KR102566207B1

KR102566207B1 - 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102566207B1
Application number: KR1020210168529A
Authority: KR
Inventors: 노진원; 김남훈
Original assignee: 주식회사 현대케피코
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2023-08-10
Also published as: KR20230080936A

Abstract

자동 변속기 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법은, 특정 조건 만족 시 정차 상태에서 차량의 속도가 특정 속도에 도달할 때까지의 엔진 토크를 적산하는 엔진토크적산단계와, 엔진 토크 적산값을 설정 기준값과 비교하여 트레일러를 감지하는 트레일러감지단계와, 트레일러가 감지되면 구배 보정맵을 이용하여 엔진 토크 적산값과 특정 속도에 도달할 때까지 걸린 시간에 매칭되는 구배 보정값을 결정하는 보정값결정단계 및 결정된 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 구배보정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명은 트레일러를 장착한 차량 상태로 발진 시 특정 속도에 도달하기까지 엔진 토크가 크게 상승하는 점을 이용하여 트레일러 장착을 감지함으로써, 일련의 소프트웨어적인 처리만으로 트레일러 장착 여부를 판단할 수 있으며, 트레일러가 감지되면 구배가 큰 경사로를 등판하는 것처럼 인식하도록 구배 보정값을 이용하여 차량의 구배도(G 센서 기반 도로 구배도)를 보정함으로써, 트레일링 상황에 맞는 최적의 변속 제어를 가능하게 하며, 따라서 차량의 거동성, 등판 성능, 연비 효율 등을 양호하게 할 수 있다.

Description

차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법 및 장치{Method and apparatus for gradient correction based on the determination of trailer installation when a vehicle departs}

본 발명은 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 차량이 정차 상태에서 발진하여 특정 속도에 도달하기까지 적산된 엔진 토크 적산값을 이용하여 트레일러 장착을 감지하고, 트레일러가 감지되면(트레일러가 장착된 것으로 판단되면) 마치 구배가 큰 경사로를 등판하는 것처럼 인식하도록 구배도(G 센서 기반 도로 구배도)를 보정하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보벙 방법 및 장치에 관한 것이다.

차량에 트레일러가 장착되면 차량의 주행 관성 부하가 증가하게 되고, 이 때문에 차량의 거동성, 등판 성능 및 연비 효율 등이 떨어지게 된다. 따라서 차량의 거동성, 등판 성능 및 연비 효율 등을 양호하게 유지시키기 위해서는 트레일러 장착 여부를 신속하게 판단하고, 그에 맞춰 일반적인 주행 상황과는 다른 변속 패턴 맵으로 차량을 제어할 필요가 있다.

트레일러의 장착 여부 판단을 위한 종래의 방법은 크게 두 가지 유형이 있다. 하나는 트레일러와 차량 사이를 컨넥터로 연결할 때 전용 케이블의 연결 여부에 관한 전기신호로부터 트레일러 장착 여부를 판단하는 방법이며, 다른 하나는 차량의 총 중량을 계산하여 총 중량이 일정 값 이상인 경우 트레일러 모드로 판단하는 방법이다.

전용 케이블의 연결 여부에 관한 전기신호로부터 트레일러 장착 여부를 판단하는 전자의 경우, 전용 케이블 연결에 따라 출력되는 전기신호를 가지고 트레일러 장착 여부를 판단하므로 신속하고 즉각적인 트레일러 장착 여부 판단이 가능하지만, 별도의 트레일러 전용 케이블을 사용해야 하기 때문에 비용 상승이 수반되며, 따라서 원가 측면에서 불리하다는 단점이 있다.

그리고 차량의 총 중량을 이용하여 트레일러 장착 여부를 판단하는 후자의 경우에는, 기초 차량 중량에 대하여 중량이 어느 정도 증가했는지 중량 변화 정도를 파악하고, 상기 기초 차량 중량과 비교하여 계산하는 방식이기 때문에, 탑승 인원이 많은 경우 트레일러가 차량에 장착되지 않았음에도 차량에 장착된 것으로 잘못 판단하여 차량의 거동성을 오히려 악화시킬 수 있다.

한국등록특허 제10-1836290호(등록일 2018. 03. 02)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 차량 후미에 트레일러를 장착한 상태에서 발진할 때 특정 속도에 도달하기까지 엔진 토크가 크게 상승하는 점을 이용하여, 트레일러 전용 케이블과 같은 별도의 하드웨어적인 부품 사용 없이도 정확하게 트레일러 장착 여부를 판단할 수 있는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 트레일러가 감지되면(트레일러가 장착된 것으로 판단되면) 트레일러 감지 시점의 엔진 토크 정보를 이용하여 구배도(G 센서 기반 도로 구배도)를 보정하여 트레일링 상황에 맞는 최적의 변속 제어가 구현될 수 있게 하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

(a) 특정 조건 만족 시 정차 상태에서 차량의 속도가 특정 속도에 도달할 때까지의 엔진 토크를 적산하는 엔진토크적산단계;

(b) 엔진 토크 적산값을 설정 기준값과 비교하여 트레일러를 감지하는 트레일러감지단계;

(c) 트레일러가 감지되면 구배 보정맵을 이용하여 엔진 토크 적산값과 상기 특정 속도에 도달할 때까지 걸린 시간에 매칭되는 구배 보정값을 결정하는 보정값결정단계; 및

(d) 결정된 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 구배보정단계;를 포함하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법을 제공한다.

