KR101017968B1 - 내리막길 하강 상황에서 차량의 자동 트랜스미션을 제어하는 방법 - Google Patents

내리막길 하강 상황에서 차량의 자동 트랜스미션을 제어하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 트랜스미션(3)을 구동하는 엔진(2)을 포함하는 차량의 자동 트랜스미션을 제어하는 자동 트랜스미션 제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 방법은 차량의 하강 상황을 검지하는 단계, 및 상기 엔진이 에너지를 흡수하도록 기어비를 선택하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 차량이 내리막길을 하강하기 시작할 때와 차량이 내리막길을 하강하는 동안에 길이 방향 하강 개시 속도(Vmin)을 저장하고, 차량의 실제 속도(V)를 상기 하강 개시 속도(Vmin)과 비교함으로써, 실제 속도(V)가 상기 하강 개시 속도(Vmin)에 비해서 소정의 편차(VS)만큼 초과되는 경우에는, 상기 트랜스미션은 다운쉬프트(downshift)를 개시하도록 제어한다.

Description

내리막길 하강 상황에서 차량의 자동 트랜스미션을 제어하는 방법{METHOD FOR CONTROLLING AUTOMATIC TRANSMISSION OF A VEHICLE ON A DOWNHILL SLOPE}
본 발명은 내리막길 하강 상황에서 차량의 자동 트랜스미션을 제어하는 방법에 관한 것이다.
자동 트랜스미션, 특히 유압 제어식 트랜스미션을 구비한 차량은 오래전부터 내리막길 하강 상황에서 드러나는 문제점을 가지고 있었다. 실제로, 운전자가 액셀러레이터(accelerator)를 해제하는 동안에, 차량은 가장 높은 기어비를 채택하거나, 트랜스미션의 모든 기어의 맞물림을 해제한다. 그 결과, 차량은 내리막길 하강 상태에서는 그 속도를 조절하기 위한 엔진 브레이크의 혜택을 받을 수가 없다.
이와 같은 단점을 해결하기 위해서, 유럽 특허 제1 041 314호에는, 자동 트랜스미션을 제어하는 방법이 개시되어 있는데, 그 방법에 의하면 차량이 통행하는 경사면의 경사를 검출하며, 이 시점에서 특정 차량 제어 규칙이 적용된다. 상기 차량 제어 규칙은 지도 형태로 메모리에 저장된 것으로서, 엔진의 브레이크 효과를 얻기 위한 기어비를 변경하는 것이다. 또한, 상기 규칙은 차량의 속도, 필요한 동력 및 기어비 간의 대응 관계를 설정한다.
그러나, 이와 같은 통행 규칙은 중간 정도의 내리막길 상황에만 적용될 뿐이다. 매우 강력한 엔진의 브레이크 효과가 필요한 심한 경사의 경우에는 일반적으로 엔진의 브레이크 효과를 얻기 위해 기어비가 높게 선택된다. 마찬가지로, 매우 약한 경사의 경우에는, 엔진의 브레이크 효과가 너무 강력하여 차량이 서행한다.
따라서, 본 발명의 목적은 차량이 처할 수 있는 모든 내리막길 하강 상황에 적용되는 차량의 자동 트랜스미션을 제어하는 방법을 제공하는 데 있다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 자동 트랜스미션을 구동하는 엔진을 포함하는 차량의 자동 트랜스미션을 제어하는 자동 트랜스미션 제어 방법으로서, 차량의 하강 상황을 검지하는 단계 및 상기 엔진이 에너지를 흡수하도록 기어비를 선택하는 단계를 포함하는 자동 트랜스미션 제어 방법에 있어서, 차량이 내리막길을 하강하기 시작할 때와 차량이 내리막길을 하강하는 동안에 길이 방향 하강 개시 속도를 저장하고, 차량의 실제 속도를 상기 하강 개시 속도와 비교함으로써, 실제 속도가 상기 하강 개시 속도를 소정의 편차만큼 초과하는 경우에는, 상기 트랜스미션이 다운쉬프트(저속기어 전환; downshift)를 개시하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 트랜스미션 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명에 의하면, 기어비가 일반적인 규칙에 따라 선택되지 않고, 차량의 상황을 분석한 이후에 다운쉬프트를 개시하는 것에 의해, 명백하게 차량의 상황에 따라 선택된다. 실제로, 하강 상황에서 차량이 가속되어 하강 개시 속도를 실질적으로 초과하는 기간 동안에는 다운쉬프트가 필요한 것으로 보인다.
