KR20040081571A - 전자제어 현가장치와 그 제어 방법 - Google Patents

전자제어 현가장치와 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전자제어 현가장치는 차량의 스프링상질량과 하질량 사이에 배치된 가변 댐퍼와, 가변 댐퍼의 댐핑 계수를 제어신호에 기초하여 설정 및 조절하기 위한 가변 댐퍼 구동부와, 차량의 주행 노면 상태에 따른 노면 판정용 센싱 신호를 제공하는 노면 판정 센서부와, 운전자의 설정에 따른 차량의 모드 정보를 제공하는 모드 스위치부와, 차량의 모드에 따라 서로 다른 노면 판정용 기준값이 설정되어 있는 메모리와, 모드 스위치부에서 제공되는 모드 정보에 대응되는 노면 판정용 기준값을 메모리에서 인출하는 기준값 결정부와, 기준값 결정부에서 인출된 노면 판정용 기준값과 노면 판정용 센싱 신호의 비교를 통해 노면 상태를 판단하는 판정부와, 노면 상태 정보와 모드 정보를 이용하여 파라미터를 설정하는 파라미터 설정부와, 파라미터 설정부에서 설정된 파라미터 및 상기 모드 정보를 이용하여 제어값을 산출하고, 산출된 제어값에 대응되는 제어 신호를 가변 댐퍼 구동부에 제공하는 제어부를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 노면 판정에 이용되는 판정 기준값을 모드 또는 차속에 따라 다르게 설정함으로써, 보다 정확한 노면 판정을 통해 가변 댐퍼의 제어를 정확하게 할 수 있고, 이에 따라 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다.

Description

전자제어 현가장치와 그 제어 방법{ELECTRO CONTROL SUSPENSION SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 전자제어 현가장치에 관한 것으로, 특히 노면 판정에 이용되는 기준값을 모드(또는 차속)별로 다르게 적용하여 정확한 노면 판정을 통해 차량의 제어 특성 및 승차감을 향상시킬 수 있는 전자제어 현가장치와 그 제어 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 현가장치는 차량의 축과 프레임간의 완충장치나 스프링으로 이루어지는 충격완화 장치로써, 차량의 상하방향을 유연하게 하고, 노면에서 받는 충역 및 진동을 완화시켜 차체에 전달되지 않도록 하는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 전자제어 현가장치에 관하여 설명한다. 도 3은 종래 기술에 의한 전자제어 현가장치를 도시한 블록도이고, 도 4a 내지 도 4b는 종래 기술에서 전자제어 현가장치의 모드별 노면 판정을 설명하기 위한 예시도이다.
전자제어 현가장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 차속 또는 차량의 상하방향가속도 등을 검출하는 센서들로 구성된 센서부(10)와, 운전자의 모드(노말 또는 스포츠 모드) 선택에 따라 모드 선택 신호를 발생시키는 모드 스위치부(20)와, 센서부(10)에서 제공된 센싱 신호를 이용하여 노면 상태를 판정하는 노면 판정부(30)와, 모드 스위치부(20)에서 입력된 모드 신호와 노면 상태를 고려하여 제어 이득값을 산출하는 파라미터 설정부(40)와, 파라미터 설정부(40)에서 산출된 제어 이득과 센서부(10)에서 제공된 차량의 상하방향 가속도 또는 차속값을 이용하여 제어값을 계산하고 제어값에 대응되는 제어 신호를 발생시키는 제어부(50)와, 제어 신호에 따른 제어량으로 구동되는 가변 댐퍼 구동부(60) 및 가변 댐퍼 구동부(60)의 구동에 의해 감쇠력이 가변되는 가변 댐퍼(70)를 포함한다. 이때 가변 댐퍼(70)는 차량의 스프링상질량과 하질량 사이에 배치된다.
