KR101500172B1 - 4륜구동 차량의 구동력 제어방법 - Google Patents

Abstract

차량 휠 각각의 회전 속도를 검출하는 휠 속도 검출단계; 전륜에 구비된 두 휠의 평균 휠 속도값인 전륜 평균값과 후륜에 구비된 두 휠의 평균 휠 속도값인 후륜 평균값을 산출하는 평균값 산출단계; 산출된 두 평균값의 차이값을 산출하는 차이값 산출단계; 산출된 차이값이 미리 설정된 복수개의 차이값 구간 중 어느 구간에 속하는지를 판단하는 차이값 구분단계; 및 상기 차이값 구분단계에서 판단된 구간에 해당되는 설정 토크값을 후륜 액슬축에 인가하는 제어단계;를 포함하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법이 소개된다.

Description

4륜구동 차량의 구동력 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING DRIVING POWER FOR 4 WHEEL DRIVE VEHICLE}

본 발명은 4륜구동(4 WHEEL DRIVE, 4WD) 차량에 동 반경이 다른 타이어가 장착 되었을 경우 이를 판단하여 후륜 출력을 제어하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법에 관한 것이다.

4륜구동 차량은 일반적으로 전륜 휠 또는 후륜 휠만을 구동시켜 주행하는 2륜구동 차량과 다르게 4개의 휠이 모두 구동되는 것이 가능하도록 된 차량을 말한다. 2륜구동 차량과 비교하여 볼 때 4개의 휠이 동시에 구동되는 것이므로 추진력이 월등하고, 비포장도로와 같은 험로, 경사가 아주 급한 도로 및 노면이 미끄러운 도로에 대한 주행성능이 뛰어난 것이 특징이다.

하지만 상기 4륜구동 차량은 일반 주행시, 즉 주행에 있어서 많은 부하가 걸리지 않는 일반 도로를 주행할 시에는 연비의 악화 및 높은 소음 발생등의 문제가 발생될 수 있다. 따라서 일반적으로 4륜구동 차량은 일반 주행시에는 2륜으로 구동되다가 험로, 미끄러운 노면, 및 높은 추진력이 필요로 하는 구간에 있어서는 4륜으로 구동되도록 함으로써 연비의 향상과 소음 및 진동의 감소를 꾀하고 있다.

이처럼 종래에는 상기 4륜구동 차량의 구동력 분배라고 하면 4륜구동에서 2륜구동으로의 전환이 전부였었고 이 또한 운전자의 조작에 의해 기계적으로 이루어져 왔었다.

하지만 최근에는 이러한 4륜구동 차량의 구동력 분배가 전자적으로 이루어지고 있고 단순히 4륜구동에서 2륜구동으로의 전환뿐만 아니라 상황에 따른 전륜 및 후륜의 구동력 분배 비율을 변화시킬 수도 있고, 특히 휠에 슬립이 발생할 경우 슬립되는 정도에 따라 구동력 분배가 달라지도록 제어될 수도 있다.

이에 대해 종래의 KR10-2012-0103938A "4륜구동차량의 토크분배 제어장치 및 제어방법"는 "시내주행모드에서 스트로틀개도가 50% 이하이지만 휠슬립이 허용치 이상인 경우에 즉 시내에서 급가속을 하지 않지만 앞바퀴와 뒷바퀴의 회전수차가 허용치보다 큰 경우에, 4륜구동 컨트롤러는 전후륜 구동력분배 결정부에서 액츄에이터부를 제어하여 4륜구동모드중에서 전륜과 후륜의 토크를 상황에 따라 자동으로 분배를 하는 오토(AUTO) 모드로서 구동력을 분배한다. 상기한 오토(AUTO) 모드는 전륜과 후륜의 구동력을 최대 50:50까지 분배되도록 제어하되, 엔진토크센서로부터 입력되는 엔진토크와 NVH(Noise, Vibration, and Harshness) 등을 고려하여 구동력을 분배하는 모드이다."라고 설명함으로써 실제 휠의 슬립되는 정도에 따라 구동력 분배가 바뀔 수 있음을 제시하고 있다.

하지만, 이러한 4륜구동 제어방식에는 문제점이 있는데, 전륜 및 후륜 중 어느 한쪽에 타이어의 반경이 다른 이종타이어가 설치된 경우에는 이종타이어가 설치된 휠보다 다른 휠들의 회전속도가 상대적으로 빠르게 되고, 프로펠러 샤프트의 회전속도와 후륜 액슬축의 회전속도가 상이하게 되어 프로펠러 샤프트에서 후륜 액슬축으로 구동력의 전달을 제어하는 커플링의 내부에 있는 클러치에 슬립이 발생하게 되는 것이다.

