KR101229442B1 - 현가제어시스템 및 이를 이용한 차량의 롤링 제어방법 - Google Patents

현가제어시스템 및 이를 이용한 차량의 롤링 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 차량이 선회할 때 발생하는 롤링현상을 현가장치의 댐핑력 조절을 통해 제어하는 현가제어시스템에 관한 것으로서, 외부의 타 제어시스템과 차량의 횡가속도 정보를 공유할 수 있도록 구성되어, 차속과 조향각을 이용하여 산출된 횡가속도 정보와, 타 제어시스템에서 얻은 다른 횡가속도 정보를 선택적으로 이용할 수 있는 현가제어시스템의 제공을 그 목적으로 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 현가제어시스템은, 차량의 차속 및 조향각을 측정하는 차속 센서 및 조향각 센서와, 측정된 차속 및 조향각을 이용해 제 1 횡가속도 정보를 얻고, 차량의 타 제어시스템과의 통신을 통해, 외부의 횡가속도 센서에서 측정된 제 2 횡가속도 정보를 공유할 수 있는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 차량의 롤링 제어를 위해 상기 제 1 횡가속도 정보와 제 2 횡가속도 정보 중 적어도 어느 하나를 기초로 현가장치의 댐핑력을 조절하는 것을 특징으로 한다.
현가장치, 횡가속도, 조향각, 차속, 통신, ESP, 제어기, 센서

Description

현가제어시스템 및 이를 이용한 차량의 롤링 제어방법{SUSPENSION CONTROL SYSTEM AND ROLLING CONTROL METHOD USING THE SAME SYSTEM}
도 1은 종래 현가제어시스템의 차량 롤링제어를 위한 구성을 개략적으로 도시한 블록구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 현가제어시스템을 개략적으로 도시한 블록구성도로서, 특히, 차량의 롤링제어를 위한 현가제어시스템의 구성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 현가제어시스템을 이용하여 차량의 롤링을 제어하는 방법을 설명하기 위한 플로우차트.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
12: 조향각 센서 14: 차속 센서
20: 제어기 22: 제 1 제어블록
24: 제 2 제어블록 26: 선택블록
40: 현가장치 50: EPS 시스템
본 발명은 차량의 현가장치를 제어하는 현가제어시스템에 관한 것으로서, 특히, 차량이 선회할 때 발생하는 롤링현상을 현가장치의 댐핑력 조절을 통해 제어하는 현가제어시스템 및 그 현가제어시스템을 이용한 차량의 롤링제어방법에 관한 것이다.
본 명세서에서, 용어'현가제어시스템'은 현가장치의 댐핑력 제어에 이용되는 제어시스템을 의미하는 것으로서, 특히, 차량 선회시의 롤링을 제어할 수 있는 제어시스템을 의미한다.
차량이 선회할 때, 특히, 급격하게 조향핸들이 조작될 때, 차체는 원심력에 의해 선회하는 방향의 바깥쪽으로 기울어지게 되는데, 이러한 현상을 흔히 롤 또는 롤링이라 부른다.
근래, 연속 댐핑 가변시스템(CDC; Continuous Damping System)으로 칭해지는 현가제어시스템이 개발된 바 있는데, 이 현가제어시스템은 연성(soft) 감쇠로부터 강성(hard) 감쇠에 이르기까지 감쇠력 곡선이 연속적으로 이루어지기 때문에 차량의 롤링제어에 적합한 것으로 알려져 있다.
종래의 현가제어시스템은 롤링 제어를 위한 수단으로서 도 1에 도시된 것과 같은 센서들(2, 4) 및 제어기(6)를 구비한다. 센서들, 즉, 조향각 센서(2)와 차속 센서(4)는 선회중인 차량의 조향각 및 차속을 측정하며, 제어기(6)는 측정된 조향각과 차속을 이용하여 횡가속도를 산출하여, 그 횡가속도를 기초로 하여, 현가장치, 보다 구체적으로는 쇽업소버의 댐핑력을 제어한다.
차량 선회시의 롤율(roll rate)은 차량에 유발되는 횡가속도 변화량에 비례 하므로, 종래의 현가제어시스템은 조향각 센서와 차속 센서에서 측정된 조향각 및 차속을 계산하여 차량의 횡가속도를 산출하고, 그 산출된 횡가속도를 이용하여 차량 선회시의 롤링을 예측하고, 이를 근거로, 현가장치의 댐핑력을 제어함으로써 차량의 롤링을 제어한다. 아래의 수학식 1에는 차량의 롤링을 예측하는 두가지 방식이 기재되어 있다.
