KR0179090B1 - 파워트레인 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

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요시유끼 요시다
주니찌 이시이
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가나이 쯔도무
가부시키가이샤 히다치 세사쿠쇼
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Abstract

본 발명은 연소엔진 및 자동기어변속기에 의해 구동되는 자동차용 파워트레인 제어 장치 및 제어 방법을 제공한다. 제어센서는 자동차의 현재의 운전상태를 검출한다. 스포츠모드, 에코노미모드, 및 쾌적모드를 포함하는 세개의 서로 다른 모드가 운전자에 의해 선택된다. 이 선택된 모드에 의거하여, 자동변속기는 감지된 차량운전상태의 기능에 따른 서로 다른 시프팅유형으로 제어된다.

Description

파워트레인 제어장치 및 제어방법
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 차량제어시스템의 기본적인 전체배치를 도시하는 개략적인 블럭도.
제2도는 제1도의 제어시스템의 상세한 블럭도.
제3도는 제1도 내지 제2도의 시스템구성을 구비하는 자동차를 나타낸 개략도.
제4도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 운전모드의 세팅을 도시한 제어흐름도.
제5도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 운전모드의 실시를 도시한 제어흐름도.
제6도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템을 사용하여, 스포츠운전모드가 선택된 경우의 변속점제어를 도시한 제어흐름도.
제7도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 스포츠운전모드시의 변속점제어에 이용되는 변속선을 도시한 도면.
제8도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 스포츠운전모드시 업시프트(up-shift)제어의 제어흐름도.
제9도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 스포츠운전모드시 다운시프트(down-shift)제어의 제어흐름도.
제10도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 스포츠운전모드시 업시프트 타임챠트를 도시한 도면.
제11도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 스포츠운전모드시 다운시프트 타임챠트를 도시한 도면.
제12도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 에코노미운전모드시에 토오크컨버터가 사용된 경우의 연료비용변속점 연산방식을 도시한 흐름도.
제13도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 에코노미운전모드시에 로크(lock)컨버터가 사용된 경우의 연료비용변속점 연산방식을 도시한 흐름도.
제14(a)도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 에코노미운전모드시의 운전을 위한 토오크컨버터특성도.
제14(b)도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 에코노미운전모드시의 운전을 위한 펌프용량계수의 특성도.
제15도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 에코노미운전모드시의 운전을 위한 연료소비량의 특성도.
제16도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 에코노미운전모드시의 운전을 위한 로크업 (lock-up)운전영역의 비교도.
제17도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 에코노미운전모드시의 운전을 위한 변속시 연료커트제어의 제어흐름도.
제18도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 에코노미운전모드시의 운전을 위한 클러치작동 유압 고효율제어의 제어흐름도.
제19도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 에코노미운전모드시의 운전을 위한 감속시 연료커트제어의 제어흐름도.
제20도는 제19도에 도시된 제어를 위한 타임챠트.
제21도는 제1도 내지 제3도의 쾌적운전모드시 퍼지추론에 의한 변속점제어의 제어흐름도.
제22도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 쾌속운전모드시 운전자가 느끼는 차량속도의 멤버쉽함수를 도시한 도면.
제23도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 쾌적운전모드시 퍼지롤에서 구해진 도로상태의 판정결과를 도시한 도면.
제24도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 쾌적운전모드시 도로상태에 따른 변속선 변경의 일례를 도시한 도면.
제25도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 쾌적운전모드시의 등간격 변속선테이블.
제26도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 쾌적운전모드시 제25도 실행에 대한 구동축 토오크 특성을 나타낸 도면.
제27도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 쾌적운전모드시 업시프트를 위한 토오크제어흐름도.
제28도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 쾌적운전모드시 다운시프트를 위한 토오크제어흐름도.
제29도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템의 쾌적운전모드시 제28도를 실행하기 위한 타임챠트.
제30도는 제1도 내지 제3도의 제어시스템을 사용하여, 특정의 도로표면 및 구동상태시 스포츠운전모드에서 엔진브레이크 및 작동억제를 위한 안전장치(fail safe)제어흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 제어용센서 2 : 운전자 의도 파악수단
3 : 운전모드선택수단 4 : 제어기능 선택수단
5 : 제어용 액츄에이터 6 : 제어량연산수단
본 발명은 다중 자동변속기를 탑재한 자동차의 정밀한 구동제어를 용이하게 하는데 적합한 파워트레인 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
제1종래기술의 자동차용 파워트레인 제어시스템은 일본국 특허공개 제91-117774호에 기술되어 있다. 이 시스템에서 운전자는 변속기의 에코노미모드작동 및 파워모드작동을 선택할 수 있는 한편, 에코노미모드 보다 파워모드에 더 고속으로 설치된 변속선이 구비되어 있다. 수동스위치작동에 의해 원하는 변속특성을 선택할 수 있다.
제2종래기술의 파워트레인 제어시스템은 일본국 특허공개 제93-346162호에 기술되어 있다. 이 시스템은 퍼지추론을 도입하여 현재의 작동상태로부터 도로상태를 예측하고 추정한다. 그 추정된 도로상태에 따라 변속선이 변화되며, 이에 의해 어느정도 운전자의 의도대로 가속 및 감속 등의 변속이 이루어진다.
전기된 제1종래기술에따라, 에코노미모드 보다 변속선이 고속측에 설치되어 있는 파워모드에서는 유용한 변속특성을 가지며, 또한 에코노미모드에서는 염료연소율만을 고려한 변속특성을 갖는다. 비록 운전성능도 다소 고려되긴 하지만, 그 결과 기대될 만한 연료비용절감은 이루지 못했다. 전기된 제2종래기술은 퍼지추론을 이용하여 최적의 변속선을 결정하도록 작동하는 것이 목적이었으나, 운전자의 의도대로 가속 및 감속 등의 변속이 얻어지지 않는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 , 서로 다른 운전(다른 운전상태)마다 달라지는 차량 작동상태 및 제어기능에 응답하여, 운전자의 의도대로 자동변속기 구동차량을 운행하는 파워트레인 제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 전기한 목적은, (1)현재의 차량작동상태 및 구동기 조작량을 검출하는 제어용센서와, (2)운전자의 의도를 파악하는 운전자 의도 파악수단과, (3)두개 이상의 운전모드로부터 운전자 의도 파악수단에 의해 파악된 운전모드를 선택하는 운전모드선택수단과, (4)운전모드선택수단에 의해 선택된 모드에 따라 적어도 두 개의 제어기능을 선택하는 제어기능선택수단, 및 (5)제어용센서 및 제어기능선택수단으로부터의 신호를 이용하여 제어용액츄에이터의 제어량을 연산하는 제어량연산수단을 포함하는 본발명의 바람직한 실시예에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 세 개의 운전모드, 즉;(ⅰ)에코노미모드, (ⅱ)스포츠모드, 및 (ⅲ)쾌적모드가 제공된다.
