KR100992697B1 - Ｅｓｐ 장착 차량의 전자식 4륜 구동 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ESP 장착 차량의 전자식 4륜 구동 제어방법에 관한 것으로서, 종래에는 차량이 진흙 웅덩이, 해수욕장의 모래밭, 눈길, 늪 등과 같은 악조건의 도로상황에 놓였을 때 차량 탈출 시도시에 운전자가 ESP를 별도로 오프시키지 않을 경우 ESP 제어가 수행되면서 4륜 구동 기능이 무력화되어 악조건 도로에서의 차량 탈출 자체가 불가능한 문제점이 있었는 바, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 4륜 구동 시스템의 전자제어유니트(4WD ECU)가 ESP 제어 수행 여부를 판단하여 ESP 제어 수행시에는 별도 제어과정을 통해 탈출 시도가 이루어질 수 있도록 하고, ESP 제어가 수행되지 않을 경우에는 탈출을 위한 정상적인 4륜 구동 오토 모드 제어를 수행하도록 함으로써, ESP 기능을 강제적으로 오프시키지 않더라도 차량의 탈출이 가능해지는 전자식 4륜 구동 제어방법에 관한 것이다.

차량, ESP(Electronic Stability Program), 4륜 구동, 전자제어유니트(ECU)

Description

ＥＳＰ 장착 차량의 전자식 4륜 구동 제어방법{Electronic 4WD control method}

도 1은 통상적인 ESP의 구성을 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 제어방법을 설명하기 위한 플로우차트,

도 3은 본 발명에 따른 제어방법을 수행하는 장치의 블럭구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20:ESP의 전자제어유니트 30:4륜 구동 시스템의 전자제어유니트

본 발명은 ESP 장착 차량의 전자식 4륜 구동(4WD) 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 RV 등 ESP 장착 및 4륜 구동 차량에서 특히 차량이 진흙 웅덩이, 해수욕장의 모래밭, 눈길, 늪 등과 같은 악조건의 도로상황에 놓였을 때 차량 탈출을 위하여 운전자가 ESP를 오프시키는 별도의 조작을 하지 않더라도 ESP 제어 수행시에 이루어지는 탈출 작동 및 ESP 제어가 수행되지 않을 때 이루어지는 4륜 구동 오토 모드 기능에 의한 탈출 작동이 선택적으로 수행될 수 있도록 제어하는 전자식 4륜 구동 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자제어식 브레이크 시스템은 차량의 슬립현상을 효율적으로 방지하여 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 것으로, 제동시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS:Anti-Lock Brake System)과, 차량의 급발진 또는 급가속시 구동륜의 슬립을 방지하는 브레이크 트랙션 제어 시스템(BTCS:Brake Traction Control System)과, 안티록 브레이크 시스템과 트랙션 제어를 조합하여 브레이크 액압을 제어함으로써 차량의 주행상태를 안정적으로 유지시키는 차량자세제어 시스템(ESP:Electronic Stability Program, 이하 ESP라 칭함) 등이 개시되어 있다.

이중 ESP는 위험한 운전상황에서 자동차 스스로 브레이크를 밟거나 엔진토크를 제어해서 위험으로부터 벗어나게 하는 장치로서, ABS가 브레이크를 직접 밟아야 효과를 발휘하고 또 제동하는 과정에서만 효과를 발휘하는 장치라면, ESP는 운전자가 브레이크를 밟지 않아도 스스로 최적의 차량 운전을 찾아주는 장치이다.

특히, ESP에서는 휠의 회전속도, 요잉 모멘트(Yawing Moment), 스티어링 휠의 각도, 가속페달의 답력 등이 각종 센서에 의해 감지된 후 전자제어유니트(ESP ECU)에서 분석되고, 그 분석된 결과에 따라서 각 바퀴에 걸리는 제동력 및 구동력이 최적으로 제어되도록 함으로써, 차량의 주행 안정성이 확보되도록 한다.

예를 들어, 빗물에 젖은 도로에서 전륜구동의 차량이 소정 속도 이상으로 주행되던 중에 운전자가 가속페달에서 발을 떼었을 경우 차량의 주행이 엔진을 구동 하게 되는 현상인 엔진 브레이크가 들게 되는데, 이때 차량의 전륜 및 후륜에 걸리는 노면과의 마찰계수가 다르게 되고, 결국 각 바퀴의 회전속도가 달라지게 되는 바(구동축이 되는 전륜의 회전속도가 후륜의 회전속도에 비해 현저하게 빠르게 나타남), 이와 같이 전륜과 후륜의 회전속도 및 노면과의 슬립량이 다르게 됨으로써, 차량은 젖은 노면에서 제동거리가 길어지게 되거나 어느 일측으로 회전되는 현상이 발생된다.

