KR101229458B1 - 차량의 엔진 제어 시스템 및 이 시스템을 이용한 엔진 제어 방법 - Google Patents

차량의 엔진 제어 시스템 및 이 시스템을 이용한 엔진 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 중량 변화를 인지하고, 인지된 중량 변화를 고려하여 페달을 통한 운전자의 가속 의지 정보를 보정 한다. 본 발명에서 보정된 가속 의지 정보는 적절히 보상된 엔진 토크 값 형태로 구현됨으로써, 차량 중량 증가에 따른 차량의 엔진 출력 부족을 상쇄하며, 운전자가 느낄 수 있는 운전성 불량을 해결한다.

Description

차량의 엔진 제어 시스템 및 이 시스템을 이용한 엔진 제어 방법{Engine control system for vehicle and method for controlling engine using the same}
본 발명은 차량의 엔진 제어 시스템 및 이를 이용한 차량의 엔진 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 차량내 중량 증가를 고려한 엔진 제어 시스템 및 이 시스템을 이용한 엔진 제어 방법에 관한 것이다.
운전자의 가속 의지는 페달로 표현된다. 통상 차량의 전자 제어 시스템(EMS)은 운전자의 가속의지를 가속 페달의 출력 전압 값으로 받아 드려, 이에 맞는 공기량 제어, 연료량 제어, 점화시기 제어를 통하여 적절한 출력으로 자동차의 구동을 제어한다.
그러나, 차량 중량의 증가에 따라 운전자의 가속의지보다 자동차 구동력이 이를 따라가지 못하며, 운전자는 차량의 출력 부족 및 운전성 불량을 체감하게 된다. 이에 따라 추가적인 페달을 밟는 행위로 인하여, 과도한 엔진회전수 증가 및 급가속 등으로 추가 연료를 소비하여, 연비 악화 및 배기 가스 증대 등으로 이어진다.
따라서, 본 발명의 목적은 차량 중량 증가에 따른 차량의 엔진 출력 부족을 상쇄하며, 운전자가 느낄 수 있는 운전성 불량을 해결할 수 있는 엔진 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 시스템을 이용한 엔진 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 엔진 제어 시스템은, 운전자가 가속페달을 누르는 압력을 인지하여, 상기 압력에 대응하는 운전자 요구 토크 값을 출력하는 운전자 가속의지 인지부와, 차량 중량의 증가분에 따른 토크 보정 계수를 계산하는 토크 보정 계수 계산부와, 상기 운전자 요구 토크 값과 상기 토크 보정 계수를 연산하여, 상기 차량의 중량 증가분에 따른 보정된 운전자 요구 토크값을 계산하는 필요 토크량 계산부 및 상기 보정된 운전자 요구 토크값에 따라 엔진 출력을 제어하는 엔진 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 일면에 따른 엔진 제어 방법은, 운전자가 가속페달을 누르는 압력을 인지하여, 상기 압력에 대응하는 운전자 요구 토크 값을 출력하는 단계와, 차량 중량의 증가분에 따른 토크 보정 계수를 계산하는 단계와, 상기 운전자 요구 토크 값과 상기 토크 보정 계수를 연산하여, 상기 차량의 중량 증가분에 따른 보정된 운전자 요구 토크값을 계산하는 단계 및 상기 보정된 운전자 요구 토크값에 따라 엔진 출력을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 차량 중량 증가에 따른 차량의 엔진 출력 부족을 상쇄하며, 운전자가 느낄 수 있는 운전성 불량을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 이해를 돕기 위하여, 블록 형식으로 표현한 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 토크 보정 계수 계산부를 상세히 보여주는 블록도이다.
본 발명은 차량의 중량 변화를 인지하고, 인지된 중량 변화를 고려하여 페달을 통한 운전자의 가속 의지 정보를 보정 한다. 본 발명에서 보정된 가속 의지 정보는 적절히 보상된 엔진 토크 값 형태로 구현됨으로써, 차량 중량 증가에 따른 차량의 엔진 출력 부족을 상쇄하며, 운전자가 느낄 수 있는 운전성 불량을 해결한다. 즉, 본 발명에서는 운전자가 어떤 특정 힘으로 가속 페달을 누를 때 실제 느끼는 엔진 출력과 차량의 중량이 증가한 경우, 운전자가 상기 특정 힘으로 가속 페달을 누를 때 느끼는 엔지 출력 간의 차이점에 따른 운전성 불량을 해결할 수 있는 방안이 제안된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 일실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 제어 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1의 이해를 돕기 위하여, 블록 형식으로 표현한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 제어 시스템(100)은 차량의 중량 변화(또는 변화량)를 인지하고, 인지된 중량 변화를 고려하여 페달을 통한 운전자의 가속 의지 정보를 보정 한다. 엔진 제어 시스템(100)은 보정된 가속 의지 정보를 보정된 운전자 요구 토크량으로 구현하여, 공기량, 연료량 및 점화시기를 제어한다.
