KR101490899B1 - 차량의 토크스티어 저감장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 토크스티어(Torque-Steer) 저감장치로, 차량의 특성을 변화시키지 않고 새시통합장치를 이용한 조향토크의 제어로 토크스티어를 저감 및 상쇄시키는 것이다.

본 발명은 차량의 거동정보를 수집하여 토크스티어 발생량을 추출하는 과정; 토크스티어 발생량과 임계값을 비교하여, 임계값 이상이면 토크스티어 저감 제어조건을 판정하는 과정; 상기 토크스티어 저감 제어조건에 따라 보상조향토크를 산출하고, 보상조향토크를 총합하여 토크스티어 저감을 위한 조향토크 값을 결정하는 과정; 조향각 및 운전자의 조향토크로 결정되는 조향 보조토크 값에 토크스티어 저감을 위한 조향토크 값을 중첩시켜 조향모터를 작동시키는 과정을 포함한다.

새시통합장치, 토크스티어, 조향토크, 보상조향토크, 조향모터

Description

차량의 토크스티어 저감장치 및 방법{APPARATUS FOR REDUCING TORQUE-STEER OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 토크스티어(Torque-Steer) 저감장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 특성을 변화시키지 않고 새시통합장치를 이용한 조향토크의 제어로 토크스티어를 저감 및 상쇄시키는 차량의 토크스티어 저감장치 및 방법에 관한 것이다.

토크스티어 현상은 드라이브 샤프트(Drive Shaft)의 절각 차이에 의해 발생되는 현상으로서 좌,우륜의 조향반력이 틀려짐으로 인해서 임의적으로 조향이 생기는 현상으로서 가속시 차량 쏠림의 원인이 된다.

토크스티어 현상의 발생 원인은 엔진의 관성모멘트, 드라이브 샤프트의 좌??우 길이의 차이 및 강성차이, 노즈업에 대한 휠 센터 이동량이나 킹핀 옵셋 등과 같이 그 원인이 굉장히 복잡하고 다양하다.

따라서, 토크스티어 현상에 대한 원인 분석, 개선을 위해서는 많은 인적, 시간적, 금전적 투자가 필요하다.

차량의 설계과정에서 설계기준이나 TDP 등에 따라 설계함으로서 요즘은 문제 가 될 정도로 심각하진 않지만 고출력 차량이나 터보와 같은 순간적인 고출력 발생시에는 토크스티어 현상이 두드러지게 발생하여 설계기준을 만족시키지 못하며, 운전자에게는 불쾌감을 유발시켜 상품성을 떨어뜨릴 수 있다.

통상적으로 토크스티어 저감을 위해 엔진 마운트 변경, 드라이브 샤프트 변경 등 영향 인자들을 변경하여 토크스티어 현상 변화와 원인을 파악하고, 서스펜션의 노즈업에 특성 변경을 위해 하드포인트 변경, 엔진 마운트 변경을 통한 엔진 관성모멘트 영향 축소, 터보에 의한 출력의 급증대를 최소화하기 위해 터보 작동시기 변경 등을 실행하고 있다.

그러나, 서스펜션의 하드포인트 변경으로 토크스티어는 다소간 개선되나 차량의 범프 특성, 핸들링 특성 등 전체적인 차량 특성에 영향을 미치기 단점이 발생한다.

그리고, 엔진 마운트 변경을 위해서는 원가 상승이 유발되고, 터보 튜닝을 실행하는 경우 고출력이 목적인 터보 장착의 효과가 감소되는 단점이 발생한다.

토크스티어 저감을 위한 다양한 기술들이 공개되어 있는데, 특허출원 10-2006-0127415호에서는 현가장치의 상단에 추가적인 노즈업 저감장치를 설치하여 차량의 급 출발시에 서스펜션의 리바운드 량을 제한하여 노즈 업을 감소시킴으로서 드라이드 샤프트의 좌우 절각 차이를 최소화하여 토크스티어를 저감시키는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 상기의 기술은 현가장치의 특성변경과 구조변경 및 장치의 추가가 수반되어야 하는 단점이 있다.

특허출원 10-2006-0124902호에서는 엔진과 변속기의 위치를 변경하여 변속기에 연결된 드라이브 샤프트가 지면과 이루는 절각의 차이를 감소시켜 토크스티어를 저감시키는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 상기의 기술은 엔진 룸 전체의 레이 아웃 변경이 수반되어야 하므로 실질적인 적용에 많은 단점이 있다.

