KR100511142B1 - 차량운동을나타내는운동변수제어방법및장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 차량의 횡방향 가속도를 검출하기 위한 제 1 수단을 포함하는, 차량 운동을 나타내는 운동 변수를 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 또한 상기 장치는 적어도 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분을 검출하기 위한 및/또는 적어도 상기 횡방향 가속도 성분에 따라 적어도 차량의 횡방향 가속도를 보정하기 위한 제 2 수단을 포함한다. 이때 제 2 수단에서는 적어도 차량의 뒤차축에 발생하는 슬립각에 의존하여, 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분이 검출될 차량 상태가 검출된다.

Description

차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 방법 및 장치
본 발명은 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
출원 번호 제 196 15 311.5호로 독일 특허청에 출원된 출원서는 차량 운동을 나타내는 운동 변수를 제어하기 위한 장치 및 방법을 기술하고 있는데, 여기서는 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분이 검출된다. 이 횡방향 가속도 성분은 차량의 측정된 횡방향 가속도를 보정하기 위해 사용된다.
노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분은 차량의 요잉율(yaw rate) 및 횡방향 가속도로 나타내지는 차량의 안정 상태에서 검출된다. 차량의 안정 상태를 검출하기 위해, 제어 과정과 무관한 짧고 능동적인 조작(intervention)이 차량의 요잉율에 약간 영향을 주는 방식으로 제어 시스템에 의해 실행될 수 있다. 차량의 요잉율의 의도한 변화를 기초로 하여 차량의 횡방향 가속도의 변화가 검출될 수 있을 때, 차량의 안정 상태가 주어진다. 차량이 안정 상태에 있으면, 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분은 이 상태에서 검출된 차량 종방향 속도들, 차량의 횡방향 가속도 및 차량의 요잉율에 대한 값을 기초로 검출된다.
차량의 주행 역학(driving dynamics)을 제어하기 위한 시스템은 예컨대 자동차 기술지(ATZ) 제 96권, 제 11호, 1994년판, 페이지 674 내지 689에 공개된 기사 "FDR(die Fahrdynamikregelung von Bosch)-보쉬에 의한 주행 역학 제어"로부터 공지되어 있다. 동시에 이 기사는 주행 역학 제어기에서, 경사진 노면과 같은 다양한 특수 상황들이 제어시에 함께 고려될 수 있음을 설명한다.
도 1은 주행 역학을 제어하기 위한 시스템이 설치된 차량을 도시한 도면.
도 2는 차량의 주행 역학을 제어하기 위한 시스템에 사용된 센서 장치와 액추에이터 및, 상기 시스템에 사용된 제어 유닛의 구조를 본 발명에 따른 장치의 고려 하에 도시한 도면.
도 3은 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분을 검출하기 위해, 또는 적어도 차량의 횡방향 가속도를 보정하기 위해 본 발명에 따른 장치 내에서 실행되는 본 발명에 따른 방법의 흐름도.
도 4는 급경사면 조건이 충족되는지의 여부를 확인할 수 있는 질의 흐름도.
본 발명의 과제는 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분의 검출을 개선하는 데 있다.
상기 과제는 청구항 1 및 청구항 10의 특징에 의해 해결된다.
상기한 종래 기술에 비해 본 발명의 본질적 장점은 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분을 검출하기 위한 본 발명의 장치 및 방법의 경우, 차량의 요잉율에 약간 영향을 주도록 제어 시스템에 의해 실행되는, 제어 과정과 무관한 짧고 능동적인 조작이 필요없다는 데에 있다.
상기와 같은 조작이 없어도 되도록, 차량 뒤차축에 생기는 슬립각이 검출된다. 검출된 슬립각에 의존하여 차량의 상태가 검출되며, 이 경우 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분은 적어도 차량의 요잉율, 차량의 횡방향 가속도 및 차량의 종방향 속도에 대해 검출된 값들에 의존하여 검출된다. 이렇게 검출된 횡방향 가속도 성분은 타당성(plausibility)에 대해 검사되고 바람직하게는 차량의 횡방향 가속도의 보정에 사용된다. 또한 상기 횡방향 가속도 성분은 예컨대 차량의 요잉율의 보정 또는 차량의 뒤차축에 생기는 슬립각의 보정에도 사용될 수 있다.
차량의 뒤차축에 생기는 슬립각을 검출하기 위해서, 차량의 플로트각(float angle)에 대한 값, 차량의 요잉율에 대해 검출된 값들 및 차량의 종방향 속도에 의존하여 슬립각을 검출하는 것이 바람직하다. 플로트각은 적어도 차량의 요잉율, 차량의 횡방향 가속도 및 차량의 종방향 속도에 대해 검출된 값들에 기초하여 검출된다. 이와 동시에, 플로트각을 검출할 시에는 운전자와 무관하게 실행되는 액추에이터에서의 작동을 함께 고려하는 것이 바람직하다. 이를 위해 예컨대 개별 휠의 브레이킹 토크에 개별적으로 영향을 줄 수 있는, 운전자와 무관한 액추에이터의 작동이 검출될 수 있다.
검출된 슬립각에 의존하여, 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분이 검출된 차량 상태는 바람직하게는 검출된 슬립각과 소정의 임계값과의 비교에 의해 결정된다. 예컨대 검출된 슬립각의 값이 임계값보다 클 때에는 검출될 차량 상태가 존재한다는 표시이다.
