KR102621687B1 - Device for Improving Turning Maneuverability During ABS Operation and Method for Improving Turning Maneuverability During ABS Operation Using the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치는, 차량의 ABS(Anti-lock braking system)가 작동 중인 상태에서 운전자의 의도에 따라 급선회가 필요한 경우 선회 조종성을 향상시키기 위한 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치에 있어서, 스티어링 조향각 및 차량의 속도를 입력받아 목표 요 레이트를 산출하는 목표 요 레이트 산출부, 차량에서 발생되는 요 레이트가 목표 요 레이트를 추종하기 위해 필요한 선회력인 목표 요 모멘트를 산출하는 목표 요 모멘트 산출부, 전륜 및 후륜의 횡력을 추정하는 휠 횡력 추정부 및 상기 목표 요 모멘트 산출부에 의해 산출된 요 모멘트의 양수/음수 여부 및 상기 휠 횡력 추정부에 의해 추정된 전륜 횡력 및 후륜 횡력의 양수/음수 여부를 통해, 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정하는 잠금 휠 선정부를 포함한다.The device for improving turning maneuverability during ABS operation according to the present invention is a device for improving turning maneuverability during ABS operation when a sharp turn is required according to the driver's intention while the vehicle's anti-lock braking system (ABS) is in operation. In this case, a target yaw rate calculation unit that receives the steering angle and the speed of the vehicle and calculates the target yaw rate, and a target yaw moment that calculates the target yaw moment, which is the turning force required for the yaw rate generated by the vehicle to follow the target yaw rate. A calculation unit, a wheel lateral force estimation unit that estimates the lateral forces of the front and rear wheels, whether the yaw moment calculated by the target yaw moment calculation unit is positive/negative, and the positive number of the front wheel lateral force and the rear wheel lateral force estimated by the wheel lateral force estimation unit. /Includes a lock wheel selection unit that selects a wheel that can generate additional turning force when locking, through whether or not it is a negative number.
Description
본 발명은 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치 및 이를 이용한 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 ABS 작동 중 운전자 의도에 따라 급선회가 필요한 경우 임의의 휠을 잠금하여 선회력을 개선시킬 수 있도록 하는 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치 및 이를 이용한 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device for improving turning maneuverability during ABS operation and a method for improving turning maneuverability during ABS operation using the same. More specifically, when a sharp turn is required according to the driver's intention during ABS operation, turning ability can be improved by locking any wheel. This relates to a device for improving turning controllability during ABS operation and a method for improving turning controllability during ABS operation using the same.
ABS(Anti-lock braking system)는 제동 중 휠 잠김(lock)을 방지하는 기술로 차량 및 휠 안정성에 매우 중요한 장치이다. 이와 같은 ABS는 지난 수십 년 동안 기능을 개선하기 위해 연구되어 왔으며, 현재 양산되고 있는 모든 차량에 기본 탑재되어 있다.ABS (Anti-lock braking system) is a technology that prevents wheel locking during braking and is a very important device for vehicle and wheel stability. ABS has been researched to improve its functionality over the past several decades, and is currently installed as standard in all vehicles currently being mass-produced.
그리고 종래 대부분의 ABS에 대한 연구는 제동거리를 확보하기 위한 것만을 목적으로 수행되어 왔다.And most of the conventional research on ABS has been conducted for the sole purpose of securing braking distance.
하지만, ABS가 작동했다는 것은 현재 제동력(타이어 종방향 힘)이 타이어가 낼 수 있는 한계임을 의미한다. 따라서 ABS 작동 시에는 타이어가 낼 수 있는 거의 모든 힘이 제동력(종방향 힘)으로 소요되어 타이어 횡방향 힘이 충분히 운전자 의도대로 발생하기 어렵다는 문제가 있다.However, the fact that ABS is activated means that the current braking force (tire longitudinal force) is the limit of what the tire can produce. Therefore, when ABS is activated, almost all of the power that the tire can produce is used as braking force (longitudinal force), so there is a problem that it is difficult for the tire's lateral force to be sufficiently generated as the driver intended.
이와 같이 타이어 횡방향 힘이 발생하지 않을 경우, 차량은 운전자 의도에 제대로 부합되는 선회 동작을 수행할 수 없다. 즉 ABS 작동 중 운전자가 선회를 위해 조향휠을 조작할 경우에도 차량이 운전자의 의도대로 충분히 선회되지 못하는 문제가 있다.If the tire lateral force does not occur like this, the vehicle cannot perform a turning motion that properly matches the driver's intention. In other words, even when the driver operates the steering wheel to turn while ABS is in operation, there is a problem in which the vehicle cannot turn sufficiently as the driver intends.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, a method to solve these problems is required.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, ABS 작동 중 임의의 휠에 순간적인 휠 잠김(lock)을 발생시켜, 운전자의 의도대로 차량이 선회될 수 있도록 차량 선회력(선회 조종성)을 향상시키기 위한 방법을 제공하기 위한 목적을 가진다.The present invention is an invention made to solve the problems of the prior art described above, and generates momentary wheel locking on any wheel during ABS operation, thereby allowing the vehicle to turn as intended by the driver. The purpose is to provide a method to improve maneuverability.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치는, 차량의 ABS(Anti-lock braking system)가 작동 중인 상태에서 운전자의 의도에 따라 급선회가 필요한 경우 선회 조종성을 향상시키기 위한 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치에 있어서, 스티어링 조향각 및 차량의 속도를 입력받아 목표 요 레이트를 산출하는 목표 요 레이트 산출부, 차량에서 발생되는 요 레이트가 목표 요 레이트를 추종하기 위해 필요한 선회력인 목표 요 모멘트를 산출하는 목표 요 모멘트 산출부, 전륜 및 후륜의 횡력을 추정하는 휠 횡력 추정부 및 상기 목표 요 모멘트 산출부에 의해 산출된 요 모멘트의 양수/음수 여부 및 상기 휠 횡력 추정부에 의해 추정된 전륜 횡력 및 후륜 횡력의 양수/음수 여부를 통해, 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정하는 잠금 휠 선정부를 포함한다.The device for improving turning maneuverability during ABS operation of the present invention to achieve the above object is an ABS for improving turning maneuverability when a sharp turn is required according to the driver's intention while the vehicle's ABS (anti-lock braking system) is in operation. In a device for improving turning controllability during operation, a target yaw rate calculation unit that calculates a target yaw rate by receiving input of the steering angle and vehicle speed, and a target yaw moment where the yaw rate generated by the vehicle is the turning force required to follow the target yaw rate. A target yaw moment calculation unit that calculates, a wheel lateral force estimation unit that estimates the lateral forces of the front and rear wheels, and whether the yaw moment calculated by the target yaw moment calculation unit is positive/negative and the front wheel estimated by the wheel lateral force estimation unit. It includes a lock wheel selection unit that selects a wheel that can generate additional turning force when locking, based on whether the lateral force and the rear wheel lateral force are positive or negative.
이때 상기 목표 요 레이트 산출부는,At this time, the target yaw rate calculation unit,
의 수식을 통해 목표 요 레이트를 산출할 수 있다.The target yaw rate can be calculated through the formula.
