KR102335229B1 - 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법 - Google Patents

차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법에 관한 것으로서, 특히, 차량 주행 중 차량에 설치된 복수개의 센서로부터 제공되는 감지값들을 토대로 현재 차량이 직진 주행인지 선회 주행인지를 판단하는 주행 판단 모드와, 상기 주행 판단 모드 후, 상기 복수개의 센서로부터 제공되는 값지값에 의하여 제1횡가속도값을 계산하는 횡 가속도 산출 모드와, 상기 횡 가속도 산출 모드에 의하여 산출된 제1횡가속도값과, 차량의 주행 상태에 따라 추가되는 노이즈 값을 반영하여 제2횡가속도값을 이용하여 제3횡가속도값을 산출하는 횡 가속도 추정 모드와, 상기 횡 가속도 추정 모드에 의하여 산출한 상기 제3횡가속도값으로부터 생성된 차량의 주행 롤 모멘트값과, 능동 회전형 스태빌라이저의 작동에 의하여 생성된 작용 롤 모멘트값을 이용하여 최종적으로 상기 차체에 적용되는 롤 각을 추정하는 롤각 추정 모드를 포함함으로써, 승객에게 보다 편안하고 안락한 승차감을 부여하는 이점을 제공한다.

Description

차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법{A method for presuming roll angle value of Active Rotary type Stabilizer for vehicles}
본 발명은 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량의 주행 상태 및 현재 차량의 상태에 따라 변화되는 차량의 롤 각을 추정하여 사용자에게 보다 큰 안락함을 제공할 수 있도록 능동 회전형 스태빌라이저를 정밀 제어하는 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 주행 중 노면으로부터 발생하게 되는 진동은 이를 흡수하기 위한 수단으로써 1차적으로 차륜(타이어)을 통해 완화시킴과 아울러, 차륜을 통해 전달되는 보다 큰 진동은 이를 흡수하기 위한 수단으로써 2차적으로 현가장치를 통하여 흡수하여, 승객에게 보다 편안하고 안락한 승차감을 부여하고 있다.
이와 더불어, 노면의 상하 굴곡 및 주행하는 차량의 좌측 및 우측 방향으로의 선회시 발생되는 차량의 좌우 방향으로의 흔들림 현상을 최소화하기 위한 것으로서, 최근에는 능동 회전형 스태빌라이저(이하, '에이알에스(ARS : Active Rotary type Stabilizer)'라 칭한다) 장치가 구비된다.
종래에는, 단일 소재로 구성된 스태빌라이저 바(Stabilizer bar)를 차체의 횡방향으로 연장되도록 장착하여, 차량의 주행 중 좌/우측 현가장치의 상대적인 거동자세의 변화에 따라 발생되는 차체의 롤링을 스태빌라이저 바 자체가 보유하는 롤 강성을 매개로 완화시킴으로써, 차체의 자세를 안정화시키는 것이 일반적이었다.
이러한 스태빌라이저 바는 단일 환봉 또는 파이프 소재를 적정 길이로 절단하고, 절단된 소재를 성형하여 스태빌라이저 바로서 요구되는 형상 및 강성을 갖도록 가공한 다음, 열처리와 쇼트피닝 및 도장 등의 공정을 거쳐 제작한다.
그러나, 상기와 같은 단일 소재로 제작되는 스태빌라이저 바는 수동형 스태빌라어지 바(Passive Stabilizer bar)로서, 제작이 용이하고 생산단가가 낮은 이점을 갖고 있으나, 앞서 설명한 바와 같이, 자체적으로 갖는 고유의 롤 강성을 이용하여 차체의 롤 현상을 제어하게 되므로, 차량의 주행시 발생하는 다양한 롤을 모두 다 효과적으로 억제시키기 어려운 문제점을 가진다.
이에 따라, 최근에는 스태빌라이저 바의 롤 강성을 상황에 따라 조절할 수 있도록 액추에이터를 구비한 에이알에스(ARS)의 사용이 증가하고 있다.
