KR20190002807A

KR20190002807A - 4wd 시스템 제어방법

Info

Publication number: KR20190002807A
Application number: KR1020170082972A
Authority: KR
Inventors: 박재용
Original assignee: 현대위아 주식회사
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-01-09
Also published as: KR101977643B1

Abstract

본 발명에 의한 4WD 시스템 제어방법은, 트윈 클러치가 장착된 4WD 자동차의 제어방법으로서, 상기 자동차의 주행에 영향을 미치는 외부 정보를 수신하는 제1단계, 상기 제1단계에서 수신된 외부 정보를 이용하여 주행 모드를 판단하는 제2단계, 상기 자동차가 커브 구간을 주행시 미리 설정된 정상 궤도에서 벗어나는 이상모드 발생을 판단하는 제3단계 및 상기 제2단계에서 판단된 주행 모드와 상기 제3단계에서 판단된 이상모드에 따라 상기 트윈 클러치의 작동을 제어하고 상기 자동차의 전륜과 후륜 사이의 구동력 및 상기 자동차의 후륜 외측륜과 후륜 내측륜 사이의 구동력을 분배하는 제4단계를 포함한다.

Description

4WD 시스템 제어방법 {CONTROL METHOD FOR 4WD SYSTEM}

본 발명은 4WD 시스템 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 트윈 클러치가 장착된 4WD 시스템 제어방법에 관한 것이다.

트윈 클러치가 장착되어 있는 4WD 차량의 경우, 변속기에서 전륜과 후륜에 전달되는 토크, 즉 구동력을 일정 비율로 배분하거나, 후륜의 좌, 우측륜에 전달되는 구동력의 비율을 제어하는 토크백터링 기술이 적용되어 있다.

토크벡터링 기술은 핸들 조작을 통한 조향 의지나 액셀레이터 가압을 통한 가속 의지와, 차량의 종방향, 횡방향 가속도 및 요레이트(yaw rate), 노면 마찰계수, 타이어 상태, 차량 동역학 모델 등을 기반으로 하여 각 휠에 부가되는 타이어 포스를 계산하여 각각의 휠에 배분되는 구동력을 결정하게 된다. 이를 통해 차량의 핸들링 성능과 트랙션 성능을 향상시킬 수 있다.

이때, 제어부에서는 각각의 휠에서 슬립이 발생한 시간을 통해 노면 마찰계수를 측정하기 때문에, 측정에서 제어에 이르기까지 시간 지연이 발생하며, 휠에서 슬립이 발생하지 않으면 노면 마찰계수를 측정하기 어렵다.

따라서, 제어부에서 부정확한 노면 마찰계수를 바탕으로 각 휠에 전달되는 토크를 제어할 경우, 불필요한 구동력이나 제동력이 발생하여 차량의 안정성이 취약해질 수 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2010-0052874 (2010.05.20)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 피드포워드(feed foward) 제어를 통해 긴급 상황에서도 안정적인 제어가 가능한 4WD 시스템 제어방법을 제공하는 데 있다.

위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 4WD 시스템 제어방법은, 트윈 클러치가 장착된 4WD 자동차의 제어방법으로서, 상기 자동차의 주행에 영향을 미치는 외부 정보를 수신하는 제1단계, 상기 제1단계에서 수신된 외부 정보를 이용하여 주행 모드를 판단하는 제2단계, 상기 자동차가 커브 구간을 주행시 미리 설정된 정상 궤도에서 벗어나는 이상모드 발생을 판단하는 제3단계 및 상기 제2단계에서 판단된 주행 모드와 상기 제3단계에서 판단된 이상모드에 따라 상기 트윈 클러치의 작동을 제어하고 상기 자동차의 전륜과 후륜 사이의 구동력 및 상기 자동차의 후륜 외측륜과 후륜 내측륜 사이의 구동력을 분배하는 제4단계를 포함한다.

