KR20150031879A

KR20150031879A - 차량의 유턴선회반경 축소방법

Info

Publication number: KR20150031879A
Application number: KR20130111644A
Authority: KR
Inventors: 김찬
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2015-03-25

Abstract

본 발명의 차량의 유턴선회반경 축소방법은 조향각, 차량속도, 엑셀 개도량이 앤드(AND)조건으로 충족되어 목표선회반경이 계산되고, 토크벡터링(Torque Vectoring Control)으로 선회 차량의 구동륜에 대한 제동력과 구동력 배분이 이루어져 목표선회반경을 추종함으로써 선회 회전반경이 축소되고, 특히 구동륜에 대한 제동력이 분배됨에도 구동륜의 구동력 감소가 최소화됨으로써 유턴 후 가속 성능 저하가 일어나지 않는 특징을 갖는다.

Description

차량의 유턴선회반경 축소방법{U-Turning Radius Reduction Method in Vehicle}

본 발명은 차량의 선회제어에 관한 것으로, 특히 유턴 상황 시 토크 벡터링(Torque Vectoring)을 이용한 선회 회전반경 축소가 이루어지면서도 구동력 감소 최소화로 유턴 후 가속 성능이 개선되는 차량의 유턴선회반경 축소방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 좌우 선회 특히 유턴 시 선회 회전 반경의 축소는 매우 주요한 성능 요인으로서, 차량의 선회 반경 축소는 운전자의 조향 휠 조작 횟수를 줄여 줌과 더불어 차량의 고급화와 성능 향상을 위해 충족되어야 하는 사항이다.

이를 위한 한 방법으로서, VRS(Variable Rack Stroke)시스템과 같은 별도의 회전 반경 축소 장치가 사용될 수 있지만, 이러한 VRS 적용은 비용 상승을 가져올 수밖에 없고 무엇보다 설계 자유도가 축소될 수밖에 없다.

국내특허공개 10-2008-0010142(2008년01월30일)

상기 특허문헌은 전륜구동 차량의 주차시나 유턴시의 저속 회선 시 후륜 내측 바퀴의 브레이크를 제어함으로써 별도의 장치 적용이 없이도 회전 반경이 축소될 수 있는 기술의 예를 나타낸다.

하지만, 상기 특허문헌과 같이 회전반경 감소를 위하여 선회 내측의 휠을 제어하더라도 구동륜이 아닌 휠을 제어하게 되면, 선회 제어 시 차량 속도 감소를 가져온다는 근본적인 한계가 발생될 수밖에 없다.

특히, 이러한 한계는 유턴 후 급가속이 필요할 때 이를 구현하지 못한다는 또 다른 성능 저하를 가져옴으로써 결국 차량 성능 저하의 한 원인이 될 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명은 차량의 유턴 상황에서 토크 벡터링(Torque Vectoring)으로 좌우 구동륜에 대한 제동력과 구동력을 최적 배분하여 선회 회전반경이 축소됨으로써 선회 회전 반경 축소를 위한 별도의 추가 장치가 요구되지 않고, 특히 구동륜에 대한 제동력이 분배됨에도 구동륜의 구동력 감소가 최소화됨으로써 유턴 후 가속 성능 저하가 일어나지 않는 차량의 유턴선회반경 축소방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량의 유턴선회반경 축소방법은 조향각, 차량속도, 엑셀 개도량이 모두 적용되어져 차량의 선회가 이루어지는지 판단하는 선회인식단계; 차량 선회로 판단되면, 목표선회반경이 계산되는 최적선회준비단계; 토크벡터링(Torque Vectoring Control)이 적용되어, 상기 목표선회반경에 맞춰 구동륜의 제동력과 구동력이 분배되는 차량제어단계; 상기 목표선회반경과 상기 차량의 실제선회반경이 비교되고, 비교 결과에 따라 상기 토크벡터링(Torque Vectoring Control)의 종료가 판단되는 최적선회종료단계; 로 실행되는 것을 특징으로 한다.

상기 조향각과 상기 차량속도 및 상기 엑셀 개도량은 앤드(AND)조건으로 충족되고, 상기 앤드(AND)조건의 충족은 상기 조향각 조건 충족 후 상기 차량속도 조건이 충족되면, 이어 상기 엑셀개도량 조건이 충족되는 순서이다.

상기 조향각 조건은 ｜조향각｜ > 기준조향각이고, 상기 차량속도 조건은 ｜차속｜ < 기준 차속이며, 상기 엑셀개도량 조건은 ｜개도량｜ > 기준개도량이다.

상기 조향각은 조향각 센서로 검출되고, 상기 차속은 휠 스피드 센서로 검출되며, 상기 개도량은 엑셀 페달의 개도량이다.

상기 토크벡터링(Torque Vectoring Control) 제어는 상기 제동력이 선회방향의 안쪽에 위치한 구동륜에서 발생되고, 상기 구동력이 선회방향의 바깥쪽에 위치한 구동륜에서 발생된다.

