KR101937468B1

KR101937468B1 - 액티브 롤 스태빌라이저 및 이의 액추데이터 데드 밴드 구간 판별 방법

Info

Publication number: KR101937468B1
Application number: KR1020170134120A
Authority: KR
Inventors: 차사랑; 노은정
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2019-04-11

Abstract

본 발명은 액티브 롤 스태빌라이저 및 이의 액추데이터 데드 밴드 구간 판별 방법에 관한 것으로서, 차량에 설치된 센서로부터 차량의 현재 주행 차속, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 차량의 현재 횡방향 가속도, 차량의 현재 종방향 가속도, 차량의 현재 요 각속도, 액티브 롤 스태빌라이저(Active Roll Stabilizer, ARS)의 모터의 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림을 모니터링하는 센서 값 모니터링부, 상기 센서 값에 따라 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 토크 신호를 생성하는 타겟 토크 신호 생성부, 상기 타겟 토크 신호의 타겟을 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터로 스태빌라이저 바에 타겟 토크를 발생시키도록 상기 액츄에이터를 제어하는 액츄에이터 제어부 및 상기 스태빌라이저 바에서의 측정 토크값, 연산된 상기 타겟 토크값의 변화량 및 토크 추종 오차값을 기준으로 상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 데드 밴드 구간 판별부를 포함함으로써, 시스템 응답성 및 추종성을 보상하고, 이러한 데드 밴드 구간에는 다른 제어 기법을 적용함으로써 응답 지연에 의한 이질감을 줄일 수 있다.

Description

액티브 롤 스태빌라이저 및 이의 액추데이터 데드 밴드 구간 판별 방법{ACTIVE ROLL STABILIZER AND METHOD OF DISCRIMINATING ACTUATOR DEAD BAND REGION THEREOF}

본 발명은 액티브 롤 스태빌라이저 및 이의 액추데이터 데드 밴드 구간 판별 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액츄에이터는 작동함에도 불구하고 모터 토크가 전달되지 않아 전체 액티브 롤 스태빌라이저 시스템 응답성이 떨어지는 데드 밴드 구간을 판별할 수 있는 액티브 롤 스태빌라이저 및 이의 액추데이터 데드 밴드 구간 판별 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 차체의 자세를 안정시켜 탑승자에게 편안한 승차감을 제공하기 위해 주행 중 노면으로부터 발생하게 되는 차체의 상하 진동을 흡수하기 위한 수단으로 서스펜션(suspension)과 더불어 차량이 회전 주행을 하거나 거친 노면을 주행할 때 원심력에 의해 발생되는 차체의 좌우 쏠림(즉, 롤링)을 줄이기 위한 수단으로 스태빌라이저(stabilizer)를 구비한다.

종래 스태빌라이저는 비틀리는 막대 스프링(즉, 토션 바 또는 스태빌라이저 바)의 양끝을 좌우 차륜 사이에 달아 좌우 차륜이 다른 동작을 보일 때 단일 소재로 구성된 스태빌라이저 바 자체가 보유하는 롤 강성을 매개로 차체의 롤링을 완화시킴으로써 차체의 자세를 안정화시키는 것이 일반적이었다. 이렇게 단일 소재로 구성된 종래 스태빌라이저 바는 제작이 용이하고 생산 비용이 낮은 이점이 있으나, 자체적으로 갖는 고유의 롤 강성을 이용하여 차체의 롤링을 제어하게 되므로 차량의 주행 시 발생하는 다양한 형태의 롤링을 효과적으로 억제시키기에 어려운 문제점이 있었다.

이에 따라 최근에는 스태빌라이저 바의 롤 강성을 차량의 주행 상황에 따라 자동으로 조절할 수 있도록 액츄에이터를 구비한 액티브 롤 스태빌라이저(Active Roll Stabilizer, ARS)의 사용이 증가되고 있다. 액티브 롤 스태빌라이저는 두 개의 하프 스태빌라이저 바 사이에 회전 모터를 포함한 액츄에이터가 배치되도록 구성되어 차량에 발생되는 롤링의 크기에 따라 액츄에이터가 작동하여 스태빌라이저 바의 롤 강성을 조절함으로써 차체의 자세를 안정화시킨다. 다시 말해, 액티브 롤 스태빌라이저 시스템은 차량으로부터 속도, 조향각, 횡 가속도, 요 각속도 등을 입력 받아 그에 따라 타겟 토크 값을 연산하고 타겟을 추종하기 위해 액츄에이터 전압 지령을 생성한 후 회전 모터로 좌우측 스태빌라이저 바에 각기 다른 토크(즉, 비틀림 모멘트)를 발생시키도록 액츄에이터를 동작시켜 차량 선회 시 발생되는 롤링을 제어한다. 다만, 이와 같은 액티브 롤 스태빌라이저는 액츄에이터에 의해 전자적으로 제어됨에 따라 스태빌라이저가 회전 시 설정된 최대 구동력을 넘어 동작하는 경우가 많았다. 이와 같은 경우에는 스태빌라이저가 목표치의 회전 각도 이상으로 비틀려 회전되므로 차체의 안정성을 떨어뜨리는 것을 물론이며, 장치의 고장 및 마모를 유발하게 되는 문제가 있었다.

