KR20220129698A

KR20220129698A - 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20220129698A
Application number: KR1020210033741A
Authority: KR
Inventors: 유승완
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-03-16
Filing date: 2021-03-16
Publication date: 2022-09-26
Also published as: CN115071438A; US20220297547A1; US11827107B2

Abstract

본 발명은 후륜 제1전동화 액슬에 포함된 제1모터로부터 제1액슬샤프트에 출력되는 전진 구동토크와, 후륜 제2전동화 액슬에 포함된 제2모터로부터 제2액슬샤프트에 출력되는 후진 구동토크를 수차례 교번으로 인가하는 모터 토크 제어를 통하여, 차량의 반동력이 생성되도록 함으로써, 제1 및 제2액슬샤프트에 연결된 각 바퀴가 험로로부터 용이하게 빠져나올 수 있도록 한 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템 및 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템 및 방법{ROUGH ROAD ESCAPING SYSTEM FOR VEHICLE HAVING ELECTRIC-AXLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전진 구동토크와 후진 구동토크를 교번으로 인가하는 모터 토크 제어를 통하여 험로 탈출이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템 및 방법에 관한 것이다.

전기자동차 및 수소 연료전지 차량 등과 같은 친환경 승용차량의 출시에 따라, 친환경 상용차량의 일종으로서 전동화 액슬(ELECTRIC-AXLE) 어셈블리가 탑재된 순수 전기트럭 또는 수소 연료전지 트럭이 개발되고 있다.

이러한 전동화 액슬을 갖는 상용차량도 기존의 디젤엔진이 탑재된 상용차량의 주행 성능 및 기능을 모두 충족하는 수준으로 개발되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 기존의 디젤엔진 트럭의 고유기능 중 험로탈출을 위한 록킹 프리(Rocking Free) 기능이 있는데, 이 록킹 프리(Rocking Free) 기능이 전동화 액슬을 갖는 상용차량에도 포함되어야 한다.

상기 록킹 프리 기능은 디젤엔진 트럭의 주행 중 바퀴가 험로(진흙길, 물웅덩이, 빙판길 등)에 빠져 탈출 불가능한 상태가 되면, 전진 및 후진을 반복함에 따른 반동력을 이용하여 험로를 탈출하는 기능을 말한다.

여기서, 기존의 디젤엔진 트럭에 적용된 록킹 프리 기능에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 후륜 제1축과 연결된 바퀴 및 후륜 제2축과 연결된 바퀴가 험로에 빠져 헛돌면서 탈출 불가능한 상태가 되면, 운전자가 캐빈(cabin) 내에 구비된 록킹 프리 스위치를 누른다.

이에, 상기 록킹프리 스위치가 눌리면, 디젤 엔진의 출력측에 장착되는 자동변속기가 험로 탈출에 가장 적합한 변속단(예, 현재단 +1단)을 선택한다.

이어서, 운전자가 가속페달을 밟았다 떼는 동작을 반복한다.

이때, 운전자가 가속페달을 밟으면 자동변속기 내의 선택된 변속단을 위한 클러치의 결합(Engage)이 이루어져 후륜 제1축과 후륜 제2축으로 엔진 동력이 전달되는 동시에 바퀴가 전진방향으로 회전 구동을 하게 된다.

반면, 운전자가 가속페달에서 발을 떼면 자동변속기 내의 선택된 변속단을 위한 클러치의 결합 해제(Dis-engage)가 이루어져 후륜 제1축과 후륜 제2축으로 엔진 동력이 차단되는 동시에 바퀴가 후진방향으로 자전하게 된다.

따라서, 운전자가 가속페달을 밟았다 떼는 동작을 반복하면, 상기 클러치 결합에 따른 엔진 동력 전달에 의하여 바퀴가 전진방향으로 회전하여 험로의 바닥에서 선단부쪽으로 이동하는 제1동작과, 상기 클러치 결합 해제에 따른 엔진 동력 차단에 의하여 바퀴가 다시 후진방향으로 자전하여 험로의 바닥쪽으로 이동하는 제2동작이 반복되며, 이러한 제1동작과 제2동작이 수차례 반복됨에 따라 차량의 반동력이 생성된다.

