KR20030036679A - 구동 유닛의 작동 변수 조절을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

적어도 하나의 가변 변수를 포함하는 조절기가 제공되는, 구동 유닛의 작동 변수 조절을 위한 방법 및 장치가 제안된다. 전환 신호에 따라 제1 변수로부터 제2 변수 값으로 전환된다. 또한, 전환 시점에서 필터가 이 시점에서 조절기의 출력 신호의 변화량에 상응하는 값에 의해 개시되고, 상기 필터를 통해 전환 시점에서 조절기 출력 신호의 일정한 진행이 이루어진다.

Description

구동 유닛의 작동 변수 조절을 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR REGULATING AN OPERATING VARIABLE OF A DRIVE UNIT}

차량 구동 유닛에 대한 현대 제어 시스템에는 구동 유닛의 작동 변수를 사전 설정된 목표값으로 조절하는 여러 조절 시스템이 장착된다. 이와 같은 조절 시스템에 대한 예가 구동 유닛의 공회전 회전수를 사전 설정된 목표값으로 조절하는 공회전 회전수 조절기이다. 다른 예는 엔진을 통과하는 공기 유동 속도, 배기 가스 성분, 토크 등의 조절을 위한 조절 시스템이다. 독일 특허 제30 39 435호(미국 특허 제4 441 471호)는 조절 특성 향상을 위해 조절기의 적어도 하나의 변수를 가변적으로 형성하는 것이 제안되는 공회전 회전수 조절 시스템을 개시한다. 개시된 실시예에서 조절기의 비례 부분은 조절 편차의 크기에 따라 적응된다.

적어도 두 개의 값들 사이의 전환인 적어도 하나의 조절기 변수의 적응이 구현될 때, 표준 안락함을 저하시킬 수 있는 불만족스러운 전환 압력이 발생된다.

본 발명은 구동 유닛의 작동 변수 조절을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예에 의해 이하 더 상세히 설명된다.

도1은 조절기의 전체 회로도이다.

도2는 필터링을 갖는 전환 가능한 비례 부분의 예에서의 조절기의 흐름도이다.

도3은 적어도 하나의 조절기 변수가 전환될 때 필터링의 작용 방식을 이해할 수 있게 하는 시간 그래프이다.

적어도 하나의 조절기 변수의 적어도 두 개의 값들 사이의 전환 과정에서 조절기 출력 신호의 필터링을 통해 표준 안락함의 상당한 향상이 달성되는데, 전환압력이 효과적으로 방지되기 때문이다.

전환이 모멘트 중립적으로 진행되는 것, 즉, 구동 유닛 토크의 계단형 진행(course)이 발생되지 않는 것이 특히 유리하다. 그 결과 주행 안락함의 상당한 향상이 이루어진다. 이 장점은 조절기의 비례 부분뿐만 아니라 미분 부분에서도 발생된다.

사용된 필터가 전환 시 전환 바로 이전에 존재하는 조절기 출력 신호에 의해 개시될 때, 주행 안락함과 관련된 특별한 장점이 달성된다.

이하 상세하게 설명되는 방법은, 공회전 회전수 조절기의 출력값이 설정 토크를 변화시키고 이 설정 토크에 따라 구동 유닛의 토크가 조절되는 모멘트 배향된 엔진 제어 구조 영역에 사용될 때 특별한 장점을 나타낸다. 이하 설명되는 필터의 장착을 통해 조절기 변수의 전환 시에도 설정 토크의 모멘트 중립적 진행이 달성된다. 이 장점은 특히, 토크 및/또는 설정 토크의 모멘트 중립적 진행이 작동 모드 변화 시 그리고 이에 따라 관련된 조절기 변수 또는 조절기 변수들의 전환 시 달성되는 가솔린 직접 분사식 엔진에서 구현된다.

다른 장점들이 이하 실시예의 설명 또는 청구범위 종속항에 제시된다.

