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KR20140085800A - 차량의 통합 제어장치 및 방법 - Google Patents

차량의 통합 제어장치 및 방법 Download PDF

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KR20140085800A
KR20140085800A KR1020120155388A KR20120155388A KR20140085800A KR 20140085800 A KR20140085800 A KR 20140085800A KR 1020120155388 A KR1020120155388 A KR 1020120155388A KR 20120155388 A KR20120155388 A KR 20120155388A KR 20140085800 A KR20140085800 A KR 20140085800A
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wheel
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steering
vehicle
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이성용
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 조향 기어비를 가변시키는 VGR(Variable Gear Ratio)시스템과 차륜을 독립 구동하는 인휠(In Wheel)시스템을 통합 제어하여 차량의 거동 성능 향상을 제공할 수 있도록 하는 차량의 통합 제어장치가 개시된다.
본 발명은 차량에 장착된 센서들로부터 검출되는 차속신호, 조향각 신호, 조향 각속도 신호, 요레이트 신호에 포함된 노이즈 성분을 제거하고 디지털 신호로 변환하는 입력신호처리부; 입력신호처리부에서 제공되는 정보에 따라 인휠시스템의 좌우 차륜에 대한 기본토크를 결정하는 기본토크결정부; 입력신호처리부에서 제공되는 정보를 분석하여 주행조건을 판정하고, VGR시스템의 작동을 고려한 인휠시스템의 토크 조정 여부를 판정하는 토크조정상황감지부; 토크조정상황감지부에서 판정된 주행조건에서 토크 재분배를 위한 필요성을 판단하고 인휠 시스템에 대한 토크 조정값을 계산하는 토크조정값계산부; 기본토크결정부에서 제공되는 주행조건별 기본토크와 토크조정값계산부에서 결정된 주행조건별 토크 조정값을 적용하여 인휠시스템을 구동시키는 최종토크를 결정하고, 인휠시스템의 좌우측 차륜의 토크를 제어하는 최종토크결정부를 포함한다.

Description

차량의 통합 제어장치 및 방법{TOTAL CONTROL SYSTEM FOR VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 통합 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조향 기어비를 가변시키는 VGR(Variable Gear Ratio)시스템과 차륜을 독립 구동하는 인휠(In Wheel)시스템을 통합 제어하여 차량의 거동 성능 향상을 제공할 수 있도록 하는 차량의 통합 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
차량에는 운전자의 작은 조향휠의 회전에 대하여 큰 거동을 확보할 수 있도록 조향 기어비를 가변시켜 주어 운전자의 조향 부담을 덜어주는 VGR(Variable Gear Ratio)시스템이 적용되고 있다.
상기 조향 기어비는 전륜을 1도 회전시키는데 필요한 조향휠의 회전각 비로 정의된다.
VGR시스템은 그 방식에 따라 AFS(Active Front Steering)으로 대변되는 전자식과 VGR Rack으로 대변되는 기계식으로 나뉜다.
AFS는 조향 기어비의 가변이 자유롭고, 조향 기어비의 가변량 폭도 기계식에 비해 크게 설정할 수 있어 다양한 조향감 및 특성 조절이 가능한 장점이 있다.
VGR Rack은 조타각(랙 스트로크)영역에 대해 랙바의 치 간격을 변화시켜 AFS와 유사한 효과를 내는 기계식 VGR이다.
인휠시스템은 각 차륜의 휠 안에 모터가 개별적으로 장착되어 각 차륜이 독립 구동으로 제어될 수 있어 각 휠에 대한 토크 조절이 가능한 시스템이다.
상기 VGR시스템은 주행 조건에 관계없이 항상 기어비를 가변시키는 정적 시스템으로 차량의 상황별로 동적인 제어가 불가능하다.
예를 들어, 고속 주행에서 작은 조향휠의 움직임에 대하여 큰 조향 기어비의 가변을 제공하여 차량의 큰 거동을 유발시키므로 주행에 불안정을 제공할 수 있다.
