KR20180067042A

KR20180067042A - 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어장치 및 제어방법.

Info

Publication number: KR20180067042A
Application number: KR1020160168334A
Authority: KR
Inventors: 김동후
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-06-20
Also published as: KR101989179B1

Abstract

본 발명은 인텔리전트 타이어 시스템 및 가속도센서를 활용하여 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 차량의 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으나, 측 방향(lateral direction)의 가속도가 발생함으로 인해 ESP(Electronic Stability Program)가 오작동하며, 이로 인해 차량이 뒤집어지는 상황 즉, 롤 오버(Roll Over)가 발생되는 상황을 방지하기 위한 차량의 전자제어유닛(ECU)을 통한 차량 주행 시 ESP(Electronic Stability Program) 제어 방법에 관한 것이다.

Description

횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어장치 및 제어방법. {Apparatus and method for controlling the vehicle on a bank by detecting a road bank angle.}

본 발명은 인텔리전트 타이어 시스템 및 타이어에 부착된 가속도센서로 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 도로 폭 방향으로 경사가 있는 횡경사 도로(bank)에서 차량 주행 시, 차량이 뒤집어지는 상황 즉, 롤 오버(Roll Over)가 발생되는 상황을 방지하도록 차량의 전자제어유닛(ECU)을 통해 차량 주행 시 차량자세제어프로그램(ESP, Electronic Stability Program)을 제어하여 차량을 제어하는 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.

최근, 운전 편의성이나 운전시의 사고 위험도를 낮춤으로서, 자동차의 부가가치를 높이기 위해, ABS(Anti-lock Brake System), TCS(Traction Control System), ESP(Electronic Stability Program), ECS(Electronic Control Suspension), EBD(Electronic Brake force Distribution) 등의 다양한 기술들이 적용되고 있다.

이중 ESP 기술은 보다 일반적으로는 ESC(Electronic Stability Control) 라 칭하는 기술로서, 운전자의 스티어링 휠 조작 각도와 차량의 선회 상태를 비교 판단하여 각 바퀴의 브레이크를 개별적으로 제어함으로써 차량의 주행 상태를 안정화시키는 기술이다.

ESP 기술에는 ABS 기술과 TCS 기술이 모두 적용되며, 제동시에는 주로 ABS, 가속시에는 주로 TCS 기술이 적용되어 운전자가 원하는 방향으로의 차량 움직임을 가능하게 한다.

ESP 기술에는 이밖에도 차량 측방향으로의 움직임, 즉 선회 상황에서의 차량 움직임 또한 제어하는 기술이 도입되며, 차량의 선회 정도를 측정하기 위해 차체의 회전율을 감지하는 요우 레이트 센서(Yaw Rate Sensor)가 장착되고 있다.

이러한 ESP 기술은 사고 발생의 가능성이 높은 상황에서 사고 발생 전에 해당 상황으로의 진행을 사전에 탐지하여 차량의 주행을 안정화시키는 시스템으로서 최근 차량에 도입이 증대되고 있다.

그러나, 횡경사 도로(bank)에서 차량을 주행할 경우, 특히 일정 곡률 반경을 갖는 회전 램프에 진입하여 주행하는 도중과 같이 스티어링 휠 각도(Steering wheel Angle)의 변화가 거의 없고, 따라서 차량의 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않는 경우에는, 횡경사 도로 상황임이 반영되지 않은 채 ESP가 제어될 수 있고, 이 경우 차량에 가해지는 측 방향(lateral direction)의 가속도로 인해 차량이 뒤집어지는 상황 즉, 롤 오버(Roll Over)가 초래될 수도 있다.

따라서, 보다 최근의 기술로는 측 방향(횡) 가속도 센서나 차체의 측방향 기울기를 감지하는 롤 레이트 센서(Roll Rate Sensor)를 부착하여 제어하기도 하나, 이러한 제어를 위해 별도의 센서를 부착하여야 하므로, 실제로 적용되기 어렵다는 문제가 있다.

