KR100747174B1 - 전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 엔진ECU에 미리 입력되어 있는 기준상태의 기준토크맵을 차량의 중량, 도로조건 및 대기조건의 변화를 감안한 수정토크맵으로 변환하여 그에 따른 스로틀개도량을 결정하도록 함으로써, 운전자가 가속페달을 밟는 정도에 따라 항상 차량의 가속감이 일관되게 발휘될 수 있도록 한다.

Description

전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법{CONTROL METHODE OF AN ELCETRONIC THROTTLE CONTROL SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법을 설명한 순서도이다.

본 발명은 전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실제 차량의 주행시에 변화하는 차량의 중량, 도로의 상태 및 대기의 조건 등을 감안하여 차량의 가속감을 일정한 수준으로 확보하도록 하는 기술에 관한 것이다.

전자식 스로틀 제어 시스템(ETC System: Electronic Throttle Control System)은 미리 결정된 토크맵에 따라 엔진의 토크를 출력할 수 있도록 스로틀개도량과 점화시기 및 연료량 등을 조절한다.

즉, 차량에 장착된 엔진에 대하여, 실험에 의해 당해 엔진의 스로틀개도량에 따른 엔진토크 및 엔진회전수에 대한 기본토크맵을 엔진ECU에 입력시켜두고, 또한 운전자가 가속페달을 밟는 양에 따라 제어되어야 할 목표 엔진토크 및 엔진회전 수에 대한 목표토크맵을 엔진ECU에 입력시켜둔 상태에서, 상기 엔진ECU가 운전자의 가속페달 조작량 및 엔진회전수를 입력 받아서 상기 목표토크맵으로부터 목표 엔진토크를 선정하고, 이 목표 엔진토크를 실제 엔진에서 출력할 수 있도록 상기 기본토크맵을 통하여 현재의 엔진회전수에 대한 스로틀개도량을 산출하여, 그에 따라 스로틀개도량을 조절하는 것이다.

물론, 이때 점화시기 및 연료량도 별도의 로직에 의하여 함께 제어가 이루어진다.

그런데, 상기한 바와 같은 제어 방법에서, 상기 기준토크맵은 차량이 표준대기조건에서 공차상태로 평탄로를 주행할 때(기준상태)에 대하여 설정된 것이므로, 실제 차량의 중량이 증가되거나, 차량이 경사로를 주행하거나, 대기의 조건이 표준상태를 벗어난 경우에는, 상기한 바와 같은 제어방법으로는 차량의 가속성능이 달라지게 되어 운전자가 느끼는 가속감이 일관되지 못하게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같이 운전자가 느끼는 차량의 가속감이 일관되지 못한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 운전자가 가속페달을 밟는 정도에 따라 항상 차량의 가속감이 일관되게 발휘될 수 있도록 하는 전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법은 도로의 경사도 및 차량의 중량 변화를 등판각 θ로 환산하여 제1보정값을 구하고; 대기의 온도와 압력에 따라 결정되는 제2보정값을 구하고; 상기 제1보정값 및 제2보정값을 합산하여 최종보정값을 구하고; 상기 최종보정값에 의하여 엔진의 기준토크맵을 수정하여 수정토크맵을 형성하고; 엔진의 목표토크를 추종하기 위한 스로틀개도량을 상기 수정토크맵으로부터 산출하는 것을 특징으로 한다.

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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 본 발명 실시예는 도로의 경사도 및 차량의 중량 변화를 등판각 θ로 환산하여 제1보정값을 구하고; 대기의 온도와 압력에 따라 결정되는 제2보정값을 구하고; 상기 제1보정값 및 제2보정값을 합산하여 최종보정값을 구하고; 상기 최종보정값에 의하여 엔진의 기준토크맵을 수정하여 수정토크맵을 형성하고; 엔진의 목표토크를 추종하기 위한 스로틀개도량을 상기 수정토크맵으로부터 산출한다.

상기 도로의 경사도 및 차량의 중량 변화를 등판각 θ로 환산하는 것은 아래와 같은 수학식 1에 의하여 계산된다.

θ= SIN^-1 {GR ×(T_E - T_EF - T_EI - T_DF - T_DI)/M_V/W_R - F_RL/M_V -a_V}

여기서,

T_E : 엔진 도시 토크, T_EF : 엔진 마찰 토크,

T_EI : 엔진 관성항 토크, T_DF : 구동계 마찰토크,

T_DI : 구동계 관성항 토크, GR : 총 기어비,

W_R : 바퀴 동반경, F_RL : 주행저항력,

a_V : 차량 가속도, M_V : 차량 중량

여기서, 차량 중량 M_V는 상수로서 입력된다. 실제 차량에서 적재에 의해 차량의 실제 중량이 늘어난 경우에는 동일한 엔진토크에 대하여 가속도 a_V가 작아지게 되므로, 이를 이용하여 차량이 등판중인 것으로 인식할 수 있다.

즉, 차량의 중량 증가는 등판각의 증가와 정성적으로 같은 의미를 가지게 되므로, 이를 이용하여 차량의 중량 증가 및 경사로 등판과 같은 상황의 변화를 상기한 하나의 수식에 의해 모두 고려할 수 있는 것이다.

