KR20050093402A - 능동제어 서스펜션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량조종 안정성을 향상시키기 위한 AGCS(Active Geometry Control Suspension)시스템에서 ECU의 구동제어 오류시에도 모터회전구동부가 쇼트되지 않도록 쇼트방지 회로부가 부가된 능동제어 서스펜션 시스템에 관한 것으로서, 회전됨에 따라 차량 감쇠력을 가변시키는 모터와, 차량에 구비된 센서에 의해 감지된 결과를 기반으로 산출된 현가력에 대응되어 차량 감쇠력이 가변제어되도록 상기 모터로 구동신호를 발령하는 전자제어유닛과, 상기 구동신호에 따라 한 개 이상의 스위치를 온/오프시켜 상기 모터가 정회전 또는 역회전되도록 하는 모터회전구동부와, 상기 전자제어유닛에서 발령된 구동신호의 오류에 의해 쇼트현상을 일으키는 스위치 쌍이 동시 구동되지 않도록 상기 구동신호를 상보적으로 전환하는 쇼트방지 회로부를 포함하여 구성됨에 따라, 제어용 ECU의 오동작으로 인하여 차량 주행중 조향장치가 잘못 작동됨으로써 발생하는 위험을 방지하고, 과전압의 인가로 인한 스위치 소자의 파손을 방지하는 효과가 있다.

Description

능동제어 서스펜션 시스템{Active Geometry Control Suspension System}

본 발명은 차체의 흔들림을 스스로 제어하여 운전자의 조정 안정성을 높이는 능동제어 서스펜션 시스템에 관한 것으로서, 노면상태에 따라 감쇠력, 차높이, 자세등을 제어하는 모터회전구동부에서 원치않는 쇼트가 발생하지 않도록 쇼트방지회로를 부가한 능동제어 서스펜션 시스템에 관한 것이다.

먼저, 능동제어 서스펜션 시스템(Active Suspension)은 차량 주행중 발생되는 노면의 불규칙한 상태에 대응하여 안락한 승차감을 제공하는 것은 물론, 차체 흔들림을 능동적으로 제어하여 운전 편의성을 향상시키고, 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제공, 구동시의 차량의 안정성을 확보하기 위한 장치이다.

이러한 차량의 조종안정성과 승차감을 위해 각종 링크(Link)류, 스프링(Spring), 감쇠장치(Damper=Shock Absorber)등으로 서스펜션을 구성하여 조종 안정성 및 승차감 만족도를 동시에 향상시키기 위해 개발이 이루어지고 있는 실정이며, 액티브 서스펜션은 전자제어를 이용하여 노면상태에 대한 입력에 대응하여 능동적으로 제어하고자 하는 시스템이다.

액티브 서스펜션 시스템의 하드웨어적 구성은, 차체의 움직임을 감지하기 위하여 각 차륜 위의 차체에 수직 가속도 센서, 중앙의 콘솔 부분에 좌우, 전후 가속도 센서를 설치하고 차체의 각 차륜에 대해 차고 센서를 설치하여, 감지된 바를 ECU(전자제어유닛,10)으로 전달한다. 이외에도 차량에 따라 보조신호로서 차속신호, 브레이크 작동감지신호, 조향핸들 각도 신호등이 참고될 수 있다.

상기 ECU(10)는 현가제어를 위한 알고리즘이 구현된 것으로서, 각 센서로부터 감지신호를 입력받아 각 유압 실린더에 요구되는 현가력을 산출하고 이를 압력제어밸브 구동용 전류증폭기로 출력함으로써 차량의 자세, 감쇠력을 능동적으로 제어하고, 차체의 기울어짐을 직접 제어할 뿐만 아니라, 각 차륜의 접지력 배분을 능동적으로 수행함으로써 선회 주행시 안정성을 확보하도록 한다.

즉, 차량의 엔진이 시동되어 상기 ECU(10)의 현가제어용 알고리즘이 구동되면 차고 제어에 의하여 차고, 피치, 롤 제어등을 전자적으로 제어하게 되는데, 대체로 유압식 또는 공기압방식으로 제어하고 있는 실정이다.

예를 들어, 상기 ECU는 스텝모터(21)를 회전구동시켜 기존 쇽업쇼버 오일통로의 크기를 조절함으로써 감쇠력(Damping Force)을 가변적으로 제어하여, 일반주행때는 통로를 크게하여 부드럽게, 고속주행 및 선회시, 제동시에는 통로를 작게하여 딱딱하게 함으로써 승차감과 주행안정성을 동시에 확보한다.

또한, 승차인원 및 화물의 하중변화때에도 일정한 차고를 유지하기 위하여 센서에 의해 감지된 현재 차고높이에 따라 ECU가 저장탱크의 압축공기를 공기스프링에 공급/방출하여 차체를 상승/하강시켜 일정높이를 유지하도록 앞/뒤바퀴를 독립적으로 제어한다.

