KR20130006146A - 토크벡터링 시스템을 이용한 쏠림 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토크벡터링 시스템을 이용한 쏠림 제어 방법에 관한 것으로,
차속, 조향각, 요레이트, 조향토크를 감지하는 단계; 상기 감지된 차속, 조향각, 요레이트, 조향토크값에 의해 쏠림을 판정하는 단계; 상기 조향각과 요레이트의 크기에 따라 토크벡터링 듀티를 산출하는 단계; 상기 산출된 토크벡터링 듀티에 따라 토크벡터링 시스템을 제어하는 단계; 를 포함하는 토크벡터링 시스템을 이용한 쏠림 제어 방법을 제공하여,
차량에 탑재된 센서로부터 측정된 값을 이용하여 쏠림을 판정하고, 이를 토크벡터링 시스템을 이용하여 보정함으로써 직진 주행이 가능하도록 할 수 있다.

Description

토크벡터링 시스템을 이용한 쏠림 제어 방법{INCLINATION CONTROLLING METHOD USING BY TORQUE VECTORING SYSTEM}

본 발명은 쏠림 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쏠림 현상을 판단한 후 토크벡터링 시스템을 이용하여 쏠림 현상을 제어하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 4WD(Four Wheel Drive) 시스템은 엔진토크를 전후륜으로 나누어 전달하여 발진 및 등판 성능을 향상시키는 시스템을 말하고, 토크벡터링(Torque Vectoring) 시스템은 특히, 4WD 후륜의 구동토크를 차량의 좌우륜에 능동적으로 배분 제어하여 좌우가 상이한 노면에서 발진시 및 선회시에 차량의 민첩성 및 안정성을 향상시키는 시스템이다.

종래의 토크벡터링 시스템은 언더스티어 발생시 이를 보정하기 위하여 언더스티어 보정량을 산출하여 제어함으로써 선회 내륜의 토크를 선회 외륜으로 전달하여 차량 민첩성을 향상시키며, 오버스티어 발생시에는 오버스티어 보정량을 산출하여 제어함으로써 선회 외륜의 토크를 내륜으로 전달하여 선회 안정성을 향상시켰다.

상기 토크벡터링 시스템의 구조의 일례가 도 4에 도시되어 있는데, 토크벡터링 시스템은 프로펠러 샤프트(10)을 통해 차량의 뒷부분의 차동 장치에 연결되어 있는데, 리어액슬(20)의 좌우에 왼쪽 토크벡터링(40)과 오른쪽 토크벡터링(30)이 위치하고 있어 좌우 구동력의 적절한 배분이 필요한 경우에, 모터(50)를 구동하여 구동륜으로 원하는 양의 토크를 전달하는 시스템이다.

종래에는 차량이 한쪽으로 치우치는 쏠림 현상이 발생되는 경우 운전자가 직접 이를 인지하고 핸들링하거나, 구체적인 쏠림을 판단하지 않고 토크벡터링 시스템을 이용하여 제어하여 정확한 제어가 되지 않았다.

본 발명의 실시예들은 후륜의 구동토크를 좌우륜에 능동적으로 배분 제어하는 방법을 제공하고자 한다.

또한, 쏠림을 판정하고 이를 보정하여 직진 주행을 유지할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 차속, 조향각, 요레이트, 조향토크를 감지하는 단계; 상기 감지된 차속, 조향각, 요레이트, 조향토크값에 의해 쏠림을 판정하는 단계; 상기 조향각과 요레이트의 크기에 따라 토크벡터링 듀티를 산출하는 단계; 상기 산출된 토크벡터링 듀티에 따라 토크벡터링 시스템을 제어하는 단계; 를 포함하는 토크벡터링 시스템을 이용한 쏠림 제어 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 쏠림 판정 단계는, 상기 조향각이 영점을 기준으로 ± 10°이내에 위치하는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 쏠림 판정 단계는, 상기 요레이트가 설정된 한계치 이내에 있는지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 쏠림 판정 단계는, 상기 조향각, 요레이트 부호가 상기 조향토크의 부호와 동일한지를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 요레이트는 상기 차속과 조향각의 크기에 따라 맵 형태로 작성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 토크벡터링 듀티는 조향각과 요레이트 크기에 따라 맵 형태로 작성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 쏠림 판정 단계에서 왼쪽으로 쏠리는 것으로 판정된 경우에는 왼쪽 토크벡터링 시스템을 구동하고, 오른쪽으로 쏠리는 것으로 판정된 경우에는 오른쪽 토크벡터링 시스템을 구동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예들은 차량에 탑재된 센서로부터 측정된 값을 이용하여 쏠림을 판정하고, 이를 토크벡터링 시스템을 이용하여 보정함으로써 직진 주행이 가능하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 쏠림 제어 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 요레이트 한계치와 차속 및 조향각의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 조향각 및 요레이트와 토크벡터링 듀티와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 일반적인 토크벡터링 시스템의 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 위주로 설명한다.

