KR20210018653A

KR20210018653A - 차량의 휠 슬립 제어 방법

Info

Publication number: KR20210018653A
Application number: KR1020190096433A
Authority: KR
Inventors: 오지원; 어정수
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-08-08
Filing date: 2019-08-08
Publication date: 2021-02-18
Also published as: DE102019218795A1; US11872980B2; US20210039630A1

Abstract

본 발명은 차량의 휠 슬립 제어 방법에 관한 것으로서, 복수의 구동장치를 가지는 차량에서 기준속도나 복잡한 동역학적 모델의 이용 없이 각 구동륜의 개별 휠 슬립 제어를 수행할 수 있느 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 차량 구동을 위한 구동력을 생성하는 복수의 구동장치를 가지는 차량에서, 제어기가 차량의 주행 중 각 구동계의 작동 정보에 기초하여 구동계별 등가관성 정보를 실시간으로 취득하는 단계; 제어기가 상기 실시간으로 취득되는 구동계별 등가관성 정보로부터 각 구동륜측의 구동력 지령 또는 제동력 지령을 보정하기 위한 보정량을 산출하는 단계; 제어기가 각 구동륜측의 구동력 지령 또는 제동력 지령을 상기 산출된 보정량을 이용하여 보정하는 단계; 및 제어기가 상기 보정된 구동력 지령 또는 보정된 제동력 지령에 따라 각 구동륜측에 인가되는 구동력 또는 제동력의 제어가 이루어지도록 하는 단계를 포함하는 차량의 휠 슬립 제어 방법이 개시된다.

Description

차량의 휠 슬립 제어 방법{WHEEL SLIP CONTROL METHOD FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 휠 슬립 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 구동장치를 가지는 차량에서 기준속도나 복잡한 동역학적 모델의 이용 없이 각 구동륜의 개별 휠 슬립 제어를 수행할 수 있는 휠 슬립 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량 주행 중 안전성을 향상시키기 위한 전자 제어 시스템으로는, 차량 제동시 미끄러운 노면에서 휠 슬립(wheel slip)으로 인한 브레이크 잠김을 방지하는 ABS(Anti-lock Brake System), 차량 급발진이나 급가속시 구동력 또는 제동력을 제어하여 휠 슬립을 방지하는 TCS(Traction Control System), 차량의 자세를 안정적으로 제어하기 위한 ESP(Electronic Stability Program) 등이 알려져 있다.

이 중에서 TCS는 저 마찰 노면이나 비대칭 노면에서의 차량 발진 또는 가속시 구동륜의 과도한 슬립을 방지하여 차량 스핀(spin)을 방지하고, 차량의 발진 및 가속 성능, 조종 안정성을 향상시키는 능동 안전 장치이다.

이러한 TCS는 차량이 미끄러운 노면에서 출발하거나 가속할 때 과잉의 구동력이 발생하여 휠 슬립 등의 현상이 발생하면, 차량의 구동력(구동토크) 또는 제동력(제동토크)을 제어하여 구동륜의 속도를 제어하고, 이를 통해 차량의 가속도가 최대가 될 수 있도록 한다.

여기서, 차량의 구동력은 차량 구동원이 출력하는 토크를 의미할 수 있고, 상기 차량 구동원은 모터(순수 전기 자동차, 연료전지 자동차), 엔진(내연기관 자동차), 또는 모터와 엔진(하이브리드 자동차)이 될 수 있다.

일례로, 순수 전기 자동차, 연료전지 자동차, 하이브리드 자동차와 같은 모터 구동 차량에서는 구동륜과 노면 사이에 발생하는 슬립의 양과 노면의 마찰계수 등에 따라 구동륜에서 최적 구동력을 얻을 수 있는 목표 구동륜 속도를 결정하고, 이를 추종하도록 모터 토크를 제어한다.

또한, 코너 길에서 차량이 선회할 때 차량의 불안정성을 막기 위해 모터 토크를 줄여줌으로써 차량이 안전하게 선회할 수 있도록 해준다.

TCS 작동시에는 주행 중인 실제 차량속도를 기준으로 차륜의 슬립을 계산하여 슬립을 감소시키는 방향으로 토크를 조절하는데, 차륜의 슬립을 계산하기 위해서는 실시간 정보인 실제 차량속도와 차륜 속도를 아는게 필요하다.

예를 들면, 차륜의 슬립율(slip ratio, λ)은 아래와 같이 계산될 수 있다.

λ(%) = (Vveh - Vwhl)/Vveh ×100

여기서, 'Vveh'는 차량속도(vehicle speed), 즉 차체 속도이고, 이는 슬립율을 계산하는데 필요한 기준속도가 되며, 이 기준속도는 슬립이 없는 상태에서의 차량속도 의미를 가지는 것으로, TCS 작동을 위해서는 반드시 필요한 정보이다.

'Vwhl'은 차륜 속도(wheel speed)이고, 이는 휠속 센서를 통해 측정된다.

이와 같이 TCS 작동을 위해 기준속도는 반드시 필요하므로 정확하고 적절한 제어 성능을 구현하기 위해서는 기준속도의 정확한 추정이 요구된다.

일반적으로 기준속도로 비구동륜의 차륜 속도를 이용하거나, 종방향 가속도를 검출하기 위한 G 센서를 이용하여 기준속도를 구할 수 있고, 기준속도를 보정하는데 요레이트 센서를 이용하기도 한다.

한편, 차량에 다양한 전자 제어 시스템을 도입하였음에도 불구하고 차량의 거동은 최종적으로 노면 마찰력의 한계로 인해 제한된다.

이는 차량의 거동이 타이어를 통한 노면과의 마찰력을 통해 얻어지는 것이기 때문이며, 따라서 마찰력을 얼마나 효과적으로 사용하는지의 여부가 차량의 거동을 결정하는 중요한 인자가 된다.

최대 노면 마찰력은 노면의 특성, 종/횡방향 타이어 슬립, 타이어 수직 하중 등에 의해 복합적인 영향을 받게 되는데, 통상적으로 슬립의 크기가 커질수록 사용 가능한 마찰력은 감소하게 된다.

그러므로, 차륜의 타이어 슬립을 제한하여 효과적인 종/횡 마찰력 유지를 하는 것이 중요하고, 차량에서 이 역할을 ABS나 TCS와 같은 전자 제어 시스템이 담당하고 있다.

그러나, 공지의 ABS나 TCS 제어 방식에서는 제어 주기 딜레이나 오작동을 방지하기 위한 휠속 신호 처리 등의 이유로 인해 이상적인 제어 성능을 유지하는 것이 어려워 최대 노면 마찰력을 내는 슬립 조건을 유지하지 못하고 상당히 큰 슬립이 발생하고 있는 실정이다.

결국, 차륜의 타이어 슬립율이 높은 상황에서 최대 노면 마찰력 대비 타이어 마찰력이 낮아지는 타이어 특성 때문에 한계상황에서 최대 노면 마찰력을 사용하지 못하고 낮은 마찰력을 사용하게 되면서 차량의 안정성과 성능을 효과적으로 발휘하지 못하고 있다.

