KR20070065946A - 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법에 관한 것으로서, 노면마찰계수의 높거나 낮음에 따라 슬립륜의 구동토크를 상이하게 제어함으로서 차량의 가속 성능을 향상시킬 수 있는 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 차체 속도와 휠 속도와의 관계를 통해 휠 슬립을 추정하고, 슬립 발생 시 엔진 토크를 저하시켜 슬립을 억제하는 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법에 있어서, 휠 슬립 발생 시 노면마찰계수를 연산하여 고마찰계수 노면, 중간마찰계수 노면, 저마찰계수 노면으로 추정하는 단계와, 노면마찰계수가 고마찰계수 노면일 경우 엔진 토크를 마찰토크의 50% 수준까지 급격히 저하시킨 후 휠 스핀이 억제되면 급격히 엔진 토크를 상승시키는 단계와, 노면마찰계수가 저마찰계수 노면일 경우 엔진 토크를 마찰토크수준으로 저하시킨 후 휠 스핀이 안정적인 영역내에서 서서히 엔진토크를 증가시키는 단계와, 노면마찰계수가 중간마찰계수 노면일 경우 엔진 토크를 마찰토크의 50%수준과 마찰토크의 사이로 저하시킨 후 휠 스핀이 억제되면 급격히 엔진토크를 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법{Slip Control Method of Traction Control System}

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법을 도시한 흐름도이다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법에서 노면마찰계수가 낮은 노면에서의 토크 제어 상태 및 차속을 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법에서 노면마찰계수가 높은 노면에서의 토크 제어 상태 및 차속을 나타낸다.

본 발명은 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노면마찰계수의 높거나 낮음에 따라 슬립륜의 구동토크를 상이하게 제어함으로서 차량의 가속 성능을 향상시킬 수 있는 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 주행중에 안정성을 향상시키기 위한 장치로서는 제동 시 슬립 방지를 위한 ABS(Anti-lock Brake System)와, 급발진 시 슬립을 방지하기 위 한 TCS(Traction Control System)를 많이 사용하게 된다.

또한, 차량의 주행중 차량 자세를 안정적으로 유지하여 주행 안정성을 향상시키는 안정성 시스템인 ESP(Electronic Stability Program) 장치를 사용하게 된다.

즉, 차량에 장착된 ABS는 제동시의 안정성을 확보하는 것이고, TCS는 구동중에 차륜의 슬립을 방지하는 것이며, ESP는 브레이크 또는 엔진 토르크를 제어하면서 차량 자세를 안정적으로 유지하게 되는 것이다.

여기서, 상기한 TCS는 자동차의 발진 또는 선회시에 마찰계수가 낮은 저마찰 계수 노면일 경우에는 구동륜이 슬립을 하게 되는 바, 상기한 구동륜의 과도한 슬립을 방지하여 발진 성능을 향상시키고 선회 안정성을 향상시키도록 하는 것이다.

상기한 차량의 슬립을 계산하는 것은 일반적인 것으로서, 차체의 속도와 휠의 속도를 연산하여 쉽게 구할 수 있게 된다.

물론, 상기한 슬립 시에는 TCS에서 현재 노면의 마찰 계수를 저마찰 상태로 추정하여 이에 적합하도록 엔진 토크를 낮추고 슬립이 안정적인 상태가 될 때까지 서시히 상승시키게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 노면 마찰계수에 관계없이 항상 슬립이 발생되었을 때 저마찰계수로 추정하여 엔진 토크를 제어하게 되면, 중간 마찰 계수에서 슬립이 발생되었을 때에도 저마찰계수로 추정하여 엔진 토크를 과도하게 낮추고 서서히 토크를 증가시키기 때문에, 중간마찰계수의 노면에서 차량의 가속성능이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 노면마찰계수가 중간 또는 높을 때 저마찰계수의 노면과는 상이하게 엔진 토크를 제어함으로써 슬립시의 차량 가속력을 향상시킬 수 있는 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 차체 속도와 휠 속도와의 관계를 통해 휠 슬립을 추정하고, 슬립 발생 시 엔진 토크를 저하시켜 슬립을 억제하는 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법에 있어서, 상기한 휠 슬립 발생 시 노면마찰계수를 연산하여 고마찰계수 노면, 중간마찰계수 노면, 저마찰계수 노면으로 추정하는 단계와, 상기한 노면마찰계수가 고마찰계수 노면일 경우 엔진 토크를 마찰토크의 50% 수준까지 급격히 저하시킨 후 휠 스핀이 억제되면 급격히 엔진 토크를 상승시키는 단계와, 상기한 노면마찰계수가 저마찰계수 노면일 경우 엔진 토크를 마찰토크수준으로 저하시킨 후 휠 스핀이 안정적인 영역 내에서 서서히 엔진토크를 증가시키는 단계와, 상기한 노면마찰계수가 중간마찰계수 노면일 경우 엔진 토크를 마찰토크의 50%수준과 마찰토크의 사이로 저하시킨 후 휠 스핀이 억제되면 급격히 엔진토크를 상승시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법을 도시한 흐름도로서, TCS ECU(Electronic Control Unit)에서 휠스피드 센서를 통해 입력된 신호로 현재 차량이 가속 상황인가를 판단하고(단계 S10), 가속 상황으로 판단 되면 휠의 스핀 상태를 체크하여 슬립이 발생되었는지를 판단한다(단계 S20).