Figure 112006080508810-pat00001
방식 1):
여기에서, p=롤율(roll rate), j=단위시간당 횡가속도 변화량, θ=조향각, v= 차속)
방식 2):
Figure 112006080508810-pat00002
여기에서, p=롤율(roll rate), j=단위시간당 횡가속도 변화량, u=조향각속도(steering angle rate), v= 차속)
전술한 방식 1) 및 방식 2)는 모두 조향각과 차속을 측정하고 그 측정된 값의 계산을 통해 단위시간당 횡가속도 변화량 및 차량의 롤링을 예측함으로써 구현되는데, 이러한 방식들은 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 외부의 타 제어시스템과 차량의 횡가속도 정보를 공유할 수 있도록 구성되어, 차속과 조향각을 이용하여 산출된 횡가속도 정보와, 타 제어시스템에서 얻은 다른 횡가속도 정보 중 적어도 하나를 선택적으로 이용할 수 있는 현가제어시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 타 제어시스템과의 통신 가능여부에 따라, 자체 계산된 횡가속도 정보와 외부에서 얻은 다른 횡가속도 정보 중 적어도 하나를 선택하여, 차량의 롤링을 제어하는 롤링 제어방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 현가제어시스템은, 차량의 차속 및 조향각을 측정하는 차속 센서 및 조향각 센서와, 측정된 차속 및 조향각을 이용해 제 1 횡가속도 정보를 얻고, 차량의 타 제어시스템과의 통신을 통해, 외부의 횡가속도 센서에서 측정된 제 2 횡가속도 정보를 공유할 수 있는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 차량의 롤링 제어를 위해 상기 제 1 횡가속도 정보와 제 2 횡가속도 정보 중 적어도 어느 하나를 기초로 현가장치의 댐핑력을 조절한다.
따라서, 본 발명에 따른 현가제어시스템은, 예컨대, ESP와 같은 고가의 타 제어시스템이 함께 차량에 탑재된 경우, 타 제어시스템의 횡가속도 정보를 공유하고 그 횡가속도 정보를 차량 롤링의 예측에 이용함으로써 보다 정확하고 신뢰성 있는 차량의 롤링 제어를 구현할 수 있다. 또한, 횡가속도 센서를 갖는 별도의 제어시스템이 탑재되지 않은 차량에서는, 자체 구비된 차속 센서와 조향각 센서의 측정값만을 차량의 롤링제어에 이용될 수도 있다.
또한, 본 발명은, 예컨대, 제동 및/또는 조향 제어시스템과 같은 차량의 타 제어시스템과 통신이 가능한 현가제어시스템을 이용하여 차량의 롤링을 제어하는 롤링제어방법을 제공하되, 상기 롤링제어방법은, 차속 센서 및 조향각 센서로부터 차속 및 조향각에 대한 측정 신호를 입력받는 단계와, 횡가속도 센서를 갖는 타 제어시스템과 통신이 가능한지 여부를 판단하는 단계와, 상기 타 제어시스템과 통신이 불가능한 경우, 차속 및 조향각을 계산하여 얻어진 제 1 횡가속도 정보만으로 현가장치의 댐핑력을 제어하고, 상기 타 제어시스템과의 통신이 가능한 경우, 상기 횡가속도 센서에서 측정된 제 2 횡가속도 정보를 이용하여 현가장치의 댐핑력을 제어하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 현가제어시스템을 개략적으로 도시한 블록구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 현가제어시스템(1)은 조향각 센서(12), 차속 센서(14), 그리고 제어기(20) 등을 포함한다.
차속 센서(14)는 예를 들면, 차륜(미도시됨)에 설치되어, 차륜의 회전속도, 즉 차량의 주행속도를 연속적으로 측정한다. 또한, 조향각 센서(12)는 예컨대, 차량의 핸들(미도시됨) 등에 설치되어, 차량의 조향각을 연속적으로 측정한다.
차속 센서(14) 및 조향각 센서(12)에서 측정된 측정값은 전기신호로써 제어기(20)로 입력된다. 본 실시예에 따른 제어기(20)는 제 1 제어블록(22)에서 차속과 조향각을 이용해 횡가속도를 산출하며, 또한, 상기 제 1 제어블록(22)에서는 산출 된 횡가속도를 현가장치(40)의 댐핑력을 조절을 위한 제 1 횡가속도 정보로 가공한다.