또한, 공지의 ABS 및 TCS 제어 방식은 기준속도인 실제 차량속도에 대한 의존성이 크기 때문에 모든 차륜에 슬립이 존재할 때에는 효과적인 제어 성능을 확보하는데 어려움이 있고, 특히 4WD(Four Wheel Drive) 차량에서 구동력 또는 제동력 조절을 통해 슬립을 제어하는데 많은 어려움이 있는 것이 현실이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 복수의 구동장치를 가지는 차량에서 기준속도나 복잡한 동역학적 모델의 이용 없이 각 구동륜의 개별 휠 슬립 제어를 수행할 수 있고, 복수의 구동장치에 적용 가능한 휠 슬립 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 제어기가 차량의 주행 중 각 구동계의 작동 정보에 기초하여 구동계별 등가관성 정보를 실시간으로 취득하는 단계; 제어기가 상기 실시간으로 취득되는 구동계별 등가관성 정보로부터 각 구동륜측의 구동력 지령 또는 제동력 지령을 보정하기 위한 보정량을 산출하는 단계; 제어기가 각 구동륜측의 구동력 지령 또는 제동력 지령을 상기 산출된 보정량을 이용하여 보정하는 단계; 및 제어기가 상기 보정된 구동력 지령 또는 보정된 제동력 지령에 따라 각 구동륜측에 인가되는 구동력 또는 제동력의 제어가 이루어지도록 하는 단계를 포함하는 차량의 휠 슬립 제어 방법을 제공한다.

여기서, 제어기는, 가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 가속시의 경우, 상기 각 구동륜측의 구동력 지령을 보정하기 위한 보정량을 산출하고, 상기 산출된 보정량을 이용하여 상기 각 구동륜측의 구동력 지령을 보정하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.

또한, 제어기가 설정된 성능 우선 모드와 안정성 우선 모드 중 운전자에 의해 선택된 제어 모드를 인식하는 단계를 더 포함하고, 상기 차량은 전륜 구동장치와 후륜 구동장치를 가지는 전후륜 구동 차량이며, 가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 가속시이면서 성능 우선 모드가 선택된 경우, 제어기에서 전륜측 구동력 지령을 보정하기 위한 보정량이 후륜측 구동력 지령을 보정하기 위한 보정량보다 큰 값으로 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 가속시이면서 성능 우선 모드가 선택된 경우, 제어기는 전륜측 구동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 전륜측 보정 게인을 후륜측 구동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 후륜측 보정 게인보다 큰 값으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 제어기는 상기 전륜측 보정 게인과 후륜측 보정 게인의 편차를 구동력 지령이 증가함에 따라 증가시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보정된 구동력 지령에 따라 각 구동륜측에 인가되는 구동력의 제어가 이루어진 상태에서, 제어기가 전륜 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준차속으로 후륜 슬립 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 가속시이면서 안정성 우선 모드가 선택된 경우, 제어기에서 전륜측 구동력 지령을 보정하기 위한 보정량이 후륜측 구동력 지령을 보정하기 위한 보정량보다 작은 값으로 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 가속시이면서 안정성 우선 모드가 선택된 경우, 제어기에서 전륜측 구동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 전륜측 보정 게인을 후륜측 구동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 후륜측 보정 게인보다 작은 값으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 안정성 우선 모드가 선택된 경우, 보정된 구동력 지령에 따라 각 구동륜측에 인가되는 구동력의 제어가 이루어진 상태에서, 제어기가 후륜 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준차속으로 전륜 슬립 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제어기는, 브레이크 페달 입력값이 제2 설정값보다 큰 제동시의 경우, 상기 실시간으로 취득되는 구동계별 등가관성 정보로부터 상기 각 구동륜측의 제동력 지령을 보정하기 위한 보정량을 산출하고, 상기 산출된 보정량을 이용하여 상기 각 구동륜측의 제동력 지령을 보정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 브레이크 페달 입력값이 제2 설정값보다 큰 제동시의 경우, 제어기에서 전륜측 제동력 지령을 보정하기 위한 보정량이 후륜측 제동력 지령을 보정하기 위한 보정량보다 작은 값으로 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 브레이크 페달 입력값이 제2 설정값보다 큰 제동시의 경우, 제어기에서 전륜측 제동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 전륜측 보정 게인을 후륜측 제동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 후륜측 보정 게인보다 작은 값으로 결정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 제어기는 상기 전륜측 보정 게인과 후륜측 보정 게인의 편차를 제동력 지령이 증가함에 따라 증가시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보정된 제동력 지령에 따라 각 구동륜측에 인가되는 제동력의 제어가 이루어진 상태에서, 제어기가 후륜 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준차속으로 전륜 슬립 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 각 구동계의 작동 정보는 각 구동륜측 구동장치에 대한 이전 제어 주기의 토크 지령과 각 구동륜측 구동계의 속도 정보인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동계의 속도는 구동륜의 속도, 구동장치의 속도, 변속기 입력축 회전속도, 및 변속기 출력축 회전속도 중 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보정량을 산출하기 위한 구동계별 등가관성 정보는 구동계 등가관성의 실시간 변화량인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동력 또는 제동력의 제어가 이루어지도록 하는 단계에서, 제어기가 구동력 지령의 보정량 또는 제동력 지령의 보정량에 상응하는 구동력 또는 제동력을 타 차륜측에 합산하여 인가하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제어기에서 상기 타 차륜측의 실시간 등가관성 변화량을 기초로 상기 합산되는 구동력 또는 제동력이 결정되는 것을 특징으로 한다.

이로써, 본 발명에 따른 차량의 휠 슬립 제어 방법에 의하면, 복수의 구동장치를 가지는 차량에서 구동륜별 개별 휠 슬립 제어를 수행하는 것이 가능하고, 결국 차량의 거동 안정성을 향상시키는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명의 휠 슬립 제어 방법에 따르면, 등가관성을 기반으로 휠 슬립 제어를 수행하므로 복잡한 계산 과정 및 보정 과정이 필요한 기준속도가 불필요하고, 따라서 구동장치 또는 구동륜별로 개별 적용하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에서는 운전자의 성향 및 설정값에 따라 차량 거동의 다양화가 가능하고, 이는 등가관성 기반의 토크 보정 게인을 실시간으로 가변시키는 전략을 통해 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 차량에 기 적용된 자세 제어 장치(Electronic Stability Program, ESP)의 기능이 작동하기 전에 미리 차륜의 슬립을 저감시킴으로써 운전성을 확보하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 휠 슬립 제어를 수행하는 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 휠 슬립 제어 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5와 도 6은 본 발명에서 운전자가 선택한 제어 모드에 따라 차륜별 적용되는 휠 슬립 제어 방식을 구분하여 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 비교예와 실시예의 제어 상태를 구분하여 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 차량의 휠 슬립 제어 방법에 관한 것으로, 비구동륜의 차륜 속도를 이용하거나 그밖의 방법으로 복잡한 계산을 통해 구해지는 기준속도의 이용 없이 차량의 휠 슬립을 효과적으로 제어할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명은 과도 구간에서 차륜의 휠 슬립을 효과적으로 제한할 수 있는 차량의 휠 슬립 제어 방법에 관한 것이다.

여기서, 과도(transient) 구간이라 함은, 기존 TCS 작동 조건을 만족하기 전 상태, 보다 구체적으로는 기존 TCS 작동 조건이 아닌 정상 주행 상태에서 TCS 작동이 필요한 상황으로 가는 TCS 작동 전 상태의 구간을 의미하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명은 차량 구동원, 즉 차량을 구동하는 구동장치로서 모터를 이용하는 친환경 자동차, 즉 배터리 전기 자동차(Battery Electric Vehicle, BEV)나 하이브리드 자동차(Hybrid Eletric Vehicle, HEV), 연료전지 자동차(Fuel Cell Eletric Vehicle, FCEV)와 같은 모터 구동 차량에 유용한 휠 슬립 제어 방법에 관한 것이다.

즉, 본 발명에 따른 휠 슬립 제어 방법은, 후술하는 바와 같이 휠 슬립 억제 내지 제한을 위해 등가관성을 기반으로 구동장치에 대한 실시간적이고 즉각적이며 순간적인 구동력 제어를 실시하므로, 차량 구동장치로서 엔진에 비해 제어 반응성이 빠른 모터를 탑재한 차량에서 유용한 것이다.

