KR19980065786A - 자동차의 트랙션 콘트롤 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차의 트랙션 콘트롤 시스템(Traction Control System)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인가되는 휠 스피드 신호를 필터링 제어함으로써 휠 바이브레이션의 영향을 최소화 하기위한 트랙션 콘트롤 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 트랜션 콘트롤 시스템의 마이크로프로세서에 인가되는 각각의 차륜속도를 소정의 연산과정을 통해 보정함으로써 보다 신뢰할 수 있는 제어 데이터를 산정하고 이를 제어 데이터로 사용함으로써, 비 정상적인 증가분 또는 감소분을 제외시켜 마이크로프로세서에서 빈번하고 과도한 브레이크용 유압 제어를 단속하여 트랜션 콘트롤 시스템의 신뢰성을 높임과 동시에 자동차의 주행성능을 향상시키는 뛰어난 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 자동차의 트랙션 콘트롤 시스템(Traction Control System)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차륜속도 센서로부터 제공되는 차속 검출신호의 필터링 제어 및 최적의 자동차 제어속도를 얻고자 하는 자동차의 트랙션 콘트롤 시스템에 관한 것이다.
교통사고의 대부분은 운전자에게 원인이 있다고 한다. 따라서, 이러한 이유로 인해 운전자의 부담을 줄이고 도와주는 목적의 시스템이 개발되기 시작했다. 이는 자동차의 유압이나 메커니즘 부분과 전자회로가 결합되어 차륜의 슬립을 감지하여 그것을 최소로 하여 자동차의 안전성과 구동력을 높이는데 있다.
전술한 목적으로 개발된 트랙션 콘트롤 시스템은 자동차 가속시에 운전자의 액셀러레이터 컨트롤에 의하지 않고 구동륜을 타이어-노면간의 슬립률 특성을 기초로하여 트랙션 제어 영역 내의 슬립률로 제어하여 충분한 코너링 힘과 구동력을 확보하는 것이다.
이는 구동 휠 브레이크 제어에 의해 구동휠에 대한 토크를 최적 슬립비(Optimun Slip ratio)를 얻도록 제어하여 미끄러운 노면상에서 출발 및 가속할 때 구동휠이 선회하지 못하도록 한다. 때문에, 노면조건에 따라서 최적 구동력을 얻는다.
더구나 엔진토크는 타이어에도 생기는 측면 비틀림과 같은 직진운동에서 보다는 회전할 때 더 작은 슬립비로 맞춤으로 제어할 수 있다.
도 1은 이러한 트랙션 콘트롤 시스템을 보인 구성 블럭도로서, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
자동차의 속도를 검출하기 위한 차륜속도 센서(70), 엔진으로부터 출력된 회전력을 검출하기 위한 출력축회전속도 센서(60), 자동차의 조향각을 검출하기 위한 핸들각 센서(30), 액설러레이터의 개도(開度)를 측정하기 위한 액설러레이터개도 센서(20), 상기 센서들로부터 입력된 검출신호를 연산처리하여 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서(10), 상기 마이크로프로세서(10)의 출력 제어신호에 따라 엔진의 출력을 제어하는 엔진출력제어부(40)와 브레이크 작동을 제어하는 브레이크 액츄에이터(50)로 트랙션 콘트롤 시스템은 구성된다.
즉, 일 예로 차륜의 마찰계수가 좌우에서 다를 경우 차륜속도 센서(70)로부터 차속 검출신호가 트랙션 콘트롤 시스템의 마이크로프로세서(10)에 전해지고, 이어 마이크로프로세서(10)에서는 좌우 차륜의 회전수를 계산한다는가 차륜의 가속, 감속 슬립을 판정한다. 가령 여기서 얻은 수치가 일정 크기의 정해진 슬립값을 넘었을 경우에는 브레이크 액츄에이터(50)상의 유압 유니트의 솔레노이드 밸브에 마이크로프로세서(10)로부터 연산된 일정크기의 신호가 보내져서 유니트가 작동하기 시작하고, 유압모듈레이션 밸브를 통해서 차륜에 브레이크용의 유압을 발생시킨다. 따라서, 타이어와 노면과의 마찰이 그립(Grip)에서 슬립으로 급격하게 변화하더라도 차륜의 운동량을 균등하게 하는 작용이 있다.
