KR20000069151A - 자동차의 운전저항을 나타내는 변수를 결정하기 위한 장치 및방법 - Google Patents

자동차의 운전저항을 나타내는 변수를 결정하기 위한 장치 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구동장치를 가진 자동차에 관한 것이며, 또한 여기서 구동장치의 부품이 회전될 수 있는 것이다. 운전저항을 나타내는 변수의 결정은 다음과 같이, 즉 자동차의 순간가속도를 나타내는 가속도 크기가 감지되므로서 나타난다. 더우기 자동차의 가속을 위한 기준크기가 얻어져야 하고 운전저항을 나타내는 크기가 감지된 가속도크기와 얻어진 기준크기의 비교에 따라서 결정된다. 본 발명의 핵심은, 즉 회전크기를 구하는데 있으며, 이 회전크기가 구동장치에 배치되어 있는 부품중의 적어도 하나의 회전모멘트를 나타내고 있다. 기준크기를 얻는 것은 발명적으로 얻어진 회전크기에 따라서 발생한다. 특히, 구동장치에 배치된 각 부품의 회전크기가 분리되어 얻어지는 것으로 되어 있다.

Description

자동차의 운전저항을 나타내는 변수를 결정하기 위한 장치 및 방법{Method and device for determining a variable representing the road resistance of a motor vehicle}
자동차의 구동장치에 있어서 여러가지의 구성부품이 배치되어 있는데, 예를 들어서 자동차모터, 모터의 주변장치(예를 들어 전류발전기,에어콘 등), 변속 커플링, 회전모멘트변속기, 자체 변속비로 변속될수 있는 기어박스, 회전시 자동차 바퀴의 회전속도의 균형을 맞추어 주는 차변장치 그리고 구동되는 자동차바퀴가 있다. 구동장치의 최적 제어를 위해서는, 실제 하중상태 또는 실제 자동차의 운전저항에 대한 측정 정보를 이용하는 것이 필요하다. 주행중 운전저항은 예를 들어서 경사를 주행하는 경우나 자동차의 공기저항계수가 변화되는 경우에 가중되어 설정되어 진다. 이 가중된 운전저항은, 즉 적절한 방법에 의해 개개의 운정상태에 맞도록 구동장치가 제어가 되는 운전상태를 발생시킨다. 특히 변속비의 결정을 위한 전략에 맞추는 것이 유리하다. 전자 구동장치의 조정은 부하 하중- 또는 운전저항 감지를 위한 알고리즘에 의해서 제어된다. 감지된 부하하중과 또는 감지된 운전저항에 따라서 변속곡선이 이동되거나 아니면 또다른 조치, 즉 진동변속을 피하기 위한 조치가 유도된다. 감지를 위해서 예를 들어 실제적인 자동차가속도와 예상하고 있는 가속도와의 비교가 이루어진다. 여기에 대해서 예상하고 있는 자동차 가속도가 결정된다.
독일 특허자료 DE 30 18 032 C2(US 4,625,590)에서는 하나의 방법, 즉 예상하고 있는 자동차 가속도가 출력모멘트를 이용하여 결정하는 방법이 쓰여져 있다. 동시에 구동장치의 효율이 반드시 고려되어야만 한다. 이렇게 설정된 결과가 그러나 단지 정상 운전상태에서만 교정이 가능한데, 왜냐하면 구동장치에서 회전으로 인한 관성 질량의 감속과 가속을 위해 필요한 모멘트에 대해서는 고려하지 않기 때문이다.
DE 41 38 822 C2(US 5, 557, 519)에서 방법이 기술되어 있는데, 따라서 위와 같은 효과를 상쇄하기 위해서, 자동차 질량이 회전질량체로 까지 증가한다. 이 과정에서 그러나 회전 질량체는 변속에 따라서 교정이 필요하게 된다.
본 발명의 과제는, 최소한의 실행비용으로 실제 주행 운전저항을 매우 정확히 결정하는 데 있다.
이 과제는 청구항과는 무관한 주요점에 의해 해결된다.
본 발명은 청구항과 무관한 주요점을 가지고 자동차 주행중 운전저항을 나타내는 변수를 결정하는 방법과 그에 따른 측정장치에 관한 것이다.
도 1은 주행 운전저항측정의 개념적인 스켓취가 그려진 도면.
도 2는 예상한 가속도를 얻는 것을 나타낸 도면.
도 3은 확실히 구동장치에서의 회전 모멘트비를 보여주는 도면.
도 4는 바퀴에서 부터 나오는 구동출력을 측정하는 과정을 보여주는 도면.
