KR100726539B1 - A hardware in the loop simulation apparatus of traction control system for vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 TCS 시뮬레이션(HILS) 장치으로서, 그 구성은 가상 차량모델과 연동하여 TCS 시뮬레이션을 위해 상기 가상 차량모델에서 필요로 하는 신호를 입력받고 상기 가상 차량모델의 가상 주행에 따른 데이터를 출력하면서 상기 가상 차량모델의 가상 주행시험을 이루는 소프트웨어부와; 상기 소프트웨어부에서의 상기 가상 차량모델의 상기 TCS 시뮬레이션을 위해 TCS 모듈 및 그의 구동시험을 위한 각종 장치를 포함하는 하드웨어부; 및 상기 하드웨어부와 상기 소프트웨어부 상호간에 동기화가 이루어질 수 있도록 연결하여 상기 TCS 시뮬레이션을 위한 신호 전송을 이루는 인터페이스부로 구성되는 것을 특징으로 한다. The present invention is a TCS simulation (HILS) device of a vehicle, the configuration of which is connected to the virtual vehicle model receives the signal required by the virtual vehicle model for the TCS simulation and outputs data according to the virtual driving of the virtual vehicle model A software unit for performing a virtual driving test of the virtual vehicle model; A hardware unit including a TCS module and various devices for driving test thereof for the TCS simulation of the virtual vehicle model in the software unit; And an interface unit connected to the hardware unit and the software unit so as to synchronize with each other to achieve signal transmission for the TCS simulation.

ABS, TCS, HILS, 시뮬레이션, 가상 ABS, TCS, HILS, Simulation, Virtual

Description

차량용 티시에스 시뮬레이션 장치 {A hardware in the loop simulation apparatus of traction control system for vehicle} Tis simulation device for vehicle {A hardware in the loop simulation apparatus of traction control system for vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 힐스 장치의 블록 구성도. 1 is a block diagram of a hill device according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 힐스 장치의 상세 구성도. Figure 2 is a detailed configuration of the Hills device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 입,출력부 12 가상 차량모델부10 I / O 12 Virtual Vehicle Model

14 제어부 16 신호처리부14 Control unit 16 Signal processing unit

18 파워트레인모듈부 20 토크변화모듈18 Power Train Module 20 Torque Change Module

22 휠속센서모듈 30 TCS 모듈22 Wheel speed sensor module 30 TCS module

32 가속 페달 34 브레이크 페달32 accelerator pedal 34 brake pedal

36 조향 장치 38 진공 배력장치36 Steering System 38 Vacuum Booster

40 브레이크 유압장치 100 소프트웨어부40 Brake Hydraulic System 100 Software Section

200 인터페이스부 300 하드웨어부 200 Interface 300 Hardware Section

본 발명은 차량용 TCS 시뮬레이션 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량용 TCS 모듈을 가상 차량모델과 연결하여 가상 주행시험을 수행하기 위한 차량용 TCS 시뮬레이션 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a vehicle TCS simulation apparatus, and more particularly, to a vehicle TCS simulation apparatus for performing a virtual driving test by connecting a vehicle TCS module with a virtual vehicle model.

일반적으로, ABS(Anti-lock Brake System)의 기본원리가 차량의 제동시 차륜의 미끄러짐을 방지하는 장치라면, 이와 대칭적으로 TCS(Traction Control System)의 기본원리는 차량의 구동시 차륜의 미끄러짐을 방지하는 장치이다. In general, if the basic principle of the anti-lock brake system (ABS) is to prevent the wheel from slipping when the vehicle is braked, the basic principle of the TCS (Traction Control System) symmetrically prevents the sliding of the wheel when the vehicle is driven. It is a device to prevent.

