KR100721108B1 - 차량의 안정성 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 안정성 제어시스템(Electronic stability control system)에 관한 것으로, 상세하게는 차량의 움직임 정보를 감지하기 위한 다수개의 센서를 이용하여 조향각 센서의 옵셋을 설정하기 위한 방법에 관한 것이다.
현재 차량이 직진주행중인가를 판단하는 제 1단계, 직진주행중이면 다수개의 센서로부터 입력된 다수개의 움직임 정보를 이용한 추정 조향각과 조향각 센서의 측정 조향각과의 오차를 산출하는 제 2단계, 상기 산출된 오차를 이용하여 조향각 센서의 옵셋을 설정하는 제 3단계, 상기 설정된 옵셋을 이용하여 측정 조향각을 보정하는 제 4단계로 수행된다.
조향각, 옵셋

Description

차량의 안정성 제어 시스템{Electronic stability control system}
도 1은 본 발명의 조향각 제어를 위한 구성을 보인 블록도.
도 2는 본 발명의 제어흐름을 보인 플로우 챠트.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 측정부 20 : 조향각 제어부
23 : 조향각 추정부 24 : 직진주행 판단부
25 : 오프셋 조절부 26 : 에러신호 발생부
30 : ESP 제어부
본 발명은 차량의 안정성 제어시스템(Electronic stability control system)에 관한 것으로, 상세하게는 차량의 움직임 정보를 감지하기 위한 다수개의 센서를 이용하여 조향각 센서의 옵셋을 설정하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 안티록 브레이크 시스템(Anti lock brake system 이하 ABS라 함)은 차륜속도로부터 연산되는 슬립률에 따라 휠에 가해지는 제동압을 적절히 조절하 여 바퀴의 록킹(locking)을 방지하는 것이고, 트랙션 콘트롤 시스템(Traction control system 이하 TCS라 함)은 차량의 급발진이나 급가속시 과대한 슬립을 방지하기 위해 엔진의 구동력을 조절하는 것이다.
안티록 브레이크 시스템(ABS)과 트랙션 콘트롤 시스템(TCS)은 차량이 직선 도로를 주행하는 경우 양호한 성능을 발휘할 수 있으나, 커브 도로를 선회 주행하는 경우에는 바깥쪽으로 과도하게 기울어지는 언더스티어(Under steer)가 일어날 수 있고 이와 반대로 안쪽으로 과도하게 기울어지는 오버스티어(Over steer)가 일어날 수 있다.
그래서 차량이 주행하는 어떠한 상황에서도 차량의 자세를 안정적으로 제어하는 즉 차량의 조향성 상실을 방지하기 위한 차량 안정성 시스템(Electronic stability program 이하 ESP라 함)이 요구되고 있다. 일예로 선회주행시 운전자가 원하는 주행궤적에서 바깥으로 밀려나가는 언더스티어(Under steer)가 발생하는 상황에서는 후륜 내측 바퀴에 제동력을 가함으로써 차량이 바깥쪽으로 밀려 나가는 것을 방지하고, 선회주행시 차량의 선회속도가 과도하게 커져 운전자 원하는 주행궤적에서 안쪽으로 기울어지는 오버스티어(Over steer)가 발생하는 상황에서는 전륜 외측 바퀴에 제동력을 가하는 동작이 필요하다.
상기와 같은 차량 안정성 제어 시스템에서 조향각 센서는 차량의 핸들축에 장착되어 운전자에 의한 핸들 조향각을 측정하기 위한 센서이다.
