KR100499593B1 - 출발 및 후속 차량 가속 공정 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

출발 및 후속 차량 가속 공정 제어 방법 및 시스템 Download PDF

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KR100499593B1
KR100499593B1 KR10-2003-0027951A KR20030027951A KR100499593B1 KR 100499593 B1 KR100499593 B1 KR 100499593B1 KR 20030027951 A KR20030027951 A KR 20030027951A KR 100499593 B1 KR100499593 B1 KR 100499593B1
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가도따게이지
시미즈고오이찌
스즈끼히데또시
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

자동차의 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하는 시스템이 제공된다. 시스템은 출발 공정 중에 연속적으로 증가하는 사전설정 변수를 임계값과 비교한다. 시스템은 운전자 요구에 응답하여 토크의 제1 소정값을, 가속 슬립에 응답하여 토크의 제2 소정값을 결정한다. 시스템은, 사전설정 변수가 임계값 이하일 때 토크의 제1 소정값에 응답하여 피드 포워드 4WD 제어를 수행한다. 시스템은, 토크의 제2 소정값에 응답하여 피드 포워드 4WD 제어의 수행으로부터 피드백 2/4WD 제어의 수행으로의 변경이 주행 상태에 의해 정당화되는지의 여부를 판정한다.

Description

출발 및 후속 차량 가속 공정 제어 방법 및 시스템{Controlling a starting and the subsequent vehicle acceleration procedure}
본 발명은 자동차의 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일본 특개평8-207605호에는 4WD 모드 또는 2WD 모드에서 작동 가능한 자동차가 개시되어 있다. 자동차는 4WD 모드로 출발할 수 있다. 전달 장치(transfer)는 토크 분배 클러치를 갖는다. 제어 신호에 응답하여 클러치에 인가되는 유압을 제어함으로써 엔진의 출력 토크로부터 분기되는 토크량을 변경할 수 있다. 제어기는 제어 신호를 발생시킨다. 제어기는, 가속기 페달 개방도 및 차륜 속도를 입력으로서 사용한다. 제어기는 차륜 속도에 기초하여 가속 슬립(slip)을 계산한다. 제어기는 가속기 페달 개방도에 기초하여 토크의 제1 값을 계산하며 가속 슬립에 기초하여 토크의 제2 값을 계산한다. 제어기는 임계 차속(예를 들면, 20km/h)을 설정하고 차속을 임계 차속과 비교한다. 제어기는, 차속이 임계 차속 보다 낮은 경우 제1 및 제2 값 중 큰 값을 기본 토크로서 설정한다. 제어기는, 차속이 임계 차속 이상인 경우, 제2 값을 기본 토크로서 설정한다. 제어기는 클러치의 토크 전달 성능의 급격한 저하를 허용하도록 기본 토크에 기초하여 제어 신호를 결정하도록 차량 감속을 고려함으로써, 4WD를 신속하게 불용화(disable) 한다. 이 수단은 타이트 코너 제동(tight corner braking) 현상의 발생을 방지하는데 효과적이다.
이러한 공지된 시스템에서의 출발 및 후속 차량 가속 공정에서는, 항상 시간 지연이 존재하기 때문에, 차속이 임계 차속에 도달할 때의 4WD 모드의 불용화는 다른 4WD 모드가 가용화될 때까지 가속 슬립이 발생되게 한다. 이 공정은 전이(transition) 중의 가속 슬립이 임계 차속에 의해서만 억제되어, 강화된 연비 요구에 의해 요구될지라도 임계 차속이 하한값 이하로 하강될 수 없는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 자동차의 출발 및 후속 가속 공정을 제어하기 위한 시스템 및 방법을 제공하는 것이며, 상기 자동차는 우수한 연비 및 출발 중에 최적 차량 가속도로 주행된다.
본 발명의 한 예시적인 실시예에 따르면, 명령에 응답하여 차륜에 토크를 인가함으로써 전륜 모드로 차량을 주행시킴으로써, 자동차의 출발 및 후속 가속 공정을 제어하기 위한 방법 또는 시스템이 제공되며, 상기 방법 또는 시스템은:
출발 및 후속 차량 가속 공정 중에 연속적으로 증가하는 사전설정 변수를 임계값과 비교하는 단계와,
운전자(operator) 요구에 응답하여 토크의 제1 소정값을 결정하는 단계와,
가속 슬립에 응답하여 토크의 제2 소정값을 결정하는 단계와,
사전설정 변수가 임계값 이하일 때 토크의 제1 소정값에 응답하여 명령을 결정하는 단계, 및
토크의 제1 소정값에 응답하여 명령을 결정하는 단계로부터 토크의 제2 소정값에 응답하여 명령을 결정하는 단계로의 변화를 주행 상태가 판단하는지의 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
이제, 첨부 도면을 참조하면, 도1은 본 발명에 따른 차량 동력 전달계(powertrain) 제어 시스템이 통합된 자동차를 도시한다. 자동차는 하나 또는 제1 동력 전달계와, 다른 또는 제2 동력 전달계를 구비한다. 제1 동력 전달계는 내연 기관(엔진)(2)의 형태인 원동기(prime mover)를 구비한다. 제1 동력 전달계는 제1 세트의 차륜(1L, 1R)과 구동 결합된다. 제2 동력 전달계는 구동 토크원으로서의 전기 트랙션 모터(4)와, 전기 모터(4)와 제2 세트의 차륜(3L, 3R) 사이에 위치된 토크 전달 장치로서의 클러치(12)를 구비한다.
도시된 자동차에서, 엔진(2)은 주 구동 토크원이다. 엔진(2)은 흡기 다기관(14)의 형태의 흡입관을 갖는다. 흡기 다기관(14) 내에서, 엔진(2)은 주 스로틀 밸브(15)와 부 스로틀 밸브(16)를 갖는다.
주 스로틀 밸브(15)는 도시된 자동차의 가속기 페달의 형태인 가속기(17)의 가속기 페달 개방도(APO)의 형태의 가속 요구에 응답하여 각도 단위로 개방된다. 도시된 자동차에서, APO는, 차량 운전자가 가속기(17)를 해제 위치로부터 완전 조작 각도로 조작하는 각도의 비율(%)로 표현될 수 있다. 가속기(17)와 주 스로틀 밸브(15) 사이의 작동적인 연결부는 실선으로 나타낸 기계적 연결 장치 또는 액추에이터 시스템일 수 있다. 액추에이터 시스템은 가속기 센서(60)와, 엔진 제어기(18), 및 도시하지 않은 스로틀 액추에이터를 구비한다. 엔진 제어기(18)는 가속기(17)의 APO를 수신하도록 가속기 센서(60)를 모니터링하고, 주 스로틀(15)의 개방각의 소정값을 결정하며, 액추에이터 명령을 연산한다. 액추에이터 명령에 응답하여, 스로틀 액추에이터는 주 스로틀 밸브(15)를 소정값으로 조절한다.
부 스로틀 밸브(16)의 작동을 위해, 트랙션 제어 시스템(TCS) 제어기(20)의 스텝퍼 모터 제어기(stepper motor controller)는 각도(△θ)를 나타내는 제어 신호를 수신한다. 상기 각도(△θ)를 결정하는 방식은 도2 및 도3의 흐름도를 참조하여 하기에 설명한다. TCS 제어기(20)는 스텝퍼 모터(19)가 이동하는 단(step)의 수를 연산한다. 스텝퍼 모터 제어기(20)는 부 스로틀 밸브(16)의 폐쇄 루프 제어를 형성하도록 스로틀 센서(62)의 출력을 수신한다. 부 스로틀 밸브(16)를 사용하여, 엔진 출력 토크(Te)는 주 스로틀 밸브(15)의 위치와 무관하게 변경된다.
엔진 토크(Te)를 전달하기 위해, 제1 동력 전달계는 변속기 (transmission)(30)와 차동 장치(31)를 부가로 구비한다. 변속기(30)는 다양한 변속 범위를 갖는다. 도시된 실시예에서, 변속기(30)는 토크 컨버터를 구비하는 자동 변속기이다. 토크 컨버터는 펌프 추진기, 고정자 및 터빈 러너(turbine runner)를 구비한다. 펌프 추진기는 그와 함께 회전하기 위해 엔진(2)의 크랭크샤프트에 결합된다. 터빈 러너는 자동 변속기의 입력 샤프트와 결합된다. 자동 변속기의 출력 샤프트는 차동 장치와 결합된다. 자동 변속기는 입력 샤프트와 출력 샤프트의 다양한 속도비를 갖는다. 차동 장치(31)는 제1 세트의 차륜(1L, 1R) 사이에 배치된다. 도시된 실시예에서는, 토크 컨버터, 4단(four-speed) 자동 변속기 및 차동 장치를 구비하는 RE4F03B형 자동 트랜스액슬(transaxle)이 사용된다. RE4F03B형 자동 트랜스액슬에 대한 부가의 정보를 위해, 닛산 지도우샤 가부시키가이샤에 의해 2002년 2월에 발행된 사용 설명서 "닛산 마치(Nissan MARCH)"의 페이지 C-6 내지 C-22를 참조하라.
제2 동력 전달계는 전기 트랙션 모터(4)와 결합된 감속 기어(11), 및 클러치(12)와 결합된 차동 장치(13)를 구비한다. 차동 장치(13)는 제2 세트의 차륜(3L, 3R) 사이에 배치된다. 클러치(12)는 감속 기어(11)의 출력 부재와 결합된 입력 샤프트를 갖는다. 클러치(12)의 출력 샤프트는 차동 장치(13)의 입력 부재와 결합된다. 도시된 실시예에서, 감속 기어, 전자기 클러치 및 차동 장치를 구비하는 일체형 구동 유닛이 사용된다. 상기 일체형 구동 유닛에 대한 부가의 정보를 위해, 닛산 지도우샤 가부시키가이샤에 의해 2002년 9월에 발행된 사용 설명서 "닛산 마치(Nissan MARCH)"의 페이지 C-6 내지 C-13(특히 페이지 C-10)을 참조할 수 있을 것이다.
도시된 실시예에서, 클러치(12)는 캠 작동식 파일럿 클러치(pilot clutch)를 구비한 전자기 클러치이다. 코일의 여자를 위해, 클러치(12)는 도시하지 않은 전원에 연결된다. 캠 작동식 파일럿 클러치가 작동하는 방식에 대한 설명은, 그 전체가 본원에 참조로서 합체되어 있는, 1995년 11월 7일 공개된 미국 특허 US-A 5,464,084호에 개시되어 있다.
