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KR20210073951A - Torque vectoring system and control method for vehicle - Google Patents

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KR20210073951A
KR20210073951A KR1020190164783A KR20190164783A KR20210073951A KR 20210073951 A KR20210073951 A KR 20210073951A KR 1020190164783 A KR1020190164783 A KR 1020190164783A KR 20190164783 A KR20190164783 A KR 20190164783A KR 20210073951 A KR20210073951 A KR 20210073951A
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KR
South Korea
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torque
driving
controller
vehicle speed
observed
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KR1020190164783A
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Korean (ko)
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Inventor
조이형
오지원
김상준
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 토크 벡터링 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로서, 제동토크 값의 오차 존재시 구동장치를 이용한 잘못된 토크 보상의 문제점을 해결할 수 있는 개선된 토크 벡터링 시스템 및 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 브레이크 기반 토크 벡터링을 위한 제동토크를 결정하고, 상기 결정된 제동토크에 따라 구동휠에 설치된 브레이크의 작동을 제어하는 제1 제어기; 차량에서 수집되는 입력 정보에 기초하여 상기 결정된 제동토크에 따른 브레이크 작동에 의해 구동휠에 실제 인가되는 제동토크를 관측하는 미지 입력 관측기; 브레이크 기반 토크 벡터링 작동 동안 상기 미지 입력 관측기에서 관측된 제동토크를 기초로 보상된 구동토크 지령을 생성하는 제2 제어기; 각 구동휠에 설치되어 상기 결정된 제동토크에 따라 제1 제어기에 의해 작동이 제어되는 브레이크; 및 상기 제2 제어기가 생성하는 보상된 구동토크 지령에 따라 작동하여 차량 구동을 위한 토크가 구동휠에 인가되도록 하는 구동장치를 포함하는 차량의 토크 벡터링 시스템, 및 그 토크 벡터링 제어 방법이 개시된다.The present invention relates to a torque vectoring system and a control method for a vehicle, and the main object of the present invention is to provide an improved torque vectoring system and method that can solve the problem of erroneous torque compensation using a driving device when there is an error in the braking torque value. . In order to achieve the above object, a first controller that determines a braking torque for brake-based torque vectoring, and controls the operation of a brake installed on the drive wheel according to the determined braking torque; an unknown input observer for observing a braking torque actually applied to a driving wheel by a brake operation according to the determined braking torque based on input information collected from the vehicle; a second controller for generating a compensated driving torque command based on the braking torque observed by the unknown input observer during a brake-based torque vectoring operation; a brake installed on each driving wheel and operated by a first controller according to the determined braking torque; and a driving device that operates according to the compensated driving torque command generated by the second controller to apply torque for driving the vehicle to the driving wheels, and a torque vectoring control method thereof.

Description

차량의 토크 벡터링 시스템 및 제어 방법{Torque vectoring system and control method for vehicle} Torque vectoring system and control method for vehicle

본 발명은 차량의 토크 벡터링 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 친환경차량에서 브레이크 기반 토크 벡터링을 수행하는 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and control method for torque vectoring of a vehicle, and more particularly, to a system and control method for performing brake-based torque vectoring in an eco-friendly vehicle.

일반적으로 토크 벡터링 시스템은 차량의 민첩한 운동성능 및 핸들링 성능을 향상시키기 위해 좌우 휠(wheel)에 전달되는 토크의 크기를 독립적이면서 자유롭게 제어하는 시스템이다.In general, a torque vectoring system is a system that independently and freely controls the amount of torque transmitted to left and right wheels in order to improve agile movement performance and handling performance of a vehicle.

여기서, 토크 벡터링(torque vectoring)이라 함은 차량의 구동휠에 전달되는 구동장치(구동모터, 또는 엔진 및 구동모터)의 출력 또는 구동력에 대해 크기와 방향 모두를 표현하기 위한 것으로, 휠에 전달되는 토크의 크기와 방향, 그 중에서도 같은 차축선상의 좌우 양측 휠로 각각 전달되는 토크에 변화를 주기 위한 기술을 의미한다.Here, the torque vectoring is to express both the magnitude and direction of the output or driving force of a driving device (a driving motor, or an engine and a driving motor) transmitted to the driving wheel of the vehicle, and is transmitted to the wheel. It refers to a technique for changing the magnitude and direction of torque, especially the torque transmitted to both left and right wheels on the same axle line.

나아가, 모터를 포함하는 전동화 파워트레인을 탑재한 전동화 차량, 즉 모터를 이용하여 주행하는 모터 구동 차량(하이브리드 차량을 포함함)에서 차량을 구동하는 구동장치와 구동휠에 설치된 브레이크를 이용하여 토크 벡터링을 구현하는 기술이 알려져 있다.Furthermore, in an electrified vehicle equipped with an electrified powertrain including a motor, that is, a motor driven vehicle (including a hybrid vehicle) driven using a motor, using a drive device for driving the vehicle and a brake installed on the drive wheel Techniques for implementing torque vectoring are known.

여기서, 상기 구동장치는 차량을 구동하기 한 구동원이 되는 것으로서 구동모터(배터리 전기 차량) 또는 구동모터와 엔진(하이브리드 차량)을 의미하고, 상기 브레이크는 차량의 각 휠에 제동력을 인가하는 마찰제동장치인 휠 브레이크를 의미한다.Here, the driving device serves as a driving source for driving the vehicle and means a driving motor (battery electric vehicle) or a driving motor and an engine (hybrid vehicle), and the brake is a friction braking device that applies braking force to each wheel of the vehicle. It means in-wheel brake.

이와 같이 차량의 운동성능을 향상시키기 위해 선회 내측의 구동휠에 제동력을 인가하면서 구동휠의 토크 배분을 조정하는 것을 브레이크 기반 토크 벡터링(Torqe Vectroring Based Brake, TVBB)이라 한다.As described above, to adjust the torque distribution of the driving wheel while applying a braking force to the driving wheel inside the turning in order to improve the vehicle's kinetic performance is called brake-based torque vectoring (Torqe Vectoring Based Brake, TVBB).

이러한 TVBB의 종래 기술로서, 본 출원인에 의해 출원된 공개특허 제10-2019-0033769호(2019.04.01.)에는, 브레이크 작동시 감속감이 발생하므로, 이를 해결하기 위해 구동모터를 이용하여 휠에 인가되는 토크를 제동력만큼 보상함으로써 감속감을 최소화하고 차량에서 TVBB로 인한 부작용을 최소화할 수 있는 토크 벡터링 시스템 및 그 제어 방법이 개시되어 있다.As such a prior art of TVBB, in Patent Publication No. 10-2019-0033769 (2019.04.01.) filed by the present applicant, a feeling of deceleration occurs when the brake is operated. Disclosed are a torque vectoring system capable of minimizing a feeling of deceleration and a side effect caused by TVBB in a vehicle by compensating for applied torque by the amount of braking force and a control method thereof.

특히, 상기의 특허문헌에는 차량의 선회시 발생하는 언더스티어(understeer) 또는 오버스티어(oversteer)를 효과적으로 저감할 수 있는 토크 벡터링 시스템 및 그 제어 방법이 개시되어 있다.In particular, the above patent document discloses a torque vectoring system capable of effectively reducing understeer or oversteer generated during turning of a vehicle and a control method thereof.

상기 특허문헌을 참조하면, 차량이 선회할 때 언더스티어 또는 오버스티어가 발생하면, TVBB 작동 동안, 구동휠들 중에서 어느 하나의 구동휠에 제동토크를 인가하고, 구동모터로부터 제동토크와 동일한 크기의 보상토크를 모든 구동휠들에 균일하게 인가한다.Referring to the above patent document, if understeer or oversteer occurs when the vehicle turns, a braking torque is applied to any one of the driving wheels during TVBB operation, and the braking torque is equal to the braking torque from the driving motor. The compensation torque is applied uniformly to all drive wheels.

도 1은 TVBB 작동 상태를 설명하기 위한 도면으로, 차량을 구동하는 구동장치, 즉 차량 구동원이 되는 모터(구동모터)(1)가 차량에 장착됨을 예시하고 있다.1 is a view for explaining the TVBB operating state, and illustrates that a driving device for driving a vehicle, that is, a motor (drive motor) 1 serving as a vehicle driving source is mounted on the vehicle.

또한, 차량에는 모터(1)의 작동을 제어하는 제어기(2)가 탑재되고, 차량의 좌측과 우측의 구동휠(3)에 각각 제동토크를 인가하기 위한 휠 브레이크(4)가 설치되어 있다.In addition, a controller 2 for controlling the operation of the motor 1 is mounted on the vehicle, and wheel brakes 4 for applying a braking torque to the driving wheels 3 on the left and right sides of the vehicle, respectively, are installed.

