KR102347655B1 - 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 브레이크 페달 신호를 전달받아 제동 중인지 모니터링 하고, 제동 시 바퀴의 좌우 슬립율을 비교하여 비대칭 노면인지를 판정하는 노면 상태 판정부와, 상기 노면 상태 판정부를 통해 노면 상태를 모니터링 하고, 비대칭 노면인 경우 조향 의도가 저마찰로 방향인지 고마찰로 방향인지 판정하여 출력하는 운전자 의도 판정부 및 상기 노면 상태 판정부 및 상기 운전자 의도 판정부를 통해 비대칭 노면의 유무 및 조향 방향을 모니터링 하고, 차량의 요레이트와 기설정된 목표 요레이트의 에러 크기를 비교하여 현가시스템의 전후 분배비 제어량을 결정하는 현가시스템 제어부를 포함한다.

Description

비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for suspension system control of asymmetric road}

본 발명은 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비대칭 노면을 감지하여 비대칭 노면에서의 안정성을 높일 수 있는 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 좌우 차륜의 한쪽 부분에 대응하는 부분에만 빙판 등이 형성된 비대칭 마찰력을 갖는 노면에서의 제동 시, 노면 마찰력에 따른 좌우 차륜의 제동력이 상이하여 차량이 노면 마찰력이 높은 쪽으로 쏠리게 된다.

이러한 차량의 쏠림을 방지하기 위해, 전자제어 제동장치에서 차량의 거동을 센서로 측정된 요 레이트(yaw rate) 값과 전자제어 제동장치 내부에서 계산된 요 레이트 값의 차이인 델타 요 값만을 기준으로 하여 제어를 수행하므로, 차량의 요 모션(yaw motion)이 크게 나타나고, 좌우 요 모션의 차이가 크게 나타난다.

또한, 차량의 현가시스템을 이용한 요 모멘트(yaw moment) 제어는 타이어 특성 곡선에서 좌우 하중 분배에 따라 생기는 전후 횡력 차이에 의해 요모멘트를 발생시킬 수 있도록 차량 전/후륜 분배비를 결정하게 되는데, 일반적으로 차량의 민첩성을 높이고 싶으면 현가시스템의 전후 분배비를 후륜을 높게하고, 안정성을 높이고 싶으면 전륜을 높게 하여 횡거동을 제거할 수 있다.

그러나, 비대칭 노면의 경우 좌우 저마찰로 상의 타이어 특성 곡선이 달라지게 되어 현가시스템의 전후 분배비에 따라 동일한 하중분배가 생기더라도 좌우 노면의 마찰력이 달라 타이어 횡력의 경향이 달라지게 된다.

대한민국공개특허공보 제10- 2014-0133319호(2014.11.19.)

본 발명의 목적은, 비대칭 노면 주행 시 차량의 현가시스템 전후분배비 제어에 의해 요 안정성을 높여 차량의 직진성을 높임으로써, 비대칭 노면에서의 급제동 및 조향시에 차량이 스핀하는 현상을 예방할 수 있도록 하는 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치는 브레이크 페달 신호를 전달받아 제동 중인지 모니터링 하고, 제동 시 바퀴의 좌우 슬립율을 비교하여 비대칭 노면인지를 판정하는 노면 상태 판정부와 상기 노면 상태 판정부를 통해 노면 상태를 모니터링 하고, 비대칭 노면인 경우 조향 의도가 저마찰로 방향인지 고마찰로 방향인지 판정하여 출력하는 운전자 의도 판정부 및 상기 노면 상태 판정부 및 상기 운전자 의도 판정부를 통해 비대칭 노면의 유무 및 조향 방향을 모니터링 하고, 차량의 요레이트와 기설정된 목표 요레이트의 에러 크기를 비교하여 현가시스템의 전후 분배비 제어량을 결정하는 현가시스템 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치는 상기 현가시스템 제어부로부터 현가시스템의 전후 분배비 제어량을 전달받아 ARS(Active Roll Stabilizer)의 전후 모터 제어량 및 ECS(Electronic Controlled Suspension)의 감쇠력 제어량을 결정하여 액추에이터를 구동하는 현가시스템 구동부를 더 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 방법은 브레이크 페달 신호가 전달됨에 따라 차량 제동 시 바퀴의 좌우 슬립율 차이를 비교하여 비대칭 노면인지 여부를 판단하는 제1단계와, 상기 제1단계를 통해 비대칭 노면인 것으로 판단되면, 조향 의도를 파악하고, 차량의 요레이트와 기설정된 목표 요레이트를 비교하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 차량의 요레이트가 기설정된 목표 요레이트 보다 크다고 판단되면, 바퀴의 좌슬립율이 우슬립율 보다 큰지 여부를 판단하는 제3단계 및 상기 3단계에서 좌슬립율이 우슬립율 보다 크면, 차량의 좌측이 저마찰로인 것으로 판단하고, 조향 의도가 좌측을 향하는지 여부를 판단하여 현가시스템의 분배비가 전륜보다 후륜이 커지도록 액추에이터를 제어하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 방법은 현가시스템의 분배비가 전륜보다 후륜이 커지도록 제어한 후 차량의 요레이트 에러가 기설정된 목표 요레이트 에러보다 작은 것으로 판단되면, 현가시스템의 제어를 종료하는 제5단계를 더 포함한다.

