KR20170084830A - 현가장치를 이용한 차량의 요(yaw) 운동 제어 방법 및 장치 - Google Patents

현가장치를 이용한 차량의 요(yaw) 운동 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현가장치를 이용한 차량의 요 운동 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 방법은, 차량의 상태 정보를 이용하여 상기 차량의 롤각(roll) 및 롤각속도를 산출하는 단계; 상기 롤각 및 롤각속도의 부호에 따라 제1모드 또는 제2모드 수행을 위한 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 달리 설정하는 단계; 및 상기 감쇠력을 고려하여 상기 전륜 감쇠기 및 상기 후륜 감쇠기를 제어시키는 단계; 를 포함하며, 상기 제1 모드는 상기 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 작은 감쇠력이 설정되고 상기 후륜 감쇠기에 후륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되며, 상기 제2 모드는 상기 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 큰 감쇠력이 설정되고 상기 후륜 감쇠기에 후륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정될 수 있다.

Description

현가장치를 이용한 차량의 요(yaw) 운동 제어 방법 및 장치{Yawing motion control method and apparatus for a vehicle using a suspension}
본 발명은 차량의 현가 장치에 관한 것으로서, 상세하게 주행 성능 향상을 위해 현가 장치를 이용하여 차량의 요(yaw) 운동을 제어하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
현가장치(suspension, 이하 "서스펜션"이라 칭함)는 탑승자의 승차감과 차량의 조향에 영향을 미치는 장치로서, 노면에서 발생하는 충격이 차체나 탑승자에게 직접적으로 전해지지 않도록 충격을 흡수하는 기능을 수행하고, 또한 급브레이크 때나 급회전할 때 타이어가 노면에 충분히 접지시키도록 하는 기능을 수행한다.
서스펜션은 최초 1행정에 대한 충격을 흡수하는 완충기(스프링)와 최초 1행정 이후 충격을 상대하는 댐퍼(Damper, 이하 "감쇠기"라 칭함)를 포함하며, 감쇠기는 스프링 신축의 폭(스트로크)을 제어한다.
이러한 감쇠기의 주요한 목적은 차량의 수직방향 거동 제어를 통한 승차감 제어 및 노면의 접지력 향상에 있다. 하지만, 차량 및 타이어의 동역학적 특성상 수직방향 거동은 횡방향 거동과 깊은 연관성을 지니고 있기 때문에 감쇠기를 이용하여 차량 횡거동 제어가 가능하다.
한편, 급작스런 장애물을 회피해야 할 상황에서 승차감 보다는 차량의 조향성(핸들링) 및 차체의 안정성(벨런싱)이 중요하다. 이러한 회피 상황에서는 상대적으로 정확한 횡방향 거동 제어가 요구되고, 횡방향 거동과 수직방향 거동이 깊은 연관성을 갖기 때문에 수직방향 거동을 제어하는 감쇠기를 이용하여 횡방향 거동과 관련하여 차량의 주행 성능을 보다 향상 시킬 수 있다.
다만, 기존의 감쇠기를 이용한 차량의 거동 제어 방법들은 감쇠기에 의한 요(yaw) 영향도를 추정하지 못 하거나, 롤(roll) 운동의 변화에 따라 요 영향의 방향성이 변경될 수 있다는 점은 고려하지 않고 감쇠기 설정에만 의존하여 주행 제어를 수행하여 조향성 및 안정성을 위한 정확한 제어가 어려웠고, 주행 상황에 따라서 오히려 주행 성능을 저하시키는 한계가 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 현가장치를 이용한 차량의 요 운동 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상세하게, 본 발명은 감쇠기를 이용한 요 운동 제어 시 제어에 따른 차량의 상태 정보에 따라 감쇠기에 인가되는 감쇠력 제어 전략을 수립함으로써 차량의 주행 성능을 극대화시키기 위한 현가장치를 이용한 차량의 요 운동 제어 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 방법은, 차량의 상태 정보를 이용하여 상기 차량의 롤각(roll) 및 롤각속도를 산출하는 단계; 상기 롤각 및 롤각속도의 부호에 따라 제1모드 또는 제2모드 수행을 위한 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 달리 설정하는 단계; 및 상기 감쇠력을 고려하여 상기 전륜 감쇠기 및 상기 후륜 감쇠기를 제어시키는 단계; 를 포함하며, 상기 제1 모드는 상기 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 작은 감쇠력이 설정되고 상기 후륜 감쇠기에 후륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되며, 상기 제2 모드는 상기 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 큰 감쇠력이 설정되고 상기 후륜 감쇠기에 후륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정될 수 있다.