운전모드선택수단을 사용하는 운전자에 의해 최저연료비 에코노미운전모드가 선택된 경우, 적어도 두 개의 제어기능이 제어기능선택수단에 의해 선택되는데, 예를 들면, 연료비용절감을 실현하는 광역 로크업(lockup)제어(토오크컨버터부의 슬라이딩을 제거하여 토오크 전달의 효율을 향상), 연료비용변속제어(토오크 전달효율을 고려하여 엔진효율의 최대점에서 엔진을 작동하도록 변속점을 결정), 및 연료커트제어(감속 및 변속시에 실행되는 연료커트)등이며, 이에 의해 운전자가 의도하는 데로 연료비용효율을 향상하는 운전이 가능하게 된다.
스포츠 운전모드가 선택된 경우, 제어기능선택수단은 고회전속도에서 속도를 변화시켜 가속감을 향상시키는 고회전변속제어, 변속시의 가속저하를 방지하는 단변속시간제어, 또는 코너를 고속으로 주행하기 위한 코너입구의 시프트다운(shift-down)에 의한 강 엔진브레이크 제어 등을 선택하고, 이에 의해 드라이버가 의도하는 스포츠모드에서의 운전이 가능하게 된다.
쾌적운전모드가 선택된 경우, 제어기능선택수단은 변속시간의 간격을 동일하게 하는 등간격 변속제어,변속시간의 제어와 쇼크저감을 양립하는 원활한 변속제어, 퍼지이론에 의거하여 도로의 상태(경사도와 같은)를 추정하여, 그 경사도에 적합한 변속선을 결정하는 변속선 제어 등을 선택한다.
본 발명의 다른 목적, 이점 및 신규한 특징들은 첨부도면을 참조로 한 다음의 본 발명의 상세한 기술에 의해 명백해질 것이다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파워트레인 제어장치 및 제어방법을 상세하게 설명한다. 제 1도 및 제 2도를 참조하면, 제어시스템은 현재의 주행상태 및 구동기작동량을 검출하는 제어용센서(1), 운전자의 의도를 파악하기 위한 운전자 의도 파악수단(2), 복수의 운전모드중에서 상기 운전자 의도 파악수단(2)에 의해 파악된 운전모드를 선택하는 운전모드선택수단(3),상기 운전모드선택수단에 의해 선택된 모드에 따라 복수의 제어기능을 선택하는 제어기능선택수단(4), 및 제어용센서(1)와 제어기능선택수단(4)의 신호를 이용하여 제어용 액츄에이터(5)의 제어작동량을 연산하는 제어량연산수단(6)을 포함한다.
제2도는 제1도의 세부사항을 도시한 블록도이다. 도시된 바람직한 실시예에 사용된 제어용센서(1)는 엔진유입공기량센서, 차륜속도센서, 엔진속도센서, 터어빈속도센서, 드로틀(throttIe)각도센서, 차륜각도조절센서, 가속도센서, 토오크센서, 및 유량계각도센서를 포함한다. 점선으로 도시된 종동륜(driven wheel)센서 및 구동륜(drive wheel)속도센서는 종동륜 및 구동륜 사이의 슬립률을 적절하게 관리함으로써 차량의 안전성을 확보하는 데 이용된다. 차량의 가속도 및 구동축의 토오크는 각각의 차륜속도의 미분 및 토오크컨버터특성을 이용하여 연산된다. 점선으로 나타낸 가속도센서 및 토오크센서를 이용하는 특정한 바람직한 실시예도 가능하다. 또한, 어떤 실시예에서는 드로틀 밸브와 같은 것(제어용 엑츄에이터: 전자드로틀)의 공기량을 전자제어하기 위해, 유량계각도센서가 이용된다.
운전자가 본 발명의 다양한 바람직한 실시예에 따른 운전자 의도 파악수단(2)의 모드를 선택하는데에는, 수동조작ON/OFF스위치, 전자카드 및/또는 음성등이 이용된다. 운전모드선택수단(3)은 운전자 의도 파악수단(2)의 출력에 대하여 생성되는, 예를 들면, 스포츠 운전플래그(플래그는 선택여부에 따라 신호 1 또는 0을 의미), 최저연료비 에코노미 운전플래그, 및 쾌적운전플래그를 발생시키고, 이에 의해 선택된 운전모드에 따른 제어를 실행한다.
제어기능선택수단(4)은 각각의 상기 운전모드에 대하여 적어도 2개의 제어기능을 선택한다. 예를 들면, 스포츠운전모드에서는 산악로를 제한속도내에서 고속으로 운전하기위해, 시스템은 업시프트에 의한 고회전변속, 또는 다운시프트에 의한 강엔진 브레이크 및 단시간변속 등의 복수의 제어기능을 실행한다. 초저가 연료비용 에코노미운전모드에서는, 어떤 도로상황에서도 구동계의 전달효율을 고려하도록 변속점이 결정되고, 또한 변속 및 감속중에 연료가 감소되는 한편, 어느 정도의 진동을 고려한 로크업 영역이 확대된다. 쾌적운전모드는, 모든 드라이버가 어느 정도 만족하는 주행을 가능하게 한다. 예를 들면, 기어1 및 기어2사이에서 고속으로 기어를 바꿀때와 기어2 및 기어3사이에서 고속으로 기어를 바꿀 때 변속의 시간이 등간격으로 된다. 또한, 변속으로 인한 쇼크가 감소되어, 운전자는 그와 동일하게 느끼지 않게 된다. 본 바람직한 실시예에서는 또한 퍼지논리이론을 이용하여 도로상태를 추정하여 운전자의 의도를 어느 정도 반영하는 변속선을 결정한다.