에이알에스(ARS)는, 두 개의 하프 스태빌라이저 바가 액추에이터의 양단에 결합된 것으로 구성되어 차량에 발생되는 롤의 크기에 따라 액추에이터가 작동하여 스태빌라이저 바의 롤 강성을 조절함으로써 차량의 자세를 안정화시키도록 되어 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 구성 중 액추에이터 및 스태빌라이저 바의 연결 모습을 나타낸 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 에이알에스(ARS)는, 하우징(55) 내부의 일측에 모터로 이루어진 구동부(60)가 구비되고, 하우징(55) 내부의 타측에는 구동부(60)로부터 전달되는 회전력을 감속시키는 감속부(70)가 구비된다.
여기서, 구동부(60)가 인접한 하우징(55)의 외측에는, 상술한 하프 스태빌라이저 바 중 하나의 스태빌라이저 바(이하, '고정 스태빌라이저 바(80)'라 칭함)가 하우징(55)을 감싸도록 모터의 축을 지지하게 배치된 모터 커버(85)에 용접 방식으로 결합되고, 감속부(70)가 인접한 하우징(55)의 외측에는, 나머지 스태빌라이저 바(이하, '회전 스태빌라이저 바(90)'라 칭함)가 감속부(70)의 최종 출력단(71)에 스플라인 기어 치합 방식으로 연결되어 소정의 회전력을 전달받는다.
감속부(70)는 도면에 도시되지 않았으나, 모터 축으로부터 제공되는 회전력을 선 기어가 입력받아 회전하면서 선 기어 주변의 복수의 유성 기어가 치합되어 공전하고, 이 공전하는 복수개의 유성 기어가 그 주변을 감싸고 있는 링 기어 타입 하우징과 동시에 치합되면서 링 기어 타입 하우징을 회전시키면서 감속시키는 역할을 한다.
그러나, 종래 기술에 따른 에이알에스(ARS)의 작동을 위해서는, 현재 주행하는 차량의 차체 롤 각을 정확하게 산출하여야 하는데, 현재 주행 차량의 사양 또는 종류에 따라 롤 각이 변화할 수 밖에 없음에도 불구하고, 일률적으로 차량에 설치된 각종 센서들을 통하여 추정되는 롤 각만을 이용하기 때문에 에이알에스(ARS)의 정확한 제어가 어려운 문제점이 있다.
아울러, 에이알에스(ARS)가 작동되면, 차량의 주행 중 발생되는 주행 롤 모멘트값만을 고려할 것이 아니라, 에이알에스(ARS)의 작동으로 인하여 발생되는 작용 롤 모멘트값을 충분히 고려한 다음 보다 정확한 피드백 제어가 이루어지도록 하는 연구가 선행되어야 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 작동에 따른 작용 롤 모멘트값을 고려하여 정확한 롤 각을 추정함으로써 에이알에스(ARS)의 피드백 제어가 이루어질 수 있도록 하는 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법의 바람직한 일실시예는, 차량 주행 중 차량에 설치된 복수개의 센서로부터 제공되는 감지값들을 토대로 현재 차량이 직진 주행인지 선회 주행인지를 판단하는 주행 판단 모드와, 상기 주행 판단 모드 후, 상기 복수개의 센서로부터 제공되는 값지값에 의하여 제1횡가속도값을 계산하는 횡 가속도 산출 모드와, 상기 횡 가속도 산출 모드에 의하여 산출된 제1횡가속도값과, 차량의 주행 상태에 따라 추가되는 노이즈 값을 반영하여 제2횡가속도값을 이용하여 제3횡가속도값을 산출하는 횡 가속도 추정 모드와, 상기 횡 가속도 추정 모드에 의하여 산출한 상기 제3횡가속도값으로부터 생성된 차량의 주행 롤 모멘트값과, 능동 회전형 스태빌라이저(이하, '에이알에스(ARS)'라 칭한다)의 작동에 의하여 생성된 작용 롤 모멘트값을 이용하여 최종적으로 상기 차체에 적용되는 롤 각을 추정하는 롤각 추정 모드를 포함한다.
