KR20180068681A - System and Method for calculating movement of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량의 거동 산출 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 횡방향을 기준으로 차량의 거동을 산출하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 차량의 안정성 제어시스템(Electronic Stability Program; ESP)은 운전자의 운전 중 타이어의 접촉한계에 이르는 위험한 상황에서 적절한 바퀴를 제어함으로써 차량을 운전자가 원하는 방향으로 운동시키는 시스템이다.Generally, a vehicle stability control system (ESP) is a system that moves a vehicle in a desired direction by controlling an appropriate wheel in a dangerous situation reaching a contact limit of the tire during operation of the driver.
이러한 차량의 안정성 제어시스템은 타이어와 노면 사이의 접착한계가 차량의 후륜에서 먼저 도달했을 때 나타나는 스핀 아웃(Spin-Out) 현상인 오버스티어시와 전륜에서 먼저 타이어와 노면의 접착 한계에 도달함에 따라 나타나는 드리프트(Drift) 현상인 언더스티어시 서로 다른 제어를 수행하여 차량이 운전자가 원하는 방향으로 운동하도록 한다. 즉, 오버스티어시에는 전륜 외측 바퀴에 제동력을 가하여 차랑의 바깥쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량의 조정성 상실을 방지하고, 언더스티어시에는 후륜 내측 바퀴에 제동력을 가하여 차량의 안쪽으로 작용하는 보상 모멘트를 생성시킴으로써 차량이 원하는 궤적에서 바깥쪽으로 밀려나는 것을 방지한다.The stability control system of this type of vehicle is designed so that the oversteering phenomenon, which is a spin-out phenomenon when the adhesion limit between the tire and the road surface first reaches the rear wheel of the vehicle, and the adhesion limit of the tire and the road surface, In the understeer, which is a drift phenomenon, different control is performed so that the vehicle moves in the direction desired by the driver. That is, when oversteering, the braking force is applied to the outer wheel of the front wheel to generate a compensating moment acting on the outer side of the wheel, thereby preventing the loss of adjustment of the vehicle. In understeering, the braking force is applied to the inner wheel of the rear wheel, By creating a compensation moment, the vehicle is prevented from being pushed out of the desired trajectory.
이러한 보상 모멘트는 선회속도센서를 통해 얻어진 차량운동량(Actual Vehicle Motion) 제어기의 차량 모델에서 계산된 기준 선회속도량(안정기준값; Stability Criterion)보다 실제 차량운동량이 클 경우 적절한 차륜의 압력 제어에 의한 제동력에 의하여 발생된다. 이때, 제어의 기준이 되는 기준 선회속도량은 운전자가 원하는 차량의 궤적을 나타내는 안정 기준값(Stability Criterion)이며, 이는 선회속도로서 나타낼 수 있다.This compensating moment is calculated by multiplying the braking force by the proper wheel pressure control when the actual vehicle momentum is larger than the reference turning speed amount (stability reference value) calculated in the vehicle model of the vehicle motion amount (Actual Vehicle Motion) Lt; / RTI > At this time, the reference turning speed amount as a reference of control is a stability reference value indicating the trajectory of the vehicle desired by the driver, which can be expressed as the turning speed.
이 운전자가 원하는 선회속도 즉 기준 선회속도(rdesired)는 기본 물리법칙에 의거하여 다음과 같이 조향각(δteer)과 차속(Vx)으로부터 결정된다.The turning speed desired by the driver, that is, the reference turning speed rdesired is determined from the steering angle delta teer and the vehicle speed Vx based on the basic physical law as follows.
차량의 오버스티어와 언더스티어는 상기한 식으로부터 산출되는 기준 선회속도량과 차량 센서로부터 측정된 실제 선회속도량사이의 차이인 선회속도량 오차로부터 결정되며, 이 선회속도량 오차로부터 보상모멘트를 만들 수 있도록 각 바퀴의 제동장치를 독립적으로 제어함으로써 차량의 안정성을 확보한다.The oversteer and the understeer of the vehicle are determined from the turning speed error which is the difference between the reference turning speed amount calculated from the above formula and the actual turning speed amount measured from the vehicle sensor, The stability of the vehicle is ensured by independently controlling the braking devices of the respective wheels.
