KR20180003655A

KR20180003655A - 차량용 자세 제어방법

Info

Publication number: KR20180003655A
Application number: KR1020160082235A
Authority: KR
Inventors: 이경복; 고석진; 권오성; 김남영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2018-01-10
Also published as: DE102017204016A1; US10532768B2; CN107554518A; US20180001925A1

Abstract

본 발명은 차량의 급격한 차속 변화에 따른 쏠림현상에 대해 차량 자세 제어에 대한 강건성을 확보하는 기술에 관한 것으로, 본 발명은 스티어링휠의 조향상태와 차속의 변화를 일으키는 페달의 개도상태를 기반으로, 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 일어나는지 판단하고; 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 일어날 때에 요레이트의 변화상태를 기반으로 차량의 쏠림 여부를 판단하며; 차량의 쏠림을 판단한 경우, 조향모터를 구동하여 차량의 쏠림을 복원하는 방향으로 보상토크를 제공하는 차량용 자세 제어방법이 소개된다.

Description

차량용 자세 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING POSITION OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 급격한 차속 변화에 따른 쏠림현상에 대해 차량 자세 제어에 대한 강건성을 확보하는 차량용 자세 제어방법에 관한 것이다.

MDPS(Motor Driven Power Steering System : 전동식 파워스티어링 시스템)는 모터를 사용하여 스티어링휠의 조향력을 보조하는 역할을 하는 것으로, 기존의 유압식 파워스티어링과 달리 엔진의 동력을 사용하지 않기 때문에 연비가 좋고, 제어가 쉬운 장점이 있다.

이러한, MDPS는 운전자의 조타토크를 보조하는바, 차량의 운행 중 상시 작동되어 조향력을 제공하게 된다. 즉, MDPS 제어기에 의해 모터의 동작이 제어되고, 상기 모터에서 제공되는 동력에 의해 운전자에게 보조적인 조향력이 제공될 수 있어, 운전자의 피로도를 감소시키게 된다.

한편, 스티어링휠의 조향각을 온센터로 유지한 상태에서 직진 주행하는 경우, 이상적으로는 어느 한 방향으로 차량의 쏠림이 발생하지 않고 직진 주행이 이루어져야 하지만, 얼라이먼트의 틀어짐, 도로노면의 구배, 횡풍에 의한 영향과 같은 이유로, 주행 과정에서 어느 한 방향으로 쏠림이 발생할 수 있다.

특히, 직진 주행상황에서 급가속과 같이 차속을 급격하게 변경하는 경우, 타이어 자체 슬립에 의해 차량의 쏠림이 발생된다. 다만, 이에 대한 근본적인 분석 및 해결에 시간과 비용이 길고 커서, 다른 추가적인 해결책이 필요한 실정에 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2014-0081484 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량의 급격한 차속 변화에 따른 쏠림현상에 대해 차량 자세 제어에 대한 강건성을 확보하는 차량용 자세 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 제어부가 스티어링휠의 조향상태와 차속의 변화를 일으키는 페달의 개도상태를 기반으로, 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 일어나는지 판단하는 급차속변경판단단계; 제어부가 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 일어날 때에 요레이트의 변화상태를 기반으로 하는 보상진입조건을 통해 차량의 쏠림 여부를 판단하는 쏠림판단단계; 및 제어부가 차량의 쏠림을 판단한 경우, 조향모터를 구동하여 차량의 쏠림을 복원하는 방향으로 보상토크를 제공하는 보상단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 급차속변경판단단계에서는, 조향토크와, 조향각과, 조향각속도에 의해 직진 방향으로의 주행 여부를 판단할 수 있다.

상기 급차속변경판단단계에서는, 차속과, 가속페달 개도량에 의해 급가속 상황을 판단할 수 있다.

상기 쏠림판단단계에서는, 좌우 휠속도 차이의 절대값이 기준값 미만인지 더 판단할 수 있다.

상기 쏠림판단단계에서는, 전후 휠속도 차이의 절대값이 기준값 초과인지 더 판단할 수 있다.

상기 쏠림판단단계에서는, 차량에 탑재된 차량자세제어시스템이 해제 상태인지 더 판단할 수 있다.

상기 쏠림판단단계에서는, 요레이트 변화율이 설정값 초과인 경우, 차량의 쏠림을 판단할 수 있다.

상기 쏠림판단단계에서는, 요레이트 변화량의 절대값이 기준값 초과인 경우에, 차량의 쏠림을 판단할 수 있다.

상기 쏠림판단단계에서는, 상기 요레이트 값이 (-)인지 (+)인지에 따라 차량의 쏠림방향을 판단할 수 있다.