그리고 상기 목표 요 모멘트 산출부는,And the target yaw moment calculation unit,
의 수식을 통해 목표 요 모멘트를 산출할 수 있다.The target yaw moment can be calculated through the formula.
또한 상기 휠 횡력 추정부는,In addition, the wheel lateral force estimation unit,
의 수식을 통해 차량의 전륜 횡력 및 후륜 횡력을 산출할 수 있다.The front wheel lateral force and rear wheel lateral force of the vehicle can be calculated through the formulas.
한편 잠금 휠 선정부는, 차량의 평면도를 기준으로, 각 휠에 구비되는 타이어에 인가되는 힘의 한계 영역을 나타내며, 각 휠의 대각선 외측에 위치되는 가상의 마찰원과, 차량의 중심점으로부터 서로 대각선에 위치된 한 쌍의 마찰원의 중심까지를 연장한 가상의 중심 연장선과, 상기 마찰원 내에서 상기 중심 연장선에 대해 수평하게 형성되는 가상의 외곽 연장선으로 구성된 요 모멘트 등고선 모델을 적용하여, 각 휠의 타이어에 인가되는 힘을 상기 중심 연장선과 상기 외곽 연장선 사이에서 가변시키는 방식으로, 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정할 수 있다.Meanwhile, the lock wheel selection unit represents the limit area of the force applied to the tire provided on each wheel based on the flatness of the vehicle, and represents a virtual friction circle located diagonally outside each wheel and diagonally from the center point of the vehicle. By applying a yaw moment contour model consisting of a virtual center extension line extending to the center of a pair of positioned friction circles and a virtual outer extension line formed horizontally with respect to the center extension line within the friction circle, the yaw moment contour model of each wheel By varying the force applied to the tire between the central extension line and the outer extension line, a wheel that can generate additional turning force when locking can be selected can be selected.
이때 상기 잠금 휠 선정부는, 차량의 목표 요 모멘트가 양수인 것으로 판별된 상태에서, 전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 좌측 후륜의 제동력을 증가시키며, 전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 좌측 전륜의 제동력을 증가시키고, 좌측 후륜의 제동력을 증가시키며, 전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 좌측 전륜의 제동력을 증가시킬 수 있다.At this time, when the target yaw moment of the vehicle is determined to be a positive number, the locking wheel selection unit increases the braking force of the left rear wheel when the front wheel lateral force is a positive number and the rear wheel lateral force is a positive number, and the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is positive. In this case, the braking force of the left front wheel can be increased, the braking force of the left rear wheel can be increased, and if the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the left front wheel can be increased.
그리고 상기 잠금 휠 선정부는, 차량의 목표 요 모멘트가 음수인 것으로 판별된 상태에서, 전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 우측 전륜의 제동력을 증가시키며, 전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 우측 전륜의 제동력을 증가시키고, 우측 후륜의 제동력을 증가시키며, 전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 우측 후륜의 제동력을 증가시킬 수 있다.In addition, the lock wheel selection unit increases the braking force of the right front wheel when the front wheel lateral force is positive and the rear wheel lateral force is positive in a state in which the target yaw moment of the vehicle is determined to be negative, the front wheel lateral force is positive, and the rear wheel lateral force is positive. If it is a negative number, the braking force of the right front wheel can be increased, and the braking force of the right rear wheel can be increased. If the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the right rear wheel can be increased.
더불어 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법은, 차량의 ABS(Anti-lock braking system)가 작동 중인 상태에서 운전자의 의도에 따라 급선회가 필요한 경우 선회 조종성을 향상시키기 위한 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법에 있어서, 목표 요 레이트 산출부가 스티어링 조향각 및 차량의 속도를 입력받아 목표 요 레이트를 산출하는 (a)단계, 목표 요 모멘트 산출부가 차량에서 발생되는 요 레이트가 목표 요 레이트를 추종하기 위해 필요한 선회력인 목표 요 모멘트를 산출하는 (b)단계, 휠 횡력 추정부가 전륜 및 후륜의 횡력을 추정하는 (c)단계 및 잠금 휠 선정부가 상기 목표 요 모멘트 산출부에 의해 산출된 요 모멘트의 양수/음수 여부 및 상기 휠 횡력 추정부에 의해 추정된 전륜 횡력 및 후륜 횡력의 양수/음수 여부를 통해, 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정하는 (d)단계를 포함한다.In addition, the method for improving turning maneuverability during ABS operation of the present invention to achieve the above-mentioned purpose is to improve turning maneuverability when a sharp turn is required according to the driver's intention while the vehicle's ABS (anti-lock braking system) is in operation. In the method of improving turning maneuverability during ABS operation, step (a) in which the target yaw rate calculation unit calculates the target yaw rate by receiving the steering angle and the speed of the vehicle, and the target yaw moment calculation unit determines that the yaw rate generated by the vehicle is the target yaw rate. Step (b) of calculating the target yaw moment, which is the turning force required to follow Step (d) of selecting a wheel that can generate additional turning force when locking is performed through whether the moment is positive/negative and whether the front wheel lateral force and rear wheel lateral force estimated by the wheel lateral force estimation unit are positive/negative. Includes.
이때 상기 (a)단계는, 상기 목표 요 레이트 산출부가,At this time, in step (a), the target yaw rate calculation unit,
의 수식을 통해 목표 요 레이트를 산출할 수 있다.
The target yaw rate can be calculated through the formula.
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그리고 상기 (b)단계는, 상기 목표 요 모멘트 산출부가,And in step (b), the target yaw moment calculation unit,
의 수식을 통해 목표 요 모멘트를 산출할 수 있다.The target yaw moment can be calculated through the formula.
또한 상기 (c)단계는, 상기 휠 횡력 추정부가,In addition, in step (c), the wheel lateral force estimation unit,
의 수식을 통해 차량의 전륜 횡력 및 후륜 횡력을 산출할 수 있다.The front wheel lateral force and rear wheel lateral force of the vehicle can be calculated through the formulas.
한편 상기 (d)단계는, 상기 잠금 휠 선정부가, 차량의 평면도를 기준으로, 각 휠에 구비되는 타이어에 인가되는 힘의 한계 영역을 나타내며, 각 휠의 대각선 외측에 위치되는 가상의 마찰원과, 차량의 중심점으로부터 서로 대각선에 위치된 한 쌍의 마찰원의 중심까지를 연장한 가상의 중심 연장선과, 상기 마찰원 내에서 상기 중심 연장선에 대해 수평하게 형성되는 가상의 외곽 연장선으로 구성된 요 모멘트 등고선 모델을 적용하여, 각 휠의 타이어에 인가되는 힘을 상기 중심 연장선과 상기 외곽 연장선 사이에서 가변시키는 방식으로, 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정할 수 있다.Meanwhile, in step (d), the lock wheel selection unit represents a limit area of the force applied to the tire provided on each wheel based on the plan view of the vehicle, and includes a virtual friction source located diagonally outside of each wheel, , a yaw moment contour line consisting of a virtual central extension line extending from the center point of the vehicle to the center of a pair of friction circles located diagonally from each other, and a virtual outer extension line formed horizontally with respect to the central extension line within the friction circle. By applying the model, a wheel that can generate additional turning force when locking can be selected by varying the force applied to the tire of each wheel between the central extension line and the outer extension line.
