KR101311226B1 - A multi-shaft steering apparatus for controlling individual wheel - Google Patents

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이대옥
여승태
홍지태
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명의 독립휠 제어형 다축 조향장치의 일 실시예는, 차량에 장착된 각각의 차륜에 구비되는 복합조향장치; 상기 각각의 차륜에 구비된 상기 각각의 복합조향장치를 독립적으로 제어하는 주행제어장치; 운전자에 의해 조향명령이 입력되는 운전자운용장치; 및 차량 및 각각의 차륜의 상태를 감지하는 감지장치;를 포함하고, 상기 주행제어장치는 상기 운전자운용장치에 의해 입력된 조향명령을 상기 감지장치를 통해 감지한 차량 및 각각의 차륜의 상태에 따라 상기 각각의 차륜에 구비되는 복합조향장치에 독립적으로 분배하여 제어하는 것을 특징으로 한다.One embodiment of the independent wheel control multi-axis steering device of the present invention, the composite steering device provided in each wheel mounted on the vehicle; A traveling control device for independently controlling each of the multiple steering devices provided in the respective wheels; A driver operating device in which a steering command is input by the driver; And a sensing device for sensing a state of a vehicle and each wheel, wherein the driving control device is configured to detect a steering command input by the driver operating device through the sensing device according to a state of each vehicle and each wheel. Independently distributed and controlled by the compound steering device provided in each of the wheels.

Figure R1020110136683
Figure R1020110136683

Description

독립휠 제어형 다축 조향장치{A MULTI-SHAFT STEERING APPARATUS FOR CONTROLLING INDIVIDUAL WHEEL}Independent Wheel Control Multi-Axis Steering {A MULTI-SHAFT STEERING APPARATUS FOR CONTROLLING INDIVIDUAL WHEEL}

본 발명은 국방분야의 미래 지상 플랫폼 구축을 위한 새로운 개념의 추진장치를 적용한 차륜형 특수차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각각의 휠을 독립적으로 제어할 수 있어서 기동성 및 안정성을 높인 독립휠 제어형 다축 조향장치 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wheel-type special vehicle to which a new concept propulsion device is applied for the construction of a future ground platform in the defense field. More specifically, the independent wheel-controlled multi-axis which can control each wheel independently has improved maneuverability and stability. It relates to a steering apparatus and a control method.

일반적인 차량은 엔진에서 생성한 구동력을 변속기를 통해 운전 상황에 맞도록 변환하고, 트랜스퍼케이스를 통해 전후륜에 동력을 분배하여, 전후륜의 회전에 의해 구동된다. 따라서, 필연적으로 동력을 각각의 차륜으로 전달하는 구성이 요구된다.A typical vehicle converts the driving force generated by the engine to suit the driving situation through the transmission, distributes power to the front and rear wheels through the transfer case, and is driven by the rotation of the front and rear wheels. Therefore, a configuration for transmitting power to each wheel inevitably is required.

종래의 기술과 같이 엔진에서 생성한 구동력을 차륜으로 전달하는 형태의 지상차량의 경우, 각각의 차륜이 독립적으로 구동되지 못하기 때문에 기동성 및 안정성에 있어서 어느 정도의 제약이 발생한다. 또한, 구동력을 차륜으로 전달하는 구성에 의해 차량 내부의 공간이 협소해지는 문제점이 발생한다. 특히, 국방분야의 지상차량의 경우, 높은 기동성능과 생존성이 요구되고, 특수 임무 수행을 위해 차량 내부 공간의 증대가 요구된다. In the case of the land vehicle of the type which transmits the driving force generated by the engine to the wheels as in the prior art, some limitations occur in the maneuverability and stability because each wheel is not driven independently. In addition, there is a problem that the space inside the vehicle is narrowed by the configuration of transmitting the driving force to the wheel. In particular, in the case of ground vehicles in the defense sector, high maneuverability and survivability are required, and the space inside the vehicle is required to perform a special mission.

전술한 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 각각의 차륜의 구동력을 발생시키는 모터가 휠 내부에 위치하는 인휠모터가 사용되기도 한다. 인휠모터는 전기를 동력원으로 사용하는 차량에 사용되는 기술로서, 가솔린 또는 디젤 차량에서의 구동축을 통한 동력전달에 의해 차륜이 회전 구동하는 방식과는 달리, 휠 내부에 배치되는 모터에 의해 동력이 휠에 직접 전달되도록 한다.In order to solve the above-described problem, an in-wheel motor in which a motor generating the driving force of each wheel is located inside the wheel may be used. In-wheel motor is a technology used in a vehicle that uses electricity as a power source, and unlike a method in which wheels are driven to rotate by power transmission through a drive shaft in a gasoline or diesel vehicle, power is driven by a motor disposed inside the wheel. To be passed directly to the.

여기서, 국방분야의 지상차량에 인휠모터를 적용시키는 방안이 고려될 수 있다. 인휠모터를 적용하는 경우, 차량 내부의 공간을 증대시키고, 각각의 차륜이 독립적으로 제어될 수 있어서 기동성 및 안정성이 향상되는 장점을 가지게 된다.Here, a method of applying an in-wheel motor to a ground vehicle in the defense field may be considered. In the case of applying the in-wheel motor, the space inside the vehicle is increased, and each wheel can be independently controlled to have the advantage of improved maneuverability and stability.

하지만, 국방분야의 지상차량의 경우 차륜이 일반차량보다 많은 경우가 있다. 이러한 경우, 이들 차륜을 효과적으로 제어하는 것은 일반 차량에 비해 어려운 문제점을 가진다. 또한 차량의 이동방향을 조절하는 것은 차량의 기동성 및 안정성에 중요한 요소가 되는데, 다수개의 차륜을 가지는 경우 그 제어가 어려운 문제점을 가진다.However, in the case of ground vehicles in the defense sector, there are cases where the wheels are larger than the general vehicles. In such a case, effectively controlling these wheels has a difficult problem compared to a general vehicle. In addition, adjusting the direction of movement of the vehicle is an important factor in the mobility and stability of the vehicle, when having a plurality of wheels has a problem that the control is difficult.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the prior art.

즉, 본 발명은 국방분야의 미래 지상 플랫폼 구축을 위해 새로운 개념의 복합 조향장치를 적용하여, 기동성능과 생존성이 획기적으로 향상된 독립휠 제어형 다축 조향장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In other words, an object of the present invention is to provide an independent wheel controlled multi-axis steering device with a new concept of composite steering device for the construction of a future ground platform in the defense field, significantly improved maneuverability and survivability.

또한, 본 발명은 고성능의 전기모터를 휠에 직접 장착하고 선회각 조향모터가 장착된 조향장치를 휠에 장착하여, 기동성능 및 생존성을 획기적으로 개선시킬 수 있는 신개념의 첨단 전기식 조향장치인 독립휠 제어형 다축 조향장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is equipped with a high-performance electric motor directly to the wheel, and equipped with a steering device equipped with a turning angle steering motor to the wheel, a new concept of advanced electric steering device that can significantly improve maneuverability and survivability. It is an object to provide a wheel controlled multi-axis steering device.

또한, 본 발명은 미래 저탄소 친환경의 신개념 차량 플랫폼에 적용할 수 있는 고효율, 고성능 복합 조향시스템인 독립휠 제어형 다축 조향장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an independent wheel-controlled multi-axis steering device which is a high efficiency, high performance composite steering system that can be applied to a future low-carbon eco-friendly new concept vehicle platform.

또한, 본 발명은 독립휠 제어형 다축 조향장치를 효율적으로 제어할 수 있는 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a control method capable of efficiently controlling the independent wheel control multi-axis steering apparatus.

본 발명은 전술한 과제를 달성하기 위해 다음과 같은 구성을 제공한다.The present invention provides the following configuration to achieve the above object.

본 발명의 독립휠 제어형 다축 조향장치의 일 실시예는, 차량에 장착된 각각의 차륜에 구비되는 복합조향장치; 상기 각각의 차륜에 구비된 상기 각각의 복합조향장치를 독립적으로 제어하는 주행제어장치; 운전자에 의해 조향명령이 입력되는 운전자운용장치; 및 차량 및 각각의 차륜의 상태를 감지하는 감지장치;를 포함하고, 상기 주행제어장치는 상기 운전자운용장치에 의해 입력된 조향명령을 상기 감지장치를 통해 감지한 차량 및 각각의 차륜의 상태에 따라 상기 각각의 차륜에 구비되는 복합조향장치에 독립적으로 분배하여 제어하는 것을 특징으로 한다.One embodiment of the independent wheel control multi-axis steering device of the present invention, the composite steering device provided in each wheel mounted on the vehicle; A traveling control device for independently controlling each of the multiple steering devices provided in the respective wheels; A driver operating device in which a steering command is input by the driver; And a sensing device for sensing a state of a vehicle and each wheel, wherein the driving control device is configured to detect a steering command input by the driver operating device through the sensing device according to a state of each vehicle and each wheel. Independently distributed and controlled by the compound steering device provided in each of the wheels.

