KR20220011244A - 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치 - Google Patents

사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치 Download PDF

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KR20220011244A
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김귀철
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Abstract

본 발명은 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치에 관한 것으로, 2륜 구동 중 제동 시스템의 고장이 감지되면 2륜 구동을 4륜 구동으로 전환하여 차량 안정성을 확보하도록 한 고장 대응 제어 장치를 제공하는데 목적이 있다.

Description

사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치 {Control device for respond to braking system failure of four-wheel drive electric vehicle}
본 발명은 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치에 관한 것으로, 상세하게는 2륜 구동 중 제동 시스템의 고장 시 차량 안정성을 확보하기 위한 고장 대응 제어 장치에 관한 것이다.
전륜과 후륜에 독립적인 모터가 적용된 4륜 구동 전기자동차의 경우, 2륜 구동(2-wheel drive)으로 주행 시 보조 구동륜의 감속기에 역구동력이 전달되어 드래그 손실이 발생하며, 이를 방지하기 위해 디스커넥터라고 하는 동력단속장치를 사용한다.
후륜을 주 구동륜으로 채택하고 전륜을 보조 구동륜으로 채택한 4륜 구동 전기자동차의 경우, 전륜 구동축에 디스커넥터가 장착되어 있다.
상기 디스커넥터는, 보조 구동륜으로 동력 전달이 불필요한 2륜 구동 모드로 주행하는 경우 보조 구동모터와 보조 구동륜의 연결을 해제하고, 보조 구동륜으로 동력 전달이 필요한 4륜 구동 모드로 주행하는 경우 보조 구동모터와 보조 구동륜을 연결한다.
그런데 이러한 4륜 구동 전기자동차는, 아직 제동 시스템 고장에 대한 대응 기술이 확립되지 않은 상태이고, 제동 시스템의 고장은 예상치 못한 제동력 손실 및 부족 등이 발생할 수 있으며 그로 인해 차량 거동이 불안정해질 수 있다.
따라서 제동 시스템의 고장 시 차량 안정성을 확보하기 위한 기술이 요구되고 있으며, 가속 및 제동 상황 뿐 아니라 타행(coasting) 주행 상황에서 제동 시스템의 고장 시 차량 안정성을 확보하는 기술이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 2륜 구동 중 제동 시스템의 고장이 감지되면 2륜 구동을 4륜 구동으로 전환하여 차량 안정성을 확보하도록 한, 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치를 제공하는데 목적이 있다.
이에 본 발명은: 주구동륜에 구동토크를 제공하는 제1모터; 보조구동륜에 구동토크를 제공하는 제2모터; 상기 보조구동륜의 구동축에 구비되어 상기 보조구동륜과 제2모터 사이에 동력 전달을 단속하는 디스커넥터; 상기 디스커넥터에 의해 보조구동륜과 제2모터가 분리된 상태로 주행하는 중에 차량 내 제동 시스템의 고장이 감지되면, 상기 디스커넥터를 체결시켜서 상기 보조구동륜과 제2모터가 연결되도록 하는 제어부;를 포함하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기 고장 대응 제어 장치는 다음과 같은 구체적인 특징이 있다.
첫째, 상기 제어부는, 가속 주행 중에 상기 제동 시스템의 제1제동고장을 감지하면, 디스커넥터의 체결 시 운전자 요구 가속토크를 제1모터와 제2모터에 재배분한다. 이때 상기 제1제동고장은 제동페달의 작동에 따른 목표유압을 정상적으로 추종하는 것이 불가한 고장이다. 그리고 상기 디스커넥터의 체결 시, 상기 보조구동륜과 제2모터가 동력 전달이 가능하게 연결된다.
또한 상기 제어부는, 상기 주구동륜과 보조구동륜의 스핀률이 정해진 제1스핀률보다 크면, 제1모터와 제2모터의 구동토크를 감소시켜서 상기 주구동륜과 보조구동륜의 스핀률을 감소시킬 수 있다.
둘째, 상기 제어부는, 가속 주행 중에 상기 제동 시스템의 제2제동고장이 감지되면, 최대차속을 정해진 제1속도로 제한하고, 디스커넥터의 체결 시 운전자 요구 가속토크를 제1모터와 제2모터에 재배분한다. 이때 상기 제2제동고장은 구동륜의 스핀 및 슬립을 방지하기 위한 제동부가기능 시스템의 작동이 불가한 고장이다.
셋째, 상기 제어부는, 타행 주행 중에 상기 제동 시스템의 제1제동고장을 감지하면, 디스커넥터의 체결 시 차속에 따른 코스팅 토크를 제1모터와 제2모터에 재배분한다.
또한 상기 제어부는, 주구동륜과 보조구동륜의 슬립률이 정해진 제1슬립률 이상이면, 제1모터와 제2모터의 코스팅 토크를 제어하여 상기 주구동륜과 보조구동륜의 슬립률을 감소시킬 수 있다.
넷째, 상기 제어부는, 타행 주행 중에 상기 제동 시스템의 제2제동고장이 감지되면, 최대차속을 정해진 제1속도로 제한하고, 디스커넥터의 체결 시 제1모터와 제2모터의 코스팅 토크 발생을 해제한다.
다섯째, 상기 제어부는, 제동 중에 상기 제동 시스템의 제1제동고장을 감지하면, 디스커넥터의 체결 시 차속에 따른 코스팅 토크 및 제동페달의 작동에 따른 회생제동 토크를 제1모터와 제2모터에 재배분한다.
또한 상기 제어부는, 주구동륜의 슬립률과 보조구동륜의 슬립률이 정해진 제1슬립률 이상이고 정해진 제2슬립률 미만이면, 제1모터와 제2모터의 회생제동 토크 발생을 해제하고 상기 제1모터와 제2모터의 코스팅 토크를 제어하여 상기 주구동륜과 보조구동륜의 슬립률을 감소시킬 수 있다.
그리고 상기 제어부는, 주구동륜의 슬립률과 보조구동륜의 슬립률이 상기 제2슬립률 이상이면, 제1모터와 제2모터의 코스팅 토크 및 회생제동 토크 발생을 해제시키고, 상기 주구동륜과 보조구동륜의 휠브레이크에 각각 제동유압이 공급되도록 한다. 이때 상기 휠브레이크의 제동유압은 상기 코스팅 토크 및 회생제동 토크를 기초로 결정될 수 있다. 아울러 상기 제어부는, 상기 휠브레이크의 제동압력을 제어하여서 주구동륜과 보조구동륜의 슬립률을 감소시킬 수 있다.
여섯째, 상기 제어부는, 제동 중에 상기 제동 시스템의 제2제동고장을 감지하면, 상기 제1모터와 제2모터의 코스팅 토크 및 회생제동 토크 발생을 해제한다.
