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KR102191832B1 - 차량의 엔진토크 제어방법 및 그 제어시스템 - Google Patents

차량의 엔진토크 제어방법 및 그 제어시스템 Download PDF

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KR102191832B1
KR102191832B1 KR1020150168596A KR20150168596A KR102191832B1 KR 102191832 B1 KR102191832 B1 KR 102191832B1 KR 1020150168596 A KR1020150168596 A KR 1020150168596A KR 20150168596 A KR20150168596 A KR 20150168596A KR 102191832 B1 KR102191832 B1 KR 102191832B1
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engine torque
driving
vehicle
control unit
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량의 엔진토크 제어방법 및 그 제어시스템에 관한 것으로, 차량의 외기압 및 외기온을 측정하는 주행조건측정단계; 상기 주행조건측정단계에서 측정된 외기압 및 외기온을 이용하여 제어부가 현재의 주행저항을 산출하는 주행저항산출단계; 및 상기 주행저항산출단계에서 상기 제어부에 의해 산출된 주행저항에 따라 엔진토크를 보상하는 엔진토크보상단계;를 포함하는 차량의 엔진토크 제어방법 및 그 제어시스템이 소개된다.

Description

차량의 엔진토크 제어방법 및 그 제어시스템{CONTROL METHOD OF ENGINE TORQUE FOR VEHICLE AND CONTROL SYSTEM FOR THE SAME}
본 발명은 차량의 엔진토크 제어방법 및 그 제어시스템에 관한 것으로, 차량의 주행환경에 따라 변화하는 주행저항을 고려하여 일관성있는 차량의 주행성능을 구현하도록 엔진토크를 제어하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
차량은 주행시 지면상태 또는 기상상황 등의 변화로 다양한 주행조건 속에서 주행하게 된다. 이러한 차량의 주행조건 변화는 엔진의 출력이나 차량의 가속성능 등 차량의 주행성능에 다양한 영향을 미치게 된다.
위와 같이 주행성능에 다양한 방식으로 영향을 미칠 수 있는 주행조건을 파악하여 차량의 주행성능이 급격한 변화를 겪는 것을 방지하고 일관성있는 주행성능을 구현하는 것은 매우 중요한 것이다.
특히, 공기저항 또는 구름저항 등과 같은 주행저항의 변화로, 동일한 엔진 출력 제어에서도 상이한 동력성능이 발현되는 것은 차량의 가속성능을 저하시키고, 운전자가 느끼는 주행감이 저하될 수 있어 이러한 주행저항의 변화를 감지하여 대응하는 것은 특히 중요하다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2013-0054052 A1
본 발명의 목적은 차량의 주행저항 변화에 따른 엔진토크 보상을 통해 효과적으로 일관성있는 차량의 주행성능을 구현하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 엔진토크 제어방법은 차량의 외기압 및 외기온을 측정하는 주행조건측정단계; 주행조건측정단계에서 측정된 외기압 및 외기온을 이용하여 제어부가 현재의 주행저항을 산출하는 주행저항산출단계; 및 주행저항산출단계에서 제어부에 의해 산출된 주행저항에 따라 엔진토크를 보상하는 엔진토크보상단계;를 포함한다.
주행저항산출단계에서는 제어부가 공기저항 및 구름저항을 결정하여 주행저항을 산출할 수 있다.
주행저항산출단계에서는 주행조건측정단계에서 측정한 외기온 및 외기압을 통해 제어부가 공기밀도값을 산출하고, 공기밀도값을 이용하여 현재의 공기저항을 결정할 수 있다.
주행저항산출단계에서는 주행조건측정단계에서 측정한 외기온 및 외기압을 통해 제어부가 현재의 구름저항을 결정할 수 있다.
엔진토크보상단계에서는 제어부가 주행저항산출단계에서 산출된 주행저항을 기준저항과 비교하고, 그 변화분에 대응하여 엔진토크를 보상할 수 있다.
엔진토크보상단계에서는 제어부가 엔진으로 유입되는 공기량을 조절함으로써 엔진토크를 보상할 수 있다.
엔진토크보상단계에서는 제어부가 엔진의 흡기매니폴드에 구비된 쓰로틀밸브를 제어하여 엔진으로 유입되는 공기량을 조절할 수 있다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 엔진토크 제어시스템은 차량의 외기압 및 외기온을 측정하는 센서부; 센서부에 의해 측정된 차량의 외기압 및 외기온을 이용하여 현재의 주행저항을 산출하고, 산출된 주행저항에 따라 엔진토크를 보상하도록 마련된 제어부;를 포함한다.
