KR20170072935A - 전기 자동차, 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템, 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법 및 모터 제어기 - Google Patents

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홍빈 루오
진타오 장
동셩 양
하이준 뤼
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Abstract

본 발명은 전기 자동차, 전기 자동차를 위한 능동적 안전 제어 시스템 및 전기 자동차를 위한 능동적 안전 제어 시스템의 제어 방법을 개시한다. 전기 자동차는 복수의 휠, 복수의 휠에 각각 대응하는 복수의 모터, 휠 속도 신호를 생성하는 휠 속도 검출 모듈, 전기 자동차의 방향 정보를 검출하는 스티어링 휠 회전각 센서, 전기 자동차의 요 정보를 검출하는 요 레이트 센서를 포함한다. 능동적 안전 제어 시스템은 휠 속도 신호, 전기 자동차의 방향 정보, 전기 자동차의 요 정보, 배터리 팩의 상태 정보, 및 복수의 모터의 상태 정보를 획득하는 획득 모듈, 전기 자동차의 상태를 결정하는 상태 결정 모듈, 및 제어 명령을 생성하고 적어도 하나의 모터에 제어 명령을 전달함으로써 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대하여 구동 제어를 수행하도록 하고, 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대하여 제동 제어를 수행하도록 하는 제어 모듈을 포함한다.

Description

전기 자동차, 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템 및 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법{ELECTRIC VEHICLE, ACTIVE SAFETY CONTROL SYSTEM OF ELECTRIC VEHICLE, AND CONTROL METHOD THEREFOR}
본 발명은 전기 자동차 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템, 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법 및 전기 자동차에 관한 것이다.
이에스피(Electronic Stability Program, ESP), 즉 전자적 차량 안전 제어 시스템(electronic vehicle stability control system)은 한계 동작 조건에서 운전자를 도와 차량을 안정된 상태로 유지하는 전자 자동차 제어 시스템이다. 상술한 ESP는 (스티어링 휠 회전 각도 센서, 요(yaw) 각속도 센서, 횡가속도 센서 및 휠 속도 센서를 포함하는) 센서 시스템, 유압 액추에이션 시스템 및 전자 제어 유닛(ECU)을 포함한다. ESP의 기본 원리는 운전자의 조작 의도에 따라 한계적 안정 상태(critical stable state)에 있는 자동차에 대한 종방향 동역학 제어(vertical dynamics control)(간접적 횡력 제어)를 구현하여 차량이 제어 불가능한 불안정한 상태로 들어가는 것을 막음과 동시에 한계적 운전 상태에 있는 차량의 조작 특성이 일상적인 운전의 선형 영역에서의 동작 조건과 일관되도록 보장함으로써 운전자가 선형 구간에서 과거의 운전 경험에 따라 차량을 조작하도록 하여 차량을 제어하는 목적을 달성하도록 한다.
현재, 기존 차량에는, 유압 제동 시스템이 필수적이다. 따라서, 현재 차량에 장착된 ESP는 유압 제동에 기초해서 차량의 안정적 제어를 구현한다. 하지만, 유압 제동 시스템은 상대적으로 복잡하고 상대적으로 늦은 응답을 가지며 비용이 비싸다.
본 출원은 발명자에 의한 다음의 문제점의 이해 및 연구에 기초하여 제공된다.
복수의 휠, 복수의 센서, 전원 장치, 및 제어 유닛을 포함하는 전자적 차량 안전 제어 시스템이 종래 기술에서 제공된다. 센서는 감지된 신호들을 제어 유닛으로 전송한다. 시스템은 휠들과 통합된 허브 모터들(hub motors)을 더 포함한다. 허브 모터들은 전력선을 사용해서 전원 장치에 연결된다. 제어 유닛은 제어 신호를 허브 모터로 전송한다. 해결책에서는, 원래의 유압 제동 실행 시스템을 대체하기 위해 허브 모터들의 제동 기능이 사용되며, 이로써 ESP의 제어 효과를 달성한다.
알 수 있듯이, 유압 ESP의 역할이 대체될 수 있도록 4륜 구동 전기 자동차는 모터의 제동 피드백 특성을 사용해서 요 모멘트 제어를 수행할 수 있다. 그러나, 전기 자동차의 고성능 및 높은 주행 거리에 대한 요구는 전체 차량 질량 및 전체 차량 회전 관성이 커질 것을 초래하며, 장비 공간의 한계 때문에 휠들에 통합된 허브 모터들은 충분한 회생 제동력을 제공하지 못한다. 따라서, 능동적 제어 요 모멘트를 제공함에 있어 내재하는 단점들이 존재한다. 더욱이, 전체 차량 동역학의 관점에서 보면, 종래의 자동차 전자 안정 제어 시스템은 제동의 관점에서만 차량에 대한 요 제어를 수행할 수 있어, 차량의 조작 안정성이 이상적이지 못하므로, 차량의 안전을 저감시킨다.
본 발명의 목적은 다음의 기술적 단점들 중 적어도 하나를 해결하기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 제1 목적은, 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 제공하여 기존 유압 안정 제어 시스템에 존재하는 복잡한 시스템, 고비용, 및 늦은 응답 속도의 문제점들을 해결함으로써, 차량의 조작 안정성 및 안전이 상당히 개선될 수 있다.
본 발명의 제2 목적은, 전기 자동차를 제공하는 것이다. 본 발명의 제3 목적은, 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적들을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 측면에 의하면, 복수의 휠, 복수의 휠에 각각 연결된 복수의 트랜스미션, 복수의 휠에 각각 대응하도록 복수의 트랜스미션에 각각 연결된 복수의 모터, 복수의 휠의 휠 속도를 검출하고 휠 속도 신호를 생성하도록 구성된 휠 속도 검출 모듈, 전기 자동차의 방향 정보를 검출하도록 구성된 스티어링 휠 회전각 센서, 전기 자동차의 요(yaw) 정보를 검출하도록 구성된 요 레이트 센서 및 배터리 팩을 포함하는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 제공한다. 상기 능동적 안전 제어 시스템은, 휠 속도 검출 모듈, 스티어링 휠 회전각 센서, 요 레이트 센서, 배터리 팩, 및 복수의 모터에 연결되며, 휠 속도 신호, 전기 자동차의 방향 정보, 전기 자동차의 요 정보, 배터리 팩의 상태 정보, 및 복수의 모터의 상태 정보를 획득하도록 구성된 획득 모듈; 휠 속도 신호, 전기 자동차의 방향 정보, 및 전기 자동차의 요 정보에 따라 전기 자동차의 상태를 결정하도록 구성되며, 전기 자동차의 상태는 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격(side slip limit interval)에 진입하려고 하는지와 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있는지를 포함하는 상태 결정 모듈; 및 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 및 전기 자동차의 상태에 따라 제어 명령을 생성하고, 제어 명령을 적어도 하나의 모터로 전달하여 적어도 하나의 모터가 제어 명령에 따라 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하도록 구성되며, 전기 자동차가 상기 사이드 슬립을 가지고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 구동 제어를 수행하도록 하며, 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 제동 제어를 수행하도록 하는 제어 모듈을 포함한다.
본 발명의 이러한 실시예에 따른 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위해, 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 모터 제어기는 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 하여 모터의 구동력을 사용해서 전기 자동차의 요 제어를 수행하도록 함으로써, 전기 자동차의 자세를 교정하여 전기 자동차의 선회 속도를 개선하고, 제동에 의해 야기된 차량 속도의 감소를 막고, 전기 자동차의 조작 안정성을 개선할 수 있다. 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는 모터 제어기는 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 하여 대응하는 모터의 제동력 및 구동력을 사용해서 전기 자동차에 대한 요 제어를 수행하여 전기 자동차가 더욱 신속하게 안정된 상태로 진입하도록 함으로써, 전기 자동차의 안전을 개선할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예의 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템에서, 전체-휠 허브 모터, 트랜스미션, 전동축의 구동 구조가 배치되어 공간 배치를 용이하게 할 뿐 아니라 전기 자동차의 구동 및 제동 피드백 능력을 상당히 개선함으로써, 종래 유압 전자 안정 제어 시스템에 존재하는 복잡한 시스템, 고비용, 및 늦은 응답 속도의 문제점들이 해결될 수 있으며 차량의 안전 및 조작 안정성 또한 상당히 개선될 수 있다.
앞선 언급된 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제2 측면의 실시예는 앞서 언급된 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 포함하는 모터 제어기를 제공한다.
앞선 언급된 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제3 측면의 실시예는 앞서 언급된 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 포함하는 전기 자동차를 제공한다.
본 발명의 이러한 실시예에 따른 전기 자동차를 위해, 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때 능동적 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드로 진입하여 모터의 구동력을 사용해서 전기 자동차의 요 제어를 수행하도록 함으로써, 전기 자동차의 자세를 교정하여 전기 자동차의 선회 속도를 개선하고, 제동에 의해 야기된 차량 속도의 감소를 막고, 전기 자동차의 조작 안정성을 개선할 수 있다. 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는 모터 제어기는 능동적 안전 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 하여 대응하는 모터의 제동력 및 구동력을 사용해서 요 제어를 수행하여 전기 자동차가 더욱 신속하게 안정된 상태로 진입하도록 함으로써, 전기 자동차의 안전을 개선할 수 있다.
앞서 언급된 목적들을 달성하기 위해, 본 발명의 제4 측면의 실시예는 전기 자동차의 제어 방법을 제공한다. 전기 자동차는 복수의 휠, 복수의 휠에 각각 연결된 복수의 트랜스미션, 복수의 휠에 각각 대응하도록 복수의 트랜스미션에 각각 연결된 복수의 모터, 복수의 휠의 휠 속도를 검출하고 휠 속도 신호를 생성하도록 구성된 휠 속도 검출 모듈, 전기 자동차의 방향 정보를 검출하도록 구성된 스티어링 휠 회전각 센서, 전기 자동차의 요(yaw) 정보를 검출하도록 구성된 요 레이트 센서 및 배터리 팩을 포함하다. 상술한 제어 방법은 휠 속도 신호, 전기 자동차의 방향 정보, 전기 자동차의 요 정보, 배터리 팩의 상태 정보, 및 복수의 모터의 상태 정보를 획득하는 단계; 휠 속도 신호, 전기 자동차의 방향 정보, 및 전기 자동차의 요 정보에 따라 전기 자동차의 상태를 결정하는 단계로, 전기 자동차의 상태는 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 하는지와 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있는지를 포함하는 단계; 및 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 및 전기 자동차의 상태에 따라 제어 명령을 생성하고, 제어 명령을 적어도 하나의 모터로 전달하여 적어도 하나의 모터가 제어 명령에 따라 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하는 단계로, 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 구동 제어를 수행하도록 하며, 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 제동 제어를 수행하도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이러한 실시예에 따른 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법을 위해, 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 능동적 안전 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 하여 모터의 구동력을 사용해서 전기 자동차에 대한 요 제어를 수행하여 전기 자동차의 자세를 교정하고, 전기 자동차의 선회 속도를 개선함으로써, 제동에 의해 야기된 차량 속도의 감소를 막고, 전기 자동차의 조작 안정성을 개선할 수 있다. 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는 능동적 안전 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 하여 대응하는 모터의 제동력 및 구동력을 사용해서 전기 자동차에 대한 요 제어를 수행하여 전기 자동차가 더욱 신속하게 안정된 상태로 진입하도록 함으로써, 전기 자동차의 안전을 개선할 수 있다.
