KR100907868B1 - Control method of vehicle stability control system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 안정성 제어시스템의 제어방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 오버스티어 또는 언더스티어시, 원하지 않는 선회모멘트를 보상하는 데 필요한 보상모멘트를 산출할 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 실제 주행조건에 맞게 정확히 산출할 수 있어 차량의 궤적을 운전자가 원하는 궤적에 차량의 안정성 및 조정성을 유지하면서도 빠른 시간내에 추정시킬 수 있다.The present invention relates to a control method of a stability control system of a vehicle, and in particular, the present invention not only can calculate the compensation moment necessary to compensate for the unwanted turning moment during oversteering or understeering, but also the actual driving conditions of the vehicle. It can be calculated accurately according to the vehicle trajectory can be estimated in a short time while maintaining the stability and adjustability of the vehicle to the desired trajectory of the driver.
이를 위해 본 발명은 차량의 실제 선회속도량과 운전자가 원하는 기준 선회속도량사이의 선회속도량 오차의 크기가 언더스티어 또는 오버스티어의 임계값범위를 벗어난 경우, 각 언더스티어 또는 오버스티어에서의 오차의 크기와, 오차의 기울기와, 그리고, 오차와 그 기울기에 따라 정해지는 비례상수값을 이용하여 미리 설정된 식에 의하여 운전자가 원하지 않는 선회모멘트를 보상하는 데 필요한 보상모멘트량을 산출한 후 산출된 보상모멘트량에 기초하여 언더스티어 또는 오버스티어 제어를 수행함으로써 오버스티어 또는 언더스티어시, 차량의 안정성 및 조정성을 잃게 하지 않으면서도 빠른 시간내에 차량을 정상상태로 복귀시킨다.To this end, the present invention provides an error in each understeer or oversteer when the magnitude of the error in the amount of revolution between the actual amount of revolution of the vehicle and the reference amount of revolution desired by the driver is outside the threshold range of the understeer or oversteer. After calculating the amount of compensation moment required to compensate for the turning moment that the driver does not want by using a preset equation using the magnitude of, the slope of the error, and the proportional constant value determined according to the error and the slope, By performing understeer or oversteer control based on the amount of compensation moment, the vehicle is returned to the normal state in a short time without losing the stability and controllability of the vehicle during the oversteer or understeer.
Description
도 1은 종래의 차량 안정성 시스템에서 노면조건에 따른 차량의 운동상태를 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 발명에 따른 차량 안정성 시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a vehicle stability system according to the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 안정성 시스템의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.3 is a control flowchart of a control method of a vehicle stability system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 노면마찰계수와 마스터실린더의 압력에 따라 제한된 기준 선회속도의 계수를 결정하기 위한 표이다.4 is a table for determining the coefficient of limited reference revolution speed in accordance with the road friction coefficient and the pressure of the master cylinder.
도 5는 기준 선회속도와 제한된 기준 선회속도에 가중치를 부여하는 것을 설명하기 위한 그래프이다.5 is a graph for explaining weighting a reference turning speed and a limited reference turning speed.
도 6은 기준 선회속도 제한 진입조건 계산을 위한 맵을 설명하기 위한 도이다.6 is a diagram for explaining a map for calculating a reference turning speed limit entry condition.
도 7은 차량 조향시 선회속도량 오차의 변화를 보인 도이다.7 is a view showing a change in the turning speed error during vehicle steering.
도 8은 차속별 보상모멘트량의 가중치를 설명하기 위한 그래프이다.8 is a graph for explaining the weight of the compensation moment amount for each vehicle speed.
도 9는 주행노면별 비례상수값을 보정하기 위해 횡가속도와 노면과의 관계를 설명하기 위한 그래프이다. 9 is a graph for explaining the relationship between the lateral acceleration and the road surface to correct the proportional constant value for each road surface.
*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 제어시스템에 관한 것으로, 특히 차량의 선회주행시 운전자가 원하는 주행코스로 차량궤적을 유지시켜 차량의 안정성 및 조정성을 향상시키기 위한 차량의 안정성 제어시스템의 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle stability control system, and more particularly, to a control method of a vehicle stability control system for maintaining vehicle trajectory in a driving course desired by a driver when turning a vehicle to improve vehicle stability and maneuverability.