상기 복합조향장치는, 상기 차륜의 각도를 조절하는 선회각 조향장치; 스키드 조향을 위해 차륜에 구비되는 스키드 조향장치; 및 상기 선회각 조향장치 및 스키드 조향장치를 제어하는 조향제어기 ;를 포함하고, 상기 주행제어장치는 상기 조향제어기를 통해 상기 선회각 조향장치 및 스키드 조향장치를 제어한다. The composite steering apparatus includes: a turning angle steering apparatus for adjusting an angle of the wheel; A skid steering device provided on the wheel for skid steering; And a steering controller for controlling the turning angle steering device and the skid steering device, wherein the traveling control device controls the turning angle steering device and the skid steering device through the steering controller.

상기 선회각 조향장치는, 상기 차륜의 각도를 변경할 구동력을 발생시키는 조향모터;와 상기 조향모터의 구동력을 차륜에 전달하여 차륜의 각도 변경을 안내하는 선형운동가이드;를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 선회각 조향장치는, 더블위쉬본 현수장치;와 유기압 완충기;를 더 포함할 수 있다.The turning angle steering device includes a steering motor for generating a driving force for changing the angle of the wheel, and a linear motion guide for transmitting the driving force of the steering motor to the wheel to guide the angle change of the wheel. The swing angle steering device may further include a double wishbone suspension device and an organic pressure buffer.

상기 스키드 조향장치는, 차륜 내부에 구비되는 인휠모터; 감속기; 및 제동장치;를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 인휠모터와 감속기 및 제동장치가 일체로 결합되어 하나의 모듈을 형성할 수 있다. The skid steering device includes an in-wheel motor provided inside the wheel; reducer; And a braking device. Here, the in-wheel motor, the reducer, and the braking device may be integrally combined to form one module.

상기 운전자운용장치는, 가속페달; 제동페달; 조향핸들; 및 센서신호처리기를 포함하고, 상기 센서신호처리기는 가속페달과 제동페달 및 조향핸들의 조작신호뿐만 아니라 상기 감지장치로부터 감지된 차량 및 각각의 차륜의 상태를 상기 주행제어장치로 전송하도록 처리할 수 있다. The driver operating device, the accelerator pedal; Braking pedal; Steering wheel; And a sensor signal processor, wherein the sensor signal processor is configured to transmit not only an operation signal of an accelerator pedal, a brake pedal, and a steering wheel, but also a state of the vehicle and each wheel detected from the sensing device to the driving controller. have.

상기 감지장치는, 센서; 및 상태추정기;를 포함한다. The sensing device, the sensor; And a state estimator.

상기 주행제어장치는, 상기 운전자 운용장치로부터의 조향명령과 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 조향모드를 판단하는 조향판단기; 상기 운전자 운용장치로부터의 입력신호에 따라 차량의 목표 조향각과 목표요속도를 결정하고, 상기 감지장치로부터 측정된 차량 상태에 따라 목표 요모멘트를 결정하는 상위제어기; 상기 상위제어기에서 결정된 조향각과 요우모멘트를 만족하도록 상기 각각의 차륜에 조향각과 조향력을 분배하는 하위제어기;를 포함하고, 상기 하위제어기는 상기 상위제어기로부터의 구동신호를 상기 각각의 조향제어기에 분배하는 것을 특징으로 한다. The driving control apparatus may include a steering determiner configured to determine a steering mode according to a steering command from the driver operating apparatus and a vehicle state detected by the sensing apparatus; An upper controller configured to determine a target steering angle and a target yaw speed of the vehicle according to an input signal from the driver operating apparatus, and determine a target yaw moment according to the vehicle state measured from the sensing device; And a lower controller for distributing steering angles and steering forces to the respective wheels so as to satisfy the steering angle and yaw moment determined by the upper controller, wherein the lower controller distributes driving signals from the upper controller to the respective steering controllers. It is characterized by.

상기 주행제어장치는 상기 감지장치에서 감지된 차량의 횡가속도와 요(yaw)속도에 따라 상기 스키드조향장치를 제어하는 안전성제어기;를 더 포함할 수 있다. The driving control device may further include a safety controller for controlling the skid steering device according to the lateral acceleration and the yaw speed of the vehicle detected by the sensing device.

또한, 상기 주행제어장치는 상기 감지장치에서 감지된 각각의 차륜의 미끌림에 따라 상기 스키드조향장치를 제어하는 슬립제어기;를 더 포함할 수 있다. The driving control apparatus may further include a slip controller controlling the skid steering apparatus according to sliding of each wheel detected by the sensing apparatus.

한편, 상기 차량은 6개의 차륜을 구비하고, 상기 6개의 차륜의 복합조향장치가 독립적으로 각각 제어될 수 있다. On the other hand, the vehicle is provided with six wheels, the compound steering apparatus of the six wheels can be independently controlled respectively.

상기 차량은, 차량 몸체; 상기 몸체에 구비된 각각의 차륜에 구비되는 복합조향장치; 상기 각각의 차륜에 구비된 상기 각각의 복합조향장치를 제어하는 주행제어장치; 차량 및 각각의 차륜의 상태를 감지하는 감지장치; 운전자에 의해 조향명령이 입력되는 운전자운용장치;를 포함하고, 상기 주행제어장치는 상기 운전자운용장치에 의한 조향명령과 상기 감지장치를 통해 감지한 차량의 상태에 따라 상기 각각의 차륜에 구비되는 복합조향장치를 독립적으로 제어하는 것을 특징으로 한다. The vehicle includes a vehicle body; A compound steering device provided in each wheel provided in the body; A traveling control device controlling each of the multiple steering devices provided in the respective wheels; A sensing device for sensing a state of the vehicle and each wheel; And a driver operating device to which a steering command is input by a driver, wherein the driving control device is provided in each of the wheels according to a steering command by the driver operating device and a state of the vehicle detected by the sensing device. Characterized in that the steering device is independently controlled.

한편, 본 발명의 차량에 구비되는 각각의 차륜의 복합조향장치를 독립적으로 제어하는 다축 조향장치의 제어방법은, 주행제어장치의 조향판단기가 운전자 운용장치로부터의 조향명령과 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 조향모드를 판단하는 단계; 상기 주행제어장치의 상위제어기가 상기 운전자운용장치로부터의 조향명령에 따라 목표 조향각과 목표 요속도를 결정하고, 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 목표 요우모멘트를 결정하는 단계; 상기 주행제어장치의 하위제어기가 상기 상위제어기의 결정에 따라 상기 각각의 차륜의 조향각과 조향력을 결정하여 상기 복합조향장치의 조향제어기에 분배하여 구동하는 단계;를 포함한다. On the other hand, in the control method of the multi-axis steering device to independently control the combined steering device of each wheel provided in the vehicle of the present invention, the vehicle is detected by the steering command and the sensing device from the steering operation of the steering control device of the driving control device Determining a steering mode according to the state; Determining, by the upper controller of the traveling control device, a target steering angle and a target yaw rate according to a steering command from the driver operating device, and determining a target yaw moment according to a vehicle state detected by the sensing device; And determining, by the lower controller of the traveling control device, the steering angle and the steering force of each wheel according to the determination of the upper controller, and distributing and driving the steering wheel of the combined steering device.

상기 조향모드를 판단하는 단계는 사전 설정된 복수개의 조향모드 중에서 상기 조향판단기에 의해 선택된다. The determining of the steering mode is selected by the steering determiner from a plurality of preset steering modes.

상기 조향모드는, 상기 차량의 선회각을 조절하는 선회각조향모드; 상기 차량의 각각의 차륜의 속도차이를 발생시키는 스키드조향모드; 상기 선회각조향모드와 스키드조향모드를 동시에 구동하는 복합조향모드; 상기 차륜을 동일 방향으로 정렬하여 차량을 기동하는 회피조향모드; 및 상기 차량이 제자리에서 회전되도록 하는 제자리조향모드;를 포함한다. The steering mode includes a turning angle steering mode for adjusting a turning angle of the vehicle; A skid steering mode for generating a speed difference of each wheel of the vehicle; A compound steering mode for simultaneously driving the swing angle steering mode and the skid steering mode; An avoidance steering mode for starting the vehicle by aligning the wheels in the same direction; And a steering mode for allowing the vehicle to rotate in place.

상기 목표 요우모멘트를 결정하는 단계는 상기 감지장치로부터 감지된 실체 요속도와 목표 요속도의 차이에 따라 목표 요우모멘트를 결정한다. The determining of the target yaw moment determines the target yaw moment according to the difference between the actual yaw rate and the target yaw rate detected by the sensing device.

상기 제어방법은, 상기 주행제어장치의 안정성제어기에서 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 필요안정성구동을 판단하는 단계;를 더 포함하고, 상기 차량의 필요안정성구동을 판단하는 단계는, 횡가속도센서를 통해 측정된 차량의 횡가속도와 차량의 목표 횡가속도 차이를 산정하여 사전설정된 기준치를 초과하는 지를 판단한다. The control method may further include determining, by the stability controller of the traveling control device, the required stability driving according to the vehicle state detected from the sensing device, wherein the determining of the required stability driving of the vehicle may include lateral acceleration. The difference between the lateral acceleration measured by the sensor and the target lateral acceleration of the vehicle is calculated to determine whether the predetermined reference value is exceeded.

