KR19980084285A - Vehicle safety control device - Google Patents

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KR19980084285A
KR19980084285A KR1019970020028A KR19970020028A KR19980084285A KR 19980084285 A KR19980084285 A KR 19980084285A KR 1019970020028 A KR1019970020028 A KR 1019970020028A KR 19970020028 A KR19970020028 A KR 19970020028A KR 19980084285 A KR19980084285 A KR 19980084285A
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김건
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오상수
만도기계 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량 동력학에 기초하는 식을 통해 차량 측방 슬립각도와 목표 차량 측방 슬립각도를 정확하게 계산하여 브레이크 토오크를 독립적으로 제어할 수 있도록 한 차량의 운행안전 제어장치에 관한 것으로, 차량에 설치된 차륜속도 센서와 조향핸들 각도센서, 요율센서, 횡가속도 센서 및 브레이크 압력센서에서 측정된 센서신호를 이용하여 노면 마찰계수를 구하고, 이 노면 마찰계수를 이용하여 횡방향 타이어 마찰력과 종방향 타이어 마찰력을 구하며, 상기 각 센서에서 측정된 센서신호와 횡/종방향 타이어 마찰력을 이용하여 타이어 슬립각도와 차량 측방 슬립각도 및 횡방향 차량속도를 추정하고, 차체 요율을 참고하여 목표 요율을 구하고, 상기 각 센서에서 측정된 센서신호와 횡/종방향 타이어 마찰력 및 목표 요율을 이용하여 목표 차량 측방 슬립각도를 구한 다음, 차체 요율과 목표 요율, 차량 측방 슬립각도와 목표 차량 측방 슬립각도를 서로 비교하여 차체 요율이 목표 요율을 추종하고 차량 측방 슬립각도가 목표 차량 측방 슬립각도를 추종하도록 하는 제어신호를 구하여 이 제어신호에 의해 유압 모듈레이터가 동작하여 브레이크 토오크를 독립적으로 제어함으로써 차량의 운행안전을 도모할 수 있게 되는 효과가 있다.The present invention relates to a vehicle safety control device capable of independently controlling brake torque by accurately calculating vehicle side slip angle and target vehicle side slip angle through an equation based on vehicle dynamics. The road surface friction coefficient is obtained by using the sensor signals measured by the sensor, steering wheel angle sensor, yaw rate sensor, lateral acceleration sensor, and brake pressure sensor.The road friction coefficient is used to calculate the lateral tire friction force and the longitudinal tire friction force. The tire slip angle, the side slip angle of the vehicle, and the lateral vehicle speed are estimated by using the sensor signals measured by the sensors and the lateral / longitudinal tire friction force, the target rate is obtained by referring to the vehicle body rate, and measured by each sensor. The target vehicle using the measured sensor signal and lateral / longitudinal tire friction and target rate After the room slip angle is obtained, the body rate, the target rate, the side slip angle of the vehicle and the side slip angle of the target vehicle are compared with each other so that the body rate follows the target rate and the vehicle side slip angle follows the target vehicle side slip angle. By obtaining a signal and operating the hydraulic modulator according to the control signal, the brake torque can be independently controlled to achieve driving safety of the vehicle.

Description

차량의 운행안전 제어장치Vehicle safety control device

본 발명은 차량 동력학에 기초하는 간단한 수식을 통해 차량 측방 슬립각도와 목표 차량 측방 슬립각도를 정확하게 계산하여 4차륜의 브레이크 토오크를 독립적으로 제어할 수 있도록 한 차량의 운행안전 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle safety control device capable of independently calculating brake side torques of four wheels by accurately calculating vehicle side slip angles and target vehicle side slip angles through simple equations based on vehicle dynamics.

일반적으로 차량의 제동 및 구동에 관련된 운행안전 제어장치는 차륜 슬립 방지장치와 구동력 제어장치가 더욱 발전된 기술이다.Generally, the driving safety control device related to braking and driving of a vehicle is a technology in which a wheel slip prevention device and a driving force control device are further developed.

이러한 운행안전 제어장치는 차량에 탑재된 전자 제어기가 차량이 안전하게 운행되는지 여부를 판단하여 차량이 주행 경로에서 이탈하는 경향을 보일 때, 운전자가 브레이크 페달을 밟지 않더라도 필요에 따라 4차륜의 브레이크를 독립적으로 구동하여 차량이 운행 경로를 따라 안전하게 주행할 수 있도록 한다.This driving safety control device independently of the brakes of the four wheels as needed, even if the driver does not step on the brake pedal when the electronic controller mounted on the vehicle determines whether the vehicle is running safely and tends to deviate from the driving route. To drive the vehicle safely along the travel route.

