KR101315777B1

KR101315777B1 - 차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정 방법

Info

Publication number: KR101315777B1
Application number: KR1020090120253A
Authority: KR
Inventors: 김세웅
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2013-10-14
Also published as: KR20110063891A

Abstract

조향각 추정을 위한 기준 모델의 신뢰성을 평가하여 상대각 센서의 오프셋 보정 여부를 실시하는 차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정 방법을 개시한다. 노면 상태에 따라 기준 모델의 신뢰성을 평가하되, 저 마찰 노면이면 기준 모델의 신뢰성을 낮게 평가하고 저 마찰노면이 아니면 기준 모델의 신뢰성을 높게 평가한다.

상대 조향각 센서, 오프셋 보정, 기준 모델, 언더스티어 그레디언트

Description

차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정 방법{METHOD FOR COMPENSATING OFFSET OF STEERING SENSOR IN ELECTRONIC STABILITY CONTROL SYSTEM}

본 발명은 조향각 추정을 위한 기준 모델의 신뢰성을 파악하여 상대각 센서의 오프셋 보정에 반영하는 차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정 방법에 관한 것이다.

차량 안정성을 보장하기 위하여 자동차의 조향성 상실을 방지할 필요가 있고, 이를 위해 차량에 안정적인 자세로 운행하기 위한 차량 안정성 제어 시스템이 장착된다.

차량 안정성 제어 시스템은 운전자가 의도한 핸들 조작에 따라 조향각 센서로 측정한 조향각을 이용하여 차량 움직임을 제어한다. 제어 시스템에 상대각 조향각 센서를 채용한 경우 그 상대 조향각 센서의 측정값을 이용하기 위해서는 절대 영점에 해당하는 기준이 필요한데, 이 기준 설정이 되어야 상대 조향각 센서의 오프셋 보정을 할 수 있다.

기준 설정에 있어 조향각 센서 이외에 차량에 장착된 요레이트 센서, 횡가속 도 센서, 휠속도 센서의 측정값을 이용하여 조향각을 계산하는 조향각 기준 모델을 사용한다.

그런데 노면 상태에 따라 차량 거동이 불안정한 경우 기준 모델로 추정한 조향각과 실제 조향각 사이에 오차가 크게 발생하게 된다. 따라서 기준 모델에 대한 신뢰성이 보장될 때 상대각 센서의 오프셋 보정이 정확하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 측면은 조향각 추정을 위한 기준 모델에 대한 신뢰성을 평가함으로서 상대각 센서에 대한 정확한 오프셋 보정을 실시할 수 있는 차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정 방법을 제공하는데 있다.

삭제

본 발명의 일 측면에 따르면, 센서 측정값을 이용하여 조향각을 추정하기 위한 기준 모델에 대한 신뢰성을 평가하고, 상기 기준 모델의 평가 결과에 따라 상대각 조향각 센서의 오프셋 보정 여부를 판단하고, 상기 기준 모델에 대한 신뢰성이 충족되면 상기 기준 모델로 추정한 조향각과 조향각 센서로 측정한 조향각을 이용하여 오프셋 보정하고, 상기 기준 모델에 대한 신뢰성 평가는 상기 기준 모델로 추정한 조향각 변화량을 이용하여 노면 상태를 판단하고, 상기 노면 상태의 판단 결과 저 마찰 노면이면 상기 기준 모델의 신뢰성을 낮게 평가하고 저 마찰노면이 아니면 상기 기준 모델의 신뢰성을 높게 평가하는 차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 노면 상태 판단은 실제 언더스티어 그레디언트와 계산된 언더스티어 그레디언트의 차이를 이용하는 다음 식에 따라 판단한다.

(Kus_r - Kus_m ) = (Δδr - Δδm )/ΔAy

여기서 δr은 실제 조향각, δm은 기준 모델로 계산된 조향각, Ay는 차량 횡방향 가속도, Kus_r은 차량의 실제 언더스티어 그레디언트(understeer gradient), Kus_m은 기준 모델의 언더스티어 그레디언트(understeer gradient:상수)이다.

또한, 상기 그레디언트의 차이가 크면 저 마찰 노면으로 판단하고, 상기 그레디언트 차이가 크지 않으면 저 마찰 노면이 아니라고 판단한다.

