KR20180069486A

KR20180069486A - 전자제어 서스펜션의 제어 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20180069486A
Application number: KR1020160171712A
Authority: KR
Inventors: 김형주; 안창섭
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2018-06-25

Abstract

본 발명은 스트로크의 상한 또는 하한 직전에 댐핑력을 증가시켜 스트로크의 상항 또는 하한에서 구성요소가 접촉하여 발생하는 소음이 저감되도록 한 전자제어 서스펜션의 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전자제어 서스펜션의 제어 방법은, (a) 주행중인 차량의 상태를 감지하여 상기 차량의 전자식 서스펜션의 스트로크를 추정하는 단계와, (b) 상기 스트로크의 변위와 차량의 속도에 따라 상기 스트로크의 상한과 하한에 정해진 범위 이내로 인접하는 경우에 적용할 스트로크 제한 게인값을 설정하는 단계와, (c) 상기 (b)단계에서 설정된 스트로크 제한 게인값을 기본 댐핑 감쇠력에 적용하여 보정된 댐핑 감쇠력을 구하는 단계와, (d) 상기 (c)단계에 계산된 보정 댐핑 감쇠력이 발휘되도록 상기 전자제어 서스펜션(10)에 제어 전류를 인가하는 단계를 포함한다.

Description

전자제어 서스펜션의 제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING OF ECS}

본 발명은 스트로크의 상한 또는 하한 직전에 댐핑력을 증가시켜 스트로크의 상항 또는 하한에서 구성요소가 접촉하여 발생하는 소음이 저감되도록 한 전자제어 서스펜션의 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

차량은 주행중 지면으로부터 전달되는 진동 등을 흡수하기 위해 각 차륜마다 서스펜션이 설치된다.

상기 서스펜션은 스프링과 댐퍼 등을 조합하여 구성되는데, 최근에는 지면의 상태와 차량의 주행상태에 맞게 상기 서스펜션의 특성을 가변시켜 제어하는 전자제어 서스펜션(ECS : electronic controlled suspension)의 적용이 보편화 되고 있다.

상기 전자제어 서스펜션에서는 승차감 성능의 극대화를 위해서는 댐핑력을 최소화하고, 차량의 휠스트로크를 키우는 것이 유리하다. 하지만, 차량의 내부에 제한된 범위내에서는 차량의 스트로크는 제한적이다. 상기 차량의 스트로크를 제한하기 위해서는 범프스토퍼나 쇽업소버 내부의 리바운드 스토퍼에 의해 결정된다. 하지만, 이러한 스토퍼의 적용은 전자제어 서스펜션에서 급격한 하중의 변동을 유발하여 충격을 증가시키고, 추가적인 부품의 증가로 인하여 원가를 상승시킨다.

이를 위해서, 지금까지는 도 1에 도시된 바와 같이, 차랴의 상태 변수를 입력받고, 목적합수(J)를 적용하여 최적의 댐핑력 제어값을 구하는 로직이 적용되었다. 하지만, 이는 스트로크를 줄이는 성능을 개선되지만 최적의 성능을 위한 판단 조건으로 능동적인 스트로크 제한은 되지 않고, 타성능에 영향을 미치는 문제점이 있다.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 'ECS 시스템의 전원 공급 회로''에 관한 기술이 개시되어 있다.

KR 10-2010-0025134 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 차량의 변위를 계측하거나 추정하여 차량에 장착된 서스펜션의 상한 또는 하한 직전에 댐핑력을 증가시켜 상한 또는 하한에 도달하여 충격이 발생하는 것을 방지하도록 한 전자제어 서스펜션의 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자제어 서스펜션의 제어 시스템은, 전자제어 서스펜션의 스트로크 변위를 측정하는 차량 상태 감지부와, 상기 스트로크의 변위와 차량의 속도에 따라 상기 스트로크의 상한과 하한에 정해진 범위 이내로 인접하는 경우에 적용할 스트로크 제한 게인값을 설정하는 스트로크 제한 게인값 설정부와, 차량의 주행상태에 따라 기본적으로 상기 전자제어 서스펜션을 제어하기 위한 로직이 저장된 기본제어부와, 상기 기본제어부에서 출력된 기본 댐핑 감쇠력에 상기 스트로크 제한 게인값을 적용하여 보정된 댐핑 감쇠력을 계산하는 댐핑 감쇠력 계산부와, 상기 보정된 댐핑 감쇠력으로 상기 전자제어 서스펜션을 제어에 필요한 제어 전류를 출력하는 전류 제어부를 포함한다.

