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KR19990021978A - 구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법 및 장치 - Google Patents

구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법 및 장치 Download PDF

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KR19990021978A
KR19990021978A KR1019970708453A KR19970708453A KR19990021978A KR 19990021978 A KR19990021978 A KR 19990021978A KR 1019970708453 A KR1019970708453 A KR 1019970708453A KR 19970708453 A KR19970708453 A KR 19970708453A KR 19990021978 A KR19990021978 A KR 19990021978A
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KR
South Korea
Prior art keywords
torque
value
drive unit
target
transmission
Prior art date
Application number
KR1019970708453A
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English (en)
Inventor
홍 장
Original Assignee
클라우스 포스, 게오르그 뮐러
로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 클라우스 포스, 게오르그 뮐러, 로베르트 보쉬 게엠베하 filed Critical 클라우스 포스, 게오르그 뮐러
Publication of KR19990021978A publication Critical patent/KR19990021978A/ko

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Abstract

변속기 절환시에 목표 토오크의 값이 운전자에 의해 부여되는 목표 토오크 값의 함수로서 결정되는 구동 유닛의 출력 토오크의 제어 방법 및 장치가 제안된다. 그리고, 변속기 보호를 위해 구동 유닛의 출력 토오크를 제한하기 위해 사용되는 제한 토오크의 값이 부여된다.

Description

구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법 및 장치
종래의 기술
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 기재된 구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
독일 특허 공개 제4239711호로부터 구동 유닛의 토오크를 소정 목표 토오크 값의 함수로서 설정하는 것이 알려져 있다. 이 경우, 목표 토오크의 값은 운전자에 의한 조작 요소의 조작에 의해, 또는 예를 들면 구동 미끄럼 제어와 같은 자동차의 추가 제어 장치에 의해 부여된다. 그리고, 상기 특허 출원 범위에 있어서, 자동 변속기의 절환 과정을 개선하기 위해 절환 과정 동안에 형성해야 할 토오크를 나타내는 구동 유닛의 제어를 위한 목표 토오크의 값이 변속기 제어에 의해 전송된다. 구동 유닛의 제어에 대해 변속기 결합 사이에는 설정해야 할 목표 토오크에 관한 정보가 존재하지 않으므로, 절환 과정을 희망대로 실행할 수 없다. 이 대신에 점화각, 공기 공급량 및/또는 연료 공급량을 각각의 절환 과정의 함수로서 노력을 가해 적합하게 하는 것이 행해져야만 한다.
토오크의 제어치가 변속기 제어로부터 부여되지 않고 구동 유닛의 토오크를 목표 토오크의 값을 거쳐서 자동 변속기와 협동하여 설정할 수 있는 수단을 제공하는 것이 본 발명의 과제이다.
본 과제는 독립 청구항의 특징부에 기재된 특징에 의해 해결된다.
발명의 이점
절환 과정 동안 및/또는 변속기 보호를 위해 설정해야 할 토오크에 대한 목표치에 관한 정보가 변속기 제어로부터 부여되지 않고도 대응하는 목표치를 거쳐서 자동 변속기와 협동하여 구동 유닛의 출력 토오크를 설정하는 것이 가능해진다.
이 방법은 변속기 제어 유닛과 기관 제어 유닛 사이에서 토오크 정보가 전송되지 않는 제어 장치에 있어서, 또는 토오크 목표치가 변속기 제어로부터 기관 제어에 전달되는 제어 장치에 있어서 이 전송이 에러인 경우에 사용되는 것이 특히 유리하다.
또, 변속기 보호를 위해 설정 가능한 최대 토오크가 부여되는 일은 특히 유리하다. 이로써, 차량이 정지 또는 저속으로 주행하고 있을 때, 지나치게 큰 토오크 설정에 의한 변속기 유닛에 있어서의 손상이 회피되는 것은 효과적이다.
