KR20190084482A - 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템 및 방법 - Google Patents

액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 차량에 설치된 센서로부터 상기 차량의 현재 주행 차속, 횡방향 가속도, 종방향 가속도, 요 각속도, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 액티브 롤 스태빌라이저(Active Roll Stabilizer, ARS)의 모터의 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림을 모니터링하는 센서 값 모니터링부, 상기 센서 값에 따라 상기 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 신호를 생성하고, 생성된 상기 타겟 신호를 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 상기 액츄에이터를 동작시키는 피드백 제어부 및 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 이용하여 상기 타겟 토크에 해당ㅎ아는 액츄에이터 구동 지령을 미리 인가하여 상기 액츄에이터를 동작시키는 피드포워드 제어부를 포함함으로써, 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드를 보상하고 응답 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD OF COMPENSATING DEAD BAND AND IMPROVING RESPONSE PERFORMANCE}
본 발명은 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액츄에이터가 작동함에도 불구하고 HW 댐핑이나 유격 등에 의하여 액츄에이터의 구동력이 전체 액티브 롤 스태빌라이저 시스템에 정상적으로 전달되지 않아 응답성이 떨어지는 데드 밴드를 보상하고 응답 성능을 향상시킬 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 차체의 자세를 안정시켜 탑승자에게 편안한 승차감을 제공하기 위해 주행 중 노면으로부터 발생하게 되는 차체의 상하 진동을 흡수하기 위한 수단으로 서스펜션(suspension)과 더불어 차량이 회전 주행을 하거나 거친 노면을 주행할 때 원심력에 의해 발생되는 차체의 좌우 쏠림(즉, 롤링)을 줄이기 위한 수단으로 스태빌라이저(stabilizer)를 구비한다.
종래 스태빌라이저는 비틀리는 막대 스프링(즉, 토션 바 또는 스태빌라이저 바)의 양끝을 좌우 차륜 사이에 달아 좌우 차륜이 다른 동작을 보일 때 단일 소재로 구성된 스태빌라이저 바 자체가 보유하는 롤 강성을 매개로 차체의 롤링을 완화시킴으로써 차체의 자세를 안정화시키는 것이 일반적이었다. 이렇게 단일 소재로 구성된 종래 스태빌라이저 바는 제작이 용이하고 생산 비용이 낮은 이점이 있으나, 자체적으로 갖는 고유의 롤 강성을 이용하여 차체의 롤링을 제어하게 되므로 차량의 주행 시 발생하는 다양한 형태의 롤링을 효과적으로 억제시키기에 어려운 문제점이 있었다.
이에 따라 최근에는 스태빌라이저 바의 롤 강성을 차량의 주행 상황에 따라 자동으로 조절할 수 있도록 액츄에이터를 구비한 액티브 롤 스태빌라이저(Active Roll Stabilizer, ARS) 시스템의 사용이 증가되고 있다. 액티브 롤 스태빌라이저는 두 개의 하프 스태빌라이저 바 사이에 회전 모터를 포함한 액츄에이터가 배치되도록 구성되어 차량에 발생되는 롤링의 크기에 따라 액츄에이터가 작동하여 스태빌라이저 바의 롤 강성을 조절함으로써 차체의 자세를 안정화시킨다. 다시 말해, 액티브 롤 스태빌라이저 시스템은 차량으로부터 속도, 조향각, 횡 가속도, 요 각속도 등을 입력 받아 그에 따라 타겟 토크 값을 연산하고 그러한 타겟을 추종하기 위해 액츄에이터 전압 지령을 생성한 후 회전 모터로 좌우측 스태빌라이저 바에 각기 다른 토크(즉, 비틀림 모멘트)를 발생시키도록 액츄에이터를 동작시켜 차량 선회 시 발생되는 롤링을 제어한다.
