KR20080015115A - 지상 차량의 실제 슬립각 및 실제 요우각의 결정 - Google Patents

지상 차량의 실제 슬립각 및 실제 요우각의 결정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지상 차량의 실제 요우각과 실제 슬립각을 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법에서, 슬립각 특성은 먼저 운전 조건 센서 시스템(FZS), 요우율 센서(GRS), 및 위치 결정 시스템(PBS)을 사용한다. 슬립각 특성이 특성 한계값보다 낮다면, 실제 요우각은 실제 속도 벡터각에 맞도록 조절되며, 이는 위치 결정 시스템의 도움으로 결정된 값이다. 슬립각 특성이 특성 한계값보다 크다면, 실제 요우각은 속도 벡터각의 앞선 조절에 기초한 연속적인 값 통합에 의해서 요우율 센서에 의해 제공되는 센서값의 도움으로 결정되며, 실제 슬립각은 지상 차량의 결정된 요우각과 실제 속도 벡터각 사이의 차이로서 결정된다. 본 발명은 차량 내의 슬립각이 충분한 정확도로 신뢰성있게 결정되도록 하며, 각도가 몇 초에 걸쳐 큰 각도를 가정하는 경우에도 제 2 위치 결정 시스템 또는 도로 확인기와 같은 추가적인 센서 시스템 없이 이루어지도록 한다. 동시에 긴 시간 간격에 걸쳐 신뢰성있게 결정되는 요우각 및 통합된 방법에서 이루어지는 오프셋이 짧은 시간 간격 동안 제어된다.

Description

지상 차량의 실제 슬립각 및 실제 요우각의 결정{DETERMINATION OF THE ACTUAL YAW ANGLE AND THE ACTUAL SLIP ANGLE OF A LAND VEHICLE}
본 발명은 지상 차량의 실제 슬립각(slip angle) 및 실제 요우각(yaw angle)을 결정하기 위한 방치 및 방법에 관한 것이다.
요우각(Ψ)은 차량의 종축과 지면-고정 좌표 시스템에서 지면에 평행한 축 사이의 각으로 규정된다.
슬립각(β)은 차량에 결속되는 지점(즉, 차량의 무게중심)의 속도 벡터와 차량의 종축 사이의 각도이다. 종방향 및 횡방향 기울어짐은 차량의 피치각(pitch angle)(θ) 및 롤각(roll angle)(ρ)에 의해 획득되며, 피치각 및 요우각은 DIN 70000에서 규정된다.
차량의 실제 수평 방향은 요우각에 의해 획득되는데, 차량 내비게이션에 있어서 빠른 경로를 위해 사용되지만 슬립각 결정에 있어서 보조 수치로서 이와 연계되어 더욱 중요하다. 슬립각은 이동 방향에 대한 차량의 지향 방향에 대한 정보를 제공하며, 소위 차량의 횡방향 미끄러짐의 측정을 구성한다. 차량의 측면 미끄러짐이 발생하면, 차량은 보통 안정적인 운전 조건을 벗어나며 잠재적으로 운전자에게 가해지는 위험한 상황에 진입한다.
따라서, 요우각 및 슬립각의 정확한 정보는, 이러한 위험한 상황이 빠르게 인지되고 다음 예를 들어 운전 트레인(drive train), 브레이킹 시스템, 스티어링(steering), 서스펜션/댐핑(suspension/damping), 등과 같은 전자적 제어 가능한 액튜에이터의 도움으로 운전 조건에서 빠르고 전자적 제어 가능한 간섭을 허용함을 의미한다. 이는, 위험한 상황 및 그 경계의 상황에서 운전 안정성에 중요한 기여를 함을 나타낸다.
종래에, 차량의 요우각은 요우율(yaw rate) 신호의 통합에 의해 요우율 센서에 의해 결정되었다. 이러한 요우율 센서(자이로스코프)는 최근에 비교적 저렴한 비용으로 차령에 적합한 특성으로서 제조되며 차량에서 이미 전자적 안정성 프로그램(ESP; electronic stability program) 또는 내비게이션 시스템에서 적용되고 있다.
