KR20090121597A

KR20090121597A - 액셀 개도량 산출 방법

Info

Publication number: KR20090121597A
Application number: KR1020080047573A
Authority: KR
Inventors: 서무석
Original assignee: 기아자동차주식회사; 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2009-11-26
Also published as: KR100936338B1

Abstract

본 발명은 액셀 개도량 산출 방법에 관한 것으로서, 액셀위치센서의 최대전압을 학습하여 이를 업데이트함으로서 정확한 액셀 개도량을 산출한다. 본 발명은 주행 사이클 동안 액셀위치센서의 출력전압 중 최대값을 판독 최대전압으로 추출하여, 운전자가 액셀을 100% 다 밟을 때 예상되는 액셀위치센서의 출력전압인 액셀 스트로크 100% 기준전압을 상기 판독 최대전압으로서 업데이트하는 과정과, 업데이트된 액셀 스트로크 100% 기준전압을 이용하여 액셀 개도량을 산출하기 위한 차량 상태조건인 환경조건 및 산출 전제조건인 수행조건이 현재 차량 운행 중에 모두 충족되는지를 판단하는 과정과, 상기 환경조건 및 수행조건이 모두 충족되면, 액셀위치센서의 출력전압과 액셀 개도량의 비례 관계를 도시한 액셀 변경커브에 상기 업데이트되는 액셀 스트로크 100% 기준전압을 적용함으로써, 현재 액셀위치센서의 출력전압에 따른 액셀 개도량을 산출하는 과정을 포함한다.

차량, 액셀, APS, 분사, 개도량, 쓰로틀밸브, 전압

Description

액셀 개도량 산출 방법{Method for calculating accelerator open value}

본 발명은 액셀 개도량 산출 방법에 관한 것으로서, 액셀위치센서의 최대전압을 학습하여 이를 업데이트함으로서 정확한 액셀 개도량을 산출한다.

일반적으로 차량은 액셀 개도량에 비례하여 액셀위치센서(APS;Accelerator Position Sensor)의 출력값이 변하고 이에 비례하여 연료량이 분사된다. 그러나, 현재 양산하고 있는 액셀위치센서의 전압출력 편차가 크다. 예컨대, 액셀레이터를 전부 밟은 풀 액셀(full accel)인 상태인 경우 도 1과 같이 서플라이(supply) 전체 전압의 82%±6%, 즉, 서플라이 전체 전압이 5V라 할 때 4.1V±0.3V(4.1V±6%)의 편차를 가지게 된다.

MIN 샘플이 장착되었을 때의 출력저하를 방지하기 위해서, 현재 디젤 엔진의 경우 액셀 변경커브(전압->액셀 개도량)가 MIN 샘플에 맞추어져 있다. 그러나, 이로 인하여, 만약, MIN 샘플이 아닌 평균치 또는 MAX 샘플이 장착될 경우에, 액셀은 풀(full)로 밟지 않았는데도 엔진제어유닛(ECU)은 100% 밟혀졌다고 인식하고 연료량이 최대로 분사된다(통상 80% 액셀 개도에서 100% 밟혀졌다고 판단하고 최대로 분사됨).

상기와 같이 운전자가 의도하지 않은 연료가 분사되는 것은 연비 악화의 원인이 되는 문제가 있다.

특히, KICK-DOWN 스위치가 장착되는 차량의 경우 액셀위치센서의 출력전압 편차 축소가 절실히 요구된다. KICK-DOWN 스위치의 역할은 최대 분사량이 발생하기 전(약 최대 분사량의 80%~90%) 지점에서 걸림감을 발생시켜 운전자의 의도에 대해서만 최대 연료 분사를 하게끔 유도하는 장치이다.

통상 액셀 스트로크(stroke)의 80%~85% 지점에서 KICK-DOWN 스위치가 장착되는데, 액셀위치센서의 MAX 샘플이 장착된 차량에서는 KICK-DOWN 스위치가 작동되기 전에 이미 연료가 최대로 분사될 수 있다. 이는 KICK-DOWN 스위치의 효용성이 없어지는 결과를 초래하는 문제가 있다.

