KR100510385B1 - 변속비조정시스템 - Google Patents

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KR100510385B1 KR10-1998-0710586A KR19980710586A KR100510385B1 KR 100510385 B1 KR100510385 B1 KR 100510385B1 KR 19980710586 A KR19980710586 A KR 19980710586A KR 100510385 B1 KR100510385 B1 KR 100510385B1
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마틴-페터 볼츠
홀거 휠서
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량 엔진의 설정 회전수를 결정하는 무단 변속기의 변속비 조정 시스템에 관한 것이며, 여기서 변속기의 변속비는 설정 회전수에 따라 조정된다. 본 발명의 목적은 주행 상황 및/또는 차량 상태를 나타내거나 또는 이에 영향을 주는 적어도 하나의 값을 결정하고 차량 엔진의 설정 회전수는 상기 값에 따라 결정된다.

Description

변속비 조정 시스템
본 발명은 청구범 제 1 항의 전제부에 따른 변속비 조정 시스템에 관한 것이다.
선행 기술에는 차량 엔진의 일정한 설정 회전수(설정속도)를 조정하기 위해 자동차 변속기의 변속비를 조정하는 다수의 방법이 공지되어 있다. 미국 특허 제 4,893,526 호에는 차량종방향속도 및 운전자에 의해 작동된 가속 페달의 위치로부터 설정 출력 모멘트가 결정된 다음, 그 설정 출력 모멘트와 차량 종방향 속도에 따라 엔진 회전수에 대한 설정치가 구해진다. 엔진 회전수에 대한 이 설정치는 연속적으로 조절될 수 있는 차량 변속기의 조절에 의해 조정된다. 또한, 설정 출력 모멘트 및 조정된 변속비는 엔진 모멘트의 조정을 위해 사용된다. VDI 잡지, 특집 "구동기술(Antriebstechnik)", 134호, 1992년 3월, 페이지 26-49의 기사에는, 차량엔진의 스로틀 밸브 각도에 따라 소정 엔진 회전수를 구하는 방법이 기재되어 있다. 이 소정 엔진 속도는 연속 조절될 수 있는 변속기의 조절에 의해 조정된다. 그 외에 이 기사에는 상이한 주행 프로그램에 따라서도 소정 엔진 회전수를 선정하는 방법도 기재되어 있다. 그런 주행 프로그램은 운전자의 특성을 고려하고 있고, 운전자 특성은 연비를 최적화하는데 중점을 두는 운전자 스타일 또는 출력에 중점을 두는 운전자 스타일로 나타난다. 국제 공개 특허 94/24465호에는 변속기의 변속비 조절을 위한 방법이 공지되어 있는데, 여기서 연속 조절될 수 있는 변속기의 변속은, 최적화된 연비 특성 곡선과 최적화된 출력의 특성 곡선 사이에서 변속특성 맵의 작동점이 취해지도록 수행된다. 가속 페달 위치에 대한 설정 엔진 회전수의 의존성은 상기 선행 기술에는 나타나지 않는다.
국제 공개 특허 제 93/00535호는 차량 엔진의 설정 회전수가 결정되고 이 결정된 차량 엔진의 설정 회전수에 따라 변속기의 변속비가 조정되는 변속기 제어기가 공지되어 있다. 이를 위해 주행 상황 및/또는 차량 상태에 영향을 주거나 또는 이를 나타내는 제 1 값 및 요구 모멘트 및/또는 요구 출력 및/또는 운전자 특성에 영향을 주거나 또는 이를 나타내는 제 2 값이 결정된다.
도 1은 본 발명의 개괄 블록선도를 보여주고,
도 2, 3, 4 및 5는 각 블록의 기능을 상세히 나타내는 것으로,
도 2는 블록도,
도 3은 엔진 특성 맵,
도 4는 경과 다이어그램 그리고
도 5a 내지 d는 개략적 도해를 보여준다.
약어 리스트:
Nab: 변속기 출력 회전수
Nmot: 엔진회전수
= Nab * uist
Nmot,ist 실제 엔진 회전수
Nmot,min 최소 허용 엔진 회전수
Nmot,max 최대 허용 엔진 회전수
Nmot,opt 일정 기준(연비, 출력...)에 따른 최적 엔진 회전수
Uist 실제의 변속비
Usoll 요구되는 변속비, 이것은 CVT의 경우에는 다시 필터링되어야
하고 단변속기의 경우에는 가능한 변속비들로 매핑(mapping)
되어야한다.
uOD 변속기의 최소 변속비
ulow 변속기의 최대 변속기
umin 최소 허용 변속비
= max[Nmot,min/Nab ; uOD]
umax 최대 허용 변속비
= min[Not,max/Nab ; ulow]
uopt 최적 변속비
= min[Not,opt/Nab ; ulow]
ME,ist 실제 변속기 입력 모멘트
ME,soll 실제 변속비로 요구된 변속기 입력 모멘트
ME,max 실제 엔진 회전수(Nmot,ist)에서 최대 가능한 변속기 입력 모멘트
(예: 완전 개방 드로틀플랩)
ME,min 실제 엔진회전수(Nmot,ist)에서 최소 가능한 기어입구모멘트
[예: 최소 분사량(디젤 엔진)],
부대 조건: ME,min(Nmot,ist) ＜ 0
MGR 변속기에서의 마찰 모멘트,
부대조건: MGR ＞ 0
Mab,ist 실제 출력 모멘트
= (ME,ist*uist)-MGR
Mab,soll 모멘트 제공기(예: 가속페달)에 의해 요구된 출력 모멘트
Mab,max 실제 변속비에서의 최대 출력 모멘트
= [ME,max(Nmot,ist)*uist)-MGR
Mab,min 실제 변속비에서의 최소 출력 모멘트
= [ME,min(Nmot,ist)*uist)-MGR ＜ 0
HdMmax 최대 모멘트에 대한 상태 차
= (Mab,max - Mab,soll)/Mab,max
HdMmin 최소 모멘트에 대한 상태 차
= (Mab,min - Mab,soll)/Mab,min
μist 변속기의 실제 회전 모멘트 증폭
= uist*ηist
ηist 실제 변속기 효율
본 발명의 목적은, 변속비의 조절에 의해 조정되는 엔진 회전수를 각각의 주행 상황 또는 차량 상태에 최적으로 매칭시키는데 있다.
