KR102363035B1

KR102363035B1 - 전기자동차의 abs 및 tcs 제어 장치 및 방법

Info

Publication number: KR102363035B1
Application number: KR1020210099199A
Authority: KR
Inventors: 황성호; 나호용; 김경호; 유승한; 조완기
Original assignee: 성균관대학교산학협력단; 한국기술교육대학교 산학협력단
Priority date: 2021-07-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2022-02-15
Also published as: KR102363035B9

Abstract

본 발명은 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치에 관한 것으로, 차량의 주행 상태에 대응하는 정보를 검출하는 센서부; 및 상기 센서부를 통해 검출된 정보를 바탕으로 차량의 주행 상태를 판단하고, 상기 판단한 차량의 주행 상태에 대응하여 OS(Over Steer) 및 US(Under Steer) 방지를 위하여, ABS(Anti-lock Brake System) 또는 TCS(Traction Control System) 구동을 적용할 차륜을 미리 지정된 방식에 따라 선택하고, 상기 선택한 차륜에 각기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)과 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS) 중 하나를 선택적으로 적용하는 제어부;를 포함한다.

Description

전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치 및 방법{ABS AND TCS CONTROL APPARATUS FOR ELECTRIC VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각 휠의 독립 휠 토크 제어가 가능한 전기자동차의 직진이나 선회 시, 주행 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는, 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 인휠 구동 시스템(또는 인휠 모터 구동 시스템)은 인휠 모터(In-Wheel Motor)를 이용해 자동차를 구동하는 시스템이다.

상기 인휠 모터(In-Wheel Motor)는 전기자동차(EV)의 구동계 배치 방식의 한가지로서, 기존의 전기자동차는 모터를 기존 엔진 자동차의 엔진을 대신하는 형태로 탑재되었으나, 최근의 인휠 모터 구동 방식에서는 구동륜(즉, 바퀴)의 가까운 곳에 각각 모터를 배치하여 차륜(즉, 바퀴, 휠)을 직접 구동한다.

이러한 인휠 모터 구동 방식은 운전자의 엑셀레이터 조작에 대한 좋은 응답성에 더해서 좌우의 차륜(즉, 바퀴, 휠)을 독립적으로 제어할 수 있기 때문에 핸들 조작에 대한 코너링 시 자동차의 거동을 더욱 자유롭게 만들 수 있는 장점이 있다. 또한 각 차륜의 휠 안에 개별 모터가 장착됨으로써 구동계가 단순하여 공간의 활용성이 우수하고, 각 차륜을 독립 구동으로 제어할 수 있어 각 휠에 대한 토크 조절이 가능하므로 차량의 거동 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 기존에 차량의 주행 중에 안정성을 향상시키기 위한 장치로서는 제동 시 슬립 방지를 위한 ABS(Anti-lock Brake System), 및 급발진 시 슬립을 방지하기 위한 TCS(Traction Control System) 등이 사용되고 있으며, 최근에는 ABS에서 시작하여 TCS를 거쳐 ESC(Electronic Stability Control)로 발전되어 왔다.

참고로 상기 ESC 시스템은 커브길, 미끄러운 길, 갑작스러운 장애물 출현 등으로 인해 운전자가 차의 밸런스를 잃었을 때 차의 주행이탈을 막아주는 시스템으로서, 운전자가 의도하지 않은 주행 중 불안정한 자세를 자동으로 보완해 주는 시스템이다.

