KR20020045771A - 승차감 제어 장치 및 그 제어 방법과 이를 이용한 반 능동전자 현가 시스템 - Google Patents

승차감 제어 장치 및 그 제어 방법과 이를 이용한 반 능동전자 현가 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 채용한 4륜 독립 현가에 있어서, 웨이브 노면과 범프 노면의 상태에 적응적인 소프트한 감쇠력을 조절을 통해 차량의 승차감 및/또는 주행 안정성을 최적으로 제어할 수 있도록 한 승차감 제어 기법 및 반 능동 전자 현가 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 수직 속도 성분이 설정값 이상인 경우 상대적으로 큰 게인을 설정값 이하일 경우 상대적으로 작은 게인을 적용함으로써, 웨이브 노면과 범프 노면에 최적으로 적응할 수 있는 승차감 값을 산출하고, 산출된 승차감 값을 참조하여 각 차륜에 적용할 감쇠력을 결정하며, 결정된 감쇠력에 의거하여 각 댐퍼의 구동을 제어하도록 함으로써, 차량 주행 노면의 상태에 적응적으로 대응할 수 있는 최적의 차량 승차감 및/또는 주행 안정성을 실현할 수 있는 것이다.

Description

승차감 제어 장치 및 그 제어 방법과 이를 이용한 반 능동 전자 현가 시스템{RIDE CONTROL APPARATUS AND METHOD, SEMI-ACTIVE SUSPENSION SYSTEM FOR AUTOMOBILE USING IT}
본 발명은 차량의 현가 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 채용한 4륜 독립 현가 장치에서 차량의 노면 주행 상태에 따라 댐퍼의 감쇠력을 조절하는데 적합한 승차감 제어 장치 및 그 제어 방법과 이를 이용한 반 능동 전자 현가 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 차축과 차체를 연결하는 현가 시스템이 장착되는데, 이러한 현가 시스템은 주행 중에 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 하여 차체와 화물의 손상을 방지하고, 승차감 및 주행 안정성을 향상시키도록 기능한다.
또한, 현가 시스템은 바퀴에서 발생하는 구동력이나 제동력을 차체에 전달하고, 차량의 선회 시에 원심력을 흡수하며, 구동 바퀴가 차체에 대해 올바른 위치로 유지되도록 기능한다. 따라서, 현가 시스템은 노면에서 받는 충격을 완화시킬 수 있도록 상하 방향으로 유연한 결합을 필요로 하고, 또한 구동 바퀴에서 발생하는 구동력 및 제동력과 선회 시의 원심력 등에 견딜 수 있도록 수평 방향으로 강한 결합을 필요로 한다.
이를 위하여, 현가 시스템은 차량의 주행 속도, 제동 및 가속에 따라 가변식 댐퍼의 감쇠력을 조절하고, 일정한 주행 속도에서 노면의 상태에 따라 가변식 댐퍼의 감쇠력을 조절하는데, 이러한 가변식 댐퍼의 감쇠력은 액츄에이터인 스테핑 모터 또는 솔레노이드의 구동 제어를 통해 행해지고 있다.
한편, 현가 시스템의 기술 발전에 따라 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 이용한 4 륜 독립 제어 현가 장치가 개발되고 있으며, 이러한 현가 시스템에서는 차량 내에 각종 센서(수직 가속도 센서, 차속 센서, 조향각 센서 등)를 부착하고, 각 센서로부터의 검출 정보에 의거하여 댐퍼를 능동적으로 제어함으로써 승차감 및 조정 안정성을 향상시키고 있다.
그러나, 이러한 현가 제어에서는 어떠한 센서를 사용하고, 각 센서로부터의 검출 정보를 어떠한 방식으로 이용 및 상호 연계시켜 댐퍼를 제어하느냐에 따라 그 효율이 극히 상이하게 나타난다. 따라서, 현가 제어 분야에서는 차량의 승차감 및 주행 안정성의 증진을 위해 가장 효율적으로 댐퍼를 제어할 수 있는 기법의 개발이 절실히 요망되고 있는 실정이며, 특히 웨이브(wave) 노면(또는 상하 굴곡 노면)과 범프 노면을 구분하여 각 노면의 상태에 따라 차량의 승차감을 최적화할 수 있는 승차감 제어 기법의 개발이 절실히 요망되고 있다.
