KR20010045751A - 차량의 엔진 토오크 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 미끄러운 노면에서 감속운행시 과도한 슬립이 발생되지 않도록 차량의 엔진 토오크를 제어하여 제동성능과 조정안정성의 향상을 도모할 수 있도록 한 차량의 엔진 토오크 제어방법을 제공함에 있다.

이를 위해, 본 발명은 차륜에 장착된 센서를 통해 검출한 차륜속도에 기초하여 차속과 슬립률을 연산하는 단계; 브레이크 페달을 밟지 않은 상태에서 감속운행시 부의 슬립이 발생되었는지를 판단하는 단계; 및 상기 단계에서 부의 슬립이 발생된 경우 현재 차량의 슬립에서 설정된 임계치를 감산한 슬립에러와 그 슬립에러의 기울기에 따라 연산된 목표토오크에 따라 아이들밸브의 개도를 조절하여 엔진 토오크를 제어하는 단계를 포함한다.

따라서, 본 발명은 미끄러운 노면을 주행하는 도중에 엔진브레이크를 사용하거나 혹은 가속페달의 작동을 갑자기 중단하는 등의 감속운행의 경우에 아이들밸브의 개도를 조절하여 엔진 토오크를 제어함으로써 제동손실의 방지는 물론, 조정안정성의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Description

차량의 엔진 토오크 제어방법{Method for controlling engine torque in a automobile}

본 발명은 차량의 엔진 토오크 제어방법에 관한 것으로, 특히 미끄러운 노면에서 감속운행시 과도한 슬립이 발생되지 않도록 차량의 엔진 토오크를 제어하여 제동성능과 조정안정성의 향상을 도모할 수 있도록 한 차량의 엔진 토오크 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량이 운행하고 있는 노면의 상태에 따라 제동성능은 달라지게 되는데, 노면의 마찰계수가 높은 도로에서는 제동거리가 짧으나 노면의 마찰계수가 낮은 도로에서는 제동성능이 상대적으로 떨어져 제동거리가 길어지게 된다. 이를 보완하기 위해, 차량에 ABS 시스템을 장착하여 노면상태에 따라 안정적이고 양호하게 제동력이 발휘되도록 하는 방안이 널리 채택되고 있다.

그런데, 운전자가 브레이크를 조작한 경우에 ABS 제어조건이 충족되기 때문에, 차량에 ABS 시스템을 장착하더라도 운전자에 의한 브레이크 조작이 없는 상태에서 차량을 급히 감속시킬 경우 ABS 시스템이 작동하지 않아 과도한 슬립이 발생할 수 있다.

예를 들어, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 노면마찰계수가 높은 일반도로에서 차량을 운행하는 도중 소정 시점(t1)에서 엔진브레이크를 사용하거나 혹은 가속페달에서 발을 떼더라도 슬립이 발생되지 않고 차량은 점차적으로 감속되게 된다. 이와 달리, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 미끄러운 노면을 운행하는 도중 소정 시점(t1)에서 엔진브레이크를 사용하거나 혹은 가속페달에서 발을 갑자기 떼면 적정한 슬립률(약 10-20%)을 초과하는 과도한 부(-)의 슬립이 발생된다. 여기서, 부(-)의 슬립은 차량의 감속운행시 나타나는 것으로서 가속운행시 나타나는 양(+)의 슬립에 대응된다.

이와 같이, 종래기술의 차량에서는 미끄러운 노면을 운행하는 상태에서 브레이크를 조작하지 않고 감속시킬 경우 과도한 부(-)의 슬립이 발생하게 되며, 이때 운전자가 급제동을 하기 위해 브레이크를 조작하더라도 이미 과도한 슬립에 돌입된 상태에서 제동동작이 시작되기 때문에 제동손실이 발생되여 제동거리가 길어지게 된다. 또한, 급제동을 하지 않더라도 과도한 부의 슬립아 발생된 상태에서 운행되므로 차량의 조정안정성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 미끄러운 노면에서 감속운행시 과도한 슬립이 발생되지 않도록 차량의 엔진 토오크를 제어하여 제동성능과 조정안정성의 향상을 도모할 수 있도록 한 차량의 엔진 토오크 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 차량감속시 노면조건에 따른 속도변화를 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 적용되는 차량의 제어시스템을 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 엔진 토오크의 제어과정을 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 차량의 엔진 토오크 제어방법을 나타내는 동작흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 차륜속도검출부 21 : 브레이크 페달

