KR100354037B1 - 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법 - Google Patents

Abstract

"D" 레인지 3속 주행 과정에서 가속페달의 팁 오프에 의한 리프트 풋 업 3 → 4 변속 과정에서 가속페달의 팁 인시 4속으로 변속이 이루어지지 않고, 3속으로 변속이 이루질 수 있도록 제어함으로써, 빠른 응답으로 가속 성능을 향상시킬 수 있는 자동 변속기의 변속 제어방법을 제공할 목적으로;

리프트 풋 업 3 →4 변속 제어가 이루어지는 과정에서 가속 페달의 팁 인으로 인하여 트랜스미션 제어유닛에서 4 →3 변속으로 판정되면 3속에서는 작동하고 4속에서는 작동 해제되는 마찰요소가 제어되기 시작하지 않았으면, 현 상태를 유지하고, 4속으로의 변속 말기 상태라면, 4속으로 변속 후 4 →3 변속을 실시하며, 4속으로의 변속이 진행 과정에서는 3속 제어를 위한 듀티 및 피이드 백 제어를 실시하여 3속으로 변속시키는 변속 제어방법을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 변속 제어방법{SHIFT CONTROL METHOD OF AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 차량용 자동변속기의 변속 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 "D" 레인지 3속 주행 과정에서 가속페달의 팁 오프에 의한 리프트 풋 업 3 → 4 변속 과정에서 가속페달의 팁 인으로 인한 4 → 3 변속이 이루어질 때의 응답성을 향상시켜 가속 성능을 향상시킬 수 있도록 한 변속 제어방법에 관한 것이다.

예컨대, 자동차에 적용되는 자동 변속기는 자동차의 주행속도와 스로틀 밸브의 개도율 및 제반 검출 조건에 따라 변속 제어장치가 다수의 솔레노이드 밸브를 제어하여 유압을 제어함으로써, 목표 변속단의 변속기어가 동작되어 자동으로 변속이 이루어지게 하는 것이다.

즉, 운전자가 셀렉트 레버를 원하는 변속단으로 레인지 변환하면, 매뉴얼 밸브의 포트 변환이 이루어지면서 오일펌프로부터 공급되는 유압을 솔레노이드 밸브의 듀티 제어에 따라 변속기어 메커니즘의 여러 작동요소를 선택적으로 작동시켜 변속이 이루어지도록 한다.

이와 같은 작동 원리에 따라 동작되는 자동변속기는, 각 해당 목표 변속단으로의 변속이 실행되는 경우 작동 상태에서 작동 해제되는 마찰요소와, 작동 해제 상태에서 작동 상태로 변환되는 마찰요소를 보유하게 되는데, 이들 마찰요소의 작동 해제 및 작동 시작 타이밍에 따라 자동변속기의 변속 성능이 결정되므로 최근에는 보다 나은 변속 성능 향상을 위한 변속 제어방법의 연구가 활발하게 진행되고 있다.

이러한 점을 감안하여 본 발명의 기술적 배경을 살펴보면, 자동 변속기의 탑재 차량의 경우 D 레인지 주행중 가속 페달을 팁 오프하면, 변속 충격을 완화하기 위한 수단으로 현재의 주행 변속단보다 적어도 한 단계 위인 변속단으로 변속되는 리프트 풋 업이 이루어진다.

이에 따라 D 레인지 3속으로 주행하는 과정에서 가속 페달을 팁 오프하면 4속으로 변속이 이루어지며, 이러한 리프트 풋 업 과정에서 다시 가속을 위하여 가속 페달을 팁 인하면 다시 3속으로 변속이 이루어지면서 가속된다.

이러한 변속 제어 과정에서 종래에는 리프트 풋 업에 의한 3 →4 업 시프트 과정 중에 가속페달의 팁 인으로 4 →3 다운 시프트 제어가 이루어질 때, 어떠한 경우든 4속으로 변속을 완료한 후에 다시 4 →3 다운 시프트 제어가 이루어질 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기와 같이 리프트 풋 업에 의한 3 →4 업 시프트 과정 중 4 → 3 시프트 제어가 발생되더라도 4속으로 변속을 완료한 후에 다시 3속으로 변속이 이루어지게 되는 바, 가속감이 떨어진다는 문제점을 내포하고 있다.

