KR20070094034A - 자동차 제어 장치 - Google Patents

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마사토 가이가와
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 자동차용 제어 장치에 관한 것이다. 먼저, 가속 페달을 이용하는 운전자에 의해 설정되는 목표 구동력 또는 자동 목표 구동력 사이에 조정이 존재한다. 다음으로, 2 가지 가능한 스로틀 개방도가 계산된다. 스로틀 개방도에서의 변화들이 엔진 토크에 아주 작은 영향만을 가지는 포화 영역에서 엔진이 실행되고 있는지 여부에 의존하여, 2 가지 계산된 스로틀 개방도 중에서 선택된다. 자동 변속기의 속도가 변경되는지 여부의 결정은 그 선택된 계산된 스로틀 개방에 기초한다.
자동차용 제어 장치, 자동 변속기, 가속 개방도, 스로틀 개방도

Description

자동차 제어 장치{VEHICLE CONTROL APPARATUS}
기술 분야
본 발명은 자동차 제어 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 요청들이 서로 간섭할 수도 있는 가능성을 갖는 개체를 제어하는 장치에 관한 것이다.
배경 기술
최근, 하나의 동일 차량에 차량의 운행을 제어하기 위한 많은 종류의 제어 장치들을 탑재하는 경향이 증가하고 있다. 하나의 동일 차량에, 예를 들어, VSC (Vehicle Stability Control), VDIM (Vehicle Dynamics Integrated Management), ABS (Antilock Braking System), TRC (TRaction Control), (순항 제어, 추적 제어 및 사고전 제어 등과 같은) 조작 보조 제어 (operation-assisted control), 네비게이션 진행 속도 변화 제어 등의 운행 제어 장치들이 장착된다. 이들 운행 제어 장치들은 (엔진 및 자동 변속기와 같은) 구동 시스템, (브레이크와 같은) 브레이크 시스템 및 (스티어링 휠과 같은) 스티어링 시스템을 지향하고 있다.
그러나, 상이한 종류의 운행 제어 장치들에 의해 발생하는 각각의 효과들이 항상 서로 독립적으로 실행된 것은 아니다. 오히려 그 효과들은 아마도 서로 간섭을 일으켰을 것이다. 따라서, 운행 제어 장치들을 탑재한 자동차의 복수의 종류의 운행 제어 장치들 사이에 만족할만한 연관과 협조로 개체를 제어하는 것이 중요하다.
예를 들어, 전술한 운행 제어 장치들로부터의 구동 시스템에 대한 구동력 요청과, 운전자에 의한 가속 페달의 조작에 의한 또 다른 구동력 요청은 모두 구동 시스템의 제어를 지향하며, 따라서 아마도 상호 간섭의 우려를 야기하게 된다. 이러한 경우, 서로 상반된 요청들이 아마도 구동 시스템으로 입력될 수도 있다.
종래 기술에서의 구동력 제어 장치들의 일예는 일본 공개특허공보 제 2002-161772 호에 개시되어 있다. 구동력 제어 장치는 데드 밴드 (dead band) 의 발생에 의해 야기되는 이상과 불충분한 가속 수행을 운전자가 거의 느낄 수 없도록 해준다. 구동력 제어 장치는 속도 변경 변속이 속도 변경 라인에 기초하여 제어되는 변속식 자동 변속기와, 자동차 속도와 가속 페달링 양에 따라 목표 구동량을 설정하기 위한 맵, 및 출력이 제어되어 목표 구동력이 되는 엔진을 제어하고, 여기서, 맵은 속도 변경 변속마다 배치되고, 속도 변경 변속에 따라 스위칭된다.
구동력 제어 장치와 함께, 목표 구동력을 결정하기 위한 맵이 속도 변경 변속마다 배치되고, 또한, 이는 그 속도 변경 변속에 따라 스위칭된다. 그 결과, 속도 변경 동안 어떠한 히스테리시스의 역영향도 없이 속도 변경 변속마다 최적의 목표 구동력이 설정될 수 있다.
그러나, 변속식 자동 변속기의 속도 변경은 일본 공개특허공보 제 2002-161772 호 에 개시된 구동력 제어 장치에서는 가속 페달의 개방도와 자동차 속도에 기초하여 결정되고, 따라서 다음과 같은 문제를 야기한다. 운전자에 의해 가속 페달의 개방도를 증가시킴으로써 자동 변속기의 속도 변경 변속이 제 2 변속에서 제 3 변속으로 변경된 후에 자동차가 경사를 오르기 시작하는 경우에, 운전자가 다운 변속 라인을 초과하여 가속 페달을 약화시킬 때까지는 구동력 요청의 증가에도 불구하고 속도는 변경될 수 없다. 그 결과, 목표 구동력은 제 3 변속에서 최대 발생 구동력으로 달성될 수 없고, 따라서, 운전자가 이상을 느낄 가능성이 있다.
