KR940004348B1 - 차량의 주행저항 검출장치 - Google Patents

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Description

차량의 주행저항 검출장치

제1도는 본원 발명에 관한 차량의 주행저항검출장치의 일실시예를 도시한 블록도.

제2도, 제3도는 이 장치의 구성도.

제4도~제8도는 차량의 주행특성을 도시한 특성도.

제9도는 이 장치의 동작을 설명하는 플로차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

M1 : 엔진토크검출수단 M2 : 속도검출수단

M3 : 가속도검출수단 M4 : 토크전달율검출수단

M5 : 변속비검출수단 M6 : 뉴트럴검출수단

M7 : 클러치검출수단 M8 : 차량중량검출수단

M9 : 브레이크검출수단 M10 : 주행저항연산수단

N1 : 압력검출수단 N2 : 크랭크각 검출수단

N3 : 흡입공기량검출수단 N4 : 엔진회전수검출수단

N5 : 스로틀개폐도검출수단 N6 : 인테이크매니폴드검출수단

본원 발명은 차량의 주행조건에 좌우되지 않고 그 주행저항을 검출할 수 있는 차량의 주행저항검출장치에 관한 것이다.

종래, 차량의 주행상태에 따라 제어상수나 제어방법을 변경하는 장치에 있어서는 미리 설정된 평지의 경우의 속도데이터에 대한 주행저항에 따라 제어상수를 변경하거나, 또는 오르막길등의 주행저항의 증가에 대응하기 위해 스로틀개폐도에 따라 제어상수를 변경하도록 하고 있다. 또한, 일본국 특원소 63(1988)-144, 367호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 차량의 가속도가 "0"일 때에, 스로틀개폐도와 차속에 따라 미리 설정된 주행저항을 보정하도록 한 것도 있다.

종래의 장치에 있어서는 차속 및 스로틀개폐도만으로 오르막길이나 가속도의 주행저항을 추정하고 있으나, 이와 같은 조건만으로 차량의 주행저항을 구하는 것은 곤란하며, 또 한편 차량의 가속도가 "0"일 때에 차량의 주행저항을 구한다는 것은 차량의 가속도가 "0"이 되는 자체가 드문 케이스이며, 따라서 한정된 조건으로 밖에 주행저항을 산출할 수 없다는 결점이 있다.

즉, 종래의 주행저항검출수단에 의해 제어되는 장치, 예를 들면 정속주행장치 등에서는 주행저항을 평지의 경우의 차속이라는 조건으로 설정하고 있으므로, 내리막길 등에서는 제어게인이 커지고, 가감속을 반복해서 헌팅을 일으킨다는 문제가 있었다. 또한, 자동변속기 제어장치 등에서는 주행상태의 변화를 드라이버가 수동에 의해 스위치를 전환하여 제어상수를 변경하고 있기 때문에, 드라이버의 부담이 증가되거나, 또는 스위치를 전환하지 않았을 경우는 가속성이 악화된다는 문제점이 있었다.

이와 같은 과제를 해결하기 위해, 본원 발명에 관한 차량의 주행저항검출장치는 차량의 주행상태를 나타내는 주행저항치를 엔진토크와 차량의 가속도로부터 산출하는 수단을 구비한 것이다.

차량의 주행저항치는 엔진토크와 차량의 가속도로부터 산출된다. 그 결과, 차속, 주행풍 및 노면상태 등의 주행조건에 좌우되지 않는 주행저항치가 연속해서 검출된다.

다음에, 본원 발명에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 본원 발명에 관한 차량의 주행저항검출장치의 일실시예를 도시한 블록도이다.

이 도면에 있어서, (1)은 차속센서, (2)는 인히비터스위치, (3)은 터빈회전수센서, (4)는 터빈입력회전수센서, (5)는 중량센서, (6)은 브레이크스위치, (7)은 액셀페달, (8)은 스로틀센서, (9)는 스로틀밸브, (10)은 에어플로센서, (11)은 점화플러그, (12)는 인젝터, (13)은 압력센서, (14)는 수온센서, (15)는 크랭크액셀센서, (16)은 엔진콘트롤유니트, (17)은 주행저항검출유니트이다.

