KR20180039775A - 차량용 자세 제어방법 - Google Patents

차량용 자세 제어방법 Download PDF

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고석진
권오성
김남영
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Abstract

본 발명은 본 발명은 차량의 급격한 차속 변화에 따른 쏠림현상에 대한 차량 자세 제어의 강건성을 확보하는 기술에 관한 것으로, 본 발명은 스티어링휠의 조향상태와, 가속페달 및 감속페달의 개도상태를 기반으로 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 발생하는지 판단하고; 직진 방향으로 급격한 차속 변화 발생시, 현재의 조향상태를 바탕으로 차량의 쏠림 여부를 판단하며; 차량의 쏠림으로 판단한 경우, 조향모터를 구동하여 스티어링휠을 조향각 중립구간에서 홀딩시키기 위한 보상토크를 제공하는 차량용 자세 제어방법이 소개된다.

Description

차량용 자세 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING POSITION OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 급격한 차속 변화에 따른 쏠림현상에 대한 차량 자세 제어의 강건성을 확보하는 차량용 자세 제어방법에 관한 것이다.
MDPS(Motor Driven Power Steering System : 전동식 파워스티어링 시스템)는 모터를 사용하여 스티어링휠의 조향력을 보조하는 역할을 하는 것으로, 기존의 유압식 파워스티어링과 달리 엔진의 동력을 사용하지 않기 때문에 연비가 좋고, 제어가 쉬운 장점이 있다.
이러한, MDPS는 운전자의 조타토크를 보조하는바, 차량의 운행 중 상시 작동되어 조향력을 제공하게 된다. 즉, MDPS 제어기에 의해 모터의 동작이 제어되고, 상기 모터에서 제공되는 동력에 의해 운전자에게 보조적인 조향력이 제공될 수 있어, 운전자의 피로도를 감소시키게 된다.
한편, 스티어링휠의 조향각을 온센터로 유지한 상태에서 직진 주행하는 경우, 이상적으로는 어느 한 방향으로 차량의 쏠림이 발생하지 않고 직진 주행이 이루어져야 하지만, 얼라이먼트의 틀어짐, 도로노면의 구배, 횡풍에 의한 영향과 같은 이유로, 주행 과정에서 어느 한 방향으로 쏠림이 발생할 수 있다.
특히, 직진 주행상황에서 급가속 또는 급감속과 같이 차속을 급격하게 변경하는 경우, 타이어 자체 슬립에 의해 차량의 쏠림이 발생된다. 다만, 이에 대한 근본적인 분석 및 해결에 시간과 비용이 길고 커서, 다른 추가적인 해결책이 필요한 실정에 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2014-0081484 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량의 급격한 차속 변화에 따른 쏠림현상에 대한 차량 자세 제어의 강건성을 확보하는 차량용 자세 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 제어부가 스티어링휠의 조향상태와, 가속페달 및 감속페달의 개도상태를 기반으로 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 발생하는지 판단하는 급차속변경판단단계; 직진 방향으로 급격한 차속 변화 발생시, 제어부가 현재의 조향상태를 바탕으로 차량의 쏠림 여부를 판단하는 쏠림판단단계; 및 제어부가 차량의 쏠림으로 판단한 경우, 조향모터를 구동하여 스티어링휠을 조향각 중립구간에서 홀딩시키기 위한 보상토크를 제공하는 보상단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 급차속변경판단단계에서는, 일정 차속구간에서의 조향각과, 조향각속도와, 조향토크 및 조향토크 변화율에 의해 직진 방향으로의 주행 여부를 판단할 수 있다.
상기 급차속변경판단단계에서는, 차속과, 가속페달 개도량 및 가속페달 개도량변화율에 의해 급가속 상황을 판단하고; 차속과, 감속페달 답입량 및 감속페달 답입량변화율에 의해 급감속 상황을 판단할 수 있다.
상기 쏠림판단단계에서는, 조향각과, 조향각속도와, 조향토크 및 조향토크 변화율에 의해 차량의 쏠림 여부를 판단할 수 있다.
상기 쏠림판단단계에서는, 좌우 휠속도 차이의 절대값이 기준값 미만인지 더 판단할 수 있다.
상기 쏠림판단단계에서는, 전후 휠속도 차이의 절대값이 기준값 초과인지 더 판단할 수 있다.
상기 쏠림판단단계에서는, 요레이트 변화율이 기준값 초과인지 더 판단할 수 있다.
상기 쏠림판단단계에서 차량의 쏠림으로 판단시, 조향각 변화율이 일정 구간 이내에 포함되는 경우에만 보상단계에 진입할 수 있다.
상기 보상단계에서는, 상기 조향모터에 펄스전류를 인가하여 보상토크를 제공할 수 있다.
