KR100726539B1 - 차량용 티시에스 시뮬레이션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 TCS 시뮬레이션(HILS) 장치으로서, 그 구성은 가상 차량모델과 연동하여 TCS 시뮬레이션을 위해 상기 가상 차량모델에서 필요로 하는 신호를 입력받고 상기 가상 차량모델의 가상 주행에 따른 데이터를 출력하면서 상기 가상 차량모델의 가상 주행시험을 이루는 소프트웨어부와; 상기 소프트웨어부에서의 상기 가상 차량모델의 상기 TCS 시뮬레이션을 위해 TCS 모듈 및 그의 구동시험을 위한 각종 장치를 포함하는 하드웨어부; 및 상기 하드웨어부와 상기 소프트웨어부 상호간에 동기화가 이루어질 수 있도록 연결하여 상기 TCS 시뮬레이션을 위한 신호 전송을 이루는 인터페이스부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

ABS, TCS, HILS, 시뮬레이션, 가상

Description

차량용 티시에스 시뮬레이션 장치 {A hardware in the loop simulation apparatus of traction control system for vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 힐스 장치의 블록 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 힐스 장치의 상세 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 입,출력부 12 가상 차량모델부

14 제어부 16 신호처리부

18 파워트레인모듈부 20 토크변화모듈

22 휠속센서모듈 30 TCS 모듈

32 가속 페달 34 브레이크 페달

36 조향 장치 38 진공 배력장치

40 브레이크 유압장치 100 소프트웨어부

200 인터페이스부 300 하드웨어부

본 발명은 차량용 TCS 시뮬레이션 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량용 TCS 모듈을 가상 차량모델과 연결하여 가상 주행시험을 수행하기 위한 차량용 TCS 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.

일반적으로, ABS(Anti-lock Brake System)의 기본원리가 차량의 제동시 차륜의 미끄러짐을 방지하는 장치라면, 이와 대칭적으로 TCS(Traction Control System)의 기본원리는 차량의 구동시 차륜의 미끄러짐을 방지하는 장치이다.

즉, 상기 ABS(Anti-lock Brake System)는 차량 각 바퀴의 회전수를 센서에 의해 감지한 후 각 바퀴의 회전수에 따라 제동력을 제어하는 방식으로서, 어떠한 조건에서도 바퀴가 고정되는 것을 방지하도록 유압을 제어하는 시스템을 말한다. 이는, 도로조건 및 타이어에 상관없이 최적의 거리로 제동을 이룰 수 있도록 한 시스템이다. 또한, 상기 TCS(Traction Control System)는 차량의 주행을 눈길 등과 같이 미끄러지기 쉬운 노면에서 가속성 및 선회 안정성을 향상시키기 위한 슬립 제어 시스템을 말한다.

최근 차량 내 제어장치가 발전함에 따라 기존의 ABS 장착 차량에 TCS 기능이 추가되어 가는 추세이다.

하지만, 상기 장치의 시뮬레이션용 HILS 시스템은 ABS 장치만을 시험할 수 있도록 되어 있다. 따라서, TCS 기능을 포함하는 ABS 장착 차량의 장치 성능시험은 실차에서 직접 수행할 수밖에 없는 상황이며, 또한 실차 시험을 수행하기 위해서는 추운 북유럽의 주행시험장을 빌려 몇 달에 걸쳐 장기간 시험을 해야 하기 때문에 이를 위한 많은 비용이 소요되고 시험 가능한 기간도 1년 중 한정되어 있으므로 위험한 상황을 구현한 후 시험하는 데에는 한계가 있다.

이에, 본원발명의 출원인은 차량의 TCS 모듈의 모의 실험을 수행하기 위한 시뮬레이션(HILS) 장치를 제안하는 것이다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량용 TCS 모듈의 동작을 가상 차량모델과 연결하여 가상 주행시험을 수행하기 위한 차량용 TCS 시뮬레이션 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 이루기 위한, 본 발명에 따른 TCS 힐스(HILS) 장치 구성은 가상 차량모델과 연동하여 TCS 시뮬레이션을 위해 상기 가상 차량모델에서 필요로 하는 신호를 입력받고 상기 가상 차량모델의 가상 주행에 따른 데이터를 출력하면서 상기 가상 차량모델의 가상 주행시험을 이루는 소프트웨어부와; 상기 소프트웨어부에서의 상기 가상 차량모델의 상기 TCS 시뮬레이션을 위해 TCS 모듈 및 그의 구동시험을 위한 각종 장치를 포함하는 하드웨어부와; 및 상기 하드웨어부와 상기 소프트웨어부 상호간에 동기화가 이루어질 수 있도록 연결하여 상기 TCS 시뮬레이션을 위한 신호 전송을 이루는 인터페이스부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