본 발명은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로, 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 채용한 4륜 독립 현가에 있어서, 웨이브 노면과 범프 노면의 상태에 적응적인 소프트한 감쇠력을 조절을 통해 차량의 승차감을 최적으로 제어할 수 있는 승차감 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 채용한 4륜 독립 현가에 있어서, 웨이브 노면과 범프 노면의 상태에 적응적인 소프트한 감쇠력을 조절을 통해차량의 승차감 및 주행 안정성을 최적으로 제어할 수 있는 반 능동 전자 현가 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은, 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 채용한 4륜 독립 현가에서 차량의 승차감을 제어하는 장치에 있어서, 상기 4륜 중 적어도 3륜의 소정 부분에 각각 장착되어, 각 차륜의 수직 가속도를 각각 검출하는 센서들로 된 센서 블록; 상기 각 센서로부터 검출되는 각 수직 가속도 신호를 적분하여 각각의 수직 속도를 검출하는 고주파 통과형 적분기; 상기 검출된 수직 속도와 설정값을 비교하여, 상기 검출 수직 속도가 상기 설정값 이상일 때 기설정된 두 게인값 중 상대적으로 큰 게인값을 승차감 산출에 적용하고, 상기 검출 수직 속도가 상기 설정값 이하일 때 상대적으로 작은 게인값을 승차감 산출에 적용함으로써, 상기 차량의 승차감 제어를 위한 상기 승차감 값을 산출하는 RMS 검출부; 및 상기 고주파 통과형 적분기로부터 제공되는 상기 수직 속도에 의거하여 승차감 제어를 위한 차체 수직 속도를 검출하는 필터링부로 이루어진 승차감 제어 장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 채용한 4륜 독립 현가에서 차량의 승차감을 제어하는 방법에 있어서, 적어도 3개의 수직 가속도 센서를 이용하여 적어도 3개 차륜의 수직 가속도를 각각 검출하는 과정; 상기 각 수직 가속도 센서로부터 검출되는 각 수직 가속도 신호를 적분하여 각각의 수직 속도를 검출하는 과정; 상기 검출된 수직 속도와 설정값을 비교하는 과정; 상기 비교 결과 상기 검출 수직 속도가 상기 설정값 이상일 때 기설정된 두 게인값 중 상대적으로 큰 게인값을 승차감 산출에 적용하고, 상기 검출 수직 속도가 상기 설정값 이하일 때 상대적으로 작은 게인값을 승차감 산출에 적용함으로써, 차량의 승차감 제어를 위한 상기 승차감 값을 산출하는 과정; 상기 검출된 수직 속도에 의거하여 차체 수직 속도를 검출하는 과정; 및 상기 검출된 승차감 값 및 차체 수직 속도를 참조하여 각 댐퍼의 감쇠력을 결정하고, 결정된 각 감쇠력에 의거하여 각 댐퍼의 구동을 제어하는 과정으로 이루어진 승차감 제어 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 관점에 따른 본 발명은, 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 채용한 4륜 독립 현가에서 각 댐퍼들의 감쇠력을 적응적으로 조절함으로써, 차량의 승차감 및 주행 안정성을 제어하는 반 능동 전자 현가 시스템에 있어서, 적어도 3륜으로부터 검출한 각 수직 가속도 신호를 적분하여 각각의 수직 속도를 검출하고, 검출 수직 속도가 설정값 이상일 때 기설정된 두 게인값 중 상대적으로 큰 게인값을 승차감 산출에 적용하고, 상기 검출 수직 속도가 상기 설정값 이하일 때 상대적으로 작은 게인값을 승차감 산출에 적용하여 승차감 