노면 판정부(30)에는 기 설정된 노면 판정용 기준값(즉, 임계값)이 저장되어 있으며, 일정 시간 동안 센서부(10)에서 출력되는 센싱 신호와 임계값의 비교를 통해 임계값 이상을 갖는 횟수를 카운트하고, 이를 이용하여 노면의 상태를 판단한다. 노면 판정부(30)에 의해서 판정된 노면 상태 정보는 파라미터 설정부(40)에 입력되어 제어 이득을 계산하는데 이용된다.
노면 판정을 위한 센싱 신호를 출력하는 센서부(10)는 차량에 장착되어 있기 때문에 운전자가 선택한 모드에 따라 다른 센싱 신호를 출력한다. 다시 말해서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 운전자가 노말 모드로 설정한 경우에 제어부(50)에서 계산되는 제어량이 작아서 가변 댐퍼(70)의 댐핑 계수가 작아지도록 파라미터 설정부(40)에서 파라미터가 설정된다. 이로 인해서 차체의 움직임은 커지고, 이에 따라 센서부(10)에서 출력되는 센싱 신호는 진폭이 크면서 저주파 특성을 갖는다.
반면에, 운전자가 안정성 위주의 스포츠 모드로 설정한 경우에, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제어부(50)에서 계산되는 제어량이 많고 가변 댐퍼(70)의 댐핑 계수가 커지도록 파라미터 설정부(40)에서 파라미터가 설정된다. 이로 인해서 차체의 움직임이 작아지고, 이에 따라 센서부(10)에서 출력되는 센싱 신호는 진폭이 작으면서 고주파의 특성을 갖는다.
그러나, 이와 같이 차량의 모드에 따라 센서부(10)에서 출력되는 센싱 신호가 불규칙함에도 불구하고 노면 판정에 이용되는 임계값은 모드에 관계없이 일정값이 적용되기 때문에 노면 판정부(30)는 노면 상태를 제대로 판정하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 운전자가 선택한 모드에 따른 노면 상태의 부정확한 판정에 의해 가변 댐퍼(70)의 제어가 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있다. 이는 차량의 승차감을 저해시키는 원인이 된다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모드(또는, 차속)별로 노면 판정에 이용되는 판정 기준값을 다르게 적용하여 노면 상태 정보를 판정함으로써, 정확한 노면 상태를 판정을 통해 제어 특성 및 승차감을 향상시킬 수 있는 전자제어 현가장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 모드(또는 차속)별로 노면 판정에 이용되는 판정 기준값을 다르게 적용하여 노면 상태 정보를 판정함으로써, 정확한 노면 상태를 판정을 통해 제어 특성 및 승차감을 향상시킬 수 있는 전자제어 현가장치의 제어 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전자제어 현가장치에 있어서, 차량의 스프링상질량과 하질량 사이에 배치된 가변 댐퍼와, 상기 가변 댐퍼의 댐핑 계수를 제어신호에 기초하여 설정 및 조절하기 위한 가변 댐퍼 구동부와, 상기 차량의 주행 노면 상태에 따른 노면 판정용 센싱 신호를 제공하는 노면 판정 센서부와, 운전자의 설정에 따른 상기 차량의 모드 정보를 제공하는 모드 스위치부와, 상기 차량의 모드에 따라 서로 다른 노면 판정용 기준값이 설정되어 있는 메모리와, 상기 모드 스위치부에서 제공되는 모드 정보에 대응되는 노면 판정용 기준값을 상기 메모리에서 인출하는 기준값 결정부와, 상기 기준값 결정부에서 인출된 노면 판정용 기준값과 상기 노면 판정용 센싱 신호의 비교를 통해 노면 상태를 판단하는 판정부와, 상기 노면 상태 정보와 모드 정보를 이용하여 파라미터를 설정하는 파라미터 설정부와, 상기 파라미터 설정부에서 설정된 파라미터 및 상기 모드 정보를 이용하여 제어값을 산출하고, 상기 