특정 일실시예에서, 상기 차량에는 속도 제어 장치가 장착된다.
바람직하게는, 내리막길의 경사가 소정의 경사 한계값보다 클 경우에, 엔진에 대한 동력 요구가 소정의 동력 한계값보다 작을 경우에, 그리고 브레이크가 작동되지 않는 경우에, 하강 상황이 검지된다. 브레이크의 작동은 일반적으로 본 발명에서 운전자가 차량의 속도를 늦추려는, 다시 말해서 차량을 멈추려는 의도가 있다는 것에 대응하므로, 본 발명의 목적을 구성하는 상황에는 해당되지 않는다. 따라서, 하강 상황은 차량이 통행하는 경사가 존재하고, 한계값보다 낮은 동력 요구에 의해 지시되는 바와 같은, 운전자가 가속시키지 않는다는 의도가 있다는 것에 대응한다. 이와 같은 동력 요구는 액셀러레이터 페달의 위치에 의해서, 예를 들면 완전히 해제된 페달의 위치에 의해서 추정될 수 있다. 속도 제어 장치를 구비한 차량의 경우에, 동력 요구는 액셀러레이터 페달의 위치와 동등한 엔진 제어 레벨에 의해서 측정된다. 이는 점화 제어식 엔진의 경우에는 버터플라이(butterfly) 밸브의 위치이거나, 또는 디젤 엔진의 경우에는 분사되는 연료의 양 또는 엔진에 의해 전달되는 토크일 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 방법은 다운쉬프트를 개시하기에 앞서, 엔진의 에너지 흡수 용량이 소정의 동력 한계값보다 작다는 것을 확인하는 보충 테스트 단계를 포함한다. 다운쉬프트를 개시하기에 앞서, 본 발명의 방법은 엔진이 에너지를 충분히 흡수할 수 있는 상태가 아닌 것을 확인한다. 이에 따라, 속도의 초과가 엔진이 차량을 백(back)으로 유지하는 엔진의 용량 부족으로 인한 것인 경우, 다운쉬프트가 개시되지 않는다. 사전에 다운쉬프트가 개시된 경우에는, 차량이 서행하게 하여 하강 개시 속도에 접근하게 하는 것에 의해 새로운 다운쉬프트를 방지한다.
구체적으로, 엔진의 에너지 흡수 용량은 엔진의 회전 속도에 의해 결정된다. 실제로 동력 요구량이 0(버터플라이 밸브가 폐쇄되거나 분사 연료가 0임)일 때, 엔진의 회전 속도와 엔진의 에너지 흡수 용량을 상관시키는 것이 용이하다.
유리하게는, 흡수 용량의 동력 한계값은 경사에 대한 증가 함수이다. 다운쉬프트를 야기하는 경사가 크고 소정의 동력 한계값이 높아짐에 따라, 엔진 브레이크는 더 이상 차량의 전속력 운전을 방지하는 데 충분한 역할을 하지 못하게 된다. 흡수 용량이 엔진 회전 속도에 의해 결정되는 경우에, 경사의 함수로서 증가하는 엔진 회전 속도 한계값에 대하여 다운쉬프트가 개시될 것이다. 예를 들면 점화 제어식 엔진의 경우에, 실질적으로 소정의 한계값은 5% 미만의 경사에 대하여 1800 내지 2000 rpm, 5 내지 10%의 경사에 대하여 2500 내지 3000 rpm , 그리고 10%를 초과하는 경사에 대하여 3500 내지 4000 rpm이다. 디젤 엔진의 경우에, 이러한 한계값들은 다소 낮다.