상기 차량 상태 감지부는, 차량에 설치된 변위센서를 이용하여 상기 전자제어 서스펜션의 변위를 감지하는 변위센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량 상태 감지부는, 차량에 설치되는 가속도 센서 또는 6축 센서와, 상기 가속도 센서 또는 6축 센서로부터 출력된 값을 이용하여 상기 전자제어 서스펜션의 변위를 계산하는 변위 추정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.

한편, 본 발명에 따른 전자제어 서스펜션의 제어 방법은, (a) 주행중인 차량의 상태를 감지하여 상기 차량의 전자식 서스펜션의 스트로크를 추정하는 단계와, (b) 상기 스트로크의 변위와 차량의 속도에 따라 상기 스트로크의 상한과 하한에 정해진 범위 이내로 인접하는 경우에 적용할 스트로크 제한 게인값을 설정하는 단계와, (c) 상기 (b)단계에서 설정된 스트로크 제한 게인값을 기본 댐핑 감쇠력에 적용하여 보정된 댐핑 감쇠력을 구하는 단계와, (d) 상기 (c)단계에 계산된 보정 댐핑 감쇠력이 발휘되도록 상기 전자제어 서스펜션에 제어 전류를 인가하는 단계를 포함한다.

상기 (a)단계에서는 차량에 설치된 변위센서를 이용하여 상기 전자제어 서스펜션의 변위를 감지하여 상기 전자제어 서스펜션의 스트로크로 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 (a)단계에서는 차량에 설치된 가속도 센서와 6축 센서로부터 출력된 값을 변위 추정기에서 계산하여 상기 전자제어 서스펜션의 스트로크를 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 (c)단계는 상기 스트로크가 상한 또는 하한에 정해진 범위 이내로 적용하는 경우에 적용되는 것을 특징으로 한다.

상기 (c)단계에서 보정 게인 값은 상기 기본 댐핑 감쇠력을 증가시키도록 적용되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 전자제어 서스펜션의 제어 시스템 및 방법에 따르면, 승차감 향상을 위하여 차량의 한계 스트로크에 도달하기 직전에 차량의 서스펜션의 댐핑력을 증가시켜 상한 또는 하한에서 구성요소가 서로 접촉하여 발생하는 충격을 저감할 수 있다.

또한, 종래에는 상기 서스펜션의 상한과 하한에서 발생하는 충격을 감소시키기 위해 스토퍼가 적용되지 않아도 되기 때문에 차량의 중량과 생산원가를 절감시킬 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전자제어 서스펜션의 제어방법을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 전자제어 서스펜션의 제어시스템을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 전자제어 서스펜션에서 스트로크 제한이 적용된 상태를 도시한 그래프.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 전자제어 서스펜션의 제어 시스템 및 방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자제어 서스펜션의 제어시스템은, 전자제어 서스펜션(10)의 스트로크 변위를 측정하는 차량 상태 감지부(20)와, 상기 스트로크의 변위와 차량의 속도에 따라 상기 스트로크의 상한과 하한에 정해진 범위 이내로 인접하는 경우에 적용할 스트로크 제한 게인값을 설정하는 스트로크 제한 게인값 설정부(32)와, 차량의 주행상태에 따라 기본적으로 상기 전자제어 서스펜션(10)을 제어하기 위한 로직이 저장된 기본제어부(31)와, 상기 기본제어부(31)에서 출력된 기본 댐핑 감쇠력에 상기 스트로크 제한 게인값을 적용하여 보정된 댐핑 감쇠력을 계산하는 댐핑 감쇠력 계산부(33)와, 상기 보정된 댐핑 감쇠력으로 상기 전자제어 서스펜션(10)을 제어에 필요한 제어 전류를 출력하는 전류 제어부(34)를 포함한다.

상기 차량 상태 감지부(20)는, 차량에 설치된 변위센서(21)를 이용하여 상기 전자제어 서스펜션(10)의 변위를 감지하는 변위센서(21)를 포함할 수 있다.

상기 차량 상태 감지부(20)는, 차량에 설치되는 가속도 센서 또는 6축 센서와, 상기 가속도 센서 또는 6축 센서로부터 출력된 값을 이용하여 상기 전자제어 서스펜션(10)의 변위를 계산하는 변위 추정기(22b)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 전자제어 서스펜션의 제어방법은, 상기 전자제어 서스펜션의 제어시스템을 이용하여 수행된다.