상기 목적은 청구항 1항의 특징에 의해 달성된다.
상기한 바와 같이 본 발명은 차량 엔진의 설정 회전수(속도)를 결정하는 무단 변속기의 변속비 조정 시스템에 관한 것이이다. 설정 회전수에 따라 변속기의 변속비가 조정된다. 이를 위해 주행 상황 및/또는 차량 상태에 영향을 주는 또는 이를 나타내는 적어도 하나의 값이 결정되고 상기 값에 따라 차량 엔진의 설정 회전 수가 결정된다.
이렇게 설정 엔진 회전수가 주행 상황 또는 차량 상태에 의존하는 것 외에,설정 엔진 회전수가 요구 모멘트 및/또는 요구 출력을 나타내는 값에 따라 결정될 수 있다. 요구 모멘트 및/또는 요구 출력은 한편으로는 운전자 요구(가속 페달의 위치)로 표시될 수 있고, 및/또는 다른 한편으로는 부대 장치(예컨대 에어컨디셔닝장치)의 필요 모멘트 및 필요 출력에 의해 영향받을 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서는, 설정 엔진 회전수가 운전자 특성에 따라서도 결정되는 것을 고려할 수 있다. 운전자가 연비에 중점을 두는가 또는 출력에 중점을 두는가를 나타내는 운전자 특성의 결정은 종래 기술에 공지되어 있다. 이 변형예의 핵심은, 변속기를 조정해야 하는 제어값으로서 최적 엔진 회전수는
1. 운전자 특성 (예컨대 스포티한 또는 경제적 주행 특성)
2. 주행상황(예컨대 도시주행, 정지-출발, 고부하 하의 운전, 산악 하강)
3. 차량행상태(예컨대 차량 엔진의 워밍업)
로부터 결정된다는데 있다.
특히 최적 엔진 회전수가 차량 종방향 속도와는 무관하게 결정될 수 있다.
이를 위해 본 발명에 따라, 설정 엔진 회전수를 결정하기 위해 제 1 단계에서 제 1 설정 회전수가 검출된 요구 모멘트 및/또는 요구 출력 및 결정된 운전자 특성(경제적 또는 스포티한)에 따라 결정된다. 후속 단계에서 이 제 1 설정 회전 수는 주행 상황에 영향을 주거나 또는 그것을 나타내는 값에 따라 변경된다. 또한, 그렇게 결정된 설정 회전수는 차량 상태에 영향을 주거나 또는 그것을 나타내는 값에 따라 제한된다. 이 발명의 기본 상상은, 먼저 최적 엔진 회전수를 운전자특성(연비에 중점을 두는지 또는 출력에 중점을 두는지에 따름)의 함수로서 결정하고 그런 후 그것을 주행 상황, 차량 상태에 의해 또는 부대 장치의 요구에 의해 변경하는 데 있다. 추가적으로 예컨대 차량 엔진의 워밍업시 변속비를 통해 엔진에 조정되는 최소 회전수는 워밍업이 완료된 엔진에서보다 더 높은 값을 가질 수 있다. 그와 유사하게 예컨대 도시에서 운전할 경우 엔진 회전수가 변속비에 의해 최대치로 제한될 수 있고, 그에 의해 차량 소음 및 차량의 배기 가스 방출이 감소될 수 있다. 게다가, 예컨대 공회전 외에도 발전기 또는 에어컨디셔닝 장치와 같은 부대 장치가 높은 엔진 회전수를 요구할 수 있고, 이 엔진 회전수는 상응하는 변속비에 의해 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템에 의해서, 차량의 주행 특성을 주어진 주행 상황 또는 주어진 차량 상태에 최적으로 매칭시키는 것이 가능하다. 주어진 주행 상황을 검출하기 위해서는, 도시 주행 동작, 정지-출발 주행 동작, 많이 미끄러지는 주행 동작(예컨대 얼음/눈 위에서의 운전), 높은 부하를 받는 주행 동작(예컨대 산악 상승) 및/또는 산악 하강 동작이 주어지는지의 여부가 확인될 수 있다. 차량 상태를 특성화하기 위해서는 예컨대 차량 엔진의 워밍업 동작이 검출될 수 있다. 이러한 주행 상황 파라미터 및 차량 상태 파라미터의 검출은 공지되어 있다. 이것에 대해서는 예컨대 ATZ 자동차 기술지 94(1992) 9, 페이지 428 내지 436의 기사를 참고할 수 있을 것이다.
본 발명에 따라 결정된 설정 엔진 회전수를, 차량 종방향 속도에 비레하는 실제 변속기 출력 회전수로 나누어, 그로부터 최적의 변속비를 결정하는 것이 매우 바람직하다.