그러나, 이러한 제어방식은 차량 거동에 따라 보상모멘트 제어에 대한 필요성을 만을 다룰 뿐 원하지 않는 선회모멘트를 보상하는 필요한 보상모멘트의 양을 산출할 수 없어 그에 따른 적절한 오버스티어 제어 또는 언더스티어 제어를 수행할 없으므로 오버스티어 또는 언더스티어시, 차량이 정상상태로 복귀하는 데 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라, 각각의 제어가 지나친 경우에는 차량의 안정성 및 조정성에 나쁜 영향을 미치는 문제점이 있다.However, such a control system can not calculate the amount of the necessary compensation moment to compensate for the unwanted turning moment, and only performs the over-steering control or the under-steering control according to the vehicle behavior, There is a problem that it takes a long time for the vehicle to return to a normal state at the time of oversteering or understeering, and in the case where each control is excessive, the stability and adjustment of the vehicle are badly affected.
[특허문헌]한국등록특허 10-0907868호.[Patent Literature] Korean Patent No. 10-0907868.
본 발명은 차량의 전륜 및 후륜 조향각 추정부와 전륜 및 후륜 코너링 강성 추정부를 구비하여 차량의 기준 요레이트, 기준 횡가속도, 기준 횡슬립각을 포함하는 차량의 횡방향 제어를 위한 기준이 되는 차량의 거동을 산출하는 차량의 거동 산출 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention relates to a vehicle having a front wheel and a rear wheel steering angle estimating section and a front wheel and a rear wheel cornering rigidity estimating section of a vehicle and estimating a vehicle yaw rate, a reference lateral acceleration and a reference lateral yaw angle, A behavior calculation system and method for calculating a behavior are provided.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited thereto. It is to be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by means of the means shown in the claims and combinations thereof.
본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 시스템은 차량의 조향각을 추정하는 전륜 및 후륜 조향각 추정부, 기준 코너링 강성값, 종가속도, 횡가속도, 휠속도, 능동/반능동 현가장치 제어량을 고려한 코너링 강성 변동량 값을 추정하는 코너링 강성 추정부, 상기 전륜 및 후륜 조향각 추정부와 코너링 강성 추정부에 의해 추정된 상기 차량의 횡방향 제어에서 사용되는 기준 요레이트, 기준 횡슬립각 및 기준 횡가속도를 포함하는 횡방향 기준 거동값을 산출하는 차량 횡방향 기준 거동 산출부 및 상기 산출된 횡방향 기준 거동값에서 요구 제어값을 제어하는 제어부를 포함한다.The system for calculating the behavior of a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a front wheel steering angle estimating unit for estimating a steering angle of a vehicle, a reference cornering stiffness value, a longitudinal acceleration, a lateral acceleration, a wheel speed, and an active / A reference lateral yaw rate, and a reference lateral acceleration, which are used in the lateral control of the vehicle, estimated by the front wheel and rear wheel steering angle estimating units and the cornering rigidity estimating unit, are calculated from the cornering rigidity estimating unit A vehicle transverse direction reference behavior calculation section for calculating a lateral reference behavior value and a control section for controlling the demand control value at the calculated lateral reference behavior value.
또한, 상기 전륜 및 후륜 조향각 추정부는 기구학적 조향각, 롤스티어각, 컴플라이언스 스티어각에 의한 차량의 조향각을 추정할 수 있다.In addition, the front and rear steering angle estimation units may estimate the steering angle of the vehicle by the kinematic steering angle, the rollsteering angle, and the compliance steering angle.
또한, 상기 기구학적 조향각은 운전자가 조작한 조향휠의 조향각을 상기 차량에 구비된 조향각 센서로 측정하여 산출할 수 있다.In addition, the kinematic steering angle can be calculated by measuring the steering angle of the steering wheel operated by the driver with a steering angle sensor provided in the vehicle.
또한, 상기 롤스티어각은 상기 차량의 롤동역학 모델과 횡가속도 센서로 측정된 차량의 롤각을 이용하여 산출할 수 있다.The rollsteer angle may be calculated using the roll kinetic model of the vehicle and the roll angle of the vehicle measured by the lateral acceleration sensor.
또한, 상기 컴플라이언스 스티어각은 상기 차량의 횡동역학 모델과 횡가속도 센서 및 요레이트 센서로 측정된 전륜 또는 횡력을 이용하여 산출할 수 있다.Further, the compliance steering angle can be calculated by using the lateral dynamic model of the vehicle, the front wheel or the lateral force measured by the lateral acceleration sensor and the yaw rate sensor.