상기 횡가속도센서를 통해 측정된 차량의 횡가속도와 차량의 목표 횡가속도 차이가 사전설정된 기준치를 초과하는 경우, 상기 주행제어장치가 상기 각각의 차륜의 복합조향장치에 구비되는 조향제어기에 구동명령을 분배하여 차량의 속도를 줄이거나 요우모멘트를 생성한다. When the difference between the lateral acceleration of the vehicle and the target lateral acceleration of the vehicle measured by the lateral acceleration sensor exceeds a preset reference value, the driving control device issues a driving command to the steering controller provided in the compound steering device of each wheel. Distribution to reduce the speed of the vehicle or generate yaw moments.

또한, 상기 제어방법은, 상기 주행제어장치의 슬립제어기에서 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 차량의 슬립율을 판단하는 단계;를 더 포함하고, 상기 차량의 슬립율을 판단하는 단계는, 각각의 차륜에서의 회전속도와 차속을 비교하여 슬립율을 계산한다. The control method may further include determining a slip ratio of the vehicle according to a vehicle state detected by the sensing device in a slip controller of the traveling control device, wherein determining the slip ratio of the vehicle may include: The slip ratio is calculated by comparing the rotation speed and the vehicle speed at each wheel.

상기 각각의 차륜에서의 슬립율이 사전 설정된 제한치를 초과하는 경우, 상기 주행제어장치가 상기 각각의 차륜의 분배되는 입력토크를 결정하여 제어한다. When the slip ratio at each wheel exceeds a preset limit value, the travel control device determines and controls the input torque to be distributed of each wheel.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의해 다음과 같은 효과를 가진다.The present invention has the following effects by the above configuration.

본 발명은 인윌모터와 조향모터를 적용한 독립휠 제어형 다축 하이브리드/전기 전투차량, 전투/감시정찰로봇 등의 군사용 로봇, 미래형 저탄소 지상 유·무인 전투차량의 복합조향 시스템에 적용되어, 운전자의 조향명령을 주행제어기에서 차량 주행상태에 따라 스키드 조향과 선회각 조향을 함으로서, 제자리선회 및 회피기동 등 기동성을 향상시키고 조향반경을 최소화하는 효과를 가진다. The present invention is applied to a hybrid steering system of an independent wheel-controlled multi-axis hybrid / electric combat vehicle, a combat / surveillance robot, a future low-carbon ground-manned and unmanned combat vehicle using an inwill motor and a steering motor, and a driver's steering command. By operating the skid steering and turning angle steering according to the vehicle driving state in the driving controller, it has the effect of improving the maneuverability, such as in-situ turning and avoiding maneuver and to minimize the steering radius.

그에 따라 전투차량 등의 기동성 및 생존성을 증대시킨다. 또한, 에너지 효율도 증대시키는 효과를 가진다. 나아가 차량의 제자리 선회, 조향반경 감소 등 차량의 기동성능 향상과 주행 안정성 향상 등의 효과를 발생시킨다.This increases the mobility and survivability of combat vehicles. It also has the effect of increasing energy efficiency. In addition, it improves the maneuverability and the driving stability of the vehicle, such as turning the vehicle in place and reducing the steering radius.

도 1은 본 발명의 차량의 개략도.
도 2는 차륜에 구비되는 선회각 조향장치를 보여주는 사시도.
도 3은 차륜에 구비되는 스키드 조향장치를 보여주는 단면도.
도 4는 복합 조향장치를 독립적으로 제어할 수 있는 시스템을 보여주는 개략도.
도 5a 내지 도 5e는 다양한 조향모드의 예들을 보여주는 개략도.
도 6은 본 발명의 독립휠 제어형 다축 조향장치의 제어방법의 일 실시예를 보여주는 흐름도.
도 7은 본 발명의 독립휠 제어형 다축 조향장치의 제어방법의 다른 실시예를 보여주는 흐름도.1 is a schematic diagram of a vehicle of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing a turning angle steering device provided in the wheel.
3 is a cross-sectional view showing a skid steering device provided in the wheel.
4 is a schematic view showing a system capable of independently controlling a compound steering device.
5A-5E are schematic diagrams showing examples of various steering modes.
Figure 6 is a flow chart showing one embodiment of a control method of the independent wheel control multi-axis steering apparatus of the present invention.
7 is a flow chart showing another embodiment of the control method of the independent wheel control multi-axis steering apparatus of the present invention.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 독립휠 제어형 다축 조향장치가 구비된 차량의 일 실시예를 보여준다. 도 1을 참고하면, 본 실시예의 차량의 몸체(100)에는 다수개의 차륜(202)이 구비되어 있다.1 shows an embodiment of a vehicle equipped with an independent wheel controlled multi-axis steering device of the present invention. Referring to Figure 1, the body 100 of the vehicle of the present embodiment is provided with a plurality of wheels (202).

상기 차량 몸체(100)는 국방용 차량에 사용될 수 있는 여러가지 외관을 가질 수 있다. 도 1에서는 개략적으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. The vehicle body 100 may have various appearances that can be used in a defense vehicle. Although schematically illustrated in FIG. 1, the present invention is not limited thereto.

도 1에서 상기 차량 몸체(100)에는 6개의 차륜(202)이 구비되어 있다. 하지만, 이는 예시적으로 6개의 차륜을 구비한 실시예를 도시한 것에 불과하고, 후술하는 방법에 의해 각각의 차륜이 독립적으로 제어될 수 있다면 모두 본 발명의 권리범위에 해당된다. In FIG. 1, the vehicle body 100 includes six wheels 202. However, this is merely illustrative of the embodiment provided with six wheels, and if each wheel can be independently controlled by the method described below all fall within the scope of the present invention.

상기 각각의 차륜(202)에는 복합조향장치(200)가 구비된다. 상기 복합조향장치(200)는 차륜의 각도를 조절하는 선회각 조향장치(210), 스키드 조향을 위해 차륜에 구비되는 스키드 조향장치(220) 및 상기 선회각 조향장치 및 스키드 조향장치를 제어하는 조향제어기(230)를 포함하여 구성된다. 도 1에서는 상기 복합조향장치(200)가 차륜의 수에 대응되도록 6개가 구비되어 있다. 하지만 전술하였듯이 이는 예시적인 것에 불과하다.Each wheel 202 is provided with a compound steering device (200). The composite steering apparatus 200 includes a turning angle steering device 210 for adjusting an angle of a wheel, a skid steering device 220 provided on a wheel for skid steering, and a steering for controlling the turning angle steering device and a skid steering device. It is configured to include a controller 230. In FIG. 1, six compound steering apparatuses 200 are provided to correspond to the number of wheels. However, as mentioned above, this is merely illustrative.

도 2에는 상기 선회각 조향장치(210)가 보다 상세하게 도시되어 있다. 상기 선회각 조향장치(210)는 차량의 선회각 조향 기능을 하는 구성으로, 각각의 차륜의 각도를 독립적으로 조절하여 선회각 조향이 이루어지도록 한다.2, the turning angle steering device 210 is shown in more detail. The turning angle steering device 210 is configured to function as a turning angle steering function of the vehicle so that the turning angle steering is performed by independently adjusting the angle of each wheel.

도 2를 참고하면, 상기 선회각 조향장치(210)는, 상기 차륜(202)의 각도를 변경할 구동력을 발생시키는 조향모터(211)와 상기 조향모터의 구동력을 차륜에 전달하여 차륜의 각도 변경을 안내하는 선형운동가이드(212)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the turning angle steering device 210 transmits a steering motor 211 and a steering motor driving force of the steering motor to the wheel to generate a driving force to change the angle of the wheel 202 to change the angle of the wheel. It comprises a linear motion guide (212) for guiding.

상기 조향모터(211)는 상기 선형운동가이드(212)를 통해 너클(216)과 연결되어 있다. 상기 너클(216)은 차체에 대해 회전을 하지 않는다. 상기 너클(216)은 스키드조향장치와 차량의 몸체를 연결하는 역할을 한다. 상기 너클을 관통하여 차륜의 축(217)이 관통하고 있다. 하지만, 상기 축(217)은 너클에 대해 회전을 하지 않는다. The steering motor 211 is connected to the knuckle 216 through the linear motion guide 212. The knuckle 216 does not rotate relative to the vehicle body. The knuckle 216 serves to connect the skid steering device and the body of the vehicle. The shaft 217 of the wheel penetrates through the knuckle. However, the shaft 217 does not rotate about the knuckle.