상기 제1단계는, 도로의 노면 정보, 사고 정보 및 날씨 정보 중 어느 하나 이상을 수신하여 상기 자동차의 제어부에 전달하고, 상기 제2단계는, 상기 제1단계에서 상기 제어부에 전달된 정보를 이용하여 주행 모드를 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2단계는, 상기 제1단계에서 상기 제어부에 전달된 정보를 이용하여 사고 위험성을 판단하고 긴급주행 모드 또는 일반주행 모드를 선택하는 제1판단과정과, 상기 자동차의 센서에서 전달되는 정보와 상기 자동차의 실제 동작 정보가 일치하는지 여부를 판단하는 제2판단과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2판단과정은, 상기 제1판단과정에서 일반주행 모드로 판단될 경우 수행하는 제21판단과정과, 상기 제1판단과정에서 긴급주행 모드로 판단될 경우 수행하는 제22판단과정을 포함하고, 상기 제21판단과정은, 상기 자동차의 핸들링 정보와 동작 정보가 일치할 때 상기 제3단계를 수행하고, 일치하지 않을 때 상기 제1판단과정을 다시 수행하며, 상기 제22판단과정은, 상기 자동차의 핸들링 정보와 동작 정보가 일치할 때 상기 제21판단과정을 수행하고, 일치하지 않을 때 상기 제3단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3단계는, 상기 자동차의 핸들링 정보와 동작 정보를 비교하여 상기 자동차가 오버스티어, 언더스티어 및 카운터스티어 중 어느 하나의 상태인지 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제3단계는, 상기 제21판단과정에서 상기 제3단계에 진입했을 경우 수행되는 제3판단과정과, 상기 제22판단과정에서 상기 제3단계에 진입했을 경우 수행되는 제4판단과정을 포함하고, 상기 제4단계는, 상기 제3판단과정에서 상기 자동차가 오버스티어 상태일 때 수행되는 제11제어과정과, 상기 제3판단과정에서 상기 자동차가 언더스티어 상태일 때 수행되는 제12제어과정과, 상기 제3판단과정에서 상기 자동차가 카운터스티어 상태일 때 수행되는 제13제어과정을 포함하며, 상기 제4단계는, 상기 제4판단과정에서 상기 자동차가 오버스티어 상태일 때 수행되는 제21제어과정과, 상기 제4판단과정에서 상기 자동차가 언더스티어 상태일 때 수행되는 제22제어과정과, 상기 제4판단과정에서 상기 자동차가 카운터스티어 상태일 때 수행되는 제23제어과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제11제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력이 7:3~8:2로 분배되고, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 전달되는 구동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 전달되는 구동력보다 작아지도록 상기 트윈 클러치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제12제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력 편차가 5% 이내로 분배되고, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 전달되는 구동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 전달되는 구동력보다 커지도록 상기 트윈 클러치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제13제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력 편차가 5% 이내로 분배되고, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 전달되는 구동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 전달되는 구동력보다 커지도록 상기 트윈 클러치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제21제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력이 6:4~7:3으로 분배되고, 상기 자동차의 후륜 외측륜 및 후륜 내측륜에 전달되는 구동력 편차가 5%보다 작아지도록 상기 트윈 클러치를 제어하며, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 가해지는 제동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 가해지는 제동력보다 커지도록 상기 자동차의 브레이크를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제22제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력 편차와 상기 자동차의 후륜 외측륜 및 후륜 내측륜에 전달되는 구동력 편차가 각각 5%보다 작아지도록 상기 트윈 클러치를 제어하고, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 가해지는 제동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 가해지는 제동력보다 작아지도록 상기 자동차의 브레이크를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 제23제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력이 6:4~7:3으로 분배되고, 상기 자동차의 후륜 외측륜 및 후륜 내측륜에 전달되는 구동력 편차가 5%보다 작아지도록 상기 트윈 클러치를 제어하며, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 가해지는 제동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 가해지는 제동력보다 커지도록 상기 자동차의 브레이크를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 4WD 시스템 제어방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 일반적인 피드백 제어로 대응이 어려운 악조건 하에서의 주행에서도 안정적인 제어가 가능하다.

둘째, 운전자의 조작에서 벗어나는 차량의 움직임을 효과적으로 제어하여 사고를 방지할 수 있다.

