KR101734582B1 - Vrs를 이용한 4wd 시스템 및 이를 이용한 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 VRS를 이용한 4WD 시스템에 관한 것으로, 회전반경제어장치(VRS:Variable Rack Strike); 및 VRS의 'ON'시 정보를 전달받아서 노면이 저마찰상태임을 판단하여 전후륜 토크 배분을 제어하고, 직진 및 선회시 안전성을 향상시키는 전후구동력 배분장치를 포함한다.
Description
본 발명은 회전반경제어장치(VRS:Variable Rack Stroke)를 이용한 4WD(Four Wheel Drive) 시스템 및 이를 이용한 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 VRS의 ON/OFF 정보를 4WD 시스템에서 받아서 노면 상태를 판단 가능토록 하여 각 노면에 따른 제어전략을 달리하는 VRS를 이용한 4WD 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 전자식 4WD(전후 구동력 배분장치) 시스템은 휠속 및 요레이트 등 정보로 차량 거동을 판단하여 전후륜 토크 배분을 능동적으로 제어하며, 이에 따라 발진 성능 및 선회 안전성을 향상시킨다.
한편, VRS(Variable Rack Stroke) 시스템은 조향 기어박스의 조향 스트로크를 스노우체인의 장착 유무에 따라 가변시키는 시스템으로, 휠베이스와 같은 차량 제원의 변경없이 VRS가 장착된 기어박스 교체만으로 최소회전직경 약 0.6m~0.7m 감소가 가능하며, 이에 주차, 유턴 및 저속 선회시 운전 기동성을 향상시켜 운전편의성을 증대시키는 시스템이다.
그러나 종래 기술인 전자식 4WD 시스템은 노면 상태가 저마찰로 주행인지 고마찰로 주행인지에 대한 노면 상태를 판단하지 못하여 저마찰 노면 주행시 불안정한 차량의 거동이 발생하는 문제가 있다.
이에 직접 노면마찰을 계측할 수 없음으로 횡가속도, 종가속도 등의 정보로 마찰계수를 추정하여 로직으로 사용하고 있지만, 이는 직진 주행시 마찰계수 추정이 거의 불가능하기에 보다 정확한 노면 말찰계수를 얻는 기술이 필요한 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, VRS(Variable Rack Strike)의 ON/OFF 정보를 4WD 시스템에서 받아서 노면 상태를 판단 가능토록 하여 각 노면에 따른 제어전략을 달리하는 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 VRS를 이용한 4WD 시스템은 회전반경제어장치(VRS:Variable Rack Stroke); 및 VRS의 'ON' 또는 'OFF' 정보를 전달받아서 노면상태를 판단하고, 이에 전후륜 토크 배분량을 제어하여, 직진 및 선회시 안전성을 향상시키는 전후구동력 배분장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, VRS(Variable Rack Stroke)의 ON/OFF 정보를 4WD 시스템에서 받아서 노면 상태를 판단 가능토록 함으로써 각 노면에 따른 제어전략을 달리하여 발진성능 및 선회 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 VRS를 이용한 4WD 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법을 도시한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법을 도시한 순서도.
이와 같은 목적과 효과를 가지는 본 발명인 VRS를 이용한 4WD 시스템은 회전반경제어장치(VRS:Variable Rack Stroke); 및 VRS의 'ON'시 정보를 전달받아서 노면이 저마찰상태임을 판단하여 전후륜 토크 배분을 제어하고, 직진 및 선회시 안전성을 향상시키는 전후구동력 배분장치를 포함한다.
상기 전후구동력 배분장치는 전진시 전후륜 토크 배분량을 증대시키고, 선회시 전후륜 토크 배분량을 감소시킨다.
이와 같은 구성을 가지는 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법은 차량의 주행 성능을 센서들을 통해 감지하는 단계; 상기 센서들로부터 감지한 휠속차와 목표 요레이트(yawrate)에 따른 전후륜 토크 배분비를 계산하는 단계; 상기 전후륜 토크 배분비가 VRS 작동에 미부합하는지 판단하는 단계; VRS ON 상태를 감지하는 단계; VRS의 ON 정보 전달시 전후구동력 배분장치를 통해 전후륜 토크 배분을 조절하여 직진 및 선회시 안전성을 향상시키는 전후구동력 배분장치를 포함한다.
