KR20230077806A - 차량 조향 장치 및 차량 조향 방법 - Google Patents

차량 조향 장치 및 차량 조향 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 조향 이상시 승객 및 차량의 안전을 확보할 수 있는 차량 조향 장치 및 차량 조향 방법에 관한 것으로, 조향 입력부; 상기 조향 입력부 및 차륜에 연결된 조향 출력부; 및 상기 조향 입력부 및 상기 조향 출력부를 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 조향 입력부의 조향 이상이 발생되었을 때, 상기 제어부는 상기 조향 입력부의 동작에 관계없이, 상기 조향 출력부를 직접 제어한다.

Description

차량 조향 장치 및 차량 조향 방법{VEHICLE STEERING DEVICE AND VEHICLE STEERING METHOD}
본 발명은 차량 조향 장치에 관한 것으로, 차량의 조향 이상시 승객 및 차량의 안전을 확보할 수 있는 차량 조향 장치 및 차량 조향 방법에 대한 것이다.
차량의 조향 장치는 차량의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 보조하는 시스템이며, 운전자가 원하는 주행 방향에 대하여 조향 보조력을 발생시켜 차량을 보다 쉽게 운행할 수 있도록 보조하는 시스템을 포함할 수 있다.
대한민국 등록특허 제10-2004720호 (2019년 7월 23일 등록)
본 발명은 차량의 조향 이상시 승객 및 차량의 안전을 확보할 수 있는 차량 조향 장치 및 차량 조향 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 조향 장치는, 조향 입력부; 상기 조향 입력부 및 차륜에 연결된 조향 출력부; 및 상기 조향 입력부 및 상기 조향 출력부를 제어하기 위한 제어부를 포함하며, 상기 조향 입력부의 조향 이상이 발생되었을 때, 상기 제어부는 상기 조향 입력부의 동작에 관계없이, 상기 조향 출력부를 직접 제어한다.
상기 조향 입력부의 조향 이상이 발생되었을 때, 상기 제어부는 미리 설정된 자율주행 모드에 따라 상기 조향 출력부를 직접 제어한다.
상기 자율주행 모드는 림프 어사이드(limp aside) 동작을 포함한다.
상기 조향 입력부의 조향 이상이 발생되었을 때, 상기 제어부는 상기 조향 이상을 경고한다.
상기 조향 입력부의 조향 이상이 발생되었을 때, 상기 제어부는 제 1 경고등을 점등하여 상기 조향 이상을 경고한다.
상기 조향 입력부의 조향 반력(reaction force) 이상이 발생하였을 때, 상기 제어부는 상기 조향 입력부를 통해 상기 조향 출력부를 제어한다.
상기 조향 입력부의 조향 반력 이상이 발생하였을 때, 상기 제어부는 상기 조향 반력에 이상이 발행하였음을 경고한다.
상기 조향 입력부의 조향 반력 이상이 발생되었을 때, 상기 제어부는 제 2 경고등을 점등하여 상기 조향 반력 이상을 경고한다.
상기 조향 입력부는, 조향 휠의 토크를 검출하는 토크 센서; 상기 조향 휠의 조향각을 검출하는 제 1 조향 센서; 상기 조향 휠에 연결된 제 1 감속기; 및 상기 토크 센서로부터의 토크 신호 및 상기 제 1 조향 센서로부터의 조향 신호를 근거로 상기 제 1 감속기를 제어하는 조향 제어 모듈을 포함한다.
상기 조향 제어 모듈은, 상기 제 1 감속기에 연결된 제 1 조향 모터; 및 상기 토크 센서로부터의 토크 신호 및 상기 제 1 조향 센서로부터의 조향 신호를 근거로 상기 제 1 조향 모터를 제어하는 제 1 전자 제어부를 포함한다.
상기 조향 출력부는, 상기 차륜의 조향각을 검출하는 제 2 조향 센서; 상기 차륜의 조향을 제어하기 위한 차륜 조향부에 연결된 제 2 감속기; 및 상기 조향 입력부 및 상기 제어부 중 적어도 하나로부터의 제어를 근거로 상기 제 2 감속기를 제어하며, 그리고 상기 제 2 조향 센서로부터의 조향 신호를 상기 조향 입력부로 전송하는 차륜 제어 모듈을 포함한다.
상기 차륜 제어 모듈은, 상기 제 2 감속기에 연결된 제 2 조향 모터; 및 상기 조향 입력부 및 상기 제어부 중 적어도 하나로부터의 제어를 근거로 상기 제 2 조향 모터를 제어하는 제 2 전자 제어부를 포함한다.
상기 조향 입력부와 조향 출력부는 와이어에 의해 연결된다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 조향 방법은, 조향 휠을 포함하는 조향 입력부; 상기 조향 휠의 토크를 검출하는 토크 센서, 상기 조향 휠의 조향각을 검출하는 조향 센서; 상기 조향 입력부 및 차륜에 연결된 조향 출력부를 포함하는 차량 조향 장치의 구동 방법에 있어서, 상기 토크 센서로부터 토크 신호의 발생 여부를 판단하는 단계; 상기 토크 센서로부터 토크 신호가 발생되었을 때, 상기 조향 센서로부터 조향 신호의 발생 여부를 판단하는 단계; 및 상기 조향 센서로부터 조향 신호가 발생되지 않을 때, 상기 조향 입력부의 동작에 관계없이, 상기 조향 출력부를 직접 제어하는 단계를 포함한다.
