WO2020231128A1 - 조향 제어 장치와 그 방법, 및 조향 제어 시스템 - Google Patents

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steering
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rack
wheel
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Mando Corp
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    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures

Definitions

  • the present disclosure relates to a steering control apparatus, a method thereof, and a steering control system, and more specifically, after the vehicle is turned on, the positions of the steering wheel and the rack are synchronized, and the steering wheel according to the position of the rack is synchronized.
  • the present invention relates to a steering control device for displaying position information on a steering wheel, a method thereof, and a steering control system.
  • Steer-By-Wire (SBW) system detects steering wheel manipulation by the driver instead of a mechanical structure that connects the steering wheel to the wheel, generates a signal, and controls the steering of the wheel using the signal. Refers to the device to be used.
  • the intermediate shaft (IMS) for the steering device, the rack, and the wheel are mechanically connected, so that the neutral of the wheel or rack and the neutral of the steering wheel This is always fixed. That is, since the wheel or the rack and the steering wheel are physically connected, they are always synchronized.
  • the input mechanism including the steering wheel and the column and the output mechanism including the wheel and the rack are not physically connected and are controlled based on the signal generated by the electronic control device. After this is off, there may be a change in the position of the steering wheel or the rack due to external force.
  • the driver of the vehicle since the driver of the vehicle does not recognize such a change in position, steering control according to the position change cannot be properly performed.
  • the present disclosure is a device for synchronizing a steering wheel with a wheel or a rack of the vehicle after the vehicle is turned on, and displaying the position of the steering wheel corresponding to the position of the actual rack on the steering wheel when the vehicle is turned on, and the To propose a method and system.
  • the present disclosure conceived in the above-described task, in one aspect, is a rack position detection unit for detecting the rack position of the output mechanism after the vehicle is turned on, and the rotation of the steering wheel corresponding to the rack position Provides a steering wheel rotation angle determination unit that determines the angle, a steering wheel display unit that displays the center position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel on the steering wheel, and a steering reaction force that provides steering reaction force according to the rotation angle of the steering wheel It provides a steering control device including a unit.
  • the present disclosure includes a rack position detection step of detecting a rack position of an output mechanism after the vehicle is turned on, and a steering wheel rotation angle determining a rotation angle of a steering wheel corresponding to the rack position.
  • the present disclosure provides an output mechanism for detecting a rack position after the vehicle is turned on, an electronic control unit for determining a rotation angle of a steering wheel corresponding to the rack position, and a rotation angle of the steering wheel. It provides a steering control system including an input mechanism that displays a center position of the steering wheel according to the steering wheel and provides a steering reaction force according to a rotation angle of the steering wheel.
  • the steering wheel is synchronized with the wheel or rack of the vehicle after the vehicle is turned on, and when the vehicle is turned on, the position of the steering wheel corresponding to the actual rack position is displayed on the steering wheel. Therefore, the driver of the vehicle can accurately recognize the position of the steering wheel or the wheel, so that stable steering control can be performed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a steering apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a steering control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 3 is a diagram illustrating a case in which the position of the rack and the position of the steering wheel are synchronized in one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a case in which a position of a rack is changed by an external force in an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a case in which a steering wheel is rotated by an external force in an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of synchronizing a rack position and a position of a steering wheel by a steering control apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 and 8 are diagrams illustrating colors displayed when a rotation angle of a steering wheel corresponding to a rack position does not exceed one rotation of the steering wheel according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIGS. 9 and 10 are diagrams illustrating colors displayed when a rotation angle of a steering wheel corresponding to a rack position is more than one rotation of the steering wheel in an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a view for explaining displaying the center position of the steering wheel on the steering wheel when the rack is positioned at a one-side rack threshold value and the steering wheel is rotated in a direction in which the rack position exceeds the one-side rack threshold value.
  • FIG. 12 is a graph showing a relationship between a position of a steering wheel and a steering motor current according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a steering control method according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a steering control method according to another embodiment of the present disclosure.
  • first, second, A, B, (a), (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term.
  • a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to that other component, but another component between each component It should be understood that elements may be “connected”, “coupled” or “connected”.
  • a vehicle in the present specification may be a concept including an automobile, a motorcycle, and the like.
  • the vehicle may be a concept including both an internal combustion engine vehicle having an engine as a power source, a hybrid vehicle including an engine and an electric motor as a power source, an electric vehicle including an electric motor as a power source, and the like.
  • the vehicle will be mainly described.
  • the steering apparatus of the present disclosure may have a steer-by-wire (SBW) system.
  • SBW steer-by-wire
  • a description will be made based on a case where the steering apparatus of the present disclosure is an SBW system.
  • the steering apparatus 100 of the present disclosure includes an input device 110 receiving a steering control signal for a vehicle from a driver of a vehicle and a wheel of a vehicle according to a steering control signal input from the input device 110. It includes an output mechanism 120 to control.
  • the input mechanism 110 that is, the steering column unit, provides a steering angle sensor that detects a steering angle of a steering wheel, a steering shaft, and a steering wheel, a torque sensor that detects the torque of the steering wheel steering shaft, and a reaction torque according to rotation of the steering wheel.
  • the output mechanism 120 may include a wheel, a rack, a steering output sensor capable of detecting a rotation angle of the wheel, a steering motor that generates an auxiliary force to rotate the wheel, and a rotation shaft of the steering motor. It may include a steering motor position sensor to detect the position of, a rack position sensor to detect the position of the rack.
  • the rotation amount of the steering wheel detected by the steering angle sensor and the torque sensor and the torque of the torsion bar are transmitted to the Electronic Control Unit (ECU), and the electronic control unit is the current for steering control of the wheel.
  • the electronic control unit is the current for steering control of the wheel.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a steering control apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • the steering control device 200 of the present disclosure includes a rack position detection unit 210 that detects a rack position of an output mechanism after the vehicle is turned on, and a steering wheel corresponding to the rack position.
  • the steering wheel rotation angle determination unit 220 that determines the rotation angle of the steering wheel
  • the steering wheel display unit 230 that displays the center position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel on the steering wheel, and the rotation angle of the steering wheel It includes a steering reaction force providing unit 240 for providing a steering reaction force.
  • the rack position detection unit 210 of the present disclosure detects the rack position of the output mechanism after the vehicle is turned on. Specifically, the rack position detection unit 210 may obtain rack position information by using a rack position sensor that detects the position of the rack of the output device. The steering wheel rotation angle determination unit 220 determines a rotation angle of the steering wheel corresponding to the rack position detected by the rack position detection unit 210.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a case in which the position of the rack and the position of the steering wheel are synchronized in one embodiment of the present disclosure. If the vehicle is in a neutral state when the vehicle is turned off, the rack and the steering wheel remain synchronized even after the vehicle is turned on, unless an external force is applied to the vehicle's wheels or steering wheel. do. That is, as shown in FIG. 3, when the position 310 of the rack is located at the center of the rack after the vehicle is turned on, the central position 320 of the steering wheel is the position A pointing upward. to be.
  • the central position of the steering wheel refers to a point located at a position A above the steering wheel when the steering wheel is in a neutral state.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a case in which a position of a rack is changed by an external force in an embodiment of the present disclosure. Specifically, when an external force is applied to the wheel when the vehicle is turned off, the central position of the steering wheel is the position A pointing upward, as when the ignition is off, but the position of the rack is the wheel It is changed by the direction of the external force applied to it.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a case in which a steering wheel is rotated by an external force in an embodiment of the present disclosure. Specifically, when an external force is applied to the steering wheel while the vehicle is turned off, the position of the rack is the position a, which is the center of the rack as when the ignition is off, but the position of the steering wheel is the steering wheel. It is changed by the direction of the external force applied to the wheel.
  • the rack position detection unit 210 of the present disclosure detects the rack position of the output mechanism after the vehicle is turned on, and the steering wheel rotation angle determination unit 220 is detected by the rack position detection unit 210 Determine the rotation angle of the steering wheel corresponding to the rack position for synchronization with the rack position.
  • the steering wheel rotation angle determination unit 220 may determine the rotation angle of the steering wheel based on the rack position, the one-side rack threshold, and the one-side steering wheel threshold.
  • the one-sided rack threshold means the maximum value that the position of the rack can move in a specific direction from the center position of the rack.
  • the one-side steering wheel threshold refers to a maximum value at which the central position of the steering wheel can move in a specific direction from the central position of the range in which the steering wheel can rotate. That is, the one-side rack threshold value and the one-side steering wheel threshold value represent a range that can be moved in a certain direction from a neutral position, and may be determined by design in the SBW system.
  • the neutral position represents a position with the rack or steering wheel not biased in any direction.
  • the steering wheel rotation angle determination unit 220 may determine a rotation angle of a steering wheel corresponding to the detected rack position by using the detected rack position, a one-side rack threshold, and a one-side steering wheel threshold. Specifically, the steering wheel rotation angle determination unit 220 may determine the rotation angle of the steering wheel, that is, the position of the steering wheel, using the following equation.
  • the steering wheel display unit 230 of the present disclosure displays a center position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel on the steering wheel. That is, the steering wheel display unit 230 may display the center position of the steering wheel on the steering wheel in consideration of the position of the steering wheel corresponding to the detected rack position.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of synchronizing a rack position and a position of a steering wheel by a steering control apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the wheels 340 are aligned toward the front of the vehicle, and accordingly, the position of the rack 330 sensed by the rack position sensor 310 is also the center of the rack 330.
  • the indicator 320 indicating the center position of the steering wheel is displayed at a position A above the steering wheel.
  • the indicator 320 may be a light emitting part for indicating the center position of the steering wheel.
  • the light emitting device is mounted along the steering wheel 350, and a specific position of the light emitting device may emit light at a position corresponding to the center position of the steering wheel.
