KR20200133102A - 차량용 주행 제어방법 및 시스템 - Google Patents

차량용 주행 제어방법 및 시스템 Download PDF

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김귀철
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Abstract

본 발명은 스포츠모드에서 운전자의 주행의지에 적합하게 차량을 주행하도록 제어하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 스포츠모드에서 주행중 차량의 주행상태를 반영하는 출력값에 의해 스포티한 주행이 요구되는 상황인지 판단하고; 스포티한 주행이 요구되는 상황으로 판단시, 클러치기구를 해제하여 후륜구동으로 주행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 제어방법 및 시스템이 소개된다.

Description

차량용 주행 제어방법 및 시스템{DRIVING CONTROL METHOD AND SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 스포츠모드에서 운전자의 주행의지에 적합하게 차량을 주행하도록 제어하는 차량용 주행 제어방법 및 시스템에 관한 것이다.
전륜과 후륜에 독립적으로 구동하는 전륜 구동모터 및 후륜 구동모터가 적용된 전기차량에 있어서, 후륜구동 기반의 차량의 경우 후륜이 메인구동륜이 되고 전륜이 보조구동륜이 되며, 반대로 전륜구동 기반의 차량의 경우는 전륜이 메인구동륜이 되고 후륜이 보조구동륜이 된다.
이 같은 구조에서 보조구동륜을 구동하지 않고 메인구동륜만을 구동하여 주행하는 2WD모드로 주행시, 보조구동륜에서 감속기에 역으로 회전력이 전달되기 때문에 드래그 손실이 발생하는 문제가 있다.
이에, 2WD모드로 주행시, 보조구동륜을 통해 구동모터에 역입력되는 회전력을 차단하여 드래그 손실을 방지하기 위한 대책이 필요한데, 드래그 손실을 방지하는 방안의 하나로 도 1과 같이 보조구동륜과 구동모터(1) 사이에 디스커넥터(2)가 단속 가능하게 설치될 수 있다.
즉, 2WD모드시 디스커넥터를 해제 작동함으로써, 보조구동륜에서 구동모터에 전달되는 회전력을 차단하고, 이에 드래그 손실을 방지하게 되는 구조이다.
다만, 이 같은 제어는 운전자의 의도와 관계 없이 실시되는 제어전략으로, 운전자의 의도에 따라 차량의 주행성능을 적절하게 변화시켜 운전의 재미를 제공할 수 있는 제어전략이 요구되고 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1521388 B1
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 스포츠모드에서 운전자의 주행의지에 적합하게 차량을 주행하도록 제어하는 차량용 주행 제어방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 전륜과 후륜에 독립적으로 구동력을 전달하도록 전륜 구동모터와 후륜 구동모터가 각각 마련되고, 전륜과 전륜 구동모터 사이에 클러치기구가 구비된 차량으로서, 컨트롤러가, 차량이 스포츠모드에서 주행중 차량의 주행상태를 반영하는 출력값에 의해 스포티한 주행이 요구되는 상황인지 판단하는 단계; 컨트롤러가, 스포티한 주행이 요구되는 상황으로 판단시, 클러치기구를 해제하여 후륜구동으로 주행하도록 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
후륜 슬립량이 기준값 초과이고, 가속페달 개도량이 기준값 초과이며, 조향각이 기준값 초과시, 스포티한 주행이 요구되는 상황으로 판단할 수 있다.
상기 후륜구동으로 주행시, 차체자세제어장치(ESC)의 진입조건을 상향시킬 수 있다.
상기 스포티한 주행이 요구되는 상황이 아닌 것으로 판단시, 클러치기구를 결합하여 4륜구동으로 주행하도록 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 클러치기구는 도그클러치를 사용할 수 있다.
본 발명의 구성은, 전륜과 후륜에 독립적으로 구동력을 전달하도록 전륜 구동모터와 후륜 구동모터가 각각 마련되고, 전륜과 전륜 구동모터 사이에 클러치기구가 구비된 차량으로서, 차량이 스포츠모드에서 주행중 차량의 주행상태를 반영하는 출력값에 의해 스포티한 주행이 요구되는 상황인지 판단하는 주행의지판단부; 상기 주행의지판단부에서 스포티한 주행이 요구되는 상황으로 판단시, 클러치기구를 해제하여 후륜구동으로 주행하도록 제어하는 클러치제어부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 스포츠모드에서 운전자의 스포티한 주행이 요구되는 상황인 경우, 전륜 구동모터와 전륜 사이를 기구적으로 해제시켜 차량을 후륜 구동으로 주행하도록 제어함으로써, 차량의 드리프트 주행이 가능하여 운전의 재미를 제공하는 효과가 있다.
아울러, 운전자의 스포티한 주행이 요구되는 상황이 아닌 경우, 전륜 구동모터와 전륜 사이를 연결시켜 차량을 4륜 구동으로 주행하도록 제어함으로써, 4륜구동 고유의 저마찰로 탈출에 따른 주행안전성과, 고마찰 주행특성에 따른 가속성능을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 디스커넥터의 배치 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 주행 제어시스템의 구성과, 디스커넥터 해제시를 예시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 디스커넥터 체결시를 예시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 주행 제어과정을 예시한 흐름도.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 주행 제어로직의 적용이 가능한 차량은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 전륜(FW)과 후륜(RW)에 전륜 구동모터(10)와 후륜 구동모터(30)가 각각 마련되어 전륜(FW) 및 후륜(RW)에 독립적으로 구동력을 전달하도록 구성이 되고, 전륜(FW)과 전륜 구동모터(10) 사이에는 클러치기구(20)가 구비된 전기차량일 수 있다.
여기서, 상기 클러치기구(20)는 단속 작동이 가능하도록 도그클러치를 활용한 디스커넥터일 수 있는 것으로, 상기 클러치기구(20)가 체결되면 전륜 구동모터(10)와 전륜(FW)이 기구적으로 연결되어 전륜 구동모터(10)의 구동력이 전륜(FW)으로 전달되고, 상기 클러치기구(20)가 해제되면 전륜 구동모터(10)와 전륜(FW)이 기구적으로 해제되어 전륜 구동모터(10)의 구동력이 전륜(FW)으로 전달되지 않게 된다.
