KR20090050285A

KR20090050285A - 차량의 휠 스핀 제어장치 및 방법

Info

Publication number: KR20090050285A
Application number: KR1020070116638A
Authority: KR
Inventors: 이형수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-05-20
Also published as: KR101020816B1; US8340865B2; US20090132123A1

Abstract

본 발명은 휠 스핀이 판정되면 엔진토크 저감제어를 실행하여 휠 스핀이 발생되지 않도록 하는 것으로,

운전제어정보 및 차량상태정보를 검출하여 휠 스핀에 따른 엔진토크 제한제어 진입에 필요한 기본조건을 만족하는지 판단하는 과정, 기본조건을 만족하면 속도변화를 연산하여 속도의 기울기가 설정된 기준값을 초과하는 스핀 발생인지 판단하는 과정, 스핀 발생으로 판단되면 현재의 엔진토크에 따라 설정된 맵을 적용하여 엔진토크 제한제어를 실행하는 과정, 엔진토크 제한제어에 의해 속도가 감소하여 해제조건을 만족하면 엔진토크 제한제어를 해제하고 정상제어로 복귀하는 과정을 포함한다.

스핀, 엔진토크 제한, 차속 변화, ESP/ESC

Description

차량의 휠 스핀 제어장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROL A WHEEL SPIN OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 자세 제어장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 차량에서 휠 스핀이 판정되면 엔진토크 저감제어를 실행하여 휠 스핀이 발생되지 않도록 하는 차량의 휠 스핀 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

차량에는 자세를 제어하는 ESP/ESC 등의 다양한 거동 제어장치들이 장착되고 있는데, 이 장치들은 주행중에 발생되는 차량의 요 모멘트(Yaw Moment)를 검출 분석하여 스핀(Spin)이나 언더 스티어(Under Steer)의 발생 조건에 도달하게 되면 TCS(Traction Control System)와 ABS(Anti lock Brake System)를 연계 제어하여 내측 차륜 또는 외측 차륜이나 각각의 차륜에 제동을 가해 차량의 자세를 제어한다.

차량의 자세를 제어하는 장치는 장착에 따른 원가 상승의 이유로 고급 승용차에만 장착되고 있다.

따라서, ESP/ESC 등의 거동 제어장치가 장착되지 않은 차량이나 거동 제어장치가 고장난 경우에는 주행 중에 발생되는 과도한 휠 스핀에 대하여 능동적으로 대처하지 못하여 운전성을 악화시키고, 사고로 연결되는 문제점이 발생한다.

또한, 운행되는 도로의 환경 조건이 양쪽 휠이 서로 다른 노면 상태에서 운전되는 경우 좌측 차륜 및 우측 차륜의 속도가 과도하게 차이가 발생하게 되며, 이러한 운전 조건이 지속되는 경우 변속기의 차동장치를 파손시키게 되는 문제점을 발생시킨다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 거동 제어장치가 장착되지 않은 차량 혹은 거동 제어장치에 고장이 발생한 차량의 주행 중에 과도한 휠 스핀이 발생하는 경우 엔진토크 제한제어를 실행하여 휠 스핀을 저감하고 운전성을 확보하도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 양쪽 휠이 서로 다른 노면 상태에서 운전되어 좌측 차륜과 우측 차륜간의 속도가 과도하게 차이나는 경우 엔진토크 제한제어를 실행하여 변속기의 차동장치를 보호하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 차량의 휠 스핀 제어장치는, 차량의 속도를 검출하는 차속검출부; 가속페달의 변위량을 검출하는 가속페달 검출부; 운전정보가 휠 스핀의 발생으로 판단되고 설정된 작동조건을 만족하면 엔진토크 제한제어를 실행하고, 엔진토크 제한제어에 따라 설정된 해제조건을 만족하면 정상제어로 복귀하는 제어부; 제어부의 엔진토크 제한제어에 따라 연소실에 분사되는 연료량을 차단 혹은 감소시키는 분사장치; 상기 제어부의 엔진토크 제한 제어에 따라 점화시기를 지각시키는 점화장치를 포함한다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 차량의 휠 스핀 제어방법은, 운전제어정보 및 차량상태정보를 검출하여 휠 스핀에 따른 엔진토크 제한제어 진입에 필요한 기본조건을 만족하는지 판단하는 과정; 기본조건을 만족하면 속도변화를 연산하여 속도의 기울기가 설정된 기준값을 초과하는 스핀 발생인지 판단하는 과정; 상기에서 스핀 발생으로 판단되면 현재의 엔진토크에 따라 설정된 맵을 적용하여 엔진토크 제한제어를 실행하는 과정; 엔진토크 제한제어에 의해 속도가 감소하여 해제조건을 만족하면 엔진토크 제한제어를 해제하고 정상제어로 복귀하는 과정을 포함한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 좌측 차륜과 우측 차륜간에 휠 스핀이 발생하는 경우 엔진토크 제한제어를 통해 휠 스핀의 발생을 제어함으로써, 운전성을 확보하고 변속기 출력 계통이 파손되는 것을 방지하는 효과를 기대할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 휠 스핀 제어장치의 구성을 개략적 으로 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 차속 검출부(110)와 가속페달 검출부(120), ABS 장치(130), 제어부(140), 분사장치(150) 및 점화장치(160)를 포함한다.

