KR101775966B1 - 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치에 있어서, 엔진 관리 시스템(EMS: Engine Management System)의 센서로부터 측정된 센서 데이터와 운전자 조건 정보를 기초로 하여 운전자 요구 토크를 산출하는 운전자 토크 산출부; 상기 산출된 운전자 요구 토크와 외부 제어기들로부터 수신된 외부 요구 토크를 비교하여 토크 우선권을 판단하여 우선 요구 토크값을 산출하는 토크 우선권 판별부; 상기 산출된 우선 요구 토크값을 기초로 하여 액추에이터 제어값을 산출하는 액추에이터 제어값 산출부; 기설정된 토크 모델에 기초로 하여 상기 측정된 센서 데이터 및 운전자 조건 정보로부터 제1 엔진 토크를 산출하는 엔진 토크 산출부; 상기 산출된 제1 엔진 토크와, 엔진에 설치된 엔진 토크 센서에서 측정된 제2 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출하는 제1 엔진 토크 제어부; 및 상기 산출된 액추에이터 제어값을 상기 산출된 액추에이터 보정값을 기초로 보정하여 EMS 액추에이터에 전송하는 제2 엔진 토크 제어부를 포함한다.

Description

엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING ENGINE USING ENGINE TORQUE SENSOR}
본 명세서는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진의 토크 모델을 기초로 하여 산출된 엔진 토크를 엔진에 설치된 엔진 토크 센서를 이용하여 보정함으로써, 엔진 토크를 정확하게 제공할 수 있는, 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
엔진 제어기는 외부제어기 시스템과의 협조 제어를 위한 엔진 토크 요청에 대응하기 위하여 엔진 토크를 내부에서 산출하고 있다. 하이브리드 차량 시스템과 같은 2차 동력원을 지닌 차량은, 더욱 정확한 엔진 토크 산출과 엔진 토크 제어가 요청되고 있다.
엔진 제어기는 운전 조건과 엔진 제어 관련 센서들의 정보를 활용하여 엔진 토크를 산출한다. 그리고 이를 엔진 제어를 위한 액추에이터 제어에 활용하고 있다.
그러나 위의 산출된 엔진 토크의 정확도를 판정할 수단은 현재 차량 내의 센서와 장치류들로는 충분히 확인할 수 없다. 즉, 더욱 정밀한 엔진의 토크값이 필요하다.
한편, 토크 모델은 엔진 다이노 환경에서 완성이 된다. 토크 모델의 특성상 모델 자체의 오류를 이미 가지고 있다.
차량 환경으로 환경 변화시, 엔진 vs 차량 환경의 차이로 인해 오류는 증가하게 된다. 오류 증가의 원인으로는 위의 모델 생성의 환경 차이 및 토크 모델 예측의 주요 인자인 공기량 예측값의 오차가 원인이 될 수 있다.
따라서 토크 모델을 통해 계산된 엔진 토크는 실제 엔진 토크와는 오차값을 가지게 된다.
종래의 엔진 토크 기술도 이 점에 유의하여 목표 제어 토크값에 토크 모델에 기반하여 계산된 토크 값이 부족한 경우에 이를 보상하는 기술을 사용하고 있다.
다만, 이러한 종래의 엔진 토크 기술은 여전히 실제 토크 값을 엔진 제어기가 알 수 없다. 그러므로 제어기가 요구하는 요구 엔진 토크값과 토크 모델이 예측하는 엔진 토크값이 일치하더라도 여전히 실제 엔진 토크값과의 차이는 존재할 가능성이 크다.
