KR101394803B1 - 차량 제어 시스템 및 차량 제어 방법 - Google Patents

차량 제어 시스템 및 차량 제어 방법 Download PDF

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Abstract

차량 제어 시스템은 차량에 적용되는 가속도를 발생시키는 가속도 발생 장치 (엔진, T/M), 및 운전자에 의한 가속기 페달의 조작을 나타내는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와 차량의 차속 (v) 에 기초하여 가속도 발생 장치를 제어하는 차량 제어 장치를 포함한다. 차량 제어 시스템 또는 방법에서, 차량 제어 장치는, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와 요구 가속도 사이의 관계에 기초하여 결정되는 요구 가속도 (Gx) 에 기초하여 가속도 발생 장치를 제어하고, 관계는, 가속기 페달 스트로크가 소정의 값으로 유지될 때의 차속과 가속도 사이의 관계에 의해 정해지는, 소정의 가속기 페달 스트로크에 대응하는 가속도를 조건으로서 포함한다.

Description

차량 제어 시스템 및 차량 제어 방법{VEHICLE CONTROL SYSTEM AND VEHICLE CONTROL METHOD}
본 발명은 차량 제어 시스템 및 차량 제어 방법에 관한 것이다.
최근, "토크 디맨드 제어"라 불리는 차량 제어는, 예를 들어 일본 공개 특허공보 소63-025342호 (JA-A-63-025342) 에 나타내는 바와 같이, 차량의 차속과, 운전자가 가속기 페달을 조작할 때의 가속 조작량 (accelerating operation amount) (가속기 페달 스트로크, 답력 (pedal effort) 등) 에 기초하여, 운전자에 의해 요구되는 가속도로서의 목표 가속도가 결정되고, 이렇게 결정된 목표 가속도에 기초하여 예를 들어 엔진의 스로틀 개도, 연료 분사량, 점화 시기 등이 제어된다. 알려진 토크 디맨드 제어에서는, 차속과 가속 조작량에 기초하여 목표 가속도가 결정되지만, 결정된 목표 가속도가 전문 평가자의 감각에 기초한 것이기 때문에, 임의의 운전자에게 있어 적절한 고품질 가속 성능이나 가속 감각을 실현하기에는 부족한 근거를 제공하고, 따라서 최적의 목표 가속도를 설계하는 것이 곤란하다.
토크 디맨드 제어의 몇몇 예들은 예를 들어 일본 공개 특허 공보 2008-254600호 (JA-A-2008-254600), 일본 공개 특허 공보 2009-057874호 (JA-A-2009-057874), 일본 공개 특허 공보 2009-057875호 (JA-A-2009-057875), 및 일본 공개 특허 공보 2009-083542호 (JA-A-2009-083542) 에 설명된 바와 같은 웨버-페흐너의 법칙 (Weber-Fechner' law) 을 이용한다. 웨버·페흐너의 법칙에 따르면, "인간의 감각량은 주어진 자극의 물리량의 로그에 비례한다". 웨버·페흐너의 법칙을 이용한 토크 디맨드 제어에서는, 차속과 가속 조작량과 웨버·페흐너의 법칙을 이용한 지수 함수에 기초하여 요구값을 결정하여, 요구값에 기초하여 엔진 등의 출력 제어를 수행한다. 상술한 알려진 토크 디맨드 제어에서는, 차속의 증가에 따라 가속도가 높은 레이트로 하강하거나, 동일한 가속 조작량으로 정상 상태에 도달하는데 많은 시간이 걸리게 되어, 그 결과, 차속의 상승을 가져와, 운전자에게 위화감을 발생시킬 수도 있다.
웨버·페흐너의 법칙을 이용한 토크 디맨드 제어에서도 또한, 운전자 가속 조작량에 대한 최적의 목표 가속도의 설계가 곤란하고, 운전자의 감성에 맞거나 일치하는 가속을 실현하기에는 충분하지 못하여, 개선의 여지가 있다.
본 발명은 상황을 감안하여 개발된 것으로서, 운전자 가속 조작량에 대한 최적의 요구값을 결정하여, 운전자의 감성에 맞는 가속을 충분히 실현할 수 있는 차량 제어 시스템 및 차량 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 차량에 적용되는 가속도를 발생시키는 가속도 발생 장치와, 운전자에 의한 가속기 페달의 조작을 나타내는 가속 조작량 및 차량의 차속에 기초하여 가속도 발생 장치를 제어하는 차량 제어 장치를 포함하는 차량 제어 시스템으로서, 차량에 적용되는 가속도를 발생시키는 가속도 발생 장치와, 운전자에 의한 가속기 페달의 조작을 나타내는 가속 조작량 및 차량의 차속에 기초하여 가속도 발생 장치를 제어하는 차량 제어 장치를 포함하는 차량 제어 시스템으로서, 차량 제어 장치는 가속도에 대응하는 요구값에 기초하여 가속도 발생 장치를 제어하고, 가속도는 가속 조작량과 요구값 사이의 관계에 기초하여 결정되고, 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 가속 조작량이 소정의 가속 조작량으로 유지될 때의 차속과 가속도 사이의 관계에 의해 정해지는 소정의 가속 조작량에 대응하는 가속도를 조건으로서 포함하는 차량 제어 시스템이 제공된다.
상술한 차량 제어 시스템에 있어서, 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 아이들 (idling) 이 ON 에서 OFF 로부터 바뀔 때에 차량에 적용되는 가속도로서의 최소 가속도를 추가의 조건으로서 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 차량 제어 시스템에 있어서, 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때의 최소 가속도는 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때에 가속도 발생 장치에 의해 발생될 수 있는 가속도로서의 최소 발생가능 가속도인 것이 바람직하다.
상술한 차량 제어 시스템에 있어서, 아이들이 ON 일 때의 차량에 적용되는 최소 가속도가 차속에 따라 결정되는 것이 바람직하다.
상술한 차량 제어 시스템에 있어서, 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 가속 조작량이 적어도 소정의 가속 조작량보다 큰 영역에 있는 경우에, 가속 조작량이 최대값과 같을 때 가속도 발생 장치에 의해 발생될 수 있는 가속도로서의 최대 발생가능 가속도를 추가의 조건으로서 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 차량 제어 시스템에 있어서, 가속 조작량이 최대값과 같을 때의 요구값이 최대 발생가능 가속도에 대응하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 차량에 적용되는 가속도를 발생시키는 가속도 발생 장치와, 운전자에 의한 가속기 페달의 조작을 나타내는 가속 조작량 및 차량의 차속에 기초하여 가속도 발생 장치를 제어하는 차량 제어 장치를 포함하는 차량 제어 시스템으로서, 차량 제어 장치는, 가속도에 대응하는 요구값과 가속 조작량 사이의 관계에 기초하여 가속도 발생 장치를 제어하고, 요구값과 가속 조작량 사이의 관계는, 가속 조작량이 소정의 가속 조작량으로 유지될 때의 차속과 가속도 사이의 관계에 의해 정해지는 소정의 가속 조작량에 대응하는 가속도를 포함하는, 가속 조작량과 요구값 사이의 관계를 나타내는 관계선과, 가속 조작량이 최대값과 같을 때에 가속도 발생 장치에 의해 발생될 수 있는 가속도로서의 최대 발생가능 가속도를 포함하는, 가속 조작량과 요구값 사이의 관계를 나타내는 관계선과의 조합인 차량 제어 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 운전자에 의한 가속기 페달의 조작을 나타내는 가속 조작량과 차량의 차속에 기초하여 차량에 적용되는 가속도를 발생시키는 가속도 발생 장치를 제어하는 차량 제어 방법으로서, 가속도 발생 장치는 가속도에 대응하는 요구값에 기초하여 제어되며, 가속도는 가속 조작량과 요구값 사이의 관계에 기초하여 결정되고, 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 가속 조작량이 소정의 가속 조작량으로 유지될 때의 차속과 가속도 사이의 관계에 의해 정해지는 소정의 가속 조작량에 대응하는 가속도를 조건으로서 포함하는 차량 제어 방법이 제공된다.