도시된 실시예에서, 제1 세트의 차륜은 각각 좌전방 차륜(1L)과 우전방 차륜(1R)이며, 제2 세트의 차륜은 각각 좌후방 차륜(3L)과 우후방 차륜(3R)이다. 본 발명은 본 예에 한정되는 것은 아니다. 제1 세트의 차륜은 각각 좌후방 차륜과 우후방 차륜일 수 있으며, 제2 세트의 차륜은 각각 좌전방 차륜과 우전방 차륜일 수 있다. 상술한 바와 같이, 클러치(12)와 결합된 후 모터를 구동하기 위한 모터 토크 변속기 또는 제2 세트의 차륜(3L, 3R)에 대한 동력 전달계의 운전이 중단되면, 차량은 4WD 작동 준비가 된다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
제2 동력 전달계에서, 전기 모터(4)는 전력으로 작동된다. 전력원은 배터리일 수 있다. 그러나, 본 발명의 도시된 실시예에서, 전력원은 엔진(2)에 구동 연결된 발전기(generator)(7)이다. 무단 벨트(6)와 풀리가 발전기(7)와 엔진(2)을 구동적으로 상호 연결하여, 엔진 속도(Ne)와 풀리 비(ratio)(Rp)의 적(product)으로서 표현되는 회전 속도(Nh)로 발전기(7)가 회전할 수 있게 한다. 풀리 비(Rp)는, 엔진 출력 샤프트 상에 위치된 풀리와 발전기 샤프트 상에 위치된 풀리 사이의 비율이다.
발전기(7)는 발전기 필드 전류(Ifh)가 공급될 때 엔진(2)에 대한 부하가 되며 이 부하를 극복하는 엔진 토크에 응답하여 전력을 발생시킨다. 이 엔진 토크는 하기에는 "부하 토크(Th)"라 칭한다. 케이블(9)이 발전기(7)와 전기 모터(4)를 상호 연결한다. 정션 박스(junction box)(10)가 발전기(7)와 전기 모터(4) 사이의 케이블(9)에 배치된다. 정션 박스(10) 내에는, 전기 모터(4)에 전력을 선택적으로 공급하는 릴레이(24)가 제공되어 있다.
도1을 참조하여 계속 설명하면, 차륜 속도 센서(27FL, 27FR, 27RL, 27RR)는 각각 관련 차륜들의 차륜 회전수를 검출한다. 엔진 회전 속도 센서(21)는 엔진(2)의 회전수를 나타내는 파라미터를 검출한다.
도4를 또한 참조하면, 정션 박스(10) 내의 전류 센서(23)는 발전기(7)에 의해 전기 모터(4)에 공급된 전력의 전류를 측정한다. 측정된 전류는 전기 모터(4)의 아마추어 전류의 측정이다. 모터 속도 센서(26)는 전기 모터(4)의 구동 샤프트의 회전수(Nm)를 검출한다. 전기 모터(4)의 온도를 검출하기 위해 서미스터(thermistor)(25)가 제공된다.
변속 검출기(32), 센서(35, 62, 27FL, 27FR, 27RL, 27RR, 21, 60, 26), 및 서미스터(25)의 출력 신호는 4WD 제어기(8)의 입력으로서 사용된다. 4WD 제어기(8)는 컴퓨터 판독형 저장 매체(52)와 통신하는 마이크로프로세서(50)를 구비한다. 당 기술 분야의 숙련자들에게 이해될 수 있는 바와 같이, 컴퓨터 판독형 저장 매체(52)는, 예를 들면 임의 접근 메모리(RAM)(54), 판독 전용 메모리(ROM)(56), 및/또는 킵-얼라이브 메모리(keep-alive memory, KAM)(58)를 포함할 수 있다.
도4를 참조하면, 4WD 제어기는 입력을 처리하며 발전기 명령(c1)(듀티비)을 발생시킨다. 발전기 명령(c1)은 발전기(7)용 전압 조절기(22)의 입력으로서 사용된다. 전압 조절기(22)는 발전기 필드 전류(Ifh)를 발전기 명령(c1)에 의해 지시된 값으로 조절한다. 전압 조절기(22)는 발전기 출력 전압(V)을 검출한다. 검출된 발전기 출력 전압(V)은 4WD 제어기(8)로 공급된다. 4WD 제어기(8)의 제어하에서, 전압 조절기(22)는 발전기 필드 전류(Ifh)를 조절한다. 필드 전류(Ifh)를 조절함으로써 부하 토크(Th)와 발전기 출력 전압(V)이 조절된다. 따라서, 4WD 제어기(8)는 부하 토크(Th)와 발전기 출력 전압(V)을 제어할 수 있다.
4WD 제어기(8)는 릴레이(24)에 대한 릴레이 명령을 발생시킨다. 릴레이 명령에 응답하여, 릴레이(24)는 전기 모터(4)로의 인가 전압(또는 전류)을 제어한다.
4WD 제어기(8)는 전기 모터(4)에 대한 모터 명령을 발생시키며, 따라서 모터 필드 전류(Ifm)를 조절한다. 모터 필드 전류(Ifm)를 조절함으로써 모터 토크(Tm)를 조절할 수 있다.
4WD 제어기(8)는 클러치(12)에 대한 클러치 명령을 발생시킨다. 클러치 명령에 응답하여, 클러치(12)는 결합되거나 분리된다.
도5의 블록도는 4WD 제어기(8)의 소프트웨어 또는 하드웨어 소자를 도시한다.
본 발명에 따른 한 예시적인 실시예에서, 발전기 제어 소자(8A)는 발전기 전압(V)의 소정값을 수신한다. 발전기 전압(V)의 소정값은 소정 발전기 전압(V) 계산 소자(8G)에서 계산된다. 발전기 제어 소자(8A)는 듀티비(%)의 형태의 발전기 명령(c1)을 결정한다. 이 발전기 명령(c1)은 전압 조절기(22)로 인가된다. 발전기 명령(c1)에 응답하여, 전압 조절기(22)는 발전기 필드 전류(Ifh)를 조절하여, 최대 소정값으로서 발전기(7)가 전압(V)을 출력할 수 있게 한다.
릴레이 제어 소자(8B)는 릴레이 명령을 발생시킨다. 릴레이 명령은 정션 박스(10) 내의 릴레이(24)에 인가된다.
모터 제어 소자(8C)는 모터 회전수(Nm), 모터(유도) 전압(E), 및 모터 아마추어 전류(모터 전류)(Ia)에 대한 정보를 입력한다. 모터 아마추어 전류(Ia)는 모터 토크(Tm)와 모터 필드 전류(Ifm)의 함수로서 결정된다. 따라서, 모터 아마추어 전류(Ia)는, 모터 필드 전류(Ifm)가 변경되지 않으면 모터 토크(Tm)를 결정한다. 모터 제어 소자(8C)는 모터 필드 전류(Ifm)를 조절한다.
클러치 제어 소자(8D)는 동력 전달계 운전 조절기 소자(8H)로부터의 클러치 결합/분리 명령을 수신한다. 클러치 명령에 응답하여, 클러치(12)의 상태는 클러치(12)의 코일을 통과하는 전류의 공급을 제어함으로써 제어된다.
소정 부하 토크(Th) 계산 소자(8E)는 부하 토크의 소정값(Th)을 결정한다.
소정 부하 토크 리미터 소자(8F)는 부하 토크의 소정값(Th)을 발전기(7)의 최대 부하 용량(HQ)과 비교한다. 부하 토크의 소정값(Th)이 최대 부하 용량(HQ)을 초과하면, 소정 부하 토크 리미터 소자(8F)는 토크(△Tb)(△Tb=Th-HQ)를 계산하고 최대 부하 용량(HQ)을 Th로 설정한다. 소정 부하 토크 리미터 소자(8F)는 엔진 토크 상한값(TeM)(TeM=Te-△Tb, 여기서 Te는 엔진 토크의 현재값)을 계산하며 엔진 토크 상한값(TeM)을 엔진 제어기(18)로 출력한다.
이제, 도2를 참조하면, 도2의 흐름도는 엔진 제어기(18)의 작동을 도시한다.
박스 S10에서, 엔진 제어기(18)는 가속기 페달 센서(60)의 출력 신호(APO)에 기초하여 엔진 토크의 소정값(TeN)을 결정한다.
다음 박스 S20에서, 엔진 제어기(18)는 도7의 박스 S530에서 결정될 수 있는 엔진 토크 상한값(TeM)이 4WD 제어기(8)로부터 공급되었는지의 여부를 판정한다. 엔진 토크 상한값이 공급된 경우, 제어 논리는 박스 S30으로 진행된다. 그렇지 않은 경우, 제어 논리는 박스 S50으로 진행된다.
박스 S30에서, 엔진 제어기(18)는 엔진 토크의 소정값(TeN)이 엔진 토크 상한값(TeM) 보다 큰지의 여부를 판정한다. 엔진 토크 상한값 보다 크면, 제어 논리는 박스 S40으로 진행된다. 그렇지 않은 경우, 제어 논리는 박스 S50으로 진행된다.
박스 S40에서, 엔진 제어기(18)는 엔진 토크 상한값(TeM)을 엔진 토크의 소정값(TeN)으로 설정한다.
박스 S50에서, 엔진 제어기(18)는, 가속기 페달 센서(60)와 엔진 회전 속도 센서(21)의 출력 신호에 의헤 제공되는 가속기 페달 개방도(APO) 및 엔진 속도(Ne)에 기초하여 엔진 토크(Te)의 현재값을 결정한다. 엔진 토크(Te)의 현재값을 결정하는데 있어서, 엔진 제어기(18)는 그 전체가 본원에 참조로서 합체되어 있는, 2002년 8월 13일 공개된 미국 특허 제 6,434,469 B1호의 도15에 도시된 바와 같은 참조 맵(look-up map)을 사용할 수 있을 것이다.
다음 박스 S60에서, 엔진 제어기(18)는 하기의 수학식으로 표현되는 편차(△Te')를 계산한다:
다음 박스 S70에서, 엔진 제어기(18)는 편차(△Te')에 대한 스로틀 개방각(θ)의 변화를 결정하고, TCS 제어기(20)로 결정된 변화(△θ)를 출력하여, 부 스로틀 밸브(16)가 이에 따라 이동할 수 있게 한다.
도3을 참조하면, TCS 제어기(20)는, 구동 차륜, 즉 본 실시예에서는 전방 차륜(1L, 1R)에서 발생하는 가속 슬립을 억제하는 기능을 수행한다. 이러한 가속 슬립의 발생이 검출될 때, TCS 제어기(20)는 차량 운전자에 의한 주 스로틀 밸브(15)의 조작과 무관하게 엔진 출력을 감소시키도록 부 스로틀 밸브(16)를 폐쇄한다. TCS 제어기(20)가 가속 슬립을 억제하도록 상술한 엔진 토크 감소 제어를 실행 중일 때 설정되는 TCS 플래그(TCSFLG)가 제공된다.
