조향 토크 보조 계수를 적용하여 최종 조향 토크를 출력함으로써, 스티어링 휠의 형상으로 인해 운전자의 조작감이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 조향 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 스티어링 휠을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 스티어링 휠의 형상을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치를 구간별로 구분하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 복수 개의 구간으로 인식된 압력을 처리하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 단계 720 및 단계 730을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 이하, 이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
이하에서는 첨부되는 도면들을 참조하여 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치(10)를 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 조향 제어 시스템(1)을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 조향 제어 시스템(1)은 스티어링 휠(110), 샤프트(120), 조향각 센서(130), 토크 센서(140), 속도 센서(150), 컨트롤러(160) 및 조향모터(170) 등을 포함할 수 있다.
스티어링 휠(110)은 운전자의 조작에 의해 회전될 수 있다. 스티어링 휠(110)은 샤프트(120)와 결합될 수 있다. 스티어링 휠(110)의 형태는 도 1에 도시된 바와 같이 원형일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
샤프트(120)는 스티어링 휠(110)과 결합되고 스티어링 휠(110)과 함께 회전될 수 있다. 샤프트(120)의 형태는 원통형일 수 있다.
도시하지 않았지만, 샤프트(120)는 복수의 감속기를 포함할 수 있으며, 샤프트(120)의 외주면에 복수의 감속기 중 어느 하나의 감속기가 결합될 수 있다.
도시하지 않았지만, 조향 제어 시스템(1)은 샤프트(120)와 감속기 등을 포함하는 조향컬럼을 구비할 수 있다.
조향각 센서(130)는 스티어링 휠(110)의 회전에 의해 발생되는 조향각을 감지할 수 있다. 그리고, 조향각 센서(130)는 조향각에 대한 정보를 지시하는 조향각 신호를 출력할 수 있다.
전술한 조향각은 스티어링 휠(110)의 회전위치를 나타내는 것이고, 조향 토크는 조타 시 운전자가 스티어링 휠(110)에 가하는 토크(즉, 운전자가 스티어링 휠을 회전시키는 토크)인 운전자 입력 토크를 나타낸다.
여기서, 조향각은 일반적으로 스티어링 휠(110)이 회전하지 않으면 감지되지 않을 수 있으며 이에 따른 조향각 신호도 스티어링 휠(110)의 회전이 없으면 출력되지 않을 수 있다.
또한, 조향각속도는 별도 센서를 통해 취득되거나 조향각 센서 신호(조향각 신호)의 미분 신호로부터 취해지는 스티어링 휠(110)의 회전각속도 값으로서, 운전자가 스티어링 휠(110)을 돌리는 속도, 즉 조타속도를 의미한다.
토크 센서(140)는 스티어링 휠(110)의 회전에 의해 발생된 조향토크를 감지할 수 있다. 그리고, 조향토크가 감지되면 토크 센서(140)는 조향토크에 대한 정보를 지시하는 조향토크 신호를 출력할 수 있다.
여기서, 조향토크는 샤프트(120)의 입력축과 출력축 사이에 존재하는 토션바에 걸리는 토크를 의미할 수 있다. 그러므로, 조향토크는 스티어링 휠(110)이 회전되지 않더라도 감지될 수 있다.
속도 센서(150)는 차량의 속도를 감지하여 차속에 대한 정보를 지시하는 차속 신호를 출력할 수 있다.
컨트롤러(160)는 조향각 센서(130)에 의해 출력된 조향각 신호, 토크 센서(140)에 의해 출력된 조향토크 신호, 속도 센서(150)에 의해 출력된 차속 신호를 수신할 수 있다. 컨트롤러(160)는 조향각 신호, 조향토크 신호를 수신하여 조향 보조력을 제공하기 위한 랙 스트로크를 계산하고, 랙 스트로크에 대응되는 지령전류를 조향모터(170)에 출력할 수 있다.
이러한 컨트롤러(160)는 마이크로 컨트롤러(160) 유닛(Micro Controller Unit; MCU), 인버터(Inverter), PCB(Printed Circuit Board) 등을 포함하는 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit; ECU)과 같은 하드웨어와 소프트웨어로 구현될 수 있다.
