KR100290412B1 - 티씨에스의기준엔진토크산출장치및그방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 자동차의 각 좌우/전후 바퀴에 부착되어, 각 바퀴의 회전 속도에 따라 해당 상태의 전기 신호를 출력하여 자동차 바퀴의 회전 속도를 산출할 수 있도록 하는 제1∼제4휠속도 감지부와; 엔진의 동작 상태에 따라 회전 상태가 변화하는 크랭크축의 회전 속도에 따라 해당 상태의 전기 신호를 출력하여 엔진의 회전수를 산출할 수 있도록 하는 엔진 회전수 감지부와; 스로틀 밸브의 개도 정도를 변화시키는 스로틀 액츄에이터의 위치에 따라 내부 저항값이 변화하여 해당하는 크기의 전기 신호를 출력하여 스로틀 밸브의 개도 정도를 판단할 수 있도록 하는 스로틀 포지션 감지부와; 상기 감지부에서 출력되는 신호를 이용하여 차량의 상태를 판정하고, 차량의 가속도를 이용하여 바퀴의 토크를 계산하여 엔진 토크를 역으로 산출하여 엔진 제어의 기준 엔진 토크로 설정하는 동작 제어부를 포함하여 이루어져, 정확한 티씨에스 제어 동작을 실행할 수 있고, 자동차의 안전 주행을 실행할 수 있고, 티씨에스 동작 성능이 향상되어 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있으므로 정확한 제어 동작으로 자동차의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 발생한다.

Description

티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 장치 및 그 방법

이 발명은 티씨에스(TCS,Traction/Trace Control System, 이하 TCS라 칭함)에 관한 것으로써, 더욱 상세하게 말하자면, 티씨에스의 슬립(slip) 제어시 기준 엔진 토크를 산출하여 엔진 토크를 제어하기 위해 티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 TCS는 슬립 제어(slip control) 및 트레이스 제어(trace control)의 두가지 기능을 가지고 있다.

상기 슬립 제어는 미끄러운 길을 주행할 경우, 공회전 상태에서 구동 휠이 미끄러지지 않도록 하여 출발 성능 및 스티어링 휠의 안정성을 증가시킬 수 있도록 하고, 상기 트레이스 제어는 건조한 아스팔트의 노면에서 회전할 때 급속한 가속을 방지하여 안전 선회성을 증가시킬 수 있도록 한다.

그러므로 미끄러운 노면에서의 출발 및 가속시에 가속 페달의 조작이 불필요하고, 미끄러운 노면에서의 출발, 가속 성능 및 선회 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한 건조한 아스팔트 노면에서 가속 주행을 하거나 목표 지점을 주행할 때 안전한 선회 동작이 가능하고, 스티어링 휠의 선회성을 향상시킬 수 있고 가속 페달의 진동수를 가속 선회시 감소시킬 수 있는 등의 효과가 발생한다.

따라서 슬립 제어를 실행할 경우엔 엔진 토크 제어 및 구동 휠 브레이크 제어에 의해 구동 휠에 대한 토크의 최적 슬립비(optimum slip ratio)를 얻도록 제어하여 미끄러운 노면상에서 출발 및 가속이 이루어질 때 구동 휠이 선회하지 못하도록 한다.

그리고 트레이스 제어를 실행할 경우엔, 운전자가 스티어링 휠을 돌릴 때 TCS는 측면 가속으로 판단하거나 어떤 차속 상태에서 이상적 종가속으로 판단하여 엔진 토크를 제어한다.

따라서 상기와 같은 제어를 실행하기 위해 TCS는 스로틀 제어나 연료 제어 및 점화 시기나 실린더 번호 등을 제어하는 엔진 제어, 클러치 제어나 디퍼렌셜 제어 등의 파워 트레인 제어, 및 각 스티어링 휠을 독립으로 제어하거나 동시 제어하기 위한 브레이크 제어 등을 실행한다.

