KR20070076262A - 차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 방법 - Google Patents

차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 기술에 관한 것으로, 차량의 엔진이 구동되면 상기 전자제어 현가장치의 제어 모드를 댐퍼 속도에 따른 감쇠력 특성 곡선을 소프트(soft)하게 일정하게 유지하는 컴포트 모드로 설정하는 단계와, 특정 제어 조건이 입력되는지를 판단하는 단계와, 특정 제어 조건이 입력되면 전자제어 현가장치의 제어 모드를 상기 컴포트 모드에서의 감쇠력 특성 곡선보다 일정 레벨 이상 높은 노말 모드로 자동 전환하는 단계와, 특정 제어 조건 입력이 종료되면 전자제어 현가장치의 제어 모드를 컴포트 모드로 복귀시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 차량의 전자제어 현가장치에서 빈번한 제어로 인한 감쇠력 변화를 줄여 주행 안정성을 높이고 승차감을 향상시킬 수 있으며, 외부 상황에 보다 능동적인 대처가 가능하다는 효과가 있다.

Description

차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 방법{METHOD FOR SETTING DAMPING FORCE IN ELECTRIC SUSPENSION CONTROLLING SYSTEM}
도 1은 전형적인 차량용 전자제어 현가장치의 구성 블록도,
도 2는 종래의 차량용 전자제어 현가장치에서의 감쇠력 조정 범위를 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 과정을 나타낸 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 센서부 102 : 제어부
104 : 구동부 106 : 가변 댐퍼
108 : 모드 스위치
본 발명은 차량용 전자제어 현가장치를 제어하는 기술에 관한 것으로, 특히 차량의 다양한 주행 조건에 보다 능동적으로 대처하며 운전자의 취향에 따라 선택이 용이한 차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 현가장치(懸架裝置, suspension system)는 차체(섀시)를 제외한 프레임, 원동기, 동력전달장치 등의 유닛과 바퀴가 붙은 차축을 연결하는 장치로서, 댐퍼 및 스프링을 구비하여 노면의 요철(凹凸)에서 받는 충격을 흡수하는 장치이다.
현재 반능동 현가장치(semi suspension system)는 차량에 장착된 댐퍼의 운동 특성을 연속적으로 제어, 즉 댐퍼의 감쇠력을 가변시켜서 주행안정성 및 승차감을 향상시켰다. 운전자가 과도하게 조향을 하거나 차량의 거동이 일정한 궤도를 벗어날 경우 하중차이에 의한 쏠림현상 및 조향력 상실로 차량전복이나 예측불가의 위험에 처할 수 있다. 하지만 반능동 현가장치가 장착된 차량의 경우에는 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동, 구동시의 차량의 안정성을 확보할 수 있고, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 압력을 효과적으로 차단함으로써 승객에게 안락한 승차감과 운전편의성을 제공해 준다.
한편, 반능동 현가장치의 전자제어기(ECU : Electronic Control Unit)는 차량에 장착된 여러 가지 센서들 중에서 수직 가속도 센서, 차속 센서, 조향각 센서, 브레이크 감지 센서, 트로틀 위치 감지 센서 등을 통해서 차량의 주행 상태가 바운스(bounce), 롤(roll), 다이브(dive), 스쿼트(squat) 인지를 감지하여 4륜에 각각 연결된 가변댐퍼를 액추에이터를 통해 제어하고 있다.
일반적으로 댐퍼의 감쇠력은 비선형적 특성을 지닌다. 즉, 전자제어기의 제어신호가 많이 변하는 영역에서 실제 댐퍼 감쇠력이 작게 변할 수 있으며 제어신호 가 조금 변하는 영역에서 실제 댐퍼 감쇠력이 많이 변할 수 있다.
그런데 종래 반능동 현가장치의 전자제어기는 차량의 주행 상태가 바운스, 롤, 다이브, 또는 스쿼트일 경우 고정된 기울기 계수를 갖는 댐퍼 감쇠력으로 댐퍼 및 액추에이터를 제어하였다. 일반적으로 차량 상태가 롤, 다이브, 스쿼트일 경우에는 댐퍼의 운동 속도가 저속인데 반하여 바운스인 경우에는 댐퍼의 운동 속도가 저속에서부터 고속까지 변화되는 특성이 있다.
따라서, 동일하게 고정된 댐퍼 감쇠력으로 댐퍼 및 액추에이터를 작동하는 것은 바람직하지 않으며, 최근 출시되는 차량에는 감쇠력 특성 곡선을 상이하게 유지시키기 위한 감쇠력 설정 모드 기능이 구비된다.
이러한 차량의 현가장치의 댐퍼 감쇠력 모드를 설정하기 위한 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 가변 댐퍼(106), 구동부(104), 센서부(100), 제어부(예를 들면, 상술한 전자제어기)(102), 모드 스위치(108)로 구성된다.
가변 댐퍼(106)는 차체(body)와 차축 사이 복수 지점에 위치하고 두 개 이상의 감쇠력 특성 곡선(soft, hard)을 지니면서 가변 솔레노이드 밸브나 스텝 모터와 같은 액추에이터의 작동에 의해 연속 또는 다단으로 변화된다.
구동부(104)는 가변 댐퍼(106)의 감쇠력을 조정하는 액추에이터 등으로 구성되며, 제어부(102)의 제어하에 차량의 감쇠력 특성을 조절하는 역할을 수행한다.
센서부(100)는 차체의 횡방향 가속도를 측정하는 횡가속도 센서, 스티어링 각도 센서, 스피드 센서(이상 도시 생략됨) 등으로 이루어지며, 이 센서부(100)에는 횡가속도 센서로 측정된 가속도를 미분하여 횡가속도 미분치를 산출하는 횡가속 도 미분치 측정 수단이 더 구비된다.
제어부(102)는 횡가속도 및 횡가속도 미분치를 기초로 액추에이터의 제어량을 산출하고, 이 제어량에 따라 액추에이터를 통해 댐퍼(106)를 제어한다.
그리고 이 경우에 제어부(102)는 횡가속도에 비례하는 액추에이터의 제어량과 횡가속도 미분치에 비례하는 액추에이터의 제어량을 각각 산출하고 이 제어량을 더하여 총제어량을 구하며, 이 총제어량을 기초로 액추에이터를 구동시킨다.
