KR101916537B1

KR101916537B1 - 통합샤시 시스템 협조제어 방법 및 차량

Info

Publication number: KR101916537B1
Application number: KR1020160151062A
Authority: KR
Inventors: 조재성
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2016-11-14
Publication date: 2018-11-07
Also published as: KR20180053911A

Abstract

본 발명의 차량에 적용된 통합샤시 시스템 협조제어 방법은 제어기에 의해 노면 입력이 있는 차량 선회를 판단한 경우 ARS(Active Roll Control System)(5)의 액추에이터 힘을 롤 각이 줄어드는 제어 방향으로 유지하면서 ECS(Electronic Control Suspension)(3)의 노면입력을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 액추에이터 힘이 제한되는 ECS/ARS 협조모드롤 수행하고, 반면 노면 입력이 없는 선회로 판단한 경우 ARS(5)의 제어 방향과 ECS(3)의 제어 방향이 변화되지 않는 ECS/ARS 독립모드를 수행함으로써 ECS(3)와 ARS(5)의 제어방향이 상충되는 노면 입력 선회조건 시 ECS(3)의 댐핑 제어량 제한으로 ARS(5)의 액추에이터 응답 지연을 방지하고, 그 결과 차량(1)이 노면돌기(100-1)를 갖는 노면(100)을 선회하더라도 ARS(5)의 액추에이터 응답 지연으로 인한 선회 승차감 저하가 방지되는 특징을 갖는다.

Description

통합샤시 시스템 협조제어 방법 및 차량{Method for Cooperation Control of Chassis Integration System and Vehicle thereof}

본 발명은 통합샤시 시스템 제어에 관한 것으로, 특히 ECS(Electronic Control Suspension)와 ARS(Active Roll Control System)의 제어방향 상충이 일어나는 노면 입력 선회 조건에서도 선회에 따른 승차감 저하를 방지하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법 및 차량에 관한 것이다.

일반적으로 ECS와 ARS는 통합샤시시스템을 구성하여 ESC(Electronic Stability Control)에 의한 통합샤시제어로 차량 선회성능 향상에 기여하는 시스템이다.

상기 ECS는 가속도센서(예, 차체 수직가속도센서와 휠 수직가속도센서), 전자제어밸브와 액추에이터를 갖춘 감쇠력 가변댐퍼, ECU(Electronic Control Unit)로 구성되고, 차량의 주행상황(직진/선회/가감속)에 따라 전후륜 댐퍼 감쇠력을 제어함으로써 승차감 및 핸들링 성능을 향상시켜 준다. 일례로, 직진 시 노면 상황에 따른 각 댐퍼 감쇄력 제어를 수행하고, 선회 시 롤모션을 제어하기 위해 댐퍼 감쇄력 제어를 수행하며, 급가속/급제동 시 피치모션을 제어하기 위한 감쇄력 제어를 수행한다.

상기 ARS는 액추에이터와 ECU(Electronic Control Unit)로 구성되고, 선회 내측에서 외측으로 옮겨가는 하중 이동에 의한 차량 롤 발생이 일어나는 선회 시 모터의 토크로 비틀린 스텝바의 롤각제어로 롤강성을 크게 함으로써 하중 이동 억제에 따른 롤 억제로 승차감 및 조종안정성을 향상시켜 준다. 일례로, 직진 시 불규칙 노면에 대한 승차감을 향상시키고, 선회 시 롤각 저감과 함께 롤 모멘트 전후 분배를 통한 요거동 제어로 조종안정성을 향상시켜준다.

따라서 상기 ECS와 상기 ARS는 ESC(Electronic Stability Control)의 차량 선회성능 향상을 위한 통합샤시제어에 크게 기여한다.

국내 공개특허공보 10-2012-0136492(2012년12월20일)

하지만 상기 ECS와 상기 ARS는 모두 차량 선회 중 롤 각이 줄어지는 방향으로 힘(즉, 반력)을 발생시키는 제어방향을 가짐에도 ECS와 ARS의 독자적인 동작제어로 2개의 제어방향이 서로 상충될 수 있는 로직적 한계성을 가질 수 있다.

일례로, 노면 입력 없는 선회 시 선회 내륜에 대한 ECS와 ARS의 제어방향(예, 차체 방향)이 일치하고 동시에 선회 외륜에 대한 제어방향(예, 지면 방향)이 일치함으로써 롤 각이 줄어지는 방향이 될 수 있다. 그 결과 ECS의 댐핑력이 ARS의 액추에이터 응답에 영향을 주지 않음으로써 ECS와 ARS가 추구하는 목적대로 선회성능이 구현되면서 승차감도 향상된다.

