KR20090096036A

KR20090096036A - 노면경사 판단방법

Info

Publication number: KR20090096036A
Application number: KR1020080021362A
Authority: KR
Inventors: 최재범
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2008-03-07
Publication date: 2009-09-10

Abstract

본 발명은 노면경사 판단방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 노면의 경사도를 추정하기 위해 고가의 종가속도센서 대신에 휠 속도센서로부터 얻을 수 있는 차량 가속력과 차량모델로부터 얻을 수 있는 차량 제동력, 차량 저항력 및 차량 구동력을 이용함으로써 전체 시스템의 비용을 절감할 수 있으면서도 종가속도센서를 사용함에 따른 센싱 노이즈를 고려할 필요 없어 보다 신뢰할 수 있는 노면의 경사각을 얻을 수 있어 주행노면이 내리막길인지 오르막길인지를 보다 정확히 판단할 수 있다.

Description

노면경사 판단방법{METHOD FOR ESTIMATING SLOPE OF TRAVELING ROAD}

본 발명은 노면경사 판단방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 경사로가 내리막인지 오르막인지를 판단할 수 있는 노면경사 판단방법에 관한 것이다.

최근에는 승차하기에 안락한 차량에 대한 요구가 증대되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해서는, 예를 들어 경사 길을 오르거나 내리는 것과 같이 차량이 주행하는 운전 상태에 따라 자동변속기와 여타 시스템의 원활한 제어를 제공하는 것이 필요하다.

이를 위해서는 차량이 주행하는 노면의 경사도를 추정할 수 있으면 차량이 내리막으로 주행하는지 오르막으로 주행하는지를 알 수 있어 매우 유용하게 사용할 수 있다. 예를 들어 자동변속기 차량의 경우 비탈길에서 가감속에 의해 발생되는 불필요한 기어변속을 방지함으로써 기어 변속시 발생하는 충격을 없앨 수 있다.

또한, 내리막길에서 자동 제동을 통해 차량이 목표속도를 자동적으로 추종하도록 하는 내리막길 제어장치(Hill Descent Control ; HDC)의 경우 노면의 경사도를 추정하는 것이 필수적이다.

종래에는 대한민국 공개특허공보 제2000-55666호에 기재된 것과 같이, 차량 의 종가속도를 감지하는 종가속도센서를 부착하여 노면의 경사도를 추정함으로써 차량이 내리막으로 주행하는지 오르막으로 주행하는지를 판단하고 있다.

하지만, 종가속도센서를 사용하는 경우에는 센서 가격이 비싸 전체 시스템 가격을 상승시키게 될 뿐만 아니라, 노면 충격 등의 노면 경사 외의 노이즈 요소가 상존하기 때문에 센서의 오차가 심할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 자동변속기나 내리막길 제어장치에는 노면의 경사도를 비교적 정확히 감지할 필요가 없어 정확성 높고 가격이 비싼 종가속도센서의 활용도가 적은 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 종가속도센서를 사용하지 않고서도 노면의 경사도를 추정하여 차량의 내리막으로 주행하는지 오르막으로 주행하는지를 판단할 수 있는 노면경사 판단방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노면경사 판단방법은 휠 속도를 감지하는 단계와, 상기 감지된 휠 속도로부터 차량 가속력을 구하는 단계와, 차량모델로부터 차량 제동력, 차량 저항력 및 차량 구동력을 구하는 단계와, 상기 구한 차량 가속력, 차량 제동력, 차량 저항력 및 차량 구동력을 이용하여 주행노면의 경사각을 산출하는 단계와, 상기 산출된 경사각에 기초하여 주행노면이 경사노면인지 일반노면인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 주행노면이 경사노면으로 판단된 경우, 상기 산출된 경사각 및 그 경사각을 유지하는 시간을 이용하여 주행하는 노면이 내리막길인지 오르막길인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 판단단계는, 상기 산출된 경사각이 미리 설정된 양의 각도보다 큰 상태를 유지하는 시간을 카운트하는 단계와, 상기 카운트된 시간이 미리 설정된 시간 이상이면 상기 주행노면을 내리막길로 판단하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 판단단계는, 상기 산출된 경사각이 미리 설정된 음의 각도보다 적은 상태를 유지하는 시간을 카운트하는 단계와, 상기 카운트된 시간이 미리 설정된 시간 이상이면 상기 주행노면을 오르막길로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 노면의 경사도를 추정하기 위해 고가의 종가속도센서 대신에 휠 속도센서로부터 얻을 수 있는 차량 가속력과 차량모델로부터 얻을 수 있는 차량 제동력, 차량 저항력 및 차량 구동력을 이용함으로써 전체 시스템의 비용을 절감할 수 있으면서도 종가속도센서를 사용함에 따른 센싱 노이즈를 고려할 필요 없어 보다 신뢰할 수 있는 노면의 경사각을 얻을 수 있어 주행노면이 내리막길인지 오르막길인지를 보다 정확히 판단할 수 있는 효과가 있다.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노면경사 판단장치의 제어블록도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 노면경사 판단장치는 휠 속도센서(10), 노면경사추정부(20) 및 노면판단부(30)를 구비한다.