22 : 브레이크 스위치 23 : 제어부

24 : ABS구동부 25 : 아이들밸브구동부

상기와 같은 본 발명의 목적은 차륜에 장착된 센서를 통해 검출한 차륜속도에 기초하여 차속과 슬립률을 연산하는 단계; 브레이크 페달을 밟지 않은 상태에서 감속운행시 부의 슬립이 발생되었는지를 판단하는 단계; 및 상기 단계에서 부의 슬립이 발생된 경우 현재 차량의 슬립에서 설정된 임계치를 감산한 슬립에러와 그 슬립에러의 기울기에 따라 연산된 목표토오크에 따라 아이들밸브의 개도를 조절하여 엔진 토오크를 제어하는 단계에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 상기 엔진 토오크를 제어하는 단계는 상기 슬립에러가 양의 값을 갖고 상기 슬립에러의 기울기가 증가되면 엔진 토오크를 증가시키는 단계와, 상기 슬립에러가 양의 값을 갖고 상기 슬립에러의 기울기의 감소폭이 소정 기준치 보다 작으면 현재 엔진 토오크를 유지하는 단계와, 상기 슬립에러가 양의 값을 갖고 상기 슬립에러의 기울기의 감소폭이 소정 기준치 보다 커지면 엔진 토오크를 감소하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 적용되는 차량의 제어시스템을 나타내는 구성도로서, 구동륜과 종동륜에 설치된 복수의 센서(S1-S4)로 이루어져 차륜속도를 검출하는 차륜속도검출부(20)와, 운전자에 의한 브레이크 페달(21)의 작동에 따라 온,오프되는 브레이크스위치(22)를 구비하고 있다.

그리고, 차량의 운행에 대한 전반적인 동작을 관할하는 제어부(23)가 마련되며, 상기 브레이크 페달(21)의 조작시 유압회로상의 마스터실린더에서 차륜의 휠실린더로 브레이크 액압을 공급하기 위해 솔레노이드밸브와 액압펌프용 모터를 구동하는 ABS구동부(24)를 구비한다.

상기 제어부(23)는 차륜속도검출부(20)로부터 입력받은 차륜속도에 기초하여 차속과 슬립률을 연산하여 ABS구동부(24)를 제어하여 ABS 제어동작과 트랙션 제어동작을 수행하게 된다. 일예로, 운전자가 브레이크 페달(21)을 조작시 차륜에 과도한 제동력이 가해져 과도한 슬립이 발생하면 상기 제어부(23)는 ABS구동부(24)를 제어하여 유압회로상의 브레이크 액압을 감압, 유지, 증압시키는 ABS 제어모드에 따라 제동거리를 단축하는 ABS 제어동작을 수행하게 된다. 또한, 차량의 급발진시와 같이 과도한 양(+)의 슬립이 발생하는 경우 상기 제어부(23)는 적정한 구동 토오크가 유지되도록 상기 ABS구동부(24)를 제어하여 차륜의 휠실린더에 적정한 브레이크 액압을 가함으로써 차량의 주행상태를 제어하는 트랙션 제어동작을 수행하게 된다.

