KR101327045B1 - System for an Active Accelerator Padal - Google Patents
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Abstract
엑셀 페달의 답력을 조절하여 차량의 현재 주행 조건에서 최적의 연비를 달성할 수 있는 엑셀 페달 위치를 운전자에게 알려주는 능동형 엑셀 페달 시스템이 소개된다. 그 시스템은, 엑셀 페달; 이 엑셀 페달 깊이의 자동 조절이 가능한 액츄에이터; 및 제어 차량의 주행 정보 및 차량 주행 조건에 따라 차량의 연비효율을 적어도 고효율, 중간효율 및 저효율 구간으로 구분하는 연비효율 데이터를 기초로 제어 차량의 현재 연비효율이 상기 구간들 중 어느 구간에 있는지를 결정하고, 그 결정 결과에 따라 엑셀 페달의 답력을 조절하되, 답력의 크기가 저효율 구간 > 중간효율 구간 > 고효율 구간의 순서가 되도록 액츄에이터를 구동하는 제어유닛;을 포함한다.An active excel pedal system is introduced that adjusts the pedal effort of the excel pedal to inform the driver of the excel pedal position to achieve optimum fuel economy under the vehicle's current driving conditions. The system includes an excel pedal; An actuator capable of automatically adjusting the Excel pedal depth; And based on the driving information of the control vehicle and the driving conditions of the vehicle based on the fuel efficiency data for dividing the fuel efficiency of the vehicle into at least high, intermediate and low efficiency sections. And a control unit for adjusting the pedal effort of the accelerator pedal according to the determination result and driving the actuator so that the magnitude of the pedal effort is in the order of low efficiency section> intermediate efficiency section> high efficiency section.
엑셀 페달, 답력, 연비, 변속 패턴 Excel pedal, pedaling, fuel economy, shift pattern
Description
본 발명은 능동형 엑셀 페달 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엑셀 페달의 답력을 조절하여 차량의 현재 주행 조건에서 최적의 연비를 달성할 수 있는 엑셀 페달 위치를 운전자에게 알려주는 능동형 엑셀 페달 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an active excel pedal system, and more particularly, to an active excel pedal system that adjusts the pedal effort of the excel pedal to inform the driver of the excel pedal position that can achieve optimal fuel economy under the current driving conditions of the vehicle. will be.
오일 가격의 상승이나 오일 고갈에 대한 우려, 그리고 환경 문제 등으로 인해 차량의 연비 향상 요구 및 관심이 상당히 높아지고 있다.Rising oil prices, concerns about oil depletion, and environmental issues are driving vehicle fuel economy demands and interests.
그런데, 종래에는 연비 향상을 위해 차량의 엔진 및 변속기를 튜닝하는 기술에만 집중된 경향이 있다. 연비는 급감속, 급제동 등 실제 주행에 있어서의 운전자의 운전 습관에 따라 크게 좌우되기 때문이다. 따라서, 최근 들어서는, 차량의 순간 연비를 수치 또는 그래프로 표시하여 운전자가 경제적인 운전을 할 수 있도록 유도하는 기술이 개발되었다.However, conventionally, there is a tendency to focus only on the technology of tuning the engine and the transmission of the vehicle to improve fuel economy. This is because fuel economy greatly depends on the driving habits of the driver in actual driving such as sudden deceleration and sudden braking. Therefore, in recent years, a technology has been developed to induce a driver to drive economically by displaying a vehicle's instantaneous fuel economy in numerical or graph form.