  • the light-emitting device can be mounted to the steering wheel continuously or discontinuously along the steering wheel.
  • the center position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel may be displayed by blinking on the steering wheel after the vehicle is turned on. In another embodiment, the center position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel may be displayed for a predetermined time interval after the vehicle is turned on.
  • the steering wheel display unit 230 may display the center position of the steering wheel in one of a plurality of different colors on the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel.
  • the steering wheel display unit 230 determines which rotation angle range of the N rotation angle ranges of the steering wheel belongs, and uses the color of the rotation angle range to which the rotation angle of the steering wheel belongs.
  • the center position of can be displayed on the steering wheel. For example, when the rotation angle range of the steering wheel is classified in units of one rotation of the steering wheel, if the rotation angle of the steering wheel does not exceed one rotation of the steering wheel in the right direction, the steering wheel display unit 230 is the center of the steering wheel.
  • the location can be marked in blue.
  • the steering wheel display unit 230 may display the center position of the steering wheel in yellow.
  • FIG. 7 and 8 are diagrams illustrating colors displayed when a rotation angle of a steering wheel corresponding to a rack position does not exceed one rotation of the steering wheel according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the steering corresponding to the position of the rack is determined according to the degree to which the position of the rack moves from the center of the rack.
  • the central position 320 of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel is a position C, and an indicator indicating the central position of the steering wheel is displayed at the position C.
  • the steering wheel display unit 230 is a color representing the rotation angle range to which the rotation angle of the steering wheel belongs, for example, in green.
  • the center position of the wheel can be marked in position C.
  • the steering corresponding to the position of the rack is determined according to the degree to which the position of the rack moves from the center of the rack.
  • the central position 320 of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel is a position D, and an indicator indicating the central position of the steering wheel is displayed at the position D.
  • the steering wheel display unit 230 is a color representing the rotation angle range to which the rotation angle of the steering wheel belongs, for example, in blue.
  • the center position of the wheel can be marked in position D.
  • FIGS. 9 and 10 are diagrams illustrating colors displayed when a rotation angle of a steering wheel corresponding to a rack position is more than one rotation of the steering wheel in an embodiment of the present disclosure.
  • the center position of the steering wheel in FIG. 9 is set in a color different from the color representing the center position of the steering wheel in FIG. Can be displayed.
  • the steering wheel display unit 230 may display the center position of the steering wheel at position E in pink.
  • the central position 320 of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel is the position F, but since the rotation angle of the steering wheel corresponding to the position of the rack is more than one rotation of the steering wheel, the steering wheel display unit 230 is In order to distinguish the rotation angle of the steering wheel in the state as shown in FIG. 10 and the rotation angle of the steering wheel in FIG. 8, the center position of the steering wheel in FIG. 10 is set in a color different from the color representing the center position of the steering wheel in FIG. Can be displayed. For example, the steering wheel display unit 230 may display the center position of the steering wheel in pink at position F.
  • the steering wheel display unit 230 may move the display position from the central position of the steering wheel to the neutral position so that the central position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel returns to the neutral position. . If the steering direction of the vehicle is not in the neutral position after the vehicle is turned on, the driver may feel a sense of difference in steering and lower the driving stability of the vehicle, so the position of the steering wheel corresponding to the position of the rack Need to return to the neutral position. Accordingly, the steering wheel display unit 230 displays the central position of the steering wheel according to the rack position when the vehicle is turned on on the steering wheel, and the central position of the steering wheel is not located in the neutral position. , In order for the driver of the vehicle to return the steering state of the vehicle to the neutral state, the light emitting portion displayed on the steering wheel may be moved from the center position of the steering wheel to the neutral position.
  • the steering control apparatus of the present disclosure when the central position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel does not correspond to the neutral position, a signal indicating that the central position of the steering wheel does not correspond to the neutral position.
  • a signal output unit (not shown) to output may be further included.
  • the signal output unit may include a vibration notification of the steering wheel, a sound notification, a lighting notification displayed on a dashboard of the vehicle, etc., except for displaying the center position of the steering wheel on the steering wheel.
  • the steering control device of the present disclosure rotates the steering wheel so that the central position of the steering wheel moves to the neutral position when the central position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel does not correspond to the neutral position. It may further include a steering wheel rotation control unit (not shown). The steering wheel rotation control unit may automatically rotate the steering wheel without passive rotation of the steering wheel by a driver of the vehicle, thereby controlling the steering direction of the vehicle to become a neutral state.
  • the steering wheel rotation control unit stops feedback to the output mechanism for the rotation of the steering wheel, and steering The steering wheel can be rotated so that the physical center position of the wheel matches the position of the steering wheel corresponding to the rack position.
  • the physical center position of the steering wheel indicates a position in a state in which the position of the rack and the position of the steering wheel are synchronized when the vehicle is designed.
  • the steering reaction force providing unit 240 of the present disclosure provides a steering reaction force according to a rotation angle of a steering wheel. That is, the steering reaction force providing unit 240 may provide a steering reaction force by determining a motor current according to the center position of the steering wheel and providing the corresponding motor current to the reaction force motor.
  • FIG. 11 is a view for explaining displaying the center position of the steering wheel on the steering wheel when the rack is positioned at a one-side rack threshold value and the steering wheel is rotated in a direction in which the rack position exceeds the one-side rack threshold value.
  • FIG. 11 is a case in which the direction of the wheel is largely deflected toward the right side of the vehicle, and in this case, the position 310 of the rack may reach g, which is a one-side rack threshold. Accordingly, the center position of the steering wheel may be displayed in G corresponding to the one-side rack threshold.
  • the steering wheel display unit 230 may display on the steering wheel in a color different from the plurality of different colors described above in G. I can.
  • G which indicates the center position of the wheel, is not moved in response to rotation of the steering wheel, and may be maintained at a position corresponding to the one-side rack threshold.
  • the rack position 310 has reached the one-side rack threshold, when the steering wheel is rotated in a direction exceeding the one-side rack threshold by an external force, the rack position 310 has already reached the one-side rack threshold. And can no longer move.
  • the motor current increases as the steering wheel moves away from the neutral, power loss may occur or damage to the rack or the motor may occur due to continuous application of the motor current.
  • the steering control device 200 Blocks the application of the motor current corresponding to the rotation of the steering wheel, and the steering wheel display unit 230 may display the steering wheel in a plurality of different colors and different colors described in G of FIG. 11.
  • the steering wheel display unit 230 may display the center position of the steering wheel in red at position G.
  • the steering wheel display unit 230 may adjust the color as well as the thickness or size, and may be displayed to flash.
  • the steering wheel display unit 230 may display a larger display than when the position of the rack is adjusted when the steering is rotated in a direction exceeding the one-side rack threshold value, and the corresponding display can be displayed to flash every predetermined time.
  • the rotation angle of the steering wheel may be determined to be less than or equal to the rotation angle of the steering wheel corresponding to the one-side rack threshold.
  • FIG. 12 is a graph showing a relationship between a position of a steering wheel and a steering motor current according to an embodiment of the present disclosure.
  • the motor current value when the position of the steering wheel is in the neutral position, the motor current value is the smallest. And as the position of the steering wheel rotates to the left or right, the motor current value increases. That is, the steering reaction force determined according to the motor current value is determined according to the position of the steering wheel, and the steering reaction force increases as the position of the steering wheel is deflected in a specific direction.
  • the steering reaction force providing unit 240 of the present disclosure determines a motor current value based on the position of the steering wheel determined according to the rack position detected after the vehicle is turned on, and steers using the corresponding motor current value.
  • the motor can be controlled to provide steering reaction force.
  • the steering control apparatus of the present disclosure detects the rack position of the output mechanism after the vehicle is started, determines the rotation angle of the steering wheel corresponding to the rack position, and steers according to the rotation angle of the steering wheel.
  • the center position of the wheel is displayed on the steering wheel, and steering reaction force according to the rotation angle of the steering wheel is provided. Accordingly, even if the position of the rack or the steering wheel is changed by an external force in a state in which the vehicle is turned off, the positions of the rack and the steering wheel can be synchronized. Furthermore, since information on the center position of the steering wheel changed according to the rack position is displayed on the steering wheel, a driver of a vehicle including the steering control apparatus of the present disclosure can efficiently perform steering control.
  • the steering reaction force providing unit 240 is the same as the rotation angle of the steering wheel when the position of the rack is located at one rack limit value, and the steering wheel rotates in a direction exceeding the limit value of one rack by external force. Can provide reaction force.
  • the wheel is largely deflected to the left or right by an external force, so that the position of the rack is located at the limit value of one rack, and the direction in which the steering wheel is rotated by an external force exceeds the limit value of the rack at one side.
  • the steering control device 200 may block application of a motor current corresponding to rotation of the steering wheel exceeding the limit value of one rack.
  • the steering reaction force providing unit 240 does not provide a steering reaction force greater than the steering reaction force corresponding to the one-side rack limit value for the steering wheel rotating in a direction exceeding the one-side rack limit value, but one-side rack limit value It can provide a steering reaction force corresponding to.
  • the steering reaction force providing unit 240 may include a vibration module (not shown) capable of vibrating the steering wheel, and when the steering wheel is rotated in a direction exceeding one rack limit value, one rack limit It can vibrate the steering wheel while providing a steering reaction force corresponding to the value.
  • a vibration module (not shown) capable of vibrating the steering wheel, and when the steering wheel is rotated in a direction exceeding one rack limit value, one rack limit It can vibrate the steering wheel while providing a steering reaction force corresponding to the value.
  • FIG. 13 is a flowchart illustrating a steering control method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the steering control method of the present disclosure includes a rack position detection step (S1310) of detecting a rack position of an output mechanism after the vehicle is turned on, and a steering wheel corresponding to the rack position.
