KR20190105398A

KR20190105398A - 차량 안정성을 향상시키기 위한 차량 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20190105398A
Application number: KR1020180025885A
Authority: KR
Inventors: 박균상
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2019-09-17
Also published as: KR102429175B1; US20190270444A1; US11052905B2

Abstract

본 발명은 차량의 ESC 장치의 개입을 최소화시킴에 따라 주행 특성을 확보하는 것을 우선적인 과제로 삼고 있으며, 이로 인해 선회 주행시 발생할 수 있는 차량 거동 불안정, 특히 과도한 오버스티어가 발생하는 경우에 신속하게 차량 거동을 안정화시킬 수 있는 차량 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 해결 과제로 삼고 있다. 이를 위해, 본 발명에서는 ESC 장치, 조향 제어 장치 및 후륜 조향 장치를 포함하며, 이들 장치들의 협조 제어를 통해, 과도한 오버스티어가 발생한 경우에도 즉각적으로 차량의 안정성을 향상시킬 수 있는 개선된 차량 제어 장치 및 방법을 제공하도록 구성된다.

Description

차량 안정성을 향상시키기 위한 차량 제어 장치 및 방법 {Vehicle control system for enhencing stability of vehicle and method for the same}

본 발명은 오버스티어 상황에서의 차량 안정성을 향상시키기 위한 차량 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 선회 시 과도한 오버스티어가 발생하는 경우, 차량의 안정성을 향상시키기 위한 차량 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 ESC(Electronic Stability Control) 시스템은 차량 주행의 불안정성을 방지하기 위해 차량의 자세를 제어하는 장치로서, 운전자 의도와 다른 차량의 불안정 거동이 발생할 때 엔진 토크를 줄이거나 개별 차륜에 대한 제동 제어를 실시하여 차량의 안정성을 향상시킨다.

이러한 ESC 시스템에서는 차량의 요레이트를 검출하는 요레이트 센서를 이용하여 운전자 조향 입력을 기준으로 차량의 움직임을 판단함으로써 제어 진입 여부를 결정한다.

보다 상세하게는, ESC 시스템은 휠속 센서를 이용하여 차속을 추정하고, 조향각 센서를 통해 운전자 의도를 판단하며, 요레이트 센서를 통해 차량의 불안정 거동(언더스티어, 오버스티어 등)을 판단한다.

차량의 불안정 거동으로는 언더스티어(understeer), 오버스티어(oversteer)가 알려져 있다.

이 중에서 언더스티어는 전륜 타이어 힘의 포화로 인해 운전자 의도와 달리 차량의 선회 반경이 커지는 현상을 말하며, 엔진 토크 제한 또는 선회 내측 방향 차륜에 대한 제동 제어를 수행한다.

오버스티어는 후륜 타이어 힘의 포화로 인해 운전자 의도보다 차량의 선회 반경이 작아지고 심하면 스핀-아웃(spin-out)이 발생하는 현상을 말하며, 선회 외측 방향 차륜에 대한 제동 제어를 수행하여 차량 거동을 안정화시킨다.

상기한 ESC 시스템은 차량의 안정성을 관장하는 장치로서, 샤시 신기술과의 협조 또는 통합 제어에 있어서 중추적인 역할을 담당하고 있으며, ESC 시스템과 관련하여 다양한 부가 기능의 로직들이 개발되고 있다.

한편, 운전자가 다이내믹한 주행 성능을 요구하는 경우, ESC 시스템이 극단적인 위험 상황만을 인지하고, 이를 방지하도록 설계되어야 한다. 이러한 경우, 차량 거동이 불안정해지고, 경우에 따라서는 사고가 발생할 우려도 있다.

특허문헌: 한국등록특허 제10-1558761호 (2015.10.01)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 차량의 불안정한 거동, 특히 선회 시 과도한 오버스티어가 발생하는 경우 차량 거동을 신속하게 안정화시킬 수 있는 차량 제어 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면, 제어기에 의해, 오버스티어인지를 판단하는 단계; 제어기에 의해, 제동 제어량을 연산하고, 제동 장치에 의해 제동 제어를 실시하는 단계; 제어기에 의해, 선회 반대 방향으로의 조향 보조 토크를 연산하고, 연산된 조향 보조 토크에 따라 조향 제어 장치를 제어하는 단계; 제어기에 의해, 후륜 조향 제어량을 연산하고, 연산된 후륜 조향 제어량에 따라 후륜 조향 장치를 역상 제어하는 단계;를 포함하는 차량 제어 방법을 제공한다.