상기 목표선회반경과 상기 실제선회반경의 비교조건은 실제선회반경 < 목표선회반경이다.

상기 실제선회반경은 요레이트 센서와 횡가속도 센서로 검출된다.

상기 토크벡터링(Torque Vectoring Control)의 적용 종료는 실제선회반경 < 목표선회반경이 만족되는 경우이다.

이러한 본 발명은 토크 벡터링(Torque Vectoring)으로 좌우구동륜의 제동력과 구동력을 최적 배분함으로써 유턴 시 선회 회전 반경 축소가 가능하고, 특히 회전반경이 큰 차량의 유턴 시 회전 반경 축소에 유리한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 토크 벡터링(Torque Vectoring)으로 구동륜의 구동력 감소가 최소화됨으로써 유턴 후 가속 성능 저하가 일어나지 않는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 VRS(Variable Rack Stroke)시스템과 같은 별도의 회전 반경 축소 장치가 사용되지 않음으로써 비용 상승이 없이 차량 성능 개선이 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 유턴선회반경이 토크벡터링(Torque Vectoring Control)로 축소되는 동작흐름도이고, 도 2는 토크벡터링(Torque Vectoring Control)의 작용에 의한 차량의 유턴 시 상태이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 실시예에 따른 차량의 유턴선회반경이 토크벡터링(Torque Vectoring Control)로 축소되는 동작흐름을 나타낸다.

도시된 바와 같이, 토크벡터링(Torque Vectoring Control) 방식은 S10,S20,S30과 같이 현재 주행중인 차량이 유턴을 하고자 하는 상태가 먼저 파악되고, 그 후 토크벡터링(Torque Vectoring Control)제어로 진입된다.

S10은 조향각이 판단되는 절차로서, 이는 ｜조향각｜ > 기준조향각의 관계로부터 판단된다. 이때, 조향각과 기준조향각은 각도(degree)를 기준으로 한다. 이러한 조향각 검출은 다양한 방식으로 이루어질 수 있지만, 본 실시예에서는 S10-1과 같이 조향각 센서가 이용된다.

S10의 체크결과로 ｜조향각｜ > 기준조향각이 만족되면 다음단계로 진입하는 반면, 만족되지 않으면 대기 상태로 전환된다. 이때, 다음단계로 진입은 S20을 의미한다.

S20은 차량속도가 판단되는 절차로서, 이는 ｜차속｜ < 기준 차속의 관계로부터 판단된다. 이때, 차속과 기준차속은 m/s을 기준으로 한다. 이러한 차속 검출은 다양한 방식으로 이루어질 수 있지만, 본 실시예에서는 S20-1과 같이 휠 스피드 센서가 이용된다.

S20의 체크결과로 ｜차속｜ < 기준 차속이 만족되면 다음단계로 진입하는 반면, 만족되지 않으면 대기 상태로 전환된다. 이때, 다음단계로 진입은 S30을 의미한다.

S30은 엑셀 개도량이 판단되는 절차로서, 이는 ｜개도량｜ > 기준개도량의 관계로부터 판단된다. 이때, 개도량과 기준개도량은 백분율(%)을 기준으로 한다. 이러한 개도량 검출은 다양한 방식으로 이루어질 수 있지만, 본 실시예에서는 S30-1과 같이 엑셀 페달의 개도량이 이용된다.

S30의 체크결과로 ｜개도량｜ > 기준개도량이 만족되면 다음단계로 진입하는 반면, 만족되지 않으면 대기 상태로 전환된다. 이때, 다음단계로 진입은 S40을 의미한다.

이와 같이, 본 실시예에서는 차량의 유턴 시도 여부가 조향각, 차량속도, 엑셀개도량으로 판단되고, 특히 조향각, 차량속도, 엑셀개도량이 앤드(AND)조건으로 판단된다.

S40은 이전 단계에서 수행된 조향각, 차량속도, 엑셀개도량이 모두 앤드(AND)조건으로 충족된 후 이루어지는 절차로서, 이를 통해 유턴 시 적용되어야 하는 최적의 목표 선회 반경이 계산된다.

이와 같이 목표 선회 반경이 계산되고 나면, 차량은 목표 선회 반경에 맞춰 선회가 이루어진다.

S50은 S40에서 계산된 목표 선회 반경으로 차량 선회가 이루어질 때 동시에 수행되는 실질적인 토크벡터링(Torque Vectoring Control)제어이다.

이는, 실제선회반경 < 목표선회반경의 관계로부터 판단된다. 이때, 실제 선회반경의 검출은 다양한 방식으로 이루어질 수 있지만, 본 실시예에서는 S50-1과 같이 요레이트 센서와 횡가속도 센서가 이용된다.

S50의 체크결과로 실제선회반경 < 목표선회반경이 만족되지 않으면 S60으로 진입하는 반면, 만족되면 S70의 진입된다.

