KR101740517B1 - 자세 제어 장치 및 그의 실제 차속 계산 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 타이어의 동반경 변화시 올바르게 실제 차속을 계산함으로써 자세 제어 장치의 불필요한 작동을 방지할 수 있도록 한 자세 제어 장치 및 그의 실제 차속 계산 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 요레이트 센서, 바퀴 속도 센서, 조향각 센서를 포함하는 자세 제어 장치에 있어서, 상기 요레이트 센서, 상기 바퀴 속도 센서, 그리고 상기 조향각 센서 또는 타이어각 센서로부터 감지된 결과값을 수신하는 수신부; 상기 수신된 결과값을 이용하여 실제 차속을 계산하는 계산부; 및 상기 계산부에 의해 계산된 실제 차속을 근거로 하여 차량의 자세 제어를 수행하는 자세 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치가 제공된다.

Description

자세 제어 장치 및 그의 실제 차속 계산 방법{ELECTRONIC STABILITY CONTROL APPARATUS IN A VEHICLE AND METHOD FOR CALCULATING REAL VEHICLE SPEED}
본 발명은 자세 제어 장치 및 그의 실제 차속 계산 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 타이어의 동반경 변화시 올바르게 실제 차속을 계산함으로써 자세 제어 장치의 불필요한 작동을 방지할 수 있도록 한 자세 제어 장치 및 그의 실제 차속 계산 방법에 관한 것이다.
차량에 장착되는 ABS(Anti-lock Brake System), ESC(Electronic Stability Control), CDC(Continuous Damping Control) 등의 제어 장치는 차량의 속도를 가장 중요한 제어인자로 적용하고 있다.
차량의 하중 또는 타이어의 교체에 따른 차량의 실질적인 차속을 계산하는 방법은 대한민국공개특허공보 제2009-0034519호(문헌 1) 등 다수가 출원되어 있는 상태이다.
특히 ESC, 즉 자세 제어 장치는 차량의 속도와 조향각으로 운전자의 의지를 판단하여, 자세 제어를 유지하면서 운전자가 원하는 방향으로 진행되도록 지원한다.
종래의 자세 제어 장치에서의 차량 속도는 각각의 차륜에 장착되어 있는 휠속센서(Wheel Speed Sensor)의 정보를 이용하여 각 차륜별 속도를 측정하는데, 각각의 휠속센서에서 측정되는 차륜 각 속도에 타이어 동반경을 곱하여 계산된다. 이때 타이어 동반경이 고정된 값이므로 타이어 동반경의 변화와 무관하게 일정한 차량 속도가 계산된다.
이에 따라, 타이어 동반경이 변화할 경우 실제 차량 속도와 계산된 차량 속도가 달라져, 그 결과 자세 제어 장치의 불필요한 작동을 하게 되거나, 제어 개입이 필요한 시점에 제어를 개입하지 않아 운전자에게 불쾌감을 줄 수 있다.
예를 들면 타이어를 큰 사이즈로 교체했을 때 차량의 실제 속도가 110kph이고 자세 제어 장치에서 계산하는 속도가 100kph인 경우 자세 제어 조건이 차속이 예를 들면 105kph를 초과하는 조건에서 수행하는 경우로 가정한다면 불안정한 차량에 대한 제어가 필요한 경우이지만, 자세 제어를 하지 않게 되어 결국 차량은 스핀아웃(spin out)되거나 플라우 아웃(plow out)하게 된다.
또한 타이어를 작은 사이즈로 교체했을 때 차량의 실제 속도가 100kph이고 자세 제어 장치에서 계산한 속도가 110kph인 경우 60도 정도의 조향 입력에 대해 실제로는 차량이 안정되지만 자세 제어 장치에서는 불안정적이라고 판단하여 반대로 제어가 불필요한 경우지만 자세 제어를 해서 운전자가 원하는 방향으로 차가 진행하지 않게 되고 작동 소음 등에 의해 운전자에게 불쾌감을 줄 수 있다.
[문헌 1] 대한민국공개특허공보 제2009-0034519호 차량의 차륜 속도 보정장치 및 방법(현대자동차주식회사)2009.04.08
본 발명의 목적은, 타이어의 동반경 변화시 올바르게 실제 차속을 계산함으로써 자세 제어 장치의 불필요한 작동을 방지할 수 있도록 한 자세 제어 장치 및 그의 실제 차속 계산 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 요레이트 센서, 바퀴 속도 센서, 조향각 센서를 포함하는 자세 제어 장치에 있어서, 상기 요레이트 센서, 상기 바퀴 속도 센서, 그리고 상기 조향각 센서 또는 타이어각 센서로부터 감지된 결과값을 수신하는 수신부; 상기 수신된 결과값을 이용하여 실제 차속을 계산하는 계산부; 및 상기 계산부에 의해 계산된 실제 차속을 근거로 하여 차량의 자세 제어를 수행하는 자세 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치가 제공된다.