소정의 속도의 편차에 관하여, 이 편차는 5 내지 10 km/h인 것이 바람직하다. 속도 제어 장치가 장착된 차량의 경우에는, 소정의 속도의 편차의 변동폭이 작고, 그렇지 않은 경우에는 크다. 또한, 소정의 속도의 편차는 실제 기어비에 좌우될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 트랜스미션을 구동하는 엔진을 포함하는 차량의 자동 트랜스미션을 제어하는 자동 트랜스미션 제어 장치로서, 차량의 하강 상황을 식별하기 위한 식별 수단 및 상기 엔진이 에너지를 흡수하도록 기어비를 선택하기 위한 선택 수단을 포함하는 자동 트랜스미션 제어 장치에 있어서, 차량이 내리막길을 하강하기 시작할 때와 차량이 내리막길을 하강하는 동안에 길이 방향 하강 개시 속도를 측정하고 저장하기 위한 측정 및 저장 수단, 차량의 실제 속도를 상기 하강 개시 속도와 비교하기 위한 비교 수단, 및 상기 실제 속도가 상기 하강 개시 속도를 소정의 편차만큼 초과하는 경우에는, 상기 트랜스미션이 다운쉬프트를 개시하도록 제어하기 위한 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 트랜스미션 제어 장치를 제공하는 것이다.
이외에도, 본 발명의 또 다른 목적은 전술한 바와 같은 자동 트랜스미션 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 및 자동 트랜스미션을 포함하는 차량을 제공하는 것이다.
이하에서는, 본 발명의 다른 특징과 장점들을 첨부된 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 방법에 사용되는 동력 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 방법이 적용되는 차량은 엔진(2)과 자동 트랜스미션(3)으로 이루어진 동력 장치(1)를 포함한다. 상기 엔진(2)은 예를 들면, 디젤형 열기관이거나 점화 제어식 엔진으로서, 트랜스미션(3)과, 이어서 휠(wheel)(4)에 동력을 공급한다. 상기 트랜스미션(3)은 예를 들면, 외파선형 트레인(epicycloid train)을 구비한 자동 박스, 로봇화된 기어 박스, 또는 도르래식 변속기이다. 전자 제어 유닛(5)은 사용하고자 하는 기어비를 직접 결정하거나, 예를 들면 유압 시스템과 같은 상기 트랜스미션(3)의 자율적인 제어 장치에 작용하는 것에 의해, 트랜스미션(3)을 제어할 수 있다.
상기 전자 제어 유닛(5)은, 예컨대 정보 처리 프로그램의 형태로 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. 상기 전자 제어 유닛은 지정된 차량의 상태에 관한 정보, 구체적으로 브레이크 페달(6)의 위치(F), 액셀러레이터 페달(7)의 위치(Acc), 차량의 속도(V), 엔진의 회전 속도(NTA), 및 경사(P)를 결정하는 데 사용되는 정보, 또는 경우에 따라서는 경사(P)에 관한 직접적인 정보를 수신한다. 상기 엔진의 회전 속도(NTA)는 예를 들면, 엔진의 제어기(8)에 의해서 전달된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 초기화 단계(20) 다음에, 유닛은 단계 21로 진행하여 전술한 바와 같은 V, P, Acc, F 및 NTA에 관한 데이터를 얻는다. 테스트 단계(22)에서, 경사(P)를 소정의 경사 한계값(PS)과 비교한다. 경사(P)가 경사 한계값(PS)보다 클 경우에는, 차량이 경사면 하강을 개시한 것으로 판단하여, 테스트 단계(23)로 진행한다. 그렇지 않을 경우에는, 단계 26으로 진행한다.
테스트 단계(23)에서, 액셀러레이터의 위치(Acc)를, 액셀러레이터 위치의 한계값(AccS)로 표시되는 소정의 동력 한계값과 비교한다. 상기 액셀러레이터의 위치(Acc)가 상기 액셀러레이터의 위치의 한계값(AccS)을 초과할 경우에는, 단계 26으로 진행한다. 그렇지 않을 경우에는, 액셀러레이터 페달이 해제된 것으로 간주하고 테스트 단계(24)로 진행하여, 브레이크 페달의 위치를 확인한다. 브레이크가 작동되고 있다면, 위치(F)는 1과 같게 되어, 단계 26으로 진행한다. 그렇지 않을 경우에는, 단계 25로 진행한다.