또한, 상기 제어부(23)는 브레이크 스위치(21)의 조작없이 미끄러운 노면에서 차량을 감속할 때 과도한 부(-)의 슬립이 발생되지 않도록 차량의 엔진 토오크를 제어하게 되는데, 가속페달의 조작에 연동하는 드로틀밸브(미도시)의 개도를 조절하지 않고 아이들밸브구동부(25)를 제어하여 엔진 토오크를 증가 또는 유지 및 감소시키게 된다. 즉, 상기 아이들밸브구동부(25)는 상기 제어부(23)의 제어하에 스텝모터(26)를 구동시켜 아이들밸브(미도시)의 개도를 조절하여 엔진 토오크를 제어하게 된다. 여기서 아이들밸브는 연료 혼합비를 넓은 범위내에서 조절하는 드로틀밸브와는 달리 에어콘가동시 혹은 전조등을 점등하는 경우에 엔진 토오크의 일시적인 저하를 보상하도록 연료 혼합비를 미세조정범위 내에서 일정 비율만큼 조절하기 위해 마련되어 있다.

이와 같이, 차량의 감속운행시 과도한 부(-)의 슬립을 방지하기 위해 엔진 토오크를 제어하는 동작을 도 3에 따라 구체적으로 설명한다.

차량의 감속운행시 구동륜에 장착된 센서(S1,S2)에서 검출되는 차륜속도(Vb)와 종동륜에 장착된 센서(S3,S4)에서 검출되는 차륜속도 즉 차체속도(Va; 이하, 차속이라 한다) 사이에는 소정의 속도차가 생기며 다음의 [계산식 1]에 의해 정의되는 슬립에러(Se)과 비례적으로 대응하게 된다.

[계산식 1] 슬립에러(Se) = 현재 차량의 슬립 - 설정된 임계치

일반도로를 운행시 적정한 슬립률(약 10-20%)을 벗어나지 않는 범위에서 슬립이 발생되므로 안정적인 차량운행을 유지할 수 있게 된다.

그런데, 미끄러운 노면에서 차량을 운행하는 도중 브레이크 페달(21)을 밟지 않고 감속운행하기 위해 엔진브레이크를 사용하거나 혹은 가속페달에서 갑자기 발을 떼면 과도한 부(-)의 슬립이 발생하게 되므로, 상기 제어부(23)는 슬립에러(Se)와 그 슬립에러(Se)의 기울기에 따라 목표토오크(To)를 계산하여 엔진 토오크를 제어하게 된다. 여기서, 상기 제어부(23)는 다음의 [계산식2]에 의하여 목표토오크(To)를 계산한다.

[계산식 2]

목표토오크(To) = { Kp×슬립에러 + Kd×(슬립에러의 기울기) }

여기서, Kp와 Kd는 비례상수이다.

도 3의 (a)에서 제1차륜속도(Vb1)와 같이 현재 차량의 슬립이 임계치(D) 보다 커서 슬립에러(Se)가 양의 값을 갖고 그 슬립에러(Se)의 기울기가 증가되면, 상기 제어부(23)는 아이들밸브구동부(25)를 제어하여 엔진 토오크를 증가시킨다. 즉, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 제1구간(P1)의 목표토오크(To)에 대응되게 아이들밸브구동부(25)는 스텝모터(26)를 정방향으로 구동시켜 아이들밸브의 개도를 점차로 넓혀 연료의 혼합비를 증가시키게 된다.

이후, 제2차륜속도(Vb2)와 같이 엔진 토오크가 증가하여 슬립에러(Se)가 양의 값을 갖고 슬립에러(Se)의 기울기의 감소폭이 작으면, 상기 제어부(23)는 아이들밸브구동부(25)를 제어하여 스텝모터(26)를 정지시켜 엔진 토오크를 유지하게 된다. 즉, 도 3의 (b)에서 제2구간(P2)의 목표토오크(To)에 대응되게 아이들밸브의 개도를 유지하여 연료의 혼합비를 현재 상태로 유지하게 된다.

이후, 제3차륜속도(Vb3)와 같이 슬립에러(Se)가 양의 값을 갖고 슬립에러(Se)의 기울기의 감소폭이 커지면, 상기 제어부(23)는 아이들밸브구동부(25)를 제어하여 엔진 토오크를 감소시키게 되는데, 아이들밸브구동부(25)에 의해 스텝모터(26)가 역방향으로 구동하여 도 3의 (b)에서 제3구간(P3)의 목표토오크(To)에 대응되게 아이들밸브의 개도를 점차로 좁혀서 연료의 혼합비를 감소시키게 된다.

