KR20190077922A

KR20190077922A - 경사로 및 중량 추정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20190077922A
Application number: KR1020170179499A
Authority: KR
Inventors: 허현동; 조준상; 전재환; 가한선; 염명기; 강주용
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-12-26
Filing date: 2017-12-26
Publication date: 2019-07-04
Also published as: KR102471005B1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 경사로 및 중량 추정 방법은 구동력을 공차 중량으로 나눈 값에 의하여 엔진 가속도를 추정하는 단계; 상기 엔진 가속도 및 휠가속도에 기초하여 차량 가속도를 추정하는 단계; 측정 가속도와 상기 추정된 차량 가속도에 기초하여 경사가속도를 추정하는 단계; 상기 추정된 경사 가속도에 기초하여 가중치를 연산하는 단계; 상기 엔진 가속도, 상기 추정 가속도, 상기 공차 중량에 기초하여 현재 질량을 연산하는 단계; 및 상기 연산된 현재 질량에 기초하여 최종 추정 질량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

경사로 및 중량 추정 방법 및 장치{Method and apparatus for ramp and weight estimation}

본 발명은 경사로 및 중량 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래 기술의 차량 상태 추정 방법은 차량에 설치된 엔진, 종가속도 센서, 휠속 센서에서 측정된 값에 기초하여 차량 상태를 추정 할 수 있다.

도 1은 종래 발명에 따른 차량 상태를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술의 차량 상태 추정 방법은 경사로를 추정하는 방법으로 차량(10)의 휠속(50)을 미분하여 휠가속도를 추정할 수 있다. 이를 통해, 차량의 측정가속도(30)와 휠가속도의 차이를 경사도로 추정할 수 있다.

또한, 종래 기술의 차량 상태 추정 방법은 중량을 추정하는 방법으로 차량 엔진 토크 값을 이용한 가속도 추정할 수 있다. 상기. 추정 된 가속도는 엔진가속도 일 수 있다. 이를 통해 차량의 기본 중량과 엔진가속도/휠가속도를 곱하여 추정 중량을 추정할 수 있다.

