KR100325496B1 - 승용차의변속기의변속비조정방법 - Google Patents

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클라우스 포스, 게오르그 뮐러
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Abstract

본 발명은 특히 승용차의 연속 가변 변속기(CVT)의 실제 변속비를 설정하기 위한 방법에 관한 것으로, 차량 엔진의 엔진 특성 맵의 최적 소비 특성에 위치하는 변속 특성 맵의 조작점을 추정할 수 있고, 또한 엔진 특성 맵의 최적 출력 특성에 위치하는 변속 특성 맵의 조작점을 추정할 수 있으며, 변속 특성 맵의 특성 형상이 엔진 특성 맵의 각각의 선택된 특성으로부터 발생하는 형식의 것에 관한 것이다. 이 경우에 최적 소비 특성(c')과 최적 출력 특성(c'') 사이를 주행하는 엔진 특성 맵의 동적 특성(c''') 상에 위치되어 있는 변속 특성 맵의 조작점을 추정할 수 있으며, 상기 동적 특성(c''')의 위치는 출력 요구의 변화율의 크기에 의존하는 것을 알 수 있다.

Description

승용차의 변속기의 변속비 조정 방법
기술분야
본 발명은 특히 승용차의 연속 가변 변속기(무단 변속기)(CVT; Continuously Variable Transmission)의 실제 변속비를 설정하기 위한 방법에 관한 것으로, 차량엔진의 엔진 특성 맵의 최적 소비 특성에 위치하는 변속 특성 맵의 조작(작동)점 (operating point)을 추정할 수 있고, 또한 엔진 특성 맵의 최적 출력 특성에 위치하는 변속 특성 맵의 조작점을 추정할 수 있으며, 변속 특성 맵의 특성 형상이 엔진 특성 맵의 각각의 선택된 특성으로부터 발생하는 승용차의 변속기의 변속비를 조정하는 방법에 관한 것이다.
종래기술
변속비가 무단이며 그 작동 시에 유압 제어 시스템을 채택하는 변속기는 상업적으로 이용 가능하다. 이런 종류의 제어 시스템은 매우 복잡하다.
또한 전자적으로 제어되는 연속 가변 변속기가 공지되어 있고, 이러한 변속기의 엔진은 운전자의 의사에 따라 또는 자동적으로 차량 엔진의 엔진 특성 맵 (characteristic map)의 여러 가지 특성에 따라 운전될 수 있다. 최적 소비(효율) 특성 또는 최적 출력 특성에 따른 운전을 실행하는 것도 공지되어 있다. 엔진 특성 맵의 이들 특성은 변속기의 공지된 경제적 및 스포티한 운전을 허용하는 변속특성 맵의 각 변속 특성을 유도하기 위해 사용된다. 엔진의 스로톨 밸브의 특정 변화에 대하여 가속 작용이 경제적인 모드에서는 비교적 나쁘고, 정속 주행 중에 엔진 속도 레벨이 스포티한 모드에서는 높은 회전수 즉, 비경제적인 회전수로 된다는 문제점이 있다.
발명의 장점
이와는 대조적으로, 청구항 1항에 기재된 특징을 갖는 본 발명에 따른 방법은 연속 가변 변속기의 변속비가 다이나믹하게(dynamically : 동적으로) 조정되며, 그 결과 경제적인 모드에서 특히 양호한 낮은 엔진 속도 레벨이 양호한 가속 성능과 조합되는 장점을 갖는다. 동적인(dynamic) 제어에 적합한 변속 특성 맵을 유도하기 위해서, 엔진 특성 맵에서의 특수한 특성은 본 발명에 따라 다음과 같이 선택된다. 즉, 정속 주행 중에 최적화된 소비 또는 최적 소비 특성으로부터 시작하여, 출력 요구를 변화시킴으로써 출력 요구의 변화율(rate of change)에 대응하여 발생하는 출력, 더 나아가서는 보다 양호한 가속 값이 얻어진다. 최적화된 소비를 갖는 조작점으로부터 최적화된 또는 희망하는 출력을 갖는 조작점까지의 이행 (transition)은 불연속적이 아니라 연속적으로 행해진다. 즉, 특성 맵에서의 급격한 변화가 회피된다. 차량 운전자가 희망하는 가속을 실현하기 위해, 관련 특성은 최적 출력 특성을 향해 대응하는 양만큼 변위된다. 저 가속이 필요하다면, 특성은 최적 소비 특성 쪽으로 이동된다. 이들 조건은 본 발명에 따른 변속 특성 맵에서 일어난다. 그러므로, 상기 맵에서 최적 소비 특성과 최적 출력 특성 사이를 주행하는 엔진 특성 맵의 동적인 특성상에 위치되는 조작점을 추정하는 것이 가능하며, 상술한 바와 같이 동적인 특성의 위치는 출력 요구의 변화율의 크기에 의존한다.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 출력 요구는 엔진의 스로틀 밸브의 위치에 대응하고, 이에 따라서 출력 요구의 변화율은 스로틀 밸브의 변화율에 대응하고 있는 것을 알 수 있다.
