KR960007419B1 - 4륜 조타차의 후륜조타각 제어장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

4륜 조타차의 후륜조타각 제어장치

제1도는 본 발명의 제1의 발명의 4륜조타차의 후륜조타각 제어장치의 블록도.

제2도는 본 발명의 제2의 발명의 4륜조타차의 후륜조타각 제어장치의 블록도.

제3도는 본 발명의 제3의 발명의 발진정지 알고리즘의 순서도.

제4도는 발진현상의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 핸들각센서 2 : 차속센서

3 : 요우레이트센서 4 : 오우레이트센서입력 인터페이스회로

5 : 핸들각센서입력인터페이스회로 7 : 연산기

8 : 전류지령출력용 인터페이스회로 9 : 제어장치

10 : 전류지령치 11 : 위치검출기

12 : 전동기드라이버 13 : 전동기

14 : 후륜

본 발명은, 후륜조타각을 핸들조타각 등의 차량의 운전상태에 따라서 전동기에 의해 제어하도록한 4륜 조타차의 후륜조타각 제어장치에 관한 것이다.

최근, 차량의 운전상태에 따라서 후륜을 조타하는 4륜 조타시스템의 연구 개발이 활발히 행해지고, 몇가지 방식이 실용화되고 있다.

4륜 조타시스템은 예를들면 일본국 특개평 01-22675호 공보에 표시되어 있는 바와 같이, 소정의 차속치를 경계로 해서, 차량이 소정의 차속치보다 저속으로 주행하고 있을때, 전륜과 후륜의 조타비를 후륜조타각이 전륜조타각에 대해서 역상이 되는 값으로 설정하고, 또, 차량이 소정의 차속치보다 고속으로 주행하고 있을때 조타비를 후륜조타각이 전륜조타각에 대해서 동상이 되는 값으로 실정하는 것이 실용화되고 있다.

4륜 조타차의 주요 이점은, 전륜타이어화 후륜타이어의 코우너링 포오스를 대략 동시에 발생시킬 수 있기 때문에, 핸들 조작후의 차량의 횡이동이 전륜조타만인 차량보다 빠르다는 것이다. 즉 저속에서는 전륜과 후륜을 역상으로, 고속에서는 동상으로, 적절한 조타비로 조타하면 신속하게 회전운동이 시작되므로, 조타에 대한 횡가속도응답의 지연이 감소한다. 실용상 효과로서, 저속에서는 작게 도는 성질의 향상, 고속에서는 긴급회피성의 향상등을 실현할 수 있다. 후륜을 조타하는 방법으로서는, 유압으로 조타하는 방식이 일반적이다. 그러나 유압으로 후륜을 작동시키는 방법이면, 오일펌프를 돌리므로서 엔진의 파우어손실이 발생한다. 후륜조타의 세밀한 제어가 곤란하다는 결점이 있다. 그래서 후륜을 전동기로 직접 조타하므로서, 후륜조타제어의 여러가지 발전성을 가능하게 하는 시스템이 검토되고 있다.

또, 후륜의 조타각을 결정하는 방법으로서, 요우레이트(차체중심을 중심으로 한 회전각 속도)의 검출수단을 구비하고, 상기 차속과 상기 전륜조타각과 상기 요우레이트에 따라서 후륜조타각을 결정하고, 횡풍이나 험한 길등의 외란요인에 의해 차량의 진로나 방향에 이상이 생겨도, 이것을 후륜조타에 의해 보정하는 것이 제안되고 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 구성된 종래의 4륜 조타제어장치에서는 핸들각, 요우레이트, 차속에 따라서 결정되는 후륜의 목표조타각에 대한 응답속도, 즉 후륜에 설치한 전동기의 응답속도가 항상 일정하며, 그 응답속도는 고응답성이 필요하게 되는 고속역에서의 응답속도로 설정되어 있다. 그 때문에 거치시등의 후륜응답속도가 필요하지 않은 운전영역에 있어서도 고응답성이 유지되어, 전류소비량의 증대에 연결된다고 하는 문제가 있었다.