이러한 실시예는 본 발명에 따른 일실시예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현할 수 있으므로, 본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다 할 것이다.

본 발명의 실시예는 쏠림 현상이 발생하는 경우에 이를 보정하여 직진 주행이 가능하도록 하는 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 도로 구배, 현가장치 정렬, 타이어 상태 등의 여러 가지 원인에 의해 직진 주행시 차량이 한쪽으로 쏠리게 되는 현상이 나타난다.

본 발명의 실시예에 따른 쏠림 현상은 60km/h의 속력으로 100m 주행시 좌측 또는 우측으로 1m 이상 치우치는 현상을 의미한다.

먼저, 쏠림 현상은 다음과 같은 메커니즘에 의해 발생한다.

직진 주행시 쏠림 현상이 발생되는 원인으로는 차량 구조가 좌우 비대칭이거나, 타이어 좌우측에서의 특성 차이 또는 노면 구배가 좌우측에서 상이한 경우 등을 들 수 있다.

이와 같은 경우에는 좌우측 타이어에 작용하는 힘에 있어 차이가 발생하고, 이에 의해 킹핀축의 모멘트 차이가 발생하게 된다. 킹핀축의 모멘트 차이가 발생되면 스티어링 기구부에서 반력이 발생되고, 이에 의해 비대칭력이 발생되어 결국 차량이 한 쪽으로 쏠리게 되는 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 쏠림 현상을 방지하기 위하여 토크벡터링 시스템을 이용한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 토크벡터링 시스템을 이용한 쏠림 제어 방법에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 쏠림 제어 방법의 흐름도이다.

먼저, 차량의 쏠림 현상의 유무를 판정해야 하는데, 본 발명의 실시예에서는 차속, 조향각, 요레이트(yaw rate) 및 조향토크를 차량에 탑재된 센서에 의해 감지된 값에 의해 이루어진다.

쏠림을 판정하기 위해서는 조향각이 영점을 기준으로 ± 10°이내에서 움직이는지를 판단(S10)하고, 이를 만족한다면 요레이트가 한계치(요레이트 Th)의 범위내에 있는지를 판단(S20)한다.

만약, 상기에서 조향각이 0°인 경우에는 쏠리지 않은 상태이므로 별도의 제어가 필요없다. 또한, 조향각이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 운전자가 직접 조향각을 조절하는 경우이므로 별도의 제어가 불필요하다.

또한, 요레이트가 상기 한계치의 범위를 벗어나는 경우에도 별도의 제어를 하지 않는다. 이는 운전자가 직접 조작하고 있는 경우이므로 별도의 제어가 불필요하다. 이때, 요레이트의 한계치(요레이트 Th)는 차속과 조향각의 크기에 따라 변동되는 맵 형태로 작성된다. 이는 도 2에 도시되어 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차속 및 조향각과 요레이트와의 관계를 나타낸 일실시예의 그래프이다. 도 2를 참조하면, 상기 요레이트 한계치는 조향각이 증가할수록 커지고, 차속이 증가할수록 커지는 것을 알 수 있는데, 이는 일실시예일뿐이므로 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다.

상기에서는 조향각이 ± 10°이내이고, 요레이트가 한계치 내에 있는 경우에 대하여 설명하였으나, 조향각이 ± 10°이내이거나, 요레이트가 한계치 내에 있다면 각각의 경우에 대하여 쏠림으로 판정할 수 있다. 그러나, 보다 안정적인 제어를 위해서는 조향각과 요레이트가 모두 기설정된 범위 내에 있어야 할 것이다.

또한, 운전자가 쏠림을 인지하고 별도의 조작을 하지 않아야 한다. 즉, 운전자가 핸들을 조정하여 발생되는 조향토크가 상기 조향각과 요레이트를 감소시킨다면 쏠림으로 볼 수는 있지만 이때는 운전자가 조작하여 조향각을 영점으로 복귀시키고 있는 것으로 보아서 별도로 제어하지 않는다.

