KR102310504B1 - 선회 안정화 제어 방법 및 차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 차량의 선회 안정화 제어 방법은 통합 제어기(10)에서 차량의 인휠 시스템 고장을 검출한 경우 ARS(Active Roll Stabilization)의 선회독립제어를 선회통합제어로 전환하고, 상기 선회통합제어에 인휠 시스템 고장의 요 모멘트가 보상된 전후륜 토크 분배비를 적용하여 전/후륜 ARS(4,7)의 전/후륜 ARS 액추에이터(6.9)가 각각 제어되어 선회탈출이 구현됨으로써 인휠 시스템 고장이 반영된 ARS 제어로 선회 안정화이 크게 높여지고, 특히 인휠 시스템 고장에 의한 요모멘트 발생량을 산출함으로써 과도 요거동 발생 및 과소 요거동 발생을 빠르게 안정화시켜주는 특징이 있다.

Description

선회 안정화 제어 방법 및 차량{Method for Turning Stability and Vehicle thereof}
본 발명은 선회 제어에 관한 것으로, 특히 ARS(Active Roll Stabilization)와 인휠 시스템을 연계한 선회 안정화 제어가 구현되는 차량에 관한 것이다.
일반적으로 인휠 모터 차량은 차륜의 각 휠 안에 모터를 개별적으로 장착한 환경 차량이다.
이를 위해 인휠 모터 차량은 모터와 감속기 및 인버터와 모터 제어기로 구성된 인휠 시스템(In-Wheel System)을 적용하고, 상기 인휠 시스템은 전, 후, 좌, 우 휠의 모터 토크를 독립적으로 구동 및 제어함으로써 차량의 거동 및 성능을 향상함과 더불어 토크 차이 조절에 의한 횡력을 이용함으로써 구동에 의한 조향 제어를 구현한다.
일례로, 인휠 시스템은 조향각과 조향가속도 및 요레이트 정보로 차량의 선회를 검출하고, 목표 요레이트와 현재 요레이트의 비교로 제어명령을 생성하며, 생성된 제어명령으로 현재 요레이트 값이 목표 요레이트 값이 되도록 차량의 전륜과 후륜에 각각 장착된 4개의 인휠 모터를 각각 제어한다.
또한 인휠 모터 차량은 차량 선회 성능 향상을 위한 ARS(Active Roll Stabilization, 이하 ARS)도 장착한다.
일례로, 상기 ARS는 차량의 전/후 롤강성을 능동 제어함으로써 인휠 시스템 고장이 가져오는 원치 않는 요모멘트 발생에 의한 과도/과소 요거동을 해소하여 준다.
미국등록특허 US 7,245,995 B2(2007,7.17)
하지만 ARS는 요레이트차이값(요레이트센서 값-기준요레이트 값)이 일정값 이상이 되는 현상을 감지하여 동작함으로써 타 시스템 고장에 의한 핸들링 영향성이 고려되지 않는다,
그 결과 인휠 시스템 고장은 원치 않는 요모멘트발생을 가져와 과도/과소 요거동 발생으로 진행되고, 차량의 과도/과소 선회 발생은 선회시 차선이탈 위험을 높여주지만 ARS가 이에 대해 반영하지 못함으로써 급격한 차량 거동변화를 가져올 수 있고, 더 나아가 운전자의 운전편의성 및 안정성을 저하시킬 수 있다.
그러므로 인휠 시스템과 ARS의 연계를 통한 인휠 모터 차량의 선회 성능 향상이 요구되고 있다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 서로 독립적으로 역할 하던 ARS와 인휠 시스템을 연계함으로써 인휠 시스템 고장이 반영된 ARS 제어로 선회 안정화를 높여주고, 특히 인휠 시스템 고장에 의한 요모멘트 발생량을 산출함으로써 과도 요거동 발생 및 과소 요거동 발생을 빠르게 안정화시킬 수 있는 선회 안정화 제어 방법 및 차량의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 선회 안정화 제어 방법은 (A) 차량의 인휠 시스템과 ARS의 통신확립 상태에서 상기 차량의 선회 시 상기 인휠 시스템 고장이 통합제어기를 통해 검출되는 단계, (B) 상기 인휠 시스템 고장에 따른 요 모멘트 산출이 이루어지는 단계, (C) 상기 차량의 차량전체 롤 모멘트 산출이 이루어지는 단계, (D) 상기 요 모멘트와 상기 차량전체 롤 모멘트로 전/후륜 롤 강성 분배비 산출이 이루어지는 단계, (E) 상기 전/후륜 롤 강성 분배비로 전/후튠 스텝 바 토크 산출이 이루어지는 단계, (F) 전/후튠 스텝 바 토크와 상기 ARS의 핸들린 분배비로 상기 ARS의 전/후륜 액추에이터 각각을 제어하는 선회통합제어로 상기 ARS의 선회독립제어를 전환하여 선회 탈출이 완료되는 단계로 수행되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 선회 판단은 운전자목표토크, 조향각, 차속, 횡가속도, 요레이트를 차량 정보로 이용하여 이루어진다. 상기 인휠 시스템 고장은 상기 차량의 4륜의 휠토크와 4륜의 각각에서 발생되는 인휠 고장 Flag를 인휠 시스템 정보로 하여 상기 고장 Flag를 1개 이상으로 수신하여 이루어진다.