도1은 적어도 하나의 작동 변수의 조절을 위한 조절기가 실행되는, 구동 유닛 제어를 위한 전자 제어 유닛(10)을 도시한다. 양호한 실시예에서 조절기는 공회전 회전수 조절기이다. 다른 실시예에서는 공기 유동 속도 조절기, 부하 조절기, 토크 조절기, 배기 가스 성분 조절기일 수 있다. 도1에는 제어 유닛(10)의 입력 도선(14 내지 18)을 통해 제공된 적어도 하나의 작동 변수에 따라, 조절되는 작동 변수용 목표값(SOLL)을 형성하는 목표값 형성기(12)가 도시된다. 공회전 회전수 조절기의 양호한 실시예에서 목표값 형성을 위해 사용된 변수는 엔진 온도, 예를 들면 공기 조화 장치와 같은 추가적 소비 장치의 작동 상태 등이다. 또한, 입력 도선(20)을 통해, 조절되는 작동 변수의 실제값을 나타내는 신호가 제어 유닛(10)으로 제공된다. 목표값과 실제값은 비교기(22)에서 서로 비교된다. 목표값과 실제값 사이의 편차는 조절 편차( Δ)로서 조절기(24)로 제공된다. 이 조절기는 적어도 하나의 가변 변수를 포함하고, 양호한 실시예에서 상기 가변 변수는 비례 부분, 미분 부분 및 적분 부분을 포함하며, 비례 부분 및/또는 미분 부분은 가변적이다.

실행된 조절 계획을 기초로 조절기(24)는 조절 편차에 따라, 제어 유닛(10)으로부터 액츄에이터(26)의 구동 장치로 출력되는 적어도 하나의 출력 신호( τ)를 형성한다. 상기 예에서 각 부분은, 조합되어 (예를 들면, 가산되어) 출력 신호(τ)를 형성하는 조절기 출력 신호를 형성한다. 공회전 조절 장치의 양호한 실시예에서 제어 요소(26)는, 실제값이 목표값에 근접되도록 엔진으로의 공기를 조절하는 전기 작동식 스로틀 밸브 또는 바이패스 밸브를 나타낸다. 디젤 엔진 또는 가솔린 직접 분사식에서는 공기가 아닌 연료가 출력 신호에 의해 조절되므로, 제어 요소는 연료 공급에 영향을 주는 조절 장치를 나타낸다. 또한, 실시에 따라, 마찬가지로 실제값을 목표값에 근접하도록 작용하는, 예를 들면 점화각의 제어를 위한 다른 출력 신호도 생성될 수 있다.

조절기(24)의 여러 부분들은 값이 변할 수 있는 변수, 예를 들면 증폭 인자를 포함한다. 도1에 도시된 예에는 스위치 수단(32)을 통해 조절기(24)에 제공되는 두 개의 변수값 또는 변수값 세트(28, 30)가 도시된다. 양호한 실시예에서 전환 가능 변수는 비례 조절기 및/또는 미분 부분의 증폭 인자이다. 스위치 수단(32)은 34에서 형성되는 전환 조건이 존재할 때 전환되고, 마찬가지로 이 전환 조건의 신호는 조절기(24)로 제공된다. 가솔린 직접 분사식 엔진과 관련된 공회전 조절 장치의 양호한 실시예에서 전환 조건은 엔진의 작동 모드가 예를 들면 동종의 작동으로부터 비스로틀링 작동 또는 연한 혼합기에 의한 작동으로 또는 그 반대로 전환될 때 형성된다. 두 개의 작동 모드 사이에 전환이 이루어질 때 조절기의 제1 변수로부터 제2 변수로 전환이 이루어진다. 이는 작동 모드가 변화될 때 조절 시스템의 특성(예를 들면, 다이내믹 거동, 진동 거동 등)의 상당한 변화가 발생되기 때문이다. 변수 값은 여러 요구 사항에 적응된다. 작동 모드 전환 외에 또는 이에 대한 대안으로, 이와 같은 조절 시스템의 변화가 뒤따르는 다른 작동 상태에 따른 변수 전환이 예를 들면, 기어를 넣거나 또는 뺄 때, 클러치가 작동될 때, 출력이 큰 소비 장치가 연결될 때 등 기타의 경우에 이루어질 수도 있다. 이와 같은 작동 단계 변화가 존재할 때, 이는 유닛(34)을 통한 전환 신호의 생성 및 변수의 전환을 발생시킨다.

변수 또는 변수들의 전환 시 조절기의 출력은 급격하게 변화되고, 이는 차량에서 저크(jerk)로 느껴질 수 있다. 그러나, 이와 같이 차량에서 느껴질 수 있는 저크를 방지하기 위해, 조절 출력의 일정한 진행이 요구된다. 이는 특히, 공회전 조절기의 출력이 특히 제어 장치의 기초가 되는 목표값(설정 토크, 운전자 요구 사항)의 보정을 위해 사용되는, 모멘트 배향된 제어 구조를 포함하는 제어 시스템에서 중요하다.