앞서 언급된 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 4개의 휠; 전동 축을 사용해서 4개의 휠에 각각 연결된 4개의 트랜스미션; 4개의 트랜스미션 각각에 연결되는 독립적으로 제어되는 4개의 모터; 전기 자동차의 휠 속도를 검출하여 휠 속도 신호를 생성하는 휠 속도 검출 모듈; 스티어링 휠 회전각 센서 및 요 레이트 센서 모듈; 배터리 팩; 및 고전압 케이블을 사용해서 4개의 모터 및 배터리 팩에 각각 연결된 모터 제어기를 포함하는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 더 제공한다.
모터 제어기는 휠 속도 검출 모듈, 스티어링 휠 회전각 센서 및 요 레이트 센서 모듈과 통신한다. 모터 제어기는, 4개의 모터를 제어하기 위해 스티어링 휠 회전각 센서 및 요 레이트 센서 모듈에 의해 전송된 전기 자동차의 상태 신호들, 휠 속도 신호, 배터리 팩의 상태 정보, 및 4개의 모터의 상태 정보에 따라 제어 명령을 생성한다. 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 모터 제어기는 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 한다. 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때 모터 제어기는 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 한다.
일 실시예에서, 휠 속도 검출 모듈은, 4개의 휠 속도 센서 및/또는 4개의 회전 변형 센서를 포함한다.
일 실시예에서, 요 레이트 센서 모듈은, 요 각속도 센서, 종가속도 센서 및 횡가속도 센서를 포함한다.
일 실시예에서, 전기 자동차의 구동 과정에서, 모터 제어기는 스티어링 휠 회전각 센서에 의해 검출되는 스티어링 휠 회전각 신호 및 휠 속도 신호에 따라 전기 자동차의 목표 요 각속도를 실시간으로 연산하고, 목표 요 각속도와 요 각속도 센서에 의해 검출되는 실제 요 각속도를 비교하여 요 각속도 차이(△ψ')를 얻는다. 동시에 모터 제어기는 휠 속도 신호, 스티어링 휠 회전각 신호, 전기 자동차의 실제 요 각속도, 및 횡가속도 센서에 의해 검출된 전기 자동차의 횡가속도에 따라 전기 자동차의 후면 샤프트 슬립각을 연산한다. 모터 제어기는, 목표 요 모멘트 및 전기 자동차의 실제 요 모멘트에 따라 그리고 전기 자동차의 전체 차량 회전 관성을 사용해서 전기 자동차의 실제 요 모멘트와 목표 요 모멘트간의 요 모멘트 차이(△M)를 실시간으로 연산한다. 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 모터 제어기는 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 한다. 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 클 때, 모터 제어기는 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 한다.
일 실시예에서, 능동적 안전 제어 시스템이 구동력 요 제어 모드로 진입한 후에는, 모터 제어기는 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고, 현재 상태의 전기 자동차의 4개의 휠의 구동력에 따라 연산을 수행하여 제1의 역 요 모멘트를 얻고, 제1의 역 요 모멘트에 따라 전기 자동차에 대한 요 제어를 수행하여 전기 자동차의 자세를 캘리브레이션한다. 능동적 안전 제어 시스템이 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입한 후에는, 모터 제어기는 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고, 현재 상태의 전기 자동차의 4개의 휠의 구동력에 따라 연산을 수행하여 제2의 역 요 모멘트를 얻고 요 모멘트 차이(△M)를 상쇄함으로써, 전기 자동차가 안정된 상태로 진입하도록 한다.
일 실시예에서, 모터 제어기가 전기 자동차가 언더 스티어 상태(understeer state)에 있고 전기 자동차의 전륜들이 사이드 슬립을 가진다고 결정할 때, 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이면, 모터 제어기는 4개의 휠 중 좌측-후륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시키며; 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크면, 모터 제어기는 좌측-후륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시킴과 동시에 4개의 휠 중 우측-후륜에 대응하는 모터를 제어하여 제동시킨다.
일 실시예에서, 모터 제어기가 전기 자동차가 오버 스티어 상태(oversteer state)에 있고 전기 자동차의 후륜들이 사이드 슬립을 가진다고 결정할 때, 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 모터 제어기는 4개의 휠 중 우측-전륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시키고; 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 크면, 모터 제어기는 우측-전륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시킴과 동시에 4개의 휠 중 좌측-전륜에 대응하는 모터를 제어하여 제동시킨다.
앞서 언급된 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 전기 자동차의 휠 속도를 검출하여 휠 속도 신호를 생성하고, 전기 자동차의 상태 신호를 검출하는 단계; 및 전기 자동차의 상태 신호, 휠 속도 신호, 전기 자동차의 배터리 팩의 상태 정보, 및 전기 자동차의 4개의 모터의 상태 정보에 따라 4개의 모터를 제어하기 위한 제어 명령을 생성하는 단계로, 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때 능동적 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 하며, 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는, 능동적 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 하는 단계;를 포함하는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법을 더 제공한다.
일 실시예에서, 전기 자동차의 상태 신호는, 스티어링 휠 회전각 신호, 전기 자동차의 실제 요 각속도, 및 전기 자동차의 횡가속도를 포함한다.
일 실시예에서, 전기 자동차의 구동 과정에서, 휠 속도 신호 및 스티어링 휠 회전각 신호에 따라 전기 자동차의 목표 요 각속도가 실시간으로 연산되고, 요 각속도 차이(△ψ')를 얻기 위해 목표 요 각속도는 전기 자동차의 실제 요 각속도를 비교된다. 동시에 휠 속도 신호, 스티어링 휠 회전각 신호, 전기 자동차의 실제 요 각속도, 및 전기 자동차의 횡가속도에 따라 전기 자동차의 후면 샤프트 슬립각이 더 연산된다. 목표 요 모멘트 및 전기 자동차의 실제 요 모멘트에 따라 그리고 전기 자동차의 전체 차량 회전 관성을 사용해서 전기 자동차의 실제 요 모멘트와 목표 요 모멘트간의 요 모멘트 차이(△M)가 실시간으로 연산된다. 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 능동적 안전 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 한다. 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 클 때, 모터 제어기는 능동적 안전 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 한다.
일 실시예에서, 능동적 안전 제어 시스템이 구동력 요 제어 모드로 진입한 후에는, 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고, 현재 상태의 전기 자동차의 4개의 휠의 구동력에 따라 연산이 수행되어 제1의 역 요 모멘트를 얻고, 제1의 역 요 모멘트에 따라 전기 자동차에 대한 요 제어가 수행되어 전기 자동차의 자세를 캘리브레이션한다. 능동적 안전 제어 시스템이 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입한 후에는, 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고, 현재 상태의 전기 자동차의 4개의 휠의 구동력에 따라 연산이 수행되어 제2의 역 요 모멘트를 얻고 요 모멘트 차이(△M)를 상쇄함으로써, 전기 자동차가 안정된 상태로 진입하도록 한다.
일 실시예에서, 전기 자동차가 언더 스티어 상태(understeer state)에 있고 전기 자동차의 전륜들이 사이드 슬립을 가진다고 결정할 때, 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이면, 전기 자동차의 4개의 휠 중 좌측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시키며; 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크면, 좌측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시킴과 동시에 4개의 휠 중 우측-후륜에 대응하는 모터를 제어하여 제동된다.
일 실시예에서, 전기 자동차가 오버 스티어 상태(oversteer state)에 있고 전기 자동차의 후륜들이 사이드 슬립을 가진다고 결정할 때, 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 전기 자동차의 4개의 휠 중 우측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시키고; 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 크면, 우측-전륜에 대응하는 모터가 제어하여 구동력을 증가시킴과 동시에 4개의 휠 중 좌측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 제동된다.
본 발명의 추가적인 형태 및 장점은 후술하는 설명들에 의해 부분적으로 제공될 것이며, 후술하는 설명들로부터 부분적으로 명확하게 되거나 또는 본 개시의 실시예들의 실시로부터 학습될 것이다.
본 발명의 앞서 언급된 그리고 다른 측면들 그리고 장점들은 도면들을 참조하여 만들어진 실시예들의 다음 설명들로부터 명백해질 것이며, 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템의 구조적 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 포함하는 전기 자동차의 개략도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 전기 자동차가 언더 스티어(understeer)할 때 능동적 안전 제어 시스템에 의해 전기 자동차에 수행되는 능동적 안정 제어의 개략도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 전기 자동차가 오버 스티어(oversteer) 할 때 능동적 안전 제어 시스템에 의해 전기 자동차에 수행되는 능동적 안정 제어의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법의 흐름도이다.
본 발명의 실시예들이 상세하게 참조될 것이다. 도면들을 참조하여 여기서 기술되는 실시예들은 예시적이고, 기술적이며, 그리고 본 발명을 일반적으로 이해하는데 사용되어야 한다. 실시예들은 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 동일하거나 유사한 요소들 그리고 동일하거나 유사한 기능들을 가지는 요소들은 설명 전체에 걸쳐 유사한 도면부호로 표기된다.
이하의 본 개시는 본 발명의 다른 구조들을 구현하기 위해 많은 다른 실시예들 및 예시들을 제공한다. 본 발명의 개시 내용을 간단히 하기 위하여, 구체적인 실시예들에서 소정의 요소 및 설정이 설명될 것이다. 명백히, 이것들은 단지 예시들이며, 목적은 본 발명을 제한하지는 않는다. 부가하여, 본 발명에서, 도면부호들 및/또는 문자들이 다른 실시예들에서 반복될 수 있다. 그러한 반복은 단순화 및 명료화를 위한 목적이며, 반복된 도면부호들 및/또는 문자들은 논의된 다양한 실시예들 및/또는 설정들 간의 관계를 나타내는 것은 아니다. 부가하여, 본 발명은 다양한 구체적 프로세스들 및 재료들의 예시를 제공하나, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 다른 프로세스 및/또는 다른 재료들의 용도를 적용할 수 있을 것이다. 부가하여 이하에서 설명된 바와 같이, 제1 특징이 제2 특징 "상에(on)" 있는 구조는 제1 특징이 제2 특징과 직접 접촉하는 실시예를 포함할 수 있거나 또는 추가 특징이 제1 특징과 제2 특징 사이에 형성되어 제1 특징이 제2 특징과 직접 접촉하지 않는 실시예도 포함할 수 있다.