한편, 네비게이션 장치와 연관된 속도 변경 제어에서, 자동차가 운행하는 (오르막 경사 또는 내리막 경사, 커브 또는 교차로 등과 같은) 도로의 조건은 미리 네비게이션 장치로부터 판독되어, 최적의 변속 제어가 수행될 수 있다. 예를 들어, 오르막 경사 또는 내리막 경사에서, 네비게이션 장치로부터의 도로 조건, 스로틀의 개방도, 자동차 속도 등에 기초하여 도로가 오르막 경사인지 또는 내리막 경사인지에 관해 결정이 이루어진다. 그 결과, 오르막 경사에서 최적의 구동력을 달성하기 위해 불필요한 업 변속이 억제될 수 있다.
속도 변경이 일본 공개특허공보 제 2002-161772 호에 개시된 바와 같이, 가속 페달의 개방도 대신에 차량 속도 및 스로틀 개방도에 기초하여 결정됨에도 불구하고, 네비게이션 장치와 연관하여 속도 변경을 수행하는 운행 제어 장치에 의한 구동력 요청은 운전자에 의한 구동력 요청과는 아마도 상반된 수도 있다. 이러한 문제들은 일본 공개특허공보 제 2002-161772 호에 개시되어 있지 않다.
또한, 속도 변경이 스로틀 개방도 및 자동차 속도로 이루어지는 속도 변경 맵에 기초하여 결정되는 경우에는, 다음과 같은 문제점이 있다. 자동차의 구동원으로서 기능하는 내부 연소 엔진의 경우 스로틀의 개방도가 증가됨에 따라 발생 토크가 증가된다. 운행 제어 장치로부터의 구동력 요청이 증가되거나, 운전자 에 의한 조작에 다른 구동력 요청이 증가되는 경우에, 구동력은 근본적으로 스로틀의 개방도의 증가에 의해 증가된다. 그러나, 스로틀의 개방도가 일정 정도보다 더 커지면, 내부 연소 엔진에서 발생된 구동력은 그 특성들의 관점에서 포화된다. 이는 스로틀의 개방도가 크게 변화되어도 구동력이 조금만 변화하는 (즉, 증가되지 않는) 것을 뜻한다. 따라서, (운행 제어 장치로부터의 구동력 요청 또는 운전자에 의한 조작에 따른 구동력 요청인) 구동력을 조금 증가시키기 위한 구동력 요청이 존재하면, 스로틀의 개방도는 크게 변화된다. 그 결과, 속도 변경 맵 상의 스로틀 개방도는 따라서 크게 변화되고, 그에 의해 업 변속과 다운 변속이 반복되는 잦은 변속의 가능성을 야기하게 된다.
발명의 개시
본 발명의 목적은 운전자에 의한 구동력 요청과 자동차 제어 장치에 의한 구동력 요청 모두를 고려하여 구동 시스템을 제어할 수 있는 자동차 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 자동차 제어 장치는 내부 연소 엔진 및 그 내부 연소 엔진에 연결된 자동 변속기를 포함하는 자동차를 제어한다. 제어 장치는 가속 페달의 개방도를 검출하는 가속 개방도 검출부, 검출된 가속 페달 개방도에 기초하여 목표 구동력을 설정하는 목표 구동력 설정부, 검출된 가속 페달 개방도에 기초하여 스로틀의 개방도를 계산하는 제 1 스로틀 개방도 계산부, 목표 구동력에 대응하는 스로틀의 개방도를 계산하는 제 2 스로틀 개방도 계산부, 계산된 스로틀 개방도에 기초하여 자동 변속기에서 속도가 변경되는지 여부에 관해 결정하는 결정부, 및 소정 조건에 기초하여, 제 1 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도 및 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도 중 어느 하나를 선택하는 선택부를 포함한다. 결정부는, 그 선택된 스로틀 개방도에 기초하여 속도가 변경되는지 여부에 관해 결정한다.
본 발명에 따르면, 내부 연소 엔진의 특성들에는 내부 연소 엔진에서 발생된 구동력이 스로틀의 개방도가 일정 정도로 커지게 되면 포화되는 포화 영역이 포함된다. 내부 연소 엔진에 대한 제어량은 목표 구동력으로서 간주되고, 그에 의해 더욱 직접적인 제어를 달성하게 된다. 그러나, 목표 구동력에서의 작은 변화의 경우에도 스로틀의 개방도는 포화 영역에서 크게 변화된다. 따라서, 목표 구동력에 따라 계산된 스로틀의 개방 정도가 이러한 영역에서 이용되면, 스로틀의 개방도는 크게 변화되고, 따라서, 결정부에 의해 수행되는 불필요한 속도 변경의 가능성이 존재한다. 이러한 관점에서, 선택부는 이러한 포화 영역에서 가속 페달의 개방도에 기초하여 계산된 스로틀의 개방도를 선택하며, 그리고 반면, 포화 영역 밖의 목표 구동력에 기초하여 계산된 스로틀의 개방 정도를 선택한다. 그 결과, 운전자에 의해 요청된 구동력과 제어 장치에 의해 요청된 구동력 양자 모두를 고려하여 구동 시스템을 제어할 수 있는 자동차 제어 장치를 제공할 수 있다.
