KR100863550B1 - Control method for electronic stability program in a vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 차량 안정성 시스템에서 노면조건에 따른 차량의 운동 상태를 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a state of movement of a vehicle according to a road surface condition in a conventional vehicle stability system.
도 2는 본 발명의 실싱예에 따른 차량 안정성 시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a vehicle stability system according to a sealing example of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 안정성 제어방법에 대한 제어흐름도이다.3 is a control flowchart of a vehicle stability control method according to an embodiment of the present invention.
도 4는 기준 선회속도와 제한된 기준 선회속도에 가중치를 부여하는 것을 설명하기 위한 그래프이다.4 is a graph for explaining weighting a reference turning speed and a limited reference turning speed.
도 5는 미끄럼각 오차와 그 오차의 변화율에 따른 차량 모델에서 계산된 횡가속도와 측정된 횡가속도 크기(d1)를 결정하는 맵을 도시한 도이다.5 is a diagram illustrating a map for determining the lateral acceleration calculated in the vehicle model and the measured lateral acceleration magnitude d1 according to the slip angle error and the rate of change of the error.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main functions of the drawings *
101 : 측정부 102 : 추정부101: measuring unit 102: estimating unit
103 : 차량운동량연산부 104 : 안정기준값설정부103: vehicle momentum calculation unit 104: stable reference value setting unit
105 : 비교부 106 : 결정부105: comparison unit 106: determination unit
107 : 엔진제어부 108 : 제동압제어부107: engine control unit 108: braking pressure control unit
109 : TCS 제어블록 110 ; ABS제어블록109:
본 발명은 차량 안정성 제어방법에 관한 것으로, 특히 차량의 선회주행시 운전자가 원하는 주행코스로 차량이 궤적을 유지하도록 하기 위한 차량의 안정성 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle stability control method, and more particularly, to a stability control method of a vehicle for maintaining the trajectory of the vehicle in the driving course desired by the driver when the vehicle turns.
일반적으로, 차량의 안정성 제어시스템(Electronic Stability Program system ; 이하 ESP 시스템)은 차량 선회 주행시 타이어의 접촉한계에 이르는 위험한 상황에서 적절한 바퀴를 제어함으로써 차량을 운전자가 원하는 방향으로 운동시키는 시스템이다.In general, an electronic stability program system (ESP system) is a system that moves a vehicle in a direction desired by a driver by controlling an appropriate wheel in a dangerous situation that reaches a tire contact limit when turning a vehicle.
이러한 ESP 시스템은 타이어와 노면 사이의 접착한계가 차량의 후륜에서 먼저 도달했을 때 나타나는 스핀 아웃(Spin-Out) 현상인 오버스티어시와 전륜에서 먼저 타이어와 노면의 접착 한계에 도달함에 따라 나타나는 드리프트(Drift) 현상인 언더스티어시 서로 다른 제어를 수행하여 차량이 운전자가 원하는 방향으로 운동하도록 한다. 즉, 오버스티어시에는 전륜 외측 바퀴에 제동력을 가하여 차랑의 바깥쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량의 조향성 상실을 방지하고, 언더스티어시에는 후륜 내측 바퀴에 제동력을 가하여 차량의 안쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량이 원하는 궤적에서 바깥쪽으로 밀려나는 것을 방지한다.This ESP system is based on oversteer, which is a spin-out phenomenon when the adhesion limit between the tire and the road reaches the rear wheel of the vehicle first, and the drift due to reaching the adhesion limit between the tire and the road surface on the front wheel first. In the case of understeering, which is a phenomenon, different control is performed so that the vehicle moves in the direction desired by the driver. That is, during oversteering, a braking force is applied to the front wheels outside to generate a compensation moment acting outward of the car, and in case of understeering, a steering force is prevented. Generating moments prevent the vehicle from being pushed outwards on the desired trajectory.
이러한 오버스티어와 언더스티어의 판단은 차량의 실제 선회속도량과 차량의 모델에서 산출된 기준 선회속도량의 차이를 근거로 하여 차량의 실제 선회속도량이 기준 선회속도량보다 크면 오버스티어로 판단하고, 차량의 실제 선회속도량이 기준 선회속도량보다 적으면 언더스티어로 판단한다.The determination of the oversteer and understeer is based on the difference between the actual turning speed of the vehicle and the reference turning speed calculated from the model of the vehicle, and if the actual turning speed of the vehicle is larger than the reference turning speed, it is judged as oversteer. If the actual turning speed of the vehicle is less than the standard turning speed, it is judged as understeer.
이때, 제어의 기준이 되는 기준 선회속도량은 운전자가 원하는 차량의 궤적을 나타내는 안정 기준값(Stability Criterion)이며, 이는 선회속도로서 나타낼 수 있다. 이 운전자가 원하는 선회속도 즉 기준 선회속도(r desired)는 기본 물리법칙에 의거하여 식 [1]에 보인 바와 같이, 조향각()과 차속(Vx)으로부터 결정된다.In this case, the reference turning speed as a reference for the control is a stability criterion indicating the trajectory of the vehicle desired by the driver, which may be expressed as the turning speed. The driver's desired turning speed, or reference turning speed ( r desired ), is based on the fundamental physics, as shown in equation [1]. ) And vehicle speed ( Vx ).