조향모터(170)는 컨트롤러(160)로부터 지령전류를 입력받아 지령전류에 따른 토크와 회전속도로 구동할 수 있다. 즉, 어시스트 토크를 생성할 수 있다. 도시하지 않았지만, 조향모터(170)는 샤프트(120)에 배치된 감속기와 결합할 수 있다. 조향모터(170)의 회전으로 샤프트(120)에 배치된 감속기와 샤프트(120)가 회전할 수 있다.
한편, 조향모터(170)의 회전으로 인해 샤프트(120)가 회전되고, 랙 앤 피니언의 동작에 의해 바퀴가 좌 또는 우로 움직임으로써 차량이 선회할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치(10)를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 의한 조향 제어 장치(10)는 스티어링 휠(210), 압력 센서(220) 및 컨트롤러(230) 등을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치(10)(10)는 자차량에 탑재되어 자차량의 주행에 도움을 주는 정보를 제공하거나, 운전자의 자차량 제어에 도움을 제공하는 ADAS(Advance Driver Assistance Systems)일 수 있다.
여기서, ADAS는 다양한 종류의 첨단 운전자 보조 시스템을 의미할 수 있으며, 운전자 보조 시스템으로는 예를 들면, 긴급 제동 시스템(Autonomous Emergency Braking), 스마트 주차 보조 시스템(SPAS: Smart Parking Assistance System), 사각 감지(BSD: Blind Spot Detection) 시스템, 적응형 크루즈 컨트롤(ACC: Adaptive Cruise Control) 시스템, 차선 이탈 경고 시스템(LDWS: Lane Departure Warning System), 차선 유지 보조 시스템(LKAS: Lane Keeping Assist System), 차선 변경 보조 시스템(LCAS: Lane Change Assist System) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
조향 제어 장치(10)는 자차량에 탑재되어 달라진 스티어링 휠(210)에 운전자가 기존의 원형으로 형성된 스티어링 휠(210)에 가하는 힘과 같은 힘을 가하여도 동일 조향 토크를 출력하여 운전자의 조작감을 하락시키지 않을 수 있다.
또한, 조향 제어 장치(10)는, 전술한 조향 제어 시스템에 적용될 수 있지만 이에 한정된 것은 아니고, SbW(Steer by Wire, 스티어 바이 와이어) 시스템에 적용될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 스티어링 휠(210)을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 개시의 조향 제어 장치(10)는 원형이 아닌 다면체의 형상을 갖는 스티어링 휠(210)을 포함할 수 있다.
자율주행차량이 개발됨에 따라, 스티어링 휠(210)의 사용빈도가 낮아지게 되고 사용빈도가 낮아진 스티어링 휠(210)은 공간 활용을 위해 적재(Stowing) 기능이나 접힘(Folding) 기능이 요구되게 되었다.
이에 따라, 스티어링 휠(210)은 기존의 원형뿐만 아니라 다양한 형상으로 변화될 수 있게 되었다. 예를 들면, 스티어링 휠(210)은 완만한 타원형이나 하단이 각진 타원 등으로 형성될 수 있다.
여기서, 스티어링 휠(210)의 형상이 전술한 타원형으로 형성되면, 원형으로 형성된 스티어링 휠(210)에 비해 운전자가 동일한 힘을 주더라도 회전축(211)과의 차이로 인해 조향 토크가 달라져 조작감이 떨어질 수 있다.
도 3을 참조하여 예를 들면, 스티어링 휠(210)의 좌우 양 끝단을 잡은 채 스티어링 휠(210)을 제어하면 Fdriver의 조향 토크가 발생하는데, 만약 스티어링 휠(210)의 상단과 하단을 잡고 스티어링 휠(210)을 제어하게 되면 양 끝단을 잡고 자차량의 조향을 제어했을 때의 조향 토크, F-driver-가 발행하지 않고, 더 작은 조향 토크가 발생할 수 있다.
따라서, 운전자는 도 3에서 스티어링 휠(210)의 상단과 하단을 잡고 스티어링 휠(210)을 제어하게되면, 원형 스티어링 휠(210)에 익숙한 운전자는 본인의 생각한 조향각과 실제로 변화된 조향각의 차이가 커질 수 있다.
이러한 조작감의 저하를 방지하기 위해, 본 개시는 스티어링 휠(210)에 가해지는 압력을 감지하기 위한 압력센서를 포함할 수 있다.