상기 너클(216)은 중심을 관통하는 축(217)을 통해 후술할 스키드 조향장치(220)과 연결되어 있다. 상기 스키드 조향장치(220)에는 차륜(202)가 연결되어 있다. 따라서, 상기 조향모터(211)에 의해 형성된 구동력은 선형운동가이드(212)를 통해 너클(216)을 회동시킨다. 그에 따라 너클(216)에 연결된 스키드 조향장치(220)와 차륜(202)이 일체로 선회각 조향이 이루어진다. The knuckle 216 is connected to the skid steering device 220 to be described later through the shaft 217 penetrating the center. The wheel 202 is connected to the skid steering device 220. Therefore, the driving force generated by the steering motor 211 rotates the knuckle 216 through the linear motion guide 212. Accordingly, the skid steering device 220 and the wheels 202 connected to the knuckle 216 are integrally steered in steering angle.

한편, 상기 너클(216)에는 더블위쉬본 현수장치(213,214)와 서스팬션인 유기압 완충기(215)가 연결된다. 상기 더블위쉬본 현수장치는 상부지지체(213)와 하부지지체(214)를 구비하고, 상기 너클(216)은 상기 상부지지체와 하부지지체 사이에 회동가능하게 결합된다. 여기서 상기 하부지지체(214)에는 상기 서스팬션(215)이 연결되어 있다. 따라서 상기 너클(240)은 차체에 대해 회전을 하지 않지만, 서스팬션(215)에 연결되어 진동할 수 있다. On the other hand, the knuckle 216 is connected to the double wishbone suspension devices (213, 214) and the suspension pressure of the organic pressure buffer 215. The double wishbone suspension device includes an upper support 213 and a lower support 214, and the knuckle 216 is rotatably coupled between the upper support and the lower support. The suspension 215 is connected to the lower support 214. Accordingly, the knuckle 240 does not rotate relative to the vehicle body, but may be connected to the suspension 215 to vibrate.

상기 선회각 조향장치(210)는 신뢰성과 공간 활용성이 우수한 조향모터와 선형운동가이드를 구비하여 선회각 조향기능을 구현한다. 또한, 더블위쉬본 현수장치와 유기압 완충기를 적용하여 야지 주행성능을 향상시킨다. The swing angle steering device 210 has a steering motor and a linear motion guide excellent in reliability and space utilization to implement a swing angle steering function. In addition, by applying a double wishbone suspension device and an organic pressure buffer to improve the driving performance.

도 3은 스키드 조향장치(220)를 보여준다. 상기 각각의 차륜(202)에는 스키드 조향장치(220)가 구비된다. 도 3을 참고하면 상기 스키드 조향장치(220)는 차륜을 각각 독립적으로 제어하기 위한 인휠모터(221), 복합제동장치(223) 및 감속기(222)를 포함하여 구성된다. 3 shows a skid steering device 220. Each wheel 202 is provided with a skid steering device (220). Referring to FIG. 3, the skid steering device 220 includes an in-wheel motor 221, a complex braking device 223, and a speed reducer 222 for independently controlling wheels.

여기서 상기 인휠모터(221), 감속기(222) 및 복합제동장치(223)는 모듈형으로 결합되어 차륜(202) 내측에 구비될 수 있다. 이러한 인휠모터, 감속기 및 제동장치의 모듈을 인휠모듈이라고 칭할 수 있다. 상기 인휠모듈은 공간을 최소화하고 에너지 효율을 높이기 위한 구조에 해당한다.In this case, the in-wheel motor 221, the reduction gear 222, and the combined braking device 223 may be modularly coupled and provided inside the wheel 202. Such in-wheel motors, reduction gears, and modules of the braking device may be referred to as in-wheel modules. The in-wheel module corresponds to a structure for minimizing space and increasing energy efficiency.

상기 인휠모듈은 보다 상세하게 도 3에 도시되어 있다. 도 3을 참고하면, 상기 인휠모듈은 인휠모터(221), 제동장치(223) 및 감속기(222)를 포함하고 있다.The in-wheel module is shown in more detail in FIG. 3. Referring to FIG. 3, the in-wheel module includes an in-wheel motor 221, a braking device 223, and a reduction gear 222.

상기 인휠모듈은 전술한 바와 같이 차체에 대해 회전하지 않는 너클(216)에 연결된다. 상기 너클(240)은 상기 인휠모듈과 차량의 몸체를 연결하는 역할을 한다. 상기 너클을 관통하여 차륜의 축(217)이 관통하고 있다. 하지만, 상기 축(217)은 너클에 대해 회전을 하지 않는다. The in-wheel module is connected to a knuckle 216 that does not rotate relative to the vehicle body as described above. The knuckle 240 serves to connect the in-wheel module and the body of the vehicle. The shaft 217 of the wheel penetrates through the knuckle. However, the shaft 217 does not rotate about the knuckle.

상기 인휠모터(221)은 스테이터(221b)와 로터(221a)를 구비하고 있다. 상기 스테이터는 상기 축(217)에 연결되어 고정된 구성이다. 상기 로터(221a)는 상기 스테이터(221b)와 소정의 간격을 가지고 이격되어 있되 상기 스테이터와의 전자기적 작용에 의해 상기 스테이터 주위를 회전하게 된다. 즉, 상기 로터(221a)는 상기 축(217)에 대해 회전하게 된다. The in-wheel motor 221 includes a stator 221b and a rotor 221a. The stator is connected to the shaft 217 in a fixed configuration. The rotor 221a is spaced apart from the stator 221b at a predetermined interval, but rotates around the stator by an electromagnetic action with the stator. That is, the rotor 221a rotates about the shaft 217.

상기 로터(221a)의 회전은 로터와 연결된 감속기(222)로 전달된다. 상기 감속기는 내부에 감속기어가 구비되어 로터의 회전속도를 유성기어의 기어비에 따라 감속한다. The rotation of the rotor 221a is transmitted to the reducer 222 connected to the rotor. The reduction gear is provided inside the reduction gear to reduce the rotational speed of the rotor according to the gear ratio of the planetary gear.

상기 감속기(222)에는 림(201)이 연결되어 있다. 상기 림(201)은 상기 차륜(202)의 내주면상에 장착되는 구성으로 차륜을 지지하는 기능을 한다. 상기 인휠모터(221)을 통해 생성된 회전은 상기 감속기(222)을 통해 림(201)으로 전달된다. 그에 따라 상기 림(201)은 고정된 상기 축(217)에 대해 회전을 할 수 있다. 나아가 차륜이 상기 축(217)에 대해 회전이 이루어진다.Rim 201 is connected to the reducer 222. The rim 201 functions to support the wheel in a configuration mounted on the inner circumferential surface of the wheel 202. The rotation generated through the in-wheel motor 221 is transmitted to the rim 201 through the speed reducer 222. Accordingly, the rim 201 can rotate about the fixed shaft 217. Furthermore, wheels are rotated about the shaft 217.

상기 제동장치(223)은 기계식 제동을 수행하는 기계식 제동장치(223a)와 전기식 회생제동 기능을 수행하는 회생제동장치(223b)를 포함한다. 상기 기계식 제동장치(223a)은 기계적으로 감속기에 마찰을 발생시켜 제동이 이루어지도록 하는 장치를 말한다. 상기 회생제동장치(223b)는 상기 인휠모터(221)에 구비되는 스테이터와 로터를 이용하는 것으로, 전기적으로 로터에 역방향 회전력을 발생시킴과 동시에 전력을 발생하도록 하는 장치를 말한다. The braking device 223 includes a mechanical braking device 223a for performing mechanical braking and a regenerative braking device 223b for performing an electric regenerative braking function. The mechanical braking device 223a refers to a device that mechanically generates friction to reduce the brake. The regenerative braking device 223b uses a stator and a rotor provided in the in-wheel motor 221, and refers to a device that generates electric power in parallel with generating a reverse rotational force to the rotor.

상기 조향제어기(230)는 각각의 차륜(202)에 구비되어 상기 복합 조향장치 및 스키드 조향장치를 제어하고 전력변환 기능을 수행한다. 이 경우, 후술할 주행제어장치에 전기적으로 연결되어 상기 각각의 차량에 구비되는 조향제어기가 제어되기도 한다. 즉, 조향제어기에서 조향 명령이 조향모터를 구동시키고, 토크 명령이 인휠모터로 전달되어 구동시키고, 감속기를 거쳐 차륜을 구동시킨다.The steering controller 230 is provided in each wheel 202 to control the combined steering device and the skid steering device and perform a power conversion function. In this case, the steering controller which is electrically connected to the traveling control device to be described later and provided in the respective vehicles may be controlled. That is, the steering command in the steering controller drives the steering motor, the torque command is transmitted to the in-wheel motor to drive, driving the wheel through the reducer.

도 4에는 전술한 복합 조향장치를 제어하기 위한 구성이 도시되어 있다. 도 4에서는 도 1의 차량에 차륜이 6개가 구비되어 있기 때문에 이와 대응되도록 상기 각각의 차륜에 장착된 복합 조향장치(200a,200b,200c,200d,200e,200f)를 세분화 하여 도시하였다. 4 shows a configuration for controlling the above-described complex steering apparatus. In FIG. 4, since six wheels are provided in the vehicle of FIG. 1, the compound steering apparatuses 200a, 200b, 200c, 200d, 200e, and 200f mounted to the respective wheels are subdivided to correspond to the wheels of FIG. 1.