바람직한 실시예로서,상기 전/후륜 롤 강성 분배비 산출 단계는, (d-1) 상기 ARS의 롤 제어 모멘트 산출이 이루어져 상기 차량전체 롤 모멘트로 생성되는 단계, (d-2) 상기 요 모멘트와 상기 차량전체 롤 모멘트로 전/후륜 롤 강성 분배비 산출이 이루어지는 단계, (d-3) 상기 요 모멘트의 증감이 판단되는 단계, (d-4) 상기 요 모멘트 증감에 맞춰 전륜 롤강성 분배비가 결정되는 단계, (d-5) 상기 전륜 롤강성 분배비에 맞춰 전/후튠 스텝 바 토크 산출이 이루어지는 단계로 수행된다.
바람직한 실시예로서, 상기 요 모멘트는 상기 인휠 시스템 정상시 “0”을 기준으로 하여 “0”보다 크거나 작은 값으로 산출된다. 상기 ARS 롤 제어 모멘트의 산출은 운전자목표토크, 조향각, 차속, 횡가속도, 요레이트를 차량 정보로 이용하여 이루어진다. 상기 요 모멘트의 증감은 상기 요 모멘트의 두 값에 대한 차이로 판단되고, “0”보다 큰 경우 요 모멘트 증가로 “0”보다 작은 경우 요 모멘트 감소로 판단되며, 상기 전륜 롤강성 분배비는 상기 요 모멘트 증가 시 요 모멘트 변화량 게인 K1, 차속 변화량 게인 K2, 롤 모멘트 변화량 게인 K3로 산출되고 반면 상기 요 모멘트 감소 시 요거동 변화량 게인 K로 산출된다.
바람직한 실시예로서, 상기 선회독립제어에서는 상기 ARS가 각각 산출한 롤 제어 모멘트와 핸들링 분배비를 적용하여 선회탈출이 이루어진다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량은 4륜의 각각에 구비된 인휠 시스템; 전/후륜의 각각에 대한 롤 강성 제어가 이루어지는 ARS;상기 인휠 시스템 고장을 검출한 경우 상기 ARS의 선회독립제어를 선회통합제어로 전환하고, 선회통합제어에 상기 인휠 시스템의 고장에 따른 요 모멘트가 보상된 전후륜 토크 분배비를 적용하며, 상기 ARS의 전/후륜 ARS 액추에이터를 각각 제어하여 선회탈출을 수행하는 통합 제어기;가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 통합 제어기는 인휠 정보 생성부에서 휠 토크와 인휠 고장 Flag를 수신하고, 차량 정보 생성부에서 운전자목표토크, 조향각, 차속, 횡가속도, 요레이트를 수신한다.
바람직한 실시예로서, 상기 통합 제어기는 인휠 검출부, 인휠 처리부, 인휠 보상부, ARS 처리부, ARS 분배부, 코디네이터로 구성된다. 상기 인휠 검출부는 인휠시스템 고장을 판단하여 인휠 처리부로 출력한다. 상기 인휠 처리부는 인휠 고장 발생 요 모멘트를 산출하여 인휠 보상부로 출력한다. 상기 인휠 보상부는 보상 분배비 맵과 연계되고, 차량전체 롤 모멘트를 기반으로 보상용 전/후룬 토크 분배비를 산출하여 코디네이터로 출력한다. 상기 ARS 처리부는 롤제어 모멘트를 산출하여 인휠 보상부와 코디네이터의 각각으로 출력한다. 상기 ARS 분배부는 핸들링 분배비를 산출하여 코디네이터로 출력한다. 상기 코디네이터는 인휠 시스템의 정상(일반)과 고장에 대한 우선순위 판단이 이루어지며, 전륜 ARS 액추에이터와 후륜 ARS 액추에이터의 각각에 적용되는 전/후륜 토크(전/후륜 스텝바 토크)를 전륜 ARS ECU와 후륜 ARS ECU의 각각으로 전달하거나 또는 전륜 ARS 액추에이터와 후륜 ARS 액추에이터의 각각으로 직접 출력한다.
