KR19980022247A

KR19980022247A - 차량의 다이렉트 요우모멘트 제어형식의 사륜조향

Info

Publication number: KR19980022247A
Application number: KR1019960041346A
Authority: KR
Inventors: 김건상
Original assignee: 김영귀; 기아자동차 주식회사
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-07-06
Also published as: KR100387672B1

Abstract

본 발명은 차량의 다이렉트 요우 모멘트 제어형식의 사륜조향 시스템에 관한 것으로, 종래에는 고속선회시 선회바깥의 회전 모멘트가 커져 자동차는 바깥쪽으로 향해서 가고, 선회반경이 커지는 경향인 언더조향특성이 강해지는 단점이 있다.

본 발명은 예시도면 도 3과 같이, 본 발명은 ECU(30)에서 차속센서(4)에서 감지한 현재의 차속과, 조향각센서(5)에서 감지한 앞바퀴(10)와 뒷바퀴(12)의 동위상 조향각과, 요레이트센서(6)에서 감지된 현 차량의 요우속도(ν)를 상기 ECU(30)가 입력받아 현재 차속(u)과, 사전에 입력된 2WS의 기준 요우속도(ν^*)와, 감지된 요우속도(ν)와, 전륜타이어의 선형 코너링포스(C_fo)등을 아래의 (식)

(식) 요우모멘트

에 대입하여 요우모멘트(M)를 연산하고, 상기 ECU(30)가 이 요우모멘트값의 힘으로 앞바퀴(10)에 장착된 브레이크장치(32)구동용 엑튜에이터(34)를 작동시켜 앞바퀴(10)를 순간 제동하고나서, 엑튜에이터(34)작동신호를 차단시켜 시켜주는 차량의 다이렉트 요우 모멘트 제어형식의 사륜조향 시스템.

Description

차량의 다이렉트 요우 모멘트 제어형식의 사륜조향 시스템

본 발명은 차량의 다이렉트 요우 모멘트 제어(Direct Yow Moment Control)형식의 사륜조향 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 좌·우측 타이어의 구동토크(driving torque)를 능동제어하는 방법을 통해서 사륜조향(4WS) 자동차가 본래의 주행안정성을 유지하면서, 동시에 곡선도로를 고속주행할 때의 조향특성이 전륜조향(2WS) 자동차와 유사하도록 한 차량의 다이렉트 요우 모멘트 제어형식의 사륜조향 시스템에 관한 것이다.

통상의 자동차에서는 핸들의 조작에 의해 앞바퀴 2륜의 타이어를 조향하여 주행 방향을 바꾸는 기능을 발휘하고 있는데, 사륜조향(4WS)은 뒷바퀴의 타이어도 조향하는 시스템이다.

사륜조향(4WS)의 목적은 저속주행시에 앞바퀴의 조향방향과 뒷바퀴 조향방향이 서로 반대인 역위상 조향을 하여 선회의 반경을 적게하여 적은 회전이 잘 이루어지도록 하는 것과, 중·고속시에 앞바퀴와 뒷바퀴의 조향방향이 동일한 동위상 조향을 하여 고속에서의 차선변경과 선회시의 조종 안정성을 향상시키는 것에 있다.

예시도면 도 1과 도 2는 이러한 4륜조향 시스템의 일례를 나타낸 구성도와 제어비례계수를 그래프로 나타낸 도면으로서, 도시된 1도는 기계·전자식 4륜조향 시스템으로 요레이트 비례제어 시스템이다.

여기서, 요레이트 비레제어는 이러한 요레이트를 감지하여 뒷바퀴의 조향량을 제어하는 것으로, 조향초기부터 정상선회까지의 과도상태에서 0b차체가 선회내측0c을 향하는 것이 지연되는 현상을 개량할 수 있다.

이러한 4륜조향의 제어형태로는 대조향각제어와 소조향각제어로 구분되며, 전자는 기계식 조향으로 유압펌프(1)를 통한 엑튜에이터(2)로 후륜을 역위상으로 조향하도록 되어 있다.

후자는 전자식 조향으로 ECU(Electronic Control Unit)(3)가 차속센서(4), 조향각센서(5), 요레이트센서(6) 등으로 부터 신호를 도입 이를 연산화하여 펄스모터(7)를 구동하므로써 동위상 조향을 하도록 되어 있다.

미설명부호 10은 앞바퀴, 12는 뒷바퀴 이다.

