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KR102523442B1 - 조향제어장치 및 조향제어방법 - Google Patents

조향제어장치 및 조향제어방법 Download PDF

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KR102523442B1
KR102523442B1 KR1020160119012A KR20160119012A KR102523442B1 KR 102523442 B1 KR102523442 B1 KR 102523442B1 KR 1020160119012 A KR1020160119012 A KR 1020160119012A KR 20160119012 A KR20160119012 A KR 20160119012A KR 102523442 B1 KR102523442 B1 KR 102523442B1
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KR
South Korea
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steering
wheel
vehicle
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speed
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이현철
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에이치엘만도 주식회사
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

본 발명은 차량의 전륜과 후륜간 높이차이 및 전륜에 대응하는 휠의 속도와 후륜에 대응하는 휠의 속도간 휠속차이를 감지하는 제1감지부와; 조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지하는 제2감지부; 및 높이차이가 미리 설정된 제1정상범위를 벗어나고 휠속차이가 미리 설정된 제2정상범위를 벗어난 상태에서, 차량정보가 미리 설정된 제3정상범위에 포함되면 미리 설정된 보상토크를 출력하고 차량정보가 제3정상범위를 벗어나면 출력된 보상토크를 감소시키는 제어부를 포함하는 조향제어장치에 관한 것이다.

Description

조향제어장치 및 조향제어방법{STEERING CONTROL APPARATUS AND STEERING CONTROL METHOD}
본 발명은 조향제어장치를 제어하는 기술에 관한 것이다.
차량의 타이어가 슬립 각을 갖고 회전할 때, 코너링 포스의 작용점이 타이어의 접지 중심점과 일치하지 않기 때문에 접지 중심 주위에 슬립 각을 작게 하려는 방향으로 작용하는 토크인 셀프얼라이닝토크(Self-Aligning Torque, 이하 SAT로 통일)가 발생될 수 있다.
이와 같이 발생한 SAT는 조향장치를 조종하는 운전자로 하여금 피로감을 제공하는 문제점이 있다.
이에, 일반적인 조향제어장치는 조향장치에 모터를 더 설치하고, 상기 모터로 하여금 SAT를 보상하도록 제어함으로써, 상기 문제점을 해결할 수 있다.
하지만, 이러한 일반적인 조향제어장치는 측정된 SAT가 아닌 차량상태(조향각, 차속 등)에 기초하여 산출된 SAT를 보상하도록 제어할 수 있다.
이와 같이 동작하는 일반적인 조향제어장치는 차량의 타이어에 SAT가 존재하지 않더라도(차량이 방지턱 또는 홈을 주행하여 타이어가 지면에 닿지 않는 상황을 포함할 수 있음) SAT가 존재하는 것으로 산출하여 보상하는 문제점이 발생할 수 있다.
이와 같은 상황에 의하면, 조향장치의 조향감이 가볍게 되어, 운전자로 하여금 불안감을 제공할 수 있는 문제점이 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 차량이 방지턱 또는 홈을 주행하여 타이어가 지면에 닿지 않는 상황에서 발생하지 않는 SAT를 보상함으로써, 조향장치를 조종하는 필링(조향감)이 가볍게 되는 문제점을 해결할 수 있다.
일 측면에서, 본 발명은 차량의 전륜과 후륜간 높이차이 및 전륜에 대응하는 휠의 속도와 후륜에 대응하는 휠의 속도간 휠속차이를 감지하는 제1감지부와; 조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지하는 제2감지부; 및 높이차이가 미리 설정된 제1정상범위를 벗어나고 휠속차이가 미리 설정된 제2정상범위를 벗어난 상태에서, 차량정보가 미리 설정된 제3정상범위에 포함되면 미리 설정된 보상토크를 출력하고 차량정보가 제3정상범위를 벗어나면 출력된 보상토크를 감소시키는 제어부를 포함하는 조향제어장치를 제공한다.