결국, 상기 제1동작 및 제2동작이 수차례 반복되어 상기와 같이 차량의 반동력이 생성된 후, 어느 순간 제1동작이 이루어질 때 상기 반동력에 의하여 바퀴가 험로로부터 용이하게 빠져나올 수 있다.

위와 같은 기존의 디젤엔진 트럭에 적용된 록킹 프리 기능은 디젤엔진 및 자동변속기를 통해 출력되는 동력을 이용하여 구현될 수 있지만, 전동화 액슬을 갖는 상용차량은 모터 동력을 사용함에 따라 다른 방법으로 구현 가능한 록킹 프리 기능이 요구되고 있다.

부연하면, 전동화 액슬을 갖는 상용차량도 기존의 디젤엔진이 탑재된 상용차량의 주행 성능 및 기능을 모두 충족하는 수준으로 개발되어야 함을 고려하면, 험로 탈출을 위한 다른 방법의 록킹 프리 기능이 전동화 액슬을 갖는 상용차량에도 포함되어야 한다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 후륜 제1전동화 액슬에 포함된 제1모터로부터 제1액슬샤프트에 출력되는 전진 구동토크와, 후륜 제2전동화 액슬에 포함된 제2모터로부터 제2액슬샤프트에 출력되는 후진 구동토크를 수차례 교번으로 인가하는 모터 토크 제어를 통하여, 차량의 반동력이 생성되도록 함으로써, 제1 및 제2액슬샤프트에 연결된 각 바퀴가 험로로부터 용이하게 빠져나올 수 있도록 한 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 록킹프리 기능의 실행을 위하여 운전자가 온 조작시키기 위한 록킹프리 스위치; 가속페달의 가압시 온 신호를 출력하는 가속페달 스위치; 후륜 제1전동화 액슬에 포함된 제1모터; 후륜 제2전동화 액슬에 포함된 제2모터; 및 상기 록킹프리 스위치의 온 신호를 수신한 후, 상기 가속페달 스위치의 주기적인 온 신호에 따라, 상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 반복 실행하는 제어기; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 제어기는: 상기 록킹프리 스위치의 온 신호를 수신한 후, 상기 가속페달 스위치의 온 신호가 수신되면 모터 제어기에 록킹프리 기능을 위한 모터 토크 지령을 인가하는 차량 제어기와; 상기 모터 토크 지령에 의거하여, 상기 제1모터에 대하여 후륜 제1전동화 액슬의 제1액슬샤프트에 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 상기 제2모터에 대하여 후륜 제2전동화 액슬의 제2액슬샤프트에 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 반복적으로 실행하는 모터 제어기; 로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 제어기는, 상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 험로 탈출시까지 반복하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 제어기는, 상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어를 실행한 후, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 실행할 때, 상기 제1모터의 토크를 미리 제로로 감소 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 제어기는, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 실행한 후, 다시 상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어를 실행할 때, 상기 제2모터의 토크를 미리 제로로 감소 제어하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 록킹프리 스위치의 온 조작 단계; 상기 록킹프리 스위치의 온 상태에서 가속페달의 가압 조작을 주기적으로 반복하는 단계; 상기 가속페달의 주기적인 가압 조작시, 후륜 제1전동화 액슬에 포함된 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 후륜 제2전동화 액슬에 포함된 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 반복하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 록킹프리 스위치의 온 상태에서 상기 가속페달의 최초 가압 조작시, 후륜 제1전동화 액슬에 포함된 제1모터에서 전진 구동토크를 출력할 때, 후륜 제2전동화 액슬에 포함된 제2모터는 토크 제어 없이 스탠-바이 상태로 유지되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어가 험로 탈출시까지 반복되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어 후, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어가 진행될 때, 상기 제1모터의 토크가 미리 제로로 감소 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구현예에 있어서, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어 후, 상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어가 진행될 때, 상기 제2모터의 토크가 미리 제로로 감소 제어되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기 후륜 제1전동화 액슬의 제1모터의 전진 구동토크가 제1액슬샤프트 및 제1바퀴로 출력되어, 제1바퀴가 전진방향으로 회전하면서 험로의 바닥에서 앞쪽 선단부쪽으로 이동하는 제1동작과; 상기 후륜 제2전동화 액슬의 제2모터의 후진 구동토크가 제2액슬샤프트 및 제2바퀴로 출력되어, 제2바퀴가 후진방향으로 회전하면서 험로의 바닥에서 뒤쪽 선단부쪽으로 이동하는 제2동작; 이 반복되어 험로 탈출을 위한 차량의 반동력이 생성될 수 있다.