상술한 바와 같은 차량의 엔진토크 제어방법 및 그 제어시스템에 따르면, 차량의 주행저항 변화에 따른 엔진토크 보상을 통해 효과적으로 일관성있는 차량의 주행성능을 구현할 수 있다.
특히, 차량의 외기압 및 외기온을 이용하여 차량의 주행저항을 측정하여 엔진의 출력을 보상함으로써, 주행상황에 따라 변화하는 엔진의 주행성능을 일관성있게 제어할 수 있어 차량의 주행감을 상승시킬 수 있다.
또한, 주행저항 산출을 위해 주행상황에 따른 공기저항 및 구름저항을 결정하여 차량의 주행시 영향을 미칠 수 있는 주행저항을 보다 정확히 산출할 수 있어 엔진의 토크 보상의 신뢰도를 상승시킬 수 있다.
한편, 엔진의 토크제어는 엔진으로 유입되는 공기량의 보상으로 이루어짐으로써, 간단하고 효과적으로 엔진토크의 보상이 이루어질 수 있는 것이다.이러한 엔진의 공기량 보상은 흡기매니폴드상에 위치된 쓰로틀밸브의 제어를 통해 이루어짐으로써 효율적으로 엔진으로 유입되는 공기량을 보상할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진토크 제어방법의 순서를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진토크 제어시스템을 나타낸 도면.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
본 발명에 따른 차량의 엔진토크 제어방법은 도 1 내지 2와 같이, 차량의 외기압 및 외기온을 측정하는 주행조건측정단계(S100); 상기 주행조건측정단계(S100)에서 측정된 외기압 및 외기온을 이용하여 제어부(200)가 현재의 주행저항을 산출하는 주행저항산출단계(S200); 및 상기 주행저항산출단계(S200)에서 상기 제어부(200)에 의해 산출된 주행저항에 따라 엔진토크를 보상하는 엔진토크보상단계(S300);를 포함한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 주행조건측정단계(S100)에서는 차량의 외기압 및 외기온을 측정한다. 차량의 외기압 및 외기온은 차량에 부설된 기압 및 온도센서(120)를 이용할 수 있다.
차량의 주행에 있어서 가속능력 등 엔진(140)의 구동성능에 제약이 되는 주행저항은 특히 주행시의 외기압과 외기온에 의한 영항을 받는다. 따라서, 주행조건측정단계(S100)에서는 특히 외기압과 외기온을 포함한 주행조건을 측정한다.
한편, 주행저항산출단계(S200)에서는 상기 주행조건측정단계(S100)에서 측정된 외기압 및 외기온을 이용하여 제어부(200)가 현재의 주행저항을 산출한다. 주행저항이란, 차량의 주행시 자동차에 작용하는 저항성분을 말한다.
주행저항은 차량의 주행속도 유지능력, 가속성능 또는 조향능력 등 다양한 주행성능에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 주행저항이 강해지면 차량이 동일한 제어환경에서도 더 낮은 동력성능이 발현되어 문제가 된다.
따라서, 주행저항에 직접적인 영향을 미치는 차량의 외기압 및 외기온을 주행조건측정단계(S100)에서 측정하고, 이를 이용하여 현재 차량의 주행저항을 산출하는 것이다. 이 때 주행저항은 제어부(200)에서 산출식을 이용하여 직접 산출할 수 있고, 또는 미리 입력된 주행저항 결정맵에 따라 현재의 외기압 및 외기온에 대응하는 주행저항을 결정할 수도 있다.
한편, 엔진토크보상단계(S300)에서는 상기 주행저항산출단계(S200)에서 상기 제어부(200)에 의해 산출된 주행저항에 따라 엔진토크를 보상한다.
구체적으로, 주행저항분이 증가하면 동일한 엔진(140) 제어상황에서도 주행속도 증가 또는 유지시키기 위한 엔지토크 요구량이 증가할 수 있다. 이를 보상하기 위해서 주행저항 증가에 대응하도록 엔진(140)의 출력을 향상시킬 필요가 있는 것이다.
따라서, 주행저항산출단계(S200)에서 현재 차량의 주행중 주행저항을 측정하고, 주행저항의 증가분만큼 엔진토크가 상승되도록 제어하는 것이다.