여기서, 가속 페달 변위를 검출하는 APS(Accelerator Position Sensor) 출력이 제1 설정범위 이내이고, G 센서 출력으로부터 계사되는 도로 구배도가 제2 설정범위 이내이며, 스티어링 휠의 조향 상태를 검출하는 조향각 센서의 출력이 대응하여 기 저장된 제3 설정범위 이내이며, 흡입 공기량, 점화각, 공연비 효율로부터 계산되는 엔진 토크가 대응하여 기 저장된 제4 설정범위 이내이면 상기 특정 조건을 만족하는 것으로 인식할 수 있다.

그리고 상기 특정 속도는, 정차 상태에서 차량 발진 시 자동 변속기가 1단에서 2단으로 시프트 업(Shift-up) 직전 차량 속도일 수 있다.

또한, 상기 트레일러감지단계에서는 상기 엔진 토크 적산값이 설정 기준값보다 크면 트레일러가 장착된 것으로 감지할 수 있다.

차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법은 또한,

(b') 상기 트레일러감지단계에서 트레일러가 감지될 때마다 카운트를 하나씩 늘려가면서 트레일러 감지 횟수를 기록하는 감지횟수기록단계; 및

(b") 기록된 트레일러 감지 횟수를 설정 횟수와 비교하는 비교단계;를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 트레일터 감지 횟수가 설정 횟수 이하인 경우에만 보정값결정단계를 수행하고, 상기 트레일러 감지 횟수가 설정 횟수를 초과하면, 설정 횟수를 초과하기 직전의 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정할 수 있다.

그리고 상기 트레일러 감지 횟수는 시동 OFF와 함께 '0'으로 초기화될 수 있다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,

가속 페달 변위를 검출하는 APS(Accelerator Position Sensor);

도로 구배도를 검출을 위한 G 센서;

스티어링 휠의 조향 상태를 검출하는 조향각 센서;

흡입 공기량, 점화각, 공연비 효율로부터 엔진 토크를 계산하여 출력하는 EMS(Engine Management System); 및

상기 APS, G 센서, 조향각 센서 및 EMS로부터 수신된 정보를 이용하여 트레일러 장착 여부를 판단하고, 트레일러 장착 판단 시 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 제어기;를 포함하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치를 제공한다.

이때 상기 제어기는 바람직하게, 상기 APS, G 센서, 조향각 센서 및 EMS로부터 관련 정보를 수신하는 정보 수집부와, 차량 상태가 트레일러 감지를 위한 특정 조건을 만족하는지 판단하는 조건 판단부와, 상기 특정 조건 만족 시 정차 상태에서 특정 속도에 도달할 때까지의 엔진 토크를 적산하는 엔진토크 적산부와, 엔진 토크 적산값을 설정 기준값과 비교하여 트레일러를 감지하는 트레일러 감지부와, 트레일러 감지 시 구배 보정맵을 이용하여 엔진 토크 적산값과 특정 속도에 도달할 때까지 걸린 시간에 매칭되는 구배 보정값을 결정하고, 결정된 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 구배 보정부로 구성될 수 있다.

여기서 상기 조건 판단부는, 상기 APS 출력이 제1 설정범위 이내이고, G 센서 출력으로부터 계산되는 도로 구배도가 제2 설정범위 이내이며, 상기 스티어링 휠의 조향 상태를 검출하는 조향각 센서의 출력이 제3 설정범위 이내이며, 상기 EMS에서 도출된 차량의 엔진 토크가 제4 설정범위 이내이면 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

또한 상기 트레일러 감지부는, 상기 엔진 토크 적산값이 설정 기준값보다 크면 트레일러가 장착된 것으로 감지할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치는 또한, 상기 트레일러 감지부가 트레일러를 감지할 때마다 카운트를 하나씩 늘려가면서 트레일러 감지 횟수를 기록하는 감지 횟수 기록부와, 트레일러 감지 횟수를 설정 횟수와 비교하는 비교부를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 구배 보정부는, 상기 트레일러 감지 횟수가 상기 설정 횟수 이하인 경우에는, 상기 구배 보정맵을 통해 실시간으로 결정되는 구배 보정값을 반영하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하고, 상기 트레일러 감지 횟수가 설정 횟수를 초과하는 경우에는, 설정 횟수를 초과하기 직전의 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정할 수 있다.