그러나, 종래의 최적 슬립비(Optimun Slip ratio) 제어 개념에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 트랙션 콘트롤 시스템의 초기 제어시 차륜에서의 차속 검출신호를 기초로하여 임의의 슬립값을 정해두고, 이를 넘었을 경우에는 유압유니트의 솔레노이드 밸브에 제어신호가 보내져 유니트를 작동시키고, 이어 유압모듈레이션 밸브를 통해서 차륜에 브레이크용 유압을 발생시킨다. 따라서, 노면의 다양한 형상에 의해 검출되는 차속 검출신호를 임의의 슬립값에서만 제어하게 됨으로써, 모든 노면의 마찰력을 적절히 이용하지 못하고, 또한 차륜속도 센서를 통해 직접적으로 얻어지는 차륜 속도에는 휠 바이브레이션의 영향이 포함되어 있다. 이는 차륜브레이크 유압을 단속할때 차체와 노면 사이의 반작용이 차륜의 바이브레이션을 유발시키고 또한, 자동차의 실제적인 가속시에 차륜속도의 오차 검출이 불가피하다. 이러한 오차는 실제적인 자동차의 슬립률을 외곡하여 빈번하고 불필요한 제어를 하게 하는 요인이 되어왔다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 차륜속도 센서로부터 제공되는 차속 검출신호에서 바이브레이션에 의한 오차를 필터링 제어하고, 또한 차륜속도의 변화에 따라 자동차의 제어속도를 가변하는 셀프 런닝(self running) 개념을 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 트랙션 콘트롤 시스템을 보인 블럭도,
도 2는 일반적인 트랙션 콘트롤 제어 범위를 보인 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 트랙션 콘트롤 시스템의 마이크로프로세서에서의 연산과정을 보인 제어 블럭도,
도 4는 도 3의 제어 블럭도를 제어흐름에 따라 재 도시한 제어 흐름도.
도면의 주요부분에 대한 부호 설명
10:마이크로프로세서 20:액설러레이터개도센서
30:핸들각센서 40:엔진출력제어부
50:브레이크액츄에이터 60:출력축회전속도센서
70:차륜속도센서
이하에는 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다수개의 차륜속도 센서로부터 차륜속도를 인가받아 차륜가속도, 차체속도, 차체가속도를 연산하는 속도 연산단계, 상기 속도 연산단계에서 연산된 차륜가속도의 최대치(Amax)가 상기 차륜속도 센서로부터 인가된 차륜속도중 제어하고자하는 차륜속도(VR)와 동일 크기(VF1)일때 출력되는 제 1출력단계, 상기 속도 연산단계에서 연산된 차륜가속도의 최소치(Amax)가 상기 차륜속도 센서로부터 인가된 차륜속도중 제어하고자하는 차륜속도(VR)와 동일 크기(VF2)일때 출력되는 제 2출력단계, 상기 속도 연산단계에서 연산된 차륜가속도(Ta)가 일정크기일때 상기 차륜속도 센서로부터 인가된 차륜속도중 제어하고자하는 차륜속도(VR)와 동일 크기(VFa)일때 출력되는 제 3출력단계, 상기 제 1출력단계, 상기 제 2출력단계, 상기 제 3출력단계의 출력값을 조합하여 제어 속도를 구하는 제어속도 검출단계로 이루어진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 하나의 양호한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
트랙션 콘트롤 시스템의 특징은 전술한 바와 같이 자동차 가속시 최적의 슬립률 제어에 있다. 일반적으로 슬립률이란 타이어와 노면간의 특성을 나타낸 것으로 (구동륜속도-차체속도)/구동륜속도 를 백분율로 환산한 값이다. 이러한 슬립률의 제어 영역을 어느 범위로 하는가는 자동차 특성의 차이와 자동차 안전성을 중시하는가, 아니면 구동력을 중시하는가 등에 의해 결정된다.