휠 속도센서(10)는 차륜과 일체로 구성되어 회전하는 로터와 폴피스로 이루어져 있으며, 로터는 외주면에 톱니형상의 치차가 형성되어 회전시 이 치차가 폴피스에 자계변화를 일으킨다. 이러한 자계변화를 전기적 신호로 변환하여 검출하게 되면 휠 속도를 구할 수 있다.

노면경사추정부(20)는 휠 속도센서(10)를 통해 감지된 휠 속도로부터 차량 가속도를 구하고, 이 차량 가속도와 차량 중량을 이용하여 차량 가속력을 구한다. 노면경사추정부(20)는 차량 가속력과 함께 차량모델로부터 차량 제동력, 차량 저항력 및 차량 구동력을 구한다. 이때, 차량 제동력, 차량 저항력, 차량 구동력은 차량의 각종 파라미터를 이용하여 직접 구할 수 있고, 이러한 정보들을 취급하고 있는 차량의 전자제어유닛이나 전자브레이크시스템으로부터 요청하여 수신할 수 있다. 노면경사추정부(20)는 차량 가속도, 차량 제동력, 차량 저항력 및 차량 구동력을 이용하여 주행하는 노면의 경사각을 산출한다.

노면경사추정부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 차량이 경사노면을 주행할 때 바퀴에 작용하는 모든 힘의 합이 0 이기 때문에 주행노면의 경사각(Θ)을 다음의 식 [1]에 의해 산출할 수 있다.

Θ = sin^-1{Fa+Fb+Fr-Fw)/mg} 식 [1]

여기서, Fa는 휠 속도에 따른 차량 가속도에 의해 산출된 차량 가속력, Fb는 차량 제동력, Fr는 차량에 작용하는 모든 저항력의 합인 차량 저항력, Fw는 차량 구동력, m은 차량 중량이다.

노면판단부(30)는 상기 산출된 경사각에 기초하여 주행노면이 경사노면인지 일반노면인지를 판단한다. 즉, 노면판단부(30)는 산출된 경사각의 절대값이 미리 설정된 각도보다 크면 주행노면을 내리막길이나 오르막길 등의 경사노면으로 판단하고, 산출된 경사각의 절대값이 미리 설정된 값보다 작으면 주행노면을 평지와 같은 일반노면으로 판단한다.

또한, 노면판단부(30)는 주행노면이 경사노면으로 판단된 경우, 산출된 경사각 및 그 경사각을 유지하는 시간을 이용하여 주행하는 노면이 내리막길인지 오르막길인지를 판단한다. 즉, 노면판단부(30)는 산출된 경사각이 미리 설정된 양의 각도보다 큰 상태를 유지하는 시간을 카운트하고, 카운트된 시간이 미리 설정된 시간 이상이면 주행노면을 내리막길로 판단한다. 또한, 산출된 경사각이 미리 설정된 음의 각도보다 작은 상태를 유지하는 시간을 카운트하고, 카운트된 시간이 미리 설정된 시간 이상이면 주행노면을 오르막길로 내리막길로 판단한다.

따라서, 본 발명에서는 노면의 경사각을 종가속도센서를 이용하지 않고서도 추정할 수 있어 전체 시스템의 비용을 낮출 수 있고, 종가속도센서를 사용함에 따른 센싱 노이즈를 고려할 필요 없어 보다 신뢰할 수 있는 노면의 경사각을 얻을 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노면경사 판단방법에 대한 제어흐름도를 도시한 것이다.

도 3을 살펴보면, 먼저, 노면경사 판단장치는 각 바퀴에 마련된 휠 속도센서(10)를 통해 휠 속도를 감지하고(100), 감지된 휠 속도로부터 차량 가속도를 산출한다(110).

