KR20020019527A

KR20020019527A - 차속 제어 시스템

Info

Publication number: KR20020019527A
Application number: KR1020027000578A
Authority: KR
Inventors: 이노준스께; 아다찌가즈따까; 이시즈다께시; 스도히데끼
Original assignee: 하나와 요시카즈; 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2001-05-14
Publication date: 2002-03-12
Also published as: WO2001087662A1; US6732039B2; EP1204541A1; KR100474222B1; DE60120602D1; EP1204541B1; CN1216755C; DE60120602T2; CN1380861A; JP2001322458A; US20030105574A1; JP3578046B2

Abstract

차속 제어 시스템은 엔진 및 무단 변속기(CVT)가 설비된 차량에 설치된다. 차속 제어 시스템은 차속 제어를 실행하고, 스로틀 개도가 차속 제어를 위한 목표 스로틀 개도보다 커지도록 증가된 때 차속 제어를 일시 중지시키며, 스로틀 개도가 목표 스로틀 개도보다 작게 된 때 일시 중지된 차속 제어를 재개하도록 구성된 제어기를 포함한다. 또한, 제어기는 차속 제어의 재개시 차속이 목표 차속 이상인 때 스로틀 개도를 감소시킴과 동시에 CVT의 저단 변속을 실행하도록 구성된다. 따라서, 이러한 차속 제어 시스템은 차속 제어가 재개된 때 변속 충격을 발생시키지 않고도 차량을 신속하고 원활하게 감소시킬 수 있다.

Description

차속 제어 시스템 {VEHICLE SPEED CONTROL SYSTEM}

통상의 차속 제어 시스템은 가속 페달을 밟음으로써 차량이 목표 차속 이상으로 가속된 때 차량 정속 주행 제어(vehicle cruise control)를 일시 중지시키고, 스로틀 개도(throttle opening)가 정속 주행 제어를 위한 설정 스로틀 개도로 복귀한 때 차량 정속 주행 제어를 재개하도록 구성된다.

본 발명은 차속을 제어하기 위한 차속 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 자동차를 목표 차속으로 자동으로 정속 주행시키도록 자동차를 제어하는 차속 제어 시스템에 관한 것이다.

도1은 본 발명에 따른 차속 제어 시스템의 구조를 도시하는 블록도이다.

도2는 횡가속도 차속 보정량 연산 블록(580)의 구조를 도시하는 블록도이다.

도3은 차속(V_A(t))과 저역 필터의 차단 주파수(fc) 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.

도4는 차속 보정량(V_SUB(t))을 계산하기 위한 보정 계수(CC)와 횡가속도의 값(Y_G(t)) 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.

도5는 고유 주파수(ω_nSTR)와 차속 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.

도6은 차속(V_A(t))과 명령 차속의 최대치(V_SMAX) 사이의 편차의 절대치와 명령 차속 변동(△V_COM(t)) 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.

도7은 명령 구동 토크 연산 블록(530)의 구조를 도시하는 블록도이다.

도8은 엔진 비선형 정지 특성을 도시하는 맵(map)이다.

도9는 추정 스로틀 개도를 도시하는 맵이다.

도10은 CVT의 변속 맵을 도시하는 맵이다.

도11은 엔진 성능을 도시하는 맵이다.

도12는 명령 구동 토크 연산 블록(530)의 다른 구조를 도시하는 블록도이다.

따라서, 차량 정속 주행 제어는 목표 차속보다 높은 차속에서의 주행 조건으로부터 재개되어서, 스로틀을 폐쇄함으로써 차속이 목표 차속으로 감소된다.

그러나, 이러한 통상의 차속 제어 시스템은 변속기 및 브레이크 시스템을 이용하지 않고 정속 주행 제어의 재개시 감속 제어를 실행하였다. 따라서, 하향 경사로 주행 동안과 같이 차량이 스로틀 제어로 인한 감속에 더하여 추가 감속을 요구할 때, 목표 차속으로의 변환은 적당하지 않다. 더욱이, 차량에 무단 변속기(continuously variable transmission; CVT)를 제외한 자동 변속기가 설비되어 있다면, 비CVT(non-CVT) 자동 변속기로 인한 감속의 이용은 차량 탑승자에게 불쾌한 느낌을 주는 변속 충격(shift shock)을 야기할 것이다. 더구나, 브레이크 시스템으로 인한 감속이 하향 경사로 주행 중에 이용된다면, 브레이크 시스템은 브레이크 페이드(fade)를 야기하여 브레이크 시스템의 제동 성능이 저하될 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 변속 충격 및 브레이크 페이드를 발생시키지 않고 차량을 목표 차속 초과 차속으로부터 목표 차속으로 신속하게 감속할 수 있는 개량형 차속 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 차속 제어 시스템은 엔진 및 무단 변속기(CVT)가 설비된 차량을 위한 것이다. 상기 차속 제어 시스템은, 차속을 목표 차속으로 근접하게 하는 차속 제어를 실행하고, 스로틀 개도가 차속 제어를 위한 목표 스로틀 개도보다 큰 개도로 증가된 때 차속 제어를 일시 중지시키며, 스로틀 개도가 목표 스로틀 개도보다 작게 된 때 일시 중지된 차속 제어를 재개하고, 차속 제어의 재개시 차속이 목표 차속 이상인 때 스로틀 개도를 감소시킴과 동시에 CVT의 저단 변속(shift down)을 실행하도록 구성된 제어기를 포함한다.

도1 내지 도12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차속 제어 시스템이 도시되어 있다.

도1은 본 발명에 따른 차속 제어 시스템의 구조를 나타내는 블록도를 도시한다. 도1 내지 도12를 참조하여 본 발명에 따른 차속 제어 시스템의 구성 및 작동을 이하에서 논의하기로 한다.

본 발명에 따른 차속 제어 시스템은 차량에 설비되어, 차량 탑승자가 차속제어 시스템의 시스템 스위치(도시 안됨)에서 수동 절환하는 방식으로 대기 모드(standby mode)에 놓인다. 이러한 대기 모드 하에서, 설정 스위치(20)가 온(on) 상태로 절환된 때 차속 제어 시스템은 작동을 개시한다.

차속 제어 시스템은 마이크로컴퓨터 및 주변 장치로 구성된 차속 제어 블록(500)을 포함한다. 차속 제어 블록(500)에서의 블록들은 이러한 마이크로컴퓨터에 의해 실행되는 작동들을 나타낸다. 차속 제어 블록(500)은 조향각 센서(100), 차속 센서(10), 설정 스위치(20), 타력 주행 스위치(coast switch, 30), 가속(ACC) 스위치(40), 엔진 속도 센서(80), 가속 페달 센서(90) 및 무단 변속기(CVT, 70)로부터 신호를 수신한다. 수신된 신호에 따라, 차속 제어 블록(500)은 여러 명령치를 계산하고, 실제 차속을 목표 차속으로 제어하도록 이들 명령치를 차량의 CVT(70), 브레이크 액추에이터(50) 및 스로틀 액추에이터(60)로 각각 출력한다.

차속 제어 블록(500)의 명령 차속 결정 블록(510)은 예컨대 10ms인 각각의 제어 사이클마다 명령 차속(V_COM(t))을 계산한다. 접미어 (t)는 접미어 (t)를 갖는 값이 시간 t에서의 값이며 시계열(time series)(시간 경과)로 변화됨을 의미한다. 몇몇 그래프에서, 이러한 접미어 (t)가 유용하게 사용된다.

명령 차속 최대치 설정 블록(520)은 설정 스위치(30)가 온 상태로 절환된 때 차속(V_A(t))을 명령 차속 최대치(V_SMAX)(목표 속도)로서 설정한다. 차속(V_A(t))은 차속 센서(10)에 의해 타이어 회전 속도로부터 검출된 실제 차속이다.