요우각을 결정하는데 있어서 문제점은, 예를 들어 요우율 신호에서의 온도-종속값 차이(오프셋)와 같은 결과로서, 이는 요우각 결정의 통합에 있어서 에러를 야기하며 적어도 시간에 비례한다. 또한, 오프셋의 시간-종속적 드리프트 및 점진적으로 차도에 의한 결과적인 오류는 통합 에러에 있어서 추가로 부가된다. 따라서 실제 요우각으로부터 계산된 요우각의 차이는 연속적으로 증가한다. 이는 실제 운전 조건에서 잘못된 간섭을 야기할 수 있으며, 최악의 상황에서는 차량 제어에 있어서 부정확한 간섭마저 야기할 수 있다.
대안적으로, 요우각은 안티록 브레이킹 시스템(ABS; antilock braking system)과 함께 차량 내에 항상 존재하는 휠 속도 센서 및 존재하는 경우 스티어링 각 센서 또는 스티어링 휠 센서의 계산에 의해 획득될 수 있다. 이러한 방법의 주된 문제점은 특히 측면 미끄러짐과 같은 휠 미끄러짐, 특히 반드시 알아야 하는 다이나믹 휠 반지름과 같은 휠 특성, 및 통합 오프셋에 의해 야기되는 증가된 에러이다.
또한, 원격-보조 위치 결정 시스템(예를 들어, GPS)이 요우각을 결정하는데 사용될 수 있으며, 이는 US 5983161 및 US 62757773에 개시된다. 그러나 적어도 이를 위해서는 각각 가능한 멀리 위치하는 차량의 다른 지점에 있는 적어도 2개의 공중선(aerial)이 필요하다. 하나의 차량에서 둘 또는 그 이상의 GPS 공중선의 경우, 도로 상에서 차량의 지향 방향이 지면-고정 시스템의 공중선의 상대적인 위치로부터 결정된다. 이 경우, 위치 결정의 절대적인 정확도가 한계에 이르지만 비용상의 문제로 그 실제 사용은 매우 어렵다.
GPS 수신부에 의해 공급되는 지면-고정축에 대한 차량의 속도 벡터각은 거의 요우각이라는 사실에 기초한 다른 가능성이 존재한다. 그러나 슬립각 증가, 즉 위험한 상황의 증가로 인해 더 이상 가용하지 않다.
종래에는 슬립각이 각각의 휠에 가해지는 힘에 의해 특히 횡방향 힘에 의해 결정되었다. 종래에 중간 크기의 차량에 존재하는 운전 조건 센서 시스템에서, 횡방향 힘은 오직 부정확하게 결정될 수 있으며, 이러한 방법은 작은 슬립각(<1~2°)의 경우에만 적용될 수 있다. 큰 슬립각에서 횡방향 가속, 요우율 및 차량 속도가 종래에 슬립각을 결정하도록 사용되었다. 2개의 큰 숫자의 일반적으로 작은 차이의 통합이 이 경우 필요하다. 횡방향 가속 및 요우율 센서의 오프셋과 도로의 횡 방향 기울기에 의한 횡방향 가속값의 오류가 이러한 연결에서 중요한 에러를 이끌 수 있다. 더욱이, 존재하는 센서 노이즈가 슬립각을 결정하는 경우 통합 에러의 증가를 이끈다.
출원 US 2002/0198655 A1은, 슬립각을 결정하기 위한 원격-보조 위치 결정 시스템의 사용을 제안한다. 슬립각은 차량의 속도 벡터의 방향과 차량의 종축의 지향 방향의 차이, 즉 요우각으로서 결정된다. 그러나 이러한 방법은 차량의 요우각이 적합한 정확도로서 결정될 수 있는 경우에만 사용될 수 있다. 오직 하나의 GPS 공중선이 존재하고 이를 둘러싸는 추가 센서 시스템이 없는 경우, 통합 방법은 전술하였던 오프셋을 이끌도록 사용될 것이다.
마지막으로, 공보 DE 10327695 A1은 레인 인지 시스템(lane recognition system)에 의해 슬립각을 결정하는 방법을 제안한다. 이를 위해 필요한 센서 시스템은 고가이며, 따라서 오직 몇몇의 차량에서만 존재한다.
전술한 해결책에는 단점이 있으며, 이는 필요한 정확도가 요우각 및 슬립각 결정에서 영구적으로 보장되지 않는다는 점이다. 추가 및 필요한 센서 시스템을 사용하는 것은 가용 시스템을 고가로 하며 따라서 저가 차량을 포함하는 많은 수의 차량에서 사용되기에 적합하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은, 작은 슬립각의 경우에도 동일하게 요우각을 정확히 결정하고 큰 슬립각에서도 충분한 정확도로서 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 또 다른 목적은, 차량에 이미 존재하는 센서에 기초하여 고가가 아닌 시스템으로서 슬립각 몇 요우각을 결정하는 것이다. 궁극적으로, 차량 안정성을 증진 시키고 넓은 범위의 사용자들에게 사용 가능하여야 한다.