값을 산출하고, 검출 수직 속도에 의거하여 차체 수직 속도를 검출하는 승차감 제어 로직; 검출된 차속 신호에 의거하여 감쇠력 조절용 차속 감응 신호를 산출하는 차속 감응 제어 로직; 검출된 차속 신호 및 조향각 신호에 의거하여 감쇠력 조절용 롤 값을 산출하는 안티롤 제어 로직; 검출된 차속 신호와 브레이크 감지 신호에 의거하여 감쇠력 조절용 다이브 값을 산출하는 안티 다이브 제어 로직; 검출된 드로틀 위치 감지 신호에 의거하여 감쇠력 조절용 스쿼트 값을 산출하는 안티 스쿼트 제어 로직; 및 상기 산출된 승차감 값, 차체 수직 속도, 차속 감응 신호, 롤 값, 다이브 값 및 스쿼트 값에 의거하여 각 차륜의 댐퍼의 감쇠력을 각각 결정하고, 결정된 각 감쇠력에 의거하여 각 댐퍼의 구동을 제어하는 댐퍼 제어 블록으로 이루어진 반 능동 전자 현가 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반 능동 전자 현가 시스템의 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자 제어 현가 시스템용 승차감 제어 장치의 블록도,
도 3은 도 1에 도시된 안티 롤 제어 로직의 개략 블록도,
도 4는 도 1에 도시된 안티 스쿼트 제어 로직의 개략 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : 센서 블록 111a, 111b, 111c : 수직 가속도 센서
113 : 차속 센서 115 : 조향각 센서
117 : 브레이크 감지 센서 119 : 드로틀 위치 감지 센서
120 : 연산 제어 로직 121 : 승차감 제어 로직
123 : 차속 감응 제어 로직 125 : 안티롤 제어 로직
127 : 안티 다이브 제어 로직 129 : 안티 스쿼트 제어 로직
130 : 댐퍼 제어 블록
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 핵심 기술요지는, 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 채용한 4륜 독립 현가에 있어서, 차체의 수직 속도 성분을 검출하고, 이 검출된 수직 속도 성분에 의거하여 이중 가변 게인을 적용, 즉 검출된 수직 속도 성분이 설정값 이상인 경우에는 상대적으로 큰 게인(Kride_b)을 적용하고, 설정값 이하일 경우에는 상대적으로 작은 게인(Kride_n)을 적용함으로써, 웨이브 노면과 범프 노면에 최적으로 적응할 수 있는 승차감 값을 산출하고, 산출된 승차감 값을 참조하여 각 차륜에 적용할 감쇠력을 결정하며, 결정된 감쇠력에 의거하여 각 댐퍼의 구동을 제어한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 반 능동 전자 현가 시스템의 블록도로서, 크게 구분해 볼 때, 센서 블록(110), 연산 제어 블록(120) 및 댐퍼 제어블록(130)을 포함한다.
또한, 센서 블록(110)은 세 개의 수직 가속도 센서(111a, 111b, 111c), 차속 센서(113), 조향각 센서(115), 브레이크 감지 센서(117) 및 드로틀 위치 감지 센서(119)를 포함하고, 연산 제어 블록(120)은 승차감 제어 로직(121), 차속 감응 제어 로직(123), 안티롤 제어 로직(125), 안티 다이브 제어 로직(127) 및 안티 스쿼트 제어 로직(129)을 포함한다.
도 1을 참조하면, 센서 블록(110)내의 각 센서들(111a - 119)은 차량의 소정 부분에 장착되어 차량의 주행 중에 각종 신호(예를 들면, 3개 차륜의 수직 가속도, 차속, 조향각, 브레이크 감지, 드로틀 위치 감지 등)들을 검출하여 대응하는 제어 로직에 제공한다.
