KR20170030911A - 4wd 차량의 엔진 토크 제어 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4륜 차량의 엔진 토크 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 전륜 구동휠의 휠속도를 검출하는 전륜 구동휠센서와, 후륜 구동휠의 휠속도를 검출하는 후륜 구동휠센서와, 전륜 구동휠센서와 후륜 구동휠센서에서 검출된 전륜 구동휠속도와 후륜 구동휠속도 차이값을 연산하는 휠속도차 연산부와, 휠속도 연산부에서 연산된 전후륜 휠속도 차이값을 목표 전후륜 휠속도 차이값과 비교하여 연산된 전후륜 휠속도 차이값이 크게 되면 목표 구동휠 차이값을 추종하는 게인 값을 구하는 제어부와, 게인 값으로 스로틀밸브를 제어하여 개도량을 조절하는 엔진제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 전후륜의 휠속도 차이가 지속적으로 발생하더라도 엔진의 토크 제어를 통하여 구동력을 분배하기 위한 RDCM이 고온으로 인하여 작동불능이나 오작동을 일으키는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

Description

4WD 차량의 엔진 토크 제어 장치 및 그 제어 방법 {ENGINE TORQUE CONTROL SYSTEM FOR 4WD VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 엔진 토크 제어 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 4WD 차량에서 전후륜 구동의 휠 속도 차이가 지속적으로 발생될 때 RDCM(Rear Driveline Control Module)의 온도를 검출한 후에 엔진 토크를 제어하여 RDCM를 적정한 온도로 유지시켜 4WD 기능의 손상을 방지하고, 가속 성능을 향상시킬 수 있는 차량의 엔진 토크 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 4륜 구동장치는 엔진의 구동 토크를 전후륜에 분배하여 전후륜을 동시에 구동하는 것으로, 눈길이나 빙판길 등과 같이 미끄러지기 쉬운 도로면이나 모래땅, 가파른 언덕, 진흙탕길 등 큰 구동력을 필요로 하는 경우에 구동력이 전후의 바퀴로 분배되기 때문에 구동륜과 도로면과의 슬립이 적어지므로 주행안정성과 주파성을 향상시키는 장치이다.

이러한 4륜 구동 차량은 엔진의 동력을 전륜과 후륜으로 분배하기 위하여 트랜스미션의 출력에 연결되는 트랜스퍼 케이스를 사용하고 있다.

이러한 4륜 구동 차량은 4륜구동 컨트롤러에서 전후륜의 토크 분배비를 특정비율로 설정하여 제어하고 있다.

이 4륜 구동차량에는 전륜과 후륜의 속도 차이가 발생되면 전후륜으로 분배되는 토크를 제어하기 위한 RDCM(Rear Driveline Control Module)이 구비된다.

이 RDCM은 전륜과 후륜으로 분배되는 토크를 제어하기 위하여 짜인 프로그램을 하드웨어 칩부품으로 구성하고, 이 하드웨어 칩부품을 인쇄회로기판 등에 다른 전자부품들으로 조합하여 하나의 어셈블리 형태의 부품으로 구성한 후에 차량에 장착하게 된다.

이와 같이, 어셈블리로 구성된 종래의 RDCM은 차량의 전후륜 노면이 다른 상태(전후륜 노면의 마찰이 다름)에서 지속적으로 주행하게 되면, 전후륜의 속도 차이가 크게 발생하게 되는데, 어셈블리로 된 RDCM을 구성하는 부품중 전자부품이나 하드웨어 칩부품에서 발생되는 열이 지속적으로 상승하게 된다.

그러면, RDCM를 구성하는 전자부품이나 칩 부품의 기능이 제대로 작동하지 않아 전후륜의 토크가 제대로 분배되지 않아 디퍼런셜 케이스의 디퍼런셜 기어와 샤프트가 파손되거나 손상되는 문제점이 있었다.

