KR20180067265A - 엔진 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엔진 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 엔진 제어 장치는 가속페달의 조작에 따른 가속페달 위치를 측정하는 가속페달 센서, 엔진이 부분부하 모드로 구동하는 중 상기 가속페달 위치가 기준 이상으로 변하면 운전자 요구토크가 현재 엔진토크 이상인지를 확인하여 전부하 모드로의 천이 허용여부를 결정하는 차량 제어기, 및 상기 차량 제어기의 제어에 따라 엔진모드를 상기 부분부하 모드에서 상기 전부하 모드로의 천이를 수행하는 엔진 제어기를 포함한다.

Description

엔진 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING ENGINE}
본 발명은 엔진모드를 부분부하 모드에서 전부하 모드로 천이하는 과정에서 가속페달 위치가 전부하 모드 진입 조건을 만족하더라도 가속페달 위치에 의한 운전자 요구 토크가 현재엔진토크보다 낮으면 천이 시점을 늦춰 발진 지연 및 이질감을 개선할 수 있는 엔진 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량에서는 엔진의 구동 상태에 따라 엔진모드를 아이들링(idling) 모드, 부분부하(part load) 모드 및 전부하(full load) 모드로 구분한다. 엔진이 전부하 모드로 진입하기 위해서는 다음의 3가지 조건 중 어느 하나를 만족해야 한다.
1) 가속페달을 밟은 양이 일정 양 이상일 때 전부하 모드로의 진입을 허용한다.
2) 운전자가 원하는 요구토크가 일정 토크 이상일 경우 전부하 모드로의 진입을 허용한다.
3) 운전자가 원하는 요구파워가 일정 파워 이상일 경우 전부하 모드로의 진입을 허용한다.
이와 같이, 종래에는 운전자가 원하는 요구토크나 요구파워가 전부하 모드 진입 조건을 만족하지 않더라도 가속페달 위치가 전부하 모드 진입 조건을 만족하면 전부하 모드로의 진입을 허용한다.
따라서, 종래에는 운전자 요구토크가 부분부하 제어가 가능한 운전자 요구토크(부분부하 엔진 운전점) 수준임에도 가속페달 위치에 의해 전부하 모드로 진입할 경우 엔진토크가 순간 하락(drop)하여 발진 지연 및 이질감이 발생하는 문제점이 있다.
KR 100792892 B1 KR 101566736 B1 KR 1020160046631 A
본 발명은 엔진모드를 부분부하 모드에서 전부하 모드로 천이하는 과정에서 가속페달 위치가 전부하 모드 진입 조건을 만족하더라도 가속페달 위치에 의한 운전자 요구 토크가 현재엔진토크보다 낮으면 천이 시점을 늦춰 발진 지연 및 이질감을 개선할 수 있는 엔진 제어 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 장치는, 가속페달의 조작에 따른 가속페달 위치를 측정하는 가속페달 센서, 엔진이 부분부하 모드로 구동하는 중 상기 가속페달 위치가 기준 이상으로 변하면 운전자 요구토크가 현재 엔진토크 이상인지를 확인하여 전부하 모드로의 천이 허용여부를 결정하는 차량 제어기, 및 상기 차량 제어기의 제어에 따라 엔진모드를 상기 부분부하 모드에서 상기 전부하 모드로의 천이를 수행하는 엔진 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량 제어기는, 상기 가속페달 위치가 기준 이상으로 변하지 않은 경우, 전부하 모드로의 천이를 금지하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량 제어기는, 상기 운전자 요구토크가 상기 현재 엔진토크 미만이면, 전부하 모드로의 천이를 금지하는 것을 특징으로 한다.
상기 차량 제어기는, 상기 가속페달 위치, 브레이크 페달 위치, 현재 기어 단수 및 차속에 근거하여 운전자 요구토크를 산출하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 방법은, 엔진이 부분부하 모드로 구동 중 가속페달의 조작을 감지하는 단계, 상기 가속페달의 조작에 따른 가속페달 위치가 기준 이상으로 변했는지를 확인하는 단계, 상기 가속페달 위치가 상기 기준 이상 변한 경우, 운전자 요구토크가 현재 엔진토크 이상인지를 확인하는 단계, 및 상기 운전자 요구토크가 상기 현재 엔진토크 이상인지 여부에 따라 전부하 모드로의 천이 허용여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 가속페달 위치가 기준 이상으로 변했는지를 확인하는 단계에서, 상기 가속페달 위치가 기준 이상으로 변하지 않은 경우, 상기 전부하 모드로의 천이를 금지하는 것을 특징으로 한다.
