KR102167906B1 - 조향 제어 장치 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템 - Google Patents

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control signal
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박선홍
태현철
정민우
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주식회사 만도
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Abstract

본 개시는 조향 제어 장치 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시에 따른 조향 제어 장치는 적어도 하나의 제1 통신 버스를 통해 조향 액추에이터와 연결되는 제1 컨트롤러 및 적어도 하나의 제2 통신 버스를 통해 조향 액추에이터와 연결되고, 적어도 하나의 제3 통신 버스를 통해 제1 컨트롤러와 연결되는 제2 컨트롤러를 포함한다.

Description

조향 제어 장치 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템{Apparatus for controlling steering and System for assisting steering including it}
본 개시는 조향 제어 장치 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템에 관한 것이다.
차량의 조향 보조 시스템은 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 시스템이다.
이러한 조향 보조 시스템은 유압식 동력 보조 조향 장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)와 전자식 동력 보조 조향 장치(EPS: Electric Power Steering Apparatus)등으로 구현된다.
최근 조향 보조 시스템에는 시스템에 포함된 특정 구성이 페일(fail)인 경우를 대비하여, 특정 구성과 동일한 구성을 추가한 리던던트 시스템을 적용하고, 이러한 리던던트 시스템에 기반하여 페일 세이프티(fail safety)를 구현하고 있으며, 보다 안정적으로 페일 세이프티를 구현하기 위한 기술 개발이 증대되고 있다.
이러한 배경에서, 본 개시는 통신 버스가 고장나더라도 다른 통신 경로를 통해 계속 조향 액추에이터를 제어함으로써 일시적인 성능 저하 없이 안정적인 제어를 수행할 수 있는 조향 제어 장치 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 개시는 통신 버스가 고장나더라도 제어의 단절 없이 계속해서 조향 보조력을 제공함으로써 운전자가 느끼는 주행 이질감을 최소화할 수 있는 조향 제어 장치 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 개시는 통신 버스를 효율적으로 배치하고, 고도의 집적화를 달성함으로써 차량을 경량화하고 제조 단가를 절감하는 조향 제어 장치 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템을 제공하고자 한다.
전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 차량의 조향을 제어하는 조향 제어 장치에 있어서, 적어도 하나의 제1 통신 버스를 통해 조향 액추에이터와 연결되는 제1 컨트롤러 및 적어도 하나의 제2 통신 버스를 통해 조향 액추에이터와 연결되고, 적어도 하나의 제3 통신 버스를 통해 제1 컨트롤러와 연결되는 제2 컨트롤러를 포함하되, 제1 컨트롤러 및 제2 컨트롤러 중 적어도 하나는, 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받아 조향 제어값을 연산하여 조향 제어값을 지시하는 제어 신호를 생성하고, 조향 액추에이터에 연결된 적어도 하나의 통신 버스의 페일(fail) 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 정상 상태의 통신 버스를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는 차량의 조향을 제어하는 조향 제어 장치에 있어서, 제1 통신 버스를 통해 조향 액추에이터 및 제2 컨트롤러와 연결되는 제1 컨트롤러 및 제2 통신 버스를 통해 조향 액추에이터 및 제1 컨트롤러와 연결되는 제2 컨트롤러를 포함하되, 제1 컨트롤러 및 제2 컨트롤러 중 적어도 하나는, 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받아 조향 제어값을 연산하여 조향 제어값을 지시하는 제어 신호를 생성하고, 제1 통신 버스 및 제2 통신 버스 중 어느 하나의 페일(fail) 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 정상 상태의 통신 버스를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 개시는 제1 통신 버스를 통해 조향 액추에이터와 연결되는 제1 컨트롤러와, 제2 통신 버스를 통해 제1 컨트롤러와 연결되는 제2 컨트롤러를 포함하는 조향 제어 장치와, 조향 제어 장치로부터 제어 신호를 입력받아 구동하는 조향 액추에이터 및 조향 제어 장치와 조향 액추에이터를 연결하는 적어도 하나의 공용 통신 버스를 포함하되, 제1 컨트롤러는, 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받고, 조향 제어 값을 연산하여 조향 제어값을 지시하는 제어 신호를 생성하고, 제1 통신 버스의 페일(fail) 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 정상 상태의 제1 통신 버스 및 공용 통신 버스 중 적어도 하나를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 보조 시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 통신 버스가 고장나더라도 다른 통신 경로를 통해 계속 조향 액추에이터를 제어함으로써 일시적인 성능 저하 없이 안정적인 제어를 수행할 수 있는 조향 제어 장치 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 통신 버스가 고장나더라도 제어의 단절 없이 계속해서 조향 보조력을 제공함으로써 운전자가 느끼는 주행 이질감을 최소화할 수 있는 조향 제어 장치 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 통신 버스를 효율적으로 배치하고, 고도의 집적화를 달성함으로써 차량을 경량화하고 제조 단가를 절감하는 조향 제어 장치 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시에 따른 조향 제어 장치, 조향 액추에이터 및 공용 통신 버스를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시에 따른 조향 제어 장치의 제1 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 조향 제어 장치가 제어 신호를 출력하는 제1 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 조향 제어 장치가 제어 신호를 출력하는 제2 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 6은 제1 실시예에 따른 조향 제어 장치가 제어 신호를 출력하는 제3 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 7은 제1 실시예에 따른 조향 제어 장치가 제어 신호를 출력하는 제4 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 8은 제1 실시예에 따른 조향 제어 장치에 포함된 컨트롤러가 페일인 경우에 수행하는 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 개시에 따른 조향 제어 장치의 제2 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 10은 제2 실시예에 따른 조향 제어 장치가 제어 신호를 출력하는 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 11은 본 개시에 따른 조향 제어 장치의 제3 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 12는 제3 실시예에 따른 조향 제어 장치가 제어 신호를 출력하는 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 13은 제3 실시예에 따른 조향 제어 장치에 포함된 컨트롤러가 페일인 경우에 수행하는 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 14는 본 개시에 따른 조향 제어 장치의 제4 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 15는 제4 실시예에 따른 조향 제어 장치가 제어 신호를 출력하는 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 16은 제4 실시예에 따른 조향 제어 장치에 포함된 컨트롤러가 페일인 경우에 수행하는 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 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.
도 1은 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(1)을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(1)은 운전자가 쉽게 조향할 수 있도록 조향력을 보조해주는 시스템을 의미한다.