또한, 본 발명에 따르면, 차량의 요레이트, 조향각 및 횡슬립각(β)을 포함하는 차량 정보를 검출하는 감지부; 상기 감지부로부터 검출된 차량 정보를 입력받아 목표 요모멘트를 산출하고, 목표 요모멘트에 따른 제동 제어량을 연산하도록 구성된 제어기; 조향 보조 토크를 생성하기 위한 조향 제어 장치; 후륜 조향 제어를 실시하기 위한 후륜 조향 장치; 및 상기 제어기에 의하여 결정된 제동 제어량에 따라 각 차륜을 제동하도록 구성된 제동장치;를 포함하며, 상기 제어기는 오버스티어인지를 판단하도록 구성되고, 오버스티어인 경우, 선회 반대 방향으로의 조향 보조 토크를 연산하여 조향 제어 장치로 전달하며, 후륜 역상 조향 제어량을 연산하여 후륜 조향 장치로 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치를 제공한다.

이로써, 본 발명에 따른 차량 제어 장치 및 방법에 의하면, 선회 거동 시 극단적인 위험 상황을 방지하는 수준으로 ESC 제어 개입을 최소화시킬 수 있어 보다 다이내믹한 주행 성능을 요구하는 운전자의 취향을 충족시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 과도한 오버스티어 상황에서, 횡슬립각이 과도하게 커지는 것을 방지할 수 있도록 조향 보조 토크를 인가함으로써 숙련된 운전자의 거동과 유사하게 차량 제어를 실시할 수 있도록 유도하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 과도한 오버스티어 상황에서, 카운터 스티어 상황인지 여부를 판단하여, 카운터 스티어 시 후륜 역상 제어를 실시하고, 이를 통해 차속 감소를 줄이면서 신속하게 차량 거동을 안정화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량 제어 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량 제어 방법에 있어서, ESC 장치에서 수행되는 제어 흐름을 도시한 것이다.
도 3a는 요레이트를 기반으로 제동 제어를 실시하는 것을 도시한 것이고,
도 3b는 횡슬립각을 감소시키기 위해 선회 외측 차륜의 제동 제어를 실시하는 것을 도시한 것이고,
도 3c는 조향 보조 토크를 인가하여 카운터 스티어 상황이 되도록 제어하는 것을 도시한 것이고,
도 3d는 후륜 역상 제어를 통해 목표 요모멘트에 수렴하도록 차량 제어를 실시하는 것을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량 제어 방법의 일 구현예를 도시한 것이다.
도 5는 과도한 오버스티어가 발생하면서 차량이 선회하는 경우, 차량 거동이 안정화되는 과정을 도시한 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 구성요소와 어떤 구성요소가 서로 "연결"된다고 할 때, 이는 기계적 연결 또는 전기적 연결을 포함하여, 상호 연결가능한 모든 형태를 포함하는 것을 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량 제어 장치를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량 제어 장치를 도시한 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량 제어 장치에서는 도 1에서와 같이, 차량 상태 정보를 검출하는 감지부(100) 및 상기 감지부(100)로부터 전달받은 차량 상태 정보로부터 차량 거동을 안정적으로 유지하기 위한 자세 제어 장치를 포함한다. 감지부(100)에서는 각각의 차량 상태 정보를 검출하기 위한 다수의 센서들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 엔진토크, 차속, 조향각, 종가속도, 횡가속도, 횡슬립각 및 요레이트 값 등을 측정하기 위한 다양한 센서들을 구비할 수 있다. 다만, 이러한 센서들에 의해 직접 차량 상태 정보를 검출하는 것 이외에, 다른 센서 값들을 이용하여 추정된 추정값이 이용될 수도 있다.

도 1에서의 ESC 장치(200)는 기존 차량에 탑재된 ESC 시스템과 동일한 것이나, 본 발명은 이와 같은 기존의 ESC 시스템을 포함하는 예로 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는, 본 발명에서의 ESC 장치는 센서부로터 얻어지는 차량 상태 정보 및 운전자 입력을 바탕으로 차량의 불안정성, 특히, 오버스티어와 언더스티어와 같은 불안정 거동에 해당되는지를 판단할 수 있도록 구성된다. 이후, 차량의 불안정 거동 유형에 따라 제동장치(400)를 통해 개별 휠의 목표 제동토크를 조절하거나 또는 엔진(300)의 엔진토크를 제한하여 차량을 안정화시키게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 ESC 장치는 제어기에 의하여 각 바퀴의 제동 토크를 제어할 수 있도록 구성되어야 한다.