이러한 목적은 청구항 제 1 항에 따른 특징을 구비한 방법 및 청구항 제 9 항에 따른 특징을 구비한 장치에 의해 이루어진다. 바람직한 실시예 및 개선안은 종속항에서 다루어지며, 이는 개별적으로 또는 상호 어떠한 조합으로도 사용 가능하다.
본 발명에 따라서 지상 차량의 실제 요우각과 실제 슬립각을 결정하기 위한 방법은, 지상 차량 내에 존재하는 운전 조건 센서 시스템, 요우율 센서, 및 위치 결정 시스템을 사용한다. 위치 결정 시스템은, 원격 트랜스미터-보조 위치 결정 시스템 및 지상 트랜스미터로서 작동하는 위치 결정 시스템 또는 둘을 조합한 것일 수 있다.
이러한 시스들에 의해 공급된 데이터를 사용함으로써, 지상 차량 내의 운전 조건 센서 시스템 및/또는 요우율 센서에 의해 제공된 센서값의 도움으로 지상 차량의 하나 이상의 슬립각 특성이 먼저 결정된다.
또한, 현재 속도 백터각이 지상-고정축과 위치 결정 시스템의 값으로 결정된 지상 차량의 속도 벡터 사이의 각도로서 결정된다.
하나 이상의 슬립각 특성은 하나 이상의 고정된 특성 한계값과 비교된다.
슬립각 특성이 특성 한계값보다 낮다면, 실제 요우각은 실제 속도 벡터각에 맞도록 조절되며, 실제 슬립각은 요우율 센서 및/또는 차량 내의 운전 조건 센서 시스템에 의해 제공되는 센서값의 도움으로 결정된다. 슬립각이 차량의 구성의 상 이한 지점에 상응한다면 이 경우 차량의 무게중심으로 전환된다.
슬립각 특성이 특성 한계값보다 크다면, 실제 요우각은 속도 벡터각의 앞선 조절에 기초한 연속적인 값 통합에 의해서 요우율 센서에 의해 제공되는 센서값의 도움으로 결정되며, 실제 슬립각은 지상 차량의 결정된 요우각과 실제 속도 벡터각 사이의 차이로서 결정된다.
본 발명에 따라서 차량의 운동 다이나믹을 위한 장치는, 차량 내에 존재하는 운전 조건 센서 시스템, 요우율 센서, 및 위치 결정 시스템의 데이터를 획득하고 준비하도록 설정되며, 전술한 방법들에 따라서 지상 차량의 실제 요우각 및 실제 슬립각을 결정하기 위한 기능 유닛들을 포함하는 계산-논리 유닛을 갖는다.
본 발명은 차량 내의 슬립각이 충분한 정확도로 신뢰성있게 결정되도록 하며, 각도가 몇 초에 걸쳐 큰 각도를 가정하는 경우에도 제 2 위치 결정 시스템 또는 도로 확인기(carriageway identification)와 같은 추가적인 센서 시스템 없이 이루어지도록 한다. 동시에 긴 시간 간격에 걸쳐 신뢰성있게 결정되는 요우각 및 통합된 방법에서 이루어지는 오프셋이 짧은 시간 간격 동안 제어된다. 또한, 관성 센서(inertial sensor), 특히 요우율 센서가 기능적인 효율성을 위해 모니터링될 수 있다.
각각의 단계들은, 고정된 시간 간격(ZI) 또는 예를 들어 현재 운전 조건에 따라 변하는 시간 간격에서 실제 요우각 및 슬립각을 결정하는 동안 반복되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 장치의 계산 능력이 결과적으로 필요하며, 계산 간격을 감소시킴으로써 위험한 상황의 경우 값 결정의 정확도가 증가한다.
