KR20010092862A - 차륜속도 보정장치 - Google Patents

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박병석
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밍 루
주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 직진 주행시 전륜 또는 후륜의 양 차륜이 속도차를 보일 경우 이를 보정하기 위한 차륜속도 보정장치에 관한 것으로, 각 차륜의 차륜속도를 계산하고, 계산된 차륜속도에 근거하여 전륜 또는 후륜의 양 차륜간 속도차를 계산하며, 차량이 직진 주행중인 경우 계산된 양 차륜의 속도차에 근거하여 차륜속도의 보정이 필요한 차륜을 선별하고, 선별된 차륜이 포함된 전륜 또는 후륜의 양 차륜간 속도차를 이용하여 보정계수를 계산하며, 계산된 보정계수 및 차체속도 그리고 보정하고자 하는 차륜의 실제 차륜속도를 이용하여 차륜속도를 보정하는 차륜속도 보정수단이 구비된다. 이에 따라, 타이어의 편마모, 공기압 저하 또는 펑크에 의해 차륜속도가 왜곡될 경우 직진주행시 이들 차륜의 차륜속도를 보정함으로써, 차륜속도를 이용하여 각 차륜 또는 구동차륜의 브레이크 액압을 제어하고자 하는 제어시스템의 성능을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

Description

차륜속도 보정장치{wheel speed correction apparatus}
본 발명은 차륜속도 보정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직진시 좌우 차륜이 속도차를 보일 경우 이를 보정하기 위한 차륜속도 보정장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 고성능화에 따라 강력하고 안정된 브레이크 성능을 확보하기 위하여 타이어와 노면간의 슬립율이 일정범위내(일례로 15-20%)에서 유지되도록 각 차륜의 브레이크 액압을 독립적으로 제어하는 안티록 브레이크 제어장치(일명 ABS)가 탑재되고 있다.
또한, 가속시 미끄러운 노면에서 구동차륜이 공전만 하고 차량이 움직이지 않거나 차량이 한쪽으로 쏠리는 것을 방지하기 위해 타이어와 노면간의 슬립율에 따라 구동차륜의 브레이크 액압을 자동적으로 제어하여 차량의 동적 특성을 향상시키기 위한 트랙션 제어장치(Traction Control System; 일명 TCS)가 탑재되고 있다.
이와 같이, 차량의 제동력 또는 동적 특성을 향상시키기 위해, 슬립율에 의거하여 차륜의 브레이크 액압을 자동적으로 제어하는 기술이 개발되어 탑재되고 있는 바, 그 성능을 향상시키기 위해서는 비교적 정확한 슬립율을 얻는 것이 선행되어야 한다.
슬립율은 통상 식1에 의해 구해지는바,
슬립율(S) = {(차체속도-차륜속도)/차체속도} * 100(%) ……… [식1]
차륜속도에 기초함을 알 수 있다.
따라서, 종래 차륜속도를 차륜속도센서, 일례로 각 차륜의 회전축상에 동일한 간격으로 설치된 다수의 치차가 회전함에 따라 펄스신호를 발생하도록 된 수단으로부터 검출하여 사용하였으나, 이 차륜속도 정보는 타이어와 노면간의 비정상적인 미끄러짐, 타이어의 이상(공기압 저하, 편마모, 치수차이) 또는 차체 이상에 의한 오검출 정보 또한 포함하고 있어, 정확한 차륜속도를 검출하는데 그 한계가 있었다.
