KR102012332B1 - 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치와 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치에 관한 것으로, 운전자의 정속 주행 의지를 판단하는 메인제어기; 상기 메인제어기에서 판단한 운전자의 정속 주행 의지에 기초하여 변속을 제어하는 변속제어기; 및 상기 메인제어기에서 판단한 운전자의 정속 주행 의지에 기초하여 토크를 제어하는 토크제어기;를 포함한다.

Description

운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치와 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING CONSTANT SPEED DRIVE WILL OF DRIVER, AND CONTROLLING ENGINE TORQUE}

본 발명은 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치와 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전자가 차량을 정속으로 주행하고자 하는 의지가 있는지 여부를 판단하고, 이에 따라 정속 주행 중 구배 구간 진입 시 차량의 여유구동력에 기초하여 변속과 엔진토크를 제어함으로써, 가속선형성을 확보할 수 있도록 하는, 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치와 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 운행을 위한 구동력의 발생은 운전자의 가속 페달 조작에 따라 차량의 동력원에서 일정량의 회전토크를 발생시키는 것에서 시작한다.

예컨대 전통적인 내연기관자동차의 경우 엔진 실린더 내부에서 연료를 연소시키면서 발생하는 운동에너지를 크랭크축을 통해 회전에너지로 변환시키는 방법을 이용하고, 전기모터자동차의 경우 배터리에 저장된 전기에너지를 모터를 통해 회전에너지로 변환시키는 방법을 이용한다.

좀 더 구체적으로, 상기 종래의 전통적인 내연기관자동차의 엔진의 경우, 동력원을 통해 발생하는 회전력의 범위가 실제 차량 가속에 사용하기에는 좁고 또한 회전력의 값이 작아 상기 동력원에서 발생된 회전력을 토크 컨버터(torque converter)나 변속기(transmission)을 통해 증배시켜 사용한다.

이때 상기 토크 컨버터에는 상기 동력원에서 로터로 입력된 회전력을 스테이터와 리액터의 작용을 통해 수배로 증배시키는 역할을 수행하며, 상기 변속기는 기어비에 따른 회전수의 가/감속을 통해 토크를 증배시키는 역할을 수행한다.

그리고 상기 토크컨버터나 변속기를 통해 증배된 회전력은 구동륜을 통해 바퀴로 전달되며, 상기 회전력에 타이어 동반경을 곱한 값이 최종적으로 차량바퀴에서 발생하는 차량구동력(tractive force)이 되는 것이다.

한편 차량의 주행저항에는 구름저항, 공기저항, 및 구배저항 등이 존재하며, 이 주행저항의 값은 차량의 형상, 속도, 및 노면의 상태 등에 의해 결정된다.

또한 상기 차량구동력과 주행저항의 차를 차량의 여유구동력이라고 하며, 상기 여유구동력이 양의 값을 가지게 되면 차량에 작용하는 힘이 양의 값을 가지며 차량이 가속되는 것을 의미한다. 반대로 상기 여유구동력이 음의 값을 가지게 되면 차량이 감속되는 것을 의미하며, 만약 상기 여유구동력의 값이 0의 값을 가지게 되면 차량은 일정한 속도로 주행되는 것을 의미한다.

예컨대 교통체증이 없는 평탄로에서 일정한 속도로 주행하고자 하는 운전자는 의식적으로 항상 상기 여유구동력이 0에 가까운 값(즉, 0 근사값)을 유지하도록 가속페달을 조정하도록 학습하게 되며, 이하 본 실시예에서는 운전자가 상기 여유구동력이 0 근사값을 유지하도록 주행하는 것을'운전자의 정속 주행 의지'라고 기재한다.

그런데 종래에는 상기 정속 주행 의지 상황에서 갑자기 주행저항이 증가하는 주행조건(예 : 평탄로 정속 주행 상황 중 차량이 구배가 있는 등판로에 진입)에서 추가적인 가속페달 조작을 수행하지 않을 경우 차량의 속도가 서서히 감소하게 된다. 이에 차량속도 감소를 의식하게 된 운전자가 이를 회피하기 위해 기존에 학습한대로 차량의 속도를 유지하기 위해 의식적으로 가속페달 개도를 조절하게 된다.