등록특허공보 제10-1053979호(2011.08.04.) 공개특허공보 제10-2011-0139887호(2011.12.30.)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 그 목적은 조향 기어비를 가변시키는 VGR시스템과 차륜을 독립 구동하는 인휠시스템을 통합 제어하여 차량의 거동 성능을 최적으로 제어할 수 있는 차량의 통합 제어장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따르는 특징은 조향 기어비를 가변시키는 VGR시스템과 차륜을 독립 구동하는 인휠시스템을 포함하는 차량에 있어서, 차량에 장착된 센서들로부터 검출되는 차속신호, 조향각 신호, 조향 각속도 신호, 요레이트 신호에 포함된 노이즈 성분을 제거하고 디지털 신호로 변환하는 입력신호처리부; 상기 입력신호처리부에서 제공되는 정보에 따라 인휠시스템의 좌우 차륜에 대한 기본토크를 결정하는 기본토크결정부; 상기 입력신호처리부에서 제공되는 정보를 분석하여 주행조건을 판정하고, VGR시스템의 작동을 고려한 인휠시스템의 토크 조정 여부를 판정하는 토크조정상황감지부; 상기 토크조정상황감지부에서 판정된 주행조건에서 토크 재분배를 위한 필요성을 판단하고 인휠 시스템에 대한 토크 조정값을 계산하는 토크조정값계산부; 기본토크결정부에서 제공되는 주행조건별 기본토크와 토크조정값계산부에서 결정된 주행조건별 토크 조정값을 적용하여 인휠시스템을 구동시키는 최종토크를 결정하고, 인휠시스템의 좌우측 차륜의 토크를 제어하는 최종토크결정부를 포함하는 차량의 통합 제어장치가 제공된다.
상기 기본토크결정부는 요레이트 에러가 설정된 제1기준값 미만이면 요레이트 추종을 위해 좌우 차륜의 기본토크를 계산하고, 요레이트 에러가 설정된 제1기준값을 초과하면 차륜의 휠 슬립을 제어하기 위한 좌우 차륜의 기본토크를 계산할 수 있다.
상기 토크조정상황감지부는 저속에서 큰 조향각이 필요없는 제1주행조건, 고속에서 직진 주행하는 제2주행조건, 장애물 회피를 위해 급조향을 실행하는 제3주행조건을 판정하고, 주행 조건별 토크조정여부를 판정할 수 있다.
상기 토크조정상황감지부는 차속이 제1차속 미만이고, 조향각이 제1기준각을 초과하며, 조향 각속도가 제1기준각속도 미만이면 제1주행조건으로 판정하고; 차속이 제2차속을 초과하고, 조향각이 제2기준각 미만이며, 조향 각속도가 제2기준각속도 미만이면 제2주행조건으로 판정하며; 조향 각속도가 제3기준각속도 미만이면 제3주행조건으로 판정할 수 있다.
상기 최종토크결정부는 VGR시스템이 차량 주행 조건에 관계 없이 낮은 조향각에서 조향 기어비가 높고, 높은 조향각에서는 조향 기어비가 낮게 조정되는 원리를 고려하여 인휠시스템의 좌우 토크를 재분배할 수 있다.
상기 최종토크결정부는 제1주행조건에서 인휠시스템의 선회 외륜 토크 증대하고, 선회 내륜 토크를 감소 조정하여 조향휠을 덜 회전시키면서 원하는 차량 회전 반경을 얻을 수 있도록 토크 재분배를 실행할 수 있다.
상기 최종토크결정부는 제1주행조건에서 내륜 기본 토크 및 외륜 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 내륜 기본 분배토크가 적용된 보정값을 적용하여 재분배토크를 결정할 수 있다.
상기 최종토크결정부는 제2주행조건에서 조향각이 양의 값(조향각 > 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR) 휠 토크를 감소시키며, 조향각이 음의 값(조향각 < 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키고, 우측(RR) 휠 토크를 증대시켜 토크 재분배를 실행할 수 있다.
상기 최종토크결정부는 상기 제2주행조건에서 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값을 적용되어 재분배 토크를 결정할 수 있다.
상기 최종토크결정부는 제3주행조건에서 조향각이 양의 값(조향각>0)을 갖는 경우 인휠시스템의 우측(RR) 휠 토크를 증대시키고, 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키며, 조향각이 음의 값(조향각 <0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR)휠 토크를 감소시켜 토크 재분배를 실행할 수 있다.
