KR101210753B1 - 슬립 방지 제어 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트랙션 콘트롤 장치(TCS :Traction Control System)의 토크 저감 요구 신호에 따라 토크 저감량을 미리 계산하고, 계산된 토크 저감량에 따라 연료 컷(Fuel Cut) 또는 점화 촉진(Ignition Advance) 또는 점화 지연(Ignition Retard)등의 토크 저감 방식을 결정하여 엔진의 토크를 저감시켜서 슬립을 방지하는 슬립 방지 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 토크(Torque)저감량을 미리 계산하고, 계산된 토크 저감량에 따라 토크 저감 방식을 결정하고 엔진의 토크를 저감시켜서 슬립(Slip)을 방지하는 슬립 방지 제어 시스템으로서, 회전 동력을 차륜으로 전달하는 엔진 각 차륜의 회전력을 감지하여 슬립 상태를 판단하고, 상기 슬립 상태에 따른 토크 저감 신호(TQI_TCS)를 송출하는 마찰제어 장치(TCS); 및, 상기 토크 저감 신호(TQI_TCS)에 따라 토크 저감량을 미리 계산하고, 상기 토크 저감량에 따른 배기가스의 온도를 모델링하여 상기 모델링된 배기가스 온도에 따라 토크 저감 방식을 결정하고, 결정된 상기 토크 저감방식에 따라 토크 감소량 신호(TQI_ACOR)를 상기 엔진으로 송출하여, 상기 엔진의 토크를 감소시키는 전자제어 장치(ECU)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬립 방지 제어 시스템 및 방법을 제공한다.
차량, 엔진, 토크, 슬립
Description
도 1a는 최대 점화각 지연에 따른 토크 감소량과 토크 저감 요구량의 차이를 나타낸 도면
도 1b는 점화각 지연 후에 연료컷을 통해 토크를 저감시킬 때 나타나는 토크 저감 그래프
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬립 방지 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도
도 3a는 모델링된 배기가스 온도가 한계 온도보다 더 클 경우 나타나는 토크 저감 그래프
도 3b는 모델링된 배기가스 온도가 한계 온도보다 더 작을 경우 나타나는 토크 저감 그래프
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 토크 저감 요구량에 따른 슬립 방지 제어 방법을 설명하기 위한 순서도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
200:슬립 방지 제어 시스템 210:엔진
220:전자 제어 장치(ECU) 230:트랙션 콘트롤 장치(TCS)
W:차륜 S:스피드 센서
본 발명은 트랙션 콘트롤 장치(TCS :Traction Control System)의 토크 저감 요구에 따라 휠의 회전력을 제어하여 슬립을 방지하는 슬립 방지 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트랙션 콘트롤 장치의 토크 저감 요구 신호에 따라 토크 저감량을 미리 계산하고, 계산된 토크 저감량에 따라 연료 컷(Fuel Cut)또는 점화 지연(Ignition Retard)등의 토크 저감 방식을 결정하여 엔진의 토크를 저감시켜서 슬립을 방지하는 슬립 방지 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 트랙션 콘트롤 장치(TCS)는 차량의 출발, 가속, 등판시 ABS(Anti-lock Brake System)센서를 통해 타이어의 슬립(Slip)상태를 감지하여 엔진 토크를 저감시키거나 브레이크를 통해 휠(Wheel )의 회전을 자동 제어함으로써 차량의 주행성능을 향상시키도록 하는 장치이다.
즉, 타이어와 노면의 특성상 과도한 슬립의 발생시 타이어의 구동력이 급격히 저하되기 때문에, 트랙션 콘트롤 장치는 저마찰 노면에서 차량의 급출발 및 급가속시에 과도한 구동륜 슬립을 방지하여 차량의 가속 성능 및 안정성을 확보하도록 구동륜의 슬립을 적절히 제어하는 것이다.
그리고, 전자 제어 장치(ECU :Electronic Control Unit)는 차량에서 엔진 토크를 저감시켜 휠의 회전력을 제어한다. 이때, 트랙션 콘트롤 장치(TCS)에서 "TQI_TCS" 라는 이름의 토크 저감 신호가 CAN(Controller Area Network)을 통해 전자 제어장치(ECU)로 전달되며, 전자 제어 장치(ECU)는 전달받은 토크 저감 신호(TQI_TCS)만큼 엔진의 토크를 저감(Down)시켜 휠의 회전을 제어해 슬립을 방지한다.
