KR100998231B1 - 선회 차량의 자세 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 선회하는 차량의 자세를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 횡가속도 신호 및 횡가속도 미분 신호를 이용하여 차량이 선회하는 구간을 선회 진입구간, 선회 진행구간, 그리고, 선회 출구구간으로 나누어 인식하고, 댐퍼의 감쇄력 제어를 통해, 각 구간별로 선회되는 차량의 자세를 제어하여, 각 구간에서의 차량 선회능력을 향상시킨 선회 차량의 자세 제어방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명은 댐퍼의 감쇄력를 조절을 통해 선회하는 차량의 자세를 제어하는 방법을 개시하되, 이 방법은, 주행중인 차량의 횡가속도 신호를 연속적으로 수신하고; 수신된 상기 횡가속도 신호를 미분하여 횡가속도 미분신호를 얻고; 상기 횡가속도 신호 및 횡가속도 미분신호의 변화추이에 따라, 차량의 선회 구간을 선회 진입구간, 선회 진행구간, 그리고, 선회 출구구간으로 인식하고; 인식되는 각 구간 별로 댐퍼의 감쇄력을 달리하여, 선회되는 차량의 자세를 각 구간별로 제어하는 것을 포함한다.

오버스티어, 언더스티어, 댐퍼, 감쇄력, 선회, 진입구간, 진행구간, 출구구간

Description

선회 차량의 자세 제어방법{ATTITUDE CONTROLLING METHOD OF VEHICLE ON TURNING A CORNER}

도 1은 선회 차량의 롤링 제어에 이용되는 종래의 제어 시스템을 개략적으로 도시한 블록구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 선회 차량의 자세를 제어하는 제어 시스템을 개략적으로 도시한 블록구성도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 선회 차량의 자세를 제어하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트.

도 4는 도 3의 방법에 따라 구간별로 다른 스티어(steer) 특성을 갖고 선회하는 차량을 개략적으로 도시한 모식도.

도 5는 본 발명에 따른 선회 차량의 제어방법과 기존 선회 차량의 제어방법을 비교하여 설명하기 위한 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10: 횡가속도 센서 20: 제어기

32: 전륜 측 댐퍼 34: 후륜 측 댐퍼

I: 선회 진입구간 C: 선회 진행구간

O: 선회 출구구간

본 발명은, 선회하는 차량의 자세를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 차량이 선회하는 구간을 선회 진입구간, 선회 진행구간, 그리고, 선회 출구구간으로 나누어 인식하고, 댐퍼의 감쇄력 제어를 통해, 각 구간별로 선회되는 차량의 자세를 제어하여, 차량의 선회능력을 향상시키는 선회 차량의 자세 제어방법에 관한 것이다.

차량이 코너를 선회할 때, 차량의 중심점에 관성력이 발생하며, 이 관성력은 차량의 롤링(rolling)을 야기하는 원인이 된다. 이러한 차량의 롤링을 제어하기 위한 많은 기술이 연구되어 왔으며, 그 일예에 따른 제어시스템이 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 제어시스템에 있어서, 제어기(6)는 차속 센서(2) 및 조향각 센서(4)로부터 차속신호 및 조향각(조향각 변화율) 신호를 수신하고, 이를 기초로 운전자의 조향의지를 판단한다. 선회 상황, 즉 차량의 롤링 제어가 수행되어야 하는 상황으로 판단되면, 제어기(6)는 전륜 및 후륜 측 댐퍼(8a, 8b)에 대한 감쇄력 제어를 개별적으로 수행하여 선회하는 차량의 롤링을 제어한다. 즉, 상기한 종래의 제어시스템은 조향각 센서(4)와 차속 센서(2)에서 측정된 조향각 및 차속을 계산하여 차량의 횡가속도를 산출하고, 그 산출된 횡가속도를 이용하여 차량 선회시의 롤링을 예측하고, 이를 근거로, 차량 현가장치에 마련된 댐퍼의 감쇄력을 제어함으로 써 차량의 롤링을 제어한다.

