KR100748827B1 - 차량 제어 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량 제어 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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박민우
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Abstract

본 발명은 가속도 센서의 장착 오차가 발생된 경우 그 장착 오차 각도를 계산하여 계산된 오차 각도를 적용시켜 가속도 값을 보정함으로써 승차감을 향상시킬 수 있도록 하는 차량 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 미리 설정된 기준 중립값을 저장한 메모리; 차륜 또는 차체의 가속도를 감지하는 제 1 감지부; 차량의 동작 상태를 감지하는 제 2 감지부; 및 상기 제 1 및 제 2 감지부로부터 수신된 값이 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 수신된 가속도 값으로부터 추출된 중립값과 기준 중립값의 비교를 통해 상기 제 1 감지부의 장착 오차가 발생되었는지 여부를 판단하고 그 판단결과에 따라 상기 가속도 값에 장착 오차 각도를 반영하여 해당 가속도 값을 보정하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 한다.
가속도, 차속, 조향각, 거동, 장착 오차, 보정, 각도

Description

차량 제어 장치 및 그 제어 방법{apparatus for controlling vehicle and controlling method therefor}
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 2 는 차량의 거동없이 가속도만 적용시킨 상태를 도시한 도면.
도 3 은 차륜에 장착된 가속도 센서로부터 수신된 가속도 신호를 나타낸 그래프.
도 4 는 장착 오차가 발생한 상태를 도시한 도면.
도 5는 도 4와 같은 장착 오차 발생시에 가속도 센서로부터 수신된 가속도 신호를 나타낸 그래프.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 감지부 20 : ECU
21 : 수신부 22 : 추출부
23 : 판단부 24 : 오차 각도 계산부
25 : 보정부 25 : 감쇠력 조절부
31 : 제 1 댐퍼 32 : 제 2 댐퍼
33 : 제 3 댐퍼 34 : 제 4 댐퍼
40 : 메모리
본 발명은 차량 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 가속도 센서의 장착 오차가 발생된 경우 그 장착 오차 각도를 계산하여 계산된 오차 각도를 적용시켜 가속도 값을 보정함으로써 승차감을 향상시킬 수 있도록 하는 차량 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에 장착된 가속도 센서는 차량의 상하운동(bounce motion)에 따라 출력 전압값도 변하게 된다. 즉, 차량의 몸체(body)가 하강할 경우 1G이하의 중력장을 갖는 반면에, 차량의 바디가 상승할 경우 1G 이상의 값을 갖는다.
그러나, 차체에 가속도 센서를 장착시킬 경우 가속도 센서의 수직축과 중력장이 평행하지 않고 소정의 오차 각도를 두고 장착되는 경우가 있다. 이와 같이 차량에 가속도 센서가 잘못 부착된 경우 장착 오차 각도가 크거나 외력에 의해 장착 오차 각도가 발생하였을 경우, 시스템 성능이 저하되는 문제가 있다.
또한, 정착 오차가 발생하면 가속도 센서의 민감도가 떨어지게 되어, 실제 차량 거동보다 더 낮은 것으로 오판하게 된다. 이에 따라, 댐퍼에 반영될 제어량이 적게 되어 승차감을 해치는 문제가 발생하게 된다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가속도 센서의 장착 오차가 발생된 경우 그 장착오차각도를 계산하여 계산된 오차 각도를 적용시켜 가속도 값을 보정함으로써 승차감을 향상시킬 수 있도록 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 장치는 미리 설정된 기준 중립값을 저장한 메모리; 차륜 또는 차체의 가속도를 감지하는 제 1 감지부; 차량의 동작 상태를 감지하는 제 2 감지부; 및 상기 제 1 및 제 2 감지부로부터 수신된 값이 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 수신된 가속도 값으로부터 추출된 중립값과 기준 중립값의 비교를 통해 상기 제 1 감지부의 장착 오차가 발생되었는지 여부를 판단하고 그 판단결과에 따라 상기 가속도 값에 장착 오차 각도를 