KR101262064B1 - 자동변속기 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수제어방법 - Google Patents

자동변속기 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정지전 상태에서 매뉴얼모드의 하향변속중에 엔진회전수를 터빈회전수에 근접하게 제어하여 변속 충격을 최소화할 수 있는 엔진회전수 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어방법은, 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전에 하향 변속을 하는 경우에 변속구간을 구간 구분하여, 각 구간 구분별로 목표 엔진회전수(nEngDest)와 실제 엔진회전수(nEng) 사이의 회전수 차이에 의한 추종제어로 엔진토크증가 명령을 통해 엔진회전수 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
자동변속기, 매뉴얼모드, 하향변속, 엔진회전수, 토크회전수.

Description

자동변속기 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어방법 {Control Method for Engine RPM at Down-Shift before Stop}
도 1 종래 자동변속기 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 회전수와 압력을 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 이해를 돕기 위한 엔진회전수 제어시스템에 대한 대략적인 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 엔진회전수 제어방법을 개념을 보여주는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 엔진회전수 제어방법을 나타내는 순서도,
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 차량정보 검출부 10a: 변속기 검출부
10b: 터빈회전수 검출부 10c: 엔진회전수 검출부
10d: TPS 20: TCU
30: 스로틀 밸브 40: ECU
본 발명은 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정지전 상태에서 매뉴얼모드의 하향변속중에 엔진회전수를 터빈회전수에 근접하게 제어하여 변속 충격을 최소화할 수 있는 엔진회전수 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 자동변속기는 엔진으로부터 동력을 전달받는 토크 컨버터에 연결되어 있는 다단 변속기어 메커니즘이 있으며, 차량의 주행 상태에 따라 변속기어 메커니즘의 기어단 중 어느 하나의 단을 선택하기 위한 유압작동 마찰요소와 제어밸브를 작동시키는데 필요한 유압을 공급하는 유압제어 시스템으로 이루어진다.
이와 같은 자동변속기는 통상, 자동변속기 전자제어장치(Transmission Control Unit; 이하, TCU라 함)가 엔진과 자동변속기간에 각종 신호들을 서로 주고받으면서, 차량의 주행 상태에 따른 적절한 변속단 변경을 수행하게 된다.
상기한 자동변속기 장착 차량의 경우 차량 감속 상태에서 운전자의 수동 조작이 이루어질 수 있도록 하는 매뉴얼모드에서 하향변속을 하는 경우 도 1에 도시된 바와 같이 해방 압력 및 결합 압력의 제어를 통해 변속을 수행한다.
이때 엔진회전수는 터빈회전수에 따른 토크 컨버터의 역구동 특성에 의해 주로 결정되며, 이때 ECU는 엔진회전수가 일정 회전수 이하로 내려가지 않도록 제어한다.
그런데 종래의 이와 같은 엔진회전수 제어방법은 토크 컨버터의 특성에 의해 터빈과 엔진의 슬립 회전수가 결정되며 이 값이 상대적으로 클 경우 엔진 브레이크 특성을 거의 보이지 않아 운전자가 변속을 한다는 느낌을 거의 받을 수 없다.
특히, 최근 적용되고 있는 고출력 엔진용 초편평형 및 박형 토크 컨버터의 경우 구동측 성능을 확보하기 위하여 역구동 성능이 불리한 경우가 대부분이며 이런 경우 터빈과 엔진 간 슬립량이 더 커져 더욱더 엔진 브레이크 특성을 가질 수 없다.
상기한 바와 같이 엔진 브레이크 특성을 보이지 않으므로 인위적인 과도한 결합 압력 상승을 통해 가상의 엔진 브레이크 느낌을 가지도록 압력 제어를 수행하는 경우도 있으나 이럴 경우 자동변속기 편차 등에 의해 변속 충격 등이 발생할 우려가 있다.
이러한 문제점은 매뉴얼모드가 아닌 자동모드에서도 발생할 수 있으며 최근 자동변속기에는 정지전에 엔진회전수를 상승시켜 이러한 문제점을 원천적으로 해결하는 로직이 적용되었으나 아직까지 매뉴얼모드의 하향변속에는 적용 예가 없다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하향변속 시 엔진회전수가 터빈회전수와 같은 형상으로 증가하므로 수동변속기에서와 같은 엔진 브레이크감을 운전자가 인지할 수 있고, 제어가 쉬워져 더 좋은 변속감을 느낄 수 있으며, 터빈회전수와 엔진회전수와의 차이가 작으므로 운전자의 갑작스런 스로틀 밸브 증가나 감소 등에 의한 충격을 최소화할 수 있는 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 매뉴얼 모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어방법은, 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전에 하향 변속을 하는 경우에 변속구간을 구간 구분하여, 각 구간 구분별로 목표 엔진회전수(nEngDest)와 실제 엔진회전수(nEng) 사이의 회전수 차이에 의한 추종제어로 엔진토크증가 명령을 통해 엔진회전수 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 이해를 돕기 위한 엔진회전수 제어시스템에 대한 대략적인 구성도로서, 차량정보 검출부(10), TCU(20), 스로틀 밸브(30) 및 ECU(40)로 이루어진다.