하지만, 상기 ESC 시스템의 기초가 되는 ABS, 및 TCS 등의 제어 시스템은, 기존의 엔진 자동차나 엔진을 대신하는 형태로 모터가 탑재된 전기자동차에는 최적화되어 있지만, 최근 각 차륜의 독립 구동이 가능한 인휠 모터 구동 방식의 전기자동차에는 안정성이 떨어지는 문제점이 있다. 특히 각 휠의 직접(독립) 휠 토크 제어가 가능한 인휠 전기자동차의 직진이나 선회 시, 주행 안정성을 보다 향상시킬 수 있는 ABS 및 TCS 제어 시스템이 필요한 상황이다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-1473587호(2014.12.10. 등록, 차량의 인휠 구동 시스템)에 개시되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 각 휠의 독립 휠 토크 제어가 가능한 전기자동차의 직진이나 선회 시, 주행 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는, 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치는, 차량의 주행 상태에 대응하는 정보를 검출하는 센서부; 및 상기 센서부를 통해 검출된 정보를 바탕으로 차량의 주행 상태를 판단하고, 상기 판단한 차량의 주행 상태에 대응하여 OS(Over Steer) 및 US(Under Steer) 방지를 위하여, ABS(Anti-lock Brake System) 또는 TCS(Traction Control System) 구동을 적용할 차륜을 미리 지정된 방식에 따라 선택하고, 상기 선택한 차륜에 각기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)과 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS) 중 하나를 선택적으로 적용하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 센서부를 통해 차량의 주행 상태 정보로서, 직진, 선회, 제동, 및 차선변경에 대응하는 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)이 적용되는 차륜의 휠속도를 검출하여, 이 휠속도를 상기 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)에 기준차속으로 적용하여 피드백 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 피드백 ABS 제어를 위한 기준차속으로서, 선회 시 후륜 내측 차륜의 휠속도를 검출하여 후륜 외측 차륜의 피드백 ABS 제어를 위한 기준차속으로 적용하고, 또한, 피드백 TCS 제어를 위한 기준차속으로서, 선회 시 전륜 내측 차륜의 휠속도를 검출하여 전륜 외측 차륜의 피드백 TCS 제어를 위한 기준차속으로 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 차량 선회 중 제동 시 OS 방지를 위하여, 선회 방향에 대하여 후륜 외측 차륜에 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하고, 후륜 내측 차륜에는 규칙 기반 ABS 제어 방식(Rule based ABS)을 적용하며, 전륜 차륜들은 모두 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 차량의 선회 중 가속 시 US 방지를 위하여, 선회 방향에 대하여 전륜 외측 차륜에 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하고, 전륜 내측 차륜에는 규칙 기반 TCS 제어 방식(Rule based TCS)을 적용하며, 후륜 차륜들은 모두 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 차량의 직진 중 제동 시, 전류 차륜 전체를 선택하여 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하고, 후륜 차륜 전체를 선택하여 규칙 기반 ABS 제어 방식(Rule based ABS)을 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 차량의 직진 중 가속 시 US 방지를 위하여, 후륜 차륜 전체를 선택하여 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하고, 전륜 차륜 전체를 선택하여 규칙 기반 TCS 제어 방식(Rule based TCS)을 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 방법은, 제어부가 센서부를 통해 차량의 주행 상태에 대응하는 정보를 검출하는 단계; 상기 제어부가 상기 센서부를 통해 검출된 정보를 바탕으로 차량의 주행 상태를 판단하는 단계; 상기 제어부가 상기 판단한 차량의 주행 상태에 대응하여 OS(Over Steer) 및 US(Under Steer) 방지를 위하여, ABS(Anti-lock Brake System) 또는 TCS(Traction Control System) 구동을 적용할 차륜을 미리 지정된 방식에 따라 선택하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 선택한 차륜에 각기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)과 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS) 중 하나를 선택적으로 적용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 선택한 차륜에 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)을 적용하는 경우, 상기 제어부는, 상기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)이 적용되는 차륜의 휠속도를 검출하여, 이 휠속도를 상기 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)에 기준차속으로 적용하여 피드백 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 선택한 차륜에 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)을 적용하는 경우, 상기 제어부는, 피드백 ABS 제어를 위한 기준차속으로서, 선회 시 후륜 내측 차륜의 휠속도를 검출하여 후륜 외측 차륜의 피드백 ABS 제어를 위한 기준차속으로 적용하고, 또한, 피드백 TCS 제어를 위한 기준차속으로서, 선회 시 전륜 내측 차륜의 휠속도를 검출하여 전륜 외측 차륜의 피드백 TCS 제어를 위한 기준차속으로 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 차량의 선회 중 제동 시 OS 방지를 위하여, 상기 제어부는, 선회 방향에 대하여 후륜 외측 차륜에 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하고, 후륜 내측 차륜에는 규칙 기반 ABS 제어 방식(Rule based ABS)을 적용하며, 전륜 차륜들은 모두 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 차량의 선회 중 가속 시 US 방지를 위하여, 상기 제어부는, 선회 방향에 대하여 전륜 외측 차륜에 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하고, 전륜 내측 차륜에는 규칙 기반 TCS 제어 방식(Rule based TCS)을 적용하며, 후륜 차륜들은 모두 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 차량의 직진 중 제동 시 OS 방지를 위하여, 상기 제어부는, 전류 차륜 전체를 선택하여 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하고, 후륜 차륜 전체를 선택하여 규칙 기반 ABS 제어 방식(Rule based ABS)을 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 차량의 직진 중 가속 시 US 방지를 위하여, 상기 제어부는, 후륜 차륜 전체를 선택하여 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하고, 전륜 차륜 전체를 선택하여 규칙 기반 TCS 제어 방식(Rule based TCS)을 적용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 각 휠의 독립 휠 토크 제어가 가능한 전기자동차의 직진이나 선회 시, 주행 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다.