반영하여 해당 가속도 값을 보정하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 ECU는 상기 보정된 가속도 값에 따라 댐퍼에 반영될 감쇠력을 조절하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게 상기 ECU는 상기 제 1 및 제 2 감지부로부터 가속도, 차속, 조향각을 수신하는 수신부; 상기 수신된 가속도, 차속, 조향각과 미리 설정된 조건을 비교하여 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 가속도 값을 필터링하여 중립값을 추출하는 추출부; 상기 추출된 중립값과 상기 메모리에 저장된 기준 중립값의 비교를 통해 상기 제 1 감지부의 장착 오차가 발생되었는지 여부를 판단하는 판단부; 상기 장착 오차가 발생된 경우, 상기 추출된 중립값을 이용하여 장착 오차 각도를 계산하는 계산부; 및 상기 수신된 가속도 값을 상기 계산된 장착 오차 각도의 코사 인값으로 나눈값을 보정된 가속도 값으로 출력하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 더 바람직하게 상기 미리 설정된 조건은 상기 수신된 가속도에 따라 평탄한 도로를 주행 중인지를 판단하기 위한 조건, 상기 차속에 따라 주행속도가 설정속도보다 큰지를 판단하기 위한 조건, 상기 조향각이 설정각보다 작은지를 판단하기 위한 조건을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법은 제 1 및 제 2 감지부로부터 가속도, 차속, 조향각을 수신하는 단계; 상기 수신된 가속도, 차속, 조향각이 미리 설정된 조건을 만족하면, 상기 가속도 값으로부터 중립값을 추출하는 단계; 상기 추출된 중립값과 기준 중립값의 비교를 통하여 상기 제 1 감지부의 장착 오차가 발생되었는지 여부를 판단하는 단계; 상기 장착 오차가 발생된 경우, 상기 추출된 중립값을 이용하여 장착 오차 각도를 계산하는 단계; 및 상기 수신된 가속도 값을 상기 계산된 장착 오차 각도의 코사인값으로 나눈값 보정된 가속도 값으로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 출력 단계이후에, 상기 출력된 가속도 값에 따라 댐퍼의 감쇠력을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 2 는 차량의 거동없이 가속도만 적용시킨 상태를 도시한 도면이고, 도 3 은 차륜에 장착된 가속도 센서로부터 수신된 가속도 신호를 나타낸 그래프이고, 도 4 는 장착 오차가 발생한 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 도 4와 같은 장착 오차 발생시에 가속도 센서로부터 수신된 가속도 신호를 나타낸 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 장치는 차량의 거동에 따라 미리 설정된 기준 중립값을 저장한 메모리(40)와, 차륜 또는 차체에 설치된 제 1 감지부(10)와, 차량의 동작 상태를 감지하는 제 2 감지부(15)와, 제 1 감지부(10)의 장착 오차가 발생되었는지 여부에 따라 수신된 가속도 값에 대한 보정을 수행하는 ECU(20)를 포함하여 구성된다.
이를 위해, 메모리(40)에는 차량에 제 1 감지부(10)가 잘못 장착되었는지 여부를 판단하기 위한 기준 중립값이 저장되어 있다. 즉, 제 1 감지부(10)로부터 수신된 가속도 값을 필터링하여 추출된 중립값과 메모리(40)에 저장된 기준 중립값과의 비교를 통하여 제 1 감지부(10)의 장착 오차가 발생되었는지를 판단할 수 있다.
본 실시예에서 추출된 중립값과 기준 중립값을 비교하여 제 1 감지부(10)의 장착 오차가 발생되었는지 여부를 판단하는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 추출된 중립값과 기준 중립값과의 비교를 통하여 장착 오차가 발생된 경우는 제 1 감지부(10)가 잘못 장착되는 경우 외에 외력에 의해서도 장착 오차가 발생될 수 있다.
제 1 감지부(10)는 차륜에 설치되어, 차륜의 거동을 감지하기 위한 차륜 수직 가속도 센서(10a)와, 차체 수직 가속도 센서(10b)를 포함한다.
이러한 차륜 및 차체 수직 가속도 센서(10a, 10b)는 차륜 및 차체의 가속도 를 감지하고, 감지된 가속도를 ECU(40)에 제공한다.
제 2 감지부(15)는 차량의 동작 상태를 감지하는 것으로, 차속 센서(15a), 조향각 센서(15b) 등을 포함한다.
차속 센서(15a)는 차량의 속도를 감지할 수 있는 휠 스피드 센서(wheel speed sensor)라 칭하며, 차량의 속도를 감지하여 감지된 속도를 ECU(20)에 제공한다.
