KR20230089847A - 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230089847A
KR20230089847A KR1020210178573A KR20210178573A KR20230089847A KR 20230089847 A KR20230089847 A KR 20230089847A KR 1020210178573 A KR1020210178573 A KR 1020210178573A KR 20210178573 A KR20210178573 A KR 20210178573A KR 20230089847 A KR20230089847 A KR 20230089847A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
rear wheel
wheel angle
gain
yaw rate
angle
Prior art date
Application number
KR1020210178573A
Other languages
English (en)
Inventor
김태홍
Original Assignee
현대모비스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대모비스 주식회사 filed Critical 현대모비스 주식회사
Priority to KR1020210178573A priority Critical patent/KR20230089847A/ko
Priority to US17/811,157 priority patent/US20230182811A1/en
Publication of KR20230089847A publication Critical patent/KR20230089847A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/159—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • B62D6/003—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels in order to control vehicle yaw movement, i.e. around a vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K7/00—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel
    • B60K7/0007—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor being electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/1518—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels comprising a mechanical interconnecting system between the steering control means of the different axles
    • B62D7/1545—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels comprising a mechanical interconnecting system between the steering control means of the different axles provided with electrical assistance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2510/20—Steering systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/14—Yaw
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/28—Wheel speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

본 발명은 4륜 독립 조향 장치에 관한 것으로, 차량 속도(V)에 대응하여 지정된 전륜/후륜각비(Kss)를 전륜각(
Figure pat00109
)에 곱하여 후륜각(
Figure pat00110
)을 산출하는 후륜각 연산부; 조향 각 가속도와 차량 속도에 대응하는 이득(A)을 산출하고, 상기 후륜각 연산부에서 산출한 후륜각(
Figure pat00111
)에 상기 산출한 이득(A)을 곱하여 최종 후륜각(
Figure pat00112
)을 출력하는 이득 연산부; 및 상기 전륜각(
Figure pat00113
)과 상기 최종 후륜각(
Figure pat00114
)을 바탕으로 후륜 조향 제어를 수행하는 제어부;를 포함한다.

Description

4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법{APPARATUS FOR 4WHEEL INDEPENDENT STEERING AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전륜의 조향각에 따라 후륜의 조향각을 제어하는 4륜 독립 조향 제어 시, 목표 요레이트를 추종하면서도 순간적으로 선회반경을 조정함으로써, 다이나믹한 조향감을 느낄 수 있도록 하는, 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근 모터를 차량의 바퀴 안에 내장하여 네 바퀴를 각기 독립적으로 구동할 수 있는 인휠 모터 시스템에 대한 개발이 진행되고 있다.
이러한 인휠 모터 시스템을 차량에 유기적으로 결합하여 4륜 독립 구동 및 4륜 독립 조향 장치를 구현함으로써 보다 유연하고 다양한 주행 퍼포먼스를 제공할 수 있는 장점이 있다.
일반적인 차량은 전륜만 조향하여 차량의 진행방향을 전환하게 되는데, 이 때 전륜 및 후륜의 횡력 발생 시점이 서로 다르게 되므로 차량의 진행방향과 운전자 주시 방향이 일치하지 않게 된다. 하지만 4륜 독립 조향 장치는 후륜에도 조향 시스템을 적용함으로써 주차나 저속 선회 시 차량의 회전반경을 감소시키고 고속 주행 중에는 방향 선회시의 주행안정성을 향상시키고 있다.
이 때 종래에는 4륜 독립 조향 장치를 제어하기 위하여 전륜과 후륜의 기어비를 결정하는 데 있어서, 요레이트(yaw rate) 값과 사이드슬립앵글(body slip angle) 값을 0으로 수렴하도록 하는 가정으로 전륜과 후륜의 기어비를 설정하였다.