식 [1] Formula [1]
도 1은 종래의 ESP 시스템에서 노면조건에 따른 차량의 운동 상태를 설명하기 위한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 고 마찰노면에서는 식 [1]을 이용하여 산출되는 기준선회속도를 근거로 하여 해당 바퀴를 제어하는 경우 차량이 조정성과 안정성을 동시에 만족시킴을 보여준다. 하지만 저 마찰노면에서는 선회속도 제한이 없는 경우 차량의 운전을 제어하지만 조정성 및 안정성을 만족시키지 못한다.FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a motion state of a vehicle according to a road surface condition in a conventional ESP system. As shown in FIG. 1, the high friction road surface shows that the vehicle satisfies the controllability and stability at the same time when the wheel is controlled based on the reference turning speed calculated using Equation [1]. On low friction roads, however, the vehicle's driving is controlled when there is no turning speed limit, but it does not satisfy the adjustability and stability.
이와 같은 제어결과는 제어의 기준이 되는 기준 선회속도량은 차량의 조정성과 안정성을 판단하기 위한 필수적인 기준이 되지만, 이 기준 선회속도량이 일반적으로 받아들여지는 고 마찰노면의 안정된 차량 운동만을 표시하므로, 저 마찰노면 등에서 이를 기준으로 제어하는 경우에는 차량의 조정성과 안정성 모두를 확보할 수 없는 문제점이 있다.Such control results indicate that the reference turning speed, which is the basis of control, is an essential criterion for judging the adjustability and stability of the vehicle. However, since the reference turning speed only shows stable vehicle motion on a high friction road, which is generally accepted, In the case of controlling on the basis of such a low friction road, there is a problem in that it is impossible to secure both the controllability and the stability of the vehicle.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 선회 속도 제한을 이용하여 저 마찰노면에서의 차량의 조정성과 안정성을 확보할 수 있는 차량의 안정성 제어방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a stability control method of the vehicle that can ensure the controllability and stability of the vehicle on the low friction road surface by using the turning speed limit.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 안정성 제어방법은 차량 모델로부터 기준 선회속도를 산출하고, 상기 차량 모델로부터 결정된 횡가속도를 이용하여 제한된 선회속도의 최대값을 산출하고, 상기 차량 모델로부터 산출된 기준 선회속도와 차량의 실제 선회속도의 차이인 선회속도 오차 및 상기 차량 모델로부터 산출된 미끄럼 각과 차량의 추정된 미끄럼 각의 차이인 미끄럼 각 오차에 의해 민감도가 결정되며, 상기 차량 모델로부터 산출된 횡가속도와 차량의 실제 횡가속도의 횡가속도 차이(d1)를 근거로 하여 차량이 노면한계상태에 도달여부로부터 선회속도 제한 진입조건을 판단하고, 상기 선회속도 제한 진입조건이면, 차량이 노면한계상태에 도달정도를 나타내는 가중치인 비선형 함수계수(k_mu)를 산출하여 상기 산출된 비선형 함수계수가 "1"이면, 제어 기준 선회속도를 상기 차량 모델로부터 산출된 기준 선회속도로 결정하고, 상기 산출된 비선형 함수계수가 "0"이면, 제어 기준 선회속도를 상기 산출된 제한된 선회속도의 최대값으로 결정하고, 차량의 실제 선회속도가 상기 결정된 제어 기준 선회속도를 추정하도록 제동력과 구동력을 제어하는 것을 포함하는 특징으로 한다.The vehicle stability control method of the present invention for achieving the above object is to calculate a reference turning speed from the vehicle model, calculate the maximum value of the limited turning speed using the lateral acceleration determined from the vehicle model, and calculates from the vehicle model The sensitivity is determined by the rotation speed error, which is a difference between the reference turning speed and the actual rotation speed of the vehicle, and the sliding angle error, which is a difference between the sliding angle calculated from the vehicle model and the estimated sliding angle of the vehicle, and is calculated from the vehicle model. On the basis of the lateral acceleration and the lateral acceleration difference (d1) of the actual lateral acceleration of the vehicle, the turning speed limit entry condition is determined from whether the vehicle reaches the road limit state, and if the turning speed limit entry condition, the vehicle is in the road limit state. Calculate the nonlinear function coefficient k_mu, which is a weight indicating the degree of arrival at If the number is "1", the control reference revolution speed is determined as the reference revolution speed calculated from the vehicle model, and if the calculated nonlinear function coefficient is "0", the control reference revolution speed is the maximum value of the calculated limited revolution speed. And controlling the braking force and the driving force so that the actual turning speed of the vehicle estimates the determined control reference turning speed.