반면, 노면 입력 있는 선회 시 선회 내륜에 대한 ECS와 ARS의 제어방향(예, 차체 방향)이 일치되는 반면 선회 외륜에 대한 ECS의 제어방향(예, 차체 방향)과 ARS의 제어방향(예, 지면 방향)이 서로 반대되어 상충될 수 있다. 이는 선회 중 노면 입력 시 ECS는 액추에이터 힘을 노면입력을 줄이는 방향(예, 차체 방향)으로 발생시키나 ARS는 액추에이터 힘을 노면 입력과 무관하게 롤 각을 줄이는 방향(예, 지면 방향)으로 발생시켜줌에 기인된다. 그 결과 ECS의 댐핑력에 의해서 ARS의 액추에이터 응답 지연을 발생시킴으로써 ECS와 ARS가 추구하는 목적대로 선회성능이 구현되더라도 승차감 저하를 가져올 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 ECS와 ARS의 제어방향 상충이 일어나는 노면 입력 선회조건에서 ECS의 댐핑 제어량 제한으로 ARS의 액추에이터 응답 지연을 방지함으로써 ARS의 액추에이터 응답 지연으로 인한 선회 승차감 저하를 방지하고, 특히 ECS와 ARS의 제어방향 상충판단에 ECS의 댐퍼 스트로크와 ARS의 스텝바 비틀림 방향을 적용하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법 및 차량의 제공에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 통합샤시 시스템 협조제어 방법은 차량의 선회 중 노면 입력이 제어기에 의해 판단되면, 롤 각을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 ARS의 액추에이터 힘을 유지하는 반면 상기 노면입력을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 ECS의 액추에이터 힘을 제한하는 ECS/ARS 협조모드; 상기 노면 입력이 상기 제어기에 의해 판단되지 않으면, 상기 ARS의 제어 방향과 상기 ECS의 제어 방향이 변화되지 않는 ECS/ARS 독립모드; 가 포함된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 ECS/ARS 협조모드는, (A) 상기 차량의 차고와 수직 가속도가 검출되는 단계, (B) 상기 차고와 상기 수직 가속도로 감쇠력 가변댐퍼의 댐퍼속도가 연산되는 단계, (C) 상기 조향각과 횡 가속도로 판단된 선회방향에 따른 상기 차량의 선회 내륜과 선회 외륜의 상기 댐퍼속도로 상기 노면입력이 인식되고, 상기 ARS의 제어방향과 상기 ECS의 제어방향이 상충되는 제어방향상충의 주행 상태가 판단되며, 상기 제어방향 상충에 따른 상기 ECS의 ECS 댐핑 제한량이 연산되는 단계, (D) 상기 ECS 댐핑 제한량으로 상기 차량의 선회 내륜에 대한 상기 ECS의 액추에이터 힘이 제한되는 ECS 협조 제어량 출력 단계, (E) 상기 조향각과 상기 횡 가속도가 검출되는 단계, (F) 상기 조향각과 상기 횡 가속도로 판단된 선회방향에 따른 상기 차량의 롤 모멘트 제어 값이 연산되는 단계, (G) 상기 롤 모멘트 제어 값이 모터전류로 연산되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 ECS 협조 제어량 출력 단계는, (d-1) 상기 댐퍼속도로 상기 선회 내륜에 대한 ECS 제어량을 산출하고 동시에 상기 댐퍼속도에 상기 ECS 댐핑 제한량이 반영된 상기 ECS 협조 제어량을 산출하는 단계, (d-2) 상기 ECS 제어량이 댐핑 전류값으로 상기 ECS 협조 제어량이 댐핑 보정 전류값으로 각각 산출되는 단계, (d-3) 상기 ECS에 의해 상기 댐핑 전류값으로 상기 선회 외륜의 액추에이터 힘이 유지되는 반면 상기 댐핑 보정 전류값으로 상기 선회 내륜의 액추에이터 힘이 제한되는 단계로 수행된다.

바람직한 실시예로서, 상기 ECS/ARS 독립모드는, (H) 상기 차량의 선회에 따른 차고, 수직 가속도, 조향각, 횡 가속도가 검출되는 단계, 상기 차고와 상기 수직 가속도로 감쇠력 가변댐퍼(4)의 댐퍼속도가 연산되고, 상기 조향각과 상기 횡 가속도로 선회방향이 연산되는 단계, (J) 상기 댐퍼속도로 상기 차량의 선회 외륜과 선회 내륜의 각각에 대한 ECS 제어량을 산출하고, 상기 선회방향으로 롤 모멘트 제어 값이 연산되는 단계, (K) 상기 ECS 제어량이 상기 선회 외륜과 상기 선회 내륜의 각각에 대한 댐핑 전류 값으로 연산되어 상기 ECS로 출력되고, 상기 롤 모멘트 제어 값이 모터 전류값으로 연산되어 상기 ARS로 출력되는 단계로 수행된다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량은 차량의 선회 중 노면 입력인 경우 롤 각을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 ARS의 액추에이터 힘을 유지하는 반면 상기 노면입력을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 ECS의 액추에이터 힘을 제한하는 ECS/ARS 협조모드로 수행되고, 상기 노면 입력이 아닌 경우 상기 ARS의 제어 방향과 상기 ECS의 제어 방향이 변화되지 않는 ECS/ARS 독립모드로 수행되는 통합샤시 시스템; 상기 통합샤시 시스템의 ECS를 제어하는 ECS ECU와 ARS를 제어하는 ARS ECU에 연계된 협조제어ECU; 가 포함된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 협조제어ECU는 상기 ECS ECU의 댐퍼속도 연산부로부터 차량의 선회 내륜과 선회 외륜의 각 댐퍼속도를 제공받고 동시에 상기 ARS ECU의 선회방향 연산부로부터 상기 차량의 선회방향을 제공받아 상기 차량의 선회 시 노면입력의 여부로 주행상태를 판단하는 주행상태 판단부, 상기 노면입력 시 상기 노면입력을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 상기 ECS의 액추에이터 힘이 제한되는 ECS 댐핑 제한량을 상기 댐퍼속도가 입력되도록 상기 댐퍼속도 연산부가 연결된 상기 ECS ECU의 댐핑력 연산부로 출력하는 ESC 제어량 제한부로 구성된다.

바람직한 실시예로서, 상기 ECS ECU에는 댐핑전류 연산부가 더 포함되고, 상기 댐핑전류 연산부는 상기 댐핑력 연산부의 상기 차량의 선회 내륜과 선회 외륜에 대한 각 ECS 제어량을 입력받아 감쇠력 가변댐퍼의 댐퍼전류로 출력해준다. 상기 ECS ECU에는 차고 센서와 수직 가속도 센서로 구성된 ECS 센서가 연계된다.

