KR20160038414A - 전륜형 차동제한장치의 제어부 및 그의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전륜형 차동제한장치의 제어부 및 그의 제어 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 차량이 직진 구동하는지 여부를 스티어링 휠 각도와 횡가속도를 통해 판단하고, 차량이 직진 구동하고 있는 것으로 판단하면, 양측 전륜에 동일한 직진 주행 토크를 인가함으로써 차량의 직진 주행 성능을 향상시키는데 있다.
이를 위해 본 발명은 스티어링 휠 각도 센서에서 인가된 신호와, 차량의 요레이트 센서 및 횡방향 가속도 센서에서 인가되는 신호를 통해 차량이 직진 주행하고 있는지 여부를 판단하는 직진 주행 판단부 및, 상기 직진 주행 판단부에서 차량이 직진 주행하는 것으로 판단했으면, 차량의 종방향 가속도와, 차량의 속도에 비례하는 직진 주행 토크를 산출하는 직진 주행 토크 제어부를 개시한다.

Description

전륜형 차동제한장치의 제어부 및 그의 제어 방법{limited slip differential Controller of front wheels drive vehicle and control method thereof}

본 발명은 전륜형 차동제한장치의 제어부 및 그의 제어 방법에 관한 것이다.

차량이 전진 구동시 운전자가 스티어링 휠을 직진상태로 유지하려고 해도, 노면상태나 횡풍과 같은 외부 환경 요인과, 기어 같은 차량 내부 장치의 간격 오차 등으로 인하여, 휠로 인가되는 횡력이 일정하게 유지되지 않아, 직진상태를 유지가 어려운 경우가 있다.

이와 같은 환경적 및 차량 장치 내부의 오차 등이 발생할 경우, 운전자가 조향 장치의 제어를 통해 직진 주행을 유도하여도, 휠을 통해 직진 상태를 정확하게 유도하기 어려울 수도 있으며, 차동기어에 이해 양측 전륜 휠이 서로 다른 속도로 회전할 수도 있다. 즉, 차량이 직진구동을 위한 구동력을 분산시키게 되어, 구동력 손실이 발생될 수 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차량이 직진 구동하는지 여부를 스티어링 휠 각도와 횡가속도를 통해 판단하고, 차량이 직진 구동하고 있는 것으로 판단하면, 양측 전륜에 동일한 직진 주행 토크를 인가함으로써 차량의 직진 주행 성능을 향상시킬 수 있는 전륜형 차동제한장치의 제어부 및 그의 제어 방법를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전륜형 차동제한장치의 제어부 및 그의 제어 방법는 스티어링 휠 각도 센서에서 인가된 신호와, 차량의 요레이트 센서 및 횡방향 가속도 센서에서 인가되는 신호를 통해 차량이 직진 주행하고 있는지 여부를 판단하는 직진 주행 판단부 및, 상기 직진 주행 판단부에서 차량이 직진 주행하는 것으로 판단했으면, 차량의 종방향 가속도와, 차량의 속도에 비례하는 직진 주행 토크를 산출하는 직진 주행 토크 제어부를 포함할 수 있다.

상기 직진 주행 판단부는 상기 스티어링 휠 센서에서 인가된 신호인 스티어링 휠 각도가 기준범위내에 포함되고, 차량의 요레이트 센서와 횡방향 가속도 센서에서 인가되는 신호를 통해 산출된 횡가속도가 기준범위에 포함되면 차량이 직진 주행하는 것으로 판단할 수 있다.

상기 직진 주행 토크 제어부에 전기적으로 연결된 차동 제한 장치는 상기 직진 주행 토크 제어부에서 산출된 직진 주행 토크를 인가받아, 차량의 좌측 전륜과, 우측 전륜을 동일한 직진 주행 토크에 의해서 구동시킬 수 있다.

상기 직진 주행 토크는 (차량속도×제1제어상수)+(종방향 가속도×제2제어상수)로 산출할 수 있다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 전륜형 차동제한장치의 제어부 및 그의 제어 방법는 직진 주행 판단부에서 스티어링 휠 각도 센서에서 인가된 스티어링 휠 각도가 기준 범위내에 포함되는지 확인하는 스티어링 휠 확인 단계와, 상기 스티어링 휠 각도가 기준 범위내에 포함될 경우, 상기 직진 주행 판단부에서 차량의 요레이트 센서 및 횡방향 가속도 센서에서 인가되는 신호를 통해 횡가속도가 기준 범위 내에 포함되는지 확인하는 횡가속도 확인 단계와, 상기 직진 주행 판단부에서 상기 횡가속도가 기준 범위 내에 포함될 경우, 상기 직진 주행 판단부와 전기적으로 연결된 직진 주행 토크 제어부에서는 직진 주행 토크를 산출하는 직진 주행 토크 산출 단계 및, 상기 직진 주행 토크 제어부에서 산출된 상기 직진 주행 토크를 차동 제한 장치에서 인가받아, 차량의 좌측 전륜과 우측 전륜을 동일한 상기 직진 주행 토크에 의해서 구동시키는 직진 주행 제어 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 전륜형 차동제한장치의 제어부 및 그의 제어 방법는 차량이 직진 구동하는지 여부를 스티어링 휠 각도와 횡가속도를 통해 판단하고, 차량이 직진 구동하고 있는 것으로 판단하면, 양측 전륜에 동일한 직진 주행 토크를 인가함으로써 차량의 직진 주행 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차동 제한 장치의 제어부의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 도 1의 차동 제한 장치의 구동을 제어부에서 제어하는 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 도 1의 스티어링 휠 센서 값과, 횡방향 가속도 센서 값의 일예가 도시된 그래프이다.
도 4는 도 1의 스티어링 휠 센서 값과, 횡방향 가속도 센서 값의 다른 예가 도시된 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차동 제한 장치의 제어부의 구성을 도시한 블록도가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 도 1의 차동 제한 장치의 구동을 제어부에서 제어하는 제어방법을 도시한 순서도가 도시되어 있다.

