KR20180060800A - 트랙션 제어 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트랙션 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템은 차량의 가속도를 수신하는 통신부 및 수신한 차량 가속도의 감소에 응답하여 출력 토크를 감소시키는 제어부를 포함하고, 제어부는 상기 차량 가속도를 기초로 고마찰 노면에서 전환된 저마찰 노면을 상기 차량이 주행하는 것으로 판단하면, 상기 감소된 차량 가속도에 대응하는 제 1 토크보다 작은 제 2 토크를 출력한 이후 미리 설정한 제 1 임계 시간 동안 상기 제 1 토크로 증가시킬 수 있다.
Description
본 발명은 차량의 트랙션 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는, 마찰력이 높은 노면에서 마찰력이 낮은 노면으로 차량 주행 시 차량 주행을 보조하기 위한 차량의 트랙션 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 전자 제어 시스템은 차량의 스핀 현상을 효율적으로 방지하여 강력하고 안정된 제동력을 얻기 위한 것으로, 차량 제동 시 휠의 미끄러짐을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(Anti-Lock Brake System; 이하, ABS 라고 한다)과, 차량의 급발진이나 급가속시 휠이 과대한 스핀을 방지하기 위해 엔진의 토크를 제어하는 트랙션 제어 시스템(Traction Control Systme; 이하, TCS 라고 한다)등이 있다.
이중에서, TCS 는 엔진의 토크를 제어하기 위한 목표 토크를 계산함에 있어 기어비와 차량 가속도에 따라 선형적으로 증가하는 목표토크를 사용하는 것이 일반적이다.
다만, TCS 적용 시, 노면 변화에 따라서 적절한 최적 토크를 재빠르게 적용하지 못하여 목표 토크 값이 주행 중인 주행 노면에 적절하지 못한 경우가 있다.
예를 들어, 차량 좌우 노면의 마찰 계수 차이가 큰 노면에서 차량이 발진하는 경우 저 마찰(Low-μ)구동 휠에 목표 토크를 제어함으로서 차량은 고마찰(High- μ) 구동 휠의 가속력을 이용하여 전진하거나 등판하는 가속능력은 높아질 수 있으나, 저 마찰(Low-μ) 구동 휠의 목표 토크를 필요이상으로 낮추게 되면 같은 구동축의 고 마찰(High- μ) 구동 휠에 저마찰 구동 휠의 토크가 전달되어 고 마찰 구동 휠이 스핀되어, 차량이 저 마찰 노면을 주행 시 제어 패턴이 일정하지 못한 문제점이 발생할 수 있다.
뿐만 아니라, TCS 엔진 제어 시 고 마찰(High- μ) 노면에서 저 마찰(Low- μ)노면으로 주행 시에, 각 바퀴에 고 마찰 시의 최대 가속력을 위해서 높은 토크가 전달되고 있는 상태에서 저 마찰의 노면으로 진입하기 때문에, 큰 스핀이 발생하게 된다.