제어량연산수단(6)은 제어기능 선택수단(4)에 의해 선택된 제어기능에 따라 제어량을 연산하도록 사용되고, 그 결과는 제어용 액츄에이터(5), 예를 들면, 변속점제어솔레노이드, 클러치운전제어압력제어솔레노이드, 로크업제어솔레노이드, 및 연료분사밸브에 출력된다. 공기량제어가 부가될 때는, 특정의 바람직한 실시예에 따라 전자제어드로틀이 이용된다. 이러한 전자제어는 강엔진 브레이크제어를 위해 속도를 변화시킬 때 엔진속도를 조정하는데 이용되며, 이로써 원활한 감속이 가능하게 된다. 또한, 제어용센서의 신호에 따라 운전자 의도 파악수단을 실시하는 것도 가능하다.
제3도는 전체의 시스템구성도를 도시한다. 차량연소엔진(7)의 흡기관(8)에 설치된 드로틀밸브(9)를 통과하여 공기가 흡입된다. 이 공기량은 공기유량계(10)에 의하여 검출되고, 이것은 신호(Qa )에 대응하여 제어유닛(11)에 입력된다. 드로틀각도신호(θ), 엔진속도신호(Ne), 터어빈속도신호(Nt), 차량속도신호(Vsp), 토오크신호(To), 종동륜속도신호(Vf), 구동륜속도신호(Vr), 가속도신호(G), 시프트 위치신호(S), 차륜각도조작신호(α), 모드스위치신호(SW), 유량계각도신호(θα)가 각각 드로틀각도센서(12), 엔진속도센서(13), 터어빈속도센서(14), 차륜속도센서(15), 토오크센서(16), 종동륜속도센서(17), 구동륜속도센서(18), 가속도센서(19), 시프트위치스위치(20), 차륜각도조작센서(21), 모드스위치(22), 유량계각도센서(23)에 의해 검출되어 발생된다. 이러한 제어용센서신호는 제어유닛(11)에 입력되고, 목표드로틀각도(θtar), 연료점검폭(Ti), 점화시기(Adv), 로크업듀티(lu), 변속비i(n), 유압듀티(PL)가 제어유닛(11)으로부터 전자제어드로틀(24),연료분사밸브(25), 점화장치(26), 로크업제어솔레노이드(27), 변속점제어솔레노이드(28), 클러치운전압력제어솔레노이드(29)에 각각 출력된다. 이러한 시스템구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 실시가능하게 하며, 다음에 세 운전선택모드에서의 조작이 제4도 내지 30도를 참조로하여 상세히 기술된다.
제4도는 운전모드를 설정하는 제어처리흐름도를 나타낸다. 이 블럭들 및 다른 흐름도들은 컴퓨터제어유닛(11)에 의해 실행되는 제어작동의 단계들을 도시한다. 시스템을 시작(시작블럭)한 후, 시스템은 단계30에서 스포츠운전모드스위치(SWs) 및 에코노미운전모드 스위치(SWf)의 온 오프여부를 결정하도록 체크된다. 여기에서 운전자의 의도는 이러한 2개의 스위치(SWs,SWf)를 이용하여 판단된다. 이 2개의 스위치가 OFF인 경우에는 쾌적운전모드가 된다. 단계(31)에서 스위치(SWs)의 상태가 체크되어 1(on) 또는 0(off)인지의 여부를 결정한다. 1인 경우는 스포츠운전모드 플래그 FlgS=1의 세팅이 단계(32)에서 실행된다. 1이 아닌 경우는, 스위치(SWf)의 상태가 단계(33)에서 체크된다. 만일 스위치(SWf)가 on(상태1)이면, 에코노미운전모드플래그 FlgF=1 이 단계(34)에서 세트된다. 만일 스위치(SWf)가 1이외의 상태이면, 쾌적운전모드플래그 Flg C=1이 단계(35)에서 세트된다.
제5도는 운전모드 실행을 도시한 제어흐름도이다. 먼저, 제4도에 기술된 바와 같은 플래그(FlgS, FlgF 및 FlgC)가 단계(36)에서 판독되고, 단계(37, 38, 39)에서 각각 1인지의 여부가 판단된다. 만일 1인 경우에는, 각각 스포츠운전모드제어(40), 최저연료비용운전모드제어(41), 및 쾌적운전모드제어(42)의 서브루틴을 시작된다.
스포츠운전모드의 제어기능이 제6도 내지 제11도를 참조하여 기술된다. 제6도는 변속점제어흐름도이고, 제7도는 변속점제어에 이용되는 변속선이다. 차량속도(Vsp), 터어빈속도(Nt), FlgU 및 FlgD(후에 기술되는 업시프트 및 다운시프트를 위한)가 단계(43)에서 판독된다. 단계(44)에서, 변속기구의 입출력회전속도비, 소위 기어비(gr)가 Nt/Vsp로부터 연산된다. 이것은 후에 기술되어질 변속중의 제어(업시프트제어(45) 및 다운시프트제어(46))의 서브루틴에 이용된다. 단계(47)에서는, 업시프상태를 나타내는 플래그(FlgU)가 1인지의 여부를, 단계(48)에서는 다운시프트상태를 나타내는 플래그(FlgD)가 1인지의 여부를 판단한다. 만일 플래그(FlgU)가 1이면, 업시프트제어가 단계(45)에서 실행된다. 플래그(FlgD)가 1인 경우에는, 다운시프트제어가 단계(46)에서 실행된다.
만일 FlgU와 FlgD가 1이 아닌 경우에는, 단계(49,50, 및 51)이 실행된다. 엔진이 가동될 때, FLgs 4, 3 및 2는 초기화설정에 의해 0 으로 설정된다. 따라서, 차속 0의 상태에서는 1속 또는 기어1상태가 된다. 단계(52)에서, 제7도의 변속선이 검색되어, 현재의 Vsp가 V2이상인지의 여부를 체크한다. 여기에서 제7도의 실선은 업시프트선, 점선은 다운시프트선을 나타낸다. 드로틀각도의 변화에도 불구하고 변속선이 동일한 차속으로 설정되는데, 이것은 운전자가 스포츠모드를 선택할 때 수동전달차량에서와 같은 제어시스템의 운전이 의도되기 때문이다.
