KR19990082250A

KR19990082250A - 차량의 주행 거동을 표시하는 양을 결정하는방법

Info

Publication number: KR19990082250A
Application number: KR1019980705979A
Authority: KR
Inventors: 리밍 구오; 페터 반케
Original assignee: 아이티티 매뉴팩츄어링 엔터프라이즈, 인코포레이티드
Priority date: 1996-02-03
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1999-11-25
Also published as: DE19607050A1; KR100449395B1; DE59707217D1

Abstract

안정성과 양호한 품질의 요오 토오크 제어를 만족하기 위해서는, 노면 횡단 경사 및/또는 차량의 롤링 운동에 있어서 횡단 경사 확인을 요한다. 이는 횡단 경사각(

α_q

₎를 계산하여 수행된다. 횡단 경사가 확인되면, 차량의 계산 장치는 횡단 경사를 활발히 저지하도록 설정될 수 있다. 횡단 경사각(

α_q

)의 계산은 좌표 변환에 근거하여 이루어진다. 차량에 고정된 횡방향 가속도계에 의하여 측정된 값(

a_qm

)은 다른 센서 신호로부터 다음의 수학식 1에 따라 계산된 노면에 대한 횡방향 가속도의 값(

a_q

)에 대한 것이다. 이 수학식 1의 해로부터 횡단 경사각(

α_q

)을 구한다.

수학식 1

a_qm=a_qcosα_q-gsinα_q

Description

차량의 주행 거동을 표시하는 양을 결정하는 방법

독일 특허 출원 제42 26 749호에는 이러한 종류의 방법이 기재되어 있다. 종방향 가속도(

a_χ

), 종방향의 차량 속도(v_x), 횡방향 가속도(

a_y

) 및 요오(yaw) 각속도( )의 신호 표시는 계산 장치로 보내진다. 적어도 횡방향 미끄러짐 각도(

β

)는 차랑 모델을 이용하여 계산 장치에서 이들 측정량에 기초하여 얻어진다. 계산 작업 과정에서, 차량의 피칭(pitching)과 롤링(rolling) 운동은 무시할 정도의 낮은 값으로 추정되기 때문에, 차량의 종축과 횡축에 대한 회동 속도는 0과 동일한 것으로 설정될 수 있으므로 복잡한 방정식이 단순화된다. 횡방향 차량 가속도가 차량에 고정된 횡방향 가속도계에 의하여 측정된 값을 채택하는 것으로 생각되는 바와 마찬가지로 횡방향 노면 경사도 역시 횡방향 가속도인 것으로 생각된다. 이는 자동적으로 횡방향 미끄러짐 각도를 계산함에 있어서 오류를 유발한다. 따라서, 횡방향 경사를 고려하는 일이 없이, 경사로를 주행할 때도 원하는 주행 거동을 하도록 제어되는 것을 만족할 수 없다.

도로의 횡단 경사 및/또는 차량의 롤링 운동에 대해서도 안정성과 좋은 품질의 요오 토오크 제어를 만족하기 위하여, 횡단 경사의 확인이 필요하다. 횡단 경사의 확인은 횡단 경사각을 계산함으로써 수행된다. 횡단 경사가 확인되면, 제어기 즉, 계산 장치는 횡단 경사를 활발히 저지하도록 설정될 수 있다.

본 발명은 특허 청구 범위 제1항의 전제부에 따른 4륜 차량의 주행 거동을 표시하는 양(量)을 결정하는 방법에 관한 것이다.

도면에는 차량에 대한 좌표계(x', y', z')와 노면에 대한 좌표계(x, y, z)의 비(比)가 도시되어 있다.

본 발명의 목적은, 차량의 횡단 경사와 차량의 실제 횡방향 가속도를 구분하고 이들 각각의 값을 지시하도록 하는 전술한 종류의 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 특허 청구 범위 제1항의 특징에 의하여 달성된다. 따라서, 횡단 경사각의 계산은 좌표의 변환에 기초한다. 차량에 고정된 횡방향 가속도계에 의한 측정 값은 다른 센서의 신호로부터 계산된 지면에 대한 횡방향 가속도 값과 관련되어 있다. '지면에 대한'이라는 말은 좌표계의 Z 축이 중력 방향으로 연장되고, X 축과 Y 축은 이에 수직한 차량의 길이 방향과 횡방향으로 연장됨을 의미한다.