상기 쏠림판단단계에서는, 변화한 요레이트의 절대값이 기준값을 초과하여 유지된 시간이 기준시간 이상인지 더 판단할 수 있다.

상기 보상단계에서는, 상기 요레이트 변화량에 따라 조향모터의 보상토크를 비례하여 제공할 수 있다.

상기 보상단계 이 후에, 스티어링휠의 조향상태와 차속의 변화를 일으키는 페달의 개도상태를 기반으로 하는 보상해제조건 중 어느 하나를 만족하는지 판단하는 보상해제판단단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 보상해제판단단계에서는, 조향토크와, 조향각과, 가속페달 개도량과, 요레이트 발생방향 및 차량에 탑재된 차량자세제어시스템의 작동 여부 중 어느 하나로서 보상해제 여부를 판단할 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 차량의 급가속에 따른 쏠림 발생시, MDPS시스템의 조향모터를 활용하여 쏠림을 복원하는 방향으로 보상토크를 제공함으로써, 차량의 쏠림을 방지하여 차량의 주행성 및 조종안정성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 자세 제어방법의 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 자세 제어방법의 구현을 위한 시스템을 예시하여 나타낸 개략 도면.
도 3은 본 발명의 적용 및 미적용시의 실험 결과 데이터를 비교하여 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 본 발명에 따른 차량용 자세 제어방법은, 급차속변경판단단계와, 쏠림판단단계 및 보상단계를 포함하여 구성할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 급차속변경판단단계에서는, 제어부(1)가 스티어링휠의 조향상태와 차속의 변화를 일으키는 페달의 개도상태를 기반으로, 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 일어나는지 판단한다.

예컨대, 상기 급차속변경판단단계에서는, 조향토크와, 조향각과, 조향각속도 및 차속에 의해 직진 방향으로의 주행 여부를 판단할 수 있다.

상기 조향토크는 토크센서를 이용하여 측정할 수 있고, 조향각과 조향각속도는 조향각센서를 이용하여 측정할 수 있는 것으로, 조향토크의 절대값이 A Nm 미만이고, 조향각의 절대값이 B deg 미만이며, 조향각속도의 절대값이 C deg/s 미만인 경우에, 현재 차량이 직진 주행하는 것으로 판단할 수 있다.

그리고, 상기 급차속변경판단단계에서는, 차속과, 가속페달 개도량에 의해 급가속 상황을 판단할 수 있다.

상기 차속은 차속센서를 이용하여 측정할 수 있고, 가속페달 개도량은 APS센서를 이용하여 확보할 수 있는 것으로, 차속이 D kph 미만이고, 가속페달 개도량이 E % 초과인 경우에, 현재 차량이 급가속하여 주행하는 것으로 판단할 수 있다.

아울러, 쏠림판단단계에서는, 제어부(1)가 상기 급차속변경판단단계의 판단 결과, 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 일어나는 경우, 이때의 요레이트 변화상태를 기반으로 하는 보상진입조건을 통해 차량의 쏠림 여부를 판단할 수 있다.

즉, 직진 방향으로 급가속 주행시에, 요레이트센서를 통해 요레이트의 변화를 판단하고, 이를 통해 차량의 쏠림 여부를 판단하게 된다.

예컨대, 상기 요레이트 변화율이 설정값을 초과하는 경우에, 차량의 쏠림이 있는 것으로 판단할 수 있다.

바람직하게는, 요레이트 변화량의 절대값이 기준값인 F deg/s를 초과하는 경우에, 차량의 쏠림을 판단할 수 있다.

또한, 변화한 요레이트의 절대값이 기준값을 초과하여 유지한 시간이 기준시간 이상인 경우에, 차량의 쏠림이 있는 것으로 판단할 수 있다.

그리고, 상기 요레이트가 변화하는 방향이 (-)방향인지 (+)방향인지에 따라 차량의 쏠림방향을 판단할 수 있다.

즉, 요레이트 값이 - F deg/s 미만인 경우, 차량이 좌측으로 쏠리는 것으로 판단할 수 있고, 요레이트 값이 F deg/s 초과인 경우에, 차량이 우측으로 쏠리는 것으로 판단할 수 있다.

더불어, 상기 쏠림판단단계에서는, 좌우 휠속도 차이의 절대값이 기준값인 G kph 미만인지 더 판단할 수 있다. 이때에, 상기 휠속도는 휠속도센서를 통해 입력받을 수 있다.

즉, 차량의 급가속에 따라 특히 구동륜의 좌우 휠속도 차이의 절대값이 기준값 미만인 경우에 후술하는 보상제어에 진입하고, 반대로 기준값 이상인 경우에는 비정상적인 노면의 상태(눈길 또는 빙판길 등)로 인해 한 쪽 바퀴에 과도한 슬립이 발생한 주행 상황으로 판단하여, 이때에는 보상제어에 진입하지 않도록 제어할 수 있다.

