KR100448371B1 - 차량의 기울기 검출 제어장치 및 방법 - Google Patents

차량의 기울기 검출 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 기울기 정도를 보다 정확하고 용이하게 검출할 수 있는 차량의 기울기 검출 제어장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 차량의 기울기 검출 제어장치에 있어서, 상기 차량의 차체에 고정 결합되며, 상기 차량의 기울기에 따라 설정된 방향으로 연동되어 회전하는 기울기 변동부와; 상기 기울기 변동부에 결합되며, 상기 차량의 기울기에 관계없이 일정한 방향으로 하중이 작용되는 기울기 고정부와; 상기 기울기 변동부와 기울기 고정부에 각각 결합되는 구성의 조합으로 이루어지며, 상기 기울기 변동부와 상기 기울기 고정부의 상대운동을 통해 상기 차량의 기울기 상태를 검출하는 기울기 검출부와; 상기 기울기 검출부를 통해 검출된 차량의 기울기 상태에 따라 해당되는 제어동작을 수행하는 엔진 제어부(ECU)를 포함하여 구성한다.

Description

차량의 기울기 검출 제어장치 및 방법{INCLINED DETECTION CONTROLLING DEVICE OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량에 관한 것으로서, 특히 차량의 기울기 검출 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 전자제어 차량의 엔진 제어부(ECU)는 차량이 주행하고 있는 노면의 상태를 정확히 알아야 차량의 운전조건을 최적으로 만들 수 있다.
엔진 제어부는 차량이 오르막길을 주행하고 있는지, 내리막길을 주행하고 있는지를 파악하고, 차량이 오르막길을 주행하고 있다면 제어장치 및 연료 분사량(Injection) 보상장치를 구동한다.
이와는 달리 차량이 내리막길을 주행하고 있다면 엔진 제어부는 다른 제어장치를 적절하게 구동해서 안전한 운행이 되도록 제어동작을 수행한다.
그러나, 차량이 경사로에 진입시 경사로에 있는 상태를 제대로 감지하지 못하는 경우 엔진 제어가 정확하게 이루어지지 않는다.
이러한 경우 경사로에서 운전조작 미숙으로 인해 차량이 경사로의 후방으로 밀리거나, 연료 분사량(Injection) 보상 등이 정확하게 이루어지지 못해서 엔진 부조현상이 발생하게 된다.
실질적으로 차량이 경사로에 있다는 것을 감지하는 것은 차량의 기울기 감지 센서가 감지하고 있으나 그 기술에는 한계가 있다.
또한, 정확히 차량의 기울기를 디지털영상으로 촬영을 해서 감지하거나 유도 전류량을 감지하는 방법이 있으나 각각 단점이 있다.
디지털로 촬영을 통해 판별을 할 경우 디지털 촬영을 통한 데이터(Data) 처리 요구량이 크며, 이에 따른 데이터가 중앙 연산 처리부(CPU)를 많이 차지하게 되어 처리속도도 늦게 된다.
또한, 전류량을 통해 기울기를 감지하는 경우는 차량의 충격이나 주변에 전기 부품이 있을 경우에는 센서에 전류 자기장의 저항으로 인해 에러(Error)가 생겨 정확한 차량 기울기 감지가 힘든 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 차량의 기울기 정도를 보다 정확하고 용이하게 검출할 수 있는 차량의 기울기 검출 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 기울기 검출 제어장치 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 기울기 검출 파형을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 기울기 검출 제어방법을 도시한 흐름도.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 기울기 검출 제어장치에 있어서, 상기 차량의 차체에 고정 결합되며, 상기 차량의 기울기에 따라 설정된 방향으로 연동되어 회전하는 기울기 변동부와; 상기 기울기 변동부에 결합되며, 상기 차량의 기울기에 관계없이 일정한 방향으로 하중이 작용되는 기울기 고정부와; 상기 기울기 변동부와 기울기 고정부에 각각 결합되는 구성의 조합으로 이루어지며, 상기 기울기 변동부와 상기 기울기 고정부의 상대운동을 통해 상기 차량의 기울기 상태를 검출하는 기울기 검출부와; 상기 기울기 검출부를 통해 검출된 차량의 기울기 상태에 따라 해당되는 제어동작을 수행하는 엔진 제어부(ECU)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 기울기 검출 제어방법에 있어서, 상기 차량의 기울기에 따라 검출되는 차량의 기울기 신호값을 분석하는 단계와; 상기 검출된 차량의 기울기 신호값과 설정된 임계값의 크기를 비교하는 단계와; 상기 비교된 차량의 기울기 신호값이 설정된 임계값 보다 크면 상기 차량의 기울기에 따른 주행상태를 검출하는 단계와; 상기 검출된 차량의 주행상태에 따라 해당되는 제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 기울기 검출 제어장치 구성을 설명한다.