상기 계산부는 미리 설정된 차량특성속도, 미리 설정된 차량축간거리, 상기 수신부에 의해 수신된 타이어각 및 상기 수신부에 의해 수신된 요레이트를 이용하여 실제 차속을 계산하거나, 또는 미리 설정된 차량특성속도, 미리 설정된 차량축간거리, 상기 수신부에 의해 수신된 조향각을 조향비율로 나눈 몫 및 상기 수신부에 의해 수신된 요레이트를 이용하여 실제 차속을 계산하는 것이 바람직하다.
상기 자세 제어부는 상기 계산부에 의해 계산된 실제 차속을 미리 설정된 자세제어조건에 만족하는지 여부에 따라 자세 제어의 개입 여부를 결정되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 요레이트 센서, 바퀴 속도 센서, 조향각 센서를 포함하는 자세 제어 장치의 실제 차속 계산 방법으로서, 상기 요레이트 센서, 상기 바퀴 속도 센서, 그리고 상기 조향각 센서 또는 타이어각 센서로부터 감지된 결과값을 수신하는 단계; 및 상기 수신된 결과값을 이용하여 실제 차속을 계산하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치의 실제 차속 계산 방법이 제공된다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 자세 제어 장치의 실제 차속 계산 방법은 상기 계산하는 단계 이후에, 상기계산된 실제 차속을 근거로 하여 차량의 자세 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 계산하는 단계는 미리 설정된 차량특성속도, 미리 설정된 차량축간거리, 상기 수신부에 의해 수신된 타이어각 및 상기 수신부에 의해 수신된 요레이트를 이용하여 실제 차속을 계산하거나, 또는 미리 설정된 차량특성속도, 미리 설정된 차량축간거리, 상기 수신부에 의해 수신된 조향각을 조향비율로 나눈 몫 및 상기 수신부에 의해 수신된 요레이트를 이용하여 실제 차속을 계산하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면 타이어의 동반경 변화시 올바르게 실제 차속을 계산함으로써 자세 제어 장치의 불필요한 작동을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 센서의 추가없이 자세 제어 장치에 포함되는 요레이트 센서, 바퀴 속도 센서, 그리고 조향각 센서 또는 타이어각 센서의 결과값을 이용함으로써 추가적인 비용없이 안정적으로 자세를 제어할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자세 제어 장치를 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 전자제어유닛을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자세 제어 장치의 실제 차속 계산 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도, 그리고
도 4는 타이어 사이즈를 변경했을때의 자세 제어 장치에서 계산된 기준 요레이트 값과 요레이트 센서를 통하여 측정된 요레이트값을 나타낸 그래프.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자세 제어 장치를 설명하기 위한 도면을 도시하고 있고, 도 2는 도 1에 도시된 전자제어유닛을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 자세 제어 장치는 요레이트 센서(10), 바퀴 속도 센서(20), 조향각 센서(30) 또는 타이어각 센서(40), 및 전자제어유닛(50)을 포함한다.
요레이트 센서(10)는 차량에 설치되어, 차량의 중심을 통하는 수직선 주위에 회전각(요각)이 변하는 요레이트(요 각속도)를 측정하는 센서이다.
바퀴 속도 센서(20)는 앞뒤 4바퀴에 각각 설치되어 바퀴의 회전 속도를 측정하는 센서이다.
조향각 센서(30)는 차량에 설치되어 차량의 직선 주행 위치에서 핸들을 꺾은 각을 측정하는 센서이다. 핸들을 꺾은 각에 대해 실제 타이어가 회전한 각을 실제 조향각이라고 한다.
타이어각 센서(40)는 타이어각을 측정하는 센서이다.
상술된 요레이트 센서(10), 바퀴 속도 센서(20), 조향각 센서(30)는 자세 제어 장치에 사용되는 센서로서, 별도의 추가적인 센서를 필요로 하지 않는다.
도 2를 참조하면 전자제어유닛(50)은 수신부(51), 계산부(52), 자세 제어부(53) 및 메모리(54)를 포함하여 구성된다.
