KR20070072710A - 차량 안전성 제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 안정성 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ESP(Electronic Stability Program)의 각종 센서를 이용하여 주행노면의 횡방향으로 기울어진각을 계산하여 ESP제어의 기준값을 변경하여 차량의 안정성을 제어하는 차량 안정성 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명의 차량 안정성 제어시스템은 차량의 횡가속도를 측정하는 횡가속도 센서와; 상기 차량의 선회속도를 측정하는 선회속도센서와; 상기 측정된 횡가속도 및 선회속도를 이용하여 주행 노면의 횡 방향 기울어진각을 계산하고 상기 계산된 횡 방향 기울어진각을 이용하여 이에스피(ESP) 시스템의 제어조건을 변경하는 이에스피(ESP) 제어부를 포함한다.

Description

차량 안전성 제어시스템{Electronic Stability Program}

도 1은 횡 방향으로 기울어진 주행노면에서 차량의 상태를 나타내는 단면도.

도 2는 횡 방향으로 기울어진 주행노면에서의 차량 안정성의 제어범위를 나타내는 그래프.

도 3은 횡 방향으로 기울어진각에 따른 제어작동범위를 나타내는 그래프.

도 4는 본 발명에 따른 차량 안정성 제어시스템을 나타내는 블록도.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10 : 횡가속도 센서 12 : 요레이트 센서

14 : 차량속도 센서 16 : 제어부(ECU)

18 : 제동압 제어부 20 : 구동력 제어부

본 발명은 차량 안정성 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ESP(Electronic Stability Program)의 각종 센서를 이용하여 주행노면의 횡방향으로 기울어진각을 계산하여 ESP제어의 기준값을 변경하여 차량의 안정성을 제어하는 차량 안정성 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 안전성을 향상시키기 위해 미끄러운 노면에서의 슬립에 의한 브레이크의 잠김을 방지하고 제동 중 운전자에 의한 조향이 가능하도록 하는 ABS(Anti-lock Brake System)가 마련된다. 또한, 미끄러운 노면에서 차량이 출발하거나 급발진시 차량의 스립을 방지하기 위한 TCS(Traction Control System)가 설치되는 것이 일반적이다. 더 나아가 최근에는 차량의 자세를 안정적으로 제어하기 위한 ESP(Electronic Stability Program : 차량 안정성 시스템)가 차량에 설치되는 것이 보통이다.

이러한 차량의 안전성을 향상시키는 장치의 작동을 위해서는 많은 센서들이 차량에 마련된다. 각 차륜의 속도를 감지하는 휠스피드 센서, 조향각을 체크하는 조향각 센서, 차량이 횡 방향의 가속도를 감지하는 횡가속도 센서 등 다양한 센서가 마련된다.

차량의 안정성제어에는 운전자가 원하는 조향각보다 차량이 덜 회전하는 언더스티어(under-steer)와 더 많이 조향되는 오버스티어(over-steer)가 발생하는 경우에 각 차륜의 제동력 등을 조절하여 차량의 자세를 바로잡는 제어가 포함된다. 이러한 제어에는 운전자의 조향의지를 파악하기 위해 핸들의 조향속도, 조향방향, 조향각을 검출하는 조향각센서와 차량의 요레이트를 측정하는 요레이트 센서 등을 이용하여 차량의 자세를 제어한다. 차량의 자세제어는 운전자가 의도한 차량의 선회량과 차량의 실제선회량을 측정하여 그 차이를 제동력이나 엔진의 출력을 제어하여 보상하게 된다. 그러나, 차량이 횡방향으로 기울어진 노면에서 운전하는 경우 위 센서의 측정값에 따른 기준 선회속도는 작게 측정되더라도 차량의 선회속도량은 크게 발생한다. 따라서 선회속도량에 따라 차량의 안정 상태를 판단하는 차량의 안정성 시스템은 차량의 상태를 오판함으로써 부적절한 제어를 하게되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 주행노면의 횡 방향의 기울어진각을 측정하여 이를 이용하여 차량의 안정성 판단기준을 보정함으로써 주행노면의 상태에 맞는 최적의 제어를 할 수 있는 차량 안정성 제어시스템을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 안정성 제어시스템은 차량의 횡가속도를 측정하는 횡가속도 센서와; 상기 차량의 선회속도를 측정하는 선회속도센서와; 상기 측정된 횡가속도 및 선회속도를 이용하여 주행 노면의 횡 방향 기울어진각을 계산하고 상기 계산된 횡 방향 기울어진각을 이용하여 이에스피(ESP) 시스템의 제어조건을 변경하는 이에스피(ESP) 제어부를 포함한다.

또한, 상기 이에스피(ESP) 제어부는 상기 횡 방향 기울어진각이 미리 설정된 일정범위(A)내에 있는 경우 차량의 일정 조향각에서는 의한 제동력제어를 하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이에스피(ESP) 제어부는 상기 횡방향 기울어진각이 미리 설정된 일정범위(B)에 있는 경우 상기 이에스피 제어에 이용되는 조향각의 기준치를 변경 하여 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이에스피(ESP) 제어부는 상기 횡 방향 기울어진각과 차량의 속도와 차량의 요레이트를 이용하여 상기 주행노면의 회전반경을 추정하고 이를 이용하여 이에스피(ESP) 제어를 위한 기준 조향각의 크기를 변화시키는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 횡 방향으로 기울어진 주행노면에서 차량의 상태를 나타내는 단면도이다. 차량에 장착된 ESP센서 중 횡가속도 센서와 선회속도 센서로부터 횡가속도(

)와 선회속도(

)을 측정하게 된다. 이렇게 측정된 횡가속도와 선회속도를 이용하여 동역학적 관계식을 통해 아래와 같이 주행노면의 횡 방향 기울어진 각을 계산할 수 있게 된다.

