KR20120137033A - 차량의 자세제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 자세제어방법에 관한 것으로 선회 중인 차량의 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하는지를 판단하는 단계, 과도슬립이 발생하는지를 판단한 결과 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하면, 차량에 스핀이 발생하는지를 판단하는 단계; 및 차량에 스핀이 발생하는지를 판단한 결과 차량에 스핀이 발생하면, 차량의 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가하는 단계를 포함하며, 저속 선회 중인 후륜구동 차량의 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하는 경우 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가함으로써, 선회 외측 후륜에 추가적인 슬립이 발생하지 않도록 하여 오버스티어가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

차량의 자세제어방법{METHOD FOR ELECTRONIC STABILITY CONTROL IN VEHICLE}

본 발명은 차량의 자세제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저속 선회 중인 후륜구동 차량의 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하여 차량의 스핀이 발생할 경우, 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가하여 과도슬립을 제거하는 차량의 자세제어방법에 관한 것이다.

차량의 슬립현상을 효율적으로 방지하기 위한 것으로, 제동 시에 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(Anti-Lock Brake System, 이하 ABS라 한다)과 차량의 급발진 또는 급가속 시에 구동 휠의 슬립을 방지하는 트랙션 제어 시스템(Traction Control System, 이하 TCS라 한다)이 있다.

이때, TCS는 차량의 가속 시에 구동 휠에 슬립이 발생하면, 브레이크를 제어하여 해당 구동 휠에 제동압을 인가하거나, 엔진 출력을 감소시켜 구동 휠에 발생한 슬립을 제거한다.

한편, 자세제어장치(Electronic Stability Control, ESC)는 ABS와 TCS를 조합하여 차량의 주행자세를 최적으로 제어함으로써 차량의 주행 안정성을 확보한다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

종래에, 차량이 저속 선회 중일 때 운전자가 가속페달을 밟아 선회 내측 후륜에 슬립이 발생하면, TCS 제어에 의해 선회 내측 후륜에 제동압이 인가된다.

전륜구동 차량의 경우 상기와 같은 방식으로 자세제어가 가능하지만, 후륜구동 차량의 경우에는 선회 내측 후륜에 제동압을 인가하면, 차동기어에 의해 선회 외측 후륜으로 구동력이 전달되어 선회 외측 후륜에 추가적인 슬립이 발생한다.

이와 같이 선회 외측 후륜에 슬립이 발생하면 후륜의 횡마찰력이 감소하여 오버스티어가 발생하는 문제점이 있다.

또한, 후륜구동 차량은 일반적으로 배기량과 중량이 큰 경우가 많아서, 오버스티어가 발생한 이후에 차량의 자세를 제어하는 것에 어려움이 많기 때문에, 오버스티어의 발생을 미리 방지할 필요가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 저속 선회 중인 후륜구동 차량의 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하여 차량의 스핀이 발생할 경우, 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가하여 과도슬립을 제거하는 차량의 자세제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 자세제어방법은 선회 중인 차량의 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하는지를 판단하는 단계; 과도슬립이 발생하는지를 판단한 결과 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하면, 차량에 스핀이 발생하는지를 판단하는 단계; 및 차량에 스핀이 발생하는지를 판단한 결과 차량에 스핀이 발생하면, 차량의 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 차량에 스핀이 발생하는지를 판단하는 단계는 차량의 속도가 기준 속도 이하이고, 차량의 요레이트가 기준 요레이트 이상이면 차량에 스핀이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 과도슬립이 발생하는지를 판단하는 단계는 선회 내외측 후륜의 휠 속도의 평균값과 목표 휠 속도의 차이값이 슬립기준치 이상이면 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제동압은 선회 내외측 후륜의 휠 속도의 평균값과 목표 휠 속도의 차이값에서 슬립기준치를 뺀 값을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 저속 선회 중인 후륜구동 차량의 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하는 경우 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가함으로써, 선회 외측 후륜에 추가적인 슬립이 발생하지 않도록 하여 오버스티어가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 오버스티어 발생을 방지함으로써, 운전자의 주행안정성을 확보하여 사고를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 추가적인 비용 없이 구현할 수 있는 이점을 가진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 자세제어장치를 개념적으로 도시한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 자세제어방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 자세제어방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 자세제어장치를 개념적으로 도시한 블록구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 자세제어장치는 휠 속도센서(11), 요레이트 센서(12), 제어부(20), 액추에이터 구동부(30) 및 브레이크 액추에이터(40)를 포함한다.

