KR100204408B1 - 차량의 요잉운동량 검출장치와 검출방법, 그리고 그 검출장치를 이용한 차량의 운동제어장치 - Google Patents

차량의 요잉운동량 검출장치와 검출방법, 그리고 그 검출장치를 이용한 차량의 운동제어장치 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 새로운 차량의 요잉운동량 검출장치와 검출방범, 그리고 그 요잉운동량 검출장치를 사용하는 차량의 운동 제어장치를 기술하고 있다. 본 발명에 따른 차량의 요잉운동량 검출장치는 차량의 무게중심을 통과하는 연직축에 수직으로 교차하는 평면내에 상기 연직축에 대하여 서로 대칭인 위치에 배치된 복수의 가속도센서; 상기 복수의 가속도센서의 출력을 기초로 연직축 주위에 발생하는 차량의 요잉운동량을 산출하는 연산수단; 그리고 차량의 소정조건하에서 구해진 기존의 가속도 값과 복수의 가속도 센서의 기존의 가속도 값 하에서의 출력을 동일한 값으로 일치시키는 특성 보정 유니트를 구비한다. 또한, 본 발명에 따른 차량의 요잉운동량 검출방법은 차량의 무게중심을 통과하는 연직축에 수직으로 교차하는 평면내에 연직축에 대하여 대칭인 위치에 배치된 복수의 가속도 센서로 부터의 출력신호를 패칭하는 스텝; 차량의 소정 조건하에서 구해진 기존의 가속도 값과 복수의 가속도 센서의 기존의 가속도 값 하에서의 출력신호를 동일한 값으로 일치시키는 스텝; 그리고 복수의 가속도 센서의 출력신호를 기초로 연직축 주위에 발생하는 차량의 요잉운동량을 연산하는 스텝을 구비한다. 또한 본 발명에 따른 차량의 운동제어장치는 차량의 무게중심을 통과하는 연직축에 수직으로 교차하는 평면내에 연직축에 대하여 대칭인 위치에 배치된 복수의 가속도 센서; 복수의 가속도 센서의 출력을 기초로 연직축 주위에 발생하는 차량의 요잉운동량을 연산하는 유니트; 차량의 소정 조건 하에서 구해진 기존의 가속도 값과 복수의 가속도 센서의 기존의 가속도 값 하에서의 출력을 동일한 값으로 일치시키는 특성 보정 유니트; 차량의 속도와, 운전자가 핸들을 조작하는 동안의 핸들의 조타각을 기초로 목표 요잉운동량을 연산하는 유니트; 그리고 요잉운동량 연산 유니트에 의해 구해진 요잉운동량이 목표 요잉운동량과 일치되는 조건하에서 차량의 조타장치 그리고 브레이크 장치를 조정하는 유니트를 구비한다.

Description

차량의 요잉운동량(YAWING-MOMENTUM) 검출장치와 검출방법, 그리고 그 검출장치를 이용한 차량의 운동제어장치
제1도는 요잉운동량 검출장치와 그 검출장치를 이용하는 차량의 운동제어장치의 개략구조를 나타내는 블록도.
제2도는 차량에 가속도 센서를 장착한 구조를 설명하는 차량의 평면도.
제3도는 차량의 운동제어창치 내의 제어유니트 구조를 나타내는 흐름도.
제4도는 차량의 운동제어장치내의 가속도 센서의 일예를 나타내는 회로구성도.
제5도는 가속도 센서의 출력특성을 나타내는 그래프도.
제6도는 차량의 운동제어장치의 제어동작을 설명하는 동작 블록도.
제7a, b, c도는 가속도 센서의 출력보정 방법을 나타내는 그래프도.
제8도는 가속도 센서의 출력보정 방법을 상세히 나타내는 흐름도의 일예.
제9도는 가속도 센서의 출력보정 방법을 상세히 나타내는 흐름도의 또 다른예.
제10도는 차량의 운동제어장치의 요잉운동량 피드백 제어방법을 상세히 나타내는 흐름도.
제11a, b도는 요잉운동량 피드백 제어를 설명하는 상태설명도 및 출력신호 파형도이다.
본 발명은 차량의 요잉운동량 검출장치와 차량의 요잉운동량 검출방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 요잉운동량 검출방법과 장치를 이용하여 차량의 운동을 제어하는 차량의 운동제어 장치에 관한 것이다.
