KR102420654B1 - 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 토크벡터링 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로는 인휠모터를 구비하고 토크벡터링 제어에 의하여 조향이 이루어질 수 있는 차량의 토크벡터링 제어방법에 관한 것이다.

Description

인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어방법{A CONTROL METHOD FOR TORQUE VECTORING OF VEHICLE HAVING IN-WHEEL MOTOR}
본 발명은 차량의 토크벡터링 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로는 인휠모터를 구비하고 토크벡터링 제어에 의하여 조향이 이루어질 수 있는 차량의 토크벡터링 제어방법에 관한 것이다.
토크벡터링(Torque Vectoring)은 바퀴로 전달되는 토크의 크기와 방향, 그 중에서도 같은 차축선상에 놓인 좌우 바퀴로 각각 전달되는 것에 변화를 주는 기술을 의미한다.
즉, 토크 벡터링은 좌우 바퀴로 전달되는 토크의 크기를 독립적이면서 자유롭게 조절하기 위한 기술로써 운전자의 주행의도를 반영하도록 능동적으로 제어될 수 있다.
일반적으로 사용되는 토크벡터링 시스템은 특정 휠측에 구동력을 추가적으로 인가하는 방식과, 특정 휠측에 브레이크를 통하여 제동력을 인가하는 방식으로 구분될 수 있다.
특히 이러한 토크벡터링 시스템을 구현하기 위해서는 좌우 바퀴에 배분할 토크의 양을 현재 차량의 주행상태에 알맞게 판단하고 결정하여야 하기 때문에 먼저 차량의 현재 주행상태에 대한 정보가 필요하다.
어떠한 방식의 토크벡터링 시스템이든 차의 현재 주행속도, 스티어링 각도, 요 레이트(Yaw Rate), 횡가속도, 바퀴 회전 속도 등의 여러 정보들을 실시간으로 계속 모니터링 해야 하며, 이러한 정보들은 ECU에서 종합적으로 처리되어 토크 배분 기구를 필요한 만큼 조작하기 위한 판단자료로 쓰이게 된다.
한편 전기차 기술이 발전하면서 토크벡터링 기술도 새로운 국면을 맞이하고 있는데, 모터의 배치와 제어에 따라 내연기관을 사용하는 구동계보다 토크 벡터링을 훨씬 정확하게 구현할 수 있는 가능성이 커지고 있기 때문이다.
나아가 인휠모터(In-Wheel Motor) 방식의 AWD 전기차라면 각 바퀴를 굴리는 모터의 회전력을 조절하는 것만으로 간단히 토크 벡터링을 구현할 수 있기 때문에 별도의 조향장치 없이 토크벡터링 제어만으로 조향을 수행하는 차량이 제안되고 있는 상황이다.
한편, 하기 선행기술문헌은 토크벡터링을 이용한 차선유지보조시스템 그 차선유지보조방법에 대한 내용을 개시하고 있을 뿐, 본 발명의 기술적 요지는 개시하고 있지 않다.
대한민국 공개특허공보 10-2021-0136492호
본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어방법은 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
배터리 상태를 고려하여 효율적인 토크벡터링이 수행될 수 있는 토크벡터링 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어방법은, 입력모듈이 차량에 장착된 센서부로부터 사용자의 운전조작정보 및 차량의 주행환경정보를 입력받는 단계; 주행상태 판단모듈이 상기 사용자의 운전조작정보 및 차량의 주행환경정보에 기초하여 상기 차량의 주행상태 및 사용자의 주행의도를 파악하는 단계; 산출모듈이 상기 주행상태 판단모듈에서 판단한 차량의 주행상태 및 사용자의 주행의도와, 배터리출력 제한모듈에서 결정한 배터리의 제한출력값에 기초하여 차량에 장착된 복수 개의 인휠모터 각각에 인가되는 구동력 및 제동력을 산출하는 단계; 및 제어모듈이 상기 산출모듈의 출력결과에 기초하여 복수 개의 인휠모터에 구동력 및 제동력 중 적어도 하나를 인가하는 단계;를 포함한다.
상기 차량의 주행상태 및 사용자의 주행의도를 파악하는 단계는, 상기 주행상태 판단모듈이 상기 센서부의 조향각 센서에서 획득한 조향각 및 상기 센서부의 카메라에서 획득한 전면 도로 이미지에 기초하여 상기 차량의 선회가 필요한 상황인지 여부를 판단하는 단계인 것이 바람직하다.