대한민국 특허 제 535087호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위래 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 횡경사 도로 주행시와 같이 차량의 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으나, 측 방향(lateral direction)의 가속도가 발생하는 경우, 이로 인해 ESP가 오작동하여 한쪽 바퀴가 들리거나 심지어는 차량이 뒤집어지는 상황 즉, 롤 오버(Roll Over)가 발생되는 상황을 방지할 수 있도록 차량의 전자제어유닛(ECU)을 통해 차량 주행 시 차량자세제어프로그램(ESP)을 제어하여 차량을 제어하는 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따라, 차량의 스티어링 휠의 조향각을 센싱하는 조향각 센서유닛, 차량에 마련된 각각의 타이어에 설치된 가속도 센서유닛, 차량 요잉(Yawing)의 회전 각속도를 센싱하는 요우 레이트 센서유닛 및 상기 각각의 센서유닛에서 센싱한 값을 취합하며, 이를 소정의 알고리즘으로 처리하여 제어장치에 전달하는 전자제어유닛(ECU)을 포함하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어장치가 제공되는 것이 가능하다.

본 발명에서 적용되는 타이어에 설치된 가속도 센서유닛은 최근 연구 개발되고 있는 인텔리전트 타이어 기술에서 채택되는 구성으로서, 인텔리전트 타이어 기술이란 타이어의 접지면 내측에 타이어 센서를 부착하여, 타이어에 가해지는 힘, 변형량, 압력, 온도 등의 데이터를 획득하고, 이들 데이터에 기초하여 차량 주행 안정성을 극대화시키는 기술이다.

인텔리전트 타이어 기술에서는 타이어에 일체로 장착된 가속도 센서, 압력 센서, 스트레인 게이지 등의 타이어 센서로 관련 데이터를 취득하게 되는데, 이중 가속도 센서나 스트레인 게이지는 타이어에 가해지는 힘을 측정하기 위하여 사용되는 것이며, 본 발명에서는 타이어 센서 중 가속도 센서를 횡경사 노면의 검출을 위해 활용하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서 상기 가속도 센서유닛은 차량의 4개의 타이어 각각의 접지면 내측 일면에 마련되되, 상기 타이어의 폭을 양분하는 중심선 상에 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전자제어유닛(ECU)은 상기 각각의 센서유닛에서 센싱된 값에 대하여 노이즈를 필터링하는 노이즈 필터기능을 포함하며, 차량의 자세를 제어하는 차량자세제어프로그램(ESP)을 더 포함하되, 상기 전자제어유닛은 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으나, 상기 가속도 센서의 횡방향 가속도 성분을 기초로 횡경사 노면이라고 판단될 경우 차량의 자세를 제어하는 차량자세제어프로그램(ESP)을 별도로 제어하는 것이 바람직하다.

추가적으로, 차량의 횡방향으로 작용하는 가속도를 측정하는 횡가속도 센서유닛(Lateral G rate sensor unit)을 차체 측에 더 포함할 수 있으며, 상기 횡가속도 센서유닛의 횡가속도 신호와 상기 가속도 센서유닛의 횡가속도 신호를 비교하여 상호 보완적으로 제어에 활용하는 것도 가능하다.

또한, 이와 같은 장치 구성뿐만 아니라, 방법 측면에서의 발명의 구성이 가능하다.

구체적으로는, 조향각 센서유닛, 타이어에 부착된 가속도 센서유닛 및 요우 레이트 센서유닛을 이용하여 실시간으로 차량의 상태를 측정하는 센싱단계, 상기 센싱단계에서 측정된 값을 정리하여 수치값으로 산출하는 산출단계, 상기 산출단계에서 산출된 값을 기준으로 차량제어의 필요성을 판단하는 판단단계 및 상기 판단단계의 결과로 차량제어의 필요성이 존재할 경우 차량을 제어하는 제어단계를 포함하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법이 제공되는 것이 가능하다.

이에 있어서, 상기 센싱단계는 차량의 4개의 타이어 각각의 접지면 내측 일면에 마련되되, 상기 타이어의 폭을 양분하는 중심선 상에 마련되는 가속도 센서유닛을 이용하여 차량의 수직방향 및 횡방향의 가속도를 센싱하는 것이 가능하며, 필요에 따라서는 차체에 별도의 횡가속도 센서유닛(Lateral G rate sensor unit)을 추가로 부착하여 이용함으로써 상호 보완적으로 사용하는 것도 가능하다 할 것이다.

