KR960015710B1 - 이동물체의 기준위치 결정용 방법 및 장치 - Google Patents

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Description

이동물체의 기준위치 결정용 방법 및 장치

제1도는 본 발명에 관한 장치의 도면,

제2도는 제1도 장치의 일부를 형성하는 위치센서의 동작을 설명하는 그래프, 및

제3도는 본 발명에 따라 방법을 수행하기 위하여 제1도 장치의 일부를 구성하는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램의 흐름도.

본 발명은 기준위치를 중심으로 이동하는 이동물체의 기준위치결정에 관한 방법 및 장치, 특히 자동차 조향장치의 일부를 형성하는 샤프트와 같이 중심각 기준위치를 중심으로 회전하며 진동하는 샤프트의 중심각 기준위치를 기록하도록 고안된 방법 및 장치에 관한 것이다.

현대의 자동차는 조향휠의 절대각 위치센서가 동력보도 조향장치(power-assisted steering) 또는 적응현가장치(adaptive suspension) 등과 같은 차량내부의 장치들을 제어하는 전자컴퓨터에 절대각 위치를 표시하는 신호를 공급한다.

만약 불완전한 조정으로 인한 에러에 의해 손상된 센서에서 공급된 신호로부터 얻어진 측정치를 원하지 않는다면 그 센서의 기계설치는 조향휠의 중립위치를 표시하는 "제로" 각 위치(angular position) 또는 기준위치의 기록에 관하여 고정밀도로 수행되어야 한다.

실제로, 센서를 설치하는 과정에서 필요한 정밀도로 상기 세팅을 보장하기 위하여 모든 예방이 취해지더라도, 기준위치는 차량의 수명동안, 예를들면 타이어를 바꾸거나, 규칙적인 휠의 평행조정등으로 인하여 드리프트 되기 쉽다.

이런 현상들은 센서에 의해 공급된 신호에 영향을 주고, 그결과, 예를들어 동력보조조향장치 또는 적응현가장치의 동작을 제어하기 위하여 상기 신호를 이용하는 장치의 정확한 동작을 드리프트 시킨다.

미국특허번호 제4,633,214호는 운전자가 수행하는 방향변화의 밝은 지시계를 소등한 상태에서 복귀운동을 제어하는 장치와 관련된 차량의 조향각의 중심값을 검출하기 위한 장치를 발표한다.

상기 장치는 저항과 콘덴서로 이루어진 아날로그 적분회로에 의해 유지되고 갱신되는 중심값에 심하게 영향을 줄 수 있는 기생신호(Parasitic signal)를 제거하도록 고안되었다.

특별히 의도된 목적때문에, 동력보조조향장치 또는 적응 현가장치를 제어하는 장치에서 알 수 있는 것처럼 상기 장치는 차량내의 디지탈 컴퓨터를 사용할 수 없다.

본 발명의 기본목적은 자동차의 조향컬럼과 같은 이동물체의 기준위를 결정하고 갱신하기 위해 자동차내에 있으며 동력보조 조향장치 또는 적응 현자장치와 같은 아이템의 장비를 제어하기 위한 장치의 일부를 형성하는 디지탈 컴퓨터의 계산력, 특히 통계적인 것의 일부를 이용하고 조향컬럼의 각위치의 센서에서 공급되는 신호를 스스로 이용하는 방법을 제공하고 장치를 구성하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 위치센서의 설치를 간소화하는데 적당한 방법을 제공하고 장치를 구성하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 이동물체의 움직임에 영향을 줄 수 있는 우연한 드리프트를 고려하여 이동물체의 기준위치에 대한 기록의 연속적인 갱신을 실행하는 것이다.

발명의 상기 목적 및 이후에 명백해질 다른 목적은 기준위치의 기억된 측정값 VNO이 현 측정으로 평가된 기준위치값과 비교되고 기억된 값이 비교결과의 함수로서 수정되는 상기 기준위치의 한측면 상에서 이동하는 이동물체의 기준위치를 측정하는 방법에 있어서,

a) 이동물체의 위치의 현측정값(VX)이 샘플링되고,

b) 상기 측정치중 소정 n의 샘플치 및 기억된 VNO 값으로부터 기준 위치의 측정값이 계산되고,

c) 측정 값이 VNO 보다 크거나 작음에 따라 기억된 값 VNO이 증가하거나 감소하고, 그리고

d) 상기 단계 a) 내지 c)가 계속 반복되는 방법에 의해 목적이 이루어진다.