앞서 소개된 도 1역시 이러한 개념의 슬립률을 적용하고 있다.
도 1을 참조하자면, 일반적인 트랙션 콘트롤 시스템은 자동차의 속도를 검출하기 위한 차륜속도 센서(70), 엔진으로부터 출력된 회전력을 검출하기 위한 출력축회전속도 센서(60), 자동차의 조향각을 검출하기 위한 핸들각 센서(30), 액설러레이터의 개도(開度)를 측정하기 위한 액설러레이터개도 센서(20), 상기 센서들로부터 입력된 검출신호를 연산처리하여 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서(10), 상기 마이크로프로세서(10)의 출력 제어신호에 따라 엔진의 출력을 제어하는 엔진출력제어부(40)와 브레이크 작동을 제어하는 브레이크 액츄에이터(50)로 트랙션 콘트롤 시스템은 구성된다.
즉, 자동차에 장착된 센서에 의해서 차속과 엔진의 출력 및 핸들의 꺽임 각도를 감지하여 이들의 수치를 마이크로프로세서에서 연산하여 안전주행을 유지하도록 최적의 파워와 토오크로 제어하고자 하는 것이다.
자동차 속도는 차륜에 부착된 차륜속도 센서에서, 엔진 출력은 트랜스밋션 구동치자의 전자유도식 펄스 제너레이터에서, 핸들 각도는 포토카플러식의 각도 센서로서 핸들에서 직접 판단된다. 또, 액설 개도는 엔진의 스로틀 각도 센서를 이용하여 신호를 감지한다. 이중 차륜속도 센서로부터 검출되는 속도신호를 이용하여 슬립 콘트롤을 하게되는데, 일반적으로 차륜속도 센서를 통해 직접적으로 얻어지는 차륜 속도에는 휠 바이브레이션의 영향이 포함되어 있다. 이는 고르지 않는 노면 주행시 자동차의 실제적인 가속이 이루어지더라도 자동차와 노면 사이에 가해지는 예측하기 어려운 힘에 의해 자동차에 바이브레이션이 발생하고 또한, 차체의 기계적인 갭에 의해 차륜속도 측정시 오차 검출이 불가피하다. 따라서, 슬립 콘트롤시 이러한 오차를 배재하기 위한 수단이 강구되는 바, 이를 본 발명에 따라 제어하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 도 1에 도시된 트랙션 콘트롤 시스템의 마이크로프로세서(10)에서의 연산과정을 본 발명에 따라 보인 제어 블럭도이다.
4륜 자동차에 마련된 4개의 차륜속도 센서(70)로부터 직접적으로 얻어지는 차륜속도VR(1-4)가 제 1연산부(1)에 입력되면, 제 1연산부(1)에서는 비구동차륜로으로부터 얻어진 차륜속도VR1,VR2에 포함된 바이브레이션의 영향을 줄이기위해 가속도로 변환하여 가속도AR1,AR2를 출력하고, 입력된 차륜속도VR(1-4)에서 제어하고자 하는 특정의 차륜속도VR을 출력하고, 또한 입력된 차륜속도VR(1-4)로부터 차체 가속도를 연산하여 Aref를 출력한다. 제 2연산부(2)는 제 1연산부에서 출력된 AR1,AR2 입력받아 미리 프로그램화된 최대치Amax와 최소치Amin에 해당하면 이를 출력하고, 해당되지 않으면 미리 프로그램화된 한계치Ta에 도달하면 이를 출력한다. 제 3연산부(3)는 제 2출력부(2)에서 출력된 Amax와 Amin을 가지고 필터링 상수를 연산하여 T1,T2를 구한다. 이어 구해진 각각의 값을 제어하고자 하는 특정의 차륜속도VR과 논리곱하여 VF1,VF2를 구한다음 이를 제 4연산부(4)에 입력한다. 또한, 제어하고자 하는 특정의 차륜속도VR과 한계치Ta를 논리곱하여 VFa를 구한다음 이를 제 4연산부(4)에 입력한다. 제 4연산부(4)에서는 입력된 값을 식 {(VF1∨VFa)+(VF2∨VFa)}/2에 대입하여 전술한 바와 같이 차륜속도 검출시 나타나는 바이브레이션의 영향을 배재한 브레이크 유압 제어신호VF를 얻게 된다.