바람직하게는, 상기 ESC 장치(200)에는 유압 조정 장치(202)가 포함되며, 유압 조정 장치(202)는 각 바퀴의 휠 실린더로 유압 라인에 의하여 연결된다. 즉, 유압 라인은 각 바퀴에 제동 토크를 인가하기 위한 제동장치(400)로 연결되는데, 유압 조정 장치(202)의 밸브의 개폐 동작을 제어함으로써 각 바퀴로의 유압을 조절하여 제동토크량을 적절히 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. 이와 같은 ESC 장치(200) 및 제동장치(400)의 구성은 널리 알려진 구성들이므로, 여기에서는 설명을 생략하기로 한다.

구체적으로, 제어기(201)에서는 감지부(100)로부터 엔진토크, 종가속도, 횡가속도, 차속, 조향각, 횡슬립각, 요레이트와 같은 차량 상태 정보를 실시간으로 전달받게 된다.

또한, 제어기(201)는 감지부(100)로부터 입력된 정보에 따라 ESC 장치(200), 조향 제어 장치(500) 및 후륜 조향 장치(600)를 이용한 협조 제어를 실시하여 차량 거동을 안정화시키게 된다.

이를 위해, 상기 ESC 장치(200)의 제어기(201)는 감지부(100)로부터 전달된 차량 정보로부터 차량 제어를 위해 요구되는 목표 제동 토크량을 결정하고, 이 결정된 목표 제동 토크량에 따라 유압 조정 장치(202) 및 제동장치(400)를 제어할 수 있도록 구성된다. 예를 들어, 상기 제어기(201)는 요레이트를 기반으로 연산된 제1 제동 제어량과 횡슬립각(β)을 기반으로 연산된 제2 제동 제어량을 합산하여 제동 제어량을 산출하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량 제어 장치는 제어기(201)로부터 결정된 조향 보조 토크량에 따라 전륜 조향 보조 토크를 생성하기 위한 조향 제어 장치(500)를 포함하도록 구성된다. 바람직하게는 조향 제어 장치(500)로 모터에 의하여 구동되는 전동식 파워 스티어링 장치, 즉, MDPS(Motor Driven Power Steering) 장치가 사용될 수 있다.

이러한 조향 제어 장치(500)는, 제어기의 지령에 따라, 전륜에 조향 보조 토크를 제공하기 위한 것으로, MDPS 장치와 같은 조향 제어 장치(500) 또한 기공지된 구성이므로, 본 명세서에서는 상세 구성에 대한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량 제어 장치는 제어기(201)로부터 결정된 후륜 조향 제어량에 따라 후륜 조향 제어를 실시하는 후륜 조향 장치(RWS, Rear Wheel Steering)를 포함한다. 이러한 후륜 조향 장치(600)는 후륜 조향을 위한 액추에이터 및 액추에이터 제어를 위한 제어기를 포함할 수 있으며, 후륜 휠의 각도 또는 액추에이터 구동계의 위치 등을 검출하기 위한 센서류를 포함하도록 구성될 수 있다. 다만, 이러한 후륜 조향 장치 또한 기공지된 구성이므로, 본 명세서에서는 상세 구성에 대한 설명은 생략한다.

따라서, 본 발명에서의 ESC 장치(200)는 차량 정보에 따라 조향 보조 토크 및 후륜 조향 제어량을 연산하고, 연산된 결과값을 조향 제어 장치(500) 및 후륜 조향 장치(600)에 이들 제어 인자를 각각 전달하여 각 장치의 동작을 제어할 수 있는 구성이라면 제한 없이 적용될 수 있다.

또한, 본 발명에서는 ESC 장치의 제어기를 통해 모든 제어가 통괄적으로 이루어짐을 예시하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 차량 제어기와 같은 상위 제어기를 통해 이루어질 수도 있으며, 개별적인 샤시 제어기들 간의 연결을 통해 이루어질 수도 있다.

