KR20230069996A

KR20230069996A - 차량의 적어도 하나의 휠의 슬립을 제어하기 위한 방법 및 제어 장치

Info

Publication number: KR20230069996A
Application number: KR1020237012946A
Authority: KR
Inventors: 디륵 바이트만; 미햐엘 에르덴; 라미 샤르박; 마르코 슈툼; 카이 호프만; 발렌틴 뢰펠만
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2023-05-19
Also published as: DE102020211789A1; CN116234733A; US11851042B2; JP2023539326A; WO2022058067A1; US20230106328A1; EP4214099A1

Abstract

본 발명은 차량(100)의 적어도 하나의 휠(104)의 슬립을 제어하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 방법에서는, 휠(104)의 슬립 상태(110)를 사용하여, 이 슬립 상태(110)가 행렬(112)의 목표 슬립 영역(118) 밖에 있을 때 행렬(112)로부터 실행할 조치(116)의 적어도 하나의 파라미터(114)가 판독출력되며, 판독출력을 위해, 슬립 상태(110)에 할당된, 행렬(112)의 데이터 필드(120)가 결정되고 이 데이터 필드(120)로부터 적어도 하나의 파라미터(114)가 판독출력되며, 조치(116)의 실행을 위해 차량(100)의 상기 파라미터(114)를 사용하여 적어도 하나의 액추에이터(106, 108)가 제어되는, 휠 슬립 제어 방법.

Description

차량의 적어도 하나의 휠의 슬립을 제어하기 위한 방법 및 제어 장치

본 발명은 차량의 적어도 하나의 휠의 슬립을 제어하기 위한 방법 및 상응하는 제어 장치에 관한 것이다.

차량의 휠이 지면에서 굴러갈 때, 굴러가는 방향으로 또는 굴러가는 방향과 반대 방향으로 그리고/또는 굴러가는 방향에 대해 횡방향으로 힘이 지면에 전달될 때 휠과 지면 사이에서 슬립이 발생한다. 슬립은 굴러가는 방향으로 또는 굴러가는 방향에 반하여 휠의 실제 운동 속도에 대한 휠의 회전 속도의 비율로서 표현될 수 있다. 전달 가능한 힘은 정해진 슬립 값까지 증가한다. 이 값을 초과하면 전달 가능한 힘은 감소하고 휠이 미끄러지기 시작한다. 굴러가는 방향으로 미끄러지는 것을 스핀(spin)이라고 할 수 있다. 굴러가는 방향과 반대 방향으로 미끄러지는 것을 잠김(locking)이라고 할 수 있다.

스핀을 방지하기 위해 차량은 트랙션 컨트롤 시스템(traction control system)을 포함할 수 있다. 트랙션 컨트롤 시스템은 차량의 물리적 관계를 모델링하고 휠이 미끄러지기 전에 휠의 구동 토크를 제한한다. 이 경우, 트랙션 컨트롤 시스템은 구동 토크를 제한하기 위해 차량의 브레이크 시스템 및/또는 차량의 구동 시스템을 제어할 수 있다.

트랙션 컨트롤 시스템을 차량에 적용하기 위해, 복잡한 최적화 프로세스에서 애플리케이션 엔지니어에 의해 트랙션 컨트롤 시스템의 파라미터가 설정된다.

이에 근거하여, 본원에 소개된 접근법과 함께, 독립 청구항들에 따라 차량의 적어도 하나의 휠의 슬립을 제어하기 위한 방법 및 상응하는 제어 장치, 그리고 마지막으로 상응하는 컴퓨터 프로그램 제품 및 머신 판독 가능 저장 매체가 소개된다. 본원에 소개된 접근법의 바람직한 전개 및 개선은 설명부에 명시되며 종속 청구항들에 기술된다.

본 발명의 실시예들은 바람직하게 차량 트랙션 컨트롤 시스템의 개입 동안 계산 복잡성을 낮추는 것을 가능케 할 수 있다. 따라서 트랙션 컨트롤 시스템이 짧은 반응 시간으로 반응할 수 있다.

(청구항 1) 차량의 적어도 하나의 휠의 슬립을 제어하는 방법이 제안되며, 이 방법에서는 휠의 슬립 상태(State)를 사용하여, 이 슬립 상태가 행렬의 목표 슬립 영역 밖에 있을 때 상기 행렬로부터 실행할 조치(Action)의 적어도 하나의 파라미터가 판독출력되며, 판독출력을 위해, 슬립 상태에 할당된, 행렬의 데이터 필드가 결정되고 이 데이터 필드로부터 적어도 하나의 파라미터가 판독출력되며, 조치의 실행을 위해 상기 파라미터를 사용하여 차량의 적어도 하나의 액추에이터가 제어된다.

본 발명의 실시예에 대한 아이디어는 특히 하기에 기술되는 사상 및 인식에 기초하는 것으로 간주될 수 있다.

슬립 상태는 차량 휠에서의 슬립의 순시적 상태를 기술할 수 있다. 슬립 상태는 휠에서 적어도 하나의 센서를 사용하여 검출될 수 있다. 슬립 상태는 차량의 차축에 대해서도 결정될 수 있다. 이 경우, 슬립 상태는 차축의 휠당 적어도 하나의 센서에 의해 검출될 수 있다. 슬립 상태를 결정하기 위해 센서의 센서 신호들을 결합할 수 있다.