서술한 바와 같이, 본 발명은 구동장치를 가진 자동차에 관계하며, 그리고 이 구동장치의 부품이 회전한다는 것을 전제로 한다. 즉 이러한 부품은 자동차 모터, 모터 주변장치, 커플링, 회전 모멘트 변환장치, 회전시 자동차 바퀴의 회전속도의 균형을 맞추어주는 차변 기어장치나 또는 자동차 바퀴를 칭한다. 주행 운전저항을 제공하는 그 크기의 결정, 즉 순간 자동차 가속도를 제공하는 가속크기의 하나를 감지하므로서 결정된다. 더나아가서 자동차 가속도의 기준 크기가 얻어지고 운전저항을 제공하는 크기가 감지된 가속 크기와 얻어진 기준 크기와의 비교에 따라서 결정된다.
본 발명의 핵심은, 즉 회전 크기을 구하는 것이며, 그리고 이 크기가 구동장치에 배치된 부품중 적어도 하나의 회전 모멘트에 의해 제공된다. 이 구해진 기준 크기는 본 발명에 의해 구해진 회전크기에 따라 구해진다. 특히, 각각의 부품의 회전크기, 즉 구동장치에 장착되어 있는 부품의 회전 크기가 각각 분리되어 얻어진다.
구동장치에 있는 각각의 콤퍼넌트의 감속 또는 가속도를 위한 필요한 모멘트을 고려하므로서 주행 운전저항은 매우 정확히 결정된다. 여기서 분리되어 관찰되고 있는 구동장치의 각각의 콤퍼넌트는 단순한 변수를 형성하게 된다. 이에 의해 예를 들어, 기어의 변속비가 변화될 경우 단지 본 발명에 의해 얻어진 회전크기의 한 부분이 변조되는데, 이는 콤퍼넌트" 구동장치"와의 관계를 의미한다. 그밖에 전 인수의 크기를 맞추는 것은 필요하지 않다.
특히, 회전운동의 크기, 즉 구동장치에서 장치된 부품에서 제공하고 있는 순간 회전운동의 크기가 감지된다. 이 매순간 회전크기는 감지된 각각 부품의 순간 회전 운동에 따라 구해진다. 특히, 회전운동의 크기는 부품의 순간 회전속도에 맞추게 된다.
각각에 대한 콤퍼넌트의 회전운동, 각각의 콤퍼넌트에 대해서 각각 여러가지의 회전운동을 고려하므로서, 주행운전저항은 기본적으로 결정된다. 이로서 물리적인 근거를 이유로서 경험적인 인수들의 적용이 필요하지 않다. 이를 통해서 적용비용이 감소된다.
더우기 다음과 같은 것이 유리한데, 즉 기준크기를 얻는것은 다음을 통해서, 즉 얻어진 회전크기에 따라서 바퀴구동 모멘트 크기, 즉 바퀴로 부터 나가는 출력을 제공하는 바퀴구동 모멘트 및/또는 하나의 바퀴출력크기, 즉 바퀴들에 의해서 발생하는 출력을 보여주는 바퀴출력의 크기를 얻으므로서 이루어 진다.
본 발명의 유리한 형태는 다음의 청구항에서 나온다.
본 발명은 계속해서 실시예에 따라 상세히 설명된다.
예상된 가속도 a_L_erw와 실제 가속도 a_L와의 비교를 통해서 주행 운전저항이 얻어지게 된다. 여기서, 실제 운전가속도를 결정하는 것이 필요하다. 이는 시간간격[to-T, to]상에서 얻어진다. 이 시간간격에서 마찬가지로 예상 가속도가 구해진다.
실제 가속도에 대한 개념과 영향을 주는 크기는 도 1에 나타나 있다. 블록(102)는 실제 자동차를 표시한 것이며, 이 자동차는 설정된 크기(예를 들어, 주행경사/ -낙하, 자동차무게, 회전저항계수, 공기속도, 공기밀도, 공기저항계수/Cw-계수)아래에서 운행되는 데, 이들의 크기는 운전저항에 영향을 준다. 전체 자동차 바퀴에서 나가는 출력 Pw_rad으로 실제 자동차(102)가 순간 가속도 a_L 를 실현한다.
주행 운전저항의 결정을 위해서, 자동차모델(101)을 이용하여 예상하고 있는 가속도 a_L_erw를 결정한다. 예상하고 있는 가속도 a_L_erw의 결정을 위한 가장 중요한 입력크기 aLerw는 여기서 또한 전 자동차 바퀴에서 나오는 출력 Pw_rad이다.