상기 미끄럼 각이 적은 영역에서는 미끄럼 각의 변화율이 큰 경우에서만 선회속도 제한 진입 조건의 민감도를 민감하게 결정하고, 미끄럼 각이 큰 영역에서는 적은 미끄럼각의 변화율에서도 상기 선회속도 제한 진입 조건의 민감도를 민감하게 결정하여 선회 속도 제한 판단을 빠르게 하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.Sensitivity of the turning speed limiting entry condition is sensitively determined only when the rate of change of the sliding angle is large in the area where the sliding angle is small, and sensitive to the turning speed limiting entry condition even when the rate of change of the sliding angle is small in the area where the sliding angle is large It is characterized in that it comprises a faster decision to determine the turning speed limit.
이하에서는 본 발명의 실시예를 본 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
운전자의 운전 중 타이어의 접촉한계에 이르는 위험한 상황에서 적절한 바퀴를 제어함으로서 차량이 운전자가 원하는 방향으로 운동하도록 하는 본 발명의 ESP 시스템은 차량의 언더스티어시 후륜 내측 바퀴에 제동력을 가함으로서 차량이 원하는 궤적에서 바깥쪽으로 밀려나는 것을 방지하며, 차량의 오버스티어시 전륜 외측 바퀴에 제동력을 가함으로서 차량의 조향성 상실을 방지하는 시스템이다. 차량의 언더스티어와 오버스티어의 판단은 기본 물리적 원리 (차량동역학), 즉 차량에 작용하는 힘과 가속도의 관계인 뉴톤(Newton) 제2 법칙을 이용한다.The ESP system of the present invention allows the vehicle to move in the direction desired by the driver by controlling the appropriate wheels in dangerous situations that reach the contact limit of the tire while the driver is driving. This system prevents the vehicle from being pushed outward from the track and prevents steering loss of the vehicle by applying braking force to the outer wheels of the front wheels when the vehicle is oversteered. The determination of understeer and oversteer of a vehicle uses the basic physical principle (vehicle dynamics), Newton's second law, which is the relationship between force and acceleration acting on a vehicle.
기존의 바퀴제어 장치인 ABS 및 TCS와의 협조제어는 피할 수 없는 상황이며 본 발명의 ESP 시스템에 의해서 ABS와 TCS에 좋지 않은 영향을 끼쳐서는 안되며, 반대로 ABS와 TCS에 의해서 시스템의 성능을 감소시켜서는 안 된다. 오히려 아래서 언급되는 본 발명의 ESP 시스템에서 사용하는 센서들을 이용하여 ABS와 TCS의 성능을 향상시킬 수 있으며 협조제어에 의해서 최적의 안정성을 확보 할 수 있다.The cooperative control with the existing wheel control device ABS and TCS is inevitable and should not adversely affect ABS and TCS by the ESP system of the present invention, and on the contrary, the performance of the system should not be reduced by ABS and TCS. do. Rather, by using the sensors used in the ESP system of the present invention described below it can improve the performance of the ABS and TCS and can ensure the optimum stability by cooperative control.
본 발명의 ESP 시스템은 ABS용 차속 센서 이외에 운전자의 조향 의지를 판단하기 위해서 조향각 센서가 필요하며 차량의 실제 운동 상태를 알기 위하여 차체의 선회속도센서 및 횡가속도센서가 장착된다. 또한 운전자의 제동의지를 판단하기 위 해서 브레이크 압력센서를 필요로 한다.In addition to the ABS vehicle speed sensor, the ESP system of the present invention requires a steering angle sensor to determine the driver's steering intention and is equipped with a turning speed sensor and a lateral acceleration sensor of the vehicle to know the actual motion state of the vehicle. It also requires a brake pressure sensor to determine the driver's willingness to brake.
