KR20070060507A - 차량 자세 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 자세 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 선회제동 중에 차량거동이 오버스티어인지 언더스티어인지에 따라 결정되는 바퀴의 제동력을 증가시키는 동안 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 제동력을 감소시킴으로서 비교적 적은 양의 제어입력을 통하여 보상모멘트를 극대화하면서도 그 소요시간을 최소화할 수 있어 차량의 거동을 최단시간 내에 효과적으로 안정시킨다.

이를 위해 본 발명의 차량 자세 제어장치는 4개 바퀴의 제동력을 각각 조절하는 제동압조절기와, 선회제동 중에 차량거동이 오버스티어이면, 전륜 선회외측 바퀴의 제동력을 증가시킴과 함께 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴의 제동력을 감소시키고, 언더스티어이면, 후륜 선회내측 바퀴의 제동력을 증가시킴과 함께 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴의 제동력을 감소시키도록 상기 제동압조절기를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량 자세 제어장치 및 그 제어방법{Device and method for controlling wheel brake pressure in a vehicle}

도 1은 종래기술에서 선회제동시 오버스티어인 경우, 전륜 선회외측 바퀴의 제동력을 보다 증가시키는 것을 설명하기 위한 도이다.

도 2는 종래기술에서 선회제동시 언더스티어인 경우, 후륜 선회내측 바퀴의 제동력을 보다 증가시키는 것을 설명하기 위한 도이다.

도 3은 본 발명에 따른 차량 자세 제어장치의 제어블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 차량 자세 제어장치에서 선회제동 중일 때, 보상모멘트를 극대화하는 과정을 설명하기 위한 제어흐름도이다.

도 5는 본 발명의 실시예로, 도 4의 오버스티어시 전륜 선회외측 바퀴의 제동력을 보다 증가시키는 동안, 전후륜 선회내측 바퀴의 제동력도 함께 일부 감소시키는 것을 설명하기 위한 도이다.

도 6은 본 발명의 실시예로, 언더스티어시 후륜 선회내측 바퀴의 제동력을 보다 증가시키는 동안, 전후륜 선회외측 바퀴의 제동력도 함께 일부 감소시키는 것을 설명하기 위한 도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

바퀴(10a, 10b, 10c, 10d) 바퀴속도센서(20a, 20b, 20c, 20d)

30 : 조향각센서 40 : 요레이트센서

50 : 제어부 60 : 제동압조절기

본 발명은 차량 자세 제어장치에 관한 것으로, 특히 선회제동시 오버스티어 또는 언더스티어 조건에서 차량을 운전자가 원하는 선회코스로 보다 정확하고 안정적으로 주행시킬 수 있는 차량 자세 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 자세 제어장치는 선회제동시 차량의 실제 선회정도가 운전자가 원하는 선회정도보다 적은 오버스티어 조건에서 차량의 외측바퀴의 제동력을 내측 바퀴의 제동력보다 높여 차량의 바깥쪽으로 작용하는 보상 모멘트(외향 모멘트)를 생성시키고, 차량의 실제 선회정도가 운전자가 원하는 선회정보보다 큰 언더스티어 조건에서 차량의 내측바퀴의 제동력을 외측 바퀴의 제동력보다 높여 차량의 안쪽으로 작용하는 보상 모멘트(내향 모멘트)를 생성시킴으로써 차량의 실제 선회정보가 운전자가 원하는 선회정도를 유지하도록 제어함으로써 차량의 주행 안전성을 향상시킨다.

종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 선회제동시 오버스티어인 경우, 전륜 외측 바퀴의 제동력을 록킹이 발생하지 않는 범위 내에서 가능한 한 최고 수준으로 증가시켜 외향모멘트를 발생시키고, 도 2에 도시된 바와 같이, 언더스티어 조건인 경우, 내측 바퀴의 제동력을 후륜 내측 바퀴에 록킹이 발생하지 않는 범위 내에서 가능한 한 최고 수준으로 증가시켜 내향모멘트를 발생시킴으로서 차량의 거동을 제어하였다.