여기서 상기 (d)단계는, 상기 잠금 휠 선정부가, 차량의 목표 요 모멘트가 양수인 것으로 판별된 상태에서, 전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 좌측 후륜의 제동력을 증가시키며, 전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 좌측 전륜의 제동력을 증가시키고, 좌측 후륜의 제동력을 증가시키며, 전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 좌측 전륜의 제동력을 증가시킬 수 있다.Here, in step (d), when the lock wheel selection unit determines that the target yaw moment of the vehicle is a positive number, the front wheel lateral force is a positive number and the rear wheel lateral force is a positive number, the braking force of the left rear wheel is increased, and the front wheel lateral force is It is a negative number, and if the rear wheel lateral force is positive, the braking force of the left front wheel can be increased, and the braking force of the left rear wheel can be increased. If the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the left front wheel can be increased.
그리고 상기 (d)단계는, 상기 잠금 휠 선정부가, 차량의 목표 요 모멘트가 음수인 것으로 판별된 상태에서, 전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 우측 전륜의 제동력을 증가시키며, 전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 우측 전륜의 제동력을 증가시키고, 우측 후륜의 제동력을 증가시키며, 전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 우측 후륜의 제동력을 증가시킬 수 있다.And in step (d), when the lock wheel selection unit determines that the target yaw moment of the vehicle is negative, the front wheel lateral force is positive and the rear wheel lateral force is positive, the braking force of the right front wheel is increased, and the front wheel lateral force is This number is positive, and if the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the right front wheel can be increased, and the braking force of the right rear wheel can be increased. If the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the right rear wheel can be increased.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치 및 이를 이용한 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법은, 목표 요 레이트 산출부, 목표 요 모멘트 산출부 및 휠 횡력 추정부를 통해 산출된 목표 요 레이트, 목표 요 모멘트 및 전륜 및 후륜 횡력을 기반으로 하여, 잠금 휠 선정부가 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정하여 제어함에 따라 운전자의 의도대로 차량이 선회될 수 있도록 차량 선회력을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다.The device for improving turning maneuverability during ABS operation and the method for improving turning maneuverability during ABS operation using the same according to the present invention to solve the above problems include the target yaw rate calculated through the target yaw rate calculation unit, the target yaw moment calculation unit, and the wheel lateral force estimation unit. Based on the rate, target yaw moment, and front and rear wheel lateral force, the locking wheel selection unit selects and controls wheels that can generate additional turning force when locking, thereby adjusting the vehicle turning force so that the vehicle can turn as the driver intends. It has the advantage of improving.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치를 구성하는 각 구성요소를 개념적으로 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법의 각 과정을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법에 있어서, 요 모멘트 등고선 모델의 예시를 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법에 있어서, 요 모멘트 등고선 모델 상에서 차량의 평면도를 기준으로 반시계 방향의 요 모멘트를 발생시키기 위한 연장선 사이에서 타이어에 인가되는 힘의 이동을 나타낸 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법에 있어서, 요 모멘트 등고선 모델 상에서 차량의 평면도를 기준으로 시계 방향의 요 모멘트를 발생시키기 위한 연장선 사이에서 타이어에 인가되는 힘의 이동을 나타낸 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법에 있어서, 요 모멘트 등고선 모델을 기준으로 잠금 휠을 선정하는 과정의 예시를 나타낸 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법을 적용할 경우와 미적용할 경우의 요 레이트 변화 경향을 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법을 적용할 경우와 미적용할 경우의 휠속 변화 경향을 나타낸 도면; 및
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법을 적용할 경우의 종가속도 및 횡가속도 변화 경향을 나타낸 도면이다.1 is a diagram conceptually showing each component constituting a device for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a diagram showing each process of a method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a diagram showing an example of a yaw moment contour model in a method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 shows the force applied to the tires between the extension lines for generating a counterclockwise yaw moment based on the top view of the vehicle on the yaw moment contour model in a method of improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention. A drawing showing the movement of;
Figure 5 shows the force applied to the tire between the extension lines for generating a clockwise yaw moment based on the top view of the vehicle on the yaw moment contour model in a method of improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention. Drawing showing movement;
Figure 6 is a diagram illustrating an example of a process of selecting a lock wheel based on a yaw moment contour model in a method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention;
Figure 7 is a diagram showing the yaw rate change trend when and when the method for improving turning maneuverability during ABS operation is applied and when not applied, according to an embodiment of the present invention;
Figure 8 is a diagram showing the trend of wheel speed change when and when the method for improving turning maneuverability during ABS operation is applied and when not applied, according to an embodiment of the present invention; and
Figure 9 is a diagram showing the longitudinal and lateral acceleration change trends when applying a method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention, in which the object of the present invention can be realized in detail, will be described with reference to the attached drawings. In describing this embodiment, the same names and the same symbols are used for the same components, and additional description accordingly will be omitted.
본 발명은 차량의 ABS(Anti-lock braking system)가 작동 중인 상태에서 운전자의 의도에 따라 급선회가 필요한 경우, 선회 조종성을 향상시키기 위한 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치로서, 이하에서는 이를 구성하는 구성요소들에 대해 자세히 설명하도록 한다.The present invention is a turning maneuverability improvement device during ABS operation for improving turning maneuverability when a sharp turn is required according to the driver's intention while the vehicle's anti-lock braking system (ABS) is in operation. Hereinafter, the components constituting the same are described. Let me explain them in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치를 구성하는 각 구성요소를 개념적으로 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram conceptually showing each component constituting a device for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치는 목표 요 레이트 산출부(10), 목표 요 모멘트 산출부(20), 휠 횡력 추정부(30) 및 잠금 휠 선정부(40)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the device for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention includes a target yaw rate calculation unit 10, a target yaw moment calculation unit 20, a wheel lateral force estimation unit 30, and Includes a lock wheel selection unit (40).
목표 요 레이트 산출부(10)는 차량의 ABS가 작동 중인 상태에서 스티어링 조향각 및 차량의 속도를 입력받아, 목표 요 레이트를 산출하는 구성이다.The target yaw rate calculation unit 10 is configured to calculate the target yaw rate by receiving input of the steering angle and speed of the vehicle while the vehicle's ABS is operating.
그리고 목표 요 모멘트 산출부(20)는 차량에서 발생되는 요 레이트가 목표 요 레이트 산출부(10)에서 산출된 목표 요 레이트를 추종하기 위해 필요한 선회력인, 목표 요 모멘트를 산출하는 구성이다.And the target yaw moment calculation unit 20 is configured to calculate the target yaw moment, which is the turning force required for the yaw rate generated in the vehicle to track the target yaw rate calculated by the target yaw rate calculation unit 10.
