KR100279404B1 - 자동 변속기의 다운 시프트 제어방법 - Google Patents

Abstract

자동차의 주행 상태에 따라 설정된 목표 변속단으로의 변속 동작이 자동으로 실행되는 자동 변속기의 다운 시프트시 변속 상태에 따라 유압을 제어하기 위한 제어 신호의 듀티율을 변환시켜 변속감을 향상시키기 위한 자동 변속기의 다운 시프트 제어방법을 제공하기 위하여, 변속 제어 신호가 출력되면, 초기 설정된 제1계합 듀티율을 터빈축 회전수가 설정된 변화량만큼 증가할 때까지 지속하는 단계와; 터빈축 회전수가 설정된 변화량만큼 증가할 경우, 설정된 제2계합 듀티율을 설정 시간(tb) 지속하는 단계와; 설정 시간(tb)이 지속되면, 선택되는 제어 상태에 따라 오픈 루프 제어 또는 피드백 제어를 실행하여 듀티율을 변화시키고, 변속 동기가 완료되었는지를 판단하는 단계와; 변속 동기가 완료될 경우, 설정된 기울기로 설정된 시간동안(tc) 듀티율을 증가시키는 단계를 포함하여 이루어져 있다.

Description

자동 변속기의 다운 시프트 제어방법

제1도는 이 발명의 실시예에 따른 자동 변속기의 다운 시프트 제어장치의 블럭도이고,

제2도는 이 발명의 실시예에 따른 변속 동작이 이루어질 경우, 터빈축의 회전수 변화 그래프이고,

제3도는 이 발명의 실시예에 따른 변속 동작이 이루어질 경우, 변속 상태에 따른 듀티 패턴도이고,

제4도의 (a)와 (b)는 이 발명의 실시예에 따른 다운 시프트 제어방법의 동작 순서도이다.

이 발명은 자동 변속기의 다운 시프트(down shift) 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면, 목표 변속단으로의 다운 시프트 될 경우 변속 쇼크를 감소시키기 위해 유압을 제어하는 자동 변속기의 다운 시프트 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동 변속기가 장착되어 있는 자동차는, 자동차의 주행 속도에 따라 설정되어 있는 변속 범위 안에서 유압을 제어하여 자동으로 목표 변속단의 변속 기어가 동작될 수 있도록 한다.

그러므로 엔진(engine)의 출력 동력에 따라 토크 컨버터(torque converter)를 동작시켜 유체의 회전력을 제어하고, 자동차의 동작 상태에 따른 해당 변속 기어가 동작될 수 있도록 변속 제어장치에서 인가되는 제어 신호에 따라 해당 밸브로 유압이 작용하여 변속 동작이 이루어질 수 있도록 한다.

따라서 유압에 따라 동작 상태가 제어되는 자동 변속기가 장착된 자동차는, 해당하는 변속 기어의 동작 상태를 가변시키기 위해 엔진과의 동력을 차단시키는 클러치 페달(clutch pedal)의 동작이 필요하지 않으므로 운전자의 운전 피로를 경감시킬 수 있고, 주행중 운전자의 오동작이나 운전미숙 등으로 인한 엔진 스톨(engine stall)이 발생하지 않으므로 초보자일 경우에도 운전 동작을 용이하게 할 수 있다.

그러므로 자동 변속기는 운전자의 변속 레버의 선택 위치에 따라 포트 변환이 이루어져 오일 펌프로부터 유체압을 공급받고, 상기 유체압에 의해 유압 밸브의 동작 상태가 가변되어 변속기어 메카니즘의 기어단 중 어느 하나의 변속단을 선택하기 위한 유압 작동 마찰 요소의 동작 상태를 제어한다.

클러치나 브레이크로 이루어져 있는 마찰 요소의 선택적인 동작에 따라 유성 기어장치의 작동이 전환되어, 적절한 변속비가 행해진 후 드라이브 기어로 전달된다.

상기 드라이브 기어로 변속된 동력이 전달되면, 변속된 동력은 상기 드라이브 기어와 치차 결합된 드리븐 기어에 의해 종감속 기어와 치차 결합된 종동 기어로 전달되어, 바퀴의 회전 동작을 제어한다.

상기와 같은 작동 원리에 따라 자동차의 주행 상태에 적절한 목표 변속단으로의 변속 동작을 자동 실행하는 자동 변속기는, 각 해당 목표 변속단으로의 변속 동작을 실행할 경우 작동 상태가 해제되는 마찰 요소와 반대로 해제 상태에서 작동 상태로 변환되는 마찰 요소의 동작 변환시 발생하는 변속 쇼크를 감소시켜 변속감을 향상시키기 위한 제어 동작이 실행된다.