본 발명의 ESP 시스템에서는 각 센서들을 통해 얻어진 차량운동량 (Actual Vehicle Motion)과 횡가속도센서로부터 검출된 횡가속도를 근거로 하여 얻어지는 노면조건 등을 이용하여 미리 정해진 안정 기준값(Stability Criterion)보다 실제 차량운동량이 클 경우 적절한 차륜을 제어함으로써 차량의 안정성을 확보한다.In the ESP system of the present invention, the actual vehicle motion amount is more than a predetermined stability criterion using a road surface condition obtained based on the actual vehicle motion obtained through each sensor and the lateral acceleration detected from the lateral acceleration sensor. In this case, the stability of the vehicle is ensured by controlling the appropriate wheels.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량 안정성 시스템의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 ESP 시스템은 측정부(101)와 ESP 제어부(102~109)를 구비한다. ESP 제어부(102~109)는 추정부(102), 차량운동량연산부(103), 안정기준값설정부(104), 비교부(105), 결정부(106), 엔진제어부(107), 제동압제어부(108)를 구비하며, 기존의 트랙션 콘트롤 제어를 수행하기 위한 TCS 제어블록(109)과 안티록 브레이크 제어를 수행하기 위한 ABS제어블록(110)과 협조 제어를 수행한다.2 is a block diagram of a vehicle stability system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ESP system of the present invention includes a
측정부(101)는 차량의 안정성 제어를 위한 차속센서, 선회속도센서, 조향각센서, 횡가속도센서, 브레이크압력센서 등을 구비하고, 각 센서들로부터 측정된 신호를 처리한다.The
추정부(102)는 측정부(101)의 센서를 통하여 측정된 신호를 이용하여 타이어와 노면사이의 마찰계수와 차체 미끄럼각(slide slip angle)을 추정한다.The
차량운동량연산부(103)는 측정부(101)와 추정부(102)의 출력측에 연결되어 센서의 측정값과 추정된 값을 입력받아 차량의 실제 운동량을 연산한다.The
안정기준값설정부(104)는 기본 차량동역학에 의해서 결정되는 운전자가 원하는 선회속도량을 나타내는 안정기준값(stability criterion)을 설정한다.The stability reference
비교부(105)는 차량운동량연산부(103)에서 연산된 차량운동량과 안정기준값설정부(104)에서 설정된 안정 기준값을 비교하여 그 차에 상응하는 신호를 출력한다.The
결정부(106)는 비교부(105)로부터의 신호에 기초하여 차량의 언더스티어(Plow)(Excessive Understeer)와 오버스티어(Spin-out)(Excessive Oversteer)를 결정한다. 그 결정에 따른 신호를 엔진제어부/제동압제어부(107, 108)로 출력한다.The
엔진제어부/제동압제어부(107, 108)는 ABS 제어블록(110)의 제동력의 조절만으로 불충분할 때 엔진의 구동력을 함께 조절하도록 TCS제어블록(109)과 협조 제어를 수행한다. 즉, 결정부(106)의 결정에 따라 오버스티어시에는 후륜에서 먼저 타이어와 노면 사이의 접착한계에 도달하여 스핀 아웃(Spin-out)되는 현상이 나타나므로 전륜의 제동장치를 제어함으로써 전륜에 의해 발생하는 선회모멘트를 줄여준다. 반대로 언더스티어시에는 전륜에서 먼저 타이어와 노면의 접착 한계에 도달하여 플로우(Plow) 현상이 나타나므로 후륜을 제어하여 차량이 원하는 궤적으로 운동하게 한다. 아울러, 노면마찰계수 변화시에는 더욱 더 심한 오버스티어 현상이 나타날 수 있는데 여기서는 차량운동량과 안정기준값의 차이가 규정된 값 이상의 변화율로 증가할 때 전륜 바깥쪽 바퀴 이외에 후륜 바깥쪽 바퀴도 제어함으로써 차량 안정성을 확보한다. 본 발명의 차량 안정성 시스템은 최적의 안정성과 승차감을 위해 제동력만으로 불충분한 경우에는 엔진에 의한 구동력을 감소시킴으로서 지나친 제동력에 의한 차량의 흔들림 (Rocking) 현상을 최소화한다.The engine control unit / braking
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 안정성 제어방법에 대한 제어흐름도이 다. 도 3을 살펴보면, 본 발명의 차량 안정성 제어방법은 차량모델로부터 기준선회속도를 산출하는 단계(S100), 제한된 기준선회속도를 산출하는 단계(S110), 선회속도오차 및 미끄럼각 오차를 산출하는 단계(S120), 선회속도오차 및 미끄럼각 오차를 이용하여 선회속도 제한 진입조건의 민감도를 결정하는 단계(S130), 선회속도진입조건을 판단하는 단계(S140), 제어 기준선회속도를 결정하는 단계(S150), 실제선회속도가 제어 기준선회속도를 추종하도록 제어하는 단계(S160)를 구비한다.3 is a control flowchart for a vehicle stability control method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the vehicle stability control method of the present invention includes calculating a reference turning speed from a vehicle model (S100), calculating a limited reference turning speed (S110), and calculating a turning speed error and a slip angle error. (S120), determining the sensitivity of the turning speed limiting entry condition using the turning speed error and the slip angle error (S130), determining the turning speed entry condition (S140), and determining the control reference turning speed ( S150), and controlling the actual turning speed to follow the control reference turning speed (S160).
상기한 각각 과정을 좀더 자세히 살펴보면, 먼저, 차속센서, 조향각센서, 선회속도센서, 횡가속도센서, 마스터실린더에 마련된 압력센서로부터 각각 차속, 조향각과 조향각속도, 실제 선회속도, 횡가속도, 브레이크압력을 검출한다.Looking at each of the above processes in more detail, first, the vehicle speed, steering angle and steering angle speed, actual turning speed, lateral acceleration, brake pressure from the pressure sensor provided in the vehicle speed sensor, steering angle sensor, turning speed sensor, lateral acceleration sensor, master cylinder, respectively Detect.
