KR101327098B1

KR101327098B1 - 고객 감성 기반 변속감 정량화 평가 방법

Info

Publication number: KR101327098B1
Application number: KR1020120105676A
Authority: KR
Inventors: 전병욱
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2013-11-22
Also published as: DE102012112949B4; CN103674543A; CN103674543B; US20140088789A1; JP2014066692A; DE102012112949A1; US9128814B2

Abstract

본 발명은 감성공학적인 개념을 이용하여 차량의 가속 변속시 탑승자가 느끼는 변속감을 보다 개관적으로 정량화하여, 이를 기반으로 보다 적절한 최적의 변속감 제어가 가능하도록 하기 위한 차량의 변속감 평가방법을 제공한다.

Description

고객 감성 기반 변속감 정량화 평가 방법{The Shift Quality Metric of Automatic Transmission based on Human Factors Method}

본 발명은 차량의 변속감 평가방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동변속기를 탑재한 차량의 변속감을 정량적으로 평가할 수 있도록 하여, 보다 객관적이고 적절한 변속제어를 구현할 수 있는 기반 기술에 관한 것이다.

자동변속기를 탑재한 차량은 통상 유압제어를 통해 변속제어를 실현하도록 하는 메커니즘을 가지고 있는데, 그 궁극적인 목표는 탑승자가 느끼는 변속감이 우수하게 느껴지도록 하는 것이다.

따라서, 변속제어로 탑승자의 욕구를 적절히 충족시키기 위해서는, 우선 자동변속기 탑재차량의 변속시 발생되는 차량의 거동에 대하여 탑승자가 실제로 느끼는 주관적인 변속감을 객관적이며 정량적으로 표현할 수 있어야 한다.

종래에는 이러한 변속감을 표현하기 위해, 차량에 장착된 가속도 센서의 전후 방향 G값의 변동량으로부터 사람이 느끼는 충격을 정성적으로 판단하는 방법이 주로 사용되어 왔다.

그러나 너무 완만한 가속도 변동량은 오히려 가속 지연감으로 느껴지게 되므로 결국 가속도 변동량을 변속 특성으로 취급하여 변속감의 제어 목표를 설정하는 것은 불합리한 것이며, 변속의 응답 시간만을 빠르게 추구할 경우 가속 당돌감이나 변속 충격을 느끼게 되므로 결국 사람이 만족하는 변속감에는 부드러움과 체결감이 어느 정도 적정 수준으로 혼재해야 한다는 것을 의미한다. 하지만 ‘적절한 체결감을 부여하는 가속도 변화량’의 기준은 매우 감성적인 것으로서 종래의 기계 공학적인 방법으로는 목표 수치의 설정에 한계가 따른다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 감성공학적인 개념을 이용하여 차량의 가속 변속시 탑승자가 느끼는 변속감을 보다 개관적으로 정량화하여, 이를 기반으로 보다 적절한 최적의 변속감 제어가 가능하도록 하기 위한 차량의 변속감 평가방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 변속감 평가방법은

차량의 전후 방향의 가속도신호로부터, 초기 가속도 반응시간(X₁), 최종 가속도 도달시간(X₂), 최대 가속도 도달 후 일정 시간 동안의 평균 가속도 유지량(X₃), 가속도 상승 기울기(X₄), 초기 최대 저크(X₅) 및 말기 최대 저크(X₆)의 총 6가지 측정인자를 검출하는 측정인자검출단계와;

상기 측정인자들에 서로 다른 연산계수를 각각 곱한 것을 합하여, 반응속도, 반응강도, 부드러움 및 매끄러움의 4가지 핵심 감성 인자를 산출하는 감성인자산출단계와;