그 결과, 차륜속도를 기초로 슬립율을 구하고, 슬립율을 근거로 각 차륜 또는 구동차륜의 브레이크 액압을 조절하고자 하는 시스템, 일례로 전술한 ABS 또는 TCS 등의 성능을 향상시키는데 한계가 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 직진 주행시 전륜 또는 후륜의 좌우 차륜이 속도차를 보일 경우 이를 보정함으로써 차륜속도를 이용한 제어 시스템의 성능을 보다 향상시킬 수 있도록 한 차륜속도 보정장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차륜속도 보정장치의 제어블럭도,
도 2는 도 1에 따른 차륜속도 보정장치의 제어블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 타 실시예인 차륜속도 보정장치의 제어블럭도,
도 4는 도 3에 따른 차륜속도 보정장치의 제어블럭도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
11-14:차륜속도센서 21-24:차륜속도계산부
30:전륜 및 후륜의 좌우 차륜속도차 계산부
40:직진 판정부 50:차체속도 계산부
51:차륜속도 보정 판정부 60:주행상태 감지부
70:보정계수 계산부 80:차륜속도 보정부
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 각 차륜의 차륜속도센서로부터 신호를 입력받아 차륜속도를 계산하는 차륜속도 계산부와, 계산된 상기 차륜속도에 근거하여 전륜 또는 후륜의 양 차륜간 속도차를 계산하는 차륜속도차 계산부와, 차량이 직진 중인가를 판정하는 직진 판정부와, 차량이 직진 주행중인 것으로 판정된 경우 상기 차륜속도차에 근거하여 차륜속도의 보정이 필요한 차륜을 선별하고 선별된 차륜이 포함된 전륜 또는 후륜의 양 차륜간 속도차를 이용하여 보정계수를 계산하는 보정계수 계산부와, 계산된 상기 보정계수에 상기 차체속도를 곱하여 차륜속도를 보정하고자 하는 차륜의 실제 차륜속도와의 연산을 통해 차륜속도를 보정하는 차륜속도 보정부를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 차륜속도 정보를 기초로 각 차륜 또는 구동차륜의 브레이크 액압을 조절하는 시스템에 있어, 타이어의 이상(펑크, 편마모, 치수차이 등), 타이어와 노면간의 비정상적인 미끄러짐, 차륜의 불균형(Wheel Balance) 또는 정렬(Wheel Alignment) 이상으로 인해 직진 주행시 발생하는 좌우차륜의 속도차를 보정해 주기 위함이다.
이를 위하여, 도 1에 도시한 바와 같이, 각 차륜의 속도를 검출하기 위한 차륜속도센서(11-14), 일례로 차륜의 회전축상에 동일한 간격으로 설치된 다수의 치차에 의해 각각 구성되어 각 치차의 통과를 검출하기 위한 수단이 구비된다.
또, 각 차륜속도센서(11-14)의 출력신호를 입력받아 각 치차의 통과에 따른 신호변화를 소정시간 카운트하여 차륜속도를 계산하기 위한 차륜속도 계산부(21-24)가 구비된다.
또한, 각 차륜속도 계산부(21-24)로부터 계산된 차륜속도에 근거하여, 전륜 및 후륜의 좌우 차륜속도차를 계산하기 위한 전륜 및 후륜의 좌우 차륜속도차 계산부(30)와 차체속도를 계산하기 위한 통상의 차체속도 계산부(50)가 구비된다.
또, 차체속도 계산부(50)에서 계산된 차체속도와 기 설정된 기준차속을 비교하여 차륜속도가 기준차속보다 클 경우 차륜속도의 보정을 개시하기 위한 차륜속도 보정 판정부(51)가 구비된다. 여기서, 기준차속은 대략 20㎞/h로 설정되는데, 이는 차체속도가 20㎞/h 이하인 저속구간에서는 좌우 차륜의 속도차가 거의 발생하지 않아 차륜속도의 보정이 불필요하기 때문이다.
또한, 차량의 주행상태, 일례로 가속 및 제동상태를 감지하기 위한 주행상태 감지부(60)가 구비된다. 이는 급가속 및 제동시 타이어의 스핀 또는 잠김으로 인한 차륜속도의 오검출을 배제하기 위함이다. 이를 위해, 브레이크 작동여부를 감지하기 위한 제동감지부(61)와 스로틀밸브의 개폐정도를 감지하기 위한 가속 감지부(62)가 구비된다.
또, 차량이 선회함에 따라 자연적으로 발생하는 좌우 차륜의 속도차에 의한 오검출을 배제하기 위해 직진 주행여부를 판정하기 위한 직진 판정부(40)가 구비된다. 이 직진 판정부(40)는 전륜 및 후륜의 좌우 차륜속도차 계산부(30)로부터 계산된 차륜속도차에 근거하여 전륜 및 후륜의 좌우 속도차 변화율이 임계변화율 이하인 경우 직진 주행으로 판정하는 제1판정부(41)와, 제1판정부(41)로부터 좌우 속도차 변화율이 임계변화율 이하로 판정되고 전륜 및 후륜의 좌우 차륜속도차가 임계치 이하인 경우 직진 주행으로 판정하는 제2판정부(42)를 포함한다. 여기서, 임계변화율과 임계치는 주행속도에 따라 변화하며, 직진 주행시 실험적으로 구해진 임계값들이다. 이러한 임계변화율 및 임계치는 주행속도에 대응하여 테이블화되고 적당한 메모리부에 기억된다.