일반적으로, 차량의 안정성 제어시스템(Electronic Stability Program ; ESP)은 운전자의 운전 중 타이어의 접촉한계에 이르는 위험한 상황에서 적절한 바퀴를 제어함으로써 차량을 운전자가 원하는 방향으로 운동시키는 시스템이다.In general, an electronic stability program (ESP) of a vehicle 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 during a driver's driving.
이러한 차량의 안정성 제어시스템은 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 제동력 을 가하여 차랑의 바깥쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량의 조정성 상실을 방지하고, 언더스티어시에는 후륜 내측 바퀴에 제동력을 가하여 차량의 안쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량이 원하는 궤적에서 바깥쪽으로 밀려나는 것을 방지한다.The stability control system of the vehicle is based on oversteer, which is a spin-out phenomenon that occurs when the adhesion limit between the tire and the road reaches the rear wheel first, and when the tire and the road surface reach the adhesion limit first. Understeering, which is a drift phenomenon that occurs, performs different control so that the vehicle moves in the direction desired by the driver. That is, during oversteering, the braking force is applied to the front wheels outside to create a compensating moment acting outward of the vehicle, and the understeering prevents the loss of control of the vehicle. Creating a compensating moment prevents the vehicle from being pushed outwards on the desired trajectory.
이러한 보상 모멘트는 선회속도센서를 통해 얻어진 차량운동량(Actual Vehicle Motion) 제어기의 차량 모델에서 계산된 기준 선회속도량(안정기준값 ; Stability Criterion)보다 실제 차량운동량이 클 경우 적절한 차륜의 압력 제어에 의한 제동력에 의하여 발생된다. 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(rdesired)는 기본 물리법칙에 의거하여 다음과 같이 조향각(δteer)과 차속(Vx)으로부터 결정된다.
This compensation moment is the braking force of the appropriate wheel pressure control when the actual vehicle momentum is larger than the reference vehicle speed (stability criterion) calculated in the vehicle model of the actual vehicle motion controller obtained through the rotational speed sensor. Is generated by. 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 rdesired, is determined from the steering angle δteer and the vehicle speed Vx based on the basic physical law as follows.
차량의 오버스티어와 언더스티어는 상기한 식으로부터 산출되는 기준 선회속도량과 차량 센서로부터 측정된 실제 선회속도량사이의 차이인 선회속도량 오차로부터 결정되며, 이 선회속도량 오차로부터 보상모멘트를 만들 수 있도록 각 바퀴의 제동장치를 독립적으로 제어함으로써 차량의 안정성을 확보한다.The oversteer and understeer of the vehicle are determined from the turning speed error, which is the difference between the reference turning speed calculated from the above equation and the actual turning speed measured from the vehicle sensor, creating a compensation moment from the turning speed error. Independent control of the brakes on each wheel to ensure vehicle stability.
그러나, 이러한 제어방식은 차량 거동에 따라 보상모멘트 제어에 대한 필요성을 만을 다룰 뿐 원하지 않는 선회모멘트를 보상하는 필요한 보상모멘트의 양을 산출할 수 없어 그에 따른 적절한 오버스티어 제어 또는 언더스티어 제어를 수행할 없으므로 오버스티어 또는 언더스티어시, 차량이 정상상태로 복귀하는 데 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라, 각각의 제어가 지나친 경우에는 차량의 안정성 및 조정성에 나쁜 영향을 미치는 문제점이 있다.However, this control method only addresses the need for compensation moment control according to vehicle behavior and cannot calculate the amount of compensation moment necessary to compensate for the unwanted turning moment, so that appropriate oversteer or understeer control can be performed accordingly. Therefore, when oversteer or understeer, not only takes a long time for the vehicle to return to the normal state, but if each control is excessive, there is a problem that adversely affects the stability and adjustability of the vehicle.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 오버스티어 또는 언더스티어시, 원하지 않는 선회모멘트를 보상하는 데 필요한 보상모멘트량을 산출하고, 산출된 보상모멘트량에 상응하는 제동력과 구동력을 발생시킬 수 있는 차량의 안정성 제어시스템의 제어방법을 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to calculate the amount of compensation moment required to compensate for the unwanted turning moment during oversteer or understeer, and the braking force corresponding to the calculated amount of compensation moment The present invention provides a control method of a stability control system of a vehicle capable of generating a driving force.