또한, 본 발명은 하나의 구동장치를 가지는 차량이 아닌, 복수의 구동장치를 가지는 차량, 예를 들면 전륜 구동 모터와 후륜 구동 모터를 가지는 전후륜 구동(4륜 구동) 차량, 또는 각 차륜에 모터를 가지는 인휠 모터 차량에 적용될 수 있는 것이다.

그리고, 공지의 TCS는 기준속도와 차륜 속도(구동륜 속도)를 이용하여 두 속도의 차이에 상응하는 구동륜의 슬립량(또는 슬립율)을 산출하고, 슬립량을 감소시키는 방향으로 토크(구동토크 또는 제동토크일 수 있음)를 조절한다.

반면, 본 발명에서는 각 구동계의 작동 정보에 기초하여 구동계별 등가관성(equivalent moment of inertia)을 결정하고, 등가관성을 증가시키는 방향으로 토크를 조절한다.

여기서, 각 구동계의 작동 정보는 각 구동륜측(예, 전륜측과 후륜측)의 구동장치에 대한 이전 제어 주기의 구동력 지령과 각 구동계(예, 전륜측 구동계, 후륜측 구동계)의 속도 정보를 포함할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기준속도인 실제 차량속도를 이용하지 않고 등가관성을 기반으로 구동력을 조절하여 휠 슬립을 제어하는데, 이 방법은 과도 구간에서 빠른 반응성을 확보할 수 있지만, 실제 차량속도 정보가 부족할 수 있기 때문에 TCS 작동 조건에서 효과적인 슬립 제한 제어가 어려울 수 있다.

따라서, 본 발명은 복수의 구동장치를 가지는 차량, 예를 들어 전륜 구동 모터와 후륜 구동 모터를 가지는 전후륜 구동 차량에서 차량의 등가관성을 기반으로 수행되는 전륜과 후륜의 휠 슬립 제한을 위한 제어 과정뿐만 아니라, 상기 등가관성 기반의 개별 휠 슬립 제어를 통해 슬립이 억제되는 차륜의 속도로부터 실제 차량속도 정보를 확보한 뒤 이를 이용하여 TCS 작동 조건에서의 효과적인 슬립 제한 제어를 수행하는 과정을 포함한다.

이하에서는 도면을 참조하여 보다 구체적으로 본 발명의 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 휠 슬립 제어를 수행하는 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도로서, 전륜 구동 모터(31)와 후륜 구동 모터(32)를 탑재한 전후륜 구동 차량에서 휠 슬립 제어를 수행하는 시스템의 구성을 예시한 것이다.

도 1에 예시한 바와 같이, 본 발명에 따른 휠 슬립 제어를 수행하는 시스템은, 구동계 속도를 검출하는 속도검출부(11), 상기 속도검출부(11)에 의해 검출되는 구동계 속도 정보를 입력받아 휠 슬립 제어를 위한 보정된 토크 지령을 생성하는 제어기(20), 및 상기 제어기(20)가 생성하여 출력하는 보정된 토크 지령에 따라 작동하는 복수의 구동장치를 포함한다.

여기서, 복수의 구동장치는 도 1의 예에서 전륜 구동 모터(31)와 후륜 구동 모터(32)가 될 수 있고, 도 1의 예와 달리, 인휠 모터 차량인 경우 각 차륜에 설치되는 인휠 모터가 될 수 있다.

그리고, 실시예에 따르면, 휠 슬립 제어를 수행하는 시스템은, 운전자의 운전 입력 정보를 검출하는 운전정보 검출부(12), 및 운전자가 제어 모드의 선택을 위해 이용하는 모드선택부(13)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 운전자의 운전 입력 정보는 운전자의 가속페달 조작 상태와 브레이크 페달 조작 상태를 포함할 수 있고, 이에 운전정보 검출부(12)는 운전자의 가속페달 조작에 따른 신호를 출력하는 가속페달 센서(Accelerator Pedal Sensor, APS)와, 운전자의 브레이크 페달 조작에 따른 신호를 출력하는 브레이크 페달 센서(Brake Pedal Sensor, BPS)를 포함할 수 있다.

상기 시스템에서 속도검출부(11), 운전정보 검출부(12), 모드선택부(13)는 제어기(20)에 신호 입력이 가능하도록 연결된다.

예를 들어, 제어기(20)가 속도검출부(11)의 신호를 입력받아 구동계 속도 정보를 취득하며, 더불어 운전정보 검출부(12)의 신호를 입력받아 운전자의 가속페달 및 브레이크 페달 조작 상태의 정보, 즉 가속페달 입력값과 브레이크 페달 입력값 정보를 취득한다.

또한, 제어기(20)는 모드선택부(13)의 신호를 입력받아 운전자가 선택한 제어 모드를 인식하게 된다.

등가관성 기반의 휠 슬립 제한을 위한 토크 제어는 차량 내 제어기(20)에 의해 수행되고, 상기 차량 내 제어기(20)는 공지의 TCS 제어 내지 휠 슬립 제어를 수행하는 제어기일 수 있으며, 이 제어기는 단수의 제어기 또는 협조 제어를 수행하는 복수의 제어기를 의미하는 것일 수 있다.

본 발명에서 제어기(20)는 구동장치의 구분 없이 하나의 통합된 제어기일 수 있고, 또는 구동장치별로 구비되는 복수의 제어기일 수 있다.

또한, 제어기(20)는 차량에서 협조 제어를 수행하는 상위 제어기인 차량 제어기와 하위 제어기인 모터 제어기를 모두 포함하는 개념의 제어기일 수 있다.

본 발명에서 제어기(20)는 운전자의 운전 입력 또는 크루즈 모드 입력 등에 따라 차량 주행을 위해 요구되는 1차적인 구동력 지령을 통상적인 방법으로 생성한다.

여기서, 구동력 지령은 구동장치의 토크 지령(즉 구동토크 지령)이 될 수 있는 것으로, 구체적으로는 모터 구동 차량에서 모터 토크 지령이 될 수 있다.

또한, 제어기(20)는, 각 구동륜측의 구동계 작동 정보로서, 상기 각 구동장치에 대한 이전 제어 주기의 구동력(토크) 지령과 해당 구동계의 속도 정보로부터, 해당 구동계의 등가관성을 결정하고, 상기 결정된 등가관성 정보에 기초하여 개별 휠 슬립 제한 제어를 위한 구동력 보정량, 즉 토크 보정량을 산출한다.

이어, 제어기(20)는 상기 산출된 구동력 보정량을 이용하여 상기 1차적인 구동력 지령을 보정하고, 보정된 구동력 지령으로 구동장치의 작동을 제어한다.

상기 등가관성은 'Tq = I×α'의 관계로부터 구해질 수 있는데, 여기서 'Tq'는 토크를, 'I'는 등가관성을, 'α'는 각가속도이므로, 간단한 예로, 구동계 속도로부터 얻어지는 각가속도와 해당 구동계를 통해 전달되는 토크 정보로부터 필요로 하는 등가관성을 산출할 수 있다.

여기서, 토크는 최종 토크 지령인 이전 제어 주기의 토크 지령, 즉 구동장치에 대한 이전 제어 주기의 구동력(토크) 지령이 될 수 있고, 이전 제어 주기에서 이전 등가관성 정보에 기초하여 구동력(토크) 보정이 이루어졌다면, 그 보정된 이전 제어 주기의 구동력 지령이 될 수 있다.

또한, 등가관성 정보에 기초하여 보정을 위한 구동력 보정량을 계산함에 있어, 구체적으로는 등가관성의 실시간 변화량과 보정 게인을 이용하여 구동력 보정량을 계산할 수 있다.

즉, 구동력 보정량이 등가관성 변화량에 보정 게인을 적용한 값으로 결정될 수 있는 것이며, 예를 들어 등가관성 변화량에 보정 게인을 곱한 값으로 구해질 수 있고, 이때 등가관성 변화량이 클수록 구동력 보정량도 커지게 된다.