명령 차속 최대치(V_SMAX)가 설정 스위치(20)에 의해 설정된 후에, 차속 설정 블록(520)은 타력 주행 스위치(30)의 1회 누름에 응답하여 명령 차속 최대치(V_SMAX)를 5km/h만큼 감소시킨다. 즉, 타력 주행 스위치(30)가 n번(n회) 눌러진 때, 명령 차속 최대치(V_SMAX)는 n x 5km/h만큼 감소된다. 더욱이, 타력 주행 스위치(30)가 소정 시간 주기(T초) 동안 눌러진 때, 명령 차속 최대치(V_SMAX)는 (T/1)초 x 5km/h 값만큼 감소된다.

마찬가지로, 명령 차속 최대치(V_SMAX)가 설정 스위치(20)의 조작에 의해 설정된 후에, 명령 차속 설정 블록(520)은 ACC 스위치(40)의 1회 누름에 응답하여 명령 차속 최대치(V_SMAX)를 5km/h만큼 증가시킨다. 즉, ACC 스위치(40)가 n번(n회) 눌러진 때, 명령 차속 최대치(V_SMAX)는 n x 5km/h만큼 증가된다. 게다가, ACC 스위치(40)가 소정 시간 주기(T초) 동안 눌러진 때, 명령 차속 최대치(V_SMAX)는 (T/1)초 x 5km/h 값만큼 증가된다.

횡가속도(횡방향-G) 차속 보정량 연산 블록(580)은 조향각 센서(100)로부터의 조향각(θ(t))과 차속 센서(10)로부터의 차속(V_A(t))을 수신하며, 횡가속도(이하, "횡방향-G"라 한다)에 따라 명령 차속(V_COM(t))을 보정하도록 이용되는 차속 보정량(V_SUB(t))을 계산한다. 구체적으로는, 횡방향-G 차속 보정량 연산 블록(580)은 도2에 도시된 바와 같이, 조향각 신호 저역 필터(이하, "조향각 신호 LPF 블록"이라 한다)(581), 횡방향-G 연산 블록(582), 및 차속 보정량 연산 맵(583)을 포함한다.

조향각 신호 LPF 블록(581)은 차속(V_A(t)) 및 조향각(θ(t))을 수신하고, 조향각 LPF 값(θ_LPF(t))을 계산한다. 조향각 LPF 값(θ_LPF(t))은 이하의 수학식 1로 표현된다.

[수학식 1]

θ_LPF(t) = θ(t)/(TSTR ·s + 1)

수학식 1에서, s는 미분 연산자이고, TSTR은 저역 필터(LPT)의 시간 상수로서 TSTR = 1/(2π·fc)로 표현된다. 더욱이, fc는 LPF의 차단 주파수로서, 도3의 차단 주파수(fc)와 차속(V_A(t)) 사이의 관계를 나타내는 맵에 의해 도시된 바와 같이 차속(V_A(t))에 따라 결정된다. 도3의 맵으로부터 명백한 바와 같이, 차단 주파수(fc)는 차속이 높아짐에 따라 작아진다. 예컨대, 차속 100km/h에서의 차단 주파수는 차속 50km/h에서의 차단 주파수보다 작다.

횡방향-G 연산 블록(582)은 조향각 LPF 값(θ_LPF(t)) 및 차속(V_A(t))을 수신하고, 이하의 수학식 2로부터 횡방향-G(Y_G(t))를 계산한다.

[수학식 2]

Y_G(t) = {V_A(t)²·θ_LPF(t)}/{N ·W ·[1 + A ·V_A(t)²]}

수학식 2에서, W는 차량의 축거(wheelbase) 치수이고, N은 조향 기어비이며, A는 안정도이다. 수학식 2는 차량의 횡방향-G가 조향각으로부터 얻어진 경우에 이용된다.

횡방향-G가 요우율 센서(yaw rate sensor)를 사용하여 저역 필터(LPF)에 의해 요우율(ψ(t))을 처리함으로써 얻어진 때, 횡방향-G(Y_G(t))는 이하의 수학식 3 및 4로부터 얻어진다.

[수학식 3]

Y_G(t) = V_A(t)·ψ_LPF

[수학식 4]

ψ_LPF= ψ(t)/(T_YAW· s + 1)

수학식 4에서, T_YAW는 저역 필터의 시간 상수이다. 시간 상수 T_YAW는 차속(V_A(t))이 증가함에 따라 증가한다.

차속 보정 연산 맵(583)은 횡방향-G(Y_G(t))에 따라 명령 차속(V_COM(t))을 보정하기 위해 이용되는 차속 보정량(V_SUB(t))을 계산한다. 차속 보정량(V_SUB(t))은 횡방향-G로부터 결정된 보정 계수(CC)와 명령 차속(V_COM(t))의 소정 변동 한계치를 곱함으로써 계산된다. 본 실시예에서, 명령 차속(V_COM(t))의 소정 변동 한계치는 0.021(km/h/10ms) = 0.06G로 설정된다. 명령 차속의 소정 변동 한계치는 도6에 도시된 명령 차속의 (가속/감속에 대응하는) 변동(△V_COM(t))의 최대치와 동일하다.

[수학식 5]

V_SUB(t) = CC x 0.021(km/h/10ms)

후술하는 바와 같이, 차속 보정량(V_SUB(t))은 차속 제어에 이용되는 명령 차속(V_COM(t))의 계산 과정에서 감산 항(subtraction term)으로서 부가된다. 따라서, 명령 차속(V_COM(t))은 차속 보정량(V_SUB(t))이 커짐에 따라 더 작은 값으로 제한된다.

보정 계수(CC)는 도4에 도시된 바와 같이 횡방향-G(Y_G)가 커짐에 따라 커진다. 그 이유는 횡방향-G가 커짐에 따라 명령 차속(V_COM(t))의 변화가 더욱 제한되기 때문이다. 그러나, 도4에 도시된 바와 같이 횡방향-G가 0.1G이하인 때, 명령 차속(V_COM(t))을 보정할 필요가 없다고 판단되므로 보정 계수(CC)는 0으로 설정된다. 더욱이, 횡방향-G가 0.3G 이상인 때, 보정 계수(CC)는 소정 상수값으로 설정된다. 즉, 차량이 통상의 운전 조건 하에서 작동되는 한, 횡방향-G는 결코 0.3G 이상으로 되지 않는다. 따라서, 횡방향-G의 검출치가 오류로 인해 커진 때 보정 계수(CC)가 과도하게 큰 값으로 설정되는 것을 방지하기 위하여, 보정 계수(CC)는 "2"와 같은 상수값으로 설정된다.

운전자가 가속 스위치(40)를 조작함으로써 목표 차속을 증가시킬 것을 요구한 때, 즉 차량의 가속이 요구된 때, 명령 차속(V_COM(t))은 현재 차속(V_A(t))과 명령차속 변동(△V_COM(t))을 합산하고, 현재 차속(V_A(t))과 명령 차속 변동(△V_COM(t))의 합으로부터 차속 보정량(V_SUB(t))을 감산함으로써 계산된다.

따라서, 명령 차속 변동(△V_COM(t))이 차속 보정량(V_SUB(t))보다 클 때, 차량은 가속된다. 명령 차속 변동(△V_COM(t))이 차속 보정량(V_SUB(t))보다 작을 때, 차량은 감속된다. 차속 보정량(V_SUB(t))은 명령 차속 변동의 한계치(명령 차속 변동의 최대치)를 도4에 도시된 보정 계수(CC)와 곱함으로써 얻어진다. 따라서, 명령 차속 변동의 한계치가 명령 차속 변동과 동일하고 보정 계수(CC)가 1인 때, 가속량은 감속량과 동일하게 된다. 도4의 경우에, Y_G(t) = 0.2인 때, 가속량은 감속량과 동일하게 된다. 따라서, 보정 계수(CC)가 1인 때, 현재 차속이 유지된다. 본 예에서, 횡방향-G(Y_G(t))가 0.2보다 작은 때, 차량은 가속된다. 횡방향-G(Y_G(t))가 0.2보다 큰 때, 차량은 감속된다.