하나의 행렬이 하나의 테이블이 될 수 있다. 행렬은 복수의 데이터 필드를 포함할 수 있다. 하나의 데이터 필드는 하나의 파라미터 또는 복수의 파라미터도 포함할 수 있다. 행렬의 데이터 필드의 좌표는 슬립 상태의 숫자 값(numeric value)에 할당될 수 있다. 파라미터는 스케일링 값(scaling value) 또는 스케일링 계수(scaling factor)일 수 있다. 데이터 필드에 실행할 조치가 저장될 수 있다. 액추에이터는 차량의 브레이크 시스템일 수 있다. 액추에이터는 차량의 구동 시스템일 수도 있다. 이 경우, 브레이크 시스템은 휠별로 제어될 수 있다. 구동 시스템은 일반적으로 차축별로 또는 가능한 경우 휠별로도 제어될 수 있다. 액추에이터의 제어를 위해 파라미터를 제어 신호로 변환하거나 제어 신호로 변조할 수 있다. 목표 슬립 영역은 행렬의 부분 영역일 수 있다. 목표 슬립 영역은 행렬의 복수의 데이터 필드를 포함할 수 있다. 목표 슬립 영역 내에서 데이터 필드는 비어 있을 수 있다.

슬립 상태에 대해, 휠의 상대 속도 값과 휠의 상대 가속도 값으로 이루어진 값 쌍이 생성될 수 있다. 값 쌍의 숫자 값은 선택할 데이터 필드의 좌표에 해당할 수 있다. 상대 속도 값은 휠의 슬립 속도를 나타낼 수 있다. 슬립 속도는 휠과 지면 사이의 차동 속도일 수 있다. 상대 가속도 값은 휠의 슬립 가속도를 나타낼 수 있다. 슬립 가속도는 슬립 속도의 변화일 수 있다. 슬립 속도와 슬립 가속도는 센서 및 차량 기준 속도에 의해 결정될 수 있다. 기준 속도는 차량 내부의 값으로서 사용될 수 있다.

상대 가속도 값은 휠의 상대 속도 값의 프로파일을 사용하여 결정될 수 있다. 슬립 가속도는 상기 프로파일의 기울기일 수 있다. 슬립 가속도는 슬립 속도로부터 미분될 수 있다. 상기 미분에 의해 휠에는 단 하나의 센서만 필요하다.

상대 속도 값은 휠의 휠 속도 값과 상기 휠의 축상의 다른 휠의 추가 휠 속도 값을 사용하여 결정될 수 있다. 휠 속도 값은 휠의 휠 속도를 나타낼 수 있다. 휠 속도는 휠에 있는, 간단하고 신뢰할 수 있는 센서에 의해 검출될 수 있다. 예를 들어 휠에 있는 휠 속도 센서는 휠 속도를 검출하는 데 사용될 수 있다. 슬립 속도는 휠 속도와 차축상의 다른 휠의 휠 속도간의 속도차일 수 있다.

제어될 조치는 슬립 상태를 사용하여 선택될 수 있다. 특히, 제어될 조치는 슬립 상태의 순시적 변화에 따라 달라질 수 있다. 슬립 상태를 목표 슬립 영역 내로 유도하기 위해서는 상이한 조치가 필요할 수 있다. 예를 들어, 잠김 시 휠이 가속될 수 있다. 이는 예를 들어 구동 토크의 증대 또는 제동 토크의 감소를 통해 수행될 수 있다. 스핀 시에는 반대로 구동 토크를 감소시키거나 제동 토크를 증대시킬 수 있다. 순시 슬립 상태가 정적인 경우, 순시 슬립 상태가 동적으로 변하는 경우와는 다른 조치가 필요할 수 있다.

상이한 조치들은 행렬의 데이터 필드에 저장될 수 있다. 제어될 조치는 슬립 상태에 할당된 데이터 필드로부터 판독출력될 수 있다. 한 슬립 상태로부터 다른 슬립 상태로의 전환 시, 인접한 데이터 필드는 다른 조치에 할당될 수 있다.

행렬에서 슬립 상태의 행 영역(row area)을 결정하기 위해, 슬립 상태를 특성화하는 값 쌍의 첫 번째 값이 목표 슬립 영역의 행 값 범위와 비교될 수 있다. 첫 번째 값이 상기 행 값 범위보다 큰 경우, 상단 행 영역이 결정될 수 있다. 첫 번째 값이 행 값 범위 내에 있는 경우, 중간 행 영역이 결정될 수 있다. 첫 번째 값이 상기 행 값 범위보다 작은 경우, 하단 행 영역이 결정될 수 있다.

행렬에서 슬립 상태의 열 영역(column area)을 결정하기 위해, 값 쌍의 두 번째 값이 목표 슬립 영역의 열 값 범위와 비교될 수 있다. 두 번째 값이 상기 열 값 범위보다 큰 경우, 우측 열 영역이 결정될 수 있다. 두 번째 값이 상기 열 값 범위 내에 있는 경우, 중간 열 영역이 결정될 수 있다. 두 번째 값이 상기 열 값 범위보다 작은 경우, 좌측 열 영역이 결정될 수 있다.