특히, 이종의 동력원을 사용하는 경우(예컨대, 하이브리드 차량 등)는 모터 토크의 예측은 매우 정확하다. 이에 비해, 엔진 토크 예측의 정확도는 상대적으로 부족해 더욱 정확도를 높일 필요성이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2005-0038530호(2005.04.27. 공개)
본 명세서의 실시 예들은 엔진의 토크 모델을 기초로 하여 산출된 엔진 토크를 엔진에 설치된 엔진 토크 센서를 이용하여 보정함으로써, 엔진 토크를 정확하게 제공할 수 있는, 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 실시 예들은 엔진 토크를 측정할 수 있는 엔진 토크 센서를 이용하여 운전 조건과 엔진 제어 관련 센서를 통해 토크 모델을 기초로 산출한 엔진 토크값을 보정함으로써, 토크 모델을 기초로 산출된 엔진 토크의 정확도를 판정할 수 있는, 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다. 또한, 본 명세서의 실시 예들은 그 판정된 정보를 바탕으로 엔진 제어 액추에이터에 반영하여 더욱 정밀한 엔진 토크를 구현할 수 있고, 이를 엔진 제어에 활용할 수 있는, 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 제1 측면에 따르면, 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치에 있어서, 엔진 관리 시스템(EMS: Engine Management System)의 센서로부터 측정된 센서 데이터와 운전자 조건 정보를 기초로 하여 운전자 요구 토크를 산출하는 운전자 토크 산출부; 상기 산출된 운전자 요구 토크와 외부 제어기들로부터 수신된 외부 요구 토크를 비교하여 토크 우선권을 판단하여 우선 요구 토크값을 산출하는 토크 우선권 판별부; 상기 산출된 우선 요구 토크값을 기초로 하여 액추에이터 제어값을 산출하는 액추에이터 제어값 산출부; 기설정된 토크 모델에 기초로 하여 상기 측정된 센서 데이터 및 운전자 조건 정보로부터 제1 엔진 토크를 산출하는 엔진 토크 산출부; 상기 산출된 제1 엔진 토크와, 엔진에 설치된 엔진 토크 센서에서 측정된 제2 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출하는 제1 엔진 토크 제어부; 및 상기 산출된 액추에이터 제어값을 상기 산출된 액추에이터 보정값을 기초로 보정하여 EMS 액추에이터에 전송하는 제2 엔진 토크 제어부를 포함하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치가 제공될 수 있다.
상기 장치는, 엔진의 플렉스 플레이트에 설치되어 엔진 토크를 측정하는 엔진 토크 센서; 및 상기 엔진 토크 센서에서 측정된 엔진 토크를 수신하고 상기 수신된 엔진 토크를 상기 제1 엔진 토크 제어부에 전송하는 리시버를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 엔진 토크 제어부는 상기 플렉스 플레이트에 설치된 엔진 토크 센서 측정된 엔진 크랭크축에 전달되는 토크와 차량의 휠을 기준으로 측정되는 차량의 휠 토크가 포함된 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출할 수 있다.
상기 제1 엔진 토크 제어부는 상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 기설정된 보정 범위에 속하면 공기량 보정값을 계산하고, 상기 제2 엔진 토크 제어부는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 공기량을 상기 계산된 공기량 보정값으로 보정할 수 있다.
상기 제1 엔진 토크 제어부는 상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 기설정된 보정 범위에 속하고 목표 공연비가 이론 공연비이면 공기량 보정값을 계산하고, 목표 공연비가 이론 공연비가 아니면 공연비 보정값을 계산하고, 상기 제2 엔진 토크 제어부는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 연료량을 상기 계산된 공연비 보정값으로 보정할 수 있다.
상기 제1 엔진 토크 제어부는 상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 기설정된 보정 범위에 속하고 목표 점화시기가 기설정된 점화시기이면 공기량 보정값을 계산하고, 목표 점화시기가 기설정된 점화시기가 아니면 점화시기 보정값을 계산하고, 상기 제2 엔진 토크 제어부는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 점화시기를 상기 계산된 점화시기 보정값으로 보정할 수 있다.