이때 차량 여유구동력이 음의 값을 가지고 있는 상태에서 감속을 피하고자 하는 운전자의 의도적인 가속페달 조작으로 인해 순간적으로 급작스런 하향변속이 일어남으로써, 정속 주행에 필요한 구동력보다 더 많은 구동력이 차량 구동륜으로 전달된다. 이에 따라 운전자 입장에서 순간적인 급가속으로 인한 운전품질 저하가 일어나게 된다.

결과적으로 종래에는 구배가 있는 등판로를 계속해서 정속 주행하기 위해, 빈번한 가속페달 조작에 따른 빈번한 하향변속에 따른 급가속이 발생함으로써, 연비저하와 운전자의 피로도가 증가하는 문제점이 발생한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-1515012호(2015.04.20. 등록, 운전자의 전속 주행 의지 판정을 통한 차량 속도 제어 방법)에 개시되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 운전자가 차량을 정속으로 주행하고자 하는 의지가 있는지 여부를 판단하고, 이에 따라 정속 주행 중 구배 구간 진입 시 차량의 여유구동력에 기초하여 변속과 엔진토크를 제어함으로써, 가속선형성을 확보할 수 있도록 하는, 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치와 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치는, 운전자의 정속 주행 의지를 판단하는 메인제어기; 상기 메인제어기에서 판단한 운전자의 정속 주행 의지에 기초하여 변속을 제어하는 변속제어기; 및 상기 메인제어기에서 판단한 운전자의 정속 주행 의지에 기초하여 토크를 제어하는 토크제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 메인제어기는, 차량구동력을 산출하는 차량구동력 계산부; 주행저항을 산출하는 주행저항 계산부; 및 여유구동력을 산출하는 여유구동력 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 메인제어기는, 상기 차량구동력 계산부를 통해, 엔진회전수와 변속기입력축회전수의 차이를 통한 토크컨버터 성능곡선데이터를 이용하여 토크컨버터를 통한 토크증배계수(a)를 계산하고; 변속기의 출력축회전수와 입력축회전수의 속도비를 계산하여 현재 계합되어 있는 변속단을 계산하고, 여기에 종감속비를 추가하여 변속기를 통한 토크증배계수(b)를 계산하고; 엔진제어기로부터 CAN 통신을 통해 입력받은 엔진토크(c)에 상기 계산한 토크컨버터 토크증배계수(a)와 변속기를 통한 토크증배계수(b)를 곱한 후(a*b*c), 이를 차량바퀴 동반경(d)으로 나누어((a*b*c)/d) 현재 차량의 차량구동력(e)을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 메인제어기는, 상기 주행저항 계산부를 통해, 차량제원표에 기재된 차량중량정보를 이용하여 표준 구름저항(a')를 계산하고; 상기 차량제원표에 기재된 차량 투영면적과, 공기저항계수, 공기밀도, 및 변속기 출력축회전수에 타이어원주를 곱하여 얻어지는 차량 속도정보를 이용하여 공기저항(b')을 계산하고; 상기 차량중량정보, ESP(Electronic stability program)제어기로부터 CAN 통신을 통해 입력받은 G센서 종방향 가속도, 및 차륜가속도의 차이로부터 얻어지는 구배도 정보를 이용하여 구배저항(c')을 계산하고; 상기 정보들을 모두 더하여(a'+b'+c') 차량의 주행저항(d')을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 메인제어기는, 상기 여유구동력 계산부를 통해, 상기 차량구동력(e) 및 주행저항(d')을 합산하여 여유구동력(a″)을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 메인제어기는, 기 설정된 복수의 정보를 앤드(AND) 조합하여 모두 만족할 경우에 운전자의 계속 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단하며, 상기 복수의 정보는, 가속페달 변화율, 가속페달, 브레이크 페달, 구배도, 여유구동력, 차량가속도, 및 차량주행속도 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 메인제어기는, 가속페달 변화율 정보가 기 설정된 기준값 범위를 만족하고; 가속페달 정보가 기 설정된 기준값 범위를 만족하며; 브레이크페달 정보가 오프(OFF) 상태이고; 구배도 정보가 기 설정된 기준값 범위를 만족하며; 여유구동력 정보가 기 설정된 기준값 범위를 만족하고; 차량가속도가 기 설정된 기준값 범위를 만족하며; 차량주행속도가 기 설정된 기준값 범위를 만족할 경우, 운전자의 계속 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단하여, 계속 정속 주행 의지 플래그 비트를 온(ON)으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 메인제어기는,'목표 차량구동력'과 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'을 비교하여, 상기 '목표 차량구동력'이 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'보다 작은 경우, 운전자의 가속페달 조작 시, 현재 변속단을 그대로 