다음에, 연산 제어 로직(120)내의 승차감 제어 로직(121)은, 각 차륜에 독립적으로 적용되는 것으로, 검출된 차륜의 수직 가속도 신호에 의거하여, 차체 공진 영역 노면 입력에서 공진을 억제함으로써 차량 운동을 제어하고, 승차감 영역 노면 입력에서는 감쇠력을 소프트(soft)하게 조절함으로써 승차감을 향상시켜 주는 로직인 것으로, 승차감 제어 로직(121)은, 일 예로서 도 2에 도시된 바와 같이, 고주파 통과형 적분기(1211), RMS 검출부(1213) 및 필터링부(1215)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 고주파 통과형 적분기(1211)는 도 1에 도시된 3개의 수직 가속도 센서(111a, 111b, 111c)로부터 각각 제공되는 검출신호에 의거하여 4개 차륜의 수직 가속도를 각각 검출, 예를 들어 아래의 수학식 1에서와 같이 전륜 좌측의 가속도( FL)를 검출한다. 여기에서, 후륜 좌측 가속도( RL), 후륜 우측 가속도( RR), 전륜 우측 가속도( FR)에 대하여도 수학식 1의 적용이 가능하다는 것은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 쉽게 이해 할 수 있을 것이다.
여기서, 수학식 1은 전륜과 후륜의 트레드(tread)가 거의 유사할 경우이다.
즉, 고주파 통과형 적분기(1211)는 수직 가속도 속도 센서(111a, 111b, 111c)들로부터 인가된 가속도 신호들 중 직류 값을 포함한 저주파수의 신호를 제거하고, 설계자의 의도에 따른 주파수 영역에서 적분을 행함으로써 수직 속도를 계산한다. 아래의 수학식 2는 본 실시 예에서 고주파 통과형 적분기(1211)의 s-영역(domain)에서의 전달 함수, 즉 입력 가속도(αs(s))에 대한 속도(vh s(s))의 전달 함수이다.
여기에서,설계 변수이다. 또한, 상기한 수학식 1 및 이하의 수학식에서 물리량을 나타내는 알파벳의 위 첨자는 필터링되는 주파수 대역을 표시하며, 모든 개별 로직은 네 개의 차륜에 대하여 각각 독립적이다.
이어서, 고주파 통과형 적분기(1211)에서 계산된 속도(vh s(s)) 정보는 RMS 검출부(1213)로 인가되는데, RMS 검출부(1213)에서는, 아래의 수학식 3에서와 같이, 고주파 통과형 적분기(1211)로부터 제공받은 속도(vh s(s))에 제곱을 취하고, 이 값에 아래의 수학식 4를 행하는 움직임 평균(moving average) 필터를 통과시킴으로서 차체 수직 속도의 RMS를 검출한다.
여기서 T1은 임의의 시간 변수이다.
그리고, 차체 수직 속도 RMS 검출부(12)는 수학식 4의 출력값를 이용하여 수학식 5를 행함으로써 승차감 값(ride value)()을 검출한다.
여기서 Kride값은 소정의 게인값을 의미하는데, 본 발명에서는 수직 속도 성분(Vs)이 설정값(Kb) 이상인 경우 상대적으로 큰 게인(Kride_b)을 적용하고, 설정값 이하인 경우 상대적으로 작은 게인(Kride_n)을 적용한다.
즉, 본 발명에 따른 승차감 제어 로직에서는 자동으로 변하는 게인(Sride)과 수동으로 변하는 게인(Kride)의 이중 가변 게인을 이용하여 승차감 값()을 검출하며, 여기에서 검출된 승차감 값()은 도 1의 댐퍼 제어 블록(130)으로 제공된다.
또한, 필터링부(1215)에서는, 고주파 통과형 적분기(1211)로부터 제공되는 입력 가속도(αs(s))에 대해 아래의 수학식 6에 의하여 차축 공진 역 밴드 패스 필터링을 일차적으로 행하여 그 출력값구한다. 여기서 차축 공진역은 실차 실험을 통하여 구한다.
상기한 수학식 6에서,변수이다.