운전자가 타력 주행 스위치(30)를 조작함으로써 목표 차속을 낮출 것을 요구한 때, 즉 차량의 감속이 요구된 때, 명령 차속(V_COM(t))은 현재 차속(V_A(t))으로부터 명령 차속 변동(△V_COM(t)) 및 차속 보정량(V_SUB(t))을 감산함으로써 계산된다. 따라서, 이러한 경우에, 차량은 항상 감속된다. 차속 보정량(V_SUB(t))이 커짐에 따라 감속 정도도 커지게 된다. 즉, 차속 보정량(V_SUB(t))은 횡방향-G(Y_G(t))의 증가에 따라 증가한다. 전술된 값 0.021(km/h/10ms)은 차량이 고속도로 상에서 주행하고 있다는 가정 하에서 정의되었다.

전술된 바와 같이, 차속 보정량(V_SUB(t))은 횡방향 가속도에 따른 보정 계수(CC)와 명령 차속 변동(V_COM(t))의 한계치 사이의 승산(multiple)으로부터 얻어진다. 따라서, 감산 항(차속 보정량)은 횡방향 가속도의 증가에 따라 증가하여, 차속은 횡방향-G를 억제하도록 제어된다. 그러나, 조향각 신호 LPF 블록(581)의 설명에서 언급된 바와 같이, 차단 주파수(fc)는 차속이 커짐에 따라 낮아진다. 따라서, LPF의 시간 상수(TSTR)는 증가되고 조향각 LPF(θ_LPF(t))는 감소된다. 따라서, 횡방향-G 연산 블록(581)에서 추정된 횡방향 가속도도 감소된다. 결과적으로, 차속 보정량 연산 맵(583)으로부터 얻어진 차속 보정량(V_SUB(t))은 감소된다. 결국, 조향각은 명령 차속의 보정에 대하여 효과적이지 못하게 된다. 바꿔 말하면, 가속의 감소를 향한 보정은 차속 보정량(V_SUB(t))의 감소로 인해 작게 된다.

구체적으로는, 조향각에 대한 고유 주파수(ω_nSTR)의 특성은 이하의 수학식 6으로 표현된다.

[수학식 6]

수학식 6에서, kf는 하나의 전륜 타이어의 코너링 동력이고, Kr은 하나의 후륜 타이어의 코너링 동력이며, W는 축거 치수이고, m_V는 차량 중량이며, A는 안정도이고, I는 차량의 요우 관성 모멘트이다.

고유 주파수(ω_nSTR)의 특성은, 차속이 증가함에 따라 고유 주파수(ω_nSTR)가 작게 되고 조향각에 대한 차량 응답성이 낮아지도록, 그리고 차속이 감소함에 따라 고유 주파수(ω_nSTR)가 크게 되고 조향각에 대한 차량 응답성이 향상되도록 수행한다. 즉, 횡방향-G는 차속이 낮아짐에 따라 조향 조작에 의해 생성되는 경향이 있으며, 조향 조작으로 인한 횡방향-G는 차속이 높아짐에 따라 억제되는 경향이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 차속 제어 시스템은 차속이 높아짐에 따라 명령 차속이 조향각으로 인한 보정에 의해 영향을 받지 않도록 차속의 증가에 따라 차단 주파수(fc)를 감소시킴으로써 응답성을 낮추도록 구성된다.

명령 차속 변동 결정 블록(590)은 차속(V_A(t)) 및 명령 차속 최대치(V_SMAX)를 수신하고, 차속(V_A(t))과 명령 차속 최대치(V_SMAX) 사이의 편차의 절대치(｜V_A-V_SMAX｜)를 근거로 하여 도6에 도시된 맵으로부터 명령 차속 변동(△V_COM(t))를 계산한다.

명령 차속 변동(△V_COM(t))을 결정하기 위한 맵은 도6에 도시된 바와 같이 구성된다. 구체적으로는, 편차의 절대치(｜V_A-V_SMAX｜)가 도6의 영역 B 내에 있을 때, 명령 차속 변동(△V_COM(t))이 차속 제어의 정지를 결정하는 가속도 한계치(α)보다 작게 되는 영역 내에서 차속(V_A(t))과 명령 차속 최대치(V_SMAX) 사이의 편차의 절대치가 증가됨에 따라 명령 차속 변동(△V_COM(t))을 증가시킴으로써 차량이 신속하게가속 또는 감속된다. 더구나, 편차의 절대치가 도6의 영역 B 내에서 작을 때, 운전자가 차량의 가속을 느낄 수 있고 명령 차속 변동(△V_COM(t))이 명령 차속의 최대치(V_SMAX)를 초과하지 않는 영역 내에서 편차의 절대치가 감소함에 따라 명령 차속 변동(△V_COM(t))이 감소된다. 편차의 절대치가 도6의 영역 A 내에서 클 때, 명령 차속 변동(△V_COM(t))은 0.06G와 같이, 가속도 한계치(α)보다 작은 일정값으로 설정된다. 편차의 절대치가 도6의 영역 C 내에서 작을 때, 명령 차속 변동(△V_COM(t))은 0.03G와 같은 일정값으로 설정된다.

명령 차속 변동 결정 블록(590)은 횡방향-G 차속 보정량 연산 블록(580)으로부터 출력된 차속 보정량(V_SUB(t))을 감시하며, 차속 보정량(V_SUB(t))이 0으로부터 0 이외의 값을 취한 후에 차속 보정량(V_SUB(t))이 0으로 복귀한 때 곡선 도로 상에서의 주행이 종료되었음을 판단한다. 더욱이, 명령 차속 변동 결정 블록(590)은 차속(V_A(t))이 명령 차속의 최대치(V_SMAX)와 동일하게 되었는지의 여부를 검출한다.

곡선 도로 상에서의 주행이 종료되었다고 판단된 때, 차속(V_A(t))과 명령 차속 최대치(V_SMAX) 사이의 편차의 절대치를 근거로 하여 도6의 맵을 사용함으로써 명령 차속 변동(△V_COM(t))을 결정하는 대신에, 곡선 도로 상에서의 주행이 종료되었다고 판단한 시점에 명령 차속 변동(△V_COM(t))이 차속(V_A(t))으로부터 계산된다. 곡선 도로 주행 종료 조건 하에서 명령 차속 변동(△V_COM(t))을 계산하기 위해 이용된 특성은 도6의 특성과 유사한 경향을 수행한다. 구체적으로는, 이러한 곡선 도로 주행 종료 조건에서 이용된 이러한 특성에서, 횡축은 절대치(｜V_A-V_SMAX｜) 대신에 차속(V_A(t))을 나타낸다. 따라서, 명령 차속 변동(△V_COM(t))은 차속(V_A(t))이 작아짐에 따라 작게 된다. 이러한 과정은 차속(V_A(t))이 명령 차속 최대치(V_SMAX)와 동일하게 된 때 종료된다.

곡선 도로 주행 종료시의 명령 차속 변동(△V_COM(t))의 상기 결정 방법 대신에, 차속 보정량(V_SUB(t))이 0 이외의 값을 취할 때, 곡선 도로 주행이 개시되었다고 판단된다. 이러한 상황 하에서, 곡선 도로 주행을 개시하는 시점(t1)에서의 차속(V_A(t1))이 미리 저장될 수 있으며, 명령 차속 변동(△V_COM(t))이 곡선 도로 주행 개시 시점(t1)에서의 차속(V_A(t1))과 곡선 도로 주행 종료 시점(t2)에서의 차속(V_A(t2)) 사이의 차이(△V_A)의 크기로부터 결정될 수 있다. 이러한 조건 하에서 명령 차속 변동(△V_COM(t))을 계산하기 위해 이용된 특성은 도6의 특성과 반대인 경향을 수행한다. 구체적으로는, 본 특성 곡선에서, 횡축이 ｜V_A-V_SMAX｜ 대신에 차속(V_A(t))을 나타내는 맵이 이용된다. 따라서, 명령 차속 변동(△V_COM(t))은 차속(V_A(t))이 커짐에 따라 작아지게 된다. 이러한 과정은 차속(V_A(t))이 명령 차속 최대치(V_SMAX)와 동일하게 된 때 종료된다.