이와 같은 종래 차량의 운행안전 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 전후 좌우 네 개의 차륜(1~4)의 속도를 측정하는 차륜속도 센서(11~14), 상기 각 차륜(1~4)에 설치되는 드럼 또는 원판 브레이크(21~24), 브레이크 마스터 실린더의 유압을 측정하는 브레이크 압력센서(5), 브레이크 마스터 실린더에 연결되어 유압관로(31~34)를 통해 드럼 브레이크의 휠실린더 또는 원판 브레이크의 캘리퍼 내의 유압을 조절하여 상기 차륜(1~4)에 미치는 브레이크 토오크를 변화시키는 유압 모듈레이터(6), 조향핸들(7)의 회전각도를 측정하는 조향핸들 각도센서(8), 차량의 무게중심에 설치되어 운행중인 차체의 요율(yaw rae)과 횡가속도를 각각 측정하는 요율센서(9)와 횡가속도 센서(10), 상기 후륜 브레이크(23,24)와 유압 모듈레이터(6) 사이에 연결된 압력비례밸브(25,26), 상기 차륜속도 센서(11~14)와 조향핸들 각도센서(8), 요율센서(9), 횡가속도 센서(10) 및 브레이크 압력센서(5)의 전압신호를 입력받아 차량의 동력학에 관련된 계산을 수행하여 제어신호선(16)을 통해 상기 유압 모듈레이터(6)를 구동시키는 전자 제어기(40)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the driving safety apparatus of the related art vehicle includes wheel speed sensors 11 to 14 that measure the speeds of the front, rear, left and right four wheels 1 to 4, and each of the wheels 1 to 4. Drum or disc brakes 21 to 24 installed, brake pressure sensor 5 for measuring the hydraulic pressure of the brake master cylinder, wheel cylinders or disc brakes of the drum brake via hydraulic pipelines 31 to 34 connected to the brake master cylinder. The hydraulic modulator 6 for changing the brake torque applied to the wheels 1 to 4 by adjusting the hydraulic pressure in the caliper of the steering wheel, the steering wheel angle sensor 8 for measuring the rotation angle of the steering wheel 7, and the center of gravity of the vehicle. Pressure connected between the yaw rae and the lateral acceleration sensor 9 and the lateral acceleration sensor 10 and the rear brakes 23 and 24 and the hydraulic modulator 6, respectively, which measure the yaw rae and the lateral acceleration of the vehicle body installed in the vehicle body. Proportional valves (25, 26), the wheel speed By inputting the voltage signals of the degree sensor (11-14), steering wheel angle sensor (8), yaw rate sensor (9), lateral acceleration sensor (10) and brake pressure sensor (5) to perform calculations related to the vehicle dynamics It consists of an electronic controller 40 which drives the hydraulic modulator 6 via a control signal line 16.

이때, 상기 유압 모듈레이터(6) 내에는 다수의 솔레노이드 밸브가 내장되어 휠실린더 또는 캘리퍼의 유압을 조절하므로, 차량의 운행안전도를 향상시키기 위한 상기 제어신호선(16)은 다수의 전선으로 이루어진다.In this case, since a plurality of solenoid valves are built in the hydraulic modulator 6 to adjust the hydraulic pressure of the wheel cylinder or the caliper, the control signal line 16 for improving the driving safety of the vehicle is composed of a plurality of wires.

상기와 같이 구성된 차량의 운행안전 제어장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the vehicle safety control device configured as described above are as follows.

차량이 운행시에 운전자가 조향핸들(7)을 회전하면, 전자 제어기(40)는 조향핸들 각도센서(8)의 입력신호로부터 운전자가 지향한 운행경로를 계산하고, 이어 상기 차륜속도 센서(11~14)와 조향핸들 각도센서(8), 요율센서(9), 횡가속도 센서(10) 및 브레이크 압력센서(5)의 출력신호로부터 차량의 실제 운행경로를 계산하여, 상기 계산된 운전자 지향 운행경로와 실제 운행경로를 비교하여 그 차이가 적어지도록 4차륜의 브레이크 토오크를 제어한다.If the driver rotates the steering wheel 7 while the vehicle is running, the electronic controller 40 calculates the driving path directed by the driver from the input signal of the steering wheel angle sensor 8, and then the wheel speed sensor 11. 14) the actual driving path of the vehicle is calculated from the output signals of the steering wheel angle sensor 8, the yaw rate sensor 9, the lateral acceleration sensor 10 and the brake pressure sensor 5, The brake torque of the 4 wheels is controlled to compare the route with the actual driving route so that the difference is small.

즉, 전자 제어기(40)는 상기 차륜속도 센서(11~14)와 조향핸들 각도센서(8), 요율센서(9), 횡가속도 센서(10) 및 브레이크 압력센서(5)의 여러 센서신호를 이용하여 운전자가 지향한 차체의 요율과 측방 슬립각도(vehicle side slip angle)를 계산하고, 이것을 참고로 하여 목표 요율과 측방 슬립각도를 취하여, 차량의 과대조향(oversteer) 또는 과소조향(understeer)이 계산될 시에 캘리퍼의 유압을 조절함으로써 차체의 실제 요율과 차량 측방 슬립각도를 제어할 수 있게 되는 것이다.In other words, the electronic controller 40 receives various sensor signals of the wheel speed sensors 11-14, the steering wheel angle sensor 8, the yaw rate sensor 9, the lateral acceleration sensor 10, and the brake pressure sensor 5. Calculate the vehicle's body-facing rate and vehicle side slip angle, and take the target yaw rate and lateral slip angle with reference to the driver's body, so that the oversteer or understeer of the vehicle By adjusting the hydraulic pressure of the caliper at the time of calculation, it is possible to control the actual yaw rate and the side slip angle of the vehicle body.

