KR20080074982A - 차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법 - Google Patents

차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법 Download PDF

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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 아래 단계를 포함하며, 종방향 차량 속도(VX)는 차량의 중력 중심에서 결정되고 종방향 기준 가속도 공식(I)에서 및 횡방향 기준 가속도 공식(II)에서의 구동 다이나믹스의 세어가 종방향 차량 속도(VX) 및 편요 속도(
Figure 112008042479389-PCT00041
)로부터 계산되고, 차량 레벨 공식(III) 상의 기준 가속도에서의 구동 다이나믹스의 세어가 차량의 중력 중심에 대해 계산된 구동 다이나믹스 기준 가속도 공식(Ⅳ)를 위치 공식(Ⅴ) 및 센서 공식(Ⅵ)의 배향(
Figure 112008042479389-PCT00042
)으로 변환함으로써 계산되고, 센서의 장기 오프셋 드리프트는 상황 의존 평균 프로세스에 의해 구동 다이나믹스에서 측정된 값의 세어 및 센서의 측정딘 값으로부터 결정된다.

Description

차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법 {METHOD FOR THE DETERMINATION OF LONG-TERM OFFSET DRIFTS OF ACCELERATION SENSORS IN MOTOR VEHICLES}
본 발명은 차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트(long-term offset drift)를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다.
이 같은 관성 센서의 통상적인 오프셋 드리프트는 상이한 시간의 척도 상에서 작동하는 두 개의 부분(share)으로 분리될 수 있다. 센서 및/또는 주변환경에서의 온도 변화에 의해 발생되는 드리프트는 수 분(a few minutes) 내지 수 시간(a few hours)에 걸쳐 연장한다. 센서 오프셋의 장기 드리프트도 초래되어, 역으로 에이징 프로세스(ageing process)에 영향을 미쳐 수 일, 수 주, 및 수 개월만큼 긴 기간에 걸쳐 주목될 수 있다.
종래에는, 오프셋의 온도 의존적 부분에 일반적으로 초점이 맞추어 져서 온도의 함수로서 특정 곡선에 의해 오프셋의 온도 의존 부분을 결정하는 것이 시도되었다. 이를 위해, 센서 신호의 온도 보상을 위한 방법은 DE 32 12 611 A1으로부터 공지되었다. 이러한 방법에 따라, 특성 곡선을 구비한 센서의 경우, 로딩되지 않은 상태에 있을 때 특성 곡선의 오프셋은 제 1 온도 계수를 가지며 특성 곡선의 증 가는 제 2 온도 계수를 가지며, 상기 온도 계수의 지수(quotient)가 대략적으로 일정하게 되고, 특성 곡선이 상이한 온도의 경우 교차하는 지점이 결정된다. 측정값은 이러한 지점의 좌표, 센서 신호, 센서 온도, 및 온도 계수들 중 하나로부터 바람직하게는 마이크로 컴퓨터를 이용하여 결정된다.
하드웨어-특정 도입은 또한 종래 기술로부터 공지되어 있으며, 종래 기술에서 출력 전압의 오프셋은 가변 비교 전압과의 비교에 의해 결정된다. 이를 위해, DE 33 34 603 A1은 가속도 센서를 위한 증폭 장치를 공개한다. 가속도 센서를 위한 증폭 센서, 특히 차량의 억제 시스템을 위한 압전 가속도 센서가 여기서 제안되고, 증폭 장치의 출력 신호는 오프셋 보상 목적을 위한 고정 또는 가변 클록 펄스에서의 비교 전압과 비교기에서 비교된다. 이러한 비교기의 출력 신호의 함수로서, 전원의 출력 전력은 각시 펄스(clock pulse) 내에서 증가 또는 감소되어 비교 목적을 위해 증폭기 입력으로 공급된다. 시간 및 온도에 걸친 오프셋 드리프트는 저가의 가속도 센서로 조차 이러한 방식으로 보상될 수 있다.
종래 해결책의 단점은 온도 의존적 또는 전압 변화가 가속도 센서의 오프셋 드리프트를 정밀하게 결정하는 이상적인 변수가 제시되지 않는다는 것으로, 이는 이러한 변수들이 오프셋 드리프트와 직접 관련되는 어떠한 매개변수도 제시하지 않기 때문이다.