또한, 본 발명은 차량의 여러 작동 범위를 고려하고 있다. 이들 작동 범위는, 요구 모멘트 및/또는 요구 출력이 차량 엔진 트랙션 작동 상태에서는 양의 값 을 그리고 차량 오버러닝 작동 상태에서는 음의 값을 가짐으로써 결정된다. 또한, 각각의 변속비에 최대 또는 최소 가능한 모멘트 또는 최대 또는 최소 가능한 출력이 할당될 수 있다.
작은 요구 모멘트를 가진 차량 엔진 트랙션 작동 상태가 주어지면, 요구 모멘트 및 요구 출력은 양이고, 순시 조정된 변속비에서 가능한 최대치의 미만이다. 이 경우 본 발명에 따라 결정된 엔진의 설정 회전수는 실질적으로 일정하게 유지되고 요구 모멘트 및 요구 출력의 변화는 실질적으로 엔진 모멘트의 변화에 의해 수행된다.
높은 요구 모멘트를 가진 차량 엔진 트랙션 작동 상태가 주어지면, 요구 모멘트 또는 요구 출력은 양이고 순시 조정된 변속비에서 가능한 최대치를 초과한다. 이 경우에는 변속비는 상승되어야 하고 반면에 엔진 모멘트는 실질적으로 최대치에 조정된다.
작은 음의 요구 모멘트를 가진 오버러닝 작동 상태가 존재하면, 이것은 요구 모멘트 및 요구 출력이 음이고 순시 조정된 변속기 변속비에서 가능한 최소치를 초과한다는 것을 의미한다. 이 경우 본 발명에 따라 결정된 엔진 회전수는 실질적으로 일정하게 유지되고 요구 모멘트 및 요구 출력의 변화는 실질적으로 엔진 모멘트의 변화에 의해 수행된다.
높은 음의 요구 모멘트를 가진 차량 엔진의 오버러닝 작동 상태가 주어지면, 요구 모멘트 및 요구 출력은 음이고 순시 조정된 변속기 변속비에서 가능한 최소치 미만이다. 이 경우에는 변속비는 허용된 최소 변속비로 조정된다.
상이한 작동 상태에 의해 설명된 구동 트레인 전략은, 본 발명에 따른 엔진회전수가 실질적으로 일정하게 유지된다는 것을 포함한다. 단지 운전자 및/또는 부대 장치의 요구 모멘트 및 요구 출력이 반드시 필요로 하는 경우에만, 상기 일정유지로부터 벗어난다.
그런데 설정 엔진 회전수가 실질적으로 일정하게 유지된다는 상기 공식은, 본 발명에 따라 요구 모멘트나 요구 출력의 변화가 검출될 때에 이 설정 엔진 회전수로부터 잠시 벗어나는 것도 포함한다. 그러나 그 일정 유지가 최대 한계 또는 최소 한계내에서 가능하면, 평균 시간이나 장시간 동안 설정 엔진 회전수는 본 발명에 따라 최럭치로 일정하게 유지된다.
연속적으로 변속비가 조절될 수 있는 변속기를 사용하는 것 외에, 비연속적변속단을 가진 변속기도 사용될 수 있다. 그러나 여태까지 설명된 본 발명에 따른 시스템은 연속적으로 진행하는 설정 변속비를 제공한다. 따라서 단변속기의 경우 본 발명에 따라, 변속단에 변속 범위가 할당된다. 그 경우, 변속단을 조정하기 위해, 조정하려는 변속비가 어느 변속비 범위에 있는가가 결정되고 이렇게 결정된 변 속비 범위에 따라 변속단이 조정된다.
특히, 이들 변속비 범위는 선택 가능한 변속비 폭을 가지며, 변속비 폭은 검출된 운전자 특성에 따라 및/또는 주어지는 주행 상황 또는 차량 상태에 따라 선정된다.
본 발명의 추가의 바람직한 실시예는 청구범위 종속항들에 제시된다.
본 발명을 이하에 기재할 실시예에 따라 설명하겠다.
도 l은 블록(101)에서 사전 구동 출력을 위한 또는 사전 구동 모멘트를 위한 설정치(PsoII) 및 (MsoII)의 결정을 도시한다. 이들 설정치는 공지의 방식으로 직접 또는 간접적으로 (예컨대 특성 맵에 의해 또는 알고리즘에 의해) 운전자에 의해 작 동된 가속 페달의 위치로부터 결정된다. 선택적으로 블록(102 및 103)에는 주행속도 조절기 및 구동 슬립 조절 시스템이 표시되어 있다. 이 시스템들은 특정 차량 종방향 속도의 조절을 위해 또는 과도한 구동 슬립의 방지를 위해 운전자에 의해 미리 주어지는 설정치를 변경할 수 있다. 이들 변경은 코디네이터(104)에서 행해진다. 따라서 코디네이터(104)는 출력측에 출력 모멘트에 대한 설정치(Mab,soII)를 공급한다. 가장 간단한 경우에는 운전자가 가속 페달을 통해 설정출력 모멘트(Mab,Soll)를 직접 제공한다.
