KR20020072551A - 차량의 구동 유닛 제어 방법 및 장치 - Google Patents

차량의 구동 유닛 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

차량 구동 유닛의 제어를 위한 방법과 장치에 관한 것으로, 설정값 디폴트 변수 및 설정값 디폴트 변수의 세팅 방법을 나타내는 특성 변수가 수신된다. 조정기에서는 설정값 디폴트 변수 및 특성 변수가 상호 독립적으로 조정되고 구동 유닛 제어의 기본이 되는 변수가 선택된다. 변환기에서는 선택된 설정값 디폴트 변수 및 특성 변수가 조절 신호로 변환되며, 설정값 디폴트 변수 및 특성 변수를 토대로 상기 조절 신호가 경우에 따라서는 또다른 작동 변수, 특히 구동 유닛의 작동 상태를 고려하여 선택된다.

Description

차량의 구동 유닛 제어 방법 및 장치{Method and device for controlling the drive unit of a vehicle}
현대식 차량에서 작동기(예를 들어 구동 유닛, 기어 장치등)에 다수의 상반되는 디폴트(default)가 작용한다. 따라서 예컨대 차량의 구동 유닛은 운전자에 의해 지정된 운행 옵션, 즉 예컨대 작동 슬립 제어, 엔진 견인 모멘트 조절, 기어장치 제어, rpm 및/또는 속력 제한 및/또는 공회전 조절과 같은 외부 및/또는 내부 조절 및 제어 함수 설정값을 토대로 제어된다. 상기 설정 디폴트는 부분적으로 상반되는 효과를 나타내므로 상기 설정값 디폴트는 조정되어야 한다. 즉 구현되는 설정값 디폴트 중에 하나가 선별될 수 있어야 한다. 왜냐하면 구동 유닛은 오직 하나의 상기 설정값 디폴트를 세팅할 수 있기 때문이다.
구동 유닛 제어와 관련하여 독일 특허 공개 제 197 9 567 A1 호에는 다양한 설정 모멘트값의 상기 조정이 공지되어 있다. 모멘트 설정값으로부터 최대 및/또는 최소값 선택에 의해 설정값이 선택되고 상기 설정값은 현재 작동 상태에서구동 유닛, 예컨대 내연 기관에서 충전, 점화 각도 및/또는 분사된 연료량의 개별적인 제어 파라메터의 변수의 결정으로써 구현된다. 설정 디폴트의 변수 외에 예컨대 필수적인 동력의 세팅, 우선 순위 등과 관련한 다양한 특성이 설정 디폴트와 결합되고 상기 특성들은 상반된 고유 특성일 수 있으므로 설정 디폴트의 공지된 조정에서는 고려되지 않는다.
독일 특허 공개 제 197 09 317 A1 호에는 모든 차량에 대한 조정이 사전 설정되는 조치가 공지되어 있고, 상기 조치는 특히 분배된 경계 조건, 예컨대 소정의 동력을 토대로 모든 차량의 제어 시스템에 리소스의 요구와 리소스의 분배를 실행한다. 상기에 언급된 설정 디폴트의 특성과 관련한 구동 유닛의 제어를 위한 조치에 대한 확정된 지침은 알려져 있지 않다.
본 발명의 목적은 설정값 디폴트 변수 외에 그것과 관련된 특성 변수가 조정되는데 이용 및/또는 구동 유닛의 제어를 위한 제어 변수로 변환시 고려되는 조치를 제공하는 것이다. 이것은 종속 청구항의 특징에 의해 달성된다.
본 발명은 차량 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 바람직한 실시예에서 구동 유닛의 제어를 위한 제어 장치의 개괄적회로도를, 도 2 내지 4 에서는 흐름도를 도시하며, 상기 도면은 유효한 설정 디폴트가 특성, 또는 도출된 설정 디폴트 및 나타난 조절 경로의 선택을 통한 특성(들)을 도시한다.