또한 본 발명은 전류만 인휠이 적용된 전기자동차, 후륜만 인휠이 적용된 전기자동차, 및 전륜이나 후륜에 모두 인휠이 적용된 전기자동차의 직진이나 선회 시, OS(Over Steer) 및 US(Under Steer) 발생을 미리 방지함으로써, 주행 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 차량의 선회 여부를 판단하기 위한 조건을 테이블 형태로 보인 예시도.
도 4는 상기 도 2에 있어서, 차량의 직진이나 선회 시 차륜별 적용되는 ABS 또는 TCS의 제어 방식을 테이블 형태로 보인 예시도.
도 5는 상기 도 2에 따른 ABS 제어 방식을 우회전 상황에 적용하였을 때의 시뮬레이션 결과를 보인 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 본 실시예에서는 기존의 엔진 자동차나 엔진을 대신하는 형태로 모터가 탑재된 전기자동차에 적용되는 ABS/TCS와 구별하고, 전기자동차에 적용되는 ABS/TCS라는 의미로서 eABS/eTCS라고 기재할 수도 있으나 설명의 편의를 위하여 간단히 ABS/TCS로 기재할 수 있다. 다만 기재 형태에 관계없이 본 실시예에 기재된 ABS/TCS는 전기자동차에 적용되는 eABS/eTCS의 개념으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치는, 센서부(110), 제어부(120), ABS 구동부(130), 및 TCS 구동부(140)를 포함한다.

상기 센서부(110)는 차량(예 : 전기자동차)의 다양한 주행 상태(예 : 직진, 선회, 제동, 차선변경 등)에 대응하는 정보를 검출할 수 있는 적어도 하나 이상의 센서(예 : 휠가속도 센서, 휠속도 센서, 엑셀패달(AP) 센서, 브레이크패달(BP) 센서 등)를 포함한다.

상기 제어부(120)는 상기 센서부(110)를 통해 검출된 정보를 바탕으로 차량의 주행 상태(예 : 직진, 선회, 제동, 차선변경 등)를 판단한다.

또한 상기 제어부(120)는 상기 판단한 차량의 주행 상태(예 : 직진, 선회, 제동, 차선변경 등)에 대응하여 OS(Over Steer) 및 US(Under Steer) 방지를 위해 ABS 또는 TCS 구동을 적용할 차륜(WH, 예 : FL, FR, RL, RR)을 미리 지정된 방식에 따라 선택한다(도 4 참조). 즉, 상기 제어부(120)는 차량의 선회 시 OS(Over Steer) 발생을 방지할 수 있는 방향으로 모멘트가 발생되도록 하기 위하여, 상기 선택된 차륜(휠)의 ABS를 상기 ABS 구동부(130)를 통해 구동하고, 또한 US(Under Steer) 발생을 방지할 수 있는 방향으로 모멘트가 발생되도록 하기 위하여, 상기 선택된 차륜(휠)의 TCS를 상기 TCS 구동부(140)를 통해 구동한다.

