KR102052683B1 - 차량의 사륜 구동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 사륜 구동 제어 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 차량에 기본적으로 장착된 차량 정보 검출부에서 측정된, 가속도, 엑셀 페달 궤도, 조향각 및 휠속도 등을 통해, 노면과 바퀴 사이의 마찰 계수를 산출할 수 있으며, 급가속 및 급 선회 상태에 따라 마찰 계수를 보정하여 신뢰성 높은 마찰 계수를 산출하고 이를 통해 사륜 구동을 제어하는데 있다.

Description

차량의 사륜 구동 제어 방법{CONTROL METHOD OF 4 WHEEL DRIVE VEHICLE}

본 발명은 차량의 사륜 구동 제어 방법에 관한 것이다.

차량의 여러 가지 특성 중 차량의 운전특성, 특히 구동력, 가속력 및 횡방향 동특성 등은 차량의 네 바퀴에 전달되는 구동력에 의해 크게 좌우된다. 따라서 이들 네 바퀴에 전달되는 구동력을 적절히 배분하여 차량의 구동력이나 가속력을 높이고 조향특성을 좋게 하는 것은 차량의 개발에 있어서 매우 중요한 과제이다.

차량의 네 바퀴에 구동력 전달할지 여부는 노면과 바퀴 사이의 마찰 계수를 통해 설정할 수 있는데, 이와 같은 마찰 계수는 엔진 토크와 바퀴 슬립의 상관관계를 통해서 추정한다. 그러나 종래의 경우 엑셀 패달 궤도량을 활용해 사용자의 탈출 의지 판단에 의거한 마찰계수 추정하였으나, 이는 차량이 정지 상태에서 출발 시에만 효율적인 판단이 가능하게 되고, 급선회시나 격한 차량 거동 특성에 대해서는 정확한 마찰계수 판단이 불가하다. 따라서 선회 안정성을 목적으로 하는 4륜 구동 시스템에 적용하는데 있어서 한계점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차량에 기본적으로 장착된 차량 정보 검출부에서 측정된, 가속도, 엑셀 페달 궤도, 조향각 및 휠속도 등을 통해, 노면과 바퀴 사이의 마찰 계수를 산출할 수 있으며, 급가속 및 급 선회 상태에 따라 마찰 계수를 보정하여 신뢰성 높은 마찰 계수를 산출하고 이를 통해 사륜 구동을 제어 할 수 있는 차량의 사륜 구동 제어 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량의 사륜 구동 제어 방법은 가속도 값, 차량의 무게 중심 높이, 휠 베이스 및 차량 공차 중량을 통해 차량의 각 바퀴에 걸리는 하중을 산출하고, 하중이 가장 큰 바퀴를 마찰 계수 산출 바퀴로 선정하는 바퀴 선정 단계와, 상기 가속도 값, 조향각 센서값 및 엑셀 패달 궤도값을 통해 마찰 계수 보정값을 산출하는 마찰 계수 보정값 산출 단계와, 상기 가속도 값, 중력 가속도 및 상기 마찰 계수 보정값을 통해 상기 마찰 계수 산출 바퀴와 노면 사이의 마찰 계수를 산출하는 마찰 계수 산출 단계 및, 상기 산출된 마찰 계수가 기준값 이하일 경우, 사륜 구동을 활성화 시키는 구동 제어 단계를 포함할 수 있다.

상기 바퀴 선정 단계에서는 차량 하중 분배 추정부가 차량에 장착된 가속도 센서인 횡가속도 센서와 종가속도 센서에서 각각 전달된 횡가속도값 및 종가속도 값을 통해 차량의 4개의 바퀴에 걸리는 하중을 각각 추정할 수 있다.

상기 마찰 계수 보정값 산출 단계에서는 사용자 입력 판단부가 상기 가속도 센서와, 조향각 센서에서 측정된 조향각 센서값과, 엑셀 포지션 센서에서 측정된 액셀 패달 궤도값과, 휠 속도 센서에서 측정된 바퀴 속도를 통해 급격한 차량 구동 변화를 판단하고, 상기 급격한 차량 구동 변화에 따라 마찰 계수 보정값을 산출할 수 있다.