본 발명의 다른 목적은 차속, 노면 등의 차량의 실제 주행조건에 맞게 필요한 보상모멘트를 정확히 산출할 수 있는 차량의 안정성 제어시스템의 제어방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a control method of a vehicle stability control system capable of accurately calculating a necessary compensation moment according to actual driving conditions of a vehicle such as a vehicle speed and a road surface.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 안정성 제어시스템의 제어방법은 선회속도센서를 통해 차량의 실제 선회속도량을 검출하고, 차량모델로부터 운전자가 원하는 기준 선회속도량을 산출하고, 상기 실제 선회속도량과 기준 선회속도량사이의 오차의 크기와 상기 오차의 기울기를 산출하고, 상기 산출된 오차의 크기가 언더스티어 또는 오버스티어의 임계값범위를 벗어난 경우, 각 언더스티어 또는 오버스티어에서의 상기 오차의 크기와, 상기 오차의 기울기와, 그리고, 상기 오차와 그 기울기에 따라 정해지는 비례상수값을 이용하여 아래의 식에 의하여 운전자가 원하지 않는 선회모멘트를 보상하는 데 필요한 보상모멘트량을 산출하 고, The control method of the vehicle stability control system according to the present invention for achieving the above object is to detect the actual turning speed of the vehicle through the turning speed sensor, calculate the reference turning speed desired by the driver from the vehicle model, Calculate the magnitude of the error between the actual revolution speed and the reference revolution speed and the slope of the error, and if the magnitude of the calculated error is outside the threshold range of the understeer or oversteer, at each understeer or oversteer Using the magnitude of the error, the slope of the error, and the proportional constant value determined according to the error and the slope, the amount of compensation moment required to compensate for the turning moment that the driver does not want by the following equation Calculate,
(여기서, Q는 보상모멘트량이고, Δyaw는 실제 선회속도량과 기준 선회속도량사이의 오차값이고, ΔyawSlope는 상기 오차값의 기울기이고, Kp, Kd는 비례상수값이다.)(Where Q is the compensation moment amount, Δyaw is the error value between the actual revolution speed amount and the reference revolution speed amount, ΔyawSlope is the slope of the error value, and Kp and Kd are proportional constant values.)
상기 산출된 보상 모멘트량에 기초하여 언더스티어 또는 오버스티어 제어를 수행함으로써 오버스티어 또는 언더스티어시, 차량의 안정성 및 조정성을 잃게 하지 않으면서도 빠른 시간내에 차량을 정상상태로 복귀시킬 수 있는 효과가 있다.By performing understeer or oversteer control based on the calculated amount of compensation moment, an effect of returning the vehicle to a normal state in a fast time without losing the stability and adjustability of the vehicle during oversteer or understeer is obtained. have.
차속별로 필요한 보상모멘트량이 차별되도록 차속별로 미리 설정된 가중치를 고려하여 상기 산출된 보상 모멘트량을 보정하거나, 주행노면별로 적용되는 보상모멘트량이 차별되도록 주행노면별로 상기 비례상수값을 보정함으로써 차량 거동, 노면조건, 그리고, 차속조건 등의 차량의 실제 주행조건에 맞게 필요한 보상모멘트량을 정확히 산출할 수 있어 오버스티어 또는 언더스티어시, 차량의 안정성 및 조정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Vehicle behavior, road surface by correcting the calculated compensation moment amount in consideration of the weight set in advance for each vehicle speed so as to discriminate the required amount of compensation moment for each vehicle speed, or by correcting the proportional constant value for each road surface so as to discriminate the compensation moment amount applied for each road surface. Conditions and the amount of compensation moment necessary for the actual driving conditions of the vehicle, such as the vehicle speed conditions can be accurately calculated, there is an effect that can improve the stability and controllability of the vehicle during oversteering or understeering.
