KR20070120631A

KR20070120631A - 전기 자동차의 독립구동 주행 시스템과 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20070120631A
Application number: KR1020060055146A
Authority: KR
Inventors: 김현수; 김정민; 김동현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2007-12-26
Also published as: KR100811943B1

Abstract

본 발명은 인 휠 드라이브(in wheel drive) 구동장치와 독립구동 주행 제어로직을 사용한 전기자동차 시스템과, 차륜의 요구 습립율 이상의 슬립을 방지하는 차륜슬립 제어, 차륜의 잠김(locking)을 방지하기 위한 제동력 분배, 노면의 상태에 관계없이 차량을 안정적으로 제어하기 위한 차량 자세 제어를 포함하는 전기 자동차의 지능형 차량 안정성 제어 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 각각 독립적으로 구동되는 차륜과; 상기 차륜에 각각 장착되는 구동장치와; 차량의 구동, 제동 및 선회시 차량의 상태를 감지하는 차량상태감지부와; 상기 차량상태감지부의 신호를 입력받아 상기 구동장치를 제어하는 제어기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행 시스템을 제공한다.

차륜, 모터, 슬립율, 슬립오차, 요 레이트, 조향각, 슬립가중치, 제동력 분배식, 가속폐달값, 제동페달값, 요 레이트 가중치

Description

전기 자동차의 독립구동 주행 시스템과 그 제어 방법{System for independent drive traveling of a battery car and control method of the system}

도 1은 4륜 구동차량을 나타내는 개략도이고,

도 2는 4륜 구동차량 자세제어의 전체적인 구성을 나타내는 블럭도이고,

도 3은 본 발명에 따른 구동장치를 나타내는 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 구동장치를 사용한 전기자동차를 나타내는 개략도이고,

도 5는 본 발명에 따른 전기자동차의 작동원리를 나타내는 장치구성도이고,

도 6은 본 발명에 따른 전기자동차의 지능형 차량 안정성 제어방법을 나타내는 순서도이고,

도 7은 본 발명에 따른 차륜슬립 제어 알고리즘을 통해 4개의 차륜슬립 가중치(WS)를 구하는 과정을 나타내는 순서도이고,

도 8은 제동시 차량에 작용하는 힘을 나타내는 상태도이고,

도 9는 전후륜 제동력 분배선도를 나타내는 그래프이고,

도 10은 도 9의 제동력 분배선도를 이용한 회생 제동시 전후륜의 제동력 분 배 알고리즘을 나타내는 순서도이고,

도 11은 조향각에 따른 선회시 차량을 나타내는 개략도이고,

도 12는 본 발명의 차량 자세 제어 알고리즘을 통하여 차량 좌우 차륜의 자세 가중치(WY)를 구하는 순서도이고,

도 13은 본 발명에 따른 전기자동차의 구동장치 제어 토크 결정방법을 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 차량 공간 11 : 모터

12 : 차륜 13 : 타이어

20 : 구동장치 20a : 전륜좌측 구동장치

20b : 전륜우측 구동장치 20c : 후륜좌측 구동장치

20d : 후륜우측 구동장치 21 : 제어기

22 : 인버터 23 : 배터리

31 : 가속페달 각 센서 32 : 제동페달 각 센서

33 : 조향각 센서 34a : 전륜좌측 차륜속도센서

34b : 전륜우측 차륜속도센서 34c : 후륜좌측 차륜속도센서

34d : 후륜우측 차륜속도센서 35 : 종방향 가속도 센서

36 : 횡방향 가속도센서 37 : 요 레이트 센서

본 발명은 전기 자동차의 독립구동 주행 시스템과 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 In wheel drive 구동 장치와 본 발명의 제어로직을 사용한 In wheel drive 전기자동차 시스템과 차륜의 요구 슬립율 이상의 슬립을 방지하는 차륜슬립 제어, 차륜의 잠김(locking)을 방지하기 위한 제동력 분배, 노면의 상태에 관계없이 차량을 안정적으로 제어하기 위한 차량 자세 제어를 포함하는 전기 자동차의 독립구동 주행 시스템과 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적인 4륜구동(4 wheel drive)차량은 엔진, 변속기, 트랜스퍼케이스, 차동기어, 축, 차륜을 포함하는 구동계로 이루어져 있다.