본 발명의 설명에서, 달리 특정되거나 제한되지 않는다면, "장착된(mounted)" "연결된(connected)", "결합된(coupled)"이라는 용어는, 전자적 연결 또는 기계적 연결, 2개의 요소 사이의 내부 통신 직접적 연결, 매개 구조들(intervening structures)을 통한 간접적 연결과 같이 넓게 이해될 수 있으며, 이는 특정 상황에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 이해될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템, 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법 및 능동적 안전 제어 시스템을 가지는 전기 자동차가 설명된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템의 구조적 블록도이다. 전기 자동차는 복수의 휠, 복수의 휠에 각각 연결된 복수의 트랜스미션, 복수의 휠에 각각 대응하도록 복수의 트랜스미션에 각각 연결된 복수의 모터, 휠 속도 신호를 생성하도록 복수의 휠의 휠 속도를 검출하도록 구성된 휠 속도 검출 모듈, 전기 자동차의 방향 정보를 검출하도록 구성된 스티어링 휠 회전각 센서, 전기 자동차의 요 정보를 검출하도록 구성된 요 레이트 센서, 및 배터리 팩을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 능동적 안전 제어 시스템은 획득 모듈(11), 상태 결정 모듈(12) 및 제어 모듈(13)을 포함한다.
획득 모듈(11)은 휠 속도 검출 모듈, 스티어링 휠 회전각 센서, 요 레이트 센서, 배터리 팩 및 전기 자동차의 복수의 모터에 연결되며, 휠 속도 신호, 전기 자동차의 방향 정보, 전기 자동차의 요 정보, 배터리 팩의 상태 정보 및 복수의 모터의 상태 정보를 획득하도록 구성된다.
요 레이트 센서는 요 각속도 센서, 종가속도 센서(vertical acceleration sensor) 및 횡가속도 센서(lateral acceleration sensor)를 포함할 수 있다. 전기 자동차의 방향 정보는 스티어링 휠 회전각 센서에 의해 검출된 스티어링 휠 회전각 신호일 수 있다. 전기 자동차의 요 정보는 요 각속도 센서에 의해 검출된 실제 요 각속도 및 횡가속도 센서에 의해 검출된 횡가속도를 포함한다.
상태 결정 모듈(12)은 휠 속도 신호, 전기 자동차의 방향 정보, 전기 자동차의 요 정보에 따라 전기 자동차의 상태를 결정하도록 구성된다. 전기 자동차의 상태는 전기 자동차에 사이드 슬립(side slip)이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격(side slip limit interval)으로 진입하려고 하는지와 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있는지를 포함한다.
일 실시예에서, 상태 결정 모듈(12)은,
스티어링 휠 회전각 신호 및 휠 속도 신호에 따라 전기 자동차의 목표 요 각속도를 연산하도록 구성되며, 구체적으로 목표 요 각속도 ψ'target은 다음의 수학식:
Figure pct00001
을 사용해서 연산될 수 있으며, 여기서 Vx는 종방향 차량 속도(vertical vehicle speed), δ는 전륜 회전각, L은 휠 베이스, 그리고 Vch는 피처 차량 속도(feature vehicle speed)이며;
휠 속도 신호, 스티어링 휠 회전각 신호, 실제 요 각속도 및 횡가속도에 따라 전기 자동차의 후면 샤프트 슬립각을 연산하며, 구체적으로 후면 샤프트 슬립각 αr은 다음의 수학식:
Figure pct00002
을 사용해서 연산될 수 있으며, 여기서 β는 질량-중심 슬립각, Lr은 질량 중심과 후면 샤프트 간의 거리, ψ'는 실제 요 각속도, Vx는 종방향 차량 속도(vertical vehicle speed)이며;
목표 요 각속도 및 실제 요 각속도 간의 요 각속도 차이 △ψ'를 획득하도록 더 구성되며;
요 각속도 차이 △ψ'가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격(side slip limit interval)에 진입한다고 결정하며; 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크거나 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 크면 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있는 것으로 결정한다. 예를 들면, 요 각속도 차이가 0.2rad/s > △ψ'> 0.1rad/s를 만족할 때, 전기 자동차는 사이드 슬립을 가지고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하는 것으로 간주될 수 있다. 요 각속도 차이가 △ψ' > 0.2rad/s일 때, 전기 자동차는 사이드 슬립 한계 간격에 있는 것으로 간주될 수 있다.
제어 모듈(13)은 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 및 전기 자동차의 상태에 따라 제어 명령을 생성하고, 제어 명령을 적어도 하나의 모터로 전달하여 제어 명령에 따라 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하도록 구성되며, 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 구동 제어를 수행하도록 하며; 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 제동 제어를 수행하도록 한다.
일 실시예에서, 제어 모듈(130)은,
복수의 휠의 구동력을 획득하고;
복수의 휠의 제동력을 획득하고;
목표 요 각속도 및 전기 자동차의 전체 차량 회전 관성에 따라 전기 자동차의 목표 요 모멘트를 연산하고, 목표 요 모멘트와 요 각속도 센서에 의해 검출되는 실제 요 모멘트 간의 요 모멘트 차이(△M)를 얻고, 목표 요 모멘트(Mtarget)는 하기의 수학식:
Figure pct00003
을 사용해서 연산될 수 있으며, 여기서 I는 Z축에 대하여 전체 차량의 회전 관성이며,
요 모멘트 차이(△M)는 다음의 수학식:
Figure pct00004
에 따라 연산되도록 더 구성되며;
전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 복수의 휠의 구동력, 및 요 모멘트 차이(△M)에 따라 연산이 수행되어 제1의 역 요 모멘트(opposite yaw moment)를 얻고, 제1의 역 요 모멘트는 적어도 하나의 모터로 전달되어 적어도 하나의 모터가 제1의 역 요 모멘트에 따라 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하여 구동되도록 하며, 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 복수의 휠의 구동력, 복수의 휠의 제동력, 및 요 모멘트 차이(△M)에 따라 연산이 수행되어 제2의 역 요 모멘트를 얻고, 제2의 역 요 모멘트는 적어도 하나의 모터로 전달되어 적어도 하나의 모터가 제2 역 요 모멘트에 따라 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하여 제동되도록 더 구성될 수 있다.
전기 자동차의 휠들의 구동 또는 제동에 의해 제공되는 요 모멘트들은 완전히 동일하지 않기 때문에 제어를 수행하기 위한 휠들이 선택될 때 대부분은 가장 큰 힘을 제공하는 휠이 제어를 수행하기 위해 선택된다.
일 실시예에서, 전기 자동차의 휠들은 좌측-전륜, 우측-전륜, 좌측-후륜, 및 우측-후륜을 포함할 수 있다.
사이드 슬립이 발생하는 휠이 전륜이고, 전기 자동차가 우측으로 턴 한다면, 제어 모듈(130)은 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 복수의 휠의 구동력, 및 요 모멘트 차이(△M)에 따라 좌측-후륜에 의해 요구되는 제1 구동력을 연산하고, 제1 구동력을 좌측-후륜에 대응하는 모터로 전달하여 좌측-후륜에 대응하는 모터가 제1 구동력에 따라 좌측-후륜을 제어하도록 하며, 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는, 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 복수의 휠의 구동력, 복수의 휠의 제동력, 및 요 모멘트 차이(△M)에 따라 좌측-후륜에 의해 요구되는 제2 구동력 및 우측-후륜에 의해 요구되는 제1 제동력을 연산하고, 제2 구동력은 좌측-후륜에 대응하는 모터에 전달하고 제1 제동력은 우측-후륜에 대응하는 모터로 전달하여, 좌측-후륜에 대응하는 모터가 제2 구동력에 따라 좌측-후륜을 제어하도록 하고, 우측-후륜에 대응하는 모터가 제1 제동력에 따라 우측-후륜을 제어하도록 구성될 수 있다.
사이드 슬립이 발생하는 휠이 전륜이고, 전기 자동차가 좌측으로 턴 한다면, 제어 모듈(13)은 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 복수의 휠의 구동력, 및 요 모멘트 차이(△M)에 따라 우측-후륜에 의해 요구되는 제1 구동력을 연산하고, 제1 구동력을 우측-후륜에 대응하는 모터로 전달하여 우측-후륜에 대응하는 모터가 제1 구동력에 따라 우측-후륜을 제어하도록 하며, 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 복수의 휠의 구동력, 복수의 휠의 제동력, 및 요 모멘트 차이(△M)에 따라 우측-후륜에 의해 요구되는 제2 구동력 및 좌측-후륜에 의해 요구되는 제1 제동력을 연산하고, 제2 구동력은 우측-후륜에 대응하는 모터에 전달하고 제1 제동력은 좌측-후륜에 대응하는 모터로 전달하여 우측-후륜에 대응하는 모터가 제2 구동력에 따라 우측-후륜을 제어하도록 하고, 좌측-후륜에 대응하는 모터가 제1 제동력에 따라 좌측-후륜을 제어하도록 구성될 수 있다.
사이드 슬립이 발생하는 휠이 후륜이고, 전기 자동차가 우측으로 턴 한다면, 제어 모듈(13)은 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 복수의 휠의 구동력, 및 요 모멘트 차이(△M)에 따라 우측-전륜에 의해 요구되는 제3 구동력을 연산하고, 제3 구동력을 우측-전륜에 대응하는 모터로 전달하여 우측-전륜에 대응하는 모터가 제3 구동력에 따라 우측-전륜을 제어하도록 하며, 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 복수의 휠의 구동력, 복수의 휠의 제동력, 및 요 모멘트 차이(△M)에 따라 우측-전륜에 의해 요구되는 제4 구동력 및 좌측-전륜에 의해 요구되는 제2 제동력을 연산하고, 제4 구동력을 우측-전륜에 대응하는 모터에 전달하고 제2 제동력을 좌측-전륜에 대응하는 모터로 전달하여 우측-전륜에 대응하는 모터가 제4 구동력에 따라 우측-전륜을 제어하도록 하고, 좌측-전륜에 대응하는 모터가 제2 제동력에 따라 좌측-전륜을 제어하도록 구성될 수 있다.
사이드 슬립이 발생하는 휠이 후륜이고, 전기 자동차가 좌측으로 턴 한다면, 제어 모듈(13)은 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 복수의 휠의 구동력, 및 요 모멘트 차이(△M)에 따라 좌측-전륜에 의해 요구되는 제3 구동력을 연산하고, 제3 구동력을 좌측-전륜에 대응하는 모터로 전달하여 좌측-전륜에 대응하는 모터가 제3 구동력에 따라 좌측-전륜을 제어하도록 하며; 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 복수의 휠의 구동력, 복수의 휠의 제동력, 및 요 모멘트 차이(△M)에 따라 좌측-전륜에 의해 요구되는 제4 구동력 및 우측-전륜에 의해 요구되는 제2 제동력을 연산하고, 제4 구동력을 좌측-전륜에 대응하는 모터에 전달하고 제2 제동력을 우측-전륜에 대응하는 모터로 전달하여 좌측-전륜에 대응하는 모터가 제4 구동력에 따라 좌측-전륜을 제어하도록 하고, 우측-전륜에 대응하는 모터가 제2 제동력에 따라 우측-전륜을 제어하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 전기 자동차를 위해 사용되는 능동적 안전 제어 시스템은 전기 자동차의 모터 제어기에 통합될 수 있다. 앞서 말한 능동적 안전 제어 시스템은 개별적 모듈로 사용되고 전기 자동차에 장착될 수 있거나 또는 전기 자동차의 모터 제어기내에 통합되어 모터 제어기의 일부로 적용될 수 있다.