이러한 조향 보조 시스템(1)은 구동 방식에 따라 펌프를 돌려 유압을 발생시켜서 조향 보조력을 제공하는 유압식(Hydraulic Power Steering; HPS)과 모터를 구동시켜 조향 보조력을 제공하는 전동식(Electronic Power Steering; EPS) 등이 있을 수 있다. 이하, 본 명세서에서는 편의상 전동식 조향 보조 시스템(1)을 기준으로 본 개시를 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 조향 보조 시스템(1)은 입력 액추에이터(10)와 조향 액추에이터(20) 간의 기계적 연결 부재로 결합되어 있는지 여부에 따라 기계식 조향 보조 시스템(1), 스티어 바이 와이어(Steer-by-Wire; SbW) 시스템 등으로 구분될 수 있다.
기계식 조향 보조 시스템(1)은 입력 액추에이터(10)와 조향 액추에이터(20)가 기계적 연결 부재를 통해 기계적으로 연결된 조향 보조 시스템(1)을 의미할 수 있다. 이러한 기계식 조향 보조 시스템(1)에 의하면, 운전자가 스티어링 휠(11)을 회전하여 발생된 회전력(토크, torque)이 기계적인 동력 전달 장치나, 기계적 연결 부재(예를 들어, 링키지, 조향축, 유니버셜 조인트 등)를 통해 조향 액추에이터(20)에 전달되어 바퀴(23)가 조타될 수 있다.
한편, SbW 시스템은 기계적인 동력 전달 장치 대신에 와이어, 케이블 등을 통해 입력 액추에이터(10)와 조향 액추에이터(20)가 전기적으로 연결된 조향 보조 시스템(1)을 의미할 수 있다. 이러한 SbW 시스템에 의하면, 입력 액추에이터(10)가 스티어링 휠의 조향각을 감지하고, 조향각에 대한 조향 제어값(예를 들어, 목표 랙 스트로크값)을 계산하며, 조향 제어값을 지시하는 전기적 신호를 조향 액추에이터(20)에 출력하고, 조향 액추에이터(20)가 구동할 수 있다.
본 명세서에서의 조향 보조 시스템(1)은 편의상 SbW 시스템인 것으로 하여 본 개시를 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시에 따른 조향 보조 시스템(1)은 입력 액추에이터(10) 및 조향 액추에이터(20) 등을 포함할 수 있다. 도시하지 않았지만, 조향 보조 시스템(1)이 SbW 시스템인 경우, 입력 액추에이터(10)와 조향 액추에이터(20)는 와이어, 케이블 등과 같은 전기적 연결 부재로 연결될 수 있다.
입력 액추에이터(10)는 운전자가 의도한 조향 정보(예를 들어, 스티어링 휠의 조향각)를 입력받고, 이에 대응되는 감지 신호를 생성하여 조향 액추에이터(20)에 출력하는 조향 입력 장치를 의미할 수 있다. 이러한 입력 액추에이터(10)는 스티어링 휠(11), 조향각 센서(12), 반력 모터(13), 운전자 토크 센서(14) 및 조향 제어 장치(15) 등을 포함할 수 있다.
조향각 센서(12)는 스티어링 휠(11)의 회전에 의해 발생하는 조향각을 감지할 수 있다. 구체적으로, 운전자가 스티어링 휠(11)을 잡고 회전시키는 경우, 조향각 센서(12)는 스티어링 휠(11)의 회전각도(조향각)을 감지하고, 감지된 조향각을 지시하는 감지 신호를 조향 제어 장치(15)에 출력할 수 있다.
반력 모터(13)는 조향 제어 장치(15)로부터 지령전류를 입력받아 스티어링 휠(11)에 반력을 부여할 수 있다. 구체적으로, 반력 모터(13)는 조향 제어 장치15)로부터 지령전류를 입력받고, 지령전류에 의해 지시되는 회전속도로 구동하여 반력 토크를 출력할 수 있다.
운전자 토크 센서(14)는 스티어링 휠(11)의 회전에 의해 발생하는 운전자 토크를 감지할 수 있다. 구체적으로, 운전자가 스티어링 휠(11)을 잡고 회전시키는 경우, 운전자 토크 센서(14)는 스티어링 휠(11)의 운전자 토크를 감지하고, 감지된 운전자 토크를 지시하는 감지 신호를 조향 제어 장치(15)에 출력할 수 있다. 여기서, 운전자 토크는 운전자의 스티어링 휠(11) 조작에 의해 발생하는 토크를 의미할 수 있다.
조향 제어 장치(15)는 조향을 제어하는 장치를 의미할 수 있다. 구체적으로, 조향 제어 장치(15)는 조향각 센서(12), 운전자 토크 센서(14)로부터 조향각, 운전자 토크를 지시하는 감지 신호를 입력받아 조향 제어값을 산출하고, 조향 제어값을 지시하는 제어 신호를 조향 액추에이터(20)에 출력할 수 있다.
여기서, 조향 제어값은 예를 들어, 목표 랙 스트로크값, 목표 랙 위치값 등을 의미할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 조향 제어 장치(15)는 조향 액추에이터(20)에서 실제 출력된 동력 정보를 피드백받아 반력 제어값을 산출하고, 반력 제어값을 지시하는 제어 신호를 입력 액추에이터(10)에 출력하여, 운전자에게 조향감(steering feeling)을 제공할 수 있다.
이러한 조향 제어 장치(15)는 전자 제어 유닛(Electronic Controller Unit; ECU), 마이컴 등과 같은 전자 제어 장치로 구현될 수 있다. 또한, 조향 제어 장치(15)는 도 1에 도시된 바와 같이, 입력 액추에이터(10)에 포함될 수도 있고, 별개의 장치로 분리되어 차량(미도시)에 배치될 수도 있다.
조향 제어 장치(15)에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
조향 액추에이터(20)는 운전자의 의도대로 실제 차량이 조향하도록 구동하는 조향 출력 장치를 의미할 수 있다. 이러한 조향 액추에이터(20)는 조향 모터(21), 랙(22), 랙 위치 센서(24), 바퀴(23), 차속 센서(35) 등을 포함할 수 있다.
조향 모터(21)는 랙(22)을 축방향으로 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 조향 모터(21)는 조향 제어 장치(15)로부터 조향 제어값을 지시하는 제어 신호를 입력받아 구동하고, 랙(22)을 축방향으로 직선 운동하게 할 수 있다.
랙(22)은 조향 모터(21)의 구동에 의해 직선 운동을 수행할 수 있으며, 랙(22)의 직선 운동을 통해 바퀴(23)는 좌 또는 우로 조타된다.
랙 위치 센서(24)는 랙(22)의 위치를 감지할 수 있다. 구체적으로, 랙(22)이 직선 운동을 수행하여 스티어링 휠(11)이 중립 위치에 있을 때에 대응되는 위치로부터 이동하는 경우, 랙 위치 센서(24)는 랙(22)의 실제 위치를 감지하고, 랙(22)의 위치 감지값을 지시하는 감지 신호를 조향 제어 장치(15)에 출력할 수 있다.