바람직한 실시예에서, 스태틱(static) 특성 한계값 및 다이나믹(dynamic) 특성 한계값이 성립된다. 스태틱 특성 한계값은 특정 레벨에서의 한계값이다. 다이나믹 특성 한계값은 슬립각 증가를 특징으로 하는 한계값이다. 이는, 한편으로는 스태틱 한계값이 천천히 초과하는 경우 결정이 신뢰성있게 이루어질 수 있으며, 다른 한편으로는 예를 들어 다이나믹 특성 한계값을 초과와 같은 빠른 변화의 인지로써, 값의 절대적 레벨과 무관하게 스태틱 특성 한계값의 초과가 다소 예상될 수 있으며 경계선에 있기 전에 빠른 반응이 가능하다.
적어도 하나의 휠 속도 및/또는 차량 횡방향 가속도 및/또는 차량 종방향 가속도를 결정하기 위한 적어도 하나의 각각의 값이 운전 조건 센서 시스템의 도움으로 결정될 수 있다. 이러한 값들은 특정한 슬립각 특성을 계산하도록 사용되는 것이 바람직하다. 지상 차량의 적어도 하나의 휠의 브레이킹 모멘트 및/또는 운동 모멘트를 결정하기 위한 적어도 하나의 각각의 값은 운전 조건 센서 시스템 등의 도움으로 결정될 수 있으며 또는 선택적으로 특정 슬립각 특성을 계산하도록 사용될 수 있다. 이는 상응하는 센서가, 예를 들어 안티록 브레이킹 시스템, 파킹 브레이킹 시스템, 내비게이션 시스템 또는 유사한 기능 유닛을 위해 존재하는 경우에 특히 바람직하다.
특정 계산 알고리즘을 사용하여, 횡방향 미끄러짐 및/또는 종방향 미끄러짐을 위한 특성 및 적어도 하나의 휠에 가해진 횡방향 힘 또는 종방향 힘을 위한 특성이 운전 조건 센서 시스템(FZS)으로 결정된 값으로부터 결정될 수 있다. 이러한 특성은 적어도 하나의 슬립각 특성을 계산하는데 기초로서 사용되는 것이 바람직하 다.
필터 알고리즘, 특히 칼만 필터(Kalman filter)의 도움으로 운전 조건 센서 시스템의 적어도 하나의 가속 신호를 위해 오프셋 정정이 수행되는 경우, 요우각 및 슬립각을 결정하는 추가 정확도가 이루어질 수 있다. 예를 들어 도로 또는 도로 기울기의 불균등성에 의해 야기되는 오프셋은 이에 따라 감소하며 계산 정확도가 전체적으로 증가한다.
결정되는 데이터의 정확도를 더 증가시키도록, 주변의 추가 정보가 적어도 하나의 가속도 신호를 오프셋 정정하도록 사용될 수 있다. 주변의 이러한 정보는 예를 들어 내비게이션 시스템 내에 저장된 로드맵(road map)의 맵 데이터로부터 기인할 수 있으며, 로컬 정보원(local information source)(로컬 트랜스미터; local transmitter)에 의해 시스템 내에 전달되거나 또는 기존의 레이더 시스템, 카메라 등에 의해 제공될 수 있다.
달리 말하면, 본 발명은 큰 슬립각(예를 들어, >3°)의 존재를 인지하기 위한 알고리즘을 포함한다. 알고리즘은 운전 조건 센서 시스템의 신호를 사용하며, 이는 이미 차량 내에 안정성 프로그램에 입력 데이터 즉 예를 들어 휠 속도, 요우율 및 횡방향 가속으로서 존재하는 것이다. 구동중인 휠의 운전 모멘트 및 모든 휠의 브레이킹 모멘트가 사용될 수 있다. 모든 휠의 종방향 미끄러짐, 모든 휠의 횡방향 미끄러짐 및 각각의 휠에 가해지는 종방향 힘 및 횡방향 힘은 이러한 값들을 사용하여 계산될 수 있다. 차례로 특성은 이러한 값들로부터 계산될 수 있으며, 그 도움으로 슬립각이 정해진 한계값을 이미 넘는지, 또는 정해진 한계값보다 작은지를 결정한다. 이 경우, 플래그(flag)는 값 1로 설정된다. 아니라면 플래그는 값 0으로 설정된다.
칼만 필터를 사용하여 특히 점진적인 도로 기울기로서 가속도 센서의 오프셋은 정정되거나 또는 적어도 증진될 수 있다. 또한, 내비게이션 시스템의 맵 정보 및 (예를 들어, 가파른 기울기의 도로에 관한) 잠재적인 실제 도로 조건 정보가 사용될 수 있다.
