KR20050112352A - 차량 현가시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ABS 시스템에서 사용되는 휠 속도 센서를 사용하여 차량의 고속 주행 중 급조향시 발생하는 범프를 감지함에 따라 조향 안정성을 확보할 수 있도록 하는 차량 현가시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 차륜의 회전속도를 검출하는 휠 속도센서가 구비되는 센서부와 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 액추에이터와 차량의 급조향시 조향 안정성을 확보하기 위하여 상기 휠 속도센서로부터 입력된 휠 속도데이터에 따라 노면의 상태를 감지하고 그에 따라 상기 액추에이터의 구동을 제어하는 ECU(Electronic Control Unit)를 포함하여 이루어져, 주행하는 도로면이 빙판 또는 빗물 등으로 인해 미끄러짐 현상이 발생하거나, 커브길에서 고속주행을 하는 경우에도 상기 차량의 조향 안정성을 확보할 수 있어 운전자의 안전성과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

차량 현가시스템 및 그 제어방법 {Vehicle Suspension System and its controlled method}

본 발명은 차량 현가시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 ABS 시스템에서 사용되는 휠 속도 센서를 사용하여 차량의 고속 주행 중 급조향시 발생하는 범프를 감지함에 따라 조향 안정성을 확보할 수 있도록 하는 차량 현가시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치(suspension)는 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하며, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직 하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 상기 차량의 안정성을 확보할 수 있도록 하는 장치이다.

이러한 차량의 조종 안정성과 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 있다.

최근에는 상기 차량의 선회시 토우 아웃(Toe Out) 경향이 나타남에 따라 조향성이 저하되는 문제점을 해결하기 위하여 리어 컨트롤 아암의 길이를 신축시켜 선회시 후륜을 토우 인(Toe In)으로 유도하여 조향 안정성을 향상시키고자 하는 AGCS(Active Geometry Control Suspension) 시스템이 개발되어 있다.

상기 AGCS 시스템은 전자제어를 이용하여 노면상태에 대한 입력에 대응하여 능동적으로 제어하고자 하는 시스템으로서, 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)으로 전달한다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 후륜 현가장치의 구성을 도시한 사시도이다.

상기 현가장치는 후륜(1)을 지지하는 너클(2)에 차폭방향으로 제 1 및 제 2컨트롤 암(4, 6)에 의하여 차체의 리어 크로스 멤버(미도시)가 연결되며, 상기 차체의 길이 방향으로는 트레일링 암(8)에 의하여 연결된다.

또한, 스프링(3)과 쇽 업소버(5)는 일체로 조립되어 상기 너클(2)과 차체에 현가 지지되며, 특히 뒤쪽에 있는 제 2 컨트롤 암의 길이를 유압 제어 기구를 이용하여 신축시킬 수 있어 상기 차체의 상하진동을 감쇠시킨다.

도 2 는 종래 기술에 따른 차량의 현가시스템의 구성을 간략하게 도시한 블록도이다.

상기 차량의 현가 시스템은 차속 센서(23) 및 조향각 센서(22)와, ECU(30)와, 상기 ECU(30)로부터 수신되는 제어신호에 따라 동작되는 액추에이터(7)를 포함하여 구성되어, 주행중인 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있다.

특히, 고속에서 상기 차량의 선회시 상기 차량의 외측 노면에 범프가 발생하는 경우, 상기 차량의 조향 안정성을 확보하기 위하여 상기 조향각 센서(22) 및 차속센서(23)로부터 감지된 값을 입력받아 상기 ECU(30)에서 상기 범프의 발생을 예측하여 상기 차량 외측의 후륜 액추에이터(7)를 동작시킴으로서 상기 차량 외측 후륜이 조향되도록 한다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 차량의 현가 시스템은 상기 차량의 선회시 선회 외측 노면에 발생되는 범프에 대해서는 상기 조향각 센서(22) 및 차속센서(23)를 통해 미리 예측하여 그에 따라 후륜을 제어하게 되지만, 빙판도로 또는 빗길과 같은 노면 마찰 계수가 낮은 도로에서 상기 차량이 고속 주행시 상기 차량을 급조향하는 경우 상기 차량의 횡 미끄러짐(side slip)에 대한 노면의 범프 발생에 대해서는 예측 또는 판별이 불가능하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 노면 마찰계수가 낮은 도로에서 차량의 급조향시 조향 안정성을 확보하기 위하여 ABS 휠 속도세서로부터 입력된 속도데이터에 따라 상기 차량의 후륜을 동작시킴으로서 상기 차량의 조향 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 차량 현가 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량 현가 시스템은 차륜의 회전속도를 검출하는 휠 속도센서가 구비되는 센서부와; 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 액추에이터와; 차량의 급조향시 조향 안정성을 확보하기 위하여 상기 휠 속도센서로부터 입력된 휠 속도데이터에 따라 노면의 상태를 감지하고 그에 따라 상기 액추에이터의 구동을 제어하는 ECU(Electronic Control Unit)를 포함하여 구성되는 것을 제 1특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 차량 현가 시스템의 제어방법은 차량의 주행중 조향각 센서 및 차속센서로 범프의 발생을 예측하는 제 1단계와; 주행하는 노면의 마찰계수가 낮은 경우 휠 속도 센서를 통해 상기 차량의 미끄러짐 현상시 생성되는 범프를 감지하는 제 2단계와; 감지 결과에 따라 상기 차량의 액추에이터를 동작시켜 조향력을 발생시키는 제 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 제 2특징으로 한다.

