KR20070031340A - 개별 휠 제동 장치를 이용하여 4륜 조향 차량을 제어하는방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 차량 제어 방법은, 궤도 편차가 예정된 임계치를 초과하는 것으로 검출된 때에, 전륜에 제1 제동 토크(C_model)를 발생시킬 것을 명령하는 단계와, 상기 궤도 편차가 임계치를 초과하고, 후륜을 정향시키는 장치에 결함이 있는 것으로 검출된 때에, 제1 제동 토크(C_model)와 상이한 제2 제동 토크(C_esp)를 전륜에 발생시킬 것을 명령하는 단계를 포함한다.

Description

개별 휠 제동 장치를 이용하여 4륜 조향 차량을 제어하는 방법{METHOD FOR CONTROLLING A VEHICLE HAVING FOUR-WHEEL STEERING WITH THE AID OF INDIVIDUAL WHEEL BRAKING DEVICE}

본 발명은 4륜 조향 차량을 제어하는 방법에 관한 것이다.

차량의 거동을 향상시키고 결과적으로 차량 승객의 안전 및 승차감을 향상시키는 것을 목적으로 하는 4륜 조향 차량이 공지되어 있다. 이들 차량 중 일부에는 4개의 휠을 각각 개별적으로 제동할 수 있게 하는 명령형 제동 시스템이 추가 장착되어 있다. 따라서 이들 차량은 적어도 후륜의 조향을 명령하는 장치, 차량의 길이 방향 속도를 추정할 수 있게 하는 하나 이상의 센서, 하나 이상의 전자 연산 수단, 조향 휠 각도 센서, 및 명령형 제동 장치를 포함한다.

보다 구체적으로, ESP로 지칭되는 명령형 제동 시스템은, 차량의 실제 궤적이 차량의 속도 및 조향 휠의 각도를 기초로 하는 모델을 이용하여 차량 내의 컴퓨터에 의해 계산된 기준 궤적과의 편차가 너무 큰 때에 기동하는 비상 장치이다. 그 후 이 제동 시스템은, 차량이 모델에 의해 추정된 궤적에 근사한 궤적으로 다시 위치할 때까지, 즉 정지 임계치에 도달할 때까지 작용한다. 따라서 오버스티어의 경우(즉 궤적이 소정 궤적의 곡률 반경보다 작은 곡률 반경을 가질 경우), ESP 시 스템은 외측의 전륜을 제동한다. 이와 달리, 언더스티어의 경우(즉, 궤적이 예상 궤적을 이탈하여 연장할 경우), 시스템은 내측 휠에 보다 큰 부하를 가하는 상태로 4개의 휠을 제동하고, 엔진 토크에 작용한다. 이들 상황에서, ESP 시스템은 요잉 모멘트 및 감속을 발생시키고, 이로 인하여 필요로 하는 궤적을 달성할 수 있다.

그러나, 휠을 정향시키는 시스템이 예컨대 시스템에 이용할 수 있는 파워의 차단 또는 컴퓨터의 결함과 관련한 결함 조작을 갑작스럽게 겪을 가능성을 배제할 수 없다. 이로 인하여 후륜에 바람직하지 않은 로크(lock)가 발생하는 경우에, 운전자가 차량을 제어할 수 없게 될 수 있다.

통상의 작동 모드에서 ESP 시스템과 조향 가능한 4개의 휠을 정향시키기 위한 시스템을 연결하는 것은 공지되어 있는 것이다. 그러나, 휠을 정향시키기 위한 시스템에 결함이 있는 경우에, 후륜의 바람직하지 않은 로크의 영향을 현저히 제한하는 것은 불가능하다. 따라서 시스템이 통상의 작동 상황에 있는 때에 휠을 정향시키는 시스템을 모니터링하기 위한 다양한 조처가 공지되어 있다. 그러나 비정상적인 모드에 적용될 수 있는 조처는 공지되어 있지 않다.