상기 차량은 상기 엔진 및 상기 엔진과 다른 이종 동력원을 이용하는 차량이고, 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치와 상기 이종 동력원을 제어하는 다른 엔진 제어 장치가 존재하는 차량인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 명세서의 제2 측면에 따르면, 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 방법에 있어서, 엔진 관리 시스템(EMS)의 센서로부터 측정된 센서 데이터와 운전자 조건 정보를 기초로 하여 운전자 요구 토크를 산출하는 단계; 상기 산출된 운전자 요구 토크와 외부 제어기들로부터 수신된 외부 요구 토크를 비교하여 토크 우선권을 판단하여 우선 요구 토크값을 산출하는 단계; 상기 산출된 우선 요구 토크값을 기초로 하여 액추에이터 제어값을 산출하는 단계; 기설정된 토크 모델에 기초로 하여 상기 측정된 센서 데이터 및 운전자 조건 정보로부터 제1 엔진 토크를 산출하는 단계; 상기 산출된 제1 엔진 토크와, 엔진에 설치된 엔진 토크 센서에서 측정된 제2 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 액추에이터 제어값을 상기 산출된 액추에이터 보정값을 기초로 보정하여 EMS 액추에이터에 전송하는 단계를 포함하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 방법이 제공될 수 있다.
상기 방법은, 엔진의 플렉스 플레이트에 설치되어 엔진 토크를 측정하는 단계; 및 상기 엔진 토크 센서에서 측정된 엔진 토크를 수신하고 상기 수신된 엔진 토크를 상기 제1 엔진 토크 제어부에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 액추에이터 보정값을 산출하는 단계는 상기 플렉스 플레이트에 설치된 엔진 토크 센서 측정된 엔진 크랭크축에 전달되는 토크와 차량의 휠을 기준으로 측정되는 차량의 휠 토크가 포함된 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출할 수 있다.
상기 액추에이터 보정값을 산출하는 단계는 상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 기설정된 보정 범위에 속하면 공기량 보정값을 계산하고, 상기 EMS 액추에이터에 전송하는 단계는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 공기량을 상기 계산된 공기량 보정값으로 보정할 수 있다.
상기 액추에이터 보정값을 산출하는 단계는 상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 기설정된 보정 범위에 속하고 목표 공연비가 이론 공연비이면 공기량 보정값을 계산하고, 목표 공연비가 이론 공연비가 아니면 공연비 보정값을 계산하고, 상기 EMS 액추에이터에 전송하는 단계는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 연료량을 상기 계산된 공연비 보정값으로 보정할 수 있다.
상기 액추에이터 보정값을 산출하는 단계는 상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 기설정된 보정 범위에 속하고 목표 점화시기가 기설정된 점화시기이면 공기량 보정값을 계산하고, 목표 점화시기가 기설정된 점화시기가 아니면 점화시기 보정값을 계산하고, 상기 EMS 액추에이터에 전송하는 단계는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 점화시기를 상기 계산된 점화시기 보정값으로 보정할 수 있다.
상기 차량은 상기 엔진 및 상기 엔진과 다른 이종 동력원을 이용하는 차량이고, 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치와 상기 이종 동력원을 제어하는 다른 엔진 제어 장치가 존재하는 차량인 것을 특징으로 한다.
본 명세서의 실시 예들은 엔진의 토크 모델을 기초로 하여 산출된 엔진 토크를 엔진에 설치된 엔진 토크 센서를 이용하여 보정함으로써, 엔진 토크를 정확하게 제공할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은 엔진 토크를 측정할 수 있는 엔진 토크 센서를 이용하여 운전 조건과 엔진 제어 관련 센서를 통해 토크 모델을 기초로 산출한 엔진 토크값을 보정함으로써, 토크 모델을 기초로 산출된 엔진 토크의 정확도를 판정할 수 있다.
또한, 본 명세서의 실시 예들은 그 판정된 정보를 바탕으로 엔진 제어 액추에이터에 반영하여 더욱 정밀한 엔진 토크를 구현할 수 있고, 이를 엔진 제어에 활용할 수 있다.