결정된 행 영역 및 결정된 열 영역은 목표 영역 주변의 행렬의 8개의 가능한 행렬 부분 영역 중 하나를 표시할 수 있다. 제어될 조치는 상기 표시된 행렬 부분 영역을 사용하여 선택될 수 있다. 상이한 행렬 부분 영역은 상이한 슬립 상태 영역에 할당될 수 있다. 행렬 부분 영역들 간의 전환에는 저장된 상이한 조치들 간의 전환이 배치될 수 있다.

시간상 조치가 실행된 이후에 검출된 후속 슬립 상태의, 목표 슬립 영역으로부터의 편차가 결정될 수 있다. 이 편차를 사용하여 파라미터에 대한 보정 계수가 결정될 수 있다. 이 보정 계수는 데이터 필드에 저장될 수 있다. 데이터 필드에 저장된 적어도 하나의 파라미터를 사용하여 조치가 실행되면, 시간상 그 이후에 검출되는 슬립 상태는 목표 슬립 영역에 도달하거나 올바른 방향으로 변경되어야 한다. 슬립 상태가 목표 슬립 영역에 도달하지 못하거나 잘못된 방향으로 변경된다면, 상기 파라미터가 이 차량에 적합하지 않은 것일 수 있다. 보정 계수는, 후속 사이클에서 적어도 개선이 달성될 수 있는 방식으로 파라미터를 변경할 수 있다. 후속 사이클에서 열화(deterioration)에 도달하면 보정 계수의 부호가 변경될 수 있다. 보정 계수를 사용하여 트랙션 컨트롤 시스템이 완전 자동으로 최적화될 수 있다.

이 방법은 예를 들어 소프트웨어 또는 하드웨어 형태로, 또는 소프트웨어와 하드웨어의 혼합 형태로 예를 들어 제어 유닛에서 구현될 수 있다.

본원에 소개된 접근법은 또한, 본원에 소개된 방법의 한 변형예의 단계를 상응하는 장치에서 수행하거나, 제어하거나 구현하도록 구성된 제어 장치를 제공한다.

이 제어 장치는, 신호 또는 데이터를 처리하기 위한 적어도 하나의 컴퓨터 유닛; 신호 또는 데이터를 저장하기 위한 적어도 하나의 메모리 유닛; 및 통신 프로토콜에 내장된 데이터를 판독입력하거나 출력하기 위한 적어도 하나의 인터페이스 및/또는 통신 인터페이스;를 구비한 전기 장치일 수 있다. 컴퓨터 유닛은 예를 들어, 센서 신호를 처리하고 이 센서 신호에 따라 데이터 신호를 출력하기 위한 신호 프로세서, 이른바 시스템 ASIC 또는 마이크로컨트롤러일 수 있다. 메모리 유닛은 예를 들어 플래시 메모리, EPROM 또는 자기 메모리 유닛일 수 있다. 인터페이스는 센서로부터 센서 신호를 판독입력하기 위한 센서 인터페이스로서, 그리고/또는 데이터 신호 및/또는 제어 신호를 액추에이터로 출력하기 위한 액추에이터 인터페이스로서 구성될 수 있다. 통신 인터페이스는 데이터를 무선으로 그리고/또는 유선으로 판독입력하거나 출력하도록 구성될 수 있다. 인터페이스는 예를 들어 다른 소프트웨어 모듈과 함께 마이크로컨트롤러상에 존재하는 소프트웨어 모듈일 수도 있다.

반도체 메모리, 하드 디스크 메모리 또는 광학 메모리와 같은 머신 판독 가능한 캐리어 또는 저장 매체에 저장될 수 있고, 특히 컴퓨터 또는 장치에서 실행될 때 위에서 설명된 실시예 중 하나에 따른 방법의 단계를 수행, 구현 및/또는 제어하는 데 사용되는, 프로그램 코드를 가진 컴퓨터 프로그램 제품 또는 컴퓨터 프로그램도 바람직하다.

본 발명의 가능한 특징 및 장점 중 일부는 본 명세서에서 상이한 실시예들을 참조하여 기술되는 점에 유의한다. 통상의 기술자는 제어 장치 및 방법의 특징들이 본 발명의 추가 실시예에 도달하기 위해 적합한 방식으로 조합되거나, 조정되거나 교체될 수 있음을 인식하고 있다.

하기에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하며, 이때 도면이나 설명이 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 제어 장치를 구비한 차량의 도면이다.
도 2는 슬립 상태의 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 트랙션 컨트롤 시스템의 개략도이다.
도면들은 개략적으로 도시되었을 뿐 실제와 일치하지 않는다. 동일한 참조 부호는 동일한 기능부 또는 동일한 효과를 갖는 기능부를 나타낸다.

도 1은 일 실시예에 따른 제어 장치(102)를 구비한 차량(100)의 도면을 도시한다. 제어 장치(102)는 차량(100)의 휠(104)에서의 슬립을 제어하도록 구성된다. 제어 장치(102)는 차량(100)의 구동 휠(104)에서의 구동 슬립을 제어하도록 구성된다. 제어 장치(102)는 차량(100)의 구동 휠(104) 및 비구동 휠에서의 브레이크 슬립(brake slip)을 제어하는 데 사용될 수 있다. 제어 장치(102)는 휠(104)에 작용하는 차량(100)의 브레이크 시스템(106)과 연결된다. 제어 장치(102)는 구동 휠(104)에 작용하는 차량(100)의 구동 시스템(108)과도 연결된다.