여기서, 상기 주행 판단 모드는, 횡가속도 센서로부터 측정된 횡가속도값과, 조향각 센서로부터 측정된 조향각값 중 적어도 어느 하나의 값이 설정범위 내에 있는 경우에는 직진 주행이라고 판단하고, 상기 횡가속도값 및 조향각값이 상기 설정범위를 벗어난 경우에는 선회 주행이라고 판단한다.
또한, 상기 횡 가속도 추정 모드는, 상기 제2횡가속도값을 다음 수학식(1)을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식(1)]
Figure 112014117366362-pat00001
또한, 상기 횡 가속도 추정 모드는, 상기 제1횡가속도값과 상기 제2횡가속도값을 확장형 칼만 필터(Extended Kalman Filter) 또는 무향 칼만 필터(Uncented Kalman Filter)를 사용하여 보정된 상기 제3횡가속도값을 산출한다.
또한, 상기 롤각 추정 모드는, 상기 제3횡가속도값을 이용하여 다음 수학식 (2)로부터 상기 주행 롤 모멘트값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식(2)]
Figure 112014117366362-pat00002
또한, 상기 롤각 추정 모드는, 상기 에이알에스로부터 상기 차량의 Y축 방향으로 생성된 토크값으로부터 상기 주행 롤 모멘트값과 같은 방향의 모멘트값인 작용 롤 모멘트값을 추정한다.
또한, 상기 작용 롤 모멘트값은, 다음 수학식 (3)을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식(3)]
Figure 112014117366362-pat00003
또한, 상기 롤 각은, 상기 차량의 X축 방향을 기준으로 산출된 상기 주행 롤 모멘트값과 상기 작용 롤 모멘트값을 다음 수학식 (4)를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식(4)]
Figure 112014117366362-pat00004
또한, 상기 롤각 추정 모드에 의하여 추정된 상기 롤 각과 현재 차량의 목표 롤 각을 이용하여 상기 에이알에스를 제어하는 피드백 제어 모드를 더 포함한다.
본 발명에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법의 바람직한 일실시예에 따르면 능동 회전형 스태빌라이저의 작동에 따른 작용 롤 모멘트값을 고려하여 보다 정확한 롤 각을 추정하여 이를 다시 에이알에스(ARS)를 제어하는 피드백 제어 모드로 활용할 수 있으므로, 사용자에게 보다 편안하고 안락한 승차감을 제공하는 효과를 가진다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 구성 중 액추에이터 및 스태빌라이저 바의 연결 모습을 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법의 바람직한 일실시예를 나타낸 블록도이며,
도 3은 도 2의 구성 중 주행 판단 모드를 나타낸 개념도이고,
도 4는 도 2의 구성 중 횡가속도 추정 모드를 나타낸 개념도이며,
도 5a 및 도 5b는 도 2의 구성 중 에이알에스(ARS)의 작동에 의한 작용 롤 모멘트값의 산출 과정을 나타낸 개념도이고,
도 6은 도 2의 구성 중 피드백 제어 모드를 나타낸 개념도이다.
이하, 본 발명에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법의 바람직한 일실시예를 나타낸 블록도이고, 도 3은 도 2의 구성 중 주행 판단 모드를 나타낸 개념도이며, 도 4는 도 2의 구성 중 횡가속도 추정 모드를 나타낸 개념도이고, 도 5a 및 도 5b는 도 2의 구성 중 에이알에스(ARS)의 작동에 의한 작용 롤 모멘트값의 산출 과정을 나타낸 개념도이며, 도 6은 도 2의 구성 중 피드백 제어 모드를 나타낸 개념도이다.