그리고, 상기 4단계는 차량의 좌슬립율이 우슬립율 보다 작으면, 차량의 우측이 저마찰로인 것으로 판단하고, 조향 의도가 우측을 향하는 것으로 판단되면, 현가시스템의 분배비가 전륜보다 후륜이 커지도록 액추에이터를 제어한다.

또한, 상기 제4단계는 차량의 좌슬립율이 우슬립율 보다 작으면, 차량의 우측이 저마찰로인 것으로 판단하고, 조향 의도가 좌측을 향하는 것으로 판단되면, 현가시스템의 분배비가 후륜보다 전륜이 커지도록 액추에이터를 제어한다.

본 발명은, 비대칭 노면 주행 시 차량의 현가시스템 전후분배비 제어에 의해 요 안정성을 높여 차량의 직진성을 높임으로써, 비대칭 노면에서의 급제동 및 조향시에 차량이 스핀하는 현상을 예방할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치에 대한 구성을 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치의 개념을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 방법에 대한 현가시스템의 전후 분배비 제어로 인한 효과를 보여주는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치에 대한 구성을 보여주는 도면이고, 도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치의 개념을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치는 노면 상태 판정부(100), 운전자 의도 판정부(200) 및 현가시스템 제어부(300)를 포함한다.

노면 상태 판정부(100)는 운전자가 브레이크 페달을 밟아 제동 중인지 모니터링 한다.

다시 말해, 노면 상태 판정부(100)는 차량의 복수의 센서, 즉 조향각, 휠속, 차속, 요레이트, 브레이크 페달 센서로부터 신호를 전달받아 해당하는 모듈로 전달하는 입력 신호 처리부(10)에서 브레이크 페달 신호를 전달받아 차량이 제동 중인지 모니터링한다.

노면 상태 판정부(100)는 차량이 제동중일 때, 입력 신호 처리부(10)를 통해 전달받은 차량 각각의 바퀴 휠속으로부터 좌우 슬립율의 차이를 보고 차량이 주행하고 있는 노면이 비대칭 노면인지 판정한다.

또한, 노면 상태 판정부(100)는 상기와 같은 좌우 슬립율 차이를 통해 저마찰로가 바퀴의 좌측 부분인지 우측 부분인지 판정한다.

운전자 의도 판정부(200)는 운전자의 조향 의도를 판정하기 위한 것으로, 노면 상태 판정부(100)를 통해 노면 상태(차량 바퀴의 좌/우측 저마찰로 여부)를 모니터링 하여 운전자의 조향 의도가 저마찰로 측인지 고마찰로 측인지를 판정하여 출력한다.

현가시스템 제어부(300)는 노면 상태 판정부(100) 및 운전자 의도 판정부(200)를 통해 비대칭 노면의 유무, 차량 바퀴의 좌/우측 저마찰로 여부 및 운전자의 조향 방향을 모니터링 한다.

현가시스템 제어부(300)는 차량의 요레이트와 기설정된 목표 요레이트의 에러 크기를 비교하여 현가시스템의 전/후륜 분배비 제어량을 결정한다.

이러한 전/후륜 분배비 제어량에 조절에 대한 설명을 도 2에 도시된 바와 같이 저마찰로가 바퀴의 좌측 부분인 경우를 가정하여 설명하면, 저마찰로 제동 시 (1)에서와 같이 좌우 타이어의 제동력 차이에 의해 요모멘트가 발생하여 선회 외륜이 저마찰로에 위치하게 되는데, 이러한 경우 전륜의 분배비 제어량이 후륜의 분배비 제어량 보다 크게 되어야 요 안정성이 상승하게 된다.

즉, 상기와 같이 차량 전륜의 현가시스템이 하드하게 셋팅되고, 차량 후륜의 현가시스템이 소프트하게 셋팅되면, 후륜의 횡력이 전륜보다 상대적으로 크게되어 차량의 안정성이 증가하게 되는 것이다.