제어 장치(102)는 휠(104)당 또는 차축당 하나의 슬립 상태(110)를 판독입력한다. 제어 장치에서는 슬립 상태(110)를 사용하여, 이 슬립 상태(110)가 행렬(112)의 목표 슬립 영역(118) 밖에 있을 때 행렬(112)로부터 실행할 조치(116)의 적어도 하나의 파라미터(114)가 판독출력된다. 슬립 상태(110)가 목표 슬립 영역(118) 밖에 있는지의 여부를 결정하기 위해, 슬립 상태(110)에 할당된, 행렬(112)의 데이터 필드(120)가 결정되고, 상기 데이터 필드(120)가 목표 슬립 영역(118) 밖에 있을 때 데이터 필드(120)로부터 파라미터(114)가 판독출력된다. 슬립 상태(110)에 할당된 데이터 필드(120)가 목표 슬립 영역(118) 내에 있으면, 슬립 상태(110)가 변경되지 않아야 하므로 데이터 필드(120)는 판독출력되지 않는다.

조치(116)를 실행하기 위해, 파라미터(114)를 사용하여 브레이크 시스템(106) 및/또는 구동 시스템(108)을 위한 제어 신호(122)가 생성된다. 슬립 상태(110)가 고려될 휠(104)이 현재 너무 큰 슬립을 갖는 경우, 조치(116)를 통해 휠(104)에 작용하는 토크가 감소한다. 이 경우, 파라미터(114)는 토크가 얼마나 감소할지를 지정한다.

제동 토크가 너무 크면, 조치(116)로서, 브레이크 시스템(106)에 의해 휠(104)에 가해지는 제동압이 감소할 수 있다. 이 경우, 파라미터(114)는 제동압이 얼마나 감소할지를 나타낸다. 대안적으로 또는 부가적으로, 조치(116)로서, 구동 시스템(108)에 의해 제동 토크에 반하는 구동 토크가 휠(104) 또는 차축상에서 생성되거나 증가할 수 있다. 이 경우, 파라미터(114)는 구동 토크가 얼마나 증가할지를 나타낸다.

제동 토크가 너무 작으면, 조치(116)로서, 브레이크 시스템(106)에 의해 휠(104)에 가해지는 제동압이 증가할 수 있다. 이 경우, 파라미터(114)는 제동압이 얼마나 증가할지를 나타낸다.

구동 토크가 너무 크면, 조치(116)로서, 구동 시스템(108)에 의해 휠(104) 또는 차축으로 전달되는 동력이 감소할 수 있다. 이 경우, 파라미터(114)는 구동 토크가 얼마나 감소해야 하는지를 나타낸다. 대안적으로 또는 부가적으로, 조치(116)로서, 브레이크 시스템(106)에 의해 구동 토크에 반하는 제동 토크가 휠(104)에서 생성될 수 있다. 이 경우, 파라미터(114)는 제동 토크가 얼마나 증가할지를 나타낸다.

구동 토크가 너무 작으면, 조치(116)로서, 구동 시스템(108)에 의해 휠(104) 또는 차축으로 전달되는 동력이 증가할 수 있다. 이 경우, 파라미터(114)는 구동 토크가 얼마나 증가할지를 나타낸다.

휠(104)의 슬립 상태(110)는 조치(116)에 후속하여 다시 판독입력되며, 상기 슬립 상태(110)가 계속 목표 슬립 영역(118) 밖에 있다면, 행렬(112)로부터 후속 조치(116)를 위한 상응하는 파라미터(114)가 판독출력된다. 상기 후속 조치(116)는 브레이크 시스템(106) 및/또는 구동 시스템(108)을 위한 새로운 제어 신호(122)에 의해 제어된다.

일 실시예에서는, 슬립 상태(110)가 후속하여 다시 판독입력될 때, 이전에 실행된 조치(116)의 성공 여부가 체크된다. 특히, 파라미터(114)가 슬립 상태(110)를 원하는 만큼 개선하였는지의 여부가 체크된다. 개선이 너무 미약한 경우, 이전에 사용된 파라미터(114) 및/또는 조치(116)가 변경된다. 이 경우, 파라미터(114)의 변경은 슬립 상태(110)와 희망 목표 슬립 영역(118)의 슬립 상태 간의 편차에 따라 수행될 수 있다.

일 실시예에서, 슬립 상태(110)는 2차원적이며, 휠(104)의 상대 속도 값(124)과 휠(104)의 상대 가속도 값(126)으로 구성된다.

일 실시예에서, 상대 속도 값(124)은 휠(104)의 휠 속도 값(128)과 차량(100)의 기준 속도 값(130) 사이의 차를 나타낸다. 휠 속도 값(128)은 휠(104)에서 차량(100)의 휠 속도 센서(132)에 의해 검출된다. 기준 속도 값(130)은 차량(100)의 상태 추정기(134)에 의해 지속적으로 업데이트된다.