상기한 과제의 해결 수단에 의하면 본 발명은, 2륜 구동 중 제동 시스템의 고장이 발생하는 경우 가속 및 제동 시뿐만 아니라 타행 시에도 차량 안정성을 확보할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 고장 대응 제어 장치가 적용될 수 있는 사륜 구동 전기자동차의 일부 구성을 나타낸 도면
도 2는 사륜 구동 전기자동차의 디스커넥터를 통해 동력 전달을 단속 가능한 구동축을 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 고장 대응 제어 장치의 구성을 나타낸 도면
도 4는 2륜 구동으로 정상적인 가속 주행 시 디스커넥터의 해제 상태를 나타낸 도면
도 5는 제동 시스템의 고장에 대응하여 디스커넥터를 체결한 상태를 나타낸 도면
도 6은 2륜 구동으로 정상적인 타행 주행 시 디스커넥터의 해제 상태를 나타낸 도면
도 7은 유압제동 시스템의 고장에 대응하여 디스커넥터를 체결시킨 상태를 나타낸 도면
도 8은 제동부가기능 시스템의 고장에 대응하여 코스팅 토크 발생을 해제한 상태를 나타낸 도면
도 9는 2륜 구동으로 정상적인 제동 시 디스커넥터의 해제 상태를 나타낸 도면
도 10은 유압제동 시스템의 고장에 대응하여 디스커넥터를 체결시킨 상태를 나타낸 도면
도 11은 제동부가기능 시스템의 고장에 대응하여 디스커넥터를 체결시킨 상태를 나타낸 도면
도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 고장 대응 제어 장치를 통해 제동 시스템의 고장에 대응하는 방법을 일례로 나타낸 순서도
도 14는 후륜의 제동력 과다로 인한 휠 락 발생 시 차량 거동을 설명하기 위한 도면
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예를 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
또한 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 4륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장에 대응하기 위한 제어 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 전륜과 후륜을 구동하기 위한 독립적인 구동수단과, 구동축에 설치되어 상기 구동수단의 동력 전달을 단속(斷續)하는 디스커넥터를 구비하는 차량의 제동 시스템 고장에 대응하기 위한 제어 장치에 관한 것이다.
첨부한 도 1은 본 발명의 제어 장치가 적용될 수 있는 사륜 구동 전기자동차의 일부 구성을 나타낸 것이고, 도 2는 상기 사륜 구동 전기자동차의 디스커넥터를 통해 동력 전달을 단속 가능한 구동축을 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 사륜 구동 전기자동차는 주구동륜(10)과 보조구동륜(20)의 구동을 위한 독립적인 모터(11,21)가 장착될 수 있다. 구체적으로, 상기 사륜 구동 전기자동차는 주구동륜(10)을 구동하기 위한 제1모터(11)와 보조구동륜(20)을 구동하기 위한 제2모터(21)가 서로 독립적으로 장착될 수 있다.
상기 사륜 구동 전기자동차는 4륜 구동(4WD, four wheel drive) 모드와 2륜 구동(2WD, two wheel drive) 모드 중 어느 하나의 모드로 주행할 수 있다. 4륜 구동 시 차량은 제1모터(11)와 제2모터(21)의 구동력을 이용하여 주행하고, 2륜 구동 시 주구동륜(10)의 구동을 위한 제1모터(11)의 구동력을 이용하여 주행한다.
2륜 구동 시 사용하는 구동모터와 구동륜은 미리 정해진다. 2륜 구동 시 구동력을 공급받는 구동륜은 주구동륜(10)이고, 2륜 구동 시 구동력을 공급하는 구동모터는 주구동모터라고 한다. 여기서 상기 주구동모터는 제1모터(11)임을 밝혀둔다.
2륜 구동 시 사용하지 않는 구동륜은 보조구동륜(20)이다. 보조구동륜(20)에 별도의 동력을 공급하지 않고 주행하는 경우 즉, 2륜 구동으로 주행 시, 보조구동륜(20)으로부터 보조구동모터(즉, 제2모터)의 감속기(도 2의 23)에 역구동력이 전달되면서 드래그 손실이 발생할 수 있다.
따라서 2륜 구동 시 보조구동륜(20)으로부터 전달되는 역구동력을 차단하기 위해 보조구동륜(20)의 구동축(25)에 디스커넥터(22)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 후륜을 주구동륜으로 채택하고 전륜을 보조구동륜으로 채택한 4륜 구동 전기자동차의 경우, 전륜 구동축에 디스커넥터가 장착된다.
상기 디스커넥터(22)는, 보조구동륜(20)으로 동력 전달이 불필요한 2륜 구동으로 주행하는 경우 제2모터(21)와 보조구동륜(20)의 연결을 해제하고, 보조구동륜(20)으로 동력 전달이 필요한 4륜 구동으로 주행하는 경우 제2모터(21)와 보조구동륜(20)을 연결한다.
다시 말해, 디스커넥터(22)는, 4륜 구동 시 보조구동륜(20)으로 제2모터(21)의 동력 전달이 가능하도록 체결될 수 있고, 2륜 구동 시 보조구동륜(20)의 제2모터(21)의 동력 전달이 차단되도록 해제될 수 있다.
따라서 상기 사륜 구동 전기자동차는, 디스커넥터(22)를 체결하거나 해제함으로써 구동축(25)에서 제2모터(21)와 보조구동륜(20) 사이에 동력 전달을 단속할 수 있게 된다.
도 2를 참조하면, 디스커넥터(22)는 보조구동륜(20)과 디퍼렌셜(24) 사이의 구동축(25)에 설치될 수 있다. 후륜을 보조구동륜으로 채택하고 전륜을 주구동륜으로 채택한 사륜 구동 전기자동차의 경우, 후륜 구동축에 디스커넥터가 장착될 수 있다.
한편 상기 사륜 구동 전기자동차는, 유압을 이용하여 휠브레이크를 작동하는 유압제동 시스템과, 차량의 스핀아웃 등과 같은 불안정한 거동을 방지하기 위한 제동부가기능 시스템이 탑재될 수 있다.
상기 제동부가기능 시스템으로는 ABS (Anti-lock　Brake　System), TCS (Traction Control System), RSC (Roll　Stability　Control), 및 ESC (Electronic　Stability Control) 등이 이용될 수 있다.
상기 ABS는 차량이 급제동을 할 때 구동륜의 슬립률이 커지게 되면 구동륜의 잠김(locked)을 방지하는 시스템이다. 상기 ABS는 구동륜에 장착되어 있는 휠브레이크의 제동압력을 제어하여서 구동륜의 잠김을 방지하게 된다.