상기 조향 출력부를 직접 제어하는 단계는, 미리 설정된 자율주행 모드에 따라 상기 조향 출력부를 직접 제어하는 단계를 포함한다.
상기 자율주행 모드는 림프 어사이드 동작을 포함한다.
상기 조향 센서로부터 조향 신호가 발생되지 않을 때, 조향 이상을 경고하는 단계를 더 포함한다.
상기 조향 이상을 경고하는 단계는 제 1 경고등을 점등하는 단계를 포함한다.
상기 토크 센서로부터 토크 감지 신호가 발생되었을 때, 상기 조향 모터로 구동 전류가 인가되는지의 여부를 판단하는 단계를 더 포함한다.
상기 조향 모터로 구동 전류가 인가되지 않을 때, 상기 조향 감지 신호의 발생 여부를 판단하는 단계를 수행한다.
상기 조향 모터로 구동 전류가 인가될 때, 상기 조향 신호가 미리 설정된 기준값보다 크거나 같은지를 판단하는 단계를 더 포함한다.
상기 조향 신호가 상기 기준값보다 크거나 같을 때, 상기 조향 입력부를 통해 상기 조향 출력부를 제어하는 단계를 더 포함한다.
상기 조향 신호가 상기 기준값보다 작을 때, 상기 조향 입력부의 동작에 관계없이, 상기 조향 출력부를 직접 제어하는 단계를 수행한다.
상기 조향 센서로부터 조향 신호가 발생되었을 때, 상기 조향 입력부를 통해 상기 조향 출력부를 제어하는 단계; 및 상기 조향 휠의 조향 반력에 이상이 발행하였음을 경고하는 단계를 더 포함한다.
상기 조향 센서로부터 조향 감지 신호가 발생되었을 때, 상기 조향 신호가 미리 설정된 기준값보다 크거나 같은지를 확인하는 단계를 더 포함한다.
상기 조향 신호가 상기 기준값보다 크거나 같을 때, 상기 조향 입력부를 통해 상기 조향 출력부를 제어하는 단계; 및 상기 조향 휠의 조향 반력에 이상이 발생하였음을 경고하는 단계를 더 포함한다.
상기 조향 신호가 상기 기준값보다 작을 때, 상기 조향 입력부의 동작에 관계없이, 상기 조향 출력부를 직접 제어하는 단계를 수행한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 조향에 이상이 발생하였을 때 차량이 자율주행 모드로 천이되고, 그 자율주행 모드의 림프 어사이드 동작에 기초하여 차량이 갓길로 이동되어 주차될 수 있다. 따라서, 차량의 조향 이상 발생시 승객의 안전이 확보될 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(“통상의 기술자”라 함)에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 장치는 조향 입력부 및 조향 출력부의 입체도이다.
도 2는 도 1의 조향 입력부의 조향 제어 모듈의 입체도이다.
도 3은 도 1의 조향 입력부 및 조향 출력부의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 방법의 예시를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 방법의 예시를 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조로 본 발명의 실시예에 따른 차량 조향 장치 및 차량 조향 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 장치는 조향 입력부(100) 및 조향 출력부(200)의 입체도이고, 도 2는 도 1의 조향 입력부(100)의 조향 제어 모듈(160)의 입체도이고, 그리고 도 3은 도 1의 조향 입력부(100) 및 조향 출력부(200)의 블록 구성도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 조향 입력부(100) 및 조향 출력부(200)를 포함할 수 있다. 여기서, 조향 입력부(100)는 스티어링 컬럼(steering column)일 수 있으며, 그리고 조향 출력부(200)는 스티어링 랙(steering rack)일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 조향 입력부(100)와 조향 출력부(200)는 와이어(400)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 조향 입력부(100)와 조향 출력부(200)는 SBW(Steer by Wire)의 구조를 가질 수 있다.
조향 입력부(100)와 조향 출력부(200)는 차량 데이터(예를 들어, CAN(Controller Area Network) 프로토콜의 차량 데이터)를 전송받을 수 있다. 예를 들어, 시동 신호에 의해 조향 입력부(100) 및 조향 출력부(200)는 동작을 개시할 수 있다. 또한, 조향 입력부(100) 및 조향 출력부(200)는 배터리(600)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
조향 입력부(100)로부터의 각종 신호(예를 들어, 조향 휠(190)의 조향 각도에 대한 정보를 포함하는 조향 신호(이하, 제 1 조향 신호))는 와이어(400)를 통해 조향 출력부(200)로 공급될 수 있다. 조향 출력부(200)는 조향 입력부(100)로부터의 각종 신호(예를 들어, 전술된 제 1 조향 신호)에 따라 제어되어 그 조향 출력부(200)의 양측에 연결된 차륜(300)의 조향을 제어할 수 있다.
