KR101343226B1 - 차량의 독립 전자 제어기 간 협력 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량이 저 마찰 노면 주행 중 조향 시 휠이 미끄러지는 현상을 제어 즉, 차량이 불안정 주행 상태가 되는 것을 방지하기 위하여 모우먼트(Counter Moment)가 걸리는 방향으로 제동 압이 작용하도록 하는 ESC 제어기(1)와 더불어, 운전자가 불안전영역으로 조향 하고자 할 경우 조향력(Steering Effort)를 무겁게 해 주는 MDPS 제어기(2)가 CAN 통신으로 서로 협조 제어하도록 해, ECS 제어기(1)의 부하를 줄임과 더불어 제어 시 MDPS 제어기(2)의 부가기능을 더함으로써, 추가 비용 없이 차량의 기능성을 높여 줄 수 있는 특징이 있게 된다.

토크, 협력, 가속도

Description

차량의 독립 전자 제어기 간 협력 제어 방법{Cooperation control method through independent electric controller in vehicle}

본 발명은 차량 제어에 관한 것으로, 특히 차량의 독립 전자 제어기 간 협력 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 주행이 보다 안전하게 이루어지도록 다수의 전자 제어기가 적용되어진다.

이러한 차량 제어장치는 일례로, ESC(Electronic Skid Control)나 MDPS(Motor Driven Power Steering) 또는 AGCS(Active Geometry Control System) 등이 있으며, 이들은 각각의 목적에 따라 개별적으로 구현되어진다.

이중 ESC는 주행 중에 차량의 안정성을 향상시키기 위한 것으로써, 제동 시 휠이 노면과 미끄러지지 않도록 각각의 휠의 슬립을 제어하는 것은 물론, 요율(Yaw Rate)를 제어하여 차량의 안정성을 확보해 주는 기능을 하게 된다.

또한, MDPS는 조향 토크 보조력(Steering Torque의 Assist)을 유압 대신 모터의 동력으로 제어하게 된다.

하지만, 이와 같이 주행중인 차량의 자세 제어를 보다 능동적이고 신뢰성 있게 하는 다수의 장치들은 서로 개별적으로 즉, ESC 제어기나 MDPS 제어기 간 제어 변수 정보를 서로 주고 받으면서 협조 제어를 구현하지 못함에 따라, 차량 제어에 보다 능동적인 제어기의 시너지 효과를 전혀 구현할 수 없는 한계가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 주행 차량의 자세 안정성을 위한 ESC(Electronic Skid Control)와, 차량의 조향 토크를 제어하는 MDPS(Motor Driven Power Steering)에 각각 적용되는 제어 변수들을 연관된 제어 정보로 이용함에 따라, 별도의 추가적인 제어 장치가 없이도 시너지 작용을 통한 보다 정밀한 차량 제어는 물론, 기 제어 장치에 대한 효율성을 높여 줄 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 기 적용된 제어 장치인 ESC와 MDPS 간에 토크 센서 측정치에 토크를 중첩하는 방법으로 서로 통합 제어함에 따라, 기 제어기인 EPS(Electronic Program Stability)의 제어 내용을 수정하지 않고서도, 저 마찰 노면에서 중/고속 이상으로 주행하는 차량에서 운전자의 조향이 올바른 방향으로 유도 제어할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량의 독립 전자 제어기 간 협력 제어 방법이 통합 제어기가 캔(CAN)통신으로 주행 차량의 횡 가속도와 요 각속도 값을 ESC 제어기로부터 입력받고, 동시에 조향 각과 조향 토크 값을 MDPS 제어기로부터 입력받아, 주행 중인 차량의 미끄러짐인 S(Slide Slip)를 산출하는 단계;

산출된 S를 시간당 변화율인 SR(Slide Slip Rate)을 계산한 후, 상기 S와 SR을 서로 대응시켜, 주행 중인 차량이 주행이 안전한 안정 영역(Stable)이내 인지를 판단하는 단계;