한국 공개특허공보 10-2012-0105776(2012.09.26)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 전후륜의 휠속도 차이를 검출하여 전후륜의 분배되는 엔진 토크를 제어함으로써, RDCM을 보고하고 차량의 가속 성능을 확보할 수 있도록 한 4륜 구동 차량의 엔진 토크 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전륜 구동휠의 휠속도를 검출하기 위한 전륜 구동휠센서와, 후륜 구동휠의 휠속도를 검출하기 위한 후륜 구동휠센서와, 전륜 구동휠센서와 후륜 구동휠센서에서 검출된 전륜 구동휠속도와 후륜 구동휠속도 차이값을 연산하기 위한 휠속도차 연산부와, 휠속도 연산부에서 연산된 전후륜 휠속도 차이값을 목표 전후륜 휠속도 차이값과 비교하여 연산된 전후륜 휠속도 차이값이 크게 되면 목표 구동휠 차이값을 추종하는 게인 값을 구하는 제어부와, 게인 값으로 스로틀밸브의 개도량을 조절하도록 스로틀밸브를 제어하기 위한 엔진제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 목표 전후륜 휠속도 차이값은, RDCM(Rear Driveline Control Module)의 작동시 측정되는 평균온도에서 전후륜에서 검출되는 휠속도 차이값으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 제어부는 안정성 성능과 빠른 응답속도를 위하여 PD제어기로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 전륜 구동휠과 후륜 구동휠의 휠속도를 검출하는 검출단계와, 전륜 구동휠과 후륜 구동휠의 휠속도차를 연산하는 연산단계와, 연산된 전후륜 휠속도차와 목표 전후륜 휠속도차를 비교하는 비교단계와, 연산된 전후륜 휠속도차가 목표 전후륜 휠속도차보다 크면 연사된 전후륜 휠속도차가 목표 전후륜 휠속도차를 추종하도록 스로틀 밸브 개도량을 조절하기 위한 스로트밸브를 제어하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 비교단계와 제어단계 사이에 연산된 전후륜 휠속도차가 목표 전후륜 휠속도차를 추종하는 게인 값을 구하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 4륜 구동차량의 전후륜이 마찰력이 다른 노면을 주행하거나 출발할 때, 전후륜의 휠속도 차이가 지속적으로 발생하더라도 엔진의 토크 제어를 통하여 구동력을 분배하기 위한 RDCM이 고온으로 인하여 작동불능이나 오작동을 일으키는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 4륜 구동 차량의 엔진 토크 제어장치를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 4륜 구동차량의 엔진 토크 제어방법을 도시한 순서도.

본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

참고로, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 4륜 구동 차량의 엔진 토크 제어장치를 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 4륜 구동차량의 엔진 토크 제어방법을 도시한 순서도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 4륜 구동 차량의 엔진 토크 제어 장치는, 전륜구동휠의 휠속도를 검출하기 위한 전륜 구동휠센서(110), 후륜구동휠의 휠속도를 검출하기 위한 후륜 구동휠센서(120), 전륜 구동휠센서(110)와 후륜 구동휠센서(120)에서 검출한 휠속도차를 계산하기 위한 휠속도차 연산부(130), 휠속도 연산기로부터 연산된 휠속도차를 전달받아 설정된 휠속도차와 비교하여 스로틀밸브(160)의 개도량을 결정하는 제어부(140), 제어부(140)로부터 스로틀밸브(160)의 개도량을 전달받아 스로틀밸브(160)의 개도를 조절하기 위한 엔진제어모듈(Engine Control Module)(150)를 포함한다.

먼저, RDCM(Rear Driveline Control Module)은 4륜 구동 차량에서 엔진의 동력을 전후륜으로 분배하기 위한 것으로, 전자부품 들을 인쇄회로기판에 장착한 후에 하나의 어셈블리 형태의 부품으로 구성한 것이다.

전륜 구동휠센서(110)는 전륜 구동휠에 구비되어 전륜 구동휠의 휠속도를 검출하여 휠속도차 연산부(130)로 전달하도록 구성된다.

후륜 구동휠센서(120)는 후륜 구동휠에 구비되어 후륜 구동휠의 휠속도를 검출하여 휠속도차 연산부(130)로 전달하도록 구성된다.

휠속도차 연산부(130)는 전륜 구동휠센서(110)와 후륜 구동휠센서(120)로부터 전달되는 전륜과 후륜의 휠속도가 전달되면, 전륜 휠속도와 후륜 휠속도 차이를 연산한 후에, 연산된 결과를 제어부(140)로 전달하도록 구성된다.

