KR102417398B1 - 회피 후 안정화방식 샤시통합제어 방법 및 차량 - Google Patents

회피 후 안정화방식 샤시통합제어 방법 및 차량 Download PDF

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Abstract

본 발명의 차량(100)에 적용 된회피 후 안정화방식 샤시통합제어 방법은 전방충돌위험 상황인지의 충돌회피신호 생성에 이은 조향시도 인지후 전자 샤시제어 시스템(1)에 대한 회피조타보조제어로 상기 전방충돌상황을 회피하고, 전방충돌상황 회피시 전자 샤시제어 시스템(1)에 대한 안정조타보조제어를 수행해줌으로써 전방 충돌 위험을 감지한 상황에서 운전자의 회피 조타와 차속에 기반된 ECS(10), MDPS(20), ESC(30), RWS(40), AWD(50) 간 협조제어로 전방충돌회피이후 효과적인 차선유지성능으로 차량 안정성 제어가 크게 개선되는 특징을 갖는다.

Description

회피 후 안정화방식 샤시통합제어 방법 및 차량{Method for Chassis Integration Control Based on Stability after Evasion and Vehicle thereof}
본 발명은 샤시통합제어에 관한 것으로, 특히 전방 충돌 위험 감지 및 운전자 회피조타시, 샤시시스템(예, RWS/ESC/ECS/MDPS/AWD) 활용으로 충돌회피보조 성능을 개선하는 것이다.
일반적으로 차량의 샤시통합제어는 ECS(Electronic Control Suspension), MDPS(Motor Driven Power Steering System), ESC(Electronic Stability Control), AWD(All Wheel Drive)과 같은 개별 샤시 시스템을 제어한다.
여기서 상기 ECS는 차량의 오버스티어/언더스티어의 경향에 대해 전후륜 댐퍼제어가 이루어지는 전자현가시스템이다. 상기 MDPS는 조향 응답성 향상을 위한 횡방향 회피에 대해 어시스트 토크 게인 조절 제어가 이루어지는 전동조향시스템이다. 상기 ESC는 오버스티어/언더스티어의 경향에 대해 토크 벡터링 제어(Torque Vectering Control)가 이루어지는 차량 안정성 시스템이다. 상기 AWD는 오버스티어/언더스티어의 경향에 대해 전후륜의 토크배분제어가 이루어지는 차량 안정성 시스템이다.
그러므로 상기 샤시통합제어는 차량거동불안정에 대해 ECS, MDPS, ESC, AWD을 통합 제어함으로써 개별제어대비 상승된 시너지 효과로 차량 안정성 최적화와 함께 R&H(Riding and Handling)성능을 크게 향상시켜준다.
나아가 상기 샤시통합제어의 중요성은 최근 들어 선회거동 안정화를 넘어 전방충돌위험에 대한 회피거동 안정화로 확장되고 있다.
일례로 상기 샤시통합제어의 충돌회피제어는 전방충돌위험 판단시 MDPS, ESC, AWD의 각 제어를 ECS 제어에 맞추는 회피제어로 전방차량(또는 전방물체)에 대한 충돌위험을 해소하는 방식이다.
1. 국내특개 10-2016-0109285(2016.09.21) 2. 미국등록특허 US 6,640,171 B2 3. 미국등록특허 US 7,164,980 B1
하지만 차량은 전방충돌회피이후 필요한 차선유지성능이 샤시통합제어에 의해 효과적으로 구현될 수 있어야 하나 기존의 샤시통합제어는 전방충돌회피에 치중함으로써 이러한 효과를 구현하기 어려울 수밖에 없다.
이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 ECS, MDPS, ESC, AWD와 함께 RWS(Rear Wheel Steering)를 샤시 시스템으로 활용함으로써 전방충돌회피이후 샤시통합제어에 의한 효과적인 차선유지성능으로 차량 안정성 제어가 크게 개선되는 회피 후 안정화방식 샤시통합제어 방법 및 차량의 제공에 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 샤시통합제어 방법은 전방충돌상황이 샤시통합제어기에 의해 확인되면, 회피조타보조제어로 상기 전방충돌상황을 회피한 다음 안정조타보조제어를 수행해주는 회피 후 안정화제어;가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 회피 후 안정화제어는 운전자의 조향시 반영된다.
바람직한 실시예로서, 상기 회피 후 안정화제어는, 전방충돌위험 상황인지시 상기 회피조타보조제어가 복수단계 조향회피로 구분되는 조향회피구분제어 단계, 상기 복수단계 조향회피에 맞춘 복수단계 회피조타보조제어로 이루어지는 회피구간 샤시통합제어 단계, 전방충돌상황 회피 후 상기 안정조타보조제어가 상기 복수단계 회피조타보조제어에 맞춘 복수단계 안정조타보조제어로 이루어지는 안정구간 샤시통합제어 단계로 구분된다.
바람직한 실시예로서, 상기 조향회피구분제어 단계는, 차량정보의 검출이 이루어지는 단계, 상기 차량정보로부터 상기 전방충돌위험상황이 판단되는 단계, 상기 전방충돌위험상황시 조향휠 조작이 검출되는 단계, 상기 조향휠 조작 검출시 조향회피등급으로 상기 복수단계 조향회피가 구분되는 단계로 수행된다.
바람직한 실시예로서, 상기 전방충돌위험상황에는 조향각속도, 조향각, 요레이트, 차속, 횡가속도가 적용된다. 상기 조향각속도, 상기 조향각, 상기 요레이트, 상기 차속, 상기 횡가속도에는 임계값(threshold)이 적용되어 상기 전방충돌위험상황의 판단이 이루어지고, 상기 전방충돌위험상황은 상기 조향각속도, 상기 조향각, 상기 요레이트, 상기 차속, 상기 횡가속도의 각 임계값(threshold)이 함께 충족될 때이다. 상기 조향휠 조작 검출시 상기 충돌회피신호발생은 emergency flag 생성으로 이루어지고, 상기 emergency flag 는 상기 복수단계 조향회피를 구분한다.