이에 따라 4륜 독립 조향 제어는 본래 다이나믹한 조향성능을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 2륜 조향 대비 선회 반경을 감소시키는 장점이 있는 것이나, 상기와 같이 요레이트(요레이트 = 차속 / 선회반경) 값을 0으로 수렴하도록 함으로써, 이론적으로 선회 반경이 줄어들 수 없게 되어, 즉, 요레이트가 0일 경우 선회 반경이 커질 수 밖에 없는 상황이 됨으로써, 본래의 4륜 독립 조향의 장점을 살리기 어려운 문제점이 있으며, 이에 따라 다이나믹한 조향 성능을 구현하기 위하여 고정된 목표값으로 전륜과 후륜의 기어비를 설정할 경우 오히려 4륜 독립 조향 제어 성능이 제한되는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서 4륜 독립 조향 제어 시, 목표 요레이트를 추종하면서도 순간적으로 선회반경을 조정함으로써, 다이나믹한 조향감도 느낄 수 있도록 하는 4륜 독립 조향 제어 방법이 필요한 상황이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-2274120호(2021.07.01. 등록, 후륜 조향 시스템의 제어 장치 및 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 전륜의 조향각에 따라 후륜의 조향각을 제어하는 4륜 독립 조향 제어 시, 목표 요레이트를 추종하면서도 순간적으로 선회반경을 조정함으로써, 다이나믹한 조향감을 느낄 수 있도록 하는, 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 4륜 독립 조향 장치는, 차량 속도(V)에 대응하여 지정된 전륜/후륜각비(Kss)를 전륜각(
Figure pat00001
)에 곱하여 후륜각(
Figure pat00002
)을 산출하는 후륜각 연산부; 조향 각 가속도와 차량 속도에 대응하는 이득(A)을 산출하고, 상기 후륜각 연산부에서 산출한 후륜각(
Figure pat00003
)에 상기 산출한 이득(A)을 곱하여 최종 후륜각(
Figure pat00004
)을 출력하는 이득 연산부; 및 상기 전륜각(
Figure pat00005
)과 상기 최종 후륜각(
Figure pat00006
)을 바탕으로 후륜 조향 제어를 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 이득 연산부는, 조향 각 가속도와 차량 속도(V)에 대응하는 이득(A)이 저장된 룩업테이블(LUT)에 기초하여 상기 이득(A)을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 이득 연산부는, 상기 조향 각 가속도가 커질수록 이에 대응하는 이득(A)도 커지게 됨으로써 최종 후륜각(
Figure pat00007
)도 커지게 하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법은, 제어부가 후륜각 연산부를 통해 차량 속도(V)에 대응하여 지정된 전륜/후륜각비(Kss)를 전륜각(
Figure pat00008
)에 곱하여 후륜각(
Figure pat00009
)을 산출하는 단계; 상기 제어부가 이득 연산부를 통해 조향 각 가속도와 차량 속도에 대응하는 이득(A)을 산출하고, 상기 후륜각 연산부에서 산출한 후륜각(
Figure pat00010
)에 상기 산출한 이득(A)을 곱하여 최종 후륜각(
Figure pat00011
)을 출력하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 전륜각(
Figure pat00012
)과 상기 최종 후륜각(
Figure pat00013
)을 바탕으로 후륜 조향 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 이득(A)을 산출하는 단계에서, 상기 이득 연산부는, 조향 각 가속도와 차량 속도(V)에 대응하는 이득(A)이 저장된 룩업테이블(LUT)에 기초하여 상기 이득(A)을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 이득(A)을 산출하는 단계에서, 상기 이득 연산부는, 상기 조향 각 가속도가 커질수록 이에 대응하는 이득(A)도 커지게 됨으로써 최종 후륜각(
Figure pat00014
)도 커지게 하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 4륜 독립 조향 장치는, 피드백 받은 실제 요레이트(
Figure pat00015
) 값과 지정된 목표 요레이트 값을 비교하여 요레이트의 에러량을 산출하고, 상기 에러량을 보정할 수 있도록 하는 이득을 지정된 전륜/후륜각비(Kss)에 곱하여 보정 후륜각(
Figure pat00016
)을 산출하는 후륜각 연산부; 및 상기 전륜각(
Figure pat00017
)과 상기 보정 후륜각(
Figure pat00018
