KR100231586B1 - 자동차 후륜조향제어기의 최적게인 추정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전륜각과 차속에 따라 능동적으로 후륜을 조타할 수 있도록 하는 자동차의 후륜조향시스템에 있어서 조향액튜에이터를 제어하는 후륜조향제어기의 최적의 게인을 추정할 수 있도록 하는 자동차 후륜조향제어기의 최적게인 추정장치에 관한 것으로, 종래에는 작업자가 일일이 게인을 변화시켜주면서 응답특성을 확인하고 게인을 설정하였기 때문에 최적의 게인을 추정하기 위해서는 시간이 많이 소요될 뿐 아니라 비용이 많이 들게 되는 문제가 있었던 바, 온라인최적게인추정기(PC)를 엔진콘트롤유니트(ECU)와 시리얼 인터페이스(serial interface)로 접속하여 최적의 게인을 설정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 작업자가 일일이 게인을 변화시켜가며 응답특성을 확인할 필요없이 각 액튜에이터에 대한 제어기의 최적게인을 자동으로 설정할 수 있게 되므로 작업이 극히 간편하게 됨은 물론 빠른 시간내에 작업을 마칠 수 있게 되어 작업비용을 크게 절감할 수 있게 된다.

Description

자동차 후륜조향제어기의 최적게인 추정장치

본 발명은 전륜각과 차속에 따라 능동적으로 후륜을 조타할 수 있도록 하는 자동차의 후륜조향시스템에 있어서 조향액튜에이터를 제어하는 후륜조향제어기의 최적의 게인을 추정할 수 있도록 하는 자동차 후륜조향제어기의 최적게인 추정장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 외부연산장치(PC)와 엔진콘트롤유니트(ECU)의 시리얼 인터페이스(serial interface)에 의한 온라인(on line)작업으로 최적의 게인을 설정할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

본 발명이 관계하는 자동차의 후륜조향시스템은 전륜각과 차속에 따라 능동적으로 후륜을 조타하여 줌으로써 자동차의 조정성 및 주행안정성을 크게 향상시킬 수 있도록 하는 최첨단시스템이다.

즉, 기존의 2륜조향시스템의 자동차는 전륜만을 조타하여 진행방향을 바꾸게 되므로 전륜과 후륜의 횡력(lateral force)의 발생시점이 서로 다르게 되어 자동차의 진행방향과 운전자의 주시방향이 일치하지 않게 된다.

이에 반하여 4륜조향시스템은 후륜을 전륜과 차속에 따라 조타시켜줌으로써 전륜과 후륜의 횡력의 발생시점을 일치시키게 되며, 이를 통해 자동차의 진행방향과 운전자의 주시방향을 일치시킬 수 있게 된다.

이와 같이 전륜과 후륜의 횡력의 발생시점을 일치시켜 자동차의 진행방향과 운전자의 주시방향을 일치시키는 것을 "자동차의 바디슬립앵글(body slip angle)이 O이 되도록 한다"라고 하는 바, 이와 같은 경우에는 저속에서 자동차의 조정성이 향상되고, 고속에서 자동차의 주행안전성이 향상된다.

상기 4륜조향시스템에서 후륜각과 전륜각의 관계는 도 1에 나타낸 것과 같이 통상 저속에서 후륜을 전륜과 역상으로 조타시키게 되고, 40~50Km/H 이상의 고속에서 동상으로 조타시키게 된다.

상기 4륜조향시스템은 초창기에 유압시스템으로 구현되었으나 경량화와 시스템의 단순화, 제어의 유연성(flexibility) 향상을 위해 최근에는 도 2와 같이 직류모터(DC motor)를 작동기로 하여 개발되고 있는 실정이며, 더 구체적으로는 직류모터(1)를 동력전달용 타이밍벨트(2)를 통해 회전운동을 직선운동으로 바꿀 수 있도록 하는 볼스크류(3)에 접속하고, 링크(5)를 통해 후륜(6)과 접속되는 볼스크류(3)를 조타실패시 후륜을 중립으로 유지시킬 수 있도록 하는 예압스프링(4)을 통해 지지하는 형태로 구성하는 것이 보통이다.

도 3에는 본 발명이 관계하는 4륜조향시스템의 작동블럭도가 도시되어 있다.

도 3과 같이 4륜조향시스템은 전륜각과 차속이 4륜조향로직 및 제어기, 증폭기를 통해 제어되고, 이 제어값에 의해 작동되는 작동기와 링크를 통해 후륜각을 조타하게 된다.

한편 상기 4륜조향시스템 중에 후륜조향시스템에 있어서 후륜에 직접적인 조타력을 공급하는 조향액튜에이터는 후륜조향제어기에 의해 제어되며, 이 후륜조향제어기에 있어서는 그 최적의 게인을 설정하여 주는 것이 무엇보다도 중요하게 된다.

종래에는 상기 조향액튜에이터마다 최적의 게인값이 다르기 때문에 후륜조향제어기의 최적의 게인을 설정함에 있어서 작업자가 일일이 게인을 변화시켜주면서 응답특성을 확인하고 게인을 설정하였다.

