JP5972655B2 - 自動車走行制御システム及びその方法 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車走行制御システム及びその方法に係り、より詳しくは、自動車の現在の走行状況に応じて運転者の要求トルクを定めるのに使用されるフィルタ係数値の変更が可能な自動車走行制御システム及びその方法に関する。
車両の走行制御のためのロジックを具現することにおいて、運転者の要求トルクを演算するロジックは運転者の意志を正確に反映しなければならない。
減速、加速、一定の速度の維持など運転者の意志を正確に反映することによって、運転者の希望どおりに車両を駆動できる。もし、運転者の意志をうまく反映せずに要求トルクが演算された場合、運転者の意図とは異なる駆動がなされて、運転性が低下し、また事故の危険性も大きくなる。このため、運転者の要求トルクを正確に演算することは、ロジック実現において必須条件である。
車両で運転者の意志を把握する要素は、APS(Accel pedal Position Sensor)とBPS(Brake pedal Position Sensor)の測定値などである。
加速トルクは、一般に車両の最小トルクと最大トルクを合わせた値にAPSで測定された値をかけて計算する。例えば、図1に示したとおり、最小トルクが−60Nmであり、最大トルクが200Nmであり、APSで測定された値が50%であれば、加速トルクは70Nm((−60+200)×0.5)となる。
また、減速トルクはBPSで測定された値に基づいて計算される。つまり、BPSで測定された値に基づいて回生制動量及び油圧制動量を決定し、回生制動量及び油圧制動量によって減速トルクが設定された関数によって計算される。
一般に、運転者が加速しようとする時には、APSで測定された値に比例して要求加速トルクが大きくなり、運転者が減速しようとする場合には、BPSの値が大きくなる。APSとBPSで測定された値以外に、現在の変速段や車速などを考慮して運転者の意志に添った、現在の車両システムに合う運転者の要求トルクが演算される。
このような運転者の要求トルクを演算する時、要求トルクが急激に変わらないようにフィルタリングされなければならない。また、フィルタリングされた要求トルクが運転者の意志を逸脱しないように制御されなければならない。さらに、要求トルクを過度にフィルタリングすることによって、運転者の意志とは異なる要求トルクが計算されないようにしなければならない。
従来の要求トルクを演算する方法によれば、APSの測定値が0%の時、クリープ(Creep)走行が可能なクリープトルク(Creep Torque)を最小トルクに設定し、一方、エンジントルクとモータトルクを加えた値を最大トルクに設定する。つまり、最小トルクはAPS0%に対応し、最大トルクはAPS100%に対応する。その後、車速とAPSによる運転者の要求加速トルクが演算され、運転者の要求加速トルクが急変しないように演算された要求加速トルクを一定のフィルタ係数値(Filter Coefficient)でフィルタリングする(例えば、特許文献1参照)。
従来の技術の場合、図1に示したとおり、フィルタリングの際に一つの固定された係数値(Constant)でフィルタリングしたので、現在の走行状況を忠実に反映することができない問題があった。例えば、能動型安全装置(Traction Control System;TCS)や横滑り防止装置(Electronic Stability Program;ESP)からの信号の入力時に、安全のために要求トルクは運転者の要求そのままを直ちに反映しなければならない。しかし、従来の技術の場合、フィルタ係数値が固定されているため、走行状況を速かに反映できず、運転者が危険に直面する恐れがあった。
特開2009−067216号公報
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、自動車の現在の走行状況による加速トルクの急変を防止すると同時に、自動車の現在の走行状況に応じて運転者の要求を忠実に反映する要求トルクを計算することができる自動車走行制御システム及びその方法を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明の自動車走行制御方法は、クリープトルク(Creep Torque)を最小トルクに設定する段階、エンジンの最大トルクとモータの最大トルクの合計を最大トルクに設定する段階、APS(Accel pedal Position Sensor)値をモニターする段階、APS値によって要求トルクを演算する段階、要求トルクをフィルタリングするためのフィルタ係数値を自動車の走行状況に応じて設定する段階、及び設定されたフィルタ係数値で要求トルクをフィルタリングする段階、を含むことを特徴とする。
走行状況は、TCS(Traction Control System)作動の有無、ESP(Electronic Stability Program)作動の有無、SOC(State Of Charge)、APS変化率、及び現在のドライブモードのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする。
走行状況それぞれに対して優先順位を設定して、優先順位が高い走行状況のイベント発生によってフィルタ係数値を設定することを特徴とする。
本発明の自動車走行制御システムは、エンジンとモータによって駆動される自動車に適用され、エンジンとモータを制御する制御部を含み、制御部は、APS値によって要求トルクを演算し、要求トルクを自動車の走行状況に応じたフィルタ係数値によってフィルタリングすることを特徴とする。