)을 바탕으로 후륜 조향 제어를 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 에러량은, 실제 요레이트 값과 목표 요레이트 값의 차이값인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 에러량을 보정하기 위한 이득은, 룩업테이블 형태로 미리 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법은, 제어부가 후륜각 연산부를 통해 피드백 받은 실제 요레이트(
Figure pat00019
) 값과 지정된 목표 요레이트 값을 비교하여 요레이트의 에러량을 산출하는 단계; 상기 제어부가 상기 에러량을 보정할 수 있도록 하는 이득을 지정된 전륜/후륜각비(Kss)에 곱하여 보정 후륜각(
Figure pat00020
)을 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 전륜각(
Figure pat00021
)과 상기 보정 후륜각(
Figure pat00022
)을 바탕으로 후륜 조향 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 요레이트의 에러량을 산출하는 단계에서, 상기 에러량은, 실제 요레이트 값과 목표 요레이트 값의 차이값인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 에러량을 보정하기 위한 이득은, 룩업테이블 형태로 미리 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 전륜의 조향각에 따라 후륜의 조향각을 제어하는 4륜 독립 조향 제어 시, 목표 요레이트를 추종하면서도 순간적으로 선회반경을 조정함으로써 다이나믹한 조향감을 느낄 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 4륜 독립 조향 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법을 설명하기 한 흐름도.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 4륜 독립 조향 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법을 설명하기 한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 4륜 독립 조향 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 4륜 독립 조향 장치는, 후륜각 산출부(110), 이득 연산부(120), 및 제어부(130)를 포함한다.
상기 제어부(130)는 전륜각(
Figure pat00023
) 정보를 입력받는다.
여기서 상기 전륜각(
Figure pat00024
) 정보는 차량의 전자제어유니트(ECU)(미도시)를 통해 검출하여 입력받을 수 있다.
상기 후륜각 연산부(110)는 상기 전륜각(
Figure pat00025
) 정보와 차량 속도(V) 정보를 입력받고, 상기 전륜각(
Figure pat00026
)에 상기 차량 속도(V)에 대응하여 지정된 전륜/후륜각비(Kss)를 곱하여 후륜각(
Figure pat00027
)을 산출한다.
여기서 상기 차량 속도(V) 정보는 상기 전자제어유니트(ECU)(미도시)를 통해 검출하여 입력받을 수 있다.
참고로 상기 전륜/후륜각비(Kss)는 전륜각(
Figure pat00028
)과 후륜각(
Figure pat00029
)의 비율로서, 가령, 상기 전륜/후륜각비(Kss)가 1이면 전륜각이 30도일 때 후륜각도 30도임을 의미하고, 이에 따라 상기 전륜각(
Figure pat00030
)에 상기 전륜/후륜각비(Kss)를 곱하면 목표로 하는 후륜각(
Figure pat00031
)이 산출된다(즉,
Figure pat00032
).
참고로 상기 전륜/후륜각비(Kss)는 아래의 수학식 1과 같다.
Figure pat00033
여기서, kus는 언더스티어 그라디언트(understeer gradient), L은 전륜과 후륜 사이의 총 거리, V는 차량 속도,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,
Figure pat00041
으로서, 이 변수들의 의미는 차량동역학에 따라 정의된다.
상기 이득 연산부(120)는 상기 조향 각 가속도와 상기 차량 속도(V)에 대응하여 지정된 이득(A)을 산출한다.
예컨대 상기 이득(A)은 상기 조향 각 가속도와 상기 차량 속도(V)에 대응하는 룩업테이블(LUT) 형태로 미리 지정될 수 있으며, 가령 상기 조향 각 가속도가 커질수록 이에 대응하는 이득(A)도 커지게 된다.
따라서 상기 이득 연산부(120)는 상기 후륜각 연산부(110)에서 산출한 후륜각(
Figure pat00042
)에 상기 조향 각 가속도와 상기 차량 속도(V)에 대응하여 산출한 이득(A)을 곱하여 최종 후륜각(
Figure pat00043
)을 출력한다.
상기 제어부(130)는 상기 전륜각(
Figure pat00044
)과 상기 최종 후륜각(
Figure pat00045
)을 바탕으로, 횡가속도(
Figure pat00046
), 바디슬립앵글(
Figure pat00047
), 요레이트(
Figure pat00048
), 및 차속(V) 등을 후륜 조향 액추에이터(미도시)에 출력하여 후륜 조향 제어를 수행한다.