전술한 액티브 롤 스태빌라이저에서, 스태빌라이저가 설정된 회전 각도를 넘어 회전되는 것을 방지하기 위해 액츄에이터에 댐퍼를 구비한 액티브 롤 스태빌라이저가 개발되고 있다. 이렇게 댐퍼를 구비한 액티브 롤 스태빌라이저는 스태빌라이저의 회전을 기구적으로 제어할 수 있어 스태빌라이저가 최대 구동력을 넘어 회전하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 그러나 또한 다른 한편으로 댐퍼를 구성하는 강자성체의 자기이력현상과 탄성체의 탄성이력현상 및 하드웨어 유격 등의 영향으로 액츄에이터의 지령 대비 응답 값을 나타내는 도 7의 그래프와 같이 원점 부근에서 액츄에이터의 구동력이 액티브 롤 스태빌라이저 시스템에 전달되지 않는 데드 밴드(dead band) 구간이 생기게 된다. 이러한 데드 밴드 구간에서는 액츄에이터는 구동하였으나 전체 시스템에 모터 토크가 정상적으로 전달되지 않아 롤링 제어시 요구되는 타겟 토크에 대한 시스템 응답성 및 추종성이 매우 떨어지는 현상이 생긴다.

대한민국 공개특허공보 제10-2007-0027748호(2007.03.09) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0131228호(2014.11.12)

