KR20230010948A - Sbw 시스템 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

SBW 시스템 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 SBW 시스템 제어 장치는 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령을 이용하여 목표 조향각을 검출하는 토크 오버레이 제어모듈; 및 목표 조향각에 따라 랙의 위치를 제어하여 차량의 주행 방향을 제어하는 액츄에이터 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

SBW 시스템 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING STEER BY WIRE SYSTEM}
본 발명은 SBW 시스템 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차선 유지 보조 시스템으로부터 전달받은 토크 명령에 대응되는 조향각 명령을 검출하고 검출된 조향각 명령으로 차량의 조향을 제어하는 SBW 시스템 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
SBW 시스템(Steer By Wire System)은 조향휠과 차량의 전류 휠의 기계적 연결을 분리한 조향시스템이다.
SBW 시스템은 조향휠의 회전 신호를 전자제어유니트(ECU)를 통해 입력받고, 입력된 회전 신호를 바탕으로 구동바퀴에 연결된 조향모터를 작동시켜 차량을 조향할 수 있다.
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.
한편, 차선 유지 보조 시스템(Lane Keeping Assistance System;LKAS)은 센서를 통해 차선을 검출하고, 검출된 차선의 위치 정보에 따라 토크 명령을 생성하여 차량의 차선이탈을 막는 시스템이다.
이러한 차선 유지 보조 시스템은 토크 오버레이(Overlay)를 사용하는 장치로서, 조향 시스템에 토크 명령을 보내며, 이때 조향 시스템은 해당 토크 명령을 자신의 출력에 더해준다. 이렇게 더해진 토크에 의해 주행 방향이 수정되어 차선 유지 등의 제어 목적을 달성할 수 있게 된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-2020-0041399호(2020.04.22)의 'SBW 시스템용 휠얼라이닝 방법 및 시스템'에 개시되어 있다.
종래에는 토크 명령을 통해 SFA(Steering Feedback Actuator)의 조향휠이 회전하게 되고, 이 회전된 SFA의 조향각 명령을 RSA(Rack Steering Actuator)에 전달하여 랙의 위치를 바꿈으로서 주행 방향을 바꾸게 된다. 이렇게 랙의 위치를 수정하기 위해서는, SFA의 조향휠이 먼저 회전하게 되는데, 이로 인한 시간적 지연이 발생하여 정확한 랙위치 제어가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 차선 유지 보조 시스템으로부터 전달받은 토크 명령에 대응되는 조향각 명령을 검출하고 검출된 조향각 명령으로 RSA의 랙 위치를 제어하는 SBW 시스템 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 SBW 시스템 제어 장치는 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령을 이용하여 목표 조향각을 검출하는 토크 오버레이 제어모듈; 및 상기 목표 조향각에 따라 랙의 위치를 제어하여 차량의 주행 방향을 제어하는 액츄에이터 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령으로 조향휠의 조향 반력을 제어하는 조향휠 제어모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 조향휠 제어모듈과 상기 토크 오버레이 제어모듈은 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 토크 명령을 각기 전달받아 독립적으로 동작하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 조향휠 제어모듈은 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령을 조향휠의 조향 반력에 반영하여 목표 조향 반력을 검출하고 상기 목표 조향 반력에 따라 반력 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 토크 오버레이 제어모듈은 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령으로 설정 조향각을 검출하는 설정 조향각 검출부; 및 상기 설정 조향각 검출부에 의해 검출된 상기 설정 조향각을 현재 조향각에 반영하여 목표 조향각을 검출하는 목표 조향각 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 SBW 시스템 제어 방법은 조향휠 제어모듈이 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령으로 조향휠의 조향 반력을 제어하는 단계; 토크 오버레이 제어모듈이 