여기서, 랙 위치 센서(24)는 랙(22)의 실제 이동 속도를 감지할 수 있다. 즉, 랙 위치 센서(24)는 랙(22)의 위치를 감지하고, 감지된 랙(22)의 위치를 시간에 대하여 미분하여 랙(22)의 이동 속도를 계산하며, 랙(22)의 이동 속도값을 지시하는 감지 신호를 조향 제어 장치(15)에 출력할 수 있다. 따라서, 랙 위치 센서(24)는 미분기(미도시)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 본 개시에 따른 조향 액추에이터(20)는 전자 제어 유닛(Electronic Controller Unit; ECU), 마이컴 등과 같은 전자 제어 장치를 더 포함할 수 있다. 전자 제어 장치를 포함하는 조향 액추에이터(20)는 조향 제어 장치(15)의 제어 신호를 입력받고, 그 제어 신호의 유효성을 검토하여 조향 모터(21)에 출력할 수 있다.
도시하지 않았지만, 본 개시에 따른 조향 보조 시스템(1)은 조향 컬럼, 피니언 기어, 차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서, 바퀴(23)의 조타각을 감지하는 조타각 센서, 차량의 헤딩각(Heading angle)을 감지하는 요레이트 센서, 조향 입력부와 조향 출력부를 분리하거나 결합 가능한 클러치(Clutch) 등을 더 포함할 수 있다.
이하에서는 조향 제어 장치와 조향 엑츄에이터 간의 신호 송수신 관계를 설명한다.
도 2는 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100), 조향 액추에이터(200) 및 공용 통신 버스를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)와 조향 액추에이터(200)는 상호 데이터, 신호 등을 송수신하기 위해 통신 버스(300)를 통해 직접적으로 연결될 수도 있고, 조향 보조 시스템(1)에 포함된 구성들과 상호 데이터나 신호 등을 교환하기 위해, 공용 통신 버스(Public Communication Bus, 400)를 통해 연결될 수도 있다.
공용 통신 버스(400)는 도 1에 도시된 입력 액추에이터(10), 조향 액추에이터(200) 등의 차량 통신 수단을 의미할 수 있으며, 조향 보조 시스템(1)에 포함된 각 구성들은 공용 통신 버스(400)를 통해 상호 데이터, 신호 등을 교환할 수 있다.
이러한 공용 통신 버스(400)는 신호의 제1 상태, 예를 들어 하이(High) 상태를 송수신하는 버스와 신호의 제2 상태, 예를 들어 로우(Low) 상태를 송수신하는 버스를 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 공용 통신 버스(400)는 케이블, 와이어 등에 포함될 수 있으며, CAN(controller Area Network), Ethernet, Flexray 등의 통신 수단에서 이용되는 버스일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 조향 제어 장치(100)는 통신 버스(300)의 페일 여부를 판단할 수 있다. 일 예로, 조향 제어 장치(100)가 통신 버스(300)를 통해 테스트 신호를 조향 액추에이터(200)에 송신하고, 조향 제어 장치(100)가 통신 버스(300)를 통해 조향 액추에이터(200)로부터 피드백 신호를 수신하면, 통신 버스(300)가 정상 상태인 것으로 판단하고, 피드백 신호가 수신되지 않으면, 통신 버스(300)가 페일인 것으로 판단한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)를 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)의 제1 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 도 1 및 도 2를 참조하여 전술한 조향 제어 장치(100)를 의미할 수 있다. 이러한 조향 제어 장치(100)는 복수의 컨트롤러를 포함하여 리던던트 시스템(Redundant System)을 구현할 수 있다. 예를 들어, 조향 제어 장치(100)는 제1 컨트롤러(110)와, 제2 컨트롤러(120) 등을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 3개 이상의 컨트롤러를 포함할 수도 있다.
여기서, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120)는 조향각 센서, 운전자 토크 센서로부터 조향각, 운전자 토크에 대한 정보를 입력받아 조향 제어값을 계산하고, 조향 액추에이터(200)에 포함된 조향 모터를 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
일 예로, 제1 컨트롤러(110)는 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받아 조향 제어값을 연산하여 조향 제어값을 지시하는 제어 신호를 생성한다.
제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120) 각각은 적어도 하나의 통신 버스를 통해 조향 액추에이터(200)와 연결되며, 통신 버스를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
일 예로, 제1 컨트롤러(110)는 적어도 하나의 제1 통신 버스(310)를 통해 조향 액추에이터(200)와 연결된다.
다른 예로, 제2 컨트롤러(120)는 적어도 하나의 제2 통신 버스(320)를 통해 조향 액추에이터(200)와 연결된다.
한편, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120) 간에는 적어도 하나의 통신 버스를 통해 연결되어, 내부 통신을 수행할 수 있다.
일 예로, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120)는 적어도 하나의 제3 통신 버스(330)를 통해 연결된다.
여기서, 통신 버스(Communication Bus)는 데이터, 신호 등을 송수신하기 위한 통신 경로를 의미할 수 있다. 통신 버스는 하나 이상일 수 있으며, 복수의 통신 버스는 동일한 우선 순위로 통신에 이용될 수 있고, 복수의 통신 버스 각각의 우선 순위가 서로 다를 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
이러한 통신 버스도 전술한 공용 통신 버스와 동일하게 CAN(controller Area Network), Ethernet, Flexray 등의 통신 수단에서 이용되는 버스를 의미할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120)는 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이 조향 액추에이터(200)에 연결된 적어도 하나의 통신 버스의 페일(fail) 여부를 판단할 수 있다.
일 예로, 제1 컨트롤러(110)는 제1 통신 버스(310)를 통해 테스트 신호를 조향 액추에이터(200)에 송신하고, 제1 통신 버스(310)를 통해 피드백 신호의 수신 여부에 기초하여 제1 통신 버스(310)의 페일 여부를 판단한다. 이때, 제1 컨트롤러(110)가 피드백 신호를 수신하면 제1 통신 버스(310)가 정상 상태인 것으로 판단하고, 제1 컨트롤러(110)가 피드백 신호를 수신하지 못하면 제1 통신 버스(310)가 페일인 것으로 판단한다.
다른 예로, 제2 컨트롤러(120)는 제2 통신 버스(320)를 통해 테스트 신호를 조향 액추에이터(200)에 송신하고, 제2 통신 버스(320)를 통해 피드백 신호의 수신 여부에 기초하여 제2 통신 버스(320)의 페일 여부를 판단한다.
한편, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120)는 페일 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 정상 상태의 통신 버스를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
일 예로, 제1 컨트롤러(110)는 제1 통신 버스(310)가 정상 상태인 경우, 제1 통신 버스(310)에 따른 통신 경로(①)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다.