위와 같은 엔진토크 보상을 통해, 차량의 주행저항 변화에도 동일한 차량의 동력성능이 발현되도록 하고, 차량의 주행성능이 주행상황에 따라 변화하는 것을 방지함으로써 운전자의 주행감 상승은 물론 차량의 주행시 요구되는 다양한 제어시스템의 정확도를 상승시킬 수 있어 유리한 것이다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진토크 제어방법에 있어서, 상기 주행저항산출단계(S200)에서는 상기 제어부(200)가 공기저항 및 구름저항을 결정하여 상기 주행저항을 산출한다.
주행저항에는 다양한 성분이 있다. 그 중 특히 주행성능에 영향을 미치는 것이 공기저항과 구름저항이다. 공기중에 노출된 물체가 운동할 때 받게 되는 공기력의 영향으로서, 특히 주행 중인 자동차의 진행방향에 반대방향으로 작용하는 공기력을 공기저항이라 한다.
또한, 구름저항은 자동차가 수평 노면 위를 굴러 이동할 때, 차륜이 받게되는 저항의 총합으로 타이어의 변형, 마찰 및 노면상으로부터 전달되는 저항 등으로 구성된다.
이러한 공기저항 및 구름저항은 특히 외기온과 외기압에 따른 영향이 크게 작용하는 바, 주행조건측정단계(S100)에서 주행당시의 외기온 및 외기압을 측정하고, 이를 통해 주행당시의 공기저항 및 구름저항을 결정하여 주행저항을 산출하고, 주행저항만큼의 엔진토크를 보상하게 된다.
공기저항 및 구름저항은 제어부(200)에 의해 결정되며, 결정방식은 미리 입력된 저항맵을 통해 현재의 외기압과 외기온에 따른 저항갑을 추출하는 방식 또는 현재의 주행조건을 입력하여 미리 설정된 산출식을 통해 직접 산출되어 공기저항 및 구름저항이 산출될 수도 있다.
위와 같이, 주행저항을 공기저항 및 구름저항으로 세분화하여 각각의 저항값을 결정하고, 이러한 저항값을 종합하여 현재의 차량 주행저항을 산출함으로써, 더 정확하고 신뢰도 높은 주행저항을 산출하는 것이 가능해진다.
결국, 이러한 방식은 본 발명에 따른 차량의 엔진토크 제어방법에 의한 엔진토크 보상의 신뢰도를 향상시키고 그 효과를 증가시킬 수 있어 차량의 일관성있는 주행성능을 구현하는데 유리하다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진토크 제어방법에 있어서, 상기 주행저항산출단계(S200)에서는 상기 주행조건측정단계(S100)에서 측정한 외기온 및 외기압을 통해 상기 제어부(200)가 공기밀도값을 산출하고, 공기밀도값을 이용하여 현재의 공기저항을 결정한다.
공기저항은 주행속도, 차량의 단면적 및 공기밀도 등에 의해 결정되는데, 본 발명에서는 특히 주행중의 외기압 및 외기온에 따른 공기밀도값을 직접 산출하고 이를 통해 공기저항값을 결정함으로써 더욱 신뢰도 높고 정확한 공기저항값을 결정할 수 있는 것이다.
공기밀도를 산출하는 방식 또한 다양할 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따라 제어부(200)가 공기밀도를 산출하는 수식은 다음과 같다.
Figure 112015116698528-pat00001
여기서 p는 공기밀도값이며, P는 대기압, Pv는 수증기분압으로서 현재 대기온에서의 포화수증기압을 의미하고, T는 대기온을 의미하며, 기타 상수들은 서로 상이한 변수가 서로 대응되는 값으로 전환되면서 발생하는 값으로서, 각 변수의 단위 등에 따라 정해진다.
위 식은 수증기분압이 제외된 대기압과 대기온으로부터 공기밀도가 산출되는 것을 의미하며, 위 산출식 외에도 공기밀도값을 산출하기 위한 산출식을 다양한 형태로 결정될 수 있음은 통상의 기술자 입장에서 자명한 사항이다.
위 산출식에서 Pv값은 특히 대기온에 의해 결정되는 값으로서 그 결정식은 다음과 같다.
Figure 112015116698528-pat00002
여기서 Pv는 수증기분압으로서 현재 대기온에서의 포화수증기압을 의미하고, T는 대기온을 의미한다. 각각의 상수는 각 변수가 그 차수에 따라 압력값으로 전환됨에 있어 요구되는 상수이다. 이러한 수증기분압의 산출식은 상기한 형태 외에도 다양하게 존재할 수 있음은 통상의 기술자 입장에서 자명한 사항이다.