상기 보상단계에서는, 조향각과 조향토크의 관계로 펄스전류가 결정될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 차량의 급가속 또는 급감속에 따른 쏠림 발생시, MDPS시스템의 조향모터를 활용하여 쏠림을 제한하는 보상토크를 제공함으로써, 차량의 쏠림을 방지하여 차량의 주행성 및 조종안정성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 자세 제어방법의 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 자세 제어방법의 구현을 위한 시스템을 예시하여 나타낸 개략 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 본 발명에 따른 차량용 자세 제어방법은, 급차속변경판단단계와, 쏠림판단단계 및 보상단계를 포함하여 구성할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 급차속변경판단단계에서는, 제어부(1)가 스티어링휠의 조향상태와 차속의 변화를 일으키는 가속페달 또는 감속페달의 개도상태를 기반으로, 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 일어나는지 판단한다.
구체적으로, 상기 급차속변경판단단계에서는, 일정 차속구간에서의 조향각과, 조향각속도와, 조향토크 및 조향토크 변화율 중 적어도 두 가지 이상에 의해 직진 방향으로의 주행 여부를 판단할 수 있다.
이때에, 상기 조향각 및 조향각속도는 조향각센서를 이용하여 측정할 수 있고, 조향토크는 토크센서를 이용하여 측정할 수 있는 것으로, 예컨대 특정 차속 구간에서 조향각의 절대값이 설정값 미만이고, 조향각속도의 절대값이 설정값 미만이며, 조향토크의 절대값이 설정값 미만이고, 조향토크 변화율의 절대값이 설정값 미만인 경우에, 현재 차량이 직진 주행하는 것으로 판단할 수 있다.
더불어, 상기 급차속변경판단단계에서는, 차속과, 가속페달 개도량 및 가속페달 개도량변화율에 의해 급가속 상황을 판단할 수 있다. 그리고, 차속과, 감속페달 답입량 및 감속페달 답입량변화율에 의해 급감속 상황을 판단할 수 있다.
이때에, 상기 차속은 차속센서를 이용하여 측정할 수 있고, 가속페달 개도량은 APS센서를 이용하여 확보할 수 있으며, 감속페달 답입량은 브레이크센서를 이용하여 확보할 수 있는 것으로, 예컨대 가속페달 개도량이 설정값 초과이면서, 가속페달 개도량변화율이 설정값 초과인 경우에, 현재 차량이 급가속하여 주행하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 감속페달 답입량이 설정값 초과이면서, 감속페달 답입량변화율이 설정값 초과인 경우에, 현재 차량이 급감속하여 주행하는 것으로 판단할 수 있다.
아울러, 쏠림판단단계에서는, 제어부(1)가 상기 급차속변경판단단계의 판단 결과, 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 일어나는 경우, 이때의 조향상태를 바탕으로 하는 보상진입조건을 만족하는지 여부를 판단하여 차량의 쏠림 여부를 판단할 수 있다.
구체적으로, 직진 방향으로 급가속 또는 급감속 주행시에, 조향각과, 조향각속도와, 조향토크 및 조향토크 변화율에 의해 차량의 쏠림 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 조향각의 절대값이 설정값 이상이고, 조향각속도의 절대값이 설정값 이상이며, 조향토크의 절대값이 설정값 이상이고, 조향토크 변화율의 절대값이 설정값 이상인 경우에, 현재 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단하게 된다.
아울러, 보상단계에서는, 제어부(1)가 차량의 쏠림이 있는 것으로 판단한 경우, 조향모터(3)를 구동하여 스티어링휠을 조향각 중립구간에서 홀딩시키기 위한 보상토크를 제공할 수 있다.
이 같은 구성에 따라, 본 발명은 차량의 직진 주행 상황에서 급가속 또는 급감속시 쏠림의 발생을 판단한 경우, MDPS시스템의 조향모터(3)를 활용하여 쏠림을 제한하는 방향으로 보상토크를 제공함으로써, 차량의 쏠림을 방지하게 되는바, 차량의 주행성 및 조종안정성을 향상시키게 된다.
한편, 본 발명의 상기 쏠림판단단계에서는, 좌우 휠속도 차이의 절대값이 기준값 미만인지 더 판단할 수 있다. 이때에, 상기 휠속도는 휠속도센서를 통해 입력받을 수 있다.
즉, 차량의 급가속 또는 급감속에 따라 특히 구동륜의 좌우 휠속도 차이의 절대값이 기준값 미만인 경우에 후술하는 보상제어에 진입하고, 반대로 기준값 이상인 경우에는 비정상적인 노면의 상태(눈길 또는 빙판길 등)로 인해 한 쪽 바퀴에 과도한 슬립이 발생한 주행 상황으로 판단하여, 이때에는 보상제어에 진입하지 않도록 제어하게 되는바, 쏠림 판단에 대한 신뢰성을 더욱 향상시키게 된다.