이러한, 종래 기술의 차량 상태 추정 기법에 따른 기존 중량 추정 로직은 엔진 토크값을 이용하기 때문에 가속 페달을 밟을시에만 추정하게 된다. 이로 인해, 오르막에서는 추정이 자주 이루어지므로 경사로 보정 없이는 도로에서 오차가 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 경사로 및 중량 독립 추정 알고리즘을 갖는 경사로 및 중량 추정 방법 및 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예에 따라, 상기 엔진 가속도 추정 단계는 제1 LPF(Low Pass Filter)에 기초하여 엔진 토크를 보정하는 단계; 제2 LPF에 기초하여 엔진 속도를 보정하는 단계; 차량 기어비 연산 단계; 상기 엔진 토크, 상기 엔진 속도, 상기 차량 기어비 및 제3 LPF에 기초하여 구동토크를 연산하는 단계; 및 상기 구동토크에 기초하여 종방향 힘 및 엔진 가속도 연산 단계를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 차량 가속도 추정 타이어의 반경, 휠 구동토크, 제동토크, 공력정항 및 구름저항에 기초하여 상기 차량 가속도를 추정할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 경사가속도 추정 단계는 상기 휠가속도, 상기 경사가속도 및 중량 offset에 기초하여 경사가속도를 추정할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 경사가속도는 상기 측정 가속도, 상기 추정 가속도 및 상기 중량 offset에 기초하여 추정할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 경사가속도 추정 단계는 출발 판단 단계; 정차 판단 단계; 평지 판단 단계; 및 Offset 고정 조건 단계를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 가중치 연산 단계는 급가속/ 감속 정지 주행 제외 단계; 선회 상황 제외 단계; 급경사 제외 단계; 및 저속 및 고속 제외 단계를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 현재 질량 연산 단계는 하기 수학식 7에 기초하여 현재 질량을 연산할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 최종 추정 질량 결정 단계는 질량 연산 단계; 질량 차이 연산 단계; 가중치에 따른 필터 계수 연산 단계; 및 질량 추정값 필터링 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 경사로 및 중량 추정 장치는 구동력을 공차 중량으로 나눈 값에 의하여 엔진 가속도를 추정하는 엔진 가속도 추정부; 상기 엔진 가속도 및 휠가속도에 기초하여 차량 가속도를 추정하는 차량 가속도 추정부; 측정 가속도와 상기 추정된 차량 가속도에 기초하여 경사가속도를 추정하는 경사가속도 추정부; 상기 추정된 경사 가속도에 기초하여 가중치를 연산하는 가중치 연산부; 상기 엔진 가속도, 상기 추정 가속도, 상기 공차 중량에 기초하여 현재 질량을 연산하는 현재 질량 연산부; 및 상기 연산된 현재 질량에 기초하여 최종 추정 질량을 결정하는 최종 추정 질량 결정부를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 엔진 가속도 추정부는 제1 LPF(Low Pass Filter)에 기초하여 엔진 토크를 보정하고, 제2 LPF에 기초하여 엔진 속도를 보정하고, 차량 기어비 연산하고, 상기 엔진 토크, 상기 엔진 속도, 상기 차량 기어비 및 제3 LPF에 기초하여 구동토크를 연산하고, 상기 구동토크에 기초하여 종방향 힘 및 엔진 가속도 연산할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 차량 가속도 추정부는 상기 휠가속도, 상기 경사가속도 및 중량 offset에 기초하여 경사가속도를 추정할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 경사가속도 상기 휠가속도, 상기 경사가속도 및 중량 offset에 기초하여 경사가속도를 추정할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 측정 가속도, 상기 추정 가속도 및 상기 중량 offset에 기초하여 상기 경사가속도를 추정할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 경사가속도 추정부는 출발 판단 조건, 정차 판단 조건, 평지 판단 조건 및 Offset 고정 조건에 기초하여 경사로를 판정 할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 가중치 연산부는 급가속/ 감속 정지 주행 제외 단계를 수행하고, 선회 상황 제외 단계를 수행하고, 급경사 제외 단계를 수행하고, 저속 및 고속 제외 단계를 수행할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 현재 질량 연산부는 하기 수학식 7에 기초하여 현재 질량을 연산할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 최종 추정 질량 결정부는 현재 질량을 연산하고, 상기 현재 질량과 추정 질량 차이를 연산하고, 가중치에 따른 필터 계수를 연산하고, 상기 추정 질량 및 상기 질량 차이에 기초하여 질량 추정값 필터링할 수 있다.

상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기초하여 도출되고 이해될 수 있다.

본 발명에 따른 경사로 및 중량 추정 방법 및 장치에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.

경사로 및 중량 독립 추정 알고리즘을 반영하여 오르막 및 내리막에서 중량 추정에 따른 오차를 저감시키는 장점이 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 종래 발명에 따른 차량 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경사로 및 중량 추정 장치의 블록도를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 추정 방법을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 가속도 추정 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 경사로 가속도 추정 방법에 따른 경가 가속도 데이터를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사로 보정 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정 경사가속도 연산 및 질량 추정 보정 방식의 데이터를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른, 최종 추정 질량 결정 방법을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 중량 offset 및 경사로 판정 순서를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 평지 실차 시험 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사로 실차 시험 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 " 상(위) 또는 하(아래)", "전(앞) 또는 후(뒤)"에 배치되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(위) 또는 하(아래)" 및"전(앞) 또는 후(뒤)"는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 배치되는 것을 모두 포함한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경사로 및 중량 추정 장치의 블록도를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 경사로 및 중량 추정 장치는 엔진 가속도 추정부(100), 차량 가속도 추정부(120), 경사가속도 추정부(130), 가중치 연산부(140), 현재 질량 연산부(150), 최종 추정 질량 결정부(160)를 포함할 수 있다.

엔진 가속도 추정부(100)는 구동력을 공차증량으로 값을 엔진 가속도로 추정할 수 있다.

엔진 가속도 추정부(100)는 엔진 토크 정보를 수신하고, 수신한 엔진토크 정보에 제1 LPF(Low Pass Filter)를 적용하여 보정된 엔진토크를 출력할 수 있다.

엔진 가속도 추정부(100)는 엔진 속도 정보를 수신하고, 수신한 엔진 속도 정보에 제2 LPF(Low Pass Filter)를 적용하여 보정된 엔진속도를 출력할 수 있다.