출력 모멘트에 대한 이 설정치는 블록(110)에서 엔진 모멘트 설정치(Mmot,soll)로 처리되고 엔진(111)에서 공지의 방식으로 조정된다. 블록(109)에서는 후술될 방식으로 특히 이 설정 출력 모멘트 요구(Mab,soll)에 따라 설정 변속비(usoll)를 결정한다. 상응하는 설정 변속비(usoll)는 변속기 및 변속기 제어기(112)에 직접 또는 간접(블록 108)적으로 조정을 위해 공급된다. 블록(108)은 무단 변속기의 경우 통상적인 필터링 또는 단자동변속기의 경우 설명될 설정 변속히(usoll)의 이산을 행한다.
블록(105)에서는 본 발명의 핵심으로서 후술될 방식으로 최적 엔진 회전수(Nmot,opt)가 결정된다. 블록(107)에서는 이 값이 구동 회전수로 나누어짐으로써(회전수 센서 106) 최적 변속비(uopt)로 처리되고 이미 설명한 유니트(109)에 공급된다.
도 2는 도 1의 블록(105)의 정확한 기능을 나타낸다. 이를 위해 블록(1055)에서는 블록(1051)에서 결정된 운전자 유형에 따라 그리고 선택적으로는 운전자에의해 미리 주어지는 사전 구동(Psoll 및 Msoll)(블록 101)에 따라 최적 엔진 회전수(Nmot,opt,FT)가 형성된다. 이미 설명한 것처럼, 운전자 유형 또는 운전자 특성을 나타내는 값(FT)은 블록(1051)에서 공지된 방식으로 형성된다. 이를 위해 특히 운 전자에 의해 작동 가능한 가속 페달의 위치, 특히 시간적 특성이 평가된다. 블록 (1055)의 전달 특성은 먼저 도 3을 참고로 설명된다.
도 3에는 엔진 회전수(Nmot)에 대한 차량 엔진(Mmot)의 회전 모멘트가 도시 되어 있다. 파라미터는 여기서는 고유의 연비이다. 파선으로 된 쌍곡선(a)들은 일정한 출력을 나타낸다. 연비를 고려하여, 문자 E로 표시된 선은 연비에 중점을 둔 운전자를 위한 최적 엔진 회전수를 표시하고 XS로 표시된 선은 출력에 중점을 둔 운전자를 위한 최적 엔진 회전수를 나타낸다. 연비에 중점을 둔 운전자 유형에 대한 곡선은 최소 연비점(100%)을 통과한다. 도 3에서 문자 M은 각 엔진 회전수에 서 도달될 수 있는 최대 회전 모멘트를 나타낸다.
비슷한 방식으로 배기 가스 방출을 고려한 가운데 이들 운전자 유형을 위한 최적 엔진 회천수가 얻어질 수 있다. 적당한 가중치를 부여함으로써 경제적, 즉 연비에 중점을 둔 운전자 유형을 위한 또는 극히 스포티한, 즉 출력에 중점을 둔 운전자 유형을 위한, 전체적인 최적 엔진 회전수가 얻어질 수 있다. 상기 극단 사 이의 운전자 유형에 있어서, 최적 엔진 회전수는 곡선 E와 곡선 XS로 표시된 값들사이의 보간에 의해 형성된다.
종래의 변속기 제어 시스템에서는 변속 특성 곡선(단자동변속기) 내에 또는 무단 변속기 CVT의 경우에는 조절 특성 맵 내에 적용 파라미터로서 숨겨지는, 운전 자 특성의 함수로서의 최적 엔진 회전수가, 본 발명에 따라서는 상응하는 엔진 특성 명(연비 및/또는 배기 가스를 파라미터로 하는 회전수에 대한 엔진 회전 모멘트)으로부터 직접 얻어질 수 있으므로 더 이상 적용 파라미터를 표시하지 않는다. 이것에 대해 도 3에서 볼 수 있는 것처럼, 이 엔진 특성 맵에 일정한 출력의 쌍곡 선 a가 도시된다. 따라서 각 요구 출력에 대해, 상기 요구 출력이 충족될 수 있는, 최소 연비를 갖는 엔진 회전수 및 최소 배기 가스를 갖는 엔진 회전수가 직접 판독(read-out)될 수 있다. 이제 연비 및 배기 가스에 대한 적절한 공통의 최적 조건을 찾는 과제만이 있다. 최적화 전략이 결정되었다면, 연비에 중점을 둔 운전자 유형의 경우에는 직접 최적 회전수들이 표시될 수 있다. 따라서 이 방법에 의해 연비에 중점을 둔 운전자 유형을 위해 최적 회전수를 요구 출력의 함수로서 나타내는 특성 곡선 E가 얻어진다. 유사한 방법으로 주행 성능에 중점을 둔 운전자 유형을 위해 엔진 특성 맵으로부터 각 요구 출력에 대해, (배기 가스치를 고려한 가운데) 운전자가 최대 예비 모멘트를 갖는 회전수가 판독된다. 이것은 연비에 중점을 둔 운전자 유형을 위힌 최적 엔진 회전수(특성 곡선 XS)이다.