그리고, 차속과 조향각을 이용하여 차량 모델로부터 기준 선회속도(r desired)를 산출한다(100). 좀더 상세히 살펴보면, 운전자가 원하는 차량의 궤적을 나타내는 안정기준값은 상술한 바와 같이 선회속도(Yaw rate)로 나타낼 수 있으며 이는 기본 물리법칙에 의거하여 조향각과 차속으로부터 결정된다. 본 발명의 차량 안정성 제어시스템에서는 차량을 2자유도(Degree of Freedom) 시스템으로 모델링함으로써 조향각, 차속, 그리고, 운전자가 원하는 선회속도와의 관계를 구한다. 다음의 식은 차체선회속도(r)와 차체미끄럼각()에 대한 차량운동방정식을 나타낸다.In operation 100, a reference turning speed r desired is calculated from the vehicle model using the vehicle speed and the steering angle. In more detail, the stability reference value representing the trajectory of the vehicle desired by the driver may be expressed as a yaw rate as described above, which is determined from the steering angle and the vehicle speed based on the basic physical law. In the vehicle stability control system of the present invention, the relationship between the steering angle, the vehicle speed, and the driver's desired turning speed is obtained by modeling the vehicle as a degree of freedom system. The following equation is used for body turning speed (r) and body sliding angle ( Vehicle movement equation for.
식 [2] Formula [2]
(여기서, Nδ은 제어모멘트 미분계수[control moment derivative (-lfcf)]Where N δ is the control moment derivative (-l f c f )
Yδ는 제어력 미분계수[control force derivative(cf)] Y δ is the control force derivative (c f )
Nr은 요댐핑 미분계수[yaw damping derivative{(lf 2cf+lr 2cr)/V}]N r is the yaw damping derivative {(l f 2 c f + l r 2 c r ) / V}]
Yβ는 사이드 슬립 댐핑 미분계수[side slip damping derivative(cf+cr)]Y β is the side slip damping derivative (c f + c r )
Nβ은 정적 횡방향 안정 미분계수[static directional stability derivative{(lfcf-lrcr)}]N β is the static directional stability derivative {(l f c f -l r c r )}]
Yr는 횡력/요커플링 미분계수[lateral force/yaw coupling derivative{(lfcf-lrcr)/V}]Y r is the lateral force / yaw coupling derivative {(l f c f -l r c r ) / V}]
Iz는 z축에 대한 차량 관성모멘트[vehicle inertia of moment about z-axis]I z is the vehicle inertia of moment about z-axis
m은 차량 무게[vehicle mass]m is the vehicle mass
l은 중심과 차축의 거리[distance of the axle and the center of gravity]l is the distance of the axle and the center of gravity
아래 첨자 f,r은 각각 전륜과 후륜Subscript f, r denotes front and rear wheels, respectively
c는 타이어 코너링 스티프니스[tire cornering stiffness]c is the tire cornering stiffness
V는 차속이다.)V is the vehicle speed.)
뉴톤 제 2법칙과 미분(Derivative)개념을 이용하여 유도된 이 식(2)을 정리하면 식(3)과 같이 조향각 ()에 대한 선회속도(r no)는 차속 (Vx)의 함수로 결정할 수 있다.This equation (2) derived using the Newton's second law and the derivative concept is summarized as shown in equation (3). The rotational speed ( r no ) can be determined as a function of the vehicle speed ( Vx ).
식 [3] Formula [3]
여기서, Vch는 고유 속도특성계수이다.Where Vch is the intrinsic velocity characteristic coefficient.
기준 선회속도(r desired)는 식(3)에 의해 결정된 선회속도(r no)로부터 식(4)와 같이 차속(Vx)과 식 (3)의 선회속도로 결정된 로우패스필터로부터 결정된다.The reference revolution speed r desired is determined from the revolution speed r no determined by equation (3) from the low pass filter determined by the vehicle speed Vx and the revolution speed of equation (3), as shown in equation (4).
식 [4] Formula [4]
여기서, L은 로우패스필터이다.Where L is a low pass filter.
하지만, 식(4)에 의해 차량 모델로부터 산출된 기준 선회속도(r desired)값을 이용하여 노면마찰계수가 적은 저 마찰노면에 동일하게 제어하면 차량의 주행방향은 운전자가 원하는 방향으로 이동되지만 차체 미끄럼각이 커지게 되어 안정성을 잃게 되기 때문에 차량이 불안정상태로 제어된다. 따라서 이와 같은 경우에는 기준 선회속도(r desired)를 제한함으로써 차량안정성과 원하는 방향으로의 조정성을 동시에 확보할 수 있게 된다.However, if the same control is applied to the low friction road surface having a low road friction coefficient using the reference turning speed ( r desired ) value calculated from the vehicle model by Equation (4), the driving direction of the vehicle is moved in the direction desired by the driver. The vehicle is controlled in an unstable state because the sliding angle becomes large and stability is lost. Therefore, in such a case, it is possible to secure vehicle stability and adjustability in a desired direction by limiting the reference turning speed r desired .