보다 구체적으로는 횡가속도 센서유닛과 타이어에 부착된 가속도 센서유닛의 측정 신호가 상호 다르게 측정될 때는 어느 하나의 센서유닛에 오류가 발생된 것이므로, 최근 측정 신호의 추이에 추종되지 않는 신호를 발생시키는 센서유닛을 고장으로 판단하고, 이후로는 정상상태의 센서유닛으로만 제어할 수도 있다.

또한, 본 발명의 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법에 있어서 상기 산출단계는 노이즈 필터를 이용하여 상기 각각의 센싱단계에서 센싱된 값에 대하여 노이즈를 필터링하는 것이 가능하다.

추가적으로, 상기 판단단계는 좌측 전후 차륜의 수직방향 가속도와 우측 전후 차륜의 수직방향 가속도 및 좌측 전후 차륜의 횡방향 가속도와 우측 전후 차륜의 횡방향 가속도를 각각 비교하여 차량자세제어프로그램의 제어 여부를 판단하는 것이 바람직하되, 상기 횡가속도 센서의 횡가속도 신호와 상기 가속도 센서의 횡가속도 신호를 비교하여 횡가속도 신호를 결정하는 것도 가능할 수 있다.

보다 구체적으로, 횡가속도 센서유닛과 타이어에 부착된 가속도 센서유닛(20)의 측정 신호가 상호 다르게 측정될 때는 어느 하나의 센서유닛에 오류가 발생된 것이므로, 최근 측정 신호의 추이에 추종되지 않는 신호를 발생시키는 센서유닛을 고장으로 판단하고, 이후로는 정상상태의 센서유닛으로만 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어단계는 상기 판단단계 결과, 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않는 경우에, 측 방향(lateral direction)의 가속도가 발생하는 경우 즉 횡경사 노면이면 차량자세제어프로그램을 적용하여 제어하지 않고, 측 방향(lateral direction)의 가속도가 발생하지 않는 경우 즉 횡경사 노면이 아니면 차량자세제어프로그램를 적용하여 제어하는 것이 바람직하다.

상기 전술한 장치구성 및 방법구성으로 마련된 본 발명에 의하면, 차량의 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으나, 타이어에 부착된 가속도 센서유닛으로부터 측 방향(lateral direction) 가속도 성분이 검출되고 이를 통해 횡 경사 노면으로 판정되는 경우에는 ESP(Electronic Stability Program)를 수행하지 않음으로써, ESP의 오작동으로 인한 차량 롤 오버(Roll Over)를 방지할 수 있는 효과가 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 가속도센서를 이용한 횡경사 노면 판단 및 제어방법의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 가속도센서를 이용한 횡경사 노면 판단 및 제어방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 횡경사 노면에 마련된 차량에 대한 작용힘을 표시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 타이어 접지면 내측에 가속도센서가 마련된 구성을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 횡경사 노면을 도시한 평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "···부", "···유닛", "···모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명을 설명함에 있어 사용되는 용어에 대해 다음과 같이 간단하게 정의한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 가속도센서를 이용한 횡경사 노면 판단 및 제어방법의 흐름도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 입력부, 제어부 및 동작부를 포함한 흐름도로 표현하고 있음을 확인할 수 있다.

이에 대해 구체적으로 설명하면, 차량의 스티어링 휠의 조향각을 센싱하는 조향각 센서유닛(10), 차량에 마련된 각각의 타이어에 설치된 가속도 센서유닛(20), 차량 요잉(Yawing)에 따른 회전 각속도를 센싱하는 요우 레이트 센서유닛(30) 및 상기 각각의 센서유닛에서 센싱한 값을 취합하며, 이를 소정의 알고리즘으로 처리하여 제어장치에 전달하는 전자제어유닛(ECU, 40)을 포함하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어장치(1)가 제공되는 것이 가능함을 확인할 수 있다.

이 경우, 상기 가속도 센서유닛(20)은 차량의 4개의 타이어 각각의 접지면 내측 일면에 마련되되, 상기 타이어의 폭을 양분하는 중심선 상에 마련되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로는, 도 4를 참고하면 상기 가속도센서는 가속도를 측정하여 타이어 정보획득 및 해석이 가능하도록 타이어 각각의 접지면 내측 일면에 마련되는 센서인 것이 가능하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 타이어 접지면 내측에 가속도센서가 마련된 구성을 도시한 단면도이다.