이는 차량의 안정성과 가속력을 떨어뜨리는 문제점이 있으며, 과도한 엔진 회전수로 인한 차량 손상을 야기할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2007-0105128호
본 발명은 TCS 엔진 제어 시 고 마찰(High- μ) 노면에서 저 마찰(Low- μ)로 차량 주행할 때에 발생할 수 있는 차량 스핀을 최소화하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 가속도를 수신하는 통신부; 및 상기 수신한 차량 가속도의 감소에 응답하여 출력 토크를 감소시키는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 차량 가속도를 기초로 고마찰 노면에서 전환된 저마찰 노면을 상기 차량이 주행하는 것으로 판단하면, 상기 감소된 차량 가속도에 대응하는 제 1 토크보다 작은 제 2 토크를 출력한 이후 미리 설정한 제 1 임계 시간 동안 상기 제 1 토크로 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 차량의 가속도가 미리 설정한 제 2 임계 시간 동안 미리 설정한 제 1 가속도 이상 유지한 이후, 미리 설정한 제 3 임계 시간 내에 미리 설정한 제 2 가속도보다 작아지면 상기 차량이 고마찰 노면에서 전환된 저마찰 노면을 주행하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 제 2 토크는 PI 제어(Proportional-Integral )방법에 의하여 산출될 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기 수신한 차량 가속도의 감소에 응답하여 출력 토크를 감소시키는 단계;를 포함하는 트랙션 제어 방법에 있어서, 상기 차량 가속도를 기초로 고마찰 노면에서 전환된 저마찰 노면을 상기 차량이 주행하는 것으로 판단하면, 상기 감소된 차량 가속도에 대응하는 제 1 토크보다 작은 제 2 토크를 출력한 이후 미리 설정한 제 1 임계 시간 동안 상기 제 1 토크로 증가시키는 단계;를 포함하는 트랙션 제어 시스템의 제어 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 차량 가속도를 기초로 고마찰 노면에서 전환된 저마찰 노면을 상기 차량이 주행하는 것으로 판단하는 것은 상기 차량의 가속도가 미리 설정한 제 2 임계 시간 동안 미리 설정한 제 1 가속도 이상 유지한 이후, 미리 설정한 제 3 임계 시간 내에 미리 설정한 제 2 가속도보다 작아지면 상기 차량이 고마찰 노면에서 전환된 저마찰 노면을 주행하는 것으로 더 판단할 수 있다.
또한, 상기 제 2 토크는 PI 제어(Proportional-Integral )방법에 의하여 산출될 수 있다.
본 발명은 TCS 엔진 제어 시 고 마찰(High- μ) 노면에서 저 마찰(Low- μ)노면으로 차량 주행할 때에 발생할 수 있는 차량 스핀을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 트랙션 제어 시스템을 포함한 차량에 포함된 각종 전자 장치를 도시한 블록도 이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 트랙션 제어 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙션 제어 시 시간에 따른 노면 변화, 차속, 휠 스핀 및 종가속도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙션 제어 시 시간에 따른 제어 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙션 제어 시스템 의 제어 방법의 일부를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 트랙션 제어 시스템 의 제어 방법의 일부를 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 트랙션 제어 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙션 제어 시 시간에 따른 노면 변화, 차속, 휠 스핀 및 종가속도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙션 제어 시 시간에 따른 제어 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙션 제어 시스템 의 제어 방법의 일부를 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 트랙션 제어 시스템 의 제어 방법의 일부를 나타낸 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 트랙션 제어 시스템 (150)을 포함한 차량에 포함된 각종 전자 장치를 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 트랙션 제어 시스템 의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 차량(1)은 엔진 제어 모듈(engine control module)(110), 전자 제동 모듈(electronic braking module)(120), AVN장치 (Audio/Video/Navigation)(130), 공기 조화 장치(140), 트랙션 제어 시스템 (Steering Control system)(150), 변속 제어 모듈(160), 전동 조향 모듈(170), 가속/감속 장치(180), 입출력 제어 시스템(190), 및 기타 차량 센서(200) 등을 포함할 수 있다.
다만, 도 1에 도시된 전자 장치(100)는 차량(1)에 포함된 전자 장치의 일부에 불과하며 차량(1)에는 더욱 다양한 전자 장치가 마련될 수 있다.
또한, 차량(1) 포함된 각종 전자 장치(100)는 차량 통신 네트워크(NT)를 통하여 서로 통신할 수 있다.
차량 통신 네트워크(NT)는 최대 24.5Mbps(Mega-bits per second)의 통신 속도를 갖는 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 최대 10Mbpas의 통신 속도를 갖는 플렉스레이(FlexRay), 125kbps(kilo-bits per second) 내지 1Mbps의 통신 속도를 갖는 캔(CAN, Controller Area Network), 20kbps의 통신 속도를 갖는 린(LIN, Local Interconnect Network) 등의 통신 규약을 채용할 수 있다. 이와 같은 차량 통신 네트워크(NT)는 모스트, 플레스레이, 캔, 린 등 단일의 통신 규약을 채용할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 통신 규약을 채용할 수도 있다.
