KR100910636B1 - 전자식 주행안전 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 주행안전 장치에 관한 것으로, 특히 본 발명은 요우레이트센서가 고장이더라도 언더스티어 또는 오버스티어 제어중일 경우에는 곧바로 정지시키지 않고, 언더스티어 또는 오버스티어 제어가 완료될 때까지 추정된 실제 선회속도를 이용하여 언더스티어 또는 오버스티어 제어를 수행할 수 있도록 함으로써 차량이 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이를 위해 본 발명의 전자식 주행안정 장치는 각 휠 속도센서, 횡가속도센서, 요우레이트센서, 이 요우레이트센서의 고장을 검출하는 고장검출부, 횡가속도와 차속으로부터 실제 선회속도를 추정하는 실제 선회속도추정부, 해당 바퀴에 제공되는 제동력을 조절하는 제동력조절부, 전반적인 제어를 수행하는 제어부를 포함한다. 제어부는 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어중일 때, 요우레이트센서가 고장이면, 실제선회속도추정부를 통해 추정된 실제 선회속도를 이용하여 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어를 완료시킨다.

Description

전자식 주행안전 장치 및 그 제어방법{Electronic Stability Program and control method the same}

도 1은 본 발명에 따른 전자식 주행안전 장치의 제어블록도이다.

도 2는 도 1의 전자식 주행안전 장치가 언더스티어 제어를 수행하는 동안 요우레이트센서가 고장인 경우를 일예로 하여 본 발명에 따른 전자식 주행안전 장치를 제어하는 방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10a~10d : 휠 속도센서 11 : 조향각센서

12 : 요우레이트센서 13 : 횡가속도센서

20 : ESP 제어기 21 : 차속산출부

22 : 기준선회속도산출부 23 : 고장검출부

24 : 실제선회속도추정부 25 : 제어부

30 : 제동력조절부 31 : 표시부

본 발명은 전자식 주행안전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 실 제 요우레이트량과 차량모델로부터 산출되는 운전자가 원하는 기준 요우레이트량사이의 요우레이트량의 오차에 기초하여 언더스티어제어 또는 오버스티어제어를 수행함으로써 차량궤적을 운전자가 원하는 궤적으로 유지시키는 전자식 주행안전 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전자식 주행안전 장치(Electronic Stability Program ; 이하 ESP라 칭함)는 운전자의 운전 중 타이어의 접촉한계에 이르는 위험한 상황에서 적절한 바퀴를 제어함으로써 차량을 운전자가 원하는 방향으로 운동시키는 장치이다.

이러한 차량의 안정성 제어시스템은 타이어와 노면 사이의 접착한계가 차량의 후륜에서 먼저 도달했을 때 나타나 차량이 원하는 않는 요우레이트 증가로 인하여 선회반경이 급격히 줄어면서 차량안정성을 잃어버리는 스핀 아웃(Spin-Out) 현상인 오버스티어시와 전륜에서 먼저 타이어와 노면의 접착 한계에 도달했을 때 나타난 차량이 원하는 주행코스보다 바깥쪽으로 밀려나가는 드리프트(Drift) 현상인 언더스티어시 서로 다른 제어를 수행하여 차량이 운전자가 원하는 방향으로 운동하도록 한다.

즉, 오버스티어시에는 전륜 외측 바퀴에 제동력을 가하여 차랑의 바깥쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량의 조정성 상실을 방지하고, 언더스티어시에는 후륜 내측 바퀴에 제동력을 가하여 차량의 안쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량이 원하는 궤적에서 바깥쪽으로 밀려나는 것을 방지한다.

이러한 보상 모멘트는 차량운동량(Actual Vehicle Motion) 제어기의 차량 모델에서 계산된 기준 요우레이트량보다 요우레이트센서를 통해 얻어진 차량의 실제 요우레이트량사이의 오차량에 따라 적절한 바퀴의 제동력을 제어함으로써 발생된다.

이때, 제어의 기준이 되는 기준 선회속도량은 운전자가 원하는 차량의 궤적을 나타내며, 이는 요우레이트값으로 나타낼 수 있으며, 이 요우레이트값은 차량모델로부터 조향각과 차속으로부터 산출된다.

차량의 오버스티어와 언더스티어는 실제 선회속도와 기준 선회속도의 크기에 따라 결정되며, 실제 선회속도가 기준 선회속도보다 크면, 오버스티어로 판단하고, 실제 선회속도가 기준 선회속도보다 적으면 언더스티어로 판단하고, 각각의 판단결과에 따라 실제 선회속도를 기준 선회속도에 도달시키도록 적절한 바퀴의 제동장치를 독립적으로 제어함으로써 차량의 안정성을 확보한다.