본 발명의 바람직한 일실시예의 설명 중 본 발명의 도면에는 도시되지 않았으나, 종래 기술의 도면에 도시된 구성에 대해서는 별도의 지시 번호를 부여하지 않고 종래 기술의 도면 부호와 동일한 도면부호를 지시하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법의 바람직한 일실시예는, 도 2에 참조된 바와 같이, 차량 주행 중 차량에 설치된 복수개의 센서로부터 제공되는 감지값들을 토대로 현재 차량이 직진 주행인지 선회 주행인지를 판단하는 주행 판단 모드와, 상기 주행 판단 모드 후, 상기 복수개의 센서로부터 제공되는 값지값에 의하여 제1횡가속도값을 계산하는 횡 가속도 산출 모드와, 상기 횡 가속도 산출 모드에 의하여 산출된 제1횡가속도값과, 차량의 주행 상태에 따라 추가되는 노이즈 값을 반영하여 제2횡가속도값을 이용하여 제3횡가속도값을 산출하는 횡 가속도 추정 모드와, 상기 횡 가속도 추정 모드에 의하여 산출한 상기 제3횡가속도값으로부터 생성된 차량의 주행 롤 모멘트값과, 능동 회전형 스태빌라이저(이하, '에이알에스(ARS)'라 칭한다)의 작동에 의하여 생성된 작용 롤 모멘트값을 이용하여 최종적으로 상기 차체에 적용되는 롤 각을 추정하는 롤각 추정 모드를 포함한다.
차량의 능동 회전형 스태빌라이저(Active Rotary type Stabilizer, 이하 '에이알에스(ARS)'라 칭한다)가 적용되지 않은 기존 차량의 경우에는 롤 각을 추정할 경우 기존의 알고리즘(수학식 등 포함)을 이용하여 추정 가능하나, 에이알에스(ARS)가 적용된 차량의 경우에는 선회 주행시 주행하는 차량에 의하여 발생되는 주행 롤 모멘트값과 이에 반응하여 에이알에스(ARS)가 작용하는 작용 롤 모멘트값을 이용하여 롤 각을 추정하여야 한다.
보다 상세하게는, 차량은 주행 중 차체에 기설치된 복수개의 센서들로부터 차량 주행과 직접 관계되는 각종 데이터를 측정한다. 이 데이터들을 통하여 현재 주행 차량이 직진 주행을 하고 있는지 아니면 선회 주행을 하고 있는지를 파악할 수 있다. 이때, 사용되는 데이터들은 횡가속도값과 요레이트값과, 차량의 속도 및 조향각 등이다. 상기 데이터들은 본 발명에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법이 수행되는 동안 지속적으로 측정되어 제공될 수 있다.
주행 판단 모드는, 전술한 바와 같이, 차량이 직진 주행인지 선회 주행인지 파악하는 단계이다.
차량의 직진 주행 시 에이알에스(ARS)가 구동되면, 오히려 차량의 거동을 방해하면서 운전자의 승차감 및 차량의 안정성을 저해시킬 우려가 있다. 이러한 이유로, 현재 차량의 주행 상태를 판정하는 주행 판단 모드는 보다 높은 신뢰성이 요구된다.
차량의 주행 상태가 직진 주행인지 선회 주행인지의 판단을 위하여 사용되는 데이터는 상술한 데이터들 중 횡가속도값과 조향각이 될 것이다. 이는, 도로 자체가 경사가 있는 경우에는 주행하는 차량에서 측정되는 횡가속도값은 일정 범위에서 생성되나, 조향각은 일정 범위 내에서 전혀 각도의 변화가 없는 경우가 있기 때문이다. 이와 같은 경우에는 직진 주행일 것이므로 에이알에스(ARS)를 작동시켜서는 안되는 상황이다.
이런 점에서, 도 3에 참조된 바와 같이, 차량의 주행 상태를 판정할 때에는 횡가속도값과 조향각이 각각 주어진 설정 조건을 모두 만족하는 경우에는 직진 주행이라 판단하고, 각각 주어진 설정 조건을 어느 하나의 값이라도 동시에 만족하지 않는 경우에는 선회 주행이라 판단하여야 한다.