상기한 과제의 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 전동화 액슬 어셈블리가 탑재된 전기트럭 또는 수소 연료전지 트럭과 같은 상용차량에도 험로 탈출을 위한 록킹프리 기능이 용이하게 구현될 수 있다.

즉, 후륜 제1전동화 액슬에 포함된 제1모터로부터 제1액슬샤프트에 출력되는 전진 구동토크와, 후륜 제2전동화 액슬에 포함된 제2모터로부터 제2액슬샤프트에 출력되는 후진 구동토크를 수차례 교번으로 인가하는 모터 토크 제어를 통하여, 차량의 반동력이 생성되도록 함으로써, 제1 및 제2액슬샤프트에 연결된 바퀴가 험로로부터 용이하게 빠져나올 수 있는 록킹프리 기능이 구현될 수 있다.

둘째, 기존의 디젤엔진 트럭의 록킹 프리 기능이 전동화 액슬을 갖는 상용차량에서도 동일하게 구현될 수 있으므로, 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 성능을 기존의 디젤엔진이 탑재된 상용차량의 성능 이상으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 전동화 액슬을 갖는 상용차량 중 수소 연료전지 트럭의 파워트레인을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템을 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 동작을 도시한 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 방법을 도시한 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출시 제1모터 및 제2모터에 대한 토크 제어예를 도시한 그래프.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 전동화 액슬을 갖는 상용차량 중 수소 연료전지 트럭의 파워트레인을 도시한 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전동화 액슬을 갖는 상용차량 중 수소 연료전지 트럭은 전기에너지를 생성하는 연료전지(30)와, 연료전지(30)에서 생성된 전기에너지가 충전되는 배터리(40)를 포함한다.

또한, 상기 수소 연료전지 트럭은 앞쪽에 배치되는 전륜 외에 뒤쪽에 구동륜인 한 쌍의 후륜이 배열된 구조를 가지며, 한 쌍의 후륜 중 앞쪽 후륜에는 제1전동화 액슬(10)이 탑재되고, 뒤쪽 후륜에는 제2전동화 액슬(20)이 탑재되어 있다.

상기 후륜 제1전동화 액슬(10)은 액슬하우징과, 액슬하우징 내에 장착되어 연료전지(30) 또는 배터리(40)의 전기에너지에 의하여 구동되는 제1모터(11)와, 제1모터(11)의 출력축에 연결되는 제1액슬샤프트(12)와, 제1액슬샤프트(12)의 양단부에 장착된 제1바퀴(13) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 후륜 제2전동화 액슬(20)도 액슬하우징과, 액슬하우징 내에 장착되어 연료전지(30) 또는 배터리(40)의 전기에너지에 의하여 구동되는 제2모터(21)와, 제2모터(21)의 출력축에 연결되는 제2액슬샤프트(22)와, 제2액슬샤프트(22)의 양단부에 장착된 제2바퀴(23) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 제1모터(11)와 제2모터(21)의 출력축에는 감속기(미도시됨)가 연결될 수 있다.

본 발명은 위와 같이 전동화 액슬을 갖는 수소 연료전지 트럭과 같은 상용차량에도 기존 디젤엔진 트럭에 적용된 험로 탈출을 위한 록킹프리 기능이 구현될 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템을 도시한 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기한 록킹프리 기능을 구현하기 위한 본 발명의 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템은, 록킹프리 스위치(101)와, 가속페달 스위치(102)와, 록킹프리 스위치(101) 및 가속페달 스위치(102)의 신호를 기초로 후륜 제1전동화 액슬(10)의 제1모터(11)에 대한 토크 제어 또는 후륜 제2전동화 액슬(20)의 제2모터(21)에 대한 토크 제어를 실행하는 제어기(100) 등을 포함하여 구성된다.