본 발명은 앞서 말한 전기 자동차를 위해 사용되는 능동적 안전 제어 시스템을 포함하는 모터 제어기를 더 제공한다.
본 발명은 앞서 말한 전기 자동차를 위해 사용되는 능동적 안전 제어 시스템을 포함하는 전기 자동차를 더 제공한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차를 위해 사용되는 능동적 안전 제어 시스템을 포함하는 전기 자동차의 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전기 자동차는 4개의 휠, 4개의 독립적으로 제어되는 모터(3), 휠 속도 검출 모듈(100), 스티어링 휠 회전각 센서(7), 요 레이트 센서(6), 배터리 팩(1), 4개의 전동축(8), 모터 제어기(2), 및 능동적 안전 제어 시스템(200)을 포함한다.
각 트랜스미션(4)은 전동축(8)을 사용해서 각 휠(5)에 연결된다. 각 모터(3)는 각 트랜스미션(4)에 연결된다. 휠 속도 검출 모듈(100)은 전기 자동차의 휠 속도를 검출하고 휠 속도 신호를 생성하도록 구성된다. 모터 제어기(2)는 고전압 케이블을 사용해서 배터리 팩(1) 및 4개의 모터(4)에 각각 연결되고, 모터 제어기(2)는 휠 속도 검출 모듈(100), 스티어링 휠 회전각 센서(7), 및 요 레이트 센서(6)와 통신한다. 모터 제어기(2)는 4개의 모터(3)을 제어하기 위해 스티어링 휠 회전각 센서(7) 및 요 레이트 센서(6)에 의해 전송되는 4개의 모터의 상태 정보, 배터리 팩의 상태 정보, 휠 속도 신호, 및 전기 자동차의 상태 신호에 따라 제어 명령을 생성한다. 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 모터 제어기(2)는 능동적 안전 제어 시스템(200)을 제어하여 구동력 요 제어 모드로 진입, 즉 전기 자동차의 휠들에 대한 구동 제어를 수행한다. 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 모터 제어기(2)는 능동적 안전 제어 시스템(200)을 제어하여 제동력 요 제어 모드로 진입, 즉 전기 자동차의 휠들에 대한 제동 제어를 수행하고, 바람직하게는 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입, 즉 전기 자동차의 일부 휠에 대한 구동 제어 및 일부 휠에 대한 제동 제어를 수행한다.
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠 회전각 센서(7) 및 요 레이트 센서(6)는, 캔 통신(CAN)을 사용하여, 전기 자동차의 센싱된 상태 신호를 모터 제어기(2)로 전송한다. 휠 속도 검출 모듈(100)은 4개의 휠 속도 센서(10) 및/또는 4개의 회전 변형 센서(9)을 포함할 수 있다. 4개의 회전 변형 센서(9) 및 4개의 휠 속도 센서(10)은 강인한 케이블(rigid cable) 또는 캔 통신(CAN)을 사용해서 모터 제어기(2)에 연결될 수 있고, 양자는 휠 속도를 측정하는 기능을 제공할 수 있다. 휠 속도 측정 시스템 중 하나가 선택될 수도 있고, 또는 상호 체킹을 위해 휠 속도 측정 시스템들 모두가 선택될 수도 있는데, 이 경우에는 하나의 휠 속도 측정 시스템이 고장일 때 다른 휠 속도 측정 시스템에 의해 측정된 휠 속도가 결정을 위한 참조로서 사용될 수 있다. 도 2에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템(200)에는 4개의 회전 변형 센서(9) 및 4개의 휠 속도 센서(10)로 각각 구성된 2개의 휠 속도 측정 시스템이 사용된다. 4개의 모터(3)는 독립적으로 제어되며, 서로 영향을 미치지 않는다. 각 모터(3)는 각 트랜스미션(4)에 고정 연결된다. 각 트랜스미션(4)은 전동축(8)을 사용해서 각 휠(5)에 연결된다.
따라서, 본 발명의 이러한 실시예들에서, 모터 제어기(2)는 스티어링 휠 회전각 센서(7), 요 레이트 센서(6), 회전 변형 센서(9), 휠 속도 센서(10), 배터리 팩(1), 및 4개의 모터(3)와 같은 요소들의 상태 신호들을 수신하고, 전기 자동차의 전체 차량 자세 및 도로 표면 상태를 결정한다. 전기 자동차의 자세가 조정될 필요가 있을 때, 모터 제어기(2)는 스티어링 휠 회전각 센서(7), 요 레이트 센서(6), 회전 변형 센서(9), 및 휠 속도 센서(10)에 의해 검출된 데이터에 따라 연산을 수행하여 대응하는 제어 정보를 얻고, 배터리 팩(1)의 상태 및 4개의 모터(3)의 용량들 모두에 따라 제어 명령을 전송한다. 4개의 모터(3)는 구동 또는 제동 토크를 전송하고, 모터 제어기(2)에 의해 형성된 목표 데이터에 도달하도록 휠에서의 토크를 변경하고, 동시에 전기 자동차가 안정된 상태에 도달하도록 한다. 수행 중 모터 제어기(2)는 스티어링 휠 회전각 센서(7), 요 레이트 센서(6), 회전 변형 센서(9), 휠 속도 센서(10), 배터리 팩(1), 및 4개의 모터(3)와 같은 요소들의 상태를 실시간 모니터링하고, 수신된 파라미터들을 사용해서 결정을 수행하고, 목표 파라미터들을 실시간 조정하고, 동시에 제어 명령을 4개의 모터(3)로 전송한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 요 레이트 센서는 요 각속도 센서, 종가속도 센서, 및 횡가속도 센서를 포함한다.
더욱이, 전기 자동차의 구동 과정에서, 모터 제어기(2)는 스티어링 휠 회전각 센서(7)에 의해 검출된 스티어링 휠 회전각 신호 및 휠 속도 신호에 따라 전기 자동차의 목표 요 각속도를 실시간으로 연산하고, 목표 요 각속도와 요 각속도 센서에 의해 검출된 전기 자동차의 실제 요 각속도를 비교하여 요 각속도 차이(△ψ')를 획득한다. 동시에, 모터 제어기(2)는 전기 자동차의 실제 요 각속도, 스티어링 휠 회전각 신호, 휠 속도 신호, 및 횡가속도 센서에 의해 검출된 전기 자동차의 횡가속도에 따라 전기 자동차의 후면 샤프트 슬립각(β)을 연산하고, 모터 제어기(2)는 전기 자동차의 실제 요 각속도와 목표 요 각속도에 따라 그리고 전기 자동차의 전체 차량 회전 관성을 사용해서 목표 요 모멘트와 전기 자동차의 실제 요 모멘트 간의 요 모멘트 차이(△M)를 실시간으로 연산한다.
요 각속도 차이 임계치(△ψ1), 즉 제1의 기설정된 각속도는 모터 제어기(2)에서 더 설정된다. 후면 샤프트 슬립각 임계치(β1)는 제1의 기설정된 각도(모터 구동에 구속된 요 제어 임계치(a motor driving engaged yaw control threshold))이며, 요 각속도 차이 임계치(ψ2)는 제2의 기설정된 각속도이며, 후면 샤프트 슬립각 임계치(β2)는 제2의 기설정된 각도(모터 제동에 구속된 요 제어 임계치(a motor braking engaged yaw control threshold), 즉 ESP 구속 임계치)이다.
본 발명의 이러한 실시예에서, 만약 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 작거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 작다면, 전기 자동차는 사이드 슬립을 가지지 않고, 전체 차량이 매우 안정적이며, 능동적 안전 제어 시스템(200)이 제어를 위해 동작될 필요가 없다는 것을 의미한다는 것에 유의하여야 한다. 만약 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하라면 전기 자동차는 사이드 슬립을 가지고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하는 것을 의미하며, 능동적 안전 제어 시스템(200)이 제어되어 구동력 요 제어 모드로 진입될 필요가 있다는 것을 의미한다. 만약 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 크다면, 전기 자동차는 사이드 슬립 한계 간격에 있고, 능동적 안전 제어 시스템(200)이 제어되어 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입할 필요가 있다는 것을 의미한다.
요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때는, 전기 자동차는 사이드 슬립을 가지고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려는 것을 의미하며, 모터 제어기(2)는 능동적 안전 제어 시스템(200)을 제어하여 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 한다. 더욱이, 능동적 안전 제어 시스템(200)이 구동력 요 제어 모드로 진입한 후에는, 모터 제어기(2)는 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고 현재 상태에서의 전기 자동차의 4개의 휠의 구동력에 따라 연산을 수행하여 제1의 역 요 모멘트(△M의 역 방향)를 얻고, 제1의 역 요 모멘트에 따라 전기 자동차에 대한 요 제어를 수행하여 전기 자동차의 자세를 캘리브레이션한다. 즉, 모터 제어기(2)는 연산을 수행하여 각 휠에 의한 대응하는 사용 가능한 능동적 제어 요 모멘트 값(usable active control yaw moment value)을 얻고, 연산된 4개의 사용 가능한 능동적 요 모멘트 값에 따라 첫번째 또는 두번째로 큰 사용 가능한 능동적 제어 요 모멘트값들에 대응하는 휠들의 구동력들을 증가시켜 요 모멘트 제어를 수행하도록 선택함으로써, 전기 자동차의 선회 속도(turning speed)가 개선될 수 있고, 전기 자동차의 자세가 교정될 수 있으며, 전기 자동차의 조작 안정성이 개선될 수 있다. 동일한 휠의 토크 방향은 차량 자세가 변경됨에 따라 변경될 수 있음에 유의하여야 한다. 예를 들면, 모멘트 T1에서, 좌측-전륜의 토크가 사용 가능하고, 모멘트 T2에서, 좌측-전륜의 토크는 역 효과(opposite effect)를 가져 사용 불가할 수 있다. 따라서, 4개의 휠의 역 요 모멘트들은 즉각적이고, 간단히 말하면, 사용 가능한 능동적 요 모멘트들이다.
요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 클 때, 전기 자동차는 한계-부가 사이드-슬립 동작 상태(limit-attachment side-slip working condition), 즉 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하는 것으로 간주될 수 있으며, 모터 제어기(2)는 능동적 안전 제어 시스템(200)을 제어하여 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 한다. 더욱이, 능동적 안전 제어 시스템(200)이 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입한 후에는, 모터 제어기(2)는 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고, 현재 상태의 전기 자동차의 4개의 휠의 제동력들 및 구동력들에 따라 연산을 수행하여 제2의 역 요 모멘트를 얻고, 요 모멘트 차이(△M)를 상쇄함으로써, 전기 자동차가 안정된 상태로 진입할 수 있도록 한다. 기존의 ESP와 비교하면, 전기 자동차는 더욱 신속하게 안정된 상태로 들어갈 수 있다.
도 3 및 도 4는 전기 자동차가 언더 스티어 상태인 것을 나타내며, 도 3은 전기 자동차가 좌측으로 언더 스티어하는 것을, 도 4는 전기 자동차가 우측으로 언더 스티어하는 것을 나타낸다.