실시예에 따라, 상기 롤각 및 롤각속도의 부호에 따라 제1모드 또는 제2모드 수행을 위한 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 달리 설정하는 단계는, 상기 상태 정보에 의한 실제 요레이트(yaw rate)가 미리 설정된 목표 요레이트와 같아지도록 상기 인가되는 감쇠력을 설정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 롤각 및 롤각속도의 부호에 따라 제1모드 또는 제2모드 수행을 위한 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 달리 설정하는 단계는, 상기 롤각의 부호와 상기 롤각속도의 부호가 다른 경우, 상기 제1 모드에서 상기 전륜 감쇠기에 상기 전륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되며 상기 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정되며, 상기 제2 모드에서 상기 전륜 감쇠기에 상기 전륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정되며 상기 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되는 단계; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 상태 정보에 의한 실제 요레이트가 미리 설정된 목표 요레이트와 같아지도록 상기 인가되는 감쇠력을 제어하는 단계는, 상기 목표 요레이트를 추종하기 위한 목표 요모멘트(yaw moment)를 산출하는 단계; 및 상기 목표 요모멘트를 생성하기 위한 감쇠력을 산출하는 단계; 를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 상태 정보는 조향각, 휠속도, 횡가속도, 감쇠기속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 감쇠력을 고려하여 상기 전륜 감쇠기 및 상기 후륜 감쇠기를 제어시키는 단계는, 상기 전륜 감쇠기 및 상기 후륜 감쇠기의 구동 전류를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 제어 장치는, 차량의 상태 정보를 수신하는 통신부; 및 상기 상태 정보를 이용하여 상기 차량의 롤각 및 롤각속도를 산출하고, 상기 롤각 및 롤각속도의 부호에 따라 제1모드 또는 제2모드 수행을 위한 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 달리 설정하는 제어부; 를 포함하며, 상기 제1 모드는 상기 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 작은 감쇠력이 설정되고 상기 후륜 감쇠기에 후륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되며, 상기 제2 모드는 상기 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 큰 감쇠력이 설정되고 상기 후륜 감쇠기에 후륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정되고, 상기 제어부는 상기 감쇠력을 고려하여 상기 전륜 감쇠기 및 상기 후륜 감쇠기를 제어시킬 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 상태 정보에 의한 실제 요레이트가 미리 설정된 목표 요레이트와 같아지도록 상기 인가되는 감쇠력을 제어시킬 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 롤각의 부호와 상기 롤각속도의 부호가 다른 경우, 상기 제1 모드에서 상기 전륜 감쇠기에 상기 전륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되도록 하며 상기 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정되도록 하며, 상기 제2 모드에서 상기 전륜 감쇠기에 상기 전륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정되도록 하며 상기 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되도록 할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 목표 요레이트를 추종하기 위한 목표 요모멘트를 산출하고, 상기 목표 요모멘트를 생성하기 위한 감쇠력을 산출할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 상태 정보는 조향각, 휠속도, 횡가속도, 감쇠기속도 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 상기 제어부는, 상기 전륜 감쇠기 및 상기 후륜 감쇠기의 구동 전류를 제어할 수 있다.