상기 TCS는 가속 주행 시 구동륜의 스핀이 발생하는 경우 모터의 구동토크를 제어하여 휠 스핀을 억제하고 차량의 가속성을 확보할 수 있도록 하는 시스템이다. 상기 TCS는, 미끄러지기 쉬운 저마찰 노면에서 가속 주행할 때 모터에 과잉의 구동토크가 발생하지 않도록 하기 위해 모터의 구동토크를 감소 제어하게 된다. 이때 상기 모터는 브레이크 제어기의 지령에 따른 요구토크를 추종하여 작동하게 된다. 상기 모터에서 과잉의 구동토크를 발생하는 경우, 구동륜의 공회전(spinning)이 발생할 수 있다.
상기 RSC는 감속 주행 시 모터 토크를 제어하여 휠 슬립을 억제하고 차량 안정성을 확보할 수 있도록 하는 시스템이다. 상기 RSC는 구동륜의 슬립률을 기초로 모터의 코스팅 토크를 감소시켜서 구동륜의 슬립을 억제하게 된다. 이때 RSC는 브레이크 제어기의 지령에 따른 요구토크를 추종하여 작동하게 된다.
상기 ESC는 주행 중 위급 상황에서 차량에 장착된 각종 센서의 신호를 기초로 차량 자세를 안정적으로 유지해주는 시스템이다.
이와 같은 제동부가기능 시스템들은 구동륜의 스핀이나 슬립 또는 잠김이 발생하는 것을 방지하여 차량의 거동 안정성을 확보하기 위한 것으로, 넓은 의미로 차량의 제동 시스템에 포함될 수 있다.
여기서 차량의 제동 시스템은 상기 유압제동 시스템과 상기 제동부가기능 시스템을 포함할 수 있다.
상기 유압제동 시스템의 고장이 발생하는 경우, 차량 내 브레이크 제어기의 지령에 따른 목표유압을 정상적으로 추종하지 못하는 등의 문제가 발생하게 된다. 따라서 상기 유압제동 시스템의 유압 추종성 및 응답성에 지장이 발생하는 경우, 예상치 못한 제동력 손실 및 부족이 발생할 수 있으며 그로 인해 차량 거동이 불안정해질 수 있다.
예를 들어, 유압제동 시스템은, 유압라인의 누유 문제 등이 발생하는 경우 제동페달의 작동에 따른 목표유압(요구유압)을 정상적으로 추종하는 것이 불가하게 된다.
또한 상기 제동부가기능 시스템의 고장이 발생하는 경우, 상기 제동부가기능 시스템의 작동이 불가하므로 구동륜의 스핀이나 슬립을 억제하는 것이 불가하게 되며, 주행 중 차량 안정성이 저하되어 차량 거동이 불안정해질 수 있다. 상기 제동부가기능 시스템의 고장 시 상기 제동부가기능 시스템의 작동은 불가하나 유압제동 시스템의 작동은 가능하다.
여기서 상기 유압제동 시스템의 고장 및 상기 제동부가기능 시스템의 고장은 차량 제동 시스템의 고장을 의미할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 제동 시스템의 고장이 감지될 때 차량 안정성을 확보할 수 있도록 하기 위한 것으로, 구체적으로 가속 및 제동 시 뿐 아니라 타행(coasting) 시에도 차량 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
상기 사륜 구동 전기자동차의 경우, 2륜 구동 시 대비 4륜 구동 시에 차량 안정성을 확보하는 것이 유리하므로, 2륜 구동 중에 제동 시스템의 고장이 감지되면 먼저 디스커넥터를 체결시켜 2륜 구동을 4륜 구동으로 전환한다.
상기 유압제동 시스템 및 제동부가기능 시스템의 고장은 차량 내 브레이크 제어기(31)가 감지하게 된다. 상기 브레이크 제어기(31)는 유압제동 시스템의 작동을 제어하고 고장을 감지하는 동시에 상기 제동부가기능 시스템의 고장도 감지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 브레이크 제어기(31)는, 유압제동 시스템(40)의 고장이 감지되면 제1제동고장신호를 차량 제어기(VCU, Vehicle Control Unit)(32)에 전송하고, 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 감지되면 제2제동고장신호를 차량 제어기(32)에 전송한다.
여기서, 상기 제1제동고장신호는, 유압제동 시스템(40)의 작동이 가능하기는 하나, 제동페달의 작동에 따라 브레이크 제어기(31)에서 지령하는 목표유압을 휠브레이크가 정상적으로 추종하지 못하는 제동고장을 의미한다. 상기 제2제동고장신호는, 유압제동 시스템(40)의 작동은 가능하나 제동부가기능 시스템(50)의 작동이 불가한 제동고장을 의미한다.
상기 차량 제어기(32)는 사륜 구동 전기자동차의 구동원을 제어하는 동시에 동력단속장치의 작동을 제어한다. 즉, 상기 차량 제어기(32)는 제1모터(11)와 제2모터(21)의 작동을 제어하고 디스커넥터(22)의 작동도 제어한다.
본 발명의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치는, 상기 브레이크 제어기(31)와 차량 제어기(32) 등과 같이 차량 내에 장착된 제어기들의 협조제어를 통해 차량 안정성을 확보하도록 작동하게 된다.
이에 상기 고장 대응 제어 장치의 제어부(30)는 도 3에 보듯이 브레이크 제어기(31)와 차량 제어기(32) 등을 포함할 수 있다.
상기 제어부(30)는, 디스커넥터(22)에 의해 보조구동륜(20)과 제2모터(21)가 분리된 상태(즉, 2륜 구동 모드)로 주행하는 중에 제동 시스템(40,50)의 고장이 감지되면, 상기 디스커넥터(22)를 체결시켜서 차량의 구동 모드를 4륜 구동으로 전환한다.
이하, 첨부된 도 4 내지 도 11을 더 참조하여 제동 시스템의 고장에 대응하는 방법을 주행 모드 별로 설명하도록 한다.
도 4는 2륜 구동으로 정상적인 가속 주행 시 디스커넥터의 해제 상태를 나타낸 것이고, 도 5는 제동 시스템의 고장에 대응하여 디스커넥터를 체결한 상태를 나타낸 것이다.
사륜 구동 전기자동차는 운전자의 가속 요구토크에 따라 2륜 구동 또는 4륜 구동으로 가속 주행을 하게 된다. 상기 가속 요구토크는 가속페달의 작동량을 기초로 결정될 수 있다.
차량은 2륜 구동으로 가속하는 중에 주구동륜(10)에 스핀이 과다하게 발생하게 되면, 상기 제동부가기능 시스템(50)이 작동하여 차량의 거동을 안정적으로 제어하게 된다.