상기 최종토크결정부는 제3주행조건에서 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값을 적용하여 재분배 토크를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 차속, 조향각, 조향 각속도, 요레이트를 적용하여 인휠시스템의 좌우 차륜에 대한 기본토크를 결정하는 과정; 차속, 조향각, 조향 각속도, 요레이트를 분석하여 주행조건을 판정하고, VGR시스템 작동에 따른 인휠시스템의 토크 조정 여부를 판정하는 과정; 주행조건에 따라 토크 재분배의 필요성을 판단하고 인휠 시스템에 대한 재분배 토크를 계산하는 과정; 상기 인휠시스템에 대한 기본토크에 주행조건별 재분배 토크를 적용하고 인휠시스템의 좌우륜에 대한 최종토크를 결정하여 제어하는 과정을 포함하는 차량의 통합 제어방법이 제공된다.
상기 기본토크는 요레이트 에러가 설정된 제1기준값 미만이면 요레이트 추종을 위해 좌우 차륜의 기본토크를 계산하고, 요레이트 에러가 설정된 제1기준값을 초과하면 차륜의 휠 슬립을 제어하기 위한 좌우 차륜의 기본토크를 계산할 수 있다.
상기 주행조건은 저속에서 큰 조향각이 필요없는 제1주행조건, 고속에서 직진 주행하는 제2주행조건, 장애물 회피를 위해 급조향을 실행하는 제3주행조건으로 구분하여 판정할 수 있다.
상기 제1주행조건은 차속이 제1차속 미만이고, 조향각이 제1기준각을 초과하며, 조향 각속도가 제1기준각속도 미만인 조건으로 설정되고, 제2주행조건은 차속이 제2차속을 초과하고, 조향각이 제2기준각 미만이며, 조향 각속도가 제2기준각속도 미만인 조건으로 설정되며, 제3주행조건은 조향 각속도가 제3기준각속도 미만인 조건으로 설정될 수 있다.
상기 인휠시스템의 재분배 토크는 VGR시스템이 낮은 조향각에서 조향 기어비가 높고, 높은 조향각에서는 조향 기어비가 낮게 조정되는 원리가 고려될 수 있다.
상기 제1주행조건에서 인휠시스템의 내륜 기본 토크 및 외륜 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 내륜 기본 분배토크가 적용된 보정값을 적용하여 선회 외륜 토크 증대하고, 선회 내륜 토크를 감소 조정하는 토크 재분배를 실행할 수 있다.
상기 제2주행조건에서 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값을 적용하여 조향각이 양의 값(조향각 > 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR) 휠 토크를 감소시키며, 조향각이 음의 값(조향각 < 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키고, 우측(RR) 휠 토크를 증대시켜 토크 재분배를 실행할 수 있다.
상기 제3주행조건에서 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값을 적용하여 조향각이 양의 값(조향각>0)을 갖는 경우 인휠시스템의 우측(RR) 휠 토크를 증대시키고, 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키며, 조향각이 음의 값(조향각 <0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR)휠 토크를 감소시켜 토크 재분배를 실행할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 차량의 주차 상태에서 큰 회전이 요구되는 경우 VGR시스템과 인휠시스템을 통합 제어하여 적은 조향으로 차량 거동의 최대화를 제공함으로써, 운전자에게 조향 피로를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 차량의 고속 주행에서 VGR시스템과 인휠시스템을 통합 제어함으로써 안정성 향상을 제공할 수 있다.
본 발명은 장애물을 회피하기 위한 조향각의 조작에서 인휠시스템의 내외측 차륜의 능동적인 제어로 장애물 회피 성능 향상을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 VGR시스템과 인휠시스템의 적용을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 통합 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 통합 제어절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 도 3에 도시된 기본 토크 분배 절차의 상세 흐름도이다.
도 5는 도 3에 도시된 토크 조정 필요 상황감지 절차의 상세 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 통합 제어에서 조향각별 기어비 제어구간을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 VGR시스템과 인휠 시스템의 적용을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예는 차량의 전륜에 VGR시스템(110)이 장착되고, 후륜에 인휠시스템(120)에 적용되는 것으로 가정한다.