실시예에 따라, 본 발명은 상기 기재된 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명에 따른 현가장치를 이용한 차량의 요(yaw) 운동 제어 방법 및 장치에 대한 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 기존 차량에 추가적인 장치를 설치하지 않고, 서스펜션 제어 로직 변경만으로 본 발명의 목적을 달성할 수 있어, 원가 상승의 우려가 없다.
둘째, 본 발명은 감쇠기에 의한 차량의 요(yaw) 운동 및 롤(roll) 운동을 고려하여 감쇠기를 제어함으로써 종래 감쇠기 제어보다 보다 주행 상황에 적합한 주행 성능(조향성 및 안정성)을 제공할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 현가장치를 이용한 차량의 요 운동 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 현가장치를 이용한 차량의 요 운동 제어 방법의 감쇠기 제어를 구체적인 예를 통해 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 현가장치를 이용한 차량의 요 운동 제어 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 현가장치를 이용한 차량의 요 운동 제어 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 서스펜션의 댐퍼(damper, 이하 감쇠기)를 제어함으로써 차량의 주행 성능을 향상시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
이러한 감쇠기는 감쇠력의 특성에 따라 하드(Hard)한 특성으로부터 소프트(Soft)한 특성까지 제어가 가능하며, 하드한 특성이란 동일한 외력에 대응하여 신축하는 완충기에 인가되는 감쇠력이, 동일한 외력에 대응하여 신축하는 소프트한 특성의 감쇠력과 비교하여 상대적으로 큰 것을 말한다.
일반적으로, 차량의 커브제동 특성을 분석하여 차량의 민첩성이 요구되는 상황에서는 전륜 감쇠기를 소프트하게, 후륜 감쇠기를 하드하게 제어함으로써 차량이 미끄러지면서 정상적인 선회 반경을 넘어서지 않도록 하였다.
반대로, 안정성이 요구되는 상황에서는 전류 감쇠기를 하드하게, 전륜 감쇠기를 소프트하게 제어함으로써, 전륜에 의해 발생하는 과도한 선회 모멘트를 줄여준다. 다시 말해서, 종래에는 감쇠기의 감쇠력 특성에 따른 제어만으로 차량의 거동을 제어하였다.
다만, 하기 수학식 1에 의해 산출되는 요 모멘트 변화량을 고려할 때 상기 종래의 감쇠기 설정은 차량의 주행 상태에 따라 부적절한 주행 구간을 갖는다.
수학식 1은 차량 주행 상태에 따른 요 모멘트 발생량 추정치를 모델링한 수식이다.
Figure pat00001
여기서,
Figure pat00002
는 요 모멘트(yaw moment) 발생량 추정치,
Figure pat00003
은 무게중심점으로부터 전륜축/후륜축까지 거리,
Figure pat00004
는 타이어 수직방향 힘 추정치,
Figure pat00005
은 전후륜 댐퍼 계수 변경치,
Figure pat00006
은 전후륜 윤거(tread),
Figure pat00007
는 타이어 모델 상수값,
Figure pat00008
는 롤각속도 추정치,
Figure pat00009
은 전후륜 타이어 슬립각을 각각 나타낸다.
수학식 1에 의할 때, 요모멘트의 방향은 차량의 롤각 및 롤각속도에 따라 바뀐다. 즉, 수학식 1을 이용하여 발생 요모멘트를 정확히 예측하여야 차량 거동에 유리한 측면으로 제어가 가능하다. 하지만 수학식 1을 이용하면 정확한 요 제어가 필요한 경우에 댐퍼 세팅 별 요 모멘트 발생량을 계산하여 요 운동 제어가 가능하나, 계산이 복잡하고 롤각/롤각속도 및 타이어 수직방향 힘을 정확히 추정해야 한다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 차량의 수직방향 거동이 횡방향 거동에 영향을 미친다는 점을 바탕으로 더욱 정확한 횡방향 거동에 대한 제어를 위해 롤각 뿐만 아니라 롤각속도까지 고려하여 감쇠기를 통한 횡방향 거동을 제어함으로써 차량의 주행 성능을 보다 향상 시킨다.