  • the steering control device detects the rack position of the output mechanism after the vehicle is turned on. Specifically, the steering control device may obtain rack position information by using a rack position sensor that detects the position of the rack of the output mechanism. The steering control device determines a rotation angle of the steering wheel corresponding to the detected rack position.
  • the steering control device determines the rotation angle of the steering wheel corresponding to the rack position.
  • the steering control apparatus may determine the rotation angle of the steering wheel based on the rack position, the one-side rack threshold, and the one-side steering wheel threshold.
  • the one-sided rack threshold means the maximum value that the position of the rack can move in a specific direction from the center position of the rack.
  • the one-side steering wheel threshold refers to a maximum value at which the central position of the steering wheel can move in a specific direction from the central position of the range in which the steering wheel can rotate.
  • the one-side rack threshold value and the one-side steering wheel threshold value represent a range that can be moved in a certain direction from a neutral position, and may be determined by design in the SBW system.
  • the neutral position represents a position with the rack or steering wheel not biased in any direction.
  • the steering control apparatus may determine a rotation angle of the steering wheel corresponding to the detected rack position by using the detected rack position, the one-side rack threshold, and the one-side steering wheel threshold.
  • the steering wheel rotation angle determination unit 220 may determine the rotation angle of the steering wheel, that is, the position of the steering wheel, using the following equation.
  • the steering control device displays a center position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel on the steering wheel. That is, the steering control apparatus may display the center position of the steering wheel on the steering wheel in consideration of the position of the steering wheel corresponding to the detected rack position.
  • the center position of the steering wheel can be indicated on the steering wheel by means of an indicator.
  • the indicator may be a light emitting unit for indicating the center position of the steering wheel.
  • the light emitting device is mounted along the steering wheel, and a specific position of the light emitting device may emit light at a position corresponding to the center position of the steering wheel.
  • the light-emitting device can be mounted to the steering wheel continuously or discontinuously along the steering wheel.
  • the direction of the rotation angle of the steering wheel corresponding to the position of the rack is the steering wheel Points to the left in the vertical direction of the steering wheel, and the rotation angle of the steering wheel has an angle that is rotated from the vertical axis to the left according to the degree of movement of the rack position from the center of the rack.
  • the rotation angle of the steering wheel is determined according to the position of the rack, and the center position of the steering wheel to be displayed on the steering wheel is determined according to the rotation angle of the steering wheel.
  • the determined central position of the steering wheel is displayed on the steering wheel, for example by a light emitting unit.
  • the center position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel may be displayed by blinking on the steering wheel after the vehicle is turned on. In another embodiment, the center position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel may be displayed for a predetermined time interval after the vehicle is turned on.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a steering wheel display step S1330 of a steering control method according to another exemplary embodiment of the present disclosure.
  • the steering control device determines which rotation angle range of the N rotation angle ranges belongs to the rotation angle of the steering wheel (S1410), and the rotation angle of the steering wheel The center position of the steering wheel may be displayed on the steering wheel with the color of the rotation angle range to which the device belongs (S1420).
  • the steering control device sets the center position of the steering wheel in blue Can be marked with As another example, when the rotation angle of the steering wheel is more than one rotation of the steering wheel in the right direction, the steering control device may display the center position of the steering wheel in yellow.
  • the steering control device when the position of the rack is located at the one-side rack threshold value and the steering wheel is rotated in a direction in which the position of the rack exceeds the one-side rack threshold, a plurality of different colors and different colors. Can be displayed on the steering wheel.
  • the center position of the steering wheel may be displayed at a position corresponding to the one-side rack threshold.
  • the steering control device 200 steers at the center position of the steering wheel in a color different from a plurality of different colors described above. Can be marked on the wheel.
  • the rack position has reached the one-side rack threshold, if the steering wheel is rotated in a direction exceeding the one-side rack threshold by external force, the rack position has already reached the one-side rack threshold and can no longer be moved. none.
  • the motor current increases as the steering wheel moves away from the neutral, power loss may occur or damage to the rack or motor may occur due to continuous application of the motor current.
  • the steering control device 200 applies a motor current corresponding to the rotation of the wheel, and the steering wheel may be displayed in a plurality of different colors and different colors at the center position of the steering wheel. For example, the steering control device 200 may display the center position of the steering wheel in red. Further, for the above reasons, the rotation angle of the steering wheel may be determined to be less than or equal to the rotation angle of the steering wheel corresponding to the one-side rack threshold.
  • the steering control apparatus may move the display position from the center position of the steering wheel to the neutral position so that the center position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel returns to the neutral position. If the steering direction of the vehicle is not in the neutral position after the vehicle is turned on, the driver may feel a sense of difference in steering and lower the driving stability of the vehicle, so the position of the steering wheel corresponding to the position of the rack Need to return to the neutral position.
  • the steering control device displays the central position of the steering wheel according to the rack position when the vehicle is started on the steering wheel, and when the central position of the steering wheel is not located in the neutral position, The light-emitting portion displayed on the steering wheel may be moved from the center position of the steering wheel to the neutral position so that the driver can return the steering state of the vehicle to the neutral state.
  • the steering control apparatus of the present disclosure when the central position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel does not correspond to the neutral position, a signal indicating that the central position of the steering wheel does not correspond to the neutral position. It may further include a signal output step (not shown) to output.
  • the steering control device may include a vibration notification of the steering wheel, a sound notification, a lighting notification displayed on a dashboard of a vehicle, etc., except for displaying the center position of the steering wheel on the steering wheel.
  • the steering control device of the present disclosure rotates the steering wheel so that the central position of the steering wheel moves to the neutral position when the central position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel does not correspond to the neutral position.
  • the steering wheel rotation control step (not shown) may be further included.
  • the steering control device may automatically rotate the steering wheel without manual rotation of the steering wheel by the driver of the vehicle, thereby controlling the steering direction of the vehicle to be in a neutral state.
  • the steering control device stops feedback to the output mechanism for rotation of the steering wheel, and the steering wheel It is possible to rotate the steering wheel so that the physical center position of the unit matches the position of the steering wheel corresponding to the rack position.
  • the physical center position of the steering wheel indicates a position in a state in which the position of the rack and the position of the steering wheel are synchronized when the vehicle is designed.
  • the signal output step and the steering wheel rotation control step described above may be executed by the steering control device simultaneously with, before or after the steering wheel display step. That is, the signal output step and the steering wheel rotation control step may be performed independently from the steering wheel display step after the steering wheel rotation angle determination step.
  • the steering control device provides a steering reaction force according to the rotation angle of the steering wheel. That is, the steering control device may provide a steering reaction force by determining a motor current according to the center position of the steering wheel and providing the corresponding motor current to the reaction force motor.
  • the motor current value When the position of the steering wheel is in the neutral position, the motor current value is the smallest. And as the position of the steering wheel rotates to the left or right, the motor current value increases. That is, the steering reaction force determined according to the motor current value is determined according to the position of the steering wheel, and the steering reaction force increases as the position of the steering wheel is deflected in a specific direction. Therefore, the steering control device determines the motor current value based on the position of the steering wheel determined according to the rack position detected after the vehicle is turned on, and controls the steering motor using the corresponding motor current value to control the steering reaction force. Can provide.
  • the steering control method of the present disclosure detects the rack position of the output mechanism after the vehicle is turned on, determines the rotation angle of the steering wheel corresponding to the rack position, and steering according to the rotation angle of the steering wheel.
  • the center position of the wheel is displayed on the steering wheel, and steering reaction force according to the rotation angle of the steering wheel is provided. Accordingly, even if the position of the rack or the steering wheel is changed by an external force in a state in which the vehicle is turned off, the positions of the rack and the steering wheel can be synchronized. Furthermore, since information on the center position of the steering wheel changed according to the rack position is displayed on the steering wheel, the driver of the vehicle using the steering control method of the present disclosure can efficiently perform steering control.
  • the present disclosure discloses a steering control system.
  • the steering control system of the present disclosure includes an output mechanism for detecting a rack position after the vehicle is started, an electronic control unit for determining a rotation angle of a steering wheel corresponding to the rack position, and a rotation angle of the steering wheel. And an input mechanism for displaying a central position of the steering wheel according to the steering wheel and providing a steering reaction force according to a rotation angle of the steering wheel.
  • the input mechanism receives a steering control signal for the vehicle from the driver of the vehicle, and the output mechanism controls the wheels of the vehicle according to the steering control signal input from the input mechanism.
  • the input mechanism that is, the steering column unit
  • the input mechanism is a steering angle sensor that detects a steering angle of a steering wheel, a steering shaft, and a steering wheel
  • a torque sensor that detects the torque of the steering wheel steering shaft
  • a reaction force motor that provides reaction torque according to rotation of the steering wheel
  • the output mechanism is a steering output sensor that can detect the rotation angle of a wheel, a rack, and a wheel, a steering motor that generates an auxiliary force to rotate the wheel, a steering motor position sensor that detects the position of the rotation axis of the steering motor, and the position of the rack. It may include a rack position sensor, etc. to detect.
  • the electronic control unit in hardware, can perform data processing and other functions, such as controllers, micro-controllers, microprocessors (eg, computers, etc.). It can be implemented using at least one of the electrical configurations.
  • the output mechanism detects the rack position and transmits the detected rack position information to the electronic control unit after the vehicle is turned on.
  • the electronic control unit receives rack position information from the output mechanism, determines a rotation angle of the steering wheel corresponding to the rack position, and transmits the rotation angle information of the steering wheel to the input mechanism.