엔진 제어 모듈(110)은 연료분사 제어, 연비 피드백 제어, 희박 연소 제어, 점화 시기 제어 및 공회전수 제어 등을 수행한다.
전자 제동 모듈(120)은 차량(1)의 제동 장치를 제어할 수 있으며, 대표적으로 안티락 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System, ABS) 등을 포함할 수 있다.
AVN 장치(130)는 운전자의 제어 명령에 따라 음악 또는 영상을 출력하는 장치이다. 구체적으로, AVN 장치(130)는 운전자의 제어 명령에 따라 음악 또는 동영상을 재생하거나 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템 (150)을 통한 동작 상태를 운전자에게 표시해 줄 수 있다.
이러한 AVN 장치(130)는 AVN 디스플레이(미도시)를 포함할 수 있으며, AVN 디스플레이(미도시)는 운전자의 터치 입력을 수신할 수 있는 터치 감지 디스플레이(예를 들어, 터치 스크린)을 채용할 수 있다.
또한, AVN 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등을 채용할 수 있다.
다음으로, 공기 조화 장치(140)는 차량(1) 실내 온도에 따라 실내 공기를 가열하거나 냉각할 수 있다.
또한, 변속 제어 모듈(160)은 변속점 제어, 댐퍼 클러치 제어, 마찰 클러치 온/오프 시의 압력 제어 및 변속 중 엔진 토크 제어 등을 수행한다. 이러한 변속 제어 시스템(160)은 단일의 장치일 수 있을 뿐만 아니라, 통신을 통하여 연결된 복수의 장치들일 수도 있다.
또한, 전동 조향 모듈(170)은 저속 주행 또는 주차 시에는 조향력을 감소시키고 고속 주행 시에는 조향력을 증가시키는 등 사용자의 조향 조작을 보조할 수 있다.
다음으로, 가속/감속 장치(180)는 가속(Accelerator) 페달 및 브레이크(Brake) 페달을 포함하여, 운전자의 가속의지에 따른 페달 답력이 인가되면 차량을 가속시키고, 운전자의 감속의지에 따른 페달 답력이 인가되면 차량을 감속시킨다.
구체적으로, 브레이크 페달은 운전자가 제동을 하기 위하여 발로 조작하는 페달로, 마스터 실린더의 피스톤을 밀어 유압이 발생되어 감속되도록 할 수 있다. 운전자의 발로 브레이크 페달(130)을 조작하는 답력을 답력 센서(미도시)로 측정하여 운전자의 제동 의지를 판단할 수 있다.
또한, 가속(Accelerator) 페달은 운전자가 가속을 하기 위하여 발로 조작하는 페달로, 차량 내부의 기화기(카뷰레터)(미도시)와 연동된 기관이 가속 페달을 밟으면 회전이 빨라져 가속되도록 할 수 있다. 운전자의 발로 가속 페달)을 조작하는 답력을 답력 센서(미도시)로 측정하여 운전자의 가속 의지를 판단할 수 있다.
입출력 제어 시스템(190)은 버튼을 통한 운전자의 제어 명령을 수신하고, 운전자의 제어 명령에 대응하는 정보를 표시한다. 입출력 제어 시스템(190)는 대시 보드에 마련되어 영상을 표시하는 클러스터 디스플레이(191), 영상을 윈드 스크린에 투영하는 헤드업 디스플레이(Head Up Display: HUD)(192)를 포함할 수 있다.
클러스터(191)는 대시 보드에 마련되어 영상을 표시한다. 특히, 클러스터(191)는 윈드 스크린에 인접하여 마련됨으로써 운전자의 시선이 차량(1)의 전방으로부터 크게 벗어나지 않은 상태에서 운전자가 차량(1)의 동작 정보, 도로의 정보 또는 주행 경로 등을 획득할 수 있도록 한다.