상기 4가지 핵심 감성 인자들에 서로 다른 가중치를 각각 곱한 것을 합하여, 종합 감성 평점을 구하는 감성평점산출단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 감성공학적인 개념을 이용하여 차량의 가속 변속시 탑승자가 느끼는 변속감을 보다 개관적으로 정량화하여, 이를 기반으로 보다 적절한 최적의 변속감 제어가 가능하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 변속감 평가방법을 설명한 블록도,
도 2는 본 발명에 따라 차량의 전후 방향의 가속도신호로부터 검출하는 6가지 측정인자를 설명한 그래프,
도 3은 본 발명에 따라 차량의 전후 방향의 가속도신호로부터 검출되는 6가지 측정인자를 정리한 도표,
도 4는 본 발명에 따라 감성인자산출단계에 사용되는 연산계수들의 일예를 정리한 도표,
도 5는 본 발명에 따라 감성평점산출단계에 사용되는 가중치들의 일예를 정리한 도표이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명 차량의 변속감 평가방법의 실시예는 차량의 전후 방향의 가속도신호로부터, 초기 가속도 반응시간(X₁), 최종 가속도 도달시간(X₂), 최대 가속도 도달 후 일정 시간 동안의 평균 가속도 유지량(X₃), 가속도 상승 기울기(X₄), 초기 최대 저크(X₅) 및 말기 최대 저크(X₆)의 총 6가지 측정인자를 검출하는 측정인자검출단계(S10)와; 상기 측정인자들에 서로 다른 연산계수를 각각 곱한 것을 합하여, 반응속도, 반응강도, 부드러움 및 매끄러움의 4가지 핵심 감성 인자를 산출하는 감성인자산출단계(S20)와; 상기 4가지 핵심 감성 인자들에 서로 다른 가중치를 각각 곱한 것을 합하여, 종합 감성 평점을 구하는 감성평점산출단계(S30)를 포함하여 구성된다.

즉, 자동변속기 차량에서 운전자의 가속페달 조작에 따른 차량의 전후 방향 가속도로부터 추출된 6가지의 측정인자에 각기 다른 상기 연산계수를 곱하여 합함으로써, 반응속도(Responsiveness), 반응강도(Strength), 부드러움(smoothness) 및 매끄러움(Unperceivable)의 4가지 핵심 감성 인자를 산출하고, 이들에 가중치를 부여하여 궁극적으로 종합 감성 평점을 구해내는 것으로, 운전자가 느끼는 변속감에 대하여, 객관적으로 정량화된 수치로 표현해낼 수 있도록 한 것이다.

본 실시예에서, 상기 감성인자산출단계(S20)와, 감성평점산출단계(S30)는 각각 운전자의 급가속(Sporty Kick Down)시와 완가속(Mild Kick Down)시로 구분하여 산출하며, 상기 급가속시와 완가속시의 구별은 엑셀페달센서 신호(APS)의 시간에 따른 변화율에 의해 이루어진다.

이는 운전자가 심리적으로 기대치에 대한 반응의 선형성을 매우 중요하게 여기기 때문에, 이러한 인간의 기대 심리를 충실히 반영하기 위해서는 감성 평점의 계산 모델링은 운전 의지별로 구분하는 것이 바람직하기 때문이며, 본 발명에서는 상기 운전 의지를 급가속이냐 완가속이냐로 구분하도록 한 것이다.

상기 급가속시와 완가속시의 구별은 다수의 실험 및 통계에 의하면, 엑셀페달센서 신호의 시간에 따른 변화율이 250%±50%/sec를 초과하면 급가속으로 판단하고, 그 이하이면 완가속으로 판단하는 것이 바람직할 것인 바, 본 실시예에서는 250%/sec를 기준으로 하고 있다.

상기 4가지 핵심 감성 인자들 중, 상기 반응속도는 운전자의 가속 의지만큼 차량이 빠르게 반응하였는가를 나타내며, 상기 반응강도는 가속시 파워감이 충분한가를 나타내고, 상기 부드러움은 가속도 상승이 부드러운가를 나타내며, 상기 매끄러움은 가속시 불쾌한 진동이 없는가를 나타내는 것으로서, 결과적으로 운전자가 느끼는 변속감이라고 하는 감성적인 대상에 가장 중요하게 영향을 주는 것을, 본 발명에서는 이와 같이 4가지의 핵심 감성 인자로 고려하도록 하는 것이다.

한편, 상기 6가지 측정인자들 중, 상기 초기 가속도 반응시간(X₁)은 운전자가 가속페달을 밟은 팁인(Tip-in) 시점의 가속도로부터 가속도가 소정비율 증가한 시점까지의 소요시간(T₁); 상기 최종 가속도 도달시간(X₂)은 운전자의 팁인 시점부터 최대가속도에 도달할 때까지의 소요시간(T₂); 상기 최대 가속도 도달후 일정 시간 동안의 평균 가속도 유지량(X₃)은 상기 최대가속도 도달 후, 소정시간 동안의 가속도 평균값(G₁); 상기 가속도 상승 기울기(X₄)는 상기 T1으로부터 T2까지의 가속도 기울기(△G); 상기 초기 최대 저크(X₅)는 상기 운전자의 팁인 이후 첫 번째 유효 피크 저크; 상기 말기 최대 저크(X₆)는 상기 T2 이후의 유효 피크 저크를 말한다.

