KR20070095081A - 차량 자세제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향각센서가 고장이더라도 차량 자세제어가 작동 중일 때는 곧바로 ESP 제어를 중지시키지 않고, 횡가속도와 차속을 이용하여 기준 요레이트를 추정하여 차량 자세제어를 완료시킨 후 ESP 제어를 금지시키기 때문에 ESP 제어가 완료되지 않음으로 인해 발생할 수 있는 차량 안정성에 부정적인 영향을 예방할 수 있어 차량의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이를 위해 본 발명은 조향각과 차속에 의해 차량모델로부터 정해지는 운전자가 원하는 기준 요레이트와, 차량의 실제 요레이트사이의 오차에 기초하여 해당 바퀴에 제공되는 제동력을 조절하여 차량 자세제어(ESP 제어)를 수행하는 차량 자세제어장치에 있어서, 차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도센서와, 상기 조향각을 검출하는 조향각센서의 고장을 검출하는 고장검출부와, 상가 ESP 제어 작동 중 상기 조향각센서의 고장시, 상기 횡가속도센서를 통해 검출된 횡가속도와 상기 차속을 근거로 하여 추정된 기준 요레이트를 이용하여 상기 작동중인 ESP 제어를 완료시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 자세제어장치 및 그 제어방법 {Electronic Stability Program and control method the same}

도 1은 본 발명에 따른 차량 자세제어장치의 제어블록도이다.

도 2는 도 1의 차량 자세제어장치가 오버스티어 제어를 수행하는 동안 조향각센서가 고장인 경우를 일예로 하여 본 발명에 따른 차량 자세제어장치를 제어하는 방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10a~10d : 휠 속도센서 11 : 조향각센서

12 : 요레이트센서 13 : 횡가속도센서

20 : ESP 제어기 21 : 차속산출부

22 : 기준요레이트산출부 23 : 고장검출부

24 : 실제요레이트추정부 25 : 제어부

30 : 제동력조절부 31 : 표시부

본 발명은 차량 자세제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 실제 요레이트량과, 차량모델로부터 산출되는 운전자가 원하는 기준 요레이트량사이의 오차에 기초하여 차량 자세제어를 수행함으로서 차량궤적을 운전자가 원하는 궤적으로 유지시키는 차량 자세제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 자세제어장치(Electronic Stability Program ; 이하 ESP 시스템이라 칭함)는 운전자의 운전 중 타이어의 접촉한계에 이르는 위험한 상황에서 적절한 바퀴를 제어함으로써 차량을 운전자가 원하는 방향으로 운동시키는 장치이다.

이러한 ESP 시스템은 타이어와 노면 사이의 접착한계가 차량의 후륜에서 먼저 도달했을 때 나타나는 차량이 원하는 않는 요레이트 증가로 인하여 선회반경이 급격히 줄어들면서 차량안정성을 잃어버리는 스핀 아웃(Spin-Out) 현상인 오버스티어시와 전륜에서 먼저 타이어와 노면의 접착 한계에 도달했을 때 나타나는 차량이 원하는 주행코스보다 바깥쪽으로 밀려나가는 드리프트(Drift) 현상인 언더스티어시 서로 다른 차량 자세 제어(ESP 제어)를 수행하여 차량이 운전자가 원하는 방향으로 운동하도록 한다.

즉, 오버스티어시에는 전륜 외측 바퀴에 제동력을 가하여 차랑의 바깥쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량의 조정성 상실을 방지하고, 언더스티어시에는 후륜 내측 바퀴에 제동력을 가하여 차량의 안쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량이 원하는 궤적에서 바깥쪽으로 밀려나는 것을 방지한다.

이러한 보상 모멘트는 차량운동량(Actual Vehicle Motion) 제어기의 차량 모델에서 계산된 기준 요레이트와, 요레이트센서를 통해 얻어진 차량의 실제 요레이 트사이의 오차에 따라 적절한 바퀴의 제동력을 제어함으로써 발생된다.

이때, 제어의 기준이 되는 기준 요레이트는 운전자가 원하는 차량의 궤적을 나타내며, 이 기준 요레이트값은 차량모델로부터 조향각과 차속으로부터 산출된다.