상기 조향각 센서는 운전자의 조작에 의한 핸들 조향각, 즉 운전자의 조향의지를 파악하는데 중요한 정보를 제공하여 주는데, 장착 불량에 의한 불량조향정보 의 측정이나 조향각 센서 자체의 불량으로 인한 오차범위 이상의 옵셋등은 차량의 언더스티어 또는 오버스티어 발생시 불량한 조향각 정보의 입력으로 차량의 안정성을 잃을 수 있는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 차량의 움직임 정보를 감지하기 위한 다수개의 센서를 이용하여 조향각 센서의 고장 검출 및 옵셋을 보정 가능하도록 하는 차량 안정성 제어 시스템을 제공하도록 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
차량의 움직임 정보를 감지하기 위한 다수개의 센서가 구비된 차량의 안정성 제어 시스템에 있어서,
현재 차량이 직진주행중인가를 판단하는 제 1단계, 직진주행중이면 다수개의 센서로부터 입력된 다수개의 움직임 정보를 이용한 추정 조향각과 조향각 센서의 측정 조향각과의 오차를 산출하는 제 2단계, 상기 산출된 오차를 이용하여 조향각 센서의 옵셋을 설정하는 제 3단계, 상기 설정된 옵셋을 이용하여 측정 조향각을 보정하는 제 4단계로 수행된다.
상기 제 1단계는 다수개의 센서에 의해 추정된 각각의 조향각이 설정 조향각 이하이고, 조향각 센서에 의한 측정 조향각의 변화율이 설정 변화율 이하이며, 현재 차량의 주행 속도가 설정속도 이상이면 직진주행으로 판단함을 특징으로 한다.
상기 제 2단계의 추정 조향각은 다수개의 센서에 의해 추정된 각각의 조향각 평균값임을 특징으로 한다.
상기 제 3단계는 상기 산출된 오차가 미리 설정된 범위내에 존재하는지 판단하는 단계, 범위내 존재하면 이를 누적하고 설정된 시간에 도달하였는지 판단하는 단계, 도달하였으면 상기 누적된 오차값의 평균을 구하여 그 평균값을 옵셋으로 설정하는 단계로 수행된다.
상기 미리 설정된 범위내에 존재하지 않으면 에러신호를 발생하는 단계를 더 포함하여 구성된다.
상기 다수개의 센서는 각각의 전륜 및 후륜의 좌우측에 구성된 휠 속도센서, 차량의 요레이트를 감지하기 위한 요레이트 센서, 주행시 차량의 횡축에 작용되는 가속도를 측정하기 위한 횡 가속도센서임을 특징으로 한다.
상기 다수개의 센서를 이용한 추정 조향각은 전륜의 좌우휠 속도차를 이용한 조향각과 후륜의 좌우휠 속도차를 이용한 조향각을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 동작을 수행하기 위한 본 발명의 구성은,
차량의 각 휠에 구성되어 휠 속도를 측정하기 위한 휠 속도센서와, 주행중 발생하는 요레이트를 측정하기 위한 요레이트 센서, 주행중 발생하는 횡 가속도를 측정하기 위한 횡 가속도센서, 차량의 조향각을 측정하기 위한 조향각 센서가 구비된 차량에 있어서,
상기 각각의 센서에서 감지된 데이터를 이용하여 직진주행중인가를 판단하고, 직진주행중이면 상기 센서의 데이터를 이용하여 조향각 센서의 측정 조향각값 을 보정하는 조향각 제어부를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 한다.
상기 조향각 제어부는 휠 속도센서의 신호를 입력하여 전륜측 좌우휠의 속도차를 연산하는 전륜 좌우휠 속도차연산부, 후륜측 좌우휠의 속도차를 연산하는 후륜 좌우휠 속도차연산부와,
상기 전륜 좌우휠 속도차연산부의 속도차 신호와, 후륜 좌우휠 속도차연산부의 속도차 신호와, 요레이트 센서, 횡 가속도센서의 센싱신호를 입력하여 각각의 전륜 좌우휠 속도차를 이용한 제 1조향각과, 후륜 좌우휠 속도차를 이용한 제 2조향각과, 요레이트 신호를 이용한 제 3조향각과, 횡 가속도신호를 이용한 제 4조향각을 추정하는 조향각 추정부와,
상기 추정된 각각의 제 1, 2, 3, 4조향각과 휠 속도센서의 속도신호와, 조향각 센서의 측정 조향각을 입력하여 현재 차량이 직진주행중인가를 판단하여 직진주행 신호를 출력하는 직진 주행판단부와,
상기 직진 주행판단부에서 직진주행 신호가 입력되면 상기 조향각 추정부에서 출력되는 각각의 제 1, 2, 3, 4조향각과, 조향각 센서의 측정 조향각을 입력하여 조향각 센서의 오프셋을 설정하고, 설정된 오프셋을 이용하여 측정 조향각을 보정하는 오프셋 조절부로 구성된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상세 구성 및 그 동작을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 조향각 제어를 위한 구성을 보인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 제어흐름을 보인 플로우 챠트이다.
