KR101225536B1

KR101225536B1 - 4륜 구동 차량의 차량안전 시스템 제어방법

Info

Publication number: KR101225536B1
Application number: KR1020060086351A
Authority: KR
Inventors: 김세웅
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2013-01-23
Also published as: KR20080022771A

Abstract

본 발명은 차량의 차량안전 시스템 제어방법에 관한 것으로, 특히 4륜 구동 차량에 있어서, 차량 구동 슬립양이 기 설정한 한계치 미만인가를 판단하고, 이 판단결과 한계치 미만인 경우 차량의 4륜 중 적어도 하나의 구동륜 속도값을 차량 속도로 치환가능한 정상상태로 판단하여, 차량의 구동륜 속도를 이용하여 차량 속도 및 차량 가속도를 추정한 후 종가속도 센서값과 차량으로부터 추정된 가속도 값을 차감하는 제1 소정식으로 노면 기울기(θ)를 산출하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 수행이 완료되면 엔진에서 전달되는 출력을 구하는 관계식에서 바퀴측 입력단의 토크를 구한 다음, 이를 모멘트 관계식에 대입하여 제2 소정식을 도출한 후, 이 도출한 제2 소정식을 통해 Tw를 구하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계의 수행이 완료되면 노면 마찰계수를 구하기 위한 제3 소정식에 상기에서 구한 상기 Tw를 대입하여 노면 마찰계수(μ)를 추정한 후, 상기 산출한 θ와 추정한 μ를 이용하여 차량의 안전 시스템 제어를 수행하는 제3 단계로 이루어진 방법을 제공함으로써, 하드웨어의 추가 없이 차량안전 시스템을 제어할 수 있도록 하여 추가적인 비용이 들지 않고, 구성의 복잡성이 없어 간단하게 등판성능 향상을 도모하는 등의 효과가 있다.

노면 마찰계수, 노면 구배, 차량안전 시스템, 4륜 구동

Description

4륜 구동 차량의 차량안전 시스템 제어방법{Automobile Safety System Controlling Method of 4-Wheel Drive Vehicle}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비탈길 등판 시 작용하는 시스템의 구성을 간략하게 보인 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차량안전 시스템 제어를 위한 동작 흐름도.

*** 도면의 주요부분에 대한 설명 ***

100 : 엔진 200 : 변속기

300 : 바퀴 400 : 구동륜 속도센서

본 발명은 차량의 차량안전 시스템 제어방법에 관한 것으로, 특히 4륜 구동 차량에 있어서, 비탈길 등판시에 엔진 및 구동륜 속도 정보를 이용한 노면 마찰 계수(Road Friction) 및 구배(Slope) 추정을 통하여 차량의 차량안전 시스템을 제어하는 방법에 관한 것이다.

차량은 현대인들이 생활에 없어서는 않 될 필수적인 요소가 되었으며, 그 기능도 단순한 운송 수단에서 주거 및 업무공간으로까지 확대되는 추세에 있다. 이처럼 차량은 활용도가 무척 높은 작품이지만 양적 증가에 따라 사고에 따른 피해도 크게 증가하고 있다. 이에 따라 차량안전 시스템인 차량의 제동 및 구동에 관련된 운행안전 제어장치가 필요성이 증대되고 있다.

이러한 운행안전 제어장치는 차량에 탑재된 전자 제어기가 차량이 안전하게 운행되는지 여부를 판단하여 차량이 주행 경로에서 이탈하는 경향을 보일 때, 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않더라도 필요에 따라 전륜 또는 후륜 2차륜의 브레이크를 구동하여 차량이 운행 경로를 따라 안전하게 주행할 수 있도록 한다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서는 노면의 구배 상태 및 노면 마찰 계수를 계산하지 않고, 단지 센서로드의 감지에 의해 제동 장치를 작동하게 됨으로써, 등판로 또는 미끄러운 노면에서 출발, 주행할 때 전륜 및 후륜 2축이 동시에 슬립될 경우 센서로드가 작동되지 않아 제동 장치가 제대로 제 기능을 발휘하지 못하는 문제점이 지적되고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 노면 구배 각도 및 마찰 계수의 각 검출치에 의해 제어토록 함으로써 미끄러운 노면에서 출발 주행시 전륜 및 후륜 2축이 동시에 슬립되더라도 보다 확실하게 차량 안정 시스템을 작동시켜 등판성능 향상을 도모하도록 하였다.