또한, 상기 제어부는 산출된 차량의 횡방향 기준 거동값에서 요구 제어 모멘트, 요구 제어 타이어힘, 요구 제동력/요구 제동압, 요구 엔진토크/요구 구동력 또는 요구 조향각을 제어할 수 있다.The controller may control the demanded control moment, the demanded controlled tire force, the demanded braking force / demanded braking pressure, the requested engine torque / requested driving force, or the requested steering angle at the calculated lateral reference behavior value of the vehicle.
아울러, 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 방법은 차량의 조향각을 추정하는 단계, 기준 코너링 강성값, 종가속도, 횡가속도, 휠속도, 능동/반능동 현가장치 제어량을 고려한 코너링 강성 변동량 값을 추정하는 단계;In addition, a vehicle behavior calculation method according to an embodiment of the present invention includes estimating a steering angle of a vehicle, calculating a cornering stiffness variation considering a reference cornering stiffness value, a closing speed, a lateral acceleration, a wheel speed, and an active / Estimating a value;
상기 추정된 조향각 및 코너링 강성 변동량 값을 이용하여 차량의 횡방향 제어에서 사용되는 기준 요레이트, 기준 횡슬립각 및 기준 횡가속도를 포함하는 횡방향 기준 거동값을 산출하는 단계 및 상기 산출된 횡방향 기준 거동값에서 요구 제어값을 제어하는 단계를 포함한다.Calculating a lateral reference behavior value including a reference yaw rate, a reference lateral slip angle, and a reference lateral acceleration used in lateral control of the vehicle using the estimated steering angle and cornering stiffness variation value, And controlling the required control value from the reference behavior value.
또한, 상기 차량의 조향각을 추정하는 단계는, 기구학적 조향각, 롤스티어각, 컴플라이언스 스티어각에 의한 차량의 조향각을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of estimating the steering angle of the vehicle may include estimating the steering angle of the vehicle by the kinematic steering angle, the roll steer angle, and the compliance steering angle.
또한, 상기 산출된 횡방향 기준 거동값에서 요구 제어값을 제어하는 단계는, 상기 산출된 횡방향 기준 거동값에서 요구 제어 모멘트, 요구 제어 타이어힘, 요구 제동력/요구 제동압, 요구 엔진토크/요구 구동력 또는 요구 조향각을 제어할 수 있다.The step of controlling the required control value based on the calculated lateral reference behavior value may further include a step of calculating a desired control moment based on the calculated lateral reference behavior value and the demanded control torque based on the calculated demanded braking force / The driving force or the required steering angle can be controlled.
본 기술은 차량의 주행상황에서의 일관적이지 않은 차량의 모델 오차를 차량의 횡방향 기준 모델 산출 방법을 이용하여 차량의 주행상황에서 차량의 모델 오차가 감소하도록 제어함으로써, 차량의 횡방향 제어 장치를 위한 개발 기간 또는 튜닝 비용을 감소시킬 수 있다.The present technology controls a model error of a vehicle which is inconsistent in a running state of the vehicle so as to reduce a model error of the vehicle in a running state of the vehicle by using a lateral reference model calculating method of the vehicle, Can reduce development time or tuning costs for the system.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 시스템을 설명하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 시스템 내 차량의 전륜 조향각 추정부를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 시스템 내 차량의 후륜 조향각 추정부를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 시스템 내 차량의 코너링 강성 추정부를 설명하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 시스템의 기준 차량 모델과 실제 차량의 거동을 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating a vehicle behavior calculation system according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a view for explaining a front wheel steering angle estimating unit of a vehicle in a vehicle behavior calculating system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a rear wheel steering angle estimating unit of a vehicle in a vehicle behavior calculating system according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining a cornering stiffness estimating unit of a vehicle in a vehicle behavior calculating system according to an embodiment of the present invention.
5A to 5D are graphs showing a comparison between a reference vehicle model and a behavior of an actual vehicle in a vehicle behavior calculation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a computing system that implements a vehicle behavior calculation method in accordance with an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish it, will be described with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention to those skilled in the art.
도면들에 있어서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 본 명세서에서 특정한 용어들이 사용되었으나. 이는 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 권리 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown and are exaggerated for clarity. Although specific terms are used herein, It is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation of the scope of the appended claims.