검출될 차량 상태는 차량이 횡방향으로 경사진 노면 위를 안정하게 주행할 때, 특히 급경사 면(rock wall)이나 급커브에서 안정하게 주행할 때 일어나는 그런 상태이다. 상기와 같은 주행시에 슬립각이, 센서에 의해 검출된 횡방향 가속도에 기초하여 검출되면, 슬립각은 큰 값을 갖는다. 그 이유는 측정된, 보정되지 않은 횡방향 가속도가 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분에 의해 오차를 갖게된다는 점이다. 마찬가지로 예컨대 차량이 미끄러질 때(skid)와 같이 차량의 불안정한 주행 상태도, 차량의 뒤차축에 생기는 슬립각이 큰 값을 갖는 것을 특징으로 한다. 그러나 이는 상기의 경우, 미끄러지는 과정에서 나타나는 물리적 조건과 관계가 있다. 따라서 검출될 차량 상태를 명확하게 결정하기 위해서는 다른 기준이 필요하다.
이를 위해, 바람직한 방식으로 운전자 반응을 검출, 즉 운전자에 의해 실행된 작동을 검출하는 것이 바람직하다. 예컨대 이를 위해 차량의 개별 휠들에 작용하는 브레이킹 토크에 영향을 줄 수 있는 액추에이터가 모니터링될 수 있다. 마찬가지로 운전자에 의해 설정되는 조향각도 모니터링될 수 있다. 상기 모니터링에 의존해서, 슬립각으로부터 유도된 기준에 추가하여 적어도 운전자에 의해 발생된 브레이킹 토크가 소정의 임계값보다 작거나 또는 조향각의 구배가 소정 임계값보다 작을 때에는, 상기 차량 상태가 존재한다.
횡방향 가속도 성분의 검출된 값의 타당성을 검사하기 위해서는, 차이 형성에 의해 검출된 횡방향 가속도 성분에 기초하여 검출된 차량 요잉율에 대한 제 1 값을, 회전 속도 센서에 의해 검출된 차량 요잉율에 대한 제 2 값과 비교하는 것이 바람직하다. 이러한 비교에서 횡방향 가속도 성분의 값이 타당성이 있는 것으로 밝혀지면, 이 값은 적어도 차량의 횡방향 가속도의 보정에 사용된다.
다른 장점들 및 바람직한 실시예는 종속항, 도면 및 실시예 설명에 나타난다.
도면은 도 1 내지 도 4로 구성되어 있으며, 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가진 블록은 동일한 기능을 갖는다.
본 발명은 차량 성능에 영향을 주는 제어 시스템에 관한 것이다. 특히 본 발명은 차량의 주행 역학 제어 시스템에 관한 것이다. 그러나 이는 제한을 의미하지는 않는다. 예컨대 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법은, 적절한 센서 장치가 설치되어 있다는 전제 하에 안티록 시스템 및 트랙션 제어 시스템에 사용될 수도 있다.
우선, 서론으로서, 횡방향 가속도 센서에 의해 검출된 횡방향 가속도가 제어 시스템에서 사용될 때 발생하는 문제점에 관해 언급하겠다.
횡방향 가속도 센서에 의한 횡방향 가속도의 측정은 관성계에서 이루어진다. 따라서, 측정된 횡방향 가속도의 값에는 차량 운동으로 인해 차량에 작용하는 횡력 외에도 횡방향으로 경사진 노면으로 인해 발생하는 힘도 포함된다. 반면 상술한 제어 시스템에서 이루어지는 제어 방법은 필요한 값들의 계산을 위해 일반적으로 노면에 고정된 좌표계를 기초로 한다. 상기와 같은 노면에 고정된 좌표계는, 상기 좌표계에서 노면이 횡방향 경사를 갖지 않으므로 상기 좌표계에서 사용되는 횡방향 가속도는 노면의 횡방향 경사로 인해 형성되는 성분들을 포함하지 않는 특성을 갖는다. 이러한 상황, 즉 관성계에서 횡방향 가속도가 측정되고 노면에 고정된 좌표계에서 횡방향 가속도가 요구되는 상황으로 인해, 관성계에서 측정된 횡방향 가속도를 보정 없이 바로 노면에 고정된 좌표계에 사용하면 에러가 발생할 수도 있다.
본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법에 의해, 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분이 구해지므로 적어도 측정된 차량의 횡방향 가속도를 보정할 수 있다.
도 1에는 휠(102vr, 102vl, 102hr, 102hl)들을 가진 차량(101)이 도시된다. 이하에서 차량의 휠들은 간단하게 102ij로 표시된다. 지수 i는 휠이 뒤차축(h)에 있는지 앞차축(v)에 있는지를 나타낸다. 지수 j는 차량의 우측(r)에 또는 좌측(l)에 배치되었는지를 나타낸다. 두 지수(i 및 j)에 의한 이 표시는 이들 지수를 가진 모든 변수 또는 성분들에 있어서 동일한 의미를 갖는다.
각 휠(102ij)에는 휠 회전수 센서(103ij)가 할당된다. 각각의 휠 회전수 센서(103ij)에 의해 발생된 신호(nijmess)는 제어 유닛(109)에 제공된다. 휠 회전수 센서(103ij)외에 차량(101)에는 다른 센서들이 구비된다. 여기서는 회전율 또는 요잉율 센서(104)가 제공되는데, 그 신호(omegamess) 역시 제어 유닛(109)에 제공된다. 또한 횡방향 가속도 센서(105)도 제공되는데, 이 센서에 의해 발생된 신호(aymess)도 역시 제어 유닛(109)에 제공된다. 추가적으로 차량에는 조향각 센서(106)가 포함되며, 운전자에 의해 조향휠(107) 및 조향 링크기구(108)를 통해 전방 휠에 설정된 조향각이 상기 조향각 센서에 의해 검출된다. 조향각 센서(106)에 의해 검출된 신호(deltamess)는 제어 유닛(109)에 제공된다. 제어 유닛(9)에는 예컨대 엔진 회전수 및/또는 스로틀 밸브 위치 및/또는 점화각과 같은 실제 엔진 특성 데이터(mot1)가 엔진(111)에 의해 제공된다. 제어 유닛(109)은 브레이크 페달(112)에 배치된 검출 수단(113)으로부터 신호(brems)를 수신하고, 운전자에 의해 실행된 브레이킹 작동은 상기 신호에 의해 제어 유닛(109)에 지시된다. 예컨대 검출 수단(113)에는 스위치가 사용될 수 있다.
