KR102530684B1 - 차량의 드리프트 주행 상태 구현 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드리프트 모드가 선택된 상태에서, 차량이 선회 주행에 진입하고 파워온 상태이면, 컨트롤러가 AWD의 전륜 배분토크를 드리프트 모드 이외의 경우에 비해 저감시키도록 하는 슬립유도단계와; 차량의 후륜 슬립이 발생되면, 상기 컨트롤러가 상기 전륜 배분토크에 차량의 횡가속도에 따른 슬립제어토크를 추가하여 차량의 드리프트 진입을 허용하는 슬립토크제어단계와; 운전자에 의한 카운터 스티어 상태가 확인되면, 상기 컨트롤러가 전륜 배분토크를 모두 해제하여 차량의 드리프트 상태를 유지시키는 드리프트유지단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 드리프트 주행 상태 구현 제어 방법{CONTROL METHOD FOR IMPLEMENTATION OF DRIFT OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 드리프트 주행 상태 구현을 위한 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 AWD(All Wheel Drive) 기능과 LSD(Limited Slip Differential) 기능이 함께 구비된 차량에서 드리프트 주행이 가능하도록 하는 차량의 제어방법에 관한 기술이다.

드리프트(DRIFT)란 차량의 구동력으로 구동륜을 슬립시켜 차량을 오버스티어 방향으로 유도하고, 전륜의 조향각 방향을 차량의 선회 반대 방향으로 조작하여 지속적으로 주행하는 운전 상태를 의미한다.

세단, 쿠페, 스포츠카 등과 같은 고성능 차량 및 후륜 구동 베이스의 스포츠 성향을 가지는 차량은 운전의 재미를 증대 시키기 위한 드리프트 주행 가능 여부가 매우 중요한 마케팅 포인트가 된다.

그러나, 아무리 고성능 차량이라고 하더라도 AWD(All Wheel Drive) 구동 시스템을 갖추게 되면, AWD에 의한 슬립 억제 기능으로 인해 드리프트 주행이 불가능해진다.

따라서, 소비자들은 차량을 구매할 때, 드리프트가 가능한 재미있는 차량이지만 평소 주행 시 차량의 안정성이 불리한 FR(Front Engine Rear Drive) 2WD(Wheel Drive) 차량과 드리프트는 불가능하지만 주행 안정성 및 트랙션 성능이 우수한 FR BASE AWD 차량 구매 사이에서 갈등하는 경우가 있다.

한편, 상기 AWD가 차량의 전륜과 후륜 사이의 토크 배분기능을 구현하지만 좌우 토크 배분은 불가능한 것에 비하여, LSD는 좌우 구동륜의 토크를 배분하여 차량의 험로 탈출에 용이하고, 차량의 선회 시 내륜의 슬립을 억제하고 외륜으로 토크를 전달하여 언더스티어 현상을 억제함으로써 차량의 핸들링 성능을 향상시키며, 특히 차량의 드리프트 주행 구현에 방해가 되지 않는다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 1020070047574 A

본 발명은 기본적으로 후륜이 LSD에 의해 구동되고, 차량의 주행상황에 따라 전륜으로 배분되는 배분토크를 조절하는 AWD 구동 시스템을 갖추어 통상의 주행 상황에서는 주행 안정성 및 트랙션 성능이 우수하면서도, 운전자의 선택에 따라 드리프트 주행이 가능하도록 하여 운전의 재미를 느끼는 주행도 가능하도록 함으로써, 궁극적으로 차량의 상품성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 차량의 드리프트 주행 상태 구현 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 드리프트 주행 상태 구현 제어 방법은,

드리프트 모드가 선택된 상태에서, 차량이 선회 주행에 진입하고 파워온 상태이면, 컨트롤러가 AWD의 전륜 배분토크를 드리프트 모드 이외의 경우에 비해 저감시키도록 하는 슬립유도단계와;

차량의 후륜 슬립이 발생되면, 상기 컨트롤러가 상기 전륜 배분토크에 차량의 횡가속도에 따른 슬립제어토크를 추가하여 차량의 드리프트 진입을 허용하는 슬립토크제어단계와;

운전자에 의한 카운터 스티어 상태가 확인되면, 상기 컨트롤러가 전륜 배분토크를 모두 해제하여 차량의 드리프트 상태를 유지시키는 드리프트유지단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 슬립제어토크는 차량의 횡가속도가 클수록 상대적으로 작은 값으로 결정될 수 있다.