이러한 구성들을 갖는 장치에 의하여 차량 제어가 이루어짐에 있어서, ESC 장치(200)의 제어기(201)에서 이루어지는 일련의 제어 과정은 도 2에 도시되어 있다. 또한, 도 3A 내지 도 3D에서는 각 상황에서의 차량 제어가 이루어지는 것을 차량 관점에서 도시하고 있다.

도 2에 도시된 것처럼, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량 제어 장치는 요레이트 기반으로 제동 제어량을 연산하는 단계(S201), 횡슬립각을 기반으로 제동 제어량을 연산하는 단계(S202), 조향 보조 토크를 연산하는 단계(S203) 및 후륜 조향 제어량을 연산하는 단계(S204)로 구분된다.

구체적으로, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량 제어 방법은 과도한 오버스티어 상황에서의 차량 거동 안정화를 위해 실시된다.

따라서, 도 3A에서와 같이 운전자 의도에 비하여 선회 궤적이 줄어드는 오버스티어 상황임을 우선적으로 판단하여야 한다. 도 3A에서와 같은 오버스티어 상황에서는 횡슬립각이 과도하게 커지는 경우, 차량 거동 안정화를 위해 선회 반대방향의 목표 요모멘트가 필요하다.

이와 관련, 도 2의 요레이트 기반으로 제동 제어량을 연산하는 단계(S201)에서는 목표 요레이트와 차량의 실제 요레이트를 검출하고, 이를 통해 목표 요모멘트를 결정하는 과정을 포함한다. 이를 위해, 조향각, 차속, 종가속도 및 횡가속도 등을 기반으로 운전자 의도에 따른 목표 요레이트(Ψ_target)를 연산하여, 차량 요레이트 센서값(Ψ_real)과의 에러를 기반으로 목표 요모멘트를 연산하게 된다.

또한, ESC 장치(200)의 제어기(201)에 의해, 결정된 목표 요모멘트를 구현하기 위한 개별 휠의 제동제어량이 연산되고, 이에 따라 제동장치(400)가 제어된다.

이 후, 횡슬립각을 기반으로 제동 제어량을 연산하는 단계(S202)가 수행되는데, 횡슬립각(β)은 차량의 헤딩(heading) 방향과 차량진행 방향과의 각을 말한다. 따라서, 본 발명에서의 횡슬립각(β)은 차량 자체의 횡슬립각을 의미하는 것이나, 후륜 타이어 기준 후륜 횡슬립각으로 대체될 수도 있다.

횡슬립각이 커질 경우, 오버스티어 발생 및 스핀-아웃(spin-out) 경향이 커지기 때문에, 횡슬립각이 일정 수준 이상 커지는 경우, 선회 외측 차륜의 제동 제어를 실시함으로써 차량 거동을 안정화시킬 수 있는 목표 요모멘트를 생성하게 된다.

횡슬립각이 충분히 커진 상황인지 여부는 횡슬립각을 그 기준치와 비교하여 결정할 수 있다. 횡슬립각(β)의 기준치는 차속과 노면의 마찰계수에 따라 달리 설정될 수 있다. 예를 들어, 횡슬립각의 기준치는 저마찰 노면에서는 4°~5°, 고마찰 노면에서는 10° 정도로 설정될 수 있다.

도 3B에서는 ESC 장치(200)에 의해, 선회 외측 차륜에 대한 제동제어를 실시함으로써 선회 반대방향의 요모멘트를 생성시키는 것을 도시하고 있다.

한편, 단계 S202는 단계 S201과 순차적으로 실시될 수 있으며, 이에 따라 오버스티어 발생 시, 초기 ESC 제동제어를 실시한 후, 추가로 횡슬립각이 기준치를 초과하는지를 판단하여, 추가로 횡슬립각을 감소시키기 위한 제동제어를 실시하게 된다.

한편, 단계 S202는 단계 S201이 통합적으로 실시될 수도 있으며, 이 경우, 횡슬립각에 대한 제동제어량을 합산하여 ESC 제동제어가 실시된다.

또한, 본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 단계 S202는 생략될 수 있으며, 이 경우 횡슬립각은 고려하지 않고, 목표 요모멘트에 따라 ESC 제동 제어가 실시되며(S201), 이후 단계 S203 및 S204에 따라 조향 제어 장치 및 후륜 조향 장치가 제어되도록 구성된다.

