KR20060038933A - 프로세스, 특히 주행 안정도를 제어하기 위한 방법 - Google Patents

프로세스, 특히 주행 안정도를 제어하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조절 변수의 실제값과 설정값의 비교로부터 검출된 제어 편차에 따라 제어 필요성이 검출되는, 프로세스 제어 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 제 1 프로세스 모델(ψEST)에 의해 조절 변수(ψ)의 실제값이 결정되고, 추가의 프로세스 모델에 의해 검출되고 논리 연산에 의해 서로 연결되는 조절 변수(ψ)의 값을 토대로 제어에 대한 필요성(20, 30, 40)이 결정되어 제어 필요성(10)이 추가로 확인되는 것을 특징으로 한다.

Description

프로세스, 특히 주행 안정도를 제어하기 위한 방법 {METHOD FOR CONTROLLING A PROCESS, ESPECIALLY FOR CONTROLLING THE DRIVING STABILITY}
본 발명은 조절 변수의 실제값과 설정값의 비교에 의해서 검출되는 제어 편차에 따라 작동 파라미터가 형성되는, 프로세스를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
상기 방법은 특히 차량에 대한 주행 안정도를 제어하기에 적합하다.
'주행 안정도 제어' 라는 개념 하에서는, 사전 설정 가능한 압력 또는 개별 휠 브레이크에서의 제동력, 엔진 관리부에 대한 결합, 한 사람의 운전자에 의하여 설정된 조종각과 추가 조종각의 중첩, 그리고 휠에 있는 댐퍼에 대한 결합 또는 축에 있는 안정기에 대한 결합에 의하여 차량의 주행 특성에 영향을 미치기 위한 다수의 원리들이 통합된다. 이 경우 차량 동작 제어의 실시예로서는 특히 제동 과정 중에 개별 휠의 블록킹을 저지하는 제동 슬립 제어 시스템(ABS), 구동휠의 회전에 의하여 저지되는 안티 슬립 제어 시스템(ASR) 또는 견인 통제 시스템(TCS), 전방축의 제동력과 후방축의 제동력 간의 비율을 조절하기 위한 전자식 제동력 증폭 장치(EBV), 종축을 중심으로 한 차량의 기울어짐을 방지하기 위한 경사 조절 장치(ARP) 그리고 차량을 안정시키기 위한 요우잉 모우멘트(yaw moment) 조절 장치(ESP)가 언급될 수 있다.
기준 요우잉율을 마찰값에 따라 제한하는 주행 안정도 제어 장치는 예를 들어 독일 공개 공보 DE 195 15 059호에 기술되어 있으며, 상기 제어 장치에 대해서는 포괄적으로 언급되어 있다. 도시된 제어 회로는 유압식, 전자-유압식 또는 전자-기계식 제동 장치가 장착되어 있고 4개의 휠을 갖는 자동차에 관한 것이다. 상기 유압식 제동 장치에서는 운전자가 페달을 사용하여서 작동되는 메인 실린더에 의하여 제동 압력이 형성되는 반면, 상기 전자-유압식 및 전자-기계식 제동 장치에서는 센서에 의해 감지된 운전자의 제동 요구에 따라서 제동력이 형성된다. 아래에서는 유압식 제동 장치가 참조된다.
주행 동작 상태를 검출하기 위하여, 상기 제어 장치의 경우에는 각 휠을 위한 회전수 센서, 요우잉율 센서, 횡단 가속 센서 그리고 브레이크 페달에 의해서 형성되는 제동 압력을 검출하기 위한 압력 센서가 제공된다.
다수의 센서로 이루어진 센서 클러스터(sensor cluster)를 사용하는 경우에는 통상적으로 제어 장치를 위한 복귀 방책이 구현됨으로써, 센서 장치의 일부분이 충돌하는 경우에는 각각 상기 제어 장치의 구성 부품만이 스위치-오프되고, 파손된 센서의 측정값들은 입력값으로서 필요하게 된다.
주행 동작의 제어를 실행하기 위한 센서 클러스터는 예를 들어 독일 공개 공보 DE 198 11 547호에도 기술되어 있다.
센서의 기능은 분석용 리던던시를 참조하는 합리성 테스트에 의해서 감독될 수 있다. 이 경우에는 통상적으로 다수의 센서값의 신호를 참조하여 동일한 물 리적 변수들이 검출되어 상호 비교된다.
센서를 보호하기 위한 장치들도 또한 상기 선행 기술에 공지되어 있다. 따라서, 그 내용이 마찬가지로 포괄적으로 포함되어 있는 독일 공개 공보 DE 199 21 692 A1호에서는 전자식 기능 유닛들을 장애 변수들로부터 보호하기 위한 장치가 개시되며, 상기 장치에서 기능 유닛들은 장애 신호에 대하여 상이한 감도를 갖는 부분 유닛들로 분류된다. 상기 부분 유닛들을 위해 상이한 차폐부가 제공되며, 이 경우에는 적어도 2개의 차폐부가 개별 차폐부들보다 높은 효율을 갖는 하나의 차폐부에 보완된다.
따라서, 센서 장치 내에서의 에러 발생을 인식하거나 또는 전반적으로 회피할 수 있게 된다. 상기 복귀 방책은 또한, 작동 파라미터의 안전 임계적인 값이 발생될 수 있는 에러 제어가 전혀 실행되지 않도록 한다.
그럼에도 불구하고 다수의 경우에는, 하나의 센서가 파손된 경우에도 제어 기능을 유지시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 내용은 특히 차량의 안전을 높이기 위해서 이용되는 주행 안정도 제어에 적용된다.
또한, 기술적 제어 시스템의 시장 진입이 성공적으로 이루어진 후에도 종종 센서를 제거하려는 요구가 제기된다. 그러나 센서가 없는 경우에도 시스템의 기능은 충분히 보장되어야 한다.
본 발명의 목적은, 하나의 조절 변수의 값을 나타내는 센서 신호가 전혀 존재하지 않는 경우에도 프로세스의 제어가 확실하고도 안전하게 실행될 수 있도록 하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 1에 따른 방법에 의해서 달성된다.