헤드업 디스플레이(192)는 영상을 윈드 스크린에 투영시킬 수 있다. 구체적으로, 헤드-업 디스플레이(192)에 의하여 윈드 스크린에 투영되는 영상은 차량(1)의 동작 정보, 도로의 정보 또는 주행 경로 등을 포함할 수 있고, 내비게이션 시스템으로부터 수신한 정보를 기초로 사용자에게 위치 정보를 안내하거나 경고할 수도 있다.
이외에, 도시되지 않았으나, 동력 전달 제어 모듈(미도시)는 변속 제어, 댐퍼 클러치 제어, 마찰 클러치 온/오프 시의 압력 제어 및 변속 중 엔진 토크 제어 등을 수행한다.
기타 차량 센서(195)는 차량(1)에 포함되어 차량의 주행 정보를 감지하기 위하여 가속도 센서(196), 요레이트 센서(197), 조향각 센서(198) 및 속도 센서(199) 등을 포함할 수 있다.
가속도 센서(196)는 차량의 가속도를 측정하는 것으로, 횡 가속도 센서(미도시)와 종가속도 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
횡가속도 센서는 차량의 이동방향의 X축 이라고 할 때, 이동 방향의 수직축(Y축)방향을 횡방향이라고 하여 횡방향의 가속도를 측정한다.
종가속도 센서는 차량의 이동방향 X축 방향의 가속도를 측정할 수 있다.
이러한 가속도 센서(196)는 단위시간당 속도의 변화를 검출하는 소자로써 가속도, 진동, 충격 등의 동적인 힘을 감지하며 관성력, 전기변형, 자이로(Gyro)의 원리를 이용하여 측정한다.
요레이트 센서(197)는 차량의 각 휠에 설치될 수 있으며, 실시간으로 요레이트값을 검출할 수 있다.
요레이트 센서(197)는 센서 내부에 셀슘 크리스탈 소자가 있으며, 차량이 움직이면서 회전을 하게 되면 셀슘 크리스탈 소자 자체가 회전을 하면서 전압을 발생한다. 이와 같이 발생된 전압을 기초로 차량의 요 레이트를 감지할 수 있다.
조향각 센서(198)는 조향각을 측정한다. 스티어링 휠(미도시)의 하단부에 장착되며, 핸들의 조향 속도, 조향 방향 및 조향각을 검출할 수 있다.
속도 센서(199)는 차량의 각 휠(FL, FR, RL, RR)의 안쪽에 설치되어 차량 바퀴의 회전 속도를 검출하며, 측정한 차속 값을 네트워크(NT)를 통하여 트랙션 제어 시스템 (150)으로 전송할 수 있다.
마지막으로, 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템 (150)은 차량(1)에 포함된 기타 차량 센서(195)를 통하여 획득한 차량의 상태를 감지하여 휠의 스핀을 방지하기 위한 트랙션 제어를 수행하고, 특히, 마찰 노면을 파악하여 트랙션 제어의 토크 값을 적절히 제어한다.
이상에서는 차량(1)의 구성에 대하여 설명하였다.
이하에서는 차량(1)에 포함된 트랙션 제어 시스템 (150)의 구성 및 동작에 대하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템 (150)은 통신부(151), 스위치부(152), 제어부(153) 및 구동부(156)를 포함한다.
먼저, 통신부(151)는 도 1 에 도시된 차량 통신 네트워크(NT)를 통하여 차량(1)에 포함된 각종 전자 장치(100)로부터 제어 신호를 수신 받고, 트랙션 제어 시스템(150)에서 생성한 제어 신호를 각종 전자 장치(100)로 송신한다.
예를 들어, 속도 센서(199)에서 감지한 각 휠의 속도 및 가속도 센서(196)로부터 측정한 차량의 가속도를 통신부(151)를 통하여 수신한다.