단계 S203과 관련, 차량이 선회상황에서 횡슬립각이 기준치보다 커지는 상황, 즉, 과도한 오버스티어 상황이 발생하게 되면, 숙련된 운전자의 경우 이러한 오버스티어를 방지하기 위해 선회방향과 반대방향으로 조향 제어를 실시하게 된다. 이 경우, 차량의 선회방향과 조향각의 방향이 서로 반대가 되는 카운터스티어 상태가 된다.

따라서, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 일반 운전자라도 숙련된 운전자와 같이 차량을 안정화시킬 수 있도록, 조향 보조 토크를 인가하여 카운터스티어 상태를 유도하도록 구성하는 것에 특징이 있다. ESC 장치(200)의 제어기(201)에서는 카운터스티어를 유도하기 위한 조향 보조 토크를 연산하고, 연산된 토크값을 조향 제어 장치(500)로 전달함으로써, 자연스럽게 카운터스티어를 유도하고, 이를 통해 불안정한 차량 거동, 즉, 오버스티어를 방지할 수 있도록 돕게 된다.

이와 관련, 조향 보조 토크량은 ESC 장치(200)의 제어기(201)에 미리 설정된 값으로 저장될 수 있으며, 바람직하게는, 운전자의 조향 안정성을 고려하여, 조향 보조 토크량은 카운터스티어가 일어나지 않을 수준의 토크값으로 결정되어야 한다. 따라서, 카운터 스티어가 일어나기 위해서는 운전자의 조향력이 필요하게 되며, ESC 장치(200)의 제어기(201)는 후속 제어를 실시함에 있어서, 카운터스티어 여부를 우선적으로 확인하도록 구성됨이 바람직하다.

도 3C는 조향 보조 토크를 적용함에 따라 카운터스티어 상태로 전환되는 것을 도시하고 있다. 도 3C에서와 같이, 카운터스티어 상태로 전환됨에 따라, 도 3A와 대비할 때 전륜 횡력방향이 변경되고, 목표 요모멘트 달성에 기여하게 된다. 즉, 카운터스티어로 인해 선회 반대방향 목표 요모멘트를 발생시킬 수 있으므로, 보다 신속하게 차량을 안정화시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 오버스티어 상황에서의 차량 거동 안정화를 위해, 후륜 조향 제어량을 연산하는 단계(S204)를 포함하는 것에 또 다른 특징이 있다.

일반적으로 후륜 조향 제어는 저속조건에서 역상, 고속조건에서 동상으로 제어되며, ESC 제어가 개입되는 상황에서는 후륜 조향 제어는 금지된다. 여기서, 동상이란, 전륜조향과 후륜조향의 방향이 동일한 것을 의미하고, 역상이란, 전륜조향과 후륜조향의 방향이 서로 반대인 것을 의미한다.

반면, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 오버스티어 발생 시, ESC 제어개입이 이루어지더라도, 운전자가 카운터스티어를 할 경우, 고속인 상황이더라도 후륜 조향 장치(600)를 역상 제어하는 것에 특징이 있다.

즉, 본 발명에서는 오버스티어 발생 상황에서 운전자가 카운터스티어를 하게 되면, 후륜 역상 제어를 실시함으로써 후륜 횡력을 증대시킴에 따라 목표 요모멘트 달성에 기여하게 된다. 즉, 후륜 조향 장치(600)를 역상 제어함으로써, ESC의 제동제어량을 줄일 수 있으며, 운전자의 카운터스티어량 또한 줄일 수 있으며, 동시에 횡슬립각을 빠른 속도로 0으로 수렴시켜 차량 안정성 향상에 기여한다.

도 3D는 이와 같은 후륜 조향 장치가 역상 제어되는 예를 도시하고 있으며, 후륜 횡력이 증대됨에 따라 목표 요모멘트 달성에 기여하는 것을 나타내고 있다.

도 4에서는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 차량 제어 방법에 있어서, 조향 보조 토크 적용 및 후륜 역상 제어가 실시되는 과정을 도시하고 있다.

도 4의 예에서는 ESC 장치(200)에 의한 제동 제어가 실시간으로 이루어지고 있음을 전제하고 있으며, 따라서, 도 4에서는 ESC 제동 제어와 관련된 단계들은 도시되지 않았다.