그러나, 종래에는 이미 4바퀴 모두 일정수준 이상의 제동력이 형성된 상태에서 오버스티어 또는 언더스티어 조건에 따라 각각 선택된 바퀴의 제동력을 추가로 더 증가시킬 경우, 발생시킬 수 있는 보상모멘트값이 제한되고 그 제어효과가 나타나는데 걸리는 응답속도 또한 한계가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 선회제동시 상대적으로 적은 양의 제어입력을 통하여 보상모멘트를 극대화하면서도 그 소요시간을 최소화하여 차량의 거동을 최단시간 내에 효과적으로 안정시킬 수 차량 자세 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 자세 제어장치는 4개 바퀴의 제동력을 각각 조절하는 제동압조절기와, 선회제동 중에 차량거동이 오버스티어이면, 전륜 선회외측 바퀴의 제동력을 증가시킴과 함께 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴의 제동력을 감소시키고, 언더스티어이면, 후륜 선회내측 바퀴의 제동력을 증가시킴과 함께 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴의 제동력을 감소시키도록 상기 제동압조절기를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명의 차량 자세 제어장치의 제어방법은 선회제동 중에 차량거동이 오버스티어인지 언더스티어인지를 판단하고, 상기 판단결과에 따라 제동 중인 바퀴 중 제동력을 추가할 바퀴를 결정하고, 상기 결정된 바퀴의 제동력을 증가시키고,

상기 결정된 바퀴의 제동력을 증가시킴과 함께 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴의 제동력을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

상기 차량거동이 오버스티어인 경우, 전륜 선회외측 바퀴의 제동력을 증가시키고, 전륜 선회내측 바퀴 또는 전후륜 선회내측 바퀴의 제동력을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

상기 차량거동이 언더스티어인 경우, 후륜 선회내측 바퀴의 제동력을 증가시키고, 전륜 선회외측 바퀴 또는 전후륜 선회외측 바퀴의 제동력을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

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

도 1은 본 발명에 따른 차량 자세 제어장치의 제어블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 각 바퀴(10a, 10b, 10c, 10d)에 설치되며 바퀴속도를 검출하기 위한 바퀴속도센서(20a, 20b, 20c, 20d)와, 스티어링 휠의 조향 샤프트에 설치되며 운전자의 스티어링 휠 조작에 따른 조향각을 검출하기 위한 조향각센서(30)와, 차량내부에 설치되며 차량의 선회에 따른 선회정도를 검출하는 요레이트센서(40)와, 바퀴속도센서(20a, 20b, 20c, 20d) 및 조향각센서(30)로부터 차속정보와 조향각정보를 입력받아 차량모델로부터 운전자가 원하는 기준선회속도를 추정하고, 추정된 기준선회속도와, 요레이트센서(40)로부터 센싱된 실제선회속도를 비교하여 그 차이가 최소화되도록 특정 바퀴의 제동압을 제어하기 위한 신호를 출력하는 제어부(50) 및, 이 제어부(50)의 제어신호에 따라 특정 바퀴의 제동압을 가압하거나 감압하기 위한 제동압조절기(60)를 포함한다.

상기한 제어부(50)는 차량모델로부터 추정된 운전자가 원하는 기준선회속도와, 요우레이트센서(40)를 통해 센싱된 실제선회속도사이의 선회속도량 편차를 산출하고, 이 산출된 선회속도량 편차로부터 차량거동이 오버스티어인지 언더스티어인지를 판단한다. 만약, 차량거동이 오버스티어이면, 전륜 선회외측 바퀴(FR)의 제동력을 증가시킨다. 이때, 상술한 바와 같이, 이미 4바퀴 모두 일정수준 이상의 제동력이 형성된 상태이므로, 전륜 선회외측 바퀴(FR)의 제동력을 추가로 더 증가시킬 경우, 외향모멘트값이 제한되고 그 제어효과가 나타나는데 걸리는 응답속도 또한 한계가 있다. 따라서, 본 발명에서는 전륜 선회외측 바퀴(FR)의 제동력을 증가시키는 동안 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴(바람직하게는 전륜 선회내측 바퀴(FL) 또는 전후륜 선회내측 바퀴(FL,RL))의 제동력을 일부 감소시킴으로서 비교적 적은 양의 제어입력을 통하여 외향모멘트를 극대화하면서도 그 소요시간을 최소화할 수 있어 차량의 거동을 최단시간 내에 효과적으로 안정화시킬 수 있게 된다.