움직이는 물체의 각운동량을 검출하는 검출기로서 예를 들면, 광자이로스코프 및 진동 자이로스코프 등을 사용한 여러 검출기가 알려져 있다. 이러한 종래의 검출장치들이 차량내에 각운동량을 검출하기 위해 사용되는 경우 여러 문제점 즉, 가격, 취급곤란, 복잡한 구조등이 있게 된다.
이러한 문제점을 해결하는 일례로서의 각운동량 검출장치가 일본국 특허 JP-A-60-88311호 공보에 기재되어 있다. 또한 출력의 보정에 대수학적 방법을 사용한 또 다른 각운동량 검출장치가 일본국 특허 JP-A-64-25203호 공보에 알려져 있다.
그렇지만, 전기한 종래기술에는 가속도 센서 특성의 경년변화(agingeffect),가속도 센서의 부착정도(특히 한쌍의 가속도 센서 사이에서의 특성변동)에 의해 요잉운동량 검출오차가 발생하는 또 다른 문제점이 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 가속도센서의 요잉운동량 검출특성의 경년변화 및 이들 가속도 센서를 차량내에 부착하는데 따른 오차를 자동적으로 보정할 수 있으며, 또한 고정도의 요잉운동량 검출동작을 장기간 동안 유지할 수 있는 차량의 요잉운동량 검출장치와 검출방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전기한 요잉운동량 검출장치와 검출방법을 사용하여 차량의 운동성을 고정도로 안정하게 제어하는 것이 가능한 차량의 운동제어장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 가속도 센서가 차량에 부착되는 경우 발생한 검출축의 위치이동 및 가속도 센서의 제조공정중 발생한 불균일 출력특성에 의한 오차를 자동적으로 보정할 수 있는 차량의 요잉운동량 검출장치 및 검출방법 그리고 이를 이용한 차량의 운동제어장치를 제공하는 것이다.
전기한 본 발명의 목적은 차량의 바닥평면과 평행한 평면내의 차량의 중심축과 대칭한 복수의 위치상의 가속도 센서를 부착하고; 이 가속도 센서로 부터의 출력신호를 기초로 차량의 요잉운동량을 검출하며; 그리고 상기 차량의 직진주행시의 소정의 조건하에서 상기 가속도 센서로부터 출력신호를 가져오고 이 출력신호를 기초로 센서의 특성을 보정하는 가속도센서 특성 상호정정용 보정수단을 제공하는 차량의 요잉운동량 검출장치를 제공함으로서 달성된다.
본 발명의 기타 목적은 전기한 차량의 요잉운동량 검출장치에 의해 획득된 요잉운동량에 관한 신호를 기초로한 피드백 신호로서 차량의 조타각을 제어하는 차량의 운동제어장치를 제공함으로서 또한 달성된다.
차량의 요잉운동량 검출장치의 적절한 실시예에 따라, 차량이 정지된 것인지의 판단을 입증할 수 있는 조건하에서 기준으로서의 가속도 센서의 영점에 다른 가속도 센서의 영점을 일치시키는 보정장치의 작용에 의해, (i)경시변화에 기인한 영점의 변동에 의해 발생하는 요잉운동량 검출오차; (ii)가속도 센거가 부착된 경우 검출축의 각도가 수평면에 대하여 상하로 이동함에 의해 발생하는 요잉운동량 검출 오차; 그리고 (iii)가속도 센서 제조시 영점 출력치가 설계치를 빗나감에 의해 발생하는 요잉운동량 검출오차 등의 오차를 억제할 수 있다. 이와 같이, 차량의 요잉운동량을 정밀하고 정확하게 검출하는 것이 가능하기 때문에 쾌적한 차량의 운동제어를 행하는 것이 또한 가능하다.
또한, 본 발명의 또 다른 적절한 실시예에 따라, 차량의 직진주행시 차량의 가속도가 소정의 정또는 부가속도치에 도달한 경우, 기준으로서의 가속도 센서의 스팬(span)을 다른 가속도센서의 스팬과 일치시킴으로서, (i)경시변화에 기인한 스팬의 변동에 의해 발생하는 요잉운동량 검출오차; (ii)각도 센서의 검출축의 각도가 기준축에 대하여 상하 또는 좌우의 한 방향으로 이동함으로서, 실제 가속도에 대한 스팬이 실제 가속도와 다른 조건하에서 발생하는 요잉운동량 검출오차; 그리고 (iii)가속도 센서의 제조시 실제 가속도에 대한 출력스팬의 빗나감에 의해 발생하는 요잉운동량 검출오차 등의 오차를 감소시키거나, 또는 영으로 억제하는 것이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 적절한 실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 차량에 발생하는 요잉운동(yawing motion)을 검출하고, 또한 그를 이용하여 차량의 운동을 안정하게 제어하는 차량의 운동제어장치를 나타낸다. 이 도면에서 차량의 요잉운동량은 가속도 센서를 사용하여 검출한다. 구체적으로는 요잉 각가속도와 요잉 각속도가 검출된 후 그를 피드백 신호로서 이용하여 차량의 요잉운동을 제어한다.