변속기에 관한 효과적인 목표 토오크의 값이 기관 제어 그 자신으로부터 그에 부속된 값의 함수로서 구해진다는 것은 특히 유리하다. 유리한 실시 태양에 있어서는 변속기 제어에서는 절환 과정에 관한 정보만이 필요할 뿐이다.
기타 이점이 이하의 실시 태양의 설명 내지 종속 청구항으로부터 명백하다.
도면
이하에서 본 발명을 도면에 도시한 실시 태양에 의해 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 도1은 기관 제어 장치를 도시하고, 도2는 본 발명에 의한 방법의 전체 블럭 회로도를 도시한다. 도3은 본 발명에 의한 방법을 흐름도로 도시하며, 도4는 본 발명에 의한 방법의 작동 방법이 예로 도시된 시간 선도에 의해 도시되어 있다.
실시 태양의 설명
도1은 구동 유닛의 토오크 제어를 위한 제어 유닛(10)을 도시한다. 이 경우, 제어 유닛(10)은 도시되지 않은 적어도 하나의 마이크로 컴퓨터를 포함하고, 마이크로 컴퓨터는 공급된 입력치의 함수로서 제어 유닛(10)의 출력치를 구동 유닛의 토오크를 제어하는 방향으로 조절한다. 바람직한 실시 태양에 있어서는 제어 유닛(10)에 입력 라인(12)을 거쳐서 측정 장치(14)에 의해 측정된 가속 페달의 조작 신호가 공급된다. 그리고, 회전 속도 센서(16)로부터 입력 라인(18)을 거쳐서 제어 유닛(10)에 기관 회전 속도에 대한 척도가 공급된다. 또한, 바람직한 실시 태양에 있어서는 제어 유닛(10)에 입력 라인(20)이 공급되고, 입력 라인(20)을 거쳐서 전자식 변속기 제어 유닛(22)으로부터 절환 과정 및 절환 방향을 나타내는 신호가 공급된다. 그리고, 입력 라인(24 내지 26)이 도시되고, 입력 라인(24 내지 26)은 제어 유닛(10)에 측정 장치(28 내지 30)에 의해 측정된, 예를 들면 기관 온도, 투입된 기어단, 차량 속도 및/또는 공조 장치, 서보스티어링과 같은 소비 기기의 상태 등 구동 유닛 내지 차량의 운전 변수를 공급한다. 출력 라인(32, 34 및 36)을 거쳐서 제어 유닛(10)은 구동 유닛의 출력 토오크를 조절한다. 내연 기관의 바람직한 실시 태양에 있어서는 공기 공급량[출력 설정 요소(38)], 연료 공급량(40) 및/또는 점화각(42)과 같은 운전 매개 변수가 조절된다.
공급된 운전 변수로부터 출발하여 제어 유닛(10)의 마이크로 컴퓨터는 서두에 기재된 종래 기술에 나타낸 바와 같이 구동 유닛에 대한 목표 토오크의 값을 형성하고, 내연 기관의 바람직한 실시 태양에 있어서는 이 목표 토오크의 값은 공기 공급량을 조절하는 설정 요소의 조절에 의해 내연 기관으로의 연료 공급량의 조절에 의해 및/또는 점화각의 조절에 의해 실제 토오크를 목표 토오크로 제어하는 방향으로 설정된다.
이와 같은 목표 토오크는 기관 제어의 충분한 기능을 달성하기 위해 가속 페달 조작의 함수로서 또는 구동 미끄럼 제어 케이스에 있어서 계산 및 설정될 뿐만 아니라 변속기 결합 사이의 자동 변속기의 기능을 고려하여 및/또는 특정 작동점에 있어서 변속기를 손상으로부터 보호하기 위한 제한치로서 계산되고 또 설정되어야만 한다. 따라서, 본 발명에 의해 변속기가 결합되어 있을 때 목표 토오크(도시한 기관 토오크, 연소 토오크 또는 커플링 토오크)는 운전자에 의해 부여된 목표 토오크, 기관 회전 속도 및 절환 방향의 함수로서 계산되도록 설계되어 있다. 커플링 토오크 즉 구동 유닛의 출력축에 발생하는 토오크가 부여된 경우, 구동 유닛 내의 손실 토오크 및 추가 소비 기기의 토오크 요구가 고려되어야만 한다. 절환 과정이 개시된 때 이와 같이 계산된 목표 토오크가 운전자에 의해 부여된 실제치로부터 시간 구배를 갖고 계산된 목표치까지 하방으로 제어된다. 절환 과정이 종료된 때 목표 토오크의 값은 계산된 목표치로부터 운전자에 의해 부여된 목표 토오크의 값으로 시간 구배를 갖고 상방으로 제어된다. 바람직한 실시 태양에 있어서는 구배는 절환 방향의 함수이다.
