KR101091620B1

KR101091620B1 - 차량의 토크 필터링 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101091620B1
Application number: KR1020050113797A
Authority: KR
Inventors: 정충식
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2011-12-08
Also published as: KR20070055282A

Abstract

ETC와 수동 변속기가 장착되는 차량에서 운전자의 팁 인 혹은 팁 아웃에 따른 토크 요구가 검출되는 경우 차량의 운전 상황에 맞는 최적의 토크 필터링으로 쇼크 및 저크를 제어하는 것으로,

차량의 주행중에 팁 인에 따른 토크 요구가 검출되는지 판단하는 과정과; 기어 치합 상태에서 팁 인에 따른 토크 요구가 검출되면 구간별 단계적인 기울기가 적용된 제1필터링 상수를 적용하여 토크 상승을 제어하는 과정과; 기어 변속중에 팁 인에 따른 토크 요구가 검출되면 제2필터링 상수를 적용하여 토크 상승을 제어하는 과정을 포함한다.

엔진 토크, 쇼크, 저크, 토크 필터링, 변속 중 팁 인

Description

차량의 토크 필터링 장치 및 그 방법{TORQUE FILTERING DEVICE OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명에 따른 차량의 토크 필터링 장치에 대한 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 차량에서 토크 필터링을 수행하는 실시예의 흐름도.

도 3은 종래의 차량에 적용되는 토크 필터링 제어에 대한 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 운전정보 검출부 20 : 제어부

30 : ETC

본 발명은 ETC(Electronic Throttle Controller)와 수동 변속기가 장착되는 차량에 관한 것으로, 더 상세하게는 팁 인 혹은 팁 아웃에 따른 운전자의 토크 요구가 검출되는 경우 차량의 운전 상황에 맞는 최적의 토크 필터링(Torque Filtering)으로 쇼크 및 저크(Shock and Jerk)의 제어를 제공하도록 하는 차량의 토크 필터링 장치 및 방법에 관한 것이다.

수동 변속기(M/T)가 장착되는 차량의 경우 엔진의 구동력을 변속기에 전달하 는 클러치 시스템이 스프링 매스로 되어 있어 구동력 즉, 엔진 토크가 발생하는 경우 쇼크(Shock)발생과 함께 저크(Jerk)가 동반되는 현상이 일어나게 된다.

이러한 쇼크 및 저크(Shock and Jerk)를 개선하기 위해 엔진 관리 시스템(Engine Management System)에는 안티 저크 펑션(Anti-Jerk Function)과 토크 필터링 방법이 적용되어 있다.

안티 저크 펑션은 운전자의 팁 인이 검출되는 경우 엔진 회전수(RPM)의 변동량을 계산하여 현재 측정된 엔진 회전수(RPM)가 설정된 로우 패스 필터링된 기준 엔진 회전수 보다 커지는 경우 점화시기를 지각하여 엔진 회전수의 상승을 억제하여 저크가 발생되지 않도록 한다.

또한, 토크 필터링 방법은 운전자의 가속의지(가속페달 개도)에 의해 요구 토크를 계산하게 되는데, 이렇게 계산되어진 요그 토크값을 필터링으로 억제하여 일정한 기울기를 가지고 증가시키는 방법으로, 토크 필터링에 의해 쇼크 및 저크의 발생이 억제되도록 하고 있다.

상기한 두가지의 방법은 엔진/드라이브 트레인/차량 중량/클러치 시스템 등 차량 특성에 따라 적절히 조합하여 사용하는데, ISA(Idle Speed Actuator)가 장착된 차량에서는 TPS가 열려 있는 상태에서 ISA를 전폐한다고 해도 공기량 제어가 충분하지 않기 때문에 주로 안티 저크 펑션을 사용하며, ETC가 장착된 차량에서는 ETC에 의한 공기량 제어가 가능하여 엔진 토크의 제어가 가능하므로 토크 필터링에 의한 제어를 주로 사용하고 있다.

이에 대하여, 도 3을 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전자의 팁 인에 의한 토크 요구(DTR)가 발생되면 도시되지 않은 엔진 제어수단에서는 토크 전환 비트(Torque Transient Bit ; TTB)가 활성화되어 운전자의 토크 요구(DTR)를 구간별, 대략 3단계의 구간으로 필터링하여 적용한다.

즉, 운전자의 팁 인에 따른 토크 요구(DTR)에 대하여 현재의 엔진 회전수(RPM)와 변속단을 감안한 다음 제1기울기(S1)의 필터링 상수를 적용하여 제1토크(T1)에 도달되도록 제1단계 상승 제어를 수행하고, 제1단계의 토크 상승 제어가 완료되면 현재의 엔진 회전수(RPM)와 변속단을 감안한 다음 제2기울기(S2)의 필터링 상수를 적용하여 제2토크(T2)에 도달되도록 제2단계 상승 제어를 수행하며, 제2단계의 토크 상승 제어가 완료되면 현재의 엔진 회전수(RPM)와 변속단을 감안한 다음 제3기울기(S3)의 필터링 상수를 적용하여 운전자의 요구 토크(DTR)인 제3토크(T3)에 도달되도록 상승 제어함으로써, 운전자의 토크 요구(DTR)에 일치되는 엔진 토크로 상승되도록 한다.