다른 일 측면에서, 본 발명은 차량의 전륜과 후륜간 높이차이 및 전륜에 대응하는 휠의 속도와 후륜에 대응하는 휠의 속도간 휠속차이를 감지하는 단계와; 조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지하는 단계; 및 높이차이가 미리 설정된 제1정상범위를 벗어나고 휠속차이가 미리 설정된 제2정상범위를 벗어난 상태에서, 차량정보가 미리 설정된 제3정상범위에 포함되면 미리 설정된 보상토크를 출력하고 차량정보가 상기 제3정상범위를 벗어나면 출력된 보상토크를 감소시키는 제어단계를 포함하는 조향제어방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 타이어에 SAT가 존재하지 않더라도(차량이 방지턱 또는 홈을 주행하여 타이어가 지면에 닿지 않는 상황을 포함할 수 있음) 조향장치를 동일한 조향감으로 조작하도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 조향제어장치에 있어서 초래될 수 있는 문제점을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법의 동작을 설명하기 위한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법의 동작을 설명하기 위한 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 발명의 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 본질, 차례, 순서 또는 개수 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 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일반적인 조향제어장치에 있어서 초래될 수 있는 문제점을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
여기서, 도 1(A)는 일반적인 조향제어장치를 포함하는 차량(110)이 방지턱(10)을 포함하는 도로를 주행하는 경우에 대해; 제1시간(T1)에서의 차량(110a)과, 제2시간(T2)에서의 차량(110b) 및 제3시간(T3)에서의 차량(110c)를 도시한다. 상기 제1시간(T1)은 방지턱(10) 이전구간을 주행하는 시간을 의미하고, 상기 제2시간은 차량(110)의 타이어가 지면에 닿지 않는 방지턱(10) 직후구간을 주행하는 시간을 의미하며, 상기 제3시간은 차량(110)의 타이어가 지면에 닿으며 방지턱(10) 이후 구간을 주행하는 시간을 의미한다.
도 1(B)는 도 1(A)의 상황에서; 차량(110)의 타이어에 작용할 수 있는 SAT(Self Aligning Torque)를 시각(t)에 대해 도시한다.
상기 SAT는 타이어가 슬립 각을 갖고 회전할 때, 코너링 포스의 작용점이 타이어의 접지 중심점과 일치하지 않기 때문에 접지 중심 주위에 슬립 각을 작게 하려는 방향으로 작용하는 토크를 의미할 수 있다.
이에, 도 1(B)에서 볼 수 있는 바와 같이 차량(110)의 타이어가 지면에 닿지 않는 제2시간(T2)에서 SAT는 0값일 수 있다.
한편, 일반적인 조향제어장치는 타이어의 슬립각을 감지하고, 감지된 슬립각에 기초하여 SAT를 추정하며, 상기 추정된 SAT를 보상하도록 동작할 수 있다.
이와 같이 동작하는 일반적인 조향제어장치는, 도 1의 제2시간(T2)에서 SAT가 존재하는 것으로 추정하여 보상할 수 있다. 즉, 일반적인 조향제어장치는 제2시간(T2)에서 존재하지 않는 SAT를 보상하는 문제점이 있다. 이에, 조향감이 가볍게 되어 차량의 조향휠은 운전자로 하여금 초과 조종될 수 있어, 운전자는 불안감을 느낄 수 있다.
이하 도 2a에서는, 도 1에서 전술한 바와 같이 발생할 수 있는 문제점을 해결할 수 있는 본 발명의 조향제어장치에 대해 자세히 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치(200)는 차량의 전륜과 후륜간 높이차이 및 상기 전륜에 대응하는 휠의 속도와 상기 후륜에 대응하는 휠의 속도간 휠속차이를 감지하는 제1감지부(210)와; 조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지하는 제2감지부(220) 및; 감지된 높이차이가 미리 설정된 제1정상범위를 벗어나고 감지된 휠속차이가 미리 설정된 제2정상범위를 벗어나며 감지된 차량정보가 미리 설정된 제3정상범위에 포함되면 미리 설정된 보상토크를 출력하고, 감지된 차량정보가 상기 제3정상범위를 벗어나면 출력된 보상토크를 감소시키는 제어부(230)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제1감지부(210)는 차고센서(Automobile-height sensor)를 이용하여 차량의 전륜과 후륜간 높이차이를 감지할 수 있으며, 상기 전륜에 대응하는 휠(앞바퀴의 휠일 수 있음)에 설치된 휠속도센서(Wheel speed sensor)로부터 얻은 속도와 상기 후륜에 대응하는 휠(뒷바퀴의 휠일 수 있음)에 설치된 휠속도센서로부터 얻은 속도를 연산하여 휠속차이를 감지할 수 있다.
상기 차고센서는, 전자 제어 현가장치에서; 아래(low) 컨트롤 암과 센서 보디에 레버와 로드로 연결되어 자동차의 앞뒤에 각각 1개씩 설치되어, 레버의 회전량이 센서에 전달되어 자동차의 높이 변화에 따른 차축과 보디의 위치를 감지할 수 있다. 일반적으로, 앞에 설치되어 있는 차고센서에는 4개의 광단속기가 설치되고, 뒤에 설치되어 있는 차고센서에는 광단속기 3개가 설치될 수 있다.
상기 휠속도센서는, 앞뒤 4바퀴에 각각 설치되어 바퀴의 회전 속도를 톤 휠(tone wheel)과 센서에서의 자력선 변화로 감지하여 휠의 속도를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제2감지부(220)는 조향토크를 감지할 수 있는 토크센서 및 조향각속도를 감지할 수 있는 각속도센서를 이용하여 조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지할 수 있다.