도 4를 참고하면, 상기 각각의 차륜의 복합 조향장치를 제어하기 위한 구성으로 주행제어장치(300), 운전자에 의한 조향명령을 입력받는 운전자운용장치(400) 및 차량 및 각각의 차륜의 상태를 감지하는 감지장치(500)를 포함하여 구성된다. Referring to FIG. 4, the driving control device 300, the driver operating device 400 receiving a steering command by the driver, and the vehicle and the state of each wheel as a configuration for controlling the compound steering device of each wheel. It is configured to include a sensing device 500 for sensing.

상기 감지장치(500)는 각종 센서(510)와 주행제어에 필요한 상태를 추정하는 상태추정기(520)를 포함한다. 이는 차량 및 각각의 차륜의 상태를 감지할 수 있도록 하여 구동장치의 제어를 위한 정보를 제공한다. The sensing device 500 includes various sensors 510 and a state estimator 520 for estimating a state required for driving control. This makes it possible to detect the state of the vehicle and each wheel to provide information for the control of the drive device.

상기 운전자 운용장치(400)는 운전자의 주행 및 조향신호를 입력받아 후술할 주행제어장치에 전달하는 구성으로, 운전자의 조향명령을 입력받을 수 있도록 한다. 상기 운전자 운용장치(400)로는 가속페달(410), 제동페달(420) 및 조향핸들(430)이 있을 수 있으며, 이들의 조작을 감지하여 주행제어장치(300)로 전송할 수 있도록 하는 센서신호처리기(440)도 구비될 수 있다. The driver operating apparatus 400 is configured to receive a driving and steering signal of a driver and transmit the same to a driving control apparatus to be described later, so that the driver's steering command can be received. The driver operating apparatus 400 may include an accelerator pedal 410, a brake pedal 420, and a steering wheel 430. The sensor signal processor may detect the manipulation thereof and transmit the same to the driving controller 300. 440 may also be provided.

상기 센서신호처리기(440)는 운전자의 조작신호뿐만 아니라 상기 감지장치(500)로부터 감지된 차량 및 각각의 차륜의 상태를 주행제어장치(300)로 전송하도록 처리할 수 있다. The sensor signal processor 440 may process to transmit the state of each vehicle and each wheel detected by the sensing device 500 to the driving control device 300 as well as the driver's operation signal.

주행제어장치(300)는 상기 운전자운용장치에 의해 입력된 조향명령을 상기 감지장치를 통해 감지한 차량 및 각각의 차륜의 상태에 따라 상기 각각의 차륜에 구비되는 복합조향장치에 독립적으로 분배하여 제어하는 기능을 한다. The travel control device 300 independently distributes and controls the steering command input by the driver operating device to the compound steering device provided in each wheel according to the state of the vehicle and each wheel detected through the detection device. Function.

상기 주행제어장치(300)는 상기 운전자 운용장치로부터의 조향명령과 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 조향모드를 판단하는 조향판단기(350), 상기 운전자 운용장치로부터의 입력신호에 따라 차량의 목표 조향각과 목표요속도를 결정하고, 상기 감지장치로부터 측정된 차량 상태에 따라 목표 요모멘트를 결정하는 상위제어기(320), 상기 상위제어기에서 결정된 조향각과 요우모멘트를 만족하도록 상기 각각의 차륜에 조향각과 조향력을 분배하는 하위제어기(330), 상기 감지장치에서 감지된 차량의 횡가속도와 요(yaw)속도에 따라 상기 스키드조향장치를 제어하는 안전성제어기(310), 상기 감지장치에서 감지된 각각의 차륜의 미끌림에 따라 상기 스키드조향장치를 제어하는 슬립제어기(340)를 포함하여 구성된다. The driving control apparatus 300 may include a steering determiner 350 that determines a steering mode according to a steering command from the driver operating apparatus and a vehicle state detected by the sensing apparatus, and a vehicle according to an input signal from the driver operating apparatus. A higher steering wheel 320 for determining a target steering angle and a target yaw rate of the vehicle and determining a target yaw moment according to the vehicle state measured from the sensing device, and to satisfy the steering angle and the yaw moment determined by the upper controller. Lower controller 330 for distributing steering angle and steering force, safety controller 310 for controlling the skid steering apparatus according to the lateral acceleration and yaw speed of the vehicle detected by the sensing device, respectively detected by the sensing device It comprises a slip controller 340 for controlling the skid steering device according to the sliding of the wheel.

상기 조향판단기(350)는 상기 운전자 운용장치로부터의 조향명령과 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 조향모드를 판단한다. 즉, 동일한 조향명령이라도 차량의 상태에 따라 최적의 조향모드를 판단하는 것이다.The steering determiner 350 determines the steering mode according to a steering command from the driver operating apparatus and a vehicle state detected by the sensing apparatus. That is, even the same steering command determines the optimal steering mode according to the state of the vehicle.

도 5a 내지 도 5e는 이러한 조향모드의 다양한 예들을 보여준다. 도 5a는 선회각 조향모드를 보여준다. 상기 선회각 조향모드는 상기 선회각 조향장치(210)을 조절하여 여러개의 차륜(202) 중 일부를 차량의 목표 방향으로 선회시켜 차량의 선회각을 조절하는 조향모드를 말한다. 도 5a에서는 전방 2개의 차륜(202)만 목표방향으로 선회시켜 차량의 선회각을 조절하고 있다. 5A to 5E show various examples of such a steering mode. 5A shows the turning angle steering mode. The turning angle steering mode refers to a steering mode that adjusts the turning angle steering device 210 to turn a part of the plurality of wheels 202 in a target direction of the vehicle to adjust the turning angle of the vehicle. In FIG. 5A, only the two front wheels 202 are turned in the target direction to adjust the turning angle of the vehicle.

도 5b는 스키드 조향모드를 모여준다. 상기 스키드 조향모드는 상기 스키드 조향장치를 조절하여 차륜의 속도차이를 발생시켜 차량의 선회각을 조절하는 조향모드를 말한다. 도 5b에서 좌우 차륜들은 서로 다른 속도를 가지도록 제어된다.5b gathers skid steering modes. The skid steering mode refers to a steering mode that adjusts the skid steering device to generate a speed difference of a wheel to adjust a turning angle of the vehicle. In FIG. 5B, the left and right wheels are controlled to have different speeds.

도 5c는 복합조향모드를 보여준다. 상기 복합조향모드는 상기 선회각조향모드와 스키드조향모드를 동시에 수행하는 것이다. 즉, 도 5c와 같이 상기 선회각 조향장치(210)을 조절하여 여러개의 차륜(202) 중 일부를 차량의 목표 방향으로 선회시키고, 상기 스키드 조향장치를 조절하여 차륜의 속도차이를 발생시키는 것이다. 이러한 경우는 후술할 하위제어기가 상기 조향제어기에 스키드 조향명령과 선회각 조향명령을 동시에 분배하여 이루어질 수 있다.5C shows the compound steering mode. The combined steering mode is to simultaneously perform the swing angle steering mode and the skid steering mode. That is, as shown in FIG. 5C, the turning angle steering device 210 is adjusted to turn some of the wheels 202 in the target direction of the vehicle, and the skid steering device is adjusted to generate the speed difference of the wheels. In this case, a lower controller to be described later may be performed by simultaneously distributing a skid steering command and a turning angle steering command to the steering controller.

도 5d는 회피조향모드를 보여준다. 상기 회피조향모드는 차륜을 동일 방향으로 정렬하여 차량을 기동하는 조향모드를 말한다. 도 5e는 여러개의 차륜들이 둥글게 정렬되도록 한 상태에서 스키드 조향을 하여, 상기 차량이 제자리에서 회전되도록 하는 조향모드를 말한다. 5d shows the avoidance steering mode. The avoidance steering mode refers to a steering mode for starting a vehicle by aligning wheels in the same direction. 5E illustrates a steering mode in which the vehicle is rotated in place by skid steering in a state in which several wheels are arranged in a rounded manner.

상기 하위제어기(330)는 상기 상위제어기(320)로부터의 구동신호를 상기 각각의 조향제어기에 분배한다. 즉, 상기 상위제어기에서 결정된 조향각과 요우모멘트를 만족하도록 각각의 차륜의 조향각과 조향력을 결정하여 조향제어기에 분배하는 것이다. 따라서, 상기 차량이 6개의 차륜을 구비한다면, 상기 6개의 차륜의 복합조향장치가 상기 주행제어장치에 의해 독립적으로 각각 제어될 수 있다. The lower controller 330 distributes the driving signal from the upper controller 320 to each of the steering controllers. That is, the steering angle and steering force of each wheel are determined to satisfy the steering angle and yaw moment determined by the upper controller and are distributed to the steering controller. Therefore, if the vehicle is provided with six wheels, the compound steering device of the six wheels can be independently controlled by the travel control device, respectively.