그러나, 위와 같은 종래의 기술은 차량의 선회 여부만을 판단하여 그 판단 결과에 따라 댐퍼의 감쇄력을 일회, 일정하게 제어하여 차량의 롤링을 제어한다는 점에서, 차량의 일정한 과도 특성 제어만이 가능하다는 한계를 갖고 있다. 즉, 종래의 기술은 차량이 선회를 시작하는 시점으로부터 선회를 끝내는 시점까지 일정한 감쇄력으로써 차량의 롤링을 제어하므로 선회 시작시 요구되는 조종성과 선회 마감시 요구되는 안정성을 동시에 만족시키는 것이 불가능하였다(도 5 참조).

또한, 종래의 기술은, 조향각 센서 및 차속 센서에서 측정된 신호를 이용하여 차량의 선회 여부를 판단하므로, 타이어와 노면 사이의 마찰 특성 또는 차량의 종류 등 여러가지 변수들을 충분히 반영하지 못하여, 부정확한 롤링 제어를 야기하는 하나의 원인이 되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 횡가속도 신호 및 횡가속도 미분 신호를 이용하여 차량이 선회하는 구간을 선회 진입구간, 선회 진행구간, 그리고, 선회 출구구간으로 나누어 인식하고, 댐퍼의 감쇄력 제어를 통해, 각 구간별로 선회되는 차량의 자세를 제어하여, 각 구간에서의 차량 선회능력을 향상시킨 선회 차량의 자세 제어방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 댐퍼의 감쇄력 조절을 통해 선회하는 차량의 자세를 제어하는 선회 차량의 자세 제어방법을 개시한다. 상기 제어방법 은, 주행중인 차량의 횡가속도 신호를 연속적으로 수신하고; 수신된 상기 횡가속도 신호를 미분하여 횡가속도 미분신호를 얻고; 상기 횡가속도 신호 및 횡가속도 미분신호의 변화추이에 따라, 차량의 선회 구간을 선회 진입구간, 선회 진행구간, 그리고, 선회 출구구간으로 나누어 인식하고; 인식되는 각 구간 별로 댐퍼의 감쇄력을 달리하여, 선회되는 차량의 자세를 각 구간별로 제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 각 구간에서, 상기 차량의 자세 제어는 전, 후륜 댐퍼의 감쇄력을 배분함으로써 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 선회 진입구간에서는 전륜 측으로의 감쇄력 배분율을 후륜 측에 비해 작게 하여 선회하는 차량의 자세를 오버스티어(over steer)화하고, 상기 선회 출구구간에서는 전륜 측으로의 감쇄력 배분율을 후륜 측에 비해 크게 하여 차량의 자세를 언더스티어(under steer)화 하는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 상기 선회 진행구간에서의 전, 후륜 감쇄력 배분율은 선회 진입구간과 선회 출구구간 사이의 값으로 결정된다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 5는 각각 본 발명의 실시예에 따라 선회하는 차량의 자세를 제어하는 시스템 및 방법을 설명하기 위한 도면들이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 시스템(1)은, 주행중인 차량의 횡가속도를 측정하기 위한 횡가속도 센서(G 센서; 10)와, 상기 횡가속도 센서(10) 로부터 차량의 횡가속도 신호를 수신하고 그 수신된 횡가속도 신호 등을 이용하여 전, 후륜 측의 댐퍼(32, 34) 및 선회하는 차량의 자세를 제어하는 제어기(20)를 포함한다.

본 실시예의 제어기(20)가 현가시스템에 탑재되어 횡가속도 센서(10)의 신호를 수신하여 선회 차량의 자세를 제어하는 것이지만, 이는 하나의 실시예이며, 상기 제어기(20)가 횡가속도 센서(10) 외에 차량에 설치된 각종 센서들, 즉, 차속 센서, 조향각 센서, 요레이트 센서 또는 기타 G 센서들로부터 차량의 여러 상태정보를 제공받아 그 상태정보에 따라 차량의 전반적인 제어(예컨대, 제동, 조향 제어 등)를 수행하는 것 또한 본 발명의 범위 내에 있다.