엔진 가속도 추정부(100)는 하기 수학식1에 의하여 기어비를 연산할 수 있다. 상기 제2 LPF은 수학식1과 같다.

[수학식 1]

기어비 = 종감속비 x 기어비 x 효율이때, 상기 기어비는 각 기어 단수별 기어비이고, 상기 종감속비는 종감속 장치의 기어비이다.

엔진 가속도 추정부(100)는 기어단수 정보를 수신하고, 수신한 기어단수 정보에 기초하여 종감속비, 기어비, 효율을 곱한 값을 기어비로 출력할 수 있다.

엔진 가속도 추정부는(100)는 상기 보정 엔진 토크, 상기 보정 엔진 속도 및 상기 연산된 차량 기어비에 제3 LPF를 적용하여 구동 통크를 연산할 수 있다. 엔진 가속도 추정부(100)는 하기 수학식2에 의하여 구동 토크를 연산할 수 있다. 상기 제3 LPF는 수학식 2와 같다.

[수학식 2]

구동 토크 = 엔진토크 x 기어비 - 엔진관성 토크

이때, 상기 엔진관성토크는 휠속 기반으로 추정한 가속도에 모멘트 값을 곱합 값이다.

엔진 가속도 추정부(100)는 제동압 정보, 휠가속도(50) 정보 및 구동토크 정보에 기초하여 종방향 힘 및 엔진 가속도를 연산할 수 있다.

엔진 가속도 추정부(100)는 타이어 종방향 힘을 하기 수학식3에 의하여 연산할 수 있다.

[수학식 3]

타이어 종방향 힘 = (평균 제동 토크 - 휠 구동 토크) /휠 반경 + 휠가속도에 의한 저항력이때, 상기 평균 제동 토크는 차량에 배치된 4개의 바퀴가 제동되는 토크의 평균이고, 상기 휠 구동 토크는 구동토크와 기어비가 곱해진 값이다.

차량 가속도 추정부(120)는 가속도 센서로부터 측정가속도(30) 정보를 수신할 수 있다. 이때, 측정가속도(30) 정보는 차량 피치 및 가속도 항 포함으로 인해 차량 실제 가속도와 다른 값을 가질 수 있다. 상기 측정가속도(30)는 자이로 센서 등을 이용하여 측정된 값일 수 있다.

차량 가속도 추정부(120)는 엔진 토크를 기반으로 추정가속도는 추정할 수 있다. 이때, 상기 추정가속도는 차량 가속 시, 측정가속도(30)와 같은 경향성을 가질 수 있다. 따라서, 차량 가속도 추정부(120)는 차량의 실제 거동을 반영하는 휠속도를 추정하고, 상기 추정된 휠 속도를 기반으로 가속도를 추정할 수 있다. 차량 가속도 추정부(120)는 타이어의 반경, 휠 구동토크, 제동토크, 공력정항 및 구름저항에 기초하여 상기 차량 가속도를 추정할 수 있다.

차량 가속도 추정부(120)는 차량 가속도를 하기 수학식 4에 의하여 추정할 수 있다.

[수학식 4]

엔진 토크 기반 추정가속도

= {r_wheel·( T_eng - T_brake ) - (F_aero + F_rolling )}/ M

= 차량 실제 가속도(휠가속도) + 경사가속도

이때, 상기 r_wheel은 타이어의 반경이고, 상기 T_eng은 휠구동토크이고, 상기 T_brake 은 제동토크 이고, F_aero은 공력저항, F_rolling은 구름저항, M은 차량의 무게 이다.

경사가속도 추정부(130)는 측정 가속도와 추정가속도 차이에 의하여 연산될 수 있다 경사가속도 추정부(130)는 상기 휠가속도, 상기 경사가속도 및 중량 offset에 기초하여 경사가속도를 추정할 수 있다.

경사가속도 추정부(130)는 측정 가속도를 하기 수학식 5에 의하여 추정할 수 있다.

