KR101003713B1 - 차량 안정성 제어시스템의 테스트모드 감지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 안정성 제어시스템의 피시후크 테스트모드를 감지하는 방법에 관한 것으로, 부가적인 센서를 추가하지 않고 차량 안정성 제어시스템에서 사용되는 기본적인 센서만을 이용하여 피시후크 테스트모드에서의 차량 상황을 보다 정확하게 감지하는데 그 목적이 있다.

이를 위해 본 발명은, 차량 안정성 제어시스템의 조향각, 휠속도, 요 레이트 및 횡가속도센서를 이용하여 차량의 피시후크 테스트를 감지하는 방법에 있어서, 상기 조향각센서로부터 검출된 신호를 미분하여 조향각속도를 계산하는 단계; 상기 계산된 조향각속도를 미리 정해진 일정값과 비교하여 상기 조향각속도의 카운터변수를 누적하는 단계; 및 상기 누적된 조향각속도의 카운터변수와 상기 조향각, 휠속도, 요 레이트 및 횡가속도센서로부터 검출된 신호를 이용하여 차량의 피시후크 테스트모드를 감지하는 단계를 포함하는 것이다.

Description

차량 안정성 제어시스템의 테스트모드 감지방법{Method to sense Fish-hook test mode of ESP}

도 1은 본 발명에 의한 차량 안정성 제어시스템의 구성도,

도 2는 본 발명에서 조향각속도를 계산하기 위해 조향각센서의 미분값을 산출하는 설명도,

도 3은 본 발명에 의한 차량 안정성 제어시스템의 피시후크 테스트모드 감지방법의 동작 흐름도,

* 도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명 *

10 : 조향각센서 20 : 휠속도센서

30 : 요 레이트센서 40 : 횡가속도센서

50 : ESP 제어기 51 : 조향각속도 연산부

52 : 조향각속도 카운터부 53 : 오버스티어 판단부

54 : 오버스티어 제어부 60 : 브레이크 제어부

70 : 엔진 제어부

본 발명은 차량 안정성 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 안정성 제어시스템의 피시후크(Fish-hook) 테스트모드를 감지하는 방법에 관한 것이다.

차량의 능동안전(Active Safety)에 대한 중요성은 1990년대부터 부각되기 시작되어, 사고발생 후에 피해를 최소화하려는 Passive Safety 기술과 미리 사고를 감지하고 발생가능성을 줄이는 Active Safety 기술의 효과적인 조합을 통해 차량의 안정성을 확보해 나가고 있다.

또한, 점차 SUV나 Van과 같은 차량이 확대되어짐에 따라 차량의 전복상황(Rollover)에 대한 관심이 늘어나고 있으며, 이런 상황에서 미국의 NHTSA(National Highway Traffic Safety Administration)의 2002년 발표자료에 따르면, 전체 사고 중 3%만이 롤오버가 발생되었으나, 전체 사고 사망자 중 33%가 롤오버에 대한 사망자로 평가되어 향후 차량설계에 있어서 롤오버를 줄이도록 유도되어지고 있다.

차량의 롤오버 가능성에 대한 성능평가로서, NHTSA는 NCAP이라는 차량평가프로그램을 통해 몇 가지 운전상황에 대해 각 제조사들의 차량을 평가하고 운전자들에게 평가결과를 공개하고 있다. 평가 테스트 중 가장 악의적인(Severe) 운전모드로 피시후크 테스트가 있으며, 이는 차량에 급격한 오버스티어 현상(차량에 급격한 선회속도 증가로 인하여 선회반경이 급격히 줄어들면서 차량 안정성을 잃어버리는 현상)을 발생시켜 차량의 롤오버 발생정도를 판단하는 기준이 되고 있다.

이에, 각 차량 제조사들은 피시후크 테스트 시 오버스티어 현상에 대한 대응 방법으로 차량 안전성 제어시스템(Electronic Stability Program ;이하 ESP 시스템이라 한다)을 선택하고 있다.

차량의 전자제어시스템인 ESP 시스템은 기본적으로 차량의 요 거동을 제어하기 위한 것으로, 운전자의 운전 중 타이어의 접촉한계에 이르는 위험한 상황에서 휠을 적절히 제어함으로써 차량을 운전자가 원하는 방향으로 운동시키는 시스템이다.