또한, 상기 전자제어유닛(ECU, 40)은 상기 각각의 센서유닛에서 센싱된 값에 대하여 노이즈를 필터링하는 노이즈 필터기능을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 전자제어유닛(ECU, 40)은 차량의 자세를 제어하는 차량자세제어프로그램(ESP)을 더 포함하며, 상기 전자제어유닛(40)은 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으나, 측 방향(lateral direction)의 가속도가 발생되는 횡경사 노면이라고 판단될 경우 차량의 자세를 제어하는 차량자세제어프로그램(ESP)을 별도로 제어하는 것이 가능하다.

앞서 본 발명의 배경이 되는 기술에서도 설명된 바와 같이, 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않는 횡경사 노면 주행을 평탄면 주행으로 잘못 인식하여 차량자세제어프로그램(ESP)을 수행하게 되면, 발생된 가속도로 인해 차량의 한쪽 바퀴가 들리거나 심지어는 롤 오버(전복)될 가능성이 있다.

즉, 차량이 횡경사 노면을 주행 중이지만 주행 시 스티어링 각도(Steering Angle)나 차량의 요우 레이트(Yaw-Rate)의 변화는 거의 없는 도 5와 같은 횡경사(도5에는 평면도이므로 횡경사가 표현되지 않으나, 차량 선회시 차량에 가해지는 원심력의 효과를 완화시킬 수 있도록 내측 반경 위치 도로면이 외측 반경 위치 도로면보다 낮게 형성됨)를 갖는 도로의 경우는 차량의 측면(Lateral) 방향으로 가속도가 이미 발생된 상태이므로 이를 고려하지 않고 차량자세제어프로그램(ESP)을 수행시 위험상황이 초래될 수 있다.

이러한 문제를 해소하고자 본 발명에서는 타이어에 부착된 가속도 센서유닛(20)의 가속도 신호를 이용하여 횡경사 노면을 판정하여 제어에 이용하는 것이다.

또한 본 발명의 일 실시예에서는 차량의 횡방향으로 작용하는 가속도를 측정하는 횡가속도 센서유닛(Lateral G rate sensor unit)을 차체에 추가로 더 포함할 수 있으며, 상기 횡가속도 센서유닛의 횡가속도 신호와 상기 타이어에 부착된 가속도 센서유닛(20)의 횡가속도 신호를 비교하는 것이 가능하다.

즉, 차량의 측면(Lateral) 방향의 가속도 발생시, 횡가속도 센서유닛의 측정값이나 가속도 센서유닛의 측정값에 오류가 발생할 가능성이 존재하므로, 상기 횡가속도 센서유닛의 횡가속도 신호와 상기 가속도 센서유닛(20)의 횡가속도 신호가 상이할 경우는 상기 가속도 센서유닛(20)에서 측정된 횡가속도 신호를 이용하여 차량의 차량자세제어프로그램(ESP)의 수행여부를 판단하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로는, 인텔리전트 타이어 시스템에서 노면의 수직방향 가속도 및 노면에 평행한 횡방향 가속도를 포함하여 가속도를 검출하는 가속도 센서를 타이어 내부에 설치하여 타이어에 작용하는 가속도를 검출하여 차량의 좌/우 타이어/휠에 작용하는 수직방향 가속도(Az_FL, Az_FR, Az_RL, Az_RR)와 횡방향 가속도(Ay_FL, Ay_FR, Ay_RL, Ay_RR)를 검출하여 횡경사 노면을 검출한다.

전술한 바와 같은 방식으로 검출한 가속도 센서 신호들의 발산하는 성분들은 노이즈 필터로 불필요한 성분들을 제거하는 것이 바람직하다.(Moving Average filter)

도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 횡경사 노면에 마련된 차량에 대한 작용힘을 표시한 개략도이다.

도 3과 같이 왼쪽에서 오른쪽으로 횡경사도가 있는 횡경사 노면일 때에 ||Az_FL+Az_RL|| < ||Az_FR+Az_RR|| 이고, ||Ay_FL+Ay_RL|| < ||Ay_FR+Ay_RR|| 이 검출되면 차량의 차량자세제어프로그램(ESP)경사 노면으로 검출하고, 그 반대의 횡경사도가 있는 횡경사 노면일 때에도 마찬가지의 결과가 검출된다.

또한, 횡가속도 센서와 타이어 센서유닛(가속도 센서)의 횡 가속도 신호와 비교하여 전술한 바와 같이 횡가속도 센서 이상 유무를 판단하며, 횡가속도 센서 이상 시에 타이어 센서의 횡가속도 신호로 대체한다.