또한, 조향 출력부(200)로부터의 각종 신호(예를 들어, 차륜(300)의 조향 각도에 대한 정보를 포함하는 조향 신호(이하, 제 2 조향 신호))는 와이어(400)를 통해 조향 입력부(100)로 공급될 수 있다. 조향 입력부(100)는 조향 출력부(200)로부터의 제 2 조향 신호를 제 1 조향 신호와 비교함으로써 차륜(300)이 조향 휠(190)의 조향 각도에 맞춰 정확히 조향되었는지를 판단할 수 있다. 만약, 그 판단 결과 차륜(300)의 조향 각이 정확하지 않은 것으로 확인될 때, 조향 입력부(100)는 제 1 조향 신호를 보정하여 조향 출력부(200)로 공급할 수 있다.
조향 입력부(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 조향 휠(190), 스티어링 피드백 액츄에이터(160; SFA(Steering Feedback Actuator)), 토크 센서(110) 및 조향 센서(121; 이하, 제 1 조향 센서(121))를 포함할 수 있다.
토크 센서(110)는 조향 휠(190)에 가해진 토크를 감지하고, 그 감지된 토크에 비례하는 전기 신호(예를 들어, 토크 신호)를 출력할 수 있다.
제 1 조향 센서(121)는 조향 휠(190)의 조향각을 감지하고, 그 감지된 조향각에 비례하는 전기 신호(예를 들어, 제 1 조향 신호)를 출력할 수 있다. 여기서, 조향 신호는 조향 휠(190)의 회전 각도에 대한 정보를 포함할 수 있다.
스티어링 피드백 액츄에이터(160)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 감속기(141; 이하, 제 1 감속기(141)) 및 조향 제어 모듈(160)을 포함할 있다.
제 1 감속기(141)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 기어 결합된 웜(141a) 및 웜휠(141b)을 포함할 수 있는 바, 전술된 조향 휠(190)은 조향축(111)을 통해 웜휠(141b)의 축에 연결될 수 있다.
조향 제어 모듈(160)은 토크 센서(110)로부터의 토크 신호, 제 1 조향 센서(121)로부터의 제 1 조향 신호 및 차속 센서로부터의 차속 신호를 근거로 제 1 감속기(141)를 제어할 수 있다. 조향 제어 모듈(160)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 전자 제어부(171; 이하, 제 1 전자 제어부(171)) 및 조향 모터(181; 이하, 제 1 조향 모터(181))를 포함할 수 있다.
제 1 전자 제어부(171)는 토크 센서(110)로부터의 토크 신호, 제 1 조향 센서(121)로부터의 제 1 조향 신호 및 차속 센서로부터의 차속 신호를 근거로 제 1 조향 모터(181)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전자 제어부(171)는, 저속에서는 용이한 조향력을 확보하기 위해 조향 휠(190)에 가해지는 저항력(예를 들어, 반력(reaction force))이 작아지도록 제 1 조향 모터(181)를 제어하고, 고속에서는 안정성을 확보하기 위해 조향 휠(190)에 가해지는 저항력(예를 들어, 반력(reaction force))이 증가하도록 제 1 조향 모터(181)를 제어할 수 있다. 여기서, 제 1 조향 모터(181)의 구동축은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 감속기(141)에 구비된 웜(141a)의 축에 연결될 수 있다.
조향 출력부(200)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 조향 센서(222; 이하, 제 2 조향 센서(222)) 및 로드휠 액츄에이터(250; RWA(Road Wheel Actuator))를 포함할 수 있다.
제 2 조향 센서(222)는 차륜(300)의 조향각을 감지하고, 그 감지된 조향각에 비례하는 전기 신호(예를 들어, 제 2 조향 신호)를 출력할 수 있다. 여기서, 제 2 조향 센서(222)로부터의 제 2 조향 신호는 차륜(300)의 회전 각도에 대한 정보를 포함할 수 있다.
로드휠 액츄에이터(250)는 감속기(242; 이하, 제 2 감속기(242)) 및 차륜 제어 모듈(260)을 포함할 수 있다.
제 2 감속기(242)는 조향 출력부(200)의 차륜 조향부에 연결될 수 있다. 예를 들어, 차륜 조향부는 제 2 감속기(242)에 연결된 피니언축, 이 피니언축에 연결된 랙-피니언 기구부, 이 랙-피니언 기구부에 연결된 랙바, 이 랙바의 양측에 연결된 타이로드, 이 타이로드와 차륜(300) 사이에 연결된 너클암을 포함할 수 있다. 여기서 피니언축은, 예를 들어, 제 2 감속기(242)의 웜휠의 축에 연결될 수 있다.
차륜 제어 모듈(260)은 조향 입력부(100) 및 제어부(500) 중 적어도 하나로부터의 제어를 근거로 제 2 감속기(242)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 차륜 제어 모듈(260)은 조향 입력부(100)로부터의 제 1 조향 신호 및 제어부(500)로부터의 조향 제어 신호 중 적어도 하나를 근거로 제 2 감속기(242)를 제어할 수 있다. 차륜 제어 모듈(260)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 전자 제어부(272; 이하, 제 2 전자 제어부(272)) 및 조향 모터(282; 이하, 제 2 조향 모터(282))를 포함할 수 있다.
