KR100634657B1 - Ａｇｃｓ를 이용한 능동형 차량 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차속 및 조타각 정보를 수집하는 차속 센서 및 조타각 센서를 구비하는 센서부와, 상기 차속 및 조타각 정보를 판단하여 차량의 후륜에 설치된 구동부를 구동시키는 제어부와, 상기 엑츄에이터의 작동에 의해서 후륜의 토우인을 증대시키는 구동부를 구비하는 능동형 차량 제어 장치의 제어 방법에 관한 것으로: 상기 센서부에 수집된 차속 및 조타각 정보로부터 차량이 기준 속도 이상에서 기준조타각속도 이상으로 회전을 하는지 여부를 판단하는 제1 단계; 상기 제1 단계 후 수집된 조타각 정보를 통해서 제1 단계의 회전과 반대 방향으로 회전하는지 여부를 검지하여 차량의 차선 변경 여부를 판단하는 제2 단계; 그리고 상기 제2 단계에서 차선 변경이라고 판단된 후 조타각속도이 기준조타각속도 이상일 경우 선회 외측 후륜의 엑츄에이터를 작동시켜 토우인각을 증가시키는 제3 단계를 구비하도록 하여 고속 주행으로 차선을 변경하는 경우 첫 번째 선회시에는 엑츄에이터를 작동시키지 않고 오버 스티어링 상태로 다른 차선으로 신속하게 진입하도록 하고 진입 후 직진상태를 유지하기 위한 두 번째 선회시에는 엑츄에이터를 작동시켜 언더스티어링 상태에서 차량의 선회 안정성을 기한다.

엑츄에이터, 너클 암, 능동형 차량 제어

Description

ＡＧＣＳ를 이용한 능동형 차량 제어 방법{Active vehicle control method using active geometry control suspension}

도 1은 능동형 차량 제어 장치의 구동부를 나타내는 도면;

도 2는 능동형 차량 제어 장치를 간략하게 나타내는 도면;

도 3은 종래의 능동형 차량 제어 방법에 의해서 제어되는 차량의 회전 상태를 나타내는 도면;

도 4는 본 발명에 따르는 능동형 차량 제어 방법을 나타내는 도면;

도 5는 본 발명에 따르는 능동형 차량 제어 방법의 제어 영역을 나타내는 도면; 그리고

도 6은 본 발명에 따르는 능동형 차량 제어 방법에 따라 제어되는 차량의 차선 변경 상태를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 구동부 20 : 너클 암

30 : 센서부 40 : 제어부

200 : 후륜

본 발명은 일정한 차속 이상에서 회전시 조향각이 변화할 때 후륜의 토우인(toe-in)을 변화시켜 줌으로써 횡방향 주행 안정성을 향상시키는 능동형 차량 제어 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 고속으로 차선을 변경할 경우나 연속적으로 차선 변경할 경우 신속하게 차량 반응성을 향상시킬 수 있는 능동형 차량 제어 방법에 관한 것이다.

차량이 일정한 차속 이상에서 회전할 경우 능동적으로 후륜의 토우인각을 변화시킴으로써 횡방향 주행 안정성을 향상시키는 능동형 차량 제어 장치(AGCS: Active geometry control suspension)는 본 출원인의 출원인 대한민국 특허등록 제10-0320501호에 제시한 바 있다. 본 발명은 이를 이용한 차량 제어 방법에 관한 것이므로 여기서는 능동형 차량 제어 장치에 대해서는 간단하게 살펴본다. 도 1에 도시한 것과 같이, 차량의 후륜(200)의 측면에 길이방향으로 신축가능한 엑츄에이터(10)를 구비하고 있으며, 상기 엑츄에이터(10)의 자유단(100)은 너클 암(20)과 제어레버(11) 및 어시스트 링크(21)를 매개로 연결되어 있다. 상기 엑츄에이터(10)가 길이방향으로 신장하게 되면, 즉 후륜측으로 이동하게 되면, 상기 제어 레버(11)가 힌지축(P)을 중심으로 회전하게 되고, 이에 따라서 제어 레버(11)와 연결된 어시스트 링크(21)의 단부가 하향 이동하게 된다. 상기 어시스트 링크(21)의 하향 이동은 후륜의 토우인 각을 증가시킨다.