반대로, 도 2의 (2)에서와 같이 운전자가 직진 선회 주행 의도에 의한 조향 시에는 선회 내륜이 저마찰로에 위치하게 되고, 그에 따라 후륜의 분배비 제어량이 전륜의 분배비 제어량 보다 크게 되어야 요 안정성이 상승하게 된다.

상기와 같이 차량 전륜의 현가시스템이 소프트하게 셋팅되고, 차량 후륜의 현가시스템이 하드하게 셋팅되면, 전륜의 횡력이 후륜보다 상대적으로 크게되어 차량의 안정성이 증가하게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 비대칭 마찰로와 같이 차량이 불안정해지는 노면을 주행하고 있는 경우, 선회 내륜이 저마찰로일 때는 현가시스템의 휴륜 분배비를 높게하고, 선회 외륜이 저마찰로일 때는 현가시스템의 전륜 분배비를 높게함으로써, 비대칭 노면에서 차량의 안정성을 확보할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치는 현가시스템 구동부(400)를 더 포함한다.

이러한 현가시스템 구동부(400)는 현가시스템 제어부(300)로부터 현가시스템의 전후 분배비 제어량을 전달받아 ARS(Active Roll Stabilizer)의 전후 모터 제어량 및 ECS(Electronic Controlled Suspension)의 감쇠력 제어량을 결정하여 액추에이터를 구동함으로써, 선회 내륜이 저마찰로일 때 및 선회 외륜이 저마찰로일 때 현가시스템의 전/후륜 분배비를 다르게 가져갈 수 있도록 한다.

이하, 도 3 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 방법에 대한 현가시스템의 전후 분배비 제어로 인한 효과를 보여주는 그래프이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 방법을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 입력 신호 처리부(10)로부터 브레이크 페달 신호가 전달됨에 따라 차량 제동 시 바퀴의 좌우 슬립율 차이를 비교하여 차량이 주행하고 있는 노면이 비대칭 노면인지 여부를 판정한다(S100).

이후, 바퀴의 좌우 슬립율 차가 기설정된 슬립율 차 보다 큰 경우 차량이 주행하고 있는 노면이 비대칭 노면인 것으로 판단하여(S100) 운전자의 조향 의도를 파악하는데, 이때 조향각이 기설정된 기준각 보다 큰 것으로 판단되면, 차량의 요레이트와 기설정된 목표 요레이트를 비교한다(S200).

상기 비교단계(S200)를 통해 차량의 요레이트가 기설정된 목표 요레이트 보다 크다고 판단되면, 차량이 어느 한쪽 방향으로 기울어진 것으로 판정하여 차량 바퀴의 좌슬립율이 우슬립율 보다 큰지 여부를 판단한다(S300).

이때, 만일 상기 판단단계(S300)에서 좌습립율이 우슬립율 보다 크면, 차량의 좌측이 저마찰로인 것으로 판단하고, 운전자의 조향 의도가 좌측을 향하는지 여부를 판단(S310)하여 운전자의 조향 의도가 좌측을 향하면 현가시스템이 분배비가 전륜보다 후륜이 커지도록 액추에이터를 제어한다(S400).

즉, 상기와 같이 차량의 좌측이 저마찰로인 경우, 운전자의 조향 의도가 좌측을 향하게 되면, 선회 내륜이 저마찰로에 위치하게 되고, 그에 따라 후륜의 분배비 제어량이 전륜의 분배비 제어량 보다 크게 되어야 요 안정성이 상승하게 되기 때문에, 액추에이터를 제어하여 현가시스템이 분배비가 전륜보다 후륜이 커지도록 한다.

여기서, 운전자의 조향 의도가 좌측을 향하는지 여부를 판단(S310)하여 운전자의 조향 의도가 우측을 향하면, 선회 외륜이 저마찰로에 위치된 상태이기 때문에, 후륜의 분배비 제어량이 전륜의 분배비 제어량 보다 커지게 함으로써, 요 안정성이 향상되도록 할 수 있다.

최종적으로, 현가시스템의 분배비가 상기와 같이 전륜보다 후륜이 커지도록 제어한 후 차량의 요레이트 에러가 기설정된 목표 요레이트 에러보다 작은 것으로 판단되면, 차량의 안정성이 확보된 것으로 판단하여 현가시스템에 대한 제어를 종료한다(S500).