제 2 전자 제어부(272)는 조향 입력부(100)로부터의 제 1 조향 신호 및 제어부(500)로부터의 조향 제어 신호 중 적어도 하나를 근거로 제 2 조향 모터(282)를 제어할 수 있다. 제 2 조향 모터(282)의 구동축은, 예를 들어, 제 2 감속기(242)에 구비된 웜의 축에 연결될 수 있다.
제어부(500)는 조향 입력부(100) 및 조향 출력부(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 조향 휠(190)의 조향 및 반력에 이상이 없는 것으로 판단될 때, 제어부(500)는 조향 입력부(100)로부터 산출된 조향 휠(190)의 조향각(예를 들어, 제 1 조향 신호)이 조향 출력부(200)로 제공되도록 제어한다. 다시 말하여, 조향 휠(190)이 운전자의 의지에 따라 정상적으로 조향되고, 그리고 그 조향 휠(190)에 가해지는 반력이 정상적으로 생성될 때, 조향 입력부(100)에서 검출된 제 1 조향 신호는 조향 출력부(200)로 전송될 수 있다. 이 제 1 조향 신호는, 예를 들어, 전술된 와이어(400)에 의해 조향 출력부(200)로 전송될 수 있다. 제 1 조향 신호를 수신한 조향 출력부(200)는 그 제 1 조향 신호에 대응되는 크기로 차륜(300)(예를 들어, 전방 우측 차륜 및 전방 좌측 차륜)을 조향할 수 있다. 이와 같이, 조향 휠(190)의 조향 및 반력에 이상이 없는 경우, 차량의 조향은 운전자에 의해 수동으로 제어될 수 있다.
한편, 조향 휠(190)의 조향은 정상적으로 제어되는 반면 그 조향 휠(190)의 반력에 이상이 발생되었을 때, 제어부(500)는 전술된 바와 같이 조향 입력부(100)로부터의 제 1 조향 신호가 조향 출력부(200)로 전송되도록 제어함과 아울러, 이에 더하여 제어부(500)는 그 조향 휠(190)의 반력 이상을 경고하는 작업을 추가로 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 반력 이상을 경고하기 위해 황색 경고등을 점등할 수 있다. 한편, 추가적 및 대안적으로, 제어부(500)는 반력 이상을 경고하기 위한 경고음을 출력할 수 있다.
전술된 반력 이상은, 예를 들어, 제 1 조향 모터(181)가 구동되지 않을 때 발생될 수 있다. 이는, 제 1 조향 모터(181)와 배터리(600) 간의 전기적 연결 오류 등에 의해 발생될 수 있다. 구체적인 예로서, 배터리(600)로부터의 전원이 제 1 조향 모터(181)로 공급되지 않아, 제 1 전자 제어부(171)의 정상적인 제어에도 불구하고, 그 제 1 조향 모터(181)로 구동 전류가 공급되지 못하는 상황일 때 제 1 조향 모터(181)가 구동되지 않을 수 있다. 제 1 조향 모터(181)가 구동되지 않아 반력이 생성되지 않을 경우, 저속에서 조향 휠(190)의 높은 조향 저항력 및 고속에서 조향 휠(190)의 낮은 조향 저항력으로 인해, 저속에서 조향 휠(190)의 빠른 조향이 어려우며 고속에서 안정성이 저하될 수 있다. 다만 전술된 반력 이상의 원인은 하나의 예일 뿐, 이 외에도 다양한 원인으로 반력 이상이 발생될 수 있다.
한편, 조향 입력부(100)의 조향각 이상이 발생되었을 때, 제어부(500)는 조향 입력부(100)의 동작에 관계없이, 조향 출력부(200)를 직접 제어할 수 있다. 예를 들어, 조향 휠(190)의 반력은 정상적으로 생성되는 반면 조향 휠(190)의 조향에 문제가 있을 때, 제어부(500)는 조향 입력부(100)로부터 생성된 제 1 조향 신호가 조향 출력부(200)로 전송되는 것을 차단한다. 이와 함께, 제어부(500)는 그 조향 출력부(200)를 직접 제어할 수 있다. 다시 말하여, 조향 휠(190)의 조향에 문제가 있을 때, 제어부(500)는 조향 입력부(100)를 대신하여 조향 출력부(200)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 미리 설정된 자율주행 모드에 따라 조향 출력부(200)를 직접 제어할 수 있다. 여기서, 자율주행 모드는 림프 어사이드(limp aside) 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 조향 출력부(200)를 직접 제어함으로써 그 조향 출력부(200)에 연결된 차륜(300)이 전술된 자율주행 모드의 림프 어사이드 동작에 따라 자동으로 조향되도록 할 수 있다. 자율주행 모드의 림프 어사이드 동작에 따라 차량은 안전한 갓길로 이동될 수 있다.