본 명세서에서 '및/또는'이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, '연결되는/결합되는'이란 표현은 다른 구성요소와 직접적으로 연결되거나 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미로 사용된다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 '포함한다' 또는 '포함하는'으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및 소자의 존재 또는 추가를 의미한다.The expression " and / or " is used herein to mean including at least one of the elements listed before and after. Also, the expression " coupled / connected " is used to mean either directly connected to another component or indirectly connected through another component. The singular forms herein include plural forms unless the context clearly dictates otherwise. Also, as used herein, "comprising" or "comprising" means to refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations and elements.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 시스템을 설명하는 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram illustrating a vehicle behavior calculation system according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 1을 참조하면, 차량의 거동 산출 시스템은 전륜(front wheels) 조향각 추정부(100), 후륜(rear wheels) 조향각 추정부(200), 코너링 강성 추정부(300), 횡방향 기준 거동 산출부(400) 및 제어부(500)를 포함한다.1, the vehicle behavior calculation system includes a front wheel steering angle estimating unit 100, a rear wheels steering
전륜(front wheel) 조향각 추정부(100)는 운동학적(kinematic) 기어비에 의한 조향각(기구학적 조향각 또는 운전자 조향에 의한 운동학적 조향각), 롤스티어에 의한 조향각(롤스티어각), 컴플라이언스(compliance) 스티어에 의한 조향각(컴플라이언스 스티어각)을 추정한다.The front wheel steering angle estimating unit 100 estimates the steering angle based on the steering angle (kinematic steer angle by kinematic steer angle or driver steer), kinematic steer angle (roll steer angle), compliance by a kinesthetic gear ratio, And estimates the steering angle (compliance steering angle) by the steer.
여기서, 운동학적(kinematic) 기어비에 의한 조향각은 타이어 조향각 중에서, 운전자가 입력하는 스티어링 휠(steering wheel)의 조향각에 의한 타이어 조향각이다. 즉, 운동학적(kinematic) 기어비에 의한 조향각은 차량의 스티어링 휠의 각도에서 양쪽의 타이어 조향각까지 차량의 거동 산출 시스템의 기구학적인 설계 파라미터에 의하여 운동학적으로 결정되는 감속 기어비를 곱하여 산출할 수 있다.Here, the steering angle based on the kinematic gear ratio is a tire steering angle based on the steering angle of the steering wheel inputted by the driver among the tire steering angles. That is, the steering angle based on the kinematic gear ratio can be calculated by multiplying the deceleration gear ratio determined by the kinematically determined kinematic design parameters of the vehicle behavior calculation system from the angle of the steering wheel of the vehicle to the steering angle of both tires.
여기서, 롤스티어는 차량의 선회 시, 차량에 구비된 타이어의 수직 방향의 변위에 대하여 서스펜션 지오메트리에 의해 결정되는 토우각이 발생하고, 좌측 및 우측의 평균적인 토우방향의 조향각이 생성되는 것이고, 롤스티어에 의한 조향각은 추정된 롤각 혹은 차량의 횡가속도의 비례식을 이용하여 산출할 수 있다.Here, when the vehicle is turning, a roll angle tilting angle determined by the suspension geometry is generated with respect to the vertical displacement of the tire provided in the vehicle, and steering angles in the average toe direction on the left and right sides are generated. The steering angle by the tier can be calculated by using the estimated roll angle or the proportional expression of the lateral acceleration of the vehicle.
여기서, 컴플라이언스 스티어에 의한 조향각은 타이어의 횡력에 대응하여 타이어를 고정하는 부시류의 변형에 의해 생성되는 조향각이 생성된 것이고, 컴플라이언스 스티어에 의한 조향각은 타이어의 횡력 및 차량의 횡가속도의 비례식을 이용하여 산출할 수 있다.Here, the steered angle by the compliance steer is a steering angle generated by the deformation of the bush flow fixing the tire corresponding to the lateral force of the tire, and the steering angle by the compliance steer is calculated by using the proportional expression of the lateral force of the tire and the lateral acceleration of the vehicle Can be calculated.
