KR101162495B1

KR101162495B1 - 차량 안정성 제어 시스템의 횡가속도 추정 방법

Info

Publication number: KR101162495B1
Application number: KR1020060005839A
Authority: KR
Inventors: 임은성
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2012-07-05
Also published as: KR20070076675A

Abstract

본 발명은 횡가속도 추정 방법에 관한 것으로서, 차량의 선회 시 ESP 시스템에 의해 차량 자세를 제어할 때 노면 마찰계수가 낮은 지면에서 요레이트 제어를 실제 지면의 마찰계수에 따라 부드럽게 제어할 수 있도록 한 ESP 시스템의 횡가속도 추정 방법에 관한 것이다.

본 발명의 목적은, 마찰계수가 낮은 노면에서 차량 선회 시 노면 마찰계수가 높은 노면을 기준으로 설정된 횡가속도 제한값 이내에서 제어를 할 때, ESP 제어부가 높은 노면마찰계수를 기준으로 차량을 제어하는 것을 방지하여 차량 자세 제어의 불안을 개선한 ESP 시스템의 횡가속도 추정 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 차량이 주행중 선회를 하게 되면 ESP 제어부가 조향각 센서를 통해 현재 차량의 조향각을 측정하는 단계와,

상기한 조향각을 측정한 후 차속 센서를 통해 현재 차량의 차속을 측정함과 아울러 측정된 차속과 조향각의 값으로 일차 횡가속도값(r1)을 연산하는 단계와,

ESP 제어부에서 차륜의 슬립등으로 현재 노면의 마찰계수를 추정하는 단계와,

상기한 ESP 제어부에서 추정한 노면마찰계수가 낮은 상태의 노면으로 판단되면 노면마찰계수가 높은 상태로 미리 설정된 테이블값보다 낮은 값이 되도록 횡가속도 센서의 출력값과 차속으로 횡가속도 제한값을 설정하는 단계와,

횡가속도 제한값이 설정되면 현재 노면마찰계수와 ESP 제어부에 설정된 기준 마찰계수와의 비에 일차 횡가속도값을 곱해서 ESP 제어부에서 실제 추종하게 되는 실질 횡가속도값(r2)을 연산하는 단계로 구성함을 특징으로 한다.

요레이트추정방법, 요리미트 추종제어방법, 횡가속도 추정방법

Description

차량 안정성 제어 시스템의 횡가속도 추정 방법{Yaw Limit estimation method in ESP}

도 1은 일반적인 자동차의 ESP 시스템에서 사용되는 횡가속도 추정 방법을 도시한 흐름도이다.

도 2는 본 발명에 따른 ESP 시스템의 횡가속도 추정 방법을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 횡가속도 추정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 선회 시 ESP 시스템에 의해 차량 자세를 제어할 때 노면 마찰계수가 낮은 지면에서의 요레이트 제어를 실제 지면의 마찰계수에 따라 부드럽게 제어할 수 있도록 한 ESP 시스템의 횡가속도 추정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 주행중에 안정성을 향상시키기 위한 장치로서는 제동 시 슬립 방지를 위한 ABS(Anti-lock Brake System)와, 급발진 시 슬립을 방지하기 위한 TCS(Traction Control System)를 많이 사용하게 된다.

또한, 차량의 주행중 차량 자세를 안정적으로 유지하여 주행 안정성을 향상시키는 차량 안정성 제어 시스템(ESP: Electronic Stability Program)을 사용하게 된다.

즉, 차량에 장착된 ABS는 제동시의 안정성을 확보하는 것이고, TCS는 출발시의 미끄러짐을 방지하는 것이며, ESP는 ABS와 연계하여 차량 자세의 위험한 상태에서 브레이크 또는 엔진 토르크를 제어하면서 차량 자세를 안정적으로 유지하게 하는 것이다.

상기한 ESP 시스템은 휠 속도 센서, 브레이크 압력 센서, 조향각 센서, 요레이트 센서, 횡가속도 센서등과 같은 다수의 센서를 통해 차량 상태와 노면 상태를 판단하고, 이에 따라 차량 상태가 언더스티어인지 또는 오버스티어인지를 파악하여 각각 내외측 휠에 브레이킹 동작을 수행하여 차량 자세가 안정적이 되도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 ESP 시스템이 장착된 차량의 주행중에 과도한 선회동작이나 노면 상태등에 의해 과도한 횡가속도 모멘트가 발생하게 되면, 상기한 횡가속도 센서에서의 출력값이 일정 범위 즉, 횡가속도 출력값의 안정적인 범위 이내로 미리 작성된 테이블의 값을 초과한 상태가 되면, ESP 제어부에서 좌우차륜의 브레이크 및 엔진 토르크를 제어하여 차량의 속도를 감속시키면서 차량의 안정성을 확보하게 된다.