제어 유닛(109)에서는 상기 유닛에 제공된 신호들이 처리되거나 평가되고, 차량 주행 역학의 제어에 상응하게 조절 신호가 출력된다. 제어 유닛(109)이 조절신호(Aij)를 발생하고 이 신호에 의해, 휠(102ij)에 할당된, 바람직하게는 브레이크인 액추에이터(110ij)가 영향을 받을 수 있다. 또한 엔진(111)에 의해 전달된 구동 토크에 영향을 줄 수 있는 조절 신호(mot2)의 출력도 가능하다.
도 2에는 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법에 관련된 제어 유닛(109)의 구성이 도시되어 있다. 실질적으로 제어 유닛(109)은 제어기(201) 및, 액추에이터(110ij)와 엔진(111)용 제어 장치(204)로 구성된다.
제어기(201)는 두 개의 부품으로 구성된다. 우선 제어기는, 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분을 적어도 검출하며 센서(105)에 의해 검출된 차량의 횡방향 가속도(aymess)를 보정하는 수단(202)을 포함한다. 또한 제어기(201)는, 예컨대 주행 역학 제어에 필요한 제어 개념을 처리하는 제어기 코어(203)를 포함한다.
차량 운동을 표시하는 변수들을 나타내는, 센서(104, 105, 106)에 의해 검출된 신호들이 수단(202)에 제공된다. 동시에 이들 신호는 휠 회전수 센서들(103ij)에 의해 검출된, 휠 속도를 나타내는 신호들(nijmess)과 함께 블록(203)에 제공된다. 운전자에 의한 브레이크 페달의 작동을 나타내는, 검출 수단(113)에 의해 발생된 신호(brems)가 블록(202, 203, 204)에 제공된다. 추가적으로, 블록(203)에는 실제 엔진 특성 데이터(mot1)가 제공된다.
적어도 휠 속도(nijmess)에 의존하여, 블록(203)에서는 차량의 종방향 속도를 나타내는 변수(v1)가 공지된 방식으로 검출된다. 종방향 속도(v1)의 검출시 휠 속도의 사용 외에, 차량의 요잉율 및 횡방향 가속도도 고려될 수 있다. 우선 검출된 종방향 속도(v1)는 제어기 코어(203) 내에서 처리된다. 또한 종방향 속도(v1)는 블록(202)에 제공된다.
종방향 속도(v1) 외에 블록(202)에는 제어기 코어(203)에서 검출된 신호(MBij)가 제공되는데 이 신호는, 액추에이터(110ij)에서 발생되어 각 휠에 작용하는 브레이킹 토크를 나타낸다. 다른 한편 블록(202)은 마찬가지로 블록(203)에서 검출된 신호(ANij)를 받으며, 차량 운동을 나타내는 변수를 제어하기 위해 운전자와 무관하게 액추에이터(110ij)에서 실행되는 작동의 수가 상기 신호에 의해 검출된다.
블록(202)에 제공된 신호에 의존하여, 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분이 검출된 차량 상태가 확인된다. 횡방향 가속도 성분이 검출된 후, 횡방향 가속도 성분은 타당성에 대해서 검사된다. 이 검사에서 횡방향 가속도 성분이 타당하다고 확인되면, 이것은 적어도 센서(105)에 의해 검출된 차량의 횡방향 가속도(aymess)를 보정하기 위해 사용된다. 횡방향 가속도의 보정 외에도, 센서(104)에 의해 검출된 차량의 요잉율(omegamess)의 보정도 가능하다.
노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분이 타당하면, 보정된 횡방향 가속도(aykorr) 및 보정된 요잉율(omegakorr)이 블록(202)으로부터 블록(203)에 제공된다. 따라서 차량의 횡방향 가속도 및 요잉율에 대해 보정된 값이 차량 운동을 나타내는 운동 변수의 제어에 사용될 수 있으며, 이러한 제어는 제어기 코어(203)에서 이루어진다.
그러나 블록(202)에서 행해진 검사에서 횡방향 가속도 성분이 타당하지 않다고 확인되면, 블록에서는 차량의 횡방향 가속도와 요잉율에 대한 보정이 행해지지 않는다. 결과적으로 이들 두 변수에 대해 보정된 값이 블록(203)에 전달되지 않는다. 블록(203)에서 일어나는 제어는 센서에 의해 검출된 양에 기초하여 행해진다.
제어기 코어(203)에서 실시되는 제어 개념은 예를 들어, 자동차기술 잡지(ATZ) 제 96권, 1994년, 제 11호의 페이지 674 내지 689에 공개된 기사 "FDR (die Fahrdynamikregelung von Bosch)에 개시되어 있는 것과 같은 차량의 주행 역학 제어에 대한 개념일 수 있다.