지면에 대한 차량의 횡방향 가속도는 계산되거나 측정된 요오 각속도(yaw velocity)와 종방향 차량 속도로부터 또는 차량의 오른쪽 휠과 왼쪽 휠 각각의 개별적인 휠 속도로부터 계산될 수 있다.

원한다면, 횡단 경사각의 일부는 차량에 대한 횡방향 가속도를 차량의 부하 응답 비계수(specific load-responsive factor)와 곱함으로써 간단하게 롤 각(roll angle)으로 정해질 수 있다. 이 계수는 시험 측정에 의하여 한 번에 결정되어 차량의 계산 장치에 저장되는 것이 좋다.

본 발명의 고안을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하겠다.

본 실시예에서 수평선에 대한 차량의 횡단 경사각은 없는 것(χ = χ')으로 볼 수 있다. 변환은 다음의 수학식 1에 의하여 도면을 통하여 나타낼 수 있다.

a_qm=a_qcosα_q-gsinα_q

도면에 사용된 변수는 다음과 같이 정의된다.

a_q

원 좌표계에 대한 횡방향 가속도

a_qm

차량 좌표계에 대하여 측정된 횡방향 가속도

g 중력 가속도(중력)

α_b

노면 횡단 경사각

χ 롤 각

α_q=α_b+χ

원좌표계에 대한 차량 횡단 경사각

수학식 1로부터 다음 수학식 2와 같이 된다.

수학식 2와 도면에 따라서, 다음 수학식 3과 같이 된다.

수학식 2와 수학식 3으로부터 다음 수학식 4와 같이 된다.

계산 작업을 감소시키거나 정수로 프로그래밍하기 위하여, 계산은 테일러 누진법에 따른 근사법 또는 뉴튼 반복법에 의하여 수행될 수 있다. 테일러의 누진법은 다음의 수학식 5와 같다.

이러한 근사법에 의하여 다음 수학식 6으로 된다.

뉴튼 반복법은 본 발명의 기술 분야에 공지된 것이므로 더 설명하지 않겠다.

원 좌표계에 대한 방향 가속도(

a_q

)는 수학식 7 또는 수학식 8 중의 하나의 식에 의하여 재생될 수 있다.

여기서, 다음의 용어들이 사용되었다.

v_fzg

차량 상대 속도

횡방향 미끄러짐 각속도

요오 각속도

v_vr

오른쪽 앞의 휠 속도

v_vl

왼쪽 앞의 휠 속도

v_hr

오른쪽 뒤의 휠 속도

v_hl

왼쪽 뒤의 휠 속도

S 차량의 타이어 트레드 폭

다음으로, 롤 각을 결정할 가능성을 나타낸다. 문헌에 기재된 바와 같이, 예를 들어 엠. 미츠케(M. Mitschke)에 의해 간행된 '차량 동력학" (Motor Vehicle Dynamics, volume C, Springer Verlag, 1990)에서, 원 좌표계에 대한 횡방향 가속도(

a_q

)는 차량 속도와 트랙의 곡률 반경(

ρ

)의 함수이다. 횡방향 가속도는 다음의 수학식 9에 따라 계산되어야 한다.

차량의 매개 변수가 일정하다면 롤 각은 횡방향 가속도에 비례한다. 문헌상, 롤 각은 무부하 상태의 차량에 대해 8°/g, 부하 상태의 차량에 대해서는 11°/g를 넘지 않아야 한다.

a_qm

< 0이면

χ

> 0,

a_qm

> 0이면

χ

< 0,

a_qm

= 0이면

χ

= 0이다. 이에 따라서, 무부하 상태의 차량에 대해서는 다음의 수학식 10에 의하여,

부하 상태의 차량에 대해서는 다음의 수학식 11에 의하여 롤링 운동의 평가가 가능하다.