산출된 제어값에 대응되는 제어 신호를 상기 가변 댐퍼 구동부에 제공하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자제어 현가장치의 제어 방법에 있어서, 차량의 주행 모드와 차속 중 적어도 어느 하나에 대응되는 노면 판정용 기준값을 설정하는 단계와, 상기 차량 주행 중에서 모드와 차속 중 적어도 어느 하나의 변경 여부를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과, 상기 차량의 주행 모드와 차속 중 적어도 어느 하나가 변경된 경우에 상기 모드와 차속 중 적어도 어느 하나의 변경에 따라 노면 판정용 기준값을 변경시키는 단계와, 상기 변경된 노면 판정용 기준값과 노면 판정 센서에서 출력되는 센싱 신호를 비교를 통해 노면 상태 정보를 추출하는 단계와, 상기 노면 상태 정보와 상기 모드 정보를 이용하여 가변댐퍼의 제어를 위한 제어량 파라미터를 산출하는 단계와, 상기 파라미터와 차량의 주행 정보를 이용하여 제어량을 산출하고, 상기 산출된 제어량에 대응되는 제어 신호로 가변 댐퍼를 제어하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자제어 현가장치를 도시한 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 전자제어 현가장치의 제어 과정을 도시한 흐름도이고,
도 3은 종래 기술에 따른 전자제어 현가장치를 도시한 블록도이고,
도 4a 내지 도 4b는 종래 기술에서 전자제어 현가장치의 모드별 노면 판정을 설명하기 위한 예시도이다.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 모드 스위치부 110 : 센서부
120 : 노면 판정 블록 130 : 파라미터 설정부
140 : 제어부 150 : 가변 댐퍼 구동부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자제어 현가장치를 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 전자제어 현가장치는 모드 스위치부(100), 센서부(110), 노면 판정 블록(120), 파라미터 설정부(130), 제어부(140), 가변댐퍼 구동부(150)를 포함한다.
모드 스위치부(100)는 운전자의 차량 주행 모드 선택에 따른 모드 정보를 생성하여 제어부(140), 노면 판정 블록(120) 및 파라미터 설정부(130)에 제공하며, 운전자가 선택할 수 있는 모드로는 가변댐퍼의 제어량이 작고 차체의 움직임이 커지는 노말 모드(저주파 특성)와 안정성 위주의 모드이고 제어량이 많아 자체의 움직임이 작아지는 스포츠 모드를 들 수 있다.
센서부(110)는 노면 판정 센서부(111) 및 차속 센서(112)로 이루어지며, 각 센서에서 감지된 센싱 신호를 제어부(140) 또는 노면 판정 블록(120)에 제공한다.
이때, 노면 판정 센서부(111)는 차량이 주행중인 노면 상태를 판정할 수 있는 센싱 신호를 발생시키는 것으로, 그 예로써 차체의 G-센서, 차고 센서 및 초음파 센서를 들 수 있다. 이러한 노면 판정용 센싱 신호는 노면 판정 블록(120)에 입력되고, 이를 토대로 가변댐퍼에 공급되는 제어량을 결정한다. 다시 말해서, 노면의 상태가 굴곡로일 경우에 현가장치는 제어량을 많게 하여 차체의 움직임을 안정화시키고, 노면의 상태가 험로인 경우에 제어량을 작게 하여 거친 승차감을 향상시킨다. 차속 센서(112)는 차량의 속도를 감지하여 노면 판정 블록(120)에 제공한다.
본 발명에서는 센서부(110)에 차속 센서(112) 및 노면 판정 센서부(111)만포함되는 것을 예로 들어 설명하였지만 그 밖에 차량의 주행 상태를 판단하는 주행 센서도 포함될 수 있다. 여기서 주행 센서는 차량의 주행 상태를 판단하여 제어부(140)에 제공한다.