또한, 위와 같은 조향 휠(190)의 문제에 기인하여 차량의 제어권이 자율주행 모드로 천이되었을 때, 제어부(500)는 그 조향 휠(190)의 조향 이상을 경고하는 작업을 추가로 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 조향 이상을 경고하기 위해 적색 경고등을 점등할 수 있다. 한편, 추가적 및 대안적으로, 제어부(500)는 조향 이상을 경고하기 위한 경고음을 출력할 수 있다.
전술된 조향 이상은, 예를 들어, 제 1 감속기(141)의 웜(141a)과 웜휠(141b) 사이에 이물질 등이 삽입되어 조향축이 회전되지 않을 때, 또는 제 1 감속기(141)의 손상 등으로 조향축의 회전이 불가할 때, 또는 제 1 조향 센서(121)의 오류 등으로 발생될 수 있다. 다만 전술된 조향 이상의 원인은 하나의 예일 뿐, 이 외에도 다양한 원인으로 조향 이상이 발생될 수 있다.
한편, 조향 휠(190)의 반력 및 조향 휠(190)의 조향에 모두 문제가 있을 때에도, 제어부(500)는 조향 입력부(100)의 동작에 관계없이, 전술된 바와 같이 조향 출력부(200)를 직접 제어할 수 있다. 다시 말하여, 조향 휠(190)의 반력 이상 여부에 관계없이, 조향 휠(190)의 조향에 이상이 발생된 경우, 제어부(500)는 자율주행 모드의 림프 어사이드 동작에 기초하여 조향 출력부(200)를 직접 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 방법의 예시를 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 방법은 프로세서(예를 들어, 차량 및/또는 차량 내의 적어도 하나의 프로세서)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 방법은, 프로세서가 토크 센서(110)로부터 토크 감지 신호를 수신함으로써 개시될 수 있다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 프로세서는 토크 센서(110)로부터 토크 신호가 발생되었는지를 판단한다(S1).
S1단계에서의 판단 결과 토크 신호가 발생된 것으로 확인될 때(예를 들어, 운전자의 조향 의지가 존재하는 것으로 확인될 때), 프로세서는 제 1 조향 모터(181)로 구동 전류가 공급되는지를 판단한다(S2).
S2단계에서의 판단 결과 제 1 조향 모터(181)로 구동 전류가 공급되는 것으로 확인될 때(예를 들어, 구동 전류에 의해 제 1 조향 모터(181)가 동작됨으로써 반력이 정상적으로 생성된 것으로 확인될 때), 프로세서는 제 1 조향 신호를 미리 설정된 기준값과 비교한다(S3). 예를 들어, 프로세서는 제 1 조향 신호가 기준값보다 크거나 같은지를 판단한다(S3). 여기서, 기준값과 비교되는 제 1 조향 신호는, 예를 들어, 그 제 1 조향 신호의 절대값일 수 있다. 다시 말하여, 제 1 조향 신호는 조향 휠(190)이 우측으로 회전한 경우 정극성의 값을 갖고, 조향 휠(190)이 좌측으로 회전한 경우 부극성의 값을 가질 수 있는 바, 이를 고려하여 S2단계에서의 비교시에 제 1 조향 신호는 절대값으로 보정되어 기준값과 비교될 수 있다.
S3단계에서의 비교 결과 제 1 조향 신호가 기준값보다 크거나 같은 것으로 확인될 때(예를 들어, 조향 휠(190)이 정상적으로 조향되는 것으로 확인될 때), 프로세서는 조향 입력부(100)를 통해 조향 출력부(200)를 제어한다(S4). 예를 들어, 프로세서는 조향 입력부(100)로부터 산출된 조향 휠(190)의 조향각(예를 들어, 제 1 조향 신호)이 조향 출력부(200)로 전송되도록 제어한다. 다시 말하여, 조향 휠(190)에 가해지는 반력이 정상적으로 생성되고, 그리고 조향 휠(190)이 운전자의 의지에 따라 정상적으로 조향될 때, 조향 입력부(100)에서 검출된 제 1 조향 신호는 조향 출력부(200)로 전송될 수 있다. 그러면, 조향 출력부(200)는 수신된 제 1 조향 신호에 따라 차륜(300)의 조향을 제어한다.
한편, 전술된 S2단계에서의 판단 결과 제 1 조향 모터(181)로 구동 전류가 공급되지 않는 것으로 확인될 때(예를 들어, 구동 전류가 제 1 조향 모터(181)에 공급되지 않아 반력이 생성되지 않는 것으로 확인될 때), 프로세서는 제 1 조향 신호가 발생되었는지를 판단한다(S5).
S5단계에서의 판단 결과 제 1 조향 신호가 발생된 것으로 확인될 때, 프로세서는 조향 입력부(100)를 통해 조향 출력부(200)를 제어한다(S6). 예를 들어, 프로세서는 조향 입력부(100)로부터 산출된 조향 휠(190)의 조향각(예를 들어, 제 1 조향 신호)이 조향 출력부(200)로 전송되도록 제어한다. 이와 함께, 프로세서는 황색 경고등을 점등함으로써 반력 이상이 발생하였음을 경고한다.