물론, 가속상황이 아니고 정지 또는 감속 상황이면 TCS 플로우를 종료하게 되는 바, 상기한 휠의 스핀상태는 차체의 속도와 휠의 속도를 비교하여 쉽게 추정할 수 있게 된다.

휠에 슬립이 발생되었다고 판단되면 TCS ECU에서 노면마찰계수를 추정하게 되고, 이는 차량의 가속시 발생되는 가속도 값으로 추정이 가능하게 된다(단계 S30).

즉, 전륜구동 차량의 경우에는 비구동륜인 후륜의 휠속도를 미분한 가속도값으로 추정을 하고, 사륜구동 차량인 경우에는 구동륜인 후륜의 휠속도를 미분한 가속도값에 종가속도 센서를 통해 측정된 가속도값을 보정하여 추정하게 된다.

상기한 가속도값이 추정되면 고마찰계수 노면인지를 판단하고(단계 S40), 고마찰 노면으로 판단되면 고마찰계수 노면제어를 수행한다(단계 S50). 단계 S40에서 고마찰계수 노면이 아닌 경우에는 중간마찰계수 노면인가를 판단하고(단계 S60), 판단결과 중간마찰계수 노면인 경우는 중간마찰계수 노면제어를 수행하고(단계 S70), 중간마찰계수 노면이 아닌 경우에는 저마찰계수 노면이므로 저마찰계수 노면제어를 수행한다(단계 S80).

마찰노면의 판단은 가속도값이 추정되면 이를 미리 정해진 테이블값에 대입하여 가속도값의 레벨이 일정 이상으로 높으면 고마찰계수 노면으로, 일정 이상으로 낮으면 저마찰계수 노면으로, 저마찰계수 노면과 고마찰계수 노면의 사이에 위치되면 중간마찰계수 노면으로 판단하게 된다.

마찰계수의 값에 따른 노면마찰계수가 정해지면 각각 미리 설정된 고마찰계수 노면 제어패턴, 중간마찰계수 노면 제어패턴, 저마찰계수 노면 제어패턴에 따라 엔진토크를 제어하게 된다.

예를 들어, 저마찰계수 노면으로 판단되면 도 2에 도시된 바와 같이 TCS 제어시 엔진토크를 마찰토크의 레벨까지 급격히 낮춘 후 휠의 스핀이 안정적(스핀이 발생되지 않는 상태) 상태에서 단계적으로 서서히 엔진토크를 증가시키도록 한다.

상기한 엔진토크를 서서히 증가시키게 되면 차량의 슬립은 발생되지 않지만, 상대적으로 구동토크의 손실은 많은 상태가 된다.

또한, 노면 마찰계수가 고마찰계수 노면으로 판단되면 TCS ECU는 엔진 토크를 마찰토크의 50% 수준으로 급격히 감소시킨 후, 휠의 스핀이 안정적인 상태에서 엔진토크를 급격히 상승시키게 된다.

상기한 노면마찰계수가 고마찰계수 노면인 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 휠 스핀이 발생되지 않는 안정적인 상태까지 토크가 제어되지 않은 상태에서, 급격히 엔진 토크를 상승시켜 가속을 해도 노면의 마찰율이 일정 이상이 되기 때문에 슬립의 발생이 미미하거나 억제될 수 있다.