한편, 제어부(102)는 각각의 센서로부터 차체의 주행정보, 노면특성, 운전자의 의도 등을 입력받아 내부 제어 알고리즘에 의해 감쇠력 제어 신호를 출력하는데, 제어부(102)내에는 선택 모드에 따른 변수 데이터를 저장하는 메모리가 구비될 수 있다.
이때, 운전자의 의도를 반영하는 모드 선택 신호는 모드 스위치(108)의 스위칭 동작에 의해 구현되는데, 통상적으로 노말(Normal) 모드(또는 오토(Auto) 모드)와 스포츠(Sport) 모드로 구분된다.
이는 도 2의 감쇠력 조정 범위 그래프에 도시한 바와 같다.
도 2에 도시한 바와 같이, 노말 모드에서는 댐퍼의 감쇠력 제어량이 많지 않으면서 게인(gain)을 작게 설정하여 승차감 위주의 모드 제어 특성을 갖도록 한다. 노말 모드에서는 감쇠력 조정 범위가 최저 커브(0.3A)에서 최고 커브(1.3A)까지의 상이한 감쇠력 특성 레벨로 변화된다.
반면, 스포츠 모드는 스포티한 감을 내기 위해 댐퍼의 감쇠력 제어량을 높게 설정하여 안정성 위주의 모드 제어 특성을 갖도록 한다. 스포츠 모드에서는 감쇠력 조정 범위가 최저 감쇠력 특성 레벨이 상대적으로 높은 스포츠 모드 베이스에서 최고 커브(1.3A)까지의 상이한 감쇠력 특성 레벨로 변화된다.
또한, 감쇠력 사용 범위는 스포츠 모드에서 기본적인 오프셋(offset)을 두어 사용 범위는 좁지만 기본 감쇠력을 높은 범위로 설정해 둔다.
그런데, 종래의 이러한 모드 제어 기술은 운전자가 각각의 모드를 선택할 수 있다는 이점에도 불구하고, 보다 다양한 운행 조건에 대한 능동적인 대처가 어렵다는 한계가 있다.
예컨대, 노말 모드에서 도로의 포장 상태가 좋지 않은 경우(예를 들면, 비포장 도로, 공사 등으로 인해 파손된 도로를 주행하는 경우)에, 차체 자세 제어를 위한 감쇠력 제어로 인해 감쇠력이 높아져서 노면의 진동과 충격이 승객에게 직접적으로 전달될 소지가 있다.
특히, 감쇠력 가변 시스템의 응답성이 노면 거칠기의 주파수보다 낮을 경우에는 제어 시점 지연이 발생되어 승차감이 급격히 떨어질 수 있다는 문제가 제기된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 한계를 극복하기 위해 안출한 것으로, 별도의 컴포트 모드(comfort mode)를 마련하여 다양한 감쇠력 제어를 수행함으로써 여러 가지 주행 상태에 능동적인 대처가 가능한 차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 운전자 의 선택에 의해 댐퍼의 감쇠력 특성을 상이하게 설정할 수 있는 차량용 전자제어 현가장치에서 주행 모드를 제어하는 방법에 있어서, 상기 차량의 엔진이 구동되면 상기 전자제어 현가장치의 제어 모드를 속도에 따른 감쇠력 특성 곡선이 일정한 컴포트 모드로 설정하는 단계와, 특정 제어 조건이 입력되는지를 판단하는 단계와, 상기 특정 제어 조건이 입력되면 상기 전자제어 현가장치의 제어 모드를 상기 컴포트 모드에서의 감쇠력 특성 곡선보다 일정 레벨 이상 높은 노말 모드로 자동 전환하는 단계와, 상기 특정 제어 조건 입력이 종료되면 상기 전자제어 현가장치의 제어 모드를 상기 컴포트 모드로 복귀시키는 단계를 포함하는 차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
설명에 앞서, 본 발명에 따른 전자제어 현가장치의 모드 제어 기술은 도 1의 차량용 전자제어 현가장치를 기반으로 구현되는 것인 바, 중복을 피하기 위해 도 1의 전반적인 설명은 생략하기로 한다.
다만, 도 1의 모드 스위치(108)는 본 실시예에 따른 컴포트 모드에 대응하는 스위칭 신호를 출력할 수 있다는 점에서 종래와 대비될 수 있으며, 이러한 스위칭 신호를 출력할 수 있는 스위칭 회로는 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 구현할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하, 도 1의 구성과 함께, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 전자 제어 현가장치에서의 모드 제어 과정을 첨부한 도 3의 흐름도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 단계(S300)에서와 같이 차량의 엔진이 구동되면 제어부(102)는 단계(S302)로 진행하여 초기 설정, 즉 본 실시예에 따라 현재 차량의 주행 모드를 컴포트 모드로 설정한다.
컴포트 모드에서는 현재 차량의 주행 모드를 고정 감쇠력 특성으로 설정한다. 고정 감쇠력 특성이라 함은 통상의 댐퍼 설정 모드(Conventional Damper)로서, 속도에 따른 감쇠력 특성 곡선을 일정하게 유지시켜 제어로 인한 이질감을 억제하고 쾌적한 승차감을 제공하도록 한 것을 말한다.
이러한 컴포트 모드는 도 2에 도시한 노말 모드의 최저 커브(0.3A)에서의 감쇠력 특성 레벨에 준하거나 이보다 약간 높은 감쇠력 특성 레벨로 일정하게 설정되는 모드를 의미한다.
이때, 단계(S304)에서 제어부(102)는 특정 제어 조건이 입력되는지를 판단하고, 특정 제어 조건이 입력되면 단계(S306)로 진행하여 현재 차량의 주행 상태를 감쇠력 특성 레벨이 상대적으로 높은 노말 모드로 자동 전환시킨다.
여기서 특정 제어 조건이라 함은 고속 주행으로 인해 안정성을 향상시킬 필요가 있을 때, 아파트 둔턱과 같은 높은 진폭의 굴곡로를 통과할 때, 급제동이나 급조향으로 인해 차량의 쏠림이 발생할 때, 등의 상황을 말하며, 이러한 상황에서는 댐퍼의 감쇠력을 높이는 것이 바람직하다.
한편, 제어부(102)는 단계(S308)로 진행하여 특정 제어 조건 입력이 종료되 는지를 판단하고, 특정 제어 조건 입력이 종료되면 단계(S310)로 진행하여 상술한 컴포트 모드로 복귀한다.
즉, 본 발명은 종래의 댐퍼 제어 모드와는 별도로 항상 일정한 감쇠력 특성을 갖게 하는 컴포트 모드를 추가로 마련하였으며, 감쇠력을 높여 제어가 필요한 부분에서는 노말 모드로 자동 전환토록 구현한 것이다.
본 발명에 의하면, 차량의 전자제어 현가장치에서 빈번한 제어로 인한 감쇠력 변화를 줄여 주행 안정성을 높이고 승차감을 향상시킬 수 있으며, 외부 상황에 보다 능동적인 대처가 가능하다는 효과가 있다.
이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상과 범주 내에서 여러 가지 변형이 가능한 것은 물론이다.