상기 슬립제어토크는 차량의 횡가속도가 클수록 상대적으로 작은 값으로 결정되고,

차량의 횡가속도가 소정의 기준횡가속도를 초과하면 슬립제어토크를 해제하도록 할 수 있다.

상기 슬립제어토크는 후륜의 슬립과 슬립변화율에 따라 결정되는 기본슬립제어토크에 차량의 횡가속도에 따른 게인을 곱하여 결정되고;

상기 게인은 횡가속도가 클수록 작은 값을 가지도록 설정될 수 있다.

차량의 요각가속도가 소정의 기준각가속도를 초과하면 차량의 요각가속도를 낮추기 위한 댐핑토크를 전륜측에 인가하는 안정화단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명은 LSD와 AWD 구동 시스템이 모두 구비되어, 통상의 주행 상황에서 우수한 주행 안정성 및 트랙션 성능을 제공하면서도, 운전자의 선택에 따라 차량이 드리프트 주행 상태로 진입할 수 있도록 하고, 드리프트 주행 상태에 진입한 후에도 안정된 드리프트 상태를 유지할 수 있도록 하여, 운전자에게 재미있는 운전 경험을 제공할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 LSD와 AWD 구동 시스템이 모두 구비된 차량의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 드리프트 주행 상태 구현 제어 방법의 실시예를 설명한 순서도,
도 3은 본 발명에 따라 차량의 드리프트 주행 상태가 구현되는 것을 설명한 도면이다.

도 1을 참조하면, 차량의 후륜은 LSD에 연결되어, 상기 LSD에 의해 좌우 차륜 사이에 차동기능이 제공될 뿐만 아니라 주행 상황에 따라 좌우 차륜 사이의 구동 토크가 배분될 수 있도록 되어 있으며, AWD 구동 시스템은 엔진(E)으로부터 변속기(TM)를 거쳐 후륜으로 제공되는 동력의 일부를 전륜측으로 조절하여 전달할 수 있도록 구비된 트랜스퍼케이스(TF)와 이를 제어하는 컨트롤러(CLR)를 포함하여 구성된다.

상기 컨트롤러(CLR)는 전후 차륜의 휠 속도 및 변속기 출력토크 등과 같은 정보를 입력 받아 주된 구동륜으로 작용하는 후륜이 노면과의 사이에 슬립을 일으키게 되면, 전륜으로 제공되는 전륜 배분토크를 증가시켜서 슬립을 억제하도록 함으로써, 차량의 주행 안정성 및 트랙션을 향상시키도록 한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 차량에 적용되어 운전자의 선택에 따라 차량의 드리프트가 가능하게 한다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 차량의 드리프트 주행 상태 구현 제어 방법은, 드리프트 모드가 선택된 상태에서, 차량이 선회 주행에 진입하고 파워온 상태이면, 컨트롤러(CLR)가 AWD의 전륜 배분토크를 드리프트 모드 이외의 경우에 비해 저감시키도록 하는 슬립유도단계(S10)와; 차량의 후륜 슬립이 발생되면, 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 전륜 배분토크에 차량의 횡가속도에 따른 슬립제어토크를 추가하여 차량의 드리프트 진입을 허용하는 슬립토크제어단계(S20)와; 운전자에 의한 카운터 스티어 상태가 확인되면, 상기 컨트롤러(CLR)가 전륜 배분토크를 모두 해제하여 차량의 드리프트 상태를 유지시키는 드리프트유지단계(S30)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 컨트롤러(CLR)는 운전자가 드리프트 모드를 선택한 상태에서 차량이 선회 주행에 진입하고 가속페달을 밟은 상황은 운전자가 적극적으로 드리프트 주행상태를 형성하고자 하는 의지가 있는 상황이라고 판단하여, AWD 구동 시스템에 의해 전륜으로 배분되는 전륜 배분토크를 저감시킴으로써, 통상의 AWD 탑재 차량과는 달리 후륜의 슬립을 유도하여 차량이 드리프트 상태로 진입할 수 있도록 하는 것이다.

여기서, 상기 컨트롤러(CLR)는 차량에 구비된 별도의 스위치 등에 의해 운전자가 드리프트 모드를 선택한 상황인지를 파악하도록 하고, 조향각센서의 신호와 가속페달센서의 신호에 의해 차량이 선회 중이고 파워온 상태인지의 여부를 판단하도록 할 수 있다.

