KR101957050B1 - 차량용 주행 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차체자세제어장치의 제동제어 상황 중, 구배로에서 차량의 밀림을 방지하기 위한 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 현재 차량이 차량자세제어장치에 의한 제동제어 상황으로 판단시, 클러치를 해제 제어하고; 상기 클러치를 해제하는 과정에서 클러치 슬립이 과도한 경우, 엔진토크를 제한하며; 목표 엔진각가속도와 엔진이너셔에 의해 결정되는 피드포워드토크와, 목표 엔진각가속도 기울기와 실제 엔진각가속도 기울기의 차이와 현재 차로의 경사도에 대한 함수로 결정되는 피드백 적분토크를 합산하여 클러치토크를 연산하되, 상기 연산되는 클러치토크를 기반으로 클러치를 체결 제어하여 엔진속도를 클러치속도에 동기되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 제어방법이 소개된다.

Description

차량용 주행 제어방법{DRIVING CONTROLLED METHOD FOR VEHICLES}

본 발명은 차체자세제어장치의 제동제어 상황 중, 구배로에서 차량의 밀림을 방지하기 위한 차량용 주행 제어방법에 관한 것이다.

눈길/빙판길 혹은 빗길과 같은 저마찰로에서는 타이어의 그립력이 감소됨에 따라 휠 스핀현상이 발생할 수 있다.

이에, 차량에는 ESP 또는 TCS 시스템과 같은 차체자세제어장치를 갖추고 있어, 이러한 제어장치의 제동제어를 통해 휠 스핀현상을 적절하게 제어하게 되는바, 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있게 된다.

하지만, 이 같은 차체자세제어장치를 통해서도 모든 노면 조건을 제어하기 힘들기 때문에 상황에 따라서는 휠 스핀현상과 휠락 현상이 반복되는 현상이 발생할 수도 있게 된다.

한편, DCT의 경우, 수동화 자동변속기의 특성을 가지고 있기 때문에 휠락과 같이 차량 구동계가 잠기게 되면, 클러치를 닫는 방향으로 제어하는 경우 엔진 시동꺼짐 현상이 발생할 수 있게 된다.

이런 현상을 방지하기 위해서 휠락 발생시, 클러치를 해제하게 되는데, 클러치를 해제함과 동시에 엔진속도가 과도하게 상승되면, 발진시 과도한 클러치 슬립에 의해서 클러치 온도가 과다하게 상승하게 됨으로써, 이러한 현상을 방지하기 위해 엔진 ECU에 엔진토크 제한을 요청하게 된다.

그리고, 클러치의 과도한 온도 상승 및 엔진 시동을 방지하기 위해서 클러치의 토크를 인가하지 않도록 제어하게 된다.

하지만, 이와 같은 상황이 구배로에서 발생하게 되면, 운전자는 가속페달을 밟아 차량의 발진을 유도하더라도 클러치가 단절된 상태에 있게 되는바, 차량이 뒤로 밀리는 현상이 발생하는 문제가 있다.

상기의 배경기술로서 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.

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본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차체자세제어장치의 제동제어 상황 중, 구배로에서 차량의 밀림을 방지하기 위한 차량용 주행 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 컨트롤러가 현재 차량이 차량자세제어장치에 의한 제동제어 상황으로 판단시, 클러치를 해제 제어하는 클러치해제단계; 컨트롤러가 상기 클러치를 해제하는 과정에서 클러치 슬립이 과도한 경우, 엔진토크를 제한하는 엔진토크제한단계; 및 컨트롤러가 목표 엔진각가속도와 엔진이너셔에 의해 결정되는 피드포워드토크와, 목표 엔진각가속도 기울기와 실제 엔진각가속도 기울기의 차이와 현재 차로의 경사도에 대한 함수로 결정되는 피드백 적분토크를 합산하여 클러치토크를 연산하되, 상기 연산되는 클러치토크를 기반으로 클러치를 체결 제어하여 엔진속도를 클러치속도에 동기되도록 제어하는 동기제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 엔진토크제한단계에서, 클러치속도가 엔진아이들속도 이하이고, 엔진속도가 설정속도 이상인 경우 클러치 슬립이 과도한 것으로 판단할 수 있다.

상기 동기제어단계에서, 상기 목표 엔진각가속도 기울기는 목표 엔진속도와 현재 엔진속도의 차이에 의해 설정될 수 있다.