즉, 조향각과 요레이트의 부호가 조향토크의 부호와 동일한지를 판단(S30)한다. 만약, 상기 조향각과 요레이트의 부호가 조향토크의 부호와 동일하다면 이는 운전자가 조작하여 조향각과 요레이트를 조절하고 있으므로 별도의 제어는 필요없다. 이때, 상기 조향각과 요레이트의 부호는 특별한 경우를 제외하고는 동일하다.

상기와 같이 조향각 및 요레이트가 기설정된 범위에 있고, 조향토크가 조향각, 요레이트의 부호와 상이하다면 직진 상황이면서 쏠림 상태로 판정(S40)한다.

상기와 같은 방법에 의해 직진 상황이면서 쏠림으로 판정된다면 토크벡터링 듀티를 조절하여 쏠림을 제어(S50)하는데, 토크베어링 듀티는 맵으로 작성되어 있으므로 조향각과 요레이트를 입력하면 토크베어링 듀티값이 출력된다.

상기 출력된 토크벡터링 듀티 값에 따라 쏠림을 제어하는데, 상기 토크벡터링 듀티값은 도 3에 도시된 바와 같이 요레이트와 조향각의 크기가 증가할수록 커진다. 다만, 이는 일실시예이므로 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다 할 것이다.

즉, 요레이트의 한계치(요레이트 Th)는 차속과 조향각의 입력에 의해 산출되고, 토크벡터링 듀티는 조향각과 요레이트값의 입력에 의해 산출된다.

만약, 직진시 왼쪽 방향으로 쏠릴 경우에는 상기 토크벡터링 듀티 값으로 왼쪽 토크벡터링을 구동(S60)시켜 왼쪽 차륜의 구동력을 증대시켜 오른쪽 방향으로의 모멘트를 발생시킨다.

반대로 오른쪽 방향으로 쏠릴 경우에는 상기 토크벡터링 듀티 값으로 오른쪽 토크벡터링을 구동(S70)시켜 오른쪽 차륜의 구동력을 증대시켜 왼쪽 방향으로의 모멘트를 발생시켜 쏠림 현상을 제어한다.

상기와 같은 방법으로 쏠림을 보정하면 직진 주행을 유지할 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

10: 프로펠러 샤프트
20: 리어액슬
30: 오른쪽 토크벡터링
40: 왼쪽 토크벡터링
50: 모터

Claims (7)

1. 차속, 조향각, 요레이트, 조향토크를 감지하는 단계;
   상기 감지된 차속, 조향각, 요레이트, 조향토크값에 의해 쏠림을 판정하는 단계;
   상기 조향각과 요레이트의 크기에 따라 토크벡터링 듀티를 산출하는 단계;
   상기 산출된 토크벡터링 듀티에 따라 토크벡터링 시스템을 제어하는 단계;
   를 포함하는 토크벡터링 시스템을 이용한 쏠림 제어 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 쏠림 판정 단계는,
   상기 조향각이 영점을 기준으로 ㅁ 10ㅀ이내에 위치하는지를 판단하는 단계를 포함하는 토크벡터링 시스템을 이용한 쏠림 제어 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 쏠림 판정 단계는,
   상기 요레이트가 설정된 한계치 이내에 있는지를 판단하는 단계를 포함하는 토크베어링 시스템을 이용한 쏠림 제어 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 쏠림 판정 단계는,
   상기 조향각, 요레이트 부호가 상기 조향토크의 부호와 동일한지를 판단하는 단계를 포함하는 토크베어링 시스템을 이용한 쏠림 제어 방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 요레이트는 상기 차속과 조향각의 크기에 따라 맵 형태로 작성되는 것을 특징으로 하는 토크베어링을 이용한 쏠림 제어 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 토크벡터링 듀티는 조향각과 요레이트 크기에 따라 맵 형태로 작성되는 것을 특징으로 하는 토크베어링을 이용한 쏠림 제어 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 쏠림 판정 단계에서 왼쪽으로 쏠리는 것으로 판정된 경우에는 왼쪽 토크벡터링 시스템을 구동하고, 오른쪽으로 쏠리는 것으로 판정된 경우에는 오른쪽 토크벡터링 시스템을 구동시키는 것을 특징으로 하는 토크베어링을 이용한 쏠림 제어 방법.

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