스로틀 밸브의 개도 정도를 변화시켜 엔진 제어를 실행하므로, 엔진의 출력 토크를 적절히 제어하여 주행중 발생하는 차량의 미끄러짐을 제어할 수 있도록 한다.

엔진의 제어 상태를 변화시켜 원하는 엔진 토크를 출력할 수 있도록 하기 위해서는, 종래의 TCS에서는 엔진으로 흡입되는 공기량 등을 감지하여 엔진의 부하 정도에 따라 엔진의 동작을 제어하여 엔진 출력 토크를 변화시킬 수 있도록 구성되어 있거나, 또는 자동차의 상태만을 이용하여 TCS의 제어 동작을 실행하였다.

따라서, 정확한 엔진 토크를 산출할 수 없고, 그에 따른 정확한 엔진 제어가 이루어지지 않아 자동차의 주행 상태에 따른 정확한 엔진 제어가 이루어지지 않고, TCS 제어 동작의 신뢰성을 감소시키는 문제가 발생한다.

그러므로 이 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로써, 엔진 토크를 제어하기 위한 기준 엔진 토크를 추정하여 설정한 후, 기준 엔진 토크를 중심으로 엔진 토크 제어를 실행하여 정확한 엔진 제어가 이루어질 수 있도록 하는 티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 장치의 블록도이고,

도2는 이 발명의 실시예에 따른 티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 방법의 동작 순서도이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은,

자동차의 각 좌우/전후 바퀴에 부착되어, 각 바퀴의 회전 속도에 따라 해당 상태의 전기 신호를 출력하여 자동차 바퀴의 회전 속도를 산출할 수 있도록 하는 제1∼제4휠속도 감지부와;

엔진의 동작 상태에 따라 회전 상태가 변화하는 크랭크축의 회전 속도에 따라 해당 상태의 전기 신호를 출력하여 엔진의 회전수를 산출할 수 있도록 하는 엔진 회전수 감지부와;

스로틀 밸브의 개도 정도를 변화시키는 스로틀 액츄에이터의 위치에 따라 내부 저항값이 변화하여 해당하는 크기의 전기 신호를 출력하여 스로틀 밸브의 개도 정도를 판단할 수 있도록 하는 스로틀 포지션 감지부와;

상기 감지부에서 출력되는 신호를 이용하여 차량의 상태를 판정하고, 차량의 가속도를 이용하여 바퀴의 토크를 계산하여 엔진 토크를 역으로 산출하여 엔진 제어의 기준 엔진 토크로 설정하는 동작 제어부를 포함하여 이루어져 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 다른 구성은,

제1∼제4휠 속도 감지부와 엔진 회전수 감지부와 스로틀 포지션 감지부에서 입력되는 신호를 판독하여, 자동차의 주행 상태를 판정하고 자동차의 가속도를 산출하는 단계와;

산출된 자동차의 가속도를 이용하여 바퀴의 토크를 산출하는 단계와;

산출된 바퀴의 토크를 이용하여 엔진의 출력 토크를 역으로 산출하여 기준 엔진 토크로 설정하는 단계를 포함하여 이루어져 있다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

도1은 이 발명의 실시예에 따른 티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 장치의 블록도이고,

도2는 이 발명의 실시예에 따른 티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 법의 동작 순서도이다.

도1을 참고로 하여 이 발명의 실시예에 따른 구성을 살펴보면, 자동차의 각 좌우/전후 바퀴에 부착되어, 각 바퀴의 회전 속도에 따라 해당 상태의 전기 신호를 출력하여 자동차 바퀴의 회전 속도를 산출할 수 있도록 하는 제1∼제4휠속도 감지부(11∼14)와;

엔진의 동작 상태에 따라 회전 상태가 변화하는 크랭크 축의 회전 속도에 따라 해당 상태의 전기 신호를 출력하여 엔진의 회전수를 산출할 수 있도록 하는 엔진 회전수 감지부(15)와;