이를 통해, 본 명세서의 실시 예들은 외부 제어기의 엔진 토크 요청에 더욱 높은 정확도를 가지는 엔진 토크값을 전달함으로써, 차량 전체 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 명세서의 실시 예에 따른 엔진 제어 장치가 적용된 차량의 엔진 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 명세서의 실시 예에 따른 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치의 구성도이다.
도 2는 본 명세서의 실시 예에 따른 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 명세서에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 본 명세서의 실시 예를 설명하면서, 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
또한, 본 명세서의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
도 1은 본 명세서의 실시 예에 따른 엔진 제어 장치가 적용된 차량의 엔진 제어 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 실시 예에 따른 엔진 제어 장치(100)가 적용된 차량의 엔진 제어 시스템은 엔진, 플렉스 플레이트(12)에 설치된 엔진 토크 센서(11) 및 엔진 제어 장치(100)를 포함한다.
이하, 도 1의 차량의 엔진 제어 시스템의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
엔진 토크 센서(11)는 엔진의 플렉스 플레이트(12)에 설치되어 엔진 토크를 측정한다. 여기서, 엔진 토크는 플렉스 플레이트(12)에 설치된 엔진 토크 센서(11)를 통해 측정된 엔진 크랭크축에 전달되는 토크와 차량의 휠(13)을 기준으로 측정되는 차량의 휠 토크가 포함될 수 있다.
엔진은 리시버(13)를 구비한다. 리시버(13)는 엔진 토크 센서(11)에서 측정된 엔진 토크를 수신하고 그 수신된 엔진 토크를 엔진 제어 장치(100)에 전송한다.
그러면, 엔진 제어 장치(100)는 엔진의 토크 모델을 기초로 하여 산출된 제1 엔진 토크를 엔진에 설치된 엔진 토크 센서(11)에서 측정된 제2 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출하고, 그 산출된 액추에이터 보정값을 기초로 액추에이터 제어값을 보정함으로써, 엔진 토크를 정확하게 제공할 수 있다.
도 2는 본 명세서의 실시 예에 따른 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 실시 예에 따른 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치(100)는 운전자 토크 산출부(110), 토크 우선권 판별부(120), 액추에이터 제어값 산출부(130), 엔진 토크 산출부(140), 제1 엔진 토크 제어부(150) 및 제2 엔진 토크 제어부(160)를 포함한다.
이하, 도 2의 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
운전자 토크 산출부(110)는 엔진 관리 시스템(EMS: Engine Management System)의 센서(15)로부터 측정된 센서 데이터와 운전자 조건 정보를 기초로 하여 운전자 요구 토크를 산출한다.
그리고 토크 우선권 판별부(120)는 운전자 토크 산출부(110)에서 산출된 운전자 요구 토크와 외부 제어기들(16)로부터 수신된 외부 요구 토크를 비교하여 토크 우선권을 판단하여 우선 요구 토크값을 산출한다.
이어서, 액추에이터 제어값 산출부(130)는 토크 우선권 판별부(120)에서 산출된 우선 요구 토크값을 기초로 하여 액추에이터 제어값을 산출한다.
한편, 엔진 토크 산출부(140)는 기설정된 토크 모델에 기초로 하여 엔진 관리 시스템(EMS)의 센서로부터 측정된 센서 데이터 및 운전자 조건 정보로부터 제1 엔진 토크를 산출한다. 여기서, 산출된 제1 엔진 토크는 외부 제어기들(16)에 전송되거나, 제1 엔진 토크 제어부(150)로 전달되어 엔진 제어에 이용된다.
그리고 제1 엔진 토크 제어부(150)는 엔진 토크 산출부(140)에서 산출된 제1 엔진 토크와, 엔진의 엔진 토크 센서(11)에서 측정된 제2 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출한다.
여기서, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 플렉스 플레이트(12)에 설치된 엔진 토크 센서(11)에서 측정된 엔진 크랭크축에 전달되는 토크와 차량의 휠(13)을 기준으로 측정되는 차량의 휠 토크가 포함된 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출할 수 있다.