즉, 리프트 풋 업 3 →4 업 시프트 과정 중 운전자가 가속페달을 밟으면 4 → 3 다운 시프트가 판정되고, 4속 변속을 완료한 후, 다시 3속으로 변속이 이루어지게 되는 바, 응답성이 떨어져 운전자가 가속을 위해 가속 페달을 밟더라도 일정시간동안 출력이 떨어진 상태에서 주행이 이루어진 후에 가속이 이루어짐으로써, 당연히 가속감이 떨어질 수밖에 없는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 "D" 레인지 3속 주행 과정에서 가속페달의 팁 오프에 의한 리프트 풋 업 3 → 4 변속 과정에서 가속페달의 팁 인시 4속으로 변속이 이루어지지 않고, 3속으로 변속이 이루질 수 있도록 제어함으로써, 빠른 응답으로 가속 성능을 향상시킬 수 있는 자동 변속기의 변속 제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명을 운용하기 위한 변속 제어장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 변속 제어에 의한 듀티 패턴도.

도 3의 (A)(B)는 본 발명에 의한 변속 제어의 흐름도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명의 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법은, 리프트 풋 업 3 →4 변속 제어가 이루어지는 과정에서 가속 페달의 팁 인으로 인하여 트랜스미션 제어유닛에서 4 →3 변속으로 판정되면 3속에서는 작동하고 4속에서는 작동 해제되는 마찰요소를 제어하는 제1 솔레노이드 밸브의 듀티율을 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 제1 솔레노이드 밸브의 듀티율이 기준 듀티율이 아니면, 3속시의 터어빈 회전속도(Nt)에서 현재의 4속 변속 상태에서의 터어빈 회전수(Nt4th)를 감산하여 이의 값이 기준값Ⅰ 이상인가를 판단하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 조건을 만족하면, 제1 솔레노이드 밸브를 4 →3 판정시 초기 기준 듀티를 출력한 후 듀티 제어를 실시하면서 이의 듀티 제어시간이 기준시간 Ⅰ 보다 큰가를 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 조건을 만족하면, 현재의 터어빈 회전수가 엔진 회전수와 기준값Ⅱ를 곱한 값 보다 큰가를 판단하는 제4 단계와; 상기 제4 단계를 만족하면, 제1 솔레노이드 밸브는 피이드백 제어의 초기 듀티를 출력한 후 피이드백 제어를 실시하는 제5 단계와; 상기 제5 단계의 피이드백 제어가 실시하면서 │Nt-No│〈 기준값Ⅲ를 판단하는 제6 단계와; 상기 제6 단계를 만족하면, 제1 솔레노이드 밸브를 듀티로 제어하고, 이의 제1 솔레노이드 밸브의 듀티 제어시간이 기준시간 Ⅱ을 경과하였는지를 판단하는 제7 단계와; 상기 제7 단계에서 제어시간이 기준시간을 경과하면 오프 상태로 제어되어 이에 작동되는 마찰요소의 작동을 제어하는 제2 솔레노이드 밸브를 듀티 제어하여 변속을 완료하는 제8 단계를 포함하여 이루어짐을 그 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 운용하기 위한 블록도로서, 차량 상태 검출수단(2)을 형성하는 스로틀 포지션 센서(4), 차속센서(6), 인히비터 스위치(8), 유온센서(10), 엔진 RPM센서(12), 펄스 제너레이터 A, B(14)(16)등으로부터 변속에 필요한 각각의 정보가 트랜스미션 제어유닛(이하, TCU라고 약칭함)에 입력되면, 이의 TCU에서는이를 이미 입력되어진 데이터와 비교 분석하여 자동 변속기내의 각종 변속 관련 솔레노이드 밸브로 이루어지는 유압제어 구동수단(18)을 제어하여 변속을 행하게 되는 것이다.

상기에서 차량 상태 검출수단(2)을 형성하는 스로틀 포지션 센서(4)는 스로틀 밸브의 열림 정도를 검출하며, 인히비터 스위치(8)는 현재의 셀렉트 레버의 위치를 검출하고, 펄스 제너레이터 A(14)와 B(16)는 각각 킥다운 서보의 회전수와 출력 회전수를 검출하게 된다.

물론, 상기의 검출수단(2)은 상기의 센서(4 ∼ 16)들로만 한정되는 것은 아니며, 상기 유압제어 구동수단(18)은 변속기 내부에 배치되어 있는 다수의 솔레노이드 밸브를 지칭한다.