즉, 상기 ABS(Anti-lock Brake System)는 차량 각 바퀴의 회전수를 센서에 의해 감지한 후 각 바퀴의 회전수에 따라 제동력을 제어하는 방식으로서, 어떠한 조건에서도 바퀴가 고정되는 것을 방지하도록 유압을 제어하는 시스템을 말한다. 이는, 도로조건 및 타이어에 상관없이 최적의 거리로 제동을 이룰 수 있도록 한 시스템이다. 또한, 상기 TCS(Traction Control System)는 차량의 주행을 눈길 등과 같이 미끄러지기 쉬운 노면에서 가속성 및 선회 안정성을 향상시키기 위한 슬립 제어 시스템을 말한다. That is, the anti-lock brake system (ABS) is a method of controlling the braking force according to the number of revolutions of each wheel after sensing the number of revolutions of each wheel by a sensor, and the hydraulic pressure to prevent the wheels from being fixed under any conditions. Speak the system to control it. This is a system that can achieve braking at an optimum distance regardless of road conditions and tires. In addition, the TCS (Traction Control System) refers to a slip control system for improving the acceleration and turning stability on a slippery road surface such as driving the vehicle.

최근 차량 내 제어장치가 발전함에 따라 기존의 ABS 장착 차량에 TCS 기능이 추가되어 가는 추세이다. Recently, with the development of in-vehicle control devices, TCS functions are being added to existing ABS-equipped vehicles.

하지만, 상기 장치의 시뮬레이션용 HILS 시스템은 ABS 장치만을 시험할 수 있도록 되어 있다. 따라서, TCS 기능을 포함하는 ABS 장착 차량의 장치 성능시험은 실차에서 직접 수행할 수밖에 없는 상황이며, 또한 실차 시험을 수행하기 위해서는 추운 북유럽의 주행시험장을 빌려 몇 달에 걸쳐 장기간 시험을 해야 하기 때문에 이를 위한 많은 비용이 소요되고 시험 가능한 기간도 1년 중 한정되어 있으므로 위험한 상황을 구현한 후 시험하는 데에는 한계가 있다. However, the HILS system for simulation of the device is designed to test only ABS devices. Therefore, the device performance test of the ABS-equipped vehicle including the TCS function is inevitably performed in the actual vehicle, and in order to perform the actual vehicle test, it is necessary to borrow a cold Nordic driving test site for a long period of time to test for several months. The cost of testing is limited and the testing period is limited to one year, so there is a limit to testing after implementing a hazardous situation.

이에, 본원발명의 출원인은 차량의 TCS 모듈의 모의 실험을 수행하기 위한 시뮬레이션(HILS) 장치를 제안하는 것이다. Accordingly, the applicant of the present invention proposes a simulation (HILS) device for performing a simulation of the TCS module of the vehicle.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량용 TCS 모듈의 동작을 가상 차량모델과 연결하여 가상 주행시험을 수행하기 위한 차량용 TCS 시뮬레이션 장치를 제공하는 것이다. The present invention has been submitted to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a vehicle TCS simulation apparatus for performing a virtual driving test by connecting the operation of the vehicle TCS module with the virtual vehicle model.

상기 목적을 이루기 위한, 본 발명에 따른 TCS 힐스(HILS) 장치 구성은 가상 차량모델과 연동하여 TCS 시뮬레이션을 위해 상기 가상 차량모델에서 필요로 하는 신호를 입력받고 상기 가상 차량모델의 가상 주행에 따른 데이터를 출력하면서 상기 가상 차량모델의 가상 주행시험을 이루는 소프트웨어부와; 상기 소프트웨어부에서의 상기 가상 차량모델의 상기 TCS 시뮬레이션을 위해 TCS 모듈 및 그의 구동시험을 위한 각종 장치를 포함하는 하드웨어부와; 및 상기 하드웨어부와 상기 소프트웨어부 상호간에 동기화가 이루어질 수 있도록 연결하여 상기 TCS 시뮬레이션을 위한 신호 전송을 이루는 인터페이스부로 구성되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the TCS HILS device configuration according to the present invention receives a signal required by the virtual vehicle model for TCS simulation in conjunction with a virtual vehicle model and receives data according to the virtual driving of the virtual vehicle model. A software unit for performing a virtual driving test of the virtual vehicle model while outputting the same; A hardware unit including a TCS module and various devices for driving test thereof for the TCS simulation of the virtual vehicle model in the software unit; And an interface unit connected to the hardware unit and the software unit so as to synchronize with each other to achieve signal transmission for the TCS simulation.