따라서, 본 발명은 차량이 롤 운동하는 구간에서 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기의 감쇠력을 각각 달리 설정함으로써 차량의 상태에 따른 조향성 및 안정성을 향상시키는 방법 및 장치를 제공한다.
보다 상세하게, 본 발명은 차량의 상태 정보를 바탕으로 실제 롤각 및 롤각속도를 산출하고, 목표 요레이트(yaw rate)에 도달하도록 전륜 및 후륜 감쇠기 각각에 감쇠력 특성에 따른 제어를 수행한다.
도 1에서는 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기의 감쇠력을 각각 달리 설정하는 구체적인 방법을 순차적으로 설명하고, 도 2에서는 구체적인 예를 통해 종전 제어와 차이점에 대해 설명한다. 도 3 및 도 4에서는 차량의 요 운동 제어 시스템 및 장치에 포함되어 있는 각 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 현가장치를 이용한 차량의 요 운동 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 차량 제어 장치는 센서들로부터 차량의 상태 정보를 수신한다(S10).
차량의 상태 정보는 조향각, 휠속, 횡가속도, 댐퍼속도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
차량 제어 장치는 스티어링 휠(steering wheel, 운전대)에 의해 제어되는 조향각을 검출하는 조향각 센서, 차량의 전륜 및 후륜에 각각 장착되어 차륜의 차속을 검출하는 휠속센서, 차량의 선회시에 발생되는 횡방향 가속도를 검출하는 횡방향가속도 센서 등과 차량 통신을 통해 차량의 상태 정보를 전달받는다.
차량 통신은 CAN(controller area network), LIN(local interconnect network), 플렉스레이(flexray), MOST(media oriented system transport) 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
차량 제어 장치는 조향각 센서, 휠속센서, 횡방향 가속도센서 등의 신호값을 입력 받아, A/D(analog to Digital) 변환 및 필터링 등을 통해 센서 신호를 산출한다.
차량 제어 장치는 차량의 상태 정보를 이용하여 롤각 및 롤각속도를 산출한다(S20).
본 발명의 일 실시예로서, 차량의 상태 정보는 차량의 횡방향 가속도일 수 있다.
차량 제어 장치는 목표 요레이트(yaw rate) 및 목표 요레이트 추종을 위한 목표 요모멘트(yaw moment)를 산출한다(S30).
목표 요레이트 및 목표 요모멘트는 차량의 선회 시 횡방향 미끄럼을 억제하여 차량의 거동을 안정화시키기 위한 차량의 횡방향 제어량이다.
차량 제어 장치는 차량의 상태 정보에 근거하여 차량 거동을 제어하기 위한 목표 요모멘트를 산출한다. 여기서, 차량의 상태 정보는 현재 차량 요레이트, 종방향 속도, 조향각, 요레이트 에러, 추정 횡방향 슬립각 등을 포함한다.
예를 들어, 차량 제어 장치는 기설정된 차량 기준 모델을 기초로 조향각 및 차속을 이용하여 운전자 입력에 따른 요레이트(desired yaw rate)와 센서에 의해 측정된 실제 차량 요레이트(measured yaw rate)의 차이인 요레이트 에러를 이용하여 목표 요모멘트를 산출한다. 즉, 차량 제어 장치는 운전자가 조정한 요레이트와 실측 차량 요레이트 사이의 차이를 보상하기 위한 보상 요모멘트를 산출한다.
차량 제어 장치는 목표 요모멘트 발생을 위해 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 산출한다(S40).
차량 제어 장치는 기설정된 차량 기준 모델을 기초로 목표 요모멘트 발생을 위한 감쇠력을 산출할 수 있다. 차량 제어 장치는 차량의 동역학적 관계를 고려한 각 차량의 상태 정보를 바탕으로 전륜 및 후륜 감쇠기 각각에 인가될 감쇠력을 산출할 수 있다.