이렇게 스태빌라이저는 노면이나 타이어를 통해 전달되는 잔 진동 등을 흡수하거나 구동계의 노이즈로 인한 떨림 등이 전체 시스팀에 영향을 주지 않도록 하는 효과가 있다. 그러나 또한 다른 한편으로 기구적으로 힘이 전달되는 관계에서 댐퍼를 구성하는 강자성체의 자기이력현상과 탄성체의 탄성이력현상 및 유격 등의 영향으로 액츄에이터의 지령 대비 응답 값을 나타내는 도 5의 그래프와 같이 원점 부근에서 액츄에이터의 구동력이 액티브 롤 스태빌라이저 전체 시스템에 전달되지 않는 데드 밴드(dead band) 구간이 생기게 된다. 이러한 데드 밴드 구간에서는 액츄에이터는 구동하였으나 액츄에이터의 구동력이 전체 시스템에 정상적으로 전달되지 않아 롤링 제어시 요구되는 타겟 토크에 대한 시스템 응답성 및 추종성이 매우 떨어지는 현상이 생긴다.
대한민국 공개특허공보 제10-2007-0027748호(2007.03.09) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0131228호(2014.11.12)
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 특히 댐퍼를 구비한 액티브 롤 스태빌라이저에 있어서 액츄에이터는 구동하였으나 HW 댐핑이나 유격 등에 의하여 액츄에이터의 구동력이 전체 액티브 롤 스태빌라이저 시스템에 정상적으로 전달되지 않아 롤링 제어시 요구되는 타겟 토크에 대한 시스템 응답성 및 추종성이 떨어지는 데드 밴드를 보상하고 응답 성능을 향상시키기 위해 측정 토크를 이용하여 타겟 토크를 추종하는 피드백 제어와 더불어 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 이용하는 피드포워드 제어를 병렬 시행함으로써 액티브 롤 스태빌라이저 시스템의 응답성을 높일 수 있는 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템은 차량에 설치된 센서로부터 상기 차량의 현재 주행 차속, 횡방향 가속도, 종방향 가속도, 요 각속도, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 액티브 롤 스태빌라이저(Active Roll Stabilizer, ARS)의 모터의 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림을 모니터링하는 센서 값 모니터링부, 상기 센서 값에 따라 상기 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 신호를 생성하고, 생성된 상기 타겟 신호를 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 상기 액츄에이터를 동작시키는 피드백 제어부 및 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 이용하여 상기 타겟 토크에 해당하는 액츄에이터 구동 지령을 미리 인가하여 상기 액츄에이터를 동작시키는 피드포워드 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 본 발명의 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템은 상기 액츄에이터 구동 지령 맵의 이동이 일어나 원점 제어 시행 가능 조건을 만족하는 경우 액츄에이터 구동 지령 오프셋을 계산하여 액츄에이터 구동 지령의 원점을 모터 원점 값으로 보정하는 원점 보정부를 더 포함한다.
더 바람직하게는, 상기 원점 제어 시행 가능 조건은 차속이 일정 속도 이하이고, 상기 타겟 토크 값이 일정 시간 동안 변화가 없고, 실제 토크 값이 일정 시간 동안 변화가 없으며, 상기 액츄에이터 구동 지령이 인가되지 않는 경우 상기 모터가 원점에 있지 않은 경우일 수 있다.
더 바람직하게는, 본 발명의 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템은 상기 액츄에이터의 상태가 상기 원점 제어 가능 조건을 만족하지 못하는 경우, 보정된 원점 값을 이용하여 액츄에이터를 상기 타겟 토크 값을 추종하도록 점차적으로 제어를 시행한다(Fade IN). 이때, 피드백 제어와 피드 포워드 제어를 병렬 시행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템 및 방법은 특히 고무 재질의 댐퍼를 구비한 액티브 롤 스태빌라이저에 있어서 액츄에이터는 구동하였으나 HW 댐핑이나 유격 등에 의하여 액츄에이터의 구동력이 전체 액티브 롤 스태빌라이저 시스템에 정상적으로 전달되지 않아 롤링 제어시 요구되는 타겟 토크에 대한 시스템 응답성 및 추종성이 떨어지는 데드 밴드를 보상하고 응답 성능을 향상시키기 위해 스태빌라이저 바에서 계측된 측정 토크를 이용하여 타겟 토크를 추종하는 피드백 제어와 더불어 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 이용하는 피드포워드 제어를 병렬 시행함으로써 제어 응답에서 데드 밴드로 인하여 생기는 응답 지연을 보상한다. 나아가 액츄에이터 구동 지령 맵의 이동이 일어난 경우, 액티브 롤 스태빌 라이저가 원점 제어 조건을 만족하는 경우 액츄에이터의 원점을 보정하여 급격한 액츄에이터의 반응을 막음으로써 제어를 통한 이질감을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저를 포함하는 차량을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 다양한 제어 기능을 개략적으로 나타내기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 유닛에 의해 구현된 액츄에이터 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 액츄에이터 응답이 액티브 롤 스태빌라이저 시스템 응답에 전달되지 않는 데드 밴드 구간을 보이는 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 예시하는 그래프이다.