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이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described a preferred embodiment according to the present invention.

본 실시예에 따른 차량의 TCS 모듈용 시뮬레이션 장치 구성을 도 1을 참조하여 설명한다. A configuration of a simulation apparatus for a TCS module of a vehicle according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 장치 구성은 가상 차량모델과 연동하여 TCS 시뮬레이션을 위해 차량모델에서 필요로 하는 신호를 입력받고 차량모델의 가상 주행에 따른 데이터를 출력하면서 가상 차량모델의 가상 주행시험을 이루는 소프트웨어부(100)와; 상기 소프트웨어부(100)에서의 가상 차량모델의 TCS 시뮬레이션을 위해 TCS 모듈 및 그의 구동시험을 위한 각종 장치를 포함하는 하드웨어부(300)와; 및 상기 하드웨어부(300)와 소프트웨어부(100) 상호간에 동기화가 이루어질 수 있도록 연결하여 TCS 시뮬레이션을 위한 신호 전송을 이루는 인터페이스부(200)로 구성된다. As shown in FIG. 1, the device configuration according to the present embodiment is connected to a virtual vehicle model while receiving a signal required by the vehicle model for TCS simulation and outputting data according to the virtual driving of the vehicle model. A software unit 100 for performing a virtual driving test of the; A hardware unit 300 including a TCS module and various devices for driving test thereof for the TCS simulation of the virtual vehicle model in the software unit 100; And an interface unit 200 connected to the hardware unit 300 and the software unit 100 so as to be synchronized with each other to achieve signal transmission for TCS simulation.

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상기의 구성에서, 본 실시예에 따른 소프트웨어부(100)는 하드웨어부(300)로부터 입력되는 차량의 조향, 가속 및 유압신호를 입력받고 가상 차량모델부의 신호를 출력하는 입,출력부(10)와; 상기 입력부를 통해 입력받은 신호를 처리하는 A/D 컨버터와, 상기 출력부를 통해 출력되는 신호를 처리하는 D/A 컨버터로 이루어진 신호처리부(16)와; 상기 입,출력부를 통해 입력받은 신호를 이용하여 가상 주행시험을 이루기 위해 차량 운동방정식을 포함하는 가상 차량모델부(12)와; 상기 입,출력부의 신호 입,출력 및 상기 가상 차량모델부의 가상 주행시험의 제어를 위한 제어부(14)와; 및 하드웨어부(300)의 TCS 모듈과 캔 통신으로 연결되어 가상 차량모델의 엔진 구동력 제어를 위한 신호를 출력하는 파워트레인 모듈부(18)를 포함하여 구성된다. In the above configuration, the software unit 100 according to the present embodiment receives the steering, acceleration and hydraulic signals of the vehicle input from the hardware unit 300 and input and output unit 10 for outputting the signal of the virtual vehicle model unit Wow; A signal processor (16) comprising an A / D converter for processing a signal received through the input unit and a D / A converter for processing a signal output through the output unit; A virtual vehicle model unit 12 including a vehicle motion equation to achieve a virtual driving test using the signals input through the input and output units; A control unit 14 for controlling input and output signals of the input and output units and a virtual driving test of the virtual vehicle model unit; And a power train module unit 18 connected to the TCS module of the hardware unit 300 by can communication to output a signal for controlling engine driving force of the virtual vehicle model.

상기 소프트웨어부(100)의 프로그래밍 언어는 Matlab Simulink를 사용하였 다. The programming language of the software unit 100 used Matlab Simulink.