본 실시예에서, 상기 제어기(20)는 수신부(24)에서 횡가속도 신호를 수신 받아 연산부(22)에서 그 수신된 횡가속도 신호를 미분하여 횡가속도 미분 신호를 얻는다. 또한, 상기 제어기(20)는 횡가속도 신호 및 횡가속도 미분 신호를 이용하여 차량의 선회 여부를 판단하고, 차량 선회시에는 그 차량의 선회 구간을 선회 진입구간(I), 선회 진행구간(C), 그리고, 선회 출구구간(O)으로 나누어 인식하고(도 4 및 도 5 참조), 그 각각의 구간에서 차량의 전, 후륜 측에 설치된 댐퍼(32, 34)들의 감쇄력을 제어하는 기능을 수행한다.

도 2 내지 도 5를 참조로 하여, 본 실시예에 따른 선회 차량의 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

제어기(20)는 차량의 주행이 이루어지는 동안 횡가속도 센서로(10)부터 차량의 횡가속도 신호를 연속적으로 수신하는 과정(S11)을 수행한다. 이와 함께, 상기 제어기(20)는 수신 받은 횡가속도 신호를 미분하여 횡가속도 미분 신호를 얻는 과정(S12)을 수행한다. 이에 연속하여, 상기 제어기(20)는 도 5로부터 알 수 있는 횡가속도 신호와 횡가속도 미분 신호를 기초로 하여 차량이 선회 진입구간(I) 내에 있는지를 판단하는 과정(S13)을 수행한다.

본 실시예에서, 상기 선회 진입구간(I)은 대략 횡가속도 신호의 증가가 이루어지는 시점으로부터 횡가속도 미분 신호가 횡가속도 미분 함수 곡선의 최저점에 있는 시점의 사이로 대략 정해진다. 선회 진입구간(I)에서, 본 실시예의 제어기(20)는, 전륜 및 후륜 측 댐퍼(32, 34)의 감쇄력을 배분하여 제어하는 과정(S14)을 수행하되, 이 과정에서는 후륜 측 댐퍼보다 전륜 측 댐퍼의 감쇄력을 작게 하여, 선회 진입 중인 차량을 미세하게 오버스티어(over steer)화 하며, 이를 통해, 선회 진입하는 차량의 조종성을 확보한다.

그 후, 제어기(20)는 차량이 선회 진행구간(C) 내에 있는지를 판단하는 과정(S15)을 수행한다. 이 때, 제어기(20) 내의 메모리부(26)에는 전술한 횡가속도 미분신호의 최저점과 횡가속도 미분신호의 증가 기울기가 대략 0이 되는 지점 사이의 구간이 차량의 선회 진행구간(C)으로 미리 기억되어 있다.

선회 진행구간(C)에서, 제어기(20)는 선회 진입구간(I)에 비해 큰 감쇄력으로 전륜 측 댐퍼(32)를 제어하고 선회 진입구간(I)에 비해 작은 감쇄력으로 후륜 측 댐퍼(34)를 제어하는 과정(S16)을 수행한다. 이와 같은 과정에서, 전륜 측 댐퍼(32)의 감쇄력 제어량은 후륜 측 댐퍼의 감쇄력 제어량보다 크도록 결정되며, 이에 따라, 차량은 선회 진행구간(C) 내에서 언더스티어 경향을 갖도록 유도된다. 상기 선회 진행구간(C)은 전술한 선회 진입구간(I)과 후술되는 선회 출구구간(O) 사이의 완충구간으로써 차량의 급격한 자세 변화를 막아 차량 선회운전의 안전성을 확보토록 해준다.

제어기(20)가 선회 진행구간을 판단하는 과정(S15)에서, 선회 진입한 것으로 판단되었던 차량이 더 이상 선회를 진행하지 않는 경우가 있다. 이 경우, 제어기(20)는 운전자가 차량을 소정의 반경으로 선회시키려는 의지가 없다는 것으로 판단하여 차량 선회에 요구되는 감쇄력 제어를 중단하고 제어과정을 윗 과정으로 피드백한다.