한편, 도 4를 참고하면 전원공급장치(600)가 더 구비될 수 있다. 상기 전원공급장치(600)는 제어 및 신호전원을 공급하는 저전원공급기(610)와 구동전원을 공급하는 고전원공급기(620)로 구성된다.Meanwhile, referring to FIG. 4, a power supply device 600 may be further provided. The power supply device 600 includes a low power supply 610 for supplying control and signal power and a high power supply 620 for supplying driving power.

한편, 본 발명은 차량에 구비되는 각각의 차륜의 복합 조향장치를 독립적으로 제어하는 다축 조향장치의 제어방법에 관한 것이다. 도 5에는 이러한 제어방법이 도시되어 있다. On the other hand, the present invention relates to a control method of a multi-axis steering device to independently control the compound steering device of each wheel provided in the vehicle. 5 shows such a control method.

도 6을 참고하면, 상기 제어방법의 일 실시예는, 주행제어장치가 운전자 운용장치 또는 상기 감지장치로부터 조향신호 또는 차량 및 각각의 차륜의 상태신호를 감지하는 단계(S50), 주행제어장치의 조향판단기가 운전자 운용장치로부터의 조향명령과 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 조향모드를 판단하는 단계(S100), 상기 주행제어장치의 상위제어기가 상기 운전자운용장치로부터의 조향명령에 따라 목표 조향각과 목표 요속도를 결정하고, 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 목표 요우모멘트를 결정하는 단계(S200), 상기 주행제어장치의 하위제어기가 상기 상위제어기의 결정에 따라 상기 각각의 차륜의 조향각과 조향력을 결정하여 상기 복합조향장치의 조향제어기에 분배하여 구동하는 단계(S300)를 포함한다. Referring to FIG. 6, in one embodiment of the control method, the driving control apparatus detects a steering signal or a state signal of each vehicle and each wheel from a driver operating apparatus or the sensing apparatus (S50), The steering determiner determines the steering mode according to the steering command from the driver operating device and the vehicle state detected by the sensing device (S100), and the upper steering controller of the traveling control device according to the steering command from the driver operating device. And determining a target yaw rate, and determining a target yaw moment according to the vehicle state detected by the sensing device (S200), wherein a lower controller of the traveling control device determines the steering angle of each wheel according to the determination of the upper controller. And determining the steering force and distributing and driving the steering force to the steering controller of the hybrid steering apparatus (S300).

상기 차량 및 각각의 차륜의 조향신호와 상태신호를 감지하는 단계(S50)는 운전자운용장치(400)로부터 운전자의 조향명령 또는 상기 감지장치(500)로부터 차량 및 차륜의 상태가 감지된 후, 전기적인 신호화가 되어 상기 주행제어장치(300)로 입력되는 단계를 말한다. In step S50 of detecting the steering signal and the state signal of the vehicle and each wheel, the driver's steering command from the driver operating device 400 or the state of the vehicle and the wheel from the detection device 500 is detected. In this case, the signal is input to the driving control apparatus 300.

상기 조향모드를 판단하는 단계(S100)는 사전 설정된 복수개의 조향모드 중에서 상기 조향판단기에 의해 선택되어지는 단계를 말하다. 상기 조향모드에 대해서는 전술한 바와 같이 도 5a 내지 도 5e에 여러가지 예들이 보여진다. The determining of the steering mode (S100) refers to a step of being selected by the steering determiner from a plurality of preset steering modes. As described above with respect to the steering mode, various examples are shown in FIGS. 5A to 5E.

상기 목표 요우모멘트를 결정하는 단계(S200)는 상기 상위제어기에서 운전자운용장치로부터의 조향명령에 따라 목표 조향각과 목표 요속도를 결정하고, 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 목표 요우모멘트를 결정하는 단계를 말한다. 여기서, 상기 감지장치로부터 감지된 실체 요속도와 목표 요속도의 차이에 따라 목표 요우모멘트를 결정한다. The determining of the target yaw moment (S200) may include determining a target steering angle and a target yaw speed according to a steering command from a driver operating device in the upper controller, and determining a target yaw moment according to a vehicle state detected by the sensing device. Says a step. Here, the target yaw moment is determined according to the difference between the actual yaw velocity and the target yaw velocity detected by the sensing device.

상기 복합조향장치의 조향제어기에 분배하여 구동하는 단계(S300)는 상기 하위제어기에서 상위제어기의 결정에 따라 상기 각각의 차륜의 조향각과 조향력을 결정하여 분배하는 단계를 말한다. 이는 각각의 차륜에 필요한 조향각 및 조향력을 최적으로 분배하여 각각의 차륜을 독립적으로 조향 제어하는 것이다. 그에 따라 각각의 차륜은 독립적으로 조향되어 구동(S350)된다.Distributing and driving to the steering controller of the hybrid steering apparatus (S300) refers to a step of determining and distributing the steering angle and steering force of each wheel in accordance with the determination of the upper controller in the lower controller. This is to optimally distribute the steering angle and steering force required for each wheel to independently steer each wheel. Accordingly, each wheel is independently steered and driven (S350).

도 7은 상기 제어방법의 다른 실시예를 보여준다. 도 7을 참고하면, 상기 제어방법은 상기 주행제어장치의 안정성제어기에서 상기 상태신호에 따라 차량의 필요안정성구동을 판단하는 단계(S210)를 더 포함할 수 있다. 상기 차량의 필요안정성 구동을 판단하는 단계(S210)는 차량의 횡 가속도와 요 속도의 급격한 증가에 따른 차량의 불안정성을 제거하기 위하여 차량의 속도를 줄여서 횡가속도를 감소시키고, 차량의 요속도 발산을 막기 위한 요 모멘트를 생성하는 역할을 한다. 7 shows another embodiment of the control method. Referring to FIG. 7, the control method may further include a step S210 of determining the required stability driving of the vehicle according to the state signal in the stability controller of the traveling control device. Determining the necessary stability driving of the vehicle (S210) reduces the lateral acceleration by reducing the speed of the vehicle in order to remove the instability of the vehicle caused by the rapid increase in the lateral acceleration and yaw speed of the vehicle, and the release of the yaw speed of the vehicle It creates the yaw moment to prevent it.

상기 차량의 필요안정성구동을 판단하는 단계(S210)는 상기 감지장치에 포함되는 횡가속도센서를 통해 측정된 차량의 횡가속도와 차량의 목표 횡가속도 차이를 산정하여 사전설정된 기준치를 초과하는 지를 판단한다. In the determining of the required stability driving of the vehicle (S210), the difference between the lateral acceleration of the vehicle and the target lateral acceleration of the vehicle measured by the lateral acceleration sensor included in the sensing device is determined to determine whether the predetermined reference value is exceeded. .

여기서, 상기 횡가속도센서를 통해 측정된 차량의 횡가속도와 차량의 목표 횡가속도 차이가 사전설정된 기준치를 초과하는 경우, 상기 주행제어장치(300)가 상기 각각의 차륜의 복합조향장치(200)에 구비되는 조향제어기(230)에 구동명령을 분배하여 차량의 속도를 줄이거나 요우모멘트를 생성한다. 이러한 경우, 전술한 것과 같이 상위제어기 및 하위제어기를 통해 각각의 차륜에 독립적으로 조향명령을 형성한다.Here, when the difference between the lateral acceleration of the vehicle and the target lateral acceleration of the vehicle measured by the lateral acceleration sensor exceeds a predetermined reference value, the driving control device 300 is connected to the combined steering device 200 of each wheel. The driving command is distributed to the steering controller 230 provided to reduce the speed of the vehicle or generate the yaw moment. In this case, as described above, steering commands are formed independently on the respective wheels through the upper controller and the lower controller.

한편, 상기 제어방법은 상기 주행제어장치의 슬립제어기에서 상기 상태신호에 따라 차량의 슬립율을 판단하는 단계(S220)를 더 포함한다. 상기 차량의 슬립율을 판단하는 단계(S220)는 각각의 차륜의 주행상태를 모니터링하여 미끄러짐이 발생하지 않도록 입력토크를 결정하는 기능을 수행한다.On the other hand, the control method further comprises the step of determining the slip ratio of the vehicle according to the state signal in the slip controller of the driving control apparatus (S220). The step of determining the slip ratio of the vehicle (S220) monitors the driving state of each wheel to determine the input torque so that slip does not occur.

상기 차량의 슬립율을 판단하는 단계(S220)는 각각의 차륜에서의 회전속도와 차속을 비교하여 슬립율을 계산한다. 여기서, 상기 각각의 차륜에서의 슬립율이 사전 설정된 제한치를 초과하는 경우, 상기 주행제어장치가 상기 각각의 차륜의 분배되는 입력토크를 결정하여 미끄러지지 않도록 제어하게 된다. 이 경우에도 전술한 것과 같이 상위제어기 및 하위제어기를 통해 각각의 차륜에 독립적으로 구동명령을 형성한다.In the determining of the slip ratio of the vehicle (S220), the slip rate is calculated by comparing the rotation speed and the vehicle speed at each wheel. Here, when the slip ratio at each of the wheels exceeds a preset limit value, the travel control device determines that the input torque of each wheel is distributed so as not to slip. Also in this case, as described above, the driving command is independently formed on each wheel through the upper controller and the lower controller.