다른 예로, 제1 컨트롤러(110)는 제1 통신 버스(310)가 정상 상태인 경우, 제3 통신 버스(330) 및 제2 통신 버스(320)에 따른 통신 경로(②)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다.
전술한 예시들은 제2 컨트롤러(120)의 경우에도 유사하게 적용될 수 있다. 즉, 제2 컨트롤러(120)는 제2 통신 버스(320)가 정상 상태인 경우, 제2 통신 버스(320)를 통해 제어 신호를 출력할 수 있고, 제3 통신 버스(330) 및 제1 통신 버스(310)를 통해 제어 신호를 출력할 수도 있다.
한편, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120) 중 어느 하나가 메인 컨트롤러로 동작하고, 다른 하나가 서브(또는 슬레이브라고도 함) 컨트롤러로 동작할 수 있다. 이때, 메인 컨트롤러가 조향 액추에이터(200)에 대한 제어권을 가지고 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력하는 동작을 수행하고, 메인 컨트롤러가 동작하는 경우에 서브 컨트롤러는 동작하지 않는다.
예를 들면, 제1 컨트롤러(110)가 메인 컨트롤러이고, 제2 컨트롤러(120)가 서브 컨트롤러인 경우, 제1 컨트롤러(110)가 제어 신호를 생성하여 조향 액추에이터(200)에 출력하고, 제1 컨트롤러(110)가 동작하는 동안에 제2 컨트롤러(120)는 동작하지 않는다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와는 달리, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120)는 모두 메인(Main)(또는 마스터라고도 함) 컨트롤러로 동작할 수 있다. 이때, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120)는 조향 제어값을 각각 계산하되, 조향 제어값에 대응되는 제어 신호에서 분할된 신호를 각각 출력할 수 있다. 여기서, 분할된 신호 각각은 제어 신호로 통합되어 조향 액추에이터(200)에 포함된 조향 모터에 인가될 수 있다.
한편, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 리던던트 시스템에 기반한 페일 세이프(Fail Safe)를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120)는 제3 통신 버스(330)를 통해 자신의 상태에 대한 정보를 전달하여 상대방의 상태를 모니터링하고, 정상 상태인 컨트롤러가 비정상 상태인 컨트롤러의 기능을 대신한다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 8을 참조하여 구체적으로 후술한다.
이하에서는 통신 버스의 페일 여부에 따라 통신 경로를 달리하여 제어 신호를 출력하는 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 4는 제1 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)가 제어 신호를 출력하는 제1 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)에 포함된 특정 컨트롤러와 조향 액추에이터(200)가 하나의 통신 버스를 통해 연결되는 경우, 그 하나의 통신 버스가 페일인 경우, 특정 컨트롤러는 정상 상태인 다른 통신 버스에 의한 통신 경로를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
일 예로, 제1 통신 버스(310)가 하나인 경우, 제1 컨트롤러(110)는 하나의 제1 통신 버스(310)가 페일인 경우, 제3 통신 버스(330) 및 제2 통신 버스(320)에 따른 통신 경로(②)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다.
도시하지 않았지만, 전술한 예시는 제2 컨트롤러(120)에도 유사하게 적용될 수 있다. 즉, 제2 컨트롤러(120)는 하나의 제2 통신 버스(320)가 페일인 경우, 제3 통신 버스(330) 및 제1 통신 버스(310)에 따른 통신 경로를 통해 제어 신호를 출력할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 제1 통신 버스(310), 제2 통신 버스(320)는 복수일 수 있다. 이하에서는 복수의 통신 버스의 페일 여부에 따라 통신 경로를 달리하여 제어 신호를 출력하는 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 5는 제1 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)가 제어 신호를 출력하는 제2 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)에 포함된 특정 컨트롤러와 조향 액추에이터(200)가 복수의 통신 버스를 통해 연결되는 경우, 특정 컨트롤러는 정상 상태의 통신 버스에 기초하여 형성되는 둘 이상의 통신 경로들 중에서 어느 하나의 경로를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
일 예로, 제1 컨트롤러(110)는 복수의 제1 통신 버스(310) 중 페일인 제1 통신 버스(310)가 존재하는 경우, 정상 상태인 제1 통신 버스(310)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다.
도 5를 참조하여 구체적으로 예를 들면, 2개의 제1 통신 버스(310)들 중에서 어느 하나의 제1 통신 버스(310)가 페일인 경우, 제1 컨트롤러(110)는 정상 상태인 다른 하나의 제1 통신 버스(310)에 따른 통신 경로(①)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다른 예로, 제1 컨트롤러(110)는 복수의 제1 통신 버스(310) 중 페일인 제1 통신 버스(310)가 존재하는 경우, 정상 상태인 제3 통신 버스(330) 및 제2 통신 버스(320)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다.
도 5를 참조하여 구체적으로 예를 들면, 2개의 제1 통신 버스(310)들 중에서 어느 하나의 제1 통신 버스(310)가 페일인 경우, 제1 컨트롤러(110)는 정상 상태인 제3 통신 버스(330) 및 제2 통신 버스(320)에 따른 통신 경로(②)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 제1 컨트롤러(110)가 제1 통신 버스(310)에 따른 통신 경로(①)를 통해 제어 신호를 출력할 때 소요되는 처리 속도와 연산 복잡도는 제3 통신 버스(330) 및 제2 통신 버스(320)에 따른 통신 경로(②)를 통해 제어 신호를 출력할 때 소요되는 처리 속도보다 다소 빠르고, 단순할 수 있다.
도시하지 않았지만, 전술한 예시는 제2 컨트롤러(120)에도 유사하게 적용될 수 있다. 즉, 복수의 제2 통신 버스(320) 중 페일인 제2 통신 버스(320)가 존재하는 경우, 제2 컨트롤러(120)는 정상 상태인 제2 통신 버스(320)를 통해 제어 신호를 출력할 수 있고, 제3 통신 버스(330) 및 제1 통신 버스(310)를 통해 제어 신호를 출력할 수도 있다.
한편, 컨트롤러와 조향 액추에이터(200) 간에 연결되는 복수의 통신 버스가 모두 페일일 수 있다. 이하에서는 복수의 통신 버스가 모두 페일인 경우에 제어 신호를 출력하는 실시예를 구체적으로 설명한다.
도 6은 제1 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)가 제어 신호를 출력하는 제3 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)에 포함된 특정 컨트롤러와 조향 액추에이터(200) 간에 연결된 복수의 통신 버스 모두가 페일인 경우 특정 컨트롤러는 컨트롤러 간에 연결된 통신 버스 및 다른 컨틀롤러와 조향 액추에이터(200) 간에 연결된 통신 버스에 의한 통신 경로를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
일 예로, 제1 컨트롤러(110)는 복수의 제1 통신 버스(310) 모두가 페일인 경우, 제3 통신 버스(330) 및 제2 통신 버스(320)에 따른 통신 경로(②)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다.