상기 록킹프리 스위치(101)는 캐빈 내에서 운전석 주변 위치에 장착되는 것으로서, 후륜 제1바퀴 및 제2바퀴가 험로(진흙길, 물웅덩이, 빙판길 등)에 빠져 탈출 불가능한 상태가 되면, 차량 탈출을 위하여 운전자에 의하여 온 조작되고, 온 조작에 따른 온 신호를 제어기(100)에 출력한다.

상기 가속페달 스위치(102)는 운전자에 의한 가속페달의 가압시 눌리면서 온 신호를 제어기(100)에 출력하고, 가속페달의 가압해제시 오프 신호를 제어기(100)에 출력한다.

상기 제어기(100)는, 상기 록킹프리 스위치(101)의 온 신호를 수신한 후, 상기 가속페달 스위치(102)의 주기적인 온 신호가 수신되면, 상기 제1모터(11)에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 상기 제2모터(21)에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 반복적으로 실행하도록 하나의 통합형 제어기로 구성될 수 있다.

또는, 상기 제어기(100)는, 상기 록킹프리 스위치(101)의 온 신호를 수신한 후, 상기 가속페달 스위치(102)의 주기적인 온 신호가 수신되면 모터 제어기(120)에 록킹프리 기능을 위한 모터 토크 지령을 인가하는 차량 제어기(110)와, 상기 모터 토크 지령에 의거하여 후륜 제1전동화 액슬(10)의 제1모터(11)에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 후륜 제2전동화 액슬(20)의 제2모터(21)에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 반복적으로 실행하는 모터 제어기(120)로 구성될 수 있고, 여기서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제어기로 통칭하기로 한다.

또한, 상기 제어기(100)는, 상기 록킹프리 스위치(101)의 온 신호를 수신한 후, 상기 가속페달 스위치(102)의 주기적인 온 신호에 따라 상기 제1모터(11)에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 상기 제2모터(21)에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 험로 탈출시까지 교번으로 반복하도록 구성된다.

또한, 상기 제어기(100)는, 상기 제1모터(11)에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어를 실행한 후, 상기 제2모터(21)에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 실행할 때, 상기 제1모터(11)와 연결된 제1액슬샤프트(12) 및 제1바퀴(13)가 스탠바디 상태에서 자전하도록 제1모터(11)의 토크를 미리 제로로 감소 제어하도록 구성된다.

또한, 상기 제어기(100)는, 상기 제2모터(21)에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 실행한 후, 다시 상기 제1모터(11)에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어를 실행할 때, 상기 제2모터(21)와 연결된 제2액슬샤프트(22) 및 제2바퀴(23)가 스탠바디 상태에서 자전하도록 제2모터(21)의 토크를 미리 제로로 감소 제어하도록 구성된다.

따라서, 상기 후륜 제1전동화 액슬(10)의 제1모터(11)의 전진 구동토크가 제1액슬샤프트(12) 및 제1바퀴(13)로 출력되어 제1바퀴(13)가 전진방향으로 회전하면서 험로의 바닥에서 앞쪽 선단부쪽으로 이동하는 제1동작과, 상기 후륜 제2전동화 액슬(20)의 제2모터(21)의 후진 구동토크가 제2액슬샤프트(22) 및 제2바퀴(23)로 출력되어, 제2바퀴(23)가 후진방향으로 회전하면서 험로의 바닥에서 뒤쪽 선단부쪽으로 이동하는 제2동작이 반복되면, 험로 탈출을 위한 차량의 반동력이 생성되고, 이 반동력에 의하여 제1바퀴(13) 및 제2바퀴(23)가 험로로부터 용이하게 빠져나올 수 있다.

여기서, 상기한 시스템 구성을 기반으로 하는 본 발명의 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 방법을 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 동작을 도시한 개념도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 방법을 도시한 순서도이다.

먼저, 상기 후륜 제1전동화 액슬(10)과 연결된 제1바퀴(13)와 상기 후륜 제2전동화 액슬(20)과 연결된 제2바퀴(23)가 도 3의 ①로 지시된 바와 같이 험로에 빠져 헛돌면서 탈출 불가능한 상태가 되면, 운전자가 캐빈 내에 구비된 록킹프리 스위치(101)를 온 조작시킨다(S101).

이에, 상기 록킹프리 스위치(101)에서 온 조작에 따른 온 신호가 제어기(100)로 전송된다.