예를 들어, 2륜 구동으로 가속 주행하는 중에 젖은 노면과 같은 저마찰 노면이나 자갈길과 같은 불균일 상태의 노면에 진입하여 주구동륜(10)의 스핀이 과다 발생하게 되면, TCS 가 작동하여 주구동륜(10)의 구동토크를 감소시킴으로써 차량 거동을 안정적으로 제어하게 된다.
그런데 2륜 구동 시 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 발생하면, 제1모터(11)로부터 구동토크를 공급받는 주구동륜(10)에 의해서만 가속력이 발생하고 주구동륜(10)에만 스핀이 발생하기 때문에 차량이 스핀아웃될 수 있다.
따라서 제어부(30)는, 2륜 구동으로 가속 주행하는 중에 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 감지되면 디스커넥터(22)를 체결시켜서 차량의 구동 모드를 4륜 구동으로 전환한다.
도 4에 보듯이 2륜 구동으로 가속 주행하는 경우, 디스커넥터(22)가 해제되어 보조구동륜(20)과 제2모터(21)가 분리되고, 제1모터(11)의 구동토크만으로 가속 주행을 하게 된다.
도 5에 보듯이, 상기 디스커넥터(22)가 체결되면 보조구동륜(20)과 제2모터(21)가 연결되어 제2모터(21)의 구동토크가 보조구동륜(20)에 전달가능한 상태가 된다.
또한 제어부(30)는, 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 감지되기 전에 제1모터(11)에 분배한 구동토크를 디스커넥터(22)의 체결 시 제1모터(11)와 제2모터(21)에 재분배한다.
예를 들어, 브레이크 제어기(31)가 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장을 감지하여 제2제동고장신호를 차량 제어기(32)에 전송하면, 차량 제어기(32)는 디스커넥터(22)를 체결시키는 동시에 가속페달의 작동에 따른 운전자 가속 요구토크를 제1모터(11)와 제2모터(21)에 분배할 수 있다.
상기 제1모터(11)와 제2모터(21)에서 구동토크가 동시 발생하게 됨에 따라, 차량 안정성이 향상되고, 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장 시에 차량이 스핀아웃되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이때 차량 제어기(32)는, 정해진 분배비에 따라 제1모터(11)의 구동토크와 제2모터(21)의 구동토크를 결정할 수 있다. 예를 들어, 차량 제어기(32)는 제1모터(11)에 제1토크를 분배하고 제2모터(21)에 제2토크를 분배할 수 있으며, 이때 상기 제1토크와 제2토크의 합은 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 감지되기 전에 제1모터(11)에 배분된 운전자 가속 요구토크이다.
또한 상기 제어부(30)는, 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 감지되면 차량의 최대차속을 제1속도로 제한할 수 있다. 이때 상기 제1속도는 차량 안정성을 확보하기 위한 차속값으로 정해질 수 있으며, 예를 들어 상기 제1속도는 20KPH 일 수 있다.
그리고 상기 제어부(30)는, 2륜 구동으로 가속 주행하는 중에 상기 유압제동 시스템(40)의 고장이 감지되는 경우에도 디스커넥터(22)를 체결시켜서 차량의 구동 모드를 4륜 구동으로 전환할 수 있다.
상기 유압제동 시스템(40)의 고장만 발생하는 경우, 상기 제동부가기능 시스템(50)의 작동은 가능하나, TCS 를 통해 주구동륜(10)의 구동토크만 제어하는 것보다 주구동륜(10)과 보조구동륜(20)의 구동토크를 제어하는 것이 차량 안정성 확보에 유리하기 때문에, 디스커넥터(22)를 통해 구동 모드를 4륜 구동으로 전환하는 것이 바람직하다.
다시 말해 제어부(30)는, 2륜 구동으로 가속 주행 중에 유압제동 시스템(40)의 고장이 감지되면, 디스커넥터(22)를 체결시켜서 차량의 구동 모드를 4륜 구동으로 전환하고, 운전자 가속 요구토크를 제1모터(11)와 제2모터(21)에 재배분하게 된다.
첨부한 도 6은 2륜 구동으로 정상적인 타행 주행 시 디스커넥터의 해제 상태를 나타낸 것이고, 도 7은 유압제동 시스템의 고장에 대응하여 디스커넥터를 체결시킨 상태를 나타낸 것이고, 도 8은 제동부가기능 시스템의 고장에 대응하여 코스팅 토크 발생을 해제한 상태를 나타낸 것이다.
상기 사륜 구동 전기자동차는 가속페달을 밟지 않고 관성에 의해 주행하는 타행 주행 시 디스커넥터(22)를 해제한다. 또한 사륜 구동 전기자동차는, 내연기관 차량이 타행 주행 시 엔진 드래그에 의해 자연 감속되는 효과를 재현하기 위해, 인위적으로 감속을 제공하는 코스팅 토크를 제1모터(11)가 발생하도록 한다. 좀더 말하면, 상기 코스팅 토크(coasting torque)는 제1모터(11)의 구동토크와 반대방향의 토크이다.
제1모터(11)에서만 코스팅 토크가 발생하는 경우, 즉 제2모터(21)에서는 코스팅 토크가 발생하지 않는 경우, 주구동륜(10)과 연결되어 있는 제1모터(11)에서만 감속력이 발생하기 때문에 차량 거동이 불안정하게 된다.
차량 거동이 불안정한 상태에서 위험 노면을 주행하게 되면, 즉 2륜 구동으로 타행 주행 중에 위험 노면에 진입하게 되면, 제어부(30)는 차량 안정성을 확보하기 위해 RSC 등을 이용하여 휠 슬립을 억제할 수 있는 코스팅 안정화 제어를 수행하게 된다.
그런데 상기 RSC와 같은 제동부가기능 시스템(50)의 고장으로 상기 코스팅 안정화 제어가 불가한 경우, 노면 상태 등에 따라 휠 슬립이 크게 발생하면 차량이 스핀아웃될 수 있다. 저마찰 노면과 같이 휠 슬립 가능성이 높은 위험 노면을 주행하는 경우, 휠 슬립이 크게 발생하게 된다.
따라서 제어부(30)는, 2륜 구동으로 타행 주행하는 중에 제동 시스템(40,50)의 고장이 감지되면, 디스커넥터(22)를 체결 모드로 전환시켜서 2륜 구동을 4륜 구동으로 전환한다.
도 6에 보듯이, 2륜 구동으로 타행 주행하는 경우, 디스커넥터(22)가 해제되어 보조구동륜(20)과 제2모터(21)가 분리된 상태이고, 제1모터(11)에서만 코스팅 토크가 발생한다.
도 7에 보듯이, 상기 디스커넥터(22)가 체결되면 보조구동륜(20)과 제2모터(21)가 연결되어 제2모터(21)의 코스팅 토크가 보조구동륜(20)에 전달가능한 상태가 된다.
