KR102289902B1 - 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법, 시스템, 차량, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터-판독 가능 매체 - Google Patents

차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법, 시스템, 차량, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터-판독 가능 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법으로, 상기 차량은, 액슬 당 적어도 2개의 휠들(6)을 구비하는 적어도 2개의 액슬(4); 휠들(6)을 개별적으로 제동할 수 있는 제동 시스템(300); 및 조향 휠에 가해지는 조작자 입력 토크를 결정 및/또는 추정하는 수단(400, 402, 404)을 포함하되, 상기 차량(1)은 양의 스크러브 반지름으로 구성되며, 상기 방법은, - 조향 서포트 필요를 식별하는 단계(s101); - 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값(T입력)의 함수의 적분에 기초하여 필요한 조향 서포트를 달성하기 위해 필요한 제동 값을 결정하는 단계(s102); 및 - 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템(300)을 제어하는 단계(s103)를 포함하는, 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법에 관한 것이다.

Description

차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법, 시스템, 차량, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터-판독 가능 매체
본 발명은 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법, 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 시스템, 그러한 시스템을 포함하는 차량, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터-판독 가능 매체에 관한 것이다.
트럭, 버스, 건설용 차량 등과 같은 중대형 차량은 조향 휠을 사용하여 조향 각도를 변경할 때 차량 조작자를 보조하는 조향 서보기구를 포함한다. 이러한 방식으로 조향 휠을 사용하여 크고 무거운 차량이 용이하게 조작될 수 있다. 서보기구를 사용하지 않고 이러한 중대형 차량을 조향하기는 다소 불가능할 것이다. 안전성을 확보하기 위해, 법적 규정은 1차 서보기구가 파손된 경우 차량을 조향하기 위한 최대 허용 조향 휠 힘을 규정하고 있다. 이 규정을 충족시키기 위해, 일부 차량은 운전자의 차량 제어를 돕는 중복된 조향 보조 시스템을 포함한다. 이러한 조향 보조 시스템은 서보기구의 유압장치가 파손된 경우에 사용하기 위한 2차 유압 펌프를 구비하는 2차 유압 회로를 포함할 수 있다. 다른 공지의 해법들은 강력한 전기 모터를 조향 칼럼에 부가하고 있으며, 전기 모터는 서보기구가 파손된 경우에 운전자를 지지한다. 그러나 차량에 부품을 추가하기 위해서는 추가적인 공간이 필요하며, 차량에서는 이러한 빈 공간을 찾기 어려운 경우가 종종 있다.
조향 서포트를 제공하기 위한 다른 대안적인 방식이 특허문헌 DE 102008046997 A1에 기재되어 있다. 이 특허문헌은 서보기구가 파손된 경우에 조향된 액슬의 내부 휠을 제동함으로써 제공되는 조향력 서포트를 기재하고 있다. 이 제동은 가해지는 조향 토크에 따라 수행되거나 요청된 조향 각도에 따라 수행된다.
휠 제동에 의한 조향 서포트가 안고 있는 하나의 문제는 휠 브레이크 실린더 내에서 제동 압력의 축적이 지연된다는 것이다. 가해진 제동 압력이 가해진 조향 토크에 대응되는 경우, 제동 압력 축적 지연은 이 과정을 불안정하게 할 수 있다. 운전자가 제동력이 휠 상에 가해질 때까지 조향 토크를 계속해서 증가시킴에 따라 이 불안정이 야기되며, 이에 따라 지나치게 큰 제동력이 가해지고, 조향 휠이 상당히 많이 이동하게 되며, 운전자는 반대 방향으로 조향 토크를 가하게 될 것이다. 이 방식에 의하면 왕복이동(oscillation)이 발생하여 불안정해진다.
당 업계의 공지된 해법에도 불구하고, 전술한 단점들을 적어도 약화시키거나 극복할 수 있는 차량 조향 서포트를 제공하는 방법 및 시스템이 개발될 것이 요망되고 있다.
이에 따라 본 발명의 목적은, 컴포넌트를 추가로 부가하지 않고서도 효율적인 조향 서포트 중복을 가능하게 하고, 사전에 결정된 우선도에 따라 조향 보조를 액추에이터에 할당할 수 있는 차량 조향 서포트를 제공하는 신규하고 유리한 방법 및 시스템을 달성하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 컴포넌트를 추가로 부가하지 않고서도 효율적인 조향 서포트 중복을 가능하게 하고, 사전에 결정된 우선도에 따라 조향 보조를 액추에이터에 할당할 수 있는 신규하고 유리한 차량, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터-판독 가능 매체를 달성하는 것이다.
본 명세서에 언급되어 있는 목적들은 독립 청구항들에 따른 차동 휠 제동에 의해 차량 조향 서포트를 제공하는 방법, 차동 휠 제동에 의해 차량 조향 서포트를 제공하는 시스템, 차량, 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터-판독 가능 매체에 의해 달성된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법이 제공된다. 상기 차량은, 액슬 당 적어도 2개의 휠들을 구비하는 적어도 2개의 액슬; 휠들을 개별적으로 제동할 수 있는 제동 시스템; 및 조향 휠에 가해지는 조작자 입력 토크를 결정 및/또는 추정하는 수단을 포함하되, 상기 차량은 양의 스크러브 반지름으로 구성된다. 이 방법은,
- 조향 서포트 필요를 식별하는 단계;
- 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값의 함수의 적분에 기초하여 필요한 조향 서포트를 달성하기 위해 필요한 제동 값을 결정하는 단계; 및
- 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템을 제어하는 단계를 포함한다.
차량이 양의 스크러브 반지름으로 구성된다는 것은, 전방으로 이동하는 차량에 대한 한쪽 제동이 휠 방향으로 조향 휠을 회전시키는 토크를 발생시키도록 휠 서스펜션이 구성된다는 것을 의미한다. 이에 따라, 차량의 좌측에 있는 휠에 제동력이 가해지면, 휠이 좌측으로 회전하고 좌측으로의 토크가 조향 휠에 작용한다. 마찬가지로, 차량의 우측에 있는 휠에 제동력이 가해지면, 휠이 우측으로 회전하고 우측으로의 토크가 조향 휠에 작용한다. 따라서 차량은, 킹핀 축선이 휠 중앙의 내측 위에서 그라운드와 교차하게 구성된다. 스크러브 반지름의 의미는 통상적인 일반 지식으로, 본 발명 자체의 일부는 아니다. 그러나 양의 스크러브 반지름은 차동 휠 제동에 의해 조형 서포트를 가능하게 한다.
본 발명에 따른 함수에 의해, 적어도 하나의 입력 값이 함수 값으로 변환되며, 이는 계속해서 적분(integrated)된다. 조향 서포트를 제공하기 위한 제동 값을 결정하는 것은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 제1 입력 값의 함수의 적분을 포함할 수 있다. 따라서 제1 입력 값은 결정된 조작자 입력 토크일 수 있다. 조작자 입력 토크는 차량 조작자(운전자)에 의해 조향 휠에 가해지는 토크이다. 조작자 입력 토크는 조작자가 어떤 방향으로 차량을 얼마만큼 회전시키고자 하는 지를 나타낸다. 따라서 조작자 입력 토크는 희망하는 조향 각도를 나타낸다. 결정된 조작자 입력 토크와 관련된 입력 값은 양(positive) 또는 음(negative)의 값일 수 있으며, 여기서 양의 값은 좌측으로의 조향 토크를 나타낼 수 있고, 음의 값은 우측으로의 조향 토크를 나타낼 수 있다. 일 예시에서, 차량은 차량 속도에 관계없이 조향력을 조절할 수 있고 조향 느낌을 개선하는 데에 사용되는 전기 보조식 조향 시스템을 포함한다. 이러한 전기 보조식 조향 시스템은 조작자 입력 토크에 부가되는 토크를 생성하는 전기 모터, 및 조작자 입력 토크와 조향 각도를 측정하는 센서 장치를 포함할 수 있다. 조작자가 입력 토크를 증가시킬 때 모터 토크도 증가되도록, 가해지는 모터 토크가 가해지는 조작자 입력 토크에 따라 달라질 수 있다. 따라서 가해지는 모터 토크는 조작자 입력 토크의 추정(estimation)으로 사용될 수 있다. 따라서 추정되는 조작자 입력 토크와 관련된 제1 입력 값은 결정된 모터 토크일 수 있다. 즉, 제동 값을 결정하는 단계는 적어도 하나의 입력 값의 함수의 적분을 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 입력 값은 결정된 조작자 입력 토크 또는 결정된 모터 토크이다.
함수는 적어도 하나의 입력 값의 부호/방향(플러스/마이너스)과 적어도 하나의 입력 값의 양/값을 구별할 수 있다. 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값의 함수를 적분함으로써, 제어되는 제동 값의 변화 속도가 얻어지고, 마찰, 차량 부하, 차량 유형 및 온도와 같은 모든 상황에서 안정적인 조향 서포트가 제공된다.
차량의 제동 시스템은, 차량의 각 휠에 하나의 휠 브레이크가 배치되어 있는, 휠 브레이크들을 포함하는 것이 적절하다. 제동 시스템은 휠을 개별적으로 제동할 수 있도록 구성되는 것이 적절하다. 휠을 개별적으로 제동한다는 것은 예를 들어 휠 액슬에서 우측 휠은 제동하지 않으면서 좌측 휠만 제동할 수 있다는 것을 의미한다. 차량은 개별적인 휠 제동이 불가능하고, 이들 액슬들의 제동이 조향 서포트에 기여하지 않는 액슬들을 구비할 수 있다. 차량은 휠을 개별적으로 제동할 수 있게 구성된 특수 인터페이스를 포함할 수 있다. 차량에서 개별 제동의 기능이 이용될 수 있지만, 인터페이스를 통해 작동될 수도 있다.