본 발명에서는, 제 1 프로세스 모델에 의해 조절 변수의 실제값이 결정되고, 추가의 프로세스 모델에 의해 검출되고 논리 연산에 의해 서로 연결되는 조절 변수의 값을 토대로 제어에 대한 필요성이 결정되어 제어 필요성이 추가로 확인되는 방식으로 프로세스를 제어하기 위한 방법이 실행되며, 상기 방법에서 제어에 대한 필요성은 하나의 조절 변수의 실제값과 설정값의 비교에 의해서 검출된 제어 편차에 따라 결정된다.
따라서 본 발명은, 센서 신호가 파손된 경우나 생략된 경우에도 제어 기능을 유지시킬 수 있는 방법을 제시한다. 상기 방법의 특별한 장점은, 남아있는 센서 장치의 장애에 의해서 야기될 수 있는 에러 제어 동작이 회피된다는 것이다.
본 발명의 기본 사상은, 조절 변수의 실제값을 나타내는 신호가 적합한 모델로 시뮬레이팅 되고 추가의 모델을 참조하여 제어에 대한 필요성이 확인되며, 상기 추가의 모델은 조절 변수값의 양적인 시뮬레이팅을 위해서는 상기 제 1 모델보다 덜 적합하지만, 측정 변수의 에러에 대해서는 발생율이 낮다.
따라서, 본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시예에서는, 추가의 프로세스 모델이 다량의 측정된 변수의 다양한 부분 양으로 형성된다. 그럼으로써, 추가의 프로세스 모델은 적어도 하나의 측정된 변수와 무관하게 구성되고, 그에 따라 각각의 부분 모델들은 적어도 하나의 측정 에러에 의해서 영향을 받지 않게 된다.
이 경우 조절 변수의 값들은 바람직하게 적어도 2개의 추가 프로세스 모델을 참조하여 검출된다. 따라서, 적어도 2개의 값들로 구성된 분석용 리던던시는 제어 필요성의 매우 확실한 평가를 위해서 이용되는 조절 변수값을 위해 존재하게 된다.
추가의 프로세스 모델은 - 이 모델이 일반적으로 제 1 프로세스 모델보다 작은 크기로 형성되기 때문에 - 제 1 프로세스 모델보다 덜 복잡하고, 따라서 조절 변수의 측정 신호를 상기 제 1 프로세스 모델만큼 정확하게 시뮬레이팅 하지 못한다. 그러나 본 발명은 추가의 모델을 참조하여 제어 동작의 필연성을 확인할 수 있는 가능성을 제공한다.
본 발명에 따른 방법의 한 바람직한 실시예에서는, 다수의 추가 프로세스 모델에 대하여 제어 필요성이 존재하는 경우에만 제어 필요성이 검출된다.
상기 제어 동작은, 하나의 조절 변수의 값이 다만 제 1 프로세스 모델을 참조하여 검출된 상기 조절 변수의 실제값과 설정값 간의 제어 편차로부터 결정되는 방식으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 방식의 제어 동작은 아래에서 제한되지 않은 제어 동작으로서 언급된다.
에러가 발생될 가능성이 있는 것으로 평가된 제어 필요성의 효과를 낮게 유지하기 위해서는, 모든 추가의 프로세스 모델에 대하여 하나의 제어 필요성이 존재하는 경우에만 제한되지 않은 제어 동작이 실행되는 것이 바람직하다.
다수의 프로세스 모델에 대하여 제어 필요성이 존재하지만 모든 프로세스 모델에 대하여 제어 필요성이 존재하지 않는 경우, 본 발명에 따른 방법의 한 바람직한 실시예에서는, 제한되지 않은 동작에 비하여 단축된 지속 시간 또는 제한되지 않은 동작에 비하여 감소된 강도로 제어 동작이 이루어진다. 이와 같은 방식의 제어 동작은 아래에서 제한된 제어 동작으로서 언급된다.
또한 다수의 제어 시스템에서는, 개별 측정값을 참조하거나 또는 측정 신호의 시간에 따른 진행을 참조하여 전체 프로세스의 상태를 검출할 수 있는 가능성이 존재한다. 따라서, 이와 같은 제어 시스템은 개별 측정 신호의 품질을 상태에 따라 판단할 수 있다. 또한, 다수의 제어 시스템에서는, 측정 신호가 작동기의 제어에 영향을 미치는 구성이 이루어진다.
작동기가 제어 시스템 자체에 의해서 제어되기 때문에, 이 경우에도 측정 신호의 품질의 판단은 상기 제어 시스템에 의해서 가능하다. 다시 말해, 기술된 제어 시스템에서는, 다양한 프로세스 모델의 신뢰성에 대한 판단이 상태에 따라 이루어질 수 있다.
특정 프로세스 모델이 한 가지 상태에서 특히 신뢰할 만하다고 확인된 경우에는, 상기 모델을 참조한 프로세스의 제어가 지금까지 기술된 본 발명에 따른 방법의 실시예에 상응하게 질적으로 실행될 뿐만 아니라 상기 모델에서 검출된 조절 변수값에 따라 양적으로도 실행되는 것이 바람직하다.
상기 방법의 추가의 바람직한 실시예에서, 제어할 필요가 있을 때 제어기에 의하여 형성되는 작동 파라미터의 값은 추가의 프로세스 모델을 참조하여 검출되는 적어도 하나의 조절 변수값에 따라 변형된다.
본 발명에 따른 방법의 장점은, 상기 방법이 기본적인 변동 없이도 스탠드-얼로운-시스템(Stand-Alone-System)에서뿐만 아니라 기존 시스템의 비상 주행 기능 안에서도 실행될 수 있다는 것이다.
상기 방법의 적용에 의해서는, 전반적으로 표준 시스템의 기능에 토대를 둔 비상 주행 로직이 구현될 수 있다.
본 발명의 추가의 장점 및 바람직한 개선예들은 종속 청구항 및 아래에서 단 하나의 도면을 참조하여 도시된 본 발명의 실시예로부터 얻어진다.