그리고, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 전륜 구동모터(10)가 감속기에 연결되고, 상기 감속기가 디퍼렌셜에 연결되며, 상기 디퍼렌셜의 양단에 전륜 구동축(11)이 연결될 수 있고, 상기 전륜 구동축(11) 상에 클러치기구(20)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 후륜 구동모터(30)가 감속기에 연결되고, 상기 감속기가 디퍼렌셜에 연결되며, 상기 디퍼렌셜의 양단에 후륜 구동축(31)이 연결될 수 있다.
아울러, 상기 클러치기구(20)는 컨트롤러(CLR)를 통해 제어명령이 인가되어 체결 또는 해제 작동이 가능하도록 구성이 된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컨트롤러(CLR)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
본 발명에서는, 상기 컨트롤러(CLR)가 주행의지판단부(100)와, 클러치제어부(200)를 포함하여 구성이 될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저 주행의지판단부(100)에서는 차량이 스포츠모드에서 주행중 차량의 주행상태를 반영하는 출력값에 의해 스포티한 주행이 요구되는 상황인지 판단하는 역할을 한다.
여기서, 상기 출력값은 후륜슬립량과, 가속페달 개도량과, 조향각일 수 있는 것으로, 후륜슬립량은 후륜 휠속도센서를 통해 연산된 속도값과 차속을 비교하여 확보할 수 있고, 가속페달 개도량은 APS(가속페달 포지션센서)를 통해 검출할 수 있으며, 조향각은 조향각센서를 통해 검출할 수 있다.
아울러, 클러치제어부(200)에서는 상기 주행의지판단부(100)에서 스포티한 주행이 요구되는 상황으로 판단시, 클러치기구(20)를 해제하여 후륜구동으로 주행하도록 제어하게 된다.
즉, 현재 차량의 상태가 스포티한 주행이 요구되는 상황으로 판단시, 클러치기구(20)를 해제하도록 제어함으로써, 전륜 구동모터(10)와 전륜(FW) 사이를 기구적으로 해제시키게 된다.
따라서, 차량을 후륜 구동으로 주행함으로서, 운전자의 주행의도에 부합한 드리프트 주행이 가능한바, 운전의 재미를 제공할 수 있게 된다.
다만, 상기 주행의지판단부(100)에서 스포티한 주행이 요구되는 상황이 아닌 것으로 판단시, 클러치기구(20)를 체결하여 전륜(FW)과 후륜(RW)을 함께 구동하도록 제어하게 된다.
따라서, 차량을 4WD모드로 주행함으로써, 4륜구동 고유의 저마찰로 탈출에 따른 주행안전성과, 고마찰 주행특성에 따른 가속성능을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 차량의 주행 제어방법은, 스포티주행 판단단계와, 후륜구동 제어단계를 포함하여 구성이 된다.
도 4를 참조하면, 스포티주행 판단단계에서는, 컨트롤러(CLR)가, 차량이 스포츠모드에서 주행중 차량의 주행상태를 반영하는 출력값에 의해 스포티한 주행이 요구되는 상황인지 판단한다.
예컨대, 후륜 슬립량이 기준값 초과이고, 가속페달 개도량이 기준값 초과이며, 조향각이 기준값 초과시, 스포티한 주행이 요구되는 상황으로 판단할 수 있다.
후륜구동 제어단계에서는, 컨트롤러(CLR)가, 스포티한 주행이 요구되는 상황으로 판단시, 클러치기구(20)를 해제하여 후륜구동으로 주행하도록 제어하게 된다.
이에, 상기 후륜구동으로 주행시, 차체자세제어장치(ESC)의 진입조건을 상향시키도록 제어할 수 있고, 이는 차량의 주행 안정성이 확보되는 수준 이내에서 상향시킬 수 있다.
즉, 상기 차체자세제어장치의 진입여부를 결정하는 팩터로서 요에러(yaw error)를 적용할 수 있는데, 후륜구동 주행시 요에러 임계값을 상향함으로써, ESC의 작동 진입조건이 둔감화되어 차량을 드리프트 주행할 수 있게 된다.
더불어, 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 스포티한 주행이 요구되는 상황이 아닌 것으로 판단시, 클러치기구(20)를 결합하여 4륜구동으로 주행하도록 제어하는 4륜구동 제어단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 전체적인 주행 제어흐름을 살펴보면, 차량을 스포츠모드로 주행하고 있는 상태에서, 차속, 후륜 휠속도, APS 및 조향각을 모니터링하여, 운전자의 스포티한 주행의도가 있는지 판단한다.
모니터링 과정에서, 후륜 슬립량이 X 초과이고(S10), 가속페달 개도량이 Y 초과이며(S20), 조향각이 Z 초과(S30)인지 판단하고, 판단 결과 이들 조건들을 모두 만족시, 디스커넥터를 해제 제어한다(S40).
이에, 전륜 구동모터(10)와 전륜(FW) 사이가 기구적으로 해제됨으로써, 후륜 구동모터(30)를 통해 후륜(RW)에만 구동력이 전달되는바, 차량을 후륜 구동으로 주행하게 된다(S50).
그리고, ESC 제어진입조건인 요에러 조건을 상향함으로써(S60), ESC의 진입을 둔감화시키게 되고, 이에 운전자의 주행 의지에 따라 차량의 드리프트 주행이 가능하여 운전의 재미를 제공할 수 있게 된다.
반면, S10 내지 S30의 판단 결과, 위 조건들 중 어느 하나라도 불만족시, 디스커넥터를 체결 제어한다(S70).
이에, 전륜 구동모터(10)와 전륜(FW) 사이가 기구적으로 연결됨으로써, 후륜 구동모터(30) 뿐만 아니라, 전륜 구동모터(10)를 통해 후륜(RW) 및 전륜(FW)에 독립적으로 구동력이 전달되는바, 차량을 4륜 구동으로 주행하게 된다(S80).
따라서, 4륜구동 고유의 저마찰로 탈출에 따른 주행안전성과, 고마찰 주행에 따른 가속력을 높일 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 스포츠모드에서 운전자의 스포티한 주행이 요구되는 상황인 경우, 전륜 구동모터(10)와 전륜(FW) 사이를 기구적으로 해제시켜 차량을 후륜 구동으로 주행하도록 제어한다. 따라서, 차량의 드리프트 주행이 가능하여 운전의 재미를 제공하게 된다.
반면, 운전자의 스포티한 주행이 요구되는 상황이 아닌 경우, 전륜 구동모터(10)와 전륜(FW) 사이를 연결시켜 차량을 4륜 구동으로 주행하도록 제어한다. 따라서, 4륜구동 고유의 저마찰로 탈출에 따른 주행안전성과, 고마찰 주행특성에 따른 가속성능을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 전륜 구동모터
20 : 클러치기구
30 : 후륜 구동모터
100 : 주행의지판단부
200 : 클러치제어부
CLR : 컨트롤러