여기서, 상기 초기 가속도 반응시간 (X₁)을 결정하는 데에 필요한, 가속도가 팁인 시점의 가속도로부터 증가하는 소정비율은, 상기 팁인 시점 가속도의 0.02±0.01의 범위이며, 상기 최대 가속도 도달후 일정 시간 동안의 평균 가속도 유지량(X₃)을 결정하는 데에 필요한, 상기 소정시간은 상기 최대가속도에 도달한 후, 150±50ms 이후부터 0.5±0.2sec 의 범위인 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 상기 소정비율은 상기 팁인 시점 가속도의 0.02배로 하고, 상기 소정시간은 최대가속도 도달 후, 150ms이후부터 0.5초 동안으로 하고 있다.

실질적으로, 상기 감성인자산출단계(S20)에서는 상기와 같이 구해진 6가지의 측정인자들에 대하여, 급가속 및 완가속 조건에 따라 도 4에 예시한 바와 같은 연산계수들에 의해 다음과 같은 수식의 연산을 통해 4가지 핵심 감성 인자를 산출한다.

1. 급가속 조건

반응속도 점수 : R ₁ = a ₁ X ₁ + a ₂ X ₂ + a ₃ X ₃ + a ₄ X ₄ + a ₅ X ₅ + a ₆ X ₆ + k _s

반응강도 점수 : R ₂ = a ₁ X ₁ + a ₂ X ₂ + a ₃ X ₃ + a ₄ X ₄ + a ₅ X ₅ + a ₆ X ₆ + k _s

부드러움 점수 : R ₃ = a ₁ X ₁ + a ₂ X ₂ + a ₃ X ₃ + a ₄ X ₄ + a ₅ X ₅ + a ₆ X ₆ + k _s

매끄러움 점수 : R ₄ = a ₁ X ₁ + a ₂ X ₂ + a ₃ X ₃ + a ₄ X ₄ + a ₅ X ₅ + a ₆ X ₆ + k _s

2. 완가속 조건

반응속도 점수 : R ₁ = b ₁ X ₁ + b ₂ X ₂ + b ₃ X ₃ + b ₄ X ₄ + b ₅ X ₅ + b ₆ X ₆ + k _m

반응강도 점수 : R ₂ = b ₁ X ₁ + b ₂ X ₂ + b ₃ X ₃ + b ₄ X ₄ + b ₅ X ₅ + b ₆ X ₆ + k _m

부드러움 점수 : R ₃ = b ₁ X ₁ + b ₂ X ₂ + b ₃ X ₃ + b ₄ X ₄ + b ₅ X ₅ + b ₆ X ₆ + k _m

매끄러움 점수 : R ₄ = b ₁ X ₁ + b ₂ X ₂ + b ₃ X ₃ + b ₄ X ₄ + b ₅ X ₅ + b ₆ X ₆ + k _m

여기서, 상기 ks, km은 모델링 시, 각 항목의 단위를 맞추기 위한 절편을 의미하며, 상기 연산계수들은 감성공학 실험을 통해 통계적으로 산출된 값이다.

상기한 바와 같이 구해진 4가지 핵심 감성 인자들은 상기 감성평점산출단계(S30)에서, 다시 급가속인가 완가속인가에 따라 구분되는 도 5에 예시된 바와 같은 서로 다른 가중치들을 다음과 같은 수식으로 곱하고 합하여, 최종적인 종합 감성 평점을 구하게 된다.

1. 급가속 조건

종합 감성 평점 : Score = c ₁ R ₁ + c ₂ R ₂ + c ₃ R ₃ + c ₄ R ₄

2. 완가속 조건

종합 감성 평점 : Score = d ₁ R ₁ + d ₂ R ₂ + d ₃ R ₃ + d ₄ R ₄

여기서, 상기 가중치들도 감성공학 실험을 통해 통계적으로 산출된 값이며, 이 가중치는 계측된 물리량으로부터 얻어진 종합 감성 평점에 각각의 핵심 감성 인자가 얼마나 기여하였는지를 파악하게 해 주는 값이다.