도 1은 표준 로직 및 부분 모델을 조합적으로 관찰하는 본 발명에 따른 원리가 도시된 개략도이다.
본 발명은 프로세스를 제어하기 위한 바람직한 방법을 제공한다. 본 발명에서는, 조절 변수값을 위한 분석용 리던던시가 프로세스 측정 변수 또는 프로세스 가이드 변수로부터 형성되고, 실제값이 상기 리던던시의 평가 및 논리 연산을 참조하여 평가됨으로써, 조절 변수가 하나의 모델로 검출되고 다중 프로세스 모델에 의해서 확인된다.
상기 방법은 차량을 위한 차량 안정도 제어를 실행하기에 특히 바람직하다. 본 발명에 따른 방법의 실시예를 위한 예로서 아래에서는, 요우잉율 센서의 신호 없이 실행되는 주행 동작 제어 장치가 기술된다. 그러나 상기 방법은 기본적인 변경 없이, 다른 센서가 생략된 경우에도 적용될 수 있다.
상응하는 대체 신호의 형성을 허용하는 임의의 제어 시스템에 대한 적용도 마찬가지로 아무 문제없이 가능하다. 이를 위해 개별 시스템에서는, 다양한 프로세스 모델을 토대로 하거나 또는 제어될 프로세스를 위한 다양한 부분 모델을 토대로 하여 구성되는 분석용 리던던시가 검출될 수 있으며, 개별 모델들은 자체 신뢰성에 대하여 평가될 수 있다. 모델의 평가 후에는, 제어 동작의 기본이 되는 조절 변수의 실제값이 결정되는 하나의 모델이 검출될 수 있고, 제어 필요성이 상기 모델에서 검출되는 제어 필요성의 논리 연산에 의해서 확인되는 모델이 검출될 수 있다.
아래에서 기술되는, 차량용 주행 동작 제어의 범위 안에서 실시되는 본 발명에 따른 방법은 한편으로는 스탠드-얼로운-방책으로서 구현될 수 있다. 상기 방책에 의해서는, 요우잉율 센서가 존재하지 않는 경우에도 요우잉 모우먼트가 제어될 수 있다.
다른 한편으로, 상기 방책은 예를 들어 독일 공개 공보 DE 195 15 059 A1호에 기술된 것과 같이 주행 동작을 제어하기 위한 기존의 시스템에 비상 주행 기능으로서도 통합될 수 있다.
요우잉율 센서 없이 본 발명에 따른 방법에 의해서 실행될 수 있는 주행 동작 제어는, 전자식 안정도 프로그램(ESP)을 실행하기 위한 공지된 제어 시스템 내에 존재하는 기능 및 센서들을 사용한다. 상기 기능 및 센서들은 독일 공개 공보 DE 195 15 059 A1호로부터 인용할 수 있다. 상기 간행물의 전체 내용이 참조된다.
또한, 공개 공보 DE 199 21 692호 및 공개 공보 DE 198 11 547호에 따른 센 서 클러스터 연결부도 인용될 수 있다.
상응하는 센서에 의해 측정되는 상기와 같은 시스템의 주요 입력값은 조종각(δ), 요우잉율(ψ), 횡단 가속(aLAT) 및 휠 속도(vFL, vFR, vRL, vRR)이다. 휠 속도 중에서 vFL은 좌측 전방 휠의 속도를 나타내며, vFR은 우측 전방 휠의 속도를 나타내고, vRL은 좌측 후방 휠의 속도를 나타내며, vRR은 우측 후방 휠의 속도를 나타낸다.
ESP-제어 장치의 한 바람직한 실시예에서는, 요우잉율(ψ)의 측정된 실제값과 조종각(δ)의 측정된 값, 휠 속도(vFL, vFR, vRL, vRR) 그리고 차량의 기준 모델에 있는 차량 파라미터(p)를 참조하여 검출된 설정값 간의 제어 편차가 결정된다. 상기 제어 편차로부터 각 휠에 대한 제동 압력 및 엔진 관리부에 대한 결합이 검출되며, 상기 제어 편차는 차량의 요우잉율(ψ)을 차량의 설정값에 맞추는 보상 요우잉 모우먼트를 야기한다.
또한, 기존의 마찰값에 따라, 물리적으로 가능한 요우잉율을 위한 임계값도 형성하는 기준 요우잉율이 결정된다. 상기 임계값의 초과는 마찬가지로 제어에 의해서 방지된다.
추가로, ESP-시스템은 통상적으로 상기 시스템의 작동기의 실제 상태를 검출하는 센서를 구비한다. 따라서, 차량에 유압식 제동 장치가 장착된 경우에는, 통상의 ESP-시스템이 예를 들어 메인 제동 실린더 내에서의 제동 압력을 검출하기 위한 압력 센서를 포함한다. 더 나아가 다른 ESP-시스템에는 개별 휠 브레이크 에서의 제동 압력을 검출하기 위한 압력 센서도 설치되어 있다.
앞으로 기술될 본 발명의 실시예는 요우잉율 신호의 생략으로부터 출발한다.
요우잉율(ψ)은 본 발명에 따른 방법에 상응하게 한 프로세스 모델에서, 남아 있는 센서들에 의해 그 값이 측정되는 변수에 의해서 시뮬레이팅 된다.
변수(δ, aLAT, vFL, vFR, vRL, vRR 및 p)로 형성된 상기 모델에서, 요우잉율(ψ)의 실제값(ψEST)은 아직까지 존재하는 센서의 측정값으로부터 일반식(ψEST = ψEST(δ, aLAT, vFL, vFR, vRL, vRR; p))의 관계에 의해서 얻어지고, 마찬가지로 상기 변수의 값을 참조하여 검출되는 설정값과 비교된다.
전방 구동되는 차량의 경우에는, 아래의 관계식으로부터 대체 신호(ψEST)가 검출될 수 있으며,
Figure 112005068530472-PCT00001
상기 식에서 c1 및 c2는 차량 파라미터를 나타내며, vREF는 변수(vFL, vFR, vRL, vRR)로부터 형성되는 차량의 기준 속도를 나타낸다.