한편, 차량 제어 장치는 차량의 전방에 장애물이 없는 상황(기본 모드) 장애물의 등장(또는 차량 선회구간)의 경우 조향에 의해 장애물을 회피(민첩성 모드)하는 상황, 회피 이후에는 차량이 코스를 이탈하지 않도록(안정성 모드) 제어하는 상황에 대해 각각 제어한다.
기본 모드는 기본 모드는 차량의 전방에 장애물이 없는 상황에서 전륜감쇠기에 전륜기준력이 인가되도록 설정되고, 후륜 감쇠기에 후륜기준력이 인가되도록 설정된다. 전륜기준력 및 후륜기준력은 차량의 특성 및 운전자의 운전 습관에 따라 달리 설정될 수 있다.
민첩성 모드(제1모드)는 차량의 회피 성능을 증대시키기 위해 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 작은 감쇠력이 인가되고, 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력 보다 큰 감쇠력이 인가되도록 설정된다. 후륜 감쇠기는 하드한 특성에 의해 운전자에게 안정감을 제공하고, 전륜 감쇠기는 소프트한 특성에 의해 운전자의 조향 성능을 향상(오버스티어)시켜 줄 수 있다.
안정성 모드(제2모드)는 오버스티어 현상과 같은 차량의 거동이 불안정할 때, 차량의 안정 상태를 판단하여 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 큰 감쇠력이 인가되고, 후륜 감쇠기에 후륜기준력 보다 작은 감쇠력이 인가되도록 설정된다. 전륜 감쇠기에 하드한 특성은 차량의 언더스티어 특성을 유발하여 차량이 코스를 이탈하지 않도록 한다.
차량 제어 장치는 차량의 상태 정보가 민첩성 모드 및 안정성 모드를 수행하기 위한 각각의 수행 조건을 만족하는 경우 각 모드를 수행한다.
다만 추가적으로 본 발명은 이러한 민첩성 모드와 안정성 모드 수행에 있어, 차량의 상태 정보 중 롤각 및 롤각속도를 고려하여 감쇠기 제어 전략을 변경한다.
차량 제어 장치는 롤각이 발생하는 상황에서는 민첩성 모드 및 안정성 모드의 감쇠기 설정을 유지하고, 롤각이 0으로 감소하는 상황에서는 민첩성 모드 및 안정성 모드의 감쇠기 설정과 반대되도록 감쇠기 설정을 적용한다.
이에 대한 더욱 상세한 설명은 하기 도 2에서 설명하도록 한다.
차량 제어 장치는 산출된 감쇠력을 고려하여 감쇠기를 제어한다(S50).
일 실시예로, 차량 제어 장치는 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력 설정대로 감쇠기를 제어하기 위해 각 감쇠기에 인가되는 구동 전류를 제어한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 현가장치를 이용한 차량의 요 운동 제어 방법의 감쇠기 제어를 구체적인 예를 통해 설명하기 위한 도면이다.
주행 중인 차량은 스티어링 휠의 조향각에 대응하여 선회하게 되며, 차량의 선회 시 차량의 무게 중심이 회전 중심에서 바깥쪽으로 이동하게 되면서 차체의 쏠림 현상이 일어난다. 따라서 조향각 변화에 대응하여 무게중심 이동에 따른 차량의 뒷모습, 롤각 및 타이어 슬립각의 변화가 일어난다.
본 발명은 롤각이 양의 방향 또는 음의 방향으로 발생하는 상황에서는 민첩성 모드 및 안정성 모드를 수행하고, 롤각이 0으로 수렴하는 상황에서는 민첩성 모드 및 안정성 모드의 감쇠력 설정과 반대의 감쇠력 설정으로 각 모드가 수행된다.
도 2를 참조하면, 차량 제어 장치는 민첩성 모드 및 안정성 모드에 따라 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력 특성에 따른 제어를 수행한다.