예컨대 상기 차량 속도(V)가 동일하다고 가정할 때, 상기 조향 각 가속도가 커질수록 이에 대응하는 이득(A)도 커지게 됨으로써, 결과적으로 최종 후륜각(
Figure pat00049
)도 커지게 된다. 즉, 상기 조향 각 가속도가 커짐에 따라 상기 최종 후륜각(
Figure pat00050
)이 커지게 되고, 상기 제어부(130)가 이에 따라 후륜을 제어함으로써, 순간적으로 선회 반경이 감소하게 되어 사용자는 다이나믹한 조향감을 느낄 수 있게 되는 것이다.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법을 설명하기 한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 제어부(130)는 전륜각(
Figure pat00051
) 정보, 차속(V) 정보, 및 조향 각 가속도 정보를 입력받는다(S101).
또한 상기 제어부(130)는 후륜각 연산부(110)를 통해 상기 전륜각(
Figure pat00052
)에 상기 차량 속도(V)에 대응하여 지정된 전륜/후륜각비(Kss)를 곱하여 후륜각(
Figure pat00053
)을 산출하고(S102), 이득 연산부(120)를 통해 상기 조향 각 가속도와 상기 차량 속도(V)에 대응하여 지정된 이득(A)을 산출한다(S103).
또한 상기 제어부(130)는 상기 후륜각 연산부(110)에서 산출한 후륜각(
Figure pat00054
)에 상기 조향 각 가속도와 상기 차량 속도(V)에 대응하여 산출한 이득(A)을 곱하여 최종 후륜각(
Figure pat00055
)으로 후륜 조향을 제어한다(S104).
상기와 같이 본 실시 예는 조향 각 가속도에 대응하는 이득(A)을 이용하여 최종 후륜각(
Figure pat00056
)을 산출하여 후륜 조향을 제어함으로써, 조향 각 가속도에 대응하여 조향 각 가속도가 커짐에 따라 순간적으로 선회 반경을 감소시킬 수 있도록 함으로써 사용자가 다이나믹한 조향감을 느낄 수 있도록 하는 효과가 있다.
이하 다른 실시 예로서, 실제 요레이트 값을 피드백 받아 목표 요레이트와 상기 실제 요레이트의 에러량(즉, 실제 요레이트와 목표 요레이트의 차이)을 구하여 상기 에러량(즉, 실제 요레이트와 목표 요레이트의 차이)를 보정할 수 있도록 하는 Kp 게인(즉, PID 제어 시 P 게인)을 Kss에 곱하여 실제 요레이트가 목표 요레이트를 추종할 수 있도록 함으로써, 어떠한 상황에서도 원하는 목표 요레이트를 추종하는 4륜 조향 제어(즉, 후륜 조향 제어)를 수행할 수 있도록 하는 방법에 대해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 4륜 독립 조향 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 4륜 독립 조향 장치는, 후륜각 산출부(210) 및 제어부(220)를 포함한다.
상기 제어부(130)는 전륜각(
Figure pat00057
) 정보를 입력받는다.
여기서 상기 전륜각(
Figure pat00058
) 정보는 차량의 전자제어유니트(ECU)(미도시)를 통해 검출하여 입력받을 수 있다.
상기 후륜각 연산부(210)는 조향 각 가속도 정보와 차량 속도(V) 정보 및 실제 요레이트(
Figure pat00059
) 값을 입력받는다.
상기 후륜각 연산부(210)는 피드백 받은 실제 요레이트(
Figure pat00060
) 값과 지정된 목표 요레이트 값을 비교하여 요레이트의 에러량(즉, 실제 요레이트와 목표 요레이트의 차이값)을 산출하고, 상기 에러량(즉, 실제 요레이트와 목표 요레이트의 차이값)을 보정할 수 있도록 하는 이득(Kp 게인, 즉, PID 제어 시 P 게인)을 지정된 전륜/후륜각비(Kss)에 곱하여 보정 후륜각(
Figure pat00061
)을 산출한다.