위와 같이 계산된 주행노면의 횡 방향 기울어진 각은 실제로 다양한 노면 및 운전조건에 따라 제한적인 조건에서만 성립한다. 따라서 조향각과 조향각 속도의 제한 범위를 설정하고 그에 따라 차량의 자세제어 즉, ESP제어를 수행함으로써 주행노면의 횡 방향 기울어진각의 예측 신뢰도를 향상시킨다.

도 2는 횡 방향으로 기울어진 주행노면에서의 차량 안정성의 제어범위를 나타내는 그래프이다. 횡가속도와 차량의 선회속도를 이용하여 주행노면의 횡 방향 기울어진각을 예측하고 이를 차량의 제어에 반영하게 되는데 이는 두가지 방법으로 대별된다. 우선 도 2의 (a)그래프의 빗금부분(A)에 차량의 조향각과 조향각 속도가 있는 경우 즉 조향각이 d1보다 작고 조향각 속도가 d_d1보다 작은 경우 차량의 ESP시스템의 제동력 제어를 하지 않도록 한다. 이는 주행노면이 횡방향으로 기울어져 있어 ESP제어의 기준값을 변경하여 적용하는 것이다. 즉 주행노면이 기울어져 있어 기준 선회 속도량은 작게 계산되는 반면에 차량의 선회속도량이 크게 측정되므로 이를 적절히 보상하여 차량의 자세제어가 적정하게 되도록 하는 것이다. 차량의 조향각과 조향각 속도가 각각 d2와 d_d2보다 작을 경우에는 제어유보범위(B)로서 차량의 제어작동범위를 주행노면의 횡 방향 기울어진각과 차체의 기울어진 각에 따라 도 3과 같이 제어작동의 문턱값을 변경하게 된다. 이를 통해 주행노면의 변화에 맞추어 차량의 자세를 안정적으로 제어할 수 있게 된다. 차량의 자세제어는 차량의 속도와 횡방향의 가속도와 차체의 선회속도를 이용하여 계산된 횡방향의 기울어진각과 차량의 속도의 문턱값을 도 2의 (b)와 같이 정하여 그 이상의 값이 산출될 때 차량의 ESP제어를 수행하도록 제어한다. 앞서 언급한 바와 같이 횡방향의 기울어진각과 조향각과 조향각 속도에 따라 제어금지범위(A)와 제어유보범위(B)로 나누고 제어유보범위(B)에서 차량의 문턱값을 변경하여 ESP제어가 수행된다. 따라서 도 2의 (b)의 문턱값에 따라 ESP제어가 이루어진다.

이러한 문턱값의 변경은 조향각 등에 따라 판단되게 되는데 이러한 조향각과 조향각 속도는 요레이트와 속도와 횡 방향 기울어진각을 이용하여 구해진 회전반경에 따라 적절하게 변경하여 차량의 상태를 판단하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 차량 안정성 제어시스템을 나타내는 블록도이다. 차량의 횡가속도를 측정하는 횡가속도 센서(10)와 차량의 요레이트를 측정하는 요레이트센서(12)와 차량의 속도와 선회속도를 측정하는 차량속도센서(14)와 선회속도센서(15)를 포함하는 각종 센서가 마련된다. 이러한 센서를 통해 입력된 차량의 상태는 제어부(ECU)에서 판단되어 차량의 제동압과 엔진의 출력을 제동압 제어부(18)과 구동력 제어부(20)을 통해 제어하게 된다. 앞서 언급한 바와 같이 주행노면의 횡 방향의 기울어진각에 따라 ESP제어의 기준값 즉, 문턱값을 변경하여 차량의 상태를 파악하고 그에 따라 제어가 이루어짐에 따라 현재 차량의 상태에 가장 적합한 제어가 수행될 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 주행노면의 횡 방향 기울어진각을 이용하여 ESP제어의 기준값을 달리 적용함으로써 주행노면의 상태가 변하더라도 차량의 자세를 안정적으로 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 차량의 횡가속도를 측정하는 횡가속도 센서와

   상기 차량의 선회속도를 측정하는 선회속도센서와

   상기 측정된 횡가속도 및 선회속도를 이용하여 주행 노면의 횡 방향 기울어진각을 계산하고 상기 계산된 횡 방향 기울어진각을 이용하여 이에스피(ESP) 시스템의 제어조건을 변경하는 이에스피(ESP) 제어부를 포함하는 차량 안정성 제어시스템
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이에스피(ESP) 제어부는 상기 횡 방향 기울어진각이 미리 설정된 일정범위(A)내에 있는 경우 차량의 일정 조향각에서는 의한 제동력제어를 하지 않도록 제어하는 것이 특징인 차량 안정성 제어시스템
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 이에스피(ESP) 제어부는 상기 횡방향 기울어진각이 미리 설정된 일정범위(B)에 있는 경우 상기 이에스피 제어에 이용되는 조향각의 기준치를 변경하여 제어하는 것이 특징인 차량 안정성 제어시스템
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 이에스피(ESP) 제어부는 상기 횡 방향 기울어진각과 차량의 속도와 차량의 요레이트를 이용하여 상기 주행노면의 회전반경을 추정하고 이를 이용하여 이에스피(ESP) 제어를 위한 기준 조향각의 크기를 변화시키는 것이 특징인 차량 안정성 제어시스템

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