KR102391168B1 - 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치는 차량의 각 휠을 회전시키는 모터의 RPM별 최대 토크를 산출하는 제 1산출부; 상기 차량의 각 휠의 추진력 및 요토크 발생력을 산출하는 제 2산출부; 상기 차량이 일측 방향으로 조향하는 경우, 일측 휠의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크보다 큰 값인지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단 결과에 기초하여 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량을 결정하고, 상기 토크량에 기초하여 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 전류를 인가하는 제어부;를 포함한다.

Description

사륜 독립 구동 차량의 제어 장치 및 제어 방법{CONTROL APPARATUS AND METHOD FOR ELECTRIC CORNER MODULE}
본 발명은 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로써, 구체적으로는 사륜 독립 구동 차량의 DYC(Direct Yaw Control) 방식을 이용하여 차량 선회시 운전자가 희망하는 최적의 선회력을 담보할 수 있는 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
Electric Corner Module(이하 ECM)은 전기자동차로써, 구체적으로는 차량의 각 휠에 모터를 장착하고, 각 휠에 장착된 모터를 독립적으로 구동 가능하도록 제작된다는 점에서 종래 내연기관을 이용한 자동차와 차이가 있다.
이러한 ECM은 종래 내연기관을 이용한 자동차 대비 여러 장점이 있으나, 이 중 각 휠별 독립적인 구동력 인가가 가능하기 때문에 차량의 횡방향 거동에 있어서 뛰어난 선회력을 발휘할 수 있다는 장점이 있다. 뛰어난 선회력을 발휘한다는 점은 구체적으로 차량 선회시의 속도와는 상관없이 차량이 Neutral Steer를 유지할 수 있음을 의미한다.
한편, 미국등록특허공보 US8,521,349B2에서는 ECM에서의 차량의 횡방향 거동시 선회력의 극대화를 위하여 좌우 모터에 직접적인 토크 차이를 인가함으로써 운전자가 희망하는 요 토크(Yaw Torque)를 낼 수 있도록 각 모터를 제어하는 방법(Direct Yaw Control, DYC)이 개시되어 있다. 이러한 방법에 의하여 차량의 각 휠의 모터에 동일한 토크를 인가시 운전자가 원하는 요 토크가 부족한 경우, 추가적인 토크를 더 발생할 수 있도록 보상해주는 기능을 수행하게 된다.
미국등록특허공보 US8,521,349B2
본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치 및 제어 방법은 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
RPM별 모터토크가 최대에 도달하는 점에서 운전자가 좌우 모터에 직접적인 토크 차이를 인가하는 방식의 DYC 제어시에도 운전자가 희망하는 요 토크가 온전히 발생될 수 있도록 하는 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치는 차량의 각 휠을 회전시키는 모터의 RPM별 최대 토크를 산출하는 제 1산출부; 상기 차량의 추진력 및 요토크 발생력을 산출하는 제 2산출부; 상기 차량이 일측 방향으로 조향하는 경우, 차량의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크보다 큰 값인지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부의 판단 결과에 기초하여 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량을 결정하고, 상기 토크량에 기초하여 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 전류를 인가하는 제어부;를 포함한다.
상기 판단부가 차량의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크보다 작은 값으로 판단할 경우, 상기 제어부에서 결정되는 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량은 하기 수식으로 정의되는 것이 바람직하다.
Fa=F1+Fyaw
Fb=F1-Fyaw
(Fa: 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, Fb: 일측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, F1: 차량의 추진력, Fyaw: 요토크 발생력)
상기 판단부가 차량의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크 이상으로 판단할 경우, 상기 제어부에서 결정되는 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량은 하기 식으로 정의되는 것이 바람직하다.
Fa=Fmax
Fb=F1-2*Fyaw
(Fa: 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, Fb: 일측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, F1: 차량의 추진력, Fyaw: 요토크 발생력, Fmax: 모터의 RPM별 최대 토크)
본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 방법은 차량의 각 륜을 회전시키는 모터의 RPM별 최대 토크를 산출하는 제 1단계; 상기 차량이 일측 방향으로 조향하는 경우, 차량의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크보다 큰 값인지 여부를 판단하는 제 2단계; 상기 제 2단계의 판단 결과에 기초하여 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량을 결정하는 제 3단계; 및 상기 토크량에 기초하여 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 전류를 인가하는 제 4단계;를 포함한다.
상기 제 2단계에서 차량의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크보다 작은 값으로 판단될 경우, 상기 제 3단계에서 결정되는 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량은 하기 식으로 결정되는 것이 바람직하다.
Fa=F1+Fyaw
Fb=F1-Fyaw
(Fa: 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, Fb: 일측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, F1: 차량의 추진력, Fyaw: 요토크 발생력)
상기 제 2단계에서 차량의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크 이상으로 판단될 경우, 상기 제 3단계에서 결정되는 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량은 하기 식으로 결정되는 것이 바람직하다.
Fa=Fmax
Fb=F1-2*Fyaw
(Fa: 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, Fb: 일측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, F1: 일측 휠의 추진력, Fyaw: 요토크 발생력, Fmax: 모터의 RPM별 최대 토크)