이 운동제어장치에서는 2개의 가속도 센서 GA, GB와 또다른 센서(14)가 제공된다. 또한, 차량의 요잉운동 제어장치는 예를 들면 ABS(Anti-lock Break System : 15), 4WS(Four-Wheel Steering System : 16) 등에 사용되고 있다. 또한, 상기한 센서들로 부터의 신호를 수신하여 소정의 연산처리를 수행하고 ABS, 4WS 등의 액튜에이터를 제어하는 제어유니트(6)가 제공된다.
먼저, 2개의 가속도 센서 GA와 GB를 설명한다. 이들 한쌍의 가속도 센서는 차량의 무게중심을 지나는 연직축에 수직으로 교차하는 평면내에 대칭적으로 배치된다. 구체적으로 제2도에 나타낸 바와 같이, 차량(100)의 바닦 평면에 평행한 평면상에 차량(100)의 진행방향(도면의 왼쪽방향)에 따른 중심선 L에 대하여 대칭하는 위치에 이들 각속도 센서가 부착된다. 이들 센서의 부착방향은 화살표 I, II로 표시한 방향으로, 차량의 진행방향과 반대의 방향을 향하도록 하는 방법으로 상기 설명한 평면내에 부착된다.
제4도를 참조로 가속도 센서를 더 자세히 설명한다. 가속도 센서는 정전 서보방식(electrostatic servo system)을 이용한 반도체 가속도 센서이다. 제4도의 센서예에서, 화살표 방향으로 가속도가 가해지는 경우에 관성체(30)에 관성력이 가해지고, 컨틸레버(31)가 휘어짐으로서 그 위치를 작용하는 가속도의 방향으로 이동시킨다. 동시에, 관성체(30)와 절연판(32,33)에 설치된 전극(34,35) 사이의 공간의 크기에 변화가 발생함에 따라 상하 2개의 전극(34,35)과 관성체(30)에 의해 형성된 캐패시터의 정전용량에 변화가 생긴다.
일반적으로, 커패시터의 정전용량 C는 다음식으로 표현된다.
C = εs/d,
여기서, ε은 공기의 유전율,
s는 전극의 면적,
d는 공간의 크기를 나타낸다.
본 발명에 사용된 가속도 센서는 그 정전용량의 가속도 의존성을 이용하여 가속도 검출회로(36)로부터 가속도를 검출한다. 정전 서보방식으로 불리우는 가속도 검출방식은 검출 가속도에 대응하는 피드백량을 기초로 전극간의 전압을 제어함으로서, 관성체(30)의 위치를 2개의 전극(34,35) 사이의 중앙에 항상 위치시킨다. 가속도 검출회로(36)에서 정전용량 C의 변화량△C는 검출기(37)에 의해 검출되며, 검출된 변화량△C가 증폭기(38)에 의해 증폭된 후, 그 신호가 영이되는 상태로 예를 들면, 펼스폭 변조(pulse-width modulation : PWM) 인버터(39)를 제어한다. 또한, PWM 인버터(39)의 출력을 변환기(40)에서 변환한 전압신호를 서로 상하로 배치된 전극(34,35)에 인가함으로서, 양전극(34,35)간에 정전기력이 인가된 관성체(30)를 일정한 위치(즉, 전극(34,35)의 중앙)에 항상 위치 시킴으로서 제어가 수행된다. 그후, PWM 인버터(39)의 제어신호를 로우패스필터(41)를 통해 증폭기(42)에 입력시키고, 증폭기(42)의 출력으로부터 가속도를 얻는다.
가속도 센서의 출력과 가속도 사이의 관계는 제5도에서 실선으로 표시된다. 실선(18)으로 표시된 이 출력특성을 이 가속도 센서의 기본출력 특성이라 부른다.