바람직하게는 본 제어 장치는 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력을 설정하는 자동 목표 구동력 설정부를 추가로 포함한다.
본 발명에 따르면, 스로틀의 개방도는 운전자에 의한 조작에 따른 목표 구동력, 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력, 및 운전자에 의한 가 속 조작 중 임의의 하나에 기초하여 계산되고, 따라서, 구동 시스템은 스로틀의 개방도의 이용에 의해 제어될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 제어 장치는, 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도가 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 처리부를 추가로 포함한다. 선택부는, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력에 기초하여 제어되고, 스로틀 개방도가 포화 영역의 밖에 속하는 경우, 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도를 선택한다.
본 발명에 따르면, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력에 기초하여 제어되는 경우, 운전자에 의한 가속 페달의 조작은 고려되지 않는다. 스로틀의 목표 개방도는 목표 구동력에 기초하여 계산되고, 따라서, 가속의 개방도 이외의 요소에 기초하여 목표 구동력과 관련된 속도 변경을 결정한다.
더욱 바람직하게는, 본 제어장치는, 제 1 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 1 영역 판정부, 및 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 2 영역 판정부를 추가로 포함한다. 선택부는, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력에 기초하여 제어되고, 제 2 영역 판정부가 스로틀 개방도가 포화 영역 내에 속한다고 판정하 고, 상기 제 1 영역 판정부가 스로틀 개방도가 포화 영역 내에 속한다고 판정하는 경우, 제 1 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도를 선택한다.
본 발명에 따르면, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력에 기초하여 제어되는 경우, 운전자에 의한 가속 페달의 조작은 고려되지 않고, 구동력이 포화 영역 내에 속하기 때문에, 가속의 개방도에 기초한 목표 구동력과 가속의 개방도 이외의 요소에 기초한 목표 구동력 사이에 큰 차이가 존재하지 않는다. 그 결과, 운전자에 의한 가속의 개방도에 기초하여 계산된 스로틀의 목표 개방도의 이용에 의해 속도 변경이 결정될 수 있고, 따라서, 가속 페달의 조작과 관련하여 속도 변경을 결정한다.
더욱 바람직하게는, 제어 장치는, 제 1 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 1 영역 판정부, 및 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 2 영역 판정부를 추가로 포함한다. 선택부는, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력에 기초하여 제어되고, 제 2 영역 판정부가 스로틀 개방도가 포화 영역 내에 속한다고 판정하고, 제 1 영역 판정부가 스로틀 개방도가 포화 영역의 밖에 속한다고 판정하는 경우, 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도를 선택한다.
본 발명에 따르면, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력에 기초하여 제어되고, 가속 개방도에 기초하여 계산된 목표 구동력과 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력 사이에 큰 차이가 존재하는 경우에, 운전자에 의한 가속의 개방을 고려하지 않고 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력의 이용에 의해 스로틀의 개방도가 계산되어도 아무런 문제가 일어나지 않는다.
더욱 바람직하게는, 선택부는 이전 시간에서 계산된 스로틀 개방도와 현저하게 상이하게 되지 않도록 계산된 스로틀 개방도를 선택한다.
본 발명에 따르면, 이전 시간에서 계산된 스로틀의 개방도에 더욱 근접한 값을 스로틀의 목표 개방도로서 간주함으로써, 스로틀의 목표 개방도가 거의 변하지 않을 수 있고, 그에 의해, 속도 변경이 스로틀의 개방도에 기초하여 제어되는 경우 잦은 변속을 피할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 자동 목표 구동력 설정부는 자동차 자세 안정 제어 시스템 또는 조작 보조 제어 시스템 (operation-assisted control system) 에 의해 구현된다.
본 발명에 따르면, (VSC, VDIM, ABS 또는 TRC 등과 같은) 자동차 자세 안정 제어 시스템 또는 (순항 제어 (cruise control), 추적 제어 (follow-up control) 및 사고전 제어 (pre-crush control) 등과 같은) 조작 보조 제어 시스템 (operation-assisted control system) 으로부터 요청된 구동력과, 운전자에 의한 가속의 개방에 기초하여 요청된 구동력을 조정하여 최적의 스로틀 개방도가 계산될 수 있고, 따라서, 구동력을 제어할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 자동차 제어 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 제어 시스템을 달성하기 위한 하드웨어를 나타내는 블록도이다.