그러나, 종래 기술은, 한국 특허공개번호 제2000-25188호, 제2003-8383호에서 확인할 수 있듯이, 엔진의 특성만을 고려하여 차량의 현재 순간 연비에 대한 정보를 제공할 뿐, 변속기의 동력 전달 효율에 대하여는 전혀 간과하고 있었다. 예로서, 최근 판매되는 차량의 대부분을 차지하는 자동변속기 차량의 경우, 쓰로틀 개 도가 높아져 다운 시프트가 일어나는 경우(RPM이 높아짐) 연비가 악화되고, 쓰로틀 개도를 최소한으로 하면서 고단 변속이 일어나는 경우 연비가 향상되나, 종래에는 이러한 점들이 전혀 고려되지 못했다.However, the prior art, as can be seen in Korean Patent Publication Nos. 2000-25188 and 2003-8383, only provides information on the current instantaneous fuel economy in consideration of the characteristics of the engine, the power transmission efficiency of the transmission I was overlooked at all. For example, in the case of automatic transmission vehicles, which occupy most of the vehicles sold recently, fuel economy is deteriorated when the throttle opening is increased and the downshift occurs (the RPM is increased), and the fuel economy is improved when the high speed shift occurs with the minimum throttle opening. However, these points are not considered at all in the related art.
한편, 종래의 기술은 차량의 주행상태가 연비 경제적인지 아닌지를 디스플레이 상에 표시하는 정도의 안내 시스템으로서, 이러한 경우 운전자로서는 클러스터 상에 표시되는 주행 상태정보를 확인하면서 차량을 운전해야 하기 때문에, 운전자의 시선이 분산되고 사고를 유발할 수 있다는 문제가 있다.On the other hand, the conventional technology is a guide system that displays on the display whether or not the driving state of the vehicle is fuel economy, in this case, the driver must drive the vehicle while checking the driving state information displayed on the cluster, There is a problem that the eyes of the person can be dispersed and cause an accident.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 엑셀 페달의 답력을 조절하여 차량의 현재 주행 조건에서 최적의 연비를 달성할 수 있는 엑셀 페달 위치를 운전자에게 알려주는 능동형 엑셀 페달 시스템을 제공함에 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been proposed to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an active excel pedal system that informs a driver of an excel pedal position capable of achieving an optimal fuel economy under the current driving conditions of a vehicle by adjusting the pedal force of the excel pedal. There is this.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 능동형 엑셀 페달 시스템은, 엑셀 페달; 엑셀 페달의 깊이 조절이 가능한 액츄에이터; 및 차량 주행 조건에 따라 차량의 연비효율을 적어도 고효율, 중간효율 및 저효율 구간으로 구분하는 연비효율 데이터를 기초로 제어 차량의 현재 연비효율이 상기 구간들 중 어느 구간에 있는지를 결정하고, 그 결과에 따라 엑셀 페달의 답력을 조절하되, 답력의 크기가 저효율 구간 > 중간효율 구간 > 고효율 구간의 순서가 되도록 액츄에이터를 구동하는 제어유닛;을 포함한다.Active accelerator pedal system according to the present invention for achieving the above object, Excel pedal; Actuator capable of adjusting the depth of the accelerator pedal; And based on fuel efficiency data for dividing the fuel efficiency of the vehicle into at least high, intermediate, and low efficiency sections according to the vehicle driving conditions, and determining which of the above sections is the current fuel efficiency of the control vehicle. According to the control of the pedal pedal of the accelerator, the control unit for driving the actuator so that the magnitude of the pedal power in the order of the low efficiency section> intermediate efficiency section> high efficiency section; includes.
바람직하게는, 상기 연비효율 데이터는 변속 패턴 그래프를 기초로 구성되며, 상기 제어유닛은 적어도 스로틀 위치와, 엔진 RPM 또는 차속을 포함하는 제어 차량의 주행정보를 수집하고 이를 입력값으로 하여 연비효율 데이터로부터 제어 차량의 현재 연비효율 구간을 결정한다.Preferably, the fuel efficiency data is configured based on a shift pattern graph, and the control unit collects driving information of a control vehicle including at least a throttle position, an engine RPM, or a vehicle speed, and sets the fuel efficiency data as an input value. From the current fuel efficiency section of the control vehicle is determined.
또한 바람직하게는, 상기 엑셀 페달의 답력 크기는, 제어 차량의 스로틀 위치가 엔진 RPM 일정 상태에서 변속 패턴 그래프 상의 시프트업 변속곡선 이하로 시프트될 수 있는 크기로 설정된다.Also preferably, the pedal effort magnitude of the excel pedal is set to a size such that the throttle position of the control vehicle can be shifted below the shift-up shift curve on the shift pattern graph in a constant state of the engine RPM.
