KR101315023B1 - 차량의 기준 속도 추정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 전자 제어 시스템에서 기준 속도를 추정하는 방법에 있어서, 차량의 좌우 전륜 및 좌우 후륜에 마련된 속도센서를 이용하여 각 차륜의 속도를 검출하고, 각 차륜의 속도를 이용하여 전륜과 후륜의 요 레이트를 연산하고, 전륜과 후륜의 요 레이트를 기초로 하여 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 차륜의 속도를 연산하고, 연산된 속도를 기준 속도로 추정한다.

본 발명은 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 쪽 차륜의 속도를 기초로 하여 차량의 기준 속도를 추정함으로써 ABS, ESP 및 TCS 등의 전자 제어 시스템이 최적의 상태로 동작할 수 있고, 이에 따라 차량의 제동성능 및 가속성능 그리고 차량 안정성을 확보 할 수 있다.

Description

차량의 기준 속도 추정 방법{Estimation method of reference speed of automobile}

본 발명은 차량의 기준 속도 추정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차륜 속도 센서를 이용하여 차량의 기준속도를 추정하는 차량의 기준 속도 추정 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 안전성을 향상시키는 전자 제어 시스템은, 미끄러운 노면에서의 슬립에 의한 브레이크의 잠김을 방지하고 제동 중 운전자에 의한 조향이 가능하도록 하는 ABS(Anti-lock Brake System), 미끄러운 노면에서 차량이 출발하거나 급발진 시 차량의 슬립을 방지하기 위한 TCS(Traction Control System), 차량의 자세를 안정적으로 제어하기 위한 ESP(Electronic Stability Program)가 있다.

이러한 전자 제어 시스템은 차량의 제동 성능이나 가속 성능을 확보하기 위해서 정확한 차량의 기준 속도를 추정하는 것이 매우 중요하다.

보통 기준속도를 추정하는 방법은, 2륜 구동차량인 경우에는 비구동륜의 차륜속도 중 가장 빠른 차륜속도를 차량의 기준속도로 추정하고, 4륜 구동차량인 경우에는 4바퀴의 차륜속도 중 가장 빠른 차륜속도를 차량의 속도로 추정한 후 차량 의 종방향 가속도를 검출하기 위한 지(G) 센서를 이용하여 차량의 속도를 보정하여 차량의 기준속도로 추정한다.

그러나 차량의 선회 시에는 차량에 횡 방향의 가속도가 작용하기 때문에, 2륜 구동차량에서와 같이 비 구동륜을 기준으로 차량의 기준속도를 추정하거나, 4륜 구동차량에서와 같이 지(G) 센서를 이용하여 차량의 기준속도를 추정하는 경우에는 선회 차량의 실제 속도를 잘못 판단하여 ABS, ESP 및 TCS 제어 시에 제동성능과 가속성능이 저하된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 쪽 차륜을 기초로 하여 차량의 기준 속도를 추정하고 이 추정된 차량의 기준 속도에 따라 차량을 제어함으로써 차량의 제동 성능, 가속 성능 및 안정성을 확보하는 차량의 기준 속도 추정 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 전자 제어 시스템에서 기준 속도를 추정하는 방법에 있어서, 차량의 좌우 전륜 및 좌우 후륜에 마련된 속도센서를 이용하여 각 차륜의 속도를 검출하고, 상기 각 차륜의 속도를 이용하여 상기 전륜과 후륜의 요 레이트를 연산하고, 상기 전륜과 후륜의 요 레이트를 기초로 하여 상기 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 차륜의 속도를 연산하고, 연산된 속도를 기준 속도로 추정하고, 상기 전륜과 후륜의 요레이트를 연산하는 것은 상기 전륜의 요 레이트와 상기 후륜의 요 레이트의 무차원화를 수행하고, 상기 전륜의 요 레이트의 무차원화는, 상기 좌우 전륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 차륜이 기준이 되어 수행되고, 상기 후륜의 요레이트의 무차원화는, 상기 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 빠른 차륜이 기준이 되어 수행되는 차량의 기준 속도 추정 방법이 제공될 수 있다.

삭제

기준 속도를 추정하는 것은 무차원화된 전륜의 요레이트와 무차원화된 후륜의 요 레이트를 기초로 한다.