도시하지 않았지만, 전술한 예시는 제2 컨트롤러(120)에도 유사하게 적용될 수 있다. 즉, 복수의 제2 통신 버스(320) 모두가 페일인 경우, 제2 컨트롤러(120)는 정상 상태인 제3 통신 버스(330) 및 제1 통신 버스(310)에 따른 통신 경로에 의한 통신 경로를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 컨트롤러와 조향 액추에이터(200) 간에 연결된 복수의 통신 버스 각각의 우선 순위는 달리 결정될 수 있다.
도 7은 제1 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)가 제어 신호를 출력하는 제4 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 특정 컨트롤러와 조향 액추에티어 간에 연결된 복수의 통신 버스는 메인 통신 버스와 서브 통신 버스를 포함할 수 있다. 이 경우, 서브 통신 버스는 하나 이상일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7을 참조하여 예를 들면, 제1 통신 버스(310)는 우선적으로 이용되는 제1 메인 통신 버스(311)와 제1 메인 통신 버스(311)가 페일일 때 이용되는 제1 서브 통신 버스(312)를 포함한다.
도시하지 않았지만, 제2 통신 버스(320)도 제2 메인 통신 버스와 하나 이상의 제2 서브 통신 버스를 포함할 수 있으며, 제3 통신 버스(330)도 제3 메인 통신 버스와 하나 이상의 제3 서브 통신 버스를 포함할 수 있다.
한편, 특정 컨트롤러는 메인 통신 버스의 페일 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 메인 통신 버스에 따른 통신 경로, 서브 통신 버스에 따른 통신 경로, 제3 통신 버스(330)를 경유하는 통신 경로 중에서 어느 하나를 선택하여 제어 신호를 조향 엑추에이터에 출력할 수 있다.
일 예로, 제1 컨트롤러(110)는 제1 메인 통신 버스(311)가 정상 상태인 경우, 제1 메인 통신 버스(311)에 따른 통신 경로(①)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다.
다른 예로, 제1 컨트롤러(110)는 제1 메인 통신 버스(311)가 페일인 경우, 제1 서브 통신 버스(312)에 따른 통신 경로(②)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다.
한편, 메인 통신 버스 및 서브 통신 버스가 모두 페일인 경우, 특정 컨트롤러는 제3 통신 버스(330)를 경유하는 통신 경로를 통해 제어 신호를 출력할 수 있다.
예를 들면, 제1 컨트롤러(110)는 제1 메인 통신 버스(311) 및 제1 서브 통신 버스(312)가 페일인 경우, 제3 통신 버스(330) 및 제2 통신 버스(320)에 따른 통신 경로(③)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다.
도시하지 않았지만, 전술한 예시는 제2 컨트롤러(120)에도 유사하게 적용될 수 있다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 통신 버스가 고장나더라도 다른 통신 경로를 통해 계속 조향 액추에이터(200)를 제어함으로써 일시적인 성능 저하 없이 안정적인 제어를 수행할 수 있는 효과를 제공한다.
한편, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)에 포함된 컨트롤러는 자신의 상태를 모니터링할 수 있다. 이하에서는 컨트롤러가 페일인 경우에 페일 세이프티를 수행하는 동작을 구체적으로 설명한다.
도 8은 제1 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)에 포함된 컨트롤러가 페일인 경우에 수행하는 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 외부로부터 공급받는 공급 전압이 중단되거나, 쇼트(Short) 발생 여부, 다른 컨트롤러가 계산한 제어값을 제3 통신 버스(330)를 통해 수신하고 자신이 계산한 제어값과 비교하는 등 자신의 상태를 페일인지 판단할 수 있다.
특정 컨트롤러가 페일인 경우, 전술한 통신 버스의 페일과는 달리, 비정상 상태(페일)인 특정 컨트롤러의 제어 신호는 부정확한 제어 신호일 수 있다.
특히, 비정상 상태인 특정 컨트롤러가 메인 컨트롤러로 동작하는 경우, 특정 컨트롤러의 조향 액추에이터(200)에 대한 제어권을 다른 컨트롤러에 천이할 필요가 있다.
도 8을 참조하여 예를 들면, 메인 컨트롤러로 동작하는 제1 컨트롤러(110)는 제1 컨트롤러(110)의 페일 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 조향 액추에이터(200)에 대한 제어권을 제2 컨트롤러(120)에 천이하고, 서브 컨트롤러로 동작하는 제2 컨트롤러(120)는 제어권이 천이될 때 조향 액추에이터(200)를 제어하는 동작을 수행한다.
전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 컨트롤러의 고장과 통신 버스의 고장을 구분하여 페일 세이프티를 수행함으로써 조향 보조력을 단절없이 지속적으로 제공할 수 있다.
도 9는 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)의 제2 실시예를 나타낸 블록도이고, 도 10은 제2 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)가 제어 신호를 출력하는 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 9를 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)에 포함된 복수의 컨트롤러는 모두 메인 컨트롤러로 동작할 수 있다. 이때, 복수의 컨트롤러는 조향 제어값을 각각 계산하되, 조향 제어값에 대응되는 제어 신호에서 분할된 신호를 각각 출력할 수 있다.
한편, 제1 통신 버스(310)와 제2 통신 버스(320) 및 제3 통신 버스(330) 각각은 복수로 구성될 수 있고, 각각의 통신 버스는 동일한 우선 순위로 내부 통신에 이용되거나 서로 다른 우선 순위로 내부 통신에 이용될 수 있다.
여기서, 복수의 컨트롤러 각각은 조향 액추에이터(200)와 연결된 통신 버스의 페일 여부를 판단할 수 있다.
도 10을 참조하여 예를 들면, 제1 컨트롤러(110)는 복수의 제1 통신 버스(310)의 페일 여부를 판단하고, 제2 컨트롤러(120)는 복수의 제2 통신 버스(320)의 페일 여부를 판단한다.
페일인 통신 버스가 존재하는 경우, 복수의 컨트롤러 각각은 정상 상태인 다른 통신 버스를 통해 제어 신호에서 분할된 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
도 10을 참조하여 예를 들면, 복수의 제1 통신 버스(310) 중 어느 하나의 제1 통신 버스(310)가 페일인 경우, 제1 컨트롤러(110)는 정상 상태인 제1 통신 버스(310)를 통해 제어 신호에서 분할된 제1 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다. 한편, 복수의 제2 통신 버스(320) 중 어느 하나의 제2 통신 버스(320)가 페일인 경우, 제2 컨트롤러(120)는 정상 상태인 제2 통신 버스(320)를 통해 제어 신호에서 분할된 제2 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다. 이때, 제어 신호는 제1 신호와 제2 신호의 합과 동일하다.