참고로 상기 실제 요레이트가 목표 요레이트를 추종할 수 있도록 하기 위한 보정 후륜각(
Figure pat00062
)을 산출하기 위한 전륜/후륜각비(
Figure pat00063
)는 아래의 수학식 2와 같다.
Figure pat00064
여기서, kus는 언더스티어 그라디언트(understeer gradient), L은 전륜과 후륜 사이의 총 거리, V는 차량 속도,
Figure pat00065
,
Figure pat00066
,
Figure pat00067
,
Figure pat00068
,
Figure pat00069
,
Figure pat00070
,
Figure pat00071
,
Figure pat00072
으로서, 이 변수들의 의미는 차량동역학에 따라 정의된다.
상기 수학식 1과 비교할 때 상기 수학식 2는, 상기 에러량(즉, 실제 요레이트와 목표 요레이트의 차이값)을 보정할 수 있도록 하는 이득(Kp 게인) 및 목표 요레이트가 기존 2륜 전륜 차량의 일반적인 언더스티어 그라디언트(Understeer gradient)를 유지하는 기준으로 설정하였기에 4륜의 제어 장점을 살리기 위하여 추가적인 G 게인(차속과 조향 각 가속도에 따라 가변됨)이 추가로 적용된다.
이 때 상기 수학식 1과 수학식 2는 본 발명의 실시 예가 구현될 수 있음을 설명하기 위하여 기재한 것이며 이를 한정하기 위한 것은 아니다.
상기 제어부(130)는 상기 전륜각(
Figure pat00073
)과 상기 보정 후륜각(
Figure pat00074
)을 바탕으로, 횡가속도(
Figure pat00075
), 바디슬립앵글(
Figure pat00076
), 요레이트(
Figure pat00077
), 및 차속(V) 등을 후륜 조향 액추에이터(미도시)에 출력하여 후륜 조향 제어를 수행함으로써, 실제 요레이트(
Figure pat00078
)가 사용자가 원하는 목표 요레이트를 추종할 수 있도록 한다.
예컨대 4륜 독립 조향 제어 시 실제 요레이트 값을 피드백 받아 사용자가 원하는 목표 요레이트와 비교하여 실제 요레이트와 목표 요레이트간의 차이를 보정할 수 있는 Kp 게인을 전륜/후륜각비(Kss)에 곱하여 산출한 보정 후륜각(
Figure pat00079
)을 이용하여 후륜 조향 제어를 수행함으로써, 어떠한 상황에서도 실제 요레이트가 목표 요레이트를 추종할 수 있도록 한다.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법을 설명하기 한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 제어부(220)는 전륜각(
Figure pat00080
) 정보, 차속(V) 정보, 및 조향 각 가속도 정보를 입력받는다(S201).
상기 제어부(220)는 후륜각 연산부(210)를 통해 피드백 받은 실제 요레이트(
Figure pat00081
) 값과 지정된 목표 요레이트 값을 비교하여 요레이트의 에러량(즉, 실제 요레이트와 목표 요레이트의 차이값)을 산출한다(S202)
또한 상기 제어부(220)는 상기 에러량(즉, 실제 요레이트와 목표 요레이트의 차이값)을 보정할 수 있도록 하는 이득(Kp 게인, 즉, PID 제어 시 P 게인)을 지정된 전륜/후륜각비(Kss)에 곱하여 보정 후륜각(
Figure pat00082
)을 산출한다(S203).
이 때 상기 에러량을 보정하기 위한 이득(Kp 게인)은 룩업테이블 형태로 미리 마련될 수 있다.
또한 상기 제어부(130)는 상기 전륜각(
Figure pat00083
)과 상기 보정 후륜각(
Figure pat00084
)을 바탕으로 후륜 조향 제어를 수행함으로써 실제 요레이트(
Figure pat00085
)가 사용자가 원하는 목표 요레이트를 추종할 수 있도록 한다(S204).