후방 구동되는 차량에 대해서는, 상응하게 아래의 관계식이 적용된다;
Figure 112005068530472-PCT00002
적합한 신호 처리에 의하여, 상기 신호(ψEST)의 잡음이 감소될 수 있다. 마찬가지로, 개별 신호들의 위상 파형 (variation) 은 적합한 필터링에 의해서 상 호 매칭된다. 이 경우 필터링은, 상기 대체 신호(ψEST)의 위상 파형이 요우잉율(ψ)의 실제 위상 파형과 가급적 일치하도록 실행되어야 한다. 요우잉율 센서가 존재하지 않는 경우, 상기와 같은 실행은 기준 모델의 데이터를 참조하여 이루어질 수 있다.
상기와 같은 방식으로 모델 내에서 검출된 대체 신호(ψEST)가 측정된 요우잉율 신호(ψ) 대신에 ESP-제어 알고리즘을 실행하기 위한 수단에 저장되면, 요우잉율 센서 없이도 간단한 방식으로 주행 동작 제어가 실행될 수 있다.
그러나 원치 않는 제어 동작이 빈번하게 발생될 때 감지될 수 있는 제어 시스템의 높은 장애 빈도가 산출되어야 한다. 장애 영향에 의해서 영향을 받은 측정 신호를 보정하기 위하여 그리고 에러 제어 동작을 피하기 위하여, 이 경우에는 아래에 기술된 조치들이 취해질 수 있다.
가능하다면, 신호(ψEST)를 형성하기 위해 사용되는 변수의 장애를 인식하기 위하여, 추가의 상태 정보들이 이용된다. 그에 의하여 시간적인 파형의 검출 및 한 가지 장애의 크기의 검출이 성공적으로 이루어진다면, 신호(ψEST)에 미치는 상기 장애의 영향이 직접 보상될 수 있다.
예를 들어 횡단 가속(aLAT)의 값을 나타내는 신호가 도로의 경사에 의해서 공지된 크기(ΔaLAT ,BANK)만큼 변조되면, 아래의 관계식에 의해서
Figure 112005068530472-PCT00003
보정된 신호(ψEST)가 검출될 수 있다. 이 경우 도로의 가로 경사는, 휠 속도, 횡단 가속 또는 상이한 물리적 방법에 기초하는 상이한 측정 시스템 및/또는 모델을 갖는 조종각이 등시간적으로 검출되고, 경사진 곡선에서의 에러 때문에 나타나는 그들의 상이한 크기가 측면에서 경사진 곡선을 검출하기 위하여 사용됨으로써 인식될 수 있다.
상기와 유사한 방식으로, 편차가 적합한 알고리즘에 의하여 확인될 수 있다면, 차량의 변경된 적재에 의해서 야기되는 차량 파라미터(c1 및 c2)의 변동도 마찬가지로 보상될 수 있다.
또한, 제어 시스템 자체에 의해서 야기되거나 또는 상기 제어 시스템에 의해서 영향을 받을 수 있는 장애들도 종종 발생된다. 이와 같은 장애를 위해, 일반적으로 시간 파형은 공지되어 있지만, 상기 장애의 크기는 공지되어 있지 않다.
예를 들어 차량의 하나 또는 다수의 휠 브레이크가 작동되면, 휠 속도(vFL, vFR, vRL 및 vRR)를 위해 휠 회전수 센서에 의해서 측정된 값들은 실제 차량 특성에 상응하지 않는다.
상기와 같은 휠 회전수 센서의 신호 장애는 후방 휠의 브레이크에서 압력이 감소됨으로써 제거될 수 있으며, 상기 후방 휠의 휠 회전수 센서에는 제어 시스템의 입력 신호가 전달된다. 그러나 후방 휠에서의 압력 감소는 당연히 측정 결 과의 개선을 위하여 영구적으로 요구되지는 않는데, 그 이유는 상기 압력 감소와는 차량 브레이킹 시스템의 제동 출력의 광범위한 손실도 관련이 있기 때문이다.
따라서, 제일 먼저 공지된 장애와 관련되지 않은 측정 신호들을 참조하여, 특정 프로세스 모델에서 공지된 바와 같은 장애 신호를 참조하여 산출된 조절 변수의 실제값이 경우에 따른 제어 동작을 위해 필요하게 되는 상태의 존재 여부가 결정된다.
차량의 제동시, 조종각(δ) 및 횡단 가속(aLAT)에 의해 형성된 프로세스 모델에서 결정된 요우잉율(ψ)의 값을 참조하여 ESP-시스템을 위한 제어 필요성이 나타나면, 후방 휠에서는 역동적인 압력 감소가 실행된다.
추가 센서 신호의 평가 또는 상기 센서 신호의 모델 산출을 토대로 하여 휠 회전수 센서의 신호가 더 이상 장애를 받지 않는다는 내용이 출력될 수 있게 되자마자, 실제 제어 필요성 및 작동 파라미터의 값이 휠 속도(vRL 및 vRR)를 포함하는, 전방 구동되는 차량을 위한 모델(ψEST(aLAT, vRL, vRR; p))을 참조하여 결정된다. 이것은 예를 들어 후방 휠의 휠 브레이크에서의 압력을 검출하기 위한 모델에 의해서 검출될 수 있다.
압력 감소 후에는, 제동되지 않은 경우에 상응하는 장애를 받지 않은 경우에서와 동일하게 제어가 이루어진다.
바람직하게, 후방축에서 압력이 감소된 경우에는 운전자의 의도된 반응 없이도 종종, 즉 페달력이 일정한 경우에는, 전방축에서 약간의 압력 상승이 나타남으 로써, 부분적으로 제동이 이루어진 경우에는 일반적으로 지연 손실이 전혀 관찰될 수 없다.
장애의 시간 파형은 공지되었지만, 액티브한 영향력 행사는 전술한 바와 같이 기술적으로 불가능하거나 또는 전혀 언급되지 않았다면, 제 2 대체 신호의 일시적인 사용에 의하여 제어 기능을 유지시킬 수 있는 가능성도 또한 존재한다.