도3의 흐름도는 가속 슬립을 억제하기 위해 상술한 엔진 토크 감소 제어, 즉 TCS 제어를 실행 중인 TCS 제어기(20)의 작동을 도시한다.
박스 S100에서, 가속 슬립이 발생되었는지의 여부를 판정한다. 가속 슬립이 발생된 경우, 제어 논리는 박스 S110으로 진행된다. 그렇지 않은 경우, 제어 논리는 박스 S140으로 진행된다.
박스 S110에서, TCSFLG가 설정되며, 박스 S140에서는 TCSFLG가 소거된다. TCSFLG를 소거한 후, 부 스로틀(16)의 개방각의 소정값(θ)은, 주 스로틀 밸브(15)가 취할 수 있는 개방각의 임의의 현재값들 보다 큰 개방각(θmax)으로 설정된다. 다음, TCS 제어기(20)는 부 스로틀 밸브(16)를 개방각(θmax)으로 조절한다. 부 스로틀 밸브(16)가 개방각(θmax)으로 개방된 상태에서, 주 스로틀 밸브(15)는 엔진 출력 토크의 제어를 수행한다.
박스 S110에서 TCSFLG를 설정한 후, 제어 논리는 박스 S120으로 진행된다. 박스 S120에서, 소위 슬립율(slip rate)(A)이 결정된다. 슬립율(A)은 하기의 수학식으로 표현되며,
여기서:
VWF는 전방 차륜의 평균 속도,
VWR은 후방 차륜의 평균 속도이다.
다음 박스 S130에서는, 부 스로틀 밸브(16)이 개방각의 소정값(θ)이 하기의 수학식을 계산함으로써 결정된다.
여기서:
K6은 이득이다.
이득(K6)은 슬립율(A)의 현재값과 이전값들 사이의 편차를 고려하여 다양한 값을 가질 수 있다.
본 실시예에서, 자동차는 트랙션 제어 시스템(TCS)을 구비한다. TCS는 TCS 제어기(20)를 구비한다. TCS는 트랙션 제어가 수행되어야 하는지의 여부를 판정하기 위해 노면 마찰 계수를 추정 또는 검출한다. TCS는 노면 마찰 계수가 낮은 경우 트랙션 제어를 수행하고, 작동-실행 플래그(in-operation flag)(TCSFLG)를 설정한다. 플래그(TCSFLG)는 노면 마찰 계수가 낮은 경우 설정되어(TCSFLG=1) 트랙션 제어의 작동 실행을 지시한다. 플래그(TCSFLG)는 노면 마찰 계수가 낮지 않은 경우 소거 또는 재설정된다(TCSFLG=0). 본 실시예에서, 상기 플래그(TCSFLG)는 노면 마찰 계수(μ)가 낮은 경우의 지시기로서 사용된다.
도6의 흐름도는 본 발명에 따른 자동차의 출발 공정을 제어하기 위한 시스템의 한 실시예의 작동을 도시한다. 본 발명은 소정 부하 토크(Th) 계산 소자(8E)의 소프트웨어 실행을 위한 제어 루틴에서 실시된다.
도6을 참조하면, 소정 부하 토크(Th)는 박스 S400, S410, S420 및 S430에서 계산된다. 소정 부하 토크(Th)를 계산하기 위해, 후방 차륜(3L, 3R)에 인가되기 위해 모터(4)에 의해 발생되는 토크의 소정값(T△V)이 박스 S360 또는 박스 S390에서 결정된다. 후방 차륜(3L, 3R)에 인가하기 위한 토크의 소정값(T△V)을 결정하는데는 두 개의 프로세스가 있다. 용이한 설명을 위해, 두 개의 프로세스는 제1 또는 토크 기반 프로세스 및 제2 또는 슬립 기반 프로세스라 칭한다. 박스 S350 및 S360은 제1 프로세스를 도시한다. 박스 S370, S380 및 S390은 제2 프로세스를 도시한다.
제1 또는 토크 기반 프로세스에 따르면, 후방 차륜(3L, 3R)에 인가하기 위한 토크의 소정값(T△V)은 전방 차륜(1L, 1R)에 인가하기 위한 엔진(15)의 출력 토크에 기초하여 결정된다. 엔진(15)의 출력 토크는 가속기(17)의 가속기 페달 개방도(APO)에 응답하여 결정된다. APO는 가속기(17)를 경유하여 표현되는 운전자 명령을 지시한다. 따라서, 제1 프로세스에서, 운전자 명령이 소정값(T△V)을 결정한다.
제2 또는 슬립 기반 프로세스에 따르면, 전방 차륜(1L, 1R)에서 발생하는 가속 슬립(△VF)이 후방 차륜(3L, 3R)에 인가하기 위한 토크의 소정값(T△V)을 결정한다.
도6에서, 박스 S300, S310, S320, S330, S340, S440, S450 및 S460은 제1 및 제2 프로세스 중 어느 하나가 실행되어야 하는지를 결정하기 위한 논리 유닛을 도시한다.
도6에 도시된 논리 유닛에 따르면, 임계 차속(α)이 설정된다. 자동차의 차속(Vcar)이 모니터링된다. 차속(Vcar)은 임계 차속(α)과 비교된다(박스 S330 또는 S340 참조). 제1 프로세스는, 차속(Vcar)이 임계 차속(α) 이하일 때 실행된다. 제2 프로세스는 차속(Vcar)이 임계 차속(α)을 초과하거나 그 보다 높아질 때 실행된다. 본 실시예에서, 노면 마찰 계수(μ)는, 노면 마찰 계수(μ)의 감소에 의해 임계 차속(α)이 상승되는 방식으로 임계 차속(α)을 결정한다. 노면 마찰 계수의 변화에 대한 이용 가능한 정보는 연속적 또는 불연속적일 수 있다. 정보가 연속적이면, 임계값(α)은 연속적으로 상승될 수 있을 것이다. 정보가 불연속적이고 두 개의 레벨을 가지면, 임계값(α)은 낮은 차속으로부터 높은 차속으로 상승될 수 있을 것이다. 도6의 도시된 흐름도에서, 노면 마찰 계수(μ)의 감소는 임계 차속(α)을 5km/h의 낮은 차속(박스 S330 참조)으로부터 10km/h의 높은 차속(박스 S340 참조)으로 상승시킨다.
도6을 계속 참조하면, 흐름도의 실행은 규칙적인 주기로 반복된다. 박스 S300에서, 4WD 제어기(8)는 소위 낮은 μ플래그(TμFLG)가 소거되었는지의 여부를 판정한다. 박스 S300에서, 낮은 μ플래그(TμFLG)가 소거되거나 재설정되었으면(TμFLG=0), 논리는 박스 S310으로 진행된다. 박스 S300에서, 낮은 μ플래그가 설정되었으면(TμFLG=1), 논리는 박스 S340으로 진행된다.
상술한 바와 같이, 낮은 μ플래그(TμFLG)는, 노면 마찰 계수(μ)가 낮은 것으로 결정할 때 논리가 박스 S300으로부터 박스 S310으로, 그 후 박스 S320으로 진행되면 0 레벨에서 1 레벨로 전환된다는 것을 주목할 수 있을 것이다. 낮은 μ플래그(TμFLG)는 사전설정 조건에 부합될 때까지 1 레벨로 계속 유지된다. 사전설정 조건이 부합된다는 사실은, 가속 슬립(△VF)에 기초하여 토크의 소정값(T△V)을 결정하기 위한 슬립 기반 프로세스의 실행을 정당화한다. 본 실시예에서, 사전설정 조건이 자동차의 출발 공정에서 부합될 때, 논리는 박스 S340으로부터 박스 S440 및 S450을 경유하여 박스 S460으로 진행된다. 박스 S460에서, 낮은 μ플래그(TμFLG)가 소거된다. 박스 S460 이후에, 논리는 박스 S370, S380 및 S390으로 진행되어, 여기서 슬립 기반 프로세스가 실행된다.
도6에 있어서, 박스 S310에서, 4WD 제어기(8)는 플래그(TCSFLG)가 소거되었는지의 여부(TCSFLG=0)를 판정한다. 플래그가 소거된 경우, 논리는 박스 S330으로 진행된다. 그렇지 않은 경우, 논리는 박스 S320으로 진행된다.
박스 S330에서, 4WD 제어기(8)는, 차속(Vcar)이 현재 임계 차속(α)으로 설정되어 있는 5km/h 이하인지의 여부를 판정한다. 차속이 5km/h 이하인 경우, 논리는 박스 S350으로 진행되어 토크 기반 프로세스를 수행한다. 그렇지 않은 경우, 논리는 박스 S370으로 진행되어 슬립 기반 프로세스를 수행한다.
상술한 바와 같이, 토크 기반 프로세스는 박스 S350 및 S360에서 수행된다. 박스 S350에서, 4WD 제어기(8)는 가속기 센서(60)로부터 APO에 대한 정보를 입력한다. 다음 박스 S360에서, 4WD 제어기(8)는 하기의 수학식으로 표현되는 토크의 소정값(T△V)을 결정한다:
여기서:
K4는 예를 들면 시뮬레이션에 의해 결정되는 이득이다.
상술한 바와 같이, APO는 전방 차륜(1L, 1R)에 인가되는 구동 토크를 나타낸다. APO의 함수로서 결정되기 때문에, 수학식4에 의해 표현되는 토크의 소정값(T△V)은 전방 차륜(1L, 1R)에 인가되는 구동 토크에 좌우된다. 따라서, 상기 토크의 소정값은 토크 기반 소정값(T△V)으로서 칭할 수 있다.
상술한 바와 같이, 슬립 기반 프로세스는 박스 S370, S380 및 S390에서 수행된다. 박스 S370에서, 4WD 제어기(8)는 차륜 센서(27FL, 27FR, 27RL, 27RR)로부터의 차륜 속도(VWFL, VWFR, VWRL, VWRR)에 대한 정보를 입력하여, 하기의 수학식으로 표현되는 전방 차륜(VWF)의 평균 속도와 후방 차륜(VWR)의 평균 속도를 결정한다:
다음 박스 S380에서, 4WD 제어기(8)는 전방 차륜(1L, 1R)의 가속 슬립의 양인 가속 슬립 또는 슬립 속도(△VF)를 결정한다. 가속 슬립(△VF)은 하기의 수학식으로 표현된다:
다음 박스 S390에서, 4WD 제어기(8)는 하기의 수학식으로 표현되는 토크의 소정값(T△V)을 결정한다:
여기서:
K1은 예를 들면 시뮬레이션에 의해 결정되는 이득이다.