결정된 제동 값은 그 제동 값이 가해져야 하는 차량의 사이드를 나타내는 것이 적절하다. 제동 값은 양 또는 음의 값일 수 있다. 여기서, 양의 값은 제동 값이 좌측 휠에 가해져야 함을 나타내고, 음의 값은 제동 값이 우측 휠에 가해져야 한다는 것을 나타낸다. 또는, 값 자체가 제동 값이 가해져야 하는 차량의 사이드를 나타낸다. 예를 들면, 1-100 사이의 제동 값은 제동력이 좌측 휠에 가해져야 함을 나타낼 수 있고, 101-200 사이의 제동 값은 제동력이 우측 휠에 가해져야 함을 나타낼 수 있다. 결정된 제동 값은 최대 제동 압력의 백분율이거나 제동 압력 값일 수 있다. 최대 제동 압력은 제동 시스템에 의해 설정되고, 차량에서 이용될 수 있다. 차량이 후진할 때, 조향 액슬 상에서의 제동은 정밀한 조향 서포트를 제공하기 위해 반대편 휠에 가해진다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제동 값을 결정하는 단계는 PI 컨트롤러를 포함하고, 적분 항은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 제1 입력 값 및 현재 제동 값에 상관되는 제2 입력 값의 함수의 적분을 포함한다. PI 컨트롤러는 에러 값을 계산하고 비례 항과 적분 항에 기초하여 보정하는 제어 루프 피드백 기구로 통상적으로 알려져 있다. 본 발명에 따른 에러 값은 제1 입력 값이다. PI 컨트롤러에 의해 결정되는 제어 변수/출력은 결정된 제동 값이다. PI 컨트롤러에 의해 결정되는 제동 값은 비례 항 더하기 적분 항이다. 따라서 제동 값의 결정은 비례 항의 결정을 포함하는 것이 적절하다. 비례 항은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크에 관련된 제1 입력 값과 제1 입력 값에 곱해지는 비례 인자를 포함하는 것이 적절하다. 따라서 비례 항은 결정된 조작자 입력 토크 및 비례 인자 또는 결정된 모터 토크 및 비례 인자를 포함할 수 있다. 비례 인자는 속도 의존성일 수 있다. 제1 입력 값이 -1 내지 +1 사이의 영역에서 표준화되는 경우, 비례 인자는 0-25 사이일 수 있다. 적분 값(integration value)은 시간에 따른 에러 값의 합이므로, 누적된 오프셋을 제공한다. 종래 기술과 관련하여 언급한 바와 같이, 휠 브레이크에서 제동 압력을 축적하는 데에는 시간이 소요된다. 그러나 조작자 입력 토크가 현재 조향 방향의 반대 방향으로 가해질 때, 더 이상 작동해서는 안 되는 휠 브레이크에서 더 빠른 속도로 제동 압력을 감소시키는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 조향 서포트가 먼저 작동될 때, 현재 제동 값 및 이에 따라 제2 입력 신호가 실질적으로 제로이지만 조작자가 조향 휠을 회전함에 따라 제동 압력이 작동되는 휠 브레이크 내에서 축적되기 시작하여 제2 입력 값의 절대 값이 증가하게 된다. 이에 따라 제2 입력 값이 상대적으로 신속하게 제로보다 큰 절대 값을 갖게 된다. 제2 입력 값은 현재 제동 압력을 나타낸다. 현재 제동 값에 상관되는 제2 입력 값을 적분 예정인 함수 내에 포함시킴으로써, 가해지는 조작자 입력 토크 또는 모터 토크가 현재 제동 압력과 비교될 수 있으며, 함수는 제동 압력을 소망하는 대로 증가/감소시키기에 적합할 수 있다. 이러한 방식으로, 효율적이면서 정밀한 조향 서포트가 달성된다. 현재 제동 값과 상관된 제2 입력 값은 PI 컨트롤러 즉 현재 제동 값에 의해 결정된 출력일 수 있다. 이와는 다르게, 제2 입력 값이 적분 항이거나, 또는 제2 입력 값이 적분 항 더하기 비례 항일 수 있다.
적분 항은 함수의 적분에 곱해지는 적분 인자(이득)를 추가로 포함할 수 있다. 적분 인자는 속도 의존성인 것이 적절하다. 제동 값을 결정하는 단계는 현재 차량 속도에 기초하여 적분 인자를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 적분 인자가 크면 신속하게 반응하는 조향 서포트가 달성되지만, 불안정에 대한 위험도도 증가된다. 그러나 차량이 서행할 때, 차량은 낮은 가속도(F=m*a)로 인해 이와 동일한 방식으로 반응하지 않는다. 이는 저속에서 불안정성에 대한 위험 없이 큰 적분 인자가 사용될 수 있음을 의미한다. 차량 속도가 감소함에 따라 예를 들어 차량 속도가 15 km/시 미만이거나 바람직하기로는 10 km/시 미만인 경우, 적분 인자는 선형으로 증가할 수 있다. 차량 속도가 10 km/시에서 0 km/시로 감소할 때 적분 인자가 선형으로 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 적분되는 함수는 제2 입력 값과 관련하여 제1 입력 값의 값 및/또는 방향에 달라진다. 제동 값을 결정하는 단계는 제1 입력 값 및 제2 입력 값의 값 및/또는 방향에 기초하여 함수 값을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 제1 입력 값의 방향/부호가 현재 제동 값을 나타내는 제2 입력 값의 부호와 비교되는 것이 적절하다. 제2 입력 값의 부호는 휠 제동력이 가해지는 사이드를 가리킨다. 제1 입력 값의 값은 사전에 결정된 문턱 값과도 비교되는 것이 적절하다.
일 예시에 따르면, 제1 입력 값의 부호가 제2 입력 값의 부호와 동일할 때, 제1 입력 값의 절대 값이 제1 문턱 값 미만이면, 함수가 제1 값으로 설정되고, 제1 입력 값의 절대 값이 제1 문턱 값과 제2 문턱 값 사이이면, 함수 값이 제2 값으로 설정되고, 제1 입력 값의 절대 값이 제2 문턱 값과 제3 문턱 값 사이이면, 함수의 절대 값이 제2 값과 제3 값 사이로 증가되며, 제1 입력 값의 절대 값이 제3 문턱 값을 초과하면, 함수가 제4 값으로 설정된다. 제4 값의 절대 값은 제3 값의 절대 값보다 상당히 큰 것이 적절하다. 이러한 방식으로, 조작자 입력 토크의 절대 값이 제3 문턱 값을 초과할 때, 제3 문턱 값은 조작자 입력 토크를 결정하기 위한 수단에 대한 측정 범위 바로 아래에 있는 값에 상당할 수 있다. 현재, 토크 센서는 일반적으로 최대 약 11 Nm의 토크까지 측정할 수 있도록 제한되어 있다. 제1 입력 값이 측정 범위 밖에 있을 때 절대 함수 값을 상당히 높게 설정함으로써, 필요한 조향 서포트가 달성될 수 있는 제동 값이 결정되게 할 수 있다. 제2 문턱 값은 제1 문턱 값보다 큰 것이 적절하고, 제3 문턱 값은 제2 값보다 큰 것이 적절하다. 제1 함수 값은 제1 입력 값의 부호와 다른 부호를 갖는 것이 적절하다. 이러한 방식으로, 조작자가 조향 휠을 놓았을 때 조향 휠이 중간 위치로 복귀하게 된다. 제1 입력 값이 제2 입력 값 이에 따라 현재 제동 값과 동일한 부호를 갖는다는 것은, 조작자가 현재 차량이 회전하고 있는 방향과 동일한 방향으로 토크를 가하고 있다는 것을 의미한다. 즉, 차량이 동일한 희망 방향으로 회전하면서 제동된다. 적절하기로는, 제1 입력 값의 부호가 제2 입력 값의 부호와 반대 부호일 때, 함수 값이 제5 값으로 설정되되, 제5 값의 부호는 제1 입력 값의 부호와 동일하고, 제5 값의 절대 값은 다른 함수 값들보다 상당히 크다. 이러한 방식으로, 현재 작동되고 있는 휠 브레이크의 제동 압력이 신속하게 감소될 수 있으며, 희망하는 방향으로의 조향 서포트가 신속하게 제공될 수 있다. 제1 입력 값과 제2 입력 값의 부호가 다를 때, 조작자는 반대 방향으로 차량을 회전시키기를 원하고 궁극적으로 차량의 다른 쪽 휠 브레이크가 작동되어야 한다. 제1 입력 값과 제2 입력 값(현재 제동 값)의 수치와 부호에 따라 다른 함수 값을 사용함으로써, 결정되는 제동 값이 현재 조건에 맞게 정밀하게 수정되고 매우 신속하게 시스템이 응답하게 된다. 이는 좌측 및 우측에 대한 조향 각도가 다른 부호(플러스/마이너스)로 표현되는 상황에 대한 일 예시이다. 그러나 각도들이 다른 방식으로 표현되는 경우에 있어서는 함수가 정반대로 작용한다는 점을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크에 관련된 적어도 하나의 입력 값에 기초하여 조향 서포트의 필요가 식별된다. 본 발명에 따른 조향 서포트는 실제로 조향 서포트가 필요한 경우에만 제공되는 것이 적절하다. 즉, 조향 서포트는 조향 서포트의 필요가 식별된 때에는 작동된다. 이에 따라 제동 값을 결정하고 제동 시스템을 제어하는 단계는 조향 서포트의 필요가 식별된 때에는 수행된다. 조향 서포트에 대한 필요는, 차량의 서보기구가 파손된 경우 또는 차량 내의 다른 조향 보조 시스템이 파손된 경우에 존재할 수 있다. 이에 따라 조향 서포트의 필요를 식별하는 단계는 결함이 있는 서보기구 또는 다른 결함이 있는 조향 보조 시스템의 식별을 포함한다. 조작자 입력 토크는, 조향 서포트의 필요가 있는 지를 나타낼 수 있는데, 이는 조작자는 일반적으로 조향 보조 시스템에 어떤 문제가 있을 때에 더 큰 토크를 가할 필요가 있기 때문이다. 따라서, 조향 서포트의 필요는 결정되는 조작자 입력 토크에 기초하여 식별될 수 있다. 조작자 입력 토크는 가해지는 조작자 입력 토크를 측정하는 토크 센서에 의해 결정되거나, 또는 차량의 조향 시스템과 관련된 다른 파라미터에 기초하여 결정될 수 있다. 차량이 전기 보조식 조향 시스템을 포함하는 위에 언급되어 있는 실시예에서, 조향 서포트에 대한 필요는 전기 보조식 조향 시스템의 전기 모터에 의해 가해지는 결정된 모터 토크에 기초하여 식별될 수 있다. 전기 보조식 조향 시스템은 서보기구와 관련된 문제를 식별하게 구성될 수 있으며, 조향 서포트에 대한 필요를 식별하는 단계는 서보기구의 파손을 나타내는 전기 보조식 조향 시스템에서 오는 결함 신호를 식별하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 조향 서포트에 대한 필요를 식별하기 위한 입력은 측정된 조작자 입력 토크, 측정된 모터 토크 또는 전기 보조식 조향 시스템으로부터의 결함 신호일 수 있다. 이에 따라 조향 서포트에 대한 필요는, 측정된 조작자 입력 토크, 측정된 모터 토크 및/또는 전기 보조식 조향 시스템으로부터의 결함 신호에 기초하여 식별될 수 있다. 