바람직한 실시예로서, 상기 ARS ECU에는 롤 모멘트 연산부와 모터전류 연산부가 더 포함되고, 상기 롤 모멘트 연산부는 사익 선회방향 연산부에 연계되어 상기 차량의 롤 모멘트를 연산하며, 상기 모터전류 연산부는 상기 롤 모멘트를 스텝바를 비틀어 주기 위한 모터전류로 출력해준다. 상기 ARS ECU에는 조향각 센서와 횡 가속도 센서로 구성된 ARS 센서가 연계된다.

이러한 본 발명의 차량은 ECS와 ARS의 협조제어로 통합샤시시스템이 제어됨으로써 다음과 같은 장점 및 효과를 구현한다.

첫째, ECS와 ARS의 제어방향 상충이 일어나는 노면 입력 선회 시에서도 ARS의 액추에이터 응답 지연이 방지된다. 둘째, 노면 입력 선회 시 ARS의 액추에이터 응답 지연을 ECS의 댐핑 제어량 제한으로 방지한다. 셋째, ECS의 댐핑 제어량 제한에 목표 댐핑력을 기준으로 함으로써 단순한 로직 구성으로 ECS와 ARS의 협조제어를 달성한다. 넷째, ECS와 ARS의 협조제어로 노면 입력 선회 시에도 선회 승차감을 향상시킬 수 있다. 다섯째, ECS와 ARS의 제어방향 상충판단에 ECS의 댐퍼 스트로크와 ARS의 스텝 바 비틀림 방향을 적용함으로써 통합샤시 시스템의 구성 변화가 거의 없다. 여섯째, 통합샤시 시스템의 구성 변화가 거의 없이 제어성능을 향상함으로써 기존 시스템의 제어 성능 업그레드가 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 통합샤시 시스템 협조제어 방법의 순서도이며, 도 2는 본 발명에 따른 협조제어 구현타입 통합샤시 시스템이 적용된 차량의 예이고, 도 3은 본 발명에 따른 통합샤시 시스템이 적용된 차량의 선회상태이며, 도 4는 본 발명에 따른 차량의 노면 입력 선회 시 통합샤시 시스템의 ECS와 ARS의 제어방향 상충상태이고, 도 5는 본 발명에 따른 차량의 노면 입력 없는 선회 시 통합샤시 시스템의 의 ECS와 ARS의 제어방향 일치상태이며, 도 6은 본 발명에 따른 차량의 노면 입력 선회 시 ECS의 ECS 댐력력 제한 하에서 ARS가 빠른 응답성을 유지하는 통합샤시 시스템의 제어선도이다.

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

도 1을 참조하면, 통합샤시 시스템 협조제어방법은 차량 선회(S10) 시 노면입력여부에 대한 주행상태 판단(30)을 거쳐 판단된 댐퍼 감쇠력 제어와 롤각 제어의 제어방향 상충여부로 ECS/ARS 협조모드(S50-1) 또는 ECS/ARS 독립모드(S50-2)를 구분한 후 이로부터 차량선회탈출을 각각 완료한다(S100). 이를 위해 차량에는 협조제어ECU(Electronic Control Unit)에 연계된 ECS의 ECS ECU(Electronic Control Suspension Electronic Control Unit)와 ARS의 ARS ECU(Active Roll Control System Electronic Control Unit)를 구비함으로써 ECS와 ARS의 협조제어나 ECS와 ARS의 독자 제어가 구현된다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 차량(1)은 전,후륜(1-1,1-2), ECS 센서(3-1)와 ARS 센서(5-1)로 구분된 센서, 감쇠력 가변댐퍼(4), ECS(Electronic Control Suspension)(3), ARS(Active Roll Control System)(5), ECS(3)와 ARS(5)를 제어하는 제어기를 포함한다.

구체적으로 상기 전,후륜(1-1,1-2)은 오른쪽/왼쪽 바퀴(1-2a,1-2b)로 각각 구분된 차량용 바퀴이고, 상기 감쇠력 가변댐퍼(4)는 오른쪽/왼쪽 감쇠력 가변댐퍼(4-1,4-2)로 구분된 차량용 현가장치의 구성요소이며, 상기 스텝 바(6)는 오른쪽/왼쪽 바퀴(1-2a,1-2b)를 연결하는 차량용 현가장치의 구성요소이다.

구체적으로 상기 ECS 센서(3-1)는 차량(1)의 지면에 대한 높이를 검출하는 차고 센서(3-1a), 차량(1)의 지면에 대한 수직 상태를 검출하는 수직 가속도 센서(3-1b)로 구분되고, 상기 ARS 센서(5-1)는 차량(1)의 조타각을 검출하는 조향각 센서(5-1a), 차량의 횡 가속도를 검출하는 횡 가속도 센서(5-1b)로 구분된다. 상기 차고 센서(3-1a)와 상기 수직 가속도 센서(3-1b)의 검출값은 ECS ECU(10)로 제공되고, 상기 ARS 센서(5-1)와 상기 횡 가속도 센서(5-1b)의 검출값은 ARS ECU(20)로 제공된다.

구체적으로 상기 ECS(3)는 선회 시 승차감 및 핸들링 성능을 향상시키도록 감쇠력 가변댐퍼(4)의 댐퍼 감쇠력을 제어하며, 상기 ARS(5)는 선회 시 하중 이동 억제에 따른 롤 억제로 승차감 및 조종안정성을 향상시키도록 스텝 바(6)의 비틀림에 의한 롤각제어로 롤 강성을 크게 한다.