상기 동기제어단계는, 엔진토크를 제한하는 상황에서 클러치의 슬립량이 클수록 목표 엔진각가속도를 작게 설정하여 엔진속도가 클러치속도에 동기되는 속도가 상승하도록 제어하는 동기속도상승단계; 상기 동기속도상승단계 과정에서 클러치의 슬립량이 기준값 이하시, 엔진토크를 상승 제어하는 엔진토크상승단계; 상기 엔진토크를 상승 제어하는 과정에서 클러치의 슬립량이 작아질수록 목표 엔진각가속도를 작게 설정하되, 상기 동기속도상승단계에서의 목표 엔진각가속도보다는 크게 설정하여 엔진속도가 클러치속도에 동기되는 속도가 저감되도록 제어하는 동기속도저감단계;를 포함할 수 있다.

상기 동기속도상승단계에서는, 목표 엔진각가속도 기울기와 실제 엔진각가속도 기울기의 차이와, 현재 차로의 경사도가 클수록 피드백 적분토크가 (+)방향으로 적산되고; 상기 동기속도저감단계에서는, 목표 엔진각가속도 기울기와 실제 엔진각가속도 기울기의 차이와, 현재 차로의 경사도가 클수록 피드백 적분토크가 (-)방향으로 적산될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 차체자세제어장치에 의한 휠락현상에 의해 클러치를 해제하여 클러치속도가 급감하게 되는 상황에서 엔진 이너셔와 엔진 각가속도 에러텀에 따른 피드백 적분텀을 차로의 구배에 따라 적산하여 클러치토크를 인가하는 클러치 제어를 수행함으로써, 구배로 등에서 차량의 밀림현상을 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT차량의 파워트레인 구조를 예시하여 나타낸 개략 도면.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 주행 제어방법의 제어 흐름을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 차량용 주행 제어방법에 따른 제어 프로파일을 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT가 탑재된 차량의 파워트레인 배치구조를 나타낸 것으로, 도면에 표시된 각 구성요소에 대해 간단하게 설명하면, DCT에 구비된 두 개의 클러치 중에서 제1클러치 및 제2클러치를 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재하고, 이들을 작동하는 제1클러치액추에이터 및 제2클러치액추에이터를 CLA1, CLA2의 도면부호로 표시하였으며, 제1입력축과 제2입력축을 각각 INPUT1 및 INPUT2의 도면부호로 표시하였다. 다만, 이는 본 발명에 적용 가능한 예시일 뿐으로, AMT차량에도 적용 가능할 수 있다.

한편, 본 발명의 차량용 주행 제어방법은, 클러치해제단계와, 엔진토크제한단계 및 동기제어단계를 포함하여 구성될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 클러치해제단계에서는 컨트롤러(C)가 현재 차량이 차량자세제어장치에 의한 제동제어 상황으로 판단시, 클러치를 해제 제어할 수 있다.

예컨대, 차량의 구동륜 중 한쪽 휠이 저마찰로에 위치하고, 다른 쪽 휠이 고마찰로에 위치한 상태에서 차량의 발진제어가 실시되면 휠스핀이 발생할 수 있는데, 이 경우 TCS(Traction Control System) 등의 차체자세제어장치가 작동하면서 차량을 제동제어하게 된다(S10).

그러면, 휠락현상에 의해 클러치속도가 급감하게 됨으로써, 엔진스톨에 의해 시동 꺼짐 현상이 발생할 수 있는바, 이를 방지하기 위해 클러치를 해제하는 제어를 실시하게 된다(S20).

그리고, 엔진토크제한단계에서는, 컨트롤러(C)가 상기 클러치를 해제하는 과정에서 클러치 슬립이 과도한 경우, 엔진토크를 제한하도록 제어할 수 있다.

예컨대, 클러치속도가 엔진아이들속도 이하이고, 엔진속도가 설정속도(약 2500RPM) 이상인 경우 클러치 슬립이 과도한 것으로 판단할 수 있다.

즉, 클러치를 해제함에 따라 엔진속도가 상대적으로 높아지게 되면서 클러치 슬립량이 커지게 됨으로써, 슬립이 과도한 것으로 판단하고(S30), 이에 엔진토크를 제한하여 엔진속도를 떨어뜨리는 제어를 실시하게 된다(S40).

