KR20030088070A - 차량 안정성 제어시스템의 제동압력 제어장치 및 그제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 주행안정성 제어시스템의 제동압력 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 상세하게는 차량의 운동상태와 운전자 의도간의 차이값을 구하고, 그 차이값을 직접적으로 압력 제어 방법에 적용하는 것이다.

종래의 차량의 주행 안정성 제어는 노면 상태에 따라 원하는 보상 모멘트를 얻기 위한 슬립률이 크게 차이가 나는 문제점이 있었다.

즉, 제동시 노면의 상태를 정확히 판단하여야 하는데, 현재의 센서 및 신호 처리 기술로는 실시간으로 노면의 상태를 정확히 추정하는데 어려움이 많아 상기에서 기술한 종래의 차량 안정성 제어를 수행하는데 적합지 않는 문제점이 발생하는 것이다.

이에 본 발명에서는 요우 레이트 센서등에서 측정된 차량의 운동 상태값과 조향각이나 차속으로부터 측정된 운전자의 의도값의 차이를 직접적으로 차량의 제동제어에 이용하여 이로부터 실제적인 차량의 주행 안정성의 제어 출력을 얻는 방법을 제공함에 있다.

Description

차량 안정성 제어시스템의 제동압력 제어장치 및 그 제어방법{Braking pressure control device and control method of vehicle stability control system}

본 발명은 차량 주행 안정성 제어시스템의 제동압력 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 상세하게는 차량의 운동상태와 운전자 의도간의 차이값을 구하고, 그 차이값을 직접적으로 압력 제어 방법에 적용하는 것이다.

일반적으로, 차량의 주행안정성 제어 시스템은 차량의 운동 상태와 운전자의 의도를 비교하여 차량의 제동력을 제어함으로써 차량의 상태를 운전자의 의도와 일치하도록 만드는 시스템이다.

종래에는 차량의 운동 상태와 운전자의 의도를 비교하여 차량의 상태를 운전자의 의도와 일치시키기 위한 보상 모멘트의 크기를 구하여, 구해진 보상 모멘트의 크기값을 생성하기 위한 차량 각 바퀴의 슬립률을 계산하고, 계산된 슬립률값에 대응되게 각 바퀴가 동작하도록 바퀴의 제동압력을 조정함으로써 차량의 주행안정성 제어를 수행하였다.

그러나, 종래의 차량의 주행안정성 제어는 노면 상태에 따라 원하는 보상 모멘트를 얻기 위한 슬립률이 크게 차이가 나는 문제점이 있었다.

즉, 제동시 노면의 상태를 정확히 판단하여야 하는데, 현재의 센서 및 신호 처리 기술로는 실시간으로 노면의 상태를 정확히 추정하는데 어려움이 많아 상기에서 기술한 종래의 차량 안정성 제어를 수행하는데 적합지 않는 문제점이 발생하는 것이다.

이에 본 발명에서는 요우 레이트 센서등에서 측정된 차량의 운동 상태값과 조향각이나 차속으로부터 측정된 운전자의 의도값과의 차이를 직접적으로 차륜의 제동제어에 이용하여 이로부터 실제적인 차량 주행안정성의 제어 출력을 얻는 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명 차량 주행안정성 제어장치의 구성을 보인 블록도.

도 2a는 오버스티어 경향시 차량의 거동을 나타낸 도면이고,

도 2b는 언더스티어 경향시 차량의 거동을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 요구 압력증감량에 따른 제어주기설정 과정을 보인 도면.

도 4는 본 발명에 따른 제어주기 동안의 실질적인 제어형태를 보인 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 속도센서 20 : 조향각 센서

30 : 제어부 40 : 요우레이트 센서

50 : 압력 모듈레이터 60 : 바퀴

본 발명의 차량 주행안정성 제어시스템의 제동압력 제어장치 및 그 제어방법은 요우레이트 센서등에서 측정된 차량의 운동 상태값과 조향각이나 차속으로부터 측정된 운전자 의도값과의 차이를 PID제어방법을 사용하여 차륜의 제동압력을 제어하도록 함에 그 특징이 있는 것으로,

첨부된 도면을 참조하여 그 상세 구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 차량 주행안정성 제어시스템의 구성을 보인 블록도이고, 도 2a는 오버스티어 경향시 차량의 거동을 나타낸 도면이며, 도 2b는 언더스티어 경향시 차량의 거동을 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 압력증감량에 따른 제어주기설정 과정을 보인 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 제어주기 동안의 실질적인 제어형태를 보인 도면이다.