제어부(140)는 휠속도차 연산부(130)로부터 전달되는 전륜과 후륜의 휠속도차를 목표 전후륜 휠속도차로 추종하기 위한 전후륜의 휠속도차를 구하게 된다. 그리고 제어부(140)는 목표 전후륜 휠속도차를 추정하기 위해 구한 전후륜 휠속도차를 엔진제어모듈(150)로 전달하도록 구성된다.

여기서, 목표 전후륜 휠속도차는 RDCM 내에 온도센서를 구성한 후에, RDCM의 작동시 휠속도차에 따른 온도를 검출한 후에, RDCM에서 검출되는 온도의 평균값에 해당되는 휠속도차를 목표 전후륜 휠속도차로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, RDCM의 작동으로 인하여 온도가 상승되는데, RDCM의 작동시 오류나 작동불능 발생이 일어나지 않는 적정한 온도 즉, RDCM의 작동시 발생되는 온도의 평균값을 구한 후에, 이 평균온도에서 발생되는 전후륜 휠속도차를 목표 전후륜 휠속도차로 설정하게 된다.

제어부(140)는 안정된 성능과 빠른 응답속도를 위하여 PD제어기로 구성되는 것이 바람직하다. 여기서, PD제어기는 전자 분야에서 주로 사용하는 것으로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

엔진제어모듈(150)은 제어부(140)로부터 전달되는 전후륜의 휠속도차에 의한 스로틀밸브(160)의 개도량을 전달받아 스로틀밸브(160)를 제어하여 개도량을 조절하게 되는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 4륜 구동차량의 엔진 토크 제어 방법은, 전륜 구동휠과 후륜 구동휠의 휠속도를 검출하는 단계(S100), 전륜 구동휠과 후륜 구동휠의 휠속도차를 연산하는 단계(S110), 연산된 전후륜 휠속도차가 목표 전후륜 휠속도차보다 클 때 연산된 전후륜 휠속도차를 목표 전후륜 휠속도차로 추종하는 전후륜 휠속도차를 구하는 단계(S120), 구해진 전후륜 휠속도차를 기준으로 스로틀밸브(160)를 제어하여 개도량을 조절하기 위한 스로틀밸브 제어 단계(S130)를 포함한다.

먼저, 전후륜 구동휠의 휠속도 검출단계(S100)는 전륜 구동휠과 후륜 구동휠의 휠 속도를 검출하게 된다.

차량이 전륜과 후륜이 마찰력이 다른 노면을 주행할 때 전륜 구동휠과 후륜 구동휠에 각각 구비되는 전륜 구동휠센서(110)와 후륜 구동휠센서(120)는 전륜 구동휠과 후륜 구동휠의 휠속도를 각각 검출한 후에 휠속도차 연산부(130)로 전달하게 된다.

여기서, 전륜 구동휠센서(110)와 후륜 구동휠센서(120)는 전륜 구동휠과 후륜 구동휠의 휠속도를 지속적으로 검출하게 되고, 검출된 휠속도를 휠속도차 연산부(130)로 전달하도록 구성된다.

휠속도차 연산단계(S110)는 휠속도차 연산부(130)에서 전륜 구동휠의 휠속도와 후륜 구동휠의 휠속도의 차를 연산한 후에, 연산된 전후륜 휠속도 차이값을 제어부(140)로 전달하게 된다.

즉, 휠속도차 연산부(130)는 전륜 구동휠센서(110)와 후륜 구동휠센서(120)로부터 전달되는 전륜 구동휠의 휠속도와 후륜 구동휠의 휠속도 차이를 지속적으로 연산한 후에 제어부(140)로 전달하도록 구성된다.

목표 전후륜 휠속도차를 추종하는 전후륜 휠속도차를 구하는 단계(S120)는 휠속도차 연산부(130)에서 제어부(140)로 전달되면, 제어부(140)가 연산된 전후륜 휠속도차를 목표 전후륜 휠속도차로 추종하는 게인 값을 구하게 된다.

스로틀밸브 제어단계(S130)는 제어부(140)에서 구해진 게인 값으로 엔진제어모듈(150)에서 스로틀밸브(160)를 제어하여 개도량을 조절하게 된다.