또한, 본 실시예에 따른 하드웨어부(300)는 TCS 모듈을 포함한 실차에 사용되는 각종 장치들로서, TCS 모듈(30)과, 가속 페달(32)과, 브레이크 페달(34)과, 브레이크 페달의 작동에 따른 브레이크 유압장치(40)와, 차량의 조향장치(36) 및 진공 배력장치(38)를 포함하여 구성된다. In addition, the hardware unit 300 according to the present embodiment is various devices used in a vehicle including a TCS module, and the operation of the TCS module 30, the accelerator pedal 32, the brake pedal 34, and the brake pedal is performed. Brake hydraulic system 40, the vehicle steering device 36 and the vacuum booster 38 is configured.

상기 하드웨어부(300)의 TCS 모듈은 4개의 ABS 및 TCS 모듈를 모의 실험할 수 있으며, 이를 위해 마스터실린더(M/C)와 TCS 모듈간에 5-way valve를 사용하여 연결하였으며, 또한 TCS 모듈에서 각 휠로 4개의 5-way valve를 사용하여 유압라인이 형성되도록 하였다. 그리고, 상기 진공 배력장치(Booster)(38)는 통상 차량의 엔진으로부터 진공압을 제공받지만, 본 실시예에 따른 힐스 시스템상에는 실제 엔진이 장착되어 있지 않으므로 진공펌프를 통해 진공압을 제공받을 수 있도록 하였다. The TCS module of the hardware unit 300 can simulate four ABS and TCS modules, and for this purpose, a 5-way valve is connected between the master cylinder (M / C) and the TCS module. The hydraulic lines were formed using four 5-way valves with wheels. And, the vacuum booster (Booster) 38 is usually provided with a vacuum pressure from the engine of the vehicle, but since the actual engine is not mounted on the Hills system according to the present embodiment so that the vacuum pressure can be provided through the vacuum pump It was.

한편, 본 실시예에 따른 인터페이스부(200)는 차량 각 바퀴의 브레이크 유압에 따른 제동토크 신호를 가상 차량모델측으로 출력하는 토크변화모듈(20)과; 차량 각 바퀴의 회전속도값을 산출한 후 실제 휠속센서의 출력전압과 유사한 펄스신호를 인위적으로 발생시켜 TCS의 ECU로 출력하는 휠속센서 모듈(22)을 포함하여 구성된다. On the other hand, the interface unit 200 according to the present embodiment includes a torque change module 20 for outputting a braking torque signal according to the brake hydraulic pressure of each vehicle wheel to the virtual vehicle model side; After calculating the rotational speed value of each wheel of the vehicle is configured to include a wheel speed sensor module 22 for artificially generating a pulse signal similar to the output voltage of the actual wheel speed sensor to output to the ECU of the TCS.

상기와 같은 장치 구성을 갖는, 본 실시예에 따른 TCS 모듈의 시뮬레이션 실험 과정을 장치의 실제 구현 도면인 도 2를 참조하여 설명한다. The simulation experiment procedure of the TCS module according to the present embodiment having the device configuration as described above will be described with reference to FIG. 2, which is an actual implementation diagram of the device.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 실시예에서는 TCS 모듈의 모의 실험을 수행하기 위한 장치으로서, 앞서 설명한 바와 같이, 장치 구성은 크게 소프트웨어부, 하드웨어부 및 인터페이스부로 구성된다. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, an apparatus for performing a simulation of the TCS module is described. As described above, the apparatus configuration includes a software unit, a hardware unit, and an interface unit.

상기 구성을 통해, 가상 차량모델부(12)에서는 차량 각 바퀴의 제동 압력신호를 토크변화모듈(20)을 통해 입력받고 신호처리부(16)를 통해 신호 처리된 각 센서신호 및 가속페달과 조향각 신호를 입력받은 후 그에 따른 출력신호 즉, TPS 신호를 전압값으로 출력하면, 이는 휠속센서모듈(22) 내 함수발생기(미도시)를 통해 입력전압에 해당하는 주파수를 갖는 정현파 신호가 발생되고 발생된 신호는 각각의 TCS ECU(A ~ D)로 출력된다. Through the above configuration, the virtual vehicle model unit 12 receives the braking pressure signal of each wheel of the vehicle through the torque change module 20 and receives each sensor signal and the accelerator pedal and the steering angle signal processed through the signal processor 16. After receiving the output signal, that is, output the TPS signal as a voltage value, which is generated through the function generator (not shown) in the wheel speed sensor module 22 has a sinusoidal signal having a frequency corresponding to the input voltage is generated The signal is output to each TCS ECU A to D.