먼저, 도 1을 참조하여 그 구성을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명은 측정부(10)와, 조향각 제어부(20)와, ESP 제어부(30)로 구성된다.
상기 측정부(10)는 각각의 휠에 구성되어 속도신호를 검출하기 위한 휠 속도센서(11,12,13,14)와, 주행중 발생하는 요레이트를 측정하기 위한 요레이트 센서(15)와, 주행중 발생하는 횡축 가속도를 측정하기 위한 횡 가속도센서(16), 차량의 조향각을 측정하기 위한 조향각 센서(17)로 구성된다.
상기 조향각 제어부(20)는 휠 속도센서(11,12,13,14)의 신호를 입력하여 전륜측 좌우휠(미도시)의 속도차를 연산하는 전륜 좌우휠 속도차연산부(21), 후륜측 좌우휠(미도시)의 속도차를 연산하는 후륜 좌우휠 속도차연산부(22)와,
상기 전륜 좌우휠 속도차연산부(21)의 속도차 신호와, 후륜 좌우휠 속도차연산부(22)의 속도차 신호와, 요레이트 센서(15), 횡 가속도센서(16)의 센싱신호를 입력하여 각각의 전륜 좌우휠 속도차를 이용한 제 1조향각과, 후륜 좌우휠 속도차를 이용한 제 2조향각과, 요레이트 신호를 이용한 제 3조향각과, 횡 가속도신호를 이용한 제 4조향각을 추정하는 조향각 추정부(23)와,
상기 추정된 각각의 제 1, 2, 3, 4조향각과 휠 속도센서(11,12,13,14)의 속도신호와, 조향각 센서(17)의 측정 조향각을 입력하여 현재 차량이 직진주행중인가를 판단하여 직진주행 신호를 출력하는 직진 주행판단부(24)와,
상기 직진 주행판단부(24)에서 직진주행 신호가 입력되면 상기 조향각 추정부(23)에서 출력되는 각각의 제 1, 2, 3, 4조향각과, 조향각 센서(17)의 측정 조향각을 입력하여 상기 각각의 추정한 조향각들의 평균값과 측정 조향각과의 오차를 산출, 산출된 오차를 이용하여 조향각 센서(17)의 오프셋 및 에러유무를 설정하고, 설정된 오프셋을 이용하여 측정 조향각을 보정하여 출력하는 오프셋 조절부(25)와,
상기 오프셋 조절부(25)에서 에러발생이 감지되면 에러신호를 출력하는 에러신호 발생부(26)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 상세동작을 살펴보면 다음과 같다.
조향각 제어부(20)의 전륜 좌우휠 속도차 연산부(21)와 후륜 좌우휠 속도차 연산부(22)는 각각의 전륜측 휠 속도센서(11,12)와 후륜측 휠 속도센서(13,14)로부터 속도신호를 입력하여 좌우휠의 속도차를 연산하여 출력하게 된다.
조향각 추정부(23)는 상기 전륜 좌우휠 속도차 연산부(21)와 후륜 좌우휠 속도차 연산부(22), 요레이트 센서(15), 횡 가속도센서(16)의 출력신호를 입력하여 각각의 출력신호에 대응되는 조향각을 산출하게 된다.