뿐만 아니라, 수신한 센서값을 기초로 트랙션 제어 시스템(150) 내에서 휠 스핀 발생 여부를 판단하고, 그에 따른 트랙션 제어 신호를 통신부(151)를 통하여 각종 전자 장치(100)로 송신할 수 있다.
다음으로, 스위치부(152)는 도시하지는 않았으나, 사용자가 트랙션 제어 시스템(150)의 ON/OFF에 대한 입력을 획득한다. 이에 따라, 사용자가 ON 동작을 선택하면 휠 스핀을 방지하기 위한 트랙션 제어 시스템(150)이 동작을 실행할 수 있다.
제어부(153)는 트랙션 제어 시스템 (150)을 총괄적으로 제어한다. 구체적으로, 제어부(152)는 통신부(151)로부터 획득한 차량에 포함된 각종 센서의 센서값을 기초로 휠의 스핀 여부 및 노면 마찰을 판단하여 토크 값을 산출하는 메인 프로세서(154)와 각종 데이터를 저장하는 메모리(155)를 포함한다.
먼저, 메인 프로세서(154)는 센서부(151)로부터 수신한 센서값을 기초로 트랙션 제어 시스템 (150)을 총괄적으로 제어한다.
먼저, 메인 프로세서(154)는 차량(1)이 현재 고마찰 노면에서 저마찰 노면으로 주행하는지 여부를 판단한다. 이를 위하여 메인 프로세서(154)는 통신부 (151)를 통하여 수신한 차량의 가속도 및 휠 속도를 기초로 판단할 수 있다.
구체적으로, 메인 프로세서(154)는 차량(1)이 고마찰 노면에서 저마찰 노면으로 전환된 노면을 주행하고 있는지 판단하기 위하여 1) 현재 차량이 고마찰 노면에서 주행하고 있는지 판단하고, 2) 고마찰 노면으로 판단된 상태에서 일정 시간 내에 저마찰 노면으로 전환되었는지를 판단한다.
이 때, 1) 현재 차량이 고마찰 노면에서 주행하고 있는지 여부를 판단하기 위하여 메인 프로세서(154)는 기타 차량 센서(195)에 포함된 가속도 센서(196) 또는 비구동륜에 설치된 속도 센서(199)를 통하여 획득한 차량(1) 가속도 값을 검출한다.
이 때, 획득한 가속도가 미리 설정한 제 1 임계 시간 동안 미리 설정한 제 1임계 가속도를 초과하면 현재 차량이 고마찰 노면을 주행하고 있는 것으로 판단한다. 다만, 메인 프로세서(154)는 획득한 차량(1)의 가속도 값이 미리 설정한 제 1 임계 시간 동안 미리 설정한 제 1 임계 가속도를 초과하여 유지하는지 여부를 판단하기 위하여 주행 중 발생할 수 있는 노이즈를 제거하기 위하여 Hysteresis 또는 Filter를 사용하여 차량 주행 중의 외란을 제거할 수 있다.
예를 들어, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랙션 제어 시 시간에 따른 노면 변화, 차속, 휠 스핀 및 종가속도를 나타낸 그래프이다.
(a)는 차량의 가속도를 나타낸 그래프이고, (b)는 차량의 속도를, (c)는 구동륜의 휠 스핀을 나타낸 그래프이다.
이 때, t1 기준시점(단, 도 3 그래프에서는 t1 기준시점이라고 하였으나, 미리 설정한 제 1 임계 시간과 같이 구간으로 설정될 수 있다.)에서 차량(1)이 고마찰 노면에서 저마찰 노면으로 지속하여 주행되는 경우, t1 기준시점 통과 시 구동륜에 휠 스핀이 발생한 것을 확인할 수 있다.
따라서, 구동륜의 휠 스핀을 최소화하기 위하여 메인 프로세서(154)는 엔진 토크를 조절한다.