아울러, 동기제어단계에서는, 컨트롤러(C)가 목표 엔진각가속도와 엔진이너셔에 의해 결정되는 피드포워드토크와, 목표 엔진각가속도 기울기와 실제 엔진각가속도 기울기의 차이와 현재 차로의 경사도에 대한 함수로 결정되는 피드백 적분토크를 합산하여 클러치토크를 연산하되, 상기 연산되는 클러치토크를 기반으로 클러치를 체결 제어하여 엔진속도를 클러치속도에 동기되도록 제어할 수 있다.

그리고, 상기 목표 엔진각가속도 기울기는 아래와 같이, 목표 엔진속도와 현재 엔진속도의 차이값에 대해 설정된 맵에 의해 확보할 수 있다.

이들을 식으로 나타내면 아래와 같을 수 있다.

- 목표 엔진각가속도 기울기 = MAP(목표 엔진속도 - 현재 엔진속도)

- 피드포워드토크 = 엔진 무빙계 이너셔 * 목표 엔진각가속도

- 엔진각가속도 에러텀 = 목표 엔진각가속도 기울기 - 실제 엔진각가속도 기울기

- 피드백 적분토크 = f(경사도, 엔진각가속도 에러텀 )

- 클러치토크 = 피드포워드토크 + 피드백 적분토크

즉, 클러치를 해제함에 따라 구배로 등에서는 차량의 뒷밀림이 발생할 수 있어, 이를 방지하기 위해 클러치토크를 인가하는 제어를 실시하게 되는데, 특히 엔진 이너셔토크와 엔진 각가속도 에러텀에 따른 피드백 적분텀을 차로의 구배에 따라 적산할 수 있는 클러치 제어를 수행함으로써, 차량의 밀림을 해소할 수 있게 된다.

한편, 상기 동기제어단계는, 다시 동기속도상승단계와, 엔진토크상승단계 및 동기속도저감단계를 포함하여 구성할 수 있다.

동기속도상승단계에서는, 엔진토크제한단계에 의해 엔진토크를 제한하는 상황에서 클러치의 슬립량이 클수록 목표 엔진각가속도를 작게 설정하여 엔진속도가 클러치속도에 동기되는 속도가 상승하도록 제어할 수 있다.

즉, 동기제어단계 초기 및 중기에는 엔진속도를 클러치속도에 가급적 빠르게 동기시키는 것이 중립감을 최소화시키는 데에 유리한바, 엔진속도와 클러치속도의 차이가 클수록 엔진속도의 감속도가 커지는 방향으로 제어가 이루어지는 것이 바람직하다. 이에, 클러치의 슬립량이 클수록 목표 엔진각가속도가 크게 감소하도록 설정하게 되면, 크게 감소된 목표 엔진각가속도에 맞추어 클러치토크의 피드포워드토크가 결정되는바, 엔진속도를 보다 빠르게 클러치토크에 수렴하는 방향으로 제어할 수 있다(S50).

그리고, 엔진토크 상승단계에서는, 상기 동기속도상승단계 과정에서 클러치의 슬립량이 기준값 이하시, 엔진토크를 상승 제어할 수 있다.

예컨대, 클러치속도가 엔진아이들속도 이하에서, 엔진속도가 설정속도(약 2300RPM) 이하로 떨어져서 클러치 슬립이 일정범위 내에 진입하는 경우(S60), 엔진토크를 선형적으로 상승 제어할 수 있다(S70).

다음으로, 동기속도저감단계에서는, 상기 엔진토크를 상승 제어하는 과정에서 클러치의 슬립량이 작아질수록 목표 엔진각가속도를 작게 설정하되, 상기 동기속도상승단계에서의 목표 엔진각가속도보다는 크게 설정하여 엔진속도가 클러치속도에 동기되는 속도가 저감되도록 제어할 수 있다.

즉, 동기제어단계 말기에는 엔진속도를 클러치속도에 천천히 동기시키는 것이 클러치 체결 충격을 최소화시키는 데에 유리한바, 엔진속도와 클러치속도의 차이가 작을수록 엔진속도의 감속도가 작아지는 방향으로 제어가 이루어지는 것이 바람직하다. 이에, 클러치의 슬립량이 작을수록 목표 엔진각가속도가 상대적으로 작게 감소하도록 설정하게 되면, 작게 감소된 목표 엔진각가속도에 맞추어 클러치토크의 피드포워드토크가 결정되는바, 엔진속도가 천천히 클러치토크에 수렴하는 방향으로 제어할 수 있다(S80).