압력 센서(220)는 스티어링 휠(210)의 테두리 전반에 가해지는 압력의 세기 및 위치가 포함된 압력 정보를 후술하는 컨트롤러(230)로 전송할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 스티어링 휠(210)의 형상을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 스티어링 휠(210)은 스티어링 휠(210)의 회전축(211)으로부터 압력이 가해지는 스티어링 휠(210)의 위치에 따라 각각 다른 거리로 형성되는 복수의 영역을 포함할 수 있다.
그리고, 이러한 복수의 영역은 시계방향에 따라 시계방향에 따라 스티어링의 회전축(211)과의 거리가 멀어지는 제1 영역(410), 시계방향에 따라 스티어링의 회전축(211)과의 거리가 가까워지는 제2 영역(420), 반시계방향에 따라 스티어링의 회전축(211)과의 거리가 멀어지는 제3 영역(430) 및 반시계방향에 따라 스티어링의 회전축(211)과의 거리가 가까워지는 제4 영역(440)을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하며 예를 들면, 도 4의 G부터 시계방향으로 도 4의 B까지 회전축(211)과 스티어링 휠(210) 간에 거리가 멀어지는 영역은 제1 영역(410)에 포함될 수 있다.
도 4의 B부터 시계방향으로 도 4의 D까지 회전축(211)과 스티어링 휠(210) 간에 거리가 가까워지는 영역은 제2 영역(420)에 포함될 수 있다.
도 4의 G'부터 반시계 방향으로 도 4의 B'까지 회전축(211)과 스티어링 휠(210) 간에 거리가 멀어지는 영역은 제3 영역(430)에 포함될 수 있다.
도 4의 B'부터 반시계방향으로 도 4의 D'까지 회전축(211)과 스티어링 휠(210) 간에 거리가 가까워지는 영역은 제4 영역(440)에 포함될 수 있다.
전술한 복수의 영역들은 설명의 편의상 간략하게 표현된 회전축(211)과 스티어링 간에 거리(A ~ G, A'~ G)를 예로 들어 설명한 것이며, 각 영역들은 각 영역이 회전축(211)과 스티어링 간의 거리는 스티어링의 중간 부분을 기준점으로 설정될 수 있고, 스티어링의 외곽선을 기준점으로 설정될 수 있으며, 스티어링의 내곽선을 기준점으로 설정될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 영역(410) 및 제3 영역(430)은 스티어링 휠(210)의 회전축(211)을 지나고 스티어링 휠(210)을 양분하는 소정의 직선을 기준으로 좌우 대칭될 수 있고, 제2 영역(420) 및 제4 영역(440)은 전술한 소정의 직선을 기준으로 좌우 대칭될 수 있다.
도 4를 참조하며 예를 들면, 도 4의 회전체, G와 G'사이의 중간 지점, D와 D'사이의 중간 지점을 지나는 소정의 직선(미도시됨)을 기준으로, 제1 영역(410)과 제3 영역(430)은 좌우 대칭되고, 제2 영역(420)과 제4 영역(440)은 좌우 대칭될 수 있다. 즉, A와 A'는 서로 거리가 같고, G와 G'는 서로 거리가 같을 수 있다.
일 실시예에서, 제2 영역(420)은 스티어링 휠(210)의 회전축(211)보다 위에 위치하고, 제1 영역(410)은 제2 영역(420)의 아래에 위치할 수 있다.
도 4를 참조하여 예를 들면, 제2 영역(420)은 스티어링 휠(210)의 회전축(211)의 가로선상 위에 위치하고, 제1 영역(410)은 제2 영역(420)의 아래쪽에 위치할 수 있다. 그리고, 스티어링 휠(210)의 형상이 스티어링 휠(210)의 회전축(211)을 지나고 스티어링 휠(210)을 양분하는 소정의 직선에 의해 좌우 대칭된다면, 제4 영역(440)은 스티어링 휠(210)의 회전축(211)의 가로선상 위에 위치할 수 있고, 제3 영역(430)은 제4 영역(440) 아래에 위치할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 압력이 가해지는 스티어링 휠(210)의 위치를 구간별로 구분하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
컨트롤러(230)는 압력이 가해지는 스티어링 휠(210)의 위치 및 압력이 가해지는 스티어링 휠(210)의 위치와 스티어링 휠(210)의 회전축(211) 간에 거리를 기초로 조향 토크 보정 계수를 산출하고, 산출된 조향 토크 보정 계수를 기초로 조향 토크를 보정하여 최종 조향 토크를 출력할 수 있다. 여기서, 최종 조향 토크는 지령전류로써 모터로 출력되어 최종 조향 토크 값으로 어시스트 토크가 생성되도록 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 컨트롤러(230)는 스티어링 휠(210)을 미리 설정된 간격으로 이루어진 복수의 구간으로 분할하여 압력이 가해지는 스티어링 휠(210)의 위치를 분할된 복수의 구간 중 어느 하나로 구분할 수 있다.