따라서, ESP는 상기와 같은 현상을 방지하기 위해서 주로 차량의 전륜과 후륜의 회전속도를 분석하고, 그 분석결과에 따라서 ECU는 캔(CAN) 통신을 통해서 신호를 보내어 각 바퀴의 제동력 및 구동력을 조정해주며, 또한 엔진에서 각 바퀴로 전달되는 토크를 조정하게 된다.

첨부한 도 1은 통상적인 ESP의 구성을 도시한 개략도로서, 주지된 바와 같이 차량 각 휠에 대한 휠 스피드 센서(11a~11d), 조향각 센서(12), 요-레이트(Yaw-Rate) 센서(13), 횡 G 센서(14), 마스터 실린더 압력센서(15) 등 각종 센서류와, 유압제어유니트(HCU:Hydraulic Control Unit; 16), 전자제어유니트(ECU; 17) 등을 포함하여 구성된다.

한편, 4륜 구동(4WD) 차량은 엔진의 구동토크를 전후륜에 분배하는 트랜스퍼 케이스에 의해 전후륜을 동시에 구동하는 것으로, 눈길이나 빙판길 등에서 미끄러지기 쉬운 도로면이나 모래땅, 가파른 언덕, 진흙땅길 등 큰 구동력을 필요로 하는 경우에 구동력이 전후의 타이어로 분배되기 때문에 구동 타이어와 도로면과의 슬립이 적어지므로 주행 안정성과 주파성이 향상된다.

상기한 4륜 구동 차량에서는 어느 쪽인가의 구동륜으로 구동력이 과대해진 것을 전후륜의 회전수 차이로 판별하여 전후륜으로 구동토크의 분배를 가감하여 과대한 구동력을 제한한다.

또한, 전자식 4륜 구동 제어의 수행과정으로, 진흙 웅덩이, 해수욕장의 모래밭, 눈길, 늪 등과 같은 악조건의 도로에서는 후륜으로도 구동력이 전달되면서 4륜이 모두 구동되어 악조건의 도로에서 탈출할 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기한 4륜 구동 차량의 경우 통상 험로 주파성을 용이하게 하기 위해서 차량 지상고를 일반 승용차보다 높게 하지만 실제로는 고속도로처럼 좋은 조건의 도로를 고속주행하는 경우가 빈번하다.

특히, 4륜 구동 차량의 경우 고속주행시에 타이어의 펑크 혹은 도로상황이 악화될 경우 차량 제어가 매우 어렵기 때문에 차량이 스핀되거나 전복 등의 차량 사고로 직결되면서 운전자가 사망에 이르는 경우가 일반 승용차보다 상당히 높은 것으로 알려지고 있다.

따라서, 이를 방지하기 위하여 4륜 구동 차량에 전술한 ESP를 적용하여 차량의 안정성을 높이고 있다.

상기한 ESP와 4륜 구동은 차량을 구동하는데 있어 상호 보완적인 면과 반대적인 면이 있어서 이에 대한 작동방법의 우선 순위를 정할 필요가 있으며, ESP 작동의 경우 차량이 매우 위험하고 불안정한 상태에서 작동하므로 이러한 상태에서는 ESP의 작동이 제일 우선 순위가 될 것이다.

따라서, 차량이 웅덩이나 저마찰로의 악조건 도로상황에 처하게 되면 차량을 탈출시키는 기능을 4륜 구동(4륜 구동 오토 모드)에서 담당하게 되나, ESP와 4륜 구동이 함께 작동할 경우라면 ESP에서 이에 대한 오판을 할 수 있어 4륜 구동의 기능이 무력화되면서 차량이 탈출할 수 없게 되고, 이로 인해 운전자가 위급한 상황에 처하게 될 수 있다.

즉, 악조건의 도로상황에서 탈출하기 위해서는 4륜이 모두 구동되어야 하나, 특정의 휠에 스핀이 발생하여 이를 ESP가 미끄러지는 것으로 판단하게 되면 ESP 작동과 동시에 4륜 구동은 무력화되고, 결국 탈출 자체가 불가하게 되는 것이다.