또한 휠 횡력 추정부(30)는 차량의 전륜 및 후륜의 횡력을 추정하는 역할을 수행한다.Additionally, the wheel lateral force estimation unit 30 serves to estimate the lateral force of the front and rear wheels of the vehicle.
잠금 휠 선정부(40)는 목표 요 모멘트 산출부(20)에 의해 산출된 요 모멘트의 양수/음수 여부와, 휠 횡력 추정부(30)에 의해 추정된 전륜 횡력 및 후륜 횡력의 양수/음수 여부를 기반으로 하여, 4개의 휠 중 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정하도록 한다.The lock wheel selection unit 40 determines whether the yaw moment calculated by the target yaw moment calculation unit 20 is positive/negative, and whether the front wheel lateral force and rear wheel lateral force estimated by the wheel lateral force estimation unit 30 are positive/negative. Based on this, select the wheel that can generate additional turning force when locking among the four wheels.
그리고 잠금 휠 선정부(40)는 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 찾기 위한 방법으로서, 요 모멘트 등고선 모델을 적용할 수 있다. 요 모멘트 등고선 모델은 같은 요 모멘트를 발생시키는 휠을 서로 연장하는 가상의 선으로 이루어진 것으로서, 이에 대해서는 후술하도록 한다.Additionally, the locking wheel selection unit 40 can apply the yaw moment contour model as a method to find a wheel that can generate additional turning force when locking. The yaw moment contour model is made up of virtual lines extending from one another to wheels that generate the same yaw moment, which will be described later.
일반적으로 휠에 장착된 타이어의 종방향 힘-횡방향 힘은 서로 상쇄 관계에 있으며, 현재 시점 대비 종방향 힘(제동력)을 증가시킬 경우 횡력은 감소하게 되고, 종방향 힘(제동력)을 감소시키면 횡력은 증가하게 된다.In general, the longitudinal force and lateral force of the tire mounted on the wheel are in a trade-off relationship, and if the longitudinal force (braking force) is increased compared to the current point, the lateral force will decrease, and if the longitudinal force (braking force) is decreased, the The lateral force increases.
이러한 원리에 의해 잠금을 수행할 경우, 차량의 평면도 상을 기준으로 시계, 반시계 방향 선회를 크게 만들 수 있는 특정 휠이 존재하게 되므로, 잠금 휠 선정부(40)에서는 이와 같은 휠을 선정하게 된다.When locking is performed according to this principle, there is a specific wheel that can make a large clockwise or counterclockwise turn based on the vehicle's plan view, so the locking wheel selection unit 40 selects such a wheel. .
이하에서는, 이와 같은 본 발명의 각 구성을 포함하는 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치를 이용한 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법의 알고리즘에 대해 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the algorithm of the method for improving turning controllability during ABS operation using the device for improving turning controllability during ABS operation including each component of the present invention will be described in detail.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법의 각 과정을 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram showing each process of a method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법은 (a)단계 내지 (d)단계를 포함한다.As shown in FIG. 2, the method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention includes steps (a) to (d).
먼저, (a)단계는 목표 요 레이트 산출부(10)가 스티어링 조향각 및 차량의 속도를 입력받아 목표 요 레이트를 산출하는 과정이다.First, step (a) is a process in which the target yaw rate calculation unit 10 receives the steering angle and vehicle speed to calculate the target yaw rate.
이와 같은 (a)단계에서 목표 요 레이트 산출부(10)는 차량의 ABS가 작동 중인 상태에서 스티어링 조향각 및 차량의 속도를 입력받아, 목표 요 레이트를 산출하게 된다.In step (a), the target yaw rate calculation unit 10 receives the steering angle and the vehicle speed while the vehicle's ABS is in operation and calculates the target yaw rate.
구체적으로 목표 요 레이트 산출부(10)는, 이하의 수학식 1을 통해 목표 요 레이트를 산출할 수 있다.Specifically, the target yaw rate calculation unit 10 can calculate the target yaw rate through Equation 1 below.
다음으로, (b)단계는 목표 요모멘트 산출부(20)가 차량에서 현재 발생되는 요 레이트가 (a)단계에 의해 산출된 목표 요 레이트를 추종하기 위해 필요한 선회력인 목표 요 모멘트를 산출하는 과정이다.Next, step (b) is a process in which the target yaw moment calculation unit 20 calculates the target yaw moment, which is the turning force required for the yaw rate currently generated in the vehicle to track the target yaw rate calculated in step (a). am.
본 실시예에서 목표 요 모멘트 산출부(20)는, PID 제어 방식으로 목표 요레이트를 추종하기 위해 차량에 필요한 선회력을 구현할 수 있으며, 이하의 수학식 2를 통해 목표 요 모멘트를 산출할 수 있다.In this embodiment, the target yaw moment calculation unit 20 can implement the turning force required for the vehicle to follow the target yaw rate using a PID control method, and can calculate the target yaw moment through Equation 2 below.
(c)단계는 휠 횡력 추정부(30)가 전륜 및 후륜의 횡력을 추정하는 과정으로서, 본 실시예에서 휠 횡력 추정부(30)는 이하의 수학식 3을 통해 전륜 및 후륜의 횡력을 추정하는 것으로 하였다.Step (c) is a process in which the wheel lateral force estimation unit 30 estimates the lateral forces of the front and rear wheels. In this embodiment, the wheel lateral force estimation unit 30 estimates the lateral forces of the front and rear wheels through Equation 3 below. It was decided to do so.
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그리고 (d)단계는 잠금 휠 선정부(40)가, 전술한 (b)단계에서 목표 요 모멘트 산출부(20)에 의해 산출된 요 모멘트의 양수/음수 여부와, (c)단계에서 휠 횡력 추정부(30)에 의해 추정된 전륜 횡력 및 후륜 횡력의 양수/음수 여부를 통해, 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정하는 과정이 수행된다.And in step (d), the lock wheel selection unit 40 determines whether the yaw moment calculated by the target yaw moment calculation unit 20 in step (b) is positive/negative, and in step (c), the wheel lateral force A process of selecting a wheel that can generate additional turning force when locking is performed is performed based on whether the front wheel lateral force and the rear wheel lateral force estimated by the estimation unit 30 are positive or negative.
이와 같은 (d)단계에서는, 전술한 바와 같이 요 모멘트 등고선 모델을 적용할 수 있다.In step (d), the yaw moment contour model can be applied as described above.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법에 있어서, 요 모멘트 등고선 모델의 예시를 나타낸 도면이다.Figure 3 is a diagram showing an example of a yaw moment contour model in a method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 요 모멘트 등고선 모델은 차량의 평면도를 기준으로, 각 휠에 구비되는 타이어에 인가되는 힘의 한계 영역을 나타내며, 각 휠의 대각선 외측에 위치되는 가상의 마찰원(110)과, 차량의 중심점(100)으로부터 서로 대각선에 위치된 한 쌍의 마찰원(110)의 중심까지를 연장한 가상의 중심 연장선(120)과, 마찰원(110) 내에서 중심 연장선(120)에 대해 수평하게 형성되는 가상의 외곽 연장선(130)으로 구성된다.As shown in FIG. 3, the yaw moment contour model represents the limit area of the force applied to the tire provided on each wheel, based on the top view of the vehicle, and a virtual friction source 110 located diagonally outside each wheel. ) and a virtual central extension line 120 extending from the center point 100 of the vehicle to the center of a pair of friction circles 110 located diagonally from each other, and a central extension line 120 within the friction circle 110 It consists of a virtual outer extension line 130 formed horizontally.
