KR101567689B1

KR101567689B1 - 차량의 엔진속도 신호 처리 방법

Info

Publication number: KR101567689B1
Application number: KR1020140053220A
Authority: KR
Inventors: 김진성
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2014-05-02
Filing date: 2014-05-02
Publication date: 2015-11-10
Also published as: CN105041490A; US20150316446A1; DE102014117812B4; DE102014117812A1; CN105041490B

Abstract

본 발명은 엔진의 저속영역에서 엔진의 회전수를 측정하는 센서로부터의 신호를 적절히 처리하여, 엔진속도에 대한 정보의 신뢰성을 높이도록 함으로써, 궁극적으로 엔진의 저속영역에서도 엔진속도에 대한 정보를 효과적으로 이용할 수 있도록 한다.

Description

차량의 엔진속도 신호 처리 방법{ENGINE RPM SIGNAL PROCESSING METHOD FOR CLUTCH CONTROL IN VEHICLE}

본 발명은 차량의 엔진속도 신호 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 탑재된 DCT 등에 사용되는 클러치 제어 등을 위한 엔진속도 신호를 처리하는 방법에 관한 것이다.

최근 자동변속기의 운전 편의성과 수동변속기의 연비성능 및 높은 동력 효율을 동시에 달성할 수 있는 듀얼 클러치 변속기(DCT)의 개발이 많이 이루어지고 있다. DCT는 수동변속기 시스템 기반의 자동화 변속기로 두 개의 토크전달 축을 가지며, 토크컨버터 없이 클러치를 자동으로 제어하는 시스템으로 연비효율이 높은 장점이 있다.

하지만, 건식 클러치를 사용한 DCT 시스템은 토크컨버터 없이 클러치를 곧바로 체결하기 때문에 클러치 제어성능이 차량의 발진 및 변속성능을 좌우하게 된다.

DCT에서는 토크컨버터 없이 클러치 직결제어를 하기 위하여 엔진토크 및 엔진속도 등을 모니터링하여, 피드백제어를 실시하게 된다. 특히 DCT등 건식클러치를 탑재한 차량의 출발을 처리하는, 발진제어에서는 엔진속도의 변화량을 가지고 클러치를 제어하기 때문에 엔진속도 신호를 직접적으로 사용한다.

그럼에도 불구하고 엔진속도신호는 엔진의 크랭크축(Crank Shaft)에 장착된 센서의 신호를 사용하기 때문에, 저속영역에서는 엔진RPM의 해상도(resolution)가 낮다. 따라서, 이 구간에서의 엔진속도 활용도가 떨어지기 때문에, 클러치제어 및 클러치토크 예측 등 관련제어기 설계에 큰 어려움이 있다. 따라서, 이 구간에서의 신호처리를 통해 신뢰도를 높이는 것이 매우 중요하다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

US

20120046849

A

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진의 저속영역에서 엔진의 회전수를 측정하는 센서로부터의 신호를 적절히 처리하여, 엔진속도에 대한 정보의 신뢰성을 높이도록 함으로써, 궁극적으로 엔진의 저속영역에서도 엔진속도에 대한 정보를 효과적으로 이용할 수 있도록 한 차량의 엔진속도 신호 처리 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 엔진속도 신호 처리 방법은

엔진속도센서의 신호가 소정의 제1기준속도 미만인 경우, 상기 엔진속도센서 신호의 후처리가 필요한 것으로 판단하는 저속판단단계와;

상기 저속판단단계 수행결과, 엔진속도센서 신호의 후처리가 필요한 것으로 판단되는 경우, 엔진속도센서의 신호를 칼만필터로 처리하여 필터링된 엔진속도를 출력하는 필터링단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 엔진속도 신호 처리 방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 엔진속도 신호 처리 방법의 효과를 설명한 그래프이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 엔진속도 신호 처리 방법의 실시예는, 엔진속도센서의 신호가 소정의 제1기준속도 미만인 경우, 상기 엔진속도센서 신호의 후처리가 필요한 것으로 판단하는 저속판단단계(S10)와; 상기 저속판단단계 수행결과, 엔진속도센서 신호의 후처리가 필요한 것으로 판단되는 경우, 엔진속도센서의 신호를 칼만필터(Kalman Filter)로 처리하여 필터링된 엔진속도를 출력하는 필터링단계(S30);를 포함하여 구성된다.

즉, 엔진속도센서 신호의 해상도가 낮은 영역에서는 엔진속도센서에서 출력되는 신호를 칼만필터로 후처리하여 엔진속도의 신호로서 클러치의 제어 등 각종 제어에 활용하도록 하는 것이다.