10구간에서는 롤각이 양의 방향으로 커지는 상황이므로 롤각의 부호가 양수이고, 롤각속도의 부호도 양수이다. 10구간에서 차량 제어 장치는 종래 설정과 같이 민첩성 모드에서 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 작은 감쇠력이 인가되도록 하고, 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력 보다 큰 감쇠력이 인가되도록 설정한다. 또한, 안정성 모드에서는 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 큰 감쇠력이 인가되도록 하고, 후륜 감쇠기에 후륜기준력 보다 작은 감쇠력이 인가되도록 설정된다.
20구간에서는 롤각이 0으로 수렴하는 상황으로 롤각의 부호는 양수이지만 롤각속도의 부호는 음수이다. 20구간에서 차량 제어 장치는 종래 설정과 반대되도록 전륜 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 제어한다. 즉, 민첩성 모드에서 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 큰 감쇠력이 인가되도록 하고, 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력 보다 작은 감쇠력이 인가되도록 설정한다. 또한, 안정성 모드에서는 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 작은 감쇠력이 인가되도록 하고, 후륜 감쇠기에 후륜기준력 보다 큰 감쇠력이 인가되도록 설정된다.
30구간에서는 롤각이 음의 방향으로 커지는 상황이므로 롤각의 부호가 음수이고, 롤각속도의 부호도 음수이다. 30구간에서 차량 제어 장치는 종래 설정과 같이 민첩성 모드에서 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 작은 감쇠력이 인가되도록 하고, 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력 보다 큰 감쇠력이 인가되도록 설정한다. 또한, 안정성 모드에서는 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 큰 감쇠력이 인가되도록 하고, 후륜 감쇠기에 후륜기준력 보다 작은 감쇠력이 인가되도록 설정된다.
40구간에서는 롤각이 0으로 수렴하는 상황으로 롤각의 부호는 음수이지만 롤각속도의 부호는 양수이다. 40구간에서 차량 제어 장치는 종래 설정과 반대되도록 전륜 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 제어한다. 즉, 민첩성 모드에서 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 큰 감쇠력이 인가되도록 하고, 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력 보다 작은 감쇠력이 인가되도록 설정한다. 또한, 안정성 모드에서는 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 작은 감쇠력이 인가되도록 하고, 후륜 감쇠기에 후륜기준력 보다 큰 감쇠력이 인가되도록 설정된다.
차량 제어 장치는 전륜 및 후륜 감쇠기 각각에 인가되는 감쇠력의 설정에 있어, 목표 요모멘트 발생을 위한 감쇠력 만큼 설정할 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 현가장치를 이용한 차량의 요 운동 제어 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 요 운동 제어 시스템은 센서(100), 차량 제어 장치(200) 및 ECS(300)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 구성 요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성 요소들을 갖거나 그보다 적은 구성 요소들을 갖는, 요 운동 제어 시스템이 구현될 수 있다.
이하, 상기 구성 요소들에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
센서(100)는 차량의 주행 중 상태를 모니터링한다. 센서(100)는 스티어링 휠(steering wheel, 운전대)에 의해 제어되는 조향각을 검출하는 조향각 센서, 차량의 전륜 및 후륜에 각각 장착되어 차륜의 차속을 검출하는 휠속센서, 차량의 선회시에 발생되는 횡방향 가속도를 검출하는 횡방향가속도 센서 등 차량의 상태를 모니터링 하는 센서를 포함할 수 있고, 센서(300)는 이들 센서에 한정되지 않고 차량의 상태를 모니터링할 수 있는 장치를 포함한다.
센서(100)는 차량의 상태를 모니터링 하여 감지한 결과로서 차량의 상태 정보를 차량 제어 장치(200)로 전달한다.
차량 제어 장치(200)는 요 운동 제어 시스템의 전반적인 동작을 제어하기 위한 데이터 처리 및 연산을 수행한다.