즉 이와 같은 요 모멘트 등고선 모델은 같은 요 모멘트를 발생시키는 휠을 서로 연장하는 가상의 선으로 이루어진다.In other words, this yaw moment contour model consists of virtual lines extending the wheels that generate the same yaw moment.
이때 마찰원(110)의 좌/우 방향은 타이어의 횡력을 나타내며, 위/아래 방향은 타이어의 종력을 나타내고, 마찰원(110)은 타이어에 인가되는 힘의 한계 영역을 나타낸다.At this time, the left/right direction of the friction circle 110 represents the lateral force of the tire, the up/down direction represents the longitudinal force of the tire, and the friction circle 110 represents the limit area of the force applied to the tire.
그리고 타이어의 종방향/횡방향 힘이 같은 연장선 상에 있는 경우 해당 휠에서는 동일한 요 모멘트를 발생시키므로, 요 모멘트를 추가적으로 발생시키기 위해서는 중심 연장선(120) 또는 외곽 연장선(130) 사이에서의 타이어에 인가되는 힘의 이동이 요구된다.Also, if the longitudinal/lateral forces of the tire are on the same extension line, the same yaw moment is generated in the corresponding wheel, so in order to generate additional yaw moment, it must be applied to the tire between the center extension line 120 or the outer extension line 130. A transfer of force is required.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법에 있어서, 요 모멘트 등고선 모델 상에서 차량의 평면도를 기준으로 반시계 방향의 요 모멘트를 발생시키기 위한 연장선(120, 130) 사이에서 타이어에 인가되는 힘의 이동을 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법에 있어서, 요 모멘트 등고선 모델 상에서 차량의 평면도를 기준으로 시계 방향의 요 모멘트를 발생시키기 위한 연장선(120, 130) 사이에서 타이어에 인가되는 힘의 이동을 나타낸 도면이다.Figure 4 shows a method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention, between the extension lines 120 and 130 for generating a counterclockwise yaw moment based on the top view of the vehicle on the yaw moment contour model. 5 is a diagram showing the movement of force applied to the tire, and FIG. 5 is a method of improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention, where the yaw moment in the clockwise direction is calculated based on the top view of the vehicle on the yaw moment contour model. This is a diagram showing the movement of force applied to the tire between the extension lines 120 and 130 for generation.
도 4에 나타난 예시와 같이, 차량의 평면도를 기준으로 반시계 방향의 요 모멘트를 발생시키기 위해서는, 각 휠의 마찰원(110) 내에서 현재 힘이 걸려 있는 연장선(120, 130)으로부터 반시계 방향을 따라 이동한 지점에 위치한 연장선(120, 130)으로 현재 타이어에 인가되는 힘이 이동되어야 한다.As shown in the example shown in FIG. 4, in order to generate a counterclockwise yaw moment based on the top view of the vehicle, a counterclockwise direction from the extension lines 120 and 130 on which the force is currently applied within the friction circle 110 of each wheel The force currently applied to the tire should be moved to the extension lines (120, 130) located at the point moved along.
그리고 도 5에 나타난 예시와 같이, 차량의 평면도를 기준으로 시계 방향의 요 모멘트를 발생시키기 위해서는, 각 휠의 마찰원(110) 내에서 현재 힘이 걸려 있는 연장선(120, 130)으로부터 시계 방향을 따라 이동한 지점에 위치한 연장선(120, 130)으로 현재 타이어에 인가되는 힘이 이동되어야 한다.And, as in the example shown in FIG. 5, in order to generate a clockwise yaw moment based on the top view of the vehicle, the force must be applied clockwise from the extension lines 120 and 130 on which the force is currently applied within the friction circle 110 of each wheel. The force currently applied to the tire must be moved to the extension lines 120 and 130 located at the point along which it has moved.
즉 본 실시예의 경우 요 모멘트 등고선 모델을 적용하여, 전륜 횡력/후륜 횡력의 양수/음수 여부, 요모멘트의 양수/음수 여부에 따라 휠에 잠금을 수행하였을 경우 목표 요 모멘트를 발생시킬 수 있는지를 판단할 수 있다.That is, in this embodiment, the yaw moment contour model is applied to determine whether the target yaw moment can be generated when the wheel is locked depending on whether the front wheel lateral force/rear wheel lateral force is positive/negative and whether the yaw moment is positive/negative. can do.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법에 있어서, 요 모멘트 등고선 모델을 기준으로 잠금 휠을 선정하는 과정의 예시를 나타낸 도면이다.Figure 6 is a diagram illustrating an example of a process of selecting a lock wheel based on a yaw moment contour model in a method of improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention.
이와 같은 도 6의 예시는 전륜 횡력/후륜 횡력이 모두 양수(왼쪽 방향)이고, 목표 요 모멘트가 양수(반시계 방향)인 경우를 나타낸다.This example of FIG. 6 shows a case where the front wheel lateral force/rear wheel lateral force are both positive (left direction) and the target yaw moment is positive (counterclockwise).
마찰원(110) 상의 파란색 점은 현재 타이어 힘으로 좌측 아래에 위치하고 있다. 이는 전륜 횡력/후륜 횡력이 모두 양수이므로 좌측에 위치한 것이며, 현재 ABS 제동 상황이기 때문이므로 아래에 위치한 것이다.The blue dot on the friction circle 110 is located at the bottom left with the current tire force. It is located on the left because the front wheel lateral force and rear wheel lateral force are both positive numbers, and it is located below because it is currently in ABS braking.
또한 파란색 점이 마찰원(110) 상에 위치한 이유는 ABS 작동 상황, 즉 타이어 힘을 그 한계까지 쓰고 있기 때문이다.Also, the reason the blue dot is located on the friction circle 110 is because the ABS is operating, that is, the tire force is being used to its limit.
이와 같은 상황에서 목표 요 모멘트는 반시계 방향으로, 좌회전을 하는데 좌회전 방향(반시계)으로 더 회전해야 하는 상황이다.In this situation, the target yaw moment is counterclockwise, and when turning left, it is necessary to rotate further in the left turn direction (counterclockwise).
도 6에서 마찰원(110) 주변의 화살표는 반시계 방향의 요 모멘트를 발생시키기 위해 타이어에 인가되는 힘을 다른 연장선(120, 130)으로 옮겨야 하는 방향이다.In FIG. 6 , the arrows around the friction circle 110 indicate the direction in which the force applied to the tire should be moved to other extension lines 120 and 130 in order to generate a counterclockwise yaw moment.
