KR100771003B1 - 요레이트모델을 이용한 차량의 전진후진여부판단방법 - Google Patents

요레이트모델을 이용한 차량의 전진후진여부판단방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 전진후진여부판단방법에 관한 것으로, 특히 요레이트모델을 이용한 진행방향판단로직을 사용하거나 요레이트모델을 이용한 진행방향판단로직과 종가속도를 이용한 진행방향판단로직을 병렬로 사용하는 차량의 진행방향판단방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 특히 요레이트모델을 이용하는 경우는 유도된 요레이트모델의 기준값과 차량에서 측정된 요레이트값을 상호비교하여 차량의 진행방향이 전진인지 후진인지 여부를 판단한다.
본 발명에 의해 현재 기어의 위치가 어디에 있는 지에 관계없이 차량의 진행방향판단에 있어 신뢰성이 확보될 수 있다.

Description

요레이트모델을 이용한 차량의 전진후진여부판단방법{The method for sensing forward/backward direction of vehicle by yaw-rate model}
도 1은 종가속도를 이용한 차량의 전진후진여부판단로직이다.
도 2는 요레이트모델을 이용한 차량의 전진후진여부판단로직이다.
도 3은 요레이트모델과 종가속도센서를 모두 이용하는 경우의 차량의 전진후 진여부판단로직이다.
도 4는 종가속도센서를 이용한 차량의 전진후진여부 판단을 설명한 속도-시간 그래프이다.
본 발명은 차량 안정성제어 시스템(ESP SYSTEM, 이하에서 ESP 시스템이라 한다)에서 사용하기 위한 차량의 전진후진여부판단방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 요레이트모델을 이용한 전진후진감지로직만 사용하거나 요레이트모델 및 종가속도를 이용한 전진후진감지로직을 병렬로 사용하여 차량의 전, 후진여부를 판단하 는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, ESP 시스템은 다수의 센서와 각 차륜의 제동력을 제어하기 위한 액츄에이터(Actuator)인 하이드로릭 유닛(Hydraulic unit) 그리고 전자제어장치인 전자제어유닛(ECU)등으로 구성된다. 여기에서 차량의 진행방향은 ESP SYSTEM을 제어하기 위해 기초가 되는 정보사항으로 차량의 진행방향이 전진인지 후진인지에 따라 차량의 안정성을 확보하기 위한 각종 장치들의 제어방향이 결정된다.
종래에는 기어의 위치가 전진기어인지 후진기어인지를 감지하여 차량의 진행방향을 판단하는 방법을 사용하였다. 그러나 기어의 위치에 근거하여 차량의 진행방향을 판단할 경우 중립기어인 상태에서 차량이 뒤로 밀리는 경우, 전진기어인 상태에서 운전자가 클러치를 밟는 동작등으로 인하여 차량이 뒤로 밀리는 경우, 후진 중에 기어를 급하게 전진기어로 바꿀 경우등에 진행방향이 실제 차량의 진행방향과 다르게 판단되는 오류가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 진행방향을 판단함에 있어서 실제 차량의 진행방향이 기어의 위치와 다르더라도 실제로 차량이 진행하고 있는 방향을 오류없이 판단할 수 있는 진행방향판단방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 요레이트값을 측정하는 단계와 유도된 요레이트모델의 기준값을 결정하는 단계와 상기 차량의 요레이트값과 상 기 요레이트모델의 기준값을 상호비교하는 단계와 상기 비교하는 단계의 결과에 의해 차량의 진행방향이 전진인지 후진인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 요레이트모델은
Figure 112003044611812-pat00001
(여기서
Figure 112003044611812-pat00002
:전륜우측휠의 속도
Figure 112003044611812-pat00003
:전륜좌측휠의 속도 S:차폭)
또는
Figure 112003044611812-pat00004
(여기서
Figure 112003044611812-pat00005
:후륜우측휠의 속도
Figure 112003044611812-pat00006
:후륜좌측휠의 속도 S: 차폭)
또는
Figure 112003044611812-pat00007
(여기서
Figure 112003044611812-pat00008
:횡 가속도
Figure 112003044611812-pat00009
:기준차속)
또는
Figure 112003044611812-pat00010
(여기서
Figure 112003044611812-pat00011
:조향각
Figure 112003044611812-pat00012