또한, 본 발명에서 구동력 보정량을 양의 값으로 정의하였을 때, 구동력 보정량이 구해지면, 구동력 지령에 구동력 보정량을 뺀 값으로 보정된 구동력 지령이 구해져 생성된다.

본 발명에서 구동력을 보정한다는 것은 구동장치가 생성하여 해당 구동륜에 인가하는 구동력(토크)을 보정 전에 비해 감소시키는 것을 의미하고, 상기 보정 게인을 증가(상향)시킨다는 것은 해당 구동륜에 인가되는 구동력을 더 감소시키는 것을 의미한다.

결국, 상기와 같이 보정된 구동력 지령이 생성되면, 이를 목표로 하여 구동장치를 제어하는 차량 구동력 제어가 실시된다.

상기 등가관성을 구하기 위한 구동계 속도는 구동장치와 연결된 구동륜의 속도(휠속)가 될 수 있고, 또는 구동장치의 회전속도, 즉 모터 속도가 될 수 있으며, 또는 변속기 입력축 회전속도나 변속기 출력축 회전속도 등이 될 수 있다.

이와 같이 구동계 속도는 차량을 구동하는 구동장치로부터 구동륜까지 구동력이 전달되는 경로에 존재하는 구동요소의 회전속도일 수 있고, 또는 그 밖의 구동륜 속도와 관련 있는 회전속도를 의미하는 것일 수 있으며, 이는 측정값으로서 도 1에 나타낸 속도검출부(11)에 의해 검출되는 구동계의 실시간 회전속도 정보가 될 수 있다.

본 발명에서 구동계 속도가 구동륜의 속도라면, 상기 속도검출부(11)는 해당 구동륜에 설치된 휠속 센서가 될 수 있다.

또는 본 발명에서 구동계 속도가 모터 속도라면, 상기 속도검출부(11)는 각 모터에 설치된 공지의 레졸버가 될 수 있다.

본 발명에서 차량이 전륜 구동 모터(31)와 후륜 구동 모터(32)를 모두 가지는 전후륜 구동(4륜 구동) 차량이라면, 상기 구동계 속도는 전륜측 구동계 속도와 후륜측 구동계 속도로 구분될 수 있다.

이때, 속도검출부(11)는 전륜과 후륜에 각각 설치되는 휠속 센서이거나, 또는 전륜 구동 모터(31)와 후륜 구동 모터(32)에 각각 설치되는 레졸버일 수 있다.

또는 구동계 속도는 측정값이 아닌 관측기에 의한 구동계 관측 속도가 될 수 있고, 또는 등가관성 정보를 산출하기 위한 구동계 속도로서 구동계 측정 속도와 구동계 관측 속도가 함께 이용될 수 있다.

본 발명에서 차량은 복수의 구동장치를 가지는 차량이므로 상기와 같은 등가관성 및 그 변화량 산출, 그리고 등가관성 기반의 토크 보정 및 휠 슬립 제한 제어는 각각의 구동장치 및 구동륜을 대상으로 실시될 수 있다.

이하의 설명에서는 전륜 구동 모터(31)와 후륜 구동 모터(32)를 가지는 전후륜 구동(4륜 구동) 차량의 예를 들어 설명하기로 한다.

실시예에서, 전륜의 휠 슬립 제한을 위해 전륜 구동 모터(31)에 대한 구동력 제어가 수행되고, 후륜의 휠 슬립 제한을 위해 후륜 구동 모터(32)에 대한 구동력 제어가 수행된다.

이 경우, 전륜의 휠 슬립 제한을 위한 구동력 제어 과정에서, 차량의 등가관성은 전륜 구동 모터(31)의 최종 토크 지령, 즉 이전 제어 주기의 토크 지령과 전륜측의 구동계 속도 정보에 기초하여 실시간 등가관성 정보가 얻어질 수 있고, 등가관성의 실시간 변화량에 보정 게인을 적용하여 전륜측의 구동력 보정량을 산출할 수 있다.

결국, 상기와 같이 계산된 구동력 보정량, 즉 토크 보정량을 이용하여 구동력 지령인 토크 지령을 보정할 수 있다.

상기 전륜의 휠 슬립 제한을 위한 구동력 제어 과정에서, 토크 및 토크 지령, 이전 제어 주기의 토크 지령, 보정된 토크 지령, 구동력 및 구동력 지령, 보정 게인, 토크(구동력) 보정량, 등가관성 및 등가관성 변화량은, 모두 전륜의 구동 및 전륜의 휠 슬립 제어 등 전륜에 관계되는 것이다.

마찬가지로, 후륜의 휠 슬립 제한을 위한 구동력 제어 과정에서, 차량의 등가관성은 후륜 구동 모터(32)의 최종 토크 지령, 즉 이전 제어 주기의 토크 지령과 후륜측의 구동계 속도 정보에 기초하여 실시간 등가관성 정보가 얻어질 수 있고, 등가관성의 실시간 변화량에 보정 게인을 적용하여 후륜측의 구동력 보정량을 산출할 수 있다.

상기 후륜의 휠 슬립 제한을 위한 구동력 제어 과정에서, 토크 및 토크 지령, 이전 제어 주기의 토크 지령, 보정된 토크 지령, 구동력 및 구동력 지령, 보정 게인, 토크(구동력) 보정량, 등가관성 및 등가관성 변화량은, 모두 후륜의 구동 및 후륜의 휠 슬립 제어 등 후륜에 관계되는 것이다.

본 발명에서, 예를 들어, 전륜 구동 모터(31)에 일정 토크 지령이 인가되고, 후륜 구동 모터(32)에 일정 토크 지령이 인가되고 있을 때, 전륜과 후륜에서 휠 슬립이 발생하지 않는다면, 각 구동계의 등가관성 변화량은 변화 없이 일정하게 유지될 것이다.

하지만, 전륜과 후륜에서 휠 슬립이 발생하였다면, 전륜측 구동계와 후륜측 구동계에서 등가관성의 변화가 발생할 것이며, 휠 슬립이 발생하지 않고 일정하게 유지되었던 등가관성 값을 기준값으로 하여 등가관성의 변화가 실시간으로 발생하였을 때, 상기 기준값 대비 등가관성의 실시간 변화량이 계산될 수 있다.

이와 같은 방식으로 전륜측 구동계와 후륜측 구동계에서 기준값과의 등가관성 변화량, 즉 전륜측 등가관성 변화량과 후륜측 등가관성 변화량이 각각 계산될 수 있다.

이하의 설명에서는, 전륜에 관계되는 것으로서, 보정 게인은 '제1 보정 게인'으로, 토크(또는 구동력) 보정량은 '제1 토크 보정량'(또는 '제1 구동력 보정량')으로, 등가관성은 '제1 등가관성'으로, 등가관성 변화량은 '제1 등가관성 변화량'으로 칭하기로 한다.

또한, 후륜에 관계되는 것으로서, 보정 게인은 '제2 보정 게인', 토크(또는 구동력) 보정량은 '제2 토크 보정량'(또는 '제2 구동력 보정량'), 등가관성은 '제2 등가관성', 등가관성 변화량은 '제2 등가관성 변화량'으로 칭하기로 한다.

또한, 이하의 설명에서 '전륜 구동장치'와 '제1 구동장치', '전륜 구동 모터', '제1 구동 모터'는 같은 의미를 가지는 것으로서 혼용, 기재될 수 있고, 마찬가지로 '후륜 구동장치'와 '제2 구동장치', '후륜 구동 모터', '제2 구동 모터' 역시 같은 의미를 가지는 것으로서 혼용, 기재될 수 있다.

그리고, 본 발명에서 보정 게인은 운전자가 선택한 제어 모드 및 현재의 등가관성 정보에 기초하여 실시간으로 가변될 수 있다.