그리고 상기 감지 횟수 기록부는, 시동 OFF 시 상기 트레일러 감지 횟수를 '0'으로 초기화하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 트레일러 장착 상태에서 발진 시 특정 속도에 도달하기까지 엔진 토크가 크게 상승하는 점에 착안하여 일련의 소프트웨어적인 처리만으로 트레일러 장착 여부를 판단함으로써, 종래 트레일러 전용 케이블과 같은 별도의 하드웨어적인 부품 사용을 배제할 수 있으며, 그 결과 비용 절감을 도모할 수 있다..

또한, 트레일러 장착 상태에서 발진 시 특정 속도에 도달하기까지 엔진 토크 적산값을 이용하여 트레일러 장착 여부를 판단하기 때문에, 종래 차량 중량을 변동을 이용하여 판단하는 방법에 비해 보다 정확하게 트레일러 장착 여부를 판단할 수 있다.

또한, 트레일러가 감지되면(트레일러가 장착된 것으로 판단되면) 트레일러 감지 시점의 엔진 토크 정보를 이용하여 구배도(G 센서 기반 도로 구배도)를 보정함에 따라, 차량이 마치 구배가 큰 경사로를 등판하는 것처럼 인식하게 할 수 있으며, 그 결과 트레일링 상황에 맞는 최적의 변속 제어가 구현될 수 있어서 차량의 거동성, 등판 성능, 연비 효율 등을 양호하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치의 개략도.
도 2는 트레일러 무게에 따라 정차 상태에서 2단 시프트 업(Shiftup) 직전의 속도에 도달하기까지 걸린 시간과 엔진 토크 적산값을 도시한 실험 데이터.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어 이하 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 동일 구성에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 트레일러를 장착하지 않은 상태 대비 차량 후미에 트레일러를 장착한 상태에서 발진할 때 특정 속도에 도달하기까지 엔진 토크가 크게 상승하는 점을 이용하여, 별도의 하드웨어적인 장비 추가 없이도 트레일러 장착 여부를 신속 정확하게 판단 또는 감지할 수 있고, 트레일러가 감지되면 차량이 마치 구배가 있는 경사로를 등판하는 것처럼 인식하도록 구배도(G 센서 기반 도로 구배도)를 보정함으로써, 트레일링 상황에 맞는 최적의 변속 제어가 구현될 수 있도록 하고, 이를 통해 차량의 거동성, 등판 성능, 연비 효율 등을 향상시킬 수 있는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법 및 장치를 제공한다.

도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치부터 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치의 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치는 복수의 정보 제공 요소 및 제어기(50)를 포함한다. 제어기(50)는 상기 복수의 정보 제공 요소가 제공하는 정보를 바탕으로 현재 차량의 상태가 트레일러 장착을 감지할 수 있는 조건에 부합하는지 판단하고, 조건 부합 시 트레일러 장착 여부 감지 및 그 감지 결과를 바탕으로 구배 보정을 수행한다.

복수의 정보 제공 요소는 가속 페달의 변위를 검출하는 APS(Accelerator Position Sensor, 10), 도로 구배도 검출을 위한 G 센서(20), 스티어링 휠의 조향 상태를 검출하는 조향각 센서(30) 및 흡입 공기량, 점화각, 공연비 효율로부터 엔진 토크를 계산하여 출력하는 EMS(Engine Management System, 40)를 포함할 수 있으며, 경우에 따라서는 나열된 것 외에 다른 정보 제공요소가 더 포함될 수 있다.

제어기(50)는 APS(10), G 센서(20), 조향각 센서(30) 및 EMS(40)로부터 관련 정보를 수신하여 현재 차량의 상태가 트레일러를 감지할 수 있는 조건(트레일러 장착 여부를 판단할 수 있는 조건)에 부합하는지 먼저 판단을 한다. 그리고 해당 조건에 부합하면, EMS(40)가 출력하는 엔진 토크 정보를 바탕으로 트레일러를 장착을 감지하고, 그 감지 결과를 바탕으로 도로 구배도를 보정한다.

이를 위해 제어기(50)는 후술하게 될 일련의 트레일러 감지 및 구배 보정 과정을 단계적으로 수행할 수 있도록 프로그래밍 된 프로그램에 동작하는 둘 이상 복수의 프로세서를 포함한다. 바람직하게 상기 복수의 프로세서에는, 정보 수집부(52), 조건 판단부(54), 엔진토크 적산부(55), 트레일러 감지부(56), 구배 보정부(59)가 포함될 수 있다.

