KR100806077B1 - The method of Wheel speed calculation for vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 주행 안정성 자세 제어방법에 관한 것으로써, 상세하게는 선회제어시 요레이트 센서와 스티어링 센서를 이용하여 슬립연산에 이용되는 차량 휠의 기준속도 보정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a driving stability attitude control method of a vehicle, and more particularly, to a reference speed correction method of a vehicle wheel used for slip calculation using a yaw rate sensor and a steering sensor during turning control.
차량의 선회시에는 차량에 횡 방향의 가속도가 작용하기 때문에 2륜 구동차량에서와 같이 비 구동륜을 기준으로 기준차체속도를 구하거나, 4륜 구동차량에서와 같이 지(G) 센서만을 이용하여 기준차체속도를 구하는 경우에는 선회차량의 실제 차체속도를 잘못 판단하여 ABS 및 TCS 제어시에 제동성능과 가속성능이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 요레이트 센서를 이용하여 차량의 선회 주행시 차체 속도를 보정하는 방법을 이용하였으나 이도 역시 기존의 차체 속도를 실 차체속도에 유사하게 개선은 하였으나, 저속 선회주행시 전륜과 후륜사이의 속도차를 반영하지는 못하여 좀 더 정확한 기준속도의 계산이 필요하였다.When the vehicle is turning, the acceleration in the lateral direction acts on the vehicle so as to obtain a reference body speed based on non-drive wheels as in a two-wheel drive vehicle, or by using only a G sensor as in a four-wheel drive vehicle. In the case of obtaining the vehicle speed, there is a problem in that the braking performance and the acceleration performance are deteriorated during ABS and TCS control due to the wrong determination of the actual vehicle speed of the turning vehicle. In addition, the yaw rate sensor is used to correct the vehicle speed when turning the vehicle. However, this method also improves the existing body speed similarly to the actual vehicle speed, but reflects the speed difference between the front and rear wheels at low speed. It was not possible to calculate the more accurate reference speed.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 선회제어시 요레이트 센서와 스티어링 센서를 이용하여 슬립연산에 이용되는 차량 휠의 기준속도 산출방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of calculating a reference speed of a vehicle wheel used for slip calculation by using a yaw rate sensor and a steering sensor during turning control in order to solve the above problems.
휠, 기준속도Wheel, reference speed
Description
도 1은 본 발명에 따른 실시예로 ABS 차량에서의 휠의 기준속도를 산출하는 것을 설명하기 위한 블록도.1 is a block diagram for explaining the calculation of the reference speed of a wheel in an ABS vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 차량 휠의 기준속도 산출방법을 보인 플로우 챠트.Figure 2 is a flow chart showing a reference speed calculation method of the vehicle wheel of the present invention.
도 3은 본 발명의 휠 기준속도 산출시 적용되는 상수의 그래프들을 보인 도면으로써,3 is a view showing graphs of constants applied when calculating a wheel reference speed of the present invention.
(a)는 요레이트 이득상수와 차체기준속도와의 관계를 보인 그래프.(a) is a graph showing the relationship between the yaw rate gain constant and the body reference speed.
(b)는 조향각 이득상수와 차체기준속도와의 관계를 보인 그래프.(b) is a graph showing the relationship between steering angle gain constant and body reference speed.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings
10 : 센서부 20 : 제어부10: sensor unit 20: control unit
30 : 제동 액튜에이터 40 : 엔진출력부
30: braking actuator 40: engine output
본 발명은 차량의 주행 안정성 자세 제어방법에 관한 것으로써, 상세하게는 선회제어시 요레이트 센서와 스티어링 센서를 이용하여 슬립연산에 이용되는 차량 휠의 기준속도 보정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a driving stability attitude control method of a vehicle, and more particularly, to a reference speed correction method of a vehicle wheel used for slip calculation using a yaw rate sensor and a steering sensor during turning control.