즉, 전륜 좌우휠 속도차를 이용한 제 1조향각과, 후륜 좌우휠 속도차를 이용한 제 2조향각, 요레이트 센서의 요레이트 신호를 이용한 제 3조향각, 횡 가속도센서의 횡가속도 신호를 이용한 제 4조향각을 산출하여 출력하게 되는 것이다.
직진 주행 판단부(24)에서는 상기 조향각 추정부(23)에서 출력하는 각각의 제 1,2,3,4 조향각 신호와, 조향각 센서(17)에서 측정한 측정 조향각 신호를 입력하여 현재 주행중인 차량이 직진 주행상태임을 판단하게 되는데,
현재 주행속도가 설정 속도 이상이고, 각각의 제 1,2,3,4 조향각이 설정 조향각 이하이며, 조향각 센서(17)의 조향각 변화율이 설정 변화율 이하이면 직진 주행으로 판단하여 직진주행 신호를 출력하게 된다.
오프셋 조절부(25)에서는 상기 직진 주행 판단부(24)에서 직진 주행신호가 입력되면 상기 조향각 추정부(23)의 제 1,2,3,4 조향각 신호와 조향각 센서(17)의 측정 조향각 신호를 입력하여 조향각 센서(17)의 오프셋을 설정하게 되는데,
상기 조향각 추정부(23)에서 출력하는 제 1,2,3,4 조향각 신호의 평균을 산출하여 산출된 평균값(이하 연산 조향각이라 함)과 조향각 센서(17)에 의한 측정 조향각과의 오차를 산출하게 된다.
이후, 상기 산출된 오차가 미리 설정된 설정범위내에 존재하는지 판단하여, 존재하면 이를 누적하게 되는데, 상기와 같은 오차 산출과정을 설정시간내에 반복하여 누적하게 되는 것이다.
설정시간이 경과되면 누적된 오차의 평균값을 다시 산출하고, 그 평균값을 조향각 센서(17)의 오프셋으로 설정하게 되는 것이다.
상기 오프셋이 설정되면 오프셋 조절부(25)는 조향각 센서(17)에 의해 측정된 조향각을 보정하여 ESP제어부(30)에 출력하게 되고, ESP 제어부(30)는 보정된 조향각을 토대로 차량 안정성 제어동작을 수행하게 되는 것이다.
한편, 상기 산출된 오차가 설정범위내에 존재하지 않으면 오프셋 조절부(25)를 이를 감지하여 에러로 판단하고, 에러신호 발생부(26)는 이를 감지하여 ESP 제어부(30)에 에러신호를 발생하여 운전자에게 에러발생을 표시하게 하고, 전체 시스템의 동작을 정지시키게 되는 것이다.
상기에서와 같이 본 발명에서는 차량의 다양한 움직임 정보를 감지하기 위 한 다수개의 센서를 이용하여 조향각 센서의 고장 검출 및 옵셋을 보정 가능하도록 함으로써, 차량 조향정보의 신뢰성을 상승시키며, 그에 따라 사용자에게 질 높은 제동시스템을 제공하게 된다.

Claims (10)

  1. 차량의 움직임 정보를 감지하기 위한 다수개의 센서가 구비된 차량의 안정성 제어 시스템에 있어서,
    현재 차량이 직진주행중인가를 판단하는 제 1단계, 직진주행중이면 다수개의 센서로부터 입력된 각각의 움직임 정보를 이용하여 추정된 추정 조향각과 조향각 센서의 측정 조향각과의 오차를 산출하는 제 2단계, 상기 산출된 오차를 이용하여 조향각 센서의 옵셋을 설정하는 제 3단계, 상기 설정된 옵셋을 이용하여 측정 조향각을 보정하는 제 4단계로 수행됨을 특징으로 하는 차량의 안정성 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1단계는 다수개의 센서에 의해 추정된 각각의 조향각이 설정 조향각 이하이고, 조향각 센서에 의한 측정 조향각의 변화율이 설정 변화율 이하이며, 현재 차량의 주행 속도가 설정속도 이상이면 직진주행으로 판단함을 특징으로 하는 차량의 안정성 제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2단계의 추정 조향각은 전륜측 휠 속도센서, 후륜측 휠 속도센서, 요레이트 센서, 횡 가속도 센서에 의해 추정된 각각의 조향각들의 평균값임을 특징으로 하는 차량의 안정성 제어 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3단계는 상기 산출된 오차가 미리 설정된 범위내에 존재하는지 판단하는 단계, 범위내 존재하면 이를 누적하고 설정된 시간에 도달하였는지 판단하는 단계, 도달하였으면 상기 누적된 오차의 평균값을 구하여 그 평균값을 옵셋으로 설정하는 단계로 수행됨을 특징으로 하는 차량의 안정성 제어 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 미리 설정된 범위내에 존재하지 않으면 에러신호를 발생하는 단계를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 차량의 안정성 제어 시스템.