또한, 상기한 종래의 4륜조타장치에서는, 후륜이 조타되고나서 차체에 요우레이트가 발생할때까지의 시간지연, 후륜조타각의 응답의 지연, 센서의 신호처리능력의 한계에 의한 시간지연, A/D 변환연산에 의한 시간의 진연, 요우레이트센서의 검출의 시간지연이나 요우레이트센서의 잡음저감을 위한 로우패스필터에 의한 위상지연등의 원인으로 요우레이트센서신호가 다른 센서의 출력신호보다 시간적으로 지연되게 되어, 이 요우레이트센서신호를 피이득백에 사용하려고 하면, 예를들면 고속주행시의 레인체인지등에 있어서는 후륜조타각의 동작이 불안정하게 되어, 조종안정성이 손상된다고 하는 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은 핸들각, 요우레이트, 차속에 의해서 결정되는 후륜의 목표 조타각에 대해서 후륜을 전동기를 사용해서 직접 조타하는 4륜조타장치에 있어서, 전동기의 응답속도가 필요한 고속영역만 높은 응답성을 유지해서, 전류소비량을 최저한으로 억제할 수 있는 4륜조타차의 후륜조타각 제어장치를 제공하는 것이다.

또 본 발명의 다른 목적은 요우레이트를 피이드백한 4륜조타시스템을 구성한 경우에 피이드백루우프게를 구성하는 요소의 지연이 클 경우에 발생하는 계의 불안정현상을 검출해서 계의 안정화를 도모할 수 있는 4륜조타차의 후륜조타각 제어장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 차량의 속도를 검출하는 차속센서와, 요우레이트를 검출하는 요우레이트센서와, 핸들의 회전각도를 검출하는 핸들각센서와, 상기 차속, 요우레이트, 핸들의 각 센서의 신호에 따라서 후륜조타각 지령신호를 출력하는 콘트롤러와, 상기 후륜조타각 지령신호에 의거해서 후륜을 조타하는 전동기를 구비하는 차량의 4륜 조타제어장치에 있어서 상기 전동기에 위치검출기와, 상기 제어장치내에 상기 위치검출기로부터 상기 전동기의 현재 위치를 구하는 인터페이스회로와 상기 센서의 입력치로부터 후륜의 목표조타각등을 연산하는 연산기와 상기 연산기로부터 전동기드라이버에 전류지령을 부여하는 인터페이스회로를 형성하고, 상기 연산기내에서 상기 전동기의 목표위치와 현재위치의 편차치를 연산하고, 상기 편차치를 비례연산한 값과 적분연산한 값의 가산치에 차속의 크기에 비례한 값을 승산한 값으로부터 상기 전동기의 현재위치를 미분 연산한 값을 감산해서 상기 인터페이스회로를 개재해서 상기 전동기드라이버에 전류지령치로서 출력하도록 구성한 것이다.

또한, 핸들각의 크기에 비례해서, 후륜을 전륜과 역상으로, 요우레이트의 크기에 비례해서 후륜을 전륜과 동상으로 전동기를 사용해서 조타하는 4륜조타장치에 있어서, 연산기내에서 상기 전동기의 목표위치와 현재위치의 편차치를 연산하고, 상기 편차치를 비례연산한 값과 적분연산한 값의 가산치에 동상일때와 역상일때에 다른 비례정수를 승산한 값으로부터 상기 전동기의 현재위치를 미분연산한 값을 감산해서 상기 인터페이스회로를 개재해서 상기 전동기에 전류지령치로서 출력하도록 구성한 것이다.

또한, 상기 연산기내에서 연산한 전동기의 목표위치와 현재위치의 편차치가 일정기간내에 일정횟수이상 정부를 반복하고, 또한 이 기간중의 상기 편차치의 절대치가 일정치 이상이었을 경우, 전동기가 발진상태라고 판단하고, 요우레이트센서 입력에 대한 게인을 상기 절대치가 일정치 이하가 될때까지 내리도록 구성한 것이다.

본 발명은 상기한 구성에 의해, 차속이 상승함에 따라서 전동기, 즉 후륜의 응답성을 높임으로써 후륜의 응답속도를 필요로 하지 않는 저속시에 전류소비량을 저감할 수 있다.

또한, 핸들각, 요우레이트센서에 대한 전동기의 응답성을 다른 것으로 하고, 핸들각에 대해서는 역상으로 후륜을 조타하는 속도를 내림으로써 전류소비량을 저감시키는 동시에 차체에 원활하게 요우레이트를 발생시킬 수 있다. 또한 요우레이트에 대한 후륜의 동상조타에 대한 고응답성을 유지함으로써 요우레이트를 피이드백하는 후륜조타계의 피이드백루우프를 안정화할 수 있다. 그결과, 요우레이트 피이드백의 목적인 횡풍이나 험한 길등의 외란요인에 의해 발생한 차량의 진로나 방향의 이상을 후륜조타에 의해 보정할 수 있다.

또한, 상기 연산기내에서 전동기의 목표위치와 현재위치의 편차치를 연산하고, 편차치가 빠른 주기로 일정횟수 이상 정부를 반복할 경우, 즉 전동기가 발진상태라고 판단할 경우는 요우레이트센서입력에 대한 게인을 상기 절대치가 일정치이하가 될때까지 내림으로써 후륜의 불안정한 움직임을 방지한다.