차량의 오버스티어와 언더스티어는 실제 요레이트와 기준 요레이트의 크기에 따라 결정되며, 실제 요레이트가 기준 요레이트보다 크면, 오버스티어로 판단하고, 실제 요레이트가 기준 요레이트보다 적으면 언더스티어로 판단하고, 각각의 판단결과에 따라 실제 요레이트를 기준 요레이트에 도달시키도록 적절한 바퀴의 제동장치를 독립적으로 제어함으로써 차량의 안정성을 확보한다.

종래의 차량 자세제어장치는 언더스티어 또는 오버스티어 제어를 수행하여 실제 요레이트를 기준 요레이트에 도달시키도록 제동력을 제어하는 동안 기준 요레이트량을 산출하는 데 이용되는 조향각센서가 고장인 경우, 잘못된 기준 요레이트를 산출하게 되기 때문에, 잘못된 제어로 인하여 차량이 위험한 상황에 빠지지 않도록 ESP 시스템을 곧바로 제어 금지시켜 차량 자세제어를 중지시킨 후 경고등을 점등시켜 운전자에게 이를 경고하였다.

그러나, 종래의 차량 자세제어장치는 차량 자세제어가 완료되지 않은 상태에서 ESP 시스템을 제어 금지시키기 때문에 오히려 차량이 운전자가 원하는 궤적을 벗어나게 되어 차량의 안정성을 해칠 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 조향각센서가 고장이더라도 ESP 제어 작동중인 동안에는 ESP 제어를 곧바로 중지시키지 않고, 횡가속도와 차속을 이용하여 기준 요레이트를 추정하고 추정된 기준 요레이트를 이용하여 ESP 제어를 완료한 후 ESP 제어를 금지시킬 수 있는 차량 자세제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 자세제어장치는 조향각과 차속에 의해 차량모델로부터 정해지는 운전자가 원하는 기준 요레이트와, 차량의 실제 요레이트사이의 오차에 기초하여 해당 바퀴에 제공되는 제동력을 조절하여 차량 자세제어(ESP 제어)를 수행하는 에 있어서, 차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도센서와, 상기 조향각을 검출하는 조향각센서의 고장을 검출하는 고장검출부와, 상가 ESP 제어 작동 중 상기 조향각센서의 고장시, 상기 횡가속도센서를 통해 검출된 횡가속도와 상기 차속을 근거로 하여 추정된 기준 요레이트를 이용하여 상기 작동중인 ESP 제어를 완료시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 조향각센서의 고장을 경고함과 함께 상기 조향각센서의 고장으로 인해 상기 작동중인 ESP 제어를 완료하기 위한 작동임을 표시시키기 위한 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 차량 자세제어가 완료되면, ESP 제어를 금지시키는 것을 특징으로 하는 차량 자세제어장치.

또한, 본 발명의 차량 자세제어장치의 제어방법은 차량의 실제 요레이트를, 차량모델로부터 결정된 운전자가 원하는 기준 요레이트에 도달시키도록 적정한 바퀴에 제동력을 가하는 차량 자세제어(ESP 제어)를 수행하는 에 있어서, 핸들의 조 향각을 검출하는 조향각센서의 고장시, 차량자세제어가 작동중인지를 판단하고, 상기 차량 자세제어가 작동중이면, 차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도센서를 통해 검출된 횡가속도와 차속에 기초하여 기준 요레이트를 추정하고, 상기 추정된 기준 요레이트를 이용하여 상기 작동중인 ESP 제어를 완료하는 것을 특징으로 한다.

상기 ESP 제어를 완료한 후 이후의 ESP 제어를 금지시키는 것을 특징으로 한다.

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

도 1은 본 발명에 따른 차량 자세제어장치의 제어블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 안정성 제어시스템은 각 바퀴의 회전속도를 검출하는 휠 속도센서(10a 내지 10d), 핸들의 조향각을 검출하는 조향각센서(11), 차량의 요레이트를 검출하는 요레이트센서(12), 차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도센서(13)를 포함한다. ESP 제어기(20)는 이 센서들로부터 검출된 각 휠 속도, 조향각, 요레이트, 횡가속도를 입력받는다.

이 ESP 제어기(20)는 차속산출부(21)와, 기준요레이트산출부(22)와, 고장검출부(23)와, 기준요레이트추정부(24)와, 실제요레이트산출부(25)와, 제어부를 포함한다.

차속산출부(21)는 각 휠 속도센서(10a 내지 10d)로부터 차속을 산출한다.