제어부(30)는, 유압제동 시스템(40)의 고장이 감지된 경우, 유압제동 시스템(40)의 고장이 감지되기 전에 제1모터(11)에 분배한 코스팅 토크를 디스커넥터(22)의 체결 시 제1모터(11)와 제2모터(21)에 재분배한다.
예를 들어, 브레이크 제어기(31)가 유압제동 시스템(40)의 고장을 감지하여 제1제동고장신호를 차량 제어기(32)에 송출하면, 차량 제어기(32)는 디스커넥터(22)를 체결시키는 동시에 차속에 따른 코스팅 토크를 제1모터(11)와 제2모터(21)에 재분배한다.
이는, 유압제동 시스템(40)의 고장만 발생하는 경우 상기 제동부가기능 시스템(50)의 작동은 가능하나, 2륜 구동으로 타행 주행하는 것보다 4륜 구동으로 타행 주행하는 것이 차량 안정성 확보에 유리하기 때문이다.
상기 제1모터(11)와 제2모터(21)에 차속에 따른 코스팅 토크를 분배함에 따라 결과적으로 주구동륜(10)의 코스팅 토크가 감소되므로 차량 안정성이 상대적으로 증대되고 위험 노면에서도 차량이 스핀아웃되는 것을 억제할 수 있게 된다.
이때 차량 제어기(32)는, 정해진 분배비에 따라 제1모터(11)의 코스팅 토크와 제2모터(21)의 코스팅 토크를 결정할 수 있다.
그리고 제어부(30)는, 2륜 구동으로 타행 주행하는 중에 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 감지되면, 도 8에 보듯이 제1모터(11)와 제2모터(21)에 코스팅 토크를 분배하지 않는다. 다시 말해 제어부(30)는, 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 감지되면, 제1모터(11)에 대한 코스팅 토크 배분을 해제하고 제2모터(21)에도 코스팅 토크를 분배하지 않는다.
이는, 모터(11,21)의 코스팅 토크 발생에 의한 구동륜(10,20)의 슬립 발생을 억제하여 차량 안정성을 확보하기 위함이다. 제어부(30)는 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장 시에도 디스커넥터(22)를 체결시켜 4륜 구동으로 전환한다.
상기와 같이 제1모터(11)와 제2모터(21)의 코스팅 토크 출력을 해제함으로써, 즉 제1모터(11)와 제2모터(21)에서 코스팅 토크가 발생하지 않게 됨으로써, 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장 시 구동륜(10,20)의 슬립 발생 가능성이 제거되고 차량 안정성이 확보된다.
상기 제1모터(11)와 제2모터(21)가 코스팅 토크를 발생하지 않는 상태로 타행 주행을 하는 중에, 가속페달의 작동에 따른 재가속을 하게 될 수 있다. 이렇게 재가속을 하는 경우 주구동륜(10)으로만 가속 주행을 하게 되면 차량 거동이 불안정해질 수 있으므로, 도 8에 보듯이 코스팅 토크를 발생하지 않는 상태로 타행 주행을 하는 중이라도 디스커넥터(22)의 체결 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
첨부한 도 9는 2륜 구동으로 정상적인 제동 시 디스커넥터의 해제 상태를 나타낸 것이고, 도 10은 유압제동 시스템의 고장에 대응하여 디스커넥터를 체결시킨 상태를 나타낸 것이고, 도 11은 제동부가기능 시스템의 고장에 대응하여 디스커넥터를 체결시킨 상태를 나타낸 것이다.
상기 사륜 구동 전기자동차는 제동 시 운전자의 제동 요구토크에 따라 2륜 구동 또는 4륜 구동으로 감속 주행을 하게 된다.
상기 차량은 도 9에 보듯이 디스커넥터(22)가 해제되어 2륜 구동으로 주행하는 중에 제동페달이 작동되어 감속이 요구되면, 주구동륜(10)과 연결된 제1모터(11)에만 코스팅 토크 및 회생제동 토크가 발생한다. 이때 차량은 제1모터(11)를 통해서만 제동력이 발생하고 있기 때문에 4륜 구동 시보다 상대적으로 차량 거동이 불안정하게 된다.
이에 제어부(30)는 차량 안정성을 확보하기 위해, RSC 등을 이용하여 휠 슬립을 억제할 수 있는 코스팅 안정화 제어를 수행하거나, 또는 휠 슬립이 과다한 경우 제1모터(11)의 토크(즉, 코스팅 토크 및 회생제동 토크) 발생을 해제하고 유압제동토크를 주구동륜(10)에 공급하여 ABS 제어를 실시하게 된다.
상기 ABS 제어는 ABS를 통해 휠브레이크에 공급되는 제동압력을 제어하는 것이며, 상기 휠브레이크의 제동압력에 의해 주구동륜(10)에 유압제동토크가 공급된다. 또한 상기 코스팅 안정화 제어는, 모터의 코스팅 토크를 이용하여 감속을 의도적으로 유도하는 제어이다. 상기 회생제동 토크는, 제동 시 구동륜을 통해 모터에 공급되는 역구동토크이며, 상기 코스팅 토크와 동일방향의 토크이다.
그런데 제동 시스템(40,50)의 고장으로 인해 상기 코스팅 안정화 제어 및 ABS 제어를 수행하는 것이 불가하게 되면, 노면 상태에 따라 주구동륜(10)의 슬립이 크게 발생하는 경우 차량이 스핀아웃될 수 있다. 예를 들어 2륜 구동 중에 제동을 하는 경우, 젖은 노면과 같은 저마찰 노면이나 자갈길과 같은 불균일 상태의 위험 노면에서 휠 슬립이 크게 발생할 수 있다.
따라서 제어부(30)는, 2륜 구동 중에 제동 시스템(40,50)의 고장이 감지되면 디스커넥터(22)를 체결 모드로 전환시켜서 2륜 구동을 4륜 구동으로 전환한다.
도 9에 보듯이, 디스커넥터(22)가 해제되어 보조구동륜(20)과 제2모터(21)가 분리된 상태에서 제동이 발생하면, 제1모터(11)에서만 코스팅 토크 및 회생제동 토크가 발생한다.
도 10에 보듯이, 상기 디스커넥터(22)가 체결되어 보조구동륜(20)과 제2모터(21)가 연결되면 제2모터(21)에서 코스팅 토크 및 회생제동 토크를 발생가능한 상태가 된다.
또한 제어부(30)는, 유압제동 시스템(40)의 고장이 감지되면, 상기 고장이 감지되기 전에 제1모터(11)에 분배한 코스팅 토크와 회생제동 토크를 디스커넥터(22)의 체결 시 제1모터(11)와 제2모터(21)에 재분배한다.