도 5를 참고하면, 차량이 원의 중심과 같은 거리를 가지는 원호형상의 횡경사 노면을 주행 중인 경우, 차량의 횡방향의 가속도는 일정한 값을 가진 원심 가속도로 주어지므로 해당 횡경사 노면에 진입한 일정시간 이후의 차량에는(A1, A2 및 A3)에는 변화가 없다.

즉, 진입한 이후 일정 시간 이후의 차량에는(A1, A2 및 A3) 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으나, 이 경우 측 방향(lateral direction)의 가속도(원심 가속도)가 발생하는 경우에 차량자세제어프로그램(ESP)이 개입하지 않도록 제어하는 것이 가능하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타낸 가속도센서를 이용한 횡경사 노면 판단 및 제어방법의 흐름도이다.

도 2를 참고하면, 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 각 단계의 순서도를 포함한 흐름도로 표현하고 있음을 확인할 수 있다.

보다 구체적으로는, 조향각 센서유닛(10), 가속도 센서유닛(20) 및 요우 레이트 센서유닛(30)을 이용하여 실시간으로 차량의 상태를 측정하는 센싱단계(S11), 상기 센싱단계(S11)에서 측정된 값을 정리하여 수치값으로 산출하는 산출단계(S12), 상기 산출단계(S12)에서 산출된 값을 기준으로 차량제어의 필요성을 판단하는 판단단계(S13) 및 상기 판단단계(S13) 결과, 차량제어의 필요성이 존재할 경우 차량을 제어하는 제어단계(S14)를 포함하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법(S10)이 제공되는 것이 가능하다.

이 경우, 상기 센싱단계(S11)는 차량의 4개의 타이어 각각의 접지면 내측 일면에 마련되되, 상기 타이어의 폭을 양분하는 중심선 상에 마련되는 가속도 센서유닛(20)을 이용하여 차량의 수직방향 및 횡방향의 가속도를 센싱하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 센싱단계(S11)는 횡가속도 센서유닛(Lateral G rate sensor unit)을 이용하여 횡방향 가속도를 센싱하는 것을 더 포함하는 것이 가능하다.

추가적으로, 상기 산출단계(S12)는 노이즈 필터를 이용하여 상기 각각의 센싱단계에서 센싱된 값에 대하여 노이즈를 필터링하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 판단단계(S13)는 좌측 전후 차륜의 수직방향 가속도와 우측 전후 차륜의 수직방향 가속도 및 좌측 전후 차륜의 횡방향 가속도와 우측 전후 차륜의 횡방향 가속도를 각각 비교하여 별도의 차량자세제어프로그램(41)의 제어 여부를 판단하는 것이 가능하며, 상기 횡가속도 센서의 횡가속도 신호와 상기 가속도 센서유닛(20)의 횡가속도 신호를 비교하여 횡가속도 신호를 결정하는 것이 가능하다.

보다 구체적으로는 횡가속도 센서유닛과 타이어에 부착된 가속도 센서유닛(20)의 측정 신호가 상호 다르게 측정될 때는 어느 하나의 센서유닛에 오류가 발생된 것이므로, 최근 측정 신호의 추이에 추종되지 않는 신호를 발생시키는 센서유닛을 고장으로 판단하고, 이후로는 정상상태의 센서유닛으로만 제어할 수도 있다.

또한, 상기 제어단계(S14)는 상기 판단단계(S13) 결과, 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으며, 측 방향(lateral direction)의 가속도가 발생하지 않는 횡경사 노면으로 판단될 경우에 차량자세제어프로그램(41)을 별도로 제어하지 않으며, 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으나, 측 방향(lateral direction)의 가속도가 발생하는 횡경사 노면으로 판단될 경우는 차량자세제어프로그램(41)을 별도로 제어하는 것이 바람직하다.

종래에는, 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으나, 측 방향(lateral direction)의 가속도(원심 가속도)가 발생하여 잘못된 차량자세제어프로그램(ESP)이 수행될 가능성이 있다.