따라서, 고 마찰 노면을 주행한 것으로 판단한 이후, 메인 프로세서(154)는 미리 설정한 제 2 임계시간 내에 차량의 가속도가 미리 설정한 제 2 임계 가속도 이하로 감소되면 차량(1)이 현재 고마찰인 노면에서 저마찰인 노면으로 전환된 노면을 주행 중인 것으로 판단한다.
특히, 고마찰 노면에서 저마찰 노면으로 전환 판단된 경우에 구동륜의 경우 휠 스핀이 크게 발생할 수 있어, 휠 스핀 발생을 신속하게 방지하기 위하여 메인 프로세서(154)는 엔진 토크를 저감한다.
구체적으로, 메인 프로세서(154)는 엔진 토크 저감량을 산출하기PI(Proportional-위하여 Integral) 제어 방법을 사용한다. 이는 비례 적분 제어를 말하는 것으로, P 제어(비례 제어)를 통하여 엔진 토크를 신속하게 저감할 수 있다.
특히, P 제어 시 사용되는 KP는 이득값 혹은 게인(gain)이라고 하는데, 기준 KP 에 노면 전환에 따른 요인(Factor)를 곱하여 최종 KP를 산출한다. 구체적으로, 메인 프로세서(154)가 산출하고자 하는 최종 KP는 후술하는 식 1에 의하여 설명할 수 있다.
(식 1)
최종 KP= 기준 KP * Pfactor
단, 최종 Kp는 P 제어 시 적용할 최종 게인값을 의미하며, 기준 Kp는 P 제어 시 기준 게인값을 의미하며, Pfactor는 노면이 고마찰 노면에서 저마찰 노면으로 전환됨에 따라 게인 값을 증가시키기 위한 최대 시간에 따른 Calibration parameter를 의미한다.
즉, 노면이 전환된 시점(0[sec])에서는 노면 전환 시 게인 값을 최대로 부여하기 위하여 P-Factor의 최대값을 부여하고, 시간이 지남에 따라 게인 값을 감소시켜 최종 시점에서는 P-Factor를 100%로 부여함에 따라, P기준값이 최종 P 제어값으로 산출되도록 할 수 있다.
또한, 메인 프로세서(154)는 노면이 고마찰 노면에서 저마찰 노면으로 전환되면, 전환된 노면에서 신속한 엔진 토크량을 산출하여야만 휠의 스핀을 적절한 수준으로 유지할 수 있다. 즉, 오차를 없애기 위하여 메인 프로세서(154)는 I 제어(적분 제어)를 동시에 실행한다.
특히, I 제어 시 사용되는 KI는 이득값 혹은 게인(gain)이라고 하는데, 기준 KI 에 노면 전환에 따른 요인(Factor)를 곱하여 최종 KI를 산출한다. 구체적으로, 메인 프로세서(154)가 산출하고자 하는 최종 KI는 후술하는 식 2에 의하여 설명할 수 있다.
(식 2)
최종 KI= 기준 KI * Ifactor
단, 최종 KI는 I 제어 시 적용할 최종 게인값을 의미하며, 기준 KI 는 I 제어 시 기준 게인값을 의미하며, I-FACTOR 는 구체적으로, 도 4에서 설명될 수 있다.
즉, 노면이 전환된 시점(0[sec])에서는 노면 전환 시 게인 값을 최대로 부여하기 위하여 I-Factor의 최대값을 부여하고, 시간이 지남에 따라 게인 값을 감소시켜 최종 시점에서는 I-Factor를 100%로 부여함에 따라, I기준값이 최종 I 제어값으로 산출되도록 할 수 있다.
따라서, 메인 프로세서(154)는 (식 1) 및 (식 2)에서 산출한 최종 Kp 및 KI을 기초로 최종 엔진 토크량을 설정할 수 있다.
