KR101393522B1 - 차량의 토크 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 거동에 따라 발생되는 차고의 변화를 이용하여 엔진의 출력 토크를 조절하는 것으로,

차량 정지 상태와 주행상태의 전륜 및 후륜 차고를 검출하는 과정;

차고 변화에 따라 정지/발진 제어맵을 적용하여 엔진토크를 제어하는 과정을 포함한다.

차고변화, 엔진토크, 차량거동, 스키드 토크

Description

차량의 토크 제어장치 및 방법{TORQUE CONTROL SYSTEM FOR VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 토크 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 거동에 따라 발생되는 차고의 변화를 이용하여 엔진의 출력 토크를 조절하는 차량의 토크 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

4륜 차량(4WD)에 적용되어 있는 토크 제어방식은 여러 가지가 있으나 기본적으로 가속페달의 개도율과 차량의 속도 및 휠의 슬립량에 따라 자동적으로 전륜 및 후륜으로 토크를 배분하는 방식이다.

토크 분배를 위해서는 가속페달의 개도율 및 차속에 따라 설정된 맵으로부터 토크 요구량을 결정하고, 요구량에 따라 토크 제어가 진행되는 상태에서 슬립이 발생하면 설정된 맵(constant map)을 적용하여 슬립 컨트롤을 조정한다.

이러한 방식은 차량이 슬립하기 전까지의 스키드 토크(skid torque)를 고려하지 못하여 전륜으로 토크를 배분하는 경우 토크가 높아 전륜에서 슬립이 발생하면 안정된 출발 성능을 확보하지 못하는 문제점이 발생한다.

또한, 최근 들어 핸들링을 제어하기 위한 차량자세 제어 맵, 브레이크 시스 템과의 상호 연동이 제공되고 있는데, 이의 경우 단순히 결정된 제어값 만을 넣어주면 차량 거동에 관계없이 토크가 조정된다는 점에서는 편리하지만 차량의 거동 및 휠 슬립 토크를 고려하지 않은 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 차량의 거동에 따라 발생되는 차고의 변화를 이용하여 엔진의 출력 토크가 자동으로 조절되도록 하는 것이다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 차량의 토크 제어장치는, 차량의 운전 및 자세정보를 검출하는 차량정보검출부; 정지 상태의 전/후륜 차고와 주행상태의 전/후륜 차고 변화에 따라 설정된 맵 값을 적용하여 엔진 출력토크를 제어하는 제어부; 차속과 차고 변동량 및 스로틀 개도와 차고 변동량으로 결정되는 정지 제어맵과 발진 제어맵이 설정되는 메모리부를 포함한다.

또한, 본 발명의 특징에 따른 차량의 토크 제어방법은, 차량 정지 상태와 주행상태의 전륜 및 후륜 차고를 검출하는 과정; 차고 변화에 따라 정지/발진 제어맵으로 엔진토크를 제어하는 과정을 포함한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 차량의 거동 원리를 이용하여 최적의 토크 분배를 제공하고, 차량의 상태를 파악할 수 있어 핸들링 측면의 튜닝을 용이하게 하는 효과를 기대할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 토크 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 차량정보검출부(100)와 제어부(200), 메모리부(300) 및 액추에이터(400)를 포함한다.

차량정보검출부(100)는 차량이 주행중인지의 여부, 운전자의 출발 및 감가속 의지, 운전되는 지역의 구배 정보, 차량의 차고 변화를 포함하는 정보를 검출하여 제어부(200)에 제공한다.

상기 차량정보검출부(100)는 가속페달에 연동하여 동작되는 스로틀 밸브의 개도 변화를 검출하는 스로틀 개도 검출부(110)와, 현재의 차속 정보를 검출하는 차속 검출부(120), 차량이 주행하는 지역의 구배(경사각)정보를 검출하는 경사각 검출부(130), 차량의 정지 및 주행상태에서 전륜의 차고를 검출하는 제1차고 검출부(140) 및 차량의 정지 및 주행상태에서 후륜의 차고를 검출하는 제2차고 검출 부(150)를 포함한다.

제어부(200)는 정지 상태에서 검출되는 전륜 및 후륜의 차고와 주행상태에서 검출되는 전륜 및 후륜의 차고를 비교하여 전륜 및 후륜의 차고 변화를 검출하고, 차고 변화에 따라 설정된 맵값을 적용하여 엔진 출력토크를 제어한다.

상기 제어부(200)는 스로틀 밸브의 변위와 차속 및 운행되는 지역의 경사각이 적용된 엔진 출력토크 제어값에 상기 차고 변화에 따라 결정되는 보정값을 적용하여 엔진 출력토크를 제어한다.

메모리부(300)는 차고 변화에 따른 엔진 출력토크의 제어값이 차속과 차고 변동량 및 차속과 차고 변동량으로 결정되며, 전륜이 올라가는 경우에 적용되는 +값으로 적용되는 제1제어맵과, 전륜이 내려가는 경우에 적용되는 - 값으로 적용되는 제2제어맵이 설정된다.

액추에이터(400)는 상기 제어부(200)에서 인가되는 제어신호에 따라 스로틀 밸브를 통해 흡입되는 공기량을 보정한다.

전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.

스키드 토크란 발진조건에서 바퀴가 노면의 정지 마찰력을 이기고 앞으로 나아갈 수 있는 토크를 의미하는 것으로, 발진조건에서 전륜 또는 후륜의 미끄럼 발생시의 토크를 의미한다.

발진시에는 전륜의 차고가 증가하고 후륜의 차고는 감소하므로, 전륜의 스키드 토크는 줄어들고 후륜의 스키드 토크는 늘어난다.

또한, 제동시에는 전륜의 차고가 감소하고 후륜의 차고는 증가하므로, 전륜의 스키드 토크는 늘어나고, 후륜의 스키드 토크는 줄어든다.