이러한 방법을 수행하기 위하여, 본 발명은 이동물체의 순간적인 위치를 나타내는 신호를 공급하는 센서, 센서에 의해 공급된 신호를 샘플링하는 수단, 이동물체의 기준위치 측정값 VNO를 기억하는 기억수단, 샘플링으로부터 이동물체의 기준 위치의 갱신된 측정값을 계산하는 계산수단, 그 측정값이 VNO 보다 큰지 작은지에 따라 기억된 값 VNO을 증가시키거나 감소시키는 수단, 및 최종적으로 기억된 VNO 값을 고려하여 샘플링과 계산을 반복하는 수단을 포함하는 장치를 구성할 수 있다.

본 발명은 자동차의 조향휠의 중립위치의 결정에 관한 응용으로 설명된다. 그러나 이러한 응용은 제한되지 않음이 확실하며, 다른것들은 더욱이 예로서 아래에서 인용될 것이다.

제1도를 참조하면, 상기에 인용된 특수한 응용에서, 본 발명에 따르는 장치의 구조를 도시적으로 표시한다.

전위차로서 예를들면, 각 위치센서(1)는 차량의 조향휠의 위치를 측정하기 위하여 자동차의 조향장치에 설치된다. 상기 위치는 어떤 현대의 자동차의 동력보조 조향장치 또는 적응 현가장치를 제어하는 장치에 의해 실행되는 필수적인 파라미터의 계산값이다.

그러므로, 센서(1)는 그러한 제어장치의 일부를 형성하는 디지탈 컴퓨터(2)로 송신신호를 공급한다.

상기 컴퓨터는 특히, 예를들어 보조 RAM 또는 EPROM형의 비휘발성 메모리(4)를 가진 마이크로 프로세서를 포함한다. 전위차 센서(1)에 의해 공급되는 전압신호(V)가 송신되는 아날로그/디지탈 변환기(5)는 상기 설명된 계산수단을 끝까지 이용하여 본 발명이 목적으로 하는 기준위치결정 및 갱신과 관련하여 상기 전압신호의 크기를 나타내는 디지탈화된 정보를 마이크로프로세서(3) 전송하여 조향휠의 절대각 위치를 표시한다.

본 발명은 설명하는 관점에서, 전압(V) 신호가 조향휠의 각도의 함수로 표시되는 제2도 그래프의 실험에 의하면 센서(1)에 의해 공급되는 신호의 특성상 한순간에 집중하는 것이 필요하다.

현재 값(VX)의 신호는, 차량이 센서의 신호값(VNO)에 대응하여 직선상에서 움직일때 조향휠의 위치를 각각 기계적인 "좌" 및 "우"인접으로 규정되는 조향휠의 양극단 위치에 각각 대응하는 값 VXMIN과 VXMAX 사이에서 변한다.

본 발명의 좋은 이해를 위하여, 정상적으로(특히 충분한 속도로) 움직이는 자동차의 조향휠의 위치를 결정하는 본 발명의 응용에 있어서 차이 :

PV = VX -VNO

는 차량의 굴곡운동에도 관계없이 평균값 제로에 있다는 것을 아는 것이 필수적이다. 즉, 상기 한계의 계산용으로 선택된 시간간격이 통계학법칙의 적용이 가능할만큼 충분히 길다면 조향휠의 "우측"운동크기의 합인 초과시간은 조향휠의 "좌측"운동과 통계적으로 같다.

이러한 조건하에서, VNO는, 대수적으로 더해질때 통계적으로 합의 제로가 되는 조향휠의 좌측 및 우측운동의 크기가 측정됨으로서 조향휠의 기준위치에 대응하는 센서의 신호크기이다.

본 발명에 따라, 통계적 계산은 기본적으로 상기 관찰이 이루어짐으로서 상기 값 VNO를 특정하는데 사용된다.

그래서, 전통적으로 센서와 조향휠의 기준위치가 센서 기준위치를 기계적 세팅으로 표시될때, 센서를 세팅하는데 부담스러운 정밀도의 압박에서 벗어난다.