  • the input mechanism displays the center position of the steering wheel according to the rotation angle of the steering wheel on the steering wheel, and provides a steering reaction force according to the rotation angle of the steering wheel. Accordingly, even if the position of the rack or the steering wheel is changed by an external force in a state in which the vehicle is turned off, the positions of the rack and the steering wheel can be synchronized. Furthermore, since information on the center position of the steering wheel changed according to the rack position is displayed on the steering wheel, a driver of a vehicle including the steering control system of the present disclosure can efficiently perform steering control.
  • Terms such as “system”, “processor”, “controller”, “component”, “module”, “interface”, “model” and “unit” described above are generally computer-related entity hardware, a combination of hardware and software , May mean software or running software.
  • the above-described components may be, but are not limited to, a process driven by a processor, a processor, a controller, a control processor, an object, an execution thread, a program, and/or a computer.
  • an application running on a controller or processor and a controller or processor can both be components.
  • One or more components may reside within a process and/or thread of execution, and a component may reside on one system or may be deployed on more than one system.

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Abstract

본 발명은 조향 제어 장치 및 방법, 그리고 조향 제어 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로, 조향 제어 장치는, 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출하는 랙 위치 검출부와, 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 스티어링 휠 회전각 결정부와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하는 스티어링 휠 표시부와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공하는 조향 반력 제공부를 포함한다.

Description

조향 제어 장치와 그 방법, 및 조향 제어 시스템
본 개시는 조향 제어 장치와 그 방법, 및 조향 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로, 차량의 시동이 온(ON)된 이후, 스티어링 휠과 랙의 위치를 동기화하고 랙의 위치에 따른 스티어링 휠의 위치에 대한 정보를 스티어링 휠에 표시하는 조향 제어 장치 및 그 방법, 및 조향 제어 시스템에 관한 것이다.
스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire: SBW) 시스템은 스티어링 휠과 바퀴를 연결하는 기계적인 구조 대신 운전자에 의한 스티어링 휠의 조작을 감지하여 신호를 발생시키고, 해당 신호를 이용하여 바퀴의 조향을 제어하는 장치를 말한다.
종래의 전동식 조향 장치(Electric Power Steering)에서는 스티어링 휠과 컬럼, 조향장치용 중간축(IMS), 랙(rack), 및 차륜이 기구적으로 연결되어 있어, 차륜 또는 랙의 중립과 스티어링 휠의 중립이 항상 고정되어 있다. 즉, 차륜 또는 랙과 스티어링 휠은 물리적으로 연결되어 있으므로, 항상 동기화되어 있다.
반면, SBW 시스템의 경우, 스티어링 휠 및 컬럼을 포함하는 입력 기구와 차륜 및 랙을 포함하는 출력 기구는 물리적으로 연결되어 있지 않고, 전자제어장치에 의해 생성된 신호를 기반으로 제어되므로, 차량의 시동이 오프(off)된 이후 외력에 의해 스티어링 휠 또는 랙의 위치 변화가 있을 수 있다. 그러나 종래의 SBW 시스템에서는 차량의 운전자가 이러한 위치 변화를 인식하지 못하여 위치 변화에 따른 조향 제어를 적절하게 수행할 수 없다.
이러한 배경에서, 본 개시는 차량의 시동이 켜진 후 차량의 차륜 또는 랙과 스티어링 휠을 동기화시키고, 시동이 켜졌을 때 실제 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 위치를 스티어링 휠에 표시하는 장치 및 그 방법, 및 시스템을 제안하고자 한다.
전술한 과제에서 안출된 본 개시는, 일 측면에서, 본 개시는 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출하는 랙 위치 검출부와, 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 스티어링 휠 회전각 결정부와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하는 스티어링 휠 표시부와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공하는 조향 반력 제공부를 포함하는 조향 제어 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출하는 랙 위치 검출 단계와, 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 스티어링 휠 회전각 결정 단계와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하는 스티어링 휠 표시 단계와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공하는 조향 반력 제공 단계를 포함하는 조향 제어 방법을 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 개시는 차량의 시동이 온(on)된 이후, 랙 위치를 검출하는 출력 기구와, 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 전자 제어부와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하고, 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공하는 입력 기구를 포함하는 조향 제어 시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 차량의 시동이 켜진 후 차량의 차륜 또는 랙과 스티어링 휠을 동기화시키고, 시동이 켜졌을 때 실제 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 위치를 스티어링 휠에 표시하므로, 차량의 운전자가 스티어링 휠 또는 차륜의 위치를 정확하게 인지할 수 있어 안정적인 조향 제어를 수행할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에서 랙의 위치와 스티어링 휠의 위치가 동기되어 있는 경우를 도시한 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에서 외력에 의해 랙의 위치가 변경된 경우를 도시한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에서 외력에 의해 스티어링 휠이 회전된 경우를 도시한 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치가 랙 위치와 스티어링 휠의 위치를 동기화하는 방식을 도시한 도면이다.
도 7 및 8은 본 개시의 일 실시예에서 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각이 스티어링 휠의 1회전을 넘지 않는 경우에 표시되는 색상을 도시한 도면이다.
도 9 및 10은 본 개시의 일 실시예에서 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각이 스티어링 휠의 1회전 이상인 경우에 표시되는 색상을 도시한 도면이다.
도 11은 랙이 편측 랙 임계값에 위치하고, 랙 위치가 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 스티어링 휠이 회전하는 경우, 스티어링 휠에 스티어링 휠의 중심 위치를 표시하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 스티어링 휠의 위치와 조향 모터 전류 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 14는 본 개시의 다른 실시예에 따른 조향 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 본 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 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 실시예들의 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.
본 명세서에서의 차량은, 자동차, 오토바이 등을 포함하는 개념일 수 있다. 또한, 차량은 동력원으로서 엔진을 구비하는 내연기관 차량, 동력원으로서 엔진과 전기 모터를 구비하는 하이브리드 차량, 동력원으로서 전기 모터를 구비하는 전기 차량 등을 모두 포함하는 개념일 수 있다. 이하에서는, 차량에 대해 자동차를 위주로 기술한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 장치의 구성을 도시한 도면이다. 본 개시의 조향 장치는 스티어 바이 와이어(SBW) 시스템을 가질 수 있으며, 이하에서는 본 개시의 조향 장치가 SBW 시스템인 경우를 기준으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 조향 장치(100)는 차량의 운전자로부터 차량에 대한 조향 제어 신호를 입력받는 입력 기구(110)와 입력 기구(110)에서 입력된 조향 제어 신호에 따라 차량의 차륜을 제어하는 출력 기구(120)를 포함한다. 구체적으로, 입력 기구(110), 즉, 스티어링 컬럼부는 스티어링 휠, 조향축, 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서, 스티어링 휠 조향축의 토크를 감지하는 토크 센서, 스티어링 휠의 회전에 따른 반력 토크을 제공하는 반력 모터 등을 포함할 수 있으며, 출력 기구(120)는 차륜, 랙, 차륜의 회전각을 검출할 수 있는 조향 출력 센서, 보조력을 발생시켜 차륜이 회전되도록 하는 조향 모터, 조향 모터의 회전축의 위치를 감지하는 조향 모터 위치 센서, 랙의 위치를 감지하는 랙 위치 센서 등을 포함할 수 있다.
운전자가 스티어링 휠을 돌리면 조향각 센서와 토크 센서에서 감지된 스티어링 휠의 회전량과 토션바의 토크가 전자제어장치(Electronic Control Unit: ECU)로 전달되고, 전자제어장치는 바퀴의 조향제어를 위한 전류를 생성하여 조향 모터로 제공함으로써, 바퀴를 조향하게 된다.
또한, 스티어 바이 와이어 시스템에서는 반력 모터를 이용하여 운전자가 스티어링 휠을 조작할 때 스티어링 휠과 반대방향으로 힘을 발생시켜 운전자에게 적절한 조향감을 부여한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 조향 제어 장치(200)는 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출하는 랙 위치 검출부(210)와, 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 스티어링 휠 회전각 결정부(220)와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하는 스티어링 휠 표시부(230)와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공하는 조향 반력 제공부(240)를 포함한다.
본 개시의 랙 위치 검출부(210)는 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출한다. 구체적으로, 랙 위치 검출부(210)는 출력 기구의 랙의 위치를 감지하는 랙 위치 센서를 이용하여 랙 위치 정보를 획득할 수 있다. 스티어링 휠 회전각 결정부(220)는 랙 위치 검출부(210)에서 검출된 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정한다.
일반적으로는 출력 기구의 랙의 위치와 입력 기구의 스티어링 휠의 위치는 도 3에 도시된 바와 같이 동기화되어 있다. 도 3은 본 개시의 일 실시예에서 랙의 위치와 스티어링 휠의 위치가 동기되어 있는 경우를 도시한 도면이다. 차량의 시동이 오프(off)될 때 차량이 중립 상태에 있는 경우, 차량의 차륜 또는 스티어링 휠에 외력이 가해지지 않는 한, 차량의 시동이 온(on)된 이후에도 랙과 스티어링 휠은 동기가 유지된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 시동이 온(on)된 이후 랙의 위치(310)가 랙의 중심에 위치하는 경우, 스티어링 휠의 중심 위치(320)는 상방을 가르키는 위치 A이다. 여기서 스티어링 휠의 중심 위치라는 것은 스티어링 휠이 중립 상태에 있을 때 스티어링 휠의 상방인 위치 A에 위치하는 지점을 나타낸다.
그러나 차량의 시동이 오프(off)된 상태에서 차량의 차륜에 외력이 가해지는 경우, 출력 기구의 랙의 위치와 입력 기구의 스티어링 휠의 위치는 도 4에 도시된 바와 같이 동기화되지 않는다. 도 4는 본 개시의 일 실시예에서 외력에 의해 랙의 위치가 변경된 경우를 도시한 도면이다. 구체적으로, 차량의 시동이 오프(off)된 상태에서 차륜에 외력이 가해지면, 스티어링 휠의 중심 위치는 시동이 오프(off)될 때와 마찬가지로 상방을 가르키는 위치 A이나, 랙의 위치는 차륜에 가해지는 외력의 방향에 의해 변경된다.