가속 슬립(△VF)의 함수로서 결정되기 때문에, 수학식7에 의해 표현되는 토크의 소정값(T△V)은 전방 차륜(1L, 1R)에서 발생하는 가속 슬립에 좌우된다. 따라서, 상기 토크의 소정값은 슬립 기반 소정값(T△V)으로서 칭할 수 있다. 토크의 슬립 기반 소정값(T△V)은 가속 슬립(△F)을 억제하기 위해 흡수되어야 하는 엔진 토크를 나타낸다.
박스 S360 또는 S390에서 토크의 소정값(T△V)을 결정한 후, 논리는 박스 S400으로 진행된다. 상술한 바와 같이, 소정 부하 토크(Th)는 박스 S400, S410, S420 및 S430에서 계산된다.
박스 S400에서, 4WD 제어기(8)는 토크의 소정값(T△V)이 사전설정값인 0(제로)인지의 여부를 판정한다. 토크의 소정값이 0인 경우(T△V=0), 논리는 박스 S410으로 진행된다. 그렇지 않은 경우(T△V>0), 논리는 박스 S420으로 진행된다.
박스 S410에서, 4WD 제어기(8)는 시작점으로 복귀하기 전에 부하 토크의 소정값(Th)으로서 0(제로)을 설정한다(Th←0).
박스 S420에서, 4WD 제어기(8)는 부하 토크의 현재값(TG)을 계산한다. 부하 토크의 현재값(TG)은 하기의 수학식으로 표현된다:
여기서: V는 발전기(7)의 전압,
Ia는 발전기(7)의 아마추어 전류,
Nh는 발전기(7)의 회전 속도,
K3는 효율, 및
K2는 계수이다.
다음 박스 S430에서, 4WD 제어기(8)는 시작점으로 복귀하기 전에 부하 토크의 소정값(Th)을 계산한다. 부하 토크의 소정값(Th)은 하기의 수학식으로 표현된다:
박스 S300, S310 및 S330을 재차 참조하면, 논리는 노면 마찰 계수(μ)가 낮지 않은 조건하에서 항상 박스 S330으로 복귀된다는 것을 주목할 수 있을 것이다. 보다 구체적으로는, 노면 마찰 계수(μ)는 임계 마찰 계수 보다 낮지 않으며, 낮은 μ플래그(TμFLG) 및 플래그(TCSFLG) 각각을 0(제로)으로 유지한다. 이 조건하에서, 박스 S350 및 S360의 제1 또는 토크 기반 프로세스는 차속(Vcar)이 5km/h 이하일 때 실행되며, 박스 S370, S380 및 S390의 제2 또는 슬립 기반 프로세스는 차속(Vcar)이 5km/h를 초과할 때 실행된다. 따라서, 이 조건하에서, 임계 차속(α)은 5km/h로 계속 유지된다.
다음, 플래그(TCSFLG)를 설정하도록 노면 마찰 계수(α)가 임계 마찰 계수 보다 낮아진 후, 논리는 박스 S310으로부터 박스 S320으로 진행된다. 박스 S320에서, 4WD 제어기(8)는 낮은 μ플래그(TμFLG)를 설정한다. 낮은 μ플래그(TμFLG)가 설정된 직후에, 4WD 제어기(8)는 5km/h의 낮은 차속으로부터 10km/h의 높은 차속으로 임계 차속(α)을 상승시킨다. 달리 말하면, 노면 마찰 계수(μ)가 낮을 때 임계 차속(α)은 10km/h의 높은 차속으로 상승한다.
낮은 μ플래그(TμFLG)가 설정된 이후의 후속 사이클에서, 논리는 박스 S300으로부터 박스 S340으로 직접 진행된다.
박스 S340에서, 4WD 제어기(8)는, 차속(Vcar)이 현재 임계 차속(α)으로서 설정되어 있는 10km/h 이하인지의 여부를 판정한다. 차속이 10km/h 이하인 경우, 논리는 박스 S350으로 진행되어 토크 기반 프로세스를 계속 수행한다. 그렇지 않은 경우, 논리는 박스 S440으로 진행된다.
박스 S440에서, 4WD 제어기(8)는 카운터(CNT)를 증분하거나 카운트 업한다.
다음 박스(S450)에서, 4WD 제어기(8)는, 카운터(CNT)의 계수량(content)이 도6의 흐름도의 시작점과 동 흐름도의 다음 시작점 사이의 경과 시간을 10초의 사전설정 시간으로 나눈 후 산출되는 카운트의 사전설정수에 도달하거나 초과하였는지의 여부를 판정한다. 상기 경과 시간이 사전설정수에 도달하거나 초과한 경우, 논리는 박스 S450으로부터 박스 S350으로 진행되어 토크 기반 프로세스를 계속 수행한다. 그렇지 않은 경우, 논리는 박스 S460으로 진행된다.
박스 S460에서, 4WD 제어기(8)는 낮은 μ플래그(TμFLG)와 카운터(CNT) 각각을 0(제로)으로 재설정한다. 논리는 박스 S460으로부터 박스 S370으로 진행되어 슬립 기반 프로세스를 수행한다.
박스 S440 및 S450의 제공 및 박스 S460에서의 카운터 재설정(CNT=0)은, 차속(Vcar)이 10km/h를 일시적으로 초과할 때 발생할 수 있는 난조(hunting)를 배제하기 위한 것이다.
도6의 도시된 흐름도에서, 이제는 차속(Vcar)이 5km/h를 일시적으로 초과할 때 발생할 수 있는 난조를 배제하기 위해 요구되는 경우에 대처하기 위해 흐름도가 어떠한 방식으로 변경될 수 있는지를 살펴보겠다. 이 경우, 박스 S330의 "아니오(NO)" 가지(arm)는 박스 S370으로부터 분리되어 있다. 박스 S330의 "아니오" 가지는 박스 S440에 대응하는 박스에 연결되어 있다. 박스 S440에 대응하는 박스는 박스 S450에 대응하는 박스로 이어진다. 박스 S450에 대응하는 박스는 박스 S350에 연결되어 있는 "아니오" 가지를 갖는다. 박스 S450에 대응하는 박스의 "예" 가지는, 카운터(CNT)의 계수량이 소거되어 있는 박스에 연결되어 있다. 박스 S370은 카운터(CNT)가 소거되어 있는 이 박스로 이어진다.
난조가 거의 문제가 되지 않거나 이러한 난조가 실제로 발생하지 않으면, 논리는 박스 S440 및 S450을 생략한 후 박스 S340으로부터 직접 박스 S450으로 진행된다.
박스 S440 및 S450에 대한 상기의 설명은, 차속(Vcar)이 예를 들면 10초의 사전설정 시간 동안 임계 속도(α)(5km/h 또는 10km/h)를 계속적으로 초과하지 않으면, 동적 상태가 제1 또는 토크 기반 프로세스의 연속적인 실행을 정당화한다는 특징을 명백하게 지지한다.
흐름도(6)에 의해 설명된 작동은 도9의 (a) 내지 (e)를 참조하여 하기에 설명한다. 이에 대해 설명하기 전에, 소정 부하 토크 리미터 소자(8F)(도5 참조) 및 소정 발전기 전압(V) 계산 소자(8G)(도5 참조)를 설명하기 위해 도7과 도8을 참조한다.
도7의 흐름도는 소정 부하 토크 리미터 소자(8F)의 소프트웨어 실행을 위한 제어 루틴을 도시한다.
박스 S500에서, 4WD 제어기(8)는 부하 토크의 소정값(Th)이 발전기(7)의 최대 부하 용량(HQ)을 초과하였는지의 여부를 판정한다. 초과한 경우(Th>HQ), 논리는 박스 S510으로 진행된다. 초과하지 않은 경우(Th≤HQ), 논리는 시작점으로 복귀된다.
박스 S510에서, 4WD 제어기(8)는 하기의 수학식으로 표현되는 과잉 토크(△Tb)를 계산한다.
박스 S520에서, 4WD 제어기(8)는, 가속기 센서(60)와 엔진 회전 속도 센서(21)의 출력 신호에 의해 제공되는 APO와 Ne에 기초하여 엔진 토크의 현재값(Te)을 결정한다. 엔진 토크의 현재값(Te)을 결정하는데 있어, 4WD 제어기(8)는 이미 본원에 합체된 미국 특허 제 6,434,469 B1호의 도15에 도시된 바와 같은 참조 맵을 사용할 수 있을 것이다.
박스 S530에서, 4WD 제어기(8)는 하기의 수학식으로 표현되는 엔진 토크 상한값(TeM)을 계산한다.
상기 박스 S530에서, 4WD 제어기(8)는 엔진 토크 상한값(TeM)을 엔진 제어기(18)에 출력한다(도2의 박스 S20 참조).
다음 박스 S540에서, 4WD 제어기(8)는 발전기(7)에 의해 엔진(2)에 인가되는 부하 토크의 소정값(Th)으로서 최대 부하 용량(HQ)을 설정한다.
다음, 도8의 흐름도는 소정 발전기 전압(V) 계산 소자(8G)의 소프트웨어 실행을 위한 제어 루틴을 도시한다.
박스 S600에서, 4WD 제어기(8)는, 도6의 박스 S360 또는 S390에서 결정된 토크의 소정값(T△V)이 0(제로) 보다 큰지의 여부를 판정한다. 상기 토크의 소정값이 0 보다 큰 경우(T△V>0), 논리는 박스 S610으로 진행된다. 그렇지 않은 경우(T△V=0), 논리는 시작점으로 복귀된다.
박스 S610에서, 4WD 제어기(8)는 모터 속도 센서(26)로부터 모터 속도(Nm)의 정보를 입력한다. 4WD 제어기(8)는, 예를 들면 참조 테이블로부터 모터 속도(Nm)에 대한 모터 필드 전류(Ifm)의 소정값을 결정한다. 4WD 제어기(8)는 결정된 모터 필드 전류(Ifm)의 소정값을 모터 제어 소자(8C)로 전송한다(도5 참조).
모터 속도(Nm)의 상이한 값들에 의한 모터 필드 전류(Ifm)의 소정값의 변경에 대해서, 모터 필드 전류(Ifm)는 사전설정값 보다 낮은 회전 속도의 범위에 걸쳐 일정하게 유지되지만, 박스 S610에 도시된 바와 같은 사전설정값 이상의 높은 회전 속도에서 저하된다.
모터 필드 전류(Ifm)가 이러한 높은 회전 속도에서 저하되지 않으면, 모터 유도 전압(E)이 상승되어, 이러한 높은 회전 속도에서 요구되는 충분히 높은 모터 토크를 발생시키는데 필요한 모터 아마추어 전류(Ia)의 흐름을 보장하는 것이 어려워진다. 따라서, 사전설정값 이상의 높은 회전 속도에서, 유도 전압(E)의 상승은 모터 필드 전류(Ifm)의 저하에 의해 방지되어, 충분히 높은 모터 토크(Tm)의 발생을 위한 모터 아마추어 전류(Ia)의 흐름을 보장한다.