특허출원 10-2006-0061988호에서는 좌,우륜의 각속도 차이가 발생되는 경우 점성이 가변되는 자기유변유체를 이용하여 각속도를 보정하여 토크스티어를 저감시키는 기술이 제안되어 있다.

그러나, 상기의 기술 역시 현가장치의 구조 변경과 센서 및 하드웨어의 추가가 발생되어 원가 상승이 유발되는 단점이 있다.

상기와 같이 토크스티어의 원인이 되는 서스펜션의 캠버 각, 토우 각, 킹핀옵셋, 엔진과 변속기 위치 변경 등의 하드웨어 위치변경이나 서스펜션 노즈업 특성, 초기 서스펜션 설정, 터보 작동 타이밍 변경 등의 특성변경 혹은 추가적인 감쇄장치의 장착으로 토크스티어 현상이 개선시킬 수는 있다.

하지만, 하드웨어 변화에 따른 차량의 특성에 영향을 미치는 것을 피하기는 어려우며, 초기에 계획된 특성을 목표로 개발을 해왔는데 특성 변경에 따라 이를 극복하기 위해 추가적인 인적, 시간적, 금전적 손실을 발생되는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 차량 의 특성을 변화시키지 않고 새시통합장치를 이용하여 조향토크를 제어함으로써, 가속시에 발생되는 원치 않는 토크스티어를 저감 및 상쇄시키도록 하는 것이다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 차량의 토크스티어 저감장치는, 차량의 거동정보 및 거동유지를 위한 제어정보를 검출하는 정보검출부; 상기 정보검출부의 정보를 분석하여 토크스티어 발생량을 판단하고, 토크스티어 발생량이 설정된 임계값 이상이면 토크스티어 저감 및 상쇄시키기 위한 조향토크 값을 계산하는 새시제어부; 조향각과 조향토크에 따라 기본 조향 보조토크 값을 결정하고, 상기 새시제어부에서 네트워크로 전송되는 조향토크 값을 상기 기본 조향 보조토크 제어값에 중첩하여 조향모터를 작동시키는 조향제어부; 상기 조향제어부의 제어에 따라 급가속 및 급증대된 구동력의 조건에서 발생되는 토크스티어를 저감 및 상쇄시키는 조향모터를 포함한다.

본 발명의 특징에 따른 차량의 토크스티어 저감방법은, 차량의 거동정보를 수집하여 토크스티어 발생량을 추출하는 과정; 토크스티어 발생량과 임계값을 비교하여, 임계값 이상이면 토크스티어 저감 제어조건을 판정하는 과정; 상기 토크스티어 저감 제어조건에 따라 보상조향토크를 산출하고, 보상조향토크를 총합하여 토크스티어 저감을 위한 조향토크 값을 결정하는 과정; 조향각 및 운전자의 조향토크로 결정되는 조향 보조토크 값에 토크스티어 저감을 위한 조향토크 값을 중첩시켜 조향모터를 작동시키는 과정을 포함한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 서스펜션, 엔진, 드라이브 샤프트, 변속기 등 하드웨어상의 변경이 없으므로 기존의 레이아웃 및 차량 특성이 그대로 유지되는 효과가 있다.

또한, 차량에 존재하는 새시통합장치를 이용하여 토크스티어를 저감시킴으로써 차량의 특성 변경이 수반되지 않고 개발 기간이 단축되어 인적, 시간적, 금전적 투자가 최소화되는 효과가 있다.

또한, 서스펜션의 변경이 없기 때문에 차량의 정적, 동적 특성 변경이 발생되지 않고, 파워 트레인의 변경이 없기 때문에 차량의 가속특성 및 터보특성이 그대로 유지되어 차량의 상품성을 향상시키는 효과가 있다.

아래에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

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

본 발명은 정보검출부(100)와 새시제어부(200), 조향제어부(300) 및 조향모터(400)를 포함한다.

정보검출부(100)는 주행중인 차량의 제반적인 거동정보 및 거동유지를 위한 제어정보를 검출하여 그에 대한 정보를 새시제어부(200)에 제공한다.

상기 정보검출부(100)는 가속페달의 작동에 연동하는 스로틀 밸브의 개도 변화를 검출하는 스로틀 검출부(110), 터보차저의 베인 각도 변화를 검출하는 베인각도 검출부(120), 주행중인 상태에서 차량의 중심점을 기준으로 내륜 혹은 외륜측으로 이동하려는 요 모멘트(Yaw Moment)를 검출하는 요레이트 검출부(130), 주행차량의 차속을 검출하는 차속검출부(140), 조향륜을 조정하는 스티어링 휠의 변위를 검출하는 조향각 검출부(150), 운전자에 의한 조향토크를 검출하는 조향토크 검출부(160)를 포함한다.