이제 도 3을 참고로 설명된 바와 같이 운전자 유형과 요구되는 사전 구동을 고려하여 최적 엔진 회전수(Nmot,opt,FT)가 블록(1055)에서 발견되면, 이 엔진 회전수는 블록(1056)에서 주행 상황에 따라 변경된다. 이때 주행 상황은 블록(1052)에서 공지의 방식으로 결정된다. 블록(1057)에서는 블록(1056)에서 변경된 회전수 신호가 제한될 수 있다. 특히 그 제한은 블록(1053)에서 공지의 방식으로 구해진 차량상태(신호 FZ)에 따라 그리고 블록(1054)에서 구해진 부대 장치들의 요구 모멘트 및 요구 출력(신호 PNA)에 따라 행해진다. 그렇게 결정된 최적 엔진 회전수(Nmot,opt)는 이미 설명된 블록(107)에 공급된다. 블록(105)의 기본 사상은, 먼저 최적 엔진 회전수를 운전자 특성의 함수로서 검출한 다음, 그것을 주행 상황, 차량상태 또는 부대 장치의 요구 모멘트에 의해 변경하는 것이다. 예컨대 산악 하강시에는 드래그 모멘트를 상승시키기 위해 높은 엔진 회전수가 최적일 수 있다. 추가적으로 예컨대 차량 엔진의 워밍업시, 변속비를 통해 엔진에 조정될 수 있는 최소 회전수는 워밍업이 완료된 엔진에서보다 더 높은 값을 가질 수 있다. 그와 유사하게 예컨대 도시 운전시 엔진 회전수는 변속비에 의해 최대치로 제한될 수 있고, 이로 인해 소음 및 배기 가스 방출이 감소될 수 있다. 또한, 예컨대 발전기 또는 에어컨디셔닝 장치와 같은 부대 장치가 공회전 외에도 높은 엔진 회전수를 요구할 수있고, 상기 엔진 회전수는 상응하는 변속비애 의해 조정될 수 있다.
블록(109)(도 1)의 기능을 도 4에 도시된 플로챠트를 참고로 설명하겠다. 블록(109)에서는 최적 변속비(Uopt)로부터 설정 변속비(Usol)가 결정된다. 이것에 영향을 줄 수 있는 변수들은 다음 것들이 있다.
1. 모멘트 제공기(블록(101) 및 코디네이터(104))에 의해 요구되는 변속기 출력에서 출력 모멘트(Mab,soll),
2. 실제 엔진 회전수에서 가능한 엔진 출력 모멘트의 간격(ME,max와 ME,min),
3. 순간 변속비와 변속기 효율로부터 산출된 변속기의 실제 회전 모멘트 증폭율,
4. 경우에 따라 존재하는 모멘트 변환기의 실제의 회전 모멘트 증폭율.
블록(109)은, 요구되는 출력 모멘트(Mab,soll)가 실제의 변속기 변속비(uist)에 의해 얻어질 수 있으며, 최적 변속비(uopt)가 설정 변속비(usoll)로 요구되도록 작용한다. 다른 경우에는 예컨대 요구되는 출력 모멘트와 최대 가능한 변속기 입력 모멘트와의 비가 설정 변속치로서 요구될 수 있다. 이제 이것을 이하 도 4에 따라 상세히 설명하겠다.
시작 단계(401) 후 단계(402)에서는, 이하의 단계들에서 요구될 여러 값들이 판독(read-in)된다. 단계(403)에서는 먼저 순시 요구 모멘트(Mab,soll)가 양인지 또는 음인지가 질문된다. 요구 모멘트가 양이면, 즉 차량이 트랙션 작동 상태에 있으면, 단계(405)에서 이 설정 모멘트(Mab,soll)가 최대 가능치(Mab,max) 보다 작거나 같은지가 질문된다. 최대 출력 모멘트(Mab,max)는 물론 실제 조절된 변속기 변속비(uist)에 따른다. 요구 모멘트가 최대 가능치를 초과하지 않으면, 주어지는 작동 조건은 작은 요구 모멘트를 가진 트랙션 작동 상태이다. 이 경우에는 블록(408)에서 후술될 방식으로 변속기 설정 변속비(usoll) 및 조정하려는 변속기 입력 모멘트(MF,soll)가 형성된다.
블록(405)에서, 요구 모멘트(Mab,soll)가 최대 가능치(Mab,max)를 초과하는 경우는 증가된 요구 모멘트를 가진 트랙션 작동 상태이다. 이 경우에는 후술될 방식으로 블록(409)에서 상응하는 변속기 설정 변속비 및 상응하는 변속기 입력 모멘트가 조정된다.
단계(403)에서 차량이 오버러닝 작동 상태에 있다는 것이 확인되면, 단계(404)에서는 요구되는 모멘트(Mab,soll)가 최소 가능 모멘트(Mab,min) 보다 작거나 같은 지가 확인된다. 이 최소 모멘트도 물론 순시 조정된 변속기 변속비에 따른다. 출력 모멘트에 대한 설정치가 최소치를 초과하면, 블록(407)에서는 후술될 방식으로 변속기 변속비 및 변속기 입력 모멘트가 조정된다. 이 경우에 작은 음의 요구 모멘트를 가진 오버러닝 작동 상태가 주어진다. 물론 블록(404)에서 높은 음의 요구 모멘트를 가진 오버러닝 작동 상태가 주어진다는 것이 확인되면, 후술될 블록(406)에서 변속기 변속비 및 변속기 입력 모멘트가 상응하는 방식으로 조정된다. 종료단계(410) 후에는 도 4에 표시된 흐름이 다시 시작된다.
이제는 이하에서 블록(406, 407, 408 및 409)으로 표시된 실행 과정이 설명 될 것이다. 여기에 도시된 4개의 경우는, 추구하는(여러 기준에 따라 최적화된) 엔진 회전수가, 요구되는 출력 모멘트를 고려한 변속기 변속비의 선택에 의해 어떻게 조정될 수 있는가 하는 방정식을 포함한다. 이들 방정식은, 회전 모멘트 변환기 없이 작동하는 경우 또는 완전히 접속된 변환기 록업 클러치에 의한 작동의 경우에 관한 것이다. 변환기 클러치가 개방되거나 또는 슬립을 가진 경우에는 변속기 변속비 외에 변환기의 회전 모멘트 증폭도 공지의 방법으로 고려될 것이다.