이와 같이 차량 상태 검출수단(2)으로부터 입력되는 신호를 근거로 유압 제어 구동수단(18)을 제어하여 변속이 이루어지는 과정에서 본 발명에 의한 변속 제어는 도2 및 도 3과 같은 상태로 이루어지게 되는 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 변속 제어를 가시적으로 살펴볼 수 있는 듀티 패턴도로서, 3속 운행 상태에서 운전자의 의지에 따라 밟고 있던 가속 페달로부터 팁 오프를 실시하면 TCU에서는 목표 변속단 4속으로 하여 변속 제어가 실시되면서 제2 솔레노이드(PCSV-B)의 듀티율이 급상승하면서 이에 제어되는 마찰요소의 작동을 해제한 후에 다시 듀티율을 예컨대 0%로 제어하여 마찰요소를 다시 작동 제어하게 된다.

그러면 제1 솔레노이드 밸브(PCSV-A)는 일정시간(a구간)인 후에 4속 변속을위한 듀티 제어를 실시하게 되는데, 이때 차속이 일정하다고 가정하면 터어빈의 회전수(Nt)는 변속 기어비에 의해 하강하기 시작한다(b구간).

이러한 과정에서 운전자가 다시 가속을 위하여 가속 페달을 팁 인하면, 그 순간부터 듀티율이 급격히 떨어지며, 이를 TCU에서 인식하여 4 - 3 판단이 이루어지면서 변속을 시작하게 된다.

그러면 제1 솔레노이드 밸브(PCSV-A)는 4-3 변속 초기 기준 듀티율 상승한 후에 기 입력되어진 기울기에 따라 듀티 제어를 시작하며, 제2 솔레노이드 밸브(PCSV-B)는 오프 상태로 제어되어 이에 작동되는 마찰요소의 작동을 해제하게 된다.

그리고 상기 제1 솔레노이드 밸브(PCSV-A)의 듀티 제어(C구간)는 터어빈 회전수(Nt)가 기준값Ⅱ가 될 때까지 이루어지며, 이의 기준값Ⅱ에 도달하면, 피이드백 제어(d구간)가 이루어지며, 이의 피이드백 제어는 터어빈 회전수가 엔진 회전수와 거의 동일할 때까지 이루어진 후 제1 솔레노이드 밸브(PCSV-A)는 예컨대 0%의 듀티로 제어되면서 이에 작동하는 마찰요소는 동기를 완료하게 된다.

상기와 같이 제1 솔레노이드 밸브에 의하여 제어되는 마찰요소의 동기가 완료되면, 제2 솔레노이드 밸브(PCSV-B)는 일정시간(e구간)이 지난 후에 오프 제어되면서 이에 작동하는 마찰요소를 작동 제어하는 과정으로 4 - 3 변속을 완료하게 되는 것이다.

상기와 같은 변속 제어의 작동 흐름을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 3에서와 같이 메인 루틴에 따라 변속이 이루어지는 상태에서 가속페달의 팁 오프로 인하여 리프트 풋 업 3 →4 변속 제어가 이루어지는 과정에서(S100), 가속 페달의 팁 인으로 인하여 트랜스미션 제어유닛(TCU)에서 4 →3 변속으로 판정되면(S110), 3속에서는 작동하다가 4속에서는 작동 해제되는 마찰요소를 제어하는 제1 솔레노이드 밸브(PCSV-A)의 듀티율이 기준 듀티율인가를 판단하게 된다(S120). 여기서 기준 듀티율은 0%이다.

이 S120 단계에서 제1 솔레노이드 밸브(PCSV-A)의 듀티율이 0% 인가를 확인하는 것은 4속으로의 변속이 시작되었는가를 판단하기 위한 것으로, 이때 솔레노이드 밸브(PCSV-A)의 듀티율이 0% 이면, 아직 4속으로의 변속 제어가 시작되지 않고 있는 것이므로 현재의 3속 변속 상태를 유지하면 된다(S121).

그러나 제1 솔레노이드 밸브(PCSV-A)의 듀티율이 0% 가 아닌 경우에는 4 →3 변속 제어가 이루어지고 있는 상태인 바, 3속으로의 변속을 시작하게 되는데, 이때에는 3속시의 터어빈 회전속도(Nt)에서 현재의 4속 변속 상태에서의 터어빈 회전수(Nt4th)를 감산하여 이의 값이 기준값Ⅰ 이상인가를 판단하게 된다(S130).

상기에서 Nt - Nt4th 〉기준값Ⅰ 인가를 판단하는 것은 터어빈 회전수가 4속으로 어느 정도 변속이 이루어졌는지를 판단하기 위한 것으로서, 만일 Nt - Nt4th의 값이 기준값Ⅰ 보다 작은 경우는 거의 4속으로 변속이 완료되는 시점이므로 4속으로 변속 완료후 3속으로 변속을 수행케 하는 것이 바람직하기 때문이며, 상기 기준값Ⅰ는 단위가 RPM이며, 이의 기준값Ⅰ 값은 적용 차량마다 달리하기 때문에 일정값으로 한정한다는 것은 무리함이 있는데, 대략 200 RPM 정도이다.