즉, 차량이 곡선 도로 상을 주행할 때, 명령 차속은 횡방향-G가 소정 범위 내에서 억제되도록 보정된다. 따라서, 일반적으로 차속은 이러한 상황에서 낮아진다. 곡선 도로상에서의 주행이 종료되고 차속이 감소된 후에, 명령 차속 변동(△V_COM(t))은 곡선 도로 주행 종료 시점에서의 차속(V_A(t))에 따라, 또는 곡선 도로 주행 개시 시점(t1)에서의 차속(V_A(t1))과 곡선 도로 주행 종료 시점(t2)에서의 차속(V_A(t2)) 사이의 차이(△V_A)의 크기에 따라 변화된다.

더욱이, 곡선 도로 주행 중의 차속이 작거나 차속 차이(△V_A)가 작을 때, 명령 차속 변동(△V_COM(t))은 작게 설정되어서, 명령 차속으로 인한 차속 제어를 위한 가속은 감소된다. 이러한 작동은 차량이 S자형 곡선 도로와 같이 연속적인 곡선들을 갖는 와인딩 도로(winding road) 상에 주행할 때 큰 가속도가 각각의 곡선에 의해 발생되는 것을 방지하는 기능을 한다. 마찬가지로, 곡선 도로 주행 종료시에 차속이 높거나 차속 차이(△V_A)가 작을 때, 주행 곡선이 단 한 개라고 판단되고 명령 차속 변동(△V_COM(t))이 큰 값으로 설정된다. 따라서, 차량은 단일 곡선 도로의 주행이 종료된 직후에 가속되어서, 운전자는 가속의 감소로 인한 불쾌한 느낌을 받지 않게 된다.

명령 차속 결정 블록(510)은 차속(V_A(t)), 차속 보정량(V_SUB(t)), 명령 차속변동(△V_COM(t)) 및 명령 차속 최대치(V_SMAX)를 수신하며, 명령 차속(V_COM(t))을 다음과 같이 계산한다.

(a) 명령 차속 최대치(V_SMAX)가 차속(V_A(t))보다 큰 때, 즉 운전자가 가속 스위치(40)(또는 재개 스위치(resume switch))를 조작함으로써 차량의 가속을 요구할 때, 명령 차속(V_COM(t))은 이하의 수학식 7로부터 계산된다.

[수학식 7]

V_COM(t) = min[V_SMAX, V_A(t)+△V_COM(t)-V_SUB(t)]

즉, 명령 차속 최대치(V_SMAX) 및 V_A(t)+△V_COM(t)-V_SUB(t)의 값 중 작은 값이 명령 차속(V_COM(t))으로서 선택된다.

(b) V_SMAX= V_A(t)일 때, 즉 차량이 정속으로 주행할 때, 명령 차속(V_COM(t))은 이하의 수학식 8로부터 계산된다.

[수학식 8]

V_COM(t) = V_SMAX- V_SUB(t)

즉, 명령 차속(V_COM(t))은 명령 차속 최대치(V_SMAX)로부터 차속 보정량(V_SUB(t))을 감산함으로써 얻어진다.

(c) 명령 차속 최대치(V_SMAX)가 차속(V_A(t))보다 작을 때, 즉 운전자가 타력 주행 스위치(30)를 조작함으로써 차량의 감속을 요구할 때, 명령 차속(V_COM(t))은 이하의 수학식 9로부터 계산된다.

[수학식 9]

V_COM(t) = max[V_SMAX, V_A(t)-△V_COM(t)-V_SUB(t)]

즉, 명령 차속 최대치(V_SMAX) 및 V_A(t)-△V_COM(t)-V_SUB(t)의 값 중 큰 값이 명령 차속(V_COM(t))으로서 선택된다.

명령 차속(V_COM(t))이 전술한 방식으로 결정되며, 차속 제어 시스템은 결정된 명령 차속(V_COM(t))에 따라 차속(V_A(t))을 제어한다.

도1의 차속 제어 블록(500)의 명령 구동 토크 연산 블록(530)은 명령 차속(V_COM(t)) 및 차속(V_A(t))을 수신하고, 명령 구동 토크(d_FC(t))를 계산한다. 도7은 명령 구동 토크 연산 블록(530)의 구성을 도시한다.

입력이 명령 차속(V_COM(t))이고 출력이 차속(V_A(t))인 때, 그 전달 특성(함수)(G_V(s))은 이하의 수학식 10으로 표현된다.

[수학식 10]

G_V(s) = 1/(T_V·s + 1)· e^(-Lv·s)

수학식 10에서, T_V는 1차 지연 시간 상수(first-order lag time constant)이고, L_V는 동력 전달계(power train system)의 지연으로 인한 불감 시간(dead time)이다.

명령 구동 토크(d_FC(t))를 제어 입력(조작값)으로서 그리고 차속(V_A(t))을 피제어값으로서 다루는 방식으로 피제어 시스템의 차량 모델을 구성함으로써, 차량 동력 전달계의 거동은 이하의 수학식 11로 표시되는 단순화된 선형 모델로 표현된다.

[수학식 11]

V_A(t) = 1/(m_V·Rt·s)·e^(-Lv·s)·d_FC(t)

수학식 11에서, Rt는 타이어의 유효 반경이고, m_V는 차량 질량(중량)이다.

명령 구동 토크(d_FC(t))를 입력으로서 그리고 차속(V_A(t))을 출력으로서 이용하는 차량 모델은 차량 모델의 수학식 11이 1/s 형태의 것이므로 적분 특성을 수행한다.

피제어 시스템(차량)은 동력 전달계의 지연으로 인한 불감 시간(L_V)을 포함하고 불감 시간(L_V)을 이용된 액추에이터 및 엔진에 따라 변화시키는 비선형 특성을 수행하지만, 명령 구동 토크(d_FC(t))를 입력으로서 그리고 차속(V_A(t))을 출력으로서 이용하는 차량 모델은 교란 추정량(disturbance estimator)을 이용한 근사 영점화 방법(approximate zeroing method)에 의해 수학식 11로 표현될 수 있다.

명령 구동 토크(d_FC(t))를 입력으로서 그리고 차속(V_A(t))을 출력으로서 이용하는 피제어 시스템의 응답 특성을 소정의 1차 지연 시간 상수(T_V) 및 불감 시간(L_V)을 갖는 전달 함수(G_V(s))의 특성에 대응시킴으로써, 도7에 도시된 C₁(s), C₂(s) 및 C₃(s)를 사용하여 이하의 관계식이 얻어진다.

[수학식 12]

C₁(s) = e^(-Lv·s)/(T_H·s + 1)

[수학식 13]

C₂(s) = (m_V·Rt·s)/(T_H·s + 1)

[수학식 14]

d_V(t) = C₂(s)·V_A(t) - C₁(s)·d_FC(t)

수학식 12, 13 및 14에서, C₁(s) 및 C₂(s)는 근사 영점화 방법을 위한 교란 추정량이며, 교란 및 모델링으로 인한 영향을 억제하기 위한 보상기(compensator)로서 수행한다.

정규 모델(norm model)(G_V(s))이 피제어 시스템의 불감 시간을 무시할 때 시간 상수(T_V)를 갖는 1차 저역 필터로서 취급되는 경우에, 모델 매칭 보상기(C3(s))는 다음과 같은 상수를 취한다.