상술한 차량 제어 시스템 및 차량 제어 방법에서는, 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 가속 조작량이 소정의 값으로 유지될 때의 차속과 가속도의 관계를 조건으로서 포함하기 때문에, 가속 조작량이 소정의 값으로 유지될 때의 차속 방향으로 차량에 적용되는 가속도를 설계하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 운전자의 가속 조작량에 대한 최적의 요구값을 결정함으로써 운전자의 감성에 맞거나 일치하는 가속을 충분히 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량 제어 시스템에서는, 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 운전자의 가속 조작량이 적어도 소정의 가속 조작량보다 큰 영역에 있을 때의 최대 발생가능 가속도를 추가의 조건으로서 포함한다. 따라서, 가속 조작량이 큰 영역에서는, 동일 가속 조작량에서의, 차량에 발생시키는 가속도와 가속도 발생 장치에 의해 발생될 수 있는 가속도 사이의 차이가 거의 증가하지 않거나 증가하는 것이 억제될 수 있다. 따라서, 최대 발생가능 가속도를 고려함으로써, 운전자의 감성에 맞는 가속을 충분히 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 차량 제어 시스템에서는, 가속 조작량이 최대값과 같을 때의 요구값은 가속 조작량이 최대값과 같을 때 발생될 수 있는 최대 발생가능 가속도에 대응하는 값으로 설정 또는 결정된다. 그 결과, 최대 발생가능 가속도가 차량에 적용되도록 발생되기 때문에, 가속도 발생 장치의 최대 출력을 보장하면서, 운전자의 감성에 맞는 가속을 충분히 실현할 수 있는 바람직한 효과를 제공한다.
본 발명에 따른 차량 제어 시스템에서는, 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때에 차량에 적용되는 최소 가속도를 최소 발생가능 가속도로 설정하므로, 가속기 페달이 가압된 직후 (즉, ON 위치에 위치된 직후), 차량을 주행시키기 위한 구동력이 발생될 수 있다. 따라서, 가속기 페달이 OFF 위치에서 ON 위치로 작동될 때의 구동력의 연속성 (continuity) 을 보장할 수 있어, 차량에 적용되는 가속도가 연속적으로 변화하여 차량의 발진이나 재가속을 매끄럽게 실현할 수 있다.
본 발명의 특징, 이점, 및 기술과 산업적 중요성은 첨부 도면을 참조로 본 발명의 예시적인 실시형태의 다음 상세한 설명에서 설명될 것이며 도면 내 동일한 도면 부호는 동일한 구성요소를 표시한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량 제어 시스템의 구성 또는 배치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 의 실시형태에 따른 차량 제어 시스템에 이용하기 위한 요구 가속도와 가속기 페달 스트로크 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3 은 실시형태에 따른 차량 제어 시스템에 의해 구현되는 차량 제어 방법을 나타내는 제어 플로우도이다.
도 4 는 실시형태의 차량 제어 시스템에 의해 구현되는 차량 제어 방법의 일부를 나타내는 제어 플로우도이다.
도 5 는 가속기 페달 스트로크가 소정의 값으로 유지될 때의 가속도와 차속 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6 은 가속도와 가속기 페달 스트로크와 차속 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7 은 가속도와 가속기 페달 스트로크와 차속 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8 은 가속기 페달 스트로크가 소정의 값으로 유지될 때의 요구 가속도와 차속 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9 는 차속이 일정할 때의 요구 가속도와 가속기 페달 스트로크 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10 은 가속기 페달 스트로크와 시간 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11 은 요구 가속도와 시간 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 12 는 스로틀 개도와 시간 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태를 도면을 참조로 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 하기의 실시형태로 한정되지 않음이 이해될 것이다. 또한, 하기의 실시형태에서의 구성 요소들은 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 또는 실시형태의 요소와 실질적으로 동일한 것을 포함함이 이해될 것이다. 또한, 하기의 실시형태에 있어서 언급된 가속도는 차량을 가속시킬 방향의 가속도 뿐만 아니라, 차량을 감속시킬 방향의 가속도도 포함한다.
도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 차량 제어 시스템의 구성 또는 배치를 개략적으로 나타낸다. 도 2 는 차속이 일정할 때의 요구 가속도와 가속기 페달 스트로크 사이의 관계를 나타낸다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 운전자가 탑승하는 차량 (이하, 단순히 "차량 (CA)" 라고 한다) 에는, 적어도 차량 제어 시스템 (1) 이 탑재되어 있다. 차량 제어 시스템 (1) 은 가속 스트로크 센서 (acceleration stroke sensor; 2) 와 차속 센서 (3) 과 엔진 (4) 과 트랜스미션 (단순히 "T/M"이라고 한다) (5) 과 ECU (6) 로 주로 구성된다. 차량 제어 시스템 (1) 에 있어서, ECU (6) 는 가속 스트로크 센서 (2) 로부터 수신되는 가속기 페달의 조작량 (또한 "가속 조작량"이라 할 수 있다) 과 차속 센서 (3) 으로부터 수신되는 차속 (v) 을 입력 값들로서 이용하여 요구값을 결정하고, 이렇게 결정된 요구값에 기초하여 엔진 (4) 및 T/M (5) 을 제어하여, 요구값에 대응하는 가속도 (G) (m/s2) 가 차량 (CA) 에 적용되도록 한다. 요컨대, 차량 제어 시스템 (1) 은, 요구값 디맨드 제어를 실시한다. 여기서, 차량 제어 시스템 (1) 은, 가속 조작량과 차속 (v) 을 입력 값으로서 이용하여 요구값을 결정하지만, 차량 (CA) 과, 차량 (CA) 에 대한 주변 차량이나 장애물의 위치 관계를 입력 값으로서 이용하여 요구값을 결정하지 않는다. 이 실시형태에서는, 요구값은 요구 가속도 (Gx) (m/s2) 이지만 요구값이 차량 (CA) 에 적용되는 가속도 (G) 에 대응하는 것이면 이에 제한되지 않는다. 예를 들어 요구값은 요구 구동력 (Fo) (N) 일 수도 있다. 차량 제어 시스템 (1) 은 가속 조작량과 차속 (v) (km/h) 을 이용하여 요구 차속을 결정하지 않는다.
가속 스트로크 센서 (2) 는 운전자에 의한 가속기 페달의 조작을 나타내는 가속 조작량을 검출하도록 보조한다. 이 실시형태에서, 가속 스트로크 센서 (2) 는 운전자에 의해 조작되는 가속기 페달 (도시 생략) 의 조작에 응답하는 가속기 페달 스트로크 (Pa) (%) 를 검출한다. 가속 개도 센서 (2) 는 ECU (6) 에 접속되고, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 를 나타내는 신호를 ECU (6) 에 발생시키도록 구성되어, ECU (6) 가 가속기 페달 스트로크 (Pa) 를 입력 값으로서 취득한다. ECU (6) 는 이렇게 취득된 가속기 페달 스트로크 (Pa) 를, 요구 가속도 (Gx) (m/s2) 를 결정할 때에 사용한다.
차속 센서 (3) 는 차량 (CA) 의 차속 (v) 을 검출하도록 보조한다. 차속 센서 (3) 는, ECU (6) 에 접속되고, 차속 (v) 을 나타내는 신호를 ECU (6) 에 발생시키도록 구성되어, ECU (6) 가 차속 (v) 을 입력 값으로서 취득한다. ECU (6) 는 이렇게 취득된 차속 (v) 을, 요구 가속도 (Gx) (m/s2) 를 결정할 때에 사용한다. 차속 센서 (3) 는 차량 (CA) 의 각 차바퀴에 장착된 차륜 속도 센서, 엔진 (4) 으로부터 구동륜 (도시 생략) 까지의 경로에 위치된 회전체의 회전수 (rotational speed) 를 검출하는 센서 등에 한정되지 않고, GPS 로부터 송신되는 데이터에 의해 나타내어지는 차량 (CA) 의 위치 데이터를 검출하는 센서일 수도 있다. 이 경우에는, ECU (6) 는 수신된 위치 데이터에 기초하여 차속 (v) 을 산출한다.
