KR100726907B1 - 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

차량의 코너링 시에, 계산된 횡방향 가속도와 측정된 횡방향 가속도의 비교되므로서 가중 계수(fdaQ)가 형성되는 본 발명에 따른 장치 및 방법이 제안된다. 횡방향 가속도는 예를 들어 가속도 센서 또는 상응되는 기어비 센서에 의해 측정된다. 계산된 횡방향 가속도는 조향 각도(WLR) 및 차량 속도(Vx)를 통해 계산된다. 차분 신호로부터 차량의 안정 또는 불안정 주행 상태(K)에 대한 기준이되는 가중 계수(fdaQ)가 결정된다. 가중 계수(fdaQ)는 표시되거나 또는 자동 변속기, 주행 장치 제어기 또는 엔진 제어 장치와 같은 다른 제어 장치로 전송될 수 있다.
측정 장치, 조향 각도, 속도계, 횡방향 가속도, 출력 장치, 가중 계수

Description

차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE UNSTABLE RUNNING CONDITION OF A VEHICLE}
도1은 본 발명을 개략적으로 도시하는 블록 선도.
도2는 커브에서의 차량의 주행 상태를 도시하는 도면.
도3은 본 발명에 따른 장치에서의 기능 흐름도.
도4는 평가 계수(fdaQ)에 대한 해당되는 특성 곡선을 도시하는 도표.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11: 조향 각도 센서
12: 측정 장치
13: 데이터 출력 장치
15: 속도계
본 발명은 주 청구항의 개념에 따른, 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 청구항 제1항 내지 제9항에 따른 방법 및 장치에 관한 것이다. 독일 특허 35 45 716호에는 차량 휠의 슬립(slip)이 사전 설정된 임계값을 초과할 때, 구동되는 차량 휠의 스핀(spin)을 억제하기 위해 차량 엔진의 출력 토크를 감소시키거나 혹은 그에 상응하는 휠을 제동하는 차량의 추진 제어(propulsion control) 장치가 공개되어 있다. 동시에 코너 주행 인식 장치를 이용하여 차량의 횡방향(lateral) 가속도가 측정되어 그에 상응하는 장치 내에서 평가된다.
공지된 장치는 차량이 처한 순간적인 주행 상황에 의해, 특히 스키드(skid) 운동(불안정한 주행 상태) 시에 처하게 되는 순간적인 스티어링 휠 각도에 상관없이 작동한다. 차량이 스워브(swerve)하려 할 때, 운전자는 자동적으로 그러한 상황에 대해 차량을 제어 상태로 유지하려 조종하게 된다. 이러한 효과가 고려되어 있지 않다.
특허 청구 범위 제1항 내지 제9항의 본 발명에 따른 방법과, 장치는 도로 지도와 코너링 반경 측정과 같이 비용이 많이드는 조치들을 필요로 하지 않고도, 조향 각도(steering angle)에 대한 간단한 센서를 이용하여 차량의 불안정한 주행 상태를 검출할 수 있는 장점을 가지고 있다.
종속항에 실시된 방법들을 통해서 제1항에 제시된 방법의 바람직한 또 다른 실시예와 개선도 또한 가능하다. 차량의 안정한 주행 상태와 불안정한 주행 상태간의 명백한 정보가 가능하도록, 측정되어 계산된 횡방향 가속도로부터 계산된 차분(difference)이 평가 계수와 더불어 가중되어 산정되는 것은 특히 바람직하다. 만약 평가 계수가 1 이라면, 안정한 주행 상태가 제시되며, 계수가 0 이라면 주행 상태는 불안정한 것이다. 그로부터 바람직하게는 간단한 작동 신호가 유도되어 디스플레이 요소로 표시되거나 혹은 자동 변속기, 주행 장치 제어 장치 등의 기능을 가능케 하는 또 다른 전자 제어 유닛이 제공된다.
안정적인 주행 상태와 불안정적인 주행 상태간의 전환 범위에 있어서 설정 변수의 점프하는 식의 변화가 발생하지 않도록 하기 위해 상기 범위는 바람직하게는 램프(ramp)로서 형성된다.