수신부(51)는 요레이트 센서(10), 바퀴 속도 센서(20) 및 조향각 센서(30)로부터 감지된 결과값을 수신하거나, 또는 요레이트 센서(10), 바퀴 속도 센서(20) 및 타이어각 센서(40)로부터 감지된 결과값을 수신한다. 이와 같은 결과값은 메모리(54)에 임시로, 저장될 수 있으며, 후술하는 계산부(52)에 의해 계산된 실제 차속도 저장될 수 있다. 또한 메모리(54)에는 자세 제어를 수행하기 위하여 미리 설정된 조건이 저장될 수 있다.
계산부(52)는 수신부(51)에 의해 수신된 결과값을 하기의 수학식 1에 반영하여 실질적인 차량 속도인 실제 차속(
Figure 112013005239311-pat00001
)을 계산한다. 이에 따라 계산부(52)는 타이어 동반경이 변하더라도 정확하게 실제 차속을 계산할 수 있다.
Figure 112013005239311-pat00002
여기서,
Figure 112013005239311-pat00003
는 차량특성속도이고,
Figure 112013005239311-pat00004
은 차량축간거리이고,
Figure 112013005239311-pat00005
는 타이어각, 즉 차량전방과 타이어 방향 사이의 각이며,
Figure 112013005239311-pat00006
는 요레이트값이다.
Figure 112013005239311-pat00007
는 타이어각 센서(40)가 설치되지 않은 차량의 경우, 타이어각 대신에 조향각을 조향비율로 나눈 몫으로 사용된다. 차량특성속도와 차량축간거리는 미리 설정된 고정값이고, 타이어각 또는 조향각, 요레이트값은 상술된 센서를 통하여 감지된 결과값이다.
자세 제어부(53)은 차량의 자세 제어에 각 차륜의 실제 차속이 적용되어 제동 또는 조향을 제어하여 보다 안정되고 능동적인 자세 제어를 수행할 수 있다.
특히 자세 제어부(53)는 차량의 실제 차속과 자세 제어 장치에서 상술된 수학식 1을 통하여 계산된 실제 차속이 같아, 종래에 자세 제어 장치에서 고정된 타이어 동반경값을 적용하여 타이어의 사이즈 변화 또는 하중으로 인한 타이어의 변화 등을 반영하지 않고 계산된 고정된 실제 차속으로 인해 제어가 필요한 시점에 제어 미개입, 제어가 불필요한 시점에 제어 개입을 막을 수 있어 차량의 안정성을 향상시킬 수 있고 운전자가 원하는 방향으로 차량을 진행할 수 있어 쾌적한 주행을 보장할 수 있다.
도 4의 (a)는 예를 들어 타이어 사이즈가 18에서 16으로 변경했을 때의 요레이트 센서로부터 측정된 요레이트 값(검정색 선으로 표시)과 자세 제어 장치에서 계산된 기준 요레이트값(파란색 선으로 표시)간의 차이를 보여주고 있고, 도 4의 (b)는 타이어 사이즈 감소에 따라 변하여 자세 제어 장치에서 계산된 기준 요레이트값(파란색 선으로 표시)과 요레이트 센서로부터 측정된 요레이트값(검정색 선으로 표시)과의 차이가 도 4의 (a) 보다 준 것을 볼 수 있다. 여기서 계산된 기준 요레이트값은 자세 제어 장치에서 계산되는 실제 차속을 가지고 계산된 요레이트 값을 의미한다.
도 4의 (a)에서 자세 제어 장치에서 계산된 기준 요레이트 값은 타이어 동반경을 고정된 값을 적용하여 계산된 값으로, 타이어의 사이즈 변화시 요레이트 센서로부터 측정된 요레이트 값과 차이가 발생하여 이 차이에 의해 불필요한 작동이 일어난다.
그렇지만, 본 발명의 실시예에 따른 자세 제어 장치는 도 4의 (b)에서 보는 바와 같이 타이어 동반경의 변화를 반영하여 실제 차속이 계산됨에 따라 계산된 실제 차속을 기반으로 계산된 기준 요레이트값과 요레이트 센서로부터 측정된 요레이트값간의 차이를 줄여 종래 기술처럼 불필요한 작동을 줄일 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 자세 제어 장치의 실차 계산 방법을 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자세 제어 장치의 실제 차속 계산 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면 전자제어유닛(50)은 자세 제어 장치 내에 구비된 복수의 센서, 즉 요레이트 센서(10), 바퀴 속도 센서(20) 및 조향각 센서(30), 또는 요레이트 센서(10), 바퀴 속도 센서(20) 및 타이어각 센서(40)로부터 감지된 결과값을 수신한다(S11).
