KR20090000897A

KR20090000897A - 차량 전복 방지제어 방법

Info

Publication number: KR20090000897A
Application number: KR1020070064794A
Authority: KR
Inventors: 조영주
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-01-08
Also published as: KR101165118B1

Abstract

본 발명은 차량전복 방지제어 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 차량의 전복 방지 제어 방법에 있어서, (a) 상기 차량이 전복상황인지 여부를 판단하는 단계, (b) 상기 단계 (a)의 판단 결과 전복상황이면 단계 (d)로 진행하는 단계, (c) 상기 단계 (a)의 판단 결과 전복상황이 아니면 종료하는 단계, (d) 목표조향각 설정맵 내에 현재 상기 차량의 횡가속도에 대응하는 그래프가 존재하는지 여부를 확인하는 단계, (e) 상기 단계 (d)의 확인 결과 상기 차량의 상기 횡가속도에 대응하는 상기 그래프가 존재하지 않으면 인터폴레이션 플로우를 진행하고 종료하는 단계, (f) 상기 단계 (d)의 확인 결과 상기 차량의 상기 횡가속도에 대응하는 상기 그래프가 존재하면 상기 그래프에서 현재 차량속도에 대응하는 목표조향각을 획득하는 단계 및 (g) 가변기어비맵을 참조하여 획득한 가변조향각에서 상기 목표조향각을 뺀 만큼 조향하도록 조향모터를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전복 방지 제어 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 차량이 일반적 고 마찰노면에서 주행 중에 운전자의 과도한 조향입력에 의해 차량이 전복될 위험에 처했을 때, 차량 고유의 횡가속도와 운전 차량의 속도변화에 따른 목표조향각을 설정하여 차량의 조향을 제어함으로써 차량의 전복을 방지하는 효과가 있다.

AFS, ESP, 전복제어, 조향

Description

차량 전복 방지제어 방법{Method for Preventing Rollover of Vehicle}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량전복 방지 장치를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량전복 방지 장치의 ESP용 ECU의 기능을 블록으로 도시한 도면,

도 3은 하나의 횡가속도 값에 대한 목표조향각 설정맵을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량전복 방지 장치의 AFS용 ECU의 기능을 블록으로 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량전복 방지 장치의 제어 흐름도를 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 차량 안정성 제어장치용 ECU 102: 차속센서

104: 횡가속도 센서 106: 요레이트 센서

108: 조향각 센서 110: 능동 전륜 조향장치용 ECU

202: 전복상황 판단부 204: 목표조향각 계산부

402: 가변기어비 맵 404: 조향모터 제어부

본 발명은 차량전복 방지제어 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 차량이 일반적 고마찰 노면에서 주행 중에 운전자의 과도한 조향입력에 의해 차량이 전복될 위험에 처했을 때, 차량 고유의 횡가속도와 운전 차량의 속도변화에 따른 목표조향각을 설정하여 차량의 조향을 제어함으로써 차량의 전복을 방지해주는 차량전복 방지제어 방법에 관한 것이다.

굴곡이 심한 커브길을 운행할 때 운전자가 갑작스런 조향을 할 경우 차량의 원심력 때문에 차량이 미끄러지거나 전복되어 대형사고로 이어질 수 있다.

이러한 상황에서 차가 미끄러지는 것을 방지하기 위해 종래에는 차량 안정성 제어장치(Electronic Stability Program: ESP)를 이용하여 문제를 해결하고자 하였다.

ESP는 가속시나 제동시 또는 코너링 시의 불안정한 상황에서 발생하는 차량의 미끄러짐 발생 시 4 바퀴를 선택적으로 제동함으로써 자동차의 자세를 안정적으로 잡아주고 안전한 조향을 가능케 해주는 시스템이다. 특히, 빙판길, 급회전길 등 다양한 도로상황에서의 급작스런 상황 발생시 효과적으로 차량을 자동으로 제동 혹은 가속하면서 운전자가 의도한 대로 차량을 조향할 수 있게 해준다.

최근 스포츠 유틸리티 차량이나 밴과 같이 높이가 높은 차량들이 널리 보급되면서 차량 전복사고가 증가하고 있다. 차량의 전복은 대부분 운전자에게 치명적이며 고마찰 노면에서는 이들 차량의 전복 위험성이 더 높아진다.