더욱이, 조향휠의 기준위치에 관한 본 발명에 따르는 연속적인 통계적 측정은 상기 기준위치의 드리프트, 즉 초과시간을 자동으로 고려하며, 이러한 드리프트는 단지 센서의 새로운 기계적 세팅에 의하여 전통적으로 수정 가능하다.

본 발명에 따르는 장치의 컴퓨터(2)의 마이크로프로세서(3)는 조향휠의 기준위치를 나타내는 VNO값 결정에 필요한 계산을 실행한다.

상기에서 지적되어온 것처럼, 본 발명에 따르는 장치에 특수한 마이크로프로세서는 필요없으며, 어떠한 상황에서도, 위치센서(1)에 의해 공급된 신호에 의한 동작인 동력보조조향장치 또는 적응현가장치를 제어하는 장치의 일부를 형성하는 마이크로프로세서의 계산능력중 일부를 이러한 계산에 활용하는 것이 가능하다.

전위차센서(1)는 일 신호를 아날로그변환기에 공급하고 그 변환기는 상기 신호를 오른쪽 회전이 경우 양의 값, 왼쪽 회전일 경우 음의 값 및 직선부에서는 제로인 "조향휠"각도를 표시하는 차이값 ;

PV=VX-VNO

를 계산하는 마이크로프로세서(3)에 송신된 디지탈값(VX)으로 변환한다.

컴퓨터는 차량의 시동키에 의해 시동된다.

본 발명의 특징에 따라, 컴퓨터의 생산과정에서 VNO의 근사초기값이 비휘발성 메모리(4)에 기입된다.

전위치센서(1)의 공급전압, 예를들어 VALIM/2에 대응하는, 상기 밧 VALIM은 VNO의 평가 계산결과의 함수로서 컴퓨터에 의해 변경된다.

마이크로프로세서에 의한 VNO의 계산은 컴퓨터가 마이크로프로세서에 전압을 공급하는 시간동안 영구적으로 실행되지만, 차량의 속도가 소정 한계치를 초과할때만은 예외이다.

상기 상황을 이루기 위하여, 본 발명에 따르는 장치는 마이크로프로세서에 속도신호를 공급하는 차량속도센서를 포함한다. 마이크로프로세서는 계산값을 인터럽트하기 위한 수단을 적당한 곳에서 트리거하기 위해 상기 신호값과 소정최소값을 비교한다.

이것은 통계적으로 제로평균값이 아닌 정지되거나 및 저속도에서 조향휠 위치를 제거하도록 한다.

그러나, 컴퓨터가 마이크로프로세서로 전압을 공급하지 않을때, 비휘발성 메모리는 계산값이 후속하여 회복되도록 메모리에 존재하는 최종 VNO값을 유지한다.

VNO의 계산은 마이크로프로세서에 의해 실행되는 프로그램을 사용하여 실행된다. 제1도의 상기 프로그램과 장치를 이용하여 실행되는 본 발명에 따라 VNO의 측정방법을 설명하기 위하여, 상기 프로그램의 흐름도를 나타낸 제3도와 아래에서 참조될 것이다.

마이크로프로세서를 통한 VX값의 취득은 마이크로프로세서와 연결된 타임카운터로 측정되는 일정한 시간간격(T)에서 마이크로프로세서가 적분계산을 하는 방식으로 시작된다. 즉,

시간 D=N×T의 소정기간동안

S=∑PVi

여기서, PVi=VXI=VNO

VXi=VX의 i번째 샘플값, i는 1에서 N까지 모든 적분값을 취하며,

N=시간 D 동안의 계산의 스텝수이다.

상기 계산시간(D)의 끝에서 마이크로프로세서 S와 아후에 상세히 설명될 소정값 So을 비교한다.

만약 S>So일때, 계산에 활용된 VNO값은 매우작은 값으로 인식된다.

만약 S<-So이면, 계산에 활용된 VNO값은 매우 크게 인식된다.

이러한 두가지 경우에 있어서, 마이크로프로세서는 메모리(4)에 들어있는 VNO값의 증가(S>So일때) 또는 갑소(S<-So일때)를 명령한다.

만약 -So<S<+So이면, 상기 메모리에 들어있는 VNO값은 수정되지 않는다.