제 1 모델에서 이미 이용 가능한 모든 측정 신호들이 고려되었다면, 이 경우에는 제 2 대체 신호의 결정을 위해 사용되는 모델로서는 다만 하나의 부분 모델만이 취급될 수 있다.
따라서, 전술한 경우는 작동 파라미터의 값이 추가 프로세스 모델을 참조하여 검출된 적어도 하나의 값에 의존하여 상황에 따라서 변동되는 본 발명에 따른 방법의 실시예에 상응한다. 심지어 이 경우에는, 작동 파라미터의 값이 전적으로 추가 프로세스를 참조하여 검출된 값에 따라서만 결정되는 극단의 경우가 구현되었다.
예를 들어 전방 구동된 차량에서 언더스티어(understeer) 상태 동안 차량을 안정시키기 위해 후방축에서, 휠 회전수 센서의 신호를 위한 장애를 나타내는 액티브한 압력 형성이 실행되어야 한다면, 하기 식
Figure 112005068530472-PCT00004
에 의하여 제동 동작 시간 동안에는 임시 대체 신호가 검출될 수 있으며, 상기 신호는 후방 휠에서의 제동 동작 기간 동안 조절 변수의 실제값을 나타내는 신 호로서 사용될 수 있다. 그 경우 작동 파라미터는 ESP-제어에 의해서 값(ψEST,TEMP)과 요우잉율의 설정값(ψ) 간의 제어 편차로부터 형성된다.
앞의 식에서 변수 ΔψEST는 신호(ψEST)의 값과 요우잉율 신호(aLAT/vREF)의 값 사이에서 이루어지는 전환 시점에서의 상기 2개 신호들 간의 편차를 나타내고, 상기 전환시에 신호 점프를 피하기 위하여 상기 식에 수용된다.
상기 임시 대체 신호(ψEST,TEMP)는, 차량 동작이 일반적으로 충분히 정확하게 시뮬레이팅 되지 않는 프로세스 모델을 참조하여 형성된다.
따라서, 적합한 상태 인식에 의해서는, 상기 대체 신호(ψEST,TEMP)가 사용될 수 있을지의 여부 또는 이용되는 대체 신호들 중에서 어느 대체 신호에 의해서 조절 변수를 위한 신뢰할만한 값이 결정될 수 있는지가 확인될 수 있다. 임시 대체 신호(ψEST,TEMP)의 감소된 정확성의 부정적인 영향력 행사를 제한하기 위해서는, 규정된 기간 후에 재차 더욱 정확한 신호(ψEST)를 사용할 수 있기 위하여, 상기 임시 대체 신호를 토대로 하여 제어 동작의 기간을 제한하는 것이 바람직한 것으로 증명될 수 있다.
더 나아가서는, 예를 들어 잡음 및 신호 에러가 포함될 수 있거나, 또는 주변 조건들의 예견 불가능한 변동에 의해서 야기되는 센서의 부적합성에 의하여 신호 장애들이 야기된다. 상기와 같은 변동으로서는 도로의 비평탄성을 예로 들 수 있다.
장애 영향들의 크기 및 상기 장애 영향들의 시간 파형이 공지되어 있지 않은 경우, 하나의 모델에서 결정된 요우잉율의 값에 미치는 상기 장애들의 영향은 전술한 방법들에 의해서는 보상될 수 없다. 따라서, 상기 장애 영향들은 제어 기술적인 의미에서 진정한 장애 영향들이며, 상기 장애에 의해서 야기되는 제어 동작에 대한 안전 조치는 본 발명에 따른 방법에 의해서 실행될 수 있다.
이와 같은 사실에 의해서는, 요우잉율 센서 없이도 요우잉율의 제어를 확실하고도 안전하게 실행할 수 있게 된다.
다음의 실시예들은 전방 구동된 차량을 위한 요우잉율 센서가 없는 차량 동작 제어로부터 출발한다. 나머지 센서 메카니즘은 전술한 센서들을 포함해야 하지만, 이 경우에는 전방 휠 속도(vFL 및 vFR)의 특별한 도시가 포기된다.
휠 속도(vFL, vFR, vRL 및 vRR)의 측정과 관련해서는, 4개 휠 회전수 센서의 측정 신호로부터 형성되는 값을 갖는 기준 속도(vREF)는 거의 모든 주행 상태에서 매우 정확하게 결정될 수 있고, 장애 영향들에 의해서 전반적으로 영향을 받지 않는다는 사실이 나타난다. 이와 반대로, 대체 신호(ψEST)에 포함된 속도차(vRR - vRL)의 결정은 후방 휠의 휠 속도(vRR 및 vRL)의 정확한 정보를 토대로 한다. 따라서, 상기 차는 장애 발생 가능성으로 분류될 수 있다.
따라서, 에러 발생 가능성이 있는 측정 신호와 각각 무관한 모델을 형성하기 위해서는, 기준 속도(vREF) 및 독립적인 프로세스 변수와 같은 차(vRR - vRL)가 처리 되며, 이 경우 상기 기준 속도(vREF)는 각각의 모델에 수용될 수 있다.
속도차(vRR - vRL)를 위해서는 상기 장소에 축약 형태(ΔvR = vRR - vRL)가 삽입된다.
예를 들어 차량의 요우잉율 파형과 같이 차량 동작 제어에 의해서 조절되는 프로세스는 조종각(δ), 횡단 가속(aLAT), 차량 기준 속도(vREF) 및 후방 휠 속도(vRL 및 vRR) 또는 차(ΔvR)로 구성되는 모델에서 시뮬레이팅 될 수 있다. 다시 말해, 직접적인 측정에 접근하기 쉽지 않은 값을 갖는 변수(f)는 최대 모델에서, 즉 최대 개수의 변수가 포함된 모델에서 f = f(δ, aLAT, ΔvR)로 나타나며, 이 경우 기준 속도(vREF)에 대한 의존성 및 차량 파라미터(p)에 대한 의존성은 확실하게 나타나지 않는다.