상기 복수 개의 인휠모터 각각에 인가되는 구동력 및 제동력을 산출하는 단계는, 상기 주행상태 판단모듈로부터 상기 차량의 선회방향 및 선회각을 전달받는 단계; 상기 배터리 제한출력값과 미리 설정된 값을 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 기초하여 토크벡터링 모드를 결정하는 단계; 및 상기 선회방향, 선회각 및 토크벡터링 모드에 기초하여 차량에 장착된 복수 개의 인휠모터 각각에 인가되는 구동력 및 제동력을 산출하는 단계;를 포함하고, 상기 토크벡터링 모드는 적어도 하나의 인휠모터의 구동력을 증대시키는 제1 모드 및 적어도 하나의 인휠모터의 구동력을 감소시키는 제2 모드 중 적어도 하나인 것이 바람직하다.
상기 배터리 제한출력값이 미리 설정된 값을 초과할 경우, 상기 산출모듈은 상기 토크벡터링 모드를 상기 제1 모드로 결정하고, 상기 제어모듈은 상기 산출모듈의 출력결과에 기초하여 복수 개의 인휠모터에 구동력을 인가하는 것이 바람직하다.
상기 배터리 제한출력값이 미리 설정된 값 이하인 경우, 상기 산출모듈은 상기 토크벡터링 모드를 상기 제2 모드로 결정하고, 상기 제어모듈은 상기 산출모듈의 출력결과에 기초하여 복수 개의 인휠모터에 제동력을 인가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어방법은, 충전률 및 배터리 온도 등 배터리의 정보를 고려하여 토크벡터링 제어가 수행되도록 구성됨으로써 차량의 효율적인 토크벡터링을 가능하게 할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
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 인휠모터를 구비한 전기자동차의 전체적인 구성요소를 간략히 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치의 구성요소를 간략히 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 센서부의 일 예를 간략히 도시한 블록도이다.
도 4는 도 2의 배터리출력 제한모듈의 일 예를 간략히 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크백터링 제어장치를 이용한 제어방법의 제1 구현예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 6은 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크백터링 제어장치를 이용한 제어방법의 제2 구현예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 7은 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크백터링 제어장치를 이용한 제어방법의 제3 구현예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 8은 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어방법을 시계열적으로 도시한 플로우차트이다.
도 9는 도 8의 복수 개의 인휠모터 각각에 인가되는 구동력 및 제동력을 산출하는 단계를 세분화하여 시계열적으로 도시한 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, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치에 대하여 설명하도록 한다.
먼저 도 1을 참조하여 인휠모터를 구비한 전기자동차의 전반적인 구성을 설명해보면, 전기자동차는 제어장치(10), 센서부(20), 배터리(30), 인휠모터(40)를 포함하도록 구성된다.
제어장치(10)는 전기자동차의 구동 및 제동 등의 동작을 전반적으로 제어하는 구성으로, 토크벡터링의 제어를 수행할 수 있으며 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
센서부(20)는 차량에 장착되어 사용자의 운전조작정보 및 차량의 주행환경정보 등을 검출하기 위한 기능을 수행하며, 검출된 값은 제어장치(10)로 전달된다.
센서부(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 사용자에 의한 가속페달 변위량을 검출하는 제1 페달 스트로크 센서(21), 사용자의 핸들 조작 방향 및 조작량 등을 검출하기 위한 조향각 센서(22), 사용자에 의한 제동페달 변위량을 검출하는 제2 페달 스트로크 센서(23), 차량의 기울기를 측정하기 위한 기울기 센서(24) 및 휠 또는 모터의 회전속도를 검출하기 위한 회전속도 센서(25)를 포함할 수 있다.
아울러 센서부(20)는 상술한 센서 뿐만 아니라 차선을 검출하기 위한 카메라, 앞 차량과의 간격을 확인하기 위한 라이다 센서, 차량의 요 레이트를 검출하기 위한 센서 등 다양한 센서들을 포함할 수도 있다.
배터리(30)는 전기자동차를 구동시키기 위한 모터에 인가되는 전력을 저장하는 구성으로, 일반적으로 복수 개의 배터리셀을 포함하는 배터리팩으로 구성된다.