이러한 차량의 주행 동안에는 운전자의 운전 입력에 따라 제어기(2)에서 결정된 구동토크 지령으로 모터(1)의 구동이 제어되며, 이로써 필요한 구동력이 각 구동휠(3)에 인가될 수 있다. During the driving of the vehicle, the driving of the motor 1 is controlled by the driving torque command determined by the controller 2 according to the driving input of the driver, so that a necessary driving force can be applied to each driving wheel 3 .

또한, 예시된 바와 같이, 주행 동안 차량이 좌측으로 선회한다고 하면, 선회 내측의 구동휠에 TVBB를 위한 제동토크(제동력)가 인가되고, 동시에 좌측 및 우측의 구동휠(3) 모두에 상기 제동토크에 해당하는 보상토크(보상을 위한 추가 구동력)가 더 인가된다.Further, as illustrated, if the vehicle turns to the left during driving, a braking torque (braking force) for TVBB is applied to the driving wheel inside the turning, and at the same time, the braking torque is applied to both the left and right driving wheels 3 . A compensation torque (additional driving force for compensation) corresponding to .

도 1에서 '구동력'은 운전자의 운전 입력에 따른 것으로 제어기의 보상 전 구동토크 지령으로 구동장치의 구동이 제어될 때 그 제어 결과로서 구동휠에 인가되는 힘을 의미하고, '추가 구동력'은 보상토크에 의해 추가로 인가되는 힘(즉, 보상토크에 상응하는 구동력)을 의미한다. In FIG. 1 , 'driving force' is according to the driver's driving input, and when the driving of the driving device is controlled by the driving torque command before compensation from the controller, it means a force applied to the driving wheel as a result of the control, and 'additional driving force' is compensated It means a force additionally applied by the torque (ie, a driving force corresponding to the compensation torque).

하지만, 종래의 TVBB 기술에서는 제어기가 정확한 제동토크를 알고 있다는 전제하에, 감속감을 최소화하기 위해 구동장치를 이용하여 제동토크만큼 토크 보상이 수행되도록 하고 있지만, 만약 제동토크의 정보에 오차가 발생하였다면 토크 보상을 통해 효과적으로 감속감을 줄일 수 없다.However, in the conventional TVBB technology, on the premise that the controller knows the correct braking torque, torque compensation is performed as much as the braking torque by using a driving device to minimize the sense of deceleration. However, if an error occurs in the information of the braking torque, the torque Compensation cannot effectively reduce the feeling of deceleration.

구동장치와 함께 브레이크를 이용하는 종래의 토크 벡터링(TVBB) 제어 과정에서는, 운전자의 선회 입력시 브레이크 제어기(TVBB 제어기)가 선회 내측 구동휠에 대한 제동토크를 상위 제어기에 송신한다.In a conventional torque vectoring (TVBB) control process using a brake together with a driving device, a brake controller (TVBB controller) transmits a braking torque for a turning inner drive wheel to a host controller when a driver inputs a turning.

또한, 상위 제어기는 제동토크를 수신하여 수신된 제동토크를 기초로 TVBB 작동 동안 감속감이 발생하지 않도록 하기 위한 보상토크를 산출한다.In addition, the host controller receives the braking torque and calculates a compensation torque for preventing the feeling of deceleration from occurring during TVBB operation based on the received braking torque.

또한, 상위 제어기는 상기 산출된 보상토크만큼 구동장치(모터)의 토크 지령(즉, 구동토크 지령)을 보상하고, 보상된 토크 지령을 출력하여 구동장치의 구동이 상기 보상된 토크 지령에 따라 제어되도록 하는바, 이에 TVBB 작동시 감속감이 최소화될 수 있다.In addition, the host controller compensates the torque command (ie, the driving torque command) of the driving device (motor) by the calculated compensation torque, and outputs the compensated torque command to control the driving of the driving device according to the compensated torque command. As a result, the feeling of deceleration during TVBB operation can be minimized.

하지만, 브레이크 제어기에서 송신하는 제동토크 값이 오차를 가지는 경우, 감속감을 적절하게 제어할 수 없을 뿐만 아니라, 오차의 성향에 따라 가속감을 발생시킬 수도 있다.However, when the braking torque value transmitted from the brake controller has an error, the sense of deceleration may not be properly controlled, and a sense of acceleration may be generated according to the tendency of the error.

즉, 실제 TVBB 토크와 달리 제동토크의 오차가 존재하여 브레이크 제어기로부터 오차가 포함된 제동토크가 송신되면, 상위 제어기에서 제동토크에 상응하는 보상토크를 결정할 때 제동토크가 가지는 오차가 보상토크에 반영되어 잘못된 토크 보상이 이루어지므로, 실제 TVBB 작동 동안 원하지 않는 차량 가속이나 감속이 나타날 수 있다.That is, unlike the actual TVBB torque, if there is an error in the braking torque and the braking torque including the error is transmitted from the brake controller, the error of the braking torque is reflected in the compensation torque when the host controller determines the compensation torque corresponding to the braking torque. erroneous torque compensation, which may result in unwanted vehicle acceleration or deceleration during actual TVBB operation.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 친환경차량에서 구동장치와 브레이크를 이용하는 토크 벡터링(Torque Vectoring Based Brake, TVBB)을 수행함에 있어, 제동토크 값의 오차 존재시 구동장치를 이용한 잘못된 토크 보상의 문제점을 해결할 수 있는 개선된 토크 벡터링 시스템 및 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above problems, and in performing torque vectoring based brake (TVBB) using a driving device and a brake in an eco-friendly vehicle, the driving device when there is an error in the braking torque value An object of the present invention is to provide an improved torque vectoring system and control method that can solve the problem of erroneous torque compensation using

더욱 상세하게는, 본 발명은 브레이크 기반 토크 벡터링(TVBB) 작동 동안 브레이크 작동에 따른 불필요한 제동감이 발생하지 않도록 제동토크 오차로 인한 토크 보상시의 문제점을 해결할 수 있고, 제동토크의 부정확성에 기인하는 부적절한 감속감 제어, 불필요한 가속감 및 가속감 발생 등의 문제점을 확실하게 해소할 수 있는 개선된 토크 벡터링 시스템 및 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.More specifically, the present invention can solve a problem in torque compensation due to a braking torque error so as not to generate an unnecessary braking feeling according to the brake operation during the brake-based torque vectoring (TVBB) operation, and An object of the present invention is to provide an improved torque vectoring system and control method that can reliably solve problems such as inappropriate sense of deceleration control, unnecessary sense of acceleration and generation of sense of acceleration.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 브레이크 기반 토크 벡터링을 위한 제동토크를 결정하고, 상기 결정된 제동토크에 따라 구동휠에 설치된 브레이크의 작동을 제어하는 제1 제어기; 차량에서 수집되는 입력 정보에 기초하여 상기 결정된 제동토크에 따른 브레이크 작동에 의해 구동휠에 실제 인가되는 제동토크를 관측하는 미지 입력 관측기; 브레이크 기반 토크 벡터링 작동 동안 상기 미지 입력 관측기에서 관측된 제동토크를 기초로 보상된 구동토크 지령을 생성하는 제2 제어기; 각 구동휠에 설치되어 상기 결정된 제동토크에 따라 제1 제어기에 의해 작동이 제어되는 브레이크; 및 상기 제2 제어기가 생성하는 보상된 구동토크 지령에 따라 작동하여 차량 구동을 위한 토크가 구동휠에 인가되도록 하는 구동장치를 포함하는 차량의 토크 벡터링 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, according to an aspect of the present invention, there is provided a first controller that determines a braking torque for brake-based torque vectoring, and controls the operation of a brake installed on a driving wheel according to the determined braking torque; an unknown input observer for observing a braking torque actually applied to a driving wheel by a brake operation according to the determined braking torque based on input information collected from the vehicle; a second controller for generating a compensated driving torque command based on the braking torque observed by the unknown input observer during a brake-based torque vectoring operation; a brake installed on each driving wheel and operated by a first controller according to the determined braking torque; and a driving device that operates according to the compensated driving torque command generated by the second controller to apply torque for driving the vehicle to the driving wheels.

그리고, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 브레이크 기반 토크 벡터링 작동 조건을 만족하면 브레이크 기반 토크 벡터링을 위한 제동토크가 결정되고, 상기 결정된 제동토크에 따라 구동휠에 설치된 브레이크의 작동이 제어되는 단계; 미지 입력 관측기에서 차량에서 수집되는 입력 정보에 기초하여 상기 결정된 제동토크에 따른 브레이크 작동에 의해 구동휠에 실제 인가되는 제동토크가 관측되는 단계; 브레이크 기반 토크 벡터링 작동 동안 상기 미지 입력 관측기에서 관측된 제동토크를 기초로 보상된 구동토크 지령을 생성하는 단계; 및 상기 보상된 구동토크 지령에 따라 구동장치의 구동이 제어되어 차량 구동을 위한 토크가 구동휠에 인가되는 단계를 포함하는 차량의 토크 벡터링 제어 방법을 제공한다.And, according to another aspect of the present invention, when the brake-based torque vectoring operating condition is satisfied, the braking torque for the brake-based torque vectoring is determined, and the operation of the brake installed on the driving wheel is controlled according to the determined braking torque; observing a braking torque actually applied to the driving wheel by a brake operation according to the determined braking torque based on input information collected from the vehicle by an unknown input observer; generating a compensated driving torque command based on the braking torque observed by the unknown input observer during a brake-based torque vectoring operation; and controlling the driving of the driving device according to the compensated driving torque command to apply torque for driving the vehicle to the driving wheels.