본 발명의 이러한 실시예들에 따르면, 도 3에서 도시된 바와 같이, 전기 자동차가 좌측-턴 언더 스티어 상태에 있고, 전기 자동차의 전륜들이 사이드 슬립을 가질 때, 만약 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하라면, 전기 자동차의 4개의 휠 중 우측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시키고; 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크다면 우측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시키며, 동시에 4개의 휠 중 좌측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 제동된다.
본 발명의 이러한 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 전기 자동차가 우측-턴 언더 스티어 상태에 있고, 전기 자동차의 전륜들이 사이드 슬립을 가질 때, 만약 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하라면, 모터 제어기(2)는 4개의 휠 중 좌측-후륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시켜 구동력 M=-△M에 의해 생성된 능동적 요 모멘트를 보장함으로써, 전기 자동차의 선회 속도를 개선하고 전기 자동차의 동작 안전 특성을 개선하며; 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크다면, 모터 제어기(2)는 좌측-후륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시키고, 동시에 4개의 휠 중 우측-후륜에 대응하는 모터를 제어하여 제동시켜 능동적 요 모멘트 M=-△M를 보장함으로써, 전기 자동차가 가능한 빨리 안정된 상태로 진입하도록 한다. 전기 자동차의 목표 요 각속도 차이와 실제 요 각속도간의 차이가 설정된 임계값보다 크지만 후륜들의 슬립각들이 설정된 임계값들에 도달하지 못할 때는 전륜이 언더 스티어라는 것을 나타낸다.
도 5 및 도 6은 전기 자동차가 오버 스티어(over steer) 상태에 있는 것을 도시하고 있으며, 도 5는 전기 자동차가 좌측으로 오버 스티어 하는 것을, 도 6은 전기 자동차가 우측으로 오버 스티어하는 것을 도시한다. 전기 자동차가 오버스티어 상태에 있을 때, 전기 자동차의 후륜들은 사이드 슬립을 가진다.
본 발명의 이러한 실시예들에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 전기 자동차가 좌측-턴 오버 스티어 상태에 있고, 전기 자동차의 후륜들이 사이드 슬립을 가질 때, 만약 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하라면, 전기 자동차의 4개의 휠 중 좌측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시키고; 만약 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 크다면 좌측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시킴과 동시에 4개의 휠 중 우측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 제동된다.
본 개시의 이러한 실시예들에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 전기 자동차가 우측-턴 오버 스티어 상태에 있고, 전기 자동차의 후륜들이 사이드 슬립을 가질 때, 만약 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하라면, 모터 제어기(2)는 4개의 휠 중 우측-전륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시켜 구동력 M=-△M에 의해 생성되는 능동적 요 모멘트를 보장함으로써, 전기 자동차의 선회 속도를 개선하고 전기 자동차의 동작 안전 특성을 개선하며; 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 크다면, 모터 제어기(2)는 우측-전륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시킴과 동시에 4개의 휠 중 좌측-전륜에 대응하는 모터를 제어하여 제동함으로써, 능동적 요 모멘트 M=-△M를 보장하고, 전기 자동차가 가능한 빨리 안정된 상태로 진입하도록 한다. 후륜들의 슬립각들이 설정된 임계값들에 도달하였지만, 전기 자동차의 목표 요각속도 및 실제 요 각속도 간의 차이가 설정된 임계값들에 도달하지 못한 때는 후륜들은 오버 스티어라는 것을 나타낸다.
본 발명의 이러한 실시예들에 따른 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위해, 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 모터 제어기는 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 하여 모터의 구동력을 사용하여 전기 자동차의 요 제어를 수행함으로써, 전기 자동차의 자세를 교정하고, 전기 자동차의 선회 속도를 개선하며, 제동에 의해 야기되는 차량 속도 감소를 피하고, 전기 자동차의 조작 안정성을 개선한다. 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 모터 제어기는 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 하여 대응하는 모터의 제동력 및 구동력을 사용해서 전기 자동차에 대한 요 제어를 수행함으로써, 전기 자동차가 더욱 신속하게 안정된 상태로 진입할 수 있도록 하여 전기 자동차의 안전을 개선할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 실시예의 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위해, 모든 휠 허브 모터에 트랜스미션에 전동 축의 구동 구조가 배치되는데, 이는 공간 배치를 용이하게 할 뿐 아니라 전기 자동차의 구동 및 제동 피드백 능력을 상당히 개선함으로써, 기존 유압 전자 안전 제어 시스템에 존재하는 낮은 응답 속도, 고비용 및 복잡한 시스템의 문제점들이 해결되며, 차량의 안전 및 조작 안정성이 추가로 상당하게 개선될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예들에 따른 전기 자동차를 위해, 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 능동적 안전 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드로 진입하며, 모터의 구동력을 사용해서 요 제어를 수행함으로써, 전기 자동차의 자세를 교정하고, 선회 속도를 증가시키고, 제동에 의해 야기되는 차량 속도 감소를 피하고, 조작 안정성을 개선할 수 있다. 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 능동적 안전 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하여 대응하는 모터의 제동력 및 구동력을 사용해서 요 제어를 수행함으로써, 전기 자동차가 더욱 신속하게 안정된 상태로 진입하도록 하여 안전을 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법의 흐름도이다. 능동적 안전 제어 시스템은 위의 실시예에서 기술된 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템일 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다.
단계 S701: 휠 속도 신호, 전기 자동차의 방향 정보, 전기 자동차의 요 정보, 배터리 팩의 상태 정보, 및 복수의 모터의 상태 정보를 획득하는 단계.
전기 자동차의 요 정보는 전기 자동차의 실제 요 각속도와 전기 자동차의 횡가속도를 포함한다. 전기 자동차의 방향 정보는 스티어링 휠 회전각 센서를 사용해서 검출될 수 있고, 전기 자동차의 실제 요 각속도 및 전기 자동차의 횡가속도는 요 레이트 센서를 사용해서 검출될 수 있다.
단계 S702: 휠 속도 신호, 전기 자동차의 방향 정보, 및 전기 자동차의 요 정보에 따라 전기 자동차의 상태를 결정하는 단계로, 전기 자동차의 상태는 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 하는지와 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있는지를 포함한다.
단계 S703: 배터리 팩의 상태 정보, 복수의 모터의 상태 정보, 및 전기 자동차의 상태에 따라 제어 명령을 생성하고, 제어 명령을 적어도 하나의 모터로 전달하여 제어 명령에 따라 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하는 단계로, 여기서 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 구동 제어를 수행하도록 하며; 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 제동 제어를 수행하도록 한다.
본 발명의 이러한 실시예들에 따르면, 전기 자동차의 구동 과정에서, 스티어링 휠 회전각 신호 및 휠 속도 신호에 따라 전기 자동차의 목표 요 각속도가 실시간으로 연산된다. 요 각속도 차이(△ψ')를 획득하기 위해 목표 요 각속도는 전기 자동차의 실제 요 각속도와 비교된다. 동시에 휠 속도 신호, 스티어링 휠 회전각 신호, 전기 자동차의 실제 요 각속도, 및 전기 자동차의 횡가속도에 따라 전기 자동차의 후면 샤프트 슬립각이 더 연산된다. 전기 자동차의 실제 요 각속도 및 목표 요 각속도에 따라 그리고 전기 자동차의 전체 차량 회전 관성을 사용해서 전기 자동차의 실제 요 각속도 및 목표 요 각속도 간의 요 모멘트 차이(△M)가 실시간으로 연산된다. 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때는 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려는 것을 나타내며, 능동적 안전 제어 시스템은 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 제어된다. 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크거나 또는 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 클 때는, 전기 자동차가 한계-부가 사이드-슬립 동작 상태(limit-attachment side-slip working condition)로 진입, 즉 사이드 슬립 한계 간격인 것으로 간주될 수 있으며, 능동적 안전 제어 시스템(200)이 제어되어 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입한다.
더욱이, 능동적 안전 제어 시스템이 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입한 후에는, 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고, 현재 상태의 전기 자동차의 4개의 휠의 구동력에 따라 연산이 수행되어 제1의 역 요 모멘트를 얻고, 제1의 역 요 모멘트에 따라 전기 자동차에 대하여 요 제어가 수행되어 전기 자동차의 자세를 캘리브레이션한다. 능동적 안전 제어 시스템이 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입한 후에는, 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고, 현재 상태의 전기 자동차의 4개의 휠의 구동력에 따라 연산이 수행되어 제2의 역 요 모멘트를 얻고 요 모멘트 차이(△M)를 상쇄함으로써, 전기 자동차가 안정된 상태로 진입한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이러한 실시예들에 따르면, 전기 자동차가 좌측-턴 언더스티어 상태이고, 전기 자동차의 전륜들이 사이드 슬립을 가질 때, 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이면, 전기 자동차의 4개의 휠 중 우측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시키고; 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크면, 우측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시킴과 동시에 4개의 휠 중 좌측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 제동된다.
본 발명의 이러한 실시예들에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 전기 자동차가 우측-턴 언더 스티어 상태이고, 전기 자동차의 전륜들이 사이드 슬립을 가진다고 결정될 때, 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이면, 전기 자동차의 4개의 휠 중 좌측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시키며; 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크면, 좌측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시킴과 동시에 4개의 휠 중 우측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 제동된다.
본 발명의 이러한 실시예들에 따르면, 도 5에 도시된 바와 같이, 전기 자동차가 좌측-턴 오버 스티어 상태이고, 전기 자동차의 후륜들이 사이드 슬립을 가질 때, 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 4개의 휠 중 좌측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시키고; 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 크면, 좌측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시킴과 동시에 4개의 휠 중 우측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 제동된다.
본 발명의 이러한 실시예들에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 전기 자동차가 우측-턴 오버 스티어 상태이고, 전기 자동차의 후륜들이 사이드 슬립을 가질 때, 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 전기 자동차의 4개의 휠 중 우측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시키고; 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 크면, 우측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시킴과 동시에 4개의 휠 중 좌측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 제동된다.
본 발명의 이러한 실시예들에 따른 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법을 위하여, 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 능동적 안전 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드로 진입하여 모터의 구동력을 사용해서 전기 자동차에 대한 요 제어를 수행함으로써, 전기 자동차의 자세를 교정하고, 전기 자동차의 선회 속도를 증가시키고, 제동에 의해 야기되는 차량 속도 감소를 피하고, 전기 자동차의 조작 안정성을 개선할 수 있다. 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 능동적 안전 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하여 대응하는 모터의 제동력 및 구동력을 사용해서 전기 자동차에 대한 요 제어를 수행함으로써, 전기 자동차가 더욱 신속하게 안정된 상태로 진입하도록 하여 전기 자동차의 안전을 개선할 수 있다.
흐름도들 또는 다른 방식으로 설명된 어떠한 과정들 또는 방법들이라도 모듈들, 세그먼트들 또는 구체적인 논리적 기능들 또는 프로세스들의 단계들을 구현하도록 구성된 하나 이상의 명령들을 포함하는 코드의 일부들로 이해될 수 있고, 본 발명의 바람직한 구현 방식들의 범위는 다른 구현들을 포함한다. 기능들은 도시되거나 또는 논의된 것과는 다른 순서에 따라 실행될 수 있다. 예를 들면, 기능들은 포함된 기능들에 따라 실질적으로 동시에 실행되거나 기능들은 반대 순서로 실행되며, 이는 본 발명의 실시예들이 속한 당해 분야의 숙련자들에 의해 이해되어야 한다.