상기 전륜에 장착되는 VGR시스템(110)은 운전자에 의한 조향휠의 작동(조향각의 변화)에 따라 조향 기어비를 가변한다.
상기 VGR시스템(110)은 하드웨어적으로 랙 바의 기어 턴수가 다르도록 제작하여 차량의 주행 조건에 관계없이 조향 기어비가 가변될 수 있도록 한다.
상기 인휠시스템(120)은 각 차륜(121)의 휠 안에 모터(122)가 개별적으로 장착되고, 각 차륜(121)의 모터(122)는 독립적으로 구동 및 제어되어 제어의 자유도 향상을 제공한다.
예를 들어 전륜 구동방식의 차량에서 후륜의 좌우측 휠에 장착되어 후륜 구동력으로 제공하고, 토크 벡터링 기능을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 통합 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 입력신호처리부(210)와 기본토크 결정부(220), 토크조정상황감지부(230), 토크조정값계산부(240) 및 최종토크결정부(250)를 포함한다.
상기 입력신호처리부(210)는 차량에 소정 위치에 각각 장착되는 센서들로부터 검출되는 차속신호, 조향휠의 작동으로 변화되는 조향각 신호, 조향 각속도 신호, 차량의 횡방향 가속도인 요레이트 정보 등을 검출한 다음 신호에 포함된 노이즈 성분을 제거하여 신호를 안정화시키고, 디지털 신호로 변화한다.
기본토크결정부(220)는 상기 입력신호처리부(210)에서 제공되는 차속과 조향각, 조향각속도, 요레이트 정보에 따라 구동력 및 핸들링 성능 향상을 제공하기 위해 인휠시스템의 좌우측 차륜에 대한 기본토크를 분배한다.
상기 기본토크결정부(220)는 입력신호처리부(210)에서 제공되는 요레이트 정보에 따라 인휠시스템의 좌우측 차륜 슬립량을 제어하는 구동토크와 횡방향 안정성을 확보하는 핸들링 제어토크를 결정한다.
상기 기본토크결정부(220)는 요레이트 에러가 설정된 제1기준값, 예를 들어 3deg/s 미만이면 요레이트 추종을 위해 좌우 차륜의 기본토크를 계산하고, 요레이트 에러가 설정된 제1기준값, 예를 들어 3deg/s를 초과하면 차륜의 휠 슬립을 최소화하기 위한 좌우 차륜의 기본토크를 계산한다.
토크조정상황감지부(230)는 각각의 주행조건에서 VGR시스템의 작동을 고려하여 인휠시스템을 제어하기 위한 주행 조건별 토크를 결정한다.
상기 토크조정상황감지부(230)는 저속에서 큰 조향각이 필요없는 제1주행조건, 고속에서 직진 주행하는 제2주행조건, 장애물 회피 등을 위해 급조향을 실행하는 제3주행조건 등의 토크조정상황을 판정하여 주행 조건별 토크를 결정한다.
상기 제1주행조건은 차속이 제1차속, 예를 들어 30KPH 미만이고, 조향각이 제1기준각, 예를 들어 180deg를 초과하며, 조향 각속도가 제1기준각속도, 예를 들어 120deg/s 미만인 조건으로 설정될 수 있다.
상기 제2주행조건은 차속이 제2차속, 예를 들어 100KPH를 초과하고, 조향각이 제2기준각, 예를 들어 150deg 미만이며, 조향 각속도가 제2기준각속도, 예를 들어 60deg/s 미만인 조건으로 설정될 수 있다.
상기 제3주행조건은 조향 각속도가 제3기준각속도, 예를 들어 270deg/s 미만인 조건으로 설정될 수 있다.
상기 토크조정값계산부(240)는 VGR시스템의 조향 기어비와 인휠시스템의 좌우 토크를 고려하여 상기 판단된 제1내지 제3주행조건에서 토크 재분배를 위한 필요성을 판단하고, 인휠 시스템에 대한 토크값을 계산하여 토크 조정을 실행한다.
상기 최종토크결정부(250)는 VGR시스템이 차량 주행 조건에 관계 없이 낮은 조향각에서 조향 기어비가 높고, 높은 조향각에서는 조향 기어비가 낮게 조정되는 원리를 고려하여 인휠시스템의 좌우 토크를 재분배함으로써, 거동 시간을 단축하거나 안정성을 높이는 등 더 효과적인 주행이 가능하다.