이를 위해 적어도 하기의 신호 또는 변수가 제어기 코어(203)에 제공되는데: 즉 상기 변수는, 센서(103ij, 104, 105, 106)들에 의해 검출된 차량 운동을 나타내는 변수들(nijmess, omegamess, aymess, deltamess)이며, 상기 신호는 신호(brems) 및 엔진 특성 데이터(mot1)이다. 또한 블록(202)에서 발생되어 보정된 신호(aykorr, omegakorr)가(존재한다면) 제어기 코어(203)에 제공된다. 이들 신호 외에 제어기 코어(203)는 액추에이터용 제어 장치인 블록(204)으로부터 발생되는 신호(ST2)를 수신하는데, 이 신호(ST2)에 의해 제어기 코어(203)는 예를 들어 제어 장치(204)의 상태를 알 수 있다. 이들 신호에 의존하여, 제어기 코어(203)는 차량 운동을 나타내는 운동 변수의 제어에 필요한 신호(ST1)를 생성하고, 이 신호는 제어 장치(204)에 제공된다.
제어 장치(204)는 공급된 신호(ST1)를, 액추에이터(110ij)를 제어하고 엔진(111)에 영향을 주기 위한 신호로 변환한다. 이로써 제어 장치는 예컨대 액추에이터(110ij)를 제어하기 위한 신호(Aij)를 발생하며 이 신호는 차량의 각 휠에 작용하는 브레이킹 토크에 영향을 미칠 수 있다. 마찬가지로 제어 장치(204)는 조절 신호(mot2)를 생성하며 이 신호는 엔진에 의해 전달되는 구동 토크에 영향을 미칠 수 있다.
도 3에는 적어도 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분을 검출하기 위해 본 발명의 장치 내에서 실행되는 본 발명에 따른 방법이 흐름도로 도시되어 있다.
노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분의 검출은 단계 301에서 시작된다. 단계 301에 이어서 단계 302가 실행된다. 단계 302에서는 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분(ayoff)의 대략값(ayoffroh) 및 플로트각 변화(d(beta)/dt)가 검출된다. 횡방향 가속도 성분(ayoff)에 대한 대략값(ayoffroh)은 차량의 종방향 속도(vl), 센서(15)에 의해 검출된 차량의 횡방향 가속도(aymess) 및 센서(104)에 의해 검출된 차량의 요잉율(omegamess)에 의존하여 검출된다. 플로트각 변화(d(beta)/dt)도 역시 이들 변수에 의존하여 검출된다.
단계 302에 이어서 단계 303이 실시된다. 이 단계에서는 급경사면 조건(steep wall condition) - 급경사면 조건의 정의는 도 4와 관련하여 설명될 것이다 - 이 충족되는지의 여부가 검사된다. 급경사면 조건이 충족되면 - 이는 차량이 횡으로 경사진 노면 상에 있음을 나타낸다 - 다음에는 단계 304가 실행된다. 반대로 급경사면 조건이 충족되지 않으면, 단계 302로 되돌아간다.
단계 304에서는 순시 차량 상태에서 존재하는 차량의 플로트각(beta)이 검출된다. 이는 바람직하게는 플로트각 변화(d(beta)/dt)의 적분에 의해 이루어진다. 따라서 플로트각 검출에는 센서(105)에 의해 검출된 횡방향 가속도(aymess), 센서(104)에 의해 검출된 요잉율(omegamess) 및 차량의 종방향 속도(vl)가 사용된다.
이와 관련하여, 차량이 급경사면이나 급커브에 진입할 때, 보정된 횡방향 가속도를 검출하기 위해 필요한 시간으로 인해 예컨대 운전자와 무관하게, 액추에이터(110ij)에서 불필요한 작동이 일어날 수 있다. 이러한 작동들에 의해, 제어 시스템은 차량 운동을 나타내는 변수를 제어하려고 하는데, 이는 아직 보정되지 않은 횡방향 가속도로 인해 타당하지 않은 차량 상태가 제어 시스템에 대해서 존재하기 때문이다. 상기 경우에서 횡방향 가속도가 급경사면이나 급커브를 나타내는 보정된 값에 더 신속히 이르도록, 횡방향 가속도와 관련하여 장치 또는 방법의 보정 특성을 개선하기 위해, 단계 304에서는 검출된 플로트각의 값이 보정될 수 있다. 이 경우 플로트각의 값은 운전자와 무관하게 실행된 작동에 의존하여 증가하므로, 상기 값은 운전자와 무관한 작동들의 수가 증가함에 따라 증가한다. 그러므로 상술한, 보정된 횡방향 가속도 값이 얻어질 때까지 보다 적은 수의 계산 사이클이 필요하게 된다.
상기 운전자와 무관하게 실행되는 작동은, 상술한 바와 같이 각 휠들에 작용하는 브레이킹 토크에 영향을 줄 수 있는 액추에이터(110ij)에서의 작동일 수 있다. 이러한 작동을 검출하기 위해서, 예컨대 운전자와 무관하게 각각의 액추에이터(110ij)에서 실행되는 작동의 수를 나타내는 신호(ANij)가 분석된다.
단계 304 다음에 단계 305가 연속된다. 이 단계에서는 차량의 뒤차축에 발생하는 슬립각(alphah)이, 단계 304에서 검출된 플로트각(beta)에 의존해서 그리고 차량의 종방향 속도(vl)와 요잉율(omegamess)에 대해 검출된 값에 의존하여 검출된다.