상기 토크센서는, 토크를 측정하는 데는 동력 전달축을 제동 장치와 결합하여 그 일을 열 또는 전기 에너지의 형태로 방산시켜 그때의 제동량으로부터 구하는 방법과 동력 전달축의 비틀림 각이나 변형 등을 측정하는 방법이 있다. 전자는 흡수 동력계라 명명하며 전기, 물, 공기, 고체 마찰 동력계로 분류된다. 이와 달리, 후자는 토크미터라 명명하며 실제로 움직일 때의 전달 토크가 계측 가능한 특징이 있다. 이 토크 센서에는 자기 변형 토크 센서, 변형 게이지식 토크 센서, 위상차 검출형 토크 센서 등이 있다.
상기 각속도센서는, 단위 시간당의 각변위를 측정하기 위한 센서이다. 이에, 각속도는 회전각의 시간 미분이므로 각속도 센서와 회전각 센서는 공통되는 바가 많다. 또한, 속도 센서의 다수는 각속도 측정에 이용할 수 있다. 일반적으로 각속도센서로서, 인코더형의 센서가 많이 사용된다. 상기 인코더현의 센서는 회전체에 부착한 기어 형상의 요철이나 자석(자극)의 위치를 홀 소자, 자기 저항 소자, 픽업 코일, 위건드 와이어, 리드 스위치, 포토 커플러 등에 의하여 검출하여 비교적 간편하게 측정할 수 있는 장점이 있다. 또한, 레이저 자이로는 회전체 상에서 서로 역방향으로 나아가는 레이저의 위상차가 회전 각속도에 비례하는 것을 이용하여 광범위한 각속도를 측정할 수 있는 각속도센서로서, 정밀도가 비교적 높은 특징이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치(200)는 제1감지부(210)에서 감지된 높이차이 및 휠속차이 각각이 미리 설정된 제1정상범위 및 제2정상범위를 벗어난 상태에서, 제2감지부(220)에서 감지된 차량정보가 미리 설정된 제3정상범위에 포함되면 미리 설정된 보상토크를 출력하고 상기 제3정상범위를 벗어나면 출력된 보상토크를 감소시키는 제어부(230)를 포함할 수 있다.
상기 제1정상범위는, 차량이 방지턱을 주행하는 경우 발생할 수 있는 차량의 전륜과 후륜간 높이차이에 기초하여 최대치가 설정되고, 차량이 홈을 주행하는 경우 발생할 수 있는 상기 높이차이에 기초하여 최소치가 설정될 수 있다. 상기 홈은 도로 정비에 의해 발생되거나, 외부요인에 의한 도로 함몰 등에 의해 발생된 것일 수 있다.
즉, 제1감지부(210)에서 감지된 높이차이가 제1정상범위를 벗어남은 차량이 방지턱 위를 주행하거나, 홈 위를 주행하는 상황을 의미할 수 있다.
또한, 상기 제2정상범위는 차량의 상기 전륜에 대응하는 타이어가 지면과 떨어진 상황에서 발생할 수 있는 상기 휠속차이에 기초하여 제1한계치가 설정되는 범위일 수 있다. 일 예를 들어, 상기 휠속차이를 전륜에 대응하는 휠의 속도에서 후륜에 대응하는 휠의 속도로 정의한 상태에서, 전륜에 대응하는 타이어가 지면과 떨어짐에 따라 전륜에 대응하는 휠의 속도가 후륜에 대응하는 휠의 속도보다 빠를 수 있다. 이에 대한 실험데이터를 이용하여 제2정상범위의 최고치인 제1한계치를 설정할 수 있다. 또한, 후륜에 대응하는 타이어가 지면과 떨어짐에 따라 후륜에 대응하는 휠의 속도가 전륜에 대응하는 휠의 속도보다 빠를 수 있다. 이에 대한 실험데이터를 이용하여 상기 제2정상범위의 최저치인 제2한계치를 설정할 수 있다.
즉, 제1감지부(210)에서 감지된 휠속차이가 제2정상범위를 벗어남은 차량의 전륜에 대응하는 타이어 또는 후륜에 대응하는 타이어 중 하나가 지면과 떨어진 상황을 의미할 수 있다.
또한, 제3정상범위는 차량의 조향장치가 조작되는 경우 발생할 수 있는 조향토크의 범위 또는 조향각속도의 범위일 수 있다. 이에 대해 실험데이터에 기초하여 조향토크 또는 조향각속도 일 수 있다.
이와 달리, 제3정상범위는, 운전자가 조향장치를 조작하는 경우 발생될 수 있는 조향토크 또는 조향각속도를 학습하여 저장한 값일 수 있다.