스로틀 밸브의 개도 정도를 변화시키는 스로틀 액츄에이터의 위치에 따라 내부 저항값이 변화하여 해당하는 크기의 전기 신호를 출력하여 스로틀 밸브의 개도 정도를 판단할 수 있도록 하는 스로틀 포지션 감지부(16)와;

상기 감지부(11∼16)에서 출력되는 신호를 이용하여 차량의 상태를 판정하고, 필요한 바퀴의 토크를 계산하여 필요한 엔진 토크를 역으로 산출하여, 엔진 제어의 기준 토크로 설정하여, 엔진 토크를 제어할 수 있는 제어신호를 출력하는 동작 제어부(2)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 동작 제어부(2)는 감지부(11∼16)에서 입력되는 신호의 상태를 이용 가능한 상태로 변환하는 A/D 변환부(21)와, 제어 동작에 필요한 프로그램이나 데이터 또는 제어 동작중에 발생하는 데이터 등을 저장하기 위한 메모리(22)와, 중앙 처리 장치(23)를 포함하여 이루어져 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어져 있는 이 발명의 실시예의 동작은 다음과 같다.

먼저, 각 장치의 동작에 필요한 전원이 공급되면, 각 장치는 동작을 시작하고, 동작 제어부(2)의 동작도 시작한다(S10).

따라서 동작 제어부(2)의 중앙 처리 장치(23)는 각 감지부(11∼16)에서 입력되는 신호를 판독하여(S11), 현재 자동차의 주행 상태를 판정한다(S12).

그러므로, 동작 제어부(2)는 제1∼제4휠속도 감지부(11∼14)에서 출력되는 신호를 판독하여 각 바퀴의 휠 속도를 산출하고, 뒤쪽의 좌/우 바퀴의 속도를 평균하여 산출된 값을 자동차의 주행 속도(Vv)로 산출한다.

또한 상기 차속 감지부(15)에서 출력되는 신호에 의해 설정된 차속도(d(Vv))의 변화값과 설정된 샘플링 시간(dt)을 이용하여, 차량 가속도(Av)를 산출하고, 이미 설정된 산술식을 이용하여 현재의 차속도와 각 바퀴의 휠속도를 이용하여 각 바퀴의 미끄러짐량을 산출한다.

상기와 같이 각 입력되는 감지부(11∼16)의 신호를 이용하여, 현재 차량의 상태가 파악되면, 동작 제어부(2)의 중앙 처리 장치(23)는, 산출된 가속도(Av)를 이용하여 다음에 도시한 산술식에 따라 자동차 바퀴의 토크(Treq)를 계산한다(S13).

[산술식]

Treq=Mv×Av×Rtire+주행저항

(여기에서, Mv : 차량 중량,

Rtire : 타이어 유효 반지름이다).

상기와 같이 산출된 가속도(Av)를 이용하여, 바퀴의 토크(Treq)가 산출되면, 동작 제어부(2)의 중앙 처리 장치(23)는 산출된 토크(Treq)로부터 엔진의 출력 토크(TEreq)를 역으로 산출한다(S14).

엔진의 출력 토크(TEreq)를 역으로 산출하기 위해, 중앙 처리 장치(23)는 산출된 바퀴의 구동 토크(Treq)와, 상수인 최종 기어단, 이미 메모리(23)에 설정되어 있는 데이터 맵을 이용한 토크 컨버터의 동작 특성, 및 변속기의 동작 특성을 역으로 추적한다.

상기와 같이 이미 설정된 각 데이터 맵이나 동작 특성을 이용하여 바퀴의 출력 토크(Treq)에 해당하는 엔진의 출력 토크(TEreq)를 산출되면, 중앙 처리 장치(23)는 산출된 엔진의 출력 토크(TEreq)를 기준 엔진 토크로 설정하여 TCS의 제어 동작을 위한 기준값으로 설정한다(S15).

따라서 상기와 같이 엔진 토크를 제어하기 위한 기준 엔진 토크(TEreq)가 설정되면, 동작 제어부(2)의 중앙 처리 장치(23)는 상기 단계(S12)에서 판정된 미끄러짐 양을 이용하여, 바퀴에 미끄러짐이 발생하는지를 판단한다(S16).