일 예시에 따르면, 조향 서포트에 대한 필요를 식별하는 단계는 측정된 조작자 입력 토크와 측정된 모터 토크가 서로 일치하게 제어하는 것을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 조향 서포트 필요를 식별하는 단계는 사전에 결정된 기간 동안에 조작자 입력 토크가 사전에 결정된 최대 토크 값을 초과하는 지를 결정하는 것을 포함한다. 차량 내 로직은 차량을 조향시키기 위해 필요한 조작자 입력 토크/모터 토크를 알고 있다. 따라서, 조작자 입력 토크/모터 토크가 특정 기간 동안에 사전에 결정된 최대 토크 값을 초과하면, 조향 보조 시스템(예컨대 서보기구)에 어떤 문제가 있는 것으로 결론내릴 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 조향 서포트의 필요는 현재 차량 속도가 7 km/시를 상회할 것을 요구한다. 적절하기로는, 조향 서포트의 필요를 식별하는 단계는 차량 속도가 7 km/시를 상회할 때 사전에 결정된 시간 동안 조작자 입력 토크 또는 모터 토크가 사전에 결정된 최대 토크 값을 초과하는 지를 결정하는 것을 포함한다. 즉, 조향 서포트의 필요를 식별하는 단계는 차량 속도가 7 km/시를 상회하는 지를 결정하는 것을 포함한다. 차량 속도가 7 km/시 미만이면, 조향 서포트가 제공되지 않는다. 차량 속도가 7 km/시 미만이면, 범프, 홀 또는 장애물을 향한 주행으로 인해 가해지는 조작자 입력 토크가 커져서, 휠들이 회전하지 못 할 수 있다. 이러한 저속에서는 운전자가 정상적인 대칭 제동에 의해 짧은 거리에서 차량을 정지시킬 수 있기 때문에, 이러한 저속에서의 회전은 안전에 중요하지는 않다. 대안으로, 조향 서포트에 대한 필요는 현재 차량 속도가 3km/시를 상회하는 경우에만 식별된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 이 방법은 현재 휠 각도와 차량의 길이 방향 연장부와 평행한 휠 위치를 정의하는 휠 각도 사이의 차이가 사전에 결정된 휠 각도 값보다 작은 지를 결정하는 것을 추가로 포함한다. 차량의 길이 방향 연장부와 평행한 휠 위치를 정의하는 휠 각도가 제로 각도로 지칭될 수 있다. 이 차이가 사전에 결정된 각도 값보다 크고 조작자가 동일한 방향으로 더 회전시키고자 하는 경우, 조향 서포트가 중단되게 된다. 적절하기로는, 현재 휠 각도가 최대 휠 각도에 근접하고, 조작자가 동일한 방향으로 더 회전시키고자 하는 경우, 조향 보조 장치는 더 이상 이를 서포트하지 않는다. 최대 휠 각도는 가장 클 수 있는 휠 각도이다. 이 방식으로, 휠 서스펜션의 기계 컴포넌트가 손상될 위험이 줄어들게 된다. 사전에 결정된 휠 각도는 최대 휠 각도와 제로 각도 사이의 차이보다 5-10% 작을 수 있다. 이 차이가 사전에 결정된 각도 값보다 작으면, 조향 서포트가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 이 방법은 차량 휠들 사이에 제동 값의 분배를 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 결정된 제동 값은, 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크에 의해 지시되는 희망 조향 서포트를 제공하기 위해 필요한 제동 값이다. 그러나 최상의 조향 서포트를 제공하기 위해 제동 값이 어떻게 가해져야 하는 지에 대해서는 일부 내부적 및 외부적 요인들이 영향을 미친다. 적절하기로는, 제동 값은 조향 액슬 상의 휠에 가해지기 위한 것이다. 따라서, 이 방법은 차량 조향 액슬의 휠들 사이로의 제동 값 분배를 결정하는 것을 포함한다. 조향 액슬(steered axle)은 액슬들이 기구적으로 조향 휠에 링크되어 있음을 의미한다. 차량은 둘 또는 그 이상의 조향 프론트 액슬을 포함할 수 있고, 이 경우 제동 값은 조향 프론트 액슬 사이에 분배될 수 있다. 그러나 조향 토크는 (조향되지 않는) 강직한 액슬의 제동 휠들에 의해 생성될 수도 있다. 따라서, 이 방법은 기구적으로 조향되는 액슬과 조향되지 않는 액슬 사이에서의 제동 값 분배를 결정하는 것을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제동 시스템의 구성; 현재 차량 속도 및/또는 결정된 제동 값이 최대 제동 압력과 유사한지 여부에 기초하여 제동 값의 분배가 결정될 수 있다. 예를 들면, 쉽게 과열되는 휠 브레이크 컴포넌트가 있는 액슬에는 제동 값이 분배되지 않을 수 있다. 또한 제동 값의 분배를 결정할 때 차량 속도가 중요하게 고려될 수 있다. 예를 들면, 저속에서 조향하기 위해서는 더 강한 제동이 필요하고, 휠 록업 위험이 증가하며, 이에 따라 제동 값이 모든 조향 액슬들 사이로 분배될 수 있다. 적절하기로는, 차량 속도가 3 km/시 미만일 때 모든 조향 액슬들로 제동 값이 고르게 분배된다. 차량 속도가 8 km/시를 상회할 때, 쉽게 과열되는 컴포넌트를 고려하여 제동 값이 분배될 수 있다. 3 km/시 내지 8 km/시 사이에서는 제동 값의 분배가 점진적으로 변하는 것이 적절하다. 결정된 제동 값이 최대 제동 압력에 근접하면, 리어(강직한) 액슬들이 제동될 수 있다. 결정된 제동 값이 사전에 결정된 제동 압력 문턱 값을 초과하는 지를 결정하는 것이 적절하다. 제동 값이 제동 압력 문턱 값을 초과하면, 강직한 리어 액슬들이 제동된다. 사전에 결정된 제동 압력 문턱 값은 최대 제동 압력의 80-90% 사이일 수 있다. 이러한 방식으로, 희망하는 조향 서포트가 제공될 수 있다.
제동 값의 분배를 결정하는 단계는 속도 종속형 증폭기를 또한 포함할 수 있다. 따라서 결정된 제동 값은 증폭기 인자에 곱해질 수 있으며, 층폭기 인자의 최대 값은 1이다. 저속에서 차량을 회전시키기 위해서는 더 많은 조향 서포트가 필요하다. 그러나 차속이 6 km/시 미만일 때, 가해지는 제동 압력(조향 서포트)이 차량의 전방으로 이동하지 못하게 하는 것을 방지하기 위해 증폭기 인자가 0을 향해 선형으로 감소할 수 있다. 차량 속도가 50 km/시를 상회할 때, 차동 제동에 의한 조향 서포트가 차량의 안전성에 영향을 줄 수 있으며, 이에 따라 증폭기 인자가 낮은 값 예컨대 0.50 내지 0.65 사이로 설정된다. 차량 속도가 6-20 km/시 사이일 때, 증폭기 인자가 1인 것이 적절하다. 20 km/시 내지 50 km/시 사이에서 증폭기 인자는 선형으로 감소하는 것이 적절하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제동 값의 분배를 결정하는 단계는 좌측 구동 차량(left-hand driven vehicle) 상의 좌측 휠에 적합한 제동 값 및 우측 구동 차량(right-hand driven vehicle) 상의 우측 휠에 적합한 제동 값을 감소시키기 위한 스케일 인자를 포함한다. 차량들은 대칭으로 구성되지 않으며, 좌측 구동 차량은 우측 휠들보다 조향 휠과 좌측 휠들과의 기계적 링크가 덜 하고, 반면 우측 구동 차량은 좌측 휠들보다 조향 휠과 우측 휠들과의 기계적 링크가 덜 하다. 따라서, 좌측 구동 차량에서 좌측 휠이 제동되면 우측 휠이 제동되는 것보다 더 큰 충격이 조향 휠에 가해진다(좌측 오버스티어링). 따라서, 더 대칭적인 거동을 달성하기 위해 스케일 인자가 사용될 수 있다. 스케일 인자는 75-95% 사이일 수 있는데, 이는 좌측 오버스티어링된 차량에서 좌측 휠들은 결정된 제동 값의 75-95%의 제동 값으로 제동되고, 우측 오버스티어링된 차량에서 우측 휠들은 결정된 제동 값의 75-95%의 제동 값으로 제동된다는 것을 의미한다. 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제동 값 분배를 결정하는 단계는, 더 쉽게 조향되는 휠들이 더 작은 제동 값을 받도록 제동 값을 감소시키는 스케일 인자를 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 결정된 제동 값의 절대 값이 최소 문턱 값보다 낮으면, 제동 시스템을 제어하는 분배된 제동 값이 제로로 설정된다. 이에 따라, 결정된 제동 값의 절대 값이 최소 문턱 값보다 작으면 제동이 수행되지 않도록 적어도 하나의 제어 신호가 제로로 설정될 수 있다. 최소 문턱 값은 최대 제동 압력의 약 10%일 수 있다. 제동을 방지함으로써, 그리고 이에 따라 조향 서포트를 방지함으로써, 결정된 제동 압력이 매우 작을 때 제동 시스템에 불필요한 부하가 가해지는 것이 방지된다.
결정된 제동 값의 분배를 결정하는 단계의 결과/출력은 제동 시스템을 제어하기 위해 분배된 제동 값을 포함하는 적어도 하나의 제어 신호이다. 적어도 하나의 제어 신호는 가해지는 제동력/제동 압력 및 이들이 가해지는 차량의 사이드를 나타내는 것이 적절하다. 적어도 하나의 제어 신호는 차량의 각 액슬에 대해 적합할 수 있다. 또는 적어도 하나의 제어 신호는 각 휠에 대해 적합하다. 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템을 제어하는 단계는 분배된 제동 값을 포함하는 적어도 하나의 제어 신호를 제동 시스템으로 송신하는 것을 포함할 수 있다. 휠들을 개별적으로 제동할 수 있는 특정 인터페이스를 통해 적어도 하나의 제어 신호가 제동 시스템으로 송신될 수 있다.
적절하기로는, 결정된 제동 값의 분배를 결정하는 단계는 결정된 제동 값을 수신하는 단계; 차량 속에 결정하여 휠 액슬들 사이에서 제동 값을 어떻게 분배할 것인지를 결정하는 단계; 액슬들에 대해 결정된 제동 값에 속도 의존성 증폭기 인자를 곱하는 단계; 증폭된 값을 좌측/우측 대칭 스케일 인자와 곱하는 단계; 및 분배된 제동 값이 최소 문턱 값보다 큰 지를 결정하는 단계를 포함한다. 그런 다음, 분배된 제동 값이 제동 시스템으로 보내진다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제동 시스템이 결정된 제동 값 및 현재 차량 속도에 기초하여 제어된다. 예를 들면, 차량 속도에 따라 제동 시스템에 의해 제어 신호가 다르게 해석될 수 있고, 또는 제어 신호가 제어 시스템에 전달되기 전에 제어 신호가 차량 속도에 따라 조절된다.
본 방법은 차량 조작자에게 제공된 조향 서포트를 알리는 것을 추가로 포함할 수 있다. 조작자에게 알리는 정보는 정보 클러스트를 통해 제공될 수 있다. 이 정보는 청각 경보, 디스플레이 상의 시각 경보 또는 촉각 경보 형태일 수 있다.