삭제

전륜과 후륜의 요 레이트를 연산하는 것은, 전륜의 요 레이트는 좌우 전륜의 속도 차를 좌우 전륜의 거리로 나누고, 후륜의 요 레이트는 좌우 후륜의 속도 차를 좌우 후륜의 거리로 나누어 연산한다.

위에서 추정된 기준 속도는, 차량이 선회할 때 차량을 제어하는 기준 속도로 이용된다.

상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 따르면 선회 시 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 쪽 차륜인 인사이드 차륜(Inside Wheel)은 차량 원심력에 의해서 하중 전달(Load Transfer)이 발생하여 아웃사이드 차륜(Outside Wheel)보다 쉽게 슬립이 발생할 수 있기 때문에, 후륜의 속도 중 속도가 더 느린 차륜의 속도를 기준 속도로 추정하면 차량 선회 시 차량을 더 안정적으로 제어할 수 있다.

또한 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 쪽 차륜의 속도를 기초로 하 여 차량의 기준 속도를 추정함으로써 ABS, ESP 및 TCS 등의 전자 제어 시스템이 최적의 상태로 동작할 수 있고, 이에 따라 차량의 제동성능 및 가속성능 그리고 차량 안정성을 확보 할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자 제어 시스템의 구성도로, 차량의 전자 제어 시스템은 센서부(10), 제어수단(20), 액추에이터부(30), 엔진출력부(40) 및 유압밸브(50)를 포함한다.

센서부(10)는 좌우 전륜 및 좌우 후륜의 각 차륜에 마련되어 차륜의 속도를 검출하는 차륜속도센서(FL, FR, RL, RR: 11 내지 14)를 가진다.

제어수단(20)은 각 차륜속도센서(11 내지 14)로부터 검출된 각 차륜의 속도를 연산하는 차륜속도연산부(21)와, 도 2에 도시된 바와 같이 차륜속도연산부(21)에서 연산된 차륜 속도 및 좌우 차륜 간의 거리(L)를 기초로 하여 전륜의 요레이트(θ₁)와 후륜의 요레이트(θ₂)를 연산하는 요레이트 연산부(22)와, 요레이트 연산부(22)로부터 전송된 전륜의 요레이트와 후륜의 요레이트를 무차원화(Non-dimension: 단위를 없애서 비교를 용이하게 함)하고, 무차원화된 전륜의 요레이트와 무차원화된 후륜의 요레이트를 기초로 하여 차량의 기준 속도를 추정하되, 좌우 후륜의 속도를 비교하여 속도가 더 느린 쪽 차륜(즉, 속도가 더 느린 후륜)의 속도를 기초로 하여 차량의 기준 속도를 추정하는 기준 속도 추정부(23)와, 기준 속도 추정부(23)에서 추정된 기준 속도를 기초로 하여 각 차륜에서의 슬립율을 연산하는 슬립율연산부(24)와, 연산된 슬립율이 적정 슬립율에 도달하도록 액츄에이터부(30)를 제어하는 ABS 제어부(25)와, 엔진출력부(40)를 제어하는 TCS 제어부(26)와, 유압밸브(50)를 제어하는 ESP제어부(27)를 가진다.

액츄에이터부(30)는 ABS 제어부(25)의 제어신호에 따라 각 차륜의 휠실린더에 공급되는 유압을 조절한다.

엔진출력부(40)는 TCS 제어부(26)의 제어신호에 따라 엔진의 구동력을 제어한다.

유압밸브(50)는 ESP제어부(27)의 제어신호에 따라 유압밸브를 제어한다.

도 1에는 도시되어 있지 않지만, 센서부(10)는 차량의 종방향 감가속도를 검출하기 위한 지(G)센서, 차량의 선회정도를 검출하기 위한 요 레이트 센서, 차량의 조향 정도를 검출하는 조향각 센서를 더 가질 수 있다.

이에 따라, 제어수단(20)은 지(G)센서로부터 검출된 차량의 종감가속도를 연산하고, 이때 연산된 종감속도를 적분한 속도와 차륜 속도를 비교하여 기준 속도를 보정한다.