본 발명의 실시예는 차량의 기울기 검출 제어장치에 있어서, 기울기 변동부(110), 기울기 고정부(120, 122), 기울기 검출부(130, 132), 엔진 제어부 (140)(ECU)를 포함하여 구성한다.
기울기 변동부(110)는 차량의 차체에 고정 결합되며, 차량의 기울기에 따라 설정된 방향으로 연동되어 회전한다.
기울기 변동부(110)는 기울기 고정부(120, 122)의 일단이 끼워져 접하도록 구멍이 형성된다.
기울기 고정부(120, 122)는 기울기 변동부(110)에 결합되며, 차량의 기울기에 관계없이 일정한 방향으로 하중이 작용된다.
기울기 변동부(110)와 기울기 고정부(120, 122)는 구멍에 장착되는 볼 베어링에 의해 상호 결합한다.
기울기 고정부(120, 122)는 자유 구동축(120), 균형 추(122)를 포함하여 구성한다.
자유 구동축(120)은 일단이 기울기 변동부(110)에 형성된 구멍에 끼워져 볼 베어링으로 지지된다.
즉, 자유 구동축(120)과 기울기 변동부(110)와의 결합에 있어서, 자유 구동축(120)의 일단이 기울기 변동부(110)에 형성된 구멍에 끼워져 접하는 면에는 자유 구동축(120)이 기울기 변동부(110)와 자유롭게 회전할 수 있도록 볼 베어링을 장착한다.
여기서, 자유 구동축(120)과 기울기 변동부(110)와의 결합 매개체를 볼 베어링으로 한정할 필요는 없으며, 자유 구동축(120)과 기울기 변동부(110)와의 결합시 마찰계수를 최소화할 수 있는 구성이면 바람직하다.
따라서, 자유 구동축(120)과 기울기 변동부(110)와의 결합구성은 다양한 설계변경을 통해 이루어질 수 있음에 유의해야 한다.
균형 추(122)는 자유 구동축(120)의 타단에서 자중에 의해 차량의 기울기에 관계없이 중력방향을 향하도록 결합되며, 자유 구동축(120)이 차량의 기울기에 따라 연동되어 회전하는 것을 방지한다.
본 발명의 실시예에 따라 구성되는 자유 구동축(120)과 균형 추(122)는 일체형으로 구성한다.
상기와 같이 자유 구동축(120)의 일단이 기울기 변동부(110)와 볼 베어링으로 지지되어 회전하도록 구성하고, 자유 구동축(120)의 타단이 균형 추(122)와 일체형으로 결합됨으로써 균형 추(122)의 무게에 의해 자유 구동축(120)은 항상 일정한 방향(지면 또는 중력방향)을 향하게 된다.
참고적으로, 균형 추(122)는 차량의 기울기에 관계없이 항상 중력방향을 향하도록 구성하는 것을 가정한다.
기울기 변동부(110)는 중력방향을 향하도록 지지해야 하는 것은 아니며, 차량의 어느 구조에 지지를 해도 되지만, 차량의 길이방향 중심위치에 장착하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성에서 차량이 기울어지면, 자유 구동축(120)과 볼 베어링으로 결합된 기울기 변동부(110)만 기울기 방향으로 회전하게 되고 균형 추(122)는 자유 구동축(120)과 같이 중력방향을 향하게 된다.
기울기 검출부(130, 132)는 기울기 변동부(110)와 기울기 고정부(120, 122)에 각각 결합되는 구성의 조합으로 이루어지며, 기울기 변동부(110)와 기울기 고정부(120, 122)의 상대운동을 통해 차량의 기울기 상태를 검출한다.