더 나아가, 제어부(230)가 출력된 보상토크를 감소시킴에 있어서 일 예로, 출력된 보상토크에 비례하는 시간 동안 램프다운(Ramp-Down)할 수 있다.
또한, 제어부(230)가 출력하는 보상토크는 미리 실험을 통해 산출된 정보로서, 제1조향각 내지 제2조향각을 포함하는 제1영역에서는 상기 조향각에 비례하되, 상기 제2조향각을 초과하는 제2영역에서는 상기 조향각에 반비례할 수 있다. 이를 위해, 차량의 조향각을 감지할 수 있는 제3감지부가 더 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 동작할 수 있는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치(200)는 도 1에서 언급한 일반적인 조향제어장치에서 발생할 수 있는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치(200)에 따르면, 차량(110)의 타이어가 지면에 닿지 않는 제2시간(T2)에서 존재하지 않는 SAT에 대응하는 보상토크가 출력될 수 있다. 이에, 조향감은 유지될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치(200)는 차속이 미리 설정된 임계속도 이상인 경우에 동작할 수 있다. 일 예를 들어, 차속이 미리 설정된 임계속도 이상인 경우에만 높이차이와 미리 설정된 제1정상범위, 휠속차이와 미리 설정된 제2정상범위 및 차량정보와 미리 설정된 제3정상범위를 비교하여 동작할 수 있다.
상기 임계속도는, 차량이 방지턱 및 홈을 주행하여 차량의 타이어가 지면과 떨어질 수 있는 상황을 야기할 수 있는 속도로서, 미리 수행되어 산출된 실험데이터에 기초하여 설정될 수 있다.
이하 도 2b에서는, 도 2a에서 설명한 조향제어장치가 수행하는 동작인 조향제어방법에 대해 설명한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어방법은 전륜과 후륜간 높이차이 및 상기 전륜과 후륜간 휠속차이를 감지하는 단계(S200)와; 조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지하는 단계(S210) 및; 감지된 높이차이가 미리 설정된 제1정상범위를 벗어나고 감지된 휠속차이가 미리 설정된 제2정상범위를 벗어나며 감지된 차량정보가 미리 설정된 제3정상범위에 포함되면 미리 설정된 보상토크를 출력하고, 감지된 차량정보가 상기 제3정상범위를 벗어나면 출력된 보상토크를 감소시키는 제어단계(S220)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 높이차이 및 휠속차이를 감지하는 단계(S200)는 차고센서(Automobile-height sensor)를 이용하여 차량의 전륜과 후륜간 높이차이를 감지할 수 있으며, 상기 전륜에 대응하는 휠(앞바퀴의 휠일 수 있음)에 설치된 휠속도센서(Wheel speed sensor)로부터 얻은 속도와 상기 후륜에 대응하는 휠(뒷바퀴의 휠일 수 있음)에 설치된 휠속도센서로부터 얻은 속도를 연산하여 휠속차이를 감지할 수 있다.
상기 차고센서는, 전자 제어 현가장치에서; 아래(low) 컨트롤 암과 센서 보디에 레버와 로드로 연결되어 자동차의 앞뒤에 각각 1개씩 설치되어, 레버의 회전량이 센서에 전달되어 자동차의 높이 변화에 따른 차축과 보디의 위치를 감지할 수 있다. 일반적으로, 앞에 설치되어 있는 차고센서에는 4개의 광단속기가 설치되고, 뒤에 설치되어 있는 차고센서에는 광단속기 3개가 설치될 수 있다.
상기 휠속도센서는, 앞뒤 4바퀴에 각각 설치되어 바퀴의 회전 속도를 톤 휠(tone wheel)과 센서에서의 자력선 변화로 감지하여 휠의 속도를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 차량정보를 감지하는 단계(S210)는 조향토크를 감지할 수 있는 토크센서 및 조향각속도를 감지할 수 있는 각속도센서를 이용하여 조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지할 수 있다.
상기 토크센서는, 토크를 측정하는 데는 동력 전달축을 제동 장치와 결합하여 그 일을 열 또는 전기 에너지의 형태로 방산시켜 그때의 제동량으로부터 구하는 방법과 동력 전달축의 비틀림 각이나 변형 등을 측정하는 방법이 있다. 전자는 흡수 동력계라 명명하며 전기, 물, 공기, 고체 마찰 동력계로 분류된다. 이와 달리, 후자는 토크미터라 명명하며 실제로 움직일 때의 전달 토크가 계측 가능한 특징이 있다. 이 토크 센서에는 자기 변형 토크 센서, 변형 게이지식 토크 센서, 위상차 검출형 토크 센서 등이 있다.
