KR20090006275A - Vehicle stability control device and method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 자세 제어 장치를 설명하기 위한 블록도.1 is a block diagram illustrating a vehicle attitude control device according to an embodiment of the present invention.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 자세 제어 장치의 자세 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.2 is a flowchart illustrating an attitude control method of a vehicle attitude control device according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11 : 차속 센서 12 : 조향각 센서11: vehicle speed sensor 12: steering angle sensor
13 : 요레이트 센서 20 : 전자 제어 유닛13: yaw rate sensor 20: electronic control unit
21 : 수신부 22 : 계산부21: receiver 22: calculator
23 : 결정부 24 : 강성조절부23: determination unit 24: rigidity control unit
30 : 메모리 40 : 스테빌라이저 바30: Memory 40: Stabilizer Bar
45 : 액츄에이터45: actuator
본 발명은 차량용 자세 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 차 량의 주행상태를 종합적으로 고려하여 결정된 요 모멘트에 따라 스테빌라이저 바의 강성을 조절하도록 액츄에이터의 구동을 제어함으로써, 차량의 조정 안정성 및 승차감을 확보할 수 있도록 하는 차량용 자세 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle attitude control device and a control method thereof, and in particular, by controlling the driving of the actuator to adjust the stiffness of the stabilizer bar according to the yaw moment determined in consideration of the driving state of the vehicle as a whole. And it relates to a vehicle attitude control device and a control method for ensuring a ride comfort.
일반적으로, 자동차의 현가 장치에 있어 스테빌라이저 바(Stabilizer bar)는 차체에 횡방향으로 배치되도록 장착되어, 주행중 좌/우측 현가장치의 상대적인 거동자세의 변화에 따라 발생되는 차체의 롤링을 자체적으로 갖고 있는 롤 강성을 매개로 완화시킴으로써, 차체의 거동자세를 보다 더 안정화시키도록 하는 것이다.In general, in the suspension system of a vehicle, a stabilizer bar is mounted to the vehicle body in a transverse direction so that the vehicle itself has a rolling of the vehicle body caused by a change in the relative attitude of the left and right suspensions while driving. By mitigating the roll stiffness that is present, it is possible to further stabilize the behavior of the vehicle body.
이러한 스테빌라이저 바의 적용을 보면, 바퀴의 움직임에 차이가 있을 때만 작용하여 코너링을 할 때 바깥쪽 바퀴가 부딪히거나 안쪽 바퀴가 튀어 오르게 하는 현상에 대하여 좌, 우 바퀴의 움직임을 같게 하여 차체의 기울기를 최소로 하고 차체의 롤(roll) 현상을 억제하여 승차감 및 차체를 안정되게 한다.This stabilizer bar is applied only when there is a difference in the movement of the wheels, so that the movement of the left and right wheels is equal to the movement of the outer wheels or the inner wheels when the cornering occurs. The inclination is minimized, the roll phenomenon of the vehicle body is suppressed, and the ride comfort and the vehicle body are stabilized.
이와 같은 스테빌라이저 바의 강성 조절을 제어함에 있어, 종래 조향각 및 차속을 이용하여 차량의 자세 제어를 수행하기 때문에, 평탄로 주행시 스테빌라이저 바의 강성을 해제하여 승차감을 확보하고, 급 조향시 스테빌라이저 바의 강성을 인가하여 조종 안정성을 확보할 수 있었다.In controlling the stiffness adjustment of the stabilizer bar, since the vehicle posture control is performed using the conventional steering angle and the vehicle speed, the stiffener bar is released during driving on a flat road to secure a riding comfort and stabilizer during rapid steering. The rigidity of the bar was applied to ensure steering stability.
그러나, 불균일한 노면 조건이나 예측이 어려운 노면조건에서 차량의 거동을 고려하지 않은 채 차량의 자세 제어를 수행하기 때문에, 차량의 자세 제어의 성능 향상에 한계가 있다.However, since the vehicle attitude control is performed without considering the behavior of the vehicle under uneven road conditions or unpredictable road conditions, there is a limit to the performance improvement of the vehicle attitude control.