도 6a는 피드포워드 제어 적용 전 액츄에이터 응답의 액티브 롤 스태빌라이저 시스템 응답에 대한 추종 궤적을 예시하는 그래프이고, 도 6b는 피드포워드 제어 적용 후 액츄에이터 응답의 액티브 롤 스태빌라이저 시스템 응답에 대한 추종 궤적을 예시하는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 본 발명의 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저를 포함하는 차량을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 액티브 롤 스태빌라이저(ARS) 시스템(1)은 차체의 자세를 안정시켜 탑승자에게 편안한 승차감을 제공하기 위해 차체의 전륜 및 후륜(20) 측에 전방 및 후방 스태빌라이저(10)가 각각 배치된다. 각각의 스태빌라이저(10)는 차량에 롤 방향 동작이 공급되는 경우에 비틀림 스프링으로서 작용한다. 또한, 각각의 스태빌라이저(10)는 액츄에이터(11)를 사용하여 비틀림 모멘트를 차량에 공급된 롤 방향 동작에 따라 가변적으로 조절하도록 구성된다. 또한 액츄에이터(11)는 전자 제어 유닛(ECU)에 포함되는 스태빌라이저 제어 유닛(100, 도 3 참조)의해 제어된다.
또한 도 1에 나타낸 바와 같이, 좌우 차륜(20)의 차륜 속도를 검출하는 차륜 속도 센서(21), 조향 핸들(30)의 조향 각도를 검출하는 조향 각도 센서(31), 차량의 종방향 가속도를 검출하는 종 가속도 센서(41), 차량의 횡방향 가속도를 검출하는 횡 가속도 센서(51) 및 차량의 요 각속도를 검출하는 요 각속도 센서(61)가 각각 차량의 적절한 위치에 배치되고, 각각의 차륜 회전 속도, 조향 핸들의 조향 각도, 차량의 종방향 가속도, 차량의 횡방향 가속도 및 차량의 요 각속도에 관한 신호를 입력하기 위해 전자 제어 유닛(ECU)에 연결된다.
전자 제어 유닛(ECU)은 CPU, ROM 및 RAM을 포함하는 통신 유닛(미도시)을 통해 통신 버스(communication bus)에 연결되는 스태빌라이저 제어 유닛(100, 도 3 참조)을 포함할 수 있다. 또한, 도 1에는 전자 제어 유닛(ECU)이 하나인 것으로 도시되어 하나의 전자 제어 유닛(ECU)이 통합 제어를 시행하는 것이 고려될 수 있지만, 다른 실시예에서는 차체의 전륜 및 후륜(20) 측에 두 개의 전자 제어 유닛(ECU)이 각각 배치되어 두 개의 전자 제어 유닛(ECU)의 각각이 마스터 & 슬레이브 관계를 갖거나 또는 서로 독립적으로 제어를 시행하는 것 등이 고려될 수 있으며, 또 다른 실시예도 또한 가능하다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 스태빌라이저 바(15, 16)는 두 개의 스태빌라이저 바(15, 16)가 서로에 대하여 회전하도록 일 단부는 차량의 좌우 차륜(20)에 각각 그리고 타 단부는 상세하게 후술하게 될 액츄에이터(11)에 연결된다. 스태빌라이저 바(15, 16)는 홀딩 수단(17, 18)을 사용하여 차체에 유지될 수 있다. 각각의 액츄에이터(11)는 차량에 롤 방향 동작이 공급되는 경우 회전하여 회전 구동력을 스태빌라이저 바(15, 16)에 전달하는 회전 모터(이하, 모터)(12)를 포함하고, 모터(12)와 댐퍼(14) 사이에 구비되어 모터(12)의 회전비를 변화시키는 감속기(13) 및 스태빌라이저 바(15, 16)의 회전을 설정된 회전 각도를 넘어 회전되지 않도록 기구적으로 제한할 수 있는 댐퍼(14)를 더 포함할 수 있다.