한편, 차량거동이 오버스티어이면, 제어부(50)는 후륜 선회내측 바퀴(RL)의 제동력을 증가시킨다. 이때, 상술한 바와 같이, 오버스티어의 경우와 마찬가지로 이미 4바퀴 모두 일정수준 이상의 제동력이 형성된 상태이므로, 후륜 선회내측 바퀴(RL)의 제동력을 추가로 더 증가시킬 경우, 내향모멘트값이 제한되고 그 제어효 과가 나타나는데 걸리는 응답속도 또한 한계가 있다. 따라서, 본 발명에서는 후륜 선회내측 바퀴(RL)의 제동력을 증가시키는 동안 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴(바람직하게는 전륜 선회외측 바퀴(FR) 또는 전후륜 선회외측 바퀴(RR))의 제동력을 일부 감소시킴으로서 비교적 적은 양의 제어입력을 통하여 내향모멘트를 극대화하면서도 그 소요시간을 최소화할 수 있어 차량의 거동을 최단시간 내에 효과적으로 안정화시킬 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 차량 자세 제어장치에서 선회제동 중일 때, 보상모멘트를 극대화하는 과정을 설명하기 위한 제어흐름도이다. 도 4를 살펴보면, 먼저, 단계 S100에서 제어부(50)는 차량이 선회제동 중인지를 판단하고, 선회제동 중인 경우, 단계 S101에서 요우레이트센서(40)를 통해 차량의 실제 선회속도를 산출한다.

그런 후 단계 S102에서 제어부(50)는 바퀴속도센서(20a, 20b, 20c, 20d) 및 조향각센서(30)로부터 검출된 정보, 즉 차속정보 및 조향각정보를 이용하여 차량모델로부터 운전자가 원하는 기준 선회속도를 추정한다.

차량모델로부터 운전자가 원하는 기준선회속도를 추정한 후 단계 S103에서 제어부(50)는 단계 S101에서 산출된 실제 선회속도와 단계 S102에서 추정된 기준 선회속도사이의 선회속도량 오차를 산출한다.

그리고, 단계 S104에서 산출된 선회속도량 오차를 이용하여 차량거동이 오버스티어인지 언더스티어인지를 판단한다. 이때, 제어부(50)는 선회속도량 오차가 오버스티어 임계값보다 크면, 차량거동을 오버스티어인 것으로 판단하고, 언더스티어 임계값보다 적으면, 차량거동이 언더스티어인 것으로 판단한다.

만약, 단계 S104에서의 판단결과 차량거동이 오버스티어인 경우, 단계 S105에서 제어부(50)는 선회속도량 오차를 최소화, 즉 차량이 운전자가 원하는 대로 선회시키기 위하여 제동압조절기(60)를 통해 선회 바깥쪽으로 작용하는 외향모멘트를 발생시키도록 전륜의 선회외측 바퀴에 제동력을 더 가해준다. 즉, 선회제동시에 전륜의 바깥쪽 바퀴에 압력을 더 가하여 종방향 마찰력은 증가시키고 횡방향 마찰력(코너링 힘)은 줄여서 선회 코스의 안쪽으로 파고드는 차량에 외향모멘트를 발생시켜 차량의 코스를 운전자가 원하는 코스로 진행하도록 제어한다.

하지만, 상술한 바와 같이, 이미 4바퀴 모두 일정수준 이상의 제동력이 형성된 상태이므로, 단계 S105에서처럼 전륜 선회외측 바퀴(FR)의 제동력을 추가로 더 증가시킬 경우, 외향모멘트값이 제한되고 그 제어효과가 나타나는데 걸리는 응답속도 또한 한계가 있다.

따라서, 단계 S106에서 제어부(50)는 전륜 선회외측 바퀴(FR)의 제동력을 증가시키는 동안 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴(바람직하게는 전륜 선회내측 바퀴(FL) 또는 전후륜 선회내측 바퀴(FL,RL))의 제동력을 일부 감소시킴으로서 비교적 적은 양의 제어입력(전륜 선회외측 바퀴(RL)에 가해지는 제어된 제동력)을 통하여 외향모멘트를 극대화하면서도 그 소요시간을 최소화시킬 수 있다.