단계 305 다음에는 단계 306이 수행된다. 이 단계에서는 차량 뒤차축에서 발생하는 슬립각(alphah)의 절대값이 소정의 임계값(alphas)보다 큰지의 여부와, 급경사면 조건이 충족되는지의 여부에 대한 질의가 실행된다. 슬립각(alphah)의 값이 임계값(alphas)보다 크고 급경사면 조건이 충족되면, 다음으로는 단계 307가 실행된다. 그러나 슬립각(alphah)의 값이 임계값(alphas) 보다 작고 및/또는 급경사면 조건이 충족되지 않으면, 단계 302로 되돌아간다.
단계 306에서 행해지는 질의의 구성은 다음에 근거한 것이다: 즉 플로트각을 검출할시, 차량의 횡방향 가속도에 대해 센서(105)에 의해 검출된 값(aymess)이 사용된다는 데 근거한 것이다. 차량이 횡방향으로 경사진 노면 위를 이동하면, 이 값(aymess)은 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분에 의해 오차를 갖게 된다. 이는 차량이 횡방향으로 경사진 노면 위를 안정한 상태로 주행할 때, 이런 상황에서는 플로트각 변화(d(beta)/dt)가 존재해서는 안됨에도 불구하고 플로트각 변화가 검출된다는 사실에 의해 명확해진다. 이로써 검출된 플로트각(beta)은 연속적으로 증가하므로 큰 값을 갖는다. 따라서 차량의 뒤차축에서 발생한, 검출된 슬립각도 마찬가지로 큰 값을 갖는데, 이는 상기 슬립각이 플로트각에 의존하여 검출되기 때문이다.
차량의 뒤차축에서 큰 값의 슬립각이 발생하는 상황이, 차량의 주행 상태가 불안정할 때, 특히 차량이 예를 들어 미끄러질 때에도 일어난다. 따라서 차량이 횡방향으로 경사진 노면 위로 주행하고 있는지 또는 차량이 불안정한 상태에 있는지를 구별할 수 있기 위해서는 추가의 기준이 필요하다. 이 목적을 위해 급경사면 조건이 고려되는 것이다. 급경사면 조건에는 도 4에 의해 나타나는 바와 같이 운전자의 반응 또는 거동이 포함된다. 운전자의 반응 또는 거동을 관찰하기 위해서, 예컨대 운전자에 의해 실행되는 조향각 변화(d(deltamess)/dt) 및/또는 운전자에 의한 액추에이터(110ij)의 작동이 관찰된다.
횡방향으로 경사진 노면 위를 안정적으로 주행하는 경우, 검출된 슬립각(alpha)은 큰 값을 갖지만, 이 상황에서는 차량이 안정되므로 운전자는 차량 거동에 아무런 영향을 주지 않을 것이다. 즉, 운전자가 액추에이터(110ij)를 조작함으로써 발생되는 브레이킹 토크 및 조향각 변화(d(deltamess)/dt)는 큰 값을 갖지 않는다. 그러나 차량이 불안정한 상태이면, 일반적으로 운전자는 이 불안정한 상태를 해소하려 한다. 이를 위해 운전자는 예를 들어 조향을 보정하거나 또는 제동에 의해 차량을 다시 안정화시키려 한다. 따라서 이 상황에서는 조향각 변화(d(deltamess)/dt)에 대한, 또는 운전자가 액추에이터(110ij)를 조작함으로써 발생되는 브레이킹 토크(MBij)에 대한 큰 값이 검출된다.
조향각의 구배(d(deltamess)/dt)가 작을 때 또한 운전자가 액추에이터(110ij)를 조작함으로서 발생된 브레이킹 토크(MBij)가 작을 때 급경사면 조건이 충족되도록 운전자 반응이 급경사면 조건에 포함된다.
결과적으로, 횡방향으로 경사진 노면 위를 차량이 안정적으로 주행하면, 단계 306 후에 단계 307이 실행된다. 이 상황이 존재하지 않으면, 특히 차량이 미끄러지면, 단계 306 이후 단계 302로 되돌아간다.
단계 307에서는 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분(ayoff)이 검출된다. 이는 예컨대 단계 302에서 검출된 횡방향 가속도의 대략값(ayoffroh)을 필터링함으로써 이루어질 수 있다. 결과적으로 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분은 차량의 횡방향 가속도(aymess), 요잉율(omegamess) 및 종방향 속도(vl)에 의존하여 검출된다.
단계 307에 이어 단계 308이 실행된다. 이 단계에서는 단계 307에서 검출된 횡방향 가속도 성분(ayoff)의 타당성이 검사된다. 이를 위해 먼저 횡방향 가속도 성분으로부터 예컨대 수학적 모델을 사용해서, 차량의 요잉율에 대해 보정된 값(omegakorr)이 검출된다. 이 보정된 값(omegakorr)이 차량의 요잉율에 대해 센서(104)에 의해 검출된 값(omegamess)과 비교된다. 예컨대 이를 위해 두 값 omegakorr과 omegamess의 차이가 검출되고, 이 차이의 절대값은 예정된 임계값(S1)과 비교된다. 차이의 절대값이 소정의 임계값(S1)보다 작으면, 이는 검출된 횡방향 가속도 성분(ayoff)이 타당함을 의미하고, 다음 단계 309이 행해진다. 그러나 단계 308에서 상기 차이의 절대값이 임계값보다 크고, 따라서 검출된 횡방향 가속도 성분(ayoff)이 타당하지 않다고 밝혀지면, 단계 302로 복귀한다.
단계 309에서는 단계 307에서 검출되었던, 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분(ayoff)에 의해, 적어도 횡방향 가속도에 대해 보정된 값(aykorr) 및 차량의 요잉율에 대해 보정된 값(omegakorr)이 검출되어 출력된다. 또한 횡방향 가속도 성분(ayoff)에 의존하여 다른 변수들을 보정하는 것도 가능하다. 그러므로 예컨대 차량의 뒤차축에 발생하는 슬립각(alphah)도 보정될 수 있다.
