KR100648811B1 - 액티브 지오메트리 컨트롤드 서스펜션 시스템의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액티브 지오메트리 컨트롤드 서스펜션(AGCS) 시스템의 제어 방법에 관한 것으로, 전자제어 현가 장치(ECS)와 AGCS 시스템이 함께 채용된 차량에서 AGCS 시스템을 제어하는 방법에 있어서, 차량의 주행 중 횡 가속도를 검출하는 단계와, 횡 가속도 신호에 의거하여 현재의 차량의 주행 상태가 기 설정된 AGCS 제어 조건에 만족하는 가를 판단하는 단계와, 판단 결과로 AGCS 제어 조건에 만족하면 ECS에 의하여 발생된 감쇠력 제어 신호와 기 설정된 후륜내륜 제어 기준 신호를 비교하는 단계와, 비교 결과에 따라 선택적으로 상기 차량 후륜의 외륜과 내륜에 각각 연결된 컨트롤 아암의 길이를 조절하여 외륜과 내륜을 토우 인 상태로 유지시키는 단계를 포함하며, AGCS 시스템을 운용함에 있어서 전자제어 현가 장치에 의해 발생되는 댐핑 감쇠력 제어 신호를 감안하여 후륜의 외륜 및 내륜에 연결된 컨트롤 아암을 제어함으로써, 외륜의 토우 각을 조절함은 물론이고 전자제어 현가 장치에 의하여 접지력이 향상된 내륜의 토우 각을 함께 조절하여 차량의 주행 중 안정성이 더욱 향상되는 이점이 있다.

Description

액티브 지오메트리 컨트롤드 서스펜션 시스템의 제어 방법{CONTROL METHOD FOR ACTIVE GEOMETRY CONTROLLED SUSPENSION SYSTEM}

도 1은 종래 기술에 따른 전자제어 현가 장치의 블록 구성도,

도 2는 종래 기술에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤드 서스펜션(AGCS) 시스템의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 AGCS 시스템의 블록 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 AGCS 시스템의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

15 : ECS ECU 21 : 횡 가속도 센서

23 : 액츄에이터 구동부 36 : 전동식 액츄에이터

100 : AGCS ECU

본 발명은 액티브 지오메트리 컨트롤드 서스펜션(Active Geometry Controlled Suspension; AGCS} 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자제어 현가 장치(Electronic Controlled Suspension; ECS)에 의해 발생되는 댐핑 감쇠력 제어 신호를 감안하여 컨트롤 아암을 제어함으로써 차량의 주행 중 안정성이 향상되도록 한 AGCS 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.

차량에 있어서의 현가장치(Suspension)는, 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 스프링과 유압 쇽 업소버 및 트레일링 암과 너클, 컨트롤 아암 등으로 구성되어 있다.

이러한 현가장치는 첫째, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공하고, 둘째, 운전자의 운전 행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며, 셋째, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직 하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 안정성을 확보하여야 하다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

전자제어 현가 장치는 차량 내에 각종 센서를 부착하고, 센서로부터의 정보에 따라 댐퍼의 운동특성을 실시간으로 가변시켜 승차감 및 조정 안정성을 향상시키는 장치로서, 4륜의 감쇠력을 독립적으로 제어함으로서 독립 현가 시스템의 장점을 최대한 보장하여 준다.

이러한 전자제어 현가 장치의 주요 구성요소는 도 1에 나타낸 바와 같이, 각 차륜의 상단 차체에 부착되어 차륜 각각의 거동을 측정하는 수직 가속도 센서(10), 차속 센서(11), 조향각 센서(12), 브레이크 센서(13), 스로틀 위치 센서(14), 전자제어유닛(ECS ECU)(15), 전자제어유닛(15)의 감쇠력 제어 신호에 의거하여 가변 댐퍼의 감쇠력을 제어하는 댐퍼 구동부(16) 등으로 이루어진다.

한편, 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.

이러한 AGCS 시스템은 도 2의 구성도에 나타낸 바와 같이, 차량의 주행 중 횡 가속도를 검출하는 횡 가속도 센서(21), 횡 가속도 신호에 의거하여 컨트롤 아암의 길이를 조절하기 위한 토우 각 제어 신호를 출력하는 AGCS ECU(22), 상기 토우 각 제어 신호에 의거하여 컨트롤 아암의 길이를 변경시키는 전동식 액츄에이터(36)를 구동시키는 액츄에이터 구동부(23), 액츄에이터(36)의 구동력을 컨트롤 아암으로 전달하여 외륜 및/또는 내륜의 토우 각을 변경하는 동력 전달계로 구성된다. 여기서 외륜과 내륜의 명명 기준은 차량이 왼쪽으로 선회할 때에 차량의 후미에서 바라보면 왼쪽 바퀴가 내륜이며, 오른쪽 바퀴가 외륜이다. 즉 선회 방향쪽 바퀴를 내륜이라 칭한다.