따라서, 상기 제1기준속도는 엔진속도센서의 신호를 후처리하지 않으면 그 신뢰성이 떨어지는 것을 가늠하는 정도의 수준으로 정해지는 것이 바람직할 것인 바, 대체로 엔진의 공회전 속도 근처로 정해지는 것이 바람직하다.

상기 저속판단단계에서는 엔진속도가 상기 제1기준속도보다 큰 소정의 제2기준속도 이상인 상태가 소정의 기준지속시간 이상 지속되는 경우, 상기 엔진속도센서 신호의 후처리가 불필요한 것으로 판단하도록 한다.

이는, 엔진속도가 상기 제1기준속도 근처에서 진동하는 경우에, 상기 필터링단계의 진입과 이탈을 빈번히 반복하게 되는 것을 방지하고 안정된 작동성을 확보하기 위한 것이다. 따라서, 상기 제2기준속도는 이와 같은 취지에 부합하도록 상기 제1기준속도보다 큰 값으로 다수의 실험 등에 의해 적절히 선택하며, 상기 기준지속시간도 상기와 같은 취지에 따라 적절히 설정하는 바, 수십 ms의 범위에서 설정될 수 있을 것이다.

본 실시예에서는, 상기 저속판단단계에서, 엔진속도센서 신호의 후처리가 필요한 것으로 판단된 경우, 상기 필터링단계로 제공될 상기 엔진속도센서 신호를 처리하여, 필터링단계로 제공되는 엔진속도는 그 증감량이 소정의 기준증가량 및 기준감소량에 의해 정해지는 범위 내로 제한되도록 하는 증감량제한단계(S20)를 더 수행하도록 구성되어 있다.

상기 증감량제한단계(S20)에서는, 이전 사이클에서 산출된 엔진속도에서 상기 기준감소량를 차감한 것과 엔진속도센서 신호를 비교하여 더 큰 것과, 이전 사이클에서 산출된 엔진속도에 상기 기준증가량을 더한 것을 비교하여 더 작은 것을 산출하여, 상기 필터링단계에 엔진속도 신호로 제공하도록 한다.

즉, 상기 증감량제한단계(S20)는 엔진속도센서 신호가 급격히 변화하는 경우에는 이를 그대로 사용하지 않고, 상기 기준증가량과 기준감소량에 의해 정해지는 범위 내에서는 상기 엔진속도센서 신호의 신호값을 그대로 사용하고, 이전 사이클에서 산출된 엔진속도에 상기 기준감소량을 차감한 값보다 작은 엔진속도센서의 신호가 입력되면, 이전 사이클에서 산출된 엔진속도에 상기 기준감소량을 차감한 값을 필터링단계에 제공할 엔진속도의 신호로 사용하고, 이전 사이클에서 산출된 엔진속도에 상기 기준증가량을 더한 값보다 큰 엔진속도센서의 신호가 입력되면, 이전 사이클에서 산출된 엔진속도에 상기 기준증가량을 더한 값을 필터링단계에 제공할 엔진속도의 신호로 사용하는 것이다.

따라서, 상기 증감량제한단계(S20)에 의해 이미 상기 필터링단계에 진입하기 전에 과도하게 변화하는 속도센서신호는 필터링이 이루어지는 것이다.

따라서, 본 실시예와는 달리, 상기 저속판단단계 수행결과, 엔진속도센서 신호의 후처리가 필요한 것으로 판단되는 경우에는 본 실시예와 마찬가지로 상기 증감량제한단계를 거쳐 필터링단계를 수행하도록 하고, 상기 저속판단단계 수행결과, 엔진속도센서 신호의 후처리가 필요하지 않은 경우라고 하더라도 상기 필터링단계를 거치도록 하여, 보다 매끄러운 엔진속도 변화 곡선을 얻도록 구성하는 것도 가능할 것이다.

상기 필터링단계(S30)의 칼만필터에서,

상태변수의 추정값 예측값

,

오차공분산 예측값

,

칼만이득

,

상태변수의 추정값

,

오차공분산

의 수식에 따라 연산되며,

여기서, 상태변수는 엔진 각속도

와 엔진 각가속도

로서,

이고, u=

이며,

이고,

,

이며,

여기서, z는 엔진속도센서로부터의 엔진속도 신호이고,

는 엔진속도신호의 샘플링타임이고,

,

는 엔진 각속도와 엔진 각가속도의 신뢰도에 따라 상대적으로 설정되는 값이며,

상기 C는 실제로는 엔진 각속도만을 측정할 수 있으므로 1x2 벡터로 구성되어 있다.