다만, 메인 프로세서(154)는 차량(1)이 고마찰 노면에서 저마찰 노면으로 전환된 노면을 주행한 것으로 판단한 경우일지라도, 구동륜에서 스핀이 미리 설정한 제 1 스핀 임계값 보다 작거나 차량(1)의 가속도가 0보다 작은 경우에는 본 발명에 따라 P 제어값 및 I 제어값을 산출하는 단계를 수행하지 않을 수 있다.
다음으로, 메모리(154)는 트랙션 제어 시스템 (150)의 프로그램 및 데이터를 기억한다.
구체적으로, 메모리(미도시)는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read OnlyMemory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
비휘발성 메모리는 트랙션 제어 시스템 (150)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 반 영구적으로 저장할 수 있으며, 휘발성 메모리는 비휘발성 메모리로부터 제어 프로그램 및 제어 데이터를 불러와 임시로 기억하고, 메인 프로세서에서 출력하는 각종 제어 신호를 임시로 저장할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템 (150)의 구성에 대하여 설명하였다.
이하 도 5 및 도 6에서는 본 발명의 실시예에 따른 트랙션 제어 시스템 (150)의 제어 방법의 순서도이다.
구체적으로, 도 5는 트랙션 제어 시스템(150)이 노면 상황 판단에 따라 엔진 토크 감소 제어가 필요한지 여부를 판단하는 방법에 관한 순서도이며, 도 6은 트랙션 제어 시스템(150)이 엔진 토크 감소량을 결정하는 방법에 관한 순서도이다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템(150)은 차량(1)의 가속도를 획득한다(S10). 구체적으로, 메인 프로세서(154)는 속도 센서(199)에서 감지한 각 휠의 속도로부터 가속도를 산출하거나 가속도 센서(196)로부터 측정한 차량의 가속도를 통신부(151)를 통하여 수신할 수 있다.
따라서, 메인 프로세서(154)는 획득한 가속도를 기초로 차량(1)이 현재 고마찰 노면을 주행중인지 여부를 판단한다(S20). 구체적으로, 획득한 가속도가 미리 설정한 제 1 임계 시간 동안 미리 설정한 제 1임계 가속도를 초과하면 현재 차량이 고마찰 노면을 주행하고 있는 것으로 판단한다.
따라서, 고마찰 노면인 것으로 메인 프로세서(154)가 판단하면(S20의 예), 이후 차량(1)이 저 마찰 노면으로 전환된 노면을 주행 하는지를 판단한다(S40). 이는 메인 프로세서(154)가 미리 설정한 제 2 임계시간 내에 차량의 가속도가 미리 설정한 제 2 임계 가속도 이하로 감소되면 차량(1)이 현재 고마찰인 노면에서 저마찰인 노면으로 전환된 노면을 주행 중인 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 고마찰 노면에서 저마찰 노면으로 전환된 주행을 하고 있다고 판단하면, 메인 프로세서(154)는 구동륜의 휠 스핀을 최소화하기 위하여 엔진 토크의 감소 제어가 필요한 것으로 판단한다(S50).
이 후 트랙션 제어 시스템(150)이 엔진 토크 감소량을 결정하는 방법에 관하여 도 6에서 후술한다.
차량(1)이 고마찰 노면에서 저마찰 노면으로 전환된 노면을 주행하는 것으로판단한 이후(S50), 구동륜 스핀이 미리 설정한 임계값보다 크고(S60의 예), 차량(1)의 주행 가속도가 0 이상인 경우(S70의 예)인 경우에 트랙션 제어 시스템(150)은 본 발명에 따른 엔진 토크량을 결정하기 위하여 P 게인 및 I 게인을 산출한다(S80).
다만, 차량(1)이 고마찰 노면에서 저마찰 노면으로 전환된 노면을 주행하는 것으로 판단한 이후(S50), 구동륜 스핀이 미리 설정한 임계값보다 작거나(S60의 아니오), 차량의 주행 가속도가 0 미만이면(S70의 아니오), 차량(1)의 구동륜에서 스핀이 발생할 가능성이 작으므로, 본 발명에 따른 트랙션 제어 시스템(150) 내 엔진 토크량을 결정하기 위하여 P 게인 및 I 게인을 산출하지 않고, 계속하여 엔진 토크 감소에 따른 토크 제어가 필요한지 여부를 판단한다.