이러한 본 발명의 차량은 ARS를 이용한 인휠 시스템 고장시 안정화 제어를 구현함으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.
첫째, 서로 독립적으로 역할 하던 ARS와 인휠 시스템을 연계함으로써 시스템 통합과 함께 별도 장치 적용 없이도 각각의 성능향상이 이루어진다. 둘째, ARS와 인휠 시스템의 효과적인 연계 동작으로 차량 선회시 안정화 제어 성능이 크게 개선된다. 셋째, 인휠 시스템 고장이 인휠 시스템의 신호를 통해 감지함으로써 간단한 방식으로 ARS와 인휠 시스템의 연계가 이루어진다. 넷째, 인휠 시스템 고장에 의한 요모멘트 발생량 산출로 보상용 전/후 분배비가 설정됨으로써 전/후륜 액추에이터가 효과적으로 제어된다. 다섯째, 전/후륜 액추에이터를 제어함으로써 인휠 시스템 고장에 의한 과도요거동발생과 과소요거동발생의 각각을 전륜 롤 강성 UP 또는 DOWN 및 후륜 롤 강성 DOWN 또는 UP으로 해소된다.
도 1은 본 발명에 따른 선회 안정화 제어 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 선회 안정화 제어가 ARS 및 통합 제어기로 구현되는 차량의 예이며, 도 3은 본 발명에 따른 선회 안정화 제어를 위한 통합 제어기의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 통합 제어기의 인휠 시스템 고장 및 인휠 요 모멘트를 산출 흐름이며, 도 5는 본 발명에 따른 인휠 시스템의 정상 및 고장 시 인휠 요 모멘트의 예이고, 도 6은 본 발명에 따른 인휠 시스템의 고장 시 롤강성분배비 산출 흐름이며, 도 7은 본 발명에 따른 롤강성분배비 변경 시점 선도이고, 도 8은 본 발명에 따른 전/후륜 롤강성분배비에 의해 발생하는 요거동 변화량 맵의 예이며, 도 9는 본 발명에 따른 인휠 시스템의 고장 시 ARS 제어 흐름이고, 도 10은 본 발명에 따른 인휠 시스템의 고장 시 ARS의 회전 모멘트 감소 제어로 과도요거동발생을 해소하는 상태이며, 도 11은 본 발명에 따른 인휠 시스템의 고장 시 ARS의 회전 모멘트 감소 제어로 과소요거동발생을 해소하는 상태이다.
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, 선회 안정화 제어 방법은 인휠 시스템 고장을 인지한 경우(S20), ARS(Active Roll Stabilization)의 단독 동작에 의한 선회독립제어(S50)를 선회통합제어로 전환한다(S40). 그러면 선회통합제어(S40)는 ARS 롤 모멘트제어에 인휠 시스템 고장을 보상하는 요 모멘트가 반영된 전후륜 토크 분배비가 산출되고(S41~S45), 전후륜 토크 분배비와 함께 차량 선회 탈출 시까지 ARS 핸들링 분배비 제어를 수행한다(S60~S70).
그 결과 ARS의 선회 제어는 인휠시스템 고장 시 원치 않는 요 모멘트에 따른 과도 요 거동 발생에 대해 전륜 롤 강성 증대(UP) 및 후륜 롤 강성 증대(UP)로 차량 안정화에 기여하고 반면 과소 요 거동 발생을 전륜 롤 강성 감소(DOWN) 및 후륜 롤 강성 증대(UP)로 차량 안정화에 기여한다. 이 경우 롤강성 증대(UP)는 하중 이동량 증대(UP)를 가져옴으로써 차륜의 타이어 횡력 감소(DOWN)로 이어지며 반면 롤강성 감소(DOWN)는 하중 이동량 감소(DOWN)를 가져옴으로써 차륜의 타이어 횡력 증대(UP)로 이어진다.
도 2를 참조하면, 차량(1)은 배터리(2), 선회검출센서(3), ARS(Active Roll Stabilization)(4,7), 통합 제어기(10), 도시되지 않은 인휠 시스템(In-Wheel System)을 포함한다.
구체적으로 상기 배터리(2), 상기 센서 유닛(3), 상기 ARS(4,7), 상기 인휠 시스템은 차량(1)의 기본 구성요소이다.
상기 배터리(2)는 인휠 시스템(4,7)을 포함햐여 파워소모장치에 전류를 공급하고, 도시되지 않은 차량 제어기의 충방전으로 SOC(Stare Of Charge) 제어가 이루어진다.