다음에, 제2도는 이 차량의 주행저항검출장치의 구성요소를 도시한 도면이다. 이 도면에 있어서, (M1)은 엔진토크검출수단이며, 또한 (M2)는 차량의 주행속도를 검출하는 속도검출수단이다. 그리고, 이 속도검출수단(M2)은 예를 들면 트랜스미션의 출력축에 장착된 펄스제너레이터(차속센서 1)이며, 속도의 변동을 작게 하기 위해 적당한 필터를 배설해도 된다. 또한, (M3)은 가속도를 연산하는 가속도연산수단이며, 일정주기로 차속센서(1)의 출력을 검출해서 전회의 차속과 금회의 차속과의 편차로부터 차량의 가속도를 구하는 것이다. 그리고, 예를 들면 0.1 내지 2초간 정도의 일정한 시간내의 속도편차를 가속도로 하고, 가속도의 변동을 작게 하기 위해 적당한 필터를 배설하도록 해도 된다.

또한, (M4)는 자동변속기의 차량의 경우에 필요한 토크콘버터의 입출력회전수로부터 토크전달율을 검출하는 토크전달율검출수단이며, 토크콘버터의 입력회전수(엔진회전수와 동일)와 토크콘버터의 터빈회전수의 비를 파라미터로서 제4도의 테이블에서 토크전달율을 산출한다. 또한, 토크콘버터가 로크업되어 있는 경우에는 토크전달율을 "1"로 하고, 로크업클러치가 슬립상태로 사용되고 있는 경우에는 이 슬립을 고려한 토크전달율을 연산한다. 그리고, 터빈회전수의 검출은 예를 들면 트랜스미션의 토크콘버터의 부분에 장착된 펄스제어레이터(터빈입력회전수센서 4 및 터빈회전수센서 3)에 의해 검출된다.

또한, (M5)는 변속비를 검출하는 변속비검출수단이며, 수동변속기에서는 클러치출력축의 회전수 또는 클러치접속시의 엔진회전수와 트랜스미션의 출력축의 회전수의 비로부터 산출된다. 자동변속기에서는 토크콘버터의 터빈회전수와 트랜스미션의 출력축의 회전수와의 비로부터 구하거나, 또는 자동변속의 제어장치내에서 사용되고 있는 기어포지션의 데이터로부터 구한다. (M6)은 뉴트럴을 검출하는 뉴트럴검출수단이며, 예를 들면 뉴트럴스위치나 인히비터스위치(2)이다.

또한, (M7)은 수동변속기의 차량의 경우에 필요한 클러치의 결합을 검출하는 클러치검출수단이며, 예를 들면 클러치스위치등이다. 또한, (M8)은 트럭 등 차량중량이 크게 변화할 경우에 필요한 차량중량을 검출하는 차량중량검출수단이며, 예를 들면 서스펜션에 장착된 로드셀 등의 중량센서(5)이다. 또한, (M9)는 브레이크페달을 밟고 있는지의 여부를 검출하는 브레이크검출수단이며, 예를 들면 브레이크램프용 스위치(6)등이다. 그리고, 주행저항연산수단(M10)은 이들 각 검출수단의 출력에 따라 차량의 주행저항을 연산한다.

또한, 엔진토크검출수단(M1)의 검출방법으로서는 제3a도에 도시한 바와 같이 엔진의 통내압으로부터 구하는 방법, 제3b도는 흡입공기량으로부터 구하는 방법, 제3c도는 도시한 바와 같이 스로틀개폐도로부터 구하는 방법 및 제3d도는 도시한 인테이크매니폴드압으로부터 구하는 방법의 4가지 방법이 있다.