유지한 상태에서, 토크제어기를 통해 목표 엔진토크의 증가를 요청하며, 상기 최대 차량구동력은 변속단의 물리적인 특성을 고려하여 미리 지정된 팩터(X)를 곱할 수 있음을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 메인제어기는,'목표 차량구동력'과 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'을 비교하여, 상기 '목표 차량구동력'이 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'이상인 경우, 운전자의 가속페달 조작 시, 변속제어기를 통해 하향변속을 수행하고, 토크제어기를 통해 목표 엔진토크의 감소를 요청하며, 상기 최대 차량구동력은 변속단의 물리적인 특성을 고려하여 미리 지정된 팩터(X)가 곱해진 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 메인제어기는, 운전자의 정속 주행 의지 플래그 비트가 온(ON)으로 설정될 경우, 여유구동력 정보에 대하여 기 지정된 특정 마진값을 더하여 목표 여유구동력을 설정하고; 현재의 주행저항에 상기 목표 여유구동력을 합산하여 목표 차량구동력을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 방법은, 상기 메인제어기가 기 설정된 복수의 정보를 앤드(AND) 조합하여 모두 만족할 경우에 운전자의 계속 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단하는 단계; 상기 운전자의 계속 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단되면, 상기 메인제어기가 계속 정속 주행 의지 플래그 비트를 온(ON)으로 설정하는 단계; 상기 계속 정속 주행 의지 플래그 비트가 온(ON) 상태에서 운전자의 가속페달 조작 시, 상기 메인제어기가 '목표 차량구동력'과 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'을 비교하는 단계; 상기 '목표 차량구동력'이 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'보다 작은 경우, 상기 메인제어기가 현재 변속단을 그대로 유지한 상태에서, 토크제어기를 통해 목표 엔진토크의 증가를 요청하는 단계; 및 상기 '목표 차량구동력'이 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'이상인 경우, 상기 메인제어기가 변속제어기를 통해 하향변속을 수행하고, 토크제어기를 통해 목표 엔진토크의 감소를 요청하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 최대 차량구동력은, 변속단의 물리적인 특성을 고려하여 미리 지정된 팩터(X)가 곱해진 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 목표 여유구동력은, 여유구동력 정보에 대하여 기 지정된 특정 마진값을 더하여 설정된 값이고, 상기 목표 차량구동력은, 현재의 주행저항에 상기 목표 여유구동력을 합산한 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 운전자가 차량을 정속으로 주행하고자 하는 의지가 있는지 여부를 판단하고, 이에 따라 정속 주행 중 구배 구간 진입 시 차량의 여유구동력에 기초하여 변속과 엔진토크를 제어함으로써, 가속선형성을 확보할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 차량구동력 계산부(110)의 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 3은 상기 도 1에 있어서, 주행저항 계산부(120)의 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 상기 도 4에 있어서, 목표 여유구동력 및 목표 차량구동력을 산출하는 방법을 설명하기 위하여 보인 흐름도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 운전자의 정속 주행 의지 판단 결과에 기초하여, 목표 차량구동력을 일정하게 유지하기 위하여 변속 및 엔진토크를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치와 방법의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 실시예는 운전자의 가속 페달 조작에 따른 정속 주행 의지를 파악하고, 차량의 여유구동력 제어를 통해 구배 진입 시 차량의 정속주행 선형성을 확보하도록 하는 것으로서, 즉, 본 실시예는 실시간으로 차량의 정속 운행을 위해 요구되는 차량구동력을 모니터링 하여 차량에 탑재된 엔진과 변속기 등의 구동제어부에서 차륜으로 전달되는 출력을 가변적으로 제어함으로써 운전자의 정속 주행 의지를 다양한 조건에서 실시할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치는, 여유구동력을 계산하여 운전자의 정속 주행 의지를 판단하는 메인제어기(100), 상기 메인제어기에서 판단한 운전자의 정속 주행 의지에 기초하여 변속을 제어하는 변속제어기(200), 및 상기 메인제어기에서 판단한 운전자의 정속 주행 의지에 기초하여 토크를 제어하는 토크제어기(300)를 포함한다.