특성 변수와 설정값 디폴트 변수의 상호 독립적인 조정에 의해 상반되는 요구의 최적의 조정이 구동 유닛 제어로 실현되고, 선택된 하나의 특성 변수 및 특성 변수들을 포함하는 당시의 적합한 설정 변수가 구동 유닛의 상응하는 제어 파라메터로 변환된다. 그 결과 설정값 디폴트에 의해 전송된 경계 조건의 범위에서 설정값 디폴트의 구현이 충족된다.
구동 유닛(내연 기관에서 예를 들어 충전, 점화각, 분사량, 분사 시점 등)의 제어 파라메터의 고정된 선택이 설정값 디폴트 및 설정값 디폴트의 특성 변수의 조정 시점에서 실행되지 않은 채, 상기 방법으로 언급된 변수들의 조정이 이루어지는것이 특히 장점이다.
특히 바람직한 방법으로 기술된 선행 방법은 가솔린 직접 분사 내연 기관에서, 일반적인 흡입 천공 분사 시스템에서, 디젤 분사 시스템에서 또는 선택적인 구동 컨셉(전기 구동, 연료셀 구동 등)에서 설정값 디폴트-및 특성 변수의 조정 및/또는 변환을 위해 사용된다.
특히 바람직한 방법으로 구동 유닛을 위한 회전 모멘트용 제어 시스템에서는 구동 유닛의 전송된 경계 조건을 포함하여 모든 외부 및 내부 모멘트 요구가 조정되고 우선시 된다. 따라서 제시된 조치에 의한 다양한 동력 요구의 조정이 바람직하며, 동력 변환의 한계는 조정기에 의해 고려된다. 상기 조정기는 파티션과 관계 없이 다수의 제어부에 의해 분리되어 있다.
바람직한 방법으로 조정기에 의해 검출되어 도출된 설정값은 구동 유닛의 작동점과 작동 상태에 따라 도출된 특성 변수(n)와 함께 구동 유닛의 조절 경로(제어 변수)에 대한 하나 또는 다수의 설정값에 의해 변환된다. 상기 변환 및 나타나는 조절 경로의 선택시 전송된 특성 변수(n) 및 구동 유닛의 현재 작동 상태가 고려되고, 따라서 도출된 특성(들) 및 엔진의 현재 작동 상태와 관련하여 도출되는 설정값 디폴트에 최적의 변환이 이루어진다.
또다른 장점은 하기의 실시예의 상세한 설명 및 독립 청구항에 나타난다.
본 발명은 이어서 도면에 도시된 실시예에 의해 상세히 설명된다.
도 1은 특히 가솔린 직접 분사 내연 기관, 구동 유닛의 제어를 위한 제어 장치의 회로도를 도시한다. 도 1 은 제어부(10)를 포함하고, 상기 제어부는 부품으로서 입력 회로(14), 적어도 하나의 연산부(16) 및 출력 회로(18)를 구비한다. 통신 시스템(20)은 상호 데이터 치환을 위해 상기 부품을 연결한다. 제어부(10)의 입력 회로(14)에는 입력 라인(22-26)이 제공되고 상기 라인은 바람직한 실시예에서 버스 방식으로 구현되고, 상기 라인에 의해 제어부(10)에 신호가 공급되며, 상기 신호는 구동 유닛의 제어를 위해 검증된 작동 변수를 나타낸다. 상기 신호는 측정 장치(28-32)에 의해 감지된다. 상기 작동 변수는 가속 패달 조절, 엔진rpm, 엔진 부하, 배기 가스 조성, 엔진 온도 등이다. 츨력 회로(18)에 의해 제어부(10)는 구동 유닛의 출력을 제어한다. 이것은 도 1에서 출력 라인(34, 36, 38)에 의해 표시되고, 상기 라인에 의해 적어도 분사하는 연료량, 내연 기관의 점화각 및 내연 기관의 공기 공급 조절을 위해 전기 작동하는 적어도 하나의 스로틀 밸브가 작동된다. 나타난 입력 변수 외에 입력 회로(14)에 디폴트 변수, 예컨대 회전 모멘트 설정값을 전송하는 또다른 차량 제어 시스템을 구비한다. 상기 제어 시스템은 예컨대 구동 슬립 조절, 운행 동력 조절, 기어장치 조절, 엔진 견인 모멘트 조절 등이다. 도시된 조절 경로에 의해 내연 기관을 위한 공기 공급, 개별 실린더의 점화각, 분사하는 연료량, 분사 시점, 공연비 등이 세팅된다. 운행 옵션의 형식으로 운전자에 의한 설정값 디폴트에 속하는 외부 설정값 변수인 도시된 설정값 디폴트 외에 구동 유닛 제어를 위한 내부 디폴트 변수, 예컨대 공회전 조절의 회전 모멘트 변형, 대응하는 설정 디폴트 변수를 제공하는 rpm 경계점, 속력 및/또는 회전 모멘트 변형 경계점, 부품 보호를 이루는 경계점 또는 시동시 분리된 별도의 설정 디폴트 변수가 존재한다.