이 때 상기 제어부(120)는 상기 ABS 또는 TCS의 제어 방식(또는 ABS/TCS 제어 알고리즘)으로서, 상기 선택한 차륜(WH, 예 : FL, FR, RL, RR)에 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)과 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS) 중 하나를 선택적으로 적용한다(도 4 참조).

예컨대 상기 제어부(120)는 차량의 주행 상태(예 : 직진, 선회, 제동, 차선변경 등)에 따라, 전륜 전체, 후륜 전체, 전륜 중 어느 하나, 후륜 중 어느 하나를 선택하여 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)과 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS) 중 하나를 선택적으로 적용할 수 있다.

참고로 상기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)은 절대차속을 요구하지 않으며, 차량의 휠속도의 변화량을 기준으로 작동하기 때문에 다양한 주행상황에 대하여 강건하게 작동될 수 있는 장점이 있는 반면, 다양한 주행 상황에 대하여 최적의 제동력을 발생시키기 위해서는 많은 튜닝이 필요하기 때문에 매우 많은 시간과 인력이 요구되는 단점이 있다.

참고로 본 실시예는 상기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)의 구현 방법 그 자체에 기술적 요지가 있는 것은 아니므로, 이에 대하여 간략하게 설명하면, 상기 제어부(120)는 휠속도 정보를 이용하여 휠가속도를 계산하고, 상기 휠가속도에 기초하여 제동토크 또는 구동토크를 산출하고, 상기 산출한 제동토크 또는 구동토크를 요구토크(target torque)로 하여 각 차륜에 대한 유압 제동량과 모터 토크량을 배분(즉, 요구토크를 이용해 모터토크를 제어하되, 구토크가 모터 한계토크의 70~80% 수준 이상이 되면 유압제동까지 활용하기 위한 배분)하여 ABS 제동(또는 TCS 구동, 단 TCS 구동시에는 유압 제동량은 없음)을 수행하는 제어 방식이다. 다만 유압 제동을 사용하지 않고 모터 제동만 단독으로 사용될 경우에는 토크는 배분되지 않음에 유의한다.

따라서 본 실시예에서는 상기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)의 단점을 보완할 수 있도록 하기 위하여, 주행 상황에 따라 선택한 특정 휠에 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)을 선택적으로 적용하되, 본 실시예에서는 절대차속이 아닌 기준차속(즉, 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)이 적용되는 차륜(휠)의 휠속도를 기준차속으로 이용)을 검출하여 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)을 적용한다.

상기 피드백 제어(Feedback ABS/TCS)는 상기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS) 대비 제동력과 구동력이 크다는 장점이 있다.

예컨대 본 실시예에서 상기 제어부(120)는 상기 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)을 적용할 때, 상기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)이 적용되는 차륜(휠)의 휠속도를 기준차속으로 설정하여 이용함으로써, 별도의 절대차속을 추정하지 않고도 상기 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)을 적용한다.

상기 본 실시예에 따른 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)에 대해서 좀 더 구체적으로 설명한다.

통상적으로 피드백 제어를 위해서는 절대차속 추정이 필요하지만, ABS 제동 상황의 경우, 보통 많이 활용하는 휠속도 4개 중 최대값(max)을 취하는 방식의 절대차속 추정 로직은 활용하기 어렵다. 다만 이론적으로는 차량의 3차원 모션을 고려하여 적분을 이용해 절대차속을 산출할 수 있지만, 적분의 적용이 어려울 뿐만 아니라 발산의 위험성이 있기 때문에 실제 ECU(전자제어장치)에 적용하는 것은 위험이 발생할 수 있다.