도 1에 도시한 바와 같이 구동계의 동력전달은 엔진(1)에서 동력을 생성하고, 변속기(2)에서 운전 상황에 맞는 기어비를 택해 토크와 속도를 변환하고, 트랜스퍼케이스(3)를 통하여 전 후륜에 동력을 분배한 후 차동기어(4)와 축(5)을 거쳐 차륜(6)으로 전달되어 차량을 구동시킨다.

최근 차량이 고속화되고 운전자들의 안전에 대한 관심이 증대됨에 따라 여러 가지 안전장비가 차량에 탑재되고 있다.

종래의 차량의 안전장치는 사고 후 탑승자를 보호하는 수동형 안전장치에 대한 개발에 집중되었으나 최근에는 사고가 일어나는 것을 미연에 방지하는 능동형 안전장치에 대한 연구 개발이 많이 이루어지고 있다.

능동형 안전장치로는 브레이크를 제어하는 ABS(anti-lock brake system), 차 량의 구동에 관계하는 TCS(traction control system), 선회 시 차량의 안정성을 제어하는 ESP(electronic stability program) 등이 있다.

능동형 안전장치의 작동 원리는 도 2에 도시한 바와 같이 먼저 차량의 상태에 대한 정보를 수집하는 각종 센서가 실시간으로 데이터를 수집하고, 제어기는 그 데이터를 바탕으로 차량의 상태를 판단한다.

차량의 상태가 불안정한 상태라고 판단되면 제어기는 그 상황에 대해 차량이 다시 안정한 상태로 돌아오도록 여러 가지 제어를 수행한다.

ABS에서는 차량의 바퀴가 잠기면 브레이크 유압을 줄여 이를 방지하고, TCS는 차량 구동륜의 미끄럼이 발생하지 않도록 엔진의 토크를 제어하거나 구동륜의 브레이크 제어를 수행한다.

그리고 ESP에서는 선회시 차량의 상태가 언더스티어(understeer)인지 오버스티어(oversteer)인지를 판단한 후 각 상황에 맞게 엔진 토크와 각 차륜의 브레이크를 통해 차량 요 모멘트(yaw moment)를 제어하여 차량을 안정화시킨다.

그러나, 종래의 4륜구동 차량의 구동 방식은 엔진, 변속기, 트랜스퍼케이스 등이 차량의 공간을 차지함으로써 공간 활용성에 불리하며, 차량 플랫폼의 활용도가 낮다.

또한, 엔진의 동력이 변속기, 트랜스퍼케이스 등을 거쳐 전달됨에 따른 차량 효율이 떨어지는 단점이 있다.

그리고, 기존의 차량 안정성 제어 방법에는 다음과 같은 결점이 존재한다.

먼저 구동계의 제어를 위한 TCS 제어기, 제동계의 제어를 담당하는 ABS 제어 기, 그리고 차량의 선회 제어를 담당하는 ESP 제어기가 각각 존재하여야 하고, 각 제어기의 제어 영역이 구분되어 있기 때문에 차량의 안전성을 종합적으로 제어하지 못하는 단점이 있다.

또한, 엔진의 토크 반응 속도가 엔진속도에 따라 수십에서 수백 msec로, 변속기, 트랜스퍼케이스 등의 응답시간까지 고려하면 바퀴로 전달되는 토크 응답은 200~700msec가 소요되어 토크 제어에 의한 자세 안정이 빠르게 이루어지지 못하는 단점이 있다.