상기 VRS가 ON 이면 저마찰상태로 간주하여 직진시에는 토크 배분량을 증대시키고, 선회시는 토크 배분량을 감소시키는 저마찰 제어 전략을 수립한다.
전후륜 토크 분배비가 VRS 작동에 미부합하거나 또는 VRS 가 OFF 상태이면 센서들이 감지한 횡가속도 및 종가속도의 정보를 바탕으로 마찰계수를 추정하고, 추정된 마찰계수에 따라 저마찰로 또는 고마찰로 제어전략을 수립한다.
상기 마찰계수에 따라 저마찰로 제어전략을 수립하면, 직진시 전후륜 토크 배분량을 증대시키고, 선회시 전후륜 토크 배분량을 감소시킨다.
상기 마찰계수에 따라 고마찰로 제어전략을 수립하면, 전후륜 토크 배분량을 균일하게 수행한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 VRS를 이용한 4WD 시스템은 VRS 스위치(100)의 'ON' 또는 'OFF' 정보를 전후구동력 배분장치(200)가 받아서 노면 상태를 판단하고, 그에 따라 전후륜(10)(20) 토크 배분량을 조절하여 직진 또는 선회시 안전성을 향상시키는 구성이다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 VRS를 이용한 4WD 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, VRS(Variable Rack Stroke) 스위치(100)와, 상기 VRS 스위치(100)의 'ON' 또는 'OFF' 정보에 따라 노면 상태를 판단하여 전후륜(10)(20)의 토크 분배량을 조절하는 전후구동력 배분장치(200)를 포함한다.
본 발명의 VRS 스위치(100)는 운전석 쪽에 구비하여 운전자에 의해 'ON' 또는 'OFF'되며, 이에 따라 VRS(Variable Rack Stroke)(300), 즉 회전반경제어장치를 작동시켜서 노면 상태에 따라 직진성 및 선회성을 증대시킨다.
즉, VRS 스위치(100)가 'OFF'이면 일반 주행모드로, 스노우 체인을 장착하지 않은 평상시의 운행 모드이며, 조향 핸들의 좌/우 최대회전각을 더 크게 하여 차량의 회전반경이 작아지므로 유턴 및 주차를 보다 쉽게 할 수 있도록 도와준다.
한편, VRS 스위치(100)가 'ON'이면 체인장착 주행모드로, 스노우 체인을 장착한 상태의 운행 모드이며, 조향 핸들의 좌/우 최대 회전각을 작게 하여 체인 장착 공간을 확보한다.
본 발명의 전후구동력 배분장치(200)는 VRS 스위치(100)의 'ON' 또는 'OFF' 정보에 따라 노면 상태를 판단하여 전후륜(10)(20)의 토크 분배량을 조절하는 것으로, VRS 스위치(100)가 'ON' 이면, 미끄러운 상태, 즉 노마찰상태로 판단하여 전진시 전후륜(10)(20) 토크 배분량을 증대시키고, 선회시 전후륜(10)(20) 토크 배분량을 감소시켜서 안전성을 향상시킨다.
한편, 전후구동력 배분장치(200)는 VRS 스위치(100)가 'OFF'이면, 노면 상태가 고 마찰상태임을 파단하여 전후륜(10)(20) 토크 배분량을 균일하게 분배하여 안전성을 향상시킨다.
이와 같은 구성을 가지는 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법을 도 2를 참조하여 설명한다.