바람직한 실시예로서, 상기 회피구간 샤시통합제어는, 상기 복수단계 회피조타보조제어중 선택된 회피조타보조제어가 수행되는 단계, 상기 선택된 회피조타보조제어에 대한 상기 회피조타보조제어가 완료되는 단계로 수행된다.
바람직한 실시예로서, 상기 선택된 회피조타보조제어에서는 ECS의 전후륜 감쇠력 제어, MDPS의 조타보조제어, ESC의 제동제어, RWS의 제어, AWD의 토크배분제어가 이루어진다.
바람직한 실시예로서, 상기 회피조타보조제어는 조향각속도, 조향각, 요레이트, 차속, 횡가속도가 적용되어 상기 회피조타보조제어의 완료판단이 이루어진다. 상기 조향각속도, 상기 조향각, 상기 요레이트, 상기 차속, 상기 횡가속도에는 임계값(threshold)이 적용되고, 상기 조향각속도, 상기 조향각, 상기 요레이트, 상기 차속, 상기 횡가속도의 각 임계값(threshold)이 함께 충족될 때이다.
바람직한 실시예로서, 상기 선택된 회피조타보조제어는 차속 임계값(threshold) 충족과 조향각속도 임계값(threshold) 충족시 고속급조타회피모드, 상기 차속 임계값(threshold) 충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 미충족시 고속완조타회피모드적용, 상기 차속 임계값(threshold) 미충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 충족시 저속급조타회피모드, 상기 차속 임계값(threshold) 미충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 미충족시 저속완조타회피모드로 적용된다.
바람직한 실시예로서, 상기 고속급조타회피모드는 언더스티어 여부에 의한 고속급조타모드1 및 고속급조타모드2로 구분되고, 상기 고속완조타회피모드는 상기 언더스티어 여부에 의한 고속완조타모드1 및 고속완조타모드2로 구분되며, 상기 저속급조타회피모드는 상기 언더스티어 여부에 의한 저속급조타모드1 및 저속급조타모드2로 구분되고, 상기 저속완조타회피모드는 상기 언더스티어 여부에 의한 저속완조타모드1 및 저속완조타모드2로 구분된 저속완조타회피모드로 구분된다.
바람직한 실시예로서, 상기 안정구간 샤시통합제어는, 상기 복수단계 안정조타보조제어중 선택된 안정조타보조제어가 수행되는 단계, 상기 선택된 안정조타보조제어에 대한 상기 안정조타보조제어가 완료되는 단계로 구분된다.
바람직한 실시예로서, 상기 선택된 안정조타보조제어에서는 ECS의 전후륜 감쇠력 제어, MDPS의 조타보조제어, ESC의 제동제어, RWS의 제어, AWD의 토크배분제어가 이루어진다.
바람직한 실시예로서, 상기 안정조타보조제어는 차속 임계값(threshold) 충족과 조향각속도 임계값(threshold) 충족시 고속급조타회피모드, 상기 차속 임계값(threshold) 충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 미충족시 고속완조타회피모드, 상기 차속 임계값(threshold) 미충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 충족시 저속급조타회피모드, 상기 차속 임계값(threshold) 미충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 미충족시 저속완조타회피모드로 적용된다.
바람직한 실시예로서, 상기 고속급조타회피모드는 오버스티어 여부에 의한 고속급조타모드1 및 고속급조타모드2로 구분되고, 상기 고속완조타회피모드는 상기 오버스티어 여부에 의한 고속완조타모드1 및 고속완조타모드2로 구분되며, 상기 저속급조타회피모드는 상기 오버스티어 여부에 의한 저속급조타모드1 및 저속급조타모드2로 구분되고, 상기 저속완조타회피모드는 상기 오버스티어 여부에 의한 저속완조타모드1 및 저속완조타모드2로 구분된다.
바람직한 실시예로서, 상기 안정조타보조제어에는 조향각, 조향각속도, 요레이트에러, 카운트 시간이 적용되어 상기 차량 안정화 판단이 이루어지고, 상기 조향각의 조향각 기준치, 상기 조향각속도의 조향각속도 기준치, 상기 요레이트에러의 요레이트에러 기준치, 상기 카운트 시간의 설정시간이 함께 충족될 때이다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량은 MDPS, ESC, RWS, AWD로 구성된 전자 샤시제어 시스템; 전방충돌위험 상황인지의 충돌회피신호 생성 후 조향시도 인지후 상기 전자 샤시제어 시스템에 대한 회피조타보조제어로 상기 전방충돌상황을 회피하고, 전방충돌상황 회피시 상기 전자 샤시제어 시스템에 대한 안정조타보조제어를 수행해주는 샤시통합제어기; 가 포함되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 회피조타보조제어와 상기 안정조타보조제어에서는 상기 ECS의 전후륜 감쇠력 제어, 상기 MDPS의 조타보조제어, 상기 ESC의 선회내후륜제동, 상기 RWS의 동상제어, 상기 AWD의 토크배분제어가 이루어진다.
이러한 본 발명의 차량은 회피정보기반 샤시통합제어가 이루어짐으로써 하기와 같은 작용 및 효과를 구현한다.
첫째, 운전자 회피의지와 차량주행상태에서 차속과 조향각속도에 기반한 샤시통합제어로 효과적인 회피제어전략의 수립이 가능하다. 둘째, 저~고속/조향각속도를 고려하여 충돌위험상황에서 운전자 회피의지에 부흥하는 차량 민첩성 확보와 함께 회피이후 주행차선유지에 의한 차량 안정성이 동시에 확보된다. 셋째, 샤시통합제어로 회피전후과정 전반에 대한 차량 안정성 최적화와 함께 R&H(Riding and Handling)성능 개선이 이루어진다. 넷째, ECS, ESC, MDPS, AWD 및 RWS의 협조를 통한 샤시통합제어시로 시스템 시너지 효과를 통한 회피성능 극대화가 이루어진다. 다섯째, 회피조향정보기반 샤시통합제어가 구현됨으로써 회피전후과정에서 ADAS(Advanced Driver Assistance System)/FCA(Forward Collison Avoidance Assist)와 같은 타 시스템과의 통합제어가 용이하다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 회피 후 안정화방식 샤시통합제어 방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명에 따른 회피 후 안정화방식 샤시통합제어의 원리이며, 도 4는 본 발명에 따른 회피 후 안정화방식 샤시통합제어가 구현되는 차량의 예이며, 도 5는 본 발명에 따른 안정화방식 샤시통합제어시 AEB(Autonomous Emergency Brake)의 개입이 이루어지는 차량의 동작 상태이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 회피구간 샤시통합제어의 1,2,3 단계 회피 조타보조제어 순서도이며, 도 9는 본 발명에 따른 안정구간 샤시통합제어의 안정 조타보조제어순서도이다.
