KR20180078497A

KR20180078497A - 차량의 전자식 자세 제어용 센서의 고장 판단 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20180078497A
Application number: KR1020160183274A
Authority: KR
Inventors: 임창희; 박병석; 김성남
Original assignee: 이래에이엠에스 주식회사
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2018-07-10

Abstract

차량의 전자식 자세 제어용 센서의 고장 판단 방법은 상기 복수의 센서의 신호를 각각 이용하여 주행 궤적의 곡률을 각각 산출하는 단계, 상기 산출된 곡률 중 최대 곡률과 최소 곡률을 제외한 나머지 곡률의 평균값인 평균 곡률을 산출하는 단계, 그리고 상기 최대 곡률과 상기 평균 곡률의 차, 그리고 상기 평균 곡률과 상기 최소 곡률의 차를 기초로 상기 최대 곡률 및 상기 최소 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

Description

차량의 전자식 자세 제어용 센서의 고장 판단 방법 및 장치{Method and apparatus for determining disorders of sensors for electronic stability control of vehicles}

본 발명은 차량의 전자식 자세 제어(ESC, electronic stability control)용 시스템에 사용되는 센서의 고장 여부를 판단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

차량의 거동의 안정화를 위해 차량 운행 조건에 따라 자세 제어를 위한 시스템이 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 제어 기능은 소위 전자식 자세 제어라고 불리며, ABS, TCS, 각종 자세 제어를 위한 부가 기능을 포함한다.

이러한 제어는 ESC 센서의 신호를 기초로 하여 필요한 작동이 수행되는 방식으로 이루어지며, 예를 들어 ESC 센서는 휠 속도 센서, 요 레이트 센서, 조향각 센서, 횡 가속도 센서 등을 포함한다.

그런데 이러한 ESC 센서의 고장이 있는 경우 차량 자세 제어가 제대로 이루어지지 못하는데, 전기적 단선이나 단락에 의한 고장은 쉽게 판단할 수 있으나 신호의 오프셋 또는 이상 신호의 경우에는 이를 제대로 감지하지 못하는 문제가 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0040939 (공개일자: 2014년 04월 04일)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량의 전자식 자세 제어에 사용되는 센서들의 신호 값을 이용한 연산을 통하여 해당 센서들의 고장 여부를 판단할 수 있는 고장 판단 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자식 자세 제어용 센서의 고장 판단 방법은 상기 복수의 센서의 신호를 각각 이용하여 주행 궤적의 곡률을 각각 산출하는 단계, 상기 산출된 곡률 중 최대 곡률과 최소 곡률을 제외한 나머지 곡률의 평균값인 평균 곡률을 산출하는 단계, 그리고 상기 최대 곡률과 상기 평균 곡률의 차, 그리고 상기 평균 곡률과 상기 최소 곡률의 차를 기초로 상기 최대 곡률 및 상기 최소 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

상기 복수의 센서는 휠속도 센서, 요레이트 센서, 조향각 센서, 그리고 횡가속도 센서를 포함할 수 있다.

상기 고장 여부를 판단하는 단계에서, 상기 최대 곡률과 상기 평균 곡률의 차가 상기 평균 곡률의 미리 정해진 비율보다 큰 경우 상기 최대 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인 것으로 판단할 수 있고, 상기 평균 곡률과 상기 최소 곡률의 차가 상기 평균 곡률의 미리 정해진 비율보다 큰 경우 상기 최소 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자식 자세 제어에 사용되는 복수의 센서의 고장 여부를 판단하는 장치는 상기 복수의 센서의 신호를 수신할 수 있도록 상기 복수의 센서에 연결되며 수신된 신호를 기초로 상기 센서의 고장 여부를 판단하기 위한 고장 판단 로직을 수행하는 마이크로 프로세서를 포함한다. 상기 고장 판단 로직은 상기 복수의 센서의 신호를 각각 이용하여 주행 궤적의 곡률을 각각 산출하는 단계, 상기 산출된 곡률 중 최대 곡률과 최소 곡률을 제외한 나머지 곡률의 평균값인 평균 곡률을 산출하는 단계, 그리고 상기 최대 곡률과 상기 평균 곡률의 차, 그리고 상기 평균 곡률과 상기 최소 곡률의 차를 기초로 상기 최대 곡률 및 상기 최소 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 차량의 동역학적 특성에 의해 복수의 센서에 의해 검출되는 값들이 하나의 공통된 파라미터, 즉 차량의 주행 궤적의 곡률을 산출하는데 사용될 수 있다는 점에 착안하여, 복수의 센서의 신호를 기초로 곡률을 각각 산출하고 산출된 곡률을 이용하여 고장 판단 여부를 수행함으로써, 센서의 신호 값 그 자체에 의해 신뢰할 수 있는 고장 판단이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고장 판단 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 한 실시예에 따른 고장 판단 방법의 순서도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 마이크로 프로세서(10)는 복수의 센서, 예를 들어 휠속도 센서(20), 요레이트 센서(30), 조향각 센서(40) 그리고 횡가속도 센서(50)의 신호를 인가받을 수 있도록 이들 센서들에 신호적으로 연결될 수 있다. 본 발명은 차량의 전자식 자세 제어(electronic stability control)에 사용되는 복수의 센서의 신호의 연산을 통해 해당 센서들의 고장 여부를 판단할 수 있는 장치에 관한 것이며, 복수의 센서는 이들 네 개의 센서를 포함할 수 있다.