한편, S5단계에서의 판단 결과 제 1 조향 신호가 발생되지 않은 것으로 확인될 때, 프로세서는 자율주행 모드의 림프 어사이드 동작에 기초하여 조향 출력부(200)를 직접 제어한다(S8). 이와 함께, 프로세서는 적색 경고등을 점등함으로써 조향 이상이 발생하였음을 경고한다.
한편, S3단계에서의 판단 결과 제 1 조향 신호가 기준값보다 작은 것으로 확인될 때, 프로세서는 제 1 감속기(141)가 파손된 것(락 페일 판정)으로 판정하고, 이에 따라 전술된 S8단계를 수행한다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 방법의 예시를 나타낸 흐름도이다.
도 5에 도시된 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 방법은 프로세서(예를 들어, 차량 및/또는 차량 내의 적어도 하나의 프로세서)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 방법은, 프로세서가 토크 센서(110)로부터 토크 감지 신호를 수신함으로써 개시될 수 있다.
도 5의 차량 조향 방법은 전술된 도 4의 차량 조향 방법에 비하여 S9단계를 더 포함한다. S9단계는 S5단계와 S6단계 사이에 위치한다.
제 1 조향 신호가 발생된 것으로 확인될 때, S9단계에서 프로세서는 제 1 조향 신호가 기준값보다 크거나 같은지를 판단한다(S9). 여기서, 기준값과 비교되는 제 1 조향 신호는, 예를 들어, 그 제 1 조향 신호의 절대값일 수 있다.
S9단계에서의 비교 결과 제 1 조향 신호가 기준값보다 크거나 같은 것으로 확인될 때(예를 들어, 조향 휠(190)이 정상적으로 조향되는 것으로 확인될 때), 프로세서는 전술된 S6단계를 수행한다.
한편, S9단계에서의 판단 결과 제 1 조향 신호가 기준값보다 작은 것으로 확인될 때, 프로세서는 제 1 감속기(141)가 파손된 것(락 페일 판정)으로 판정하고, 이에 따라 전술된 S8단계를 수행한다.
도 5의 차량 조향 방법은 도 4의 차량 조향 방법에 비하여 조향 신호의 이상 여부를 더욱 명확히 판단할 수 있다.
전술된 방법 및/또는 다양한 실시예들은, 디지털 전자 회로, 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 본 개시의 다양한 실시예들은 데이터 처리 장치, 예를 들어, 프로그래밍 가능한 하나 이상의 프로세서 및/또는 하나 이상의 컴퓨팅 장치에 의해 실행되거나, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 및/또는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 상술된 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 언어 또는 해석된 언어를 포함하여 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있으며, 독립 실행형 프로그램, 모듈, 서브 루틴 등의 임의의 형태로 배포될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨팅 장치, 동일한 네트워크를 통해 연결된 복수의 컴퓨팅 장치 및/또는 복수의 상이한 네트워크를 통해 연결되도록 분산된 복수의 컴퓨팅 장치를 통해 배포될 수 있다.
상술된 방법 및/또는 다양한 실시예들은, 입력 데이터를 기초로 동작하거나 출력 데이터를 생성함으로써, 임의의 기능, 함수 등을 처리, 저장 및/또는 관리하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 방법 및/또는 다양한 실시예는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)과 같은 특수 목적 논리 회로에 의해 수행될 수 있으며, 본 개시의 방법 및/또는 실시예들을 수행하기 위한 장치 및/또는 시스템은 FPGA 또는 ASIC와 같은 특수 목적 논리 회로로서 구현될 수 있다.
컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로세서는, 범용 목적 또는 특수 목적의 마이크로 프로세서 및/또는 임의의 종류의 디지털 컴퓨팅 장치의 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 읽기 전용 메모리, 랜덤 액세스 메모리의 각각으로부터 명령 및/또는 데이터를 수신하거나, 읽기 전용 메모리와 랜덤 액세스 메모리로부터 명령 및/또는 데이터를 수신할 수 있다. 본 개시에서, 방법 및/또는 실시예들을 수행하는 컴퓨팅 장치의 구성 요소들은 명령어들을 실행하기 위한 하나 이상의 프로세서, 명령어들 및/또는 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 디바이스를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치는 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 장치와 데이터를 주고받을 수 있다. 여기서, 컴퓨팅 장치는 차량 및/또는 노변 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치는 자기 디스크(magnetic disc) 또는 광 디스크(optical disc)로부터 데이터를 수신하거나/수신하고, 자기 디스크 또는 광 디스크로 데이터를 전송할 수 있다. 컴퓨터 프로그램과 연관된 명령어들 및/또는 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는, EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable PROM), 플래시 메모리 장치 등의 반도체 메모리 장치를 포함하는 임의의 형태의 비 휘발성 메모리를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 내부 하드 디스크 또는 이동식 디스크와 같은 자기 디스크, 광 자기 디스크, CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크를 포함할 수 있다.