:고유조향특성속도
Figure 112003044611812-pat00013
:휠간 거리
Figure 112003044611812-pat00014
:핸들조향각에 대한 휠조향각의 비
Figure 112003044611812-pat00015
:기준 차속)
로 표현되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 유도된 요레이트모델의 기준값을 결정하는 단계는 이하와 같이 표현되는 모델 중에서
Figure 112003044611812-pat00016
(모델 1)
(여기서
Figure 112003044611812-pat00017
:전륜우측휠의 속도
Figure 112003044611812-pat00018
:전륜좌측 휠의 속도 S:차폭)
Figure 112003044611812-pat00019
(모델 2)
(여기서
Figure 112003044611812-pat00020
:후륜우측휠의 속도
Figure 112003044611812-pat00021
:후륜좌측 휠의 속도 S:차폭)
Figure 112003044611812-pat00022
(모델 3) (여기서
Figure 112003044611812-pat00023
:횡 가속도
Figure 112003044611812-pat00024
:기준차속)
Figure 112003044611812-pat00025
(모델 4)
(여기서
Figure 112003044611812-pat00026
:조향각
Figure 112003044611812-pat00027
:고유조향특성속도
Figure 112003044611812-pat00028
:휠간 거리
Figure 112003044611812-pat00029
:핸들조향각에 대한 휠조향 각의 비
Figure 112003044611812-pat00030
:기준차속)
상기 모델2가 유효하거나 상기 모델 1-4중에서 3개이상이 유효한지 판단하여 조건을 만족할 경우에 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 진행방향을 판단하는 단계는 상기 측정된 요레이트값과 상기 요레이트모델의 기준값의 곱이 노이즈에 의한 오류를 고려한 제 1설정값 이상이고 기설정된 횡가속도를 기설정된 차량의 속도로 나눈 값을 원하는 오차율과 곱한 값인 제 2설정값 이하이면서 상기 측정된 요레이트값과 상기 요레이트모델의 기준값의 부호가 같으면 전방카운터값을 증가시키고 상기 측정된 요레이트값과 상기 요레이트모델의 기준값이 부호가 다르면 후방카운터값을 증가시키는 단계와 상기 전방카운터의 판정시간이 기설정된 차량의 속도를 기설정된 차량의 종가속도로 나눈 값인 제 2설정시간을 초과하면 전진으로 판단하고 상기 후방카운터의 판정시간이 기설정된 차량의 속도를 기설정된 차량의 종가속도로 나눈 값인 제 3설정시간을 초과하면 후진으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 종가속도센서를 장착한 차량은 요레이트를 측정하는 단계와 측정된 요레이트가 기설정된 제 3설정값보다 작은지 판단하는 단계와 상기 측정된 요레이트가 상기 기설정된 제 3설정값 보다 작다고 판단되면 종가속도를 이용하여 차량의 진행방향이 전진인지 후진인지 여부를 판단하는 단계와 상기 종가속도를 이용하여 차량의 진행방향이 전진인지 후진인지 여부에 대한 결과값이 산출되었는지 판단하는 단계와 상기 차량의 진행방향이 전진인지 후진인지 여부에 대한 결과값이 산출되지 않았다면 요레이트를 이용하여 차량의 진행방향이 전진이지 후진인지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 종가속도를 이용하여 진행방향이 전진인지 후진인지 판단하는 단계는 차속이 기설정된 제 1설정속도 이하이고 기설정된 제 1설정시간 이상이면 판단설정되는 단계와 상기 판단설정 단계후에 차속이 상기 제 1설정속도 이상 기설정된 제 2설정속도 이하에서 종가속도의 기울기를 매 사이클마다 계산하여 증분하는 단계와 상기 증분된 종가속도 기울기가 차속이 상기 제 2설정속도 이상조건에서 양수이면 차량의 진행방향이 전방이고 음수이면 차량의 진행방향이 후방인 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 차량의 진행방향판단방법은 크게 요레이트모델을 이용하는 방법과 요레이트모델과 종가속도를 병렬로 사용하는 방법이 있다. 요레이트모델을 이용한 진행방향감지로직(도면 2를 참조)의 실시예1은 다음과 같다. 요레이트모델을 이용한 진행방향감지로직은 먼저 차량의 요레이트를 측정(S31)하는 것으로 시작된다. 차량의 요레이트측정 후 요레이트모델을 설정한다(S32). 요레이트모델(
Figure 112003044611812-pat00031
)은 다음과 같이 표현된다.