즉, 차량이 횡경사 노면을 주행 중이지만 주행 시 스티어링 각도(Steering Angle)나 차량의 요우 레이트(Yaw-Rate)의 변화가 필요 없는 횡경사가 마련된 도로(도 5)의 경우, 차량의 횡가속도 센서의 측정값에 측면(Lateral) 방향의 가속도가 발생하여 잘못된 차량자세제어프로그램(ESP)이 수행될 가능성이 있는 문제점이 존재하였다.

이 경우, 차량은 차량의 횡방향으로 작용하는 가속도를 측정하는 횡가속도 센서유닛(Lateral G rate sensor unit)을 더 포함하며, 상기 횡가속도 센서유닛의 횡가속도 신호와 상기 가속도 센서유닛(20)의 횡가속도 신호를 비교하는 것이 가능하다.

보다 구체적으로는, 인텔리전트 타이어 시스템에서 노면의 수직방향 가속도 및 노면에 평행한 횡방향 가속도를 포함하여 가속도를 검출하는 가속도 센서를 타이어 내부에 설치하여 타이어에 작용하는 가속도 변형량을 검출하여 차량의 좌/우 타이어/휠에 작용하는 수직방향 가속도(Az_FL, Az_FR, Az_RL, Az_RR)와 횡방향 가속도(Ay_FL, Ay_FR, Ay_RL, Ay_RR)를 검출하여 횡경사 노면을 검출한다.

전술한 바와 같은 방식으로 검출한 가속도 센서 신호들의 발산하는 성분들은 노이즈 필터(Moving Average filter)로 불필요한 성분들을 제거하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 횡경사 노면에 마련된 차량에 대한 작용 힘을 표시한 개략도이다.

도 3과 같이 왼쪽에서 오른쪽으로 횡경사도가 있는 횡경사 노면일 때에 ||Az_FL+Az_RL|| < ||Az_FR+Az_RR|| 이고, ||Ay_FL+Ay_RL|| < ||Ay_FR+Ay_RR|| 이 검출되면 횡경사 노면으로 검출하고, 그 반대의 횡경사도가 있는 횡경사 노면일 때에도 마찬가지의 결과가 검출된다.

위 실시예에서는 왼쪽과 오른쪽의 가속도가 다른 경우에 경사 노면으로 판정하나, 양측의 값의 차이가 일정 비율이상 차이가 나는 경우에만 횡경사 노면으로 판정하여 제어함으로써 횡경사 정도가 큰 경우에만 본 발명의 제어가 이루어지도록 실시할 수도 있다.

상기 일정 비율은 예를 들어 어느 한쪽의 가속도보다 다른 한쪽의 가속도가 1.05배 이상 큰 경우에만 횡경사 노면으로 판정하고 본 발명의 제어를 수행하는 것을 의미한다.

또한, 횡가속도 센서와 타이어 가속도 센서의 횡 가속도 신호와 비교하여 전술한 바와 같이 횡가속도 센서 이상 유무를 판단하며, 횡가속도 센서 이상 시에 타이어 센서의 횡가속도 신호로 대체하거나, 타이어 가속도 센서 이상 시 횡가속도 센서 신호로 대체할 수도 있다.

도 5를 참고하면 차량이 원의 중심과 같은 거리를 가지는 원호형상의 횡경사 노면을 주행 중인 경우, 차량의 횡방향의 가속도는 해당 횡경사 노면에 진입한 일정시간 이후의 차량(A1, A2 및 A3)에서는 변화가 없다.

즉, 진입한 이후 일정 시간 이후의 차량(A1, A2 및 A3)에서는 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으나, 이 경우 측 방향(lateral direction)의 가속도가 존재하는 상황이므로 이 경우에 차량자세제어프로그램(ESP)이 개입하지 않도록 제어하는 것이 가능하다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.

1 : 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어장치
10 : 조향각 센서유닛
20 : 가속도 센서유닛
30 : 요 레이트 센서유닛
40 : 전자제어유닛(ECU)
41 : 차량자세제어프로그램(ESP)
S10 : 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법
S11 : 센싱단계
S12 : 산출단계
S13 : 판단단계
S14 : 제어단계
A1 ~ A3 : 동일한 원심 가속도를 가지는 차량