또한 바람직하게는, 상기 제어유닛은, 제어 차량의 현재 스로틀 위치가 변속 패턴 그래프 상 시프트업 변속곡선과 시프트다운 변속곡선 사이의 구간에 있는 것으로 판단된 경우, 일정 횟수 이상 해당 구간 내에 있는지 추가 확인하여, 그 결과 해당 구간 내에 있는 경우에 페달 답력을 조절한다.Also preferably, when it is determined that the current throttle position of the control vehicle is in the section between the shift-up and shift-down shift curves on the shift pattern graph, the control unit further checks whether the current throttle position is within the section more than a predetermined number of times. As a result, the pedal pedal is adjusted when it is in the corresponding section.
또한 바람직하게는, 상기 제어유닛은, 제어 차량의 가속 여부를 판단하여, 제어 차량이 가속 중인 경우 그렇지 않은 경우 보다 엑셀 페달의 답력을 크게 한다.Also preferably, the control unit determines whether or not the control vehicle is accelerated to increase the pedal effort of the accelerator pedal when the control vehicle is being accelerated than otherwise.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 능동형 엑셀 페달 시스템에 따르면, 운전자가 차량의 현재 주행 조건에서 최적의 연비를 달성할 수 있는 엑셀 페달 위치를 알 수 있도록 엑셀 페달의 답력이 자동 조절되므로, 운전자의 시선 분산 내지 사고의 위험이 현저하게 경감되며, 차량 연비 또한 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.According to the active excel pedal system having the above-described structure, the driver's gaze distribution is automatically adjusted so that the driver's pedaling force is automatically adjusted so that the driver can know the excel pedal position that can achieve the optimum fuel economy under the current driving conditions of the vehicle. Or the risk of an accident is significantly reduced, and vehicle fuel economy can also be significantly improved.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 능동형 엑셀 페달 시스템에 대하여 살펴본다.Hereinafter, an active excel pedal system according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1에서 보듯이 시스템은 엑셀 페달, 이 엑셀 페달에 연결된 액츄에이터 및 페달 답력을 결정하여 액츄에이터를 구동하는 제어유닛으로 구성된다.As shown in Fig. 1, the system consists of an accelerator pedal, an actuator connected to the accelerator pedal, and a control unit for determining the pedal effort and driving the actuator.
엑셀 페달에 엑셀 페달의 깊이 조절이 가능한 모터 액츄에이터가 연결된 엑셀 페달 장치는, 이미 어뎁티브 크루즈 컨트롤 등의 운전 보조시스템에서 상용되고 있는 기술이므로 이에 대한 설명은 생략한다.Since the accelerator pedal device in which the motor pedal capable of adjusting the depth of the accelerator pedal is connected to the accelerator pedal is already used in driving assistance systems such as adaptive cruise control, description thereof will be omitted.
시스템의 제어유닛은, 경제운전 결정부, 페달 답력 결정부, 액츄에이터 제어부로 구성된다.The control unit of the system is composed of an economic operation determination unit, a pedal effort determination unit, and an actuator control unit.
경제운전 결정부는, 차속 또는 엔진RPM, 스로틀 위치를 포함하는 제어 차량의 주행 정보를 수집하며, 이렇게 수집된 정보와 더불어 차량 주행 조건에 따라 차량의 연비효율을 적어도 고효율, 중간효율 및 저효율 구간의 3단계로 구분하는 연비효율 데이터를 기초로 제어 차량의 현재 연비효율이 상기 구간들 중 어느 구간에 있는지를 결정한다.The economic driving determination unit collects driving information of a control vehicle including a vehicle speed, an engine RPM, and a throttle position, and together with the collected information, the fuel efficiency of the vehicle is determined according to the vehicle driving conditions. Based on the fuel efficiency data divided into stages, it is determined which section of the sections the current fuel efficiency of the control vehicle is.