제7도에서, 점V1는 제2기어에서 제1기어로(기어2에서 기어1로)의 다운시프트에 대한 차량속도를 나타내고, 점V2는 기어 1에서 기어2로의 시프트에 대한 차량속도를 나타낸다. 기어2, 3 및 4사이의 전달을 위한 다운시프트 및 업시프트는 각 차량속도 V3내지 V6에서 도시된다.
단계52에서 No인 경우(차량속도가 기어1에서 기어2로의 업시프트속도 V2 미만)는 단계(53)에서 Flg1에 1이 세트되고, 단계(54)에서 1속(기어1)의 신호가 출력된다. Yes Flg2의 경우는, 단계(55)에서 1로 세트되고, 단계(56)에서 2속이 출력된다. 업시프트 플래그(FlgU)는 단계(57)에서 1로 설정되고, Flg 1은 단계(58)에서 0으로 설정된다. 이번에는 단계(51)에서의 Yes는 Flg2=1을 위한 출력값 Yes를 나타낸다. 단계(59)에서는 현재의 Vsp가 V4이상인지의 여부가 체크된다. Yes인 경우는, 단계(60)에서, Flg3에 1이 세트되고 , 단계(61)에서 3 속의 신호가 출력된다. 그리고나서 단계(62)에서 업시스프트플래그(FlgU)이 1로 세트되고, 단계(63)에서 Flg2는 0으로 세트된다. No의 경우에는, 단계(64)는 현재의 Vsp가 V1이하인지의 여부를 체크한다. Yes인 경우는, 단계(65)에서 Flg1이 1로 세트되고, 단계(66)에서 1속이 출력된다. 다운시프트플래그(FlgD)는 단계(67)에서 1로 설정되고, Flg2는 단계(68)에서 0으로 설정된다. No인 경우는, 리턴된다. 다른 기어 시프팅에 대한 변속선제어는 기어 1, 2, 및 3사이의 업시프트와 다운시프트에 대해 기술된 바와 유사한 제어유형에 따라 단계(69)내지 단계(83)에서 실행된다.
제8도는 업시프트제어를 위한 제어흐름도이고, 제 10도는 업시프트제어를 위한 타임차트이다. 제8도에서, 기어비(gr), 2속 플래그(Flg2) 및 3속플래그(Flg3)이 단계(84)에서 판독되고, Flg2가 1로 설정되었는지의 여부가 단계(85)에서 체크된다. Yes인 경우는, 변속제어개시플래그(Flg12)가 1인지의 여부가 체크한다. 1이외인 경우는, 제10도의 Flg2가 ON인 영역과 Flg12가 ON인 영역 사이를 의미한다. 이에 의해, 단계(87)은, 기어비(gr)가 변속제어개시시기 상수(k1)에 도달되었는지의 여부를 체크한다. 단계(87)에서 Yes인 경우는, Flg12은 단계(88)에서 1로 세트된다. 즉, 제어유닛은 변속중의 엔진토오크제어 및 유압제어를 실행하여야만 하는 상태를 판단한다. 그리고나서 점화시기리드시간제어 및 1~2속으로의 변속시의 목표유압이 검색되어 단계(89,90)에 각각 출력된다. 다음에, 단계(91)에서 기어비(gr)가 변속제어종료시기 상수(K2)에 도달되었는지의 여부를 체크한다. Yes인 경우는, 단계(92)에서 Flg12가 0으로, 단계(93)에서 FlgU가 0으로 세트된다. 이로써, 제6도에서 도시된 업시프트를 위한 서브루틴제어를 종료한다. 다음에, 기어 1 및 기어 2사이의 업시프트에 대해 전기된 바와 유사한 제어유형에 따라 고기어(기어 3 및 기어4)를 업시프트하기 위한 변속시의 엔진제어 및 유압제어가 단계(94) 내지 단계(110)에서 실행된다.
제10도에서, 실선은 본 발명에 따른 제어를 도시하고, 점선은 종래의 제어를 나타낸다. 종래의 제어에서는, 유압저하 및 엔진토오크가 점화시기 리드시간에 의하여 감소되어, 이에 의해 변속중의 토오크변동을 제어한다. 본 발명에 따른 스포츠 운전모드에서는, 대조적으로, 유압이 상승되고, 점화시기가 변속시간을 최소화하도록 지연되어, 이에 의해 가속감을 향상시킨다. 즉, 스포츠운전에서는, 강한 가속감을 제공하는 속도변화에 따른 쇼크는 이 모드를 선택한 운전자에게는 수용가능하다.
제9도는 다운시프트제어를 위한 제어흐름도이고, 제11도는 스포츠운전모드를 위한 다운시프트의 타임챠트이다. 제9도는 단계(111)에서 판독되는 기어비(gr), 2속플래그(Flg2) 및 3속플래그(Flg3)를 도시한다. 단계(112)에서 Flg3이 1인지의 여부가 체크된다. Yes 경우, 변속제어개시플래그(Flg43)가 1인지의 여부가 단계(113)에서 체크된다. 1이 아닌 경우는, 제11도의 Flg3이 ON인 영역과 Flg43이 ON인 영역 사이를 의미한다. 이에 의해, 단계(114)는, 기어비(gr)가 변속제어개시시기상수(m6)에 도달되었는지의 여부를 체크한다. Yes인 경우, 단계(115)에서 Flg43 은 1로 설정된다. 즉, 제어유닛은 변속중에 유압제어를 실행할 필요가 있는지를 판단한다. 그리고나서, 단계(116)에서 4속에서 3속으로의 변속시의 목표유압이 검색되어 출력된다. 다음에, 단계(117)에서 기어비(gr)가 변속제어개시시기상수(m5)에 도달되었는지의 여부기 체크된다. Yes인 경우, 단계(118)에서 Flg43은 0으로, 단계(119)에서 FlgD는 0으로 세트된다. 이로써, 제6도에 도시된 다운시프트를 위한 제어서브루틴을 종료한다. 다음에, 전기된 바와 유사한 제어유형에 따라 다른 다운시프트절차를 위한 유압제어가 단계(120)내지 단계(134)에서 가능하게 된다.
