KR100369674B1 - 차량구동력제어시스템에있어서의선회안정성제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 구동력제어(Traction control) 시스템에 있어서의 차량 선회시 횡슬립을 방지하여 선회 안정성을 높일수 있도록 개량한 것이다.

본 발명은 차량의 각 바퀴 속도로부터 구동부와 차체 횡가속도를 연산하는 단계와, 구동부와 차체의 횡가속도로부터 선회시의 안정 기준점을 잡는 단계와, 스로틀밸브를 제어하는 단계로 되어 차량 선회시 구동부와 차체의 횡가속도차를 이용하여 차량의 선회 안정성을 제어하도록 됨을 특징으로 하고 있다.

Description

차량 구동력제어 시스템에 있어서의 선회 안정성 제어방법

본 발명은 차량의 구동력제어(Traction control) 시스템에 있어서의 차량 선회시 횡슬립을 방지하여 선회 안정성을 높일수 있도록 개량한 것이다.

차량 구동력제어(Traction control)시스템은 차량의 4바퀴의 차륜속도를 측정하는 차륜 속도센서, 운전자의 가속페달에의해 작동되는 스로틀밸브와는 별도로 모타에 의해 작동되는 보조 스로틀밸브, 그리고 차륜속도로부터 구동륜의 슬립률과 차체 횡가속도를 연산하여 과도한 엔진 출력에 의한 구동륜의 슬립을 제어하고, 선회시에는 과도한 횡가속도에 의한 차량의 코스이탈(언더스티어현상)를 방지하도록 보조 스로틀밸브 개도를 제어하는 전자제어기로 구성되고 있다.

이러한 구성으로 된 종래의 시스템은 노면 마찰계수가 적은 눈길, 빙판길등에서 과도한 엔진 출력으로 인해 구동륜에 슬립이 발생하면 보조 스로틀밸브를 닫아 엔진 출력을 줄임으로써 구동륜의 과도한 슬립 현상을 방지하고, 선회시 차량이 주행 코스를 이탈되지 않도록 보조 스로틀밸브를 닫아 차량의 안정성을 확보하게 된다.

이처럼 종래에는 선회시 차량의 주행 코스 이탈 정도를 단순히 비 구동력의좌·우 속도차를 이용하여 연산한 횡가속도만으로 판단하여 차체 횡가속도가 어느 정도이상이면 엔진의 보조 스로틀을 닫아 차량의 차속을 줄이는 방법을 통해 선회안정성을 높이는 방법이 주로 이용되고 있다.

하지만 종래에는 마찰계수가 다양한 노면 조건을 만족하는 횡가속도 설정치를 찾는데 많은 어려움을 안고 있었다.

한편, 차량의 언더스티어 현상이 발생하는 경우는 차량의 횡가속도 커질 수록 언더스티어 현상이 발생하므로 차량 전륜의 옆미끄러짐각(wheel side silp angle)과 후륜의 옆미끄러짐각의 관계에서 판단하는 것이 더 이상적이다.

또한 타이어와 노면에 있어 타이어의 옆미끄러짐각이 커지면 횡력은 증가하다 어느 정도 옆미끄러짐각이 커지면 횡력은 감소하게 된다. 즉, 전륜의 슬립각이 후륜의 슬립각보다 점점 커지면 전륜이 횡력을 잃게 되고, 차량은 언더스티어 현상을 나타나게 된다.

따라서 단순히 차체 횡가속도만으로 차량의 언더스티어 현상을 판단하여 차량의 구동력 제어를 하는 것보다 차량의 전·후륜 옆미끄러짐각을 측정하여 차량의 언더스티어 현상을 판단하고, 이에 따라 차량 엔진의 보조 스로틀을 닫아 차량의 횡가속도가 더 이상 커지지 않도록 하는 것이 효과적이다.

이에 본 발명에서는 차량 선회시의 구동력제어가 차체의 횡가속도와 구동부의 횡가속도의 차를 이용함으로써 다양한 노면조건을 모두 만족하는 선회 안정성을 도모할 수 있도록 된 구동력 제어 시스템을 제공함에 그 목적이 있는 것인 바, 이를 첨부된 예시 도면을 참고하여 보다 그 구성 및 작용 효과를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

자동차가 선회시 횡가속도가 커진다. 특히 노면의 횡마찰력을 넘어서면 횡슬립이 일어나면서 언더스티어 경향을 띤다.