절환 과정에 있어서의 목표 기관 토오크의 결정은 기관 제어 유닛에 공급되는 변수에 의해 행해진다. 변속기 제어 유닛으로부터의 변화해야 할 토오크의 크기에 관한 정보는 필요하지 않다. 변속기 제어 유닛은 존재하는 절환 과정에 관한 정보(예를 들면, 상방 절환 또는 하방 절환)를 제공하는 것만으로 된다. 따라서, 본 발명에 의한 방법은 변속기 제어 유닛에 의해 구해야 할 목표 기관의 토오크가 기관 토오크 유닛에 도달하지 않는 에러일 때 특히 의미를 갖는다.
변속기를 손상으로부터 보호하기 위해 주행단이 투입되어 있을 때, 최대 허용 커플링 토오크는 회전 속도 및/또는 차량 속도의 함수로서 부여된다. 이 토오크로부터 구동 유닛의 손실 토오크 및 소비 기기의 토오크 성분을 고려하여 최대 연소 토오크가 형성되고, 이 최대 연소 토오크가 초과된 때 종래 기술로부터 이미 알려진 수단에 의해 최대 연소 토오크가 유지된다. 대체 태양으로서, 각 주행단에 대한 기어단이 투입된 때 커플링 토오크에 대한 고정치를 부여하도록 설계되고, 이 고정치는 기관 회전 속도가 임계치보다 크고 또 차량 속도가 임계치보다 작을 때에 작동된다. 변속기 보호를 위한 목표 기관 토오크와, 절환 과정을 제어하기 위한 목표 기관 토오크와, 구동 미끄럼 제어의 목표 기관 토오크와, 운전자의 희망 기관 토오크 사이의 조정은 최소치 선택에 의해 행해지고, 이 경우, 기관 토오크의 설정을 위해 각각의 최소치가 유도된다. 절환 과정 또는 ASR 결합에 있어서의 지나치게 큰 토오크 저항을 회피하기 위해 대응하는 목표 토오크가 최소치로 제한된다.
상기 방법은 제어 유닛(10)의 일부인 마이크로 컴퓨터의 프로그램 범위 내에서 실행된다. 이 프로그램의 구성이 도2의 전체 블록 회로도에 의해 도시되어 있다.