본 발명의 경우, 위 식에 따라 수증기분압이 산출되므로 공기밀도는 결국 차량의 외기압 및 외기온에 의해 결정되는 것이다.
즉, 본 발명에서는 제어부(200)가 상기식을 통해 외기압 및 외기온에 따른 공기밀도를 산출하고, 이를 적용하여 공기저항을 결정함으로써 보다 정확하고 신뢰도 높은 주행저항을 산출할 수 있는 것이다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진토크 제어방법에 있어서, 상기 주행저항산출단계(S200)에서는 상기 주행조건측정단계(S100)에서 측정한 외기온 및 외기압을 통해 상기 제어부(200)가 현재의 구름저항을 결정한다.
구름저항은 특히 차륜을 기준으로 하는 외기압 및 외기온에 따른 차륜의 변형률에 영향을 받게 된다. 따라서, 구름저항은 외기온 및 외기압에 따라 실험적 또는 이론적으로 미리 결정된 구름저항의 데이터맵으로부터 현재의 외기온 및 외기압에 대응하는 구름저항값이 제어부(200)에 의해 결정되거나, 제어부(200)가 구름저항 산출식을 통해 직접 산출할 수도 있다.
결국, 본 발명에서는 제어부(200)가 상기 구름저항 데이터맵을 통해 외기압 및 외기온에 따른 구름저항을 결정함으로써 보다 정확하고 신뢰도 높은 주행저항을 산출할 수 있는 것이다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진토크 제어방법에 있어서, 상기 엔진토크보상단계(S300)에서는 상기 제어부(200)가 상기 주행저항산출단계(S200)에서 산출된 주행저항을 기준저항과 비교하고, 그 변화분에 대응하여 엔진토크를 보상한다.
구체적으로, 제어부(200)에는 주행저항의 변동분을 측정하기 위한 기준이 되는 기준저항이 미리 설정된다. 본 발명에서 기준저항이란 일반적인 차량의 주행조건하에서 결정된 주행저항으로서, 실험적 또는 이론적인 산출 결과로 결정될 수 있으며, 기준저항이 측정되는 외기온 및 외기압 또한 다양할 수 있다.
현재 산출된 주행저항이 제어부(200)에 미리 설정된 기준저항보다 높은 값을 가지는 경우, 차량의 동력성능 또는 가속성능이 낮아지므로 제어부(200)는 엔진(140)의 제어과정에서 일반적인 경우보다 엔진토크가 증가되도록 보상하는 제어를 실시한다. 마찬가지로, 현재의 주행저항이 기준저항보다 낮은 값을 가지는 경우에는 제어부(200)에 의해 엔진토크가 일반적인 경우보다 감소되도록 보상되는 것도 가능하다.
기준저항 대비 주행저항의 변동분에 따른 엔진토크의 보상량은 실험적 또는 이론적으로 미리 설정된 데이터맵으로부터 결정된다. 즉, 제어부(200)는 미리 설정된 데이터맵으로부터 현재의 주행저항과 기준저항과의 편차값에 대응하는 엔진토크의 보상량을 결정하고, 현재의 엔진토크가 상기 보상량만큼 보상되도록 엔진(140)을 제어하는 것이다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진토크 제어방법에 있어서, 상기 엔진토크보상단계(S300)에서는 상기 제어부(200)가 엔진(140)으로 유입되는 공기량을 조절함으로써 엔진토크를 보상한다.
본 발명에서는 주행저항의 변동분만큼 엔진(140)의 토크를 보상하게 되는데, 동일한 엔진(140)의 구동조건하에서, 엔진(140)으로 유입되어 연소되는 공기량이 증가되어 그 연소량이 증가할수록 엔진(140)으로부터 출력되는 엔진토크가 상승하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 실시예에서는 엔진(140)으로 유입되는 공기량을 조절함으로써 효과적으로 엔진토크를 보상할 수 있는 것이다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 엔진토크 제어방법에 있어서, 상기 엔진토크보상단계(S300)에서는 상기 제어부(200)가 엔진(140)의 흡기매니폴드에 구비된 쓰로틀밸브(145)를 제어하여 엔진(140)으로 유입되는 공기량을 조절한다.