엔진 (4) 은 차량 (CA) 에 적용되는 가속도 (G) 를 발생시키는 가속도 발생 장치를 구성한다. 동력원인 엔진 (4) 은 연료를 연소시킴으로써 연료의 에너지를 기계적 일로 변환하여 결과적인 일을 발생시키는 열기관이며, 또한 피스톤 왕복 기관이다. 엔진 (4) 은 연료 분사 장치 (도시 생략), 엔진 (4) 의 흡기 시스템 (도시 생략) 에 형성된 스로틀 밸브, 엔진 (4) 의 연소실 (도시 생략) 에 형성된 점화 플러그 및 각종 센서 등을 가지고 있고 이들 장치는 ECU (6) 에 의해 제어된다. 엔진 (4) 의 출력 축 (도시 생략) 은 T/M (5) 의 입력 축과 연결되어 있고, 엔진 (4) 에 의해 발생된 기계적 동력이 T/M (5) 를 통해 구동륜 (도시 생략) 에 전달되어 차량 (CA) 에 가속도 (G) 가 적용된다. 엔진 (4) 에 의해 발생된 엔진 토크 (T) 는 ECU (6) 에 의해 결정된 요구 가속도 (Gx) 에 기초하여 결정된 목표 엔진 토크 (To) 에 기초하여 제어된다. 엔진 (4) 에는, 엔진 (4) 의 출력 축의 회전각 또는 각의 위치 (이하, "크랭크각"이라고 한다) 를 검출하는 크랭크각 센서 (도시 생략) 가 형성된다. 크랭크각을 나타내는 신호가 크랭크각 센서로부터 ECU (6) 에 발생되고, ECU (6) 는 크랭크각을 입력값으로서 취득한다.
T/M (5) 은 차량 (CA) 에 가속도 (G) 를 발생시키는 가속도 발생 장치를 구성한다. T/M (5) 은 엔진 (4) 과 구동륜 사이에 형성되며, 엔진 (4) 에 의해 발생된 기계적 동력을 구동륜에 전달함과 함께, 엔진 토크 (T) 를 변환하는 자동 변속기 (도시 생략) 를 포함하는 동력 전달 기구로서 역할을 한다. T/M (5) 은 토크 컨버터 (도시 생략), 자동 변속기 및 각종 센서 등을 가지고 있고 이들 장치는, ECU (6) 에 의해 제어된다. T/M (5) 의 출력 축 (도시 생략) 은 구동륜에 연결되고 있다. T/M (5) 의 자동 변속기의 변속비 (γ) 는, ECU (6) 에 의해 결정된 요구 가속도 (Gx) 에 기초하여 결정된 목표 변속비 (γo) 에 기초하여 제어된다. T/M (5) 에 전달된 엔진 토크 (T) 는 변속비 (γ) 에 따라 변환되고 구동륜에 전달되어, 차량 (CA)에 적용되는 가속도 (G) 가 변속비 (γ) 에 따라 변화한다. 여기서, 자동 변속기는, 복수의 변속단 또는 기어비를 갖는 유단 변속기 또는 무단 변속기일 수도 있다. 또한, 유단 변속기의 경우에는, 목표 변속비 (γo) 가 목표 변속단 또는 기어비이다.
ECU (6) 는 운전자에 의한 가속기 페달의 조작을 나타내는 가속 조작량과 차량 (CA) 의 차속 (v) 에 기초하여 가속도 발생 장치로서 엔진 (4) 및 T/M (5) 을 제어하는 차량 제어 장치이다. 요컨대, ECU (6) 는 엔진 ECU 및 트랜스미션 ECU 로서 기능한다. ECU (6) 는 산출된 목표 엔진 토크 (To) 에 기초하여, 분사 신호, 점화 신호, 개도 신호 등을 엔진 (4) 에 발생시켜 위에 나타낸 출력 신호들에 따라 엔진 (4) 에 공급되는 연료의 연료 공급량이나 분사 시기와 같은 연료 분사 제어, 점화 플러그 (도시 생략) 의 점화 제어, 스로틀 밸브의 개도 제어 등을 실시한다. 또한 ECU (6) 는 산출된 목표 변속비 (γo) 에 기초하여, 각종 유압 제어 신호 등을 T/M (5) 에 발생시켜, 이들의 출력 신호에 따라 T/M (5) 의 자동 변속기의 변속 제어를 실시한다. 또한, ECU (6) 의 하드웨어 구성은, 주로 산술 연산 또는 계산을 실시하는 CPU (Central Processing Unit), 프로그램 및 정보를 격납하는 메모리 (SRAM 과 같은 RAM, EEPROM 과 같은 ROM (Read Only Memory)), 입출력 인터페이스 등을 포함한다. ECU (6) 는 이미 알려진 차량에 탑재되는 ECU 와 유사하기 때문에, 자세히 설명하지 않는다.
이 실시형태에서, ECU (6) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와 차량 (CA) 의 차속 (v) 에 기초하여 요구 가속도 (Gx) 를 결정하고, 결정된 요구 가속도 (Gx) 에 기초하여 동적 요구 가속도 (Gy) 를 결정하고, 결정된 동적 요구 가속도 (Gy) 에 기초하여 요구 구동력 (Fo) 을 결정하고, 결정된 요구 구동력 (Fo) 에 기초하여 목표 엔진 토크 (To) 및 목표 변속비 (γo) 를 결정하고, 결정된 목표 엔진 토크 (To) 및 목표 변속비 (γo) 에 기초하여 엔진 (4) 및 T/M (5) 을 제어한다. ECU (6) 는 정적 요구 가속도 산출부 (61) 와 동적 요구 가속도 산출부 (62) 와 요구 구동력 산출부 (63) 와 목표치 산출부 (64) 를 포함한다.
정적 요구 가속도 산출부 (61) 는 가속 조작량이 일정하게 유지될 때의 차속 (v) 과 가속도 (G) 사이의 관계 (단순히 "v-G 관계"라고 한다) 에 의해 결정되는, 소정의 가속 조작량에 대응하는 가속도를 조건으로서 포함하는 관계인, 가속 조작량과 요구값 사이의 관계에 기초하여 요구값으로서 요구 가속도 (Gx) 를 결정한다. 정적 요구 가속도 산출부 (61) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와 차속 (v) 에 기초하여, v-G 관계에 따라 결정된, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에 대응하는 가속도 (Gx1) 를 조건으로서 포함하는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와 요구 가속도 (Gx) 사이의 관계 (단순히 "Pa-Gx 관계" 라고 한다) 에 기초하여 정적 요구 가속도로서 요구 가속도 (Gx) 를 산출하고, 요구 가속도 (Gx) 를 동적 요구 가속도 산출부 (62) 에 발생시킨다. 정적 요구 가속도 산출부 (61) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와 차속 (v) 과 웨버·페흐너 (Weber-Fechner) 의 법칙에 기초하는 지수 함수 (단순히 "WF 지수 함수"라고 한다) 에 기초하여 요구 가속도 (Gx) 를 산출한다. WF 지수 함수는 임의의 차속 (v) 에 있어서 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 와 같을 때 동일 차속 (v) 에서의 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에 대응하는 가속도 (Gx1) 가 요구 가속도 (Gx) 로서 산출되도록 정의된다. 따라서, 정적 요구 가속도 산출부 (61) 는 차량이 동일 차속 (v) 에서 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 로 주행하는 경우, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에 대응하는 동일 가속도 (Gx1) 를 요구 가속도 (Gx) 로서 산출한다. 요컨대, 이 실시형태에 따른 Pa-Gx 관계는 WF 지수 함수에 기초하여 요구 가속도 (Gx) 를 산출하는 소정의 특성을 갖는다. 또한, 이 실시형태에 따른 Pa-Gx 관계는, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계에 따라 결정된 소정의 가속기 페달 스트로크에 대응하는 가속도 (Gx1) 가 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 요구 가속도 (Gx) 로서 산출되는 소정의 특성을 갖는다. 이 실시형태에서, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 가 60% 로 설정되어 있지만, 이 값으로 한정되는 것이 아니고, 차종, 차량에 탑재되는 가속도 발생 장치의 구성, 및 차량 (CA) 의 사양들과 같은 각종 조건하에서 적절히 설정될 수도 있다. 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 는 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 에 가깝지 않은 비교적 큰 가속기 페달 스트로크 (Pa) 로 바람직하게 설정된다. 이것은 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 가 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 에 가까울수록 관계선 X2 (이는 아래에서 후술된다) 의 기울기가 커지기 때문이다.