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 1 및 도 2를 참조하면, 회피 후 안정화방식 샤시통합제어 방법은 회피 후 안정화제어로 수행되고, 상기 회피 후 안정화제어는 조향회피구분제어(S10~S60-3), 회피조타보조제어(S70~S80), 안정조타보조제어(S90~S110)로 수행된다.
일례로 상기 조향회피구분제어(S10~S60-3)에선 전방충돌위험 상황인지의 충돌회피신호(예, emergency flag #1,#2,#3)에 따른 조향시도를 조향각/차속/요레이트/조향각속도/횡가속도에 기반하여 1,2,3단계 조향회피가 구분된다. 상기 회피조타보조제어(S70~S80)에선 1,2,3단계 조향회피에 각각 매칭되는 1,2,3단계 회피조타보조제어로 회피구간 샤시통합제어가 수행된다. 상기 안정조타보조제어(S90~S110)에선 충돌회피신호 종료(예, emergency flag #1,#2,#3)에 기반하면서 조향각, 조향각속도, 요레이트에러, 지속시간으로부터 차량 안정화 판단이 이루어지는 안정구간 샤시통합제어가 수행된다.
그 결과 상기 회피 후 안정화방식 샤시통합제어 방법은 충돌 위험 상황시 운전자가 회피하려고 할 때 회피 성능 극대화를 위한 샤시시스템제어에 ECS(Electronic Control Suspension)(10)/MDPS(Motor Driven Power Steering System)(20)/ESC(Electronic Stability Control)(30)/RWS(Rear Wheel Steering)(40)/AWD(All Wheel Drive)(50)(도 4 참조)의 협조제어가 이루어진다.
특히 상기 회피 후 안정화방식 샤시통합제어 방법은 차속과 조향각속도를 고려함으로써 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 및 FCA(Forward Collison Avoidance Assist)와 같은 타 시스템과의 통합제어가 용이하다. 여기서 상기 ADAS는 졸음이나 안개시 안전운전을 보조하는 시스템 기능이고, 상기 FCA는 충돌 경고 후 운전자가 제동을 하지 않으면 스스로 감속하는 시스템 기능이다.
도 3의 회피 후 안정화방식 샤시통합제어에 적용된 원리를 참조하면, 차량(100)은 레이더 센서나 초음파 센서이나 영상센서 등의 차량탑재센서로 전방에서 주행하는 전방차량(200)과 차간 거리를 판단하고, 판단된 차간 거리가 충돌거리이내인 경우 충돌위험으로 결정한다. 그러면 충돌위험을 인식한 샤시통합제어기(1-1)는 회피 후 안정화제어를 수행하고, 상기 회피 후 안정화제어는 Emergency Flg#1,#2,#3 및 SLOW 조향(즉, 운전자의 조향휠에 대한 완만한 카운터 스티어)과 FAST 조향(즉, 운전자의 조향휠에 대한 급격한 카운터 스티어)에 기반되어 ECS(10), MDPS(20), ESC(30), RWS(40) 및 AWD(50)를 각각 제어한 후 차량(100)을 회피 후 안정화 상태로 전환시켜 준다.
일례로 상기 emergency flag #1,#2,#3은 차량(100)의 약 80Kph 이상 주행을 고속으로 구분하고, 상기 Emergency Flg #1은 고속에서 제동하지 않을 시 충돌 2초전 상황으로 샤시통합제어기(1-1)가 인식하는 Warning 단계이며, 샤시통합제어기(1-1)는 운전자가 상황인식을 하도록 경고음을 발생한다. 상기 Emergency Flg #2는 고속에서 제동하지 않을 시 충돌 1.3초전 상황으로 샤시통합제어기(1-1)가 인식하는 Partial Brake 단계이며, 샤시통합제어기(1-1)는 운전자 제동 시 즉각 반응하도록 부분 브레이크 및 제동압을 미리 생성한다. 상기 Emergency Flg #3은 고속에서 제동하지 않을 시 충돌 0.9초전 상황으로 샤시통합제어기(1-1)가 인식하는 Full Brake 단계이며, 샤시통합제어기(1-1)는 실제적인 차량 제동이 이루어진다.
일례로 상기 SLOW 조향에서, ECS(10)는 전륜쪽 속업소버를 HARD로 하여 댐핑력을 낮추는 반면 후륜쪽 속업소버를 SOFT로 하여 댐핑력을 높이는 안정제어를 수행하고, MDPA(20)는 조타보조제어1을 통해 운전자가 느끼는 스티어링 에포트(Steering Effort)를 가볍게 하는 조향제어를 수행하며, ESC(30)는 고유 토크 벡터링 제어에 대해 엔진토크를 저감시키는 토크 벡터링 제어를 수행하고, AWD(50)는 언더스티어 또는 오버스티어 조정을 통한 요거동 안정화에 적합한 고유 토크 배분이 이루어지는 평상시 제어를 수행한다.