따라서 상기 S130 단계에서 Nt - Nt4th 〉기준값Ⅰ의 조건이 만족되지 않을때에는 4속 변속 완료후 3속 변속이 이루어지도록 하고(S131), 상기 조건을 만족하는 경우에는 4속으로의 변속이 진행중이지만 4속 변속 완료까지는 시간이 지연되므로 이 시점에서 3속으로의 변속 제어를 위하여 제1 솔레노이드 밸브(PCSV-A)를 TCU에 입력되어진 4 →3 판정시 초기 기준 듀티율로 초기 제어한 후 기 입력되어진 듀티율에 따라 일정 기울기를 갖고 제어함으로써, 변속을 시작하게 된다(S140).

상기에서 4 →3 판정시 기준 듀티율은 적용 차량의 엔진 토오크에 따라 큰 폭으로 달라질 수 있게 되는 바, 일정값으로 한정할 수는 없는데, 대략 50% 정도이다.

그리고 상기 S140 단계 실시와 동시에 엔진 회전수(No) - 터어빈 회전수(Nt)의 값이 일정값(ΔN) 보다 작은가를 판단하여(S141), 작다고 판단되면 총합 제어를 실시하고(S142), 크다고 판단되면 총합 제어를 실시하지 않게 된다(S143).

상기에서 총합 제어라고 함은, 자동 변속기에서 구조상 불가피하게 발생하는 토오크 변동 문제와 엔진의 고출력화 및 고회전화로 인한 변속 성능 불량의 문제는 자동 변속기만의 독립 제어로서는 개선이 어렵기 때문에 변속시 TCU가 ECU에 엔진의 이그니션 타이밍을 지각(RETARD) 시킬 것을 요구하여 엔진의 출력 토오크 자체를 저감시킴으로써, 변속 성능을 향상시킴과 동시에 클러치 내구성을 향상시키는 공지의 기술이다.

즉, 상기에서 총합 제어를 실시하는 것은 엔진 제어를 최적화하는 것으로서, 상기 일정값(ΔN)은 엔진의 출력에 따라 변동되기 때문에 일정값으로 한정할 수는 없다.

그리고 상기 S140 단계 이후에는 이의 듀티 제어시간이 기준시간 Ⅰ 보다 큰가를 판단하여(S150), 크다고 판단되면, 현재의 터어빈 회전수(Nt)가 엔진 회전수(No)와 기준값Ⅱ를 곱한 값 보다 큰가를 판단하게 된다(S160).

상기 S160 단계에서 현재의 터어빈 회전수(Nt)가 엔진 회전수(No)와 기준값Ⅱ을 곱한 값 보다 크다고 판단되면, 제1 솔레노이드는 피이드백 제어의 초기 듀티를 출력하여(S170), 피이드백 제어를 실시하게 된다(S180).

상기 S160 단계에서 듀티 제어시간과 기준시간 Ⅰ에 대한 것은 적용 차량에 따라 달라지게 되는 바, 어느 한 값으로 한정할 수 는 없으나, 상기 기준시간 Ⅰ은 대략 40ms 정도이다.

그리고 듀티 제어시간이 기준시간을 초과하지 않을 때에는 초과할 때까지 리턴이 이루어지게 되며, S160 단계에서 터어빈 회전수(Nt)가 엔진 회전수(No)와 기준값Ⅱ를 곱한 값 보다 큰가를 판단하는 것은 피이드백 제어의 개시점을 찾기 위한 것으로서, 기준값Ⅱ은 차량마다 달리하므로 어느 한 값에 한정할 수는 없으나, 제3속 기어비와 제4속 기어비 내에서 설정된다.

또한, 상기 S170 단계를 만족하지 못하면 만족할 때까지 리턴됨은 물론이다.

그리고 상기 S180 단계에서 피이드백 제어가 실시하면서 │Nt-No│〈 기준값Ⅲ를 판단하여(S190), 그 조건이 만족되면, 제1 솔레노이드 밸브(PCSV-A)를 0%의 듀티로 제어(S200) 함과 동시에 총합 제어를 종료하게 되는데(S201), 상기 S190 단계에서는 터어빈의 회전수가 3속에서의 엔진 회전수와 거의 일치하는가를 판단하여 피이드백 제어의 완료점을 찾기 위한 것이며, 상기 S200 단계에서는 피이드백 제어를 완료하기 위한 것이다.

