KR101078251B1 - 차량의 안정성 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 안정성 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저마찰 노면에서 차량이 선회하는 경우 drift발생 여부를 감지할 수 있는 drift 감지 로직이 있는 차량 안정성 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 저마찰 노면에서 drift를 감지하여 차량의 스핀아웃 등을 방지하여 차량의 안정성 제어능력을 향상시키는데 있다. 이를 위해 본 발명의 차량 안정성 제어방법은 차량 안정성 제어시스템에 있어서, ESP센서들을 이용하여 차량의 선회여부를 판단하는 단계, 횡 슬립 각속도를 계산하는 단계, 횡 슬립 각속도의 유효성을 판단하는 단계, drift여부를 판단하는 단계를 통하여 차량의 drift여부를 감지한다.

Description

차량의 안정성 제어방법{Control method of vehicles' stability}

도 1은 차량 안정성 제어시스템의 개략적인 블록도.

도 2는 ESP의 일반적인 제어흐름도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 drift 감지로직의 흐름도.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

106 : 제어부(Electrical Control Unit)

108 : MCU(Micro Control Unit) 110 : 엔진출력 엑츄에이터

111 : 브레이크 엑츄에이터

본 발명은 차량의 안정성 제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저마찰 노면에서 선회시 drift현상을 감지하여 차량의 선회모멘트를 보정하는 차량의 안정성 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 안정성 제어시스템(Electrical Stability Program)은 차량의 주행안정성을 확보하기 위한 시스템으로서 차량의 지나친 understeer(차량이 운 전자가 원하는 주행코스보다 바깥쪽으로 밀려나가는 현상)나 oversteer(차량이 운전자가 원하지 않는 선회속도 증가로 인해 선회반경이 급격히 줄어들면서 차량안정성을 잃어버리는 현상)를 방지한다. 이를 위하여 각 차륜의 제동력이나 구동력을 제어하여 원하지 않는 차량 선회모멘트를 보상하는 방법을 이용한다. 차량의 선회모멘트를 보상해주기 위해서는 차량의 현재 발생되는 요레이트와 횡가속도를 보면서 제어시점과 제어량을 결정한다. 하지만 차량이 저마찰 노면에서 선회하는 경우 차량이 노면한계상황에 이르러 차량의 요레이트의 변화는 없고 횡가속도가 수렴된 상황에서 drift현상 발생 후 스핀아웃(oversteer)되는 상황이 일어난다.

종래의 ABS 등에서는 선회를 좌우 속도차를 이용하여 감지하기 때문에 좌우의 속도차가 나지 않고 스핀아웃 되는 상기의 상황에서 drift현상을 잘못 감지하거나 drift현상을 감지하지 못하고 또한 종래의 ESP에는 저마찰 노면에서 선회시 drift현상을 감지하는 로직이 없어 차량의 안정성유지에 큰 문제점이 있어왔다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 저마찰 노면에서 선회하는 경우 요레이트의 미세한 변화와 선회시 속도의 감소를 통해 횡 슬립 각속도의 변화를 계산하여 차량의 drift를 감지하고 drift에 따른 선회모멘트를 보상하여 차량의 안정성을 확보하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 안정성 제어방법은 차량 안 정성 제어시스템에 있어서, ESP센서들을 이용하여 차량의 선회여부를 판단하는 단계, 횡 슬립 각속도를 계산하는 단계, 횡 슬립 각속도의 유효성을 판단하는 단계, drift여부를 판단하는 단계를 통하여 차량의 drift여부를 감지한다.

또한, 상기 drift여부를 판단하는 단계는 저마찰 노면 여부, 차량의 선회여부, 요레이트 변화율, 노면 한계 상황여부, 계산된 횡 슬립 각속도와 시뮬레이션을 통해 산출된, 저마찰 노면에서 드리프트가 발생하는 시점의 일정값이상의 횡 슬립 각속도의 비교를 통해 판단하는 것이 특징으로 한다.

또한, 상기 drift여부를 판단하는 단계에서 drift로 판단된 경우 차량의 선회모멘트를 보상하는 단계가 추가되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 차량 안정성 제어시스템(Electrical Stability Program)의 개략적인 블록도이다. ESP의 제어부(ECU)는 ESP에 연결된 각종 센서값들을 토대로 차량의 현 상태를 파악한 후 차량의 자세를 제어하기 위해 엔진출력을 증감하든지 또는 각 차륜의 제동압을 제어하여 운전자가 의도한 조향각을 유지하며 안전하게 차량의 자세를 제어한다. 예컨대 조향각센서와 압력센서로 운전자의 조향방향과 제동의지를 알 수 있고 요레이트센서와 횡가속도센서와 각 차륜의 속도센서로 차량의 오버스티어/언더스티어여부 및 각 차륜의 슬립여부를 알 수 있다. 만약 차량이 운전자가 의도한 선회도보다 더 많은 선회모멘트가 가해진 오버스티어인 경우 ESP 제어부는 전륜의 바깥쪽 차륜에 제동력을 증가시킴으로써 차량의 선회모멘트를 보정하여 차량의 자세를 안정되게 제어한다. 다만, 차량이 저마찰 노면에서 선회하는 경우에 drift 의 발생시점에 요레이트와 횡가속도의 변화가 거의 없어 종래의 ECU는 drift발생여부를 감지하기가 어려워 적절한 제어시점과 제어량의 보상을 할 수 없는 문제점이 있음은 앞서 언급하였다.