정보 수집부(52)는 APS(10), G 센서(20), 조향각 센서(30) 및 EMS(40)로부터 정보를 수신한다. APS(10)로부터는 가속 페달 변위 정보를 수신하며, G 센서(20)로부터 도로 구배도 계산에 필요한 차량의 진행 방향 가속도 정보를 수신한다. 그리고 스티어링 휠의 현재 조향 상태에 관한 정보를 상기 조향각 센서(30)로부터 수신하고, EMS(40)로부터는 엔진 토크에 관한 정보를 제공받는다.

정보 수집부(52)가 수집한 정보(가속 페달 변위 정보, 차량 진행 방향 가속도 정보, 조향각 정보, 엔진 토크 정보)는 상기 조건 판단부(54)로 제공되며, 조건 판단부(54)는 정보 수집부(52)에서 수신된 정보를 분석하여 현재 차량 상태를 판단한다. 특히 해당 정보 각각에 대응하여 미리 설정된 기준 정보들과 비교하여 현재 차량의 상태가 트레일러 감지를 수행할 수 있는 조건인지 판단한다.

가속 페달의 변위량을 검출하는 상기 APS(10) 출력이 제1 설정범위 이내이고, G 센서 기반 도로 구배도가 제2 설정범위 이내이며, 스티어링 휠의 조향 상태를 검출하는 조향각 센서(30)의 출력이 제3 설정범위 이내이면서, EMS(40)에서 도출된 차량의 엔진 토크가 제4 설정범위 이내인 경우 상기 조건 판단부(54)는 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

여기서, 제1 설정범위는 가속 페달 풀(Full) 조작을 100%로 했을 때, 10% 이상에서 30% 이하 범위일 수 있으며(10% ≤ APS ≤ 30%), 도로 구배도(경사도) 조건인 제2 설정범위는 -3% ≤ 구배도 ≤ 3% 일 수 있다. 그리고 조향각 조건인 제3 설정범위는 스티어링 휠의 중립 위치를 기준으로 -50deg ≤ 조향각 ≤ 50deg 일 수 있다.

또한, 엔진 토크는 0Nm ≤ 엔진 토크 ≤ 400Nm를 만족시키면 조건(트레일러 장착 판단을 위한 차량 조건)을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 즉 10% ≤ APS(10) ≤ 30% & -3% ≤ 구배도 ≤ 3% & -50deg ≤ 조향각≤ 50deg 이면서, 엔진 토크가 0Nm ≤ 엔진 토크 ≤ 400Nm 이면, 차량 현재 상태가 트레일러 감지를 수행할 수 있는 조건인 것으로 판단할 수 있다.

참고로, 앞선 용어 중 '도로 구배도'는 도로의 경사도를 나타내는 값으로서 단위는 %를 사용한다. 예들 들어, 도로 구배도가 0%라는 것은 도로 경사각이 0도인 도로, 즉 평지를 의미하며, 도로 구배도가 100%라는 것은 도로 경사각이 45도인 도로를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.

그리고 상기 'G 센서 기반 도로 구배도'는 공지된 아래의 계산식 (1)을 통해 산출된 θ 값을 계산식 (2)에 대입하여 도출되는 값일 수 있다.

tanθ = k * (G - dVs)…계산식 (1)

위 계산식 (1)에서 θ는 수평면에 대한 차량의 종방향(차량의 길이 방향) 기울기를 의미하고, G는 G센서가 차량의 진행 방향에 대해 측정한 가속도값이고, dVs는 차속 변화율을 의미한다. 그리고 이다(g는 중력가속도).

45(degree) : 100(%) = θ(degree) : G 센서 기반 도로 구배도(%)…계산식 (2)

트레일러 감지를 위한 위와 같은 차량 상태 조건이 충족되면, 발진 시 특정 속도에 도달할 때까지의 엔진 토크를 상기 엔진토크 적산부(55)가 적산한다. 여기서 특정 속도는 바람직하게, 차량 정차 상태에서 발진(출발) 시 1단에서 시작한 자동 변속기의 변속 단수가 2단 시프트 업(Shift-up) 되기 직전 직전 차량의 속도일 수 있다.

즉 엔진토크 적산부(55)는 정차 상태에서 1단 출발 후 2단 변속이 일어나기 직전의 차속까지 EMS(40)가 출력하는 엔진 토크를 실시간 적산하여 엔진 토크 적산값을 산출하는 것이다.

참고로, 1단에서 2단으로 변속이 이루어지는 차속은 차량 마다 세팅값(변속 맵)이 조금씩 다르므로 특정 속도로 한정되는 것은 아니나, 일반 승용차의 경우 대략 20Km/h(APS 30% 이내) 전후로 2단 변속이 일어나도록 설정되어 있다.

2단 변속 직전까지의 상기 엔진 토크 적산값은 트레일러 감지부(56)에 전달되며, 트레일러 감지부(56)는 전달받은 엔진 토크 적산값을 설정 기준값과 비교하여 트레일러가 장착되었는지 감지한다. 다시 말해 엔진 토크 적산값을 사전에 설정된 설정 기준값과 비교함으로써 차량에 트레일러가 장착되었는지 여부를 판단하는 것이다.