차량이 주행하면, 상기 차량에 설치된 센서를 이용하여 상기 차량의 스트로크를 추정한다(단계 a),

상기 (a) 단계에서는 상기 차량에 설치된 변위센서(21)를 이용하여 상기 차량의 측정함으로써, 바로 상기 스트로크를 측정할 수 있다.

한편, 상기 차량에 변위센서(21) 대신에 가속도 센서와 6축 센서가 설치되는 경우에는 상기 가속도/6축센서(22a)에서 측정된 값을 변위 추정부(22b)에서 연산하여 스트로크를 구한다.

상기 (a) 단계에서 스트로크가 구해지면, 상기 스트로크가 저감되도록 전자제어서스펜션(ECS : electronic controlled suspension)이 제어된다.

스트로크가 구해지면, 스크로크의 변화와 차량의 속도에 따라 스트로크의 상한과 하한에 인접할 때의 댐핑 감쇠력의 연산에 사용될 스트로크 제한 게인값을 설정한다(단계 b).

상기 전자제어 서스펜션(10)을 제어하는 ECU(electronic control unit)의 내부에는 차량의 주행상태에 따라 기본적으로 상기 전자제어 서스펜션(10)을 제어하기 위한 로직이 저장된 기본제어부(31)가 구비되어 있고, 상기 기본제어부(31)에서 출력된 기본 댐핑 감쇠력에 상기 스트로크 제한 게인값을 곱하여 상기 전자제어 서스펜션(10)을 제어한다. 본 발명에서는 상기 기본제어부(31)에서 구해진 값에 새로운 스트로크 제한 게인값을 반영하도록 함으로써, 상기 전자제어 서스펜션(10)의 제어가 가변되도록 한다.

상기 기본제어부(31)에서는 입력되는 조건에 따라 출력되는 값이 정해지게 되고, 상기 기본제어부(31)는 상기 서스펜션이 승차감과 조향 안정성을 위주로 하여 상기 서스펜션을 제어하도록 상기 전자제어 서스펜션을 제어한 기본 댐핑 감쇠력이 설정되어 있다.

따라서, 상기 (b)단계에서는 기본 로직에 적용할 보정된 스트로크 제한 게인 값을 구한다.

(c)단계에서는 상기 기본제어부(31)에서 출력되는 기본 댐핑감쇠력에 상기 (b)단계에서 구한 스트로크 제한 게인 값을 반영하여, 상기 전자제어 서스펜션에 적용된 보정된 댐핑 감쇠력을 구한다. 상기 ECU(30)의 내부에 구비되는 댐핑 감쇠력 계산부(32)는 상기 기본제어부(31)로부터 출력된 기본 댐핑 감쇠력에 상기 스트로크 제한 게인값 설정부(32)에서 출력된 스트로크 제한 게인 값을 반영하여 기본 댐핑 감쇠력보다 큰 보정된 댐핑감쇠력을 구한다.

상기 (b)단계에서 구한 스트로크 제한 게인 값은 상기 전자제어 서스펜션(10)의 전구간에 적용되는 것이 아니라, 상기 전자제어 서스펜션의 작동시 스트로크가 상한 또는 하한에 인접하는 경우에만 상기 (b)단계에서 구한 스트로크 제한 게인 값을 적용하여, 상기 (c)단계에서 보정된 댐핑 감쇠력을 구한다.

보정된 댐핑 감쇠력이 구해지면, 이를 이용하여 상기 전자제어 서스펜션(10)을 제어하기 위한 제어전류를 인가한다(단계 d). 상기 댐핑 감쇠력 계산부(32)에서는 최종적으로 상기 전자제어 서스펜션(10)에서 발휘될 댐핑값이 계산되었으므로, 상기 전자제어 서스펜션(10)에 제어전류를 인가하여 상기 전자제어 서스펜션이 작동하도록 한다. 상기 ECU(30) 내부는 상기 댐핑 감쇠력 계산부(33)로부터 출력된 신호에 따라 상기 전자제어 서스펜션(10)에 제어 전류를 인가하는 전류 제어부(34)가 구비되어 있는 바, 상기 전류 제어부(34)에서 보정된 댐핑제어값을 발휘할 수 있도록 상기 전자제어 서스펜션(10)을 제어한다.

본 발명에 따르면, 상기 전자제어 서스펜션(10)의 스트로크가 상한 또는 하한에 인접하면, 기본적으로 상기 전자제어 서스펜션의 댐핑값보다 크게 설정되는 보정된 댐핑 제어값이 적용됨으로써, 상기 전자제어 서스펜션의 작동속도가 저감되어 상기 전자제어 서스펜션의 스트로크의 상한 또는 하한에서 구성요소간 충돌에 의해 발생하는 충격음을 감소시킬 수 있다.