조향각 센서(15b)는 차량의 조향각을 감지하고, 감지된 조향각을 ECU(20)에 제공한다. 이러한 조향각 센서(15b)는 스티어링 휠의 조향 샤프트(미도시)에 설치되며, 운전자의 스티어링 휠 조작에 따른 조향각을 감지한다.
ECU(20)는 차륜 및 차체 수직 가속도 센서(10a, 10b), 차속 센서(15a) 및 조향각 센서(15b)로부터 수신된 가속도, 차속, 조향각을 미리 설정된 조건과 비교하여 미리 설정된 조건을 만족하면 수신된 가속도 값으로부터 중립값을 추출하고 추출된 중립값이 메모리(40)에 저장된 기준 중립값보다 크면 장착 오차 각도를 계산하여 계산된 장착 오차 각도를 적용시켜 가속도 값을 보정한다.
여기서, 미리 설정된 조건은 가속도를 기초로 평탄할 도로를 주행중인지 여부를 판단하기 위한 제 1 조건, 차속에 따라 주행속도와 설정속도를 비교하여 주행속도가 설정속도보다 큰지 여부를 판단하기 위한 제 2 조건, 조향각과 설정각을 비교하여 조향각이 설정각보다 작은지 여부를 판단하기 위한 제 3 조건이다. 제 1 내지 제 3 조건은 차량 자세 제어를 수행하지 않는 조건에 해당한다. 즉, 차량이 평탄한 노면을 직진 주행하고 있는 경우에 가속도값의 보정이 필요한지를 결정한다.
ECU(20)는 이와 같이 제 1 조건 내지 제 3 조건을 모두 만족하는 경우에 가속도 센서의 장착 오차가 발생되었는지 여부를 판단하는 과정을 수행한다.
또한, ECU(20)는 보정된 가속도 값을 제 1 내지 제 4 댐퍼(31, 32, 33, 34, 이하 '댐퍼'라 한다)에 적용될 감쇠력을 조절한다.
ECU(20)를 더 설명하면, ECU(20)는 수신부(21), 추출부(22), 판단부(23), 오차 각도 계산부(24), 보정부(25) 및 감쇠력 조절부(26)를 포함한다.
수신부(21)는 차륜 수직 가속도 센서(10a), 차체 수직 가속도 센서(10b), 차속센서(15a), 조향각 센서(15b)로부터 가속도, 차속, 조향각을 수신한다.
추출부(22)는 수신부(21)에 의해 수신된 가속도, 차속, 조향각이 상술한 제 1 내지 제 3 조건을 만족하면 가속도를 필터링하여 중립값을 추출한다.
판단부(23)는 추출된 중립값과 메모리(40)에 저장된 기준 중립값과의 비교를 통하여 가속도 센서의 장착 오차가 발생되었는지 여부를 판단한다. 즉, 추출된 중립값이 기준 중립값 보다 큰지 여부를 판단하여 추출된 중립값이 기준 중립값보다 큰 경우 가속도 센서가 잘못 장착되거나 외력에 의해 장착 오차가 발생된 경우로 판단한다.
오차 각도 계산부(24)는 판단부(23)에 의해 가속도 센서가 잘못 장착되거나 외력에 의해 장착 오차가 발생된 경우로 판단되면 추출부(22)에 의해 추출된 중립값을 이용하여 장착 오차 각도를 계산하는데, 그 계산방식은 다음의 수학식 1과 같다.
Figure 112006065040993-pat00001
, 여기서 GN은 가속도값을 필터링하여 추출된 중립값이다.
보정부(25)는 다음의 수학식 2를 이용하여 수신된 가속도 값을 보정한다. 즉, 수신된 가속도 값을 오차 각도 계산부(24)에 의해 계산된 장착 오차 각도의 코사인 값으로 나눈 값을 보정된 가속도 값으로 감쇠력 조절부(26)에 출력한다.
Figure 112006065040993-pat00002
, 여기서 GM은 측정된 가속도 값이다.