상기 설명한 능동형 차량 제어 장치를 이용하여 종래에는 도 2에 도시한 것과 같이 센서부(30)의 차속센서(31) 및 조타각 센서(32)로부터 차속 및 조타각 정 보를 수집하고, 이를 수집한 제어부(40, ECU)는 상기 정보를 기초로 하여 차량이 소정의 속도 이상의 고속에서 소정의 조타각속도 이상으로 선회할 경우 선회시 외측에 위치하는 후륜(예를 들면, 우회전할 경우 좌측의 후륜)에 제어신호를 구동부(10)인 엑츄에이터에 전달하여 엑츄에이터(10)를 작동시킨다. 상기 엑츄에이터(10)의 작동에 의해서 도 3의 (b)에 도시한 것과 같이 차량(300)의 선회 외측의 후륜(200)의 토우인이 증대시켜, 차량(300)을 언더스티어링(under steering : 이로써 회전 반경이 커진다.)상태로 만든다. 따라서 차량(300)이 자연스럽게 회전할 수 있기 때문에 차량(300)에 안정성을 준다. 도 3의 (a)는 차량(300)이 선회할 경우 외측에 위치하는 후륜(200)이 제어되지 않는 상태를 도시한 것으로 이 경우 원심력에 의해서 차량이 외측으로 밀리게 되어 오버스티어링(over steering)이 발생하여 회전반경이 작아짐으로써 차량 거동이 불안정하게 된다.

상기 살펴본 바와 같이 종래 차량 제어 방법은 소정 속도 이상에서 소정 조타각속도 이상으로 선회할 경우 액츄에이터(10)를 사용하여 후륜(100)의 토우인을 변화시켜 차량(300)을 언더스티어링 상태로 만드는 방법으로, 차량(300)의 자연스러운 회전에 도움이 되지만, 소정 차속 이상에서 조향각이 변화할 경우 항상 제어가 이루어지기 때문에 고속으로 차선을 변경할 경우나 J턴 등의 과도한 선회시 등 차량의 신속한 반응성이 요구되는 경우에는 적합하지 않다. 즉 종래의 제어방법은 언더스티어링 현상으로 인해서 빠른 차량 반응성을 확보하기 어려운 문제점이 있다. 또한 액츄에이터를 빈번히 사용하기 때문에 그에 따른 전류 소모량이 증대되어 ECU 설계 및 와이어링 설계시 불리한 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 소정 속도 이상의 고속 주행 중에 차량이 차선을 변경할 경우나 J턴과 같이 과도한 선회를 할 경우 첫 번째 선회시에는 엑츄에이터를 작동시키지 않음으로써 오버스티어링 상태에서 차량의 반응성을 신속하게 하고 차선 변경 후에 직진주행을 위한 두 번째 선회시에는 엑츄에이터를 작동시켜 언더스티어링 상태에서 주행의 안정성을 기하도록 함으로써, 신속한 차선 변경 및 안정 주행을 가능하도록 하는 차량 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 차속 및 조타각 정보를 수집하는 차속 센서 및 조타각 센서를 구비하는 센서부와, 상기 차속 및 조타각 정보를 판단하여 차량의 후륜에 설치된 구동부를 구동시키는 제어부와, 상기 엑츄에이터의 작동에 의해서 후륜의 토우인을 증대시키는 구동부를 구비하는 능동형 차량 제어 장치의 제어 방법으로서: 상기 센서부에 수집된 차속 및 조타각 정보로부터 차량이 기준 속도 이상에서 기준 조타각속도 이상으로 회전을 하는지 여부를 판단하는 제1 단계; 상기 제1 단계 후 수집된 조타각 정보를 통해서 제1 단계의 회전과 반대 방향으로 회전하는지 여부를 검지하여 차량의 차선 변경 여부를 판단하는 제2 단계; 그리고 상기 제2 단계에서 차선 변경이라고 판단된 후 조타각속도가 기준 조타각속도 이상일 경우 선회 외측 후륜의 엑츄에이터를 작동시켜 토우인각을 증가시키는 제3 단계를 구비하도록 하여 고속 주행으로 차선을 변경하는 경우 처음 선회시에는 엑츄에이터를 작동시키지 않고 오버 스티어링 상태로 다른 차선으로 신속하게 진입하도록 하고 진입후 직진상태를 유지하기 위한 두 번째 선회시에는 엑츄에이터를 작동시켜 언더 스티어링 상태에서 차량의 선회 안정성을 기한다.