도 1은 정상적인 자동차의 움직임을 나타낸 도면,
도 2A는 오버스티어 상태의 자동차의 움직임을 나타낸 도면,
도 2B는 언더스티어 상태의 자동차의 움직임을 나타낸 도면,
도 2C는 카운터스티어 상태의 자동차의 움직임을 나타낸 도면,
도 3A는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버스티어 상태의 자동차의 움직임을 제어하는 모습을 나타낸 도면,
도 3B는 본 발명의 일 실시예에 따른 언더스티어 상태의 자동차의 움직임을 제어하는 모습을 나타낸 도면,
도 3C는 본 발명의 일 실시예에 따른 카운터스티어 상태의 자동차의 움직임을 제어하는 모습을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 과정을 나타낸 순서도이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 4WD 시스템 제어방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 커브 주생시 정상적인 자동차의 거동을 나타낸 도면이고, 도 2A, 2B 및 2C는 커브 주행시 자동차의 비정상적인 거동을 각각 나타낸 도면이며, 도 3A, 3B 및 3C는 각각의 비정상적인 거동에 따른 제어 방법을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 제어 방법을 구체적으로 나타낸 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 커브 주행시 운전자가 정확히 조작한다면 자동차(100)는 정상궤도(140)를 따라 회전할 수 있다. 그러나 비나 눈과 같은 날씨나, 사고로 인한 기름, 파손된 부품 등에 의해 노면 상태가 고르지 못할 경우, 운전자가 정확한 조작을 하더라도 자동차(100)가 비정상적인 거동을 나타낼 수 있다.

즉, 도 2A에 도시된 바와 같이 과도한 회전으로 인해 자동차(100)가 커브의 안쪽으로 편향되는 오버스티어(120), 도 2B에 도시된 바와 같이 자동차(100)의 회전이 부족하여 커브의 바깥쪽으로 편향되는 언더스티어(110), 도 2C에 도시된 바와 같이 자동차(100)의 전방 방향과 자동차(100)의 이동 방향이 불일치하는 카운터스티어(130)가 발생할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 문제를 해결할 수 있도록, 피드백(feed back) 제어 뿐만 아니라 피드포워드(feed foward) 제어를 도입하여, 악조건 하에서의 주행 안정성을 향상시키는 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 자동차의 주행에 영향을 미치는 외부 정보를 수신하는 제1단계(S100), 외부 정보를 바탕으로 주행 모드를 판단하는 제2단계(S200), 커브 주행시 운전자의 의지에서 벗어나는 비정상적인 거동을 나타내는 이상모드를 판단하는 제3단계(S300) 및 이상모드 발생시 차량을 제어하는 제4단계(S400)를 포함하여 구성된다.

제1단계(S100)에서는 외부 정보, 즉 도로의 노면 정보, 사고 정보 및 날씨 정보 등을 수신하여 차량의 제어부에 전달한다.

도로의 노면 정보는 노면의 기울기, 포장 여부, 마모도, 파손장소 등을 종합적으로 수신할 수 있고, 사고 정보는 사고 위치, 유출된 기름이나 비산된 파편 등의 정보를 수신할 수 있으며, 날씨 정보는 강수량 및 강우량, 기온, 습도 등을 수신할 수 있을 것이다.

이러한 외부 정보는 자동차에 설치되어 있는 네비게이션, 통신장치 등을 통해 수신할 수도 있고, 외부장착형 네비게이션, 탑승자의 스마트폰 등을 통해서 수신할 수도 있다.

제2단계(S200)는 상술한 외부 정보를 바탕으로 주행상의 악조건이 있는지 판단하여 1차적으로 긴급주행 모드 또는 일반주행 모드를 결정하는 제1판단과정(S210)과, 제1판단과정(S210)에서 결정된 모드와 실제 주행중에 차량의 센서에 감지되는 정보를 통한 피드백 제어가 오차범위 내에서 수행되는지 판단하여 최종적으로 긴급주행 모드 또는 일반주행 모드를 결정하는 제2판단과정(S220)을 포함하여 구성된다.

제2판단과정(S220)은, 제1판단과정(S210) 중에 일반주행 모드로 결정되었을 경우 수행되는 제21판단과정(S221)과, 제1판단과정(S210) 중에 긴급주행 모드로 결정되었을 경우 수행되는 제22판단과정(S222)으로 구분된다.

제21판단과정(S221)은 타이어의 슬립이 발생하는 것을 이용하여 노면 마찰계수를 측정하고, 이에 따른 피드백 제어를 통해 운전자의 조작과 자동차의 거동이 일치, 즉 소정의 오차범위 이내일 경우 그대로 일반주행 모드를 유지하고, 자동차의 거동이 오차 범위를 벗어나 비정상적인 거동을 나타낼 경우 제1판단과정(S210)을 다시 수행하도록 한다.