마찬가지로, 차량의 시동이 오프(off)된 상태에서 차량의 스티어링 휠에 외력이 가해지는 경우, 출력 기구의 랙의 위치와 입력 기구의 스티어링 휠의 위치는 도 5에 도시된 바와 같이 동기화되지 않는다. 도 5는 본 개시의 일 실시예에서 외력에 의해 스티어링 휠이 회전된 경우를 도시한 도면이다. 구체적으로, 차량의 시동이 오프(off)된 상태에서 스티어링 휠에 외력이 가해지면, 랙의 위치는 시동이 오프(off)될 때와 마찬가지로 랙의 중심인 위치 a이나, 스티어링 휠의 위치는 스티어링 휠에 가해지는 외력의 방향에 의해 변경된다.
따라서, 본 개시의 랙 위치 검출부(210)는 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출하고, 스티어링 휠 회전각 결정부(220)는 랙 위치 검출부(210)에서 검출된 랙 위치와의 동기화를 위해 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정한다.
일 실시예에서, 스티어링 휠 회전각 결정부(220)는, 랙 위치, 편측 랙 임계값, 및 편측 스티어링 휠 임계값을 기초로 스티어링 휠의 회전각을 결정할 수 있다. 여기서 편측 랙 임계값은 랙의 위치가 랙의 중심 위치에서 특정 방향으로 움직일 수 있는 최대값을 의미한다. 편측 스티어링 휠 임계값은 스티어링 휠의 중심 위치가 스티어링 휠이 회전할 수 있는 범위의 중심 위치에서 특정 방향으로 움직일 수 있는 최대값을 의미한다. 즉, 편측 랙 임계값과 편측 스티어링 휠 임계값은 중립 위치에서 일정 방향으로 움직일 수 있는 범위를 나타내며, SBW 시스템에서 설계에 의해 결정될 수 있다. 중립 위치는 랙 또는 스티어링 휠이 어느 방향으로도 치우치지 않은 상태에서의 위치를 나타낸다.
스티어링 휠 회전각 결정부(220)는, 검출된 랙 위치와 편측 랙 임계값 및 편측 스티어링 휠 임계값을 이용하여 검출된 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정할 수 있다. 구체적으로, 스티어링 휠 회전각 결정부(220)는 아래의 수학식을 이용하여 스티어링 휠의 회전각, 즉, 스티어링 휠의 위치를 결정할 수 있다.
Figure PCTKR2020006178-appb-I000001
본 개시의 스티어링 휠 표시부(230)는 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시한다. 즉, 스티어링 휠 표시부(230)는 검출된 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 위치를 고려하여 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 장치가 랙 위치와 스티어링 휠의 위치를 동기화하는 방식을 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 차륜(340)은 차량의 전방을 향해 정렬되어 있고, 이에 따라, 랙 위치 센서(310)에 의해 감지되는 랙(330)의 위치도 랙(330)의 중앙이다. 스티어링 휠(350)은 회전되지 않고 랙의 위치와 동기화되어 있으므로, 스티어링 휠의 중심 위치를 표시하는 표시기(320)는 스티어링 휠의 상방인 위치 A에 표시된다. 여기서 표시기(320)는 스티어링 휠의 중심 위치를 나타내기 위한 발광부일 수 있다. 스티어링 휠(350)을 따라 발광 장치가 마운트되어 있고, 스티어링 휠의 중심 위치에 대응하는 위치에 발광 장치의 특정 위치가 발광할 수 있다. 발광 장치는 스티어링 휠을 따라서 연속적으로 또는 비연속적으로 스티어링 휠에 마운트될 수 있다.
일 실시예에서, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치는 차량의 시동이 온(on)된 이후 스티어링 휠에 깜박이며 표시될 수 있다. 다른 실시예에서, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치는 차량의 시동이 온(on)된 이후 소정의 시간 간격 동안 표시될 수 있다.
일 실시예에서, 스티어링 휠 표시부(230)는, 스티어링 휠의 회전각에 따라 스티어링 휠의 중심 위치를 복수 개의 서로 다른 색상 중 어느 하나로 스티어링 휠에 표시할 수 있다.
일 실시예에서, 스티어링 휠 표시부(230)는, 스티어링 휠의 회전각이 N개의 회전각 범위 중 어느 회전각 범위에 속하는지 판단하고, 스티어링 휠의 회전각이 속하는 회전각 범위의 색상으로 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시할 수 있다. 예컨대, 스티어링 휠의 회전각 범위가 스티어링 휠의 1회전 단위로 분류되어 있는 경우, 스티어링 휠의 회전각이 우측 방향으로 스티어링 휠의 1회전을 넘지 않는다면, 스티어링 휠 표시부(230)는 스티어링 휠의 중심 위치를 파란색으로 표시할 수 있다. 다른 예시로, 스티어링 휠의 회전각이 우측 방향으로 스티어링 휠의 1회전 이상인 경우, 스티어링 휠 표시부(230)는 스티어링 휠의 중심 위치를 노란색으로 표시할 수 있다.
도 7 및 8은 본 개시의 일 실시예에서 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각이 스티어링 휠의 1회전을 넘지 않는 경우에 표시되는 색상을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 차륜의 방향이 차량의 좌측을 향해 편향된 경우, 즉, 출력 기구의 랙의 위치(310)가 랙의 중앙에서 우측인 위치 c로 이동한 경우, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각의 방향은 스티어링 휠의 수직 방향에서 좌측을 가리키며, 스티어링 휠의 회전각은 랙의 위치가 랙의 중앙에서 이동한 정도에 따라 결정된다. 도 7에서는 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치(320)는 위치 C이며, 위치 C에 스티어링 휠의 중심 위치를 표시하는 표시기가 표시된다. 또한, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각이 스티어링 휠의 1회전을 넘지 않으므로, 스티어링 휠 표시부(230)는 스티어링 휠의 회전각이 속하는 회전각 범위를 나타내는 색상으로, 예컨대, 초록색으로 스티어링 휠의 중심 위치를 위치 C에 표시할 수 있다.
도 8을 참조하면, 차륜의 방향이 차량의 우측을 향해 편향된 경우, 즉, 출력 기구의 랙의 위치(310)가 랙의 중앙에서 좌측인 위치 d로 이동한 경우, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각의 방향은 스티어링 휠의 수직 방향에서 우측을 가리키며, 스티어링 휠의 회전각은 랙의 위치가 랙의 중앙에서 이동한 정도에 따라 결정된다. 도 8에서는 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치(320)는 위치 D이며, 위치 D에 스티어링 휠의 중심 위치를 표시하는 표시기가 표시된다. 또한, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각이 스티어링 휠의 1회전을 넘지 않으므로, 스티어링 휠 표시부(230)는 스티어링 휠의 회전각이 속하는 회전각 범위를 나타내는 색상으로, 예컨대, 파란색으로 스티어링 휠의 중심 위치를 위치 D에 표시할 수 있다.
도 9 및 10은 본 개시의 일 실시예에서 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각이 스티어링 휠의 1회전 이상인 경우에 표시되는 색상을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 차륜의 방향이 차량의 좌측을 향해 크게 편향된 경우, 즉, 출력 기구의 랙의 위치(310)가 랙의 중앙에서 우측인 위치 e로 이동한 경우, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각의 방향은 스티어링 휠의 수직 방향에서 좌측을 가리키며, 스티어링 휠의 회전각은 랙의 위치가 랙의 중앙에서 이동한 정도에 따라 결정된다. 도 9에서는 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치(320)는 위치 E이나, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각이 스티어링 휠의 1회전 이상이므로, 스티어링 휠 표시부(230)는 도 9와 같은 상태에서의 스티어링 휠의 회전각과 도 7에서의 스티어링 휠의 회전각을 구분하기 위해 도 7에서의 스티어링 휠의 중심 위치를 나타내는 색상과 다른 색상으로 도 9의 스티어링 휠의 중심 위치를 표시할 수 있다. 예컨대, 스티어링 휠 표시부(230)는 분홍색으로 스티어링 휠의 중심 위치를 위치 E에 표시할 수 있다.
도 10을 참조하면, 차륜의 방향이 차량의 우측을 향해 크게 편향된 경우, 즉, 출력 기구의 랙의 위치(310)가 랙의 중앙에서 좌측인 위치 f로 이동한 경우, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각의 방향은 스티어링 휠의 수직 방향에서 우측을 가리키며, 스티어링 휠의 회전각은 랙의 위치가 랙의 중앙에서 이동한 정도에 따라 결정된다. 도 10에서는 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치(320)는 위치 F이나, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각이 스티어링 휠의 1회전 이상이므로, 스티어링 휠 표시부(230)는 도 10와 같은 상태에서의 스티어링 휠의 회전각과 도 8에서의 스티어링 휠의 회전각을 구분하기 위해 도 8에서의 스티어링 휠의 중심 위치를 나타내는 색상과 다른 색상으로 도 10의 스티어링 휠의 중심 위치를 표시할 수 있다. 예컨대, 스티어링 휠 표시부(230)는 분홍색으로 스티어링 휠의 중심 위치를 위치 F에 표시할 수 있다.