도시하지 않았지만, 도 9 및 도 10에 도시된 제2 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)도 제1 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
본 개시에 의하면, 제2 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)는 통신 버스가 고장나더라도 제어의 단절 없이 계속해서 조향 보조력을 제공함으로써 운전자가 느끼는 주행 이질감을 최소화할 수 있는 효과를 제공한다.
도 11은 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)의 제3 실시예를 나타낸 블록도이고, 도 12는 제3 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)가 제어 신호를 출력하는 실시예를 나타낸 블록도이며, 도 13은 제3 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)에 포함된 컨트롤러가 페일인 경우에 수행하는 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 11을 참조하면, 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)는 전술한 바와 동일하게, 복수의 컨트롤러 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 조향 제어 장치(100)는 제1 컨트롤러(110) 및 제2 컨트롤러(120)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하여 전술한 바와 같이, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120)는 조향 액추에이터(200)를 제어할 수 있다. 즉, 제1 컨트롤러(110) 및 제2 컨트롤러(120) 중 적어도 하나는 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받아 조향 제어값을 연산하여 조향 제어값을 지시하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
이때, 전술한 바와 같이, 제1 컨트롤러(110) 및 제2 컨트롤러(120)가 모두 메인 컨트롤러인 경우, 제1 컨트롤러(110) 및 제2 컨트롤러(120)가 모두 제어 신호를 생성할 수 있고, 제1 컨트롤러(110) 및 제2 컨트롤러(120) 중 어느 하나의 컨트롤러가 메인 컨트롤러인 경우, 메인 컨트롤러만 제어 신호를 생성하고, 메인 컨트롤러가 페일일 때 서브 컨트롤러가 제어 신호를 생성할 수 있다.
제1 컨트롤러(110)는 제1 통신 버스(310)를 통해 조향 액추에이터(200) 및 제2 컨트롤러(120)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120)는 일방향으로 연장된 제1 통신 버스(310)와 연결되고, 제1 컨트롤러(110)와 조향 액추에이터(200)는 타방향으로 연장된 제1 통신 버스(310)와 연결될 수 있다.
제2 컨트롤러(120)는 제2 통신 버스(320)를 통해 조향 액추에이터(200) 및 제1 컨트롤러(110)와 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1 컨트롤러(110)와 제2 컨트롤러(120)는 일방향으로 연장된 제2 통신 버스(320)와 연결되고, 제2 컨트롤러(120)와 조향 액추에이터(200)는 타방향으로 연장된 제2 통신 버스(320)와 연결될 수 있다.
여기서, 제1 통신 버스(310)와 제2 통신 버스(320)는 전술한 바와 같이 동일한 우선 순위로 통신에 이용될 수 있고, 복수의 통신 버스 각각의 우선 순위가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 통신 버스(310)가 메인 통신 버스로 이용되고, 제2 통신 버스(320)가 서브 통신 버스로 이용된다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제1 컨트롤러(110) 및 제2 컨트롤러(120) 중 적어도 하나는 제1 통신 버스(310) 및 제2 통신 버스(320) 중 어느 하나의 페일(fail) 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제1 컨트롤러(110)는 제1 통신 버스(310)의 페일 여부를 판단하거나 제2 통신 버스(320)의 페일 여부를 판단한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 제1 컨트롤러(110) 및 제2 컨트롤러(120) 중 적어도 하나는 판단 결과에 기초하여 정상 상태의 통신 버스를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
도 12를 참조하여 예를 들면, 제1 컨트롤러(110)는 제1 통신 버스(310)의 페일 여부를 판단한다. 제1 통신 버스(310)가 페일인 경우, 제1 컨트롤러(110)는 정상 상태의 제2 통신 버스(320)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제1 통신 버스(310) 및 제2 통신 버스(320) 중에서 어느 하나가 메인 통신 버스이고, 다른 하나가 서브 통신 버스인 경우, 제1 컨트롤러(110) 및 제2 컨트롤러(120) 중 적어도 하나는 메인 통신 버스를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력하고, 만약 메인 통신 버스가 페일인 경우, 서브 통신 버스로 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
예를 들면, 제1 통신 버스(310)는 제2 통신 버스(320)보다 우선적으로 이용되는 메인 통신 버스인 경우, 제1 컨트롤러(110)는 제1 통신 버스(310)의 페일 여부를 판단하고, 제1 통신 버스(310)가 페일이면 제2 통신 버스(320)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력하고, 제1 통신 버스(310)가 페일이 아니면, 제1 통신 버스(310)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도시하지 않았지만, 전술한 예시는 제2 컨트롤러(120)에도 유사하게 적용될 수 있고, 제3 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)는 전술한 기능을 제외하고 제1 실시예 및 제2 실시예 각각에 따른 조향 제어 장치(100)와 동일한 기능을 수행할 수도 있다.
한편, 도 8을 참조하여 전술한 바와 같이, 한편, 제3 실시에에 따른 조향 제어 장치(100)에 포함된 컨트롤러는 자신의 상태를 모니터링할 수 있다. 또한, 메인 컨트롤러로 동작하는 컨트롤러가 페일 또는 비정상 상태인 경우, 메인 컨트롤러가 구비한 조향 액추에이터(200)에 대한 제어권이 서브 컨트롤러로 천이될 수 있다.
도 13을 참조하여 예를 들면, 메인 컨트롤러로 동작하는 제1 컨트롤러(110)는 제1 컨트롤러(110)의 페일 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 조향 액추에이터(200)에 대한 제어권을 제2 컨트롤러(120)에 천이하고, 제2 컨트롤러(120)는 제어권이 천이될 때 조향 액추에이터(200)를 제어하는 동작을 수행한다.
구체적으로, 제1 컨트롤러(110)가 정상 상태이고 제1 통신 버스(310)가 페일인 경우, 제1 컨트롤러(110)는 제2 통신 버스(320)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다. 한편, 제1 컨트롤러(110)가 페일인 경우, 제1 컨트롤러(110)는 제어권을 제2 컨트롤러(120)에 천이한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바에 의하면, 제3 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)는 통신 버스를 효율적으로 배치하고, 고도의 집적화를 달성함으로써 차량을 경량화하고 제조 단가를 절감하는 효과를 제공한다.
도 14는 본 개시에 따른 조향 제어 장치(100)의 제4 실시예를 나타낸 블록도이고, 도 15는 제4 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)가 제어 신호를 출력하는 실시예를 나타낸 블록도이며, 도 16은 제4 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)에 포함된 컨트롤러가 페일인 경우에 수행하는 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 14를 참조하면, 제4 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)는 도 2를 참조하여 전술한 공용 통신 버스를 이용해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
구체적으로, 조향 제어 시스템은 복수의 컨트롤러를 포함하는 조향 제어 장치(100)와, 조향 제어 장치(100)로부터 제어 신호를 입력받아 구동하는 조향 액추에이터(200) 및 조향 제어 장치(100)와 조향 액추에이터(200)를 연결하는 적어도 하나의 공용 통신 버스 등을 포함할 수 있다.