AGCS 시스템의 동력 전달계와 ECS 장치에 대하여 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

후륜(30)은 리어 크로스 멤버(31)에 현가 지지되며, 후륜(30)을 지지하는 너클(32)은 차폭방향으로는 컨트롤 아암(33)에 지지되고, 차체의 길이 방향으로는 미도시된 트레일링 아암에 의하여 지지되며, 상하방향으로는 스프링(34)과 쇽 업소버(35)에 의해 지지된다.

AGCS 시스템의 동력 전달계는 리어 크로스 멤버(31) 일단에 설치되어 DC 모 터의 회전운동을 직선 왕복운동으로 변환하는 전동식 액츄에이터(36)와, 전동식 액츄에이터(36)의 구동에 따라 후륜(30)의 토우 각을 조절하는 링크 기구(37)로 이루어진다.

링크 기구(37)는 리어 크로스 멤버(31)의 일단에 힌지결합되며 그 일단은 전동식 액츄에이터(36)와 링크 결합되고 그 타단은 보조 링크(38)에 링크 결합되는 컨트롤 레버(39)와, 컨트롤 레버(39)의 타단과 후륜 너클(32) 사이에 연결되어 전동식 액츄에이터(36)의 구동력을 후륜에 전달하는 보조 링크로 구성된다.

따라서, 전동식 액츄에이터(36)는 보조 링크(38)와 연결 고정되어 자동차의 선회 시 발생되는 토우 아웃에 의한 불안정한 자세를 전동식 액츄에이터(36)의 구동에 의한 토우 인으로 제어하여 자동차의 안정된 자세제어 및 주행 안정성을 얻을 수 있다.

즉, 차량 주행 중 횡 가속도 센서(21)에 의하여 검출된 횡 가속도 신호에 의거하여 AGCS ECU(22)는 차량의 선회를 판단하며, 설정된 로직에 따라 액츄에이터 구동부(23)를 제어하여 후륜(1) 중 외륜에 연결된 컨트롤 아암(33)의 길이를 신축시켜 범프 시 토우 인 상태를 유지하도록 제어함으로써, 능동적으로 주행 안정성을 이루어지도록 하는 것이다.

여기서, AGCS 시스템은 차량의 선회시 후륜 중에서 외륜만을 제어하고 내륜은 제어하지 않는 것을 알 수 있다. 이는 선회시에 후륜의 외륜은 차량의 운동에 따른 원심력 등에 의하여 접지력이 크게 저하되며, 이로서 내륜의 토우 각을 제어하더라도 주행 안전성의 향상에는 큰 영향을 주지 않기 때문이다.

한편, 근래에는 고급 차종을 중심으로 전자제어 현가 장치와 AGCS 시스템을 함께 채용하고자 하는 추세에 있으며, 사용자들이 보다 높은 주행 안정성을 요구함에 따라 AGCS 시스템의 성능을 향상시키기 위한 연구 노력이 지속되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 연구 노력의 한 결과물로서, AGCS 시스템을 운용함에 있어서 전자제어 현가 장치에 의해 발생되는 댐핑 감쇠력 제어 신호를 감안하여 후륜의 외륜 및 내륜에 연결된 컨트롤 아암을 제어함으로써 차량의 주행 중 안정성이 더욱 향상되도록 한 AGCS 시스템의 새로운 제어 방법을 제공하는 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 AGCS 시스템의 제어 방법은, ECS와 AGCS 시스템이 함께 채용된 차량에서 차량의 주행 중 횡 가속도를 검출하는 단계와, 상기 횡 가속도 신호에 의거하여 현재의 차량의 주행 상태가 기 설정된 AGCS 제어 조건에 만족하는 가를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과로 상기 AGCS 제어 조건에 만족하면 상기 ECS에 의하여 발생된 감쇠력 제어 신호와 기 설정된 후륜내륜 제어 기준 신호를 비교하는 단계와, 상기 비교 결과에 따라 선택적으로 상기 차량 후륜의 외륜과 내륜에 각각 연결된 컨트롤 아암의 길이를 조절하여 상기 외륜과 내륜을 토우 인 상태로 유지시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 AGCS 시스템의 블록 구성도로서, 도 1 및 도 2와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 명기하였다.

도시된 바와 같이 본 발명의 AGCS 시스템은, ECS ECU(15), 횡 가속도 센서(21), AGCS ECU(100), 액츄에이터 구동부(23)로 구성된다.

ECS ECU(15)는 각종 센서로부터 감지값을 입력받아 가변 댐퍼의 감쇠력을 제어하기 위한 감쇠력 제어 신호를 출력한다.

횡 가속도 센서(21)는 차량의 주행 중 횡 가속도를 검출한다.

AGCS ECU(22)는 횡 가속도 센서(21)로부터 입력되는 횡 가속도 신호와 ECS ECU(15)로부터 출력되는 감쇠력 제어 신호에 의거하여 후륜의 외륜 및 내륜에 연결된 컨트롤 아암의 길이를 조절하기 위한 토우 각 제어 신호를 출력한다.