흐름도들 또는 여기서 다른 방식들로 기술된 논리적 및/또는 단계들은, 예를 들면 논리적 기능들을 구현하기 위한 실행 가능한 명령들의 시퀀스된 리스트로 간주될 수 있으며, 명령 실행 시스템들, 디바이스들 또는 장비들(예를 들면, 컴퓨터 기반의 시스템, 프로세서를 포함하는 시스템 또는 명령 실행 시스템들, 디바이스들, 또는 장비로부터 명령을 받거나 또는 명령을 실행할 수 있는 다른 시스템) 또는 이러한 명령 실행 시스템들, 디바이스들 또는 장비들의 조합을 통해 사용되기 위해 어떠한 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 구체적으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서, "컴퓨터로 판독 가능한 매체"는 명령 실행 시스템들, 디바이스들 또는 장비들 또는 명령 실행 시스템들, 디바이스들 또는 장비들의 조합을 통해 사용되기 위한 프로그램을 저장, 통신, 전파 또는 전달할 수 있는 어떠한 디바이스라도 포함할 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체의 더욱 구체적인 예시(배타적이지 않은(non-exclusive)의 리스트)는 전자적 연결부(전자 디바이스), 휴대용 컴퓨터 카셋트(마그네틱 디바이스), 램(RAM), 롬(ROM), 소거 프로그램 가능한 롬(EPROM 또는 플래시-구동 메모리), 광 디바이스, 및 하나 이상의 케이블을 가지는 시디롬(CDROM)을 포함할 수 있다. 부가하여, 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 심지어 프로그램이 인쇄된 종이 또는 다른 적절한 매체일 수도 있으며, 예를 들어 종이 또는 다른 매체에 대하여 광학 스캐닝이 수행되고, 다음 필요한 경우 편집, 해석 또는 다른 적절한 방식으로 프로세싱함에 의해 전자적 방식으로 프로그램이 획득되고, 프로그램은 컴퓨터 메모리 내에 저장된다.
본 발명의 일부는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합을 사용해서 구현될 수 있다. 위에서 언급된 구현 방식, 복수의 단계들 또는 방법들은 메모리에 저장되고 적절한 명령 실행 시스템에서 실행되는 소프트웨어 또는 펌 웨어를 사용해서 구현될 수 있다. 예를 들면, 하드웨어의 구현 중에, 어떠한 다른 구현 방식으로서, 데이터 신호에 대한 로직 기능을 구현하도록 구성된 로직 게이트 회로를 가지는 이산 로직 회로, 적절한 조합 로직 게이트 회로를 가지는 주문형 집적 회로, 프로그램 가능한 게이트 어레이(PGA), 필드-프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA) 등 당해 분야에 잘 알려진 기술들의 어떠한 하나 또는 조합이 구현을 위해 사용될 수 있다.
당해 분야의 숙련자라면 위에서 언급한 실시예들의 방법들에서 수행되는 모든 또는 일부 단계들은 프로그램 명령에 따르는 적절한 하드웨어에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수 있다. 프로그램이 동작하면, 위에서 언급한 방법 실시예들이 수행된다.
부가하여, 본 발명의 실시예들의 기능적 유닛들은 프로세싱 유닛내에 집적되거나 각각은 별개의 물리적 유닛일 수 있고; 대안적으로 2개 이상의 유닛들이 하나의 유닛내에 집적된다. 집적된 모듈들은 하드웨어 또는 소프트웨어 기능 모듈들의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 기능 모듈들의 형태로 구현되고 독립적 제품으로 팔리거나 사용된다면, 집적 모듈들은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에도 저장될 수 있다.
위에서 언급된 저장 매체는 롬(ROM), 마그네틱 디스크 또는 광 디스크일 수 있다.
본 명세서의 설명에서, "일 실시예", "일부 실시예", "예시", "구체적 예시", 또는 "일부 예시"와 같은 참조 용어들의 설명은 본 발명의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함된 실시예들 또는 예시들을 참조하여 설명된 구체적 특징들, 구조들, 재료들 또는 특징들을 의미한다. 이러한 명세서에서, 위에서 언급된 용어들의 개략적인 설명은 반드시 동일한 실시예 또는 예시를 포함하는 것은 아니다. 더욱이, 설명된 구체적인 특징들, 구조들, 재료들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예들 또는 예시들에서 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
위에서 본 발명의 예시적인 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 분야의 숙련자들은 본 발명의 원리 및 정신을 벗어나지 않고 이러한 실시예들에 대한 다양한 변경, 수정, 대체가 이루어질 수 있으며, 본 발명의 범위는 청구범위 및 그와 균등물들에 의해 정의될 수 있다는 것을 알 것이다.
1: 배터리 팩
2: 모터 제어기
3: 모터
4: 트랜스미션
5: 휠
6: 요레이트 센서(요 각속도 센서, 종/횡가속도 센서)
7: 스티어링 휠 회전각 센서
8: 전동축
9: 회전 변형 센서
10: 휠 속도 센서

Claims (39)

  1. 복수의 휠, 상기 복수의 휠에 각각 연결된 복수의 트랜스미션, 상기 복수의 휠에 각각 대응하도록 상기 복수의 트랜스미션에 각각 연결된 복수의 모터, 상기 복수의 휠의 휠 속도를 검출하고 휠 속도 신호를 생성하도록 구성된 휠 속도 검출 모듈, 전기 자동차의 방향 정보를 검출하도록 구성된 스티어링 휠 회전각 센서, 상기 전기 자동차의 요(yaw) 정보를 검출하도록 구성된 요 레이트 센서 및 배터리 팩을 포함하는 전기 자동차용 능동적 안전 제어 시스템으로,
    상기 능동적 안전 제어 시스템은,
    상기 휠 속도 검출 모듈, 상기 스티어링 휠 회전각 센서, 상기 요 레이트 센서, 상기 배터리 팩, 및 상기 복수의 모터에 연결되며, 상기 휠 속도 신호, 상기 전기 자동차의 방향 정보, 상기 전기 자동차의 요 정보, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 및 상기 복수의 모터의 상태 정보를 획득하도록 구성된 획득 모듈;
    상기 휠 속도 신호, 상기 전기 자동차의 방향 정보, 및 상기 전기 자동차의 요 정보에 따라 상기 전기 자동차의 상태를 결정하도록 구성되며, 상기 전기 자동차의 상태는 상기 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격(side slip limit interval)에 진입하려고 하는지와 상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있는지를 포함하는 상태 결정 모듈; 및
    상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 및 상기 전기 자동차의 상태에 따라 제어 명령을 생성하고, 상기 제어 명령을 적어도 하나의 모터로 전달하여 적어도 하나의 모터가 상기 제어 명령에 따라 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하도록 구성되며, 상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립을 가지고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 구동 제어를 수행하도록 하며, 상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는 상기 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 제동 제어를 수행하도록 하는 제어 모듈을 포함하는 능동적 안전 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 상기 제어 모듈에 의해 생성된 제어 명령은,
    하나의 모터가 대응하는 휠에 대한 제동 제어를 수행하도록 하고, 다른 모터는 다른 대응하는 휠에 대한 구동 제어를 수행하도록 하는 능동적 안전 제어 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 휠 속도 검출 모듈은,
    휠 속도 센서 및/또는 회전 변형 센서(rotary transformer sensor)를 포함하는 능동적 안전 제어 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 요 레이트 센서는,
    요 각속도 센서, 종가속도 센서 및 횡가속도 센서를 포함하는 능동적 안전 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전기 자동차의 방향 정보는, 상기 스티어링 휠 회전각 센서에 의해 검출된 스티어링 휠 회전각 신호이며, 상기 전기 자동차의 요 정보는 상기 요 각속도 센서에 의해 검출된 실제 요 각속도와 상기 횡가속도 센서에 의해 검출된 횡가속도를 포함하고,
    상기 상태 결정 모듈은,
    상기 스티어링 휠 회전각 신호 및 상기 휠 속도 신호에 따라 상기 전기 자동차의 목표 요 각속도를 연산하고;
    상기 휠 속도 신호, 상기 스티어링 회전각 신호, 상기 실제 요 각속도 및 상기 횡가속도에 따라 상기 전기 자동차의 후면 샤프트 슬립각을 연산하고;
    상기 목표 요 각속도 및 상기 실제 요 각속도 간의 요 각속도 차이(△ψ')를 얻으며;
    상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이거나 또는 상기 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립을 가지고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입한다고 결정하거나; 또는 상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크거나 또는 상기 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 클 때 상기 전기 자동차가 사이드 상기 슬립 한계 간격에 있는 것으로 결정하도록 더 구성된 능동적 안전 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 복수의 휠의 구동력을 획득하고;
    상기 복수의 휠의 제동력을 획득하고;
    상기 목표 요 각속도 및 상기 전기 자동차의 전체 차량 회전 관성에 따라 상기 전기 자동차의 목표 요 모멘트를 연산하고, 상기 목표 요 모멘트와 상기 요 각속도 센서에 의해 검출되는 실제 요 모멘트 간의 요 모멘트 차이(△M)를 얻으며;
    상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립을 가지고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 연산을 수행하여 제1의 역 요 모멘트(first opposite yaw moment)를 얻고, 상기 제1의 역 요 모멘트를 적어도 하나의 모터로 전달함으로써, 적어도 하나의 모터가 상기 제1의 역 요 모멘트에 따라 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하여 구동되도록 하며; 상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 상기 복수의 휠의 제동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 연산을 수행하여 제2의 역 요 모멘트(second opposite yaw moment)를 얻고, 상기 제2의 역 요 모멘트를 적어도 하나의 모터로 전달함으로써, 적어도 하나의 모터가 상기 제2 역 요 모멘트에 따라 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하여 제동되도록 더 구성된 능동적 안전 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 휠은,
    좌측-전륜, 우측-전륜, 좌측-후륜 및 우측-후륜을 포함하는 능동적 안전 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 사이드 슬립이 발생하는 휠이 전륜이고 상기 전기 자동차가 우측으로 턴할 때 상기 제어 모듈은,
    상기 전기 자동차에 상기 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 좌측-후륜에 의해 요구되는 제1 구동력을 연산하고, 상기 제1 구동력을 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제1 구동력에 따라 상기 좌측-후륜을 제어하도록 하며;
    상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 상기 복수의 휠의 제동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 좌측-후륜에 의해 요구되는 제2 구동력과 상기 우측-후륜에 의해 요구되는 제1 제동력을 연산하고, 상기 제2 구동력은 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터에 전달하고 상기 제1 제동력은 상기 우측-후륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제2 구동력에 따라 상기 좌측-후륜을 제어하고, 상기 우측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제1 제동력에 따라 상기 우측-후륜을 제어하도록 더 구성된 능동적 안전 제어 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 사이드 슬립이 발생하는 휠이 전륜이고 상기 전기 자동차가 좌측으로 턴할 때, 상기 제어 모듈은,
    상기 전기 자동차에 상기 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 우측-후륜에 의해 요구되는 제1 구동력을 연산하고, 상기 제1 구동력을 상기 우측-후륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 우측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제1 구동력에 따라 상기 우측-후륜을 제어하도록 하며;
    상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 상기 복수의 휠의 제동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 우측-후륜에 의해 요구되는 제2 구동력과 상기 좌측-후륜에 의해 요구되는 제1 제동력을 연산하고, 상기 제2 구동력은 상기 우측-후륜에 대응하는 모터에 전달하고 상기 제1 제동력은 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 우측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제2 구동력에 따라 상기 우측-후륜을 제어하도록 하고, 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제1 제동력에 따라 상기 좌측-후륜을 제어하도록 더 구성된 능동적 안전 제어 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 사이드 슬립이 발생하는 휠이 후륜이고 상기 전기 자동차가 우측으로 턴할 때, 상기 제어 모듈은,
    상기 전기 자동차에 상기 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 우측-전륜에 의해 요구되는 제3 구동력을 연산하고, 상기 제3 구동력을 상기 우측-전륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 우측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제3 구동력에 따라 상기 우측-전륜을 제어하도록 하며;
    상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 상기 복수의 휠의 제동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 우측-전륜에 의해 요구되는 제4 구동력과 상기 좌측-전륜에 의해 요구되는 제2 제동력을 연산하고, 상기 제4 구동력은 상기 우측-전륜에 대응하는 모터에 전달하고 상기 제2 제동력은 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 우측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제4 구동력에 따라 상기 우측-전륜을 제어하도록 하고, 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제2 제동력에 따라 상기 좌측-전륜을 제어하도록 더 구성된 능동적 안전 제어 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 사이드 슬립이 발생하는 휠이 후륜이고 상기 전기 자동차가 좌측으로 턴할 때, 상기 제어 모듈은,
    상기 전기 자동차에 상기 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 좌측-전륜에 의해 요구되는 제3 구동력을 연산하고, 상기 제3 구동력을 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제3 구동력에 따라 상기 좌측-전륜을 제어하도록 하며;
    상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 상기 복수의 휠의 제동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 좌측-전륜에 의해 요구되는 제4 구동력과 상기 우측-전륜에 의해 요구되는 제2 제동력을 연산하고, 상기 제4 구동력은 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터에 전달하고 상기 제2 제동력은 상기 우측-전륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제4 구동력에 따라 상기 좌측-전륜을 제어하도록 하고, 상기 우측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제2 제동력에 따라 상기 우측-전륜을 제어하도록 더 구성된 능동적 안전 제어 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 능동적 안전 제어 시스템은, 상기 전기 자동차의 모터 제어기에 통합된 능동적 안전 제어 시스템.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 전기 자동차용 상기 능동적 안전 제어 시스템을 포함하는 모터 제어기.