아울러, 상기 동기속도상승단계(S50)에서는, 목표 엔진각가속도 기울기와 실제 엔진각가속도 기울기의 차이와, 현재 차로의 경사도가 클수록 피드백 적분토크가 (+)방향으로 적산되도록 설정될 수 있다.

그리고, 상기 동기속도저감단계(S80)에서는, 목표 엔진각가속도 기울기와 실제 엔진각가속도 기울기의 차이와, 현재 차로의 경사도가 클수록 피드백 적분토크가 (-)방향으로 적산되도록 설정될 수 있다.

즉, 동기속도상승단계 및 동기속도저감단계에서 결정된 피드포워드토크에 (-)값 또는 (+)값의 피드백 적분토크를 가산함으로써, 클러치 제어에 사용되는 최종 클러치토크를 연산할 수 있게 된다.

아울러, 상기 동기속도저감단계 이 후에, 클러치 슬립량이 소정값(약 50RPM) 미만으로 떨어져서 동기가 완료된 것으로 판단시(S90), 동기제어를 종료하도록 제어할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 차체자세제어장치에 의한 휠락현상에 의해 클러치를 해제하여 클러치속도가 급감하게 되는 상황에서 엔진 이너셔와 엔진 각가속도 에러텀에 따른 피드백 적분텀을 차로의 구배에 따라 적산하여 클러치토크를 인가하는 클러치 제어를 수행함으로써, 구배로 등에서 차량의 밀림현상을 해소할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

C : 컨트롤러

Claims (5)

1. 컨트롤러가 현재 차량이 차량자세제어장치에 의한 제동제어 상황으로 판단시, 클러치를 해제 제어하는 클러치해제단계;
   컨트롤러가 상기 클러치를 해제하는 과정에서 클러치 슬립이 과도한 경우, 엔진토크를 제한하는 엔진토크제한단계; 및
   컨트롤러가 목표 엔진각가속도와 엔진이너셔에 의해 결정되는 피드포워드토크와, 목표 엔진각가속도 기울기와 실제 엔진각가속도 기울기의 차이와 현재 차로의 경사도에 대한 함수로 결정되는 피드백 적분토크를 합산하여 클러치토크를 연산하되, 상기 연산되는 클러치토크를 기반으로 클러치를 체결 제어하여 엔진속도를 클러치속도에 동기되도록 제어하는 동기제어단계;를 포함하는 차량용 주행 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 엔진토크제한단계에서,
   클러치속도가 엔진아이들속도 이하이고, 엔진속도가 설정속도 이상인 경우 클러치 슬립이 과도한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 제어방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 동기제어단계에서,
   상기 목표 엔진각가속도 기울기는 목표 엔진속도와 현재 엔진속도의 차이에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 제어방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 동기제어단계는,
   엔진토크를 제한하는 상황에서 클러치의 슬립량이 클수록 목표 엔진각가속도를 작게 설정하여 엔진속도가 클러치속도에 동기되는 속도가 상승하도록 제어하는 동기속도상승단계;
   상기 동기속도상승단계 과정에서 클러치의 슬립량이 기준값 이하시, 엔진토크를 상승 제어하는 엔진토크상승단계;
   상기 엔진토크를 상승 제어하는 과정에서 클러치의 슬립량이 작아질수록 목표 엔진각가속도를 작게 설정하되, 상기 동기속도상승단계에서의 목표 엔진각가속도보다는 크게 설정하여 엔진속도가 클러치속도에 동기되는 속도가 저감되도록 제어하는 동기속도저감단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 제어방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 동기속도상승단계에서는, 목표 엔진각가속도 기울기와 실제 엔진각가속도 기울기의 차이와, 현재 차로의 경사도가 클수록 피드백 적분토크가 (+)방향으로 적산되고;
   상기 동기속도저감단계에서는, 목표 엔진각가속도 기울기와 실제 엔진각가속도 기울기의 차이와, 현재 차로의 경사도가 클수록 피드백 적분토크가 (-)방향으로 적산되는 것을 특징으로 하는 차량용 주행 제어방법.

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