차량이 2륜구동 상태로 주행시에는 클러치가 비접촉 상태를 유지하므로 커플링에 과열이 발생하지 않으나, 차량에 이종타이어가 설치되어 전륜과 후륜의 휠 속도가 상이하게 되는 경우에는 차량이 현재 타이어와 노면 사이에 슬립이 발생한 것으로 판단하여 4륜구동 모드로 진입하게 됨에 따라 클러치가 마찰접촉되고, 프로펠러 샤프트와 후륜 액슬축간의 상이한 회전속도로 인해 마찰접촉된 상태에서 상기 클러치의 슬립이 발생하게 되는 것이다.

만약 4륜구동 모드로 진입한 상태, 즉 상기 커플링의 내부에 있는 상기 클러치가 마찰접촉되어 후륜으로 구동력이 전달되는 상태가 짧은 시간동안만 이루어 진다면 큰 문제는 발생하지 않을 수 있으나, 고속도로에서의 주행과 같은 장시간 정속주행 상태, 예컨데 60~100kph 사이의 정속주행 상태일 경우에는 계속해서 클러치가 마찰접촉된 상태를 유지하게 되므로써 장시간 동안 클러치에 슬립이 발생하여 클러치가 과열되고, 결국 커플링 및 주변 구동 부품들이 과열되어 손상되는 문제가 있어왔던 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR10-2012-0103938A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량이 현재 이종타이어가 부착된 상태인지를 복수개의 단계로 구분하여 판단하고, 단계에 따라서 후륜에 입력되는 토크를 다르게 제어함으로써 후륜에 과도한 토크가 가해짐에 따라 발생될 수 있는 구동계 부품의 손상을 방지하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 4륜구동 차량의 구동력 제어방법은 차량 휠 각각의 회전 속도를 검출하는 휠 속도 검출단계; 전륜에 구비된 두 휠의 평균 휠 속도값인 전륜 평균값과 후륜에 구비된 두 휠의 평균 휠 속도값인 후륜 평균값을 산출하는 평균값 산출단계; 산출된 두 평균값의 차이값을 산출하는 차이값 산출단계; 산출된 차이값이 미리 설정된 복수개의 차이값 구간 중 어느 구간에 속하는지를 판단하는 차이값 구분단계; 및 상기 차이값 구분단계에서 판단된 구간에 해당되는 설정 토크값을 후륜 액슬축에 인가하는 제어단계;를 포함한다.

상기 휠 속도 검출단계 이전에 차속이 설정 차속 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하는 차속 판단단계;를 더 수행할 수 있다.

상기 휠 속도 검출단계 이전에 가속 페달 개도량이 상기 설정 차속 범위 내에서 차속별로 미리 마련된 한계 개도량 이하인지 여부를 판단하는 엑셀 개도량 판단단계;를 더 수행할 수 있다.

상기 휠 속도 검출단계 이전에 브레이크의 작동 여부를 판단하는 브레이킹 판단단계;를 더 수행할 수 있다.

상기 휠 속도 검출단계 이전에 조향각이 설정 조향각 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하는 조향각 판단단계;를 더 수행할 수 있다.

상기 차이값은 식 (전륜 평균값-후륜 평균값)/후륜 평균값 * 100으로 산출될 수 있다.

상기 구분단계는 상기 차이값이 상기 차이값 구간 중 어느 한 차이값 구간에 포함된 상태를 설정 시간동안 유지하는지 여부를 판단하는 설정시간 유지단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 차이값 구간은 제1구간,제2구간 및 제3구간으로 구성되되, 각 차이값 구간은 연속적으로 이어지고, 제3구간이 제1구간보다 더 큰 차이값을 포함할 수 있다.

제1구간의 설정 토크값은 제2구간의 설정 토크값보다 크고, 제2구간의 설정토크값은 제3구간의 설정 토크값보다 클 수 있다.

상기 제3구간의 설정 토크값은 0일 수 있다.

상기 제어단계에서는 프로펠러 샤프트에 마련된 커플링의 클러치 슬립률을 제어하여 설정 토크값을 후륜 액슬축에 인가할 수 있다.

한편, 본 발명은 차량 휠 각각의 회전 속도를 검출하는 휠 속도 검출단계; 검출된 휠 속도값 중 어느 두 값을 서로 비교하여 오차값을 산출하는 오차값 산출단계; 산출된 오차값이 미리 설정된 복수개의 오차값 구간 중 어느 구간에 속하는지를 판단하는 오차값 구분단계; 및 상기 오차값 구분단계에서 판단된 구간에 해당되는 설정 토크값을 후륜 액슬축에 인가하는 제어단계;를 포함한다.