Pa-Gx 관계는, 소정의 가속 페달레이터 페달 스트로크에 대응하는 가속도 (Gx1) 와, 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때에 실현될 가속도 (G) 로서의 최소 가속도 (Gx0) 를 조건으로서 포함한다. 이 상황에서, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 0% 일 때 또는 가속기 페달의 완전 해제 위치를 나타내는 Pa0 일 때 (즉, 가속기 페달이 해제될 때) 아이들이 ON 이고, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 가속기 페달의 완전 해제 위치를 나타내는 Pa0 이외에 있을 때 (즉, 가속기 페달이 가압될 때) 아이들이 OFF 이다. WF 지수 함수는, 아이들이 ON 에 있을 때, 즉 가속기 페달 스트로크가 가속기 페달의 완전 해제 위치를 나타내는 Pa0 와 같을 때, 최소 가속도 (Gx0) 가 요구 가속도 (Gx) 로서 산출되도록 정의된다. 이 실시형태에서는, 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때의 가속도 발생 장치로서 엔진 (4) 및 T/M (5) 에 의해 발생될 수 있는 가속도 (G) 로서의 최소 발생가능 가속도 (Gxmin), 및 차속 (v) 에 따라 결정된 값, 즉 설정 최소 가속도 (Gx0') 중 선택된 하나가 최소 가속도 (Gx0) 로서 결정된다. 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 는 현재의 차속 (v), 변속비 (γ), 토크 컨버터에 로크업 클러치가 설치된 경우의 로크 업 걸어맞춤 상태, 연료 유량 학습치, 연료 유량에 대한 피드백 보정량, 연료 유량에 대한 시동시 보정량, 퓨얼 컷 상태 (fuel-cut condition), 엔진 냉각 수온, 공기 압축기 부하, 얼터네이터 부하 (전기 부하), 배기 시스템에 제공된 촉매에 관한, 연료 유량에 대한 촉매 워밍업 보정량, 연료 유량에 대한 엔진 스톱 회피 보정량, 연료 유량에 대한 퍼지에 의한 보정량, 및 연료 유량에 대한 감속 과도시 보정량과 같은 요소에 기초하여 산출된다. 상술한 설정 최소 가속도 (Gx0') 는, 차속 (v) 사이의 관계로 미리 설정된다. 예를 들어 도 5 에 나타낸 바와 같이, 차속 (v) 의 증가에 따라 설정 최소 가속도 (Gx0') 가 감소하도록 설정된다.
이 실시형태에서, 정적 요구 가속도 산출부 (61) 은 아이들이 ON 일 때의 설정 최소 가속도 (Gx0') 를 최소 가속도 (Gx0) 로서 결정하고, ON 에서 OFF 로의 아이들의 전환시의 설정 최소 가속도 (Gx0') 가 산출된 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 와 다르다면, 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때의 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 를 최소 가속도 (Gx0) 로서 결정한다. 아이들이 OFF 일 때, 최소 가속도 (Gx0) 는 차속 (v) 에 관계없이 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 로 유지된다. 요컨대, 아이들이 OFF 일 때, 즉 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 가속기 페달 스트로크의 완전 해제 위치를 나타내는 Pa0 이외일 때 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 는 최소 가속도 (Gx0) 로서 설정된다.
가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 적어도 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 보다 큰 영역에 있는 경우, 보다 자세하게는 이 실시형태에서는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 보다 큰 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) (＞ Pa1) 를 초과하는 경우의 Pa-Gx 관계에 대하여 설명한다. Pa-Gx 관계는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 최대에 있을 때 또는 100% 와 같을 때 (가속 조작량이 최대인 경우), 즉 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 와 같을 때 엔진 (4) 및 T/M (5) 에 의해 발생될 수 있는 가속도 G로서의 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 를 조건으로서 포함한다. 정적 요구 가속도 산출부 (61) 는, 임의의 차속 (v) 에 있어서 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) 를 초과할 때, 차속 (v) 과 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) 와 WF 지수 함수에 기초하여 산출된 경계 요구 가속도 (Gx2) 를, 차속 (v) 에서의 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 에 기초하여 보완함으로써 요구 가속도 (Gx) 를 산출한다. 보다 구체적으로는, 정적 요구 가속도 산출부 (61) 는 경계 요구 가속도 (Gx2) 및 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 에 기초하여 선형 보간을 실시함으로써, 요구 가속도 (Gx) 를 산출한다. 여기서, 정적 요구 가속도 산출부 (61) 는 임의의 차속 (v) 에 있어서 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 와 같을 때, 동일 차속 (v) 에서의 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 를 요구 가속도 (Gx) 로서 산출한다. 요컨대, Pa-Gx 관계는 가속기 페달이 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 에 도달할 때 요구 가속도 (Gx) 가 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 와 같게 되도록 정의된다. 따라서, 도 2 에 나타낸 바와 같이, Pa-Gx 관계는 소정의 가속기 페달 스트로크에 대응하는 가속도 (Gx1) 를 포함하는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와 요구 가속도 (Gx) 사이의 관계선 X1 (WF 지수 함수에 기초하는 관계선) 과, 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 를 포함하는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와 요구 가속도 (Gx) 사이의 관계를 나타내는 관계선 X2 (경계 요구 가속도 (Gx2) 와 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 사이의 선형 보간 결과로서의 관계선) 의 조합에 의해 표현된다. 요구 가속도 (Gx) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 0 일 때 즉, 아이들이 ON 일 때로부터의 최소 가속도 (Gx0) 및 소정의 가속기 페달 스트로크에 대응하는 가속도 (Gx1) 를 조건으로서 포함하는 WF 지수 함수에 기초하여 산출된다. 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 적어도 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 보다 큰 영역에서 나타나면, 가속도 발생 장치의 최대 출력 특성을 고려하여 요구 가속도 (Gx) 가 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 에 의해 보완되어 산출된다. 요컨대, 이 실시형태에 따른 Pa-Gx 관계는, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 적어도 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 보다 큰 영역에 들어오면, 요구 가속도 (Gx) 가 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 에 의해 보완된다고 하는 소정의 특성을 갖는다. 또한, 이 실시형태에 따른 Pa-Gx 관계는 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 가 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 에서의 요구 가속도 (Gx) 가 된다고 하는 소정의 특성을 갖는다. 또한, 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) 는, 이 실시형태에서는 80% 와 같지만 이 값으로 한정되는 것이 아니고, 차종, 차량에 탑재되는 가속도 발생 장치의 구성, 차량 (CA) 의 사양과 같은 각종 조건 하에서 적절히 설정될 수도 있다. 또한, 보완 방법은 선형 보간으로 한정되는 것이 아니고, 다른 다항식 보간을 이용할 수도 있다.