플래그가 값 0이라면, 차량의 속도 벡터와 도로 평면 상의 지면-고정축 사이의 내비게이션 수신부에 의해 제공되는 각도가 요우각과 동일하다. 따라서 통합 오프셋이 조절된다.
플래그가 값 1이라면, 차량이 요우각은 요우율 센서 신호의 통합에 의해 결정된다. 플래그가 오직 짧은 시간 간격에서 값 1을 갖고 요우각 통합은 속도 벡터각에 따라 조절되기 때문에, 요우각을 결정하는 이러한 방법은 시간 간격 동안 매우 정교하다. 이 경우, 슬립각은 내비게이션 수신부에 의해 공급된 각도와 요우각 사이의 차이로 결정된다.
요약하면, 본 발명은 무엇보다 슬립각 특성을 운전 조건 센서 시스템, 요우율 센서, 위치 결정 시스템의 도움으로 결정하는 방법에 관한 것이다. 슬립각 특성이 한계값보다 작게 남는다면, 실제 요우각은 위치 결정 시스템의 도움으로 결정된 실제 속도 벡터각에 맞도록 조절된다. 슬립각 특성이 특정 한계값보다 크다면, 실제 요우각은 연속적인 값 통합에 의해 요우율 센서로부터의 센서값으로 결정되고 슬립각은 요우각과 속도 벡터각 사이의 차이로서 계산된다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 이하에서 도면을 참조하여 보다 상세히 기술된다.
도 1은, 관련된 각도들을 설명하기 위한 지상 차량의 단순화된 개략적 다이어그램이다.
도 2는, 본 발명에 따른 방법을 설명하는 단순화된 순서도이다. 그리고,
도 3은, 차량 이동 다이나믹 데이터를 위한 본 발명에 따른 장치의 차트이다.
동일한 기능 및 명칭에 동일한 도면 부호가 모든 도면에 걸쳐서 지칭된다.
도 1의 단순화된 개략적인 다이어그램은, 개략적인 윤곽선으로 지상 차량(LF; land vehicle)을 도시하며, 2개의 비-스티어링 휠(후륜)(R1, R3) 및 2개의 스티어링 휠(전륜)(R2, R4)을 구비한다. 차량의 종축(LA; longitudinal axis) 및 차량의 무게중심(CG; center of gravity)이 도시된다. 차량은 메인축(XE, YE, ZE)을 구비한 지면-고정 좌표 시스템에 대해 평면도로서 도시되며, 상기 축(XE, YE)은 지면에 평행한 면을 커버하며, 여기에서 차량이 움직이고, 제 3 메인축(ZE)은 도면으로부터 관측자에 대해 반대 방향을 향하도록 도시된다. 차량의 평면은 지면(XE/YE 평면)에 평행하게 놓이며, 따라서 피치각(θ) 및 롤각(ρ)이 0으로 설정된다. 따라서 차량의 무게중심(CG)에 기초하는 도시된 실제 요우각(Ψ)은 지면-고정 메인축(XE)에 평행하며 차량의 무게중심(CG)을 통하도록 놓인 보조 메인축(XE')과 차량의 종축(LA) 사이의 각도이다.
차량(LF)의 무게중심(CG)으로부터 시작되는 실제 속도 벡터(VG)는, 차량의 무게중심(CG)에 기초하여 실제 차량 속도의 값 및 방향을 지시한다. 이 경우, 실제 슬립각(β)은 차량의 종축(LA)과 속도 벡터(VG) 사이의 각도로서 결정된다. 실제 속도 벡터각(Υ)은 보조 메인축(XE')과 속도 벡터(VG) 사이의 각도이다. 도면으로부터, 슬립각(β)이 요우각(Ψ)을 감소시키고 속도 벡터각(Υ)이 맞추어진다는 것이 명백할 것이다.