Figure 112003044611812-pat00032
(모델 1)
Figure 112003044611812-pat00033
:전륜우측휠의 속도
Figure 112003044611812-pat00034
:전륜좌측휠의 속도 S: 차폭
단, 상기 모델 1은 휠의 과다슬립이 없을 경우 유효하며 휠의 과다슬립정도는 원하는 값으로 설정할 수 있다.
Figure 112003044611812-pat00035
(모델 2)
Figure 112003044611812-pat00036
:후륜우측휠의 속도
Figure 112003044611812-pat00037
:후륜좌측휠의 속도 S:차폭
단, 상기 모델 2는 휠의 과다슬립이 없을 경우 유효하며 휠의 과다슬립정도는 원하는 값으로 설정할 수 있다.
Figure 112003044611812-pat00038
(모델 3)
Figure 112003044611812-pat00039
:횡 가속도
Figure 112003044611812-pat00040
:기준차속
단, 상기 모델3은 기준차속이 일정값이상일 경우 유효하며 기준차속은 원하는 값으로 설정할 수 있다.
Figure 112003044611812-pat00041
(모델 4)
Figure 112003044611812-pat00042
:조향각
Figure 112003044611812-pat00043
:고유조향특성속도
Figure 112003044611812-pat00044
:휠 간거리
Figure 112003044611812-pat00045
:핸들조향각에 대한 휠조향각의 비
Figure 112003044611812-pat00046
:기준차속
단, 상기 모델 4는 조향각이 설정된 범위 이하일 경우 유효하며 조향각은 원하는 값으로 설정할 수 있다.
상기 요레이트모델 중 모델 2가 유효하거나 모델 4개 중 3개이상이 유효한지 판단(S33)한다. 모델 2의 유효조건을 판단하는 것은 전륜구동차량에서 전륜의 요레이트모델만을 사용할 경우 마찰이 적은 노면에서 차량이 진행하지 않고 구동축과 연결된 전륜만 회전하여 실제 차량의 속도와 다르게 감지되어 오차가 발생할 가능성이 크기 때문이다. 또한 모델 중 3개 이상이 유효할 때 판단할 경우 오류가 감소된다. 상기의 조건을 만족하는 경우 측정된 요레이트값(이하에서 'X'라 한다)과 선 택된 요레이트 모델의 기준값(이하에서 'Y'라 한다)의 곱이 제 1설정값 이상이면서 제 2설정값 이하인지 판단(S34)하고 상기 S34의 조건을 만족하지 않는 경우 로직이 종료된다. 여기에서 제 1설정값은 노이즈에 의해 차량의 요레이트가 미세하게 변할 때에 발생할 오류를 고려하여 기설정하는 값이고 제 2설정값은 차량의 횡가속도를 속도로 나눈값에 원하는 오차율을 곱한 값이다.
즉 제 2설정값 = a lat /v * 오차율(a lat :횡가속도, v:차량속도)로 표현된다.
상기 S34이후 상기 X와 Y의 부호가 같은지 판단(S35)하여 부호가 같으면 전진감지카운터의 카운터값(단위는 시간)을 증가(S36)시키고 부호가 다르면 후진감지카운터(단위는 시간)를 증가(S37)시킨다. 상기 전진감지카운터의 카운터값을 증가시킨 후 판정시간이 제 2설정시간을 초과하면 전진으로 판단(S40)하고 상기 후진감지카운터값을 증가시킨 후 판정시간이 제 3설정시간을 초과하면 후진으로 판단(S41)한다.
상기 제 2, 제 3설정시간은 차량의 속도를 종가속도로 나눈 값으로 원하는 속도와 종가속도를 설정한 후 계산할 수 있다.
판정시간이 제 2설정시간이나 제 3설정시간을 초과하지 못할 경우 로직이 종료된다.
다음은 종가속도센서를 이용하는 로직과 요레이트모델을 사용한 로직을 병렬로 사용하여 차량의 전진후진여부를 판단하는 방법에 대한 실시예2이다. 통상 종가속도센서를 장착한 4륜구동차량은 종가속도센서를 이용한 진행방향판단로직과 요레 이트모델을 이용한 진행방향판단로직을 병렬로 사용하고 2륜구동차량은 요레이트모델기준값을 이용한 진행방향판단로직을 사용하는 것이 바람직하다. 이하에서 도면 1, 3, 4를 참조하여 기술한다.