일반적으로, 차량의 전자제어시스템인 안티록 브레이크 시스템(ABS ; Anti-lock brake system}과 트랙션 컨트롤 시스템(TCS ; Traction control system)은 차량의 급제동이나 급가속시 차량의 제동성과 가속성을 확보하기 위한 장치로써, 차량의 선회 주행시 발생하기 쉬운 언더 스티어나 오버 스티어를 방지하도록 하는 것이다. 상기와 같은 ABS나 TCS 시스템에서 제동성능이나 가속성능을 확보하기 위해서는 정확한 차량의 속도, 즉 각 휠의 회전속도를 구하는 것이 매우 중요하다.In general, the anti-lock brake system (ABS) and the traction control system (TCS), which are electronic control systems of the vehicle, are used to secure the braking and acceleration of the vehicle during sudden braking or acceleration of the vehicle. As a device, it is possible to prevent understeer or oversteer, which is likely to occur during turning of the vehicle.In order to secure braking performance or acceleration performance in the ABS or TCS system, It is very important to ask.
종래에는 이러한 차량의 속도를 정확히 구하기 위해 2륜 구동차량과 4륜 구동차량으로 구분하여 2륜 구동차량인 경우에는 비 구동륜의 차륜속도 중 가장 빠른 차륜속도를 기준차체속도로 구한다. 반면에 4륜 구동차량인 경우에는 4휠의 차륜 속도 중 가장 빠른 차륜속도를 기준차체속도로 추정한 후, 차량의 종방향 가속도를 검출하기 위한 지(G) 센서를 이용하여 이 기준차체속도를 보정한다.Conventionally, in order to accurately calculate the speed of such a vehicle, the two-wheel drive vehicle and the four-wheel drive vehicle are divided into two-wheel drive vehicles, and the fastest wheel speed among the wheel speeds of the non-drive wheels is obtained as the reference vehicle speed. On the other hand, in the case of a four wheel drive vehicle, the reference wheel speed is estimated using the G sensor for detecting the longitudinal acceleration of the vehicle after estimating the fastest wheel speed among the wheel speeds of the four wheels. Correct it.
그러나, 차량의 선회시에는 차량에 횡 방향의 가속도가 작용하기 때문에 2륜 구동차량에서와 같이 비 구동륜을 기준으로 기준차체속도를 구하거나, 4륜 구동차량에서와 같이 지(G) 센서만을 이용하여 기준차체속도를 구하는 경우에는 선회차량의 실제 차체속도를 잘못 판단하여 ABS 및 TCS 제어시에 제동성능과 가속성능이 저하되는 문제점이 있다.However, when the vehicle is turning, the acceleration in the lateral direction acts on the vehicle so as to obtain a reference body speed based on non-drive wheels as in a two-wheel drive vehicle, or to use only a G sensor as in a four-wheel drive vehicle. In the case of obtaining the reference vehicle speed, there is a problem that the braking performance and the acceleration performance are deteriorated during ABS and TCS control due to the incorrect determination of the actual vehicle speed of the turning vehicle.
