KR101372201B1

KR101372201B1 - Ａｍｔ 차량의 연비 개선을 위한 제어방법

Info

Publication number: KR101372201B1
Application number: KR1020120132162A
Authority: KR
Inventors: 김영호; 문병수; 한재광; 이재범; 최진권
Original assignee: 현대다이모스(주); 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2014-03-07

Abstract

본 발명은 자동화수동변속기를 채택한 상용차량의 연비를 효과적으로 개선하기 위한 주행 제어방법에 관한 것으로,
관성주행 가능 여부를 판단하기 위한 데이터들을 수집하는 단계; 상기 수집한 데이터들을 이용하여 관성주행 가능 여부를 판단하는 단계; 관성주행이 가능한 경우, 상기 수집한 데이터 중 차량 구배가 제2기준치 이상의 급격한 구배 상태이면 제3 관성주행모드를 수행하고, 상기 차량 구배가 제2기준치 미만의 비급격한 구배 상태이면 차속이 증가하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하며, 상기 차량 구배가 제2기준치 미만의 비급격한 구배 상태인 경우 차속이 증가하면 제2 관성주행모드를 수행하고, 차속이 비증가하면 제1 관성주행모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법을 제공한다.

Description

ＡＭＴ 차량의 연비 개선을 위한 제어방법 {Control method for fuel efficiency improvement of AMT vehicles}

본 발명은 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동화수동변속기를 채택한 상용차량의 연비를 효과적으로 개선하기 위한 주행 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 변속기는 크게 수동변속기(Manual Transmission, MT)와 자동변속기(Automatic Transmission, AT)로 구분된다.

자동변속기는 회전토크를 자동으로 변속시켜주는 것으로, 유체의 흐름에 의해 동력의 단속과 토크의 증대가 이루어지며, 이러한 자동변속기는 가속 페달을 밟은 정도와 차속에 따라 미리 정해진 변속 패턴에 의해 자동적으로 변속단을 바꾸어 주게 된다.

수동변속기는 운전자가 수동으로 기어를 바꾸는 것으로, 변속시 클러치로 변속 액추에이터와 엔진을 분리시킨 다음 기어를 바꾼 후 다시 클러치로 동력을 전하게 된다.

최근에는 수동변속기에서 클러치와 변속 레버 조작을 자동화한 자동화 수동변속기(Automated Manual Transmission, AMT)가 개발되어 적용되고 있다. 자동화수동변속기(AMT)는 수동변속기를 그대로 사용하면서 클러치와 변속 레버를 유압 제어 장치로 자동 제어하는바, 수동변속기의 높은 연비와 저렴한 가격이라는 장점과 자동변속기의 손쉬운 변속 조작의 장점을 모두 가진 차세대 변속기이다.

한편, 상용차량은 연비 개선을 위해 여러 기술을 적용하고 있는데, 그 중 자동화수동변속기를 채택한 종래 차량의 경우 클러치 제어가 용이하여 관성주행모드를 설정하고 엔진관성을 제거하여 연비를 향상하고자 하였다. 이때 관성주행모드를 수행하기 위한 판단조건으로는 구배 센서를 이용하여 측정한 현재 차량의 구배각도 측정치를 이용하였다.

그러나, 자동화수동변속기를 채택한 종래의 상용차량의 연비 개선을 위한 제어방법은 관성주행모드를 수행하기 위한 판단조건이 단순하여 연비 개선의 효과가 미미하고, 하중이 큰 상용차량의 동력 끊김을 유발할 우려가 있으며 이로 인한 안전상의 문제가 발생하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 관성주행모드를 수행하기에 앞서 관성주행 가능 여부를 판단하기 위한 다양한 데이터들을 수집하고, 수집한 데이터들을 이용한 판단 결과에 따라 선택가능한 여러 관성주행모드를 구성하여, 상황에 따라 적절한 관성주행모드를 수행하여 차량 연비를 효과적으로 향상시킬 수 있는 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 관성주행 가능 여부를 판단하기 위한 데이터들을 수집하는 단계; 상기 수집한 데이터들을 이용하여 관성주행 가능 여부를 판단하는 단계; 관성주행이 가능한 경우, 상기 수집한 데이터 중 차량 구배가 제2기준치 이상의 급격한 구배 상태이면 제3 관성주행모드를 수행하고, 상기 차량 구배가 제2기준치 미만의 비급격한 구배 상태이면 차속이 증가하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하며, 상기 차량 구배가 제2기준치 미만의 비급격한 구배 상태인 경우 차속이 증가하면 제2 관성주행모드를 수행하고, 차속이 비증가하면 제1 관성주행모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법을 제공한다.

바람직하게, 상기의 제어방법은 상기 수집한 데이터들을 이용하여 관성주행 가능 여부를 판단하기 전에, 먼저 차량 구배가 제1기준치 이상인지 여부를 판단하고 그 판단 결과에 따라 관성주행 가능 여부를 선행 판단하는 단계를 포함하며, 상기 차량 구배가 제1기준치 미만이면 관성주행모드를 종료하고 일반주행모드로 차량을 주행하게 한다.