제 1 경우: 작은 부하를 가진 트랙션 작동 상태(블록 408)
이 경우에는 다음이 성립한다: 0 ＜ Mab,soll ≤ Mab,max
이것은 정상적인 주행 작동 중 가장 흔한 경우이다. 운전자는 일정한 (양의) 출력 모멘트를 요구하는데, 이 모멘트는 변속기 손실을 고려한 가운데 실제의 변속비로 곱해진, 실제의 엔진 회전수에서 최대로 가능한 모멘트보다는 작다. 변속기 설정 변속비(usoll) 및 변속기 입력 설정 모멘트(ME,soll)는 이 경우 다음과 같이 선정된다.
usoll: = uopt
ME,soll : = (Mab,soll/uist) + MGR
변속기는 일정한 기준에 따라 최적화된 변속비(uopt)를 장기간 조정하고, 엔진은 소정 출력 모멘트를 공급하는데, 변속기 실제 변속비(uist) 및 변속기에서의 마찰 손실(MGR)이 고려된다. uist 및 MGR 대신에 변속기의 실제 회전 모멘트 증폭(μist)도 고려될 수 있고, 이 증폭은 uist와 실제 변속기 효율의 곱으로부터 계산된다.
이 경우에는 요구되는 출력 모멘트(Mab,soll)의 작은 변화가 실질적으로 유지된 변속비에서 설정 변속기 입력 모멘트(ME,soll)의 변화를 일으킨다.
usoll과 uopt간의 편차는 다음에 설명될 3가지 경우가 이 경우로 이행할 때에 발생한다. 네 경우들 사이의 이행시 또는 경우 2 및 4에 있어 Mab,soll가 신속히 변할 때, usoll의 신속한 변화는 블록(108)에서 적합한 방식으로 필터링되고 제한된다.
이를 위해 예컨대 블록(l08)에서는, 실제로 조정될 변속비가 다음과 같이·선정될 수 있다.
I : = [usoll * HdMmax] + [uist * (1 - HdMmax)]
추가항 uist * (1 - HdMmax)는 usoll과 uist가 uopt에 점근선적으로 조정되게 한다. 이때 최적 변속비에 대한 조정은, 순시 공급된 변속기 입력 모멘트가 실제 회전수에서 엔진의 최대 모멘트에 근접할수록 더 빨리 일어난다.
블록(408)에서 정지 작동시 요구 모멘트는 스로틀 밸브(오토(otto) 엔진)나분사량(디젤 엔진)을 통해서만 충족된다.
제 2 경우: 높은 요구모멘트를 가진 트랙션 작동 상태(블록 409)
이 경우에는 다음이 설립한다.
Mab,soll ＞ Mab,max ＞0
이것은 차량 엔진에 대한 전부하의 경우이다. 이 경우에는 엔진은 이미 실제 회전수에 대한 최대의 모멘트를 공급하고 있다. 그래서 더 높은 출력 모멘트 요구는 오직 변속비 조절을 통해서만 달성될 수 있다. 이때에 변속비는, 요구되는 출력 모멘트가 엔진을 과회전시키지 않고도 제공되도록 선정된다. 이것은 경우에 따라서는 요구되는 출력 모멘트가 실현될 수 없다는 것을 의미한다. 자세하게 말하자면, 변속기 입력 모멘트 및 변속비에 대해 다음 값이 선정된다.
ME,soll : = ME,max(Nmot,ist)
usoll : = min[(Mab,soll + MGR)/ME,soll; umax]
이 경우에 요구 모멘트는 오직 변속비의 사승에 의해 충족될 수 있다.
제 3 경우 : 작은 음의 요구 모멘트를 가진 오버러닝 작동 상태(블록 407)
이 경우는 다음 방정식에 의해 표시된다:
0 ＞ Mab,soll＞ Mab,min
이 경우에는 음의 출력 모멘트가 요구되지만, 엔진 슬립 모멘트는 단지 부분적으로만 이용되어야 한다. 이 경우는 제 1경우와 유사하게 처리된다. 다시 최적 변속비 및 요구되는 출력 모멘트에 필요한 변속기 입력 모멘트가 조정된다.
usoll: = uopt
ME,soll : = (Mab,soll/uist) + MGR
이 경우에는 엔진 브레이크는 단지 부분적으로만 작용해야 한다.
이때에도 블록(108)에서는 조정될 변속비는 다음과 같이 선정될 수 있다.
I : = [usoll * HdMmin] + [uist * (1 - HdMmin)]
제 4 경우 : 높은 음의 요구모멘트를 가진 오버러닝 작동 상태(블록 406)
이 경우에는 다음 식이 성립한다.
Mab,soll ＜ Mab,min ＜ 0
이 경우에 요구되는 (음의) 출력 모멘트의 절대값은 실제 회전수에서의 엔진슬립 모멘트보다 큰 값이다. 요구 모멘트를 실현하기 위해서, 변속기는 최대 가능한 변속비로 조절된다.
usoll : = min[(Mab,soll + MGR)/ME,soll; umax]
ME,soll : = ME,min(Nmot,ist)
이 경우에는 엔진 브레이크가 완전히 작동해야 한다.