먼저 차량의 요레이트를 측정하고(S51) 상기 S51에서 측정된 요레이트가 제 3설정값보다 작은지를 판단한다(S52). 제 3설정값을 설정하여 요레이트가 설정값이상이면 종가속도를 이용하여 차량의 전진후진여부를 판단하지 않고 요레이트모델을 이용하여 차량의 전진후진여부를 판단하도록 한다. 요레이트모델을 이용하는 S54이후는 실시예1과 동일한 바 이에 대한 설명은 생략한다.
S32에서 측정된 요레이트가 특정값3보다 작다고 판단되면 종가속도를 이용하여 차량의 진행방향이 전진인지 후진인지여부를 판단한다.
종가속도를 이용하는 로직은 차속이 제 1설정속도 이하이고 제 1설정시간 이상인지 판단(S1)하여 이 조건에 맞는 경우 판단설정(S2)하고 차속이 제 1설정속도 이하가 아니거나 제 1설정시간 이상이 아닌 경우 로직이 종료된다. 제 1설정속도는 시간당 수km가 되도록 설정하는 것이 적절하다. 제 1설정시간은 제 1설정속도이하인 조건이 지속되는 최소한의 시간으로 오차발생을 감소시키기 위해 설정하는 값이다. 상기 S2단계에서 판단설정되면 차속이 제 1설정속도 이상 제 2설정속도 이하인지 판단(S3)하고 조건을 만족할 경우 종가속도의 기울기를 매 사이클마다 계산하여 증분(S4)한다. 상기 제 2설정속도는 시간당 약 10 - 15km가 되도록 설정하는 것이 적절하다. 그리고 상기 S3의 조건을 만족하지 않는 경우 로직이 종료된다.
다음으로 차속이 제 2설정속도 이상인지 판단(S5)하여 차속이 제 2설정속도 이상이면 증분된 종가속도 기울기가 양수인지 판단(S6)한다. 만약 증분된 종가속도 기울기가 양수이면 차량의 진행방향을 전진으로 판단(S7)하고 음수이면 차량의 진행방향을 후진으로 판단(S8)한다.
상기 종가속도를 이용한 로직을 실행하여 결과가 산출되었는지 판단하여(S55) 결과가 산출되지 않았다면 S56단계이하를 수행한다. S56단계이후는 실시예1에서 설명한 내용과 동일하다. 종가속도를 이용하여 진행방향이 판단되었다면 도3에 기재된 로직을 종료한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 실제 진행방향이 기어의 위치와 다르더라도 차량의 진행방향을 보다 정확하게 판단할 수 있다. 결국 차량의 ESP시스템은 본 발명에 의해 판단된 진행방향을 기준으로 진행방향이 후진이면 제동력 제어 및 엔진 제어를 통한 안정성 제어 기능을 동작시키지 않음으로서 차량의 조종안정성을 확보한다.