이때, ESP 제어부에서는 현재 노면상태를 체크하게 되는 바, 횡가속도값이 노면마찰계수의 대략 70%정도 이내가 되도록 엔진 토르크를 제어하여 차륜이 스핀 을 일으키지 않도록 제어하게 된다.

도 1은 일반적인 자동차의 ESP 시스템에서 사용되는 횡가속도 추정 방법을 도시한 흐름도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 노면 마찰계수에 따른 차량의 제어를 보다 상세하게 설명하면 차량이 선회를 하게 되면 요레이트 센서 및 횡가속도 센서를 통해 횡가속도값을 연산한 후(단계 S10), 차량이 노면 마찰 계수가 높은 노면을 주행하는 것으로 기본 설정하여 횡가속도값에 따른 차량의 안정적인 선회 속도를 산정하고 이에 따라 브레이크 및 엔진 토르크 제어량을 연산하고(단계 S11), 연산된 브레이크 및 엔진 트로크 제어량에 따라 브레이크 및 토르크 제어를 수행한다(단계 S12).

이후, ESP 제어부에서 노면 마찰계수를 연산하여(단계 S13), 차량이 노면 마찰계수가 낮은 노면을 주행하고 있는 것으로 판단하게 되면, 횡가속도값의 한계값을 추정하고(단계 S14), 노면마찰계수가 높은 상태를 기준으로 설정한 횡가속도값에 제한(LIMIT)값을 적용하여 차량이 노면 마찰계수가 낮은 노면에서도 안정적인 자세를 유지할 수 있도록 한다(단계 S15).

그러나, 상기한 바와 같이 노면마찰계수가 높은 상태에서 설정된 횡가속도값을 기준으로 차량 자세를 제어할 때 노면마찰계수가 낮은 노면에서 제한값을 설정하여 차량 자세를 제어하게 되면, 상기한 제한값 이내의 제어에서 노면 마찰계수가 큰 노면을 기준으로 설정된 횡가속도값으로 차량을 제어함으로써, 차량 제어가 부정확하게 되고 이로 인해 차량 자세의 불안이 급증하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 마찰계수가 낮은 노면에서 차량 선회 시 노면 마찰계수가 높은 노면을 기준으로 설정된 횡가속도 제한값 이내에서 제어를 할 때, ESP 제어부가 높은 노면마찰계수를 기준으로 차량을 제어하는 것을 방지하여 차량 자세 제어의 불안을 개선한 ESP 시스템의 횡가속도 추정 방법을 제공함에 있다.

도 2는 본 발명에 따른 ESP 시스템의 횡가속도 추정 방법을 도시한 흐름도로 서, 차량이 주행중 선회를 하게 되면 ESP 제어부가 조향각 센서를 통해 현재 차량의 조향각을 측정하게 된다.

차량의 조향각을 측정한 후(단계 S20), 차속 센서를 통해 현재 차량의 차속을 측정하고(단계 S21), 측정된 차속과 조향각으로 일차 횡가속도값을 연산하게 되는 바, 상기한 일차 횡가속도값(r1)은 하기한 수학식1에 따라 산출하게 된다(단계 S22).

Vx : 차량 속도

δsw : 조향각

L : 휠베이스

K : 언더스티어계수

g : 중력 가속도

상기한 수학식1에 따라 차량속도, 조향각에 따라 일차 횡가속도값이 연산되는 바, 상기한 일차 횡가속도값이 연산되면 ESP 제어부가 현재 차속과 일차 횡가속도값을 비교하여 브레이크를 제어할 것인지의 여부를 판단하게 된다.

즉, 현재 선회 차속에 따라 발생된 일차 횡가속도값의 연산 후 ESP 제어부에서는 현재 노면의 상태가 건조한 노면 즉, 노면마찰계수가 높은 상태로 추정하여 상기한 추정된 노면마찰계수와 연산된 일차횡가속도값을 비교하여 일차횡가속도값이 미리 설정된 테이블값의 70%이내인지를 판단함과 아울러 이에 따라 브레이크를 제어할 것인지의 여부를 결정하게 되는 것이다.

이때, ESP 제어부에서는 실제적인 현재 노면마찰계수를 연산하게 되는 바(단계 S23), 상기한 노면마찰계수의 연산값이 건조 노면 즉, 노면마찰계수가 큰 노면으로 판정되면 현재 ESP 제어 상태가 정상적이기 때문에 노면마찰계수가 큰 노면에서의 ESP 제어를 실행하게 된다.

물론, 상기한 노면마찰계수의 추정 시 노면마찰계수가 낮은 노면으로 판정되면 상기한 ESP 제어 루틴이 잘못된 것이기 때문에, 횡가속도값을 현재 기준보다 낮게 제한하게 된다.