후륜 조향각 추정부(200)는 후륜 조향 장치가 있는 경우, 운동학적(kinematic) 기어비에 의한 조향각, 롤스티어에 의한 조향각, 컴플라이언스 스티어에 의한 조향각을 추정한다.The rear wheel steering
코너링 강성 추정부(300)는 코너링 강성값(고정값), 종가속도, 횡가속도, 휠속도(FL, FR, RL, RR), 능동 및 반능동 현가장치 제어량 등을 반영하여 코너링 강성 변동량 값을 추정한다.The cornering
차량 횡방향 기준 거동 산출부(400)는 전륜 조향각 추정부, 후륜 조향각 추정부 및 코너링 강성 추정부에 의해 추정된 전륜 및 후륜 조향각 정보 및 전륜 및 후륜 코너링 강성 정보를 기준으로 하기 수학식 1 및 2를 이용하여 차량의 횡방향 제어에서 사용되는 기준 요레이트(r_ref), 기준 횡가속도(Ay_ref) 및 기준 횡슬립각(β_ref)을 포함하는 차량의 횡방향 기준 거동을 산출한다. The vehicle lateral direction reference
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2]&Quot; (2) "
여기서, βref는 기준 횡슬립각이고, rref는 기준 요레이트이며, Ay , ref는 기준 횡가속도이고, Cf, Cr은 전륜 및 후륜 코너링 강성값이며, lf, lr은 무게 중심에서 전륜과 후륜까지의 거리이고, m은 차량의 질량이며, Iz는 차량의 요 회전관성이고, Vx는 차량의 종방향 속도이며, δ는 전륜 타이어의 조향각이다. Here, β ref is a reference, and the lateral slip angle, r ref is the reference yaw rate, A y, ref is the reference, and the lateral acceleration, C f, C r is the front and rear cornering stiffness, l f, l r is the weight M is the mass of the vehicle, I z is the yaw rotational inertia of the vehicle, V x is the longitudinal velocity of the vehicle, and delta is the steering angle of the front tire.
제어부(500)는 산출된 차량의 횡방향 기준 거동값에서 요구 제어 모멘트, 요구 제어 타이어힘, 요구 제동력/제동압, 요구 엔진토크/구동력 또는 요구 조향각 등을 제어하고 액추에이터에 분배한다.The
즉, 제어부(500)는 산출된 차량의 횡방향 기준 거동값과 차량에서 계측되는 실측 거동값(실측 요레이트, 횡가속도 및 횡슬립각 등)을 비교하여 차이가 발생하면, 요구 제어 모멘트, 요구 제어 타이어힘, 요구 제동력/제동압, 요구 엔진토크/구동력 또는 요구 조향각 등을 제어할 수 있다.That is, the
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 시스템 내 차량의 전륜 조향각 추정부를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a front wheel steering angle estimating unit of a vehicle in a vehicle behavior calculating system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 전륜 조향각 추정부(100)는 수학식 3 및 4를 이용하여 운전자가 조작한 조향휠의 조향각(1)을 차량에 구비된 조향각 센서로 측정하여 조향 기어비에 따른 기구학적 조향각(110)을 산출하고, 차량의 롤동역학 모델과 횡가속도 센서의 신호값을 이용하여 추정된 차량의 롤각(2)으로 산출되는 전륜 롤스티어각(120)을 산출하며, 차량의 횡동역학 모델과 차량의 횡가속도 및 요레이트 센서의 신호값을 이용하여 추정된 전륜 횡력(3)으로 추정되는 전륜 컴플라이언스 스티어각(130)을 각각 생성하여 차량 전륜 조향각을 최종 결정한다.Referring to FIG. 2, the front wheel steering angle estimating unit 100 measures the
[수학식 3] &Quot; (3) "
[수학식 4] &Quot; (4) "
여기서, 는 전륜 조향각이고, 는 기구학적 조향각이며, 는 롤스티어각이고, 는 컴프라이언스 스티어각이며, 는 타이어의 횡력이고, 은 횡가속도와 롤각의 비례 계수이며, 은 롤동역학 시정수이다.here, Is a front wheel steering angle, Is a kinematic steer angle, Lt; / RTI > is the roll- Is the com- pliance steer angle, Is the lateral force of the tire, Is a proportional coefficient of the lateral acceleration and the roll angle, Is the roll kinetic time constant.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 시스템 내 차량의 후륜 조향각 추정부를 설명하는 도면이다.3 is a view for explaining a rear wheel steering angle estimating unit of a vehicle in a vehicle behavior calculating system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 후륜 조향각 추정부(200)는 수학식 5 및 6을 이용하여 후륜 조향 액추에이터 센서(4)로부터 기구학적 관계식에 따른 기구학적 조향각(210)을 산출(후륜 조향 장치가 없는 경우, 0으로 일차적인 후륜 타이어 조향각을 산출)하고, 차량의 롤동역학 모델과 횡가속도 센서 신호값을 이용하여 추정된 차량 롤각(5)으로 산출되는 후륜 롤스티어각(220)을 산출하며, 차량의 횡동역학 모델과 차량의 횡가속도 및 요레이트 센서의 신호값을 이용하여 추정된 후륜 횡력(6)으로 추정되는 후륜 컴플라이언스 스티어각(230)을 각각 생성하여 차량 후륜 조향각을 최종 결정한다. 3, the rear wheel steering