이 상황에서 휠의 잠금, 즉 추가 제동을 수행할 경우 파란색 점은 마찰원을 따라 아래로 내려가게 되며(제동력 증가, 횡력 감소), 제동력을 감소시킬 경우 마찰원을 따라 위로 올라가게 된다(제동력 감소, 횡력 증가).In this situation, when locking the wheel, i.e. performing additional braking, the blue dot moves down along the friction circle (increasing braking force, decreasing lateral force), and when reducing braking force, it moves up along the friction circle (decreasing braking force). , increased lateral force).
따라서 좌측 전륜 휠에 추가 제동을 할 경우 요 모멘트는 목표 요 모멘트의 반대 방향으로 발생하며, 반대로 제동량을 감소시켜도 요 모멘트는 목표 요 모멘트에 반대 방향으로 발생한다.Therefore, when additional braking is applied to the left front wheel, the yaw moment occurs in the opposite direction of the target yaw moment. Conversely, even if the amount of braking is reduced, the yaw moment occurs in the opposite direction to the target yaw moment.
그리고 우측 전륜 휠에 추가 제동을 할 경우 요 모멘트는 목표 요 모멘트의 반대 방향으로 발생하며, 반대로 제동량을 감소시킬 경우 요 모멘트는 목표 요 모멘트 방향으로 발생한다.And when additional braking is applied to the right front wheel, the yaw moment occurs in the opposite direction of the target yaw moment. Conversely, when the amount of braking is reduced, the yaw moment occurs in the direction of the target yaw moment.
또한 좌측 후륜 휠에 추가 제동을 할 경우 요 모멘트는 목표 요 모멘트 방향으로 발생하며, 반대로 제동량을 감소시킬 경우 요 모멘트는 목표 요 모멘트의 반대 방향으로 발생한다.Additionally, when additional braking is applied to the left rear wheel, the yaw moment occurs in the direction of the target yaw moment. Conversely, when the amount of braking is reduced, the yaw moment occurs in the opposite direction of the target yaw moment.
더불어 우측 후륜 휠에 추가 제동을 할 경우 요 모멘트는 목표 요 모멘트의 반대 방향으로 발생하며, 반대로 제동량을 감소시킬 경우 요 모멘트는 목표 요 모멘트의 반대 방향으로 발생한다.In addition, when additional braking is applied to the right rear wheel, the yaw moment occurs in the opposite direction of the target yaw moment. Conversely, when the amount of braking is reduced, the yaw moment occurs in the opposite direction of the target yaw moment.
즉 이상과 같이 전륜 횡력/후륜 횡력이 모두 양수이고, 목표 요 모멘트가 양수인 경우에는 우측 전륜 휠의 추가 제동과 좌측 후륜 휠의 제동 감소가 목표 요 모멘트를 발생시킬 수 있다. 이때 좌측 후륜 휠의 제동 감소는 제동 성능을 악화시키기 때문에, 우측 전륜 휠의 추가 제동만을 수행할 수 있다.In other words, if the front wheel lateral force/rear wheel lateral force are both positive numbers as above and the target yaw moment is positive, additional braking of the right front wheel and reduced braking of the left rear wheel can generate the target yaw moment. At this time, since reduced braking of the left rear wheel worsens braking performance, only additional braking of the right front wheel can be performed.
이상과 같은 예시와 동일한 방식으로 모든 전륜 횡력/후륜 횡력의 음수/양수 여부와 목표 요 모멘트의 음수/양수 여부를 고려한 결과, 잠금 휠 선정부(40)은 아래와 같은 기준에 따라 전략을 수립할 수 있다.As a result of considering whether all front wheel lateral force/rear wheel lateral force is negative/positive and whether the target yaw moment is negative/positive in the same manner as the above example, the lock wheel selection unit 40 can establish a strategy according to the following criteria. there is.
1) 차량의 목표 요 모멘트가 양수인 것으로 판별된 상태에서,1) In a state where the target yaw moment of the vehicle is determined to be positive,
1-1) 전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 좌측 후륜의 제동력을 증가시킨다.1-1) If the front wheel lateral force is positive and the rear wheel lateral force is positive, the braking force of the left rear wheel is increased.
1-2) 전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 좌측 전륜의 제동력을 증가시키고, 좌측 후륜의 제동력을 증가시킨다.1-2) If the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is positive, the braking force of the left front wheel is increased and the braking force of the left rear wheel is increased.
1-3) 전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 좌측 전륜의 제동력을 증가시킨다.1-3) If the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the left front wheel is increased.
2) 차량의 목표 요 모멘트가 음수인 것으로 판별된 상태에서,2) In a state where the target yaw moment of the vehicle is determined to be negative,
2-1) 전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 우측 전륜의 제동력을 증가시킨다.2-1) If the front wheel lateral force is positive and the rear wheel lateral force is positive, the braking force of the right front wheel is increased.
2-2) 전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 우측 전륜의 제동력을 증가시키고, 우측 후륜의 제동력을 증가시킨다.2-2) If the front wheel lateral force is positive and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the right front wheel is increased and the braking force of the right rear wheel is increased.
2-3) 전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 우측 후륜의 제동력을 증가시킨다.2-3) If the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the right rear wheel is increased.
이상과 같이, 본 발명은 목표 요 레이트 산출부(10), 목표 요 모멘트 산출부(20) 및 휠 횡력 추정부(30)를 통해 산출된 목표 요 레이트, 목표 요 모멘트 및 전륜 및 후륜 횡력을 기반으로 하여, 잠금 휠 선정부(40)가 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정하여 제어함에 따라 운전자의 의도대로 차량이 선회될 수 있도록 차량 선회력을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention is based on the target yaw rate, target yaw moment, and front and rear wheel lateral forces calculated through the target yaw rate calculation unit 10, the target yaw moment calculation unit 20, and the wheel lateral force estimation unit 30. As a result, the locking wheel selection unit 40 selects and controls a wheel that can generate additional turning force when locking, thereby improving the vehicle turning force so that the vehicle can turn as intended by the driver.
이하에서는, 이와 같은 본 발명의 검증을 위한 제동 선회 시뮬레이션 수행 결과를 설명하도록 한다. 본 발명의 검증을 위한 제동 선회 시뮬레이션은 좌선회 곡선로에서 수행되었으며, 해당 도로는 0.3의 노면 마찰 계수, 5%의 오르막길 경사도를 가진다.Below, the results of a braking and turning simulation for verification of the present invention will be described. The braking and turning simulation for verification of the present invention was performed on a left turning curved road, and the road has a road surface friction coefficient of 0.3 and an uphill slope of 5%.
또한 차량의 초기 속도는 90km/hdls 것으로 하였으며, 곡선로 진입 직전에 -3m/sec2으로 감속을 수행하여 ABS를 작동시켰다.In addition, the initial speed of the vehicle was set to 90 km/hdls, and the vehicle decelerated to -3 m/sec 2 just before entering the curve and activated ABS.
그리고 이와 같은 과정에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법을 적용할 경우와 미적용할 경우의 요 레이트 변화 경향을 관찰하였으며, 그 결과는 도 7에 도시된 그래프에 나타나 있다.In this process, the yaw rate change trend was observed when and when the method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention is applied and when not applied, and the results are shown in the graph shown in FIG. 7. .