스포츠모드운전을 위한 다운시프트모드에서는, 빠르고 급격한 토오크변화가 요구되므로, 엔진토오크 저감제어를 실행하지 않으면서, 변속중의 유압제어에 의하여 토오크가 상승된다. 제11도에서, 실선은 본 발명에 따른 제어, 점선은 종래의 제어를 나타낸다. 종래의 제어에서는, 변속후의 진동이 점화시기에서의 점화지연에 의해 감소되어 변속후의 토오크변동을 제어 한다. 본 발명에 따른스포츠운전모드에서는, 대조적으로, 유압저하만으로 변속시간을 단축하면서, 변속후의 진동을 제어하지 않아서, 가속감을 향상시킨다. 스포츠운전모드의 다운시프트에서는, 속도변화시의 쇼크는 이 모드를 선택한 운전자에게 수용가능하다.
최저연료비용에코노미운전모드제어기능이 제12도 내지 제20도를 참조하여 기술된다. 제12도는 토오크컨버터를 이용할 때의 에코노미운전 모드 변속점 연산방식을 도시한다. 제14(a)도는 토오크컨버터특성도이고, 제14도(b)는 역펌프 용량계수의 특성도이며, 제15(a)도는 연료소비특성도이다. 엔진속도(Ne), 터어빈속도(Nt), 차량속도(Vsp) 및 변속비(i)가 단계(135)에서 판독된다. 단계(136)에서, 토오크컨버터 입출력축 회전속도비 소위 속도비 e가 Nt/Ne로부터 연산된다. 단계(137,138)에서, 제 14(a)도의 e의 함수인 특성을 이용하여 펌프용량계수(c) 및 토오크비(t)를 검색한다. 단계(139)에서, 상기 Ne, C 및 t를 포함하는 식(1)를 사용하여 터어빈토오크(Tt)를 연산한다.
단계(140)에서, 변속기출력축토오크 소위 구동축토오크(To)가 상기 Tt 및 현재의 변속비 i를 이용하여 연산된다. 또, 토오크센서는 이러한 구동축토오크(To)를 위해 사용될 수도 있다. 단계(141)에서, 앞에서 연산된 To 와 이 차량에 장착되는 변속기의 변속비 i(n)가 각 속도비에 대한 터어빈토오크 Tt(n)를 연산하는데 사용된다. 도시된 바람직한 실시예에서, 4속 또는 기어4를 갖는 변속기전달이 제공된다. 단계(142)에서, Vsp와 i(n)이 사용되어 각 변속비에 대한 터어빈속도Nt(n)를 연산한다. 단계(143)에서, 제14(b)도의 e의 함수인 역펌프용량계수(cp)특성을 이용하여 각 변속비에 대한 속도비 e(N)가 식(2)에 따라 결정된다. 역펌프용량계수(cp)특성은 식(3)으로 구할 수 있다.
단계(144)에서, 앞에서 결정된 속도비 e(n)와 제 14(a)도의 토오크비(t)특성을 이용하여 각 변속비에 대한 토오크 t(n)를 연산한다. 그리고나서 단계(145), 단계(146)에서 엔진토오크 Te(n) 및 엔진속도 Ne(n)가 사용되어 각 변속비에 대해 연산된다. 단계(147)에서, Te(n) 및 Ne(n)가 사용되어 각 변속비에 대한 제15(a)도의 엔진토오크와 엔진속도를 포함하는 연료소비량(Qf)데이터 테이블을 검색하고, 최소연료소비량의 변속비 i(n)를 구한다. 그리고나서 단계(148)에서 최소연료 소비량의 변속비 i(n)가 출력되고, 그 결과, 단계(149)에 출력되는 변속비의 변수, 예를 들면 n=1인 경우에는 상기 플래그(Flg1)가 1로 세트된다.
제13도는 연료비용변속점 연산단계를 도시하고, 제 15(b)도는 드로틀각도 특성도를 도시한다. 엔진속도(Ne), 차량속도(Vsp), 드로틀각도 및 변속비 i가 단계(150)에서 판독된다. 단계(151)에서, 엔진토오크(Te)가 드로틀각도(θ)와 엔진속도(Ne)로부터 검색된다. 단계(152)에서, 엔진토오크 Te 및 현재의 변속비 i가 이용되어 변속기 출력축 토오크, 소위 구동축토오크(To)가 연산된다. 토오크센서는 어떤 바람직한 실시예에서는 구동축토오크(To)를 위해 사용될 수도 있다. 단계(153)에서, 앞에서 연산된 To와 양차륜에 장착되는 변속기의 변속비 i(n)를 이용하여 각 변속비에 대한 엔진토오크 Te(n) 가 연산된다. 이것은 4 속의 변속기를 이용한 경우와 관련이 있다. 단계(154)에서, 변속비 i(n)가 사용되어 Vsp와 각 변속비에 대한 엔진속도 Ne(n)를 연산한다. 록업의 경우, 토오크컨버터부의 연산이 불필요하게 되어 처리가 단순해진다. 단계(155)에서, 앞에서 연산된 Te(n) 및 Ne(n)이 사용되어 각 변속비에 대한 테이블 15(a)의 Qf 데이터 테이블을 검색하고, 이에 의해 최소연료소비량에 대한 변속비 i(n)를 구한다. 그리고나서 단계(156)에서 최소연료소비량에 대한 변속비 i(n)가 출력되고, 단계(157)에 출력되는 변속비의 변수, 예를 들면 n=4일때는 상기 플래그(Flg4)는 1로 세트된다. 제14(a)도에서, 속도변화 e=1일 때 록업상태가 얻어지고, 이 경우 토오크컨버터전달효율은 100%가 된다. 이에 의해 구동축 토오크와 차량속도로부터 엔진토오크 및 엔진속도가 직접 얻어진다.