한편, 만일 (S300) 단계에서 차량의 좌습립율이 우슬립율 보다 작으면, 차량의 우측이 저마찰로인 것으로 판단하고, 이때 운전자의 조향 의도를 판단(S320)하여 조향이 우측으로 향하게 되면, 차량의 선회 내륜이 저마찰로에 위치된 상태이므로, 후륜의 분배비 제어량이 전륜의 분배비 제어량 보다 커지도록 제어(S400)함으로써, 비대칭 노면에서의 차량 요 안정성을 상승시킬 수 있다.

하지만, 만일 상기와 같이 운전자의 조향 의도를 판단(S320)하여 조향이 좌측을 향하게 되면, 선회 외륜이 저마찰로에 위치된 상태이기 때문에, 후륜보다 전륜이 분배비가 커지도록 현가시스템의 분배비를 제어(S330)함으로써, 요 안정성이 향상되도록 할 수 있다.

결과적으로, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이 비대칭 노면 주행 중 제동 시, 현가시스템을 제어하지 않을 경우 보다 전술된 바와 같이 차량의 전/후륜 분배비를 조건에 따라 서로 다르게 현가시스템을 제어할 경우 요레이트 피크치 및 절대량이 감소하게 되기 때문에, 비대칭 노면에서의 차량의 안정성을 효과적으로 확보할 수 있다.

본 발명은, 비대칭 노면 주행 시 차량의 현가시스템 전후분배비 제어에 의해 요 안정성을 높여 차량의 직진성을 높임으로써, 비대칭 노면에서의 급제동 및 조향시에 차량이 스핀하는 현상을 예방할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

10 : 입력 신호 처리부 100 : 노면 상태 판정부
200 : 운전자 의도 판정부 300 : 현가시스템 제어부
400 : 현가시스템 구동부

Claims (6)

1. 브레이크 페달 신호를 전달받아 제동 중인지 모니터링 하고, 제동 시 바퀴의 좌우 슬립율을 비교하여 비대칭 노면인지를 판정하는 노면 상태 판정부;
   상기 노면 상태 판정부를 통해 노면 상태를 모니터링 하고, 비대칭 노면인 경우 조향 의도가 저마찰로 방향인지 고마찰로 방향인지 판정하여 출력하는 운전자 의도 판정부; 및
   상기 노면 상태 판정부 및 상기 운전자 의도 판정부를 통해 비대칭 노면의 유무 및 조향 방향을 모니터링 하고, 차량의 요레이트와 기설정된 목표 요레이트의 에러 크기를 비교하여 현가시스템의 전후 분배비 제어량을 결정하는 현가시스템 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 현가시스템 제어부로부터 현가시스템의 전후 분배비 제어량을 전달받아 ARS(Active Roll Stabilizer)의 전후 모터 제어량 및 ECS(Electronic Controlled Suspension)의 감쇠력 제어량을 결정하여 액추에이터를 구동하는 현가시스템 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 장치.
   
3. 브레이크 페달 신호가 전달됨에 따라 차량 제동 시 바퀴의 좌우 슬립율 차이를 비교하여 비대칭 노면인지 여부를 판단하는 제1단계;
   상기 제1단계를 통해 비대칭 노면인 것으로 판단되면, 조향 의도를 파악하고, 차량의 요레이트와 기설정된 목표 요레이트를 비교하는 제2단계;
   상기 제2단계에서 차량의 요레이트가 기설정된 목표 요레이트 보다 크다고 판단되면, 바퀴의 좌슬립율이 우슬립율 보다 큰지 여부를 판단하는 제3단계; 및
   상기 제3단계에서 좌슬립율이 우슬립율 보다 크면, 차량의 좌측이 저마찰로인 것으로 판단하고, 조향 의도가 좌측을 향하는지 여부를 판단하여 현가시스템의 분배비가 전륜보다 후륜이 커지도록 액추에이터를 제어하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   현가시스템의 분배비가 전륜보다 후륜이 커지도록 제어한 후 차량의 요레이트 에러가 기설정된 목표 요레이트 에러보다 작은 것으로 판단되면, 현가시스템의 제어를 종료하는 제5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 방법.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 제4단계는,
   차량의 좌슬립율이 우슬립율 보다 작으면, 차량의 우측이 저마찰로인 것으로 판단하고, 조향 의도가 우측을 향하는 것으로 판단되면, 현가시스템의 분배비가 전륜보다 후륜이 커지도록 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 방법.
   
6. 청구항3에 있어서,
   상기 제4단계는,
   차량의 좌슬립율이 우슬립율 보다 작으면, 차량의 우측이 저마찰로인 것으로 판단하고, 조향 의도가 좌측을 향하는 것으로 판단되면, 현가시스템의 분배비가 후륜보다 전륜이 커지도록 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 비대칭 노면에서의 현가시스템 제어 방법.

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