상기 통합 제어기가 주행 차량이 안정영역(Stable)내 라고 판단될 때 ESC 제어기와 MDPS 제어기가 각각 독립적으로 구현되고, 상기 통합 제어기에서 주행 중인 차량이 불 안정영역(Unstable)으로 들어 갈 소지가 있다고 판단되면, 상기 통합 제어기가 제어에 개입해 ESC 제어기와 MDPS 제어기가 상호 정보를 교환하면서 협조 제어를 수행하면서, 주행 중인 차량을 제어하는 단계;

상기 통합 제어기가 ESC 제어기와 MDPS 제어기간 협조 제어가 필요하다고 판단될 때, 상기 통합 제어기는 주행 방향에서 현 주행 중인 차량과 안정영역(Stable)까지 거리(L)를 산출하는 단계;

상기 통합 제어기에서 산출된 거리(L)에 대한 정보를 MDPS 제어기를 통해 측정된 정보와 서로 대비해 요구되는 OT(Overlay Torque)를 계산하고, 이를 이용해 주행 차량을 안정영역(Stable)으로 제어하는 단계;

로 수행되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 저 마찰 노면에서 중/고속 이상으로 주행하는 차량 제어 시, ESC(Electronic Skid Control)와 MDPS(Motor Driven Power Steering)에 각각 적용되는 제어 변수 중 토크 센서 측정치에 토크를 중첩하여 서로 통합 제어하면서, ESC와 MDPS를 이용해 운전자의 조향 력(Steering Effort)에 변화를 줌에 따라, EPS(Electronic Program Stability)와 같은 별도의 제어를 이용하지 않고서 기 제어 장치 간 시너지 작용으로 보다 정밀한 차량 제어는 물론, 기 제어 장치에 대한 효율성도 높여 줄 수 있는 효과가 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 독립 전자 제어기 간 협력 제어를 위한 통합 제어기의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 차량이 저 마찰 노면 주행 중 조향 시 휠이 미끄러지는 현상을 제어 즉, 차량이 불안정 주행 상태가 되는 것을 방지하기 위하여 모우먼트(Counter Moment)가 걸리는 방향으로 제동 압이 작용하도록 하는 ESC 제어기(1)와, 운전자의 차량 조향이 불안정(Unstable)영역으로 조향할 때, 조향 감(Steering Effort)를 무겁게 해주는 MDPS 제어기(2) 및 상기 ESC 제어기(1) 와 더불어 MDPS 제어기(2)로부터 각각 측정 정보를 제공받아, ESC 제어기(1)와 MDPS 제어기(2)간 협조 제어 여부를 판단하고, 필요 시 협조 제어를 수행하는 통합 제어기(3)로 구성되어진다.

이때, 상기 ESC 제어기(1)와 MDPS 제어기(2) 및 통합 제어기(3)는 CAN 통신을 이용하게 된다.

이와 같이 본 발명은 차량이 저 마찰 노면 주행 중 조향 시 휠이 미끄러지는 현상을 제어 즉, 차량이 불안정 주행 상태가 되는 것을 방지하기 위하여 모우먼트(Counter Moment)가 걸리는 방향으로 제동 압이 작용하도록 하는 ESC 제어기(1)와 더불어, 운전자가 불안전영역으로 조향 하고자 할 경우 조향력(Steering Effort)를 무겁게 해 주는 MDPS 제어기(2)가 CAN 통신으로 서로 협조 제어하도록 해, ECS 제어기(1)의 부하를 줄임과 더불어 제어 시 MDPS 제어기(2)의 부가기능을 더함으로써, 추가 비용 없이 차량의 기능성을 높여 줄 수 있는 특징이 있게 된다.

이를 위해 본 발명은 ECS 제어기(1)와 MDPS 제어기(2)와 CAN 통신되면서 협조제어를 구현하는 통합 제어기(3)를 이용하게 되는데, 즉 각각 독립적으로 구현되는 ESC 제어기(1)와 MDPS 제어기(2)로부터 정보를 얻는 통합 제어기(3)에서 구현되는 협조 제어 알고리즘은 도 3에 도시된 바와 같이, ESC 제어기(1)로부터 차량의 횡 가속도와 요 각속도에 대한 정보와 더불어, MDPS 제어기(2)로부터 조향 각과 조향 토크 정보를 통합 제어기(3)에서 취합한 후, ESC 제어기(1)와 MDPS 제어기(2)간 협조 제어에 대한 판단 여부를 결정하게 된다.