그리고 제2 엔진 토크 제어부(160)는 액추에이터 제어값 산출부(130)에서 산출된 액추에이터 제어값을 제1 엔진 토크 제어부(150)에서 산출된 액추에이터 보정값을 기초로 보정하여 EMS 액추에이터(17)에 전송한다.
한편, 제1 및 제2 엔진 토크 제어부(150 및 160)에 의해 수행되는 액추에이터 보정값의 산출 과정과 액추에이터 제어값을 보정하는 과정을 구체적으로 살펴보기로 한다.
공기량 보정과 관련하여, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 엔진 토크 산출부(140)에서 산출된 제1 엔진 토크와 엔진 토크 센서(11)에서 측정된 제2 엔진 토크의 차이가 기설정된 보정 범위에 속하면 공기량 보정값을 계산한다.
그리고 제2 엔진 토크 제어부(160)는 액추에이터 제어값 산출부(130)에서 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 공기량을 그 계산된 공기량 보정값으로 보정할 수 있다.
공연비 보정과 관련하여, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 엔진 토크 산출부(140)에서 산출된 제1 엔진 토크와 엔진 토크 센서(11)에서 측정된 제2 엔진 토크의 차이가 기설정된 보정 범위에 속하고 목표 공연비가 이론 공연비이면 공기량 보정값을 계산하고, 목표 공연비가 이론 공연비가 아니면 공연비 보정값을 계산한다.
그리고 제2 엔진 토크 제어부(160)는 액추에이터 제어값 산출부(130)에서 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 연료량을 그 계산된 공연비 보정값으로 보정할 수 있다.
점화시기 보정과 관련하여, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 엔진 토크 산출부(140)에서 산출된 제1 엔진 토크와 엔진 토크 센서(11)에서 측정된 제2 엔진 토크의 차이가 기설정된 보정 범위에 속하고 목표 점화시기가 기설정된 점화시기이면 공기량 보정값을 계산하고, 목표 점화시기가 기설정된 점화시기가 아니면 점화시기 보정값을 계산한다.
그리고 제2 엔진 토크 제어부(160)는 액추에이터 제어값 산출부(130)에서 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 점화시기를 그 계산된 점화시기 보정값으로 보정할 수 있다.
한편, 본 명세서의 실시 예에 적용되는 차량은 엔진 및 엔진과 다른 이종 동력원을 이용하는 차량이고, 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치(100)와 이종 동력원을 제어하는 다른 엔진 제어 장치(100)가 존재하는 차량일 수 있다.
이와 같이, 본 명세서의 실시 예에 따른 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치(100)는 미리 튜닝이 완료된 토크 모델의 오차를 엔진에 설치된 엔진 토크 센서(11)를 통해 측정된 제2 엔진 토크를 이용하여 보정할 수 있다.
엔진 제어 장치(100)는 엔진 토크 예측의 정확도를 높이기 위해, 실측 엔진 토크 센서(11)를 차량(엔진) 내부에 장착하고, 그 엔진 토크 센서(11)를 통해 측정된 제2 엔진 토크를 이용하여 토크 모델의 정확도를 높일 수 있다.
도 2는 본 명세서의 실시 예에 따른 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 방법에 대한 흐름도이다.
제1 엔진 토크 제어부(150)는 엔진 토크 산출부(140)에서 산출된 제1 엔진 토크와 엔진 토크 센서(11)에서 측정된 제2 엔진 토크의 차이가 있는지를 확인한다(S302). 제1 엔진 토크 제어부(150)는 기본적으로 토크 모델로부터 산출된 제1 엔진 토크(modeled Tq)와 실제로 측정된 제2 엔진 토크(Sensor Tq)의 차이를 비교해 보정이 필요한 경우 보정을 수행한다.