따라서 변속 제어장치는 유압 제어 솔레노이드 밸브의 듀티율을 각 변속 상태에 따라 변환시켜 변속 쇼크를 최소화시킬 수 있도록 한다.

그러므로 이 발명의 목적은, 자동차의 주행 상태에 따라 설정된 목표 변속단으로의 변속 동작이 자동으로 실행되는 자동 변속기의 다운 시프트시 변속 상태에 따라 유압을 제어하기 위한 제어 신호의 듀티율을 변환시켜 변속감을 향상시키기 위한 자동 변속기의 다운 시프트 제어방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로써 이 발명의 구성은, 변속 제어 신호가 출력되면, 초기 설정된 제1계합 듀티율을 터빈축 회전수가 설정된 변화량만큼 증가할 때까지 지속하는 단계와; 터빈축 회전수가 설정된 변화량만큼 증가할 경우, 설정된 제2계합 듀티율을 설정 시간 지속하는 단계와; 설정 시간이 지속되면, 선택되는 제어 상태에 따라 오픈 루프 제어 또는 피드백 제어를 실행하여 듀티율을 변화시키고, 변속 동기가 완료되었는지를 판단하는 단계와; 변속 동기가 완료될 경우, 설정된 기울기로 설정된 시간동안 듀티율을 증가시키는 단계를 포함하여 이루어져 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제1도를 참고로 하여 이 발명의 구성을 살펴보면, 자동차의 주행 상태에 따라 각각 해당하는 상태의 전기 신호를 출력하는 주행 상태 감지부(11)와, 상기 주행 상태 감지부(11)에서 출력되는 전기 신호를 판독하여 자동차의 주행 상태를 판단하고, 판단된 상태에 따라 다운 시프트 동작을 실행할 경우 해당하는 목표 변속단으로의 다운 시프트 동작을 실행할 수 있도록 유압 장치의 동작을 제어하는 제어 신호를 출력하는 변속 제어부(2)와, 상기 변속 제어부(2)에서 출력되는 제어 신호의 상태에 따라 동작 상태가 변화하여 다운 시프트시 변속 상태에 따른 적절한 유압을 발생시킬 수 있도록 있는 유압 제어장치(3)로 이루어져 있다.

상기와 같이 이루어져 있는 이 발명의 동작은 다음과 같다.

각 장치의 동작에 필요한 전원이 공급되면, 각 해당하는 동작을 실행한다.

따라서 변속 제어부(2)는 주행 상태 감지부(11)에서 출력되는 신호를 판독하여 변속 상태를 판정하여, 판정된 목표 변속단으로의 다운 시프트 동작을 실행하기 위해, 제3도의 S.S시점인 해당 변속 제어 신호가 출력되었는지를 판단한다(S11).

목표 변속단으로의 변속 동작을 실행하기 위한 변속 제어 신호가 도시되지 않은 해당 장치로 출력되지 않을 경우, 주프로그램으로 되돌아간다(S1000).

그러나 목표 변속단으로의 다운 시프트 동작을 실행하기 위한, 변속 제어 신호가 도시되지 않은 해당 장치로 출력될 경우, 목표 변속단으로의 다운 시프트 동작을 위한 제어 동작을 실행한다.

따라서 변속 제어부(2)는 변속 제어 신호가 출력되는 시점(S.S)에서 변속 제어 신호를 출력한 후, 해당 시프트 컨트롤 솔레노이드 밸브(SCSV)의 선택 상태를 판정하기 위한 제2피니시 플래그(finish-flag2)의 값을 판독하여 플래그 값을 판단한다(S12).

판단된 플래그의 값이 "1"일 경우, "a"구간을 제어하기 위한 단계로 넘어간다(S15).

그러나 판단된 플래그의 값이 "1"로 설정되지 않을 경우 변속 제어부(2)는 시프트 컨트롤 솔레노이드 밸브 선택 루틴으로 들어가(S14), 설정된 목표 변속단으로의 다운 시프트 동작을 실현하기 위해 작동되어야 하는 시프트 컨트롤 솔레노이드 밸브를 선택한 후, 제2피니시 플래그의 값을 "1"로 설정한 후, 제3도의 "a"구간의 제어 동작을 실행하기 위해 제3피니시 플래그의 값이 "1"로 설정되었는지 판단한다(S15).

제3피니시 플래그의 값이 "1"로 설정되지 않을 경우, 변속 제어부(2)는 "a"구간의 동작을 제어하기 위한 유압 제어장치(3)의 제어 동작이 완료되지 않은 상태로 판단하여, 해당 제어 동작을 실행한다.

따라서 변속 제어부(2)는 다운 시프트 슬립 감지 루틴으로 들어가(S16), "a"구간을 제어하기 위한 초기 듀티율(Da)을 설정한 후, 플립 플래그(slip-flag)의 값이 "1"로 설정되어 있는지 판단하여(S17), "a"구간의 제어 동작이 완료되었는지 판단한다(S18).