그러나, 상기와 같은 종래의 운행안전 제어장치에 있어서, 요율은 요율센서(9)의 입력신호로부터 측정될 수 있지만, 차체의 측방 슬립각도는 간단하게 측정될 수 없어 차량 동력학에 기초한 일련의 복잡한 계산이 필요하게 되는 문제점이 있었다.However, in the conventional driving safety control apparatus as described above, although the yaw rate can be measured from the input signal of the yaw rate sensor 9, the lateral slip angle of the vehicle body cannot be simply measured, so that a series of complicated calculations based on the vehicle dynamics are performed. There was a problem that became necessary.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 차량에 설치된 차륜속도 센서와 조향핸들 각도센서, 요율센서, 횡가속도 센서 및 브레이크 압력센서에서 측정된 각각의 차륜 속도, 조향각도, 요율, 횡가속도, 브레이크 압력을 이용하여 차량 동력학에 기초하는 간단한 수식으로부터 정확한 차량측방 슬립각도와 목표 차량 측방 슬립각도를 계산함으로써 브레이크 토오크를 독립적으로 제어할 수 있도록 한 차량의 운행안전 제어장치를 제공하는 데에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of each of the wheel speed, steering angle measured in the wheel speed sensor and steering wheel angle sensor, yaw rate sensor, lateral acceleration sensor and brake pressure sensor installed in the vehicle A vehicle safety control device that can independently control brake torque by calculating accurate vehicle side slip angle and target vehicle side slip angle from simple equations based on vehicle dynamics, using the rate, lateral acceleration and brake pressure. To provide.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 운행안전 제어장치는, 차량에 설치된 차륜속도 센서와 조향핸들 각도센서, 요율센서, 횡가속도 센서 및 브레이크 압력센서에서 측정된 각각의 센서신호를 이용하여 노면 마찰계수를 구하고, 이 구한 노면 마찰계수를 이용하여 횡방향 타이어 마찰력과 종방향 타이어 마찰력을 구하며, 상기 각 센서에서 측정된 센서신호와 상기 구한 횡방향 타이어 마찰력 및 종방향 타이어 마찰력을 이용하여 타이어 슬립각도와 차량 측방 슬립각도 및 횡방향 차량속도를 추정하고, 운전자가 지향한 차체의 요율을 참고하여 목표 요율을 구하고, 상기 각 센서에서 측정된 센서신호와 횡/종방향 타이어 마찰력 및 목표 요율을 이용하여 목표 차량 측방 슬립각도를 구한 다음, 상기 차체 요율과 목표 요율 그리고 차량 측방 슬립각도와 목표 차량 측방 슬립각도를 서로 비교하여 차체 요율이 목표 요율이 추종하고 차량 측방 슬립각도가 목표 차량 측방 슬립각도를 추정하도록 하는 제어신호를 구하여 이 제어신호에 의해 유압 모듈레이터가 동작하여 브레이크 토오크를 독립적으로 제어할 수 있도록 함을 특징으로 한다.Driving safety control device of the vehicle of the present invention for achieving this object, the road surface using the respective sensor signals measured by the wheel speed sensor and steering wheel angle sensor, yaw rate sensor, lateral acceleration sensor and brake pressure sensor installed in the vehicle The friction coefficient is obtained, the lateral tire friction force and the longitudinal tire friction force are obtained by using the obtained road surface friction coefficient, and the tire slip is obtained by using the sensor signal measured by each sensor, the lateral tire friction force and the longitudinal tire friction force. Estimates the angle, vehicle side slip angle, and lateral vehicle speed, obtains the target rate by referring to the rate of the vehicle body directed by the driver, and uses the sensor signal measured by each sensor and the lateral and longitudinal tire friction force and target rate. To obtain the target vehicle side slip angle, and then the body rate, target rate and vehicle side Comparing the lip angle and the side slip angle of the target vehicle to obtain a control signal that allows the body rate to follow the target rate and the side slip angle of the vehicle to estimate the side slip angle of the vehicle. Characterized in that it can be controlled independently.

도 1은 일반적인 차량의 운행안전 제어장치의 블록 구성도.1 is a block diagram of a driving safety control device of a typical vehicle.

도 2는 본 발명에 따른 운행안전 제어장치의 전자 제어기의 블록 구성도.Figure 2 is a block diagram of an electronic controller of the driving safety control apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 차량의 평면 모델을 보인 도면.3 is a view showing a plane model of a vehicle according to the present invention.

도 4는 조향각도와 타이어 슬립각도를 보인 도면.4 shows a steering angle and a tire slip angle.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

40:전자 제어기41:노면 마찰계수 산출부40: electronic controller 41: road surface friction coefficient calculation unit

42:타이어 마찰력 산출부43:차량 동력학 관측부42: tire friction force calculation unit 43: vehicle dynamics observation unit

44:목표 요율 계산부45:목표 차량 측방 슬립각도 계산부44: target rate calculation part 45: target vehicle side slip angle calculation part