이어서, 운전자가 가속페달의 가압 조작 및 가압 해제를 소정의 주기로 반복한다(S102).

즉, 상기 록킹프리 스위치(101)의 온 상태에서 가속페달의 가압 조작을 주기적으로 반복한다.

이에, 상기 가속페달 스위치(102)에서 주기적인 온 신호가 제어기(100)로 전송된다.

이어서, 상기 제어기(100)에서 상기 록킹프리 스위치(101)의 온 신호를 수신한 후, 상기 가속페달 스위치(102)의 최초 온 신호를 수신하면, 먼저 상기 후륜 제1전동화 액슬(10)의 제1모터(11)에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어를 실행한다(S103).

이때, 상기 후륜 제1전동화 액슬(10)에 포함된 제1모터(11)에서 전진 구동토크를 출력할 때, 후륜 제2전동화 액슬(20)에 포함된 제2모터(21)는 토크 제어 없이 스탠-바이 상태로 유지되어 자전 가능한 상태가 된다.

따라서, 상기 후륜 제1전동화 액슬(10)의 제1모터(11)의 전진 구동토크가 제1액슬샤프트(12) 및 제1바퀴(13)로 출력되어, 도 3의 ②로 지시된 바와 같이 제1바퀴(13)가 전진방향으로 회전하면서 험로의 바닥에서 앞쪽 선단부쪽으로 이동하는 제1동작이 이루어진다.

이때, 상기 제1동작만으로 차량의 제1바퀴(13) 및 제2바퀴(23)가 험로로부터 탈출하였는지 여부를 확인하여(S104), 탈출되었다면 차량의 정상적인 주행을 위하여 록킹프리 기능의 실행이 자동 해제된다(S105).

상기한 단계 S104에서의 확인 결과, 험로 탈출이 되지 않았으면, 상기 제어기(100)에서 가속페달 스위치(102)의 다음 온 신호에 따라, 상기 후륜 제2전동화 액슬(20)의 제2모터(21)에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 실행한다(S107).

이때, 상기 제2토크 제어를 실행하기 전에 제1모터(11)의 토크를 미리 제로로 감소시키는 제어가 이루어진다(S106).

더 상세하게는, 상기와 같이 제1모터(11)에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어 후, 상기 제2모터(21)에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어가 진행될 때, 상기 제어기(100)에서 제1모터(11)의 토크를 미리 제로로 감소시키는 제어를 하게 되며, 그 이유는 상기 제2모터(21)의 후진 구동토크 출력시 제1모터(11)의 토크가 반대방향의 부하로 작용하는 것을 배제하기 위함에 있다.

이에, 상기 후륜 제1전동화 액슬(10)의 제1모터(11)의 전진 구동토크가 제로가 됨에 따라, 도 3의 ③으로 지시된 바와 같이 제1바퀴(13)가 험로의 바닥쪽으로 자전하며 이동하는 동시에 제2바퀴(23)도 험로의 바닥쪽으로 자전하며 이동하게 된다.

연이어, 상기 제어기(100)에서 후륜 제2전동화 액슬(20)의 제2모터(21)에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 실행한다(S107).

이때, 상기한 단계 S106으로 인하여, 상기 후륜 제2전동화 액슬(20)에 포함된 제2모터(21)에서 후진 구동토크를 출력할 때, 후륜 제1전동화 액슬(10)에 포함된 제1모터(11)는 토크 제어 없이 스탠-바이 상태로 유지되어 자전 가능한 상태가 된다.

따라서, 상기 후륜 제2전동화 액슬(20)의 제2모터(21)의 후진 구동토크가 제2액슬샤프트(22) 및 제2바퀴(23)로 출력되어, 도 3의 ④로 지시된 바와 같이 제2바퀴(23)가 후진방향으로 회전하면서 험로의 바닥에서 뒤쪽 선단부쪽으로 이동하는 제2동작이 이루어진다.

이때, 상기 제2동작으로 차량의 제1바퀴(13) 및 제2바퀴(23)가 험로로부터 탈출하였는지 여부를 다시 확인하여(S108), 탈출되었다면 차량의 정상적인 주행을 위하여 록킹프리 기능의 실행이 자동 해제된다(S105).