이 경우, 제1 특성 곡선군(100)이 구비되고, 제1 특성 곡선군(100)에 있어서 라인(12)을 거쳐서 공급된 가속 페달 위치 및 라인(18)을 거쳐서 공급된 기관 회전 속도로부터 운전자에 의해 부여된 목표 토오크(MIFA)가 결정된다. 이 목표 토오크(MIFA)는 라인(102)을 거쳐서 최소치 선택단(104)에 공급된다. 가속 페달 위치가 측정되지 않은 기타 유리한 실시 태양에 있어서는 목표 토오크(MIFA)는 회전 속도 및 부하의 함수로서 점화각 효율과 곱해져 형성된다. 이 경우, 점화각 효율은 결합없이 설정된 점화각의 최적 점화각(최고 효율)에 대한 오차의 토오크의 값을 나타낸다. 또, 적어도 하나의 제2 특성 곡선군(106)이 구비되고, 제2 특성 곡선군(106)에 있어서 라인(108)을 거쳐서 공급된 운전자의 희망 토오크(MIFA), 라인(20)을 거쳐서 공급된 절환 방향에 관한 정보 및 라인(18)을 거쳐서 공급된 기관 회전 속도의 함수로서 변속기가 결합되어 있을 때의 목표 기관 토오크(MIGEHR)가 결정된다. 유리한 실시 태양에 있어서는 특성 곡선군(106) 대신에 하나는 상방 절환 및 하나는 하방 절환인 2개의 특성 곡선군이 구비되어 있다. 목표 토오크(MIGEHR)는 라인(110)을 거쳐서 최소치 선택단(130)에 공급된다. 최소치 선택단(130)에는 또 입력 라인(24 내지 26)을 거쳐서 ASR이 결합하고 있을 때 목표 토오크(MIASR)가 공급된다. 이들 값 중 작은 쪽의 값이 라인(132)을 거쳐서 최대치 선택단(134)에 공급되고, 최대치 선택단(134)에는 또 메모리로부터 최소 토오크(MIBEG)가 공급된다. 양 쪽의 값 중 큰 쪽이 이 때 라인(136)을 거쳐서 최소치 선택단(104)에 공급된다. 유리한 실시 태양에 있어서는 목표치로서 연소 토오크가 부여되지 않고 커플링 토오크가 부여된다. 서두에 기재된 종래 기술에 나타낸 바와 같이, 이 때 구동 유닛의 손실 토오크 및 투입되고 있는 소비 기기에 의해 소비되는 토오크 성분이 고려되어야 할 것이다.
기타 특성 곡선군(112)에 있어서, 공급된 기관 회전 속도(라인(114)), 투입된 기어단 및/또는 차량 속도(라인(24 내지 26))를 기초로 하여 제한 커플링 토오크(MKBEG)가 결정되고, 또 라인(116)을 거쳐서 결합단(118)에 공급된다. 특성 곡선군(112)에 있어서는 회전 속도 및 주행 속도의 함수인 최대 커플링 토오크에 대한 특성 곡선군이 사용되어도 되며, 또 소정의 운전 조건(주행단이 투입되고, 기관 회전 속도가 소정의 임계치보다 크고 또 주행 속도가 소정의 임계치보다 작은)하에서 각 주행단에 대해 출력되는 고정치가 사용되어도 된다.
제한치에 라인(120)을 거쳐서 특성 곡선군(122)으로부터 손실 및 소비 기기 토오크(MIV)가 공급된다. 이 손실 및 소비 기기 토오크는 서두 기재된 종래 기술에 도시한 바와 같이, 라인(24 내지 26)을 거쳐서 공급되는 기관 온도, 기관 회전 속도 및 보조 소비 기기의 상태와 같은 운전 변수에 의해 형성된다. 제한 커플링 토오크와 손실 토오크의 가산에 의해 제한 연소 토오크(MIGS)가 형성되고, 제한 연소 토오크(MIGS)는 결합단(118)으로부터 라인(124)을 거쳐서 최소치 선택단(104)에 공급된다. 이 최소치 선택단의 출력 라인(126)은 선택된 목표 토오크(MIND)를 계산 블록(128)으로 전송하고, 계산 블록(128)에 있어서, 목표 연소 토오크를 공기 공급량, 연료 공급량 및/또는 점화각의 설정으로 변환하기 위한 종래 기술로부터 이미 알려진 수단이 실행된다.
절환 과정 동안의 토오크 제어 실행에 있어서, 목표 토오크의 상방 제어 및 하방 제어에 있어서의 시간 구배가 부여되고 있다.
본 발명에 의한 방법인 마이크로 컴퓨터 프로그램으로서의 실시예가 도3에 흐름도로서 도시되어 있다. 거기에 도시되어 있는 프로그램 부분은 소정 시점 예를 들면 10 내지 100 밀리 초 간격으로 개시된다. 제1 스텝 200에 있어서, 필요한 운전 변수, 즉 가속 페달 위치(β) 또는 기관 부하, 기관 회전 속도(NMOT), 기관 온도(TMOT), 절환 과정에 관한 정보(H/R) 및 투입되어 있는 주행단(G), 차량 속도(VFZG), 보조 소비 기기의 상태(STVERBR), ASR 케이스에 있어서의 목표 토오크(MIASR) 및 제한 토오크(MIBEG)가 판독된다.