또한, 센서(14)는 주차 브레이크 스위치(41), 푸트 브레이크 스위치(42), 바퀴 속도센서(3), 핸들 각도센서(4), 차량속도센서등과 같은 기존의 각종 센서를 포함한다.
제1도를 다시 참조하면, 차량의 요잉운동 제어장치(7)에서, ABS(15)는 ABS제어 유니트(10)와 ABS 액튜에이터(12)로 구성되며, 한편 4WS(16)은 4WS 제어유니트(11)와 4WS 액튜에이터(13)로 구성된다.
제3도에 나타낸 것과 같이, 제어 유니트(6)는 중앙제어장치(CPU : 150), 제어장치로서 기능하는 ROM(151)과 ROM(152)으로 구성된다. CPU(150)는 소정의 사칙연산, 비교연산, 입출력 신호의 제어를 실행하며, ROM(151)은 상기 연산등에 사용하는 상수와 프로그램을 저장한다. ROM(152)은 변수등을 저장하는데 사용된다. 또한, 제1도에 나타낸 것과 같은 제어유니트(6)는 그 제어내용적으로는, 요잉운동량 연산 유니트(8), 요잉운동량 추정 유니트(9), ABS 제어유니트(10), 4WS 제어유니트(11)등으로 구성된다. 이들 구성 유니트 사이의 신호의 흐름은 제1도에서 화살표로 표시된다.
먼저, 핸들각도 센서(4)로 부터의 신호θf와 차량속도센서(5)로 부터의 신호V는 요잉운동량 추정유니트(9)에 입력된다. 그후, 이 신호를 기초로 차량의 요잉운동량 ωT및 d/dt(ωT)가 요잉운동량 추정 유니트(9)에 의해 추정된다.
요잉운동량 연산 유니트(8)에 가속도센서 GA, GB로 부터의 출력신호; 주차 브레이크 스위치(1)로 부터의 신호SS; 푸트 브레이크 스위치(2)로 부터의 신호 FS; 차량속도센서로 부터의 신호 WV; 핸들각도 센서(4)로 부터의 신호 θf; 그리고 ABS 제어유니트(10)로 부터의 신호 FABS가 입력된다. 그후, 요잉운동량 연산 유니트(8)에 의해 뒤에 기술될 방법에 따라 ωs 및 d/dt(ωs)가 요잉운동량으로서 연산된다.
한편, 푸트 브레이크 스위치(2)로 부터의 신호 FS, 바퀴 속도센서(3)로 부터의 신호 WV, 차량속도센서(5)로 부터의 신호 V, 요잉운동량 검출 유니트(8)로 부터의 요잉운동량 신호 ωs 및 d/dt(ωs), 그리고 요잉운동량 추정 유니트(9)로 부터의 추정 요잉운동량 신호 ωT및 d/dt(ωT)가 전기한 ABS 제어유니트(10)에 입력된다. 이들 신호를 기초로 ABS 제어유니트(10)는 제동력 또는 제동효과가 유지되는 동안 요잉운동을 제어할 수 있는 신호를 ABS 액튜에이터(12)에 출력한다.
또한, 요잉운동량 연산유니트(8)로 부터의 요잉운동량 신호 ωs 및 d/dt(ωs), 핸들각도 센서(4)로 부터의 신호 θf, 차량속도센서(5)로 부터의 신호 V, 그리고 요잉운동량 추정 유니트(9)로 부터의 추정 요잉운동량 신호 ωT및 d/dt(ωT) 가 4WS 제어유니트(11)에 공급됨으로서, 차량의 요잉운동을 제어하기 위한 제어신호가 이들 신호를 기초로 4WS 액튜에이터(13)에 출력된다.
제6도를 참조하면서, 가속도 센서 GA와 GB로 부터의 출력신호 SGA및 SGB를 기초로 차량의 요잉운동량 ωs 및 d/dt(ωs)를 구하는 방법을 이하 상세히 설명한다.
먼저, 가속도 센서 GA와 GB로 부터의 신호 SGA및 SGB를 가속도 센서 출력 패칭(fetching) 유니트(19)내에 저장시킴으로서, 이들 신호들에 포함되어 있는 노이즈 성분등을 제거한다.