제22판단과정(S222)은 타이어의 슬립이 발생하는 것을 이용하여 노면 마찰계수를 측정하고, 이에 따른 피드백 제어를 통해 운전자의 조작과 자동차의 거동이 일치, 즉 소정의 오차범위 이내일 경우 제21판단과정(S221)을 수행하고, 자동차의 거동이 오차 범위를 벗어나 비정상적인 거동을 나타낼 경우 제3단계(S300)를 수행하도록 한다.

즉, 제2단계(S200)에서는 미리 전달받은 외부 정보를 바탕으로 피드포워드 방식을 이용하여 1차적으로 일반주행 모드와 긴급주행 모드를 결정한 후, 피드백 방식으로 정상적인 제어가 가능한지 판단하여 최종적으로 일반주행 모드 또는 긴급주행 모드로의 진입을 결정하는 것이다.

제2단계(S200)에서 일반주행 모드 또는 긴급주행 모드가 최종적으로 결정되면, 제3단계(S300)에서는 자동차가 커브 구간을 주행 중 오버스티어, 언더스티어 및 카운터스티어 등 비정상적인 거동을 나타내는지 확인하게 된다.

일반적인 상황에서 4WD 시스템은 자동차의 전륜과 후륜, 좌륜과 우륜에 동등한 수준의 구동력 및 제동력을 전달하여 네 개의 바퀴 사이에서 특정한 편차가 발생되지 않는다. 그러나 상술한 오버스티어, 언더스티어 및 카운터스티어 등 비정상적인 거동이 발생할 때, 이를 해소하여 정상적인 주행 상태로 복구시키기 위해 네 개의 바퀴에 전달되는 구동력 또는 제동력을 제어하여 강제적으로 요레이트(yaw rate)를 발생시키게 된다.

제3단계(S300)는 제21판단과정(S221)을 거치면서 일반주행 모드로 결정되었을 때 수행되는 제3판단과정(S310)과, 제22판단과정(S222)을 거치면서 긴급주행 모드로 결정되었을 때 수향되는 제4판단과정(S320)을 포함하여 구성된다.

즉, 제3판단과정(S310)은 일반주행 모드에서 오버스티어, 언더스티어 및 카운터스티어가 발생하는지 판단하는 과정이고, 제4판단과정(S320)은 긴급주행 모드에서 오버스티어, 언더스티어 및 카운터스티어가 발생하는지 판단하는 과정이다.

제3판단과정(S310) 또는 제4판단과정(S320)에서 오버스티어, 언더스티어 및 카운터스티어 중 어느 하나가 발생하는 경우, 제4단계(S400)를 수행하게 된다.

제4단계(S400)는 제3판단과정(S310)을 거치면서 오버스티어, 언더스티어 및 카운터스티어가 발생했을 경우 각각 수행되는 제11제어과정(S411), 제12제어과정(S412) 및 제13제어과정(S413)과, 제4판단과정(S320)을 거치면서 오버스티어, 언더스티어 및 카운터스티어가 발생했을 경우 각각 수행되는 제21제어과정(S421), 제22제어과정(S422) 및 제23제어과정(S423)을 포함하여 구성된다.

이러한 각각의 제어과정들이 3A, 3B 및 3C에 자세히 도시되어 있다. 도 3A의 (a)는 일반주행 모드에서, (b)는 긴급주행 모드에서 각각 오버스티어가 발생될 때의 제어방법이고, 도 3B의 (a)는 일반주행 모드에서, (b)는 긴급주행 모드에서 각각 언더스티어가 발생될 때의 제어방법이며, 도 3C의 (a)는 일반주행 모드에서, (b)는 긴급주행 모드에서 각각 카운터스티어가 발생될 때의 제어방법이다. 이때, 도 3A, 3B 및 3C에 도시되어 있는 자동차의 구동계에 분배되는 구동력과 제동력은 자동차가 우측으로 선회중인 경우를 기준으로 도시되어 있다.

제11제어과정(S411)은 일반주행 모드에서 오버스티어가 발생할 경우 수행되고, 변속기(210)에서 출력되는 전체 구동력 중에서 70~80%를 전륜(231, 232)에 분배하고 나머지를 후륜(233, 234)에 분배하되, 트윈클러치(220)에서 후륜의 외측륜(233), 즉 커브의 바깥쪽 방향 후륜에 분배되는 구동력보다 후륜의 내측륜(234), 즉 커브의 안쪽 방향 후륜에 분배되는 구동력이 더 크도록 제어하게 된다.