상기와 같이 차량의 중량 증가분 및 실제 차량의 등판 상황에 대하여 한꺼번에 정해지는 등판각 θ를 이용한 제1보정값은 다음의 수학식 2에 의해 구한다.

제1보정값= 1 + Tanθ

상기와 같이 구해진 제1보정값은 차량의 중량변화와 도로의 조건이 변화하는 것에 대하여 엔진ECU에 미리 입력되어 있는 기준토크맵을 수정함으로써, 실제 스로틀바디의 스로틀개도 제어에 차량의 중량변화 및 도로조건이 고려되도록 하는 매개체가 된다.

한편, 상기 제2보정값을 구하는 것은 아래와 같은 수학식 3에 의하여 계산된다.

제2보정값= (99.06/(P_atm-Eh))^1.2 X ((T_int+273.16)/298)^0.6

여기서,

T_{dry bulb}: 건구온도(외기온 센서로부터 입력)

P_atm: 대기압(엔진ECU로부터 입력)

T_int: 흡기온도(엔진ECU로부터 입력)

T_{wet bulb}: 습구온도(다음 상대습도식으로부터 계산됨)

즉, 상기한 바와 같은 수학식 3에 의하여 대기의 압력과 온도의 변화를 고려한 스로틀바디의 스로틀개도 조절이 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

이와 같이 차량의 중량변화 및 도로조건 변화에 대한 제1보정값과, 차량이 주행하고 있는 곳의 대기의 온도 및 압력의 변화에 대한 제2보정값을 합하여, 최종보정값을 정하고, 이 최종보정값을 미리 ECU에 입력되어 있는 기준토크맵에 곱하여 현재 차량의 중량변화와 도로조건 변화 및 대기조건 변화를 모두 고려한 수정토크맵을 구하는 것이다.

엔진ECU는 운전자가 가속페달을 조작하면, 종래와 같은 목표토크맵에서 가속페달을 밟은 양에 따라 그때의 엔진회전수에 상응하는 목표토크를 구하고, 이 목표토크를 달성하기 위한 스로틀바디의 스로틀개도를 상기 수정토크맵에서 구하여, 그에 따라 스로틀바디의 스로틀개도를 제어함으로써, 차량의 중량, 도로조건 및 대기조건의 변화를 모두 고려한 제어가 이루어지게 된다.

따라서, 차량은 기준토크맵이 설정될 때의 조건에서 발휘하는 가속감과 동일한 가속감을 항상 발휘할 수 있게 되어, 운전자는 차량의 일관된 가속감을 느낄 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 엔진ECU에 미리 입력되어 있는 기준상태의 기준토크맵을 차량의 중량, 도로조건 및 대기조건의 변화를 감안한 수정토크맵으로 변환하여 그에 따른 스로틀개도량을 결정하도록 함으로써, 운전자가 가속페달을 밟는 정도에 따라 항상 차량의 가속감이 일관되게 발휘될 수 있도록 한다.

Claims (4)

1. 도로의 경사도 및 차량의 중량 변화를 등판각 θ로 환산하여 제1보정값을 구하고;

   대기의 온도와 압력에 따라 결정되는 제2보정값을 구하고;

   상기 제1보정값 및 제2보정값을 합산하여 최종보정값을 구하고;

   상기 최종보정값에 의하여 엔진의 기준토크맵을 수정하여 수정토크맵을 형성하고;

   엔진의 목표토크를 추종하기 위한 스로틀개도량을 상기 수정토크맵으로부터 산출하는 것

   을 특징으로 하는 전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 도로의 경사도 및 차량의 중량 변화를 등판각 θ로 환산하는 것은 아래와 같은 수식에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법.

   θ= SIN^-1 {GR ×(T_E - T_EF - T_EI - T_DF - T_DI)/M_V/W_R - F_RL/M_V -a_V}

   여기서,

   T_E : 엔진 도시 토크, T_EF : 엔진 마찰 토크,

   T_EI : 엔진 관성항 토크, T_DF : 구동계 마찰토크,

   T_DI : 구동계 관성항 토크, GR : 총 기어비,

   W_R : 바퀴 동반경, F_RL : 주행저항력,

   a_V : 차량 가속도, M_V : 차량 중량
3. 제2항에 있어서,

   상기 제1보정값을 구하는 것은 아래와 같은 수식에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법.

   제1보정값= 1 + Tanθ
4. 제1항에 있어서,

   상기 제2보정값을 구하는 것은 아래와 같은 수식에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 전자식 스로틀 제어 시스템의 제어방법.

   제2보정값= (99.06/(P_atm-Eh))^1.2 X ((T_int+273.16)/298)^0.6

   여기서,

   

   T_{dry bulb}: 건구온도(외기온 센서로부터 입력)

   P_atm: 대기압(엔진ECU로부터 입력)

   T_int: 흡기온도(엔진ECU로부터 입력)

   T_{wet bulb}: 습구온도(다음 상대습도식으로부터 계산됨)

   

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