또한, 요레이트 센서를 이용하여 차량의 선회 주행시 차체 속도를 보정하는 방법을 이용하였으나 이도 역시 기존의 차체 속도를 실 차체속도에 유사하게 개선 은 하였으나, 저속 선회주행시 전륜과 후륜사이의 속도차를 반영하지는 못하여 좀 더 정확한 기준속도의 계산이 필요하였다.In addition, the yaw rate sensor was used to correct the vehicle speed when turning the vehicle. However, this also improved the existing body speed similarly to the actual vehicle speed, but reflected the speed difference between the front and rear wheels at low speed. It was not possible to calculate the more accurate reference speed.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 선회제어시 요레이트 센서와 스티어링 센서를 이용하여 슬립연산에 이용되는 차량 휠의 기준속도 산출방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of calculating a reference speed of a vehicle wheel used for slip calculation by using a yaw rate sensor and a steering sensor during turning control in order to solve the above problems.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 각 휠에서의 차륜속도를 검출하기 위한 휠 속도센서와, 차량의 선회정도를 검출하기 위한 요레이트 센서와, 차량의 조향정도를 검출하기 위한 조향각센서를 구비한 차량의 휠 기준속도 산출방법은 상기 휠 속도센서로부터 검출된 휠 속도신호를 기초하여 차량의 기준차체속도를 추정하는 단계, 상기 요레이트 센서로부터 검출된 차량의 선회정도를 이용하여 기준차체속도의 보정계수를 산출하는 단계, 상기 산출된 보정계수를 이용하여 추정된 기준차체속도를 보정하는 단계, 상기 보정된 기준차체속도를 기준으로 상기 요레이트 센서 및 조향각 센서로부터 검출된 차량의 선회정도를 이용하여 차량의 각각 전륜 및 후륜의 기준속도를 산출하는 단계로 수행된다.The present invention for achieving the above object is a wheel speed sensor for detecting the wheel speed at each wheel, yaw rate sensor for detecting the degree of turning of the vehicle, steering angle sensor for detecting the steering degree of the vehicle The method for calculating a wheel reference speed of a vehicle includes estimating a reference body speed of the vehicle based on the wheel speed signal detected by the wheel speed sensor, and using the turning accuracy of the vehicle detected by the yaw rate sensor. Calculating a correction coefficient of the vehicle, correcting the estimated reference body speed using the calculated correction coefficient, and determining a turning degree of the vehicle detected from the yaw rate sensor and the steering angle sensor based on the corrected reference body speed. Calculating reference speeds of the front wheels and the rear wheels of the vehicle, respectively.
상기와 같은 본 발명을 첨부된 도면 1 내지 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention as described above in detail with reference to the accompanying
도 1은 본 발명에 따른 실시예로 ABS 차량에서의 휠의 기준속도를 산출하는 것을 설명하기 위한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 차량 휠의 기준속도 산출방법을 보인 플로우 챠트이다.1 is a block diagram illustrating the calculation of a reference speed of a wheel in an ABS vehicle according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing a method of calculating a reference speed of a vehicle wheel according to the present invention.
먼저, 도 1을 참조하여 그 상세구성을 살펴보면 다음과 같다.First, referring to FIG. 1, the detailed configuration is as follows.
본 발명은 센서부(10), 제어부(20), 제동 액튜에이터(30), 엔진 출력부(40)으로 이루어져 있다.The present invention consists of a
상기 센서부(10)는 각 휠 실린더(도시하지 않음)에 마련되어 휠 속도를 검출하기 위한 휠 속도센서(11)와, 차량의 종방향 감가속도를 검출하기 위한 지(G)센서(12)와, 차량의 선회정도를 검출하기 위한 요레이트 센서(13)와, 차량의 조향정도를 검출하기 위한 조향각 센서(14)로 구성된다.The
상기 제어부(20)는 각 휠 속도센서(11)로부터 출력된 휠 속도신호를 입력하여 각 휠 속도를 연산하기 위한 휠 속도연산부(21)와, 지(G)센서(12)로부터 검출된 차량의 종감가속도를 연산하기 위한 종감가속도 연산부(22)와, 차량이 제동중인 경우에는 종감가속도 연산부(22)로부터 연산된 종감속도를 적분한 후 휠 속도연산부(21)로부터 연산된 차륜속도 중 가장 빠른 차륜속도와 비교하여 큰 값을 기준차체속도로 추정하며, 차량이 가속중인 경우에는 종감가속도 연산부(22)로부터 연산된 종가속도를 적분한 후 휠 속도연산부(21)로부터 연산된 차륜속도 중 가장 느린 차륜속도와 비교하여 낮은 값을 기준차체속도를 추정하는 기준차체속도 추정부(23), 요레이트 센서(13)로부터 검출된 차량의 선회정도(요레이트)와 미리 설정된 차량계수를 이용하여 기준차체속도의 보정값을 산출한 후 차량이 제동상태인 경우에는 기준차체속도에 보정계수를 뺀 값으로 기준차체속도를 보정하며, 차량이 가속상태인 경우에는 기준차체속도에 보정계수를 더한 값으로 기준차체속도를 보정하는 기준차체속도 보정부(24)와, 상기 보정된 기준차체속도를 토대로 차량의 요레이트와 조향정도를 감안하여 각각의 전륜 및 후륜의 기준속도를 산출하는 전륜 및 후륜 기준속도 산출부(25)와, 상기 산출된 각각의 전륜 및 후륜의 기준속도를 이용하여 각 차륜에서의 슬립율을 연산하는 슬립율 연산부(26)와, 연산된 슬립율이 적정 슬립율에 도달하도록 제동 액튜에이터(30)를 제어하는 ABS 제어부(27)와 엔진출력부(40)를 제어하는 TCS 제어부(28)로 이루어져 있다.The
제동 액튜에이터부(30)는 ABS 제어부(27)의 제어신호에 따라 각 차륜의 휠실린더에 공급되는 유압을 조절한다.The
엔진출력부(40)는 TCS 제어부(28)의 제어신호에 따라 엔진의 구동력을 제어한다.The
그 제어방법을 도 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the control method with reference to FIG.