도 3 은 가속 페달의 개방도와 스로틀의 개방도 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 는 스로틀의 개방도와 엔진 토크 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 도 2 에 나타낸 엔진 ECU 에서 실행되는 프로그램의 제어를 나타내는 플로우차트이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 관해 설명한다. 명세서에서 동일 또는 대응하는 구성요소들은 동일 참조 부호로 나타내었다. 이들 용어들 및 기능들은 서로 동일하다. 따라서, 자세한 설명은 생략하였다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 자동차 제어 시스템의 전체적인 구성에 관한 설명을 제공한다.
제어시스템은 자동차의 구동 시스템을 제어하도록 되어 있다. 구동 시스템의 제어되는 개체들에는 구동원으로서 기능하는 엔진 및 엔진에 연결된 자동 변속기 (여기서는 변속식 자동 변속기) 가 포함된다. 통상적으로 전술한 구동 시스템에 추가하여 브레이크 시스템 (즉, 브레이크) 및 스티어링 시스템 (즉, 스티어 링 휠) 이 존재하고, 따라서, 이 시스템들의 전부는 운행, 정지 및 커빙 동작들과 같은 자동차의 기본적인 수행을 달성한다.
제어 시스템은 입력 시스템으로서 가속 개방도 검출 시스템 (즉, 가속 개방도 센서) 을 포함한다. 가속 조작 이외의 요소에 기초하여 계산되는 구동력은 (VSC, VDIM, ABS 또는 TRC 등과 같은) 자동차 안정 제어 시스템, (순항 제어, 추적 제어 및 사고전 제어 등과 같은) 조작 보조 제어 등에 의해 계산된다.
자동차 안정 제어는, 자동차의 자세가 타이어의 미끄러짐 등으로 인해 갑자기 불안정하게 되는 경우, 자동차를 안정 상태로 하기 위해 자동차 자세를 안정시키기 위해 구동력 또는 브레이크를 제어하게 된다. 구동 휠과 회전 휠 사이의 회전 속도의 차이 또는 우측 휠과 좌측 휠 사이의 회전 속도의 차이를 참조하거나, 요 (yaw) 레이트 센서 또는 G 센서를 이용하여 자동차 자세의 불안정 상태가 검출되고, 따라서, 자동차 자세의 불안정 상태의 가능성이 예측된다.
자동차 안정 제어에서의 구동력은 타이어 락의 경우 증가되고, 따라서, 자동차를 중립 상태로 하기 위해 이용된다. 또한, 구동력은 타이어 미끄러짐의 경우 그립 (grip) 력을 생성하기 위해 토크를 감소 또는 브레이킹하기 위해 이용된다.
스로틀의 개방도 (즉, 스로틀의 목표 개방도) 는 가속 개방도 검출 시스템에 의해 검출된 가속의 개방도에 기초하여 계산된다. 또한, 구동력은 가속의 개방도에 기초하여 계산된다. 가속의 개방도에 기초하여 계산된 구동력, 자동차 안정 제어 시스템에 의해 계산된 구동력, 및 조작 보조 제어 시스템에 의해 계산된 구동력은 서로 조정된다. 조정 방법에는 최대값 또는 최소값을 선택하는 조정 방법 또는 미리 정해진 우선 순위에 따라 구동력을 조정하는 방법이 있다.
미리 정해진 우선 순위에 따라 구동력들을 조정하는 방법은 목표 구동력으로서, 높은 우선 순위 제어가 수행될 때 발생되는 구동력을 이용한다. 예를 들어, 사고전 제어가 우선 순위에서 높기 때문에, 사고전 제어에 의해 발생된 구동력은 사고전 제어가 수행될 때 목표 구동력으로서 조정된다.
최대값 또는 최소값을 선택하는 조정 방법은 토크-업 측 요청과 토크-다운 측 요청 사이의 크기의 비교를 하게 된다. 기본적으로, 토크-다운 측의 우선순위가 높다. 수학적 표현의 예로는, MIN {자동차 안정 제어에 의한 토크-다운, MAX {운전자에 의한 가속 조작에 따라 요청된 토크, 순항 제어에 의해 요청된 토크, 자동차 안정 제어에 의한 토크-업}} 을 들 수 있다. 여기서, 함수 MIN 은 인수들 중에서 최소의 것을 선택하도록 되어 있다. 반대로, 함수 MAX 는 인수들 중에서 최대의 것을 선택하도록 되어 있다.
스로틀의 개방도는 구동력들의 조정의 결과로서 계산된 목표 구동력에 기초하여 계산되고, 그 다음, 가속의 개방도에 기초하여 계산된 스로틀의 개방도와 조정된다. 구동력들의 조정으로부터 나온 구동력은 목표 엔진 토크를 계산하는데 이용된다. 또한, 속도 변경은, 조정된 스로틀의 개방도, 자동차 속도 및 속도 변경 맵에 기초하여 결정된다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 제어 시스템을 달성하기 위한 하드웨어를 나타내는 블록도이다. 구동 시스템 제어는 주로 엔진 ECU (Electronic Control Unit; 100) 및 ECT (Electronically Controlled Automatic Transmission)_ECU (400) 를 지향한다.