가속도 센서 출력 패칭 유니트(19)에 의해 필터링된 신호 SGA및 SGB의 특성은 가속도 센서자체의 특성변화, 가속도 센서 주변의 온도변화, 가속도 센서를 부착한 위치와 각도의 이동 등에 기인하여 제5도에 나타낸 기본 출력특성과 다르다. 예를 들면, 가속도 센서를 부착한 위치와 각도의 변화에 기인하여 가속도 센서의 검지축(제4도에서 관성체(30)가 이동하는 방향에 대응하는 즉, 상하방향)이 수평방향에 대하여 소정의 각도로 경사되는 경우에, 가속도 센서의 출력은 중력 가속도에 의해 영향을 받게되며, 그 출력특성은 전기한 기본출력 특성과 다르게 된다.
따라서, 예를 들면 한쌍의 가속도 센서 GA와 GB로 부터의 출력신호 SGA및 SGB가 제7A도에서와 같은 특성을 나타내는 경우에, 영점 보정 유니트(20)내의 가속도 센서에 가해지는 가속도가 0G에 대응하는 조건(예, 차량의 정지시)하에서 가속도 센서의 출력치(SG1-0 SG2-0)를 기초로 영점 보정 기준출력치(SGS)가 결정된다. 또한, 영점 보정 유니트(20)내에서 기준출력치(SGS)외 비기준 출력치(SG1,SG2) 사이의 차이를 기초로 비기준 출력특성을 평행이동함으로서, 기준출력치(SGS)와 비기준 출력치(SG1,SG2)의 중립점이 일치된다. 상기한 보정동작에 의해 가속도 센서의 출력특성은 제7B도에 SG1'와SG2'로 나타낸 것과 같이 그 중립점이 서로 일치하는 특성이 된다.
또한, 스팬 보정 유니트(21) 내에서, 가속도 센서에 가해진 가속도가 소정치가 되는 시점의 출력치를 기초로 스팬 보정 기준출력이 결정된다. 그후, 기준출력(SGS)의 기울기와 비기준 출력(SG1,SG2')의 기울기 사이의 비교를 기초로 비기준 출력특성이 변환됨으로서, 제7C도에 나타낸 것과 같이 중립점 및 기울기가 서로 일치하는 출력특성(SG1,SG2)이 구해진다.
다음에, 요잉운동량 연산 유니트(22)에서 상술한 방법에 따라 출력특성이 보정된 출력신호를 기초로 요잉운동량이 연산된다. 이 요잉운동량 연산원리를 제2도를 참조로 이하 상세히 설명한다.
차량(100)의 무게중심(23)이 X-Y 좌표계의 원점에 있도록 선택된다고 가정한다. 이 때에, Y축의 정방향은 차량의 진행방향(즉 제2도에서 왼쪽방향)이 되며, X축의 정방향은 도면에서 윗쪽 방향이 된다. 전기한 한쌍의 가속도 센서 GA와 GB가 전기한 Y축에 관해서 대칭적으로 배치된 후, 전기한 X-Y 평면이 차량의 바닥평면에 평행하게 위치된다는 것을 주목해야 한다.
차량의 무게중심(23)으로부터 가속도 센서 GA와 GB의 부착점 A 및 B를 통과하는 직선을 RA와 RB로 가정하면, 이하의 관계식이 X축과, A점 및 B점 방향 직선 RA와 RB와의 각도 θA와 θB사이에 성립한다
θB=π-θA(π=18。)
또한, 가속도 센서로 부터의 출력이 전술한 바와 같이 가속도를 검출하는 동안 방향성을 가지므로 도면의 화살표 I과 II에 의해 표시된 방향은 정극성이 된다는 것을 주목해야 한다.
제2도에 나타낸 가속도 센서 GA및 GB의 배치구조에서 롤(roll)에 관한 성분은 검출되지 않는다. 또한, 피치(pitch)에 관한 성분은 가속도센서 GA와 GB로 부터의 출력신호 SGA및 SGB사이의 차이를 연산함으로서 제거될 수 있다. 이와 같이, 제2도의 부착점 A와 B에서의 Y축 방향 속도VA및 VB는 병진운동의 Y축 방향성분속도 Vg와 요잉회전운동의 원주속도의 Y축 방향성분 속도의 합성속도에 대응한다. 그 결과, 가속도 센서에 의해 검출된 가속도 신호 SGA및 SGB는 아래식으로 부터 구해진다.
또한, 검출가속도의 차△G는 하기식으로 연산된다.