상기 확인 결과(S302), 엔진 토크 산출부(140)에서 산출된 제1 엔진 토크와 엔진 토크 센서(11)에서 측정된 제2 엔진 토크의 차이가 있으면, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 제1 엔진 토크 및 제2 엔진 토크 간의 토크 차이가 기설정된 보정 범위에 속하는지를 확인한다(S304). 반면, 제1 엔진 토크 및 제2 엔진 토크 간의 토크 차이가 없으면, 엔진 제어 장치(100)는 엔진 토크 센서(11)를 이용한 엔진 제어 과정을 종료한다.
상기 확인 결과(S304), 제1 엔진 토크 및 제2 엔진 토크 간의 토크 차이가 기설정된 보정 범위에 속하면, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 공기량 보정값을 계산한다(S306). 이와 같이, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 엔진 토크의 차이가 있는 경우, 기본적으로 공기량 보정을 S304 내지 S308 과정과 같이 먼저 수행한다. 그리고 제1 엔진 토크 제어부(150)는 그 외의 공연비 및 최적 점화시기의 민감도에 따라 각각 보정값을 산출한다. 이러한 3가지 보정값은 액추에이터 제어값 산출부(130)에서 적용된 역 토크 모델(Inverse torque model)의 요구 공기량, 공연비 및 점화시기에 대응된다. 공연비 보정 및 점화시기 보정 과정은 각각 S310 내지 S314 과정 및 S316 내지 S320 과정을 참조하여 살펴보기로 한다.
그리고 제2 엔진 토크 제어부(160)는 목표 토크값으로부터 계산된 목표 공기량에 그 계산된 공기량 보정값을 합산한다(S308). 즉, 제2 엔진 토크 제어부(160)는 액추에이터 제어값 산출부(130)에서 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 공기량을 그 계산된 공기량 보정값으로 보정할 수 있다.
한편, 공연비 보정과 관련된 과정을 살펴보면 다음과 같다. 상기 확인 결과(S304), 제1 엔진 토크 및 제2 엔진 토크 간의 토크 차이가 기설정된 보정 범위에 속하면, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 목표 공연비가 이론 공연비인지를 확인한다(S310).
상기 확인 결과(S310), 목표 공연비가 이론 공연비이면, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 공기량 보정값을 계산하는 S306 과정을 수행한다.
반면, 상기 확인 결과(S310), 목표 공연비가 이론 공연비가 아니면, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 공연비 보정값을 계산한다(S312).
그리고 제2 엔진 토크 제어부(160)는 목표 토크값으로부터 계산된 목표 연료량에 그 계산된 공연비 보정값을 합산한다(S314). 즉, 제2 엔진 토크 제어부(160)는 액추에이터 제어값 산출부(130)에서 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 연료량을 그 계산된 공연비 보정값으로 보정할 수 있다.
한편, 점화시기 보정과 관련된 과정을 살펴보면 다음과 같다. 상기 확인 결과(S304), 제1 엔진 토크 및 제2 엔진 토크 간의 토크 차이가 기설정된 보정 범위에 속하면, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 목표 점화시기가 기설정된 점화시기 즉, 최적의 점화시기인지를 확인한다(S316).
상기 확인 결과(S316), 목표 점화시기가 기설정된 점화시기이면, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 공기량 보정값을 계산하는 S306 과정을 수행한다.
반면, 상기 확인 결과(S316), 목표 점화시기가 기설정된 점화시기가 아니면, 제1 엔진 토크 제어부(150)는 점화시기 보정값을 계산한다(S318).
그리고 제2 엔진 토크 제어부(160)는 목표 토크값으로부터 계산된 목표 연료량에 그 계산된 점화시기 보정값을 합산한다(S320). 즉, 제2 엔진 토크 제어부(160)는 액추에이터 제어값 산출부(130)에서 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 점화시기를 그 계산된 점화시기 보정값으로 보정할 수 있다.