46:차륜 슬립 제어부46: wheel slip control unit

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 차량의 운행안전 제어장치의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration and operation of the vehicle safety control apparatus of the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 운행안전 제어장치의 전자 제어기의 블록 구성도로서, 본 발명에 의한 전자 제어기(40)는 차륜속도 센서(11~14)와 조향핸들 각도센서(8), 요율센서(9), 횡가속도 센서(10) 및 브레이크 압력세너(5)로 구성되는 센서부(50)의 차륜속도(VW1,VW2,VW3,VW4), 조향각도(δW), 차체 요율(), 횡가속도(), 브레이크 압력(p)의 센서신호를 이용하여 운행중인 노면이 타이어에 미치는 마찰계수를 산출하는 노면 마찰계수 산출부(41)와, 상기 노면 마찰계수 산출부(41)에서 산출된 노면 마찰계수를 이용하여 횡방향 타이어 마찰력(FS)과 종방향 타이어 마찰력(FB)을 계산하는 타이어 마찰력 계산부(42)와, 상기 센서부(50)에서 측정된 여러 센서신호와 타이어 마찰력 계산부(42)에서 구한 횡방향 타이어 마찰력(FS) 및 종방향 타이어 마찰력(FB)으로부터 타이어 슬립각도(α)와 차량 측방 슬립각도(β) 및 횡방향 차량속도(Vy)를 추정하는 차량 동력학 관측부(43)와, 운전자가 지향한 차체 요율을 참고하여 목표 요율()을 구하는 목표 요율 계산부(44)와, 상기 센서부(50)에서 측정된 여러 센서신호와 타이어 마찰력 계산부(42)에서 구한 횡방향 타이어 마찰력(FS) 및 종방향 타이어 마찰력(FB), 상기 목표 요율 계산부(44)에서 구한 목표 요율을 이용하여 목표로 하는 차량의 목표 차량 측방 슬립각도(β0)를 계산하는 목표 차량 차량 측방 슬립각도 계산부(45)와, 상기 차체 요율()과 상기 목표 요율 계산기(44)에서 구한 목표 요율()을 비교하고, 상기 차량 동력학 관측부(43)에서 구한 차량 측방 슬립각도(β)와 목표 차량 측방 슬립각도 계산부(45)에서 구한 목표 차량 측방 슬립각도(β0)를 비교하여, 차체 요율()이 목표 요율()을 추종하고 차량 측방 슬립각도(β)가 목표 차량 측방 슬립각도(β0)를 추종하도록 유압 모듈레이터(6)에서 필요로 하는 제어신호를 구하는 차륜 슬립 제어부(46)로 구성된다.2 is a block diagram of an electronic controller of a vehicle safety control apparatus according to the present invention. The electronic controller 40 according to the present invention includes a wheel speed sensor 11 to 14 and a steering wheel angle sensor 8. Wheel speeds V W1 , V W2 , V W3 , V W4 of the sensor unit 50 including the sensor 9, the lateral acceleration sensor 10, and the brake pressure thinner 5, the steering angle δ W , Body rate ( ), Lateral acceleration ( Road surface coefficient of friction calculation unit 41 and a road surface coefficient of friction coefficient calculated by the road surface coefficient of friction calculation unit 41 for calculating the friction coefficient of the road surface on the tire using the sensor signal of the brake pressure p Tire friction force calculation unit 42 for calculating the transverse tire friction force (F S ) and the longitudinal tire friction force (F B ) by using, and the various sensor signals and tire friction force calculation unit (measured by the sensor unit 50) Vehicle dynamics for estimating tire slip angle α, vehicle side slip angle β and lateral vehicle speed V y from the lateral tire friction force F S and the longitudinal tire friction force F B obtained in 42). The target rate (referring to the observation unit 43 and the driver's body rate) ), The target yaw rate calculation unit 44, the various sensor signals measured by the sensor unit 50, and the lateral tire friction force F S and the longitudinal tire friction force F B obtained by the tire friction force calculation unit 42. ), A target vehicle side slip angle calculator 45 for calculating a target vehicle side slip angle β 0 of the target vehicle using the target rate calculated by the target rate calculator 44, and the body rate ( ) And the target rate obtained by the target rate calculator 44 ( ) And compares the vehicle side slip angle β obtained by the vehicle dynamics observation unit 43 with the target vehicle side slip angle β 0 obtained by the target vehicle side slip angle calculation unit 45, ( ) Is the target rate ) And a wheel slip control section 46 which obtains a control signal required by the hydraulic modulator 6 so that the vehicle side slip angle beta follows the target vehicle side slip angle beta 0 .

상기와 같이 구성된 본 발명의 차량 운행안전 제어장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the vehicle driving safety control apparatus of the present invention configured as described above are as follows.

우선, 도 3은 본 발명에 의한 차량의 평면 모델을 나타낸 것으로, 서스펜션의 영향을 무시한 차량의 평면 모델을 나타낸 것이다.First, Figure 3 shows a planar model of the vehicle according to the present invention, showing a planar model of the vehicle ignoring the influence of the suspension.

즉, 본 발명에서는 도 3의 차량모델을 이용하여 y방향의 차량속도를 구함으로써 차량 측방 슬립각도를 계산하게 된다.That is, in the present invention, the vehicle side slip angle is calculated by obtaining the vehicle speed in the y direction using the vehicle model of FIG. 3.

도 3에 도시된 차량 모델에 있어서, δw는 전륜조향 차량의 조향각도이고, FB1과 FS1는 각각 노면이 전방좌측 차륜(1)에 미치는 종방향 타이어 마찰력 또는 제동력(braking force)과 횡방향 타이어 마찰력 또는 선회력(cornering force)을 나타낸다.In the vehicle model shown in FIG. 3, δ w is the steering angle of the front wheel steering vehicle, and F B1 and F S1 are the longitudinal tire friction or braking force and the transverse direction of the road surface on the front left wheel 1, respectively. Directional tire friction or turning force.