도 1 을 참조하여 설명한 바와 같이, (조정 전의) 목표 구동력은 자동차 안정 제어부로서 기능하는 VDM (Vehicle Dynamics Management)_ECU (200) 또는 조작 보조 제어부로서 기능하는 DSS (Driving Support System)_ECU (300) 로부터 엔진 ECU (100) 로 입력된다. 엔진 ECU (100) 는 운전자 모델 (110), 파워 트레인 매니저 (120) 및 엔진 매니저 (130) 를 포함한다. 예를 들어, 운전자 모델 (110) 은 가속 개방도 센서 (500) 에 의해 검출된 가속의 개방도에 기초하여 운전자 목표 구동력을 계산하도록 되어 있다. 이 때, (파워 모드 또는 경제 모드 등과 같은) 조작 모드 또는 운전자의 선호가 운전자 목표 구동력에 반영될 수도 있다.
파워 트레인 매니저 (120) 는 VDM_ECU (200) 또는 DSS_ECU (300) 로부터의 목표 구동력 입력을 운전자 모델 (110) 로부터의 운전자 목표 구동력과 조정하여 목표 구동력을 계산한다. 목표 기어 변속 및 목표 엔진 토크는, 이후 자세히 설명하겠지만, 조정된 목표 구동력에 기초하여 계산된다. 계산된 목표 기어 변속은 파워 트레인 매니저 (120) 로부터 ECT_ECU (400) 로 출력된다. 반대로, 계산된 목표 엔진 토크는 파워 트레인 매니저 (120) 로부터 엔진 매니저 (130) 로 출력된다.
도 3 을 참조하여, 운전자 모델 (110) 에 의해 가속 페달의 개방도를 스로틀의 개방도로 변환하는데 이용되는 맵을 설명한다. 도 3 은 기어 변속마다의 맵 을 나타내고, 여기서, 수평축은 가속 페달의 개방도를 나타내고, 수직축은 스로틀의 개방도를 나타낸다. 기본적으로, 가속 페달의 개방도와 스로틀의 개방도 사이에는 정의 상관관계가 성립한다. 즉, 가속 페달의 개방도가 커질수록 스로틀의 개방도도 커진다. 이 때, 전술한 바와 같이 (파워 모드 또는 경제 모드 등과 같은) 조작 모드 또는 운전자의 선호가 맵에 반영될 수도 있다.
도 4 는 스로틀의 개방도와 엔진 토크 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4 는 엔진의 특성 커브를 나타내고, 여기서, 수평축은 스로틀의 개방도를 나타내고, 수직축은 엔진 토크를 나타낸다. 특징적으로, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 스로틀의 개방도가 소정 값까지 증가된 후에 스로틀의 개방도가 더 증가되어도 엔진 토크가 증가될 수 없는 포화 영역이 존재한다. 이는 스로틀의 개방도는, 구동력의 변화에 대한 스로틀의 개방도에서의 변화 비율이 소정 값을 초과할 때 포화 영역에 들어간다는 것을 보여준다. 즉, 엔진 토크 (즉, 구동력) 를 변화시키기 위해 (ΔTE) 스로틀의 개방도가 변화되고 (ΔTH), 포화 영역에서는 구동력의 조그만 변화가 포화 영역의 스로틀의 개방도를 현저하게 변화시킨다. 스로틀 개방도는 차량 속도에 추가하여 속도 변경 맵의 파라미터들의 하나이기 때문에, 현저하게 변화된 스로틀의 개방도는 속도 변경 라인을 가로지르고, 그에 의해 불필요한 속도 변경의 가능성이 존재한다.
도 5 를 참조하여, 본 실시형태에서 제어 장치로서 기능하는, 도 2 에 나타낸 ENG_ECU (100) (즉, 엔진 ECU (100)) 에서 실행되는 프로그램의 제어를 설명한다. 부수적으로 말하면, 플로우차트에 나타낸 프로그램은 엔진이 구동될 때 소 정의 시간 간격에서 반복된다.
단계 (이하 "S" 로 약칭한다) 100 에서, 엔진 ECU (100) 는 구동력 조정 결과가 가속 조작의 기초에서 계산되었는지 여부를 판정한다. 구동력 조정 결과가 가속 조작에 기초하여 계산되었다면 (S100 에서 "예"), 프로세스는 S110 으로 진행한다. 만약 그것이 아니라면 (S100 에서 "아니오"), 프로세스는 S120 으로 진행한다.
S110 에서, 엔진 ECU (100) 는 가속의 개방도에 기초하여 스로틀의 목표 개방도를 계산한다.
S120 에서, 엔진 ECU (100) 는 엔진 토크로 변환된 요청 구동력이 포화 영역 내에 속하는지 여부를 판정한다. 엔진 토크로 변환된 요청 구동력이 포화 영역에 속한다면 (S120 에서 "예"), 프로세스는 S122 로 진행한다. 만약 그것이 아니라면 (S120 에서 "아니오"), 프로세스는 S140 으로 진행한다.