개별 설정값 디폴트 변수는 경계 조건 또는 설정값 디폴트 변수의 변환 방법을 설명하는 특성들과 연결된다. 따라서 적용예에 따라서 설정값 디폴트 변수와 하나 또는 다수의 특성들이 결합될 수 있기 때문에 바람직한 실시예의 특성의 개념 하에서 특성 벡터가 이해될 수 있으며, 상기 특성 벡터에는 다양한 특성 변수가 표시된다. 설정값 디폴트 변수의 특성은 예를 들면 설정값 디폴트 변수의 세팅시 필요한 동력, 설정값 디폴트 변수의 우선 순위, 세팅될 예비 모멘트 변수, 및/또는 조절의 편리함(예를 들어 변형 한계) 등이다. 상기 특성들은 바람직한 실시예에 나타나 있다. 다른 실시예에서는 거의 오직 하나의 특성만이 제공된다.
선행하여 기술된 특성을 포함하는 적합한 특성 벡터는 외부 제어-및 조절 장치 또는 내부 함수의 각 설정값 디폴트 변수에 의해 전달된다.
도 2는 제어부의 연산부(16)내에서 진행하는 프로그램을 나타낸 흐름도를 도시한다. 상기 흐름도는 설정값 디폴트의 조정과 변환 및 그 특성을 나타낸다. 상기 연산부(16)는 가속 패달 위치(β)를 나타내는 변수를 제공한다. 상기 변수는 경우에 따라서 엔진 rpm 과 같은 또다른 작동 변수를 고려하여 연산 단계(100)에서 운전자의 소정 모멘트(MiFA)로 가속 패달 위치를 변환하고, 상기 운전자의 소정 모멘트는 조정기(12)에 공급된다. 또한 연산부(16)는 외부 모멘트 설정값(Mil-MiN)을 전송하고 상기 설정값도 조정기(12)에 공급된다. 각각의 모벤트 설정값은 선택된 특성 변수(또는 개별 특성 변수를 이루는 특성 벡터)(el-en)에 의해 전송되고 조정기(102)에 공급된다. 이를 위해 내부 함수(110)가 제공되고, 상기 함수는 대응하는 특성 변수를 갖는 모멘트 설정값을 조정기(102)로 공급하거나 모멘트 설정값(egrenz) 또는 특성 변수에 대한 한계값(Mlim)을 사전 설정하고, 상기 특성 변수도 조정기(102)로 공급되어 설정값과 특성값의 조정시 고려된다. 조정기(102)의 출력은 마지막으로 세팅되는 도출된 설정 모멘트값(MiSOLL) 및 공급된 특성 변수에서 한계값을 고려하여 선택 도출된 특성 변수(들)(eSOLL)이며, 상기 특성 변수와 관련하여 설정값이 구현된다. 상기 변수는 변환기(104)로 공급되고, 상기 변환기에는 또한 엔진 rpm 등과 같은 다른 작동 변수가 공급된다. 상기 변환기는 설정 모멘트값(MiSOLL)을 공급된 작동 변수 및 도출된 특성 변수(들)(n)를 고려하여 조절 변수로 번환시킨다. 상기 조절 변수에 의해 연료 도우징, 점화각, 공기 공급 등은 사전 설정된 설정 모멘트가 도출된 특성(들)과 관련하여 세팅하는데 영향을 미친다.