상기 문제를 해결하기 위하여 액셀위치센서의 출력전압의 스펙(spec)을 개별적으로 조정하여 편차를 줄일 수 있으나, 이러할 경우, 공급 수율이 떨어지게 되고 부품 단가는 올라가게 되는 문제가 있다.

본 발명은 차량에 장착된 액셀위치센서의 최대전압을 학습하여 이를 업데이트함으로서 정확한 액셀 개도량을 산출한다.

본 발명은 주행 사이클 동안 액셀위치센서의 출력전압 중 최대값을 판독 최대전압으로 추출하여, 운전자가 액셀을 100% 다 밟을 때 예상되는 액셀위치센서의 출력전압인 액셀 스트로크 100% 기준전압을 상기 판독 최대전압으로서 업데이트하는 과정과, 업데이트된 액셀 스트로크 100% 기준전압을 이용하여 액셀 개도량을 산출하기 위한 차량 상태조건인 환경조건 및 산출 전제조건인 수행조건이 현재 차량 운행 중에 모두 충족되는지를 판단하는 과정과, 상기 환경조건 및 수행조건이 모두 충족되면, 액셀위치센서의 출력전압과 액셀 개도량의 비례 관계를 도시한 액셀 변경커브에 상기 업데이트되는 액셀 스트로크 100% 기준전압을 적용함으로써, 현재 액셀위치센서의 출력전압에 따른 액셀 개도량을 산출하는 과정을 포함한다.

상기 업데이트하는 과정은, 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압을 미리 설정된 초기 최대전압으로서 초기화하는 제1과정과, 현재 주행 사이클 동안 액셀위치센서의 출력전압 중 최대값을 판독 최대전압으로 추출하는 제2과정과, 상기 판독 최대전압이 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압보다 클 경우, 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압을 상기 판독 최대전압으로서 업데이트하는 제3과정과, 다음 번째의 주행 사이클이 이루어지는 동안 상기 제2과정, 제3과정이 반복 수행되어 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압을 지속적으로 업데이트하는 제4과정을 포함한다.

상기 업데이트하는 과정은, 상기 판독 최대전압이 액셀위치센서의 출력전압 스펙(spec)을 초과하는 값인 경우 업데이트가 이루어지지 않도록 한다.

상기 환경조건은, 냉각수 온도가 미리 설정한 온도 기준값보다 커야하는 조건, 액셀위치센서의 출력전압의 순간 기울기가 미리 설정한 기울기 기준값보다 작아야하는 조건, 액셀위치센서에 에러가 없어야 하는 조건을 포함한다. 상기 수행조건은, 업데이트 로직에 의한 액셀 개도량 산출을 운전자로부터 요청받은 조건, 현 재 주행 중에 측정되는 판독 최대전압이 초기 최대전압보다 커야하는 조건을 포함한다.

상기 현재 액셀위치센서의 출력전압에 따른 액셀 개도량을 산출하는 과정은, 현재 APS출력전압은 현재 주행중인 운행 사이클링에서 측정되는 액셀위치센서(APS)의 출력전압이며, IDLE에서의 APS출력전압은 운행중이 아닌 IDLE 상태에서의 액셀위치센서의 출력전압이며, 액셀 스트로크 100% 기준전압은 액셀을 풀(full)로 밟을 때의 예상되는 액셀위치센서의 출력전압으로서 상기 업데이트되는 값이라 할 때,

의 수식에 의하여 산출됨을 특징으로 한다.

본 발명은 액셀위치센서의 특성을 엔진제어유닛이 파악하여 최적의 액셀 개도량을 산출할 수 있는 효과가 있다. 따라서 최적의 연료 분사를 구현하여, 궁극적으로 운전자 의지에 따른 필요한 연료소비를 하게 되어, 불필요한 연료 소모 방지를 통한 연비 개선에 이바지하게 된다.

이하, 본 발명의 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액셀 개도량 산출 과정을 도시한 플로차트이다.

