KR101040016B1

KR101040016B1 - 노면마찰계수를 이용한 후륜현가능동제어시스템의 제어방법

Info

Publication number: KR101040016B1
Application number: KR1020050121097A
Authority: KR
Inventors: 조희영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2011-06-08
Also published as: KR20070060910A

Abstract

본 발명은 후륜현가능동제어(AGCS) 시스템의 제어 방법으로서, 각 단계는

스티어링 토크센서로부터 얻어진 토크값에 기어비와 전달효율을 곱해서 조향토크에 따라 타이로드에 걸리는 힘을 산출하는 S1 단계; 전륜 EPS로부터 작동 전류값을 입력받은 후 전류값에 따른 전달함수의 출력값으로 타이로드에 걸리는 힘을 산출하는 S2 단계; 상기 S1과 S2 단계에서 산출된 타이로드에 걸리는 힘을 합산하여 타이로드 축력을 산출하는 S3 단계; 상기 S3 단계에서 산출된 타이로드 축력에 너클암 길이를 곱하여 SAT(Self Aligning Torque)를 산출하는 S4 단계; 상기 S4 단계에서 산출된 SAT를 종축으로 하고, 횡력을 횡축으로 하는 그래프를 출력하는 S5 단계; 상기 S5 단계에서 출력된 그래프상에서 피크값의 크기에 따라 로우(low) 노면마찰계수(μ) 또는 하이(high) 노면마찰계수(μ)인지 여부를 판단하는 S6 단계; 및 상기 S6 단계에서 판단결과, 하이 노면마찰계수인 경우 후륜현가능동제어시스템의 동작을 온 시키는 반면, 로우 노면마찰계수인 경우에는 후륜현가능동제어시스템의 동작을 오프 시키는 S7 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

노면마찰계수, AGCS, 횡력, SAT

Description

노면마찰계수를 이용한 후륜현가능동제어시스템의 제어 방법 {A control method of active geometry controlled suspension using road friction coefficient}

도 1은 일반적인 AGCS 시스템 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 AGCS 시스템의 제어 방법 흐름도.

도 3a와 도 3b는 본 발명에 따른 차량의 타이어 특성 그래프 도면.

<도면부호의 설명>

10 조향 휠 20 EPS ECU

25 EPS 액츄에이터 30 AGCS ECU

35 AGCS 액츄에이터 100 차량

본 발명은 노면마찰계수를 이용한 후륜현가능동제어시스템의 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 노면마찰계수에 따라 후륜현가능동제어(AGCS) 시스템의 구동여부를 제어하기 위한 노면마찰계수를 이용한 후륜현가능동제어시스템의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 후륜현가능동제어(AGCS) 시스템은 후륜 서브프레임에 좌,우 후륜 조향용 모터를 장착한 후 각각의 모터가 레버구조를 통해 좌,우 후륜을 조향하는 시스템을 말한다.

이는, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(100)의 전륜 조향장치로는 EPS를 사용하여 전륜 액츄에이터(25)의 구동을 제어하고 후륜 조향장치로는 AGCS를 사용하여 후륜의 좌,우 액츄에이터(35)의 구동 제어를 이루며, 상기 EPS ECU(20)와 AGCS ECU(30)는 통신라인을 통해 상호간의 데이터 전송을 이룬다. 상기에서, 미설명된 도면부호 '10'은 조향 휠을 의미한다.

상기와 같은, AGCS 시스템의 제어 효과는 노면마찰계수(μ)가 높은 상태에서 범프측의 후륜 조향각을 토우 인(toe in) 시켜 언더 스티어(under steer) 경향이 강하도록 하여 차량의 선회성능을 향상시켜 준다. 그러나, 노면마찰계수(μ)가 낮은 상태에서 차량의 타이어 특성은 선형영역이 아주 좁고 차량의 롤링현상이 아주 약하게 발생하므로, 이때에는 AGCS 시스템을 작동시켜도 그 제어효과를 볼 수가 없으므로 AGCS 시스템의 구동은 무의미하다.