여기서, 상기 제어 모드는 성능 우선 모드와 안정성 우선 모드를 포함할 수 있고, 상기 등가관성 정보는 구동륜측 등가관성 변화량을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에서 운전자는 복수의 제어 모드 중 하나, 즉 성능 우선 모드와 안정성 우선 모드 중 하나를 선택할 수 있도록 되어 있고, 이를 위해 차량에는 운전자가 원하는 제어 모드를 선택하도록 이용되는 모드선택부(13)가 구비된다.

즉, 운전자가 모드선택부(13)를 통해 성능 우선 모드와 안정성 우선 모드 중 원하는 모드를 선택할 수 있도록 하는 것이며, 상기 성능 우선 모드와 안정성 우선 모드는 차량 구동시, 특히 차량 가속시에 수행되는 제어 모드로서, 두 제어 모드는 휠 슬립 제한을 위한 차별화된 구동력 제어를 수행하는 구분된 모드이다.

본 발명에서 성능 우선 모드와 안정성 우선 모드의 구현을 위해 제어기(20)에는 모드별 제어 과정을 수행하기 위한 제어 로직이 설정되고, 제어 모드의 제어 로직이 설정된 상태에서, 운전자가 모드선택부(13)를 통해 두 제어 모드 중 원하는 하나의 모드를 선택하면, 제어기(20)가 모드선택부(13)의 신호를 전달받아 운전자가 선택한 모드를 인식한 후 선택된 모드의 제어 과정을 수행하게 된다.

본 발명에서 보정 게인은 차량의 구동륜이 연결된 각 구동장치에 대한 제어 보정량, 즉 토크(구동력) 보정량을 결정하게 되는 것으로서, 구동시와 제동시를 구분하여 서로 다른 방법으로 보정 게인이 결정되도록 할 수 있고, 구동시에서는 제어 모드에 따라 서로 다른 방법으로 보정 게인이 결정되도록 할 수 있다.

이에, 구동시와 제동시가 구분되는 휠 슬립 제어가 수행되며, 구동시인 경우 운전자가 선택한 제어 모드에 따라 구분되는 휠 슬립 제어가 수행된다.

이하 제어 방법을 도면을 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면, 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 휠 슬립 제어 과정을 나타낸 순서도이고, 도 5와 도 6은 본 발명에서 운전자가 선택한 제어 모드에 따라 차륜별 적용되는 휠 슬립 제어 방식을 구분하여 나타낸 도면이다.

또한, 도 7 및 도 8은 비교예와 실시예의 제어 상태를 구분하여 나타낸 도면이다.

먼저, 도 2에 나타낸 바와 같이, 운전자는 모드선택부(13)를 통해 원하는 제어 모드를 선택하면, 제어기(20)는 모드선택부(13)에서 입력되는 모드 선택 신호로부터 운전자가 선택한 제어 모드를 인식하게 된다.

이어, 차량 주행 중 제어기(20)는 운전정보 검출부(12)에 의해 검출되는 운전자의 운전 입력 정보로부터 운전자가 가속페달을 밟은 구동시인지, 아니면 브레이크 페달을 밟은 제동시인지를 판단한다.

이때, 제어기(20)는 운전정보 검출부(12) 중 가속페달 센서에 의해 검출되는 운전자 가속페달 입력값을 미리 정해진 제1 설정값과 비교하며, 가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 구동시의 경우, 즉 운전자가 가속페달을 일정 수준 이상 조작한 가속 상태인 경우, 운전자가 선택한 제어 모드로 구동륜에 대한 휠 슬립 제어를 수행한다.

본 발명에 따른 휠 슬립 제어는 차량에서 구동장치와 연결된 구동륜에 대해 수행하며, 예를 들어 전륜 구동 모터(제1 구동 모터)(31)와 후륜 구동 모터(제2 구동 모터)(32)를 탑재한 전후륜 구동 차량(4륜 구동 차량임)인 경우, 전륜 구동 모터(31)와 연결된 전륜과, 후륜 구동 모터(32)와 연결된 후륜에 대한 각각 개별 휠 슬립 제한 제어를 수행한다.

개별 휠 슬립 제한 제어 과정은 제어기(20)에 의해 수행되며, 제어기(20)가 수행하는 개별 휠 슬립 제한 제어 과정에서는, 운전자의 운전 입력 정보, 예컨대 가속페달 입력값에 기초하여 구해지는 전륜 구동 모터(제1 구동 모터)(31)에 대한 구동력(토크) 지령과 후륜 구동 모터(제2 구동 모터)(32)에 대한 구동력(토크) 지령이 구해진다.

또한, 등가관성의 실시간 변화량 정보인 전륜측의 제1 등가관성 변화량과 후륜측의 제2 등가관성 변화량이 결정된다.

여기서, 제1 등가관성 변화량은 전륜측의 제1 등가관성으로부터 구해지는 등가관성의 실시간 변화량 정보이고, 제2 등가관성 변화량은 후륜측의 제2 등가관성으로부터 구해지는 등가관성의 실시간 변화량 정보이다.

또한, 제1 등가관성은 전륜 구동 모터(31)에 대한 최종 구동력 지령, 즉 이전 제어 주기의 구동력(토크) 지령과 전륜측 구동계 속도에 기초하여 구해질 수 있고, 제2 등가관성은 후륜 구동 모터(32)에 대한 최종 구동력 지령, 즉 이전 제어 주기의 구동력(토크) 지령과 후륜측 구동계 속도에 기초하여 구해질 수 있다.

상기 이전 제어 주기의 구동력(토크) 지령은 이전 제어 주기에서 휠 슬립 제어를 위한 보정이 이루어진 것이라면 보정된 구동력 지령이 될 수 있다.

이어, 상기와 같이 전륜측의 제1 등가관성 변화량과 후륜측의 제2 등가관성 변화량이 결정되고 나면, 제1 등가관성 변화량과 제2 등가관성 변화량에 각각 실시간으로 구해지는 전륜측 제1 보정 게인과 후륜측 제2 보정 게인을 적용하여 전륜측 보정량인 제1 구동력 보정량과 후륜측 보정량인 제2 구동력 보정량을 산출한다.

이어, 제어기(20)는 운전자의 운전 입력 정보에 기초하여 구해지는 전륜 구동 모터(제1 구동 모터)(31)에 대한 구동력 지령과 후륜 구동 모터(제2 구동 모터)(32)에 대한 구동력 지령을 상기 산출된 제1 및 제2 구동력 보정량을 이용하여 보정하고, 보정된 구동력 지령을 생성 및 출력하여 전륜 구동 모터(31)와 후륜 구동 모터(32)의 작동을 제어한다.

이로써, 보정된 구동력 지령에 따라 각 구동륜측에 인가되는 구동력의 제어가 이루어질 수 있게 된다.

상기한 제어 과정은 기본적인 과정을 설명한 것으로, 본 발명의 실시예에서는 보정량을 산출하기 위한 보정 게인이 운전자가 선택한 모드에 따라 가변될 수 있고, 이와 더불어 보정 게인이 각 구동륜측 등가관성 정보에 따라 실시간으로 가변될 수 있다.

차량의 구동시에는, 즉 차량의 가속시에는 후륜측으로 하중이동이 발생한다.

전륜과 후륜의 4륜이 모두 구동력을 낼 수 있는 차량에서는 통상적으로 전륜측과 후륜측의 무게 배분비가 5:5에 가깝다.

이때, 차량 가속으로 인해 후륜측으로의 하중이동이 발생하고, 이에 후륜측이 하중이동으로 인해 수직항력을 추가로 얻는 상황이 된다면, 후륜의 구동력이 최대화되면서 최대 가속력으로 얻을 수 있다.