일례로 상기 FAST 조향에서, ECS(10)는 전륜쪽 속업소버를 HARD로 하여 댐핑력을 낮추는 반면 후륜쪽 속업소버를 SOFT로 하여 댐핑력을 높이는 안정제어를 수행하고, MDPA(20)는 조타보조제어2를 통해 운전자가 느끼는 스티어링 에포트(Steering Effort)를 무겁게 하는 조향제어를 수행하며, ESC(30)는 고유 토크 벡터링 제어에 대해 선회 외륜에 대한 토크 벡터링 제어를 억제하고, AWD(50)는 차량의 전후륜에 대한 고유 토크 배분을 증가시키는 토크증대배분제어를 수행한다. 이러한 제어는 S80의 차량 안정화 판단 단계에서 차량 안정화 판단이 이루어지지 않으면 S80-1과 같이 안정제어로 지속된다.
한편 도 4 및 도 5는 차량(100)의 예이다.
도 4를 참조하면, 차량(100)은 전자 샤시제어 시스템(1)과 샤시통합제어기(1-1)를 포함한다.
구체적으로 상기 전자 샤시제어 시스템(1)은 ECS(10), MDPS(20), ESC(30), RWS(40) 및 AWD(50)로 구성된다. 일례로 상기 ECS(10)는 차량의 오버스티어/언더스티어의 경향에 대해 전후륜 댐퍼제어가 이루어지는 전자현가시스템이다. 상기 MDPS(20)는 조향 응답성 향상을 위한 횡방향 회피에 대해 어시스트 토크 게인 조절 제어가 이루어지는 전동조향시스템이다. 상기 ESC(30)는 오버스티어/언더스티어의 경향에 대해 토크 벡터링 제어가 이루어지는 차량 안정성 시스템이다. 상기 RWS(40)는 전륜조향시스템(Front Wheel Steering)과 달리 후륜을 조향하는 후륜조향시스템이다. 상기 AWD(50)는 오버스티어/언더스티어의 경향에 대해 전후륜의 토크배분제어가 이루어지는 차량 안정성 시스템이다.
구체적으로 상기 샤시통합제어기(1-1)는 ECS(10), MDPS(20), ESC(30), RWS(40) 및 AWD(50)의 각각에 대한 제어신호를 출력함으로써 전자 샤시제어 시스템(1)을 제어하는 상위제어기로 작용한다. 이를 위해 상기 샤시통합제어기(1-1)는 센서데이터 입력부(1-2)를 연계하고, 상기 센서데이터 입력부(1-2)는 차량(100)에 설치된 각종 센서의 검출값을 샤시통합제어기(1-1)의 입력 정보로 제공하여 준다. 상기 입력 정보에는 차속센서 조향각센서, 가속도센서, 카메라, 레이더.라이더, 차량탑재센서, 엔진센서로부터 각각 검출된 차속, 조향각,조향각속도, 횡가속도, 횡가속도미분값, 요레이트, 요레이트에러값, 카메라영상신호, 엔진토크, 레이더/라이더 거리 검출신호 등을 포함한다.
도 5를 참조하면, 차량(100)에 AEB(Autonomous Emergency Brake)가 구비되고, 상기 AEB가 회피 후 안정화제어의 조향회피구분제어(S10~S60-3)에서 동작하여 차량(100)을 긴급 제동시켜 준다.
이하 상기 회피 후 안정화방식 샤시통합제어 방법을 도 4 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다. 이 경우 제어주체는 센서데이터 입력부(1-2)와 연계된 샤시통합제어기(1-1)이며, 제어대상은 전자 샤시제어 시스템(1)을 구성하는 ECS(10), MDPS(20), ESC(30), RWS(40) 및 AWD(50)이다.
샤시통합제어기(1-1)는 조향회피구분제어(S10~S60-3)를 수행하고, 상기 조향회피구분제어(S10~S60-3)는 S10의 차량정보검출 단계, S20의 전방충돌위험상황인지 단계, S30의 충돌회피신호발생 단계, S40의 조향시도검출 단계, S50의 조향회피등급 적용 단계, S60-1~S60-3의 조향회피 구분 단계로 구분된다.
도 4를 참조하면, 상기 샤시통합제어기(1-1)는 센서데이터 입력부(1-2)의 차속, 조향각, 조향각속도, 횡가속도, 횡가속도미분값, 요레이트, 요레이트에러값, 카메라 영상신호, 엔진토크, 레이더/라이더 거리 검출신호 등을 입력 정보로 읽고, 차속과 차간 거리로부터 전방충돌위험상황을 인지한 후 TTC(Time to collision) 등급으로 충돌회피신호를 emergency flag #1,#2,#3으로 발생시켜 준다. 반면 전방충돌위험상황을 인지하지 않은 경우 S30-1과 같이 정상주행으로 판단하여 S10으로 복귀하여 제어를 지속한다. 상기 emergency flag #1,#2,#3은 도 2의 정의와 같다.
이어 상기 샤시통합제어기(1-1)는 전방충돌위험상황에 따른 emergency flag #1,#2,#3의 어느 하나의 발생인 경우 조향각 또는 조향각속도를 이용하여 운전자의 조향시도확인과 조향 시도시 조향각, 차속, 요레이트, 조향각속도, 횡가속도를 이용하여 설정된 조향회피등급을 구분한다.
특히 상기 샤시통합제어기(1-1)는 emergency flag #1,#2,#3 발생에 따른 운전자의 조향시도가 없는 경우 S40-1과 같이 브레이크 페달 신호로 운전자의 브레이크 제동여부를 판단한 후 운전자 미제동시 S30으로 피드백하여 emergency flag #1,#2,#3의 변경 여부를 판단하여 제어를 지속하고, 반면 운전자 제동으로 전방충돌위험상황을 벗어나 emergency flag #1,#2,#3가 해제된 경우 S40-2와 같이 정상주행 상태이므로 S10으로 복귀하여 제어를 지속한다.
반면 상기 샤시통합제어기(1-1)는 emergency flag #1,#2,#3 발생에 따른 운전자의 조향시도가 있는데도 설정된 조향회피등급을 구분할 수 없는 경우, S50-1과 같이 AEB를 작동시킴으로써 도 5와 같이 긴급브레이크 제동으로 전방충돌위험상황을 벗어나 emergency flag #1,#2,#3를 해제한다. 이 경우 차량(100)은 정지되므로 조향회피구분제어가 종료된다.