기준요레이트산출부(22)는 차속산출부(21)를 통해 산출된 차속과 조향각센서(11)로부터 검출된 조향각에 기초하여 차량모델로부터 운전자가 원하는 기준 요레이트를 산출한다.

고장검출부(23)는 조향각센서(11)의 출력값이 미리 설정된 범위를 벗어나는지 여부를 검출함으로서 조향각센서(12)의 고장을 검출한다.

기준요레이트추정부(24)는 차속산출부(21)를 통해 산출된 차속과, 횡가속도센서(13)를 통해 검출된 차량의 횡가속도를 이용하여 기준요레이트를 추정한다.

실제요레이트산출부(25)는 요레이트센서(12)를 통해 검출된 요레이트값을 실제요레이트로 산출한다.

또한, ESP 제어기(20)는 기준요레이트산출부(22)를 통해 산출된 기준 요레이트와, 실제요우레이트산출부(25)를 통해 산출된 실제요레이트에 기초하여 실제요레이트가 기준 요레이트보다 클 경우에는 오버스티어로 인식하여, 실제 요레이트를 기준 요레이트에 도달시키도록 제동력조절부(30)를 통해 전륜 선회외측바퀴에 제동력을 가하는 오버스티어 제어를 수행하고, 실제 요레이트가 기준 요레이트보다 적은 경우에는 언더스티어로 인식하여, 실제 요레이트를 기준 요레이트에 도달시키도록 제동력조절부(30)를 통해 후륜 선회내측바퀴에 제동력을 가하는 언더스티어 제어를 수행하는 제어부(25)를 포함한다.

이 제어부(25)는 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어 작동중과 같이, ESP 제어중일 때, 고장검출부(23)를 통해 조향각센서(11)의 고장을 검출하면, 곧바로 ESP 제어를 중지시키지 않고, 실제 요레이트가, 기준요레이트추정부(24)를 통해 추정된 기준 요레이트에 도달하여 ESP 제어가 완료될 때까지 제동력조절부(30)를 통해 해당 바퀴에 적절한 제동력을 가한다. 또한, ESP 제어가 완료된 후에는 ESP 제 어를 금지시킨 후 표시부(31)를 통해 조향각센서(11)의 고장을 사용자에게 경고한다.

이때, 제어부(25)는 조향각센서(11)의 고장을 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어 완료여부에 관계없이 경고할 수 있으며, 완료이전에 경고하는 경우에는 표시부(31)를 통해 사용자에게 조향각센서(11)의 고장을 경고함과 함께 조향각센서(11)의 고장으로 인해 작동중인 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어를 완료하기 위한 작동중임을 알린다.

이하에서는 도 2를 참고하여 오버스티어 제어를 수행하는 동안 조향각센서가 고장인 경우의 ESP 제어기의 작용을 일예로 하여 살펴보기로 한다.

먼저, ESP 제어기(20)는 단계 S100, S101에서 조향각센서(11)로부터 검출된 조향각과 각 휠 속도센서(10a 내지 10d)로부터 산출된 차속에 기초하여 차량모델로부터 운전자가 원하는 기준 요레이트를 산출한다(Ψdesired).

그리고, 단계 S102에서 요레이트센서(12)를 통해 차량의 요레이트를 읽어들여 실제 요레이트를 산출한다(Ψmeasured).

그런 후 단계 S103에서, 단계 S101에서 산출된 기준 요레이트(Ψdesired)와 실제 요레이트(Ψmeasured)의 크기를 비교하여 실제 요레이트가 기준 요레이트보다 큰 오버스티어인지를 판단한다.

단계 S103의 판단결과 오버스티어로 판단되면, ESP 제어기(20)는 실제 요레이트가 기준 요레이트에 도달하도록 단계 S104에서 전륜 선회외측바퀴를 제동시킨다.

한편, 오버스티어 작동 중에, 단계 S105에서 조향각센서(11)를 통해 조향각을 읽어 들여 조향각센서에 고장이 발생하였는지를 판단한다.

단계 S105의 판단결과 조향각센서(11)가 정상이면, ESP 제어기(20)는 단계 S106에서 기준 요레이트(Ψdesired)와 실제 요레이트(Ψmeasured)가 일치하는지를 판단한다. 만약, 단계 S106의 판단결과 서로 일치하지 않으면, 단계 S104로 리턴하여 전륜 선회외측바퀴에 제동력을 가하는 과정을 재수행한다. 한편, 단계 S106의 판단결과 서로 일치하면, 리턴단계로 이동하여 미리 설정된 루틴으로 이동한다.