하지만 종래의 ESP는 저마찰 노면에서의 제동과 조종 안정성을 목표로 하는 시스템이어서 노면의 미끄러짐 정도가 약한 고마찰 노면에서의 전복 상황에서는 대처하기 어려우며 설사 전복상황을 예측한다고 하더라도 제어방법이 제동 및 엔진 토크를 조절하는 방법으로 제한되어 있어 전복을 방지하기 어려운 문제점이 발생한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 차량이 일반적 고 마찰노면에서 주행 중에 운전자의 과도한 조향입력에 의해 차량이 전복될 위험에 처했을 때, 차량 고유의 횡가속도와 운전 차량의 속도변화에 따른 목표조향각을 설정하여 차량의 조향을 제어함으로써 차량의 전복을 방지하는 데 그 주된 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차량의 전복 방지 제어 장치에 있어서, 상기 차량의 횡가속도를 감지하기 위한 횡가속도 센서, 상기 차량의 요레이트를 감지하기 위한 요레이트 센서, 상기 차량의 속도를 감지하기 위한 차속 센서, 상기 차량의 조향각을 감지하기 위한 조향각 센서, 상기 횡가속도 센서, 상기 요레이트 센서 및 상기 차속 센서에서 입수되는 신호를 분석하여 전복상황인지 여부를 판단한 후 상기 전복상황으로 판단된 경우, 상기 횡가속도의 값에 따라 복수개의 그래프를 갖되, 상기 그래프는 차속 대비 목표조향각을 각각 x축, y축으로 하는 목표조향각 설정맵을 참조하여 목표조향각을 획득하고 상기 목표조향각 신호를 발생시키는 차량 안정성 제어장치(Electronic Stability Program: ESP)용 전자제어장 치(Electronic Control Unit: ECU) 및 상기 목표조향각 신호를 수신하여 상기 조향각 센서에서 감지된 조향각에서 상기 목표조향각을 뺀 만큼 조향모터를 구동하도록 제어하는 스티어링 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전복 방지 제어 장치를 제공한다.

또한, 전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 차량의 전복 방지 제어 방법에 있어서, (a) 상기 차량이 전복상황인지 여부를 판단하는 단계, (b) 상기 단계 (a)의 판단 결과 전복상황이면 단계 (d)로 진행하는 단계, (c) 상기 단계 (a)의 판단 결과 전복상황이 아니면 종료하는 단계, (d) 목표조향각 설정맵 내에 현재 상기 차량의 횡가속도에 대응하는 그래프가 존재하는지 여부를 확인하는 단계, (e) 상기 단계 (d)의 확인 결과 상기 차량의 상기 횡가속도에 대응하는 상기 그래프가 존재하지 않으면 인터폴레이션 플로우를 진행하고 종료하는 단계, (f) 상기 단계 (d)의 확인 결과 상기 차량의 상기 횡가속도에 대응하는 상기 그래프가 존재하면 상기 그래프에서 현재 차량속도에 대응하는 목표조향각을 획득하는 단계 및 (g) 가변기어비맵을 참조하여 획득한 가변조향각에서 상기 목표조향각을 뺀 만큼 조향하도록 조향모터를 구동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전복 방지 제어 방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량전복 제어 장치를 도시한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량전복 제어장치는 차량 안정성 제어장치(Electronic Stability Program: ESP)용 ECU(100), 차속센서(102), 횡가속도 센서(104), 요레이트 센서(106), 조향각 센서(108) 및 능동 전륜 조향장치(Active Front Steering: AFS)용 ECU(110)를 포함한다.

ESP용 ECU(100)는 차속센서(102), 횡가속도 센서(104), 요레이트 센서(106) 및 조향각 센서(108)로부터 각 차량의 속도, 차량의 횡가속도, 요모멘트 값 및 조향각을 검출하여 전복상황인지 여부를 판단하고 전복 위험상황으로 판단되면 목표조향각을 계산하여 이를 AFS용 ECU(110)에게 전송하면 AFS용 ECU는 가변기어비맵을 참조하여 획득한 가변조향각에서 목표조향각만큼을 뺀 크기의 조향각을 추종하도록 조향모터를 구동해 줌으로써 전복을 방지하는 조향을 할 수 있게 한다. 한편 목표조향각 계산 시 목표조향각 설정맵을 참조하며 목표조향각 설정맵은 ESP용 ECU(100) 내의 메모리 영역(미도시)에 저장된다. 또한 가변기어비맵은 AFS용 ECU(110) 내의 메모리 영역(미도시)에 저장된다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량전복 방지 장치의 ESP용 ECU의 전복방지 기능을 블록으로 도시한 도면이다.

ESP용 ECU의 전복방지 기능은 전복상황 판단부(202) 및 목표조향각 계산 부(204)를 포함한다.

ESP용 ECU의 전복상황 판단부(202)는 센서로부터 입수되는 신호를 감지하여 차량의 속도, 가속도, 요모멘트 및 횡가속도를 계산한다. 이 때 요모멘트의 증가추세로부터 미래의 요모멘트 및 예상 횡가속도를 추정한다. 여기서 현재 횡가속도와 예상 횡가속도 값을 비교하여 일정범위를 초과하면 전복상황으로 판단한다. 만일 전복위험상황으로 판단되면 목표조향각 계산부(204)는 목표조향각 설정맵을 사용하여 목표조향각을 획득한다.