본 발명의 차량의 안정성 제어시스템은 ABS용 차속센서 이외에 운전자의 조향의지를 판단하기 위해서 조향각센서가 필요하며 차량의 실제 운동상태를 알기 위하여 선회속도 및 횡가속도센서가 장착된다. 또한 운전자의 제동의지를 판단하기 위해서 브레이크 압력센서를 필요로 한다.In addition to the ABS vehicle speed sensor, the stability control system of the present invention requires a steering angle sensor to determine the driver's steering intention and is equipped with a turning speed and a lateral acceleration sensor to know the actual motion state of the vehicle. In addition, the brake pressure sensor is required to determine the driver's willingness to brake.
본 발명의 차량의 안정성 제어시스템에서는 각 센서들을 통해 얻어진 차량운 동량 (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 vehicle stability control system according to the present invention, a stability criterion value is determined 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. If the actual amount of vehicle movement is large, the stability of the vehicle is secured by controlling the appropriate wheels.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명에 따른 차량 안정성 시스템의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 안정성 제어시스템은 측정부(101), 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 the present invention. As shown in FIG. 1, the vehicle stability control system according to the present invention includes a
측정부(101)는 차량의 안정성 제어를 위한 차속센서, 선회속도센서, 조향각센서, 횡가속도센서, 마스터 실린더에 마련된 압력센서 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 운전자가 원하는 차량의 선회속도로서의 안정기준 값(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. 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 시스템의 제어방법에 대한 제어흐름도이다.3 is a control flowchart of a control method of a vehicle stability system according to an exemplary embodiment of the present invention.
단계(100)에서는 선회속도센서를 통해 차량의 실제 선회속도량을 검출한다(100). 이때, 차속센서, 조향각센서, 선회속도센서, 횡가속도센서, 마스터실린더에 마련된 압력센서로부터 각각 차속, 조향각과 조향각속도, 실제 선회속도, 횡가속도, 마스터실린더의 압력을 검출한다.In
그리고, 단계(110)에서는 단계(100)에서 검출된 차속과 조향각을 이용하여 기준 선회속도(rdesired)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.In
즉, 조향각 (δsw)에 대한 선회속도(rno)는 다음의 식 [1]과 같이, 차속 (Vx)의 함수로 결정할 수 있다.That is, the turning speed rno with respect to the steering angle δsw can be determined as a function of the vehicle speed Vx, as shown in the following equation [1].
식 [1] Formula [1]
여기서, Vch는 고유 속도특성계수이다. Where Vch is the intrinsic velocity characteristic coefficient.
기준 선회속도(rdesired)는 식 [1]에 의해 결정된 선회속도(rno)로부터 다음의 식[2]와 같이 차속(Vx)과 식 [1]의 선회속도(rno)로 결정된 필터로부터 결정된다(110).The reference revolution speed (rdesired) is determined from the revolution speed (rno) determined by the equation [1] from the filter determined by the vehicle speed (Vx) and the revolution speed (rno) of the equation [1] as shown in the following equation [2] ( 110).
식 [2] Formula [2]
여기서, L은 로우패스필터이다.Where L is a low pass filter.
그러나, 노면마찰계수가 적은 노면의 경우, 식 [2]에 의해 산출된 기준 선회속도(rdesired)값을 이용하여 제어하면 차량의 주행방향은 운전자가 원하는 방향으로 이동되지만 차체 미끄럼각이 커지게 되어 안정성을 잃게 되기 때문에 차량이 불안정상태로 제어된다. 따라서 이와 같은 경우에는 기준 선회속도(rdesired)을 제한함으로써 차량안정성과 원하는 방향으로의 조정성을 동시에 확보할 수 있게 된다.However, in the case of road surface with small road friction coefficient, if the vehicle is controlled by using the reference rdesired value calculated by Equation [2], the driving direction of the vehicle is moved in the direction desired by the driver, but the body slip angle is increased. The vehicle is controlled in an unstable state because of the loss of stability. Therefore, in such a case, by limiting the reference revolution speed (rdesired) it is possible to ensure the stability of the vehicle and the adjustment in the desired direction at the same time.
