KR20130053473A - 액셀페달센서 신호의 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액셀페달센서의 신호 처리 방법에 관한 것으로서, 액셀페달센서에서 출력되는 전압신호로부터 실제 제어에 사용되는 APS 값(%)이 선형적으로 결정됨으로 인한 종래의 문제점을 개선할 수 있고, 차량 운전 특성에 따라 APS 값 설정 및 산출의 자유도를 부여할 수 있는 개선된 액셀페달센서 신호의 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 이를 위해, 액셀페달센서의 출력신호인 전압값(V)으로부터 제어용 APS 값(%)을 산출하는 과정을 포함하는 액셀페달센서 신호의 처리방법에 있어서, 상기 액셀페달센서의 출력신호인 전압값에 따라 제어용 APS 값을 설정한 테이블을 사용하여, 상기 액셀페달센서로부터 액셀페달의 작동 스트로크에 대응되는 전압값이 입력되면 ECU가 테이블에 설정된 전압값에 따른 APS 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 액셀페달센서 신호의 처리 방법을 제공한다.

Description

액셀페달센서 신호의 처리 방법{Method for processing signal of accel position sensor}

본 발명은 액셀페달센서 신호의 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량 운전 특성에 따른 센서 값(APS 값)(%) 설정 및 산출의 자유도를 갖는 개선된 액셀페달센서 신호의 처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 액셀페달에는 액셀페달센서(APS:Accel Position Sensor)가 설치되고, 이 액셀페달센서는 액셀페달의 작동변위에 대응되는 전압값을 출력하도록 구성된다.

액셀페달센서(이하 APS라 칭함)에서 출력되는 아날로그 신호, 즉 전압신호는 운전자가 액셀페달을 조작함에 따른 신호(가/감속 요구 신호)이므로 차량 제어에 있어서 운전자 의지를 반영하기 위한 변수로 널리 이용되고 있다.

예를 들면, APS의 전압신호로부터 % 단위로 산출되어지는 센서 값(통상 'APS 값' 또는 '액셀페달 개도' 등으로 칭하고 있음)을 연료량 제어의 한 요소로 사용하여 엔진 출력 토크를 제어하고 있으며, 변속제어수단에서는 상기 센서 값(이하 APS 값이라 칭함)을 댐퍼 클러치 해제 조건 등을 판정하는데 이용하고 있다.

또한 전자제어 스로틀 시스템(ETS:Electric Throttle System)에서는 APS의 전압신호를 전자제어유닛(ECU)이 입력받아 전자식 스로틀 바디의 모터를 제어하는데 사용하고, 이를 통해 스로틀 개도를 조절하여 운전자가 요구하는 가속을 제어하고 있다.

이와 같이 차량의 가속도와 직결되는 APS 값은 차량 내 다양한 제어 로직에 사용되고 있으며, 엔진 출력 토크를 제어하기 위한 토크맵도 APS 값/엔진 rpm으로 만들어지는 등 차량의 다양한 제어맵에서 운전자 의지를 반영하기 위한 입력 변수로 설정되고 있다.

한편, APS는 실제 액셀페달의 작동변위(페달 스트로크)에 대응되는 전압신호를 출력하므로, ECU가 APS의 출력 전압값을 입력받게 되면 % 단위의 APS 값으로 변환하여 엔진 제어 등의 각종 제어에 사용하게 된다.

종래의 경우 APS에서 출력되는 전압의 최소값과 최대값이 설정되어 이를 기준으로 실제 출력전압을 % 단위의 APS 값으로 변환하거나, APS의 공급전압과 출력전압의 비율(%)을 APS 값으로 산출하여 사용한다.

이에 APS 값은 액셀페달의 스트로크에 따라 도 1에 나타낸 바와 같이 선형적으로 결정되고, 이는 페달 특성에 따라서 변동되어질 수 없는 값으로, 이를 그대로 사용하는 경우 연비나 배출가스, 운전자가 느끼는 가속감 등에 영향을 주게 된다.

좀더 설명하면, 페달 스트로크에 따라 APS 값이 정해짐에 있어서, 종래의 경우에는 APS 값이 센서 출력전압에 대해 선형적으로 산출되는 특성이 있으므로, 페달 스트로크 변화에 대한 선형적인 APS 값이 일관 되게 차량 제어에 사용된다.