한편, 상기 각 ECU의 제어신호 및 브레이크 페달(34)의 동작에 따른 각각의 HCU(A ~ D)의 제어신호에 따라 각 차륜(FL ~ RR)의 제동압이 변화되고, 변화된 제동압은 각 센서(S1 ~ S4)를 통해 검출된 후 이를 토크변화모듈(20)에서 입력받아 가상 차량모델부(12)로 전송하여 가상 차량모델을 통한 모의 시험주행을 이루게 된다. Meanwhile, the braking pressure of each wheel FL to RR is changed according to the control signal of each ECU and the control signal of each HCU (A to D) according to the operation of the brake pedal 34, and the changed braking pressure is After detection through the sensors (S1 ~ S4) it is received from the torque change module 20 and transmitted to the virtual vehicle model unit 12 to achieve a simulated test run through the virtual vehicle model.

이와 같이, 본 발명에서는 차량 내 각종 장치들로 이루어진 하드웨어부와 상기 하드웨어부와 신호 송,수신을 통해 가상 차량모델의 시뮬레이션을 이루는 소프트웨어부와 상기 하드웨어부로부터 입력된 제동압을 토크신호로 변환하여 출력하는 모듈과 상기 소프트웨어부로부터 가상 차량모델의 모의 주행시험에 따른 TPS 신호의 전압값을 입력받아 그에 해당하는 신호를 하드웨어부로 출력하는 모듈을 포함하는 인터페이스부를 통해 차량용 TCS 모듈의 모의 실험을 이룰 수 있도록 한 것이다. As described above, the present invention converts the braking pressure input from the hardware unit consisting of various devices in the vehicle, the software unit for simulating the virtual vehicle model through signal transmission and reception, and the braking pressure input from the hardware unit into torque signals. Simulation of the vehicle TCS module can be achieved through an interface unit including an output module and a module for receiving the voltage value of the TPS signal according to the simulation driving test of the virtual vehicle model from the software unit and outputting the corresponding signal to the hardware unit. It would be.

본 발명의 기술적 범위를 해석함에 있어서는, 상기에서 설명된 실시예에 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항의 합리적 해석에 의해 결정되어져야 한다. In interpreting the technical scope of the present invention, it should not be construed as being limited to the embodiments described above, and the technical scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the matters described in the claims.

본 발명의 차량용 TCS 시뮬레이션 장치에 따르면, 실험실에서 가상 차량모델을 통해 TCS 모듈의 모의실험을 이룬 후 실차에 장착되므로 실차에서 실험을 위한 인건비, 소요 시간 및 비용을 절감할 수 있으며, 또한 다양한 예기치 않은 상황(fail safe)에 대처하여 로직 구현을 이룰 수 있으므로 TCS 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. According to the in-vehicle TCS simulation apparatus of the present invention, since the TCS module is simulated through a virtual vehicle model in a laboratory and mounted on a vehicle, labor costs, time and cost for the experiment in the vehicle can be reduced, and various unexpected The logic implementation can be achieved in response to a fail safe, thereby improving the reliability of the TCS module.