먼저, 현재 주행중인 차량이 제동상태인지, 가속상태인지 판단하게 되는데, 운전자의 제동의지 및 가속의지에 따라 차량의 주행상태를 판단하게 되며, 이 제동의지 및 가속의지는 운전자에 의한 브레이크 페달과 가속페달의 조작여부에 따라 알 수 있다.First, it is determined whether the vehicle currently being driven is in a braking state or an acceleration state. The driving state of the vehicle is determined according to the driver's braking intention and acceleration intention, and the braking intention and acceleration intention are driven by the driver's brake pedal and acceleration. This can be determined by the pedal operation.
운전자가 브레이크 페달을 조작하여 차량이 제동상태이면, 상기 휠 속도센서(11) 및 지(G)센서(12)에서 출력되는 휠 속도신호 및 종감가속도 신호를 각각의 휠 속도 연산부(21)와 종감가속도 연산부(22)는 입력하여 각각 휠 속도 및 종감속도를 검출한다.When the driver brakes the vehicle by operating the brake pedal, the
이후, 제어부(20)의 기준 차체속도 추정부(23)는 상기 종감가속도 연산부(22)에서 연산한 종감속도를 적분한 속도값과 검출된 휠 속도값을 비교하여 기준차체속도를 추정하게 된다. Thereafter, the reference
이때, 차량이 4륜구동이면, 기준 차체속도 추정부(23)는 검출된 휠 속도 중 가장 빠른 휠 속도값과 검출된 종감속도를 적분한 속도값을 비교하여 그 중 높은 값으로 기준차체속도를 추정한다. 반면에, 차량이 2륜구동인 경우, 기준 차체속도 추정부(23)는 비구동륜의 휠 속도 중 가장 빠른 휠 속도를 기준차체속도로 추정하게 되는 것이다.At this time, if the vehicle is four-wheel drive, the reference
기준차체속도가 추정되면, 차량의 선회정도에 따라 기준차체속도를 보정하기 위해 제어부(20)의 기준차체 속도 보정부(21)는 요레이트 센서(13)로부터 차량의 선회정도, 즉 요레이트(φ)를 검출하고, 검출된 차량의 선회정도(φ)와 미리 설정된 차량계수(Kv)를 이용하여 기준차체속도의 보정에 필요한 보정계수(Vφ)를 산출하는데, 이는 아래 수학식과 같이 표현된다.When the reference vehicle speed is estimated, in order to correct the reference vehicle speed according to the turning degree of the vehicle, the reference body
[수학식 1][Equation 1]
(여기서, Vφ는 기준차체속도의 보정계수[Km/h], Kv는 차량계수[m/deg], φ 는 요레이트, Tr은 각륜 휠의 좌우 간격[m], π는 180[1/deg]이다.)Where Vφ is the correction coefficient [Km / h] of the reference body speed, Kv is the vehicle coefficient [m / deg], φ is the yaw rate, Tr is the left and right spacing [m] of each wheel, and π is 180 [1 / deg ]to be.)