또한 도 1에 나타낸 바와 같이 액츄에이터(11)를 구동시키기 위한 모터(12)의 위치(즉, 액츄에이터(11)의 위치) 값을 검출하는 모터 위치 센서(71) 및 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림을 측정하기 위한 센서(미도시)가 각각 모터(12) 및 스태빌라이저 바(15, 16)에 배치되고, 각각의 모터의 위치 및 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림에 관한 신호를 입력하기 위해 전자 제어 유닛(ECU)에 연결된다.
모터(12)의 위치값이란 모터(12)의 회전량 등이 될 수 있다. 여기서, 모터 위치 센서(71)는 3상 모터가 이용되는 경우 3상 모터의 회전자의 위치를 측정함으로써 3상 모터의 위치값을 측정할 수 있고 DC 모터가 이용되는 경우에는 액츄에이터(11)의 구동각을 측정함으로써 DC 모터의 위치값을 측정할 수 있을 것이다. 그리고 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림이란 스태빌라이저 바(15, 16)의 토크(즉, 비틀림 모멘트), 회전 각도 등이 될 수 있다. 여기서 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림을 측정하기 위한 센서(미도시)는 변형률 게이지(strain gauge)로서 스태빌라이저 바(15, 16)가 액츄에이터(11)로부터의 회전 구동력으로 변형될 때 등에 스태빌라이저 바(15, 16)의 토크값, 회전 각도값을 측정할 수 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 유닛의 다양한 제어 기능을 개략적으로 나타내기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 차량의 전자 제어 유닛(ECU)은 ROM 및 RAM과 같은 메모리(DB)를 구비하여 도 4에 도시된 액츄에이터 제어 프로그램과 같은 다양한 제어 프로그램과 도 5에 도시될 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵과 같은 다양한 제어 데이터를 저장한다. 그리고 전자 제어 유닛(ECU)은 다양한 제어 프로그램을 실행하는 CPU를 부가적으로 포함하여 다양한 제어 프로그램을 실행하는데, 본 발명의 바람직한 실시예에서 전자 제어 유닛(ECU)은 도 4에 도시된 액츄에이터 제어 프로그램을 실행하는 스태빌라이저 제어 유닛(100)을 구비하여 차량에 공급되는 롤 방향 동작을 보다 안정적으로 능동 제어하기 위해 원점 제어 프로그램을 실행한다.
구체적으로, 본 발명의 바람직한 실시예에서 전자 제어 유닛(ECU)은 차량의 차륜 속도 센서(21), 조향 각도 센서(31), 종 가속도 센서(41), 횡 가속도 센서(51), 요 각속도 센서(61), 모터 위치 센서(71), 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림을 측정하기 위한 센서(미도시) 등으로부터의 각각의 차륜 속도, 조향 각도, 종 가속도, 횡 가속도, 요 각속도, 모터 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림 등을 모니터링하는 센서 값 모니터링부(110), 모니터링된 센서 값(이를 테면 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림을 측정하기 위한 센서(미도시)에서 계측된 실제 토크 값)에 따라 스태빌라이저 바(15, 16)에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 신호를 생성하고, 생성된 타겟 신호를 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터(12)로 좌우측 스태빌라이저 바(15, 16)에 타겟 토크(즉, 비틀림 모멘트)를 발생시키도록 액츄에이터(11)를 동작시키는 피드백 제어부(120) 및 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 이용하여 타겟 토크에 해당하는 액츄에이터 구동 지령을 미리 인가하여 액츄에이터(11)를 동작시키는 피드포워드 제어부(130)를 포함한다.