그 결과 상기 샤시통합제어기(1-1)는 조향회피등급을 S60-1의 1단계 조향회피, S60-2의 2단계 조향회피, S60-3의 3단계 조향회피로 구분한다. 이 경우 상기 1,2,3 단계 조향회피의 구분에는 조향각, 차속, 요레이트, 조향각속도, 횡가속도가 갖는 크기차이를 적용한다.
이어 상기 샤시통합제어기(1-1)는 조향회피구분제어(S10~S60-3)에서 얻어진 1,2,3 단계 조향회피에 기반하여 회피조타보조제어(S70~S80)를 수행하고, 상기 회피조타보조제어(S70~S80)는 1단계 조향회피(S60-1)와 매칭된 1단계 회피조타보조제어(S70-1), 2단계 조향회피(S60-2)와 매칭된 2단계 회피조타보조제어(S70-2), 3단계 조향회피(S60-1)와 매칭된 3단계 회피조타보조제어(S70-3)를 수행하고, 이들 각각에 대해 S80의 회피완료판단 단계를 적용하여 회피조타보조제어를 완료한다.
특히 상기 샤시통합제어기(1-1)는 상기 회피완료판단에 조향각속도, 조향각, 요레이트, 차속, 횡가속도를 이용하고, 이들을 회피완료판단식에 적용한다.
회피완료판단 : 조향각속도>a & 조향각*요레이트<b & 차속>d & 요레이트*횡가속도>e
여기서 “a”는 조향각속도 임계값(threshold)으로서 약 100 deg/s를 적용하고, “b”는 조향각과 요레이트를 곱한 조향각/요레이트 임계값(threshold)으로서 0을 적용하며, “d는 차속 임계값(threshold)으로서 약 30kph 적용하고, ”e“는 요레이트와 횡가속도를 곱한 요레이트/횡가속도 임계값(threshold)으로서 0을 적용한다. ”&“는 연속되 조건들이 함께 고려되는 ”and"를 의미하고, “>,<”는 두 값의 크기 관계를 나타내는 부등호이다.
그 결과 상기 샤시통합제어기(1-1)는 조향각속도가 조향각속도 임계값(a)이상이면서 조향각과 요레이트 곱이 0(zero)보다 작으면서 차속이 차속 임계값(d)이상이면서 요레이트와 횡가속도 곱이 0(zero)이상으로 판정될 때까지 조향회피구분제어를 지속한 후 안정조타보조제어(S90~S110)로 전환된다.
도 6을 참조하면, 1단계 회피조타보조제어(S70-1)는 S71-1의 1단계 조향회피 조건충족 단계, S72-1의 차속 충족과 S73-1의 조향각속도 충족시 S75-1-1의 언더스티어 여부에 의한 S75-1A의 고속급조타모드1 및 S75-1B의 고속급조타모드2로 구분된 S75-1의 고속급조타회피모드, S72-1의 차속 충족과 S73-1의 조향각속도 미충족시 S76-1-1의 언더스티어 여부에 의한 S76-1A의 고속완조타모드1 및 S76-1B의 고속완조타모드2로 구분된 S76-1의 고속완조타회피모드, S72-1의 차속 미충족과 S74-1의 조향각속도 충족시 S77-1-1의 언더스티어 여부에 의한 S77-1A의 저속급조타모드1 및 S77-1B의 저속급조타모드2로 구분된 S77-1의 저속급조타회피모드, S72-1의 차속 미충족과 S74-1의 조향각속도 미충족시 S78-1-1의 언더스티어 여부에 의한 S78-1A의 저속완조타모드1 및 S78-1B의 저속완조타모드2로 구분된 S78-1의 저속완조타회피모드로 구분된다.
특히 상기 샤시통합제어기(1-1)는 상기 1단계 조향회피 조건충족 판단에 조향각, 차속, 요레이트에러, 횡가속도, 횡가속도미분값을 이용하고, 이들을 1단계 조향회피 조건충족식에 적용한다.
1단계 조향회피 조건충족 : 조향각>A1 & 차속>B1 & (요레이트에러>C1 & 횡가속도>D1) & 조향각속도>E1 & 횡가속도미분값>F1
여기서 “A1”는 조향각 임계값(threshold)으로서 약 10 deg/s를 적용하고, “B1”는 차속 임계값(threshold)으로서 약 30kph 적용하고, ”C1“는 요레이트에러 임계값(threshold)으로서 0,87을 적용하며, ”D1"은 횡가속도 임계값(threshold)으로서 0을 적용하고, “E1"은 조향각속도 임계값(threshold)으로서 약 50 deg/s을 적용하며, ”F1"은 횡가속도미분값으로서 2를 적용한다.
그 결과 상기 샤시통합제어기(1-1)는 조향각이 조향각 임계값(A1)이상이면서 차속이 차속 임계값(B1)이상이면서 요레이트에러가 0(zero)이상이면서 횡가속도가 0(zero)이상이면서 조향각속도가 조향각속도 임계값(E1)이상이면서 횡가속도미분값이 2 이상으로 판정되면, 1단계 회피조타보조제어를 개시한다.
상기 샤시통합제어기(1-1)는 차속과 조향각속도에 대해 조건충족식에 적용한다.
차속 조건충족 : 차속>G
조향각속도 조건충족 : 조향각속도>H
여기서 “G"는 차속 임계값(threshold)으로서 약 90kph를 적용하고, "H"는 조향각속도 임계값(threshold)으로서 약 250 deg/s를 적용한다.
그 결과 상기 샤시통합제어기(1-1)는 약 90kph 이상의 차속과 약 250 deg/s 이상의 조향각속도를 조건 충족으로 적용한다.