그 경계선(boundary line)과 관련하여, 본 발명에 따른 변속 특성 맵은 한편으로는 경제적인 모드의 변속 특성 맵에 대응하고, 다른 한편으로는 스포츠 모드의 변속 특성 맵에 대응한다. 따라서, 변속 특성 맵의 경계선은 최적 소비와 관련된 특성에 대응하고, 변속 특성 맵의 다른 경계선은 최적 출력과 관련된 특성에 대응한다.
도면의 간단한 설명
본 발명이 도면을 참조하여 하기에서 상세히 설명된다.
제 1 도는 최적 소비(효율) 특성을 갖는 엔진 특성 맵을 도시한 도면.
제 2 도는 제 1 도의 엔진 특성 맵으로부터 유도된 변속 특성 맵을 도시한 도면.
제 3 도는 최적 출력을 위한 엔진 특성 맵을 도시한 도면.
제 4 도는 제 3 도의 엔진 특성 맵으로부터 유도된 변속 특성 맵을 도시한 도면.
제 5 도는 본 발명의 동적인 방법에 따른 엔진 특성 맵을 도시한 도면.
제 6 도는 제 5 도의 엔진 특성 맵으로부터 유도된 동적인 제어의 변속 특성 맵을 도시한 도면.
제 7 도는 블록 다이어그램.
제 8 도는 흐름도.
적합한 실시예의 상세한 설명
제 1 도 내지 제 4 도의 특성은 차량의 연속 가변 변속기(CVT)의 실제 변속비를 설정하기 위해 본 발명에 따른 방법의 시작점을 나타내고 있다. 이들 도면에는 이미 종래 기술에서 공지된 바와 같이 먼저 경제적인 모드를 설명하고, 또한 스포츠 모드도 설명하고 있다. 공지된 기술에 의거하여, 본 발명은 보다 명백해질 것이다. 이는 제 5 도 및 제 6 도에 도시되어 있다.
제 1 도는 엔진 특성 맵을 도시한다. 엔진 토오크(Mmot)와 스로틀 밸브각 (DK)의 함수를 나타내는 특성(a)이 도시되어 있다. 또한 평탄한 길에서 비가속 직선 주행 중에 형성되는 출력 쌍곡선(b)도 도시되어 있다. 부호 c는 최적 소비 특성, 즉 최적 효율 특성을 나타낸 것이다. 따라서 제 1 도는 최적 소비 엔진 특성 맵을 도시하고 있다.
제 2 도의 변속 특성 맵은 최적 소비 엔진 특성 맵으로부터 유도된다. 수평선(d)은 동일한 스로틀 밸브각을 나타내는 라인(line ; 선)이다. 상승선(e)은 차량의 동일한 가속도의 선이다. 제 2 도의 다이어그램에서 횡좌표에는 차량의 주행속도(v)가 km/h로 표시되어 있고, 두 개의 점선(f)은 각각 특정 주행 속도를 나타내고 있다.
제 3 도의 엔진 특성 맵은 제 1 도에 도시된 것에 대응한다. 그러나, 최적소비 특성 맵이 아니고 최적 출력 특성 맵이다. 따라서, 특성(c)의 형상은 제 1 도에 도시된 것과 다르다. 제 4 도의 변속 특성 맵은 제 3 도의 최적 출력 엔진 특성으로부터 유도된다. 즉, 제 4 도는 최적 출력 변속 특성 맵이다.
따라서 제 2 도의 변속 특성 맵은 경제적인 모드에서의 변속 특성 맵인 반면에, 제 4 도의 변속 특성 맵은 스포츠 모드에서의 변속 특성 맵이다.
따라서 제 2 도의 변속 특성 맵은 경제적인 모드에서의 변속 특성 맵인 반면에, 제 4 도의 변속 특성 맵은 스포츠 모드에서의 변속 특성 맵이다.
상술한 것으로부터, 각 경우에 경제적인 모드와 스포츠 모드의 변속 특성 맵을 유도할 시에 구동 상태와는 무관하게 조작점만이 최적 소비와 최적 출력 특성에 도달한다는 것을 추정할 수 있다. 본 발명은 이런 형식을 따르지 않는다. 본 발명에서, 소비에 대해 최적화된 또는 출력에 대해 최적화된 조작점에 대해서도 가능하지만, 또한 추가로 이들 두 상태 사이에 위치하는 조작점에 대해서도 가능하다.