  14. 4개의 휠;
    전동 축들을 사용해서 상기 4개의 휠에 각각 연결된 4개의 트랜스미션;
    상기 4개의 트랜스미션에 각각 연결된 4개의 모터;
    상기 4개의 휠에 각각 연결되고, 상기 4개의 휠의 휠 속도를 검출하여 휠 속도 신호를 생성하도록 구성된 휠 속도 검출 모듈;
    상기 전기 자동차의 방향 정보를 검출하도록 구성된 스티어링 휠 회전각 센서;
    상기 전기 자동차의 요 정보를 검출하도록 구성된 요 레이트 센서;
    배터리 팩; 및
    제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 전기 자동차용 상기 능동적 안전 제어 시스템을 포함하는 전기 자동차.
  15. 제14항에 있어서,
    각 모터는 각 트랜스미션에 고정 연결된 전기 자동차.
  16. 복수의 휠, 상기 복수의 휠에 각각 연결된 복수의 트랜스미션, 상기 복수의 휠에 각각 대응하도록 상기 복수의 트랜스미션에 각각 연결된 복수의 모터, 상기 복수의 휠의 휠 속도를 검출하여 휠 속도 신호를 생성하도록 구성된 휠 속도 검출 모듈, 상기 전기 자동차의 방향 정보를 검출하도록 구성된 스티어링 휠 회전각 센서, 상기 전기 자동차의 요 정보를 검출하도록 구성된 요 레이트 센서, 및 배터리 팩을 포함하는 전기 자동차용 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법에 있어서, 상기 제어 방법은,
    상기 휠 속도 신호, 상기 전기 자동차의 방향 정보, 상기 전기 자동차의 요 정보, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 및 상기 복수의 모터의 상태 정보를 획득하는 단계;
    상기 휠 속도 신호, 상기 전기 자동차의 방향 정보, 및 상기 전기 자동차의 요 정보에 따라 상기 전기 자동차의 상태를 결정하는 단계로, 상기 전기 자동차의 상태는 상기 전기 자동차에 상기 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 하는지와 상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있는지를 포함하는 단계; 및
    상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 및 상기 전기 자동차의 상태에 따라 제어 명령을 생성하고, 상기 제어 명령을 적어도 하나의 모터로 전달하여 적어도 하나의 모터가 상기 제어 명령에 따라 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하는 단계로, 상기 전기 자동차에 상기 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 구동 제어를 수행하도록 하며, 상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때 상기 제어 명령은 적어도 하나의 모터가 적어도 하나의 대응하는 휠에 대한 제동 제어를 수행하도록 하는 단계를 포함하는 제어 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때 상기 생성된 제어 명령은 하나의 모터가 대응하는 휠에 대한 제동 제어를 수행하도록 하며, 다른 모터는 다른 대응하는 휠에 대한 구동 제어를 수행하도록 하는 제어 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 휠 속도 검출 모듈은, 휠 속도 센서 및/또는 회전 변형 센서(rotary transformer sensor)를 포함하는 제어 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 자동차의 방향 정보는, 스티어링 휠 회전각 신호이며, 상기 전기 자동차의 요 정보는, 상기 전기 자동차의 횡가속도 및 실제 요 각속도이며,
    상기 휠 속도 신호, 상기 전기 자동차의 방향 정보, 및 상기 전기 자동차의 요 정보에 따라 상기 전기 자동차의 상태를 결정하는 단계는,
    상기 스티어링 휠 회전각 신호 및 상기 휠 속도 신호에 따라 상기 전기 자동차의 목표 요 각속도를 연산하는 단계;
    상기 휠 속도 신호, 상기 스티어링 회전각 신호, 상기 실제 요 각속도 및 상기 횡가속도에 따라 상기 전기 자동차의 후면 샤프트 슬립각을 연산하는 단계;
    상기 목표 요 각속도 및 상기 실제 요 각속도간의 요 각속도 차이(△ψ')를 획득하는 단계; 및
    상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이거나 또는 상기 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 상기 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입한다고 결정하며; 상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크거나 또는 상기 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 클 때 상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있다고 결정하는 단계;를 포함하는 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 및 상기 전기 자동차의 상태에 따라 제어 명령을 생성하고, 상기 제어 명령을 적어도 하나의 모터로 전달하여 적어도 하나의 모터가 상기 제어 명령에 따라 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하는 단계는,
    상기 복수의 휠의 구동력 및 상기 복수의 휠의 제동력을 획득하는 단계(S1);
    상기 목표 요 각속도 및 상기 전기 자동차의 전체 차량 회전 관성에 따라 상기 전기 자동차의 목표 요 모멘트를 연산하고, 상기 목표 요 모멘트와 상기 요 레이트 센서에 의해 검출되는 실제 요 모멘트 간의 요 모멘트 차이(△M)를 획득하는 단계(S2); 및
    상기 전기 자동차에 상기 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 연산을 수행하여 제1의 역 요 모멘트(opposite yaw moment)를 얻고, 상기 제1의 역 요 모멘트를 적어도 하나의 모터로 전달함으로써, 적어도 하나의 모터가 상기 제1의 역 요 모멘트에 따라 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하여 구동되도록 하며; 상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 상기 복수의 휠의 제동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 연산을 수행하여 제2의 역 요 모멘트를 얻고, 상기 제2의 역 요 모멘트를 적어도 하나의 모터로 전달함으로써, 적어도 하나의 모터가 상기 제2 역 요 모멘트에 따라 적어도 하나의 대응하는 휠을 제어하여 제동되도록 하는 단계(S3);를 포함하는 제어 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 복수의 휠은,
    좌측-전륜, 우측-전륜, 좌측-후륜 및 우측-후륜을 포함하는 제어 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 사이드 슬립을 가지는 휠이 전륜이고 상기 전기 자동차가 우측으로 턴할 때, 상기 단계(S3)는,
    상기 전기 자동차에 상기 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 좌측-후륜에 의해 요구되는 제1 구동력을 연산하고, 상기 제1 구동력을 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제1 구동력에 따라 상기 좌측-후륜을 제어하도록 하는 단계; 및
    상기 전기 자동차가 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 상기 복수의 휠의 제동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 좌측-후륜에 의해 요구되는 제2 구동력과 상기 우측-후륜에 의해 요구되는 제1 제동력을 연산하고, 상기 제2 구동력은 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터에 전달하고 상기 제1 제동력은 상기 우측-후륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제2 구동력에 따라 상기 좌측-후륜을 제어하고, 상기 우측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제1 제동력에 따라 상기 우측-후륜을 제어하도록 하는 단계;를 포함하는 제어 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 사이드 슬립을 가지는 휠이 전륜이고 상기 전기 자동차가 좌측으로 턴할 때, 상기 단계(S3)는,
    상기 전기 자동차에 상기 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 우측-후륜에 의해 요구되는 제1 구동력을 연산하고, 상기 제1 구동력을 상기 우측-후륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 우측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제1 구동력에 따라 상기 좌측-후륜을 제어하도록 하는 단계; 및
    상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 상기 복수의 휠의 제동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 우측-후륜에 의해 요구되는 제2 구동력 및 상기 좌측-후륜에 의해 요구되는 제1 제동력을 연산하고, 상기 제2 구동력은 상기 우측-후륜에 대응하는 모터에 전달하고 상기 제1 제동력은 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 우측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제2 구동력에 따라 상기 우측-후륜을 제어하도록 하고, 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터가 상기 제1 제동력에 따라 상기 좌측-후륜을 제어하도록 하는 단계;를 포함하는 제어 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 사이드 슬립을 가지는 휠이 후륜이고 상기 전기 자동차가 우측으로 턴할 때, 상기 단계(S3)는,
    상기 전기 자동차에 상기 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 우측-전륜에 의해 요구되는 제3 구동력을 연산하고, 상기 제3 구동력을 상기 우측-전륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 우측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제3 구동력에 따라 상기 우측-전륜을 제어하도록 하는 단계; 및
    상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 상기 복수의 휠의 제동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 우측-전륜에 의해 요구되는 제4 구동력 및 상기 좌측-전륜에 의해 요구되는 제2 제동력을 연산하고, 상기 제4 구동력은 상기 우측-전륜에 대응하는 모터에 전달하고 상기 제2 제동력은 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 우측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제4 구동력에 따라 상기 우측-전륜을 제어하고, 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제2 제동력에 따라 상기 좌측-전륜을 제어하도록 하는 단계;를 포함하는 제어 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    사이드 슬립을 가지는 휠이 후륜이고 상기 전기 자동차가 좌측으로 턴할 때, 상기 단계(S3)는,
    상기 전기 자동차에 상기 사이드 슬립이 발생하고 상기 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 좌측-전륜에 의해 요구되는 제3 구동력을 연산하고, 상기 제3 구동력을 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제3 구동력에 따라 상기 좌측-전륜을 제어하도록 하는 단계; 및
    상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 상기 복수의 모터의 상태 정보, 상기 복수의 휠의 구동력, 상기 복수의 휠의 제동력, 및 상기 요 모멘트 차이(△M)에 따라 상기 좌측-전륜에 의해 요구되는 제4 구동력과 상기 우측-전륜에 의해 요구되는 제2 제동력을 연산하고, 상기 제4 구동력은 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터에 전달하고 상기 제2 제동력은 상기 우측-전륜에 대응하는 모터로 전달함으로써, 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제4 구동력에 따라 상기 좌측-전륜을 제어하고, 상기 우측-전륜에 대응하는 모터가 상기 제2 제동력에 따라 상기 우측-전륜을 제어하는 단계;를 포함하는 제어 방법.