전술한것 처럼, 예상 가속도 a_L_erw는 전 자동차 바퀴에서 나오는 출력 Pw_rad을 근거로 얻어 진다. 도 2에서는 예상 가속도 Pw_rad를 얻기 위한 계산방법이 나타나 있다. 이 계산방법은 시간간격[to-T, to]상에서 구해진다.
여기서 기술된 블록(201)에서 전 자동차 바퀴에서 나오는 출력 Pw_rad이 얻어진다. 이 값에서 블록(205)와 (206)사이에서 얻어진 손실출력값 Pw-luft와 Pw_roll을 공기 저항 및 회전저항을 이기기 위해서 202와 203의 접점에서 뺀다. 여기서 이 손실출력은 다음과 같이 얻어진다:
Pw_luft = 0.5 * rho_luft * Cw* (Vfzg)3* A
Pw_roll = f_roll * mfzg* g * V_fzg
여기서 rho_luft는 공기밀도, Cw는 공기저항계수, A 는 관계면적, V_fzg는 자동차 속도, m_fzg는 자동차 무게, g는 중력 가속도이다.
블록(204)에서 공기저항과 회전저항를 고려해서 얻어진 출력값을 자동차 무게 m_fzg와 자동차속도 V_fzg의 곱한값으로 나누었으며, 이는 예상 가속도 a_L_erw를 얻기 위해서다.
실제 자동차에 작용하는 가속도 aL의 감지가 블록(211)에서 예를 들어 바퀴회전 rpm에 의해 발생한다.
실제 가속도 a_L와 예상가속도 a_L_erw와의 비교에 의해 블록(201)에서 실제 작용하는 운전저항 Fw가 얻어진다. 이 운전저항 Fw가 구동장치 제어(212)에서 계속 작용하며, 예를 들어 순간 운전저항에 따른 변속선도와 조화를 맞추기위해서 작용한다.
이 구동장치의 계산블록(201)은 전체 바퀴에서 나가는 출력을 공급하고 있다. 이는 다음 수학식 2에 의해 결정된다:
Pw_rad = md_rad * n_rad
동시에 md_rad는 전체 바퀴에서 나가는 모멘트 이고 n_rad는 구동바퀴의 평균 회전 rpm이다.
모멘트 md_rad는 구동축에서 전달되는 모멘트를 고려하여 얻어진다.
전달된 모멘트가 결정되면 구동장치의 각각의 콤퍼넌트의 가속 또는 감속을 위해 필요한 회전 관성모멘트을 고려해야만 하는데, 이 회전 관성 모멘트는 질량 관성모멘트와 각가속도의 곱으로 나타난다. 도면 3에서 여기에 대한 구동장치에 있는 각각의 콤퍼넌트에 대한 크기를 나타낸다.
사용하고 있는 압축표식은 입력-, 출력- 그리고 구동창치 내의 각 콤퍼넌트 크기를 표시하고 있다. 콤퍼넌트는 확실히 구동장치에서의 구성부품들과 상사하지는 않으며, 다음과 같이 콤퍼넌트에 대해 상술한다:
-모터 : 기본 모멘트 md_m에 의해 구동되고 , 손실모멘트를 가지고 있는 모터의 유효 관성모멘트 tg_m를 가진 모터.
-주변장치 : 주변의 장치들로서 모두가 기계적으로, 어떤 고정된 변속비에서 모터의 크랭크축과 연결되어 있는 주변장치(예를 들어, 전류발전기, 에어콘)를 말한다. 이들은 크랭크축에서의 전체 모멘트 md_na에 속하며 질량관성모멘트th_na의 합 갖는다.
-모멘트 변환기, 이는 유체동력학적인 변환기 또는 마찰커플링을 포함하고 있다. 또한 이는 입구쪽으로는 질량관성모멘트를 th_w_e로 그리고 출구쪽으로는 th_w_a로 나타내고 있다.
-구동기어는 예를 들어서 수동식 기어변속, 변속 간격이 있는 자동변속기 그리고 변속 간격이 없는 자동변속기를 포함하고 있다. 이는 하나의 유효 관성모멘트 th_w_a로 나타내며, 또한 이는 변속비에 종속적이다.
-차변기어, 이는 여기서 관찰되고 있는 이 구동장치는 단일 모델에 근거를 두고 있다. 이로서 차동기어는 단순히 하나의 출력회전속도를 제어하게 된다. 이는 유효 관성모멘트 th_d로 나타낸다.