상기 어느 두 값은 검출된 휠 속도값 중 최대 휠 속도값과 최소 휠 속도값일 수 있다.

상기 차이값은 식 (최대 휠 속도값-최소 휠 속도값)/최소 휠 속도값 * 100으로 산출될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 4륜구동 차량의 구동력 제어방법에 따르면, 차량에 이종타이어가 장착될 시 차량이 슬립 상태로 인식하여 반복적으로 커플링에 강한 마찰력을 인가하는 것을 방지하여 커플링의 소손을 방지할 수 있다.

제어를 수행하기 전에 복수개의 이종타이어 장착 여부 판단을 수행하기 위한 조건 탐색을 수행함으로써 커플링 보호를 위한 제어가 커플링에 손상이 발생할 조건에서만 작동되도록 할 수 있고, 이로 인해 제어로 인한 운전자의 불편함을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4륜구동 차량의 구동력 제어방법의 흐름도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 4륜구동 차량의 구동력 제어방법의 흐름도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 4륜구동 차량의 구동력 제어방법에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4륜구동 차량의 구동력 제어방법의 흐름도로써, 차량 휠 각각의 회전 속도를 검출하는 휠 속도 검출단계(S200); 전륜에 구비된 두 휠의 평균 휠 속도값인 전륜 평균값과 후륜에 구비된 두 휠의 평균 휠 속도값인 후륜 평균값을 산출하는 평균값 산출단계(S210); 산출된 두 평균값의 차이값을 산출하는 차이값 산출단계(S220); 산출된 차이값이 미리 설정된 복수개의 차이값 구간 중 어느 구간에 속하는지를 판단하는 차이값 구분단계(S230); 및 상기 차이값 구분단계(S230)에서 판단된 구간에 해당되는 설정 토크값을 후륜 액슬축에 인가하는 제어단계(S310);를 포함한다.

여기서 상기 차이값은 식 (전륜 평균값-후륜 평균값)/후륜 평균값 * 100으로 산출될 수 있는데, 후륜 평균값 대비 % 로 산출됨으로써 후륜 평균값을 기준으로 전륜과 후륜 사이에 어느 정도나 휠 속도의 차이가 발생하게 되는지를 산출할 수 있다.

상기 휠 속도 검출단계(S200)를 수행하기 이전에, 현재 차량에서 발생하는 상기 차이값이 오로지 이종타이어에 의해 발생한 차이값인지 여부를 판단하는 것이 중요하다. 왜냐하면 상기 차이값은 이종타이어 뿐만 아니라 차량이 회전한다든지, 급가속 및 급정거시와 같은 다양한 주행환경에 의해 영향을 받을 수 있기 때문이다. 따라서 현재 차량의 주행상태가 차량의 전륜 및 후륜 간에 휠 속도 차이가 발생하지 않는 조건, 즉 휠에 슬립이 발생하지 않을 조건인지 여부를 우선 판단함이 필요하다. 휠에 슬립이 발생하지 않을 조건임에도 불구하고 슬립이 발생하는 것과 같이 전륜과 후륜 간에 휠 속도 차이가 발생한다면(상기 차이값이 0%이상의 어떠한 값이 나온다면) 현재 슬립으로 판단되는 상황이 실제 슬립에 의한 것이 아니라 현재 차량에 이종타이어가 장착되어 휠 속도에 변화가 생긴 것에 의한 것으로 판단할 수 있고, 후륜 액슬축에 인가되는 토크를 제어함으로써 커플링의 클러치가 지속적으로 마찰접촉 상태가 되는 것을 방지할 수 있다. 토크를 제어하는 방법에 관하여는 후술하기로 한다.

따라서 이를 위해 상기 휠 속도 검출단계(S200) 이전에, 차속을 검출하고 검출된 차속이 설정 차속 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하는 차속 판단단계(S100);가 더 수행될 수 있다.

차속이 낮아지게 되면 전륜 평균값과 후륜 평균값의 절대적인 값 또한 낮아지게 되고, 자연스레 전륜 평균값과 후륜 평균값의 차이도 감소하게 된다.

예컨데, 이종타이어가 후륜에 설치되고, 상기 휠 속도가 휠의 초당 회전수이며, 차량이 1초 동안 주행한다고 했을 때, 낮은 차속으로 주행한 경우에는 1초 동안 차량이 이동할 수 있는 거리가 짧기 때문에 초당 회전수도 낮아지게 되고, 따라서 전륜 평균값과 후륜 평균값의 차이는 크지 않게 된다.

하지만, 차속이 증가하는 경우는 1초 동안 차량이 이동할 수 있는 거리가 길기 때문에 초당 회전수도 높아지게 되고, 따라서 전륜 평균값과 후륜 평균값의 차이는 크게 된다.