박스 S610 내에 도시된 맵은 불연속적 방식으로 고 레벨로부터 저 레벨로 저하되는 모터 필드 전류(Ifm)를 나타낸다. 모터 필드 전류(Ifm)의 두 개의 레벨 편차에 의해 제공되는 것 보다 완만한 모터 토크 특성을 제공하는 요구가 발생되는 경우, 모터 필드 전류(Ifm)는 모터 속도(Nm)의 상이한 값들에 의해 연속적으로 변경될 수 있을 것이다. 모터 필드 전류(Ifm)의 연속적인 변경은 모터 속도(Nm)의 상이한 값들에 걸친 모터 토크(Tm)의 연속적인 보정을 초래하여 모터 토크(Tm)의 소정값을 산출한다.
다음 박스 S620에서, 4WD 제어기(8)는, 예를 들면 참조 맵으로부터 모터 속도(Nm)와 모터 필드 전류(Ifm)의 소정값에 대한 모터 유도 전압(E)을 결정한다.
박스 S630에서, 4WD 제어기(8)는 도7의 제어 루틴에서 결정된 부하 토크의 소정값(Th)을 사용하여 모터 토크(Tm)의 소정값을 계산한다.
모터 토크(Tm)는 하기의 수학식으로 표현된다:
여기서: Tm은 모터 토크,
Nm은 모터 속도,
Th는 부하 토크,
ηge는 발전기의 효율, 및
ηmot는 모터의 효율이다.
다음 박스 S640에서, 4WD 제어기(8)는 모터 토크(Tm)의 소정값과 모터 필드 전류(Ifm)의 소정값의 함수로서 모터 아마추어 전류(Ia)의 소정값을 결정한다.
다음 박스 S650에서, 4WD 제어기(8)는 하기의 수학식으로 표현되는 발전기 전압(V)의 소정값을 계산한다:
여기서: R은 케이블(9)의 자항과 전기 모터(4)의 코일의 저항의 합이다.
도8의 흐름도에 따르면, 발전기 전압(V)의 소정값은 전기 모터(4)의 고려 후에 박스 S250에서 결정된다. 발전기 전압의 소정값을 결정하는 방식은 본 도시된 예에만 한정되는 것은 아니다. 허용되는 경우, 발전기 전압(V)의 소정값은 부하 토크의 소정값(Th)의 함수로서 직접 결정될 수도 있다.
본 발명은 후방 차륜(3L, 3R)에 인가된 구동 토크원으로서 전기 모터(4)를 구비하는 자동차와 관련되어 설명되었다. 본 발명은 다른 형태의 4WD 구동 시스템을 갖는 자동차에서도 작동 가능하다. 그 일례는 트랜스퍼 케이스(transfer case)를 구비하는 4WD 시스템이다.
본 발명의 상술한 실시예는 하기의 설명을 참조하여 이해할 수 있을 것이다.
정지 상태로부터 자동차를 이동시키기 위해, 상당히 대량의 구동 토크가 전방 차륜(1L, 1R)에 인가될 필요가 있다. 운전자는 가속기 페달(17)을 밟아, 이러한 대량의 구동 토크를 전방 차륜들에 인가하기에 충분히 큰 토크가 엔진(2)에 의해 발생되게 한다. 전방 차륜(1L, 1R)에 인가되는 구동 토크는 상당히 크기 때문에, 전방 차륜(1L, 1R)은 슬립의 경향이 있다. 이러한 슬립 경향을 충분히 낮은 레벨 이하로 효과적으로 억제하기 위한 요구가 잔류한다. 이러한 요구는 APO에 응답하여 제1 프로세스(도6의 박스 S350 및 S360 참조)의 반복적인 실행으로부터 유도된 토크(T△V)에 기초하는 4WD에 의해 본 실시예에 따라 부합된다. APO에 비례하는 구동 토크는 후방 차륜(3L, 3R)에 인가된다. 제어 입력으로서 APO를, 및 제어 출력으로서 구동 토크를 사용하여, 피드 포워드(feed forward) 4WD 제어가 제공된다. 이 피드 포워드 4WD 제어는 전방 차륜(1L, 1R)의 슬립 경향을 효과적으로 억제할 수 있다.
우수한 연비 뿐만 아니라 차량 출발 후에 양호한 차량 가속을 성취하기 위해, 피드 포워드 4WD 제어의 작동 범위는 요구 최소값(required minimum)으로 한정된다. 차량 출발 후에 연속적으로 증가하는 변수의 두 개의 예는 차속과 시간이다. 이러한 변수를 임계값과 비교함으로써 요구 최소값이 적용되는 것을 규정한다. 본 실시예에서, 차속(Vcar)은 차량 출발 후에 연속적으로 증가하는 변수의 예로서 선택된다. 임계 차속(α)(=5km/h)이 설정된다. 차속(Vcar)은 임계 차속(α)과 비교된다. 피드 포워드 4WD 제어는, 차속(Vcar)이 임계 차속(α) 이하일 때 차량 출발 이후에 양호한 차량 가속을 제공하도록 가용화된다. 제1 프로세스(도 6의 박스 S350 및 S360)의 실행이 결정되고 따라서 피드 포워드 4WD 제어가 가용화되도록 반복된다는 것을 상기하라.
상술한 바와 같이, 가속 슬립은 전이 중의 시간 지연에 기인하여 불가피하게 발생한다. 본 발명의 실시예에서는 이러한 전이 가속 슬립을 억제하기 위한 주행 상태를 발견하였다. 전이 가속 슬립에 대한 두 개의 주요 영향 팩터는 노면 마찰 계수(μ)와 구동 토크이다. 본 실시예에서, 노면 마찰 계수(μ)와 차속(Vcar)은, 주행 상태가 피드 포워드 4WD 제어로부터 피드백 2/4WD 제어로의 변경을 정당화하는지의 여부를 판정하기 위해 조사된다. 피드 포워드 4WD 제어는, 운전자 동력 요구(APO)에 응답하여 결정되는 제1 또는 토크 기반 소정값(T△V)에 응답하여 후방 차륜(3L, 3R)으로 구동 토크를 인가한다. 피드백 2/4WD 제어는, 가속 슬립에 응답하여 결정되는 제2 또는 슬립 기반 소정값(T△V)에 응답하여 후방 차륜(3L, 3R)으로 구동 토크를 인가한다.
상술한 바와 같이, 차속(Vcar) 뿐만 아니라 노면 마찰 계수(α)가 조사된다. 명백하게, 전이 가속 슬립은 노면 마찰 계수(α)에 좌우된다. 차속(Vcar)이 상승함에 따라, 차속으로부터의 전방 차륜 속도의 편차는 작아진다. 게다가, 차속(Vcar)이 변속 지점을 지나 상승하면, 관련 변속기가 변속된다. 이 변속은 후방 차륜(3L, 3R)에 인가되는 구동 토크를 감소시킨다. E라서, 차속(Vcar)은 출발 및 후속 차량 가속 공정에 있어서의 구동 토크의 변경을 나타내는 지시기로서 작용한다.
박스 S300, S310 및 S320과 관련하여 상술한 바와 같이, 플래그(TCSFLG)는 표면 마찰 계수(μ)가 낮은지의 여부를 판정하도록 모니터링된다.
본 실시예에 따르면, 도6에 도시한 바와 같이, 주행 상태는, 노면 마찰 계수(μ)가 높게 유지되는 경우 차속(Vcar)이 임계 차속(α)을 초과할 때 피드 포워드 4WD 제어로부터 피드백 2/4WD 제어로의 변경을 정당화한다. 이는 박스 S300, S310, S330, S370, S380, S390, S400, S420 및 S430을 따르는 논리의 흐름을 추종함으로써 확인될 수 있다. 이 경우, 전이 가속 슬립은 높은 노면 마찰 계수(μ)에 의해 억제된다.
본 실시예에서, 도6에 도시한 바와 같이, 주행 상태는, 노면 마찰 계수(μ)가 낮은 경우 차속(Vcar)이 임계 차속(α)을 초과할 때 피드 포워드 4WD 제어로부터 피드백 2/4WD 제어로의 변경을 정당화하지 않는다. 이는 박스 S300, S310, S340, S350, S360, S390, S400, S420 및 S430을 따르는 논리의 흐름을 추종함으로써 확인될 수 있다. 이 논리의 흐름은 차속(Vcar)이 10km/h의 다른 상승된 임계 차속을 초과할 때까지 유지된다. 따라서, 피드 포워드 4WD 제어는, 노면 마찰 계수(μ)가 낮은 경우 차속(Vcar)이 10km/h의 다른 임계 차속을 초과할 때까지 유지된다. 차량은 임의의 큰 가속 슬립의 발생 없이 4WD 모드에서 최적의 안정한 가속도로 구동된다.
차속(Vcar)이 증가함에 따라, 차속으로부터의 차륜 속도의 편차는 작아지며, 변속기에서의 변속 방향의 비 변경이 수행되어, 후방 차륜(3L, 3R)에 인가되는 구동 토크의 감소가 초래된다. 도6에서, 주행 상태는, 노면 마찰 계수(μ)가 낮게 유지될지라도 차속(Vcar)이 10km/h의 상승된 임계 차속을 초과할 때 피드 포워드 4WD 제어로부터 피드백 2/4WD 제어로의 변경을 정당화한다. 이는 박스 S300, S320, S340, S440, S450, S460, S370, S380, S390, S400, S420 및 S430을 따르는 논리의 흐름을 추종함으로써 확인될 수 있다. 이 경우, 구동 토크가 낮기 때문에 전이 가속 슬립은 크지 않다.
본 실시예에 따르면, 도6에서, 피드 포워드 4WD 제어는, 예를 들면 노면 마찰 계수(μ)가 높은 경우 차속(Vcar)이 5km/h의 임계 차속을 초과한 후에, 10초의 사전설정 시간 기간 동안 계속된다. 노면 마찰 계수(μ)가 낮으면, 피드 포워드 4WD 제어는, 차속(Vcar)이 10km/h의 상승된 임계 차속을 초과한 후에 사전설정 시간 기간 동안 계속된다. 이는 박스 S300, S340, S440, S450, S350, S360, S400, S420 및 S430을 따르는 논리의 흐름을 추종함으로써 확인될 수 있다.
피드백 2/4WD 제어는, 노면 마찰 계수(μ)가 높은 경우 차속(Vcar)이 5km/h의 임계 차속을 초과할 때 또는 노면 마찰 계수(μ)가 낮은 경우 차속(Vcar)이 10km/h의 상승된 임계 차속을 초과할 때 변경이 정당화된 후에 수행된다. 피드백 2/4WD 제어에서, 4WD는 가속 슬립이 존재할 때에만 설정된다. 따라서, 4WD가 설정되는 작동 범위가 가속 슬립이 발생하는 요구 최소값에만 한정되어 있기 때문에 연비가 향상된다.