현재의 주행 상태가 바퀴의 미끄러짐이 발생한 상태로 판단되면, 동작 제어부(2)의 중앙 처리 장치(23)는 이미 설정되어 있는 데이터 맵을 이용하여 현재 동작중인 엔진 토크를 판정한다(S17).

즉, 동작 제어부(2)의 중앙 처리 장치(23)는 현재의 엔진 토크는 엔진 회전수 감지부(15)에서 출력되는 신호를 이용하여 판정된 엔진 회전수와, 스로틀 포지션 감지부(16)에서 출력되는 신호를 이용하여 판정된 스로틀 밸브의 개도 정도에 따라 설정된 데이터 맵을 이용하여, 해당하는 현재의 엔진 토크를 판정한다.

그리고 이미 설정된 기준 엔진 토크(TEreq)와 상기 단계(S17)에서 판정된 현재의 엔진 토크를 이용하여 두 엔진 토크 간의 오차를 산출하고(S18), 발생된 오차의 절대값에 따라(S19) 엔진 토크를 기준 엔진 토크(TEreq)로 변화시키기 위한 제어 동작을 실행한다(S20).

그러므로 동작 제어부(2)의 중앙 처리 장치(23)는 발생하는 엔진 토크의 오차값에 따라 엔진의 출력 토크를 변화시킬 수 있도록 스로틀 밸브의 개도 정도를 변화시킬 수 있는 제어 신호를 출력하여, 엔진의 출력 토크를 기준 엔진 토크(TEreq)로 보정될 수 있도록 한다.

상기와 같이 TCS에서 엔진의 출력 토크를 제어할 수 있도록 기준 엔진 출력 토크를 설정하여 현재 엔진의 출력 토크를 보정할 수 있도록 하므로, 정확한 TCS의 제어 동작을 실행할 수 있고, 자동차의 안전 주행을 실행할 수 있다.

또한 TCS의 동작 성능이 향상되어 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있으므로, 정확한 제어 동작으로 자동차의 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 자동차의 각 좌우/전후 바퀴에 부착되어, 각 바퀴의 회전 속도에 따라 해당 상태의 전기 신호를 출력하여 자동차 바퀴의 회전 속도를 산출할 수 있도록 하는 제1∼제4휠속도 감지부와;

   엔진의 동작 상태에 따라 회전 상태가 변화하는 크랭크 축의 회전 속도에 따라 해당 상태의 전기 신호를 출력하여 엔진의 회전수를 산출할 수 있도록 하는 엔진 회전수 감지부와;

   스로틀 밸브의 개도 정도를 변화시키는 스로틀 액츄에이터의 위치에 따라 내부 저항값이 변화하여 해당하는 크기의 전기 신호를 출력하여 스로틀 밸브의 개도 정도를 판단할 수 있도록 하는 스로틀 포지션 감지부와;

   상기 감지부에서 출력되는 신호를 이용하여 차량의 상태를 판정하고, 차량의 가속도를 이용하여 바퀴의 토크를 계산하여 엔진 토크를 역으로 산출하여 엔진 제어의 기준 엔진 토크로 설정하고, 엔진의 회전수와 스로틀 밸브의 개도 정도에 따라 현재 엔진 토크를 판정하여, 기준 엔진 토크와 현재 엔진 토크의 오차에 따라 엔진의 출력 토크를 변화시키기 위한 스로틀 밸브 개도 제어 신호를 출력하는 동작 제어부를 포함하여 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 티씨에스의 엔진 토크 제어 장치.
2. 제2항에 있어서, 상기 동작 제어부는 다음의 산술식을 이용하여 바퀴의 토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 티씨에스의 엔진 토크 제어 장치.