기억된 VNO값의 수정 또는 비수정에 관하여 결정될때, 어쩌면 메모리에 들어있는 갱신된 값 VNO의 도움으로 마이크로프로세서에 의해 수신된 VXi의 최종 N개의 샘플에 관하여 아래에서 설명되는 것처럼 반복적인 방식으로 계산이 다시 시작된다.

그런다음 상기 값은 조향휠의 새로운 기준위치를 표시하는데 활용된다.

제3도의 흐름도는 마이크로프로세서에 의해 실행되는 계산 진행과정을 설명한다. 계산을 시작하는 t=o순간에서, 샘플카운터는 n=o로 세트되면서 합계(S)는 또한 제로로 세트된다.

타임카운터는 t=T에서 변환기(5)에 의한 센서신호의 변환과 순간 T에서의 신호값을 표시하는 디지탈값(VX)을 마이크로프로세서에 의해 취득되도록 트리거하기 위하여 활성화된다. 그다음의 마이크로프로세서는 PV와 합계(S)를 계산하고 카운트(N)를 증가시킨다.

VX의 취득과 상기에서 출발한 계산값은 n=N까지 반복된다. 그다음에 합계(S)는 So와 -So를 비교하여 메모리(4)에 로드 되기전에 VNO증가 또는 감소에 관한 결정이 갱신된 VNO값으로 이루어진다.

차량의 이용조건과 연관된 여러가지 파라미터로서 VNO가 되도록 형태를 수정함이 적당하다.

본 발명에 따라, 여객차량용으로, 각각 1디지탈 스텝의 정확도를 나타내는 N개의 차이 PVi=VXi-VNO의 합산때문에, So의 바람직한 값은 합계(S)에 관하여 최소 에러에 대응하는 So=N이다.

형태의 수정 : 굴곡진 루트를 운전하는 경우일지라도, S>N일때 VNO가 한단위씩 증가 또는 S<-N일때 VNO가 한단위씩 감소하는 것은 VNO의 양호한 집중성 및 안정성으로 진행하는 것이다.

본 발명에 따르는 방법 이행의 한예에서, 다음 값으로 만족한 결과를 얻는다.

T=30ms ; D=2min, ; N=4,000

VNO의 신속한 수정의 필요성과 후에 원하는 특성이 최소 안정성간을 절충함으로서 So가 선택된다.

본 발명 덕택으로, 위치센서의 기계적 설치는 매우 간단하다. 실온, 정밀한 센서의 기준위치 또는 "제로"에 관한 센서의 위치의 기계적인 조절이 전혀 필요없다.

본 발명에 따르는 방법으로 기준위치가 정확하게 결정되고, 갱신되기 때문에, 근사적인 조절로도 충분하다.

본 발명은 상기 설명된 차이 VXi-VNO의 합으로서 VNO 측정이 제한되지 않는 경우가 확실하다. 계산의 다른 방법이 고려될 수 있다. 예로서, VNO 값이 규칙적인 시간간격(T)에서 계산됨으로서 디지탈 필터링에 기준이 되어, nxT 순간에서 VNO의 값 VNOn 다음 형태에 관련하여 계산된다. 즉

VNOn=(VXn+p × VNO_n-1)/(p+1)

여기서 p는 필터의 시간상수에 의한 인수이며, 이런 관계는 제1차 필터링을 구성한다.

상기 형태의 계산은 VNO의 안정성을 희생하고 빠른 집중성에 유리하다. 고차필터들도 마찬가지로 고려될 수 있다.

평균 VNO값이 감소하도록 VXi값 분포의 확률적 분석을 활용하거나 컴퓨터에 의해 인식된 최종 N VXi값을 포함하는 표현 :

∑(VXi-VNO)²

을 최소화 하는 VNO값을 찾기 위하여 최소면적방식을 활용하는 것이 또한 가능하다.

상기에 설명된 VNO의 측정에 관한 여러가지 방법에 의해, 시간 T의 일정한 간격이 아닌 차량의 횡단거리의 일정한 간격에서(예로서 각각의 휠의 회전에서) 마이크로프로세서에 의해 VX값을 취득하는 제어가 또한 가능하다.