[수학식 15]

C₃(t) = m_V·Rt/T_V

이들 보상기(C₁(s), C₂(s), C₃(s))로부터, 명령 구동 토크(d_FC(t))는 이하의 수학식 16으로부터 계산된다.

[수학식 16]

d_FC(t) = C₃(s)·{V_COM(t) - V_A(t)] - {C₂(s)·V_A(t) - C₁(s)·d_FC(t)}

차량의 구동 토크는 명령 구동 토크(d_FC(t))를 근거로 하여 제어된다. 구체적으로는, 명령 스로틀 개도는 엔진 비선형 정지 특성을 나타내는 맵을 사용함으로써 실제 구동 토크(d_FA(t))를 명령 구동 토크(d_FC(t))에 근접시키도록 계산된다. 이러한 맵이 도8에 도시되어 있으며, 이러한 맵에 의해 표현되는 관계는 미리 측정되어 저장되어 있다. 더구나, 요구되는 토크가 음의 값이고 엔진의 음의 구동 토크에 의해 보장되지 않을 때, 차량 제어 시스템은 요구되는 음의 토크를 보장하도록 변속기 및 브레이크 시스템을 작동시킨다. 따라서, 스로틀 개도, 변속기 및 브레이크 시스템을 제어함으로써, 엔진 비선형 정지 특성을 선형화된 특성으로 수정할 수 있게 된다.

본 발명에 따라 본 실시예에서 이용된 CVT(70)에는 록업 기구(lockup mechanism)를 갖는 토크 컨버터가 제공되므로, 차속 제어 블록(500)은 CVT(70)의 제어기로부터 록업 신호(LU_S)를 수신한다. 록업 신호(LU_S)는 CVT(70)의 록업 조건을 나타낸다. 차속 제어 블록(500)이 록업 신호(LU_S)를 근거로 하여 CVT(70)가 비록업 조건(un-lockup condition)에 있다고 판단한 때, 차속 제어 블록(500)은 도7에 도시된 바와 같이 보상기(C₁(s), C₂(s))를 표현하도록 이용된 시간 상수(T_H)를 증가시킨다. 시간 상수(T_H)의 증가는 요구되는 응답 특성을 유지하기 위한 보정 계수에 대응하는 차속 제어 피드백 보정량을 감소시킨다. 따라서, 비록업 조건 하에서의 피제어 시스템의 응답 특성이 록업 조건 하에서의 피제어 시스템과 비교하여 지연되지만, 모델 특성을 비록업 조건 하에서의 피제어 시스템의 응답 특성으로 조절할 수 있게 된다. 그러므로, 차속 제어 시스템의 안정성이 록업 조건 및 비록업 조건 모두에서 보장된다.

도7에 도시된 명령 구동 토크 연산 블록(530)은 피제어 시스템의 전달 특성을 보상하기 위한 보상기(C₁(s), C₂(s))와, 설계자에 의해 미리 설계된 응답 특성을 달성하기 위한 보상기(C₃(s))에 의해 구성된다.

또한, 명령 구동 토크 연산 블록(530)은, 도12에 도시된 바와 같이, 설계자에 의해 결정된 요구되는 응답 특성을 보장하도록 보상하는 예비 보상기(C_F(s))와, 설계자에 의해 결정된 요구되는 응답 특성을 계산하기 위한 정규 모델 연산 블록(C_R(s))과, 정규 모델 연산 블록(C_R(s))의 응답 특성에 대하여 이동량(목표 차속과 실제 차속 사이의 차이)을 보상하기 위한 피드백 보상기(C₃(s)')로 구성될 수 있다.

예비 보상기(C_F(s))는 명령 차속(V_COM(t))에 대한 실제 차속(V_A(t))의 전달 함수(G_V(s))를 성취하기 위하여 이하의 수학식 17로 표현되는 필터를 사용함으로써 표준 명령 구동 토크(d_FC1(t))를 계산한다.

[수학식 17]

d_FC1(t) = m_V·Rt·s·V_COM(t)/(T_V·s + 1)

정규 모델 연산 블록(C_R(s))은 다음과 같이 전달 함수(G_V(s)) 및 명령 차속(V_COM(t))으로부터 차속 제어 시스템의 목표 응답(V_T(t))을 계산한다.

[수학식 18]

V_T(t) = G_V(s)·V_COM(t)

피드백 보상기(C₃(s)')는 목표 응답(V_T(t))과 실제 차속(V_A(t)) 사이의 편차가 발생한 때 편차를 제거하도록 명령 구동 토크의 보정량을 계산한다. 즉, 보정량(d_V(t)')이 이하의 수학식 19로부터 계산된다.

[수학식 19]

d_V(t)' = [(K_P·s + K_I)/s)][V_T(t) - V_A(t)]

수학식 19에서, K_P는 피드백 보상기(C₃(s)')의 비례 제어 이득이고, K_I는 피드백 보상기(C₃(s)')의 적분 제어 이득이며, 구동 토크의 보정량(d_V(t)')은 도7의 추정된 교란(d_V(t))에 대응한다.

록업 조건 신호(LU_S)로부터 CVT(70)가 비록업 조건에 있다고 판단된 때, 보정량(d_V(t)')은 이하의 수학식 20으로부터 계산된다.

[수학식 20]

d_V(t)' = [(K_P'·s + K_I')/s)][V_T(t) - V_A(t)]

수학식 20에서, K_P' > K_P이고, K_I' > K_I이다. 따라서, CVT(70)의 비록업 조건에서의 피드백 이득은 CVT(70)의 록업 조건에서의 피드백 이득과 비교할 때 감소된다. 게다가, 명령 구동 토크(d_FC(t))는 표준 명령 구동 토크(d_FC1(t)) 및 보정량(d_V(t)')으로부터 다음과 같이 계산된다.

[수학식 21]

d_FC(t) = d_FC1(t) + d_V(t)'

즉, CVT(70)가 비록업 조건에 있을 때, 피드백 이득은 록업 조건에서의 피드백 이득과 비교하여 더 작은 값으로 설정된다. 따라서, 명령 구동 토크의 보정량의 변화율은 더 작게 되어서, 록업 조건에서의 특성과 비교할 때 피제어 시스템의 응답 특성을 CVT(70)의 비록업 조건 하에서의 특성 지연에 적응시킬 수 있게 된다. 결국, 차속 제어 시스템의 안정성이 록업 조건 및 비록업 조건 모두에서 보장된다.

다음으로, 도1의 액추에이터 구동 시스템을 이하에서 논의하기로 한다.

도1의 차속 제어 블록(500)의 명령 기어비 연산 블록(540)은 명령 구동 토크(d_FC(t)), 차속(V_A(t)), 타력 주행 스위치(30)의 출력 및 가속 페달 센서(90)의출력을 수신한다. 명령 기어비 연산 블록(540)은 수신된 정보를 근거로 하여 후술되는 바와 같이, CVT(70)의 입력 회전 속도 및 출력 회전 속도의 비율인 명령 기어비(DRATIO(t))를 계산하고, 명령 기어비(DRATIO(t))를 CVT(70)로 출력한다.

(a) 타력 주행 스위치(30)가 오프 상태에 있을 때, 차속(V_A(t)) 및 명령 구동 토크(d_FC(t))를 근거로 하여 도9에 도시된 스로틀 개도 추정 맵으로부터 추정 스로틀 개도(TVO_ESTI)가 계산된다. 그리고 나서, 명령 엔진 회전 속도(N_IN-COM)가 추정 스로틀 개도(TVO_ESTI) 및 차속(V_A(t))을 근거로 하여 도10에 도시된 CVT 변속 맵으로부터 계산된다. 명령 엔진 회전 속도(N_IN-COM)를 미리 설정된 제1 한계치(N1)와 비교함으로써, 명령 엔진 회전 속도(N_IN-COM)는 미리 설정된 한계치(N1)보다 더 크게 되지 않도록 제어된다. 더욱이, 명령 기어비(DRATIO(t))는 차속(V_A(t)) 및 명령 엔진 회전 속도(N_IN-COM)를 근거로 하여 이하의 수학식 22으로부터 얻어진다.