그리고, 상기 쏠림판단단계에서는, 전후 휠속도 차이의 절대값이 기준값 초과인지 더 판단할 수 있다.
즉, 차량의 급가속 또는 급감속에 따라 전후 휠속도 차이의 절대값이 기준값을 초과하는 경우에 후술하는 보상제어에 진입하고, 반대로 기준값 이하인 경우에는 차량의 급가속 상황이 아닌 것으로 판단하여, 이때에는 보상제어에 진입하지 않도록 제어하게 되는바, 쏠림 판단에 대한 신뢰성을 향상시키게 된다.
또한, 상기 쏠림판단단계에서는, 요레이트 변화율이 기준값 초과인지 더 판단할 수 있다.
즉, 차량의 급가속 또는 급감속에 따라 요레이트 변화율이 기준값을 초과하는 경우에 후술하는 보상제어에 진입하고, 반대로 기준값 이하인 경우에는 차량의 쏠림이 발생하지 않은 것으로 판단하여 이때에는 보상제어에 진입하지 않도록 제어하게 되는바, 쏠림 판단에 대한 신뢰성을 향상시키게 된다.
한편, 본 발명의 쏠림판단단계에서 차량의 쏠림이 있는 것으로 판단시, 조향각 변화율이 일정 구간 이내에 포함되는 경우에만 보상단계에 진입하도록 제어할 수 있다.
즉, 조향각 변화율이 너무 작은 경우에는 보상토크 제공시 운전자에 이질감을 유발할 수 있고, 조향각 변화율이 너무 큰 경우에는 보상토크 제공시 얘기치 못한 부작용이 발생할 수 있는바, 일정 구간 이내의 조향각 변화율에서만 보상토크를 제공할 수 있다.
아울러, 상기 보상단계에서는, 상기 조향모터에 펄스전류를 인가하여 보상토크를 제공할 수 있다.
이때에, 상기 보상토크는 조향각과 조향토크의 관계로 펄스전류가 결정되어 제공될 수 있다.
즉, 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단시, 조향모터에 제공되는 기존의 어시스트 전류값에 디더링(dithering) 성분의 전류파형 또는 PWM의 전류파형을 추가함으로써, 스티어링휠을 조향각 중립에 가까운 현재 조향상태로 홀딩시키게 되고, 이에 외부 횡력에 의한 쏠림을 제한할 수 있게 된다.
이때에, 조향각과 조향토크가 클수록 펄스전류가 커지게 되면서 보상토크가 함께 커지게 되고, 반대로 조향각과 조향토크가 작아질수록 펄스전류가 작아지게 되면서 보상토크 역시 함께 작아지게 된다.
이는, 조향각 및 조향토크에 따른 펄스전류맵을 설정하여 최종 보상토크 제어량을 확보할 수 있게 된다.
따라서, 조향모터(3)의 전류제어를 통해 이처럼 계산된 보상토크 제어량만큼 모터토크를 제공함으로써, 차량의 쏠림 발생을 방지하게 된다.
아울러, 상기한 보상단계 이 후에는, 스티어링휠의 조향상태와 차속의 변화를 일으키는 페달의 개도상태를 바탕으로 보상로직을 해제할 수 있다.
즉, 앞서 쏠림 판단을 위해 적용된 각 요소들의 입력값 변화를 통해 보상해제 여부를 판단할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 차량용 자세 제어방법의 과정을 살펴본다.
도 1을 참조하면, 일정 차속 구간에서의 조향각, 조향각속도, 조향토크, 조향토크 변화율 등의 입력신호를 바탕으로 차량의 직진 방향 주행 여부를 판단한다(S10).
S10단계의 판단 결과, 직진 방향으로 주행인 경우, 차속, 가속페달 개도상태, 감속페달 개도상태, 휠속도 등의 입력신호를 바탕으로 차량의 급가속 또는 급감속 상황을 판단한다(S20).
S20단계의 판단 결과, 급가속 또는 급감속 주행 상황으로 판단한 경우, 조향각, 조향각속도, 조향토크, 조향토크 변화율 등의 입력신호를 바탕으로 차량의 쏠림 여부를 판단할 수 있다(S30).
다만, S30단계에서 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단한 경우라 하더라도, 전후 휠속도 차이가 기준값에 미치지 못하는 경우, 좌우 휠속도 차이가 기준값에 미치지 못하는 경우, 그리고 TCS, LKAS, VSM과 같은 차량 자세제어시스템이 작동 중인 경우에는, 하기의 보상제어를 실시하지 않도록 제어할 수 있다.
이어서, S30단계의 판단 결과, 차량의 쏠림이 있는 것으로 판단시, 조향각 변화율이 일정구간 범위 내에 있는지 판단하고(S40), 일정구간 범위 내의 값인 경우에만, 조향토크와 조향각의 관계로서 조향모터에 제공하는 펄스전류를 결정하여, 차량의 쏠림을 복원하기 위한 보상토크 제어량을 연산한다(S50).
그리고, MDPS의 조향모터(3)를 구동하여 계산된 보상토크 제어량만큼 보상토크를 제공함으로써, 차량의 쏠림 발생을 방지하게 된다(S60).
상술한 바와 같이, 본 발명은 차량의 급가속 또는 급감속에 따른 쏠림 발생을 판단한 경우, MDPS시스템의 조향모터(3)를 활용하여 쏠림을 제한하는 방향으로 보상토크를 제공함으로써, 차량의 쏠림을 방지하게 되는바, 차량의 주행성 및 조종안정성을 향상시키게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 제어부 3 : 조향모터

