KR100535306B1 - 차량의 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 조절방법 - Google Patents

차량의 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 조절방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 AGCS 조절방법에 관한 것으로, 차량의 조향각 신호(δ)와 차속을 이용하여 횡가속도(Flateral)를 추정하는 단계; 차량의 조향각 신호(δ)와, 속도 신호(Vfiltered) 및 횡가속도 신호(Alateral)를 이용하여 차량 거동을 예측하며, 예측된 차량 거동 예측 값(φdesired)을 제공하는 단계; 차량의 요우(yaw) 거동이 생겨 미끄러짐이 발생하기 시작된 실제 차량 정보(φmeasured)를 제공하는 단계; 차량 거동 예측 값(φdesired)과 실제 차량 정보(φmeasured)를 이용하여 오버 스티어(oversteer) 및 언더 스티어(understeer)중 어느 하나를 판단하여 해당되는 스티어 값(Vovernunder)을 제공하는 단계; 추정된 횡가속도(Flateral)와 오버 스티어 및 언더 스티어 중 어느 하나의 스티어 값(Vovernunder)을 제공받아 엑츄에이터 조향 방향을 결정한 후, 노면의 거칠기를 판단하여 스토로크 제어량(Sstroke)을 제공하는 단계; 스토로크 제어량(Sstroke)에 따라 스토로크(stroke)를 보다 정밀하게 조절하는 단계를 포함한다. 따라서, 기존의 조향각 방향에 의해서만 측정되어 그 측정 비율이 정확하지 못하여 안정된 코너링을 보다 세밀하게 수행할 수 없었던 문제점을 해결하여 최상의 코너링을 수행할 수 있다는 효과가 있다.

Description

차량의 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 조절방법{METHOD FOR REGULATING ACTIVE GEOMETRY CONTROL SUSPENSION IN CAR}
본 발명은 차량의 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션(Active Geometry Control Suspension, AGCS) 조절방법에 관한 것으로, 특히 요우 레이트 센서와 횡가속도 및 차량의 속도를 감지하는 휠 스피드 센서를 통해 AGCS를 최적의 상태로 조절할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.
통상적으로, AGCS 시스템은 차량 선회 시 토우 아웃(Toe Out) 경향이 나타나 조정성이 떨어지는 문제를 해결하기 위해 리어 컨트롤 아암의 길이를 신축시켜 선회 시 후륜을 토우 인(Toe In)으로 유도하여 차량의 롤(Roll) 발생시 조종 안정성을 향상시키는 시스템이다.
상기 AGCS 시스템은 전륜 또는 후륜에 의해 구동되는 4륜 차량에 장착되어 차량의 선회시 후륜을 토우 인(Toe In)으로 유도하여 차량의 롤(Roll) 발생시 조종 안정성을 향상시키는 시스템으로서, 서스펜션의 롤 변화 발생시에만 제어가 활성화되며, 4륜 조향 자동차의 서스펜션과 유사한 특성을 갖도록 하는 장치이다. 이러한 AGCS 시스템의 구조는 후륜 링크(link) 구조에 선형 운동을 시킬 수 있는 액츄에이터(actuator)를 차량의 좌/우측에 장착하며, 또한 차속 및 조향각 센서를 각각 4륜에 장착한 후, 이 센서에 의해 감지된 값을 활용하여 차량의 거동과 운전 상황을 판단하도록 구성된다.
이중, 차량의 회전 방향 외륜 측은 롤(roll) 거동에 따른 차량의 하중 이동에 의해 서스펜션이 범프(bump)하게 되고, 비로소, 엑츄에이터가 동작 링크(link)를 밀어주게 된다.