그러나 외부 요인으로 인하여 차량이 기울어진 경우 피드포워드 제어에 이용되는 액츄에이터 구동 지령의 원점이 이동될 가능성이 존재한다. 이에, 본 발명의 바람직한 실시예에서 전자 제어 유닛(ECU)은 액츄에이터 구동 지령 맵의 이동이 일어나 액츄에이터의 원점과 액티브 롤 스태빌라이저의 원점이 틀어졌는지를 판단하여 원점 제어 시행 가능 조건을 만족하는 경우 그 오프셋을 보정하기 위하여 액츄에이터 구동 지령의 원점을 보정하는 원점 보정부(140)를 더 포함한다. 보다 구체적으로, 원점 보정부(140)는 원점 제어 시행 가능 조건을 만족하는 경우 이동 평균 필터를 이용하여 일정 카운트 동안의 값을 이동 평균을 통해 모터 원점 값을 구하여 그로부터 액츄에이터 구동 지령 오프셋을 계산한 다음 액츄에이터 구동 지령의 원점을 모터 원점 값으로 보정한다. 일례로, 원점 제어 시행 가능 조건은 차륜 속도 센서(21)로부터 모니터링부(110)에서 모니터링되는 차속이 일정 속도 이하이고, 피드백 제어부(120)에서 연산된 스태빌라이저 바(15, 16)에 발생시킬 타겟 토크 값이 일정 시간 동안 변화가 없고, 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림을 측정하기 위한 센서(미도시)에서 계측된 스태빌라이저 바(15, 16)에서 발생된 실제 토크 값이 일정 시간 동안 변화가 없으며, 피드백 제어부(120)에서 액츄에이터 구동 지령이 인가되지 않는 경우를 액츄에이터의 원점 제어 가능 조건을 만족하였다고 판단하고, 현 시점의 위치 정보를 저장하여 이동 평균을 통해 원점의 위치를 구한다. 현재 액츄에이터의 원점과 시스템의 원점이 다른 경우 상기의 과정을 통해 구한 원점 값으로 액티브 롤 스태빌라이저의 원점을 보정하게 된다.
원점 보정부(140)에서 원점 보정이 일어나는 동안에 피드백 제어 또는 피드포워드 제어를 실시할 경우 원점 제어로 인하여 탑승자에게 이질감을 줄 수 있으므로 액츄에이터 제어 즉, 피드포워드 제어 및 피드백 제어를 실시하지 않는 것이 바람직하다. 그리고 액츄에이터의 상태가 원점 제어 가능 조건을 벗어난 경우, 보정된 원점 값을 적용하여 액츄에이터를 타겟 토크 값을 추동하도록 점차적으로 제어를 시행한다(Fade IN). 이때, 피드백 제어와 피드포워드 제어를 병렬 시행한다.
따라서 본 발명에 의하면 스태빌라이저 바에서 계측된 측정 토크를 이용하여 타겟 토크를 추종하는 피드백 제어와 더불어 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 이용하는 피드포워드 제어를 병렬 시행함으로써 응답성을 확보하고, 피드포워드 맵의 틀어짐에 의한 타겟 토크의 에러 성분을 보상함으로써, 액츄에이터의 타겟 추종성을 향상시킬 수 있다. 나아가 외부 요인에 의하여 액츄에이터 구동 지령 맵의 이동이 일어나 액츄에이터의 원점과 액티브 롤 스태빌라이저의 원점이 틀어진 경우에는 그 오프셋을 보정하여 급격한 액츄에이터의 반응을 막음으로써 제어를 통한 이질감을 줄일 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 유닛에 의해 구현된 액츄에이터 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액츄에이터 제어 방법은 먼저 차량의 차륜 속도 센서(21), 조향 각도 센서(31), 종 가속도 센서(41), 횡 가속도 센서(51), 요 각속도 센서(61), 모터 위치 센서(71), 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림을 측정하기 위한 센서(미도시) 등으로부터 각각의 차륜 속도, 조향 각도, 종 가속도, 횡 가속도, 요 각속도, 모터 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림 등을 모니터링한다(S110). 그리고 모니터링된 센서 값에 따라 스태빌라이저 바(15, 16)에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 신호를 생성한다(S120).
