KR101459459B1 - 차량의 토크 벡터링 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡풍에 의한 쏠림이나 불안정한 거동이 발생될 때 토크 벡터링(Torque Vectoring) 제어를 통해 주행 안정성을 제공할 수 있도록 하는 차량의 토크 벡터링 제어방법이 개시된다.
본 발명은 주행 상태에서 조향각과 차륜별 휠속, 요레이트를 포함하는 운전정보를 검출하여 직진 주행중인지 판단하는 과정; 직진 주행중으로 판단되면 요레이트 정보와 요레이트 변화량(요레이트 미분값)을 분석하여 횡풍에 의한 쏠림 발생인지 판단하는 과정; 횡풍에 의한 쏠림 발생이 판단되면 요레이트 정보로부터 횡풍 방향을 판단하고, 요레이트 및 요레이트 변화량에 비례하는 토크 보정값을 결정하는 과정; 횡풍 방향에 따라 토크 보정값을 좌우측 차륜에 배분하여 토크 벡터링을 제어하는 과정을 포함한다.

Description

차량의 토크 벡터링 제어장치 및 방법{TORQUE VECTORING CONTROL SYSTEM FOR VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 토크 벡터링 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 횡풍에 의한 쏠림이나 불안정한 거동이 발생될 때 토크 벡터링(Torque Vectoring) 제어를 통해 주행 안정성을 제공할 수 있도록 하는 차량의 토크 벡터링 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

차량의 주행에서 노면 경사나 타이머 편마모, 휠 얼라이먼트의 이상 등에 따른 차량의 쏠림은 스티어링 휠의 통한 조향성을 어렵게 하여 주행 차선을 이탈시키거나 심한 경우 전도 사고를 유발시킬 수 있다.

따라서, 차량에는 주행중에 발생되는 쏠림 영향을 최소화하기 위하여 일정시간 이상 지속적인 횡부하가 검출되는 경우 MDPS(Motor Driven Power Steering)를 통해 조향 토크를 보상하여 차량의 직진성을 제공하는 기술이 제시되고 있다.

그러나, 이러한 기술은 판별시간으로 설정된 일정시간 이상 횡부하가 검출되지 않으면 효과가 없으며, 터널 진입으로 횡부하가 갑자기 없어는 경우에는 스티어링 휠의 조정에 이질감이 발생될 수 있다.

또한, 갑작스런 횡풍이나 터널에서 나올 때 차량에 발생되는 횡풍에 대해서는 능동적인 대응이 제공되지 못할 수 있다.

그리고, 타이머의 편마모나 휠 얼라이먼트의 불량으로 일정시간 이상 지속적인 횡부하가 검출되어 MDPS로 조향 토크를 보상하는 경우 타이어의 비정상적인 조기 파손을 초래시킬 수 있다.

또한, 기존의 토크 벡터링의 경우 선회시 요레이트 발생량을 기준으로 제어하고, 스플릿 뮤 등의 상황에서만 작동하므로 횡풍에 대하여 능동적으로 대응하지 못하는 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2012-0053300호(2012.05.25.) 공개특허공보 제10-2011-0062124호(2011.06.10.)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 그 목적은 차량의 운행에서 횡풍에 의한 쏠림이나 불안정한 거동이 발생될 때 토크 벡터링을 제어하여 주행 안정성을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 횡풍에 의한 조타로 판단될 때 토크 벡터링으로 조타력을 보상하여 이질감을 없애고 능동적인 대응을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따르는 특징은 전륜 구동기반의 4WD차량 후륜에 장착되어 좌우측 차륜의 토크를 조정하는 토크 벡터링 시스템을 포함하는 차량의 토크 벡터링 제어장치에 있어서, 스티어링 휠의 조향각 변화를 검출하는 조향각검출부; 각 차륜별 휠속도를 검출하는 휠속도검출부; 차량의 횡방향 가속도인 요레이트를 검출하는 요레이트검출부; 설정 속도 이상의 직진 주행 상태에서 요레이트와 요레이트 변화량(요레이트 미분값)을 분석하여 횡풍에 의한 차량 쏠림 혹은 거동 불안정을 판단하고, 횡풍에 의한 차량 쏠림 혹은 거동 이상이 판단되면 토크 벡터링 시스템을 통한 좌우측 차륜의 토크 분배로 쏠림 방지를 실행하는 제어부를 포함하는 차량의 토크 벡터링 제어장치가 제공된다.