S122 에서, 엔진 ECU (100) 는 변환에 의해 얻어진 엔진 토크가 엔진 토크의 최대치를 초과하는지 여부를 판정한다. 변환에 의해 얻어진 엔진 토크가 엔진 토크의 최대치를 초과한다면 (S122 에서 "예"), 프로세스는 S124 로 진행한다. 만약 그것이 아니라면 (S122 에서 "아니오"), 프로세스는 S130 으로 진행한다. S124 에서, 엔진 ECU (100) 는 스로틀의 목표 개방도를 스로틀의 최대 개방도로 설정한다.
S130 에서, 엔진 ECU (100) 는, 가속 개방도에 기초하여 계산된 구동력이 변환된 엔진 토크가 포화 영역에 속하는지 여부에 관하여 판정한다. 가속 개방도 에 기초하여 계산된 구동력이 변환된 엔진 토크가 포화 영역에 속한다면 (S130 에서 "예"), 프로세스는 S110 으로 진행한다. 만약 그것이 아니라면 (S130 에서 "아니오"), 프로세스는 S150 으로 진행한다.
S140 에서, 엔진 ECU (100) 는 목표 구동력에 기초하여 스로틀의 목표 개방도를 계산한다. S150 에서, 엔진 ECU (100) 는 스로틀의 목표 개방도로서 이전 시간에서의 스로틀의 개방도에 더욱 근접하는 값을 계산한다 (즉, 잦은 변속을 피한다).
S160 에서, 엔진 ECU (100) 는 스로틀의 목표 개방도에 기초하여 자동 변속기에서 속도가 변하는지 여부를 판정한다. 이 때, 엔진 ECU (100) 는 목표 기어 변속을 나타내는 신호를 ECT_ECU (400) 로 출력한다.
다음으로, 전술한 바와 같이 구성되고 전술한 플로우차트에 따라 동작하는, 본 실시형태에 따른 제어 장치를 탑재한 자동차의 동작을 설명한다.
(가속 개방도에 기초하여 계산된 구동력이 구동력 조정의 결과로서 선택되는 경우)
자동차의 운행 동안 운전자에 의한 가속 페달의 조작에 의해 요청 구동력이 계산되고, 또한, 운행 제어 장치로부터의 요청 구동력이 계산되는 경우, 요청 구동력이 조정된다. 구동력 조정의 결과, 가속의 개방도에 기초하여 계산된 구동력이 선택되는 경우 (S100 에서 "예"), 스로틀의 목표 개방도는 가속의 개방도에 기초하여 계산된다 (S110). 자동 변속기의 목표 기어 변속이 스로틀의 목표 개방도에 기초하여 결정되고, 그에 의해 속도 변경을 결정한다 (S160).
이러한 방식으로, 구동력과도 관련된 속도 변경은 운전자에 의한 가속 페달의 조작을 고려하여 결정될 수 있다.
(가속의 개방도 이외의 요소에 기초하여 계산된 구동력이 구동력 조정의 결과로서 선택되는 경우)
구동력 조정의 결과로서, 가속의 개방도에 기초하여 계산된 구동력이 선택되지 않고 (S100 에서 "아니오"), 또한, 요청 구동력이 엔진 토크의 포화 영역 밖에 속하는 경우 (S120 에서 "아니오"), 스로틀의 목표 개방도는 가속의 개방도 이외의 요소에 기초하여 계산된 목표 구동력에 기초하여 단일로 계산될 수 있다. 그 결과, 스로틀의 목표 개방도는 목표 구동력에 기초하여 계산될 수 있다 (S140). 자동 변속기의 목표 기어 변속은 스로틀의 목표 개방도에 기초하여 결정되고, 그에 의해, 속도 변경을 결정한다 (S160).
이러한 방식으로, 운전자에 의한 가속 페달의 조작은 조정의 결과로서 고려될 필요가 없고, 그에 의해, 가속의 개방도 이외의 요소에 기초하여 목표 구동력과 관련된 속도 변경을 결정하기 위해, 목표 구동력에 기초하여 스로틀의 목표 개방도를 계산한다.
한편, 요청 구동력이 엔진 토크의 포화 영역에 속하고 (S120 에서 "예"), 변환된 엔진 토크가 엔진 토크의 최대치를 초과하지 않으며 (S122 에서 "아니오"), 또한, 가속의 개방도에 기초하여 계산된 구동력이 엔진 토크의 포화 영역에 속하는 (S130 에서 "예") 경우, 스로틀의 목표 개방도는 가속의 개방도에 기초하여 계산된다 (S110). 자동 변속기의 목표 기어 변속은 스로틀의 목표 개방도에 기초하여 계산되고, 그에 의해 속도 변경을 결정한다 (S160).