이상과 같이 차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정 방법은 조향각을 추정하기 위한 기준 모델에 대한 신뢰성이 충족되어 상대 조향각 오프셋 보정이 정확하게 이루어짐으로써 차량 자세 제어를 안정적으로 유지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정방법을 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 안정성 제어 시스템의 제어블록도이다.

본 발명에 적용하는 차량 안정성 제어 시스템은 차량에 장착된 각종 센서들(10)(20)(30)(40)과, 시스템 제어부(50)와, 엔진출력 조절부(60) 및 제동력 조절 부(70)를 포함한다.

시스템 제어부(50)는 조향각 연산부(51)와 조향각 추정부(52)와 조향각 오프셋 보정부(53)를 포함한다.

조향각 연산부(51)는 조향각 센서(10)의 측정 신호를 이용하여 실제 조향각을 연산하여 조향각 오프셋 보정부(53)에 제공하며, 실시 예에서는 상대각 조향각 센서를 적용한다.

조향각 추정부(52)는 휠속도 센서(20)와 요레이트 센서(30)와 횡가속도 센서(40)의 신호를 각각 입력받아 미리 기억된 기준 모델에 따라 조향각을 추정하여 추정 조향각을 조향각 오프셋 보정부(53)에 제공한다.

조향각 오프셋 보정부(53)는 실제 조향각과 기준 모델로 추정한 조향각을 이용하여 상대 조향각 센서에 대한 절대 영점을 설정하기 위한 오프셋 보정을 실시하되, 오프셋 보정을 실시하기 이전에 후술하는 기준 모델에 대한 신뢰성을 평가하고 그 평가 결과 신뢰성이 충족되는 경우에 한하여 오프셋 보정을 한다.

상대 조향각 센서에 대한 오프셋 보정이 이루어지면 시스템 제어부(50)는 차량의 안정성을 유지하기 위하여 엔진출력을 조절할 필요가 있으면 엔진출력 제어신호를 엔진출력 조절부(60)에 인가하거나 제동력 조절이 필요하면 제동력 제어신호를 제동력 조절부(70)에 인가한다.

조향각 연산부(51)가 식(1)을 이용하여 실제 조향각을 연산하고, 조향각 추정부(52)는 식(2)의 기준 모델을 이용하여 조향각을 추정한다.

δr = L× (w/Vx) + Kus_r × Ay ------- (1)

δm = L× (w/Vx) + Kus_m × Ay ------- (2)

여기서, δr은 실제 조향각, δm은 기준 모델로 계산된 조향각, L은 차량의 휠 베이스, w은 차량 요레이트, Vx는 차량 종방향 속도, Ay는 차량 횡방향 가속도, Kus_r은 차량의 실제 언더스티어 그레디언트(understeer gradient), Kus_m은 기준 모델의 언더스티어 그레디언트(understeer gradient:상수)이다.

기준 모델로 오프셋 보정하기 이전에 노면 상태에 따라 기준 모델에 대한 적합도가 다르므로 이 기준 모델의 신뢰성을 평가할 필요가 있다.

다음은 기준 모델의 신뢰성을 평가하는 방법을 설명한다.

신뢰성 평가는 실제 조향각의 변화량과 계산된 조향각의 변화량을 비교하여 파악할 수 있고, 이것은 실제 언더스티어 그레디언트와 계산된 언더스티어의 차이에 따라 알 수 있다. 이에 대하여 수식 전개 과정을 통해 설명한다.

실제 조향각의 변화량은 식(3)과 같다.

Δδr = L× Δ(w/Vx) + Δ(Kus_r × Ay)

≒ L× Δ(w/Vx) + Kus_r × ΔAy ------- (3)

계산된 조향각의 변화량은 식(4)와 같다.

Δδm = L× Δ(w/Vx) + Kus_m × ΔAy ------- (4)

실제 조향각의 변화량과 계산된 조향각의 변화량을 비교하기 위하여 식(3)에서 식(4)를 뺄셈 연산하여 식(5)와 식(6)을 얻는다.