도 4를 참조하면, 상기 샤시통합제어기(1-1)는 ECS(10), MDPS(20), ESC(30), RWS(40) 및 AWD(50)의 각각에 대한 제어신호를 출력함으로써 고속급조타모드1/2, 고속완조타모드1/2, 저속급조타모드1/2, 저속완조타모드1/2에 대해 ECS(10), MDPS(20), ESC(30), RWS(40) 및 AWD(50)의 각각은 하기와 같이 동작 제어된다.
상기 고속급조타모드1(S75-1A)에선, ECS(10)는 전륜 HARD/후륜 SOFT, MDPS(20)는 조타보조제어2, ESC(30은 선회내후륜제동, RWS(40)는 약동상제어, AWD(50)는 토크배분억제로 동작 제어된다.
상기 고속급조타모드2(S75-1B)에선, ESC(30의 선회내후륜제동이 없는 상태에서 ECS(10)는 전륜 HARD/후륜 SOFT, MDPS(20)는 조타보조제어2, RWS(40)는 약동상제어, AWD(50)는 토크배분억제로 동작 제어된다.
상기 고속완조타모드1(S76-1A)에선, ECS(10)는 전륜 SOFT/후륜 HARD, MDPS(20)는 조타보조제어1, ESC(30은 선회내후륜제동, RWS(40)는 약동상제어, AWD(50)는 평상 제어로 동작 제어된다.
상기 고속완조타모드2(S76-1B)에선, ESC(30의 선회내후륜제동이없는 상태에서 ECS(10)는 전륜 SOFT/후륜 HARD, MDPS(20)는 조타보조제어1, RWS(40)는 약동상제어, AWD(50)는 평상 제어로 동작 제어된다.
상기 저속급조타모드1(S77-1A)에선, ECS(10)는 전륜 HARD/후륜 HARD, MDPS(20)는 조타보조제어2, ESC(30는 선회내후륜제동, RWS(40)는 강동상제어, AWD(50)는 강역상 제어로 동작 제어된다.
상기 저속급조타모드2(S77-1B)에선, ESC(30의 선회내후륜제동이없는 상태에서 ECS(10)는 전륜 HARD/후륜 HARD, MDPS(20)는 조타보조제어2, RWS(40)는 강역상제어, AWD(50)는 토크배분억제로 동작 제어된다.
상기 저속완조타모드1(S78-1A)에선, ECS(10)는 전륜 HARD/후륜 HARD, MDPS(20)는 조타보조제어1, ESC(30는 선회내후륜제동, RWS(40)는 강역상제어, AWD(50)는 평상 제어로 동작 제어된다.
상기 저속완조타모드2(S78-1B)에선, ESC(30의 선회내후륜제동이없는 상태에서 ECS(10)는 전륜 HARD/후륜 HARD, MDPS(20)는 조타보조제어1, ESC(30는 선회내후륜제동, RWS(40)는 강역상제어, AWD(50)는 평상 제어로 동작 제어된다.
한편 상기 샤시통합제어기(1-1)는 2단계 회피조타보조제어, 3단계 회피조타보조제어에 대해 1단계 회피조타보조제어와 동일한 방식을 적용한다. 그러므로 도 7의 2단계 회피조타보조제어와 도 8의 3단계 회피조타보조제어는 도 6의 1단계 회피조타보조제어와 그 과정이 동일하다.
다만, 2단계 회피조타보조제어는 1단계 회피조타보조제어와 그 적용조건이 다르므로 2단계 회피조타보조제어에선 S71-2의 2단계 조향회피 조건충족에 대해 하기의 2단계 조향회피 조건충족식을 적용한다.
2단계 조향회피 조건충족 : 조향각>A2 & 차속>B2 & (요레이트에러>C2 & 횡가속도>D2) & 조향각속도>E2 & 횡가속도미분값>F2
이와 같이 2단계 조향회피 조건충족에는 1단계 조향회피 조건충족과 달리 조향각 임계값(threshold)(A1), 차속 임계값(threshold)(B2), 조향각속도 임계값(threshold)(E2)의 적용값이 다소 크게 적용되는 차이가 있고, 요레이트에러 임계값(threshold)(C2)과 횡가속도 임계값(threshold)(D2)은 동일하게 적용된다.
또한, 3단계 회피조타보조제어는 1단계 회피조타보조제어 및 2단계 회피조타보조제어와 그 적용조건이 다르므로 3단계 회피조타보조제어에선 S71-3의 3단계 조향회피 조건충족에 대해 하기의 3단계 조향회피 조건충족식을 적용한다.
3단계 조향회피 조건충족 : 조향각>A3 & 차속>B3 & (요레이트에러>C3 & 횡가속도>D3) & 조향각속도>E3 & 횡가속도미분값>F3
이와 같이 3단계 조향회피 조건충족에는 1단계 조향회피 조건충족 및 2단계 조향회피 조건충족과 달리 조향각 임계값(threshold)(A3), 차속 임계값(threshold)(B3), 조향각속도 임계값(threshold)(E3)의 적용값이 더욱 크게 적용되는 차이가 있고, 요레이트에러 임계값(threshold)(C3)과 횡가속도 임계값(threshold)(D3)은 동일하게 적용된다.
특히 상기 2,3단계 회피조타보조제어에선 MDPS(20)의 동작에어에 조타보조제어1을 조타보조제어2로 대체되고, 조타보조제어2는 보다 신속한 조타보조제어3으로 변경된다.
표1은 1,2,3단계 조향회피제어에 대한 ECS(10), MDPS(20), ESC(30), RWS(40) 및 AWD(50)의 각각에 대한 동작 제어 상태를 나타낸다.
Figure 112017125346597-pat00001
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 한편 샤시통합제어기(1-1)는 안정조타보조제어(S90~S110)를 수행하고, 상기 안정조타보조제어(S90~S110)는 S90의 안정 조타보조제어에 따른 안정구간 샤시통합제어 단계, S100의 어느 하나로 발생되었던 emergency flag #1,#2,#3의 해제 인식을 통한 충돌회피신호종료 단계, S110의 차량 안정화 판단에 따른 종료 단계로 수행된다.