이후, 제4차륜속도(Vb4)와 같이 차량의 슬립이 임계치(D) 보다 작아 슬립에러(Se)가 음의 값을 가지게 되면 적정한 슬립률(약 10-20%) 이내에서 슬립이 발생되여 제동시 확실하게 제동력을 발휘할 수 있게 된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 차량의 엔진 토오크 제어방법을 도 4의 동작흐름도에 따라 설명한다.

먼저, 차량이 운행하는 도중에 차륜속도검출부(20)의 센서(S1-S4)는 차륜속도를 검출하고 그에 따른 차륜속도 검출신호를 상기 제어부(23)로 출력한다. 상기 제어부(23)는 센서(S1,S2)에 의해 검출된 구동륜의 차륜속도(Vb)와 센서(S3,S4)에 의해 검출된 종동륜의 차륜속도(Va)에 의해 차속과 슬립률을 연산한다(S110).

한편, 브레이크 페달(21)을 조작하면 브레이크 스위치(22)는 온신호를 출력하고, 이후 브레이트 페달(21)에서 발을 떼면 오프신호를 출력하게 된다. 상기 제어부(23)는 상기 브레이크 스위치(22)에서 출력되는 신호에 의해 브레이크 스위치(22)가 온되었는지 판단하게 된다(S120). 상기 브레이크 스위치(22)에서 온신호가 입력시 즉 운전자가 브레이크 페달(21)을 조작하여 제동하는 경우 차륜에 과도한 제동력이 가해져 과도한 슬립이 발생할 경우 상기 제어부(23)는 ABS구동부(24)를 제어하여 유압회로상의 브레이크 액압을 감압, 유지, 증압시키는 ABS 제어모드에 따라 제동거리를 단축하는 ABS 제어동작을 수행하게 된다(S125).

단계 S120의 판단결과 브레이크 스위치(22)가 오프된 경우 상기 제어부(23)는 차량의 감속운행시 나타나는 부(-)의 슬립인지를 판단하는데, 이는 운전자가 엔진브레이크를 사용하거나 혹은 가속페달의 작동을 갑자기 중단한 경우에 해당하는지를 판단하기 위함이다(S130). 이 판단 결과 차량의 가속운행시 나타나는 양(+)의 슬립인 경우에 상기 제어부(23)는 적정한 구동 토오크가 유지되도록 상기 ABS구동부(24)를 제어하여 차륜의 휠실린더에 적정한 브레이크 액압을 가함으로써 차량의 주행상태를 제어하는 트랙션 제어동작을 수행하게 된다(S135).

단계 S130의 판단결과 부(-)의 슬립인 경우 상기 제어부(23)는 [계산식 1]에 의해 슬립에러(Se)와 그 슬립에러(Se)의 기울기를 구한다(S140).

이어, 상기 제어부(24)는 슬립에러(Se)와 기울기에 따라 "증가모드"인지를 판단하는데, 슬립에러(Se)가 양의 값을 갖고 슬립에러(Se)의 기울기가 증가되면 엔진 토오크를 증가시키는 "증가모드"에 해당하게 된다(S150). 단계 S150의 판단결과 "증가모드"에 해당하면 상기 제어부(23)는 아이들밸브구동부(25)를 제어하여 엔진 토오크를 증가시키는데, 도 3의 (b)에서 제1구간(P1)의 목표토오크(To)에 대응되게 스텝모터(26)를 정방향으로 구동시켜 아이들밸브의 개도를 점차로 넓혀 연료의 혼합비를 증가시킨(S120) 다음 단계 S120로 회귀한다.

