KR0135379B1 - 차량의 차고제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압과 공압을 사용하여 능동 혹은 반능동형으로 운전자가 차량주행시 직접적으로 변화를 주어 비포장길이나 아스팔트포장길 같은 곳에서 적절한 조정안정성과 주행안정성을 이루도록 하는 것으로 종래에는 지면으로 부터 받은 진동이나 충격에 대한 액츄에이터의 기동이 일시적이거나 운동중심점에서 환산된 값을 동시에 제공하여 충격흡수를 이루에 되어 조정안정성 및 승차감이 좋지 않은 결점이 있어서 본 발명에서는 차고센서(12)에 의해 읽혀진 차고값을 신호처리하고 현재의 차고값에서 차이값을 사용하여 차고의 변화량을 계산하여 이 계산된 값에 수동적 차고기능, 차속감응 차고기능시 설정되는 변수값을 더하여 차고조정범위값을 계산하는 것과 계산된 차고범위값을 상기 매트릭스(T₁, T₂) 그리고 제어게인값을 취하여 유압엑츄에이터(16)를 가동시킬 포스(힘)을 계산하여 차고범위값이 일정범위내에 있을 때까지 유압액츄에이터(16)에 유압을 공급하는 유압제어밸브(18)를 기동시켜서 일정하게 유지기능을 이루어지도록 하여서 차량의 차고변위를 일정하게 유지하거나 운전자의 취향에 따라 3가지형태로 선택하여 차량의 차고를 선택하고 차속의 변화에 따라 차고의 높이가 자동적으로 변화값을 제시하는 즉, 차량의 변위값을 현재의 차고변위와 비교하여 고안된 일련의 제어방법을 사용해 힘작동기를 조절하여 차고의 변위를 유지시키거나 변화시키고 더욱이, 운전자가 직접 차량주행시 변화를 줄 수 있으므로 비포장길(험로)이나 아스팔트 포장길 같은곳을 주행할때 적절한 조정안정성이나 주행안정성을 제공하는 특징이 있다.

Description

차량의 차고제어방법

제1도는 본 발명의 차고제어 흐름도

제2도는 본 발명에 의한 차고변화상태의 그래프로써,

(A)는 데이터 출력값에 따른 차고변화상태,

(B)는 수동조작에 의한 차고변화상태,

(C)는 차속변화에 의한 차고변화상태를 각각 나타낸다.

제3도는 본 발명에 의한 차량구성상태의 사시도

＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 차량12 : 차고센서

14 : 바퀴16 : 액압액츄에이터

18 : 유압제어밸브C.G : 무게중심점

T1,T2 : 매트릭스K : 게인(Gain)값

본 발명은 차량에 장착되는 능동형 현가장치에 관한 것으로, 특히 유압과 공압을 사용하여 능동 또는 반능동형으로 운전자가 차량주행시 직접적으로 변화를 주어 비포장길이나 아스팔트포장길 같은 곳에서 적절한 조정안정성과 주행안정성을 이루도록 하는 차량용 차고제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 주행중 노면에서 받는 진동이나 충격을 흡수하여 승차감을 개선하고 자동차의 주행안정성을 향상시키기 위한 현가장치를 장착하고 있다.

차량에서 현가장치로 주로 사용되는 것은 노면에 의해 발생된 차체의 진동을 스프링이 재빨리 흡수하여 승차감을 향상시킬 수 있도록 하고 스프링의 피로를 감소하기 위해 실린더내에 오일을 충만하고 오일의 압력에 의해 진동제어작동을 하는 쇽업소바가 있다.

그러나 종래의 쇽업소바는 지면으로부터 받은 충격을 실린더내에 충만되어 있는 오일의 압력에만 의존하였기 때문에 승차감이 좋지 못할 뿐 아니라 실린더의 손상에 따른 안정성도 나쁘게 되는 문제가 있었다.