동적 요구 가속도 산출부 (62) 는 동적 요구 가속도 (Gy) (m/s2) 를 결정한다. 동적 요구 가속도 산출부 (62) 는 정적 요구 가속도 산출부 (61) 에 의해 산출된 요구 가속도 (Gx) 에 기초하여 동적 요구 가속도 (Gy) 를 산출하고 산출된 동적 요구 가속도 (Gy) 를 요구 구동력 산출부 (63) 에 발생시킨다. 동적 요구 가속도 산출부 (62) 는 동적 필터를 이용하여 차량 (CA) 에 적용되는 가속도 (G) 가 결정된 요구 가속도 (Gx) 에 도달함에 따라 가속도 (G) 가 결정된 요구 가속도 (Gx) 와 같도록 변화하는 방법 또는 커브를 결정한다. 따라서, 동적 요구 가속도 산출부 (62) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 에 대한 가속도 (G) 에 영향을 주는 스로틀 개도 (Sa) 의 응답성을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 차량 (CA) 의 발진시, 가속도 (G) 의 응답성을 낮추도록 동적 필터에 의해 평활 정도 (degree of smoothing) 를 증가시켜 동적 요구 가속도 (Gy) 를 산출하여, 차량의 매끄러운 발진을 가능하게 한다. 예를 들어, 운전자가 가속기 페달을 고속으로 조작하는 경우, 가속도 (G) 의 응답성을 증가시키도록, 동적 필터에 의해 평활 정도를 감소시켜 동적 요구 가속도 (Gy) 를 산출하여, 엔진 (4) 의 스로틀 밸브를 일시적으로 과도하게 큰 정도로 개방하여, 고응답 가속도 (G) 를 차량 (CA) 에 적용하도록 한다. 요컨대, 정적 요구 가속도 산출부 (61) 및 동적 요구 가속도 산출부 (62) 에 서로 독립적으로 형성되어 있는 ECU (6) 는 정적 요구 가속도 산출부 (61) 에 의해 결정되는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 에 대한 스로틀 개도 (Sa) 의 비선형 특성, 즉 가속기 페달 스트로크 (Pa) 에 대한 가속도 (G) 의 비선형 특성을, 동적 요구 가속도 산출부 (62) 에 의해 결정되는 가속기 페달 스트로크에 대한 스로틀 개도 (Sa) 의 응답성, 즉 가속기 페달 스트로크 (Pa) 에 대한 가속도 (G) 의 응답성으로부터 분리 또는 구별할 수 있게 한다.
요구 구동력 산출부 (63) 는 요구 구동력 (Fo) 을 결정한다. 요구 구동력 산출부 (63) 는 동적 요구 가속도 산출부 (62) 에 의해 산출된 동적 요구 가속도 (Gy) 에 기초하여 요구 구동력 (Fo) 을 산출하여, 산출된 요구 구동력 (Fo) 을 목표치 산출부 (64) 에 발생시킨다. 요구 구동력 산출부 (63) 는 차량 (CA) 의 사양과 주행 저항에 기초하여 요구 구동력 (Fo) 을 산출한다. 요구 구동력 산출부 (63) 는 예를 들어, 동적 요구 가속도 (Gy) 와 차량 (CA) 의 질량에 기초한 구동력과 주행 저항에 기초한 구동력을 더하여 요구 구동력 (Fo) 을 산출한다.
목표치 산출부 (64) 는 가속도 발생 장치를 제어하기 위한 목표치를 결정한다. 목표치 산출부 (64) 는 요구 구동력 산출부 (63) 에 의해 산출된 요구 구동력 (Fo) 에 기초하여, 목표 엔진 토크 (To) 및 목표 변속비 (γo) 를 산출한다. 또한, ECU (6) 는 엔진 (4) 에 의해 발생된 엔진 토크 (T) 및 변속비 (γ) 가 목표 엔진 토크 (To) 및 목표 변속비 (γo) 와 같도록 엔진 (4) 및 T/M (5) 을 제어한다.
다음으로, 차량 제어 시스템 (1) 에 의해 구현되는 차량 제어 방법에 대해 설명한다. 여기서는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 및 차속 (v) 에 기초하여 요구 가속도 (Gx) 를 결정하는 방법을 설명한다. 또한, 결정된 요구 가속도 (Gx) 에 기초하여 엔진 (4) 및 T/M (5) 을 제어하는 방법은 위에서 설명하였으므로 여기서는 설명하지 않을 것이다. 도 3 은 실시형태에 따른 차량 제어 시스템에 의해 구현되는 차량 제어 방법을 나타내는 제어 플로우도이다. 도 4 는 실시형태에 따른 차량 제어 시스템에 의한 차량 제어 방법의 일부를 나타내는 제어 플로우도이다. 도 5 는 소정의 가속기 페달 스트로크에서의 가속도와 차속 사이의 관계를 나타낸다. 도 6 은 가속도와 가속기 페달 스트로크와 차속 사이의 관계를 나타낸다. 도 7 은 가속도와 가속기 페달 스트로크와 차속 사이의 관계를 나타낸다. 도 8 은 가속기 페달 스트로크가 소정의 값과 같을 때의 요구 가속도와 차속 사이의 관계를 나타낸다. 도 9 는 차속이 일정할 때의 요구 가속도와 가속기 페달 스트로크 사이의 관계를 나타낸다. 도 10 은 가속기 페달 스트로크와 시간 사이의 관계를 나타낸다. 도 11 은 요구 가속도와 시간 사이의 관계를 나타낸다. 도 12 는 스로틀 개도와 시간 사이의 관계를 나타낸다.
먼저, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 차량 제어 시스템 (1) 의 ECU (6) 는 서술한 바와 같이 가속기 페달 스트로크 (Pa), 차량 (CA) 의 차속 (v) 을 취득한다 (단계 ST1).
다음으로, ECU (6) 는 최소 가속도 (Gx0) 를 산출한다 (단계 ST2). 먼저, ECU (6) 는 도 4 에 나타낸 바와 같이, 아이들이 ON 인지의 여부를 판단한다 (단계 ST21). 이 단계에서, ECU (6) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 가속기 페달의 완전 해제된 위치를 나타내는 Pa0 와 같은지 여부를 판단한다.
ECU (6) 는 아이들이 ON 이라고 판단하면 (즉, 단계 ST21 에서 긍정 결정이 행해지면), 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀌었는지 여부를 판단한다 (단계 ST22). 이 단계에서, ECU (6) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 가속기 페달의 완전 해제된 위치를 나타내는 Pa0 로부터 Pa0 이외의 값으로 변경되었는지 여부를 판단함으로써, 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 및 설정 최소 가속도 (Gx0') 중 어느 것을 최소 가속도 (Gx0) 로서 결정할 것인지를 판단한다.
ECU (6) 는 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀌었다고 판단하면 (즉, 단계 ST22 에서 긍정 결정이 행해지면), 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 를 산출하여, 산출된 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 를 최소 가속도 (Gx0) 로서 결정 (Gx0 = Gxmin) 한다 (단계 ST23).
다음으로, ECU (6) 는 동적 필터를 리셋트한다 (단계 ST24). ECU (6) 는 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀌고 운전자가 조작을 개시할 때 동적 필터를 리셋트하기 때문에, 동적 요구 가속도 산출부 (62) 는 최소 가속도 (Gx0) 로서의 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 에 기초하여 산출되는 요구 가속도 (Gx) 에 기초하여 새로운 동적 필터를 이용해 동적 요구 가속도 (Gy) 를 산출할 수 있다. 따라서, 요구 가속도 (Gx) 를 최소 가속도 (Gx0) 의 변경에 기초하여 변경할 때, 차량은 동적 필터를 리셋트하지 않는 것인 보정전의 요구 구동력 (Fo) 에 영향을 거의 받지 않는다.
다음으로, ECU (6) 는 결정된 최소 가속도 (Gx0) 를 전회 (last cycle) 최소 가속도 (Gx0last) 로서 결정 (Gx0 = Gx0last) 한다 (단계 ST25).
ECU (6) 는 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀌지 않는다고 판단하면 (즉, 단계 ST22 에서 부정 결정이 행해지면), 차속 (v) 에 기초하여 설정 최소 가속도 (Gx0') 를 설정하여, 설정된 설정 최소 가속도 (Gx0') 를 최소 가속도 (Gx0) 로서 결정 (Gx0 = Gx0') 한다 (단계 ST26).
