KR20100072213A - 자동차의 언덕 출발 보조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 언덕 출발 보조 방법 및, 자동차의 구동 휘일과 클러치 사이에 트랜스미션 및 클러치를 포함하는 관련 장치에 관한 것으로서, 상기 방법은 공지된 엔진 토크에 기초하여 자동차를 고정된 위치에 유지하는 클러치의 토크를 결정하는 것을 포함하며, 클러치가 아닌 자동차의 다른 구성 요소 수단의 작동에 전용된 엔진 토크의 부분을 참작함으로써 클러치의 토크가 결정되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 언덕 출발 보조 방법{Method for hill start assistance for motor vehicle}

본 발명은 자동차의 언덕 출발 보조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 또한 그 방법과 관련된, 자동차의 언덕 출발 보조 장치에 관한 것이다.

더욱이 본 발명은 그러한 장치를 포함하는 차량에 관한 것이다.

언덕 출발에서, 그 어떤 보조 해법이 존재하지 않는 경우에, 운전자는 자동차의 후방 움직임에 의하여 꼼짝 못할 수 있다.

따라서 제조사들은 이러한 단점을 해결하기 위한 해법을 제안하였다.

그러한 해법들은 다양한 기술에 기초한다. 그러한 기술들중에서, 일부는 엔진 토크에 대한 지식에 기초하여, 차량을 움직이지 않게 유지하도록 클러치 토크를 결정하는 것에 기초한다.

예를 들면, 독일 특허 DE 102 421 22 (D1)를 인용하는 것이 가능한데, 여기에서는 운전자의 언덕 출발 기동을 용이하게 하기 위하여 미리 결정된 기간 동안 차량의 브레이크를 활성화시키게끔 유지하는 것이 제안되었으며, 특정의 조건이 충족된다면, 그리고 다른 것들 중에서도, 만약 클러치 토크가 차량을 경사상에 움직이지 않게 하는 것에 대응하는 최소 쓰레숄드(minimum threshold)를 초과한다면, 브레이크는 해제된다.

그러나, 상기 독일 특허 문헌에서 클러치 토크는 매우 부정확한 방식으로 평가된다. 그러한 부정확성이 의미하는 것은, 트랜스미션을 통해 구동 휘일에 가해지는 토크가, 안전한 언덕 출발, 즉, 특히 차량의 그 어떤 후방 움직임도 발생시키지 않는 안전한 언덕 출발을 보장하는데 필요한 쓰레숄드 아래에 놓일 수 있다는 점이다.

본 발명의 목표는 그러한 단점을 극복하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 클러치, 차량의 구동 휘일과 클러치 사이의 트랜스미션을 포함하는 자동차의 언덕 출발 보조 방법이 제공되는데, 여기에서 클러치 토크는 엔진 토크에 관한 지식에 기초하여 차량을 움직이지 않게 유지하도록 결정되고, 클러치 토크는 클러치가 아닌 차량의 다른 구성 요소 수단의 작동에 전용된 엔진 토크의 비율을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 클러치, 자동차의 구동 휘일과 클러치 사이의 트랜스미션, 브레이크 및, 엔진 토크에 관한 지식에 기초하여 차량을 움직이지 않게 유지하도록 브레이크들에 가해지는 압력을 관리하는 계산 수단을 포함하는 자동차의 언덕 출발 보조 장치가 제공되는데, 클러치가 아닌 차량의 다른 구성 요소 수단의 작동에 전용된 엔진 토크의 비율을 계산함으로써 클러치 토크가 결정되도록 계산 수단이 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점들은 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 보다 명백해질 것이다.

본 발명에서는 자동차의 후방 움직임이 없는 안전한 언덕 출발을 보조하는 방법 및 장치가 제공된다.

본 발명의 방법은 클러치가 아닌, 차량을 구성하는 다른 수단의 작동에 전용된 엔진 토크 비율의 영향을 고려하는데, 상기 다른 수단은 클러치 토크의 값에 작용하는 것이다.

이것은 엔진 크랭크샤프트에 대한 모멘트들의 균형 합(balance sum)에 기초한다. 크랭크샤프트상의 토크는 휘일 토크와 관련될 수 있는데, 이는 차량이 정지하기 때문이다.

제 1 구현예에서, 클러치 토크(C_emb)는 다음의 관계를 제공하는 합에 의해서 결정된다.

C_emb = C_me - C_me,off -Jω_m : (1)

여기에서, C_me 는 엔진의 평가된 토크이고, C_me,off 는 차량의 액세서리의 작동에 전용된 엔진 토크의 평가된 할당값이고, Jω_m 로 나타내는 곱(product)은 (모든 회전 부분들과 관련된) 엔진 속도에 의존하는 회전 운동을 나타내는 엔진의 수단에 등가인 토크이다.