[수학식 5] &Quot; (5) "
[수학식 6] &Quot; (6) "
여기서, 은 후륜 조향각이고, 는 기구학적 조향각이며,here, Is a rear wheel steering angle, Is a kinematic steer angle,
는 롤스티어각이고, 는 컴프라이언스 스티어각이며, 는 타이어의 횡력이고, 은 횡가속도와 롤각의 비례 계수이며, 은 롤동역학 시정수이다. Lt; / RTI > is the roll- Is the com- pliance steer angle, Is the lateral force of the tire, Is a proportional coefficient of the lateral acceleration and the roll angle, Is the roll kinetic time constant.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 시스템 내 차량의 코너링 강성 추정부를 설명하는 도면이다.4 is a diagram for explaining a cornering stiffness estimating unit of a vehicle in a vehicle behavior calculating system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 코너링 강성 추정부(300)에서는 수학식 7 및 8을 이용하여 횡가속도 센서(7)가 측정한 횡방향 하중전이가 커지면 코너링 강성값은 감소하고, 종가속도 센서(8)가 측정한 종향? 힘의 증가하면 코너링 강성값은 감소하며, 휠속도 센서(9)가 측정한 차속이 증가하면 공력 변화에 의한 전륜 및 후륜의 수직항력의 변동으로 코너링 강성값이 변화하고, 능동 및 반능동 현가장치(10)가 구비된 경우에 전륜 및 후륜 강성비 및 댐핑계수 비율에 따라 코너링 강성값(11)이 변동된다.Referring to FIG. 4, in the cornering
구체적으로, 코너링 강성 추정부(300)에서는 차량의 주행상황에 따라 실시간으로 변동하는 코너링 강성값을 산출하기 위하여 기준(정규화 또는 nominal) 코너링 강성값을 우선적으로 산출하고, 횡방향의 하중전이, 타이어의 비선형적 특성, 종방향 힘의 영향도, 수직방향으로 힘의 영향도, 차량 종방향 속도에 의한 영향도를 추가적으로 고려하기 위하여 종가속도, 횡가속도, 휠속도(FL, FR, RL, RR), 능동 및 반능동 현가장치 제어량을 이용하여 코너링 강성 변동량을 산출하고, 산출된 코너링 강성 변동량과 기준 코너링 강성값을 곱하여 최종 코너링 강성값으로 산출한다.Specifically, the cornering
[수학식7]&Quot; (7) "
[수학식 8]&Quot; (8) "
여기서, 은 횡하중전이, 횡슬립에 대한 비선형성을 반영하는 정규화(0~1) 룩업 테이블(look-up table, LUT)이고, 은 횡하중전이 이용 시에 필요한 실시간 전륜 및 후륜 댐핑계수비 및 강성비 반영을 위한 정규화(0~1) 룩업 테이블이며, 은 종방향의 힘 때문에 발생하는 횡력 감소를 반영하기 위한 정규화(0~1) 룩업 테이블이고, 은 종방향의 하중전이를 반영하기 위한 ax 입력의 정규화(0~2) 룩업 테이블이며, 은 Vx에 따른 수직항력에 대한 공력 영향도(z-axis force, y-axis moment)를 반영하기 위한 정규화(0~1,2) 룩업테이블이다. here, Is a normalized (0 ~ 1) look-up table (LUT) that reflects the non-linearity of lateral load transversal and lateral slip, Is a normalized (0 ~ 1) lookup table for reflecting the real-time front wheel and rear wheel damping coefficient ratios and stiffness ratios required for lateral load transfer, Is a normalized (0 to 1) look-up table for reflecting the lateral force reduction caused by the longitudinal force, Is a normalized (0 to 2) look-up table of a x inputs to reflect the longitudinal load transitions, Is a normalized (0-1,2) look-up table to reflect the aerodynamic force (y-axis force) on the vertical drag along V x .
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 시스템의 기준 모델 차량과 실제 차량의 거동을 비교한 그래프이다. 5A to 5D are graphs comparing the behavior of the reference model vehicle and the actual vehicle in the behavior calculation system of the vehicle according to the embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도 5a 및 도 5b에 개시된 그래프의 X축은 시간이고, Y축은 각각 차량의 횡슬립각 및 요레이트이다.5A and 5B, the X-axis of the graphs shown in Figs. 5A and 5B is time, and the Y-axis is a lateral slip angle and yaw rate of the vehicle, respectively.