인휠모터(40)는 차량의 휠 내부에 구동모터, 제동장치, 서스펜션 등을 통합하여 부착된 시스템으로, 일반적으로 4개의 휠을 구비한 차량의 경우 도 1에 도시된 바와 같이 전방 좌측휠의 인휠모터(41), 전방 우측휠의 인휠모터(42), 후방 좌측휠의 인휠모터(43) 및 후방 우측휠의 인휠모터(44)의 총 4개의 인휠모터가 구비된다.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치에 대하여 좀 더 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치는 도 2에 도시된 바와 같이 입력모듈(100), 배터리출력 제한모듈(200), 주행상태 판단모듈(300), 산출모듈(400) 및 제어모듈(500)을 포함하도록 구성된다.
입력모듈(100)은 상술한 센서부(20)로부터 사용자의 운전조작정보 및 차량의 주행환경정보를 입력받는 기능을 수행한다.
배터리출력 제한모듈(200)의 차량에 장착된 배터리(30)의 제한출력을 결정하는 기능을 수행하는데, 이러한 배터리(30)의 최대 출력은 도 4에 도시된 바와 같이 배터리의 충전상태(State of Charge, SOC), 배터리 전압, 배터리 온도, 배터리 셀의 전압, 배터리 모듈 내부의 발열여부를 판단할 수 있는 별도의 센싱수단의 검출결과 등에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다.
주행상태 판단모듈(300)은 입력모듈(100)로부터 전달받은 정보에 기초하여 차량의 주행상태 및 사용자의 주행의도를 파악하는 기능을 수행한다.
산출모듈(400)은 주행상태 판단모듈(300)에서 파악한 차량의 주행상태 및 배터리출력 제한모듈(200)에서 결정된 배터리의 제한출력값 중 적어도 하나에 기초하여 차량에 장착된 복수 개의 인휠모터(40) 각각에 인가되는 구동력 및 제동력을 산출하는 기능을 수행하며, 제어모듈(500)은 산출모듈(400)의 출력결과에 기초하여 복수 개의 인휠모터(20)에 구동력 및 제동력 중 적어도 하나를 인가하는 기능을 수행한다.
이하에서는 상술한 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치를 이용한 여러 실시예에 대하여 설명하도록 한다.
먼저 도 5를 참조하여 상기 토크벡터링 제어장치를 이용한 제어방법의 제1 실시예를 설명해보면, 사용자가 가속을 위한 가속페달에 압력을 인가하면 제1 페달 스트로크 센서(21)가 가속페달의 변위량을 검출하게 된다.
이때 입력모듈(110)은 제1 페달 스트로크 센서(21)로부터 가속페달의 변위량을 전달받아 주행상태 판단모듈(300)로 전달하게 되면, 주행상태 판단모듈(300)은 사용자의 가속의도를 파악하게 되며(S110), 산출모듈(400)은 가속을 위하여 차량에 장착된 각각의 인휠모터(40)에 인가되는 구동력을 산출하게 된다.
한편, 제1 페달 스트로크 센서(21)에서 검출한 가속페달의 변위량에 따라 인휠모터(40)에 인가되는 전압이 변화하는데, 즉 가속페달의 스트로크에 따라 인휠모터(40)에 인가되는 전압이 0V 내지 5V로 변화하게 되며, 가속페달의 변위량에 비례하여 높은 전압을 인휠모터(40)에 인가되도록 구성된다.
특히, 산출모듈(400)은 미리 저장된 룩업테이블(Look Up Table)에 기초하여 인휠모터(40)에 인가되는 전압을 산출하는데, 이러한 룩업테이블에는 가속페달 변위량에 기초하여 발생되는 전압과 인휠모터 회전속도 간의 상관관계가 정의된다.
즉, 룩업테이블에서는 사용자가 가속페달을 살짝 밟아서 발생되는 0V 내지 1V의 전압구간을 딜레이 구간으로 정의하고 해당 구간 내에서는 인휠모터(40)의 회전속도(RPM)과의 별도의 상관관계를 정의하지 않는다.
사용자가 가속페달의 의미있는 압력으로 밟을 경우 발생되는 1V 내지 5V의 전압구간의 경우 해당 전압구간을 미리 설정된 구간, 예를 들면 2024 구간으로 세분화하고(S120), 세분화된 각 구간 별 인휠모터(40)의 회전속도가 룩업테이블 내에 정의된다.
사용자가 가속페달을 유의미한 압력으로 밟게 되면(S132), 룩업테이블에서 정의된 상관관계에 기초하여 인휠모터(40)의 목표 회전속도가 결정되고, 이에 기초하여 차량이 가속할 수 있게 된다(S142).