이와 같은 센서부(110)에서 감지되는 센싱 신호는 차량의 모드에 따라 다르게 출력된다. 다시 말해서, 운전자가 노말 모드로 설정한 경우에 제어부(140)에서 계산되는 제어량이 작아서 가변 댐퍼의 댐핑 계수가 작아지도록 파라미터 설정부(130)에서 파라미터가 설정된다. 이로 인해서 차체의 움직임은 커지고, 이에 따라 노면 판정 센서부(111)에서 출력되는 센싱 신호는 진폭이 크면서 저주파 특성을 갖는다.
반면에, 운전자가 안정성 위주의 스포츠 모드로 설정한 경우에 제어부(140)에서 계산되는 제어량이 많고 가변 댐퍼의 댐핑 계수가 커지도록 파라미터 설정부(130)에서 파라미터가 설정된다. 이로 인해서 차체의 움직임이 작아지고, 이에 따라 센서부(110)에서 출력되는 센싱 신호는 진폭이 작으면서 고주파의 특성을 갖는다.
노면 판정 블록(140)은 모드 스위치부(100)에서 제공되는 모드 정보와 차속 센서(112)에서 제공되는 차속 중 적어도 어느 하나와 노면 판정 센서부(111)에서 제공되는 센싱 신호를 이용하여 노면 상태를 판단하는데, 이때 모드 정보와 차속 중 적어도 어느 하나에 따라 노면 상태 판단 기준값(즉, 임계값)을 다르게 설정하여 노면 상태를 판정한다. 그 구성은 판단 기준값 결정부(121), 메모리(122) 및 판정부(123)를 포함한다.
메모리(122)에는 차량의 모드별 판정용 기준값이 설정되어 있거나, 차량의 주행 속도별로 판정용 기준값이 설정되어 있거나, 모드별 및 차속별로 판정용 기준값이 설정되어 있다.
판단 기준값 결정부(121)는 모드 스위치부(100)에서 제공되는 모드 정보와 차속 센서(112)에서 재공되는 차속 중 적어도 어느 하나를 수신하고, 수신된 모드 정보 및/또는 차속에 대응되는 노면 판정용 기준값을 메모리(122)에서 인출하여 판정부(123)에 제공한다.
판단 기준값 결정부(121)가 모드별로 노면 판정용 기준값 설정 과정을 예를 들어 설명하면, 모드가 노말 모드인 경우에 센서부(110)에서 제공되는 센싱 신호의 진폭이 크기 때문에 노면 판정용 기준값을 증가시키고, 모드가 스포츠 모드인 경우에 센서부(110)에서 제공되는 센싱 신호의 진폭이 작기 때문에 노면 판정용 기준값을 감소시킨다.
판정부(123)는 노면 판정 센서부(111)에서 제공되는 주행 중인 노면 상태에 대한 센싱 신호와 판단 기준값 결정부(121)에서 제공되는 노면 판정용 기준값을 이용하여 노면 상태를 판단하고, 판단된 노면 상태 정보를 파라미터 설정부(130)에 제공하거나, 노면 판정 센서부(111)에서 제공되는 주행 중인 노면 상태에 대한 센싱 신호와 판단 기준값 결정부(121)에서 제공되는 차속별 판단 기준값을 이용하여 노면 상태를 판단하고, 판단된 노면 상태 정보를 파라미터 설정부(130)에 제공한다.
파라미터 설정부(130)는 모드 스위치부(100)에서 제공되는 모드 정보와 판정부(123)에서 제공되는 노면 판정 정보를 이용하여 제어 이득과 같은 가변 댐퍼 제어용 파라미터를 설정하고, 설정된 파라미터를 제어부(140)에 제공한다.
제어부(140)는 파라미터 설정부(130)에서 제공되는 파라미터, 모드 스위치부(100)에서 제공되는 모드 정보 및 센서부(110)에서 제공되는 센싱 신호를 이용하여 제어량을 산출하고, 산출된 제어량에 대응되는 제어 신호를 가변 댐퍼 구동부(150)에 제공한다.
가변 댐퍼 구동부(150)는 제어부(140)의 제어 신호에 응답하여 가변 댐퍼의 댐핑 계수를 설정 및 조절한다.