예를 들어, 브레이크 제어기(31)가 유압제동 시스템(40)의 고장을 감지하여 제1제동고장신호를 차량 제어기(32)에 송출하면, 차량 제어기(32)는 디스커넥터(22)를 체결시키는 동시에 코스팅 토크와 회생제동 토크를 제1모터(11)와 제2모터(21)에 재분배하여 지령할 수 있다.
상기 제1모터(11)와 제2모터(21)에 코스팅 토크와 회생제동 토크가 모두 발생하게 되면, 상기 유압제동 시스템(40)의 고장 시 차량이 스핀아웃되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이는, 제2모터(21)에도 토크가 분배됨에 따라 결과적으로 제1모터(11)의 코스팅 토크 및 회생제동 토크가 감소하게 되고 그에 따라 차량 안정성이 증대되기 때문이다. 또한 이때 차량 제어기(32)는, 정해진 분배비에 따라 제1모터(11)의 토크와 제2모터(21)의 토크를 결정할 수 있다.
또한 제어부(30)는, 2륜 구동으로 제동 중에 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 감지되는 경우, 도 11에 보듯이, 제1모터(11)와 제2모터(21)에 코스팅 토크 및 회생제동 토크 발생을 해제한다.
다시 말해 제어부(30)는, 디스커넥터(22)가 해제 상태이고 제동페달이 작동되는 중에 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 감지되면, 제1모터(11)의 코스팅 토크 및 회생제동 토크의 발생을 해제하고 제2모터(21)에도 코스팅 토크 및 회생제동 토크를 분배하지 않는다.
이는, 모터(11,21)에서 발생하는 코스팅 토크 및 회생제동 토크에 의해 구동륜(10,20)의 슬립이 발생하기 때문이다.
따라서, 제어부(30)는 상기 모터(11,21)의 코스팅 토크 및 회생제동 토크 발생을 해제함으로써 구동륜(10,20)의 슬립 발생을 억제하여 차량 안정성을 확보할 수 있도록 한다. 즉, 상기 제동부가기능 시스템(50)의 고장 시, 상기 제1모터(11)와 제2모터(21)가 코스팅 토크 및 회생제동 토크를 발생하지 않게 됨으로써 구동륜(10,20)의 슬립 발생 가능성이 제거되고 차량 안정성이 확보된다.
다만, 모터(11,21)에서 코스팅 토크 및 회생제동 토크가 발생하지 않는 경우, 제동페달의 작동에 따른 운전자 요구 제동토크가 충족되지 않게 된다.
따라서, 제어부(30)는 도 11에 보듯이 유압제동 시스템(40)의 제동유압이 휠브레이크(41,42)에 공급되도록 하여 구동륜(10,20)에 유압제동토크를 인가하게 된다. 여기서 상기 유압제동 시스템(40)은 전동 부스터 등을 이용하는 IEB(Integrated Electric Brake)일 수 있다.
예를 들어, 브레이크 제어기(31)는, 모터(11,21)에서 코스팅 토크 및 회생제동 토크가 미발생하게 되면, 상기 유압제동 시스템(40)을 작동시켜 제동유압을 발생시킬 수 있다. 이때 상기 유압제동 시스템(40)의 제동유압은 운전자 제동 요구토크에 따라 결정될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1모터(11)와 제2모터(21)가 코스팅 토크 및 회생제동 토크를 발생하지 않는 상태로 제동하는 중에, 가속페달의 작동에 따른 재가속이 발생할 수 있다. 이렇게 재가속이 발생하는 경우 주구동륜(10)으로만 가속 주행을 하게 되면 차량 거동이 불안정해질 수 있으므로, 모터(11,21)가 코스팅 토크 및 회생제동 토크를 발생하지 않는 상태일지라도 재가속 시에 대비하여 도 11에 보듯이 디스커넥터(22)의 체결 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
첨부한 도 12 및 도 13은 본 발명에 따른 고장 대응 제어 장치를 통해 제동 시스템의 고장에 대응하는 방법을 일례로 나타낸 순서도이다. 도 12의 A는 도 13의 A와 이어진다. 그리고, 본 발명의 제동 시스템 고장 대응 방법이 도 12 및 도 13에 도시된 순서로 반드시 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제어부(30)는 2륜 구동으로 주행 중에 제동 시스템(40,50)의 고장이 발생하는지를 모니터링한다(S100). 제어부(30)는 상기 제동 시스템(40,50)의 고장이 감지되면 디스커넥터(22)를 체결시킨다(S110).
예를 들어, 브레이크 제어기(31)는 제동 시스템(40,50)의 고장이 발생하는지를 모니터링할 수 있으며 상기 제동 시스템(40,50)의 고장이 감지되면 차량 제어기(32)에 제동 시스템(40,50)의 제동고장신호를 송출한다. 차량 제어기(32)는 상기 제동고장신호를 수신하면 디스커넥터(22)를 체결시켜서 보조구동륜(20)과 제2모터(21)를 연결한다.
제어부(30)는 제동 시스템(40,50)의 고장이 유압제동 시스템(40)의 고장인지를 판단한다(S120). 예를 들어, 차량 제어기(32)는 브레이크 제어기(31)로부터 전송되는 제동고장신호가 제1제동고장신호인지를 판단한다.
제어부(30)는 유압제동 시스템(40)의 고장을 감지하면 차량의 주행 모드를 가속 모드와 제동 모드 및 타행 모드 중 어느 하나로 판단할 수 있다. 이를 위해 제어부(30)는 유압제동 시스템(40)의 고장이 감지되면 먼저 가속 주행 중인지를 판단할 수 있다(S130). 예를 들어, 차량 제어기(32)는 제1제동고장신호를 수신하면 가속 주행 중인지를 먼저 판단하게 된다.
가속 주행 중인 경우, 제어부(30)는 디스커넥터(22)의 체결 시 제1모터(11)와 제2모터(21)에 구동토크를 배분한다(S140). 구체적으로 제어부(30)는, 유압제동 시스템(40)의 고장이 감지되기 전에 제1모터(11)에 분배된 운전자 요구 가속토크를 디스커넥터(22)의 체결 시 제1모터(11)와 제2모터(21)에 재분배한다.
다음, 제어부(30)는 구동륜(10,20)의 스핀률을 제1스핀률(X)과 비교한다(S150). 상기 제1스핀률(X)은 차량의 스핀아웃이 발생 가능한 스핀률 값으로 정해질 수 있다.