구체적으로 상기 제어기는 ECS ECU(Electronic Control Suspension Electronic Control Unit)(10), ARS ECU(Active Roll Control System Electronic Control Unit)(20), 협조제어ECU(30)을 포함한다.

일례로 상기 ECS ECU(10)는 댐퍼속도 연산부(11), 댐핑력 연산부(13), 댐핑전류 연산부(15)를 포함하고, 차고 센서(3-1a)와 수직 가속도 센서(3-1b)의 검출값을 제공받아 협조 제어 맵(30)과 연계된 출력으로 ECS(3)의 댐퍼 감쇠력을 제어한다. 상기 ARS ECU(20)는 선회방향 연산부(21), 롤 모멘트 연산부(23), 모터전류 연산부(25)를 포함하고, ARS 센서(5-1)와 횡 가속도 센서(5-1b)의 검출값을 제공받아 협조제어ECU(30)로 제공하면서 롤각제어로 롤강성을 크게 한다. 상기 협조제어ECU(30)은 주행상태 판단부(31)와 ESC 제어량 제한부(33)로 구성되고, 상기 주행상태 판단부(31)가 ECS ECU(10)의 댐퍼속도 연산부(11)와 ARS ECU(20)의 선회방향 연산부(21)와 연계되며, 상기 ESC 제어량 제한부(33)가 ECS ECU(10)의 댐핑력 연산부(13)와 연계된다.

그러므로 상기 제어기는 협조제어ECU(30)의 ESC 제어량 제한부(33)에서 생성되는 출력여부로 ECS(3)와 ARE(5)의 제어방향상충이 있어 ARS(5)의 제어를 그대로 유지한 채 ECS(3)의 ECS 댐핑력 제한이 일어나는 ECS/ARS 협조모드(S50-1) 또는 ECS(3)와 ARE(5)의 제어방향상충이 없어 ARS(5)와 ECS(3)의 제어를 그대로 유지하는 ECS/ARS 독립모드(S50-2)를 수행할 수 있다.

이하 도 1의 통합샤시 시스템 협조제어방법을 도 2 내지 도 6을 참조로 상세히 설명한다. 이 경우 제어 주체는 협조제어ECU(30)와 연계된 ECS ECU(10)와 ARS ECU(20)이고, 제어 대상은 ECS ECU(10)로 제어되는 ECS(3)와 ARS ECU(20)로 제어되는 ARS(5)이며, 상기 협조제어ECU(30)와 상기 ECS ECU(10) 및 상기 ARS ECU(20) 는 제어기로 통칭되어 설명된다.

제어기는 S10의 판단된 차량 선회 시 S20-1의 ESC 데이터 검출과 S21-1의 각 바퀴 댐퍼속도 연산을 수행하고 동시에 S20-2의 ARS 데이터 검출과 S21-2의 선회방향 연산을 수행한 다음, S30의 주행상태 판단을 수행한다.

도 3을 참조하면, 선회하는 차량(1)은 롤각을 형성하고, ECS ECU(10)가 차량(1)에 설치된 차고 센서(3-1a)와 수직 가속도 센서(3-1b)를 ECS 센서(3-1)로 하여 그 검출값을 이용하며, ARS ECU(20)가 조향각 센서(5-1a)와 횡 가속도 센서(5-1b)를 ARS 센서(5-1)로 하여 그 검출값을 이용한다.

도 2를 참조하면, ECS ECU(10)의 댐퍼속도 연산부(11)는 차고 센서(3-1a)와 수직 가속도 센서(3-1b)의 검출값을 직접 입력받아 감쇠력 가변댐퍼(4)의 댐퍼속도를 각각 연산한 후 이를 출력한다. 이 경우 상기 댐퍼속도는 전,후 차륜(1-1,1-2)의 오른쪽/왼쪽 감쇠력 가변댐퍼(4-1,4-2)의 각각에 대한 값이나 후측 차륜(1-2)의 오른쪽/왼쪽 감쇠력 가변댐퍼(4-1,4-2)로 설명된다.

동시에 ARS ECU(20)의 선회방향 연산부(21)는 조향각 센서(5-1a)의 조향각 검출값과 횡 가속도 센서(5-1b)의 횡가속도 검출값을 직접 입력받아 차량(1)의 선회방향을 판단한 후 이를 출력한다. 이 경우 차량(1)은 전,후륜(1-1,1-2)의 각 바퀴 중 왼쪽 바퀴(도 4의 왼쪽 바퀴(1-2b))가 선회내측 바퀴이고 오른쪽 바퀴가 선회외측 바퀴(도 4의 오른쪽 바퀴(1-2a)인 좌선회로 설명된다.

또한 협조제어ECU(30)의 주행상태 판단부(31)는 상기 선회방향 연산부(21)에서 판단한 좌 선회방향으로 차량(1)이 현재 좌선회중임을 판단하고, 상기 댐퍼속도 연산부(11)에서 산출한 댐퍼속도 값으로 현재 좌선회중인 차량(1)에 노면입력여부를 판단한다. 이 경우 상기 노면입력은 도 4를 통해 설명된다.

이어 상기 제어기는 S40의 ESC/ARS의 제어방향 상충여부 판단한다.

도 2를 참조하면, 협조제어ECU(30)의 주행상태 판단부(31)는 ARS ECU(20)의 선회방향 연산부(21)에서 제공한 선회방향 데이터로 좌 선회방향을 판단하여 차량(1)이 현재 좌선회중임을 인식하고, 이어 ECS ECU(10)의 댐퍼속도 연산부(11)에서 산출한 댐퍼속도 값으로 현재 좌선회중인 차량(1)에 노면입력이 존재하는지를 판단한다.