보통, 차량이 선회 주행하는 경우 차량이 원하는 주행코스보다 바깥쪽으로 밀려 나가는 드리프트 아웃(Drift out)인 언더스티어나, 이와 반대로 안쪽으로 과도하게 기울어지는 스핀 아웃(Spin out)인 오버스티어(Over steer)가 발생하여 차량의 안정성을 해치게 된다.

이를 방지하기 위해 ESP 시스템에서는 언더스티어 시 후륜 내측 휠에 제동력을 가하여 차량의 안쪽으로 작용하는 요 모멘트를 생성시킴으로써 차량이 원하는 궤적에서 바깥쪽으로 밀려나는 것을 방지하며, 이와 반대로 오버스티어 시 전륜 외측 휠에 제동력을 가하여 차량의 바깥쪽으로 작용하는 요 모멘트를 생성시킴으로서 차량이 주행궤적에서 안쪽으로 치우치는 것을 방지하여 차량을 안정적으로 주행시킨다.

이와 같이, ESP 시스템은 선회하는 차량의 안정성을 확보하기 위하여 운전자가 원하는 차량의 선회속도를 정확히 예측하고, 예측된 선회속도를 추종하여 차량이 주행하도록 전륜과 후륜에 적절한 제동력을 가할 수 있도록 하였다.

그런데, 이러한 ESP 시스템은 차량의 언더스티어나 오버스티어 상태에 따라 각각의 휠에 적절한 제동력을 형성시켜 차량의 요 모멘트를 조절할 뿐, 피시후크 테스트와 같은 악의적인 상황에 대한 제어를 포함하고 있지 않아 피시후크 테스트 모드에서의 차량 상황을 감지할 수 없을 뿐만 아니라, 피시후크 테스트와 같은 악의적인 상황에서는 휠에서 발생되는 제동력이 부족하여 차량의 거동을 변화시키는데 한계가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 ESP 시스템에서 사용되는 기본적인 센서만을 이용하여 피시후크 테스트모드에서의 차량 상황을 판단할 수 있는 ESP 시스템의 테스트모드 감지방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, ESP 시스템에서 피시후크 테스트 시 발생하는 조향각, 차량속도, 횡가속도 및 요 레이트를 이용하여 차량의 피시후크 테스트모드를 보다 정확하게 감지할 수 있는 ESP 시스템의 테스트모드 감지방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, ESP 시스템에서 피시후크 테스트모드를 감지하여 이를 근거로 바퀴의 제동력과 엔진토크를 제어하여 차량의 급격한 오버스티어 현상을 보상할 수 있는 ESP 시스템의 테스트모드 감지방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, ESP 시스템의 조향각, 휠속도, 요 레이트 및 횡가속도센서를 이용하여 차량의 피시후크 테스트를 감지하는 방법에 있 어서, 상기 조향각센서로부터 검출된 신호를 미분하여 조향각속도를 계산하는 단계; 상기 계산된 조향각속도를 미리 정해진 일정값과 비교하여 상기 조향각속도의 카운터변수를 누적하는 단계; 및 상기 누적된 조향각속도의 카운터변수와 상기 조향각, 휠속도, 요 레이트 및 횡가속도센서로부터 검출된 신호를 이용하여 차량의 피시후크 테스트모드를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 누적단계는 상기 조향각속도가 일정값 이상이면 카운터를 증가시키고, 조향각속도가 일정값 이하이면 카운터를 감소시켜 ESP 제어량을 결정하기 위한 카운터변수를 변화시키는 것을 특징으로 한다.

상기 감지단계는 상기 조향각, 휠속도, 요 레이트 및 횡가속도센서로부터 검출된 각각의 값을 미리 정해진 기준값과 비교하여 각각의 검출값이 기준값 이상일 때 피시후크 테스트모드라고 감지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 피시후크 테스트모드가 감지되면 각 휠의 ESP 제어시점 및 제어량을 결정하여 차량을 안정되게 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 차량 안정성 제어시스템의 제어 구성도로서, 본 발명의 ESP 시스템은 조향각센서(10), 휠속도센서(20), 요 레이트센서(30), 횡가속도센서(40), ESP 제어기(50), 브레이크 제어부(60) 및 엔진 제어부(70)를 포함하여 구성된다.

