KR20030017826A - 차량의 능동 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

고속 주행중에 조향과 급 제동이 발생하는 경우 노면의 상태와 관계없이 전륜 외륜측의 제동력만을 제어하여 차량의 안정성을 확보하도록 하는 것이다.,

본 발명은 노면과 휠 사이의 마찰력을 검출하는 마찰력 검출수단과, 주행되는 차속의 정보를 검출하는 차속 검출수단과, 조향과 제동제어가 검출되면 요잉 각속도를 연산하여 기준값과 비교한 다음 비교된 결과에 따라 전륜 외측 휠을 제동 제어값을 연산 출력하는 제어수단과, 제어수단에서 인가되는 신호에 따라 전륜 외측 휠의 제동력을 증감 보정하는 구동수단을 포함한다.

또한, 주행 차량에서 조향 및 제동이 검출되면 노면 마찰력과 차속에 따른 요잉 각속도를 연산하는 과정과, 연산된 요잉 각속도와 기준 요잉 각속도를 비교하여 결과에 따라 브레이크 라인압 증감 보정 값을 연산하는 과정과, 연산된 증감 보정값에 따라 전륜 외측 휠의 라인 압을 보정 제어하는 과정을 포함한다.

따라서, 노면의 상태에 관계없이 능동 제어가 진행되고, 하나의 휠에 대한 구동력 제어로 응답성이 신속하며, 요잉 모멘트 제어를 위한 하드웨어 및 소프트웨어의 구성이 간단하게 되며, 간단한 구동 제어로 에너지의 소모가 최소화된다.

Description

차량의 능동 제어 시스템 및 방법{System For Dynamic Controlling Of Vehicle And Method Thereof}

본 발명은 차량의 능동 제어 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 고속 주행중에 조향과 급 제동이 발생하는 경우 노면의 상태와 관계없이 전륜 외륜측의 제동력만을 제어하여 차량의 안정성을 확보하도록 하는 차량의 능동 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 거동 제어 시스템은 고속으로 주행하는 상태에서 운전자가 선회하면서 급제동을 하거나 혹은 비대칭 노면에서 제동을 하는 긴급한 상황에서차량이 미끄러져 회전하는 것을 방지하기 위해 구동력과 제동력을 제어하여 안전성을 확보하여 주는 시스템이다.

이와 같은 종래의 차량 제어 시스템은 차량이 일정속도 이상으로 주행하는 상태에서 급제동이 발생하게 되면 시스템의 제어수단은 조향각 센서로부터 조향각()의 정보와 차속 센서로부터 현재의 속도(V)를 검출한 다음 설정된 알고리즘을 통한 연산으로 요잉(Yaw) 각속도(Ψ)를 측정하고, 측정된 요잉 각속도(Ψ)와 하기의 수학식 1로서 설정된 기준 요잉 각속도( PSI _r )를 비교하여 차량 상태를 판단한다.

여기서,이며, L은 축간거리이고, M은 차량중량이며, C_f,``C_ r은 전 후륜 타이어의 코너링 강성이다.

상기의 비교에서 측정되는 요잉 각속도(Ψ)가 기준 요잉 각속도( PSI _r ) 보다 작은 상태로 검출되는 경우 첨부된 도 4a에서 알 수 있는 바와 같이 후륜 선회 내측 휠의 제동력(F_x ) 증가 제어를 통해 요 모멘트를 발생시키고, 측정되는 요잉 각속도(Ψ)가 기준 요잉 각속도( PSI _r ) 보다 큰 상태로 검출되는 경우 첨부된 도 4b에서 알 수 있는 바와 같이 전륜 선회 외측 휠의 제동력(F_x ) 증가 제어로 요 모멘트를 발생시켜 차량 거동이 안정되게 유지하여 준다.