차속 검출부(110)는 각 차륜에 장착되는 차속센서 혹은 변속기의 출력축에 연결되는 속도센서로, 주행하는 차량의 속도를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(140)에 제공한다.

가속페달 검출부(120)는 차량을 감/가속시키기 위하여 작동시키는 가속페달의 변위량을 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(140)에 제공한다.

ABS장치(130)는 제동 제어시에 각 차륜의 회전속도에 따라 각 차륜별로 제동력을 제어하며, 어떠한 조건에서도 차륜이 고정되지 않도록 제어한다.

제어부(140)는 주행중에 검출되는 운전정보가 과도한 휠 스핀의 발생이고, 제어조건을 만족하면 엔진토크 제한제어를 실행하여 휠 스핀이 발생되는 것을 방지한다.

상기 엔진토크 제한제어의 작동조건은 ESP/ESC가 고장난 상태이거나 장착되지 않는 상태이고, 차속이 설정된 기준속도(60Km/h) 이하이며, 차속의 기울기(dNo)가 설정된 기준값(dNo1) 이상이고, ABS장치가 정상이고, 가속페달의 변위량이 설정된 기준값(20%) 이상인 조건을 모두 만족하는 조건이다.

또한, 엔진토크 제한제어의 해제조건은 ESP/ESC가 정상적으로 작동되거나 차속이 설정된 기준속도(60Km/h) 이상, 차속의 기울기(dNo)가 설정된 기준값(dNo2) 이하, ABS장치의 고장, 가속페달 변위량이 설정값(5%) 이하인 조건 중 어느 하나를 만족하는 조건이다.

분사장치(150)는 제어부(140)의 제어신호에 따라 각각의 연소실에 산출된 연료량을 분사하며, 엔진토크 제한제어가 실행되면 각각의 연소실에 분사되는 연료량을 차단 혹은 감소시켜 엔진토크를 저감시킨다.

점화장치(160)는 제어부(140)의 제어신호에 따라 각 연소실에 장착된 점화 플러그의 점화시기를 조정하며, 엔진토크 제한제어가 실행되면 점화시기를 지각시켜 엔진의 출력 토크를 저감시킨다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명에서 휠 스핀의 발생이 검출되는 경우 엔진토크 제한제어를 실행하는 동작에 대하여 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

차량의 주행이 개시되면 제어부(110)는 차속 검출부(11)로부터 현재의 주행차속을 검출하고, 가속페달 검출부(120)로부터 가속페달의 변위량을 검출하는 등의 운전 제어정보를 검출한다(S101).