그러나, 상기 방법은 노면 구배 센서와 노면 마찰계수 센서가 추가되어야 하고, 그에 따라 구성이 복잡해 지고 비용이 상승 되는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 하드웨어의 추가 없이 엔진 및 구동륜 속도 정보를 이용한 노면 마찰 계수 및 구배 추정을 통하여 비탈길 등판시의 차량안전 시스템을 제어하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 4륜 구동 차량의 차량안전 시스템 제어방법은, 차량 구동 슬립(slip)양이 기 설정한 한계치 미만인가를 판단하고, 이 판단결과 한계치 미만인 경우 차량의 4륜 중 적어도 하나의 구동륜 속도값을 차량 속도로 치환가능한 정상상태로 판단하여, 차량의 구동륜 속도를 이용하여 차량 속도 및 차량 가속도를 추정한 후 종가속도 센서값과 차량으로부터 추정된 가속도 값을 차감하는 제1 소정식으로 노면 기울기(

)를 산출하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 수행이 완료되면 엔진에서 전달되는 출력을 구하는 관계식에서 바퀴측 입력단의 토크를 구한 다음, 이를 모멘트 관계식에 대입하여 제2 소정식을 도출한 후, 이 도출한 제2 소정식을 통해 노면에서 얻는 토크(

)를 구하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계의 수행이 완료되면 노면 마찰계수를 구하기 위한 제3 소정식에 상기에서 구한 상기

를 대입하여 노면 마찰계수(

)를 추정한 후, 상기 산출한

와 추정한

를 이용하여 차량의 안전 시스템 제어를 수행하는 제3 단계로 이 루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비탈길 등판 시 작용하는 시스템의 구성을 간략하게 보인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차량안전 시스템 제어를 위한 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 먼저 4륜 구동 차량의 엔진 정보(엔진 토크, 엔진 알피엠(rpm) 등) 및 속도 정보(각 구동륜의 각속도 및 각가속도 등)를 읽어들인 후(S100), 차량이 비탈길 등판시인가를 판단한 다음(S101), 판단결과 비탈길 등판시인 경우, 차량 구동 슬립(slip)양이 기 설정한 한계치 미만인가를 판단한다(S102).

상기 단계(S102)의 판단결과 한계치 미만인 경우 차량의 4륜 중 적어도 하나의 구동륜 속도값을 차량 속도로 치환가능한 정상상태로 판단하여, 상기 읽어들인 차량의 구동륜 속도를 이용하여 차량 속도 및 차량 가속도를 추정한 후, 종가속도 센서값과 차량으로부터 추정된 가속도 값을 차감하는 제1 소정식으로 노면 기울기(

)를 산출(S103)하는데, 상기 제1 소정식은,

이며 ,

상기의 수식에서

는 등판 경사각도이고,

은 종가속도 센서값이 며,

는 x방향 차량 직진 가속도이고,

는 중력 가속도이다.

상기 단계(S103)의 수행이 완료되면 내부 동력손실 추정이 가능하면 엔진에서 전달되는 출력을 구하는 관계식인

에서 바퀴측 입력단의 토크(

)를 구한 다음, 이를 모멘트 관계식인

에 대입하여 제2 소정식을 도출한 후, 이 도출한 제2 소정식을 통해 노면에서 얻는 토크(

)를 구하는데(S104 ~ S105), 상기 제2 소정식은,

이며,

상기 수식에서

은 바퀴측 입력단의 토크이고, I는 바퀴의 관성모멘트이며,

는 바퀴의 회전 각가속도이고,

는 엔진출력단의 토크이며,

는 엔진출력단의 회전 각속도이고,

는 바퀴의 회전 각속도이며,

는 차량 내부 손실동력이다.

또한, 상기 단계(S104)에서 내부 동력손실 추정이 불가능하면 차량의 공기저항력과 차량 무게를 추정할 수 있는 경우라 판단하여 차량의 운동 방정식과 상기 산출한

를 이용하여 제3 소정식을 도출한 후, 이를 통해 실제 바퀴가 노면에서 얻을 수 있는 토크(

)를 구하는 방법을 이용하며(S106), 이때 상기 제3 소정식은,

이며,

상기 수식에서, R은 바퀴의 동반경이고, M은 차량 질량이며,

는 공기밀도이고,

는 항력계수이며, V는 속도이다.