도 5를 참조하면, 컨트롤러(230)는 스티어링 휠(210)을 미리 정해진 간격으로 이루어진 복수의 구간을 설정할 수 있다. 그리고, 운전자가 스티어링 휠(210)의 제어를 위해 스티어링 휠(210)을 잡음으로써 압력이 감지되는 위치를 구간별로 인식할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(230)는 1-L, 1-R에서 압력이 감지된 것으로 인식할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 복수 개의 구간으로 인식된 압력을 처리하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
컨트롤러(230)는 스티어링 휠(210)에 가해지는 압력이 연속된 두 구간에서 감지되는 경우, 압력이 감지되는 두 구간 중 압력이 감지되는 면적이 더 넓은 구간을 압력이 감지된 구간으로 설정할 수 있다.
도 6을 참조하며 예를 들면, 압력 센서(220)는 스티어링 휠(210)에 가해지는 압력을 감지하여 압력 정보를 컨트롤러(230)로 전송하고, 컨트롤러(230)는 수신된 압력 정보를 기초로 압력 발생 위치를 2-L, 1-L로 인식할 수 있다. 연속된 두 구간이 압력이 가해졌다고 감지되는 경우, 압력이 감지되는 면적을 판단할 수 있고 도 6의 a와 같이 1-L 구간에서 보다 넓은 넓이로 감지되면, 컨트롤러(230)는 1-L 구간을 압력이 감지된 구간으로 판단할 수 있다.
이하에서는 표 1을 참조하여 컨트롤러(230)가 최종 조향 토크를 산출하는 것을 설명하기로 한다.
Figure pat00001
컨트롤러(230)는 전술한 압력이 가해진 스티어링 휠(210)의 위치 및 스티어링 휠(210)의 회전체와 압력이 가해진 스티어링 휠(210)의 위치 간에 거리를 기초로 최종 보정 조향 토크를 산출할 수 있다.
그리고, 조향 토크 보정 계수는 아래의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00002
전술한 수학식 1에서, Grip(이하, 그립)은 스티어링 휠(210)에서 감지된 압력의 개수일 수 있다. 그리고, Defalt(이하, 디폴트) 거리는 컨트롤러(230)에서 설정된 기준 거리일 수 있다.
구체적으로, 컨트롤러(230)는 스티어링 휠(210)의 미리 정해진 위치와 스티어링 휠(210)의 중심축 간에 거리를 기준 거리로 설정하고, 설정된 기준 거리와 압력이 가해지는 스티어링 휠(210)의 위치와 스티어링 휠(210)의 회전축(211) 간에 거리를 기초로 조향 토크 보정 계수를 산출할 수 있다.
예를 들어, 표 1에서 디폴트 거리는 1-L 구간과 회전축(211) 간에 거리를 기준 거리로써 A일 수 있다.
따라서, 전술한 디폴트 거리를 적용하여 표 1의 1은 그립수 2, 그립 위치 1-L, 1-R, 거리 A 조향 토크 Fdriver로, 조향 토크 보정 계수는 각각 1이 산출될 수 있다.
그리고, 최종 조향 토크는 제1 영역(410) 및 제2 영역(420)에서 산출된 좌측 보정 조향 토크와 제3 영역(430) 및 제4 영역(440)에서 산출된 우측 보정 조향 토크의 합으로 산출될 수 있다.
운전자의 조향 토크는 운전자가 양손으로 스티어링 휠(210)을 잡고 제어했을 때, 도 2와 같이 조향 토크는 스티어링 휠(210)의 좌측과 우측에서 발생할 수 있다. 스티어링 휠(210)의 회전 방향에 따라 운전자의 총 조향 토크는 좌측에서 발생한 조향 토크와 우측에서 발생한 조향 토크의 벡터합일 수 있다.