또한, 상기 슬립유도단계(S10)에서 전륜 배분토크를 드리프트 모드 이외의 경우에 비해 저감시킨다는 의미는, 도로 조건이나 선회반경 차속 등 다른 주행 조건은 모두 동일하고 드리프트 모드가 선택되지 않은 통상의 선회 주행 상황에서라면, AWD 구동 시스템에 의해 차륜의 슬립을 방지하기 위해 전륜으로 제공해야 하는 것으로 결정되었을 전륜 배분토크에 비하여 저감시킨다는 의미로서, 결과적으로는 후륜의 슬립 발생을 허용하는 수준으로 전륜 배분토크를 저감시킨다는 것이다.

상기와 같이 전륜 배분토크를 저감시킨 상태에서는 운전자가 가속페달 답입량을 증가시키면 후륜의 슬립이 쉽게 유도된다.

상기와 같이 후륜의 슬립이 발생하면, 상기 컨트롤러(CLR)는 상기 슬립토크제어단계(S20)를 수행하여 실질적인 드리프트 상태로의 진입이 가능하도록 한다.

즉, 상기 슬립제어토크는 차량의 횡가속도가 클수록 상대적으로 작은 값으로 결정되어, 상기 저감된 전륜 배분토크에 더해져서 전륜으로 공급되게 되는데, 이는 차량 횡가속도가 비교적 큰 고마찰로에서는 슬립제어토크를 전륜에 거의 제공하지 않도록 하여 결과적으로는 드리프트 주행을 허용하고, 횡가속도가 작은 값을 보이게 되는 눈길이나 얼음판 등의 경우에는 비록 드리프트 모드가 선택된 경우라고 하더라도 차량 주행의 안정성을 확보하기 위해 슬립제어토크를 전륜에 추가로 인가하여 실질적으로는 드리프트 상태의 진입을 억제하도록 하는 것이다.

결국, 상기한 바와 같은 슬립제어토크제어단계는 실질적으로 차량이 안정된 상태로 드리프트 상태로 진입할 수 있는 도로 조건에서만 드리프트 주행이 가능하도록 하고, 운전자의 오조작 등에 의해 드리프트 모드가 선택된 경우라고 하더라도 도로 조건이 차량의 안정성 확보가 더 우선시 되는 상황이라고 판단되면, 드리프트 상태로의 진입을 억제하여, 차량 주행의 안정성을 확보하도록 하는 것이다.

따라서, 상기 슬립제어토크는 차량의 횡가속도가 클수록 상대적으로 작은 값으로 결정되고, 차량의 횡가속도가 소정의 기준횡가속도를 초과하면 슬립제어토크를 해제하도록 할 수도 있을 것인 바, 통상 고마찰 도로 선회 주행의 경우 대체로 차량의 횡가속도가 0.6G 이상의 값을 보이므로, 상기 기준횡가속도는 예컨대 0.6G와 같은 값으로 설정될 수 있을 것이다.

참고로, 도 2에서는 상기 슬립유도단계(S10)에 의해 후륜 슬립이 개시되면, 슬립토크제어단계(S20)를 개시하여 차량의 횡가속도가 기준횡가속도 이하인 경우에는 횡가속도에 따른 슬립제어토크를 상기 슬립유도단계(S10)에 의해 결정된 저감된 전륜 배분토크에 더하여 트랜스퍼케이스(TF)를 제어하고, 상기 횡가속도가 기준횡가속도를 초과하는 경우에는 슬립제어토크를 해제하여 차량이 드리프트 모드로 진입할 수 있도록 하는 것을 나타내고 있다.

또한, 상기 슬립제어토크는 후륜의 슬립과 슬립변화율에 따라 기본슬립제어토크를 결정하고, 여기에 차량의 횡가속도에 따른 게인을 곱하여 결정하는 방식으로 산출할 수 있을 것이며, 여기서 상기 게인은 횡가속도가 클수록 작은 값을 가지도록 설정할 수 있을 것이다.

상기와 같이 슬립토크제어단계(S20)에 의해 차량이 드리프트를 개시하고, 이에 운전자가 스티어링휠을 선회 반대방향으로 조작하는 카운터 스티어 상태가 확인되면, 상기 컨트롤러(CLR)는 본격적으로 드리프트 주행상태가 진행되는 상황으로 판단하고, 전륜으로 제공하던 전륜 배분토크를 모두 해제하여 드리프트 상태를 지속적으로 유지시키도록 한다.

상기와 같이 지속되는 드리프트 상태에서 운전자의 과도한 가속페달 조작 등의 실수가 발생하는 경우에는 차량은 드리프트 상태를 유지하지 못하고 스핀해버릴 수 있다.