이를 위하여, 엔진 제어 시스템(100)은 전자 제어 유닛(110: ECU), 운전자 가속의지 인지부(120), 토크 보정 계수 계산부(130), 필요 토크량 계산부(140) 및 엔진 제어부(150)를 포함한다.
전자 제어 유닛(110)은 엔진 제어 시스템(100)을 구성하는 블록들의 전반적인 동작을 제어한다.
운전자 가속의지 인지부(120)는 운전자가 가속페달을 누르는 압력을 인지하여, 상기 압력에 대응하는 운전자 요구 토크 값을 출력한다. 운전자 가속의지 인지부(120)는 운전자가 가속페달을 누르는 압력을 인지하는 가속폐달 인지부(122: 도 3에 도시됨)와 차량의 중량 증가분이 없는 상태에서 운전자가 가속페달을 누르는 압력을 토크값으로 정규화한 운전자 요구 토크 맵이 저장된 메모리(124)를 포함한다. 운전자 가속의지 인지부(120)는 운전자 요구 토크 맵을 참조하여 운전자가 가속폐달을 누르는 현재 압력에 맵핑되는 상기 운전자 요구 토크 값을 산출하고, 산출된 상기 운전자 요구 토크 값을 상기 필요 토크량 계산부(140)로 전달한다.
토크 보정 계수 계산부(130)는 차량 중량의 증가분에 따른 토크 보정 계수를 계산하고, 계산된 토크 보정 계수를 상기 필요 토크량 계산부(140)로 전달한다. 토크 보정 계수 계산부(130)에 대한 구체적인 설명은 하기의 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
필요 토크량 계산부(140)는 상기 운전자 가속의지 인지부(120)로부터 전달받은 상기 운전자 요구 토크값과 상기 토크 보정 계수 계산부(130)로부터 전달받은 토크 보정 계수를 곱셈 연산하여, 무게 중량에 따른 보정된 운전자 요구 토크량을 산출한다. 산출된 보정된 운전자 요구 토크량은 엔진 제어부(150)로 전달된다. 이와 같이, 산출된 보정된 운전자 요구 토크량을 통해 운전자의 가속 의지 정보는 차량의 중량 변화를 고려한 가속 의지 정보로 보정된다.
엔진 제어부(150)는 상기 보정된 운전자 요구 토크량을 각각 전달받는 공기량 제어부(152), 연료량 제어부(154) 및 점화시기 제어부(156)를 포함한다. 상기 공기량 제어부(152)는 보정된 운전자 요구 토크량에 해당하는 공기량을 계산하고, 이 계산 결과에 따라 엔진 구동부(200)의 ETC(220) 개도량을 결정하여 공기량을 제어한다. 상기 연료량 제어부(154)는 보정된 운전자 요구 토크량에 해당하는 연료량을 계산하고, 이 계산 결과에 따라 엔진 구동부(200)의 인젝터(240)를 통해 적절한 연료량을 분사를 제어한다. 점화시기 제어부(156)는 보정된 운전자 요구 토크량에 해당하는 점화시기를 계산하고, 이 계산 결과에 따라 엔진 구동부(200)의 점화코일(260)을 통한 점화 시기를 제어한다.
본 발명의 엔지 제어 시스템(100)에 제어에 의해 엔진 구동부(200)를 통해 만들어진 엔진 출력은 차량의 중량 증가분이 발생하여도 운전자가 추가적으로 가속페달을 밟는 행위 없이 엔진을 회전시킴으로써, 차량 중량 증가에 따른 차량의 엔진 출력 부족을 상쇄하고, 이를 통해 운전자가 느낄 수 있는 운전성 불량을 해결한다.
이하, 도 2에 도시된 토크 보정 계수 계산부(130)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 토크 보정 계수 계산부를 상세히 보여주는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 토크 보정 계수 계산부(130)는 차량의 중량 증가분을 계산하는 차량 중량 중가 계산부(131)와, 중량 토크 보정 계수를 계산하는 제1 토크 보정 계수 계산부(133), 조향각 토크 보정 계수를 계산하는 제2 토크 보정 계수 계산부(135), 차속에 따른 시상수를 계산하여 이를 상기 중량 토크 보정 계수와 상기 조향각 토크 보정 계수에 반영하여 최종적인 토크 보정 계수를 계산하는 제3 토크 보정 계수 계산부(137)를 포함한다.