이어서, 필터링부(1215)는 이 결과값아래의 수학식 7과 같이 제곱하고, 그 결과값아래의 수학식 8과 같은 특징을 갖는 로우 패스 필터로 필터링함으로써 그 평균값()을 검출한다.
여기서 T2는 소정 시간 지연을 위한 변수값이다.
그리고, 필터링부(1215)는 상기한 수학식 8의 평균값 및 () 수학식 2에서 검출한이용하여 차체 수직 속도()를 아래의 수학식 9와 같이 검출한다.
여기에서, 검출된 차체 수직 속도()는 도 1의 댐퍼 제어 회로(130)에 제공되는데, 이때 얻어지는 차체 수직 속도()는 입력되는 가속도 신호가 저주파일수록 커지고 고주파일수록 작아지는 특성을 갖는다. 즉, 차체 가속도 입력이 고주파이면 그 출력이 작아짐을 알 수 있다. 이러한 특징은 차체에 고주파 입력이 있을 경우 감쇠력을 소프트하게 유지시켜 승차감을 확보하기 위해서이다.
한편, 차속 감응 제어 로직(123)은 차량의 고속 주행 안정성을 확보하기 위하여 도 1의 차속 센서(113)로부터의 신호를 이용하여 아래의 수학식 10을 행함으로써 차속 감응 신호()를 계산하여 댐퍼 제어 블록(130)으로 전달하는데, 이 값이 설정값 이상일 때에는 감쇠력을 상향 조정한다.
V : 차량 속도(≥Vlow)
상기 수학식 10에서차속 감응 제어 로직(123)이 적용될 설정 차속이며는 차속 감응 신호() 에 곱해지는 게인이다.
다음에, 안티 롤 제어 로직(125)은, 차량의 조향 시에, 차속 신호 및 조향각 신호에 기초하여 댐퍼의 감쇠력을 높임으로써 차량의 롤 운동을 억제하기 위한 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 스티어링 각 비율 검출부(1251) 및 롤 값 연산부(1253)를 포함한다.
즉, 안티 롤 제어 로직(125)은 운전자의 조향 입력을 감지하고 차체 거동의 과동 영역(transient)을 제어하기 위한 것으로, 조향각 센서(115)로부터 신호를 입력하여 조향 각속도를 검출하고, 이 조향 각속도에 차속 센서(113)로부터의 차속을 고려하여 횡가 속도의 변화량과 롤 값(roll value)을 검출한다.
이때, 댐퍼의 감쇠력은 상하 수직 속도에 대한 함수이므로 롤 값에는 롤 속도에 대한 정보가 포함되어 있어야 한다. 여기에서, 롤 각도(roll angle)를 나타내는 롤 속도(psi)는 횡 가속도()에 비례하며, 횡 가속도()는 조향 각 변위와 차속으로부터 구할 수 있다. 또한, 롤 속도(psi)의 미분값은 횡 가속도()의 변화량으로 구해지므로 조향 각 속도를 검출하여 롤 값을 계산한다.
도 3을 참조하면, 스티어링 각 비율 검출부(1251)는 아래의 수학식 11을 이용해 조향 입력 각에 대한 차륜의 움직임인 횡 가속도()를 스티어링 비율()로서 검출한다.
여기에서,은 스티어링 기어 비율(steering gear ratio),는 스티어링 휠 각 비율(steering wheel angle rate)(rad/sec),휠 베이스(wheel base), V는 차량 속도(m/sec), 그리고는 특징 속도(characteristic speed)이다.
상기한 수학식 11에서의 계산 단위는 MKS와 래디안(radian)을 사용하며, 반시계 방향 조향 입력을 양(+)의 부호로 사용한다.
한편, 실제 시스템에서는 조향 입력에 대한 횡 가속도()의 출력이 1차 지연(1sr order desay)을 가지므로, 아래의 수학식 12에서와 같이 횡 가속도()을 저주파 필터링하여 그 결과값, 즉 횡 가속도 값()을 구하여야 한다.