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법을 미적용한 상태에서 ABS 작동 중 선회를 할 경우, 선회력이 충분하지 않아 동일한 궤적을 통과하기 위해 조향각이 증가하는 것을 확인할 수 있다.As shown in Figure 7, when turning during ABS operation without applying the method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention, the turning force is not sufficient, so the steering angle increases to pass the same trajectory. You can check that it does.
반면 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법을 적용한 상태에서 ABS 작동 중 선회를 할 경우, 제어를 통해 요 레이트를 증대시킬 수 있어 선회력이 확보되어 작은 조향각으로 선회 가능함을 확인할 수 있으며, 미제어 시에 비해 요 레이트가 목표 요 레이트를 잘 추종하는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, when turning during ABS operation while applying the method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention, it can be confirmed that the yaw rate can be increased through control, thereby securing turning force and enabling turning at a small steering angle. It can be seen that the yaw rate follows the target yaw rate well compared to the uncontrolled case.
이와 더불어 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법을 적용할 경우와 미적용할 경우의 휠속 변화 경향을 관찰하였으며, 그 결과는 도 8에 도시된 그래프에 나타나 있다.In addition, the trend of change in wheel speed was observed when and when the method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention is applied and when not applied, and the results are shown in the graph shown in FIG. 8.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법을 적용한 상태에서 ABS 작동 중 선회를 할 경우, 특정 휠에 잠김이 발생하는 것을 시각적으로 확인할 수 있다.As shown in FIG. 8, when turning during ABS operation while applying the method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention, it can be visually confirmed that a specific wheel is locked.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법을 적용한 상태에서의 종가속도 및 횡가속도 변화 경향은 도 9에 나타나 있다.And the trend of changes in longitudinal and lateral acceleration when the method for improving turning maneuverability during ABS operation according to an embodiment of the present invention is applied is shown in FIG. 9.
도 9에 도시된 바와 같이, 제어로 인한 종가속도/횡가속도 손실은 없는 것으로 나타나며, 제동 성능은 유지하면서 선회 조종성은 향상되는 것으로 확인된다.As shown in Figure 9, there appears to be no loss of longitudinal/lateral acceleration due to control, and it is confirmed that turning maneuverability is improved while maintaining braking performance.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been examined, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms in addition to the embodiments described above without departing from the spirit or scope thereof is recognized by those skilled in the art. It is self-evident to them. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative and not restrictive, and thus the present invention is not limited to the above description but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.
10: 목표 요 레이트 산출부
20: 목표 요 모멘트 산출부
30: 휠 횡력 추정부
40: 잠금 휠 선정부
100: 차량의 중심점
110: 마찰원
120: 중심 연장선
130: 외곽 연장선10: Target yaw rate calculation unit
20: Target yaw moment calculation unit
30: Wheel lateral force estimation unit
40: Lock wheel selection section
100: Center point of vehicle
110: friction circle
120: center extension line
130: Outer extension line
Claims (14)
스티어링 조향각 및 차량의 속도를 입력받아 목표 요 레이트를 산출하는 목표 요 레이트 산출부;
차량에서 발생되는 요 레이트가 목표 요 레이트를 추종하기 위해 필요한 선회력인 목표 요 모멘트를 산출하는 목표 요 모멘트 산출부;
전륜 및 후륜의 횡력을 추정하는 휠 횡력 추정부; 및
상기 목표 요 모멘트 산출부에 의해 산출된 요 모멘트의 양수/음수 여부 및 상기 휠 횡력 추정부에 의해 추정된 전륜 횡력 및 후륜 횡력의 양수/음수 여부를 통해, 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정하는 잠금 휠 선정부;
를 포함하는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치.In the turning maneuverability improvement device during ABS operation for improving turning maneuverability when a sharp turn is required according to the driver's intention while the vehicle's anti-lock braking system (ABS) is in operation,
a target yaw rate calculation unit that receives the steering angle and vehicle speed and calculates the target yaw rate;
a target yaw moment calculation unit that calculates a target yaw moment, which is the turning force required for the yaw rate generated by the vehicle to follow the target yaw rate;
A wheel lateral force estimation unit that estimates the lateral force of the front and rear wheels; and
Additional turning force may be generated when locking is performed through whether the yaw moment calculated by the target yaw moment calculation unit is positive/negative and whether the front wheel lateral force and rear wheel lateral force estimated by the wheel lateral force estimation unit are positive/negative. A lock wheel selection unit that selects a wheel that can be used;
Including,
A device that improves turning maneuverability during ABS operation.
상기 목표 요 레이트 산출부는,
의 수식을 통해 목표 요 레이트를 산출하는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치.According to paragraph 1,
The target yaw rate calculation unit,
Calculating the target yaw rate through the formula,
A device that improves turning maneuverability during ABS operation.
상기 목표 요 모멘트 산출부는,
의 수식을 통해 목표 요 모멘트를 산출하는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치.According to paragraph 1,
The target yaw moment calculation unit,
Calculating the target yaw moment through the formula,
A device that improves turning maneuverability during ABS operation.
상기 휠 횡력 추정부는,
의 수식을 통해 차량의 전륜 횡력 및 후륜 횡력을 산출하는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치.According to paragraph 1,
The wheel lateral force estimation unit,
Calculating the front wheel lateral force and rear wheel lateral force of the vehicle through the formula,
A device that improves turning maneuverability during ABS operation.
잠금 휠 선정부는,
차량의 평면도를 기준으로, 각 휠에 구비되는 타이어에 인가되는 힘의 한계 영역을 나타내며, 각 휠의 대각선 외측에 위치되는 가상의 마찰원과, 차량의 중심점으로부터 서로 대각선에 위치된 한 쌍의 마찰원의 중심까지를 연장한 가상의 중심 연장선과, 상기 마찰원 내에서 상기 중심 연장선에 대해 수평하게 형성되는 가상의 외곽 연장선으로 구성된 요 모멘트 등고선 모델을 적용하여,
각 휠의 타이어에 인가되는 힘을 상기 중심 연장선과 상기 외곽 연장선 사이에서 가변시키는 방식으로, 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정하는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치.According to paragraph 1,
The lock wheel selection part,
Based on the flatness of the vehicle, it represents the limit area of the force applied to the tires provided on each wheel, and includes a virtual friction circle located diagonally outside each wheel and a pair of friction located diagonally from the center point of the vehicle. By applying a yaw moment contour model consisting of a virtual central extension line extending to the center of the circle and a virtual outer extension line formed horizontally with respect to the central extension line within the friction circle,
Selecting a wheel that can generate additional turning force when locking is performed by varying the force applied to the tire of each wheel between the central extension line and the outer extension line,
A device that improves turning maneuverability during ABS operation.