상기 제어부는 휠속검출부에서 제공되는 차륜별 휠속도 최대값과 최소값의 차이가 설정된 기준속도 미만이고, 조향각검출부에서 제공되는 조향각의 변화가 설정된 기준각도 미만이면 직진 주행으로 판단할 수 있다.

상기 제어부는 직진 주행에서 요레이트가 '1'이상이고, 요레이트 변화량(요레이트 미분값)이 설정된 기준값을 초과하면 횡풍에 의한 차량의 쏠림 혹은 거동 이상으로 판단할 수 있다.

상기 제어부는 횡풍에 의한 차량 쏠림이 판단되면 요레이트 정보로부터 횡풍의 방향을 판단하고, 요레이트 발생량과 요레이트 변화량(요레이트 미분값)에 비례하는 토크 벡터링 값을 결정한 다음 좌우측 차륜의 토크를 배분하여 토크 보정을 실행할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 주행 상태에서 조향각과 차륜별 휠속, 요레이트를 포함하는 운전정보를 검출하여 직진 주행중인지 판단하는 과정; 직진 주행중으로 판단되면 요레이트 정보와 요레이트 변화량(요레이트 미분값)을 분석하여 횡풍에 의한 쏠림 발생인지 판단하는 과정; 횡풍에 의한 쏠림 발생이 판단되면 요레이트 정보로부터 횡풍 방향을 판단하고, 요레이트 및 요레이트 변화량에 비례하는 토크 보정값을 결정하는 과정; 횡풍 방향에 따라 토크 보정값을 좌우측 차륜에 배분하여 토크 벡터링을 제어하는 과정을 포함하는 차량의 토크 벡터링 제어방법이 제공된다.

상기 직진 주행중 판단조건은 차륜별 휠속도 최대값과 최소값의 차이가 설정된 기준속도 미만이고, 조향각 변화가 설정된 기준각도 미만인 조건으로 설정될 수 있다.

상기 횡풍에 의한 쏠림 발생 판단조건은 직진 주행에서 요레이트가 '1'이상이고, 요레이트 변화량(요레이트 미분값)이 설정된 기준값을 초과하는 조건으로 설정될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 차량의 주행에서 횡풍에 의한 거동 이상이 발생되는 경우 토크 벡터링의 제어로 능동적인 대응을 제공함으로써, 차량의 거동에 안정성을 제공할 수 있다.

또한, 교량이나 터널 통과 후 급작스런 횡풍 발생시 빠른 대응을 제공하여 안전된 운행을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 토크 벡터링 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 토크 벡터링 제어절차를 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 토크 벡터링 제어장치에서 갑작스런 횡풍에 따른 요레이트 발생을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 토크 벡터링 제어장치에서 지속적인 횡풍에 따른 요레이트 발생을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 토크 벡터링 제어의 예를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.

또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 토크 벡터링 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 조향각검출부(101)와 휠속도검출부(102), 요레이트검출부(103), 제어부(104) 및 토크 벡터링 시스템(105)을 포함한다.

조향각검출부(101)는 스티어링 컬럼에 장착되어, 운전자에 의한 스티어링 휠의 조향각 변화를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(104)에 제공한다.

휠속도검출부(102)는 차량의 각 차륜에 장착되어 각 차륜별 휠속도를 검출한 다음 그에 대한 정보를 제어부(104)에 제공한다.

요레이트검출부(103)는 차량의 주행중에 요레이트 정보를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(104)에 제공한다.

제어부(104)는 설정된 속도, 예를 들어 40KPH 이상으로 직진 주행하는 상태에서 요레이트와 요레이트 변화량을 분석하여 횡풍에 의한 차량의 쏠림 혹은 거동 불안정을 판단하고, 횡풍에 의한 차량 쏠림 혹은 거동 이상이 판단되면 토크 벡터링 시스템(105)을 제어하여 쏠림 방지 및 거동 불안정을 해소한다.