도 3은 조정기(102)의 바람직한 실시예를 설명하는 흐름도를 도시한다. 상기 흐름도는 이미 설명했듯이 조정기에 설정 모멘트값(Mil-MiN)이 공급되고, 상기 모멘트값 가운데 설정 모멘트가 내부 함수로 분류된다. 상기 설정 모멘트에 내부 설정갑 디폴트를 위한 특성 변수(el-eN)가 할당된다. 설정 모멘트값은 모멘트조정기(102a)로 공급되고, 상기 조정기는 서두에서 언급된 선행 기술에서처럼 작업한다. 특성 변수(-벡터)(el-eN)은 특성 조정기(102b)에 공급되어 조정된다. 조정기(102b)의 구체적인 형태는 이용된 특성에 달려 있다. 특성 "우선 순위"는 조정기에 당시의 최적의 우선 순위가 변환기에 전달되도록 함으로써 선택된다. 특성 "역학"이 선택되고 상기 역학 내에서 당시 최적의 역학 요청이 특성으로서 변환기에 제공된다. 특성 예비 모멘트에도 상응하여 적용된다. 이때 가장 크게 세팅되는 예비 모멘트가 계속 전달된다. 특성 승차감과 관련한 선택은 예컨대 각각 세팅된 운전자 유형(역동적 운전자, 정적인 운전자 등)에 따라 특성 승차감과 관련한 선택은 정적 또는 역동적 구현이 실행됨으로써 이루어진다. 이러한 방법으로 선택된 설정값 디폴트와 특성은 조정기(102a,102b)에 의해 리미터(102c)에 제공된다. 거기에서 설정값 디폴트는 부품 보호와 배기 가스 등을 이유로 형성된 사전 설정된 모멘트 한계값(Milim)에 제한된다. 상응하여 전송된 특성값들 또는 특성값은 한계값(egrenz)에 제한된다. 예컨대 상기 한계값은 현재 작동 상태에서 조절의 최대 가능 역학 및 예비 모멘트의 최대 가능 변수를 설명한다. 특성 한계값은 확정적으로 사전 설정되어 있거나 특성 필드, 연산 등과 관련하여 작동 변수를 기본으로 하는 특성 필드, 연산등 작동 변수의 범위에서 연산된다. 리미터(102c)에 의해 세팅하기 위해 변환기에 전달된, 경우에 따라서 제한되어 도출된 값(MiSOLL, eSOLL)이 전송된다.
따라서 모멘트 설정값과 특성값은 분리되고 상호 독립적으로 조정된다. 따라서 모멘트 설정값이 조정기(102)에 의해 선택되면, 조정기(102b)에 의해 다른 특성이 우선적으로 선택되기 때문에 조정기의 입력 특성은 변형될 수 있다. 따라서 특성값들은 모멘트 설정값과 무관하게 변형 가능하다.