상기 조향각센서(10)는 조향 시 조향핸들의 조향각을 검출하고, 휠속도센서 (20)는 다수(예를 들어, 4개)의 휠에 각각 설치되어 차량의 속도를 검출하며, 요 레이트센서(30)는 차량의 요 레이트(선회속도)를 검출하고, 횡가속도센서(40)는 차량의 횡방향 가속도를 검출한다.

상기 ESP 제어기(50)는 조향각센서(10), 휠속도센서(20), 요 레이트센서(30) 및 횡가속도센서(40)로부터 검출된 신호를 입력받아 피시후크 테스트모드에서의 차량 상황을 판단하고, 각 휠의 제동압력과 엔진토크를 제어하는 것으로, 조향각속도 연산부(51), 조향각속도 카운터부(52), 오버스티어 판단부(53) 및 오버스티어 제어부(54)를 포함한다.

상기 조향각속도 연산부(51)는 상기 조향각센서(10)로부터 검출된 조향각을 이용하여 차량모델로부터 운전자가 원하는 조향각속도를 계산하는 것으로, 조향각센서(10)로부터 얻어진 신호를 오프셋 보정과 필터링을 거쳐 차량의 조향각을 구하고, 이렇게 구해진 조향각을 미분하여 조향각속도(δm)를 계산한다.

상기 조향각속도 카운터부(52)는 상기 조향각속도 연산부(51)에서 계산된 조향각속도(δm)를 모니터링하여 조향각속도(δm)가 일정값(V1) 이상이면 카운터를 증가시키고, 조향각속도(δm)가 일정값(V1) 이하이면 카운터를 감소시켜 카운터변수를 누적시킨다.

상기 오버스티어 판단부(53)는 상기 조향각속도 카운터부(52)에서 누적된 카운터변수와 상기 조향각센서(10), 휠속도센서(20), 요 레이트센서(30), 횡가속도센서(40)로부터 검출된 신호를 이용하여 차량의 상태가 피시후크 테스트모드에서의 오버스티어인지를 판단한다.

상기 오버스티어 제어부(54)는 상기 피시후크 테스트모드의 감지에 의한 오버스티어 현상 시 브레이크 제어부(60), 엔진토크 제어부(70) 단독 또는 ABS 제어블록(61) 및 TCS 제어블록(71)과 협조 제어하여 각 휠의 슬립율 제어, 제어시점 결정, 감압 설정과 각 휠의 변화시 제어형태 등을 결정하여 제동력 또는 엔진의 구동력을 제어한다.

상기 브레이크 제어부(60)는 ESP 제어기(50)로부터 출력되는 제동신호에 따라 휠 실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하여 차량의 안정성을 최대한 확보하도록 ABS 제어블록(61)과 협조 제어하여 제동압력을 발생하고, 엔진 제어부(70)는 ESP 제어기(50)로부터 출력되는 엔진제어신호에 따라 엔진토크를 제어하여 차량의 안정성을 최대한 확보하도록 TCS 제어블록(71)과 협조 제어하여 엔진의 구동력을 제어한다.

도 3는 본 발명에 의한 ESP 시스템의 피시후크 테스트모드 감지방법의 동작 흐름도이다.

도 3에서, ESP 제어기(50)의 조향각속도 연산부(51)는 조향각센서(10)로부터 조향각을 읽어 들이고(S100), 읽어 들인 조향각 데이터를 이용하여 차량모델로부터 운전자가 원하는 조향각속도(δm)를 계산한다(S110).

상기 조향각속도 연산부(51)에서 조향각속도(δm)를 계산하는 방법은 도 2에 도시한 바와 같이, 조향각센서(10)로부터 얻어진 신호를 오프셋 보정과 필터링을 거쳐 차량의 조향각을 구하고, 이렇게 구해진 조향각을 미분하여 조향각속도(δm)를 계산하는 것이다.

상기 조향각속도 연산부(51)에서 계산된 조향각속도(δm)를 조향각속도 카운터부(52)에서 모니터링하여 조향각속도(δm)가 미리 정해진 일정값(V1) 이상인지를 비교하여(S120), 상기 조향각속도(δm)가 일정값(V1) 이상이면 카운터를 증가시키고(S130), 상기 조향각속도(δm)가 일정값(V1) 이하이면 카운터를 감소시켜 카운터변수를 누적시킨다(S140).