한편, 상기 차량의 필요안정성구동을 판단하는 단계(S210)와 차량의 슬립율을 판단하는 단계(S220)는 운전자운용장치의 입력을 토대로 하는 목표 요우모멘트를 결정하는 단계(S200)와 병렬적으로 이루어질 수 있다. 즉, 이들 단계들이 동시 또는 이시에 독립적으로 이루어질 수 있는 것이다.
On the other hand, the step of determining the required stability driving of the vehicle (S210) and the step of determining the slip ratio of the vehicle (S220) in parallel with the step of determining the target yaw moment based on the input of the driver operating device (S200). Can be done. In other words, these steps may be performed simultaneously or independently.

이상 첨부도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 그러한 실시예 및/또는 도면에 제한되는 것으로 해석되어서는 아니되고 후술하는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정된다. 그리고 특허청구범위에 기재되어 있는 발명의 당업자에게 자명한 개량, 변경, 수정 등도 본 발명의 권리범위에 포함된다는 점이 명백하게 이해되어야 한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the scope of the present invention is not to be construed as limited to such embodiments and / or drawings, and is determined by the matters set forth in the claims below. do. In addition, it should be clearly understood that improvements, changes, modifications, and the like apparent to those skilled in the art described in the claims are included in the scope of the present invention.

100 : 차량 몸체 200 : 복합 조향장치
201 : 림 202 : 차륜
210 : 선회각 조향장치 220 : 스키드 조향장치
230 : 조향제어기 300 : 주행제어장치
400 : 운전자 운용장치 500 : 감지장치
600 : 전원공급장치100: vehicle body 200: compound steering
201: rim 202: wheel
210: turning angle steering device 220: skid steering device
230: steering controller 300: driving control device
400: operator operating device 500: detection device
600: power supply

Claims (21)