도 4를 참조하면, 상기 노면입력은 좌선회중인 차량(1)의 왼쪽 바퀴(1-2b)가 노면(100)에서 돌출된 노면 돌기(100-1)를 타고 지나갈 때 왼쪽 바퀴(1-2b)에 전달되는 하중을 의미한다. 그러므로 상기 노면입력은 좌선회중인 차량(1)의 오른쪽 바퀴(1-2a)와 왼쪽 바퀴(1-2b)를 각각 제어하는 ECS(3)가 왼쪽 바퀴(1-2b)에 대한 제어방향을 달리함을 의미한다. 여기서 상기 노면 돌기(100-1)는 상기 노면(100)이 험로임을 의미한다.

이러한 이유는 ECS가 노면 입력에 반발하는 방향으로 힘(즉,반력)을 발생하여야 함에 기인된다. 그러므로 ARS(5)는 노면 입력과 무관하게 롤 각을 줄이는 방향으로 액추에이터 힘을 발생함으로써 오른쪽 바퀴(1-2a)에서는 차체방향의 액추에이터 힘을 왼쪽 바퀴(1-2b)에서는 지면방향의 액추에이터 힘을 발생시켜주지만 ESC(3)는 노면입력을 줄이도록 액추에이터 힘을 발생함으로써 지면방향의 액추에이터 힘을 발생하던 왼쪽 바퀴(1-2b)에서도 오른쪽 바퀴(1-2a)와 동일하게 차체방향의 액추에이터 힘을 발생시켜 주게 된다.

도 4의 ESC/ARS의 제어방향 상충 테이블을 참조하면, 좌선회중인 차량(1)의 왼쪽 바퀴(1-2b)로 들어온 노면입력은 왼쪽 바퀴(1-2b)에 대한 ECS(3)의 제어방향을 인장(지면방향)에서 압축(차체방향)으로 변경된다. 그러므로 오른쪽 바퀴(1-2a)에서는 ECS(3)의 제어방향과 ARS(5)의 제어방향이 압축(차체방향)으로 동일하게 유지되는 반면 왼쪽 바퀴(1-2b)에서는 ECS(3)의 압축(차체방향)과 ARS(5)의 인장(지면방향)으로 서로 상충되는 제어방향을 가질 수밖에 없다. 그 결과 ECS(3)의 제어방향과 ARS(5)의 제어방향의 상충은 ECS 댐핑력에 의해서 ARS 액추에이터 응답지연을 발생시키는 쪽으로 진행된다. 한편, 우선회중인 차량(1)에서는 좌선회중인 차량(1)의 오른쪽 바퀴(1-2a)와 왼쪽 바퀴(1-2b)가 바뀔 뿐 원리와 작용은 동일하다.

반면 도 5를 참조하면, 상기 노면입력이 없는 경우 차량(1)은 좌선회중인 차량(1)의 왼쪽 바퀴(1-2b)가 노면(100)에서 돌출된 노면 돌기(100-1)를 타고 지나가지 않음으로써 왼쪽 바퀴(1-2b)에 전달되는 하중이 없게 된다. 그러므로 ESC/ARS의 제어방향 일치 테이블을 참조하면, 좌선회중인 차량(1)의 왼쪽 바퀴(1-2b)에 대한 ECS(3)와 ARS(5)의 제어방향은 모두 인장(지면방향)으로 동일하고 또한 오른쪽 바퀴(1-2a)에 대한 ECS(3)와 ARS(5)의 제어방향은 모두 압축(차체방향)으로 동일하게 유지된다. 그 결과 ECS 댐핑력은 ARS 액추에이터 응답에 영향을 주지 않게 된다. 한편, 우선회중인 차량(1)에서는 좌선회중인 차량(1)의 오른쪽 바퀴(1-2a)와 왼쪽 바퀴(1-2b)가 바뀔 뿐 원리와 작용은 동일하다.

이후 상기 제어기는 S40에서 ESC/ARS의 제어방향 상충을 판단하지 않는 경우 S50-1의 ECS/ARS 협조모드를 수행하고, 상기 ECS/ARS 협조모드는 ARS(5)의 ARS 제어와 ECS(3)의 ECS 협조제어로 구분된다.

S50-1의 ECS/ARS 협조모드 수행 절차는 하기와 같다. 제어기는 S61의 ECS 댐핑 제한량 연산, S62의 ECS 댐핑력 연산, S63의 ECS 댐핑전류 연산, S64의 ECS 협조 제어량 출력을 수행하고, 동시에 S72의 ARS롤 모멘트 연산, S73의 ARS모터전류연산, S74의 ARS 제어량 출력을 수행한다.

도 2와 도 4를 참조하면, 협조제어ECU(30)의 ESC 제어량 제한부(33)는 주행상태 판단부(31)에서 제공된 우선회 정보와 ECS ECU(10)의 댐퍼속도 연산부(11)에서 제공된 댐퍼속도로부터 ECS(3)와 ARS(5)의 제어방향 상충을 판단하고, 그 결과로부터 왼쪽 바퀴(1-2b)에 대해 인장(지면방향)하는 ARS(5)의 롤각 제어가 왼쪽 바퀴(1-2b)에 대해 압축(차체방향)하려는 ECS(3)의 댐핑력 제어로 지연되지 않는 ECS 제어량 제한 값을 산출하고, 이를 ECS ECU(10)의 롤 모멘트 연산부(23)로 제공한다. 이때, 상기 ECS 제어량 제한 값은 상기 인장과 상기 압축의 정도를 계량화 한 매핑 값을 이용하여 도출될 수 있다.