도 1에서 도시된 바와 같이 차동 제한 장치의 제어부(100)는 직진 주행 판단부(110)와 직진 주행 토크 제어부(120)를 포함한다. 이와같은 차동 제한 장치의 제어부(100)는 전륜 구동하는 차량일 경우에, 차량의 직진 성능을 향상시키기 위해서 구동된다.

그리고 도 2에 도시된 바와 같이 차동 제한 장치의 구동을 제어부에서 제어하는 제어방법은 일반 주행 단계(S1), 스티어링 휠 확인 단계(S2), 횡가속도 확인 단계(S3), 직진 주행 판단 단계(S4), 직진 주행 토크 산출 단계(S5) 및 직진 주행 제어 단계(S6)을 포함한다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 차종 제한 장치의 구동을 제어부에서 제어하는 방법을 설명하고자 한다.

우선, 차동 제한 장치의 제어부(100)는 직진 주행 판단이 없다면, 별도의 직진 주행 제어 없이 차량의 주행이 일반적으로 진행되는 일반 주행 단계(S1)로 구동된다.

상기 직진 주행 판단부(110)는 스티어링 휠 각도 센서(11)와, 차량의 요레이트 센서(12) 및 횡방향 가속도 센서(3)에서 측정된 신호를 인가받는다. 상기 스티어링 휠 각도 센서(11)는 스티어링 휠에 장착되어 있으며, 차량의 스티어링 휠의 제어 상태를 측정한다.

상기 스티어링 휠 확인 단계(S2)에서는 상기 직진 주행 판단부(110)가 스티어링 휠 각도 센서(11)에서 인가되는 신호를 인가받아, 기준 범위내에 포함될 경우 운전자가 직진 주행을 의도하는 것으로 판단할 수 있다. 상기 스티어링 휠 확인 단계(S2)에서 운전자가 직진 주행을 의도하는 것으로 판단하는 경우, 직진 주행 판단부(110)는 횡가속도 확인 단계(S3)를 진행한다. 또한 상기 스티어링 휠 확인 단계(S2)에서 운전자가 직진 주행을 의도하지 않는 것으로 판단하는 경우, 직진 주행 판단부(110)는 별도의 단계 진행 없이 일반 주행 단계(S1)를 통해 차량이 일반 주행이 유지되도록 한다.

상기 횡가속도 확인 단계(S3)에서는 상기 직진 주행 판단부(110)가 차량에 장착되어 있는 요레이트 센서(12)와 횡방향 가속도 센서(13)에서 인가된 신호를 통해 차량의 횡가속도를 판단하고, 상기 차량의 횡가속도가 기준 범위 내에 포함될 경우, 별도의 차선 변경 없이 한차선의 직진도로를 지속하여 주행하고 있는 것으로 판단한다. 이와 같이 횡가속도 확인 단계(S3)에서 직진 주행 판단부(110)는 차량의 횡가속도가 기준 범위 내에 포함될 경우, 차량이 직진 주행하고 있는 것으로 판단(S4)한다.

예를 들어 직진 주행 판단부(110)는 도 3과 같이 스티어링 휠 각도(A1)가 상한 기준값(Hs)와 하한 기준값(Ls) 사이의 범위인 기준 범위 내에 포함되지 않을 경우, 운전자가 직진 주행을 의도하지 않은 것으로 판단한다. 또한 직진 주행 판단부(110)는 도 3과 같이 횡가속도(B1)가 기준 범위 내에 포함되지 않을 경우, 차량이 직진 주행을 하지 않고 있는 것으로 판단한다. 즉, 직진 주행 판단부(110)는 스티어링 휠 각도(A1)와, 횡가속도(B1) 둘 중에 하나만 기준범위 내에 포함되지 않더라도 차량이 직진 주행하지 않는 것으로 판단한다. 이와같이 직진 주행 판단부(110)에서 차량이 직진 주행하지 않는 것으로 판단하면, 별도의 직진 주행 토크에 의한 제어 없이 일반 주행을 하게 된다. 이때 차량의 좌측 전륜휠과 우측 전륜휠 사이는 차동제한 장치(16)에 의해서 서로 다른 토크에 의해서 구동될 수 있다.