Claims (4)

  1. 운전자의 선택에 의해 댐퍼의 감쇠력 특성을 상이하게 설정할 수 있는 차량용 전자제어 현가장치에서 주행 모드를 제어하는 방법으로서,
    상기 차량의 엔진이 구동되면 상기 전자제어 현가장치의 제어 모드를 속도에 따른 감쇠력 특성 곡선이 일정한 컴포트 모드로 설정하는 단계와,
    상기 특정 제어 조건이 입력되면 상기 전자제어 현가장치의 제어 모드를 상기 컴포트 모드에서의 감쇠력 특성 곡선보다 일정 레벨 이상 높은 범위까지 사용하는 노말 모드로 자동 전환하는 단계
    를 포함하는 차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 특정 제어 조건 입력이 완료되면 상기 전자제어 현가장치의 제어 모드를 상기 컴포트 모드로 복귀시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴포트 모드에서의 감쇠력 특성 변화 곡선은 상기 노말 모드의 최저 커브에서의 감쇠력 특성 변화 레벨보다 일정 값 이상 높은 감쇠력 특성 레벨로 설정 되는 것을 특징으로 하는 차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정 제어 조건은,
    상기 차량의 차속이 기설정된 차속 이상인 경우, 노면 상태에 따른 차량 진동 범위가 일정 레벨 이상인 경우, 상기 차량이 급제동하는 경우, 상기 차량이 급조향하는 경우 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전자제어 현가장치에서의 모드 제어 방법.
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