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 댐퍼를 구비한 액티브 롤 스태빌라이저에 있어서 액츄에이터는 구동하였으나 전체 액티브 롤 스태빌라이저 시스템에 모터 토크가 정상적으로 전달되지 않아 롤링 제어시 요구되는 타겟 토크에 대한 시스템 응답성 및 추종성이 떨어지는 데드 밴드 구간을 판별할 수 있는 액티브 롤 스태빌라이저 및 이의 액추데이터 데드 밴드 구간 판별 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저는, 차량에 설치된 센서로부터 차량의 현재 주행 차속, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 차량의 현재 횡방향 가속도, 차량의 현재 종방향 가속도, 차량의 현재 요 각속도, 액티브 롤 스태빌라이저(Active Roll Stabilizer, ARS)의 모터의 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림을 모니터링하는 센서 값 모니터링부, 상기 센서 값에 따라 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 토크 신호를 생성하는 타겟 토크 신호 생성부, 상기 타겟 토크 신호의 타겟을 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터로 스태빌라이저 바에 타겟 토크를 발생시키도록 상기 액츄에이터를 제어하는 액츄에이터 제어부 및 상기 스태빌라이저 바에서의 측정 토크값, 연산된 상기 타겟 토크값의 변화량 및 토크 추종 오차값을 기준으로 상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 데드 밴드 구간 판별부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저는, 차량에 설치된 센서로부터 차량의 현재 주행 차속, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 차량의 현재 횡방향 가속도, 차량의 현재 종방향 가속도, 차량의 현재 요 각속도, 액티브 롤 스태빌라이저(Active Roll Stabilizer, ARS)의 모터의 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림을 모니터링하는 센서 값 모니터링부, 상기 센서 값에 따라 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 토크 신호를 생성하는 타겟 토크 신호 생성부, 상기 타겟 토크 신호의 타겟을 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터로 스태빌라이저 바에 타겟 토크를 발생시키도록 상기 액츄에이터를 제어하는 액츄에이터 제어부 및 상기 스태빌라이저 바에서의 측정 토크값, 상기 모터의 속도값 및 상기 측정 토크값의 변화량을 기준으로 상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 데드 밴드 구간 판별부를 포함한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법은 차량에 설치된 센서로부터 차량의 현재 주행 차속, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 차량의 현재 횡방향 가속도, 차량의 현재 종방향 가속도, 차량의 현재 요 각속도, 액티브 롤 스태빌라이저(ARS)의 모터의 위치를 모니터링하는 단계, 상기 센서에서 모니터링된 값에 따라 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 토크 신호를 생성하는 단계, 상기 타겟 토크 신호의 타겟을 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터로 스태빌라이저 바에 타겟 토크를 발생시키도록 상기 액츄에이터를 제어하는 단계 및 상기 스태빌라이저 바에서의 측정 토크값, 연산된 상기 타겟 토크값의 변화량 및 토크 추종 오차값을 기준으로 상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법은 차량에 설치된 센서로부터 차량의 현재 주행 차속, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 차량의 현재 횡방향 가속도, 차량의 현재 종방향 가속도, 차량의 현재 요 각속도, 액티브 롤 스태빌라이저(ARS)의 모터의 위치를 모니터링하는 단계, 상기 센서에서 모니터링된 값에 따라 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 토크 신호를 생성하는 단계, 상기 타겟 토크 신호의 타겟을 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터로 스태빌라이저 바에 타겟 토크를 발생시키도록 상기 액츄에이터를 제어하는 단계 및 상기 스태빌라이저 바에서의 측정 토크값, 상기 모터의 속도값 및 상기 측정 토크값의 변화량을 기준으로 상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 액티브 롤 스태빌라이저 및 이의 액추데이터 데드 밴드 구간 판별 방법은 액츄에이터는 구동하였으나 전체 액티브 롤 스태빌라이저 시스템에 모터 토크가 정상적으로 전달되지 않아 롤링 제어시 요구되는 타겟 토크에 대한 시스템 응답성 및 추종성이 떨어지는 데드 밴드 구간을 판별하여 시스템 응답성 및 추종성을 보상하고, 이러한 데드 밴드 구간에는 다른 제어 기법을 적용함으로써 응답 지연에 의한 이질감을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저를 포함하는 차량을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 전자 제어 유닛의 다양한 제어 기능을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각, 도 2 및 도 3의 액티브 롤 스태빌라이저의 시간에 따른 토크값 및 속도값의 상관 관계를 나타내는 그래프에서 미리 설정된 일정 조건에 따라 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자 제어 유닛에 의해 도 2 및 도 3의 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간을 판별하는 과정을 그래프로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
도 7은 액티브 롤 스태빌라이저의 시간에 따른 토크값의 상관 관계를 나타내는 그래프에서 액츄에이터의 구동력이 액티브 롤 스태빌라이저 시스템에 전달되지 않는 데드 밴드 구간을 설명하기 위해 그래프로 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 본 발명의 액티브 롤 스태빌라이저 및 이의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저를 포함하는 차량을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 액티브 롤 스태빌라이저(ARS) 시스템(1)은 차체의 자세를 안정시켜 탑승자에게 편안한 승차감을 제공하기 위해 차체의 전륜 및 후륜(20) 측에 전방 및 후방 스태빌라이저(10)가 각각 배치된다. 각각의 스태빌라이저(10)는 차량에 롤 방향 동작이 공급되는 경우에 비틀림 스프링으로서 작용한다. 또한, 각각의 스태빌라이저(10)는 액츄에이터(11)를 사용하여 비틀림 모멘트를 차량에 공급된 롤 방향 동작에 따라 가변적으로 조절하도록 구성된다. 또한 액츄에이터(11)는 전자 제어 유닛(ECU)에 포함되는 스태빌라이저 제어 유닛(100, 도 3 참조)의해 제어된다.

또한 도 1에 나타낸 바와 같이, 좌우 차륜(20)의 차륜 속도를 검출하는 차륜 속도 센서(21), 조향 핸들(30)의 조향 각도를 검출하는 조향 각도 센서(31), 차량의 종방향 가속도를 검출하는 종 가속도 센서(41), 차량의 횡방향 가속도를 검출하는 횡 가속도 센서(51) 및 차량의 요 각속도를 검출하는 요 각속도 센서(61)가 각각 차량의 적절한 위치에 배치되고, 각각의 차륜 회전 속도, 조향 핸들의 조향 각도, 차량의 종방향 가속도, 차량의 횡방향 가속도 및 차량의 요 각속도에 관한 신호를 입력하기 위해 전자 제어 유닛(ECU)에 연결된다.