본 발명의 목적은 휠을 정향시키는 장치의 결함 상태의 영향을 현저히 제한할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 목적을 위하여,

- 궤도 편차가 예정된 임계치를 초과하는 것으로 검출된 때에, 전륜에 제1 제동 토크를 발생시킬 것을 명령하고,

- 상기 궤도 편차가 임계치를 초과하고, 후륜을 정향시키는 장치에 결함이 있는 것으로 검출된 때에, 제1 제동 토크와 상이한 제2 제동 토크를 전륜에 발생시킬 것을 명령하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법이 제공된다.

이하의 설명으로 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 차량 제어 방법은 4개의 휠을 정향시키는 시스템이 고장난 경우에 차량의 안정성을 개선할 수 있다. 이것은, 후륜의 바람직하지 않은 로크가 일어날 때에 특히 바람직하다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 차량 제어 방법은 이하의 방식으로 실시된다. 이러한 실시는 휠을 정향시키는 장치의 고장 상태를 검출한 때에 일어난다. 먼저, 후륜의 바람직하지 않은 로크에 기인한 궤적 편차를 감소시키도록 제동 토크를 발생시킨다. 그 후 2단 제동 방법을 실시한다.

a. 제1 단계에서, 고장 후의 처음 1초 동안 운전자의 교정 작업을 가능한 한 제한하도록 과도 제동 토크를 인가한다.

b. 고장 발생 후에 몇 초의 시간이 지나서, 제동 토크를 점진적으로 철회한다. 새로운 상황을 고려하여 개별 휠 제동 장치의 파라미터를 추가로 변경한다.

사실, 그에 따라 구현되는 조처는 다음과 같이 분석될 수 있다.

- 휠을 정향시키는 시스템의 고장 상태를 제동 시스템에 경고하고,

- 휠을 정향시키는 시스템의 고장에 기인한 궤적 편차를 가능한 한 줄일 수 있도록 과도 제동 토크를 계산하고,

- 휠을 정향시키는 시스템의 고장 상태를 고려하여 궤적 정정 시스템(ESP)을 교정한다.

본 발명에 따른 방법은, 이하의 특징 중 적어도 어느 하나의 특징을 또한 나타낼 수 있다.

- 상기 결함 상태는 비정상적인 모드에서의 작동과, 고장을 포함한 군의 일부를 형성한다.

- 제2 제동 토크는 측정 로크각과 프리셋 로크각 사이의 차에 따라 결정된다.

- 제2 제동 토크는, 차량의 축간 거리, 전방 드리프트 강성, 후방 드리프트 강성, 하나의 휠의 반경, 차량의 전방 트랙(front track) 중 적어도 하나에 따라 결정된다.

- 제2 제동 토크(C_esp)는 식 C_esp = C_ff + C_model에 의해 제공되며, 여기서 C_ff는 측정 로크각(α₂)과 프리셋 로크각(α_{2 cons}) 사이의 차에 따라 결정된다.

- 상기 C_ff는 식 C_ff = K_ffㆍd에 의해 제공되고, 여기서 d는 측정각과 프리셋각 사이의 차이다. 상기 식의 K_ff = 〔LㆍD1ㆍD2/(D1+D2)〕× 2R/e이고, 여기서 L은 차량의 축간 거리, D1 및 D2는 각각 전방 및 후방 드리프트 강성, R은 하나의 휠의 반경, e는 차량의 전방 트랙이다.

- 제2 제동 토크(C_esp)가 예정된 지속 기간 동안 예정된 값을 갖고, 그 후 제2 제동 토크(C_esp)가 상기 예정된 값으로부터 제1 제동 토크(C_model)의 값으로 감소하는 방식으로, 상기 제2 제동 토크를 발생시킬 것을 명령한다.

- 제2 제동 토크의 발생 후에, 각 휠의 개별적인 제동을 제어하는 제동 제어 장치의 적어도 하나의 파라미터를 변경시키는 변경 단계를 더 포함한다.

- 상기 제동 제어 장치는 예정된 값이 적어도 하나의 예정된 임계치를 넘어설 때에 기동하도록 되어 있고, 상기 변경 단계는 임계치 또는 임계치 중 적어도 하나를 낮추는 단계를 포함한다.