블록(1O9)에서 형성된 설정 변속비(usoll)는 블록(108)에서 무단 변속기와 경우에, 변속 조절이 너무 신속히 행해지지 않도록 공지의 방법으로 시간 필터링된다. 이런식으로 필터링된 신호에 따라 무단 변속기(112)가 제어된다.
변속기(112)가 단변속기이면, 연속적인 변속비 설정(usoll)이 이산적 변속단으로 매핑되어야 한다. 이를 위해 도 5a 내지 d에 도시된 바와 같이 각 변속기단 마다 변속 간격(li)이 형성된다 변속 간격의 폭은 예컨대
1. 운전자 특성(예컨대 스포티한 또는 경제적 주행 특성)
2. 주행 상황(예컨대 도시 운전, 정지-출발(stop-and-go), 고부하를 받는 주행, 산악 지대 하강)
3. 차량 상태(예컨대 워밍업)에 의존할 수 있다.
도 5a에는 정상적 주행 특성에 있어 이산적 변속단(1~5)에 대한 연속 변속비 설정(usoll)의 매핑이 예시되어 있다. 도 5b는 연비에 중점을 둔 운전자 유형에 대한 매핑 특성을 나타내는 한편 도 5c는 출력에 중점을 둔 운전자 유형에 매칭된다. 도 5d는 고부하를 받는(산악 지대 상승) 주행 동작에 대한 매핑을 보여준다.
도 5a 내지 d에 표시된 변속-간격들은 연속적 변속비 설정의 전체 범위를 커버하며, 상기 변속 간격은 히스테레시스를 가능하게 하기 위해 일반적으로 겹쳐있다. 연속적 변속비 설정(usoll)이 실제로 선택된 이산적 변속단(i)의 변속 간격(li)의 경계를 초월하면, 시프트 업 또는 시프트 다운이 요구된다.
이미 설명한 것처럼 설정 변속비를 블록(110 및 111)에서 계산하는 것에 병행하여 차량 엔진의 설정 출력 모멘트(Mmot, soll)가 계산된다. 이것에 기초가 되는 것은 변속기와 경우에 따라 존재하는 회전 모멘트 변환기의 실제 화전 모멘트 증폭이다. 변속기의 회전 모멘트 증폭은 설정 변속비와 편차가 나는 변속기의 변속비와 변속기 효율의 곱이다. 설정 엔진 출력 모멘트의 계산은 예컨대, 변속기 출력에서의 요구 모멘트와, 변속기 및 변환기의 모멘트 증폭의 곱과의 몫이 얻어지도록 행해질 수 있고, 경우에 따라서는 이 설정 엔진 출력 모멘트는 엔진이 그때에 수행할 수 있는 최대 출력 모멘트로 제한될 수 있다.
요약하면, 도 1을 기초로, 조정된(coordinated) 구동 트레인 제어, 즉 차량의 엔진(111)과 변속기(112)의 공동 제어가 이루어진다는 것을 알 수 있다. 이를위해 엔진이나 변속기에 의해 조정되어야 하는 설정 엔진 출력 모멘트(Mmot, soll)와 설정 변속비(usoll)가 결정된다. 이 설정 변속비(usoll)는 운전자 특성, 주행 상황 및 차량 상태에 따르는 최적 엔진 회전수(Nmot,opt)에 따라 결정된다.

Claims (9)

  1. 차량 엔진(111)의 설정 회전수(Nmot, opt)가 결정되고 차량 엔진의 결정된 설정 회전수(Nmot, opt)에 따라 변속기(112)의 변속비(usoll)가 조정되고, 주행 상황 또는 차량 상태에 영향을 주는 또는 그것을 나타내는 적어도 하나의 제 1 값(FS, FZ) 및 요구 모멘트 또는 요구 출력 또는 운전자 특성에 영향을 주는 또는 그것을 나타내는 제 2 값(Msoll, Psol1. FT)이 검출되는, 자동차 무단 변속기(112)의 변속비 조정 시스템에 있어서 ,
    차량 엔진(111)의 설정 회전수(Nmot, opt)의 결정을 위해 제 1 단계(1055)에서 제 1 설정 회전수(Nmot, opt, FT)가 검출된 제 2 값(FT)에 따라 결정되고, 이 제 1 설정 회전수(Nmot, opt FT)가 후속 단계(1056)에서 주행 상황에 영향을 주는 또는 그것을 나타내는 값(FS)에 따라 변경되거나, 또는 후속 단계(1057)에서 차량 상태에 영향을 주는 또는 그것을 나타내는 값(FZ)에 따라 제한되는·젓을 특징으로 하는 변속비 조정 시스템
  2. 차량 엔진(111)의 설정 회전수(Nmot, opt)가 결정되고 차량 엔진의 결정된 설정 회전수(Nmot, opt)에 따라 변속기(112)의 변속비(usoll)가 조정되고, 주행 상황 또는 차량 상태에 영향을 주는 또는 그것을 나타내는 적어도 하나의 제 1 값(FS, FZ) 및 요구 모멘트 또는 요구 출력 또는 운전자 특성에 영향을 주는 또는 그것을 나타내는 제 2 값(Msoll, Psol1, FT)이 검출되는, 자동차 무단 변속기(112)의 변속비 조정 시스템에 있어서 ,
    차량 엔진(111)의 설정 회전수(Nmot, opt)의 결정을 위해 제 1 단계(1055)에서 제 1 설정 회전수(Nmot, opt, FT)가 검출된 제 2 값(FT)에 따라 결정되고, 이 제 1 설정 회전수(Nmot, opt, FT)가 후속 단계(1056)에서 주행 상황에 영향을 주는 또는 그것을 나타내는 값(FS)에 따라 변경되고, 및 후속 단계(1057)에서 차량 상태에 영향을 주는 또는 그것을 나타내는 값(FZ)에 따라 제한되는 것을 특징으로 하는 변속비 조정 시스템 .