이에 종래에는 운전자가 조작수단을 조작하여 ESP 작동을 강제로 정지시키는 ESP 오프 조작을 수행한 후에만 4륜 구동 작동에 의한 차량 탈출이 가능하도록 되어 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 발명한 것으로서, 4륜 구동 시스템의 전자제어유니트가 ESP 제어 수행 여부를 판단하여 ESP 제어 수행시에는 별도 제어과정을 통해 탈출 시도가 이루어질 수 있도록 하고, ESP 제어가 수행되지 않을 경우에는 탈출을 위한 정상적인 4륜 구동 오토 모드 제어를 수행하도록 함으로써, ESP 기능을 강제적으로 오프시키지 않더라도 악조건 도로에서의 차량 탈출이 가능해지도록 한 ESP 장착 차량의 전자식 4륜 구동 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은, ESP 장착 차량의 전자식 4륜 구동 제어방법에 있어서,

ESP의 전자제어유니트로부터 차량 각 휠에 대한 휠 속도 정보를 포함하는 신호를 입력받아 이를 토대로 ESP의 작동이 이루어지고 있는가를 판단하는 단계와;

상기 단계에서 ESP의 작동상태가 아님을 판단한 경우 4륜 구동 오토 모드의 작동을 위한 제어를 수행하고, ESP의 작동상태임을 판단한 경우 2륜 구동 모드로의 전환 및 그 작동을 위한 제어를 수행하는 동시에 ESP 전자제어유니트로 하여금 엔진 토크 감소 제어를 수행하도록 하기 위한 신호를 출력하여 ESP 전자제어유니트에 의한 엔진 토크 감소 제어가 수행되도록 하는 단계와;

상기 단계의 2륜 구동 작동 및 엔진 토크 제어가 이루어지고 있는 상태에서 각 휠 속도의 차이가 0이 됨을 판단한 경우 4륜 구동 오토 모드로의 전환 및 그 작동을 위한 제어를 수행하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 RV 등 ESP 장착 및 4륜 구동(4WD) 차량에서 특히 차량이 진흙 웅덩이, 해수욕장의 모래밭, 눈길, 늪 등과 같은 악조건의 도로상황에 놓였을 때 차량 탈출을 위하여 운전자가 ESP를 오프시키는 별도의 조작을 하지 않더라도 ESP 제어 수행시에 이루어지는 탈출 작동 및 ESP 제어가 수행되지 않을 때 이루어지는 4 륜 구동 오토 모드 기능에 의한 탈출 작동이 선택적으로 수행될 수 있도록 제어하는 전자식 4륜 구동 제어방법에 관한 것이다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 제어방법을 설명하기 위한 플로우차트이고, 도 3은 본 발명에 따른 제어방법을 수행하는 장치의 블럭구성도이다.

도면부호 20은 ESP의 전자제어유니트(ESP ECU)를, 도면부호 30은 4륜 구동 시스템의 전자제어유니트(4WD ECU)를 나타낸다.

본 발명에서는 4륜 구동 시스템의 전자제어유니트(30)가 ESP의 전자제어유니트(20)로부터 신호를 받아 ESP의 작동 여부를 우선 판단하여 작동이 수행되는 경우 2륜 구동 작동 및 엔진 토크 조절을 위한 제어를 수행하여 탈출을 시도할 수 있도록 하고, ESP의 작동이 수행되지 않는 경우라 판단하게 되면 정상적인 4륜 구동 오토 모드 작동을 위한 제어를 수행하여 탈출을 시도할 수 있도록 한다.

먼저, ESP 장착 및 4륜 구동 차량에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 ESP, 4륜 구동 시스템, 캔(CAN) 시스템의 정상상태 여부가 자가진단되어서 어느 하나가 페일(fail)상태일 경우 각각의 페일 모드로 작동되고, 이 경우 경고등을 통해 페일상태를 운전자에게 알려주게 된다.

상기 ESP, 4륜 구동 시스템, 캔 시스템의 자가진단 과정에서 모두 정상상태일 경우 ESP의 전자제어유니트(ESP ECU; 20)에서는 캔 통신을 통해 차량 각 휠에 대한 휠 속도 정보를 포함하는 신호를 4륜 구동 전자제어유니트(4WD ECU; 30)로 출력하게 되고, 4륜 구동 전자제어유니트(30)는 입력받은 각 휠 속도 정보를 토대로 ESP의 작동 여부, 즉 ESP의 작동이 이루어지고 있는가를 판단하는 단계를 거친다.