이 경우에는 먼저, 대체 신호(ψEST)도 또한 최대 모델에서 형성되지 않는다는 사실이 눈에 띄는데, 그 이유는 상기 신호가 조종각(δ)과 무관하게 산출되기 때문이다. 그러나 경험적으로 볼 때, 상기 요우잉율 신호(ψ)의 시뮬레이팅은 대부분의 주행 상태에서 요우잉율(ψ)에 대한 매우 신뢰할만한 값을 제공한다고 나타났다.
또한, ESP-제어는 기본적으로, 작동 파라미터에 대한 값이 대체 신호(ψEST)와 요우잉율에 대한 설정값 간의 제어 편차에 따라서 결정되도록 실행된다. 이 경우 설정값은 기준 속도(vREF) 및 조종각(δ)을 참조하여 차량 기준 모델로부터 산출된다. 따라서, 조종각(δ)은 상기 제어의 범위 내에서 대체 신호(ψEST)를 참조하여 암시적으로 마찬가지로 고려된다.
설정값이 조종각(δ)을 참조하여 형성된다는 사실 때문에, 심지어는 상기 조종각(δ)과 무관한 모델을 참조하여 실제값을 결정하는 방법이 선호될 수 있다.
이제는 다양한 양의 프로세스 변수들로 형성되는 최대 모델의 여러 가지 부분 모델들이 형성되며, 상기 프로세스 변수들은 각각 측정된 모든 프로세스 변수들의 양의 하위 양을 형성한다. 따라서, 상기 각각의 보조 모델은 센서 클러스터의 적어도 하나의 센서의 측정값과 무관하고, 그럼으로써 상응하는 센서의 장애에 대해서도 둔감하다.
휠 속도(vFL, vFR, vRL 및 vRR)의 신호와 관련된 전술한 논증들에 상응하게, 상기 보조 모델들은 관찰된 실시예에서 상기 양(δ, aLAT, ΔvR)의 (실제) 부분량인 변수의 양으로 형성된다. 추가로, 상기 모델들은 기준 속도(vREF)에 의존한다.
모델 1에서는 조절 변수, 즉 본 경우에는 요우잉율(ψ)이 하기 식의 관계로 나타난다;
Figure 112005068530472-PCT00005
따라서, 상기 모델 1은 속도차(ΔvR)의 값을 나타내는 신호를 포기한다.
모델 2에서는 조절 변수에 대하여 하기 식의 관계가 적용됨으로써,
Figure 112005068530472-PCT00006
상기 모델은 조종각 센서의 측정 신호와 무관하다.
마지막으로, 모델 3에서는 횡단 가속(aLAT)을 위한 측정 신호가 제외된다. 따라서, 상기 모델에서 검출되는 조절 변수에 대해서는 하기 식이 적용된다;
Figure 112005068530472-PCT00007
이제 상기 모델들에서는, 상기 모델들 내부에 전체 시스템을 위한 제어 필요성이 존재하는지의 여부가 별도로 검사된다.
모델 1의 경우에는 이와 같은 검사가 예를 들어 조종각(δ) 및 횡단 가속(aLAT)으로부터 산출된 정적 요우잉율(ψδ 및 ψaLAT)의 비교에 의해서 이루어질 수 있다. 다시 말해, 이 경우에는 차량의 휠 상태(l) 및 차량의 고유 조종 기울기(eg)를 나타내는 요우잉율(ψδ)에 대한 아래 신호
Figure 112005068530472-PCT00008
와 특정 임계값이 초과된 경우에 제어 필요성을 지시하는 요우잉율(ψaLAT)에 대한 아래 신호
Figure 112005068530472-PCT00009
간 편차가 결정된다. 그러나 모델 1에서는, 제어 필요성을 검출하기 위 하여, ESP-제어 방법에 의해 조종각(δ)을 참조하여 결정된 요우잉율(ψ)에 대한 설정값과 상기 ψaLAT의 값을 비교하는 것도 또한 가능하다. 그러나, 설정값과 ψaLAT의 값의 비교는 일반적으로 바람직하지 않은데, 그 이유는 이 경우에는 상기 설정값 뿐만 아니라 가능한 제어 필요성을 토대로 하는 조절 변수의 실제값도 조종각(δ)의 측정 신호에 의존하기 때문이다. 그러나 특정한 주행 상태에서는 상기 비교도 마찬가지로 실행될 수 있다. 또한, 모델 1에 대한 제어 필요성의 안전 조치를 위해서는, 다수의 또는 모든 기술된 비교 방법들도 제시될 수 있다.
모델 2에 대해서는, 횡단 가속(aLAT) 및 휠 속도차(ΔvR)를 참조하여 차량의 플로우트 각(β)(float angle)이 하기 표현식에 의해서 산출될 수 있다;
Figure 112005068530472-PCT00010
그 경우에 상기 식에 의해서 산출된, 조종각(δ)에 의존하지 않는 플로우트 각(β)의 값은 제어 필요성을 결정하기 위하여 이용될 수 있다. 이와 같은 내용은 이미 모델 1을 위해 결정된 신호(ψaLAT)와 제어 필요성을 결정하기 위한 대체 신호(ψEST)의 비교 과정에 상응한다.
모델 3을 위한 제어 필요성을 확인하기 위해서는, 휠 속도차(ΔvR) 및 조종각(δ)으로부터 형성되는 요우잉율 신호가 비교될 수 있다. 다시 말해서, 예를 들면 상기 신호(ψδ)와 아래 신호
Figure 112005068530472-PCT00011
간 편차가 특정 임계값을 초과할 때 제어 필요성을 검출하기 위하여, 상기 두 가지 신호들의 비교 과정이 실행될 수 있다. 모델 1과 유사하게, 상기 신호(ψΔvR) 또는 상기 신호(ψδ) 또는 두 가지 신호를 ESP-제어 방식에 의해 결정된 요우잉율(ψ)에 대한 설정값과 비교하는 것도 마찬가지로 가능하다.
모든 보조 모델들의 위상 파형은 적합한 신호 처리에 의해서, 특히 적합한 필터링에 의해서 전체 시스템의 요구 조건들에 매칭되어야 한다.