이러한 방식으로, 운전자에 의한 가속 페달의 조작은 조정의 결과로서 고려될 필요가 없음에도 불구하고, 구동력 자체가 포화 영역에 속하기 때문에, 가속의 개방도에 기초한 목표 구동력과 가속의 개방도 이외의 요소에 기초한 목표 구동력 사이에는 큰 차이가 존재하지 않는다. 그 결과, 속도 변경은 운전자에 의해 조작된 가속의 개방도에 기초하여 계산된 스로틀의 목표 개방도를 이용하여 결정되고, 따라서, 가속 페달의 조작과 관련하여 속도 변경을 결정한다. 따라서, 운전자가 이상을 느끼는 것을 피할 수 있다.
또한, 요청 구동력이 엔진 토크의 포화 영역에 속하고 (S120 에서 "예"), 변환된 엔진 토크는 엔진 토크의 최대치를 초과하지 않으며 (S122 에서 "아니오"), 또한, 가속의 개방도에 기초하여 계산된 구동력이 엔진 토크의 포화 영역 밖에 속하는 (S130 에서 "아니오") 경우, 스로틀의 목표 개방도는 가속의 개방도 이외의 목표 구동력에 기초하여 계산된다. 이 때, 이전 시간에서의 스로틀의 개방도에 더욱 근접한 값이 스로틀의 목표 개방도로서 간주된다 (S150). 자동 변속기의 목표 기어 변속은 스로틀의 목표 개방도에 기초하여 결정되고, 그에 의해 속도 변경을 결정한다 (S160).
이러한 방식으로, 가속의 개방도에 기초하여 계산된 목표 구동력과 조정 후의 목표 구동력 사이의 차이가 크기 때문에, 운전자에 의한 가속 조작이 무시되어도 아무런 문제가 일어나지 않는다. 이전 시간에서의 스로틀의 개방도에 더 근접한 값이 스로틀의 목표 개방도로서 간주되고, 그에 의해 임의의 잦은 변속을 피 할 수 있다.
또한, 요청 구동력이 엔진 토크의 포화 영역에 속하고 (S120 에서 "예"), 또한, 변환된 엔진 토크가 엔진 토크의 최대치를 초과하는 (S122 에서 "예") 경우, 스로틀의 목표 개방도는 스로틀의 최대 개방도로 설정된다 (S124).
전술한 방식으로, 운전자에 의한 가속이 개방에 의해 요청되는 구동력과, (자동차 안정 제어 또는 조작 보조 제어를 수행하는) 자동차 제어 장치에 의해 요청되는 구동력 양자 모두를 고려하여 구동 시스템이 제어될 수 있다.
본 발명을 자세히 도시하고 설명하였지만, 이는 도시와 예시를 위한 것이고, 한정적인 방식으로서가 아니고, 본 발명의 사상과 범위는 오직 첨부된 청구항들의 표현들에 의해서만 한정된다는 것을 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 내부 연소 엔진 및 상기 내부 연소 엔진에 연결된 자동 변속기를 포함하는 자동차용 제어 장치로서,
    가속 페달의 개방도를 검출하는 가속 개방도 검출부;
    상기 검출된 가속 페달 개방도에 기초하여 목표 구동력을 설정하는 목표 구동력 설정부;
    상기 검출된 가속 페달 개방도에 기초하여 스로틀의 개방도를 계산하는 제 1 스로틀 개방도 계산부;
    상기 설정된 목표 구동력에 대응하는 스로틀의 개방도를 계산하는 제 2 스로틀 개방도 계산부;
    상기 계산된 스로틀 개방도에 기초하여 상기 자동 변속기에서 속도가 변경되는지 여부에 관해 결정하는 결정부; 및
    소정 조건에 기초하여, 상기 제 1 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도 및 상기 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도 중 어느 하나를 선택하는 선택부를 포함하고,
    상기 결정부는, 상기 선택된 스로틀 개방도에 기초하여 속도가 변경되는지 여부에 관해 결정하는, 자동차용 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력을 설정하는 자동 목표 구동력 설정부를 추가로 포함하는, 자동차용 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도가 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 처리부를 추가로 포함하고,
    상기 선택부는, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 상기 목표 구동력에 기초하여 제어되고, 스로틀 개방도가 상기 포화 영역의 밖에 속하는 경우, 상기 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도를 선택하는, 자동차용 제어 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 1 영역 판정부; 및
    상기 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 2 영역 판정부를 추가로 포함하고,
    상기 선택부는, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 상기 목 표 구동력에 기초하여 제어되고, 상기 제 2 영역 판정부가 스로틀 개방도가 포화 영역 내에 속한다고 판정하고, 상기 제 1 영역 판정부가 스로틀 개방도가 포화 영역 내에 속한다고 판정하는 경우, 상기 제 1 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도를 선택하는, 자동차용 제어 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 1 영역 판정부; 및
    상기 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 2 영역 판정부를 추가로 포함하고,
    상기 선택부는, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 상기 목표 구동력에 기초하여 제어되고, 상기 제 2 영역 판정부가 스로틀 개방도가 포화 영역 내에 속한다고 판정하고, 상기 제 1 영역 판정부가 스로틀 개방도가 포화 영역의 밖에 속한다고 판정하는 경우, 상기 제 2 스로틀 개방도 계산부에 의해 계산된 스로틀 개방도를 선택하는, 자동차용 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 선택부는, 이전 시간에서 계산된 스로틀 개방도와 현저하게 상이하게 되지 않도록 계산된 스로틀 개방도를 선택하는, 자동차용 제어 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동 목표 구동력 설정부는, 자동차 자세 안정 제어 시스템 또는 조작 보조 제어 시스템 (operation-assisted control system) 에 의해 구현되는, 자동차용 제어 장치.