전자 제어 유닛(ECU)은 CPU, ROM 및 RAM을 포함하는 통신 유닛(미도시)을 통해 통신 버스(communication bus)에 연결되는 스태빌라이저 제어 유닛(100, 도 3 참조)을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 스태빌라이저 바(15, 16)는 두 개의 스태빌라이저 바(15, 16)가 서로에 대하여 회전하도록 일 단부는 차량의 좌우 차륜(20)에 각각 그리고 타 단부는 상세하게 후술하게 될 액츄에이터(11)에 연결된다. 스태빌라이저 바(15, 16)는 홀딩 수단(17, 18)을 사용하여 차체에 유지될 수 있다. 각각의 액츄에이터(11)는 차량에 롤 방향 동작이 공급되는 경우 회전하여 회전 구동력을 스태빌라이저 바(15, 16)에 전달하는 회전 모터(이하, 모터)(12)를 포함하고, 모터(12)와 댐퍼(14) 사이에 구비되어 모터(12)의 회전비를 변화시키는 감속기(13) 및 스태빌라이저 바(15, 16)의 회전을 설정된 회전 각도를 넘어 회전되지 않도록 기구적으로 제한할 수 있는 댐퍼(14)를 더 포함할 수 있다.

또한 도 1에 나타낸 바와 같이 액츄에이터(11)를 구동시키기 위한 모터(12)의 위치(즉, 액츄에이터(11)의 위치) 값을 검출하는 모터 위치 센서(71) 및 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림을 측정하기 위한 센서(미도시)가 각각 모터(12) 및 스태빌라이저 바(15, 16)에 배치되고, 각각의 모터의 위치 및 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림에 관한 신호를 입력하기 위해 전자 제어 유닛(ECU)에 연결된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 전자 제어 유닛의 다양한 제어 기능을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 4a 및 도 4b는 각각, 도 2 및 3의 액티브 롤 스태빌라이저의 시간에 따른 토크값 및 속도값의 상관 관계를 나타내는 그래프에서 미리 설정된 일정 조건에 따라 도 2 및 3의 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간을 판별하는 과정을 그래프로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 차량의 전자 제어 유닛(ECU)은 ROM 및 RAM과 같은 메모리(DB)를 구비하여 도 4 내지 6에 도시된 데드 밴드 판별 프로그램과 같은 다양한 제어 프로그램과 그와 관련된 다양한 제어 데이터를 저장한다. 그리고 전자 제어 유닛(ECU)은 CPU를 부가적으로 포함하여 다양한 제어 프로그램을 실행하는데, 본 발명의 바람직한 실시예에서 전자 제어 유닛(ECU)은 도 4 내지 6에 도시된 데드 밴드 판별 프로그램을 실행하는 스태빌라이저 제어 유닛(100)을 구비하여 차량에 공급되는 롤 방향 동작을 보다 안정적으로 능동 제어한다.

구체적으로, 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에서 전자 제어 유닛(ECU)은 차량의 차륜 속도 센서(21), 조향 각도 센서(31), 종 가속도 센서(41), 횡 가속도 센서(51), 요 각속도 센서(61), 모터 위치 센서(71), 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림을 측정하기 위한 센서(미도시) 등으로부터 각각의 차륜 속도, 조향 각도, 종 가속도, 횡 가속도, 요 각속도, 모터 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림 등을 모니터링하는 센서 값 모니터링부(110), 모니터링된 센서 값에 따라 스태빌라이저 바(15, 16)에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 토크 신호를 생성하는 타겟 토크 신호 생성부(120) 및 생성된 타겟 토크 신호의 타겟을 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터(12)로 좌우측 스태빌라이저 바(15, 16)에 토크(즉, 비틀림 모멘트)를 발생시키도록 액츄에이터(11)를 동작시키는 액츄에이터 제어부(130)를 포함하여 차량 선회 시 발생되는 롤링을 제어하되, 액츄에이터(11)는 구동하였으나 전체 액티브 롤 스태빌라이저 시스템(1)에 모터 토크가 정상적으로 전달되지 않아 롤링 제어시 요구되는 타겟 토크에 대한 시스템 응답성 및 추종성이 떨어지는 데드 밴드 구간을 판별하는 데드 밴드 구간 판별부(140)를 포함하여 시스템 응답성 및 추종성을 보상할 수 있다.