따라서 상기 차이값이 이종타이어에 의한 휠 속도 차이를 감지하기에 충분할 정도로 발생할 때에만 이종타이어 판단을 수행하기 위하여 설정 차속을 마련해야 하는 것이다.

상기 설정 차속 또한 실험을 통해 차종 및 주행환경에 따라 미리 설정된 값이다. 보통 차속이 10kph 이상이고 120kph 이하가 됨이 바람직하다.

한편, 상기 휠 속도 검출단계(S200) 이전에 엑셀 개도량이 상기 설정 차속 범위 내에서 차속별로 미리 마련된 한계 개도량 이하인지 여부를 판단하는 엑셀 개도량 판단단계;를 더 수행할 수 있다.

상기 엑셀 개도량은 엑셀 페달 옆에 페달이 밟히는 깊이를 검출하는 검출센서를 통해 검출될 수 있고, 설정 차속 범위 내의 어느 한 차속에 해당되는 한계 개도량을 넘는 개도량이 검출되는 경우 현재 차량이 급가속 상태라고 판단할 수 있도록 한계 개도량을 설정함이 바람직하다. 차량이 급가속 상태일 때는 전륜구동 차량의 경우 전륜의 휠 속도가 더 빨라 전륜과 후륜의 휠 속도가 상기하기 때문에 상기 차이값 산출단계(S220) 수행시 이종타이어에 의한 차이값이 아닌 급가속에 의한 차이값 산출이 이루어질 수 있다.

따라서 급가속시 상기 휠 속도 검출단계(S200)가 수행되지 않도록 급가속 여부를 판단하는 지표로써 상기 한계 개도량을 설정함이 바람직하다.

상기 한계 개도량은 차속별로 다르게 구성됨이 바람직하며, 차속이 증가될 수록 점점 한계 개도량 또한 증가됨이 바람직하다.

또한, 상기 한계 개도량은 실험을 통해 차종 및 주행환경에 따라 미리 설정된 값이 됨이 바람직하다.

한편, 상기 휠 속도 검출단계(S200) 이전에 브레이크 페달 작동신호를 검출하고, 검출된 브레이크 페달 작동신호에 따라 브레이크의 작동 여부를 판단하는 브레이킹 판단단계(S120);를 더 수행할 수 있는데, 상기 브레이크 작동시 전륜과 후륜의 제동력이 상이하므로 이로 인해 전륜 평균값과 후륜 평균값에 차이가 발생할 수 있는 바, 따라서 브레이크 페달 작동신호 검출시에는 상기 이종타이어에 의한 차이값이 정확히 산출되기 어려울 것으로 생각될 수 있으므로 이 경우 상기 휠 속도 검출단계(S200)가 수행되지 않도록 함이 바람직하다.

상기 휠 속도 검출단계(S200) 이전에 조향각을 검출하고, 검출된 조향각이 설정 조향각 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하는 조향각 판단단계(S130)가 수행됨이 바람직한데, 상기 조향각은 스티어링 휠의 회전각도를 의미한다.

조향각의 크기가 증가하게 되면 차량이 회전하면서 각 휠 간의 회전 반경에 차이가 증가하게 되고, 이는 각 휠 간의 회전 속도 차이를 증가시키며, 발생된 휠 간의 휠 속도 차이가 상기 차이값의 산출에 반영되어 상기 차이값 구분단계(S230)에서 구간의 선택에 영향을 줄 수 있는바, 이는 오로지 이종타이어에 의한 구간의 선택이 아니므로 이때 상기 휠 속도 검출단계(S200)가 수행되는 것을 방지하기 위해 상기 조향각 판단단계를 수행함이 바람직하다.

상기 설정 조향각 범위는 실차 실험등을 통해 차종 및 주행환경에 따라 미리 설정된 값이며, 0도 보다 크고 90도 보다 작은 조향각 범위를 가지게 될 때 조향각 변화에 따른 오차 없이 이종타이어에 의해 발생된 상기 차이값에 의해 구간 선택이 이루어 질 수 있다.

상기한 바와 같이 차속이 설정 차속 범위 내에 포함되고, 엑셀 개도량이 상기 설정 차속 범위 내에서 차속별로 미리 마련된 한계 개도량 이하이며, 브레이크가 작동하고, 조향각이 설정 조향각 범위 내에 포함되는 경우, 상기 차이값이 이종타이어에 의해 발생된 것이라고 생각할 수 있으므로 상기 휠 속도 검출단계(S200)를 수행함이 바람직하다.