이를 기초로 하여, 본 발명의 목적은 장기 오프셋 드리프트의 정확한 결정 및 보상을 허용하는, 가속도 센서의 오프셋 드리프트를 결정하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징을 가지는 방법에 의해 결정된다. 개별적으로 또는 서로 조합하여 이용될 수 있는 또 다른 실시예 및 개선책은 종속항의 주요 구성을 형성한다.
본 발명에 따른 방법은 종방향 차량 속도(VX)가 첫 번째로 결정되는 것을 특징으로 하다. 후속하여, 종방향 기준 가속도(
Figure 112008042479389-PCT00001
)에서 및 횡방향 기준 가속도 (
Figure 112008042479389-PCT00002
)에서의 구동 다이나믹스(driving dynamics)의 부분이 종방향 차량 속도(VX) 및 편요 속도(yaw rate)(
Figure 112008042479389-PCT00003
)로부터 계산된다. 이러한 값은 차량의 중력 중심에 대해 계산된 기준 가속도
Figure 112008042479389-PCT00004
의 구동 다이나믹스를 변환함으로써 보상되도록 가속도 센서의 위치에서 기준 가속도의 구동 다이나믹스(
Figure 112008042479389-PCT00005
)의 부분을 결정하기 위하여 이용되며, 여기서
Figure 112008042479389-PCT00006
는 평면에서 센서의 배향을 나타낸다. 센서의 오프셋 드리프트는 구동 다이나믹스(
Figure 112008042479389-PCT00007
) 및 측정된 센서 신호의 중력의 부분이 장기적으로 평균 0(zero)가 되는 상황에서 측정된 값의 비율과 동일하다는 가정하에서 센서의 측정된 값(
Figure 112008042479389-PCT00008
) 및 기준 가속도의 구동 다이나믹스(
Figure 112008042479389-PCT00009
)의 비율로부터 최종적으로 결정된다.
상이한 센서 신호의 상황 의존적 통계 평가는 본 발명에 따른 방법 하에 있다. 차량 평면에서 보상되는 관성 센서가 소정의 방향(
Figure 112008042479389-PCT00010
)으로 적용되는 경우, 기준 값은 편요 속도(
Figure 112008042479389-PCT00011
), 조향 휠 각도(
Figure 112008042479389-PCT00012
) 및 휠 속도(V1, V2, V3, V4)로부터 계산된다. 여기서 방향(
Figure 112008042479389-PCT00013
)는 가속도 센서의 측정 방향과 차량의 종방향 액슬 사이의 각도이다. 추가의 기준 계산을 위한 중요한 기본 값은 중력 중심에서의 종방향 차량 속도이며, 종방향 차량 속도는 휠 속도, 조향 휠 각도(
Figure 112008042479389-PCT00014
), 브레이크 등 신호(BLS), 및 이동 방향으로 계산될 수 있다.
VX = VX(V1, V2, V3, V4,
Figure 112008042479389-PCT00015
, BLS, 이동 방향)
회전 휠 속도가 속도의 신호 및 총합을 특정하는 경우, 이동의 현 방향과 관련된 부가 정보가 더 이상 필요하지 않다. 차량의 중력 중심에서의 종방향 기준 가속도의 구동 다이나믹스의 부분에 대한 가장 간단한 가정으로서, 이 가정은 아래와 같은 식을 생성한다.
Figure 112008042479389-PCT00016
여기서,
Figure 112008042479389-PCT00017
은 차량의 중력 중심으로부터 후방 액슬까지의 거리이다. 가장 간단한 가정으로서, 차량의 중력 중심에서의 횡방향 기준 가속도의 구동 다이나믹스의 부분은 아래와 같은 식을 생성한다.
Figure 112008042479389-PCT00018
또한 기준을 형성하기 위하여 다른 방법을 이용하는 것도 가능하다. 그러나 이들이 가능한 간단하고 들어오는 값이 후속하는 평균값 방법의 변환을 초래할 수 있는 시스템적인 에러를 갖지 않는다는 것을 보장하는데 주의하여야 한다.