도 2는, 순서도 형태로 본 발명에 따른 방법의 순서를 도시한다. 필요한 데이터 및 신호는 다음의 기능 유닛에 의해 제공된다: 운전 조건 센서 시스템(FZS), 요우율 센서(GRS) 및 위치 결정 시스템(PBS). 요우율 센서(GRS)는 도시된 바와 같이 운전 조건 센서 시스템(FZS)의 일체화 성분일 수 있으며, 또는 종속 센서 유닛 또는 (도시되지 않은) 지상 차량의 이동 다이나믹을 계산하기 위한 장치의 성분일 수 있다. 사전 단계(0.1)는, 이 경우 운전 조건 센서 시스템(FZS)의 내측에서 수행되며, 먼저 필요한 센서값의 오프셋 정정(offset correction)이 수행된다. 이는, 칼만 필터와 같은 필터 프로그램을 사용하여 이루어질 수 있으며, 내비게이션 시스템, 레이더 측정 또는 레인 가드 시스템(lane guard system) 또는 거리 측정 장치의 카메라 이미지 등으로부터의 지도 정보와 같은 주변의 다른 정보의 도움을 받을 수 있다. 이러한 오프셋 정정은 물론 차량 이동 다이나믹 데이터를 계산하기 위한 장치 내측에서 신호 계산 및 신호 처리와 함께 수행될 수 있다. (이 경우는 도 3 참조)
프로시져가 제 1 단계(1)에서 시작된다. 다음, 이에 이어서 단계(1.1, 2.1, 3.1)가 동시에 이루어진다. 단계(1.2, 2.2)는 각각 단계(1.1, 2.1)에 이어 진행된다.
단계(1.1)에서 슬립각 특성(Kβ)이 계산된다. 이는 입력 데이터로서 운전 조건 센서 시스템(FZS)으로부터의 신호를 사용하는 알고리즘의 도움으로 이루어진다. 종래의 실제 슬립각 결정/계산은 이러한 슬립각 특성(Kβ)에 기초하여 이어지는 단계(1.2)에서 수행되었다.
단계(2.1)에서, 참조 요우각(ΨR)이, 이어지는 단계(2.2)에서 종래의 요우각 결정을 위한 시작점으로서 미리 정해진다. 이러한 참조 요우각(ΨR)은 사전 프로시져로 결정된 마지막 실제 요우각(Ψ)에 대해 조절되며, 즉 업데이트된 값으로서 설정된다. 따라서, 값에서의 차이는 통합 오프셋에 의해 순환적으로 정정된다. 종래 요우각(ΨK)의 결정은, 요우율 센서에 의해 공급된 값을 통합함으로써 이어지는 단계(2.2)에서 수행된다.
단계(3.1)에서, 현재 속도 벡터각(Υ)이 위치 결정 시스템에 의해 제공된 데이터의 도움으로 결정된다. 위치 결정 시스템은 원격 트랜스미터-보조 위치 결정 시스템 및 지상 트랜스미터를 구비하여 작동하는 위치 결정 시스템일 수 있으며 또는 이를 모두 혼합한 것일 수 있다.
따라서, 다음 진행을 위해 필요한 모든 값은 이어지는 프로시져의 노드(P1)에서 가용하다. 따라서, 단계(1.1)에서 결정된 슬립각 특성(Kβ)은 이어지는 분기 단계(1.3)에서 미리 정해진 특성 한계값(Gβ)과 비교된다.
단계(1.3)에서 비교 결과 슬립각 특성(Kβ)이 특성 한계값(Gβ)보다 크다면, 임계 운전 조건이 비교적 높은 슬립각(예를 들어, >3°)에서 존재하는 것이며, 이는 무시될 수 없다. 이 경우, 추가 분기 단계(1.4)가 프로시져에 이어지며, 여기에 속도 벡터각(Υ)을 위한 값이 존재하는지 여부가 검사된다. (예를 들어, 워녁 신호 쉐도우로 인한) 신호의 부재로 인하여 단계(3.1)에서 실제 속도 벡터각(Υ)이 결정되지 않는 것이 가능하다.
어떠한 실제 속도 벡터각(Υ)이 없다면, 이전 사이클로부터의 값에 기초하여 속도 벡터각(Υext)의 외삽법이 단계(4.2, 4.3)에서 수행되며, 실제 속도 벡터각(Υ)이 외삽된 값(Υext)으로 설정된다. 따라서, 노드(P2)에 다음 단계(1.4)가 존재하며, 여기에서 실제 속도 벡터각(Υ)이 존재하고, 단계(4.3)에서는 속도 벡터각(Υ)의 외삽 이후 속도 벡터각(Υ)의 업데이트된 값이 존재한다.
따라서, 이어지는 단계(1.5)에서 실제 요우각(Ψ)은 종래에 (2.2)에서 결정되던 요우각 값(ΨK)으로 설정된다. 슬립각(β)이 후속적으로 실제 요우각(Ψ)과 실제 속도 벡터각(Υ) 사이의 차이로부터 결정된다.