일 실시예에서, 스티어링 휠 표시부(230)는, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치로 되돌아갈 수 있도록, 스티어링 휠의 중심 위치에서 중립 위치로 표시 위치를 이동시킬 수 있다. 차량의 시동이 온(on)된 이후에 차량의 조향 방향이 중립 위치에 있지 않은 경우, 운전자가 조향에 이질감을 느낄 수 있고 차량의 주행 안정성을 저하시키므로, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 위치를 중립 위치로 되돌릴 필요가 있다. 따라서, 스티어링 휠 표시부(230)는, 차량의 시동이 온(on)되었을 때의 랙 위치에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하고, 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 위치하지 않는 경우, 차량의 운전자가 차량의 조향 상태를 중립 상태로 되돌릴 수 있도록, 스티어링 휠에 표시되는 발광 부분을 스티어링 휠의 중심 위치에서 중립 위치로 이동시킬 수 있다.
일 실시예에서, 본 개시의 조향 제어 장치는, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는 경우, 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는다는 것을 알리는 신호를 출력하는 신호 출력부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 여기서 신호 출력부는 스티어링 휠에 스티어링 휠의 중심 위치를 표시하는 것을 제외한, 스티어링 휠의 진동 알림, 소리 알림, 차량의 대시보드에 표시되는 점등 알림 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 개시의 조향 제어 장치는, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는 경우, 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치로 이동하도록 스티어링 휠을 회전시키는 스티어링 휠 회전 제어부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 스티어링 휠 회전 제어부는, 차량의 운전자의 수동적인 스티어링 휠의 회전 없이 자동으로 스티어링 휠을 회전시켜 차량의 조향 방향이 중립 상태가 될 수 있도록 제어할 수 있다.
다른 실시예에서, 스티어링 휠 회전 제어부는, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 위치가 스티어링 휠의 물리적 중앙 위치와 일치하지 않는 경우, 스티어링 휠의 회전에 대한 출력 기구로의 피드백을 중지하고, 스티어링 휠의 물리적 중앙 위치가 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 위치와 일치하도록 스티어링 휠을 회전시킬 수 있다. 여기서 스티어링 휠의 물리적 중앙 위치는 차량의 설계 시에 랙의 위치와 스티어링 휠의 위치가 동기화된 상태에서의 위치를 나타낸다.
본 개시의 조향 반력 제공부(240)는 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공한다. 즉, 조향 반력 제공부(240)는 스티어링 휠의 중심 위치에 따른 모터 전류를 결정하고, 해당 모터 전류를 반력 모터에 제공함으로써 조향 반력을 제공할 수 있다.
도 11은 랙이 편측 랙 임계값에 위치하고, 랙 위치가 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 스티어링 휠이 회전하는 경우, 스티어링 휠에 스티어링 휠의 중심 위치를 표시하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 스티어링 휠 표시부(230)는 랙의 위치(310)가 편측 랙 임계값인 g에 위치하고, 랙 위치가 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 스티어링 휠이 회전하는 경우, 복수 개의 서로 다른 색상과 상이한 색상으로 스티어링 휠에 표시할 수 있다.
구체적으로, 도 11은 차륜의 방향이 차량의 우측을 향해 크게 편향된 경우이고, 이 경우, 랙의 위치(310)는 편측 랙 임계값인 g에 도달하게 될 수 있다. 이에 따라, 스티어링 휠의 중심 위치는 편측 랙 임계값과 대응되는 G에 표시될 수 있다. 여기서, 운전자 조작 등의 외력에 의해 스티어링 휠이 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 회전하게 되면, 스티어링 휠 표시부(230)는 G에 전술한 복수 개의 서로 다른 색상과 상이한 색상으로 스티어링 휠에 표시할 수 있다. 그리고, 휠의 중심 위치를 표시하는 G는 스티어링 휠이 회전에 대응되어 이동되지 않고, 편측 랙 임계값에 대응되는 위치에서 유지될 수 있다.
랙의 위치(310)가 편측 랙 임계값에 도달하게 되었음에도 불구하고, 스티어링 휠이 외력에 의해 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 회전하게 되면 랙의 위치(310)는 이미 편측 랙 임계값에 도달하여 더 이상 이동할 수 없다. 또한, 후술하는 도 12에서, 스티어링 휠이 중립에서 멀어질수록 모터 전류가 상승하므로, 전력 손실을 야기하거나, 계속되는 모터 전류 인가로 랙 또는 모터에 손상이 발생할 수 있다.
따라서, 전력 손실 및 랙이나 모터의 손상을 방지하기 위해, 랙의 위치(310)가 편측 랙 임계값에 위치하고 스티어링 휠이 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 회전하게 되는 경우, 조향 제어 장치(200)는 스티어링 휠의 회전에 대응되는 모터 전류 인가를 차단하고, 스티어링 휠 표시부(230)는 도 11의 G에 전술한 복수 개의 서로 다른 색상과 상이한 색상으로 스티어링 휠에 표시할 수 있다. 예컨데, 스티어링 휠 표시부(230)는 빨간색으로 스티어링 휠의 중심 위치를 위치 G에 표시할 수 있다. 그리고, 스티어링 휠 표시부(230)는 스티어링 휠의 중심 위치를 표시함에 있어 색상은 물론, 굵기나 크기를 조절할 수 있으며, 점멸하도록 표시할 수 있다. 예컨데, 스티어링 휠 표시부(230)는 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 스티어링이 회전하는 경우, 랙의 위치를 조정할 때보다 더 크게 표시할 수 있고, 해당 표시가 소정의 시간마다 점멸하도록 표시할 수 있다.또한, 상기의 이유로 인해, 스티어링 휠의 회전각은 편측 랙 임계값에 대응되는 스티어링 휠의 회전각보다 작거나 같도록 결정될 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 스티어링 휠의 위치와 조향 모터 전류 간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 12를 참조하면, 스티어링 휠의 위치가 중립 위치에 있는 경우, 모터 전류 값이 가장 작다. 그리고 스티어링 휠의 위치가 좌측 또는 우측 방향으로 회전함에 따라 모터 전류 값이 커진다. 즉, 모터 전류 값에 따라 결정되는 조향 반력은 스티어링 휠의 위치에 따라 결정되며, 스티어링 휠의 위치가 특정 방향으로 편향됨에 따라 조향 반력이 커진다.
본 개시의 조향 반력 제공부(240)는 차량의 시동이 온(on)된 이후 검출되는 랙 위치에 따라 결정된 스티어링 휠의 위치를 기초로 모터 전류 값을 결정하고, 해당 모터 전류 값을 이용하여 조향 모터를 제어하여 조향 반력을 제공할 수 있다.
본 개시의 조향 제어 장치는, 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출하고, 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하고, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하고, 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공한다. 이로써, 차량의 시동이 오프(off)된 상태에서 외력에 의해 랙 또는 스티어링 휠의 위치가 변경되더라도 랙과 스티어링 휠의 위치를 동기화시킬 수 있다. 나아가, 랙 위치에 따라 변경된 스티어링 휠의 중심 위치에 대한 정보를 스티어링 휠에 표시하므로, 본 개시의 조향 제어 장치를 포함하는 차량의 운전자는 조향 제어를 효율적으로 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 조향 반력 제공부(240)는 랙의 위치가 편측 랙 한계값에 위치하고, 스티어링 휠이 외력에 의해 편측 랙 한계값을 초과하는 방향으로 회전하는 경우, 스티어링 휠의 회전각과 같은 조향 반력을 제공할 수 있다.
구체적으로, 외력에 의해 차륜이 좌 또는 우측으로 크게 편향되어 랙의 위치가 편측 랙 한계값에 위치하고, 스티어링 휠이 외력에 의해 회전되어 그 회전되는 방향이 랙의 위치가 편측 랙 한계값을 초과하는 방향으로 회전하는 경우, 전술한 바와 같이 조향 제어 장치(200)는 편측 랙 한계값을 초과하는 스티어링 휠의 회전에 대응되는 모터 전류 인가를 차단할 수 있다. 이러한 이유로, 조향 반력 제공부(240)는 편측 랙 한계값을 초과하는 방향으로 회전하는 스티어링 휠에 대해 편측 랙 한계값에 대응하는 조향 반력보다 더 큰 조향 반력을 제공하는 것이 아닌, 편측 랙 한계값에 대응하는 조향 반력으로 제공할 수 있다. 이와 더불어, 조향 반력 제공부(240)는 스티어링 휠을 진동시킬 수 있는 진동 모듈(미도시됨)을 포함할 수 있으며, 편측 랙 한계값을 초과하는 방향으로 스티어링 휠이 회전될 때, 편측 랙 한계값에 대응되는 조향 반력을 제공함과 동시에 스티어링 휠을 진동시킬 수 있다.
전술한 바에 의해면, 조향 제어 장치(200)는 랙의 위치가 편측 랙 한계값에 위치하고, 랙이 편측 랙 한계값을 초과하도록 스티어링 휠이 회전되는 경우, 과도한 조향 반력을 제공하지 않아 전력 소모를 지양할 수 있고, 스티어링 휠을 진동시킴으로써, 스티어링 휠의 제어 한계점에 도달했음을 알릴 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 조향 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 본 개시의 조향 제어 방법은, 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출하는 랙 위치 검출 단계(S1310)와, 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 스티어링 휠 회전각 결정 단계(S1320)와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하는 스티어링 휠 표시 단계(S1330)와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공하는 조향 반력 제공 단계(S1340)를 포함한다.
본 개시의 랙 위치 검출 단계(S1310)에서, 조향 제어 장치는 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출한다. 구체적으로, 조향 제어 장치는 출력 기구의 랙의 위치를 감지하는 랙 위치 센서를 이용하여 랙 위치 정보를 획득할 수 있다. 조향 제어 장치는 검출된 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정한다.