또한 본 발명은 상기 제2 단계에서 차선변경이 아닌 경우 조타각속도가 기준 조타각속도로 일정 시간 유지되면 과도한 선회로 판단하여 선회 외측 후륜의 엑츄에이터를 작동시켜 토우인각을 증가시키는 제4 단계를 구비하여, 고속 주행으로 J턴을 행할 경우 처음 선회시에는 엑츄에이터를 작동시키지 않고 오버 스티어링 상태로 신속하게 반응하도록 하고 선회 후 직진상태를 유지하기 위한 두 번째 선회시에는 엑츄에이터를 작동시켜 언더 스티어링 상태에서 차량의 선회 안정성을 기한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 능동형 차량 제어 방법의 실시예를 설명한다. 도 4는 본 발명에 따르는 능동형 차량 제어 방법을 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명에 따르는 능동형 차량 제어 방법의 제어 영역을 나타내는 도면이며, 그리고 도 6은 본 발명에 따르는 능동형 차량 제어 방법에 따라 제어되는 차량의 차선 변경 상태를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따르는 능동형 차량 제어 방법은 종래의 능동형 차량 제어 장치를 이용한다. 즉 도 2에 도시한 것과 같이 차속 센서(31) 및 조타각 센서(32)를 통해서 차속 및 조타각 정보를 수집하는 센서부(30)와, 상기 센서부(30)로부터 차속 및 조타각 정보를 수집하여 차량의 주행 상태를 판단하고 능동적으로 차량을 제어하는 신호를 출력하는 제어부(40)와, 상기 제어부(40)로부터 출력 을 입력 받아 엑츄에이터를 작동시켜 차량의 후륜의 토우인을 증가시키는 구동부(10)를 포함하는 AGCS 장치를 이용한다.

(제1 단계)

먼저, S1 및 S2 단계에서는 AGCS를 작동시키고 차속 및 조타각에 대한 정보를 얻는다. 이후 S10 단계에서는 센서부(30)로부터 수집된 차속이 기준속도(본 실시예에서는 60km/h 속도) 이상인지를 판단하고, 또한 S20 단계에서는 수집된 조타각속도가 기준 조탁각속도(본 실시예에서는 20 deg/s 조타각속도) 이상인지 여부를 판단한다. 상기 기준차속과 기준조타각속도는 그 이상의 경우에 차량이 차선 변경이나 회전을 할 경우 원심력에 의해서 차량이 밀리는 현상이 발생할 수 있는 영역이다. 도 5는 이를 표로 나타낸 것이며, 빗금친 부분은 기준 차속 및 기준 조타각속도를 만족하는 영역으로 AGCS를 작동시켜 능동적인 차량 제어가 이루어지는 제어영역이 된다.

종래의 제어 방법은 차속과 조타각속도가 기준차속 및 기준조타각속도 이상인 경우 즉 제어영역에 있는 경우 도 3의 (b)에 도시한 것과 같이 차량(300)의 선회 외측 후륜(200)에 대해서 토우인을 증가시키는 제어를 하게 된다. 이 경우 언더스티어링이 발생하여 차량의 선회 반경이 증가하고 반응성이 늦게 되어 신속하게 차선을 변경할 수 없다. 하지만 본 발명에 따르는 제어 방법은 도 6에 도시한 것과 같이 제1 단계에서 차량(300)의 선회 외측 후륜(200)에 대해서 토우인을 증대시키는 제어를 하지 않게 된다. 따라서 차량(300)은 오버스티어링 상태가 되어 선회 반경이 작게 되고 차량은 빠르게 차선을 변경할 수 있다.

(제2 단계)

이후, 도 4의 S30 단계에서는 제1 단계에서 선회한 차량이 차선을 변경하였는지 여부를 판단하게 된다. 차량이 차선을 변경하는지 여부는 조타각의 방향으로 판단하게 된다. 즉 제1 단계에서 도 6에서 도시한 것과 같이 차량(300)이 우측으로 회전할 경우 조타각의 우측으로 증가하게 되고, 차선이 변경된 후에는 차량(300)이 직진을 하기 위해서 중립상태로 이동할 경우에는 다시 좌측으로 조타각의 변화가 발생된다. 따라서 조타각의 변화, 즉 조타각 방향의 변화를 체크하여 차량 진행 방향을 감지함으로써 차선 변경 여부를 판단한다.