차량정보 검출부(10)는 차량의 주행 조건에 관한 각종 정보를 검출하기 위한 구성부로서, 특히 자동변속기의 변속 위치를 검출하기 위한 변속단 검출부(10a)와, 토크 컨버터의 터빈 회전수를 검출하기 위한 터빈회전수 검출부(10b)와, 엔진 회전수를 검출하기 위한 엔진회전수 검출부(10c)와, 운전자의 가속페달 조작에 연동하는 스로틀 밸브의 개도량을 감지하기 위한 TPS(10d)로 이루어진다.
TCU(20)는 상기 차량정보 검출부(10)에 의해 검출되는 정보를 바탕으로 주행 조건을 감지하여 주행 조건에 따라 자동변속기의 변속 패턴을 설정하며, 특히 엔진회전수 제어구간을 여러 구간을 나누어 엔진토크증가(TQI_TCU_INC) 명령을 통해 엔진회전수 제어를 수행한다.
ECU(40)는 TCU(20)가 정지전 상태에서 매뉴얼모드의 하향변속중에 엔진회전 수를 터빈회전수에 근접하게 제어하는 기능을 완료하면, TCU(20)로부터 제어하는 기능을 물려받아 수행한다.
따라서 본 발명에 따른 매뉴얼모드의 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어는 TCU(20)에 의해 수행되고 이 수행이 완료된 후 제어는 ECU(40)에 의해 수행된다.
스로틀 밸브(30)는 TCU(20)의 TQI_TCU_INC 명령에 의해 개도량을 늘려 엔진회전수를 증가시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 엔진회전수 제어방법을 개념을 보여주는 도면이다.
정지전 상태에서 매뉴얼모드의 하향변속 중에 엔진회전수를 터빈회전수에 근접하게 제어함으로써 종래기술이 갖고 있는 문제점을 해결할 수 있으며 도 3은 이러한 본 발명의 개념을 보여 준다.
도 3에서 목표 엔진회전수는 매뉴얼 레버에 의해서 햐향 변속이 시작하는 점에서 설정이 시작되어 제어 최종변속점까지 그 값을 설정한다.
정지전 상태에서 하향변속시에는 엔진회전수와 터빈회전수를 최대한 근접하도록 함으로써 변속 충격을 최소화할 수 있으므로 목표 엔진회전수는 아래의 식으로 결정된다.
목표 엔진회전수(nEngDest) = 기어비(rtoGear) * 출력회전수(nOutput)
엔진회전수 제어구간은 4 구간으로 구분되며 상기 TCU(20)가 엔진회전수 제어에 대한 명령을 직접 줄 수 없으므로 엔진토크증가(TQI_TCU_INC) 명령을 통해 엔진 회전수 제어를 수행한다.
즉, 본 발명은 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전에 하향 변속을 하는 경 우에 변속구간을 구간 구분하여, 각 구간 구분별로 목표 엔진회전수(nEngDest)와 실제 엔진회전수(nEng) 사이의 회전수 차이에 의한 추종제어로 엔진토크증가 명령을 통해 엔진회전수 제어를 수행한다.
도 4는 본 발명에 따른 엔진회전수 제어방법을 나타내는 순서도로서, 각 구간에서 제어방법을 도 3을 참고로 설명하면 다음과 같다.
제1제어구간은 목표 엔진회전수(nEngDest)보다 상대적으로 작은 실제 엔진회전수(nEng)를 목표 엔진회전수에 근접하게 상승시키는 구간으로서, 매뉴얼 셀렉트 신호점(SS점)에서 실제 변속시작점(SB점) 사이이고, 목표 엔진회전수와 실제 엔진 회전수의 차이가 설정값(nEngDiff)보다 큰 지 비교하여(S402), 큰 경우에 오픈루프(openloop) 방식으로 엔진회전수 상승 제어를 수행하며(S410), 이때 엔진토크증가(TQI_TCU_INC)값은 수학식 1과 같이 정해진다.
엔진토크증가값 = C1 * (nEngDest - nEng) * C2 * C3
여기서 C1 계수는 변속 종류에 따라 달라지는 계수이고, C2 계수는 터빈회전수, C3 계수는 목표 엔진회전수와 실제 엔진회전수의 차이가 설정값(nEngDiff)보다 큰지를 비교하여 큰 경우 C3=1, 아니면 C3=0으로 설정되는 계수이다.
제2제어구간은 매뉴얼 셀렉트 신호점(SS점)에서 실제 변속시작점(SB점) 사이이고, 목표 엔진회전수와 실제 엔진회전수의 차이가 설정값(nEngDiff)보다 작은지 지 비교하여(S404), 작은 경우에 엔진토크증가(TQI_TCU_INC)값을 유지한다(S412).
즉, 제1제어구간 이후의 제2제어구간은 제1제어구간의 엔진회전수 상승 오픈 루프 제어에 의해 목표 엔진회전수와 실제 엔진회전수의 차이가 크지 않으므로 현재의 상태를 유지하도록 엔진토크증가(TQI_TCU_INC)값을 유지하는 제어를 하며 SB점 이전까지 유지한다.
제3제어구간은 실제 변속시작점(SB점)에서 변속종료점(SF점)까지의 실 변속이 일어나는 구간으로(S406), 정지전 하향변속의 경우 엔진회전수가 상승하게 된다.
이 제3제어구간에서는 터빈회전수와 엔진회전수를 최대한 근접하도록 하는 것이 바람직하므로, 목표 엔진회전수를 실제 터빈회전수와 같게 해야 하며, 이를 위해 엔진회전수 상승의 PID 피드백 제어를 수행한다(S414).
제4제어구간은 변속종료점(SF)에서 제어 최종변속점(SE)까지의 구간으로서(S408), 변속 중 엔진회전수 제어를 중지하고 TCU(20)에서 ECU(40)로 제어를 넘겨 주는 구간이다.
변속 동기점에서 일정시간 경과후 제어를 시작하여 제어 최종변속점(SE)까지 수행한다.
상기 제어 최종변속점(SE)에서의 엔진토크증가값(TQI_TCU_INC)은 0이 되어야 하므로, 시작점에서의 엔진토크증가값과 제어 최종변속점까지의 시간을 계산하여 램프(ramp) 형태로 엔진토크증가(TQI_TCU_INC) 저감 제어를 한다(S416).
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 하향변속시 엔진회전수가 터빈회전수와 같은 형상으로 증가하므로 수동변속기에서와 같은 엔진 브레이크감을 운전자가 인 지할 수 있고, 터빈회전수와 엔진회전수와의 차이가 작으므로 운전자의 갑작스런 스로틀 밸브 증가나 감소 등에 의한 충격을 최소화할 수 있으며, 하향변속시 제어가 쉬워져 더 좋은 변속감을 느낄 수 있다.