도 4에 나타나듯이, 먼저, 요레이트 또는 횡슬립각 기반으로 오버스티어 여부를 판단한다(S401). 예를 들어, 오버스티어 상황인지 여부는 실제 요레이트 측정값(Ψ_real)이 목표요레이트(Ψ_target) 보다 큰지, 또는 횡슬립각(β)의 크기가 기준치 이상인지 여부로 판단할 수 있다. 또한, 위 두 가지 조건, 즉, 요레이트에 관한 판단 조건과 횡슬립각에 관한 판단 조건은 함께 사용될 수 있다.

이후, 횡슬립각(β)의 크기가 지속적으로 증가하는 구간인지를 판단하는 단계가 추가로 수행될 수 있다(S402). 이와 관련, 횡슬립각(β)이 감소하여 선회방향이 바뀌는 구간에서는 관성에 의한 추가적인 오버스티어가 발생할 여지가 있기 때문에 횡슬립각(β)이 증가하는 구간에서만 조향 보조 토크 및 후륜 역상 제어량을 연산하는 것이 바람직하다.

따라서, 단계 S402를 통해 횡슬립각(β)이 지속적으로 증가하는 구간인 것으로 판단된다면, 조향 보조 토크 및 후륜 역상 제어량을 연산하게 된다.

조향 보조 토크는 요레이트와 횡슬립각(β)을 기반으로, 현재 차량에 필요한 요모멘트 방향을 고려하여 산출되는데(S403), 아래와 같이 연산될 수 있다.

조향 보조 토크량 = (요레이트 기반 목표요모멘트 + 횡슬립각(β) 기반 목표요모멘트)×gain - D

(D는 조향 보조 토크량에 대한 데드존(deadzone) 값을 의미)

위와 같이 조향 보조 토크를 산출함에 있어서, 조향 보조 토크로 인해 카운터스티어가 일어나지 않도록 게인(gain)이 설정되어야 한다.

조향 보조 토크량이 산출되었다면, 산출된 조향 보조 토크가 생성될 수 있도록 ESC 장치(200)의 제어기(201)에서는 조향 보조 토크 생성 지령을 조향 제어 장치(500)로 전달한다(S404).

조향 보조 토크를 인가함에 따라 운전가 선회 방향과 반대로 조향 제어를 수행하게 되는 바, 카운터스티어가 발생하게 된다. 이 때, ESC 장치(200)의 제어기(201)는 카운터스티어 여부를 판단하게 되며(S405), 카운터 스티어 판단은 횡슬립각(β)을 활용하여 좌우 선회 방향을 판단하고 조향각이 선회 방향과 다른 방향일 경우, 카운터스티어로 판단하도록 구성할 수 있다.

카운터스티어 상황으로 판단되었다면, 후륜 역상 제어를 실시하게 되는데, 이 때 후륜 조향 역상 제어량은 횡슬립각(β) 기준치 초과한 양과 횡슬립각(β) 변화율을 기반으로 아래와 같이 연산될 수 있다(S406).

후륜 조향 역상 제어량 = (횡슬립각(β) - 횡슬립각(β) 기준치) × 횡슬립각(β)의 변화율 × gain

위와 같이 후륜 역상 제어량이 산출되면(S406), 산출된 후륜 역상 제어량에 따라 후륜 역상 제어가 이루어질 수 있도록 ESC 장치(200)의 제어기(201)에서는 후륜 역상 제어 지령을 후륜 조향 장치(600)로 전달한다(S407).

한편, 도 5에서는 과도한 오버스티어가 발생하면서 차량이 선회하는 경우, 차량 거동이 안정화되는 과정을 구체적으로 도시하고 있다.

도 5에 도시된 것처럼, 오버스티어가 발생하게 되면, 요레이트를 기반으로 초기 ESC 제동 제어를 실시하며(도 5의 상태①), 추가로 횡슬립각(β)을 고려한 제동제어를 실시하여 목표 요모멘트를 추종하기 위한 제동 제어를 실시한다(도 5의 상태②).

횡슬립각 등을 기반으로 과도한 오버스티어가 발생한 것으로 확인되면, 조향 보조 토크를 인가하여 카운터스티어 상황을 만들고, 후륜 조향 장치(600)를 통해 후륜 역상 제어를 실시함으로써 신속하게 차량 거동을 안정화시키게 된다(도 5의 상태③).