본 발명의 목적은 차량의 주행상태를 종합적으로 고려하여 결정된 롤 모멘트에 따라 스테빌라이저 바의 강성이 조절되도록 액츄에이터의 구동을 제어함으로써, 차량의 조정 안정성 및 승차감을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 자세 제어의 성능을 향상시킬 수 있도록 함에 있다.An object of the present invention is to control the driving of the actuator to adjust the rigidity of the stabilizer bar according to the roll moment determined in consideration of the driving state of the vehicle as a whole, as well as to ensure the stability of the vehicle and the riding comfort, It is to improve the performance of the posture control.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 자세 제어 장치는 차량의 속도를 감지하는 차속 센서; 상기 차량의 조향각을 감지하는 조향각 센서; 상기 차량의 요레이트를 감지하는 요레이트 센서; 상기 차량에 장착된 스테빌라이저 바의 강성을 조절하는 액츄에이터; 및 상기 감지된 차량의 속도 및 조향각을 이용하여 요레이트값을 계산하고, 계산된 요레이트값과 상기 요레이트 센서에 의해 센싱된 요레이트값과의 차이를 미리 설정된 임계값과의 비교를 통해서 오버 스티어인지 또는 언더 스티어인지를 결정하여 그 결정된 결과에 상응하는 요 모멘트에 따라 상기 액츄에이터를 제어하는 전자 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.Vehicle attitude control apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a vehicle speed sensor for sensing the speed of the vehicle; A steering angle sensor for detecting a steering angle of the vehicle; A yaw rate sensor for detecting a yaw rate of the vehicle; An actuator for adjusting the rigidity of the stabilizer bar mounted to the vehicle; And a yaw rate value is calculated using the detected speed and steering angle of the vehicle, and the difference between the calculated yaw rate value and the yaw rate value sensed by the yaw rate sensor is compared with a preset threshold value. And an electronic control unit which determines whether it is a steer or an understeer and controls the actuator according to the yaw moment corresponding to the determined result.
바람직하게 상기 전자 제어 유닛은 상기 차속 센서, 조향각 센서 및 요레이트 센서로부터 감지된 차량의 속도, 조향각 및 요레이트를 수신하는 수신부; 상기 수신된 차속 및 조향각을 이용하여 차량의 요레이트값을 계산하는 계산부; 상기 계산된 요레이트값과 상기 수신부에 의해 수신된 요레이트값과의 차이를 미리 설정된 임계값과 비교하여 오버 스티어 인지 또는 언더 시티어 인지를 판단하는 판단부; 및 상기 판단된 결과에 상응하는 요 모멘트를 상기 스테빌라이저 바의 각 변위량에 반영하여 보상되도록 상기 액츄에이터를 구성시켜 상기 스테빌라이저 바의 강성을 조절하는 강성 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the electronic control unit includes a receiver for receiving the speed, steering angle and yaw rate of the vehicle detected from the vehicle speed sensor, the steering angle sensor and the yaw rate sensor; A calculator configured to calculate a yaw rate value of the vehicle using the received vehicle speed and steering angle; A determination unit for comparing the difference between the calculated yaw rate value and the yaw rate value received by the reception unit with a preset threshold value and determining whether it is an oversteer or an underseer; And a stiffness controller configured to adjust the stiffness of the stabilizer bar by configuring the actuator to be compensated by reflecting the yaw moment corresponding to the determined result to each displacement of the stabilizer bar.