"a"구간의 제어 완료 시점은, 주행 상태 감지부(11)에서 출력되는 신호를 판독하여 판정된 터빈축 회전수(Nt)에서, 마지막 기어비와 출력축 회전수(No)를 곱하여 산출되는 회전수를 감산한 회전수가 약 100rpm이 되는 시점으로, 터빈축 회전수(Nt)의 변화량이 제2도에 도시된 것처럼 ΔNs만큼 변화하는 시점이다.

슬립 플래그의 값이 "1"로 설정되지 않을 경우, 제3도에 도시된 것처럼 상기 단계(S16)에서 설정된 초기 듀티율(Da)을 유지할 수 있도록 유압 제어장치(3)의 동작을 제어하고, 경과되는 시간을 계속 카운팅한다(S19).

그러나 제2도에 도시된 것처럼 터빈축 회전수의 변화량일 설정된 양(ΔNs)만큼 변화하여, "a"구간의 제어가 완료되어 슬립 플래그의 값이 "1"로 설정될 경우, 변속 제어부(2)는 "a"구간의 제어 완료 상태를 판정할 수 있도록 하는 제3피니시 플래그의 값을 "1"로 설정한 후, 제3도의 "b"구간을 제어하기 위한 제어 동작을 실행한다.

"a"구간의 제어가 완료되어 제3피니시 플래그의 값이 "1"로 설정되면, 변속 제어부(2)는 다운 시프트 홀드 루틴(21)으로 넘어가, 초기 계합 듀티율(Db)을 설정하여, 설정된 시간(tb)동안 지속될 수 있도록 한다(S22).

상기 초기 계합 듀티율(Db)는 Db=(Db0 + DbL) × Ke + Dt 로 결정된다.

(여기에서, Db0 : 터빈축 회전수에 따른 기본적인 초기 계합 듀티율이고, DbL : 초기 계합 듀티율의 학습치이고, Ke : 엔진 회전 속도 보정 계수이고, Dt : 유온에 따른 듀티율 보정치이다).

일정 시간(tb)동안 설정된 듀티율(Db)을 지속하는 이유는, 변속 동작의 안정화를 위해서이다.

따라서 설정된 시간(tb)동안 설정된 듀티율(Db)을 유지하여 유압 제어장치(3)의 동작을 제어하면, 변속 제어부(2)는 제4피니시 플래그의 값을 "1"로 설정하여, 설정 시간(tb)동안의 제어 동작이 완료되었다는 것을 판단할 수 있도록 하고(S23), 설정 시간(tb) 동안 해당 제어 동작을 실행하지 않을 경우에는 경과 시간을 카운팅한다(S24).

제4피니시 플래그의 값이 "1"로 설정되어, 설정 시간(tb)동안의 해당 제어 동작을 실행한 후, 변속 제어부(2)는 제5피니시 플래그의 값이 "1"로 설정되었는지를 판단하여(S25), 피드백 제어 구간의 동작을 제어한다.

피드백 제어 구간의 제어 동작이 완료되지 않아 제5피니시 플래그 값이 "1"로 설정되지 않을 경우, 변속 제어부(2)는 오픈 플래그(open flag)값을 판독하여 "1"로 설정되었는지를 판단한다(S26).

오픈 플래그가 "1"로 설정되면, 피드백 제어 구간을 다음과 같을 식을 통해 산출되는 듀티율로 제어하는 오픈 루프로 제어하여(S28), 설정된 값만큼 듀티율(Dn)을 순차적으로 감소시켜 유압 제어장치(3)의 동작을 제어할 수 있도록 한다.

D_n=(D_i)_n-K_P×e_n-K_D×(e_n-e_n-1)

(D_i)_n=(D_i)_n-1-K_I×e_n

(여기에서 e_n= 목표 터빈 변화량 - 실제 터빈 변화율이다).

그러나 오픈 플래그의 값이 "1"이 아니고 "0"일 경우, 변속 제어부(2)는 피드백 제어 구간의 듀티율 제어 동작을 피드백 제어로 실행하여 설정되는 듀티율에 따라 유압 제어장치(3)의 동작을 제어한다.

따라서 상기와 같이 각 오픈 플래그의 상태에 따라 각 해당하는 피드백 제어 동작을 실행함에 따라 제2도에 도시된 것과 같이 터빈축 회전수를 서서히 증가시켜 목표하는 터빈축의 변화량을 갖도록 한다.

상기와 같이 각 해당하는 동작에 의해 피드백 제어 구간 동안 해당하는 듀티 제어를 실행한 후, 변속 제어부(2)는 목표 변속단으로의 변속 동작이 완료되었는지를 판단한다(S29).