도 4 는 변환기(104)의 바람직한 구현을 도시한다. 상기 변환기에 도 3에 따라 검출되어 도출된 값(MiSOLL, eSOLL)이 공급된다. 처음에는 104a 에서, 경우에 따라서는 라인(104b-104c)에 의해 공급된 다른 작동 변수를 고려하여 조절 경로가 선택된다. 이것은 예컨대 설정값 및 설정값의 일부를 세팅시 모든 조절 경로에 있어서 구현되는 특성에 대한 비율에 따라 이루어진다. 예컨대 실제로 rpm 에 의해 결정되는 현재 작동 상태에 따른 특성 역학에 관해서는 설정값의 세팅에 대한 최소 요구 시간이 도표로 주어지므로 적절한 조절 경로의 역학 요청을 고려하여 선택된다. 조절 변수는 전송된 설정값과 특성에 의해 검출되고 작동 방식(가솔린 직접 분사 엔진), rpm 및/또는 다른 입력 변수에 달려 있다. 예컨대 균일 표준 작동에 놓이면 예비 모멘트는 점화각 조절로서 세팅되는 반면, 층상 급기 작동에서 예비 모멘트는 실시되지 않는다. 현재 작동 상태에 대한 정보는 변환기(104)에 존재한다. 다른 한 예로 반저크함수는 소정 모멘트의 변환을 특정 시간, 예컨대 50 ms 에서 취득한다. 조절 경로가 필요한 역학을 제공하기 때문에, 이것은 낮은 rpm에서 점화각 조절에 의해 가능하거나 또는 층상 급기 작동에서는 상기 연료 부피의 변화에 의해서만 가능하다. 높은 rpm에서 취득된 변화는 연료량에 의해서도 가능하고, 균일 표준 작동에서도 가능하다. 왜냐하면 연료관의 사하각이 현재 지연 시간에 필요한 역학보다 작게 공급되기 때문이다. 변환기는 모든 개별 조절 경로마다 세팅되는 모멘트를 검출한다. 따라서 도 4에서 조절 경로(ML), 점화각(MZW) 및 연료(MQK)가도시된다. 각 조절 변수에 의해 조절 변수의 구현을 특징짓는 특성(eL,eZW,eQK)(예를 들어 당시의 조절 변수의 조절에 필요한 역학 등)이 전달된다. 바람직한 구현으로 특성 변수로서 모멘트 조절의 필수적인 역학이 전달된다. 조절 경로의 선택을 위해 본 실시예에서 도표가 제공되고, rpm 에 따른 상기 도표에서는 정해진 회전 모멘트 변화에 대한 개별 가속 패달의 최소 조절 시간이 표시되어 있다. 50 Nm의 회전 모멘트 변화에서 예컨대 2000 Umdr./min 의 rpm 일때 공기 섹션에 있어서 67msec 의 조절 시간을, 연료 섹션에 대해서는 33 msec, 점화각 섹션에 있어서는 14 msec가 발생하고, 4000 Umdhr./min의 rpm 에서는 대응하는 값이 각각 27msec, 13msec, 6msec 이다. 따라서 점화각 섹션의 2000 Umdhr./min 의 rpm 에서, 공기 섹션의 4000 Umdhr./min 의 rpm 에서 30msec의 특성 변수가 선택된다. 회전 모멘트 변화가 하나의 섹션에 의해서만 이루어질 수 없다면 조절 경로의 조합(예를 들어 점화각에 의한 회전 모멘트 변화의 일부, 잔여 연료)이 선택되며, 그 때마다의 조절 경로에 있어서 일치하는 특성 변수가 전달된다. 회전 모멘트 변화에 따라 실시예에서는 점화각이 출력 시점으로 리세트되고 공기 주입은 상응하여 조정된다. 다른 특성도 상응하여 구현된다. λ= 1 균일 표준 작동에서 충전 상승과 ZW-차후 조절에 의해 유도 작용이 세팅될 때 또다른 예가 나타난다. 층상 급기 작동에서 보류 요구가 작동 방식의 스위칭을 야기하거나(보류는 세팅될 수 없다) λ 한계의 의해층상 급기 작동에서는 요청된 유도 작용이 발생한다.
설정 조절 변수는 고유의 변환기(104d)에서 라인(104e-104f)에 의해 공급된 작동 변수를 고려한 해당되는 선택에 일치하여 전송된 특성을 고려하여 연료 도우징, 점화각 및/또는 공기 공급의 세팅을 위한 보정 신호로 출력된다. 따라서 전송된 설정값은 선행 기술에서 공지된 방법으로 조절 변수로 변환되는 반면, 조절 변수의 변형 방법은 특성에 의해 규정된다. 사전 제어된 경로의 효율은 선행 기술에 상응하여 고려된다.
제시된 조절 변수 외에 특히 가솔린 직접 분사 엔진에서 분사 시간, 회전 플랩 세팅, 밸브 세팅 등과 같은 또다른 조절 변수가 나타난다.