도 3은 하나의 횡가속도 값에 대한 목표조향각 설정맵을 도시한 도면이다. 목표조향각 설정맵은 ESP용 ECU(100) 내의 메모리에 저장된다. 목표조향각 설정맵은 다수의 횡가속도 값에 대하여 각각 다른 그래프를 가지며 각 그래프는 정해진 횡가속도값에 대하여 (차속 vs 목표조향각) 그래프를 나타내도록 설정된다.

도 3에 도시하듯이, 목표조향각은 차속 및 횡가속도 값(Lateral G)에 따라 다른 그래프를 갖도록 설정된다. 목표조향각이라 함은 전복을 방지하기 위하여 가변조향각에서 되돌려줘야 하는 조향각을 의미한다. 따라서 같은 속도에서 차량의 횡가속도 값이 큰 경우(도 3에서 0.5g일 때(g는 중력가속도를 의미)) 다시 되돌려줘야 하는 조향각도 더 커진다.

이와 같이 ESP에서 발생한 목표조향각은 AFS용 ECU로 전송되어 조향모터를 구동하여 조향 동작을 하게 된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량전복 방지 장치의 AFS용 ECU의 기능을 블록으로 도시한 도면이다.

AFS용 ECU의 기능 블록은 가변기어비 맵(402) 및 조향모터 제어부(404)를 포함한다.

운전자가 조향핸들을 돌리면 AFS용 ECU는 조향각 센서에서 검출한 조향각도 및 차속센서에서 오는 차속신호에 대응하는 안전운행을 위한 조향각 획득시 가변기어비 맵을 참조하여 획득한다. 가변기어비 맵은 차속이 빠를 때는 조향 기어비를 작게 해주고 차속이 느릴 때는 조향기어비를 크게 해주어 가변조향각을 발생시키도록 설정되어 있다.

가변기어비 맵을 참조하여 발생된 가변조향각 신호는 조향모터제어부로 전송된다. 전복위험이 발생하지 않을 때 조향모터 제어부는 곧바로 이 가변조향각 신호로 조향모터를 구동하며 만일 EPS에서 목표조향각 신호가 발생하면 가변기어비맵에서 발생한 가변조향각에서 전송된 목표조향각 크기를 뺀 만큼의 조향각신호를 조향모터로 전송하여 차량의 전복을 방지할 수 있도록 조향해 준다.

도 5에 도시하듯이, 먼저 전복상황인지 여부를 판단하여야 한다. 전복상황인지 여부를 판단하는 방법의 하나로 현재 횡가속도와 예상 횡가속도값을 비교하여 전복상황인지 여부를 판단하는 방법이 있다.

센서로부터 입수되는 신호를 감지하여 차량의 속도, 가속도, 요모멘트 및 횡가속도를 계산한다. 이 때 요모멘트의 증가추세로부터 미래의 요모멘트 및 예상 횡가속도를 추정한다. 여기서 현재 횡가속도와 예상 횡가속도 값을 비교하여 일정범 위를 초과하면 전복상황으로 판단한다. 만일 전복위험상황으로 판단되면 목표조향각 설정맵을 참조하여 목표조향각을 획득한다.

이 때 목표조향각 설정맵 내에 존재하는 다수의 (차속 vs 목표조향각) 그래프 중에서 현재 차량의 횡가속도에 대응하는 (차속 vs 목표조향각) 그래프가 존재하면 목표조향각 설정맵 내의 해당 (차속 vs 목표조향각) 그래프에 설정된 값으로부터 현재 차량 속도에 대응하는 목표조향각 값을 획득한다.

만일 현재 차량의 횡가속도에 대응하는 (차속 vs 목표조향각) 그래프가 존재하지 않으면 현재 차량의 횡가속도와 가장 근사한 값의 횡가속도를 파라미터로 하는 두 개의 (차속 vs 목표조향각) 그래프를 참조한다. 이 때 이 두개의 그래프에서 각각 획득하는 목표조향각 값 중 큰 값인 상 목표조향각 값과 작은 값인 하 목표조향각 값 및 여기서 구하고자 하는 목표조향각 값 등 세 개의 조향각 값은 직선을 이룬다고 가정하면 구하고자 하는 목표조향각 값을 구할 수 있다.

예를 들어 현재 차량속도를 60km/h, 현재 전복위험에 처한 차량의 횡가속도 값을 0.35라고 가정하자. 이 때 0.35에 가장 근사한 횡가속도 값인 0.3 및 0.4에 대하여 각각 상 목표조향각 및 하 목표조향각을 구한다. 따라서 횡가속도값이 0.4일 때의 상 목표조향각은 30도, 횡가속도값이 0.4일 때의 하 목표조향각은 20도이므로 이 둘 사이의 값이 직선적으로 변한다고 가정하여 목표조향각을 구하면 횡가속도 값 0.35에 대한 목표조향각 값은 25도가 된다.