따라서, 표 1의 1과 같이, 그립수, 즉, 스티어링 휠(210)에 압력이 좌측 및 우측 각각에서 총 2개가 감지된 경우, 컨트롤러(230)는 전술한 바와 같이 좌측에서 조향 토크 보정 계수에 의해 보정된 좌측 보정 조향 토크와 우측에서 조향 토크 보정 계수에 의해 보정된 우측 보정 조향 토크의 합으로 최종 조향 토크인 2AFdriver--를 산출할 수 있다.
조향 제어 장치(10) 등의 컴퓨터 시스템(미도시됨)은 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit: ECU)으로 구현될 수 있다. 전자 제어 유닛은 하나 이상의 프로세서, 메모리, 저장부, 사용자 인터페이스 입력부 및 사용자 인터페이스 출력부 중 적어도 하나 이상의 요소를 포함할 수 있으며, 이들은 버스를 통해 서로 통신할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템은 네트워크에 접속하기 위한 네트워크 인터페이스를 또한 포함할 수 있다. 프로세서는 메모리 및/또는 저장소에 저장된 처리 명령어를 실행시키는 CPU 또는 반도체 소자일 수 있다. 메모리 및 저장부는 다양한 유형의 휘발성/비휘발성 기억 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM 및 RAM을 포함할 수 있다.
이하에서는 전술한 본 개시를 모두 수행할 수 있는 조향 제어 장치(10)를 이용하는 조향 제어 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 방법은 스티어링 휠(210)에 가해지는 압력을 감지하는 압력 감지 단계(S710), 압력이 가해지는 스티어링 휠(210)의 위치 및 압력이 가해지는 스티어링 휠(210)의 위치와 스티어링 휠(210)의 회전축(211) 간에 거리를 기초로 조향 토크 보정 계수를 산출하는 조향 토크 보정 계수 산출 단계(S720) 및 산출된 조향 토크 보정 계수를 기초로 조향 토크를 보정하여 최종 조향 토크를 출력하는 최종 조향 토크 산출 단계(S730)를 포함할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른, 단계 720 및 단계 730을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 조향 제어 장치(10)는 압력이 감지된 구간이 두 개 이하인지 판단할 수 있다(S810).
조향 토크 보정 계수 산출 단계(S720)는 스티어링 휠(210)을 미리 설정된 간격으로 이루어진 복수의 구간으로 분할하여 압력이 가해지는 스티어링 휠(210)의 위치를 분할된 복수의 구간 중 어느 하나로 구분할 수 있다. 이에 따라, 압력 센서(220)로부터 수신한 압력 센서(220)를 기초로 스티어링 휠(210)에 가해진 압력이 감지된 구간이 두 개 이하인지 판단할 수 있다.
압력이 감지된 구간이 두 개 이하인 경우(S810의 Yes), 조향 제어 장치(10)는 양분된 스티어링 휠(210)의 좌측, 우측 각각에 압력이 감지된 구간이 한 개 이하인지 판단할 수 있다(S820).
스티어링 휠(210)은 스티어링 휠(210)의 회전축(211)으로부터 압력이 가해지는 스티어링 휠(210)의 위치에 따라 각각 다른 거리로 형성되는 복수의 영역을 포함할 수 있다. 그리고, 복수의 영역은 시계방향에 따라 스티어링의 회전축(211)과의 거리가 멀어지는 제1 영역(410), 시계방향에 따라 스티어링의 회전축(211)과의 거리가 가까워지는 제2 영역(420), 반시계방향에 따라 스티어링의 회전축(211)과의 거리가 멀어지는 제3 영역(430) 및 반시계방향에 따라 스티어링의 회전축(211)과의 거리가 가까워지는 제4 영역(440)을 포함할 수 있다.
이러한 제1 영역(410) 및 제3 영역(430)은 스티어링 휠(210)의 회전축(211)을 지나고, 스티어링 휠(210)을 양분하는 소정의 직선을 기준으로 좌우 대칭되고, 제2 영역(420) 및 제4 영역(440)은 스티어링 휠(210)의 회전축(211)을 지나고, 스티어링 휠(210)을 양분하는 소정의 직선을 기준으로 좌우 대칭되도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 조향 제어 장치(10)는 제1 영역(410), 제2 영역(420)에 속하는 좌측에서 감지된 압력의 개수가 1개 이하이고, 제3 영역(430), 제4 영역(440)에 속하는 우측에서 감지된 압력의 개수가 1개 이하인지 판단할 수 있다.