또한 요우레이트센서(13)로부터 검출된 차량의 선회정도(요 레이트)와 미리 설정된 차량계수를 이용하여 속도의 보정값을 연산한 후 차량이 제동상태인 경우에는 기준속도에 보정값을 빼서 기준속도를 보정하고, 차량이 가속상태인 경우에는 기준속도에 보정값을 더하여 기준속도를 보정한다.

또한 차량의 요 레이트와 조향각 센서로부터 검출된 조향각 정도를 감안하여 각각의 전륜 및 후륜의 기준속도를 보정한다.

이로서, 좀 더 정확한 차량의 기준 속도를 추정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 제어 시스템에서 차량의 기준 속도를 추정하는 방법의 순서도로서, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.

주행, 선회, 제동하는 차량의 제어를 위해, 차량의 각 차륜(좌우 전륜(FL, FR) 및 좌우 후륜(RL, RR))에 마련된 차량 속도 센서(11 내지 14)를 통해 각 차륜의 속도를 검출(101)한다.

다음 각 차륜속도센서(11 내지 14)로부터 검출된 각 차륜의 속도를 기초로 좌우 전륜 및 좌우 후륜의 속도차를 연산(102)한다. 이때, 좌우 전륜(FL, FR)의 속도차는 좌우 전륜의 속도를 비교한 후 속도가 빠른 차륜(W_FF)에서 속도가 느린 차륜의 속도(W_SF)를 빼고, 좌우 후륜(RL, RR)의 속도차 역시 좌우 후륜의 속도를 비교한 후 속도가 빠른 차륜(W_FR)에서 속도가 느린 차륜의 속도(W_SR)를 빼는 것이 바람직하다.

즉, 전륜의 속도 차 W_Front=W_FF-W_SF, 후륜의 속도 차 W_Rear=W_FR-W_SR 이다.

아울러, 위에서도 설명하였듯이 아래 첨자 FF는 Fast Front, SF는 Slow Front, FR은 Fast Rear, SR은 Slow Rear을 나타낸다.

다음, 도 2에 도시된 바와 같이 연산된 차륜 속도차(W_Front, W_Rear) 및 좌우 차륜 간의 거리(L)를 기초로 하여 전륜의 요레이트(Yaw_Rate_Front 또는 θ₁)와 후륜의 요레이트(Yaw_Rate_Rear 또는 θ₂)를 연산(103)한다. 이때, 전륜의 요 레이트는 느린 차륜의 속도를 기준으로 빠른 차륜의 속도 증가량에 대한 요 레이트(Yaw Rate: 차량의 중심)를 연산하고, 후륜의 요 레이트는 빠른 차륜의 속도를 기준으로 느린 차륜의 속도 감소량에 대한 요 레이트(Y aw Rate)를 연산하는 것이 바람직하다.

즉, 전륜의 요 레이트 Yaw_Rate_Front=(W_FF-W_SF)/L,

후륜의 요 레이트 Yaw_Rate_Rear=(W_FR-W_SR)/L 이다.

다음 연산된 전륜의 요레이트와 후륜의 요레이트의 무차원화를 수행(104)한다. 이때 전륜의 요 레이트 및 후륜의 요 레이트에서 각각 기준이 되는 차륜을 중심으로 무차원화를 수행한다.

즉, 전륜의 요 레이트의 무차원화 Yaw_Rate_{Front_Nondimen}=

_,

후륜의 요 레이트를 무차원화 Yaw_Rate_{Rear_Nondimen}=

이다.

이처럼 무차원화된 요 레이트는 차량의 중심에서 전륜과 후륜의 속도차를 이용한 것으로, 두 무차원화된 요레이트

Yaw_Rate_{Front_Nondimen =} Yaw_Rate_{Rear_Nondimen * α} 가 되어, 서로 비례한다.

즉 도 4는 시간에 따른 무차원화된 두 요레이트의 변화 그래프로, 도 4에 도시된 바와 같이 시간에 따른 무차원화된 두 요레이트는 서로 비례한다는 것을 알 수 있다. 아울러, 도 4의 그래프는 실험에 의해 구해진 값이다.

다음 무차원화된 전륜의 요레이트와 무차원화된 후륜의 요레이트를 이용하여 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 쪽 차륜의 속도를 연산(105)하고, 이 때 연산된 더 느린 쪽 차륜의 속도를 기초로 하여 차량의 기준 속도를 추정(106)한다.