2성분으로 된 전환 신호에 따라 적절한 조절 변수 또는 조절 변수들이 선택된다. 양호한 실시예에서 변수 또는 변수들은 조절 편차 및/또는 회전수 또는 조절 편차의 시간적 변화에 곱해지는 증폭 인자를 나타낸다. 조절기의 출력 신호는 전환 시 계단형으로 변화되는데, 곱셈의 범위에서 증폭 변수 값의 변화의 결과 곱(product)의 계단형 변화가 발생되기 때문이다. 이 상태를 향상시키기 위해 필터, 양호하게는, 전환 신호의 발생 시점(플랭크 검출)에서 개시되는 1차 저역 필터가 삽입된다. 필터의 개시값은 전환 이전 및 이후의 조절기 출력값간의 차이에 상응하는 값으로 설정된다. 양호한 실시예에서 필터는 그 출력 신호가 전환 발생 후 0에 대해 지수적으로 진행되도록 구성된다. 그 다음, 필터 출력값은 조절기 출력값으로부터 뺄셈되어, 최종 조절 출력 신호는 일정한 시간적 진행을 나타낸다. 이조치는 비례 부분 및/또는 미분 부분에서 적용된다.

도2에는 상술된 방법을 이해할 수 있게 하는 흐름도가 도시된다. 이 흐름도는 상술된 조치가 제어 유닛(10)의 컴퓨터 프로그램으로 구현되는 것을 나타내며 비례 부분의 예에서 조절기(24)의 흐름을 설명한다.

도2는 조절기(24)를 도시하는데, 도1에 이미 도시된 바와 같이 상기 조절기(24)에는 조절 편차( Δ)가 제공되고 선택된 변수(P1, P2) 및 전환 신호(B_s)가 스위치 요소(32)를 통해 제공된다. 스위치 요소(32)에 의해 선택되고 실시예에서 작동 변수에 따른 (예를 들면, 회전수, 조절 편차 등에 따른) 비례 상수(P1, P2)는 곱셈 위치(100)에서 출력 신호(dmllr1)의 형성을 위해 조절 편차( Δ)와 곱셈된다. 이 곱은 하나의 변수로부터 다른 변수로의 전환 시 계단형 거동을 나타낸다. 그 다음 뺄셈 위치(102)에서는 곱셈 위치(100)에서 형성된 값이 선행된 계산 사이클로부터 형성된 출력값(dmllr1 (z^-1))과 비교된다. 이 출력값은 저장셀(104)에 임시 저장된다. 그 다음, 신규 출력값과 구 출력값 사이의 편차가 필터(106), 특히 저역 필터로 제공된다. 이 필터는 도선(108)에 플랭크 변화가 존재할 때 개시된다. 필터는 입력값으로 값(0)을 포함한다. 개시는 110에서 전환 신호(B_s)의 변화가 검출될 때 이루어진다. 즉, 하나의 변수로부터 다른 변수로의 전환 또는 그 반대의 경우가 발생되면, 필터는 뺄셈 위치(102)에서 형성된 값에 의해 개시된다. 뺄셈 위치(102)에서 형성된 신호는 출력 신호(dmllr1)의 전환 시 점프의 높이에 해당된다. 전환 시점에서 필터는 점프의 높이 값에 의해 개시된다.그 후, 두 개의 전환 사이에서 필터의 출력 신호(dmumfil)는 0에 대해 개시값의 지수적으로 진행된다. 그 후, 필터의 출력 신호는 뺄셈 위치(112)에서 곱셈 단계(100)의 출력 신호(dmllr1)와 비교되는데, 특히 상기 출력 신호(dmllr1)로부터 뺄셈된다. 이를 통해, 전환 단계에서의 일정한 진행이 이루어지는 조절기 출력 신호(dmllr1)가 발생된다. 이 출력 신호는 경우에 따라 다른 조절기 부품의 출력 신호를 고려하여 구동 신호( τ)로 출력된다.

도시된 방법은 일 실시예에서 보충적으로 또는 대안으로 조절기의 미분 부분에 적용된다. 적분 부분은 자체의 기능에 의해 일반적으로 일정한 출력 신호 진행을 나타내기 때문에 상기 설명된 문제점이 없다.

도2에 도시된 조절기의 양호한 실시예의 작용 방식이 도3에서 시간 그래프에 의해 도시된다. 여기서 도3a는 전환 신호(B_s)의 시간적 진행을 도시하고, 도3b는 필터의 출력 신호(dmumfil)의 시간적 진행을 도시하고, 도3c는 곱셈 단계의 출력 신호(dmllr1)의 시간 진행을 도시하고, 도3d는 조절기 또는 조절기 부분의 출력 신호(dmllr)의 시간 진행을 도시한다.