[수학식 22]

DRATIO(t) = N_IN-COM·2π·Rt/[60·V_A(t)·Gf]

수학식 22에서, Gf는 최종 기어비이다.

명령 기어비 연산 블록(540)은 차속 제어 일시 중지 신호의 출력이 정지된 때, 즉 차속 제어가 재개된 때, 제1 한계치(N1) 대신에 제1 한계치(N1)보다 작은 제2 한계치(N2)를 이용한다. 이러한 구성은 다음과 같은 이유로 실행되어진다.차속 제어가 실행 중인 때, 운전자는 차속의 제어가 차속 제어 시스템에 따를 것이라고 생각한다. 따라서, 이러한 차속 제어 조건에서, 차량을 감소시키는 동안 엔진 회전 속도가 증가될지라도 운전자는 불쾌한 느낌을 느끼지 않는다. 그러나, 운전자가 가속 페달을 한번 밟고 나서 가속 페달을 원위치시킨 상황에서는, 엔진 속도가 증가된다면 운전자는 불쾌한 느낌을 느낄 수 있다. 따라서, 가속 페달을 밟고 나서의 가속 페달의 복귀 직후에 엔진 회전 속도의 이러한 바람직하지 않은 증가를 방지하기 위하여, 이러한 상황에서는 제1 한계치 대신에 보다 작은 한계치(N2)가 이용된다.

(b) 타력 주행 스위치(30)가 온 상태로 절환된 때, 즉 타력 주행 스위치(30)를 온 상태로 절환함으로써 명령 차속 최대치(V_SMAX)가 감소된 때, 이전의 명령 기어비(DRATIO(t-1))는 현재의 명령 기어비(DRATIO(t))로서 유지된다. 따라서, 타력 주행 스위치(30)가 연속적으로 온 상태로 절환된 때에도, 명령 기어비(DRATIO(t))는 타력 주행 스위치가 오프 상태로 절환될 때까지 타력 주행 스위치(30)의 온 상태로의 절환 직전에 설정된 값으로 유지된다. 즉, 타력 주행 스위치(30)의 온 상태로의 절환으로부터 타력 주행 스위치(30)의 오프 상태로의 절환까지의 주기 동안 저단 변속(shift down)이 금지된다.

구체적으로는, 차속 제어 시스템의 설정 속도가 타력 주행 스위치(30)의 조작에 의해 일단 감소되고 나서 가속 스위치(40)의 조작에 의해 증가된 때, 저단 변속은 이 주기 동안 금지된다. 따라서, 차량을 가속시키기 위하여 스로틀 개도가개방될지라도, 엔진 회전 속도는 이러한 변속 조건 하에서 결코 급격하게 증가되지 않는다. 이는 엔진이 소음을 과도하게 발생시키는 것을 방지한다.

도1의 실제 기어비 연산 블록(550)은, 엔진 속도 센서(80)를 통해 엔진 스파크 신호를 검출함으로써 얻어진 차속(V_A(t)) 및 엔진 회전 속도(N_E(t))를 근거로 하여 이하의 수학식 23으로부터, CVT(70)의 실제 입력 회전 속도와 실제 출력 회전 속도의 비율인 실제 기어비(RATIO(t))를 계산한다.

[수학식 23]

RATIO(t) = N_E(t)/[V_A(t)·Gf·2π·Rt]

도1의 명령 엔진 토크 연산 블록(560)은 명령 구동 토크(d_FC(t)), 실제 기어비(RATIO(t)) 및 이하의 수학식 24로부터 명령 엔진 토크(TE_COM(t))를 계산한다.

[수학식 24]

TE_COM(t) = d_FC(t)/[Gf·RATIO(T)]

도1의 목표 스로틀 개도 연산 블록(570)은 명령 엔진 토크(TE_COM(t)) 및 엔진 회전 속도(N_E(t))를 근거로 하여 도11에 도시된 엔진 성능 맵으로부터 목표 스로틀 개도(TVO_COM)를 계산하고, 계산된 목표 스로틀 개도(TVO_COM)를 스로틀 액추에이터(60)로 출력한다.

도1의 명령 브레이크 압력 연산 블록(630)은 엔진 회전 속도(N_E(t))를 근거로 하여 도11에 도시된 엔진 성능 맵으로부터 스로틀 완전 폐쇄 조건 동안의 엔진 브레이크 토크(TE_COM')를 계산한다. 더욱이, 명령 브레이크 압력 연산 블록(630)은 스로틀 완전 폐쇄 엔진 브레이크 토크(TE_COM'), 명령 엔진 토크(TE_COM(t)) 및 이하의 수학식 25로부터 명령 브레이크 압력(REF_PBRK(t))을 계산한다.

[수학식 25]

REF_PBRK(t) = (TE_COM(t) - TE_COM')·Gm·Gf/{4·(2·AB·RB·μB)}

수학식 25에서, Gm은 CVT(70)의 기어비이고, AB는 휘일 실린더 힘(실린더 압력 x 면적)이며, RB는 디스크 로터의 유효 반경이며, μB는 패드 마찰 계수이다.

다음으로, 차속 제어의 일시 중지 과정을 이하에서 논의하기로 한다.

도1의 차속 제어 일시 중지 판단 블록(620)은 가속 페달 센서(90)에 의해 검출된 가속 페달 제어 입력(APO)을 수신하고, 가속 페달 제어 입력(APO)을 소정 값과 비교한다. 상기 소정 값은 목표 스로틀 개도 연산 블록(570)으로부터 입력된 목표 스로틀 개도(TVO_COM), 즉 이 시점에서 자동적으로 제어되는 차속에 대응하는 스로틀 개도에 대응하는 가속 페달 제어 입력(APO₁)이다. 가속 페달 제어 입력(APO)이 소정 값보다 클 때, 즉 스로틀 개도가 운전자의 가속 페달 밟음 조작으로 인해 스로틀 액추에이터(60)에 의해 제어되는 스로틀 개도보다 클 때, 차속 제어 일시 중지 판단 블록(620)은 차속 제어 일시 중지 신호를 출력한다.

명령 구동 토크 연산 블록(530) 및 목표 스로틀 개도 연산 블록(570)은 차속제어 일시 중지 신호에 응답하여 계산을 각각 초기화시키며, CVT(70)의 변속 제어기는 정속 주행 변속 맵으로부터 정상 주행 변속 맵으로 변속 맵을 절환시킨다. 즉, 본 발명에 따른 차속 제어 시스템은 정속 주행을 일시 중지시키고, 운전자의 가속 페달 조작에 따라 정상 주행을 개시한다.

CVT(70)의 변속기 제어기는 정상 주행 변속 맵 및 정속 주행 변속 맵을 저장하고 있으며, 본 발명에 따른 차속 제어 시스템이 정속 제어를 일시 중지시킬 것을 판단한 때, 차속 제어 시스템은 CVT(70)의 변속기 제어기가 변속 맵을 정속 주행 변속 맵으로부터 정상 주행 변속 맵으로 절환할 것을 명령한다. 정상 주행 변속 맵은 저단 변속이 가속 동안에 신속하게 실행되도록 고응답성 특성을 갖는다. 정속 주행 변속 맵은 변속 맵이 정속 주행 모드로부터 정상 주행 모드로 절환될 때 운전자에게 원활하고 부드러운 느낌을 주는 연성(mild) 특성을 갖는다.

차속 제어 일시 중지 판단 블록(620)은 가속 페달 제어 입력(APO)이 소정 값보다 작은 값으로 복귀한 때 차속 제어 일시 중지 신호의 출력을 정지시킨다. 더욱이, 가속 페달 제어 입력(APO)이 소정 값보다 작고 차속(V_A(t))이 명령 차속 최대치(V_SMAX)보다 클 때, 차속 제어 일시 중지 판단 블록(620)은 감속 명령을 명령 구동 토크 연산 블록(530)으로 출력한다.

