KR20180068742A - 급제동 차량의 안정화 제어 방법 및 안정화 제어 시스템 - Google Patents

급제동 차량의 안정화 제어 방법 및 안정화 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 타이어의 공기압이 정상 범위 내인지 판단하는 단계, 상기 차량 타이어의 공기압이 정상 범위 내가 아닌 경우에 상기 차량이 급제동시 상기 차량이 안정적으로 제동될 수 있는 롤 모멘트를 계산하는 단계를 포함하는 급제동 차량의 안정화 제어 방법으로서, 본 발명에 의하면, 타이어의 공기압에 불균형이 발생한 차량이 급제동시 차량을 안정적으로 제어될 수 있게 한다.

Description

급제동 차량의 안정화 제어 방법 및 안정화 제어 시스템{STABILIZATION CONTROL METHOD FOR QUICK BRAKING VEHICLE AND STABILIZATION CONTROL SYSTEM}
본 발명은 차량을 안정적으로 제어하기 위한 방법으로서, 특히 차량이 급제동을 하는 경우에 차량을 안정적으로 제어하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행 중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 제어하여 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하기 위한 장치이다.
이러한 현가장치는 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링, 샤시 스프링의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽 업소버 및 차량의 롤링을 억제하는 스태빌라이저 바 등으로 구성된다.
여기서, 스태빌라이저 바는 양측이 차체와 결합되고, 양단이 로워암 또는 스트럿 바에 장착되어, 좌우측 바퀴가 서로 동시에 상하 운동하는 경우에는 작용하지 않고, 좌우측 바퀴가 서로 상대적으로 상하 운동하는 경우에는 비틀림이 발생하여 그 비틀림 복원력으로 차체의 롤을 억제하는 안티 롤 역할을 한다.
즉, 스태빌라이저 바는 차량의 선회 주행시에 차체의 선회 외측이 원심력으로 기울어지거나 혹은 주행 중에 범프 또는 리바운드로 인해 좌우측 바퀴가 상대적으로 위차상차를 가질 때에 비틀어지면서 그 복원력으로 차체의 자세를 안정화시켜 주게 된다.
최근에는 스태빌라이저 바의 자체 탄성 복원력에 의해 차량의 기울어짐을 억제하거나 기울어진 차체를 복귀시켜 안정시키는 데에는 신속 정확한 롤 제어가 미흡하여, 스태빌라이저 바에 액츄에이터를 장착하여 유압에 의해서 스태빌라이저 바의 강성을 능동적으로 제어하는 액티브 롤 스태빌라이제이션(ARS, Active Roll Stabilization) 시스템이 개발되었다.
즉, 액티브 롤 스태빌라이제이션 시스템은 전륜이나 후륜 또는 전후륜에 적용되어 좌우측의 롤 모멘트의 분배비를 제어하여 일 측의 롤이 과다하지 않도록 강제로 롤을 제어하는 것이다.
그런데, 차량이 급제동할 시 타이어의 공기압이 좌륜과 우륜의 편차가 심한 경우에는 편제동이 발생하게 되어 예기치 못한 요(yaw) 모션이 발생하여 차량의 조향이 어려워 위험한 상황이 발생할 수가 있는데, 이를 보상할 수 있는 제어 방법이 존재하지 못하였다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
한국등록특허공보 제10-0911399호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 타이어의 공기압에 불균형이 발생한 차량이 급제동시 차량을 안정적으로 제어할 수 있는 안정화 방법 및 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 관점에 의한 급제동 차량의 안정화 제어 방법은, 차량 타이어의 공기압이 정상 범위 내인지 판단하는 단계, 상기 차량 타이어의 공기압이 정상 범위 내가 아닌 경우에 상기 차량이 급제동시 좌측 또는 우측으로의 쏠림량을 계산하는 단계, 상기 쏠림량을 계산하는 단계에 의해 계산된 쏠림량에 따라 상기 차량이 안정적으로 제동될 수 있는 롤 모멘트를 계산하는 단계 및 상기 롤 모멘트를 계산하는 단계에 의해 계산된 롤 모멘트에 따라 차량의 ARS(Active Roll Stabilization) 시스템을 구성하는 액츄에이터를 제어함으로써 차량에 장착된 스태빌라이저 바를 제어하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 쏠림량을 계산하는 단계는 CAN 통신에 의해 조향각 정보, 브레이크압 정보, 차속 및 휠속 정보를 수신하여 수신된 정보를 기초로 계산하는 것을 특징으로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 급제동 차량의 안정화 제어 시스템은, 차량 타이어의 공기압이 정상 범위 내가 아닌 경우 상기 차량이 급제동시 상기 차량이 안정적으로 제동될 수 있는 롤 모멘트를 계산하는 요구 롤 모멘트 계산부를 포함한다.
상기 요구 롤 모멘트 계산부에 의해 산출된 요구 롤 모멘트에 의해 좌우측의 롤 모멘트가 제어되는 스태빌라이저 바를 더 포함한다.
그리고, 상기 차량 타이어의 공기압이 정상 범위 내가 아닌 경우에 상기 차량이 급제동시 좌측 또는 우측으로의 쏠림량을 계산하는 쏠림량 계산부를 더 포함한다.
상기 쏠림량 계산부는 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)로부터 수신되는 타이어 공기압 정보를 토대로 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 쏠림량 계산부는 상기 타이어 공기압 정보에 의해 제동슬립량을 계산하여 차량 쏠림량을 계산하는 것을 특징으로 한다.