도 3에서, Ay는 횡가속도값이고, SWA는 조향각(Steering Wheel Angle)이고, A와 B는 임의로 설정된 설정 조건이다. 즉, 횡가속도값과 조향각 중 적어도 어느 하나가 A 및 B의 범위 내에 포함되어 있어 상술한 설정 조건을 만족하는 경우 현재 차량은 직진 주행이라 판단하고, 횡가속도값과 조향각이 위 두 가지 조건을 모두(또는 동시에) 만족하지 않는 경우, 즉 A 및 B의 범위를 벗어날 경우를 선회 주행이라 판단한다.
한편, 본 발명에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법의 바람직한 일실시예에서, 횡 가속도 산출 모드는, 차량에 기설치된 복수개의 센서들을 통해서 측정된 횡가속도값을 말한다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 복수개의 센서들을 통해서 직접 측정된 횡가속도값을 제1횡가속도값이라 칭하기로 한다.
아울러, 횡 가속도 추정 모드는, 상술한 복수개의 센서들을 통해서 측정된 제1횡가속도값에는 내외적인 요인들로 인하여 잡음(노이즈)가 포함되게 되는데, 이와 같은 노이즈를 고려하여 보다 정확한 횡가속도값(최종 획득하고자 하는 횡가속도값을 '제3횡가속도값'이라 칭한다)을 얻기 위함이다. 여기서, 노이즈를 고려한 횡가속도값(이하, '제2횡가속도값'이라 칭한다)은 다음 수학식 (1)을 통하여 산출할 수 있다.
[수학식 (1)]
Figure 112014117366362-pat00005
상기 수학식 (1)은 횡가속도값과 요레이트의 수학적 모델식으로서, Cf와 Cr은 차량의 전/후륜 코너링 강성이고, vx는 차량의 속도이다. lf와 lr은 차량의 무게 중심에서 전륜 바퀴와 후륜 바퀴까지의 거리를 의미하고, Iz는 차량의 z축의 관성모멘트이며, δ는 바퀴 조향각으로 실제 조향각과 기어비를 통해서 얻을 수 있다.
상기 수학식 (1)을 통하여 제2횡가속도값이 산출되면, 상기 횡 가속도 추정 모드는, 상기 제1횡가속도값과 상기 제2횡가속도값을 확장형 칼만 필터(Extended Kalman Filter) 또는 무향 칼만 필터(Uncented Kalman Filter)를 사용하여 보정된 값인 상기 제3횡가속도값을 산출할 수 있다.
도 5에는 제3횡가속도값을 산출하는 과정이 개념적으로 잘 나타나 있다. 도 5에서, Ay는 상기 수학식 (1)을 통하여 얻어지는 값으로써 제2횡가속도값을 나타내며, Ay_sen은 차량에 기설치된 복수개의 센서들을 통해서 얻어지는 값으로써 제1횡가속도값을 의미한다.
제1횡가속도값(Asen)과 제2횡가속도값(Ay)는, 도 5에 참조된 바와 같이, 확장형 칼만 필터(EKF) 또는 무향 칼만 필터(UKF) 방식을 사용하여 보정된 횡가속도값인 제3횡가속도값을 추정할 수 있다.
한편, 종래에는 상술한 횡가속도값과 요레이트와 같은 변수가 대입되도록 일정한 모델링식을 이용하여 롤 각을 추정할 수 있으나, 에이알에스(ARS)가 적용된 본 발명에서와 같은 경우에는 동일 조건에서 실질적으로 롤 각은 변하지만 횡가속도값과 요레이트는 변하지 않는다. 이러한 이유로, 본 발명의 실시예에서 에이알에스(ARS) 적용 차량의 롤 각을 추정하기 위해서는 단순히 종래처럼 일정한 모델링식에 대입할 수는 없는 것이고, 실제 차량의 주행 중 발생되는 롤 모멘트 개념으로 접근하여야 한다.