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    주행 상황에 영향을 주는 또는 그것을 나타내는 값(FS)으로서, 또시 주행 동작, 정지-출발 주행 동작, 높은 슬립을 가진 주행 동작, 높은 부하를 받는 주행 동작 또는 산악지 내리막 주행 동작이 주어지는지의 여부가 검출되거나, 또는
    차량 상태에 영향을 주는 또는 그것을 나타내는 값(FZ)으로서, 차량 엔진(111)의 워밍업 동작이 주어지는지의 여부가 검출되는 것을 특징으로 하는 변속비조정 시스템.
  4. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,
    요구 모멘트 또는 요구 출력(Msoll, Psoll)의 검출은 운전자에 의해 작동 가능한 가속 페달(101)의 위치에 따르거나, 또는 차량 엔진에 의해 구동되는 적어도 하나의 부대 장치의 검출된 작동 상태(PNA)에 따르는 것을 특징으로 하는 변속비 조정 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    변속기(112)의 순시 출력 회전수를 나타내는 출력 회전수(Nab)가 검출되고
    차량 엔진(111)의 결정된 설정 회전수(Nmot. opt) 및 검출된 출력 회전수(Nab)로부터 설정 변속비(uopt)가 결정되는 것을 특징으로 하는 변속비 조정 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    - 검출된 양(陽)의 요구 모멘트 또는 요구 출력(Mab, soll)은 순시 변속비(uist)에서 최대로 가능한 모멘트(Mab, max) 미만 또는 순시 변속비에서 최대로 가능한 출력 미만인(작은 요구 모멘트를 가진 트랙션 작동 상태) 작동 범위에서 변속비(usoll)는, 엔진의 결정된 설정 회전수(Nmot, opt)가 실질적으로 일정하게 유지되고 요구 모멘트 또는 요구 출력(Mab, soll)의 변화가 실질적으로 엔진 모멘트(ME, soll)의 변화에 의해 수행되도록 조정되거나, 또는
    - 검출된 양의 요구 모멘트 또는 요구 출력(Mab, soll)이 순시 변속비(uist)에서 최대로 가능한 모멘트를 초과 또는 순시 변속비에서 최대로 가능한 출력(Mab, max)을 초과하는 작동 범위에서, 변속비(usoll)는 상승되는 반면에, 엔진 모멘트(ME, soll)는 실질적으로 최대 가능한 값(Mab, max)으로 조정되거나, 또는
    - 검출된 음의 요구 모멘트 또는 요구 출력(Mab, soll)이 순시 변속비(uist)에서 최소로 가능한 모멘트(Mab, min)를 초과 또는 순시 변속비에서 최소로 가능한 출력을 초과하는 작동 범위에서, 변속비(usoll)는 엔진의 결정된 설정 회전수(Nmot, opt)가실질적으로 일정하게 유지되고 요구 모멘트 또는 요구 출력(Mab, soll)의 변화가 실질적으로 엔진 모멘트(ME, soll)의 변화에 의해 수행되도록 조정되거나, 또는
    - 검출된 음의 요구 모멘트 또는 요구 출력(Mab, soll)이 순시 변속비(uist)에서 최소로 가능한 엔진 모멘트(Mab, min) 미만 또는 순시 변속기 변속비에서 최소로 가능한 출력 미만인 작동 범위에서, 변속기의 변속비(usoll)는 최소 허용 변속비의 방향으로 조정되는 것을 특징으로 하는 변속비 조정 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    - 검출된 양의 요구 모멘트 또는 요구 출력(Mab, soll)이 순시 변속비(uist)에서 최대로 가능한 모멘트(Mab, max) 미만 또는 순시 변속비에서 최대로 가능한 출력 미만인(작은 요구 모멘트를 가진 트랙션 작동 상태) 작동 범위에서, 변속기의 변속비(usoll)의 조정은 결정된 설정 변속비(uopt)에 따라 실행되거나, 또는
    - 검출된 음의 요구 모멘트 또는 요구 출력(Mab, soll)이 순시 변속비(uist)에서 최소로 가능한 엔진 모멘트(Mab, min)를 초과 또는 순시 변속비에서 최소 가능한 엔진 출력을 초과하는(작은 음의 요구 모멘트를 가진 오버러닝 작동 상태) 작동 범위에서, 변속기의 변속비(usoll)의 조정은 결정된 설정 변속비(uopt)에 따라 실행되는 것을 특징으로 하는 변속비 조정 시스템.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    변속기(112)는 변속비 범위(Ii)가 할당되어 있는 이산적 변속단(Gi)을 갖고있고, 변속비 범위(li) 중의 어느 범위에 조정하려는 변속비(usoll)가 있는지가 검출되고, 검출된 변속비 범위(li)에 따라 변속기 변속단(Gi)이 조정되는 것을 특징으로 하는 변속비 조정 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    변속비 범위(li)는 선택 가능한 변속비 폭을 가지며, 변속비 폭은 결정된 제1 값(FZ, FS)에 따라 또는 운전자 특성을 나타내는 제 2 값(FT)에 따라 선정되는 것을 특징으로 하는 변속비 조정 시스템.
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