이와같이 상기 ECU(10)는 쇽업쇼버 오일통로의 크기를 조절하거나 또는 공기유입량을 조절하기 위한 모터(21) 및 모터회전구동부(20)와 회로적으로 연결되어 전기적 제어신호를 발령하는데, 이는 도 1에 도시한 바와 같다.

즉, 모터회전구동부(20)를 이루는 4개의 스위치(FET 1 내지 FET 4)는 두 개씩 쌍을 이루어 상기 ECU(10)에 의해 온/오프됨에 따라 상기 모터(21)를 정회전 또는 역회전시키는바, 상기 ECU(10)에 의해 FET 1,FET 4 => ON 상태, FET 2, FET3 => OFF 상태를 유지하는 경우에는 정회전되고, FET 1,FET 4 => OFF 상태, FET 2, FET3 => ON 상태를 유지하는 경우에는 역회전되어 구동되었다.

그러나, 상기 ECU(10)의 오동작으로 인해 FET 1, FET 3에 ON 신호가 인가되는 경우와 같이 잘못된 스위치 쌍을 구동시키는 경우 상기 모터(21)가 어느 한 방향으로 정상 회전하지 못하여 모터가 기계적으로 마모되거나 또는 상기 모터에 연결된 현가장치의 오동작을 초래할 수 있어 위험하였다.

뿐만 아니라, 잘못된 스위치 쌍이 ON 구동되는 경우 모터구동전원을 공급하는 배터리와 그라운드가 도통됨에 따라 쇼트가 발생하게 되어 차량 주행중 조타장치의 오동작으로 인해 차선이 이탈되는 상황이 발생할 수 있으며, 오직 제동력으로 위험을 회피할 수밖에 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 전자제어유닛의 오동작으로 인해 서스펜션 시스템을 이루는 모터를 회전시키는 스위치가 잘못 구동되더라도 그라운드와 쇼트되는 현상이 발생되지 않도록 쇼트방지부가 추가 연결된 능동제어 서스펜션 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 능동제어 서스펜션 시스템의 특징에 따르면, 회전됨에 따라 차량 감쇠력을 가변시키는 모터와, 차량에 구비된 센서에 의해 감지된 결과를 기반으로 산출된 현가력에 대응되어 차량 감쇠력이 가변제어되도록 상기 모터로 구동신호를 발령하는 전자제어유닛과, 상기 구동신호에 따라 한 개 이상의 스위치를 온/오프시켜 상기 모터가 정회전 또는 역회전되도록 하는 모터회전구동부와, 상기 전자제어유닛에서 발령된 구동신호의 오류에 의해 쇼트현상을 일으키는 스위치 쌍이 동시 구동되지 않도록 상기 구동신호를 상보적으로 전환하는 쇼트방지 회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 능동제어 서스펜션 시스템의 회로도가 도시된 도 2를 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 전자제어유닛(이하, ECU라 함,100)은 차량에 장착된 각 장치의 동작을 전기적으로 제어하는 유닛으로서, 특히 현가제어를 위한 알고리즘에 의해 능동제어 서스펜션 시스템을 구동시킨다.

이를 위해 상기 전자제어유닛(100)은 차체의 움직임을 감지하는 수직가속도 센서, 중앙의 콘솔 부분에 설치된 좌우, 전후 가속도 센서, 그리고 각 차륜의 높이를 감지하는 차고센서와 전기적으로 연결되어, 감지결과를 입력받는다.

입력된 감지결과에 따라 상기 ECU(100)는 유압실린더에 요구되는 현가력을 산출하고, 이를 압력제어밸브 구동용 전류증폭기로 출력함으로써 차량의 자세, 감쇠력을 능동적으로 제어하고, 차체의 기울어짐을 직접 제어할 뿐만 아니라, 각 차륜의 접지력 배분을 능동적으로 수행함으로써 선회 주행시 안정성을 확보하도록 한다.

이를 위해 상기 ECU(100)는 모터의 정회전 또는 역회전을 구동시키는 모터회전구동부(200)와 연결되는데, 상기 모터회전구동부는 회전됨에 따라 감쇠력(Damping Force)을 가변시키는 모터(210)와, 상기 모터의 회전구동을 위한 전원을 공급하는 배터리(220)와, 상기 ECU(100)의 제어신호에 따라 온/오프되어 상기 배터리로부터 전원이 인가되도록 하여 상기 모터(210)의 정회전 또는 역회전을 구동시키는 4개의 스위치(FET 1 내지 FET4)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 스위치는 전계효과 트랜지스터가 이용되는 것을 실시예로 하나, 이는 본 명세서에 의해 한정되지 않고 생산자에 따라 응용 가능함을 명시한다.

종래 설명에서 기재한 바와 같이 모터(210)의 정회전을 위해서는 FET1, FET4가 한쌍을 이루어 온 되어야 하고, 역회전을 위해서는 FET 2, FET 3이 한쌍을 이루어 온 되어야 한다.