  6. 차량의 각 휠에 구성되어 휠 속도를 측정하기 위한 휠 속도센서와, 주행중 발생하는 요레이트를 측정하기 위한 요레이트 센서, 주행중 발생하는 횡 가속도를 측정하기 위한 횡 가속도센서, 차량의 조향각을 측정하기 위한 조향각 센서가 구비된 차량에 있어서,
    상기 각각의 센서에서 감지된 데이터를 이용하여 직진주행중인가를 판단하고, 직진주행중이면 상기 센서의 데이터를 이용하여 조향각 센서의 측정 조향각값을 보정하는 조향각 제어부를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 차량의 안정성 제어 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 조향각 제어부는 휠 속도센서의 신호를 입력하여 전륜측 좌우휠의 속도차를 연산하는 전륜 좌우휠 속도차연산부, 후륜측 좌우휠의 속도차를 연산하는 후륜 좌우휠 속도차연산부와,
    상기 전륜 좌우휠 속도차연산부의 속도차 신호와, 후륜 좌우휠 속도차연산부의 속도차 신호와, 요레이트 센서, 횡 가속도센서의 센싱신호를 입력하여 각각의 전륜 좌우휠 속도차를 이용한 제 1조향각과, 후륜 좌우휠 속도차를 이용한 제 2조향각과, 요레이트 신호를 이용한 제 3조향각과, 횡 가속도신호를 이용한 제 4조향각을 추정하는 조향각 추정부와,
    상기 추정된 각각의 제 1, 2, 3, 4조향각과 휠 속도센서의 속도신호와, 조향각 센서의 측정 조향각을 입력하여 현재 차량이 직진주행중인가를 판단하여 직진주행 신호를 출력하는 직진 주행판단부와,
    상기 직진 주행판단부에서 직진주행 신호가 입력되면 상기 조향각 추정부에서 출력되는 각각의 제 1, 2, 3, 4조향각과, 조향각 센서의 측정 조향각을 입력하여 조향각 센서의 오프셋을 설정하고, 설정된 오프셋을 이용하여 측정 조향각을 보정하는 오프셋 조절부로 구성됨을 특징으로 하는 차량의 안정성 제어 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 직진 주행판단부는 휠 속도센서로부터 입력되는 속도신호가 소정 설정속도 이상이고 상기 각각의 제 1, 2, 3, 4조향각이 설정 조향각 이하이며, 조향각 센서에 의한 조향각 변화율이 설정 변화율 이하이면 직진으로 판단함을 특징으로 하는 차량의 안정성 제어 시스템.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 오프셋 조절부는 상기 제 1, 2, 3, 4조향각의 평균값과 조향각 센서의 측정 조향각의 오차를 산출하고, 산출된 오차가 설정범위 이내이면 이를 누적하며 설정된 시간내 누적된 오차의 평균값을 오프셋으로 설정함을 특징으로 하는 차량의 안정성 제어 시스템.
  10. 제 6항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 조향각 제어부는 상기 오프셋 조절부에서 산출된 오차가 설정범위 내에 존재하지 않으면 에러신호를 발생하여 출력하는 에러 신호 발생부를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 차량의 안정성 제어 시스템.
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