또한 바람직하게는 평가 계수가 디스플레이 요소를 통해 시각적으로 출력되거나 스피커를 통해 음향으로 출력된다. 그럼으로써 운전자는 자신의 차량의 임계의 운전 상태를 인식하게 된다.
또 다른 장점으로는 평가 계수가 예를 들어 주행 장치 조절기 또는 자동 변속기용으로 형성되는 또 다른 전자 제어 유닛으로 공급된다는 것이다. 그러므로 예를 들어 커브에서 자동 변속기가 더욱 높거나 혹은 더욱 낮은 다음 변속 단계로 전환되는 것이 억제될 수 있다.
계속해서 바람직하게는 계산된 횡방향 가속도가 특정 차량의 유형 고유 자료들과 함께 가중되어 산정된다. 그럼으로써 횡방향 가속도를 차량 속도와 관련하여 차량의 고유 특성에 맞출 수 있게 된다.
본 발명의 실시예는 도면으로 도시되어 있으며 그리고 다음의 명세에서 더 자세히 설명된다.
도1의 블록 선도는 하나의 장치(10)로서 그 내에서 컴퓨터가 작은 연산 프로그램을 이용하여 조향 각도 센서(11)와 측정 장치(12) 등으로부터 측정된 신호를 평가한다. 그 외에도 상기 장치(10)에 하나의 속도계(15)가 연결되어 있으며, 상기 속도계는 현재 차량 속도를 측정한다. 대체되는 방법으로 상기 속도계(15)가 차량의 또 다른 전자 제어 유닛의 부품이 될 수도 있다. 하나의 출력 단자에, 예를 들어 디스플레이 요소로서 혹은 디스플레이로서 형성되는 하나의 데이터 출력 장치(13)가 연결되어 있다. 데이터 출력 장치는 차량의 불안정하거나 혹은 안정한 주행 상태를 표시한다. 데이터 출력 장치(13)에는 하나의 출력단자가 설치되어 있는데, 그러한 단자에 자동 변속기, 주행 장치 제어기 혹은 엔진 제어기 등의 용으로 하나의 전자 제어 유닛(14)이 연결될 수 있다. 본 발명의 대체되는 실시예에 있어서, 측정 장치(12)는 횡방향 가속도 대신에 그에 상응하는 센서를 이용하여 차량의 요잉율을 측정한다.
도2는 주행 상태에 관한 도로서 차량(K)가 도로(S)의 커브에 놓여 있다. 차량은 불안정한 상태에 있는 것이며, 동시에 차량 속도가 Vx일 때 차량(K)이 스키드(skid) 상태로 되어 그 후미는 오버 스티어링(over steering) 된다. 이때 운전자는 조향 각도 WLR(종축 LA에 대한)를 역조정하려 핸들을 반대로 조정한다. 도1에 따른 센서(11)는 그때 조향각도 WLR를 측정하고, 측정된 수치를 장치(10)에 전달한다.
도3과 도4에 따라서 작동 모드가 더욱 자세히 설명된다. 도3은 측정값 처리에 의한 기능 흐름에 관한 것으로, 이러한 흐름이 예를 들어 프로그램으로서 장치(10) 내에서 진행될 수 있는 방법이 도시되어 있다. 가속도계 혹은 요잉율 센서를 포함하는 측정 장치(12)에 의해 요각 속도(yaw velocity)에 상응하게 측정된 횡방향 가속도(aQM)가 조향각도(WLR)와 차량 실제 속도(Vx)로부터 계산된 횡방향 가속도(aQB)에 적어도 근접한다고 할 때, 실제 주행 상태가 안정적이라는 경우에 대한 생각은 도3의 기능 흐름에 기초한다. 즉 다시 말해 조향 각도 정보가 주행 상태에 대한 센서 데이터와 일치한다는 것이다. 조향 각도 정보들은 그러한 경우 계산된 횡방향 가속도 혹은 비교 가능한 요각 속도를 측정하기 위해 사용될 수 있다.