이 때, P 게인(gain)과 I 게인(gain)이란, 엔진 토크 저감량을 산출하기PI(Proportional-위하여 Integral) 제어 방법을 사용 시, (식 1)을 통하여 산출한 비례 제어 시의 최종 KP 및 (식 2)를 통하여 산출한 적분 제어 시의 최종 KI를 의미한다.
이 때, KP 및 KI 는 노면이 전환 시 게인 값을 최대로 부여하고, 시간이 지남에 따라 게인 값을 감소시키기 위한 Factor를 곱하여 최종 P 게인(gain)과 I 게인을 산출할 수 있다.
따라서, 메인 프로세서(154)는 P 게인(gain)과 I 게인(gain)을 사용하여 엔진 토크 감소 제어를 수행하여 차량 구동륜의 스핀 발생을 신속하게 최소화할 수 있다.
이상에서는 개시된 발명의 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 개시된 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 요지를 벗어남 없이 개시된 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능함을 물론이고 이러한 변형실시들은 개시된 발명으로부터 개별적으로 이해될 수 없다.
1: 차량 100: 전자 장치
150: 트랙션 제어 시스템
150: 트랙션 제어 시스템
Claims (6)
- 차량의 가속도를 수신하는 통신부; 및
상기 수신한 차량 가속도의 감소에 응답하여 출력 토크를 감소시키는 제어부;를 포함하고,
상기 제어부는 상기 차량 가속도를 기초로 고마찰 노면에서 전환된 저마찰 노면을 상기 차량이 주행하는 것으로 판단하면, 상기 감소된 차량 가속도에 대응하는 제 1 토크보다 작은 제 2 토크를 출력한 이후 미리 설정한 제 1 임계 시간 동안 상기 제 1 토크로 증가시키는 트랙션 제어 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 차량의 가속도가 미리 설정한 제 2 임계 시간 동안 미리 설정한 제 1 가속도 이상 유지한 이후, 미리 설정한 제 3 임계 시간 내에 미리 설정한 제 2 가속도보다 작아지면 상기 차량이 고마찰 노면에서 전환된 저마찰 노면을 주행하는 것으로 판단하는 트랙션 제어 시스템. - 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제 2 토크는 PI 제어(Proportional-Integral )방법에 의하여 산출되는 트랙션 제어 시스템. - 차량의 가속도를 수신하는 단계;
상기 수신한 차량 가속도의 감소에 응답하여 출력 토크를 감소시키는 단계;를 포함하는 트랙션 제어 방법에 있어서,
상기 차량 가속도를 기초로 고마찰 노면에서 전환된 저마찰 노면을 상기 차량이 주행하는 것으로 판단하면, 상기 감소된 차량 가속도에 대응하는 제 1 토크보다 작은 제 2 토크를 출력한 이후 미리 설정한 제 1 임계 시간 동안 상기 제 1 토크로 증가시키는 단계;를 포함하는 트랙션 제어 시스템의 제어 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 차량 가속도를 기초로 고마찰 노면에서 전환된 저마찰 노면을 상기 차량이 주행하는 것으로 판단하는 것은
상기 차량의 가속도가 미리 설정한 제 2 임계 시간 동안 미리 설정한 제 1 가속도 이상 유지한 이후, 미리 설정한 제 3 임계 시간 내에 미리 설정한 제 2 가속도보다 작아지면 상기 차량이 고마찰 노면에서 전환된 저마찰 노면을 주행하는 것으로 더 판단하는 트랙션 제어 시스템의 제어 방법. - 제 4 항 또는 제 5항에 있어서,
상기 제 2 토크는 PI 제어(Proportional-Integral )방법에 의하여 산출되는 트랙션 제어 방법.
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