KR102201275B1 - 저크성 진동 방지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 저크성 진동 방지 방법은, 토크 급상승에 따라 발생하는 저크성 진동의 발생을 방지하는 방법으로서, 팁인(Tip-in)시 토크 상승 기울기가 제1설정값보다 크면 학습모드로 진입하는 판단단계; 및 학습모드로 진입한 후, 엔진 RPM 진폭이 제2설정값보다 크면 해당 RPM 대역에서의 토크 상승 기울기 상한값을 감소시키는 학습단계;를 포함한다.

Description

저크성 진동 방지 방법{METHOD OF PREVENTING JERK VIBRATION}

본 발명은 저크성 진동 방지 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진의 토크가 급상승할 때 발생되는 저크성 진동의 발생을 방지하는 저크성 진동 방지 방법에 관한 것이다.

운전자가 발진 의지를 차량에 전달하기 위해 엑셀, 즉 가속 페달을 밟으면 쓰로틀이 개방되면서 연료 분사량이 증가하고, 이는 구동 토크 및 엔진 RPM의 증가로 반응하여 차량 속도의 증가로 이어지게 된다.

그런데 구동 토크가 너무 급격하게 상승하면, 엔진 RPM이 선형적으로 증가하는 대신 증가와 감소를 반복하는 저크(jerk)성 진동이 발생하게 된다.

이러한 저크성 진동이 발생하면, 덜컥거리는 충격이 발생하여 승차감이 저하될뿐만 아니라, 엔진 RPM의 증가 속도 또한 느려지기 때문에 차량의 반응성이 느려지는 문제가 생긴다.

도 1에 도시된 바와 같이, 토크는 차속과 함께 증가하다가 정점(약 2500RPM)을 기점으로 다시 감소하고, 차량에 가해지는 부하는 차속과 비례한다. 이때 토크와 부하선도가 첫 번째로 교차하는 지점(도 1의 왼쪽 교차점)에서는 차속이 느려지면 토크 또한 감소하고, 차속이 빨라지면 토크 또한 증가하게 되어 안정되지 않고 발산하는 경향을 나타낸다. 따라서 이 지점에서는 저크성 진동이 발생하기 쉬워지는 것이다.

반면 토크와 부하선도가 두 번째로 교차하는 지점(도 1의 오른쪽 교차점)에서는 차속이 느려지면 토크가 증가하고, 차속이 빨라지면 토크가 감소하여 다시 교차점으로 돌아가려는 복귀력이 발생하기 때문에 저크성 진동이 발생하기 어려워진다.

이는 곧 차량 발진 초기에 토크 및 엔진 RPM이 낮을 때 저크성 진동이 발생하기 쉽다는 뜻과도 일맥상통한다. 따라서 이 시점에서의 토크 증가 속도를 제어하면 저크성 진동의 발생을 방지할 수 있는 것이다.

종래의 "차량의 토크 필터링 장치 및 그 방법(대한민국 공개특허 10-2007-0055282(2007.05.30))"에 엔진 출력 토크를 제어하는 방법이 개시되어 있다.

상기 발명은 차량의 주행 중에 토크 변경을 요구받으면 변속중인지 여부를 판단하고, 변속중일 때 토크 필터링을 적용하여 토크의 증가 기울기를 일정하게 증가시켜 쇼크 및 저크를 방지하는 기술이다.

그러나 상기 발명에는 차량의 RPM에 따라 토크의 증가 기울기를 다르게 설정하는 구성이 개시되어 있지 않은 한계가 있었다.

이에, 엔진의 RPM을 고려하여 토크의 증가 기울기를 제어하는 기술이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허 10-2007-0055282(2007.05.30)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 구동 토크가 급격하게 증가하는 것을 방지하여 저크성 진동의 발생을 방지하는 저크성 진동 방지 방법을 제공하는 데 있다.

위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 저크성 진동 방지 방법은, 토크 급상승에 따라 발생하는 저크성 진동의 발생을 방지하는 방법으로서, 팁인(Tip-in)시 토크 상승 기울기가 제1설정값보다 크면 학습모드로 진입하는 판단단계; 및 학습모드로 진입한 후, 엔진 RPM 진폭이 제2설정값보다 크면 해당 RPM 대역에서의 토크 상승 기울기 상한값을 감소시키는 학습단계;를 포함한다.

상기 판단단계와 상기 학습단계 사이에, 시간에 따른 엔진 RPM의 변화량을 로우 패스 필터링하여 10Hz를 초과하는 고진동 진폭을 제거하는 필터링단계;를 더 포함한다.

상기 학습단계는, 상기 필터링단계에서 필터링된 엔진 RPM에서 첫 번째 진폭을 제외한 두 번째 이후의 RPM 진폭이 제2설정값보다 큰지 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 학습단계는, 엔진 RPM 대역별로 토크 상승 기울기의 상한을 각각 다르게 제한하되, 엔진 RPM이 높을수록 토크 상승 기울기의 상한이 높은 것을 특징으로 한다.