Claims (6)

  1. 차량의 요레이트값을 측정하는 단계와,
    유도된 요레이트모델의 기준값이 결정되는지 판단하는 단계와,
    상기 기준값이 결정될 경우, 상기 차량의 요레이트값과 상기 요레이트모델의 기준값을 상호비교하는 단계와,
    상기 비교하는 단계의 결과에 의해 차량의 진행방향이 전진인지 후진인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전진후진여부판단방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 요레이트모델은
    Figure 112003044611812-pat00047
    (여기서
    Figure 112003044611812-pat00048
    :전륜우측휠의 속도
    Figure 112003044611812-pat00049
    :전륜좌측휠의 속도 S:차폭)
    또는
    Figure 112003044611812-pat00050
    (여기서
    Figure 112003044611812-pat00051
    :후륜우측휠의 속도
    Figure 112003044611812-pat00052
    :후륜좌측휠의 속도 S: 차폭)
    또는
    Figure 112003044611812-pat00053
    (여기서
    Figure 112003044611812-pat00054
    :횡 가속도
    Figure 112003044611812-pat00055
    :기준차속)
    또는
    Figure 112003044611812-pat00056
    (여기서
    Figure 112003044611812-pat00057
    :조향각
    Figure 112003044611812-pat00058
    :고유조향특성속도
    Figure 112003044611812-pat00059
    :휠간 거리
    Figure 112003044611812-pat00060
    :핸들조향각에 대한 휠조향각의 비 :기준 차속)
    로 표현되는 것을 특징으로 하는 차량의 전진후진여부판단방법
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유도된 요레이트모델의 기준값이 결정되는지 판단하는 단계는
    이하와 같이 표현되는 모델 중에서
    Figure 112007035736566-pat00062
    (모델 1)
    (여기서
    Figure 112007035736566-pat00063
    :전륜우측휠의 속도
    Figure 112007035736566-pat00064
    :전륜좌측 휠의 속도 S:차폭)
    Figure 112007035736566-pat00065
    (모델 2)
    (여기서
    Figure 112007035736566-pat00066
    :후륜우측휠의 속도
    Figure 112007035736566-pat00067
    :후륜좌측 휠의 속도 S:차폭)
    Figure 112007035736566-pat00068
    (모델 3) (여기서
    Figure 112007035736566-pat00069
    :횡 가속도
    Figure 112007035736566-pat00070
    :기준차속)
    Figure 112007035736566-pat00071
    (모델 4)
    (여기서
    Figure 112007035736566-pat00072
    :조향각
    Figure 112007035736566-pat00073
    :고유조향특성속도
    Figure 112007035736566-pat00074
    :휠간 거리
    Figure 112007035736566-pat00075
    :핸들조향각에 대한 휠조향각의 비
    Figure 112007035736566-pat00076
    :기준차속)
    상기 모델2가 유효하거나 상기 모델 1-4중에서 3개이상이 유효한지 판단하여 조건을 만족할 경우에 기준값이 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 전진후진여부판단방법
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 진행방향을 판단하는 단계는 상기 측정된 요레이트값과 상기 요레이트모델의 기준값의 곱이 노이즈에 의한 오류를 고려한 제 1설정값 이상이고 기설정된 횡가속도를 기설정된 차량의 속도로 나눈 값을 원하는 오차율과 곱한 값인 제 2설 정값 이하이면서 상기 측정된 요레이트값과 상기 요레이트모델의 기준값의 부호가 같으면 전방카운터값을 증가시키고 상기 측정된 요레이트값과 상기 요레이트모델의 기준값이 부호가 다르면 후방카운터값을 증가시키는 단계,
    상기 전방카운터의 판정시간이 기설정된 차량의 속도를 기설정된 차량의 종가속도로 나눈 값인 제 2설정시간을 초과하면 전진으로 판단하고 상기 후방카운터의 판정시간이 기설정된 차량의 속도를 기설정된 차량의 종가속도로 나눈 값인 제 3설정시간을 초과하면 후진으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전진후진여부판단방법
  5. 종가속도센서를 장착한 차량은 요레이트를 측정하는 단계와,
    측정된 요레이트가 기설정된 제 3설정값보다 작은지 판단하는 단계와,
    상기 측정된 요레이트가 상기 기설정된 제 3설정값 보다 작다고 판단되면 종가속도를 이용하여 차량의 진행방향이 전진인지 후진인지 여부를 판단하는 단계와,
    상기 종가속도를 이용하여 차량의 진행방향이 전진인지 후진인지 여부에 대한 결과값이 산출되었는지 판단하는 단계와,
    상기 차량의 진행방향이 전진인지 후진인지 여부에 대한 결과값이 산출되지 않았다면 요레이트를 이용하여 차량의 진행방향이 전진이지 후진인지 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전진후진여부판단방법
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 종가속도를 이용하여 진행방향이 전진인지 후진인지 판단하는 단계는 차속이 기설정된 제 1설정속도 이하이고 기설정된 제 1설정시간 이상이면 판단설정되는 단계와,
    상기 판단설정 단계후에 차속이 상기 제 1설정속도 이상 기설정된 제 2설정속도 이하에서 종가속도의 기울기를 매 사이클마다 계산하여 증분하는 단계와,
    상기 증분된 종가속도 기울기가 차속이 상기 제 2설정속도 이상조건에서 양수이면 차량의 진행방향이 전방이고 음수이면 차량의 진행방향이 후방인 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전진후진여부판단방법
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