여기서, 차량의 일반적인 주행에서는 기준 모델 차량(A)과 실제 차량(B)의 거동은 시간에 따라 각각 횡슬립각 및 요레이트의 변동이 거의 없다.Here, in the general running of the vehicle, the behavior of the reference model vehicle A and the actual vehicle B hardly fluctuates with respect to the transverse slip angle and the yaw rate with time.
도 5c 및 도 5d를 참조하면, 도 5c 및 도 5d에 개시된 그래프의 X축은 시간이고, Y축은 각각 차량의 횡슬립각 및 요레이트이다.Referring to Figs. 5C and 5D, the X-axis of the graph shown in Figs. 5C and 5D is time, and the Y-axis is the lateral slip angle and yaw rate of the vehicle, respectively.
여기서, 횡가속도가 커지는 차량의 주행상황에서는 기준 모델 차량(A)과 실제 차량(B)의 거동은 시간에 따라 각각 횡슬립각 및 요레이트의 변동이 있다.Here, in the running situation of the vehicle in which the lateral acceleration increases, the behaviors of the reference model vehicle A and the actual vehicle B fluctuate with time depending on the lateral slip angle and the yaw rate, respectively.
그러나, 차량의 횡방향 기준 거동 산출부에서 산출된 기준 요레이트, 기준 횡가속도 및 기준 횡슬립각이 적용된 기준 모델 차량(C)과 실제 차량(A)의 거동은 시간에 따라 각각 횡슬립각 및 요레이트의 변동이 거의 없다.However, the behavior of the reference model vehicle C and the actual vehicle A to which the reference yaw rate, the reference lateral acceleration and the reference lateral slip angle are applied, calculated by the lateral reference behavior calculating section of the vehicle, There is little fluctuation in yaw rate.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 거동 산출 방법을 실행하는 컴퓨팅 시스템을 보여주는 블록도이다.FIG. 6 is a block diagram illustrating a computing system that implements a vehicle behavior calculation method in accordance with an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다. 6, a
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다. The
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.Thus, the steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments disclosed herein may be embodied directly in hardware, in a software module executed by
본 기술은 차량의 주행상황에서의 일관적이지 않은 차량의 모델 오차를 차량의 횡방향 기준 모델 산출 방법을 이용하여 차량의 주행상황에서 차량의 모델 오차가 감소하도록 제어함으로써, 차량의 횡방향 제어 장치를 위한 개발 기간 또는 튜닝 비용을 감소시킬 수 있다.The present technology controls a model error of a vehicle which is inconsistent in a running state of the vehicle so as to reduce a model error of the vehicle in a running state of the vehicle by using a lateral reference model calculating method of the vehicle, Can reduce development time or tuning costs for the system.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.Meanwhile, the method of the present invention as described above can be written in a computer program. And the code and code segments constituting the program can be easily deduced by a computer programmer in the field. In addition, the created program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and is read and executed by a computer to implement the method of the present invention. And the recording medium includes all types of recording media readable by a computer.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, Various modifications and variations may be made without departing from the scope of the appended claims.
100: 전륜 조향각 추정부 200: 후륜 조향각 추정부
300: 코너링 강성 추정부 400: 차량 횡방향 기준 거동 산출부
500: 제어부100: front wheel steering angle estimating unit 200: rear wheel steering angle estimating unit
300: cornering rigidity estimation unit 400: vehicle lateral direction reference behavior calculation unit
500:
Claims (9)
기준 코너링 강성값, 종가속도, 횡가속도, 휠속도, 능동/반능동 현가장치 제어량을 고려한 코너링 강성 변동량 값을 추정하는 코너링 강성 추정부;
상기 전륜 및 후륜 조향각 추정부와 코너링 강성 추정부에 의해 추정된 상기 차량의 횡방향 제어에서 사용되는 기준 요레이트, 기준 횡슬립각 및 기준 횡가속도를 포함하는 횡방향 기준 거동값을 산출하는 차량 횡방향 기준 거동 산출부; 및
상기 산출된 횡방향 기준 거동값에서 요구 제어값을 제어하는 제어부
를 포함하는 차량의 거동 산출 시스템.A front wheel and a rear wheel steering angle estimating unit for estimating a steering angle of the vehicle;
A cornering stiffness estimating unit for estimating a cornering stiffness variation value taking into consideration a reference cornering stiffness value, a closing speed, a lateral acceleration, a wheel speed, and an active / semiactive suspension control amount;
A lateral transverse slip angle and a reference lateral acceleration used in the lateral control of the vehicle estimated by the front wheel and rear wheel steering angle estimator and the cornering rigidity estimator, A direction reference behavior calculator; And
A control unit for controlling the demand control value based on the calculated lateral reference behavior value,
And calculating the behavior of the vehicle.