Claims (6)

  1. 전륜과 후륜에 독립적으로 구동력을 전달하도록 전륜 구동모터와 후륜 구동모터가 각각 마련되고, 전륜과 전륜 구동모터 사이에 클러치기구가 구비된 차량으로서,
    컨트롤러가, 차량이 스포츠모드에서 주행중 차량의 주행상태를 반영하는 출력값에 의해 스포티한 주행이 요구되는 상황인지 판단하는 단계;
    컨트롤러가, 스포티한 주행이 요구되는 상황으로 판단시, 클러치기구를 해제하여 후륜구동으로 주행하도록 제어하는 단계;를 포함하는 차량용 주행 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    후륜 슬립량이 기준값 초과이고, 가속페달 개도량이 기준값 초과이며, 조향각이 기준값 초과시, 스포티한 주행이 요구되는 상황으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 후륜구동으로 주행시, 차체자세제어장치(ESC)의 진입조건을 상향시키는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 스포티한 주행이 요구되는 상황이 아닌 것으로 판단시, 클러치기구를 결합하여 4륜구동으로 주행하도록 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 클러치기구는 도그클러치를 사용하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 제어방법.
  6. 전륜과 후륜에 독립적으로 구동력을 전달하도록 전륜 구동모터와 후륜 구동모터가 각각 마련되고, 전륜과 전륜 구동모터 사이에 클러치기구가 구비된 차량으로서,
    차량이 스포츠모드에서 주행중 차량의 주행상태를 반영하는 출력값에 의해 스포티한 주행이 요구되는 상황인지 판단하는 주행의지판단부;
    상기 주행의지판단부에서 스포티한 주행이 요구되는 상황으로 판단시, 클러치기구를 해제하여 후륜구동으로 주행하도록 제어하는 클러치제어부;를 포함하는 차량용 주행 제어시스템.
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