KR100845902B1 - 차량 안정성 시스템의 보상 요 모멘트의 제동압력 분배방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량 안정성 시스템에 있어서, 스핀 아웃 상황시에 보상 요 모멘트를 계산하고, 이 계산된 보상 선회 모멘트를 발생시키기 위하여 필요한 각각 바퀴의 제동압력(P)을,

(여기서, s는 선회 모멘트 발생에 필요한 슬립률, Smax는 최대 슬립률, I는 휠 회전 관성 모멘트, ω는 각 가속도, r은 타이어의 반경, r_b는 제동압력, A는 제동압력이 가해지는 면적)에 의하여 구하여 분배하는 차량 안정성 시스템의 보상 요 모멘트의 제동압력 분배 방법을 제공한다.

Description

차량 안정성 시스템의 보상 요 모멘트의 제동압력 분배 방법{Method for distributing compensated yaw moment into brake pressure in electronic stability program system of vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 보상 요 모멘트의 제동압력 분배 방법이 적용되는 차량 안정성 시스템의 블록 구성도이다.

도 2는 타이어 힘과 휠 슬립과의 관계를 그래프로 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 센서부 11 : 휠 속도 센서

12 : 요레이트 센서 13 : 횡가속도 센서

14 : 조향각 센서 20 : 제어부

30 : 엔진 출력 조절부 40 : 브레이크 유압 조절부

본 발명은 차량 안정성 시스템의 보상 요 모멘트의 제동압력 분배 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 필요한 보상 선회 모멘트(Monent)를 계산하고 이 요구되는 보상 선회 모멘트를 타이어 힘의 특성을 이용하여 각 바퀴에서 필요로 하는 제동압력으로 분배하는 차량 안정성 시스템의 보상 요 모멘트의 제동압력 분배 방법에 관한 것이다.

차량의 안정성 제어시스템(Electronic Stability Program)은 차량이 노면 한계상황에서 차량의 안정성과 조종성을 확보해주는 차량제어시스템이다 차량의 안정성과 조종성을 확보하기 위해서는 정확한 보상 선회 모멘트의 제어가 필요하다. 또한, 계산된 보상 선회 모멘트를 최적화할 수 있도록 제어 바퀴를 결정하고 결정된 제어 바퀴의 목표 제동압력을 계산해야 한다.

이와 같이 목표 제동압력에 따라 정확한 보상 선회 모멘트의 제어가 이루어지지 않으면 차량의 안정성과 조종성을 확보하는 것이 곤란하다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 노면 한계 상황 발생시 차량의 필요한 보상 선회 모멘트를 계산하고 이 요구되는 보상 선회 모멘트를 타이어 힘의 특성을 이용하여 각 바퀴에서 필요로 하는 제동압력으로 분배하여 최적한 제동 제어가 이루어지도록 하는 차량 안정성 시스템의 보상 요 모멘트의 제동압력 분배 방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 차량 안정성 시스템의 보상 요 모멘트의 제동압력 분배 방법은, 스핀 아웃 상황시에 보상 요 모멘트를 계산하고, 이 계산된 보상 선회 모멘트를 발생시키기 위하여 필요한 각각 바퀴의 제동압력(P) 을,

(여기서, s는 선회 모멘트 발생에 필요한 슬립률, Smax는 최대 슬립률, I는 휠 회전 관성 모멘트, ω는 각 가속도, r은 타이어의 반경, r_b는 제동압력, A는 제동압력이 가해지는 면적) 에 의하여 구하여 분배하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 안정성 시스템의 보상 요 모멘트의 제동압력 분배 방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 차량 제어시스템은, 도 1의 도시와 같이, 차량에 마련된 각종 센서를 이용하여 차량 상태를 감지하는 센서부(10)와, 센서부(10)로부터 차량 상태 정보를 제공받고 차량의 자세를 제어하기 위해 엔진출력조절부(30) 및 브레이크유압조절부(40)를 제어하는 제어부(20)를 포함한다.

상기 엔진출력조절부(30)는 스로틀밸브를 구동하여 엔진출력을 조절한다. 상기 브레이크유압조절부(40)는 유압 회로의 도중에 설치된 유압조절 밸브를 구동하여 휠 실린더에 가해지는 브레이크유압을 조절한다.

상기 센서부(10)는 휠 속도를 감지하기 위한 적어도 하나의 휠속도센서(11), 주행 차량의 요레이트를 감지하기 위한 요레이트센서(12), 주행 차량의 횡가속도를 감지하기 위한 횡가속도센서(13), 주행 차량의 조향각을 감지하기 위한 조향각 센서(14)를 구비한다.

상기 제어부(20)는 모의 센서값을 산출하기 위한 모델을 저장하는 센서 모델 저장부(21)를 포함한다. 센서모델 저장부(21)는 센서의 종류별로 모의 센서값을 산 출하기 위한 모델을 복수 개 구비하며, 센서들(11)(12)(13)(14)의 실제 센서값은 하나라도 그에 대응하는 모델을 복수 개 마련한다.