더 나아가, 개별 부분 모델들에서의 제어 필요성의 평가는 상태 검출에 의해서 보완되어야 한다. 특정 상태에 있는 개별 모델들의 품질은, 도로 경사 또는 제동 동작과 같이 이미 앞선 실시예에서 적어도 질적으로 검출 가능한 장애들에 대하여 언급된 바와 같은 방식으로 검출될 수 있다. 또한, 어느 모델들이 한 가지 상태에 있는 차량 특성을 충분히 정확하게 기술하는지에 대한 상태 검출을 가능케 하는 차량 기준 모델이 제어 시스템에서 구현되었다.
본 명세서에 기술된, 요우잉율 센서 없이 이루어지는 요우잉율 제어 방식의 제어 로직은 요우잉율 센서를 구비한 제어 시스템의 표준 제어 로직에 비해 약간 확장되어야 한다.
우선, 상기 표준 제어 로직에 의해서는, 대체 요우잉율 신호(ψEST)와 요우잉율(ψ)의 설정값 간의 제어 편차로 인해 제어 동작을 위한 참여 조건이 충족되었는 지가 확인된다.
그러나 제어 동작을 개시하기 전에는, 전술한 바와 같이, 모든 보조 모델들이 평가된다. 상기 평가 후에야 비로소, 제한되지 않은 제어 동작이 실행되는지, 또는 제한된 제어 동작이 실행되는지, 아니면 궁극적으로 제어 동작이 전혀 실행되지 않는지에 대한 결정이 이루어진다.
상기 대체 신호(ψEST)의 값뿐만 아니라 모든 보조 모델을 참조하여서도 제어 필요성이 존재하는 경우에만 제한되지 않은 제어가 허용된다. 이 경우에는, 요우잉율 센서를 이용한 종래의 주행 동작 제어의 경우에서와 마찬가지로, 제어 동작은 특히 상기 제어의 시간 및 강도와 관련하여 이루어진다.
모든 보조 모델에서 제어 필요성이 존재하지 않으면, 입력 신호들 중에서 하나의 입력 신호가 장애를 받았다는 내용 그리고 제어 동작을 필요로 하는 상태가 실제로는 전혀 존재하지 않을 수 있다는 내용을 추측할 수 있다. 그러나, 프로세스 모델 내부에서 요우잉율 신호를 형성하는 제한된 정보로 인해, 실제로는 신호 장애 및 제어 필요성이 전혀 존재하지 않을 수도 있다.
따라서, 모든 모델에 대하여 제어 필요성이 존재하지는 않지만 다수의 모델에 대하여 제어 필요성이 존재하는 경우에도, 제어 동작은 실행된다. 물론 이 경우에는, 소정의 최종 가능성이 존재하는 에러 제어 동작의 영향을 줄이기 위하여, 제한된 제어 동작이 실행된다.
이 경우 상기 제어 동작은 하나의 제어 필요성을 지시하는 모델에 따라, 그 기간 및/또는 강도가 제한된다.
예를 들어 모델 1이 단 하나의 모델로서 제어 필요성을 나타내지 않으면, 제동 압력으로서는 최대 15 바아(bar)까지의 압력 요구만이 허용된다. 다른 한편으로, 단 하나의 모델로서 기능하는 모델 2에 대해서만 제어 필요성이 존재하면, 제어 로직에 의해서는 다만 최대 300 ms의 기간까지만 제어 동작이 허용된다.
마지막으로, 최소 개수의 모델에 대해서만 제어 필요성이 존재하면, 측정 신호의 장애 발생 가능성은 높을 수밖에 없다. 이 경우에는 제어 동작이 완전히 저지된다.
표준 로직 및 보조 모델을 조합적으로 관찰하는 상기 원리는 단 하나의 도면에서 4개 원의 단면을 참조하여 상세하게 도시되었다. 도면에서 원(10)은 대체 신호(ψEST)를 기초로 하는 ESP-시스템의 표준 로직을 나타내며, 이 경우 상기 원(10) 안에 있는 점에 의해 지시되는 시스템 상태들에 대해서는 ESP-시스템에 대한 제어 필요성이 존재한다.
그와 유사하게, 원의 단면(20, 30 및 40)은 모델 1, 2 및 3에 대한 제어 필요성을 나타낸다.
도면에서는 다양한 세그먼트들이 상이하게 채색되어 있음으로써, 어떤 조건 하에서 제어 동작이 실행되는지가 설명된다. 밝은 회색으로 채색된 섹션은 제한된 제어 동작을 나타내고, 어두운 회색으로 채색된 섹션은 제한되지 않은 제어 동작을 나타낸다.
상기 로직을 참조하여, 본 발명은 에러 제어 동작을 방지할 수 있고, 필요한 제어 동작을 매우 신뢰할만하게 검출 및 실행할 수 있다. 특히 제한된 제어 동작을 실행할 수 있는 가능성은, 측정 신호의 장애 발생의 가능성 분포를 고려하는 바람직한 절충안으로서 증명된다.
이와 같은 내용은, 제한된 제어 동작을 갖는 제어 사이클이 제한되지 않은 제어를 실행하기 직전에 또는 직후에 종종 발생한다는 관찰에 의해서 지지가 되는데, 그 이유는 몇 가지 프로세스 모델에서는 제어 필요성이 너무 늦게 인식되고/인식되거나 너무 일찍 리셋(reset)되기 때문이다. 이와 같은 사실이 일반적으로는 제어 품질의 중대한 감소를 야기함으로써, 결과적으로 제어 시스템의 기능은 완전한 센서 메카니즘을 갖춘 제어 시스템의 기능에 비해서 동일한 값으로 유지된다.
상기 제시된 제어 로직은, 신호 장애로 인해 전체 시스템에 대한 제어 필요성이 확인되지는 않았지만 실제로 한 가지 제어 필요성이 존재하는 경우에만 불충분한 제어를 야기한다.
