KR20110029822A

KR20110029822A - 차량의 샤시 통합제어시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20110029822A
Application number: KR1020090087658A
Authority: KR
Inventors: 정지열
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2009-09-16
Filing date: 2009-09-16
Publication date: 2011-03-23
Also published as: KR101510329B1

Abstract

본 발명은 4륜 구동차량에서 거동에 따라 조향 토크의 제어와 4륜의 제동 및 구동력 배분 제어를 통합 제어하여 차량의 거동에 안정성 향상을 극대화하는 것이다.

본 발명은 요레이트를 분석하여 언더스티어 혹은 오버스티어 발생을 판정하는 과정, 언더스티어 발생이면 설정된 임계값을 경계로 토크다운, 독립적인 제동제어, 4륜 구동력 분배제어를 영역을 구분하여 실행하는 과정, 오버스티어 발생이면 토크다운, 독립적인 제동제어, 조향토크 보조를 영역을 구분하지 않고 동시에 실행하는 과정을 포함한다.

통합제어, 언더스티어, 오버스티어, 제동 및 구동력 배분, 조향토크 보조

Description

차량의 샤시 통합제어시스템 및 방법{SYSTEM FOR CHASSIS TOTAL CONTROLLING OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 샤시 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 4륜 구동차량에서 거동에 따라 조향 토크의 제어와 4륜의 제동 및 구동력 배분 제어를 통합 제어하여 차량의 거동에 안정성 향상을 극대화하는 차량의 샤시 통합제어시스템 및 방법에 관한 것이다.

차량에는 조향 토크를 보조하는 전동식 파워 스티어링(Motor Driven Power Steering), 급커브길이나 장애물 출현 등의 갑작스런 상황에서 언더 스티어(Under Steer)와 오버 스티어의 발생을 제어하는 ESC(Electronic Stability Control), 급제동이나 빙판길 주행에서 제동거리를 단축시켜 주는 ABS(Anti-Lock Brake Systm), 4륜 구동장치 등 다양한 형태의 샤시 제어시스템이 장착된다.

이와 같이 차량에 장착되는 다양한 형태의 샤시 제어시스템은 각자의 기능에 맞는 기구를 갖고 각각 독립적으로 동작되어 목표로 하는 운동 성능 및 안전 성능을 제공하고 있으나, 장치간에 상호 연동 기능이 제공되지 못하여 차량의 거동에서 불안정 상황에서 빠르게 탈출하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 4륜 구동차량에서 다양한 형태의 샤시 제어시스템의 기능 수행을 통합적으로 관리하고, 거동에 따라 조향 토크의 제어와 4륜의 제동 및 구동력 배분 제어를 통합 제어하도록 하는 것이다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 차량의 샤시 통합제어시스템은, 차량의 거동 정보를 수집하는 정보검출부; 거동 정보를 분석하여 언더스티어 혹은 오버스티어의 발생 여부를 판정하고, 언더스티어 혹은 오버스티어에 따라 토크다운 제어량, 제동제어량, 4륜구동 분배량, 조향토크 제어량을 산출하여 제어 신호를 출력하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 4륜 구동력을 배분하여 독립적으로 제어하는 4륜구동제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 조향모터를 작동시켜 조향토크를 보조하는 조향제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 엔진 토크다운을 제어하는 엔진제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 각 차륜의 제동력을 독립적으로 제동하는 브레이크제어부를 포함한다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 차량의 샤시 통합제어방법은, 요레이트를 분석하여 언더스티어 혹은 오버스티어 발생을 판정하는 과정; 언더스티어 발생이면 설정된 임계값을 경계로 토크다운, 독립적인 제동제어, 4륜 구동력 분배제어를 영역을 구분하여 실행하는 과정; 오버스티어 발생이면 조향토크 보조, 독립적인 제동제 어, 토크다운을 영역을 구분하지 않고 동시에 실행하는 과정을 포함한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 샤시의 통합 제어를 통해 차량의 거동에서 불안정한 상황으로부터 쉽고 빠르게 탈출할 수 있으며, 거동의 안정성 및 운동 성능을 극대화를 제공하는 효과가 있다.

아래에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 샤시 통합제어시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 정보검출부(100), 제어부(200), 4륜구동제어부(300), 조향제어부(400), 조향모터(410), 엔진제어부(500) 및 브레이크 제어부(600)를 포함한다.

정보검출부(100)는 주행중인 차량의 제반적인 거동정보 및 거동 유지를 위한 제어 정보를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(200)에 제공한다.

상기 정보검출부(100)는 요레이트센서(110), G센서(120), 조향각센서(130), 휠속센서(140) 및 제동유압센서(150)를 포함하며, 요레이트센서(110)는 주행중인 상태에서 차량의 중심점을 기준으로 내륜측 혹은 외륜측으로 이동하려는 요 모멘트(Yaw Moment)를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(200)에 제공한다.