이와 같이 운전자의 요구 토크(DTR)와 일치되는 엔진 토크가 제어되면 운전자의 요구를 유지한다.

운전자의 요구 토크로 제어되는 상태에서 팁 아웃에 의한 토크 요구(DTR)가 발생되면 엔진 제어수단에서는 토크 전환 비트(TTB)사 활성화되어 운전자의 토크 요구(DTR)을 팁 인의 조건과 반대로 구간별 필터링을 적용한다.

즉, 운전자의 팁 아웃에 따른 토크 요구(DTR)에 대하여 현재의 엔진 회전수(RPM)와 변속단을 감안한 다음 제4기울기(S4)의 필터링 상수를 적용하여 제2토크(T2)에 도달되도록 제1단계 하강 제어를 수행하고, 제1단계의 토크 하강 제어가 완 료되면 현재의 엔진 회전수(RPM)와 변속단을 감안한 다음 제5기울기(S5)의 필터링 상수를 적용하여 제2토크(T1)에 도달되도록 제2단계 하강 제어를 수행하며, 제2단계의 토크 하강 제어가 완료되면 현재의 엔진 회전수(RPM)와 변속단을 감안한 다음 제6기울기(S6)의 필터링 상수를 적용하여 아이들 토크에 도달되도록 하강 제어함으로써, 운전자의 토크 요구(DTR)에 일치되는 엔진 토크로 유지한다.

상기한 바와 같이 종래의 차량에 적용되는 토크 필터링 방법은 ETC 및 점화시기의 제어를 통해 쇼크 및 저크를 저감할 수 있는 순기능의 특징이 제공되고 있으나, 과도한 필터링이 적용되는 경우 가속 지연감이 발생하여 가속감 불만과 수동 변속기의 특성을 만족시키지 못하는 역기능이 초래되는 단점이 있다.

즉, 종래의 차량에 적용되고 있는 토크 필터링 방법은 변속 조건과 기어가 치합되어 있는 조건(In Gear)에 대하여 팁 인/팁 아웃이 구분되지 않고 있다.

따라서, 변속 기준으로 토크 필터링을 설정할 경우 최대한 토크 전달, 토크 상승 기울기 증가로 인하여 기어가 치합되어 있는 상태에서 쇼크 과다가 발생하며, 이로 인해 진동 발생이 커지는 문제가 발생한다.

반대로 기어가 치합되어 있는 상태에서의 쇼크 및 저크를 고려해서 토크 필터링 값을 설정할 경우 기어 변속시(Gear Shift)시 토크 상승 속도가 낮아 원활한 토크 전달 및 다이나믹(Dynamic)한 운전을 할 수 없는 단점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 운전자의 팁 인/아웃에 따른 토크 요구에 대하여 느린 토크 상승(Slow Torque Increase)이 필요한 기어 치합의 상태와 빠른 토크 상승(Fast Torque Increase)이 필요한 기어 변속시의 조건으로 구분하여 각각의 경우에 맞는 적절한 토크 필터링을 적용함으로써, 안정된 승차감과 가속 응답성을 제공하도록 한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 차량의 주행중에 팁 인에 따른 토크 요구가 검출되는지 판단하는 과정과; 기어 치합 상태에서 팁 인에 따른 토크 요구가 검출되면 구간별 단계적인 기울기가 적용된 제1필터링 상수를 적용하여 토크 상승을 제어하는 과정과; 기어 변속중에 팁 인에 따른 토크 요구가 검출되면 제2필터링 상수를 적용하여 토크 상승을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 필터링 방법이 제공된다.

상기 기어 변속중 팁 인에 따른 토크 요구는 클러치가 작동으로 판정되고, 스로틀이 폐쇄에서 개방으로 검출되고, 아이들 상태가 아니며, 정지 상태에서의 발진이 아닌 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 필터링 방법을 제공한다.

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

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 토크 필터링 장치는 운전정보 검출부(10)와 제어부(20) 및 ETC(30)를 포함하여 구성되며, 상기한 구성 이외에 차량에서는 더 많은 구성 요소가 포함되나 본 발명에 직접 연관되지 않는 구성 요소에 대해서는 통상의 기능이 수행되는 것으로 한다.

운전정보 검출부(10)는 차량의 주행중 엔진 회전수(RPM), 가속페달의 개도, 운전자의 팁 인/팁 아웃에 따른 토크 요구, 차속, 스로틀의 전폐 여부, 기어의 치합 여부, 클러치 신호, 현재 변속단에 대한 정보 등을 검출하여 그에 대한 각각의 정보를 제어부(20)에 인가한다.