여기에서, Tdelay는 시간 지연에 대한 변수값이다. 스티어링 각 비율 검출부(1251)에서 구해진 횡 가속도 값()은 롤 값 연산부(1253)에 인가되는데, 롤 값 연산부(1253)에서는 아래의 수학식 13을 수행하여 롤 값()을 구하며, 여기에서 구해진 롤 값()은 도 1의 댐퍼 제어 블록(130)으로 전달된다.
여기에서,은 소정 게인값을 의미하는 변수이다.
한편, 안티 다이브 제어 로직(127)은 차량의 급 제동 시에 발생하는 피치(pitch) 운동을 제어하기 위한 것으로, 브레이크 감지 센서(117)로부터의 감지신호와 차속 센서(113)로부터 차속 신호에 의거하여 차량의 급 제동을 감지하고, 차량이 설정 감속도() 이상으로 감속될 때에 감쇠력을 하드(hard)하게 조절함으로써 차량의 안정성을 확보하기 위한 다이브 값()을 산출하여 도 1의 댐퍼 제어 블록(130)으로 전달한다. 여기에서, 다이브 값()은 아래의 수학식 14에 의하여 산출하며, 이 수학식 14에서는 8kph 이상으로 브레이크가 작동할 때에 매 일정 시간 간격(td)으로 계산한다.
상기한 수학식 14에서,는 시간이 (n)×td일 때의 차량 속도이고,는 시간이 (n-1)×td일 때의 차량 속도, td는 시간 간격(time interval), 그리고곱해지는 소정의 게인이다. 수학식 14에서는MKS 단위계를 따른다.
다른 한편, 안티 스쿼트 제어 로직(129)은 트로틀 개도각의 급 변화를 감지하여 이때 발생하는 차량의 피치(pitch) 운동을 제어하기 위한 것으로, 트로틀 위치 감지 센서(TPS)(119)로부터의 신호를 미분하고, 이를 이용하여 스쿼트 값()을 계산하는데, 여기에서 계산된 스쿼트 값()은 도 1의 댐퍼 제어 블록(130)으로 전달된다.
도 4는 안트 스쿼트 제어 로직(129)의 개략 블록도로서, 미분기(1291) 및 스쿼트 연산부(1293)를 포함한다.
여기에서, 트로틀 위치 감지 센서(119)로부터 제공되는 신호는 대략 0.5V ~ 4.5V 정도가 되는데, 이는 트로틀 개도각을 알리는 0% ~ 100%로 환산된다. 따라서, 드로틀 위치 감지 센서(119)로부터 제공되는 신호()는 미분기(1291)를 통해 아래의 수학식 15를 행함으로써 미분되고, 그 결과값()은 스쿼트 연산부(1293)를 통해 아래의 수학식 16을 행함으로서 스쿼트 값()으로 산출된 후, 댐퍼 제어 블록(130)으로 전달된다.
여기서,변수이다.
상기한 수학식 16에서,곱해지는 게인을 나타낸다.
즉, 본 발명에 따르면, 승차감 제어 로직(121)에서는 수직 속도 성분(Vs)과 설정값 간의 비교를 통해 상대적으로 큰 게인(Kride_b)을 적용하거나 상대적으로 작은 게인(Kride_n)을 적용하는 이중 가변 게인 방법으로 산출한 승차감 값(ride value)()과 차체 수직 속도()를, 차속 감응 제어 로직(123)에서는 차속 신호에 의거하여 산출한 차속 감응 신호()를, 안티롤 제어 로직(125)에서는 조향각 신호와 차속 신호에 의거하여 산출한 롤 값()을, 안티 다이브 제어 로직(127)에서는 차속 신호와 브레이크 감지 신호에 의거하여 산출한 다이브 값()을, 안티 스쿼트 제어 로직(129)에서는 드로틀 위치 감지 신호에 의거하여 산출한 스쿼트 값()을 각각 댐퍼 제어 블록(130)으로 제공한다.