이로써, 본 발명에 따른 차량의 토크 벡터링 시스템 및 제어 방법에 의하면, 미지 입력 관측기를 이용하여 제동토크 오류가 있더라도 모터 등 구동장치를 이용한 적절한 토크 보상이 이루어지도록 함으로써, 불필요한 감속감이나 가속감 발생이 방지될 수 있고, 최적의 토크 벡터링 제어가 가능해지며, 차량의 운전성이 향상되는 이점이 있게 된다.Accordingly, according to the torque vectoring system and control method for a vehicle according to the present invention, the occurrence of unnecessary deceleration or acceleration is prevented by ensuring proper torque compensation using a driving device such as a motor even if there is a braking torque error using an unknown input observer. This can be achieved, optimal torque vectoring control becomes possible, and there is an advantage in that the drivability of the vehicle is improved.

도 1은 공지의 TVBB 작동 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 토크 벡터링 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 토크 벡터링 시스템에서 미지 입력 관측기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 토크 벡터링 과정을 나타내는 순서도이다.1 is a view for explaining a known TVBB operating state.
2 is a block diagram showing the configuration of a torque vectoring system according to the present invention.
3 is a block diagram showing the configuration of an unknown input observer in the torque vectoring system according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating a torque vectoring process according to the present invention.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

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.When a part "includes" a certain component throughout the specification, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 발명은 친환경차량에서 구동장치를 이용하여 브레이크 기반 토크 벡터링(Torque Vectoring Based Brake, TVBB)을 수행하는 차량의 토크 벡터링 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a torque vectoring system and control method for a vehicle that performs brake-based torque vectoring (TVBB) using a driving device in an eco-friendly vehicle.

또한, 본 발명은 차량을 구동하는 모터 등의 구동장치를 이용하여 제동토크를 보상함에 있어 제동토크 값의 오차 존재시 잘못된 토크 보상이 수행되는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 개선된 토크 벡터링 시스템 및 제어 방법을 제공하고자 하는 것이다.In addition, the present invention provides an improved torque vectoring system and control that can solve the conventional problem that incorrect torque compensation is performed when there is an error in the braking torque value when compensating for braking torque using a driving device such as a motor for driving a vehicle We want to provide a way.

이와 관련하여, 본 발명은 제동토크의 오차 문제를 해결하기 위해 차량에서 수집되는 정보를 기초로 제동토크를 추정(관측)하는 미지 입력 관측기(Unknown Input Observer, UIO)를 이용하는 점에 특징이 있다.In this regard, the present invention is characterized in that it uses an Unknown Input Observer (UIO) for estimating (observing) the braking torque based on information collected from the vehicle in order to solve the problem of the error of the braking torque.

이와 같이 본 발명에서는 브레이크 제어기(TVBB 제어기)의 제동토크와 브레이크에 의해 구동휠에 실제 인가되는 제동토크 사이의 오차가 존재하더라도 미지 입력 관측기를 이용하여 적절한 토크 보상이 수행될 수 있도록 한다.As described above, in the present invention, even if there is an error between the braking torque of the brake controller (TVBB controller) and the braking torque actually applied to the driving wheel by the brake, appropriate torque compensation can be performed using the unknown input observer.

본 발명에서 미지 입력 관측기는 토크 보상에 이용하기 위해 TVBB 작동 동안 브레이크 작동에 의해 구동휠에 실제 인가되는 제동토크를 추정 및 관측하기 위한 것이다.In the present invention, the unknown input observer is for estimating and observing the braking torque actually applied to the driving wheel by the brake operation during TVBB operation in order to be used for torque compensation.

도 2는 본 발명에 따른 토크 벡터링 시스템의 구성을 나타내는 구성도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 토크 벡터링 시스템은, 차량에서 토크 벡터링 제어를 위해 협조 제어를 수행하는 복수 개의 제어기(20,40,50), 및 구동장치(미도시), 브레이크(32)를 포함할 수 있다.2 is a block diagram showing the configuration of a torque vectoring system according to the present invention. As shown, the torque vectoring system according to the present invention includes a plurality of controllers 20 that perform cooperative control for torque vectoring control in a vehicle. 40 and 50 ), and a driving device (not shown), and a brake 32 .

좀더 상세히 설명하면, 본 발명에 따른 토크 벡터링 시스템은, 차량의 운전 정보를 검출하는 운전정보 검출부(10), TVBB 작동을 위한 제동토크를 결정하고 상기 결정된 제동토크에 따라 각 구동휠에 설치된 브레이크의 작동을 제어하는 제1 제어기(20), 차량에서 수집되는 정보에 기초하여 구동휠에 인가되는 제동토크를 관측하는 미지 입력 관측기(40), TVBB 작동 동안 운전자의 운전 입력에 따른 요구 휠 토크를 연산하고 상기 미지 입력 관측기에서 관측된 제동토크를 기초로 보상된 구동토크 지령을 생성하여 출력하는 제2 제어기(50), 각 구동휠에 설치되는 브레이크(32), 상기 제2 제어기(50)가 출력하는 구동토크 지령에 따라 구동휠에 인가될 구동토크를 생성하여 출력하는 구동장치(미도시)를 포함한다. More specifically, the torque vectoring system according to the present invention includes a driving information detection unit 10 that detects driving information of a vehicle, determines a braking torque for TVBB operation, and uses the brake installed on each driving wheel according to the determined braking torque. The first controller 20 for controlling the operation, the unknown input observer 40 for observing the braking torque applied to the driving wheels based on information collected from the vehicle, and calculating the required wheel torque according to the driver's driving input during TVBB operation and a second controller 50 for generating and outputting a compensated driving torque command based on the braking torque observed by the unknown input observer, a brake 32 installed on each driving wheel, and the second controller 50 output and a driving device (not shown) for generating and outputting a driving torque to be applied to the driving wheel according to a driving torque command.

여기서, 제1 제어기는 친환경차량에서 TVBB 작동 동안 TVBB 제동토크를 결정하는 브레이크 제어기, 즉 TVBB 제어기가 될 수 있고, 제2 제어기는 친환경차량에서 차량을 구동하는 구동장치에 대한 구동토크 지령을 생성하는 상위 제어기(HCU 등)가 될 수 있다.Here, the first controller may be a brake controller that determines the TVBB braking torque during TVBB operation in the eco-friendly vehicle, that is, a TVBB controller, and the second controller generates a driving torque command for a driving device that drives the vehicle in the eco-friendly vehicle. It can be a higher-level controller (HCU, etc.).

도 2에서는 구동장치에 대해서는 도시를 생략하였으며, 구동장치는 친환경차량에서 차량 구동원인 모터 또는 엔진과 모터가 될 수 있다.In FIG. 2 , the driving device is not shown, and the driving device may be a motor or an engine and a motor that is a vehicle driving source in an eco-friendly vehicle.

상기 운전정보 검출부(10)는 차량의 운전정보를 검출하기 위한 것으로, 상기 운전정보는 운전자의 운전 입력 정보인 가속페달 입력 정보와 조향 입력 정보, 그리고 차량 상태 정보인 차속을 포함할 수 있다.The driving information detector 10 is for detecting driving information of the vehicle, and the driving information may include accelerator pedal input information and steering input information, which are driving input information of the driver, and vehicle speed, which is vehicle state information.

이때, 운전정보 검출부(10)는 운전자의 가속페달 조작에 따른 가속페달 입력 정보를 검출하는 가속페달 검출부, 운전자의 조향휠 조작에 따른 조향 입력 정보를 검출하는 조향 검출부, 그리고 차속을 차속 검출부를 포함할 수 있다.In this case, the driving information detecting unit 10 includes an accelerator pedal detecting unit detecting accelerator pedal input information according to the driver's manipulation of the accelerator pedal, a steering detecting unit detecting steering input information according to the driver's manipulation of the steering wheel, and a vehicle speed detecting unit including a vehicle speed detecting unit can do.

상기 가속페달 검출부는 가속페달에 설치된 통상의 가속페달 센서(Accelerator Position Sensor, APS)가 될 수 있다.The accelerator pedal detection unit may be a general accelerator position sensor (APS) installed on the accelerator pedal.

상기 조향 검출부는 통상의 조향각 센서가 될 수 있고, 조향 입력 정보는 조향각 센서에 의해 검출되는 조향각이 될 수 있다.The steering detection unit may be a conventional steering angle sensor, and the steering input information may be a steering angle detected by the steering angle sensor.