   Treq=Mv×Av×Rtire+주행저항

   (여기에서, Treq는 바퀴의 토크이고, Av는 가속도이고, Mv는 차량 중량이고, Rtire는 타이어 유효 반지름이다).
3. 제1∼제4휠 속도 감지부와 엔진 회전수 감지부와 스로틀 포지션 감지부에서 입력되는 신호를 판독하여, 자동차의 주행 상태를 판정하고 자동차의 가속도를 산출하는 단계와;

   산출된 자동차의 가속도를 이용하여 바퀴의 토크를 산출하는 단계와;

   산출된 바퀴의 토크를 이용하여 엔진의 출력 토크를 역으로 산출하여 기준 엔진 토크로 설정하는 단계와;

   자동차 바퀴의 회전 속도와 자동차의 주행 속도를 이용하여 바퀴의 미끄러짐이 발생하는지를 판단하는 단계와;

   자동차 바퀴에 미끄러짐이 발생할 경우, 기준 엔진 토크와 현재 엔진 토크의 오차를 산출하는 단계와;

   산출된 오차의 절대값이 설정값을 초과할 경우, 엔진의 출력 토크를 기준 엔진 토크로 제어하기 위해, 스로틀 밸브의 개도를 변화시키는 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는 티씨에스의 엔진 토크 제어방법.
4. 제3항에 있어서, 다음의 산술식을 이용하여 바퀴의 토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 티씨에스의 엔진 토크 제어 방법.

   Treq=Mv×Av×Rtire+주행저항

   (여기에서, Treq는 바퀴의 토크이고, Av는 가속도이고, Mv는 차량 중량이고, Rtire는 타이어 유효 반지름이다).
5. 자동차의 각 좌우/전후 바퀴에 부착되어, 각 바퀴의 회전 속도에 따라 해당 상태의 전기 신호를 출력하여 자동차 바퀴의 회전 속도를 산출할 수 있도록 하는 제1∼제4휠속도 감지부와;

   엔진의 동작 상태에 따라 회전 상태가 변화하는 크랭크 축의 회전 속도에 따라 해당 상태의 전기 신호를 출력하여 엔진의 회전수를 산출할 수 있도록 하는 엔진 회전수 감지부와;

   스로틀 밸브의 개도 정도를 변화시키는 스로틀 액츄에이터의 위치에 따라 내부 저항값이 변화하여 해당하는 크기의 전기 신호를 출력하여 스로틀 밸브의 개도 정도를 판단할 수 있도록 하는 스로틀 포지션 감지부와;

   상기 감지부에서 출력되는 신호를 이용하여 차량의 상태를 판정하고, 차량의 가속도를 이용하여 바퀴의 토크를 계산하여 엔진 토크를 역으로 산출하여 엔진 제어의 기준 엔진 토크로 설정하는 동작 제어부를 포함하여 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 장치.
6. 제5항에 있어서, 다음의 산술식을 이용하여 바퀴의 토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 장치.

   Treq=Mv×Av×Rtire+주행저항

   (여기에서, Treq는 바퀴의 토크이고, Av는 가속도이고, Mv는 차량 중량이고, Rtire는 타이어 유효 반지름이다).
7. 제1∼제4휠 속도 감지부와 엔진 회전수 감지부와 스로틀 포지션 감지부에서 입력되는 신호를 판독하여, 자동차의 주행 상태를 판정하고 자동차의 가속도를 산출하는 단계와;

   산출된 자동차의 가속도를 이용하여 바퀴의 토크를 산출하는 단계와;

   산출된 바퀴의 토크를 이용하여 엔진의 출력 토크를 역으로 산출하여 기준 엔진 토크로 설정하는 단계를 포함하여 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 방법.
8. 제7항에 있어서, 다음의 산술식을 이용하여 바퀴의 토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 티씨에스의 기준 엔진 토크 산출 방법.

   Treq=Mv×Av×Rtire+주행저항

   (여기에서, Treq는 바퀴의 토크이고, Av는 가속도이고, Mv는 차량 중량이고, Rtire는 타이어 유효 반지름이다).

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