즉, 차량의 외륜 측 토우(toe) 각이 조향 방향에 의해 변화되는 것이며, 이로서, 후륜의 슬립 앵글(slip angle)이 증가함과 동시에 접지력이 증가하게 되어 회전시 안정된 코너링(cornering)을 수행할 수 있지만, 상술한 방법은 운전자의 조향각 방향에 의해서만 측정되므로, 그 측정 비율이 정확하지 못하여 안정된 코너링을 보다 세밀하게 수행할 수 없다는 결점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 결점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 요우 레이트(yaw rate) 센서와 횡가속도 및 차량 속도를 감지할 수 있는 휠 스피드 센서를 통해 AGCS를 최적의 상태로 조절하여 최상의 코너링을 수행할 수 있도록 하는 차량의 AGCS 조절방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 차량의 AGCS 조절방법은 차량의 조향각 신호(δ)와 차속을 이용하여 횡가속도(Flateral)를 추정하는 단계; 차량의 조향각 신호(δ)와, 속도 신호(Vfiltered) 및 횡가속도 신호(Alateral)를 이용하여 차량 거동을 예측하며, 예측된 차량 거동 예측 값(φdesired)을 제공하는 단계; 차량의 요우(yaw) 거동이 생겨 미끄러짐이 발생하기 시작된 실제 차량 정보(φmeasured)를 제공하는 단계; 차량 거동 예측 값(φdesired)과 실제 차량 정보(φmeasured)를 이용하여 오버 스티어(oversteer) 및 언더 스티어(understeer)중 어느 하나를 판단하여 해당되는 스티어 값(Vovernunder)을 제공하는 단계; 추정된 횡가속도(Flateral)와 오버 스티어 및 언더 스티어 중 어느 하나의 스티어 값(Vovernunder)을 제공받아 엑츄에이터 조향 방향을 결정한 후, 노면의 거칠기를 판단하여 스토로크 제어량(Sstroke)을 제공하는 단계; 스토로크 제어량(Sstroke)에 따라 스토로크(stroke)를 보다 정밀하게 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 AGCS 조절방법을 수행하기 위한 블록 구성도로서, 피드 포워드 제어부(10)와, 피드 백 제어부(30)와, 엑츄에이터 구동부(60)와, 엑츄에이터 구동 스토로크(70)를 포함한다.
피드 포워드 제어부(10)는 차량이 움직임에 따라 상황이 일어날 것을 예측한 행동 방식 블록으로서, 차속 센서(11) 및 조향각 센서(13)와, 횡가속도 추정부(20)를 구비한다.
차속 센서(11)는 차량의 속도를 감지하고, 감지된 속도 신호를 가산기(S1)에 제공하며, 조향각 센서(13)는 차량의 조향각을 감지하고, 감지된 조향각 신호를 가산기(S1)에 제공한다.
횡가속도 추정부(20)는 가산기(S1)를 통해 속도 신호와 조향각 신호를 가산한 값을 얻어와 이중, 조향각 신호와 차속을 이용하여 횡가속도 값으로 추정하여 엑츄에이터 구동부(60)에 그 값을 제공한다.
피드 백 제어부(30)는 차량이 움직임에 따라 상황이 일어난 다음 취한 행동 방식 블록으로서, 조향각 센서(31)와, 차속 센서(33)와, 횡가속도 센서(35)와, 요우 레이트 센서(37)와, 차량 거동 추정부(40)와, 실제 차량 거동량 판단부(50)를 구비한다.
조향각 센서(31)는 차량의 조향각을 감지하고, 감지된 조향각 신호를 엑츄에이터 구동부(60)에 제공함과 동시에 차량 거동 추정부(40)에 제공한다.
차속 센서(33)는 차량의 속도를 감지할 수 있는 휠 스피드 센서(wheel speed sensor)라 칭하며, 차량의 속도를 감지하고, 감지된 속도 신호를 차량 거동 추정부(40)에 제공한다.
횡가속도 센서(35)는 차량의 횡가속도를 감지하고, 감지된 횡가속도 신호를 차량 거동 추정부(40)에 제공한다.
요우 레이트 센서(37)는 요우(yaw) 거동이 생겨 미끄러짐이 발생하기 시작된 실제 차량 정보를 실제 차량 거동량 판단부(50)에 제공한다.
차량 거동 추정부(40)는 조향각 센서(31)로부터 제공되는 조향각 신호와, 차속 센서(33)로부터 제공되는 속도 신호, 및 횡가속도 센서(35)로부터 제공되는 횡가속도 신호를 이용하여 차량 거동을 예측하며, 예측된 차량 거동 예측 값을 실제 차량 거동량 판단부(50)에 제공한다.
실제 차량 거동량 판단부(50)는 차량 거동 추정부(40)로부터 제공되는 차량 거동 예측 값과 요우 레이트 센서(37)로부터 제공되는 실제 차량 정보를 이용하여 오버 스티어(oversteer) 및 언더 스티어(understeer)중 어느 하나를 판단하여 해당되는 스티어 값을 엑츄에이터 구동부(60)에 제공한다.