상기 제동력은 타이어 평면에 평행하게 작용하며, 선회력은 타이어 평면에 수직으로 작용한다.The braking force acts parallel to the tire plane and the turning force acts perpendicular to the tire plane.

그리고, 각각 FB2와 FS2는 각각 노면이 전방우측 차륜(2)에 미치는 제동력과 선회력이고, FB3와 FS3는 차량이 선회중에 노면이 후방좌측 차륜(3)에 미치는 제동력과 횡방향력이며, FB4와 FS4는 노면이 후방우측 차륜(4)에 미치는 제동력과 횡방향력이다.F B2 and F S2 are the braking force and the turning force on the front right wheel 2, respectively, and F B3 and F S3 are the braking force and the lateral force on the rear left wheel 3 while the vehicle is turning. F B4 and F S4 are braking and lateral forces that the road surface exerts on the rear right wheel 4.

a와 b는 차량의 무게중심으로부터 전륜차륜축 및 후륜차륜축까지의 거리이며, c는 차량의 무게중심으로부터 좌측 또는 우측 차륜까지의 거리이다.a and b are distances from the center of gravity of the vehicle to the front wheel axle and the rear wheel axle, and c is the distance from the center of gravity of the vehicle to the left or right wheel.

xy축은 차량의 무게중심을 원점으로 하는 차체고정 좌표계를 나타내며, Ψ는 xy평면에 있어서 차체의 회전각도를 나타낸다.The xy axis represents the vehicle body fixed coordinate system whose origin is the center of gravity of the vehicle, and Ψ represents the rotation angle of the vehicle body in the xy plane.

한편, 곡선 주행로에서 운전자가 차량을 선회하기 위히여 조향핸들을 회전시키는 경우, 타이어와 노면의 접촉면에서 차량의 선회력을 발생하기 위해서는 일반적으로 차체의 방향, 타이어 방향, 차량의 진행속도 방향은 도 4와 같이 일치하지 않게 된다.On the other hand, when the driver rotates the steering wheel to turn the vehicle on a curved road, in order to generate the turning force of the vehicle at the contact surface between the tire and the road surface, the direction of the vehicle body, the tire direction, and the traveling speed direction of the vehicle are It does not match as shown in 4.

즉, 도 4는 타이어와 노면의 상호작용에 있어서 조향각도(δW)와 타이어 슬립각도(α) 및 차륜에서의 차량 측방 슬립각도(βW)를 정의하는데, 상기 조향각도(δW)는 차체방향, 즉 도 3의 x축과 타이어 평면간의 각도이며, 타이어 슬립각도(α)는 타이어 평면과 차륜진행속도방향간의 각도이고, 차륜에서의 차량 측방 슬립각도(βW)는 차체방향과 차륜진행속도방향간의 각도이다.That is, FIG. 4 defines the steering angle δ W , the tire slip angle α and the vehicle side slip angle β W at the wheel in the interaction between the tire and the road surface, wherein the steering angle δ W is The body direction, that is, the angle between the x-axis and the tire plane of FIG. 3, the tire slip angle α is the angle between the tire plane and the wheel travel speed direction, and the vehicle side slip angle β W at the wheel is the body direction and the wheel Angle between advancing speed directions.

따라서, 다음의 식(1)과 같이 성립된다.Therefore, it is established as following Formula (1).

βW=α+δW(1)β W = α + δ W (1)

먼저, 본 발명에 의한 전자 제어기(40)의 노면 마찰계수 산출부(41)는 센서부(50)에서 측정된 신호, 즉 차륜속도 센서(11~14)의 차륜속도(VW1,VW2,VW3,VW4)와 조향핸들 각도센서(8)의 조향각도(δW), 요율센서(9)의 차체 요율(), 횡가속도 센서(10)의 횡가속도() 및 브레이크 압력센서(5)의 브레이크 압력(p)을 이용하여 운행중인 노면이 타이어에 미치는 마찰계수를 산출한다.First, the road surface friction coefficient calculation unit 41 of the electronic controller 40 according to the present invention is a signal measured by the sensor unit 50, that is, wheel speeds V W1 , V W2 , of the wheel speed sensors 11 to 14. V W3 , V W4 ), steering angle (δ W ) of the steering wheel angle sensor 8, and vehicle body rate of the yaw rate sensor 9 ( ), The lateral acceleration of the lateral acceleration sensor 10 ) And the brake coefficient p of the brake pressure sensor 5 to calculate the coefficient of friction on the tire of the road surface being operated.

이어, 상기 노면 마찰계수 산출부(41)가 마찰계수를 구하면, 타이어 마찰력 계산부(42)는 상기 노면 마찰계수 산출부(41)에서 산출한 마찰계수를 이용하여 횡방향 타이어 마찰력(FS)과 종방향 타이어 마찰력(FB)을 계산한다.Subsequently, when the road surface friction coefficient calculation unit 41 obtains a friction coefficient, the tire friction force calculation unit 42 uses the friction coefficient calculated by the road surface friction coefficient calculation unit 41 to lateral tire friction force F S. Calculate and longitudinal tire friction force (F B ).