그러나 이 경우에는, 어느 측정 신호가 장애를 받았는지를 검출하기 위하여 모델들은 한 가지 상태 검출을 참조하여 평가될 수 있다. 전술한 예에서는, 휠 속도(vFL, vFR, vRL 및 vRR)의 장애가 제동 동작에 의해서 검출된다는 내용이 이와 관련하여 예로 기술되었다.
그 경우에는, 전술한 바와 같이, 휠 회전수 센서가 장애를 받은 경우에는 제한된 시간 동안 대체 신호로, 예를 들어 신호(ψEST, TEMP)로 전환될 수 있다.
다수의 대체 신호들 사이에서 전환이 가능한 상기 모드는 특히 장애 발생시 이미 액티브한 제어 사이클을 즉각적으로 중단할 필요가 없게끔 한다. 그러나 다른 신호로의 전환 후에는 상기 신호의 추가 안전 조치가 더 이상 불가능하기 때문에, 제어 요구의 레벨 및 기간을 제한하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 기존의 표준-제어 로직에 저장되는 생략된 또는 파손된 센서 신호를 위한 대체 신호의 형성을 가능하게 하는 바람직한 프로세스 제어 방법을 제시한다. 가능한 경우에는, 상기 대체 신호의 검출 가능한 장애들이 보상되거나 또는 제거될 수 있다; 대안적으로는, 추가의 임시 대체 신호로 일시적으로 전환될 수 있다.
대체 신호가 형성되는 제 1 프로세스 모델 이외에, 개별적으로 제어 필요성이 검사되는 추가의 프로세스 모델들이 구성된다. 상기 모델들의 평가 후에는, 제어 요구가 비제한적으로 변환되는지의 여부, 또는 제어 동작의 강도 및/또는 기간이 제한되는지의 여부, 또는 제어 동작이 완전히 저지되는지의 여부가 결정된다. 따라서, 검출 불가능한 장애들로 인한 에러 제어 동작들이 효과적으로 저지되거나 또는 그 영향력이 제한된다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
aLAT: 횡단 가속 β: 플로우트 각
c1, c2: 차량 파라미터 δ: 조종각
eg: 고유 조종 기울기
f1: 모델 1의 조절 변수 신호를 위한 대체 신호
f2: 모델 2의 조절 변수 신호를 위한 대체 신호
f3: 모델 3의 조절 변수 신호를 위한 대체 신호
l: 휠 상태 p: 차량 파라미터
ψ: 요우잉율 또는 요우잉율 신호
ψEST: 요우잉율 신호에 대한 대체 신호
ψEST, TEMP: 요우잉율 신호를 위한 임시 대체 신호
ψδ: 조종각을 참조하여 결정된 요우잉율
ψaLAT: 횡단 가속을 참조하여 검출된 요우잉율
ΔψEST: 요우잉율 신호들 간의 차
vFL: 좌측 전방 휠의 휠 속도 vFR: 우측 전방 휠의 휠 속도
vRL: 좌측 후방 휠의 휠 속도 vRR: 우측 후방 휠의 휠 속도
vREF: 기준 속도 ΔvR: 차 vRR - vRL
10: 조절 변수에 대한 대체 신호로 인한 제어 필요성을 나타내는 면을 갖는 원
20: 모델 1에 대한 제어 필요성을 나타내는 원의 면
30: 모델 2에 대한 제어 필요성을 나타내는 원의 면
40: 모델 3에 대한 제어 필요성을 나타내는 원의 면

Claims (11)

  1. 조절 변수(ψ)의 실제값과 설정값의 비교로부터 검출된 제어 편차에 따라 제어 필요성이 검출되는, 프로세스 제어 방법으로서,
    제 1 프로세스 모델(ψEST)에 의해 조절 변수(ψ)의 실제값이 결정되고, 추가의 프로세스 모델에 의해 검출되고 논리 연산에 의해 서로 연결되는 조절 변수(ψ)의 값을 토대로 제어에 대한 필요성(20, 30, 40)이 결정되어 제어 필요성(10)이 추가로 확인되는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가의 프로세스 모델들이 측정된 다량의 변수(δ, aLAT, vREF, vRL, vRR)의 다양한 부분 양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어 방법.
  3. 제 1 항 및 제 2 항 중 어느 한 항 또는 두 항에 있어서,
    다수의 추가 프로세스 모델에 대하여 제어 필요성(20, 30, 40)이 존재하는 경우에만, 제어 필요성(20)이 검출되는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항 이상의 항에 있어서,
    모든 추가 프로세스 모델에 대하여 제어 필요성(20, 30, 40)이 존재하는 경 우에만, 제 1 프로세스 모델을 참조하여 검출된 실제값(ψEST)과 설정값 간의 제어 편차로 인해 제한되지 않은 제어 동작이 실행되는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항 이상의 항에 있어서,
    모든 추가 프로세스 모델에 대하여 제어 필요성(20, 30, 40)이 존재하지 않는 경우에는, 제어 동작이 단축된 기간 동안 실행되는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항 이상의 항에 있어서,
    모든 추가 프로세스 모델에 대하여 제어 필요성(20, 30, 40)이 존재하는 경우에는, 제어 동작이 감소된 강도로 실행되는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항 이상의 항에 있어서,
    추가 프로세스 모델에 대하여 제어 필요성(20, 30, 40)이 전혀 존재하지 않는 경우에는, 제어 동작이 완전히 저지되는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항 이상의 항에 있어서,
    상기 추가 프로세스 모델을 참조하여 검출된 적어도 하나의 조절 변수값에 따라, 작동 파라미터의 값이 변동되는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항 이상의 항에 있어서,
    프로세스로서는 차량의 요우잉율 파형이 다루어지는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항 이상의 항에 있어서,
    조절 변수로서는 차량의 요우잉율(ψ)이 다루어지는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항 이상의 항에 있어서,
    부분 모델들을 참조하여 검출된 조절 변수값의 상호 연관을 참조하여 및/또는 미리 주어진 한계값과 상기 값의 연관을 참조하여, 차량 안정도의 제어가 이루어지는 차량 상태가 검출되는 것을 특징으로 하는 프로세스 제어 방법.
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