즉, 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 차륜의 속도,

W_SR =

가 된다.

다음 추정된 기준 속도를 기초로 하여 각 차륜에서의 슬립율을 연산하고, 연산된 슬립율이 적정 슬립율에 도달하도록 액츄에이터부(30), 엔진출력부(40) 또는 유압밸브(50) 중 적어도 하나를 제어한다.

좀 더 구체적으로 설명하면, ABS 제어부(25)는 연산된 슬립율이 적정 슬립율이 되도록 액추에이터부(30)를 제어하여 각 차륜(FR, FL, RR, RL)의 브레이크 유압을 선택적으로 증압 혹은 감압 제어한다.

TCS 제어부(26)는 브레이크 유압을 선택적으로 증압 혹은 감압 제어 및 캔 통신을 통해 엔진출력부(40)를 제어, 즉 엔진 토크를 저감시켜 구동 방향의 휠 슬립을 방지한다.

EPS 제어부(27)는 차량 주행 속도에 따라 유압밸브(50)를 조절하여 조향기어로 작용하는 유압배력을 차속에 비례하여 가변시킴으로써 고속 및 저속에서 운전자의 조종 안정성을 실현한다.

이와 같은 차량의 기준 속도 추정 방법에 따라 좌우 후륜만 제어를 수행하는 시스템에서 아주 유용하게 이용할 수 있다.

또한 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 쪽 차륜의 속도를 기초로 하여 차량의 기준 속도를 추정함으로써 ABS, ESP 및 TCS 등의 전자 제어 시스템이 최적의 상태로 동작할 수 있고, 이에 따라 차량의 제동성능 및 가속성능 그리고 차량 안정성을 확보 할 수 있다.

또한 차량 선회 시 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 쪽 차륜인 인사이드 차륜(Inside Wheel)은 차량 원심력에 의해서 하중 전달(Load Transfer)이 발생하여 아웃사이드 차륜(Outside Wheel)보다 쉽게 슬립이 발생할 수 있기 때문에, 위와 같은 방법에 의해 추정된 기준 속도를 차량 선회 시에 유용하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자 제어 시스템의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 캔 버스 고장 검출 방법의 순서도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10: 메인 제어부

20: 캔 모듈부

30a 내지30d: 서브 제어부

40: 메모리부

50: 표시부

Claims (6)

1. 차량의 전자 제어 시스템에서 기준 속도를 추정하는 방법에 있어서,

   차량의 좌우 전륜 및 좌우 후륜에 마련된 속도센서를 이용하여 각 차륜의 속도를 검출하고,

   상기 각 차륜의 속도를 이용하여 상기 전륜과 후륜의 요 레이트를 연산하고,

   상기 전륜과 후륜의 요 레이트를 기초로 하여 상기 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 차륜의 속도를 연산하고, 연산된 속도를 기준 속도로 추정하고,

   상기 전륜과 후륜의 요레이트를 연산하는 것은 상기 전륜의 요 레이트와 상기 후륜의 요 레이트의 무차원화를 수행하고,

   상기 전륜의 요 레이트의 무차원화는, 상기 좌우 전륜의 속도 중에서 속도가 더 느린 차륜이 기준이 되어 수행되고, 상기 후륜의 요레이트의 무차원화는, 상기 좌우 후륜의 속도 중에서 속도가 더 빠른 차륜이 기준이 되어 수행되는 차량의 기준 속도 추정 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 속도를 추정하는 것은

   상기 무차원화된 전륜의 요레이트와 상기 무차원화된 후륜의 요 레이트를 기초로 하는 차량의 기준 속도 추정 방법.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전륜과 후륜의 요 레이트를 연산하는 것은

   상기 전륜의 요 레이트는 상기 좌우 전륜의 속도 차를 상기 좌우 전륜의 거리로 나누고, 상기 후륜의 요 레이트는 상기 좌우 후륜의 속도 차를 상기 좌우 후륜의 거리로 나누어 연산하는 차량의 기준 속도 추정 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 추정된 기준 속도는

   상기 차량이 선회할 때 상기 차량을 제어하는 기준 속도로 이용되는 차량의 기준 속도 추정 방법.

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