이때, 상기 타이어 마찰력 계산부(42)에서 수행하는 계산은 다음과 같으며, 한 타이어의 종 및 횡방향의 타이어 마찰력(FB,FS)은 다음과 같이 주어진다.At this time, the calculation performed by the tire friction force calculation unit 42 is as follows, and tire friction forces F B and F S in the longitudinal and lateral directions of one tire are given as follows.

여기서, Cλ는 종방향 타이어 강성계수, Cα는 종방향 타이어 강성계수, μ는 노면 마찰계수 산출부(41)에서 추정된 노면의 마찰계수, FN은 타이어에 미치는 수직하중이다.Where C λ is the longitudinal tire stiffness coefficient, C α is the longitudinal tire stiffness coefficient, μ is the friction coefficient of the road surface estimated by the road surface friction coefficient calculating unit 41, and F N is a vertical load on the tire.

그리고, 타이어 슬립률(λ)은 다음과 같이 정의된다.And tire slip ratio (lambda) is defined as follows.

여기서, VW는 브레이크 토오크 작용시 차륜속도이며, VWN은 브레이크가 미작동하는 경우에 자유로이 회전하는 차륜속도이다.Here, V W is the wheel speed when the brake torque is applied, and V WN is the wheel speed that freely rotates when the brake is inactive.

상기 식(2)와 식(3)으로 부터 다음 식이 성립된다.From the above equations (2) and (3), the following equation is established.

만약, 타이어 슬립각도(α)가 미세하다고 가정하면, 식 (6)은 식 (1)로부터 다음과 같이 된다.If the tire slip angle α is assumed to be fine, equation (6) becomes as follows from equation (1).

즉, 타이어 마찰력 계산부(42)는 4차륜(1~4)에 관하여 상기와 같이 종 및 횡방향의 타이어 마찰력(FB,FS)을 각각 구하게 되는 것이다.That is, the tire friction force calculation unit 42 obtains the tire friction forces F B and F S in the longitudinal and lateral directions as described above with respect to the four wheels 1 to 4, respectively.

이어, 차량 동력학 관측부(43)에서는 상기 센서부(50)에서 측정된 차륜속도(VW1,VW2,VW3,VW4), 조향각도(δW), 차체 요율(), 횡가속도(), 브레이크 압력(p)의 센서신호로부터 타이어 슬립각도(α)와 차량 측방 슬립각도(β) 및 횡방향 차량속도(Vy)를 추정한다.Subsequently, in the vehicle dynamics observer 43, the wheel speeds V W1 , V W2 , V W3 , V W4 measured by the sensor unit 50, the steering angle δ W , and the vehicle body rate ( ), Lateral acceleration ( ), The tire slip angle α, the vehicle side slip angle β and the transverse vehicle speed V y are estimated from the sensor signals of the brake pressure p.

차량 동력학 관측부(43)에서 수행하는 계산은 다음과 같으며, 이때 필요한 도 3에서의 y방향에 대한 차량의 운동방정식은 다음과 같다.The calculation performed by the vehicle dynamics observer 43 is as follows, and the motion equation of the vehicle with respect to the y direction in FIG. 3 is required as follows.

여기서, m은 차량의 질량 Vx와 Vy는 각각 x방향과 y방향의 차량속도이다.Where m is the mass of the vehicle, V x and V y are the vehicle velocities in the x and y directions, respectively.

식 (7)을 식 (8)에 대입하면 다음이 성립한다.Substituting Eq. (7) into Eq. (8) holds:

여기서, βF, βR은 각각 전방차축과 후방차축에서의 차량 슬립각도이며, λ1, λ2, λ3, λ4는 4차륜의 슬립률이다.Here, β F and β R are vehicle slip angles at the front and rear axles, respectively, and λ 1 , λ 2 , λ 3 , and λ 4 are slip ratios of the four wheels.

그리고, 전방 및 후방차축에서의 차량 측방 슬립각도(βFR)는 다음과 같이 주어진다.The vehicle side slip angles β F , β R at the front and rear axles are given as follows.

10), (11)을 식 (9)에 대입하면, y방향의 차량속도(Vy)는 다음과 같다.Substituting 10) and (11) into equation (9), the vehicle speed V y in the y direction is as follows.

여기서, A, B, C는 다음과 같이 주어진다.Where A, B, and C are given by

상기와 같이 브레이크 토오크 작용시에 x방향의 차량속도(Vx)는 차륜속도 센서(1~4)에서 측정된 차륜속도(VW1,VW2,VW3,VW4)로부터 추정되어지고, 조향각 또(δW)는 조향핸들 각도센서(8)로 측정되 조향각도로부터 구해지며, 차체 요율()은 요율센서(9)로 측정되며, 횡가속도()는 횡가속도 센서(10)로 각각 측정되므로, y방향의 차량속도(Vy)는 식 (12)로부터 계산될 수 있다.As described above, the vehicle speed V x in the x direction at the time of brake torque is estimated from the wheel speeds V W1 , V W2 , V W3 and V W4 measured by the wheel speed sensors 1 to 4 and the steering angle (Δ W ) is obtained from the steering angle measured by the steering wheel angle sensor (8). ) Is measured by the rate sensor (9), Are measured by the lateral acceleration sensors 10, respectively, so that the vehicle speed V y in the y direction can be calculated from equation (12).