본 방법은 조향 서포트의 필요가 식별된 때, 차량의 구동라인 토크를 제한하는 것을 포함할 수 있다. 본 방법은 조향 서포트의 필요가 식별된 때, 차량 속도를 제한하는 것을 포함하는 것이 적절하다. 본 방법은 조향 서포트의 필요가 식별된 때, 속도를 줄이기 위해 차량의 대칭적 제동을 부가할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량에서 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하기 위한 시스템이 제공된다. 차량은, 액슬 당 적어도 2개의 휠들을 구비하는 적어도 2개의 액슬을 포함하며, 양의 스크러브 반지름을 구비하게 구성되어 있고, 상기 시스템은 차량의 제동 시스템과 통신하게 배치되어 있고, 제동 시스템은 휠들을 개별적으로 제동할 수 있으며, 시스템은 조향 휠에 가해지는 조작자 입력 토크를 결정 및/또는 추정하는 수단과 통신하게 배치되어 있다. 이 시스템은,
- 조향 서포트 필요를 식별하는 수단;
- 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값의 함수의 적분에 기초하여 필요한 조향 서포트를 달성하기 위해 필요한 제동 값을 결정하는 수단; 및
- 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템을 제어하는 수단을 포함한다.
본 발명의 방법 측면에 대해 기재되어 있는 모든 실시형태들이 본 발명의 시스템 측면에 적용될 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 즉, 이 시스템은 본 명세서에 기재되어 있는 다양한 실시형태들에 따른 방법의 단계들 중 어느 하나를 수행하게 구성될 수 있다.
이 시스템은 차량-장착형 시스템이며, 본 명세서에 기재되어 있는 방법 단계들을 수행하게 구성된 제어 유닛을 포함하는 것이 적절하다. 조향 서포트의 필요를 식별하는 수단; 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값의 함수의 적분에 기초하여 제동 값을 결정하는 수단; 및 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템을 제어하는 수단은 예를 들어 제어 유닛 내의 다양한 소프트웨어 모듈/부분, 프로그램 코드 등일 수 있다.
제동 값을 결정하는 수단은 PI 컨트롤러를 포함하고, 적분 항은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 제1 입력 값 및 현재 제동 값에 상관되는 제2 입력 값의 함수의 적분을 포함한다. PI 컨트롤러는 본 발명의 방법 측면과 관련하여 위에 기재한 것과 같이 구성되어 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 이 시스템은 제동 시스템과 통신하기 위한 적어도 하나의 인터페이스를 추가로 포함한다. 따라서 적어도 하나의 인터페이스는 제어 유닛과 제동 시스템 사이에 배치될 수 있다. 휠들의 개별적 제동은 인터페이스를 통해서만 허용되는 것이 적절하다. 개별 제동 기능이 차량에서 활용될 수 있지만, 인터페이스를 통해서만 작동될 수 있다. 이에 따라 제동 시스템 제어 수단은 인터페이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 이 시스템은 차량 휠들 사이에서 제동 값의 분배를 결정하는 수단을 추가로 포함한다. 제동 값 분배를 결정하는 수단은 분배된 제동 값을 포함하는 적어도 하나의 제어 신호를 제동 시스템으로 전달하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 시스템이 계기판과 통신하게 배치되고, 시스템이 계기판을 통해 제공된 조향 서포트에 관한 정보를 차량 조작자에게 알리도록 구성되어 있다. 이러한 방식으로, 조작자가 조향 보조 시스템의 파손을 인지하도록 경보가 제공되고, 차량을 안전하게 정지시킬 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 이 시스템은 트랜스미션 관리 시스템과 통신하게 배치되며, 이 시스템은 조향 서포트의 필요가 식별된 때에 트랜스미션 관리 시스템을 통해 구동라인 토크가 제한되게 할 수 있게 구성되어 있다. 따라서, 이 시스템은 트랜스미션 관리 시스템에서 구동라인 토크 제한을 요청하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 조향 서포트의 필요가 식별된 때에 차량 속도가 감소되며, 안전성이 증대될 수 있다. 이 시스템은 조향 서포트의 필요가 식별된 때에 차량 속도를 감소시키기 위해 대칭 제동을 작동시키게 구성될 수 있다.
아래의 상세한 설명으로부터 본 발명의 다른 목적, 이점 및 신규한 특징들이 통상의 기술자에게 명확해질 것이며, 발명을 실행할 수 있게 할 것이다. 아래에서 본 발명의 실시형태들을 설명하였지만, 본 발명이 기재되어 있는 특정 상세한 상태로 한정되는 것이 아님을 알아야 한다. 본 명세서의 교시에 접근하는 전문가는 본 발명의 범위 내에서의 다른 적용, 분형 및 다른 분야에서의 통합을 인지할 수 있을 것이다.
본 발명과 본 발명의 추가적인 목적 및 이점들을 더욱 충실하게 이해하도록 하기 위해서는, 첨부된 도면들과 함께 아래에 기재되어 있는 상세한 설명을 읽어야 한다. 여러 도면들에서 동일한 참조부호는 유사한 아이템을 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 조향 서포트를 제공하는 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입력 변화 함수를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 제어 유닛 또는 컴퓨터를 개략적으로 도시한다.
본 명세서에서 "링크"(link)라는 용어는 광-전자 통신 라인 같은 물리적인 연결이거나 또는 예컨대 라디오 링크나 마이크로파 링크 같이 무선 연결 같은 비-물리적 연결일 수 있는 통신 링크를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 차동 휠 제동에 의해 조향 서포트를 제공하는 차량-장착식 시스템(100)을 포함하는 차량(1)의 개략적인 측면도이다. 차량(1)은 추진 유닛(2)을 포함한다. 차량(1)은 하이브리드 차량, 전기 차량 또는 연소엔진으로 구동되는 차량일 수 있으며, 이에 따라 추진 유닛(2)은 연소엔진 또는 전기 모터일 수 있다. 차량(1)은 적어도 2개의 휠 액슬(4)을 포함하며, 액슬 당 적어도 2개의 휠(6)을 갖는다. 이 도면에서, 차량(1)은 하나의 프론트 액슬과 2개의 리어 액슬을 포함하며, 프론트 액슬은 조향 액슬일 수 있다. 그러나 차량(1)은 전부가 조향 액슬일 수 있는 2개 또는 그 이상의 프론트 액슬(4)을 포함할 수 있다. 차량(1)은 휠(6)을 개별적으로 제동할 수 있는 제동 시스템(도시되어 있지 않음)을 포함한다. 이에 따라 제동 시스템은 각 휠(6)에 배치되어 개별적으로 제어되는 휠 브레이크를 포함한다. 차량(1)은 휠(6)의 제동에 의해 조향 서포트가 제공될 수 있도록, 양의 스크러브 반경을 구비하게 구성된다. 차량(1)은 예컨대 트럭 또는 버스인 중대형 차량일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따라 차동 휠 제동에 의해 차량 조향 서포트를 제공하는 차량-장착식 시스템(100)을 개략적으로 도시한다. 차량은 도 1에 도시되어 있는 것과 같은 차량(1)일 수 있다. 시스템(100)은 차량(1)의 제동 시스템(300)과 통신하게 배치되어 있으며, 제동 시스템(300)은 휠(6)을 개별적으로 제동할 수 있다. 시스템(100)은 조향 휠에 가해지는 조작자 입력 토크를 결정 및/또는 추정하기 위한 수단(400)과 통신하게 배치되어 있다. 시스템(100)은, 조향 서포트의 필요성을 식별하기 위한 수단; 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값의 함수의 적분에 기초하여 조향 서포트를 제공하기 위한 제동 값을 결정하는 수단; 및 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템(300)을 제어하는 수단을 포함한다. 조향 서포트(steering support)는 차량(1)의 방향 전환(turn)을 위한 추가적인 조향 토크 형태의 조향 보조(steering assistance)를 의미하는 것으로 이해하여야 한다.
조작자 입력 토크를 결정 및/또는 추정하기 위한 수단(400)은 링크(L400)를 통해 시스템(100)과 통신한다. 제동 시스템(300)은 링크(L300)를 통해 시스템(100)과 통신한다.
시스템(100)은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값의 함수의 적분에 기초하여 조향 서포트를 제공하기 위한 제동 값을 결정하기 위해 조향 서포트의 필요를 식별하고, 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템(300)을 제어하기에 적합한 제어 유닛(110)을 포함하는 것이 적절하다. 조향 서포트 필요를 식별하기 위한 수단; 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값의 함수의 적분에 기초하는 제동 값을 결정하기 위한 수단; 및 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템을 제어하기 위한 수단은 제어 유닛(110)에서 다른 소프트웨어 모듈/부분일 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 상세하게 설명한다.
제어 유닛(110)은 작동 모듈(120), 조절 모듈(140) 및 분배 모듈(160)을 포함하는 것이 적절하다. 일 실시형태에서, 작동 모듈(120)은 제어 유닛(110)과 통신하게 배치되어 있는 하드웨어이다.
작동 모듈(120)은 차동 휠 제동에 의해 조향 서포트가 제공되어야 하는 지를 결정하기에 적합할 수 있다. 작동 모듈(120)은 조향 서포트 필요가 식별되면, 조향 서포트 기능을 작동시키기에 적합할 수 있다. 작동 모듈(120)은 조향 서포트 필요를 식별하기에 적합할 수 있으며, 이에 따라 조향 서포트 필요를 식별하기 위한 수단의 적어도 일부를 구성할 수 있다. 작동 모듈(120)은 차량(1)의 서보기구 또는 다른 조향 보조 시스템이 파손된 경우에만 조향 서포트 필요를 식별하기에 적합한 것이 적절하다. 작동 모듈(120)은 서보기구 또는 다른 조향 보조 시스템의 결함(faulty)을 식별하기에 적합할 수 있다. 결함이 있는 조향 보조 시스템은 조작자 입력 토크에 기초하여 식별될 수 있다. 조향 보조 시스템에 잘못이 있는 경우, 조작자는 일반적으로 차량(1)을 회전시키기 위해 더 큰 토크를 입력을 필요로 한다. 따라서 비정상적으로 큰 조작자 입력 토크는 조향 보조 시스템에 결함이 있음을 나타내고 이에 따라 조향 서포트의 필요가 있게 된다. 일 예시에 따르면, 작동 모듈(120)은 적절하기로는 차량 속도가 7 km/시를 초과하는 속도에서, 조작자 입력 토크가 사전에 결정된 시간 동안에 사전에 결정된 최대 토크 값을 초과하는 지를 결정하기에 적합하다. 사전에 결정된 최대 토크는, 조향 보조가 기능을 할 때 정상 상태에서 차량(1)을 조향하는 데에 필요한 토크보다 약간 클 수 있다. 따라서, 특정 기간 동안에 조작자 입력 토크가 사전에 결정된 최대 토크 값을 초과하면, 조향 보조 시스템에 잘못이 있는 것으로 결론내릴 수 있다. 이에 따라 작동 모듈(120)이 조작자 입력 토크를 결정 및/또는 추정하기 위한 수단(400)에서 오는 신호에 기초하여 조향 서포트 필요를 식별하기에 적합할 수 있다. 조작자 입력 토크를 결정 및/또는 추정하기 위한 수단(400)은 차량(1)의 조향 느낌(steering feeling)을 개선시키기 위해 사용되는 토크 센서(402) 및/또는 전자 보조식 조향 시스템(404)을 포함할 수 있다.