그에 이어지는 스텝 202에 있어서, 소정의 특성 곡선군으로부터 적어도 기관 회전 속도 및 가속 페달 위치 내지 부하 및 점화각 효율의 함수로서, 운전자에 의해 부여된 목표 토오크(MIFA)가 결정된다. 그에 이어지는 스텝 204에 있어서, 변속기 결합에 관한 정보, 기관 회전 속도 및 운전자의 목표 토오크의 함수로서 변속기 결합에 있어서의 목표 토오크(MIGEHR)가 결정된다. 이 목표 토오크(MIGEHR)는 설정 가능한 최대 토오크보다 큰 최대치로의 절환 과정의 범위밖에 있다. 그에 이어지는 스텝 205 및 206에 있어서, 외부 목표치(MIEXT)가 목표치(MIASR 및 MIGEHR) 중 작은 쪽 값으로서 형성되고, 또 이 값(MIEXT)과 제한 토오크(MIBGE) 중 큰 쪽 값이 형성된다. 다음의 스텝 207에 있어서, 제한 커플링 토오크(MKBEG)가 기관 회전 속도, 기어 투입 위치, 차량 속도의 함수로서 계산된다. 다음에 그에 이어지는 스텝 208에 있어서, 이미 알려진 바와 같이 기관 회전 속도(NMOT), 기관 온도(TMOT) 및 보조 소비 기기의 상태를 기초로 하여 손실 토오크(MIV)가 결정되고 스텝 209에 있어서, 변속기 보호를 위한 제한 토오크(MIGS)가 손실 토오크(MIV) 및 제한 커플링 토오크(MKBEG)의 가산에 의해 계산된다. 다음의 스텝 210에 있어서 목표 토오크(MIND)가 목표 토오크(MIEXT, MIGS 및 MIFA)의 최소치 선택에 의해 형성되고, 그에 이어지는 스텝 212에 있어서 이미 알려진 바와 같이 점화각(αz), 공기 공급량(QL) 및/또는 연료 공급량(Qk)이 설정된다.
그 후 프로그램 부분은 종료되고, 소정 시간 경과후 반복된다.
도4a 및 도4b에 본 발명에 의한 방법을 설명하기 위한 시간 선도가 도시되어 있다. 이 경우, 도4a에 여러 가지 목표 토오크 값의 시간 선도가 도시되고, 도4b에 변속기 정보 신호의 시간 선도가 도시되어 있다. 우선 목표 토오크(MIND)(실선)가 운전자의 목표 토오크(MIFA)에 의해 결정되어 있다고 가정한다. 변속기 결합에 있어서의 목표 토오크(MIGEHR)는 그 최대치에 있다고 가정하고, 이로써 최소치 선택단에 있어서 운전자의 목표 토오크가 목표 토오크로서 선택된다. 시점(T0)에 있어서 절환 과정이 개시되고, 시점(T1)에 있어서 절환 과정이 종료되었다고 가정한다. 이로써, 상기 설명과 같이 변속기 결합에 있어서의 목표 토오크치가 계산된다. 이 경우, 변속기 결합에 대한 목표 토오크는 운전자의 목표 토오크 이하로 저하되어 있다. 이로써, 최소치 선택단에 있어서 변속기 결합에 있어서의 목표 토오크가 새로운 목표 토오크로서 선택된다. 이 경우, 양 쪽의 목표 토오크 사이의 이행은 시간 구배에 의해 원활하게 결합된다. 그와 마찬가지로, 시점(T1)에 있어서 절환 과정이 종료한 때 변속기 결합에 있어서의 목표 토오크가 다시 그 최대치로 세트된다. 이 시점 이후, 운전자의 목표 토오크가 안내치가 된다. 이 경우도 또한, 이행은 시간 구배를 거쳐서 행해진다. 시점(T2)에 있어서, 차량은 변속기 보호를 위한 제한 토오크(MIGS)가 운전자의 목표 토오크의 하측으로 저하하는 운전 상태로 들어간다. 따라서, 이 시점 이후 목표 토오크(MIND)는 제한 토오크에 의해 표시된다. 시점(T3)에 있어서 제한 토오크는 운전자의 토오크를 초과하므로, 이 시점 이후 목표 토오크는 다시 운전자에 의해 결정된다.