그 다음, 원점 제어 시행 가능 조건을 만족하는지, 즉 액츄에이터의 원점과 액티브 롤 스태빌라이저의 원점이 틀어졌는지를 판단하여(S130) 원점 제어 시행 가능 조건을 만족하지 않는 경우에는 단계 S120에서 생성된 타겟 신호를 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터(12)로 좌우측 스태빌라이저 바(15, 16)에 타겟 토크를 발생시키도록 액츄에이터(11)를 동작시킬 뿐만 아니라, 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 이용하여 액츄에이터 응답이 시스템 응답에 뒤쳐지지 않고 그것을 따라가도록 타겟 신호에 해당하는 액츄에이터의 지령을 미리 인가하여 액츄에이터(11)를 동작시킨다(S140).
단계 S130에서 원점 제어 시행 가능 조건을 만족하는 경우에는 이동 평균 필터를 이용하여 일정 카운트 동안의 값을 이동 평균을 통해 액츄에이터 모터의 원점 값을 구하여 그로부터 액츄에이터 구동 지령 오프셋을 계산한 다음(S150) 액츄에이터 구동 지령의 원점을 모터의 원점 값으로 보상해준다(S160). 일례로, 원점 제어 시행 가능 조건은 상기한 바와 같이 차속이 일정 속도 이하이고, 타겟 토크 값이 일정 시간 동안 변화가 없고, 실제 토크 값이 일정 시간 동안 변화가 없으며, 액츄에이터 구동 지령이 인가되지 않는 경우를 액츄에이터 구동 지령의 원점으로 판단하고, 이와 같이 액츄에이터 구동 지령의 원점으로서 액티브 롤 스태빌라이저(10)는 원점에 있는 것으로 판단되나 모터 위치 센서(71)에서 계측된 모터 위치에 따라 모터(12) 즉, 액츄에이터(11)는 원점에 있지 않은 경우를 말한다. 그리고 이와 같은 원점 보정이 일어나는 동안에는 원점 제어로 인하여 탑승자에게 이질감을 줄 수 있으므로 액츄에이터 제어, 즉 피드백 제어 및 피드포워드 제어를 실시하지 않는 것이 바람직하다(S170).
도 5는 액츄에이터 응답이 액티브 롤 스태빌라이저 시스템 응답에 전달되지 않는 데드 밴드 구간을 보이는 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 예시하는 그래프이다. 도 5에는 예로서 차수가 2인 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵이 도시되었지만, 다른 예로서 구동 레이트를 다양하게 하여 반복 실험하고 히스테리시스 밴드 영향을 줄임으로써 도 5에서의 두 개의 그래프 가운데로 보완된 차수가 1인 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 이용하여서도 액츄에이터 제어를 실시할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이와 같이 다른 예로서 차수가 1인 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 이용하면 차수가 2인 타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵보다 제어를 위한 연산이 빨라져 제어 시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
도 6a는 피드포워드 제어 적용 전 액츄에이터 응답의 액티브 롤 스태빌라이저 시스템 응답에 대한 추종 궤적을 예시하는 그래프이고, 도 6b는 피드포워드 제어 적용 후 액츄에이터 응답의 액티브 롤 스태빌라이저 시스템 응답에 대한 추종 궤적을 예시하는 그래프이다.