여기서, "TQI_TCS"는 트랙션 콘트롤 장치(TCS)에서 송출하는 엔진의 토크 감소 요구(Request)신호이고, 전자 제어 장치(ECU)는 "TQI_TCS"을 전달받으면 엔진으로 토크 감소량 신호 "TQI_ACOR"(Actual 토크값)을 출력한다. 이에 따라, 엔진은 "TQI_TCS"만큼 "TQI_ACOR"를 감소시킨다.
한편, "TQI_ACOR"값을 감소시키는 방식은 브레이크 연동방식과 엔진 스로틀 연동방식이 있다. 여기서, 엔진 스로틀 연동방식(ETC :Electronic Throttle Control)의 경우, 전자 제어 장치(ECU)가 가속 페달의 조작에 따라 엔진으로 유입되는 흡입 공기량을 조절하는 스로틀 밸브의 개폐각을 제어하여 각 차륜의 슬립을 제어한다. 즉, 전자 제어 장치(ECU)가 ETC의 개도량을 조절하여, 토크를 자유자재로 가감할 수 있다.
그러나, 전자적인 제어가 아닌 기계식 스로틀 제어인 경우, 점화각 지연(Ignition Angle Retard)방식 및 연료컷(FuelCut)방식을 이용하나, 점화각 지연 방식을 우선 순위에 두고 있다. 여기서, 연료컷 방식은 한개 내지 두개의 실린더의 연료를 컷(Cut)시켜 엔진의 토크를 저감시키는 것이다.
도 1a는 최대 점화각 지연에 따른 토크 감소량과 토크 저감 요구량의 차이를 나타낸 도면이고, 도 1b는 점화각 지연 후에연료컷을 통해 토크를 저감시킬 때 나타나는 토크 저감 그래프이다.
기계식 스로틀 제어는 점화각 지연 방식이 우선 순위로 설정되고, 점화각 지연을 실행한 후에 토크 저감량이 남아 있으면,나머지에 대해서는 연료컷을 행하게 된다. 그러나, 이 연료컷은 로프(Rough)하기 때문에 미세한 구간(적은양의 토크감소)에서의 토크량 감소를 맞추기가 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 최근에 개발 중인 차량들도 점화각 지연 방식에 우선 순위를 두고 있다. 따라서, 전자 제어 장치(ECU)는 트랙션 콘트롤 장치(TCS)로부터 토크 저감 신호(TQI_TCS)를 수신하면, 먼저 점화각 지연을 수행하여 한계점에 이를 때 연료컷을 수행함으로써,토크 저감 신호(TQI_TCS)에 충실하려고 한다.
도 1a에 도시된 바와 같이,트랙션 콘트롤 장치(TCS)로부터 수신한 토크 저감 신호(TQI_TCS)에 의한 토크 저감 요구량과, 전자 제어 장치(ECU)가 최대로 점화각 지연을 수행하여 얻은 토크 감소량은 A 만큼 차이가 발생한다.
이에 따라, 나머지 토크 감소량 A 만큼 저감하기 위하여 전자 제어 장치(ECU)는 연료컷을 실행한다. 이때, 연료컷은 전술한 바와 같이 미세한 구간에서 맞추기가 어렵다.
따라서, 나머지 토크 감소량 A 만큼 토크를 감소(Down)하려고 연료컷을 실행하게 되면, 도 1b에 도시된 바와 같이 토크저감 요구량보다 더 많이 토크를 저감하게 된다(B). 이에 대하여 연료컷을 해제하고 토크를 다시 증가시키다 보면 토크 저감 요구량보다 상승하게 되고(C), 토크저감 요구량보다 상승한 토크량을 다시 감소하다 보니 토크 저감 요구량보다 더 감소하게 된다(D). 이러한 과정을 반복하다 보면 그 결과가 도 1b에 도시된 바와 같이 오실레이션(Oscillation)이 일어나게된다.