전자 보조식 조향 시스템(404)은 조작자 입력 토크에 부가되는 토크를 발생시키는 전기 모터, 및 조작자 입력 토크와 조향 각도를 측정하는 센서 장치를 포함할 수 있다. 가해지는 모터 토크는 가해지는 조작자 입력 토크에 따라 달라진다. 가해지는 모터 토크는 추정되는 조작자 입력 토크로 불릴 수 있으며, 이는 조향 서포트 필요를 식별하는 데에 사용될 수 있다. 전자 보조식 조향 시스템(404)은 서보기구와 관련된 문제를 식별할 수 있도록 구성될 수 있고, 작동 모듈(120)은 전자 보조식 조향 시스템(404)에서 오는 결함 신호를 식별하기에 적합할 수 있다. 이에 따라, 조향 서포트 필요를 식별하기 위해 작동 모듈(120)에 제공되는 입력 신호는 측정된 조작자 입력 토크, 측정된 모터 토크 및/또는 별개의 하드웨어에서 오는 결함 신호를 포함할 수 있다. 토크 센서(402) 및/또는 전자 보조식 조향 시스템(404)에서 오는 정보는 차량 내 CAN 버스에서 이용될 수 있는 것이 적절하며, 이에 의해 시스템(100)/작동 모듈(120)이 CAN 버스를 통해 입력 신호를 수신할 수 있다. 작동 모듈(120)은, 조향 서포트 필요가 식별된 경우, 작동 신호를 조절 모듈(140)로 송신하기에 적합할 수 있다.
조절 모듈(140)은 작동 모듈(120)로부터 조향 서포트를 제공하는 안전하다는 것을 나타내는 작동 신호를 수신하기에 적합할 수 있다. 조절 모듈(140)로의 입력 신호는 결정된 조작자 입력 토크 또는 결정된 가해진 모터 토크일 수 있다. 조절 모듈(140)은 입력 신호가 -1 내지 +1 사이의 값을 갖도록 입력 신호를 표준화(normalization) 하기에 적합할 수 있다. 여기서 값의 부호는 토크의 방향을 나타낸다.
조절 모듈(140)은 추가로 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값의 함수의 적분에 기초하여, 조향 서포트를 제공하기 위해 필요로 하는 제동 값을 결정하기에 적합할 수 있다. 적절하기로는, 조절 모듈(140)은 PI 컨트롤러를 포함하며, 여기서 적분 항(integral term)은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 제1 입력 값과 현재 제동 값과 상호 관련된 제2 입력 값 함수의 적분을 포함한다. 이에 따라 조절 모듈(140)은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 제1 입력 값과 현재 제동 값과 상호 관련된 제2 입력 값 함수의 적분에 기초하는 제동 값을 결정하기에 적합하다. 적분 항에 대한 제1 입력 값은 표준화된 입력 신호인 것이 적절하다. 본 발명에 따른 PI 컨트롤러에서 에러 값은 제1 입력 값이다. PI 컨트롤로 이에 따라 조절 모듈(140)의 제어 변수/출력 신호는 결정되는 제동 값이며, 이는 제동 압력 값 또는 최대 제동 압력의 백분율일 수 있다.
조절 모듈(140)은 비례 항(proportional term) 및 적분 항(integral term)을 결정하기에 적합할 수 있다. 조절 모듈(140)은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크(제1 입력 신호)에 기초하여 비례 항을 결정하기에 적합할 수 있다. 비례 항은 입력 신호(조작자 입력 토크 또는 모터 토크)에 곱해지는 비례 인자를 추가로 포함한다. 비례 인자는 속도에 따라 달라질 수 있다.
조절 모듈(140)은 추가적으로 제1 입력 값의 부호와 값을 구별하는 제1 입력 값의 함수를 결정하기에 적합하다. 이 함수는 또한 현재 제동 값에 상관된 제2 입력 값을 포함한다. 제2 입력 값은 휠 브레이크에서의 현재 제동 압력을 나타낸다. 조절 모듈(140)은 함수의 적분을 수행하기에 적합하다. 적분 항은 추가로 함수의 적분에 곱해지는 적분 인자(이득(gain))를 포함한다. 적분 인자는 속도에 따라 달라지는 것이 적절하다. 조절 모듈(140)은 낮은 차량 속도에서 더 큰 적분 인자를 결정하기에 적합할 수 있다. 조절 모듈(140)에 의해 결정된 적분 인자는 차속이 15 km/시 미만인 경우 바람직하기로는 10 km/시 미만인 경우에 차속이 감소함에 따라 선형으로 증가할 수 있다.
조절 모듈(140)은 추가적으로 제1 입력 값 및/또는 제1 입력 값의 방향에 기초하는 함수를 결정하기에 적합할 수 있다. 조절 모듈(140)은 제1 입력 값의 부호와 제2 입력 값의 부호를 비교하기에 적합할 수 있다. 제1 입력 값은 또한 사전에 결정된 문턱 값과 비교될 수도 있다. 이에 대해서는 도 4와 관련하여 추가로 설명한다.
조절 모듈(140)은 비례 항과 적분 항을 더함으로써 제동 값을 결정하기에 적합하다. 결정된 제동 값은 제동 값이 적용되어야 하는 차량의 사이드를 나타내는 것이 적절하다. 조절 모듈(140)은 제동 값과 함수의 적분을 예를 들어 -100 내지 +100 사이의 값으로 제한하는 제한 함수를 또한 포함할 수 있다. 이 경우, 제동 값은 최대 제동 압력의 백분율이고, 음인 값은 제동 압력이 우측 휠(6)에 가해져야 한다는 것을 나타내고, 양인 값은 제동 압력이 우측 휠(6)에 가해져야 한다는 것을 나타낸다. 그러나 제동 값이 실제 제동 압력 값일 수 있다.
조절 모듈(140)로부터의 출력은 싱글 값으로, 이는 분배 모듈(160)로 보내진다. 분배 모듈(160)은 조절 모듈(140)로부터 결정된 제동 값을 수신하고, 차량(1)의 휠들(6) 사이에서의 제동 값 분배를 결정하기에 적합하다.
분배 모듈(160)은 제동 시스템(300)의 구성, 현재 차량 속도 및/또는 결정된 제동 값이 최대 제동 압력에 근접하는 지 여부에 기초하여 분배를 결정하기에 적합할 수 있다. 예를 들어, 특정 액슬(4) 상의 일부 휠 브레이크는 장시간 사용하는 경우 쉽게 과열될 수 있다. 따라서 분배 모듈(160)은 특정 조건에서 이러한 액슬(4)에 제동 압력을 분배시키지 않는 것으로 결정할 수 있다. 일 예시로, 2개의 조향 프론트 액슬(4)이 있는 차량(1)에서, 결정된 제동 값이 25%라면, 최대 제동 압력의 25%인 제동 압력으로 양쪽 조향 액슬(4)이 제동되도록 제동 값이 분배될 수 있다. 그러나 과열 인자를 고려하여, 분배 모듈(160)은 용이하게 과열되는 액슬(4)은 제동하지 않는 것으로 결정하고, 그 대신 다른 조향 액슬(4)을 최대 제동 압력의 50%의 제동 압력으로 제동히게 하는 것으로 결정할 수 있다. 또한 제동 값의 분배를 결정할 때에 차량 속도가 중요할 수 있다. 저속에서 휠 록업에 대한 위험이 증가되고 이에 따라 분배 모듈(160)은 저속에서는 양쪽/모든 프론트 조향 액슬(4) 간에 제동 값을 고르게 분배시키기에 적합할 수 있다. 예를 들어, 차속이 3 km/시 미만인 경우, 제동 값이 조향 액슬들 사이에 고르게 분배될 수 있다. 차속이 8 km/시를 상회하는 경우, 휠 록업의 위험이 덜 하며, 이에 따라 과열을 최소로 하기 위해 일부 조향 액슬에만 분배가 이루어질 수 있다. 결정된 제동 값이 최대 제동 압력에 근접하면, 리어(강직) 액슬(4)도 제동될 수 있다. 적절하기로는, 분배 모듈(160)은 결정된 제동 값이 사전에 결정된 제동 압력 문턱 값을 초과하는 지 여부를 결정한다. 제동 값이 제동 압력 문턱 값을 초과하면, 리어 액슬(4)도 제동된다. 사전에 결정된 제동 압력 문턱 값은 최대 제동 압력의 80-90% 사이일 수 있다. 이러한 방식으로 추가의(extra) 조향 서포트가 제공된다.
분배 모듈(160)은 또한 결정된 제동 값을 속도 의존적 증폭기 인자에 곱하도록 구성될 수 있으며, 여기서 증폭기 인자의 최대 값은 1이다. 저속에서 차량(1)을 방향 전환시키기 위해서는 더 많은 조향 서포트가 필요하다. 그러나 6 km/시 미만의 차속에서, 가해지는 제동 압력(조향 서포트)이 차량(1)이 앞으로 이동하지 못하게 하는 것을 방지하기 위해서는 증폭기 인자가 0을 향해 선형 감소될 수 있다. 차속이 6-20 km/시 사이인 경우, 증폭기 인자는 1인 것이 적절하다. 차속이 50 km/시를 상회하는 경우, 차동 제동에 의한 조향 서포트는 차량(1) 안전성에 영향을 줄 수 있으며, 이에 따라 증폭기 인자가 더 낮은 값 예컨대 0.50 내지 0.65 사이의 값으로 설정될 수 있다. 20 내지 50 km/시 사이에서 증폭기 인자는 선형으로 감소하는 것이 적절하다.
분배 모듈(160)은, 좌측 휠의 제동이 우측 휠의 제동보다 조향 충격이 큰(좌측 오버스티어링) 차량에서 차량의 좌측에 적합한 제동 값을 감소시키기 위한 그리고 우측 휠의 제동이 좌측 휠의 제동보다 조향 충격이 큰(우측 오버스티어링) 차량에서 차량의 우측에 적합한 제동 값을 감소시키기 위한 스케일 인자에 기초하는 제동 값의 분배를 결정하도록 구성될 수 있다. 스케일 인자는 75-95% 사이일 수 있다. 따라서, 제동 압력을 달성하기 위해, 분배 모듈(160)은, 좌측 오버스티어링된 차량에서는 좌측 휠(6)에 적합하게 결정된 제동 값에 스케일 인자를 곱하도록 구성되고, 우측 오버스티어링된 차량에서는 우측 휠(6)에 적합하게 결정된 제동 값에 스케일 인자를 곱하도록 구성된다.