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이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

본 실시예에 따른 차량의 TCS 모듈용 시뮬레이션 장치 구성을 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 장치 구성은 가상 차량모델과 연동하여 TCS 시뮬레이션을 위해 차량모델에서 필요로 하는 신호를 입력받고 차량모델의 가상 주행에 따른 데이터를 출력하면서 가상 차량모델의 가상 주행시험을 이루는 소프트웨어부(100)와; 상기 소프트웨어부(100)에서의 가상 차량모델의 TCS 시뮬레이션을 위해 TCS 모듈 및 그의 구동시험을 위한 각종 장치를 포함하는 하드웨어부(300)와; 및 상기 하드웨어부(300)와 소프트웨어부(100) 상호간에 동기화가 이루어질 수 있도록 연결하여 TCS 시뮬레이션을 위한 신호 전송을 이루는 인터페이스부(200)로 구성된다.

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상기의 구성에서, 본 실시예에 따른 소프트웨어부(100)는 하드웨어부(300)로부터 입력되는 차량의 조향, 가속 및 유압신호를 입력받고 가상 차량모델부의 신호를 출력하는 입,출력부(10)와; 상기 입력부를 통해 입력받은 신호를 처리하는 A/D 컨버터와, 상기 출력부를 통해 출력되는 신호를 처리하는 D/A 컨버터로 이루어진 신호처리부(16)와; 상기 입,출력부를 통해 입력받은 신호를 이용하여 가상 주행시험을 이루기 위해 차량 운동방정식을 포함하는 가상 차량모델부(12)와; 상기 입,출력부의 신호 입,출력 및 상기 가상 차량모델부의 가상 주행시험의 제어를 위한 제어부(14)와; 및 하드웨어부(300)의 TCS 모듈과 캔 통신으로 연결되어 가상 차량모델의 엔진 구동력 제어를 위한 신호를 출력하는 파워트레인 모듈부(18)를 포함하여 구성된다.

상기 소프트웨어부(100)의 프로그래밍 언어는 Matlab Simulink를 사용하였 다.

또한, 본 실시예에 따른 하드웨어부(300)는 TCS 모듈을 포함한 실차에 사용되는 각종 장치들로서, TCS 모듈(30)과, 가속 페달(32)과, 브레이크 페달(34)과, 브레이크 페달의 작동에 따른 브레이크 유압장치(40)와, 차량의 조향장치(36) 및 진공 배력장치(38)를 포함하여 구성된다.

상기 하드웨어부(300)의 TCS 모듈은 4개의 ABS 및 TCS 모듈를 모의 실험할 수 있으며, 이를 위해 마스터실린더(M/C)와 TCS 모듈간에 5-way valve를 사용하여 연결하였으며, 또한 TCS 모듈에서 각 휠로 4개의 5-way valve를 사용하여 유압라인이 형성되도록 하였다. 그리고, 상기 진공 배력장치(Booster)(38)는 통상 차량의 엔진으로부터 진공압을 제공받지만, 본 실시예에 따른 힐스 시스템상에는 실제 엔진이 장착되어 있지 않으므로 진공펌프를 통해 진공압을 제공받을 수 있도록 하였다.

한편, 본 실시예에 따른 인터페이스부(200)는 차량 각 바퀴의 브레이크 유압에 따른 제동토크 신호를 가상 차량모델측으로 출력하는 토크변화모듈(20)과; 차량 각 바퀴의 회전속도값을 산출한 후 실제 휠속센서의 출력전압과 유사한 펄스신호를 인위적으로 발생시켜 TCS의 ECU로 출력하는 휠속센서 모듈(22)을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 장치 구성을 갖는, 본 실시예에 따른 TCS 모듈의 시뮬레이션 실험 과정을 장치의 실제 구현 도면인 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 실시예에서는 TCS 모듈의 모의 실험을 수행하기 위한 장치으로서, 앞서 설명한 바와 같이, 장치 구성은 크게 소프트웨어부, 하드웨어부 및 인터페이스부로 구성된다.

상기 구성을 통해, 가상 차량모델부(12)에서는 차량 각 바퀴의 제동 압력신호를 토크변화모듈(20)을 통해 입력받고 신호처리부(16)를 통해 신호 처리된 각 센서신호 및 가속페달과 조향각 신호를 입력받은 후 그에 따른 출력신호 즉, TPS 신호를 전압값으로 출력하면, 이는 휠속센서모듈(22) 내 함수발생기(미도시)를 통해 입력전압에 해당하는 주파수를 갖는 정현파 신호가 발생되고 발생된 신호는 각각의 TCS ECU(A ~ D)로 출력된다.