일 실시예에서, 상대 속도 값(124)은 차축의 좌측 휠(104a)의 좌측 휠 속도 값(128a)과 차축의 우측 휠(104b)의 우측 휠 속도 값(128b) 사이의 차를 나타낸다.

일 실시예에서는, 상이한 데이터 필드(120)에 상이한 조치(116)가 할당된다. 이 경우, 실행될 조치(116) 및 관련 파라미터(114)는 판독입력된 슬립 상태(110)에 따라 행렬(112)로부터 판독출력된다.

도 2는 슬립 상태(110)의 시간에 따른 프로파일을 나타내는 도면이다. 슬립 상태(110)는 2차원적이며, 시간적으로 상관된 2개의 그래프로 상하단에 도시되어 있다. 두 그래프 모두 가로 좌표는 시간(t(초))을 나타낸다. 상단 그래프의 세로 좌표는 속도(m/s)를 나타낸다. 하단 그래프의 세로 좌표는 가속도(m/s2)를 나타낸다. 상단 그래프에는 휠 속도 값(128a, 128b)의 프로파일이 도시되어 있다. 하단 그래프에는 휠 가속도 값(126)의 프로파일이 도시되어 있다.

프로파일의 시작 부분에서는 차량이 일정 속도로 주행한다. 그런 다음 차량이 가속되고 우측 휠 속도(128b)가 일정 기울기로 상승한다. 좌측 휠이 접지력을 잃고 스핀하기 시작한다. 좌측 휠 속도 값(128a)이 우측 휠 속도 값(128b)보다 훨씬 더 큰 기울기로 상승한다. 좌측 휠 속도 값(128a)과 우측 휠 속도 값(128b) 사이의 차가 상대 속도 값(124)이다. 상대 속도 값(124)은 좌측 휠이 접지력을 잃은 후 급격히 증가한다. 이러한 급격한 증가는 상대 가속도 값(126)의 프로파일에서도 재현되는데, 그 이유는 상대 가속도 값(126)이 상대 속도 값(124)의 시간(t)에 따른 도함수이기 때문이다. 접지력 상실과 함께 상대 가속도 값(126)도 0으로부터 급격하게 증가한다. 상대 속도 값(124)의 프로파일의 제1 전환점에서 상대 가속 값(126)의 프로파일이 최대값을 갖는다. 좌측 휠 속도 값(128a)도 최대값에 도달할 때, 상대 속도 값(124)의 프로파일의 최대값에 도달된다. 상대 가속도 값(126)의 프로파일은 최대값에서 영교차(zero crossing)를 갖는다. 영교차 후, 상대 가속도 값(126)의 프로파일은 상대 속도 값(124)의 프로파일의 제2 전환점에서 최소값을 갖는다.

상대 속도 값(124)의 프로파일의 제1 전환점에 도달하기 전에 시점(t1)이 기입되어 있다. 따라서 상대 가속도 값(126)의 프로파일은 시점(t1)에서 아직 최대값에 도달하지 않았다.

도 3은 일 실시예에 따른 트랙션 컨트롤 시스템의 개략도이다. 트랙션 컨트롤은 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같은 제어 장치에서 실행될 수 있다. 도 2의 시점(t1)에서의 2차원 슬립 상태(110)가 행렬(112)에 강조 표시되어 있다. 행렬(112)의 데이터 필드(120)는 모두 상이한 슬립 상태(110)에 할당된다. 왼쪽으로부터 오른쪽 방향으로 데이터 필드(120)는 상승하는 상대 속도 값(124)에 할당된다. 아래쪽으로부터 위쪽 방향으로 데이터 필드(120)는 상승하는 상대 가속도 값(126)에 할당된다. 목표 슬립 영역(118)도 행렬(112) 내에 도시되어 있다. 목표 슬립 영역(118)은 여기서 행렬의 3개의 데이터 필드(120)를 포함한다.

행렬(112) 내에는 목표 슬립 영역(118)에 추가로, 8개의 행렬 부분 영역(300, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314)이 도시되어 있다. 제1 행렬 부분 영역(300)에서는, 데이터 필드(120)가 목표 슬립 영역(118)의 데이터 필드(120)보다 더 큰 상대 속도 값(124) 및 더 큰 상대 가속도 값(126)에 할당된다. 제2 행렬 부분 영역(302)에서는, 데이터 필드(120)가 목표 슬립 영역(118)의 데이터 필드(120)보다 더 큰 상대 속도 값(124) 및 동일한 상대 가속도 값(126)에 할당된다. 제3 행렬 부분 영역(304)에서는, 데이터 필드(120)가 목표 슬립 영역(118)의 데이터 필드(120)보다 더 큰 상대 속도 값(124) 및 더 작은 상대 가속도 값(126)에 할당된다. 제4 행렬 부분 영역(306)에서는, 데이터 필드(120)가 목표 슬립 영역(118)의 데이터 필드(120)와 동일한 상대 속도 값(124) 및 더 작은 상대 가속도 값(126)에 할당된다. 제5 행렬 부분 영역(308)에서는, 데이터 필드(120)가 목표 슬립 영역(118)의 데이터 필드(120)보다 더 작은 상대 속도 값(124) 및 더 작은 상대 가속도 값(126)에 할당된다. 제6 행렬 부분 영역(300)에서는, 데이터 필드(120)가 목표 슬립 영역(118)의 데이터 필드(120)보다 더 작은 상대 속도 값(124) 및 동일한 상대 가속도 값(126)에 할당된다. 제7 행렬 부분 영역(300)에서는, 데이터 필드(120)가 목표 슬립 영역(118)의 데이터 필드(120)보다 더 작은 상대 속도 값(124) 및 더 큰 상대 가속도 값(126)에 할당된다. 제8 행렬 부분 영역(300)에서는, 데이터 필드(120)가 목표 슬립 영역(118)의 데이터 필드(120)와 동일한 상대 속도 값(124) 및 더 큰 상대 가속도 값(126)에 할당된다.