차량 가속도를 산출한 후 산출된 차량 가속도에 차량 중량을 곱하여 차량 가속력을 산출한다(120).

차량 가속력을 산출한 후 차량모델로부터 차량 제동력, 차량 저항력, 차량 구동력을 구한다(130). 이때, 차량에 장착된 전자제어유닛이나 전자브레이크 시스템으로부터 요청하여 수신할 수도 있다.

그런 후 상기한 차량 가속력, 차량 제동력, 차량 저항력, 차량 구동력을 이용하여 상술한 식 [1]에 의해 주행노면의 노면 경사각(Θ)을 산출한다(140).

노면 경사각(Θ)을 산출한 후 산출된 노면 경사각(Θ)의 절대값이 미리 설정된 각도(Θref)보다 큰지를 판단한다(150). 만약, 판단결과 산출된 노면 경사각(Θ)의 절대값이 미리 설정된 각도(Θref)보다 작으면, 주행노면을 평형한 길로 판단한다(160).

한편, 판단결과 산출된 노면 경사각(Θ)의 절대값이 미리 설정된 각도(Θref)보다 크면, 주행노면을 경사노면으로 판단할 수 있는데, 먼저 산출된 노면 경사각(Θ)이 미리 설정된 양의 각도(+Θref)보다 큰지를 판단한다(170). 만약, 판단결과 산출된 노면 경사각(Θ)이 미리 설정된 양의 각도(+Θref)보다 크면, 이러한 상태를 유지하는 시간을 카운트한다(180). 카운트된 시간(T1)이 미리 설정된 시간(Tref)보다 길면(190), 주행노면을 내리막길로 판단한다(200). 이때, 카운트된 시간(T1)이 미리 설정된 시간(Tref)보다 짧으면 보다 정확한 판단을 위해 작동모드 100으로 리턴 하여 이하의 작동모드를 수행한다.

한편, 산출된 노면 경사각(Θ)이 미리 설정된 양의 각도(+Θref)보다 작으면, 산출된 노면 경사각(Θ)이 미리 설정된 음의 각도(-Θref)보다 작은지를 판단한다(210). 판단결과 산출된 노면 경사각(Θ)이 미리 설정된 음의 각도(-Θref)보다 작으면, 이러한 상태를 유지하는 시간을 카운트한다(220). 카운트된 시간(T2)이 미리 설정된 시간(Tref)보다 길면(230), 주행노면을 오르막길로 판단한다(240). 이때, 산출된 노면 경사각(Θ)이 미리 설정된 음의 각도(-Θref)보다 크거나, 카운트된 시간(T2)이 미리 설정된 시간(Tref)보다 짧으면 보다 정확한 판단을 위해 작동모드 100으로 리턴 하여 이하의 작동모드를 수행한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노면경사 판단장치의 제어블록도이다.

도 2는 도 1에서 노면의 경사각을 추정하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노면경사 판단방법에 대한 제어흐름도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10 : 휠 속도센서 20 : 노면경사추정부

30 : 노면판단부

Claims

휠 속도를 감지하는 단계와,

상기 감지된 휠 속도로부터 차량 가속력을 구하는 단계와,

차량모델로부터 차량 제동력, 차량 저항력 및 차량 구동력을 구하는 단계와,

상기 구한 차량 가속력, 차량 제동력, 차량 저항력 및 차량 구동력을 이용하여 주행노면의 경사각을 산출하는 단계와,

상기 산출된 경사각에 기초하여 주행노면이 경사노면인지 일반노면인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노면경사 판단방법.
제1항에 있어서,

상기 주행노면이 경사노면으로 판단된 경우, 상기 산출된 경사각 및 그 경사각을 유지하는 시간을 이용하여 주행하는 노면이 내리막길인지 오르막길인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노면경사 판단방법.
제2항에 있어서,

상기 판단단계는, 상기 산출된 경사각이 미리 설정된 양의 각도보다 큰 상태를 유지하는 시간을 카운트하는 단계와, 상기 카운트된 시간이 미리 설정된 시간 이상이면 상기 주행노면을 내리막길로 판단하는 것을 특징으로 하는 노면경사 판단방법.
제2항에 있어서,

상기 판단단계는, 상기 산출된 경사각이 미리 설정된 음의 각도보다 작은 상태를 유지하는 시간을 카운트하는 단계와, 상기 카운트된 시간이 미리 설정된 시간 이상이면 상기 주행노면을 오르막길로 판단하는 것을 특징으로 하는 노면경사 판단방법.