이 경우 구동부(전륜)와 차체 가속도를 살펴보면, 구동부의 횡가속도는 차량이 언더스티어 경향을 띠면서 차체의 횡가속도 보다 작아지는 현상이 나타나는 것을 알 수 있다.

본 발명은 차량의 각 바퀴 속도로부터 구동부와 차체 횡가속도를 연산하는 단계와, 구동부와 차체의 횡가속도로부터 선회시의 안정 기준점을 잡는 단계와, 스로틀밸브를 제어하는 단계로 구성되어 차량 선회시 구동부와 차체의 횡가속도 차를 이용하여 차량의 선회 안정성을 제어하도록 됨을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 제어 알고리즘을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

① 차량의 각 바퀴 속도로부터 구동부의 횡가속도와 차체의 횡가속도를 연산한다.

구동부 횡가속도 = (차체속도 ×구동륜의 속도차)/ 트레드

차체 횡가속도 = (차체속도 ×비구동륜의 속도차) / 트레드

여기서, 차체속도 = 비구동륜 속도의 평균

구동륜의 속도차 = 두 구동륜의 속도차

비구동륜의 속도차 = 두 비구동륜의 속도차

트레드 = 두 중심축간의 거리이다.

② 구동부와 차체의 횡가속도로부터 선회의 안정 기준점을 잡는다.

따라서 '차체 횡가속도 - 구동부 횡가속도 ← 안정기준값'이 되도록 스로틀 개도를 유지한다. 즉, '차체 횡가속도 - 구동부 횡가속도'의 값이 안정 기준값을 넘어서면 스로틀밸브를 닫아서 차속을 줄여 안정 영역에 들어오게 한다.

그리고 안정영역에 들어오면 안정영역내에서 운전자가 원하는 속도로 주행하도록 스로틀밸브를 천천히 열어서 차량속도를 조금씩 높인다.

안정기준값은 실험적으로 대략 0.2G가 적당하다.

③ 스로틀밸브를 제어한다.

스로틀밸브는 차체 횡가속도와 구동부 횡가속도의 차와 그 차의 미분값, 적분값을 사용하여 PID제어를 한다.

원하는 스로틀밸브 개도 =K _p err _ay +K _d derr _ay +K _i ierr _ay

err _ay = 차체 횡가속도 - 구동부 횡가속도 - 안정 기준값

derr _ay = err _ay 의 미분값

ierr _ay = err _ay 의 적분값을 나타낸다.

본 발명에서와 같은 알고리즘은 차량에 있는 메인스로틀 바디 외에 전자적으로 제어 가능한 보조 스로틀밸브 또는 전자스로틀보디 장치에 적용할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 차량 선회시의 구동력제어가 차체의 횡가속도와 구속도의 횡가속도의 차를 이용함으로써 다양한 노면 조건을 모두 만족하는 선회 안정성을 높일 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 차량이 선회시에 구동부와 차체의 횡가속도 차를 이용하여 차량의 선회 안정성을 높임으로써 특히, 전륜구동 차량에 유용하게 이용될 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 차량 구동력 제어 시스템에 있어서,

   차량의 각 바퀴 속도로부터 구동부의 횡가속도와 차체의 횡가속도를 하기 식 1 및 식 2로부터 연산하는 제1단계

   식 1 : 구동부 횡가속도 = (차체속도 ×구동륜의 속도차)/ 트레드

   식 2 : 차체 횡가속도 = (차체속도 ×비구동륜의 속도차) / 트레드

   여기서, 차체속도 = 비구동륜 속도의 평균,

   구동륜의 속도차 = 두 구동륜의 속도차

   비구동륜의 속도차 = 두 비구동륜의 속도차

   트레드 = 두 중심축간의 거리 ;

   상기 구동부의 횡가속도와 차체의 횡가속도 차로부터 선회시의 안정 기준점을 설정하는 제2단계;

   하기 식 3으로부터 스로틀밸브의 개도 정도를 제어하는 제3단계

   식 3 : 스로틀밸브 개도 =K _p err _ay +K _d derr _ay +K _i ierr _ay

   여기서,err _ay = 차체 횡가속도 - 구동부 평가속도 - 안정 기준값

   derr _ay = err _ay 의 미분값

   ierr _ay = err _ay 의 적분값 ;

   으로 이루어져 차량 선회시 구동부의 횡가속도와 차체의 횡가속도 차를 이용하여 차량의 선회 안정성을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량 구동력 제어 시스템에 있어서의 선회 안정성 제어방법.