KR19980015328A - 반능동 전자제어 현가장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변댐퍼와 공기 스프링을 채용하여 차량의 상태에 따라 차체를 제어하는 반능동 전자제어 현가장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

본 발명은 각종 센서로 부터 차량의 상태에 따른 입력을 받아 차량의 상황을 판단하여 스텝모터 구동부(20) 및 마그넷 밸브 구동부(30)를 제어하여 스텝모터 및 밸브를 제어하는 제어부(40)를 구비하며, 가변감쇄계수를 갖는 댐퍼와 공기 스프링을 채용하여 차체의 수직방향의 속도 크기에 따라 감쇄계수를 변화시킴으로써 고유진동수에서의 진동전달을 줄이며, 회전 및 제동시 감쇄계수를 높여 차체의 쏠림을 방지하고 차체의 무게중심의 이동을 막아 차량의 안정성을 확보할 수 있도록 한 것이다.

Description

반능동 전자제어 현가장치 및 이의 제어방법

도 1은 본 발명에 따른 능동형 전자제어 현가장치의 구성 블럭도

도 2는 본 발명에 따른 반능동 전자제어 현가장치의 제어방법을 수행하기 위한 플로우 챠트

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10:센서 입력부20:스텝모터 구동부

30:마그넷 밸브 구동부40:제어부

50:전원부60:통신부

본 발명은 자동차의 현가장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 가변댐퍼와 공기 스프링을 채용하여 차량의 상태에 따라 차체의 쏠림과 진동을 억제하는 반능동 전자제어 현가장치 및 이의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행중에 차축이 노면으로 부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달하지 않도록 하여 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이다.

그리고 현가장치는 노면으로 부터의 충격을 완화하는 섀시 스프링, 섀시 스프링의 자유진동을 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽 업소버 및 자동차의 롤링을 방지하는 스태빌라이저(Stabilizer) 등으로 구성되어 있다.

그러나 종래의 수동 현가장치는 감쇄계수가 고정되어 고유 진동수(2-12Hz)에서 일어나는 차량의 진동을 흡수하는 데에는 한계가 있었다.

만일, 승차감을 높이려면 감쇄계수를 낮추면 되지만 이것은 차량의 회전 및 제동시 차체의 쏠림을 유발하고 차체의 고유 진동수에서는 진동을 흡수하지 못하고 오히려 증폭시키며, 감쇄계수를 높이면 차체 안정성은 높아지지만 진동흡수면에서는 오히려 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가변감쇄계수를 갖는 댐퍼와 공기 스프링을 채용하여 차체의 수직방향의 속도 크기에 따라 감쇄계수를 변화시켜 고유진동수에서의 진동전달을 줄이며, 회전 및 제동시 감쇄계수를 높여 차체의 쏠림을 방지하고 차체의 무게중심의 이동을 막아 차량의 안정성을 확보할 수 있도록 한 반능동 전자제어 현가장치 및 이의 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반능동 전자제어 현가장치 및 이의 제어방법은 바퀴에 붙어 있는 가속도 센서와 차체에 장착된 가속도 센서에서 출력되는 수직 가속도를 입력받아 쇽 업소버의 감쇄계수를 2단계로 변화시키는 감쇄력 제어와, 차량의 속도센서, 조향센서, 제동스위치의 신호를 입력으로 받아 일정속도 이상이면 감쇄계수를 높이고 차체를 낮추어 주행안정성을 높이며, 회전시는 회전원의 안쪽바퀴에 연결된 쇽 업소버의 감쇄계수를 낮추고 바깥쪽은 감쇄계수를 높여 안정성과 승차감을 높이고, 제동시는 앞쪽의 감쇄계수를 높여 차체가 앞으로 쏠리는 것을 방지하는 차체제어를 행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 반능동 전자제어 현가장치의 구성 블럭도를 도시한 것으로, 차속센서, 조향센서, 가속센서, 제동센서, 차고센서 등 각종 센서의 입력을 받아 들이는 센서 입력부(10), 감쇄력을 높이거나 낮출 때 쇽 업소버에 장착된 스텝모터를 회전시키는 스텝모터 구동부(20), 공기 스프링에 공기를 넣거나 빼는 밸브를 구동하는 마그넷 밸브 구동부(30), 상기 센서 입력부(10)로 부터 각종 센서 입력을 받아들여 차량의 상황을 판단하여 상기 스텝모터 구동부(20) 및 마그넷 밸브 구동부(30)를 제어하여 스텝모터 및 밸브를 제어하는 제어부(ECU:Electronic control Unit)(40), 차량의 전원을 5V로 낮추어 상기 제어부(40)에 전원을 공급하는 전원부(50), 제어부(40)와 PC간에 데이타를 주고 받는 통신부(60)로 구성되며, 통신부(60)는 개발단계에서 각종 변수를 제어하여 차량의 주행에 따른 각종 데이타를 PC와 주고 받기 위한 블럭이다.