따라서, 차량 동력학 관측부(43)에서는 차량 측방 슬립각도(β)를 다음과 같은 식을 통해 구하게 된다.Accordingly, the vehicle dynamics observation unit 43 obtains the vehicle side slip angle β through the following equation.

이어서, 목표 요율 계산부(44)에서는 운전자가 지향하는 차체의 요율을 참고로 하여 목표 요율()을 구하고, 목표 y방향 차량속도(Vy0)는 식(12)로부터 다음과 같이 계산된다.Subsequently, in the target rate calculation unit 44, the target rate ( ), And the target y-direction vehicle speed V y0 is calculated as follows from equation (12).

이에 따라, 목표 차량 측방 슬립각도 계산부(45)에서는 상기 식(17)에서 구한 목표 y방향 차량속(Vy0)와 x방향의 차량속도(VX)를 이용하여 다음과 같은 식을 통해 목표 차량 측방 슬립각도(β0)를 구한다.Accordingly, the target vehicle lateral slip angle calculating section 45 in using the equation (17) targets the y direction the vehicle speed (V y0) and x vehicle speed (V X), the direction determined by the target by the following expression The vehicle side slip angle β 0 is obtained.

상기와 같은 식을 통해 차량 측방 슬립각도(β)는 물론 목표 차량 슬립각도(β0)를 정확하게 계산하게 됨에 따라, 차륜 슬립 제어부(46)에서는 차체 요율()과 상기 목표 요율 계산부(44)에서 구한 목표 요율()을 비교하고, 상기 차량 동력학 관측부(43)에서 구한 차량 측방 슬립각도(β)와 상기 목표 차량 측방 슬립각도 계산부(45)에서 구한 목표 차량 측방 슬립각도(β0)를 각각 비교하여, 차체 요율()이 목표 요율()을 추종하고, 차량 측방 슬립각도(β)가 목표 차량 측방 슬립각도(β0)를 추종하도록 유압 모듈레이터(6)에서 필요로 하는 제어신호를 구한다.As described above, the vehicle side slip angle β and the target vehicle slip angle β 0 are accurately calculated. ) And the target rate obtained by the target rate calculation unit 44 ( ), And compare the vehicle side slip angle β obtained by the vehicle dynamics observation unit 43 with the target vehicle side slip angle β 0 obtained by the target vehicle side slip angle calculation unit 45, respectively. Body rate ( ) Is the target rate ), And a control signal required by the hydraulic modulator 6 is obtained so that the vehicle side slip angle beta follows the target vehicle side slip angle beta 0 .

그러면, 상기 제어신호에 따라 유압 모듈레이터(6)에 의해 브레이크 토오크가 변화하고, 그에 따라 차량의 거동이 변하여 차량이 운행경로를 따라 안전하게 주행할 수 있게 된다.Then, the brake torque is changed by the hydraulic modulator 6 according to the control signal, and thus the behavior of the vehicle is changed so that the vehicle can safely travel along the driving route.

한편, 상기 전자 제어기(40)는 매 계산 시간마다 상기의 계산과정을 반복하여 수행한다.On the other hand, the electronic controller 40 repeats the above calculation process every calculation time.

이상, 상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 각 센서에서 측정되는 4차륜 속도, 조향각도, 차체 요율, 횡가속도, 브레이크 압력의 센서신호를 이용하여 차량 동력학에 기초한 식으로부터 차량 측방 슬립각도를 정확하게 계산하고, 목표 요율이 계산되는 경우 목표 차량 측방 슬립각도 또한 차량 동력학에 기초한 식을 통해 정확하게 계산함으로써 4차륜의 브레이크 토오크를 정확하고도 독립적으로 제어하여 차량의 운행안전을 도모할 수 있게 되는 효과가 있다.As described above, the present invention accurately calculates the vehicle side slip angle from an equation based on vehicle dynamics using sensor signals of four wheel speed, steering angle, body yaw rate, lateral acceleration, and brake pressure measured by each sensor. For example, when the target rate is calculated, the target vehicle side slip angle can also be accurately calculated through an equation based on the vehicle dynamics, thereby accurately and independently controlling the brake torque of the four wheels, thereby improving driving safety of the vehicle.

Claims (4)