상기 제어부(104)는 휠속검출부(102)에서 제공되는 각 차륜의 휠속도 최대값과 최소값의 차이가 설정된 기준속도, 예를 들어 5KPH를 넘지 않고, 조향각검출부(101)에서 제공되는 조향각의 변화가 설정된 기준각도, 예를 들어 ±5°를 넘지 않는 상황이면 직진 주행으로 판단한다.

상기 제어부(104)는 직진 주행이 판단된 상태에서 요레이트검출부(103)에서 제공되는 요레이트가 '1'이상이고, 요레이트 변화량(요레이트 미분값)이 설정된 기준값을 초과하면 횡풍에 의한 차량의 쏠림 혹은 거동 이상으로 판단한다.

상기 제어부(104)는 횡풍이 판단되면 요레이트검출부(103)의 정보로부터 횡풍의 방향을 판단하고, 요레이트 발생량과 요레이트 변화량(요레이트 미분값)에 비례하여 토크 벡터링 값을 결정한 다음 토크 벡터링 시스템(105)을 제어하여 토크 보정을 제공한다.

토크 벡터링 시스템(105)는 전륜 구동기반의 4WD차량의 후륜에 장착되어 운전 상황에 따라 후륜의 구동 토크를 좌우측 차륜에 능동적으로 배분하여 차륜의 토크를 조정함으로써, 선회시 주행 안정성을 향상시키고, 차량의 발전 성능을 향상시킨다.

상기 토크 벡터링 시스템(105)은 상기 제어부(104)의 제어에 따라 후륜 좌우측 차륜의 구동 토크를 능동적으로 배분하여 횡풍에 의한 차량 쏠림 혹은 거동 이상이 발생되지 않도록 한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같다.

본 발명이 적용되는 차량이 소정의 목적지로 운행되는 상태에서(S101) 제어부(104)는 조향각검출부(101)에서 제공되는 조향각 변화와 휠속도검출부(102)에서 제공되는 각 차륜별 휠속도 및 요레이트검출부(103)에서 제공되는 요레이트 정보를 검출한다(S102).

이후, 제어부(104)는 설정된 속도, 예를 들어 40KPH 이상으로 직진 주행하는 상태인지를 판단한다(S103).

상기 제어부(104)는 휠속검출부(102)에서 제공되는 각 차륜의 휠속도 최대값과 최소값의 차이가 설정된 기준속도, 예를 들어 5KPH를 넘지 않고, 조향각검출부(101)에서 제공되는 조향각의 변화가 설정된 기준각도, 예를 들어 ±5°를 넘지 않는 상황이면 직진 주행으로 판단한다.

상기 S103에서 제어부(104)는 직진 주행이 판단되지 않으면 통상적인 제어모드를 실행하고(S104), 직진 주행으로 판단되면 요레이트검출부(103)에서 제공되는 요레이트 변화량(요레이트 미분값)을 검출하여(S105), 요레이트와 요레이트 변화량이 설정된 기준치 이상인지를 판단한다(S106).

상기 S106에서 제어부(104)는 요레이트와 요레이트 변화량이 설정된 기준치 이상이면 횡풍에 의한 차량의 쏠림 혹은 거동 이상으로 판단한다(S107).

예를 들어 도 3의 (a)와 같이 주행중 갑작스런 횡풍이 차량에 미치는 경우 도 3의 (b)와 같은 요레이트 변화가 발생되며, 이에 따른 횡가속도 발생량은 도 3의 (c)와 같이 된다.

또한, 예를 들어 도 4의 (a)와 같이 주행중인 상태에서 지속적인 횡풍이 차량에 미치는 경우 도 4의 (b)와 같은 요레이트 변화가 발생되고, 이에 따른 횡가속도 발생량은 도 4의 (c)와 같이 된다.

따라서, 상기 S106에서 제어부(104)는 요레이트검출부(103)에서 제공되는 요레이트가 '1'이상이고, 요레이트 변화량(요레이트 미분값)이 설정된 기준값을 초과하면 횡풍에 의한 차량의 쏠림 혹은 거동 이상으로 판단할 수 있다.