더욱 바람직하게 상기 액츄에이터는 전동기, 유압 모듈레이터 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the actuator is characterized in that it comprises any one of an electric motor, a hydraulic modulator.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 자세 제어 장치의 자세 제어 방법은 차속 센서, 조향각 센서 및 요레이트 센서로부터 감지된 차량의 속도, 조향각 및 요레이트를 수신하는 단계; 상기 수신된 차속 및 조향각을 이용하여 차량의 요레이트값을 계산하는 단계; 상기 계산된 요레이트값과 상기 요레이트 센서에 의해 수신된 요레이트값과의 차이를 미리 설정된 임계값과 비교하여 차량이 오버 스티어인지 또는 언더 스티어인지를 판단하는 단계; 및 상기 판단결과에 상응하는 요 모멘트에 따라 액츄에이터를 구동시켜 스테빌라이버 바의 강성을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the attitude control method of the vehicle attitude control apparatus according to an embodiment of the present invention comprises the steps of receiving the speed, steering angle and yaw rate of the vehicle detected from the vehicle speed sensor, steering angle sensor and yaw rate sensor; Calculating a yaw rate value of the vehicle using the received vehicle speed and steering angle; Determining whether the vehicle is oversteer or understeer by comparing a difference between the calculated yaw rate value and the yaw rate value received by the yaw rate sensor with a preset threshold value; And adjusting the rigidity of the stabilizer bar by driving the actuator according to the yaw moment corresponding to the determination result.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 자세 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a vehicle attitude control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 자세 제어 장치는 차속 센서(vehicle speed sensor)(11)와, 조향각 센서(steering angle sensor)(12)와, 요레이트 센서(yaw rate sensor)(13)와, 전륜 및 후륜에 각각 설치된 스테빌라이저 바(40)의 강성을 조절하기 위한 액츄에이터(45) 및 차량의 속도, 조향각 및 요레이 트를 이용하여 계산된 요레이트값과 미리 설정된 임계값을 비교하여 오버 스티어(over steer)인지 또는 언더 스티어(under steer)인지를 결정하고 결정된 결과에 상응하는 요 모멘트에 따라 액츄에이터(45)의 구동을 제어하는 전자 제어 유닛(이하, 'ECU'라 한다)(20)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a vehicle attitude control apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
또한, 본 발명에 따른 차량용 자세 제어 장치는 차량의 횡가속도를 감지하는 횡가속도 센서(미도시)를 더 포함하여 구성되고, 그 횡가속도 센서로부터 감지된 횡가속도 신호를 ECU(Electronic Control Unit)(20)에 제공한다. 이때, 횡가속도 신호는 차량의 자세 제어의 신뢰도를 높이기 위한 간접적인 인자로 사용된다.In addition, the vehicle attitude control apparatus according to the present invention further comprises a lateral acceleration sensor (not shown) for detecting the lateral acceleration of the vehicle, the lateral acceleration signal detected from the lateral acceleration sensor ECU (Electronic Control Unit) ( 20) to provide. At this time, the lateral acceleration signal is used as an indirect factor for increasing the reliability of the attitude control of the vehicle.
차속 센서(11)는 차량의 속도를 감지할 수 있는 휠 스피드 센서(wheel speed sensor)라 칭하며, 차량의 속도를 감지하여 감지된 속도 신호를 ECU(20)에 제공한다.The
조향각 센서(12)는 차량의 조향각을 감지하고, 감지된 조향각 신호를 ECU(20)에 제공한다. 이러한 조향각 센서(12)는 스티어링 휠의 조향 샤프트(미도시)에 설치되며, 운전자의 스티어링 휠 조작에 따른 조향각을 감지한다.The
요레이트 센서(13)는 차량 내부에 설치되며 차량의 선회에 따른 선회정도를 감지하고, 감지된 선회정도를 ECU(20)에 제공한다.The
스테빌라이저 바(40)는 차체에 횡방향으로 따라 설치된다. 이러한 스테빌라이저 바(40)는 차체가 롤링하였을 때 발생하는 좌우 바퀴를 지지하는 보조 스프링 기능을 하면서, 좌우 바퀴가 동위상으로 움직일때는 힘을 받지 않고, 역위상으로 움직이는 경우에는 비틀림 탄성력에 의해 좌우 바퀴의 움직임을 구속하여 차체의 롤 거동을 줄인다.The