상기 잠금 휠 선정부는,
차량의 목표 요 모멘트가 양수인 것으로 판별된 상태에서,
전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 좌측 후륜의 제동력을 증가시키며,
전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 좌측 전륜의 제동력을 증가시키고, 좌측 후륜의 제동력을 증가시키며,
전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 좌측 전륜의 제동력을 증가시키는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치.According to clause 5,
The lock wheel selection unit,
In a state where the target yaw moment of the vehicle is determined to be positive,
If the front wheel lateral force is positive and the rear wheel lateral force is positive, the braking force of the left rear wheel is increased.
When the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is positive, the braking force of the left front wheel is increased, and the braking force of the left rear wheel is increased.
When the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the left front wheel is increased,
A device that improves turning maneuverability during ABS operation.
상기 잠금 휠 선정부는,
차량의 목표 요 모멘트가 음수인 것으로 판별된 상태에서,
전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 우측 전륜의 제동력을 증가시키며,
전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 우측 전륜의 제동력을 증가시키고, 우측 후륜의 제동력을 증가시키며,
전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 우측 후륜의 제동력을 증가시키는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 장치.
According to clause 5,
The lock wheel selection unit,
In a state where the target yaw moment of the vehicle is determined to be negative,
If the front wheel lateral force is positive and the rear wheel lateral force is positive, the braking force of the right front wheel is increased,
If the front wheel lateral force is positive and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the right front wheel is increased, and the braking force of the right rear wheel is increased.
When the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the right rear wheel is increased.
A device that improves turning maneuverability during ABS operation.
목표 요 레이트 산출부가 스티어링 조향각 및 차량의 속도를 입력받아 목표 요 레이트를 산출하는 (a)단계;
목표 요 모멘트 산출부가 차량에서 발생되는 요 레이트가 목표 요 레이트를 추종하기 위해 필요한 선회력인 목표 요 모멘트를 산출하는 (b)단계;
휠 횡력 추정부가 전륜 및 후륜의 횡력을 추정하는 (c)단계; 및
잠금 휠 선정부가 상기 목표 요 모멘트 산출부에 의해 산출된 요 모멘트의 양수/음수 여부 및 상기 휠 횡력 추정부에 의해 추정된 전륜 횡력 및 후륜 횡력의 양수/음수 여부를 통해, 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정하는 (d)단계;
를 포함하는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법.In the method for improving turning maneuverability during ABS operation when a sharp turn is required according to the driver's intention while the vehicle's anti-lock braking system (ABS) is in operation, the method includes:
Step (a) in which the target yaw rate calculation unit receives the steering angle and the vehicle speed to calculate the target yaw rate;
Step (b) in which the target yaw moment calculation unit calculates the target yaw moment, which is the turning force required for the yaw rate generated by the vehicle to follow the target yaw rate;
Step (c) in which the wheel lateral force estimation unit estimates the lateral forces of the front and rear wheels; and
When the locking wheel selection unit performs locking, additional Step (d) of selecting a wheel capable of generating turning force;
Including,
How to improve turning control during ABS operation.
상기 (a)단계는,
상기 목표 요 레이트 산출부가,
의 수식을 통해 목표 요 레이트를 산출하는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법.According to clause 8,
In step (a),
The target yaw rate calculation unit,
Calculating the target yaw rate through the formula,
How to improve turning control during ABS operation.
상기 (b)단계는,
상기 목표 요 모멘트 산출부가,
의 수식을 통해 목표 요 모멘트를 산출하는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법.According to clause 8,
In step (b),
The target yaw moment calculation unit,
Calculating the target yaw moment through the formula,
How to improve turning control during ABS operation.
상기 (c)단계는,
상기 휠 횡력 추정부가,
의 수식을 통해 차량의 전륜 횡력 및 후륜 횡력을 산출하는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법.According to clause 8,
In step (c),
The wheel lateral force estimation unit,
Calculating the front wheel lateral force and rear wheel lateral force of the vehicle through the formula,
How to improve turning control during ABS operation.
상기 (d)단계는,
상기 잠금 휠 선정부가,
차량의 평면도를 기준으로, 각 휠에 구비되는 타이어에 인가되는 힘의 한계 영역을 나타내며, 각 휠의 대각선 외측에 위치되는 가상의 마찰원과, 차량의 중심점으로부터 서로 대각선에 위치된 한 쌍의 마찰원의 중심까지를 연장한 가상의 중심 연장선과, 상기 마찰원 내에서 상기 중심 연장선에 대해 수평하게 형성되는 가상의 외곽 연장선으로 구성된 요 모멘트 등고선 모델을 적용하여,
각 휠의 타이어에 인가되는 힘을 상기 중심 연장선과 상기 외곽 연장선 사이에서 가변시키는 방식으로, 잠금을 수행할 경우 추가적인 선회력을 발생시킬 수 있는 휠을 선정하는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법.According to clause 8,
In step (d),
The lock wheel selection unit,
Based on the flatness of the vehicle, it represents the limit area of the force applied to the tires provided on each wheel, and includes a virtual friction circle located diagonally outside each wheel and a pair of friction located diagonally from the center point of the vehicle. By applying a yaw moment contour model consisting of a virtual central extension line extending to the center of the circle and a virtual outer extension line formed horizontally with respect to the central extension line within the friction circle,
Selecting a wheel that can generate additional turning force when locking is performed by varying the force applied to the tire of each wheel between the central extension line and the outer extension line,
How to improve turning control during ABS operation.
상기 (d)단계는,
상기 잠금 휠 선정부가,
차량의 목표 요 모멘트가 양수인 것으로 판별된 상태에서,
전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 좌측 후륜의 제동력을 증가시키며,
전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 좌측 전륜의 제동력을 증가시키고, 좌측 후륜의 제동력을 증가시키며,
전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 좌측 전륜의 제동력을 증가시키는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법.According to clause 12,
In step (d),
The lock wheel selection unit,
In a state where the target yaw moment of the vehicle is determined to be positive,
If the front wheel lateral force is positive and the rear wheel lateral force is positive, the braking force of the left rear wheel is increased.
When the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is positive, the braking force of the left front wheel is increased, and the braking force of the left rear wheel is increased.
When the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the left front wheel is increased,
How to improve turning control during ABS operation.
상기 (d)단계는,
상기 잠금 휠 선정부가,
차량의 목표 요 모멘트가 음수인 것으로 판별된 상태에서,
전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 양수인 경우, 우측 전륜의 제동력을 증가시키며,
전륜 횡력이 양수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 우측 전륜의 제동력을 증가시키고, 우측 후륜의 제동력을 증가시키며,
전륜 횡력이 음수이며, 후륜 횡력이 음수인 경우, 우측 후륜의 제동력을 증가시키는,
ABS 작동 중 선회 조종성 향상 방법.According to clause 12,
In step (d),
The lock wheel selection unit,
In a state where the target yaw moment of the vehicle is determined to be negative,
If the front wheel lateral force is positive and the rear wheel lateral force is positive, the braking force of the right front wheel is increased,
If the front wheel lateral force is positive and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the right front wheel is increased, and the braking force of the right rear wheel is increased.
When the front wheel lateral force is negative and the rear wheel lateral force is negative, the braking force of the right rear wheel is increased.
How to improve turning control during ABS operation.
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