이 경우, ESC 제동제어만으로 오버스티어를 방지할 경우와 대비하여 제동제어량이 감소하여 운전자가 느끼는 이질감이 줄어들고, 차속 감소 또한 작아진다. 아울러, 운전자가 실제 조향을 통해 확보해야하는 카운터스티어량이 감소하고, 횡슬립각(β)이 발산하지 않게 되며, 신속하게 차량이 안정화될 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100: 감지부
200: ESC 장치
201: 제어기
202: 유압 조정 장치
300: 엔진
400: 제동장치
500: 조향 제어 장치
600: 후륜 조향 장치

Claims

제어기에 의해, 오버스티어인지를 판단하는 단계;
제어기에 의해, 제동 제어량을 연산하고, 제동 장치에 의해 제동 제어를 실시하는 단계;
제어기에 의해, 선회 반대 방향으로의 조향 보조 토크를 연산하고, 연산된 조향 보조 토크에 따라 조향 제어 장치를 제어하는 단계;
제어기에 의해, 후륜 조향 제어량을 연산하고, 연산된 후륜 조향 제어량에 따라 후륜 조향 장치를 역상 제어하는 단계;를 포함하는 차량 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제동 제어를 실시하는 단계에서는,
요레이트를 기반으로 연산된 제1 제동 제어량과 횡슬립각(β)을 기반으로 연산된 제2 제동 제어량을 합산하여 상기 제동 제어량을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
후륜 조향 장치를 역상 제어하는 단계 이전, 카운터스티어 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 카운터 스티어 여부를 판단하는 단계에서는,
횡슬립각(β)에 따라 좌우 선회 방향을 결정하고, 조향 방향이 결정된 선회 방향과 다른 방향일 경우, 카운터스티어로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 후륜 조향 장치를 역상 제어하는 단계는 카운터스티어 상태로 판단된 경우에만 실시되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 오버스티인지를 판단하는 단계에서는,
횡슬립각(β)이 기준치 이상인 경우에만 오버스티어로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 조향 제어 장치를 제어하는 단계 이전에,
횡슬립각(β)을 검출하고, 검출된 횡슬립각(β)의 크기가 지속적으로 증가하는지를 확인하는 단계를 수행하고, 횡슬립각(β)의 크기가 지속적으로 증가하는 경우에만 조향 제어 장치를 제어하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 후륜 조향 제어량은 아래와 같은 수식,

후륜 조향 제어량 = (횡슬립각(β) - 횡슬립각(β) 기준치) × 횡슬립각(β)의 변화율 × gain

에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
차량의 요레이트, 조향각 및 횡슬립각(β)을 포함하는 차량 정보를 검출하는 감지부;
상기 감지부로부터 검출된 차량 정보를 입력받아 목표 요모멘트를 산출하고, 목표 요모멘트에 따른 제동 제어량을 연산하도록 구성된 제어기;
조향 보조 토크를 생성하기 위한 조향 제어 장치;
후륜 조향 제어를 실시하기 위한 후륜 조향 장치; 및
상기 제어기에 의하여 결정된 제동 제어량에 따라 각 차륜을 제동하도록 구성된 제동장치;를 포함하며,
상기 제어기는 오버스티어인지를 판단하도록 구성되고, 오버스티어인 경우, 선회 반대 방향으로의 조향 보조 토크를 연산하여 조향 제어 장치로 전달하며, 후륜 역상 조향 제어량을 연산하여 후륜 조향 장치로 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제어기에서는,
상기 감지부로부터 검출된 상기 요레이트를 기반으로 연산된 제1 제동 제어량과 상기 횡슬립각(β)을 기반으로 연산된 제2 제동 제어량을 합산하여 상기 제동 제어량을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제어기는 후륜 역상 조향량을 연산함에 있어서, 카운터스티어 여부를 판단하여, 카운터스티어인 경우에만 후륜 역상 조향량을 연산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 제어기에서는,
상기 횡슬립각(β)에 따라 차량의 좌우 선회 방향을 결정하고, 조향 방향이 결정된 선회 방향과 다른 방향일 경우, 카운터스티어로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제어기는 횡슬립각(β)이 기준치 이상인 경우에만 오버스티어로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 제어기에서는,
상기 감지부로부터 검출된 횡슬립각(β)의 크기가 지속적으로 증가하는지를 확인하고, 상기 횡슬립각(β)의 크기가 지속적으로 증가하는 경우에만 조향 보조 토크를 연산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 후륜 역상 조향 제어량은 아래와 같은 수식,

후륜 역상 조향 제어량 = (횡슬립각(β) - 횡슬립각(β) 기준치) × 횡슬립각(β)의 변화율 × gain

에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.