제16도는 록업운전영역을 도시하는 비교도이다. 해치영역으로 도시된 바와 같은 종래의 제어에 따라, 운전성능과 연료비용을 양립하기 위해, 우측저부에서 좁은 운전영역이 록업된다. 본 발명에서는, 이와 대조적으로, 운전성능을 무시하면서 연료비용저감만을 노리기 때문에, 상당한 운전영역이 록업된다. 그러나, 록업은 저속차량영역에서는 중지되어 엔진정지를 방지하고, 고드로틀각도영역에서 중지되어 고토오크발생을 방지해야 한다. 또한, 운전자가 고토오크를 필요로 하지 않을 경우에는, 고드로틀각도의 영역에서도 록업하는 제어시스템을 고안할 수도 있다. 이것은, 실용운전영역에서의 연료비용을 대폭 감소시킨다.
제17도는 에코노미모드에서 운전할 때, 변속시 연료커트제어를 위한 제어흐름도이다. 이것은, 변속중의 점화시기제어를 연료커트로 사용하여(제10도에 도시된 스포츠운전모드에 대한 점화시기제어를 비교) 연료비용을 절감하는 시도이다.
먼저, 터어빈속도(Nt), 차량속도(Vsp), 2속플래그(Flg2), 3속플래그(Flg3) 및 4속플래그(Flg4)가 단계(158)에서 판독되고, 처리단계(159)에서는 변속기구의 입출력속도비 소위 기어비(gr)가 Nt/Vsp로부터 연산된다. 그리고나서, 단계(160)에서 Flg2가 1인지의 여부가 체크된다. Yes인 경우, 단계(161)에서 변속제어개시플래그(Flg12)가 1인지의 여부가 체크된다. 1이 아닌 경우, 시스템은 단계(162)로 진행하여 기어비(gr)가 변속제어개시시기상수(k10)에 도달되었는지의 여부를 체크한다. 이 상수는 엔진토오크제어절차(점화시기, 연료량, 공기량)에 따른 제어응답성을 고려하여 변화되어야 한다. 이에 의해, 만일 단계(162)에서 Yes인 경우, Flg12는 1로 세트된다. 즉, 시시템은, 변속시에 엔진토오크제어 및 유압제어를 실행해야 함을 결정한다. 그리고나서, 단계(164), 단계(165)에서 연료커트제어 및 1속에서 2속으로 변속을 위한 목표유압을 검색하여 출력한다. 다음에, 단계(166)에서 기어비(gr)가 변속제어종료시기 상수(k11)에 도달되었는지의 여부가 체크된다. Yes인 경우, 처리단계(167)에서 Flg 12는 0으로 세트된다. 다음에, 변속시의 엔진제어 및 유압제어가 나머지 기어 시프팅절차에 대해 유사한 제어유형에 따라 단계(168) 내지 단계(182)에서 실행된다.
제18도는 유압 고효율제어를 위한 클러치조작을 나타내는 흐름도이다. 먼저, 터어빈속도(Nt), 차량속도(Vsp), 변속비 i(n), 1속플래그(Flg1), 2속플래그(Flg2) 및 3속플래그(Flg3)이 단계(183)에서 판독되고, 단계(184)에서 현재의 변속비가 1속인지의 여부가 체크된다. Yes의 경우, 환산된 터어빈속도 No가 Vsp로부터 단계(185)에서 연산된다. 단계(186)내지 단계(190)에서는 2속, 3속 및 4속에서의 각 환산터어빈속도가 연산되고; 단계(191)에서 실제의 터이빈속도(Nt)와 상기 환산터어빈속도(No)사이의 편차(△N)가 연산된다. 단계(192)에서 보정목표유압(△PL)이 상기 △N의 함수(PID 제어)로부터 연산되어, 단계(193)에 출력된다. 이것은, 변속기내의 클러치가 슬라이딩하는 최대의 유압제어를 가능하게 한다.
제19도는 감속시 연료커트제어를 위한 제어흐름도이다. 이것은 상기 연료비용절감을 위한 변속선 연산에 의하여 얻어진 감속시에 연료커트 제어를 병용하여 연료비용을 더욱 절감하기 위한 시도이다. 먼저 단계(194)에서, 시스템은 엔진속도(Ne), 드로틀각도(θ), 기본연료분사량(Tp) 및 엔진수온 등에 따라 변화하는 연료분사량 연산을 위한 변수(k30)를 판독한다. 단계(195)에서, 시스템은 드로틀각도(θ)가 0인지의 여부, 즉 감속상태에 있는지의 여부를 체크한다. NO인 경우, 단계(196) 및 단계(197)에서, 연료커트계수(Fuel)는 1로 세트되고; 플래그(Flg FC)는 0으로 세트되어, 감속시 연료커트가능속도인지의 여부를 결정한다. 그리고나서, 단계(198)에서 연료분사량(Ti)이 Fuel·k30·Tp에 의해 계산되고, 그결과 Ti이 단계(199)에 출력된다. 단계(195)에서 Yes인 경우, 단계(200)에서 상기 FlgFC가 1인지의 여부가 체크된다. NO인 경우, 단계(201)은, Ne가 예를 들면 2000rpm보다도 큰지의 여부를 결정한다. 큰 경우, 단계(202)에서 상기 Fuel은 1으로 세트되고, 단계(203)에서 상기 FlgFC는 0으로 세트된다. 그리고나서, 시스템은 단계(198)로 진행한다. 만일 단계(200)에서 이미 상기 FlgFC가 1인 경우, 단계(204)에서 Ne가 1500rpm이하인지의 여부를 체크한다. 이것은 연료커트종료엔진속도를 체크하는 것이고, 엔진스톨링을 고려하여 결정된다.
제20도는 제19도의 제어단계를 위한 타임챠트이다. 이 시스템은, 드로틀이 완전히 개방되는 것을 검출한다. 엔진속도가 2000rpm이상이기 때문에, Fuel신호는 0으로 세트된다. 또한 연료커트의 영향으로 엔진속도가 급격하게 저하되고, 그후 1500rpm에서 Fuel 신호가 1로 세트되어 연료커트가 중지된다.