이를 감안하여, 본 실시예에서는 절대차속을 추정하지 않고 대신에 피드백 ABS 제어를 위한 기준차속으로서, 선회후륜내측의 휠속(예 : 우선회 시 후방 우측 차륜(RR)의 휠속, 좌선회 시 후방 내측 차륜(RL)의 휠속)을 피드백 ABS 제어를 위한 기준차속으로 적용한다. 또한 피드백 TCS 제어를 위한 기준차속으로서, 선회전륜내측의 휠속(예 : 우선회 시 전방 우측 차륜(FR)의 휠속, 좌선회 시 전방 내측 차륜(FL)의 휠속)을 피드백 TCS 제어를 위한 기준차속으로 적용한다.

참고로 본 실시예는 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)의 구현 방법 그 자체에 기술적 요지가 있는 것은 아니므로, 이에 대하여 간략하게 설명하면, 상기 제어부(120)는 기준 속도(즉, 규칙 기반 제어 방식이 적용되는 차륜의 휠속도) 정보, 모터 토크, 및 차륜들의 휠속도 정보를 이용하여 타겟 슬립률과 슬립률을 계산하고, 상기 타겟 슬립률과 슬립률에 기초하여 제동토크 또는 구동토크를 산출한다.

가령, 모터의 출력토크를 1step delay 하여 받은 정보에 기반하여 미리 경험적으로 산출되어 있는 1D LUT(Look Up Table)을 통해 타겟 슬립률을 산출하고, 슬립률은 기준속도 정보와 휠속도 센서 값 정보를 활용하여 산출할 수 있다. 또한 상기 제동토크를 산출하기 위한 제어 방식에는 PI 제어기가 활용되며, Sliding Mode Controller 등이 활용될 수 있다.

상기 산출한 제동토크 또는 구동토크를 요구토크(target torque)로 하여 각 차륜에 대한 유압 제동량과 모터 토크량을 배분(즉, 요구토크를 이용해 모터토크를 제어하되, 구토크가 모터 한계토크의 70~80% 수준 이상이 되면 유압제동까지 활용하기 위한 배분)하여 ABS 제동(또는 TCS 구동)을 수행하는 제어 방식이다. 다만 유압 제동을 사용하지 않고 모터 제동만 단독으로 사용될 경우에는 토크는 배분되지 않음에 유의한다.

상기와 같이 본 실시예는 별도의 절대차속 추정 알고리즘을 적용하지 않아도 되는 장점이 있으며, 간접적인 모멘트 효과로 인해 ESC 진입을 늦추거나 제어량을 감소하는 효과, 피드백 제어로 인한 타이어 종방향 제동력 증대 효과, 및 튜닝 자유도 감소로 인한 제어 방법(알고리즘) 개발시간을 단축시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한 모터를 활용한 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)은 빠른 응답성으로 인해 저킹(jerking)이 발생할 수 있어서, 의도적인 필터링을 통해 과도한 저크(jerk)가 생기지 않도록 해야 하지만, 상기 필터링을 거친 제동 토크량을 모터에 인가할 경우 제동력이 감소되는 문제점이 있다. 이에 따라 본 실시예는 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)이 적용되는 휠의 숫자를 감소시킴으로써, 제동력을 확보하면서 동시에 승차감을 향상시키는 효과가 있다.

또한 본 실시예는 상기와 같이 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)과 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)을 혼합하여 적용함으로써, 직진이나 선회 시 OS 및 US 방지 효과를 향상시키며, 또한 상기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)이 적용되는 차륜(휠)의 개수를 감소시킴으로써, 상기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)의 단점이었던 최적의 제동력을 발생시키기 위한 튜닝을 위한 시간을 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하 상기 제어부(120)의 동작을 도 2 내지 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 상기 도 2에 있어서, 차량의 선회 여부를 판단하기 위한 조건을 테이블 형태로 보인 예시도이며, 도 4는 상기 도 2에 있어서, 차량의 직진이나 선회 시 차륜별 적용되는 ABS 또는 TCS의 제어 방식(또는 ABS/TCS 제어 알고리즘)을 테이블 형태로 보인 예시도이다.

도 2를 참조하면, 상기 제어부(120)는 차량 주행 시 선회 및 직진 여부를 판단한다(S101).

상기 제어부(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 조건에 따라 선회(코너링) 및 차선변경 여부를 판단할 수 있다.