Claims (7)

차량의 TCS 시뮬레이션(HILS) 장치에 있어서, In a vehicle TCS simulation (HILS) device, 가상 차량모델의 TCS 시뮬레이션을 위해 TCS 모듈, 가속 페달, 브레이크 페달, 브레이크 페달의 작동에 따른 브레이크 유압장치, 차량의 조향장치 및 진공 배력장치를 포함하는 하드웨어부와; A hardware unit including a TCS module, an accelerator pedal, a brake pedal, a brake hydraulic device according to the operation of the brake pedal, a steering device of the vehicle, and a vacuum booster for the TCS simulation of the virtual vehicle model; 상기 하드웨어부로부터 차량의 조향, 가속 및 유압신호를 입력받는 입력부, 상기 가상 차량모델의 상기 TCS 시뮬레이션을 위한 신호를 출력하는 출력부, 상기 입력부를 통해 입력받은 신호를 이용하여 가상 주행시험을 이루기 위해 차량 운동방정식을 포함하는 가상 차량모델부, 상기 입력부 및 출력부의 신호의 입력 및 출력을 제어하고 상기 가상 차량모델부의 가상 주행시험을 이루는 제어부, 및 상기 하드웨어부의 상기 TCS 모듈과 캔 통신으로 연결되어 상기 가상 차량모델의 엔진 구동력 제어를 위한 신호를 출력하는 파워트레인 모듈부를 포함하는 소프트웨어부와; To perform a virtual driving test using an input unit for receiving steering, acceleration, and hydraulic signals of the vehicle from the hardware unit, an output unit for outputting a signal for the TCS simulation of the virtual vehicle model, and a signal received through the input unit The virtual vehicle model unit including a vehicle equation, a control unit for controlling the input and output of the input unit and the output unit and performs a virtual driving test of the virtual vehicle model unit, and connected to the TCS module of the hardware unit in can communication A software unit including a power train module unit for outputting a signal for controlling engine driving force of the virtual vehicle model; 상기 하드웨어부와 상기 소프트웨어부 상호간에 동기화가 이루어질 수 있도록 상기 하드웨어부와 상기 소프트웨어부 사이에 연결되어 차량 각 바퀴의 브레이크 유압에 따른 제동토크 신호를 상기 가상 차량모델측으로 출력하는 토크변화모듈, 상기 차량 각 바퀴의 회전속도값을 산출한 후 실제 휠속센서의 출력전압과 유사한 펄스신호를 인위적으로 발생시켜 상기 TCS 모듈의 ECU로 출력하는 휠속센서 모듈을 포함하는 인터페이스부로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 티시에스 시뮬레이션 장치. A torque change module connected between the hardware unit and the software unit so that the hardware unit and the software unit can be synchronized with each other, and outputting a braking torque signal according to the brake hydraulic pressure of each wheel to the virtual vehicle model side; After calculating the rotational speed value of each wheel, an interface unit including a wheel speed sensor module for artificially generating a pulse signal similar to the output voltage of an actual wheel speed sensor and outputting it to the ECU of the TCS module. Simulation device. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 소프트웨어부는 상기 입력부를 통해 입력받은 신호를 처리하는 A/D 컨버터와, 상기 출력부를 통해 출력되는 신호를 처리하는 D/A 컨버터로 이루어진 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 티시에스 시뮬레이션 장치. The software unit further includes a signal processing unit including an A / D converter for processing a signal input through the input unit and a D / A converter for processing a signal output through the output unit. . 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 소프트웨어부의 프로그래밍 언어는 Matlab Simulink를 사용한 것을 특징으로 하는 차량용 티시에스 시뮬레이션 장치. The programming language of the software unit is a vehicle Tissim simulation device, characterized in that using Matlab Simulink. 삭제delete 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 TCS 모듈은 4개의 ABS 및 TCS 모듈를 모의 실험할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 티시에스 시뮬레이션 장치. The TCS module is a vehicle TIS simulation device, characterized in that to simulate the four ABS and TCS module. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 진공 배력장치(Booster)는 진공펌프를 통해 진공압을 제공받는 것을 특징으로 하는 차량용 티시에스 시뮬레이션 장치. The vacuum booster (Booster) is a vehicle Tis simulated device characterized in that the vacuum pressure is provided through a vacuum pump. 삭제delete
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