상기 전부하 모드로의 천이 허용여부를 결정하는 단계는, 상기 운전자 요구토크가 상기 현재 엔진토크 이상이면, 부분부하 모드에서 전부하 모드로의 천이를 허용하는 것을 특징으로 한다.
상기 전부하 모드로의 천이 허용여부를 결정하는 단계는, 상기 운전자 요구토크가 상기 현재 엔진토크 미만이면, 전부하 모드로의 천이를 금지하는 것을 특징으로 한다.
상기 운전자 요구토크는, 상기 가속페달 위치, 브레이크 페달 위치, 현재 기어 단수 및 차속에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 엔진모드를 부분부하 모드에서 전부하 모드로 천이하는 과정에서 가속페달 위치가 전부하 모드 진입 조건을 만족하더라도 가속페달 위치에 의한 운전자 요구 토크가 현재엔진토크보다 낮으면 천이 시점을 늦춰 발진 지연 및 이질감을 개선할 수 있다. 다시 말해서, 본 발명은 가속페달 위치가 급격하게 변하더라도 운전자 요구토크가 엔진실제토크보다 낮으면 전부하 모드로의 천이를 금지하여 부분부하 모드를 유지함으로써 이질감을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 엔진이 실제로 전부하 모드로 구동해야 하는 시점에서 전부하 모드로 진입하게 하므로, 연비 개선 효과가 있다.
또한, 본 발명은 부분부하 제어 영역 확대를 통해 엔진토크 정확성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 장치를 도시한 블록구성도.
도 2는 본 발명과 관련된 전부하 모드로의 천이 조건을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 도시한 흐름도.
도 4 및 도 5는 본 발명과 종래기술을 비교설명하기 위한 도면.
본 명세서에 기재된 "포함하다", "구성하다", "가지다" 등의 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일", "하나" 및 "그" 등의 관사는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 장치를 도시한 블록구성도이고, 도 2는 본 발명과 관련된 전부하 모드로의 천이 조건을 설명하기 위한 도면이다.
엔진 제어 장치는 가속페달 센서(Accelerator Position Sensor, APS)(110), 차속 센서(120), 차량 제어기(130), 및 엔진 제어기(140)를 포함한다.
가속페달 센서(110)는 운전자가 가속페달을 밟는 정도(가속페달 깊이)를 전기적인 신호로 출력한다. 다시 말해서, 가속페달 센서(110)는 운전자 조작에 따른 가속페달의 위치를 측정한다. 예를 들어, 가속페달이 끝까지 밟힌 경우에는 가속페달의 위치가 100%이고, 가속페달이 밟히지 않은 경우에는 가속페달의 위치가 0%이다.
차속 센서(120)는 차량의 휠(wheel)에 장착되어 차량속도(차속)를 측정한다. 차속 센서(120)는 측정된 차속 정보를 차량 제어기(130)에 전달한다.
차량 제어기(130) 및 엔진 제어기(140)는 프로세서와 메모리를 포함한다. 여기서, 프로세서는 제어기의 전반적인 동작을 제어하고, 메모리는 제어기의 동작을 위한 프로그램, 입/출력 데이터, 및 각종 설정 정보 등을 저장할 수 있다. 메모리는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SD 카드(Secure Digital Card), 램(Random Access Memory, RAM), 롬(Read Only Memory, ROM), 및 웹 스토리지(web storage) 등의 저장매체 중 어느 하나 이상의 저장매체로 구현될 수 있다.
차량 제어기(130)는 차량의 전반적인 동작을 제어하는 최상위 제어기로, 차량 네트워크를 통해 연결되는 차량 내 다른 제어기(Electronic Control Unit)를 통합적으로 제어한다. 이러한 차량 제어기(130)는 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, HCU)로 구현될 수 있다. 차량 네트워크는 CAN(Controller Area Network), 플렉스레이(FlexRay), MOST(Media Oriented Systems Transport), 또는 LIN(Local Interconnect Network) 등일 수 있다. 다른 제어기는 ECU(Engine Control Unit), BMS(Battery Management System), ESC(Electronic Stability Control), TCS(Traction Control System), ABS(Antilock Brake System) 및 MCU(Motor Control Unit) 등일 수 있다.
차량 제어기(130)는 가속페달 센서(110)로부터 출력되는 가속페달 위치 정보에 근거하여 운전자 요구토크 및 운전자 요구파워를 결정한다. 차량 제어기(130)는 가속페달 위치 정보 외에도 브레이크 페달 센서(Brake Pedal Sensor, BPS)에 의해 측정된 브레이크 페달 위치, 현재의 기어 단수 및 차속 등을 고려하여 운전자 요구토크 및 운전자 요구파워를 결정할 수 있다. 여기서, 브레이크 페달 위치는 제동 시 회생여부를 판단하는데 사용된다.