위와 같이 오실레이션이 발생하게 되면, 트랙션 콘트롤 장치(TCS)의 토크 저감 신호(TQI_TCS)에 대하여 원하는 토크감소가 일어나지 않아 차륜에는 슬립이 발생하게 되고,트랜션 콘트롤 시스템(TCS)는 제기능을 발휘할 수 없게 되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 트랙션 콘트롤 장치의 토크 저감 요구 신호에 따라 토크 저감량을 미리 계산하고, 계산된 토크 저감량에 따라 연료 컷(Fuel Cut)또는 점화 지연(Ignition Retard)등의 토크 저감 방식을 결정하여 엔진의 토크를 저감시켜서 슬립을 방지하는 슬립 방지 제어 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 토크(Torque)저감량을 미리 계산하고, 계산된 토크 저감량에 따라 토크 저감 방식을 결정하고 엔진의 토크를 저감시켜서 슬립(Slip)을 방지하는 슬립 방지 제어 시스템으로서, 회전 동력을 차륜으로 전달하는 엔진 각 차륜의 회전력을 감지하여 슬립 상태를 판단하고, 상기 슬립 상태에 따른 토크 저감 신호(TQI_TCS)를 송출하는 마찰제어 장치(TCS); 및, 상기 토크 저감 신호(TQI_TCS)에 따라 토크 저감량을 미리 계산하고, 상기 토크 저감량에 따른 배기가스의 온도를 모델링하여 상기 모델링된 배기가스 온도에 따라 토크 저감 방식을 결정하고, 결정된 상기 토크 저감방식에 따라 토크 감소량 신호(TQI_ACOR)를 상기 엔진으로 송출하여, 상기 엔진의 토크를 감소시키는 전자제 어 장치(ECU)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 슬립 방지 제어 시스템을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 한 형태에 의하면, 계산된 토크 저감량에 따라 토크 저감 방식을 결정하여 엔진의 토크를 저감시켜서 슬립(Slip)을 방지하는 슬립 방지 제어방법으로서, 각 차륜의 회전력에 따른 토크 저감 신호(TQI_TCS)를 수신하는 제1 단계 토크 저감량을 계산하는 제2 단계 계산된 토크 저감량에 따른 배기가스 온도를 모델링하는 제3 단계 한계 온도를 근거로 상기 모델링된 배기가스 온도에 따라 토크 저감 방식을 결정하는 제4 단계 및, 결정한 상기 토크 저감 방식에 따라 엔진의 토크를 저감시키는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬립 방지 제어 방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 슬립 방지 제어 시스템 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슬립 방지 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3a는 모델링된 배기가스 온도가 한계 온도보다 더 클 경우 나타나는 토크 저감 그래프이며, 도 3b는 모델링된 배기가스 온도가 한계 온도보다 더 작을 경우 나타나는 토크 저감 그래프이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 토크 저감 요구량에 따른 슬립 방지 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 슬립 방지 제어 시스템을 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬립 방지 제어 시스템(200)은, 회전 동력을 차륜으로 전달하는 엔진(210), 토크 저감 신호(TQI_TCS)에 따라 엔진(210)의 토크를 감소시키는 전자 제어 장치(ECU)(220), 및 각 차륜의 회전력을 감지하여 슬립 상태를 판단하고 토크 저감 신호(TQI_TCS)를 전자 제어 장치(220)로 전달하는 마찰 제어 장치(TCS)(230)등을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 전자 제어 장치(220)는 마찰 제어 장치(230)로부터 토크 저감 신호(TQI_TCS)를 수신하면, 이에 대응된 토크 감소량 신호(TQI_ACOR)를 엔진(210)으로 인가하여 엔진(210)의 토크를 감소시킨다. 이때, 전자 제어 장치(220)는 토크 저감 신호(TQI_TCS)에 따라 토크 저감량을 미리 계산하고, 상기 계산된 토크 저감량에 따른 배기가스의 온도를 모델링하여 상기 모델링된 배기가스 온도(t)에 따라 토크 저감 방식을 결정하고, 결정된 토크 저감 방식에 따라 토크 감소량 신호(TQI_ACOR)를 엔진(210)으로 송출한다.
여기서, 상기 전자 제어 장치(200)는, 상기 모델링된 배기가스 온도(t)가 한계 온도(T)보다 많은지 또는 적은지를 판단하여 토크 저감 방식을 결정한다.
이때, 상기 한계 온도(T)는 최대로 점화각 지연을 실행했을 때의 배기가스 온도이다.
이에 따라, 상기 전자 제어 장치(220)는, 상기 모델링된 배기가스 온도(t)를 상기 한계 온도(T)와 비교하여 토크 저감 방식을 결정한다.
즉, 상기 모델링된 배기가스 온도(t)가 상기 한계 온도(T)보다 더 클 경우에는 도 3a에서와 같이 요구되는 토크 저감량보다 더 큰 토크 저감량만큼 연료컷을 실행하고, 상기 모델링된 배기가스 온도(t)가 상기 한계 온도(T)보다 더 작을 경우에는 도 3b에서와 같이 요구되는 토크 저감량보다 더 작은 토크 저감량만큼 연료컷을 실 행한다.