여기서 RAcosθA-RBcosθB=R 이므로 d/dt(ω)=△G/R 이 된다.
여기서, R은 2개의 가속도 센서 GA및 GB를 부착하는 폭을 나타낸다. 전술한 바와 같이, 차량의 요잉 각가속도 d/dt(ω)는 가속도 센서 GA와 GB로 부터의 검출신호 SGA및 SGB에서 구해진다.
제8도 및 9도에는 전술한 동작을 실행하는 상세한 설명의 흐름도가 나타나 있다.
상기 제6도에 설명한 가속도 센서 출력 패칭유니트(19)에 대응하는 스텝 201 및 202에서, 가속도 센서로 부터 출력 SGA및 SGB를 10비트 A/D 변환기 등을 사용하여 매 1ms마다 가져온 후, 입력된 4개의 데이터의 평균치를 매 5ms마다 출력신호 SG1및 SG2로서 가속도 센서 패칭유니트(19)에 공급한다.
또한, 영점 보정 유니트(20)에 대응하는 스텝 203 및 213에서, 하기의 모든 조건이 만족되는 경우 각각의 센서 GA와 GB의 출력의 중립점 SG1-ø 및 SG2-ø 는 보정치로 갱신된다. 이 조건은; (i)차량의 정지중에 예를 들면, 주차 브레이크 및 푸트 브레이크 중에 최소 하나가 동작; (ii)차량의 속도가 10km/h 이하; (iii)바퀴속도가 10km/h 이하; 그리고 (iv)가속도 센서 출력 SG1및 SG2의 값이 기준 출력특성의 중립점(즉, 0G에 상당하는 점)에 거의 일치 바꿔말하면, 최대 검출 가속도에 대응하는 출력의 ±10% 이내의 조건등이다. 이 갱신동작은 상기한 (i)~(iv)의 조건이 만족된다면 반복되며, 시간적인 온도변화에 따른 출력특성의 중립점의 위치이동에 대응한다.
또한, 상기한 (i)~(iv)의 조건은 차량 속도 센서(5), 바퀴 속도센서(3) 그리고 가속도 센서 GA 및 GB의 검출동작을 전체적으로 확인하는 목적을 달성하는데에도 이용된다. 또한, 전술한 적절한 실시예에서 2개의 중립점은 가속도 센서 GA와 GB의 출력신호 GGA및 SGB로부터 발생되며, 이러한 중립점 중 하나는 보정치로서 출력된다. 이 적절한 실시예에 따라, 상기 2개의 중립점의 대소를 비교하고 큰 중립점을 보정치로서 출력하도록 구성된다. 기타 방법으로서는 작은 중립점을 보정치로서 출력하는 방법, 기준출력의 중립점에 근접한 점을 보정치로서 출력하는 방법, 그리고 기준출력을 보정치로서 출력하는 방법등이 구상될 수 있다.
상기한 방법중에서 계산량, 가속도 센서 출력의 기타 제어유니트에의 이용등을 고려하여 적절한 방법이 선택된다.
그후, 보정치 출력의 중립점과 비보정치 출력의 중립점의 차가 비보정치 출력에 인가됨으로서 2개의 출력의 중립점을 서로 일치시킨다. 이때, 이 일치점을 공통점 SG-ø라 가정한다.
다음에, 스팬 보정 유니트(21)는 차량이 요잉 운동이 없으며 2개의 가속도 센서의 출력차가 매우 작은 적당한 가속도로서 도로상을 직진하는 경우, 스팬 보정용 게인 SPAN-N 및 SPAN-W를 갱신한다. 예를 들면, 아래의 조건; (a)조타각이 차량의 진행의 ±2。 이내; (b)차량속도가 10km/h 이상; (c)감속도 0.5G; (d)좌우 비구동축의 속도차가 1km/h 이내; (e)ABS 시스템이 작동하지 않는 경우; 그리고 (f)출력신호 SG1' 및 SG2'의 차가 0.1G 이하인 조건을 모두 만족하는 경우 게인의 갱신이 이루어진다.