그리고 도 2에 도시한 것과 같이, 다음 식에 나타난 것과 같은 제어법칙에 의해 역위상 조향각 비례제어와 요레이트 피드 백 제어를 조합함에 의해 조향초기의 과도기에서 차체가 선회 내측을 향하는 것이 늦어지는 조향각 비례현상을 억제하여, 선회시의 차체 방향과 진행 방햐을 일치시켜 안정성을 확보하고 있다.

식)

단, θ_r: 뒷바퀴 조향각, θ_f:앞바퀴 조향각, W_y: 요레이트, V : 차속,

K_s: 조향각 비례계수, K_y: 요레이트 비례계수

즉, 조향초기에 있어서 일순간 뒷바퀴를 역위상으로 제어하여 자전운동을 일으키게 하고, 공전 운동을 억제하여 차체가 선회 외측으로 향하는 것을 방지하고, 그 자전운동의 증대는 요레이트 센서(6)가 감지해 피드 백시키며, 그후에 동위상으로 돌아가게 하여 차체의 미끄러짐각이 제로가 되게 제어하여 선회시의 안정성을 확보하고 있다.

그러나, 종래에 자동차의 주행안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과적인 자동차 기술의 하나인 4WS 시스템은 자동차의 횡미끄럼각을 줄일 수 있도록 후륜조향각을 제어하는 개념에 토대를 두고 있다. 하지만 이러한 종래의 시스템이 탑재된 4WS 자동차는 고속선회시의 과도상태에서 순간적으로 뒷바퀴를 역위상으로 하고 난후에 다시 동위상으로 전환해 주게 되는데 이는 선회시의 안정성을 구가할 수는 있지만 뒷바퀴의 위상전환을 위한 장치에 과부하가 걸리게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 자동차의 좌·우측 타이어의 구동토크를 능동제어하여 자동차의 횡미끄럼 각을 과도상태에서도 0^o로 유지하고, 고속선회시 전륜(2W) 자동차와 유사한 조향특성을 갖도록 한 차량의 다이렉트 요우 모멘트 제어형식의 사륜조향 시스템을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 고속선회하는 4WS 자동차의 요우속도가 2WS의 기준 요우속도와 일치시키기 위해서 4WS 자동차의 언더조향특성 때문에 나타나는 요우속도의 부족부분을 좌·우측 타이어의 구동토크 차이에 의한 요우모멘트 M으로 보상하는 방법을 사용한 것으로, 고속선회시 뒷바퀴를 역위상에서 동위상으로 전화하는 방식이 아닌 처음부터 조향된 앞바퀴와 동위상이 되도록 뒷바퀴를 조향하여 이때 생기게 되는 선회바깥으로 향하는 요우모멘트에 해당하는 제동력을 앞바퀴의 좌우에 주므로써, 상기 앞의 좌·우측 타이어에 생기는 구동토크의 차이로 선회바깥으로 쏠리는 힘을 상쇄시켜주도록 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 고속선회시 뒷바퀴를 역위상에서 동위상으로 전화하는 방식이 아니라 처음부터 조향된 앞바퀴와 뒷바퀴가 동위상이 되게 조향하여 이때 뒷바퀴의 선회바깥으로 향하는 요우모멘트에 해당하는 제동력을 앞바퀴의 좌우에 주므로써, 상기 앞의 좌·우측 타이어에 생기는 구동토크의 차이로 선회바깥으로 쏠리는 힘 즉 요우 모멘트를 상쇄시켜주도록 하므로써, 선회안정성을 높이도록 하는 4WS의 고속주행시 원활한 선회가 이루어지도록 하는 것이다.

도 1은 4륜조향 시스템의 구성도

도 2는 4륜조향 시스템의 제어비례계수를 나타낸 그래프

도 3는 본 발명에 따른 다이렉트 요우 모멘트 제어형식의 사륜조향 시스템의 구성을 나타낸 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 차속센서 5 : 조향각센서

6 : 요레이트센서 10 : 앞바퀴

12 : 뒷바퀴 30 : ECU

32 : 브레이크장치 34 : 엑튜에이터

본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 차속센서(4)에서 감지한 현재의 차속과, 조향각센서(5)에서 감지한 앞바퀴(10)와 뒷바퀴(12)의 동위상 조향각과, 요레이트센서(6)에서 감지된 현 차량의 요우속도(ν)를 상기 ECU(30)가 입력받아 현재 차속(u)과, 사전에 입력된 2WS의 기준 요우속도(ν^*)와, 감지된 요우속도와, 전륜타이어의 선형 코너링포스(C_fo)와, 후륜타이어의 선형 코너링포스(C_ro), 자동차의 무게중심에서 전륜까지의 거리(a), 자동차의 무게중심에서 후륜까지의 거리(b) 등을 아래의 (식)

