KR101129257B1 - 자동차 차체 전자제어 시스템의 추정 기준 차체 속도결정방법 - Google Patents

자동차 차체 전자제어 시스템의 추정 기준 차체 속도결정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 차체 전자제어 시스템의 기준 차륜 속도 결정방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 자동차의 주행 및 제어상황과 휠의 슬립율 및 휠 속도와 차체속도의 차이가 고려되어 추정 기준 차체 속도가 결정되도록 하여 신뢰성이 향상되도록 하는 데에 있다.
이를 위해 본 발명에 따른 자동차 차체 전자 제어시스템의 추정 기준 차체 속도 결정방법은 휠의 가감속도에 따라 변하는 가감속도 이득율에 대한 함수와 차체속도에 따라 변하는 휠 슬립 이득율에 대한 함수와 차체속도에 따라 변하는 휠 속도와 차체속도의 차이 이득률에 대한 함수와 실제측정되고 있는 휠 감가속도와 휠의 슬립율 및 각각의 휠 속도와 차체속도의 차이를 이용하여 각각의 휠 속도 가중치를 결정하는 단계;각각의 휠 속도에 각각의 휠 속도의 가중치를 부여하고 가중 평균 휠 속도를 산출하는 단계;산출된 가중 평균 휠 속도를 추정 기준 차체 속도로 결정하는 단계를 포함한다.
자동차 차체 전자 제어시스템, 추정 기준 차체 속도 결정방법

Description

자동차 차체 전자제어 시스템의 추정 기준 차체 속도 결정방법{Determination methode of Vehicle Reference speed calculation used for vehicle electronic chassis control system}
본 발명은 자동차 차체 전자제어 시스템의 기준 차륜 속도 결정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 주행 및 제어상황과 휠의 슬립율 및 휠 속도와 차체속도의 차이가 고려되어 추정 기준 차체 속도가 결정되도록 하여 결정된 추정 기준 차체 속도의 신뢰성이 향상되도록 하는 자동차 차체 전자제어 시스템의 추정 기준 차체 속도 결정방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 차체 전자제어 시스템인 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 컨트롤 시스템은 차량의 급제동이나 급가속 시 자동차의 제동성과 가속성을 확보하기 위한 장치로써, 자동차의 선회 주행시 발생하기 쉬운 언더 스티어나 오버 스티어를 방지하도록 한다.
이러한 자동차 차체 전자제어 시스템은 적절한 제어를 수행하기 위하여 자동차 차체 속도와 같은 파라미터를 이용한다. 그리고 자동차 차체 속도는 자동차의 차륜 속도 정보에 기반으로 하여 처리과정을 거친 후 추정되는 자동차 추정 기준 차체 속도가 이용되고 있다.
이에 따라, 자동차 차체 전자제어 시스템은 신뢰성 있는 제어를 수행하기 위해 자동차 추정 기준 차체 속도의 추정이 정확하게 이루어질 것이 요구되고 있다.
한편, 종래에는 이러한 자동차 추정 기준 차체 속도의 추정을 주행 중인 경우에는 비 구동휠 중 빠른 휠을 선정하고, 제동 중인 경우에는 가장 빠른 휠을 선정하여, 선정된 휠의 속도를 필터링 및 상하한 처리하여 얻어진 휠 속도를 자동차 추정 기준 차체 속도로 이용하고 있다
한편, 최근에는 자동차 차체 전자제어 시스템에 여러 가지 기능이 부가되고, 자동차 차체 전자 제어스템의 기능들이 조합되어 제어됨에 따라 자동차 추정 기준 차체 속도의 추정이 더욱 정확하게 추정될 것이 요구되고 있다.
그러나, 종래의 자동차 차체 전자제어 시스템의 추정 기준 차체 속도 결정방법은 자동차의 주행 및 제어상황과 휠의 슬립율 및 휠 속도와 차체속도의 차이가 고려되지 않은 상태에서 추정 기준 차체 속도가 결정되어 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 자동차의 주행 및 제어상황과 휠의 슬립율 및 휠 속도와 차체속도의 차이가 고려되어 추정 기준 차체 속도가 결정되도록 하여 추정 기준 차체 속도결정의 신뢰성이 향상되도록 하는 자동차 차체 전자제어 시스템의 추정 기준 차체 속도 결정방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 차체 전자 제어시스템의 추정 기준 차체 속도 결정방법은 휠의 가감속도에 따라 변하는 가감속도 이득율에 대한 함수와 차체속도에 따라 변하는 휠 슬립 이득율에 대한 함수와 차체속도에 따라 변하는 휠 속도와 차체속도의 차이 이득률에 대한 함수와 실제측정되고 있는 휠 감가속도와 휠의 슬립율 및 각각의 휠 속도와 차체속도의 차이를 이용하여 각각의 휠 속도 가중치를 결정하는 단계;각각의 휠 속도에 각각의 휠 속도의 가중치를 부여하고 가중 평균 휠 속도를 산출하는 단계;산출된 가중 평균 휠 속도를 추정 기준 차체 속도로 결정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 휠의 가감속도에 따라 변하는 가감속도 이득율에 대한 함수와 상기 차체속도에 따라 변하는 휠 슬립 이득율에 대한 함수와 상기 차체속도에 따라 변하는 휠 속도와 차체속도의 차이 이득률에 대한 함수는 차량의 주행상황 및 제어상태에 따른 이득율 함수의 상수가 반영된다.