시점(t0)까지 조절기는 제1 변수(P1)에 의해 작동된다. 시점(t0)에서 변수 전환이 예를 들면 작동 모드의 변화에 의해 이루어진다. 상응하게, 전환 신호(B_s)는 도3a에 따라 값(참)으로 설정된다. 이 결과, 도3c에 따르면 시점(t0)에서 출력 신호(dmllr1)의 계단형 진행이 발생된다. 이를 보상하기 위해 도3b에 따르면 시점(t0)에서 필터가, 곱셈 단계의 출력 신호의 점프의 높이에 상응하는 값에 의해 개시된다. 필터 기능에 상응하게, 필터 출력 신호는 시점(t0)으로부터 이값에 의해 0에 대해 지수적으로 진행된다(도3b). 필터 출력 신호는 출력 신호(dmllr)의 형성을 위해 곱셈 단계의 출력 신호로부터 뺄셈되기 때문에, 도3d에 따르면 전환 단계에서 이 출력 신호의 일정한 진행이 발생된다.

도2에 따른 실시예는, 변수 전환 시 조절기 출력 신호의 점프의 높이 값에 의해 개시되는 필터를 설치함으로써, 전환 시점에서의 상응하는 점프를 평평화시키는 일반적인 해결책의 양호한 실시예를 나타낸다. 또한, 필터 기능의 구체적 설치와 관련된 다른 특별한 실시예가 상기 일반적인 해결책의 범위내에서 고려될 수 있는데, 특히, 필터가 전환 시 전환 바로 이전의 출력값에 의해 개시되고 조절기 출력 신호 자체가 새로운 값으로 지수적으로 근접되며 필터가 전환 이외의 정상 상태에서 활성화되지 않는 해결책이 고려될 수 있다.

Claims (12)

1. 적어도 하나의 가변 변수를 포함하는 조절기가 제공되며, 조절 편차에 따라 조절기는 가변 변수를 고려하여 출력 신호를 생성하며, 전환 신호가 존재할 때 제1 변수 값으로부터 제2 변수 값으로 전환되는, 구동 유닛의 작동 변수 조절을 위한 방법에 있어서,

   하나의 변수 값으로부터 다른 변수 값으로의 전환 시 활성화되고, 전환 시점에서 출력 신호의 일정한 진행을 발생시키는 값에 의해 개시되는 필터가 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 전환 신호는 조절 시스템의 변화가 발생될 때, 특히, 가솔린 직접 분사식 엔진에서 작동 모드 전환이 이루어질 때, 기어를 넣거나 또는 뺄 때, 클러치 작동이 이루어질 때, 출력이 큰 소비 장치의 연결이 이루어질 때 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 변수는 비례 조절기의 증폭 인자 및/또는 미분 조절기의 상수인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 비례 조절기에서 상기 적어도 하나의 가변 변수는 출력 신호의 형성을 위해 조절 편차와 곱셈되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 변수 값으로부터 제2 변수 값으로의 전환 시 조절기의 출력 신호에서의 점프의 높이에 상응하는 변수가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 전환 신호가 존재할 때 필터가 개시되며, 상기 필터는 점프의 크기를 나타내는 신호에 의해 개시되고 상기 필터의 출력 신호가 이 시점으로부터 0에 대해 지수적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제4항, 제5항 또는 제6항에 있어서, 필터 출력 신호가 평평화된 출력 신호의 형성을 위해 출력 신호로부터 뺄셈되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 조절기는 공회전 회전수 조절기인 것을 특징으로 하는 방법.
9. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 출력 신호는 조절기의 부분들의 출력 신호 또는 조절기의 전체 출력 신호를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 조절기의 출력 신호는 엔진의 제어를 위한 목표값, 특히 설정 토크로 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 미분 조절기에서 회전수 신호 및/또는 조절 편차의 시간적 도함수가 전환 가능 상수에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 작동 변수에 영향을 주는 출력 신호를 생성하고 적어도 하나의 전환 가능 변수를 포함하고 적어도 하나의 전환 신호가 존재할 때 제1 변수 값으로부터 제2 변수 값으로 전환되는 전환 수단을 구비하는 적어도 하나의 조절기를 포함하는 제어 유닛을 구비하는, 구동 유닛의 작동 변수 조절을 위한 장치에 있어서,

    조절기는, 변수의 전환 시 출력 신호의 변화량에 상응하고 전환 시점에 걸쳐 조절기의 출력 신호의 일정한 진행을 발생시키는 값에 의해 전환 신호가 존재할 때 개시되는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.