제한된 기준 선회속도(r limited)를 산출하기 위해 먼저 단계(100)에서 검출된 차속과 횡가속도의 최대값을 이용하여 제한된 기준 선회속도의 최대값(r limited, max)을 산출한다(120). 이 제한된 기준 선회속도의 최대값(r limited, max)은 기본적인 차량운동의 동역학적 제한조건에서 결정될 수 있다. 여기서 차체 횡가속도(ay) 값은 노면마찰계수(), 차속(V) 등으로부터 결정된다.In order to calculate the limited reference turning speed r limited , first, a maximum value of the limited reference turning speed r limited and max is calculated using the maximum values of the vehicle speed and the lateral acceleration detected in step 100 (120). The maximum value of this limited reference turning speed ( r limited, max ) can be determined from the dynamic constraints of the basic vehicle motion. Where the body lateral acceleration ( ay ) is the road friction coefficient ( ), Vehicle speed V and the like.
식 [5] Formula [5]
이 식(5)의 동역학적인 제한조건에서 결정된 제한된 선회속도의 최대값(r limited, max)은 차량의 운동조건과 노면조건이 다양하기 때문에 실제적인 차량 제어에는 기본적인 아이디어만을 제공한다.The maximum value of the limited turning speed ( r limited, max ) determined by the dynamic limiting condition of this equation (5) provides only basic ideas for practical vehicle control because the vehicle's motion conditions and road conditions vary.
따라서 차량 안정성 제어의 제어 기준 선회속도(r desired, control)는 다음의 식 [6]과 [7]과 같이 차량의 상태 즉 노면 한계에 수렴정도에 따라 결정된다.Therefore, the control reference turning speed ( r desired, control ) of the vehicle stability control is determined according to the state of the vehicle, that is, the degree of convergence to the road limit, as shown in the following equations [6] and [7].
식 [6] Formula [6]
식 [7] Formula [7]
여기서, 식 [6]의 비선형 함수의 계수(k_mu)는 차량이 노면 한계 상태에 도달하였는지를 표현하는 가중치가 된다. k_mu = 1 이면 현재 차량은 노면 한계 이내에 있으며 차량 제어에 사용되는 기준 선회 속도(r desired, control)는 차량 모델에서 계산된 목표 선회 속도(r desired)가 된다. 또한, k_mu = 0 는 차량이 노면 한계에 충분히 도달하여 기준 선회 속도(r desired, control)는 선회 속도 최대치로(r limited, max)가 되어야 한다, k_mu 가 그 사이값에서는 차량 거동이 노면 한계 영역에 있음을 표시한다.Here, the coefficient k_mu of the nonlinear function in Equation [6] is a weight representing whether the vehicle has reached the road limit state. If k_mu = 1 then the current vehicle is within road limits and the reference turning speed ( r desired, control ) used for vehicle control is the target turning speed ( r desired ) calculated in the vehicle model. In addition, k_mu = 0 means that the vehicle has reached the road limit sufficiently so that the reference turning speed ( r desired, control ) should be at the maximum turning speed ( r limited, max ). To indicate that
만일 차량 모델로 결정된 목표 선회 속도가 최대 기준 선회 속도(r desired, control, saturation) 보다 적다면 식 [7]과 같이 k_mu 값에 관계없이 차량 모델에서 계산된 기존 선회 속도(r desired)가 된다.If the target turning speed determined by the vehicle model is less than the maximum reference turning speed ( r desired, control, saturation ), it becomes the existing turning speed ( r desired ) calculated in the vehicle model regardless of the k_mu value as shown in [7].
차량 거동이 노면 한계치의 도달 정도 즉 k_mu는 도 4와 같은 차량 모델에서 계산된 횡가속도와 측정된 횡가속도 크기(d1)로 결정할 수 있다. 이 식은 기준 선회 속도(r desired, control)의 크기만을 결정하며, 그 부호는 식 [7] 과 같이 차량 모델에서 계산된 기준 선회 속도에 따라 결정한다.The degree to which the vehicle behavior reaches the road surface limit, that is, k_mu, may be determined by the lateral acceleration calculated in the vehicle model as shown in FIG. 4 and the measured lateral acceleration magnitude d1. This equation determines only the magnitude of the reference turning speed ( r desired, control ), and its sign is determined according to the reference turning speed calculated in the vehicle model as shown in [7].
선회 속도 제한의 진입 조건은 차량의 노면 한계 주행 여부에 따라 결정되는 인자이다. 따라서, 차량 상태를 표시하는 신호인 선회 속도 및 미끄럼 각이 운전자 조향 입력에 따른 모델과의 오차가 판단에 중요 요소가 된다.The entry condition of the turning speed limit is a factor that is determined depending on whether the vehicle is traveling at the road limit. Therefore, the turning speed and the sliding angle, which are signals indicating the vehicle status, are different from the model according to the driver's steering input.