특히, 도 4a를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에서 데드 밴드 구간 판별부(140)는 센서 값 모니터링부(110)를 통해 입력되는 스태빌라이저 바(15, 16)에서 계측된 측정 토크의 절대값이 제1 기준치 이내인지 모니터링하는 제1 모니터링부(141), 타겟 토크 신호 생성부(120)를 통해 연산된 타겟 토크값의 변화량이 제2 기준치보다 큰지 모니터링하는 제2 모니터링부(142) 및 센서 값 모니터링부(110) 및 타겟 토크 신호 생성부(120)로부터 토크 추종 오차(즉, │타겟 토크 - 측정 토크│)값이 제3 기준치보다 큰지 모니터링하는 제3 모니터링부(143)를 포함하여, 측정 토크의 절대값이 제1 기준치 이내이고 타겟 토크값의 변화량이 제2 기준치보다 크며 토크 추종 오차값이 제3 기준치보다 큰 구간을 액츄에이터의 데드 밴드 구간으로 판별한다.

여기서, 제1 모니터링부(141)를 통해 모니터링되는 측정 토크값은 스태빌라이저 바(15, 16)가 액츄에이터(11)로부터 모터(12)를 통해 회전 구동력을 전달 받아 변형될 때 등에 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림 모멘트를 말한다. 또한 본 발명에서는 스태빌라이저 바(15, 16)의 변형을 측정하기 위해 토크 센서를 사용하여 비틀림 토크를 측정하는 것으로 구현하지만, 위치 센서를 사용하여 비틀림 각도를 측정하는 것으로 구현할 수도 있을 것이다.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 판별부(140)는 먼저 제1 기준을 통해 측정 토크값이 시간에 대한 측정 토크 그래프의 원점 부근을 지나는 범위를 찾고, 이렇게 측정 토크값이 원점 부근을 지나는 범위에서 제2 기준 및 제3 기준을 통해 타겟 토크값의 변화가 크게 일어나는데 측정 토크의 타겟 토크에 대한 추종성이 떨어져 토크 추종 오차값이 큰 구간이 발견되면 해당 구간을 액추데이터 데드 밴드 구간으로 판별한다. 이때, 제1 기준치 및 제3 기준치는 데드 밴드 구간이 댐퍼(14)를 구성하는 탄성 부재가 완전히 압축되기 전까지 액츄에이터에 힘이 전달되지 않는 구간을 나타내므로 이를 이용하여 실험적으로 결정한 값을 나타내고, 제2 기준치는 액츄에이터(11)를 상기 원점 또는 원점 근처에서 제어하여 데드 밴드의 전부를 보상하게 되면 진동 등의 부작용이 발생할 위험이 있기 때문에 이를 감안하기 위해 실험적으로 결정한 값을 나타낸다.

대안적으로, 도 4b를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에서 데드 밴드 구간 판별부(140)는 센서 값 모니터링부(110)를 통해 입력되는 스태빌라이저 바(15, 16)에서 계측된 측정 토크의 절대값이 제1 기준치 이내인지 모니터링하는 제1 모니터링부(141), 센서 값 모니터링부(110)를 통해 입력되는 모터 위치 센서(71)에서 측정되는 모터(12)의 속도값이 제4 기준치보다 큰지 모니터링하는 제2 모니터링부(142) 및 제1 모니터링부(141)를 통해 모니터링되는 측정 토크값의 변화량이 제5 기준치보다 작은지 모니터링하는 제3 모니터링부(143)를 포함하여 측정 토크의 절대값이 제1 기준치 이내이고 측정 속도값이 제4 기준치보다 크며 측정 토그값의 변화량이 제5 기준치보다 작은 구간을 액츄에이터의 데드 밴드 구간으로 판별한다.