다음에 제21도 내지 제29도를 참조하여 쾌적운전모드의 제어기능을 설명한다. 제21도는 퍼지추론에 따른 변속점 제어의 제어흐름도이고, 제22도는 차량속도에 대하여 운전자가 느끼게 되는 멤버쉽함수를 도시한다. 제23도는 퍼지룰로 도로상태를 결정하는 결과를 나타내고, 제24도는 도로상태에 따른 변속선의 변경예이다. 제21도에서, 드로틀각도(θ), 차량속도(Vsp), 핸들조작각도(α), 및 도로경사도(β)가 단계(205)에서 판독된다.
상기β는 식(4)로 구할 수 있다.
To : 구동축토오크,
TL : 평탄로 주행저항,
W : 차량관성중량,
k100,k200: 상수
To는 토오크컨버터 또는 토오크센서방식을 사용하여 연산될 수 있다. 또, 가속도센서가 이용될 경우는 식(5)로 구해질 수 있다.
g : 중력가속도, Gs : 전후가속도센서신호
단계(206)에서, 전후가속도(G)는 Vsp의 미분에 의하여 연산된다. 단계(207 내지 211)에서, 멤버쉽함수 M(n)이 Vsp, G,α,β, 및 θ의 각 함수 g(n)에 따라서 계산된다. 이들은 제22도에 도시된 바와 같은 멤버쉽함수를 이용한다. 단계(212)에서 시스템은, 제23도에 도시된 도로상태에 대한 퍼지룰을 이용하여 현재의 주행환경을 결정한다. 만약, 차량속도가 낮고, 도로경사가 크면서, 핸들조작각도가 크고, 드로틀각도가 중간인 경우, 단계(214)가 실행되어 굴곡로 등판모드의 변속선을 선택한다. 단계(215 내지 217)에서도 마찬가지의 주행환경결정이 실행된다. 이들 이외의 경우는, 단계(213)에서 평탄로모드에서의 통상적인 변속선제어가 실행된다. 단계(218)에서, 상기 변속선의 선택으로 실행되는 변속선은 Vsp와 θ사이의 함수h1(제24도의 테이블 검색)로부터 구해져, 변속비 i(n)를 연산한다. 변속비 i(n)는 단계(219)에서 출력된다. 단계(220)에서 출력되는 변속비의 변수, 예를 들면 n=3일때는 플래그 Flg 3은 1로 세트된다. 제24도에서, 평탄로 모드의 업시프트선은 실선으로, 다운시프트선은 점선으로 도시된다. 예를 들면, 퍼지룰에 따라 굴곡로 등판모드가 선택된 경우는, 제24도에 도시된 얇은 화살표 →로 변경되고, 이에 의해 코너주행시의 잦은 시프트를 방지한다. 고속등판모드가 선택된 경우는, 상향화살표가 나타내는 실선으로 변경되어, 고속주행시의 잦은 시프트를 방지한다.
제25도는 쾌적모드에서의 운전실행동안의 등간격변속 및 구동축토오크특성에 대한 변속선테이블이다. 제25도에서는, 제26도에 도시된 바와같이, 예를 들면, 발진에서부터 1속에서 2속으로의 변속과 1속에서 2 속의 변속으로부터 2속에서 3속으로의 변속까지의 시간간격이 동일하게(시간간격a)이 되는 변속선이 저장되는 한편, 연료비용절감 보다는 쾌적운전성을 더욱 중시한다. 또, 구동축토오크의 크기와 등간격의 관계는 비례하는 것이 바람직하다.
제27도는 업시프트시의 토오크제어를 나타낸 제어흐름도이다. 먼저, 단계(221)에서 터어빈속도(Nt) 엔진속도(Ne), 변속비 i(n), 1속에서 2속으로의 변속을 도시한 플래그 Flg12, 2속에서 3속으로의 변속을 도시한 플래그 Flg23, 및 3속에서 4속으로의 변속을 도시한 플래그 Flg34가 판독된다. 단계(222)에서, 현재의 변속이 1속에서 2속으로인지의 여부를 체크한다. Yes인 경우, 제 8도에 도시된 바와 같이 속도는 1속에서 2속으로 변속되고, 시스템은 목표엔진토오크(Te)를 세트하는 한편, 1속에서 2속으로의 변속에 대응하는 특정량 j1(i)1를 제거한다. 이때의 Te는 점화시기, 연료량 및 공기량에 따라 변화하므로, 각 제어항목에 따라 테이블이 선택되어 출력된다. 단계(224)에서 Flg12=1과 동시에 구동축 토오크 추정을 위한 토오크전달비 td가 i(1)의 함수(p1)로부터 구해진다. 단계(225) 내지 단계(230)에서 2속에서 3속으로, 3속에서 4속으로의 변속에 있어서의 Te 및 td가 연산된다. 단계(231)에서, 각 변속비 i(n)에 대한 목표 구동축토오크(Ttar)가 함수(j4)(테이블 검색)에 따라 연산된다. 단계(232)에서, 터어빈토오크(Tt)를 식(6)으로부터 연산된다.
C: 펌프용량계수, t: 토오크비
단계(233)에서, 실제의 구동축토오크(io)는 여기서 연산된 터어빈토오크(Tt) 및 토오크 전달비(td)를 이용하여 추정된다. 단계(234)에서, 상기 구동축 토오크(To) 및 목표구동축 토오크(Ttar)사이의 편차(△T)가 연산된다. 단계(235)에서, 보정목표유압(△PL)은 상기 △T의 함수(PID제어)로부터 구해지고, 그 결과는 단계(236)에 출력된다. 또, 엔진토오크 저감량(Te)는 단계(237)에서 출력된다. 이것은 변속시의 토오크 피드백의 유압제어를 가능하게 하고, 변속시의 쇼크를 절감시킨다.
