차량 토크배분장치의 모델링 및 제어

Abstract

차량의 토크전달장치(torque biasing device)는 driveline에 장착되어 차량특성과 주행조건에 따라 전후륜 혹은 좌우륜간의 토크를 적절하게 분배해주어 차량의 구동력, 가속력 및 조향특성, 연비향상에 기여하는 장치이다. 본 논문에서는 토크전달장치의 하나인 coupling을 동역학적 해석을 통해 모델링하고 Simulink를 통해 프로그래밍하였다. Coupling의 모델은 크게 시스템 구동을 위한 전기적인 시스템인 solenoid 부분과 토크전달을 위한 기계적 시스템인 clutch 부분으로 나누어진다. Solenoid 모델링은 구동토크를 발생시키는 solenoid force의 해석에 중점을 두고 있고, clutch 모델링은 구동토크를 증폭시키는 ball&ramp 메커니즘의 해석에 중점을 두었다. 개발된 coupling 모델은 시뮬레이션을 통해 그 작동을 검증하고 특성시험을 통해 파라미터를 보완하였다. 토크전달장치를 이용한 4륜구동차량의 제어로직은 주로 look-up table을 이용하여 개발되어왔으나 최근에는 차량동역학을 이용한 기법들이 적용되고 있다. 본 논문에서는 차량동역학을 이용한 제어로직을 개발하였으며 control map과 같은 기본 디자인을 포함하여 실제 차량에 적용하기 위한 구체적인 방법을 제시하였으며 실차시험을 통해 그 성능을 확인 하였다.; Torque biasing devices(TBDs) which are installed in driveline of vehicle contribute vehicle traction, acceleration, cornering characteristics, fuel consumption improvement by distributing optimal torque between front and rear prop-shaft or between left and right half-shaft. This paper describes modeling method of coupling(a kind of TBDs) and program using simulink. Coupling model consists of solenoid part for actuation and clutch part for torque transfer. Solenoid modeling is focused on analysis of solenoid force that makes primary torque, and clutch modeling is focused on ball&ramp mechanism that makes secondary torque by amplifying primary torque. Simulation parameters are adjusted by test. Control logic for four wheel drive(4WD) vehicle with TBDs has been frequently developed using look-up table. But analytical methods based on vehicle dynamics are introduced recently for response improvement and continuity of control. This paper proposes several techniques for applying to real car including basic concepts such as control map.