상기와 같이 구성된 시스템에서 수행되는 본 발명을 도 2의 플로우 챠트와 함께 설명한다.

먼저, 전자제어 현가장치 온/오프를 결정하는 스위치(트렁크 안쪽에 있음)가 켜져 있는지를 판단하여(S1) 전자제어 현가장치가 오프상태이면 종료하며, 온상태이면 초기화 단계(S2)를 수행한다.

이 초기화 단계(S2)는 현재 전자제어 현가장치의 고장여부 등을 점검하며, 고장시에는 운전자의 전면에 있는 고장등을 점멸시키고, 제어를 하지 않으며 전자제어 현가장치가 없을 경우와 동일하게 동작한다. 여기서, 전자제어 현가장치가 없을 경우는 후술될 단계(S5)에서와 같이 스텝모터를 동작시켜 댐퍼를 하드하게 하여 차가 잘 눌리지 않도록 한다. 그리고 기타 다른 제어동작을 하기 위한 준비작업을 한다.

그리고 시동 온/오프 여부를 판단하여 이로 부터 차가 운행중인지 아닌지를 감지하고 운행중이 아니라면 그로 부터 10분 후에 차의 외관 및 안정성을 위해 적절하게 차의 높이를 조절(Slip Mode)한다(S3).

다음에는 여태까지 제어가 되지 않거나 고장이 없는지를 점검하여 잘못된 점이 있으면 상기 단계(S2)와 같이 운전자의 전면에 있는 고장등을 점멸시키고, 제어를 하지 않으며 전자제어 현가장치가 없을 경우와 동일하게 동작한다. 전자제어 현가장치가 없을 경우는 스텝모터를 동작시켜 댐퍼를 하드하게 하여 차가 잘 눌리지 않도록 한다(S4), (S5).

그리고 이 부분은 프로그램이 반복되기 때문에 결과적으로 반복 횟수 만큼 계속하게 된다. 따라서 프로그램 수행도중 항상 에러를 찾을 수 있게 된다.

그리고 상기 단계(S4)에서 잘못된 점이 없으면 현재 자동차의 속도를 알 수 있는 차속 센서의 입력을 받아 차체를 높이거나 낮추는 하이 스피드 제어를 한다(S6).

또한, 차속 센서 및 운전자가 브레이크를 밟았는지를 알 수 있는 브레이크센서의 입력을 받아 운전자가 갑자기 브레이크를 밟았을 때 차가 앞으로 심하게 쏠리게 되는 것을 완화시키는 앤티 다이브 제어(Anti Dive Control)를 행한다(S7).

그리고 차속 센서 및 운전자가 핸들을 얼마나 움직였는지를 감지할 수 있는 조향센서의 입력을 받아 자동차가 커브길을 돌때 차체가 한쪽 방향으로 쏠리게 되는데 이것을 완화시키는 앤티 롤 제어(Anti Roll Control)를 행한다(S8).

또한, 차속센서 및 변속기어의 조작상태를 감지하여 운전자가 갑자기 차량을 출발시켰을 때 차가 뒷쪽으로 쏠리게 되는데 이와 같이 차량의 급출발시 쏠림을 방지하는 앤디 스컷 제어(Anti Squat Control)를 한다(S9).

여기서, 상기 앤티 다이브 제어, 앤티 롤 제어, 앤티 스컷 제어 등 차가 급격하게 쏠리는 경우는 각 바퀴마다 댐핑을 조절할 수 있는 스텝모터가 있어서 이것을 조작하여 쏠림을 완화시키는 것이다.

즉, 제어부(40)가 센서 입력부(10)로 부터 입력되는 센서 입력으로부터 차량의 상태를 판단하여 스텝모터 구동부(20)의 구동을 제어하여 댐핑을 조절하여 쏠림을 완화시키는 것이다.

그리고 현재 차량이 얼마나 상하로 심하게 움직이고 있는가의 여부를 알 수 있는 가속도 센서 및 차속 센서 등의 정보를 바탕으로 자동차가 험한 도로를 지나갈때 자동차의 밑면을 보호하고 운전자의 안락함을 위해 차체를 높이는 러프 로드 제어(Rough Road Control)를 한다(S10).