엔진 토크(C_me)는 이러한 목적을 위해서 전용된 컴퓨터에서 엔진의 모델을 이용하여 평가된다.

차량의 다른 구성 요소 수단의 작동에 전용된 엔진 토크의 비율은 2 가지 유형의 기여(contribution)로 분리될 수 있는데, 이것은 토크(C_me,off 및 Jω_m)로 나타내어진다.

토크(C_me,off)는, (i) 차량의 엔진이 클러치 해제되고, (ii) 엔진 속도가 안정되고, (iii) 차량의 액셀레이터 페달에 그 어떤 작용도 가해지지 않을 때, 그 토크를 엔진 토크(C_me)의 나머지 값이 되는 것으로 간주함으로써 평가된다.

비제한적인 방식으로, 관련되는 액세서리들은 보조 작용을 받는 조향 장치, 차량 승객 구획부의 공기 조화 시스템의 일부를 형성하는 콤프레서, 엔진 및 승객 구획부의 팬(fan) 및, 교류 발전기(alternator)일 수 있다.

토크(Jω_m)는 2 가지 구성 요소를 포함하는데: 즉, 엔진 속도에 의존하는 회전 운동을 나타내는 엔진의 수단에 등가인 관성 모멘트(J) 및, 엔진 속도의 미분 계수(derivative)(ω_m)이다.

관성 모멘트(J)는 알려진 값이고, 따라서 그 어떤 계산/평가도 필요로 하지 않으면서, 클러치 토크를 결정하기 위한 입력 데이터를 형성한다.

엔진 속도의 미분 계수(ω_m)를 결정하도록, 엔진의 회전 속도는 전용 센서(미도시)에 의해서 결정되며, 다음에 적절하게 얻어진 엔진 속도는 차량에 탑재된 계산 수단(탑재 마이크로프로세서)에 의해서 유도된다. 가능하게는, 계산 수단은 적절하게 유도된 데이타에 대한 필터링 단계(filtering step)를 수행한다.

따라서, 상기 (1)로 표시된 관계의 우측에 있는 여러 항들을 알게 되어, 클러치 토크가 그로부터 추론될 수 있다.

관심 대상인 적용예에 대하여, 즉, 차량의 언덕 출발에 대하여, 클러치 토크를 잘 평가함으로써 장점을 얻을 수 있는 것이 중요하다.

실제에 있어서, 차량은 정지되어 있기 때문에, 클러치 토크는 차량의 구동 휘일에 전달된 토크에 대응한다. 따라서, 클러치와 구동 휘일 사이의 모멘트의 전달 비율(transmission ratio) 및 휘일의 구름 반경을 알게 되면, 지면에 전달되는 힘을 그로부터 추론할 수 있다.

차량에 가해지는 힘들의 균형 합은 효과적인 언덕 출발을 보장할 수 있는 쓰레숄드 값을 결정할 수 있게 한다 (지면에 전달되는 힘은 차량의 중량의 효과와 적어도 같아야 한다): 이러한 쓰레숄드 값은 차량의 중량 및 언덕의 경사에 현저하게 달려 있다.

따라서, 만약 클러치 토크가 바르지 않게 평가되었다면, 실질적으로는 실제 토크가 쓰레숄드 값 아래에 있을 수 있다. 그러한 상황에서는 차량의 구동 휘일들에 가해진 힘이 효과적인 언덕 출발을 위해서 불충분한 것이다.

변형의 구현예에서, 클러치 토크는 상기의 식 (1)에 의해서 직접적으로 계산되지 않는다.

실제에 있어서, 클러치 토크는 엔진 속도와 관련된 교란(disturbance)으로 간주될 수 있다. 그러므로 다음의 관계식 (2) 및 (3)에 의해서 형성된 시스템을 풀어볼 필요가 있게 된다.

이들 관계식에서, 다음의 파라미터들이 도입된다: ω_m,p 는 교란된, 엔진 속도의 미분 계수를 나타낸다;C_emb 는 클러치 토크의 미분 계수를 나타내고, K₁, K₂ 는 상수이다. 상수(K₁, K₂)들은 시스템이 안정되도록 선택된다. 다른 항들은 변화되지 않고 유지된다.

관계식(2) 및 관계식(3)은 칼만 옵저버(Kalman observer)를 형성하는데, 그것의 주된 장점은 클러치 토크를 평가하는데 있어서 엔진 속도의 미분 계수 결정을 이용하여야만 하는 것을 회피한다는 것이다.

관계식(2)은 차량의 구동 휘일과 클러치 사이의 트랜스미션에 가해지는 모멘트들의 수정된 합(modified sum)에 대응하며, 그에 대하여 엔진 속도와 관련된 교란 K₁(ω_m,p-ω_m)이 추가된다.

관계식(3)은 부분적으로 엔진 속도와 관련된 교란과 클러치 토크의 미분 계수 사이의 연결(link)을 확립한다.