한편 적용 차량이 4륜구동이 아닌 경우, 구동륜이 아닌 바퀴에서는 브레이크에 의한 요 모멘트 생성이 충분하지 못하여 차량 자세 제어가 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량을 구동하기 위한 모터를 별도의 동력전달 기구의 사용 없이 직접 차륜과 타이어에 연결함으로써, 4륜에 동력을 전달하기 위한 별도의 변속기와 트랜스퍼케이스가 필요 없으므로, 이에 따른 동력손실이 없고 4륜을 각각 독립적으로 구동할 수 있고, 차량 공간(10)을 자유롭게 사용할 수 있어 차량 패키징 측면에서 자유도가 높고, 하나의 인 휠 드라이브 구동 플랫폼 개발로 다양한 차량 개발에 적용할 수 있도록 한 전기 자동차의 독립구동 주행 시스템과 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전기 자동차의 독립구동 주행 시스템에 있어서,

각각 독립적으로 구동되는 차륜과; 상기 차륜에 각각 장착되는 구동장치와; 차량의 구동, 제동 및 선회시 차량의 상태를 감지하는 차량상태감지부와; 상기 차량상태감지부의 신호를 입력받아 상기 구동장치를 제어하는 제어기;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 구동장치는 모터인 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직한 구현예로서, 상기 차량상태감지부는 가속페달 각 센서, 제동 페달 각 센서, 조향각 센서, 차륜속도센서, 종방향 가속도 센서, 횡방향 가속도센서, 요 레이트 센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어기는 상기 차량상태감지부를 이용하여 차륜의 요구 차륜슬립율 이상의 슬립을 방지하는 차륜슬립 제어수단과, 차륜의 잠김을 방지하는 회생 제동력 분배 제어수단과, 노면의 상태에 관계없이 차량이 안정적으로 제어하기 위한 차량 자세 제어수단과, 상기 구동장치의 제어토크를 결정하는 구동장치 제어토크 결정수단을 포함하고, 상기 차륜슬립 제어수단, 회생 제동력 분배 제어수단, 차량 자세 제어수단, 및 구동장치 제어토크 결정수단을 종합적으로 관리하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

본 발명은 인 휠 드라이브(In wheel drive) 전기자동차의 지능형 차량 안정 성 제어 방법에 관한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 인 휠 드라이브 구동 장치(20)를 도시한 것이다.

상기 구동장치(20)는 차량을 구동하기 위한 모터(11)를 별도의 동력전달 기구의 사용 없이 직접 차륜(12)과 타이어(13)에 연결한 것이다.

이에 4륜에 동력을 전달하기 위한 별도의 변속기와 트랜스퍼 케이스가 필요 없으므로, 이에 따른 동력손실이 없고 4차륜(바퀴)을 각각 독립적으로 구동할 수 있다는 장점이 있다.

도 4는 인 휠 드라이브 구동 장치(20)를 사용한 인 휠 드라이브 전기자동차를 나타내는 개략도이다.

별도의 동력전달 기구를 사용하지 않고 4개의 인 휠 드라이브 구동 장치(20a, 20b, 20c, 20d)를 사용하여 차량의 구조가 간단하며, 차량 공간(10)을 자유롭게 사용할 수 있어 차량 패키징 측면에서 자유도가 높고, 하나의 인 휠 드라이브 구동 플랫폼 개발로 다양한 차량 개발에 적용 가능한 구조이다.

도 5는 본 발명의 인 휠 드라이브 전기자동차의 작동원리를 설명하기 위한 구성도이다.

인 휠 드라이브 전기자동차는 동력원으로 배터리, 연료전지, 내연기관 등을 사용할 수 있으며, 이의 동력은 4개의 인 휠 드라이브 구동 장치(20a, 20b, 20c, 20d)로 전달되어 차량을 구동한다.

차량을 제어하기 위하여 가속페달 각 센서(31), 제동 페달 각 센서(32), 조향각 센서(33), 4개의 차륜 속도 센서(34a, 34b, 34c, 34d), 종방향 가속도 센 서(35), 횡방향 가속도 센서(36), 요 레이트 센서(37)를 사용하며, 각 센서를 통하여 얻은 신호는 제어기(21)에 인가된다.

제어기(21)는 인 휠 드라이브 전기 자동차의 독립구동 주행 제어 방법에 따라 차량의 제어 신호를 생성하여 인버터(22)에 인가하며, 인버터(22)는 배터리(23)의 전원을 이용하여 제어기(21)의 신호에 따라 인 휠 드라이브 구동 장치(20a, 20b, 20c, 20d)에 구동력이 발생할 수 있도록 제어 한다.