본 발명은 차량의 동력학적 거동 특성에 의해 차량의 주행 궤적의 곡률이 이들 네 개의 센서(20, 30, 40, 50)의 신호에 의해 산출될 수 있다는 점에 착안한 것이며, 이들 신호의 연산을 통해 주행 궤적의 곡률을 산출하고 이를 기초로 고장 여부를 판단한다. 이하에서는 이들 네 개의 센서의 신호를 이용하여 고장 여부를 판단하는 경우에 대해 설명한다. 이하에서 도 2를 참조하여 고장 판단 로직에 대해 설명한다.

마이크로프로세서(10) 외에 메모리, 관련 하드웨어와 소프트웨어가 구비될 수 있으며, 마이크로프로세서(10)는 이하에서 설명할 고장 판단 로직을 수행하도록 프로그램될 수 있다.

먼저, 마이크로프로세서(10)는 이들 센서(20, 30, 40, 50)의 신호가 입력되는지 여부를 확인한다(S11).

센서 신호가 입력된 경우, 마이크로프로세서(10)는 유효 조건이 만족되었는지 여부를 판단한다(S12). 여기서 유효 조건은 고장 판단 로직을 수행해도 무방할 조건을 의미하며, 차량이 과격하게 운전되고 있는 경우 고장 판단이 잘못된 판단을 내릴 수 있기 때문에 고장 판단을 수행할 조건이 만족된 경우에 한해 고장 판단 로직을 수행하도록 하는 것이다. 예를 들어, 유효 조건은 차량 속도 20KPH 이상, 횡가속도 3m/s², 조향각 130도, 조향각 변화율 20도/s 이하의 구간, 그리고 급감속 및 급가속 구간을 제외한 구간으로 설정될 수 있다.

S12 단계에서 유효 조건이 만족된 것으로 판단되며, 위에서 설명한 네 개의 센서(20, 30, 40, 50)의 신호를 각각 이용하여 네 개의 곡률을 계산한다(S13). 여기서 곡률은 차량의 주행 궤적은 반경(R)의 역수(1/R)일 수 있다.

예를 들어, 곡률(1/R)은 다음과 같은 수학식에 의해 산출될 수 있다.

[수학식]

여기서,

는 횡가속도이고,

는 차량 속도이며,

는 요레이트이고,

는 조향각이며,

는 조향 비율이고,

및

는 휠속도이고,

는 후륜 윤거이다.

따라서 위 관계식에 의해 횡가속도, 휠속도, 요레이트, 조향각을 이용하여 차량의 주행 궤적의 곡률을 각각 산출할 수 있다.

그리고 나서, 마이크로 프로세서(10)는 산출된 네 개의 곡률 중 최대 및 최소 곡률을 제외한 나머지 두 개의 곡률을 평균값이 평균 곡률을 계산한다(S14).

그리고 나서, 마이크로 프로세서(10)는 최대 곡률과 평균 곡률의 차, 그리고 평균 곡률과 최소 곡률의 차를 기초로 최대 곡률 및 최소 곡률의 산출된 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인지 여부를 판단한다.

예를 들어, 마이크로 프로세서(10)는 최대 곡률과 평균 곡률의 차가 평균 곡률의 미리 정해진 비율(예를 들어, 10%)보다 큰 경우, 해당 최대 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인 것으로 판단할 수 있다. 또한 마이크로 프로세서(10)는 평균 곡률과 최소 곡률의 차가 평균 곡률의 미리 정해진 비율(예를 들어, 10%)보다 큰 경우, 해당 최소 곡률의 산출된 신호를 출력한 센서가 고장인 것으로 판단할 수 있다. 즉, 최대 및 최소 곡률을 제외한 나머지 중간 크기의 곡률의 평균이 정상적인 신호라고 판단하고 이보다 일정 비율만큼 크거나 작은 신호를 출력한 센서는 고장인 것으로 판단하는 것이다.