이에 응답하여, 댐퍼 제어 블록(130)에서는 상술한 바와 같은 각 제어 로직(121, 123, 125, 127, 129)으로부터 각각 제공되는 신호들을 종합하여 아래의 수학식 17을 수행함으로써 각 차륜에 적용되어야 할 감쇠력을 결정하고, 이 결정된 감쇠력에 의거하여 각 댐퍼의 구동을 제어한다.
여기에서,첨자는 네 개의 차륜을 의미하고, posneg는 차량 좌, 우륜에 따라 변하는 부호를 의미하며, min 및 max는 액튜에이터의 최소, 최대값을 의미한다. 따라서, 감쇠력은 중립 위치()를 기준으로 하여 각 제어 로직(121, 123, 125, 127, 129)에서 계산된 값에 따라서 액튜에이터의 최소값(min)과 최대값(max) 사이의 정수값을 가짐을 알 수 있다.
한편, 상기한 수학식 17에서 롤값()의 부호(posneg)를 차량 좌, 우륜에 따라서 다르게 선정한 이유는 다음과 같다.
즉, 차량의 선회 주행 시에 차량 동력학적 특성에 의해 차량의 c.g 점에 수직 상승력(jack-up force)이 작용하게 되고, 이에 따라 차량의 차고가 전체적으로 상승한다. 만일, 선회의 바깥쪽 감쇠력이 높은 경우(compression - hard)에는 레이싱 차량을 연상하면 된다. 이렇게 되면 차체의 안쪽(선회 중심쪽)이 뜨는 현상이 발생하며, 이 경우 일반 운전자는 불안감을 느끼게 된다.
반대로, 바깥쪽 차륜의 감쇠력은 낮고(compression - soft) 안쪽 차륜의 감쇠력이 높은 경우(rebound - hard)에는 차체의 안쪽(선회 중심쪽) 바깥쪽 차체는 적당히 가라않게 되므로 차량의 차고가 전체적으로 낮아져서 승차감을 해치지 않는 동시에 안정성을 확보하게 된다.
즉, posneg에 따라 좌, 우륜 롤 값(S_roll)의 부호를 변경하면 선회 안쪽 댐퍼는 하드-소프트(hard-soft)가 되고, 바깥쪽 댐퍼는 소프트-하드(soft-hard)가 된다. 만일, 댐퍼의 콤프레션(compression)의 하드 감쇠력과 소프트 감쇠력이 큰 차이를 나타낸다면 당연히 바깥쪽 댐퍼가 하드 - 소프트가 되어야 하나 현재 수행중인 컴프레션 하드 모드의 감쇠력이 차량 선회 시에 승차감을 해치지 않는 범위 내에서 차체의 움직임도 적당히 튜닝되었기 때문에 posneg부호를 위와 같이 설정하였다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 웨이브 노면과 범프 노면에 적응적으로 대응할 수 있도록, 수직 가속도 센서를 이용하여 검출한 차체의 수직 속도 성분에 의거하여 이중 가변 게인을 적용, 즉 검출된 수직 속도 성분이 설정값 이상인 경우에는 상대적으로 큰 게인을 설정값 이하일 경우에는 상대적으로 작은 게인을 적용함으로써, 웨이브 노면과 범프 노면에 최적으로 적응할 수 있는 승차감 값을 산출하고, 산출된 승차감 값을 참조하여 각 차륜에 적용할 감쇠력을 결정하며, 결정된 감쇠력에 의거하여 각 댐퍼의 구동을 제어하도록 함으로써, 차량 주행 노면의 상태에 적응적으로 대응할 수 있는 최적의 차량 승차감 및/또는 주행 안정성을실현할 수 있다.