상기와 같은 종래의 차량에서 적용되는 있는 거동 제어방법은 차량의 횡각속도가 현재 차량의 요잉 각속도에 비하여 충분하게 발생되지 않기 때문에 고마찰 노면에서는 어느 정도의 좋은 성능을 보이지만 저마찰 노면에서는 차량의 횡미끄럼각이 빠르게 증가하여 미끄러지게 되는 문제점이 있으며, 노면의 마찰계수가 감소하면 타이어의 강성도 따라서 감소하는데, 이러한 사실에도 불구하고 기존의 차량에 적용되는 기준 요잉 각속도는 코너링 강성을 노면 마찰계수에 관계없이 상수로 계산하였기 때문에 저마찰 노면에서 차량 상태를 판단하는데 어려운 단점이 있어 정상적인 차량 거동의 제어가 수행되지 않는 문제점이 있다.

또한, 전륜 및 후륜의 모든 휠을 제어하여야 하기 때문에 제어 로직의 구성이 힘들고 그 만큼 차량 성능을 높이는데 어려움이 수반되며, 하드웨어의 구성이 복잡해지고, 특히 저마찰 노면에서 차량을 제어할 시 전륜 및 후륜에 연속적인 제동력 및 구동력 제어가 진행되어야 하므로 에너지의 소모가 크게 발생되어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 노면의 마찰계수를 감안하여 요잉 각속도를 연산하고, 연산된 요잉 각속도를 감안하여 노면의 상태와 관계없이 전륜 외륜측의 휠에 대해서만 제동력 증감 보정 제어를 수행시켜 차량의 안정성을 제공하도록 한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 능동 제어 시스템의 구성 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 능동 제어 시스템에서 거동 제어를 수행하는 일 실시예의 흐름도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 차량의 능동 제어 시스템에서 거동 제어 개념을 도시한 도면.

도 4a 및 도 4b는 종래의 차량에서 수행되는 거동 제어 개념을 도시한 도면.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 차량의 거동 제어장치에 있어서, 노면과 휠 사이의 마찰력을 검출하는 마찰력 검출수단과, 주행되는 차속의 정보를 검출하는 차속 검출수단과, 조향과 제동제어가 검출되면 요잉 각속도를 연산하여 기준값과 비교한 다음 비교된 결과에 따라 전륜 외측 휠의 제동 제어값을 연산 출력하는 제어수단과, 상기 제어수단에서 인가되는 신호에 따라 전륜 외측 휠의 제동력을 증감 보정하는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어수단은 요잉 각속도를 연산함에 마찰 계수를 더 포함하며, 전륜 외측 휠만의 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 주행 차량에서 조향 및 제동이 검출되면 노면 마찰력과 차속에 따른 요잉 각속도를 연산하는 과정과, 연산된 요잉 각속도와 기준 요잉 각속도를 비교하는 과정과, 비교된 결과에 따라 브레이크 라인압 증감 보정 값을 연산하는 과정과, 상기 연산된 증감 보정값에 따라 제동 제어가 진행되고 있는 전륜 외측 휠의 라인 압을 보정 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 능동 제어 시스템은 마찰력 검출부(10)와 차속 검출부(20), 제어부(30) 및 모듈레이터(40)로 이루어지는데, 마찰력 검출부(10)는 휠과 노면간에 발생되는 마찰력 값을 검출하여 그에 대한 신호를 출력하고, 차속 검출부(20)는 제동 제어되는 현재의 주행 차속 정보를 검출하여 그에 대한 정보를 출력하며, 제어부(30)는 노면 마찰력을 감안한 기준 요잉 각속도 산출을 위한 알고리즘이 설정되며, 조향과 제동 제어가 검출되는 경우요잉 각속도를 검출하여 차량 거동 제어를 위한 값을 연산한 다음 거동 제어를 위한 신호를 출력하며, 모듈레이터(40)는 제어부(30)에서 인가되는 제어신호에 따라 전륜 외륜 휠측에 공급되는 브레이크 라인압을 조정하여 준다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 구성의 본 발명에서 거동 제어를 수행하는 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

일정속도 이상으로 주행하는 차량에 조향과 제동 제어력이 발생하게 되면 제어부(30)는 마찰력 검출부(10)로부터 노면과 휠 간에 발생되는 마찰력을 검출하고, 차속 검출부(20)로부터 제동 제어가 진행되고 있는 현재의 차속 정보를 검출한 다음 하기의 수학식 2와 같이 노면의 마찰계수가 고려되어 있는 기준 요잉 각속도 검출식을 통해 현재의 요잉 각속도를 연산한다(S101-S104).