제한된 기준 선회속도(rlimited)를 산출하기 위해 먼저 단계(100)에서 검출된 차속과 횡가속도의 최대값을 이용하여 제한된 기준 선회속도의 최대값(rlimited,max)를 산출한다. 이 제한된 기준 선회속도의 최대값(rlimited,max)는 기본적인 차량운동의 동역학적 제한조건에서 결정될 수 있다. 여기서 차체 횡가속도(ay) 값은 노면마찰계수(μ), 차속(V) 등으로부터 결정된다.
In order to calculate the limited reference turning speed (rlimited), the maximum value of the limited reference turning speed (rlimited, max) is first calculated using the maximum values of the vehicle speed and the lateral acceleration detected in
식 [3] Formula [3]
이 식(5)의 동역학적인 제한조건에서 결정된 제한된 선회속도의 최대값(rlimited,max)은 차량의 운동조건/과 노면조건이 다양하기 때문에 실제적인 차량 제어에는 기본적인 아이디어만을 제공한다. 따라서 제한된 기준 선회속도(rlimited)는 도 4와 같이 운전자의 제동의지인 마스터실린더의 압력(Pmaster)과 노면조건에 해당하는 노면마찰계수(μ)에 의하여 결정되는 상수(K)로 식 [3]에서 결정되는 제한된 기준 선회속도의 최대값(rlimited,max)를 식 [4]와 같이 조절하여 산출한다(120). 이때, 노면마찰계수는 횡가속도센서로부터 검출된 횡가속도에 의해 결정된다.The maximum value of the limited turning speed (rlimited, 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. Therefore, the limited reference turning speed (rlimited) is a constant (K) determined by the pressure (Pmaster) of the master cylinder which is the driver's braking will and the road friction coefficient (μ) corresponding to the road surface condition as shown in FIG. The maximum value (rlimited, max) of the limited reference turning speed determined in Eq. At this time, the road friction coefficient is determined by the lateral acceleration detected from the lateral acceleration sensor.
식 [4] Formula [4]
여기서, Pmaster는 마스터실린더의 압력이다.Where Pmaster is the pressure of the master cylinder.
제한된 기준 선회속도(rlimited)를 산출하는 데 사용되는 상수(K=f(μ,pmaster)는 0.5 ~ 2.0 의 범위를 가지며, 상수가 1 이하에서는 현재 노면의 한계범위보다 적은 범위로 선회속도를 제한함으로써 차량운동을 조정성보다는 안정성을 중심으로 제어하게 되며, 1보다 큰 경우에는 노면 한계범위보다 큰 범위로 선회속도를 제한함으로써 차량운동을 안정성보다는 조정성을 중심으로 제어하게 된다. The constant (K = f (μ, pmaster) used to calculate the limited reference rspeed is in the range of 0.5 to 2.0, and when the constant is 1 or less, the turning speed is limited to less than the limit of the current road surface. By controlling the vehicle movement in terms of stability rather than adjustability, if it is greater than 1, the vehicle movement is controlled based on the adjustability rather than stability by limiting the turning speed to a range larger than the road surface limit range.
이와 같은 제한된 선회속도의 적용은 운전조건과 노면조건에 따라 차별적으로 적용하여야 한다. 따라서, 차량 안정성 제어의 최종 기준 선회속도(rdesired,control)는 식 (7)과 같은 함수로 산출한다(130).Such limited turning speeds should be applied differently depending on driving and road conditions. Therefore, the final reference turning speed (rdesired, control) of the vehicle stability control is calculated as a function as shown in equation (7) (130).