그리고, 상기 쏠림판단단계에서는, 전후 휠속도 차이의 절대값이 기준값 초과인지 더 판단할 수 있다.

즉, 차량의 급가속에 따라 전후 휠속도 차이의 절대값이 기준값인 H kph 초과인 경우에 후술하는 보상제어에 진입하고, 반대로 기준값 이하인 경우에는 차량의 급가속 상황이 아닌 것으로 판단하여, 이때에는 보상제어에 진입하지 않도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 쏠림판단단계에서는, 차량에 탑재된 차량자세제어시스템이 해제 상태인지 더 판단할 수 있다.

즉, 차량에 탑재된 VSM, LKAS, TCS 등의 기타 차량 자세제어시스템이 해제 상태인 경우 후술하는 보상제어에 진입하고, 반대로 이들 자세제어시스템이 작동 상태인 경우에는 보상제어에 진입하지 않도록 제어할 수 있다.

아울러, 보상단계에서는, 제어부(1)가 차량의 쏠림을 판단한 경우, 조향모터(3)를 구동하여 차량의 쏠림을 복원하는 방향으로 보상토크를 제공할 수 있다.

예컨대, 상기 보상단계에서는, 상기 요레이트 변화량에 따라 조향모터(3)의 보상토크를 비례하여 제공할 수 있다.

즉, 차량의 쏠림이 발생한 반대방향으로 MDPS의 조향모터(3)를 구동하여 보상토크를 제공하되, 요레이트 변화량이 클수록 조향모터(3)의 보상토크가 커지고, 요레이트 변화량이 작을수록 조향모터(3)의 보상토크가 작아지게 된다.

이는, 요레이트 변화량에 대응하도록 제어계수를 설정하여 최종 보상토크 제어량을 계산하거나, 또는 조향모터(3)에 부여하는 게인값을 조절하여 최종 보상토크 제어량을 계산할 수 있다.

따라서, 조향모터(3)의 전류제어를 통해 이처럼 계산된 보상토크 제어량만큼 모터토크를 제공함으로써, 차량의 쏠림 발생을 방지하게 된다.

아울러, 상기한 보상단계 이 후에는, 스티어링휠의 조향상태와 차속의 변화를 일으키는 페달의 개도상태를 기반으로 하는 보상해제조건 중 어느 하나를 만족하는지 판단하는 보상해제판단단계를 더 포함할 수 있다.

예컨대, 상기 보상해제판단단계에서는, 조향토크와, 조향각과, 가속페달 개도량과, 요레이트 발생방향 및 차량에 탑재된 차량자세제어시스템의 작동 여부 중 어느 하나로서 보상해제 여부를 판단할 수 있다.

즉, 조향토크의 절대값이 I Nm 초과이거나, 조향각의 절대값이 J deg 초과이거나, APS개도량이 K % 미만이거나, 보상진입조건과 반대 방향의 요레이트 변화가 발생한 경우, 그리고 차량에 탑재된 차량자세제어시스템이 작동되는 경우 중 어느 하나를 만족하게 되면, 보상진입로직을 해제하게 된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 차량용 자세 제어방법의 과정을 살펴본다.

도 1을 참조하면, 조향토크, 조향각, 조향각속도 등의 입력신호를 바탕으로 차량의 직진 방향 주행 여부를 판단한다(S10).

예컨대, 조향토크의 절대값이 A Nm 미만이고, 조향각의 절대값이 B deg 미만이며, 조향각속도의 절대값이 C deg/s 미만인 경우에, 현재 차량이 직진 주행하는 것으로 판단할 수 있다.

S10단계의 판단 결과, 직진 방향 주행인 경우, 차속, APS개도량, 휠속도 등의 입력신호를 바탕으로 차량의 급가속 상황을 판단한다(S20).

예컨대, 차속이 D kph 미만이고, 가속페달 개도량이 E % 초과인 경우에, 현재 차량이 급가속하여 주행하는 것으로 판단할 수 있다. 여기에, 전후 휠속도 차이의 절대값을 더 판단할 수 있는데, 전후 휠속도 차이의 절대값이 H kph를 초과하는 경우 급가속 상황으로 판단할 수 있다.

S20단계의 판단 결과, 급가속 주행 상황으로 판단한 경우, 요레이트 입력신호를 바탕으로 차량의 쏠림 여부를 판단할 수 있다(S30).