ECU (6) 는 아이들이 OFF 라고 판단하면 (즉, 단계 ST21 에서 부정 결정이 행해지면), 전회에 결정된 전회 최소 가속도 (Gx0last) 를 최소 가속도 (Gx0) 로서 결정 (Gx0last = Gx0) 한다 (단계 ST27). 이 실시형태에서, ECU (6) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 가속기 페달의 완전 해제된 위치를 나타내는 Pa0 로부터 Pa0 이외의 값으로 변경하고 다시 완전 해제된 가속기 페달 스트로크를 나타내는 Pa0 와 같아질 때까지, 아이들이 ON 에서 OFF 로 전환시 산출된 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 를 최소 가속도 (Gx0) 로서 설정한다.
다음으로, ECU (6) 는 도 3 에 나타낸 바와 같이, 소정의 가속기 페달 스트로크에 대응하는 가속기 가속도 (Gx1) 를 산출한다 (단계 ST3). 이 단계에서, ECU (6) 는 취득된 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와 차속 (v) 과 하기에 나타낸 식 (1) 에 따라 소정의 가속기 페달 스트로크에 대응하는 가속도 (Gx1) 를 산출한다. 식 (1) 에서, A 는 0 보다 크고, 차속 (v) 이 0 일 때의 요구 가속도 (Gx) 를 결정한다. B 는 0 보다 작고, 차속 (v) 의 증가에 따라 요구 가속도 (Gx) 의 감속 정도 또는 감속 레이트를 결정한다. A 및 B 는 차종, 차량에 탑재되는 가속도 발생 장치의 구성, 차량 (CA) 의 사양과 같은 각종 조건 하에서 적절히 설정된다. 예를 들어 A = 5 및 B = -0.02 이거나 A = 6 및 B = -0.015 이다. 요컨데, 하기의 식 (1) 로부터, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 소정의 값과 같을 때의 v-G 관계가 결정된다.
Figure 112012047926971-pct00001
다음으로, ECU (6) 는 C(v) 를 산출한다 (단계 ST4). 이 단계에서는, ECU (6) 는 산출된 최소 가속도 (Gx0) 와, 소정의 가속기 페달 스트로크에 대응하는 산출된 가속도 (Gx1) 와, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 와, 웨버비 (k) 와, 하기의 식 (2) 에 따라 C(v) 를 산출한다. 예를 들어, 웨버비 (k) 는 차량 (CA) 의 발진시나 재가속시의 컨트롤성을 고려하여 적절히 설정되며, 예를 들어 k 는 1.2 로 설정된다.
Figure 112012047926971-pct00002
다음으로, ECU (6) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) 를 초과하는지의 여부를 판단한다 (단계 ST5). 이 단계에서는, ECU (6) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) 를 초과하는지의 여부를 판단하여, 요구 가속도 (Gx) 가 WF 지수 함수에 따라 산출되는지, 또는 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 에 기초한 보완에 의해 산출하는지를 판단한다. 요컨데, ECU (6) 는 요구 가속도 (Gx) 를, 소정의 가속기 페달 스트로크에 대응하는 가속도 (Gx1) 를 포함하는 요구 가속도 (Gx) 와 가속기 페달 스트로크 (Pa) 사이의 관계선 X1 에 기초하여 결정하는지, 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 를 포함하는 요구 가속도 (Gx) 와 가속기 페달 스트로크 (Pa) 사이의 관계선 X2 에 기초하여 결정하는지를 판단한다.
다음으로, ECU (6) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) 이하라고 판단하면 (즉, 단계 ST5 에서 부정 결정이 행해지면), 요구 가속도 (Gx) 를 산출한다 (단계 ST6). 이 단계에서, ECU (6) 는 요구 가속도 (Gx) 를 WF 지수 함수에 기초하여 산출한다. ECU (6) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와, 산출된 C(v) 와, 산출된 최소 가속도 (Gx0) 와, 하기의 식 (3) 에 따라 요구 가속도 (Gx) 를 산출한다.
Figure 112012047926971-pct00003
ECU (6) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2)를 초과한다고 판단하면 (즉, 단계 ST5 에서 긍정 결정이 행해지면), 경계 요구 가속도 (Gx2) 를 산출한다 (단계 ST7). 이 단계에서, ECU (6) 는 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) 와, 산출된 C(v) 와, 산출된 최소 가속도 (Gx0) 와, 하기의 식 (4) 에 따라 경계 요구 가속도 (Gx2) 를 산출한다.
Figure 112012047926971-pct00004
다음으로, ECU (6) 는 요구 가속도 (Gx) 를 산출한다 (단계 ST8). 이 단계에서, ECU (6) 는 요구 가속도 (Gx) 를 최대 발생가능 가속도 (Gxmax)에 기초하여 산출한다. ECU (6) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 와 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) 와 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 와 산출된 경계 요구 가속도 (Gx2) 와 하기의 식 (5) 에 의해 요구 가속도 (Gx) 를 산출한다.
Figure 112012047926971-pct00005
상술한 바와 같이, 실시형태에 따른 차량 제어 시스템 (1) 에 있어서는, 요구 가속도 (Gx) 의 결정시, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계가 영향을 준다. 이 실시형태에서는, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계는 위에 나타낸 식 (1) 에 따라 도 5 에서의 실선으로 나타낸 바와 같이 설계될 수도 있다. 도 5 에서의 일점 사슬선은 가속기 페달 스트로크 (Pa) 의 전역에 웨버·페흐너의 법칙을 적용하는 경우 (이를 "전역 WF 영역"이라고 한다) 의 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계를 나타낸다. 위에 언급된 WF 지수 함수는 임의의 차속 (v) 에서의 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 가속기 페달의 완전 해제된 위치를 나타내는 Pa0 와 같을 때 임의의 차속 (v) 에서의 최소 가속도 (Gx0) 가 요구 가속도 (Gx) 로서 산출되고, 임의의 차속 (v) 에서의 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 와 같을 때 임의의 차속 (v) 에서의 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 가 요구 가속도 (Gx) 로서 산출되도록 정의된다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태에 따른 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계는 전역 WF 영역의 경우와 비교하여 차량 (CA) 에 적용되는 가속도 (G) 가 차속 (v) 의 증가에 따라 전체적으로 완만하게 감소하도록 설계된다. 요컨대, 본 발명에 따른 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계는 차속 (v) 과 가속도 (G) 사이의 관계를 나타내는 관계선이 거의 균일한 기울기 또는 구배를 갖도록 설계된다. 따라서, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계는 전역 WF 영역의 경우에서는 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 에 의해 영향을 받아 결정되지만, 이 실시형태에 따른 v-G 관계는 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 에 의한 영향을 거의 받지 않는다. 그 결과, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계를 조건으로서 포함하는 Pa-Gx 관계는, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 로 유지될 때 차속 방향으로 차량 (CA) 에 적용되는 가속도 (G) 를 설계하는 것을 가능하게 한다.