delta_yaw_model = r measurement - r model 식[8] delta_yaw_model = r measurement-r model equation [8]
delta _ side _ slip _ model = β estmation - β model 식[9] delta _ side _ slip _ model = β estmation -β model Formula [9]
차량 모델에서 계산된 횡가속도와 측정된 횡가속도 크기(d1)는 차량의 모델로 계산된 운전자 의지에 해당하는 기준 선회 속도와 실제 차량에서 측정된 선회속도의 차이인 선회속도 오차에 따라 결정되는 민감도와 차량의 모델로 계산된 차량 모델 미끄럼 각(β model )과 차량의 미끄럼 각(β estmation)의 차이인 미끄럼 각 오차에 따라 결정되는 민감도를 결정할 수 있다. 차량 선회 속도와 미끄럼 각은 차량의 평면 자유도를 각각 표현하는 요소로 각각 독립적인 신호이다. 즉 선회선도는 선회 방향을, 미끄럼 각은 횡 방향의 자유도를 표시한다. 따라서 각각의 신호 오차에서 결정되는 민감도(d1)는 독립적인 성격을 가진다. 이 독립적 성격의 신호의 민감도를 조합하기 위하여 각 신호의 최소를 사용한다.The lateral acceleration calculated in the vehicle model and the measured lateral acceleration magnitude (d1) are the sensitivity determined by the turning speed error, which is the difference between the reference turning speed corresponding to the driver's will calculated by the model of the vehicle and the turning speed measured in the actual vehicle. Model slip angle ( β model ) And the sensitivity determined by the slip angle error, which is the difference between the slip angle β estmation . The vehicle turning speed and the sliding angle are elements that express the plane degrees of freedom of the vehicle, respectively, and are independent signals. In other words, the turning line diagram indicates the turning direction, and the sliding angle indicates the degree of freedom in the lateral direction. Therefore, the sensitivity d1 determined in each signal error is independent. The minimum of each signal is used to combine the sensitivity of this independent signal.
d1 = Min(d1 yaw, d1 sideslip) 식 [10] d1 = Min (d1 yaw, d1 sideslip ) equation [10]
각 신호가 노면 한계를 표시한다면 차량은 각각 방향에 대하여 독립적으로 노면 한계에서 주행하는것이며, 따라서 최소치의 민감도에서 각 신호를 가지는 것이 타당하다.If each signal represents a road limit, then the vehicle will run at the road limit independently for each direction, so it is reasonable to have each signal at the minimum sensitivity.
선회 속도 오차에 따른 선회 속도 제한의 진입 조건인 차량 모델에서 계산된 횡가속도와 측정된 횡가속도 크기(d1)는 선회 속도 오차의 경향에 따라 결정된다. 즉 선회 속도 오차가 안정영역에서는 선회 속도 제한의 진입 조건 민감도(d1)를 크게 설정하여 선회 속도 오차가 노면 한계 영역에 근접하거나, 머무르면 진입 조건 민감도를 적게 설정하여 선회 속도 제한 판단을 빠르게 한다.The calculated lateral acceleration and the measured lateral acceleration magnitude d1 in the vehicle model, which are the entry conditions of the turning speed limit according to the turning speed error, are determined according to the tendency of the turning speed error. In other words, when the turning speed error is stable, the entry condition sensitivity d1 of the turning speed limit is set to be large so that the turning speed limit judgment is made faster by setting the sensitivity of the entering condition to be smaller than the road limit area or staying there.
미끄럼각 오차에 따른 선회 속도 제한의 진입 조건은 미끄럼각 오차와 미끄럼각 오차의 변화율로 이루어진 2차원 맵에 의해 결정할 수 있다.The entry condition of the turning speed limit according to the slip angle error can be determined by a two-dimensional map composed of the slip angle error and the rate of change of the slip angle error.
도 5는 미끄럼각 오차와 그 오차의 변화율에 따른 차량 모델에서 계산된 횡가속도와 측정된 횡가속도 크기(d1)를 결정하는 Map이다. 즉 미끄럼각이 적은 영역에서는 미끄럼 각의 변화율이 큰 경우에서만 d1을 민감하게 결정하고, 미끄럼각이 큰 영역에서는 적은 미끄럼각의 변화율에서도 d1을 민감하게 결정하여 선회 속도 제한 판단을 빠르게 한다. 1 사분면과 3 사분면이 대칭인 것은 선회 방향에 따른 대칭성 때문이며, d1은 항상 양수로 결정하게 된다.5 is a map for determining the lateral acceleration calculated in the vehicle model and the measured lateral acceleration magnitude d1 according to the slip angle error and the rate of change of the error. That is, d1 is sensitively determined only when the change rate of the slip angle is large in the area where the slip angle is small, and d1 is sensitively determined even when the rate of change of the slip angle is large in the area where the slip angle is large, thereby speeding the judgment of the turning speed limit. The symmetry between the first and third quadrants is due to the symmetry along the direction of rotation, and d1 always determines positive.