제어부(30)는, 주구동륜(10)의 스핀률 및 보조구동륜(20)의 스핀률이 각각 상기 제1스핀률(X)보다 크면, 구동륜(10,20)의 스핀 제어를 위해 TCS를 작동시켜서 구동륜(10,20)의 스핀률 감소를 유도한다(S160). 좀더 말하면, 제어부(30)는 구동륜(10,20)의 스핀률이 제1스핀률(X)보다 크면 TCS를 통해 모터(11,21)의 구동토크를 제어하여 휠 스핀을 억제하고 차량의 가속성을 확보할 수 있도록 한다. 이때 상기 TCS는 가속 주행 중 구동륜의 공회전이 발생하지 않도록 모터의 구동토크를 감소시킬 수 있다.
또한 제어부(30)는, 주구동륜(10)의 스핀률 및 보조구동륜(20)의 스핀률이 각각 상기 제1스핀률(X) 이하이면 4륜 구동으로 정상 가속 중인 것으로 판단하게 된다(S170).
상기 S130 단계에서 가속 주행 상태가 아닌 것으로 판단되면, 제어부(30)는 차량이 제동 중인지를 판단하게 된다(S180). 이때 제동페달의 작동 여부를 기초로 제동 중인지를 판단할 수 있다.
제어부(30)는, 차량이 제동 중인 것으로 판단되면 실시간 차속 및 제동페달의 밟힘량(즉, 운전자 제동 요구토크)을 기초로 코스팅 토크 및 회생제동 토크를 제1모터(11)와 제2모터(21)에 배분한다(S190).
다음, 제어부(30)는 구동륜(10,20)의 슬립률을 제1슬립률(Y)과 비교한다(S200). 제어부(30)는 주구동륜(10)의 슬립률과 보조구동륜(20)의 슬립률이 상기 제1슬립률(Y)보다 작으면 4륜 구동 상태에서 정상 감속 중인 것으로 판단하게 된다(S210).
그리고 제어부(30)는, 주구동륜(10)의 슬립률과 보조구동륜(20)의 슬립률이 상기 제1슬립률(Y) 이상이면, 구동륜(10,20)의 슬립률을 제2슬립률(Z)과도 비교한다(S220).
이때 상기 제1슬립률(Y)은 차량의 스핀아웃이 발생 가능한 값으로 정해질 수 있으며, 상기 제2슬립률(Z)은 제1슬립률(Y)보다 일정치만큼 큰 값으로 정해질 수 있다. 상기 제2슬립률(Z)은 구동륜(10,20)의 슬립률이 과다하게 발생하여 구동륜(10,20)의 잠김이 발생할 수 있는 것으로 판단되는 슬립률 값으로 정해질 수 있다. 예를 들어 상기 제2슬립률(Z)은 "제1슬립률(Y) + α" 일 수 있다.
상기 S220 단계에서 비교한 결과, 주구동륜(10)의 슬립률과 보조구동륜(20)의 슬립률이 제2슬립률(Z)보다 작으면, 다시 말해 구동륜(10,20)의 슬립률이 모두 제1슬립률(Y) 이상이고 제2슬립률(Z)보다 작으면, 제어부(30)는 모터(11,21)의 회생제동 토크 발생을 해제하고 구동륜(10,20)의 슬립 제어를 위해 RSC 를 작동시킨다(S230). 이때 상기 RSC 는 모터(11,21)의 코스팅 토크 발생을 감소시키는 제어를 통해 구동륜(10,20)의 슬립률을 감소시킬 수 있다.
또한 상기 제어부(30)는, 구동륜(10,20)의 슬립률이 상기 제2슬립률(Z) 이상이면 상기 구동륜(10,20)의 잠김 현상이 발생가능한 위험 상황이라고 판단할 수 있다.
이에 제어부(30)는, 모터(11,21)의 코스팅 토크 및 회생제동 토크 발생을 해제시키고, 유압제동 시스템(40)을 통해 주구동륜(10)과 보조구동륜(20)의 휠브레이크(41,42)에 각각 제동유압이 공급되도록 함으로써 구동륜(10,20)에 유압 제동토크를 제공한다(S240). 이때 상기 휠브레이크(41,42)의 제동유압은 상기 모터(11,21)의 코스팅 토크 및 회생제동 토크를 대체하기 위한 것이며, 따라서 상기 제동유압은 코스팅 토크 및 회생제동 토크를 기초로 결정될 수 있다.
또한 제어부(30)는, 유압제동 시스템(40)의 고장 상황임을 고려하여, 휠 슬립 제어를 위해 ABS를 작동시킬 수 있다(S240). 상기 ABS의 작동 시, 각 구동륜(10,20)에 장착된 휠브레이크(41,42)의 제동압력을 제어하여서 각 구동륜(10,20)의 슬립률을 감소시키고 결과적으로 구동륜(10,20)이 잠기는 현상을 방지할 수 있다.
그리고 제어부(30)는 상기 S180 단계에서 제동 상황이 아닌 것으로 판단되면 타행 주행 중인 것으로 판단하게 된다.
제어부(30)는, 유압제동 시스템(40)의 고장이 감지될 때 타행 주행 중이면, 코스팅 토크를 제1모터(11)와 제2모터(21)에 각각 분배한다(S250). 다시 말해, 제어부(30)는, 제1제동고장신호가 감지될 때 타행 주행 중이면, 제1제동고장신호가 감지되기 전에 제1모터(11)에 배분된 코스팅 토크를 제1모터(11)와 제2모터(21)에 재배분한다.
그리고 제어부(30)는, 구동륜(10,20)의 슬립률을 상기 제1슬립률(Y)과 비교한다(S260). 제어부(30)는 주구동륜(10)의 슬립률과 보조구동륜(20)의 슬립률이 상기 제1슬립률(Y)보다 작으면 4륜 구동 상태에서 정상 감속 중인 것으로 판단하게 된다(S210).
그리고 제어부(30)는, 주구동륜(10)과 보조구동륜(20)의 슬립률이 상기 제1슬립률(Y) 이상이면 구동륜(10,20)의 슬립 제어를 위해 RSC를 작동시킨다(S270). 이때 상기 RSC 는 모터(11,21)의 코스팅 토크를 제어하여 구동륜(10,20)의 슬립률을 감소시키게 된다. 예를 들어, 상기 RSC는 모터(11,21)의 코스팅 토크를 감소시켜서 구동륜(10,20)의 슬립률을 감소시킬 수 있다.
한편 도 13에 도시된 바와 같이, 제어부(30)는, 상기 S100 단계에서 유압제동 시스템(40)의 고장이 미발생한 것으로 판단되면 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 발생한 것으로 판단하게 된다(S280).
제어부(30)는, 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 감지되면 먼저 차속을 제1속도 이하로 제한하게 되고(S290), 이어서 차량의 주행 모드를 판단하게 된다.
제어부(30)는, 먼저 가속 주행 중인지를 판단할 수 있으며(S300), 가속 주행 중이 아니면 제동 중인지를 판단할 수 있다(S310).