(제3 단계)

S40 단계에서는 차량이 차선을 변경하였는지를 판단한 후 수집된 조타각속도가 기준조타각속도 이상인지 여부 즉 제어영역에 포함되는지 여부를 판단하고, 조타각속도가 기준조타각속도 이상인 경우에는 도 6에 도시한 것과 같이 차량(300)의 선회 외측 후륜(200')에 대해서 토우인각을 증대시킨다(S60 단계). 따라서 차선 변경시 최초 회전시에는 구동부를 작동시키지 않고 차선이 변경된 후 중립상태를 유지하기 위해서 회전방향이 바뀔 경우에 구동부(10)를 작동시켜 선회 외측 후륜(200')에 대해서 토우인 각을 증대시킴으로써, 차선 변경시에는 신속한 반응성을 가지도록 하고 변경 후 중립상태로 이동할 경우에는 토우인을 증대시켜 언더 스티어링 상태를 만들어 차량의 안전성을 확보할 수 있도록 한다.

(제4 단계)

또한 본 발명은 상기 S30 단계에서 차량이 선회한 후, 조타각이 반대방향으로 변화하지 않고 일정 시간동안 기준 조타각속도 이상으로 유지되는 경우를 체크하여(S50 단계), 상기 조건에 만족하는 경우 이를 J턴과 같은 차선 변경보다 과도한 회전으로 판단하여 이 경우 회전 외측 후륜의 토우인을 증대시켜(S60 단계) 언더스티어링 상태에서 자연스러운 회전이 일어나도록 한다. 따라서 고속 주행으로 J턴을 행할 경우 처음 선회시에는 엑츄에이터를 작동시키지 않고 오버 스티어링 상태로 선회하여 신속하게 반응하도록 하고 선회 후 직진상태를 유지하기 위한 두 번째 선회시에는 엑츄에이터를 작동시켜 언더 스티어링 상태에서 차량의 선회 안정성을 기한다.

상기 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르는 능동형 차량 제어 방법은 고속에서 차량이 차선을 변경하거나 J턴 주행을 할 경우 처음 선회시에는 능동형 차량 제어 장치를 작동시키지 않고 오버스티어링 상태로 두어 차량의 반응성을 빠르게 하며, 선회 후 중립 상태로 되돌아올 경우에는 능동형 차량 제어 장치를 작동시켜 언더스티어링 상태로 선회시 안정성을 주도록 함으로써, 차량 거동을 자연스럽게 하여 운전자에게 편의성을 준다.

또한 본 발명에 따르는 능동형 차량 제어 방법은 능동형 차량 제어 장치를 필요시에만 사용함으로써, 능동형 차량 제어 장치의 수명을 길게 한다.

Claims (2)

1. 차속 및 조타각 정보를 수집하는 차속 센서 및 조타각 센서를 구비하는 센서부와, 상기 차속 및 조타각 정보를 판단하여 차량의 후륜에 설치된 구동부를 구동시키는 제어부와, 상기 엑츄에이터의 작동에 의해서 후륜의 토우인을 증대시키는 구동부를 구비하는 능동형 차량 제어 장치의 제어 방법으로서:

   상기 센서부에 수집된 차속 및 조타각 정보로부터 차량이 기준 속도 이상에서 기준 조타각속도 이상으로 회전을 하는지 여부를 판단하는 제1 단계;

   상기 제1 단계 후 수집된 조타각 정보를 통해서 제1 단계의 회전과 반대 방향으로 회전하는지 여부를 검지하여 차량의 차선 변경 여부를 판단하는 제2 단계; 그리고

   상기 제2 단계에서 차선 변경이라고 판단된 후 조타각속도가 기준 조타각속도이상일 경우 선회 외측 후륜의 엑츄에이터를 작동시켜 토우인각을 증가시키는 제3 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 차량 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2 단계에서 제1 단계의 회전 후에 차량이 반대 방향으로 회전하지 않은 상태에서 조타각속도가 기준 조타각속도로 일정 시간 유지되면 과도한 선회로 판단하여 선회 외측 후륜의 엑츄에이터를 작동시켜 토우인각을 증가시키는 제4 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 능동형 차량 제어 방법.

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