참고적으로, 액셀위치센서(APS)는 액셀러레이터 페달 모듈(APM)내에 장착되어 있으며 센서는 액셀러레이터의 위치를 엔진제어유닛(ECU)에 전달하는 역할을 한다. 액셀위치 센서는 전위차계(Potentiometer)로 이루어진 2개의 센서로 구성되어 있으며 액셀러레이터 페달의 위치를 전압으로 변환하여 출력한다. 액셀위치센서는 이와 같은 액셀러레이터의 위치신호를 출력전압으로서 엔진제어유닛으로 보낸다. 엔진제어유닛은 이러한 액셀레이터의 출력전압 크기에 따른 쓰로틀 밸브의 개도량(액셀 개도량)을 조절하여 출력한다.

본 발명은, 우선, 현재 주행 사이클(current driving cycle)에서의 액셀위치센서의 최대전압을 측정하여 액셀 스트로크(stroke) 100% 기준전압을 상기 최대전압으로서 업데이트하는 과정(S21)을 가진다. 즉, 시동이 걸리고 시동이 종료될 때까지의 하나의 주행 사이클 동안 지속적으로 액셀위치센서에서 출력하는 전압을 감지하여 그 중에서 최대전압을 판독 최대전압으로 추출하여, 추출한 판독 최대전압이 액셀 스트로크(stroke) 100% 기준전압보다 클 경우 상기 판독 최대전압으로 업데이트하는 과정을 가진다.

이러한 업데이트 과정(S21)을 도 3의 플로차트와 함께 상세히 설명한다.

엔진제어유닛이 초기상태일 때(즉, 아무것도 학습하지 않은 상태일 때)에는 액셀 스트로크(stroke) 100% 기준전압을 미리 설정한 초기 최대전압으로서 초기 화(S31)한다. 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압이란, 운전자가 액셀을 100% 다 밟을 때 예상되는 액셀위치센서의 출력전압을 말한다.

상기와 같이 초기 최대전압으로서 액셀 스트로크 100% 기준전압을 초기화한 후에 첫 번째 주행이 시작(S32)되어 첫번째 주행 사이클(first driving cycle) 동안 액셀위치센서의 출력전압을 계속 판독(S33)하다가 시동 오프가 되어 주행 종료(S34) 상태가 되어 하나의 주행 사이클이 종료되면 출력전압 중 가장 큰 전압을 판독 최대전압으로서 추출(S35)한다.

그 후, 추출한 판독 최대전압이 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압보다 큰지를 판단(S36)한다.

상기 판단 결과, 첫번째 주행 사이클에서 읽힌 판독 최대전압이 초기 최대전압으로 초기화된 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압보다 작거나 같은 경우에는 다시 다음 번째의 주행 사이클에서의 최대전압을 판독하는 과정으로 돌아간다.

반면에, 첫번째 주행 사이클에서 읽힌 판독 최대전압이 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압(초기 최대전압)보다 클 경우에는, 상기 판독 최대전압이 그 다음의 주행 사이클에서 액셀 100% 스트로크 기준전압으로 되도록 하기 위하여, 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압을 상기 판독 최대전압으로서 업데이트(S37) 변경한다(첫번째 학습이 이루어짐).

그 후, 다음 번째의 주행 사이클(next driving cycle)이 있다면, 마찬가지로, 상기 과정들(S32,S33,S34,S35,S36,S37)을 반복한다. 즉, 다음 번째의 주행 사이클 동안에도 끊임없이 액셀위치센서의 출력전압을 계속 읽어들인 후, 만일, 다음 번째의 주행 사이클에서 인식된 판독 최대전압(2차 판독 최대전압)이 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압보다 크다면, 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압을 상기 2차 판독 최대전압으로서 업데이트한다(두번째 학습이 이루어짐).

결국, 매번의 주행 사이클마다 상기 과정들을 반복함으로써, 액셀 스트로크 100% 기준전압을 업데이트 하는 학습이 반복된다.

한편, 액셀 스트로크 100% 기준전압의 업데이트가 계속 이루어진다 해도 액셀위치센서의 출력전압 스펙(spec)을 초과하는 판독 최대전압은 액셀 스트로크 100% 기준전압으로 업데이트되지 않도록 한다. 따라서, 만일, 출력전압 스펙을 초과하는 전압이 판독 최대전압으로 추출된다 하더라도 엔진제어유닛(ECU)은 이 전압을 비정상적이라 판단하고 업데이트(학습)하지 않는다.