제어부(20)는 운전자의 팁 인에 따른 토크 요구가 검출되면 운전정보 검출부(10)로부터 검출되는 정보로부터 기어 치합 상태인지 혹은 기어 변속중에 발생되는 토크 요구인지를 판단한다.
상기 제어부(20)는 특정 기어단을 치합하고 있는 상태이면 운전자의 팁 인에 따른 토크 요구에 대하여 설정된 제1필터링 상수를 적용한 필터링의 실행으로 토크의 상승이 느리게 진행되도록 한다.
그러나, 상기 제어부(20)는 기어 변속이 진행되고 있는 상태로 판단되면 운전자의 팁 인에 따른 토크 요구에 대하여 설정된 제2필터링 상수를 적용한 필터링의 실행으로 토크의 상승이 빠르게 진행되도록 하여 신속한 응답성이 제공되도록 한다.
상기 제1,2필터링 상수는 반복적인 실험을 통해 결정된 필터링 계수로 차종이나 차량의 설계에 따라 다소 변경될 수 있으며, 제2필터링 상수가 제1필터링 상수보다 민감하게 하여 빠른 토크 상승이 제공될 수 있도록 한다.

ETC(30)는 상기 제어부(20)에서 인가되는 제어신호에 따라 작동되어 연소실로 유입되는 공기량을 제어하여 엔진 출력 토크를 조정한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하여 이루어지는 본 발명의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.

차량의 주행중인 상태에서 운전정보 검출부(10)는 엔진의 회전수(RPM), 가속페달의 개도, 운전자의 팁 인/팁 아웃에 따른 토크 요구, 차속, 스로틀의 전폐 여부, 기어의 치합 여부, 클러치 신호, 현재 변속단에 대한 정보 등을 포함하는 제반적인 운전정보를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(20)에 인가한다(S101).

이때, 제어부(20) 상기와 같이 검출되는 정보의 분석으로 기어 변속중 팁인이 발생하는지를 판단한다(S102).

상기 기어 변속 중 팁 인의 검출은 클러치 신호가 클러치의 작동으로 판정되고, 스로틀의 신호가 폐쇄에서 개방으로 검출되고, 아이들 상태가 아니며, 정지 상태에서의 발진이 아닌 조건을 만족하면 기어 변속중 팁 인 조건으로 판정한다.

상기 S102의 판단 결과 기어 변속중 팁 인 조건이 아닌 것으로 판단되면 클러치의 슬립이 발생되지 않는 기어 치합 상태의 조건에서의 팁 인 혹은 팁 아웃의 조건으로 판정한다.
따라서, 제어부(20)는 팁 인 혹은 팁 아웃에 따른 토크 요구에 대하여 구간별 단계적인 기울기가 적용된 제1필터링 상수를 적용한 필터링을 실행하여 차량의 진동 특성과 운전자의 토크 요구에 부합되는 토크 제어가 이루어질 수 있도록 한다(S104).

그러나, 상기 S102의 판단에서 기어 변속중 팁 인 조건으로 판단되면 팁 인에 따른 토크 요구에 대하여 설정된 제2필터링 상수를 적용한 필터링을 실행하여 신속한 토크 상승이 이루어질 수 있도록 함으로서 엔진 토크가 운전자의 요구 토크로 신속하게 도달되도록 한다(S103).

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 ETC와 수동 변속기가 장착되는 차량에서 팁 인 혹은 팁 아웃이 검출되는 경우 차량의 운전 상황에 맞는 최적의 토크 필터링으로 쇼크 및 저크의 제어를 제공함으로써, 차량의 안정된 승차감을 제공한다.

또한, 변속중에 발생하는 팁 인 요구에 신속한 응답성이 제공하여 수동 변속기의 특성이 최대한으로 활용되는 효과가 있다.

Claims

차량의 주행중 엔진 회전수(RPM), 가속페달의 개도, 운전자의 팁 인/팁 아웃에 따른 토크 요구, 차속, 스로틀의 전폐 여부, 기어의 치합 여부, 클러치 신호, 현재 변속단에 대한 정보를 검출하여 제어부에 제공하는 운전정보 검출부와;

운전정보검출부에서 제공되는 정보가 운전자의 팁 인에 따른 토크 요구이면 기어 치합 상태인지 혹은 기어 변속중에 발생되는 토크 요구인지를 판단하고, 기어 치합 상태에서 팁 인에 따른 토크 요구이면 제1필터링 상수를 적용하여 토크 상승을 제어하고, 기어 변속중에 발생되는 팁 인에 따른 토크 요구이면 제2필터링 상수를 적용하여 토크 상승을 제어하는 제어부와;

상기 제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 작동되어 연소실로 유입되는 공기량을 제어하여 엔진 출력 토크를 조정하는 ETC를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 필터링 장치.
차량의 주행중에 팁 인에 따른 토크 요구가 검출되는지 판단하는 과정과;

기어 치합 상태에서 팁 인에 따른 토크 요구가 검출되면 구간별 단계적인 기울기가 적용된 제1필터링 상수를 적용하여 토크 상승을 제어하는 과정과;

기어 변속중에 팁 인에 따른 토크 요구가 검출되면 제2필터링 상수를 적용하여 토크 상승을 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 필터링 방법.
제2항에 있어서,

상기 기어 변속중 팁 인에 따른 토크 요구는 클러치가 작동으로 판정되고, 스로틀이 폐쇄에서 개방으로 검출되고, 아이들 상태가 아니며, 정지 상태에서의 발진이 아닌 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 차량의 토크 필터링 방법.