반대로 사용자가 가속페달에서 발을 떼었을 경우(S131)에는 인휠모터(40)의 출력을 컷오프(cut off)하고 이에 의하여 인휠모터(40)의 회전속도가 감소하게 된다(S141).
아울러 상술한 룩업테이블에서 정의된 전압 및 인휠모터 회전속도 간의 상관관계는 배터리출력 제한모듈(200)에서 결정된 배터리의 제한출력에 기초하여 가변될 수 있다.
구체적으로 배터리출력 제한모듈(200)에서 결정된 배터리의 제한출력이 배터리 최대출력의 30% 이상인 경우에는 인휠모터(40)의 최대 전압인 5V를 인가할 경우의 최대 RPM에 기초하여 전압 별 대응되는 RPM이 결정되며, 반대로 배터리의 제한출력이 배터리 최대출력의 30% 미만인 경우에는 에코모드(Eco Mode)로 진입하여 인휠모터(40)의 각 구간 전압 별 대응되는 RPM을 미리 설정된 비율로 하향 조정되도록 구성될 수 있다.
한편 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치의 경우, 주행상태 판단모듈(300)이 센서부(20)의 조향각 센서(22)에서 획득한 조향각이 미리 설정된 각도 이상인 것으로 파악되는 경우 사용자의 조향의지가 있는 것으로 판단하고, 복수 개의 인휠모터(40) 각각에 대한 구동력을 다르게 분배하거나 또는 특정 인휠모터(40)에 제동력을 인가함으로써 토크벡터링을 통한 조향이 이루어지도록 할 수 있다.
토크벡터링 제어의 경우 상황에 따라 구동력을 다르게 분배하거나 또는 제동력 인가에 의하여 이루어질 수 있으며, 이에 대한 자세한 내용은 후술하도록 한다.
이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치를 이용한 제동방법에 대하여 설명하도록 한다.
상술한 바와 같이 센서부(20)에는 사용자에 의한 제동페달 변위량을 검출하는 제2 페달 스트로크 센서(23)를 포함하고, 사용자가 제동페달을 밝을 경우, 제어모듈(500)은 제동페달 변위량에 기초하여 각각의 인휠모터(40)로의 전압 인가를 중단시키게 된다(S210).
이후 각 인휠모터(40)에 구비된 제동장치를 동작시켜 인휠모터(40)를 기계적으로 제동시키고(S220), 이후 인휠모터(40)가 미리 설정된 회전속도 이하가 되는 경우, 구체적으로는 인휠모터(40)의 회전속도가 모터 인가전압의 0 내지 1V 구간에 속하는지 여부를 확인한 후 인휠모터(40)의 역기전력을 발생시키고(S230), 이로 인하여 각 인휠모터(40)가 각 바퀴의 회전수 대비 일정 비율로 감속하게 된다(S240).
이하 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치를 이용한 슬립방지 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 7에서의 S310, S320 및 S330 단계의 경우, 도 5의 S110, S120 및 S132 단계와 실질적으로 동일하므로 이에 대한 자세한 설명을 생략하도록 한다.
센서부(20)는 상술한 바와 같이 차량의 기술기를 측정하기 위한 6축 센서 등과 같은 기울기 센서(24)와, 인휠모터(40)의 회전속도를 검출하는 회전속도 센서(25)를 포함할 수 있으며, 주행상태 판단모듈(300)은 기울기 센서(24)의 검출 결과에 기초하여 차량이 오르막길 또는 내리막길 주행 상황인지 여부를 판단하게 된다(S34).
이후 주행상태 판단모듈(300)이 차량이 오르막길 주행 상황임을 판단하고, 회전속도 센서(25)에서 측정된 인휠모터(40)의 제1 회전속도가 산출모듈(400)에서 산출된 인휠모터(40)의 구동력에 대응되는 제2 회전속도보다 크다고 판단할 경우, 산출모듈(400)은 제1 회전속도가 제2 회전속도가 되도록 해당 인휠모터(40)에 인가되는 필요 구동력을 업데이트하여 산출한다.
반대로 주행상태 판단모듈(300)이 차량이 내리막길 주행 상황임을 판단하고, 제1 회전속도가 제2 회전속도보다 크다고 판단할 경우, 산출모듈(400)은 구동력을 별도 업데이트하지 않도록 할 수 있다.