상기한 바와 같이 엔진(140)으로 유입되는 공기량이 증가하여 동일한 조건하에서의 연소량이 증가하면 엔진(140)으로부터 출력되는 엔진토크가 증가하게 되는데, 엔진(140)으로 유입되는 공기량의 조절은 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
특히, 엔진(140)으로 공기를 조달하는 흡기매니폴드의 유로상에서 공기의 유동량을 조절하는 쓰로틀밸브(145)의 제어를 통해 엔진(140)으로 유입되는 공기의 유량을 제어하여 엔진토크를 보상할 수 있다.
즉, 주행저항이 기준저항보다 높은 값으로 형성되어 엔진토크가 증가되는 보상이 필요한 경우, 제어부(200)는 쓰로틀밸브(145)를 제어하여 유로의 개방량을 증가시킴으로써 엔진(140)으로 유입되는 공기 유량을 증가시키고, 결과적으로 엔진토크를 향상시키게 된다.
한편, 도 2와 같이, 본 발명에 따른 차량의 엔진토크 제어시스템은 차량의 외기압 및 외기온을 측정하는 센서부(120); 및 센서부(120)에 의해 측정된 차량의 외기압 및 외기온을 이용하여 현재의 주행저항을 산출하고, 산출된 주행저항에 따라 엔진토크를 보상하도록 마련된 제어부(200);를 포함한다.
구체적으로, 센서부(120)는 차량의 주행조건으로서 차량의 외기압 및 외기온을 측정한다. 제어부(200)는 센서부(120)와 신호적으로 연결되며, 센서부(120)에 의해 측정된 차량의 외기온 및 외기압을 이용하여 현재의 주행저항을 산출한다.
제어부(200)는 위와 같이 산출된 주행저항의 변동분에 따라 엔진토크의 보상량을 결정하고, 이러한 보상량이 반영될 수 있도록 엔진(140)을 제어하여 엔진토크를 보상하는 것이다.
결국, 차량의 주행조건 변화에 따른 현재 주행저항을 산출하고, 이러한 주행저항을 반영하여 엔진토크를 제어함으로써, 일관성있는 차량의 동력성능 또는 가속성능을 구현하여 차량의 주행성능을 향상시키는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S100 : 주행조건측정단계 S200 : 주행저항산출단계
S300 : 엔진토크보상단계 200 : 제어부

Claims (8)

  1. 차량의 외기압 및 외기온을 측정하는 주행조건측정단계;
    상기 주행조건측정단계에서 측정된 외기압 및 외기온을 이용하여 제어부가 현재의 주행저항을 산출하는 주행저항산출단계; 및
    상기 주행저항산출단계에서 상기 제어부에 의해 산출된 주행저항에 따라 엔진토크를 보상하는 엔진토크보상단계;를 포함하고,
    상기 주행저항산출단계에서는 상기 제어부가 공기저항 및 구름저항을 결정하여 상기 주행저항을 산출하며,
    상기 주행저항산출단계에서는 상기 주행조건측정단계에서 측정한 외기온 및 외기압을 통해 상기 제어부가 현재의 구름저항을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진토크 제어방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행저항산출단계에서는 상기 주행조건측정단계에서 측정한 외기온 및 외기압을 통해 상기 제어부가 공기밀도값을 산출하고, 상기 공기밀도값을 이용하여 현재의 공기저항을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진토크 제어방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진토크보상단계에서는 상기 제어부가 상기 주행저항산출단계에서 산출된 주행저항을 기준저항과 비교하고, 그 변화분에 대응하여 상기 엔진토크를 보상하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진토크 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진토크보상단계에서는 상기 제어부가 엔진으로 유입되는 공기량을 조절함으로써 상기 엔진토크를 보상하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진토크 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 엔진토크보상단계에서는 상기 제어부가 상기 엔진의 흡기매니폴드에 구비된 쓰로틀밸브를 제어하여 상기 엔진으로 유입되는 공기량을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진토크 제어방법.
  8. 차량의 외기압 및 외기온을 측정하는 센서부; 및
    상기 센서부에 의해 측정된 차량의 외기압 및 외기온을 이용하여 현재의 주행저항을 산출하고, 산출된 주행저항에 따라 엔진토크를 보상하도록 마련된 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부가 공기저항 및 구름저항을 결정하여 상기 주행저항을 산출하며,
    상기 제어부가 센서부에서 측정한 외기온 및 외기압을 통해 현재의 구름저항을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 엔진토크 제어시스템.
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