여기서,이며, L은 축간거리이고, M은 차량중량이며, C_f,``C_ r은 전 후륜 타이어의 코너링 강성이며, mu 는 마찰계수이다.

이후, 제어부(30)는 현재 측정되는 요잉 각속도와 기준 요잉 각속도를 비교하여 기준 요잉 각속도가 측정된 요잉 각속도 보다 큰 상태를 유지하는 것으로 판단되면 거동 제어를 위한 제어압 신호를 하기의 수학식 3을 통해 연산하여 모듈레이터(40)측에 인가하면 모듈레이터(40)는 첨부된 도 3a에서 알 수 있는 바와 같이 전륜 외측 휠에 공급되는 브레이크 구동 라인압의 감소 제어(F_x)를 통해 타이어 횡력을 증가시켜 요 모멘트를 발생시키고(S106), 기준 요잉 각속도가 현재 측정되는 요잉 각속도 보다 작은 상태를 유지하는 것으로 판단되면 거동 제어를 위한 제어압 신호를 연산하여 모듈레이터(40)측에 인가하면 모듈레이터(40)는 첨부된 도 3b에서 알 수 있는 바와 같이 전륜 외측 휠에 공급되는 브레이크 구동 라인압을 증가 제어(F_x)하여 요잉 발생이 방지되도록 한다(S107).

상기에서 요잉 발생을 방지하기 위하여 전륜 외측 휠의 슬립율은 PID 제어를 응용하며, 그 값은 하기의 수학식 3를 통해 결정한다.

여기서,는 제어되지 않는 기준 슬립율이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 조향과 함께 급제동이 발생하는 경우 노면의 상태와 관계없이 전륜 외륜측의 휠에 대해서만 제동력 제어를 수행함으로서 차량의 운행에 안정성이 제공된다.

또한, 하나의 휠에 대한 구동력 제어로 응답성이 신속하게 이루어지고, 요잉 모멘트 제어를 위한 하드웨어 및 소프트웨어의 구성이 간단하게 되며, 간단한 구동제어로 에너지의 소모가 최소화된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 차량의 거동 제어장치에 있어서,

   노면과 휠 사이의 마찰력을 검출하는 마찰력 검출수단과;

   주행되는 차속의 정보를 검출하는 차속 검출수단과;

   조향과 제동제어가 검출되면 요잉 각속도를 연산하여 기준값과 비교한 다음 비교된 결과에 따라 전륜 외측 휠의 제동 제어값을 연산 출력하는 제어수단과;

   상기 제어수단에서 인가되는 신호에 따라 전륜 외측 휠의 제동력을 증감 보정하는 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어수단은 요잉 각속도를 연산함에 마찰 계수를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어수단에서 요잉 각속도는 하기의 수학식 4를 통해 연산되는 것을 특징으로 하는 차량의 능동 제어 시스템.

   여기서,이며, L은 축간거리이고, M은 차량중량이며, C_f,``C_ r은 전 후륜 타이어의 코너링 강성이며, mu 는 마찰계수이다.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제어수단에서 전륜 외측 휠의 제동 제어값은 하기의 수학식 5를 통해 연산되는 것을 특징으로 하는 차량의 능동 제어 시스템.

   여기서,는 제어되지 안는 기준 슬립율이다.
5. 주행 차량에서 조향 및 제동이 검출되면 노면 마찰력과 차속에 따른 요잉 각속도를 연산하는 과정과;

   상기에서 연산된 요잉 각속도와 기준 요잉 각속도를 비교하는 과정과;

   상기에서 비교된 결과에 따라 브레이크 라인압 증감 보정 값을 연산하는 과정과;

   상기 연산된 증감 보정값에 따라 제동 제어가 진행되고 있는 전륜 외측 휠의라인 압을 보정 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동 제어방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기에서 연산된 요잉 각속도가 기준 요잉 각속도 보다 큰 값이면 제동 라인압을 증가시키고, 연산된 요잉 각속도가 기준 요잉 각속도 보다 작은 값이면 제동 라인압을 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량의 능동 제어 방법.