도 6은 본 발명의 인 휠 드라이브 전기 자동차의 지능형 차량 안정성 제어 방법을 나타낸 순서도이다.

노면과 차륜 사이의 슬립율(λ)이 요구 차륜슬립율(λ_d)보다 크면 인 휠 드라이브 구동 장치(20a, 20b, 20c, 20d)에서 요구 차륜슬립율(λ_d) 이상의 슬립을 방지하기 위한 차륜슬립제어 가중치(WS)를 계산하며, 제동페달값(Bp)이 0보다 크면 차륜의 잠김(locking)을 방지하기 위하여 도 10의 제동력 분배 알고리즘에 의한 제동력 제어를 수행한다.

노면의 상태에 관계없이 차량이 안정적으로 제어되기 위한 차량 자세 제어 가중치(WY)는 조향각 센서(33)에 의한 전륜의 조향각(δ)을 기준으로 도 12의 차량 자세 제어 알고리즘에 의하여 계산된다.

위의 구동, 제동, 차량 자세 제어 알고리즘을 기반으로 도 13의 인 휠 드라이브 전기 자동차의 독립구동 주행 제어가 수행된다.

도 7은 본 발명의 차륜슬립 제어 알고리즘을 통하여 4개의 차륜슬립 가중 치(WS)를 구하는 과정을 도시한 것이다.

차량이 구동 되면 종방향 가속도 센서(35)를 통한 종방향 가속도값(a_x)과 횡방향 가속도 센서(36)를 통한 횡방향 가속도값(b_x)을 적분하여 다음과 같은 종방향 속도(a_x)및 횡방향의 속도(b_x)를 계산할 수 있다.

차량 진행 방향의 속도(V)는 식 2를 통하여 구할 수 있다.

4개의 차륜 속도 센서(34a, 34b, 34c, 34d)를 통하여 얻은 전륜좌측 차륜속도(ω_fl), 전륜우측 차륜속도(ω_fr), 후륜좌측 차륜속도(ω_rl), 후륜우측 차륜속도(ω_rr)와 차량 진행방향 속도(V), 차륜 반경(r)을 통하여 전륜좌측 차륜슬립율(λ_fl), 전륜우측 차륜슬립율(λ_fr), 후륜좌측 차륜슬립율(λ_rl), 후륜우측 차륜슬립율(λ_rr)을 다음과 같이 구할 수 있다.

위에서 구한 차륜슬립율과 요구 차륜슬립율(λ_d)을 이용하여 제어에 사용될 전륜좌측 차륜슬립오차(e_{slip_fl}), 전륜우측 차륜슬립오차 (e_{slip_fr}), 후륜좌측 차륜슬립오차 (e_{slip_rl}), 후륜우측 차륜슬립오차 (e_{slip_rr})를 다음과 같이 정의 할 수 있다.

위에서 구한 차륜슬립오차를 이용하여 각 차륜의 슬립을 방지하기 위한 가중치를 계산하게 된다. 전륜좌측 차륜슬립가중치(WS_fl), 전륜우측 차륜슬립가중치(WS_fR), 후륜좌측 차륜슬립가중치(WS_rl), 후륜우측 차륜슬립가중치(WS_rr)를 식 5와 같이 계산 한다.

제어게인 K_p 및 K_d 는 차륜슬립 제어 성능을 높이기 위하여 차륜슬립 방지를 위하여 전륜좌측 차륜슬립오차(e_{slip_fl}), 전륜우측 차륜슬립오차 (e_{slip_fr}), 후륜좌측 차륜슬립오차 (e_{slip_rl}), 후륜우측 차륜슬립오차 (e_{slip_rr})에 대하여 변한다.

또한 전륜좌측 차륜슬립가중치(WS_fl), 전륜우측 차륜슬립가중치(WS_fR), 후륜좌측 차륜슬립가중치(WS_rl), 후륜우측 차륜슬립가중치(WS_rr)는 0~1 사이의 값으로 제한된다.

도 8은 제동시 차량에 작용하는 힘을 도시한 것이다.