상기와 같이 액셀 스트로크 100% 기준전압에 대한 업데이트(S21)가 수행되며, 차량 주행(S22)이 이루어질 때 액셀의 밟힘 정도에 따라 상기 업데이트되는 액셀 스트로크 100% 기준전압을 이용하여 트로틀 밸브의 개도량을 산출하는 과정을 가진다.

이를 위하여 우선, 현재 액셀 개도량 산출을 위한 환경조건 및 수행조건이 만족되는지를 판단(S23)한다.

상기 환경조건은 현재 운행 상태조건으로서, 냉각수 온도 조건, 액셀위치센서의 출력전압 조건, 액셀위치센서의 상태조건이라는 세 가지 조건을 체크하여 그 충족이 이루어지는지를 판단한다. 즉, 냉각수온이 낮을 때 이상 현상이 발생할 수 있기 때문에 냉각수 온도가 미리 정한 온도 기준값보다 커야하고, 노이즈 성분을 차단하기 위하여 액셀위치센서의 출력전압의 상승 기울기가 미리 정한 기울기 기준값보다 작아야 하고, 액셀위치센서의 정합성 에러가 없어야 하기 때문에 액셀위치센서의 에러가 없어야 하는 이러한 3가지 환경조건이 모두 충족되는지를 판단한다.

상기 수행조건은 산출을 위한 전제조건으로서, 액셀 개도량 산출에 대한 운전자 요청이 있고, 아울러, 판독 최대전압이 초기 최대전압보다 큰지에 대한 조건이 모두 충족되는 지를 판단한다.

상기 환경조건 및 수행조건의 충족 여부 판단(S23)결과, 상기 환경조건 및 수행조건 중 어느 하나라도 충족되지 않을 때는, 액셀 개도량을 새롭게 산출하지 않고 기존의 액셀 개도량 출력 로직에 따라서 액셀 개도량을 산출(S25)한다. 즉, 초기 최대전압을 액셀 스트로크 100% 기준전압으로 하는 기존 로직에 따라 액셀 개도량을 출력한다. 액셀 개도량이란 액셀 포지션에 따라 가장 적절한 드로틀 밸브 개도량을 말하는 것으로서, 현재 액셀 개도량이란 현재 주행 중인 운행 사이클에서 액셀의 밟힘 정도에 따라 드로틀 밸브를 개도할 량을 말한다.

반면에, 상기 환경조건 및 수행조건 모두 충족될 때는, 업데이트된 액셀 스트로크 100% 기준전압을 이용하여 현재 액셀 개도량을 산출(S24)한다. 액셀위치센서의 출력전압과 액셀 개도량의 비례관계를 도시한 액셀 변경커브에 상기 업데이트되는 액셀 스트로크 100% 기준전압을 적용함으로써, 액셀위치센서의 현재 출력전압에 상응하는 현재 액셀 개도량을 산출(S24)한다.

이러한 산출은 하기 [수식 1]에 의하여 현재 액셀 개도량이 산출(S24)된다.

[수식 1]

상기에서 현재 APS 출력전압은 현재 주행중인 운행 사이클링에서 측정되는 액셀위치센서(APS)의 출력전압을 말하며, IDLE에서의 APS출력전압은 운행중이 아닌 IDLE 상태에서의 액셀위치센서의 출력전압을 말하며, 액셀 스트로크 100% 기준전압은 액셀을 풀(full)로 밟을 때의 예상되는 액셀위치센서의 출력전압으로서 상기 학습에 의하여 업데이트되는 값이다.

상기 [수식 1]은 다음과 같은 이유로 세워진 식이다.

액셀 스트로크 100% 기준전압이 상기 단계에 의하여 학습을 통해 계속 업데이트 변경되면, 액셀위치센서의 출력전압과 액셀 개도량의 비례 관계를 나타내는 도 4의 액셀 변경커브(APS 출력전압->액셀 개도량)도 전체적으로 변경될 것이고 이에 따라서 액셀 개도량도 변하게 된다.

따라서 변화하는 액셀위치센서의 출력전압에 따라 액셀 개도량을 산출하는 새로운 식이 필요하다. 도 4와 같은 1차 함수의 액셀 변경커브를 통해 액셀위치센서의 출력전압과 액셀 개도량간의 상관 관계를 알 수 있으며, 이러한 상관 관계를 통해 상기 [수식 1]을 알아낼 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.