상기 차속 검출부는 차량의 구동휠에 설치된 휠속 센서를 포함하는 구성이 될 수 있고, 휠속 센서의 신호로부터 차량의 현재 차속 정보가 취득될 수 있다. The vehicle speed detector may be configured to include a wheel speed sensor installed on a driving wheel of the vehicle, and current vehicle speed information of the vehicle may be acquired from a signal of the wheel speed sensor.

운전정보 검출부(10) 중 가속페달 검출부에 의해 검출되는 운전자 가속페달 입력값은 제2 제어기(50)인 상위 제어기로 입력되고, 이 상위 제어기(50)의 휠 토크 연산부(51)에서 상기 입력된 가속페달 입력값으로부터 운전자 요구 휠 토크가 결정된다.The driver's accelerator pedal input value detected by the accelerator pedal detection unit of the driving information detection unit 10 is input to the upper controller which is the second controller 50 , and the input value is inputted from the wheel torque calculating unit 51 of the upper controller 50 . The driver's requested wheel torque is determined from the accelerator pedal input value.

상기 요구 휠 토크는 운전자의 운전 입력에 따른 목표 휠 토크가 되는 것으로, 상위 제어기(50)에서 미지 입력 관측기(40)에 입력되는 정보이며, TVBB 작동 동안 미지 입력 관측기(40)에서 제동토크를 추정 및 관측하는데 이용된다. The requested wheel torque is the target wheel torque according to the driver's driving input, is information input from the host controller 50 to the unknown input observer 40, and estimates the braking torque from the unknown input observer 40 during TVBB operation. and observation.

또한, 운전정보 검출부(10) 중 조향 검출부에 의해 검출되는 운전자 조향 입력값은 제1 제어기(20)인 TVBB 제어기(브레이크 제어기)에 입력되고, 이 TVBB 제어기(20)의 TVBB 작동 판단부(21)는, 조향 검출부의 신호로부터 얻어지는 조향 입력값에 기초하여 현재 브레이크 기반 토크 벡터링(이하 'TVBB'라 칭함)이 작동되어야 하는 조건인지를 판단한다.In addition, the driver's steering input value detected by the steering detection unit among the driving information detection unit 10 is input to the TVBB controller (brake controller) which is the first controller 20 , and the TVBB operation determining unit 21 of the TVBB controller 20 . ) determines whether a condition under which brake-based torque vectoring (hereinafter referred to as 'TVBB') should be operated based on a steering input value obtained from a signal of the steering detection unit.

이때, TVBB 제어기(20)는 조향 입력값이 정해진 TVBB 작동 조건을 만족하면 TVBB의 작동이 시작되어야 하는 것으로 판단한다.At this time, the TVBB controller 20 determines that the operation of the TVBB should be started when the steering input value satisfies the predetermined TVBB operating condition.

상기 TVBB 작동 조건은 TVBB 제어가 작동해야 하는 조건을 미리 정해놓은 것으로, 조향 검출부에 의해 검출된 조향 입력값이 정해진 조향 기준치 이상인 조건을 포함할 수 있고, 여기서 조향 입력값은 운전자의 조향휠 조작에 따른 조향각이 될 수 있다.The TVBB operation condition is a condition in which the TVBB control is to be operated in advance, and may include a condition in which the steering input value detected by the steering detection unit is equal to or greater than a predetermined steering reference value, wherein the steering input value is related to the driver's steering wheel operation. It can be a steering angle that follows.

즉, TVBB 제어기(20)는 운전자의 선회 의지로 인해 조향 검출부에 의해 검출된 조향각이 미리 정해진 조향 기준치 이상이면 TVBB 작동 조건을 만족하는 것으로 판단하도록 설정될 수 있는 것이다.That is, the TVBB controller 20 may be set to determine that the TVBB operating condition is satisfied when the steering angle detected by the steering detection unit due to the driver's will to turn is equal to or greater than a predetermined steering reference value.

이와 같이 TVBB 제어기(20)는 TVBB 작동 조건을 만족하는 것으로 판단한 경우 TVBB 작동을 위한 제어, 즉 브레이크 기반 토크 베터링(TVBB)을 위한 제어를 시작한다.As such, when it is determined that the TVBB operating condition is satisfied, the TVBB controller 20 starts the control for the TVBB operation, that is, the control for the brake-based torque bettering (TVBB).

본 발명에서 TVBB 제어기(20)는 브레이크 제어기가 될 수 있으며, TVBB 작동을 위한 제어가 시작되면 TVBB 제어기(20)는 TVBB을 위한 제동토크, 즉 브레이크 기반 토크 벡터링을 위한 제동토크를 결정한다.In the present invention, the TVBB controller 20 may be a brake controller, and when control for TVBB operation is started, the TVBB controller 20 determines a braking torque for TVBB, that is, a braking torque for brake-based torque vectoring.

또한, TVBB 제어기(20)는 상기 결정된 TVBB 제동토크에 상응하는 목표 제동유압을 결정하고, 상기 결정된 목표 제동유압에 따라 유압 회로(31)를 제어하여, 유압 회로(31)에 의해 생성된 유압이 구동휠의 브레이크(32)에 전달되도록 하고, 이에 브레이크(32)로부터 해당 구동휠에 제동토크가 인가되도록 한다.In addition, the TVBB controller 20 determines a target braking hydraulic pressure corresponding to the determined TVBB braking torque, and controls the hydraulic circuit 31 according to the determined target braking hydraulic pressure, so that the hydraulic pressure generated by the hydraulic circuit 31 is It is transmitted to the brake 32 of the driving wheel, and the braking torque is applied from the brake 32 to the corresponding driving wheel.

TVBB 작동시 제동토크는 차량의 구동휠 중 하나에 인가될 수 있고, 예를 들어 선회 내측의 구동휠에 인가될 수 있다,When the TVBB is activated, the braking torque can be applied to one of the driving wheels of the vehicle, for example to a driving wheel inside the slewing.

상기와 같이 구동휠에 TVBB 제동토크가 인가될 때 제동토크의 오차는 TVBB 제어기(20)가 제동토크로부터 제동유압을 연산하는 과정에서 발생할 수 있다.As described above, when the TVBB braking torque is applied to the driving wheel, an error in the braking torque may occur while the TVBB controller 20 calculates the braking hydraulic pressure from the braking torque.

또한, 유압 회로(31)나 휠 브레이크(32)의 상태에 따라 목표로 하는 제동토크가 발생하지 않을 수도 있는데, 그로 인해 TVBB 제어기(20)에서 결정된 TVBB 제동토크(TVBB의 목표 제동토크)와 휠 브레이크(32)에 의해 구동휠에 실제 인가되는 제동토크(실제 제동토크) 사이에는 차이가 있게 된다. In addition, the target braking torque may not be generated depending on the state of the hydraulic circuit 31 or the wheel brake 32 . As a result, the TVBB braking torque (TVBB target braking torque) determined by the TVBB controller 20 and the wheel There is a difference between the braking torque (actual braking torque) actually applied to the driving wheel by the brake 32 .

따라서, TVBB 제어기(20)에서 결정된 TVBB 제동토크를 기초로 바로 보상토크를 결정하게 되면, 종래와 같이 제동토크의 오차로 인한 문제가 발생할 수 있으며, 따라서 본 발명에서는 상기한 문제를 해소하기 위해 미지 입력 관측기(Unknown Input Observer, UIO)(40)를 통해 구동휠에 실제 인가되는 제동토크를 추정 및 관측하여 그 관측된 제동토크로부터 보상토크를 결정한다. Therefore, if the compensation torque is directly determined based on the TVBB braking torque determined by the TVBB controller 20, a problem due to an error in the braking torque may occur as in the prior art. A braking torque actually applied to the driving wheel is estimated and observed through an Unknown Input Observer (UIO) 40 , and a compensation torque is determined from the observed braking torque.

본 발명에서 미지 입력 관측기(40)는 TVBB 작동 동안 상위 제어기(50)의 휠 토크 연상부(51)에서 결정된 운전자 요구 휠 토크, 운전정보 검출(10)부에 의해 검출된 현재 차속, 관측기 피드백 값인 관측 차속을 입력으로 하여 현재 구동휠에 실제 인가되고 있는 제동토크 및 차속을 추정 및 관측하고, 미지 입력 관측기(40)에서의 관측값인 제동토크(관측 제동토크)가 상위 제어기(50)에서 보상토크를 결정하는데 이용된다.In the present invention, the unknown input observer 40 determines the driver's requested wheel torque determined by the wheel torque association unit 51 of the host controller 50 during TVBB operation, the current vehicle speed detected by the driving information detection unit 10, and the observer feedback value. By inputting the observed vehicle speed as an input, the braking torque and vehicle speed that are actually applied to the current driving wheel are estimated and observed, and the braking torque (observed braking torque), an observation value from the unknown input observer 40 , is compensated by the host controller 50 . It is used to determine the torque.