가속 주행 중인 경우, 제어부(30)는 제1모터(11)와 제2모터(21)에 가속토크를 배분한다(S320). 구체적으로 제어부(30)는, 제동부가기능 시스템(50)의 고장이 감지되기 전에 제1모터(11)에 분배된 운전자 요구 가속토크를 디스커넥터(22)의 체결 시 제1모터(11)와 제2모터(21)에 재분배하게 된다. 이는, 구동륜(10,20)의 스핀 발생을 억제하여 차량 안정성을 확보하기 위함이다.
제동 중인 경우, 제어부(30)는 모터(11,21)의 코스팅 토크 및 회생제동 토크 발생을 해제한다(S330). 이는, 모터(11,21)의 코스팅 토크 및 회생제동 토크 발생으로 인해 초래되는 구동륜(10,20)의 슬립 발생을 억제하여 차량 안정성을 확보하기 위함이다.
그리고 상기 S310 단계에서 판단한 결과 제동 상태가 아닌 경우, 즉 타행 주행 중인 경우, 모터(11,21)의 코스팅 토크 발생을 해제한다(S340). 이는, 모터(11,21)의 코스팅 토크 발생으로 인해 초래되는 구동륜(10,20)의 슬립 발생을 억제하기 위함이다.
한편, 도 14는 후륜의 제동력 과다로 인한 휠 락 발생 시 차량 거동을 설명하기 위한 참고도이다.
도 14를 참조하면, 후륜(10')의 제동력이 과다한 경우, 전륜(20')에 제동력 Fxf와 횡력 Fyf가 작용하는 반면, 후륜(10')에는 휠락(lock)이 발생하여 횡력은 작용하지 않고 제동력 Fxr만이 작용한다.
이때, 차량 무게중심에는 제동력과 횡력에 대한 반력으로 관성력 Fx와 횡력 Fy이 각각 종방향과 횡방향으로 작용하는데, 차량에 작용하는 종방향 합력은 힘과 모멘트가 모두 평형을 이루지만, 횡방향 힘 Fy는 차량 무게중심에 대해 'Fy×b'의 모멘트를 형성하게 된다. 이 모멘트에 의해 차량이 횡방향으로 회전하면 무게중심에 작용하는 관성력과 합력 사이의 각 α가 증가하기 때문에 요(yaw) 발생이 커지면서 차량의 제동 안정성이 불량해진다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 또한 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예일뿐이므로 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 주구동륜 11 : 제1모터
20 : 보조구동륜 21 : 제2모터
22 : 디스커넥터 23 : 감속기
24 : 디프렌셜 25 : 보조구동륜의 구동축
30 : 제어부 31 : 브레이크 제어기
32 : 차량 제어기 40 : 유압제동 시스템
41 : 주구동륜의 휠브레이크 42 : 보조구동륜의 휠브레이크
50 : 제동부가기능 시스템

Claims (16)

  1. 주구동륜에 구동토크를 제공하는 제1모터;
    보조구동륜에 구동토크를 제공하는 제2모터;
    상기 보조구동륜의 구동축에 구비되어 상기 보조구동륜과 제2모터 사이에 동력 전달을 단속하는 디스커넥터;
    상기 디스커넥터에 의해 보조구동륜과 제2모터가 분리된 상태로 주행하는 중에 차량 내 제동 시스템의 고장이 감지되면, 상기 디스커넥터를 체결시켜서 상기 보조구동륜과 제2모터가 연결되도록 하는 제어부;
    를 포함하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 가속 주행 중에 상기 제동 시스템의 제1제동고장을 감지하면, 디스커넥터의 체결 시 운전자 요구 가속토크를 제1모터와 제2모터에 재배분하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1제동고장은 제동페달의 작동에 따른 목표유압을 정상적으로 추종하는 것이 불가한 고장인 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 디스커넥터의 체결 시, 상기 보조구동륜과 제2모터가 동력 전달이 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 주구동륜과 보조구동륜의 스핀률이 정해진 제1스핀률보다 크면, 제1모터와 제2모터의 구동토크를 감소시켜서 상기 주구동륜과 보조구동륜의 스핀률을 감소시키는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 가속 주행 중에 상기 제동 시스템의 제2제동고장이 감지되면, 최대차속을 정해진 제1속도로 제한하고, 디스커넥터의 체결 시 운전자 요구 가속토크를 제1모터와 제2모터에 재배분하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2제동고장은 구동륜의 스핀 및 슬립을 방지하기 위한 제동부가기능 시스템의 작동이 불가한 고장인 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는, 타행 주행 중에 상기 제동 시스템의 제1제동고장을 감지하면, 디스커넥터의 체결 시 차속에 따른 코스팅 토크를 제1모터와 제2모터에 재배분하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어부는, 주구동륜과 보조구동륜의 슬립률이 정해진 제1슬립률 이상이면, 제1모터와 제2모터의 코스팅 토크를 제어하여 상기 주구동륜과 보조구동륜의 슬립률을 감소시키는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는, 타행 주행 중에 상기 제동 시스템의 제2제동고장이 감지되면, 최대차속을 정해진 제1속도로 제한하고, 디스커넥터의 체결 시 제1모터와 제2모터의 코스팅 토크 발생을 해제하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부는, 제동 중에 상기 제동 시스템의 제1제동고장을 감지하면, 디스커넥터의 체결 시 차속에 따른 코스팅 토크 및 제동페달의 작동에 따른 회생제동 토크를 제1모터와 제2모터에 재배분하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제어부는, 주구동륜의 슬립률과 보조구동륜의 슬립률이 정해진 제1슬립률 이상이고 정해진 제2슬립률 미만이면, 제1모터와 제2모터의 회생제동 토크 발생을 해제하고 상기 제1모터와 제2모터의 코스팅 토크를 제어하여 상기 주구동륜과 보조구동륜의 슬립률을 감소시키는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어부는, 주구동륜의 슬립률과 보조구동륜의 슬립률이 상기 제2슬립률 이상이면, 제1모터와 제2모터의 코스팅 토크 및 회생제동 토크 발생을 해제시키고, 상기 주구동륜과 보조구동륜의 휠브레이크에 각각 제동유압이 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 휠브레이크의 제동유압은 상기 코스팅 토크 및 회생제동 토크를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어부는, 휠브레이크의 제동압력을 제어하여서 주구동륜과 보조구동륜의 슬립률을 감소시키는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
  16. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는, 제동 중에 상기 제동 시스템의 제2제동고장을 감지하면, 상기 제1모터와 제2모터의 코스팅 토크 및 회생제동 토크 발생을 해제하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 전기자동차의 제동 시스템 고장 대응 제어 장치.
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