Δδr - Δδm = (Kus_r - Kus_m)× ΔAy --------- (5)

(Kus_r - Kus_m) = (Δδr - Δδm)/ΔAy ------- (6)

식(6)로부터 실제 언더스티어 그레디언트와 계산된 그레디언트의 차이(Kus_r - Kus_m)를 알 수 있다. 이 차이에 따라 노면 상태를 알 수 있고 그에 따라 기준 모델의 신뢰성을 평가할 수 있다.

예를 들어 저 마찰 노면에서 차량 주행하는 경우 운전자의 핸들 조작에 의한 실제 조향각의 변화가 크다고 하더라도 그 조향각 만큼 차량이 거동하지 않을 것이므로 그 차량 거동에 대응하여 기준 모델로 계산된 조향각 변화는 크지 않게 된다. 그 결과 식(6)에 따라 구해지는 차이(Kus_r - Kus_m)가 크게 나타난다.

만약 저 마찰 노면이 아니라면 차량 거동에 충실하게 조향각 변화가 계산되므로 그 결과 차이(Kus_r - Kus_m)가 작다.

그러므로 조향각 변화가 있는 경우 언더스티어 그레디언트 차이(Kus_r - Kus_m)를 구하면 노면 상태를 알 수 있다(101). 이에 따라 저 마찰 노면이 아니면(103의 아니오) 기준 모델에 대한 신뢰성을 충족하는 것으로 결정하고(105), 이 기준 모델을 이용하여 조향각을 추정한다(107). 그런 다음 실제 조향각과 기준 모델로 추정한 조향각을 이용하여 상대 조향각 센서의 오프셋 보정을 실시한다(109).

언더스티어 그레디언트 차이(Kus_r - Kus_m)에 따라 노면 상태를 판단한 결과 저 마찰 노면이면(103의 예) 운전자 조작에 따른 조향각 만큼 차량 거동이 나타나지 않게 되므로 기준 모델의 신뢰성이 불충족되는 것으로 결정하고(104), 상대 조향각 센서의 오프셋 보정을 실시하지 않는다(106).

도 2는 본 발명에 따른 차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 조향각 센서

20 : 휠속도 센서

30 : 요레이트 센서

40 : 횡가속도 센서

50 : 시스템 제어부

51 : 조향각 연산부

52 : 조향각 추정부

53 : 조향각 오프셋 보정부

60 : 엔진출력 조절부

70 : 제동력 조절부

Claims

삭제
센서 측정값을 이용하여 조향각을 추정하기 위한 기준 모델에 대한 신뢰성을 평가하고,

상기 기준 모델의 평가 결과에 따라 상대각 조향각 센서의 오프셋 보정 여부를 판단하고,

상기 기준 모델에 대한 신뢰성이 충족되면 상기 기준 모델로 추정한 조향각과 조향각 센서로 측정한 조향각을 이용하여 오프셋 보정하고,

상기 기준 모델에 대한 신뢰성 평가는 상기 기준 모델로 추정한 조향각 변화량을 이용하여 노면 상태를 판단하고, 상기 노면 상태의 판단 결과 저 마찰 노면이면 상기 기준 모델의 신뢰성을 낮게 평가하고 저 마찰노면이 아니면 상기 기준 모델의 신뢰성을 높게 평가하는 차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정방법.
제2항에 있어서,

상기 노면 상태 판단은 실제 언더스티어 그레디언트와 계산된 언더스티어 그레디언트의 차이를 이용하는 다음 식에 따라 판단하는 차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정방법.

(Kus_r - Kus_m ) = (Δδr - Δδm )/ΔAy

여기서 δr은 실제 조향각, δm은 기준 모델로 계산된 조향각, Ay는 차량 횡방향 가속도, Kus_r은 차량의 실제 언더스티어 그레디언트(understeer gradient), Kus_m은 기준 모델의 언더스티어 그레디언트(understeer gradient:상수)이다.
제3항에 있어서,

상기 그레디언트의 차이가 크면 저 마찰 노면으로 판단하고, 상기 그레디언트 차이가 크지 않으면 저 마찰 노면이 아니라고 판단하는 차량 안정성 제어 시스템의 상대 조향각 센서 오프셋 보정 방법.