사용자와의 상호 작용을 제공하기 위해, 컴퓨팅 장치는 정보를 사용자에게 제공하거나 디스플레이하기 위한 디스플레이 장치(예를 들어, CRT (Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display) 등) 및 사용자가 컴퓨팅 장치 상에 입력 및/또는 명령 등을 제공할 수 있는 포인팅 장치(예를 들어, 키보드, 마우스, 트랙볼 등)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 컴퓨팅 장치는 사용자와의 상호 작용을 제공하기 위한 임의의 다른 종류의 장치들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치는 사용자와의 상호 작용을 위해, 시각적 피드백, 청각 피드백 및/또는 촉각 피드백 등을 포함하는 임의의 형태의 감각 피트백을 사용자에게 제공할 수 있다. 이에 대해, 사용자는 시각, 음성, 동작 등의 다양한 제스처를 통해 컴퓨팅 장치로 입력을 제공할 수 있다.
본 개시에서, 다양한 실시예들은 백엔드 구성 요소(예: 데이터 서버), 미들웨어 구성 요소(예: 애플리케이션 서버) 및/또는 프론트 엔드 구성 요소를 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있다. 이 경우, 구성 요소들은 통신 네트워크와 같은 디지털 데이터 통신의 임의의 형태 또는 매체에 의해 상호 연결될 수 있다. 예를 들어, 통신 네트워크는 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network) 등을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 기술된 예시적인 실시예들에 기반한 컴퓨팅 장치는, 사용자 디바이스, 사용자 인터페이스(UI) 디바이스, 사용자 단말 또는 클라이언트 디바이스를 포함하여 사용자와 상호 작용하도록 구성된 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치는 랩톱(laptop) 컴퓨터와 같은 휴대용 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 컴퓨팅 장치는, PDA(Personal Digital Assistants), 태블릿 PC, 게임 콘솔(game console), 웨어러블 디바이스(wearable device), IoT(internet of things) 디바이스, VR(virtual reality) 디바이스, AR(augmented reality) 디바이스 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 컴퓨팅 장치는 사용자와 상호 작용하도록 구성된 다른 유형의 장치를 더 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치는 이동 통신 네트워크 등의 네트워크를 통한 무선 통신에 적합한 휴대용 통신 디바이스(예를 들어, 이동 전화, 스마트 전화, 무선 셀룰러 전화 등) 등을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치는, 무선 주파수(RF; Radio Frequency), 마이크로파 주파수(MWF; Microwave Frequency) 및/또는 적외선 주파수(IRF; Infrared Ray Frequency)와 같은 무선 통신 기술들 및/또는 프로토콜들을 사용하여 네트워크 서버와 무선으로 통신하도록 구성될 수 있다.
본 개시에서 특정 구조적 및 기능적 세부 사항을 포함하는 다양한 실시예들은 예시적인 것이다. 따라서, 본 개시의 실시예들은 상술된 것으로 한정되지 않으며, 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시에서 사용된 용어는 일부 실시예를 설명하기 위한 것이며 실시예를 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 예를 들어, 단수형 단어 및 상기는 문맥상 달리 명확하게 나타내지 않는 한 복수형도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
본 개시에서, 달리 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함하여 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 이러한 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 맥락에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서는 본 개시가 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 개시의 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 개시의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.
100: 조향 입력부 200: 조향 출력부
190: 조향 휠 110: 토크 센서
121: 조향 센서 141: 감속기
160: 스티어링 피드백 액츄에이터 160: 조향 제어 모듈
171: 전자 제어부 181: 조향 모터
222: 조향 센서 242: 감속기
250: 로드휠 액츄에이터 272: 전자 제어부
282: 조향 모터 500: 제어부
600: 배터리

Claims (27)

  1. 조향 입력부;
    상기 조향 입력부 및 차륜에 연결된 조향 출력부; 및
    상기 조향 입력부 및 상기 조향 출력부를 제어하기 위한 제어부를 포함하며,
    상기 조향 입력부의 조향 이상이 발생되었을 때, 상기 제어부는 상기 조향 입력부의 동작에 관계없이, 상기 조향 출력부를 직접 제어하는 차량 조향 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향 입력부의 조향 이상이 발생되었을 때, 상기 제어부는 미리 설정된 자율주행 모드에 따라 상기 조향 출력부를 직접 제어하는 차량 조향 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 자율주행 모드는 림프 어사이드(limp aside) 동작을 포함하는 차량 조향 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향 입력부의 조향 이상이 발생되었을 때, 상기 제어부는 상기 조향 이상을 경고하는 차량 조향 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조향 입력부의 조향 이상이 발생되었을 때, 상기 제어부는 제 1 경고등을 점등하여 상기 조향 이상을 경고하는 차량 조향 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향 입력부의 조향 반력(reaction force) 이상이 발생하였을 때, 상기 제어부는 상기 조향 입력부를 통해 상기 조향 출력부를 제어하는 차량 조향 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조향 입력부의 조향 반력 이상이 발생하였을 때, 상기 제어부는 상기 조향 반력에 이상이 발행하였음을 경고하는 차량 조향 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 조향 입력부의 조향 반력 이상이 발생되었을 때, 상기 제어부는 제 2 경고등을 점등하여 상기 조향 반력 이상을 경고하는 차량 조향 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향 입력부는,