이상에서 설명한 실시 예들은 그 일 예로서, 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 엔진
11: 엔진 토크 센서
12: 플렉스 플레이트
13: 리시버
14: 차량의 휠
15: EMS 센서
16: 외부 제어기
17: EMS 액추에이터
100: 엔진 제어 장치
110: 운전자 토크 산출부
120: 토크 우선권 판별부
130: 액추에이터 제어값 산출부
140: 엔진 토크 산출부
150: 제1 엔진 토크 제어부
160: 제2 엔진 토크 제어부

Claims (14)

  1. 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치에 있어서,
    엔진 관리 시스템(EMS: Engine Management System)의 센서로부터 측정된 센서 데이터와 운전자 조건 정보를 기초로 하여 운전자 요구 토크를 산출하는 운전자 토크 산출부;
    상기 산출된 운전자 요구 토크와 외부 제어기들로부터 수신된 외부 요구 토크를 비교하여 토크 우선권을 판단하여 우선 요구 토크값을 산출하는 토크 우선권 판별부;
    상기 산출된 우선 요구 토크값을 기초로 하여 액추에이터 제어값을 산출하는 액추에이터 제어값 산출부;
    기설정된 토크 모델에 기초로 하여 상기 측정된 센서 데이터 및 운전자 조건 정보로부터 제1 엔진 토크를 산출하는 엔진 토크 산출부;
    상기 산출된 제1 엔진 토크와, 엔진에 설치된 엔진 토크 센서에서 측정된 제2 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출하는 제1 엔진 토크 제어부; 및
    상기 산출된 액추에이터 제어값을 상기 산출된 액추에이터 보정값을 기초로 보정하여 EMS 액추에이터에 전송하는 제2 엔진 토크 제어부;를 포함하고,
    상기 제1 엔진 토크 제어부는 상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 기설정된 보정 범위에 속하는 경우 공기량 보정값, 공연비 보정값 및 점화시기 보정값 중 적어도 하나를 계산하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    엔진의 플렉스 플레이트에 설치되어 엔진 토크를 측정하는 엔진 토크 센서; 및
    상기 엔진 토크 센서에서 측정된 엔진 토크를 수신하고 상기 수신된 엔진 토크를 상기 제1 엔진 토크 제어부에 전송하는 리시버
    를 더 포함하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 엔진 토크 제어부는
    상기 플렉스 플레이트에 설치된 엔진 토크 센서 측정된 엔진 크랭크축에 전달되는 토크와 차량의 휠을 기준으로 측정되는 차량의 휠 토크가 포함된 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔진 토크 제어부는
    상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 상기 기설정된 보정 범위에 속하면 상기 공기량 보정값을 계산하고,
    상기 제2 엔진 토크 제어부는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 공기량을 상기 계산된 공기량 보정값으로 보정하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔진 토크 제어부는
    상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 상기 기설정된 보정 범위에 속하고 목표 공연비가 이론 공연비이면 상기 공기량 보정값을 계산하고, 목표 공연비가 이론 공연비가 아니면 상기 공연비 보정값을 계산하고,
    상기 제2 엔진 토크 제어부는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 연료량을 상기 계산된 공연비 보정값으로 보정하거나, 상기 목표 토크값으로부터 계산된 목표 공기량을 상기 계산된 공기량 보정값으로 보정하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 엔진 토크 제어부는
    상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 상기 기설정된 보정 범위에 속하고 목표 점화시기가 기설정된 점화시기이면 상기 공기량 보정값을 계산하고, 목표 점화시기가 기설정된 점화시기가 아니면 상기 점화시기 보정값을 계산하고,
    상기 제2 엔진 토크 제어부는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 점화시기를 상기 계산된 점화시기 보정값으로 보정하거나, 상기 목표 토크값으로부터 계산된 목표 공기량을 상기 계산된 공기량 보정값으로 보정하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차량은
    상기 엔진 및 상기 엔진과 다른 이종 동력원을 이용하는 차량이고, 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치와 상기 이종 동력원을 제어하는 다른 엔진 제어 장치가 존재하는 차량인 것을 특징으로 하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 장치.