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령을 이용하여 목표 조향각을 검출하는 단계; 및 액츄에이터 제어모듈이 상기 목표 조향각에 따라 랙의 위치를 제어하여 차량의 주행 방향을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 조향휠의 조향 반력을 제어하는 단계에서, 상기 조향휠 제어모듈은 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령을 조향휠의 조향 반력에 반영하여 목표 조향 반력을 검출하고 상기 목표 조향 반력에 따라 반력 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 목표 조향각을 검출하는 단계는, 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령으로 설정 조향각을 검출하는 단계; 및 상기 설정 조향각을 현재 조향각에 반영하여 목표 조향각을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 SBW 시스템 제어 장치 및 방법은 차선 유지 보조 시스템으로부터 전달받은 토크 명령에 대응되는 조향각 명령을 검출하고 검출된 조향각 명령으로 차량의 조향을 제어하여 랙 위치 제어의 정확도와 응답성을 향상시키고, 차선 유지 보조 시스템의 성능과 상품성을 개선할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템 제어 장치의 설치 예시도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템 제어 방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SBW 시스템 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 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템 제어 장치의 설치 예시도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템 제어 장치의 블럭 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템 제어 장치는 차선 유지 보조 시스템(Lane Keeping Assistance System;LKAS)(미도시)으로부터 토크 명령을 입력받고, 입력된 토크 명령에 따라 조향휠(10)에 조향 반력을 생성함과 더불어 차량의 주행 방향을 제어한다.
차선 유지 보조 시스템은 토크 오버레이(Overlay)를 사용하는 장치이다.
차선 유지 보조 시스템은 차선을 검출하고 검출된 차선의 위치 정보에 따라 토크 명령을 생성하며, 생성된 토크 명령을 SBW 시스템(Steer By Wire System)에 전달하여 차량의 차선이탈을 방지한다.
SBW 시스템은 조향휠(10)과 차량의 전륜 휠(W)의 기계적 연결을 분리한 조향 시스템이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템 제어 장치는 토크 오버레이 제어 모듈(100), 조향휠 제어 모듈(200), 및 액츄에이터 제어 모듈(300)을 포함한다.
여기서, 도면부호 20은 조향 컬럼이다.
조향휠 제어 모듈(200)은 차선 유지 보조 시스템으로부터 토크 명령을 전달받고, 이 토크 명령으로 조향휠(10)의 조향 반력을 제어한다.
조향휠 제어 모듈(200)은 조향휠 조타시 반력 구동부(40)를 통해 운전자에게 적절한 반력을 제공하여 운전자에게 자연스러운 조향감을 제공한다.
이 경우, 조향휠 제어 모듈(200)은 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령을 조향휠(10)의 조향 반력에 반영하여 목표 조향 반력을 검출하고 목표 조향 반력에 따라 반력 구동부(40)를 제어한다.
즉, 조향휠 제어 모듈(200)은 차선 유지 보조 시스템로부터의 토크 명령을 조향휠(10)의 조향 반력에 더함으로써, 조향휠(10)은 차량이 차선을 유지할 수 있는 방향으로 토크가 증가하게 된다.
조향휠 제어 모듈(200)은 SBW 시스템의 SFA(Steering Feedback Actuator)일 수 있다.
토크 오버레이 제어 모듈(100)은 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령을 이용하여 목표 조향각을 검출하고, 검출된 목표 조향각을 액츄에이터 제어 모듈(300)에 전달한다. 이 경우, 액츄에이터 제어 모듈(300)은 토크 오버레이 제어 모듈(100)로부터 입력된 목표 조향각에 따라 랙 구동부(50)를 제어하여 랙(60)의 위치를 제어함으로써, 차량의 주행방향을 제어한다.
여기서, 조향휠 제어 모듈(200)과 토크 오버레이 제어 모듈(100)은 차선 유지 보조 시스템으로부터 토크 명령을 각기 전달받아 독립적으로 동작한다.
즉, 조향휠 제어 모듈(200)과 토크 오버레이 제어 모듈(100)은 차선 유지 보조 시스템으로부터 토크 명령을 각기 전달받는다. 이 경우, 조향휠 제어 모듈(200)은 상기한 바와 같이 토크 명령으로 조향휠(10)의 조향 반력을 제어하며, 토크 오버레이 제어 모듈(100)은 목표 조향각을 생성하여 액츄에이터 제어 모듈(300)에 목표 조향각을 전달한다.