여기서, 4륜 구동 전자제어유니트(30)는 ESP의 작동상태가 아님을 판단한 경우 4륜 구동 오토 모드 작동을 위한 제어신호를 출력하여 4륜 구동 오토 모드에서 운전자 의지에 따라 차량 탈출이 이루어질 수 있도록 한다.

만약, 4륜 구동 전자제어유니트(30)가 ESP의 작동상태임을 판단한 경우, 2륜 구동으로의 전환 및 그 작동을 위한 제어신호를 출력하고, 또한 2륜 구동 작동상태에서 ESP 전자제어유니트(20)로 하여금 엔진 토크 감소 제어를 수행하도록 하기 위한 지령신호를 출력하여 캔 통신을 통해 ESP 전자제어유니트(20)로 전달하며, 이에 ESP 전자제어유니트(20)가 엔진 토크 감소 제어를 수행하여 운전자 의지에 따라 차량 탈출이 이루어질 수 있도록 한다.

이후 2륜 구동 작동 및 엔진 토크 조절이 이루어지고 있는 상태에서 각 휠 속도의 차이가 0이 됨을 판단한 경우 4륜 구동으로의 전환 및 4륜 구동 오토 모드 작동을 위한 제어신호를 출력하여 4륜 구동 오토 모드에서 운전자 의지에 따라 계속해 차량 탈출이 이루어질 수 있도록 한다.

여기서, 각 휠 속도의 차이가 0이 아님을 판단한 경우 ESP의 작동 여부를 판단하는 단계에서부터 그 이후의 단계를 반복하게 된다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따르면, 4륜 구동 시스템의 전자제어유니트(4WD ECU; 30)가 ESP 제어 수행 여부를 판단하여 ESP 제어 수행시에는 2륜 구동 및 엔진 토크 조절 등 별도 제어과정을 통해 탈출 시도가 이루어질 수 있도록 하고, ESP 제어가 수행되지 않을 경우에는 탈출을 위한 정상적인 4륜 구동 오토 모드 제어를 수행하도록 함으로써, ESP 기능을 강제적으로 오프시키지 않더라도 차량의 탈출이 가 능해진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 ESP 장착 차량의 4WD 구동 제어방법에 의하면, 종래에는 운전자가 ESP를 별도로 오프시키지 않을 경우 ESP 제어가 수행되면서 4륜 구동 기능이 무력화되어 악조건 도로에서의 차량 탈출 자체가 불가능하였으나, 본 발명에 의하면, 4륜 구동 시스템의 전자제어유니트(4WD ECU)가 ESP 제어 수행 여부를 판단하여 ESP 제어 수행시에는 별도 제어과정을 통해 탈출 시도가 이루어질 수 있도록 하고, ESP 제어가 수행되지 않을 경우에는 탈출을 위한 정상적인 4륜 구동 오토 모드 제어를 수행하도록 함으로써, ESP 기능을 강제적으로 오프시키지 않더라도 차량의 탈출이 가능해지는 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. ESP 장착 차량의 전자식 4륜 구동 제어방법에 있어서,

   ESP의 전자제어유니트로부터 차량 각 휠에 대한 휠 속도 정보를 포함하는 신호를 입력받아 이를 토대로 ESP의 작동이 이루어지고 있는가를 판단하는 단계와;

   상기 단계에서 ESP의 작동상태가 아님을 판단한 경우 4륜 구동 오토 모드의 작동을 위한 제어를 수행하고, ESP의 작동상태임을 판단한 경우 2륜 구동 모드로의 전환 및 그 작동을 위한 제어를 수행하는 동시에 ESP 전자제어유니트로 하여금 엔진 토크 감소 제어를 수행하도록 하기 위한 신호를 출력하여 ESP 전자제어유니트에 의한 엔진 토크 감소 제어가 수행되도록 하는 단계와;

   상기 단계의 2륜 구동 작동 및 엔진 토크 제어가 이루어지고 있는 상태에서 각 휠 속도의 차이가 0이 됨을 판단한 경우 4륜 구동 오토 모드로의 전환 및 그 작동을 위한 제어를 수행하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESP 장착 차량의 전자식 4륜 구동 제어방법.

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