후륜 외측륜(233)보다 후륜 내측륜(234)에 분배되는 구동력이 더 크도록 편차를 둠으로써, 자동차에 좌측 방향의 요레이트(yaw rate)를 형성시킬 수 있고, 이를 통해 도 2A와 같이 과도하게 우측으로 회전하여 도로를 이탈하고 있는 자동차를 정상 위치로 복귀시킬 수 있다.

제12제어과정(S412)은 일반주행 모드에서 언더스티어가 발생할 경우 수행되고, 변속기(210)에서 출력되는 전체 구동력의 절반씩을 전륜(231, 232)과 후륜(233, 234)에 각각 분배하되, 트윈클러치(220)에서 후륜의 외측륜(233)에 분배되는 구동력보다 후륜의 내측륜(234)에 분배되는 구동력이 더 작도록 제어하게 된다.

후륜 외측륜(233)보다 후륜 내측륜(234)에 분배되는 구동력이 더 작도록 편차를 둠으로써, 자동차에 우측 방향의 요레이트(yaw rate)를 형성시킬 수 있고, 이를 통해 도 2B와 같이 회전력이 부족하여 도로를 이탈하고 있는 자동차를 정상 위치로 복귀시킬 수 있다.

제13제어과정(S413)은 일반주행 모드에서 카운터스티어가 발생할 경우 수행되고, 변속기(210)에서 출력되는 전체 구동력의 절반씩을 전륜(231, 232)과 후륜(233, 234)에 각각 분배하되, 트윈클러치(220)에서 후륜의 외측륜(233)에 분배되는 구동력보다 후륜의 내측륜(234)에 분배되는 구동력이 더 작도록 제어하게 된다. 즉, 제11제어과정(S411)과 유사하게 제어하되, 후륜의 외측륜(233)과 후륜의 내측륜(234) 사이의 구동력 편차를 제11제어과정(S411)보다 더 크게 제어하게 된다. 도 2C와 같이 거동하는 카운터스티어 상태의 자동차는 과속 상태일 가능성이 높으므로, 과도한 요레이트를 발생시켜 자동차를 강제적으로 선회시키고, 후륜 외측륜(233)과 도로의 접지력이 발생하도록 후륜 외측륜(233)에 높은 구동력을 전달하는 것이다.

제21제어과정(S421)은 긴급주행 모드에서 오버스티어가 발생할 경우 수행되고, 변속기(210)에서 출력되는 전체 구동력 중에서 60~70%를 전륜(231, 232)에 분배하고 나머지를 후륜(233, 234)에 분배하되, 트윈클러치(220)에서 후륜의 외측륜(233) 및 내측륜(234)에 분배되는 구동력이 동일하도록 제어하게 된다. 한편, 제21제어과정(S421) 중에는 전륜(231, 232) 및 후륜(233, 234)에 모두 제동력을 부가하여 속도를 감속시키면서, 특히 후륜의 외측륜(233)에 부가되는 제동력을 나머지 바퀴에 부가되는 제동력에 비해 크게 제어함으로써 자동차에 좌측 방향의 요레이트(yaw rate)를 발생시킬 수 있다. 이를 통해 도 2A와 같이 과도하게 우측으로 회전하여 도로를 이탈하고 있는 자동차를 정상 위치로 복귀시킬 수 있다.

제22제어과정(S422)은 긴급주행 모드에서 언더스티어가 발생할 경우 수행되고, 변속기(210)에서 출력되는 전체 구동력을 전륜과 후륜에 절반씩 분배하고, 트윈클러치(220)에서 후륜(233, 234)의 외측륜(233) 및 내측륜(234)에 절반씩 분배하도록 제어하게 된다. 한편, 제22제어과정(S422) 중에는 전륜(231, 232) 및 후륜(233, 234)에 모두 제동력을 부가하여 속도를 감속시키면서, 특히 후륜의 내측륜(234)에 부가되는 제동력을 나머지 바퀴에 부가되는 제동력에 비해 크게 제어함으로써 자동차에 우측 방향의 요레이트(yaw rate)를 발생시킬 수 있다. 이를 통해 도 2B와 같이 회전력이 부족하여 도로를 이탈하고 있는 자동차를 정상 위치로 복귀시킬 수 있다.