전자제어유닛(50)은 수신된 결과값을 상술된 수학식 1에 대입시켜 실제 차속을 계산한다(S13). 이와 같이 계산된 실제 차속은 차량내에 설치된 속도계에 표시되는 차량의 속도와 같다.
전자제어유닛(50)은 계산된 실제 차속을 근거로 자세 제어를 수행한다(S15). 이에 따라 타이어의 교체 또는 차량내의 하중으로 인한 타이어 동반경의 변화가 있더라도 종래의 고정된 타이어 동반경값이 반영되는 것이 아니라 타이어 동반경의 변화에 맞춰 계산된 실제 차속을 적용하여 자세 제어의 개입이 필요한 시점에 제어 개입시켜 차량의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 운전자가 원하는 방향으로 차량을 진행할 수 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
10 : 요레이트 센서 20 : 바퀴 속도 센서
30 : 조향각 센서 40 : 타이어각 센서
50 : 전자제어유닛 51 : 수신부
52 : 계산부 53 : 자세 제어부
54 : 메모리

Claims (6)

  1. 요레이트 센서 및 타이어각 센서를 포함하는 자세 제어 장치에 있어서,
    상기 요레이트 센서 및 상기 타이어각 센서로부터 감지된 결과값을 수신하는 수신부;
    상기 수신된 결과값을 이용하여 실제 차속을 계산하는 계산부; 및
    상기 계산부에 의해 계산된 실제 차속을 근거로 하여 차량의 자세 제어를 수행하는 자세 제어부를 포함하되,
    상기 계산부는 미리 설정된 차량특성속도, 미리 설정된 차량축간거리, 상기 수신부에 의해 수신된 타이어각 및 상기 수신부에 의해 수신된 요레이트를 이용하여 실제 차속을 계산하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
  2. 요레이트 센서 및 조향각 센서를 포함하는 자세 제어 장치에 있어서,
    상기 요레이트 센서 및 상기 조향각 센서로부터 감지된 결과값을 수신하는 수신부;
    상기 수신된 결과값을 이용하여 실제 차속을 계산하는 계산부; 및
    상기 계산부에 의해 계산된 실제 차속을 근거로 하여 차량의 자세 제어를 수행하는 자세 제어부를 포함하되,
    상기 계산부는 미리 설정된 차량특성속도, 미리 설정된 차량축간거리, 상기 수신부에 의해 수신된 조향각을 조향비율로 나눈 몫 및 상기 수신부에 의해 수신된 요레이트를 이용하여 실제 차속을 계산하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 자세 제어부는
    상기 계산부에 의해 계산된 실제 차속을 미리 설정된 자세제어조건에 만족하는지 여부에 따라 자세 제어의 개입 여부를 결정되는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치.
  4. 요레이트 센서 및 타이어각 센서를 포함하는 자세 제어 장치의 실제 차속 계산 방법으로서,
    상기 요레이트 센서 및 상기 타이어각 센서로부터 감지된 결과값을 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 결과값을 이용하여 실제 차속을 계산하는 단계를 포함하되,
    상기 계산하는 단계는 미리 설정된 차량특성속도, 미리 설정된 차량축간거리, 상기 수신하는 단계에 의해 수신된 타이어각 및 요레이트를 이용하여 실제 차속을 계산하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치의 실제 차속 계산 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 계산하는 단계 이후에,
    상기 계산된 실제 차속을 근거로 하여 차량의 자세 제어를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치의 실제 차속 계산 방법.
  6. 요레이트 센서 및 조향각 센서를 포함하는 자세 제어 장치의 실제 차속 계산 방법으로서,
    상기 요레이트 센서 및 상기 조향각 센서로부터 감지된 결과값을 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 결과값을 이용하여 실제 차속을 계산하는 단계를 포함하되,
    상기 계산하는 단계는 미리 설정된 차량특성속도, 미리 설정된 차량축간거리, 상기 수신하는 단계에 의해 수신된 조향각을 조향비율로 나눈 몫 및 상기 수신하는 단계에 의해 수신된 요레이트를 이용하여 실제 차속을 계산하는 것을 특징으로 하는 자세 제어 장치의 실제 차속 계산 방법.
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