제어부(140)로부터 구해진 게인 값을 전달받은 엔진제어모듈(150)은 게인 값을 기준으로 스로틀밸브(160)의 개도량을 조절하는 제어하게 된다.

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 4륜 구동차량의 엔진토크 제어 장치에 대한 작용을 간략하게 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 엔진토크 제어장치가 구비된 4륜 구동차량이 주행을 위하여 출발하기 위하여 엔진이 작동되면, 엔진토크 제어장치가 작동하기 시작하게 된다.

4륜 구동 차량이 전후륜이 마찰력이 다른 노면에서 출발하거나 주행하게 되면, 전륜과 후륜의 휠속도차가 발생하게 된다. 그러면, 전륜 구동휠센서(110)와 후륜 구동휠센서(120)는 각각 휠속도를 검출하여 휠속도차 연산부(130)가 전달하게 된다. 그리고 휠속도차 연산부(130)는 전륜 구동휠의 휠속도와 후륜 구동휠의 휠속도 차를 연산하여 전후륜 휠속도 차이값을 제어부(140)로 전달하게 된다.

제어부(140)는 전후륜 휠속도 차이값과 목표 전후륜 휠속도 차이값을 비교한 후에 연산된 전후륜 휠속도 차이값이 목표 전후륜 휠속도 차이값보다 크면 목표 전후륜 휠속도 차이값을 추정하는 게인 값을 구하여 엔진제어모듈(150)로 전달하게 된다.

이후에, 엔진제어모듈(150)은 제어부(140)로부터 전달되는 게인 값으로 스로틀밸브(160)의 개도량을 조절하는 제어를 하게 된다.

상기와 같이, 4륜 구동차량의 전후륜이 마찰력이 다른 노면을 주행하거나 출발할 때, 전후륜의 휠속도 차이가 지속적으로 발생하더라도 엔진의 토크 제어를 통하여 구동력을 분배하기 위한 RDCM이 고온으로 인하여 작동불능이나 오작동을 일으키는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 실시예에 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

110 : 전륜 구동휠센서
120 : 후륜 구동휠센서
130 : 휠속도차 연산부
140 : 제어부
150 : 엔진제어모듈
160 : 스로틀밸브

Claims (5)

1. 전륜 구동휠의 휠속도를 검출하기 위한 전륜 구동휠센서;
   후륜 구동휠의 휠속도를 검출하기 위한 후륜 구동휠센서;
   전륜 구동휠센서와 후륜 구동휠센서에서 검출된 전륜 구동휠속도와 후륜 구동휠속도 차이값을 연산하기 위한 휠속도차 연산부;
   휠속도 연산부에서 연산된 전후륜 휠속도 차이값을 목표 전후륜 휠속도 차이값과 비교하여 연산된 전후륜 휠속도 차이값이 크게 되면 목표 구동휠 차이값을 추종하는 게인 값을 구하는 제어부;
   게인 값으로 스로틀밸브의 개도량을 조절하도록 스로틀밸브를 제어하기 위한 엔진제어모듈;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량의 엔진토크 제어장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   목표 전후륜 휠속도 차이값은,
   RDCM(Rear Driveline Control Module)의 작동시 측정되는 평균온도에서전후륜에서 검출되는 휠속도 차이값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량의 엔진토크 제어장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   제어부는,
   안정성 성능과 빠른 응답속도를 위하여 PD제어기로 구성되는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량의 엔진토크 제어장치.
4. 전륜 구동휠과 후륜 구동휠의 휠속도를 검출하는 검출단계;
   전륜 구동휠과 후륜 구동휠의 휠속도차를 연산하는 연산단계;
   연산된 전후륜 휠속도차와 목표 전후륜 휠속도차를 비교하는 비교단계;
   연산된 전후륜 휠속도차가 목표 전후륜 휠속도차보다 크면 연사된 전후륜 휠속도차가 목표 전후륜 휠속도차를 추종하도록 스로틀 밸브 개도량을 조절하기 위한 스로트밸브를 제어하는 제어단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량의 엔진토크 제어방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   비교단계와 제어단계 사이에 연산된 전후륜 휠속도차가 목표 전후륜 휠속도차를 추종하는 게인 값을 구하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동차량의 엔진토크 제어방법.
   
   

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