차량 중량 증가 계산부(131)는 차량 1열의 중량 변화량(ΔW1)을 측정하는 차량 1열 무게부, 차량 2열의 중량 변화량(ΔW2)을 측정하는 차량 2열 무게부, 차량 3열의 중량 변화량(ΔW3)을 측정하는 차량 2열 무게부 및 차량 트렁크의 중량 변화량(ΔW4)을 측정하는 차량 트렁크 무게부를 포함한다. 각 무게부는 무게를 센싱하는 중량 센서를 각각 구비하여 차량 1열 내지 3열에 탑승한 탑승자의 탑승여부에 따른 차량의 중량 변화량 및 차량 트렁크의 수화물의 수납 여부에 따른 차량의 중량 변화량을 모두 합산한 결과를 차량 중량 증가분으로서 계산한다. 이를 위해 차량 중량 증가 계산부(131)는 합산 연산을 수행하는 합산기(131E)를 더 포함할 수 있다. 이때, 각 무게부에서 측정한 중량 변화량은 토크 값 형태로 구현되기 위해, 보정 계수와 각각 곱해지고, 곱해진 각 결과들을 합하여 보정된 차량 중량 증가분(CΔW)으로 산출된다.
제1 토크 보정 계수 계산부(133)은 상기 차량 증가 계산부로부터의 차량 중량 증가분(CΔW)을 입력받아서 중량 토크 보정 계수를 산출한다. 구체적으로, 제1 토크 보정 계수 계산부(133)는 상기 차량의 중량 증가분을 토크값으로 정규화한 중량 토크 맵(133A)을 사전에 저장하고, 이를 참조하여 상기 차량의 현재의 보정된 차량 중량 증가분(CΔW)에 대한 중량 토크 보정 계수를 산출한다.
제2 토크 보정 계수 계산부(135)는 조향각 인지부로부터 실시간을 전달되는 조향각 변화량을 입력받아서 조향각 토크 보정 계수를 산출하는 구성으로서, 차량의 조향각 변화량을 토크값으로 정규화한 조향각 토크 맵(135A)을 사전에 저장하고, 이 조향각 토크 맵(135A)을 참조하여 차량의 현재의 조향각 변화량에 대한 조향각 토크 보정 계수를 산출한다. 이 조향각 토크 보정 계수는 차량 급회전시, 토크 증감량을 감소시키고자하는 목적에서 최종 토크 보상 계수에 반영된다.
제1 및 제2 토크 보정 계수 계산부(133, 135)에 의해 각각 산출된 상기 중량 토크 보정 계수와 상기 조향각 토크 보정 계수는 연산기(136)를 통해 곱셈 연산되어, 제3 토크 보정 계수 계산부(137)로 전달된다.
제3 토크 보정 계수 계산부(137)는 차량 속도 인지부로부터 전달받은 차량 속도를 전달받고, 전달받은 차량 속도에 따른 시상수를 계산한다. 제3 토크 보정 계수 계산부(137)는 상기 차량의 속도에 따른 시상수를 토크값으로 정규화 시상수 토크 맵(137B)을 참조하여, 상기 차량의 현재 속도에 따른 시상수와 상기 연산부(136)로부터의 상기 연산 결과에 맵핑되는 시상수 토크 보정 계수를 산출한다. 이 시상수 토크 보정 계수는 중량 토크 보정 계수와 조향각 토크 보정 계수가 모두 반영된 계수로서, 정차후 출발시 토크 증감을 빠르게 적용시키고, 고속 주행시는 서서히 적용시키는 계수로서 최종적으로 토크 보정 계수 계산부()로부터 계산되는 최종적인 토크 보정 계수이다. 결과적으로 본 발명에서는 차량의 중량 증가분뿐만 아니라 조향각 및 차속 정보를 모두 고려한 최적으로 토크 보정 계수가 계산될 수 있다. 제3 토크 보정 계수 계산부(137)에 의해 계산된 최종적인 토크 보정 계수는 필요 토크량 계산부(140)로 전달된다.
필요 토크량 계산부(140)는 상기 운전자 가속의지 인지부(120)로부터의 운전자 요구 토크 값과 토크 보정 계수 계산부(130)로부터이 토크 보정 계수를 입력받아서 이들을 곱셈 연산하고, 그 결과를 무게 중량에 따른 보정된 운전자 요구 토크량으로서 계산한다.
이 보정된 운전자 요구 토크량은 엔진 제어부(150)로 전달되어, 차량의 중량 증가분이 발생하여도 운전자가 추가적으로 가속페달을 밟는 행위 없이 엔진을 회전시키는 엔진 출력을 제공하게 된다. 이에 따라 차량의 엔진은 차량 중량 증가에 따른 차량의 엔진 출력 부족을 상쇄하게 된다.