한편, 회전속도 센서(25)에서 측정한 결과 어느 하나의 인휠모터(20)의 회전속도가 나머지 인휠모터(40)의 회전속도보다 미리 설정된 비율, 예를 들면 5% 이상 높을 경우, 주행상태 판단모듈(300)은 상기 어느 하나의 인휠모터(40)가 슬립상태라고 판단한다(S350).
예를 들어, 차량이 직진 주행 상황에서 전방 좌측 인휠모터(41)의 회전속도가 나머지 인휠모터(42, 43, 44)의 회전속도보다 5% 이상 빠른 것으로 확인되면, 주행상태 판단모듈(300)은 전방 좌측 인휠모터(41)에 의하여 구동되는 휠에 슬립이 발생된 것으로 판단한다.
상기와 같은 상황에서는 사용자가 차량의 선회를 위한 핸들을 조작하지 않더라도 차량이 좌측으로 선회하도록 움직이게 되기 때문에, 이를 보정하기 위한 토크벡터링 제어가 요구된다.
구체적으로 산출모듈(400)은 슬립이라고 판단되는 휠측의 인휠모터(41)와 대향되는 인휠모터(42)의 회전속도를 감속할 수 있도록 인휠모터(40)에 인가되는 구동력을 전체적으로 업데이트하여 산출함으로써 슬립에 의하여 발생되는 차량의 선회를 방지할 수 있게 된다(S360).
이하에서는 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치를 이용하여 실질적으로 토크 벡터링 제어가 이루어지는 내용에 대하여 설명하도록 한다.
주행상태 판단모듈(300)에서 차량의 토크 벡터링 제어가 필요한 상황이라고 판단하게 되면, 산출모듈(400) 및 제어모듈(500)은 차량의 토크 벡터링 제어를 위하여 특정 인휠모터에 구동력을 증대시키거나 또는 구동력을 감소시키는 방향으로 토크 벡터링 제어를 수행한다.
예를 들어 4개의 인휠모터(40)가 동일한 속도로 회전하여 차량이 직진 주행 중인 상황에서 주행상태 판단모듈(300)이 사용자가 차량을 좌측으로 선회하려 하는 것을 인식하게 되면, 산출모듈(400) 및 제어모듈(500)은 전방 우측휠의 인휠모터(42) 및 후방우측휠의 인휠모터(44)의 회전속도를 높이도록 구동력을 산출하고 전달하는 제1 모드에 의한 토크 벡터링 제어를 수행할 수 있다.
또는 동일한 상황에서 산출모듈(400) 및 제어모듈(500)은 전방 좌측휠의 인휠모터(41) 및 후방좌측휠의 인휠모터(43)의 회전속도를 낮출 수 있도록 해당 휠측의 제동력을 산출하고 제동장치를 작동시키는 제2 모드에 의한 토크 벡터링 제어를 수행할 수 있다.
제1 모드의 경우 토크벡터링 제어의 경우 토크 벡터링 제어시 운전자의 이질감이 적다는 장점이 있으나 고속 선회시 차량 안정성이 떨어지는 단점이 있으며, 반대로 제2 모드의 경우 선회시 차량 안정성이 담보된다는 장점이 있으나 불필요하게 차량이 감속하고 토크 벡터링 제어시 운전자의 이질감이 비교적 높다는 단점이 있다.
본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치는 토크벡터링 제어모드를 운전자가 선택할 수 있도록 구성됨으로써 운전자 취향에 따라 토크벡터링이 수행되도록 할 수 있다.
아울러 상술한 제1 모드 및 제2 모드를 배터리출력 제한모듈(200)에서 결정된 배터리(30)의 제한출력에 기초하여 상황에 맞는 토크 벡터링 제어가 수행되도록 할 수도 있다.
구체적으로, 배터리출력 제한모듈(200)에서 결정된 배터리(30)의 제한출력이 미리 설정된 값, 예를 들면 배터리 최대출력의 30% 이상일 경우, 산출모듈(400) 및 제어모듈(500)은 제1 모드에 기초하여 토크벡터링을 수행하도록 구성할 수 있다.
반대로 배터리출력 제한모듈(200)에서 결정된 배터리(30)의 제한출력이 미리 설정된 값, 예를 들면 배터리 최대출력의 30% 미만일 경우, 산출모듈(400) 및 제어모듈(500)은 제2 모드에 기초하여 토크벡터링을 수행하도록 구성할 수 있다.