연비효율 데이터는 변속 패턴 그래프를 기초로 구성되며, 경제운전 결정부는 수집된 제어 차량의 주행 정보를 입력값으로 하여 연비효율 데이터로부터 제어 차량의 현재 연비효율 구간을 결정한다. 한편, 경제운전 결정부는 제어 차량의 가속도와 도로의 경사도에 대한 정보를 추가적으로 수집하는데, 이러한 정보의 이용에 대하여는 후술한다.The fuel efficiency data is configured based on a shift pattern graph, and the economic driving determination unit determines the current fuel efficiency section of the control vehicle from the fuel efficiency data using the collected driving information of the control vehicle as an input value. On the other hand, the economic driving decision unit additionally collects information on the acceleration of the control vehicle and the slope of the road, the use of this information will be described later.
페달 답력 결정부는, 경제운전 결정부에서 산출된 결과에 따라 엑셀 페달의 답력을 결정하는데, 그 답력의 크기는 저효율 구간 > 중간효율 구간 > 고효율 구간의 순서가 된다. 이는 제어 차량이 일정 엔진 RPM 혹은 차속에서, 스로틀 개도량이 높아 저단 변속이 발생되는 경우, 차량의 주행 상태가 변속 패턴 그래프 상의 시프트업 곡선 이하에 놓이도록 스로틀 개도를 감소시키기 위함이다. 액츄에이터로부터 현재의 모터 위치 혹은 답력 크기를 피드백 받아 현재의 페달 답력에서 목표 페달 답력에 이르기 위한 답력 제어값을 도출한다.The pedal effort determining unit determines the pedal effort of the accelerator pedal according to the result calculated by the economic driving determination unit, and the magnitude of the pedal power is in the order of low efficiency section> intermediate efficiency section> high efficiency section. This is to reduce the throttle opening degree so that the driving state of the vehicle falls below the shift-up curve on the shift pattern graph when the control vehicle has a low throttle opening amount at a constant engine RPM or the vehicle speed. The feedback of the current motor position or the pedal strength from the actuator is used to derive the pedal control value from the current pedal pedal to the target pedal pedal.
액츄에이터 제어부는 페달 답력 결정부에서 결정된 페달 답력 크기에 따라 액츄에이터를 구동한다.The actuator control unit drives the actuator according to the pedal step size determined by the pedal step determining unit.
도 2에 도시된 변속 패턴 그래프를 참조하여 제어 차량의 주행 상태 및 목표 경제주행 값의 결정방법을 살펴본다.With reference to the shift pattern graph shown in Figure 2 looks at the determination method of the driving state and the target economic running value of the control vehicle.
도 2에서 보듯이, 변속 패턴 그래프는 시프트다운 곡선과 시프트업 곡이 교대로 반복되는 그래프(통상적으로 변속 패턴 그래프의 가로축은 차속이나 도 2에서는 설명의 편의를 위해 가로축으로 엔진 RPM이 설정되었다)로 표현될 수 있다. 시프트다운 곡선(N+1→N속) 보다 TPS값이 높은 영역은 연비가 열악한 저효율 구간이며, 시프트업 곡선(N→N+1속) 이하의 영역은 고단 변속에 의해 연비가 향상된 고효율 구간이고, 시프트다운 곡선과 시프트업 곡선 사이는 변속 없이 가감속이 이루어지는 중간 효율 구간이다.As shown in FIG. 2, the shift pattern graph is a graph in which a shift down curve and a shift up song are alternately repeated (typically, the horizontal axis of the shift pattern graph is a vehicle speed, but the engine RPM is set on the horizontal axis in FIG. 2 for convenience of explanation). It can be expressed as. The region where the TPS value is higher than the shift down curve (N + 1 → N speed) is a low efficiency section with poor fuel economy, and the region below the shift up curve (N → N + 1 speed) is a high efficiency section where fuel economy is improved by high speed shift. For example, between the shift-down curve and the shift-up curve is an intermediate efficiency section in which acceleration and deceleration are performed without shifting.