본 발명의 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법은 차량의 주행 성능을 차량에 구비한 센서들을 통해 감지하는 단계; 상기 센서들로부터 감지한 휠속차와 목표 요레이트(yawrate)에 따른 전후륜 토크 배분비를 계산하는 단계; 상기 전후륜 토크 배분비가 VRS 작동에 미부합하는지 판단하는 단계; VRS 스위치 'ON' 상태를 감지하는 단계; VRS 스위치 'ON' 정보 전달시 전후구동력 배분장치를 통해 전후륜 토크 배분을 조절하여 직진 및 선회시 안전성을 향상시키는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법을 보다 상세히 설명한다.
먼저, S10 단계는 차량의 주행 성능을 차량에 구비한 센서들을 통해 감지한다. 즉, 상기 센서들은 차량의 횡가속도 및 종가속도,조향각, 휠속 목표 요레이크 등 정보를 감지한다.
다음으로 S10 단계에서 자동차에 구비된 ECU는 센서들로부터 감지된 정보 중 휠속차 및 목표 요레이크에 따라 전후륜(10)(20)의 토크 배분비를 계산한다(S20).
한편, S20 단계상태에서 토크 배분비가 VRS의 설정 수치에 부합 또는 미부합하는지 판단한다(S30).
상기 VRS가 부합하고이고, 운전자가 VRS 스위치(100)를 'ON' 또는 'OFF' 시켰는지 확인한다(S40).
만약에 VRS 스위치(100)가 'ON' 이면, 전후구동력 배분장치(200)는 노면이 노마찰 상태임을 확인하여 전후륜(10)(20) 토크 배분량을 조절한다(S60). 즉, 직진시에는 토크 배분량을 증대시키고, 선회시는 토크 배분량을 감소시켜서 주행 안전성을 증대시킨다.
이때는 센서들로부터 감지한 정보를 바탕으로 한 마찰계수를 추정하지 않는다(S50).
한편, 토크 배분비가 VRS의 설정 수치에 미부합 또는 VRS 스위치(100)가 'OFF'이면 센서들로부터 감지한 정보 중 횡가속도 및 종가속도의 정보를 바탕으로 마찰계수를 추정하고(S70), 추정된 마찰계수에 따라 저마찰로 또는 고마찰로 제어전략을 수립한다(S80).
저 마찰로인 경우 전후륜 토크 배분비를 조절하는데, 직진시에는 토크 배분량을 증대시키고, 선회시는 토크 배분량을 감소시켜서 주행 안전성을 증대시킨다(S90).
그리고 고 마찰로인 경우 전후륜 토크 배분량을 균일하게 유지하도록 제어한다(S100).
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: VRS 스위치 200: 전후구동력 배분장치
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- 차량의 주행 성능을 센서들을 통해 감지하는 단계;
상기 센서들로부터 감지한 휠속차와 목표 요레이트(yawrate)에 따른 전후륜 토크 배분비를 계산하는 단계;
상기 전후륜 토크 배분비가 VRS 작동에 미부합하는지 판단하는 단계;
VRS 스위치 'ON' 상태를 감지하는 단계;
VRS 스위치 'ON' 정보 전달시 전후구동력 배분장치를 통해 전후륜 토크 배분을 조절하여 직진 및 선회시 안전성을 향상시키는 단계를 포함하는 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 VRS가 ON 이면 저마찰상태로 간주하여 직진시에는 토크 배분량을 증대시키고, 선회시는 토크 배분량을 감소시키는 저마찰 제어 전략을 수립하는 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법. - 청구항 4에 있어서,
전후륜 토크 분배비가 VRS 작동에 미부합하거나 또는 VRS 가 OFF 상태이면 센서들이 감지한 횡가속도 및 종가속도의 정보를 바탕으로 마찰계수를 추정하고, 추정된 마찰계수에 따라 저마찰로 또는 고마찰로 제어전략을 수립하는 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 마찰계수에 따라 저마찰로 제어전략을 수립하면, 직진시 전후륜 토크 배분량을 증대시키고, 선회시 전후륜 토크 배분량을 감소시키는 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 마찰계수에 따라 고마찰로 제어전략을 수립하면, 전후륜 토크 배분량을 균일하게 수행하는 VRS를 이용한 4WD 시스템 제어방법.
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