또한, 미지 입력 관측기(40)에서 관측된 차속은 미지 입력 관측기 내에서 다음 제어 주기의 피드백 차속으로 이용된다. Also, the vehicle speed observed by the unknown input observer 40 is used as the feedback vehicle speed of the next control period in the unknown input observer.

또한, 미지 입력 관측기(40)에서는 TVBB 제어기(20)에서 결정되어 수신된 제동토크가 관측 제동토크의 초기값(관측 초기값)으로 이용되며, 이를 통해 관측기(40)에서 실제 제동토크를 추종하는 속도가 개선될 수 있도록 한다.In addition, in the unknown input observer 40, the braking torque determined and received by the TVBB controller 20 is used as an initial value (observed initial value) of the observed braking torque, and through this, the observer 40 tracks the actual braking torque. to improve speed.

이와 같이 미지 입력 관측기(40)에서 추정 및 관측된 제동토크는 상위 제어기(50)에서 요구 휠 토크를 보상하기 위한 보상토크를 결정하는데 이용되며, 보상토크는 관측된 제동토크와 동일 크기로 결정될 수 있다.In this way, the braking torque estimated and observed by the unknown input observer 40 is used to determine the compensation torque for compensating the requested wheel torque in the host controller 50, and the compensation torque can be determined to have the same magnitude as the observed braking torque. have.

또한, 상위 제어기(50)의 토크 보상부(52)는 상기 결정된 보상토크를 이용하여 휠토크 연산부(51)에서 결정된 요구 휠 토크를 보상하고, 상위 제어기(50)의 구동토크 지령 생성부(53)는 토크 보상부(52)에서 보상된 요구 휠 토크로부터 구동장치에 대한 토크 지령, 즉 구동토크 지령을 결정할 수 있다.In addition, the torque compensator 52 of the host controller 50 uses the determined compensation torque to compensate for the requested wheel torque determined by the wheel torque calculator 51 , and the drive torque command generator 53 of the host controller 50 . ) may determine a torque command to the driving device, ie, a driving torque command, from the requested wheel torque compensated by the torque compensator 52 .

결국, 상위 제어기(50)가 생성 및 출력하는 구동토크 지령에 따라 구동장치의 구동, 예를 들면 구동모터의 구동이 제어되도록 함으로써, 상기 관측된 제동토크를 기초로 한 토크 보상이 이루어질 수 있고, 특히 브레이크 작동으로 발생한 실제 제동토크를 보상할 수 있게 된다.As a result, by controlling the driving of the driving device, for example, the driving of the driving motor, according to the driving torque command generated and output by the host controller 50, torque compensation based on the observed braking torque can be achieved, In particular, it is possible to compensate for the actual braking torque generated by the brake operation.

본 발명에서 휠 토크는 구동장치에 의해 구동휠에 인가되는 토크로서, 예를 들어 구동장치가 모터인 차량에서 휠 토크는 변속기의 현재 변속단 기어비 및 종감속비를 이용하여 구동토크인 모터 토크로 환산될 수 있고, 모터 토크에서 휠 토크로 역환산 또한 가능하다. In the present invention, wheel torque is a torque applied to a driving wheel by a driving device. For example, in a vehicle in which the driving device is a motor, the wheel torque is converted into a motor torque that is a driving torque using the current gear ratio and final reduction ratio of the transmission. It can also be converted back to wheel torque from motor torque.

본 발명에서 미지 입력 관측기(40)에서 관측된 제동토크를 보상토크로 이용한다면, 보상의 대상이 되는 토크는 휠 토크가 되고, 보상된 휠 토크로부터 구동토크가 결정될 수 있다.In the present invention, if the braking torque observed by the unknown input observer 40 is used as the compensation torque, the torque to be compensated becomes the wheel torque, and the driving torque may be determined from the compensated wheel torque.

이와 같이 보상토크를 이용하여 요구 휠 토크 및 구동토크를 보상한 뒤, 보상된 구동토크를 지령값으로 하여 구동모터의 출력 및 구동토크, 그리고 구동휠에 인가되는 휠 토크가 제어되도록 하는 것은, 운전자 요구 휠 토크에 상응하는 구동력에 더하여 관측된 제동토크를 보상하기 위한 추가 구동력이 구동휠에 더 인가됨을 의미한다.In this way, after compensating the requested wheel torque and the driving torque using the compensation torque, the output and driving torque of the driving motor and the wheel torque applied to the driving wheel are controlled by using the compensated driving torque as a command value. This means that an additional driving force for compensating the observed braking torque is further applied to the driving wheel in addition to the driving force corresponding to the required wheel torque.

도 3은 본 발명에 따른 토크 벡터링 시스템에서 미지 입력 관측기의 구성을 예시한 도면으로, 미지 입력 관측기(40)는 제동으로 인해 현재 구동토크가 목표 구동토크를 만족하지 못하는 상황에서 제동토크를 관측하도록 설계될 수 있다.3 is a diagram illustrating the configuration of an unknown input observer in the torque vectoring system according to the present invention. The unknown input observer 40 observes the braking torque in a situation where the current driving torque does not satisfy the target driving torque due to braking. can be designed

도 3에 예시된 미지 입력 관측기(40)의 구성을 살펴보면, 요구 휠 토크를 이용하여 관측된 차속을 현재 차속과 비교하여 두 차속 간 오차를 연산하도록 되어 있고, P 게인(L1)과 I 게인(L2)을 가지는 PI 제어기의 형태가 되도록 구성될 수 있다.Looking at the configuration of the unknown input observer 40 illustrated in FIG. 3 , an error between the two vehicle speeds is calculated by comparing the observed vehicle speed with the current vehicle speed using the requested wheel torque, and the P gain (L1) and I gain ( L2) can be configured to be in the form of a PI controller.

여기서, 현재 차속은 운전정보 검출부(10) 중 차속 검출부에 의해 검출되어 미지 입력 관측기(40)에 입력되는 차속이며, 현재 차속과 비교되는 관측된 차속은 미지 입력 관측기(40)에서 피드백되는 출력값으로서 이전 제어 주기에서 관측된 차속이다. Here, the current vehicle speed is the vehicle speed detected by the vehicle speed detection unit of the driving information detection unit 10 and input to the unknown input observer 40 , and the observed vehicle speed compared with the current vehicle speed is an output value fed back from the unknown input observer 40 . The observed vehicle speed in the previous control period.

PI 제어기 형태의 관측기(40)는 현재 차속과 관측된 차속의 오차를 보상하도록 작동하며, 이때 정상 상태 오차(steady state error) 성분을 보상하는 I 제어기(42)의 출력값이 TVBB 작동 동안 구동토크가 목표 구동토크를 만족시키지 못하도록 하는 제동토크, 즉 TVBB에 의해 구동휠에 실제 인가되는 제동토크라 할 수 있다.The PI controller type observer 40 operates to compensate for the error between the current vehicle speed and the observed vehicle speed, and at this time, the output value of the I controller 42 compensating for a steady state error component is the driving torque during TVBB operation. The braking torque that prevents the target driving torque from being satisfied, that is, the braking torque actually applied to the driving wheel by TVBB.

이 제동토크가 미지 입력 관측기(40)를 통해 얻고자 하는 관측 제동토크가 된다.This braking torque becomes the observed braking torque to be obtained through the unknown input observer 40 .

또한, 모든 제동토크를 관측하는 경우 실제 값을 추종하는데 시간이 발생할 수 있으므로, I 제어기(42)에서의 관측 초기값으로 TVBB 제어기(20)가 송신하는 제동토크가 사용될 수 있고, 이를 통해 미지 입력 관측기(40)가 토크를 추종하는데 걸리는 시간을 최소화할 수 있다.In addition, since it may take time to follow the actual value when all the braking torques are observed, the braking torque transmitted by the TVBB controller 20 may be used as the observed initial value in the I controller 42, through which the unknown input The time taken for the observer 40 to follow the torque can be minimized.

도 3을 참조하면, 미지 입력 관측기(40)의 P 제어기(41)가 이전 제어 주기에 관측된 차속을 피드백 차속으로 입력받고, 또한 P 제어기(41)에서 현재 차속과 관측된 차속의 오차에 P 게인(L1)을 곱한 값을 합산부(43)로 출력하고 있다.Referring to FIG. 3 , the P controller 41 of the unknown input observer 40 receives the vehicle speed observed in the previous control period as a feedback vehicle speed, and the P controller 41 also returns the P controller 41 to the error between the current vehicle speed and the observed vehicle speed. A value multiplied by the gain L1 is outputted to the summing unit 43 .