상기 선회검출센서(3)는 선회 시 ARS의 롤 강성 제어에 필요한 차량(1)의 정보를 검출한다. 일례로, 상기 선회검출센서(3)는 차속을 검출하는 차속센서(3a), 운전자의 조향 휠 조작을 조향각으로 검출하는 조향각센서(3b), 차량(1)의 선회에 따른 요레이트 산출에 이용되는 횡가속도를 검출하는 횡가속도센서(3c) 등으로 구성되며, 필요시 ARS의 롤 강성 제어에 필요한 정보를 검출하는 센서가 더 포함될 수 있다.
상기 ARS(4,7)는 전륜 ARS(4)와 후륜 ARS(7)로 구분된다. 일례로, 상기 전륜 ARS(4)는 전륜 ARS ECU(5)와 전륜 ARS 액추에이터(6)로 구성되고, 상기 전륜 ARS ECU(5)는 통합 제어기(10)와 연계되어 전륜 ARS 액추에이터(6)를 제어하며, 상기 전륜 ARS 액추에이터(6)는 좌우전륜으로 이어지는 스텝바(또는 스테빌라이저바)의 비틀림 제어로 롤 강성을 변화시켜 준다, 상기 후륜 ARS(7)는 후륜 ARS ECU(8)와 후륜 ARS 액추에이터(9)로 구성되고, 상기 후륜 ARS ECU(8)는 통합 제어기(10)와 연계되어 후륜 ARS 액추에이터(9)를 제어하며, 상기 후륜 ARS 액추에이터(9)는 좌우후륜으로 이어지는 스텝바(또는 스테빌라이저바)의 비틀림 제어로 롤 강성을 변화시켜 준다, 그러므로 상기 전/후륜 ARS 액추에이터(6,9)의 각각은 1,23단 링기어로 이루어진 감속기와 베어링에 일체화된 댐퍼를 구비한 일체형 하우징으로 구성되어 스텝바(또는 스테빌라이저바)와 연결된다.
상기 인휠 시스템은 모터와 감속기 및 인버터로 이루어지고, 전륜 ARS(4)로 제어되는 좌우 전륜 및 후륜 ARS(7)로 제어되는 좌우 후륜의 각각에 구비된다.
구체적으로 상기 통합 제어기(10)는 인휠 시스템 정보로 4륜(좌우 전후륜)의 휠 토크와 4륜(좌우전후륜)의 인휠 고장모드를 이용하며, 차량 정보로 운전자목표토크, 조향각, 차속, 횡가속도, 요레이트를 이용한다. 그러므로 상기 통합 제어기(10)는 인휠 시스템 고장 감지와 인휠 시스템 고장 대응을 수행하여 전륜 ARS ECU(5)와 후륜 ARS ECU(8)의 각각을 직접 제어하거나 또는 제어신호를 출력하여 간접 제어한다. 상기 인휠 시스템 고장 감지 처리는 인휠 시스템의 고장이 차량 거동에 영향을 미치는 양을 산출하는 대신 인휠 시스템의 신호를 통해 4륜(좌우 전후륜)의 각각에 대한 고장 및 발생위치 감지 후 인휠 고장에 의해 발생될 요 모멘트량 산출한다. 상기 인휠 시스템 고장 대응처리는 인휠 고장에 의해 발생하는 차량의 이상거동을 보상하는 대신 토크와 분배비 및 요 모멘트발생량으로 구축된 전/후 분배비 맵(토크 vs 분배비 vs 요 모멘트발생량)을 ARS 고유의 핸들링제어 맵과 구분하여 인휠 고장으로 의한 이상 요 거동 보상에 적용한다.
도 3을 참조하면, 상기 통합 제어기(10)는 인휠 정보 생성부(10-1), 차량 정보 생성부(10-2), 인휠 검출부(11), 인휠 처리부(12), 인휠 보상부(13), 보상 분배비 맵(13-1), ARS 처리부(14), ARS 분배부(15), 코디네이터(16)로 구성된다.
이하 선회 안정화 제어 방법을 도 4 내지 도 9를 참조로 상세히 설명한다. 이 경우 제어 주체는 전륜 ARS ECU(5)와 후륜 ARS ECU(8)의 각각에 연계된 통합 제어기(10)이고, 제어 대상은 통합 제어기(10)와 연계된 전륜 ARS ECU(5)로 제어되는 전륜 ARS 액추에이터(6)와 후륜 ARS ECU(8)로 제어되는 후륜 ARS 액추에이터(9)이다.