그러면 ECS ECU(10)의 댐핑력 연산부(13)는 댐퍼속도 연산부(11)에서 제공된 댐퍼속도를 이용해 오른쪽 감쇠력 가변댐퍼(4-1)에 대한 댐핑력 연산으로 오른쪽 댐핑 값을 생성하고 동시에 댐퍼속도 연산부(11)에서 제공된 댐퍼속도에 ESC 제어량 제한부(33)의 ECS 제어량 제한 값을 반영한 왼쪽 감쇠력 가변댐퍼(4-2)에 대한 댐핑력 연산으로 왼쪽 댐핑 보정 값을 생성한다. 이때, 상기 왼쪽 댐핑 보정 값(또는 죄회전 시 오른쪽 댐핑 보정 값)은 상기 인장과 상기 압축의 정도를 계량화 한 매핑 값을 이용하여 도출될 수 있다. 이어 ECS ECU(10)의 댐핑전류 연산부(15)는 오른쪽 댐핑 값과 왼쪽 댐핑 보정 값에 대해 각각 오른쪽 댐핑 전류값과 왼쪽 댐핑 보정 전류값을 출력한다. 그 결과 오른쪽 감쇠력 가변댐퍼(4-1)는 오른쪽 댐핑 값을 제어되는 반면 왼쪽 감쇠력 가변댐퍼(4-2)는 왼쪽 댐핑 보정 값으로 제어된다. 이때, 상기 왼쪽 댐핑 보정 값은 ECS 제어량 제한 값이 반영된 상태이므로 ECS 제어량 제한 값을 반영하지 않았을 때에 비해 더 작은 값이 된다.

동시에 ARS ECU(5)의 모터전류 연산부(25)는 선회방향 연산부(21)의 우회전 정보를 입력받은 롤 모멘트 연산부(23)에서 생성된 롤 모멘트 제어 값을 제공받고, 제공된 롤 모멘트 제어 값에 따른 모터전류를 연산한 후 ARS(5)로 출력한다. 그 결과 ARS(5)는 스텝바(6)를 통한 롤각 제어를 수행한다.

도 6을 참조하면, ECS 댐핑 제한량(세로축)과 횡 저크(lateral jerk)(횡각속도 미분)(가로축)의 선도는 ECS 댐핑 제한량이 횡 저크에 비례함을 나타냄으로써 횡가속도가 급할수록 ARS 응답속도가 빨라야 함을 나타낸다. 차량(1)의 선회 도중 노면입력은 횡가속도 선도의 가운데 부위와 같이 횡가속도가 낮아지는 변화를 가져오면, ESC 제어량 선도는 ECS 제어량 제한 값이 반영된 ECS 제어량(즉, 왼쪽 댐핑 보정 값)으로 가운데 부위(파선표시부위)에서 낮아지지만 ARS 제어량 선도의 가운데 부위(파선표시부위)는 반대로 높게 올라간다. 그러므로 ECS(3)의 댐퍼 감쇠력 제한은 ARS(5)가 롤각 제어를 그대로 유지한 상태에서 그 응답속도를 빠르게 유지함을 알 수 있다.

이와 같이 ECS/ARS 협조모드 수행 결과는 ECS(3)와 ARS(5)의 제어방향 상충 영향을 제거하여 ARS(5)의 응답속도 저하를 가져오지 않음을 횡가속도 선도와 노면입력선도, ESC 제어량 선도 및 ARS 제어량 선도로 입증된다.

한편 제어기는 S40에서 ESC/ARS의 제어방향 상충을 판단하지 않은 경우 S50-2의 ECS/ARS 독립모드를 수행한다. S50-2의 ECS/ARS 독립모드 수행 절차는 하기와 같다.

제어기는 S82의 ECS 댐핑력 연산, S83의 ECS 댐핑전류 연산, S84의 ECS 제어량 출력을 수행하고, 동시에 S92의 ARS롤 모멘트 연산, S93의 ARS모터전류연산, S94의 ARS 제어량 출력을 수행한다.

도 2와 도 5를 참조하면, 협조제어ECU(30)의 ESC 제어량 제한부(33)는 주행상태 판단부(31)에서 제공된 우선회 정보와 ECS ECU(10)의 댐퍼속도 연산부(11)에서 제공된 댐퍼속도로부터 ECS(3)와 ARS(5)의 제어방향 일치를 판단함으로써 출력을 생성하지 않는다.

그러면 ECS ECU(10)의 댐핑력 연산부(13)는 댐퍼속도 연산부(11)에서 제공된 댐퍼속도를 이용해 오른쪽/왼쪽 감쇠력 가변댐퍼(4-1,4-2)의 각각에 대한 댐핑력 연산으로 오른쪽/왼쪽 댐핑 값을 생성하고, 댐핑전류 연산부(15)는 오른쪽/왼쪽 댐핑 값에 대해 각각 오른쪽 댐핑 전류값과 왼쪽 댐핑 전류값을 출력한다. 그 결과 오른쪽/왼쪽 감쇠력 가변댐퍼(4-1,4-2)는 각각 오른쪽/왼쪽 댐핑 값으로 제어된다. 동시에 ARS ECU(5)의 모터전류 연산부(25)는 선회방향 연산부(21)의 우회전 정보를 입력받은 롤 모멘트 연산부(23)에서 생성된 롤 모멘트 제어 값을 제공받고, 제공된 롤 모멘트 제어 값에 따른 모터전류를 연산한 후 ARS(5)로 출력한다. 그 결과 ARS(5)는 스텝바(6)를 통한 롤각 제어를 수행한다.