G센서(120)는 요 모멘트에 의해 발생되는 횡 가속도를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(200)에 제공한다.

조향각센서(130)는 통상적으로 스티어링 컬럼에 장착되며, 조향륜을 조정하는 스티어링 휠의 변위를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(200)에 제공한다.

휠속센서(140)는 각 차륜에 장착되어, 차륜의 속도를 검출한 다음 그에 대한 정보를 제어부(200)에 제공한다.

제동유압센서(150)는 ABS(Anti lock Brake System)의 작동에 따라 각 차륜의 브레이크 실린더에 공급되는 제동유압의 세기를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(200)에 제공한다.

제어부(200)는 통합 컨트롤러로, 차량의 거동에 따라 상기 정보검출부(100)에서 수집되는 요 모멘트, 횡가속도, 조향각, 각 차륜의 휠속, 각 차륜에 공급되는 제동압력 등의 정보를 분석하여 차량의 거동을 예측하고 조향토크 제어량과 4륜구동력 배분량을 결정하여 조향토크의 보조와 4륜 각각에 대한 구동력을 독립적으로 제어한다.

또한, 상기 제어부(200)는 엔진 토크다운 제어량 및 제동 제어량을 산출하여 엔진 토크다운 및 각 차륜별 제동유압을 독립적으로 제어하여 차량의 거동을 안정되게 유지한다.

상기 제어부(200)는 요레이트의 분석에서 언더스티어 상황으로 판정되고, 언 더스티어 발생량이 설정된 임계값 이상이면 4륜 각각에 대한 구동력 배분 제어와 동시에 엔진 토크다운 및 각 차륜의 독립적인 제동제어를 실행하며, 임계값 미만이면 4륜 각각에 대한 구동력 배분 제어만을 실행한다.

그리고, 요레이트의 분석에서 오버스티어 상황으로 판정되면 조향토크의 보조와 엔진 토크다운 및 각 차륜의 독립적인 제동제어를 실행한다.

4륜구동제어부(300)는 상기 제어부(200)와 설정된 방식의 네트워크로 연결되어 제어부(200)에서 인가되는 제어신호에 따라 4륜 각각에 대한 구동력을 배분하여 독립적으로 제어함으로써, 언더스티어 및 오버스티어 발생 상황에서 차량의 안정된 거동을 확보한다.

조향제어부(400)는 상기 제어부(200)와 설정된 방식의 네트워크를 통해 연결되어 제어부(200)에서 인가되는 제어신호에 따라 조향모터(410)의 구동 및 토크를 제어하여 운전자가 스티어링 휠로 작동시키는 조향력을 보조한다.

엔진제어부(500)는 상기 제어부(200)와 설정된 방식의 네트워크를 통해 연결되어 제어부(200)에서 인가되는 제어신호에 따라 엔진의 출력토크를 다운시켜 언더스티어 및 오버스티어 발생 상황에서 차량의 안정된 거동을 확보한다.

브레이크 제어부(600)는 상기 제어부(200)와 설정된 방식의 네트워크를 통해 연결되어 제어부(200)에서 인가되는 제어신호에 따라 각각의 차륜에 공급되는 제동유압을 독립적으로 제어하여 차량의 안정된 거동을 확보한다.

상기에서 제어부(200)와의 네트워크는 CAN통신이나 FLEXRAY와 같은 고속통신으로 연결된다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같이 실행된다.

본 발명에 따른 차량의 주행이 시작되면 차량의 각 위치에 장착되어 있는 요레이트센서(110), G센서(120), 조향각센서(130), 휠속센서(140), 제동유압센서(150)를 포함하는 정보검출부(100)는 차량의 거동에 따른 제반정보, 바람직하게는 차량 중심점을 기준으로 내륜측 혹은 외륜측으로 이동하려는 요 모멘트, 횡 가속도, 조향각, 휠속, 제동유압의 정보를 검출하여 제어부(200)에 제공한다(S101).

통합 컨트롤러인 제어부(200)는 상기 수집되는 정보에서 요 모멘트와 횡 가속도를 분석하여(S102) 차량의 거동이 언더스티어 혹은 오버스티어의 발생인지를 판별한다(S103).

상기 S103의 판별에서 정상적인 거동의 상황이면 상기 S101의 과정으로 리턴하고, 차량의 거동이 언더스티어 발생으로 판정되면 언더스티어 발생량을 판별하여(S104) 설정된 임계값 이상인지를 판단한다(S105).

상기 S105의 판단에서 언더스티어 발생량이 설정된 임계값 이상이면 토크다운 제어량을 산출하여 엔진제어부(500)를 통해 엔진의 토크다운 제어를 실행하고(S106), 각 차륜의 속도와 제동압력에 따라 제동 제어량을 산출하여 브레이크제어부(600)를 통해 각 차륜을 독립적으로 제동 제어한다(S107).