상기 각속도센서는, 단위 시간당의 각변위를 측정하기 위한 센서이다. 이에, 각속도는 회전각의 시간 미분이므로 각속도 센서와 회전각 센서는 공통되는 바가 많다. 또한, 속도 센서의 다수는 각속도 측정에 이용할 수 있다. 일반적으로 각속도센서로서, 인코더형의 센서가 많이 사용된다. 상기 인코더현의 센서는 회전체에 부착한 기어 형상의 요철이나 자석(자극)의 위치를 홀 소자, 자기 저항 소자, 픽업 코일, 위건드 와이어, 리드 스위치, 포토 커플러 등에 의하여 검출하여 비교적 간편하게 측정할 수 있는 장점이 있다. 또한, 레이저 자이로는 회전체 상에서 서로 역방향으로 나아가는 레이저의 위상차가 회전 각속도에 비례하는 것을 이용하여 광범위한 각속도를 측정할 수 있는 각속도센서로서, 정밀도가 비교적 높은 특징이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어방법은 S200 단계에서 감지된 높이차이 및 휠속차이 각각이 미리 설정된 제1정상범위 및 제2정상범위를 벗어난 상태에서, S210 단계에서 감지된 차량정보가 미리 설정된 제3정상범위에 포함되면 미리 설정된 보상토크를 출력하고 상기 제3정상범위를 벗어나면 출력된 보상토크를 감소시키는 제어단계(S220)를 포함할 수 있다.
상기 제1정상범위는, 차량이 방지턱을 주행하는 경우 발생할 수 있는 차량의 전륜과 후륜간 높이차이에 기초하여 최대치가 설정되고, 차량이 홈을 주행하는 경우 발생할 수 있는 상기 높이차이에 기초하여 최소치가 설정될 수 있다. 상기 홈은 도로 정비에 의해 발생되거나, 외부요인에 의한 도로 함몰 등에 의해 발생된 것일 수 있다.
즉, 감지된 높이차이가 제1정상범위를 벗어남은 차량이 방지턱 위를 주행하거나, 홈 위를 주행하는 상황을 의미할 수 있다.
또한, 상기 제2정상범위는 차량의 상기 전륜에 대응하는 타이어가 지면과 떨어진 상황에서 발생할 수 있는 상기 휠속차이에 기초하여 제1한계치가 설정되는 범위일 수 있다. 일 예를 들어, 상기 휠속차이를 전륜에 대응하는 휠의 속도에서 후륜에 대응하는 휠의 속도로 정의한 상태에서, 전륜에 대응하는 타이어가 지면과 떨어짐에 따라 전륜에 대응하는 휠의 속도가 후륜에 대응하는 휠의 속도보다 빠를 수 있다. 이에 대한 실험데이터를 이용하여 제2정상범위의 최고치인 제1한계치를 설정할 수 있다. 또한, 후륜에 대응하는 타이어가 지면과 떨어짐에 따라 후륜에 대응하는 휠의 속도가 전륜에 대응하는 휠의 속도보다 빠를 수 있다. 이에 대한 실험데이터를 이용하여 상기 제2정상범위의 최저치인 제2한계치를 설정할 수 있다.
즉, 감지된 휠속차이가 제2정상범위를 벗어남은 차량의 전륜에 대응하는 타이어 또는 후륜에 대응하는 타이어 중 하나가 지면과 떨어진 상황을 의미할 수 있다.
또한, 제3정상범위는 차량의 조향장치가 조작되는 경우 발생할 수 있는 조향토크의 범위 또는 조향각속도의 범위일 수 있다. 이에 대해 실험데이터에 기초하여 조향토크 또는 조향각속도 일 수 있다.
이와 달리, 제3정상범위는, 운전자가 조향장치를 조작하는 경우 발생될 수 있는 조향토크 또는 조향각속도를 학습하여 저장한 값일 수 있다.
더 나아가, 제어단계(S220)가 출력된 보상토크를 감소시킴에 있어서 일 예로, 출력된 보상토크에 비례하는 시간 동안 램프다운(Ramp-Down)할 수 있다.
또한, 제어단계(S220)가 출력하는 보상토크는 미리 실험을 통해 산출된 정보로서, 제1조향각 내지 제2조향각을 포함하는 제1영역에서는 상기 조향각에 비례하되, 상기 제2조향각을 초과하는 제2영역에서는 상기 조향각에 반비례할 수 있다. 이를 위해, 차량의 조향각을 감지할 수 있는 제3감지부가 더 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 동작할 수 있는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어방법은 도 1에서 언급한 일반적인 조향제어장치에서 발생할 수 있는 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어방법에 따르면, 차량(110)의 타이어가 지면에 닿지 않는 제2시간(T2)에서 존재하지 않는 SAT에 대응하는 보상토크가 출력될 수 있다. 이에, 조향감은 유지될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어방법은 차속이 미리 설정된 임계속도 이상인 경우에 동작할 수 있다. 일 예를 들어, 차속이 미리 설정된 임계속도 이상인 경우에만 높이차이와 미리 설정된 제1정상범위, 휠속차이와 미리 설정된 제2정상범위 및 차량정보와 미리 설정된 제3정상범위를 비교하여 동작할 수 있다.