기울기 검출부(130, 132)는 목표 휠(130)(Target Wheel), 기울기 검출센서 (132)를 포함하여 구성한다.
목표 휠(130)은 기울기 변동부(110)에 장착되어 차량의 기울기에 따라 기울기 변동부(110)의 움직임에 연동하며, 기울기 변동부(110)의 움직임 방향으로 다수개의 치형(Tooth)이 형성된다.
목표 휠(130)은 차량의 기울기 검출 방향에 따라 차량의 전, 후 길이방향(또는 좌, 우측 방향)으로 회전하도록 구성한다.
목표 휠(130)은 도 1에 도시된 바와 같이 기울기 검출센서(132)의 검출위치와 대응(대향)되는 위치에 원호형상으로 형성되며, 기울기 변동부(110)의 움직임에 따라 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 치형의 크기와 치형간 간격을 상이하게 형성한다.
즉, 목표 휠(130)은 기울기 변동부(110)에 결합되어 차량의 기울기에 따라 전, 후 방향으로 회전하게 되는데 이를 구분하기 위해서 치형의 간격과 주기를 다르게 구성한다.
기울기 검출센서(132)는 차량의 기울기에 관계없이 항상 일정한 방향(중력방향)을 향하는 균형 추(122)에 장착되어 차량의 기울기에 관계없이 같은 위치에서 목표 휠(130)의 움직임에 따른 치형 위상차이를 검출하는 센서이다.
기울기 검출센서(132)는 홀 센서를 사용할 수 있으며, 치형의 위상차이를 검출할 수 있는 센서이면 바람직하다.
엔진 제어부(140)는 엔진 구동에 관련한 전반적인 제어동작을 수행하며, 특히, 본 발명의 실시예에서는 기울기 검출부(130, 132)를 통해 검출된 차량의 기울기 상태에 따라 해당되는 제어동작을 수행한다.
즉, 엔진 제어부(140)는 차량이 오르막 주행인지 내리막 주행인지 기울기 검출센서(132)와 목표 휠(130)과의 위상차를 가지고 구분할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따라 차량의 기울기를 검출하는 것은 기울기 검출센서(132)와 목표 휠(130)과의 상대적인 움직임을 판단하는 것이다.
엔진 제어부(140)는 차량이 오르막길을 주행하는 경우 검출된 차량의 기울기에 따라 설정된 맵 데이터상의 연료 분사량(Injection)을 보상하는 제어동작을 수행한다.
이때 연료 분사 구동부(150)는 엔진 제어부(140)로부터 공급되는 연료 보상 제어신호의 입력에 따라 구동되어 해당되는 연료 분사량을 보상하게 된다.
그리고, 엔진 제어부(140)는 차량이 오르막길을 주행하는 경우 별도로 구성되는 자동제어 장치를 구동하여 차량이 밀리지 않도록 밀림방지 제어동작을 수행할 수 있다.
이와는 반대로, 엔진 제어부(140)는 차량이 내리막길을 주행하는 경우 설정된 과속 방지 제어동작을 수행한다.
한편, 본 발명의 실시예는 엔진 제어부(140)로부터 공급되는 표시 제어신호의 입력에 따라 구동되어 차량의 기울어진 정도를 표시하는 표시부를 더 포함하여 구성할 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 차량 운전자는 차량의 기울기 상태를 용이하게 파악할 수 있어 차량 운행을 보다 안전하게 할 수 있으며, 방어 운전을 할 수 있다.
특히, 초보 운전자의 경우 차량의 기울기에 따라 발생할 수 있는 심리적인 불안감을 완화시킬 수 있어 안전사고의 예방효과가 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 차량의 기울기에 따라 자유 구동축(120)과 기울기 변동부(110)의 상대 운동을 통해 기울기 변동부(110)에 결합된 목표 휠(130)의 회전량을 기울기 검출센서(132)로 검출하고, 검출된 치형의 개수를 통해 엔진 제어부(140)는 차량의 기울기를 판단한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 기울기 검출 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 기울기 검출 제어방법을 설명한다.