상기 메인제어기(100)는 차량구동력 계산부(110), 주행저항 계산부(120), 및 여유구동력 계산부(130)를 포함한다.

도 2는 상기 도 1에 있어서, 차량구동력 계산부(110)의 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.

상기 차량구동력 계산부(110)는, 엔진회전수와 변속기입력축회전수의 차이를 통한 토크컨버터 성능곡선데이터를 이용하여 토크컨버터(미도시)를 통한 토크증배계수(a)를 계산한다.

그리고 변속기(미도시)의 출력축회전수와 입력축회전수의 속도비를 계산하여 현재 계합되어 있는 변속단을 계산하고, 여기에 종감속비를 추가하여 변속기를 통한 토크증배계수(b)를 계산한다.

그리고 엔진제어기(미도시)로부터 CAN 통신을 통해 입력받은 엔진토크(c)에 상기 계산한 토크컨버터 토크증배계수(a)와 변속기 토크증배계수(b)를 곱하여(즉, a*b*c) 이를 차량바퀴 동반경(d)으로 나누어(즉, (a*b*c)/d) 현재 차량의 차량구동력(e)을 계산한다.

도 3은 상기 도 1에 있어서, 주행저항 계산부(120)의 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.

상기 주행저항 계산부(120)는, 차량제원표(미도시)에 기재된 차량중량정보를 이용하여 표준 구름저항(a')를 계산하고, 상기 차량제원표에 기재된 차량 투영면적과, 공기저항계수, 공기밀도, 및 변속기 출력축회전수에 타이어원주를 곱하여 얻어지는 차량 속도정보를 이용하여 공기저항(b')을 계산하고, 또한 상기 차량중량정보, ESP(Electronic stability program)제어기(미도시)로부터 CAN 통신을 통해 입력받은 G센서 종방향 가속도, 및 차륜가속도의 차이로부터 얻어지는 구배도 정보를 이용하여 구배저항(c')을 계산한다. 그리고 상기 정보들을 모두 더하여(즉, a'+b'+c') 차량의 주행저항(d')을 산출한다.

상기 여유구동력 계산부(130)는, 상기 차량구동력 계산부(110) 및 주행저항 계산부(120)를 통해 계산된 차량구동력(e) 및 주행저항(d')을 합산하여 여유구동력(a″)을 산출한다.

이에 따라 상기 메인제어기(100)는, 상기 산출된 여유구동력(a″)과 차량의 가속도 정보(b″), 가속페달 정보, 및 브레이크페달 정보를 이용해 운전자의 계속 정속 주행 의지를 판단한다(도 4 참조).