ECU(20)는 차속 센서(11), 조향각 센서(12) 및 요레이트 센서(13)로부터 차량의 주행상태를 감지하여 전,후륜측에 설치된 각각 스테빌라이저 바(40)의 강성을 조절하기 위해 액츄에이터(45)의 작동을 제어하는 기능을 한다.The ECU 20 detects the driving state of the vehicle from the
여기에서, ECU(20)는 액츄에이터(45)와 연결된 스테빌라이저 바(40)에 힘을 가하도록 작동하여 차량의 주행상태, 즉 차량의 자세 및 안정성을 최적으로 제어한다.Here, the ECU 20 operates to exert a force on the
또한, ECU(20)는 전류 값을 PWM(Pulse Width Modulation; 펄스 폭 변조) 등 여러 가지 방법으로 제어 및 출력하여 액츄에이터(45)를 제어한다.In addition, the
액츄에이터(45)는 전,후륜에 각각 설치된 스테빌라이저 바(40)에 각각 설치된다.The
이러한 액츄에이터(45)는 스테빌라이저 바(40)의 강성을 조절하기 위한 장치로, 모터와 기어를 이용한 전동기 또는 유압 모듈레이터로 구성될 수 있다.The
액츄에이터(45)가 유압 모듈레이터로 구성되는 경우, ECU(20)는 액츄에이터(45)의 동작에 의해 전,후륜 액츄에이터에 유입되는 유량을 제어한다.When the
이에 따라, ECU(20)는 차량 전,후륜에 부착된 유압 액츄에이터의 유압유량을 제어하여 차량의 운동상태를 적극적으로 제어함으로써, 스테빌라이저바(40)에서 얻을 수 없는 승차감 및 조정 안정성을 동시에 실현할 수 있게 된다.Accordingly, the ECU 20 actively controls the state of movement of the vehicle by controlling the hydraulic flow rate of the hydraulic actuators attached to the front and rear wheels of the vehicle, thereby simultaneously realizing the riding comfort and adjustment stability that cannot be obtained from the
더 설명하면, ECU(20)는 차속 센서(11), 조향각 센서(12) 및 요레이트 센서(13)로부터 수신된 속도, 조향각 및 요레이트를 미리 설정된 산출방식에 따라 적 용시켜 요레이트값을 계산하고, 계산된 요레이트값과 미리 설정된 임계값을 비교하여 오버 스티어인지 또는 언더 스티어인지를 결정하여 그 결정에 비례하는 요 로멘트에 따라 액츄에이터(45)의 구동을 제어한다.In detail, the
이와 같은 ECU(20)는 수신부(21), 계산부(22), 결정부(23) 및 강성 조절부(24)를 포함한다.The
수신부(21)는 차속 센서(11), 조향각 센서(12) 및 요레이트 센서(13)로부터 감지된 차량의 속도, 조향각 및 요레이트를 수신한다.The
계산부(22)는 수신부(21)에 의해 수신된 차량의 속도, 조향각을 다음의 수학식 1을 이용하여 요레이트값()을 계산한다.The calculating
여기에서, ''는 차량의 속도이고, ' '은 전륜센터와 후륜센터 사이의 직선거리이고, ''는 전륜 조향각이며, ''는 언더 스티어 특성 게인으로, 미리 정의되어 있는 값이다.From here, ' 'Is the speed of the vehicle,' Is the straight line distance between the front and rear wheel centers, Is the front wheel steering angle, 'Is an understeer characteristic gain, which is a predefined value.
또한, 계산부(22)는 계산부(22)에 의해 계산된 요레이트값과 요레이트 센서(13)에 의해 센싱된 요레이트값의 차이를 계산한다.In addition, the
결정부(23)는 계산부(22)에 의해 계산된 요레이트값과 요레이트 센서(13)에 의해 센싱된 요레이트값과의 차이를 미리 설정된 임계값과 비교하여 오버 스티어인지 또는 언더 스티어인지를 결정한다. 이때, 미리 설정된 임계값은 메모리(30)에 미리 저장되어 있는 상태이다.The
강성 조절부(24)는 결정부(23)에 의해 오버 스티어 또는 언더 스티어로 결정된 경우, 그 판단결과에 상응하는 요 모멘트를 생성하여 생성된 요 모멘트에 따라 액츄에이터(45)의 구동을 제어한다. 이러한 요 모멘트를 스테빌라이저 바(40)의 각 변위량에 반영하여 보상되도록 액츄에이터(45)를 구동시켜 스테빌라이저 바(40)의 강성을 조절한다.When the
더 설명하면, 강성 조절부(24)는 결정부(23)에 의해 오버 스티어로 결정된 경우, 전륜측에 설치된 스테빌라이저 바의 강성을 미리 설정된 기준치까지 증가시키고 후륜측에 설치된 스테빌라이저 바의 강성을 미리 설정된 기준치까지 감소시키도록 액츄에이터(45)의 구동을 제어하여 스테빌라이저 바(40)의 강성을 조절한다. 여기에서, 미리 설정된 기준치도 메모리(30)에 미리 저장되어 있는 상태이다.In more detail, when the
또한, 강성 조절부(24)는 결정부(23)에 의해 언더 스티어로 결정된 경우, 후륜측에 설치된 스테빌라이저 바의 강성을 미리 설정된 기준치까지 증가시키고 전륜측에 설치된 스테빌라이저 바의 강성을 미리 설정된 기준치까지 감소시키도록 액츄에이터(45)의 구동을 제어하여 스테빌라이저 바(40)의 강성을 조절한다.In addition, when the
이와 같은 구성을 갖는 차량용 자세 제어 장치의 자세 제어 방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The attitude control method of the vehicle attitude control device having such a configuration will be described below with reference to FIG. 2.