즉, 주행 조건별, 조향 기어비의 변화 구간별을 최적화 제어할 수 있다.
최종토크결정부(250)는 기본토크결정부(220)에서 제공되는 주행조건별 기본토크와 토크조정값계산부(240)에서 결정된 각 주행조건별 토크 조정값을 적용하는 토크 재분배로 인휠시스템을 구동시키는 최종토크를 결정하고, 인휠시스템의 좌우측 차륜의 토크를 제어하여 VGR시스템의 제어와 연동되어 인휠시스템의 제어를 제공한다.
상기 최종토크결정부(250)는 제1주행조건에서 인휠시스템의 선회 외륜 토크 증대하고, 선회 내륜 토크를 감소 조정하여 조향휠을 덜 회전시키면서 원하는 차량 회전 반경을 얻을 수 있도록 토크 재분배를 실행한다.
단, 상기 제1주행조건에서 토크 재분배 제어는 도 6에서 조향각이 구간 B에 있을 때 실행된다.
상기 제1주행조건에서 토크 재분배는 내륜 기본 토크 및 외륜 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 내륜 기본 분배토크가 적용된 보정값이 적용되어 결정된다.
또한, 상기 최종토크결정부(250)는 제2주행조건에서 조향각이 양의 값(조향각 > 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR) 휠 토크를 감소시키며, 조향각이 음의 값(조향각 < 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키고, 우측(RR) 휠 토크를 증대시켜 토크 재분배를 실행한다.
상기 제2주행조건에서 토크 재분배는 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값이 적용되어 결정된다.
단, 제2주행조건에서 토크 재분배 제어는 도 6에서 조향각이 구간 A에 있을 때 실행된다.
또한, 상기 최종토크결정부(250)는 제3주행조건에서 조향각이 양의 값(조향각>0)을 갖는 경우 인휠시스템의 우측(RR) 휠 토크를 증대시키고, 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키며, 조향각이 음의 값(조향각 <0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR)휠 토크를 감소시켜 토크 재분배를 실행한다.
단, 제3주행조건에 대한 토크 제분배 제어는 조향각이 구간 C(전구간)구간에 있을 때 실행될 수 있다.
상기 제3주행조건에서 토크 재분배는 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값이 적용되어 결정된다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같다.
본 발명에 따른 VGR시스템과 인휠시스템의 통합 제어가 적용되는 차량이 운행되면 입력신호처리부(210)는 차량에 소정 위치에 각각 장착되는 센서들로부터 검출되는 차속신호, 조향휠의 작동으로 변화되는 조향각 신호, 조향 각속도 신호, 차량의 횡방향 가속도인 요레이트 정보 등을 검출하고, 검출된 신호에 포함된 노이즈 성분을 제거하여 신호를 안정화시키고 디지털 신호로 변환시켜 기본토크결정부(220)와 토크조정상황감지부(230)에 제공한다(S100).
상기 기본토크결정부(220)는 상기 입력신호처리부(210)에서 제공되는 차속과 조향각, 조향각속도, 요레이트 정보에 따라 구동력 및 핸들링 성능 향상을 제공하기 위해 인휠시스템의 좌우측 차륜에 대한 기본토크결정한다(S200).
상기 기본토크결정부(220)는 도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 요레이트 에러가 설정된 제1기준값, 예를 들어 3deg/s 미만인지를 판단하여(S210), 요레이트 에러가 설정된 제1기준값, 예를 들어 3deg/s 미만이면 요레이트 추종을 위해 인휠시스템의 좌우 차륜에 대한 기본토크를 계산한다(S220).
그러나, 상기 S210에서 요레이트 에러가 설정된 제1기준값, 예를 들어 3deg/s를 초과하면 차륜의 휠 슬립을 최소화하기 위한 인휠시스템의 좌우 차륜에 대한 기본토크를 계산한다(S230).
상기 토크조정상황감지부(230)는 입력신호처리부(210)에서 제공되는 정보를 분석하여 VGR시스템의 작동을 고려한 인휠시스템의 토크 조정 필요 상황인지를 판단한다(S300).