Claims (10)

  1. 제어부가 스티어링휠의 조향상태와, 가속페달 및 감속페달의 개도상태를 기반으로 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 발생하는지 판단하는 급차속변경판단단계;
    직진 방향으로 급격한 차속 변화 발생시, 제어부가 현재의 조향상태를 바탕으로 차량의 쏠림 여부를 판단하는 쏠림판단단계; 및
    제어부가 차량의 쏠림으로 판단한 경우, 조향모터를 구동하여 스티어링휠을 조향각 중립구간에서 홀딩시키기 위한 보상토크를 제공하는 보상단계;를 포함하는 차량용 자세 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 급차속변경판단단계에서는,
    일정 차속구간에서의 조향각과, 조향각속도와, 조향토크 및 조향토크 변화율에 의해 직진 방향으로의 주행 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 급차속변경판단단계에서는,
    차속과, 가속페달 개도량 및 가속페달 개도량변화율에 의해 급가속 상황을 판단하고;
    차속과, 감속페달 답입량 및 감속페달 답입량변화율에 의해 급감속 상황을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 쏠림판단단계에서는,
    조향각과, 조향각속도와, 조향토크 및 조향토크 변화율에 의해 차량의 쏠림 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 쏠림판단단계에서는,
    좌우 휠속도 차이의 절대값이 기준값 미만인지 더 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 쏠림판단단계에서는,
    전후 휠속도 차이의 절대값이 기준값 초과인지 더 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 쏠림판단단계에서는,
    요레이트 변화율이 기준값 초과인지 더 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 쏠림판단단계에서 차량의 쏠림으로 판단시, 조향각 변화율이 일정 구간 이내에 포함되는 경우에만 보상단계에 진입하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 보상단계에서는,
    상기 조향모터에 펄스전류를 인가하여 보상토크를 제공하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 보상단계에서는,
    조향각과 조향토크의 관계로 펄스전류가 결정되는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
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