본 실시예에 따르면, 피드 포워드 4WD 제어의 작동 범위는, 노면 마찰 계수(μ)가 낮지 않은 경우 예를 들면 5km/h의 충분히 낮은 차속을 임계 차속으로서 설정함으로써 출발 중의 가속 슬립이 억제되어야 하는 요구 최소값으로 한정될 수 있다.
도9의 (a) 내지 (e)를 참조하면, 실선은 노면 마찰 계수(μ)가 낮을 때의 출발 및 후속 차량 가속 공정의 실시예의 작동을 도시한다. 비교를 위해, 점선은 피드 포워드 4WD 제어로부터 피드백 2/4WD 제어로의 변경이 항상 수행되는 경우의 시스템의 작동을 도시한다.
본 실시예에 따른 출발 및 후속 공정은 운전자가 가속기 페달(17)을 밟을 때의 시점 t0에서 시작된다(도9의 (a) 참조). 시점 t0 직후의 시점 t1에서, 초기 가속 슬립이 시작되어(도9의 (b) 참조), 플래그(TCSFLG)를 설정하며(도9의 (d) 참조), 따라서 낮은 μ플래그(TμFLG)를 설정한다(도9의 (e) 참조). 시점 t1 직후에, 임계 차속(α)은 5km/h로부터 10km/h로 변경된다. 그 후, 10km/h의 임계 차속에 대한 차속(Vcar)의 비교가 반복된다.
시점 t1 이후의 시점 t2에서, 피드 포워드 4WD 제어가 초기 가속 슬립을 억제하기 때문에(도9의 (b) 참조), 플래그(TCSFLG)가 재설정된다(도9의 (d) 참조). 낮은 μ플래그(TμFLG)는 그대로 유지되며(도9의 (e) 참조), 따라서 임계 차속(α)을 10km/h의 상승된 속도로 유지한다.
그 후 시점 t5에서, 차속(Vcar)은 10km/h의 상승된 임계 차속을 초과한다. 그 후, 차속(Vcar)은 시점 t6까지 10초의 사전설정 시간 기간 동안 10km/h 이상으로 유지된다. t5와 t6 사이에, 차속(Vcar)이 10km/h의 상승된 임계 차속을 초과한 후에도 피드 포워드 4WD 제어가 계속된다.
시점 t6에서, 피드백 2/4WD 제어로의 변경이 수행되며, 낮은 μ플래그(TμFLG)가 재설정된다(도9의 (e) 참조). 시점 t6 직후에, 피드백 2/4WD 제어는 가속 슬립이 발생하지 않는 경우 2WD로 설정된다.
종래의 시스템의 작동에 있어서, 시점 t3에서, 피드 포워드 4WD 제어는, 차속(Vcar)이 5km/h의 임계 차속을 초과할 때 불용화된다. 4WD 모드로부터 2WD 모드로의 전이는 시점 t3 직후에 시작되기 때문에, 전이 가속 슬립이 시점 t4에서 시작된다. 이 가속 슬립에 응답하여, 피드백 2/4WD 제어는 4WD로 설정된다. 시점 t4 이후의 시간 기간 동안 전방 차륜(1L, 1R)의 그립(grip)은 그립 한계를 초과한다 (도9의 (c) 참조).
본 실시예에서, 10km/h의 단일 차속값이 낮은 노면 마찰 계수(μ)에 응답하여 설정된다. 본 발명은 본 예에만 한정되는 것은 아니다. 하나 이상의 다른 또는 중간 차속값들이 상이한 레벨의 노면 마찰 계수(μ)에 응답하여 설정될 수 있다.
본 실시예에서, 차속(Vcar)이 5km/h의 임계 차속에 도달할 때까지의 과정에서 노면 마찰 계수(μ)가 저 레벨로 변경되는 단일의 작업이 10km/h의 상승된 임계 차속을 설정하는 계기를 제공한다. 본 발명은 본 예에만 한정되는 것은 아니다. 계기를 제공할 수 있는 다른 예는, 5km/h의 임계 차속 부근의 상기 임계 차속 보다 낮은 차속에서의 노면 마찰의 레벨이다. 다른 예는, 5km/h의 임계 차속 직전의 순간과 출발 시점 사이의 모든 차속에서의 노면 마찰 계수의 추정값 또는 측정값의 평균이다.
도6의 흐름도에서, 차속(Vcar)이 5km/h의 임계 차속 이하일 때 플래그(TCSFLG)의 설정 직후에 10km/h의 상승된 임계 차속이 설정된다. 박스 S340을 생략하기 위해, 10km/h의 상승된 임계 차속은, 박스 S340으로부터 박스 S300의 "아니오" 가지를 분리함으로써 및 박스 S320의 출력 가지를 분리함으로써 배제될 수 있다. 분리된 "아니오" 가지 및 출력 가지는 박스 S330의 입력 가지에 연결된다. 박스 S330은 박스 S370의 입력 가지에 연결된 "아니오" 가지를 갖는다. 새로운 질의 박스가 박스 S330의 "아니오" 가지에 개재된다. 이 질의 박스에서, 낮은 μ플래그(TμFLG)가 설정되는지의 여부를 판정한다. 설정되는 경우, 논리는 박스 S440으로 진행된다. 그렇지 않은 경우, 논리는 박스 S370으로 진행된다.
상기 변형된 바와 같은 흐름도는, 노면 마찰 계수(μ)가 낮은 경우 차속(Vcar)이 5km/h의 임계 차속을 초과할 때, 피드 포워드 4WD 제어가 10초의 사전설정 시간 간격 동안 계속되는 제어 계획을 제공한다. 5km/h로부터의 차속(Vcar)의 증가가 10초 경과시에 예측되기 때문에, 피드 포워드 4WD 제어로부터 피드백 2/4WD 제어로의 변경이 상승된 차속에서 발생하는 것이 예측된다.
본 실시예에서, 엔진 스로틀의 조절에 의한 트랙션 조절이 사용된다. 본 발명은 이러한 형태의 TCS에 한정되는 것은 아니며 다른 형태의 TCS에서도 작동 가능하다. 대표적인 예는, 점화 지연의 조절, 점화 일시 중단, 연료 공급의 감소 또는 일시 중단, 및 엔진 스로틀 조절 중 하나 또는 조합을 사용하는 TCS이다.
도10의 흐름도는 본 발명에 따른 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하기 위한 시스템 또는 방법의 다른 실시예의 작동을 도시한다. 본 실시예는 도6의 박스 S300, S310, S320, S340, S440, S450 및 S460 대신에 도10에 새로운 박스 S700, S710, S720, S730 및 S810을 제공한 것을 제외하고는 상술한 제1 실시예와 실질적으로 동일하다. 동일한 도면 부호가 도6 내지 도10의 유사한 박스들을 나타내는데 사용된다.
도10을 참조하면, 흐름도의 실행은 규칙적인 주기로 반복된다. 박스 S700에서, 4WD 제어기(8)는 소위 낮은 μ플래그(TμFLG)가 소거되었는지의 여부를 판정한다. 박스 S700에서, 낮은 μ플래그(TμFLG)가 소거 또는 재설정되었으면 (TμFLG=0), 논리는 박스 S710으로 진행된다. 박스 S700에서, 낮은 μ플래그 (TμFLG)가 설정되었으면(TμFLG=1), 논리는 박스 S730으로 진행된다.
박스 S710에서, 4WD 제어기(8)는 가속 슬립(△F)(△F=VWF-VWR)이 예를 들면 1(km/h)의 임계값 보다 큰지의 여부를 판정한다. 상기 가속 슬립이 임계값 보다 큰 경우, 4WD 제어기(8)는, 노면 마찰 계수(μ)가 낮은 것으로 판정하며 논리는 박스 S720으로 진행된다. 박스 S720에서, 4WD 제어기(8)는 낮은 μ플래그(TμFLG)를 설정한다. 가속 슬립(△F)이 1km/h 미만이면, 논리는 박스 S330으로 진행된다. 이 경우, 4WD 제어기(8)는 노면 마찰 계수(μ)가 낮지 않거나 높은지를 판정한다.
박스 S710에서, 회전 또는 선회 중에 차륜 속도의 작은 차이가 가속 슬립의 발생으로서 간주될 수 있는 가능성을 배제하기 위해, 임계값은 0km/h 보다는 1km/h가 된다.
박스 S720 이후에, 논리는 박스 S730으로 진행된다. 박스 S730에서, 4WD 제어기(8)는, 제1 속도비 보다 낮은 전진 속도비가 설정되었는지의 여부를 관련 변속기 내의 변속 위치에 대한 정보에 기초하여 판정한다. 달리 말하면, 박스 S720에서, 제2 속도가 설정되었는지의 여부가 판정된다. 제1 속도로부터 변속 후에 제2 속도비가 설정되었으면, 논리는 박스 S730으로부터 박스 S330으로 진행된다.
박스 S330에서, 4WD 제어기(8)는 차속(Vcar)이 5km/h의 임계 차속 이하인지의 여부를 판정한다.
본 단락에서는 박스 S730 및 S330에 대해 설명한다. 박스 330에서 사용되는 임계 차속은, 그 근방에서 변속기가 제1 속도로부터 제2 속도로 변속하도록 예정되어 있는 차량 속도값들 중 하나이다. 임계 차속은, 그 근방에서 정상 주행 상태하에서 변속기가 제1 속도비로 유지되는 차속값들 중 하나이다. 박스 S730에서의 제2 속도의 검출은, 낮은 노면 마찰 계수(μ)를 갖는 노면에 의해 예측된 것 보다 신속하게 신호를 나타내는 차속을 상승시키도록 차륜(1L, 1R)이 회전되도록 하는 것을 의미한다.
도6의 흐름도와 동일한 방식으로, 토크 기반 프로세스가 박스 S350 및 S360에서 수행되며, 슬립 기반 프로세스가 박스 S370, S380 및 S390에서 수행된다. 박스 S390 이후에, 논리는 박스 S810으로 진해된다. 박스 S810에서, 4WD 제어기(8)는 낮은 μ플래그(TμFLG)를 재설정한다.
도6의 흐름도와 동일한 방식으로, 차속(Vcar)이 5km/h의 임계값 이하일 때, 논리는 박스 S330으로부터 박스 S350으로 진행되어 토크 기반 프로세스를 수행한다. 차속(Vcar)이 5km/h의 임계 차속을 초과할 때, 논리는 박스 S330으로부터 S370으로 진행되어 슬립 기반 프로세스를 수행한다.
도10에 도시한 실시예에 따르면, 노면 마찰 계수(μ)가 낮은 경우, 피드 포워드 4WD 제어는, 차속(Vcar)이 5km/h의 임계 차속을 초과한 후에도 구동 토크를 저하하기 위해 변속기가 제2 속도로 변속할 때까지 계속된다.