전복상황이 발생하지 않았을 경우에 AFS용 ECU는 가변기어비맵에서 획득한 가변조향각 신호만으로 조향모터를 구동하지만 전복위험 상황이 발생하여 목표조향 각이 전송된 경우에는 여기서 획득한 목표조향각 값 25도만큼 뺀 크기로 조향모터를 구동하여 차량을 조향제어하게 된다.

이와 같이 가변조향각에서 목표조향각만큼 빼주게 되면 차량이 전복상황에 들어서려는 순간 조향핸들이 자동으로 제어됨으로 해서 전복을 방지하게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량이 일반적 고 마찰노면에서 주행 중에 운전자의 과도한 조향입력에 의해 차량이 전복될 위험에 처했을 때, 차량 고유의 횡가속도와 운전 차량의 속도변화에 따른 목표조향각을 설정하여 차량의 조향을 제어함으로써 차량의 전복을 방지하는 효과가 있다.

Claims

차량의 전복 방지 제어 장치에 있어서,

상기 차량의 횡가속도를 감지하기 위한 횡가속도 센서;

상기 차량의 요레이트를 감지하기 위한 요레이트 센서;

상기 차량의 속도를 감지하기 위한 차속 센서;

상기 차량의 조향각을 감지하기 위한 조향각 센서;

상기 횡가속도 센서, 상기 요레이트 센서 및 상기 차속 센서에서 입수되는 신호를 분석하여 전복상황인지 여부를 판단한 후 상기 전복상황으로 판단된 경우, 상기 횡가속도의 값에 따라 복수개의 그래프를 갖되, 상기 그래프는 차속 대비 목표조향각을 각각 x축, y축으로 하는 목표조향각 설정맵을 참조하여 목표조향각을 획득하고 상기 목표조향각 신호를 발생시키는 차량 안정성 제어장치(Electronic Stability Program: ESP)용 전자제어장치(Electronic Control Unit: ECU); 및

상기 목표조향각 신호를 수신하여 상기 조향각 센서에서 감지된 조향각에서 상기 목표조향각을 뺀 만큼 조향모터를 구동하도록 제어하는 스티어링 제어부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전복 방지 제어 장치.
제 1항에 있어서, 상기 스티어링 제어부는,

능동 전륜 조향장치(Active Front Steering: AFS)용 ECU인 것을 특징으로 하는 차량의 전복 방지 제어 장치.
차량의 전복 방지 제어 방법에 있어서,

(a) 상기 차량이 전복상황인지 여부를 판단하는 단계;

(b) 상기 단계 (a)의 판단 결과 전복상황이면 단계 (d)로 진행하는 단계;

(c) 상기 단계 (a)의 판단 결과 전복상황이 아니면 종료하는 단계;

(d) 목표조향각 설정맵 내에 현재 상기 차량의 횡가속도에 대응하는 그래프가 존재하는지 여부를 확인하는 단계;

(e) 상기 단계 (d)의 확인 결과 상기 차량의 상기 횡가속도에 대응하는 상기 그래프가 존재하지 않으면 인터폴레이션 플로우를 진행하고 종료하는 단계;

(f) 상기 단계 (d)의 확인 결과 상기 차량의 상기 횡가속도에 대응하는 상기 그래프가 존재하면 상기 그래프에서 현재 차량속도에 대응하는 목표조향각을 획득하는 단계; 및

(g) 가변기어비맵을 참조하여 획득한 가변조향각에서 상기 목표조향각을 뺀 만큼 조향하도록 조향모터를 구동하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전복 방지 제어 방법.
제 3항에 있어서, 상기 단계 (e)의 인터폴레이션 플로우는,

(e1) 상기 차량의 횡가속도와 가장 근사한 값의 횡가속도를 파라미터로 하는 두개의 목표조향각 그래프를 참조하는 단계;

(e2) 상기 두개의 목표조향각 그래프 중에서 횡가속도가 큰 값을 파라미터로 하는 상기 목표조향각 그래프에서 상기 차량의 속도에 대응하는 목표조향각인 상 목표조향각을 획득하는 단계;

(e3) 상기 두개의 목표조향각 그래프 중에서 횡가속도가 작은 값을 파라미터로 하는 상기 목표조향각 그래프에서 상기 차량의 속도에 대응하는 목표조향각인 하 목표조향각을 획득하는 단계; 및

(e4) 전복방지 제어에 사용될 목표조향각 값과 상기 상 목표조향각 값 및 상기 하 목표조향각 값은 횡가속도 값에 비례하여 직선적으로 변한다고 가정하여 상기 차량의 현재 횡가속도에 대응하는 상기 목표조향각을 계산하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전복 방지 제어 방법.