-자동차 바퀴, 이는 모든 4개 의 자동차의 바퀴를 의미하며 그리고 질량관성모멘트th_r로 나타내고 있다.
md_rad를 결정하기 위해서 구동장치의 각각의 컴퍼넌트에 의해서 출력모멘트를 계산하게 된다. 동시에 다음의 크기을 유도한다.
md_mi 모터: 지시 모멘트(이는 내연행정과정에 의해서 발생되는 모멘트)
md_m_ver모터: 손실 모멘트의 합
md_m_rot모터: 회전 모멘트
md_ma 모터: 출력모멘트
md_na주변장치: 수용 모멘트의 합
md_na_rot 주변장치: 크랭크 축과 관계하는 회전모멘트의 합
md_na_eff 주변장치: 유효 사용 모멘트의 합
md_kup 커플 링모멘트
md_we모멘트 변환기: 입력 모멘트
md_w_rot 모멘트 변환기: 회저모멘트의 합
md_wa 모멘트 변환기: 출력 모멘트
md_ge구동장치: 입력모멘트
md_g_rot 구동장치: 회전모멘트
md_ga 구동장치: 출력모멘트
md_de 차변: 입력모멘트
md_d_rot 차변: 회전모멘트
md_da 차변: 출력모멘트의 합
md_an 구동 모멘트
md_rbr 브레이크 정지모멘트의 합
md_r_rot 회전 모멘트의 합
md_rad구동바퀴의 합
도 4에 따라서 md_rad의 계산을 나타내주어야 한다. 또한 하나의 크기에 첨부한 표시" dot"는 이 크기의 시간적인 유도를 보이고 있다. 계속해서 파이 즉 pi = 3.141595. 이다. 구동장치와 차변장치에 있어서 질량 관성모멘트는 결합할 수 있도록 입력측으로 관계한다.
-계산블록(401)(모터):
md_ma= md_mi - md_m_rot - md_m_rot,
md_m_rot = 2 * pi * th_m * n_m_dot
-계산블록(402)(주변장치):
md_na = md_na_eff + md_na_rot
md_na_rot = 2 * pi * th_na * n_m_dot
-계산블록(403)(커플링 모멘트)
md_kup = md_am - md_na
-계산블록(404)(모멘트 변환기):
md_wa = [(md_we- md_w_rot_e) * mue_w] - md_w_rot_a
md_w_rot_e = 2 * pi * thwe* n_we_dot,
md_W_rot_a = 2 * Pi * th_w_a * n_wa_dot
여기서 mue_w는 모멘트 변환기의 정적인 모멘트변속비이다.
계산블록(405)(구동장치)
md_ga = (md_ge - md_g_ort) * mue_g
md_g_ort = 2 * pi * th_g * n_ge_dot.
여기서 me_g는 구동장치의 정적인 모멘트변속비이다.
계산블록(406)(차변)
md_da = (md_de - md_d_rot) * mue_d.
md_d_rot = 2 * pi * th_d * n_de_dot.
여기서 mue_d는 차변의 정적인 모멘트변속비이다.
계산블록(407)(구동바퀴):
md_d_rad = md_an - md_r_br - md_r_ror.
md_r_ror = 2 * pi * th_r * n_rad_dor
요약을 해보며, 구동장치의 각각의 컴퍼넌트 감속을 위해서나 아니면 가속을 위한 필요한 모멘트의 계산에 의해서 모멘트 md_rad는 지금까지 알려진 방법보다 더 정밀하게 계산되어진다. 이를 통해서 측정알고리즘의 정도가 더욱 상승된다. 물리학적인 바탕을 둔 측정을 통해서 경험적인 특정인수를 적용하는 것을 제외하게 된다. 이를 통해 응용비용이 절감된다.
컴퍼넌트에서의 측정과정의 배분은 간단한 변수을 성립시킨다. 이로서 예를 들어서 구성된 구동장치의 변속비의 변화에 있어서 확실히 계산상자 405가 도 4 에서 변조된다. 회전체의 전체질량을 통한 회전모멘트를 관찰하므로서 전체 크기의 조정은 필요하지 않다.