그리고, 4륜에 대한 구동력 분배량을 산정하고 4륜구동제어부(300)를 통해 각 차륜별 구동력을 독립적으로 제어하여 언더스티어가 발생되지 않도록 함으로써, 안정된 거동을 확보하여 준다(S108)(S109).

상기 S105의 판단에서 언더스티어 발생량이 설정된 임계값 이하이면 4륜에 대한 구동력 배분량을 산정하고, 4륜구동제어부(300)를 통해 4륜 각각의 구동력을 제어하여 언더스티어 발생을 경감시켜 안정된 거동을 확보하여 준다(S108)(S109).

예를 들어, 차량이 원을 선회하는 경우 밖으로 밀려나려는 언더스티어가 발생하는데, 전륜구동방식의 차량인 언더스티어 경향이 강하고, 후륜구동방식의 차량인 경우 오버스티어의 경향이 강하게 발생한다.

따라서, 4륜구동 차량에서 언더스티어가 발생하는 경우 후륜으로 구동력의 절대량을 분배함으로써, 언더스티어가 발생되지 않도록 한다.

또한, 상기 S103의 판단에서 차량의 거동이 오버스티어의 발생으로 판정되면 요레이트와 조향각의 정보를 적용하여 보조 조향토크를 산정한 다음(S110) 조향제어부(400)를 통해 조향반력을 보조 제어하여 오버스티어 발생 상황에서 안정된 조향 성능을 확보하여 준다(S111).

그리고, 토크다운 제어량을 산출하여 엔진제어부(500)를 통해 엔진 토크다운 제어를 실행하고(S112), 각 차륜의 속도와 제동압력에 따라 제동 제어량을 산출하여 브레이크제어부(600)를 통해 각 차륜을 독립적으로 제동 제어한다(S113).

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 샤시 통합제어절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 부호의 설명>

100 : 정보검출부 200 : 제어부

300 : 4륜구동제어부 400 : 조향제어부

500 : 엔진제어부 600 : 브레이크제어부

Claims

차량의 거동 정보를 수집하는 정보검출부;

거동 정보를 분석하여 언더스티어 혹은 오버스티어의 발생 여부를 판정하고, 언더스티어 혹은 오버스티어에 따라 토크다운 제어량, 제동제어량, 4륜구동 분배량, 조향토크 제어량을 산출하여 제어 신호를 출력하는 제어부;

상기 제어부의 제어에 따라 4륜 구동력을 배분하여 독립적으로 제어하는 4륜구동제어부;

상기 제어부의 제어에 따라 조향모터를 작동시켜 조향토크를 보조하는 조향제어부;

상기 제어부의 제어에 따라 엔진 토크다운을 제어하는 엔진제어부;

상기 제어부의 제어에 따라 각 차륜의 제동력을 독립적으로 제동하는 브레이크제어부;

를 포함하는 차량의 샤시 통합제어시스템.
제1항에 있어서,

상기 정보검출부는 차량의 거동에서 요 모멘트를 검출하는 요레이트센서;

요 모멘트에 의해 발생되는 횡 가속도를 검출하는 G센서;

스티어링 휠의 변위를 검출하는 조향각센서;

차륜별 속도를 검출하는 휠속센서;

차륜별 독립적인 제동유압을 검출하는 제동유압센서;

를 포함하는 차량의 샤시 통합제어시스템.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 차량의 거동에서 언더스티어 발생량이 설정된 임계값 이상이면 4륜 구동력 배분 제어, 엔진 토크다운, 차륜별 독립적인 제동제어를 실행하고,

언더스티어 발생량이 설정된 임계값 미만이면 4륜 구동력 배분 제어만을 실행하는 것을 특징으로 하는 차량의 샤시 통합제어시스템.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 차량의 거동이 오버스티어 상황이면 조향토크 보조, 엔진 토크다운, 차륜별 독립적인 제동제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 차량의 샤시 통합제어시스템.
요레이트를 분석하여 언더스티어 혹은 오버스티어 발생을 판정하는 과정;

언더스티어 발생이면 설정된 임계값을 경계로 토크다운, 독립적인 제동제어, 4륜 구동력 분배제어를 영역을 구분하여 실행하는 과정;

오버스티어 발생이면 토크다운, 독립적인 제동제어, 조향토크 보조를 영역을 구분하지 않고 동시에 실행하는 과정;

을 포함하는 차량의 샤시 통합제어방법.
제5항에 있어서,

상기 언더스티어 발생량이 설정된 임계값 이상이면 토크다운, 독립적인 제동제어, 4륜 구동력 분배제어를 동시에 실행하는 것을 특징으로 하는 차량의 샤시 통합제어방법.
제5항에 있어서,

상기 언더스티어 발생량이 설정된 임계값 이하이면 4륜 구동력 분배제어만을 실행하는 것을 특징으로 하는 차량의 샤시 통합제어방법.