KR101416468B1 - Control method for controllable damper of the vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명의 자동차 가변제어 댐퍼의 제어방법은 객관화된 방식으로 노면 접지력을 향상시킬수 있도록, 본 발명은 댐퍼를 포함하고, 차체에 대한 제1 요구 전류를 산출하는 스카이 훅 제어 단계, 차륜에 대한 제2 요구 전류를 산출하는 그라운드 훅 제어 단계, 상기 제2 요구 전류로부터 제한 전류를 산출하는 단계 및 상기 제1 요구 전류와 상기 제한 전류를 통하여 최종 인가 전류를 산출하여 상기 댐퍼로 공급하는 단계를 포함하는 자동차의 가변제어 댐퍼의 제어방법을 제공한다.
스카이 훅, 그라운드 훅
The present invention provides a control method of an automotive variable control damper including a sky hook control step for calculating a first required electric current for a vehicle body including a damper so as to improve a road surface force in an objective way, A ground hook control step of calculating a required current, a step of calculating a limiting current from the second required current, and a step of calculating a final applied current through the first required current and the limiting current and supplying the resulting current to the damper And a control method of the variable control damper.
Sky Hook, Ground Hook
Description
본 발명은 자동차 가변제어 댐퍼의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 객관화된 방식으로 노면 접지력을 향상시킬수 있는 자동차 가변제어 댐퍼의 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 차량의 주행 중 외부로부터 지속적으로 전달되는 외력에 대해 차량 내부의 승차감을 향상시키기 위해 보다 간단하면서도 향상된 제어 방식이 끊임없이 개발되고 있다.Generally, a simple and improved control method is constantly being developed to improve ride comfort inside the vehicle with respect to an external force continuously transmitted from the outside during driving of the vehicle.
이러한 제어 중 스카이 훅(Skyhook) 제어는 모든 상태변수를 다 고려하지 않고 단지 현가장치 상대속도와 차체의 절대속도만으로 구현이 가능한 방식인데, 이는 차체 위 가상의 공간에 위치하는 고정 좌표에 가상의 감쇄기를 가정하고 노면 외란에 의한 차체의 수직 속도로부터 가상 감쇄기의 요구 감쇄력을 결정한 후 이 감쇄력을 실제 가변제어 댐퍼의 요구 감쇄력으로 이용하는 제어 알고리즘이다.Among these controls, Skyhook control can be realized only by the relative speed of the suspension and the absolute speed of the vehicle without considering all the state variables. This is because the virtual attenuator Is a control algorithm that determines the required damping force of the virtual attenuator from the vertical velocity of the vehicle by the road surface disturbance and then uses this damping force as the required damping force of the actual variable control damper.
한편 현재까지 개발된 대부분의 스카이 훅 제어는 차륜(wheel)의 상하 진동에 의한 가속도를 적절히 신호 처리하여 로드 값(road value)이라는 지표를 결정한 후, 이 로드 값에 따라 조종 안정성을 목적으로 차륜의 노면 접지력 향상을 위한 전류 제한치를 결정하며 이 값은 튜닝 엔지니어의 경험 및 주관적 판단에 따라 튜닝하는 형태를 띄고 있다. 그러나 이러한 방식은 튜닝 엔지니어의 경험 부족이나 판단 오류로 인해 부적절한 가변제어 댐퍼의 감쇄력 제어를 야기할 수 있고, 이로 인해 승차감을 저하시키거나 노면 접지력이 충분하지 못하게 될 수 있으므로 이를 방지하기 위한 연구들이 다각도로 진행되고 있다.On the other hand, most of the SKYHOOK control developed so far is based on the determination of the road value by appropriately signaling the acceleration caused by the up-and-down vibration of the wheel, It determines the current limit for improving the grounding power. This value is tuned according to the experience and subjective judgment of the tuning engineer. However, such a method may cause a damping force control of an improper variable control damper due to a lack of experience or a judgment error of the tuning engineer, which may reduce ride comfort or insufficient grounding force. Therefore, .
본 발명의 목적은, 객관화된 방식으로 노면 접지력을 향상시킬수 있는 자동차 가변제어 댐퍼의 제어방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a control method of an automotive variable control damper capable of improving the grounding force in an objected manner.