보다 상세하게는, 본 발명에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법에서, 롤각 추정 모드는, 제3횡가속도값을 이용하여 다음 수학식(2)로부터 주행 롤 모멘트값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 (2)]
Figure 112014117366362-pat00006
수학식 (2)는 차량의 롤 모멘트를 계산하는 수식이다. 여기서, ay_com은 횡 가속도 추정 모드에서, 센서를 통해서 얻어진 횡가속도값인 제1횡가속도값과, 수학식 (1)을 통해서 산출된 횡가속도값인 제2횡가속도값을 칼만 필터(EKF 또는 UKF)를 이용하여서 보정된 제3횡가속도값이다. 또한, m은 차량의 용수철 상질량이고, Kof와 Kor은 차량의 전/후륜 롤 강성을 의미한다. 마지막으로 hs는 차량의 전/후륜 롤 센터를 지나는 선으로 부터 무게 중심까지 수직 방향의 거리를 의미한다.
수학식 (2)를 이용하여 주행 롤 모멘트값을 산출한 후에는, 도 1에 참조된 바와 같이, 에이알에스(ARS)의 작동에 따른 작용 롤 모멘트값을 산출하여야 한다.
에이알에스(ARS)에서 생성되는 토크는 주행 롤 모멘트값과는 반대로 작동되면서 차량의 전체 롤 모멘트를 줄여는 작용 롤 모멘트값이다.
그런데, 에이알에스(ARS)의 작동에 의한 토크는 차량의 Y축으로 생성되고 차량의 주행 롤 모멘트값은 X축 방향을 기준으로 산출된다. 이러한 이유로, 에이알에스(ARS)에서 생성되는 Y축 기준의 토크를 X축 방향의 토크값으로 변환 시키는 과정이 필요하다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 에이알에스(ARS)에서 생성되는 토크 Ma는 이를 측정하는 센서를 통해서 알 수 있고, 액추에이터(50) 및 스태빌라이저 바(80,90)의 전체 크기는 이미 잘 알고 있는 수치이다.
도 5a에서와 같이, 에이알에스(ARS)는 차량의 Y축 방향으로 토크를 생성시키고, 이를 통해서 고정 스태빌라이저 바(80) 및 회전 스태빌라이저 바(90)의 선단에서는 F와 같은 수직방향의 힘이 생성된다. 여기서, 고정 스태빌라이저 바(80) 및 회전 스태빌라이저 바(90)의 절곡된 암 길이인 c는 측정 가능한 바, 수학식 (3)와 같은 간단한 수식을 통해서 F의 크기를 유추할 수 있다. 즉, 고정 스태빌라이저 바(80) 및 회전 스태빌라이저 바(90)의 선단에 생성되는 F의 힘을 통해서 차량의 X축 방향의 주행 롤 모멘트값과 대비되는 에이알에스(ARS)의 작용 롤 모멘트값을 추정할 수 있다.
[수학식 (3)]
Figure 112014117366362-pat00007
즉, 도 6에 참조된 바와 같이, 에이알에스(ARS)의 고정 스태빌라이저 바(80) 및 회전 스태빌라이저 바(90)의 좌/우 길이(a,b)를 이미 알고 있으므로 이를 통해서 에이알에스(ARS)의 작동에 의해 생성되는 작용 롤 모멘트값을 최종적으로 추정 가능하다. 이와 같은 과정을 통하여 추정할 수 있는 작용 롤 모멘트값은 M_ars로서, 본 발명의 실시예의 경우 차체의 전방부 좌우 바퀴 및 차체의 후방부 좌우 바퀴에 각각 에이알에스(ARS)가 구비되므로, 차체의 전방부에 구비된 에이알에스(ARS)의 Mf_ars와 차체의 후방부에 구비된 에이알에스(ARS)의 Mr_ars를 각각 추정한다.
본 발명에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법의 바람직한 일실시예에서, 롤각 추정 모드는, 주행 롤 모멘트값과 작용 롤 모멘트값을 이용해 최종적으로 에이알에스(ARS) 구동 차량의 롤 각을 추정할 수 있다.
아래 수학식 (4)와 같이 수학식 (2)에서 에이알에스(ARS)의 작동에 의하여 생성된 작용 롤 모멘트값을 추가하여서 롤 각을 추정할 수 있다.