이상과 같은 방법으로 운전자의 킥다운 조작시 변속감을 객관적으로 정량화된 값으로 도출하게 되면, 이를 기반으로 보다 운전자의 기대치에 부응하는 적절한 변속 제어에 이를 활용할 수 있게 된다.

한편, 상기한 바와 같은 변속감 평가방법은 이와 같은 기능을 수행하는 전자제어유닛에 의해 수행되도록 할 수 있을 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S10; 측정인자검출단계
S20; 감성인자산출단계
S30; 감성평점산출단계

Claims

차량의 전후 방향의 가속도신호로부터, 초기 가속도 반응시간(X₁), 최종 가속도 도달시간(X₂), 최대 가속도 도달 후 일정 시간 동안의 평균 가속도 유지량(X₃), 가속도 상승 기울기(X₄), 초기 최대 저크(X₅) 및 말기 최대 저크(X₆)의 총 6가지 측정인자를 검출하는 측정인자검출단계(S10)와;
상기 측정인자들에 서로 다른 연산계수를 각각 곱한 것을 합하여, 반응속도, 반응강도, 부드러움 및 매끄러움의 4가지 핵심 감성 인자를 산출하는 감성인자산출단계(S20)와;
상기 4가지 핵심 감성 인자들에 서로 다른 가중치를 각각 곱한 것을 합하여, 종합 감성 평점을 구하는 감성평점산출단계(S30);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 변속감 평가방법.
청구항 1에 있어서,
상기 감성인자산출단계(S20)와, 감성평점산출단계(S30)는 각각 운전자의 급가속시와 완가속시로 구분하여 산출하며;
상기 급가속시와 완가속시의 구별은 엑셀페달센서 신호의 시간에 따른 변화율에 의해 이루어지는 것
을 특징으로 하는 차량의 변속감 평가방법.
청구항 2에 있어서,
상기 급가속시와 완가속시의 구별은 엑셀페달센서 신호의 시간에 따른 변화율이 250%±50%/sec를 초과하면 급가속으로 판단하고, 그 이하이면 완가속으로 판단하는 것
을 특징으로 하는 차량의 변속감 평가방법.
청구항 2에 있어서,
상기 4가지 핵심 감성 인자들 중,
상기 반응속도는 운전자의 가속 의지만큼 차량이 빠르게 반응하였는가를 나타내며;
상기 반응강도는 가속시 파워감이 충분한가를 나타내고;
상기 부드러움은 가속도 상승이 부드러운가를 나타내며;
상기 매끄러움은 가속시 불쾌한 진동이 없는가를 나타내는 것
을 특징으로 하는 차량의 변속감 평가방법.
청구항 2에 있어서,
상기 6가지 측정인자들 중,
상기 초기 가속도 반응시간(X₁)은 운전자가 가속페달을 밟은 팁인 시점의 가속도로부터 가속도가 소정비율 증가한 시점까지의 소요시간(T₁);
상기 최종 가속도 도달시간(X₂)은 운전자의 팁인 시점부터 최대가속도에 도달할 때까지의 소요시간(T₂);
상기 최대 가속도 도달후 일정 시간 동안의 평균 가속도 유지량(X₃)은 상기 최대가속도 도달 후, 소정시간 동안의 가속도 평균값(G₁);
상기 가속도 상승 기울기(X₄)는 상기 T₁으로부터 T₂까지의 가속도 기울기(△G);
상기 초기 최대 저크(X₅)는 상기 운전자의 팁인 이후 첫 번째 유효 피크 저크;
상기 말기 최대 저크(X₆)는 상기 T₂ 이후의 유효 피크 저크;
를 의미하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속감 평가방법.
청구항 5에 있어서,
상기 초기 가속도 반응시간 (X₁)을 결정하는 데에 필요한, 가속도가 팁인 시점의 가속도로부터 증가하는 소정비율은, 상기 팁인 시점 가속도의 0.02±0.01의 범위이며;
상기 최대 가속도 도달 후 일정 시간 동안의 평균 가속도 유지량(X₃)을 결정하는 데에 필요한, 상기 소정시간은 상기 최대가속도에 도달한 후, 150±50ms 이후부터 0.5±0.2sec 의 범위인 것
을 특징으로 하는 차량의 변속감 평가방법.
청구항 1 내지 청구항 6항 중 어느 한 항의 변속감 평가방법을 구현하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자제어유닛.