감쇠력 조절부(26)는 보정부(25)에 의해 출력된 가속도 값을 반영하여 댐퍼의 감쇠력을 조절한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 차량에서 도 2와 같이 지면에 수직인 방향으로 가속도 센서가 장착되고, 차량 거동 없이 중력가속도만 작용하고 있으면 차체 수직 가속도 센서(10b)로부터 수신된 가속도 값은 중립값(예를 들면, 2.5V)을 유지하게 된다.
본 실시예에서 차체 수직 가속도 센서(10b)를 예로 들어 설명하고 있으나, 차륜 수직 가속도 센서(10a)도 추출 레벨이 다를 뿐이지 그 기본 원리는 동일하다.
도 4 및 도 5를 참조하면 도 4와 같이 지면에 대하여 수직방향이 아닌,
Figure 112006065040993-pat00003
각도 만큼의 장착 오차가 있다면, 가속도 센서 민감성(sensibility)은 cos(
Figure 112006065040993-pat00004
)의 게인만큼 떨어지게 된다. 즉, 중립점의 전압이 기준전압과 다를 경우 그 만큼 가속도 값을 보정하게 된다.
이와 같은 구성을 갖는 차량 제어 장치의 제어 방법을 설명하면 다음과 같 다.
도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 차량 제어 장치의 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 6을 참조하면, ECU(20)의 수신부(21)는 가속도, 차속, 조향각을 수신한다(S101).
다음, ECU(20)의 판단부(23)는 수신된 가속도를 이용하여 평탄한 도로를 주행중인지 여부를 판단한다(S103).
상기 S103 단계의 판단결과, 평탄한 도로를 주행중이 아닌 경우, 즉, 험로를 주행중인 경우, ECU(20)는 프로세스를 종료한다.
상기 S103 단계의 판단결과, 평탄한 도로를 주행중인 경우, 판단부(23)는 차속에 따른 주행속도와 미리 설정된 설정각도(예를 들면, 40km/h)를 비교하여 주행속도가 설정각도보다 큰지 여부를 판단한다(S105).
상기 S105 단계의 판단결과, 주행속도가 미리 설정된 설정각도보다 작은 경우, ECU(20)는 프로세스를 종료하다.
상기 S103 단계의 판단결과, 주행속도가 미리 설정된 설정각도보다 큰 경우, 판단부(23)는 조향각과 미리 설정된 설정각(예를 들면, 5도)을 비교하여 조향각이 설정각보다 작은지 여부를 판단한다(S107).
상기 S107 단계의 판단결과, 조향각이 설정각 보다 큰 경우, ECU(20)는 프로세스를 종료한다.
상기 S107 단계의 판단결과, 조향각이 설정각 보다 작은 경우, 즉, 평탄한 도로를 주행중이고 주행속도가 설정속도보다 크면서 조향각이 설정각 보다 작은 경우 추출부(22)는 수신된 가속도를 필터링하여 중립값을 추출한다(S109).
다음, 판단부(23)는 추출된 중립값과 메모리(40)에 저장된 기준 중립값(예를 들면, 2.5V)을 비교하여 가속도 센서가 잘못 장착되었거나 외력에 의해 장착 오차가 발생되었는지 여부를 판단한다(S111).
상기 S111 단계의 판단결과, 장착 오차가 발생되지 않은 경우, ECU(20)는 프로세스를 종료한다.
상기 S111 단계의 판단결과, 장착 오차가 발생된 경우, 오차 각도 계산부(24)는 상술한 수학식 1에 의해 추출된 중립값을 이용하여 장착 오차 각도(
Figure 112006065040993-pat00005
)를 계산한다(S113).
다음, 보정부(25)는 수신된 가속도 값을 계산된 장착 오차 각도(
Figure 112006065040993-pat00006
)의 코사인 값으로 나눈 값을 보정된 가속도 값으로 출력한다(S115).
다음, 감쇠력 조절부(26)는 출력된 가속도 값에 따라 댐퍼의 감쇠력을 조절한다(S117).