분배 모듈(160)에서의 출력은 제동 시스템(300)을 제어하기 위해 분배된 제동 값을 포함하는 적어도 하나의 제어 신호이다. 적어도 하나의 제어 신호는 가해지는 제동 힘/제동 압력 및 제동 힘/제동 압력이 가해지는 차량(1)의 사이드를 나타내는 것이 적절하다. 분배 모듈(160)은 액슬(4) 당 하나의 제어 신호를 생성하도록 구성될 수 있으며, 여기서 신호 자체는 제동 압력이 가해져야 하는 차량의 사이드를 나타낸다. 또는 분배 모듈(160)이 휠(6) 당 하나의 제어 신호를 생성시키게 구성된다. 제동 시스템(300)은 제어 신호(분배되는 제동 값) 및 현재 차량 속도에 기초하여 제어될 수 있다. 일 예시에 따르면, 분배 모듈(160)은 현재 차량 속도에 기초하여 제어 신호를 결정하도록 구성된다. 또는 제동 시스템(300)은 분배 모듈(160)로부터 오는 제어 신호를 현재 차량 속도에 따라 다르게 해석하도록 구성된다.
결정된 제동 값의 절대 값이 최소 문턱 값보다 작으면, 분배 모듈(160)은 분배되는 제동 값을 제로로 설정하게 구성될 수 있다. 따라서, 결정된 제동 값의 절대 값이 최소 문턱 값보다 작으면, 제동이 수행되지 않도록 분배 모듈(160)이 적어도 하나의 제어 신호를 제로로 설정할 수 있다. 최소 문턱 값은 최대 제동 압력의 약 10%일 수 있다.
시스템(100)은 제동 시스템(300)과 통신하기 위한 적어도 하나의 인터페이스(도시되어 있지 않음)를 추가로 포함할 수 있다. 따라서 적어도 하나의 인터페이스는 제어 유닛(110)과 제동 시스템(300) 사이에 배치될 수 있다. 분배 모듈(160)은 적어도 하나의 인터페이스를 통해 적어도 하나의 제어 신호를 제동 시스템(300)으로 송신하도록 구성될 수 있다. 인터페이스를 통해서만 휠들(6)의 개별적인 제동이 허용될 수 있다.
시스템(100)은 차량(1)에서 계기판(600)(instrument cluster)과 통신하게 배치되는 것이 적절하다. 시스템(100)은 링크(L600)를 통해 계기판(600)과 통신하게 배치될 수 있다. 시스템(100)은 계기판(600)을 통해 차량(1) 조작자에게 제공되는 조향 서포트에 관한 정보를 알려주게 구성될 수 있다. 시스템(100)은 계기판(600)을 통해 음성 경보, 시각 경보 또는 촉각 경보를 제공하도록 구성될 수 있다.
시스템(100)은 추가적으로 트랜스미션 관리 시스템(800)과 통신하게 배치될 수 있다. 시스템(100)은 링크(L800)를 통해 트랜스미션 관리 시스템(800)과 통신하게 배치될 수 있다. 조향 서포트의 필요가 식별된 경우, 시스템(100)은 차량(1) 내 구동라인 토크가 트랜스미션 관리 시스템(800)을 통해 제한될 수 있도록 구성될 수 있다. 이에 따라 안전성을 높이기 위해 조향 서포트가 제공될 때, 시스템(100)은 차량 속도를 제한하게 구성될 수 있다. 조향 서포트의 필요가 식별된 경우, 차량(1)의 속도를 줄이기 위해, 시스템(100)은 또한 대칭적인 제동을 작동시키게 구성될 수 있다. 조향 서포트가 제공될 때, 차속이 점진적으로 약 40 km/시로 제한될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 차동 휠 제동에 의해 차량 조향 서포트를 제공하는 방법의 흐름도이다. 이 방법은, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 차량(1)에서 수행된다. 차량(1)은 액슬 당 적어도 2개의 휠(6)이 있는 적어도 2개의 액슬(4), 휠(6)을 개별적으로 제동할 수 있는 제동 시스템(300) 및 조향 휠에 가해지는 조작자 입력 토크를 결정 및/또는 추정하는 수단(400)을 포함한다. 차량(1)은 양의 스크러브 반경을 구비하게 구성되어 있다. 이 방법은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 시스템(100)에 의해 수행되는 것이 적절하다. 이 방법은 조향 서포트의 필요를 식별하는 단계 s101; 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값의 함수의 적분에 기초하여 조향 서포트를 제공하기 위해 제동 값을 결정하는 단계 s102; 및 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템(300)을 제어하는 단계 s103을 포함한다.
제동 값을 결정하는 단계 s102는 PI 컨트롤러를 포함하며, 여기서 적분 항은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 제1 입력 값과 현재 제동 값과 상관된 제2 입력 값 함수의 적분을 포함한다. 이에 따라 단계 s102에서, 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 제1 입력 값과 현재 제동 값과 상호 관련된 제2 입력 값 함수의 적분에 기초하여 제동 값이 결정된다. 제동 값을 결정하는 단계 s102는 비례 항을 결정하는 단계도 포함하는 것이 적절하다. 비례 항은 조작자 입력 토크 또는 가해지는 모터 토크 및 비례 인자를 포함한다. 비례 인자는 속도 종속성일 수 있다. 적분 항은 추가로 함수의 적분에 곱해지는 적분 인자(이득)를 포함한다. 적분 인자는 속도에 따라 달라지는 것이 적절하다. 제동 값을 결정하는 단계 s102는 현재 차량 속도에 기초하여 적분 인자를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 차량 속도가 10 km/시에서 0 km/시로 감소될 때 적분 인자는 선형으로 증가될 수 있다. 현재 제동 값에 상관되는 제2 입력 값은 적분 항일 수 있으며, 적분 항은 비례 항 또는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 제한 후에 현재 제동 값을 더한다. 도 2를 참고로 하여 PI 컨트롤러에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
제동 값을 결정하는 단계 s102는 제2 입력 값과 관련하여 제1 입력 값의 값 및/또는 방향에 기초하여 함수를 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 따라서 제동 값을 결정하는 단계 s102는 제2 입력 값과 관련하여 조작자 입력 토크 또는 가해지는 모터 토크의 값 및/또는 방향에 기초하여 함수를 결정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 제동 값을 결정하는 단계 s102는 제1 입력 값의 부호를 제2 입력 값의 부호와 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 제동 값을 결정하는 단계 s102는 제1 입력 값의 값을 사전에 결정된 문턱 값과 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 함수가 결정되는 방법이 도 4와 관련하여 추가로 설명된다.
조향 서포트의 필요를 식별하는 단계 s101은 조작자 입력 토크에 기초하여 수행될 수 있다. 조향 서포트의 필요를 식별하는 단계 s101은 차량(1) 내의 조향 보조 시스템이 파손되었는지를 결정하는 단계를 포함한다. 조작자 입력 토크는 조향 서포트의 필요가 있는 지를 나타낼 수 있는데, 이는 일반적으로 조향 보조 시스템에 문제가 있을 때에 조작자는 더 큰 토크를 가할 필요가 있기 때문이다. 조향 서포트의 필요를 식별하는 단계 s101은 조작자 입력 토크를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일 예시에 의하면, 조향 서포트의 필요를 식별하는 단계 s101은 사전에 결정된 시간 중에 조작자 입력 토크가 사전에 결정된 최대 토크를 초과하는 지를 결정하는 것을 포함한다. 적절하기로는, 이 방법은 조작자 입력 토크가 차량 속도가 7 km/시를 초과할 때, 사전에 결정된 시간 중에 조작자 입력 토크가 사전에 결정된 최대 토크를 초과하는 지를 결정하는 것을 포함한다. 특정 시간 동안에 조작자 입력 토크가 사전에 결정된 최대 토크를 초과하면, 조향 보조 시스템에 어떠한 문제(예컨대 서보기구)가 있는 것으로 결론지을 수 있다.
차량(1)이 전자 보조식 조향 시스템(404)을 포함하는 경우, 조향 서포트의 필요를 식별하는 단계 s101은 가해지는 모터 토크에 기초할 수 있다. 조향 서포트의 필요를 식별하는 단계 s101은 측정된 조작자 입력 토크, 측정된 모터 토크 및/또는 조향 보조 시스템의 파손을 나타내는 결함 신호에 기초할 수 있다. 일 예시에 의하면, 조향 서포트의 필요를 식별하는 단계 s101은 측정된 조작자 입력 토크 및 측정된 모터 토크가 서로 일치되도록 제어하는 단계를 포함한다.
조향 서포트의 필요를 식별하는 단계 s101은 제동 값을 결정하는 단계 s102 전에 수행되어야만 한다. 조향 서포트의 필요를 식별하는 단계 s101에서 조향 서포트의 필요가 있다면, 제동 값을 결정하는 단계 s102 및 제동 시스템을 제어하는 단계 s103이 작동된다. 조향 서포트 필요가 없는 것으로 식별되면, 이 방법의 나머지 단계들은 수행되지 않는다.
이 방법은, 현재 휠 각도와 차량의 길이 방향 연장부와 평행한 휠 위치를 규정하는 휠 각도 사이의 차이가 사전에 결정된 각도 수치보다 작은 지를 결정하는 단계를 추가로 포함한다. 차량의 길이 방향 연장부와 평행한 휠 위치를 규정하는 휠 각도는 제로 각도로 지칭될 수 있다. 그 차이가 사전에 결정된 각도 수치보다 크고, 조작자가 동일한 방향으로 휠을 더 회전시키고자 하는 경우, 조향 서포트가 중단된다. 적절하기로는, 현재 휠 각도가 최대 휠 각도에 근접하고, 조작자가 동일한 방향으로 휠을 더 회전시키고자 한다면, 조향 보조는 그것을 서포트하지 않는다. 최대 휠 각도는 가장 큰 휠 각도이다. 이 방식으로, 휠 서스펜션의 기계적 컴포넌트가 손상될 위험이 줄어들게 된다. 사전에 결정된 각도 수치는 최대 휠 각도와 제로 각도 사이의 차이보다 5-10% 작을 수 있다. 이 차이가 사전에 결정된 각도 수치보다 작으면, 조향 서포트가 제공된다.