ECU(20)의 수신부(21)는 차속 센서(11), 조향각 센서(12) 및 요레이트 센서(13)로부터 감지된 차량의 속도, 조향각 및 요레이트를 수신한다(S101).The
다음, ECU(20)의 계산부(22)는 수신된 차량의 속도, 조향각를 상술한 수학식 1을 이용하여 요레이트값을 계산한다(S103).Next, the
다음, ECU(20)의 결정부(23)는 계산된 요레이트값과 요레이트 센서(13)에 의해 센싱된 요레이트값과의 차이를 미리 설정된 임계값과 비교하여 차량이 오버 스티어 인지 여부를 판단한다(S105). 이때, 미리 설정된 임계값은 메모리(30)에 저장되어 있다.Next, the determining
상기 S105 단계의 판단결과, 차량이 오버 스티어로 판단된 경우 강성 조절부(24)는 오버 스티어로 판단된 결과에 상응하는 요 모멘트에 따라 전륜측에 설치된 스테빌라이저 바의 강성을 증가시키도록 액츄에이터(45)의 구동을 제어하고, 후륜측에 설치된 스테빌라이저 바의 강성을 감소시키도록 액츄에이터(45)의 구동을 제어하여 전,후륜에 설치된 스테빌라이저 바(40)의 강성을 조절한다(S106).As a result of the determination in step S105, when the vehicle is determined to be the oversteer, the
상기 S105 단계의 판단결과, 차량이 오버 스티어로 판단되지 않은 경우, 결정부(22)는 계산된 요레이트값과 미리 설정된 임계값을 비교하여 언더 스티어인지 여부를 판단한다(S107).As a result of the determination in step S105, when the vehicle is not determined to be oversteer, the
상기 S107 단계의 판단결과, 차량이 언더 스티어로 판단되지 않은 경우 강성 조절부(24)는 스테빌라이저 바(40)의 강성을 조절하는 액츄에이터(45)의 구동을 중지시켜 전,후륜에 설치된 스테빌라이저 바(40)에 강성을 가하지 않도록 조절한다(S108).As a result of the determination in step S107, when the vehicle is not determined to be an understeer, the
상기 S107 단계의 판단결과, 차량이 언더 스티어로 판단된 경우 강성 조절부(24)는 언더 스티어로 판단된 결과에 상응하는 요 모멘트에 따라 전륜측에 설치된 스테빌라이저 바의 강성을 감소시키도록 액츄에이터(45)의 구동을 제어하고, 후 륜측에 설치된 스테빌라이저 바의 강성을 증가시키도록 액츄에이터(45)의 구동을 제어하여 전,후륜에 설치된 스테빌라이저 바(40)의 강성을 조절한다(S109).As a result of the determination in step S107, when the vehicle is determined to be an understeer, the
이렇게 함으로써, 차량의 제어목표가 정해지기 때문에 차량조건의 변동에 관계없이 일관된 자세 제어를 수행할 수 있다.In this way, since the control target of the vehicle is determined, it is possible to perform a consistent attitude control regardless of the variation of the vehicle conditions.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.
상기와 같은 본 발명에 따르면 차량의 주행상태를 종합적으로 고려하여 결정된 요 모멘트에 따라 스테빌라이저바의 강성을 조절하도록 액츄에이터를 구동시킴으로써, 차량의 조정 안정성 및 승차감을 확보할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above by driving the actuator to adjust the stiffness of the stabilizer bar in accordance with the yaw moment determined in consideration of the driving state of the vehicle, there is an effect that can secure the adjustment stability and ride comfort of the vehicle.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면 차량이 오버 스티어인지 또는 언더 스티어인지를 결정하고 그 결정된 결과에 상응하는 요 모멘트를 액츄에이터에 인가함으로써, 차량 조건의 변동에 관계없이 일관된 자세 제어를 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 전복을 방지할 수 있는 효과도 있다.In addition, according to the present invention as described above by determining whether the vehicle is an oversteer or understeer, and by applying a yaw moment corresponding to the determined result to the actuator, it is possible to perform a consistent attitude control regardless of the variation of the vehicle conditions In addition, there is an effect that can prevent the vehicle overturning.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070069451A KR20090006275A (en) | 2007-07-11 | 2007-07-11 | Vehicle stability control device and method |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8594889B2 (en) | 2011-07-08 | 2013-11-26 | Hyundai Motor Company | Inclination controlling method using torque vectoring system |
-
2007
- 2007-07-11 KR KR1020070069451A patent/KR20090006275A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8594889B2 (en) | 2011-07-08 | 2013-11-26 | Hyundai Motor Company | Inclination controlling method using torque vectoring system |
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