제어기(20)의 판단(미도시됨) 하에, 차량은 선회 출구구간(O)으로 들어간다. 선회 출구구간(O)에서는 차량의 안정성이 확보될 수 있도록, 차량의 자세를 선행 진행구간(C)에 비해 보다 더 언더스티어(under steer)화하는 과정(S17)이 수행된다. 이를 위해, 전륜 댐퍼(32)의 감쇄력은 선회 진행구간(C)에서보다 큰 값으로 제어되고, 후륜 댐퍼(34)의 감쇄력은 선회 진행구간(C)에서보다 작은 값으로 제어된다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 선회 차량 제어방법은 선회 진입구간(I), 선회 진행구간(C), 그리고 선회 출구구간(O) 각각에서 전, 후륜 댐퍼(32, 34)의 감쇄력을 배분하여 차량의 자세를 제어한다. 특히, 선회 진입구간(I)에서는 전륜 측으로의 감쇄력 배분율이 후륜 측에 비해 작도록 제어되며, 이는 선회 진입구간(I)에서 차량을 오버스티어(over steer)화 하여 차량의 조종성을 확보할 수 있게 한다.

그리고, 선회 출구구간(O)에서는 전륜 측의 감쇄력 배분율이 후륜 측에 비해 커지도록 제어되며, 이는 선회 출구구간(O)에서 차량을 언더스티어(under steer)화하여 차량의 안정성을 확보해준다.

또한, 상기 선회 진행구간(C)에서의 감쇄력 배분율은 전륜 측 및 후륜 측 모두에서 선회 진입구간(I)과 상기 출구구간(O)의 감쇄력 배분율 사이의 값으로 결정되며, 이는 선회하는 차량의 급격한 자세 변화를 막아주는데 기여한다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 차량 선회시에 그 차량이 선회되는 각 구간별로 댐퍼의 감쇄력 제어량을 달리하여 그 구간들 각각의 특성에 맞게 차량의 자세를 제어할 수 있는 효과가 있다.

보다 구체적으로, 본 발명은 차량의 선회 진입구간에서는 차량을 오버스티어(over steer)화하여 차량 조종성을 확보하고 차량의 선회 출구구간에서는 차량을 언더스티어(under steer)화하여 차량 안정성을 확보할 수 있다.

게다가, 본 발명은, 선회 진입구간, 선회 진행구간, 그리고, 선행 출구구간 각각에서 전, 후륜 감쇄력 배분을 통해 차량의 자세를 제어하되, 선회 진행구간의 감쇄력 배분율을 선회 입구구간과 선회 출구구간의 감쇄력 배분율 사이의 값으로 정함으로써 차량의 안전한 선회를 가능하게 한다.

Claims (4)

1. 댐퍼의 감쇄력를 조절을 통해 선회하는 차량의 자세를 제어하는 방법에 있어서,

   주행중인 차량의 횡가속도 신호를 연속적으로 수신하고;

   수신된 상기 횡가속도 신호를 미분하여 횡가속도 미분신호를 얻고;

   상기 횡가속도 신호 및 횡가속도 미분신호의 변화추이에 따라, 차량의 선회 구간을 선회 진입구간, 선회 진행구간, 그리고, 선회 출구구간으로 인식하고;

   인식되는 각 구간 별로 댐퍼의 감쇄력을 달리하여, 선회되는 차량의 자세를 각 구간별로 제어하는 것을;

   포함하는 것을 특징으로 하는 선회 차량의 자세 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 각 구간에서, 상기 차량의 자세 제어는 전, 후륜 댐퍼의 감쇄력을 배분함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 선회 차량의 자세 제어방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

   상기 선회 진입구간에서는 전륜 측으로의 감쇄력 배분율을 후륜 측에 비해 작게 하여 차량의 자세를 오버스티어(over steer)화하고, 상기 선회 출구구간에서는 전륜 측으로의 감쇄력 배분율을 후륜 측에 비해 크게 하여 차량의 자세를 언더 스티어(under steer)화 하는 것을 특징으로 하는 선회 차량의 자세 제어방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 선회 진행구간에서의 전, 후륜 감쇄력 배분율은 선회 진입구간과 선회 출구구간 사이의 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 선회 차량의 자세 제어방법.

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