그리고 상기 각각의 휠 속도 가중치를 결정하는 단계는
[수학식1]
Ki=K-((S1*Arad)+(S2*Slip)+(S3*Dv)).....(Ki>0)
(여기서, Ki는 각각의 휠 가중치이고, S1은 이득율 상수가 반영된 휠의 가감속도에 따라 변하는 가감속도 이득률에 대한 함수이고, Arad는 실제측정되고 있는 각각의 휠 감가속도이고, S2는 이득율 상수가 반영된 차체속도에 따라 변하는 휠 슬립율 이득율에 대한 함수이고, Slip은 각각의 휠 슬립율이고, S3은 차체속도에 따라 변하는 각각의 휠 속도와 차체속도의 차이 이득률에 대한 함수이고, Dv는 각각의 휠 속도와 차체속도의 차이이다.)을 이용한다.
상기와 같은 본 발명의 목적에 따른 자동차 차체 전자제어 시스템의 추정 기준 차체 속도 결정방법에 의하여, 자동차의 주행 및 제어상황과 휠의 슬립율 및 휠 속도와 차체속도의 차이가 고려되어 추정 기준 차체 속도가 결정되어 추정 기준 차체 속도결정의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
이하에서는 첨부되는 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 차체 전자 제어 시스템의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차 차체 전자 제어 시스템(1)은 브레이크 액추에이터(110)에 목표제어파라미터를 제공하고 엔진관리시스템(120)에 목표 엔진토크를 제공하는 제어부(100)와, 제어부(100)로부터 차체 제어상태를 입력받고, 엔진관리시스템(120)으로부터 엔진 토크를 입력받으며 기타 차체의 상태를 입력받아 추정 기준 차체 속도를 결정하여 제어부(100)에 제공하는 추정 기준 차체 속도 결정부(200)를 포함한다.
추정 기준 차체 속도 결정부(200)의 입력 측에는 브레이크 등 스위치(201)와, 각각의 휠 속도를 감지하는 전방좌우 후방좌우 휠 속도 센서(211,212,213,214) 와, 차체의 종가속도를 감지하는 종가속도 센서(220)와, 차체의 횡 가속도를 감지하는 횡가속도 센서(230)와, 차체 선두의 흔들림 정도를 감지하는 요 레이트 센서(240)와, 핸들의 조향각을 감지하는 조향각 센서(250)와, 주차브레이크스위치(270)와, 브레이크 마스터 실린더의 압력을 감지한 브레이크 마스터 실린더 압력 센서(260)가 제공된다.
브레이크 등 스위치(201)는 운전자가 브레이크 페달을 밟았는지 여부를 감지하여 추정 기준 차체 속도 결정부(200)에 제공한다. 이러한 브레이크 등 스위치(201)는 추정 기준 차체 속도 결정부(200)에 브레이크 등의 온 또는 오프의 신호를 공급하여, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)가 운전자가 브레이크 페달을 밟아는지 판단할 수 있도록 한다.
전방좌우 후방좌우 휠 속도 센서(211,212,213,214)는 각각의 휠 속도를 감지하여 추정 기준 차체 속도 결정부(200)에 제공한다.
종가속도 센서(220)는 차량의 종가속도를 감지하여 추정 기준 차체 속도 결정부(200)에 제공한다. 이러한 종가속도 센서(220)는 추정 기준 차체 속도 결정부(200)가 운전자가 가속 페달을 밟았는지 여부를 판단할 수 있도록 한다.
횡가속도 센서(230)는 차량의 횡가속도를 감지하여 추정 기준 차체 속도 결정부(200)에 제공한다.
주차브레이크 스위치(270)는 차량의 주차브레이크가 잠겼는지를 판단하여 추정 기준 차체 속도 결정부(200)에 제공하여, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)가 주차브레이크가 작동중인가를 판단할 수 있게 한다.
이하, 본 발명에 따른 자동차 차체 전자 제어시스템의 추정 기준 차체 속도 결정 방법에 대하여 도면과 함께 설명하기로 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 자동차 차체 전자 제어시스템의 추정 기준 차체 속도 결정 수순을 나타낸 흐름도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 기준 차체 추정속도 결정과정이 시작되면, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 i번째 휠 속도 가중치(ki)를 초기 값(k)으로 설정한다(201).