그와 반대로 주행 상태가 불안정적일 경우 조향 각도 정보들은 더 이상 차량의 횡방향 가속도로부터 측정된 값들과 일치하지 않게 되는데, 이는 운전자가 이미 핸들을 옆으로 꺾었기 때문이다. 이러한 점은 코너링 시에 차량이 불안정한 상태임을 의미한다. 즉 다시 말해 차량이 스키드 상태에 빠지는 것이다. 이러한 경우 조향 각도로부터 유도된 정보들이 더 이상 제어 용도로 사용될 수 없다. 이는 그러한 정보들이 차량(K)에 맞물리는 실제적인 힘에 대한 어떠한 상관 관계도 갖지 않거나 혹은 실제적인 차량 운동에 상응하기 때문이다. 직렬로 결합되는 전자 제어 유닛, 예를 들어 자동 변속기, 주행 장치 제어기 혹은 엔진 제어용 전자 제어 유닛에 있어서 계산된 상기 변수들의 적용 시에 바람직하지 못한 반응 또는 결함이 발생될 수도 있다.
그 다음으로 장치(10)에 있어서 도3에 따라 다음과 같은 흐름이 진행된다. 컴퓨터 유닛(1) 내에 속도 신호(Vx)는 단자(2)에 그리고 조향각도 신호(WLR)는 단자(3)에 전송된다. 컴퓨터 유닛(1)은 그러한 신호로부터 출력 단자(4)에서 얻어질 수 있는 횡방향 가속도(aQB)를 계산한다. 출력 단자(4)에는 바람직하게는, 위상관계(phase position)를 보상하기 위해 지연 소자(delay element)로서 작용하는 필터(5)가 직렬로 연결되어 있다. 필터의 매개 변수는 차량 데이터에 의해 결정되며, 동시에 필터의 기본 주파수 내지 시간 상수는 조향각도-횡방향 가속도-전달 기능에 상응한다. 필터로서 예를 들어 제1 내지 제2 순서(order)의 비례 지연 필터를 선택할 수 있다. 필터의 출력 단자(6)에 여파된 신호(aQMBF)가 존재하며 그런 다음 결합 노드(7)(summation node)의 비전도 입력단자로 인가된다. 결합 노드(7)의 비전도 않는 입력 단자에 또 다른 입력 단자(9)를 통해 측정된 횡방향 가속도(aQM)가 제공된다. 결합 노드(7)의 출력 단자(8)에는 계속 처리하기 위해 차동 신호(daQ)가 존재하게 된다.
횡방향 가속도(aQB)의 계산은 다음과 같은 방정식에 따라 컴퓨터 유닛(1) 내에서 이루어진다.
aQB = (tan(WLR/ilenk)/L) * (v2 X/(1+(vX/vCH )2))
WLR 조향 각도,
Vx 차량 속도
iLENK 스티어링 비율
L 축간거리(wheel base)
VCH 특성 속도.
출력 단자(8)에 존재하는 차동 신호(daQ)는 평가 계수(fdaQ)에 의해 정의되고, 수치 0 과 1 사이의 차분의 절대값에 따라 가중되어 산정된다. 평가 계수(fdaQ)에 대해 해당되는 특성 곡선은 도4의 도표에 도시되어 있다. 도4의 좌표계에 있어서 Y축에는 수치 0 과 1 사이의 평가 계수(fdaQ) 그리고 X축 상에는 차분(daQ)의 절대값이 기입되어 있다. 차분(daQ,max1)까지 평가 계수(fdaQ)는 일(1)로서 가정된다. 차분(daQ,max2)에 대한 제2 한계값 이상에서 평가 계수(fdaQ)는 0 의 값으로 설정된다. 즉, fdaQ = 1의 값에 대해서는 안정된 실제 주행 상태가 그리고 fdaQ = 0의 값에 대해서는 불안정한 주행 상태가 제시됨을 의미한다. 두 한계값 (daQ,max1)와 (daQ,max2)사이의 전환 범위에 있어서, 상태 1 에서 상태 0 으로의 점프식 변화를 억제하기 위해 램프가 기록되어 있다. 이러한 점은 연결된 전자 제어 유닛의 설정 변수 변화가 점프되는 식으로 실행되지 않는다는 장점을 갖는다. 그러므로 그렇게 획득된 평가 계수(daQ)는 차량의 안정화 상태에 대한 기준으로서 적용되며 그리고 예를 들어 조향 각도에 따른 설정 변수에 있어서의 관심을 억제하기 위해 고려 대상으로 삼을 수 있다.