예를 들어, 전역 WF 영역의 경우에서의 가속기 페달 스트로크 (Pa) 와 가속도 (G) 사이의 관계 (이는 단순히 "Pa-G 관계" 라고 한다) 에 따르면, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 와 같을 때, 도 6 에서의 실선으로 나타낸 0 (km/h) 에서의 가속도 (G) 와, 도 6 에서의 일점 사슬선으로 나타낸 50 (km/h) 에서의 가속도 (G) 사이의 가속도 변화 또는 가속도 차 (ΔG1) 는, 50 (km/h) 에서의 가속도 (G) 와 도 6 에서의 2점 사슬선으로 나타낸 100 (km/h) 에서의 가속도 (G) 사이의 가속도 변화 또는 가속도 차 (ΔG2) 보다 상당히 더 크다. 따라서, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서도, 차속 (v) 에 의해 가속도 (G) 가 크게 변화하게 된다. 따라서, 전역 WF 영역의 경우에서의 Pa-G 관계를 이용하여, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 차속 방향으로 가속도 (G) 를 설계하는 것이 곤란하다. 그러나, 실시형태에 따른 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계를 조건으로서 포함하는 Pa-Gx 관계 (Pa-G 관계) 에 따르면, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 와 같을 때, 도 7 에서의 실선으로 나타낸 0 (km/h) 에서의 가속도 (G) 와 도 7 에서의 일점 사슬선으로 나타낸 50 (km/h) 에서의 가속도 (G) 사이의 가속도 변화 또는 가속도 차 (ΔG3) 와, 50 (km/h) 에서의 가속도 (G) 와 도 7 에서의 2점 사슬선으로 나타낸 100 (km/h) 에서의 가속도 (G) 사이의 가속도 변화 또는 가속도 차 (ΔG4) 의 차이가, 가속도 변화 (ΔG1) 와 가속도 변화 (ΔG2) 사이의 차이보다 작다. 따라서, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서도, 차속 (v) 에 의해 가속도 (G) 가 거의 변화하지 않거나 크게 변화하지 않는다. 따라서, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계를 조건으로서 포함하는 Pa-Gx 관계는, 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 차속 방향으로 가속도 (G) 를 설계하는 것을 가능하게 한다. 위의 설명으로부터, 운전자 가속기 페달 스트로크 (Pa) 에 응답한 최적의 요구 가속도 (Gx) 가 결정되어, 운전자의 감성에 맞는 가속을 충분히 실현할 수 있음이 이해된다. 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 동일한 값에 있으면, 차속 (v) 과 무관하게 운전자에게 실질적으로 동일한 가속감을 부여할 수 있다.
Pa-Gx 관계가 최소 가속도 (Gx0) 와 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계를 조건으로서만 포함한다면, 요구 가속도 (Gx) 는 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 와 동일한 경우에도, 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 보다 작게 된다. 따라서, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 에 가까워짐에 따라, 위의 Pa-Gx 관계에 따라 결정되는 가속도 (G) 와 가속도 발생 장치인 엔진 (4) 및 T/M (5) 에 따라 발생될 수 있는 가속도 (G) 와의 차이가 증가할 수도 있다. 따라서, 실시형태의 차량 제어 시스템 (1) 에 이용된 Pa-Gx 관계는, 최소 가속도 (Gx0), 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 에서의 v-G 관계, 및 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 소정의 가속기 페달 스트로크 (Pa1) 보다 큰 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) 를 초과할 때의 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 를 조건으로서 포함한다. 실시형태에 따른 Pa-Gx 관계는 웨버·페흐너의 법칙에 기초한 Pa-Gx 관계로서의 제 1 Pa-Gx 관계 (상기 식 (3)) 와, 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 에서의 요구 가속도 (Gx) 가 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 와 같게 되도록 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 에 기초하여 보완을 수반하는 Pa-Gx 관계로서의 제 2 Pa-Gx 관계 (상기 식 (5)) 로 구성된다. 도 8 에 나타낸 바와 같이, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) 이하 일 때, 제 1 Pa-Gx 관계가 적용된다 (WF 영역). 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 경계 가속기 페달 스트로크 (Pa2) 를 초과할 때, 제 2 Pa-Gx 관계가 적용된다 (보완 영역). 따라서, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 큰 영역에 있어서는, 동일 가속기 페달 스트로크 (Pa) 에서 차량 (CA) 에 적용되는 가속도 (G) 와 가속도 발생 장치인 엔진 (4) 및 T/M (5) 에 의해 발생될 수 있는 가속도 (G) 와의 차이가 거의 증가하지 않거나 또는 증가하지 못하거나 감소한다. 그 결과, 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 를 고려함으로써, 운전자의 감성에 맞거나 일치하는 가속을 충분히 실현할 수 있다.
제 2 Pa-Gx 관계에 따르면, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 와 같을 때 요구 가속도 (Gx) 가 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 와 같게 되므로, 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 에서 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 가 차량 (CA) 에 적용된다. 따라서, 엔진 (4) 의 최대 출력을 보증할 수 있고, 운전자의 감성에 맞거나 일치하는 가속을 충분히 실현할 수 있다.
토크 디맨드 제어를 실시하는 차량 제어 시스템 (1) 에 있어서도, 아이들이 ON 일 때 가속도 발생 장치인 엔진 (4) 및 T/M (5) 에 의해 발생될 수 있는 가속도에 대응하는 값, 예를 들어 구동력은, 현재의 차속 (v), 변속비 (γ), 토크 컨버터에 로크 업 클러치가 탑재된 때에는 로크 업 걸어맞춤 상태, 및 퓨얼 컷 상태에 의해 한정된다. 따라서, 아이들이 ON 일 때 토크 디맨드 제어 하에서 결정된 구동력과 실제로 발생될 수 있는 구동력 사이의 차이가 생기게 된다. 그 결과, 운전자가 가속 조작을 실시하고 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때, 발생된 구동력에 단차가 생길 수 있거나, 운전자가 가속기 페달을 밟은 경우에도 구동력이 발생하지 않는 불감대가 나타날 수도 있어, 드라이브빌리티의 악화를 가져올 수 있다.
따라서, 실시형태의 차량 제어 시스템 (1) 에 이용된 Pa-Gx 관계에 따르면, ON 에서 OFF 로의 전환시의 설정 최소 가속도 (Gx0') 가 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 와 상이한 경우에 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때의 차량에 적용되는 최소 가속도 (Gx0) 로서 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 가 결정된다. 따라서, 도 9 에서의 일점 사슬선으로 나타낸 바와 같이, 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때 적용되는 최소 가속도 (Gx0) 가 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 보다 큰 설정 최소 가속도 (Gx0') 로 설정되는 경우 (Gxmin ＜ Gx0) 또는 도 10 에서의 2점 사슬선으로 나타낸 바와 같이, 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때의 최소 가속도 (Gx0) 가 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 보다 작은 설정 최소 가속도 (Gx0') 로 설정되는 경우 (Gxmin ＞ Gx0) 에서도, 도 10 에서의 실선으로 나타낸 바와 같이, 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때의 최소 가속도 (Gx0) 가 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 로 결정된다 (Gxmin = Gx0). 그 결과, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 가속기 페달의 완전 해제된 위치를 나타내는 Pa0 로부터 Pa0 이외의 값으로 변화할 때, 즉 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀌었을 때 (도 10 참조), 최소 가속도 (Gx0) 가 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 가 된다 (도 11 참조). 도 12 에서의 일점 사슬선으로 나타낸 바와 같이, Gxmin 이 Gx0 보다 작다면 (Gxmin ＜ Gx0), 요구 가속도 (Gx) 가 Gxmin 로부터 Gx0 로 변화되기 때문에, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 에 응답하는 스로틀 개도 (Sa) 는 가속기 페달이 가압되었을 때로부터 현저하게 증가되므로, 차량 (CA) 에 발생시키는 구동력에 단차가 생겨 버린다. 또한, 도 12 에서의 2점 사슬선으로 나타낸 바와 같이, Gxmin 이 Gx0 보다 크다면 (Gxmin ＞ Gx0), 요구 가속도 (Gx) 가 Gx0 로부터 Gxmin 로 될 때까지, 차량 (CA) 에 적용되는 가속도 (G) 가 변화하지 않기 때문에, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 에 응답하는 스로틀 개도 (Sa) 는 가속기 페달이 가압되고 나서 잠시동안에는 변화하지 않고, 차량 (CA) 에 구동력이 발생하지 않는 불감대가 생겨 버린다. 그러나, 도 12 에서의 실선으로 나타낸 바와 같이, Gxmin = Gx0 일 때에는, 가속기 페달이 가압된 직후의 요구 가속도 (Gx) 가 Gxmin 과 같아지므로, 가속기 페달이 가압된 직후에서의 가속기 페달 스트로크 (Pa)에 응답한 스로틀 개도 (Sa) 는 Gxmin ＜ Gx0 와 Gxmin ＞ Gx0 사이의 범위에 들어, 가속기 페달이 가압된 직후부터 차량 (CA) 에 구동력이 발생될 수 있다. 따라서, 가속기 페달이 해제된 위치 (OFF) 로부터 가압 (ON) 된 때의 구동력의 연속성을 보증할 수 있어 차량 (CA) 에 적용되는 가속도 (G) 가 연속적으로 변화하여, 차량 (CA) 의 발진이나 재가속을 매끄럽게 실현할 수 있다. 또한, 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때, 최소 가속도 (Gx0) 를 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 로 설정하므로, 운전자에 의한 가속 조작중, 예를 들어 가속기 페달 스트로크 (Pa) 가 일정한 상태로 요구 가속도 (Gx) 가 최소 가속도 (Gx0) 의 변경에 기초하여 변경되는 것에 의한 가속도 (G) 의 변동을 감소시킬 수 있다.