Claims (6)

  1. 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전에 하향 변속을 하는 경우에 변속구간을 구간 구분하여, 각 구간 구분별로 목표 엔진회전수(nEngDest)와 실제 엔진회전수(nEng) 사이의 회전수 차이에 의한 추종제어로 엔진토크증가 명령을 통해 엔진회전수 제어를 수행하며, 상기 변속구간이 매뉴얼 셀렉트 신호점(SS점)에서 실제 변속시작점(SB점) 사이의 구간에서 목표 엔진회전수와 실제 엔진회전수 사이의 회전수 차이가 설정값보다 큰 지 비교하여 회전수 차이가 더 크면 엔진회전수 상승 제어를 수행하는 제1단계와,
    상기 회전수 차이가 설정값보다 작은 경우에 현재의 상태를 유지하도록 엔진토크증가값을 유지하는 제2단계와,
    상기 실제 변속시작점(SB점)에서 변속종료점(SF점) 사이의 구간에서 피드백 방식으로 엔진회전수 상승 제어를 수행하는 제3단계와,
    상기 변속종료점(SF점)에서 제어 최종변속점(SE점) 사이의 구간에서 제어 최종변속점(SE점)에서 엔진토크증가값이 0이 되도록 엔진토크증가 저감 제어를 하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단계에서 오픈루프 방식으로 엔진회전수 상승 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어방법.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 엔진회전수 상승 제어를 수행하는 엔진토크증가값은 수학식 1에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어방법.
    [수학식 1]
    엔진토크증가값 = C1 * (nEngDest - nEng) * C2 * C3
    여기서 C1 계수는 변속 종류에 따라 달라지는 계수이고, C2 계수는 터빈 회전수, C3 계수는 목표 엔진회전수와 실제 엔진회전수의 차이가 설정값(nEngDiff)보다 큰지를 비교하여 큰 경우 C3=1, 아니면 C3=0으로 설정되는 계수이다.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3단계에서 PID 피드백 방식으로 엔진회전수 상승 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4단계에서 변속 동기점에서 일정시간이 경과한 후 시작점에서의 엔진토크증가값과 제어 최종변속점까지의 시간을 계산하여 램프 형태로 엔진토크증가 저감 제어를 하는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 매뉴얼모드에서 정지전 하향변속시 엔진회전수 제어방법.
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