그 다음, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 주행상황 및 차량의 특성이 고려되어 결정되는 상수(A)와 상수(B) 및 상수(C)로 이루어진 이득률 함수 상수 세트들(Set1 내지 Set10) 중 하나를 선택하여, 선택된 세트에 포함되는 상수를 주행상황 및 차량의 특성이 고려하여 미리 설정된 가감속도 이득률 함수(S1)와 슬립 이득률 함수(S2) 및 휠 속도와 차체속도 차이 이득률 함수(SS)들에 각각 반영한다. 여기서, 도 3에서 도시되는 바와 같이, S1은 휠의 가감속도에 따라 변하는 가감속도 이득율에 대한 함수이고, S2는 차체속도에 따라 변하는 휠 슬립 이득율에 대한 함수이고, S3은 차체속도에 따라 변하는 휠 속도와 차체속도의 차이 이득률에 대한 함수이고, A는 함수 S1에 대한 최대값 상수이고, B는 S2에 대한 최대값 상수이고, C는 S3에 대한 최대 값 상수이다.
다시 말하면, 추정 기준 차체 속도결정정부(200)는 브레이크 상태를 판단한다(202). 즉, 운전자가 브레이크 페달을 밟고 있는지 여부를 판단한다.
이때에, 운전자 브레이크 페달을 밟고 있지 않으면, 추정 기준 차체 속도 결 정부(200)는 차량이 비가속 상태인가를 판단한다(203). 즉, 운전자 가속페달을 밟아 종가속도가 있는지를 판단한다.
여기서, 차량이 비 가속상태이면 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 제 1의 이득률 함수 상수 세트(Set1)를 선택한다(204). 그리고 차량이 가속 상태이면, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 i번째 휠 속도가 가장 빠른 휠인가를 판단하여(205), i번째 휠 속도가 가장 빠른 휠이면, 제 2 이득율 함수 상수 세트(Set2)를 선택하고(206), i번째 휠 속도가 가장 빠른 휠이 아니면 제 3 이득율 함수 상수 세트(Set3)를 선택한다(207).
그리고 운전자가 브레이크 페달을 밝고 있으면, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 i번째 휠이 비 구동 휠 인가를 판단한다(208). 다시 말하면, 엔진관리시스템(120)이 i번째 휠에 구동력을 부여하고 있지 않은가를 판단한다.
이때에, i번째 휠이 비 구동 휠이면, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 i번째 휠이 브레이크전자제어되고 있는지를 판단한다(209). 즉, 제어부(100)가 브레이크 제어 액추에터(110)에 제공하고 있는 목표제어파라미터에 각각의 휠 브레이크 제어가 포함되어 있는지를 판단한다.
여기서, i 번째 휠이 브레이크전자제어되고 있으면, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 제 4 이득율 함수 상수 세트(Set4)를 선택하고(210), i번째 휠이 브레이크전자제어가 안되고 있으면, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 주차브레이크가 작동중인가를 판단하여(211) 주차브레이크가 작동중이면 제 5 이득율 함수 상수 세트(Set5)를 선택하고(212), 주차브레이크가 작동하고 있지 않으면 제 6 이득 율 함수 상수 세트(Set6)를 선택한다(213).
그리고 i번째 휠이 구동 휠이면, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 브레이크가 브레이크 제어되고 있는지를 판단한다(214). 다시 말하면, 제어부(100)가 브레이크 제어 엑추에이터(110)에 목표제어파라미터를 제공하고 있는지를 판단한다. 이때에, 브레이크가 브레이크제어되고 있으면, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 제 7 이득율 함수 상수 세트(Set7)를 선택한다(215).
이에 반하여, 브레이크가 브레이크제어되고 있지 않으면, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 엔진이 엔진제어되고 있는지를 판단한다(216). 즉, 엔진관리시스템(120)이 엔진을 제어하고 있는지를 판단한다. 이때에, 엔진제어되고 있으면,추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 제 8 이득율 함수 상수 세트(Set8)를 선택한다(217). 반면에, 엔진제어되고 있지 않으면, 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 차량이 가속 상태인가를 판단하여 가속 상태이면 제 9 이득율 함수 상수 세트(Set9)를 선택하고(219), 차량이 비 가속 상태이면 제 10 이득율 함수 상수 세트(Set)를 선택한다(220).
이어서, 자동차 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 상기의 단계를 거쳐 결정된 i번째 이득률 함수 상수 세트에 포함된 이득률 상수를 이용되는 이득률 함수에 반영한다(221a).
그 다음, 자동차 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 i번째 이득률 함수 상수 세트에 포함된 이득률 상수가 반영된 이득률 함수(S1~S3)와 아래의 [수학식1]과 같이 표현되는 i번째 휠 가중치 결정식을 이용하여 i번째 휠의 가중치(Ki)를 결정 한다(221).