차속 제어 일시 중지 신호의 출력이 정지되고 감속 명령이 출력된 때, 명령 구동 토크 연산 블록(530)은 기본적으로는 명령 구동 토크(d_FC(t))를 성취하도록 목표 스로틀 개도 연산 블록(570)에서 계산된 스로틀 개도에 따라 감속 제어를 실행한다. 그러나, 명령 구동 토크(d_FC(t))가 스로틀을 완전히 폐쇄함으로써만 성취될 수 없을 때, 스로틀 제어에 더하여 변속기 제어가 추가로 이용된다. 구체적으로는, 이러한 큰 감속력이 요구되는 조건에서, 명령 기어비 연산 블록(540)은 하형 경사로 또는 평지 도로 상에서의 주행 등과 같은 도로 구배와는 무관하게 명령 기어비(DRATIO)(저단 변속 명령)를 출력한다. CVT(70)는 감속력의 부족량을 공급하기 위하여 명령 기어비(DRATIO)에 따라 저단 변속 제어를 실행한다.

차속 제어의 재개 작동에서의 감속도의 크기에 근거한 CVT(70)의 저단 변속 제어를 이용하는 상기 구성에 더하여, 저단 변속 제어는 스로틀의 완전 폐쇄에 의해 성취되는 목표 차속까지의 시간 주기가 소정 시간 주기보다 크게 될 때 이용될 수 있다. 구체적으로는, 차속 제어 블록(500)은 소정 시간 주기가 스로틀의 완전 폐쇄에 의해 보장될 수 없을 때 차량을 목표 차속으로 감속시키기 위하여 CVT의 저단 변속 제어를 이용하도록 구성될 수 있다.

또한, 명령 구동 토크(d_FC(t))가 스로틀 제어 및 변속기 제어 모두에 의해 보장되지 않을 때 그리고 차량이 평지 도로 상에서 주행할 때, 명령 구동 토크(d_FC(t))의 부족량은 브레이크 시스템을 이용함으로써 공급된다. 그러나, 차량이 하향 경사로 상에서 주행할 때, 브레이크 시스템에 의한 제동 제어는 명령 구동 토크 연산 블록(530)으로부터 명령 브레이크 압력 연산 블록(630)으로 브레이크 제어 금지 신호(BP)를 출력함으로써 금지된다. 하형 경사로 상에서의 브레이크 시스템의 제동 제어를 금지하는 이유는 다음과 같다.

하향 경사로 상에서의 차량이 브레이크 시스템에 의해 감속된다면, 제동을 연속적으로 실행할 것이 필요하다. 이러한 연속적인 제동은 브레이크 페이드를 야기할 수 있다. 따라서, 브레이크 페이드를 방지하기 위하여, 본 발명에 따른 차속 제어 시스템은 차량이 하향 경사로 상에서 주행할 때 브레이크 시스템을 이용하지 않고 스로틀 제어 및 변속기 제어에 의해 차량의 감속을 실행하도록 구성된다.

이렇게 구성된 일시 중지 방법에 의하면, 일정한 차속의 정속 주행 제어가 가속 페달의 밟음에 의해 야기되는 일시적인 가속에 응답하여 일시 중지된 후에 다시 재개되는 경우에도, 스로틀 제어만에 의한 것과 비교할 때 보다 큰 감속은 변속기의 저단 변속에 의해 보장된다. 따라서, 목표 차속으로의 변환 시간 주기는 더욱 단축된다. 더욱이, 감속을 위해 무단 변속기(CVT, 70)를 이용함으로써, 차량이 햐향 경사로 상에서 주행하는 때에도 변속 충격이 방지된다. 또한, 변속기 제어 및 스로틀 제어에 의해 보장되는 감속이 스로틀 제어만에 의한 것보다 크고 변속기 제어 및 스로틀 제어가 명령 차속 변동(△V_COM(t))을 근거로 구동 토크를 원활하게 성취하도록 실행되므로, 감속 정도를 소정 값으로 유지하면서 차량을 부드럽게 감속시킬 수 있다. 이와는 대조적으로, 통상의 비CVT 자동 변속기가 이용되는 경우에는, 저단 변속 동안에 변속 충격이 발생되어서, 큰 감속이 요구되는 때에도 비CVT 변속기에 이용되는 통상의 시스템은 스로틀 제어만을 실행하고 변속기의 저단 변속 제어를 실행하지 않았다.

차속 제어 시스템을 갖는 무단 변속기(CVT)를 이용함으로써, 변속기의 기어비를 원활하게 저단 변속할 수 있게 된다. 따라서, 차량이 차속 제어를 지속하는 동안 감속될 때, 스로틀 제어만에 의한 것보다 큰 감속이 원활하게 실행된다.

다음으로, 차속 제어의 정지 과정을 논의하기로 한다.

도1의 구동륜 가속 연산 블록(600)은 차속(V_A(t))을 수신하고, 이하의 수학식 26으로부터 구동륜 가속도(α_OBS(t))를 계산한다.

[수학식 26]

α_OBS(t) = [K_OBS·s/(T_OBS·s²+ s + K_OBS)]·V_A(t)

수학식 26에서, K_OBS는 상수이고, T_OBS는 시간 상수이다.

차속(V_A(t))이 타이어(구동륜)의 회전 속도로부터 계산된 값이므로, 차속(V_A(t))의 값은 구동륜의 회전 속도에 대응한다. 따라서, 구동륜 가속도(α_OBS(t))는 구동륜 속도로부터 얻어진 차속(V_A(t))의 변화율(구동륜 가속도)이다.

차속 제어 정지 판단 블록(610)은 구동 토크 연산 블록(600)에서 계산된 구동륜 가속도(α_OBS(t))를 차속의 변화율에 대응하는 0.2G 등의 소정 가속도 한계치(α)와 비교한다. 구동륜 가속도(α_OBS(t))가 가속도 한계치(α)보다 크게 된 때, 차속 제어 정지 판단 블록(610)은 차속 제어 정지 신호를 출력하여 구동 토크 연산 블록(530) 및 목표 스로틀 개도 연산 블록(570)에 명령한다. 차속 제어 정지 신호에 응답하여, 명령 구동 토크 연산 블록(530) 및 목표 스로틀 개도 연산 블록(570)은 그 계산을 각각 초기화시킨다. 더욱이, 차속 제어가 일단 정지된 때, 차속 제어는 설정 스위치(20)가 다시 온 상태로 되기 전까지 개시되지 않는다.

도1에 도시된 차속 제어 시스템은 명령 차속 변동 결정 블록(590)에서 결정된 명령 차속 변동(△V_COM(t))을 근거로 차속을 명령 차속으로 제어한다. 따라서, 차량이 정상적으로 제어될 때, 차속 변동은 명령 차속 변동의 한계치, 예컨대 0.06G = 0.021(km/h/10ms)보다 결코 크게 되지 않는다. 따라서, 구동륜 가속도(α_OBS(t))가 명령 차속 가속도의 한계치에 대응하는 소정 가속도 한계치(α)보다 크게 된 때, 구동륜에서 슬립이 발생할 가능성이 있다. 즉, 구동륜 가속도(α_OBS(t))를 소정 가속도 한계치(α)와 비교함으로써, 차량의 슬립의 발생을 검출할 수 있다. 따라서, TCS(traction control system) 등의 슬립 억제 시스템에서 가속도 센서를 제공하지 않고도 그리고 구동륜의 회전 속도와 종동륜의 회전 속도 사이의 차이를 검출하지 않고도 통상의 차속 센서의 출력으로부터 구동륜 가속도(α_OBS(t))를 얻음으로써 슬립 판단 및 차속 제어의 정지 판단을 실행할 수 있게 된다. 또한, 명령 차속 변동(△V_COM(t))을 증가시킴으로써, 목표 차속에 대한 시스템의 응답성을 향상시킬 수 있다.