엔진 제어부(140)는 도 3의 (S310)에서 기울기 검출센서(132)를 통해 차량의 기울기에 따라 검출되는 차량의 기울기 신호값을 입력받아 분석한다.
이어서, 엔진 제어부(140)는 (S312)으로 진행하여 검출된 차량의 기울기 신호값과 설정된 임계값의 크기를 비교한다.
엔진 제어부(140)는 비교된 차량의 기울기 신호값이 설정된 임계값 보다 크면 차량의 기울기에 따른 주행상태를 검출하고, 검출된 차량의 주행상태에 따라 해당되는 제어동작을 수행한다(S314~S320).
전술한 차량의 기울기에 따른 주행상태 검출단계(S314)는 검출된 차량의 기울기 신호 간격과 주기를 구분하여 차량이 오르막 주행인지 내리막 주행인지를 검출하는 단계이다.
만약, 전술한 (S314)에서 차량의 주행상태가 차량이 오르막길을 주행하는 경우이면, 엔진 제어부(140)는 (S318)으로 진행하여 검출된 차량의 기울기에 따라 설정된 맵 데이터상의 연료 분사량(Injection)을 보상하는 제어동작을 수행한다.
이와는 반대로 전술한 (S314)에서 검출된 차량의 주행상태가 차량이 내리막길을 주행하는 경우이면, 엔진 제어부(140)는 (S320)으로 진행하여 설정된 과속 방지 제어동작을 수행한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 기울기 검출 제어방법은 전술한 (S314)에서 차량의 기울기에 따른 주행상태가 검출되면, 검출된 차량의 기울기 신호값 가운데 하이 신호(High Signal) 값이 몇 개인지를 계산하여 차량의 기울기 각도를 계산하는 단계를 더 포함하여 이루어진다.
이와 같은 상태에서 엔진 제어부(140)는 차량이 오르막길 주행인지 내리막길 주행인지를 진단한 다음 그 검출된 하이 신호(High Signal) 값이 몇 개인지를 계산하면 차량의 기울기 각도를 정확하게 진단할 수 있다.
이렇게 차량의 기울기에 대한 정확한 각도를 검출하게 되면, 다른 제어동작 수행이나 차량의 기울기를 이용한 각종 정보 공유에도 도움이 될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 기계적으로 차량의 기울기와 관계없이 일정위치에 있는 기울기 검출센서(132)와 차량에 지지되어 차량의 기울기에 따라 목표 휠(130)이 회전하도록 하여 검출되는 하이 신호의 크기와 주기의 정도에 따라 차량이 오르막 주행인지 내리막 주행인지를 판단하여 오르막 주행이면 연료 분사량 보상을 통해 차량이 밀리지 않도록 한다.
내리막일 경우에는 특별한 조치는 필요 없지만 과속을 하지 않도록 엔진 제어부(140)가 제어를 한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
상기한 실시예에서는 기울기 검출부(130, 132)를 기울기 변동부(110)와 기울기 고정부(120, 122)에 각각 구성하는 것을 설명하였으나, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 자유 구동축(120)에 기울기 검출센서(132)를 장착하고, 자유 구동축(120)이 기울기 변동부(110)에 결합되는 구멍의 원주면에 목표 휠(130)을 형성하여 기울기 검출부(130, 132)를 구성할 수 있음에 유의하여야 한다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것임에 유의해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 기울기 검출 제어장치 및 방법은 기울기 검출센서와 목표 휠과의 상대적 회전운동을 이용하여 차량의 기울기를 검출할 수 있다.
또한, 차량의 기울기 정도를 기계적인 시스템 설계로 정확히 진단 가능하여 전기적인 에러가 거의 없다.
또한, 차량이 오르막길에 있는지 내리막길에 있는지를 검출되는 신호의 주기를 통해 용이하게 진단 가능하다.
또한, 차량의 기울기 정도를 검출되는 하이 신호(치형) 개수를 통해 진단 가능하다.
또한, 차량이 기울어진 정도에 대한 정보를 연료 분사량 보상 및 다른 제어부를 제어할 수 있도록 공유할 수 있다.