단계 25는 하강 개시 속도(Vmin)가 유지되는, 차량이 하강 상태일 때 도달된다. 이와 달리, 단계 26에서는 차량이 하강 상황이 아닐 때, 변수 Vmin이 실제로 차량의 현재 속도(V)로 갱신된다.
상기 단계(25, 26) 중 어느 하나의 종료시에, 테스트 단계(27)가 수행된다. 상기 테스트 단계(27)에서, 속도(V)를 하강 개시 속도(Vmin)와 비교한다. 상기 속도(V)가 상기 하강 개시 속도(Vmin)에 양의 값인 속도 편차(VS)를 더한 값보다 크지 않을 경우에는, 단계 21로 되돌아가도록 프로그램이 실행된다. 이와 같은 상황은 차량의 속도가 상기 하강 개시 속도(Vmin)와 그다지 큰 차이가 없는 경우에 해당한다. 구체적으로, 이 경우는 단계 26이 막 실행된 경우인데, 그 이유는 설명한 상태가 항상 확인되기 때문이다. 이와 반대인 경우에는, 다시 말해서 상기 속도(V)가 상기 하강 개시 속도(Vmin)에 속도 편차(VS)를 더한 값보다 클 경우에는, 단계 28로 진행한다.
테스트 단계(28)를 수행하는 동안에, 엔진의 회전 속도(NTA)를 회전 속도 한계값(NS)과 비교한다. 상기 엔진의 회전 속도(NTA)가 상기 회전 속도 한계값(NS)보다 클 경우에는, 엔진은 이미 빠르게 회전하여 소정의 동력 한계값보다 크고 회전 속도 한계값(NS)에 대응하는 동력을 흡수한다. 다운쉬프트는 명령되지 않으며, 프로그램은 단계 21로 되돌아가도록 실행된다. 이와 반대의 경우에는, 단계 29가 실행되는데, 여기서는 다운쉬프트 명령이 트랜스미션으로 전달되어 기어비를 축소시킨다. 연속적인 변화율을 갖는 트랜스미션의 경우에, 다운쉬프트 명령은 트랜스미션의 초기 회전 속도를 증가시키는 명령의 형태를 취할 수 있다. 이어서, 프로그램은 단계 21로 되돌아가도록 실행된다. 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 한계값(NS)은 내리막길의 경사에 대한 함수이다.
경사(P)에 대한 산정은 예를 들면, 유럽 특허 제1 041 314호에 개시된 바와 같은 방법에 의해 수행할 수 있다. 그 방법에 의하면, 계산된 가속도(γc)를 산정하여 실제 가속도(γm)와 비교한다. 계산된 가속도를 산정할 때는 하기 수학식 1을 이용한다.
[수학식 1]
γc = rap(N)·C엔진/반경·중량 - 1/2ρ·Scx·V차량/중량·g·kr
상기 식에서,
- rap(N)은 기어비 N에 대하여 휠에 부가되는 감속비를 나타내고,
- C엔진은, 예컨대 액셀러레이터 페달의 위치 및 엔진 회전 속도의 함수로서 엔진의 제어 유닛에 의해 결정된 엔진 토크를 나타내며.
- 반경은 휠의 반경이고,
- 중량은 2인승 차량의 중량이며,
- ρ는 공기의 밀도이고,
- Scx는 차량의 항력 계수이며,
- g는 중력 가속도 (g= 9.81 m/s2)이고,
- kr은 회전에 대한 저항이다.
따라서, 차량이 따르게 되는 경사(P) (내리막길 하강의 경우에는 양의 수치)는 하기 수학식 2에 의해서 계산된다.