즉, 가속 시 처음 상태에서 발생된 휠의 스핀이 억제되면, 그 후 급격히 가속을 해도 노면의 마찰계수가 높기 때문에 휠의 스핀이 일어나지 않게 되는 것이다.

따라서, 고마찰계수 노면인 경우에 가속 시 슬립이 발생되어도 엔진 구동토크의 손실을 최소화하면서 휠의 슬립을 억제하고 가속력을 증가시킬 수 있게 되는 것이다.

상기한 노면마찰계수가 고마찰계수 노면과 저마찰계수 노면의 중간인 중간마찰계수 노면일 경우에는, 슬립 발생 시 마찰토크의 50%수준에서 마찰토크의 사이에 위치되는 지점까지 토크를 저하시킨 후 도 3과 유사한 그래프를 그리도록 급격하게 토크를 상승시키도록 한다.

물론, 상기한 중간마찰계수 노면에서도 노면의 마찰계수가 비교적 충분히 높은 상태이기 때문에, 급격히 엔진 토크를 상승시켜도 휠의 슬립은 일어나지 않게 된다.

여기서, 상기한 TCS 제어 시 최초 사이클에서는 노면마찰계수의 추정이 어렵기 때문에, 노면마찰계수와 관계없이 미리 설정(Default)을 하고, 그 후 2번째 사이클부터는 노면마찰계수에 따라 제어를 하게 되는 바, 최초 설정을 고마찰계수 노면으로 설정하면 슬립은 약간 증가하지만 구동토크의 손실을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 최초 설정을 저마찰계수 노면으로 하게 되면 구동토크의 손실을 가져오지만, 슬립의 발생을 완벽히 억제하여 차량 안정성을 극대화시킬 수 있게 되고, 중간마찰계수 노면으로 설정하면 슬립억제와 구동토크손실의 중간 정도값을 갖게 된다.

본 발명은 TCS 제어 시 저마찰계수 노면일 경우에는 마찰토크수준까지 엔진토크를 저하시킨 후 스핀이 일어나지 않는 안정적인 영역에서 단계적으로 서서히 토크를 상승시키고, 고마찰계수 및 중간마찰계수 노면에서는 마찰토크의 50% 수준까지 토크를 저하시키고 토크를 급격하게 상승시키도록 제어함으로써, 차량 가속력의 저하를 개선할 수 있는 잇점이 있는 것이다.

Claims (4)

1. 차체 속도와 휠 속도와의 관계를 통해 휠 슬립을 추정하고, 슬립 발생 시 엔진 토크를 저하시켜 슬립을 억제하는 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법에 있어서,

   상기한 휠 슬립 발생 시 노면마찰계수를 연산하여 고마찰계수 노면, 중간마찰계수 노면, 저마찰계수 노면으로 추정하는 단계와,

   상기한 노면마찰계수가 고마찰계수 노면일 경우 엔진 토크를 마찰토크의 50% 수준까지 급격히 저하시킨 후 휠 스핀이 억제되면 급격히 엔진 토크를 상승시키는 단계와,

   상기한 노면마찰계수가 저마찰계수 노면일 경우 엔진 토크를 마찰토크수준으로 저하시킨 후 휠 스핀이 안정적인 영역내에서 서서히 엔진토크를 증가시키는 단계와,

   상기한 노면마찰계수가 중간마찰계수 노면일 경우 엔진 토크를 마찰토크의 50%수준과 마찰토크의 사이로 저하시킨 후 휠 스핀이 억제되면 급격히 엔진토크를 상승시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 슬립 발생 시 토크 제어의 첫 번째 사이클에서는 미리 설정된 고마찰 계수 노면으로 노면마찰계수를 설정하여 엔진 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기한 슬립 발생 시 토크 제어의 첫 번째 사이클에서는 미리 설정된 중간마찰계수 노면으로 노면마찰계수를 설정하여 엔진 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기한 슬립 발생 시 토크 제어의 첫 번째 사이클에서는 미리 설정된 저마찰계수 노면으로 노면마찰계수를 설정하여 엔진 토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동차용 트랙션컨트롤시스템의 슬립제어방법.

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