여기서, 제2 모니터링부(142)를 통해 모니터링되는 속도값은 스태빌라이저 바(15, 16)에 회전 구동력을 전달하기 위해 모터(12)가 회전할 때 모터(12)의 회전량을 말한다. 본 발명에서는 탑승자가 차량에 탑승하고 차량을 운행하기 위하여 차량의 시동을 켠 후 스태빌라이저 바(15, 16)에 회전 구동력을 전달하기 위해 모터(12)가 구동되면 이러한 모터(12)의 회전량을 측정하기 위해 모터 위치 센서(71)를 사용하여 모터의 위치를 측정하는 것으로 구현하지만, 전류 센서를 사용하여 모터(12)의 교류 전류 또는 직류 전류를 감지하여 모터(12)의 회전량을 측정하는 것으로도 구현할 수도 있을 것이다. 모터 위치 센서(71)로 3상 모터가 이용되는 경우 3상 모터의 회전자의 위치를 측정함으로써 3상 모터의 위치를 측정할 수 있고 DC 모터가 이용되는 경우에는 모터(12)의 구동각을 측정함으로써 DC 모터의 위치를 측정할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 판별부(140)는 먼저 제1 기준을 통해 측정 토크값이 시간에 대한 측정 토크 그래프의 원점 부근을 지나는 범위를 찾고, 이렇게 측정 토크값이 원점 부근을 지나는 범위에서 제4 기준 및 제5 기준을 통해 측정 속도가 큰 값을 갖는데 반해 측정 토크의 변화가 거의 없는 구간이 발견되면 해당 구간을 액추데이터 데드 밴드 구간으로 판별한다. 이때, 제1 기준치는 데드 밴드 구간이 댐퍼(14)를 구성하는 탄성 부재가 완전히 압축되기 전까지 액츄에이터(11)에 힘이 전달되지 않는 구간을 나타내므로 이를 이용하여 실험적으로 결정한 값을 나타내고, 제4 기준치는 액츄에이터(11)를 상기 원점 또는 원점 근처에서 동작할 때 액츄에이터(11)에 부하가 걸리지 않으므로 속도값이 크게 튄다는 점을 이용하여 실험적으로 결정한 값을 나타내며, 제5 기준치는 데드 밴드 구간에서는 액츄에이터(11)는 구동하였으나 전체 액티브 롤 스태빌라이저 시스템(1)의 응답성이 떨어진다는 점을 고려하여 실험적으로 결정한 값을 나타낸다.

한편, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법은 차량의 차륜 속도 센서(21), 조향 각도 센서(31), 종 가속도 센서(41), 횡 가속도 센서(51), 요 각속도 센서(61), 모터 위치 센서(71), 스태빌라이저 바(15, 16)의 비틀림을 측정하기 위한 센서(미도시) 등으로부터 각각의 차륜 속도, 조향 각도, 종 가속도, 횡 가속도, 요 각속도, 모터 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림 등을 모니터링하는 센서 값 모니터링 단계(S110), 모니터링된 센서 값에 따라 스태빌라이저 바(15, 16)에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 토크 신호를 생성하는 타겟 토크 신호 생성 단계(S120) 및 생성된 타겟 토크 신호의 타겟을 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터(12)로 좌우측 스태빌라이저 바(15, 16)에 토크(즉, 비틀림 모멘트)를 발생시키도록 액츄에이터(11)를 동작시키는 액츄에이터 제어 단계(S130)를 포함하여 차량 선회 시 발생되는 롤링을 제어하되, 액츄에이터(11)는 구동하였으나 전체 액티브 롤 스태빌라이저 시스템(1)에 모터 토크가 정상적으로 전달되지 않아 롤링 제어시 요구되는 타겟 토크에 대한 시스템 응답성 및 추종성이 떨어지는 데드 밴드 구간을 판별하는 데드 밴드 구간 판별 단계(S140)를 포함하여 시스템 응답성 및 추종성을 보상할 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에서 데드 밴드 구간 판별 단계(S140)는 단계 S110를 통해 입력되는 스태빌라이저 바(15, 16)에서 계측된 측정 토크의 절대값이 제1 기준치 이내인지 모니터링하는 단계(S141), 단계 S120를 통해 연산된 타겟 토크값의 변화량이 제2 기준치보다 큰지 모니터링하는 단계(S142) 및 단계 S110 및 단계 S120으로부터 토크 추종 오차(즉, │타겟 토크 - 측정 토크│)값이 제3 기준치보다 큰지 모니터링하는 단계(S143)를 포함하여, 측정 토크의 절대값이 제1 기준치 이내이고 타겟 토크값의 변화량이 제2 기준치보다 크며 토크 추종 오차값이 제3 기준치보다 큰 구간을 액츄에이터의 데드 밴드 구간으로 판별한다.

마지막으로, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법은 도 5에 대한 설명에서와 같이 센서 값 모니터링 단계(S110), 타겟 토크 신호 생성 단계(S120) 및 액츄에이터 제어 단계(S130)를 포함하여 차량 선회 시 발생되는 롤링을 제어하되, 데드 밴드 구간 판별 단계(S140)를 포함하여 시스템 응답성 및 추종성을 보상할 수 있다.