전륜과 후륜에는 수직력 N_f 와 N_r 의 힘이 작용하며, N_f 와 N_r 은 모멘트 평형에 의해 식 6과 같이 계산된다.

여기서 m은 차량의 질량, g는 중력가속도, j는 차량의 감가속도, L은 전륜과 후륜 사이의 거리, a는 차량의 무게 중심에서 전륜까지의 거리, b는 차량의 무게 중심에서 후륜까지의 거리, h_g는 지면에서 차량의 무게중심까지의 거리이다.

차량의 앞뒤 바퀴의 제동력 F_bf 와 F_br 은 N_f 와 N_r 에 비례하므로,

의 관계를 가지며, 다음 식 7과 같다.

이때 두 바퀴에 걸리는 제동력의 합은 차량의 총 제동력 이므로 식 8과 같이 표시할 수 있다.

식7 과 식8 을 조합하면 다음과 같은 전·후륜의 이상(ideal) 제동력 분배식을 얻을 수 있다.

식 9의 이상(ideal) 제동력 분배식을 이용하여 도 9의 이상 제동력 선도를 그릴 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 차량의 이상적인 제동을 위한 전·후륜 제동력 분배에 도 9를 이용한다.

도 10은 도 9의 이상적인 제동을 위한 전·후륜 제동력 분배선도를 이용하여 회생 제동시 전후륜의 제동력 분배 알고리즘을 도시한 것이다.

제동 페달 각 센서(32)에 의하여 요구 회생 제동토크(T_b)가 결정되면 전륜 회생 제동토크(T_bf)와 전륜 회생 제동력(F_bf)은 식 10과 같이 결정된다.

여기서 r은 차륜 반경이다.

전륜 회생 제동력(F_bf)이 결정되면 도 9의 이상적인 제동을 위한 전·후륜 제동력 분배선도를 통하여 후륜 회생 제동력(F_br)이 결정되며, 후륜 회생 제동토크(T_br)는 식 11과 같이 계산되어 전륜과 후륜에 회생 제동력이 분배된다.

도 11은 조향각에 따른 선회시 차량을 도시한 것이다.

조향각(δ)와 요 레이트(

)은 식 12와 같이 계산된다.

식 12를 이용하여 요 레이트 게인은 식 13과 같이 정의된다.

운전자에 의하여 결정된 조향각(δ)에 따른 안정된 선회 또는 구동을 위하여는 식 13을 만족하여야 한다. 이에 식 13에 의하여 조향각(δ)에 따른 요구 요 레이트(

)는 식 14와 같다.

도 12는 본 발명의 차량 자세 제어 알고리즘을 통하여 차량 좌우 차륜의 자 세 가중치(WY)를 구하는 순서도를 도시한 것이다.

조향각 센서(33)를 통하여 얻은 조향각(δ)를 이용하여 식 14의 요구 요 레이트(

)를 계산한다.

가속페달 각 센서(31)와 제동 페달 각 센서(32)를 통하여 얻은 가속페달값(Ap)과 제동페달값(Bp)을 이용하여 식 15와 같이 구동시와 제동시를 구분한다.

(Ap>0) and (Bp=0) : 구동시 Bp>0 : 제동시

요 레이트 오차(e_yaw)는 식 16과 같이 정의 된다.

요 레이트 오차(e_yaw)가 0 보다 크면 차량의 자세제어를 위한 좌측 요 레이트 가중치(WY_left)와 우측 요 레이트 가중치(WY_right)를 식 17과 같이 계산한다. 제어게인 K_p 및 K_d 는 자세 제어 성능을 높이기 위하여 요 레이트 오차(e_yaw) 대하여 변한다.

또한 좌측 요 레이트 가중치(WY_left)와 우측 요 레이트 가중치(WY_right)는 0~1 사이의 값으로 제한된다.

도 13은 인 휠 드라이브 전기자동차의 인 휠 드라이브 구동 장치 제어 토크 결정 방법을 도시한 것이다.

가속페달 각 센서(31)와 제동 페달 각 센서(32)를 통하여 가속페달값(Ap)이 0보다 크고 제동페달값(Bp)이 0이면 식 19와 같이 요구 구동토크(T_d)를 구한다.