한편, 상기 각 ECU의 제어신호 및 브레이크 페달(34)의 동작에 따른 각각의 HCU(A ~ D)의 제어신호에 따라 각 차륜(FL ~ RR)의 제동압이 변화되고, 변화된 제동압은 각 센서(S1 ~ S4)를 통해 검출된 후 이를 토크변화모듈(20)에서 입력받아 가상 차량모델부(12)로 전송하여 가상 차량모델을 통한 모의 시험주행을 이루게 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 차량 내 각종 장치들로 이루어진 하드웨어부와 상기 하드웨어부와 신호 송,수신을 통해 가상 차량모델의 시뮬레이션을 이루는 소프트웨어부와 상기 하드웨어부로부터 입력된 제동압을 토크신호로 변환하여 출력하는 모듈과 상기 소프트웨어부로부터 가상 차량모델의 모의 주행시험에 따른 TPS 신호의 전압값을 입력받아 그에 해당하는 신호를 하드웨어부로 출력하는 모듈을 포함하는 인터페이스부를 통해 차량용 TCS 모듈의 모의 실험을 이룰 수 있도록 한 것이다.

본 발명의 기술적 범위를 해석함에 있어서는, 상기에서 설명된 실시예에 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항의 합리적 해석에 의해 결정되어져야 한다.

본 발명의 차량용 TCS 시뮬레이션 장치에 따르면, 실험실에서 가상 차량모델을 통해 TCS 모듈의 모의실험을 이룬 후 실차에 장착되므로 실차에서 실험을 위한 인건비, 소요 시간 및 비용을 절감할 수 있으며, 또한 다양한 예기치 않은 상황(fail safe)에 대처하여 로직 구현을 이룰 수 있으므로 TCS 모듈의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 차량의 TCS 시뮬레이션(HILS) 장치에 있어서,

   가상 차량모델의 TCS 시뮬레이션을 위해 TCS 모듈, 가속 페달, 브레이크 페달, 브레이크 페달의 작동에 따른 브레이크 유압장치, 차량의 조향장치 및 진공 배력장치를 포함하는 하드웨어부와;

   상기 하드웨어부로부터 차량의 조향, 가속 및 유압신호를 입력받는 입력부, 상기 가상 차량모델의 상기 TCS 시뮬레이션을 위한 신호를 출력하는 출력부, 상기 입력부를 통해 입력받은 신호를 이용하여 가상 주행시험을 이루기 위해 차량 운동방정식을 포함하는 가상 차량모델부, 상기 입력부 및 출력부의 신호의 입력 및 출력을 제어하고 상기 가상 차량모델부의 가상 주행시험을 이루는 제어부, 및 상기 하드웨어부의 상기 TCS 모듈과 캔 통신으로 연결되어 상기 가상 차량모델의 엔진 구동력 제어를 위한 신호를 출력하는 파워트레인 모듈부를 포함하는 소프트웨어부와;

   상기 하드웨어부와 상기 소프트웨어부 상호간에 동기화가 이루어질 수 있도록 상기 하드웨어부와 상기 소프트웨어부 사이에 연결되어 차량 각 바퀴의 브레이크 유압에 따른 제동토크 신호를 상기 가상 차량모델측으로 출력하는 토크변화모듈, 상기 차량 각 바퀴의 회전속도값을 산출한 후 실제 휠속센서의 출력전압과 유사한 펄스신호를 인위적으로 발생시켜 상기 TCS 모듈의 ECU로 출력하는 휠속센서 모듈을 포함하는 인터페이스부로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 티시에스 시뮬레이션 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 소프트웨어부는 상기 입력부를 통해 입력받은 신호를 처리하는 A/D 컨버터와, 상기 출력부를 통해 출력되는 신호를 처리하는 D/A 컨버터로 이루어진 신호처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 티시에스 시뮬레이션 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 소프트웨어부의 프로그래밍 언어는 Matlab Simulink를 사용한 것을 특징으로 하는 차량용 티시에스 시뮬레이션 장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 TCS 모듈은 4개의 ABS 및 TCS 모듈를 모의 실험할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 차량용 티시에스 시뮬레이션 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 진공 배력장치(Booster)는 진공펌프를 통해 진공압을 제공받는 것을 특징으로 하는 차량용 티시에스 시뮬레이션 장치.
7. 삭제

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