특히, 본 발명의 다른 실시예에서 데드 밴드 구간 판별 단계(S140)는 단계 S110를 통해 입력되는 스태빌라이저 바(15, 16)에서 계측된 측정 토크의 절대값이 제1 기준치 이내인지 모니터링하는 단계(S141), 단계 S110를 통해 입력되는 모터 위치 센서(71)에서 측정되는 모터(12)의 속도값이 제4 기준치보다 큰지 모니터링하는 단계(S142) 및 단계 S141을 통해 모니터링되는 측정 토크값의 변화량이 제5 기준치보다 작은지 모니터링하는 단계(S143)를 포함하여 측정 토크의 절대값이 제1 기준치 이내이고 측정 속도값이 제4 기준치보다 크며 측정 토그값의 변화량이 제5 기준치보다 작은 구간을 액츄에이터의 데드 밴드 구간으로 판별한다.

이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.

1 : 액티브 롤 스태빌라이저 시스템
10 : 스태빌라이저
11: 액츄에이터
12 : 모터
13 : 감속기
14 : 댐퍼
15, 16 : 스태빌라이저 바
100 : 스태빌라이저 제어 유닛
110 : 센서 값 모니터링부
120 : 타겟 토크 신호 생성부
130 : 액츄에이터 제어부
140 : 데드 밴드 구간 판별부
141 : 제1 모니터링부
142 : 제2 모니터링부
143 : 제3 모니터링부
S110 : 센서 값 모니터링 단계
S120 : 타겟 토크 신호 생성 단계
S130 : 액츄에이터 제어 단계
S140 : 데드 밴드 구간 판별 단계