走行状況は、TCS(Traction Control System)作動の有無、ESP(Electronic Stability Program)作動の有無、SOC(State Of Charge)、APS変化率、及び現在のドライブモードのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする。
走行状況それぞれに対して優先順位を設定して、優先順位が高い走行状況のイベント発生によってフィルタ係数値を設定することを特徴とする。
本発明の実施例によれば、現在の自動車の走行状況に応じてフィルタ係数値を変更するので、自動車の走行状況が要求トルクの計算に忠実に反映され、これによって自動車の運行の安全性が向上する効果がある。
また、現在の自動車の走行状況に応じてフィルタ係数値を変更して、加速トルクの急変を防止することによって、燃費を向上させることができる。
従来の技術による自動車走行制御方法の概念を説明するための概略図である。 本発明の実施例による自動車走行制御システムのブロック図である。 本発明の実施例による自動車走行制御方法のフローチャートである。
以下、本発明の好ましい実施例について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
図2は、本発明の実施例による自動車走行制御システムのブロック図である。
図2に示したとおり、本発明の実施例による自動車走行制御システムは、APS110、TCS120、ESP130、SOC検出部140、制御部150、エンジン160、及びモータ170を含む。
APS110は、加速ペダルの位置値(加速ペダルが押された程度)を測定して、これに対する信号を制御部150に伝達する。加速ペダルが完全に押された場合には、加速ペダルの位置値が100%であり、加速ペダルが押されていない場合には、加速ペダルの位置値が0%である。APS110を使用する代わりに、吸気通路に装着されたスロットルバルブ開度センサーを使用することができる。したがって、本明細書及び特許請求の範囲において、APS110はスロットルバルブ開度センサーを含み、加速ペダルの位置値はスロットルバルブの開度を含む。
TCS120は、車両の駆動力を制御し、TCS120の制御が必要であれば、これに対する信号を制御部150に伝達する。
ESP130は、ステアリングホイールの状態を分析して、分析されたステアリングホイールの状態に基づいて車輪にブレーキ圧力を加えたり、エンジントルクを落としたり、変速を行って車両の安定性を図る。ESP130は、その制御が必要であれば、これに対する信号を制御部150に伝達する。
SOC検出部140は、バッテリのSOCを検出して、これに対する信号を制御部150に伝達する。バッテリのSOCを直接検出する代わりに、バッテリの電流及び電圧を測定して、これからバッテリのSOCを予測することも可能である。
制御部150は、APS110、TCS120、ESP130、及びSOC検出部140から伝達された信号に基づいて加速トルクを演算し、演算された加速トルクをフィルタ係数値を使用してフィルタリングする。また、制御部150は、フィルタリングされた加速トルクに基づいてエンジントルクとモータトルクを計算して、計算されたエンジントルクとモータトルクに基づいてエンジン160とモータ170を制御する。つまり、制御部150は、設定されたプログラムによって動作する一つ以上のプロセッサに具現でき、設定されたプログラムは、本発明の実施例による自動車走行制御方法の各段階を行うようにプログラムされたものである。
図3は、本発明の実施例による自動車走行制御方法のフローチャートである。
図3に示したとおり、本発明の実施例による自動車走行制御方法は、クリープトルク(Creep Torque)を最小トルクに設定する段階(S10)、エンジンの最大トルクとモータの最大トルクの合計を最大トルクに設定する段階(S20)、APS(Accel pedal Position Sensor)値をモニターする段階(S30)、APS値によって要求トルクを演算する段階(S40)、自動車の走行状況に応じて要求トルクをフィルタリングするためのフィルタ係数値10を設定する段階(S50)、及び設定されたフィルタ係数値10で要求トルクをフィルタリングする段階(S60)を含む。
最初に、クリープトルクを最小トルクに設定する(S10)。クリープトルクとは、クリープ走行時に生成されるトルクを意味する。また、クリープ走行とは、加速ペダル(accelerator pedal)を踏まないで、エンジンのアイドル(idle)RPMやモータの電気動力だけで車両が移動することを意味する。クリープ走行は、主に道路の渋滞または運転者の意志で徐行しようとする時に実施される。
自動車の走行制御システムは、加速ペダル位置センサー及び/又はブレーキスイッチから信号を受けて、運転者の走行意志を決定する。特に、ハイブリッド車両に適用される走行制御システムは、運転者の要求トルクを実現するためにエンジン160の出力トルクと、バッテリ電源状態によるモータ170の出力トルクの組み合わせによって、最終出力トルクを決定する。エンジン160の出力トルクは、エンジン制御器(図示せず)によって決定され、モータ170の出力トルクはモータ制御器(図示せず)によって決定される。エンジン制御器とモータ制御器は、制御部150によって制御されるか、または制御部150に統合できる。