  26. 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템에 있어서,
    4개의 휠;
    전동 축을 사용해서 상기 4개의 휠에 각각 연결된 4개의 트랜스미션;
    상기 4개의 트랜스미션 각각에 연결되는 독립적으로 제어되는 4개의 모터;
    상기 전기 자동차의 휠 속도를 검출하여 휠 속도 신호를 생성하는 휠 속도 검출 모듈;
    스티어링 휠 회전각 센서 및 요 레이트 센서 모듈;
    배터리 팩; 및
    상기 배터리 팩 및 상기 4개의 모터에 각각 연결된 모터 제어기를 포함하며,
    상기 모터 제어기는 상기 휠 속도 검출 모듈, 상기 스티어링 휠 회전각 센서 및 상기 요 레이트 센서 모듈과 통신하고, 상기 모터 제어기는, 상기 4개의 모터를 제어하기 위해 상기 스티어링 휠 회전각 센서 및 상기 요 레이트 센서 모듈에 의해 전송된 상기 전기 자동차의 상태 신호들, 상기 휠 속도 신호, 상기 배터리 팩의 상태 정보, 및 상기 4개의 모터의 상태 정보에 따라 제어 명령을 생성하고, 상기 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 모터 제어기는 상기 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 하고, 상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때 상기 모터 제어기는 상기 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 상기 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 하는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 휠 속도 검출 모듈은,
    4개의 휠 속도 센서 및/또는 4개의 회전 변형 센서를 포함하는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서,
    상기 요 레이트 센서 모듈은,
    요 각속도 센서, 종가속도 센서 및 횡가속도 센서를 포함하는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 전기 자동차의 구동 과정에서, 상기 모터 제어기는 상기 스티어링 휠 회전각 센서에 의해 검출되는 스티어링 휠 회전각 신호 및 상기 휠 속도 신호에 따라 상기 전기 자동차의 목표 요 각속도를 실시간으로 연산하고, 상기 목표 요 각속도와 상기 요 각속도 센서에 의해 검출되는 실제 요 각속도를 비교하여 요 각속도 차이(△ψ')를 얻고, 동시에 상기 모터 제어기는 상기 휠 속도 신호, 상기 스티어링 휠 회전각 신호, 상기 전기 자동차의 상기 실제 요 각속도, 및 상기 횡가속도 센서에 의해 검출된 상기 전기 자동차의 횡가속도에 따라 상기 전기 자동차의 후면 샤프트 슬립각을 연산하고, 상기 모터 제어기는, 상기 목표 요 모멘트 및 상기 전기 자동차의 상기 실제 요 모멘트에 따라 그리고 상기 전기 자동차의 전체 차량 회전 관성을 사용해서 상기 전기 자동차의 실제 요 모멘트와 목표 요 모멘트간의 요 모멘트 차이(△M)를 실시간으로 연산하며,
    상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이거나 또는 상기 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 상기 모터 제어기는 상기 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 상기 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 하고,
    상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크거나 또는 상기 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 클 때, 상기 모터 제어기는 상기 능동적 안전 제어 시스템을 제어하여 상기 구동력 요 제어 모드 및 상기 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 하는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 능동적 안전 제어 시스템이 상기 구동력 요 제어 모드로 진입한 후에는, 상기 모터 제어기는 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고, 현재 상태의 상기 전기 자동차의 4개의 휠의 구동력에 따라 연산을 수행하여 제1의 역 요 모멘트를 얻고, 상기 제1의 역 요 모멘트에 따라 상기 전기 자동차에 대한 요 제어를 수행하여 상기 전기 자동차의 자세를 캘리브레이션하며;
    상기 능동적 안전 제어 시스템이 상기 구동력 요 제어 모드 및 상기 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입한 후에는, 상기 모터 제어기는 상기 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고, 현재 상태의 상기 전기 자동차의 4개의 휠의 구동력에 따라 연산을 수행하여 제2의 역 요 모멘트를 얻어 상기 요 모멘트 차이(△M)를 상쇄함으로써, 상기 전기 자동차가 안정된 상태로 진입하도록 하는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 모터 제어기가 상기 전기 자동차가 언더 스티어 상태(understeer state)에 있고 상기 전기 자동차의 전륜들이 사이드 슬립을 가진다고 결정할 때,
    상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이면, 상기 모터 제어기는 상기 4개의 휠 중 좌측-후륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시키며,
    상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크면, 상기 모터 제어기는 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시킴과 동시에 4개의 휠 중 상기 우측-후륜에 대응하는 모터를 제어하여 제동시키는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 모터 제어기가 상기 전기 자동차가 오버 스티어 상태(oversteer state)에 있고 상기 전기 자동차의 후륜들이 사이드 슬립을 가진다고 결정할 때,
    상기 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 상기 모터 제어기는 상기 4개의 휠 중 우측-전륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시키고;
    상기 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 크면, 상기 모터 제어기는 상기 우측-전륜에 대응하는 모터를 제어하여 구동력을 증가시킴과 동시에 상기 4개의 휠 중 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터를 제어하여 제동시키는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템.
  33. 제26항 내지 제32항 중 어느 한 항에 따른 전기 자동차의 상기 능동적 안전 제어 시스템을 포함하는 전기 자동차.
  34. 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법에 있어서,
    상기 전기 자동차의 휠 속도를 검출하여 휠 속도 신호를 생성하고, 상기 전기 자동차의 상태 신호를 검출하는 단계; 및
    상기 전기 자동차의 상태 신호, 상기 휠 속도 신호, 상기 전기 자동차의 배터리 팩의 상태 정보, 및 상기 전기 자동차의 4개의 모터의 상태 정보에 따라 상기 4개의 모터를 제어하기 위한 제어 명령을 생성하는 단계로, 상기 전기 자동차에 사이드 슬립이 발생하고 사이드 슬립 한계 간격으로 진입하려고 할 때, 상기 능동적 제어 시스템이 제어되어 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 하며, 상기 전기 자동차가 상기 사이드 슬립 한계 간격에 있을 때는, 상기 능동적 제어 시스템이 제어되어 상기 구동력 요 제어 모드 및 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 하는 단계;를 포함하는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 전기 자동차의 상태 신호는,
    스티어링 휠 회전각 신호, 상기 전기 자동차의 실제 요 각속도, 및 상기 전기 자동차의 횡가속도를 포함하는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 전기 자동차의 구동 과정에서, 상기 스티어링 휠 회전각 신호 및 상기 휠 속도 신호에 따라 상기 전기 자동차의 목표 요 각속도가 실시간으로 연산되고, 상기 목표 요 각속도와 상기 전기 자동차의 실제 요 각속도가 비교되어 요 각속도 차이(△ψ')를 얻고, 동시에 상기 휠 속도 신호, 상기 스티어링 휠 회전각 신호, 상기 전기 자동차의 실제 요 각속도, 및 상기 전기 자동차의 횡가속도에 따라 상기 전기 자동차의 후면 샤프트 슬립각이 더 연산되고, 목표 요 각속도 및 상기 전기 자동차의 상기 실제 요 각속도에 따라 그리고 상기 전기 자동차의 전체 차량 회전 관성을 사용해서 상기 전기 자동차의 실제 요 모멘트와 목표 요 모멘트 간의 요 모멘트 차이(△M)가 실시간으로 연산되고,
    상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이거나 또는 상기 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하일 때, 상기 능동적 안전 제어 시스템이 제어되어 상기 구동력 요 제어 모드로 진입하도록 결정되며;
    상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크거나 또는 상기 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 클 때 상기 능동적 안전 제어 시스템이 제어되어 상기 구동력 요 제어 모드 및 상기 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입하도록 하는 결정되는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 능동적 안전 제어 시스템이 상기 구동력 요 제어 모드로 진입한 후에는, 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고, 현재 상태의 상기 전기 자동차의 4개의 휠의 구동력에 따라 연산이 수행되어 제1의 역 요 모멘트를 얻고, 상기 제1의 역 요 모멘트에 따라 상기 전기 자동차에 대해 요 제어가 수행됨으로써, 상기 전기 자동차의 자세를 캘리브레이션하며;
    상기 능동적 안전 제어 시스템이 상기 구동력 요 제어 모드 및 상기 제동력 요 제어 모드로 동시에 진입한 후에는, 전체 차량 동역학 모델 및 타이어 모델을 사용하고, 현재 상태의 상기 전기 자동차의 4개의 휠의 구동력 및 제동력에 따라 연산이 수행되어 제2의 역 요 모멘트를 획득하고 상기 요 모멘트 차이(△M)를 상쇄함으로써, 상기 전기 자동차가 안정된 상태로 진입하도록 하는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 전기 자동차가 언더 스티어 상태(understeer state)에 있고 상기 전기 자동차의 전륜들이 사이드 슬립을 가진다고 결정될 때,
    상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제1의 기설정된 각속도보다 크고 제2의 기설정된 각속도 이하이면, 상기 전기 자동차의 4개의 휠 중 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시키고;
    상기 요 각속도 차이(△ψ')가 제2의 기설정된 각속도보다 크면, 상기 좌측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시킴과 동시에 상기 4개의 휠 중 우측-후륜에 대응하는 모터가 제어되어 제동되는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법.
  39. 제36항에 있어서,
    상기 전기 자동차가 오버 스티어 상태(oversteer state)에 있고 상기 전기 자동차의 후륜들이 사이드 슬립을 가진다고 결정될 때,
    상기 후면 샤프트 슬립각이 제1의 기설정된 각도보다 크고 제2의 기설정된 각도 이하이면, 상기 전기 자동차의 4개의 휠 중 상기 우측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시키고;
    상기 후면 샤프트 슬립각이 제2의 기설정된 각도보다 크면, 상기 우측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 구동력을 증가시킴과 동시에 상기 4개의 휠 중 상기 좌측-전륜에 대응하는 모터가 제어되어 제동되는 전기 자동차의 능동적 안전 제어 시스템을 위한 제어 방법.
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