식 [5] Formula [5]
여기서 사용되는 선택을 위한 가중치로서의 비선형 함수의 계수(k_mu)는 도 5와 같이 차량 모델에서 산출된 횡가속도에서 횡가속도센서로부터 검출된 횡가속도를 뺀 값(차량의 옆으로 미끄러지는 정도)에 의해 결정된다. 즉, 차량의 차량 모델에서 산출된 횡가속도에서 횡가속도센서로부터 검출된 횡가속도를 뺀 값이 적을수록 상대적으로 고 마찰노면이므로 도 5의 그래프에 의해 k_mu=1이 되어 기준 선회속도(rdesired)가 최종 기준선회속도(rdesired,control)로 결정되고, 차량의 차량 모델에서 산출된 횡가속도에서 횡가속도센서로부터 검출된 횡가속도를 뺀 값이 클수록 상대적으로 저 마찰노면이므로 도 5의 그래프에 의해 k_mu=0이 되어 제한된 기준선회속도(rlimited)가 최종 기준선회속도(rdesired,control)로 결정된다.The coefficient of the nonlinear function (k_mu) as a weight for selection used herein is calculated by subtracting the lateral acceleration detected from the lateral acceleration sensor (the degree of sliding to the side of the vehicle) as shown in FIG. Is determined. That is, since the smaller the value obtained by subtracting the lateral acceleration detected from the lateral acceleration sensor from the lateral acceleration calculated by the vehicle model of the vehicle, the relatively high friction road surface, k_mu = 1 according to the graph of FIG. 5 so that the reference turning speed is rdesired. It is determined by the final reference turning speed (rdesired, control), and the larger the value obtained by subtracting the lateral acceleration detected from the lateral acceleration sensor from the lateral acceleration calculated in the vehicle model of the vehicle, is relatively low friction road surface, so k_mu = When it becomes 0, the limited reference revolution speed (rlimited) is determined as the final reference revolution speed (rdesired, control).
상기한 식 [5]는 최종 기준 선회속도(rdesired,control)의 크기만을 결정하며, 그 부호는 차량모델에서 산출된 기준 선회속도에 따라 결정한다.Equation [5] determines only the magnitude of the final reference revolution speed (rdesired, control), and the sign is determined according to the reference revolution speed calculated from the vehicle model.
이러한 차량 모델에서 산출된 횡가속도에서 측정된 횡가속도를 뺀 값은 운전자의 조향의지인 조향각속도와 노면조건에 해당하는 측정된 횡가속도에 의하여 도 6의 삼차원 그래프와 같이 결정된다. 즉, 횡가속도가 큰 고마찰 노면에서는 조향각 속도의 크기에 대소에 따라 d1(선회속도 제한 진입조건)을 크게 결정함으로써 최종 기준선회속도를 기준 선회속도로 결정한다. 한편, 횡가속도가 적은 저 마찰노면에서는 조향각속도가 빠르면 d1을 적게 결정하여 최종 기준선회속도를 제한된 기준 선회속도로 결정함으로써 차량의 조정성 뿐만 아니라, 안정성을 중심으로 제어하고, 느린 조향입력에서는 최종 기준선회속도를 기준 선회속도로 결정함으로써 운전자의 의지를 제한하지 않음으로써 조정성을 보장한다.The value obtained by subtracting the measured lateral acceleration from the lateral acceleration calculated in the vehicle model is determined as shown in the three-dimensional graph of FIG. 6 by the steering angular velocity which is the steering intention of the driver and the measured lateral acceleration corresponding to the road surface condition. That is, on high friction roads with large lateral acceleration, the final reference turning speed is determined as the reference turning speed by largely determining d1 (orbital speed limit entry condition) according to the magnitude of the steering angle speed. On the other hand, in low friction roads with low lateral acceleration, d1 is determined when the steering angle speed is fast, and the final reference turning speed is determined as the limited reference turning speed. Determining the reference turning speed as the reference turning speed ensures adjustment by not limiting the driver's will.
한편, 차량의 후륜에서 먼저 타이어와 노면 사이의 접착한계에 도달하여 나타나는 스핀 아웃(Spin-Out) 현상인 오버스티어와, 전륜에서 먼저 타이어와 노면의 접착한계에 도달하여 나타나는 드리프트(Drift) 현상인 언더스티어는 단계 100에서 선회속도센서로부터 측정된 선회속도(rmeasurement)과, 식 [5]에 의해 산출된 최종 기준 선회속도(rdesired,control)의 차이인 선회속도량 오차(delta_yaw)로부터 결정되므로, 선회속도량 오차(delta_yaw)를 산출한다(140).On the other hand, the oversteer, which is a spin-out phenomenon that occurs when the rear wheel of the vehicle first reaches the adhesion limit between the tire and the road surface, and the drift that occurs when the front wheel first reaches the adhesion limit between the tire and the road surface. Since the understeer is determined from the revolution speed measured from the revolution speed sensor in
그리고, 단계 140에서 산출된 선회속도량 오차(delta_yaw)과 언더스티어 또는 오버스티어의 임계값과 비교한다(150).The rotation speed error delta_yaw calculated in
단계 150에서의 비교결과, 선회속도량 오차(delta_yaw)가 언더스티어 임계값(under_threshold)보다 적으면, 언더스티어로 판단하고(160), 오버스티어 임계값(over_threshold)보다 크면, 오버스티어로 판단한다(190).