상기 학습단계는, 엔진 RPM이 2000 이상일 경우 토크 상승 기울기의 상한이 최대가 되는 것을 특징으로 한다.

상기 학습단계는, 엔진 RPM 진폭이 제2설정값보다 크면 해당 RPM 대역에서의 토크 상승 기울기 상한값을 10Nm/s 감소시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 저크성 진동 방지 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 저크성 진동을 방지하여 탑승자의 승차감을 개선할 수 있다.

둘째, 엔진의 응답성이 향상되어 RPM을 보다 신속하게 증가시킬 수 있다.

셋째, 저크성 진동의 억제로 구동 부품 수명의 향상을 기대할 수 있다.

도 1은 차속에 따른 토크와 부하량을 나타낸 그래프,
도 2는 토크의 급상승에 따라 저크성 진동이 발생한 모습을 나타낸 그래프,
도 3은 토크의 상승 기울기를 제어하여 저크성 진동이 발생하지 않는 모습을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 순서도이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 저크성 진동 방지 방법에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명은 토크 급상승에 따라 발생하는 저크성 진동의 발생을 방지하는 방법이다. 도 4를 기초로 구체적으로 살펴보면, 팁인(Tip-in)시 토크 상승 기울기가 제1설정값보다 크면 학습모드로 진입하는 판단단계, 엔진 RPM의 변화량을 로우 패스 필터링하여 10Hz를 초과하는 고진동 진폭을 제거하는 필터링단계, 엔진 RPM 진폭이 제2설정값보다 크면 해당 RPM 대역에서의 토크 상승 기울기 상한값을 감소시키는 학습단계를 포함하게 된다.

팁인, 즉 주행 중에 엑셀을 밟으면 이에 반응하여 토크 및 엔진 RPM이 증가하게 된다. 이러한 팁인을 통해 엔진에 구동력을 요구하는데, 엑셀의 개도량이 많을수록 엔진에 더 높은 구동력을 요구하게 된다.

따라서, 팁인 이후에 엑셀 개도량이 증가하면 이에 비례하여 토크가 증가하고, 증가된 토크는 엔진의 RPM을 증가시키면서 차량의 속도를 증가시키게 된다.

도 2 및 도 3에 엑셀 개도량의 증가에 따른 토크와 엔진 RPM의 증가가 나타나 있다.

도시된 바에 따르면, 먼저 엑셀, 즉 가속페달 개도가 증가되면 이에 따라 구동 토크가 증가되고, 증가된 토크는 엔진 RPM을 증가시키게 된다. 그러나 배경이 되는 기술에 상술하였듯이, 구동 토크가 지나치게 빠르게 증가되면 엔진의 RPM이 증가되는 과정에 저크성 진동이 발생하게 된다.

따라서, 이러한 구동 토크의 상승 기울기를 제한할 필요가 있다. 엔진 RPM 대역별로 토크 기울기의 상한을 제한하는 한 예가 표 1에 나타나 있다.

엔진 RPM	토크 기울기 상한 (Nm/s)
1000~1250	400
1250~1500	500
1500~1750	550
1750~2000	600
2000~	650

표 1에 나타난 바와 같이, 엔진의 RPM이 증가될수록 토크 기울기 상한을 증가시켜, 비교적 엔진 RPM이 낮은 시점에서의 토크 급증을 막고, 이에 따라 저크성 진동을 억제할 수 있는 것이다.

다만, 일반적으로 엔진 RPM이 2000을 초과하면, 차속 및 엑셀 개도량과 무관하게 토크를 쉽게 증가시킬 수 없게 되므로 더 큰 상한을 설정할 필요가 없어진다.

상술한 제1설정값은 여기서 특별히 한정하지 않지만, 팁인에 의해 가속이 요구되는 시점에 본 발명이 적용되는 것이 바람직할 것이다. 한 예를 들면, 토크 상승 기울기가 100Nm/s일 때 학습모드로 진입할 수 있다.

학습모드로 진입하면, 시간에 따른 엔진 RPM의 변화량을 ECU에서 분석하고 고주파수 진폭을 제거하는 필터링단계를 거치게 된다.

필터링단계에서는 진폭이 10Hz를 초과하는 진동을 제거하여, 엔진 RPM의 변화량을 보다 명확하게 구분할 수 있도록 로우 패스 필터링을 수행한다. 이렇게 필터링된 엔진 RPM 변화량의 예시가 도 2 및 도 3에 나타나 있다. 상술한 필터링단계는 도 2의 W1~W4 또는 도 3의 N1~N4의 피크들을 보다 명확하게 나타내기 위해 수행하는 것이다.