또한, I 제어기(42)에서는 TVBB 제어기(20)로부터 수신된 제동토크를 관측 초기값으로 사용하며, I 제어기(20)에서 상기 관측 초기값에 현재 차속과 관측된 차속의 오차를 적분하여 누적한 뒤 그 누적값에 I 게인(L2)을 곱한 값을 합산부(43)로 출력한다.In addition, the I controller 42 uses the braking torque received from the TVBB controller 20 as the observed initial value, and the I controller 20 integrates and accumulates the error between the current vehicle speed and the observed vehicle speed to the observed initial value. Then, a value obtained by multiplying the accumulated value by the I gain L2 is output to the summing unit 43 .

또한, TVBB 제어기(20)에서 결정된 제동토크에 현재 차속과 관측된 차속의 오차를 누적한 뒤 I 게인(L2)을 적용한 값이, 미지 입력 관측기(30)에서 관측된 제동토크가 되는 것이며, 이는 브레이크 작동으로 구동휠에 실제 인가되는 제동토크를 추정한 값이 된다. In addition, the value obtained by accumulating the error between the current vehicle speed and the observed vehicle speed to the braking torque determined by the TVBB controller 20 and then applying the I gain L2 becomes the braking torque observed by the unknown input observer 30 , which is It is an estimated value of the braking torque actually applied to the driving wheel due to the brake operation.

또한, 상기 P 제어기(41)와 I 제어기(42)의 출력값은 미지 입력 관측기(40) 내 합산부(43)에서 운전자의 운전 입력에 따른 요구 휠 토크(상위 제어기에서 수신됨)와 합산된다.In addition, the output values of the P controller 41 and the I controller 42 are summed with the requested wheel torque (received from the upper controller) according to the driver's driving input by the summing unit 43 in the unknown input observer 40 .

이어 합산부(43)에서 출력되는 합산 값인 토크 값은 가속도 변환부(43a)에서 가속도 값으로 변환되고, 가속도 변환부(43a)에서 출력되는 가속도 값이 적분기(44)에서 적분되는바, 그 적분 값이 미지 입력 관측기(40) 내에서 피드백 차속으로 사용되는 관측 차속이 된다.Then, the torque value, which is the summation value output from the summing unit 43, is converted into an acceleration value by the acceleration converting unit 43a, and the acceleration value output from the acceleration converting unit 43a is integrated by the integrator 44. The integration The value becomes the observation vehicle speed used as the feedback vehicle speed within the unknown input observer 40 .

상기 가속도 변환부(43a)에서는 미리 정해진 차량 고유의 설정정보를 이용하여 합산부(43)에서 출력되는 토크 값을 가속도 값으로 변환하는데, 여기서 차량 고유의 설정정보는 차량 구동계의 등가관성(I)과 타이어 동반경(r)을 포함할 수 있다.The acceleration conversion unit 43a converts the torque value output from the summation unit 43 into an acceleration value using predetermined vehicle-specific setting information, wherein the vehicle-specific setting information is the equivalent inertia (I) of the vehicle drive system. and a tire companion diameter (r).

좀 더 구체적으로는, 상기 가속도 변환부(43a)에서는 합산부(43)에서 합산되어 출력되는 토크 값을 등가관성(I)으로 나누고 여기에 타이어 동반경(r)을 곱하여 가속도 값을 산출할 수 있다. More specifically, the acceleration conversion unit 43a divides the torque value summed and output by the summation unit 43 by the equivalent inertia (I) and multiplies it by the tire companion diameter (r) to calculate the acceleration value. have.

전술한 바와 같이, TVBB 작동 동안 미지 입력 관측기(40)에서 추정 및 관측된 제동토크는 상위 제어기(50)에서 보상토크로 이용되는데, 상위 제어기(50)에서는 운전자 운전 입력에 따라 결정된 요구 휠 토크를, 미지 입력 관측기(40)에서 관측된 제동토크를 이용하여 보상하고, 상기 보상된 요구 휠 토크로부터 구동토크 지령을 결정한다.As described above, the braking torque estimated and observed by the unknown input observer 40 during TVBB operation is used as a compensation torque in the upper controller 50, which receives the requested wheel torque determined according to the driver's driving input. , compensated using the braking torque observed by the unknown input observer 40 , and a driving torque command is determined from the compensated requested wheel torque.

이에 TVBB 작동 동안 상위 제어기(50)가 출력하는 토크 지령을 기초로 구동장치(예, 구동모터)의 구동이 제어되며, 이로써 구동장치가 제동토크를 보상할 수 있게 된다.Accordingly, the driving of the driving device (eg, the driving motor) is controlled based on the torque command output by the host controller 50 during TVBB operation, so that the driving device can compensate for the braking torque.

도 4는 본 발명에 따른 TVBB 작동을 위한 제어 과정을 나타낸 순서도로서, 이를 참조로 본 발명에 따른 브레이크 기반 토크 벡터링(TVBB)이 수행되는 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.4 is a flowchart illustrating a control process for TVBB operation according to the present invention. With reference to this, a process in which brake-based torque vectoring (TVBB) is performed according to the present invention will be described as follows.

먼저, 운전자의 선회 의지로 인해 조향 입력이 기준치가 이상인 경우와 같이 TVBB가 작동할 수 있는 조건을 만족하면 TVBB 작동 및 그 제어 과정이 시작된다(S11,S12).First, when the condition for the TVBB to operate is satisfied, such as when the steering input is greater than or equal to the reference value due to the driver's will to turn, the TVBB operation and its control process are started (S11 and S12).

TVBB 작동이 시작되고 나면, TVBB 제어기(20)는 TVBB 작동 동안 차량의 선회 내측 구동휠에 인가할 TVBB 제동토크를 결정하고(S13), 상기 결정된 TVBB 제동토크에 상응하는 제동유압을 연산한다.After the TVBB operation is started, the TVBB controller 20 determines the TVBB braking torque to be applied to the turning inner drive wheel of the vehicle during the TVBB operation (S13), and calculates a braking hydraulic pressure corresponding to the determined TVBB braking torque.

또한, TVBB 제어기(20)는 상기 연산된 제동유압을 목표값으로 하여 유압 회로(31)의 작동을 제어하고, 이로써 선회 내측의 구동휠에 설치된 휠 브레이크(32)에 목표로 하는 유압을 인가하여 제동을 실시한다(S14).In addition, the TVBB controller 20 controls the operation of the hydraulic circuit 31 using the calculated braking hydraulic pressure as a target value, thereby applying a target hydraulic pressure to the wheel brake 32 installed on the driving wheel inside the turning. Braking is performed (S14).

이와 같이 선회 내측의 구동휠에 제동토크(제동력)가 인가되고 있는 상태에서, 제동토크 인가와 동시에 차량의 구동휠 전체에 제동토크만큼 보상된 토크(구동력)가 인가되도록 한다.In this way, in a state in which the braking torque (braking force) is applied to the driving wheel inside the turning, the torque (driving force) compensated for by the braking torque is applied to the entire driving wheel of the vehicle at the same time as the braking torque is applied.

여기서, 보상토크는 제동토크와 같은 크기로 결정되고, 이때 제동토크는 미지 입력 관측기(30)에서 관측된 제동토크가 된다.Here, the compensation torque is determined to have the same magnitude as the braking torque, and in this case, the braking torque becomes the braking torque observed by the unknown input observer 30 .

좀더 상세히 설명하면, TVBB 작동 동안 상위 제어기(50)는 운전자의 운전 입력, 즉 운전자의 가속페달 입력에 따른 요구 휠 토크(목표 휠 토크)를 결정하며(S12'), 상기 결정된 요구 휠 토크는 미지 입력 관측기(40)의 입력으로도 사용된다.More specifically, during TVBB operation, the host controller 50 determines the required wheel torque (target wheel torque) according to the driver's driving input, that is, the driver's accelerator pedal input (S12'), and the determined required wheel torque is unknown. It is also used as an input of the input observer 40 .

상기 미지 입력 관측기(40)에서는 전술한 바와 같이 상위 제어기(50)에서 결정되는 요구 휠 토크(목표 휠 토크)와 운전정보 검출부(10)에 의해 검출되는 현재 차속, 그리고 내부 피드백 값인 관측 차속을 이용하여 제동토크를 추정 및 관측한다(S16).As described above, the unknown input observer 40 uses the requested wheel torque (target wheel torque) determined by the host controller 50, the current vehicle speed detected by the driving information detection unit 10, and the observed vehicle speed as an internal feedback value. to estimate and observe the braking torque (S16).

이와 같이 미지 입력 관측기(40)에서 관측된 제동토크는 상위 제어기(50)에서 휠 토크를 보상하기 위한 보상토크로 이용되며, 상위 제어기(50)에서는 요구 휠 토크를 관측된 제동토크만큼 보상하여 보상된 토크를 결정하고, 상기 보상된 토크로부터 구동장치에 대한 토크 지령, 즉 구동토크 지령을 생성하여 출력한다(S17).As described above, the braking torque observed by the unknown input observer 40 is used as a compensation torque for compensating the wheel torque by the host controller 50, and the host controller 50 compensates the requested wheel torque by the observed braking torque. The obtained torque is determined, and a torque command for the driving device, that is, a driving torque command, is generated and output from the compensated torque (S17).