[수학식1]
Ki=K-((S1*Arad)+(S2*Slip)+(S3*Dv)).....(Ki>0)
(여기서, Ki는 i번째 휠의 가중치이고, S1은 이득율 상수가 반영된 휠의 가감속도에 따라 변하는 가감속도 이득률에 대한 함수이고, Arad는 실제측정되고 있는 i번째 휠 감가속도이고, S2는 이득율 상수가 반영된 차체속도에 따라 변하는 휠 슬립율 이득에 대한 함수이고, Slip은 i번째 휠의 슬립율이고, S3은 차체속도에 따라 변하는 i번째 휠 속도와 차체속도의 차이 이득률에 대한 함수이고, Dv는 i번째 휠 속도와 차체속도의 차이이다.)
그 다음, 자동차 추정 기준 차세 속도 결정부(200)는 모든 휠 가중치가 결정되었는 가를 판단하여(222), 모든 휠 가중치가 결정되지 않았으면 i+1번째 휠 가중치를 구하기 위해 i를 i+1로 변경하며(223),상기되는 201단계로 회귀 및 그 이후의 단계를 수행한다. 이에 반하여, 모든 휠의 가중치가 결정되었으면, 자동차 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 각각의 휠 가중치(Ki)가 결정되면, 아래의 [수학식2]와 같이 표현되는 가중평균 휠속도 산출식을 이용하여 기준 휠 속도를 산출한다(224).
[수학식2]
RWS=((K1*Vfl)+(K2*Vfr)+(K3*Vrl)+(K4*Vrr))/(K1+K2+K3+K4)
(여기서, RWS는 가중 평균 휠 속도이고, K1 내지 K4는 각각의 휠 가중치이고,Vfl와 Vfr와 Vrl 및 Vrr는 각각의 휠 속도이다.)
그 다음 자동차 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 가중평균 휠 속도(RWS)의 상한과 하한을 제한한다(225).
그리고 자동차 추정 기준 차체 속도 결정부(200)는 가중평균 휠 속도(RWS)에서 노이즈를 제거하여(226), 가중평균 휠 속도(RWS)를 추정 기준 차체 속도로 결정하여(227) 제어부(100)에 제공하면서 종료한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 차체 전자 제어 시스템의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 자동차 차체 전자 제어시스템의 추정 기준 차체 속도 결정 수순을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 휠의 가중치 산출에 이용되는 이득 률에 대한 함수를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 제어부 200: 추정 기준 차체 속도 결정부
211 ~214: 휠 속도 센서

Claims (3)

  1. 휠의 가감속도에 따라 변하는 가감속도 이득율에 대한 함수와 차체속도에 따라 변하는 휠 슬립 이득율에 대한 함수와 차체속도에 따라 변하는 휠 속도와 차체속도의 차이 이득률에 대한 함수와 실제측정되고 있는 휠 감가속도와 휠의 슬립율 및 각각의 휠 속도와 차체속도의 차이를 이용하여 각각의 휠 속도 가중치를 결정하는 단계;
    각각의 휠 속도에 각각의 휠 속도의 가중치를 부여하고 가중 평균 휠 속도를 산출하는 단계;
    산출된 가중 평균 휠 속도를 추정 기준 차체 속도로 결정하는 단계를 포함하는 자동차 차체 전자 제어시스템의 추정 기준 차체 속도 결정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 휠의 가감속도에 따라 변하는 가감속도 이득율에 대한 함수와 상기 차체속도에 따라 변하는 휠 슬립 이득율에 대한 함수와 상기 차체속도에 따라 변하는 휠 속도와 차체속도의 차이 이득률에 대한 함수는 차량의 주행상황 및 제어상태에 따른 이득율 함수의 상수가 반영되는 자동차 차체 전자 제어시스템의 추정 기준 차체 속도 결정방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 휠 속도 가중치를 결정하는 단계는
    [수학식1]
    Ki=K-((S1*Arad)+(S2*Slip)+(S3*Dv)).....(Ki>0)
    (여기서, Ki는 각각의 휠 가중치이고, S1은 이득율 상수가 반영된 휠의 가감속도에 따라 변하는 가감속도 이득률에 대한 함수이고, Arad는 실제측정되고 있는 각각의 휠 감가속도이고, S2는 이득율 상수가 반영된 차체속도에 따라 변하는 휠 슬립율 이득율에 대한 함수이고, Slip은 각각의 휠 슬립율이고, S3은 차체속도에 따라 변하는 각각의 휠 속도와 차체속도의 차이 이득률에 대한 함수이고, Dv는 각각의 휠 속도와 차체속도의 차이이다.)을 이용하는 자동차 차체 전자 제어시스템의 추정 기준 차체 속도 결정방법.
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