즉, 제3a도에 도시한 실린더의 통내압으로부터 엔진토크를 구하는 방법은 실린더내의 압력을 검출하기 위한 압력센서(13)에 상당하는 압력검출수단(N1) 과 크랭크각 센서(15)에 상당하는 엔진의 크랭크각 검출수단(N2)을 가지고, 이들 각 수단의 출력으로부터 엔진토크를 연산하지만, 이 토크연산은 각 크랭크각마다의 압력을 Pn, 크랭크각이 소정각도(예를 들면, 2℃A)변화할 때마다의 행정용적의 변화분을 △V 및 행정용적 V로 한 경우에, 평균유효압력 Pi은 식(1)로부터 산출된다. 즉,

Pi=Σ(Pn×△V)/V ………………………………………………………… (1)

또한, 토크치 Ti는 식(2)에 있어서 산출된다. 즉,

Ti=10×V×Pi/(4π)…………………………………………………………(2)

이 식(2)에 있어서 산출된 토크치 Ti로부터 정미(正味)토크 Te는 Tf를 마찰토크로 한 경우, 식(3)에 의해 산출된다. 즉,

Te=Ti-Tf ……………………………………………………………………(3)

또한, 제3b도에 도시한 바와 같은 흡기공기량으로부터 토크를 검출하는 방법은 흡입공기량 Q을 검출하는 예를 들면 에어플로센서(10)등의 흡입공기량검출수단(N3)과 엔진회전수 n를 검출하는 예를 들면 터빈입력회전수센서(4)등의 엔진회전수검출수단(N4)을 가지고, 식(4)에 의해 먼저 충전효율 CE을 산출한다. 즉,

CE=Q/n ………………………………………………………………………(4)

그리고, 이 충전효율 CE을 파라미터로서, 충전효율과 엔진토크와의 관계를 도시한 제5도의 테이블을 참조하여 엔진토크를 산출한다.

또한, 제3c도에 도시한 스로틀개폐도로부터 엔진토크를 산출하는 방법은 스로틀센서(8)에 상당하는 스로틀개폐도검출수단(N5)과 엔진회전수검출수단(N4)을 가지고, 스로틀개폐도와 엔진회전수를 파라미터로서 이들의 관계를 도시한 제6도의 맵을 참조하여 엔진토크를 산출한다.

또한, 제3d도에 도시한 인테이크매니폴드의 압력으로부터 엔진토크를 산출하는 방법은 인테이크매니폴드압력검출수단(N6)과 엔진회전수검출수단(N4)을 가지고, 인테이크매니폴드력과 엔진회전수를 파라미터로서 이들의 관계를 도시한 제7도의 맵을 참조해서 엔진토크를 산출한다.

그리고, 상기 4가지 엔진토크검출방법은 마찰토크 등이 엔진수온의 영향을 받기 때문에, 제8도에 도시한 테이블로 보정할 필요가 있다.

다음에, 제9도는 제어의 구체예를 도시한 플로챠트이다. 또한, 플로챠트에 의한 동작은 도시 생략된 이그니션스위치의 온에 의해 기동된다.

먼저, 스텝 S1에서는 초기설정을 하고, 토크연산에 사용하는 RAM의 클리어나 평지에서의 주행저항치(리세트치)를 설정한다. 다음에, 스텝 S2에 있어서 압력센서(13), 스로틀센서(8), 흡입공기량센서(에어플로센서 10), 수온센서(14) 및 중량센서(5)등으로부터 아날로그신호와, 엔진회전수센서(터빈입력회전수센서 4), 크랭크가 센서(15), 터빈회전수센서(3) 및 차속센서(1)등으로부터의 펄스신호를 입력하는 입력처리와 도시되지 않은 클러치스위치 및 브레이크스위치(6)등의 외부디지탈신호를 입력한다.

그리고, 스텝 S3에서는 엔진토크의 검출처리를 한다. 즉, 상기 4가지 방법중 어떤 방법을 사용해서 엔진토크를 연산한다. 또한, 스텝 S4에서는 엔진회전수, 트랜스미션의 입력축 및 트랜스미션의 출력축 등에 의해 변속비 및 토크전달율을 산출한다. 그리고, 스텝 S5에 있어서, 변속기가 뉴트럴이 아니고 클러치에 접속되어 있는 경우는 스텝 S6으로 진행하고, 뉴트럴의 경우는 전회의 주행저항을 홀드하기 위해 스텝 S10으로 이행한다.