(식) 요우모멘트

에 대입하여요우모멘트(M)를 연산하고, 상기 ECU(30)가 이 요우모멘트값의 힘으로 앞바퀴(10)에 장착된 브레이크장치(32)구동용 엑튜에이터(34)를 작동시켜 앞바퀴(10)를 순간 제동하고나서, 엑튜에이터(34)작동신호를 차단시켜 시켜주는 차량의 다이렉트 요우 모멘트 제어형식의 사륜조향 시스템이다.

예시도면 도 3에 본 발명에 따른 다이렉트 요우 모멘트 제어형식의 사륜조향 시스템의 구성을 나타낸 도면 이다.

차속센서(4)에서 감지한 현재의 차속과, 조향각센서(5)에서 감지한 앞바퀴(10)와 뒷바퀴(12)의 동위상 조향각과, 요레이트센서(6)에서 감지된 현 차량의 요우속도(ν)를 ECU(30)가 입력받고, 이어서 상기 ECU(30)는 현재 차속(u)과, 사전에 입력된 2WS의 기준 요우속도(ν^*)와, 감지된 요우속도와, 전륜타이어의 선형 코너링포스(C_fo)와, 후륜타이어의 선형 코너링포스(C_ro), 자동차의 무게중심에서 전륜까지의 거리(a), 자동차의 무게중심에서 후륜까지의 거리(b) 등을

(식) 요우모멘트

여기서, a = 자동차의 무게중심에서 전륜까지의 거리,

b = 자동차의 무게중심에서 후륜까지의 거리,

u = 자동차의 주행속도,

C_fo= 전륜타이어의 선형 코너링포스,

C_ro= 후륜타이어의 선형 코너링포스.

상기 식에 대입하여 연산하고, 상기 ECU(30)가 이 요우모멘트값의 힘으로 앞바퀴(10)에 장착된 브레이크장치(32)구동용 엑튜에이터(34)를 작동시켜 앞바퀴(10)를 순간 제동하고나서, 엑튜에이터(34)작동신호를 차단시켜 시켜주므로써, 고속선회시 바깥으로 밀리는 힘을 상쇄시키도록 하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 고속선회시 뒷바퀴를 역위상에서 동위상으로 전화하는 방식이 아니라 처음부터 앞바퀴와 뒷바퀴가 동위상이 되게 조향하여 이때 뒷바퀴의 선회바깥으로 향하는 요우모멘트에 해당하는 제동력을 앞바퀴의 좌우에 주므로써, 상기 앞의 좌·우측 타이어에 생기는 구동토크의 차이로 선회바깥으로 쏠리는 힘 즉 요우 모멘트를 상쇄시켜주도록 하므로써, 선회안정성을 높이도록 하여 4WS의 고속주행시 원활한 선회가 이루어지게 하는 효과가 있다.

Claims

ECU(30)에서 차속센서(4)에서 감지한 현재의 차속과, 조향각센서(5)에서 감지한 앞바퀴(10)와 뒷바퀴(12)의 동위상 조향각과, 요레이트센서(6)에서 감지된 현 차량의 요우속도(ν)를 상기 ECU(30)가 입력받아 현재 차속(u)과, 사전에 입력된 2WS의 기준 요우속도(ν^*)와, 감지된 요우속도(ν)와, 전륜타이어의 선형 코너링포스(C_fo)와, 후륜타이어의 선형 코너링포스(C_ro), 자동차의 무게중심에서 전륜까지의 거리(a), 자동차의 무게중심에서 후륜까지의 거리(b) 등을 아래의 (식)

(식)요우모멘트

에 대입하여요우모멘트(M)를 연산하고, 상기 ECU(30)가 이 요우모멘트값의 힘으로 앞바퀴(10)에 장착된 브레이크장치(32)구동용 엑튜에이터(34)를 작동시켜 앞바퀴(10)를 순간 제동하고나서, 엑튜에이터(34)작동신호를 차단시켜 제동을 해제시켜주어 고속 선회 안정성을 높이도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 다이렉트 요우 모멘트 제어형식의 사륜조향 시스템.