특히 제2 모드에 기초하여 토크벡터링이 수행되는 경우, 회생제동을 이용하여 배터리(30) 측으로 에너지를 전송하도록 구성함으로써 차량의 장시간 주행을 담보할 수 있도록 구성될 수도 있을 것이다.
나아가 모터온도, 제동장치온도, 제동장치의 마찰패드상태 등을 종합적으로 고려하여 토크 벡터링 제어 모드를 결정할 수도 있을 것이다.
예를 들어, 인휠모터 내부의 온도가 미리 설정된 온도보다 높을 경우에는 모터의 증속이 어렵기 때문에 제2 모드에 따른 토크 벡터링이 수행될 수 있으며, 브레이크의 온도가 너무 높거나 또는 브레이크 패드가 많이 마모되어 있는 것으로 판단할 경우에는 제동을 통한 토크 벡터링 제어가 제대로 이루어지지 않을 가능성이 높으므로 제1 모드에 따른 토크 벡터링이 수행되도록 제어가 이루어질 수 있을 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어방법에 대하여 설명하되, 앞에서 설명한 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치와 중복되는 내용은 그 자세한 설명을 생략하도록 한다.
본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어방법은, 도 8에 도시된 바와 같이 4개의 단계로 구성될 수 있다.
먼저 입력모듈(100)이 차량에 장착된 센서부(20)로부터 사용자의 운전조작정보 및 차량의 주행환경정보를 입력받는 단계(S1000)가 수행되고, 이후 주행상태 판단모듈(300)이 상기 사용자의 운전조작정보 및 차량의 주행환경정보에 기초하여 상기 차량의 주행상태 및 사용자의 주행의도를 파악하는 단계(S2000)가 수행된다.
여기에서 차량의 주행상태 및 사용자의 주행의도를 파악하는 단계(S2000)는, 주행상태 판단모듈(300)이 센서부(20)의 조향각 센서에서 획득한 조향각 및 상기 센서부(20)의 카메라에서 획득한 전면 도로 이미지에 기초하여 상기 차량의 선회가 필요한 상황인지 여부를 판단하는 단계인 것이 바람직하다.
즉, 조향각 센서에서 사용자의 핸들 조작, 즉 핸들의 회전방향 및 회전각을 검출하고, 카메라에서 획득한 전면 도로 이미지가 선회가 필요한 곡선 주행로인 경우 주행상태 판단모듈(300)은 해당 차량이 선회해야 하는 상황이며, 토크벡터링 제어가 요구되는 상황으로 판단한다.
차량의 주행상태 및 사용자의 주행의도를 파악하는 단계(S2000) 이후에는 산출모듈(400)이 상기 주행상태 판단모듈(300)에서 판단한 차량의 주행상태 및 사용자의 주행의도와, 배터리출력 제한모듈(200)에서 결정한 배터리의 제한출력값에 기초하여 차량에 장착된 복수 개의 인휠모터(40) 각각에 인가되는 구동력 및 제동력을 산출하는 단계(S3000) 및 제어모듈(500)이 산출모듈(400)의 출력결과에 기초하여 복수 개의 인휠모터(40)에 구동력 및 제동력 중 적어도 하나를 인가하는 단계(S4000)가 수행된다.
특히 복수 개의 인휠모터 각각에 인가되는 구동력 및 제동력을 산출하는 단계(S3000)는 도 9에 도시된 바와 같이 세분화될 수 있으며, 먼저 주행상태 판단모듈(300)로부터 차량의 선회방향 및 선회각을 전달받는 단계(S3100)와, 배터리 제한출력값과 미리 설정된 값을 비교하는 단계(S3200)가 수행된다.
이후 배터리 제한출력값과 미리 설정된 값의 비교 결과에 기초하여 토크벡터링 모드를 결정하는 단계(S3300) 및 선회방향, 선회각 및 토크벡터링 모드에 기초하여 차량에 장착된 복수 개의 인휠모터 각각에 인가되는 구동력 및 제동력을 산출하는 단계(S3400) 및
여기에서 토크벡터링 모드는 적어도 하나의 인휠모터의 구동력을 증대시키는 제1 모드 및 적어도 하나의 인휠모터의 구동력을 감소시키는 제2 모드를 포함한다.