이 방법은, 조향 서포트 필요가 식별될 때, 차량(1)의 차속/구동라인 토크를 제한하는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법은 차량 휠들(6) 사이에서의 제동 값 분배 결정을 포함할 수도 있다. 이 방법은 차량의 조향되지 않는 액슬과 조향되는 액슬의 휠들 사이에의 제동 값 분배 결정을 포함할 수도 있다. 이 방법은 제동 시스템(300)의 구조; 현재 차량 속도 및/또는 결정된 제동 값이 최대 제동 압력에 근접하는 지 여부에 기초하여 제동 값 분배 결정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제동 값은 용이하게 과열되는 액슬(4)로는 분배되지 않을 수 있다. 차량 속도가 빠를 때, 제1 조향 액슬(4)은 제동되지 않을 수 있고, 그 대신 제동 값이 2배로 되어 제2 조향 액슬(4)로 분배된다. 차량 속도가 낮을 때, 휠 록업 위험이 증가하고, 이에 따라 제동 값이 모든 프론트 조향 액슬들(4) 사이로 분배될 수 있다. 결정된 제동 값이 최대 제동 압력에 근접하면, 강직한(리어) 액슬(4)도 제동될 수 있다. 적절하기로는, 이 방법은 결정된 제동 값이 사전에 결정된 제동 압력 문턱 값을 초과하는 지를 결정하는 것을 포함하고, 만약 결정된 제동 값이 사전에 결정된 제동 압력 문턱 값을 초과하면 제동 값이 차량(1)의 강직한 액슬(4)에도 분배된다. 사전에 결정된 제동 압력 문턱 값은 최대 제동 압력의 80-90% 사이일 수 있다. 이러한 방식으로, 소망하는 조향 서포트가 제공된다. 제동 값의 분배를 결정하는 단계는 적어도 하나의 분배된 제어 값이 제동 시스템(300)을 제어하게 구성될 수 있도록 한다.
제동 값 분배를 결정하는 단계는 좌측 휠의 제동이 우측 휠의 제동보다 조향 충격이 큰(좌측 오버스티어링) 차량에서 차량의 좌측에 적합한 제동 값을 감소시키기 위한 그리고 우측 휠의 제동이 좌측 휠의 제동보다 조향 충격이 큰(우측 오버스티어링) 차량에서 차량의 우측에 적합한 제동 값을 감소시키기 위한 스케일 인자를 포함할 수 있다. 스케일 인자는 75-95% 사이일 수 있다. 이 방법은 차량(1)이 좌측 오버스티어링된 경우에는 좌측 휠에 적합하게 결정된 제동 값에 스케일 인자를 곱하고, 우측 오버스티어링된 차량에서는 우측 휠(6)에 적합하게 결정된 제동 값에 스케일 인자를 곱하는 것을 포함할 수 있다.
결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템(300)을 제어하는 단계 s103은 분배되는 제어 값을 포함하는 적어도 하나의 제어 신호를 제동 시스템(300)으로 송신하는 것을 포함하는 것이 적절하다. 적어도 하나의 제어 신호는 가해지는 제동력/제동 압력과 제동력/제동 압력이 가해지는 차량(1)의 사이를 나타내는 것이 적절하다. 적어도 하나의 제어 신호는 휠들(6)을 개별적으로 제동할 수 있도록 하는 적어도 하나의 인터페이스를 통해 제동 시스템(300)으로 전송될 수 있다. 제동 시스템(300)을 제어하는 단계 s103은 결정된 제동 값 및 현재 차량 속도에 기초할 수 있다.
이 방법은, 결정된 제동 값의 절대 값이 최소 문턱 값보다 작은 경우에 분배되는 제동 값을 제로로 설정하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 결정된 제동 값의 절대 값이 최소 문턱 값보다 작은 경우에는 제동이 수행되지 않도록 적어도 하나의 제어 신호가 제로로 설정될 수 있다. 최소 문턱 값은 최대 제동 압력의 약 10%일 수 있다.
이 방법은 제공되는 조향 서포트와 관련된 경보를 제공하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 조작자에 대한 경고는 정보 클러스터(600)를 통해 제공될 수 있다. 이 정보는 청각 경보, 디스플레이 상의 시각 경보 또는 촉각 경보 형태일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 입력 변환 함수의 개략도이다. 도 2와 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 시스템(100)은 값에 기초하는 함수 값 Fv 및 현재 제동 값과 상관되는 제2 입력 값과 관련된 제1 입력 값(조작자 입력 토크 또는 모터 토크) T입력을 결정하게 구성되어 있다. 제1 입력 값 T입력은 사전에 결정된 토크 문턱 값과 비교된다. 이들 도면은 시스템(100)의 조절 모듈(140)에서 함수 값 Fv가 결정되는 방식의 일 예시를 도시하고 있다. 이 예시는 가해지는 토크의 방향에 따라 조절 모듈(140)에 대한 입력 신호가 양이거나 음인 경우에 적용될 수 있다. 입력 신호가 -1 내지 +1 사이의 영역에서 표준화 되고, 이에 따라 제1 입력 값 T입력은 -1 내지 +1 사이의 값이 된다. 이 예시에서, 편리함을 위해, 함수 값 Fv는 입력 값의 부호에 따라 별개의 도면으로 도시되어 있다.
제1 입력 값 T입력의 부호(방향)가 (현재 제동 값을 나타내는)제2 입력 값과 동일할 때, 제1 입력 값 T입력의 절대 값이 제1 문턱 값 Th1 미만이면 함수 값 Fv는 제1 값 V1로 설정된다. 제1 값 V1은 제2 입력 값의 부호와 다른 부호인 것이 적절하다. 이러한 방식으로, 조작자가 조향 휠을 놓으면 조향 휠이 중앙-위치로 복귀하게 된다. 제1 값 V1의 절대 값은 예를 들어 0.5일 수 있다. 제1 문턱 값 Th1은 0.1일 수 있다.
제1 입력 값 T입력의 부호(방향)가 제2 입력 값과 동일할 때, 제1 입력 값 T입력의 절대 값이 제1 문턱 값 Th1과 제2 문턱 값 Th2 사이이면 함수 값 Fv는 제2 값 V2로 설정될 수 있다. 본 예시에서, 제2 값 V2는 제로일 수 있다. 양의 제2 입력 값인 경우에는 제2 값 V2가 제1 값 V1보다 크고, 음의 제2 입력 값인 경우에는 V2의 값이 제1 값 V1보다 작다. 제2 문턱 값 Th2는 0.5일 수 있다.
제1 입력 값 T입력의 부호(방향)가 제2 입력 값과 동일할 때, 제1 입력 값 T입력의 절대 값이 제2 문턱 값 Th2와 제3 문턱 값 Th3 사이이면 함수 값 Fv는 함수 값의 절대 값이 제2 값 V2와 제3 값 V3 사이가 되도록 증가되게 설정될 수 있다. 일 예시로, 양의 제2 입력 값인 경우, 제3 값 V3은 0.5일 수 있다. 제2 입력 값이 제로인 경우, 제1 입력 값 T입력이 Th2보다 큰 절대 값을 가질 때까지 새로운 제2 입력 값은 제로가 아닌 값을 취하게 된다.
제3 문턱 값 Th3은 조작자 입력 토크를 결정하는 수단(400)에 대해 가장 클 수 있는 측정 값보다 조금 작은 값에 대응할 수 있다. 즉, 제3 문턱 값은 조작자 입력 토크를 결정하는 수단(400)에 대한 측정 범위의 최대 값보다 조금 작을 수 있다. 제3 문턱 값 Th3은, 11.2 Nm의 최대 토크 측정 범위에 대해 약 10 Nm의 토크에 대응하여 0.9일 수 있다.
제1 입력 값 T입력의 부호(방향)가 제2 입력 값과 동일할 때, 제1 입력 값 T입력의 절대 값이 제3 문턱 값 Th3을 상회하면 함수 값 Fv는 제4 값 V4로 설정될 수 있다. 제4 값 V4의 절대 값은 제3 값 V3의 절대 값보다 크고, 제2 입력 값의 부호와 동일한 부호를 가진다. 제4 값 V4의 절대 값은 제3 값 V3의 절대 값보다 상당히 큰 것이 적절하다. 일 예시로, 양의 제2 입력 값인 경우, 제4 값 V4는 1이다. 제1 입력 값 T입력의 절대 값이 제3 문턱 값 Th3을 상회하면 제동 압력이 신속하게 축적될 수 있다.
제1 입력 값 T입력의 부호가 제2 입력 값의 부호와 반대이면, 함수 값 Fv가 제5 값 V5로 설정될 수 있다. 제1 입력 값 T입력과 제2 입력 값의 부호가 다를 때, 조작자가 반대 방향으로 차량을 전환시키기를 원하고, 현재 제동되는 사이드의 상의 휠 브레이크는 V5의 속도로 급격하게 해제되어야 한다. 궁극적으로 현재 제동되고 있는 사이드에서의 브레이크가 해제되고, 계속해서 조작이 이루어지면 차량(1)의 다른 사이드 상의 브레이크가 작동되게 된다. 새로운 사이드 상에 압력이 축적됨에 따라, 조작이 계속되면 제1 입력 값 T입력과 제2 입력 값은 다시 동일한 부호를 가지게 된다. 제2 입력 값과 관련하여 제1 입력 값 T입력의 값과 부호에 따라 다른 함수 값들 Fv를 사용함으로써, 결정되는 제동 값은 정밀하게 현재 상태에 맞게 수정되고, 시스템(100)이 매우 신속하게 반응하게 된다. 제5 값 V5는 제2 입력 (현재 제동) 값과 반대의 부호(방향)가 지정된다. V5의 절대 값은 V4의 절대 값보다 큰 것이 적절하다. 이 예시에서, 야의 제2 입력 값인 경우, 제1 입력 값 T입력은 음으로 되며, 제5 값 V5는 -3이다. 이 방식으로, 현재 작동되어 있는 휠 브레이크의 제동 압력은 급격하게 감소되고, 이에 의해 소망하는 방향으로의 조향 서포트가 신속하게 제공될 수 있다.
도 5는 장치(500)의 일 버전을 나타내는 도면이다. 일 버전에서 도 2와 관련되어 기재되어 있는 제어 유닛(110)이 장치(500)를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 "링크"(link)라는 용어는 광-전자 통신 라인 같은 물리적인 연결이거나 또는 예컨대 라디오 링크나 마이크로파 링크 같이 무선 연결 같은 비-물리적 연결일 수 있는 통신 링크를 가리킨다. 장치(500)는 비-휘발성 메모리(520), 데이터 프로세싱 유닛(510) 및 판독/기록 메모리(550)를 포함한다. 비-휘발성 메모리(520)는 장치(500)의 기능을 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 예컨대 운영 시스템이 저장되어 있는 제1 메모리 요소(530)를 구비한다. 장치(500)는 버스 컨트롤러, 시리얼 통신 포트, I/O 수단, A/D 컨버터, 시간 및 날짜 입력 및 전달 유닛, 이벤트 계수기 및 인터럽션 컨트롤러(도시되어 있지 않음)를 추가로 포함한다. 비-휘발성 메모리(520)는 제2 메모리 요소(540)도 구비한다.