기존에는 조향휠 제어 모듈(200)에 의해 조향휠(10)이 회전하고, 이러한 조향휠(10)의 회전에 따라 액츄에이터 제어 모듈(300)이 랙(60)의 위치를 제어함에 따라, 정확한 랙 위치 제어가 어려운 문제점이 있었다.
이에 상기한 바와 같이, 본 실시예에서는 조향휠 제어 모듈(200)과 토크 오버레이 제어 모듈(100)이 차선 유지 보조 시스템으로부터 토크 명령을 각기 전달받아 독립적으로 동작함으로써, 랙 위치 제어의 정확도와 응답성을 향상시키고, 차선 유지 보조 시스템의 성능과 상품성을 개선할 수 있다.
토크 오버레이 제어 모듈(100)은 설정 조향각 검출부(110) 및 목표 조향각 검출부(120)를 포함한다.
설정 조향각 검출부(110)는 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령으로 설정 조향각을 검출한다.
차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령으로 설정 조향각을 검출하기 위한 룩업 테이블 또는 수식이 설정될 수 있다.
이에, 차선 유지 보조 시스템으로부터 토크 명령이 입력되면, 설정 조향각 검출부(110)는 토크 명령에 대응되는 설정 조향각을 룩업 테이블에서 검출하거나, 토크 명령을 해당 수식에 적용하여 설정 조향각을 검출할 수 있다.
목표 조향각 검출부(120)는 설정 조향각 검출부(110)에 의해 검출된 설정 조향각을 현재 조향각에 반영하여 목표 조향각을 검출한다. 목표 조향각 검출부(120)는 검출된 목표 조향각을 액츄에이터 제어 모듈(300)에 전달한다.
이 경우, 목표 조향각 검출부(120)는 현재 조향각에 설정 조향각 검출부(110)에 의해 검출된 설정 조향각을 합산하여 목표 조향각을 검출한다.
현재 조향각은 조향각 센서(30)에 의해 검출될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
액츄에이터 제어 모듈(300)은 조향휠(10)의 회전 신호를 바탕으로 전륜 휠(W)에 연결된 랙 구동부(50)를 구동시켜 차량을 조향할 수 있도록 한다.
이 경우, 액츄에이터 제어 모듈(300)은 목표 조향각 검출부(120)에 의해 검출부에 의해 검출된 목표 조향각에 따라 랙 구동부(50)를 제어함으로써, 차량의 조향을 제어한다.
기어박스는 유니버설 조인트로부터 회전력을 전달받는 피니언 기어(Pinion Gear), 피니언 기어가 치합되는 랙(60)이 형성된 랙 바를 포함한다. 피니언 기어의 회전시 랙(60)에 의해 랙 바가 좌우로 직진운동을 하게 되며, 이때 랙(60) 바의 좌우 직진운동에 의해 작용하는 힘이 타이로드 및 볼 조인트를 통해 전륜 휠(W)에 전달되어 차량의 주행 방향이 변경된다.
액츄에이터 제어 모듈(300)은 SBW 시스템의 RSA(Rack Steering Actuator) 또는 RWA(Road Wheel Actuator)일 수 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템 제어 방법을 도 3 을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템 제어 방법의 순서도이다.
도 3 을 참조하면, 먼저 차선 유지 보조 시스템이 차선을 검출하고 검출된 차선의 위치 정보에 따라 토크 명령을 생성한다.
차선 유지 보조 시스템은 생성된 토크 명령을 조향휠 제어 모듈(200)과 토크 오버레이 제어 모듈(100)에 전달한다(S10).
조향휠 제어 모듈(200)은 차선 유지 보조 시스템으로부터 전달받은 토크 명령을 조향휠(10)의 조향 반력에 더해 목표 조향 반력을 검출한다(S20).