본 발명에 따른 자동차 가변제어 댐퍼의 제어방법은 댐퍼를 포함하고, 차체에 대한 제1 요구 전류를 산출하는 스카이 훅 제어 단계, 차륜에 대한 제2 요구 전류를 산출하는 그라운드 훅 제어 단계, 상기 제2 요구 전류로부터 제한 전류를 산출하는 단계 및 상기 제1 요구 전류와 상기 제한 전류를 통하여 최종 인가 전류를 산출하여 상기 댐퍼로 공급하는 단계를 포함한다.A control method for an automotive variable damper according to the present invention includes a damper, a sky hook control step for calculating a first required current for the vehicle body, a ground hook control step for calculating a second required current for the wheel, Calculating a limiting current from the required current, and calculating a final applied current through the first required current and the limiting current, and supplying the calculated final current to the damper.
본 발명에 따른 자동차 가변제어 댐퍼의 제어방법은 스카이 훅 제어 및 그라운드 훅 제어를 병행하여 댐퍼에 인가되는 최종 인가 전류의 상한치 및 하한치를 객관적으로 산출할 수 있으며, 노면 접지력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The control method of the automotive variable damper according to the present invention can objectively calculate the upper limit value and the lower limit value of the final applied current applied to the damper in parallel with the sky hook control and the ground hook control, have.
본 발명에 따른 자동차 가변제어 댐퍼의 제어방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.A method of controlling an automotive variable damper according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 스카이 훅 시스템을 나타내는 도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동차의 그라운드 훅 시스템을 나타내는 도이다.FIG. 1 is a view showing a sky hook system of an automobile according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a ground hook system of an automobile according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 자동차의 스카이 훅 시스템은 차체(sprung mass) (1) 위 공간 상에 가상의 고정 위치를 기준으로 차체(1)의 모션을 제어하기 위한 가상 댐퍼(3)의 요구 감쇄력(Fsky)을 계산하고, 이 요구 감쇄력(Fsky)을 차체(1)와 차륜(2) 사이에 설치된 실제 가변제어 댐퍼(이하 댐퍼’로 설명함)(5)의 감쇄력으로 구현되도록 하는 제1 요구 전류를 산출한다.Referring to FIG. 1, the sky hook system of the automobile includes a
여기서, 요구 감쇄력(Fsky)은 댐핑 계수(Csky) 및 차체(1) 절대 수직 속도(스프렁 상질량 속도, )를 이용하여 스카이 훅(skyhook) 제어에 의해 다음 의 [수학식 1]로부터 산출한다.Here, the required damping force Fsky is calculated based on the damping coefficient Csky and the absolute vertical velocity (sprung mass velocity, ) From the following equation (1) by skyhook control.
그리고, 상기 제1 요구 전류는 상기 식으로부터 계산된 요구 감쇄력(Fsky)과 댐퍼(5)의 상대 운동속도로부터 계산할 수 있다.The first required current can be calculated from the required damping force Fsky calculated from the above equation and the relative speed of motion of the
도 2를 참조하면, 본 자동차의 그라운드 훅 시스템은 차륜(unsprung mass) (2)의 모션을 제어하기 위한 가상 댐퍼(4)의 요구 감쇄력(Fground)을 계산하고, 이 요구 감쇄력(Fground)을 차체(1)와 차륜(2) 사이에 설치된 실제 댐퍼(5)의 감쇄력으로 구현되도록 하는 제2 요구 전류를 산출한다.2, the ground hook system of the automobile calculates the required damping force (Fground) of the
여기서, 요구 감쇄력(Fground)은 댐핑 계수(Cground) 및 차륜(2) 절대 수직 속도(스프렁 하질량 속도, )를 이용하여 스카이 훅(skyhook) 제어에 의해 다음의 [수학식 2]로부터 산출한다.Here, the required damping force (Fground) is the damping coefficient (Cground) and the absolute velocity of the wheel (2) ) Is calculated from the following formula (2) by skyhook control.
그리고, 상기 제2 요구 전류는 상기 식으로부터 계산된 요구 감쇄력(Fground)과 댐퍼(5)의 상대 운동속도로부터 계산할 수 있다. The second required current can be calculated from the required damping force (Fground) calculated from the above equation and the relative speed of motion of the damper (5).