본 발명에서는 상기 제어부(20)는 노면 한계 상황에의 차량의 안정성/조종성을 확보하기 위해 보상 선회 모멘트를 계산하고 이 계산된 보상 선회 모멘트를 수직력, 노면, 바퀴, 슬립각에 따라 포화되는 타이어 힘에 따라 각 바퀴에 필요로 하는 최적 제어량을 만족시키기 위한 최적한 제동압력으로 분배하는 제어도 수행한다.

이 최적한 제동압력의 분배에 의한 제어는 한계차량 상태에서 타이어에서 발생 가능한 종방향 힘과 횡방향 힘이 더 이상 생성되지 못하는 경우에 여분의 바퀴의 제동 제어량을 분배해 줌으로써 차량의 불안정한 상태에서 최대 보상 모멘트를 발생시킬 수 있다.

차량에서 타이어와 노면 사이의 접착 한계가 차량의 후륜에서 먼저 도달했을 때 나타나는 스핀 아웃(Spin-Out) 현상이 발생하는 오버스티어(Excessive Oversteer) 상황시와, 차량의 전륜에서 먼저 타이어와 노면의 접착 한계에 도달하여 플로우(Plow) 현상이 나타나는 언더스티(Excessive Understeer) 상황시에, 필요한 보상 선회 모멘트를 차량의 선회 외/내측 바퀴의 타이어 힘을 변화시키면 요레이트를 감소시키는 보상 선회 모멘트가 발생한다.

본 발명에서는 차량에 필요한 보상 선회 모멘트가 필요한 휠 슬립이 계산되었을 때, 그 필요한 휠 스립에 대한 제동 압력을 계상하고자 하는 것이다.

도 1은 타이어 힘과 휠 슬립의 관계를 그래프로 도시한 것이다. 여기서, Y축 은 타이어 힘(Fx)을 나타내고 X축은 휠 슬립율을 나타낸다. 동 도면은 필요한 휠 스립에 대해 타이어 힘과의 관계를 간략화하여 나타낸 것이다.

이와 같은 타이어 힘(Fx)과 휠 슬립과의 관계를 수학 식으로 표현하면 식 1과 같이 된다. 즉,

............(식1)

여기서, s는 선회 모멘트 발생에 필요한 슬립률을 나타내며, α는 휠 슬립각(wheel slip angle)을 나타내고, μ는 노면의 마찰계수를 나타내고, k는 노면과 휠 슬립각을 고려한 차량 물성치를 나타낸다.

휠에서의 타이어 힘과 제동력과의 관계를 수학 식으로 표현하면 식 2와 같이 된다. 즉,

..........................(식 2)

여기서, I는 휠 회전 관성 모멘트를 나타내고, ω는 각 가속도를 나타내며, r은 타이어의 반경을 나타내고, r_b는 제동압력이 발생하는 반경을 나타내며, A는 제동압력이 가해지는 면적을 나타내고, P는 선회 모멘트 발생에 필요한 제동압력을 나타낸다.

상기 식 1과 식 2를 이용하면 보상 요 모멘트를 발생시킬 수 있는 휠 슬립을 이용하여 제동압력을 식 3과 같이 계산할 수 있게 된다.

............... (식 3)

노면 한계 상황 발생시 차량의 필요한 보상 선회 모멘트를 계산하고 이 요구되는 보상 선회 모멘트를 상기한 식 3을 이용하여 각 바퀴에서 필요로 하는 제동압력으로 분배할 수 있게 된다. 이에 따라 최적한 제동 제어가 이루어져서 차량의 안정성과 조종성을 모두 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이다. 이러한 변형 및 수정이 첨부하는 특허청구범위에 속하는 것이라면 본 발명에 포함되는 것임은 자명할 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 필요한 보상 선회 모멘트를 계산하고 이 요구되는 보상 선회 모멘트를 타이어 힘의 특성을 이용하여 각 바퀴에서 필요로 하는 제동압력으로 분배하여 최적한 제동 제어가 이루어지도록 함으로써 차량의 안정성과 조종성을 모두 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 차량 안정성 시스템에 있어서, 스핀 아웃 상황시에 보상 요 모멘트를 계산하고, 이 계산된 보상 선회 모멘트를 발생시키기 위하여 필요한 각각 바퀴의 제동압력(P)을,

   

   (여기서, s는 선회 모멘트 발생에 필요한 슬립률, Smax는 최대 슬립률, I는 휠 회전 관성 모멘트, ω는 각 가속도, r은 타이어의 반경, r_b는 제동압력, A는 제동압력이 가해지는 면적)

   에 의하여 구하여 분배하는 것을 특징으로 하는 차량 안정성 시스템의 보상 요 모멘트의 제동압력 분배 방법.

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