특히 배터리 제한출력값이 미리 설정된 값을 초과할 경우, 상기 산출모듈(400)은 토크벡터링 모드를 상기 제1 모드로 결정하고, 제어모듈(500)은 산출모듈(400)의 출력결과에 기초하여 복수 개의 인휠모터에 구동력을 인가한다.
반대로 배터리 제한출력값이 미리 설정된 값 이하인 경우, 산출모듈(400)은 토크벡터링 모드를 상기 제2 모드로 결정하고, 제어모듈(500)은 산출모듈(400)의 출력결과에 기초하여 복수 개의 인휠모터에 제동력을 인가한다.
특히 제2 모드에 기초하여 토크벡터링이 수행되는 경우, 회생제동을 이용하여 배터리(30) 측으로 에너지를 전송하도록 구성함으로써 차량의 장시간 주행을 담보할 수 있도록 구성될 수도 있을 것이다.
나아가 모터온도, 제동장치온도, 제동장치의 마찰패드상태 등을 종합적으로 고려하여 토크 벡터링 제어 모드를 결정할 수도 있을 것이다.
예를 들어, 인휠모터 내부의 온도가 미리 설정된 온도보다 높을 경우에는 모터의 증속이 어렵기 때문에 제2 모드에 따른 토크 벡터링이 수행될 수 있으며, 브레이크의 온도가 너무 높거나 또는 브레이크 패드가 많이 마모되어 있는 것으로 판단할 경우에는 제동을 통한 토크 벡터링 제어가 제대로 이루어지지 않을 가능성이 높으므로 제1 모드에 따른 토크 벡터링이 수행되도록 제어가 이루어질 수 있을 것이다.
한편 자세한 설명은 생략하였으나 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어방법은 앞에서 설명한 본 발명에 따른 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어장치의 내용을 모두 적용할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10: 토크벡터링 제어장치
20: 센서부
30: 배터리
40: 인휠모터
100: 입력모듈
200: 배터리출력 제한모듈
300: 주행상태 판단모듈
400: 산출모듈
500: 제어모듈

Claims (5)

  1. 입력모듈이 차량에 장착된 센서부로부터 사용자의 운전조작정보 및 차량의 주행환경정보를 입력받는 단계;
    주행상태 판단모듈이 상기 센서부의 조향각 센서에서 획득한 조향각 및 상기 센서부의 카메라에서 획득한 전면 도로 이미지에 기초하여 상기 차량의 선회가 필요한 상황인지 여부를 판단하는 단계;
    산출모듈이 상기 주행상태 판단모듈에서 판단한 차량의 주행상태 및 사용자의 주행의도와, 배터리출력 제한모듈에서 결정한 배터리의 제한출력값에 기초하여 차량에 장착된 복수 개의 인휠모터 각각에 인가되는 구동력 및 제동력을 산출하는 단계; 및
    제어모듈이 상기 산출모듈의 출력결과에 기초하여 복수 개의 인휠모터에 구동력 및 제동력 중 적어도 하나를 인가하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 복수 개의 인휠모터 각각에 인가되는 구동력 및 제동력을 산출하는 단계는, 상기 주행상태 판단모듈로부터 상기 차량의 선회방향 및 선회각을 전달받는 단계; 상기 배터리 제한출력값과 미리 설정된 값을 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 기초하여 토크벡터링 모드를 결정하는 단계; 및 상기 선회방향, 선회각 및 토크벡터링 모드에 기초하여 차량에 장착된 복수 개의 인휠모터 각각에 인가되는 구동력 및 제동력을 산출하는 단계;를 포함하고,
    상기 토크벡터링 모드는 적어도 하나의 인휠모터의 구동력을 증대시키는 제1 모드 및 적어도 하나의 인휠모터에 제동력을 인가하는 제2 모드 중 적어도 하나이고,
    상기 배터리 제한출력값이 미리 설정된 값 이하인 경우, 상기 산출모듈은 상기 토크벡터링 모드를 상기 제2 모드로 결정하고, 상기 제어모듈은 상기 산출모듈의 출력결과에 기초하여 복수 개의 인휠모터에 제동력을 인가하는 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 제한출력값이 미리 설정된 값을 초과할 경우, 상기 산출모듈은 상기 토크벡터링 모드를 상기 제1 모드로 결정하고,
    상기 제어모듈은 상기 산출모듈의 출력결과에 기초하여 복수 개의 인휠모터에 구동력을 인가하는 것을 특징으로 하는 인휠모터를 구비한 차량의 토크벡터링 제어방법.
  5. 삭제
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