통합 제어기(10)는 S10의 CAN 신호로 인휠 시스템과 전/후륜 ARS ECU(5,8)에 대한 네트워크 확인을 하고, S20의 차량 선회를 판단 시 S30의 인휠 시스템 고장 여부를 확인한다.
도 4를 참조하면, 통합 제어기(10)는 차량 정보 생성부(10-2)의 운전자목표토크, 조향각, 차속, 횡가속도, 요레이트를 이용하고, 일정 차속에서 설정 값을 초과한 조향각 검출값과 요레이트 크기로 차량 선회를 판단한다. 또한 통합 제어기(10)는 인휠 정보 생성부(10-1)의 4륜(좌우 전후륜)의 휠토크와 4륜(좌우전후륜)의 인휠 고장모드 중 4륜(좌우전후륜)의 인휠 고장모드로 인휠 시스템 고장을 판단한다. 즉, 통합 제어기(10)는 인휠 정보 생성부(10-1)의 출력을 인휠 검출부(11)로 수신하고, 상기 인휠 검출부(11)는 인휠 시스템의 고장 Flag로 인휠시스템 고장을 판단하여 인휠 처리부(12)로 출력한다. 이 경우 인휠 고장모드는 4륜(좌우전후륜)의 각각에서 발생되는 인휠 시스템의 고장 Flag가 적어도 1개 이상으로 수신될 때 판단된다. 여기서 인휠 시스템 고장은 모터, 감속기, 인버터 중 어느 하나의 고장을 의미한다. 그러면 상기 인휠 처리부(12)는 인휠 고장 발생 요 모멘트를 산출하여 인휠 보상부(13)로 출력한다.
그 결과 통합 제어기(10)는 인휠 시스템 고장이 아닌 경우 S50의 선회독립제어로 전환하고 반면 인휠 시스템 고장인 경우 S40의 선회통합제어로 전환한다. 여기서 상기 선회독립제어는 전/후륜 ARS 액추에이터(6,9)의 각각이 통합 제어기(10)와 연계되지 않는 전/후륜 ARS ECU(5,8)로 제어됨을 의미하고, 상기 선회통합제어는 전/후륜 ARS 액추에이터(6,9)의 각각이 통합 제어기(10)와 연계되어 전/후륜 ARS ECU(5,8)로 제어됨을 의미한다.
통합 제어기(10)가 S40의 선회통합제어로 진입하면, S41의 요 모멘트 산출단계, S42의 ARS 롤 제어 모멘트 산출단계, S42-1의 전/후륜 롤 강성 분배비 산출단계, S43의 인휠 요 모멘트 증가 판단단계, S44-1 및 S44-2의 전륜 롤강성 분배비 결정단계, S45-1 및 S45-2의 전/후튠 스텝 바 토크 산출단계를 수행한다.
S41의 요 모멘트 산출단계는 인휠 시스템 고장이 반영된 인휠 고장 발생 요모멘트를 산출한다, 상기 인휠 고장 발생 요모멘트는 MInwheel _F로 정의된다.
도 5를 참조하면, 차량(1)은 인휠 시스템 정상시 구동력에 의한 인휠 요모멘트 MInwheell는 전/후륜 차이가 하기식과 같이 “0”이 된다.
MInwheell = (FFL x T/2 + FRL x T/2)-(FFR x T/2 + FRR x T/2) = 0
반면 인휠 시스템 고장시 인휠 고장 발생 요모멘트 MInwheel_F는 전/후륜 차이가 하기식과 같이 “0”보다 크거나 작아진다.
MInwheel_F = (FFL _F x T/2 + FRL x T/2)-(FFR x T/2 + FRR x T/2) > 0
MInwheel_F = (FFL _F x T/2 + FRL x T/2)-(FFR x T/2 + FRR x T/2) < 0
MInwheel_F > 0 은 반시계방향 모멘트 발생이고, MInwheel_F < 0 은 시계방향 모멘트 발생을 의미한다.
여기서 FFL/FFR/FRL/FRR의 각각은 전/후륜 좌/우측 구동력, FFL _F은 인휠 시스템 고장 후의 구동력, “x"는 두 값의 곱하기 기호, ”>“ 및 ”<“의 각각은 두 값의 크기관계를 나타내는 부등호이다.
하기 표 1은 요 모멘트 방향에 따른 차량(1)의 상태를 예시한다.