도시된 조치는 가솔린 직접 분사 내연 기관에 이용에 제한되지 않고 동일한 방법으로 디젤 연소 차량 및/또는 예컨대 전자 엔진 등과 같은 대체 구동 형태에 적용된다.
또한 도시된 조치는 회전 모멘트 설정값의 디폴트와 연결되어 있을 뿐 아니라 출력, 출력 rpm 등과 같은 구동 유닛의 다른 출력값으로도 사용된다.

Claims (6)

  1. 차량 구동 유닛의 제어를 위한 방법으로, 설정값 디폴트 변수에 따라 구동 유닛의 적어도 하나의 출력 변수가 세팅되고, 세팅을 위해 설정값 디폴트 변수의 하나가 사용되고, 상기 변수는 수신된 설정값 변수 디폴트로부터 선택되는 방법에 있어서,
    설정값 디폴트 변수 외에 설정값 디폴트 변수의 세팅 방법을 나타내는특성 변수가 수신되고 구동 유닛의 제어를 위해 상기 특성 변수가 설정값 디폴트와 무관하게 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 설정값 디폴트 변수가 구동 유닛의 회전 모멘트에 대한 설정값임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항 내지 2항에 있어서, 특성 변수는 예비 모멘트의 세팅 변수, 조절 역학 변수, 운행의 안락함 나타내는 변수 및/또는 우선 순위를 나타내는 변수임을 특징으로 하는 방법.
  4. 차량 구동 유닛의 제어를 위한 방법으로, 설정값 디폴트 변수에 따라 적어도 하나의 출력 변수가 구동 유닛에 세팅되고, 세팅을 위해 수신된 설정값 변수 디폴트로부터 선택된 설정값 디폴트 변수의 하나가 사용되는 방법에 있어서,
    선택된 설정값 디폴트 변수 외에 설정값 디폴트 변수의 세팅 방법을 나타내는 적어도 하나의 특성 변수가 선택되고, 상기 설정값 디폴트 변수에 따라 구동 유닛의 제어를 위해 조절 변수가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 구동 유닛의 제어를 위한 설정값 디폴트 변수를 전달하는 적어도 하나의 연산 엘리먼트를 포함하는 제어부를 가지며, 연산부는 설정값 디폴트 변수로부터 하나의 설정값 디폴트 변수를 선택하고 이것을 구동 유닛의 제어를 위해 사용되는 수단을 포함하는 차량 구동 유닛의 제어를 위한 장치에 있어서,
    연산부는 설정값 디폴트 변수외에 설정값 디폴트 변수의 세팅 방법을 나타내는 특성 변수를 수신하며, 설정값 디폴트 변수와 적어도 하나의 특성 변수에 의해, 경우에 따라서는 또다른 작동 변수, 특히 구동 유닛의 작동 상태을 고려하여 적어도 하나의 선택된 특성에 의해 설정값 디폴트 변수의 세팅을 위한 조절 변수가 검출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 구동 유닛의 제어를 위한 설정값 디폴트 변수를 전달하는 적어도 하나의 연산 엘리먼트를 포함하는 제어부를 가지며, 연산부는 수단을 구비하고, 상기 수단은 설정값 디폴트 변수로부터 하나의 설정값 디폴트 변수를 선택하고, 상기 변수는 구동 유닛의 제어를 위해 사용되는 차량 구동 유닛의 제어를 위한 장치에 있어서,
    선택된 설정값 디폴트 변수 및 설정값 디폴트 변수의 세팅 방법을 나타내는 적어도 하나의 선택된 특성 변수가 변환기에 공급되고, 상기 변환기는 설정값 디폴트 변수와 적어도 하나의 특성 변수에 의해, 경우에 따라서는 또다른 작동 변수, 특히 구동 유닛의 작동 상태를 고려하여 설정값 디폴트 변수의 세팅을 위한 조절 변수를 적어도 하나의 선택된 특성으로 검출하는 것을 특징으로 하는 장치.
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