또한, 궤적 편차가 예정된 임계치를 초과하는 것을 검출하고, 필요에 따라 전륜에 제1 제동 토크를 발생시킬 것을 명령하는 차량 제어 시스템이 제공되며, 이 제어 시스템은, 후륜을 정향시키는 정향 장치에 결함이 있는 가를 검출하고, 필요에 따라 제1 제동 토크와 상이한 제2 제동 토크를 전륜에 발생시킬 것을 명령한다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시 모드의 예를 나타내는 흐름도이고,

도 2는 도 1에 있어서 개입되는 추가 토크의 시간에 따른 전개를 보여주는 곡선이고,

도 3은 시간 경과에 따른 여러 로크각(angle of lock)의 전개를 보여주는 도면이다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부 도면을 참고로 하며 한정의 의도는 없는 바람직한 실시예에 대한 이하의 설명으로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 방법의 바람직한 실시 모드를 설명하기로 한다. 이 방법은, 한편 으로 차량의 4개의 휠, 즉 2개의 전륜 및 2개의 후륜을 정향시키는 개별 정향 장치를 구비하고, 이들 4개의 휠 각각의 제동을 개별적으로 명령하는 ESP 타입의 시스템을 구비하는 차량 내에서 구현된다,

통상적으로, 정상 모드에서 ESP 시스템에 의해 구현되는 기법의 결과로서, 차량의 실제 궤적이 컴퓨터가 계산한 기준 궤적과 너무 큰 편차를 나타내는 때에는 ESP 시스템이 그러한 편차를 줄이기 위하여 제동 토크(C_model)를 발생시키고 있다. 본원 명세서에서는 그러한 제동 토크를 제1 제동 토크로 지칭한다. 이 제1 제동 토크는 2개의 전륜 중 하나에 작용한다. 이 제1 제동 토크는 "타이핑부에 대한 후방 프리셋 로크각(rear lock preset for the typing part)"으로 지칭되는 양을 기초로 계산된다.

휠을 정향시키는 휠 정향 장치는 자체로 공지되어 있는 방식으로 명령을 받는다. 이 정향 장치가 정상적으로, 즉 통상적으로 작동하면, 본 발명에 따라 시스템의 컴퓨터에 전달된 변수의 값은 1로 된다. 본 예에서, 상기 컴퓨터는 ESP 시스템의 컴퓨터이다.

본 예에서, 휠 정향 장치는 그 장치의 적절한 동작을 모니터링하는 수단을 구비하며, 이 모니터링 수단에 의하여 고장과 같은 결함 상태를 검출할 수 있다. 이러한 고장으로 인하여 휠 정향 장치가 더 이상 작동할 수 없거나, 심지어 비정상적인 모드로 작동하는 경우에, 이러한 정향 장치로의 파워 공급은 0으로 세팅된다.

이러한 시스템에서 구현되는 액추에이터에 따라 다음의 2가지 상황이 발생할 수 있다.

- 액추에이터가 비가역 타입인 경우에, 후륜은 위치가 고정되어 있다.

- 액추에이터가 가역 타입이고 0 위치로의 복원을 위한 시스템을 구비하는 경우에, 휠은 점진적으로 중앙 위치로 복귀하고, 그 위치에 고정된다.

그렇지만, 결함 상태가 검출된 때에는, 제동 장치의 컴퓨터에 전달된 변수 "상태 4 RD(state 4 RD)"의 값이 0로 세팅된다.

참고로, 휠 정향 장치에 의해 ESP 제동 장치로 전달된 다양한 로크각의 본질과 관련해서는 다음의 사항을 참고로 설명하기로 한다.

- 타이핑부에 대한 후방 로크각(α_{2 typing});

- 섭동 거절부(perturbation rejection part)에 대한 후방 로크각(α_{2 RP});

- 측정된 후방 로크각(α₂)

휠 정향 장치의 고장이 후륜 로크각(α₂)의 측정에 결함을 초래하지 않으면, 이 로크각의 값이 제동 장치의 컴퓨터에 전달된다.

