KR100534831B1 - 차량의 슬립율 산출장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 정상적인 주행시는 물론, 차량의 급제동 급출발과 같은 급격한 거동시에도 보다 정확한 슬립율을 산출할 수 있도록 함으로써, ABS나 TCS 등과 같이 슬립율을 이용하여 제어하는 장치들의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 차량의 슬립율 산출장치를 도시한 구성도,
도 2 내지 도 4는 퍼지이론에 의하여 가중치를 구하는 방법의 일 예를 설명한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1; 바퀴 3; 각속도센서
5; 가속도센서 7; 연산부
본 발명은 차량의 슬립율 산출장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 급격한 거동시에 보다 정확한 슬립율을 산출할 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.
차량의 슬립율은 실제 차속에 대한 실제 차속과 바퀴의 속도의 차를 백분율한 값으로 표현되어, 바퀴가 노면에 대하여 미끄러지는 정도를 표현한다.
상기한 바와 같은 슬립율은 ABS나 TCS등과 같이 슬립율을 이용하여 제동장치를 작동시키는 시스템에서 매우 중요한 제어대상으로 사용되며, 정확한 슬립율의 산출은 상기한 바와 같은 장치들의 성능을 극대화시키는 데에 필수적인 전제조건이 된다.
상기 슬립율을 산출함에 있어서, 가장 문제시되는 것은 실제 차속이다. 즉, 실제 차속은 차량의 외부에서 측정하는 것이 가장 정확한 방법이 되겠으나, 당해 차량의 제어에 사용될 측정값을 차량의 외부로부터 측정하여 얻는 것은 현재로서는 현실성이 없다.
따라서, 현재 사용하고 있는 방법은, 차량의 4개의 바퀴의 속도를 측정하여, 지나치게 슬립율이 높고 낮은 바퀴의 값은 버리고, 그 중간 값들을 평균 또는 가중평균하는 방법 등이 사용되고 있고, 이러한 방법은, 차량이 보통의 정상주행 중인 경우에는 비교적 실제차속에 근접한 결과를 보여주지만, 차량의 급제동, 급출발 등과 같은 경우에는 많은 오차를 발생시킨다.
본 발명은 차량의 정상적인 주행시는 물론, 차량의 급제동 급출발과 같은 급격한 거동시에도 보다 정확한 슬립율을 산출할 수 있도록 함으로써, ABS나 TCS 등의 성능을 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 슬립율 산출장치는 각 바퀴의 바퀴각속도를 측정하도록 설치된 각속도센서들과;
차체에 설치되어 차량의 길이방향 가속도를 측정하는 가속도센서와;
상기 각속도센서들의 신호와 상기 가속도센서의 신호를 받아 차량의 슬립율 을 산출하는 연산부로 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 슬립율 산출장치는 각 바퀴(1)의 바퀴각속도를 측정하도록 설치된 각속도센서(3)들과; 차체에 설치되어 차량의 길이방향 가속도를 측정하는 가속도센서(5)와; 상기 각속도센서(3)들의 신호와 상기 가속도센서(5)의 신호를 받아 차량의 슬립율을 산출하는 연산부(7)로 구성된다.
상기 각 바퀴에 설치된 각속도센서(3)들은 종래의 ABS나 TCS의 구성요소로 설치된 것을 사용하는 것이 바람직하며, 가속도센서(5)는 차량의 길이방향 가속도를 대표할 수 있는 위치에 설치되는 것이 좋으므로, 차체의 중앙부위에 설치되는 것이 바람직할 것이다.
상기 연산부(7)는 상기한 바와 같은 각속도센서(3)들과 가속도센서(5)로부터의 신호를 받아 연산차속을 산출하도록 되어 있다.
상기 연산부(7)가 연산차속을 산출하는 방법에는 몇가지 실시예가 있는바, 차례로 살펴본다.
첫 번째 실시예는 다음의 수학식 1로 표현된다.
여기서,
즉, 상기 연산부(7)가 연산차속을 구하는 방법을 살펴보면, 상기 각속도센서(3)들의 신호에 의해 측정되는 바퀴각속도와 바퀴의 반경을 곱하여 각 바퀴에 대한 바퀴별측정차속을 구하고, 상기 바퀴별측정차속에 각 바퀴에 대한 가중치를 곱하여 모두 합산한 가중바퀴측정차속을 구하고;
물론, 상기 연산부(7)는 상기 연산차속을 사용하여 각 바퀴의 슬립율을 연산 및 출력하도록 되어 있다.
두 번째 실시예는 다음의 수학식 2로 표현된다.
여기서,
즉, 상기 연산부(7)가 연산차속을 구하는 방법을 살펴보면, 상기 각속도센서(3)들의 신호에 의해 측정되는 바퀴각속도와 바퀴의 반경을 곱하여 각 바퀴에 대한 바퀴별측정차속을 구하고, 상기 바퀴별측정차속에 각 바퀴에 대한 가중치를 곱하여 모두 합산한 가중바퀴측정차속을 구하고;
상기 가속도센서(5)의 신호에 의해 측정되는 가속도 신호를 샘플링 시간간격와 곱하여(즉, 연산시점의 가속도 신호만 샘플링 시간간격으로 단계적분하여) 구해진 속도 성분을 직전 연산차속에 더하여, 이 더한 값에 가중치를 곱하여 가중가속도단계적분차속을 구하고;
물론, 상기 연산부(7)는 상기 연산차속을 사용하여 각 바퀴의 슬립율을 연산 및 출력하도록 되어 있다.