  8. 내부 연소 엔진 및 상기 내부 연소 엔진에 연결된 자동 변속기를 포함하는 자동차용 제어 장치로서,
    가속 페달의 개방도를 검출하는 가속 개방도 검출 수단;
    상기 검출된 가속 페달 개방도에 기초하여 목표 구동력을 설정하는 목표 구동력 설정 수단;
    상기 검출된 가속 페달 개방도에 기초하여 스로틀의 개방도를 계산하는 제 1 스로틀 개방도 계산 수단;
    상기 설정된 목표 구동력에 대응하는 스로틀의 개방도를 계산하는 제 2 스로틀 개방도 계산 수단;
    상기 계산된 스로틀 개방도에 기초하여 상기 자동 변속기에서 속도가 변경되는지 여부에 관해 결정하는 결정 수단; 및
    소정 조건에 기초하여, 상기 제 1 스로틀 개방도 계산 수단에 의해 계산된 스로틀 개방도 및 상기 제 2 스로틀 개방도 계산 수단에 의해 계산된 스로틀 개방 도 중 어느 하나를 선택하는 선택 수단을 포함하고,
    상기 결정 수단은, 상기 선택된 스로틀 개방도에 기초하여 속도가 변경되는지 여부에 관해 결정하는 수단을 포함하는, 자동차용 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 목표 구동력을 설정하는 자동 목표 구동력 설정 수단을 추가로 포함하는, 자동차용 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 스로틀 개방도 계산 수단에 의해 계산된 스로틀 개방도가 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 수단을 추가로 포함하고,
    상기 선택 수단은, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 상기 목표 구동력에 기초하여 제어되고, 스로틀 개방도가 상기 포화 영역의 밖에 속하는 경우, 상기 제 2 스로틀 개방도 계산 수단에 의해 계산된 스로틀 개방도를 선택하는 수단을 포함하는, 자동차용 제어 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 스로틀 개방도 계산 수단에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영 역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 1 영역 판정 수단; 및
    상기 제 2 스로틀 개방도 계산 수단에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 2 영역 판정 수단을 추가로 포함하고,
    상기 선택 수단은, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 상기 목표 구동력에 기초하여 제어되고, 상기 제 2 영역 판정 수단이 스로틀 개방도가 포화 영역 내에 속한다고 판정하고, 상기 제 1 영역 판정 수단이 스로틀 개방도가 포화 영역 내에 속한다고 판정하는 경우, 상기 제 1 스로틀 개방도 계산 수단에 의해 계산된 스로틀 개방도를 선택하는 수단을 포함하는, 자동차용 제어 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 스로틀 개방도 계산 수단에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 1 영역 판정 수단; 및
    상기 제 2 스로틀 개방도 계산 수단에 의해 계산된 스로틀 개방도가, 구동력의 변화에 대한 스로틀 개방도의 변화의 비율이 소정 값보다 더 크게 되는 포화 영역 내에 속하는지 여부에 관해 판정하는 제 2 영역 판정 수단을 추가로 포함하고,
    상기 선택 수단은, 자동차가 운전자에 의한 조작에 의해 야기되지 않은 상기 목표 구동력에 기초하여 제어되고, 상기 제 2 영역 판정 수단이 스로틀 개방도가 포화 영역 내에 속한다고 판정하고, 상기 제 1 영역 판정 수단이 스로틀 개방도가 포화 영역의 밖에 속한다고 판정하는 경우, 상기 제 2 스로틀 개방도 계산 수단에 의해 계산된 스로틀 개방도를 선택하는 수단을 포함하는, 자동차용 제어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 선택 수단은, 이전 시간에서 계산된 스로틀 개방도와 현저하게 상이하게 되지 않도록 계산된 스로틀 개방도를 선택하는 수단을 포함하는, 자동차용 제어 장치.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동 목표 구동력 설정 수단은, 자동차 자세 안정 제어 시스템 또는 조작 보조 제어 시스템에 의해 구현되는, 자동차용 제어 장치.
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