지금까지의 설명을 요약하면, 본 발명은 차량의 중량 변화를 인지하고, 인지된 중량 변화를 고려하여 페달을 통한 운전자의 가속 의지 정보를 보정 한다. 본 발명에서 보정된 가속 의지 정보는 적절히 보상된 엔진 토크 값 형태로 구현됨으로써, 차량 중량 증가에 따른 차량의 엔진 출력 부족을 상쇄하며, 운전자가 느낄 수 있는 운전성 불량을 해결할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

Claims (10)

  1. 운전자가 가속페달을 누르는 압력을 인지하여, 상기 압력에 대응하는 운전자 요구 토크 값을 출력하는 운전자 가속의지 인지부;
    차량 중량의 증가분에 따른 토크 보정 계수를 계산하는 토크 보정 계수 계산부;
    상기 운전자 요구 토크 값과 상기 토크 보정 계수를 연산하여, 상기 차량의 중량 증가분에 따른 보정된 운전자 요구 토크값을 계산하는 필요 토크량 계산부; 및
    상기 보정된 운전자 요구 토크값에 따라 엔진 출력을 제어하는 엔진 제어부를 포함하고,
    상기 토크 보정 계수 계산부는,
    차량 내에 설치된 중량 센서를 통해 상기 차량의 중량 증가분을 계산하는 차량 중량 중가 계산부;
    상기 차량의 중량 증가분을 토크값으로 정규화한 중량 토크 맵을 참조하여, 상기 차량의 현재의 중량 증가분에 대한 중량 토크 보정 계수를 산출하고, 산출된 중량 토크 보정 계수를 상기 토크 보정 계수로서 출력하는 제1 토크 보정 계수 계산부;
    상기 차량의 조향각 변화량을 토크값으로 정규화한 조향각 토크 맵을 참조하여, 상기 차량의 현재의 조향각 변화량에 대한 조향각 토크 보정 계수를 계산하는 제2 토크 보정 계수 계산부; 및
    상기 중량 토크 보정 계수와 상기 조향각 토크 보정 계수를 곱셈 연산한 연산 결과를 상기 토크 보정 계수로서 출력하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 운전자 가속의지 인지부는,
    차량의 중량 증가분이 없는 상태에서 운전자가 가속페달을 누르는 압력을 토크값으로 정규화한 운전자 요구 토크 맵을 참조하여, 현재의 압력에 맵핑되는 상기 운전자 요구 토크 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 토크 보정 계수 계산부는,
    상기 차량의 속도에 따른 시상수를 토크값으로 정규화 시상수 토크 맵을 참조하여, 상기 차량의 현재 속도에 따른 시상수와 상기 연산부로부터의 상기 연산 결과에 맵핑되는 시상수 토크 보정 계수를 산출하고, 산출된 시상수 토크 보정 계수를 상기 토크 보정 계수로서 출력하는 제3 토크 보정 계수를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 차량 중량 증가 계산부는,
    차량 1열의 중량 변화량, 차량 2열의 중량 변화량, 차량 3열의 중량 변화량 및 차량 트렁크의 중량 변화량을 각각 감지하는 복수의 중량 센서; 및
    각각 감지된 중량 변화량을 합산하여, 상기 차량의 중량 증가분을 계산하는 합산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 제어 시스템.
  7. 운전자가 가속페달을 누르는 압력을 인지하여, 상기 압력에 대응하는 운전자 요구 토크 값을 출력하는 단계;
    차량 중량의 증가분에 따른 토크 보정 계수를 계산하는 단계;
    상기 운전자 요구 토크 값과 상기 토크 보정 계수를 연산하여, 상기 차량의 중량 증가분에 따른 보정된 운전자 요구 토크값을 계산하는 단계; 및
    상기 보정된 운전자 요구 토크값에 따라 엔진 출력을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 토크 보정 계수를 계산하는 단계는,
    차량 내에 설치된 중량 센서를 통해 상기 차량의 중량 증가분을 계산하는 단계;
    상기 차량의 중량 증가분을 토크값으로 정규화한 중량 토크 맵을 참조하여, 상기 차량의 현재의 중량 증가분에 대한 중량 토크 보정 계수를 산출하고, 산출된 중량 토크 보정 계수를 상기 토크 보정 계수로서 출력하는 단계;
    상기 차량의 조향각 변화량을 토크값으로 정규화한 조향각 토크 맵을 참조하여, 상기 차량의 현재의 조향각 변화량에 대한 조향각 토크 보정 계수를 계산하는 단계; 및
    상기 중량 토크 보정 계수와 상기 조향각 토크 보정 계수를 곱셈 연산한 연산 결과를 상기 토크 보정 계수로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔지 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서, 상기 차량의 속도에 따른 시상수를 토크값으로 정규화 시상수 토크 맵을 참조하여, 상기 차량의 현재 속도에 따른 시상수와 상기 중량 토크 보정 계수와 상기 조향각 토크 보정 계수를 곱셈 연산한 연산 결과에 맵핑되는 시상수 토크 보정 계수를 산출하는 단계; 및
    산출된 시상수 토크 보정 계수를 상기 토크 보정 계수로서 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 제어 방법.
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