이에 최근에는 지면으로부터 받은 진동이나 충격에 알맞은 유압을 실린더에 공급하여 승차감과 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 능동형 현가장치(Active Suspention System)가 개발되어 사용되고 있지만 이 또한 차량의 각 바퀴에 부차괸 차고센서신호를 사용하여 각개의 바퀴만을 제어하기 때문에 동력손실이 많고 유량공급 및 각개 기능상에 많은 문제가 있었다.

즉, 유압공급장치는 급격한 충격시에 4바퀴에 장착한 유압실린더에서 요구하는 총유량의 동적인 최대 피크치를 언제라도 공급할 수 있어야 하는데, 유압펌프의 용량을 이 동적인 최대 피크치에 맞춰 설정하면 정적인 작동조건에서는 과도한 잉여유량이 탱크로 귀환되어야 하므로 동력손실이 높아진다.

따라서 어큐물레이터(Accumulator) 를 이용하여 작동유를 충진시켰다가 짧은 기간의 높은 유량공급을 가능하게 해주면 유량펌프의 용량을 크게 줄일 수 있게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적은 차량에 적재된 수하물의 하중에 따라 변화되는 차고를 복원하여 일정차고를 유지할 수 있도록 하고 운전자가 수동조작에 의해서도 차량의 차고를 조정할 수 있도록 하며 차속의 변화에 따른 차고변화를 이루어 간단하면서도 안전하고 사용폭을 넓힐 수 있도록 하여 차량의 승차감과 주행안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 차량의 차고 제어방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써 차고센서에 의해 읽혀진 차고값을 신호처리방법에 의해 처리되고 현재의 차고값에서 차이값을 사용하여 차고의 변화량을 계산하여 이 계산된 값에 수동적 차고기능, 차속감응 차고기능시 설정되는 변수값을 더하여 차고조정범위값을 계산하는 것과, 계산된 차고범위값을 매트릭스(T₁, T₂), 그리고 제어게인값을 취하여 유압액츄에이터를 가동시킬 힘을 계산하여 범위값이 일정범위내에 있을 때까지 유압액츄에이터에 유압을 공급하는 유압제어밸브를 가동시켜 일정한 차고유지기능이 이루어지도록 하는 것을 포함한다.

이하 첨부된 도면에 도시한 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구체적인 내용을 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명의 차고제어방법은 제1도에서 제3도까지에 도시한 바와 같이 차량(10)에 부착한 4개의 차고센서(12)에 의해 각 바퀴(14)의 차고변위(Zs1-Zu1, Zs2-Zu2, Zs3-Zu3, Zs4-Zu4)를 계속하고, 계측된 차고값을 차량의 무게중심점(C.G)의 운동으로 매트릭스(T₁)에 의해 변환하고, 얻어진 차량의 무게중심점의 운동(Z,ψ,θ)을 또 다시 매트릭스(T₂)에 의하여 차량의 4바퀴의 변위값으로 환원시켜 여기에 제어 게인값(K)을 취하여 실제 발생되어야 하는 유압액츄에이터(16)의 힘을 계산한다.

본 발명은 이러한 일련의 과정을 반복 수행함으로써 차고의 일정 유지기능을 달성한다.

상기에서 차량의 중심점(C.G)의 운동(Z,ψ,θ)을 각 바퀴의 운동으로 변환하기 위한 값인 매트릭스(T₁)는 다음과 같다.

* 여기서 Tf : 앞바퀴(왼쪽, 오른쪽)의 폭 1/2 크기

Tr : 뒷바퀴(왼쪽, 오른쪽)의 폭 1/2 크기

Lf : 차량의 중심점(C.G)에서 앞바퀴측 방향으로 직선거리

Lr : 차량의 중심점(C.G)에서 뒷바퀴측 방향으로 직선거리

그리고 상기 매트릭스(T₁)를 통해 산출되는 매트릭스(T₂)는 다음과 같다.