또한, 상기 칼만이득 연산에 사용되는 R은 엔진속도센서의 노이즈값에 대한 튜닝값으로서, 상기

,

를 먼저 선정한 뒤 선정하는 1x1 스칼라 상수이며, 결과에 맞게 R을 조금씩 키우면서 튜닝하면 된다.

상기

,

는 엔진 각속도의 신뢰도가 엔진 각가속도의 신뢰도보다 상대적으로 높으면,

을

에 비해 상대적으로 작은 값으로 선정하고, 엔진 각가속도의 신뢰도가 엔진 각속도의 신뢰도보다 상대적으로 높으면,

를

보다 상대적으로 작은 값으로 선정한다.

상기와 같이 필터링단계를 통과한 엔진속도에 대한 신호는 도 2에 예시한 바와 같이 진동이 심하지 않은 부드러운 곡선을 이루면서도 측정되는 신호에 거의 유사한 추종성을 보이므로, 차량의 클러치 제어 등과 같은 각종 제어에 사용되어 제어의 안정성 및 신뢰성 향상에 크게 기여할 수 있게 된다.

참고로, 도 2은 DCT차량에서 크리이프 주행시 엔진의 스톨이 발생할 것 같은 상황에서, 엔진속도센서의 신호 A와 본 발명에 의해 처리된 신호 B를 비교하여 도시한 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S10; 저속판단단계
S20; 증감량제한단계
S30; 필터링단계

Claims

엔진속도센서의 신호가 소정의 제1기준속도 미만인 경우, 상기 엔진속도센서 신호의 후처리가 필요한 것으로 판단하는 저속판단단계와;
상기 저속판단단계 수행결과, 엔진속도센서 신호의 후처리가 필요한 것으로 판단되는 경우, 엔진속도센서의 신호를 칼만필터로 처리하여 필터링된 엔진속도를 출력하는 필터링단계;를 포함하고,
상기 저속판단단계에서, 엔진속도센서 신호의 후처리가 필요한 것으로 판단된 경우, 상기 필터링단계로 제공될 상기 엔진속도센서 신호를 처리하여, 필터링단계로 제공되는 엔진속도는 그 증감량이 소정의 기준증가량 및 기준감소량에 의해 정해지는 범위 내로 제한되도록 하는 증감량제한단계;
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 엔진속도 신호 처리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 저속판단단계에서는 엔진속도가 상기 제1기준속도보다 큰 소정의 제2기준속도 이상인 상태가 소정의 기준지속시간 이상 지속되는 경우, 상기 엔진속도센서 신호의 후처리가 불필요한 것으로 판단하는 것
을 특징으로 하는 차량의 엔진속도 신호 처리 방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 증감량제한단계에서는
이전 사이클에서 산출된 엔진속도에서 상기 기준감소량를 차감한 것과 엔진속도센서 신호를 비교하여 더 큰 것과, 이전 사이클에서 산출된 엔진속도에 상기 기준증가량을 더한 것을 비교하여 더 작은 것을 산출하여, 상기 필터링단계에 엔진속도 신호로 제공하는 것
을 특징으로 하는 차량의 엔진속도 신호 처리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 필터링단계의 칼만필터에서,
상태변수의 추정값 예측값
,
오차공분산 예측값
,
칼만이득
,
상태변수의 추정값
,
오차공분산

의 수식에 따라 연산되며,
여기서, 상태변수는 엔진 각속도
와 엔진 각가속도
로서,

이고, u=
이며,

이고,

,
,
,
이며,
여기서, z는 엔진속도센서로부터의 엔진속도 신호이고,

는 엔진속도신호의 샘플링타임이고,

,
는 엔진 각속도와 엔진 각가속도의 신뢰도에 따라 상대적으로 설정되는 값이며,
상기 칼만이득 연산에 사용되는 R은 엔진속도센서의 노이즈값에 대한 튜닝값으로서, 상기
,
를 먼저 선정한 뒤 선정하는 1x1 스칼라 상수인 것
을 특징으로 하는 차량의 엔진속도 신호 처리 방법.
청구항 5에 있어서,
상기
,
는 엔진 각속도의 신뢰도가 상대적으로 높으면,
을 상대적으로 작은 값으로 선정하고, 엔진 각가속도의 신뢰도가 상대적으로 높으면,
를 상대적으로 작은 값으로 선정하는 것
을 특징으로 하는 차량의 엔진속도 신호 처리 방법.