종래의 전자식 주행안전 장치는 언더스티어 또는 오버스티어 제어를 수행하여 실제 선회속도를 기준 선회속도에 도달시키도록 제동력을 제어하는 동안 실제 선회속도를 나타내는 요우레이트센서가 고장인 경우, 잘못된 제어로 인하여 차량이 위험한 상황에 빠지지 않도록 곧바로 전자식 주행안전 장치의 제어를 중지시킨 후 경고등을 점등시켜 운전자에게 이를 경고하였다.

그러나, 종래의 전자식 주행안전 장치는 언더스티어 또는 오버스티어가 해소되지 않은 상태에서 전자식 주행안전 장치의 제어를 중지시키기 때문에 차량이 운전자가 원하는 궤적을 벗어나게 되어 차량의 안정성을 해칠 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 요우레이트센서가 고장이더라도 언더스티어 또는 오버스티어 제어중일 때는 전자식 주행안전 장치를 곧바로 정지시키지 않고, 실제 선회속도를 추정한 후 추정된 실제 선회속도를 이용하여 언더스티어 또는 오버스티어 제어를 완료한 후 정지시킬 수 있는 전자식 주행안전 장치 및 그 제어방법을 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자식 주행안정 장치는 각 바퀴의 회전속도를 검출하는 휠 속도센서, 차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도센서, 차량의 선회속도를 검출하는 요우레이트센서, 상기 요우레이트센서의 고장을 검출하는 고장검출부, 상기 횡가속도와 차속으로부터 실제 선회속도를 추정하는 실제 선회속도추정부, 해당 바퀴에 제공되는 제동력을 조절하는 제동력조절부, 전반적인 제어를 수행하는 제어부를 포함한다. 제어부는 차량의 실제 선회속도를, 차량모델로부터 결정된 운전자가 원하는 기준 선회속도에 도달시키도록 적정한 바퀴에 제동력을 가하는 언더스티어 또는 오버스티어 제어중일 때, 상기 요우레이트센서가 고장이면, 상기 실제선회속도추정부를 통해 추정된 실제 선회속도를 이용하여 상기 언더스티어 또는 오버스티어 제어를 완료시킴으로써 요우레이트센서가 고장이더라도 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어가 작동 중일 때는 곧바로 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어를 중지시키지 않고, 실제 선회속도를 추정하는 방식으로 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어를 완료시킨 후 제어금지를 수행하기 때문에 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어가 완료되지 않음으로 인해 발생할 수 있는 차량 안정성에 부정적인 영향을 예방할 수 있어 차량의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 전자식 주행안정 장치를 제어하는 방법은 차량의 실제 선회속도를, 차량모델로부터 결정된 운전자가 원하는 기준 선회속도에 도달시키도록 적정한 바퀴에 제동력을 가하는 언더스티어 또는 오버스티어 제어를 수행하는 전자식 주행안전 장치의 제어방법에 있어서, 차량의 선회속도를 검출하는 요우레이트센서가 고장인지를 판단하고, 상기 요우레이트센서가 고장이면, 언더스티어 또는 오버스티어 제어가 작동중인지를 판단하고, 상기 언더스티어 또는 오버스티어 제어가 작동중이면, 횡가속도센서를 통해 검출된 횡가속도와 각 휠 속도로부터 산출된 차속으로부터 실제 선회속도를 추정하고, 상기 추정된 실제 선회속도를 이용하여 상기 언더스티어 또는 오버스티어 제어를 완료하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 주행안전 장치의 제어블록도이다.

차량 안정성 제어시스템의 제어블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 안정성 제어시스템은 각 바퀴의 회전속도를 검출하는 휠 속도센서(10a 내지 10d), 핸들의 조향각을 검출하는 조향각센서(11), 차량의 선회속도를 검출하는 요우레이트센서(12), 차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도센서(13)를 포함한다. ESP 제어기(20)는 이 센서들로부터 검출된 각 휠 속도, 조향각, 선회속도, 횡가속도를 입력받는다.

이 ESP 제어기(20)는 차속산출부(21)와, 기준선회속도산출부(22)와, 고장검출부(23)와, 실제선회속도추정부(24)와, 제어부를 포함한다.

차속산출부(21)는 각 휠 속도센서(10a 내지 10d)로부터 차속을 산출한다.

기준선회속도산출부(22)는 차속산출부(21)를 통해 산출된 차속과 조향각센서(11)로부터 검출된 조향각에 기초하여 차량모델로부터 운전자가 원하는 기준 선회속도를 산출한다.