본 실시예에서, 가속 슬립 및 변속기 변속 위치는, 주행 상태가 피드 포워드 4WD 제어로부터 피드백 2/4WD 제어로의 변경을 정당화하는지의 여부를 판정하기 위해 조사된다. 피드 포워드 4WD 제어는, 운전자 동력 요구에 응답하여 결정되는 제1 또는 토크 기반 소정값(T△V)(도10의 박스 S350 및 S360 참조)에 응답하여 후방 차륜(3L, 3R)에 구동 토크를 인가한다. 피드백 2/4WD 제어는, 가속 슬립(도10의 박스 S370, S380 및 S390 참조)에 응답하여 결정되는 제2 또는 슬립 기반 소정값(T△V)에 응답하여 후방 차륜(3L, 3R)에 구동 토크를 인가한다. 가속 슬립은 노면 마찰 계수(μ)에 반비례하며, 변속기에서의 변속 작업은 후방 차륜(3L, 3R)으로 인가되는 구동 토크의 감소를 초래한다.
도10의 설명으로부터, 본 실시예에서, 피드 포워드 4WD 제어로부터 2/4WD 제어로의 변경은, 변속기에서의 변속이 수행된 후에 차속(Vcar)이 임계 차속을 초과할 때 정당화된다는 것을 주목할 수 있을 것이다.
도10의 흐름도에서, 차속(Vcar)이 일시적으로 5km/h를 초과할 때 발생할 수 있는 난조를 제거하도록 요구되는 경우, 박스 S330의 "아니오" 가지는 박스 S370으로부터 분리된다. 박스 S330의 "아니오" 가지는 박스 S440에 대응하는 박스에 연결된다(도6 참조). 박스 S440에 대응하는 박스는 박스 S450에 대응하는 박스로 이어진다(도6 참조). 박스 S450에 대응하는 박스는 박스 S350에 연결된 "아니오" 가지를 갖는다. 박스 S450에 대응하는 박스의 "예" 가지는, 카운터(CNT)의 계수량이 소거되어 있는 박스에 연결된다. 박스 S370은 카운터(CNT)가 소거되어 있는 상기 박스로 이어진다.
도11의 흐름도는 본 발명에 따른 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하기 위한 시스템 또는 방법의 다른 실시예의 작동을 도시한다. 본 실시예는 도6의 박스 S300, S310, S320, S440, S450 및 S460 대신에, 도11에 새로운 박스 S900, S920, S930, S940, S950 및 S1010을 제공하는 것을 제외하고는 상술한 제1 실시예와 실질적으로 동일하다. 동일한 도면 부호가 도6 내지 도10의 유사한 박스들을 나타내는데 사용된다.
이제, 도11을 참조하면, 흐름도의 실행은 규칙적인 주기로 반복된다. 박스 S900에서, 4WD 제어기(8)는 스위치 플래그(SLCFLG)가 소거되었는지의 여부를 판정한다. 박스 S900에서, 스위치 플래그(SLCFLG)가 소거 또는 재설정되었으면 (SLCFLG=0), 논리는 박스 S330으로 진행된다. 박스 S700에서, 낮은 μ플래그 (TμFLG)가 설정되었으면(SLCFLG=1), 논리는 박스 S340으로 진행된다.
박스 S330에서, 4WD 제어기는, 차속(Vcar)이 5km/h의 임계 차속(α) 이하인지의 여부를 판정한다. 차속이 5km/h 이하인 경우, 논리는 박스 S920으로 진행된다. 그렇지 않은 경우, 논리는 박스 S370, S380 및 S390을 포함하는 슬립 기반 프로세스로 진행된다.
박스 S340에서, 4WD 제어기는, 차속(Vcar)이 10km/h의 상승된 임계 차속(α) 이하인지의 여부를 판정한다. 차속이 10km/h 이하인 경우, 논리는 박스 S350 및 S360을 포함하는 토크 기반 프로세스로 진행된다. 그렇지 않은 경우, 논리는 박스 S370, S380 및 S390을 포함하는 슬립 기반 프로세스로 진행된다.
박스 S920에서, 4WD 제어기(8)는 하기의 수학식으로 표현되는 노면 마찰 계수(μ)를 추정 또는 계산한다:
여기서: K5는 이득이다.
다음 박스 S930에서, 4WD 제어기(8)는, 노면 마찰 계수(μ)가 임계 마찰 계수(μ')(= 예를 들면, 0.2) 이하인지이 여부를 판정한다. 임계 마찰 계수 이하인 경우, 논리는 박스 S940으로 진행된다. 그렇지 않은 경우, 논리는 박스 S350 및 S360을 포함하는 토크 기반 프로세스로 진행된다.
박스 S940에서, 4WD 제어기(8)는, 제1 속도가 변속기에 설정되었는지의 여부를 판정한다. 제1 속도가 설정된 경우, 논리는 박스 S950으로 진행된다. 그렇지 않은 경우, 논리는 토크 기반 프로세스의 박스 S350으로 진행된다.
박스 S330에서 사용된 5km/h의 임계 차속은, 정상 조건하에서 변속이 수행되도록 예정되어 있는 차속 보다 바로 조금 낮은 값이다. 박스 S940에서, 제1 속도가 설정되었음을 검출하는 것은, 변속이 아직 수행되지 않은 것을 의미한다. 박스 S940에서, 제1 속도가 아직 설정되지 않았음을 검출하는 것은, 변속이 수행된 것을 의미한다.
박스 S950에서, 4WD 제어기(8)는 스위치 플래그(SLCFLG)를 설정한다 (SLCFLG=1). 스위치 플래그(SLCFLG)를 설정한 직후에, 10km/h의 상승된 임계 차속이 박스 S340의 차속(Vcar)과의 비교를 위해 설정된다.
상기 스위치 플래그(SLCFLG)는 박스 S370, S380 및 S390을 포함하는 슬립 기반 프로세스의 실행 중에 박스 S1010에서 재설정된다.
본 실시예에 따르면, 노면 마찰 계수(μ)가 낮을 때, 차속(Vcar)이 5km/h의 임계 차속 이하일 때 제1 속도로부터의 변속이 수행되지 않으면 10km/h의 상승된 임계 차속이 설정된다.
도11에 도시한 실시예에서, 노면 마찰 계수(μ), 변속기 변속 위치, 및 차속(Vcar)은, 주행 상태가 피드 포워드 4WD 제어로부터 피드백 2/4WD 제어로의 변경을 정당화하는지의 여부를 판정하기 위해 조사된다. 피드 포워드 4WD 제어는, 운전자 동력 요구에 응답하여 결정되는 제1 또는 토크 기반 소정값(T△V)(도11의 박스 S350 및 S360 참조)에 응답하여 후방 차륜(3L, 3R)에 구동 토크를 인가한다. 피드백 2/4WD 제어는, 가속 슬립(도11의 박스 S370, S380 및 S390 참조)에 응답하여 결정되는 제2 또는 슬립 기반 소정값(T△V)에 응답하여 후방 차륜(3L, 3R)에 구동 토크를 인가한다.
도12의 흐름도는 본 발명에 따른 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하기 위한 시스템 또는 방법의 다른 실시예의 작동을 도시한다. 본 실시예는 도6의 박스 S340 대신에, 도12에 새로운 박스 S1230을 제공한 것을 제외하고는 상술한 제1 실시예와 실질적으로 동일하다. 도12의 흐름도는 상술한 점을 제외하고는 도6의 흐름도와 실질적으로 동일하다. 동일한 도면 부호가 도6 내지 도10의 유사한 박스들을 나타내는데 사용된다.
도12에 있어서, 박스 S1230에서, 4WD 제어기(8)는, 예를 들면 0의 사전설정값과 APO를 비교함으로써 운전자 동력 요구가 존재하는지의 여부를 판정한다. APO가 사전설정값 보다 크면 운전자 동력 요구가 존재하는 것으로 판정한다. 운전자 동력 요구가 존재하면, 논리는 박스 S1230으로부터 박스 S350 및 S360을 포함하는 토크 기반 프로세스로 진행된다. 운전자 동력 요구가 거의 0이면, 논리는 박스 S440 및 S450을 포함하는 카운트 업 루프의 박스 S440으로 진행된다.
본 실시예에 따르면, 피드 포워드 4WD 제어는, 차속(Vcar)이 5km/h의 임게 차속 이하일 때 노면 마찰 계수(μ)가 낮은 경우 운전자 동력 요구의 존재에 응답하여 계속된다. 그 후, 운전자 동력 요구가 10초의 사전설정 시간 간격에 걸쳐 연속적으로 소멸되면, 피드 포워드 4WD 제어로부터 피드백 2/4WD 제어로의 변경이 정당화된다.
본 실시예에서, 노면 마찰 계수(μ)와 운전자 동력 요구는, 주행 상태가 피드 포워드 4WD 제어로부터 피드백 2/4WD 제어로의 변경을 정당화하는지의 여부를 판정하기 위해 조사된다. 피드 포워드 4WD 제어는, 운전자 동력 요구에 응답하여 결정되는 제1 또는 토크 기반 소정값(T△V)(도12의 박스 S350 및 S360 참조)에 응답하여 후방 차륜(3L, 3R)에 구동 토크를 인가한다. 피드백 2/4WD 제어는, 가속 슬립(도12의 박스 S370, S380 및 S390 참조)에 응답하여 결정되는 제2 또는 슬립 기반 소정값(T△V)에 응답하여 후방 차륜(3L, 3R)에 구동 토크를 인가한다. 가속 슬립은 노면 마찰 계수(μ)에 반비례하며, 변속기에서의 변속 작업은 후방 차륜(3L, 3R)에 인가되는 구동 토크의 감소를 초래한다.
각각의 실시예에서, 자동차는 발전기(7)에 대한 전압 조절기(22)의 입력으로서 사용되는 발전기 명령(c1)에 응답하여 차륜(3L, 3R)에 토크를 인가함으로써 전륜 모드로 구동된다. 전압 조절기(22)는 발전기 필드 전류(Ifh)를 발전기 명령(c1)에 의해 지시되는 값으로 조절한다. 4WD 제어기(8)는 명령(c1)을 발생시킨다. 명령(c1)에 응답하여, 전압 조절기(22)는 발전기 필드 전류(Ifh)를 조절하여, 발전기(7)가 도8의 박스 S650에서 결정된 전압(V)을 출력하게 한다. 발전기 전압(V)은, 도6의 흐름도와 관련하여 상술한 바와 같이 결정되는 부하 토크(Th)의 함수로서 결정된다. 따라서, 이 자동차에서, 차륜(3L, 3R)에 인가되는 구동 토크는 명령(c1)을 제어함으로써 조절 가능하다.