As a result of the comparison in
식 [6] Formula [6]
언더스티어시에는 반대로 후륜의 구동력과 제동력을 제어하여 보상모멘트로 외향모멘트를 발생시켜 언더스티어 제어를 수행하고(180), 오버스티어시에는 전륜의 구동력과 제동력을 제어하여 보상모멘트로 내향모멘트를 발생시켜 오버스티어 제어를 수행한다(210). 이로 인해, 실제 선회속도가 최종 기준선회속도를 추종하도록 하여 차량이 원하는 궤적을 안정적으로 운동하게 한다.In case of understeering, on the contrary, the driving force and braking force of the rear wheel are controlled to generate an outward moment with the compensation moment to perform the understeer control (180). In
이때, 단계 170과 단계 200에서는 언더스티어 또는 오버스티어시의 각각의 보상모멘트를 산출하는 데, 차량의 위급 상태에서의 보상 모멘트(Q)는 식 [6]에서 계산된 선회속도량 오차(ΔYaw)와 그 기울기(ΔYawSlope)로부터 식 [7])을 통해 산출된다(170, 200).In this case, in
식 [7] Formula [7]
(여기서, Kp, Kd는 선회속도량의 오차와 그 기울기에 따라 미리 설정된 비례상수이다)(Kp and Kd are preset proportional constants according to the error of the turning speed and its slope)
도 7은 조향시 발생하는 차량 선회량 오차를 설명하기 위한 도로서, 이때의 보상 모멘트는 차량 선회량의 크기와 그 기울기에 따라 각각 영역에서 Kp, Kd를 구 분하여 계산한다.FIG. 7 is a diagram for explaining a vehicle turning amount error generated during steering, and a compensation moment at this time is calculated by dividing Kp and Kd in regions according to the magnitude and slope of the vehicle turning amount.
도 7의 언더스티어 또는 오버스티어 제어유보영역(일예로, (3), (6))과 같이, 단계 150에서의 비교결과, 선회속도량의 오차가 under_Threshold보다는 크고, over_Threshold보다는 적은 경우에는 선회속도량의 오차의 기울기에 따라 식 [7]의 Kp, Kd를 각각 설정하여 보상 모멘트량을 산출하고(220), 산출된 보상 모멘트량에 따라 오버스티어를 예측 제어한다(230).As shown in the understeer or oversteer control reserved area of FIG. 7 (for example, (3) and (6)), when the error of the turning speed is larger than the under_Threshold and less than the over_Threshold, the turning speed is obtained. The compensation moment amount is calculated by setting Kp and Kd in Equation [7] according to the slope of the error of the amount (220), and the oversteer is predicted and controlled according to the calculated compensation moment amount (230).
한편, 도 7의 언더스티어 또는 오버스티어 제어영역(일예로, (1), (2), (4), (5))과 같이, 단계 150에서의 비교결과, 선회속도량의 오차가 under_Threshold보다 적은 경우에는 언더스티어시의 원하지 않는 선회모멘트를 보상하는데 필요한 보상모멘트량을 산출한 후 산출된 보상모멘트량에 따라 알맞은 제동력과 구동력을 제어하여 언더스티어 제어를 수행하고, 선회속도량의 오차가 over_Threshold보다 큰 경우에는 오버스티어시의 원하지 않는 선회모멘트를 보상하는 데 필요한 보상모멘트량을 산출한 후 산출된 보상모멘트량을 따라 알맞은 제동력과 구동력을 제어하여 오버스티어 제어를 수행한다.On the other hand, as in the understeer or oversteer control region of FIG. 7 (for example, (1), (2), (4), and (5)), as a result of the comparison in
즉, (1), (2) 영역은 차량에 언더스티어 현상이 발생하는 영역으로, 각각의 영역(1), (2)에서 식(9)의 Kp, Kd를 각각 설정하여 보상 모멘트량을 계산하고 언더스티어 제어를 한다.That is, the areas (1) and (2) are areas in which the understeer phenomenon occurs in the vehicle, and the compensation moment amount is calculated by setting Kp and Kd of the formula (9) in each of the areas (1) and (2). And understeer control.