압력이 감지된 구간이 두 개를 초과하거나(S810의 No), 양분된 스티어링 휠(210)의 좌측, 우측 각각에 압력이 감지된 구간이 한 개를 초과하는 경우(S820의 No), 조향 제어 장치(10)는 압력이 감지된 복수의 구간 중 어느 한 구간으로 선택할 수 있다(S830).
조향 토크 보정 계수 산출 단계(S720)는 스티어링 휠(210)에 가해지는 압력이 연속된 두 구간에서 감지되는 경우, 두 구간 중 압력이 감지되는 면적이 더 높은 구간을 압력이 감지된 구간으로 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 스티어링 휠(210)에 가해지는 압력이 감지된 구간이 복수 개이고 복수 개의 구간 각각이 이격되어 있으며, 좌측 또는 우측 한쪽에 위치하는 경우, 조향 제어 장치(10)는 감지된 복수 개의 구간 중 어느 하나의 구간을 선택하는 것이 아닌 복수 개의 그립수로 인식하여 최종 조향 토크를 산출할 수 있다.
양분된 스티어링 휠(210)의 좌측, 우측 각각에 압력이 감지된 구간이 한 개 이하인 경우, 조향 제어 장치(10)는 좌측 보정 조향 토크 및 우측 보정 조향 토크를 각각 산출할 수 있다(S840). 조향 토크 보정 계수 산출 단계(S720)는 조향 토크 보정 계수를 산출함에 있어서, 스티어링 휠(210)의 미리 정해진 위치와 스티어링 휠(210)의 중심축 간에 거리를 기준 거리로 설정하고, 설정된 기준 거리와 압력이 가해지는 스티어링 휠(210)의 위치와 스티어링 휠(210)의 회전축(211) 간에 거리를 기초로 조향 토크 보정 계수를 산출할 수 있다.
조향 제어 장치(10)는 좌측 보정 조향 토크와 우측 보정 조향 토크를 합하여 최종 조향 토크를 산출할 수 있다(S850).
즉, 최종 조향 토크는 제1 영역(410) 및 제2 영역(420)에서 산출된 좌측 보정 조향 토크와 상기 제3 영역(430) 및 제4 영역(440)에서 산출된 우측 보정 조향 토크의 합으로 산출될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 조향 제어 장치 및 방법은 운전자가 스티어링 휠을 잡은 위치와 회전축간에 거리, 운전자가 스티어링 휠을 잡은 위치에 따라 운전자가 생성한 조향 토크에 조향 토크 보조 계수를 적용하여 최종 조향 토크를 출력함으로써, 스티어링 휠의 형상으로 인해 운전자의 조작감이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 조향 제어 시스템 10: 조향 제어 장치
110, 210: 스티어링 휠 220: 압력 센서
160, 230: 컨트롤러

Claims (16)

  1. 스티어링 휠;
    상기 스티어링 휠에 가해지는 압력을 감지하는 압력 센서;
    상기 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치 및 상기 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치와 상기 스티어링 휠의 회전축 간에 거리를 기초로 조향 토크 보정 계수를 산출하고, 상기 산출된 조향 토크 보정 계수를 기초로 조향 토크를 보정하여 최종 조향 토크를 출력하는 컨트롤러를 포함하는 조향 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스티어링 휠은,
    상기 스티어링 휠의 회전축으로부터 상기 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치에 따라 각각 다른 거리로 형성되는 복수의 영역을 포함하고,
    상기 스티어링 휠은,
    시계방향에 따라 상기 스티어링의 회전축과의 거리가 멀어지는 제1 영역;
    시계방향에 따라 상기 스티어링의 회전축과의 거리가 가까워지는 제2 영역;
    반시계방향에 따라 상기 스티어링의 회전축과의 거리가 멀어지는 제3 영역; 및
    반시계방향에 따라 상기 스티어링의 회전축과의 거리가 가까워지는 제4 영역을 포함하는 조향 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 제3 영역은,
    상기 스티어링 휠의 회전축을 지나고, 상기 스티어링 휠을 양분하는 소정의 직선을 기준으로 좌우 대칭되고,
    상기 제2 영역 및 제4 영역은
    상기 스티어링 휠의 회전축을 지나고, 상기 스티어링 휠을 양분하는 소정의 직선을 기준으로 좌우 대칭되는 조향 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 최종 조향 토크는,
    상기 제1 영역 및 제2 영역에서 산출된 좌측 보정 조향 토크와 상기 제3 영역 및 제4 영역에서 산출된 우측 보정 조향 토크의 합으로 산출되는 조향 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 영역은,
    상기 스티어링 휠의 회전축보다 위에 위치하고,
    상기 제1 영역은