상기 S106에서 제어부(104)는 횡풍에 의한 차량의 쏠림 혹은 거동 이상으로 판단되면 요레이트검출부(103)의 정보로부터 횡풍의 방향을 판단하고(S108), 요레이트 발생량과 요레이트 변화량(요레이트 미분값)에 비례하여 토크 벡터링 값을 결정한 다음 횡풍 방향과 토크 벡터링 값으로 토크 벡터링 시스템(105)을 제어하여 후륜 좌우측 차륜에 대한 토크 분배를 능동적으로 실행한다(S109).

예를 들어 도 5에서 알 수 있는 바와 같이 차량의 좌측에서 횡풍이 미치는 경우 토크 벡터링 시스템(105)을 제어하여 후륜 우측 차륜(RR)의 토크를 능동적으로 보정하여 횡풍에 따른 차량의 쏠림 혹은 거동 이상이 발생되지 않도록 한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

101 : 조향각검출부 102 : 휠속검출부
103 : 요레이트검출부 104 : 제어부
105 : 토크 벡터링 시스템

Claims (7)

1. 전륜 구동기반의 4WD차량 후륜에 장착되어 좌우측 차륜의 토크를 조정하는 토크 벡터링 시스템을 포함하는 차량의 토크 벡터링 제어장치에 있어서,
   스티어링 휠의 조향각 변화를 검출하는 조향각검출부;
   각 차륜별 휠속도를 검출하는 휠속도검출부;
   차량의 요레이트를 검출하는 요레이트검출부; 및
   상기 휠속도검출부에서 제공되는 차륜별 휠속도 최대값과 최소값의 차이가 설정된 기준속도 미만이고, 상기 조향각검출부에서 제공되는 조향각의 변화가 설정된 기준각도 미만이면 직진 주행으로 판단하고, 설정 속도 이상으로 직진 주행 중인 경우 요레이트와 요레이트 변화량(요레이트 미분값)을 분석하여 횡풍에 의한 차량 쏠림 혹은 거동 불안정을 판단하며, 횡풍에 의한 차량 쏠림 혹은 거동 이상이 판단되면 토크 벡터링 시스템을 통한 좌우측 차륜의 토크 분배로 쏠림 방지를 실행하는 제어부;
   를 포함하는 차량의 토크 벡터링 제어장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 직진 주행에서 요레이트가 '1'이상이고, 요레이트 변화량(요레이트 미분값)이 설정된 기준값을 초과하면 횡풍에 의한 차량의 쏠림 혹은 거동 이상으로 판단하는 차량의 토크 벡터링 제어장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 횡풍에 의한 차량 쏠림이 판단되면 요레이트 정보로부터 횡풍의 방향을 판단하고, 요레이트 발생량과 요레이트 변화량(요레이트 미분값)에 비례하는 토크 벡터링 값을 결정한 다음 횡풍 방향에 따라 좌우측 차륜의 토크를 배분하여 토크 보정을 실행하는 차량의 토크 벡터링 제어장치.
5. 주행 상태에서 차륜별 휠속도 최대값과 최소값의 차이가 설정된 기준속도 미만이고, 조향각 변화가 설정된 기준각도 미만인 경우, 직진 주행중으로 판단하는 과정;
   직진 주행중으로 판단되면 요레이트 정보와 요레이트 변화량(요레이트 미분값)을 분석하여 횡풍에 의한 쏠림 발생인지 판단하는 과정;
   횡풍에 의한 쏠림 발생이 판단되면 요레이트 정보로부터 횡풍 방향을 판단하고, 요레이트 및 요레이트 변화량에 비례하는 토크 보정값을 결정하는 과정;
   횡풍 방향에 따라 토크 보정값을 좌우측 차륜에 배분하여 토크 벡터링을 제어하는 과정;
   을 포함하는 차량의 토크 벡터링 제어방법.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 횡풍에 의한 쏠림 발생 판단조건은 직진 주행에서 요레이트가 '1'이상이고, 요레이트 변화량(요레이트 미분값)이 설정된 기준값을 초과하는 조건으로 설정되는 차량의 토크 벡터링 제어방법.

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