또한, 소정시간(일례로 1sec)동안 차륜속도 보정 판정부(51)로부터 차체속도가 기준속도 이상으로 감지되어 보정 개시조건이 만족되고 주행상태 감지부(60)로부터 제동 및 급가속을 배제한 정상적인 주행상태로 감지되고 직진 판정부(40)로부터 직진 중인 것으로 판정된 경우, 전륜 및 후륜의 좌우 차륜속도차 계산부(30)로부터 계산된 속도차 및 차체속도 계산부(50)에서 계산된 차체속도에 근거하여 보정계수를 계산하기 위한 보정계수 계산부(70)가 구비된다. 여기서, 소정시간동안 상기의 조건이 만족되거나 유지된 경우에만 보정계수를 계산하는데, 이는 비교적 안정적인 주행상태(정속 또는 약간의 가속상태-스로틀 밸브의 개폐각이 대략 20% 미만)에서 보정계수를 계산하기 위함이다.
보정계수는 먼저, 전륜 및 후륜의 좌우 차륜의 속도차를 각각 구하고, 구해진 속도차들을 차체속도로 나누어 구한다. 그 식은 다음과 같다.
전륜 좌우 차륜의 속도차 = 좌측차륜속도(FLV) - 우측차륜속도(FRV) …[식2]
후륜 좌우 차륜의 속도차 = 좌측차륜속도(RLV) - 우측차륜속도(RRV) …[식3]
전륜 보정계수 = 전륜 좌우 차륜의 속도차 / 차체속도 …… [식4]
후륜 보정계수 = 후륜 좌우 차륜의 속도차 / 차체속도 …… [식5]
또, 보정계수 계산부(70)로부터 구해진 보정계수를 이용하여 전륜 및 후륜의 차륜속도를 보정하기 위한 차륜속도 보정부(80)가 구비된다. 차륜속도 보정방법은 전륜과 후륜의 좌우 차륜의 속도를 각각 비교하여 큰 쪽의 차륜속도만을 보정대상으로 한다. 이는 타이어의 마모, 공기압 저하 또는 펑크 등에 의해 타이어의 직경이 작아질 경우 차륜속도가 더 빨라지기 때문이다.
일례로, 전륜의 좌측 차륜속도에서 전륜의 우측 차륜속도를 뺀 값이 -값을 가질 경우 전륜의 우측 차륜속도만을 보정대상으로 하고, +값을 가질 경우 전륜의 좌측 차륜속도만을 보정대상으로 한다. 보정식은 다음과 같다.
보정차륜속도 = 보정하고자 하는 차륜의 속도 - 보정계수 * 차체속도 ……[식6]
즉, 전륜의 우측 차륜속도를 보정하고자 할 경우, 보정된 전륜의 우측 차륜속도는 '전륜의 우측 차륜속도 - [식4]에 의해 구해진 전륜의 보정계수 * 차체속도'에 의해 구해진다.
그리고 미설명 부호 90은 보정된 차륜속도를 이용하여 각 차륜 또는 구동차륜의 브레이크 액압을 조절하기 위한 제어동작을 수행하는 제어 시스템이다.
이하에는 전술한 구성요소 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 차륜속도 보정장치의 제어흐름을 상세히 설명한다.
먼저, 차량이 주행함에 따라 각 차륜속도센서(11-14)로부터 출력된 신호에 근거하여 차륜속도 및 차체속도, 그리고 전륜 및 후륜의 좌우 차륜속도차를 계산한다(S21). 즉, 차륜속도계산부(21-24)는 차륜속도센서(11-14)로부터 출력된 펄스형의 신호를 소정시간 카운트하여 차륜속도를 계산하고, 차체속도 계산부(50)는 각 차륜속도 계산부(21-24)로부터 계산된 차륜속도에 근거하여 차체속도를 계산하며, 전륜 및 후륜의 좌우차륜속도차 계산부(30)는 각 차륜속도 계산부(21-24)로부터 계산된 차륜속도를 입력받아 좌우 차륜간 속도차를 계산한다.