더욱이, 타임 드리프트는 별문제로 하고 본 발명은 차량의 조향휠의 중립위치 측정에만 제한되지 않으며, 고정된 기준위치 주위에서 움직이는 어떠한 이동물체의 중립위치 측정으로 확대된다.

차량의 한개의 기술적 섹터에서, 예를들어, 각 위치센서가 장치된 캬부레터 스로틀(throttle)의 휴지위치, 게다가 최대로 열린 스로틀에 대응하는 상기 각 위치의 최대값에 대한 결정을 인용할 수 있다.

상기 방식으로 계산된 값은 차량의 수명동안 자동으로 갱신된다. 예로서 이것은 기계부품의 마모로 인한 어떠한 트리프트라도 보상한다.

더욱이, 휠허브와 샤시간에 높이센서를 장치한 차량의 보다높이의 최소 및 최대값을 인용할 수 있다.

사용될 수 있는 센서는 전위치센서로 제한되지 않는다. 절대정보를 공급하는 어떠한 센서라도 사용될 수 있으며 얻어진 물리적 기준에 대응하는 센서에서 방사하는 절대값을 공급하는 마이크로프로세서에 의해 계산된다.

더욱이, 부호의 변화를 공급하고 카운팅업/카운팅다운시스템과 연관된 증가형센서는 본 발명에 따르는 방법 덕택으로 카운팅업/카운팅다운장치의 소정값과 연관하여 기준이 되는 물리적 기준과 관련하여 절대위치상에서 정보를 제공하도록 활용될 수 있다.

Claims (6)

1. 기준위치의 기억된 측정값 VNO가 현측정치로부터 평가된 상기 위치값과 비교되고 기억된 값이 비교결과의 함수로서 수정되는 상기 기준위치의 한측면상에서 이동하는 이동물체의 기준위치를 결정하는 방법에 있어서,

   a) 이동물체의 위치의 현측정값 VX가 샘플링되고,

   b) 상기 측정치중 소정 n의 샘플치 및 기억된 VNO 값으로부터, 기준 위치의 측정값이 계산되고,

   c) 측정 값이 VNO 보다 크거나 작음에 따라 기억된 값 VNO이 증가하거나 감소하고, 그리고

   d) 상기 단계 a) 내지 c)가 계속하여 반복되는 것을 특징으로 하는 기준위치의 결정방법.
2. 제1항에 있어서, 스텝 b)와 c)에서 합계;

   S=∑(VXi-VNO)

   가 계산되고, (여기서 VXi는 현 샘플의 값이고 VNO는 샘플링 시작전에 기억된 기준위치의 측정치이다) 기억된 값 VNO은 소정값 SO 각각 S>SO 또는 S<(-SO)로 됨에 따라 증가 또는 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항중 어느 하나에 있어서, 상기 방법이 자동차의 조향휠의 각 기준위치의 측정값 VNO의 결정 및 갱신에 적용되며 이 경우 차량의 속도가 검출되고 VNO을 결정하고 갱신하는 계산으로 부터 상기 속도가 소정속도보다 작은 동안 실행된 샘플링이 제외되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 이동물체의 순간적 위치를 나타내는 신호를 공급하는 센서(1); 상기 센서에 의해 공급된 신호를 샘플링하기 위한 수단; 이동물체의 기준위치 측정값 VNO를 기억하기 위한 기억수단(4); 샘플링으로부터 이동물체의 기준위치의 갱신된 측정값을 계산하는 계산수단(2,3); 그 측정값이 VNO 보다 큰지 작은지에 따라 기억된 값 VNO을 증가시키거나 감소시키는 수단; 및 최종적으로 기억된 VNO값을 고려하여 샘플링과 계산을 반복하기 위한 수단의 결합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제19항 내지 제21항중 어느 한항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 기억수단(4)은 다음의 스위치-온까지, 장치가 중단되기 전에 기억된 VNO 최종값을 기억할 수 있는 비휘발성 메모리로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있이서, 상기 장치는 자동차의 조향휠의 각 기준위치를 결정하도록 고안된 장치로서 차량속도가 소정속도 보다 작을때 상기 계산수단에 의해서 수행되는 계산을 인터럽트 하기위한 수단의 구현을 제어하는 차량속도를 검출하는 수단(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.

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