또한 직진 주행 판단부(110)는 도 4와 같이 스티어링 휠 각도(A2)와 횡가속도(B2)가 모두 상한 기준값(Hs)와 하한 기준값(Ls) 사이의 범위인 기준 범위 내에 포함될 경우, 차량이 직진 주행 상태인 것으로 판단한다. 이때 직진 주행 토크 제어부(120)는 차동 제한 장치(16)를 통해 직진 주행 토크로 차량의 좌측 전륜휠과 우측 전륜휠을 동일한 토크에 의해서 구동시킨다.

상기 직진 주행 판단부(110)는 스티어링 휠 각도 센서(11)와, 차량의 요레이트 센서(12) 및 횡방향 가속도 센서(13)에서 인가되는 신호를 통해, 차량이 직진중행 여부를 판단하고, 직진 여부 신호를 직진 주행 토크 제어부(120)로 인가한다.

상기 직진 주행 토크 제어부(120)는 종방향 가속도 센서(14) 및 차량 속도 센서(15)에서 측정된 신호와, 직진 주행 판단부(110)에서 신호를 인가받아 직진 주행 토크를 산출한다. 상기 직진 주행 토크는 수학식 1과 같다.

상기 직진 주행 토크 제어부(120)는 상기 수학식 1에 의해서 직진 주행 토크를 산출하여, 산출된 토크로 전자식 차동 제한 장치(16)를 통해 차량의 구동을 제어한다. 차량의 속도가 빨라지게 되면, 속도에 의해서 차량의 휠에 가해지는 저항이 높아지게 되고 횡력 또한 높아지게 된다. 또한 종방향 가속도가 커지면 주행으로 인한 타이어에 가해지는 토크가 증가되고, 타이어 횡력 또한 높아지게 된다. 즉, 직진 주행 토크는 차량 속도 및 종방향 가속도가 높을수록 직진 주행 토크는 증가될 수 있다. 상기 제1제어 상수와 상기 제2제어 상수는 상수 값으로, 차량 및 타이어의 상태 여부에 따라서 결정될 수 있다.

즉, 직진 주행 토크 제어부(120)는 직진 주행 토크를 산출하고, 차동 제한 장치(16)는 좌측 전륜과 우측 전륜에 직진 주행 토크가 동일하게 인가되도록 제어함으로써, 양측 전륜에 동일한 구동력에 의해서 직진 상태가 되도록 하여 직진 주행 성능을 향상시킬 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전륜형 차동제한장치의 제어부 및 그의 제어 방법를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100; 차동 제한 장치의 제어부
110; 직진 주행 판단부 120; 직진 주행 토크 제어부

Claims (5)

1. 스티어링 휠 각도 센서에서 인가된 신호와, 차량의 요레이트 센서 및 횡방향 가속도 센서에서 인가되는 신호를 통해 차량이 직진 주행하고 있는지 여부를 판단하는 직진 주행 판단부; 및
   상기 직진 주행 판단부에서 차량이 직진 주행하는 것으로 판단했으면, 차량의 종방향 가속도와, 차량의 속도에 비례하는 직진 주행 토크를 산출하는 직진 주행 토크 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치의 제어부.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 직진 주행 판단부는
   상기 스티어링 휠 센서에서 인가된 신호인 스티어링 휠 각도가 기준범위내에 포함되고, 차량의 요레이트 센서와 횡방향 가속도 센서에서 인가되는 신호를 통해 산출된 횡가속도가 기준범위에 포함되면 차량이 직진 주행하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치의 제어부.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 직진 주행 토크 제어부에 전기적으로 연결된 차동 제한 장치는 상기 직진 주행 토크 제어부에서 산출된 직진 주행 토크를 인가받아, 차량의 좌측 전륜과, 우측 전륜을 동일한 직진 주행 토크에 의해서 구동시키는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치의 제어부.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 직진 주행 토크는 (차량속도×제1제어상수)+(종방향 가속도×제2제어상수)로 산출하는 것을 특징으로 하는 차동 제한 장치의 제어부.
5. 직진 주행 판단부에서 스티어링 휠 각도 센서에서 인가된 스티어링 휠 각도가 기준 범위내에 포함되는지 확인하는 스티어링 휠 확인 단계;
   상기 스티어링 휠 각도가 기준 범위내에 포함될 경우, 상기 직진 주행 판단부에서 차량의 요레이트 센서 및 횡방향 가속도 센서에서 인가되는 신호를 통해 횡가속도가 기준 범위 내에 포함되는지 확인하는 횡가속도 확인 단계;
   상기 직진 주행 판단부에서 상기 횡가속도가 기준 범위 내에 포함될 경우, 상기 직진 주행 판단부와 전기적으로 연결된 직진 주행 토크 제어부에서는 직진 주행 토크를 산출하는 직진 주행 토크 산출 단계; 및
   상기 직진 주행 토크 제어부에서 산출된 상기 직진 주행 토크를 차동 제한 장치에서 인가받아, 차량의 좌측 전륜과 우측 전륜을 동일한 상기 직진 주행 토크에 의해서 구동시키는 직진 주행 제어 단계를 포함하는 차동 제한 장치의 제어부의 제어방법.

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