이어, 상기 통합 제어기(3)는 측정된 차량 횡 속도와 차속을 이용해 주행 중 인 차량의 미끄러짐인 S(Slide Slip)를 산출한 후, 산출된 S를 시간당 변화율인 SR(Slide Slip Rate)을 계산하게 되며, 이때, 상기 통합 제어기(3)의 슬립(Slip)판단을 위한 정보는 도 2(가)와 같은 방식을 이용하며, 이는 차량 제어를 위한 통상적으로 이용되는 운동 방정식을 산출하는 방식이다.

이와 같이 통합 제어기(3)에서 주행 중인 차량의 SR(Slide Slip Rate)을 계산하면, 상기 통합 제어기(3)는 S(Slide Slip)와 SR(Slide Slip Rate)을 대응해 주행 중인 차량이 안전한 주행 영역(Stable)을 주행 중인지 여부를 판단하게 되고, 이는 도 2(나)와 같이 안정영역(Stable)과 불 안정영역(Unstable)을 표현하는 맵(Map)을 이용하며, 이 또한 차량 제어를 위한 통상적으로 적용되는 방식이다.

이러한 판단에 따라 즉, 주행 차량이 안정영역(Stable)을 주행 중이라고 판단되면, 통합 제어기(3)는 제어를 수행하지 않고 ESC 제어기(1)와 MDPS 제어기(2)가 각각 독립적으로 구현되면서, 주행 중인 차량을 제어하게 된다.

하지만, 통합 제어기(3)에서 주행 중인 차량이 불 안정영역(Unstable)으로 들어 갈 소지가 있다고 판단되면, 상기 통합 제어기(3)가 제어에 개입해 ESC 제어기(1)와 MDPS 제어기(2)가 상호 정보를 교환하면서 협조 제어를 수행하게 된다.

이와 같이 상기 통합 제어기(3)가 서로 대응시킨 S(Slide Slip)와 SR(Slide Slip Rate)을 통해 제어에 개입하게 되면, 상기 통합 제어기(3)는 먼저 주행 방향에서 현 주행 중인 차량과 안정영역(Stable)까지 거리(L)를 산출해 주게 된다.

이어, 상기 통합 제어기(3)는 산출된 거리(L)에 대한 정보를 MDPS 제어기(2)를 통해 측정된 정보와 서로 대비하게 되는데 즉, MDPS 제어기(2)에서 제공된 조향 각과 조향 토크 값이 일정 값일 때 산출 거리(L)까지 도달하기 위한 OT(Overlay Torque)를 계산하게 된다.

이때, 상기 통합 제어기(3)에서 산출되는 OT(Overlay Torque)는 기 설정된 테이블(Table)즉, 주행 중인 차량의 현 조향 각과 조향 토크 값이 일정 값일 때, 주행 중인 차량을 안정영역(Stable)위치로 산출된 거리(L)까지 도달하고자 하는 경우, 주행 차량에서 필요로 하는 OT(Overlay Torque)값이 맵핑(Mapping)화 되어있는 테이블을 이용하게 된다.

이러한, 상기 테이블(Table)은 차량 개발 단계에서 튜닝(Tuning)을 통해 각 차량의 특성에 맞는 OT(Overlay Torque)값을 산출할 수 있도록 개발되어진다.

이와 같이 통합 제어기(3)가 기 설정된 테이블(Table)이용해 주행 중인 차량을 안정영역(Stable)위치로 산출된 거리(L)까지 도달시키면서, 주행 차량을 안정영역(Stable)내로 제어하기 위한 OT(Overlay Torque)를 산출하면, 상기 통합 제어기(3)는 산출된 OT(Overlay Torque)값을 이용해 주행 중인 차량을 안정적으로 제어해주게 된다.