휠 속도센서(11)는 차량의 전륜과 후륜의 휠 속도를 측정하여 제어부(20)에 전달하고, 요레이트 센서(12)는 차량의 요레이트를 검출하여 제어부(20)에 전달한다.

제어부(20)는 휠 속도센서(11)와 요레이트 센서(12)로부터 전달받은 휠 속도와 요레이트를 이용하여 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하는지와 차량에 스핀이 발생하는지를 판단하고, 판단결과에 따라 과도슬립을 제거하기 위한 제동압을 산출하여 액추에이터 구동부(30)를 통해 선회 내외측 후륜 모두에 인가한다.

이때, 제어부(20)는 과도슬립 판단모듈(21), 제동압 산출모듈(22) 및 차량스핀 판단모듈(23)을 포함할 수 있다.

우선, 과도슬립 판단모듈(21)은 휠 속도센서(11)에서 측정한 휠 속도를 기초로 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하는지를 판단한다.

구체적으로, 과도슬립 판단모듈(21)은 선회 내외측 후륜의 휠 속도의 평균값을 산출하고, 이를 목표 휠 속도와 비교하여 그 차이값을 슬립기준치와 비교한다.

즉, 과도슬립 판단모듈(21)은 선회 내외측 후륜의 휠 속도의 평균값과 목표 휠 속도의 차이값을 슬립기준치와 비교하고, 슬립기준치 이상이면 차량의 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

이때, 슬립기준치는 선회 내측 후륜에 발생한 슬립이 과도한지를 판단하기 위한 기준값으로 설계자의 의도에 따라 다양하게 선택될 수 있다.

선회 내외측 후륜의 휠 속도의 평균값은 선회 내측 후륜의 휠 속도와 선회 외측 후륜의 휠 속도의 산술평균값을 의미하며, 차량의 후륜에 슬립이 많이 발생할수록 증가한다.

또한, 목표 휠 속도는 선회 내외측 후륜에 슬립이 발생하지 않을 정도로 충분한 노면마찰계수를 유지할 수 있는 휠 속도를 의미하는데, 충분한 노면마찰계수를 얻을 수 있는 목표 슬립율을 기초로 아래의 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.

이때, 목표 슬립율은 설계자의 의도에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, 슬립율에 대한 노면마찰계수를 나타낸 뮤-슬립 커브(Mu-Slip Curve)에 따라, 10~20% 사이의 값으로 선택되는 경우 큰 노면마찰계수를 얻을 수 있다.

한편, 과도슬립 판단모듈(21)에서 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생한 것으로 판단하면, 제동압 산출모듈(22)은 선회 내측 후륜에 발생한 과도슬립을 제거하기 위해 필요한 제동압을 산출하고, 차량스핀 판단모듈(23)은 차량에 스핀이 발생하는지를 판단한다.

이때, 제동압 산출모듈(22)은 선회 내외측 후륜의 휠 속도의 평균값과 목표 휠 속도의 차이값에서 슬립기준치를 뺀 값을 이용하여 제동압을 산출할 수 있다.

차량스핀 판단모듈(23)은 휠 속도센서(11)에서 측정한 휠 속도 및 요레이트 센서(12)에서 검출한 요레이트를 기초로 차량에 스핀이 발생하는지를 판단한다.

구체적으로, 차량스핀 판단모듈(23)은 차속이 기준 속도 이하이고, 요레이트가 기준 요레이트 이상이면 차량에 스핀이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

여기서, 기준 속도는 주행 중인 차량에 제동압을 가하더라도 안전성을 유지할 수 있는 속도를 의미하며, 설계자의 의도에 따라 다양하게 선택될 수 있다.

또한, 기준 요레이트는 차량의 오버스티어가 발생할 가능성이 있다고 판단되는 요레이트를 의미하며, 설계자의 의도에 따라 다양하게 선택될 수 있다.

차량스핀 판단모듈(23)에서 차량의 스핀이 발생한 것으로 판단하면, 제어부(20)는 제동압 산출모듈(22)에서 산출한 제동압을 액추에이터 구동부(30)에 전달한다.