그리고, 상기 모델링된 배기가스 온도가 상기 한계 온도보다 더 클 경우, 도 3에서와 같이 연료컷 실행 후 점화각 촉진((Ignition Angle Advance) 방식으로 요구되는 토크 저감량까지 상기 엔진의 토크를 증가시키며, 상기 모델링된 배기가스 온도가 상기 한계 온도보다 더 작을 경우, 도 3b에서와 같이 연료컷 실행 후 점화각 지연((Ignition Angle Retard) 방식으로 요구되는 토크 저감량까지 상기 엔진의 토크를 감소시킨다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 슬립 방지 제어 방법을 설명한다.
운전자가 가속 페달을 조작함에 따라 엔진(210)의 회전력이 차륜(W)에 전달되어 차량이 진행하게 된다.
이때, 구동륜 중 한 쪽 차륜(W)에 슬립이 크게 발생되면, 마찰력이 적은 차륜(W)의 브레이크 토크를 제어하고, 슬립이 발생되지 않는 마찰력이 큰 차륜(W)의 구동력을 이용하여 차량을 출발시킨다.
그러나, 구동륜 모두에서 슬립이 발생되면, 엔진(210)으로 유입되는 흡입 공기량을 조절하는 스로틀 밸브를 가속 페달의 조작과 반대로 닫아서 엔진(210)의 출력을 저하시켜 각 차륜(W)의 슬립을 제어하게 된다.
슬립이 발생한 차륜(W)의 회전력은 다른 차륜(W)의 회전력보다 더 크므로, 트랙션 콘트롤 장치(230)는 스피드 센서(S)를 통해 각 차륜(W)의 회전력을 감지하고, 회전력의 변화에 따른 토크 저감 신호(TQI_TCS)를 전자 제어 장치(220)로 전달한다(S310).
토크 저감 신호(TQI_TCS)를 수신한 전자 제어 장치(220)는 토크 저감량을 계산하고 계산된 토크 저감량에 대한 배기가스 온도를 모델링한다(S320).
그리고, 상기 전자 제어 장치(220)는 상기 모델링된 배기가스 온도(t)와 한계 온도(T)를 비교한다.(S330)
상기 모델링된 배기가스 온도(t)가 한계 온도(T)보다 더 큰 경우, 상기 전자 제어 장치(220)는 연료컷을 수행하되, 요구되는 토크 저감량보다 더 큰 토크 저감량만큼 연료컷을 실행하고, 상기 연료컷 실행 후 점화각 촉진(Ignition Angle Advance) 방식으로 요구되는 토크 저감량까지 상기 엔진의 토크를 증가시킨다.(S340)
한편, 상기 모델링된 배기가스 온도(t)가 한계 온도(T)보다 더 작은 경우, 상기 전자 제어 장치(220)는 연료컷을 수행하되, 요구되는 토크 저감량보다 더 작은 토크 저감량만큼 연료컷을 실행하고, 상기 연료컷 실행 후 점화각 촉진(Ignition Angle Retard) 방식으로 요구되는 토크 저감량까지 상기 엔진의 토크를 증가시킨다.(S350)
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 트랙션 콘트롤 장치의 토크 저감 요구 신호에 따라 토크 저감량을 미리 계산하고, 계산된 토크 저감량에 대한 배기가스 온도를 모델링하여 모델링된 배기가스 온도에 따라 연료 컷(Fuel Cut) 또는 점화 촉진(Ignition Advance) 또는 점화 지연(Ignition Retard)등의 토크 저감 방식을 결정하여 엔진의 토크를 저감시켜서 슬립을 방지하는 슬립 방지 제어 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되지 않으며, 본 발명의 기술 사상의 범주를 벗어나지 않는 한 여러 가지 다양한 형태로의 변경 및 수정이 가능함은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 각 차륜으로부터 감지된 회전력에 따른 트랙션 콘트롤 장치(TCS)의 토크 저감 신호(TQI_TCS)로 토크 저감량을 계산하고, 계산된 토크 저감량에 대한 모델링된 배기가스 온도에 따라 토크 저감 방식을 결정하여 엔진의 토크를 감소시킴으로써, 토크 저감 신호에 적절히 응답하여 엔진의 토크를 미세하게 제어할 수 있다.
따라서, 엔진의 토크를 미세하게 제어함에 따라 트랜션 콘트롤 장치(TCS)가 제기능을 발휘하여 차륜의 슬립을 명확히 방지할 수 있다.