Claims

차량의 스티어링 휠 조향각을 센싱하는 조향각 센서유닛(10);
차량에 마련된 각각의 타이어에 설치된 가속도 센서유닛(20);
차량 요잉(Yawing)의 회전 각속도를 센싱하는 요우 레이트 센서유닛(30); 및
상기 각각의 센서유닛에서 센싱한 값을 취합하며, 이를 소정의 알고리즘으로 처리하여 제어장치에 전달하는 전자제어유닛(ECU, 40);
을 포함하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어장치(1)
제1항에 있어서,
상기 가속도 센서유닛(20)은,
차량의 4개의 타이어 각각의 접지면 내측 일면에 마련되되, 상기 타이어의 폭을 양분하는 중심선 상에 마련되는 것을 특징으로 하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어장치(1)
제1항에 있어서,
상기 전자제어유닛(ECU, 40)은,
상기 각각의 센서유닛에서 센싱된 값에 대하여 노이즈를 필터링하는 노이즈 필터기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어장치(1)
제1항에 있어서,
상기 전자제어유닛(ECU, 40)은,
차량의 자세를 제어하는 차량자세제어프로그램(ESP);
을 더 포함하며,
상기 전자제어유닛(40)은, 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으며, 측 방향(lateral direction)의 가속도가 발생하지 않는 횡경사 노면이라고 판단할 경우 차량의 자세를 제어하는 차량자세제어프로그램(ESP)을 별도로 제어하는 것을 특징으로 하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어장치(1)
제1항에 있어서,
차량의 횡방향으로 작용하는 가속도를 측정하는 횡가속도 센서유닛(Lateral G rate sensor unit);
을 더 포함하며,
상기 횡가속도 센서유닛의 횡가속도 신호와 상기 가속도 센서유닛(20)의 횡가속도 신호를 비교하는 것을 특징으로 하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어장치(1)
조향각 센서유닛(10), 가속도 센서유닛(20) 및 요우 레이트 센서유닛(30)을 이용하여 실시간으로 차량의 상태를 측정하는 센싱단계(S11);
상기 센싱단계(S11)에서 측정된 값을 정리하여 수치값으로 산출하는 산출단계(S12);
상기 산출단계(S12)에서 산출된 값을 기준으로 차량제어의 필요성을 판단하는 판단단계(S13); 및
상기 판단단계(S13)의 결과, 차량제어의 필요성이 존재할 경우 차량을 제어하는 제어단계(S14);
를 포함하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법(S10)
제6항에 있어서,
상기 센싱단계(S11)는,
차량의 4개의 타이어 각각의 접지면 내측 일면에 마련되되, 상기 타이어의 폭을 양분하는 중심선 상에 마련되는 가속도 센서유닛(20)을 이용하여 차량의 수직방향 및 횡방향의 가속도를 센싱하는 것을 특징으로 하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법(S10)
제6항에 있어서,
상기 센싱단계(S11)는,
횡가속도 센서유닛(Lateral G rate sensor unit)을 이용하여 횡방향 가속도를 센싱하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법(S10)
제6항에 있어서,
상기 산출단계(S12)는,
노이즈 필터를 이용하여 상기 각각의 센싱단계에서 센싱된 값에 대하여 노이즈를 필터링하는 것을 특징으로 하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법(S10)
제6항에 있어서,
상기 판단단계(S13)는,
좌측 전후 차륜의 수직방향 가속도와 우측 전후 차륜의 수직방향 가속도 및 좌측 전후 차륜의 횡방향 가속도와 우측 전후 차륜의 횡방향 가속도를 각각 비교하여 별도의 차량자세제어프로그램(41)의 제어 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법(S10)
제8항에 있어서,
상기 판단단계(S13)는,
상기 횡가속도 센서유닛의 횡가속도 신호와 상기 가속도 센서유닛(20)의 횡가속도 신호를 비교하여 횡가속도 신호를 결정하는 것을 특징으로 하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법(S10)
제6항에 있어서,
상기 제어단계(S14)는,
상기 판단단계(S13)의 결과, 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으며, 측 방향(lateral direction)의 가속도가 발생하지 않는 횡경사 노면으로 판단될 경우에 차량자세제어프로그램(41)을 별도로 제어하지 않으며, 요우 레이트(Yaw-rate)가 거의 변화하지 않으나, 측 방향(lateral direction)의 가속도가 발생하는 횡경사 노면으로 판단될 경우는 차량자세제어프로그램(41)을 별도로 제어하는 것을 특징으로 하는 횡경사 노면을 검출하여 차량을 제어하는 제어방법(S10)