상기 마찰 계수 산출 단계에서는 상기 마찰 계수 산출 바퀴에 가해지는 종방향 가속도와 횡방향 가속도의 평균값을 중력가속도로 나눈 값에, 상기 마찰 계수 보정값을 곱하므로써 산출할 수 있다.

본 발명에 의한 차량의 사륜 구동 제어 방법은 차량에 기본적으로 장착된 차량 정보 검출부에서 측정된, 가속도, 엑셀 페달 궤도, 조향각 및 휠속도 등을 통해, 노면과 바퀴 사이의 마찰 계수를 산출할 수 있으며, 급가속 및 급 선회 상태에 따라 마찰 계수를 보정하여 신뢰성 높은 마찰 계수를 산출하고 이를 통해 사륜 구동을 제어할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의한 차량의 사륜 구동 제어 방법은 (효과 기재&상세히) 할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 사륜 구동 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1의 차량의 사륜 구동 제어를 위한 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 사륜 구동 제어 방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 도 1의 차량의 사륜 구동 제어 방법에 의해 제어되는 구동부의 구성이 블록도로 도시되어 있다.

도 1에서 도시된 바와 같이 차량의 사륜 구동 제어 방법은 바퀴 선정 단계(S1), 마찰 계수 보정값 산출 단계(S2), 마찰 계수 산출 단계(S3) 및 구동 제어 단계(S4)를 포함한다. 그리고 도 2에 도시된 바와 같이 차량의 사륜 구동 제어부(200)는 차량 하중분배 추정부(210), 사용자 입력 판단부(220), 마찰계수 추정부(230) 및 구동 제어 판단부(240)를 포함한다. 또한 사륜 구동 제어부(200)는 차량의 주행 상태 및 운전 조건등을 검출하는 차량 정보 검출부(100) 및 차량 제어부(300)와 연결되며, 차량 정보 검출부(100)에서 측정된 각 신호를 인가받아, 사륜 구동 활성화 여부에 따른 신호를 생성하여 차량 제어부(300)로 인가한다. 상기 차량 정보 검출부(100)는 차량에 장착되어 주행 상태 및 운전 조건등을 검출하기 위한 가속도 센서(110), 엑셀 포지션 센서(120), 조향각 센서(130) 및 휠속도 센서(140)등을 포함한다.

이하에서는 도 1의 차량의 사륜 구동 제어 방법을 도 2 의 차량의 사륜 구동 제어 구동부(200)의 구성을 참조하여 설명하고자 한다.

상기 바퀴 선정 단계(S1)에서는 차량 하중 분배 추정부(210)에서 차량의 정해져 있는 값인 공차 중량(GVW), 휠베이스(Wb) 및 무게중심의 높이(Mz)에 차량에 장착된 가속도 센서(110)에서 측정된 종가속도와 횡가속도를 적용하여, 차량의 4개의 바퀴에 걸리는 하중(W)을 각각 추정한다. 상기 차량 하중 분배 추정부(210)는 종가속도 센서(111)에서 측정된 종가속도 값을 통해 차량의 좌륜과 우륜 사이의 하중 관계를 추정할 수 있으며, 횡가속도 센서(112)에서 측정된 횡가속도 값(G2)을 통해 차량의 전륜과 후륜 사이의 하중 관계를 추정할 수 있다. 즉, 차량 하중 분배 추정부(210)는 차량의 정해져 있는 값인 공차 중량(GVW), 휠베이스(Wb) 및 무게중심의 높이(Mz)를 통해, 4개의 바퀴에 가해지는 기본 하중을 추정할 수 있으며, 각 바퀴에 가해지는 종가속도와 횡가속도인 가속도 특성(a)을 통해 각각 바퀴에 가해지는 하중(W)을 추정할 수 있다.