도 2는 ESP의 일반적인 제어흐름도이다. 도 1의 블록도의 각종 센서로부터 센서값을 검출하여(S210) 실제 차량의 움직임(S220)과 시뮬레이션 등을 통해 이미 얻어진 데이터에 따라 안정기준에 대한 추정값을 얻는다.(S230) 상기 차량의 움직임과 안정기준에 따른 추정값을 비교하여 차량의 언더스티어/오버스티어 여부를 판단한다.(S240) 상기 단계에서 언더스티어 또는 오버스티어로 판단된 경우 적절한 제어시점과 제어량을 ECU에서 판단하여 선회모멘트를 보정하게 된다.(S250) ECU는 보정된 선회모멘트에 따라 엔진출력이나 각 차륜의 제동압을 제어하여 차량의 안정성을 유지하게 된다.(S260)

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 drift 감지로직의 흐름도이다. 센서신호를 처리하여 입력을 받는다.(S310) 입력된 센서값으로부터 차량의 선회여부를 파악한다. 이는 기존의 ESP에서 잘 알려진 로직에 따라 처리된다.(S320) 또한 차량의 횡 슬립 각속도를 계산한다. 차량이 저마찰 노면에서 선회하는 경우 요레이트의 미세한 변화와 차량의 속도의 감소를 통해 아래 식에 의해 계산된 횡 슬립 각속도는 변화하게 된다.(S330)

: 횡가속도,

: 횡 슬립 각속도

: 차량의 속도,

: 요레이트 변화율

다만 평상시 차량의 운행 중에도 횡 슬립 각속도는 약간씩은 변화하게 되므로 시뮬레이션을 통해 저마찰 노면에서 drift발생시점의 횡 슬립 각속도의 일정값을 산출하여 그 값과 상기 계산된 횡 슬립 각속도의 값을 비교하여 상기 계산값의 drift 판단여부에 이용할 수 있는지 여부를 판단하게 된다.(S340) 이상의 단계를 거쳐 얻어진 결과를 토대로 차량의 drift 여부를 판단하게 되는데 drift 여부는 저마찰 노면의 여부, 선회여부, 요레이트의 변화율, 노면 한계 상황 여부, 상기 일정값이상의 횡 슬립 각속도를 종합하여 판단하게 된다. 저마찰 노면의 여부는 횡가속도를 주요한 factor로 하여 판단하는데 통상 횡가속도가 수렴한 상황에서 요레이트와 조향각센서값을 고려하여 판단하게 된다. 선회여부는 조향각센서와 요레이트센서 등으로 판단할 수 있고, 요레이트의 변화율은 요레이트 센서로, 노면 한계 상황 여부는 횡가속도 센서값의 수렴여부를 통해 감지할 수 있다. 예를 들어 상기의 값으로 drift로 감지하는 경우는 횡가속도가 수렴하고 차량이 선회하고 있으며 저마찰 노면이고 계산된 횡 슬립 각속도가 상기 유효값 이상으로서 증가하고 있는 경우에 drift로 감지하게 된다. 상기와 같은 drift판단은 일예에 불과하고 다양한 노면상황과 차량의 조건에 따라 다양한 drift 감지조건이 나올 수 있다.

상기와 같은 drift감지 로직을 통해 drift를 감지하게 되면 저마찰 노면을 고려하여 ECU가 선회모멘트의 보정에 따른 엔진출력 및 각 차륜의 제동력의 제어시점과 제어량을 결정하여 유압장치 등을 제어하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 저마찰 노면에서 차량이 선회하는 경우에 drift의 발생여부를 판단할 로직을 포함함으로써 사전에 drift의 발생여부를 감지하여 ECU가 선회모멘트의 제어량과 제어시점을 결정하여 차량을 안정되게 제어할 수 있게 되어 저마찰 노면에서 선회시 drift후 스핀아웃되는 현상을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. ESP센서들을 이용하여 차량의 선회여부를 판단하는 단계, 횡 슬립 각속도를 계산하는 단계, 횡 슬립 각속도의 유효성을 판단하는 단계, drift여부를 판단하는 단계를 통하여 차량의 drift여부를 감지하는 차량의 안정성 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 drift여부를 판단하는 단계는 저마찰 노면 여부, 차량의 선회여부, 요레이트 변화율, 노면 한계 상황여부, 계산된 횡 슬립 각속도와 저마찰 노면에서 드리프트가 발생하는 시점의 일정값 이상의 횡 슬립 각속도의 비교를 통해 판단하는 것이 특징인 차량의 안정성 제어방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 drift여부를 판단하는 단계에서 drift로 판단된 경우 차량의 선회모멘트를 보상하는 단계가 추가되는 차량의 안정성 제어방법.

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