이러한 ESC 제어기(1)와 MDPS 제어기(2)간 협조 제어 구현은 상기 통합 제어기(3)가 협조 제어가 불필요하다고 판단되는 경우 즉, 상기 통합 제어기(3)에서 주행 중인 차량에 대해 대응된 S(Slide Slip)와 SR(Slide Slip Rate)을 이용해, 현 주행 중인 차량이 안전한 주행 영역(Stable)내에서 주행중이라 판단될 때까지 지속적으로 수행되어진다.

이와 같이 통합 제어기(3)를 통해 ESC 제어기(1)와 MDPS 제어기(2)간 협조 제어가 구현되면, 운전자가 과도한 조향을 하는 시점에 반대 방향의 추가 조향 토크를 인가함으로서, 운전자의 과도 조향 경향이 줄고 후에 오는 조향도 빨리 안정화 될 수 있게 됨에 따라, 그 결과로 차량의 옆 미끄러짐 각(Slide Slip Angle)의 감소를 통해 차량의 안정성이 보다 향상되어진다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 독립 전자 제어기 간 협력 제어를 위한 통합 제어기의 구성도

도 2(가(,(나)는 본 발명에 따른 독립 전자 제어기 간 협력 제어 판단을 위한 정보 획득 선도

도 3은 본 발명에 따른 독립 전자 제어기 간 협력 제어 방법 흐름도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : ESC 제어기 2 : MDPS 제어기

3 : 통합 제어기

Claims (3)

1. 통합 제어기(3)가 캔(CAN)통신으로 주행 차량의 횡 가속도와 요 각속도 값을 ESC 제어기(1)로부터 입력받고, 동시에 조향 각과 조향 토크 값을 MDPS 제어기(2)로부터 입력받아, 주행 중인 차량의 미끄러짐인 S(Slide Slip)를 산출하는 단계;

   산출된 S를 시간당 변화율인 SR(Slide Slip Rate)을 계산한 후, 상기 S와 SR을 서로 대응시켜, 주행 중인 차량이 주행이 안전한 안정 영역(Stable)이내 인지를 판단하는 단계;

   상기 통합 제어기(3)가 주행 차량이 안정영역(Stable)내 라고 판단될 때 ESC 제어기(1)와 MDPS 제어기(2)가 각각 독립적으로 구현되고, 상기 통합 제어기(3)에서 주행 중인 차량이 불 안정영역(Unstable)으로 들어 갈 소지가 있다고 판단되면, 상기 통합 제어기(3)가 제어에 개입해 ESC 제어기(1)와 MDPS 제어기(2)가 상호 정보를 교환하면서 협조 제어를 수행하면서, 주행 중인 차량을 제어하는 단계;

   상기 통합 제어기(3)가 ESC 제어기(1)와 MDPS 제어기(2)간 협조 제어가 필요하다고 판단될 때, 상기 통합 제어기(3)는 주행 방향에서 현 주행 중인 차량과 안정영역(Stable)까지 거리(L)를 산출하는 단계;

   상기 통합 제어기(3)에서 산출된 거리(L)에 대한 정보를 MDPS 제어기(2)를 통해 측정된 정보와 서로 대비해 요구되는 OT(Overlay Torque)를 계산하고, 이를 이용해 주행 차량을 안정영역(Stable)으로 제어하는 단계;

   로 수행되는 것을 특징으로 하는 차량의 독립 전자 제어기 간 협력 제어 방 법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 통합 제어기(3)에서 산출되는 S(Slide Slip)값은 주행 차량의 횡 속도와 차속을 이용해 산출되는 것을 특징으로 하는 차량의 독립 전자 제어기 간 협력 제어 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 OT(Overlay Torque) 계산은 MDPS 제어기(2)에서 제공된 조향 각과 조향 토크 값을 이용해 산출되는 것을 특징으로 하는 차량의 독립 전자 제어기 간 협력 제어 방법.

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