    조향 휠의 토크를 검출하는 토크 센서;
    상기 조향 휠의 조향각을 검출하는 제 1 조향 센서;
    상기 조향 휠에 연결된 제 1 감속기; 및
    상기 토크 센서로부터의 토크 신호 및 상기 제 1 조향 센서로부터의 조향 신호를 근거로 상기 제 1 감속기를 제어하는 조향 제어 모듈을 포함하는 차량 조향 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 조향 제어 모듈은,
    상기 제 1 감속기에 연결된 제 1 조향 모터; 및
    상기 토크 센서로부터의 토크 신호 및 상기 제 1 조향 센서로부터의 조향 신호를 근거로 상기 제 1 조향 모터를 제어하는 제 1 전자 제어부를 포함하는 차량 조향 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향 출력부는,
    상기 차륜의 조향각을 검출하는 제 2 조향 센서;
    상기 차륜의 조향을 제어하기 위한 차륜 조향부에 연결된 제 2 감속기; 및
    상기 조향 입력부 및 상기 제어부 중 적어도 하나로부터의 제어를 근거로 상기 제 2 감속기를 제어하며, 그리고 상기 제 2 조향 센서로부터의 조향 신호를 상기 조향 입력부로 전송하는 차륜 제어 모듈을 포함하는 차량 조향 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 차륜 제어 모듈은,
    상기 제 2 감속기에 연결된 제 2 조향 모터; 및
    상기 조향 입력부 및 상기 제어부 중 적어도 하나로부터의 제어를 근거로 상기 제 2 조향 모터를 제어하는 제 2 전자 제어부를 포함하는 차량 조향 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 조향 입력부와 조향 출력부는 와이어에 의해 연결된 차량 조향 장치.
  14. 조향 휠을 포함하는 조향 입력부; 상기 조향 휠의 토크를 검출하는 토크 센서, 상기 조향 휠의 조향각을 검출하는 조향 센서; 상기 조향 입력부 및 차륜에 연결된 조향 출력부를 포함하는 차량 조향 장치의 구동 방법에 있어서,
    상기 토크 센서로부터 토크 신호의 발생 여부를 판단하는 단계;
    상기 토크 센서로부터 토크 신호가 발생되었을 때, 상기 조향 센서로부터 조향 신호의 발생 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 조향 센서로부터 조향 신호가 발생되지 않을 때, 상기 조향 입력부의 동작에 관계없이, 상기 조향 출력부를 직접 제어하는 단계를 포함하는 차량 조향 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 조향 출력부를 직접 제어하는 단계는,
    미리 설정된 자율주행 모드에 따라 상기 조향 출력부를 직접 제어하는 단계를 포함하는 차량 조향 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 자율주행 모드는 림프 어사이드 동작을 포함하는 차량 조향 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 조향 센서로부터 조향 신호가 발생되지 않을 때, 조향 이상을 경고하는 단계를 더 포함하는 차량 조향 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 조향 이상을 경고하는 단계는 제 1 경고등을 점등하는 단계를 포함하는 차량 조향 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 토크 센서로부터 토크 감지 신호가 발생되었을 때, 상기 조향 모터로 구동 전류가 인가되는지의 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 차량 조향 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 조향 모터로 구동 전류가 인가되지 않을 때, 상기 조향 감지 신호의 발생 여부를 판단하는 단계를 수행하는 차량 조향 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 조향 모터로 구동 전류가 인가될 때, 상기 조향 신호가 미리 설정된 기준값보다 크거나 같은지를 판단하는 단계를 더 포함하는 차량 조향 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 조향 신호가 상기 기준값보다 크거나 같을 때, 상기 조향 입력부를 통해 상기 조향 출력부를 제어하는 단계를 더 포함하는 차량 조향 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 조향 신호가 상기 기준값보다 작을 때, 상기 조향 입력부의 동작에 관계없이, 상기 조향 출력부를 직접 제어하는 단계를 수행하는 차량 조향 방법.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 조향 센서로부터 조향 신호가 발생되었을 때,
    상기 조향 입력부를 통해 상기 조향 출력부를 제어하는 단계; 및
    상기 조향 휠의 조향 반력에 이상이 발행하였음을 경고하는 단계를 더 포함하는 차량 조향 방법.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 조향 센서로부터 조향 감지 신호가 발생되었을 때,
    상기 조향 신호가 미리 설정된 기준값보다 크거나 같은지를 확인하는 단계를 더 포함하는 차량 조향 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 조향 신호가 상기 기준값보다 크거나 같을 때,
    상기 조향 입력부를 통해 상기 조향 출력부를 제어하는 단계; 및
    상기 조향 휠의 조향 반력에 이상이 발생하였음을 경고하는 단계를 더 포함하는 차량 조향 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 조향 신호가 상기 기준값보다 작을 때, 상기 조향 입력부의 동작에 관계없이, 상기 조향 출력부를 직접 제어하는 단계를 수행하는 차량 조향 방법.




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