Figure 112017062341514-pat00001
S42의 ARS 롤 제어 모멘트 산출단계는 차량 정보인 운전자목표토크, 조향각, 차속, 횡가속도, 요레이트로 부터 차량전체 롤모멘트를 산출하고, S42-1의 전륜 롤 강성 분배비 산출단계는 전륜 롤강성배분비 증가 및 후륜 롤강성배분비 감소를 기본 컨셉으로 하여 산출하며, S43의 인휠 요 모멘트 증가 판단단계는 인휠 고장 발생 요모멘트 MInwheel _F의 차(ΔMInwhee)로 구분한다.
도 6을 참조하면, 통합 제어기(10)는 인휠 보상부(13)에서 인휠 처리부(12)의 출력을 수신함과 더불어 ARS 처리부(14)의 차량정보에 기반 한 롤제어 모멘트 산출 값인 차량전체 롤 모멘트를 수신한다. 그러면 상기 인휠 보상부(13)는 하기식을 적용하여 S43의 인휠 요 모멘트에 대한 증감을 판단한다.
ΔMInwhee(MInwheel_F 2 - MInwheel_F 1) > 0
여기서 ΔMInwhee는 MInwheel_F 2와 MInwheel_F 1의 값 차이, MInwheel_F 1은 인휠 시스템 고장 Flag 발생 시점의 인휠 고장 발생 요모멘트, MInwheel_F 2는 MInwheel_F 1 발생 후 산출된 인휠 고장 발생 이후 요 모멘트, “-"는 두 값의 빼기 기호, ”>“ 는 두 값의 크기관계를 나타내는 부등호이다.
도 7을 참조하면, 80Kph 차속과 0.8g로 반경 50m 선회 주행시 횡가속도 변화량(㎨)에 대한 요 레이트 변화향(deg/s)을 알 수 있다 또한 도 8을 참조하면, 요거동 변화량 게인 K가 차속/전체 롤모멘트/분배비를 변경하면서 도 7의 요 레이트 변화향(deg/s)에 대해 반복 실험된 후 K1,K2,K3로 구분되고, K1,K2,K3의 각각이 보상 분배비 맵(또는 K 맵)(13-1)으로 구축된 예를 나타낸다. 그 결과 상기 보상 분배비 맵(또는 K 맵)(13-1)은 실차시험을 통해 전/후 롤강성분배비에 의해 발생하는 요거동 변화량이 반영된 전/후륜 ARS(4,7) 및 차량(1)의 특성을 나타낸다. 일례로, K1은 인휠 요 모멘트 MInwheel에 대한 ARS 및 차량의 특성을 나타내는 요 모멘트 변화량 게인, K2는 차속에 대한 ARS 및 차량의 특성을 나타내는 차속 변화량 게인, K3는 차량 전체 롤 제어 모멘트에 대한 ARS 및 차량의 특성을 나타내는 롤 모멘트 변화량 게인으로 각각 정의된다.
S44-1의 전륜 롤강성 분배비 결정단계는 인휠 고장 발생 요모멘트 MInwheel _F의 차(ΔMInwhee)를 “0”보다 큰 경우로 하여 산출된다. 그 결과 전륜 롤강성 분배비는 하기식으로 결정된다.
λfault = K1x K2 x K3
여기서 “λfault”는 인휠시스템 고장시 전륜 롤강성 분배비, “="는 두 값의 동일함을 나타내는 기호, “x"는 두 값의 곱하기 기호이다.
반면 S44-2의 전륜 롤강성 분배비 결정단계는 인휠 고장 발생 요모멘트 MInwheel _F의 차(ΔMInwhee)를 “0”보다 작은 경우로 하여 산출된다. 그 결과 전륜 롤강성 분배비는 하기식으로 결정된다.
λ= K x MInwheel
여기서 “λ”는 λ 0보다 작은 인휠 고장 발생 요모멘트 차(및 인힐 시스템 정상)에서 전륜 롤강성 분배비이고, “="는 두 값의 동일함을 나타내는 기호, “x"는 두 값의 곱하기 기호이다.
S45-1의 전/후튠 스텝 바 토크 산출 단계는 하기의 산출식을 적용한다.
TFrStab = MTotalRoll x λFault x EFr , TRStab = MTotalRoll x (1-λFault) x ERr
S45-2의 전/후튠 스텝 바 토크 산출 단계는 하기의 산출식을 적용한다.
TFrStab = MTotalRoll x λ x EFr , TRStab = MTotalRoll x (1-λ) x ERr
여기서 “TFrStab/TFrStab”는 전/후륜 스텝바 토크, “MTotalRoll”는 ARS에 의한 차량 전체 롤 모멘트, “λFault”는 인휠 시스템 고장시 전륜 롤강성 분배비, “λ”는 전륜 롤강성 분배비, “EFr/ERr”는 전/후륜 스텝바 효율, “="는 두 값의 동일함을 나타내는 기호, “x"는 두 값의 곱하기 기호이다.