그리고, ESP 제어기(50)의 오버스티어 판단부(53)는 조향각센서(10), 휠속도센서(20), 요 레이트센서(30), 횡가속도센서(40)로부터 조향각, 차량속도, 요 레이트, 횡가속도를 각각 읽어 들이고(S150), 읽어 들인 조향각, 차량속도, 요 레이트, 횡가속도 데이터와 상기 조향각속도 카운터부(52)에서 누적된 카운터변수를 이용하여 차량의 상태가 피시후크 테스트모드에서의 오버스티어인지를 판단한다(S160).

상기 오버스티어 판단부(53)에서 오버스티어를 판단하는 방법은 조향각센서(10), 휠속도센서(20), 요 레이트센서(30), 횡가속도센서(40)로부터 검출된 각각의 값(조향각, 차량속도, 요 레이트, 횡가속도)을 미리 정해진 각각의 기준값과 비교하여 각각의 검출값이 기준값 이상일 때 차량의 상태가 피시후크 테스트모드에서의 오버스티어라고 판단하고, 상기 카운터변수에 따라 ESP 제어량을 결정한다.

상기 오버스티어 판단부(53)에서 판단된 오버스티어에 따라 오버스티어 제어부(54)는 ESP 시스템의 오버스티어 현상에 대한 제어시점 및 제어량을 결정하여 각 휠에 제동력을 가하거나 엔진토크를 줄여 줌으로서 차량의 피시후크 테스트모드에 따른 오버스티어 현상을 보상할 수 있도록 한다(S170).

이와 같이, 피시후크 테스트모드 시 ESP 제어를 적절히 행함으로서 오버스티어 현상에 따른 차량의 롤오버와 같은 위험한 상황에서도 차량의 안정성을 최대한으로 확보할 수 있게 된다.

상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 ESP 시스템의 테스트모드 감지방법에 의하면, ESP 시스템에서 부가적인 센서를 추가하지 않고 기본적인 센서만을 이용하여 피시후크 테스트모드에서의 차량 상황을 판단할 수 있으며, 피시후크 테스트 시 발생하는 조향각속도, 차량속도, 횡가속도 및 요 레이트를 이용하여 차량의 피시후크 테스트모드를 보다 정확하게 감지할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 ESP 시스템에서 피시후크 테스트모드를 감지하여 이를 근거로 바퀴의 제동력과 엔진토크를 제어하여 차량의 급격한 오버스티어 현상을 보상할 수 있다는 효과가 있다.

상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 ESP 시스템의 테스트모드 감지방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (4)

1. ESP 시스템의 조향각, 휠속도, 요 레이트 및 횡가속도센서를 이용하여 차량의 피시후크 테스트를 감지하는 방법에 있어서,

   상기 조향각센서로부터 검출된 신호를 미분하여 조향각속도를 계산하는 단계;

   상기 계산된 조향각속도를 미리 정해진 일정값과 비교하여 상기 조향각속도의 카운터변수를 누적하는 단계; 및

   상기 누적된 조향각속도의 카운터변수와 상기 조향각, 휠속도, 요 레이트 및 횡가속도센서로부터 검출된 신호를 이용하여 차량의 피시후크 테스트모드를 감지하는 단계를

   포함하는 것을 특징으로 하는 차량 안정성 제어시스템의 테스트모드 감지방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 누적단계는 상기 조향각속도가 일정값 이상이면 카운터를 증가시키고, 조향각속도가 일정값 이하이면 카운터를 감소시켜 ESP 제어량을 결정하기 위한 카운터변수를 변화시키는 것을 특징으로 하는 차량 안정성 제어시스템의 테스트모드 감지방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 감지단계는 상기 조향각, 휠속도, 요 레이트 및 횡가속도센서로부터 검출된 각각의 값을 미리 정해진 기준값과 비교하여 각각의 검출값이 기준값 이상일 때 피시후크 테스트모드라고 감지하는 것을 특징으로 하는 차량 안정성 제어시스템의 테스트모드 감지방법.
4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 피시후크 테스트모드가 감지되면 각 휠의 ESP 제어시점 및 제어량을 결정하여 차량을 안정되게 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 안정성 제어시스템의 테스트모드 감지방법.

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