상기 임계속도는, 차량이 방지턱 및 홈을 주행하여 차량의 타이어가 지면과 떨어질 수 있는 상황을 야기할 수 있는 속도로서, 미리 수행되어 산출된 실험데이터에 기초하여 설정될 수 있다.
도 2a 및 도 2b 각각에서 전술한 바와 같이 동작할 수 있는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법의 동작에 대해 도 3 내지 도 5를 이용하여 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치의 제1감지부 및 조향제어방법의 전륜과 후륜간 높이차이 및 휠속차이를 감지하는 단계에서 차량의 전륜과 후륜간 높이차이 및 상기 전륜에 대응하는 휠의 속도와 상기 후륜에 대응하는 휠의 속도간 휠속차이를 감지할 수 있다(S300).
일 예를 들어, S300 단계에서 제1감지부 및 전륜과 후륜간 높이차이 및 휠속차이를 감지하는 단계는 차고센서(Automobile-height sensor)를 이용하여 차량의 전륜과 후륜간 높이차이를 감지할 수 있으며, 상기 전륜에 대응하는 휠(앞바퀴의 휠일 수 있음)에 설치된 휠속도센서(Wheel speed sensor)로부터 얻은 속도와 상기 후륜에 대응하는 휠(뒷바퀴의 휠일 수 있음)에 설치된 휠속도센서로부터 얻은 속도를 연산하여 휠속차이를 감지할 수 있다.
이후, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치의 제2감지부 및 조향제어방법의 차량정보를 감지하는 단계에서 조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지할 수 있다(S310).
일 예를 들어, S310 단계에서 조향토크를 감지할 수 있는 토크센서 및 조향각속도를 감지할 수 있는 각속도센서를 이용하여 조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지할 수 있다.
이후, 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치의 제어부 및 조향제어방법의 제어단계에서 S300 단계에서 감지된 높이차이가 미리 설정된 제1정상범위를 벗어나는지 판단할 수 있다(S320).
S320 단계는 차량이 방지턱 위를 주행하거나, 홈 위를 주행하는 상황인지를 판단하는 단계일 수 있다. 이를 위해, 제1정상범위는, 차량이 방지턱을 주행하는 경우 발생할 수 있는 차량의 전륜과 후륜간 높이차이에 기초하여 최대치가 설정되고, 차량이 홈을 주행하는 경우 발생할 수 있는 상기 높이차이에 기초하여 최소치가 설정될 수 있다.
S320 단계에서, 높이차이가 미리 설정된 제1정상범위를 벗어나는 것으로 판단되면(YES), 제어부 및 제어단계는 S300 단계에서 감지된 휠속차이가 미리 설정된 제2정상범위를 벗어나는지 더 판단할 수 있다(S330).
S330 단계는 차량의 전륜에 대응하는 타이어 또는 후륜에 대응하는 타이어 중 하나가 지면과 떨어진 상황인지를 판단하기 위함일 수 있다. 이를 위해, 제2정상범위는 차량의 전륜에 대응하는 타이어가 지면과 떨어진 상황에서 발생할 수 있는 상기 휠속차이에 기초하여 제1한계치와 차량의 후륜에 대응하는 타이어가 지면과 떨어진 상황에서 발생할 수 있는 휠속차이에 기초하여 제2한계치를 갖는 범위일 수 있다.
S330 단계에서, 휠속차이가 미리 설정된 제2정상범위를 벗어나는 것으로 판단되면(YES), 제어부 및 제어단계는 S310 단계에서 감지된 차량정보가 미리 설정된 제3정상범위를 벗어나는지 판단할 수 있다(S340).
S340 단계는 차량의 조향장치가 조작되는지를 판단하기 위함일 수 있다. 이를 위해, 제3정상범위는 차량의 조향장치가 조작되는 경우 발생할 수 있는 조향토크의 범위 또는 조향각속도의 범위일 수 있다.
S340 단계에서 차량정보가 제3정상범위를 벗어나지 않는 것으로 판단되면(NO), 제어부 및 제어단계는 미리 설정된 보상토크를 출력할 수 있다(S350). 상기 보상토크는 차량이 홈 또는 방지턱을 주행하여 타이어가 지면과 떨어짐에 따라 SAT가 0(제로)가 됨을 보상하는 토크를 의미할 수 있다.
이와 달리, S340 단계에서 차량정보가 제3정상범위를 벗어나는 것으로 판단되면(YES), 제어부 및 제어단계는 출력된 보상토크를 감소시킬 수 있다(S360). 즉, S360 단계는 출력된 보상토크(이전 주기동작에서 S350 단계를 통해 출력된 값일 수 있음)를 감소시킴으로써, 조향장치가 쉽게 조작되도록 함일 수 있다.