이에 대한 상세한 설명이 제 5 도에 도시되어 있다. 이 도면은 제 1 도의 것과 제 3 도의 것에 대응하는 다이어그램을 도시하고 있다. 최적 소비 특성(제 5 도에서 c'로 표시됨) 외에도, 최적 출력 특성(c''로 표시됨)이 도시되어 있다. 즉, 특성(c', c'')은 제 1 도 및 제 3 도의 특성에 대응한다. 제 5 도로부터 최적 소비 특성(c')과 최적 출력 특성(c'') 사이에 다른 특성(c''')이 있음을 알 수 있다. 이 특성은 특성(c', c'') 사이에서 그 위치를 경제적 운전 파라메터의 함수로써 조정하는 엔진 특성 맵의 동적인 특성이다. 이 운전 파라메터는 엔진의 출력 요구에서의 변화, 적합하게는 출력 요구의 변화율, 보다 적합하게는 엔진의 스로틀 밸브의 변화율이다. 출력 요구의 변화율에 의거하여 조절되는 엔진 특성 맵 특성 (c''')을 기초로 하여, 제 6 도와 같이 관련된 변속 특성 맵이 형성된다. 따라서 변속 특성 맵에 대한 선택 기준은 엔진의 스로틀 밸브의 변화율이다. 특히, 스로틀 밸브의 느린 변화의 경우에 경제적인 모드가 작동 상태를 유지하도록 구성되어 있다. 이는 제 2 도의 다이어그램에 대응한다. 스로틀 밸브의 위치가 신속하게 변화하는 경우에, 제 6 도에 따른 동적인 제어에 관한 특성 맵이 사용된다. 중간 변화율의 경우에, 제 2 도와 제 6 도 사이에서 임의의 중간 단계라도 가능하다. 따라서, 조작점이 각 특정 경우에 최적 효율(최적 소비) 특성으로부터 멀어지는 정도는 스로틀 밸브의 변화율에 의존하여 결정된다. 따라서 본 발명에 따른 제어 시스템에 있어서는, 독립된 스포츠 모드를 생략할 수 있다.
본 발명의 아이디어는 물론 두개의 극단(최적 소비와 최적 출력 특성)에 한정되는 것은 아니다. 물론, 본 발명에 따른 동적인 제어를 위한 초기 특성으로서 다른 정상 상태 엔진 특성으로서 사용되거나 또는 이들과 함께 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 제어 시스템은 스로틀 밸브의 변화율이 높은 경우에, 가장 먼저 정상 상태 최적 출력 특성을 제 4 도의 변속 특성 맵에 따라 설정하고, 적절한 시간 경과 후에 또는 정상 상태 최종 속도의 특정 비율(예를 들어 80 %)을 초과한 이후에 또는 나머지 가속도에 대한 수치에 미달된 후에, 최적 소비 특성이 느리게 실행된다. 이것은 스포츠 구동을 위해서는 모든 예비 조건을 제공한다.
실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 제 2 도에는, 조작점 (A)이 도시되어 있다. 이것은 스로틀 밸브 위치가 40%이고 속도(v)가 85km/h인 것에 대응한다. 차량의 운전자가 가속 운전을 한다고 추정하기로 한다. 운전자는 스로틀 밸브를 80% 위치로 개방한다. 그 결과, 변속기 제어 시스템은 연속 가변 변속기의 변속비를 변경하여 약 2050rpm의 엔진 속도로 되도록 조정된다. 따라서 변속은 조작점(A)으로부터 조작점(B)까지 행해진다. 그후에 차량은 상기 정속에서 악 143 km/h(조작점(C))의 최종 속도까지 가속된다. 상기 조작점(A, B, C)도 마찬가지로 제 1 도에 포함된다. 이들은 최적 소비 특성상에 위치하고, 조작점(B)에서 이용 가능한 출력은 출발 속도(조작점(A))에서 정상 주행에 필요한 출력보다 크다. 초과분은 약 143km/h에서 새로운 평형 상태가 설정될 때까지 가속하는데 사용된다.
본 발명에 따른 동적인 제어는 제 6 도를 참조로 하여 상기한 바와 대조하여 설명하기로 하며, 동일한 초기 값을 사용한다. 시작점이 조작점(A)이며, 시작 속도는 약 85 km/h이다. 스로틀 밸브를 80%까지 변화시키면, 엔진 속도는 약 4800rpm (조작점(D))으로 된다. 이렇게 유지된 스로틀 밸브 위치에서, 제 2 도에 따라서 진행하는 경우보다도 명백하게 높은 가속도로 (동일한) 조작점(C)에 도달한다. 제 6 도의 변속 특성 맵과 관련된 제 5 도의 엔진 특성 맵에 있어서, 동적인 제어로 인해, 대응하는 조작점은 최적 소비 특성(c'')으로부터 최적 출력 특성(c') 방향으로 멀어지게 이동한다. 가속 과정이 종료하면, 본 발명에 따라 정상 상테에 다시 도달하고 차량은 최적 소리에 적합하게 구동된다.