차속 제어의 정지 판단이 구동륜 가속도(α_OBS(t))와 소정 값 사이의 비교를 근거로 실행되도록 본 발명에 따른 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 이러한 것으로 제한되지 않으며, 명령 차속 변동(△V_COM(t))과 구동륜 가속도(α_OBS(t)) 사이의 차이가 소정 값보다 크게 된 때 정지 판단이 이루어지도록 구성될 수 있다.

도1의 명령 차속 결정 블록(510)은 V_SMAX< V_A인지의 여부, 즉 명령 차속(V_COM(t))이 차속(V_A(t))보다 큰지 여부 및 감속 방향으로 변화되는지 여부를 판단한다. 명령 차속 결정 블록(510)은 차속(V_A(t))으로부터 5km/h를 감산함으로써 얻어진 값과 같은 차속(V_A(t))보다 작은 소정 차속 또는 차속(V_A(t))으로 명령 차속(V_COM(t))을 설정하고, 수학식 C₂(s)·V_A(t) - C₁(s)·d_FC(t) = d_V(t)의 출력을 0으로 설정하도록 적분기(C₂(s), C₁(s))의 초기값을 차속(V_A(t))으로 설정한다. 이러한 설정의 결과로서, C₁(s) 및 C₂(s)의 출력은 V_A(t)가 되어서, 추정 교란(d_V(t))은 0이 된다. 또한, 이러한 제어는 명령 차속(V_COM(t))의 변화율인 변동(△V_COM(t))이 0.06G 등의 소정 감속도보다 감속 방향으로 더 큰 때 실행된다. 이러한 구성에 의하면, 명령 차속의 초기화(V_A(t)→V_COM(t)) 및 적분기의 초기화를 불필요하게 하며 감속으로 인한 충격을 감속시킬 수 있게 된다.

또한, 명령 차속(실제 차속이 목표 차속에 도달하기까지의 각 시점에서의 명령 제어치)이 실제 차속보다 클 때 그리고 명령 차속의 시간 변동(변화율)이 감속 방향으로 절환된 때, 명령 차속을 실제 차속 또는 실제 차속보다 작은 소정 차속으로 변경함으로써, 실제 차속은 목표 차속으로 신속하게 수렴된다. 더구나, 실제차속 또는 실제 차속보다 작은 차속을 이용하는 것으로부터 명령 구동 토크 연산 블록(530)의 계산을 초기화함으로써 제어의 지속적인 성능을 유지할 수 있다.

게다가, 차속 제어 시스템이 선행 차량에 대하여 운전자에 의해 설정된 목표 차간 거리를 유지하면서 차량 주행을 실행하기 위해 실제 차간 거리를 목표 차간 거리에 근접하게 하는 제어를 실행하도록 구성된다면, 차속 제어 시스템은 목표 차간 거리를 유지하는 방식으로 명령 차속을 설정하도록 구성된다. 이러한 상황에서, 실제 차간 거리가 소정 거리보다 작게 된 때 그리고 명령 차속 변동(△V_COM(t))이 감속 방향으로 소정 값(0.06G)보다 크게 된 때, 명령 차속(V_COM(t))의 변경(V_A→V_COM) 및 명령 구동 토크 연산 블록(530)(특히, 적분기)의 초기화가 실행된다. 이러한 구성에 의하면, 차간 거리를 목표 차간 거리로 신속하게 수렴시킬 수 있게 된다. 따라서, 선행 차량에 대한 과도한 접근이 방지되고, 제어의 연속성이 유지된다. 또한, 불필요한 초기화(V_A(t)→V_COM(t) 및 적분기의 초기화)의 감소는 전단 변속 충격의 발생을 감소시킨다.

2000년 5월16일자 출원된 일본 특허 출원 제2000-143621호의 내용 전체가 본 명세서에 참조됨으로써 합체되었다.

본 발명이 본 발명의 소정 실시예를 참조함으로써 전술되었지만, 본 발명은 전술된 실시예들로 제한되지 않는다. 상기 기재 내용에 비추어 전술된 실시예의 수정예 및 변형예가 당해 기술분야의 숙련자에게서 이루어질 수 있다. 본 발명의 범주는 이하의 청구의 범위를 참조함으로써 한정된다.

본 발명에 따른 차속 제어 시스템은 무단 변속기가 설비된 자동차에 적용 가능하다.

Claims

엔진 및 무단 변속기(CVT)가 설비된 차량을 위한 차속 제어 시스템에 있어서,

차속을 목표 차속으로 근접하게 하는 차속 제어를 실행하고, 스로틀 개도가 차속 제어를 위한 목표 스로틀 개도보다 큰 개도로 증가된 때 차속 제어를 일시 중지시키며, 스로틀 개도가 목표 스로틀 개도보다 작게 된 때 일시 중지된 차속 제어를 재개하고, 차속 제어의 재개시 차속이 목표 차속 이상인 때 스로틀 개도를 감소시키고 CVT의 저단 변속을 실행하도록 구성된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차속 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어기는 스로틀 개도의 감소에 의해서만 보장되는 감속이 차속 제어의 요구 감속보다 작은 때 CVT에 저단 변속을 실행하도록 명령하는 것을 특징으로 하는 차속 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어기는 스로틀 개도를 소정 감속율로 감소시키며, 상기 제어기는 스로틀 개도의 감소에 의한 감속이 소정 감속보다 작은 때 CVT의 저단 변속을 실행하는 것을 특징으로 하는 차속 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어기는 차속 제어를 재개하는 시점에서의 차속이 목표 차속 이상인 때 엔진 회전 속도를 소정 한계치 내에서 제어하는 것을 특징으로 하는 차속 제어 시스템.
제4항에 있어서, 엔진 회전 속도에 대한 소정 한계치는 차속 제어를 재개하는 시점에서의 차속이 목표 차속 이상이 되는 조건을 제외한 조건에서 채택되는 한계치보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 차속 제어 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어기는 차속 제어를 재개하는 시점에서의 차속이 목표 차속 이상인 때 차량의 브레이크 시스템이 작동되는 것을 금지하는 것을 특징으로 하는 차속 제어 시스템.
제6항에 있어서, 상기 제어기는 차량이 하향 경사로 상에서 주행할 때 브레이크 시스템이 작동되는 것을 금지하는 것을 특징으로 하는 차속 제어 시스템.
제2항에 있어서, CVT의 CVT 제어기는 차량의 정상 주행에 적합하게 된 정상 주행 변속 맵과, 차속 제어를 위한 정속 주행 변속 맵을 저장하고 있으며, 상기 제어기는 상기 제어기가 차속 제어를 일시 중지시킨 때 CVT 제어기에 변속 맵을 정속 주행 변속 맵으로부터 정상 주행 변속 맵으로 절환하도록 명령하는 것을 특징으로 하는 차속 제어 시스템.
제5항에 있어서, 상기 제어기는 스로틀의 완전 폐쇄에 의해 달성되는 목표 차속까지의 시간 주기가 소정 시간 주기보다 크게 된 때 CVT에 저단 변속을 실행하도록 명령하는 것을 특징으로 하는 차속 제어 시스템.
엔진 및 무단 변속기(CVT)가 설비된 차량의 차속을 제어하는 방법에 있어서,

차속을 목표 차속으로 근접하게 하는 차속 제어를 실행하는 단계와,

스로틀 개도가 차속 제어를 위한 목표 스로틀 개도보다 큰 개도로 증가된 때 차속 제어를 일시 중지시키는 단계와,

스로틀 개도가 차속 제어를 위한 목표 스로틀 개도보다 작게 된 때 차속 제어를 재개시키는 단계와,

차속 제어의 재개시 차속이 목표 차속 이상인 때 스로틀 개도를 감소시키고 CVT를 저단 변속시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차속 제어 방법.