한편 본 실시 예에서는 설명의 편의상 제1 실시 예와 제2 실시 예를 구분하여 설명하였으나, 모드 설정이나 옵션 설정, 또는 주행에 따른 조건(주변 상황)에 따라 상기 제1 실시 예와 제2 실시 예를 조합하거나 선택 가능하게 하여, 목표 요레이트를 추종하면서도 조건에 따라 순간적으로 선회반경을 조정할 수 있도록 함으로써, 조향의 안정성과 다이나믹한 조향감을 선택적으로 느낄 수 있도록 구현될 수도 있다.
상기와 같이 본 실시 예는 4륜 독립 조향 제어 시 실제 요레이트 값을 피드백 받아 사용자가 원하는 목표 요레이트와 비교하여 실제 요레이트와 목표 요레이트간의 차이를 보정할 수 있는 Kp 게인을 전륜/후륜각비(Kss)에 곱하여 산출한 보정 후륜각(
Figure pat00086
)을 이용하여 후륜 조향 제어를 수행함으로써, 어떠한 상황에서도 실제 요레이트가 목표 요레이트를 추종할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
110, 210 : 후륜각 산출부
120 : 이득 연산부
130, 220 : 제어부

Claims (12)

  1. 차량 속도(V)에 대응하여 지정된 전륜/후륜각비(Kss)를 전륜각(
    Figure pat00087
    )에 곱하여 후륜각(
    Figure pat00088
    )을 산출하는 후륜각 연산부;
    조향 각 가속도와 차량 속도에 대응하는 이득(A)을 산출하고, 상기 후륜각 연산부에서 산출한 후륜각(
    Figure pat00089
    )에 상기 산출한 이득(A)을 곱하여 최종 후륜각(
    Figure pat00090
    )을 출력하는 이득 연산부; 및
    상기 전륜각(
    Figure pat00091
    )과 상기 최종 후륜각(
    Figure pat00092
    )을 바탕으로 후륜 조향 제어를 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 이득 연산부는,
    조향 각 가속도와 차량 속도(V)에 대응하는 이득(A)이 저장된 룩업테이블(LUT)에 기초하여 상기 이득(A)을 산출하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 이득 연산부는,
    상기 조향 각 가속도가 커질수록 이에 대응하는 이득(A)도 커지게 됨으로써 최종 후륜각(
    Figure pat00093
    )도 커지게 하여 출력하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치.
  4. 제어부가 후륜각 연산부를 통해 차량 속도(V)에 대응하여 지정된 전륜/후륜각비(Kss)를 전륜각(
    Figure pat00094
    )에 곱하여 후륜각(
    Figure pat00095
    )을 산출하는 단계;
    상기 제어부가 이득 연산부를 통해 조향 각 가속도와 차량 속도에 대응하는 이득(A)을 산출하고, 상기 후륜각 연산부에서 산출한 후륜각(
    Figure pat00096
    )에 상기 산출한 이득(A)을 곱하여 최종 후륜각(
    Figure pat00097
    )을 출력하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 전륜각(
    Figure pat00098
    )과 상기 최종 후륜각(
    Figure pat00099
    )을 바탕으로 후륜 조향 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 이득(A)을 산출하는 단계에서,
    상기 이득 연산부는,
    조향 각 가속도와 차량 속도(V)에 대응하는 이득(A)이 저장된 룩업테이블(LUT)에 기초하여 상기 이득(A)을 산출하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 이득(A)을 산출하는 단계에서,
    상기 이득 연산부는,
    상기 조향 각 가속도가 커질수록 이에 대응하는 이득(A)도 커지게 됨으로써 최종 후륜각(
    Figure pat00100
    )도 커지게 하여 출력하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법.
  7. 피드백 받은 실제 요레이트(
    Figure pat00101
    ) 값과 지정된 목표 요레이트 값을 비교하여 요레이트의 에러량을 산출하고, 상기 에러량을 보정할 수 있도록 하는 이득을 지정된 전륜/후륜각비(Kss)에 곱하여 보정 후륜각(
    Figure pat00102
    )을 산출하는 후륜각 연산부; 및
    상기 전륜각(
    Figure pat00103
    )과 상기 보정 후륜각(
    Figure pat00104
    )을 바탕으로 후륜 조향 제어를 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 에러량은,
    실제 요레이트 값과 목표 요레이트 값의 차이값인 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 에러량을 보정하기 위한 이득은, 룩업테이블 형태로 미리 마련되는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치.