상기한 단계 S108에서의 확인 결과, 험로 탈출이 되지 않았으면, 상기 제어기(100)에서 가속페달 스위치(102)의 그 다음 온 신호에 따라, 상기 후륜 제1전동화 액슬(10)의 제1모터(11)에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어를 다시 실행한다(S103).

이때, 상기 제1토크 제어를 다시 실행하기 전에 제2모터(21)의 토크를 미리 제로로 감소시키는 제어가 이루어진다(S109).

더 상세하게는, 상기 제1모터(11)에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어가 다시 진행될 때, 상기 제어기(100)에서 제2모터(21)의 토크를 미리 제로로 감소시키는 제어를 하게 되며, 그 이유는 상기 제1모터(11)의 전진 구동토크 출력시 제2모터(21)의 토크가 반대방향의 부하로 작용하는 것을 배제하기 위함에 있다.

이에, 상기 후륜 제2전동화 액슬(20)의 제2모터(21)의 후진 구동토크가 제로가 됨에 따라, 도 3의 ⑤로 지시된 바와 같이 제2바퀴(23)가 험로의 바닥쪽으로 자전하며 다시 이동하는 동시에 제1바퀴(13)도 험로의 바닥쪽으로 자전하며 다시 이동하게 된다.

연이어, 상기 제어기(100)에서 후륜 제1전동화 액슬(10)의 제1모터(11)에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어를 다시 실행한다.

따라서, 상기 후륜 제1전동화 액슬(10)의 제1모터(11)의 전진 구동토크가 제1액슬샤프트(12) 및 제1바퀴(13)로 다시 출력되어, 제1바퀴(13)가 전진방향으로 회전하면서 험로의 바닥에서 앞쪽 선단부쪽으로 이동하는 제1동작이 재차 이루어지게 된다.

상기한 바와 같이, 후륜 제1전동화 액슬(10)의 제1모터(11)의 전진 구동토크가 제1액슬샤프트(12) 및 제1바퀴(13)로 출력되어 제1바퀴(13)가 전진방향으로 회전하면서 험로의 바닥에서 앞쪽 선단부쪽으로 이동하는 제1동작과, 후륜 제2전동화 액슬(20)의 제2모터(21)의 후진 구동토크가 제2액슬샤프트(22) 및 제2바퀴(23)로 출력되어 제2바퀴(23)가 후진방향으로 회전하면서 험로의 바닥에서 뒤쪽 선단부쪽으로 이동하는 제2동작이 반복됨으로써, 험로 탈출을 위한 차량의 반동력이 생성될 수 있다.

결국, 상기 차량의 반동력에 의하여 도 3의 ⑥로 지시된 바와 같이 제1바퀴(13) 및 제2바퀴(23)가 험로로부터 용이하게 빠져나오게 되고, 이후 차량의 정상적인 주행을 위하여 록킹프리 기능의 실행이 자동 해제된다(S105).

이와 같이, 전동화 액슬 어셈블리가 탑재된 전기트럭 또는 수소 연료전지 트럭과 같은 상용차량에도 험로 탈출을 위한 록킹프리 기능이 용이하게 구현될 수 있다.

다시 말해서, 도 5의 위쪽 그래프에 도시된 바와 같이 후륜 제1전동화 액슬(10)에 포함된 제1모터(11)로부터 제1액슬샤프트(12)에 출력되는 전진 구동토크와, 도 5의 아래쪽 그래프에 도시된 바와 같이 후륜 제2전동화 액슬(20)에 포함된 제2모터(21)로부터 제2액슬샤프트(22)에 출력되는 후진 구동토크를 수차례 교번으로 인가하는 모터 토크 제어를 통하여, 차량의 반동력이 생성되도록 함으로써, 제1 및 제2액슬샤프트에 연결된 바퀴가 험로로부터 용이하게 빠져나올 수 있는 록킹프리 기능이 구현될 수 있다.

한편, 상기 제어기(100)에서 제1모터(11)에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 상기 제2모터(21)에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 실행할 때, 상기 제1토크 제어와 제2토크 제어 간의 시간 간격을 도 5에서 'T1'으로 지시한 바와 같이 임의의 시간으로 설정할 수 있고, 또는 상기 제1토크 제어와 제2토크 제어 간의 주기가 최대한 빠르게 이루어지도록 도 5에서 'T2'로 지시한 바와 같이 차종별로 차량 시스템이 허용하는 한도내에서 최소 시간으로 설정할 수 있다.