예컨대 상기 제어부(120)는 선회(코너링)를 판단하기 위하여, 요레이트(

), 조향각(δ), 및 횡가속도(a_y) 값을 미리 설정된 각 기준값과 비교하여 선회를 판단할 수 있고, 차선변경을 판단하기 위하여 조향각 미분값을 활용하여 판단할 수 있다. 다만 도 3에 도시된 선회(코너링) 및 차선변경 여부를 판단하기 위한 테이블의 값들은 예시적인 것이며, 반드시 이를 한정하고자 하는 것은 아니다.

또한 상기 판단(S101)에 따라 차량의 선회 시(S101의 예), 상기 제어부(120)는 ABS 또는 TCS를 적용할 차륜(휠)을 선택한다(S102).

상기 차량의 직진이나 선회 시 ABS 또는 TCS를 적용할 차륜(휠)은, 도 4에 도시된 바와 같이 미리 설정될 수 있다.

이하 상기 도 4에 도시된 차량의 직진이나 선회 시 차륜 선택과 차륜별 적용되는 ABS 제어 방식이 결정되는 이유에 대해서 설명한다.

일반적으로 차량의 급제동 시, 차량의 전륜수직항력은 증가하고 후륜수직항력은 감소하게 되는데, 만약 선회 제동 시 후륜수직항력이 감소될 경우, 후륜 타이어의 횡력 한계가 낮아짐에 따라 후륜이 미끄러질 수 있는 문제점이 발생한다. 즉, 타이어 횡력의 한계보다 선회하기 위한 횡력이 큰 경우, 타이어가 미끄러질 수 있는 문제점이 발생한다.

이에 따라 본 실시예에서는 후륜 좌우 휠의 ABS 제어 방식을 다르게 적용함으로써 OS(Over steer) 현상을 미리 방지하는데, 상기 규칙 기반 ABS 제어 방식(Rule based ABS)이 상기 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS) 대비 제동력이 작기 때문에 좌우 제동력에 차이가 발생하고, 이 차이에 해당하는 만큼의 모멘트가 발생하게 되며, 이 때 발생된 모멘트는 차량의 선회 반대 방향으로 작용되므로, 본 실시예에서는 차량의 선회 반대 방향의 후륜 휠(예 : 우선회 시 후륜 좌측 휠(RL))에 제동력이 더 큰 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용함으로써 OS의 발생을 방지하는 것이다. 이 때 전륜 휠들은 제동력 향상을 위하여 모두 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용한다.

이하 상기 도 4에 도시된 차량의 직진이나 선회 시 차륜별 적용되는 TCS 제어 방식이 결정되는 이유에 대해서 설명한다.

일반적으로 차량의 급가속 시, 차량의 후륜수직항력은 증가하고 전륜수직항력은 감소하게 되는데, 만약 선회 가속 시 전륜수직항력이 감소될 경우, 전류 타이어의 횡력 한계가 낮아짐에 따라 전륜이 미끄러질 수 있는 문제점이 발생한다. 즉, 타이어 횡력의 한계보다 선회하기 위한 횡력이 큰 경우 타이어가 미끄러질 수 있다.

이에 따라 본 실시예에서는 전륜 좌우 휠의 TCS 제어 방식을 다르게 적용함으로써 US(Under steer) 현상을 미리 방지하는데, 상기 규칙 기반 TCS 제어 방식(Rule based TCS)이 상기 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS) 대비 구동력이 작기 때문에 좌우 구동력에 차이가 발생하고, 이 차이에 해당하는 만큼의 모멘트가 발생하게 되며, 이 때 발생된 모멘트는 차량의 선회 방향으로 작용되므로, 본 실시예에서는 차량의 선회 반대 방향의 전륜 휠(예 : 우선회 시 전륜 좌측 휠(FL))에 구동력이 더 큰 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용함으로써 US의 발생을 방지하는 것이다. 이 때 후륜 휠들은 구동력 향상을 위하여 모두 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용한다.