[수학식 5]

측정가속도(센서) = 엔진 토크 기반 추정가속도

= r_wheel·( T_eng - T_brake ) / M - (F_aero + F_rolling )/ M

= 차량 실제 가속도(휠가속도) + 경사가속도 + 중량 offset

= a_x,wheel + g·sin(Θ ) + ax_offset

이때, 상기 r_wheel은 타이어의 반경이고, 상기 T_eng은 휠구동토크이고, 상기 T_brake 은 제동토크 이고, F_aero은 공력저항, F_rolling은 구름저항이고, 상기 a_x,wheel은 휠가속도이고, g·sin(Θ )는 경사가속도이고, ax_offset은 중량 offset 이고, M은 차량의 무게 이다.이때, 상기 휠 가속도는 차량의 실제 가속도 일 수 있다.

상기 수학식 5의 경사 가속도는 하기 수학식 6에 의하여 계산될 수 있다.

[수학식 6]

경사가속도 = 측정가속도(센서) - 추정가속도(휠가속도) - 중량 offset

이때, 경사도는 atan(경사가속도/g) ≒ 경사가속도 x 0.1 일 수 있다.

따라서, 경사가속도 추정부(130)는 상기 측정 가속도, 상기 추정 가속도 및 상기 중량 offset에 기초하여 추정할 수 있다.

가중치 연산부(140)는 차량 상태의 각 조건 별 맵을 통한 최적 추정 상태를 반영할 수 있다. 상기 차량 상태는 감속 및 정속 주행 제외 상태, 급경사 제외 상태, 급가속 상황 제외 상태, 저속 및 고속 제외 상태를 포함할 수 있다.

예를 들어, 감속 및 정속 주행 제외 상태인 경우, 모델 가속도가 0.5 m/s²에서 2 m/s² 인 구간에서 가중치가 0에서 1로 증가 될 수 있다.

예를 들어, 감속 및 정속 주행 제외 상태인 경우, 휠가속도(50)가 0.3 m/s²에서 1 m/s²인 구간에서 가중치가 0에서 1로 증가 될 수 있다.

예를 들어, 급경사 제외 상태인 경우, 경사로가 4%에서 6%인 구간에서, 가중치가 1에서 0으로 감소될 수 있다.

예를 들어, 급가속 상황 제외 상태인 경우, 구동력 변화량이 150 n에서 350n인 구간에서, 가중치가 1에서 0로 감소 될 수 있다

예를 들어, 저속 및 고속 제외 제외 상태인 경우, 차속이 20 kph에서 40 kph 인 구간에서, 가중치가 0에서 1로 증가될 수 있다.또한, 차속이90 kph에서 120 kph인 구간에서, 가중치가 1에서 0으로 감소될 수 있다.

예를 들어, 구동력이 800n에서 1160n인 구간에서 가중치가 0에서 1로 증가될 수 있다.

현재 질량 연산부(150)는 하기 수학식 7에 의하여 현재 질량을 추정할 수 있다.

[수학식 7]

현재 질량 = (엔진 가속도/실제 가속도) x 공차 중량

이때, 상기 공차 중량은 사람 및 짐등이 실리지 않은 차량의 중량일 수 있다.

이때, 상기 실제 가속도는 추정가속도와 보정 경사 가속도의 합일 수 있다.

최종 추정 질량 결정부(160)는 가중치 기반 필터링에 기초하여 최종 추정 질량을 결정할 수 있다.

최종 추정 질량 결정부(160)는 하기 수학식8에 의하여 질량을 연산할 수 있다.

[수학식 8]

현재 질량 = 추정 힘 / 추정 가속도

이때, 상기 추정 힘은 추정 힘은 엔진 힘 및 브레이크 힘의 차이의 절대값일수 있다.

최종 추정 질량 결정부(160)는 하기 수학식 9에 의하여 질량 차이를 연산할 수 있다.

[수학식 9]

질량 차이 = 현재 질량 - 추정 질량

최종 추정 질량 결정부(160)는 가중치에 따른 필터 계수를 연산할 수 있다.

최종 추정 질량 결정부(160)는 하기 수학식 10에 의하여 추정 질량을 연산할 수 있다.

[수학식 10]

추정 질량 = 추정 질량 + 가중치 x 질량 차이

이때, 가중치는 차량 주행 상태에 기초하여 연산된 필터 계수를 연산한 값이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 질량 추정 방법을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 질량 추정 방법은 동역학 기본 식 F = ma 이용하여 추정할 수 있다.

도 3(a)는 운전자 1인이 탑승한 상황을 도시한 도면이고, 도 3(b)는 운전자가 추가로 탑승하고, 차량에 짐이 적재된 상황을 도시한 도면이다.