한편, 상기 차이값 구간은 제1구간,제2구간 및 제3구간으로 구성되되, 각 차이값 구간은 연속적으로 이어지고, 제3구간이 제1구간보다 더 큰 차이값을 포함하도록 설정될 수 있다.

예를 들어, 상기 제1구간이 1.5% 이상 2.5% 미만의 차이값 구간을 가진다고 할 때, 상기 제2구간은 2.5% 이상 4.5% 미만이 되고, 제3구간은 4.5% 이상의 차이값을 모두 포함하는 차이값 구간을 가지게 되는 것이다.

만약 상기 차이값이 제1구간에 포함되지 못할 정도로 낮은 차이값을 보이는 경우에는 현재 차량에 이종타이어가 장착되지 않은 것으로 판단하고 상기 제어단계(S310)는 수행되지 않는다.

또한, 상기 차이값이 상기 차이값 구간 중 어느 한 구간에 포함된 상태를 설정 시간동안 유지하는지 여부를 판단하는 설정시간 유지단계(S300)를 더 수행하여 상기 차이값이 상기 제1구간 내지 제3구간 중 어느 한 구간내에 포함되는 경우라 할 지라도 설정시간 동안 구간내에 포함된 상태를 유지하지 못하는 경우에는 상기 차이값이 이종타이어에 의해 발생된 차이값이 아니라고 판단하여 상기 제어단계(S310)는 수행되지 않는다.

상기 설정시간 유지단계(S300)를 수행하는 이유는 차량이 주행중이라도 순간적으로 슬립이 발생할 수 있는 상황이 발생할 수 있기 때문이다. 즉, 상기 휠 속도 검출단계(S200)를 수행하기 위한 조건들을 모두 만족시키는 정속주행상황, 예컨데 시속 60~100kph의 주행상황에서도 노면의 불균일과 같은 외부적 요인에 의해 순간적으로 타이어와 노면 사이에 슬립이 발생하여 순간적으로 휠 속도가 상승할 수 있는바, 상기 설정시간 유지단계(S300)를 수행하지 않는다면 상기와 같은 순간적인 노면의 변화시에도 상기 차이값 구간의 선택이 변경되는 일이 발생할 수 있으므로 상기 설정시간 유지단계(S300)는 필요하다.

또한, 상기 설정시간 유지단계(S300)가 필요한 이유로, 현재 차량이 정속주행 상태인지를 확인하기 위함이 있다.

즉, 커플링이 과열되어 커플링이 손상되는 경우는 커플링 내에 마련된 클러치가 마찰접촉된 상태를 장시간 유지하여 지속적으로 동력전달을 하고 있기 때문인데, 정속주행 상태에서 차량에 이종타이어가 장착된 경우 실제로 슬립은 발생하고 있지 않지만 전륜 및 후륜의 휠 속도 차이로 인해 차량이 슬립이 발생하고 판단하게 되어 정속주행하는 장시간 동안 계속 클러치가 마찰접촉된 상태를 유지하게 되기 때문에, 정속주행 상태에서 상기 커플링이 과열되어 손상되는 경우가 발생하게 된다.

반면, 짧은 시간 동안만 클러치가 마찰접촉된 상태를 유지한다면 접촉과 비접촉이 반복되기 때문에 커플링이 손상될 정도로 과열되는 일은 거의 발생하지 않게 된다.

따라서, 상기 설정시간 유지단계(S300)를 수행함으로써 현재 차량이 정속주행 상태인지를, 즉 차량에 이종타이어의 장착될 시 커플링이 손상될 정도로 과열될 수 있는 상황인지를 판단할 수 있고, 상기한 경우에만 상기 제어단계(S310)가 수행될 수 있도록 함이 바람직한 것이다.

상기 차이값에 의해 해당되는 차이값 구간의 선택이 이루어졌다면, 상기 제어단계(S310)를 수행하게 됨이 바람직한데, 이때 각 구간별로 제1구간의 설정 토크값은 제2구간의 설정 토크값보다 크고, 제2구간의 설정 토크값은 제3구간의 설정 토크값보다 크도록 설정됨이 바람직하다.

또한, 상기 제어단계(S310)에서는 프로펠러 샤프트에 마련된 커플링의 클러치 슬립률을 제어하여 설정 토크값을 후륜 액슬축에 인가하게 된다.

더 구체적으로 설명하자면, 예를들어 상기 제1구간이 선택된 상태라면 차량의 전륜과 후륜 간의 휠 속도 차이가 제2구간 및 제3구간에 비하여 상대적으로 낮은 상태일 것이므로 프로펠러 샤프트의 회전속도와 후륜 액슬축의 회전속도의 차이가 크지 않아 커플링의 내부에 있는 클러치의 슬립 발생이 제2구간 및 제3구간 내에 상기 차이값이 위치한 경우에 비해 상대적으로 적게 발생하게 된다. 따라서 이 경우에는 프로펠러 샤프트에서부터 전달되는 입력토크의 일부, 예컨데 70% 만이 후륜 액슬축으로 전달되도록 상기 제1구간의 설정 토크값을 설정하고 70%의 입력토크 전달만 가능하도록 클러치 슬립률을 제어함이 바람직하다.