변속 동기 완료 판단은, 주행 상태 감지부(11)에서 출력되는 신호에 의해 판단된 터빈축 회전수(Nt)에서, 기어비와 출력축 회전수(No)를 곱하여 산출되는 회전수와의 차가 임의의 설정 rpm인 100rpm이 될 때, 목표 변속단으로의 동기가 완료되는 시점(F.F)으로 판단한다.

따라서 목표 변속단으로의 변속 동기가 완료되면, 변속 제어부(2)는 제5피니시 플래그의 값을 "1"로 설정하여, "c"구간에 대한 제어 완료 상태를 판단할 수 있도록 한다.

그리고 파이널 루틴(31)로 들어가(S31), 목표 변속단으로의 변속 동작이 동기된 후 설정된 기울기(ramp-Dc)로 설정 시간(tc)동안 유압 제어장치(3)의 듀티율을 증가시키기 목표 변속단에 해당하는 각 해당 클러치로 작용하는 유압의 크기를 증가시켜 완전한 변속 동작이 이루어질 수 있도록 한다.

그러므로 설정된 시간(tc)동안 설정된 기울기(ramp-Dc)로 듀티율을 증가시키고(S32,S33), 설정된 시간이 경과하면, 시프트 컨트롤 솔레노이드 밸브의 상태를 초기 상태로 전환하고 사용되는 변수값을 초기화시킨 후(S34,S35) 다운 시프트 동작을 위한 유압 제어장치(3)의 제어 동작을 종료한다.

그리고 각 설정된 시간(tb)동안 해당 제어 동작을 실행하기 위해 경과 시간을 증가시킬 경우(S19,S24), 증가되는 총 경과 시간(total-time)을 업 데이트 시키고(S36), 업 데이타된 총 경과 시간과 설정 시간(t-max)을 비교 판단한다(S37).

설정된 시간을 총 경과 시간을 초과할 경우, 변속 제어부(2)는 설정된 변속 시간을 초과한 상태를 나타내기 위해 해당 플래그(forced-shift-flag)의 값을 "1"로 설정한 후, 듀티 제어방법을 오픈 루프로 변환하여 설정된 기울기의 경사로 100%까지 듀티율이 증가할 때까지 제어한 후 변속 동작을 종료한다(S39).

따라서 상기와 같이 목표 변속단으로의 다운 시프트 동작을 제어할 경우, 각 변속 상태에 따라 유압 제어장치(3)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호의 듀티율을 변화시켜 원활한 다운 시프트 동작이 이루어짐으로 변속감을 향상시킬 수 있도록 한다.

Claims (5)

1. 변속 제어 신호가 출력되면, 초기 설정된 제1계합 듀티율을 터빈축 회전수가 설정된 변화량만큼 증가할 때까지 지속하는 단계와; 터빈축 회전수가 설정된 변화량만큼 증가할 경우, 설정된 제2계합 듀티율을 설정 시간(tb) 지속하는 단계와; 설정 시간(tb)이 지속되면, 선택되는 제어 상태에 따라 오픈 루프 제어 또는 피드백 제어를 실행하여 듀티율을 변화시키고, 변속 동기가 완료되었는지를 판단하는 단계와; 변속 동기가 완료될 경우, 설정된 기울기로 설정된 시간동안(tc) 듀티율을 증가시키는 단계를 포함하여 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 다운 시프트 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 터빈축 회전수의 설정 변화량은, 판정된 터빈축 회전수(Nt)에서, 마지막 기어비와 출력축 회전수(No)를 곱하여 산출되는 회전수를 감산한 회전수가 설정 회전수가 되는 시점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 다운 시프트 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2계합 듀티율(Db)은 다음의 식을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 다운 시프트 제어방법.

   Db =(Db0 + DbL) × Ke + Dt

   (여기에서, Db0 : 터빈축 회전수에 따른 기본적인 초기 계합 듀티율이고, DbL : 초기 계합 듀티율의 학습치이고, Ke : 엔진 회전 속도 보정 계수이고, Dt : 유온에 따른 듀티율 보정치이다).
4. 제1항에 있어서, 상기 선택된 제어 상태가 오픈 루프 제어 상태일 경우 다음과 같은 식을 이용하여 듀티율을 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 다운 시프트 제어방법.

   D_n=(D_i)_n-K_P×e_n-K_D×(e_n-e_n-1)

   (D_i)_n=(D_i)_n-1-K_I×e_n

   (여기에서 e_n= 목표 터빈 변화량 - 실제 터빈 변화율이다).
5. 제1항에 있어서, 상기 변속 동기 완료 시점은, 터빈축 회전수(Nt)에서, 기어비와 출력축 회전수(No)를 곱하여 산출되는 회전수를 뺀 값이 설정 회전수가 되는 시기로 판단하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 다운 시프트 제어방법.