트레일러 감지부(56)는 바람직하게, 상기 엔진 토크 적산값(정차 상태에서 1단 출발 후 2단 변속이 일어나기 직전의 차속까지 엔진 토크를 실시간 적산한 값)이 사전에 설정된 상기 설정 기준값보다 크면 트레일러가 장착된 것으로 감지할 수 있다. 즉 엔진 토크 적산값 > 설정값 조건을 만족하면, 차량에 트레일러가 장착된 것으로 판단을 하게 되는 것이다.

도 2는 트레일러 무게에 따라 정차 상태에서 2단 시프트 업(Shift-up) 직전의 속도에 도달하기까지 걸린 시간과 엔진 토크 적산값을 도시한 실험 데이터로서, Y축은 시간(s, 정차 상태에서 2단 변속이 일어나기 직전까지 걸린 시간)이고, X축이 토크 적산값(TQ(Nm))을 나타낸다.

도 2를 참조하면, 트레일러 무게가 0Kg(트레일러가 장착되지 않은 경우로서 노란점으로 표시됨)인 경우 엔진 토크 적산값이 150 ~ 200Nm 정도로 유지되지만, 트레일러 장착 시 엔진 토크 적산값이 트레일러를 장착하지 않은 경우에 비해 확연히 증가하는 것을 알 수 있다. 특히 트레일러 무게에 비례하여 엔진 토크 적산값이 커지는 것을 알 수 있다.

좀 더 자세히 살펴보면, 트레일러 무게가 약 300Kg인 경우 엔진 토크 적산값은 200 ~ 250N 범위에 분포하지만, 트레일러 무게가 약 900Kg으로 증가하면 엔진 토크 적산값은 250 ~300N 범위에 분포하게 되고, 트레일러 무게가 약 1200Kg로 더욱 증가하면 엔진 토크 적산값 분포 범위도 300 ~ 350N 정도로 더욱 증가한다는 것을 도 2의 실험 데이터를 통해 알 수 있다.

다만 하나의 특정 기준값으로 트레일러 장착 여부만을 단순히 판단하는 것도 좋지만, 도 2의 실험 데이터를 고려했을 때, 기준값을 다른 크기로 여러 개 설정함으로써 트레일러 장착 여부뿐만 아니라, 트레일러의 대략적인 무게까지 판단할 수 있도록 설정하면, 견인되는 트레일러의 무게에 맞는 전용 변속 패턴의 적용이 가능하므로 변속 성능이나 가속 성능을 더욱 최적화할 수 있다.

그러므로 설정 기준값을 경량 트레일러 판정 기준값, 중량 트레일러 판정 기준값, 고중량 트레일러 판정 기준값 등으로 구분하여 전용 메모리에 설정 입력하고, 상기 트레일러 감지부(56)가 엔진토크 적산부(55)로부터 수신한 상기 엔진 토크 적산값을 상기 판정 기준값들과 비교하여 트레일러 장착 여부 및 트레일러 경중 여부까지 판단할 수 있게 구성하는 것도 바람직한 방법일 수 있다.

구배 보정부(59)는 트레일러 감지 시 엔진 토크 적산값과 상기 특정 속도에 도달할 때까지 걸린 시간을 인자로 하여 구배 보정값을 저장한 구배 보정맵을 이용하여 엔진 토크 적산값과 특정 속도에 도달할 때까지 걸린 시간에 매칭되는 구배 보정값을 결정하고, 결정된 구배 보정값을 이용하여 상기 G 센서 기반 도로 구배도를 보정(G 센서 기반 도로 구배도 + 구배 보정값)한다.

이와 같은 구배 보정의 목적은, 차량이 실제로는 평지나 평지에 가까운 경사로를 등판하는 상황이지만, 트레일러가 감지되면 마치 구배가 큰 경사로를 등판하는 것처럼 인식하도록 하는 것이며, 이를 통해 트레일링 상황에 맞는 최적의 변속 제어(고부하 변속맵을 이용하는 변속 제어)가 구현될 수 있도록 함으로써 차량의 거동성, 등판 성능, 연비 효율 등을 양호하게 하는 것이다.

제어기(50)는 또한, 상기 트레일러 감지부(56)가 트레일러를 감지할 때마다 카운트를 하나씩 늘려가면서 트레일러 감지 횟수를 기록하는 감지 횟수 기록부(57)와, 상기 감지 횟수 기록부(57)에 기록된 트레일러 감지 횟수(차량 발진 시 특정 속도에 도달할 때까지 적산된 엔진 토크 적산값이 설정값을 초과한 횟수)를 설정 횟수와 비교하는 비교부(58)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 감지 횟수 기록부(57)에 기록된 트레일러 감지 횟수가 상기 설정 횟수 이하이면, 상기 구배 보정부(59)는 토크 적산값과 도달 시간에 따라 구배 보정맵을 통해 실시간 결정되는 구배 보정값을 반영하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하고, 트레일러 감지 횟수가 설정 횟수를 초과하는 경우에는, 설정 횟수 초과 직전의 구배 보정값을 그대로 활용함으로써, 필요 이상의 잦은 구배 보정값 산출에 따른 연산 부하를 방지한다.