본 개시의 스티어링 휠 회전각 결정 단계(S1320)에서 조향 제어 장치는 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정한다. 일 실시예에서, 조향 제어 장치는, 랙 위치, 편측 랙 임계값, 및 편측 스티어링 휠 임계값을 기초로 스티어링 휠의 회전각을 결정할 수 있다. 여기서 편측 랙 임계값은 랙의 위치가 랙의 중심 위치에서 특정 방향으로 움직일 수 있는 최대값을 의미한다. 편측 스티어링 휠 임계값은 스티어링 휠의 중심 위치가 스티어링 휠이 회전할 수 있는 범위의 중심 위치에서 특정 방향으로 움직일 수 있는 최대값을 의미한다. 즉, 편측 랙 임계값과 편측 스티어링 휠 임계값은 중립 위치에서 일정 방향으로 움직일 수 있는 범위를 나타내며, SBW 시스템에서 설계에 의해 결정될 수 있다. 중립 위치는 랙 또는 스티어링 휠이 어느 방향으로도 치우치지 않은 상태에서의 위치를 나타낸다.
조향 제어 장치는, 검출된 랙 위치와 편측 랙 임계값 및 편측 스티어링 휠 임계값을 이용하여 검출된 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정할 수 있다. 구체적으로, 스티어링 휠 회전각 결정부(220)는 아래의 수학식을 이용하여 스티어링 휠의 회전각, 즉, 스티어링 휠의 위치를 결정할 수 있다.
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본 개시의 스티어링 휠 표시 단계(S1330)에서 조향 제어 장치는 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시한다. 즉, 조향 제어 장치는 검출된 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 위치를 고려하여 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시할 수 있다.
스티어링 휠의 중심 위치는 표시기에 의해 스티어링 휠에 표시될 수 있다. 여기서 표시기는 스티어링 휠의 중심 위치를 나타내기 위한 발광부일 수 있다. 스티어링 휠을 따라 발광 장치가 마운트되어 있고, 스티어링 휠의 중심 위치에 대응하는 위치에 발광 장치의 특정 위치가 발광할 수 있다. 발광 장치는 스티어링 휠을 따라서 연속적으로 또는 비연속적으로 스티어링 휠에 마운트될 수 있다.
예컨대, 차륜의 방향이 차량의 좌측을 향해 편향된 경우, 즉, 출력 기구의 랙의 위치가 랙의 중앙에서 우측 위치로 이동한 경우, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각의 방향은 스티어링 휠의 수직 방향에서 좌측을 가리키며, 스티어링 휠의 회전각은 랙의 위치가 랙의 중앙에서 이동한 정도에 따라 수직 축으로부터 좌측으로 회전된 각도를 가진다. 랙의 위치에 따라 스티어링 휠의 회전각이 결정되고, 스티어링 휠의 회전각에 따라 스티어링 휠에 표시될 스티어링 휠의 중심 위치가 결정된다. 그리고 결정된 스티어링 휠의 중심 위치는 스티어링 휠에 예컨대 발광부에 의해 표시된다.
일 실시예에서, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치는 차량의 시동이 온(on)된 이후 스티어링 휠에 깜박이며 표시될 수 있다. 다른 실시예에서, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치는 차량의 시동이 온(on)된 이후 소정의 시간 간격 동안 표시될 수 있다.
도 14는 본 개시의 다른 실시예에 따른 조향 제어 방법의 스티어링 휠 표시 단계(S1330)을 설명하는 흐름도이다.
본 개시의 도 14의 실시예에 따른 조향 제어 방법에서, 조향 제어 장치는, 스티어링 휠의 회전각이 N개의 회전각 범위 중 어느 회전각 범위에 속하는지 판단하고(S1410), 스티어링 휠의 회전각이 속하는 회전각 범위의 색상으로 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시할 수 있다(S1420). 예컨대, 스티어링 휠의 회전각 범위가 스티어링 휠의 1회전 단위로 분류되어 있는 경우, 스티어링 휠의 회전각이 우측 방향으로 스티어링 휠의 1회전을 넘지 않는다면, 조향 제어 장치는 스티어링 휠의 중심 위치를 파란색으로 표시할 수 있다. 다른 예시로, 스티어링 휠의 회전각이 우측 방향으로 스티어링 휠의 1회전 이상인 경우, 조향 제어 장치는 스티어링 휠의 중심 위치를 노란색으로 표시할 수 있다.
일 실시예에서, 조향 제어 장치는, 랙의 위치가 편측 랙 임계값에 위치하고, 랙의 위치가 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 스티어링 휠이 회전하는 경우, 복수 개의 서로 다른 색상과 상이한 색상으로 스티어링 휠에 표시할 수 있다.
랙의 위치가 편측 랙 임계값에 위치하는 경우, 스티어링 휠의 중심 위치는 편측 랙 임계값과 대응되는 위치에 표시될 수 있다. 여기서, 운전자 조작 등의 외력에 의해 스티어링 휠이 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 회전하게 되면, 조향 제어 장치(200)는 스티어링 휠의 중심 위치에 전술한 복수 개의 서로 다른 색상과 상이한 색상으로 스티어링 휠에 표시할 수 있다.
랙의 위치가 편측 랙 임계값에 도달하게 되었음에도 불구하고, 스티어링 휠이 외력에 의해 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 회전하게 되면, 랙의 위치는 이미 편측 랙 임계값에 도달하여 더 이상 이동할 수 없다. 또한, 스티어링 휠이 중립에서 멀어질수록 모터 전류가 상승하므로, 전력 손실을 야기하거나, 계속되는 모터 전류 인가로 랙 또는 모터에 손상이 발생할 수 있다.
따라서, 전력 손실 및 랙이나 모터의 손상을 방지하기 위해, 랙의 위치가 편측 랙 임계값에 위치하고 스티어링 휠이 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 회전하게 되는 경우, 조향 제어 장치(200)는 스티어링 휠의 회전에 대응되는 모터 전류 인가를 차단하고, 스티어링 휠의 중심 위치에 전술한 복수 개의 서로 다른 색상과 상이한 색상으로 스티어링 휠에 표시할 수 있다. 예컨데, 조향 제어 장치(200)는 빨간색으로 스티어링 휠의 중심 위치를 표시할 수 있다. 또한, 상기의 이유로 인해, 스티어링 휠의 회전각은 편측 랙 임계값에 대응되는 스티어링 휠의 회전각보다 작거나 같도록 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 조향 제어 장치는, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치로 되돌아갈 수 있도록, 스티어링 휠의 중심 위치에서 중립 위치로 표시 위치를 이동시킬 수 있다. 차량의 시동이 온(on)된 이후에 차량의 조향 방향이 중립 위치에 있지 않은 경우, 운전자가 조향에 이질감을 느낄 수 있고 차량의 주행 안정성을 저하시키므로, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 위치를 중립 위치로 되돌릴 필요가 있다. 따라서, 조향 제어 장치는, 차량의 시동이 온(on)되었을 때의 랙 위치에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하고, 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 위치하지 않는 경우, 차량의 운전자가 차량의 조향 상태를 중립 상태로 되돌릴 수 있도록, 스티어링 휠에 표시되는 발광 부분을 스티어링 휠의 중심 위치에서 중립 위치로 이동시킬 수 있다.
일 실시예에서, 본 개시의 조향 제어 장치는, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는 경우, 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는다는 것을 알리는 신호를 출력하는 신호 출력 단계(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 여기서 신호 출력 단계에서 조향 제어 장치는 스티어링 휠에 스티어링 휠의 중심 위치를 표시하는 것을 제외한, 스티어링 휠의 진동 알림, 소리 알림, 차량의 대시보드에 표시되는 점등 알림 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 개시의 조향 제어 장치는, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는 경우, 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치로 이동하도록 스티어링 휠을 회전시키는 스티어링 휠 회전 제어 단계(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있다. 스티어링 휠 회전 제어 단계에서 조향 제어 장치는, 차량의 운전자의 수동적인 스티어링 휠의 회전 없이 자동으로 스티어링 휠을 회전시켜 차량의 조향 방향이 중립 상태가 될 수 있도록 제어할 수 있다.
다른 실시예에서, 조향 제어 장치는, 랙의 위치에 대응하는 스티어링 휠의 위치가 스티어링 휠의 물리적 중앙 위치와 일치하지 않는 경우, 스티어링 휠의 회전에 대한 출력 기구로의 피드백을 중지하고, 스티어링 휠의 물리적 중앙 위치가 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 위치와 일치하도록 스티어링 휠을 회전시킬 수 있다. 여기서 스티어링 휠의 물리적 중앙 위치는 차량의 설계 시에 랙의 위치와 스티어링 휠의 위치가 동기화된 상태에서의 위치를 나타낸다.
앞서 설명한 신호 출력 단계 및 스티어링 휠 회전 제어 단계는 스티어링 휠 표시 단계와 동시에 또는 그 전에 또는 그 후에 조향 제어 장치에 의해 실행될 수 있다. 즉, 신호 출력 단계 및 스티어링 휠 회전 제어 단계는 스티어링 휠 회전각 결정 단계 이후에 스티어링 휠 표시 단계와 독립적으로 수행될 수 있다.
본 개시의 조향 반력 제공 단계(S1340)에서 조향 제어 장치는 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공한다. 즉, 조향 제어 장치는 스티어링 휠의 중심 위치에 따른 모터 전류를 결정하고, 해당 모터 전류를 반력 모터에 제공함으로써 조향 반력을 제공할 수 있다.
스티어링 휠의 위치가 중립 위치에 있는 경우, 모터 전류 값이 가장 작다. 그리고 스티어링 휠의 위치가 좌측 또는 우측 방향으로 회전함에 따라 모터 전류 값이 커진다. 즉, 모터 전류 값에 따라 결정되는 조향 반력은 스티어링 휠의 위치에 따라 결정되며, 스티어링 휠의 위치가 특정 방향으로 편향됨에 따라 조향 반력이 커진다. 따라서 조향 제어 장치는 차량의 시동이 온(on)된 이후 검출되는 랙 위치에 따라 결정된 스티어링 휠의 위치를 기초로 모터 전류 값을 결정하고, 해당 모터 전류 값을 이용하여 조향 모터를 제어하여 조향 반력을 제공할 수 있다.