차량에 장착된 각각의 차륜에 구비되는 복합조향장치;
상기 각각의 차륜에 구비된 상기 각각의 복합조향장치를 독립적으로 제어하는 주행제어장치;
운전자에 의해 조향명령이 입력되는 운전자운용장치; 및
차량 및 각각의 차륜의 상태를 감지하는 감지장치;를 포함하고,
상기 주행제어장치는 상기 운전자운용장치에 의해 입력된 조향명령을 상기 감지장치를 통해 감지한 차량 및 각각의 차륜의 상태에 따라 상기 각각의 차륜에 구비되는 복합조향장치에 독립적으로 분배하여 제어하고,
상기 복합조향장치는,
상기 차륜의 각도를 조절하는 선회각 조향장치; 스키드 조향을 위해 차륜에 구비되는 스키드 조향장치; 및 상기 선회각 조향장치 및 스키드 조향장치를 제어하는 조향제어기;를 포함하고,
상기 주행제어장치는 상기 조향제어기를 통해 상기 선회각 조향장치 및 스키드 조향장치를 제어하며,
상기 선회각 조향장치는, 상기 차륜의 각도를 변경할 구동력을 발생시키는 조향모터;와 상기 조향모터의 구동력을 차륜에 전달하여 차륜의 각도 변경을 안내하는 선형운동가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치.
A compound steering device provided in each wheel mounted to the vehicle;
A traveling control device for independently controlling each of the multiple steering devices provided in the respective wheels;
A driver operating device in which a steering command is input by the driver; And
It includes; sensing device for detecting the state of the vehicle and each wheel,
The driving control device independently distributes and controls a steering command input by the driver operating device to a compound steering device provided in each wheel according to a state of the vehicle and each wheel detected through the sensing device,
The composite steering device,
A turning angle steering device for adjusting an angle of the wheel; A skid steering device provided on the wheel for skid steering; And a steering controller for controlling the swing angle steering device and the skid steering device.
The traveling control device controls the turning angle steering device and the skid steering device through the steering controller,
The turning angle steering device includes a steering motor for generating a driving force to change the angle of the wheel; and a linear motion guide for guiding the wheel angle change by transferring the driving force of the steering motor to the wheel.
Independent wheel controlled multi-axis steering system.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 선회각 조향장치는,
더블위쉬본 현수장치;와 유기압 완충기;를 더 포함하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치.
The method of claim 1,
The turning angle steering device,
Further comprising: a double wishbone suspension device; and an organic pressure buffer;
Independent wheel controlled multi-axis steering system.
제1항에 있어서,
상기 스키드 조향장치는,
차륜 내부에 구비되는 인휠모터; 감속기; 및 제동장치;를 포함하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치.
The method of claim 1,
The skid steering device,
An in-wheel motor provided inside the wheel; reducer; And a braking device;
Independent wheel controlled multi-axis steering system.
제5항에 있어서,
상기 인휠모터와 감속기 및 제동장치가 일체로 결합되어 하나의 모듈을 형성하는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치.
The method of claim 5,
The in-wheel motor and the reducer and the braking device are integrally combined to form a module,
Independent wheel controlled multi-axis steering system.
제1항에 있어서,
상기 운전자운용장치는,
가속페달; 제동페달; 조향핸들; 및 센서신호처리기를 포함하고,
상기 센서신호처리기는 가속페달과 제동페달 및 조향핸들의 조작신호뿐만 아니라 상기 감지장치로부터 감지된 차량 및 각각의 차륜의 상태를 상기 주행제어장치로 전송하도록 처리할 수 있는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치.
The method of claim 1,
The driver operating device,
Accelerator pedal; Braking pedal; Steering wheel; And a sensor signal processor,
The sensor signal processor may be configured to transmit not only an operation signal of an accelerator pedal, a brake pedal and a steering wheel, but also a state of each vehicle and each wheel detected from the sensing device to the driving control device.
Independent wheel controlled multi-axis steering system.
제1항에 있어서,
상기 감지장치는, 센서; 및 상태추정기;를 포함하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치.
The method of claim 1,
The sensing device, the sensor; And a state estimator;
Independent wheel controlled multi-axis steering system.
제1항에 있어서,
상기 주행제어장치는,
상기 운전자 운용장치로부터의 조향명령과 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 조향모드를 판단하는 조향판단기;
상기 운전자 운용장치로부터의 입력신호에 따라 차량의 목표 조향각과 목표요속도를 결정하고, 상기 감지장치로부터 측정된 차량 상태에 따라 목표 요모멘트를 결정하는 상위제어기;
상기 상위제어기에서 결정된 조향각과 요우모멘트를 만족하도록 상기 각각의 차륜에 조향각과 조향력을 분배하는 하위제어기;를 포함하고,
상기 하위제어기는 상기 상위제어기로부터의 구동신호를 상기 각각의 조향제어기에 분배하는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치.
The method of claim 1,
The traveling control device,
A steering determiner determining a steering mode according to a steering command from the driver operating apparatus and a vehicle state detected by the sensing apparatus;
An upper controller configured to determine a target steering angle and a target yaw speed of the vehicle according to an input signal from the driver operating apparatus, and determine a target yaw moment according to the vehicle state measured from the sensing device;
And a lower controller for distributing steering angles and steering forces to the respective wheels so as to satisfy steering angles and yaw moments determined by the upper controller.
Wherein the lower controller distributes a drive signal from the upper controller to each of the steering controllers.
Independent wheel controlled multi-axis steering system.
제9항에 있어서,
상기 주행제어장치는 상기 감지장치에서 감지된 차량의 횡가속도와 요(yaw)속도에 따라 상기 스키드조향장치를 제어하는 안전성제어기;를 더 포함하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치.
10. The method of claim 9,
The traveling control device further includes a safety controller for controlling the skid steering device according to the lateral acceleration and yaw speed of the vehicle detected by the detection device;
Independent wheel controlled multi-axis steering system.
제9항에 있어서,
상기 주행제어장치는 상기 감지장치에서 감지된 각각의 차륜의 미끌림에 따라 상기 스키드조향장치를 제어하는 슬립제어기;를 더 포함하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치.
10. The method of claim 9,
The driving control device further includes a slip controller for controlling the skid steering device according to the sliding of each wheel detected by the sensing device;
Independent wheel controlled multi-axis steering system.
제1항에 있어서,
상기 차량은 6개의 차륜을 구비하고,
상기 6개의 차륜의 복합조향장치가 독립적으로 각각 제어되는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치.
The method of claim 1,
The vehicle has six wheels,
Characterized in that each of the six wheel compound steering device is independently controlled,
Independent wheel controlled multi-axis steering system.
차량 몸체;
상기 몸체에 구비된 각각의 차륜에 구비되는 복합조향장치;
상기 각각의 차륜에 구비된 상기 각각의 복합조향장치를 제어하는 주행제어장치;
차량 및 각각의 차륜의 상태를 감지하는 감지장치;
운전자에 의해 조향명령이 입력되는 운전자운용장치;를 포함하고,
상기 주행제어장치는 상기 운전자운용장치에 의한 조향명령과 상기 감지장치를 통해 감지한 차량의 상태에 따라 상기 각각의 차륜에 구비되는 복합조향장치를 독립적으로 제어하고,
상기 복합조향장치는,
상기 차륜의 각도를 조절하는 선회각 조향장치; 스키드 조향을 위해 차륜에 구비되는 스키드 조향장치; 및 상기 선회각 조향장치 및 스키드 조향장치를 제어하는 조향제어기;를 포함하고,
상기 주행제어장치는 상기 조향제어기를 통해 상기 선회각 조향장치 및 스키드 조향장치를 제어하며,
상기 선회각 조향장치는, 상기 차륜의 각도를 변경할 구동력을 발생시키는 조향모터;와 상기 조향모터의 구동력을 차륜에 전달하여 차륜의 각도 변경을 안내하는 선형운동가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치를 구비한 차량.
Vehicle body;
A compound steering device provided in each wheel provided in the body;
A traveling control device controlling each of the multiple steering devices provided in the respective wheels;
A sensing device for sensing a state of the vehicle and each wheel;
And a driver operating device to which a steering command is input by the driver.
The traveling control device independently controls the compound steering device provided in each wheel according to the steering command by the driver operating device and the state of the vehicle detected by the detection device,
The composite steering device,
A turning angle steering device for adjusting an angle of the wheel; A skid steering device provided on the wheel for skid steering; And a steering controller for controlling the swing angle steering device and the skid steering device.
The traveling control device controls the turning angle steering device and the skid steering device through the steering controller,
The turning angle steering device includes a steering motor for generating a driving force to change the angle of the wheel; and a linear motion guide for guiding the wheel angle change by transferring the driving force of the steering motor to the wheel.
Vehicle with independent wheel controlled multi-axis steering.
차량에 구비되는 각각의 차륜의 복합조향장치를 독립적으로 제어하는 다축 조향장치의 제어방법에 있어서,
주행제어장치의 조향판단기가 운전자 운용장치로부터의 조향명령과 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 조향모드를 결정하는 단계;
상기 주행제어장치의 상위제어기가 상기 운전자운용장치로부터의 조향명령에 따라 목표 조향각과 목표 요속도를 결정하고, 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 목표 요우모멘트를 결정하는 단계;
상기 주행제어장치의 하위제어기가 상기 상위제어기의 결정에 따라 상기 각각의 차륜의 조향각과 조향력을 결정하여 상기 복합조향장치의 조향제어기에 분배하여 구동하는 단계;를 포함하고,
상기 복합조향장치는,
상기 차륜의 각도를 조절하는 선회각 조향장치; 스키드 조향을 위해 차륜에 구비되는 스키드 조향장치; 및 상기 선회각 조향장치 및 스키드 조향장치를 제어하는 조향제어기;를 포함하고,
상기 주행제어장치는 상기 조향제어기를 통해 상기 선회각 조향장치 및 스키드 조향장치를 제어하며,
상기 선회각 조향장치는, 상기 차륜의 각도를 변경할 구동력을 발생시키는 조향모터;와 상기 조향모터의 구동력을 차륜에 전달하여 차륜의 각도 변경을 안내하는 선형운동가이드;를 포함하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치의 제어방법.
In the control method of the multi-axis steering device for independently controlling the compound steering device of each wheel provided in the vehicle,
Determining, by the steering determiner of the traveling control device, the steering mode according to a steering command from the driver operating apparatus and a vehicle state detected by the sensing device;
Determining, by the upper controller of the traveling control device, a target steering angle and a target yaw rate according to a steering command from the driver operating device, and determining a target yaw moment according to a vehicle state detected by the sensing device;
And determining, by the lower controller of the traveling control device, the steering angle and the steering force of each wheel according to the determination of the upper controller, and distributing and driving the steering wheel of the compound steering device.
The composite steering device,
A turning angle steering device for adjusting an angle of the wheel; A skid steering device provided on the wheel for skid steering; And a steering controller for controlling the swing angle steering device and the skid steering device.
The traveling control device controls the turning angle steering device and the skid steering device through the steering controller,
The turning angle steering device includes: a steering motor for generating a driving force for changing the angle of the wheel; and a linear motion guide for guiding the wheel angle change by transferring the driving force of the steering motor to the wheel.
Control Method of Independent Wheel Controlled Multi-axis Steering System.
제14항에 있어서,
상기 조향모드를 판단하는 단계는 사전 설정된 복수개의 조향모드 중에서 상기 조향판단기에 의해 선택되어 지는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치의 제어방법.
15. The method of claim 14,
The determining of the steering mode may be selected by the steering determiner from a plurality of preset steering modes.
Control Method of Independent Wheel Controlled Multi-axis Steering System.
제15항에 있어서,
상기 조향모드는,
상기 차량의 선회각을 조절하는 선회각조향모드;
상기 차량의 각각의 차륜의 속도차이를 발생시키는 스키드조향모드;
상기 선회각조향모드와 스키드조향모드를 동시에 구동하는 복합조향모드;
상기 차륜을 동일 방향으로 정렬하여 차량을 기동하는 회피조향모드; 및
상기 차량이 제자리에서 회전되도록 하는 제자리조향모드;를 포함하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치의 제어방법.
16. The method of claim 15,
The steering mode,
A turning angle steering mode for adjusting a turning angle of the vehicle;
A skid steering mode for generating a speed difference of each wheel of the vehicle;
A compound steering mode for simultaneously driving the swing angle steering mode and the skid steering mode;
An avoidance steering mode for starting the vehicle by aligning the wheels in the same direction; And
Including; the steering mode to allow the vehicle to rotate in place;
Control Method of Independent Wheel Controlled Multi-axis Steering System.
제14항에 있어서,
상기 목표 요우모멘트를 결정하는 단계는 상기 감지장치로부터 감지된 실체 요속도와 목표 요속도의 차이에 따라 목표 요우모멘트를 결정하는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치의 제어방법.
15. The method of claim 14,
Determining the target yaw moment is characterized in that for determining the target yaw moment according to the difference between the actual yaw rate and the target yaw rate detected from the sensing device,
Control Method of Independent Wheel Controlled Multi-axis Steering System.
제14항에 있어서,
상기 주행제어장치의 안정성제어기에서 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 필요안정성구동을 판단하는 단계;를 더 포함하고,
상기 차량의 필요안정성구동을 판단하는 단계는, 횡가속도센서를 통해 측정된 차량의 횡가속도와 차량의 목표 횡가속도 차이를 산정하여 사전설정된 기준치를 초과하는 지를 판단하는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치의 제어방법.
15. The method of claim 14,
Determining the required stability driving according to the vehicle state detected from the sensing device in the stability controller of the traveling control device;
The determining of the required stability driving of the vehicle may include determining whether the vehicle exceeds the preset reference value by calculating a difference between the vehicle lateral acceleration and the target lateral acceleration measured by the lateral acceleration sensor.
Control Method of Independent Wheel Controlled Multi-axis Steering System.
제18항에 있어서,
상기 횡가속도센서를 통해 측정된 차량의 횡가속도와 차량의 목표 횡가속도 차이가 사전설정된 기준치를 초과하는 경우,
상기 주행제어장치가 상기 각각의 차륜의 복합조향장치에 구비되는 조향제어기에 구동명령을 분배하여 차량의 속도를 줄이거나 요우모멘트를 생성하는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치의 제어방법.
19. The method of claim 18,
When the difference between the lateral acceleration of the vehicle and the target lateral acceleration of the vehicle measured by the lateral acceleration sensor exceeds a preset reference value,
Characterized in that the driving control device to distribute the drive command to the steering controller provided in the compound steering device of each wheel to reduce the speed of the vehicle or to generate a yaw moment,
Control Method of Independent Wheel Controlled Multi-axis Steering System.
제14항에 있어서,
상기 주행제어장치의 슬립제어기에서 상기 감지장치로부터 감지된 차량 상태에 따라 차량의 슬립율을 판단하는 단계;를 더 포함하고,
상기 차량의 슬립율을 판단하는 단계는, 각각의 차륜에서의 회전속도와 차속을 비교하여 슬립율을 계산하는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치의 제어방법.
15. The method of claim 14,
Determining a slip ratio of the vehicle according to a vehicle state detected by the sensing device in a slip controller of the traveling control device;
Determining the slip ratio of the vehicle, characterized in that for calculating the slip ratio by comparing the rotation speed and the vehicle speed in each wheel,
Control Method of Independent Wheel Controlled Multi-axis Steering System.
제20항에 있어서,
상기 각각의 차륜에서의 슬립율이 사전 설정된 제한치를 초과하는 경우,
상기 주행제어장치가 상기 각각의 차륜의 분배되는 입력토크를 결정하여 제어하는 것을 특징으로 하는,
독립휠 제어형 다축 조향장치의 제어방법.
21. The method of claim 20,
If the slip ratio at each of the wheels exceeds a preset limit,
Characterized in that the traveling control device determines and controls the input torque to be distributed of each wheel,
Control Method of Independent Wheel Controlled Multi-axis Steering System.
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