또한, 실시형태에 따른 차량 제어 시스템 (1) 에 이용된 Pa-Gx 관계는, 가속도 발생 장치인 엔진 (4) 및 T/M (5) 에 의해 발생될 수 있는 가속도에 기초하여, 이 실시형태에서는 최소 발생가능 가속도 (Gxmin) 에 기초하여 소정의 특성들을 유지하면서 변경된다. 따라서, 운전자의 감성에 맞는 가속을 충분히 실현하면서, 차량 (CA) 의 발진이나 재가속을 매끄럽게 실현할 수가 있어 요구 가속도 (Gx) 와 발생 가속도 사이의 차이를 감소 또는 제거하는 것이 가능해져, 드라이브빌리티의 악화를 억제할 수 있다.
상술한 실시형태에서는, Pa-Gx 관계가 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 를 조건으로서 포함하고 있지만 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니고, 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 가 Pa-Gx 관계의 조건을 제공하지 않을 수 있다. 요컨대, 가속기 페달 스트로크 (Pa) 의 전역에 걸쳐, WF 지수 함수에 기초하여 요구 가속도 (Gx) 를 산출할 수도 있다. 이 경우에는, Pa-Gx 관계에서의 조건으로서 소정의 가속 조작량에서의 v-G 관계를 최대 가속기 페달 스트로크 (Pamax) 에 대응하는 요구 가속도 (Gx) 가 최대 발생가능 가속도 (Gxmax) 에 가깝도록 설계하는 것이 바람직하다.
상술한 실시형태에서는 요구 구동력 (Fo) 을 산출할 때에, 주행 저항을 고려하였지만, 주행 저항을 고려하지 않을 수도 있다. 상술한 실시형태에서는, 가속도 발생 장치가 엔진 (4) 및 T/M (5) 로 구성되어 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고, 동력원으로서 모터와 모터의 출력인 모터 토크를 변환할 수 있는 동력 전달 기구로 구성될 수도 있다. T/M (5) 이 로크 업 클러치를 가지고 있는 때에는, 로크 업 클러치도 또한 가속도 발생 장치를 구성한다. 이것은, 로크 업 클러치의 클러치 상태에 의해, 로크 업 클러치의 하류측에 전달되는 엔진 (4) 에 의해 발생되는 엔진 토크 (T) 가 변화하고, 차량 (CA) 에 발생시키는 가속도 (G) 가 변화하기 때문이다.
이상과 같이, 차량 제어 시스템 및 차량 제어 방법은 운전자에 의한 가속기 페달의 조작을 나타내는 가속 조작량과 차량의 차속에 기초하여 차량에 적용하는 가속도에 대응하는 요구값을 결정하는데 유용하다. 특히, 차량 제어 시스템 및 차량 제어 방법은 운전자 가속 조작량에 대한 최적의 목표 가속도를 결정함으로써 운전자의 감성에 맞거나 일치하는 가속을 충분히 실현하는데 적합하다.

Claims (8)

  1. 차량에 적용되는 가속도를 발생시키는 가속도 발생 장치와, 운전자에 의한 가속기 페달의 조작을 나타내는 가속 조작량 및 차량의 차속에 기초하여 상기 가속도 발생 장치를 제어하는 차량 제어 장치를 포함하는 차량 제어 시스템으로서,
    상기 차량 제어 장치 (6) 는 상기 가속도에 대응하는 요구값에 기초하여 상기 가속도 발생 장치 (4, 5) 를 제어하고,
    상기 가속도는 상기 가속 조작량과 상기 요구값 사이의 관계에 기초하여 결정되고,
    상기 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 상기 가속 조작량이 소정의 가속 조작량으로 유지될 때의 차속과 가속도 사이의 관계에 의해 정해지는, 상기 소정의 가속 조작량에 대응하는 가속도를 조건으로서 포함하고,
    상기 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 아이들 (idling) 이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때에 차량에 적용되는 가속도로서의 최소 가속도를 추가의 조건으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때에 차량에 적용되는 최소 가속도는, 상기 아이들이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때에 상기 가속도 발생 장치 (4, 5) 에 의해 발생될 수 있는 가속도로서의 최소 발생가능 가속도인 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 아이들이 ON 일 때의 차량에 적용되는 최소 가속도는, 차속에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.
  5. 제 1 항, 제 3 항, 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 가속 조작량이 적어도 상기 소정의 가속 조작량보다 큰 영역에 있는 경우에, 상기 가속 조작량이 최대값과 같을 때 상기 가속도 발생 장치 (4, 5) 에 의해 발생될 수 있는 가속도로서의 최대 발생가능 가속도를 추가의 조건으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가속 조작량이 상기 최대값과 같을 때의 요구값은, 상기 최대 발생가능 가속도에 대응하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.
  7. 차량에 적용되는 가속도를 발생시키는 가속도 발생 장치와, 운전자에 의한 가속기 페달의 조작을 나타내는 가속 조작량 및 차량의 차속에 기초하여 상기 가속도 발생 장치를 제어하는 차량 제어 장치를 포함하는 차량 제어 시스템으로서,
    상기 차량 제어 장치 (6) 는, 상기 가속도에 대응하는 요구값과 가속 조작량 사이의 관계에 기초하여 상기 가속도 발생 장치 (4, 5) 를 제어하고,
    상기 요구값과 가속 조작량 사이의 관계는, 상기 가속 조작량이 소정의 가속 조작량으로 유지될 때의 차속과 가속도 사이의 관계에 의해 정해지는 상기 소정의 가속 조작량에 대응하는 가속도를 포함하는, 상기 가속 조작량과 상기 요구값 사이의 관계를 나타내는 관계선과, 상기 가속 조작량이 최대값과 같을 때에 상기 가속도 발생 장치 (4, 5) 에 의해 발생될 수 있는 가속도로서의 최대 발생가능 가속도를 포함하는, 상기 가속 조작량과 상기 요구값 사이의 관계를 나타내는 관계선과의 조합이고,
    상기 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 아이들 (idling) 이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때에 차량에 적용되는 가속도로서의 최소 가속도를 추가의 조건으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 시스템.
  8. 운전자에 의한 가속기 페달의 조작을 나타내는 가속 조작량과 차량의 차속에 기초하여 차량에 적용되는 가속도를 발생시키는 가속도 발생 장치를 제어하는 차량 제어 방법으로서,
    상기 가속도 발생 장치 (4, 5) 는 상기 가속도에 대응하는 요구값에 기초하여 제어되고,
    상기 가속도는 가속 조작량과 요구값 사이의 관계에 기초하여 결정되고,
    상기 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 가속 조작량이 소정의 가속 조작량으로 유지될 때의 차속과 가속도 사이의 관계에 의해 정해지는 상기 소정의 가속 조작량에 대응하는 가속도를 조건으로서 포함하고,
    상기 가속 조작량과 요구값 사이의 관계는, 아이들 (idling) 이 ON 에서 OFF 로 바뀔 때에 차량에 적용되는 가속도로서의 최소 가속도를 추가의 조건으로서 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
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