도 3(b)를 참조하면, 차량에 추가 인원 탑승하고, 중량 적재(80)가 이루어 지는 경우, 도 3(a)의 차량과 같은 가속도를 내기 위해서는 추가 엔진 토크가 필요할 수 있다. 이때, 도 3(b)의 차량에 적용되는 힘은 F=ma에 의하여 추정될 수 있디. 이때, a는 휠속 기반으로 추정한 가속도 유지에 필요한 가속도 일 수 있다. F는 추가 엔진 토크로 인하여 증가한 힘 일수 있다.

이때, 상기 증가한 힘은 하기 수학식 11에 의하여 추정 될 수 있다.

[수학식 11]

추정 힘 = (엔진 힘 - 브레이크 힘) - 공력 저항 - 구름 저항

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 가속도 추정 방법을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 엔진 가속도 추정 방법은 엔진 가속도 추정부(100)는 엔진토크를 수신하여 엔진 토크를 보정할 수 있다(S110).

상기 S110 단계 이후, 엔진 가속도 추정부(100)는 엔진속도를 수신하여 엔진 속도를 보정할 수 있다(S120).

상기 S120 단계 이후, 엔진 가속도 추정부(100)는 기어 단수를 수신하여 차량 기어비를 연산할 수 있다(S130).

상기 S130 단계 이후, 엔진 가속도 추정부(100)는 상기 보정 엔진 토크, 상기 보정 엔진 속도, 상기 연산된 차량 기어비에 기초하여 구동토크를 연산할 수 있다(S140).

상기 S140 단계 이후, 엔진 가속도 추정부(100)는 상기 구동토크에 기초하여 종방향 타이어 힘을 연산할 수 있다(S150).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 경사로 가속도 추정 방법에 따른 경가 가속도 데이터를 도시한 도면이다.

도 5(a)는 경사가 상경사인 경우를 도시한 데이터이다,

도 5(a)를 참조하면, 도로의 경사가 상경사인 경우, 센서에 의한 측정 가속도가 휠가속도(50)에 의한 추정 가속도 및 엔진 가속도 보다 클 수 있다.

따라서, 경사 가속도는 측정 가속도와 추정 가속도의 차이이므로, 도로의 경사가 상경사인 경우, 경사 가속도는 하경사 방향으로 작용할 수 있다.

도 5(b)를 참조하면, 도로의 경사가 하경사인 경우, 센서에 의한 측정 가속도가 휠가속도(50)에 의한 추정 가속도 및 엔진 가속도 보다 작을 수 있다.

따라서, 경사 가속도는 측정 가속도와 추정 가속도의 차이이므로, 도로의 경사가 하경사인 경우, 경사 가속도는 상경사 방향으로 작용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사로 보정 방법을 도시한 도면이다.

도 6(a)를 참조하면, 경사가속도 추정부(130)는 측정 가속도와 추정가속도 차이에 의하여 연산될 수 있다.

경사가속도 추정부(130)는 측정 가속도를 상기 수학식 5에 의하여 추정할 수 있다.

도 6(b)를 참조하면, 차량에 off set 중량이 적재됨에 따라, 물체의 중량 적재로 인하여 차량의 피치(70)가 발생할 수 있다.

또한, 상기 피치 발생에 따라, 차량의 가속도 센서가 기울어지고, 이로 인해 off set이 발생할 수 있다.

이때, 경사로 추정부(130)는 중량 off set은 차량이 평지에 정차 했다고 가정 한 경우, 하기 수학식 12에 의하여 연산할 수 있다.

[수학식 12]

경사가속도 = 0 = 측정 가속도(센서) - 추정 가속도(휠가속도) - 중량 offset

중량 offset = 측정가속도(센서) - 추정가속도(휠가속도)

이를 통해, 경사로 추정부(130)는 정차 시 중량 offset을 연산하여 보정 경사 가속도를 연산할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정 경사가속도 연산 및 질량 추정 보정 방식의 데이터를 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 휠가속도(50) 센서, 경사가속도의 평균 값, 반영 경사가속도를 도시하고 있다.