(4), (5) 영역은 차량이 오버스티어 현상이 발생하는 영역으로, 각각의 영역(4), (5)에서 식(9)의 Kp, Kd를 각각 설정하여 보상 모멘트량을 계산하고, 오버스티어 제어를 한다.
Areas (4) and (5) are areas in which the vehicle is oversteered, and in each of
한편, 차량의 위급 상태에서는 차량의 주행 속도에 따라 그 발생 정도와 필요한 보상 모멘트의 크기는 차이가 나게 된다. 따라서, 주행 속도에 따라, 식 [7]에서 결정된 보상 모멘트에 가중치를 변경하여 보상모멘트량을 결정하게 된다.On the other hand, in the emergency state of the vehicle, the degree of occurrence and the magnitude of the necessary compensation moment are different according to the traveling speed of the vehicle. Therefore, the compensation moment amount is determined by changing the weight to the compensation moment determined in Equation [7] according to the traveling speed.
도 8은 주행속도에 따른 가중치 맵(Map)으로 일반적인 주행속도인 중속(70~90 kph) 이외에 저속 (v1~v2), 중 고속 (v3~v4), 고속 (160kph)이상 등의 영역으로 속도 영역을 구분하고, 이 영역에 따라 가중치 ( P1, P2, P3, P4)를 설정한다.8 is a weighted map according to the driving speed. In addition to the medium speed (70 to 90 kph), which is a general driving speed, the speed is in a range such as low speed (v1 to v2), medium high speed (v3 to v4), high speed (160 kph) or more. The areas are divided and weights P1, P2, P3, and P4 are set according to the areas.
또한, 동일 선회 속도량 오차와 오차 기울기에 따라 결정되는 식 [7]의 보상모멘트는 노면에 따라 그 제어량이 차별적으로 적용되어야 한다. 이를 반영하기 위하여 노면에 따라 식 [7]의 Kp, Kd를 각각 설정하여 보상 모멘트량을 계산한다.In addition, the compensation moment of Equation [7], which is determined according to the same turning speed error and the slope of error, should be applied differently according to the road surface. To reflect this, the compensation moment amount is calculated by setting Kp and Kd in Equation [7] according to the road surface.
도 9는 횡가속도 크기에 따라 설정된 노면 판단 영역이다. 횡가속도의 크기 영역에 따라 노면을 3 가지로 판단하고 이 영역에 따라 Kp, Kd을 독립적으로 설정하되, 중간 영역은 각 영역의 중간값을 사용한다.9 is a road determination region set according to the magnitude of the lateral acceleration. According to the area of lateral acceleration, three road surfaces are determined and Kp and Kd are set independently according to this area, but the middle area uses the median value of each area.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 원하지 않는 선회모멘트를 보상하는 데 필요한 보상모멘트량을 산출할 수 있어 오버스티어 또는 언더스티어시, 차량의 안정성 및 조정성을 잃게 하지 않으면서도 빠른 시간내에 차량을 정상상태로 복귀시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention can calculate the amount of compensation moment required to compensate for the unwanted turning moment, so that the vehicle can be quickly recovered without losing the stability and control of the vehicle during oversteer or understeer. It has the effect of returning to the normal state.
또한, 본 발명은 차량 거동, 노면조건, 그리고, 차속조건 등의 차량의 실제 주행조건에 맞게 필요한 보상모멘트량을 정확히 산출할 수 있어 오버스티어 또는 언더스티어시, 차량의 안정성 및 조정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can accurately calculate the amount of compensation moment required according to the actual driving conditions of the vehicle, such as vehicle behavior, road conditions, and vehicle speed conditions to improve the stability and controllability of the vehicle during oversteer or understeer. It can be effective.
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