따라서, 페달 답력이나 스트로크에 따라 운전자가 느끼는 가속감의 차이가 발생할 수 있고, 페달 등 하드웨어의 물리적인 특성에만 의존하게 된다.

특히, 차량의 가/감속 제어에 있어서 현재 차속을 일정하게 유지할 수 있는 액셀페달 개도 구간(APS 값 기준 정속 유지 영역)이 존재하는데, 이 구간에서는 액셀페달을 가급적 움직이지 않고도 정속 유지가 가능하도록 설정되는 구간으로, 이 구간에서 정속 유지가 되지 않는다면, 가/감속을 위한 운전자의 페달 조작이 많아져 연비 및 배출가스에 악영향을 주게 된다.

실제 감속 직결 중 퓨얼 컷 오프/인(fuel cut off/in)이 발생하면 NOx 및 연료량의 증가 요인이 되며, 대형 차량의 경우 낮은 페달 스트로크에도 충분한 구동력이 발생하여 위와 같은 경우가 종종 발생하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 액셀페달센서에서 출력되는 전압신호로부터 실제 제어에 사용되는 APS 값(%)이 선형적으로 결정됨으로 인한 종래의 문제점을 개선할 수 있는 액셀페달센서 신호의 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 액셀페달센서의 출력신호인 전압값(V)으로부터 제어용 APS 값(%)을 산출하는 과정을 포함하는 액셀페달센서 신호의 처리방법에 있어서, 상기 액셀페달센서의 출력신호인 전압값에 따라 제어용 APS 값을 설정한 테이블을 사용하여, 상기 액셀페달센서로부터 액셀페달의 작동 스트로크에 대응되는 전압값이 입력되면 ECU가 테이블에 설정된 전압값에 따른 APS 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 액셀페달센서 신호의 처리 방법을 제공한다.

이에 따라, 본 발명에 따른 액셀페달센서 신호의 처리 방법에서는, 액셀페달센서의 출력신호인 전압값으로부터 제어용 APS 값을 산출하는 과정에서, 전압값에 대한 APS 값이 설정된 별도 테이블을 이용하여 산출하게 됨으로써, APS 값이 전압값 전 구간에 대한 선형 값으로 결정됨으로 인한 종래의 문제점을 개선할 수 있는 동시에, 차량 운전 특성에 따라 APS 값 설정 및 산출의 자유도를 가질 수 있는 이점이 있게 된다.

도 1은 페달 스트로크에 따라 결정되는 APS 값의 선형적인 특성을 보여주는 도면이다.
도 2는 APS 신호 처리를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에서 페달 스트로크에 대한 APS 값을 나타내는 도면이다.
도 4는 액셀페달 조작 초기에 APS 값 산출의 자유도를 갖도록 한 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 APS에서 출력되는 전압신호로부터 실제 제어에 사용되는 APS 값(%)이 선형적으로 결정됨으로 인한 종래의 문제점을 개선하는데 주된 목적이 있는 것으로, 차량 운전 특성에 따라 APS 값 설정 및 산출의 자유도를 부여할 수 있는 개선된 APS 신호 처리 방법에 관한 것이다.

도 2는 APS 신호 처리를 나타내는 도면으로, 도시된 바와 같이 APS(11)로부터는 액셀페달(10)의 스트로크에 대응되는 전압값이 출력되고, 이 전압값은 ECU(20)에서 % 단위의 APS 값으로 변환된 뒤 엔진 제어 등의 각종 차량 제어에 사용되게 된다.

이때, 종래의 경우에는 도 3에 나타낸 바와 같이 운전자가 조작한 페달 스트로크(페달 작동변위)에 대응되는 APS의 전압값에 대하여 APS 값이 선형적으로 산출되며(APS 값이 전압값 전 구간에 대해 선형적인 값임), 페달 스트로크 및 APS의 출력 전압값에 대응하여 그로부터 산출되는 APS 값이 선형적으로 변화하게 되어 있다.

도 3은 본 발명에서 페달 스트로크에 대한 APS 값을 나타내는 도면으로, 점선은 페달 스트로크 증감 및 이에 대응되는 전압값 증감에 대해 선형적으로 산출되는 종래의 APS 값을 나타내고, 실선은 본 발명에 따라 산출되는 페달 스트로크에 대한 APS 값을 나타낸다.