ハイブリッド車両で車両が低速で走行するか、または停止していて、運転者の加速意志がない場合、つまり、運転者がアクセルペダルを踏んでいない時には、クリープトルクを生成するために、エンジン160の動力使用を最小限に抑えることで、燃料の消耗を減らすように制御ロジックが構成されている。したがって、クリープ走行時にはエンジン160は停止し、モータ170を利用した電気動力によってクリープトルクを発生する。クリープトルクは、バッテリの電源状態によってモータによって発生し、クリープ走行が長く持続する場合、バッテリの電源状態が悪化する。この場合、エンジン160を再び始動して、エンジン160によってバッテリを充電しなければならない。
一方、一般的な内燃機関自動車の場合、車両が低速で走行するか、または停止して、運転者の加速意志がない場合、つまり、アクセルペダルを踏んでいない時には、エンジン160がクリープ(Creep)トルクを発生させる。この時、エンジン160は最小限の動力を使用するようにクリープトルクを発生させる。
クリープトルクをシステムの最小トルクに設定することによって、APSが0%であってもクリープ走行を可能にする。
一方、エンジン160の最大トルクとモータ170の最大トルクの合計をシステムの最大トルクに設定する(S20)。
ハイブリッド車両の場合、前述のとおり、エンジン160の出力トルクとバッテリ電源状態によるモータ170の出力トルクの組み合わせによって、最終出力トルクが決定される。したがって、最終出力トルクの最大値をシステムの最大トルクに設定する。
最小トルクと最大トルクが設定された状態で、APS値をモニタリング(Monitoring)する(S30)。つまり、運転者が加速ペダルを踏んだ程度をAPS(Accel pedal Position Sensor)を通じて持続的にモニターすることである。
その後、モニターされたAPS値によって運転者の要求トルクを演算する(S40)。具体的に、APS値が0%である場合、要求トルクは設定された最小トルク(クリープトルク)であり、APS値が100%である場合、要求トルクは設定された最大トルクである。
したがって、APS値によって運転者の要求トルクが演算される。
図1に示したとおり、運転者がアクセルペダルを踏んでAPS値が50%である場合、最大トルクを連結した最大トルクラインと最小トルクを連結した最小トルクラインとの間で要求トルクが決定される。一例として、図1の要求トルクは70Nmに演算される。
その後、要求トルクをフィルタリングするためのフィルタ係数値(Filter Coefficient)10を自動車の走行状況に応じて設定する(S50)。
そして、設定されたフィルタ係数値10で要求トルク値をフィルタリングして、自動車の走行を制御する(S60)。
フィルタ係数値10は、一般的に計算された運転者の要求トルクが急激に変わらないようにフィルタリングする役割を果たす。
従来の技術の場合には、図1に示したとおり、フィルタ係数値が固定された値に設定されていて、多様な走行状況に対処できない問題があった。
本発明の実施例による自動車走行制御方法では、図3に示したとおり、自動車の走行状況に応じてフィルタ係数値10を変更して設定する。車両の多様な走行状況を反映してフィルタ係数値10が決定されるので、現在の走行状況に対する対処能力が向上する。
走行状況は、TCS(Traction Control System)作動の有無、ESP(Electronic Stability Program)作動の有無、SOC(State Of Charge)、APS変化率、及び現在のドライブモードのいずれか一つ以上を含む。
一つまたは種々の実施例において、TCSまたはESP制御フラグ(Controlling Flag)がオンになる場合(つまり、TCSまたはESPの制御が必要な場合)、フィルタ係数値10を小さく設定することによって、運転者の要求トルクに速かに変更されるようにする。自動車の走行状況中、TCSやESP制御フラグ(Controlling Flag)がオンになる場合は、自動車走行状況が緊急であるかまたは危険に直面している場合が多い。そこで、運転者の要求を直ちに反映する必要がある。
一つまたは種々の実施例において、バッテリのSOC(State Of Charge)が低い場合、フィルタ係数値を多少大きく設定することによって、要求トルク値が徐々に変化できるようにする。
一つまたは種々の実施例において、APS変化率及びドライブモードによってフィルタ係数値を変更させる。
TCS(Traction Control System)作動の有無、ESP(Electronic Stability Program)作動の有無、SOC(State Of Charge)、APS変化率、及び現在のドライブモードは、自動車走行状況と係る変数の例であり、これらに限定されるものではない。したがって、これら変数以外にも多様な自動車走行状況を示す変数によってフィルタ係数値を設定することができる。
一方、TCS(Traction Control System)作動の有無、ESP(Electronic Stability Program)作動の有無、SOC(State Of Charge)、APS変化率、及び現在のドライブモードを含む多様な走行状況に対して、フィルタ係数値を設定するための優先順位を定め、設定された順位が高い走行状況のイベント発生によってフィルタ係数値を変更して設定する。