만일, 제어 차량의 주행상태가 도 2에서 OP로 표시된 저효율 구간에 존재하는 경우, 제어유닛은 제어 차량의 주행상태를 고효율 구간으로 시프트시키기 위한 목표 경제주행 값을 산출한다. 목표 경제주행 값(OP*)은, 도 2에서 보듯이, 엔진 RPM 일정 상태에서의 시프트업 변속곡선(N→N+1속) 이하의 영역 중에서 선택되며, 페달의 답력은 이러한 제어 차량의 주행상태 전환이 가능하도록 하는 크기로 결정된다.If the driving state of the control vehicle exists in the low efficiency section indicated by OP in FIG. 2, the control unit calculates a target economic driving value for shifting the driving state of the control vehicle to the high efficiency section. The target economic running value OP * is selected from an area below the shift-up shift curve (N → N + 1 speed) at a constant state of the engine RPM as shown in FIG. 2, and the pedal effort is the driving force of the control vehicle. It is sized to enable state transitions.
앞서의 도 2와 함께 도 3 내지 도 5를 참조하여 엑셀 페달 답력 계산 로직에 대하여 살펴본다.Referring to FIGS. 3 to 5 together with FIG. 2, the Excel pedal pedal calculation logic will be described.
도 3에 도시된 제1 실시예에 따르면, 현재 제어 차량의 주행상태(OP)가 시프트다운 곡선 위에 존재하는 경우 페달의 답력은 K1으로 결정되며, 주행상태(OP)가 시프트다운 곡선과 시프트업 곡선 사이에 존재하는 경우 페달의 답력은 K2로 결정되며, 주행상태(OP)가 시프트업 곡선 아래에 있는 경우 페달의 답력은 K3로 결정된다. 이때, K1>K2>K3의 관계가 성립되며, K1, K2 값은 차량의 주행 상태가 엔진 RPM을 유지한 상태에서 목표 경제주행 값(OP*)의 TPS값으로 시프트될 수 있는 크기로 설정된다.According to the first embodiment shown in FIG. 3, when the driving state OP of the control vehicle is present on the shift-down curve, the pedal effort of the pedal is determined as K1, and the driving state OP is determined by the shift-down curve and the shift-up. The pedal effort of the pedal is determined to be K2 when it exists between curves, and the pedal effort of K3 is determined when the driving condition OP is below the shift-up curve. At this time, the relationship K1> K2> K3 is established, and the K1 and K2 values are set to a size that can be shifted to the TPS value of the target economic driving value OP * while the vehicle driving state maintains the engine RPM. .
도 4에 도시된 제2 실시예에 따르면, 현재 제어 차량의 주행 상태(OP)가 시프트다운 곡선 위에 존재하는 경우 제어유닛은 목표 경제주행 값(OP*)를 산출한 후, 현재 주행상태(OP)가 엔진 RPM을 유지한 상태에서 목표 경제주행 값(OP*)의 TPS값으로 시프트될 수 있는 크기, 즉 K1*(OP-OP*)로 페달 답력을 산출하여 액츄에이터를 제어한다. 이때, 목표 경제주행 값(OP*)는 OP-Gain1*(ShiftDownP)로부터 산출될 수 있다. 여기서, Gain1은 제어 차량의 주행상태가 다운시프트 변속곡선 이하로 시프트시킬 수 있는 정도의 크기로 설정된다.According to the second embodiment shown in FIG. 4, when the driving state OP of the current control vehicle exists on the shift-down curve, the control unit calculates the target economic driving value OP *, and then the current driving state OP The actuator is controlled by calculating pedal pedal force to a size that can be shifted to the TPS value of the target economic driving value OP * while maintaining the engine RPM. In this case, the target economic driving value OP * may be calculated from OP-Gain1 * (ShiftDownP). Here, Gain1 is set to such a magnitude that the driving state of the control vehicle can be shifted below the downshift shift curve.