상기 샤시통합제어기(1-1)는 안정조타보조제어(S90~S110)를 S90의 안정조타보조제어진입 단계, S92의 차속 충족과 S93의 조향각속도 충족시 S95-1의 오버스티어 여부에 의한 S95A의 고속급조타모드1 및 S95B의 고속급조타모드2로 구분된 S95의 고속급조타회피모드, S92의 차속 충족과 S93의 조향각속도 미충족시 S96-1의 오버스티어 여부에 의한 S96A의 고속완조타모드1 및 S96B의 고속완조타모드2로 구분된 S96의 고속완조타회피모드, S92의 차속 미충족과 S94의 조향각속도 충족시 S97-1의 오버스티어 여부에 의한 S97A의 저속급조타모드1 및 S97B의 저속급조타모드2로 구분된 S97의 저속급조타회피모드, S92의 차속 미충족과 S94의 조향각속도 미충족시 S98-1의 오버스티어 여부에 의한 S98A의 저속완조타모드1 및 S98B의 저속완조타모드2로 구분된 S98의 저속완조타회피모드로 구분된다.
특히 상기 샤시통합제어기(1-1)는 차속과 조향각속도에 대해 하기 조건충족식에 적용함으로써 제1,2,3단계 회피조타보조제어와 동일한 차속 조건충족식과 조향각속도 조건충족식을 적용한다.
차속 조건충족 : 차속>G
조향각속도 조건충족 : 조향각속도>H
그 결과 상기 샤시통합제어기(1-1)는 약 90kph 이상의 차속과 약 250 deg/s 이상의 조향각속도를 조건 충족으로 적용한다.
그러므로 상기 샤시통합제어기(1-1)는 안정 조타보조제어(S90)에 대해 회피조타보조제어(S70~S80)의 1단계 회피조타보조제어(S70-1), 2단계 회피조타보조제어(S70-2), 3단계 회피조타보조제어(S70-3)의 각각과 동일한 과정 및 동작제어를 적용한다.
다만, 상기 안정 조타보조제어(S90)는 언더스티어 해소에 중점을 둔 회피조타보조제어(S70~S80)와 달리 오버스티어 해소에 중점을 두는 차이가 있다. 이러한 이유는 상기 회피조타보조제어(S70~S80)가 전방차량(200)을 피하도록 자차 차선을 벗어나는 경우인 반면 상기 안정 조타보조제어(S90)는 자차 안정화를 위해 본래 차선으로 다시 복귀되는 경우에 기인한다.
그러므로 상기 샤시통합제어기(1-1)는 도 6의 1단계 회피조타보조제어(S70-1)를 1단계 안정조타보조제어로 전환하고, 도 7의 2단계 회피조타보조제어(S70-2)를 2단계 안정조타보조제어로 전환하며, 도 8의 3단계 회피조타보조제어(S70-1)를 3단계 안정조타보조제어로 전환한다.
다만 상기 샤시통합제어기(1-1)는 S110의 차량 안정화 판단에 차량 안정화 판단식을 적용한다.
차량 안정화 판단 : 조향각<f & 조향각속도<g & 요레이트에러<h & 일정시간)>i
여기서 “f"는 조향각 기준치이고, “g”는 조향각속도 기준치이며, ”h“는 요레이트에러 기준치이고, ”i"은 카운트 시간이다. 상기 기준치는 ECS(10), MDPS(20), ESC(30), RWS(40) 및 AWD(50)의 각각에 대한 동작 제어로 차량(100)의 자세안정화제어가 이루어지지 않는 조건으로 설정된다. 상기 카운트 시간은 약 3초로 적용된다.
그 결과 상기 샤시통합제어기(1-1)는 조향각이 조향각 기준치(f)미만이면서 조향각속도가 조향각속도 기준치(g)미만이면서 요레이트에러가 요레이트에러 기준치(h) 미만이면서 카운트시간이 약 3초 이상인 경우 차량 안정화로 판단하여 제어를 종료한다.
표2는 1,2,3단계 안정조타보조제어에 대한 ECS(10), MDPS(20), ESC(30), RWS(40) 및 AWD(50)의 각각에 대한 동작 제어 상태를 나타낸다.
Figure 112017125346597-pat00002
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량(100)에 적용된 회피 후 안정화방식 샤시통합제어 방법은 전방충돌위험 상황인지의 충돌회피신호 생성에 이은 조향시도 인지후 전자 샤시제어 시스템(1)에 대한 회피조타보조제어로 상기 전방충돌상황을 회피하고, 전방충돌상황 회피시 전자 샤시제어 시스템(1)에 대한 안정조타보조제어를 수행해줌으로써 전방 충돌 위험을 감지한 상황에서 운전자의 회피 조타와 차속에 기반된 ECS(10), MDPS(20), ESC(30), RWS(40), AWD(50) 간 샤시 시스템 협조제어로 전방충돌회피이후 효과적인 차선유지성능으로 차량 안정성 제어가 크게 개선된다.