상기한 적당한 가속도는 중립점에서 값이 비교됨으로서 큰 절대값이 구해지는 동안 차량의 제동시 값으로 적절히 선책된다 할지라도, 이 적당한 가속도 값은 차량이 가속되는 동안 선택된다는 점이 주목되어야 한다. 또한, 상기한 (a)~(f)의 조건이 만족되는 경우, 신호 SG-ø 와 신호SG1' 사이의 또는 신호 SG-ø와 신호 SG2' 사이의 차가 연산됨으로서, 큰 값이 일 스팬 보정 게인 SPAN-W로서 이용되며, 작은 값은 다른 스팬 보정 게인 SPAN-N로서 사용된다. 바꿔 말하면, 큰 스팬은 기준 출력으로서 사용되며, 스팬 보정은 비기준 출력에 SPAN-W와 SPAN-N의 비를 곱함으로서 수행된다.
또한, 보정출력에는 상기한 방법이외에 작은 스팬을 보정치로서 선택하는 방법, 스팬에 밀접한 출력을 보정치로서 선택하는 방법등이 있다. 동일하게, 적절한 스팬 보정방법은 계산량, 가속도 센서의 다른 부분에의 이용등을 고려하여 선택된다.
상기한 보정동작은 상기 조건들을 만족하는 경우마다 반복되며, 온도 변화등에 따른 스팬의 변화에 대응한다. 또한, 상기 조건들은 바퀴속도 센서, 가속도센서 등의 동작을 확인하는 또 다른 목적이 있다.
또한, 요잉운동량 연산 유니트(22)는 상술한 방법에 따라 보정된 출력신호 SG1 및 SG2 사이의 차를 구한 후, 가속도 센서의 부착 거리와 단위에 관한 계수 GAIN을 상기 차에 곱함으로서 구해지는 요잉각가속도 d/dt(ω)를 산출한다.
그후, 전술한 방법에 따라 검출된 요잉운동량은 차량(100)의 요잉운동을 제어할 목적으로 피드백 신호로서 사용되며, 이하 그 방법을 설명한다. 제11A도에 나타낸 것과 같이, 스프리트-μ도로(split-μ path)로 불리우는 즉, 차량의 좌우측 바퀴의 마찰계수가 서로 다른 도로면에서 차량을 급격하게 제동하는 경우, 차량에 반시계 방향의 요잉운동이 발생한다. 제11B도에 제동시차량의 요잉각θ와 요잉속도ω가 나타나 있다. 도면중에서 실선의 곡선 81 및 83은 4바퀴 조타 시스템이 동작중이지 않는 경우의 바퀴의 요잉각 및 오잉 각속도를 나타내며, 점선의 곡선 82 및 84는 4바퀴 조타 시스템이 동작중인 경우의 바퀴의 요잉각 및 요잉 각속도를 나나낸다. 만약 그러한 요잉운동이 발생했다면 운전자는 차량을 제어할 수 없게 되며 그 결과 위험한 상태가 발생한다. 차량의 개개 바퀴에 주어진 불균형의 힘에 의해 발생한 요잉운동에 따른 이러한 위험한 상태는 바퀴의 조타각과 제동력을 제어함으로서 회피될 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 4바퀴 조타시스템(4WS)은 상기한 동작에서 검출한 요잉운동량을 피드백 신호로 이용하여 제어동작함으로서 차량의 요잉운동을 제어하는 것을 의도로 한다.
제10도는 차량의 요잉운동를 제어하는 4WS의 조타각 θr을 연산하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 이 루틴은 매 일정시간(예, 5ms)마다 초기화되며 실행된다.
제1프로세스 71에서, 바퀴 속도센서(3)로 부터 연산된 차량속도 V가 A/D 변환기등을 통해 동일하게 기억된다. 다음 프로세스 72에서, 조타각 θf가 A/D 변환기등을 통해 동일하게 기억된다. 이 때에, 조타각 θf로 부터 1차 시간 미분 성분 d/dt(θf)가 동시에 구해진다. 프로세스 73에서, 상기의 기억신호 V, θf, 그리고 d/dt(θf)를 기초로 목표 요잉 각가속도 d/dt(ωT)가 결정된다. 또한, 프로세스 74에서, 요잉운동량 연산 유니트(22 : 제6도)에 의해 구해진 요잉 각가속도 d/dt(ωS)가 기억된다. 그후, 프로세스 75에서, 기억된 가속도 신호 d/dt(ωT)와 d/dt(ωs) 사이의 편차△d/dt(ω)가 구해지며, 프로세스 76에서, 이 편차△d/dt(ω)로부터 조타각 θr을 연산함으로서 4WS의 제어를 가능하게 한다. 본 실시예에 따른 이 4WS 제어에 의하여 차량의 안전운전이 달성될 수 있으며, 제11B도에 부호 82, 84로 나타낸 것과 같은 운동량이 나타날 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명으로부터 나타난 것과 같이, 본 발명에 따라서 가속도 센서 자체의 특성과 센서 부착 구조등에 따라 발생하는 요잉운동량 검출오차가 제거될 수 있음으로서, 차량의 요잉운동량을 검출할 수 있다. 이 정확한 요잉운동량 검출결과를 이용함으로서 운동 제어성이 우수한 운동제어장치를 제공하는 것이 가능하는 등의 기술적으로 극히 우수한 잇점이 있다.