이렇게 함으로써, 가속도 센서가 잘못 장착되었거나 외력에 의해 장착 오차가 발생되면 장착 오차 각도 만큼 가속도 값을 보정하여 댐퍼의 감쇠력을 조절할 수 있다. 이에 따라, 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서 가속도 센서가 잘못 장착되거나 외력에 의해 장착 오차가 발생된 경우에 장착 오차 각도 만큼 가속도 값을 보정하는 것으로 설명하고 있으나, 다른 실시예에서 가속도 센서의 고장을 판단하여 경보음을 출력할 수도 있다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 가속도 센서가 잘못 장착되었거나 외력에 의해 장착 오차가 발생되면 장착 오차 각도를 계산하여 계산된 장착 오차 만큼 가속도 값을 보정함으로써, 가속도 센서의 장착 오차로 인한 시스템 성능의 저하를 막을 수 있는 효과도 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 가속도 센서의 장착 오차 각도만큼 보정된 가속도 값에 따라 댐퍼의 감쇠력을 조절함으로써, 차량의 승차감을 향상시킨 효과도 있다.
그리고, 상기와 같은 본 발명에 따르면 차량의 운행시 수신된 가속도 값에 장착 오차 각도의 코사인 값으로 보정된 가속도값을 출력함으로써, 가속도 센서가 잘못 장착되거나 외력에 의해 장착 오차가 발생하더라도 실제 차량의 거동에 맞게 제어를 수행할 수 있는 효과도 있다.

Claims (6)

  1. 차량 제어 장치에 있어서,
    미리 설정된 기준 중립값을 저장한 메모리;
    차륜 또는 차체의 가속도를 감지하는 제 1 감지부;
    차량의 동작 상태를 감지하는 제 2 감지부; 및
    상기 제 1 및 제 2 감지부로부터 수신된 값이 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 수신된 가속도 값으로부터 추출된 중립값과 기준 중립값의 비교를 통해 상기 제 1 감지부의 장착 오차가 발생되었는지 여부를 판단하고 그 판단결과에 따라 상기 가속도 값에 장착 오차 각도를 반영하여 해당 가속도 값을 보정하는 ECU를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 ECU는
    상기 보정된 가속도 값에 따라 댐퍼에 반영될 감쇠력을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 ECU는
    상기 제 1 및 제 2 감지부로부터 가속도, 차속, 조향각을 수신하는 수신부;
    상기 수신된 가속도, 차속, 조향각과 미리 설정된 조건을 비교하여 미리 설정된 조건을 만족하면 상기 가속도 값을 필터링하여 중립값을 추출하는 추출부;
    상기 추출된 중립값과 상기 메모리에 저장된 기준 중립값의 비교를 통해 상기 제 1 감지부의 장착 오차가 발생되었는지 여부를 판단하는 판단부;
    상기 장착 오차가 발생된 경우, 상기 추출된 중립값을 이용하여 장착 오차 각도를 계산하는 계산부; 및
    상기 수신된 가속도 값을 상기 계산된 장착 오차 각도의 코사인값으로 나눈값을 보정된 가속도 값으로 출력하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 미리 설정된 조건은
    상기 수신된 가속도에 따라 평탄한 도로를 주행 중인지를 판단하기 위한 조건, 상기 차속에 따라 주행속도가 설정속도보다 큰지를 판단하기 위한 조건, 상기 조향각이 설정각보다 작은지를 판단하기 위한 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치.
  5. 차륜 또는 차체의 가속도를 감지하는 제 1 감지부와, 차량의 동작 상태를 감지하는 제 2 감지부와, 미리 설정된 기준 중립값을 저장한 메모리를 포함하는 차량 제어 장치의 제어 방법으로,
    상기 제 1 및 제 2 감지부로부터 가속도, 차속, 조향각을 수신하는 단계;
    상기 수신된 가속도, 차속, 조향각이 미리 설정된 조건을 만족하면, 상기 가속도 값으로부터 중립값을 추출하는 단계;
    상기 추출된 중립값과 기준 중립값의 비교를 통하여 상기 제 1 감지부의 장착 오차가 발생되었는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 장착 오차가 발생된 경우, 상기 추출된 중립값을 이용하여 장착 오차 각도를 계산하는 단계; 및
    상기 수신된 가속도 값을 상기 계산된 장착 오차 각도의 코사인값으로 나눈값을 보정된 가속도 값으로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치의 제어 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 출력 단계이후에,
    상기 출력된 가속도 값에 따라 댐퍼의 감쇠력을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 장치의 제어 방법.
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WO2005088106A1 (ja) * 2004-03-15 2005-09-22 The Yokohama Rubber Co., Ltd. トラクション・コントロール・システム及びそのセンサユニット

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