단계S21에서 차륜속도 및 차체속도, 그리고 전륜 및 후륜의 좌우 차륜간 속도차가 계산된 경우, 차륜속도 보정 판정부(51)는 계산된 차체속도와 차륜속도 보정 판정 기준속도를 비교하여 차륜속도의 보정 개시 여부를 판정한다(S22). 즉, 차륜속도 보정 판정부(51)는 계산된 차체속도가 기준속도 보다 작을 경우 차륜속도의 보정이 불필요한 것으로 판정한다. 이는 전술한 바와 같이, 저속주행시에는 좌우 차륜간 속도차가 거의 발생하지 않기 때문이다. 그러나 계산된 차체속도가 기준속도 보다 클 경우 차륜속도 보정 판정부(51)는 차륜속도의 보정이 필요한 것으로 판정한다.
단계S22에서 차륜속도 보정 개시조건으로 판정된 경우, 주행상태 감지부(60)는 제동 및 급가속으로 인해 차륜속도가 왜곡되는 것을 방지하기 위해 정상적인 주행상태인가를 감지한다(S23). 즉, 주행상태 감지부(60)는 제동 감지부(61)를 통해 제동중임이 감지되거나 가속 감지부(62)를 통해 급가속중임이 감지되면 제어흐름은 차륜속도 보정 로직을 빠져나온다. 이는 전술한 바와 같이, 제동 및 급가속시 타이어의 잠김 또는 스핀으로 인해 실제 차륜속도가 왜곡되기 때문이다.
단계S23에서 정상적인 주행상태로 판정된 경우, 직진 판정부(40)는 전륜 및 후륜의 좌우 차륜속도차 계산부(30)로부터 속도차를 입력받아 직진중인가를 판정한다(S24). 즉, 직진 판정부(40)는 제1판정부(41)를 통해 전륜 및 후륜의 좌우속도차 변화율이 임계변화율보다 작은가를 판정하고(S24a), 제2판정부(42)를 통해 전륜 및 후륜의 좌우속도차가 임계치보다 작은가를 판정한다(S24b). 여기서, 임계변화율 및 임계치는 정상적인 주행시 좌우 차륜간 발생할 수 있는 최대값들이며, 실험적으로 구해진다.
한편, 전술한 단계S22-S24의 판정조건이 소정시간동안 계속적으로 만족될 경우(S25), 보정계수 계산부(70)는 전륜 및 후륜의 좌우 차륜속도차 계산부(30)로부터 계산된 속도차에 근거하여 차륜속도를 보정하고자 하는 차륜을 선별하고 선별된 차륜의 차륜속도를 보정하기 위한 보정계수를 계산한다(S26). 일례로, 보정계수 계산부(70)는 전륜의 좌측 차륜속도에서 전륜의 전륜의 우측 차륜속도를 뺀 값이 정상으로 판정하기 위한 소정범위를 벗어나고 -값을 가질 경우 전륜의 우측 차륜을 보정대상으로 선별하고, 후륜의 좌측 차륜속도에서 후륜의 우측 차륜속도를 뺀 값이 소정범위내에 존재할 경우 후륜의 좌우 차륜은 보정이 불필요한 것으로 판정한다. 상기의 과정을 통해 전륜의 우측 차륜이 보정대상으로 선별된 경우, 보정계수 계산부(70)는 전륜의 좌우 차륜간 속도차를 차체속도 계산부(50)에서 구해진 차체속도로 나누어 보정계수를 계산한다.
단계S26에서 보정계수가 계산된 경우, 차륜속도 보정부(80)는 보정계수 계산부에서 계산된 보정계수를 이용하여 보정하고자 하는 차륜의 차륜속도를 보정한다(S27). 일례로, 전술한 바와 같이 전륜의 우측 차륜의 차륜속도를 보정하고자 할 경우 차륜속도 보정부(80)는 전술한 식 '전륜의 우측 차륜속도(FRV) - 보정계수 * 차체속도'을 통해 보정된 전륜의 우측 차륜속도를 구한다. 이에 따라, 타이어의 이상(펑크, 공기압 저하, 편마모 등)으로 인한 차륜속도의 보정이 양호하게 이루어진다.
한편, 전술한 단계S22-S24의 판정조건이 소정시간내에 변화할 경우, 일례로 차체속도가 기준속도 이하로 판정되거나 제동 및 급가속이 감지되거나 선회주행으로 판정되면 제어흐름은 제어로직을 빠져나와 단계S22-S24의 판정조건이 만족됨에 따라 카운트되어온 시간을 리셋시킨다(S221).