이러한 상기 롤 모멘트 계산부는 상기 타이어의 공기압이 적은 측으로 롤이 더 발생하도록 계산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 급제동 차량의 안정화 제어 방법 및 안정화 제어 시스템에 의하면, 타이어 공기압이 불균형한 차량이 급제동시 차량의 쏠림량을 입력되는 정보에 의해 연산하여 안정화를 위한 요구 롤 모멘트를 계산하여 ARS 시스템의 액츄에이터를 제어함으로써 차량이 안정적으로 제동될 수 있게 하여 차량의 위험성을 낮추고 상품성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 급제동 차량의 안정화 제어 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 의한 급제동 차량의 안정화 제어 시스템의 개념을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 급제동 차량의 안정화 제어 방법을 도시한 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 급제동 차량의 안정화 제어 방법을 설명하기 위한 그래프이고, 도 2는 본 발명에 의한 급제동 차량의 안정화 제어 시스템의 개념을 도시한 것이며, 도 3은 본 발명에 의한 급제동 차량의 안정화 제어 방법을 도시한 것이다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 급제동 차량의 안정화 제어 방법 및 안정화 제어 시스템을 설명하기로 한다.
본 발명은 ARS(Active Roll Stabilization) 시스템에 의해서 안티 롤 기능을 하는 스태빌라이저 바를 능동적으로 제어하는 차량에서 차량의 타이어 공기압의 균형이 정상적이지 못한 경우에 이를 제어하여 차량을 안정화시키기 위한 방법 및 시스템이다.
좌륜 또는 우륜 중 일 측의 공기압이 정상적이지 않을 경우에 차량이 감속하게 되면 전륜의 경우에는 정상 공기압 타이어 측으로 차량이 기울어지며 제동이 되고, 후륜의 경우에는 어느 쪽으로든 차량이 쏠릴 수가 있다.
본 발명은 이와 같은 상황에서 인위적으로 좌우 롤을 발생시킴으로써 차량의 차고를 변경하여 편제동이 억제되게 한다.
즉, 좌우측 중 일 측의 공기압이 부족하면 그립력이 감소하게 되고, 공기압 부족 반대 방향으로 편제동이 발생되게 되는데, 기울어지는 방향으로 차량의 하중을 이동시켜 하중이동 발생방향에 대해 그립력을 증가시킴으로써 공기압 부족으로 떨어진 그립력을 보상하여 편제동을 감소시키게 된다.
마찰력은 다음 수학식 1과 같이 표현될 수 있고, 제동 슬립률은 수학식 2와 같다.
Figure pat00001
(F : 마찰력, μ : 마찰계수, N : 수직항력)
Figure pat00002
(λxb : 제동슬립률, ni : 차륜 회전속도, rdyn : 타이어 동하중 반경, v : 차속)
수학식 2와 도 1에 따라 타이어 공기압 감소시 타이어 동하중 반경이 감소하고, 제동 슬립이 증가 또는 감소하게 되어 좌우 제동 편차가 발생하게 되는데, 수학식 2와 도 1에 의해 타이어 공기압에 의한 제동력이 감소되는 방향으로 수학식 1의 수직항력을 변경시켜 제동력을 증가시키는 것이다.
즉, ARS에 의해 강제로 롤을 발생시킴으로써 차량의 하중이동발생에 의한 제동력을 증가시키는 것이다.
본 발명에 의한 급제동 차량의 안정화 제어 시스템은, TPMS(Tire Pressure Monitoring System) 및 센서들과 연계하며, 쏠림량 계산부 및 요구 롤 모멘트 계산부를 포함하여, ARS를 제어한다.
차량에 급감속 상황이 발생되면(S10), TPMS로부터 차량 타이어의 공기압 정보를 CAN 통신에 의해 수신하고, 이에 의해서 타이어 공기압이 정상인지 여부를 판단한다(S20).
또한, 조향각 정보, 브레이크압 정보, 차속 및 휠속 정보를 CAN 통신에 의해 수신한다.
판단 결과, 타이어 공기압이 정상인 경우에는 일반적인 ARS 제어를 수행하여 요구 모멘트를 송출하여 제어한다.
반면, 타이어 공기압이 정상적이지 않은 경우이며, 별도 조향(steer) 제어가 있는지 판단하여(S30) 추가 제어가 없는 경우에는, 타이어 공기압에 따른 제동슬립량을 계산한다(S40).
타이어 동하중 반경과 차속 및 휠속 정보를 통해서 수학식 2와 같이 제동슬립량을 예측한다.
차량 쏠림량 계산부는 계산된 제동슬립량을 토대로 급제동시 편제동에 의한 쏠림 정도를 계산함으로써(S50), 방향 및 쏠림 정도가 산출이 된다.
차량 쏠림량 계산부에 의해 차량 쏠림 정도 및 방향 정보에 의해서 편제동량 억제를 위한 요구 제어 모멘트를 계산한다(S60).
즉, 우측으로 쏠림이 예상이 되면 우측으로 롤을 발생시켜서 좌륜 측 차고를 높이고 우륜 측 차고를 낮출 수 있는 롤 모멘트를 산출하는 것이다.
쏠림량에 따른 요구 롤 모멘트는 실험에 의해서 얻고 이를 맵핑하여 데이터화한다.
그에 따라 롤 모멘트를 송출하여 전륜 또는 후륜의 액츄에이터가 제어될 수 있게 하여 좌우측의 롤 강성을 달리하게 한다.
이에 의한 비틀림 제어에 의해 타이어 공기압의 편차에 의해 제동시에 차량이 쏠리는 경우에 롤을 안정적으로 제어함으로써 차량이 안정적으로 제어될 수 있게 한다.
이상과 같이 본 발명은 타이어 공기압이 좌우 편차가 심한 경우에 롤을 보상 제어함으로써 급제동에 의한 쏠림을 억제시켜 차량이 안정적으로 제동될 수 있게 한다.
이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
S10 : 급감속 상황 발생
S20 : 타이어 공기압 정상 유무 확인
S30 : 추가 조향 확인
S40 : 제동슬립량 계산
S50 : 쏠림정도 계산
S60 : 요구 제어 모멘트 계산