본 발명은 상이한 형태 및 디자인의 4WD 시스템을 갖는 다양한 형태의 자동차에서 작동 가능하다.
본 발명을 예시적인 실시예들과 관련하여 특정 설명하였지만, 상기의 설명으로부터 당 기술 분야의 숙련자들에게는 다양한 변경, 변형 및 수정이 이루어질 수 있다는 것은 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 진정한 범주 및 사상 내에 포함되는 것으로서 이러한 임의의 변경, 변형 및 수정을 포괄할 것이다.
본 출원은 그 개시 내용 전체가 참조로서 본원에 합체되어 있는, 2002년 5월 2일 출원된 일본 특허 출원 제 2002-130257호를 우선권 주장한다.
본 발명에 따르면, 우수한 연비 및 출발 중에 최적 차량 가속도로 자동차를 주행 가능하게 하는, 출발 및 후속 가속 공정을 제어하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.
도1은 본 발명에 따른 자동차의 개략도.
도2는 엔진 제어기의 작동을 도시하는 흐름도.
도3은 트랙션 제어 시스템(traction control system, TCS) 제어기의 작동을 도시하는 흐름도.
도4는 전륜 구동(all-wheel drive) 또는 4WD 제어기, 엔진 제어기, 및 관련 장치들 사이의 관계를 도시하는 하드웨어 도면.
도5는 4WD 제어기의 블록도.
도6은 본 발명에 따른 자동차의 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하기 위한 시스템 또는 방법의 한 실시예의 작동을 도시하는 흐름도.
도7은 소정 부하 토크 리미터(torque limiter)의 소프트웨어 실행을 위한 제어 루틴을 도시하는 흐름도.
도8은 소정 발전기 전압 계산 소자의 소프트웨어 실행을 위한 제어 루틴을 도시하는 흐름도.
도9의 (a) 내지 (e)는 도6에 도시한 실시예의 작동을 도시하는 그래프.
도10은 본 발명에 따른 자동차의 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하기 위한 시스템 또는 방법의 다른 실시예의 동작을 도시하는 흐름도.
도11은 본 발명에 따른 자동차의 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하기 위한 시스템 또는 방법의 다른 실시예의 작동을 도시하는 흐름도.
도12는 본 발명에 따른 자동차의 출발 공정을 제어하기 위한 시스템 또는 방법의 다른 실시예의 작동을 도시하는 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1L, 1R, 3L, 3R: 차륜 2: 엔진(내연 기관)
4: 전기 모터 6: 무단 벨트
7: 발전기 8: 4WD 제어기
9: 케이블 10: 정션 박스
11: 감속 기어 12: 클러치
13: 차동 장치 14: 흡기 다기관
15: 주 스로틀 밸브 16: 부 스로틀 밸브
17: 가속기 18: 엔진 제어기
19: 스텝퍼 모터 20: 스텝퍼 모터 제어기
22: 전압 조절기 24: 릴레이
30: 변속기 31: 차동 장치
60: 가속기 센서 62: 스로틀 센서

Claims (19)

  1. 명령에 응답하여 차륜에 토크를 인가하여 차량을 전륜 모드로 주행함으로써, 자동차의 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하는 방법이며,
    출발 및 후속 차량 가속 공정 중에 연속적으로 증가하는 사전설정 변수를 임계값과 비교하는 단계와,
    운전자 요구에 응답하여 토크의 제1 소정값을 결정하는 단계와,
    가속 슬립에 응답하여 토크의 제2 소정값을 결정하는 단계와,
    상기 사전설정 변수가 상기 임계값 이하일 때 상기 토크의 제1 소정값에 응답하여 명령을 결정하는 단계와,
    상기 토크의 제1 소정값에 응답하여 명령을 결정하는 단계로부터 토크의 제2 소정값에 응답하여 명령을 결정하는 단계로의 변경이 주행 상태에 의해 정당화되는지의 여부를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사전설정 변수는 차속이며, 상기 주행 상태는 노면 마찰 계수와 차속을 조사함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 사전설정 변수는 차속이며, 상기 주행 상태는 노면 마찰 계수와 변속비를 조사함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 사전설정 변수는 차속이며, 상기 주행 상태는 임계 마찰 계수, 변속비, 및 차속을 조사함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 사전설정 변수는 차속이며, 상기 주행 상태는 노면 마찰 계수, 및 운전자 동력 요구를 조사함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 사전설정 변수는 차속이며, 상기 노면 마찰 계수가 감소될 때 상승되는 임계 차속의 설정 단계 및 상기 설정된 임계 차속과 차속의 비교단계가, 주행 상태가 변경을 정당화하는지의 여부를 판정하기 위해 요구되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 사전설정 변수는 차속이며, 노면 마찰 계수가 낮을 때 변속비의 상승이 수행되었는지에 대한 판정 단계가, 주행 상태가 변경을 정당화하는지의 여부를 판정하기 위해 요구되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 사전설정 변수는 차속이며, 노면 마찰 계수가 낮을 때 변속비의 상승이 아직 수행되지 않았음을 판정할 때 상승된 임계 차속의 설정 단계 및 상기 설정된 상승된 임계값과 차속의 비교 단계가, 주행 상태가 변경을 정당화하는지의 여부를 판정하기 위해 요구되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 사전설정 변수는 차속이며, 노면 마찰 계수가 낮을 때, 차속을 사전설정 시간 간격에 걸쳐 임계값 보다 높게 유지하는 단계가, 주행 상태가 변경을 정당화하는지의 여부를 판정하기 위해 요구되며, 이에 의해 토크의 제1 소정값에 응답하는 명령이 사전설정 시간 간격에 걸쳐 잔류하는지를 판정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 사전설정 변수는 차속이며, 노면 마찰 계수가 낮을 때, 운전자 동력 요구가, 주행 상태가 변경을 정당화하는지의 여부를 판정하기 위해 요구되며, 이에 의해 토크의 제1 소정값에 응답하는 명령이 잔류하는지를 판정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 사전설정 변수는 차속이며, 노면 마찰 계수가 낮을 때, 운전자 동력 요구가, 주행 상태가 변경을 정당화하는지의 여부를 판정하기 위해 요구되며, 이에 의해 토크의 제1 소정값에 응답하는 명령이 잔류하는지를 판정하며, 노면 마찰 계수가 낮을 때, 사전설정 시간 간격에 걸쳐 운전자 동력 요구의 비단속적 요구가, 주행 상태가 변경을 정당화하는지의 여부를 판정하기 위해 요구되며, 이에 의해 토크의 제1 소정값에 응답하는 명령이 사전설정 시간 간격에 걸쳐 잔류하는지를 판정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제6항에 있어서, 가속 슬립의 계산에 의해 노면 마찰 계수가 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 차륜에 토크를 인가함으로써 차량을 구동하기 위한 엔진을 갖는 제1 동력 전달계를 구비하는 자동차의 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하기 위한 시스템이며,
    명령에 응답하여 다른 차륜에 토크를 인가함으로써 차량을 전륜 모드로 주행하기 위한 전기 모터를 갖는 제2 동력 전달계, 및
    출발 및 후속 차량 가속 공정 중에 연속적으로 증가하는 사전설정 변수를 임계값과 비교하며, 운전자 요구에 응답하여 토크의 제1 소정값을 결정하며, 가속 슬립에 응답하여 토크의 제2 소정값을 결정하며, 상기 사전설정 변수가 상기 임계값 이하일 때 토크의 제1 소정값에 응답하여 명령을 결정하며, 상기 토크의 제1 소정값에 응답하여 명령을 결정하는 것으로부터 상기 제2 소정값에 응답하여 명령을 결정하는 것으로의 변경이 주행 상태에 의해 정당화되는지의 여부를 판정하며, 상기 동력 전달계에 명령을 인가하도록 작동 가능한 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 동력 전달계는 상기 전기 모터를 여기하기 위한 전력원을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 전력원은 상기 엔진에 작동적으로 연결된 발전기를 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2 동력 전달계는 상기 발전기를 위한 전압 조절기를 구비하며, 상기 전압 조절기는 명령에 응답하여 상기 발전기의 필드 전류를 조절하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제1 세트의 차륜에 토크를 인가함으로써 차량을 구동하기 위한 엔진을 갖는 제1 동력 전달계를 구비하는 자동차의 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하기 위한 시스템이며,
    명령에 응답하여 제2 세트의 차륜에 토크를 인가함으로써 4WD 모드로 차량을 주행하기 위해 제2 세트의 차륜에 구동적으로 연결된 제2 동력 전달계, 및
    명령을 발생시키기 위한 제어기 수단을 포함하며,
    상기 제어기 수단은 출발 및 후속 차량 가속 공정 중에 연속적으로 증가하는 사전설정 변수를 임계값과 비교하며,
    상기 제어기 수단은 운전자 명령에 응답하여 토크의 제1 소정값을 결정하며,
    상기 제어기 수단은 가속 슬립에 응답하여 토크의 제2 소정값을 결정하며,
    상기 제어기 수단은, 상기 사전설정 변수가 상기 임계값 이하일 때 토크의 제1 소정값에 응답하여 명령을 결정함으로써 피드 포워드 4WD 제어를 수행하며,
    상기 제어기 수단은, 토크의 제2 소정값에 응답하여 명령을 결정함으로써 피드 포워드 4WD 제어의 수행으로부터 피드백 2/4WD 제어의 수행으로의 변경이 주행 상태에 의해 정당화되는지의 여부를 판정하며,
    상기 제어기 수단은 상기 제2 동력 전달계로 명령을 인가하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제2 동력 전달계는 상기 제2 세트의 차륜을 전달되는 토크원으로서 전기 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 명령에 응답하여 차륜에 토크를 인가하여 차량을 전륜 모드로 구동함으로써, 자동차의 출발 및 후속 차량 가속 공정을 제어하기 위한 시스템이며,
    마이크로프로세서 기반 제어기를 포함하며,
    상기 제어기는,
    출발 및 후속 차량 가속 공정 중에 연속적으로 증가하는 사전설정 변수를 임계값과 비교하며,
    운전자 요구에 응답하여 토크의 제1 소정값을 결정하며,
    가속 슬립에 응답하여 토크의 제2 소정값을 결정하며,
    상기 사전설정 변수가 상기 임계값 이하일 때 토크의 제1 소정값에 응답하여 명령을 결정함으로써 피드 포워드 4WD 제어를 수행하며,
    토크의 제2 소정값에 응답하여 명령을 결정함으로써 피드 포워드 4WD 제어의 수행으로부터 피드백 2/4WD 제어의 수행으로의 변경이 주행 상태에 의해 정당화되는지의 여부를 판정하도록 작동 가능한 것을 특징으로 하는 시스템.
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