도 3은 본 발명에 따른 자동차를 나타내는 기능 블록도이다.3 is a functional block diagram showing a vehicle according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 자동차는 스카이 훅 제어를 통하여 제1 요구 전류(isky)를 산출하는 스카이 훅 시스템(10), 그라운드 훅 제어를 통하여 제2 요구 전류(iground)를 산출하는 그라운드 훅 시스템(20), 제2 요구 전류(iground)를 이용하여 제한 전류(ilimit)를 산출하는 제한 전류 산출부(30), 제1 요구 전류(isky)와 제한 전류(ilimit)를 이용하여 댐퍼(5)로 인가되는 최종 인가 전류(iout)를 출력하는 최종 전류 산출부(40)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the automobile includes a
여기서, 스카이 훅 시스템(10)은 차체에 장착된 가속도센서(미도시, 이하 '센서'로 칭함)로부터 측정된 수직 가속도를 이용하여 차체 수직 속도를 산출하는 차체 수직속도 산출부(12), 차체 수직 속도 및 차체 댐핑 계수(Csky)로부터 요구 감쇄력(Fsky)을 산출하는 스카이 훅 감쇄력 산출부(14) 및 스카이 훅 감쇄력(Fsky)을 기초하여 제1 요구 전류(isky)를 산출하는 전류 산출부(16)를 포함한다.Here, the
차체 수직속도 산출부(12)는 상기 센서로부터 측정된 수직 가속도 신호를 시 간에 따라 적분하여 차체의 수직 속도를 산출하며, 스카이 훅 감쇄력 산출부(14)는 차체 수직속도 산출부(12)로부터 계산된 차체의 수직 속도와 차체 댐핑 계수(Csky)의 곱으로부터 스카이 훅 감쇄력(Fsky)을 산출한다.The vehicle body vertical
전류 산출부(26)는 스카이 훅 감쇄력(Fsky)과 댐퍼 속도를 이용하여 연산을 통해 제1 요구 전류(isky)를 산출한다.The current calculating
한편, 그라운드 훅 시스템(20)은 차륜에 장착된 센서(미도시)로부터 측정된 수직 가속도를 이용하여 차륜 수직 속도를 산출하는 차륜 수직속도 산출부(22), 차륜 수직 속도 및 차륜 댐핑 계수(Cground)로부터 그라운드 훅 감쇄력(Fground)을 산출하는 그라운드 훅 감쇄력 산출부(24) 및 그라운드 훅 감쇄력(Fground)을 기초하여 제2 요구 전류(iground)를 산출하는 전류 산출부(26)를 포함한다.On the other hand, the
차륜 수직속도 산출부(22)는 센서로부터 측정된 수직 가속도 신호를 시간에 따라 적분하여 차륜의 수직 속도를 산출하며, 그라운드 훅 감쇄력 산출부(24)는 차륜 수직속도 산출부(22)로부터 계산된 차륜의 수직 속도와 차륜 댐핑 계수(Cground)의 곱으로부터 그라운드 훅 감쇄력(Fground)을 산출한다.The wheel vertical
전류 산출부(26)는 그라운드 훅 감쇄력(Fground)과 댐퍼 속도를 이용하여 연산을 통해 제2 요구 전류(iground)를 산출한다.The current calculating
제한 전류 산출부(30)는 상기 제2 요구 전류(iground)에 게인(k)을 곱하여 값을 증폭 또는 감소시키고 저역 통과 필터(LPF) 처리한 후 제한 전류(ilimit)를 출력한다.The limiting current calculating
이때, 제한 전류 산출부(30)의 출력인 제한 전류(ilimit)는 게인(k)의 값과 저역 통과 필터(LPF)의 절점 주파수에 따라 달라질 수 있다.At this time, the limiting current ilimit, which is the output of the limiting current calculating
최종 전류 산출부(40)는 스카이 훅 시스템(10)의 출력인 제1 요구 전류(isky) 및 제한 전류 산출부의 출력인 제한 전류(ilimit)를 통하여, 댐퍼(5)로 공급되는 최종 인가 전류(iout)를 산출한다.The final
즉, 최종 전류 산출부(40)는 제1 요구 전류(isky)의 전류 레벨을 제한 전류(ilimit)로 제한하도록 하여 최종 인가 전류(iout)를 산출한다.That is, the final
도 4는 본 발명에 따른 자동차 가변제어 댐퍼의 제어방법을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart showing a control method of an automotive variable damper according to the present invention.