그리고, 차량에 장착되는 제반 편의장치 및 안전장치를 포함하여 차량 상태정보를 검출한다(S102).

이후, 상기 운전제어정보와 차량 상태정보가 설정된 기본 조건을 만족하는지 판단한다(S103).

상기 설정된 기본조건은 현재의 차속이 설정된 기준속도(60Km/h) 이하로 주행되고 있고, 가속페달의 변위량이 설정된 기준값(20%) 이상을 유지하며, ESP/ESC가 장착되지 않았거나 고장이 발생한 상태이고, ABS장치(130)가 정상인 조건이다.

상기 S103에서 운전 제어정보 및 차량 상태정보가 기본조건을 만족하지 않으면 종료하고, 기본조건을 만족하면 단위 시간당 속도 변화를 연산하여 기울기(dNo)를 추출한다(S104).

상기 S104에서 추출된 속도 변화의 기울기(dNo)와 설정된 기준값(dNo1)을 비교하여 스핀(Slip)이 발생되고 있는지를 판단한다(S105).

상기 S105의 판단에서 스핀이 발생되지 않으면 종료하고, 스핀이 발생되고 있는 상태이면 하기의 표 1과 같이 설정되는 맵(Map)을 적용하여 엔진토크 제한제어를 실행한다(S106).

이때, 제어부(140)는 분사장치(150)를 제어하여 각각의 연소실에 분사되는 연료를 차단하거나 감소시키고, 점화장치(160)를 제어하여 점화시기를 지각시킨다.

엔진토크 (Nm)	엔진토크(Nm)
엔진토크 (Nm)	50	150	300	400
10	45	140	260	340
20	43	130	240	310
30	40	120	220	290
40	35	110	200	270
50	32	100	180	250

상기한 표 1의 맵을 적용하여 엔진토크 제한제어를 실행하는 과정에서 설정된 해제조건을 만족하는지 판단한다(S107).

상기 설정된 해제조건은 ESP/ESC가 정상적으로 작동되거나 차속이 설정된 기준속도(60Km/h)이상으로 주행하는 상태, 차속의 기울기(dNo)가 설정된 기준값(dNo2)이하인 상태, ABS장치(130)에 고장이 발생된 상태, 가속페달 변위량이 설정값(5%)이하로 작동되는 조건 중 어느 하나를 만족하는 조건이다.

상기 S107의 판단에서 해제조건을 만족하면 현재 실행되고 있는 엔진토크 제한제어를 해제한 다음 정상제어를 실행한다(S108)(S109).

즉, 분사장치(150)를 통해 엔진 조건에서 연산되는 연료량을 각각의 연소실에 정상적으로 분사하고, 점화장치(160)를 통해 점화시기를 정상적으로 제어한다.

도 3은 본 발명에 따라 엔진토크 제한제어의 개념을 도시한 패턴도이다.

도시된 바와 같이, 가속페달의 변위량이 설정된 기준값(20%) 이상을 유지하고, 차속이 증가하여 엔진토크 제한제어의 작동조건을 만족하며, 차속의 기울기(dNo)가 설정된 기준값(dNo1)을 초과하면, 작동조건을 만족하는 시점에서 상기의 표 1로 설정되는 맵을 적용하여 "TQ1"의 값으로 엔진토크 제한제어를 실행한다.

이후, 상기 표 1로 결정되는 맵에 따라 엔진토크 제한제어 값을 S1의 기울로 제어한다.

상기한 엔진토크 제한제어가 진행됨에 따라 일정시간(t1)이 경과하여 차속이 감소하기 시작하면 엔진토크 제한 제어 값을 "TQ2"로 고정하여 일정하게 유지하고, 차속이 감소하여 기울기(-dNo)가 설정된 기준값(dNo2)이하이고, 작동해제 조건을 만족하게 되면 엔진토크 제한제어를 해제한 다음 정상 제어로 복귀한다.