그리고 감지 횟수 기록부(57)에 의한 트레일 감지 횟수 기록 기능은 한 번 시동이 켜지면 시동이 OFF 될 때까지 활성화 상태로 유지되며, 시동이 OFF 되면 기록된 트레일러 감지 횟수를 '0'으로 초기화하여 이후 다시 시동이 켜지면 감지 횟수는 '0'부터 시작하도록 구성될 수 있다.

이하에서는, 상기 차량 발진 시 트레일러 장착에 따른 구배 보정 장치에 의해 행해지는 일련의 트레일러 장착 판단 및 그에 따른 구배 보정 과정을 도 3을 참조하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법을 설명하기 위한 제어 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법은, 특정 조건(정확한 트레일러 장착 판단 및 구배 보정을 위해 요구되는 차량 상태 조건) 만족 시 정차 상태에서 차량의 속도가 특정 속도에 도달할 때까지의 엔진 토크를 적산하는 엔진토크적산단계(S100)부터 시작한다.

여기서, 가속 페달 변위를 검출하는 APS(Accelerator Position Sensor) 출력이 제1 설정범위 이내이고, G 센서 출력으로부터 계산되는 도로 구배도가 제2 설정범위 이내이며, 스티어링 휠의 조향 상태를 검출하는 조향각 센서의 출력이 제3 설정범위 이내이며, 흡입 공기량, 점화각, 공연비 효율로부터 계산되는 엔진 토크가 제4 설정범위 이내이면 상기 특정 조건을 만족하는 것으로 판단한다.

예를 들어, 제1 설정범위는 가속 페달의 풀(Full) 조작을 100%로 했을 때, 10% 이상에서 30% 이하 범위일 수 있으며(10% ≤ APS ≤ 30%), 도로 구배도(경사도) 조건인 제2 설정범위는 -3% ≤ 구배도 ≤ 3% 일 수 있다. 그리고 조향각 조건인 제3 설정범위는 스티어링 휠의 중립 위치를 기준으로 -50deg ≤ 조향각 ≤ 50deg 일 수 있다.

또한, 엔진 토크는 0Nm ≤ 엔진 토크 ≤ 400Nm를 만족시키면 조건(트레일러 장착 판단을 위한 차량 조건)을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 즉 10% ≤ APS ≤ 30% & -3% ≤ 구배도 ≤ 3% & -50deg ≤ 조향각≤ 50deg 이면서, 엔진 토크가 0Nm ≤ 엔진 토크 ≤ 400Nm 이면, 차량의 현재 상태가 트레일 감지 및 구배 보정을 위한 조건을 만족한다고 판단할 수 있다.

엔진토크적산단계(S100)에서는 차량이 정차 상태에서 발진 후 특정 속도에 도달할 때까지의 엔진 토크를 적산하게 된다. 여기서 특정 속도는 정차 상태에서 차량 발진 시 자동 변속기가 1단에서 2단으로 시프트 업(Shift-up) 직전 차량의 속도일 수 있으며, 따라서 S100 단계에서는 정차 상태에서 1단 출발 후 2단 변속이 일어나기 직전의 차속까지 엔진 토크를 실시간으로 적산하는 것이다.

참고로, 1단에서 2단으로 변속이 이루어지는 차속은 차량 마다 세팅값(변속 맵)이 조금씩 다르므로 특정 속도로 한정되는 것은 아니나, 일반 승용차의 경우 대략 20Km/h(APS(10) 30% 이내) 전후로 2단 변속이 일어나도록 설정되어 있다.

S100 단계를 통해 엔진 토크 적산값이 산출되면, 산출된 엔진 토크 적산값을 설정 기준값과 비교하여 트레일러를 감지(트레일러 장착 여부를 판단)하는 트레일러감지단계(S200)로 넘어간다. S200 단계에서는 구체적으로, 상기 엔진 토크 적산값이 사전에 설정된 설정 기준값을 초과하면 트레일러 장착된 것으로 감지(판단)하게 된다.

트레일러감지단계(S200)에서 트레일러가 감지되면 그 때마다 카운트를 하나씩 늘려(감지 카운트 +1)가면서 트레일러 감지 횟수를 기록하며(S300), 이후 기록된 트레일러 감지 횟수를 설정 횟수와 비교하게 된다(S400). S400 단계를 통한 비교 결과, 트레일터 감지 횟수가 설정 횟수 이하이면, 다음 단계인 보정값결정단계(S500)로 프로세스가 전환된다.