즉, 횡가속도 센서의 출력값으로부터 횡가속도값을 연산하고(단계 S24), 하기한 수학식2에 따라 현재 차속과 횡가속도 센서에서의 출력값으로 횡가속도 제한값(r_limit)을 설정하게 된다(단계 S25).

Ay : 횡가속도 센서에서의 횡가속도값

Vx : 차속

상기한 수학식2에 따라 횡가속도 제한값이 설정되면 ESP 제어부가 현재 차량의 횡가속도값이 제한값을 초과할 때, 차량의 브레이크, 엔진 토르크등을 제어하여 차속을 낮추게 된다.

상기한 차속을 낮춘 상태에서도 ESP 제어부는 연속적으로 횡가속도값의 추종을 하면서 차량 제어를 하게 되는 바, 상기한 횡가속도 제한값내에서의 실질 횡가속도값(r2)의 추정은 하기한 수학식3에 따라 이루어지게 된다(단계 S26).

r1 : 일차 횡가속도값

HIGH mu : ESP 제어부에 설정된 기준 노면마찰계수(마찰계수가 높은 노면으로 추정)

ESP mu : 차량 주행중 ESP 제어부에서 연산한 실제 노면마찰계수

즉, 실제 노면마찰계수와 ESP 제어부에 설정된 기준 마찰계수와의 비에 일차 횡가속도값을 곱해서 ESP 제어부에서 실제 추종하게 되는 실질 횡가속도값(r2)를 연산하게 되는 바, 상기한 ESP 제어부의 설정 노면마찰계수를 실시간으로 보상하여 마찰계수가 낮은 노면에서의 횡가속도값을 노면 상태에 맞도록 하는 것이다.

상기한 바와 같이 ESP 제어에 사용되는 횡가속도값을 제한값이내에서 추정할 때, ESP 제어부의 기준 노면마찰계수와 실제 노면마찰계수의 비에 의해 일차 횡가속도값을 보상하게 됨으로써, 횡가속도 제한값 이내에서의 제어 시, 낮은 노면 마찰계수에 따른 실질 횡가속도값에 근접하게 되어 차량 제어가 보다 안정적으로 이루어지게 되는 것이다.

본 발명은 ESP 제어부에서 차량 선회시에 차량의 횡가속도값에 따른 차량 자세를 제어할 때, 노면마찰계수가 낮은 노면에서 주행을 하게 되면 노면마찰계수가 높은 상태의 제어 모드에서 횡가속도 한계값을 정하고, 그 이하에서 노면 마찰계수가 낮은 것으로 추정하여 ESP 제어부가 제어하도록 함으로써, 차량 선회시 노면마찰계수가 낮은 노면에서의 제어가 보다 정확하게 이루어지는 잇점이 있는 것이다.

Claims

차량이 주행중 선회를 하게 되면 ESP 제어부가 조향각 센서를 통해 현재 차량의 조향각을 측정하는 단계와,

상기한 조향각을 측정한 후 차속 센서를 통해 현재 차량의 차속을 측정함과 아울러 측정된 차속과 조향각의 값으로 일차 횡가속도값(r1)을 연산하는 단계와,

ESP 제어부에서 차륜의 슬립등으로 현재 노면의 마찰계수를 추정하는 단계와,

상기한 ESP 제어부에서 추정한 노면마찰계수가 낮은 상태의 노면으로 판단되면 노면마찰계수가 높은 상태로 미리 설정된 테이블값보다 낮은 값이 되도록 횡가속도 센서의 출력값과 차속으로 횡가속도 제한값을 설정하는 단계와,

횡가속도 제한값이 설정되면 현재 노면마찰계수와 ESP 제어부에 설정된 기준 마찰계수와의 비에 일차 횡가속도값을 곱해서 ESP 제어부에서 실제 추종하게 되는 실질 횡가속도값(r2)을 연산하는 단계로 구성함을 특징으로 하는 ESP 시스템의 횡가속도 추정방법.
제1항에 있어서,

일차 횡가속도값은 하기한 식에 따라 연산됨을 특징으로 하는 ESP 시스템의 횡가속도 추정방법.

Vx : 차량 속도

δsw : 조향각

L : 휠베이스

K : 언더스티어계수

g : 중력 가속도
제1항에 있어서,

상기한 횡가속도 제한값은 하기한 식에 따라 연산됨을 특징으로 하는 ESP 시스템의 횡가속도 추정방법.

Ay : 횡가속도 센서에서의 횡가속도값

Vx : 차속
제1항에 있어서,

상기한 실질 횡가속도값은 하기한 식에 따라 연산됨을 특징으로 하는 ESP 시스템의 횡가속도 추정방법.

r1 : 일차 횡가속도값

HIGH mu : ESP 제어부에 설정된 기준 노면마찰계수

ESP mu : 차량 주행중 ESP 제어부에서 연산한 실제 노면마찰계수