다른 한편으로, 휠 정향 장치가 로크각(α₂)의 값을 알지 못하면, 값 FF가 컴퓨터로 전달된다.

또한 제동 장치의 컴퓨터가 로크 프리셋(α_{2 cons})의 전체 값을 (α_{2 typing})과 (α_{2 RP})의 합으로서 알고 있는 것에 주목한다. 또한, "상태 4 RD"가 0이면, 프리셋 각도의 값은 고장 이전의 마지막 값으로 고정된다.

컴퓨터로 전달된 변수 "상태 4 RD"가 0이면, 컴퓨터는 휠 정향 장치의 고장으로 인한 궤적의 편차를 가능한 한 줄이도록 제동 토크(C_esp; 본 명세서에서는 "제2 제동 토크"로 지칭)를 즉시 발생시킨다. "제2 제동 토크"는 단지 "제1 제동 토크"와 구별하기 위한 것이며, 이들 토크 사이에는 어떠한 순서도 배열도 없다는 것을 이해해야 한다. 이러한 제동 토크(C_esp)는 이하의 공식으로 표현되는 바와 같이 두 부분으로 나누어질 수 있다.

C_esp = C_model + C_ff

구체적으로, 바람직하지 않은 후륜의 로크에 의해 발생한 궤적의 편차를 가능한 한 신속하게 줄이기 위하여, 추가의 제동 토크(C_ff)가 차량의 전륜 중 하나에 이하의 방식으로 인가된다.

값 α₂가 값 FF와 동일한 경우에, 토크 C_ff는 0이다.

다른 한편으로, 값 α₂가 값 FF와 상이한 경우에는, 다음의 3 가지 경우가 발생할 수 있다.

- α₂ - α_{2 cons}> 0인 경우에, C_ff = K_ffㆍ(α_2-α_{2 cons})의 토크가 좌측 전륜에 가해지고,

- α₂ - α_{2 cons}< 0인 경우에, C_ff = K_ffㆍ(α_2-α_{2 cons})의 토크가 우측 전륜에 가해지고,

- 마지막으로 α₂ - α_{2 cons}= 0인 경우에, C_ff = 0이다.

이들 공식에서, 계수 K_ff는 다음의 공식에 의해 제공된다.

K_ff = 〔LㆍD1ㆍD2/(D1+D2)〕× 2R/e

이러한 공식에서,

L은 미터(m) 단위로 표시되는 차량의 축간 거리이고,

D1 및 D2는 뉴튼/라디안(N/radian)으로 표시되는 전방 및 후방 드리프트 강성(drift stiffness)을 나타내고,

e는 미터(m) 단위로 표시되는 차량의 전방 트랙(front track), 즉 좌측 전륜과 우측 전륜 사이의 거리이다.

따라서 시스템이 휠 정향 장치의 결함 상태와, 예정된 임계치를 초과하는 궤적 편차를 검출한 때에, 시스템은 전륜 중 하나에 제동 토크에 가하도록 명령한다. 이 제동 토크는, 휠 정향 장치가 정상적으로 작동하고 있지만 궤적의 편차가 너무 큰 것으로 검출된 때에 휠 중 하나에 발생하도록 지시받는 토크(C_model)와는 상이한 것이다.

토크(C_esp)는 수 초 동안, 예컨대 3초 동안 지속되는 예정된 주기(T1) 동안 발생한다. 도 1의 흐름도에서, 시점 T0는 변수 "상태 4 RD"가 0으로 세팅되는 순간을 나타낸다. 따라서 토크(C_esp)는 주기 T1 전체 동안 발생한다.

이 주기의 완료 시에, 컴퓨터는 추가의 제동 토크(C_ff)를 점진적으로 철회하 도록 제동 장치에 명령을 내린다. 따라서 제2 제동 토크의 값은 제1 제동 토크의 값에 도달할 때까지 감소한다. 시간의 함수로서의 토크(C_ff) 전개 곡선(도 2에 도시)은 시점 T1에서의 토크 값에서 시작하고 제로 값에서 종료되는 직선 부분을 따른다.