단계 309 후에는 단계 310가 실행되는데, 이 단계에서 횡방향 가속도 성분(ayoff)의 검출 및 차량의 횡방향 가속도의 보정이 종료된다.
또한 횡방향 가속도 성분(ayoff)의 검출은 차량의 운동을 나타내는 변수의 제어와 관련하여 영구적으로 실행된다는 것을 유의해야 할 것이다. 또한 주행 개시시, 예를 들어 점화 키를 돌린 후 우선 초기화 과정에서 변수들이 적절한 초기화 값으로 세팅되는 점도 언급된다.
도 4에 도시된 흐름도에 의해, 급경사면 조건이 충족되는지의 여부가 검출될 수 있는 급경사면 질의가 설명된다. 이 급경사면 질의는 이미 도 3에서 설명한 바와 같이 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분(ayoff)의 검출시 단계 303, 306에서 사용된다.
질의는 단계 401에서 시작된다. 이 단계에 이어서 단계 402가 실행된다. 이 단계에서는 차량이 급커브나 급경사면에 위치하는지의 여부가 검사된다. 이 질의는 예컨대 플로트각 변화(d(beta)/dt)와 센서(104)에 의해 검출된 요잉율(omegamess)의 곱을 검사함으로써 구현된다. 이 질의는 오버스티어(oversteer)된 차량 및 급커브나 급경사면에 있는 차량에 있어서, 플로트각 변화(d(beta)/dt)와 요잉율(omegamess)의 곱이 영보다 작기 때문에 실행된다. 결과적으로 단계 402에서 수행된 질의에 의해, 차량이 오버스티어되고 및/또는 차량이 급커브나 급경사면에 있다는 것이 확인된다. 물론 차량이 최종적으로 두 상태 중 어디에 있는지를 확인할 수 있기 위해서는 추가의 질의가 필요한데, 그것에 관해서는 단계 405와 관련하여 설명될 것이다. 상기 곱이 영보다 작으면 다음으로 단계 403이 실행된다. 반면 상기 곱이 영보다 크면 다음으로 단계 407이 실행된다.
단계 403에서는 단계 302에서 검출된 횡방향 가속도의 대략값(ayoffroh)이 소정의 임계값(ayoffrohs)과 비교된다. 대략값(ayoffroh)이 임계값(ayoffrohs)보다 크면 이는 차량이 횡방향으로 경사진 노면 위에 있다는 것을 의미한다. 따라서 이 경우에는 다음 단계 404가 실행된다. 그러나 단계 403에서 대략값(ayoffroh)이 임계값(ayoffrohs)보다 작다는 것이 확인되면, 다음으로 단계 407가 실행되는 데, 이는 차량이 분명히 횡방향으로 경사진 노면 위에 있지 않기 때문이다.
단계 404에서는 차량의 종방향 속도(vl)가 최소 종방향 속도(vls)보다 큰지의 여부가 검사된다. 차량의 종방향 속도(vl)는 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분을 신뢰성있게 검출할 수 있기 위해 최소 종방향 속도의 값(vls)보다 커야 한다. 값(vl)이 값(vls)보다 크면 다음에 단계 405가 실행된다. 그러나 값(vl)이 값(vls)보다 작으면, 다음에 단계 407이 실행된다.
단계 405에서는 도 3과 관련하여 이미 언급한 운전자의 거동과 반응의 모니터링이 이루어진다. 이를 위해 단계 405에서는 여러 질의들이 이루어진다. 예를 들어 이 질의들 중 하나에 의해, 운전자에 의해 세팅된 조향각의 구배 d(deltamess)/dt)가 검사된다. 두 개의 기준으로 구성된 제 2 질의에 의해, 운전자에 의존하는 액추에이터(110ij)의 작동은 액추에이터(110ij)에 의해 발생된 브레이킹 토크(MBij) 또는 신호(brems)를 기초로 하여 검사된다.
운전자의 반응 또는 거동이 모니터링되는 이유는, 이는 차량의 뒤차축에 발생되는 검출된 슬립각과 관련하여, 차량이 횡방향으로 경사진 노면 위에서 안정한 상태로 있는지 또는 차량이 불안정한 상태, 특히 미끄러지고 있는지 여부가 확인될 수 있기 때문이다.
차량이 횡방향으로 경사진 노면 위에서 안정하게 주행되는 경우, 운전자가 강한 조향 작동 및/또는 강한 제동 작동의 형태의 극도로 강한 반응을 보이지는 않을 것이 추정된다. 이에 반해 차량이 불안정한 상태, 특히 미끄러지고 있는 상태에 있는 경우, 운전자는 적절한 강한 조향 작동 또는 제동 작동을 통해 차량을 다시 안정한 상태로 돌리려 하게 된다.
이런 이유로, 단계 405에서는 다음의 질의들이 실행된다: 제 1 질의에서는 조향각(deltamess)의 구배(d(deltamess)/dt)의 절대값이 소정의 임계값(d(deltamess)/dt)s 과 비교된다. 이 비교에서 구배의 값이 임계값보다 크다는 것이 확인되면, 운전자는 차량을 안정한 상태로 하기 위해 강한 조향 작동을 실행할 것이다.