한편 필터(H_i)는 차고센서에 의해 읽혀 필터링된 차고값으로 신호처리(예 필터 : Dc-0.5Hz의 신호값만을 취함)에 의해 재처리되고, 기준차고시의 차고값(H_si)은 현재 차고값에서 차이값을 사용하여 차고의 변화량을 계산{Khχ(H_i-H_si)}하고, 이 값에 수·동적 차고기능 차속감응 차고기능시 설정되는 변수인 HF 값을 더하여 차고조정범위 값을 계산한다.

그리고 계산된 차고범위값을 상기 매트릭스(T₁, T₂) 및 제어 게인값(K_lev)을 취하여 유압액츄에이터를 가동시킬 힘을 계산하여 차고조정범위값이 일정범위내에 있을 때까지 유압액츄에이터(16)에 유압을 공급하는 유압제어밸브(18)를 가동시킨다.

상기에서 만일 차량의 시동이 꺼지면 차고제어는 즉각 중단되어지지만 그렇지 않을 경우는 계속적으로 수행한다.

상기 수동적 차고제어기능은 차량의 정지시나 주행시 운전자의 취향에 따라 차고의 일정범위를 수동적 스위치에 의해 조정가능하도록 하는 기능을 말하며, 예를 들어 차량이 비포장길과 같은 험한 길을 주행할 때 차고를 일정높이까지 올려 차량의 주행안정성을 확보하는 것이고, 수동적 차고 조작스위치는 3단계를 단속할 수 있는 형태로 최고, 기준, 최저의 3가지 형식으로 구성된다.

즉, 제1도의 흐름도에서와 같이 차고상태의 전환에 있어서는 제어전, 초기에는 H_모우드= 0, Hf = H_중간값을 유지하고 있는데, 이 과정이후의 모우드스위치 값을 판정하는 지점에서 최고값으로 판정될 경우(중간→최고) H_모우드값이 최고, HF값이 H최고로 변경되고, V_ht값이 0으로 되면서 다음과정인 차속값을 읽어 평가한다.

이 때에 우선적으로 V_ht값이 1인지를 확인하고 현재의 차속이 설정차속(Hv) 이하이면 H_모우드= 0, Hf = H_중간값의 기준을 가지고 이후의 차고제어를 수행하며, H_lmt값이 일정범위내에 있으면 차고제어를 수행하지 않는 것으로 된다.

그리고 최저상태로 전환시는 흐름도에 나타낸 바와 같이 흐름의 형태가 조건에 따라 차이를 둘 뿐이지 거의 동일한 상태를 가진다.

즉, H_모우드= 0, Hf = H_중간의 값이 H_중간= 최저, Hf = H_중간으로 전환된다.

여기서 H_모우드는 최고, 기준, 최저를 나타내는 변수값(예 ; 최고 = 1, 기준 = 0, 최저 = -1), HF는 차고조 정값을 나타내는 변수값으로 조정될 차고변위를 나타낸다.

(예 ; 20㎜ 차고높이를 조정할 경우 H_최고= 20, H_중간= 0. H_최저= -20 값으로 설정된다.)

V_ht는 차곳감응 차고제어시 사용되는 수동조작 제어값을 구분하기 위한 구분변수값(예 ; V_ht= 0(설정차속이하), V_ht는= 1(설정차속이상)이다.

이와 같은 본 발명은 HF = H_중간, H_모우드= 0. V_ht= 0으로 두고 모우드스위치를 작동하고 오프일 경우에는 운전자에 의해 중간모우드로 설정하는데, 이 때 최고모우드는 H_모우드= H_최고, HF = H_최저이고, 최저모우드는 H_모우드= H_최저, HF = H_최저를 나타낸다.

이런 상태에서 차속을 읽게 되고 V_ht값이 1인지를 판단하여 차속감응 차고제어를 수행하게 된다.

즉, V_ht= 0이고 현재의 차속(V)이 설정차속(Hv)보다 작으면 차고제어만 수행하고 V_ht= - 이고 현재의 차속(V)이 설정차속(Hv)보다 크면 모우드상태를 판정하는 것으로,

이는 H_모우드가 최고이면 H_모우드= 0, HF = H_중간, Hvt = 1, H_모우드가 최고가 아니면 H_모우드= 최저, HF = H_최저, Hvt = 1이 된다.