제28도는 다운시프트시의 토오크제어를 나타낸 제어흐름도이고, 제29도는 제28도의 실행을 도시한 타임챠트이다. 제28도 및 제24도는 유량계각도제어를 사용하면서, 소위 전자제어드로틀을 사용하는 제어의 바람직한 실시예를 도시한다. 먼저, 유량계각도(θa), 터어빈속도(Nt), 엔진속도(Ne), 차량속도(Vsp), 2속에서 1속으로의 변속을 도시하는 플래그 Flg21, 3속에서 2속으로의 변속을 도시하는 플래그 Flg32, 및 4속에서 3속으로의 변속을 도시하는 플래그 Flg43 이 단계(238)에서 판독된다. 시스템은 단계(239)에서 2속에서 1속으로의 변속인지의 여부를 체크한다. Yes인 경우, 제9도에 도시된 바와 같이 속도는 2속에서 1속으로 변속되고, 단계(240)이 실행된다. 그리고나서, 2속에서 1속으로의 변속, 현재의 θa 및 Vsp에 대응하는 목표구동축토오크(Ttar)가 함수(q1)(테이블 검색등)를 이용하여 연산된다. 단계(250)에서, Flg21=1과 동시에, 구동축 토오크 추정하는 토오크 전달비(td)가 i(2)의 함수(p1)으로부터 구해진다. 단계(251) 내지 단계(256)에서는 3속에서 2속으로, 4속에서 3속으로의 변속에 있어서의 Ttar 및 td가 연산된다. 그리고 단계(257)에서는, 업시프트인 경우와 마찬가지로 터어빈토오크(Tt)가 식 (6)으로부터 연산된다. 단계(258)에서, 실제의 구동축토오크(To)는 앞에서 연산된Tt 및 td를 이용하여 추정된다. 상기 구동 축토오크(To) 및 목표구동축토오크 Ttar의 편차(4dT)가 단계(259)에서 연산된다. 단계(260)에서는 보정드로틀각도(△θ)가 상기 편차(△T)의 함수(PID제어)에 의하여 구해진다. 단계(261)에서, 목표드로틀각도(θtar)는 통상의 목표드로틀각도의 연산(r₁(θa,Ne))에 상기 편차(△θ)를 포함함으로써 구해지고, 그 결과는 단계(262)에 출력된다. 제 29도에 점선으로 도시된 종래의 제어와는 대조적으로, 토오크 피드백 드로틀제어에서는 변속전후의 토오크편차가 없는 원활한 다운시프트가 가능하게 된다.
제30도는 엔진브레이킹을 위한 안전장치제어흐름도를 도시한다. 먼저, 종동륜속도(Vf), 구동륜속도(Vr), 드로틀각도(θ) 및 엔진속도(Ne)가 단계(263)에서 판독되고, 단계(264)에서는 슬립률(S)이 식 (7)에 따라 연산된다.
단계(265)에서는 θ=0 및 Ne1500rpm 인지의 여부가 판단된다. 여기서 시스템은 감속시에 엔진브레이크 제어가 행해지는지의 여부가 체크된다. Yes인 경우, 시스템은 단계(266)으로 진행하여 슬립률(S)이 0.3 이상인지의 여부를 체크한다. 즉, 시스템은 엔진브레이크 제어하에서의 노면마찰계수가 작은지의 여부를 체크하고, 운전상태가 안전한지의 여부를 체크한다. Yes인 경우, 즉 엔진브레이크 제어에 의하여 구동륜이 로크상태에 가까워졌다고 시스템이 결정하면, 상기의 스포츠운전모드는 금지 또는 강제적으로 시프트업되어, 차량의 안전성을 확보한다.
본 발명은, 운전자에 의하여 선택되는 대로 서로 다른 모드에서 운전되는 자동변속기 탑재차량의 운행을 가능하게 하는 시스템 파워트레인 제어장치 및 제어방법을 제공한다. 본 발명의 시스템은 차량운전상태와, 운전자의 개인적인 취향에 따라 각각 선택되는 운전모드에 응답한다.
전기된 바람직한 실시예에서는, 4-전진속도기어 자동변속기가 사용되었다. 그러나, 본 발명은 4개 이상의 전진기어를 갖는 자동변속기뿐만 아니라 3개의 전진기어를 갖는 자동변속기에도 적용가능하다.
본 발명의 실시예는 또한 도시된 바람직한 실시예에서 상세히 기술된 것들 이외의 다른 차량운전파라미터를 감지하도록 변형될 수도 있다.

Claims (4)

  1. 복수의 변속기어 사이에서 시프트조작가능한 자동변속기와; 각각의 차량운전상태를 감지하는 복수의 차량운전상태센서와; 복수의 차량운전모드중 하나의 차량오퍼레이터를 선택하도록 조절하는 운전모드선택기와; 상기 선택된 각 운전모드의 기능에 따른 상기 변속기의 작동, 및 상기 센서에 의해 감지된 상기 복수의 운전상태를 자동으로 제어하는 한편, 선택되는 서로 다른 각 운전모드에 대한 각각의 서로 다른 제어유형에서 상기 변속기의 적어도 두 개의 제어기능을 제어하도로 조작가능한 변속제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 제어기능은, 변속기어시프팅단계의 개시시기를 설정하는 변속선제어기능과, 변속기어시프팅단계의 지속시간을 설정하는 시프팅시간선제어기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인 제어장치.
  3. 연료 및 공기공급시스템을 구비하는 연소엔진과, 상기 엔진에 구동가능하게 접속되어 복수의 변속기어 사이에서 시프트조작가능한 자동변속기와, 각각의 차량운전상태를 감지하는 복수의 차량운전상태센서와, 복수의 차량운전모드중 하나의 차량오퍼레이터를 선택하도록 조절하는 운전모드선택기와, 상기 선택된 각 운전모드의 기능에 따른 상기 엔진 및 상기 변속기중 적어도 하나의 작동, 및 상기 센서에 의해 감지된 상기 복수의 운전상태를 자동으로 제어하는 한편, 선택되는 서로 다른 각 운전모드에 대한 각각의 서로 다른 제어유형에서 상기 엔진 및 상기 변속기중 적어도 하나의 적어도 두 개의 제어기능을 제어하도록 조작가능한 제어유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인 제어장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 제어기능은, 변속기어시프팅단계의 개시시기를 설정하는 변속선제어기능과, 변속기어시프팅단계의 지속시간을 설정하는 시프팅시간선제어기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인 제어장치.
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