상술한 바에서, 각 요구에 따라 적합한 특성을 제 5 도의 엔진 특성 맵으로부터 선택할 수 있기 때문에, 두 개의 한계 특성(최적 소비 및 최적 출력)에 근거하여 한편으로는 제 2 도에 부호 1로 표시된 선이 제 6 도에 부호 1로 표시된 선과 동일하고, 다른 한편으로는 제 4 도와 제 6 도에서 부호 2로 표시된 특성 사이의 것과 동일하다.
본 발명의 가장 양호한 실시예가 제 7 도의 블록 다이어그램과 제 8 도의 흐름도를 참조하여 설명된다. 제 7 도는 차량 엔진의 스로틀 밸브의 변화율을 검출하고 이를 전기 접속부(4)를 통해 변속기 제어 유니트(5)에 전달하는 센서(3)가 도시되어 있다. 변속기 제어 유니트(5)는 데이터 버스(6)를 거쳐서, 차량이 엔진 제어 유니트(7)와 데이터를 교환할 수 있다. 접속부(8)를 경유해서, 변속기 제어 유니트의 출력은 연속 가변 변속기(9)에 접속되므로써, 각각 현재 변속비가 설정된다. 제 8 도의 초기 상태(10)에서 차량이 안정하게 직선적으로 주행하고, 그 결과, 조작점이 최적 소비 선에 위치된다고 추정하기로 한다. 방법 단계(11)에서, 스로틀 밸브각을 변경하여 가속 공정을 행한다. 이 출력 요구의 변화율의 크기에 따라, 시스템은 먼저 각각 가능한 한 높은 가속 값을 달성할 수 있도록 하기 위하여 최적 출력 특성으로 작동한다. 특성 맵에서 급격한 변화를 회피하기 위하여, 상기 특성은 가속 요구가 적은 경우에도 단계(12)에서 최적 소비선 방향으로 이동한다. 일단 현재 스로틀 밸브 위치에 대응하는 최대 속도가 달성되면, 시스템은 단계(13)에 따라서 다시 최적 효율 특성으로 작동된다.
본 발명에 따르면, 연속 가변 변속은 특성 맵 내에서 실행되고, 종래 기술과 같은 급격한 변화는 없다. 본 발명에 따른 특성 맵의 특성은 액셀레이터가 밟혀질때, 경제적인 운전 모드의 경우에서 보다 더 높은 엔진 속도가 초기에 설정되는 것이다. 차량의 속도가 증가하면, 엔진 속도는 감소되어, 현재의 스로틀 밸브 위치로부터 초래되는 최대 속도에서, 엔진은 다시 한번 더 최적 소비(효율) 특성으로 운전된다.

Claims (4)

  1. 차량 엔진의 엔진 특성 맵의 최적 소비 특성에 위치하는 변속 특성 맵의 조작점을 추정할 수 있고, 또한 엔진 특성 맵의 최적 출력 특성에 위치하는 변속 특성 맵의 조작점을 추정할 수 있으며, 변속 특성 맵의 특성 형상이 엔진 특성 맵의 각각 선택된 특성으로부터 발생하는 차량, 특히 승용차의 연속 가변 변속기(CVT)의 실제 변속비를 조정하기 위한 방법에 있어서,
    상기 최적 소비 특성(c')과 최적 출력 특성(c'') 사이를 이동하는 엔진 특성 맵의 동적(dynamic) 특성(c''') 상에 위치하는 변속 특성 맵의 조작점을 추정할 수 있고, 상기 동적 특성(c''')의 위치는 출력 요구의 변화율의 크기에 의존하는 것을 특징으로 하는 승용차의 변속기의 변속비 조정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 요구는 엔진의 스로틀 밸브의 위치에 대응하고, 따라서 출력 요구의 변화율은 스로틀 밸브의 변화율에 대응하는 것을 특징으로 하는 승용차의 변속기의 변속비 조정 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변속 특성 맵의 경계선(boundary line)은 최적 소비와 관련된 특성에 대응하는 것을 특징으로 하는 승용차의 변속기의 변속비 조정 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변화 맵의 다른 경계선은 최적 출력과 관련된 특성에 대응하는 것을 특징으로 하는 승용차의 변속기의 변속비 조정 방법.
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