S500 단계에서는 구체적으로, 트레일러가 감지된 시점(엔진 토크 적산값이 설정 기준값을 초과한 시점)에 구배 보정맵을 이용하여 상기 엔진 토크 적산값과 상기 특정 속도에 도달할 때까지 걸린 시간에 매칭되는 구배 보정값을 결정한다. 여기서 구배 보정맵은 엔진 토크 적산값과 상기 특정 속도에 도달할 때까지 걸린 시간 2가지 인자에 대해 실험 결과 값인 구배 보정값을 기록한 맵을 의미한다.

S500 단계에서 구배 보정값이 결정되면, 결정된 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 단계(S600)가 진행된다. S600 단계에서는 구체적으로, G 센서 기반 도로 구배도에 상기 구배 보정맵에서 결정되는 구배 보정값을 더하여 최종 도로 구배도를 도출하게 된다. 즉 S600 단계를 거쳐 최종 도출되는 도로 구배도는 'G 센서 기반 도로 구배도 + 구배 보정값'이 되는 것이다.

한편, 상기 S400 단계를 통한 비교에서 만약, 트레일터 감지 횟수가 설정 횟수를 초과하는 경우에는, 설정 횟수를 초과하기 직전의 구배 보정값을 G 센서 기반 도로 구배도 보정에 그대로 활용(S700)함으로써, 필요 이상의 잦은 구배 보정값 산출에 따른 연산 부하를 방지하고, S300 단계에서 기록된 감지 횟수는 시동 OFF와 함께 '0'으로 초기화된다.

이상에서 살펴본 본 발명의 실시 예에 따르면, 트레일러 장착 상태에서 발진 시 특정 속도에 도달하기까지 엔진 토크가 크게 상승하는 점에 착안하여 일련의 소프트웨어적인 처리만으로 트레일러 장착 여부를 판단함으로써, 종래 트레일러 전용 케이블과 같은 별도의 하드웨어적인 부품 사용을 배제할 수 있으며, 따라서 비용 절감을 도모할 수 있다..

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : APS(Accelerator Position Sensor)
20 : G 센서
30 : 조향각 센서
40 : EMS(Engine Management System)
50 : 제어기
52 : 정보 수집부
54 : 조건 판단부
55 : 엔진토크 적산부
56 : 트레일러 감지부
57 : 감지 횟수 기록부
58 : 비교부
59 : 구배 보정부