이하, 첨부도면을 참조해서 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

제1도에 본 발명의 제1의 발명의 4륜조타차의 후륜조타각 제어장치의 블록도를 표시한다. 좌우의 후륜(14)은 전동기드라이버(12), 전동기(13)를 사용해서 직접 조타된다. 제어장치(9)내에는 전동기(13)에 장착한 위치검출기(11)의 값을 디지틀량으로 변환해서 전동기의 현재위치를 구비하는 인터페이스회로(6)와 핸들조타각센서(1), 요우레이트센서(3)의 검출신호를 디지틀치로 변환하는 인터페이스회로(4),(5)와 전동기에 전류지령치를 부여하는 인터페이스회로(8)와 후륜목표조타각의 연산, 전동기드라이버에의 전류지령치(10)의 연산, 차속센서(2)의 주기계측등을 행하는 연산기(7)를 설치하고 있다.

연산기내의 알고리즘에 대해서 설명한다. 샘플링주기마다 핸들각, 요우레이트, 차속에 의해서 결종되는 후륜 즉 전동기의 목표조타각과 전동기의 현재 위치의 편차치를 연산한다. 요우레이트센서의 입력치에 대한 게인 F1(V)는 차속등의 운전상태에 따라서 변화하는 함수이다. 편차치는 샘플링주기마다 적산된다. 먼저 첫째로 편차치에 K_P를 승산한 값과 적산치에 계수 Ki를 승산한 값을 가산한다. 다음에 이 가산치에 차속의 함수 f2(V)를 승산한 값으로부터 전동기의 현재 위치와 1주기 전의 현재위치를 감산하므로서 구해진 전동기의 속도에 Kd를 승산한 값을 감산해서 인터페이스회로를 개재해서 전동기드라이버에 전류지령치로서 출력한다. 이 f2(V)는 차속에 비례하는 정수를 사용하고 있다. 즉 동일한 편차치에서도 차속이 증가하면, 전동기드라이버에의 전류지령치가 증가하여 전동기의 제어성을 높인다.

제2도에 본 발명의 제2의 발명의 4륜조타차의 후륜조타각 제어장치의 블록도를 표시한다. 기본구성은 제1의 발명과 마찬가지이다.

연산기내의 알고리즘에 대해서 설명한다.

샐플링주기마다 핸들각, 요우레이트, 차속에 의해서 결정되는 후륜, 즉 전동기의 목표조타각과 전동기의 현재위치의 편차치를 연산한다. 이 편차치는 샘플링 주기마다 적산된다.

먼저 편차치에 K_P를 승산한 값과 적산치에 계수 Ki를 승산한 값을 가산한다. 다음에 이 가산치에 전륜과 후륜을 동상으로 조타하는 경우는 K1을, 역상으로 조타하는 경우는 K2를 승산한 값으로부터 전동기의 현재위치와 1주기전의 현재 위치를 감산하므로서 구해진 전동기의 속도에 Kd를 승산한 값을 감산해서 인터페이스 회로를 개재해서 진동기드라이버에 전류지령치로서 출력한다.

K1은 K2보다 큰 값으로 설정한다. 즉, 핸들각 성분에 따라서 후륜을 전륜과 역상으로 조타하는 경우에는 전동기의 응답을 느리게 한다. 또 요우레이트성분에 따라서 후륜을 전륜과 동상으로 조타하는 경우에는 후륜의 응답성을 향상시킨다.

또한, 본 실시예는 비례적분제어를 사용하고 있으나, 다른 제어방식으로도 차속에 따라서 전동기의 응답성을 바꾸거나, 동상후륜조타와 역상후륜조타의 응답성을 바꾸는 본 발명의 기본적인 생각을 살릴 수 있는 것이다.

제3도에 본 발명의 제3의 발명의 4륜조타차의 후륜조타각 제어장치의 순서도를 표시한다. 이 서브루우틴은 샘플링주기 T마다 처리된다. 먼저 스텝 S1에서 전동기목표와 현재위치의 편차치를 연산한다. 이 편차치가 동일부호 일정기간(T2)이상 계속되고 있다면 발진이라고는 간주하지 않고 메인루우틴 S6에 복귀한다.