이어 통합 제어기(10)는 S60의 ARS 핸들링 분배비 제어 단계를 수행한다. 상기 ARS 핸들링 분배비 제어는 S45-1 또는 S45-2의 전/후륜 롤강성 분배비를 ARS 롤 강성 제어에 적용하여 S70과 같이 차량 선회 탈출 완료 후 종료한다. 또한 통합 제어기(10)는 S60의 ARS 핸들링 분배비 제어 단계를 S40의 선회독립제어 시에도 수행하여 S70과 같이 차량 선회 탈출 완료 후 종료한다.
이 경우 선회독립제어에 따른 ARS 핸들링 분배비 제어는 롤강성 분배비 “λ”의 적용이 없는 ARS 고유 롤 강성 제어를 의미한다. 즉, 상기 선회독립제어에서는 ARS가 각각 산출한 롤 제어 모멘트와 핸들링 분배비를 적용하여 선회탈출이 이루어진다.
도 9를 참조하면, 통합 제어기(10)는 ARS 처리부(14)에서 차량 정보를 이용하여 롤제어 모멘트를 산출한 후 인휠 보상부(13)와 코디네이터(16)의 각각으로 출력하고, ARS 분배부(15)에서 차량 정보를 이용하여 일반 핸들링 분배비(즉, ARS 핸들링 분배비)를 산출하여 코디네이터(16)로 출력한다.
그러므로 코디네이터(16)는 인휠 보상부(13)의 보상용 롤강성 분배비 출력과 ARS 처리부(14)의 차량 전체 롤제어 모멘트 출력 및 ARS 분배부(15)의 일반 핸들링 분배비 출력을 수신하고, 인휠 시스템의 정상(일반)과 고장에 대한 우선순위 판단을 수행한다. 그 결과 상기 코디네이터(16)는 전륜 ARS 액추에이터(6)와 후륜 ARS 액추에이터(9)의 각각에 전/후륜 스텝바 토크로 적용되는 전/후륜 토크를 출력한다. 이 경우 상기 코디네이터(16)의 출력은 전륜 ARS ECU(5)와 후륜 ARS ECU(8)의 각각으로 전달된다 하지만 필요시 전륜 ARS 액추에이터(6)와 후륜 ARS 액추에이터(9)의 각각으로 직접 출력될 수 있다.
도 10을 참조하면, 전륜 롤강성 UP, 후륜 롤 강성 DOWN으로 차량(1)의 선회에 따른 회전모멘트 감소의 예를 알 수 있다, 도 11을 참조하면, 전륜 롤강성 DOWN, 후륜 롤 강성 UP으로 차량(1)의 선회에 따른 회전모멘트 증가의 예를 알 수 있다,
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량의 선회 안정화 제어 방법은 통합 제어기(10)에서 차량의 인휠 시스템 고장을 검출한 경우 ARS의 선회독립제어를 선회통합제어로 전환하고, 선회통합제어에 인휠 시스템 고장의 요 모멘트가 보상된 전후륜 토크 분배비를 적용하여 전/후륜 ARS(4,7)의 전/후륜 ARS 액추에이터(6.9)가 각각 제어되어 선회탈출이 구현됨으로써 인휠 시스템 고장이 반영된 ARS 제어로 선회 안정화이 크게 높여지고, 특히 인휠 시스템 고장에 의한 요모멘트 발생량을 산출함으로써 과도 요거동 발생 및 과소 요거동 발생을 빠르게 안정화시킬 수 있다.