제2 실시예에서, 현재 제어 차량의 주행상태(OP)가 시프트다운 곡선과 시프트업 곡선 사이에 존재하는 경우, 제어유닛은 이러한 상태가 지속적으로 유지되는지 수회(N회) 이상 확인한 후, 지속적으로 유지되는 경우에 목표 경제주행 값(OP*) 및 목표 답력을 산출한다. 여기서, 수회에 걸쳐 상태 지속여부를 확인하는 것은, 변속이 없는 가감속 구간의 특성을 고려하여, 이 구간에서 어느 정도의 가감속을 자유롭게 허용하기 위함이다.In the second embodiment, when the driving state OP of the current control vehicle exists between the shift-down curve and the shift-up curve, the control unit continuously checks whether this state is continuously maintained (N times) or more, and then continuously If so, calculate the target economic driving value (OP *) and target response. Here, checking whether the state is maintained over several times is to allow a certain acceleration / deceleration freely in this section in consideration of the characteristics of the acceleration / deceleration section without shift.
한편, 현재 제어 차량의 주행상태(OP)가 시프트업 곡선 이하의 영역에 있는 경우 페달 답력은 K3로 일정하며, 답력 게인값들은 K1>K2>K3의 관계를 갖는다.On the other hand, when the driving state OP of the control vehicle is in the range below the shift-up curve, the pedal effort is constant at K3, and the pedal gain values have a relationship of K1> K2> K3.
도 5에 도시된 제3 실시예에 따르면, 현재 제어 차량의 주행상태가 연비 악화구간에 있는 경우 이를 연비 향상 구간(OP*)으로 TPS값이 시프트될 수 있도록 페달 답력값을 산출하되, 제어 차량의 가속 여부를 판단하여, 제어 차량이 가속 중인 경우 그렇지 않은 경우 보다 엑셀 페달의 답력을 한다. 예로서, 도 5에서 보듯이, 제어 차량의 주행상태가 시프트다운 곡선 위에 있고, 현재 제어 차량이 가속 중인 경우에는 그렇지 않은 경우 보다 페달 답력을 크게 한다. 즉, K1Up*TPS > K1Down*TPS이다. 제어 차량의 주행상태가 시프트다운 곡선과 시프트업 곡선 사이에 존재하는 경우에도 마찬가지(K2Up*TPS > K2Down*TPS)이며, 다만, 시프트업 곡선 아래에 있는 경우 가속 여부에 관계 없이 일정한 페달 답력(K3*TPS)이 유지되도록 한다. 여기서, 페달 답력 게인값들은 K1>K2>K3의 관계를 갖는다.According to the third embodiment illustrated in FIG. 5, when the driving state of the currently controlled vehicle is in the fuel consumption worsening section, the pedal effort value is calculated so that the TPS value can be shifted to the fuel efficiency improving section OP *. If it is determined that the acceleration of the control vehicle is accelerating, the pedal pedal of the Excel pedal than if it is not. For example, as shown in FIG. 5, when the driving state of the control vehicle is on the shift-down curve and the control vehicle is currently accelerating, the pedal effort is made larger than otherwise. That is, K1Up * TPS> K1Down * TPS. The same applies when the driving state of the control vehicle exists between the shift-down curve and the shift-up curve (K2Up * TPS> K2Down * TPS), but if it is below the shift-up curve, the constant pedal effort regardless of acceleration (K3) * TPS) is maintained. Here, the pedal effort gain values have a relationship of K1> K2> K3.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 엑셀 페달 시스템의 구성도,1 is a block diagram of an active excel pedal system according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1에 도시된 능동형 엑셀 페달 시스템의 목표 경제운전 값의 산출방법에 대한 설명을 위하여 도시된 변속 패턴 그래프,FIG. 2 is a shift pattern graph for explaining a method of calculating a target economic driving value of the active excel pedal system shown in FIG. 1;
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 엑섹 패달 답력값 산출 로직을 도시한 것으로, 도 3은 제1실시예, 도 4는 제2실시예, 도 5는 제3실시예를 도시한 도면이다.3 to 5 illustrate logic for calculating an Excé pedal pedal value according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a first embodiment, FIG. 4 shows a second embodiment, and FIG. 5 shows a third embodiment. Drawing.
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