한편, 상기한 본 실시예의 제어기(20)는 플러그 앤 플레이(plug & play) 방식의 중계수단(54)에 의해 외부의 다른 차량안전 제어시스템(50)과 상호 통신이 가능하도록 되어 있다. 이 때, 플러그 앤 플레이 방식의 중계수단(54)은 플러그 접속을 통해 두 시스템 간의 통신이 즉시 이루어지게 하는 수단을 말한다.
본 실시예에서, 차량안전 제어시스템(50; 이하, ESP 시스템으로 칭함)으로는 흔히 '차량 자세 제어시스템'으로 칭해지는 ESP 시스템이 이용된다. 이 ESP 시스템(50)은, 최근 고가의 차량에 널리 이용되고 있는 제어시스템으로서, 차량의 제동계 및 구동계를 직접 제어하여 차량이 저마찰 노면이나 비대칭 노면을 주행할 때 급제동 또는 급조향으로 발생할 수 있는 회전 현상이나 전복현상을 방지하여 차량의 안전주행을 보장하는 기능을 한다. 상기한 차량의 안전주행을 위해, ESP 시스템(50)은 요(yaw) 속도센서, 횡가속도 센서 등 다양한 센서를 구비하여, 그 센서에서 측정된 신호를 기초로 전술한 제동계 및 구동계를 제어한다.
본 실시예에 따른 현가제어시스템(1)은 ESP 시스템(50)의 여러 센서들 중에서 횡가속도 센서(52)에서 측정된 제 2 횡가속도 정보를 공유하며, 이를 위해, 제어기(20)가 ESP 시스템(50)과 실시간 통신을 한다.
한편, 본 실시예에 따른 제어기(20)는 제 1 제어블록(22)과 제 2 제어블록(24)의 횡가속도 정보 중 어느 하나를 선택하기 위한 선택블록(26)을 갖는다. 이 선택블록(26)에서는 제 1 제어블록(22)과 제 2 제어블록(24)의 제 1 및 제 2 횡가 속도 정보 중 어느 하나를 현가장치(40)의 댐핑력 조절을 위한 실질적인 구동신호로 변환시켜준다.
본 실시예의 현가제어시스템(1)은 전술한 제 1 횡가속도 정보와 제 2 횡가속도 정보 중 적어도 어느 하나를 선택하여 현가장치의 댐핑력 조절 그리고 차량의 롤링 제어를 수행할 수 있는데, 이는 ESP 시스템(50)의 차량 탑재 여부, 그리고, 그 제어시스템과 ESP 시스템(50) 간의 통신 가능여부에 따라 결정된다.
도 3은 전술한 현가제어시스템을 이용한 차량의 롤링제어방법의 일예를 도시한 플로우차트이다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 롤링제어방법은, 차속 및 조향각의 측정 단계(S10)와, ESP 시스템과의 통신이 가능한지를 여부를 판단하는 판단 단계(S20)와, 그 판단 결과에 따라, 이용할 횡가속도 정보를 선택하는 선택 단계(S31, S32)와, 선택된 횡가속도 정보를 이용하여 현가장치의 댐핑력을 조절하는 롤링 제어단계(S40)를 포함한다.
상기한 각 단계들(S10, S20, S31, S32, S40)은 모두 차량의 주행 중에 이루어지며, 차량의 주행이 계속 이루어지는 동안에는 반복적 수행된다.
상기 측정 단계(S10)에서는 차속 센서(14) 및 조향각 센서(12)에서 측정된 차속 및 조향각이 현가제어시스템(1)의 제어기(20)에 입력된다. 또한, 상기 판단 단계(S20)에서는 제어기(20)가 외부의 ESP 시스템(50)과 통신이 가능한지 여부를 판단한다.
제어기(20)가 ESP 시스템(50)과 통신이 불가능한 경우, 선택 단계(S31)에서 는 차속 센서(14)와 조향각 센서(12)에서 측정된 신호를 계산하여 제 1 횡가속도를 산출하고, 그 산출된 제 1 횡가속도의 정보만을 댐핑력 조절 및 이에 따른 차량의 롤링 제어를 위한 횡가속도 정보로서 선택한다.