상기 메인제어기(100)는 상기 운전자의 계속 정속 주행 의지 여부를 판단하여 플래그 비트(Flag Bit)를 설정한다. 즉, 운전자의 계속 정속 주행 의지가 있을 경우 상기 플래그 비트(Flag Bit)를 온(ON)으로 설정하고, 운전자의 계속 정속 주행 의지가 없을 경우 상기 플래그 비트(Flag Bit)를 오프(OFF)로 설정한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 상기 메인제어기(100)는, 기 설정된 7가지 정보가 모두 앤드(AND) 조건을 만족할 경우에 운전자의 계속 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단한다.

예컨대 상기 운전자의 계속 정속 주행 의지를 판단하기 위한 7가지 정보는, 가속페달 변화율, 가속페달, 브레이크 페달, 구배도, 여유구동력, 차량가속도, 및 차량주행속도 정보를 포함한다.

다만 상기 7가지 정보를 반드시 한정하는 것은 아니다.

여기서 상기 7가지 정보 중 운전자의 의지와 직접적으로 관련된 정보는 3가지 정보(예 : 가속페달 변화율, 가속페달, 및 브레이크페달)이고, 나머지 4가지 정보는 운전자의 의지(또는 의지 변화)에 영향을 주는 간접적인 정보(예 : 구배도, 여유구동력, 차량가속도, 및 차량주행속도)이다.

참고로, 도 4에서 CAL1 내지 CAL7은 상기 7가지 정보에 대하여 각기 설정된 기준값(예 : 물리량 값)을 의미하며, 상기 7가지 정보에 대한 각 기준값(예 : CAL1-1, CAL1-2 등)은 동일한 값(즉, CAL1-1 = CAL1-2 등)일 수도 있다.

즉, 상기 메인제어기(100)는, 제1 정보(예 : 가속페달 변화율)가 기 설정된 기준값(CAL1-1, CAL1-2) 범위를 만족하는지 판단하고(S101), 제2 정보(예 : 가속페달)가 기 설정된 기준값(CAL2-1, CAL2-2) 범위를 만족하는지 판단하고(S102), 제3 정보(예 : 브레이크페달)가 오프(OFF)를 만족하는지 판단하고(S103), 제4 정보(예 : 구배도)가 기 설정된 기준값(CAL4-1, CAL4-2) 범위를 만족하는지 판단하고(S104), 제5 정보(예 : 여유구동력)가 기 설정된 기준값(CAL5-1, CAL5-2) 범위를 만족하는지 판단하고(S105), 제6 정보(예 : 차량가속도)가 기 설정된 기준값(CAL6-1, CAL6-2) 범위를 만족하는지 판단하고(S106), 제7 정보(예 : 차량주행속도)가 기 설정된 기준값(CAL7-1, CAL7-2) 범위를 만족하는지 판단한다(S107).

참고로 상기 제5 정보(예 : 여유구동력) 및 제6 정보(예 : 차량가속도)는, 이 정보들을 제외한 나머지 정보들과 달리, 기 설정된 조건 판단 시간동안 내내 연속으로 만족해야 되는 값이다.

이에 따라 상기 제1 내지 제7 정보가 모두 앤드(AND) 조건을 만족할 경우, 상기 메인제어기(100)는 운전자의 계속 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단하여, 계속 정속 주행 의지 플래그 비트를 온(ON)으로 설정한다(S108).

만약 상기 제1 내지 제7 정보 중 어느 하나라도 앤드(AND) 조건을 만족하지 않을 경우, 상기 메인제어기(100)는 운전자의 계속 정속 주행 의지가 없는 것으로 판단하여, 계속 정속 주행 의지 플래그 비트를 오프(OFF)로 설정한다(S109).

도 5는 상기 도 4에 있어서, 목표 여유구동력 및 목표 차량구동력을 산출하는 방법을 설명하기 위하여 보인 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 상기 메인제어기(100)는, 상기 운전자의 정속 주행 의지 플래그 비트가 온(ON)으로 설정될 경우(S201의 예), 상기 제5 정보(예 : 여유구동력)에 대하여 기 지정된 특정 마진값을 더하여 목표 여유구동력(예 : VAL)을 설정한다(S202). 이때 상기 목표 여유구동력(VAL)은 현재의 차량 속도와 구배도에 따라 다른 값으로 설정될 수 있으며, 미리 룩업 테이블 형태로 지정될 수 있다.