Claims

차량에 설치된 센서로부터 차량의 현재 주행 차속, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 차량의 현재 횡방향 가속도, 차량의 현재 종방향 가속도, 차량의 현재 요 각속도, 액티브 롤 스태빌라이저(Active Roll Stabilizer, ARS)의 모터의 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림을 모니터링하는 센서 값 모니터링부,
상기 센서 값에 따라 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 토크 신호를 생성하는 타겟 토크 신호 생성부,
상기 타겟 토크 신호의 타겟을 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터로 스태빌라이저 바에 타겟 토크를 발생시키도록 상기 액츄에이터를 제어하는 액츄에이터 제어부 및
상기 스태빌라이저 바에서의 측정 토크값, 연산된 상기 타겟 토크값의 변화량 및 토크 추종 오차값을 기준으로 상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 데드 밴드 구간 판별부를 포함하는, 액티브 롤 스태빌라이저.
청구항 1에 있어서,
상기 데드 밴드 구간 판별부는 상기 측정 토크의 절대값이 제1 기준치보다 작고, 상기 타겟 토크값의 변화량이 제2 기준치보다 크며, 상기 토크 추종 오차값이 제3 기준치보다 큰 구간을 상기 액추에이터의 데드 밴드 구간으로 판별하는, 액티브 롤 스태빌라이저.
청구항 2에 있어서,
상기 데드 밴드 구간 판별부는 상기 제1 기준치를 통해 상기 측정 토크값이 시간에 대한 측정 토크 그래프의 원점 부근을 지나는 범위를 찾고, 상기 측정 토크값이 원점 부근을 지나는 범위에서 상기 제2 기준치 및 상기 제3 기준치를 통해 상기 타겟 토크의 변화가 크게 일어나는데 반해 상기 측정 토크의 상기 타겟 토크에 대한 추종성이 떨어져 오차값이 큰 구간을 액추에이터 데드 밴드 구간으로 판별하는 것인, 액티브 롤 스태빌라이저.
차량에 설치된 센서로부터 차량의 현재 주행 차속, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 차량의 현재 횡방향 가속도, 차량의 현재 종방향 가속도, 차량의 현재 요 각속도, 액티브 롤 스태빌라이저(Active Roll Stabilizer, ARS)의 모터의 위치, 스태빌라이저 바의 비틀림을 모니터링하는 센서 값 모니터링부,
상기 센서 값에 따라 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 토크 신호를 생성하는 타겟 토크 신호 생성부,
상기 타겟 토크 신호의 타겟을 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터로 스태빌라이저 바에 타겟 토크를 발생시키도록 상기 액츄에이터를 제어하는 액츄에이터 제어부 및
상기 스태빌라이저 바에서의 측정 토크값, 상기 모터의 속도값 및 상기 측정 토크값의 변화량을 기준으로 상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 데드 밴드 구간 판별부를 포함하는, 액티브 롤 스태빌라이저.
청구항 4에 있어서,
상기 데드 밴드 구간 판별부는 상기 측정 토크의 절대값이 제1 기준치보다 작고, 상기 모터의 속도값이 제4 기준치보다 크며, 상기 측정 토크값의 변화량이 제5 기준치보다 작은 구간을 액추에이터 데드 밴드 구간으로 판별하는, 액티브 롤 스태빌라이저.
청구항 5에 있어서,
상기 데드 밴드 구간 판별부는 상기 제1 기준치를 통해 상기 측정 토크값이 시간에 대한 측정 토크 그래프의 원점 부근을 지나는 범위를 찾고, 이렇게 측정 토크값이 원점 부근을 지나는 범위에서 상기 제4 기준치 및 상기 제5 기준치를 통해 상기 모터의 속도가 큰 값을 갖는데 반해 상기 측정 토크의 변화가 거의 없는 구간을 액추에이터 데드 밴드 구간으로 판별하는 것인, 액티브 롤 스태빌라이저.
차량에 설치된 센서로부터 차량의 현재 주행 차속, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 차량의 현재 횡방향 가속도, 차량의 현재 종방향 가속도, 차량의 현재 요 각속도, 액티브 롤 스태빌라이저(ARS)의 모터의 위치를 모니터링하는 단계,
상기 센서에서 모니터링된 값에 따라 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 토크 신호를 생성하는 단계,
상기 타겟 토크 신호의 타겟을 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터로 스태빌라이저 바에 타겟 토크를 발생시키도록 상기 액츄에이터를 제어하는 단계 및
상기 스태빌라이저 바에서의 측정 토크값, 연산된 상기 타겟 토크값의 변화량 및 토크 추종 오차값을 기준으로 상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 단계를 포함하는, 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 단계는 상기 측정 토크의 절대값이 제1 기준치보다 작고, 상기 타겟 토크값의 변화량이 제2 기준치보다 크며, 상기 토크 추종 오차값이 제3 기준치보다 큰 구간을 상기 액추에이터의 데드 밴드 구간으로 판별하는, 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 단계는 상기 제1 기준치를 통해 상기 측정 토크값이 시간에 대한 측정 토크 그래프의 원점 부근을 지나는 범위를 찾고, 상기 측정 토크값이 원점 부근을 지나는 범위에서 상기 제2 기준치 및 상기 제3 기준치를 통해 상기 타겟 토크의 변화가 크게 일어나는데 반해 상기 측정 토크의 상기 타겟 토크에 대한 추종성이 떨어져 오차값이 큰 구간을 액추에이터 데드 밴드 구간으로 판별하는 것인, 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법.
차량에 설치된 센서로부터 차량의 현재 주행 차속, 운전자 스티어링 휠의 조작에 따른 조향 각도, 차량의 현재 횡방향 가속도, 차량의 현재 종방향 가속도, 차량의 현재 요 각속도, 액티브 롤 스태빌라이저(ARS)의 모터의 위치를 모니터링하는 단계,
상기 센서에서 모니터링된 값에 따라 스태빌라이저 바에 발생시킬 타겟 토크 값을 연산하여 타겟 토크 신호를 생성하는 단계,
상기 타겟 토크 신호의 타겟을 추종하기 위한 액츄에이터 구동 지령을 생성하여 모터로 스태빌라이저 바에 타겟 토크를 발생시키도록 상기 액츄에이터를 제어하는 단계 및
상기 스태빌라이저 바에서의 측정 토크값, 상기 모터의 속도값 및 상기 측정 토크값의 변화량을 기준으로 상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 단계를 포함하는, 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 단계는 상기 측정 토크의 절대값이 제1 기준치보다 작고, 상기 모터의 속도값이 제4 기준치보다 크며, 상기 측정 토크값의 변화량이 제5 기준치보다 작은 구간을 액추에이터 데드 밴드 구간으로 판별하는, 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 액츄에이터의 데드 밴드 구간을 판별하는 단계는 상기 제1 기준치를 통해 상기 측정 토크값이 시간에 대한 측정 토크 그래프의 원점 부근을 지나는 범위를 찾고, 이렇게 측정 토크값이 원점 부근을 지나는 범위에서 상기 제4 기준치 및 상기 제5 기준치를 통해 상기 모터의 속도가 큰 값을 갖는데 반해 상기 측정 토크의 변화가 거의 없는 구간을 액추에이터 데드 밴드 구간으로 판별하는 것인, 액티브 롤 스태빌라이저의 액츄에이터 데드 밴드 구간 판별 방법.