또한 Hvt = 1이고 현재의 차속(V)이 설정차속(Hv)보다 크면 차고제어만 수행하고, Hvt = 1이고 현재의 차속(V)이 설정차속(Hv)보다 작으면 모우드상태를 판정하게 되는 것이다.

이 또한 H_모우드가 최저이면 H_모우드= 0, HF = H_중간, Hvt = 0,

H_모우드가 최고가 아니면 H_모우드= 최고, HF = H_최고, Hvt = 0이 된다.

상기와 같이 된 후에 4바퀴 하부에 부착된 차고센서 신호를 필터링한 후 읽게 되고 여기서 차고센서 게인 KF는 차고기준(Hsi)을 현재 차고값에서 HF를 더하며, 이 과정은 4바퀴를 구해야 하므로 4회에 걸쳐 수행하게 된다.

다음으로 보션분리는 매트릭스에 의해 4바퀴의 조정게인(K_최저)을 곱하고 앞서 구한값(H_lmt)은 절대치를 구하여 차고상태를 판정하고 이 값(P_i)을 데이터로 출력한다.

그러면 점화스위치가 온/오프를 판정하여 온일 경우 모우드스위치 오프의 과정으로 돌아가서 재차 기능수행을 이루게 된다.

이상과 같은 본 발명은 차량의 차고변위를 일정하게 유지하거나 운전자의 취향에 따라 3가지형태로 선택하여 차량의 차고를 선택하고 차속의 변화에 따라 차고의 높이가 자동적으로 변화값을 제시하는, 즉 차량의 변위값을 현재의 차고변위와 비교하여 발명된 일련의 제어방법을 사용해 힘작동기를 조절하여 차고의 변위를 유지시키거나 변화시킨다.

더욱이 본 발명은 운전자가 직접 차량주행시 변화를 줄 수 있으므로 비포장길(험로)이나 아스팔트포장길 같은 곳을 주행할 때 적절한 조정안정성이나 주행안정성을 제공할 수 있게 되는 신규 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 차량(10)에 부착된 4개의 차고센서(12)에 의해 각 바퀴부의 차고변위를 계측하고 계측된 차고값을 차량의 무게중심점(C.G)의 운동으로 매트릭스(T₁)에 의하여 변환하여 얻어진 차량(10)의 무게중심점(Z,ψ,θ)을 또 다시 매트릭스(T₂)에 의하여 차량의 4바퀴(14)의 변위값으로 환원시켜 여기에 제어 게인값(K)을 취하여 실제 발생되어야 하는 유압액츄에이터(16)내의 힘을 계산하고 이러한 일련의 과정을 반복 수행함으로써 차고의 일정유지기능이 작동되도록 하는 것에 있어서,

   상기 차고센서(12)에 의해 읽혀진 차고값은 신호처리(필터링)되고 현재의 차고값에서 차이값을 사용하여 차고의 변화량을 계산하여 이 계산된 값에 수동적 차고기능, 차속감응 차고기능시 설정되는 변수값을 더하여 차고조정범위값을 계산하는 것과 계산된 차고범위값을 상기 매트릭스(T₁, T₂), 그리고 제어 게인값(K)을 취하여 유압액츄에이터(16)를 가동시킬 힘을 계산하여 범위값이 일정범위내에 있을 때까지 유압액츄에이터(16)에 유압을 공급하는 유압제어밸브(18)를 가동시켜서 일정유지기능을 이룰 수 있도록 하는 차량의 차고제어방법.
2. 제1항에 있어서, 차량의 정지시나 주행시 운전자의 취향에 따라 수동적 기능에 의해 조정가능하도록 이루어지는 차량의 차고제어방법.
3. 제2항에 있어서, 수동적 차고조작 기능이 최고, 기준, 최저의 3단계로 단속하여 차고유지기능이 이루어지도록 하는 차량의 차고제어방법.