단계(1.3)의 비교 결과가, 슬립각 특성(Kβ)이 특성 한계값(Gβ)보다 작다면, 차량은 안정 운전 조건 상태에 있으며 슬립각(β)이 매우 안정적으로 무시될 수 있다.
이 경우, 체크가 분기 단계(4.1)에서 실제 속도 벡터각(Υ)이 가용한지 여부를 결정하도록 이어진다. 이 경우 그러하지 않다면 프로시져는 단계(4.2)로 분기되고 슬립각(β), 요우각(Ψ) 및 실제 속도 벡터각(Υ)을 위한 값이 전술한 바와 같이 결정된다.
그러나 단계(4.1)에서 속도 벡터각(Υ)을 위한 실제값이 존재한다면, 요우각(Ψ)은 후속적으로 단계(5.1)에서 속도 벡터각(Υ)의 실제값으로 설정된다. 이 경우, 슬립각(β)은 후속 단계(5.2)에서 값(βK)으로 설정되며, 이는 종래에 단계(1.2)에서 결정된 것으로 작은 값의 경우 충분히 정확하다.
일단 방법이 시간 간격(ZI) 내에서 이루어지면, 실제각 값들은 각각의 경우에서 결정되는 것이 바람직하며, 프로시져가 다시 시작한다.
도 3은 본 발명에 따라, 차량의 이동 다이나믹 데이터를 계산하기 위한 장치의 차트이며, 이하에서 이를 차량 이동 다이나믹 컴퓨터(FDR)로 지칭한다. 상기 장치는, 외부 데이터 및 신호에 접근하여 바람직한 값을 계산하는 실질적으로 계산-논리 유닛이다. 이를 위해, 전술한 차량 이동 다이나믹 컴퓨터(FDR)는 운전 조건 센서 시스템(FZS)의 다수의 센서 유닛에 연결된다. 다음의 센서 유닛들은 운동 조건 센서 시스템(FZS)의 성분으로서 도 3에서 오직 예시적인 방법으로 도시된다: 다수의 휠을 위한 휠 속도 센서(RS), 상이한 방향을 위한 가속 센서(AS), 다수의 휠 각각을 위한 운전 모멘트 센서(DS) 또는 브레이킹 모멘트 센서(BS), 스티어링각 센서(LS), 다수의 휠에서의 변위 센서(FS), 피치각, 롤각 및 요우각 센서(θS, ρS, ΨS).
또한, 상기 차량 이동 다이나믹 컴퓨터(FDR)는 위치 결정(PBS) 및 추가 정보 시스템(UIS)에 연결되어, 주변의 정보를 획득하고 선택적으로 처리한다. 이러한 정보 시스템(UIS)은 도 3에서 블록으로 합쳐지지만, 별도의 시스템 유닛으로 구성될 수 있다. 이러한 종류의 시스템은 다음과 같을 수 있다: 내비게이션 시스템, 카메라 시스템, 레이더 시스템, 주변 데이터 획득을 휘한 무선-보조 경로 정보 시스템 및 유사한 시스템.
차량 이동 다이나믹 컴퓨터(FDR)는 실질적으로 신호 계산/신호 처리(SE)를 위한, 처량 이동 다이나믹 데이터(DR)를 계산하기 위한, 신호 출력/제어(SA)를 위한 기능 유닛을 포함한다. 차량 이동 다이나믹 컴퓨터(FDR)는 물론 도 3에 도시되지 않은, 예를 들어 통합된 센서 유닛(자이로스코프)과 같은 추가 기능 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 프로시져는, 차량 이동 다이나믹 컴퓨터 상에서 수행되는 상응하는 컴퓨터 프로그램을 사용하여 차량 이동 다이나믹을 계산함으로써 수행된다. 결정되는 각도를 위한 계산된 값은 예를 들어 제어 변수를 계산하기 위해 직접적으 로 차량 이동 다이나믹 컴퓨터에서 사용될 수 있으며, 또는 또 다른 사용을 위해 외부의 기능적 모듈에 출력할 수 있다.