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

도 3 은 본 발명에 따른 차량 현가시스템의 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명에 따른 차량 현가 시스템은 상기 차량이 주행하는 도로의 노면상태를 감지하기 위한 센서부(200)와, 상기 센서부(200)의 감지결과에 따라 액추에이터(300)의 구동을 제어하는 ECU(Electronic Control Unit, 100)을 포함하여 구성된다.

상기 센서부(200)는 차량의 조향에 따른 좌우 중심선으로부터의 회전변위를 감지하는 조향각 센서(210)와, 상기 차량의 주행여부를 판단하기 위하여 상기 차량의 속도를 감지하는 차속센서(220)와, 차륜의 회전속도를 검출하는 휠 속도센서(230)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 휠 속도센서(230)는 ABS(Anti Lock Brake System)에서 사용되는 속도 센서로서, 상기 ABS시스템에 대해 설명하자면 다음과 같다.

ABS시스템은 주행하는 도로면이 빙판, 빗물 등으로 어떤 악조건이 생기더라도 브레이크를 완전 록(Lock) 시키지 않음으로써 운전자는 핸들의 조절을 가능하게 하면서 가능한 최단거리로 차량을 정지시킬 수 있게 하는 시스템이다.

상기 브레이크가 완전 록 되는 경우 타이어의 회전이 차단되므로 운전자는 핸들로 앞타이어의 주행 방향을 조작할 수 없어 위험할 뿐만 아니라, 제동거리가 길어지게 된다.

따라서 상기 ABS시스템의 브레이크액은 각 바퀴별로 노면의 조건에 따라 달라지므로 바퀴의 미끄러짐을 방지하여 핸들의 조향 성능을 최대한 유지하면서 바퀴가 미끄러지기 직전의 상태로 각 바퀴의 제동을 ON·OFF로 제어하는 것이다.

즉, 상기 ABS시스템은 바퀴를 제동할 때 완전 록 되지 않도록 1초에 10회 이상 지속적으로 펌핑을 반복하며, 이를 위하여 ABS는 바퀴마다 속도 센서를 설치하고 여기서 들어오는 정보를 분석하여 만일 한쪽 바퀴가 잠기면 그 바퀴만 펌핑을 해줘 네바퀴의 접지력이 동일하도록 만들어준다. 따라서 미끄러지는 스키드 현상이 일어나지 않아 조종력을 잃지 않으며, 타이어 잠김이 생기지 않기 때문에 제동거리도 훨씬 짧아지게 된다.

한편, 상기 ECU(100)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.

특히, 본 발명에 따른 ECU(100)는 차량의 급조향시 조향 안정성을 확보하기 위하여 상기 휠 속도센서(230)로부터 입력된 휠 속도데이터에 따라 노면의 상태를 감지하고 그에 따라 상기 액추에이터(300)의 구동을 제어하는 동작을 수행한다.

따라서, 상기 ECU(100)는 상기와 같은 동작을 수행하기 위하여 상기 조향각 센서(210) 및 차속센서(220)로부터 감지된 값에 따라 노면에 발생하는 범프의 상태를 예측하는 범프발생 판단부(110)와, 노면의 마찰계수가 낮은 도로에서의 차량 급조향시 상기 휠 속도센서(230)로부터 감지된 값을 사용하여 상기 차량의 미끄러짐 현상에 의해 발생하는 범프를 판별하는 급조향 판단부(120)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 범프발생 판단부(110) 또는 급조향 판단부(120)로부터 산출된 값에 따라 상기 액추에이터(300)의 구동력을 조절하는 제어신호를 발생하는 제어신호 발생부(130)와, 상기 제어신호 발생부(130)로부터 수신된 제어신호에 의해 상기 액추에이터(300)의 구동을 제어하는 액추에이터 구동부(140)를 더 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 도 4 는 본 발명에 따른 차량 현가시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.