한편 상기와 같이 차량의 직진이나 선회 시, ABS 또는 TCS를 적용할 차륜(휠)이 선택되면, 상기 제어부(120)는, 상기 도 4에 도시된 테이블을 참조하여, 상기 선택된 차륜(휠)별 ABS 또는 TCS의 제어 방식을 해당 차륜(휠)에 적용(제어)한다(S103).

예컨대 차량의 우선회 시 ABS를 적용하기 위하여, 상기 제어부(120)는 전방 차륜은 모두 제동력이 상대적으로 큰 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하고, 차량의 선회 반대 방향의 후륜 휠(예 : 우선회 시 후륜 좌측 휠(RL))에 제동력이 더 큰 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하며, 차량의 선회 방향의 후륜 휠(예 : 우선회 시 후륜 우측 휠(RR))은 제동력이 더 작은 규칙 기반 ABS 제어 방식(Rule based ABS)을 적용한다.

또한 차량의 좌선회 시 ABS를 적용하기 위하여, 상기 제어부(120)는 전방 차륜은 모두 제동력이 상대적으로 큰 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하고, 차량의 선회 반대 방향의 후륜 휠(예 : 좌선회 시 후륜 우측 휠(RR))에 제동력이 더 큰 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하며, 차량의 선회 방향의 후륜 휠(예 : 좌선회 시 후륜 좌측 휠(RL))은 제동력이 더 작은 규칙 기반 ABS 제어 방식(Rule based ABS)을 적용한다.

한편 차량의 우선회 시 TCS를 적용하기 위하여, 상기 제어부(120)는 후방 차륜은 모두 구동력이 상대적으로 큰 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하고, 차량의 선회 반대 방향의 전륜 휠(예 : 우선회 시 전륜 좌측 휠(FL))에 구동력이 더 큰 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하며, 차량의 선회 방향의 전륜 휠(예 : 우선회 시 전륜 우측 휠(FR))은 구동력이 더 작은 규칙 기반 TCS 제어 방식(Rule based TCS)을 적용한다.

또한 차량의 좌선회 시 TCS를 적용하기 위하여, 상기 제어부(120)는 후방 차륜은 모두 구동력이 상대적으로 큰 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하고, 차량의 선회 반대 방향의 전륜 휠(예 : 좌선회 시 전륜 우측 휠(FR))에 구동력이 더 큰 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하며, 차량의 선회 방향의 전륜 휠(예 : 좌선회 시 전륜 좌측 휠(FL))은 구동력이 더 작은 규칙 기반 TCS 제어 방식(Rule based TCS)을 적용한다.

또한 상기 판단(S101)에 따라 차량의 직진 시(S101의 아니오), 상기 제어부(120)는 ABS 또는 TCS를 적용할 전륜(전방 차륜 전체) 또는 후륜(후방 차량 전체)를 선택한다(S104).

그리고 상기 제어부(120)는, 상기 도 4에 도시된 테이블을 참조하여, 상기 선택된 전륜 또는 후륜별 ABS 또는 TCS의 제어 방식하여 해당 전륜 또는 후륜에 적용(제어)한다(S105).

예컨대 차량의 직진 제동 시 ABS를 적용하기 위하여, 상기 제어부(120)는 전륜(전방 차륜 전체)을 선택하여 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하고, 후륜(후방 차륜 전체)를 선택하여 규칙 기반 ABS 제어 방식(Rule based ABS)을 적용한다. 한편 차량의 직진 가속 시 TCS를 적용하기 위하여, 상기 제어부(120)는 후륜(후방 차륜 전체)을 선택하여 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하고, 전륜(전방 차륜 전체)를 선택하여 규칙 기반 TCS 제어 방식(Rule based TCS)을 적용한다.

도 5는 상기 도 2에 따른 ABS 제어 방식을 우회전 상황에 적용하였을 때의 시뮬레이션 결과를 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 기존 대비 요레이트가 감소되는 것을 알 수 있다. 이와 같이 요레이트(Yawrate)가 감소됨으로써 선회 급제동 시 OS를 방지하는 방향의 모멘트 생성 효과를 얻을 수 있다.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.