상기 수학식 1에서와 같이 기준차체속도를 보정하기 위한 보정계수가 산출되면, 제어부(20)의 기준차체 속도 보정부(24)는 상기 산출된 보정계수를 이용하여 차량의 선회시 기준차체속도를 보정한다. 이때, 차량이 4륜 구동차량이나 2륜 구동차량이나 모두, 기준차체 속도 보정부(24)는 다음의 수학식 2와 같이 보정하게 되는 것이다.When the correction coefficient for correcting the reference vehicle speed is calculated as in
[수학식 2][Equation 2]
(여기서, Vref′는 보정된 기준차체속도, Vref″는 추정된 기준차체속도, Vφ는 기준차체속도의 보정계수이다.)(Vref 'is the corrected reference body speed, Vref ″ is the estimated reference body speed, and Vφ is the correction coefficient of the reference body speed.)
한편, 운전자가 가속페달을 조작하여 현재 차량이 가속상태이면,On the other hand, if the driver operates the accelerator pedal and the current vehicle is in an acceleration state,
제어부(20)의 기준차체속도 추정부(23)는 종감가속도 연산부(22)의 종가속도를 적분한 속도값과 휠 속도연산부(21)의 휠 속도값을 비교하여 기준차체속도로 추정한다.The reference
이때, 차량이 4륜구동이면 제어부(20)의 기준차체 속도 추정부(23)는 검출된 휠 속도 중 가장 느린 휠 속도값과 상기 종가속도를 적분한 속도값을 비교하여 그 중 작은값을 기준차체속도로 추정하게 되는 것이다.At this time, if the vehicle is a four-wheel drive, the reference
반면에, 차량이 2륜구동이면 비 구동륜의 휠 속도는 동일하기 때문에 그 중 어느 하나의 휠 속도를 기준차체속도로 추정한다.On the other hand, if the vehicle is two-wheel drive, since the wheel speed of the non-drive wheel is the same, the wheel speed of any one of them is estimated as the reference vehicle speed.
기준차체속도가 추정되면 차량의 선회정도에 따라 기준차체속도를 보정하기 위해 제어부(20)의 기준차체 속도 보정부(24)는 요레이트 센서(13)로부터 차량의 요레이트를 검출하고, 검출된 요레이트(φ)와 미리 설정된 차량계수(Kv)를 이용하 여 상기 수학식 1에 적용, 보정계수(Vφ)를 산출한다.When the reference vehicle speed is estimated, the reference vehicle
상기 추정된 기준차체속도를 보정하기 위한 보정계수(Vφ)가 산출되면, 제어부(20)의 기준차체속도 보정부(24)는 상기 보정계수(Vφ)를 이용하여 차량의 선회주행시 기준차체속도를 보정하게 된다. 이때, 차량이 가속상태일때의 보정은 4륜구동 차량과 2륜구동차량 일때 구분하여 보정하게 되는데, 2륜구동 차량일때는 상기 수학식 2를 이용하여 보정하고, 4륜구동 차량일때는 하기 수학식 3과 같이 구분되어 보정하게 된다.When the correction coefficient Vφ for calculating the estimated reference body speed is calculated, the reference body
[수학식 3][Equation 3]
(여기서, Vref′는 보정된 기준차체속도, Vref″는 추정된 기준차체속도, Vφ는 기준차체속도의 보정계수이다.)(Vref 'is the corrected reference body speed, Vref ″ is the estimated reference body speed, and Vφ is the correction coefficient of the reference body speed.)