Claims (5)

  1. 차량의 무게중심(23)을 통과하는 연직축에 수직으로 교차하는 평면내에 상기 연직축에 대하여 대칭인 위치에 배치된 복수의 가속도 센서(GA,GB); 상기 복수의 가속도 센서(GA,GB)로 부터의 출력을 기초로 상기 연직축 주의에 발생하는 상기 차량의 요잉운동량을 산출하는 연산수단(8,22); 그리고 상기 차량의 소정 조건 하에서 구해진 기존의 가속도 값과 상기 복수의 가속도 센서의 상기 기존의 가속도 값 하에서의 상기 출력을 동일한 값으로 일치시키기 위한 특성 보정수단 (20,21)을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 요잉운동량 검출장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보정수단이; 상기 차량이 정차상태 하에서 가속도가 영점인 경우 구해진 상기 복수의 가속도 센서(GA,GB)로 부터의 출력을 동일한 값으로 일치시키는 영점 보정수단(20); 그리고 상기 차량이 기존의 가속도를 발생하는 소정의 운전 상태 하에서 가속도가 상기 기존의 값인 경우 구해진 상기 복수의 가속도 센서(GA,GB)로 부터의 출력을 동일한 값으로 일치시키는 스팬 보정 수단(21)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 요잉운동량 검출장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 가속도 센서(GA,GB)는 상기 연직축을 통과하는 상기 차량의 전후방향 중심선(L)에 대하여 서로 대칭인 위치에 배치된 2개의 가속도 센서를 포함하며, 상기 가속도 센서의 각각은 검출하는 가속도의 방향과 상기 중심선의 방향이 일치되는 상태로 또한 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 요잉운동량 검출장치.
  4. 차량의 무게중심(23)을 통과하는 연직축에 수직으로 교차하는 평면내에 상기 연직축에 대하여 대칭인 위치에 배치된 복수의 가속도센서(GA,GB)로 부터의 출력신호를 패칭하는 스텝(19); 상기 차량의 소정 조건하에서 구해진 기존의 가속도 값과 상기 복수의 가속도 센서의 상기 기존의 가속도 값 하에서의 상기 출력신호를 동일한 값으로 일치시키는 스텝(20,21); 그리고 상기 복수의 가속도 센서(GA,GB)로 부터의 상기 출력신호를 기초로 상기 연지축 주위에 발생하는 상기 차량의 요잉운동량을 연산하는 스텝(22)을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 요잉운동량 검출방법.
  5. 차량의 무게중심(23)을 통과하는 연직축에 수직으로 교차하는 평면내에 상기 연직축에 대하여 대칭인 위치에 배치된 복수의 가속도 센서(GA,GB); 상기 복수의 가속도 센서(GA,GB)로 부터의 출력을 기초로 상기 연직축 주위에 발생하는 상기 차량의 요잉운동량을 산출하는 연산수단(8,22); 상기 차량의 소정 조건하에서 구해진 기존의 가속도 값과 상기 복수의 가속도 센서의 상기 기존의 가속도 값 하에서의 상기 출력을 동일한 값으로 일치시키기 위한 특성 보정수단(20,21); 차량의 속도(V)와, 운전자가 핸들을 조작하는 동안의 핸들의 조타각 (θf)을 기초로 목표 요잉운동량을 연산하는 산출수단(71,72,73); 그리고 상기 요잉운동량 연산수단에 의해 구해진 요잉운동량이 상기 목표 요잉운동량과 일치하는 조건하에서 상기 차량의 조타장치 그리고 제동장치를 조정하는 수단(10,11,12,13)을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 운동제어장치.
KR1019920004130A 1991-03-20 1992-03-13 차량의 요잉운동량 검출장치와 검출방법, 그리고 그 검출장치를 이용한 차량의 운동제어장치 KR100204408B1 (ko)

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