Claims (10)
- 토크(Torque)저감량을 미리 계산하고, 계산된 토크 저감량에 따라 토크 저감 방식을 결정하고 엔진의 토크를 저감시켜서 슬립(Slip)을 방지하는 슬립 방지 제어 시스템으로서,회전 동력을 차륜으로 전달하는 엔진각 차륜의 회전력을 감지하여 슬립 상태를 판단하고, 상기 슬립 상태에 따른 토크 저감 신호(TQI_TCS)를 송출하는 마찰제어 장치(TCS); 및상기 토크 저감 신호(TQI_TCS)에 따라 토크 저감량을 미리 계산하고, 상기 토크 저감량에 따른 배기가스의 온도를 모델링하여 상기 모델링된 배기가스 온도에 따라 토크 저감 방식을 결정하고, 결정된 상기 토크 저감방식에 따라 토크 감소량 신호(TQI_ACOR)를 상기 엔진으로 송출하여, 상기 엔진의 토크를 감소시키는 전자제어 장치(ECU)를 포함하고,상기 전자 제어 장치는, 상기 모델링된 배기가스 온도가 한계 온도보다 많은지 또는 적은지를 판단하여 토크 저감 방식을 결정하고,상기 전자 제어 장치는,상기 모델링된 배기가스 온도가 상기 한계 온도보다 더 클 경우에는 요구되는 토크 저감량보다 더 큰 토크 저감량만큼 연료컷을 실행하고,상기 모델링된 배기가스 온도가 상기 한계 온도보다 더 작을 경우에는 요구되는 토크 저감량보다 더 작은 토크 저감량만큼 연료컷을 실행하는 것을 특징으로 하는 슬립 방지 제어 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 한계 온도는 최대로 점화각 지연(Ignition Angle Retard)을 실행했을 때의 배기가스 온도인 것을 특징으로 하는 슬립 방지 제어 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 전자 제어 장치는,상기 모델링된 배기가스 온도가 상기 한계 온도보다 더 클 경우, 연료컷 실행 후 점화각 촉진((Ignition Angle Advance) 방식으로 요구되는 토크 저감량까지 상기 엔진의 토크를 증가시키는 것을 특징으로 하는 슬립 방지 제어 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 전자 제어 장치는,상기 모델링된 배기가스 온도가 상기 한계 온도보다 더 작을 경우, 연료컷 실행 후 점화각 지연((Ignition Angle Retard) 방식으로 요구되는 토크 저감량까지 상기 엔진의 토크를 감소시키는 것을 특징으로 하는 슬립 방지 제어 시스템.
- 계산된 토크 저감량에 따라 토크 저감 방식을 결정하여 엔진의 토크를 저감시켜서 슬립(Slip)을 방지하는 슬립 방지 제어방법으로서,각 차륜의 회전력에 따른 토크 저감 신호(TQI_TCS)를 수신하는 제1 단계토크 저감량을 계산하는 제2 단계계산된 토크 저감량에 따른 배기가스 온도를 모델링하는 제3 단계한계 온도를 근거로 상기 모델링된 배기가스 온도에 따라 토크 저감 방식을 결정하는 제4 단계 및결정한 상기 토크 저감 방식에 따라 엔진의 토크를 저감시키는 제5 단계를 포함하고,상기 제4 단계 및 상기 제5 단계는,상기 모델링된 배기가스 온도가 상기 한계 온도보다 더 클 경우에는 요구되는 토크 저감량보다 더 큰 토크 저감량만큼 연료컷을 실행하고,상기 모델링된 배기가스 온도가 상기 한계 온도보다 더 작을 경우에는 요구되는 토크 저감량보다 더 작은 토크 저감량만큼 연료컷을 실행하는 것을 특징으로 하는 슬립 방지 제어 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 한계 온도는 최대로 점화각 지연(Ignition Angle Retard)을 실행했을 때의 배기가스 온도인 것을 특징으로 하는 슬립 방지 제어 방법.
- 삭제
- 제 8 항에 있어서,상기 제5 단계에서,상기 모델링된 배기가스 온도가 상기 한계 온도보다 더 클 경우, 연료컷 실행 후 점화각 촉진((Ignition Angle Advance) 방식으로 요구되는 토크 저감량까지 상기 엔진의 토크를 증가시키고,상기 모델링된 배기가스 온도가 상기 한계 온도보다 더 작을 경우, 연료컷 실행 후 점화각 지연((Ignition Angle Retard) 방식으로 요구되는 토크 저감량까지 상기 엔진의 토크를 감소시키는 것을 특징으로 하는 토크 저감 요구량에 따른 슬립 방지 제어 방법.
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