제 2 질의는 운전자에 의한 액추에이터(110ij)의 작동에 관한 것이다. 제 1 기준을 사용하여, 액추에이터(110ij)의 작동이 운전자에 의해 야기된 것인지 또는 아닌지가 확인된다. 신호(brems)가 예컨대 값 "TRUE"(참)을 취하면, 액추에이터(110ij)의 작동은 운전자의 작동에 기인한 것으로 간주된다. 제 2 기준에 의해서, 각각의 휠에서 액추에이터(110ij)에 의해 발생되거나 또는 각각의 휠에서 액추에이터(110ij)에 의해 영향을 받는 브레이킹 토크(MBij)가 모니터링된다. 이때 브레이킹 토크(MBij)의 값이 소정의 임계값(MBs)보다 크면, 운전자가 강한 제동 작동을 실행한다고 추정할 수 있다.
단계 405에서 두 질의 중 적어도 하나가 충족되면, 즉, 조향각의 구배(d(deltamess)/dt)의 값이 임계값(d(deltamess)/dt)s 보다 크거나, 또는 신호(brems)가 값 "TRUE"를 갖는 경우 액추에이터(110ij)에 의해 발생되거나 또는 액추에이터(110ij)의 영향을 받은 브레이킹 토크(MBij)가 임계값(MBs)보다 클 때, 차량은 안정한 상태에 있지 않다고 추정될 수 있다. 결론적으로 이 경우에는 단계 405 이후 단계 407이 실행된다. 반면 두 질의 모두가 충족되지 않으면, 차량은 안정한 상태에 있다고 추정될 수 있고, 결과적으로 단계 405에 이어 단계 406이 실행된다.
유의할 것은, 이와 관련하여 엔진(111)에 의해 전달되는 구동 토크에 대한 운전자에 의한 조절이 모니터링될 수 있다는 것이다.
단계 406에서는, 급경사면 조건이 충족됨을 확인할 수 있는 그런 값이, 예컨대 급경사면 조건이 충족되는지의 여부를 나타내기 위해 블록(202)에서 사용되는 변수에 할당된다. 반대로 단계 407에서는, 급경사면 조건이 충족되지 않음을 확인할 수 있는 그런 값이, 상기와 동일한 변수에 할당된다. 이 변수는 예를 들어 도 3에 도시된 단계 303과 306에서 평가된다.
단계 406, 407에 이어 단계 408이 실행되고 여기서 급경사면 질의는 종료한다.
도 3 및 도 4에 도시된 두 흐름도의 특정 실시예는 본 발명의 사상을 제한하는 것은 아니다.
차도 횡경사에 의존하는 횡가속도 성분을 구하기 위한 본 발명의 장치 및 방법은 차량의 편주율에 약간 영향을 줄 수 있는, 조정시스템에 의한 짧고 활성적이고 조정의 경과와는 독립적인 조작은 전혀 필요 없다.
이 조작을 하지 않고도 성취할 수 있기 위해서, 차량의 후방축에 생기는 경사 이동각도를 구한다. 이렇게 구한 경사 이동각도에 따라, 차도 횡경사에 의존하는 횡가속도 성분이 적어도 구해진 차량의 편주율, 차량의 횡가속도 및 차량의 종속도의 값들에 따라 구해질 수 있게 하는 차량 상태를 확인할 수 있다.

Claims (12)

  1. 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치로서,
    적어도 운동 변수를 측정하고, 차량의 횡방향 가속도를 나타내는 횡방향 가속도 변수를 검출하는 제 1 수단(103ij, 104, 105, 106, 111, 113) 및,
    노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분을 검출하고, 검출된 차량의 횡방향 가속도를 적어도 상기 횡방향 가속도 성분에 의존하여 보정하는 제 2 수단(202)을 포함하는 운동 변수 제어 장치에 있어서,
    상기 제 2 수단(202)은,
    차량의 뒤차축에서 발생하는 슬립각을 검출하며,
    상기 슬립각에 의존하여, 횡방향 가속도 성분이 검출될 차량 상태를 검출하고,
    상기 검출된 횡방향 가속도 성분이 타당한지의 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 수단(103ij, 104, 105, 106, 111, 113)은 차량의 요잉율에 상응하는 제 1 변수와, 휠 속도에 상응하는 제 2 변수를 검출하며,
    차량의 종방향 속도를 나타내는 다른 변수가 휠 속도에 의존하여 검출되는 것을 특징으로 하는 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 횡방향 가속도 성분이 상기 제 1 변수, 상기 횡방향 가속도 변수 및 상기 다른 변수에 의존하여 검출되는 것을 특징으로 하는 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 슬립각이 차량의 플로트각에 상응하는 제 3 변수, 상기 제 1 변수 및 상기 다른 변수에 의존하여 검출되는 것을 특징으로 하는 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 수단(202)은 상기 제 1 변수, 상기 횡방향 가속도 변수 및 상기 다른 변수에 의존하여 플로트각을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 차량은 차량의 각 휠에 작용하는 브레이킹 토크에 영향을 주는 액추에이터를 포함하며,
    상기 제 2 수단(202)은 운동 변수를 제어하기 위해 운전자와 무관하게 실행되는 액추에이터의 작동에 의존하여 차량의 플로트각을 검출하는 것을 특징으로 하는 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 수단(202)은 상기 슬립각을 소정의 임계값과 비교함으로써, 상기 슬립각에 의존하여 상기 차량 상태를 검출하고,
    상기 슬립각이 상기 소정의 임계값보다 클 때 상기 차량 상태가 검출되는 것을 특징으로 하는 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치.