액츄에이터 구동부(23)는 AGCS ECU(22)로부터 출력되는 토우 각 제어 신호에 의거하여 컨트롤 아암의 길이를 변경시키는 전동식 액츄에이터를 구동시켜 외륜 및 내륜의 토우 각을 변경한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 AGCS 시스템의 제어 과정을 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 횡 가속도 센서(21)는 차량의 주행 중 횡 가속도를 검출하여 AGCS ECU(22)로 전달한다(S201).

그러면, AGCS ECU(22)는 횡 가속도 신호에 의거하여 현재의 차량의 주행 상태가 AGCS 제어 조건에 만족하는 가를 판단한다. 즉 횡 가속도 신호에 의거하여 차량의 선회 여부를 판단하는 것이다(S202).

여기서, AGCS ECU(22)는 현재의 횡 가속도 신호가 AGCS 제어 조건에 만족하더라도 토우 각 제어 신호를 바로 출력하지 아니하고 ECS ECU(15)로부터 출력되는 감쇠력 제어 신호를 먼저 분석한다(S203).

AGCS ECU(22)는 감쇠력 제어 신호와 기 설정된 후륜내륜 제어 기준 신호를 비교하여 차량의 주행 상태가 후륜내륜 제어 조건에 만족하는 가를 판단한다(S204).

후륜내륜 제어 조건이라 함은 ECS ECU(15)의 감쇠력 제어 신호에 의하여 후륜의 내륜에 연결된 가변 댐퍼의 감쇠력이 조절된 상태에서 해당 내륜의 접지력 레벨을 가늠하기 위한 것으로서, 접지력이 상당하여 내륜의 토우 각을 조절할 경우에 차량의 주행 안정성의 향상에 기여할 수 있는 상태를 말한다. 이를 위한 후륜내륜 제어 기준 신호는 차량의 제작 과정에서 수행되는 선행 주행 안정성 실험을 통하여 획득할 수 있으며, 획득된 후륜내륜 제어 기준 신호는 AGCS ECU(22)에 저장된다.

AGCS ECU(22)는 ECS ECU(15)에서 출력되는 감쇠력 제어 신호와 기 설정된 후륜내륜 제어 기준 신호를 비교한 결과, 후륜내륜 제어 조건에 만족하지 않으면 후륜의 외륜에 연결된 컨트롤 아암의 길이를 조절하기 위한 토우 각 제어 신호를 출력하며, 이로서 액츄에이터 구동부(23)가 전동식 액츄에이터를 구동시켜 외륜에 연결된 컨트롤 아암의 길이를 조절함으로써 외륜이 토우 인 상태를 유지하도록 제어한다(S206).

아울러, AGCS ECU(22)는 ECS ECU(15)에서 출력되는 감쇠력 제어 신호와 기 설정된 후륜내륜 제어 기준 신호를 비교한 결과, 후륜내륜 제어 조건에 만족하면 후륜의 외륜과 내륜에 각각 연결된 컨트롤 아암의 길이를 조절하기 위한 토우 각 제어 신호를 출력하며, 이로서 액츄에이터 구동부(23)가 전동식 액츄에이터를 구동시켜 외륜에 연결된 컨트롤 아암의 길이를 조절함과 아울러 내륜에 연결된 컨트롤 아암의 길이를 조절함으로써 외륜과 내륜이 토우 인 상태를 유지하도록 제어한다(S205).

상기에서는 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명은 AGCS 시스템을 운용함에 있어서 전자제어 현가 장치에 의해 발생되는 댐핑 감쇠력 제어 신호를 감안하여 후륜의 외륜 및 내륜에 연결된 컨트롤 아암을 제어함으로써, 외륜의 토우 각을 조절함은 물론이고 전자제어 현가 장치에 의하여 접지력이 향상된 내륜의 토우 각을 함께 조절하여 차량의 주행 중 안정성이 더욱 향상되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 전자제어 현가 장치(ECS)와 액티브 지오메트리 컨트롤드 서스펜션(AGCS) 시스템이 함께 채용된 차량에서 AGCS 시스템을 제어하는 방법에 있어서,

   차량의 주행 중 횡 가속도를 검출하는 단계와,

   상기 횡 가속도 신호에 의거하여 현재의 차량의 주행 상태가 기 설정된 AGCS 제어 조건에 만족하는 가를 판단하는 단계와,

   상기 판단 결과로 상기 AGCS 제어 조건에 만족하면 상기 ECS에 의하여 발생된 감쇠력 제어 신호와 기 설정된 후륜내륜 제어 기준 신호를 비교하는 단계와,

   상기 비교 결과에 따라 선택적으로 상기 차량 후륜의 외륜과 내륜에 각각 연결된 컨트롤 아암의 길이를 조절하여 상기 외륜과 내륜을 토우 인 상태로 유지시키는 단계를 포함하는 액티브 지오메트리 컨트롤드 서스펜션 시스템의 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 후륜내륜 제어 조건은 상기 감쇠력 제어 신호에 의하여 상기 후륜의 내륜에 연결된 가변 댐퍼의 감쇠력이 조절된 상태에서 해당 내륜의 접지력 레벨에 근거하여 설정되는 것을 특징으로 한 액티브 지오메트리 컨트롤드 서스펜션 시스템의 제어 방법.

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