K_A 는 상수이다. 구해진 요구 구동토크(T_d)와 전륜좌측 차륜슬립가중치(WS_fl), 전륜우측 차륜슬립가중치(WS_fR), 후륜좌측 차륜슬립가중치(WS_rl), 후륜우측 차륜슬립가중치(WS_rr), 좌측 요 레이트 가중치(WY_left)와 우측 요 레이트 가중치(WY_right)를 이용하여 식 20과 같이 전륜 좌측 제어 토크(T_fl), 전륜우측 제어 토크(T_fr), 후륜좌측 제어 토크(T_rl), 후륜우측 제어 토크(T_rr)를 결정 한다.

제동페달값(Bp)이 0보다 크면 식 21과 같이 요구 제동토크(T_d)를 구한다.

K_B 는 상수이다. 구해진 요구 제동토크(T_b)와 제동력 분배 알고리즘에 의하여 전륜 제동토크(T_bf)와 후륜 제동토크(T_br)를 구한다.

전륜 제동토크(T_bf)와 후륜 제동토크(T_br), 전륜좌측 차륜슬립가중치(WS_fl), 전륜우측 차륜슬립가중치(WS_fr), 후륜좌측 차륜슬립가중치(WS_rl), 후륜우측 차륜슬립가중치(WS_rr), 좌측 요 레이트 가중치(WY_left)와 우측 요 레이트 가중치(WY_right)를 이용하여 식 22와 같이 전륜 좌측 제어 토크(T_fl), 전륜우측 제어 토크(T_fr), 후륜좌측 제어 토크(T_rl), 후륜우측 제어 토크(T_rr)를 결정 한다.

식 20과 식 22를 통하여 구한 전륜 좌측 제어 토크(T_fl), 전륜우측 제어 토크(T_fr), 후륜좌측 제어 토크(T_rl), 후륜우측 제어 토크(T_rr)는 인버터에 인가되어 인 휠 드라이브 구동 장치(20a, 20b, 20c, 20d)를 구동한다.

이와 같은 방법으로 결정된 제어토크에 의해 각 차륜에 장착되는 구동장치가 독립적으로 구동되고, 구동계의 제어, 제동계의 제어 및 선회제어를 위한 제어영역이 구분되지 않고 종합적으로 제어됨으로써, 차륜에 전달되는 토크 응답이 빨라서 토크제어에 의한 차량의 자세안정이 신속하게 이루어지는 장점이 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 자동차의 독립구동 주행 시스템과 그 제어 방법에 의하면, 4륜에 동력을 전달하기 위한 별도의 변속기와 트랜스퍼케이스가 필요없으므로, 이에 따른 동력손실이 없고 4차륜을 각각 독립적으로 구동할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 독립구동 주행 제어에 의해 구동계의 제어, 제동계의 제어 및 선회제어를 위한 제어영역이 구분없이 종합적으로 제어됨으로써, 차륜에 전달되는 토크 응답이 빨라 토크제어에 의한 차량의 자세안정이 신속하게 이루어지는 장점이 있다.

Claims

전기 자동차의 독립구동 주행 시스템에 있어서,

각각 독립적으로 구동되는 차륜과;

상기 차륜에 각각 장착되는 구동장치와;

차량의 구동, 제동 및 선회시 차량의 상태를 감지하는 차량상태감지부와;

상기 차량상태감지부의 신호를 입력받아 상기 구동장치를 제어하는 제어기;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 구동장치는 모터인 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행 시스템.
청구항 1에 있어서,

상기 차량상태감지부는 가속페달 각 센서, 제동 페달 각 센서, 조향각 센서, 차륜속도센서, 종방향 가속도 센서, 횡방향 가속도센서, 요 레이트 센서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행시스템.
청구항 3에 있어서,

상기 제어기는 상기 차량상태감지부를 이용하여 차륜의 요구 차륜슬립율 이상의 슬립을 방지하는 차륜슬립 제어수단과, 차륜의 잠김을 방지하는 회생 제동력 분배 제어수단과, 노면의 상태에 관계없이 차량이 안정적으로 제어하기 위한 차량 자세 제어수단과, 상기 구동장치의 제어토크를 결정하는 구동장치 제어토크 결정수단을 포함하고, 상기 차륜슬립 제어수단, 회생 제동력 분배 제어수단, 차량 자세 제어수단, 및 구동장치 제어토크 결정수단을 종합적으로 관리하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행시스템.
청구항 4에 있어서,

상기 차륜슬립 제어수단은 하기식으로 각 차륜의 슬립을 방지하기 위한 가중치(WS)의 계산에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행시스템.