상기 토크조정상황감지부(230)는 저속에서 큰 조향각이 필요없는 제1주행조건, 고속에서 직진 주행하는 제2주행조건, 장애물 회피 등을 위해 급조향을 실행하는 제3주행조건 등의 토크조정상황을 판정하여 주행 조건별 토크를 결정한다.
상기 토크조정상황감지부(230)는 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 차속이 제1차속, 예를 들어 30KPH 미만이고, 조향각이 제1기준각, 예를 들어 180deg를 초과하며, 조향 각속도가 제1기준각속도, 예를 들어 120deg/s 미만인 조건을 만족하면 저속에서 큰 조향각이 필요없는 제1주행조건으로 판정할 수 있다(S310)(S320).
상기 제1주행조건을 만족하지 않으면 차속이 제2차속, 예를 들어 100KPH를 초과하고, 조향각이 제2기준각, 예를 들어 150deg 미만이며, 조향 각속도가 제2기준각속도, 예를 들어 60deg/s 미만인 조건을 만족하면 고속에서 직진 주행하는 제2주행조건으로 판정할 수 있다(S330)(S340).
그리고, 상기 제1,2주행조건을 만족하지 않으면 조향 각속도가 제3기준각속도, 예를 들어 270deg/s 미만인 조건을 만족하면 급조향이 실행되는 제2주행조건으로 판정할 수 있다(S350)(S360).
상기 S300에서 인휠시스템의 좌우 차륜에 대한 토크조정이 필요한 상황으로 판정되면 토크조정값계산부(240)는 VGR시스템의 조향 기어비와 인휠시스템의 좌우 토크를 고려하여 상기 판단된 제1내지 제3주행조건에서 토크 재분배의 필요성을 판단하고, 인휠 시스템에 대한 재분배 토크값을 계산한다(S400).
상기 최종토크결정부(250)는 VGR시스템이 차량 주행 조건에 관계 없이 낮은 조향각에서 조향 기어비가 높고, 높은 조향각에서는 조향 기어비가 낮게 조정되는 원리를 고려하여 인휠시스템의 좌우 토크를 재분배함으로써, 거동 시간을 단축하거나 안정성을 높이는 등 더 효과적인 주행이 가능하다.
즉, 주행 조건별, 조향 기어비의 변화 구간별을 최적화 제어할 수 있다.
최종토크결정부(250)는 기본토크결정부(220)에서 제공되는 주행조건별 기본토크와 토크조정값계산부(240)에서 결정된 각 주행조건별 토크 조정값을 적용하는 토크 재분배로 인휠시스템을 구동시키는 최종토크를 결정하고, 인휠시스템의 좌우측 차륜의 토크를 제어하여 VGR시스템의 제어와 연동되어 인휠시스템의 제어를 제공한다.
상기 최종토크결정부(250)는 제1주행조건에서 인휠시스템의 선회 외륜 토크 증대하고, 선회 내륜 토크를 감소 조정하여 조향휠을 덜 회전시키면서 원하는 차량 회전 반경을 얻을 수 있도록 토크 재분배를 실행한다.
단, 상기 제1주행조건에서 토크 재분배 제어는 도 6에서 조향각이 구간 B에 있을 때 실행된다.
상기 제1주행조건에서 토크 재분배는 내륜 기본 토크 및 외륜 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 내륜 기본 분배토크가 적용된 보정값이 적용되어 결정된다.
또한, 상기 최종토크결정부(250)는 제2주행조건에서 조향각이 양의 값(조향각 > 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR) 휠 토크를 감소시키며, 조향각이 음의 값(조향각 < 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키고, 우측(RR) 휠 토크를 증대시켜 토크 재분배를 실행한다.
상기 제2주행조건에서 토크 재분배는 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값이 적용되어 결정된다.
단, 제2주행조건에서 토크 재분배 제어는 도 6에서 조향각이 구간 A에 있을 때 실행된다.
또한, 상기 최종토크결정부(250)는 제3주행조건에서 조향각이 양의 값(조향각>0)을 갖는 경우 인휠시스템의 우측(RR) 휠 토크를 증대시키고, 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키며, 조향각이 음의 값(조향각 <0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR)휠 토크를 감소시켜 토크 재분배를 실행한다.