고장검출부(23)는 요우레이트센서(12)의 출력값이 미리 설정된 범위를 벗어나는지 여부를 검출함으로서 요우레이트센서(12)의 고장을 검출한다.

실제선회속도추정부(24)는 차속산출부(21)를 통해 산출된 차속과, 횡가속도센서(13)를 통해 검출된 차량의 횡가속도를 이용하여 실제 선회속도를 추정한다. 이때, 실제 선회속도는 횡가속도/차속의 비로서 추정될 수 있다.

또한, ESP 제어기(20)는 기준선회속도산출부(22)를 통해 산출된 기준 선회속도와, 요우레이트센서(12)를 통해 검출된 실제 선회속도에 기초하여 실제 선회속도가 기준 선회속도보다 클 경우에는 오버스티어로 인식하여, 실제 선회속도를 기준 선회속도에 도달시키도록 제동력조절부(30)를 통해 전륜 외측바퀴에 제동력을 가하는 오버스티어 제어를 수행하고, 실제 선회속도가 기준 선회속도보다 적은 경우에는 언더스티어로 인식하여, 실제 선회속도를 기준 선회속도에 도달시키도록 제동력조절부(30)를 통해 후륜 내측바퀴에 제동력을 가하는 언더스티어 제어를 수행하는 제어부(25)를 포함한다.

이 제어부(25)는 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어 중과 같이 ESP 제어 중일 때, 고장검출부(23)를 통해 요우레이트센서(12)의 고장을 검출하면, 곧바로 ESP 제어를 중지시키지 않고, 실제선회속도추정부를 통해 추정된 실제 선회속도가 기준 선회속도에 도달하여 ESP 제어가 완료될 때까지 제동력조절부(30)를 통해 해당 바퀴에 적절한 제동력을 가한다. 또한, ESP 제어가 완료된 후에는 ESP 제어를 금지시킨 후 표시부(31)를 통해 요우레이트센서(12)의 고장을 사용자에게 경고한다.

이때, 제어부(25)는 요우레이트센서(12)의 고장을 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어 완료여부에 관계없이 경고할 수 있으며, 완료이전에 경고하는 경우에는 표시부(31)를 통해 사용자에게 요우레이트센서(12)의 고장을 경고함과 함께 요우레이트센서(12)의 고장으로 인해 작동중인 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어를 완료하기 위한 작동중임을 알린다.

이하에서는 ESP 제어기의 작용을 언더스티어 제어를 수행하는 동안 요우레이트센서가 고장인 경우를 일예로 하여 살펴보기로 한다.

먼저, 단계 100, 101에서는 ESP 제어기(20)는 요우레이트센서(12)를 통해 차량의 실제 선회속도를 읽어 들이고(100), 각 휠 속도센서(10a 내지 10d)로부터 산출된 차속과, 조향각센서(11)로부터 검출된 조향각에 기초하여 차량모델로부터 운전자가 원하는 기준 선회속도를 산출한다(101).

그리고, 단계 102에서는 단계 100에서 읽어 들인 실제 선회속도와 단계 101에서 산출된 기준 선회속도의 크기를 비교하여 실제 선회속도가 기준 선회속도보다 적은 언더스티어인지를 판단한다(102).

단계 102에서의 판단결과 언더스티어로 판단되면, ESP 제어기(20)는 실제 선회속도가 기준 선회속도에 도달하도록 후륜 내측바퀴에 제동력을 가하고(103), 요우레이트센서를 통해 실제 선회속도를 다시 읽어 들인다(104).

이때, 단계 105에서 ESP 제어기(20)는 요우레이트센서(12)를 통해 읽어 들인 실제 선회속도값을 통해 요우레이트센서(12)가 고장인지를 판단한다(105).

단계 105에서의 판단결과 요우레이트센서(12)가 정상이면, ESP 제어기(20)는 단계 104에서 읽어 들인 실제 선회속도와 기준 선회속도가 일치하는 지를 판단한다(106). 만약, 단계 106에서의 판단결과 서로 일치하지 않으면, 단계 103으로 리턴하여 후륜 내측 바퀴에 제동력을 가하는 실제 선회속도를 읽어 들이는 과정을 재수행한다. 한편, 단계 106에서의 판단결과 서로 일치하면, 리턴단계로 이동하여 미리 설정된 루틴으로 이동한다.

한편, 단계 105에서의 판단결과 요우레이트센서(12)가 고장이면, ESP 제어기(20)는 곧바로 언더스티어 제어를 금지시키지 않고, 작동중인 언더스티어 제어를 완료할 수 있도록 하기 위해서, 먼저, 횡가속도센서를 통해 검출된 차량의 횡가속도와, 각 휠 속도센서(10a 내지 10d)로부터 산출된 차속을 읽어 들인다(107).