도 3은 정속 유지 영역(R1)에서 APS 값 설정 및 산출의 자유도를 갖도록 한 본 발명의 일 실시예를 나타내고 있는데, 종래의 경우 APS 값이 페달 스트로크 및 센서 전압값에 대해 일관 되게 선형적인 변화를 나타내는 값으로 산출되는 반면, 본 발명에서는 정속 유지 영역(R1)과 같은 특정 운전 영역에서 나머지 영역과 차별화된 증감 기울기를 갖는 APS 값이 설정 및 산출된다.

즉, 실시예와 같이 차속을 일정하게 유지할 수 있는 특정 APS 값(K1) 이하의 정속 유지 영역(R1)에서는 동일 전압값에 대해 종래의 산출 값보다 작은 APS 값으로 설정되며, 이때 페달 스트로크에 대해 보다 작은 기울기로 변화할 수 있도록 APS 값이 설정된다.

또한 정속 유지 영역(R1)을 벗어난 지점부터는 페달 스트로크에 대한 APS 값의 변화가 종래에 비해 큰 기울기로 증감될 수 있도록 설정되며, 이를 통해 특정 APS 값(K2) 이상의 가속 의지 영역(R4)에서 페달 스트로크가 증가함에 따라(운전자가 페달을 보다 크게 조작함에 따라) 보다 큰 기울기로 운전자의 가속 의지가 반영될 수 있도록 한다.

이 과정에서, APS의 출력신호인 전압값(V)에 따라 제어용 APS 값(%)을 설정한 전압-APS 값 테이블을 작성한 뒤, 이를 APS(11)의 전압값으로부터 APS 값을 산출하는 ECU(20) 내에 저장하고, 도 2에서와 같이 APS(11)의 전압값이 ECU(20)에 입력되면, 상기 테이블로부터 전압값에 따른 APS 값이 산출되도록 하는 방식이 적용될 수 있다.

물론, 여기서 상기 테이블에는, 전술한 바와 같이, 차속을 일정하게 유지할 수 있는 설정된 정속 유지 영역(R1)에서, 전압값에 따른 APS 값이, 전압값 전 구간에서의 선형 값보다 작은 값으로 설정되는 동시에, APS 값의 증감 기울기(변화율)가 상기 선형 값의 증감 기울기에 비해 작은 값을 갖도록 설정된다.

또한 운전자 가속 의지가 큰 가속 의지 영역(R4)에서, 전압값에 따른 APS 값이, 전압값 전 구간에서의 선형 값 증감 기울기에 비해 큰 증감 기울기를 갖도록 설정된다.

이에 전압값으로부터 선형적인 값으로 APS 값이 산출되는 종래와 달리, 본 발명에서는 전압값으로부터 상기 테이블에 미리 설정된 APS 값이 산출되므로, 정속 유지 영역(R1)과 가속 의지 영역(R4)과 같이 특정 운전 영역에서 종래의 선형적인 값과 다른 APS 값이 산출될 수 있게 된다.

즉, APS로부터 동일한 전압값을 입력받더라도 ECU(20)에서 종래의 APS 값과 다른 APS 값이 산출될 수 있는데, 정속 유지 영역(R1)에서는 종래에 비해 낮은 APS 값이 산출되고, 가속 의지 영역(R4)에서는 APS 값이 종래에 비해 페달 스트로 변화에 대한 보다 큰 기울기의 선형적인 값으로 산출된다.

또한 도 3에서 특정 APS 값 K1 이하의 정속 유지 영역(R1)에서, 종래에는 페달 스트로크의 증감에 대한 선형적인 특성을 가지므로, 정속 유지 영역(R1)의 페달 사용 구간(스트로크 구간)이 R2의 구간이 되나, 본 발명에서는 보다 확장된 R3의 구간이 된다.

이는 본 발명에서 액셀페달을 가급적 움직이지 않고도 정속 유지가 가능한 구간이 확장됨을 의미하고, 특정 APS 값(K1) 이하의 정속 유지 영역(R1)에서 페달 사용 구간(페달 스트로크 구간)이 늘어남을 의미하며, 또한 낮은 페달 스트로크 영역에서 페달 움직임이 둔감하게 반영되도록 엔진 제어가 이루어짐을 의미한다.

따라서, 본 발명의 경우 정속 유지를 위한 운전자 페달 조작이 수월해지고, 페달 움직임에 둔감한 연료량 제어 등에 의해 차량의 잦은 가/감속이 줄어들게 되어 연비 및 배출가스 측면에서 종래에 비해 유리해지는 이점이 있게 된다.