여기서, 조향 제어 장치(100)는 예를 들어, 제1 통신 버스(310)를 통해 조향 액추에이터(200)와 연결되는 제1 컨트롤러(110)와, 제2 통신 버스(320)를 통해 제1 컨트롤러(110)와 연결되는 제2 컨트롤러(120)를 포함할 수 있다.
이때, 제1 컨트롤러(110)는 메인 컨트롤러로 동작하고, 제2 컨트롤러(120)는 서브 컨트롤러로 동작할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 통신 버스(310)가 제2 컨트롤러(120)와 조향 액추에이터(200)에 연결되는 경우, 제2 컨트롤러(120)가 메인 컨트롤러로 동작할 수도 있다.
여기서, 제1 통신 버스는 도 3 내지 도 10을 참조하여 전술한 바와 동일할 수 있고, 제2 통신 버스는 도 3 내지 도 10에 도시된 제3 통신 버스(330)와 동일할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제1 컨트롤러(110)가 메인 컨트롤러인 경우, 제1 컨트롤러(110)는 스티어링 휠의 조향 정보를 입력받고, 조향 제어 값을 연산하여 조향 제어값을 지시하는 제어 신호를 생성하고, 제1 통신 버스(310)의 페일(fail) 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 정상 상태의 제1 통신 버스(310) 및 공용 통신 버스 중 적어도 하나를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
예를 들면, 제1 컨트롤러(110)는 제1 통신 버스(310)가 페일인 경우, 공용 통신 버스를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다. 제1 통신 버스(310)가 정상 상태인 경우, 제1 컨트롤러(110)는 제1 통신 버스(310)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다.
여기서, 공용 통신 버스가 복수인 경우, 제어 신호가 공용 통신 버스를 통해 조향 액추에이터(200)로 전달되는 경로도 복수일 수 있다.
도 15를 참조하여 예를 들면, 공용 통신 버스는 제1 컨트롤러(110)와 연결되는 제1 공용 통신 버스와, 제2 컨트롤러(120)와 연결되는 제2 공용 통신 버스를 포함하고, 제1 컨트롤러(110)는 제1 통신 버스(310)가 페일인 경우, 제1 공용 통신 버스 및 제2 공용 통신 버스 중 적어도 하나를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다.
구체적으로, 제1 통신 버스(310)가 페일인 경우, 제1 컨트롤러(110)에 의해 생성된 제어 신호는 제1 공용 통신 버스에 따른 통신 경로(①)를 통해 조향 액추에이터(200)에 전달될 수 있고, 제2 통신 버스(320) 및 제2 공용 통신 버스에 따른 통신 경로(②)를 통해 조향 액추에이터(200)에 전달될 수 있다.
한편, 도 8을 참조하여 전술한 바와 같이, 한편, 제4 실시에에 따른 조향 제어 장치(100)에 포함된 컨트롤러는 자신의 상태를 모니터링할 수 있고, 메인 컨트롤러로 동작하는 컨트롤러가 비정상 상태인 경우, 메인 컨트롤러의 제어권이 천이될 수 있다.
도 16을 참조하여 예를 들면, 메인 컨트롤러로 동작하는 제1 컨트롤러(110)는 제1 컨트롤러(110)의 페일 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 조향 액추에이터(200)에 대한 제어권을 제2 컨트롤러(120)에 천이하고, 제2 컨트롤러(120)는 제어권이 천이될 때 조향 액추에이터(200)를 제어하는 동작을 수행한다.
도 16을 참조하여 구체적으로 예를 들면, 제1 컨트롤러(110)가 정상 상태이고 제1 통신 버스(310)가 페일인 경우, 제1 컨트롤러(110)는 공용 통신 버스를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력하고, 제1 컨트롤러(110)가 페일인 경우, 제어권을 제2 컨트롤러(120)에 천이한다.
이때, 제2 컨트롤러(120)는 제어권이 천이된 경우, 공용 통신 버스를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수 있다.
도 16을 참조하여 예를 들면, 제어권을 갖는 제2 컨트롤러(120)는 제2 공용 통신 버스에 따른 통신 경로(①)를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제어권을 갖는 제2 컨트롤러(120)는 제1 공용 통신 버스에 따른 통신 경로를 통해 제어 신호를 조향 액추에이터(200)에 출력할 수도 있다.
전술한 바에 의하면, 제4 실시예에 따른 조향 제어 장치(100)는 통신 버스의 배치를 최소화하면서도 리던던시에 기반한 페일 세이프티를 구현함으로써 주행 안정성을 제공하고, 통신 버스의 트랜시버(Transceiver) 및 Harness 비용을 절감할 수 있는 효과를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 통신 버스가 고장나더라도 다른 통신 경로를 통해 계속 조향 액추에이터(200)를 제어함으로써 일시적인 성능 저하 없이 안정적인 제어를 수행할 수 있는 조향 제어 장치(100) 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템(1)을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 통신 버스가 고장나더라도 제어의 단절 없이 계속해서 조향 보조력을 제공함으로써 운전자가 느끼는 주행 이질감을 최소화할 수 있는 조향 제어 장치(100) 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템(1)을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 통신 버스를 효율적으로 배치하고, 고도의 집적화를 달성함으로써 차량을 경량화하고 제조 단가를 절감하는 조향 제어 장치(100) 및 이를 포함하는 조향 보조 시스템(1)을 제공할 수 있다.
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 과제 해결 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.