계수 k는 다음의 수학식 12과 같은 특별한 롤 각 측정 시스템에 의하여 평면의 노면에서의 주행 테스트에 의하여 각 차량에 대해서 개별적으로 결정될 수 있다.

여기서,

χ_m

는 측정 시스템에 의하여 측정된 롤 각이다.

횡단 경사 확인 시스템은 요오 토크 제어기를 작동시키지 않고 급선회 시험의 주행 시험을 통해 시험되었다. 이 시험에 있어서, 뉴튼 반복법에 따른 제곱근이 도출되었다. 전개 함수는 이미 정수 프로그래밍에 포함되어 있다.

수학식 4에 따른 원 좌표계에 대한 횡방향 가속도는 측정 결과를 통해 차량 속도의 함수임을 알 수 있다. 노면 경사가 알려져 있고 모든 주기에서 동일하므로, 롤링 운동의 효과는 서로 다른 차량 속도에서의 측정 결과를 비교함으로써 발견할 수 있다. 낮은 차량 속도에 있어서, 횡방향 가속도는 낮고 작은 롤링 운동을 초래한다. 롤링 운동은 높은 횡방향 가속도에서 현저하다. 횡단 경사각의 실제 값은 주행 시험 결과를 해석하는 데 있어서 참조 값으로서 유용하며, 롤 각 측정 시스템에 의하여 결정될 수 있다. 횡단 경사각의 측정 값과 계산 값의 비교에 의하여, 계산에 의하여 적어도 거의 안정된 주행 중에는 만족스런 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

Claims

차량에 고정된 횡방향 가속도계(a_qm), 휠 속도를 측정하기 위한 차량의 각 휠의 휠 센서 및 적어도 트랙 위의 차량에 대한 요오 각속도를 측정하기 위한 요오 각속도 센서가 구비된 차량의 주행 거동 특성을 표시하는 양을 결정하는 방법에 있어서,

차량 좌표(x', y', z')에서 측정된 차량의 횡방향 가속도 값(a_qm)은 지면에 대한 좌표(x, y, z)에서 계산된 횡방향 가속도 값(a_q)에 관련되고, 지면에 대한 좌표(x, y, z)에 대한 차량의 횡단 경사( α_q )는 수학식 1에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.

수학식 1

a_qm=a_qcosα_q-gsinα_q

(여기서, g는 중력을 표시한다.)
제1항에 있어서, 지면에 대한 횡방향 가속도( a_q )는 수학식 13에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.

(여기서, v_fzg 는 측정되거나 개별적인 휠 속도로부터 결정된 차량 속도를 나타내고, 는 측정되거나 결정된 차량의 요오 각속도를 나타낸다.)
제1항에 있어서, 지면에 대한 횡방향 가속도( a_q )는 수학식 14에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.

(여기서, v_fzg 는 측정되거나 개별적인 휠 속도로부터 계산된 차량 속도를 나타내고, 는 측정되거나 계산된 차량의 요오 각속도를 나타내고, 는 측정되거나 계산된 차량의 부양 각속도를 나타낸다.)
제1항에 있어서, 상기 차량은 2개의 트랙에 걸쳐 주행하는 차량이고, 노면에 대한 횡방향 각속도( a_q )는 수학식 15 중의 하나에 따라 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.

(여기서, v_xr 은 차량 오른쪽 휠의 휠 속도이고, v_xl 은 차량 왼쪽 휠의 휠 속도이며, S는 차량의 타이어 트레드 폭이다.)
선행 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 차량의 롤 각( χ )은 수학식 16에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.

χ≅-a_qmk

(여기서, k는 특정 차량에 대해 규정된 부하-응답 계수이다.)
제5항에 있어서, 상기 계수 k는 차량 좌표계(x', y', z')에서 측정된 횡방향 가속도의 측정 및 이와 동시에 수학식 12에 따른 롤 각(χ_m)의 일회 시험 측정에 의하여 결정되어 차량의 계산 장치에 저장되는 것을 특징으로 하는 방법.

수학식 12