단, 제3주행조건에 대한 토크 제분배 제어는 조향각이 구간 C(전구간)구간에 있을 때 실행될 수 있다.
상기 제3주행조건에서 토크 재분배는 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값이 적용되어 결정된다.
상기 S400에서 최종토크가 재분배 결정되면 재분배된 최종 토크로 인휠시스템의 좌우 차륜을 제어하여 VGR시스템의 작동과 연동하여 좌우 차륜의 토크가 조정되어 고속 직진 주행에서 안정된 조향감을 제공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
210 : 입력신호처리부 220 : 기본토크결정부
230 : 토크조정상황감지부 240 : 토크조정값계산부
250 : 최종토크결정부

Claims (19)

  1. 조향 기어비를 가변시키는 VGR시스템과 차륜을 독립 구동하는 인휠시스템을 포함하는 차량에 있어서,
    차량에 장착된 센서들로부터 검출되는 차속신호, 조향각 신호, 조향 각속도 신호, 요레이트 신호에 포함된 노이즈 성분을 제거하고 디지털 신호로 변환하는 입력신호처리부;
    상기 입력신호처리부에서 제공되는 정보에 따라 인휠시스템의 좌우 차륜에 대한 기본토크를 결정하는 기본토크결정부;
    상기 입력신호처리부에서 제공되는 정보를 분석하여 주행조건을 판정하고, VGR시스템의 작동을 고려한 인휠시스템의 토크 조정 여부를 판정하는 토크조정상황감지부;
    상기 토크조정상황감지부에서 판정된 주행조건에서 토크 재분배를 위한 필요성을 판단하고 인휠 시스템에 대한 토크 조정값을 계산하는 토크조정값계산부;
    기본토크결정부에서 제공되는 주행조건별 기본토크와 토크조정값계산부에서 결정된 주행조건별 토크 조정값을 적용하여 인휠시스템을 구동시키는 최종토크를 결정하고, 인휠시스템의 좌우측 차륜의 토크를 제어하는 최종토크결정부;
    를 포함하는 차량의 통합 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기본토크결정부는 요레이트 에러가 설정된 제1기준값 미만이면 요레이트 추종을 위해 좌우 차륜의 기본토크를 계산하고,
    요레이트 에러가 설정된 제1기준값을 초과하면 차륜의 휠 슬립을 제어하기 위한 좌우 차륜의 기본토크를 계산하는 차량의 통합 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 토크조정상황감지부는 저속에서 큰 조향각이 필요없는 제1주행조건, 고속에서 직진 주행하는 제2주행조건, 장애물 회피를 위해 급조향을 실행하는 제3주행조건을 판정하고, 주행 조건별 토크조정여부를 판정하는 차량의 통합 제어장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 토크조정상황감지부는 차속이 제1차속 미만이고, 조향각이 제1기준각을 초과하며, 조향 각속도가 제1기준각속도 미만이면 제1주행조건으로 판정하고;
    차속이 제2차속을 초과하고, 조향각이 제2기준각 미만이며, 조향 각속도가 제2기준각속도 미만이면 제2주행조건으로 판정하며,
    조향 각속도가 제3기준각속도 미만이면 제3주행조건으로 판정하는 차량의 통합 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 최종토크결정부는 VGR시스템이 차량 주행 조건에 관계 없이 낮은 조향각에서 조향 기어비가 높고, 높은 조향각에서는 조향 기어비가 낮게 조정되는 원리를 고려하여 인휠시스템의 좌우 토크를 재분배하는 차량의 통합 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 최종토크결정부는 제1주행조건에서 인휠시스템의 선회 외륜 토크 증대하고, 선회 내륜 토크를 감소 조정하여 조향휠을 덜 회전시키면서 원하는 차량 회전 반경을 얻을 수 있도록 토크 재분배를 실행하는 차량의 통합 제어장치.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 최종토크결정부는 제1주행조건에서 내륜 기본 토크 및 외륜 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 내륜 기본 분배토크가 적용된 보정값을 적용하여 재분배토크를 결정하는 차량의 통합 제어장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 최종토크결정부는 제2주행조건에서 조향각이 양의 값(조향각 > 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR) 휠 토크를 감소시키며,
    조향각이 음의 값(조향각 < 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키고, 우측(RR) 휠 토크를 증대시켜 토크 재분배를 실행하는 차량의 통합 제어장치.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 최종토크결정부는 상기 제2주행조건에서 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값을 적용되어 재분배 토크를 결정하는 차량의 통합 제어장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 최종토크결정부는 제3주행조건에서 조향각이 양의 값(조향각>0)을 갖는 경우 인휠시스템의 우측(RR) 휠 토크를 증대시키고, 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키며,
    조향각이 음의 값(조향각 <0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR)휠 토크를 감소시켜 토크 재분배를 실행하는 차량의 통합 제어장치.