제 5연산부(5)에서는 제 1연산부에서 출력된 차체가속도Aref를 입력받고, 한계치Ta를 입력받아 입력된 값을 식 (차체가속도)/Ta 에 대입하여 오차를 보정한 최대 차체가속도FAmax를 구한다음 제 6연산부(6)에 입력한다. 제 6연산부(6)에서는 제 5연산부(5)로부터 입력된 최대 차체가속도FAmax와 VFa,VF1,VF2를 입력받아 식 (VF1-차체속도)∨(VF2-차체속도)∨(VFa-차체속도) 를 통해 자동차 주행속도를 최대로 증가시키기 위한 제어속도를 구하게 된다.
도 4는 도 3의 제어 블럭도를 제어흐름에 따라 재도시한 제어 흐름도이다.
도 3의 제 1연산부(1)로부터 차체가속도Aref, 차륜가속도AR1,AR2, 제어하고자 하는 특정의 차륜속도VR를 연산한다(단계100). 이어 산출된 차륜가속도AR1,AR2가 미리 프로그램화된 최대치Amax와 최소치Amin중 어느 하나에 해당되는가를 판단한다(단계110). 상기 110단계에서의 판단조건을 만족하면 차륜가속도가 최대값인가를 판단한다(단계120). 상기 120단계에서의 판단조건이 만족되면 최대값을 인출받아 이를 시간개념의 상수 T1으로 놓는다(단계130). 상기 130단계의 상수T1과 제어하고자 하는 특정의 차륜속도VR를 논리곱하여 차륜속도VR과 동일 크기일 때 이의 값을 VF1으로 놓는다(단계140). 상기 140단계에서 차륜가속도가 최대값이 아닌것으로 판단되면 이를 최소값으로 판단하여 상기 차륜가속도를 시간개념의 상수 T2로 놓는다(단계150). 상기 150단계의 상수 T2와 제어하고자 하는 특정의 차륜속도VR과 논리곱하여 차륜속도VR과 동일한 크기일 때 이의 값을 VF2로 놓는다(단계160). 상기 110단계에서 차륜가속도가 최대치 또는 최소치에 해당되지 않으면 단계 100에서 연산된 차륜가속도값을 한번 더 연산을 수행(단계170)한 값이 한계치Ta인가를 판단한다(단계180). 상기 170단계의 1은 연산처리의 횟수를 표시하는 임의의 상수이다. 상기 Ta는 상기 110단계에서 미리 프로그램화된 최대치와 최소치가 검출되지 않으면 일정치 이상의 값에서 검출되도록 한계치를 정한 값이다. 상기 180단계의 판단조건을 만족하면 제어하고자 하는 특정의 차륜속도VR과 한계치Ta값을 논리곱하여 이의 값을 VFa로 놓는다(단계190). 상기 100단계에서 연산된 차체가속도Aref에 바이브레이션의 영향으로 잘못 계산된 가속도를 보정하기 위해 필터링상수 Ta 동안의 가속도를 더하여 이를 Ta로 나누어 평균치를 구한후 최대차체가속도FAmax 보다 큰가를 비교한다( (차체가속도)/Ta〉FAmax, 단계210). 상기 210단계의 판단조건이 만족되면 (차체가속도)/Ta의 값이 최대차체가속도FAmax와 동일 크기인가를 판단한다(단계220). 상기 210단계에서 FAmax보다 작다고 판단된 값과 상기 220단계에서 구해진 값을 자동차가 최대 가속력을 발휘할 수 있는 기준점으로 판단하여 이를 마이크로프로세서(10)에서 입력시킨다. 상기 200,210,220단계에서 연산된 값은 식 (VF1-차체속도)∨(VF2-차체속도)∨(VFa-차체속도)에 대입하여 자동차의 슬립 콘트롤을 하기위한 제어속도를 산출해낸다.