그리고는 상기 각 단계(S6-S10)의 제어를 하는 도중 에러를 점검하여 에러가 있다면 이를 기록하고 제어를 중지시키며, 상기 단계(S4)와 같이 동작한다(Stop Height Control).

그러나 차량의 운행도중 상기 각 단계(S6-S10)에 속하지 않으면서 차량이 한쪽으로 기울었다면 차량의 상태에 따라 공기 스프링에 공기를 불어 넣거나 빼내어 차체를 안정하게 하는 하이트 제어(Height Control)를 행한다(S11).

여기서, 상기 하이트 제어는 제어부(40)의 마그넷 밸브 구동부(30)의 구동제어로 행해진다.

그리고 이상의 전자제어 현가 프로그램은 상기 단계(S3)에서 단계(S11)까지 차가 완전히 정지하고 모든 제어가 끝날 때까지 계속하여 반복하게 되며, 상기 단계(S3-S11)를 수행하는데 걸리는 시간은 약 0.005~0.01초이다.

그리고 도 2에 도시한 타이머(TIMER1, TIMER2) 및 계산부(INT1, INT2)는 제어부(40) 내에 위치하며, 계산부(INT1, INT2) 제어부(40)에서 차속 센서 및 조향 센서의 입력으로 부터 차속 및 핸들의 움직임 정도 계산에 이용된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 가변감쇄계수를 갖는 댐퍼와 공기 스프링을 채용하여 차체의 수직방향의 속도 크기에 따라 감쇄계수를 변화시킴으로써 고유진동수에서의 진동전달을 약 5-5dB 정도 줄일 수 있게 되며, 회전 및 제동시 감쇄계수를 높여 차체의 쏠림을 방지하고 차체의 무게중심의 이동을 막아 차량의 안정성을 확보할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 각종 센서로 부터 차량의 상태에 따른 입력을 받아들이는 센서 입력부(10)와, 감쇄력을 높이거나 낮출때 쇽 업소버에 장착된 스텝모터를 회전시키는 스텝모터 구동부(20)와, 공기 스프링에 공기를 넣거나 빼는 밸브를 구동하는 마그넷 밸브 구동부(30)와, 상기 센서 입력부(10)로부터 각종 센서 입력을 받아들여 차량의 상황을 판단하여 상기 스텝모터 구동부(20) 및 마그넷 밸브 구동부(30)를 제어하여 스텝모터 및 밸브를 제어하는 제어부(40)를 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 반능동 전자제어 현가장치.
2. 전자제어 현가장치 온시 초기화를 수행하는 제1단계와,

   시동 온/오프 여부를 판단하여 이로 부터 차량의 운행여부를 감지하여 운행중이 아니면 일정시간 후에 차의 외관 및 안정성을 위해 적절하게 차의 높이를 조절하는 제2단계와,

   상기 제2단게에서 차량이 운행중이라 판단되면 제어가 되지 않거나 고장이 있는지를 점검하여 잘못된 점이 있으면 운전자의 전면에 있는 고장등을 점멸시키고 제어를 하지 않으며 전자제어 현가장치가 없을 경우와 동일하게 동작하는 제3단계와,

   상기 제3단계에서 잘못된 점이 없으면 하이 스피드 제어, 앤티 다이브 제어, 앤티 롤 제어, 앤티 스컷 제어, 러프 로드 제어 등을 행하는 제4단계와,

   상기 제4단계의 각종 제어 도중 에러를 점검하여 에러가 있으면 이를 기록하고 상기 제3단계와 같이 동작하는 제5단계와,

   차량의 운행도중 상기 제4단계의 각 제어에 속하지 않으면서 차량이 한쪽으로 기울었을 경우 차량의 상태에 따라 공기 스프링에 공기를 불어 넣거나 빼니어 차체를 안정하게 하는 하이트 제어를 행하는 제6단계로 이루어짐을 특징으로 하는 반능동 전자제어 현가장치의 제어방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제2단계에서 초기화는 전자제어 현가장치의 고장여부 등을 점검하며, 고장시에는 운전자의 전면에 있는 고장등을 점멸시키고 제어를 하지 않으며 전자제어 현가장치가 없을 경우와 동일하게 동작하며 기타 다른 제어동작을 위한 준비작업을 행함을 특징으로 하는 반능동 전자제어 현가장치의 제어방법.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 전자제어 현가장치가 없을 경우의 동작은 스텝모터를 동작시켜 댐퍼를 하드하게 하여 차가 잘 눌리지 않도록 함을 특징으로 하는 반능동 전자 제어 현가장치의 제어방법.