이어, 조향휠 제어 모듈(200)은 검출된 목표 조향 반력에 따라 반력 구동부(40)를 제어하여 조향휠(10)의 조향 반력을 제어한다(S30).
한편, 설정 조향각 검출부(110)는 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령으로 설정 조향각을 검출한다(S40).
이 경우, 설정 조향각 검출부(110)는 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령에 대응되는 설정 조향각을 룩업 테이블에서 검출하거나, 토크 명령을 해당 수식에 적용하여 설정 조향각을 검출할 수 있다.
또한, 목표 조향각 검출부(120)는 조향각 센서(30)로부터 조향각을 검출한다(S50).
이어, 목표 조향각 검출부(120)는 조향각 센서(30)로부터 검출된 현재 조향각에 설정 조향각 검출부(110)에 의해 검출된 설정 조향각을 합산하여 목표 조향각을 검출한다(S60).
목표 조향각 검출부(120)는 목표 조향각을 액츄에이터 제어 모듈(300)에 입력한다.
액츄에이터 제어 모듈(300)은 목표 조향각 검출부(120)에 의해 검출된 목표 조향각에 따라 랙(60) 위치를 제어함으로써, 차량의 주행 방향을 제어한다(S70).
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 SBW 시스템 제어 장치 및 방법은 차선 유지 보조 시스템으로부터 전달받은 토크 명령에 대응되는 조향각 명령을 검출하고 검출된 조향각 명령으로 차량의 조향을 제어하여 랙 위치 제어의 정확도와 응답성을 향상시키고, 차선 유지 보조 시스템의 성능과 상품성을 개선할 수 있다.
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.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 조향휠 30: 조향각 센서
40: 반력 구동부 50: 랙 구동부
60: 랙 100: 토크 오버레이 제어 모듈
110: 설정 조향각 검출부 120: 목표 조향각 검출부
200: 조향휠 제어 모듈 300: 액츄에이터 제어 모듈

Claims (8)

  1. 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령을 이용하여 목표 조향각을 검출하는 토크 오버레이 제어모듈; 및
    상기 목표 조향각에 따라 랙의 위치를 제어하여 차량의 주행 방향을 제어하는 액츄에이터 제어모듈을 포함하는 SBW 시스템 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령으로 조향휠의 조향 반력을 제어하는 조향휠 제어모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 조향휠 제어모듈과 상기 토크 오버레이 제어모듈은 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 토크 명령을 각기 전달받아 독립적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템 제어 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 조향휠 제어모듈은
    상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령을 조향휠의 조향 반력에 반영하여 목표 조향 반력을 검출하고 상기 목표 조향 반력에 따라 반력 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 토크 오버레이 제어모듈은
    상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령으로 설정 조향각을 검출하는 설정 조향각 검출부; 및
    상기 설정 조향각 검출부에 의해 검출된 상기 설정 조향각을 현재 조향각에 반영하여 목표 조향각을 검출하는 목표 조향각 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템 제어 장치.
  6. 조향휠 제어모듈이 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령으로 조향휠의 조향 반력을 제어하는 단계;
    토크 오버레이 제어모듈이 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령을 이용하여 목표 조향각을 검출하는 단계; 및
    액츄에이터 제어모듈이 상기 목표 조향각에 따라 랙의 위치를 제어하여 차량의 주행 방향을 제어하는 단계를 포함하는 SBW 시스템 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 조향휠의 조향 반력을 제어하는 단계에서,
    상기 조향휠 제어모듈은 상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령을 조향휠의 조향 반력에 반영하여 목표 조향 반력을 검출하고 상기 목표 조향 반력에 따라 반력 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템 제어 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 목표 조향각을 검출하는 단계는,
    상기 차선 유지 보조 시스템으로부터 입력된 토크 명령으로 설정 조향각을 검출하는 단계; 및
    상기 설정 조향각을 현재 조향각에 반영하여 목표 조향각을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 SBW 시스템 제어 방법.
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