도시한 도 3과 같이 동작하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법은 도 1에서 언급한 일반적인 조향제어장치에서 발생할 수 있는 문제점을 해결할 수 있으며, 필요(운전자로부터 조향장치가 조작되는 경우)에 따라 조향장치가 쉽게 조작하도록 하는 효과가 있다.
이하 도 4 및 도 5를 설명함에 있어, 도 3과 유사한 부분 또는 동일한 부분에 대해서는 간략하게 설명한다. 이에, 도 4 및 도 5를 이해함에 있어 도 3에서 설명한 내용을 더 참조할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법의 동작을 설명하기 위한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법 각각은 조향각을 감지하는 제3감지부 및 조향각을 감지하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이에 제어부 및 제어단계는 감지된 조향각에 대응되는 보상토크를 출력할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1감지부 및 전륜과 후륜간 높이차이 및 휠속차이를 감지하는 단계에서 차량의 전륜과 후륜간 높이차이 및 상기 전륜에 대응하는 휠의 속도와 상기 후륜에 대응하는 휠의 속도간 휠속차이를 감지하고(S300), 제2감지부 및 차량정보를 감지하는 단계에서 조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지할 수 있다(S310). 또한, 제3감지부 및 조향각을 감지하는 단계에서 조향각을 감지할 수 있다(S400).
이후, 제어부 및 제어단계에서 높이차이가 미리 설정된 제1정상범위를 벗어나는지 판단하여(S320) YES로 판단되고, 휠속차이가 미리 설정된 제2정상범위를 벗어나는지 판단하여(S330) YES로 판단되며, 차량정보가 제3정상범위를 벗어나는지 판단하여(S340) NO로 판단되면, S400 단계에서 감지된 조향각에 대응되는 보상토크를 출력할 수 있다(S350a). S350a 단계에서 출력되는 보상토크는 미리 설정된 제1조향각 내지 제2조향각을 포함하는 제1영역에서는 상기 조향각에 비례하되, 상기 제2조향각을 초과하는 제2영역에서는 상기 조향각에 반비례할 수 있다.
이와 달리, S340 단계에서 YES로 판단되면 제어부 및 제어단계에서 출력된 보상토크를 감소시킬 수 있다(S360).
도시한 도 4와 같이 동작하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법은 감지된 조향각에 대응되는 보상토크를 감지함으로써, 도 1에서 언급한 일반적인 조향제어장치에서 발생할 수 있는 문제점을 보다 정확하게 해결할 수 있는 효과가 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법의 동작을 설명하기 위한 또 다른 일 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법은 차속이 미리 설정된 임계속도 이상인 경우에 동작할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1감지부 및 전륜과 후륜간 높이차이 및 휠속차이를 감지하는 단계에서 차량의 전륜과 후륜간 높이차이 및 상기 전륜에 대응하는 휠의 속도와 상기 후륜에 대응하는 휠의 속도간 휠속차이를 감지하고(S300), 제2감지부 및 차량정보를 감지하는 단계에서 조향토크, 조향각속도 및 차속 중 적어도 하나인 차량정보를 감지할 수 있다(S310). 일 예를 들어, S310 단계는 차속센서를 이용하여 차속을 더 감지할 수 있다.
상기 차속센서는, 차속을 측정하기 위한 센서로서, 스피드 미터(속도계) 내의 회전자석 부근에 장착되거나 리드 스위치에 의해 차속에 비례한 회수의 ON, OFF 신호를 만들고 차속을 검출하는 리드 스위치식 차속센서와; 스피드 미터 내의 발광 다이오드와 포토트랜지스터를 대향시켜서 조합하는 포토커플러와 스피드 미터 케이블로 구동되는 차광판(날개차)에 의해 차속을 검출하는 광전식 차속센서와; 트랜스미션에 설치되어 있고, 차속 센서에는 마그넷과 IC가 내장되어, 트랜스미션에 스피드 미터나 미터 드블링 기어의 회전은 회전축을 통하여 마그넷으로 전달되고, 마그넷의 회전에 의한 자계(磁界)의 변화를 IC로 감지하여 차속을 검출하는 전자식 차속센서가 있다.
이후, 제어부 및 제어단계는 S310 단계에서 감지된 차속이 미리 설정된 임계속도 이상인지를 판단할 수 있다(S500). 상기 임계속도는, 차량이 방지턱 및 홈을 주행하여 차량의 타이어가 지면과 떨어질 수 있는 상황을 야기할 수 있는 속도로서, 미리 수행되어 산출된 실험데이터에 기초하여 설정될 수 있다.