도 6에서 ECS/ARS 독립모드 수행을 차량(1)의 선회 도중 노면입력이 없는 경우로 가정하면, ESC 제어량 선도는 실선의 HARD DAMPING 제어 상태를 유지하고 동시에 ARS 제어량 선도는 가운데 부위에서 파선 표시로 이어지는 실선의 제어 상태를 유지한다. 그러므로 ECS/ARS 독립모드에서는 ECS(3)의 댐퍼 제어는 ARS(5)의 롤각 제어에 영향을 주지 않으므로 ARS(5)는 응답속도 저하 없이 롤각 제어를 수행할 수 있다.

이어 제어기는 S100과 같이 차량 선회 탈출 여부를 판단한 후 선회 탈출중인 경우 ECS/ARS 협조모드 또는 ECS/ARS 독립모드 수행을 유지하는 반면 선회 탈출인 경우 통합샤시 시스템 협조제어를 종료한 후 초기화 한다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량에 적용된 통합샤시 시스템 협조제어 방법은 제어기에 의해 노면 입력이 있는 차량 선회를 판단한 경우 ARS(5)의 액추에이터 힘을 롤 각이 줄어드는 제어 방향으로 유지하면서 ECS(3)의 노면입력을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 액추에이터 힘이 제한되는 ECS/ARS 협조모드롤 수행하고, 반면 노면 입력이 없는 선회로 판단한 경우 ARS(5)의 제어 방향과 ECS(3)의 제어 방향이 변화되지 않는 ECS/ARS 독립모드를 수행함으로써 ECS(3)와 ARS(5)의 제어방향이 상충되는 노면 입력 선회조건 시 ECS(3)의 댐핑 제어량 제한으로 ARS(5)의 액추에이터 응답 지연을 방지하고, 그 결과 차량(1)이 노면돌기(100-1)를 갖는 노면(100)을 선회하더라도 ARS(5)의 액추에이터 응답 지연으로 인한 선회 승차감 저하가 방지된다.

1 : 차량 1-1,1-2 : 전,후륜
1-2a,1-2b : 후륜 오른쪽/왼쪽 바퀴
3 : ECS(Electronic Control Suspension)
3-1 : ECS 센서 3-1a : 차고 센서
3-1b : 수직 가속도 센서
4 : 감쇠력 가변댐퍼 4-1,4-2 : 오른쪽/왼쪽 감쇠력 가변댐퍼
5 : ARS(Active Roll Control System)
5-1 : ARS 센서 5-1a : 조향각 센서
5-1b : 횡 가속도 센서
6 : 스텝 바
10 : ECS ECU(Electronic Control Suspension Electronic Control Unit)
11 : 댐퍼속도 연산부 13 : 댐핑력 연산부
15 : 댐핑전류 연산부
20 : ARS ECU(Active Roll Control System Electronic Control Unit)
21 : 선회방향 연산부 23 : 롤 모멘트 연산부
25 : 모터전류 연산부
30 : 협조제어ECU(Electronic Control Unit)
31 : 주행상태 판단부 33 : ESC 제어량 제한부
100 : 노면 100-1 : 노면 돌기