본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치 및 제어 방법은 각 휠RPM별 모터토크가 최대에 도달하는 점에서 운전자가 좌우 모터에 직접적인 토크 차이를 인가하는 방식의 DYC 제어시에도 운전자가 희망하는 요 토크가 온전히 발생될 수 있도록 하는 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치 및 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치의 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치 및 제어 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 방법을 시계열적으로 도시화한 플로우차트이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치를 구체적으로 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치의 블록도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치 및 제어 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치는, 제 1산출부(100), 제 2산출부(200), 판단부(300) 및 제어부(400)를 포함하여 구성된다.
제 1산출부(100)는 차량의 각 휠을 회전시키는 모터의 RPM별 최대 토크(Fmax)를 산출하는 기능을 수행하는 구성이고, 제 2산출부(200)는 차량의 추진력(F1) 및 요토크 발생력(Fyaw)를 산출하는 구성이다. 판단부(300)는 차량이 일측 방향, 즉 좌측 또는 우측으로 조향하는 경우, 차량의 추진력(F1)과 요토크 발생력(Fyaw)의 합이 상기 최대 토크보다 큰 값인지 여부를 판단하는 구성이고, 이러한 판단부(300)의 판단 결과에 기초하여 제어부(400)는 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량을 각각 결정하여, 이러한 토크량에 기초하여 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 각각 전류를 인가하는 기능을 수행한다.
상술한 종래 문헌과 같이 DYC를 수행할 경우, RPM 별 모터 토크가 최대에 도달하는 점에서는 그 효과가 반감될 수 있는 문제점이 발생하게 된다. 구체적으로는 운전자가 DYC를 활용하여 차량을 일측 방향으로 선회시, 차량의 추진력(F1)과 요토크 발생력(Fyaw)의 합이 상기 최대 토크(Fmax)보다 큰 경우가 발생할 수 있다. 이러한 상황은 사용자가 높은 구동력을 유지하는 동시에 높은 선회력을 발생시키려고 하는 경우로써, 이때 차량의 추진력(F1)과 요토크 발생력(Fyaw)의 합인 차량의 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량(Fa)은 최대 토크(Fmax)로 수렴하게 되는 반면, 차량의 일측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량(Fb)는 차량의 추진력(F1)에서 요토크 발생력(Fyaw)를 뺀 값이 되게 되므로, 운전자가 희망하는 요토크 대비 상대적으로 낮은 요값을 발생시키게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치에서는 차량의 추진력(F1)과 요토크의 발생력(Fyaw)의 합이 최대 토크(Fmax)보다 큰 값인지 여부를 판단하고, 이러한 판단 결과를 반영하여 차량의 일측 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 전류값을 다르게 설정함으로써 운전자가 희망하는 구동력을 발생시키는 동시에 선회력을 잃지 않도록 보상할 수 있게 하였다.
이하에서는 이러한 차량의 추진력(F1)과 요토크 발생력(Fyaw)의 합과 최대 토크(Fmax)와의 비교 결과에 따라 구체적으로 차량의 일측 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 전류값의 설정에 대하여 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 사용자가 차량을 우측 방향으로 선회하는 경우, 판단부(300)가 차량의 추진력(F1)과 요토크 발생력(Fyaw)의 합이 최대 토크(Fmax)보다 작은 값이라고 판단하면, 제어부(400)에서는 차량의 좌측 휠측의 구동모터에 인가되는 토크량(Fa)은 차량의 추진력(F1)과 요토크 발생력(Fyaw)의 합으로 설정한다. 반대로, 차량의 우측 휠측의 구동모터에 인가되는 토크량(Fb)은 차량의 추진력(F1)에서 요토크 발생력(Fyaw)의 차로 설정한다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 사용자가 차량을 우측 방향으로 선회하는 경우, 판단부(300)가 차량의 추진력(F1)과 요토크 발생력(Fyaw)의 합이 최대 토크(Fmax)보다 큰 값이라고 판단하면, 차량의 좌측 휠측의 구동모터에 인가되는 토크량(Fa)은 최대 토크(Fmax)에 수렴하게 되므로, 이를 보상하기 위하여 제어부(400)는 차량의 우측 휠측의 구동모터에 인가되는 토크량(Fb)을 차량의 추진력(F1)에서 요토크 발생력(Fway)의 두배가 되는 값의 차로 설정한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치는, 특히 도 3과 같이 차량의 추진력(F1)과 요토크 발생력(Fyaw)의 합이 최대 토크(Fmax)에 수렴하게 될 경우라도, 차량이 선회하는 방향 측 휠의 구동모터에 인가되는 토크량(Fb)을 좀 더 작도록 설정함으로써 높은 구동력이 발생하는 동시에 운전자가 희망하는 선회력을 발생할 수 있게 된다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 방법에 대하여 설명하되, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치에서 이미 설명한 내용과 중복되는 내용은 그 자세한 설명을 생략하도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 방법을 시계열적으로 도시화한 플로우차트이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 방법은 도 4에 도시된 바와 같이 크게 4단계로 구분할 수 있다. 먼저 차량의 각 륜을 회전시키는 모터의 RPM별 최대 토크(Fmax)를 산출하는 제 1단계(S100)가 수행되고, 차량이 일측 방향으로 조향하는 경우, 차량의 추진력(F1)과 요토크 발생력(Fyaw)의 합이 제 1단계(S100)에서 산출된 최대 토크(Fmax)보다 큰 값인지 여부를 판단하는 제 2단계(S200)가 수행된다.
제 2단계(S200)에서 판단한 결과에 기초하여 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량을 결정하는 제 3단계(S300)가 수행되고, 마지막으로 제 3단계(S300)에서 산출된 토크량에 기초하여 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 전류를 인가하는 제 4단계(S400)를 수행하게 된다.
특히, 도 4에 도시된 바와 같이 제 2단계(S200)에서의 판단 결과에 따라 차량이 일측 방향으로 선회할 경우의 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량이 각각 다르게 설정되게 되는데, 이에 대한 구체적인 내용은 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치의 설명시 언급하였으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 제 1산출부
200: 제 2산출부
300: 판단부
400: 제어부