또한, 제어기(20)가 EPS 시스템(50)과 통신 가능하도록 연결되어 있는 경우, 선택 단계(S32)에서는 ESP 시스템(50)으로부터 제 2 횡가속도 정보를 얻어, 그 제 2 횡가속도 정보를 댐핑력 조절 및 이에 따른 차량의 롤링 제어를 위한 횡가속도 정보로 이용할 수 있다. 롤링 제어단계(S40)에서는 선택된 횡가속도 정보를 기초로 하여 현가장치의 댐핑 구동력을 조절하고, 이 조절을 통해 차량의 롤링이 제어되어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 현가제어시스템(1)은, 자체의 차속 센서(14) 및 조향각 센서(12)에서 측정된 측정값을 이용해 제 1 횡가속도 정보를 구해 이를 차량의 롤링 제어에 이용할 수 있는 한편, EPS 시스템(50)이 탑재되는 차량에서는 상기 EPS 시스템(50)과 제 2 횡가속도 정보를 공유하여, 그 제 2 횡가속도 정보를 이용해 보다 신뢰성 있는 차량의 롤링 제어를 수행할 수 있다.
본 실시예의 설명에서, 현가제어시스템과 제 2 횡가속도 정보를 공유하는 외부의 제어시스템으로 EPS 시스템을 일예로 설명하였지만, 이는 하나의 실시예이며, ABS 시스템 등 횡가속도 센서를 갖는 다양한 제어시스템이 현가제어시스템과 제 2 횡가속도 정보를 공유할 수 있다.
이상에서는 본 발명이 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기 술분야에서 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 안전제어시스템 등, 횡가속도 센서를 갖는 타 제어시스템이 탑재된 차량에서, 그 타 제어시스템과 횡가속도 정보를 공유하여 보다 신뢰성 있는 차량의 롤링제어를 할 수 있는 한편, 차량 안전제어시스템 등이 탑재되지 않은 차량에서도 기존의 방식으로 차량의 롤링제어를 할 수 있어, 고가 및 중저가의 차량 모두에서 차량의 롤링제어기 가능하다는 효과를 갖는다.

Claims (2)

  1. 차량에 탑재되고 차량이 선회할 때 발생하는 롤링현상을 현가장치의 댐핑력 조절을 통해 제어하는 현가제어시스템이며,
    상기 현가제어시스템에 포함되고 차량의 차속 및 조향각을 측정하는 차속 센서 및 조향각 센서와;
    상기 현가제어시스템에 포함된 상기 차속 센서 및 상기 조향각 센서에서 측정된 차속 및 조향각을 이용해 제 1 횡가속도 정보를 얻고, 상기 차량의 타 제어시스템과의 통신을 통해 외부의 횡가속도 센서에서 측정된 제 2 횡가속도 정보를 공유할 수 있는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 제 1 횡가속도 정보와 상기 제 2 횡가속도 정보 중 어느 하나를 선택하기 위한 선택블록을 포함하고,
    상기 선택블록은, 상기 차량에 상기 횡가속도 센서를 포함하는 타 제어시스템이 탑재되어 있어 상기 타 제어시스템과 통신이 가능한 경우, 상기 제 2 횡가속도 정보의 이용을 선택하여 상기 제 2 횡가속도 정보를 기초로 상기 현가장치의 댐핑력을 조절하고, 상기 차량에 횡가속도 센서를 포함하는 타 제어시스템이 탑재되지 않은 경우, 상기 제 1 횡가속도 정보의 이용을 선택하여 상기 제 1 횡가속도 정보를 기초로 상기 현가장치의 댐핑력을 조절하는 것을 특징으로 하는 현가제어시스템.
  2. 차량이 선회할 때 발생하는 롤링현상을 현가장치의 댐핑력 조절을 통해 제어하는 현가제어시스템에 의한 차량의 롤링제어방법이며,
    상기 현가제어시스템에 포함된 차속 센서 및 조향각 센서로부터 차속 및 조향각에 대한 측정 신호를 입력받는 단계와;
    횡가속도 센서를 갖는 타 제어시스템이 상기 차량에 탑재되어 상기 타 제어시스템과 통신이 가능한지 여부를 판단하는 단계와;
    상기 타 제어시스템과 통신이 불가능한 경우, 상기 현가제어시스템에 포함된 상기 차속 센서와 상기 조향각 센서에서 측정된 차속 및 조향각을 계산하여 얻어진 제 1 횡가속도 정보만으로 현가장치의 댐핑력을 제어하고, 상기 타 제어시스템과의 통신이 가능한 경우, 상기 횡가속도 센서에서 측정된 제 2 횡가속도 정보를 이용하여 현가장치의 댐핑력을 제어하는 단계를;
    포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링제어방법.
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