Claims (8)

  1. 자동차의 경우 운전저항을 나타내는 변수를 결정하기 위한 방법, 즉 자동차의 구동장치에서의 회전할 수 있는 부품 즉 자동차 모터, 모터주변장치, 하나의 커플링, 하나의 회전 모멘트 변환기, 변속 가능한 구동장치, 차변구동장치 또는 자동차 바퀴와 같은 순으로 나열되어 있고, 다음과 같은 순서로:
    - 순간 자동차의 가속도를 나타내는 가속크기( a_L)의 감지,
    - 자동차의 가속에 대한 기준크기(a_L_erw)의 측정,
    - 자동차의 경우 가속크기(a_L)와 측정된 기준크기(a_L_erw)의 비교에 의한 운전저항을 나타내는 변수를 결정하는 방법에 있어서,
    구동장치에 배치되어 있는 부품중 적어도 하나의 회전모멘트가 나타내는 회전 크기(md_m_rot, md_na_rot, md_w_rot_e, mdw_rot_a, md_d_g_rot, md_d_rot, md_d_r_rot)가 얻어지게 되고, 또한 기준크기(a_L_erw)를 얻는 것은 구해진 회전크기에 종속되어서 얻어지게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 각 요소의 회전크기(md_rad, md_m_rot, md_na_rot, md_d_w_rot_e, md_w_rot_a, md_d_g_rot, md_d_rot, md_r_rot), 즉 구동장치에 배치되어 있는 이들 각요소의 회전크기는 분리되어서 얻어지게 되는 것을 특징으로 하는 방법
  3. 제 1 항에 있어서, 회전운동의 크기(n_m_dot, n_we_dot, n_wa_dot, n_ge_dot, n_de_dot, n_rad), 즉 구동장치에서 배치되어 있는 부품의 순간회전운동을 나타내는 이 회전운동의 크기는, 감지되어지고 그리고 각각의 회전크기가 감지된 각 부품들의 순간 회전운동에 종속되어서 나타나게 되고, 또한 특히, 회전운동크기(n_m_dot, n_we_dot, n_wa_dot, n_ge_dot, n_de_dot, n_rad)가 부품의 순간 회전가속도를 감지하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 기준크기(a_L_erw)를 얻는 것은 다음과 같은 방법, 즉 얻어진 회전크기에 종속되어서 바퀴구동 모멘트크기(md_rad), 즉 이 모멘트가 바퀴에 의해서 출력되고 있는 모멘트를 나타내며, 또는 하나의 바퀴출력크기(pw_rad),즉 바퀴에 의해서 나오는 출력을 나타내는 바퀴출력크기를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 자동차에서 운전저항을 나타내는 변수를 결정하기 위한 장치이며, 동시에 자동차의 구동장치에서 회전하는 부품 즉 자동차모터, 모터 주변장치, 하나의 커플링, 하나의 회전모멘트 변환기, 변속가능한 구동장치, 차변장치 또한 자동차 바퀴로 배치되어 있으며, 그리고
    - 자동차의 순간 가속도를 나타내는 가속도크기(a_L)가 감지되며,
    - 자동차의 가속도를 위한 기준 크기(a_L_erw)가 얻어 지고,
    - 자동차에서 운전저항을 나타내는 크기가 감지된 가속크기(a_L)와 얻어진 기준크기(a_L_erw)와의 비교에 따라 변수가 결정되는 장치에 있어서,
    구동장치에 배치된 부품중 최소한 하나의 회전모멘트를 나타내는 하나의 회전크기(md_rad, md_m_rot, md_na_rot, md_w_rot_e, mdw_rot_a, md_d_g_rot, md_d_rot, md_r_rot)가 얻어지고,
    - 기준크기(a_L_erw)가 얻어진 회전크기에 종속적으로 얻어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 각 부품의 회전크기(md_rad, md_m_rot, md_na_rot, md_w_rot_e, mdw_rot_a, md_g_rot, md_d_rot, md_r_rot), 즉 구동장치에 배치되어 있는 각 부품의 회전크기가 분리되어 얻어지게 되는 것을 특징으로 하는 장치
  7. 제 5 항에 있어서, 회전운동크기(n_m_dot, n_we_dot, n_wa_dot, n_ge_dot, n_de_dot, n_rad), 즉 구동장치에 배치된 부품을 나타내는 순간 회전운동크기가 감지가 되고 각각의 회전크기가 각각의 부품의 감지된 순간 회전운동의 종속하에서 얻어지게 되고, 동시에 특히, 회전운동크기(n_m_dot, n_we_dot, n_wa_dot, n_ge_dot, n_de_dot, n_rad)가 부품의 순간 회전가속도를 감지하게 되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 5 항에 있어서, 기준크기(a_L_erw)가 다음과 같이 발생하는데, 얻어진 회전크기에 따라서 바퀴 구동 모멘트 크기(md_rad), 즉 바퀴에 의해서 배출되는 모멘트를 나타내는 바퀴구동 모멘트 크기와 또는 바퀴출력크기(pw_rad), 즉 바퀴에 의해서 배출되는 출력을 나타내는 바퀴 구동 모멘트 크기를 이루고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
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