一つまたは種々の実施例において、第一に、TCSまたはESPが動作する場合、第二に、バッテリのSOC放電制限がある場合、第三に、エコドライブモードで走行する場合、第四に、市内の道路(City way)を走行している場合、第五に、高速道路(Highway)を走行している場合、の順序に優先順位を定めることができる。
例えば、高速道路の走行している場合、これに相当するフィルタ係数値10が設定されて、設定されたフィルタ係数値10によって運転者の要求トルクをフィルタリングして走行する。この時、道路の障害物などによって自動車のTCSやESPが動作することを想定する。この場合、TCSまたはESPが動作する状況は、高速道路の走行状況よりも高い優先順位を有するので、TCSまたはESPの動作に相当するフィルタ係数値10を適用して要求トルクをフィルタリングすることによって、運転者の要求を直ちに反映して緊急状況から速かに抜け出すことができる。
制御部150は、フィルタリングされた要求トルクをエンジン160とモータ170に負担させる。エンジン160で出力可能な最大トルクをTm,engとし、モータ170で出力可能な最大トルクをTm,motとすれば、エンジン160が負担するトルク(Teng)と、モータ170が負担するトルク(Tmot)は、次の式によって計算することができる。
〔式1〕
Teng=T×Tm,eng/(Tm,eng+Tm,mot)
〔式2〕
Tmot=T×Tm,mot/(Tm,eng+Tm,mot)
ここで、Tは車両の要求トルクを表す。
このように、エンジン160及びモータ170が負担するトルクが決定されると、制御部150はこの値に基づいてエンジン160及びモータ170を制御する。
実際ハイブリッド自動車に本発明の実施例によるシステムと方法を採用してテストした結果、多様な走行状況に応じてフィルタ係数値を設定して運転者の要求トルクを変更することによって、安全性と燃費が向上することが実証された。
以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明の範囲は特定の実施例に限定されるのではなく、特許請求の範囲によって解釈されなければならない。また、この技術分野で通常の知識を習得した者なら、本発明の技術的範囲内で多くの修正と変形ができることはいうまでもない。
10 フィルタ係数値
110 APS(Accelpedal Position Sensor)
120 TCS(Traction Control System)
130 ESP(Electronic Stability Program)
140 SOC(State Of Charge)検出部
150 制御部
160 エンジン
170 モータ

Claims (2)

  1. 自動車走行制御方法において、
    クリープトルク(Creep Torque)を最小トルクに設定する段階、
    エンジンの最大トルクとモータの最大トルクの合計を最大トルクに設定する段階、
    APS(Accelpedal Position Sensor)値をモニターする段階、
    前記APS値によって要求トルクを演算する段階、
    前記要求トルクをフィルタリングするためのフィルタ係数値を自動車の走行状況に応じて設定する段階、及び
    設定された前記フィルタ係数値で前記要求トルクをフィルタリングする段階、を含み、
    前記走行状況は、TCS(Traction Control System)作動の有無、ESP(Electronic Stability Program)作動の有無、SOC(State Of Charge)、APS変化率、及び現在のドライブモードを含み、
    前記走行状況それぞれに対して優先順位を設定して、前記優先順位が高い走行状況のイベント発生によって前記フィルタ係数値を設定し、
    前記TCSまたは前記ESPの制御が必要な場合、前記フィルタ係数値を小さく設定することにより、前記要求トルクが迅速に変更されるようにし、
    前記SOCが低い場合、前記フィルタ係数値を大きく設定することにより、前記要求トルクが徐々に変化されるようにし、
    前記優先順位が高い走行状況は、前記TCSまたは前記ESPである、
    ことを特徴とする自動車走行制御方法。
  2. エンジンとモータによって駆動される自動車走行制御システムにおいて、
    前記システムは、前記エンジンと前記モータを制御する制御部を含み、
    前記制御部はAPS(Accelpedal Position Sensor)値によって要求トルクを演算し、前記要求トルクを自動車の走行状況に応じたフィルタ係数値によってフィルタリングし、
    前記走行状況は、TCS(Traction Control System)作動の有無、ESP(Electronic Stability Program)作動の有無、SOC(State Of Charge)、APS変化率、及び現在のドライブモードを含み、
    前記走行状況それぞれに対して優先順位を設定して、前記優先順位が高い走行状況のイベント発生によって前記フィルタ係数値を設定し、
    前記TCSまたは前記ESPの制御が必要な場合、前記フィルタ係数値を小さく設定することにより、前記要求トルクが迅速に変更されるようにし、
    前記SOCが低い場合、前記フィルタ係数値を大きく設定することにより、前記要求トルクが徐々に変化されるようにし、
    前記優先順位が高い走行状況は、前記TCSまたは前記ESPである、
    ことを特徴とする自動車走行制御システム。
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