제23제어과정(S423)은 긴급주행 모드에서 카운터스티어가 발생할 경우 수행되고, 변속기(210)에서 출력되는 전체 구동력 중에서 60~70%를 전륜(231, 232)에 분배하고 나머지를 후륜(233, 234)에 분배하되, 트윈클러치(220)에서 후륜의 외측륜(233) 및 내측륜(234)에 분배되는 구동력이 동일하도록 제어하게 된다. 한편, 제23제어과정(S423) 중에는 전륜(231, 232) 및 후륜(233, 234)에 모두 제동력을 부가하여 속도를 감속시키면서, 특히 후륜의 내측륜(234)에 부가되는 제동력을 나머지 바퀴에 부가되는 제동력에 비해 크게 제어함으로써 자동차에 우측 방향의 요레이트(yaw rate)를 발생시킬 수 있다. 이를 통해 도 2C와 같이 거동하는 카운터스티어 상태의 자동차에 과도한 요레이트를 발생시킴으로써 자동차를 정상 위치로 복귀시킬 수 있다.

즉, 일반주행 모드일 때에는 자동차의 구동력을 배분하여 요레이트를 발생시킴으로써 자동차의 자세 및 위치를 제어한다면, 긴급주행 모드일 때에는 자동차의 구동력 배분보다 제동력의 배분을 통해 요레이트를 발생시키고, 이를 통해 자동차의 자세 및 위치를 제어하게 된다.

이와 같이, 긴급주행 모드에서 제동력의 편차를 이용하여 요레이트를 발생시키고 자동차를 제어할 경우, 전체적인 자동차의 속도가 감소하여 안정적인 주행이 가능해지므로, 악조건 하에서의 주행 중에도 안정성을 유지할 수 있게 되는 것이다.

단, 앞서 말한 제어과정들에서 전륜(231, 232)과 후륜(233, 234)에 분배되는 구동력을 동일하게 제어하거나 후륜의 외측륜(233) 및 내측륜(234)에 분배되는 구동력을 동일하게 제어하는 것은, 완벽한 1:1 비율이 이상적이지만, 현실적으로는 자동차 내부적, 외부적 요인들에 의해 1:1 비율로 분배하는 것이 어려울 수 있다. 따라서, 분배되는 구동력의 편차가 5% 이하일 경우에는 동등 또는 절반씩 분배된 것으로 판단하여도 무방하다. 만약 편차가 5%를 초과할 경우에는 자동차의 주행 중에 유의미한 수준의 요레이트가 발생하게 되므로, 자동차의 주행 안정성이 저하될 수 있을 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 자동차 110: 언더스티어
120: 오버스티어 130: 카운터스티어
140: 정상궤도 210: 변속기
220: 트윈클러치 231, 232: 전륜
233: 후륜(외측륜) 234: 후륜(내측륜)
S100: 제1단계 S200: 제2단계
S210: 제1판단과정 S220: 제2판단과정
S221: 제21판단과정 S222: 제22판단과정
S300: 제3단계 S310: 제3판단과정
S320: 제4판단과정 S400: 제4단계
S411: 제11제어과정 S412: 제12제어과정
S413: 제13제어과정 S421: 제21제어과정
S422: 제22제어과정 S423: 제23제어과정