여기서 클러치 슬립률은 클러치가 완전히 접합한 상태일 경우를 0%로 하고 클러치가 완전히 떨어진 상태를 100%로 하였을 때 클러치가 슬립되는 정도를 말하는 것으로 슬립률이 낮을수록 후륜 액슬축에 가해지는 토크는 상기 입력토크에 근접해진다. 즉, 동력 전달률이 100%에 가까워진다. 물론 클러치 슬립률이 감소할 수록 클러치가 강하게 접촉되는 것이므로 클러치에 가해지는 부하는 증가하게 되며 부하에 의한 발열량 또한 증가하게 된다.

현재 이종타이어에 의해 클러치의 슬립이 이미 발생하고 있는 상황에서 클러치 슬립률을 제어하여 계속 슬립상태가 되도록 하는 이유는 최대한 차량이 4륜구동 상태를 유지하도록 하기 위함인데, 이종타이어를 장착하였다고 하여 바로 2륜구동모드로 들어가도록 한다면 만약의 4륜구동이 필요한 상황, 예를들어 가속할 때나 일부 빙판길에 진입하게 되는 상황에 직면하게 될 때, 4륜구동 차량의 강점을 사용하지 못하게 되는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.

즉, 상기 차이값이 제1구간에 속하게 되는 경우에는 상기에서 설명한 바와 같이 프로펠러 샤프트의 회전속도와 후륜 액슬축의 회전속도 차이가 상대적으로 크지 않기 때문에, 일부 슬립이 발생하더라도 과열에 의해 클러치 및 커플링이 소손되지 않을 정도로 상기 제1구간의 설정 토크값을 설정함으로써 차량이 커플링이 소손되지 않으면서도 4륜구동 상태를 유지하도록 할 수 있는 것이다.

따라서 반복적인 실험을 통해 상기 차이값이 제1구간에 속하게 되는 경우에도 차량의 커플링이 소손되지 않을 정도로 상기 제1구간의 설정 토크값을 설정함이 바람직하다.

상기 제1구간의 설정 토크값은 70%이상 90%이하 중 어느 하나의 값을 가지도록 설정됨이 바람직하다.

한편, 상기 차이값이 제2구간에 속하게 되는 경우에는 프로펠러 샤프트의 회전속도와 후륜 액슬축의 회전속도 차이가 상기 차이값이 제1구간에 속하게 되는 경우에 비해 더 크게 발생하게 되는 것이므로, 회전속도 차에 따른 클러치의 슬립이 더 많이 발생하게 되며, 따라서 클러치의 슬립률을 증가시켜 클러치의 마찰되는 정도가 제1구간의 설정 토크값에 해당되는 클러치 슬립률 보다 감소되게 제어되도록 상기 설정 토크값을 제1구간의 설정 토크값보다 낮게 설정함이 바람직하다.

제2구간의 경우 클러치 슬립률의 증가로 동력전달률은 감소하게 되고, 이로인해 입력토크 중 후륜 액슬축으로 전달되는 토크의 양은 상기 차이값이 제1구간에 속하게 될 때보다 감소하게 되지만, 클러치 슬립률을 증가시켜 클러치의 발열량을 감소시킬 수 있으므로, 비록 프로펠러 샤프트의 회전속도와 후륜 액슬축의 회전속도 차에 따른 클러치의 슬립이 더 많이 발생하여 상기 차이값이 제1구간에 속하게 될 때보다 발열량이 증가될 수 있는 상황에서도 커플링과 클러치가 과열에 의해 소손되지 않으면서 4륜구동 상태를 유지하도록 할 수 있는 것이다.

따라서, 제2구간의 설정 토크값은 상기 차이값이 제2구간에 속하게 되는 경우라 할지라도 커플링과 클러치가 과열에 의해 소손되지 않는 정도의 값을 가지게 됨이 바람직하다.

예컨데, 제2구간의 설정 토크값은 30%이상 70%미만 중 어느 하나의 값이 될 수 있을 것이다.

한편, 상기 차이값이 제3구간에 속하게 되는 경우에 있어서는, 상기 제3구간의 설정 토크값은 0이 되도록 설정함이 바람직하다.