먼저, 도 1을 참조하여,

본 발명의 차량 주행안정성 제어 시스템은 조향핸들의 조타각을 측정하는 조향각 센서(20)와, 전후좌우 4바퀴의 회전속도를 측정하는 속도센서(10)와, 상기 조향각 센서(20) 및 속도센서(10)에서 측정된 조향각과 차속으로부터 요우레이트(Yaw rate)를 연산하고 각 바퀴(60)의 제동압력신호를 출력하는 제어부(30)와, 상기 제어부(30)에서 출력되는 제동압력신호를 입력받아 실제 바퀴(60)의 제동압력을 제어하는 압력 모듈레이터(50)와, 차량의 기울어짐을 측정하는 요우레이트 센서(40)로 구성된다.

상기와 같은 차량의 주행안정성 제어시스템에서 제어부(30)는 조향각센서(20) 및 속도센서(10)로부터 조향각도 및 차속을 입력받아 이 값으로 운전자가 의도하는 차량의 선회정도를 계산하고, 요우레이트 센서(40)로부터 차량의 요우레이트를 측정하여 이 값을 비교한다.

상기 제어부(30)에서 산출한 운전자가 의도하는 차량의 선회정도와 요우레이트 센서(40)에서 측정된 요우레이트값이 일치하면 가장 이상적인 차량의 선회동작을 이룰수 있으나, 실제 측정되는 요우레이트값은 노면의 상태에 따라 노면과 바퀴(60) 타이어와의 마찰력에 의해 차이가 나게 되는 것이다.

본 발명에서는 상기 차이값을 이용하여 압력 모듈레이터(50)에 인가되는 제동압력의 요구압력값을 산출하는데, 제어부(30)에서는 다음의 수학식 1과 같이 요구압력값을 산출하게 된다.

[수학식 1]

ΔP 는 요구압력 증감량이고, K1, K2, K3은 제어이득이고, e는 차량의 선회정도와 요우레이트 센서에서 측정된 요우레이트값과의 오차값이다.

즉, 실차실험을 통해 얻어진 제어이득값(K1, K2, K3)과 오차값(e), 오차의 변화 속도값(e'), 오차의 변화 가속도값(e'')을 이용한 비례 미적분 방법으로 요구압력 증감량(ΔP)을 산출하게 되는 것이다.

이후, 상기에서 산출된 요구압력 증감량(ΔP)을 차량 4바퀴의 압력 모듈레이터(50)에 인가하여 제어하게 되는데,

도 2a와 같이 차량의 오버스티어(Oversteer) 경향을 제어부(30)가 감지하였을 경우, 차량이 선회방향의 안쪽으로 급격히 진행하려는 경향을 나타내므로 선회 바깥쪽의 전륜에 제동압력을 가하여 반대 모멘트를 발생시키어 차량의 자세를 바로잡고,

도 2b와 같이 언더스티어(Understeer) 경향시 차량은 선회반경 바깥쪽으로 벗어나는 경향을 나타내므로 후륜의 내륜에 제동압력을 감하여 차량의 자세를 바로잡게 되는 것이다.

이때, 제동압력을 가(Apply)하고 감(Dump)하며, 유지(Hold)하는 일련의 동작들로 압력 모듈레이터(50)는 바퀴의 제동제어를 하게 되는데, 요구 압력증감량(??P )에 따라 가압주기(Na), 감압주기(Nd), 유지주기(Nh)를 조합하여 시행하게 된다.

도 3과 도 4를 참고하여 상세하게 설명하면,

요구 압력증감량(ΔP)이 영(Zero)미만이면, 감압모드로 인식하여 가압주기(Na)는 인가하지 않고 도 4의 (a)와 같이 감압주기(Nd)와 유지주기(Nh)를 조합하여 제동제어를 시행하게 된다.

상기 감압주기(Nd)는 다음의 수학식 2와 같이 구할 수 있다.

[수학식 2]

N은 제어주기이며,ar은 가압시 압력 변화율이다. 감압모드시의 유지주기(Nh)는 전제 제어주기(N)에서 감압주기(Nd)를 제외한 나머지 주기가 된다.

요구 압력증감량(ΔP)이 영(Zero)이면, 유지모드로 인식하여 도 4의 (b)와 같이 유지주기(Nh)만을 인가하여 제동제어를 시행한다.