이를 통해, 경사가속도(33)와 경사가속도 누적 평균의 차이를 통한 보정 경사가속도 필터링 데이터를 연산할 수 있다. 상기 필터링 데이터를 통하여 실제 가속도에 반영하여 추정 현재 질량 정확도를 향상시킬 수 있다.

상기 필터링 데이터를 이용한 현재 질량은 하기 수학식 7에 의하여 출력할 수 있다.

[수학식 7]

현재 질량 = (엔진 가속도/실제 가속도) x 공차 중량

이때, 엔진 가속도는 실제 가속도 + 중량에 의한 추가 가속도 + 경사에 의한 추가 가속도이고, 실제 가속도는 추정 가속도 + 보정 경사 가속도 일 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시에에 따른, 최종 추정 질량 결정 방법을 도시한 순서도이다.

도 8을 참조하면, 최종 추정 질량 결정부(160)는 가중치 기반 필터링에 기초하여 최종 추정 질량을 결정할 수 있다. 최종 추정 질량 결정부(160)는 질량 연산을 수행할 수 있다(S210). 이때, 상기 질량 연산은 상기 수학식 8에 의하여 수행 될 수 있다.

상기 S210 단계 이후, 최종 추정 질량 결정부(160)는 질량 차이 연산을 수행할 수 있다(S220). 이때, 상기 질량 차이 연산은 상기 수학식 9에 의하여 수행 될 수 있다.

최종 추정 질량 결정부(160)는 가중치에 따른 필터 계수를 연산할 수 있다(S230).

상기 S330 단계 이후, 최종 추정 질량 결정부(160)는 상기 수학식 10에 의하여 추정 질량을 연산할 수 있다(S240).

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 중량 offset 및 경사로 판정 순서를 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 중량 offset 및 경사로 판정 방법은 차량의 출발 판단조건이 만족되는지 판단할 수 있다(S310). 상기 출발 판단 조건은 기어단수 < 1단 이고, 브레이크가 OFF 일 수 있다.

상기 S310 단계를 만족하는 경우, 출발 Flag 신호가 True일 수 있다(S315).

상기 S310 단계를 만족하지 않은 경우, 차량의 정차 판단조건이 만족되는지 판단할 수 있다(S320). 상기 정차 판단 조건은 속도 < 1 m/s² 이고, 출발 Flag가 FALSE일 수 있다.

상기 S320 단계를 만족하는 경우, 정지 Offset을 연산할 수 있다. 이때 상기 off set은 누적평균일 수 있다(S325).

상기 S320 단계를 만족하지 않은 경우, 경사가속도(33)를 연산할 수 있다(s330).

상기 330 단계 이후, 차량의 평지 판단 조건이 만족되는지 판단할 수 있다(S340). 상기 평지 판단 조건은 속도 > 1 m/s² 이고, 경사가속도 < 평지기준 이고, Offset 고정 Flag가 FALSE 일 수 있다.

상기 340 단계를 만족하는 경우, 평지 offset을 연산할 수 있다. 이때, 상기 off set은 누적평균일 수 있다(S345).

상기 340 단계를 만족하지 않는 경우, Offset 차이 연산할 수 있다(S350).

상기 S350 단계 이후, offset 고정 조건을 판단할 수 있다(S360). 상기, offset 고정 조건은 Offset 차이 < 0.05m/s² 이고, 평지 Offset 누적 시간 > 5초 일 수 있다.

상기 S360 단계를 만족하는 경우, 보정 경사가속도 = 경사가속도 - 평지 Offset을 수행할 수 있다(S370).

상기 S360 단계를 만족하지 않는 경우, 보정 경사가속도 = 경사가속도 - 정지 Offset을 수행 할 수 있다(S380).

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 평지 실차 시험 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 평지 주행하고, 운전자 및 430 kg 적재되고, 차량 기본 중량이 1730 kg인 경우 이다.

도 10(a)은 시간과 속도에 따른 데이터를 도시한 도면이다. 도 10(a)을 참조하면, 속도가 일정하게 유지되다, 약 140~160초 사이에 속도가 감소하는 구간이 있다.

도 10(b)은 시간과 신뢰도에 따른 데이터를 도시한 도면이다. 도 10(b)을 참조하면, 상기 시간이 150~ 약 550 사이에 연산 신뢰도가 0인 구간이 존재한다.