차량의 후륜에서 먼저 타이어와 노면 사이의 접착한계에 도달했을 때 스핀 아웃(Spin Out) 현상인 오버스티어와 전륜에서 먼저 타이어와 노면의 접착 한계에 도달 하여 드리프트(Drift)현상인 언더스티어는 식 [8]에서 결정하는 측정 선회 속도량(r measurement )과 제어 기준 선회 속도량(r limited, control)의 차이인 선회 속도량 오차(delta_yaw)로부터 결정한다(150). 즉, 선회속도 오차(delta_yaw)가 양수이면 오버스티어로 판단하고, 음수이면 언더스티어로 판단한다.When the rear wheel of the vehicle first reaches the adhesion limit between the tire and the road surface, the over-steer, the spin out phenomenon, and the front wheel first reach the limit of the tire and road surface, and the drift understeer is 8 is determined from the turning speed error ( delta_yaw ), which is a difference between the measured turning speed amount r measurement and the control reference turning speed amount r limited and control (150). That is, if the revolution speed error ( delta_yaw ) is positive, the oversteer is determined, and if it is negative, the understeer is determined.
delta_yaw = r measurement - r limited, controldelta_yaw = r measurement-r limited, control
delta_yaw > 0, over steerdelta_yaw> 0, over steer
delta_yaw_model < 0 under steer 식[11] delta_yaw_model <0 under steer expression [11]
후륜에서 먼저 타이어와 노면 사이의 접착한계에 도달했을 때 스핀 아웃(Spin Out) 현상이 나타나므로 전륜의 제동장치를 제어함으로써 전륜에 의해 발생하는 선회모멘트를 줄여준다. 반대로 전륜에서 먼저 타이어와 노면의 접착 한계에 도달 하여 드리프트(Drift)현상이 발생했을 경우 후륜을 제어하여 차량이 원하는 궤적으로 운동하게 한다. 즉, 오버스티어시에는 전륜의 구동력과 제동력을 제어하여 내향모멘트를 발생시키고, 언더스티어시에는 반대로 후륜의 구동력과 제동력을 제어하여 외향모멘트를 발생시킴으로써 측정된 선회속도가 제어 기준 선회속도 를 추종하도록 하여 차량이 원하는 궤적을 안정적으로 운동하게 한다.When the rear wheel first reaches the adhesion limit between the tire and the road surface, the spin out phenomenon occurs, thereby reducing the turning moment generated by the front wheel by controlling the brake system of the front wheel. On the contrary, when the front wheel first reaches the adhesion limit between the tire and the road surface, and the drift occurs, the rear wheel is controlled to allow the vehicle to move in the desired trajectory. That is, during oversteering, the inward moment is generated by controlling the driving force and braking force of the front wheel, and during understeering, the inverse moment is generated by controlling the driving and braking force of the rear wheel, so that the measured turning speed follows the control reference turning speed. This enables the vehicle to stably move the desired trajectory.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 주행노면을 반영하여 기준 선회속도를 제한함으로써 고 마찰노면 뿐만 아니라 저 마찰노면에서도 차량의 조정성 과 안정성을 모두 확보할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, by limiting the reference turning speed by reflecting the driving road surface, it is possible to secure both the controllability and the stability of the vehicle even on the low friction road surface.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170114660A (en) * | 2016-04-06 | 2017-10-16 | 현대자동차주식회사 | Understeer/oversteer compensating control method of vehicle |
CN112622555A (en) * | 2020-12-21 | 2021-04-09 | 厦门雅迅网络股份有限公司 | Vehicle predictive suspension control method and terminal |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20040096679A (en) * | 2003-05-10 | 2004-11-17 | 주식회사 만도 | Control method for electronic stability program in a vehicle |
KR20060014468A (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | 주식회사 만도 | Control method for electronic stability program in a vehicle |
KR100684033B1 (en) | 2002-02-23 | 2007-02-16 | 주식회사 만도 | Method for controlling the stability of vehicles |
KR100688451B1 (en) | 2003-04-22 | 2007-02-28 | 주식회사 만도 | Method for controlling the stability of vehicle |
-
2007
- 2007-07-31 KR KR1020070076691A patent/KR100863550B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100684033B1 (en) | 2002-02-23 | 2007-02-16 | 주식회사 만도 | Method for controlling the stability of vehicles |
KR100688451B1 (en) | 2003-04-22 | 2007-02-28 | 주식회사 만도 | Method for controlling the stability of vehicle |
KR20040096679A (en) * | 2003-05-10 | 2004-11-17 | 주식회사 만도 | Control method for electronic stability program in a vehicle |
KR20060014468A (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-16 | 주식회사 만도 | Control method for electronic stability program in a vehicle |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170114660A (en) * | 2016-04-06 | 2017-10-16 | 현대자동차주식회사 | Understeer/oversteer compensating control method of vehicle |
KR102347661B1 (en) | 2016-04-06 | 2022-01-05 | 현대자동차주식회사 | Understeer/oversteer compensating control method of vehicle |
CN112622555A (en) * | 2020-12-21 | 2021-04-09 | 厦门雅迅网络股份有限公司 | Vehicle predictive suspension control method and terminal |
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