본 개시의 조향 제어 방법은, 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출하고, 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하고, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하고, 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공한다. 이로써, 차량의 시동이 오프(off)된 상태에서 외력에 의해 랙 또는 스티어링 휠의 위치가 변경되더라도 랙과 스티어링 휠의 위치를 동기화시킬 수 있다. 나아가, 랙 위치에 따라 변경된 스티어링 휠의 중심 위치에 대한 정보를 스티어링 휠에 표시하므로, 본 개시의 조향 제어 방법을 이용하는 차량의 운전자는 조향 제어를 효율적으로 수행할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 개시는 조향 제어 시스템을 개시한다. 본 개시의 조향 제어 시스템은, 차량의 시동이 온(on)된 이후, 랙 위치를 검출하는 출력 기구와, 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 전자 제어부와, 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하고, 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공하는 입력 기구를 포함한다.
입력 기구는 차량의 운전자로부터 차량에 대한 조향 제어 신호를 입력받고, 출력 기구는 입력 기구에서 입력된 조향 제어 신호에 따라 차량의 차륜을 제어한다.
구체적으로, 입력 기구, 즉, 스티어링 컬럼부는 스티어링 휠, 조향축, 스티어링 휠의 조향각을 검출하는 조향각 센서, 스티어링 휠 조향축의 토크를 감지하는 토크 센서, 스티어링 휠의 회전에 따른 반력 토크을 제공하는 반력 모터 등을 포함할 수 있다. 출력 기구는 차륜, 랙, 차륜의 회전각을 검출할 수 있는 조향 출력 센서, 보조력을 발생시켜 차륜이 회전되도록 하는 조향 모터, 조향 모터의 회전축의 위치를 감지하는 조향 모터 위치 센서, 랙의 위치를 감지하는 랙 위치 센서 등을 포함할 수 있다.
전자 제어부는, 하드웨어적으로, 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors) (예를 들어, 컴퓨터(computer) 등) 등과 같이, 데이터의 처리 및 기타 기능을 수행할 수 있는 전기적 구성 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
본 개시의 조향 제어 시스템에 따르면, 출력 기구는, 차량의 시동이 온(on)된 이후, 랙 위치를 검출하고 검출된 랙 위치 정보를 전자 제어부로 전달한다. 전자 제어부는 출력 기구로부터 랙 위치 정보를 수신하고, 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하고, 스티어링 휠의 회전각 정보를 입력 기구에 전달한다. 입력 기구는 스티어링 휠의 회전각에 따른 스티어링 휠의 중심 위치를 스티어링 휠에 표시하고, 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공한다. 이로써, 차량의 시동이 오프(off)된 상태에서 외력에 의해 랙 또는 스티어링 휠의 위치가 변경되더라도 랙과 스티어링 휠의 위치를 동기화시킬 수 있다. 나아가, 랙 위치에 따라 변경된 스티어링 휠의 중심 위치에 대한 정보를 스티어링 휠에 표시하므로, 본 개시의 조향 제어 시스템을 포함하는 차량의 운전자는 조향 제어를 효율적으로 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 "시스템", "프로세서", "컨트롤러", "컴포넌트", "모듈", "인터페이스", "모델", "유닛" 등의 용어는 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 중인 소프트웨어를 의미할 수 있다. 예를 들어, 전술한 구성요소는 프로세서에 의해서 구동되는 프로세스, 프로세서, 컨트롤러, 제어 프로세서, 개체, 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 컨트롤러 또는 프로세서에서 실행 중인 애플리케이션과 컨트롤러 또는 프로세서가 모두 구성 요소가 될 수 있다. 하나 이상의 구성 요소가 프로세스 및/또는 실행 스레드 내에 있을 수 있으며 구성 요소는 한 시스템에 위치하거나 두 대 이상의 시스템에 배포될 수 있다.
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 개시가 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 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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Claims (20)

  1. 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출하는 랙 위치 검출부;
    상기 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 스티어링 휠 회전각 결정부;
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 상기 스티어링 휠의 중심 위치를 상기 스티어링 휠에 표시하는 스티어링 휠 표시부; 및
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공하는 조향 반력 제공부를 포함하되,
    상기 조향 반력 제공부는,
    상기 랙 위치에 따라 결정된 스티어링 휠의 위치를 기초로 전류 값을 결정하고, 상기 전류 값을 이용하여 조향 모터를 제어하여 조향 반력을 제공하는 조향 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스티어링 휠 회전각 결정부는,
    상기 랙 위치, 편측 랙 임계값, 및 편측 스티어링 휠 임계값을 기초로 상기 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스티어링 휠의 회전각은,
    상기 편측 랙 임계값에 대응되는 상기 스티어링 휠의 회전각보다 작거나 같도록 결정되는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스티어링 휠 표시부는,
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따라 상기 스티어링 휠의 중심 위치를 복수 개의 서로 다른 색상 중 어느 하나로 상기 스티어링 휠에 표시하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스티어링 휠 표시부는,
    상기 스티어링 휠의 회전각이 N개의 회전각 범위 중 어느 회전각 범위에 속하는지 판단하고,
    상기 스티어링 휠의 회전각이 속하는 회전각 범위의 색상으로 상기 스티어링 휠의 중심 위치를 상기 스티어링 휠에 표시하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스티어링 휠 표시부는,
    상기 랙 위치가 편측 랙 임계값에 위치하고, 상기 랙 위치가 상기 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 상기 스티어링 휠이 회전하는 경우, 상기 복수 개의 서로 다른 색상과 상이한 색상으로 상기 스티어링 휠에 표시하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조향 반력 제공부는,
    상기 편측 랙 임계값에 대응되는 상기 스티어링 휠의 회전각과 같은 조향 반력을 제공하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스티어링 휠 표시부는,
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 상기 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치로 되돌아갈 수 있도록, 상기 스티어링 휠의 중심 위치에서 중립 위치로 표시 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 상기 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는 경우, 상기 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는다는 것을 알리는 신호를 출력하는 신호 출력부를 더 포함하는 조향 제어 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 상기 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는 경우, 상기 스티어링 휠의 중심 위치가 상기 중립 위치로 이동하도록 상기 스티어링 휠을 회전시키는 스티어링 휠 회전 제어부를 더 포함하는 조향 제어 장치.
  11. 차량의 시동이 온(on)된 이후, 출력 기구의 랙 위치를 검출하는 랙 위치 검출 단계;
    상기 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 스티어링 휠 회전각 결정 단계;
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 상기 스티어링 휠의 중심 위치를 상기 스티어링 휠에 표시하는 스티어링 휠 표시 단계; 및
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공하는 조향 반력 제공 단계를 포함하되,
    상기 조향 반력 제공 단계는,
    상기 랙 위치에 따라 결정된 스티어링 휠의 위치를 기초로 전류 값을 결정하고, 상기 전류 값을 이용하여 조향 모터를 제어하여 조향 반력을 제공하는 조향 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스티어링 휠 회전각 결정 단계는,
    상기 랙 위치, 편측 랙 임계값, 및 편측 스티어링 휠 임계값을 기초로 상기 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 스티어링 휠의 회전각은,
    상기 편측 랙 임계값에 대응되는 상기 스티어링 휠 회전각보다 작거나 같도록 결정되는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 스티어링 휠 표시 단계는,
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따라 상기 스티어링 휠의 중심 위치를 복수 개의 서로 다른 색상 중 어느 하나로 상기 스티어링 휠에 표시하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스티어링 휠 표시 단계는,
    상기 스티어링 휠의 회전각이 N개의 회전각 범위 중 어느 회전각 범위에 속하는지 판단하고,
    상기 스티어링 휠의 회전각이 속하는 회전각 범위의 색상으로 상기 스티어링 휠의 중심 위치를 상기 스티어링 휠에 표시하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 스티어링 휠 표시 단계는,
    상기 랙이 편측 랙 임계값에 위치하고, 상기 랙 위치가 상기 편측 랙 임계값을 초과하는 방향으로 상기 스티어링 휠이 회전하는 경우, 상기 복수 개의 서로 다른 색상과 상이한 색상으로 상기 스티어링 휠에 표시하는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 스티어링 휠 표시 단계는,
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 상기 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치로 되돌아갈 수 있도록, 상기 스티어링 휠의 중심 위치에서 중립 위치로 표시 위치를 이동시키는 것을 특징으로 하는, 조향 제어 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 상기 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는 경우, 상기 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는다는 것을 알리는 신호를 출력하는 신호 출력 단계를 더 포함하는 조향 제어 방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 상기 스티어링 휠의 중심 위치가 중립 위치에 해당하지 않는 경우, 상기 스티어링 휠의 중심 위치가 상기 중립 위치로 이동하도록 상기 스티어링 휠을 회전시키는 스티어링 휠 회전 제어 단계를 더 포함하는 조향 제어 방법.
  20. 차량의 시동이 온(on)된 이후, 랙 위치를 검출하는 출력 기구;
    상기 랙 위치에 대응하는 스티어링 휠의 회전각을 결정하는 전자 제어부; 및
    상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 상기 스티어링 휠의 중심 위치를 상기 스티어링 휠에 표시하고, 상기 스티어링 휠의 회전각에 따른 조향 반력을 제공하는 입력 기구를 포함하되,
    상기 입력 기구는,
    상기 랙 위치에 따라 결정된 스티어링 휠의 위치를 기초로 전류 값을 결정하고, 상기 전류 값을 이용하여 조향 모터를 제어하여 조향 반력을 제공하는 조향 제어 시스템.
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