엑츄에이터 구동부(60)는 횡가속도 추정부(20)로부터 제공되는 횡가속도 신호와, 실제 차량 거동량 판단부(50)로부터 제공되는 오버 스티어 및 언더 스티어 중 어느 하나의 값을 제공받아 엑츄에이터 조향 방향을 결정한 후, 노면의 거칠기를 판단하며, 스토로크 제어량에 따라 스토로크를 보다 정밀하게 조절하도록 하는 스토로크 조절 값을 엑츄에이터 구동 스토로크(70)에 제공한다.
엑츄에이터 구동 스토로크(70)는 엑츄에이터 구동부(60)로부터 제공되는 스토로크 조절 값에 따라 스토로크(stroke)를 보다 정밀하게 조절한다.
도 2의 흐름도를 참조하면서, 상술한 구성을 바탕으로, 본 발명에 따른 차량의 AGCS 조절방법에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 피드 포워드 제어부(10)내 차속 센서(11)는 휠 스피드를 이용하여 속도를 감지하고, 감지된 속도 신호(V)를 가산기(S1)에 제공하며(단계 201), 조향각 센서(13)는 차량의 움직임 방향에 따른 조향각을 감지하고, 감지된 조향각 신호(δ)를 가산기(S1)에 제공한다(단계 202).
그러면, 가산기(S1)는 차속 센서(11)로부터 제공된 속도 신호(V)와, 조향각 센서(13)로부터 제공된 조향각 신호(δ)를 가산하여 횡가속도 추정부(20)에 제공한다(단계 203).
횡가속도 추정부(20)는 가산기(S1)에 의해 가산된 값을 수학식 1에 적용시켜 조향각 신호와 차속을 이용하여 횡가속도(Flateral) 값을 추정한다(단계 204).
이와 같이, 횡가속도 추정부(20)에 의해 추정된 횡가속도(Flateral) 값을 엑츄에이터 구동부(60)에 제공한다(단계 205).
한편, 피드 백 제어부(30)내 조향각 센서(31)는 차량의 조향각을 감지하고, 감지된 조향각 신호(δ)를 엑츄에이터 구동부(60)에 제공함과 동시에 차량 거동 추정부(40)에 제공한다(단계 206).
그리고, 차속 센서(33)는 차량의 휠 스피드를 이용하여 차량의 속도를 감지하고, 감지된 속도 신호(Vfiltered)를 차량 거동 추정부(40)에 제공한다(단계 207).
횡가속도 센서(35)는 차량의 휠 스피드를 이용하여 횡가속도를 감지하고, 감지된 횡가속도 신호(Alateral)를 차량 거동 추정부(40)에 제공한다(단계 208).
요우 레이트 센서(37)는 요우(yaw) 거동이 생겨 미끄러짐이 발생하기 시작된 실제 차량 정보(φmeasured)를 실제 차량 거동 판단부(50)에 제공한다(단계 209).
차량 거동 추정부(40)는 조향각 센서(31)로부터 제공되는 조향각 신호(δ)와 차속 센서(33)로부터 제공되는 속도 신호(Vfiltered) 및 횡가속도 센서(35)로부터 제공되는 횡가속도 신호(Alateral)를 이용하여 차량 거동을 예측하며, 예측된 차량 거동 예측 값(φdesired)을 실제 차량 거동량 판단부(50)에 제공한다(단계 210).
실제 차량 거동량 판단부(50)는 차량 거동 추정부(40)로부터 제공되는 차량 거동 예측 값(φdesired)과 요우 레이트 센서(37)로부터 제공되는 실제 차량 정보(φmeasured)를 이용하여 오버 스티어(oversteer) 및 언더 스티어(understeer)중 어느 하나를 수학식 2와 같이 판단하여 해당되는 스티어 값(Vovernunder)을 엑츄에이터 구동부(60)에 제공한다(단계 211).