필터링단계 이후에는 학습단계로 진입하는데, 필터링단계에서 필터링된 엔진 RPM에서 첫 번째 진폭을 제외한 두 번째 이후의 RPM 진폭이 제2설정값보다 큰지 판단한다.

첫 번째 진폭은 팁인에 의해 발생되는 쇼크에 기인한 것으로서, 본 발명에서 제어하고자 하는 토크 급증에 의해 발생하는 저크와는 구분된다. 따라서 첫 번째 진폭, 즉 도 2의 W1이나 도 3의 N1은 비교 대상에서 제외한다.

이후의 진폭들, 즉 도 2의 W2~W4나 도 3의 N2~N4를 제2설정값과 비교하게 되는데, 제2설정값은 차종이나 변속기 모델 등에 의해 다양하게 설정할 수 있다. 한 예로서, DCT가 탑재된 중형 승용차의 경우에는 제2설정값을 20RPM으로 설정할 수 있다.

엔진 RPM의 두 번째 이후의 진폭이 제2설정값을 초과하게 되면, 해당 진폭이 발생한 RPM 대역에서의 토크 상승 기울기 상한값을 10Nm/s 감소시키고 이를 ECU에 저장하게 된다. 즉, 상술한 표 1에 기록된 각 RPM 구간에서의 토크 상승 기울기의 상한값을 감소시키는 것이다. 이를 통해 이후의 주행에서는 저크성 진동이 발생하는 것을 방지하고, 가속 응답성을 향상시킬 수 있다.

예를 들어, 1100RPM 시점에서 RPM의 진폭이 제2설정값을 초과했다면, 이후의 주행에서는 1000~1250RPM 구간에서의 토크 기울기 상한으로 400Nm/s 대신 390Nm/s를 적용하게 되는 것이다.

이하에서는 본 발명에 따른 학습에 의해 저크성 진동 및 가속 응답성이 어떻게 향상되는지 도 2 및 도 3을 통해 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 최초 팁인에 의한 쇼크성 진동이 W1을 제외한 두 번째 진폭 이후의 진폭들 중에서, 토크 급상승부(A1)에 해당하는 W3에서 진폭이 급격하게 커진 것을 볼 수 있다. 이러한 저크성 충격은 엔진에 저항으로 작용하여 엔진 RPM이 안정적으로 상승하지 못하게 된다.

반면 도 3에 도시된 바와 같이, 토크 완상승부(A2)에서는 N3 진폭이 크게 증가하지 않는 것을 알 수 있다. 이렇게 저크성 진동을 최소화함으로써 RPM이 안정적으로 상승하여 응답성이 향상될 수 있다. 이는 토크 급상승부(A1)에서 저크성 진동이 발생한 것을 학습하고, 이 구간에서의 토크 상승 기울기를 제한하였기 때문이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

A1: 토크 급상승부(학습전) A2: 토크 완상승부(학습후)
W1: 제1진폭(학습전) W2: 제2진폭(학습전)
W3: 제3진폭(학습전) W4: 제4진폭(학습전)
N1: 제1진폭(학습후) N2: 제2진폭(학습후)
N3: 제3진폭(학습후) N4: 제4진폭(학습후)

Claims (6)

1. 토크 급상승에 따라 발생하는 저크성 진동의 발생을 방지하는 방법으로서,
   팁인(Tip-in)시 토크 상승 기울기가 제1설정값보다 크면 학습모드로 진입하는 판단단계; 및
   학습모드로 진입한 후, 엔진 RPM 진폭이 제2설정값보다 크면 해당 RPM 대역에서의 토크 상승 기울기 상한값을 감소시키는 학습단계;를 포함하고,
   상기 학습단계는, 엔진 RPM 대역별로 토크 상승 기울기의 상한을 각각 다르게 제한하되, 엔진 RPM이 높을수록 토크 상승 기울기의 상한이 높은 것을 특징으로 하는, 저크성 진동 방지 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 판단단계와 상기 학습단계 사이에, 시간에 따른 엔진 RPM의 변화량을 로우 패스 필터링하여 10Hz를 초과하는 고진동 진폭을 제거하는 필터링단계;를 더 포함하는, 저크성 진동 방지 방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 학습단계는, 상기 필터링단계에서 필터링된 엔진 RPM에서 첫 번째 진폭을 제외한 두 번째 이후의 RPM 진폭이 제2설정값보다 큰지 판단하는 것을 특징으로 하는, 저크성 진동 방지 방법.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 학습단계는, 엔진 RPM이 2000 이상일 경우 토크 상승 기울기의 상한이 최대가 되는 것을 특징으로 하는, 저크성 진동 방지 방법.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 학습단계는, 엔진 RPM 진폭이 제2설정값보다 크면 해당 RPM 대역에서의 토크 상승 기울기 상한값을 10Nm/s 감소시키는 것을 특징으로 하는, 저크성 진동 방지 방법.
   

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