도 10(c)은 시간과 경사가속도에 따른 데이터를 도시한 도면이다. 도 10(c)을 참조하면, 상기 경사 가속도가 0~140 구간을 평지 구간으로 추정할 수 있다.

도 10(d)은 시간과 추정 질량에 따른 데이터를 도시한 도면이다. 도 11(d)을 참조하면, 상기 연산에 따른 추정 질량이 실제 질량 보다 높은, 160초~1000초 구간을 고중량 정상 구간으로 추정할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사로 실차 시험 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사로와 평지를 복합하여 주행하고, 운전자 및 동승자가 탑승하고, 차량 기본 중량이 1340 kg인 경우이다.

도 11(a)는 시간과 속도에 따른 데이터를 도시한 도면이다. 도 11(a)를 참조하면, 차량의 속도 변화하다, 약 160 초 이후에 차량의 속도가 0에 근접한다.

도 11(b)는 시간과 신뢰도에 따른 데이터를 도시한 도면이다. 도 11(b)를 참조하면, 상기 시간이 약 700초인 구간에서 연산 신뢰도가 0인 구간이 존재한다.

도 11(c)는 시간과 경사가속도에 따른 데이터를 도시한 도면이다. 도 121c)를 참조하면, 시간이 100초에서 120초 사이인 구간 및 130초에서 140초인 구간에서 경사도가 5% 상경사인 구간을 추정할 수 있다.

도 11(d)는 시간과 추정 질량에 따른 데이터를 도시한 도면이다. 도 11(d)를 참조하면, 시간이 약 700인 구간에서 연산 질량이 실제 질량보다 커지는 구간을 추정할 수 있다. 이를 통해 정차 상태 지속으로 인한 reset 상태임을 추정할 수 있다.

상술한 일 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 입력 데이터 저장시스템 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function)프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

110: 엔진 가속도 추정부
120: 차량 가속도 추정부
130: 경사가속도 추정부
140: 가중치 연산부
150: 현재 질량 연산부
160: 최종 추정 질량 결정부