이러한 점을 고려하여, 본 발명에서 운전자에 의해 성능 우선 모드가 선택되면, 성능 우선 모드에서는 후륜의 구동력을 최대화하기 위해 보수적인 토크 보정을 통해 전륜의 슬립 제어를 보수적으로 수행한다.

여기서, 보수적인 토크 보정은 해당 차륜(구동륜)이 최대 접지력을 확보하지 못하더라도 충분히 토크 보정을 수행하여 슬립이 생기지 않도록 하는 제어로 정의할 수 있다.

또한, 성능 우선 모드에서는 전륜 속도를 슬립 발생 가능성이 적은 차륜의 속도라고 가정하고, 이를 기반으로 상기 보정을 실시한 상태에서 후륜 슬립 제어를 수행한다.

즉, 전륜측의 등가관성 기반 토크 보정 게인인 제1 보정 게인을 후륜측의 보정 게인인 제2 보정 게인보다 더 크게 설정하고(전륜측 보정량을 후륜측 보정량보다 크게 함), 보정을 실시한 상태에서 전륜 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준차속으로 후륜측의 TCS 제어를 수행하는 것이다.

이때, 전륜측의 제1 보정 게인과 후륜측의 제2 보정 게인은 실시간으로 변화시키되, 그 편차가 토크 지령이 증가함에 따라 커질 수 있도록 하며, 이는 구동력이 증가할수록 가속력 및 하중 이동량이 커지기 때문이다.

한편, 안정성 우선 모드는 후륜의 구동력을 최대화하는 것이 목적이 아니라, 후륜의 슬립량을 최소화하여 오버스티어 현상을 억제하는 것이 목적이며, 따라서 안전성 우선 모드에서는 전술한 성능 우선 모드의 전략대로 보정 게인을 결정하면 안된다.

이에, 운전자에 의해 안정성 우선 모드가 선택되면, 안정성 우선 모드에서는, 성능 우선 모드와는 반대로, 후륜의 슬립량을 최소화 하기 위해 후륜의 슬립 제어를 보수적으로 수행하며, 이때 얻은 후륜 속도를 슬립 발생 가능성이 적은 차륜의 속도라 판단하고, 이를 기반으로 상기 보정을 실시한 상태에서 전륜 슬립 제어를 수행한다.

즉, 전륜측의 등가관성 기반 토크 보정 게인인 제1 보정 게인을 후륜측의 보정 게인인 제2 보정 게인보다 더 작게 설정하고(전륜측 보정량보다 후륜측 보정량을 더 크게 함), 보정을 실시한 상태에서 후륜 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준차속으로 전륜측의 TCS 제어를 수행하는 것이다.

성능 우선 모드와 마찬가지로, 안정성 우선 모드에서도 전륜측의 제1 보정 게인과 후륜측의 제2 보정 게인은 실시간으로 변화시키되, 그 편차가 토크 지령이 증가함에 따라 커질 수 있도록 한다.

도 2를 참조하면, 성능 우선 모드가 선택된 경우, 전륜측의 제1 보정 게인과 후륜측의 제2 보정 게인이 성능 우선 모드의 보정 게인 값으로 정해짐을 볼 수 있다.

반대로, 안정성 우선 모드가 선택된 경우, 전륜측의 제1 보정 게인과 후륜측의 제2 보정 게인이 안정성 우선 모드의 보정 게인 값으로 정해짐을 볼 수 있다.

이로써, 일정 수준 이상의 운전자 가속 입력이 이루어진 구동시의 과도(transient) 구간에서는, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 각각 구해진 보정 게인을 이용하여 전륜측과 후륜측에 대해 각각 등가관성 기반 휠 슬립 제어가 수행될 수 있고, 이어 스테디(steady) 구간에서 전륜과 후륜 중 하나의 속도 정보에 기초하여 다른 하나의 슬립 기반 제어가 수행될 수 있다.

여기서, 슬립 기반 제어는 슬립 발생 가능성이 가장 적은 차륜(구동륜)의 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준속도로 다른 차륜(구동륜)에 대해 수행하는 TCS 제어를 의미한다.

여기서, 기준속도는 슬립 발생 가능성이 가장 적은 차륜의 속도 또는 최저 차륜 속도를 보정한 것이 될 수 있다.

도 5는 안정성 우선 모드가 선택되었을 때 가속시의 전, 후륜측 제어 수행 상태를 나타내고 있으며, 도 6은 성능 우선 모드가 선택되었을 때 가속시의 전, 후륜측 제어 수행 상태를 나타내고 있다.

도 5 및 도 6에서는 전륜 구동 모터와 후륜 구동 모터에 대해 각각의 제어기가 구비됨을 예시하고 있으며, 두 제어기는 본 발명의 제어 과정에서 협조 제어를 수행한다.

예시한 바와 같이 전륜측과 후륜측에 대한 개별 휠 슬립 제어를 수행하는 제어기가 모터마다 하나씩 구비될 수도 있으나, 제어기가 모터마다 각각 구비되지 않고 통합된 하나의 제어기가 본 발명의 개별 휠 슬립 제어를 수행하도록 구비될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 안정성 우선 모드에서는 후륜측의 제2 보정 게인을 전륜측의 제1 보정 게인보다 큰 값으로 설정하고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전륜측과 후륜측의 등가관성 기반 개별 휠 슬립 제어와 별개로, 전륜측 휠 슬립 기반 제어, 즉 후륜 속도를 기준속도(실제 차량속도)로 이용하는 전륜측의 TCS 제어가 수행된다(도 2 참조).

또한, 전술한 바와 같이, 성능 우선 모드에서는 전륜측의 제1 보정 게인을 후륜측의 제2 보정 게인보다 큰 값으로 설정할 수 있으며, 도 6에 나타낸 바와 같이, 전륜측과 후륜측의 등가관성 기반 개별 휠 슬립 제어와 별개로, 후륜측 휠 슬립 기반 제어, 즉 전륜 속도를 기준속도(실제 차량속도)로 이용하는 후륜측의 TCS 제어가 수행된다(도 2 참조).

한편, 차량의 구동(가속)시에는 구동력(토크) 지령의 보정을 통해 구동장치가 생성하는 구동력 및 구동토크의 크기를 보정량만큼 감소시켜 휠 슬립을 저감하고 접지력을 확보하는 반면, 차량의 제동(감속)시에는 제동력 지령의 보정을 통해 제동장치가 생성하는 제동력 및 제동토크의 크기를 보정량만큼 감소시켜 휠 슬립을 저감하고 접지력을 확보한다.

즉, 보정된 제동력 지령에 따라 각 구동륜측에 인가되는 제동력의 제어가 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

여기서, 제동장치는 마찰제동장치 또는 회생제동장치가 될 수 있다.

차량의 제동시에는 전륜측으로의 하중이동이 발생하며, 이에 통상적인 전륜과 후륜의 제동력 비율은 7:3 정도가 된다.

그러나, 이 상황에서 슬립이 발생한다면, 종/횡 접지력 확보가 어려워 위험한 상황에 처하기가 쉽다.

그러므로, 제동시에는 오버스티어 현상을 방지하기 위해 후륜의 슬립을 최소화하는 것이 우선이다.

그런데, 구동시와는 달리, 제동시의 경우 성능 우선 및 안정성 우선의 목적이 모두 후륜의 슬립을 최소화하는 것으로 일치하며, 이는 제동시의 하중이동이 전륜측으로 발생하기 때문에 제동시의 성능 목표가 전륜의 접지력을 최대화하는 것이라는 점에서 안정성 목표와 일치하기 때문이다.

따라서, 제동시에는 전륜의 접지력을 최대화하기 위해 후륜의 슬립 제어를 보수적으로 수행하며, 이때 얻은 후륜 속도를 슬립 발생 가능성이 적은 차륜의 속도라 판단하고, 이를 기반으로 상기 보정을 실시한 상태에서 전륜 슬립 제어를 수행한다.