차량 제어기(130)는 가속페달 위치, 운전자 요구토크 및 운전자 요구파워가 전부하 모드로의 천이 조건(전부하 모드 진입 조건)을 만족하는지를 확인하여 엔진 모드를 결정한다. 엔진 모드는 엔진의 구동 상태에 따라 정지 모드, 아이들링(idling) 모드, 부분부하(part load) 모드 및 전부하(full load) 모드로 구분한다. 정지 모드는 엔진이 꺼진 상태이고, 아이들링 모드는 엔진에 부하를 걸지 않고 저회전시키는 상태로, 공회전 상태를 말한다. 부분부하 모드는 스로틀 밸브(throttle valve)를 일정량 열어 엔진의 회전 속도를 변화시켜 실제 운전에 영향을 주는 상태이고, 전부하 모드는 스로틀 밸브가 최대로 열린 상태로, 엔진이 최대 토크(max torque)로 운전하게 하는 상태이다.
도 2를 참조하면, 전부하 모드로의 천이 조건은 다음과 같다.
1) 가속페달 깊이가 기준 깊이(일정 깊이) 이상이며 운전자 요구토크(가속페달 깊이가 천이 조건을 만족하는 시점의 운전자 요구토크)가 엔진실제토크(부분부하 엔진 운전점) 이상이어야 한다. 다시 말해서, 가속페달이 기준 이상으로 깊게 밟히고, 운전자의 요구토크가 현재의 엔진실제토크(현재 엔진토크) 이상이면, 차량 제어기(130)는 전부하 모드로의 천이를 허용한다. 엔진실제토크는 메모리에 기저장된 맵(MAP) 데이터에 근거하여 결정된다. 맵 데이터는 엔진 단품의 반복적인 시험결과로부터 도출된다. 본 실시예에서는 맵 데이터에 근거하여 엔진실제토크를 결정하는 것을 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 센서를 통해 엔진실제토크를 직접 측정하도록 구현할 수도 있다.
2) 운전자 요구토크가 기준 토크(일정 토크) 이상이어야 한다.
3) 운전자 요구파워가 기준 파워(일정 파워) 이상이어야 한다.
차량 제어기(130)는 상기한 3가지 천이 조건 중 어느 하나라도 만족하면 전부하 모드로의 천이(진입)을 허용한다.
엔진 제어기(140)는 ECU(Engine Control Unit)로, 운전자 요구토크 및 엔진 상태 정보(예: 엔진 토크)에 따라 엔진의 전반적인 동작을 제어한다. 엔진 제어기(140)는 차량 제어기(130)에 의해 결정된 엔진 모드로 진입한다.
예컨대, 엔진 제어기(140)는 부분부하 모드로 동작 중 차량 제어기(130)로부터 전부하 모드로의 천이를 지시하는 신호를 수신하면 부분부하 모드에서 전부하 모드로의 천이를 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진 제어 방법을 도시한 흐름도이다. 본 실시예는 엔진이 부분부하 모드로 구동하는 상태에서 전부하 모드로의 천이 허용여부를 판단하는 과정을 설명한다.
차량 제어기(130)는 엔진이 부분부하 모드로 운전 중인 상태에서 가속페달의 조작을 감지한다(S110). 이때, 차량 제어기(130)는 가속페달 센서(110)를 통해 가속페달 위치(가속페달 깊이)를 측정한다.
차량 제어기(130)는 가속페달 위치가 전부하 모드로의 천이 조건을 만족하는지를 확인한다(S120). 차량 제어기(130)는 가속페달 깊이가 기준 깊이 이상인지를 확인한다.
차량 제어기(130)는 가속페달 위치가 전부하 모드로의 천이 조건을 만족하면 운전자 요구토크가 현재의 엔진실제토크(현재 엔진토크) 이상인지를 확인한다(S130).
차량 제어기(130)는 운전자 요구토크가 현재 엔진토크 이상이면, 전부하 모드로의 천이(진입)을 허용한다(S140). 차량 제어기(130)는 전부하 모드로의 진입을 지시하는 신호를 엔진 제어기(140)로 전송한다. 엔진 제어기(140)는 차량 제어기(130)의 제어에 따라 엔진을 전부하 모드로 운전시킨다.
상기 S120에서, 차량 제어기(130)는 가속페달 위치가 전부하 모드로의 천이 조건을 만족하지 않으면, 전부하 모드로의 천이를 금지하고 부분부하 모드를 유지한다(S150). 차량 제어기(130)는 가속페달 깊이가 기준 깊이 미만이면 전부하 모드로의 진입을 금지한다.