Claims (3)

  1. 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 채용한 4륜 독립 현가에서 차량의 승차감을 제어하는 장치에 있어서,
    상기 4륜 중 적어도 3륜의 소정 부분에 각각 장착되어, 각 차륜의 수직 가속도를 각각 검출하는 센서들로 된 센서 블록;
    상기 각 센서로부터 검출되는 각 수직 가속도 신호를 적분하여 각각의 수직 속도를 검출하는 고주파 통과형 적분기;
    상기 검출된 수직 속도와 설정값을 비교하여, 상기 검출 수직 속도가 상기 설정값 이상일 때 기설정된 두 게인값 중 상대적으로 큰 게인값을 승차감 산출에 적용하고, 상기 검출 수직 속도가 상기 설정값 이하일 때 상대적으로 작은 게인값을 승차감 산출에 적용함으로써, 상기 차량의 승차감 제어를 위한 상기 승차감 값을 산출하는 RMS 검출부; 및
    상기 고주파 통과형 적분기로부터 제공되는 상기 수직 속도에 의거하여 승차감 제어를 위한 차체 수직 속도를 검출하는 필터링부로 이루어진 승차감 제어 장치.
  2. 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 채용한 4륜 독립 현가에서 차량의 승차감을 제어하는 방법에 있어서,
    적어도 3개의 수직 가속도 센서를 이용하여 적어도 3개 차륜의 수직 가속도를 각각 검출하는 과정;
    상기 각 수직 가속도 센서로부터 검출되는 각 수직 가속도 신호를 적분하여 각각의 수직 속도를 검출하는 과정;
    상기 검출된 수직 속도와 설정값을 비교하는 과정;
    상기 비교 결과 상기 검출 수직 속도가 상기 설정값 이상일 때 기설정된 두 게인값 중 상대적으로 큰 게인값을 승차감 산출에 적용하고, 상기 검출 수직 속도가 상기 설정값 이하일 때 상대적으로 작은 게인값을 승차감 산출에 적용함으로써, 차량의 승차감 제어를 위한 상기 승차감 값을 산출하는 과정;
    상기 검출된 수직 속도에 의거하여 차체 수직 속도를 검출하는 과정; 및
    상기 검출된 승차감 값 및 차체 수직 속도를 참조하여 각 댐퍼의 감쇠력을 결정하고, 결정된 각 감쇠력에 의거하여 각 댐퍼의 구동을 제어하는 과정으로 이루어진 승차감 제어 방법.
  3. 연속 감쇠력 가변 댐퍼를 채용한 4륜 독립 현가에서 각 댐퍼들의 감쇠력을 적응적으로 조절함으로써, 차량의 승차감 및 주행 안정성을 제어하는 반 능동 전자 현가 시스템에 있어서,
    적어도 3륜으로부터 검출한 각 수직 가속도 신호를 적분하여 각각의 수직 속도를 검출하고, 검출 수직 속도가 설정값 이상일 때 기설정된 두 게인값 중 상대적으로 큰 게인값을 승차감 산출에 적용하고, 상기 검출 수직 속도가 상기 설정값 이하일 때 상대적으로 작은 게인값을 승차감 산출에 적용하여 승차감 값을 산출하고,검출 수직 속도에 의거하여 차체 수직 속도를 검출하는 승차감 제어 로직;
    검출된 차속 신호에 의거하여 감쇠력 조절용 차속 감응 신호를 산출하는 차속 감응 제어 로직;
    검출된 차속 신호 및 조향각 신호에 의거하여 감쇠력 조절용 롤 값을 산출하는 안티롤 제어 로직;
    검출된 차속 신호와 브레이크 감지 신호에 의거하여 감쇠력 조절용 다이브 값을 산출하는 안티 다이브 제어 로직;
    검출된 드로틀 위치 감지 신호에 의거하여 감쇠력 조절용 스쿼트 값을 산출하는 안티 스쿼트 제어 로직; 및
    상기 산출된 승차감 값, 차체 수직 속도, 차속 감응 신호, 롤 값, 다이브 값 및 스쿼트 값에 의거하여 각 차륜의 댐퍼의 감쇠력을 각각 결정하고, 결정된 각 감쇠력에 의거하여 각 댐퍼의 구동을 제어하는 댐퍼 제어 블록으로 이루어진 반 능동 전자 현가 시스템.
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