이러한 방법으로, 간단하게, 예를 들어 구동 다이내믹 제어 시에 필요한 비용이 많이 드는 장치를 사용할 필요 없이도, 차량의 안정되거나 혹은 불안정한 주 행 상태에 대한 출력신호를 획득할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 대체되거나 추가적인 방식으로 그에 상응하는 센서로, 예를 들어 회전 비율 센서를 이용하여 요잉율이 측정된다. 또한 조향 각도 및 속도로부터 요잉율에 대한 값이 계산된다. 측정된 요잉율과 계산된 요잉율의 비교를 통해 요잉율에 대한 평가 계수가 결정된다. 그 외에도 횡방향 가속도에 대한 평가 계수와 요잉율에 대한 평가 계수의 평균값을 구하고, 그로부터 평균 평가 계수를 형성하는 점도 제공된다.
본 발명에 따르면 도로 지도와 코너링 반경 측정과 같은 값비싼 조치없이, 조향 각도 센서를 이용하여 차량의 불안정한 주행 상태를 검출하여 운전자에게 제공하는 장치가 제공된다.

Claims (10)

  1. 코너링 시에 측정 장치(12)를 이용하여 횡방향 가속도(aQM) 또는 요잉율이 측정되고, 속도계(15)를 이용하여 차량(K)의 주행 속도(Vx)가 측정되는 차량(K)의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법에 있어서,
    또한 조향 각도(WLR)가 측정되고, 조향 각도(WLR)와 주행 속도(Vx)로부터 횡방향 가속도(aQB) 또는 요잉율에 대한 값이 계산되고, 측정된 횡방향 가속도(aQB)와 계산된 횡방향 가속도(aQM) 또는 측정된 요잉률과 계산된 요잉율로부터 차분(daQ)이 형성되며, 상기 차분(daQ)으로부터 평가 계수(fdaQ)가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 평가 계수(fdaQ)가 0 에서 1 까지의 범위에 대해 가중되어 산정되는 것을 특징으로 하는 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서, 평가 계수(fdaQ)가 1 과 0 사이의 전환 범위에 있어서 램프의 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 평가 계수(fdaQ)가 시각적으로 또는 음향으로 출력 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 평가 계수(fdaQ)가 전자 제어 유닛(14)으로, 바람직하게는 자동 변속기, 주행 장치 제어기 또는 엔진 제어 장치로 전송되는 것을 특징으로 하는 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 계산된 횡방향 가속도(aQB)가 차량(K)의 형태에 따른 고유 데이터와 가중되어 산정되는 것을 특징으로 하는 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서, 횡방향 가속도(aQB)가 공식 aQB = (tan(WLR/ilenk)/L) * (v2 X/(1+(vX/vCH)2))에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 횡방향 가속도에 대한 평가 계수와 요잉율에 대한 평가 계수로부터 평균으로 계산된 평가 계수가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 방법.
  10. 횡방향 가속도(aQM) 또는 요잉율을 측정하기 위한 측정 장치(12), 속도계(15) 및 장치(10)를 가지며 제1항 및 제3항 중 어느 한 항을 실행하기 위한 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 장치에 있어서,
    조향 각도(WLR)를 측정하기 위해 조향 각도 센서(11)가 설치되고, 장치(10)가 형성되며, 조향 각도(WLR)와 주행 속도(Vx)로부터 횡방향 가속도(aQB) 또는 요잉율을 계산하고, 계산된 횡방향 가속도와 측정된 가속도 간의 차분(daQ)으로부터 혹은 계산된 요잉율과 측정된 요잉율 간의 차분(daQ)으로부터 하나의 평가 계수(fdaQ)를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량의 불안정한 주행 상태를 측정하기 위한 장치.
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