  10. 제어부가 후륜각 연산부를 통해 피드백 받은 실제 요레이트(
    Figure pat00105
    ) 값과 지정된 목표 요레이트 값을 비교하여 요레이트의 에러량을 산출하는 단계;
    상기 제어부가 상기 에러량을 보정할 수 있도록 하는 이득을 지정된 전륜/후륜각비(Kss)에 곱하여 보정 후륜각(
    Figure pat00106
    )을 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 전륜각(
    Figure pat00107
    )과 상기 보정 후륜각(
    Figure pat00108
    )을 바탕으로 후륜 조향 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 요레이트의 에러량을 산출하는 단계에서,
    상기 에러량은,
    실제 요레이트 값과 목표 요레이트 값의 차이값인 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 에러량을 보정하기 위한 이득은, 룩업테이블 형태로 미리 마련되는 것을 특징으로 하는 4륜 독립 조향 장치의 제어 방법.
KR1020210178573A 2021-12-14 2021-12-14 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법 KR20230089847A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210178573A KR20230089847A (ko) 2021-12-14 2021-12-14 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법
US17/811,157 US20230182811A1 (en) 2021-12-14 2022-07-07 Apparatus for four-wheel independent steering and method of controlling same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210178573A KR20230089847A (ko) 2021-12-14 2021-12-14 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230089847A true KR20230089847A (ko) 2023-06-21

Family

ID=86695964

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210178573A KR20230089847A (ko) 2021-12-14 2021-12-14 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230182811A1 (ko)
KR (1) KR20230089847A (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102662632B1 (ko) * 2022-01-14 2024-05-03 현대모비스 주식회사 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2641743B2 (ja) * 1988-09-22 1997-08-20 本田技研工業株式会社 四輪操舵車の後輪制御方法
US5734570A (en) * 1992-08-04 1998-03-31 Lotus Cars Limited Wheeled vehicle steering system for steering the rear wheels of a vehicle
US7099760B2 (en) * 2004-04-20 2006-08-29 General Motors Corporation Active wheel steering control
KR102190095B1 (ko) * 2014-10-17 2020-12-11 현대모비스 주식회사 후륜 조향장치 및 그 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20230182811A1 (en) 2023-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4556775B2 (ja) 車両用操舵装置
CN104925130B (zh) 转向控制装置及转向系统
EP2189356B1 (en) Method for compensating steering of motor drive power steering system
WO2016167162A1 (ja) 車両姿勢制御装置
JP2017046494A (ja) 車両の制御装置及び車両の制御方法
KR102277285B1 (ko) 후륜 조향 제어 장치 및 방법
US9108668B2 (en) Steering apparatus
US9821842B2 (en) Rear wheel steering system and control method thereof
JP2004237929A (ja) 車両運動制御装置
JP2006007843A (ja) 車両の操舵装置
KR20230089847A (ko) 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법
KR102634244B1 (ko) 전동식 조향장치에서의 컬럼토크 추정 장치 및 그 방법
KR102662632B1 (ko) 4륜 독립 조향 장치 및 그 제어 방법
JP4956782B2 (ja) 車両用操舵制御装置
JP7177931B2 (ja) 操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム
KR20210080659A (ko) 후륜 조향 제어 장치 및 후륜 조향 제어 방법
JP6329308B2 (ja) 車両の制御装置及び車両の制御方法
JP5772344B2 (ja) 車両用操舵装置
CN114834440A (zh) 车辆控制系统
KR20230028973A (ko) 4륜 조향 제어 장치 및 방법
JP2002370658A (ja) 操舵反力制御装置
WO2023037750A1 (ja) ステアリング装置の制御装置、ステアリング装置の制御方法、及びステアリングシステム
KR101619646B1 (ko) 능동 전륜 조향 시스템의 리드스티어 제어 방법
JP7240264B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
WO2022054683A1 (ja) ステアバイワイヤ式のステアリング装置