  11. 제1항 또는 제10항에 있어서,
    상기 최종토크결정부는 제3주행조건에서 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값을 적용하여 재분배 토크를 결정하는 차량의 통합 제어장치.
  12. 차속, 조향각, 조향 각속도, 요레이트를 적용하여 인휠시스템의 좌우 차륜에 대한 기본토크를 결정하는 과정;
    차속, 조향각, 조향 각속도, 요레이트를 분석하여 주행조건을 판정하고, VGR시스템 작동에 따른 인휠시스템의 토크 조정 여부를 판정하는 과정;
    주행조건에 따라 토크 재분배의 필요성을 판단하고 인휠 시스템에 대한 재분배 토크를 계산하는 과정;
    상기 인휠시스템에 대한 기본토크에 주행조건별 재분배 토크를 적용하고 인휠시스템의 좌우륜에 대한 최종토크를 결정하여 제어하는 과정;
    을 포함하는 차량의 통합 제어방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 기본토크는 요레이트 에러가 설정된 제1기준값 미만이면 요레이트 추종을 위해 좌우 차륜의 기본토크를 계산하고,
    요레이트 에러가 설정된 제1기준값을 초과하면 차륜의 휠 슬립을 제어하기 위한 좌우 차륜의 기본토크를 계산하는 차량의 통합 제어방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 주행조건은 저속에서 큰 조향각이 필요없는 제1주행조건, 고속에서 직진 주행하는 제2주행조건, 장애물 회피를 위해 급조향을 실행하는 제3주행조건으로 구분하여 판정하는 차량의 통합 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1주행조건은 차속이 제1차속 미만이고, 조향각이 제1기준각을 초과하며, 조향 각속도가 제1기준각속도 미만인 조건으로 설정되고,
    제2주행조건은 차속이 제2차속을 초과하고, 조향각이 제2기준각 미만이며, 조향 각속도가 제2기준각속도 미만인 조건으로 설정되며,
    제3주행조건은 조향 각속도가 제3기준각속도 미만인 조건으로 설정되는 차량의 통합 제어방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 인휠시스템의 재분배 토크는 VGR시스템이 낮은 조향각에서 조향 기어비가 높고, 높은 조향각에서는 조향 기어비가 낮게 조정되는 원리가 고려되는 차량의 통합 제어방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제1주행조건에서 인휠시스템의 내륜 기본 토크 및 외륜 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 내륜 기본 분배토크가 적용된 보정값을 적용하여 선회 외륜 토크 증대하고, 선회 내륜 토크를 감소 조정하는 토크 재분배를 실행하는 차량의 통합 제어방법.
  18. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제2주행조건에서 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값을 적용하여 조향각이 양의 값(조향각 > 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR) 휠 토크를 감소시키며,
    조향각이 음의 값(조향각 < 0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키고, 우측(RR) 휠 토크를 증대시켜 토크 재분배를 실행하는 차량의 통합 제어방법.
  19. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제3주행조건에서 좌측(RL) 기본 토크 및 우측(RR) 기본 토크에 조향각에 따른 이득과 최대 직진 보정토크가 적용된 보정값을 적용하여 조향각이 양의 값(조향각>0)을 갖는 경우 인휠시스템의 우측(RR) 휠 토크를 증대시키고, 좌측(RL) 휠 토크를 감소시키며,
    조향각이 음의 값(조향각 <0)을 갖는 경우 인휠시스템의 좌측(RL) 휠 토크를 증대시키고, 우측(RR)휠 토크를 감소시켜 토크 재분배를 실행하는 차량의 통합 제어방법.
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