바람직한 실시 태양에 있어서는 절환 과정 동안의 토오크 결정 및 변속기 보호를 위한 제한 토오크 결정이 동시에 사용된다. 다른 유리한 실시 태양에 있어서는 제한 토오크 결정 또는 변속기 결합에 있어서의 토오크 결합 중 어느 하나가 사용된다.

Claims (10)

  1. 구동 유닛의 토오크가 운전자에 의해 부여되는 적어도 하나의 목표 토오크 값의 함수로서 설정되는, 구동 유닛의 출력 토오크의 제어 방법에 있어서,
    변속기 절환 동안은 목표 토오크의 값이 운전자의 목표 토오크 값의 함수로서 부여되고, 또 구동 유닛의 출력 토오크가 그 때마다 보다 작은 쪽의 목표 토오크로 설정되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법.
  2. 토오크가 적어도 하나의 목표 토오크 값의 함수로서 설정되는 구동 유닛의 출력 토오크의 제어 방법에 있어서,
    구동 유닛의 출력 토오크를 변속기 보호를 위해 제한하는 제한 토오크가 결정되고, 구동 유닛의 토오크가 목표 토오크의 값과 제한 토오크의 값 중 작은 쪽 값을 기초로 하여 부여되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 절환 과정 동안은 목표 토오크가 기관 회전 속도의 함수로서 부여되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 절환 과정 동안은 목표 토오크가 절환 방향에 관한 정보의 함수로서 부여되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 변속기의 결합이 개시된 때 목표치가 순간치로부터 약간 경사를 갖고 변속기 결합에 있어서의 목표치까지 하방으로 제어되고, 변속기 결합이 종료된 때 약간 경사를 갖고 상방으로 제어되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 변속기 보호를 위한 최대 허용 토오크가 기관 회전 속도, 주행단 및/또는 차량 속도의 함수로서 부여되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각 주행단에 대해 기관 회전 속도가 속도 임계치보다 크고 또 차량 속도가 속도 임계치보다 작을 때 부여되는 제한치로서 고정치가 부여되는 것을 특징으로 하는 구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 목표치가 내연 기관의 연소 토오크에 대한 값 또는 구동 유닛의 커플링 토오크에 대한 값인 것을 특징으로 하는 구동 유닛의 출력 토오크 제어 방법.
  9. 구동 유닛의 토오크를 운전자에 의해 부여되는 목표 토오크 값의 함수로서 설정하는 제어 유닛을 구비한 구동 유닛의 출력 토오크의 제어 장치에 있어서,
    변속기 절환 동안은 제어 유닛이 운전자의 목표 토오크 값을 기초로 하여 목표 토오크의 값을 부여하고, 제어 유닛이 그 때마다 이들 토오크 값 중 작은 쪽 토오크 값의 함수로서 구동 유닛을 설정하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛의 출력 토오크의 제어 장치.
  10. 구동 유닛의 토오크를 운전자에 의해 부여되는 목표 토오크의 값을 기초로 하여 설정하는 제어 유닛을 구비한 구동 유닛의 출력 토오크 제어 장치에 있어서,
    자동 변속기의 보호를 위해 제어 유닛이 제한 토오크의 값을 부여하고, 이 제한 토오크의 값이 운전자에 의해 부여된 목표 토오크의 값보다 작은 때 상기 제한치를 기초로 하여 제어 유닛이 구동 유닛의 토오크를 설정하는 것을 특징으로 하는 구동 유닛의 출력 토오크 제어 장치.
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