조향 서포트 필요를 식별하기 위한 루틴을 포함하는 컴퓨터 프로그램(P)이 제공된다. 컴퓨터 프로그램(P)은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값의 함수의 적분에 기초하여 필요로 하는 조향 서포트를 달성하기 위해 필요한 제동 값을 결정하기 위한 루틴을 포함한다. 컴퓨터 프로그램(P)은 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템을 제어하는 루틴을 포함한다. 컴퓨터 프로그램(P)은 차량 휠들 사이에 제동 값의 분산을 결정하는 루틴을 포함한다. 컴퓨터 프로그램(P)은 PI 컨트롤러로 제동 값을 결정하는 루틴을 포함하되, 여기서, 적분 항은 결정되거나 추정되는 조작자 입력 토크와 관련된 제1 입력 값과 현재 제동 값에 상관되어 있는 제2 입력 값의 함수의 적분을 포함한다.
컴퓨터 프로그램(P)은 메모리(560) 및/또는 판독/기록 메모리(550)에 실행 가능한 형태나 압축된 형태로 저장될 수 있다.
데이터 프로세싱 유닛(510)이 특정 기능을 수행하는 것으로 기재되어 있는 경우, 이는 데이터 프로세싱 유닛(510)이 메모리(560) 내에 저장되어 있는 프로그램의 특정 파트 또는 판독/기록 메모리(550)에 저장되어 있는 프로그램의 특정 파트에 영향을 주는 것을 의미한다.
데이터 프로세싱 유닛(510)은 데이터 버스(515)를 통해 데이터 포트(599)와 통신할 수 있다. 비-휘발성 메모리(520)는 데이터 버스(512)를 통해 데이터 프로세싱 유닛(510)과 통신하는 것으로 의도된다. 별개의 메모리(560)는 데이터 버스(511)를 통해 데이터 프로세싱 유닛(510)과 통신하는 것으로 의도된다. 판독/기록 메모리(550)는 데이터 버스(514)를 통해 데이터 프로세싱 유닛(510)과 통신하게 구성된다.
데이터 포트(599) 상에 데이터가 수신되면, 수신된 데이터는 일시적으로 제2 메모리 요소(540)에 저장된다. 수신된 데이터가 일시적으로 저장되면, 데이터 프로세싱 유닛(510)은 전술한 바와 같이 코드 실행에 영향을 주게 준비된다.
본 명세서에 기재되어 있는 방법의 일부가 메모리(560) 또는 판독/기록 메모리(550)에 저장되어 있는 프로그램을 실행시키는 데이터 프로세싱 유닛(510)을 사용하여 장치(500)에 의해 실행될 수 있다. 장치(500)가 프로그램을 실행할 때, 본 명세서에 기재되어 있는 방법이 실행된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 대한 위의 설명은 도해적이고 설명의 목적으로 제공된 것이다. 이것이 본 발명을 전술한 형태들로 한정하기 위한 것은 아니다. 통상의 기술자라면 많은 변형과 변조가 이루어질 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
본 발명의 원리와 실제 적용을 가장 잘 설명할 수 있는 실시형태들을 선택하여 설명하였다. 이에 따라 전문가라면 다양한 실시형태들에 대한 본 발명을 잘 이해할 수 있을 것이며, 의도하는 용도에 맞게 다양하게 변형할 수 있을 것이다.

Claims (29)

  1. 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법으로, 차량은,
    액슬 당 적어도 2개의 휠들(6)을 구비하는 적어도 2개의 액슬(4);
    휠들(6)을 개별적으로 제동할 수 있는 제동 시스템(300); 및
    조향 휠에 가해지는 조작자 입력 토크를 결정 및/또는 추정하는 수단(400, 402, 404)을 포함하되, 상기 차량(1)은 양의 스크러브 반지름으로 구성되며,
    상기 방법은,
    - 조향 서포트 필요를 식별하는 단계(s101);
    - 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값(T입력)의 함수의 적분에 기초하여 필요한 조향 서포트를 달성하기 위해 필요한 제동 값을 결정하는 단계(s102);
    - 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템(300)을 제어하는 단계(s103)를 포함하고,
    - 차량 휠들(6) 사이에 제동 값의 분배를 결정하되, 기구적으로 조향되는 액슬과 조향되지 않는 액슬 사이에서의 제동 값을 분배하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    제동 값을 결정하는 단계(s102)는 PI 컨트롤러를 포함하고, 적분 항은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 제1 입력 값(T입력) 및 현재 제동 값에 상관되는 제2 입력 값의 함수의 적분을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    조향 서포트 필요를 식별하는 단계(s101)에서 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크에 기초하여 조향 서포트 필요가 식별되는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    조향 서포트 필요를 식별하는 단계(s101)는 사전에 결정된 기간 동안에 조작자 입력 토크가 사전에 결정된 최대 토크 값을 초과하는 지를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    현재 차량 속도가 7 km/시를 상회하는 경우에만 조향 서포트의 필요가 식별되는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    현재 휠 각도와 차량의 길이 방향 연장부와 평행한 휠 위치를 정의하는 휠 각도 사이의 차이가 사전에 결정된 휠 각도 값보다 작은 지를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    적분 항 및/또는 비례 항 각각이 인자를 포함하되, 이 인자는 차량 속도에 종속되는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    차량 속도가 15 km/시 미만인 경우, 또는 10 km/시 미만인 경우에 차량 속도가 감소함에 따라 상기 인자가 선형으로 증가할 수 있는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 함수가 제2 입력 값과 관련하여 제1 입력 값(T입력)의 값 및/또는 방향에 기초하는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 입력 값(T입력)의 부호가 제2 입력 값의 부호와 동일하고, 제1 입력 값(T입력)의 절대 값이 제1 문턱 값(Th1) 미만일 때, 함수 값(Fv)이 제1 값(V1)으로 설정되되, 제1 값(V1)의 부호는 제1 입력 값(T입력)의 부호와 다른 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    제1 입력 값(T입력)의 부호가 제2 입력 값의 부호와 동일하고, 제1 입력 값(T입력)의 절대 값이 제1 문턱 값(Th1)과 제2 문턱 값(Th2) 사이일 때, 함수 값(Fv)이 제2 값(V2)으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    제1 입력 값(T입력)의 부호가 제2 입력 값의 부호와 동일하고, 제1 입력 값(T입력)의 절대 값이 제2 문턱 값(Th2)과 제3 문턱 값(Th3) 사이일 때, 함수 값(Fv)의 절대 값이 제2 값(V2)과 제3 값(V3) 사이로 증가하되, 제3 값(V3)의 부호는 제1 입력 값(T입력)의 부호와 동일한 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    제1 입력 값(T입력)의 부호가 제2 입력 값의 부호와 동일하고, 제1 입력 값(T입력)의 절대 값이 제3 문턱 값(Th3)을 초과할 때, 함수 값(Fv)이 제4 값(V4)으로 설정되되, 상기 제4 값(V4)의 절대 값은 제3 값(V3)의 절대 값보다 상당히 크며, 제4 값(V4)의 부호는 제1 입력 값(T입력)의 부호와 동일한 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    제1 입력 값(T입력)의 부호가 제2 입력 값의 부호와 반대 부호일 때, 함수 값(Fv)이 제5 값(V5)으로 설정되되, 제5 값(V5)의 부호는 제1 입력 값(T입력)의 부호와 동일하고, 제5 값(V5)의 절대 값은 제4 값(V4)의 절대 값보다 상당히 큰 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    결정된 제동 값이 제동 값이 가해져야 하는 차량(1)의 사이드를 나타내는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서,
    제동 시스템(300)의 구성; 현재 차량 속도 및/또는 결정된 제동 값이 최대 제동 압력과 유사한지 여부에 기초하여 상기 분배가 결정되는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    분배의 결정이 좌측 사이드 상의 제동에 의해 더 쉽게 조향되는 차량에서 좌측 휠들(6)에 적합한 제동 값을 감소시키고, 우측 사이드 상의 제동에 의해 더 쉽게 조향되는 차량에서 우측 휠들(6)에 적합한 제동 값을 감소시키기 위한 스케일 인자를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  19. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제동 시스템(300)이 결정된 제동 값 및 현재 차량 속도에 기초하여 제어되는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  20. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    결정된 제동 값의 절대 값이 최소 문턱 값보다 낮으면, 제동 시스템(300)을 제어하는 제동 값이 제로로 설정되는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 방법.
  21. 삭제
  22. 컴퓨터-판독 가능 매체로, 컴퓨터(110; 500)에 의해 실행될 때, 컴퓨터(110; 500)가 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 수행하도록 하는 지령을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-판독 가능 매체.
  23. 차량(1)에서 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하기 위한 시스템(100)으로, 상기 차량(1)은, 액슬 당 적어도 2개의 휠들(6)을 구비하는 적어도 2개의 액슬(4)을 포함하며, 양의 스크러브 반지름을 구비하게 구성되어 있고, 상기 시스템(100)은 차량(1)의 제동 시스템(300)과 통신하게 배치되어 있고, 제동 시스템(300)은 휠들(6)을 개별적으로 제동할 수 있으며, 시스템(100)은 조향 휠에 가해지는 조작자 입력 토크를 결정 및/또는 추정하는 수단(400, 402, 404)과 통신하게 배치되어 있는, 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 시스템에 있어서,
    상기 시스템(100)은,
    - 조향 서포트 필요를 식별하는 수단(110; 120; 400);
    - 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 적어도 하나의 입력 값(T입력)의 함수의 적분에 기초하여 필요한 조향 서포트를 달성하기 위해 필요한 제동 값을 결정하는 수단(110; 140); 및
    - 결정된 제동 값에 기초하여 제동 시스템(300)을 제어하는 수단(110)을 포함하고,
    - 차량 휠들(6) 사이에서 제동 값의 분배를 결정하되, 기구적으로 조향되는 액슬과 조향되지 않는 액슬 사이에서의 제동 값을 분배하는 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    제동 값을 결정하는 수단(110; 140)은 PI 컨트롤러를 포함하고, 적분 항은 결정되거나 추정된 조작자 입력 토크와 관련된 제1 입력 값(T입력) 및 현재 제동 값에 상관되는 제2 입력 값의 함수의 적분을 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 시스템.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    제동 시스템(300)과 통신하기 위한 인터페이스를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 시스템.
  26. 삭제
  27. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    시스템(100)이 계기판(600)과 통신하게 배치되고, 시스템(100)이 계기판(600)을 통해 제공된 조향 서포트에 관한 정보를 차량 조작자에게 알리도록 구성된 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 시스템.
  28. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    조향 서포트 필요가 식별된 때 차량 속도가 감소될 수 있도록 시스템(100)이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 차동 휠 제동으로 차량 조향 서포트를 제공하는 시스템.
  29. 양의 스크러브 반지름을 구비하는 차량(1)으로,
    액슬 당 적어도 2개의 휠들(6)을 구비하는 적어도 2개의 액슬(4);
    휠들(6)을 개별적으로 제동할 수 있는 제동 시스템(300); 및
    조향 휠에 가해지는 조작자 입력 토크를 결정 및/또는 추정하는 수단(400, 402, 404)을 포함하는 차량(1)에 있어서,
    상기 차량(1)이 제23항 또는 제24항에 따른 시스템(100)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
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