이에, S500 단계에서 차속이 미리 설정된 임계속도 이상으로 판단되면(YES), 제어부가 높이차이가 미리 설정된 제1정상범위를 벗어나는지 판단하여(S320) YES로 판단되면, 휠속차이가 미리 설정된 제2정상범위를 벗어나는지 판단하여(S330) YES로 판단되면, 차량정보가 미리 설정된 제3정상범위를 벗어나는지 판단하여(S340) NO로 판단되면, 제어부는 보상토크를 출력할 수 있다(S350).
이와 달리, S340 단계에서 YES로 판단되면, 제어부는 출력된 보상토크를 감소시킬 수 있다(S360).
도시된 도 5와 같이, 차속이 임계속도 이상인지를 판단하는 단계(S500)는 제어부의 동작 이전에 수행될 수 있으나 이에 제한하지 않는다. 즉, 차속이 임계속도 이상인지를 판단하는 단계(S500)는 제1감지부 및 전륜과 후륜간 높이차이 및 휠속차이를 감지단계 또는 제2감지부 및 차량정보를 감지하는 단계의 동작 이전에 수행될 수 있다.
도시된 도 5와 같이 동작하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조향제어장치 및 조향제어방법은 차량이 방지턱 및 홈을 주행하여 차량의 타이어가 지면과 떨어질 수 있는 상황에서만 동작할 수 있는 효과가 있다. 이로써, S320 단계 및 S330 단계를 수행하지 않고(도 5의 경우), 차량의 타이어가 지면과 떨어질 수 있는 상황인지 판단할 수 있는 효과가 있다. 만약, S500 단계가 제어부 이전이 아닌 제1감지부 또는 제2감지부 이전에 동작하는 경우, 이러한 효과는 더 클 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 차량의 전륜과 후륜간 높이차이 및 상기 전륜에 대응하는 휠의 속도와 상기 후륜에 대응하는 휠의 속도간 휠속차이를 감지하는 제1감지부;
    조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지하는 제2감지부; 및
    상기 높이차이가 미리 설정된 제1정상범위를 벗어나고 상기 휠속차이가 미리 설정된 제2정상범위를 벗어난 상태에서, 상기 차량정보가 미리 설정된 제3정상범위에 포함되면 미리 설정된 보상토크를 출력하고 상기 차량정보가 상기 제3정상범위를 벗어나면 출력된 상기 보상토크를 감소시키는 제어부를 포함하는 조향제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    출력된 보상토크에 비례하는 시간 동안 램프다운하여 상기 보상토크를 감소시키는 조향제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    조향각을 감지하는 제3감지부를 더 포함하고,
    상기 보상토크는,
    미리 설정된 제1조향각 내지 제2조향각을 포함하는 제1영역에서는 상기 조향각에 비례하되, 상기 제2조향각을 초과하는 제2영역에서는 상기 조향각에 반비례하는 조향제어장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2감지부는, 상기 차량의 속도인 차속을 더 감지하고,
    상기 제어부는,
    상기 차속이 미리 설정된 임계속도 이상인 경우에 동작하는 조향제어장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1정상범위는,
    상기 차량이 방지턱을 포함하는 언덕을 주행하는 경우 발생할 수 있는 상기 높이차이에 기초하여 최대치가 설정되는 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1정상범위는,
    상기 차량이 홈을 포함하는 도로를 주행하는 경우 발생할 수 있는 상기 높이차이에 기초하여 최소치가 설정되는 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2정상범위는,
    상기 차량의 상기 전륜에 대응하는 타이어가 지면과 떨어진 상황에서 발생할 수 있는 상기 휠속차이에 기초하여 제1한계치가 설정되는 범위인 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제2정상범위는,
    상기 차량의 상기 후륜에 대응하는 타이어가 지면과 떨어진 상황에서 발생할 수 있는 상기 휠속차이에 기초하여 제2한계치가 설정되는 범위인 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제3정상범위는,
    상기 차량의 조향장치가 조작되는 경우 발생할 수 있는 상기 차량정보로 설정되는 범위인 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  10. 차량의 전륜과 후륜간 높이차이 및 상기 전륜에 대응하는 휠의 속도와 상기 후륜에 대응하는 휠의 속도간 휠속차이를 감지하는 단계;
    조향토크 및 조향각속도 중 적어도 하나인 차량정보를 감지하는 단계; 및
    상기 높이차이가 미리 설정된 제1정상범위를 벗어나고 상기 휠속차이가 미리 설정된 제2정상범위를 벗어난 상태에서, 상기 차량정보가 미리 설정된 제3정상범위에 포함되면 미리 설정된 보상토크를 출력하고 상기 차량정보가 상기 제3정상범위를 벗어나면 출력된 상기 보상토크를 감소시키는 제어단계를 포함하는 조향제어방법.
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