그러나, ECU(100)의 오동작으로 인해 FET 1, FET3이 한쌍을 이루어 온 됨에 따라 상기 배터리(220)로부터 그라운드까지 쇼트되어 구동전원이 모터로 인가되지 않음은 물론, 상기 스위치에 많은 전압이 걸려 소자가 파손되는 위험을 방지하기 위하여 본 발명에서는 쇼트방지 회로부(300)를 추가하여 연결한다.

상기 쇼트방지 회로부(300)는 NAND 또는 NOT 논리소자를 이용하여 항시 FET 1, FET 4에 동일신호가 인가되도록 하는 동시에 FET 2, FET 3에는 반대되는 신호가 인가되도록 하여 ECU(100)의 오동작에 의해 상기 모터회전구동부(200)가 쇼트되는 현상을 방지하도록 하였다.

이를 자세하게 설명하기 위해 예를 들면 다음과 같다.

ECU(100)의 오동작으로 인해 FET 1,FET 3에 하이레벨 전압(즉, ON신호)을 인가하는 경우에는 FET 3으로 입력되는 하이레벨이 NOT 소자를 거쳐 로우레벨로 전환되고, 상기 로우레벨 신호가 NAND에 의해 하이레벨로 전환되어 FET 1로 인가되므로, 결국 FET 1은 ON, FET 3은 OFF가 되어 배터리와 그라운드가 전기적으로 연결되지 않게 된다.

마찬가지로 FET 2, FET 4에 하이레벨이 인가되는 경우 역시 상보적으로 FET 2는 ON, FET 4는 OFF가 되어 배터리와 그라운드가 단절되어 소자파손의 위험이 없게 된다.

이와 같이 ECU(100)의 오동작에 의해 비정상적인 스위치 쌍을 ON 구동시키는 경우에도 상기 쇼트방지 회로부(300)의 NOT, NAND 소자가 상보적인 전압레벨을 출력하므로, 쇼트를 발생시키는 스위치 쌍이 동시에 ON 되는 위험을 방지할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의한 능동제어 서스펜션 시스템에 구비되는 쇼트방지 회로부를 중점적으로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고 당업자에 의해 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 능동제어 서스펜션 시스템은 ECU가 오동작하여 비정상적인 스위치 쌍으로 하이레벨 전압을 인가하는 경우에도 쇼트방지 회로부에 의해 쇼트현상을 발생시키는 양 스위치가 동시에 ON 되는 경우를 방지하여, 소자 파손의 위험을 막는 것은 물론, 차량주행중 서스펜션 시스템의 오류로 인한 사고위험을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 종래 능동제어 서스펜션 시스템의 회로도이고,

도 2는 본 발명에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 회로도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: 제어용 ECU 200: 모터회전구동부

300: 쇼트방지회로부

Claims (5)

1. 회전됨에 따라 차량 감쇠력을 가변시키는 모터와; 차량에 구비된 센서에 의해 감지된 결과를 기반으로 산출된 현가력에 대응되어 차량 감쇠력이 가변제어되도록 상기 모터로 구동신호를 발령하는 전자제어유닛과; 상기 구동신호에 따라 한 개 이상의 스위치를 온/오프시켜 상기 모터가 정회전 또는 역회전되도록 하는 모터회전구동부와; 상기 전자제어유닛에서 발령된 구동신호의 오류에 의해 쇼트현상을 일으키는 스위치 쌍이 동시 구동되지 않도록 상기 구동신호를 상보적으로 전환하는 쇼트방지 회로부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 능동제어 서스펜션 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 모터회전구동부는 모터구동을 위해 전원을 공급하는 배터리와; 상기 구동신호에 의해 온되어 상기 모터가 정회전되도록 하는 제 1 스위치 및 제 4 스위치와; 상기 구동신호에 의해 온되어 상기 모터가 역회전되도록 하는 제 2 스위치 및 제 3 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 능동제어 서스펜션 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스위치는 전계방출 트랜지스터로 구성되는 것을 특징으로 하는 능동제어 서스펜션 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 쇼트방지 회로부는 상기 제 1 스위치 및 제 3 스위치가 상보적으로 구동되도록 제 3 스위치 구동신호를 인버팅(inverting)하는 NOT 게이트와, 상기 NOT 게이트를 통해 인버팅된 신호와 제 1 스위치 구동신호를 통과시키는 NAND 게이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 능동제어 서스펜션 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 쇼트방지 회로부는 상기 제 2 스위치 및 제 4 스위치가 상보적으로 구동되도록 제 4 스위치 구동신호를 인버팅(inverting)하는 NOT 게이트와, 상기 NOT 게이트를 통해 인버팅된 신호와 제 2 스위치 구동신호를 통과시키는 NAND 게이트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 능동제어 서스펜션 시스템.