도 3의 그래프에서, 상지 전자제어 서스펜션의 상한 또는 하한과 인접하지 않으면(구간A) 감쇠력의 저하없이, 기본 댐핑 제어값으로 제어하고, 상기 전자제어 서스펜션의 상한 또는 하한과 인접하면(구간 B), 기본 댐핑 제어값에 스트로크 제한 게인 값을 적용한 보정 댐핑 제어값을 적용하여 댐핑력을 크게 함으로써, 상기 전자제어 서스펜션(10)의 스트로크의 상한 또는 하한에서 댐핑값이 커지도록 하여, 구성요소끼리 접촉하는 문제를 해결할 수 있다.

10 : 전제제어 서스펜션
20 : 차량 상태 감지부
21 : 변위센서
22a : 가속도/6축센서
22b : 변위추정기
30 : ECU(electronic control unit)
31 : 기본제어부
32 : 스토로크 제한부
33 : 댐핑 감쇠력 계산부
34 : 전류제어부

Claims

전자제어 서스펜션의 스트로크 변위를 측정하는 차량 상태 감지부와,
상기 스트로크의 변위와 차량의 속도에 따라 상기 스트로크의 상한과 하한에 정해진 범위 이내로 인접하는 경우에 적용할 스트로크 제한 게인값을 설정하는 스트로크 제한 게인값 설정부와,
차량의 주행상태에 따라 기본적으로 상기 전자제어 서스펜션을 제어하기 위한 로직이 저장된 기본제어부와,
상기 기본제어부에서 출력된 기본 댐핑 감쇠력에 상기 스트로크 제한 게인값을 적용하여 보정된 댐핑 감쇠력을 계산하는 댐핑 감쇠력 계산부와,
상기 보정된 댐핑 감쇠력으로 상기 전자제어 서스펜션을 제어에 필요한 제어 전류를 출력하는 전류 제어부를 포함하는 전자제어 서스펜션의 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 차량 상태 감지부는, 차량에 설치된 변위센서를 이용하여 상기 전자제어 서스펜션의 변위를 감지하는 변위센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 서스펜션의 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 차량 상태 감지부는, 차량에 설치되는 가속도 센서 또는 6축 센서와, 상기 가속도 센서 또는 6축 센서로부터 출력된 값을 이용하여 상기 전자제어 서스펜션의 변위를 계산하는 변위 추정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자제어 서스펜션의 제어시스템.
(a) 주행중인 차량의 상태를 감지하여 상기 차량의 전자식 서스펜션의 스트로크를 추정하는 단계와,
(b) 상기 스트로크의 변위와 차량의 속도에 따라 상기 스트로크의 상한과 하한에 정해진 범위 이내로 인접하는 경우에 적용할 스트로크 제한 게인값을 설정하는 단계와,
(c) 상기 (b)단계에서 설정된 스트로크 제한 게인값을 기본 댐핑 감쇠력에 적용하여 보정된 댐핑 감쇠력을 구하는 단계와,
(d) 상기 (c)단계에 계산된 보정 댐핑 감쇠력이 발휘되도록 상기 전자제어 서스펜션에 제어 전류를 인가하는 단계를 포함하는 전자제어 서스펜션의 제어방법.
제4항에 있어서,
상기 (a)단계에서는 차량에 설치된 변위센서를 이용하여 상기 전자제어 서스펜션의 변위를 감지하여 상기 전자제어 서스펜션의 스트로크로 이용하는 것을 특징으로 하는 전자제어 서스펜션의 제어방법.
제4항에 있어서,
상기 (a)단계에서는 차량에 설치된 가속도 센서와 6축 센서로부터 출력된 값을 변위 추정기에서 계산하여 상기 전자제어 서스펜션의 스트로크를 계산하는 것을 특징으로 하는 전자제어 서스펜션의 제어방법.
제4항에 있어서,
상기 (c)단계는 상기 스트로크가 상한 또는 하한에 정해진 범위 이내로 적용하는 경우에 적용되는 것을 특징으로 하는 전자제어 서스펜션의 제어방법.
제4항에 있어서,
상기 (c)단계에서 보정 게인 값은 상기 기본 댐핑 감쇠력을 증가시키도록 적용되는 것을 특징으로 하는 전자제어 서스펜션의 제어방법.