[수학식 2]
P = (γm - γc)/g
이와 같은 산정은 수집된 정보로부터 유닛(5)에 의해 수행되거나, P 값을 직접 유닛(5)에 전달하는 차량의 다른 시스템에 의해 수행된다. 정보는 예를 들면, 도시되지 않은 포착기로부터, 엔진 제어기(8)로부터, 또는 차량의 다른 시스템으로부터 임의의 연산 네트워크에 의해 수집한다. 유럽 특허 제1 106 872호에도 동일한 방법이 개시되어 있다. 그 밖의 다른 경사 산정 방법도 사용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 차량이 처할 수 있는 모든 내리막길 하강 상황에 적용되는 차량의 자동 트랜스미션을 제어하는 방법 및 시스템이 제공된다.

Claims (9)

  1. 자동 트랜스미션(3)을 구동하는 엔진(2)을 포함하는 차량의 자동 트랜스미션(3)을 제어하는 자동 트랜스미션 제어 방법으로서,
    - 차량의 하강 상황을 검지하는 단계와,
    - 상기 엔진(3)이 에너지를 흡수하도록 기어비를 선택하는 단계
    를 포함하는 자동 트랜스미션 제어 방법에 있어서,
    - 차량이 내리막길을 하강하기 시작할 때와 차량이 내리막길을 하강하는 동안에 길이 방향 하강 개시 속도(Vmin)를 저장하고, 차량의 실제 속도(V)를 상기 하강 개시 속도(Vmin)와 비교함으로써,
    - 실제 속도(V)가 상기 하강 개시 속도(Vmin)를 소정의 펀차(VS)만큼 초과하는 경우에는, 상기 트랜스미션이 다운쉬프트(downshift)를 개시하도록 제어하며,
    - 상기 다운쉬프트를 개시하기에 앞서, 엔진의 에너지 흡수 용량이 에너지 흡수 용량의 소정 동력 한계값(NS)보다 작은 것을 확인하는 보충 테스트 단계(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 트랜스미션 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 경사(P)가 소정의 경사 한계값(PS)보다 큰 경우, 엔진의 동력 요구량(Acc)이 소정의 동력 한계값(AccS)보다 작은 경우, 및 브레이크가 작동하지 않는 경우에, 하강 상황을 결정하는 것을 특징으로 하는 자동 트랜스미션 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 엔진의 에너지 흡수 용량은 엔진의 회전 속도(NTA)에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 자동 트랜스미션 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 엔진의 에너지 흡수 용량의 동력 한계값(NS)은 경사(P)가 증가함에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 자동 트랜스미션 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 소정의 속도 편차(VS)는 5 내지 10 km/h 범위인 것을 특징으로 하는 자동 트랜스미션 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차량은 속도 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동 트랜스미션 제어 방법.
  8. 자동 트랜스미션(3)을 구동하는 엔진(2)을 포함하는 차량의 자동 트랜스미션(3)을 제어하는 자동 트랜스미션 제어 장치로서,
    - 차량의 하강 상황을 식별하기 위한 식별 수단과,
    - 상기 엔진이 에너지를 흡수하도록 기어비를 선택하기 위한 선택 수단
    을 포함하는 자동 트랜스미션 제어 장치에 있어서,
    - 차량이 내리막길을 하강하기 시작할 때와 차량이 내리막길을 하강하는 동안에 길이 방향 하강 개시 속도(Vmin)를 측정하고 저장하기 위한 측정 및 저장 수단과,
    - 차량의 실제 속도(V)를 상기 하강 개시 속도(Vmin)와 비교하기 위한 비교 수단과,
    - 상기 실제 속도(V)가 상기 하강 개시 속도(Vmin)를 소정의 편차(VS)만큼 초과하는 경우에 트랜스미션이 다운쉬프트를 개시하도록 제어하기 위한 제어 수단과,
    - 상기 다운쉬프트를 개시하기에 앞서 엔진의 에너지 흡수 용량이 에너지 흡수 용량의 소정 동력 한계값(NS)보다 작은 것을 확인하는 수단
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 트랜스미션 제어 장치.
  9. 제8항에 따른 자동 트랜스미션 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진 및 자동 트랜스미션을 포함하는 차량.
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