1 : 차량 2 : 배터리
3 : 선회검출센서 3a : 차속센서
3b : 조향각센서 3c : 횡가속도센서
4 : 전륜 ARS
5 : 전륜 ARS ECU 6 : 전륜 ARS 액추에이터
7 : 후륜 ARS 8 : 후륜 ARS ECU
9 : 후륜 ARS 액추에이터
10 : 통합 제어기 10-1 : 인휠 정보 생성부
10-2 : 차량 정보 생성부 11 : 인휠 검출부
12 : 인휠 처리부 13 : 인휠 보상부
13-1 : 보상 분배비 맵 14 : ARS 처리부
15 : ARS 분배부 16 : 코디네이터

Claims (12)

  1. 차량의 인휠 시스템 고장을 검출한 통합 제어기에서 ARS(Active Roll Stabilization)의 선회독립제어를 인휠 시스템 고장의 요 모멘트가 보상된 전후륜 토크 분배비로 이루어지는 선회통합제어로 전환시키며,
    상기 선회통합제어는, (A) 상기 인휠 시스템과 상기 ARS의 통신확립 상태에서 상기 차량의 선회 시 상기 인휠 시스템 고장이 검출되는 단계, (B) 상기 인휠 시스템 고장에 따른 요 모멘트 산출이 이루어지는 단계, (C) 상기 차량의 차량전체 롤 모멘트 산출이 이루어지는 단계, (D) 상기 요 모멘트와 상기 차량전체 롤 모멘트로 전/후륜 롤 강성 분배비 산출이 이루어지는 단계, (E) 상기 전/후륜 롤 강성 분배비로 전/후튠 스텝 바 토크 산출이 이루어지는 단계, (F) 전/후튠 스텝 바 토크와 상기 ARS의 핸들린 분배비로 상기 ARS의 전/후륜 액추에이터 각각을 제어하여 선회 탈출이 완료되는 단계로 수행되는
    것을 특징으로 하는 선회 안정화 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 선회 판단은 운전자목표토크, 조향각, 차속, 횡가속도, 요레이트를 차량 정보로 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선회 안정화 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 인휠 시스템 고장은 상기 차량의 4륜의 휠토크와 4륜의 각각에서 발생되는 인휠 고장 Flag를 인휠 시스템 정보로 하여 상기 고장 Flag 수신으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선회 안정화 제어 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 전/후륜 롤 강성 분배비 산출 단계는, (d-1) 상기 ARS의 롤 제어 모멘트 산출이 이루어져 상기 차량전체 롤 모멘트로 생성되는 단계, (d-2) 상기 요 모멘트와 상기 차량전체 롤 모멘트로 전/후륜 롤 강성 분배비 산출이 이루어지는 단계, (d-3) 상기 요 모멘트의 증감이 판단되는 단계, (d-4) 상기 요 모멘트 증감에 맞춰 전륜 롤강성 분배비가 결정되는 단계, (d-5) 상기 전륜 롤강성 분배비에 맞춰 전/후튠 스텝 바 토크 산출이 이루어지는 단계
    로 수행되는 것을 특징으로 하는 선회 안정화 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 요 모멘트는 상기 인휠 시스템 정상시 “0”을 기준으로 하여 “0”보다 크거나 작은 값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 선회 안정화 제어 방법.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 ARS 롤 제어 모멘트의 산출은 운전자목표토크, 조향각, 차속, 횡가속도, 요레이트를 차량 정보로 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 선회 안정화 제어 방법.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 요 모멘트의 증감은 상기 요 모멘트의 두 값에 대한 차이로 판단되고, “0”보다 큰 경우 요 모멘트 증가로 “0”보다 작은 경우 요 모멘트 감소로 판단되며, 상기 전륜 롤강성 분배비는 상기 요 모멘트 증가 시 요 모멘트 변화량 게인 K1, 차속 변화량 게인 K2, 롤 모멘트 변화량 게인 K3로 산출되고 반면 상기 요 모멘트 감소 시 요거동 변화량 게인 K로 산출되는 것을 특징으로 하는 선회 안정화 제어 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 선회독립제어에서는 상기 ARS가 각각 산출한 롤 제어 모멘트와 핸들링 분배비를 적용하여 선회탈출이 이루어지는 것을 특징으로 하는 선회 안정화 제어 방법.
  10. 4륜의 각각에 구비된 인휠 시스템;
    전/후륜의 각각에 대한 롤 강성 제어가 이루어지는 ARS(Active Roll Stabilization);
    상기 인휠 시스템 고장을 검출한 경우 상기 ARS의 선회독립제어를 선회통합제어로 전환하고, 선회통합제어에 상기 인휠 시스템의 고장에 따른 요 모멘트가 보상된 전후륜 토크 분배비를 적용하며, 상기 ARS의 전/후륜 ARS 액추에이터를 각각 제어하여 선회탈출을 수행하는 통합 제어기;
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 통합 제어기는 인휠 정보 생성부에서 휠 토크와 인휠 고장 Flag를 수신하고, 차량 정보 생성부에서 운전자목표토크, 조향각, 차속, 횡가속도, 요레이트를 수신하는 것을 특징으로 하는 차량.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 통합 제어기는 상기 인휠시스템 고장을 판단하는 인휠 검출부, 인휠 고장 발생 요 모멘트를 산출하는 인휠 처리부, 보상용 전/후룬 토크 분배비를 산출하는 인휠 보상부, 차량의 롤제어 모멘트를 산출하는 ARS 처리부, 상기 차량의 핸들링 분배비를 산출하는 ARS 분배부, 전/후륜 스텝바 토크를 출력하는 코디네이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량.
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