여기서, 구동토크 지령 역시, 상기 보상된 요구 휠 토크로부터 구해지는 것이므로, 관측된 제동토크에 기초하여 보상된 토크 지령이라 할 수 있다.Here, since the driving torque command is also obtained from the compensated requested wheel torque, it can be referred to as a compensated torque command based on the observed braking torque.

이로써, 상위 제어기(50)에서 생성된 구동토크 지령에 따라 구동장치(예, 모터)의 구동이 제어되고, 결국 구동장치를 이용하여 TVBB 작동 동안 브레이크의 작동으로 인해 발생한 제동토크를 보상할 수 있게 된다.Accordingly, the driving of the driving device (eg, the motor) is controlled according to the driving torque command generated by the host controller 50, so that the braking torque generated due to the operation of the brake during TVBB operation can be compensated by using the driving device. do.

상기와 같은 TVBB 작동 및 그 제어 과정은 TVBB 정지 조건을 만족하기 전까지는 계속해서 반복 실시되고, 운전자 조향 입력이 기준치 미만인 조건 등의 TVBB 정지 조건을 만족하면 TVBB 작동 및 그 제어 과정이 모두 종료된다(S19,S20).The TVBB operation and its control process as described above are continuously repeated until the TVBB stop condition is satisfied, and when the TVBB stop condition such as the condition that the driver's steering input is less than the reference value is satisfied, the TVBB operation and its control process are all terminated ( S19, S20).

도 6를 참조하면, 휠 브레이크에서의 제동이 실시되거나 관측된 제동토크를 기초로 구동토크가 보상될 때 미세한 차속 변동(S15,S16)이 발생함을 나타내고 있으나, 미지 입력 관측기(40) 등에서 피드백 루프를 구성하여 차속 변동에 대응하는 제동토크의 보상이 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 6 , it is shown that minute vehicle speed fluctuations S15 and S16 occur when braking at the wheel brake is performed or the driving torque is compensated based on the observed braking torque, but feedback from the unknown input observer 40, etc. By configuring the loop, the braking torque corresponding to the vehicle speed change may be compensated.

이와 같이 하여, 본 발명에 따르면, 미지 입력 관측기를 통해 TVBB 작동 동안 구동휠에 브레이크 작동으로 실제 인가되는 제동토크를 관측할 수 있고, 상기 미지 입력 관측기에서 관측된 제동토크를 구동토크를 보상하는데 사용함으로써 종래와 같이 TVBB 제동토크의 오차로 인해 나타나는 문제점이 해소될 수 있게 된다.In this way, according to the present invention, it is possible to observe the braking torque actually applied to the driving wheel by the brake operation during TVBB operation through the unknown input observer, and the braking torque observed by the unknown input observer is used to compensate the driving torque. By doing so, it is possible to solve the problem caused by the error of the TVBB braking torque as in the prior art.

즉, TVBB 작동 동안 TVBB 제동토크에 대한 정보가 부정확하더라도 구동토크 보상에 미지 입력 관측기의 제동토크 관측값을 이용함으로써 원하지 않는 차량 감속이나 가속 발생 없이 운전자 운전 입력에 따른 토크, 즉 요구 휠 토크를 만족시킬 수 있다.That is, even if the information on the TVBB braking torque during TVBB operation is inaccurate, the torque according to the driver's driving input, that is, the requested wheel torque, is satisfied without unwanted vehicle deceleration or acceleration by using the observed braking torque of an unknown input observer for driving torque compensation. can do it

본 발명에서 상기한 미지 입력 관측기는 TVBB 작동 시작시 TVBB 제어기에서 송출되는 제동토크를 관측 초기값으로 이용하므로 제동토크 관측을 더 빠르게 완료할 수 있다.In the present invention, since the unknown input observer uses the braking torque transmitted from the TVBB controller as the initial observation value when the TVBB operation starts, the braking torque observation can be completed more quickly.

또한, 본 발명에서 미지 입력 관측기를 통해 제동토크 전체를 관측하게 되므로 제동토크 이외에 선회 중에 발생할 수 있는 노면 및 타이어의 저항 등을 종합하여 토크를 보상할 수 있고, 다양한 환경에서도 요구 휠 토크를 만족시킬 수 있다. In addition, since the entire braking torque is observed through the unknown input observer in the present invention, the torque can be compensated by integrating the resistance of the road surface and tires that may occur during turning in addition to the braking torque, and the required wheel torque can be satisfied even in various environments. can

미지 입력 관측기를 사용하여 미분 등의 과정이 없므로 차속을 검출하기 위한 센서 등에서 발생하는 노이즈에 강건하고, 본 발명에 따른 TVBB 제어를 수행함에 있어 추가적인 센서나 구조 변경을 필요로 하지 않는다.Since there is no process such as differentiation using an unknown input observer, it is robust to noise generated by a sensor for detecting vehicle speed, etc., and does not require additional sensors or structural changes to perform TVBB control according to the present invention.

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.Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims Also included in the scope of the present invention.

1 : 모터 2 : 제어기
3 : 구동휠 4 : 브레이크
10 : 운전정보 검출부 20 : TVBB 제어기(제1 제어기)
21 : TVBB 작동 판단부 22 : TVBB 제동토크 연산부
23 : TVBB 제동유압 연산부 31 : 유압 회로
32 : 휠 브레이크 40 : 미지 입력 관측기
50 : 상위 제어기(제2 제어기) 51 : 휠 토크 연산부
52 : 토크 보상부 53 : 구동토크 지령 생성부1: Motor 2: Controller
3: drive wheel 4: brake
10: operation information detection unit 20: TVBB controller (first controller)
21: TVBB operation determination unit 22: TVBB braking torque calculation unit
23: TVBB brake hydraulic calculation unit 31: hydraulic circuit
32: wheel brake 40: unknown input observer
50: upper controller (second controller) 51: wheel torque calculation unit
52: torque compensator 53: drive torque command generation unit

Claims (14)