단계 S150의 판단결과 "증가모드"에 해당하지 않는 경우, 상기 제어부(23)는 "유지모드"인지를 판단하는데, 슬립에러(Se)가 양의 값을 갖고 슬립에러(Se)의 기울기의 감소폭이 작으면 현재 엔진 토오크를 유지하는 "유지모드"에 해당하게 된다(S160). 단계 S160의 판단결과 "유지모드"에 해당하면 상기 제어부(23)는 아이들밸브구동부(25)를 제어하여 스텝모터(26)를 정지시켜 엔진 토오크를 유지하는데, 도 3의 (b)에서 제2구간(P2)의 목표토오크(To)에 대응되게 아이들밸브의 개도를 유지하여 연료의 혼합비를 현재 상태로 유지한(S165) 다음 단계 S120로 회귀한다.

단계 S160의 판단결과 "유지모드"에 해당하지 않는 경우, 상기 제어부(23)는 "감소모드"인지를 판단하는데, 슬립에러(Se)가 양의 값을 갖고 슬립에러(Se)의 기울기의 감소폭이 커지면 엔진 토오크를 감소하는 "감소모드"에 해당하게 된다(S170). 단계 S170의 판단결과 "감소모드"에 해당하면 상기 제어부(23)는 아이들밸브구동부(25)를 제어하여 스텝모터(26)를 역방향으로 구동시켜 엔진 토오크를 감소시키는데,도 3의 (b)에서 제3구간(P3)의 목표토오크(To)에 대응되게 아이들밸브의 개도를 점차로 좁혀서 연료의 혼합비를 감소시킨(S175) 다음 단계 S120로 회귀한다.

단계 S170의 판단결과 "감소모드"에 해당하지 않는 경우로 슬립에러(Se)가 음의 값을 가지면 단계 S120로 회귀하는데, 즉 전술한 단계 (S150-S170)에 의하여 엔진 토오크를 증가,유지, 감소됨에 따라 차량의 슬립이 임계치(D) 보다 작아지게 되면 적정한 슬립률(약 10-20%) 이내에서 슬립이 발생되므로 제동시 확실하게 제동력을 발휘할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 미끄러운 노면을 주행하는 도중에 엔진브레이크를 사용하거나 혹은 가속페달의 작동을 갑자기 중단하는 등의 감속운행하는 경우에 과도한 슬립이 발생되지 않도록 미세조정범위 내에서 연료의 혼합비를 조절하기 위해 마련된 아이들밸브의 개도를 조절하여 엔진 토오크를 제어함으로써 제동손실의 방지는 물론, 조정안정성의 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 차륜에 장착된 센서를 통해 검출한 차륜속도에 기초하여 차속과 슬립률을 연산하는 단계;

   브레이크 페달을 밟지 않은 상태에서 감속운행시 부의 슬립이 발생되었는지를 판단하는 단계; 및

   상기 단계에서 부의 슬립이 발생된 경우 현재 차량의 슬립에서 설정된 임계치를 감산한 슬립에러와 그 슬립에러의 기울기에 따라 연산된 목표토오크에 따라 아이들밸브의 개도를 조절하여 엔진 토오크를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 토오크 제어방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 엔진 토오크를 제어하는 단계는 상기 슬립에러가 양의 값을 갖고 상기 슬립에러의 기울기가 증가되면 엔진 토오크를 증가시키는 단계와, 상기 슬립에러가 양의 값을 갖고 상기 슬립에러의 기울기의 감소폭이 소정 기준치 보다 작으면 현재 엔진 토오크를 유지하는 단계와, 상기 슬립에러가 양의 값을 갖고 상기 슬립에러의 기울기의 감소폭이 소정 기준치 보다 커지면 엔진 토오크를 감소하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 토오크 제어방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 목표토오크를 연산하는 단계는 다음의 계산식에 의해 연산되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 토오크 제어방법.

   [계산식]

   목표토오크 = { Kp×슬립에러 + Kd×(슬립에러의 기울기) }

   여기서, Kp와 Kd는 비례상수이다.
4. 제 1항에 있어서, 상기 아이들밸브는 연료 혼합비를 미세조정범위 내에서 일정 비율만큼 조절하기 위해 마련되는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진 토오크 제어방법.