본 발명의 방법을 구현하도록 이용된 장치는 클러치, 차량의 구동 휘일과 클러치 사이의 트랜스미션 및, 계산 수단을 포함한다.

계산 수단은 엔진 토크(C_me)에 대한 지식에 기초하여 차량을 움직이지 않게 유지하도록 구성된다. 또한 계산 수단은 클러치가 아닌 차량의 다른 구성 요소 수단의 작동에 전용된 엔진 토크의 비율을 고려함으로써 클러치 토크(C_emb)가 결정되도록 구성된다.

설명된 방법에 상관 없이, 본 발명은 종래 기술에서 토크(C_me)를 계산하는데 차량의 액세서리를 고려하지 않거나 또는 충분치 않게 고려했던 것과 관련된 부정확성에 대하여 강력하다는 점이 이해될 것이다.

Claims (9)

1. 클러치 및, 차량의 구동 휘일과 클러치 사이의 트랜스미션을 구비하는 자동차의 언덕 출발 보조 방법으로서, 클러치 토크(C_emb)는 엔진 토크(C_me)에 대한 지식에 기초하여 차량을 움직이지 않게 유지하도록 결정되고, 클러치 토크(C_emb)는 클러치가 아닌 차량의 다른 구성 요소 수단의 작동에 전용된 엔진 토크의 비율을 고려함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 언덕 출발 보조 방법.
2. 제 2 항에 있어서,
   클러치가 아닌 차량의 다른 구성 요소 수단의 작동에 전용된 엔진 토크의 비율을 결정하도록, 엔진 속도에 의존하는 회전 운동을 나타내는 엔진의 수단과 관련된 등가 토크(Jω_m)를 고려하며, 여기에서 J 는 엔진 속도에 따른 회전 운동을 나타내는 엔진 수단의 등가 관성 모멘트이고 ω_m 는 엔진 속도의 미분 계수인 것을 특징으로 하는, 자동차의 언덕 출발 보조 방법.
3. 전기한 항에 있어서,
   엔진 속도의 미분 계수를 결정하도록, 엔진의 회전 속도는 전용된 센서에 의해서 측정되고, 다음에 적절하게 얻어진 속도는 차량에 탑재된 계산 수단에 의해서 유도되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 언덕 출발 보조 방법.
4. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
   클러치가 아닌 차량의 다른 구성 요소 수단의 작동에 전용된 엔진 토크의 비율을 결정하도록, 차량의 액세서리들의 작동에 전용된 엔진 토크의 할당값에 대응하는 등가의 토크(C_me,off)가 평가되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 언덕 출발 보조 방법.
5. 전기한 항에 있어서,
   차량의 모든 액세서리들과 관련된 등가 토크(C_me,off)는,
   엔진이 클러치 해제되고;
   엔진 속도가 안정화되며;
   차량의 액셀레이터 페달에 그 어떤 작용도 이루어지지 않을 때, 상기 등가 토크를 엔진 토크(C_me)의 나머지 값인 것으로 간주함으로써 평가되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 언덕 출발 보조 방법.
6. 전기한 항에 있어서,
   클러치 토크는, 차량의 구동 휘일과 클러치 사이의 트랜스미션에 가해진 모멘트들의 합에 대응하는 관계식 (1) C_emb = C_me - C_me,off -Jω_m 에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 언덕 출발 보조 방법.
7. 제 5 항에 있어서,
   클러치 토크는 다음의 관계식
   

   

   
   에 의해서 형성되는 시스템에 의해 결정되며,
   여기에서 K₁ 및 K₂ 는 는 상수이고,
   관계식 (2) 는 차량의 구동 휘일과 클러치 사이의 트랜스미션에 가해지는 모멘트들의 수정된 합(modified sum)에 대응하고, 그에 대하여 엔진 속도과 관련된 교란 K₁(ω_m,p-ω_m)이 추가되고;
   관계식(3)은 엔진 속도와 관련된 교란과 클러치 토크(C_emb)의 미분 계수 사이의 연결(link)을 확립하는; 것을 특징으로 하는, 자동차의 언덕 출발 보조 방법.
8. 클러치, 자동차의 구동 휘일들과 클러치 사이의 트랜스미션, 브레이크 및, 엔진 토크(C_me)의 지식에 기초하여 자동차를 움직이지 않게 유지하도록 브레이크들에 가해지는 압력을 관리하는 계산 수단을 포함하는, 자동차의 언덕 출발 보조 장치로서, 클러치가 아닌 차량의 다른 구성 요소 수단의 작동에 전용된 엔진 토크의 비율을 고려함으로써 클러치 토크(C_emb)가 결정되도록 계산 수단이 구성되는 것을 특징으로 하는, 자동차의 언덕 출발 보조 장치.
9. 전기한 항에서 청구된 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차.