종래의 경우 정속 유지 영역이 존재함에도 페달 스트로크에 대해 연료량 제어 등에 있어서 보다 민감한 제어가 이루어지는 바, 정속 유지 영역에서 운전자가 자주 페달을 밟았다 떼었다를 반복해야 하며, 이로 인해 가/감속이 늘어 연비와 배출가스의 악영향을 초래하게 한다.

또한 가속 의지가 많은 높은 페달 스트로크 영역, 즉 가속 의지 영역(R4)에서도 페달의 움직임에 보다 민감하게 반응하는 제어가 이루어지게 되며, 이는 가속감 개선의 효과를 제공하게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 특정 운전 영역에서 차량 운전 특성에 맞는 페달 스트로크에 대한 APS 값을 설정할 수 있는 자유도를 가지는 바, 연비, 배출가스, 운전 조작성, 가속감 등에 있어서 종래에 비해 개선된 결과를 기대할 수 있다.

한편, 도 4는 액셀페달 조작 초기에 APS 값 산출의 자유도를 갖도록 한 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면으로서, 도시된 바와 같이, 액셀페달 조작 초기, 즉 특정 값(K3) 이하의 낮은 페달 스트로크 영역(R5)에서 엔진 출력 토크를 급격히 올릴 필요가 있는 차종에서는, 초기 토크 출력을 급격히 상승시키는 제어가 이루어질 수 있도록, 동일 APS 출력 전압값에 대해 종래보다 보다 높은 값으로 APS 값이 설정될 수 있다.

예를 들면, 터보차저가 장착된 가솔린 차량의 경우 초기 터보 랙 구간에서 가속감을 만회하기 위하여 액셀페달 조작 초기의 낮은 스트로크 영역(R5)에서 가속감을 높게 느낄 수 있도록 설정할 필요가 있다.

이를 위하여, 도 4의 실시예에서는 특정 값(K3) 이하의 낮은 페달 스트로크 영역(R5)에서 APS 값이 종래에 비해 높은 APS 값 및 기울기로 변화하도록 설정된다.

이 과정에서, 도 3의 실시예와 마찬가지로, APS의 출력신호인 전압값(V)에 따라 제어용 APS 값(%)을 설정한 전압-APS 값 테이블을 작성한 뒤, 이를 APS(11)의 전압값으로부터 APS 값을 산출하는 ECU(20) 내에 저장하고, 도 2에서와 같이 APS(11)의 전압값이 ECU(20)에 입력되면, 상기 테이블로부터 전압값에 따른 APS 값이 산출되도록 하는 방식이 적용될 수 있다.

물론, 여기서 상기 테이블은, 전술한 바와 같이, 액셀페달 조작 초기인 낮은 페달 스트로크 영역(R5)에서, 전압값에 따른 APS 값이, 전압값 전 구간에서의 선형 값보다 큰 값으로 설정되는 동시에, 상기 선형 값의 증감 기울기에 비해 보다 큰 증감 기울기를 갖도록 설정된다.

이를 통해 APS의 동일한 전압값에 대해 ECU(20)에서 종래의 APS 값과 다른 APS 값이 산출되는데, 도 4에서와 같이 특정 페달 스트로크(K3) 이하의 영역(R5)에서 종래의 APS 값보다 큰 APS 값이 산출될 수 있고, 산출된 APS 값을 이용하여 엔진 제어를 수행하게 되면, 액셀페달 조작 초기에 엔진 토크 출력을 급격히 상승시키는 엔진 제어를 구현할 수 있다.

이와 같이 하여, 도 3과 도 4의 실시예는 미리 설정된 운전 영역에 대해 종래의 값(전압 및 스트로크 전 구간에서 선형적으로 설정됨)과 차별화된 APS 값이 설정되고 산출되도록 하는 공통된 특징이 있으며, 도 3의 실시예는 정속 유지 영역과 가속 유지 영역의 운전 영역을 구분하여 차별화된 APS 값이 설정 및 산출되도록 하는 실시예이고, 도 4의 실시예는 페달 조작 초기의 낮은 스트로크 영역을 구분하여 차별화된 APS 값이 설정 및 산출되도록 하는 실시예라 할 수 있다.