다음은 본 발명의 타 실시예(도 3 참조)로서, 도 1에 도시된 참조부호와 동일한 부호는 동일한 구성요소이므로, 이에 대한 설명은 중복을 피하기 위하여 생략한다.
참조부호 43은 차량의 직진여부를 검출하기 위한 조향각센서(43)이다. 즉, 직진 판정부(40)는 운전자의 스티어링 휠 조작에 비례하여 조향각센서(43)로부터 출력된 조향각 정보에 근거하여 차량이 선회하는지 직진하는지를 판정한다.
이하에는 전술한 구성요소 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 타 실시예의 제어흐름을 설명한다. 이에 도시한 바와 같이, 도 2에 도시된 참조부호와 동일한 부호는 동일한 제어흐름이므로, 이에 대한 설명은 중복을 피하기 위하여 생략한다.
단계S23에서 정상적인 주행상태로 판정된 경우, 직진 판정부(40)는 조향각센서(43)로부터 출력된 조향각과 직진여부를 판정하기 위해 기 설정된 직진판정 기준각을 비교하여 직진중인가를 판단한다(S24c). 즉, 직진 판정부(40)는 조향각센서(43)로부터 검출된 조향각이 직진판정 기준각보다 작을 경우 현 주행상태를 직진상태로 판정하고, 검출된 조향각이 직진판정 기준각보다 클 경우 현 주행상태를 선회중인 것으로 판정한다.
단계S24c에서 직진상태로 판단된 경우, 전술한 단계S25이하를 순차적으로 수행한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 타이어의 편마모, 공기압 저하 또는 펑크에 의해 차륜속도가 왜곡될 경우 직진주행시 이들 차륜의 차륜속도를 보정함으로써, 차륜속도를 이용하여 각 차륜 또는 구동차륜의 브레이크 액압을 제어하고자 하는 제어시스템의 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 각 차륜의 차륜속도센서로부터 신호를 입력받아 차륜속도를 계산하는 차륜속도 계산부와, 계산된 상기 차륜속도에 근거하여 전륜 또는 후륜의 양 차륜간 속도차를 계산하는 차륜속도차 계산부와, 차량이 직진 중인가를 판정하는 직진 판정부와, 차량이 직진 주행중인 것으로 판정된 경우 상기 차륜속도차에 근거하여 차륜속도의 보정이 필요한 차륜을 선별하고 선별된 차륜이 포함된 전륜 또는 후륜의 양 차륜간 속도차를 이용하여 보정계수를 계산하는 보정계수 계산부와, 계산된 상기 보정계수에 상기 차체속도를 곱하여 차륜속도를 보정하고자 하는 차륜의 실제 차륜속도와의 연산을 통해 차륜속도를 보정하는 차륜속도 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차륜속도 보정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직진 판정부는 전륜 또는 후륜의 양 차륜간 속도변화율이 직진중임을 판정하기 위한 임계변화율보다 작은 가를 판정하는 제1판정부와, 전륜 또는 후륜의 양 차륜간 속도차가 직진중임을 판정하기 위한 임계치보다 작은 가를 판정하는 제2판정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차륜속도 보정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 직진 판정부는 운전자의 스티어링 휠 조작에 비례하여 조향각센서로부터 출력된 신호를 입력받아 차량이 직진중인가를 판정하는 것을 특징으로 하는 차륜속도 보정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보정계수 계산부는 전륜 또는 후륜의 양 차륜속도중 큰 쪽을 차륜속도의 보정이 필요한 차륜으로 선별하고 선별된 차륜이 포함된 전륜 또는 후륜의 양 차륜간 속도차를 상기 차체속도로 나누어 보정계수를 계산하는 것을 특징으로 하는 차륜속도 보정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보정계수 계산부는 브레이크 작동상태를 감지하기 위한 제동 감지부와, 스로틀 밸브의 개폐정도를 감지하기 위한 가속 감지부를 포함하는 주행상태 감지부로부터 차륜속도의 왜곡이 발생가능한 정도의 제동 또는 가속상태로 감지된 경우 상기 보정계수의 계산동작을 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 차륜속도 보정장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 차륜속도 보정부는 '보정하고자 하는 차륜의 실제 차륜속도 - 상기 보정계수 * 상기 차체속도'를 통해 차륜속도를 보정하는 것을 특징으로 하는 차륜속도 보정장치.
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