새시제어부(200)는 차량의 거동에 따라 상기 정보검출부(100)에서 제공되는 정보를 분석하여 토크스티어 발생량을 판단하고, 토크스티어 발생량이 설정된 임계값을 넘어 제어 개입이 필요한 상황으로 판단되면 그에 따라 토크스티어를 저감 및 상쇄시키기 위한 조향토크 값을 계산하여 조향토크를 제어한다.

상기 새시제어부(200)는 터보의 작동여부, 차속, 직진, 조향 의지 등을 판단하여 제어조건을 결정하는 제어조건 판단부(210)와 상기 제어조건 판단부(210)에서 결정된 조건에 따라 요레이트 변화에 대한 보상조향토크, 조향각 변화에 대한 보상조향토크, 차량속도 및 터보 베인 각도에 대한 보상조향토크를 산출하고, 상기의 보상조향토크를 총합하여 토크스티어 저감 및 상쇄를 위한 조향토크 값을 결정하는 제어량 산출부(220)를 포함한다.

조향제어부(300)는 조향각과 조향토크에 따라 기본 조향 보조토크 제어값을 결정하고, 상기 새시제어부(200)에서 네트워크로 전송되는 토크스티어 저감 및 상쇄를 위한 조향토크 값을 상기 기본 조향 보조토크 제어값에 중첩하여 조향모터(400)의 작동을 제어한다.

조향모터(400)는 상기 조향제어부(300)에서 인가되는 제어신호에 따라 작동되어 운전자의 조향토크를 보조하여 언더스티어 및 오버스티어가 발생되지 않도록 하며, 동시에 급가속 및 급증대된 구동력의 조건에서 발생되는 토크스티어를 저감시켜 운전성 및 승차감을 제공하여 준다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명에서 토크스티어 저감 제어는 다음과 같이 실행된다.

본 발명에 따른 새시통합장치가 적용되는 차량의 주행이 시작되면 새시제어부(200)는 차량의 다양한 위치에 설치된 센서로 구성되는 정보검출부(100)로부터 스로틀 밸브의 개도 변화, 터보의 베인 각도 변화, 차량의 중심점을 기준으로 내륜 혹은 외륜측으로 이동하려는 요 모멘트, 차속, 조향각, 조향토크 등의 정보를 수집한다(S101).

이후, 상기 정보검출부(100)로부터 아날로그 혹은 디지털 방식으로 수신되는 상기한 다양한 신호에 대하여 설정된 방식으로 신호 처리하여 동기화하고(S102), 이를 분석하여 급가속 혹은 급증대된 구동량에 의한 토크스티어 발생량을 추출한다(S103).

그리고, 토크스티어 발생량이 저감 제어가 필요한 설정된 임계값 이상인지를 판단한다(S104).

상기 S104의 판단에서 토크스티어 발생량이 설정된 임계값 이하이면 토크스티어 저감제어가 필요하지 않는 상태이므로 상기 S101의 과정으로 리턴하고, 토크스티어 발생량이 설정된 임계값 이상이면 터보작동여부, 차속, 직진여부, 조향의지 등의 조건이 적용하여 토크스티어 제어조건을 판정한다(S105).

상기 토크스티어 제어조건을 판정하는 과정에서 스로틀 밸브의 개도 변화와 터보의 베인 각도 변화의 정보로부터 토크스티어 발생 조건인 급가속 혹은 구동력의 급증대 여부를 판정한다.

그리고, 차량의 속도가 설정된 속도 이상인 경우에는 조향 반응성이 민감하므로 설정된 속도 이하의 조건에서만 토크스티어 저감을 위한 조향토크 제어를 실행하기 위해 차속을 판정한다.

또한, 차량이 선회하는 경우에는 토크스티어와 운전자의 조향을 구별하기 어려우므로, 선회하는 과정에서는 오동작 및 조향토크의 과다 개입이 발생될 수 있어 토크스티어 저감을 위한 조향토크 제어를 실행하지 않고 직진인 경우에만 토크스티어 저감을 위한 조향토크 제어를 실행하기 위하여 요레이트 및 조향각의 정보로부터 직진 상황을 판정한다.

또한, 토크스티어 현상과 상관없이 방향전환이나 사물회피 등을 위한 조향이 실행되는 경우 운전자의 의지를 거스르지 않아야 하므로, 조향각과 조향토크의 정보로부터 운전자의 조향 의지를 판정하여 방향전환이나 사물회피 등의 조향으로 판정되면 토크스티어 저감을 위한 조향토크 제어를 실행하지 않는다.