시점(t1)에서의 슬립 상태(110)에 할당된 데이터 필드(120)는 제1 행렬 부분 영역(300) 내에 놓인다. 목표 슬립 영역(118) 내에 희망 슬립 상태들이 놓인다. 8개의 행렬 부분 영역(300, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314)은 본원에 소개된 트랙션 컨트롤 시스템의 정적 부분(316)을 나타낸다.

슬립 상태(110)의 실행간(run to run) 변화는 로직(logic)에 의해 기술될 수 있으며, 본원에 소개된 트랙션 컨트롤 시스템의 동적 부분(318)을 나타낼 수 있다.

정적 부분(316) 및 동적 부분(318)을 사용하여 기본적인 조치 유형(320)이 결정된다. 기본적인 조치 유형(320) 및 기타 영향 변수(322)를 이용하여 기능적인 조치 유형 또는 조치(116)가 결정된다. 조치(116)는 3개의 상태(324, 326, 328)를 가질 수 있다. 제1 상태(324)는 가속이다. 제2 상태(326)는 제동이다. 제3 상태(328)는 정지이다.

조치(116) 및 정적 부분(316)을 이용하여, 조치(116)의 각각의 상태(324, 326, 328)와 연관된 행렬(112)로부터 파라미터(114)가 판독출력된다. 조치(116) 및 파라미터(114)는 액추에이터 제어 장치(330)에서 브레이크 시스템 및/또는 구동 시스템을 위한 제어 신호(122)를 생성하기 위해 사용된다.

일 실시예에서는, 트랙션 컨트롤 시스템을 완전 자동으로 최적화하기 위해, 제어의 결과가 학습 알고리즘(332)에서 평가되고, 데이터 필드(120)에 저장된 파라미터(114)에 대한 보정 계수(334)가 생성된다.

하기에서는 본원에 소개된 접점의 가능한 실시예 및 구성이 재차 다른 표현으로 기술된다.

상태-조치(state-action) 기반 트랙션 컨트롤을 소개한다.

트랙션 컨트롤 시스템(Traction Control System, TCS)은 ESP 시스템의 기능적 구성 요소이다. 트랙션 컨트롤 시스템의 핵심 기능은, 차량이 종방향으로 출발할 때 휠이 스핀하지 않음으로써 안정성, 조향성 및 트랙션과 관련한 차량 요건이 충족된다는 점이다.

종래의 트랙션 컨트롤 시스템에서는 파워 트레인(Powertrain)의 물리적 모델링 변수 및 속도 기준의 종속성이 존재한다. 여기서, 속도 기준은 외부 함수로부터의 추정치이다. 종래의 트랙션 컨트롤 시스템의 제어기는 액추에이터 제어 변수로 변환되는 설정값을 제공한다.

종래의 트랙션 컨트롤 시스템은 복잡한 시스템이며, 시스템을 완전히 이해하려면 약 2년간의 노력이 필요하다. 종래의 트랙션 컨트롤 시스템은 다수의 변형(하나의 프로젝트에서 50개를 넘는 변형)으로 인해 1~2년의 프로젝트 실행 기간동안 많은 애플리케이션 비용이 소요된다. 종래의 트랙션 컨트롤 시스템은 휠에 작용하는 구동 토크의 추정 및 가급적 정확한 속도 기준을 필요로 한다.

종래의 시스템에서는 차축 및 휠에서의, 뉴턴 미터(Nm) 물리 단위의 유효 구동 토크가 기본으로서 사용된다. 이 토크는 파워 트레인 모델을 기반으로 엔진 속도 및 휠 속도와 같은 변수를 사용하여 모델링된다. 종래의 트랙션 컨트롤 시스템의 제어 사례에서는, 엔진의 이상적인 토크 설정값 또는 브레이크 시스템의 제동 토크 설정값을 제공하는 최적의 구동 슬립이 계산된다. 이어서 제동 토크 설정값이 다시 제동압으로 변환된다. 예를 들어 개별 차량 모델에 대한 최적이 아닌 적용 시 구동 토크 추정이 올바르게 작동하지 않거나 속도 기준의 외부 함수가 정확하지 않으면 즉각 성능 또는 정확도가 떨어진다.

종래 시스템의 적용 시, 시스템에 직간접적으로 영향을 미치는 약 500개의 조정 파라미터가 있다. 상기 함수를 기능에 맞게 적용하기 위해서는 파라미터와 시스템 간 상호 작용의 내재화(internalization)가 필요하다. 이는 많은 시간 소요를 필요로 한다.