상기에서 기준값 Ⅲ은 차량마다 달리하므로 어느 한 값에 한정할 수는 없으나, 대략 엔진 회전수의 ±30RPM 정도이다.

상기 S200 단계의 제어를 실시하는 과정에서는 기준시간 Ⅱ이 경과하였는가를 판단하여(S210), 기준시간이 경과하면 제2 솔레노이드 밸브(PCSV-B)를 예컨대 0%로 듀티 제어하여 이에 제어되는 마찰요소(리어 클러치)의 작동시킨 후 제어를 완료하게 되는 것이다.

상기 S200 단계가 기준시간 이상 이루어지고 있는가를 판단하는 것은 제1 솔레노이드 밸브(PCSV-A)에 의해 제어되는 마찰요소가 작동된 후에 일정시간의 차이를 제2 솔레노이드 밸브(PCSV-B)에 의해 제어되는 마찰요소가 작동되어 파워 트레인에 인터록 현상이 발생되지 않도록 하기 위함이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, "D" 레인지 3속 주행 과정에서 가속페달의 팁 오프에 의한 리프트 풋 업 3 → 4 변속 과정에서 가속페달의 팁 인시 4속으로 변속이 이루어지지 않고, 3속으로 변속이 이루질 수 있도록 제어함으로써, 빠른 응답으로 가속 성능을 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims (10)

1. 리프트 풋 업 3 →4 변속 제어가 이루어지는 과정에서 가속 페달의 팁 인으로 인하여 트랜스미션 제어유닛에서 4 →3 변속으로 판정되면 3속에서는 작동하고 4속에서는 작동 해제되는 마찰요소를 제어하는 제1 솔레노이드 밸브의 듀티율을 판단하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계에서 제1 솔레노이드 밸브의 듀티율이 기준 듀티율이 아니면, 3속시의 터어빈 회전속도(Nt)에서 현재의 4속 변속 상태에서의 터어빈 회전수(Nt4th)를 감산하여 이의 값이 기준값Ⅰ 이상인가를 판단하는 제2 단계와;

   상기 제2 단계의 조건을 만족하면, 제1 솔레노이드 밸브를 4 →3 판정시 초기 기준 듀티를 출력한 후 듀티 제어를 실시하면서 이의 듀티 제어시간이 기준시간 Ⅰ 보다 큰가를 판단하는 제3 단계와;

   상기 제3 단계의 조건을 만족하면, 현재의 터어빈 회전수가 엔진 회전수와 기준값Ⅱ를 곱한 값 보다 큰가를 판단하는 제4 단계와;

   상기 제4 단계를 만족하면, 제1 솔레노이드 밸브는 피이드백 제어의 초기 듀티를 출력한 후 피이드백 제어를 실시하는 제5 단계와;

   상기 제5 단계의 피이드백 제어가 실시하면서 │Nt-No│〈 기준값Ⅲ를 판단하는 제6 단계와;

   상기 제6 단계를 만족하면, 제1 솔레노이드 밸브를 듀티로 제어하고, 이의 제1 솔레노이드 밸브의 듀티 제어시간이 기준시간 Ⅱ을 경과하였는지를 판단하는제7 단계와;

   상기 제7 단계에서 제어시간이 기준시간을 경과하면 오프 상태로 제어되어 이에 작동되는 마찰요소의 작동을 제어하는 제2 솔레노이드 밸브를 듀티 제어하여 변속을 완료하는 제8 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서, 제1 단계를 만족하면 현 변속 상태를 그대로 유지토록 함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법.
3. 청구항 1에 있어서, 제2 단계를 만족하지 않으면 4속으로 변속을 완료한 후에 4 →3 변속이 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법.
4. 청구항 1에 있어서, 제3 단계 제어와 동시에 엔진 최적화를 위한 총합 제어가 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법.
5. 청구항 4에 있어서, 총합 제어는 엔진 회전수(No) - 터어빈 회전수(Nt)의 값이 일정값(ΔN) 보다 작을 때 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법.
6. 청구항 1에 있어서, 제6단계 제어와 동시에 총합 제어가 완료됨을 특징으로하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법.
7. 청구항 1에 있어서, 제1단계에서 상기 제1 솔레노이드 밸브의 듀티율이 0%인가를 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법.
8. 청구항 1에 있어서, 제2단계에서 상기 기준 듀티율이 0%인 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법.
9. 청구항 1에 있어서, 제7단계에서 상기 제1 솔레노이드 밸브를 0%의 듀티로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법.
10. 청구항 1에 있어서, 제8단계에서 상기 제2 솔레노이드 밸브를 0%로 듀티 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어방법.