평면 내에 위치하는 가속도 센서에 대한 구동 다이나믹스 기준 값이 보상되도록 두 개의 변환이 요구된다. 자동차량의 중력 중심에서 계산되는 구동 다이나믹스의 기준 가속도
Figure 112008042479389-PCT00019
는 우선적으로 센서의 위치로 변환되어야 한다.
Figure 112008042479389-PCT00020
Figure 112008042479389-PCT00021
여기서 rx 및 ry는 차량의 중력 중심으로부터 센서 위치의 종방향 및/또는 측방향 거리이다. 절대값은 이 경우 피치 속도 및 롤링 속도뿐만 아니라 속도의 미분이 발생하는 부정적인 영향을 미친다. 아래의 관계는 센서의 측정 방향(
Figure 112008042479389-PCT00022
)로 이를 투영하기 위하여 이용될 수 있다.
Figure 112008042479389-PCT00023
모니터링되는 센서에 의해 재생성된 측정값은 아래 식으로부터 나온다.
Figure 112008042479389-PCT00024
여기서
Figure 112008042479389-PCT00025
은 구동 다이나믹스에서 측정값 부분이며,
Figure 112008042479389-PCT00026
은 결정되는 센서의 오프셋이며
Figure 112008042479389-PCT00027
는 측정 방향으로 존재하는 중력에 의해 가속도의 성분이다.
본 발명에 따른 방법하의 기본 원리는 지구가 평균적으로 원형이고 장기으로 성분
Figure 112008042479389-PCT00028
이 구동 동안 평균치로 된다는 것이다. 이러한 방법은 평균 프로세스에 대한 시간 스케일을 결정한다. 다시 내리막으로 내려오지 않으면서, 수 일에 걸쳐 일정하게 오르막 이동을 하는 것은 가능하지 않다. 수 시간의 평균 상수가 적당하다. 따라서, 센서 오프셋의 장기의 부분은 아래 공식에 따라 생성된다.
Figure 112008042479389-PCT00029
평균 프로세스는 라인에 의해 표시되어
Figure 112008042479389-PCT00030
가 되도록 이용되고 추가의 가정이
Figure 112008042479389-PCT00031
가 된다.
상황 인식기가 이러한 평균 프로세스를 정밀하게 실시하기 위하여 이용되고, 상기 상황 인식기는 가파른 구배 및/또는 횡방향 경사 및 차량 정지에서의 노정(journey) 및 높은 다이나믹 구동 상황을 확인하고 평균 프로세스로부터 이들을 배제한다.
종방향 차량 속도 VX는 차량 속도(V1, V2, V3 및 V4), 조향 휠 각도(
Figure 112008042479389-PCT00032
), 브레이크 등 신호 및 이동 방향에 따라 계산되는 것이 바람직하다. 또한 속도의 절대값 및 신호가 휠 속도 측정를 위해 확인되는 회전 휠 속도에 의해 재생성된다. 상이한 신호의 상황 의존적 통계 평가는 따라서 본 발명에 따른 방법 하에 있게 된다.
또한 센서의 오프셋 드리프트가 평균값으로서 결정되는 경우, 이러한 시간의 척도로, 오프셋 드리프트의 상황 종속 계산 동안 중력에 의한 측정 가속도가 평균 0이되기 때문에, 시간의 평균 상수가 선택되는 것이 또한 유용하다.
가파른 구배 및/또는 횡방향 경사의 경우 높은 다이나믹 구동 상황 및 노정을 확인하는 상황 확인기가 이용되는 경우, 이러한 특별한 구동 상황이 평균 프로세스로부터 배제되는 것이 유용하다. 또한 정지가 평균 프로세스로부터 배제되어야 한다.
본 발명의 추가의 장점 및 실시예가 전형적인 실시예 및 도면을 참조하여 아래 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 개략적인 블록도이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 개략적인 블록도이다. 상기 방법에 대한 입력은 5개의 입력 신호에 의해 제공되는 것이 바람직하다. 입력 신호는 브레이크 등 신호(1), 휠 속도(2), 조향 휠 각도(3), 편요 속도(4) 및 가속도(5)로부터 초래된다. 종방향 기준 가속도(6) 및/또는 횡방향 기준 가속도(7)에서의 구동 다이나믹스의 부분이 이러한 신호들로부터 차량의 중력 중심에서 계산된다. 차량의 중력 중심에 대해 계산된, 이러한 기준 가속도(6, 7)는 센서의 위치에 대한 변환(8)에 의해 설정된다. 센서의 위치에 대한 변환(8)으로부터 계산된 이러한 기준 가속도는 상황 의존적 평균 프로세스(9)에 대한 기초(basis)를 형성한다.