한편, 단계 S105에서의 판단결과 조향각센서(12)가 고장이면, ESP 제어기(20)는 곧바로 ESP 제어를 중지시키지 않고, 작동중인 ESP 제어를 완료할 수 있도록 하기 위해서, 먼저, 단계 S017에서 횡가속도센서(13)를 통해 검출된 차량의 횡가속도와, 각 휠 속도센서(10a 내지 10d)로부터 산출된 차속을 검출한다.

그리고, ESP 제어기(20)는 단계 S108에서, 검출된 횡가속도와 차속으로부터 기준 요레이트를 추정한다.

그런 후 ESP 제어기(20)는 단계 S109에서, 추정된 기준 요레이트(Ψ'desired)과, 요레이트센서(12)를 통해 얻어진 실제 요레이트(Ψmeasured)가 서로 일치하는지를 판단한다. 만약, 단계 S109의 판단결과 서로 일치하지 않으면, 단계 S110에서 전륜 선회외측바퀴에 제동력을 좀더 가하여 추정된 기준 요레이트가 실제 요레이트에 도달하도록 한 후 단계 S107로 이동한다. 한편, 단계 S109에서의 판단결과 서로 일치하면, 단계 S111에서, 오버스티어 제어가 완료되었음으로 언더스티어 제어 등의 ESP 제어를 금지시킨다.

그리고, ESP 제어기(20)는 단계 S112에서, 조향각센서(11)의 고장을 표시부(31)를 통해 사용자에게 경고한다(112). 이후 미리 설정된 루틴으로 이동한다.

도 2에서는 차량이 오버스티어인 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 언더스티어인 경우에는 제동대상의 바퀴가 후륜 선회내측바퀴로 바뀔 뿐 나머지는 동일한 방법으로 제어된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 조향각센서가 고장이더라도 차량 자세제어가 작동 중일 때는 곧바로 ESP 제어를 중지시키지 않고, 횡가속도와 차속을 이용하여 기준 요레이트를 추정하여 차량 자세제어를 완료시킨 후 ESP 제어를 금지시키기 때문에 ESP 제어가 완료되지 않음으로 인해 발생할 수 있는 차량 안정성에 부정적인 영향을 예방할 수 있어 차량의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 조향각과 차속에 의해 차량모델로부터 정해지는 운전자가 원하는 기준 요레이트와, 차량의 실제 요레이트사이의 오차에 기초하여 해당 바퀴에 제공되는 제동력을 조절하여 차량 자세제어(ESP 제어)를 수행하는 차량 자세제어장치에 있어서,

   차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도센서와,

   상기 조향각을 검출하는 조향각센서의 고장을 검출하는 고장검출부와,

   상가 ESP 제어 작동 중 상기 조향각센서의 고장시, 상기 횡가속도센서를 통해 검출된 횡가속도와 상기 차속을 근거로 하여 추정된 기준 요레이트를 이용하여 상기 작동중인 ESP 제어를 완료시키는 제어부를 포함하는 차량 자세제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 조향각센서의 고장을 경고함과 함께 상기 조향각센서의 고장으로 인해 상기 작동중인 ESP 제어를 완료하기 위한 작동임을 표시시키기 위한 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 자세제어장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는 차량 자세제어가 완료되면, ESP 제어를 금지시키는 것을 특징으로 하는 차량 자세제어장치.
4. 차량의 실제 요레이트를, 차량모델로부터 결정된 운전자가 원하는 기준 요레 이트에 도달시키도록 적정한 바퀴에 제동력을 가하는 차량 자세제어(ESP 제어)를 수행하는 차량 자세제어장치의 제어방법에 있어서,

   핸들의 조향각을 검출하는 조향각센서의 고장시, 차량자세제어가 작동중인지를 판단하고,

   상기 차량 자세제어가 작동중이면, 차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도센서를 통해 검출된 횡가속도와 차속에 기초하여 기준 요레이트를 추정하고,

   상기 추정된 기준 요레이트를 이용하여 상기 작동중인 ESP 제어를 완료하는 것을 특징으로 하는 차량 자세제어장치의 제어방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 ESP 제어를 완료한 후 이후의 ESP 제어를 금지시키는 것을 특징으로 하는 차량 자세제어장치의 제어방법.

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