1: 조향 보조 시스템 10: 입력 액추에이터
15, 100: 조향 제어 장치 20, 200: 조향 액추에이터
110: 제1 컨트롤러 120: 제2 컨트롤러
300: 통신 버스 310: 제1 통신 버스
311: 제1 메인 통신 버스 312: 제1 서브 통신 버스
320: 제2 통신 버스 330: 제3 통신 버스
400: 공용 통신 버스

Claims (21)

  1. 적어도 하나의 제1 통신 버스를 통해 조향 액추에이터와 연결되는 제1 컨트롤러; 및
    적어도 하나의 제2 통신 버스를 통해 상기 조향 액추에이터와 연결되고, 적어도 하나의 제3 통신 버스를 통해 상기 제1 컨트롤러와 연결되는 제2 컨트롤러를 포함하되,
    상기 제1 컨트롤러 및 상기 제2 컨트롤러 중 적어도 하나는,
    상기 조향 액추에이터에 연결된 적어도 하나의 통신 버스의 페일(fail) 여부를 판단하고,
    판단 결과에 기초하여 정상 상태의 통신 버스를 통해 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하되,
    상기 적어도 하나의 제1 통신 버스가 페일인 경우, 상기 제3 통신 버스 및 상기 제2 통신 버스에 따른 통신 경로를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 조향 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신 버스는, 하나이고,
    상기 제1 컨트롤러는,
    하나의 상기 제1 통신 버스가 페일인 경우, 상기 제3 통신 버스 및 상기 제2 통신 버스에 따른 통신 경로를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 통신 버스가 정상 상태인 경우, 상기 제1 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신 버스는, 복수이고,
    상기 제1 컨트롤러는,
    복수의 제1 통신 버스 중 페일인 제1 통신 버스가 존재하는 경우, 정상 상태인 제1 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신 버스는, 복수이고,
    상기 제1 컨트롤러는,
    복수의 제1 통신 버스 모두가 페일인 경우, 상기 제3 통신 버스 및 상기 제2 통신 버스에 따른 통신 경로를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신 버스는,
    우선적으로 이용되는 제1 메인 통신 버스와 상기 제1 메인 통신 버스가 페일일 때 이용되는 제1 서브 통신 버스를 포함하고,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 메인 통신 버스가 페일인 경우, 상기 제1 서브 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하고,
    상기 제1 메인 통신 버스가 정상 상태인 경우, 상기 제1 메인 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 메인 통신 버스 및 상기 제1 서브 통신 버스가 페일인 경우, 상기 제3 통신 버스 및 상기 제2 통신 버스에 따른 통신 경로를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 컨트롤러의 페일 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 상기 조향 액추에이터에 대한 제어권을 상기 제2 컨트롤러에 천이하고,
    상기 제2 컨트롤러는,
    상기 제어권이 천이될 때 상기 조향 액추에이터를 제어하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 컨트롤러가 정상 상태이고 상기 제1 통신 버스가 페일인 경우, 상기 제3 통신 버스 및 상기 제2 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하고,
    상기 제1 컨트롤러가 페일인 경우, 상기 제어권을 상기 제2 컨트롤러에 천이하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  10. 제1 통신 버스를 통해 조향 액추에이터 및 제2 컨트롤러와 연결되는 제1 컨트롤러; 및
    제2 통신 버스를 통해 상기 조향 액추에이터 및 상기 제1 컨트롤러와 연결되는 제2 컨트롤러를 포함하되,
    상기 제1 컨트롤러 및 상기 제2 컨트롤러 중 적어도 하나는,
    상기 제1 통신 버스 및 상기 제2 통신 버스 중 어느 하나의 페일(fail) 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 정상 상태의 통신 버스를 통해 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 통신 버스는,
    상기 제2 통신 버스보다 우선적으로 이용되는 메인 통신 버스이고,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 통신 버스의 페일 여부를 판단하고, 상기 제1 통신 버스가 페일이면 상기 제2 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하고,
    상기 제1 통신 버스가 페일이 아니면, 상기 제1 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 컨트롤러의 페일 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 상기 조향 액추에이터에 대한 제어권을 상기 제2 컨트롤러에 천이하고,
    상기 제2 컨트롤러는,
    상기 제어권이 천이될 때 상기 조향 액추에이터를 제어하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 컨트롤러가 정상 상태이고 상기 제1 통신 버스가 페일인 경우, 상기 제2 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하고,
    상기 제1 컨트롤러가 페일인 경우, 상기 제어권을 상기 제2 컨트롤러에 천이하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 장치.
  14. 제1 통신 버스를 통해 조향 액추에이터와 연결되는 제1 컨트롤러와, 제2 통신 버스를 통해 상기 제1 컨트롤러와 연결되는 제2 컨트롤러를 포함하는 조향 제어 장치;
    상기 조향 제어 장치로부터 제어 신호를 입력받아 구동하는 조향 액추에이터; 및
    상기 조향 제어 장치와 상기 조향 액추에이터를 연결하는 적어도 하나의 공용 통신 버스를 포함하되,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 통신 버스의 페일(fail) 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 정상 상태의 제1 통신 버스 및 상기 공용 통신 버스 중 적어도 하나를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하되,
    상기 공용 통신 버스는,
    상기 제1 컨트롤러와 연결되는 제1 공용 통신 버스와, 상기 제2 컨트롤러와 연결되는 제2 공용 통신 버스를 포함하고,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 통신 버스가 페일인 경우, 상기 제1 공용 통신 버스 및 상기 제2 공용 통신 버스 중 적어도 하나를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 조향 보조 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 통신 버스가 페일인 경우, 상기 공용 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하고,
    상기 제1 통신 버스가 정상 상태인 경우, 상기 제1 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 보조 시스템.
  16. 적어도 하나의 제1 통신 버스를 통해 조향 액추에이터와 연결되는 제1 컨트롤러와, 적어도 하나의 제2 통신 버스를 통해 상기 제1 컨트롤러와 연결되는 제2 컨트롤러를 포함하는 조향 제어 장치;
    상기 조향 제어 장치로부터 제어 신호를 입력받아 구동하는 조향 액추에이터; 및
    상기 조향 제어 장치와 상기 조향 액추에이터를 연결하는 적어도 하나의 공용 통신 버스를 포함하되,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 적어도 하나의 제1 통신 버스가 페일인 경우, 상기 제2 통신 버스 및 상기 공용통신 버스에 따른 통신 경로를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 조향 보조 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 컨트롤러의 페일 여부를 판단하고, 판단 결과에 기초하여 상기 조향 액추에이터에 대한 제어권을 상기 제2 컨트롤러에 천이하고,
    상기 제2 컨트롤러는,
    상기 제어권이 천이될 때 상기 조향 액추에이터를 제어하는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 조향 보조 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러는,
    상기 제1 컨트롤러가 정상 상태이고 상기 제1 통신 버스가 페일인 경우, 상기 공용 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하고,
    상기 제1 컨트롤러가 페일인 경우, 상기 제어권을 상기 제2 컨트롤러에 천이하는 것을 특징으로 하는 조향 보조 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 컨트롤러는,
    상기 제어권이 천이된 경우, 상기 공용 통신 버스를 통해 상기 제어 신호를 상기 조향 액추에이터에 출력하는 것을 특징으로 하는 조향 보조 시스템.
  20. 제1항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 컨트롤러 및 상기 제2 컨트롤러가 포함되는 입력 액추에이터와 상기 조향 액추에이터는 전기적으로 연결되는 조향 제어 장치.
  21. 제14항 또는 제16항에 있어서,
    상기 조향 제어 장치가 포함되는 입력 액추에이터와 상기 조향 액추에이터는 전기적으로 연결되는 조향 보조 시스템.
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