더욱이, 기준 속도(10)는 또한 앞에 위치한 입력 신호로부터 결정되고, 상기 기준 속도(10)는 상황 의존적 평균 속도(9) 및 기준 계산(6, 7)에 대한 직접적인 기초로서 이용된다.
입력 신호(1 내지 5)로부터 초래되는 측정값은 부가적으로 또한 상황 확인 기(11)에 의해 감지되어 분석되며, 이의 평가는 기준 가속도(6, 7) 둘다의 계산 및 상황 의존적 평균 프로세스(9)에 영향을 미친다. 이어서 가속도 센서에 대한 오프셋 보상 값은 이러한 상황 의존적 평균 프로세스(9)로부터 초래된다.
본 발명은 소정의 방향 및 소정의 위치의 평면으로 인가되는 가속도 센서의 오프셋에서의 장기 부분(long-term share)이 결정되는 것을 허용한다. 모델링이 매우 어려워서 단지 미리 특성 곡선에 의해 부적당하게 비교되는 이러한 장기 드리프트가 정밀하게 된다.

Claims (10)

  1. 차량 속도의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트(long-term offset drifts) 결정 방법으로서,
    상기 차량의 중력 중심에서의 종방향 차량 속도(VX)를 결정하는 단계,
    상기 종방향 차량 속도(VX) 및 편요 속도(
    Figure 112008042479389-PCT00033
    )로부터 상기 종방향 기준 가속도(
    Figure 112008042479389-PCT00034
    ) 및 횡방향 기준 가속도(
    Figure 112008042479389-PCT00035
    )의 구동 다이나믹스 부분(share)을 계산하는 단계,
    상기 센서(
    Figure 112008042479389-PCT00036
    )의 배향(
    Figure 112008042479389-PCT00037
    ) 및 위치(
    Figure 112008042479389-PCT00038
    )에 대한 상기 차량의 중력 중심에 대해 계산되는 상기 기준 가속도
    Figure 112008042479389-PCT00039
    의 상기 구동 다이나믹스의 변환에 의해 평면에서의 상기 기준 가속도의 상기 구동 다이나믹스 부분을 계산하는 단계,
    상황 의존적 평균 프로세스에 의해 상기 구동 다이나믹스에서의 상기 측정값의 비율 및 상기 센서의 측정값으로부터 상기 센서의 장기 오프셋 드리프트를 결정하는 단계를 포함하는,
    차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 종방향 차량 속도(VX)가 상기 휠 속도(V1, V2, V3 및 V4), 상기 조향 휠 각도(
    Figure 112008042479389-PCT00040
    ), 브레이크 등 신호 및 이동 방향으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는,
    차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 속도의 신호 및 절대값이 상기 휠 속도 결정을 위해 확인되도록 상기 회전 휠 속도에 의해 재생성되는 것을 특징으로 하는,
    차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상이한 센서 신호의 상황 의존적 통계 평가가 실시되는 것을 특징으로 하는,
    차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서의 오프셋 드리프트가 평균값으로서 결정되는 것을 특징으로 하는,
    차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    수 시간(several hours)의 평균 시간 상수가 선택되는 것을 특징으로 하는,
    차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상황 의존적 평균 프로세스의 경우 중력에 의한 상기 측정된 가속도는 상기 오프셋 드리프를 계산할 때 평균 0(zero)가 되는 것을 특징으로 하는,
    차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상황 확인기가 이용되는 것을 특징으로 하는,
    차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상황 확인기가 가파른 구배 및/또는 횡방향 경사 및 정지의 경우 높은 다이나믹스 구동 상황 및 노정(journey)을 결정하는 것을 특징으로 하는,
    차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    가파른 구배 및/또는 횡방향 경사 뿐만 아니라 정지의 경우 높은 다이나믹스 구동 상황 및 노정이 상기 평균 프로세스로부터 배제되는 것을 특징으로 하는,
    차량의 가속도 센서의 장기 오프셋 드리프트 결정 방법.
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