도 4를 참조하면, 본 자동차는 차체에 장착된 수직 가속도 센서(미도시)로부터 차체 수직가속도를 산출하고(S100), 상기 차체 수직가속도를 이용하여 차체 수직속도를 산출한다(S102).Referring to FIG. 4, the automobile calculates a vertical acceleration of the vehicle from a vertical acceleration sensor (not shown) mounted on the vehicle body (S100), and calculates a vertical velocity of the vehicle using the vertical acceleration of the vehicle (S102).
그리고, 상기 차체 수직속도와 차체 댐핑 계수(Csky)를 이용하여 스카이 훅 감쇄력(Fsky)를 산출한다(S104). 이때, 차체 댐핑 계수(Csky)는 튜닝에 의해 상이하게 설정될 수 있다.Then, the sky hook damping force Fsky is calculated using the body vertical velocity and the body damping coefficient Csky (S104). At this time, the vehicle body damping coefficient Csky may be set differently by tuning.
스카이 훅 감쇄력(Fsky)과 댐퍼 속도를 이용하여 제1 요구전류를 산출한다(S106).The first required current is calculated using the sky hook damping force Fsky and the damper speed (S106).
한편, 차륜에 장착된 차륜 수직가속도 센서(미도시)로부터 차륜 수직가속도를 측정하고(S108), 상기 차륜 수직가속도를 이용하여 차륜 수직속도를 산출한다(S110).On the other hand, the wheel vertical acceleration is measured from a wheel vertical acceleration sensor (not shown) mounted on the wheel (S108), and the wheel vertical velocity is calculated using the wheel vertical acceleration (S110).
그리고, 상기 차륜 수직속도와 차륜 댐핑 계수(Cground)를 이용하여 그라운 드 훅 감쇄력(Fground)을 산출한다(S112). 이 때 차륜 댐핑 계수(Cground)는 튜닝에 의해 상이하게 설정될 수 있다.Then, the ground hook damping force Fground is calculated using the wheel vertical velocity and the wheel damping coefficient Cground (S112). At this time, the wheel damping coefficient Cground can be set differently by tuning.
그라운드 훅 감쇄력(Fground)과 댐퍼 속도를 이용하여 제2 요구전류를 산출한다(S114).The second required current is calculated using the ground hook damping force Fground and the damper speed (S114).
상기 제2 요구전류에 적절한 게인을 곱하여 값을 증폭 또는 감소시킨 후 저역 통과 필터(LPF)를 적용하여 제한 전류를 산출한다(S116).The second required current is multiplied by an appropriate gain to amplify or reduce the value, and then a low-pass filter (LPF) is applied to calculate the limiting current (S116).
상기 제1 요구전류와 제한 전류를 비교하여 상기 제한 전류에 의해 제한되지 않는 범위에 해당하는 최소 전류값으로 최종 인가 전류로 산출한 후 댐퍼에 인가한다(S118).The first required current and the limiting current are compared with each other to calculate a final applied current with a minimum current value that is not limited by the limiting current, and then applied to the damper (S118).
본 발명에 따른 자동차 가변제어 댐퍼의 제어방법은 댐퍼로 공급되는 최종 인가 전류를 스카이 훅 제어 및 그라운드 훅 제어를 통하여 산출함으로써, 최종 인가 전류를 노면 상태에 맞게 가변시키기 용이하여 댐퍼 제어에 따라 노면 접지 제어력이 향상되며, 댐퍼 제어에 따른 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.The control method of an automotive variable damper according to the present invention is characterized in that a final applied current supplied to a damper is calculated through sky hook control and ground hook control to easily change the final applied current according to the road surface condition, The control force is improved and the reliability according to the damper control is improved.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위에 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시 예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood that the invention may be embodied in other forms without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, modifications of the embodiments of the present invention will not depart from the scope of the present invention.
도 1 은 본 발명에 따른 자동차의 스카이 훅 시스템을 나타내는 도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a skylhook system of a vehicle according to the present invention; FIG.
도 2 는 본 발명에 따른 자동차의 그라운드 훅 시스템을 나타내는 도이다.2 is a view showing a ground hook system of an automobile according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 자동차의 가변제어 댐퍼를 나타내는 기능 블록도이다.3 is a functional block diagram showing a variable control damper of an automobile according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 따른 자동차의 가변제어 댐퍼의 제어방밥을 나타내는 순서도이다.4 is a flowchart showing a control law of a variable control damper of an automobile according to the present invention.
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