Claims (6)

  1. 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치에 있어서,
    상기 차량의 각 휠을 회전시키는 모터의 RPM별 최대 토크를 산출하는 제 1산출부;
    상기 차량의 추진력 및 요토크 발생력을 산출하는 제 2산출부;
    상기 차량이 일측 방향으로 조향하는 경우, 상기 제 2산출부가 산출한 상기 차량의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크보다 큰 값인지 여부를 판단하는 판단부; 및
    상기 판단부의 판단 결과에 기초하여 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량을 결정하고, 상기 토크량에 기초하여 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 전류를 인가하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 판단부가 차량의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크보다 작은 값으로 판단할 경우,
    상기 제어부에서 결정되는 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량은 하기 수식으로 정의되는 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치.
    Fa=F1+Fyaw
    Fb=F1-Fyaw
    (Fa: 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, Fb: 일측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, F1: 일측 휠의 추진력, Fyaw: 요토크 발생력)
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 판단부가 타측 휠의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크 이상으로 판단할 경우,
    상기 제어부에서 결정되는 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량은 하기 식으로 정의되는 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치.

    Fa=Fmax
    Fb=F1-2*Fyaw
    (Fa: 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, Fb: 일측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, F1: 일측 휠의 추진력, Fyaw: 요토크 발생력, Fmax: 모터의 RPM별 최대 토크)
  4. 사륜 독립 구동 차량의 제어 방법에 있어서,
    상기 차량의 각 륜을 회전시키는 모터의 RPM별 최대 토크를 산출하는 제 1단계;
    상기 차량이 일측 방향으로 조향하는 경우, 상기 차량의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크보다 큰 값인지 여부를 판단하는 제 2단계;
    상기 제 2단계의 판단 결과에 기초하여 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량을 결정하는 제 3단계; 및
    상기 토크량에 기초하여 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 전류를 인가하는 제 4단계;
    를 포함하고,
    상기 제 2단계에서 상기 차량의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크보다 작은 값으로 판단될 경우,
    상기 제 3단계에서 결정되는 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량은 하기 식으로 결정되는 사륜 독립 구동 차량의 제어 방법.
    Fa=F1+Fyaw
    Fb=F1-Fyaw
    (Fa: 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, Fb: 일측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, F1: 차량의 추진력, Fyaw: 요토크 발생력)
  5. 삭제
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2단계에서 차량의 추진력과 요토크 발생력의 합이 상기 최대 토크 이상으로 판단될 경우,
    상기 제 3단계에서 결정되는 상기 차량의 일측 휠 및 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량은 하기 식으로 결정되는 사륜 독립 구동 차량의 제어 방법.

    Fa=Fmax
    Fb=F1-2*Fyaw
    (Fa: 타측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, Fb: 일측 휠의 구동 모터에 인가되는 토크량, F1: 차량의 추진력, Fyaw: 요토크 발생력, Fmax: 모터의 RPM별 최대 토크)
KR1020150096950A 2015-07-08 2015-07-08 사륜 독립 구동 차량의 제어 장치 및 제어 방법 KR102391168B1 (ko)

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