이상으로 본 발명을 하나의 실시예로서 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 상술한 하나의 실시예에 한정되지 않으며, 하기의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다 할 것이다.

10 : 후륜 제1전동화 액슬
11 : 제1모터
12 : 제1액슬샤프트
13 : 제1바퀴
20 : 후륜 제2전동화 액슬
21 : 제2모터
22 : 제2액슬샤프트
23 : 제2바퀴
30 : 연료전지
40 : 배터리
100 : 제어기
101 : 록킹프리 스위치
102 : 가속페달 스위치
110 : 차량 제어기
120 : 모터 제어기

Claims

운전자가 온 조작시키기 위한 록킹프리 스위치;
가속페달의 가압시 온 신호를 출력하는 가속페달 스위치;
후륜 제1전동화 액슬에 포함된 제1모터;
후륜 제2전동화 액슬에 포함된 제2모터; 및
상기 록킹프리 스위치의 온 신호를 수신한 후, 상기 가속페달 스위치의 주기적인 온 신호에 따라, 상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 반복 실행하는 제어기;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는:
상기 록킹프리 스위치의 온 신호를 수신한 후, 상기 가속페달 스위치의 온 신호가 수신되면 모터 제어기에 록킹프리 기능을 위한 모터 토크 지령을 인가하는 차량 제어기와;
상기 모터 토크 지령에 의거하여, 상기 제1모터에 대하여 후륜 제1전동화 액슬의 제1액슬샤프트에 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 상기 제2모터에 대하여 후륜 제2전동화 액슬의 제2액슬샤프트에 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 반복적으로 실행하는 모터 제어기;
로 구성된 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는,
상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 험로 탈출시까지 교번으로 반복하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는,
상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어를 실행한 후, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 실행할 때, 상기 제1모터의 토크를 미리 제로로 감소 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는,
상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 실행한 후, 다시 상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어를 실행할 때, 상기 제2모터의 토크를 미리 제로로 감소 제어하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 시스템.
록킹프리 스위치의 온 조작 단계;
상기 록킹프리 스위치의 온 상태에서 가속페달의 가압 조작을 주기적으로 반복하는 단계;
상기 가속페달의 주기적인 가압 조작시, 후륜 제1전동화 액슬에 포함된 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 후륜 제2전동화 액슬에 포함된 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어를 반복하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 후륜 제1전동화 액슬에 포함된 제1모터에서 전진 구동토크를 출력할 때, 후륜 제2전동화 액슬에 포함된 제2모터는 토크 제어 없이 스탠-바이 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 후륜 제2전동화 액슬에 포함된 제2모터에서 후진 구동토크를 출력할 때, 후륜 제1전동화 액슬에 포함된 제1모터는 토크 제어 없이 스탠-바이 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어와, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어가 험로 탈출시까지 교번으로 반복되는 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어 후, 상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어가 진행될 때, 상기 제1모터의 토크가 미리 제로로 감소 제어되는 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제2모터에 대하여 후진 구동토크를 출력하도록 한 제2토크 제어 후, 다시 상기 제1모터에 대하여 전진 구동토크를 출력하도록 한 제1토크 제어가 진행될 때, 상기 제2모터의 토크가 미리 제로로 감소 제어되는 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 후륜 제1전동화 액슬의 제1모터의 전진 구동토크가 제1액슬샤프트 및 제1바퀴로 출력되어, 제1바퀴가 전진방향으로 회전하면서 험로의 바닥에서 앞쪽 선단부쪽으로 이동하는 제1동작과;
상기 후륜 제2전동화 액슬의 제2모터의 후진 구동토크가 제2액슬샤프트 및 제2바퀴로 출력되어, 제2바퀴가 후진방향으로 회전하면서 험로의 바닥에서 뒤쪽 선단부쪽으로 이동하는 제2동작;
이 반복되어 험로 탈출을 위한 차량의 반동력이 생성되는 것을 특징으로 하는 전동화 액슬을 갖는 상용차량의 험로 탈출 방법.