액추에이터 구동부(30)는 전달받은 제동압에 따라 브레이크 액추에이터(40)를 구동시켜 차량의 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가한다.

한편, 액추에이터 구동부(30)는 TCS에서 계산한 제동압과 제어부(20)로부터 전달받은 제동압을 비교하여 더 큰 제동압을 선회 내외측 후륜에 인가할 수 있다.

과도슬립 판단모듈(21)에서 차량의 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하더라도, 선회 내측 또는 외측 후륜에 슬립이 발생하는 경우 TCS에 의한 제어가 이루어진다.

즉, 액추에이터 구동부(30)는 TCS에서 슬립 제거를 위해 계산한 제동압과 제어부(20)의 제동압 산출모듈(22)에서 산출한 제동압 중 더 큰 제동압을 선회 내외측 후륜에 인가하여 차량의 안정성을 확보할 수 있다.

한편, 액추에이터 구동부(30)는 전동식 또는 유압식일 수 있고, 전동식인 경우 모터의 구동을 통해 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가하고, 유압식인 경우 브레이크 액압을 가압하여 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가할 수 있다.

이러한 동작을 통해 저속 선회 중인 후륜구동 차량의 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하는 경우에 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가함으로써 선회 외측 휠에 추가적인 스핀이 발생하지 않도록 하여 오버스티어가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 자세제어방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.

제어부(20)는 휠 속도센서(11)에서 전달받은 휠 속도를 기초로 과도슬립 판단모듈(21)을 통해 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하는지 판단한다(S100).

제어부(20)는 만약 과도슬립 판단모듈(21)에서 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생한 것으로 판단하면, 제동압 산출모듈(22)을 통해 선회 내측 후륜에 발생한 과도슬립을 제거하기 위해 필요한 제동압을 산출한다(S200).

이후, 제어부(20)는 휠 속도센서(11)에서 전달받은 휠 속도 및 요레이트 센서(12)에서 전달받은 요레이트를 기초로 차량스핀 판단모듈(23)을 통해 차량에 스핀이 발생하는지 판단한다(S300).

그리고, 제어부(20)는 차량스핀 판단모듈(23)에서 차량에 스핀이 발생한 것으로 판단하면, 제동압 산출모듈(22)에서 산출한 제동압을 액추에이터 구동부(30)를 통해 브레이크 액추에이터(40)에 전달하여 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가한다(S400).

한편, 과도슬립 판단모듈(21)에서 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하거나, 차량스핀 판단모듈(23)에서 차량에 스핀이 발생하지 않은 것으로 판단한 경우, TCS에 의한 슬립제어를 수행하며 TCS에서 계산한 제동압이 슬립이 발생한 휠에 인가되어 자세제어를 실시한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

11 : 휠 속도센서 12 : 요레이트 센서
20 : 제어부 21 : 과도슬립 판단모듈
22 : 제동압 산출모듈 23 : 차량스핀 판단모듈
30 : 액추에이터 구동부 40 : 브레이크 액추에이터

Claims (4)

1. 선회 중인 차량의 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하는지를 판단하는 단계;
   상기 과도슬립이 발생하는지를 판단한 결과 상기 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생하면, 상기 차량에 스핀이 발생하는지를 판단하는 단계; 및
   상기 차량에 스핀이 발생하는지를 판단한 결과 상기 차량에 스핀이 발생하면, 상기 차량의 선회 내외측 후륜 모두에 제동압을 인가하는 단계를 포함하는 차량의 자세제어방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 과도슬립이 발생하는지를 판단하는 단계는
   상기 선회 내외측 후륜의 휠 속도의 평균값과 목표 휠 속도의 차이값이 슬립기준치 이상이면 상기 선회 내측 후륜에 과도슬립이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 자세제어방법.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 제동압은 상기 선회 내외측 후륜의 휠 속도의 평균값과 상기 목표 휠 속도의 차이값에서 상기 슬립기준치를 뺀 값을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 차량의 자세제어방법.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 차량에 스핀이 발생하는지를 판단하는 단계는
   상기 차량의 속도가 기준 속도 이하이고, 상기 차량의 요레이트가 기준 요레이트 이상이면 상기 차량에 스핀이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량의 자세제어방법.
   

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