또한, 기준 모델을 위하여 ESP의 컴퓨터에 보내지는 후방 로크각은 값 α_{2 typing}으로부터 다음의 값으로 점진적으로 이동된다.

- α₂가 FF와 상이한 경우에는 값 α₂,

- α₂ = FF이고, 액추에이터가 비가역 타입인 경우에는, 최종의 것으로 알고 있는 α₂ 값,

- α₂ = FF이고, 액추에이터가 0 위치로의 복원을 위한 시스템을 구비하는 가역 타입인 경우에는 "0 값".

마지막으로, 컴퓨터는 휠을 개별적으로 제동하는 시스템을 기동시키기 위한 임계치를 감소시킬 것을 명령하여, 이어서 일어날 수 있는 언더스티어(understeer) 또는 오버스티어(oversteer)의 경우에 상기 시스템의 보다 신속한 반응을 얻는다.

도 3은 3개의 양(α_{2 model ESP}, α_{2 typing}, α₂)의 시간에 따른 전개를 도시하고 있다.

물론, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 많은 변형이 있을 수 있다.

Claims (10)

1. 궤도 편차가 예정된 임계치를 초과하는 것으로 검출된 때에, 전륜에 제1 제동 토크(C_model)를 발생시킬 것을 명령하는 단계와,

   상기 궤도 편차가 임계치를 초과하고, 후륜을 정향시키는 장치에 결함이 있는 것으로 검출된 때에, 제1 제동 토크(C_model)와 상이한 제2 제동 토크(C_esp)를 전륜에 발생시킬 것을 명령하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 결함 상태는 비정상적인 모드에서의 작동과 고장을 포함하는 군의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 제동 토크는 측정 로크각(α₂)과 프리셋 로크각(α_{2 cons}) 사이의 차에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제2 제동 토크(C_esp)는 이하의 데이터 중 적어도 하나에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.

   - 차량의 축간 거리

   - 전방 드리프트 강성

   - 후방 드리프트 강성

   - 하나의 휠의 반경

   - 차량의 전방 트랙(front track)
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제2 제동 토크(C_esp)는 다음의 식에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.

   C_esp = C_ff + C_model

   〔여기서, C_ff는 측정 로크각(α₂)과 프리셋 로크각(α_{2 cons}) 사이의 차에 따라 결정된다〕
6. 제5항에 있어서, 상기 C_ff는 다음의 식에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.

   C_ff = K_ffㆍd

   여기서 d는 측정각과 프리셋각 사이의 차이고,

   K_ff = 〔LㆍD1ㆍD2/(D1+D2)〕× 2R/e이고,

   여기서

   -L은 차량의 축간 거리

   - D1 및 D2는 각각 전방 및 후방 드리프트 강성

   - R은 하나의 휠의 반경

   - e는 차량의 전방 트랙
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   - 제2 제동 토크(C_esp)가 예정된 지속 기간 동안 예정된 값을 갖고, 그 후

   - 제2 제동 토크(C_esp)가 상기 예정된 값으로부터 제1 제동 토크(C_model)의 값으로 감소하는 방식으로 상기 제2 제동 토크를 발생시킬 것을 명령하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제2 제동 토크의 발생 후에, 각 휠의 개별적인 제동을 제어하는 제동 제어 장치의 적어도 하나의 파라미터를 변경시키는 변경 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제동 제어 장치는 예정된 값이 적어도 하나의 예정된 임계치를 넘어설 때에 기동하도록 되어 있고, 상기 변경 단계는 임계치 또는 임계치 중 적어도 하나를 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
10. 궤적 편차가 예정된 임계치를 초과하는 것을 검출하고, 필요에 따라 전륜에 제1 제동 토크(C_model)를 발생시킬 것을 명령하는 차량 제어 시스템으로서,

    후륜을 정향시키는 정향 장치에 결함이 있는 가를 검출하고, 필요에 따라 제1 제동 토크(C_model)와 상이한 제2 제동 토크(C_esp)를 전륜에 발생시킬 것을 명령하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.

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