다음에, 스텝 S6에서는 브레이크스위치(6)를 검출하여 브레이크 페달을 밟고 있는지의 여부를 판단하고, 브레이크페달을 밟고 있지 않을 경우는 스텝 S7으로 진행하고, 브레이크페달을 밟고 있을 경우는 브레이크의 저항에 의해 정상적으로 주행저항이 검출되지 않으므로 전회의 주행저항을 홀드하기 위해 스텝 S10으로 이행한다. 다음에, 스텝(S7)에서는 차속이 "0"보다 큰지의 여부를 판단하고, 차속이 "0"보다 클 경우는 스텝 S8으로 진행하고, 차속이 "0"일때는 주행저항을 홀드하기 위해 스텝 S10으로 이행한다.

다음에, 스텝 S8에 있어서, 일정주기전의 차속과 현재의 차속과의 편차에 의해 가속도를 계산한다. 그리고, 스텝 S9에서 엔진의 발생토크와, 변속비, 토크전달율, 가속도, 차량중량 및 차량의 회전부분의 모멘트에 상당하는 회전중량 등에 의해 주행저항 R을 식(5)에 의해 산출한다. 즉,

R=TㆍG1ㆍr/1-αㆍm …………………………………………………………(5)

여기서, T는 엔진토크, G1은 최종감속비를 포함한 변속비, r은 타이어의 변경, α는 가속도, m은 차량중량이다.

또한, 차량중량 m은 차체중량 m1과 회전에 의한 모멘트분의 회전중량 m2을 포함한 중량이다. 즉,

m=m1+m2 ………………………………………………………………………(6)

또한, 이 회전중량 m2은 기어비마다 다르므로, 기어비에 따라 변경하는 편이 좋다.

또한, 토크콘버터를 구비한 차량(이른바 AT차)에 있어서는 변속비 G1에 토크전달율 C을 고려한 G2를 사용한다. 즉,

G2=G1*C ………………………………………………………………………(7)

여기서, G2는 토크콘버터와 변속비를 고려한 토탈의 토크비이다.

이와 같이 하여 주행저항치의 산출이 종료되면, 이 데이터를 다른 엔진콘트롤유니트(ECU)등의 제어장치로부터 송신할 필요가 있는 경우는 이 산출된 주행저항치데이터를 그 제어장치에 송신하고(스텝 S11), 스텝 S2으로 복귀한다. 이와 같은 일련의 루틴을 반복함으로써, 현재의 주행저항치가 연속해서 검출된다.

이상과 같이, 본원 발명은 주행저항치를 항상 연속해서 정확하게 검출할 수 있으므로, 차량의 주행상태에 따라 제어상수나 제어방법을 변경할 필요가 있는 차량의 제어장치의 제어성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 종래 주행상태에 따라 드라이버가 수동으로 전환하던 제어상수나 제어방법을 자동적으로 주행상태에 맞는 값으로 변경할 수 있으므로, 드라이버의 부담을 경감시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본원 발명에 관한 차량의 주행저항검출장치는 차량의 주행저항치를 엔진토크와 차량의 가속도로부터 산출하도록 하였으므로, 차속, 주행풍 및 노면상태 등의 주행조건에 좌우되지 않는 정확한 값이 검출되며, 차량의 주행상태에 따라 제어상수나 제어방법을 변경할 필요가 있는 장치의 제어성이 향상되는 동시에, 제어상수나 제어방법을 자동적으로 주행상태에 맞는 값으로 변경할 수 있으므로, 드라이버의 부담이 경감되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 정속주행장치, 자동변속기제어장치, 트랙션콘트롤장치, 4WS제어장치 및 서스펜션제어장치 등을 구비하는 동시에, 주행상태에 따라 제어상수 및 제어방법을 변경하는 장치를 구비한 차량에 있어서, 차량의 주행상태를 나타내는 주행저항치를 엔진토크와 차량의 가속도로 부터 산출하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 차량의 주행저항검출장치.