또한, 상기 140,160,190단계에서 검출된 값을 이용하여 식 {(VF1∨VFa)+(VF2∨VFa)}/2 로 부터 필터링된 속도VF를 구한다(단계200). 상기 200단계에서 구해진 VF값은 전술한 문제점에서 나타난 바이브레이션의 영향을 필터링 제어하는 방법이다. 따라서, 이러한 제어를 통해 차륜속도 검출시 나타나는 바이브레이션에 의해 나타나는 오차를 제거할 수 있다.
이상에서 설명하였듯이 본 발명은 트랜션 콘트롤 시스템의 마이크로프로세서에 인가되는 각각의 차륜속도를 소정의 연산과정을 통해 보정함으로써 보다 신뢰할 수 있는 제어 데이터를 산정하고 이를 제어 데이터로 사용함으로써, 비 정상적인 증가분 또는 감소분을 제외시켜 마이크로프로세서에서 빈번하고 과도한 브레이크용 유압 제어를 단속하여 트랜션 콘트롤 시스템의 신뢰성을 높임과 동시에 자동차의 주행성능을 향상시키는 뛰어난 효과를 제공한다.
Claims (4)
- 다수개의 차륜속도 센서로부터 차륜속도를 인가받아 차륜가속도, 차체속도, 차체가속도를 연산하는 속도 연산단계, 상기 속도 연산단계에서 연산된 차륜가속도의 최대치(Amax)가 상기 차륜속도 센서로부터 인가된 차륜속도중 제어하고자하는 차륜속도(VR)와 동일 크기(VF1)일때 출력되는 제 1출력단계, 상기 속도 연산단계에서 연산된 차륜가속도의 최소치(Amax)가 상기 차륜속도 센서로부터 인가된 차륜속도중 제어하고자하는 차륜속도(VR)와 동일 크기(VF2)일때 출력되는 제 2출력단계, 상기 속도 연산단계에서 연산된 차륜가속도(Ta)가 일정크기일때 상기 차륜속도 센서로부터 인가된 차륜속도중 제어하고자하는 차륜속도(VR)와 동일 크기(VFa)일때 출력되는 제 3출력단계, 상기 제 1출력단계, 상기 제 2출력단계, 상기 제 3출력단계의 출력값을 조합하여 제어 속도를 구하는 제어속도 검출단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 트랜션 콘트롤 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제어속도 검출단계에서의 출력값 조합은 (VF1-상기 차체속도)∨(VF2-상기 차체속도)∨(VFa-상기 차체속도)식에 의해 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 트랙션 콘트롤 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1출력단계, 상기 제 2출력단계, 상기 제 3출력단계의 출력값을 식 {(VF1∨VFa)+(VF2∨VFa)}/2에 대입하여 상기 차륜속도 센서로부터 인가되는 오차분을 제거하여 상기 차륜속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 자동차의 트랙션 콘트롤 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 제어속도 검출단계에서의 상기 제어속도는 (차체가속도)/Ta에 의해 얻어지는 최대차체가속도값을 기준치로 하여 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차의 트랙션 콘트롤 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1019970000915A KR100234521B1 (ko) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | 자동차 트랙션 컨트롤 시스템의 제어방법 |
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| KR1019970000915A KR100234521B1 (ko) | 1997-01-14 | 1997-01-14 | 자동차 트랙션 컨트롤 시스템의 제어방법 |
Publications (2)
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR100234521B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100483431B1 (ko) * | 2001-09-13 | 2005-04-15 | 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 | 피부 케어장치 |
-
1997
- 1997-01-14 KR KR1019970000915A patent/KR100234521B1/ko active IP Right Grant
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100483431B1 (ko) * | 2001-09-13 | 2005-04-15 | 마츠시다 덴코 가부시키가이샤 | 피부 케어장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100234521B1 (ko) | 1999-12-15 |
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