종래 시스템에서는 시스템에 구축된 모든 노하우가 거의 전적으로 트랙션 컨트롤 시스템에 관련된다. 종래의 트랙션 컨트롤 시스템에 숙달된 제어 로직 개발자(function developer), 소프트웨어 개발자 또는 애플리케이션 엔지니어가 다른 기능 시스템(예: ABS 또는 VDC)에서 간단하게 도움을 줄 수 없다.

본원에 소개된 접근법에서 물리적 정량적(physical-quantitative) 모델 변수에 기반하는 시스템의 설명은 더 이상 중요하지 않다. 본원에 소개된 접근법에서는 올바른 트리거링으로 충분하다. 본원에 소개된 접근법은 애플리케이션 복잡성이 덜하고 변형 수가 적은 직관적인 시스템을 기술한다.

트랙션 컨트롤 시스템의 트리거링이 올바르게 작동하는 한 성능 저하는 없다. 상태-조치 원리(state-action principle)에 따라, "상태"는 순수 측정 기술적으로 센서에 기반하고, "조치"는 각각의 액추에이터, 즉, 엔진 또는 브레이크 시스템에 직접 작용한다.

본원에 소개된 트랙션 컨트롤 시스템의 제어기 파라미터는 액추에이터, 즉, 엔진 및 브레이크 시스템에 절대값을 통해 명시적으로 그리고/또는 델타값을 통해 암시적으로 영향을 미치는 스케일링 값이다. 학습 알고리즘에 기반하여 이러한 파라미터 값은, 지정된 기동 카탈로그(maneuver catalog)에 따라 가장 일반적인 트랙션 컨트롤 기동이 실행됨으로써, 완전 자동으로 학습된다. 이를 통해, 파라미터 값과 "상태", 즉, 차량의 휠 거동 및 차축 거동 사이에 직접적인 관계가 형성된다. 그럼으로써, 애플리케이션 엔지니어는 차후에 상대적으로 간단한 방식으로 또는 직관적으로 개별 후속 적용을 수행할 수 있다.

본원에 소개된 접근법은 직관적인 시스템을 기술한다. 제어기는 "재검토"될 것이다. 차량, 타이어 및 환경을 모델링하여 고도로 복잡한 현실을 설명하고 제어 기술적으로 컨트롤하려는 시도는 없을 것이다. 오히려 처음부터 고도로 복잡한 시스템을 설명할 능력도 없고 설명할 의향도 없다는 전제가 설정된다. 이 접근법은 센서 및 제어 요소 또는 액추에이터의 측정 변수로 제한된다. 그 사이의 모든 것은 일반적인 접근 방식이다.

본원에 소개된 접근법에서는 트랙션 컨트롤 시스템의 "상태" 정의 및 기본 제어 목표에 대한 지식만으로도 시스템을 이해하기에 충분하다. 트랙션 컨트롤 기능을 적용하는 데 특별한 노하우가 필요하지 않은데, 이는 소프트웨어 구조가 일반적으로 기능 코어(function core)에 이러한 노하우를 내포하고 있고 추가적인 변경이나 조정이 불필요하기 때문이다. 이는 또한 소프트웨어와 트랙션 컨트롤 시스템의 기능에 대한 이해가 ABS 또는 VDC와 같은 다른 기능으로 문제없이 전용될 수 있음을 의미한다.

본원에 소개된 상태-조치 원리에서 "상태"는, 상태의 상태 변화로 인해 조치가 실행되는 기반이 되는 상태를 기술한다. "조치"는 액추에이터, 즉, 엔진 및/또는 브레이크 시스템에 대한 직접적인 영향을 기술한다.

가능한 "상태" 및 목표 영역이 테이블에 저장되어 있다. 테이블의 X축에 휠 또는 차축의 속도 슬립이 기입되어 있다. 테이블의 Y축에 휠 또는 차축의 가속도가 기입되어 있다.

이하, 본원에 소개된 접근법의 신호 흐름이 기술된다. 속도 및 가속도에 대한 정보는 휠 속도 센서(Wheel Speed Sensor)에서 판독입력되고 신호 처리부에서 처리된다. "상태"는 처리된 신호를 기반으로 결정된다. "상태"의 정적 거동 및 동적 거동의 결정이 수행된다. 예를 들어 압력 상승 또는 토크 감소와 같은 조치 유형의 결정이 내부 로직을 통해 수행된다. 조치 유형에 기반하여 액추에이터 변수의 설정이 수행된다. 그 결과로 도출되는 액추에이터 조정 프로파일이 상태-조치 원리의 특징이다.

본원에 소개된 접근법에서는 적용 중에 학습 알고리즘이 활성화된다. 이 과정에서 파라미터 테이블이 업데이트된다. 조치가 좋았다면 변경이 수행되지 않는다. 조치가 잘못되었다면 파라미터 변경이 수행된다.

이에 연속으로 학습 알고리즘이 비활성화된다. 테이블로부터 파라미터가 판독출력되고 액추에이터가 설정된다. 대안적으로 연속 학습도 가능하다.

휠 또는 차축은, 시스템이 제어 목표, 이른바 목표 영역 내에서 상태를 유지하도록 제어된다. 이를 통해 원하는 슬립과 원하는 가속도가 설정될 수 있다. 이로써 속도 기준과 무관하게 최적의 트랙션이 달성될 수 있다.