상기와 같은 구성을 갖는 전자제어 현가장치의 가변 댐퍼 제어 과정은 도 2를 참조하여 설명한다.
전자제어 현가장치는 운전자가 설정한 임의의 모드(예를 들면, 스포츠 모드)에 따라 운전자가 설정한 모드에 대응되는 판정 기준값으로 노면 상태를 판단하고, 판단된 노면 상태 정보를 토대로 설정된 파라미터로 계산된 제어량으로 가변 댐퍼를 제어한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량이 이와 같은 운행 중에 노면 판정 블록(120)의 판단 기준값 결정부(100)는 모드 스위칭부(100)로부터 변경된 모드 정보가 제공되는지의 여부를 판단한다(S200, S202).
단계 S202의 판단 결과, 모드 변경이 없는 경우에 판단 기준값 결정부(121)는 현재의 판정 기준값을 변경하지 않으며, 이에 판정부(123)는 현재의 모드에 대응되는 판정 기준값을 이용하여 노면 상태를 판단한 다음(S204)에 단계 S210으로진행하여 파라미터를 설정하고, 이를 이용하여 제어량을 계산한다.
단계 S202의 판단 결과, 운전자에 의해서 모드가 변경되는 경우에 판단 기준값 결정부(121)는 모드 스위치부(100)로부터 변경된 모드 정보를 제공받고, 변경된 모드 정보에 대응되는 판정 기준값을 메모리(122)에서 인출하여 판정부(123)에 제공한다(S206).
판정부(123)는 변경된 판정 기준값과 노면 판정 센서부(111)에서 제공되는 센싱 신호를 이용하여 노면 상태를 검출한다(S208). 보다 상세하게는 판정부(123)는 센싱 신호의 진폭이 소정 시간 주기내의 판정 기준값을 초과하는 횟수를 검출하고, 이를 이용하여 노면 상태를 검출한다.
파라미터 설정부(130)는 변경된 모드 정보와 판정부(123)에서 제공된 노면 상태 정보를 이용하여 제어 이득과 같은 파라미터를 검출한다(S210).
제어부(140)는 변경된 모드 정보 및 센서부(110)에서 제공되는 센싱 신호 및 파라미터를 이용하여 제어량을 산출하고, 산출된 제어량에 대응되는 제어 신호를 가변 댐퍼 구동부(150)에 제공한다. 이에 따라 가변 댐퍼 구동부(150)는 가변 댐퍼의 댐핑 계수를 재설정한다(S212, S214).
본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 본 발명에서는 판정 기준값이 모드 변경에 따라 변경되는 것을 예를 들어 설명하였지만, 차속 센서(112)에서 제공되는 차량의 주행 속도에 따라 판정 기준값이 변경될 수도 있다. 다시 말해서, 판정 기준값 결정부(121)는 차속 센서(112)에서 제공되는 차량의 주행 속도에 대응되는 판정 기준값을 메모리(122)에서 인출하고, 인출된 판정 기준값을 토대로 노면 상태를 판단한다.