스키드 토크(Ts)는 다음과 같은 수학식1에 의해 결정된다.

Ts = (μ× W × R) / (A × eff)

상기의 수학식 1과 같이 결정되는 스키드 토크를 차고와의 관계로 정리하면 수학식 2와 같이 결정된다.

Ts = (μ× [h × α]) / (A × eff)

상기 수학식 1, 2에서 μ; 노면 마찰 계수, W ; 축하중, R ; 타이어 동하중 반경, A=액슬 비(Axle Ratio), eff ; 전달 효율, h ; 차량높이, α; 축하중 계수를 의미한다.

상기 축하중 계수인 α는 차량의 종류에 따라 달라지는 상수값의 계수이다.

상기의 수학식 1,2에서 전륜의 차고가 증가하게 되면 전륜 타이어에 걸리는 축하중은 작아지고, 후륜 타이어 걸리는 축하중은 커지는 것을 알 수 있으므로, 이때 전륜의 토크를 적게하고 후륜의 토크를 크게 하는 토크 조정으로 안정된 출발성능을 확보할 수 있는 것입니다.

본 발명은 이러한 원리를 이용하여 엔진의 출력 토크를 조정하는 것으로, 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

엔진의 시동이 온을 유지하는 상태에서 제어부(200)는 차량정보검출부(100) 로부터 운전정보 및 자세제어정보를 검출한다(S101).

즉, 제어부(200)는 차량정보검출부(100)로부터 운전자가 작동하는 가속페달에 의해 동작되는 스로틀 밸브의 개도, 차속, 운행지역의 구배도 등을 검출한다.

이후, 제어부(200)는 검출되는 운전정보를 분석하여 현재 차량이 정지 중에 있는지를 판단한다(S102).

차량이 정지 중이 아닌 주행중인 상태이면 현재의 엔진제어조건을 유지하고, 차량이 정지중인 상태이면 전륜측 쇽업소버의 소정 위치에 장착되어 있는 제1차고 검출부(140)로부터 전륜 차고를 인식하고, 후륜측 쇽업소버의 소정 위치에 장착되어 있는 제2차고검출부(150)로부터 후륜 차고를 인식한다(S103).

상기와 같이 차량의 정지상태에서 전륜 및 후륜의 차고를 인식한 상태에서 차속 검출부(120)의 정보가 주행중으로 인식되는지 판단한다(S104).

상기 S104의 판단에서 주행중으로 인식되면 전륜측 쇽업소버의 소정 위치에 장착되어 있는 제1차고검출부(140)로부터 전륜 차고를 인식하고, 후륜측 쇽업소버의 소정위치에 장착되어 있는 제2차고검출부(150)로부터 후륜 차고를 인식한다(S105).

이후, 상기 S103에서 검출된 정지 상태의 전륜 및 후륜의 차고와 S105에서 검출된 주행개시(발진)시점의 차고를 비교하여 차고 변화를 연산하여(S106), 차고 변화의 절대값이 설정된 기준값, 예를 들어 60mm 이상인지를 판단한다(S107).

상기 S107의 판단에서 차고 변화의 절대값이 설정된 기준값, 예를 들어 60mm 이상인 것으로 판단되면 연산 오류로 판단한 다음 초기 과정으로 리턴된다.

즉, 통상적으로 정지 상태에서 발진하는 경우 차고의 변화는 60mm 이하의 값을 가지므로, 상기의 차고 변화의 절대값이 기준값인 60mm 이상이면 연산 오류로 판단한다.

그러나, 상기 S107의 판단에서 차고 변화의 절대값이 설정된 기준값, 예를 들어 60mm 이하인 것으로 판단되면 차고 변화가 전륜 상승이고, 후륜 하강인지를 판단한다(S108).

상기 S108의 판단에서 전륜 상승이고, 후륜 하강인 것으로 판단되면 정지 상태에서 출발개시(발진)로 판단한 다음 메모리부(300)에 설정된 제1제어맵(발진 제어맵)을 적용하여(S109) 엔진의 출력토크를 조정한다(S111).

그런, 상기 S108의 판단에서 후륜 상승이고, 전륜 하강으로 판단되면 주행상태에서 정지 제어로 판단한 다음 메모리부(300)에 설정된 제2제어맵(정지 제어맵)을 적용하여(S110)을 엔진의 출력토크를 조정한다(S111).

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 토크 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량에서 토크 제어 절차를 도시한 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 차량정보검출부 200 : 제어부

300 : 메모리부 400 : 액추에이터

Claims (7)

1. 차량의 운전 및 자세정보를 검출하는 차량정보검출부;

   정지 상태의 전/후륜 차고와 발진 시점의 전/후륜 차고 변화에 따라 설정된 맵 값을 적용하여 엔진 출력토크를 제어하는 제어부;

   를 포함하고,

   차속과 차고 변동량 및 스로틀 개도와 차고 변동량으로 결정되는 정지/발진 제어맵이 설정되는 메모리부;

   를 포함하는 차량의 토크 제어장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 차량정보검출부는 스로틀 밸브의 개도 변화를 검출하는 스로틀 개도 검출부;

   차속을 검출하는 차속 검출부;

   주행 지역의 구배정보를 검출하는 경사각 검출부;

   차량 정지 및 주행상태의 전륜 차고를 검출하는 제1차고 검출부;

   차량 정지 및 주행상태의 후륜 차고를 검출하는 제2차고 검출부를 포함하는 차량의 토크 제어장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 스로틀 밸브의 변위와 차속 및 운행되는 지역의 경사각이 적용된 엔진 제어값에 차고 변화에 따라 결정되는 보정값을 적용하여 엔진토크를 제어하는 차량의 토크 제어장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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