그리고, ESP 제어기(20)는 읽어 들인 횡가속도와 차속으로부터 실제 선회속도를 추정한다(108). 이때, 실제 선회속도는 횡가속도와 차속의 비이다.(실제 선회속도 = 횡가속도/차속)

그런 후 ESP 제어기(20)는 추정된 실제 선회속도와 기준 선회속도가 서로 일치하는지를 판단한다(109). 만약, 단계 109에서의 판단결과 서로 일치하지 않으면, 단계 110에서 후륜 내측 바퀴에 제동력을 좀더 가하여 추정된 실제 선회속도가 기준 선회속도에 도달하도록 한 후 단계 107로 이동한다. 한편, 단계 109에서의 판단결과 서로 일치하면, 언더스티어 제어가 완료되었음으로 언더스티어 제어 등의 ESP 제어를 금지시킨다(111).

그리고, ESP 제어기(20)는 요우레이트센서(12)의 고장을 표시부(31)를 통해 사용자에게 경고한다(112). 이후 미리 설정된 루틴으로 이동한다.

도 2에서는 차량이 언더스티어인 경우를 예를 들어 설명하고 있지만, 이에 한정되지 않으며, 오버스티어인 경우에는 제동대상의 바퀴가 전륜 외측 바퀴로 바뀔 뿐 나머지는 동일한 방법으로 제어된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 요우레이트센서가 고장이더라도 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어가 작동 중일 때는 곧바로 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어를 중지시키지 않고, 실제 선회속도를 추정하는 방식으로 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어를 완료시킨 후 제어금지를 수행하기 때문에 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어가 완료되지 않음으로 인해 발생할 수 있는 차량 안정성에 부정적인 영향을 예방할 수 있어 차량의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 각 바퀴의 회전속도를 검출하는 휠 속도센서,

   차량의 횡가속도를 검출하는 횡가속도센서,

   차량의 선회속도를 검출하는 요우레이트센서,

   상기 요우레이트센서의 고장을 검출하는 고장검출부,

   상기 횡가속도와 차속으로부터 실제 선회속도를 추정하는 실제 선회속도추정부,

   해당 바퀴에 제공되는 제동력을 조절하는 제동력조절부,

   차량의 실제 선회속도를, 차량모델로부터 결정된 운전자가 원하는 기준 선회속도에 도달시키도록 적정한 바퀴에 제동력을 가하는 언더스티어 또는 오버스티어 제어중일 때, 상기 요우레이트센서가 고장이면, 상기 실제선회속도추정부를 통해 추정된 실제 선회속도를 이용하여 상기 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어를 완료하는 제어부를 포함하는 전자식 주행안전 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전자식 주행안전 장치는 사용자에게 작동정보를 알리수 있는 표시부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 표시부를 통해 사용자에게 상기 요우레이트센서의 고장을 경고함과 함께 상기 요우레이트센서의 고장으로 인해 작동중인 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어를 완료하기 위한 작동중임을 알리는 것을 특징으로 하는 전자식 주행안전 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어가 완료되면, 상기 언더스티어 제어와 오버스티어 제어를 금지시키는 것을 특징으로 하는 전자식 주행안전 장치.
4. 차량의 실제 선회속도를, 차량모델로부터 결정된 운전자가 원하는 기준 선회속도에 도달시키도록 적정한 바퀴에 제동력을 가하는 언더스티어 또는 오버스티어 제어를 수행하는 전자식 주행안전 장치의 제어방법에 있어서,

   차량의 선회속도를 검출하는 요우레이트센서가 고장인지를 판단하고,

   상기 요우레이트센서가 고장이면, 언더스티어 또는 오버스티어 제어가 작동중인지를 판단하고,

   상기 언더스티어 또는 오버스티어 제어가 작동중이면, 횡가속도센서를 통해 검출된 횡가속도와 각 휠 속도로부터 산출된 차속으로부터 실제 선회속도를 추정하고,

   상기 추정된 실제 선회속도를 이용하여 상기 언더스티어 또는 오버스티어 제어를 완료하는 것을 특징으로 하는 전자식 주행안전 장치의 제어방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 언더스티어 제어 또는 오버스티어 제어를 완료한 후 이후의 언더스티어와 오버스티어제어를 금지시키는 것을 특징으로 하는 전자식 주행안전 장치의 제어방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 추정된 실제 선회속도는 상기 횡가속도를 상기 차속으로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 전자식 주행안전 장치의 제어방법.

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