상기 차량의 각 바퀴에 걸리는 하중(W)은 수학식1과 같은 수식을 통해 산출할 수 있다.

여기서, GVW는 차량의 공차 중량이고, Wb는 휠베이스이고, Mz는 무게 중심의 높이이며, a는 각 바퀴에 걸리는 가속도 특성 값(횡가속도 및 종가속도)이 된다.

상기 마찰 계수 보정값 산출 단계(112)에서는 사용자 입력 판단부(220)에서 가속도 값, 조향각 센서값 및 엑셀 패달 궤도값을 통해 마찰 계수 보정값을 산출한다. 상기 사용자 입력 판단부(220)는 차량 정보 검출부(100)에서 측정된 각 센서에서 측정된 신호를 주기적으로 수신하고, 각 신호의 시간당 변화율을 통해 운전자의 운전 특성 및 차량 상태를 판단할 수 있다. 상기 사용자 입력 판단부(220)는 차량 정보 검출부(100)의 엑셀 포지션 센서(120)에서 측정된 액셀 패달 궤도값과 가속도 센서(110)에서 측정된 가속도값을 통해 차량의 급가속 여부를 판단할 수 있고, 조향각 센서(130)에서 측정된 조향각 센서값을 통해 차량의 급 선회 여부를 판단할 수 있으며, 가속도 센서(110)에서 측정된 가속도값과 휠 속도 센서(140)에서 측정된 바퀴의 속도를 통해 차량의 슬립여부를 추정할 수 있다. 또한 사용자 입력 판단부(220)는 급가속과 급선회와 같은 급격한 차량 구동 변화와 슬립이 발생된 것으로 판단될 경우, 마찰 계수를 낮추기 위한 마찰 계수 보정값을 산출한다. 상기 사용자 입력 판단부(220)는 급격한 차량 구동 변화량과 슬립 발생에 따른 마찰 계수 보정값이 저장되어 있다.

상기 마찰 계수 산출 단계(S3)에서는 마찰 계수 추정부(230)에서 차량의 바퀴와 노면 사이의 마찰 계수를 산출한다. 상기 마찰 계수 추정부(230)는 4개의 바퀴 중, 하중(W)이 가장 큰 바퀴가 마찰 계수 신뢰도가 가장 높은 것으로 판단하고, 하중(W)이 가장 큰 바퀴를 마찰 계수 산출 바퀴로 선정하고, 상기 마찰 계수 산출 바퀴와 노면 사이의 마찰 계수를 산출한다. 상기 마찰 계수 추정부(230)는 중력 가속도와, 가속도 센서(110)에서 측정된 횡가속도와 종가속도, 및 마찰 계수 보정값 산출 단계(S2)에서 산출된 마찰 계수 보정값을 통해 마찰 계수를 산출한다.

상기 마찰계수(μ)는 수학식2와 같은 수식을 통해 산출할 수 있다.

여기서, ax와 ay는 각각 마찰 계수 산출 바퀴에 가해지는 종방향 가속도와 횡방향 가속도이다. 또한 G는 중력 가속도이며, E는 마찰 계수 보정값 산출 단계(S2)에서 산출된 마찰 계수 보정값이다. 즉, 마찰계수(μ)는 마찰 계수 산출 바퀴에 가해지는 종방향 가속도와 횡방향 가속도의 평균값을 중력가속도로 나눈 값에, 마찰 계수 보정값을 곱하므로써 산출될 수 있다.