스텝 S2에서 동일부호의 편차치가 일정기간 계속되고 있는지 아닌지를 판정하고 계속되고 있지 않을 경우에는 스텝 S3으로 진행한다. 스텝 S3에서는 전동기편차치의 부호의 변화를 모니터하고, 편차치의 부호의 변화가 일정횟수 K1이상 계속된 경우에는 스텝 S4로 진행하고, 그 이외의 경우는 메인루우트 S6에 복귀한다. 다음에 스텝 S4에서는 편차치의 피치크치를 모니터하고, 편차치의 피이크치의 절대치가 K2보다 큰 경우에 전동기가 발진하고 있다고 판단하여 스텝 S5로 진행한다. 편차치의 피이크치의 절대치가 K2보다 작은 경우에는 상기한 스텝과 마찬가지로 메인루우틴 S6에 복귀한다. 스텝 S5에서는 요우레이트센서의 입력게인 f1(V)를 감소시켜 후륜의 발진현상을 억제한다.

제4도에 전동기의 발진현상을 도식적으로 표현한 도면을 표시한다. 도면에 표시한 바와 같이 전동기의 목표위치에 대해서 현재위치가 수속하지 않는 상황이 계속된 경우, 모니터의 발진현상이라고 간주한다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 빠른 후륜 응답을 필요로 하지 않는 저속역에서는 전동기드라이버에 부여하는 전류지령치를 작게 함으로써 전동기의 응답속도를 저하시켜 전류소비량을 저감시킨다고 하는 효과를 가진다. 또한, 핸들각 성분에 따라서 후륜을 전륜과 역상으로 조타하는 경우와 요우레이트성분에 따라서 후륜을 전륜과 동상으로 조타하는 경우에는, 후륜의 응답성을 변화시킴으로써 요우레이트를 피이드백하는 후륜조타계의 피이드백루우프를 안정화하고, 요우레이트피이드백의 목적인 횡풍이나 험한 길등의 외란요인에 의해 발생한 차량의 진로나 방향의 이상을 안정하게 후륜조타에 의해 보정할 수 있다. 또 후륜의 불안정한 움직임을 검출했을 경우에는 요우레이트센서입력에 대한 게인을 조정함으로써 차량의 스핀등의 위험을 회피할 수 있다고 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 차량의 속도를 검출하는 차속센서(2)와, 요우레이트를 검출하는 요우레이트센서(3)와, 핸들의 회전각도를 검출하는 핸들각센서(1)와, 상기 차속, 요우레이트, 핸들의 각센서의 신호에 따라서 후륜조타각 지령신호를 출력하는 콘트롤러(9)와, 상기 후륜조타각 지령신호에 의거해서 후륜(14)을 조타하는 전동기(13)를 구비하는 차량의 4륜조타제어장치에 있어서, 상기 전동기에 위치검출기(11)와, 상기 제어장치내에 상기 위치검출기로부터 상기 전동기의 현재위치를 구비하는 인터페이스회로와 상기 센서의 입력치로부터 후륜의 목표조타각등을 연산하는 연산기(7)와 상기 연산기로부터 전동기드라이버(12)에 전류지령을 부여하는 인터페이스회로를 형성하고, 상기 연산기내에서 상기 전동기의 목표위치와 현재위치의 편차치를 연산하고, 상기 편차치를 비례 연산한 값과 적분연산한 값의 가산치에 차속의 크기에 비례한 값을 승산한 값으로부터 상기 전동기의 현재위치를 미분연산한 값을 감산해서 상기 인터페이스회로를 개재해서 상기 전동기드라이버에 전류지령치로서 출력하는 것을 특징으로 하는 4륜 조타차의 후륜조타각 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 핸들각의 크기에 비례해서, 후륜을 전륜과 역상으로, 요우레이트의 크기에 비례해서 후륜을 전륜과 동상으로 전동기를 사용해서 조타하는 4륜조타장치에 있어서, 연산기내에서 상기 전동기의 목표위치와 현재위치의 편차치를 연산하고, 상기 편차치를 비례연산한 값과 적분연산한 값의 가산치에 동상일때와 역상일때에 다른 비례정수를 승산한 값으로부터 상기 전동기의 현재위치를 미분연산한 값을 감산해서 상기 인터페이스회로를 개재해서 상기 전동기에 전류지령치로서 출력하는 것을 특징으로하는 4륜조타차의 후륜조타각제어장치.
3. 제1항에 있어서, 연산기내에서 연산한 전동기의 목표위치와 현재위치의 편차치가 일정기간 내에 일정횟수이상 정부를 반복하고, 또한 이 기간중의 상기 편차치의 절대치가 일정치이상이었을 경우, 전동기가 발진상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 조타차의 후륜조타각 제어장치.
4. 제3항에 있어서, 전동기가 발진상태라고 판단했을때, 요우레이트센서입력에 대한 게인을 상기 절대치가 일정치 이하가 될때까지 내리는 것을 특징으로 하는 4륜조타차의 후륜조타각 제어장치.