또한 APS 값 산출시 전술한 바와 같이 전압값에 따라 APS 값이 미리 설정된 테이블이 사용되고, 이때 테이블에서 상술한 운전 영역을 구분하는 기준은 전압값이 된다.

즉, 도 3의 실시예를 설명함에 있어서, 정속 유지 영역과 가속 의지 영역을 K1과 K2를 기준값으로 구분하여 설명하였으나, 실제 테이블에서 각 영역을 구분하는 기준값은 K1과 K2에 대응되는 특정 전압값들이 된다.

그리고, 상술한 본 발명의 각 실시예를 적용함에 있어서, 운전자 모드를 선택할 수 있는 차량인 경우, 선택된 모드에 따라 도 3의 실시예가 적용된 APS 값(정속 유지형)과 도 4의 실시예가 적용된 APS 값, 그리고 종래의 선형적인 APS 값 중 어느 하나가 선택되어 사용되도록 할 수 있다.

주지된 바와 같이, 수동 변속기가 장착된 스포츠카와 같이 운전자 모드의 선택이 가능한 차량의 경우, 운전자가 액티브 에코(Active Eco), 노말(Normal), 스포츠 드라이빙(Sports Driving) 등의 운전자 모드 중 하나를 선택하게 되면(예, 버튼 선택 방식), 통상적으로는 운전자 모드별로 설정된 토크맵을 선택하여 사용하는 방식으로 모드별 엔진 출력 토크 제어가 수행된다.

그러나, 이를 위해서는 모드 선택시 토크맵 및 변속패턴을 바꾸어 주어야 하는데, 이는 각 모드에 따른 토크맵을 작성하는데 많은 시간 및 노력을 필요로 하는 문제점이 있다.

따라서, 토크맵 변경 없이 APS 출력전압으로부터 선택된 운전자 모드에 따른 차별화된 APS 값이 산출되도록 하는 것이 가능하며, 이를 통해 토크맵 작성이나 변경에 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있다.

예컨대, 액티브 에코 모드에서는 도 3의 실시예가 적용된 APS 값이, 노말 모드에서는 기존의 선형적인 APS 값이, 그리고 스포츠 드라이빙 모드에서는 도 4의 실시예가 적용된 APS 값이 선택되도록 할 수 있다.

즉, 차별화된 토크맵을 기반으로 하는 각 모드별 제어 방식 대신, 차별화된 APS 산출을 기반으로 하는 모드 별 제어 방식을 적용하는 것이다.

이 경우 APS 출력 전압값에 대해 각 모드에 따라 차별화된 APS 값의 산출이 이루어지므로 모드별로 토크맵을 일일이 변경하지 않아도 동일한 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 액셀페달
11 : 액셀페달센서(APS)
20 : ECU

Claims (4)

1. 액셀페달센서(11)의 출력신호인 전압값(V)으로부터 제어용 APS 값(%)을 산출하는 과정을 포함하는 액셀페달센서 신호의 처리방법에 있어서,
   상기 액셀페달센서(11)의 출력신호인 전압값(V)에 따라 제어용 APS 값(%)을 설정한 테이블을 사용하여, 상기 액셀페달센서(11)로부터 액셀페달(10)의 작동 스트로크에 대응되는 전압값이 입력되면 ECU(20)가 테이블에 설정된 전압값에 따른 APS 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 액셀페달센서 신호의 처리 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 테이블은,
   차속을 일정하게 유지할 수 있는 APS 값 영역인 설정된 정속 유지 영역(R1)에서, 전압값에 따른 APS 값이, 전압값 전 구간에서의 선형 값보다 작은 값으로 설정되는 동시에, 상기 선형 값의 증감 기울기에 비해 보다 작은 증감 기울기를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액셀페달센서 신호의 처리 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 테이블은,
   운전자 가속 의지가 큰 APS 값 영역인 설정된 가속 의지 영역(R4)에서, 전압값에 따른 APS 값이, 전압값 전 구간에서의 선형 값 증감 기울기에 비해 보다 큰 증감 기울기를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액셀페달센서 신호의 처리 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 테이블은,
   액셀페달 조작 초기인 낮은 페달 스트로크 영역(R5)에서, 전압값에 따른 APS 값이, 전압값 전 구간에서의 선형 값보다 큰 값으로 설정되는 동시에, 상기 선형 값의 증감 기울기에 비해 보다 큰 증감 기울기를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 액셀페달센서 신호의 처리 방법.

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