우선, 차량이 도로 위를 주행한다.

상기 차량의 조향각 센서 및 차속센서가 상기 차량의 주행을 실시간 감지하여(S1) 고속주행시 발생하는 범프를 예측한다. (S2)

예측된 결과에 따라 노면에 범프가 생성되는 경우, 상기 차량의 후륜 액추에이터를 동작시켜 상기 후륜이 조향되도록 한다.

또한, ABS휠 속도 센서가 실시간으로 상기 차량 각 휠의 속도를 감지한다. (S3)

감지결과 상기 휠 속도가 기준값보다 작게 되는 경우(S4) 상기 차량의 미끄러짐 현상시 범프가 생성되는 것으로 판단하여 상기 차량의 후륜 액추에이터로 구동신호를 송신한다.

수신된 구동신호에 따라 상기 액추에이터가 동작되어 상기 후륜이 조향된다. (S5)

이상과 같이 본 발명에 의한 차량의 현가 시스템 및 그 제어방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, ABS시스템에서 사용되는 휠 속도센서를 이용하여 차량의 조향 안정성을 향상시키는 기술사상은 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 용이하게 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량 현가시스템 및 그 제어방법은 ABS 휠 속도센서를 이용하여 상기 차량의 횡 미끄러짐 현상에 대한 노면의 범프 발생을 감지하고 그에 따라 휠 액추에이터를 구동시킴으로서, 주행하는 도로면이 빙판 또는 빗물 등으로 인해 미끄러짐 현상이 발생하거나, 커브길에서 고속주행을 하는 경우에도 상기 차량의 조향 안정성을 확보할 수 있어 운전자의 안전성과 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래 기술에 따른 차량의 후륜 현가장치의 구성을 도시한 사시도,

도 2 는 종래 기술에 따른 차량의 현가시스템의 구성을 간략하게 도시한 블럭도,

도 3 은 본 발명에 따른 차량 현가시스템의 구성을 도시한 블록도,

도 4 는 본 발명에 따른 차량 현가시스템의 제어방법을 도시한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

100: ECU부 110: 범프발생 판단부

120: 급조향 판단부 130: 제어신호 발생부

140: 액추에이터 구동부 200: 센서부

230: 휠 속도 센서 300: 액추에이터

Claims (6)

1. 차륜의 회전속도를 검출하는 휠 속도센서가 구비되는 센서부와;

   모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 액추에이터와;

   차량의 급조향시 조향 안정성을 확보하기 위하여 상기 휠 속도센서로부터 입력된 휠 속도데이터에 따라 노면의 상태를 감지하고 그에 따라 상기 액추에이터의 구동을 제어하는 ECU(Electronic Control Unit)부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 센서부는 상기 차량의 조향에 따른 좌우 중심선으로부터의 회전변위를 감지하는 조향각 센서와;

   상기 차량의 주행여부를 판단하기 위하여 상기 차량의 속도를 감지하는 차속센서를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 ECU부는 노면의 마찰계수가 낮은 도로에서의 차량 급조향시 상기 휠 속도센서로부터 감지된 값을 사용하여 상기 차량의 미끄러짐 현상에 의해 발생하는 범프를 판별하는 급조향 판단부와;

   상기 급조향 판단부의 판단결과에 따라 상기 액추에이터의 구동을 제어하는 액추에이터 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 ECU부는 상기 조향각 센서 및 차속센서로부터 감지된 값에 따라 노면에 발생하는 범프의 상태를 예측하여 상기 액추에이터 구동부로 전달하는 범프발생 판단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 ECU부는 상기 범프발생 판단부 또는 급조향 판단부로부터 산출된 값에 따라 상기 액추에이터의 구동력을 조절하는 제어신호를 발생하여 상기 액추에이터 구동부로 전달하는 제어신호 발생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템.
6. 차량의 주행중 조향각 센서 및 차속센서로 범프의 발생을 예측하는 제 1단계와;

   주행하는 노면의 마찰계수가 낮은 경우 휠 속도 센서를 통해 상기 차량의 미끄러짐 현상시 생성되는 범프를 감지하는 제 2단계와;

   감지 결과에 따라 상기 차량의 액추에이터를 동작시켜 조향력을 발생시키는 제 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템의 제어방법.