Claims

구동력을 공차 중량으로 나눈 값에 의하여 엔진 가속도를 추정하는 단계;
상기 엔진 가속도 및 휠가속도에 기초하여 차량 가속도를 추정하는 단계;
측정 가속도와 상기 추정된 차량 가속도에 기초하여 경사가속도를 추정하는 단계;
상기 추정된 경사 가속도에 기초하여 가중치를 연산하는 단계;
상기 엔진 가속도, 상기 추정 가속도, 상기 공차 중량에 기초하여 현재 질량을 연산하는 단계; 및
상기 연산된 현재 질량에 기초하여 최종 추정 질량을 결정하는 단계를 포함하는 경사로 및 중량 추정 방법.
제 1항에 있어서,
상기 엔진 가속도 추정 단계는
제1 LPF(Low Pass Filter)에 기초하여 엔진 토크를 보정하는 단계;
제2 LPF에 기초하여 엔진 속도를 보정하는 단계;
차량 기어비 연산 단계;
상기 엔진 토크, 상기 엔진 속도, 상기 차량 기어비 및 제3 LPF에 기초하여 구동토크를 연산하는 단계; 및
상기 구동토크에 기초하여 종방향 힘 및 엔진 가속도 연산 단계를 포함하는 경사로 및 중량 추정 방법.
제 1항에 있어서,
상기 차량 가속도 추정 단계는
타이어의 반경, 휠 구동토크, 제동토크, 공력정항 및 구름저항에 기초하여 상기 차량 가속도를 추정하는 경사로 및 중량 추정 방법.
제 1항에 있어서,
상기 경사가속도 추정 단계는
상기 휠가속도, 상기 경사가속도 및 중량 offset에 기초하여 경사가속도를 추정하는 경사로 및 중량 추정 방법.
제 4항에 있어서,
상기 경사가속도는
상기 측정 가속도, 상기 추정 가속도 및 상기 중량 offset에 기초하여 추정되는 경사로 및 중량 추정 방법.
제 1항에 있어서,
상기 경사가속도 추정 단계는
출발 판단 단계;
정차 판단 단계;
평지 판단 단계; 및
Offset 고정 조건 단계를 포함하는 경사로 및 중량 추정 방법.
제 1항에 있어서,
상기 가중치 연산 단계는
급가속/ 감속 정지 주행 제외 단계;
선회 상황 제외 단계;
급경사 제외 단계; 및
저속 및 고속 제외 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함하는 경사로 및 중량 추정 방법.
제 1항에 있어서,
상기 현재 질량 연산 단계는
하기 수학식 7에 기초하여 현재 질량을 연산하는 경사로 및 중량 추정 방법.
[수학식 7]
현재 질량 = (엔진 가속도/실제 가속도) x 공차 중량
(실제 가속도: 추정 가속도 + 보정 경사 가속도)
제 1항에 있어서,
상기 최종 추정 질량 결정 단계는
현재 질량을 연산하는 단계;
상기 현재 질량과 추정 질량 차이를 연산하는 단계;
가중치에 따른 필터 계수 연산 단계; 및
상기 추정 질량 및 상기 질량 차이에 기초하여 질량 추정값 필터링하는 단계를 포함하는 경사로 및 중량 추정 방법.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 경사로 및 중량 추정 방법을 실현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
구동력을 공차 중량으로 나눈 값에 의하여 엔진 가속도를 추정하는 엔진 가속도 추정부;
상기 엔진 가속도 및 휠가속도에 기초하여 차량 가속도를 추정하는 차량 가속도 추정부;
측정 가속도와 상기 추정된 차량 가속도에 기초하여 경사가속도를 추정하는 경사가속도 추정부;
상기 추정된 경사 가속도에 기초하여 가중치를 연산하는 가중치 연산부;
상기 엔진 가속도, 상기 추정 가속도, 상기 공차 중량에 기초하여 현재 질량을 연산하는 현재 질량 연산부; 및
상기 연산된 현재 질량에 기초하여 최종 추정 질량을 결정하는 최종 추정 질량 결정부를 포함하는 경사로 및 중량 추정 장치.
제 11항에 있어서,
상기 엔진 가속도 추정부는
제1 LPF(Low Pass Filter)에 기초하여 엔진 토크를 보정하고,
제2 LPF에 기초하여 엔진 속도를 보정하고,
차량 기어비 연산하고,
상기 엔진 토크, 상기 엔진 속도, 상기 차량 기어비 및 제3 LPF에 기초하여 구동토크를 연산하고,
상기 구동토크에 기초하여 종방향 힘 및 엔진 가속도 연산하는 경사로 및 중량 추정 장치.
제 11항에 있어서,
상기 차량 가속도 추정부는
타이어의 반경, 휠 구동토크, 제동토크, 공력정항 및 구름저항에 기초하여 상기 차량 가속도를 추정하는 경사로 및 중량 추정 장치.
제 11항에 있어서,
상기 경사가속도 추정부는
상기 휠가속도, 상기 경사가속도 및 중량 offset에 기초하여 경사가속도를 추정하는 경사로 및 중량 추정 장치.
제 11항에 있어서,
상기 경사가속도 추정부는
상기 측정 가속도, 상기 추정 가속도 및 상기 중량 offset에 기초하여 상기 경사가속도를 추정하는
경사로 및 중량 추정 장치.
제 11항에 있어서,
상기 경사가속도 추정부는
출발 판단 조건, 정차 판단 조건, 평지 판단 조건 및 Offset 고정 조건에 기초하여 경사로를 판정하는 경사로 및 중량 추정 장치.
제 11항에 있어서,
상기 가중치 연산부는
급가속/ 감속 정지 주행 제외 단계, 선회 상황 제외 단계, 급경사 제외 단계 및 저속 및 고속 제외 단계 중 적어도 하나를 수행하는 경사로 및 중량 추정 장치.
제 11항에 있어서,
상기 현재 질량 연산부는
하기 수학식 7에 기초하여 현재 질량을 연산하는 경사로 및 중량 추정 장치.
[수학식 7]
현재 질량 = (엔진 가속도/실제 가속도) x 공차 중량
(실제 가속도: 추정 가속도 + 보정 경사 가속도)
제 11항에 있어서,
상기 최종 추정 질량 결정부는
현재 질량을 연산하고,
상기 현재 질량과 추정 질량 차이를 연산하고,
가중치에 따른 필터 계수를 연산하고,
상기 추정 질량 및 상기 질량 차이에 기초하여 질량 추정값 필터링하는 경사로 및 중량 추정 장치.