상기 전륜 및 후륜 조향각 추정부는
기구학적 조향각, 롤스티어각, 컴플라이언스 스티어각에 의한 차량의 조향각을 추정하는 차량의 거동 산출 시스템.The method according to claim 1,
The front and rear steering angle estimating units
A behavior calculation system for a vehicle that estimates a steering angle of a vehicle by a kinematic steering angle, a rollsteering angle, and a compliance steering angle.
상기 기구학적 조향각은
운전자가 조작한 조향휠의 조향각을 상기 차량에 구비된 조향각 센서로 측정하여 산출하는 차량의 거동 산출 시스템. The method of claim 2,
The kinematic steering angle
Wherein the steering angle of the steering wheel operated by the driver is measured and calculated by a steering angle sensor provided in the vehicle.
상기 롤스티어각은
상기 차량의 롤동역학 모델과 횡가속도 센서로 측정된 차량의 롤각을 이용하여 산출하는 차량의 거동 산출 시스템.The method of claim 2,
The roll-
A roll kinetic model of the vehicle and a roll angle of the vehicle measured by the lateral acceleration sensor.
상기 컴플라이언스 스티어각은
상기 차량의 횡동역학 모델과 횡가속도 센서 및 요레이트 센서로 측정된 전륜 또는 횡력을 이용하여 산출하는 차량의 거동 산출 시스템.The method of claim 2,
The compliance steer angle
A lateral acceleration sensor of the vehicle, and a front wheel or a lateral force measured by a lateral acceleration sensor and a yaw rate sensor.
상기 제어부는
산출된 차량의 횡방향 기준 거동값에서 요구 제어 모멘트, 요구 제어 타이어힘, 요구 제동력/요구 제동압, 요구 엔진토크/요구 구동력 또는 요구 조향각을 제어하는 차량의 거동 산출 시스템.The method according to claim 1,
The control unit
A demand control torque, a demand braking force / a demand braking pressure, a requested engine torque / a requested driving force, or a requested steering angle on the basis of the calculated lateral reference behavior values of the vehicle.
기준 코너링 강성값, 종가속도, 횡가속도, 휠속도, 능동/반능동 현가장치 제어량을 고려한 코너링 강성 변동량 값을 추정하는 단계;
상기 추정된 조향각 및 코너링 강성 변동량 값을 이용하여 차량의 횡방향 제어에서 사용되는 기준 요레이트, 기준 횡슬립각 및 기준 횡가속도를 포함하는 횡방향 기준 거동값을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 횡방향 기준 거동값에서 요구 제어값을 제어하는 단계
를 포함하는 차량의 거동 산출 방법.Estimating a steering angle of the vehicle;
Estimating a cornering stiffness variation value taking into consideration a reference cornering stiffness value, a closing speed, a lateral acceleration, a wheel speed, and an active / semiactive suspension control amount;
Calculating a lateral reference behavior value including a reference yaw rate, a reference lateral slip angle, and a reference lateral acceleration used in lateral control of the vehicle using the estimated steering angle and the value of the cornering stiffness variation; And
Controlling the demand control value from the calculated lateral reference behavior value
And calculating the behavior of the vehicle.
상기 차량의 조향각을 추정하는 단계는,
기구학적 조향각, 롤스티어각, 컴플라이언스 스티어각에 의한 차량의 조향각을 추정하는 단계를 포함하는 차량의 거동 산출 방법.The method of claim 7,
The step of estimating the steering angle of the vehicle includes:
Estimating a steer angle of the vehicle by a kinematic steer angle, a roll steer angle, and a compliance steer angle.
상기 산출된 횡방향 기준 거동값에서 요구 제어값을 제어하는 단계는,
상기 산출된 횡방향 기준 거동값에서 요구 제어 모멘트, 요구 제어 타이어힘, 요구 제동력/요구 제동압, 요구 엔진토크/요구 구동력 또는 요구 조향각을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 거동 산출 방법.The method of claim 7,
Wherein the step of controlling the demand control value at the calculated lateral reference behavior value comprises:
Wherein the required control moment, the demanded controlled tire force, the demanded braking force / demanded braking pressure, the requested engine torque / required driving force, or the requested steering angle are controlled on the basis of the calculated lateral reference behavior values.
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