Claims (9)

  1. 운전 조건 센서 시스템(driving condition sensor system)(FZS), 요우율 센서(yaw rate sensor)(GRS), 및 위치 결정 시스템(position determining system)(PBS)의 도움으로 지상 차량(LF)의 실제 요우각(yaw angle)(Ψ) 및 실제 슬립각(slip angle)(β)을 계산하기 위한 방법으로서,
    - 상기 요우율 센서(GRS) 및/또는 상기 차량 내의 상기 운전 조건 센서 시스템(FZS)에 의해 제공되는 센서값의 도움으로 지상 차량(LF)의 하나 이상의 슬립각 특성(Kβ)을 결정하는 단계;
    - 상기 위치 결정 시스템(PBS)의 값으로 결정된 지상 차량(LF)의 속도 벡터(VG)와 지면-고정축(XE) 사이의 각도로서 결정되는 실제 속도 벡터각(Υ)을 결정하는 단계;
    - 상기 하나 이상의 슬립각 특성(Kβ)을 하나 이상의 고정된 특성 한계값(characteristic limit value)(Gβ)과 비교하는 단계를 포함하며,
    - 상기 특성 한계값(Gβ)보다 낮다면,
    - 상기 실제 요우각(Ψ)은 상기 실제 속도 벡터각(Υ)에 맞도록 조절되며, 그리고
    - 상기 실제 슬립각(β)은, 상기 요우율 센서(GRS) 및/또는 차량 내의 상기 운전 조건 센서 시스템(FZS)에 의해 제공되는 상기 센서값의 도움으로 결정되며;
    - 상기 특성 한계값(Gβ)보다 크다면,
    - 상기 실제 요우각(Ψ)은, 상기 속도 벡터각(Υ)의 앞선 조절에 기초한 연속적인 값 통합에 의해서 상기 요우율 센서(GRS)에 의해 제공되는 센서값의 도움으로 결정되며, 그리고
    - 상기 실제 슬립각(β)은 지상 차량의 상기 결정된 요우각(Ψ)과 상기 실제 속도 벡터각(Υ) 사이의 차이로서 결정되는,
    실제 요우각 및 실제 슬립각을 계산하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법 단계들은 고정된 또는 변경 가능한 시간 간격(ZI)으로 반복되는,
    실제 요우각 및 실제 슬립각을 계산하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 슬립각(β)에서의 증가를 특징으로 하는 스태틱(static) 특성 한계값(Gβ)과 다이나믹(dynamic) 특성 한계값(Gβ)이 설정되는,
    실제 요우각 및 실제 슬립각을 계산하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 각각의 값들이, 하나 이상의 휠 속도 및/또는 차량 횡방향 가속도 및/또는 차량 종방향 가속도를 결정하도록 상기 운전 조건 센서 시스템(FZS)의 도움으로 결정되는,
    실제 요우각 및 실제 슬립각을 계산하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 각각의 값들이, 지상 차량의 하나 이상의 휠의 브레이킹 시스템 및/또는 운전 모멘트를 결정하도록 상기 운전 조건 센서 시스템(FZS)의 도움으로 결정되는,
    실제 요우각 및 실제 슬립각을 계산하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    횡방향 미끄러짐(slippage) 및/또는 종방향 미끄러짐을 위한 그리고 하나 이상의 휠에 작용하는 횡방향 힘 또는 종방향 힘을 위한 특성은, 상기 하나 이상의 슬립각 특성의 계산을 위한 기초로서 상기 운전 조건 센서 시스템(FZS)으로 결정된 값으로부터의 알고리즘의 도움으로 결정되는,
    실제 요우각 및 실제 슬립각을 계산하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운전 조건 센서 시스템(FZS)의 하나 이상의 가속도 신호를 위한 오프셋 정정(offset correction)이 필터 알고리즘, 특히 칼만 필터(Kalman filter)의 도움으로 이루어지는(0.1),
    실제 요우각 및 실제 슬립각을 계산하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    주변의 추가 정보로부터 획득되는 데이터들이 상기 하나 이상의 가속도 신호의 상기 오프셋 정정을 위해 사용되는,
    실제 요우각 및 실제 슬립각을 계산하기 위한 방법.
  9. 지상 차량의 운동 다이나믹을 계산하기 위한 장치로서,
    운전 조건 센서 시스템(FZS), 요우율 센서(GRS), 및 위치 결정 시스템(PBS) 의 데이터를 획득하고 준비하도록 설정되며,
    제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 방법에 따라서 지상 차량(LF)의 실제 요우각(Ψ) 및 실제 슬립각(β)을 결정하기 위한 기능 유닛들을 포함하는 계산-논리 유닛을 가지는,
    장치.
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