여기서, 상기 수학식 1과 수학식 2의 각 실시예를 비교하면, 상기 수학식 1에서는 가속도센서(5)로부터의 가속도 신호를 직접적분에 의해 속도성분을 구하고, 상기 수학식 2에서는 상기 가속도센서(5)로부터의 가속도 신호를 단계적분에 의해 속도성분을 구하는 점이다.
상기 수학식 1의 직접적분에 의한 방법은 연산차속을 구하고자 하는 시점 k에 이르기까지 변화하는 차량의 가속도를 모두 적분하여 차속성분을 구하는 것이다. 그러므로, 가속도센서(5)에 상존하는 오차가 계속 누적되는 문제점을 안고 있다.
이에 비하여, 상기 수학식 2의 단계적분에 의한 방법은 연산차속을 구하고자 하는 시점 k의 바로 직전시점 k-1까지의 속도성분은 본 발명에 따라 계산된 연산차속을 이용하고, 여기에 현재 연산차속을 구하고자 하는 시점 k의 가속도 신호만을 적분하여, 더함으로써, 가속도센서(5) 자체가 가지고 있는 오차의 누적을 회피할 수 있다.
세 번째 실시예는 다음의 수학식 3으로 표현된다.
여기서,
상기 재계산속도성분 은 연산차속를 사용하여 계산된 각 바퀴의 슬립율을 구하여, 이 슬립율을 이용하여 제동시과 출발시로 나누어서 각 바퀴의 재계산된 속도 를 구하고, 여기에 각각 가중치를 곱하여 모두 합한 것이며, 상기 은 각 바퀴에 곱해진 가중치들의 합이다.
상기한 바와 같이 재계산속도성분을 고려하여 연산차속을 구하면, 계산된 슬립율을 바탕으로 하는 속도성분을 더 고려하게 됨으로써, 바퀴가 록킹되는 심한 슬립상태에서 보다 정확한 차속의 추정이 가능해진다.
이와 유사한 방법으로, 상기 수학식 2에 재계산속도성분을 고려한, 네번째 실시예는 다음의 수학식 4로 표현된다.
여기서,
즉, 상기 연산부(7)가 연산차속을 구하는 방법을 살펴보면, 그 기본적 인 개념은 상기 수학식 2와 같고, 다만, 수학식 1을 수학식 3으로 변형시킨것과 마찬가지로 분자에 재계산속도성분 , 분모에 이 추가된 형태이다.
역시, 상기 재계산속도성분 은 연산차속를 사용하여 계산된 각 바퀴의 슬립율을 구하여, 이 슬립율을 이용하여 제동시과 출발시로 나누어서 각 바퀴의 재계산된 속도 를 구하고, 여기에 각각 가중치를 곱하여 모두 합한 것이며, 상기 은 각 바퀴에 곱해진 가중치들의 합이다.
상기한 바와 같이 재계산속도성분을 고려하여 연산차속을 구하면, 수학식 2에 의한 연산차속보다, 계산된 슬립율을 바탕으로 하는 속도성분을 더 고려하게 됨으로써, 바퀴가 록킹되는 심한 슬립상태에서 보다 정확한 차속의 추정이 가능해진다.
또한, 상기 수학식 1 및 수학식 3에 비하여, 현재 연산차속을 구하고자 하는 시점 k의 가속도 신호만을 적분하여, 직전 연산차속에 더한 속도성분을 이용함으로써, 가속도센서(5) 자체가 가지고 있는 오차의 누적을 회피할 수 있다.
따라서, 결과적으로 수학식 4는 이상에서 예시된 4가지 방법들 중 가장 실제 차속에 근접한 연산차속을 추정해낼 수 있다.
한편, 이상의 수학식에서 적용된 가중치들은 각각의 물리적 상태를 정량적 으로 고려하여 계수화하는 퍼지로직을 이용하여 구하는 것이 바람직하다.
도 2는 입력변수에 대한 퍼지룰(fuzzyfication)을 보여준다. 여기서, 노면마찰계수의 수치적 값을 다섯 개의 문자변수 -급제동, 정상제동, 보통, 정상발진, 급발진- 중 하나로 변환하여 사용한다.
도 3은 수학식 2의 연산차속을 구하는데 쓰이는 가중치를 얻기 위한 디퍼지룰(defuzzyfication)을 보여주며, 세 개의 문자변수 -저, 보통, 고-로부터 수치적 값으로 변환시킨다.
도 4는 각 바퀴속도의 가중치를 노면마찰계수의 함수로 변환시키는 문자화 법칙을 나타낸 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 차량의 정상적인 주행시는 물론, 차량의 급제동 급출발과 같은 급격한 거동시에도 보다 정확한 슬립율을 산출할 수 있도록 함으로써, ABS나 TCS 등과 같이 슬립율을 이용하여 제어하는 장치들의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
Claims (5)
- 각 바퀴의 바퀴각속도를 측정하도록 설치된 각속도센서들과;차체에 설치되어 차량의 길이방향 가속도를 측정하는 가속도센서와;상기 각속도센서들의 신호와 상기 가속도센서의 신호를 받아 차량의 슬립율을 산출하는 연산부;로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 슬립율 산출장치.
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- 2003-12-31 KR KR1020030101251A patent/KR100534831B1/ko not_active IP Right Cessation
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