즉, 전륜의 등가관성 기반 제동력 보정 게인인 제1 보정 게인을 후륜측의 제동력 보정 게인인 제2 보정 게인보다 더 작게 설정하고(전륜측 보정량보다 후륜측 보정량을 더 크게 함), 보정을 실시한 상태에서 후륜 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준차속으로 전륜측의 슬립 제어를 수행하는 것이다.

또한, 구동시와 마찬가지로, 전륜측과 후륜측의 보정 게인은 실시간으로 변화시키되, 그 편차가 제동력 지령이 증가함에 따라 커질 수 있도록 한다.

도 2를 참조하면, 운전자가 브레이크 페달을 일정 수준 이상 조작한 상태, 즉 가속페달 입력값이 제1 설정값 이하이면서 브레이크 페달 입력값이 제2 설정값보다 큰 제동시의 경우, 제1 보정 게인과 제2 보정 게인이 제동시의 보정 게인 값으로 각각 결정됨을 볼 수 있고, 이어 상기 결정된 각 보정 게인을 이용하는 전륜측과 후륜측의 등가관성 기반 개별 휠 슬립 제어가 수행된다.

그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 가속페달 입력값이 제1 설정값 이하이면서 동시에 브레이크 페달 입력값이 제2 설정값 이하인 경우, 제1 보정 게인과 제2 보정 게인을 미리 정해진 기본 초기값으로 결정한 뒤, 상기 결정된 기본 초기값을 이용하는 전륜측과 후륜측의 등가관성 기반 개별 휠 슬립 제어가 수행된다.

한편, 휠 슬립 제어 과정, 즉 차륜의 구동력 또는 제동력의 억제를 통해 구동륜의 휠 슬립을 저감하고 접지력을 확보하는 과정은 토크의 크기를 항상 감소시키는 방향으로 작용한다.

이에, 휠 슬립 제어시 토크 감소만을 고려하는 경우 운전자가 의도한 총 구동력 및 제동력을 확보하지 못하는 문제가 발생한다.

그러므로, 슬립 제어를 위해 토크의 크기를 감소시킬 때는, 감소시킨 양만큼의 토크를 다른 차륜에서 증가시키면, 합산 토크가 의도했던 토크를 유지할 수 있게 된다.

이때, 예를 들어 1번 차륜에 발생한 슬립을 저감시키기 위해 1번 차륜의 토크를 감소시키고, 이미 슬립이 생긴 2번 차륜의 토크를 증가시킨다면, 2번 차륜의 슬립을 증가시킴으로써 본래 의도했던 제어의 목적 및 기능을 상실하게 된다.

그러므로, 다른 차륜의 토크 증가 가능 여부는 각 제어 가능 차륜의 실시간 등가관성 변화량을 기준으로 판단하여야 한다.

이때, 등가관성 변화량이 가장 적은 차륜이 높은 가중치를 갖고 토크 증가를 부담하게 되며, 차륜 간 가중치는 미리 설정된 값에 의해 정해지도록 할 수 있다.

또한, 미리 설정된 등가관성 변화량의 임계점을 모든 차륜이 초과하였을 때는, 보정으로 인해 감소시킨 토크를 다른 차륜에서 증가시키지 않고 소멸시킨다.

도 3은 본 발명에서 차량 구동(가속)시 전륜측의 보정 게인과 후륜측의 보정 게인을 가변시키는 과정을 보여주고 있다.

제어기(20)는 운전자의 가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 경우, 전륜측 등가관성 실시간 변화량인 제1 등가관성 변화량과, 같은 시간의 후륜측 등가관성 실시간 변화량인 제2 등가관성 변화량을 비교한다.

여기서, 전륜측의 제1 등가관성 변화량이 후륜측의 제2 등가관성 변화량보다 큰 경우, 제어기(20)는 전륜측의 제1 보정 게인을 상향, 즉 제1 보정 게인을 정해진 양 또는 정해진 방식대로 증가시키는 보정 게인 상향을 실시한다.

이때, 제1 등가관성 변화량에서 제2 등가관성 변화량을 뺀 등가관성 변화량 편차값이 양의 값인 경우, 바람직하게는 상기 등가관성 변화량 편차값이 미리 설정된 양의 값보다 큰 경우, 차량의 언더스티어로 판단하여 제1 보정 게인의 상향을 실시한다.

이렇게 제1 보정 게인의 상향을 실시함으로써 제1 보정 게인이 제2 보정 게인보다 커지도록 한다.

이 경우, 제1 보정 게인은 등가관성 변화량 편차값의 함수로 구해질 수 있고, 또는 등가관성 변화량 편차값으로부터 맵을 이용하여 구해질 수 있다.

이어, 상기와 같이 결정된 보정 게인을 이용하는 등가관성 기반의 개별 휠 슬립 제어를 수행하고, 과도 구간 이후 보정이 실시된 상태에서 후륜 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준속도로 전륜측의 TCS 제어를 수행한다.

반면, 전륜측의 제1 등가관성 변화량이 후륜측의 제2 등가관성 변화량보다 작은 경우, 제어기(20)는 후륜측의 제2 보정 게인을 상향, 즉 제2 보정 게인을 정해진 양 또는 정해진 방식대로 증가시키는 보정 게인 상향을 실시한다.

이때, 제1 등가관성 변화량에서 제2 등가관성 변화량을 뺀 등가관성 변화량 편차값이 음의 값인 경우, 바람직하게는 상기 등가관성 변화량 편차값이 미리 설정된 음의 값보다 작은 경우, 차량의 오버스티어로 판단하여 제2 보정 게인의 상향을 실시한다.

이렇게 제2 보정 게인의 상향을 실시함으로써 제2 보정 게인이 제1 보정 게인보다 커지도록 한다.

이 경우, 제2 보정 게인은 등가관성 변화량 편차값의 함수로 구해질 수 있고, 또는 등가관성 변화량 편차값으로부터 맵을 이용하여 구해질 수 있다.

이어, 상기와 같이 결정된 보정 게인을 이용하는 등가관성 기반의 개별 휠 슬립 제어를 수행하고, 과도 구간 이후 보정이 실시된 상태에서 전륜 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준속도로 후륜측의 TCS 제어를 수행한다.

도 4는 차량의 구동(가속)시 운전자가 의도한 총 구동력을 확보하는 제어 과정을 개략적으로 나타내고 있다.

제어기(20)는 운전자의 가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 경우, 등가관성 기반 개별 휠 슬립 제어가 수행될 때 차량을 구동하는 구동장치에서 등가관성 값 하락 및 보정으로 인한 토크 하락이 있게 되는지를 판단하고, 등가관성 하락 및 토크 하락이 있게 되면, 등가관성 값 하락 미발생 구동장치가 존재하는지를 판단한다.

여기서, 등가관성 값 하락 미발생 구동장치가 존재한다면, 등가관성 값 하락이 발생하는 구동장치의 토크 감소량만큼 등가관성 값 하락 미발생 구동장치의 토크를 상향한다.

도 7 및 도 8은 비교예와 실시예의 제어 상태를 구분하여 나타낸 도면으로, 비교예는 기존의 휠 속도차 기반 슬립 제한 제어가 실시되는 예이고, 실시예는 본 발명에 따른 차량 등가관성 기반의 개별 휠 슬립 제한 제어가 실시되는 예이다.

도 7 및 도 8에서 맨 위의 그래프는 보정 전 전륜측의 구동력(토크) 지령과 후륜측의 구동력 지령을 나타내는 것이며, 도 7의 위에서 두 번째 그래프는 전륜 휠 속도와 후륜 휠 속도를 나타내고, 도 8의 위에서 두 번째 그래프는 전륜 휠 속도와 후륜 휠 속도의 측정값과 관측값을 예시하고 있다.