이러한 경우에 대비하여, 본 발명은 차량의 요각가속도(Yaw Angular Acceleration)가 소정의 기준각가속도를 초과하면 차량의 요각가속도를 낮추기 위한 댐핑토크를 전륜측에 인가하는 안정화단계(S40)를 더 수행하도록 할 수 있다.

즉, 드리프트 상태가 지속되는 동안 운전자의 실수 등에 의해 차량의 스핀이 발생하려는 것을 요각가속도의 변화로 감지하고, 그에 상응하는만큼 전륜측으로 토크를 배분하여, 궁극적으로 차량의 스핀을 방지하도록 하여, 안정되게 드리프트 상태가 유지되도록 하는 것이다.

따라서, 운전자는 보다 쉽고 안전하게 차량의 드리프트 주행상태를 유지시킬 수 있게 되는 것이다.

도 3을 참조하여 상기한 바와 같은 본 발명에 의해 차량의 드리프트 주행이 이루어지는 것을 살펴보면, A상태는 차량이 선회 주행을 시작하는 상황을 나타내고, B상태는 선회 중 가속에 의해 후륜슬립이 발생하면서 오버스티어가 발생한 상황을 나타낸다. 따라서, 이 상태는 상기 슬립유도단계(S10)에 의해 후륜슬립이 발생하여 상기 슬립토크제어단계(S20)가 개시된 상태이고, 차량은 드리프트 주행상태로 진입하고 있는 상황이다.

C상태는 운전자가 스티어링휠을 카운터 스티어 상태로 조작을 개시한 상태이고, D상태에서는 전륜이 완전히 카운터 스티어 상태로 조작된 것을 확인할 수 있는 바, 실질적인 드리프트 상태가 구현되어 지속되고 있는 상황을 나타낸다.

위 C상태와 D상태에서는 상기 드리프트유지단계(S30)에 의해 전륜 배분토크는 모두 해제되고 후륜은 지속적으로 슬립하며 드리프트 상태가 유지되고, 상기 안정화단계(S40)의 수행에 의해 운전자의 실수 등에 의한 차량의 스핀이 방지되고 안정된 드리프트 상태가 유지된다.

E의 상태는 운전자가 차량의 선회 방향에 따른 정상적인 방향으로 조향함에 의해 본 발명의 드리프트 제어가 해제되고, 정상적인 주행 상황으로 돌아가는 상황을 나타내고 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

E; 엔진
TM; 변속기
TF; 트랜스퍼케이스
CLR; 컨트롤러
S10; 슬립유도단계
S20; 슬립토크제어단계
S30; 드리프트유지단계
S40; 안정화단계

Claims (5)

1. 드리프트 모드가 선택된 상태에서, 차량이 선회 주행에 진입하고 파워온 상태이면, 컨트롤러가 AWD의 전륜 배분토크를 드리프트 모드 이외의 경우에 비해 저감시키도록 하는 슬립유도단계와;
   차량의 후륜 슬립이 발생되면, 상기 컨트롤러가 상기 전륜 배분토크에 차량의 횡가속도에 따른 슬립제어토크를 추가하여 차량의 드리프트 진입을 허용하는 슬립토크제어단계와;
   운전자에 의한 카운터 스티어 상태가 확인되면, 상기 컨트롤러가 전륜 배분토크를 모두 해제하여 차량의 드리프트 상태를 유지시키는 드리프트유지단계;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 드리프트 주행 상태 구현 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬립제어토크는 차량의 횡가속도가 클수록 상대적으로 작은 값으로 결정되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 드리프트 주행 상태 구현 제어 방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬립제어토크는 차량의 횡가속도가 클수록 상대적으로 작은 값으로 결정되고,
   차량의 횡가속도가 소정의 기준횡가속도를 초과하면 슬립제어토크를 해제하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 드리프트 주행 상태 구현 제어 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬립제어토크는 후륜의 슬립과 슬립변화율에 따라 결정되는 기본슬립제어토크에 차량의 횡가속도에 따른 게인을 곱하여 결정되고;
   상기 게인은 횡가속도가 클수록 작은 값을 가지도록 설정된 것
   을 특징으로 하는 차량의 드리프트 주행 상태 구현 제어 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   차량의 요각가속도가 소정의 기준각가속도를 초과하면 차량의 요각가속도를 낮추기 위한 댐핑토크를 전륜측에 인가하는 안정화단계를 더 포함하여 구성된 것
   을 특징으로 하는 차량의 드리프트 주행 상태 구현 제어 방법.
   
   
   

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