한편, 단계 S104에서의 판단결과 차량거동이 언더스티어인 경우, 단계 S107에서 제어부(50)는 선회속도량 오차를 최소화, 즉 차량이 운전자가 원하는 대로 선회시키기 위하여 제동압조절기(60)를 통해 선회 안쪽으로 작용하는 내향모멘트를 발생시키도록 후륜의 선회내측 바퀴에 제동력을 더 가해준다. 즉, 선회 제동시 후륜의 안쪽 바퀴에 압력을 더 가하여 종방향 마찰력을 증가시키고 횡방향 마찰력(코너링 힘)을 줄여서 선회 코스의 바깥쪽으로 빠져나가는 차량에 내향모멘트를 발생시켜 차량의 코스를 운전자가 원하는 코스로 진행하도록 제어한다.

하지만, 상술한 바와 같이, 이미 4바퀴 모두 일정수준 이상의 제동력이 형성된 상태이므로, 후륜 선회내측 바퀴(RL)의 제동력을 추가로 더 증가시킬 경우, 내향모멘트값이 제한되고 그 제어효과가 나타나는데 걸리는 응답속도 또한 한계가 있다.

따라서, 단계 S108에서 제어부(50)는 후륜 선회내측 바퀴(RL)의 제동력을 증가시키는 동안 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴(바람직하게는 전륜 선회외측 바퀴(FR) 또는 전후륜 선회외측 바퀴(RR))의 제동력을 일부 감소시킴으로서 비교적 적은 양의 제어입력(후륜 선회내측 바퀴(RL)에 가해지는 제어된 제동력)을 통하여 내향모멘트를 극대화하면서도 그 소요시간을 최소화시킬 수 있다.

일예로서, 도 5에서는 오버스티어시 전륜 선회외측 바퀴(FR)의 제동력을 보다 증가시키는 동안, 전후륜 선회내측 바퀴(FL,RL)의 제동력도 함께 일부 감소시키는 동작을 도시하고 있고, 도 6에서는 언더스티어시 후륜 선회내측 바퀴(RL)의 제동력을 보다 증가시키는 동안, 전후륜 선회외측 바퀴(RR)의 제동력도 함께 일부 감소시키는 것을 동작을 도시하고 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 선회제동 중에 차량거동이 오 버스티어인지 언더스티어인지에 따라 결정되는 바퀴의 제동력을 증가시키는 동안 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 제동력을 감소시킴으로서 비교적 적은 양의 제어입력을 통하여 보상모멘트를 극대화하면서도 그 소요시간을 최소화할 수 있어 차량의 거동을 최단시간 내에 효과적으로 안정시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 4개 바퀴의 제동력을 각각 조절하는 제동압조절기와,

   선회제동 중에 차량거동이 오버스티어이면, 전륜 선회외측 바퀴의 제동력을 증가시킴과 함께 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴의 제동력을 감소시키고, 언더스티어이면, 후륜 선회내측 바퀴의 제동력을 증가시킴과 함께 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴의 제동력을 감소시키도록 상기 제동압조절기를 제어하는 제어부를 포함하는 차량 자세 제어장치.
2. 선회제동 중에 차량거동이 오버스티어인지 언더스티어인지를 판단하고,

   상기 판단결과에 따라 제동 중인 바퀴 중 제동력을 추가할 바퀴를 결정하고,

   상기 결정된 바퀴의 제동력을 증가시키고,

   상기 결정된 바퀴의 제동력을 증가시킴과 함께 나머지 바퀴 중 적어도 하나의 바퀴의 제동력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량 자세 제어장치의 제어방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 차량거동이 오버스티어인 경우, 전륜 선회외측 바퀴의 제동력을 증가시키고, 전륜 선회내측 바퀴 또는 전후륜 선회내측 바퀴의 제동력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량 자세 제어장치의 제어방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 차량거동이 언더스티어인 경우, 후륜 선회내측 바퀴의 제동력을 증가시키고, 전륜 선회외측 바퀴 또는 전후륜 선회외측 바퀴의 제동력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 차량 자세 제어장치의 제어방법.

Images