또한 상기 메인제어기(100)는, 주행저항에 상기 목표 여유구동력을 합산하여 목표 차량구동력을 산출한다(S203).

즉, 상기 메인제어기(100)는 상기 계산된 목표 여유구동력과 실시간으로 획득되는 주행저항 값에 따라 결정되는 목표 차량구동력을 일정하게 유지시키기 위하여, 운전자의 가속페달 조작 시 급가속이 발생하지 않도록 변속제어와 토크제어를 실시한다(도 6 참조).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 운전자의 정속 주행 의지 판단 결과에 기초하여, 목표 차량구동력을 일정하게 유지하기 위하여 변속 및 엔진토크를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 상기 메인제어기(100)는, 상기 목표 차량구동력과 현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력(이때 최대 차량구동력은 변속단의 물리적인 특성을 고려하여 미리 지정된 팩터(X)를 곱하여 얻을 수 있다)을 비교하여(S301), 상기 '목표 차량구동력'이 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력*X'보다 작은 경우(S301의 예), 운전자의 가속페달 조작 시 현재 변속단을 그대로 유지한 상태에서(S302), 토크제어기(300)를 통해 목표 엔진토크의 증가를 요청한다(S303).

예컨대 목표 차량구동력 값이 현재 계합(또는 부합)된 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력에 기 지정된 일정 팩터(Factor, X)를 곱한 값보다 작으면 하향변속 없이 현재 변속단을 유지한 상태에서 ETC(electric throttle control) 제어를 통해 추가적인 엔진구동력을 발생시킴으로써 정속 주행에 요구되는 차량구동력을 확보할 수 있다.

이때 목표 엔진구동력 값은 제어기(예 : 변속제어기, 토크제어기 등)간 통신 프로토콜(예 : CAN, Ethernet, LIN, K-line, Flex-ray 등)을 통해 엔진제어기(미도시)로 송신되며, 상기 엔진제어기(미도시)는 상기 통신 프로토콜을 통해 요구되는 엔진구동력을 제어한다.

반대로 상기 '목표 차량구동력'이 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력*X'이상인 경우(S301의 아니오), 운전자의 가속페달 조작 시 변속제어기(200)를 통해 하향변속을 수행하고(S304), 토크제어기(300)를 통해 목표 엔진토크의 감소를 요청한다(S305).

예컨대 엔진 및 변속기 제원상 ETC 제어를 통해서 정속 유지를 위해 요구되는 차량구동력을 확보할 수 없을 경우나, 연비측면에서 해당 제어가 불리한 경우 하향변속 제어를 통하여 정속 유지를 위해 요구되는 차량구동력을 확보하는 제어를 수행한다.

이때 불필요한 여유구동력 발생으로 인한 갑작스런 차량가속을 방지하기 위하여, 즉, 엔진토크를 감소시키지 않은 상태에서 하향변속을 수행할 경우 변속감이 발생하기 때문에 상기 하향변속 시 불필요하게 오버되는 차량구동력을 상쇄하기 위하여 엔진구동력 하강(감소) 제어 요청을 수행한다. 이에 따라 하향변속 중 엔진구동력을 서서히 감소시킴으로써, 변속 전후에 발생될 수 있는 차량구동력의 편차로 인한 주행 품질을 저하시키지 않도록 제어할 수 있다.

한편 상술한 설명에서는 정속 주행 중 등판로 진입에 대해서 설명하였으나 상술한 방법은 강판로 진입시에 적용할 수도 있으며, 오토크루즈(Auto-cruise) 로직과 연계할 수도 있다.