Claims

트윈 클러치가 장착된 4WD 자동차의 제어방법으로서,
상기 자동차의 주행에 영향을 미치는 외부 정보를 수신하는 제1단계;
상기 제1단계에서 수신된 외부 정보를 이용하여 주행 모드를 판단하는 제2단계;
상기 자동차가 커브 구간을 주행시 미리 설정된 정상 궤도에서 벗어나는 이상모드 발생을 판단하는 제3단계; 및
상기 제2단계에서 판단된 주행 모드와 상기 제3단계에서 판단된 이상모드에 따라 상기 트윈 클러치의 작동을 제어하고 상기 자동차의 전륜과 후륜 사이의 구동력 및 상기 자동차의 후륜 외측륜과 후륜 내측륜 사이의 구동력을 분배하는 제4단계;를 포함하는, 4WD 시스템 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1단계는, 도로의 노면 정보, 사고 정보 및 날씨 정보 중 어느 하나 이상을 수신하여 상기 자동차의 제어부에 전달하고,
상기 제2단계는, 상기 제1단계에서 상기 제어부에 전달된 정보를 이용하여 주행 모드를 판단하는 것을 특징으로 하는, 4WD 시스템 제어방법.
청구항 2에 있어서,
상기 제2단계는, 상기 제1단계에서 상기 제어부에 전달된 정보를 이용하여 사고 위험성을 판단하고 긴급주행 모드 또는 일반주행 모드를 선택하는 제1판단과정과, 상기 자동차의 센서에서 전달되는 정보와 상기 자동차의 실제 동작 정보가 일치하는지 여부를 판단하는 제2판단과정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 4WD 시스템 제어방법.
청구항 3에 있어서,
상기 제2판단과정은, 상기 제1판단과정에서 일반주행 모드로 판단될 경우 수행하는 제21판단과정과, 상기 제1판단과정에서 긴급주행 모드로 판단될 경우 수행하는 제22판단과정을 포함하고,
상기 제21판단과정은, 상기 자동차의 핸들링 정보와 동작 정보가 일치할 때 상기 제3단계를 수행하고, 일치하지 않을 때 상기 제1판단과정을 다시 수행하며,
상기 제22판단과정은, 상기 자동차의 핸들링 정보와 동작 정보가 일치할 때 상기 제21판단과정을 수행하고, 일치하지 않을 때 상기 제3단계를 수행하는 것을 특징으로 하는, 4WD 시스템 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 제3단계는, 상기 자동차의 핸들링 정보와 동작 정보를 비교하여 상기 자동차가 오버스티어, 언더스티어 및 카운터스티어 중 어느 하나의 상태인지 판단하는 것을 특징으로 하는, 4WD 시스템 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 제3단계는, 상기 제21판단과정에서 상기 제3단계에 진입했을 경우 수행되는 제3판단과정과, 상기 제22판단과정에서 상기 제3단계에 진입했을 경우 수행되는 제4판단과정을 포함하고,
상기 제4단계는, 상기 제3판단과정에서 상기 자동차가 오버스티어 상태일 때 수행되는 제11제어과정과, 상기 제3판단과정에서 상기 자동차가 언더스티어 상태일 때 수행되는 제12제어과정과, 상기 제3판단과정에서 상기 자동차가 카운터스티어 상태일 때 수행되는 제13제어과정을 포함하며,
상기 제4단계는, 상기 제4판단과정에서 상기 자동차가 오버스티어 상태일 때 수행되는 제21제어과정과, 상기 제4판단과정에서 상기 자동차가 언더스티어 상태일 때 수행되는 제22제어과정과, 상기 제4판단과정에서 상기 자동차가 카운터스티어 상태일 때 수행되는 제23제어과정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 4WD 시스템 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제11제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력이 7:3~8:2로 분배되고, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 전달되는 구동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 전달되는 구동력보다 작아지도록 상기 트윈 클러치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 4WD 시스템 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제12제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력 편차가 5% 이내로 분배되고, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 전달되는 구동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 전달되는 구동력보다 커지도록 상기 트윈 클러치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 4WD 시스템 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제13제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력 편차가 5% 이내로 분배되고, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 전달되는 구동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 전달되는 구동력보다 커지도록 상기 트윈 클러치를 제어하는 것을 특징으로 하는, 4WD 시스템 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제21제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력이 6:4~7:3으로 분배되고, 상기 자동차의 후륜 외측륜 및 후륜 내측륜에 전달되는 구동력 편차가 5%보다 작아지도록 상기 트윈 클러치를 제어하며, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 가해지는 제동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 가해지는 제동력보다 커지도록 상기 자동차의 브레이크를 제어하는 것을 특징으로 하는, 4WD 시스템 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제22제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력 편차와 상기 자동차의 후륜 외측륜 및 후륜 내측륜에 전달되는 구동력 편차가 각각 5%보다 작아지도록 상기 트윈 클러치를 제어하고, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 가해지는 제동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 가해지는 제동력보다 작아지도록 상기 자동차의 브레이크를 제어하는 것을 특징으로 하는, 4WD 시스템 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제23제어과정은, 상기 자동차의 전륜과 후륜에 전달되는 구동력이 6:4~7:3으로 분배되고, 상기 자동차의 후륜 외측륜 및 후륜 내측륜에 전달되는 구동력 편차가 5%보다 작아지도록 상기 트윈 클러치를 제어하며, 상기 자동차의 후륜 외측륜에 가해지는 제동력이 상기 자동차의 후륜 내측륜에 가해지는 제동력보다 커지도록 상기 자동차의 브레이크를 제어하는 것을 특징으로 하는, 4WD 시스템 제어방법.