이에, 본 발명의 출원인은 노면마찰계수 상태에 따라 AGCS 시스템의 구동여부를 제어할 필요성을 느껴 본 제안을 하게 된 것이다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 노면마찰계수에 따라 후륜현가능동제어(AGCS) 시스템의 구동여부를 제어하기 위한 노면마찰계수를 이용한 후륜현가능동제어시스템의 제어 방법을 제공하 는 것이다.

상기 목적을 이루기 위한, 본 발명에 따른 AGCS 시스템 제어 방법은,

스티어링 토크센서로부터 얻어진 토크값에 기어비와 전달효율을 곱해서 조향토크에 따라 타이로드에 걸리는 힘을 산출하는 S1 단계;

전륜 EPS로부터 작동 전류값을 입력받은 후 전류값에 따른 전달함수의 출력값으로 타이로드에 걸리는 힘을 산출하는 S2 단계;

상기 S1과 S2 단계에서 산출된 타이로드에 걸리는 힘을 합산하여 타이로드 축력을 산출하는 S3 단계;

상기 S3 단계에서 산출된 타이로드 축력에 너클암 길이를 곱하여 SAT(Self Aligning Torque)를 산출하는 S4 단계;

상기 S4 단계에서 산출된 SAT를 종축으로 하고, 횡력을 횡축으로 하는 그래프를 출력하는 S5 단계;

상기 S5 단계에서 출력된 그래프상에서 피크값의 크기에 따라 로우(low) 노면마찰계수(μ) 또는 하이(high) 노면마찰계수(μ)인지 여부를 판단하는 S6 단계; 및

상기 S6 단계에서 판단결과, 하이 노면마찰계수인 경우 후륜현가능동제어시스템의 동작을 온 시키는 반면, 로우 노면마찰계수인 경우에는 후륜현가능동제어시스템의 동작을 오프 시키는 S7 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

본 실시예에 따른 차량의 주행시 노면마찰계수(μ)를 이용한 후륜현가능동제어(AGCS) 시스템의 제어 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 실시예에서는 스티어링 토크센서로부터 얻어진 토크값에 이득(K2) 즉, 기어비와 전달효율을 곱해서 조향토크에 따라 타이로드에 걸리는 힘(

)을 산출한다[S1]. 또한, 전륜 EPS로부터 작동 전류값을 입력받은 후 전류값에 따른 전달함수(G)의 출력으로 타이로드에 걸리는 힘(

)을 산출한다[S2].

그리고, 상기 S1과 S2 단계에서 산출된 타이로드에 걸리는 힘을 합산하여 타이로드의 축력을 산출한다[S3].

상기 S3 단계에서 타이로드의 축력을 산출한 후에는, 산출된 타이로드 축력에 이득(K1) 즉, 너클암 길이를 곱하여 SAT(Self Aligning Torque)를 산출한다[S4].

상기 S4 단계에서 산출된 SAT를 종축(X축)으로 하고, 횡센서와 요레이트센서를 이용하여 산출된 횡력을 횡축(Y축)으로 하는 그래프를 출력한다[S5]. 즉, 상기 SAT와 횡력에 따른 노면마찰계수(μ)를 확인하기 위한 것이다. 이는, 도 3a와 3b에 도시된 그래프와 같다.

즉, 차량의 타이어 특성인 횡력(Lateral Force)과 SAT(Self Aligning Torque)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 타이어의 슬립각(slip angle)에 따라 횡력은 선형구간에서 증가하다가 비선형구간으로 가면서 서서히 포화되고, 슬립각이 좀더 증가하면 오히려 감소하는 특성을 갖는다. 이러한, 비선형구간에서 차량은 운전자가 조향을 하여도 더 이상 횡력이 증가하지 않기 때문에 운전자가 원하는 방향으로 차량의 조향을 이룰 수 없게 된다. 이때, SAT의 특성을 살펴보면, 횡력보다 작은 타이어의 슬립각에서 SAT가 포화된 후 감소되는 것을 알 수 있다. 상기에서와 같이, 차량의 타이어 특성인 횡력과 SAT를 그래프로 나타내보면, 도 3b에 도시된 바와 같이, 노면과 타이어 사이의 마찰계수(μ)가 피크치에 따라 높고 낮음이 확연히 구분된다. 즉, Low μ 그래프 곡선이 High μ 그래프 곡선보다 휠씬 아래쪽에서 포화됨을 알 수 있다. 따라서, 상기 마찰계수(μ)를 이용하여 Low μ에서는 AGCS 시스템의 구동상태를 오프시킬 수가 있다.