상기와 같이 본 실시예는 운전자의 계속 정속 주행 의지를 고려한 차량 여유구동력 제어를 통해 선형적인 차량 가속도 제어를 가능케 함으로써, 운전자의 의식적인 가속페달 조작의 불편함을 제거하고, 또한 운전자의 정속 주행 기대감을 만족시켜 운전자의 운전성 및 동승자들의 승차감을 향상시키는 효과가 있다.

또한 본 실시예는 운전자의 가속 페달 조작에 따른 운전자의 정속 주행 의지를 파악하고, 이때 차량의 정속 주행 유지를 위한 목표 여유구동력 범위를 설정하고, 이를 현재 주행환경에 따른 차량의 여유구동력과 비교하여 실시간으로 피드백 제어(feedback control)를 실시함으로써, 가속선형성을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 메인제어기 110 : 차량구동력 계산부
120 : 주행저항 계산부 130 : 여유구동력 계산부
200 : 변속제어기 300 : 토크제어기

Claims (13)

1. 운전자의 정속 주행 의지를 판단하는 메인제어기;
   상기 메인제어기에서 판단한 운전자의 정속 주행 의지에 기초하여 변속을 제어하는 변속제어기; 및
   상기 메인제어기에서 판단한 운전자의 정속 주행 의지에 기초하여 토크를 제어하는 토크제어기;를 포함하되,
   상기 메인제어기는,
   기 설정된 복수의 정보를 앤드(AND) 조합하여 모두 만족할 경우에 운전자의 계속 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단하며,
   상기 복수의 정보는, 가속페달 변화율, 가속페달, 브레이크 페달, 구배도, 여유구동력, 차량가속도, 및 차량주행속도 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 메인제어기는,
   차량구동력을 산출하는 차량구동력 계산부;
   주행저항을 산출하는 주행저항 계산부; 및
   여유구동력을 산출하는 여유구동력 계산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 메인제어기는,
   상기 차량구동력 계산부를 통해,
   엔진회전수와 변속기입력축회전수의 차이를 통한 토크컨버터 성능곡선데이터를 이용하여 토크컨버터를 통한 토크증배계수(a)를 계산하고; 변속기의 출력축회전수와 입력축회전수의 속도비를 계산하여 현재 계합되어 있는 변속단을 계산하고, 여기에 종감속비를 추가하여 변속기를 통한 토크증배계수(b)를 계산하고; 엔진제어기로부터 CAN 통신을 통해 입력받은 엔진토크(c)에 상기 계산한 토크컨버터 토크증배계수(a)와 변속기를 통한 토크증배계수(b)를 곱한 후(a*b*c), 이를 차량바퀴 동반경(d)으로 나누어((a*b*c)/d) 현재 차량의 차량구동력(e)을 산출하는 것을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치.
   
4. 제 2항에 있어서, 상기 메인제어기는,
   상기 주행저항 계산부를 통해,
   차량제원표에 기재된 차량중량정보를 이용하여 표준 구름저항(a')를 계산하고; 상기 차량제원표에 기재된 차량 투영면적과, 공기저항계수, 공기밀도, 및 변속기 출력축회전수에 타이어원주를 곱하여 얻어지는 차량 속도정보를 이용하여 공기저항(b')을 계산하고; 상기 차량중량정보, ESP(Electronic stability program)제어기로부터 CAN 통신을 통해 입력받은 G센서 종방향 가속도, 및 차륜가속도의 차이로부터 얻어지는 구배도 정보를 이용하여 구배저항(c')을 계산하고; 상기 정보들을 모두 더하여(a'+b'+c') 차량의 주행저항(d')을 산출하는 것을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치.
   
5. 제 2항에 있어서, 상기 메인제어기는,
   상기 여유구동력 계산부를 통해,
   상기 차량구동력(e) 및 주행저항(d')을 합산하여 여유구동력(a″)을 산출하는 것을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치.
   