즉, 차속이 설정된 속도 이상이거나 차량이 선회하는 도중 혹은 운전자의 조 향의지가 있는 경우에는 토크스티어 저감 제어를 실행하지 않고 현재의 운전조건을 유지한다.

상기와 같이 토크스티어 저감을 위한 제어조건이 판정되면 제어량산출부(220)는 토크스티어를 저감 및 상쇄시키기 위한 조향토크 값을 산출한다(S106).

상기 조향토크 값은 요레이트 변화에 대한 보상 조향토크를 산출하고, 조향각 변화에 대한 보상 조향토크를 산출하며, 차량속도 및 터보 베인각도에 대한 보상 조향토크를 산출한 다음 각각의 보상 조향토크를 총합하여 토크스티어 저감 및 상쇄시키기 위한 조향토크 값을 결정한다(S107).

그리고, 결정된 조향토크 값을 네트워크를 통해 조향제어부(300)에 전송하고(S108), 조향제어부(300)는 조향각과 조향토크로 결정되는 기본 조향 보조토크에 상기 S107에서 결정된 조향토크 값을 중첩 적용하여 조향모터(400)의 동작을 제어한다(S109).

따라서, 급가속이나 터보의 작동에 의한 급격한 구동력의 증대 등에 의해 발생되는 토크스티어를 저감 및 상쇄시켜 안정된 승차감을 제공하여 준다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

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

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 토크스티어 제어절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 정보검출부 200 : 새시제어부

300 : 조향제어부 400 : 조향모터

Claims (9)

1. 차량의 거동정보 및 거동유지를 위한 제어정보를 검출하는 정보검출부;

   상기 정보검출부의 정보를 분석하여 토크스티어 발생량을 판단하고, 토크스티어 발생량이 설정된 임계값 이상이면 토크스티어 저감 및 상쇄시키기 위한 조향토크 값을 계산하는 새시제어부;

   조향각과 조향토크에 따라 기본 조향 보조토크 값을 결정하고, 상기 새시제어부에서 네트워크로 전송되는 조향토크 값을 상기 기본 조향 보조토크 제어값에 중첩하여 조향모터를 작동시키는 조향제어부;

   상기 조향제어부의 제어에 따라 급가속 및 급증대된 구동력의 조건에서 발생되는 토크스티어를 저감 및 상쇄시키는 조향모터;

   를 포함하며,

   상기 새시제어부는 터보의 작동여부, 차속, 직진여부, 조향 의지 정보를 포함하여 제어조건을 결정하는 제어조건 판단부; 및

   상기 판정된 제어조건에 따라 요레이트 변화에 대한 보상조향토크, 조향각 변화에 대한 보상조향토크, 차량속도 및 터보 베인 각도에 대한 보상조향토크를 산출하고, 상기의 보상조향토크를 총합하여 토크스티어 저감 및 상쇄를 위한 조향토크 값을 결정하는 제어량 산출부;

   를 포함하는 차량의 토크스티어 저감장치
2. 제1항에 있어서,

   상기 정보검출부는,

   스로틀 밸브의 개도 변화를 검출하는 스로틀 검출부;

   터보차저의 베인 각도 변화를 검출하는 베인각도 검출부;

   요 모멘트를 검출하는 요레이트 검출부;

   차속을 검출하는 차속검출부;

   조향륜을 조정하는 스티어링 휠의 변위를 검출하는 조향각 검출부;

   조향토크를 검출하는 조향토크 검출부;

   포함하는 차량의 토크스티어 저감장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 차량의 거동정보를 수집하여 토크스티어 발생량을 추출하는 과정;

   토크스티어 발생량과 임계값을 비교하여, 임계값 이상이면 토크스티어 저감 제어조건을 판정하는 과정;

   상기 토크스티어 저감 제어조건에 따라 요레이트 변화에 대한 보상조향토크와 조향각 변화에 대한 보상조향토크 및 차량속도와 터보 베인각도에 대한 보상조향토크를 산출하고, 상기 보상조향토크를 총합하여 토크스티어 저감을 위한 조향토크 값을 결정하는 과정; 그리고

   조향각 및 운전자의 조향토크로 결정되는 조향 보조토크 값에 토크스티어 저감을 위한 조향토크 값을 중첩시켜 조향모터를 작동시키는 과정;

   을 포함하는 차량의 토크스티어 저감방법.
8. 삭제
9. 삭제

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