이상에서 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
1 : 액티브 롤 스태빌라이저 시스템
10 : 스태빌라이저
11: 액츄에이터
12 : 모터
13 : 감속기
14 : 댐퍼
15, 16 : 스태빌라이저 바
100 : 스태빌라이저 제어 유닛
110 : 센서 값 모니터링부
120 : 피드백 제어부
130 : 피드포워드 제어부
140 : 원점 보정부

Claims (8)

  1. 차량에 설치된 센서로부터 상기 차량의 현재 주행 차속, 횡방향 가속도, 종방향 가속도, 요 각속도, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 액티브 롤 스태빌라이저(Active Roll Stabilizer, ARS)의 모터의 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림을 모니터링하는 센서 값 모니터링부,
    상기 센서 값에 따라 상기 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 신호를 생성하고, 생성된 상기 타겟 신호를 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 상기 액츄에이터를 동작시키는 피드백 제어부 및
    타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 이용하여 상기 타겟 토크에 해당하는 액츄에이터 구동 지령을 미리 인가하여 상기 액츄에이터를 동작시키는 피드포워드 제어부를 포함하는, 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템.
  2. 청구항 1에서,
    상기 액츄에이터 구동 지령 맵의 이동이 일어나 원점 제어 시행 가능 조건을 만족하는 경우 액츄에이터 구동 지령 오프셋을 계산하여 액츄에이터 구동 지령의 원점을 모터 원점 값으로 보정하는 원점 보정부를 더 포함하는, 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템.
  3. 청구항 2에서,
    상기 원점 제어 시행 가능 조건은 차속이 일정 속도 이하이고, 상기 타겟 토크 값이 일정 시간 동안 변화가 없고, 실제 토크 값이 일정 시간 동안 변화가 없으며, 상기 액츄에이터 구동 지령이 인가되지 않는 경우 상기 모터가 원점에 있지 않은 경우인, 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템.
  4. 청구항 2 또는 3에서,
    원점 보정이 일어나는 동안에는 상기 피드백 제어 및 상기 피드포워드 제어를 실시하지 않고,
    상기 액츄에이터의 상태가 상기 원점 제어 가능 조건을 만족하지 못하는 경우, 보정된 원점 값을 이용하여 액츄에이터를 상기 타겟 토크 값을 추종하도록 점차적으로 상기 피드백 제어와 상기 피드포워드 제어를 병렬 시행하는, 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 시스템.
  5. 차량에 설치된 센서로부터 상기 차량의 현재 주행 차속, 횡방향 가속도, 종방향 가속도, 요 각속도, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 액티브 롤 스태빌라이저(ARS)의 모터의 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림을 모니터링하는 단계,
    상기 센서에서 모니터링된 값에 따라 상기 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 신호를 생성하고, 생성된 상기 타겟 신호를 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 상기 액츄에이터를 동작시키는 피드백 제어 단계 및
    타겟 신호-액츄에이터 구동 지령 맵을 이용하여 상기 타겟 토크에 해당하는 액츄에이터 구동 지령을 미리 인가하여 상기 액츄에이터를 동작시키는 피드포워드 제어 단계를 포함하는, 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 방법.
  6. 청구항 5에서,
    상기 액츄에이터 구동 지령 맵의 이동이 일어나 원점 제어 시행 가능 조건을 만족하는 경우 액츄에이터 구동 지령 오프셋을 계산하여 액츄에이터 구동 지령의 원점을 모터 원점 값으로 보정하는 단계를 더 포함하는, 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 방법.
  7. 청구항 6에서,
    상기 원점 제어 시행 가능 조건은 차속이 일정 속도 이하이고, 상기 타겟 토크 값이 일정 시간 동안 변화가 없고, 실제 토크 값이 일정 시간 동안 변화가 없으며, 상기 액츄에이터 구동 지령이 인가되지 않는 경우 상기 모터가 원점에 있지 않은 경우인, 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 방법.
  8. 청구항 6 또는 7에서,
    원점 보정이 일어나는 동안에는 상기 피드백 제어 단계 및 상기 피드포워드 제어 단계를 실시하지 않고,
    상기 액츄에이터의 상태가 상기 원점 제어 가능 조건을 만족하지 못하는 경우, 보정된 원점 값을 이용하여 액츄에이터를 상기 타겟 토크 값을 추종하도록 점차적으로 상기 피드백 제어 단계와 상기 피드포워드 제어 단계를 병렬 시행하는, 액티브 롤 스태빌라이저의 데드 밴드 보상 및 응답 성능 향상 방법.
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