도 1은 액셀 스트로크에 의한 액셀위치센서의 출력 및 엔진제어유닛의 스트로크 인식 상태를 도시한 그림이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액셀 스트로크 100% 기준전압을 업데이트하는 과정을 도시한 플로차트이다.

도 4는 엑셀위치센서의 출력전압과 액셀 개도량의 비례 관계를 도시한 액셀 변경커브를 도시한 그래프이다.

Claims

주행 사이클 동안 액셀위치센서의 출력전압 중 최대값을 판독 최대전압으로 추출하여, 운전자가 액셀을 100% 다 밟을 때 예상되는 액셀위치센서의 출력전압인 액셀 스트로크 100% 기준전압을 상기 판독 최대전압으로서 업데이트하는 과정;

업데이트된 액셀 스트로크 100% 기준전압을 이용하여 액셀 개도량을 산출하기 위한 차량 상태조건인 환경조건 및 산출 전제조건인 수행조건이 현재 차량 운행 중에 모두 충족되는지를 판단하는 과정;

상기 환경조건 및 수행조건이 모두 충족되면, 액셀위치센서의 출력전압과 액셀 개도량의 비례 관계를 도시한 액셀 변경커브에 상기 업데이트되는 액셀 스트로크 100% 기준전압을 적용함으로써, 현재 액셀위치센서의 출력전압에 따른 액셀 개도량을 산출하는 과정

를 포함하는 액셀 개도량 산출 방법.
제1항에 있어서, 상기 업데이트하는 과정은,

상기 액셀 스트로크 100% 기준전압을 미리 설정된 초기 최대전압으로서 초기화하는 제1과정;

현재 주행 사이클 동안 액셀위치센서의 출력전압 중 최대값을 판독 최대전압으로 추출하는 제2과정;

상기 판독 최대전압이 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압보다 클 경우, 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압을 상기 판독 최대전압으로서 업데이트하는 제3과정;

다음 번째의 주행 사이클이 이루어지는 동안 상기 제2과정, 제3과정이 반복 수행되어 상기 액셀 스트로크 100% 기준전압을 지속적으로 업데이트하는 제4과정

을 포함하는 액셀 개도량 산출 방법.
제2항에 있어서, 상기 업데이트하는 과정은, 상기 판독 최대전압이 액셀위치센서의 출력전압 스펙(spec)을 초과하는 값인 경우 업데이트가 이루어지지 않도록 하는 액셀 개도량 산출 방법.
제1항에 있어서, 상기 환경조건은, 냉각수 온도가 미리 설정한 온도 기준값보다 커야하는 조건, 액셀위치센서의 출력전압의 순간 기울기가 미리 설정한 기울기 기준값보다 작아야하는 조건, 액셀위치센서에 에러가 없어야 하는 조건을 포함하는 액셀 개도량 산출 방법.
제1항에 있어서, 상기 수행조건은, 업데이트 로직에 의한 액셀 개도량 산출을 운전자로부터 요청받은 조건, 현재 주행 중에 측정되는 판독 최대전압이 초기 최대전압보다 커야하는 조건을 포함하는 액셀 개도량 산출 방법.
제1항에 있어서, 상기 현재 액셀위치센서의 출력전압에 따른 액셀 개도량을 산출하는 과정은, 현재 APS출력전압은 현재 주행중인 운행 사이클링에서 측정되는 액셀위치센서(APS)의 출력전압이며, IDLE에서의 APS출력전압은 운행중이 아닌 IDLE 상태에서의 액셀위치센서의 출력전압이며, 액셀 스트로크 100% 기준전압은 액셀을 풀(full)로 밟을 때의 예상되는 액셀위치센서의 출력전압으로서 상기 업데이트되는 값이라 할 때,

의 수식에 의하여 산출됨을 특징으로 하는 액셀 개도량 산출 방법.
제1항에 있어서, 상기 환경조건 및 수행조건이 모두 충족되지 않으면, 기존의 액셀 개도량 출력 로직에 의하여 액셀 개도량을 산출하는 액셀 개도량 산출 방법.