Claims

(a) 특정 조건 만족 시 정차 상태에서 차량의 속도가 특정 속도에 도달할 때까지의 엔진 토크를 적산하는 엔진토크적산단계;
(b) 엔진 토크 적산값을 설정 기준값과 비교하여 트레일러를 감지하는 트레일러감지단계;
(c) 트레일러가 감지되면 구배 보정맵을 이용하여 엔진 토크 적산값과 상기 특정 속도에 도달할 때까지 걸린 시간에 매칭되는 구배 보정값을 결정하는 보정값결정단계; 및
(d) 결정된 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 구배보정단계;를 포함하며,
상기 특정 조건은 가속 페달 변위를 검출하는 APS(Accelerator Position Sensor) 출력이 제1 설정범위 이내이고, G 센서 출력으로부터 계산되는 도로 구배도가 제2 설정범위 이내이며, 스티어링 휠의 조향 상태를 검출하는 조향각 센서의 출력이 제3 설정범위 이내이며, 흡입 공기량, 점화각, 공연비 효율로부터 계산되는 엔진 토크가 제4 설정범위 이내인 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법.
(a) 특정 조건 만족 시 정차 상태에서 차량의 속도가 특정 속도에 도달할 때까지의 엔진 토크를 적산하는 엔진토크적산단계;
(b) 엔진 토크 적산값을 설정 기준값과 비교하여 트레일러를 감지하는 트레일러감지단계;
(b') 상기 트레일러감지단계에서 트레일러가 감지될 때마다 카운트를 하나씩 늘려가면서 트레일러 감지 횟수를 기록하는 감지횟수기록단계;
(b") 기록된 트레일러 감지 횟수를 설정 횟수와 비교하는 비교단계;
(c) 트레일러가 감지되면 구배 보정맵을 이용하여 엔진 토크 적산값과 상기 특정 속도에 도달할 때까지 걸린 시간에 매칭되는 구배 보정값을 결정하는 보정값결정단계; 및
(d) 결정된 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 구배보정단계;를 포함하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 특정 속도는,
정차 상태에서 차량 발진 시 자동 변속기가 1단에서 2단으로 시프트 업(Shift-up) 직전 차량 속도인 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 트레일러감지단계에서는 상기 엔진 토크 적산값이 설정 기준값보다 크면 트레일러가 장착된 것으로 감지하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법.
삭제
제 2 항에 있어서,
상기 트레일러 감지 횟수가 설정 횟수 이하인 경우에만 보정값결정단계를 수행하고,
상기 트레일러 감지 횟수가 설정 횟수를 초과하면, 설정 횟수를 초과하기 직전의 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 트레일러 감지 횟수는 시동 OFF와 함께 '0'으로 초기화되는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 방법.
가속 페달 변위를 검출하는 APS(Accelerator Position Sensor);
도로 구배도를 검출을 위한 G 센서;
스티어링 휠의 조향 상태를 검출하는 조향각 센서;
흡입 공기량, 점화각, 공연비 효율로부터 엔진 토크를 계산하여 출력하는 EMS(Engine Management System); 및
상기 APS, G 센서, 조향각 센서 및 EMS로부터 수신된 정보를 이용하여 트레일러 장착 여부를 판단하고, 트레일러 장착 판단 시 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 제어기;를 포함하며,
상기 제어기는,
상기 APS, G 센서, 조향각 센서 및 EMS로부터 관련 정보를 수신하는 정보 수집부와,
차량 상태가 트레일러 감지를 위한 특정 조건을 만족하는지 판단하는 조건 판단부와,
상기 특정 조건 만족 시 정차 상태에서 특정 속도에 도달할 때까지의 엔진 토크를 적산하는 엔진토크 적산부와,
엔진 토크 적산값을 설정 기준값과 비교하여 트레일러를 감지하는 트레일러 감지부와,
트레일러 감지 시 구배 보정맵을 이용하여 엔진 토크 적산값과 특정 속도에 도달할 때까지 걸린 시간에 매칭되는 구배 보정값을 결정하고, 결정된 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 구배 보정부로 구성되며,
상기 조건 판단부는,
상기 APS 출력이 제1 설정범위 이내이고,
상기 G 센서 출력으로부터 계산되는 도로 구배도가 제2 설정범위 이내이며,
상기 스티어링 휠의 조향 상태를 검출하는 조향각 센서의 출력이 제3 설정범위 이내이며,
상기 EMS에서 도출된 차량의 엔진 토크가 제4 설정범위 이내이면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치.
가속 페달 변위를 검출하는 APS(Accelerator Position Sensor);
도로 구배도를 검출을 위한 G 센서;
스티어링 휠의 조향 상태를 검출하는 조향각 센서;
흡입 공기량, 점화각, 공연비 효율로부터 엔진 토크를 계산하여 출력하는 EMS(Engine Management System); 및
상기 APS, G 센서, 조향각 센서 및 EMS로부터 수신된 정보를 이용하여 트레일러 장착 여부를 판단하고, 트레일러 장착 판단 시 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 제어기;를 포함하며,
상기 제어기는,
상기 APS, G 센서, 조향각 센서 및 EMS로부터 관련 정보를 수신하는 정보 수집부와,
차량 상태가 트레일러 감지를 위한 특정 조건을 만족하는지 판단하는 조건 판단부와,
상기 특정 조건 만족 시 정차 상태에서 특정 속도에 도달할 때까지의 엔진 토크를 적산하는 엔진토크 적산부와,
엔진 토크 적산값을 설정 기준값과 비교하여 트레일러를 감지하는 트레일러 감지부와,
트레일러 감지 시 구배 보정맵을 이용하여 엔진 토크 적산값과 특정 속도에 도달할 때까지 걸린 시간에 매칭되는 구배 보정값을 결정하고, 결정된 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 구배 보정부와,
상기 트레일러 감지부가 트레일러를 감지할 때마다 카운트를 하나씩 늘려가면서 트레일러 감지 횟수를 기록하는 감지 횟수 기록부와,
트레일러 감지 횟수를 설정 횟수와 비교하는 비교부를 포함하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치.
삭제
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 특정 속도는,
정차 상태에서 차량 발진 시 자동 변속기가 1단에서 2단으로 시프트 업(Shift-up) 직전 차량 속도인 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 트레일러 감지부는,
상기 엔진 토크 적산값이 설정 기준값보다 크면 트레일러가 장착된 것으로 감지하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치.
삭제
제 9 항에 있어서,
상기 구배 보정부는,
상기 트레일러 감지 횟수가 상기 설정 횟수 이하인 경우에는, 상기 구배 보정맵을 통해 실시간으로 결정되는 구배 보정값을 반영하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하고
상기 트레일러 감지 횟수가 설정 횟수를 초과하는 경우에는, 설정 횟수를 초과하기 직전의 구배 보정값을 이용하여 G 센서 기반 도로 구배도를 보정하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 감지 횟수 기록부는,
시동 OFF 시 상기 트레일러 감지 횟수를 '0'으로 초기화하는 차량 발진 시 트레일러 장착 판단에 따른 구배 보정 장치.