1 : 전자 샤시제어 시스템 1-1 : 샤시통합제어기
1-2 : 센서데이터 입력부
10 : ECS(Electronic Control Suspension)
20 : MDPS(Motor Driven Power Steering System)
30 : ESC(Electronic Stability Control)
40 : RWS(Rear Wheel Steering)
50 : AWD(All Wheel Drive)
100 : 차량 200 : 전방차량

Claims (18)

  1. 전방충돌상황이 샤시통합제어기에 의해 확인되면, 회피조타보조제어로 상기 전방충돌상황을 회피한 다음 안정조타보조제어를 수행해주는 회피 후 안정화제어;가 포함되고,
    상기 회피 후 안정화제어는, 전방충돌위험 상황인지시 상기 회피조타보조제어가 복수단계 조향회피로 구분되는 조향회피구분제어 단계, 상기 복수단계 조향회피에 맞춘 복수단계 회피조타보조제어로 이루어지는 회피구간 샤시통합제어 단계, 전방충돌상황 회피 후 상기 안정조타보조제어가 상기 복수단계 회피조타보조제어에 맞춘 복수단계 안정조타보조제어로 이루어지는 안정구간 샤시통합제어 단계로 구분되며,
    상기 회피구간 샤시통합제어는, 상기 복수단계 회피조타보조제어중 선택된 회피조타보조제어가 수행되는 단계, 상기 선택된 회피조타보조제어에 대한 상기 회피조타보조제어가 완료되는 단계로 수행되고,
    상기 선택된 회피조타보조제어는 차속 임계값(threshold) 충족과 조향각속도 임계값(threshold) 충족시 고속급조타회피모드, 상기 차속 임계값(threshold) 충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 미충족시 고속완조타회피모드, 상기 차속 임계값(threshold) 미충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 충족시 저속급조타회피모드, 상기 차속 임계값(threshold) 미충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 미충족시 저속완조타회피모드로 적용되는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 회피 후 안정화제어는 운전자의 조향시 반영되는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 조향회피구분제어 단계는, 차량정보의 검출이 이루어지는 단계, 상기 차량정보로부터 상기 전방충돌위험상황이 판단되는 단계, 상기 전방충돌위험상황시 조향휠 조작이 검출되는 단계, 상기 조향휠 조작 검출시 조향회피등급으로 상기 복수단계 조향회피가 구분되는 단계
    로 수행되는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 조향각속도, 조향각, 요레이트, 차속, 횡가속도가 적용되어 상기 전방충돌위험상황이 판단되는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 조향휠 조작 검출시 충돌회피신호발생은 emergency flag 생성으로 이루어지고, 상기 emergency flag 는 상기 복수단계 조향회피를 구분하는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 선택된 회피조타보조제어에서는 ECS(Electronic Control Suspension)의 전후륜 감쇠력 제어, MDPS(Motor Driven Power Steering System)의 조타보조제어, ESC(Electronic Stability Control)의 제동제어, RWS(Rear Wheel Steering)의 제어, AWD(All Wheel Drive)의 토크배분제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  9. 청구항 1에 있어서, 조향각속도, 조향각, 요레이트, 차속, 횡가속도가 적용되어 상기 회피조타보조제어의 완료판단이 이루어지는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  10. 삭제
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 고속급조타회피모드는 언더스티어 여부에 의한 고속급조타모드1 및 고속급조타모드2로 구분되고, 상기 고속완조타회피모드는 상기 언더스티어 여부에 의한 고속완조타모드1 및 고속완조타모드2로 구분되며, 상기 저속급조타회피모드는 상기 언더스티어 여부에 의한 저속급조타모드1 및 저속급조타모드2로 구분되고, 상기 저속완조타회피모드는 상기 언더스티어 여부에 의한 저속완조타모드1 및 저속완조타모드2로 구분되는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 안정구간 샤시통합제어는, 상기 복수단계 안정조타보조제어중 선택된 안정조타보조제어가 수행되는 단계, 상기 선택된 안정조타보조제어에 대한 상기 안정조타보조제어가 완료되는 단계
    로 구분되는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 선택된 안정조타보조제어에서는 ECS(Electronic Control Suspension)의 전후륜 감쇠력 제어, MDPS(Motor Driven Power Steering System)의 조타보조제어, ESC(Electronic Stability Control)의 제동제어, RWS(Rear Wheel Steering)의 제어, AWD(All Wheel Drive)의 토크배분제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  14. 청구항 12에 있어서, 상기 안정조타보조제어는 차속 임계값(threshold) 충족과 조향각속도 임계값(threshold) 충족시 고속급조타회피모드, 상기 차속 임계값(threshold) 충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 미충족시 고속완조타회피모드, 상기 차속 임계값(threshold) 미충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 충족시 저속급조타회피모드, 상기 차속 임계값(threshold) 미충족과 상기 조향각속도 임계값(threshold) 미충족시 저속완조타회피모드로 적용되는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  15. 청구항 14에 있어서, 상기 고속급조타회피모드는 오버스티어 여부에 의한 고속급조타모드1 및 고속급조타모드2로 구분되고, 상기 고속완조타회피모드는 상기 오버스티어 여부에 의한 고속완조타모드1 및 고속완조타모드2로 구분되며, 상기 저속급조타회피모드는 상기 오버스티어 여부에 의한 저속급조타모드1 및 저속급조타모드2로 구분되고, 상기 저속완조타회피모드는 상기 오버스티어 여부에 의한 저속완조타모드1 및 저속완조타모드2로 구분되는 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  16. 청구항 12에 있어서, 상기 안정조타보조제어에는 조향각, 조향각속도, 요레이트에러, 카운트 시간이 적용되어 차량 안정화 판단이 이루어지고, 상기 조향각의 조향각 기준치, 상기 조향각속도의 조향각속도 기준치, 상기 요레이트에러의 요레이트에러 기준치, 상기 카운트 시간의 설정시간이 함께 충족될 때인 것을 특징으로 하는 샤시통합제어 방법.
  17. 청구항 1,2와 청구항 4 내지 6, 청구항 8,9 및 청구항 11 내지 16중 어느 한 항에 의한 샤시통합제어 방법을 구현하는 차량에 있어서,
    ECS(Electronic Control Suspension), MDPS(Motor Driven Power Steering System), ESC(Electronic Stability Control), RWS(Rear Wheel Steering), AWD(All Wheel Drive) 중 어느 하나로 구성된 전자 샤시제어 시스템;
    전방충돌위험 상황인지의 충돌회피신호 생성 후 조향시도 인지후 상기 전자 샤시제어 시스템에 대한 회피조타보조제어로 상기 전방충돌위험 상황을 회피하고, 전방충돌상황 회피시 상기 전자 샤시제어 시스템에 대한 안정조타보조제어를 수행해주는 샤시통합제어기;
    가 포함되는 것을 특징으로 하는 차량.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 회피조타보조제어와 상기 안정조타보조제어에서는 상기 ECS의 전후륜 감쇠력 제어, 상기 MDPS의 조타보조제어, 상기 ESC의 제동제어, 상기 RWS의 제어, 상기 AWD의 토크배분제어가 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량.
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