, 아래첨자 x는 전륜 좌측(fl), 전륜 우측(fr), 후륜좌측(rl), 후륜우측(rr)이고, K_p 및 K_d는 제어 게인이고, e_{slip_x}은 차륜의 슬립오차이다.
청구항 4에 있어서,

상기 회생 제동력 분배 제어수단은
을 이용하여 이상적인 제동을 위한 회생 제동토크가 계산되어 달성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행시스템.

상기 m은 차량의 질량, g는 중력가속도, j는 차량의 감가속도, L은 전륜과 후륜 사이의 거리, a는 차량의 무게 중심에서 전륜까지의 거리, b는 차량의 무게 중심에서 후륜까지의 거리, h_g는 지면에서 차량의 무게중심까지의 거리이다.
청구항 4에 있어서,

상기 차량자세 제어수단은 요 레이트 오차(e_yaw)가 0 보다 크면 차량의 자세제어를 위한 좌측 요 레이트 가중치(WY_left)와 우측 요 레이트 가중치(WY_right)는
으로 계산되고, 요 레이트 오차(e_yaw)가 0 보다 작으면 차량의 자세제어를 위한 좌측 요 레이트 가중치(WY_left)와 우측 요 레이트 가중치(WY_right)는
으로 계산되어 달성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행시스템.

상기 K_p 및 K_d는 제어게인이다.
청구항 4에 있어서,

상기 구동장치 제어토크 결정수단은 가속페달값(Ap)이 0보다 크고 제동페달값(Bp)이 0이면
에 의해, 제동페달값(Bp)이 0보다 크면
에 의해 구동장치 제어토크(T_A)가 결정되어 달성되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행시스템.

상기 T_d는 요구 구동토크, T_B는 전륜 또는 후륜 제동토크, WS는 차륜슬립가중치, WY는 요 레이트 가중치이고, 아래첨자 A는 전륜 좌측(fl), 전륜 우측(fr), 후륜좌측(rl), 후륜우측(rr)이다.
청구항 3의 시스템으로 구성된 전기 자동차의 독립구동 주행 제어방법에 있어서,

노면과 차륜 사이의 슬립율(λ)이 요구 차륜슬립율(λ_d) 보다 크면 차륜슬립제어 알고리즘에 의해 구동장치의 요구 차륜슬립율 이상의 슬립을 방지하기 위한 차륜슬립제어 가중치(WS)를 계산하는 단계와;

제동페달값(B_p)이 0보다 크면 차륜의 잠김(locking)을 방지하기 위해 제동력 분배 알고리즘에 의해 제동력을 제어하는 단계와;

조향각 센서를 통한 전륜의 조향각을 기준으로 차량자세제어 알고리즘에 의해 노면의 상태에 관계없이 차량이 안정적으로 제어되기 위한 차량자세제어 가중치(WY)를 계산하는 단계와;

상기 단계에서 계산된 가중치(WS,WY)를 이용하여 구동장치 제어토크를 결정하여 각 차륜에 장착된 구동장치를 독립적으로 제어하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행 제어방법.
청구항 9에 있어서,

상기 차륜슬립제어 알고리즘은:

상기 종방향 가속도 센서 및 횡방향 가속도 센서를 통해 종방향 가속도값 및 횡방향 가속도값을 적분하여 차량진행방향의 속도(V), 다수개의 차륜속도센서를 통해 각 차륜의 속도(ω)를 구하는 단계와;

상기 단계에서 구한 값을
에 대입하여 각 차륜의 슬립율(λ_x)를 구하는 단계와;

상기 단계에서 구한 슬립율을
에 대입하여 각 차륜의 슬립오차(e_{slip_x})를 구하는 단계와;

상기 단계에서 구한 슬립오차를
에 대입하여 각 차륜의 슬립가중치(WS)를 구하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행 제어방법.