일 실시예로서, 차량 제어 장치(200)은 샤시통합제어(Integrated Chassis Control, 이하 ICC), 차체자세제어장치(vehicle dynamic control, VSM)일 수 있다. ICC 또는 VSM은 샤시를 통합 관리하는 제어장치로서, 위급한 상황에서 운전자가 제대로 반응할 수 없는 형태의 핸들링을 하는 경우, 차량이 이를 억제하고 안정적인 제어가 가능한 형태로 각 전륜 및 후륜의 제어력과 핸들까지 제어할 수 있다.
일 실시예로서, 차량 제어 장치(200)는 현가 장치(예를 들어, Electronic Control Suspension, ECS), 조향 장치(예를 들어, Motor-Driven Power Steering, MDPS), 제동 장치(예를 들어, electronic stability control, ESC), 구동 장치(예를 들어, AWD, Full-time four wheel drive)를 통합하여 차량 주행 성능을 향상시키는 제어 장치로 구현될 수 있다.
ECS(300, Electronic Control Suspension, 전자 제어 서스펜션)는 차량 제어 장치(200)로부터 전후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 직접적으로 제어하는 장치이다. ECS(300)는 노면의 상태,　주행 조건,　운전자의 선택 등과 같은 요소에 따라서 자동차의 높이와 감쇠력을 컴퓨터를 통해 자동적으로 제어한다. 다시 말해서, ECS는 차량의 상태 정보를 바탕으로 자동으로 서스펜션을 제어함으로써, 승차감을 향상시키고 있다.
본 발명의 일 실시예에서, ECS(300)는 차량 제어 장치(200)로부터 감쇠기 제어 신호를 전달 받아 서스펜션을 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 현가장치를 이용한 차량의 요 운동 제어 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 4를 참조하면, 요 운동 제어 장치(200)은 통신부(210), 제어부(220) 및 메모리(230)를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 구성 요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성 요소들을 갖거나 그보다 적은 구성 요소들을 갖는, 요 운동 제어 장치(200)가 구현될 수 있다.
이하, 상기 구성 요소들에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
통신부(110)은 도 3의 센서(100) 및 ECS(300)와 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력 제어를 위한 신호 및 정보를 주고 받는다.
일 실시예로, 통신부(110)는 차량의 상태 정보를 센서(100)로부터 전송 받을 수 있고, 민첩성 모드 및 안정성 모드가 활성화됨에 따라 ECS(300)로 전후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력의 크기에 대한 제어 신호를 전송할 수 있다.
제어부(120)는 요 운동 제어 장치(200)의 전체적인 동작을 제어하기 위해 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다.
일 실시예로, 제어부(120)는 차량의 상태 정보를 이용하여 차량의 롤각 및 롤각속도를 산출하고, 롤각 및 롤각속도의 부호에 따라 민첩성 모드 또는 안정성 모드 수행을 위한 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 달리 설정한다.
메모리(230)는 요 운동 제어 장치(200)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 소정의 프로그램 코드와 상기 프로그램 코드에 의한 동작이 수행될 때 입/출력되는 데이터 등이 저장되는 공간 및/또는 저장 영역의 총칭으로서, EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), FM(Flash Memory), 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive)등의 형태로 제공된다.