상기 구동 제어 단계(S4)에서는 구동력 제어 판단부(240)에서 마찰 계수 산출 단계(S3)에서 산출된 마찰계수와 기준값을 비교하여, 차량의 사륜 구동을 제어한다. 상기 구동 제어 단계(S4)는 상기 구동력 제어 판단부(240)가 마찰 계수 산출 단계(S3)에서 산출된 마찰계수와 저장되어 있는 기준값과 비교하고, 상기 마찰계수가 기준값 이하이면, 노면과 바퀴 사이가 저 마찰 상태인 것으로 판단하는 마찰 상태 판단 단계(S4a)를 포함한다. 상기 마찰 상태 판단 단계(S4a)에서, 노면과 바퀴 사이가 저마찰 상태인 것으로 판단되면, 구동력 제어 판단부(240)는 사륜 구동 요구 신호를 생성하여 차량 제어부(300)로 전송하고, 차량 제어부(300)는 4개의 바퀴에 구동력이 모두 인가되도록 사륜 구동을 활성화 시킨다(S4b). 또한 상기 마찰 상태 판단 단계(S4a)에서, 노면과 바퀴 사이가 저마찰 상태가 아닌 것으로 판단되면, 구동력 제어 판단부(240)는 사륜 구동 비활성화 신호를 생성하여 차량 제어부(300)로 전송하고, 차량 제어부(300)는 차량의 사륜 구동을 비활성화 시킨다(S4c). 즉, 구동 제어 단계(S4)에서는 산출된 마찰 계수에 따라 차량의 사륜 구동을 활성화 시키거나, 비활성화 시킬 수 있다.

이와 같은 차량의 사륜 구동 제어 방법은 차량에 기본적으로 장착된 차량 정보 검출부(100)에서 측정된, 가속도, 엑셀 페달 궤도, 조향각 및 휠속도 등을 통해, 노면과 바퀴 사이의 마찰 계수를 산출할 수 있으며, 급가속 및 급 선회 상태에 따라 마찰 계수를 보정하여 신뢰성 높은 마찰 계수를 산출하고 이를 통해 4륜 구동을 제어할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 차량의 사륜 구동 제어 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100; 차량 정보 검출부 200; 사륜 구동 제어부
210; 차량 하중분배 추정부 220; 사용자 입력 판단부
230; 마찰계수 추정부 240; 구동 제어 판단부
300; 차량 제어부

Claims (4)

1. 가속도 값, 차량의 무게 중심 높이, 휠 베이스 및 차량 공차 중량을 통해 차량의 각 바퀴에 걸리는 하중을 산출하고, 하중이 가장 큰 바퀴를 마찰 계수 산출 바퀴로 선정하는 바퀴 선정 단계;
   상기 가속도 값, 조향각 센서값 및 엑셀 패달 궤도값을 통해 마찰 계수 보정값을 산출하는 마찰 계수 보정값 산출 단계;
   상기 가속도 값, 중력 가속도 및 상기 마찰 계수 보정값을 통해 상기 마찰 계수 산출 바퀴와 노면 사이의 마찰 계수를 산출하는 마찰 계수 산출 단계; 및
   상기 산출된 마찰 계수가 기준값 이하일 경우, 사륜 구동을 활성화 시키는 구동 제어 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 사륜 구동 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 바퀴 선정 단계에서는
   차량 하중 분배 추정부가 차량에 장착된 가속도 센서인 횡가속도 센서와 종가속도 센서에서 각각 전달된 횡가속도값 및 종가속도 값을 통해 차량의 4개의 바퀴에 걸리는 하중을 각각 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 사륜 구동 제어 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 마찰 계수 보정값 산출 단계에서는
   사용자 입력 판단부가 상기 가속도 센서에서 측정된 상기 가속도 값과, 조향각 센서에서 측정된 상기 조향각 센서값과, 엑셀 포지션 센서에서 측정된 상기 엑셀 패달 궤도값과, 휠 속도 센서에서 측정된 바퀴 속도를 통해 급격한 차량 구동 변화를 판단하고, 상기 급격한 차량 구동 변화에 따라 마찰 계수 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 사륜 구동 제어 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 마찰 계수 산출 단계에서는
   상기 마찰 계수 산출 바퀴에 가해지는 종방향 가속도와 횡방향 가속도의 평균값을 중력가속도로 나눈 값에, 상기 마찰 계수 보정값을 곱하므로써 산출하는 것을 특징으로 하는 차량의 사륜 구동 제어 방법.

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