요구 압력증감량(ΔP)이 영(Zero)보다 크면, 가압모드로 인식하여 도 4의 (c)와 같이 가압주기(Na)와 유지주기(Nh)를 조합하여 제동제어를 수행하게 된다.

상기 가압주기(Na)는 다음의 수학식 3과 같이 구할 수 있다.

[수학식 3]

N은 제어주기이며, dr은 가압시 압력 변화율이다. 가압모드시의 유지주기(Nh)는 전체 제어주기(N)에서 가압주기(Na)를 제외한 나머지 주기가 된다.

이후, 압력 모듈레이터(50)는 상기의 과정에서와 같이 결정된 제어주기(N)로 바퀴의 제동제어를 수행하며, 상기의 과정을 반복수행하여 차량의 주행 안정성제어를 수행하게 되는 것이다.

상기에서와 같이 본 발명에서는 요우레이트 센서등에서 측정된 차량의 운동 상태값과 조향각이나 차속으로부터 측정된 운전자 의도값과의 차이값을 PID제어방법을 통하여 제동 압력증감량을 산출하고, 상기 산출된 제동 압력증감량에 따라 가압모드, 유지모드, 감압모드등을 판단하고 판단된 모드에 따라 제동압력 제어주기를 제어하여 좀더 정확하고 안정적으로 차량의 상태를 운전자의 의도와 일치시킴으로써 차량의 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 조향핸들의 조타각을 측정하는 조향각 센서와, 전후좌우 4바퀴의 회전속도를 측정하는 속도센서와, 실제 바퀴의 제동압력을 제어하는 압력 모듈레이터와, 차량의 기울어짐을 측정하는 요우레이트 센서로 구성된 차량의 주행안정성 제어장치에 있어서,

   상기 조향각 센서와 속도센서에서 측정된 조향각과 차속으로부터 요우레이트를 연산하고, 연산된 요우레이트값과 요우레이트 센서에서 측정된 값의 오차를 이용하여 바퀴의 요구제동압력값을 산출하는 제어부를 포함하여 구성되는 차량의 주행안정성 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어부는 연산된 요우레이트값과 요우레이트 센서에서 측정된 값의 오차값, 오차의 변화속도값, 오차의 변화가속도값과, 실차실험을 통해 얻어진 제어이득값을 이용하여 비례미적분제어방법을 통해 바퀴의 요구제동압력값을 산출하는 특징을 포함하는 차량의 주행안정성 제어장치.
3. 운전자의 의도와 차량의 거동상태를 일치시키기 위한 차량의 주행안정성 제어방법에 있어서,

   측정수단에서 감지된 차량의 운동 상태값과 조향각이나 차속으로부터 측정된운전자 의도값과의 오차를 비례미적분제어방법을 사용하여 바퀴의 요구 제동압력값을 산출하고, 산출된 요구 제동압력값에 따라 가압모드, 감압모드, 유지모드를 판단하며, 판단된 제어모드에 따라 가압주기, 감압주기, 유지주기를 조합하여 전체 제어주기를 형성함으로써 바퀴의 제동제어를 수행하는 특징을 갖는 차량의 주행안정성 제어방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 요구 제동압력값에 따라 제어모드를 판단하는 것은 요구 제동압력값이 영(Zero)보다 크면 가압모드로 판단하고, 영(Zero)보다 작으면 감압모드로 판단하고, 영(Zero)과 같으면 유지모드로 판단하는 특징을 포함하는 차량의 주행안정성 제어방법.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 가압모드는 가압주기와 유지주기로 이루어지며, 상기 가압주기는 제어주기에서 요구 제동압력값에 대한 가압시 압력변화율이 차지하는 비중이며,

   가압모드시 유지주기는 전체 제어주기에서 상기 가압주기를 제외한 나머지 주기인 특징을 포함하는 차량의 주행안정성 제어방법.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 감압모드는 감압주기와 유지주기로 이루어지며, 상기 감압주기는 제어주기에서 요구 제동압력값에 대한 감압시 압력변화율이 차지하는 비중이며,

   감압모드시 유지주기는 전체 제어주기에서 상기 감압주기를 제외한 나머지 주기인 특징을 포함하는 차량의 주행안정성 제어방법.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 유지모드는 유지주기로만 이루어지는 특징을 포함하는 차량의 주행안정성 제어방법.