    상기 제2 영역의 아래에 위치하는 조향 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 스티어링 휠의 미리 정해진 위치와 스티어링 휠의 중심축 간에 거리를 기준 거리로 설정하고, 상기 설정된 기준 거리와 상기 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치와 상기 스티어링 휠의 회전축 간에 거리를 기초로 조향 토크 보정 계수를 산출하는 조향 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 스티어링 휠을 미리 설정된 간격으로 이루어진 복수의 구간으로 분할하여 상기 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치를 상기 분할된 복수의 구간 중 어느 하나로 구분하는 조향 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 스티어링 휠에 가해지는 압력이 연속된 두 구간에서 감지되는 경우, 상기 두 구간 중 압력이 감지되는 면적이 더 높은 구간을 압력이 감지된 구간으로 설정하는 조향 제어 장치.
  9. 스티어링 휠에 가해지는 압력을 감지하는 압력 감지 단계;
    상기 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치 및 상기 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치와 상기 스티어링 휠의 회전축 간에 거리를 기초로 조향 토크 보정 계수를 산출하는 조향 토크 보정 계수 산출 단계; 및
    상기 산출된 조향 토크 보정 계수를 기초로 조향 토크를 보정하여 최종 조향 토크를 출력하는 최종 조향 토크 산출 단계를 포함하는 조향 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 스티어링 휠은,
    상기 스티어링 휠의 회전축으로부터 상기 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치에 따라 각각 다른 거리로 형성되는 복수의 영역을 포함하고,
    상기 스티어링 휠은,
    시계방향에 따라 상기 스티어링의 회전축과의 거리가 멀어지는 제1 영역;
    시계방향에 따라 상기 스티어링의 회전축과의 거리가 가까워지는 제2 영역;
    반시계방향에 따라 상기 스티어링의 회전축과의 거리가 멀어지는 제3 영역; 및
    반시계방향에 따라 상기 스티어링의 회전축과의 거리가 가까워지는 제4 영역을 포함하는 조향 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 영역 및 제3 영역은,
    상기 스티어링 휠의 회전축을 지나고, 상기 스티어링 휠을 양분하는 소정의 직선을 기준으로 좌우 대칭되고,
    상기 제2 영역 및 제4 영역은
    상기 스티어링 휠의 회전축을 지나고, 상기 스티어링 휠을 양분하는 소정의 직선을 기준으로 좌우 대칭되는 조향 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 최종 조향 토크는,
    상기 제1 영역 및 제2 영역에서 산출된 좌측 보정 조향 토크와 상기 제3 영역 및 제4 영역에서 산출된 우측 보정 조향 토크의 합으로 산출되는 조향 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 영역은,
    상기 스티어링 휠의 회전축보다 위에 위치하고,
    상기 제1 영역은
    상기 제2 영역의 아래에 위치하는 조향 제어 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 조향 토크 보정 계수 산출 단계는,
    상기 스티어링 휠의 미리 정해진 위치와 상기 스티어링 휠의 중심축 간에 거리를 기준 거리로 설정하고, 상기 설정된 기준 거리와 상기 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치와 상기 스티어링 휠의 회전축 간에 거리를 기초로 조향 토크 보정 계수를 산출하는 조향 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 조향 토크 보정 계수 산출 단계는,
    상기 스티어링 휠을 미리 설정된 간격으로 이루어진 복수의 구간으로 분할하여 상기 압력이 가해지는 스티어링 휠의 위치를 상기 분할된 복수의 구간 중 어느 하나로 구분하는 조향 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 조향 토크 보정 계수 산출 단계는,
    상기 스티어링 휠에 가해지는 압력이 연속된 두 구간에서 감지되는 경우, 상기 두 구간 중 압력이 감지되는 면적이 더 높은 구간을 압력이 감지된 구간으로 설정하는 조향 제어 방법.
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