다시 도 2의 제어 블록다이어그램으로 돌아가서, 상기 S5 단계에서 SAT를 종축(X축)으로 하고 횡력을 횡축(Y축)으로 하는 그래프를 출력하여 SAT와 횡력에 따른 노면마찰계수(μ)를 확인한 후에는, 출력된 그래프(도 3b 참조)상에서 피크값의 크기에 따라 로우(low) 노면마찰계수(μ) 또는 하이(high) 노면마찰계수(μ)인지 여부를 판단한다[S6].

그리고, 상기 S6 단계에서의 판단결과, 하이 노면마찰계수인 경우에는 AGCS 시스템의 동작을 온 시키는 반면, 로우 노면마찰계수인 경우에는 AGCS 시스템의 동작을 오프 시킴으로써, 로우 노면마찰계수 상태에서는 AGCS 시스템의 구동이 중지되도록 제어를 이루는 것이다[S7].

본 발명의 기술적 범위를 해석함에 있어서는, 상기에서 설명된 실시예에 한 정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항의 합리적 해석에 의해 결정되어져야 한다.

본 발명의 노면마찰계수를 이용한 후륜현가능동제어시스템의 제어 방법에 따르면, 기존의 AGCS 시스템에서는 노면마찰계수 값이 미미한 상태에서도 조향각, 조향각속도 및 횡센서 값의 조건만 성립되면 AGCS 시스템의 구동을 이루었으나, 본 발명에서는 노면마찰계수 값이 미미한 상태에서는 AGCS 시스템의 구동을 중지시킴으로써 효율적인 AGCS 시스템의 구동 제어를 이룰 수 있는 효과를 갖는다.

Claims

후륜현가능동제어시스템의 제어 방법에 있어서,

스티어링 토크센서로부터 얻어진 토크값에 기어비와 전달효율을 곱해서 조향토크에 따라 타이로드에 걸리는 힘을 산출하는 S1 단계;

전륜 EPS로부터 작동 전류값을 입력받은 후 전류값에 따른 전달함수의 출력값으로 타이로드에 걸리는 힘을 산출하는 S2 단계;

상기 S1과 S2 단계에서 산출된 타이로드에 걸리는 힘을 합산하여 타이로드 축력을 산출하는 S3 단계;

상기 S3 단계에서 산출된 타이로드 축력에 너클암 길이를 곱하여 SAT(Self Aligning Torque)를 산출하는 S4 단계;

상기 S4 단계에서 산출된 SAT를 종축으로 하고, 횡력을 횡축으로 하는 그래프를 출력하는 S5 단계;

상기 S5 단계에서 출력된 그래프상에서 피크값의 크기에 따라 로우(low) 노면마찰계수(μ) 또는 하이(high) 노면마찰계수(μ)인지 여부를 판단하는 S6 단계; 및

상기 S6 단계에서 판단결과, 하이 노면마찰계수인 경우 후륜현가능동제어시스템의 동작을 온 시키는 반면, 로우 노면마찰계수인 경우에는 후륜현가능동제어시스템의 동작을 오프 시키는 S7 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 노면마찰계수를 이용한 후륜현가능동제어시스템의 제어 방법.
제 1항에 있어서,

상기 횡력은 횡센서와 요레이트센서를 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 노면마찰계수를 이용한 후륜현가능동제어시스템의 제어 방법.