상기와 같이 차량의 주행상태를 판단하여, 각각 가속시와 제동시에 차량의 선회정도를 감안하여 보정된 기준차체속도를 이용하여, 제어부(20)의 전륜 및 후륜 기준속도 산출부(25)는 차량의 요레이트와 조향각 정도를 감안하여 각각의 전륜 및 후륜의 기준속도를 산출하게 된다.The front wheel and rear wheel
또한, 각각의 전륜 및 후륜의 기준속도는 상기 가속시와 제동시의 구분되게 산출되는 것으로 먼저, 가속시의 전륜 및 후륜의 기준속도는 다음의 수학식 4와 같고, 제동시의 전륜 및 후륜의 기준속도는 다음의 수학식 5와 같이 산출된다. In addition, the reference speed of each of the front and rear wheels is calculated separately from the acceleration and braking time. First, the reference speeds of the front and rear wheels during acceleration are as shown in Equation 4 below. The reference speed is calculated as shown in Equation 5 below.
[수학식 4][Equation 4]
[수학식 5][Equation 5]
(여기서, Vref(R)은 후륜측 기준속도, Vref(F)는 전륜측 기준속도, Vref′는 보정된 기준차체속도, Vφ는 기준차체속도의 보정계수, φ는 요레이트 센서에서 측정된 요레이트값, δ는 조향각 센서에서 측정된 조향각값, K1은 요레이트 이득상수값, K2는 조향각 이득상수값)Where Vref (R) is the rear wheel reference speed, Vref (F) is the front wheel reference speed, Vref 'is the corrected reference body speed, Vφ is the correction factor of the reference body speed, and φ is the yaw rate sensor Rate value, δ is steering angle value measured by steering angle sensor, K1 is yaw rate gain constant value, K2 is steering angle gain constant value)
상기 각각의 요레이트 이득상수값(K1), 조향각 이득상수값(K2)은 도 3에 도시된 바와 같이 차체 속도에 따라 변화하는 값으로, 요레이트 이득상수값(K1)은 기준속도(Vref)와 비례하는 성향을 띄고, 조향각 이득상수값(K2)은 기준속도(Vref)에 반비례하는 성향을 띄는 것이다.Each of the yaw rate gain constants K1 and the steering angle gain constants K2 is a value that changes according to the vehicle body speed as shown in FIG. 3, and the yaw rate gain constant K1 is a reference speed Vref. The steering angle gain constant (K2) is inversely proportional to the reference speed (Vref).
상기 수학식 4와 수학식 5에서와 같이 요레이트값과 조향각값을 감안하여 차량 각각의 전륜과 후륜의 기준속도(Vref(F),Vref(R))를 산출하고, 제어부(20)의 슬립율 연산부(26)는 상기 산출된 각각의 전륜 및 후륜의 기준속도(Vref(F),Vref(R))를 이용하여 슬립율을 산출하고, 슬립율이 각각 설정된 임계치를 넘으면은 가속시 에는 TCS제어부(28)를 통해 엔진 출력부(40)를 제어하여 엔진의 구동력을 조절하고, 제동시에는 ABS제어부(27)을 통해 제동 액튜에이터(30)를 제어하여 휠 실린더에 공급되는 압력을 조절함으로써 ABS 제어를 수행하게 된다.As shown in Equation 4 and Equation 5, the reference speeds Vref (F) and Vref (R) of the front and rear wheels of the vehicle are calculated in consideration of the yaw rate value and the steering angle value, and the slip of the
상기에서와 같이 차량의 선회주행시 요레이트 정도를 감안하여 차체 기준속도를 보정하고, 보정된 차체기준속도를 기준으로 요레이트와 조향각을 감안하여 차량 각각 전륜 및 후륜의 기준속도를 산출하여 슬립율 연산에 이용함으로써 ABS 및 TCS가 최적의 상태로 동작 가능하게 되고, 차량의 제동성능 및 가속성능 그리고 차량 안정성을 확보 할 수 있게 된다.As described above, the vehicle body reference speed is corrected by taking into account the yaw rate of the vehicle, and the reference speeds of the front and rear wheels are calculated by considering the yaw rate and the steering angle based on the corrected body reference speed. ABS and TCS can be operated in the optimal state and the vehicle's braking performance, acceleration performance and vehicle stability can be secured.
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