이때, 엔진토크 제한제어의 해제가 일순간에 이루어지면 쇼크(shock)가 발생되므로, 표 1로 설정되는 맵을 적용하여 S2의 기울기로 해제제어를 실행한다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량도 본 발명의 권리범위에 포함된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 휠 스핀 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 휠 스핀 제어를 실행하는 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 휠 스핀 제어를 위한 엔진토크 저감제어의 패턴을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 차속 검출부 120 : 가속페달 검출부

130 : ABS장치 140 : 제어부

150 : 분사장치 160 : 점화장치

Claims

차량의 속도를 검출하는 차속검출부;

가속페달의 변위량을 검출하는 가속페달 검출부;

운전정보가 휠 스핀의 발생으로 판단되고 설정된 작동조건을 만족하면 엔진토크 제한제어를 실행하고, 엔진토크 제한제어에 따라 설정된 해제조건을 만족하면 정상제어로 복귀하는 제어부;

제어부의 엔진토크 제한제어에 따라 연소실에 분사되는 연료량을 차단 혹은 감소시키는 분사장치;

상기 제어부의 엔진토크 제한제어에 따라 점화시기를 지각시키는 점화장치를 포함하는 차량의 휠 스핀 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부에 설정된 작동조건은 ESP/ESC가 고장난 상태이거나 장착되지 않는 상태이고, 차속이 설정된 기준속도(60Km/h) 이하이며, 차속의 기울기(dNo)가 설정된 기준값(dNo1)이상이고, ABS장치가 정상이고, 가속페달의 변위량이 설정된 기준값(20%) 이상인 조건을 모두 만족하는 조건으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 스핀 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부에 설정된 해제조건은 ESP/ESC가 정상적으로 작동되거나 차속이 설정된 기준속도(60Km/h)이상, 차속의 기울기(dNo)가 설정된 기준값(dNo2)이하, ABS장치의 고장, 가속페달 변위량이 설정값(5%) 이하인 조건 중 어느 하나를 만족하는 조건으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 스핀 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 차속 변화에 따른 엔진토크 제한제어의 맵이 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 스핀 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 엔진토크 제한제어의 해제시 설정된 기울기로 복귀하여 엔진 출력 쇼크를 방지하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 스핀 제어장치.
운전제어정보 및 차량상태정보를 검출하여 휠 스핀에 따른 엔진토크 제한제어 진입에 필요한 기본조건을 만족하는지 판단하는 과정;

기본조건을 만족하면 속도변화를 연산하여 속도의 기울기가 설정된 기준값을 초과하는 스핀 발생인지 판단하는 과정;

상기에서 스핀 발생으로 판단되면 현재의 엔진토크에 따라 설정된 맵을 적용하여 엔진토크 제한제어를 실행하는 과정;

엔진토크 제한제어에 의해 속도가 감소하여 해제조건을 만족하면 엔진토크 제한제어를 해제하고 정상제어로 복귀하는 과정을 포함하는 차량의 휠 스핀 제어방법.
제6항에 있어서,

상기 운전제어정보는 차속정보와 가속페달의 변위량을 포함하고, 차량상태정보는 편의장치 및 안전장치의 상태 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 스핀 제어방법.
제6항에 있어서,

상기 기본조건은 차속이 설정된 기준차속 이상이고, 가속패달의 변위량이 설정된 기준량 이상인 조건이며, 차량상태정보는 ESP/ESC가 미장착이거나 고장인 상태이고, ABS 장치가 정상인 조건으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 스핀 제어방법.
제6항에 있어서,

상기 해제조건은 ESP/ESC가 정상적으로 작동되거나 차속이 설정된 기준속도(60Km/h)이상, 차속의 기울기(dNo)가 설정된 기준값(dNo2)이하, ABS장치의 고장, 가속페달 변위량이 설정값(5%) 이하인 조건 중 어느 하나를 만족하는 조건으로 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 스핀 제어방법.
제6항에 있어서,

상기 엔진토크 제한제어의 해제시 설정된 기울기로 엔진토크를 복귀 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 휠 스핀 제어방법.