Claims (8)

  1. 차량 타이어의 공기압이 정상 범위 내인지 판단하는 단계;
    상기 차량 타이어의 공기압이 정상 범위 내가 아닌 경우에 상기 차량이 급제동시 좌측 또는 우측으로의 쏠림량을 계산하는 단계;
    상기 쏠림량을 계산하는 단계에 의해 계산된 쏠림량에 따라 상기 차량이 안정적으로 제동될 수 있는 롤 모멘트를 계산하는 단계; 및
    상기 롤 모멘트를 계산하는 단계에 의해 계산된 롤 모멘트에 따라 차량의 ARS(Active Roll Stabilization) 시스템을 구성하는 액츄에이터를 제어함으로써 차량에 장착된 스태빌라이저 바를 제어하는 단계를 포함하는,
    급제동 차량의 안정화 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 쏠림량을 계산하는 단계는 CAN 통신에 의해 조향각 정보, 브레이크압 정보, 차속 및 휠속 정보를 수신하여 수신된 정보를 기초로 계산하는 것을 특징으로 하는,
    급제동 차량의 안정화 제어 방법.
  3. 차량 타이어의 공기압이 정상 범위 내가 아닌 경우 상기 차량이 급제동시 상기 차량이 안정적으로 제동될 수 있는 롤 모멘트를 계산하는 요구 롤 모멘트 계산부를 포함하는,
    급제동 차량의 안정화 제어 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 요구 롤 모멘트 계산부에 의해 산출된 요구 롤 모멘트에 의해 좌우측의 롤 모멘트가 제어되는 스태빌라이저 바를 포함하는,
    급제동 차량의 안정화 제어 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 차량 타이어의 공기압이 정상 범위 내가 아닌 경우에 상기 차량이 급제동시 좌측 또는 우측으로의 쏠림량을 계산하는 쏠림량 계산부를 더 포함하는,
    급제동 차량의 안정화 제어 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 쏠림량 계산부는 TPMS(Tire Pressure Monitoring System)로부터 수신되는 타이어 공기압 정보를 토대로 계산하는 것을 특징으로 하는,
    급제동 차량의 안정화 제어 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 쏠림량 계산부는 상기 타이어 공기압 정보에 의해 제동슬립량을 계산하여 차량 쏠림량을 계산하는 것을 특징으로 하는,
    급제동 차량의 안정화 제어 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 롤 모멘트 계산부는 상기 타이어의 공기압이 적은 측으로 롤이 더 발생하도록 계산하는 것을 특징으로 하는,
    급제동 차량의 안정화 제어 시스템.
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