여기서, 차량의 주행 속도를 차속 센서(112)를 이용하여 산출하는 것으로 예를 들었지만, 판정 기준값 변경부(121)는 가속도 센서(미도시됨)에서 제공되는 가속도 신호를 적분하여 속도 성분을 검출하고, 검출된 속도 성분에 대응되는 판정용 기준값을 메모리(122)에서 인출할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 노면 판정에 이용되는 판정 기준값을 모드 또는 차속에 따라 다르게 설정함으로써, 보다 정확한 노면 판정을 통해 가변 댐퍼의 제어를 정확하게 할 수 있고, 이에 따라 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 전자제어 현가장치에 있어서,
    차량의 스프링상질량과 하질량 사이에 배치된 가변 댐퍼와,
    상기 가변 댐퍼의 댐핑 계수를 제어신호에 기초하여 설정 및 조절하기 위한 가변 댐퍼 구동부와,
    상기 차량의 주행 노면 상태에 따른 노면 판정용 센싱 신호를 제공하는 노면 판정 센서부와,
    운전자의 설정에 따른 상기 차량의 모드 정보를 제공하는 모드 스위치부와,
    상기 차량의 모드에 따라 서로 다른 노면 판정용 기준값이 설정되어 있는 메모리와,
    상기 모드 스위치부에서 제공되는 모드 정보에 대응되는 노면 판정용 기준값을 상기 메모리에서 인출하는 기준값 결정부와,
    상기 기준값 결정부에서 인출된 노면 판정용 기준값과 상기 노면 판정용 센싱 신호의 비교를 통해 노면 상태를 판단하는 판정부와,
    상기 노면 상태 정보와 모드 정보를 이용하여 파라미터를 설정하는 파라미터 설정부와,
    상기 파라미터 설정부에서 설정된 파라미터 및 상기 모드 정보를 이용하여 제어값을 산출하고, 상기 산출된 제어값에 대응되는 제어 신호를 상기 가변 댐퍼 구동부에 제공하는 제어부를 포함하는 전자제어 현가장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자제어 현가장치는,
    상기 차량의 주행 속도를 검출하는 차속 센서와,
    상기 차속에 따라 서로 다른 노면 판정용 기준값이 설정된 메모리를 포함하며,
    상기 기준값 결정부는 상기 차속 센서에서 출력되는 차속에 대응되는 상기 메모리에서 노면 판정용 기준값을 인출하는 전자제어 현가장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 메모리에는,
    상기 차속 및 모드에 대응되는 노면 판정용 기준값이 설정되어 있으며, 상기 기준값 결정부는 변경된 차속 및 모드에 대응되는 노면 판정용 기준값을 상기 메모리에서 검색하는 것을 특징으로 하는 전자제어 현가장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모드 정보가 노말 모드인 경우의 노면 판정용 기준값은,
    상기 모드 정보가 스포츠 모드인 경우의 노면 판정용 기준값보다 소정값 만큼 큰 값을 갖는 전자제어 현가장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 모드 정보가 노말 모드인 경우에는, 상기 노면 판정용 기준값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전자제어 현가장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 모드 정보가 스포츠 모드인 경우에, 상기 노면 판정용 기준값을 감소시키는 것을 특징으로 하는 전자제어 현가장치.
  7. 전자제어 현가장치의 제어 방법에 있어서,
    차량의 주행 모드와 차속 중 적어도 어느 하나에 대응되는 노면 판정용 기준값을 설정하는 단계와,
    상기 차량 주행 중에서 모드와 차속 중 적어도 어느 하나의 변경 여부를 판단하는 단계와,
    상기 판단 결과, 상기 차량의 주행 모드와 차속 중 적어도 어느 하나가 변경된 경우에 상기 모드와 차속 중 적어도 어느 하나의 변경에 따라 노면 판정용 기준값을 변경시키는 단계와,
    상기 변경된 노면 판정용 기준값과 노면 판정 센서에서 출력되는 센싱 신호를 비교를 통해 노면 상태 정보를 추출하는 단계와,
    상기 노면 상태 정보와 상기 모드 정보를 이용하여 가변댐퍼의 제어를 위한 제어량 파라미터를 산출하는 단계와,
    상기 파라미터와 차량의 주행 정보를 이용하여 제어량을 산출하고, 상기 산출된 제어량에 대응되는 제어 신호로 가변 댐퍼를 제어하는 단계를 포함하는 전자제어 현가장치의 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 모드별로 판정용 기준값을 변경시키는 단계는,
    상기 운전자가 설정한 모드가 노말 모드인 경우에 상기 판정용 기준값을 증가시키고, 상기 운전자가 설정한 모드가 스포츠 모드인 경우에 상기 판정용 기준값을 기 설정된 만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 전자제어 현가장치의 제어 방법.
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