엑츄에이터 구동부(60)는 횡가속도 추정부(20)로부터 제공되는 횡가속도 신호(Alateral)와, 실제 차량 거동량 판단부(50)로부터 제공되는 오버 스티어 및 언더 스티어 중 어느 하나의 스티어 값(Vovernunder)을 제공받아 엑츄에이터 조향 방향을 결정한 후, 노면의 거칠기를 판단하며, 스토로크 제어량(Sstroke)을 수학식 3을 통해 계산하여 스토로크를 보다 정밀하게 조절하도록 하는 스토로크 조절 값을 엑츄에이터 구동 스토로크(70)에 제공한다(단계 212).
여기서, a, b, c는 컨트롤 게인(control gain) 값으로, 차량 튜닝 부분이다.
그리고, 운전자의 조향 방향이 우측 턴(right turn)일 경우, 엑츄에이터 조향 방향은 좌측 엑츄에이팅(left actuating)하며, 운전자의 조향 방향이 좌측 턴(left turn)일 경우, 엑츄에이터 조향 방향은 우측 엑츄에이팅(right actuating)한다.
엑츄에이터 구동 스토로크(70)는 엑츄에이터 구동부(60)로부터 제공되는 스토로크 조절 값에 따라 스토로크를 보다 정밀하게 조절한다(단계 213).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 요우 레이트(yaw rate) 센서와 횡가속도 및 차량 속도를 감지할 수 있는 휠 스피드 센서를 통해 AGCS를 최적의 상태로 조절함으로써, 기존의 조향각 방향에 의해서만 측정되어 그 측정 비율이 정확하지 못하여 안정된 코너링을 보다 세밀하게 수행할 수 없었던 문제점을 해결하여 최상의 코너링을 수행할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 조절방법을 수행하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 조절방법에 대한 상세 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 피드 포워드 제어부 11 : 차속 센서
13 : 조향각 센서 20 : 횡가속도 추정부
30 : 피드 백 제어부 31 : 조향각 센서
33 : 차속 센서 35 : 횡가속도 센서
37 : 요우 레이트 센서 40 : 차량 거동 추정부
50 : 실제 차량 거동량 판단부 60 : 엑츄에이터 구동부
70 : 엑츄에이터 구동 스토로크

Claims (3)

  1. 차량의 선회시 후륜을 토우 인(Toe In)으로 유도하여 차량의 롤(Roll) 발생시 조종 안정성을 향상시키는 차량의 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션(Active Geometry Control Suspension, AGCS) 조절방법에 있어서,
    상기 차량의 조향각 신호(δ)와 차속을 이용하여 횡가속도(Flateral)를 추정하는 단계;
    상기 차량의 조향각 신호(δ)와, 속도 신호(Vfiltered) 및 횡가속도 신호(Alateral)를 이용하여 차량 거동을 예측하며, 상기 예측된 차량 거동 예측 값(φdesired)을 제공하는 단계;
    상기 차량의 요우(yaw) 거동이 생겨 미끄러짐이 발생하기 시작된 실제 차량 정보(φmeasured)를 제공하는 단계;
    상기 차량 거동 예측 값(φdesired)과 상기 실제 차량 정보(φmeasured)를 이용하여 오버 스티어(oversteer) 및 언더 스티어(understeer)중 어느 하나를 판단하여 해당되는 스티어 값(Vovernunder)을 제공하는 단계;
    상기 추정된 횡가속도(Flateral)와 상기 오버 스티어 및 언더 스티어 중 어느 하나의 스티어 값(Vovernunder)을 제공받아 엑츄에이터 조향 방향을 결정한 후, 노면의 거칠기를 판단하여 스토로크 제어량(Sstroke)을 제공하는 단계;
    상기 스토로크 제어량(Sstroke)에 따라 스토로크(stroke)를 보다 정밀하게 조절하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 AGCS 조절방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스토로크 제어량(Sstroke)은 수학식 3
    을 통해 계산되며, 상기 a, b, c는 컨트롤 게인(control gain) 값으로, 차량 튜닝 부분인 것을 특징으로 하는 차량의 AGCS 조절방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 차량을 운전하는 운전자의 조향 방향이 좌측 턴(left turn)일 경우, 엑츄에이터 조향 방향을 우측 엑츄에이팅(right actuating)하여 스토로크를 조절하며, 운전자의 조향 방향이 우측 턴(right turn)일 경우, 엑츄에이터 조향 방향을 좌측 엑츄에이팅(left actuating)하여 스토로크를 조절하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 AGCS 조절방법.
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