상기 단계(S105)의 수행이 완료되면 노면 마찰계수(

)수를 구하기 위한 관계식

에 상기에서 구한 상기

를 대입하여

를 추정한 후, 상기 산출한

와 추정한

를 이용하여 차량의 안전 시스템 제어를 수행한다(S107 ~ S108).

그러나, 만약 상기 단계(S)에서 판단결과 차량 구동 슬립(slip)양이 기 설정한 한계치 이상인 경우에는, 차량의 4륜 중 적어도 하나의 구동륜 속도값도 차량 속도로 치환이 불가능한 비정상상태로 판단하여, 상기 제2 소정식과 제3 소정식을 통해

를 각각 구한 후 이를 서로 비교하여 차량의 안전 시스템 제어를 수행한다(S109).

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 4륜 구동 차량의 차량안전 시스템 제어방법은 하드웨어의 추가 없이 차량안전 시스템을 제어할 수 있도록 하여 추가적인 비용이 들지 않고, 구성의 복잡성이 없어 간단하게 등판성능 향상을 도모하는 등의 효과가 있다. 효과가 있다.

Claims

차량 구동 슬립(slip)양이 기 설정한 한계치 미만인가를 판단하고, 이 판단결과 한계치 미만인 경우 차량의 4륜 중 적어도 하나의 구동륜 속도값을 차량 속도로 치환가능한 정상상태로 판단하여, 차량의 구동륜 속도를 이용하여 차량 속도 및 차량 가속도를 추정한 후 종가속도 센서값과 차량으로부터 추정된 가속도 값을 차감하는 제1 소정식으로 노면 기울기(
)를 산출하는 제1 단계와;

상기 제1 단계의 수행이 완료되면 엔진에서 전달되는 출력을 구하는 관계식에서 바퀴측 입력단의 토크를 구한 다음, 이를 모멘트 관계식에 대입하여 제2 소정식을 도출한 후, 이 도출한 제2 소정식을 통해 노면에서 얻는 토크(
)를 구하는 제2 단계; 및

상기 제2 단계의 수행이 완료되면 노면 마찰계수를 구하기 위한 관계식에 상기에서 구한 상기
를 대입하여 노면 마찰계수(
)를 추정한 후, 상기 산출한
와 추정한
를 이용하여 차량의 안전 시스템 제어를 수행하는 제3 단계로 이루어지고,

상기 제1 소정식은

이며 ,

상기의 수식에서
는 등판 경사각도이고,
은 종가속도 센서값이며,
는 x방향 차량 직진 가속도이고,
는 중력 가속도이고,

상기 모멘트 관계식은
이고,

상기 제2 소정식은

이고,

상기 수식에서
은 바퀴측 입력단의 토크이고, I는 바퀴의 관성모멘트이며,
는 바퀴의 회전 각가속도이고,
는 엔진출력단의 토크이며,
는 엔진출력단의 회전 각속도이고,
는 바퀴의 회전 각속도이며,
는 차량 내부 손실동력이고,

상기 노면 마찰계수(
)수를 구하기 위한 관계식은

인 것을 특징으로 하는 4륜 구동 차량의 차량안전 시스템 제어방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 단계는

차량의 공기저항력과 차량 무게를 추정할 수 있는 경우 차량의 운동 방정식과 상기 산출한
를 이용하여 제3 소정식을 도출한 후, 이를 통해 실제 바퀴가 노면에서 얻을 수 있는 토크(
)를 구하는 단계를 포함하고,

상기 제3 소정식은

이며,

상기 수식에서, R은 바퀴의 동반경이고, M은 차량 질량이며,
는 공기밀도이고,
는 항력계수이며, V는 속도이고,
은 종가속도 센서값이며,
는 x방향 차량 직진 가속도이고,
는 중력 가속도인 것을 특징으로 하는 4륜 구동 차량의 차량안전 시스템 제어방법.
제2항에 있어서,

상기 차량 구동 슬립(slip)양이 기 설정한 한계치 미만인가의 판단결과 한계치 이상인 경우, 차량의 4륜 중 적어도 하나의 구동륜 속도값도 차량 속도로 치환이 불가능한 비정상상태로 판단하여, 상기 제2 소정식과 제3 소정식을 통해
를 각각 구한 후 이를 서로 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 차량의 차량안전 시스템 제어방법.
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