속도 슬립은 정지하는 휠(또는 차축)의 속도와 기준 속도 간의 차를 나타낸다.

이 경우, 기준 속도로서 종래의 시스템에서와 동일한 기준 속도를 사용할 수 있다. 기준 속도는 차량 상태 추정(Vehicle State Estimation, VSE)의 외부 함수이다. 또는, 대안적으로 자체적인 (간단한) 기준 로직이 구현될 수도 있는데, 이는 정량적 설명이 더 이상 상태-조치 원리의 초점이 아니기 때문이다. 본원에 소개된 접근법에서 기준 속도는 주로 트랙션 컨트롤 상황에서의 올바른 트리거링과 관련이 있다. 본원에 소개된 접근법은 종래 기술에서와 같은 정확한 속도 기준을 필요로 하지 않기 때문에 "슬립 프리(slip-free)"라고 지칭될 수 있다.

마지막으로, "구비하는", "포함하는" 등과 같은 용어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, "하나"와 같은 용어는 복수를 배제하지 않는다는 점에 유의한다. 청구 범위 내 참조 부호들은 제한으로 간주되어서는 안 된다.

Claims

차량(100)의 적어도 하나의 휠(104)의 슬립을 제어하는 방법이며,
휠(104)의 슬립 상태(110)를 사용하여, 이 슬립 상태(110)가 행렬(112)의 목표 슬립 영역(118) 밖에 있을 때 상기 행렬(112)로부터 실행할 조치(116)의 적어도 하나의 파라미터(114)가 판독출력되며, 판독출력을 위해, 슬립 상태(110)에 할당된, 행렬(112)의 데이터 필드(120)가 결정되고 이 데이터 필드(120)로부터 적어도 하나의 파라미터(114)가 판독출력되며, 조치(116)의 실행을 위해 상기 파라미터(114)를 사용하여 차량(100)의 적어도 하나의 액추에이터(106, 108)가 제어되는, 휠 슬립 제어 방법.
제1항에 있어서, 슬립 상태(110)에 대해 휠(104)의 상대 속도 값(124)과 휠(104)의 상대 가속도 값(126)으로 이루어진 값 쌍이 생성되는, 휠 슬립 제어 방법.
제2항에 있어서, 상대 가속도 값(126)은 상대 속도 값(124)의 프로파일을 사용하여 결정되는, 휠 슬립 제어 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상대 속도 값(124)은 휠(104a)의 휠 속도 값(128a)과 상기 휠(104a)의 축상의 다른 휠(104b)의 추가 휠 속도 값(128b)을 사용하여 결정되는, 휠 슬립 제어 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 슬립 상태(110)를 사용하여 추가로, 제어될 조치(116)가 선택되는, 휠 슬립 제어 방법.
제5항에 있어서, 상이한 조치(116)들이 행렬(112)의 데이터 필드(120)에 저장되어 있고, 제어될 조치(116)는 슬립 상태(110)에 할당된 데이터 필드(120)로부터 판독출력되는, 휠 슬립 제어 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 행렬(112)에서 슬립 상태(110)의 행 영역(row area)을 결정하기 위해, 슬립 상태(110)를 특성화하는 값 쌍의 첫 번째 값이 목표 슬립 영역(118)의 행 값 범위와 비교되며, 첫 번째 값이 상기 행 값 범위보다 큰 경우, 상단 행 영역이 결정되고, 첫 번째 값이 상기 행 값 범위 내에 있는 경우, 중간 행 영역이 결정되고, 첫 번째 값이 상기 행 값 범위보다 작은 경우, 하단 행 영역이 결정되며, 행렬(112)에서 슬립 상태(110)의 열 영역(column area)을 결정하기 위해, 값 쌍의 두 번째 값이 목표 슬립 영역(118)의 열 값 범위와 비교되며, 두 번째 값이 상기 열 값 범위보다 큰 경우, 우측 열 영역이 결정되고, 두 번째 값이 상기 열 값 범위 내에 있는 경우, 중간 열 영역이 결정되고, 두 번째 값이 상기 열 값 범위보다 작은 경우, 좌측 열 영역이 결정되며, 결정된 행 영역 및 결정된 열 영역은 목표 슬립 영역(118)주변의 행렬(118)의 8개의 가능한 행렬 부분 영역(300, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314) 중 하나를 표시하며, 제어될 조치(116)는 상기 표시된 행렬 부분 영역(300, 302, 304, 306, 308, 310, 312, 314)을 사용하여 선택되는, 휠 슬립 제어 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 시간상 상기 조치(116)가 실행된 이후에 검출된 후속 슬립 상태(110)의, 목표 슬립 영역(118)으로부터의 편차가 결정되며, 이 편차를 사용하여 파라미터(114)에 대한 보정 계수(334)가 결정되어 데이터 필드(120)에 저장되는, 휠 슬립 제어 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 상응하는 장치에서 실행하고, 구현하고 그리고/또는 제어하도록 구성된 제어 장치(102).
컴퓨터 프로그램 제품의 실행 시, 프로세서에 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하고, 구현하고 그리고/또는 제어할 것을 지시하도록 구성된 컴퓨터 프로그램 제품.
제10항에 따른 컴퓨터 프로그램 제품이 저장된 머신 판독 가능 저장 매체.