본 발명의 일 실시에에서, 메모리(230)는 기설정된 차량 기준 모델을 기초로 산출된 목표 요레이트 및 목표 요모멘트가 저장되어 있고, 전륜기준력 및 후륜기준력이 저장되어 있다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100 : 센서
200 : 차량 제어 장치
210 : 통신부
220 : 제어부
230 : 메모리
300 : ECS

Claims (13)

  1. 차량의 상태 정보를 이용하여 상기 차량의 롤각(roll) 및 롤각속도를 산출하는 단계;
    상기 롤각 및 롤각속도의 부호에 따라 제1모드 또는 제2모드 수행을 위한 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 달리 설정하는 단계; 및
    상기 감쇠력을 고려하여 상기 전륜 감쇠기 및 상기 후륜 감쇠기를 제어시키는 단계;
    를 포함하며,
    상기 제1 모드는 상기 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 작은 감쇠력이 설정되고 상기 후륜 감쇠기에 후륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되며,
    상기 제2 모드는 상기 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 큰 감쇠력이 설정되고 상기 후륜 감쇠기에 후륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정되는,
    차량 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 롤각 및 롤각속도의 부호에 따라 제1모드 또는 제2모드 수행을 위한 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 달리 설정하는 단계는,
    상기 상태 정보에 의한 실제 요레이트(yaw rate)가 미리 설정된 목표 요레이트와 같아지도록 상기 인가되는 감쇠력을 설정하는 단계;
    를 포함하는,
    차량 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 롤각 및 롤각속도의 부호에 따라 제1모드 또는 제2모드 수행을 위한 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 달리 설정하는 단계는,
    상기 롤각의 부호와 상기 롤각속도의 부호가 다른 경우, 상기 제1 모드에서 상기 전륜 감쇠기에 상기 전륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되며 상기 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정되며,
    상기 제2 모드에서 상기 전륜 감쇠기에 상기 전륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정되며 상기 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되는 단계;
    를 포함하는,
    차량 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상태 정보에 의한 실제 요레이트가 미리 설정된 목표 요레이트와 같아지도록 상기 인가되는 감쇠력을 제어하는 단계는,
    상기 목표 요레이트를 추종하기 위한 목표 요모멘트(yaw moment)를 산출하는 단계; 및
    상기 목표 요모멘트를 생성하기 위한 감쇠력을 산출하는 단계;
    를 포함하는,
    차량 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 상태 정보는 조향각, 휠속도, 횡가속도, 감쇠기속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
    차량 제어 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 감쇠력을 고려하여 상기 전륜 감쇠기 및 상기 후륜 감쇠기를 제어시키는 단계는,
    상기 전륜 감쇠기 및 상기 후륜 감쇠기의 구동 전류를 제어하는 단계;
    를 포함하는,
    차량 제어 방법.
  7. 차량의 상태 정보를 수신하는 통신부; 및
    상기 상태 정보를 이용하여 상기 차량의 롤각 및 롤각속도를 산출하고, 상기 롤각 및 롤각속도의 부호에 따라 제1모드 또는 제2모드 수행을 위한 전륜 감쇠기 및 후륜 감쇠기에 인가되는 감쇠력을 달리 설정하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 제1 모드는 상기 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 작은 감쇠력이 설정되고 상기 후륜 감쇠기에 후륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되며,
    상기 제2 모드는 상기 전륜 감쇠기에 전륜기준력 보다 큰 감쇠력이 설정되고 상기 후륜 감쇠기에 후륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정되고,
    상기 제어부는 상기 감쇠력을 고려하여 상기 전륜 감쇠기 및 상기 후륜 감쇠기를 제어시키는,
    차량 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 상태 정보에 의한 실제 요레이트가 미리 설정된 목표 요레이트와 같아지도록 상기 인가되는 감쇠력을 제어시키는,
    차량 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 롤각의 부호와 상기 롤각속도의 부호가 다른 경우, 상기 제1 모드에서 상기 전륜 감쇠기에 상기 전륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되도록 하며 상기 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정되도록 하며,
    상기 제2 모드에서 상기 전륜 감쇠기에 상기 전륜기준력보다 작은 감쇠력이 설정되도록 하며 상기 후륜 감쇠기에 상기 후륜기준력보다 큰 감쇠력이 설정되도록 하는,
    차량 제어 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표 요레이트를 추종하기 위한 목표 요모멘트를 산출하고, 상기 목표 요모멘트를 생성하기 위한 감쇠력을 산출하는,
    차량 제어 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 상태 정보는 조향각, 휠속도, 횡가속도, 감쇠기속도 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
    차량 제어 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전륜 감쇠기 및 상기 후륜 감쇠기의 구동 전류를 제어하는,
    차량 제어 장치.
  13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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