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서, 상기 메인제어기는,
   가속페달 변화율 정보가 기 설정된 기준값 범위를 만족하고; 가속페달 정보가 기 설정된 기준값 범위를 만족하며; 브레이크페달 정보가 오프(OFF) 상태이고; 구배도 정보가 기 설정된 기준값 범위를 만족하며; 여유구동력 정보가 기 설정된 기준값 범위를 만족하고; 차량가속도가 기 설정된 기준값 범위를 만족하며; 차량주행속도가 기 설정된 기준값 범위를 만족할 경우,
   운전자의 계속 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단하여, 계속 정속 주행 의지 플래그 비트를 온(ON)으로 설정하는 것을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치.
   
8. 제 1항에 있어서, 상기 메인제어기는,
   '목표 차량구동력'과 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'을 비교하여, 상기 '목표 차량구동력'이 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'보다 작은 경우,
   운전자의 가속페달 조작 시, 현재 변속단을 그대로 유지한 상태에서, 토크제어기를 통해 목표 엔진토크의 증가를 요청하며,
   상기 최대 차량구동력은 변속단의 물리적인 특성을 고려하여 미리 지정된 팩터(X)를 곱할 수 있음을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치.
   
9. 제 1항에 있어서, 상기 메인제어기는,
   '목표 차량구동력'과 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'을 비교하여, 상기 '목표 차량구동력'이 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'이상인 경우,
   운전자의 가속페달 조작 시, 변속제어기를 통해 하향변속을 수행하고, 토크제어기를 통해 목표 엔진토크의 감소를 요청하며,
   상기 최대 차량구동력은 변속단의 물리적인 특성을 고려하여 미리 지정된 팩터(X)가 곱해진 값인 것을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치.
   
10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 메인제어기는,
    운전자의 정속 주행 의지 플래그 비트가 온(ON)으로 설정될 경우,
    여유구동력 정보에 대하여 기 지정된 특정 마진값을 더하여 목표 여유구동력을 설정하고; 현재의 주행저항에 상기 목표 여유구동력을 합산하여 목표 차량구동력을 산출하는 것을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 장치.
    
11. 메인제어기가 기 설정된 복수의 정보를 앤드(AND) 조합하여 모두 만족할 경우에 운전자의 계속 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단하는 단계;
    상기 운전자의 계속 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단되면, 상기 메인제어기가 계속 정속 주행 의지 플래그 비트를 온(ON)으로 설정하는 단계;
    상기 계속 정속 주행 의지 플래그 비트가 온(ON) 상태에서 운전자의 가속페달 조작 시, 상기 메인제어기가 '목표 차량구동력'과 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'을 비교하는 단계;
    상기 '목표 차량구동력'이 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'보다 작은 경우, 상기 메인제어기가 현재 변속단을 그대로 유지한 상태에서, 토크제어기를 통해 목표 엔진토크의 증가를 요청하는 단계; 및
    상기 '목표 차량구동력'이 '현재 변속단에서 발생 가능한 최대 차량구동력'이상인 경우, 상기 메인제어기가 변속제어기를 통해 하향변속을 수행하고, 토크제어기를 통해 목표 엔진토크의 감소를 요청하는 단계;를 포함하되,
    상기 메인제어기가 기 설정된 복수의 정보를 앤드(AND) 조합하여 모두 만족할 경우에 운전자의 계속 정속 주행 의지가 있는 것으로 판단하는 단계;에서
    상기 기 설정된 복수의 정보는, 가속페달 변화율, 가속페달, 브레이크 페달, 구배도, 여유구동력, 차량가속도, 및 차량주행속도 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 방법.
    
12. 제 11항에 있어서, 상기 최대 차량구동력은,
    변속단의 물리적인 특성을 고려하여 미리 지정된 팩터(X)가 곱해진 값인 것을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 방법.
    
13. 제 11항에 있어서,
    상기 목표 차량구동력은,
    현재의 주행저항에 목표 여유구동력을 합산한 값이고,
    상기 목표 여유구동력은,
    여유구동력 정보에 대하여 기 지정된 특정 마진값을 더하여 설정된 값인 것을 특징으로 하는 운전자의 정속 주행 의지 판단 및 엔진토크 제어 방법.

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