예컨대, 요레이트 변화율이 설정값을 초과하는 경우, 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 요레이트 변화량의 절대값이 F deg/s를 초과하는 경우, 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단할 수 있고, 이 경우 요레이트 값이 (-)인지 (+)인지에 따라 쏠림 방향을 판단할 수 있다.

다만, 차량의 쏠림이 발생한 것으로 판단한 경우라 하더라도, 좌우 휠속도 차이가 G kph 이상이거나, TCS, LKAS, VSM과 같은 차량 자세제어시스템이 작동 중인 경우에는, 하기의 보상제어를 실시하지 않도록 제어할 수 있다.

이어서, S30단계의 판단 결과, 차량의 쏠림이 있는 것으로 판단시, 차량의 쏠림을 복원하기 위한 보상토크 제어량을 연산한다(S40).

그리고, MDPS의 조향모터(3)를 구동하여 계산된 보상토크 제어량만큼 보상토크를 제공함으로써, 차량의 쏠림 발생을 방지하게 된다(S50).

이때에, 상기한 보상토크는, 보상진입조건을 만족하여 로직에 진입한 경우, 한 번만 제공하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 보상제어 과정에서 조향토크의 절대값이 I Nm 초과하거나, 조향각의 절대값이 J deg를 초과하거나, 가속페달 개도량이 K % 미만이거나, 보상진입조건의 요레이트 발생방향과 반대방향의 요레이트가 발생하거나, 타 자세제어시스템이 작동하는 경우에는, 상기한 보상제어를 해제할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 차량의 급가속에 따른 쏠림 발생을 판단한 경우, MDPS시스템의 조향모터(3)를 활용하여 쏠림을 복원하는 방향으로 보상토크를 제공함으로써, 차량의 쏠림을 방지하게 되는바, 차량의 주행성 및 조종안정성을 향상시키게 된다.

도 3은 정차 중 가속페달을 완전하게 밟아(WOT) 급가속하는 경우에 있어, 본 발명의 보상로직을 적용하지 않은 실험데이터와, 보상로직을 적용한 실험데이터를 비교하여 나타낸 것으로, 보상로직 적용시 요레이트 값이 -1.92deg/s에서 -0.54deg/s로 약 70% 감소한 것을 확인할 수 있으며, 이를 통해 차량의 쏠림이 확연하게 줄어든 것을 확인할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

1 : 제어부 3 : 조향모터

Claims

제어부가 스티어링휠의 조향상태와 차속의 변화를 일으키는 페달의 개도상태를 기반으로, 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 일어나는지 판단하는 급차속변경판단단계;
제어부가 직진 방향으로 급격한 차속 변화가 일어날 때에 요레이트의 변화상태를 기반으로 하는 보상진입조건을 통해 차량의 쏠림 여부를 판단하는 쏠림판단단계; 및
제어부가 차량의 쏠림을 판단한 경우, 조향모터를 구동하여 차량의 쏠림을 복원하는 방향으로 보상토크를 제공하는 보상단계;를 포함하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 급차속변경판단단계에서는,
조향토크와, 조향각과, 조향각속도에 의해 직진 방향으로의 주행 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 급차속변경판단단계에서는,
차속과, 가속페달 개도량에 의해 급가속 상황을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 쏠림판단단계에서는,
좌우 휠속도 차이의 절대값이 기준값 미만인지 더 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 쏠림판단단계에서는,
전후 휠속도 차이의 절대값이 기준값 초과인지 더 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 쏠림판단단계에서는,
차량에 탑재된 차량자세제어시스템이 해제 상태인지 더 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 쏠림판단단계에서는,
요레이트 변화율이 설정값 초과인 경우, 차량의 쏠림을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 7에 있어서,
상기 쏠림판단단계에서는,
요레이트 변화량의 절대값이 기준값 초과인 경우에, 차량의 쏠림을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 쏠림판단단계에서는,
상기 요레이트 값이 (-)인지 (+)인지에 따라 차량의 쏠림방향을 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 쏠림판단단계에서는,
변화한 요레이트의 절대값이 기준값을 초과하여 유지된 시간이 기준시간 이상인지 더 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 보상단계에서는,
상기 요레이트 변화량에 따라 조향모터의 보상토크를 비례하여 제공하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 보상단계 이 후에, 스티어링휠의 조향상태와 차속의 변화를 일으키는 페달의 개도상태를 기반으로 하는 보상해제조건 중 어느 하나를 만족하는지 판단하는 보상해제판단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.
청구항 12에 있어서,
상기 보상해제판단단계에서는,
조향토크와, 조향각과, 가속페달 개도량과, 요레이트 발생방향 및 차량에 탑재된 차량자세제어시스템의 작동 여부 중 어느 하나로서 보상해제 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자세 제어방법.