구체적으로는, 상기 차이값이 제3구간에 속하게 되는 경우는 프로펠러 샤프트의 회전속도와 후륜 액슬축의 회전속도 차에 따른 클러치의 슬립이 매우 크게 발생하게 되어 클러치가 접촉되어 마찰될 때 발열량이 급격하게 증가하여 커플링과 클러치의 소손이 발생할 수 있는 경우로써, 이 경우에는 클러치 슬립률을 100%로, 즉 클러치가 완전히 접촉 해제상태가 되어 차량이 2륜구동 상태가 되도록 제어하여 과열에 따른 커플링의 소손을 방지할 수 있다.

상기한 바와 같은 제1구간, 제2구간 및 제3구간의 범위와 각 차이값 구간별 설정 토크값은 전륜과 후륜간의 상기 차이값이 발생하였을 때, 어느 정도의 차이값에서 어느 정도의 설정 토크값이 되어야 미리 설정된 임의의 시간동안에 설정 토크값이 후륜 액슬축으로 가해지는 상태를 유지해도 커플링이 과열되어 소손이 발생하지 않는 상태를 유지하는지를 반복적인 실험을 통해 마련될 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 4륜구동 차량의 구동력 제어방법의 흐름도로써, 차량 휠 각각의 회전 속도를 검출하는 휠 속도 검출단계(S200); 검출된 휠 속도값 중 어느 두 값을 서로 비교하여 오차값을 산출하는 오차값 산출단계(S211); 산출된 오차값이 미리 설정된 복수개의 오차값 구간 중 어느 구간에 속하는지를 판단하는 오차값 구분단계(S212); 및 상기 오차값 구분단계에서 판단된 구간에 해당되는 설정 토크값을 후륜 액슬축에 인가하는 제어단계(S311);를 더 포함할 수 있다.

상기 오차값은 식 (최대 휠 속도값-최소 휠 속도값)/최소 휠 속도값 * 100으로 산출될 수 있고, 각각의 구간은 상기 차이값 범위를 가짐과 같이 오차값 범위를 가짐이 바람직하다. 물론, 상기 오차값 구간의 범위는 차이값 구간의 범위와는 다를 수 있는데, 예컨데, 상기 오차값 구간 중 제 1 오차값 구간은 2.4%이상 4.5%미만의 범위를 가지고, 제 2 오차값 구간은 4.5%이상 7%미만의 범위를 가지며, 제 3 오차값 구간은 7%이상의 범위를 가질 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이, 최대 휠 속도값과 최소 휠 속도값을 비교함으로써 전륜과 후륜의 휠 속도에 차이가 발생하고, 어느 정도로 차이가 발생하는 지를 판단할 수 있는데, 예를 들어, 전륜의 우측 또는 좌측 휠 속도에서 최대 휠 속도값이 검출되고, 후륜의 우측 또는 좌측 휠 속도에서 최소 휠 속도값이 검출되는 경우나 반대로 후륜의 우측 또는 좌측 휠 속도에서 최대 휠 속도값이 검출되고, 전륜의 우측 또는 좌측 휠 속도에서 최소 휠 속도값이 검출되는 경우, 오차값을 산출함으로써 전륜과 후륜의 평균 휠 속도에 서로 차이가 발생하는 것으로 판단될 수 있으므로 반복적인 실험을 통해 오차값에 따른 필요한 설정 토크값을 결정할 수 있고 이에 따라 상기 오차값 구간의 범위를 결정할 수 있는 것이다.

하지만 전륜 또는 후륜의 좌우측에서 최대 휠 속도값과 최소 휠 속도값이 모두 나오게 되는 경우가 발생될 수 있는데, 그렇게 된다 하더라도 전륜과 후륜의 평균 휠 속도에 서로 차이가 발생하게 되며 오차값이 증가할수록 전륜과 후륜의 평균 휠 속도 차이도 증가하게 되므로, 상기 오차값 구간의 범위를 설정함에 있어서 전륜 또는 후륜의 좌우측에서 최대 휠 속도값과 최소 휠 속도값이 모두 나오게 되어도 오차값에 따른 필요한 설정 토크값을 결정할 수 있도록 반복적인 실험을 통해 오차값 구간의 범위를 설정함이 바람직하다.

한편, 상기 오차값 산출단계(S211)를 제외한 나머지 단계들에 대하여는 모두 제 1 실시예에서 서술한 바와 동일한 방법으로 수행된다.

즉, 상기 오차값 구분단계(S212)는 상기 차이값 구간과 각 구간별 범위만 다를 뿐 동일한 구간 개수를 가지며, 상기 오차값 구분단계(S212) 이후에 제 1 실시예의 설정시간 유지단계(S300)와 동일한 설정시간을 가지는 설정시간 유지단계(S301)를 수행하며, 상기 제어단계(S311)는 제 1 실시예의 제어단계(S310)와 동일하게 각 구간별 제어를 수행하게 된다.