[수학식 (4)]
Figure 112014117366362-pat00008
수학식 (4)를 이용하여 최종 차량의 롤 각을 추정한 후에는, 도 1 및 도 6에 참조된 바와 같이, 추정된 롤 각은 에이알에스(ARS)의 피드백 제어에 사용된다.
목표 롤 각은 횡 가속도 추정 모드에서 산출된 제3횡가속도값에 의해서 결정되고, 도 6에 참조된 바와 같이, 추정된 롤 각과 목표 롤 각의 차이를 이용하여 PID 제어기 또는 TDC(Time Delay Control) 제어기와 같은 제어 알고리즘을 이용하여 산출된 토크 및 각도로 에이알에스(ARS)의 피드백 제어를 구현할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 바람직한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
50: 액추에이터 60: 구동부
70: 감속부 80: 고정 스태빌라이저 바
90: 회전 스태빌라이저 바

Claims (9)

  1. 차량 주행 중 차량에 설치된 복수개의 센서로부터 제공되는 감지값들을 토대로 현재 차량이 직진 주행인지 선회 주행인지를 판단하는 주행 판단 모드와;
    상기 주행 판단 모드 후, 상기 복수개의 센서로부터 제공되는 값지값에 의하여 제1횡가속도값을 계산하는 횡 가속도 산출 모드와;
    상기 횡 가속도 산출 모드에 의하여 산출된 제1횡가속도값과, 차량의 주행 상태에 따라 추가되는 노이즈 값을 반영한 제2횡가속도값을 확장형 칼만 필터(Extended Kalman Filter) 및 무향 칼만 필터(Uncented Kalman Filter) 중 어느 하나에 의하여 보정하여 제3횡가속도값을 산출하는 횡 가속도 추정 모드와;
    상기 횡 가속도 추정 모드에 의하여 산출한 상기 제3횡가속도값으로부터 생성된 차량의 주행 롤 모멘트값과, 능동 회전형 스태빌라이저(이하, '에이알에스(ARS)'라 칭한다)의 작동에 의하여 생성된 작용 롤 모멘트값을 이용하여 최종적으로 상기 차체에 적용되는 롤 각을 추정하는 롤각 추정 모드를 포함하는 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행 판단 모드는,
    횡가속도 센서로부터 측정된 횡가속도값과, 조향각 센서로부터 측정된 조향각값 중 적어도 어느 하나의 값이 설정범위 내에 있는 경우에는 직진 주행이라고 판단하고, 상기 횡가속도값 및 조향각값이 상기 설정범위를 벗어난 경우에는 선회 주행이라고 판단하는 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 횡 가속도 추정 모드는,
    상기 제2횡가속도값을 다음 수학식(1)을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법.
    [수학식 (1)]
    Figure 112014117366362-pat00009

  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 롤각 추정 모드는,
    상기 제3횡가속도값을 이용하여 다음 수학식 (2)로부터 상기 주행 롤 모멘트값을 산출하는 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법.
    [수학식 (2)]
    Figure 112021036926070-pat00010

  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 롤각 추정 모드는,
    상기 에이알에스로부터 상기 차량의 Y축 방향으로 생성된 토크값으로부터 상기 주행 롤 모멘트값과 같은 방향의 모멘트값인 작용 롤 모멘트값을 추정하는 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 작용 롤 모멘트값은,
    다음 수학식(3)을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법.
    [수학식 (3)]
    Figure 112014117366362-pat00011

  8. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 롤 각은,
    상기 차량의 X축 방향을 기준으로 산출된 상기 주행 롤 모멘트값과 상기 작용 롤 모멘트값을 다음 수학식 (4)를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법.
    [수학식 (4)]
    Figure 112014117366362-pat00012

  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 롤각 추정 모드에 의하여 추정된 상기 롤 각과 현재 차량의 목표 롤 각을 이용하여 상기 에이알에스를 제어하는 피드백 제어 모드를 더 포함하는 차량의 능동 회전형 스태빌라이저의 롤 각 추정 방법.
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