Claims

차량의 선회 중 노면 입력이 제어기에 의해 판단되면, 롤 각을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 ARS(Active Roll Control System)의 액추에이터 힘을 유지하는 반면 상기 노면입력을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 ECS(Electronic Control Suspension)의 액추에이터 힘을 제한하는 ECS/ARS 협조모드;가 포함되고,
상기 ECS/ARS 협조모드에선 상기 ECS는 생성된 댐퍼속도에 대해 상기 ARS의 롤각 제어로 상기 ECS의 댐핑력 제어가 지연되지 않는 ECS 제어량 제한 값이 적용된 댐핑 보정 값을 적용해 주는 반면 상기 ARS는 생성된 롤 모멘트 제어 값을 적용해 주며, 상기 댐핑 보정 값이 상기 ECS의 ECS 댐핑력을 제한해 주는 반면 상기 롤 모멘트 제어 값이 상기 ARS 의 제어를 그대로 유지해 주는
것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 노면 입력은 상기 차량이 주행하는 노면의 노면 돌기를 지나갈 때 발생되는 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 ECS의 액추에이터 힘 제한은 상기 차량의 선회 내륜에 적용되는 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 ECS/ARS 협조모드는 상기 ARS의 상기 차량의 선회에 따른 차고와 수직 가속도에 기반된 ARS 제어, 상기 차량의 선회에 따른 조향각과 횡 가속도에 기반된 상기 ECS의 ECS 협조제어로 구분되는 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 ECS 협조제어는, (A) 상기 차고와 상기 수직 가속도가 검출되는 단계, (B) 상기 차고와 상기 수직 가속도로 감쇠력 가변댐퍼의 댐퍼속도가 연산되는 단계, (C) 상기 조향각과 횡 가속도로 판단된 선회방향에 따른 상기 차량의 선회 내륜과 선회 외륜의 상기 댐퍼속도로 상기 노면입력이 인식되고, 상기 ARS의 제어방향과 상기 ECS의 제어방향이 상충되는 제어방향상충의 주행 상태가 판단되며, 상기 제어방향 상충에 따른 상기 ECS의 ECS 댐핑 제한량이 연산되는 단계, (D) 상기 ECS 댐핑 제한량으로 상기 차량의 선회 내륜에 대한 상기 ECS의 액추에이터 힘이 제한되는 ECS 협조 제어량 출력 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 차고는 차고 센서로 검출되고, 상기 수직 가속도는 수직 가속도 센서로 검출되는 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 ECS 협조 제어량 출력 단계는, (d-1) 상기 댐퍼속도로 상기 차량의 선회 내륜에 대한 ECS 제어량을 산출하고 동시에 상기 댐퍼속도에 상기 ECS 댐핑 제한량이 반영된 상기 ECS 협조 제어량을 산출하는 단계, (d-2) 상기 ECS 제어량이 댐핑 전류값으로 상기 ECS 협조 제어량이 댐핑 보정 전류값으로 각각 산출되는 단계, (d-3) 상기 ECS에 의해 상기 댐핑 전류값으로 상기 선회 외륜의 액추에이터 힘이 유지되는 반면 상기 댐핑 보정 전류값으로 상기 선회 내륜의 액추에이터 힘이 제한되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 ECS 협조 제어량의 산출은 횡 저크(lateral jerk)에 비례하는 ECS 댐핑 제한량을 적용하는 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 ARS 제어는, (E) 상기 조향각과 상기 횡 가속도가 검출되는 단계, (F) 상기 조향각과 상기 횡 가속도로 판단된 선회방향에 따른 상기 차량의 롤 모멘트 제어 값이 연산되는 단계, (G) 상기 롤 모멘트 제어 값이 모터전류로 연산되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 9에 있어서, 상기 조향각은 조향각 센서로 검출되고, 상기 횡 가속도는 횡 가속도 센서로 검출되는 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 노면 입력이 상기 제어기에 의해 판단되지 않으면, 상기 ARS의 제어 방향과 상기 ECS의 제어 방향이 변화되지 않는 ECS/ARS 독립모드;
가 더 포함된 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 11에 있어서, 상기 ECS/ARS 독립모드는, (H) 상기 차량(1)의 선회에 따른 차고, 수직 가속도, 조향각, 횡 가속도가 검출되는 단계, (I) 상기 차고와 상기 수직 가속도로 감쇠력 가변댐퍼의 댐퍼속도가 연산되고, 상기 조향각과 상기 횡 가속도로 선회방향이 연산되는 단계, (J) 상기 댐퍼속도로 상기 차량의 선회 외륜과 선회 내륜의 각각에 대한 ECS 제어량을 산출하고, 상기 선회방향으로 롤 모멘트 제어 값이 연산되는 단계, (K) 상기 ECS 제어량이 상기 선회 외륜과 상기 선회 내륜의 각각에 대한 댐핑 전류 값으로 연산되어 상기 ECS로 출력되고, 상기 롤 모멘트 제어 값이 모터 전류값으로 연산되어 상기 ARS로 출력되는 단계
로 수행되는 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 12에 있어서, 상기 차고는 차고 센서로 검출되고, 상기 수직 가속도는 수직 가속도 센서로 검출되며, 상기 조향각은 조향각 센서로 검출되고, 상기 횡 가속도는 횡 가속도 센서로 검출되는 것을 특징으로 하는 통합샤시 시스템 협조제어 방법.
청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 의한 통합샤시 시스템 협조제어 방법이 수행되는 차량에 있어서,
차량의 선회 중 노면 입력인 경우 롤 각을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 ARS의 액추에이터 힘을 유지하는 반면 상기 노면입력을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 ECS의 액추에이터 힘을 제한하는 ECS/ARS 협조모드로 수행되고, 상기 노면 입력이 아닌 경우 상기 ARS의 제어 방향과 상기 ECS의 제어 방향이 변화되지 않는 ECS/ARS 독립모드로 수행되는 통합샤시 시스템;
상기 통합샤시 시스템의 ECS(Electronic Control Suspension)를 제어하는 ECS ECU(Electronic Control Suspension Electronic Control Unit)와 ARS(Active Roll Control System)를 제어하는 ARS ECU(Active Roll Control System Electronic Control Unit)에 연계된 협조제어ECU(Electronic Control Unit);
가 포함된 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 14에 있어서, 상기 협조제어ECU는 상기 ECS ECU에서 차량의 선회 내륜과 선회 외륜의 각 댐퍼속도를 제공받고 동시에 상기 ARS ECU에서 상기 차량의 선회방향을 제공받아 상기 차량의 선회 시 노면입력의 여부로 주행상태를 판단하는 주행상태 판단부, 상기 노면입력 시 상기 노면입력을 줄이는 제어 방향으로 발생되는 상기 ECS의 액추에이터 힘이 제한되는 ECS 댐핑 제한량을 상기 ECS ECU로 출력하는 ESC 제어량 제한부로 구성된 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 15에 있어서, 상기 주행상태 판단부는 상기 ECS ECU의 댐퍼속도 연산부로부터 상기 댐퍼속도를 제공받고 상기 ARS ECU의 선회방향 연산부로부터 상기 선회방향을 제공받으며, 상기 ECS 댐핑 제한량을 상기 댐퍼속도가 입력되도록 상기 댐퍼속도 연산부가 연결된 상기 ECS ECU의 댐핑력 연산부로 출력해주는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 16에 있어서, 상기 ECS ECU에는 댐핑전류 연산부가 더 포함되고, 상기 댐핑전류 연산부는 상기 댐핑력 연산부의 상기 차량의 선회 내륜과 선회 외륜에 대한 각 ECS 제어량을 입력받아 감쇠력 가변댐퍼의 댐퍼전류로 출력해주는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 17에 있어서, 상기 ECS ECU에는 ECS 센서가 연계되고, 상기 ECS 센서는 차고 센서와 수직 가속도 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 16에 있어서, 상기 ARS ECU에는 롤 모멘트 연산부와 모터전류 연산부가 더 포함되고, 상기 롤 모멘트 연산부는 사익 선회방향 연산부에 연계되어 상기 차량의 롤 모멘트를 연산하며, 상기 모터전류 연산부는 상기 롤 모멘트를 스텝바를 비틀어 주기 위한 모터전류로 출력해주는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 19에 있어서, 상기 ARS ECU에는 ARS 센서가 연계되고, 상기 ARS 센서는 조향각 센서와 횡 가속도 센서로 구성된 것을 특징으로 하는 차량.