제 2 실시예의 효과 및 방법이 모두 제 1 실시예와 동일하므로 제 2 실시예에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 4륜구동 차량의 구동력 제어방법에 따르면, 차량에 이종타이어가 장착될 시 차량이 슬립 상태로 인식하여 반복적으로 커플링에 강한 마찰력을 인가하는 것을 방지하여 커플링의 소손을 방지할 수 있다.

제어를 수행하기 전에 복수개의 이종타이어 장착 여부 판단을 수행하기 위한 조건 탐색을 수행함으로써 커플링 보호를 위한 제어가 커플링에 손상이 발생할 조건에서만 작동되도록 할 수 있고, 이로 인해 제어로 인한 운전자의 불편함을 줄일 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S100 : 조향각 판단단계 S110 : 엑셀 개도량 판단단계
S120 : 브레이킹 판단단계 S130 : 조향각 판단단계
S200 : 휠 속도 검출단계 S210 : 평균값 산출단계
S211 : 오차값 산출단계 S212 : 오차값 구분단계
S220 : 차이값 산출단계 S230 : 차이값 구분단계
S300,S301 : 설정시간 유지단계 S310,S311 : 제어단계

Claims (14)

1. 차량 휠 각각의 회전 속도를 검출하는 휠 속도 검출단계;
   전륜에 구비된 두 휠의 평균 휠 속도값인 전륜 평균값과 후륜에 구비된 두 휠의 평균 휠 속도값인 후륜 평균값을 산출하는 평균값 산출단계;
   산출된 두 평균값의 차이값을 산출하는 차이값 산출단계;
   산출된 차이값이 미리 설정된 복수개의 차이값 구간 중 어느 구간에 속하는지를 판단하는 차이값 구분단계; 및
   상기 차이값 구분단계에서 판단된 구간에 해당되는 설정 토크값을 후륜 액슬축에 인가하는 제어단계;를 포함하고,
   상기 차이값 구간은 제1구간, 제2구간 및 제3구간으로 구성되되, 각 차이값 구간은 연속적으로 이어지고, 제3구간이 제1구간보다 더 큰 차이값을 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 휠 속도 검출단계 이전에 차속이 설정 차속 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하는 차속 판단단계;를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 휠 속도 검출단계 이전에 엑셀 개도량이 설정 차속 범위 내에서 차속별로 미리 마련된 한계 개도량 이하인지 여부를 판단하는 엑셀 개도량 판단단계;를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 휠 속도 검출단계 이전에 브레이크의 작동 여부를 판단하는 브레이킹 판단단계;를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 휠 속도 검출단계 이전에 조향각이 설정 조향각 범위 내에 포함되는지 여부를 판단하는 조향각 판단단계;를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 차이값은 식 (전륜 평균값-후륜 평균값)/후륜 평균값 * 100으로 산출되는 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 구분단계는 상기 차이값이 상기 차이값 구간 중 어느 한 차이값 구간에 포함된 상태를 설정 시간동안 유지하는지 여부를 판단하는 설정시간 유지단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
8. 삭제
9. 청구항 1에 있어서,
   제1구간의 설정 토크값은 제2구간의 설정 토크값보다 크고, 제2구간의 설정토크값은 제3구간의 설정 토크값보다 큰 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제3구간의 설정 토크값은 0인 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어단계에서는 프로펠러 샤프트에 마련된 커플링의 클러치 슬립률을 제어하여 설정 토크값을 후륜 액슬축에 인가하는 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
12. 차량 휠 각각의 회전 속도를 검출하는 휠 속도 검출단계;
    검출된 휠 속도값 중 어느 두 값을 서로 비교하여 오차값을 산출하는 오차값 산출단계;
    산출된 오차값이 미리 설정된 복수개의 오차값 구간 중 어느 구간에 속하는지를 판단하는 오차값 구분단계; 및
    상기 오차값 구분단계에서 판단된 구간에 해당되는 설정 토크값을 후륜 액슬축에 인가하는 제어단계;를 포함하고,
    상기 오차값 구간은 제1구간, 제2구간 및 제3구간으로 구성되되, 각 오차값 구간은 연속적으로 이어지고, 제3구간이 제1구간보다 더 큰 오차값을 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 어느 두 값은 검출된 휠 속도값 중 최대 휠 속도값과 최소 휠 속도값인 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 오차값은 식 (최대 휠 속도값-최소 휠 속도값)/최소 휠 속도값 * 100으로 산출되는 것을 특징으로 하는 4륜구동 차량의 구동력 제어방법.

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