즉, 종래에는 게인의 설정과 컴파일(compile), 롬에뮬레이팅(rom emulating), 테스트(test)의 과정을 작업자가 반복 수행하여야 했기 때문에 최적의 게인을 추정하기 위해서는 시간이 많이 소요될 뿐 아니라 비용이 많이 들게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적은 작업자가 일일이 게인을 변화시켜가며 응답특성을 확인할 필요없이 간편하게 응답특성을 테스트하고 빠른 시간내에 목표응답특성에 도달할 수 있도록 게인을 최적화하는 자동차 후륜조향제어기의 최적게인 추정장치를 제공하는 데에 있는 것이다.

도 1은 본 발명이 관계하는 4륜조향시스템의 속도별 후륜 조타각도 계산곡선

도 2는 동 4륜조향시스템의 구성도

도 3은 동 4륜조향시스템의 작동블럭도

도 4는 본 발명의 구성도

도 5는 본 발명의 작동순서도

* 도면중 주요 부분에 대한 부호 설명 *

PC : 온라인최적게인추정기 ECU : 엔진콘트롤유니트

1 : 직류모터 2 : 타이밍벨트

3 : 볼스크류 4 : 예압스프링

5 : 링크 6 : 후륜

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 온라인최적게인추정기(PC)를 엔진콘트롤유니트(ECU)와 시리얼 인터페이스(serial interface)로 접속하여 최적의 게인을 설정할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명은 온라인최적게인추정기(PC)와 엔진콘트롤유니트(ECU)와의 시리얼 인터페이스(serial interface)에 의한 온라인최적게인설정장치로, 온라인최적게인추정기가 설정한 게인에 따라 엔진콘트롤유니트(ECU)가 규격화된 테스트(step response test)를 수행하도록 하고, 그 때의 조향액튜에이터의 응답특성을 다시 온라인최적게인추정기(PC)로 전달되도록 하며, 이 응답특성을 근거로 온라인최적게인추정기(PC)가 제어 게인을 재설정하고 이를 엔진콘트롤유니트(ECU)가 전달받아 다시 테스트를 수행하도록 하는 과정을 반복하여 목적한 응답특성에 도달하도록 하고, 그 때의 게인을 최적의 게인으로 설정하도록 한 것이다.

본 발명에 있어서 온라인최적게인추정기(PC)는 후륜조향장치모델, 게인설정부, 응답특성분석부, 그리고 조향각입력발생부로 이루어진다.

도 5에는 본 발명에 작동순서도가 도시되어 있는 바, 본 발명에 있어서는 모델링에 의한 1차게인을 산출한 후 엔진콘트롤유니트(ECU)에 인가하고, 조향각을 입력하면 엔진콘트롤유니트(ECU)에서 액튜에이터를 제어하여 후륜각을 온라인최적게인추정기(PC)에 전달하게 된다.

그리고 온라인최적게인추정기(PC)에서는 그 응답특성을 분석하여 목표응답특성에 부합되는 경우에는 작업을 종료하고 그 때의 게인을 최적의 게인으로 설정하게 되며, 부합되지 않는 경우에는 게인을 재산출한 후 다시 엔진콘트롤유니트에 인가하여 목표응답특성과 부합될 때까지 반복하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 작업자가 일일이 게인을 변화시켜가며 응답특성을 확인할 필요없이 온라인최적게인기와 엔진콘트롤유니트를 시리얼 인터페이스로 연결하여 응답특성에 대한 테스트를 반복 수행하여 최적의 게인을 얻을 수 있도록 한 것으로, 본 발명에 의하면 각 액튜에이터에 대한 제어기의 게인을 자동으로 설정할 수 있게 되어 작업이 극히 간편하게 됨은 물론 빠른 시간내에 작업을 마칠 수 있게 되어 작업비용을 크게 절감할 수 있게 되는 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 온라인최적게인추정기(PC)와 엔진콘트롤유니트(ECU)를 시리얼 인터페이스로 접속하는 한편, 온라인최적게인추정기(PC)가 설정한 게인에 따라 엔진콘트롤유니트(ECU)가 규격화된 테스트를 수행하도록 하고, 그 때의 조향액튜에이터의 응답특성을 다시 온라인최적게인추정기(PC)로 전달되도록 하며, 이 응답특성을 근거로 온라인최적게인추정기(PC)가 제어 게인을 재설정하고 이를 엔진콘트롤유니트(ECU)가 전달받아 다시 테스트를 수행하도록 하는 과정을 반복하여 목적한 응답특성에 도달하도록 하고, 그 때의 게인을 최적의 게인으로 설정하도록 한 것을 특징으로 하는 자동차 후륜조향제어기의 최적게인 추정장치.
2. 청구항 1에 있어서, 온라인최적게인추정기(PC)를 후륜조향장치모델, 게인설정부, 응답특성분석부, 그리고 조향각입력발생부로 구성한 것을 특징으로 하는 자동차 후륜조향제어기의 최적게인 추정장치.