브레이크 기반 토크 벡터링을 위한 제동토크를 결정하고, 상기 결정된 제동토크에 따라 구동휠에 설치된 브레이크의 작동을 제어하는 제1 제어기;
차량에서 수집되는 입력 정보에 기초하여 상기 결정된 제동토크에 따른 브레이크 작동에 의해 구동휠에 실제 인가되는 제동토크를 관측하는 미지 입력 관측기;
브레이크 기반 토크 벡터링 작동 동안 상기 미지 입력 관측기에서 관측된 제동토크를 기초로 보상된 구동토크 지령을 생성하는 제2 제어기;
각 구동휠에 설치되어 상기 결정된 제동토크에 따라 제1 제어기에 의해 작동이 제어되는 브레이크; 및
상기 제2 제어기가 생성하는 보상된 구동토크 지령에 따라 작동하여 차량 구동을 위한 토크가 구동휠에 인가되도록 하는 구동장치를 포함하는 차량의 토크 벡터링 시스템.
a first controller that determines a braking torque for brake-based torque vectoring and controls operation of a brake installed on the driving wheel according to the determined braking torque;
an unknown input observer for observing a braking torque actually applied to a driving wheel by a brake operation according to the determined braking torque based on input information collected from the vehicle;
a second controller for generating a compensated driving torque command based on the braking torque observed by the unknown input observer during a brake-based torque vectoring operation;
a brake installed on each driving wheel and operated by a first controller according to the determined braking torque; and
and a driving device that operates according to the compensated driving torque command generated by the second controller to apply a torque for driving the vehicle to the driving wheel.
 청구항 1에 있어서,
상기 제2 제어기는
가속페달 검출부에 의해 검출되는 운전자 가속페달 입력 정보를 기초로 요구 휠 토크를 결정하고,
상기 미지 입력 관측기에서 관측된 제동토크를 수신하여 상기 결정된 요구 휠 토크를 상기 관측된 제동토크를 이용하여 보상하며,
상기 보상된 요구 휠 토크에 상응하는 구동토크 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 시스템.
The method according to claim 1,
the second controller
determining the requested wheel torque based on the driver's accelerator pedal input information detected by the accelerator pedal detecting unit;
receiving the observed braking torque from the unknown input observer and compensating for the determined required wheel torque using the observed braking torque;
and generating a driving torque command corresponding to the compensated requested wheel torque.
 청구항 1에 있어서,
상기 미지 입력 관측기는 차속 검출부에 의해 검출되는 현재 차속, 및 운전자 가속페달 입력 정보로부터 구해지는 요구 휠 토크를 입력 정보로 이용하여 제동토크를 관측하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 시스템.
The method according to claim 1,
and the unknown input observer observes the braking torque by using the current vehicle speed detected by the vehicle speed detector and the requested wheel torque obtained from the driver's accelerator pedal input information as input information.
 청구항 3에 있어서,
상기 미지 입력 관측기는
차량에서 수집되는 입력 정보에 기초하여 차속을 더 관측하도록 구비되고,
이전 제어 주기에 관측된 차속을 피드백 정보로 더 이용하여 제동토크를 관측하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 시스템.
4. The method according to claim 3,
The unknown input observer
It is provided to further observe the vehicle speed based on input information collected from the vehicle,
A torque vectoring system for a vehicle, characterized in that the braking torque is observed by further using the vehicle speed observed in the previous control period as feedback information.
 청구항 4에 있어서,
상기 미지 입력 관측기는 상기 현재 차속과 이전 제어 주기에 관측된 차속을 입력으로 하는 I 제어기를 포함하고,
상기 I 제어기에서는 관측 초기값에 상기 현재 차속과 이전 제어 주기에 관측된 차속의 오차를 적분하여 누적한 뒤 그 누적값에 정해진 I 게인을 곱한 값으로 상기 관측된 제동토크가 구해져 출력되는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 시스템.
5. The method according to claim 4,
The unknown input observer includes an I controller that receives the current vehicle speed and the vehicle speed observed in a previous control period as inputs;
In the I controller, the observed braking torque is obtained and output as a value obtained by multiplying the observed initial value by integrating and accumulating the error between the current vehicle speed and the vehicle speed observed in the previous control period, and multiplying the accumulated value by a predetermined I gain. A torque vectoring system for the vehicle.
 청구항 5에 있어서,
상기 미지 입력 관측기는 상기 제1 제어기에서 브레이크 기반 토크 벡터링을 위해 결정된 제동토크를 입력받아 상기 관측 초기값으로 사용하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 시스템.
6. The method of claim 5,
and the unknown input observer receives the braking torque determined for brake-based torque vectoring by the first controller and uses it as the observation initial value.
 청구항 5에 있어서,
상기 미지 입력 관측기는 상기 현재 차속과 이전 제어 주기에 관측된 차속을 입력으로 하는 P 제어기를 더 포함하고,
상기 P 제어기는 상기 현재 차속과 이전 제어 주기에 관측된 차속의 오차를 산출한 뒤 상기 산출된 오차에 P 게인을 곱한 값을 출력하며,
상기 미지 입력 관측기에서, 입력 정보인 요구 휠 토크와 상기 P 제어기의 출력값, 상기 I 제어기의 출력값을 합산하고, 그 합산 값인 토크 값을 미리 정해진 설정정보를 이용하여 가속도 값으로 변환한 뒤, 상기 변환된 가속도 값을 적분하여 상기 관측된 차속이 구해지는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 시스템.
6. The method of claim 5,
The unknown input observer further includes a P controller receiving the current vehicle speed and the vehicle speed observed in a previous control period as inputs;
The P controller calculates the error between the current vehicle speed and the vehicle speed observed in the previous control period, and then outputs a value obtained by multiplying the calculated error by the P gain;
In the unknown input observer, the requested wheel torque as input information, the output value of the P controller, and the output value of the I controller are summed, and the summed torque value is converted into an acceleration value using predetermined setting information, and the conversion A torque vectoring system for a vehicle, characterized in that the observed vehicle speed is obtained by integrating the obtained acceleration values.
 브레이크 기반 토크 벡터링 작동이 시작되면 브레이크 기반 토크 벡터링을 위한 제동토크가 결정되고, 상기 결정된 제동토크에 따라 구동휠에 설치된 브레이크의 작동이 제어되는 단계;
미지 입력 관측기에서 차량에서 수집되는 입력 정보에 기초하여 상기 결정된 제동토크에 따른 브레이크 작동에 의해 구동휠에 실제 인가되는 제동토크가 관측되는 단계;
브레이크 기반 토크 벡터링 작동 동안 상기 미지 입력 관측기에서 관측된 제동토크를 기초로 보상된 구동토크 지령을 생성하는 단계; 및
상기 보상된 구동토크 지령에 따라 구동장치의 구동이 제어되어 차량 구동을 위한 토크가 구동휠에 인가되는 단계를 포함하는 차량의 토크 벡터링 제어 방법.
determining a braking torque for the brake-based torque vectoring when the brake-based torque vectoring operation is started, and controlling the operation of a brake installed on the driving wheel according to the determined braking torque;
observing a braking torque actually applied to the driving wheel by a brake operation according to the determined braking torque based on input information collected from the vehicle by an unknown input observer;
generating a compensated driving torque command based on the braking torque observed by the unknown input observer during a brake-based torque vectoring operation; and
and applying a torque for driving the vehicle to a driving wheel by controlling driving of a driving device according to the compensated driving torque command.
 청구항 8에 있어서,
상기 보상된 구동토크 지령을 생성하는 단계에서는
상기 미지 입력 관측기에서 관측된 제동토크를 보상토크로 이용하여 운전자 가속페달 입력 정보로부터 구해진 요구 휠 토크를 보상하고,
상기 보상된 요구 휠 토크에 상응하는 구동토크 지령을 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 제어 방법.
9. The method of claim 8,
In the step of generating the compensated driving torque command,
compensating for the requested wheel torque obtained from the driver's accelerator pedal input information by using the braking torque observed by the unknown input observer as a compensation torque;
and generating a driving torque command corresponding to the compensated requested wheel torque.
 청구항 8에 있어서,
상기 미지 입력 관측기는 차속 검출부에 의해 검출되는 현재 차속, 및 운전자 가속페달 입력 정보로부터 구해지는 요구 휠 토크를 입력 정보로 이용하여 제동토크를 관측하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 제어 방법.
9. The method of claim 8,
and the unknown input observer observes the braking torque by using the current vehicle speed detected by the vehicle speed detector and the requested wheel torque obtained from the driver's accelerator pedal input information as input information.
 청구항 10에 있어서,
상기 미지 입력 관측기는
차량에서 수집되는 입력 정보에 기초하여 차속을 더 관측하도록 구비되고,
이전 제어 주기에 관측된 차속을 피드백 정보로 더 이용하여 제동토크를 관측하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 제어 방법.
11. The method of claim 10,
The unknown input observer
It is provided to further observe the vehicle speed based on input information collected from the vehicle,
A method for controlling torque vectoring of a vehicle, characterized in that the braking torque is observed by further using the vehicle speed observed in the previous control period as feedback information.
 청구항 11에 있어서,
상기 미지 입력 관측기는 상기 현재 차속과 이전 제어 주기에 관측된 차속을 입력으로 하는 I 제어기를 포함하고,
상기 I 제어기에서는 관측 초기값에 상기 현재 차속과 이전 제어 주기에 관측된 차속의 오차를 적분하여 누적한 뒤 그 누적값에 정해진 I 게인을 곱한 값으로 상기 관측된 제동토크가 구해져 출력되는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 제어 방법.
12. The method of claim 11,
The unknown input observer includes an I controller that receives the current vehicle speed and the vehicle speed observed in a previous control period as inputs;
In the I controller, the observed braking torque is obtained and output as a value obtained by multiplying the observed initial value by integrating and accumulating the error between the current vehicle speed and the vehicle speed observed in the previous control period, and multiplying the accumulated value by a predetermined I gain. A method of controlling torque vectoring of a vehicle.
 청구항 12에 있어서,
상기 미지 입력 관측기는 상기 브레이크 기반 토크 벡터링을 위해 결정된 제동토크를 상기 관측 초기값으로 사용하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 제어 방법.
13. The method of claim 12,
and the unknown input observer uses the braking torque determined for the brake-based torque vectoring as the observation initial value.
 청구항 12에 있어서,
상기 미지 입력 관측기는 상기 현재 차속과 이전 제어 주기에 관측된 차속을 입력으로 하는 P 제어기를 더 포함하고,
상기 P 제어기는 상기 현재 차속과 이전 제어 주기에 관측된 차속의 오차를 산출한 뒤 상기 산출된 오차에 P 게인을 곱한 값을 출력하며,
상기 미지 입력 관측기에서, 입력 정보인 요구 휠 토크와 상기 P 제어기의 출력값, 상기 I 제어기의 출력값을 합산하고, 그 합산 값인 토크 값을 미리 정해진 설정정보를 이용하여 가속도 값으로 변환한 뒤, 상기 변환된 가속도 값을 적분하여 상기 관측된 차속이 구해지는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 벡터링 제어 방법. 13. The method of claim 12,
The unknown input observer further includes a P controller receiving the current vehicle speed and the vehicle speed observed in a previous control period as inputs;
The P controller calculates the error between the current vehicle speed and the vehicle speed observed in the previous control period, and then outputs a value obtained by multiplying the calculated error by the P gain;
In the unknown input observer, the requested wheel torque as input information, the output value of the P controller, and the output value of the I controller are summed, and the summed torque value is converted into an acceleration value using predetermined setting information, and the conversion The method of controlling torque vectoring of a vehicle, characterized in that the observed vehicle speed is obtained by integrating the obtained acceleration values.
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