  8. 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치로서,
    적어도 운동 변수를 검출하고, 차량의 횡방향 가속도를 나타내는 횡방향 가속도 변수를 검출하는 제 1 수단(103ij, 104, 105, 106, 111, 113) 및,
    노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분을 검출하고,
    상기 검출된 차량의 횡방향 가속도를 적어도 상기 횡방향 가속도 성분에 의존하여 보정하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 제 2 수단(202)을 포함하는 운동 변수 제어 장치에 있어서,
    상기 제 2 수단(202)은,
    차량의 뒤차축에서 발생하는 슬립각을 검출하며,
    상기 슬립각에 의존하여, 횡방향 가속도 성분이 검출될 차량 상태를검출하고,
    상기 검출된 횡방향 가속도 성분이 타당한지의 여부를 검출하며,
    상기 차량은 차량의 각 휠에 작용하는 브레이킹 토크에 영향을 주는 액추에이터를 포함하고,
    상기 제 1 수단(103ij, 104, 105, 106, 111, 113)은 차량의 조향각을 검출하며,
    상기 제 2 수단(202)은 차량 상태의 검출시, 차량의 운전자가 예정된 작동을 개시했는지를 지시하기 위해 조향각과 액추에이터들 중 적어도 하나를 모니터링하며, 차량 상태는, 운전자에 의해 발생된 브레이킹 토크가 소정의 제 1 임계값보다 작고 조향각의 구배가 소정의 제 2 임계값보다 작을 때 검출되는 것을 특징으로 하는 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치.
  9. 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치로서,
    적어도 운동 변수를 검출하고, 차량의 횡방향 가속도를 나타내는 횡방향 가속도 변수를 검출하는 제 1 수단(103ij, 104, 105, 106, 111, 113) 및,
    노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분을 검출하고,
    상기 검출된 차량의 횡방향 가속도를 적어도 상기 횡방향 가속도 성분에 의존하여 보정하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 제 2 수단(202)을 포함하는 운동 변수 제어 장치에 있어서,
    상기 제 2 수단(202)은,
    차량의 뒤차축에서 발생하는 슬립각을 검출하며,
    상기 슬립각에 의존하여, 횡방향 가속도 성분이 검출될 차량 상태를 검출하고,
    상기 검출된 횡방향 가속도 성분이 타당한지의 여부를 검출하며,
    상기 제 1 수단(103ij, 104, 105, 106, 111, 113)은 차량의 요잉율에 상응하는 제 1 변수와, 휠 속도에 상응하는 제 2 변수를 검출하고,
    차량의 종방향 속도를 나타내는 다른 변수는 휠 속도에 의존하여 검출되며,
    상기 제 1 변수의 제 1 값은 상기 검출된 횡방향 가속도 성분에 의존하여 검출되고, 상기 제 1 변수의 제 2 값은 제 1 수단(103ij, 104, 105, 106, 111, 113)에 의해 검출되고,
    상기 검출된 횡방향 가속도 성분의 타당성 여부를 검출할 시에, 상기 제 2 수단(202)은 상기 제 1 값과 상기 제 2 값의 차이를 검출해서 이 차이를 소정의 임계값과 비교하고,
    상기 제 2 수단(202)은 상기 차이가 소정의 임계값보다 작을 때 차량의 상기 횡방향 가속도를 보정하는 것을 특징으로 하는 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치.
  10. 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 방법에 있어서,
    차량의 횡방향 가속도를 검출하는 단계와,
    노면의 횡방향 경사에 관련한 횡방향 가속도 성분을 검출, 검출된 차량의 횡방향 가속도를 횡방향 가속도 성분에 의존하여 보정하는 것 중의 적어도 하나를 실행하는 단계와,
    차량의 뒤차축에 발생하는 슬립각을 검출하는 단계와,
    상기 슬립각에 의존하여, 상기 횡방향 가속도 성분이 검출될 차량 상태를 검출하는 단계와,
    상기 검출된 횡방향 가속도 성분이 타당한지의 여부를 검출하는 단계를 포함하는 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 방법.
  11. 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치로서,
    적어도 상기 운동 변수를 검출하는 수단,
    차량의 횡방향 가속도를 나타내는 횡방향 가속도 변수를 검출하기 위한 제 1 수단(103ij, 104, 105, 106, 111, 113),
    차량의 횡방향 가속도 성분을 제공하도록, 노면의 횡방향 경사에 의존하는 횡방향 가속도 성분을 검출하기 위한 제 2 수단 및,
    상기 검출된 차량의 횡방향 가속도를, 적어도 횡방향 가속도 성분에 기초하여 보정하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 제 2 수단은 차량의 뒤차축에 발생하는 슬립각을 검출하고, 상기 슬립각에 기초하여, 상기 횡방향 가속도 성분이 검출될 차량 상태를 검출하며, 상기 검출된 횡방향 가속도 성분의 타당성 여부를 검출하는 차량 운동을 나타내는 운동 변수 제어 장치.
  12. 차량의 운동 변수 보정 방법으로서,
    노면의 횡방향 경사와 관련한 횡방향 가속도 성분을 검출하는 단계와,
    차량 상태가 적합한지 검출하는 단계와,
    상기 차량 상태가 적합하면 차량 뒤차축의 슬립각 변수를 검출하는 단계와,
    상기 슬립각 변수가 임계값보다 큰지 검출하는 단계와,
    상기 차량 상태가 적합하고 상기 슬립각 변수가 상기 임계값보다 크면 새로운 횡방향 가속도 성분을 계산하는 단계와,
    새로운 횡방향 가속도 성분이 타당한지 검출하는 단계와,
    상기 새로운 횡방향 가속도 성분이 타당하면 상기 새로운 횡방향 가속도 성분에 기초하여 차량의 횡방향 가속도 성분을 보정하는 단계를 포함하는 운동 변수 보정 방법.
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