상기 S130에서, 차량 제어기(130)는 운전자 요구토크가 현재 엔진토크 미만 이면, 부분부하 모드를 유지한다(S150). 다시 말해서, 차량 제어기(130)는 가속페달 위치가 전부하 모드로의 천이 조건을 만족하더라도 운전자 요구토크가 현재 엔진토크 보다 작으면 전부하 모드로의 천이를 금지하고, 현재의 엔진모드를 유지하게 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명과 종래기술을 비교설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 가속페달 위치에 따른 운전자 요구토크(Demand Tq_Base)는 바로 변하지만 실제로 엔진에 적용되는 운전자 요구토크(실제 요구토크)(Demand Tq)는 운전성을 고려하여 천천히 변화한다. 따라서, 가속페달 위치가 급격하게 변하는 경우, 운전자 요구토크(Demand Tq_Base)와 실제 요구토크(Demand Tq) 사이에 차이가 발생한다.
종래에는 가속페달 위치가 급격하게 변하면 바로 부분부하 모드에서 전부하 모드로 천이하므로, 엔진토크(Engine Tq_Before)가 순간 하락(drop)하여 발진 지연 및 이질감이 발생한다.
반면, 본 발명은 가속페달 위치가 급격하게 변하는 경우 실제 요구토크(Demand Tq)가 엔진토크 인지를 확인하여 실제 요구토크가 엔진토크(Engine Tq_After) 이상이 되는 시점에서 전부하 모드로의 천이를 허용한다. 이와 같이, 본 발명은 전부하 모드로의 천이를 지연시키므로, 부분부하 모드로 제어하는 구간을 확대한다. 따라서, 엔진토크 정확성 및 엔진 효율 증가로 점화각 제어가 불필요하다.
도 5를 참조하면, 종래에는 가속페달 위치가 급격하게 변하면 운전자 요구토크가 기저장된 전부하 기준 토크를 초과하는 시점에 전부하 모드로 천이한다.
반면, 본 발명은 가속페달 위치가 급격하게 변하면 운전자 요구토크가 엔진토크 이상이 되는 시점에 엔진모드를 부분부하 모드에서 전부하 모드로 천이한다. 따라서, 본 발명은 토크 연속성을 확보하며 전부하 모드로의 천이 시 이질감을 개선할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다.
110: 가속페달 센서
120: 차속 센서
130: 차량 제어기
140: 엔진 제어기

Claims (9)

  1. 가속페달의 조작에 따른 가속페달 위치를 측정하는 가속페달 센서,
    엔진이 부분부하 모드로 구동하는 중 상기 가속페달 위치가 기준 이상으로 변하면 운전자 요구토크가 현재 엔진토크 이상인지를 확인하여 전부하 모드로의 천이 허용여부를 결정하는 차량 제어기, 및
    상기 차량 제어기의 제어에 따라 엔진모드를 상기 부분부하 모드에서 상기 전부하 모드로의 천이를 수행하는 엔진 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는,
    상기 가속페달 위치가 기준 이상으로 변하지 않은 경우, 전부하 모드로의 천이를 금지하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는,
    상기 운전자 요구토크가 상기 현재 엔진토크 미만이면, 전부하 모드로의 천이를 금지하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량 제어기는,
    상기 가속페달 위치, 브레이크 페달 위치, 현재 기어 단수 및 차속에 근거하여 운전자 요구토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 장치.
  5. 엔진이 부분부하 모드로 구동 중 가속페달의 조작을 감지하는 단계,
    상기 가속페달의 조작에 따른 가속페달 위치가 기준 이상으로 변했는지를 확인하는 단계,
    상기 가속페달 위치가 상기 기준 이상 변한 경우, 운전자 요구토크가 현재 엔진토크 이상인지를 확인하는 단계, 및
    상기 운전자 요구토크가 상기 현재 엔진토크 이상인지 여부에 따라 전부하 모드로의 천이 허용여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가속페달 위치가 기준 이상으로 변했는지를 확인하는 단계에서,
    상기 가속페달 위치가 기준 이상으로 변하지 않은 경우, 상기 전부하 모드로의 천이를 금지하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전부하 모드로의 천이 허용여부를 결정하는 단계는,
    상기 운전자 요구토크가 상기 현재 엔진토크 이상이면, 부분부하 모드에서 전부하 모드로의 천이를 허용하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 전부하 모드로의 천이 허용여부를 결정하는 단계는,
    상기 운전자 요구토크가 상기 현재 엔진토크 미만이면, 전부하 모드로의 천이를 금지하는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 운전자 요구토크는,
    상기 가속페달 위치, 브레이크 페달 위치, 현재 기어 단수 및 차속에 근거하여 산출되는 것을 특징으로 하는 엔진 제어 방법.
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