차륜속도 센서(11~14)와 조향핸들 각도센서(8), 요율센서(9), 횡가속도 센서(10) 및 브레이크 압력센서(5)의 전압신호를 입력으로 받아 4차륜의 브레이크를 독립적으로 구동시키는 전자 제어기(40)를 포함하는 차량의 운행안전 제어장치에 있어서,The brakes of the four wheels are independently received by receiving the voltage signals of the wheel speed sensors 11 to 14, the steering wheel angle sensor 8, the yaw rate sensor 9, the lateral acceleration sensor 10, and the brake pressure sensor 5 as inputs. In the vehicle safety control apparatus including an electronic controller 40 for driving, 상기 전제 제어기(40)가 차륜속도 센서(11~14)와 조향핸들 각도센서(8), 요율센서(9), 횡가속도 센서(10) 및 브레이크 압력세서(5)로 구성되는 센서부(50)의 차륜속도(VW1,VW2,VW3,VW4), 조향각도(δW), 차체 요율(), 횡가속도(), 브레이크 압력(p)의 센서신호를 이용하여 운행중인 노면이 타이어에 미치는 마찰계수를 산출하는 노면 마찰계수 산출부(41)와, 상기 노면 마찰계수 산출부(41)에서 산출된 노면 마찰계수를 이용하여 횡방향 타이어 마찰력(FS)과 종방향 타이어 마찰력(FB)을 계산하는 타이어 마찰력 계산부(42)와, 상기 센서부(50)에서 측정된 여러 센서신호와 타이어 마찰력 계산부(42)에서 구한 횡방향 타이어 마찰력(FS) 및 종방향 타이어 마찰력(FB)으로 부터 타이어 슬립각도(α)와 차량 측방 슬립각도(β) 및 횡방향 차량속도(Vy)를 추정하는 차량 동력학 관측부(43)와, 운전자가 지향한 차체 요율을 참고하여 목표 요율()을 구하는 목표 요율 계산부(44)와, 상기 센서부(50)에서 측정된 여러 센서신호와 타이어 마찰력 계산부(42)에서 구한 횡방향 타이어 마찰력(FS) 및 종방향 타이어 마찰력(FB), 상기 목표 요율 계산부(44)에서 구한 목표 요율()을 이용하여 목표로 하는 차량의 목표 차량 측방 슬립각도(β0)를 계산하는 목표 차량 측방 슬립각도 계산부(45)와, 상기 차체 요율()과 상기 목표 요율 계산부(44)에서 구한 목표 요율()을 비교하고, 상기 차량 동력학 관측부(43)에서 구한 차량 측방 슬립각도(β)와 목표 차량 측방 슬립각도 계산부(45)에서 구한 목표 차량 측방 슬립각도(β0)를 비교하여, 차체 요율()이 목표 요율()을 추종하고 차량 측방 슬립각도(β)가 목표 차량 측방 슬립각도(β0)를 추종하도록 유압 모듈레이터(6)에서 필요로 하는 제어신호를 구하는 차륜 슬립 제어부(46)로 구성됨을 특징으로 하는 차량의 운행안전 제어장치.The preconditioning controller 40 includes a wheel speed sensor 11 to 14, a steering wheel angle sensor 8, a yaw rate sensor 9, a lateral acceleration sensor 10, and a brake unit 5 including a pressure sensor 5. Wheel speed (V W1 , V W2 , V W3 , V W4 ), steering angle (δ W ), ), Lateral acceleration ( Road surface coefficient of friction calculation unit 41 and a road surface coefficient of friction coefficient calculated by the road surface coefficient of friction calculation unit 41 for calculating the friction coefficient of the road surface on the tire using the sensor signal of the brake pressure p Tire friction force calculation unit 42 for calculating the transverse tire friction force (F S ) and the longitudinal tire friction force (F B ) by using, and the various sensor signals and tire friction force calculation unit (measured by the sensor unit 50) A vehicle for estimating the tire slip angle α, the vehicle side slip angle β and the transverse vehicle speed V y from the lateral tire friction force F S and the longitudinal tire friction force F B obtained in 42). With reference to the dynamics observation unit 43 and the vehicle body rate aimed by the driver, the target rate ( ), The target yaw rate calculation unit 44, the various sensor signals measured by the sensor unit 50, and the lateral tire friction force F S and the longitudinal tire friction force F B obtained by the tire friction force calculation unit 42. ), The target rate obtained by the target rate calculator 44 ( And a target vehicle side slip angle calculation unit 45 for calculating a target vehicle side slip angle β 0 of the target vehicle using ) And the target rate obtained by the target rate calculation unit 44 ( ) And compares the vehicle side slip angle β obtained by the vehicle dynamics observation unit 43 with the target vehicle side slip angle β 0 obtained by the target vehicle side slip angle calculation unit 45, ( ) Is the target rate ) And a wheel slip control section 46 which obtains a control signal required by the hydraulic modulator 6 so that the vehicle side slip angle β follows the target vehicle side slip angle β 0 . Driving safety control system. 제1항에 있어서, 상기 타이어 마찰력 계산부(42)는 아래 식(2), (3), (4)를 이용하여 종방향 타이어 마찰력(FB)과 횡방향 타이어 마찰력(FS)을 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 운행안전 제어장치.The tire friction force calculating unit 42 calculates the longitudinal tire friction force F B and the lateral tire friction force F S using the following equations (2), (3) and (4). Driving safety control device for a vehicle, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 차량 동력학 관측부(43)는 아래 식(12)와 식 (16)을 이용하여 각각 y방향의 차량속도(Vy)와 차량 측방 슬립각도[β]를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 운행안전 제어장치.The method of claim 1, wherein the vehicle dynamics observer 43 calculates the vehicle speed V y and the vehicle side slip angle [β] in the y direction using Equations (12) and (16), respectively. Driving safety control device for a vehicle. 제1항에 있어서, 상기 차량 동력학 관측부(43)는 아래 식(12)와 식(16)을 이용하여 각 y방향의 차량속도(Vy)와 차량 측방 슬립각도(β)를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 운행안전 제어장치.According to claim 1, wherein the vehicle dynamics observer 43 calculates the vehicle speed (V y ) and the vehicle side slip angle (β) in each y direction by using the following equation (12) and equation (16). Driving safety control device for a vehicle.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20030017826A (en) * 2001-08-23 2003-03-04 현대자동차주식회사 System For Dynamic Controlling Of Vehicle And Method Thereof
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