S60은 토크벡터링 동작 절차로서, 이를 통해 선회 차량에서는 좌우 구동력 배분이 이루어짐으로써 선회성능이 향상된다.

이와 같이 토크벡터링 제어 방식을 이용한 차량 제어 상태는 도 2를 통해 예시된다.

도시된 바와 같이, 차량(10)은 실제선회반경 < 목표선회반경이 만족되지 않은 상태에서 선회가 이루어지고, 이를 인식함으로써 토크벡터링 제어②가 적용되는 상태이다.

이로 인해, 선회 방향의 안쪽에 위치한 좌전륜(20)에는 제동력①이 걸리고 반면 선회 방향의 바깥쪽에 위치한 우전륜(30)에는 구동력③이 걸리게 된다. 이때, 제동력①과 구동력③의 배분은 목표선회반경의 값에 따라 좌우된다.

그러므로, 목표선회반경에 맞춰 선회가 이루어진 차량(10)은 그 결과 본 발명 적용궤적(TVC)의 선회반경(TR-1)은 본 발명 미적용궤적(TVC)의 선회반경(TR-2)에 비해 크게 축소됨을 알 수 있다.

한편, S70은 제어가 종료되는 상태로서, 이는 S50의 체크 결과 목표선회반경이 실제 선회반경보다 큰 경우이고 토크벡터링 제어 방식의 적용이 무의미한 상태를 의미한다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 차량의 유턴선회반경 축소방법은 조향각, 차량속도, 엑셀 개도량이 앤드(AND)조건으로 충족되어 목표선회반경이 계산되고, 토크벡터링(Torque Vectoring Control)으로 선회 차량의 구동륜에 대한 제동력과 구동력 배분이 이루어져 목표선회반경을 추종함으로써 선회 회전반경이 축소되고, 특히 구동륜에 대한 제동력이 분배됨에도 구동륜의 구동력 감소가 최소화됨으로써 유턴 후 가속 성능 저하가 일어나지 않는다.

10 : 차량 20 : 좌전륜
30 : 우전륜
TR-1,TR-2 : 선회반경

Claims

조향각, 차량속도, 엑셀 개도량이 모두 적용되어져 차량의 선회가 이루어지는지 판단하는 선회인식단계;
차량 선회로 판단되면, 목표선회반경이 계산되는 최적선회준비단계;
토크벡터링(Torque Vectoring Control)이 적용되어, 상기 목표선회반경에 맞춰 구동륜의 제동력과 구동력이 분배되는 차량제어단계;
상기 목표선회반경과 상기 차량의 실제선회반경이 비교되고, 비교 결과에 따라 상기 토크벡터링(Torque Vectoring Control)의 종료가 판단되는 최적선회종료단계;
로 실행되는 것을 특징으로 하는 차량의 유턴선회반경 축소방법.
청구항 1에 있어서, 상기 조향각과 상기 차량속도 및 상기 엑셀 개도량은 앤드(AND)조건으로 충족되는 것을 특징으로 하는 차량의 유턴선회반경 축소방법.
청구항 2에 있어서, 상기 앤드(AND)조건의 충족은 상기 조향각 조건 충족 후 상기 차량속도 조건이 충족되면, 이어 상기 엑셀개도량 조건이 충족되는 순서인 것을 특징으로 하는 차량의 유턴선회반경 축소방법.
청구항 1내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 조향각 조건은 ｜조향각｜ > 기준조향각이고, 상기 차량속도 조건은 ｜차속｜ < 기준 차속이며, 상기 엑셀개도량 조건은 ｜개도량｜ > 기준개도량인 것을 특징으로 하는 차량의 유턴선회반경 축소방법.
청구항 4에 있어서, 상기 조향각은 조향각 센서로 검출되고, 상기 차속은 휠 스피드 센서로 검출되며, 상기 개도량은 엑셀 페달의 개도량인 것을 특징으로 하는 차량의 유턴선회반경 축소방법.
청구항 1에 있어서, 상기 토크벡터링(Torque Vectoring Control) 제어는 상기 제동력이 선회방향의 안쪽에 위치한 구동륜에서 발생되고, 상기 구동력이 선회방향의 바깥쪽에 위치한 구동륜에서 발생되는 것을 특징으로 하는 차량의 유턴선회반경 축소방법.
청구항 1에 있어서, 상기 목표선회반경과 상기 실제선회반경의 비교조건은 실제선회반경 < 목표선회반경인 것을 특징으로 하는 차량의 유턴선회반경 축소방법.
청구항 7에 있어서, 상기 실제선회반경은 요레이트 센서와 횡가속도 센서로 검출되는 것을 특징으로 하는 차량의 유턴선회반경 축소방법.
청구항 1에 있어서, 상기 토크벡터링(Torque Vectoring Control)의 적용 종료는 실제선회반경 < 목표선회반경이 만족되는 경우인 것을 특징으로 하는 차량의 유턴선회반경 축소방법.