  8. 차량의 엔진을 제어하는 엔진 제어 방법에 있어서,
    엔진 관리 시스템(EMS)의 센서로부터 측정된 센서 데이터와 운전자 조건 정보를 기초로 하여 운전자 요구 토크를 산출하는 단계;
    상기 산출된 운전자 요구 토크와 외부 제어기들로부터 수신된 외부 요구 토크를 비교하여 토크 우선권을 판단하여 우선 요구 토크값을 산출하는 단계;
    상기 산출된 우선 요구 토크값을 기초로 하여 액추에이터 제어값을 산출하는 단계;
    기설정된 토크 모델에 기초로 하여 상기 측정된 센서 데이터 및 운전자 조건 정보로부터 제1 엔진 토크를 산출하는 단계;
    상기 산출된 제1 엔진 토크와, 엔진에 설치된 엔진 토크 센서에서 측정된 제2 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 액추에이터 제어값을 상기 산출된 액추에이터 보정값을 기초로 보정하여 EMS 액추에이터에 전송하는 단계;를 포함하고
    상기 제1 엔진 토크 제어부는 상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 기설정된 보정 범위에 속하는 경우 공기량 보정값, 공연비 보정값 및 점화시기 보정값 중 적어도 하나를 계산하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    엔진의 플렉스 플레이트에 설치되어 엔진 토크를 측정하는 단계; 및
    상기 엔진 토크 센서에서 측정된 엔진 토크를 수신하고 상기 수신된 엔진 토크를 상기 제1 엔진 토크 제어부에 전송하는 단계
    를 더 포함하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 액추에이터 보정값을 산출하는 단계는
    상기 플렉스 플레이트에 설치된 엔진 토크 센서 측정된 엔진 크랭크축에 전달되는 토크와 차량의 휠을 기준으로 측정되는 차량의 휠 토크가 포함된 엔진 토크를 이용하여 액추에이터 보정값을 산출하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 액추에이터 보정값을 산출하는 단계는
    상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 상기 기설정된 보정 범위에 속하면 상기 공기량 보정값을 계산하고,
    상기 EMS 액추에이터에 전송하는 단계는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 공기량을 상기 계산된 공기량 보정값으로 보정하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 액추에이터 보정값을 산출하는 단계는
    상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 상기 기설정된 보정 범위에 속하고 목표 공연비가 이론 공연비이면 상기 공기량 보정값을 계산하고, 목표 공연비가 이론 공연비가 아니면 상기 공연비 보정값을 계산하고,
    상기 EMS 액추에이터에 전송하는 단계는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 연료량을 상기 계산된 공연비 보정값으로 보정하거나, 상기 목표 토크값으로부터 계산된 목표 공기량을 상기 계산된 공기량 보정값으로 보정하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 액추에이터 보정값을 산출하는 단계는
    상기 산출된 제1 및 제2 엔진 토크의 차이가 상기 기설정된 보정 범위에 속하고 목표 점화시기가 기설정된 점화시기이면 상기 공기량 보정값을 계산하고, 목표 점화시기가 기설정된 점화시기가 아니면 상기 점화시기 보정값을 계산하고,
    상기 EMS 액추에이터에 전송하는 단계는 상기 산출된 액추에이터 제어값의 목표 토크값으로부터 계산된 목표 점화시기를 상기 계산된 점화시기 보정값으로 보정하거나, 상기 목표 토크값으로부터 계산된 목표 공기량을 상기 계산된 공기량 보정값으로 보정하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 차량은
    상기 엔진 및 상기 엔진과 다른 이종 동력원을 이용하는 차량이고, 상기 엔진을 제어하는 엔진 제어 장치와 상기 이종 동력원을 제어하는 다른 엔진 제어 장치가 존재하는 차량인 것을 특징으로 하는 엔진 토크 센서를 이용한 엔진 제어 방법.
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