또한, 도 7의 위에서 세 번째 그래프는 전륜의 휠 슬립량과 후륜의 휠 슬립량을 나타내고, 도 8의 위에서 세 번째 그래프는 후륜 휠 속도를 기준속도로 하였을 때 산출되는 전륜의 휠 슬립량, 전륜측의 등가관성 변화량 및 후륜측의 등가관성 변화량을 나타내고 있다.

또한, 도 7 및 도 8의 맨 아래 그래프는 보정된 전륜측 및 후륜측 구동력 지령을 나타내고 있다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 비교예에서는 전륜과 후륜이 모두 구동륜일 때 전륜과 후륜에서 휠 슬립량이 동시에 크게 발생한 경우 맨 아래 그래프에 나타낸 바와 같이 구동력(토크) 보정이 불가한 구간이 발생한다.

반면, 실시예의 경우, 도 8에 나타낸 바와 같이, 전륜측 등가관성량 변화량과 후륜측 등가관성량 변화량만큼 각 구동장치의 구동력(토크)를 감소시키는 제어가 수행될 수 있고, 결국 전륜과 후륜의 구동륜 모두에 대해 휠 슬립이 억제되는 제어 결과를 얻을 수 있게 된다.

이와 같이 하여, 본 발명의 휠 슬립 제어 방법에 따르면, 복수의 구동장치를 가지는 차량에서 구동륜별 개별 휠 슬립 제어를 수행하는 것이 가능하고, 결국 차량의 거동 안정성을 향상시키는 효과가 있게 된다.

본 발명의 휠 슬립 제어 방법에 따르면, 등가관성을 기반으로 휠 슬립 제어를 수행하므로 기준속도가 불필요하고, 따라서 구동장치 또는 구동륜별로 개별 적용하는 것이 가능하다.

예를 들어, 각 차륜당 1개의 구동장치가 존재 할 때 4개의 차륜에서 발생하는 휠 슬립을 각각 개별 제어하는 것이 가능하며, 이는 어떠한 동역학적 모델을 필요로 하지 않는 장점을 가진다.

또한, 본 발명에서는 상기한 특징을 이용하여 운전자의 성향 및 설정값에 따라 차량 거동의 다양화가 가능하고, 이는 등가관성 기반의 구동력 보정 게인을 실시간으로 가변시키는 전략을 통해 이루어질 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

11 : 속도검출부
12 : 운전정보 검출부
13 : 모드선택부
20 : 제어기
31 : 전륜 구동 모터
32 : 후륜 구동 모터

Claims

차량 구동을 위한 구동력을 생성하는 복수의 구동장치를 가지는 차량에서, 제어기가 차량의 주행 중 각 구동계의 작동 정보에 기초하여 구동계별 등가관성 정보를 실시간으로 취득하는 단계;
제어기가 상기 실시간으로 취득되는 구동계별 등가관성 정보로부터 각 구동륜측의 구동력 지령 또는 제동력 지령을 보정하기 위한 보정량을 산출하는 단계;
제어기가 각 구동륜측의 구동력 지령 또는 제동력 지령을 상기 산출된 보정량을 이용하여 보정하는 단계; 및
제어기가 상기 보정된 구동력 지령 또는 보정된 제동력 지령에 따라 각 구동륜에 인가되는 구동력 또는 제동력의 제어가 이루어지도록 하는 단계를 포함하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
제어기는,
가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 가속시의 경우,
상기 각 구동륜측의 구동력 지령을 보정하기 위한 보정량을 산출하고,
상기 산출된 보정량을 이용하여 상기 각 구동륜측의 구동력 지령을 보정하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
제어기가 설정된 성능 우선 모드와 안정성 우선 모드 중 운전자에 의해 선택된 제어 모드를 인식하는 단계를 더 포함하고,
상기 차량은 전륜 구동장치와 후륜 구동장치를 가지는 전후륜 구동 차량이며,
가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 가속시이면서 성능 우선 모드가 선택된 경우, 제어기에서 전륜측 구동력 지령을 보정하기 위한 보정량이 후륜측 구동력 지령을 보정하기 위한 보정량보다 큰 값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 가속시이면서 성능 우선 모드가 선택된 경우, 제어기는 전륜측 구동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 전륜측 보정 게인을 후륜측 구동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 후륜측 보정 게인보다 큰 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 4에 있어서,
제어기는 상기 전륜측 보정 게인과 후륜측 보정 게인의 편차를 구동력 지령이 증가함에 따라 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 보정된 구동력 지령에 따라 각 구동륜측에 인가되는 구동력의 제어가 이루어진 상태에서, 제어기가 전륜 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준차속으로 후륜 슬립 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 가속시이면서 안정성 우선 모드가 선택된 경우, 제어기에서 전륜측 구동력 지령을 보정하기 위한 보정량이 후륜측 구동력 지령을 보정하기 위한 보정량보다 작은 값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
가속페달 입력값이 제1 설정값보다 큰 가속시이면서 안정성 우선 모드가 선택된 경우, 제어기에서 전륜측 구동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 전륜측 보정 게인을 후륜측 구동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 후륜측 보정 게인보다 작은 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 8에 있어서,
제어기는 상기 전륜측 보정 게인과 후륜측 보정 게인의 편차를 구동력 지령이 증가함에 따라 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 안정성 우선 모드가 선택된 경우, 보정된 구동력 지령에 따라 각 구동륜측에 인가되는 구동력의 제어가 이루어진 상태에서, 제어기가 후륜 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준차속으로 전륜 슬립 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
제어기는,
브레이크 페달 입력값이 제2 설정값보다 큰 제동시의 경우,
상기 실시간으로 취득되는 구동계별 등가관성 정보로부터 상기 각 구동륜측의 제동력 지령을 보정하기 위한 보정량을 산출하고,
상기 산출된 보정량을 이용하여 상기 각 구동륜측의 제동력 지령을 보정하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
브레이크 페달 입력값이 제2 설정값보다 큰 제동시의 경우,
제어기에서 전륜측 제동력 지령을 보정하기 위한 보정량이 후륜측 제동력 지령을 보정하기 위한 보정량보다 작은 값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 12에 있어서,
브레이크 페달 입력값이 제2 설정값보다 큰 제동시의 경우,
제어기에서 전륜측 제동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 전륜측 보정 게인을 후륜측 제동력 지령의 보정량을 결정하기 위한 후륜측 보정 게인보다 작은 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 13에 있어서,
제어기는 상기 전륜측 보정 게인과 후륜측 보정 게인의 편차를 제동력 지령이 증가함에 따라 증가시키는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 보정된 제동력 지령에 따라 각 구동륜측에 인가되는 제동력의 제어가 이루어진 상태에서, 제어기가 후륜 속도 또는 최저 차륜 속도를 이용하여 결정되는 기준차속으로 전륜 슬립 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 각 구동계의 작동 정보는 각 구동륜측 구동장치에 대한 이전 제어 주기의 토크 지령과 각 구동륜측 구동계의 속도 정보인 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 16에 있어서,
상기 구동계의 속도는 구동륜의 속도, 구동장치의 속도, 변속기 입력축 회전속도, 및 변속기 출력축 회전속도 중 하나인 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 보정량을 산출하기 위한 구동계별 등가관성 정보는 구동계 등가관성의 실시간 변화량인 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 구동력 또는 제동력의 제어가 이루어지도록 하는 단계에서, 제어기가 구동력 지령의 보정량 또는 제동력 지령의 보정량에 상응하는 구동력 또는 제동력을 타 차륜측에 합산하여 인가하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.
청구항 19에 있어서,
제어기에서 상기 타 차륜측의 실시간 등가관성 변화량을 기초로 상기 합산되는 구동력 또는 제동력이 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 슬립 제어 방법.