구체적으로, 마이크로 프로세서(10)는 최대 곡률과 평균 곡률의 차가 미리 설정된 임계값(평균 곡률의 정해진 비율에 해당하는 값)보다 큰 지를 판단할 수 있다(S15). S15 단계에서 판단이 긍정인 경우, 고장 카운트를 올리고(S17) 올려진 고장 카운트가 정해진 시간(5sec)동안 유지되었지 여부를 판단할 수 있다(S18). S18 단계에서 고장 카운트가 미리 정해진 시간 동안 유지된 것으로 판단되는 경우, 해당 최대 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인 것으로 판단한다(S19).

그리고 마이크로 프로세서(10)는 평균 곡률과 최소 곡률의 차가 미리 설정된 임계값(평균 곡률의 정해진 비율에 해당하는 값)보다 큰 지를 판단하고(S16), 그리고 나서 S17, S18, S19 단계를 동일하게 수행할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면 차량의 동역학적 특성에 의해 복수의 센서에 의해 검출되는 값들이 하나의 공통된 파라미터, 즉 차량의 주행 궤적의 곡률을 산출하는데 사용될 수 있다는 점에 착안하여, 각 센서의 신호를 기초로 곡률을 각각 산출하고 산출된 곡률을 이용하여 고장 판단 여부를 수행한다. 센서의 신호 값 그 자체에 의해 신뢰할 수 있는 고장 판단이 이루어질 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

10: 마이크로 프로세서
20: 휠속도 센서
30: 요레이트 센서
40: 조향각 센서
50: 횡가속도 센서

Claims

차량의 전자식 자세 제어에 사용되는 복수의 센서의 고장 여부를 판단하는 방법으로서,
상기 복수의 센서의 신호를 각각 이용하여 주행 궤적의 곡률을 각각 산출하는 단계,
상기 산출된 곡률 중 최대 곡률과 최소 곡률을 제외한 나머지 곡률의 평균값인 평균 곡률을 산출하는 단계, 그리고
상기 최대 곡률과 상기 평균 곡률의 차, 그리고 상기 평균 곡률과 상기 최소 곡률의 차를 기초로 상기 최대 곡률 및 상기 최소 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 차량의 전자식 자세 제어용 센서의 고장 판단 방법.
제1항에서,
상기 복수의 센서는 휠속도 센서, 요레이트 센서, 조향각 센서, 그리고 횡가속도 센서를 포함하는 고장 판단 방법.
제1항에서,
상기 고장 여부를 판단하는 단계에서,
상기 최대 곡률과 상기 평균 곡률의 차가 상기 평균 곡률의 미리 정해진 비율보다 큰 경우 상기 최대 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인 것으로 판단하고, 상기 평균 곡률과 상기 최소 곡률의 차가 상기 평균 곡률의 미리 정해진 비율보다 큰 경우 상기 최소 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인 것으로 판단하는 고장 판단 방법.
차량의 전자식 자세 제어에 사용되는 복수의 센서의 고장 여부를 판단하는 장치로서,
상기 복수의 센서의 신호를 수신할 수 있도록 상기 복수의 센서에 연결되며 수신된 신호를 기초로 상기 센서의 고장 여부를 판단하기 위한 고장 판단 로직을 수행하는 마이크로 프로세서를 포함하며,
상기 고장 판단 로직은
상기 복수의 센서의 신호를 각각 이용하여 주행 궤적의 곡률을 각각 산출하는 단계,
상기 산출된 곡률 중 최대 곡률과 최소 곡률을 제외한 나머지 곡률의 평균값인 평균 곡률을 산출하는 단계, 그리고
상기 최대 곡률과 상기 평균 곡률의 차, 그리고 상기 평균 곡률과 상기 최소 곡률의 차를 기초로 상기 최대 곡률 및 상기 최소 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 고장 판단 장치.
제4항에서,
상기 복수의 센서는 휠속도 센서, 요레이트 센서, 조향각 센서, 그리고 횡가속도 센서를 포함하는 고장 판단 장치.
제4항에서,
상기 고장 여부를 판단하는 단계에서,
상기 최대 곡률과 상기 평균 곡률의 차가 상기 평균 곡률의 미리 정해진 비율보다 큰 경우 상기 최대 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인 것으로 판단하고, 상기 평균 곡률과 상기 최소 곡률의 차가 상기 평균 곡률의 미리 정해진 비율보다 큰 경우 상기 최소 곡률의 산출에 사용된 신호를 출력한 센서가 고장인 것으로 판단하는 고장 판단 장치.