상기 아래첨자 x는 전륜 좌측(fl), 전륜 우측(fr), 후륜좌측(rl), 후륜우측(rr)이다.
청구항 9에 있어서,

상기 제동력 분배 알고리즘은:

제동력 분배식
를 이용하여 이상적인 전륜 및 후륜 제동력 분배식을 구하는 단계와;

제동페달 각 센서에 의하여 요구회생제동토크(T_b)를 결정하는 단계와;

상기 단계에서 결정된 요구회생제동토크를
에 대입하여 전륜회생 제동토크(T_bf) 및 전륜회생 제동력(F_br)을 구하는 단계와;

상기 제동력 분배식에 의해 얻은 이상(ideal) 제동력 분배선도을 이용하여 후륜회생 제동력을 구하는 단계와;

상기 단계에서 구한 후륜회생 제동력을 T_bf=F_bf×r에 대입하여 후륜회생 제동토크(T_bf)를 구하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행 제어방법.

상기 m은 차량의 질량, g는 중력가속도, j는 차량의 감가속도, L은 전륜과 후륜 사이의 거리, a는 차량의 무게 중심에서 전륜까지의 거리, b는 차량의 무게 중심에서 후륜까지의 거리, h_g는 지면에서 차량의 무게중심까지의 거리, r은 휠 반경이다.
청구항 9에 있어서,

상기 차량자세제어 알고리즘은:

조향각 센서를 통해 요구 요 레이트(
), 가속페달 각 센서 및 제동페달 각 센서를 통해 가속페달값 및 제동페달값을 구하는 단계와;

상기 가속페달값이 0(zero)보다 크거나 같을 경우에는 차량이 구동시인 것으로 판단하고, 상기 제동페달값이 0(zero)보다 큰 경우에는 차량이 제동시인 것으로 판단하는 단계와;

요 레이트 오차[
]가 0 보다 크면 차량의 자세제어를 위한 좌측 요 레이트 가중치(WY_left)와 우측 요 레이트 가중치(WY_right)
, 요 레이트 오차(e_yaw)가 0 보다 작으면 차량의 자세제어를 위한 좌측 요 레이트 가중치(WY_left)와 우측 요 레이트 가중치(WY_right)
를 계산하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행 제어방법.

상기 K_p 및 K_d는 제어게인,
은 요구 요 레이트,
은 요 레이트이다.
청구항 9에 있어서,

상기 구동장치 제어토크 결정은:

상기 가속페달 각 센서 및 제동페달 각 센서를 통하여 얻은 가속페달값(Ap)이 0보다 크고 제동페달값(Bp)이 0이면
를 이용하여 요구 구동토크(T_d)를 구하는 단계와;

상기 단계에서 구한 요구 구동토크, 차륜슬립가중치(WS) 및 요 레이트 가중치(WY)를
에 대입하여 제어토크를 결정하는 단계와;

상기 가속페달 각 센서 및 제동페달 각 센서를 통하여 얻은 제동페달값(Bp)이 0보다 크면
를 이용하여 요구 제동토크(T_b)를 구하는 단계와;

상기 단계에서 구한 요구 제동토크를 이용하여 제동력 분배알고리즘에 의해 전륜 및 후륜 제동토크를 구하는 단계와;

상기 단계에서 구한 전륜 및 후륜 제동토크, 차륜슬립가중치(WS) 및 요 레이트 가중치(WY)를
에 대입하여 제어토크를 결정하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 독립구동 주행 제어방법.

상기 T_d는 요구 구동토크, T_B는 전륜 또는 후륜 제동토크, WS는 차륜슬립가중치, WY는 요 레이트 가중치이고, 아래첨자 A는 전륜 좌측(fl), 전륜 우측(fr), 후륜좌측(rl), 후륜우측(rr)이다.