110 : 센서부 120 : 제어부
130 : ABS 구동부 140 : TCS 구동부
WH : 차륜

Claims

차량의 주행 상태에 대응되는 정보를 검출하는 센서부; 및
상기 센서부를 통해 검출된 정보를 바탕으로 차량의 주행 상태를 판단하고, 상기 판단한 차량의 주행 상태에 대응하여 OS(Over Steer) 및 US(Under Steer) 방지를 위하여, ABS(Anti-lock Brake System) 또는 TCS(Traction Control System) 구동을 적용할 차륜을 미리 지정된 방식에 따라 선택하고, 상기 선택한 차륜에 각기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)과 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS) 중 하나를 선택적으로 적용하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는,
선회 시 후륜 내측 차륜의 휠속도를 검출하여 이를 후륜 외측 차륜의 피드백 ABS 제어를 위한 기준차속으로 적용하고,
또한, 선회 시 전륜 내측 차륜의 휠속도를 검출하여 이를 전륜 외측 차륜의 피드백 TCS 제어를 위한 기준차속으로 적용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 센서부를 통해 차량의 주행 상태 정보로서, 직진, 선회, 제동, 및 차선변경에 대응되는 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치.
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제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
차량 선회 중 제동 시 OS 방지를 위하여,
선회 방향에 대하여 후륜 외측 차륜에 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하고, 후륜 내측 차륜에는 규칙 기반 ABS 제어 방식(Rule based ABS)을 적용하며, 전륜 차륜들은 모두 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
차량의 선회 중 가속 시 US 방지를 위하여,
선회 방향에 대하여 전륜 외측 차륜에 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하고, 전륜 내측 차륜에는 규칙 기반 TCS 제어 방식(Rule based TCS)을 적용하며, 후륜 차륜들은 모두 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
차량의 직진 중 제동 시,
전륜 차륜 전체를 선택하여 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하고, 후륜 차륜 전체를 선택하여 규칙 기반 ABS 제어 방식(Rule based ABS)을 적용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 장치.
삭제
제어부가 센서부를 통해 차량의 주행 상태에 대응되는 정보를 검출하는 단계;
상기 제어부가 상기 센서부를 통해 검출된 정보를 바탕으로 차량의 주행 상태를 판단하는 단계;
상기 제어부가 상기 판단한 차량의 주행 상태에 대응하여 OS(Over Steer) 및 US(Under Steer) 방지를 위하여, ABS(Anti-lock Brake System) 또는 TCS(Traction Control System) 구동을 적용할 차륜을 미리 지정된 방식에 따라 선택하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 선택한 차륜에 각기 규칙 기반 제어 방식(Rule based ABS/TCS)과 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS) 중 하나를 선택적으로 적용하는 단계;를 포함하되,
상기 선택한 차륜에 피드백 제어 방식(Feedback ABS/TCS)을 적용하는 경우,
상기 제어부는,
선회 시 후륜 내측 차륜의 휠속도를 검출하여 이를 후륜 외측 차륜의 피드백 ABS 제어를 위한 기준차속으로 적용하고,
또한, 선회 시 전륜 내측 차륜의 휠속도를 검출하여 이를 전륜 외측 차륜의 피드백 TCS 제어를 위한 기준차속으로 적용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 방법.
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제 9항에 있어서, 상기 차량의 선회 중 제동 시 OS 방지를 위하여,
상기 제어부는,
선회 방향에 대하여 후륜 외측 차륜에 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하고, 후륜 내측 차륜에는 규칙 기반 ABS 제어 방식(Rule based ABS)을 적용하며, 전륜 차륜들은 모두 피드백 ABS 제어 방식(Feedback ABS)을 적용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 방법.
제 9항에 있어서, 상기 차량의 선회 중 가속 시 US 방지를 위하여,
상기 제어부는,
선회 방향에 대하여 전륜 외측 차륜에 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하고, 전륜 내측 차륜에는 규칙 기반 TCS 제어 방식(Rule based TCS)을 적용하며, 후륜 차륜들은 모두 피드백 TCS 제어 방식(Feedback TCS)을 적용하는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 ABS 및 TCS 제어 방법.
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