또한, 차량 기울기 정도를 차량 운전자가 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 차량의 기울기 검출 제어장치에 있어서,
    일측면에 구멍을 갖고, 상기 차량의 차체에 고정 결합되며, 상기 차량의 기울기에 따라 설정된 방향으로 연동되어 회전하는 기울기 변동부와;
    상기 기울기 변동부의 구멍에 장착되는 볼 베어링과;
    일단이 상기 기울기 변동부에 형성된 구멍에 끼워져 볼 베어링으로 지지되는 자유 구동축과, 상기 자유 구동축의 타단에서 자중에 의해 상기 차량의 기울기에 관계없이 중력방향을 향하도록 결합되며, 상기 자유 구동축이 상기 차량의 기울기에 따라 연동되어 회전하는 것을 방지하는 균형 추를 포함하여 구성하는 기울기 고정부와;
    상기 기울기 변동부에 장착되어 상기 차량의 기울기에 따라 상기 기울기 변동부의 움직임에 연동하며, 상기 기울기 변동부의 움직임 방향으로 다수개의 치형이 형성되는 목표 휠(Target Wheel)과, 상기 균형 추에 장착되어 상기 목표 휠의 움직임에 따른 치형 위상차이를 검출하는 기울기 검출센서를 포함하며, 상기 기울기 변동부와 상기 기울기 고정부의 상대운동을 통해 상기 차량의 기울기 상태를 검출하는 기울기 검출부와;
    상기 기울기 검출부를 통해 검출된 차량의 기울기 상태에 따라 해당되는 제어동작을 수행하는 엔진 제어부(ECU)를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 기울기 검출 제어장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 목표 휠은
    상기 기울기 검출센서의 검출위치와 대응되는 위치에 원호형상으로 형성되며, 상기 기울기 변동부의 움직임에 따라 치형의 크기와 치형간 간격을 상이하게 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 기울기 검출 제어장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 엔진 제어부는
    차량이 오르막길을 주행하는 경우 검출된 차량의 기울기에 따라 설정된 맵 데이터상의 연료 분사량(Injection)을 보상하는 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 기울기 검출 제어장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 엔진 제어부는
    차량이 내리막길을 주행하는 경우 설정된 과속 방지 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 기울기 검출 제어장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 엔진 제어부로부터 공급되는 표시 제어신호의 입력에 따라 구동되어 상기 차량의 기울어진 정도를 표시하는 표시부를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 차량의 기울기 검출 제어장치.
  11. 제6항에 기재된 구성을 갖고 차량의 기울기를 검출하는 제어방법에 있어서,
    상기 기울기 검출부를 통해 차량의 기울기에 따라 검출되는 차량의 기울기 신호값을 분석하는 단계와;
    상기 검출된 차량의 기울기 신호값과 설정된 임계값의 크기를 비교하는 단계와;
    상기 비교된 차량의 기울기 신호값이 설정된 임계값 보다 크면 상기 차량의 기울기에 따른 주행상태를 검출하는 단계와;
    상기 검출된 차량의 주행상태에 따라 해당되는 제어동작을 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 기울기 검출 제어방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 차량의 기울기에 따른 주행상태 검출단계는
    상기 기울기 검출부를 통해 검출된 차량의 기울기 신호 간격과 주기를 구분하여 차량이 오르막 주행인지 내리막 주행인지를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량의 기울기 검출 제어방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 차량의 기울기에 따른 주행상태 검출단계에서 상기 기울기 검출부를 통해 차량의 기울기에 따른 주행상태가 검출되면, 상기 검출된 차량의 기울기 신호값 가운데 하이 신호(High Signal) 값이 몇 개인지를 계산하여 상기 차량의 기울기 각도를 계산하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 기울기 검출 제어방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 차량의 기울기에 따른 주행상태 검출단계에서 상기 기울기 검출부를 통해 상기 검출된 차량의 주행상태가 차량이 오르막길을 주행하는 경우이면, 검출된 차량의 기울기에 따라 설정된 맵 데이터상의 연료 분사량 (Injection)을 보상하는 제어동작을 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 기울기 검출 제어방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 차량의 기울기에 따른 주행상태 검출단계에서 상기 기울기 검출부를 통해 상기 검출된 차량의 주행상태가 차량이 내리막길을 주행하는 경우이면 설정된 과속 방지 제어동작을 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 기울기 검출 제어방법.
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