본 발명의 구현예에서, 상기 관성주행 가능 여부를 판단하기 위한 데이터로는, 차량 무게, 차량 속도, 차량위치정보, 차량 구배, 브레이크의 작동 유무, 및 차량 회전 반경 등의 정보를 사용한다.

또한 본 발명의 구현예에서, 상기 제1 관성주행모드는 클러치를 분리 상태로 동작시켜 차량을 관성에 의해 주행하게 하는 모드이고, 상기 제2 관성주행모드는 클러치를 결합 상태로 동작시켜 엔진 관성을 이용하여 주행저항을 발생시킨 상태(혹은 엔진 관성을 발생시켜 차속을 제한하는 상태)로 차량을 주행하게 하는 모드이고, 상기 제3 관성주행모드는 클러치를 결합 상태로 동작시킨 상태에서 보조브레이크를 온(ON) 시켜 엔진 관성과 브레이크 관성을 동시에 발생시킨 상태로 차량을 주행하게 하는 모드이다.

본 발명에 따른 AMT 차량의 제어방법에 의하면 다양한 차량 관련 데이터를 이용하여 상황에 따라 적절한 관성주행모드를 선택적으로 수행함으로써 고객이 차량 구매를 판단하는 여러 조건 중 하나인 연비를 효과적으로 향상시켜 상품성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법을 나타낸 순서도
도 2는 본 발명에 따른 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어 시스템을 나타낸 구성도

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

본 발명은 자동화수동변속기(AMT)를 채택한 상용차량의 연비 개선을 위한 주행 제어방법에 관한 것으로, 관성주행 가능 여부를 판단하기 위한 여러 판단조건을 수집하고 다양한 판단조건에 대응하기 위해 3가지 관성주행모드를 구성하여 상황에 따라 선택한 관성주행모드로 차량을 주행하도록 함으로써 차량 연비를 효과적으로 개선할 수 있도록 한다.

상기 관성주행모드 중 제1 관성주행모드는 자동화수동변속기의 클러치(이하, 클러치하고 함)를 클러치 액추에이터를 통하여 완전히 분리된 상태로 동작시켜 엔진으로부터 동력 전달을 차단하여 차량이 관성에 의해 최대한 주행하게 한다.

제2 관성주행모드는 클러치 액추에이터를 통해 클러치를 결합(혹은 닫힘) 상태로 동작시켜 엔진 관성을 이용하여 주행저항을 발생시킨 상태로 차속을 제한하여 차량을 주행하게 한다. 이때 보조브레이크는 오프(OFF) 상태이다. 이러한 제2 관성주행모드는 차량 속도가 증가하는 조건에서 수행된다.

제3 관성주행모드는 클러치를 결합 상태로 동작시켜 엔진 관성을 이용하는 동시에, 리타더와 같은 보조브레이크를 온(ON) 시켜 브레이크 관성을 함께 이용하여 차량 속도를 감속시켜 차량을 주행하게 한다. 이러한 제3 관성주행모드는 차량 구배가 일정치 이상의 급격한 구배 상태인 조건에서 수행된다.

상기와 같은 관성주행모드를 수행함에 있어서, 관성주행의 가능 여부를 판단하기 위한 데이터로는, GPS(Global Positioning System)로부터 획득하는 차량위치정보, 차량 캔(CAN; Control Area Network) 시스템으로부터 획득하는 차량정보, 구배 센서로부터 획득하는 차량 구배 정보 등을 사용하고, 구체적으로는 차량 무게, 차량 속도, GPS를 활용한 도로정보(혹은 도로조건), 차량 구배, 브레이크의 작동 유무, 차량 회전 반경 등의 데이터를 사용한다.

상기와 같은 데이터들은 TCU(Transmission Control Unit)에 입력되어 수집되며, 상기 TCU는 GPS, 차량 캔 시스템, 구배 센서로부터 제공받은 관성주행 가능 여부 판단을 위한 데이터들을 이용하여 클러치 액추에이터, 보조브레이크, 및 기어 쉬프트 유닛 등의 동작을 제어하여 차량의 주행을 제어한다.

여기서, 상기 차량 무게(차량 총 중량)의 경우 차량좌석용 중량센서 등을 이용하여 측정한 승객 무게를 포함한 값으로 차량 캔 시스템으로부터 획득 가능하고, 차량 속도의 경우 차량속도 센서로부터 차량속도 신호를 입력받은 차량 캔 시스템으로부터 획득 가능하고, 브레이크 작동 유무의 경우 브레이크 센서로부터 페달 스트로크 신호를 수신한 차량 캔 시스템으로부터 획득 가능하고, 차량 회전 반경의 경우 스티어링 휠 센서부터 차량회전반경 신호를 수신한 차량 캔 시스템으로부터 획득 가능하다. 그리고, 도로정보의 경우 GPS로부터 획득한 주행중인 차량의 위치정보를 이용하여 TCU가 판단한다.

도 1은 본 발명에 따른 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어과정을 나타낸 것으로, 자동화수동변속기를 채택한 상용차량의 연비 개선을 위하여 관성주행모드를 효과적으로 수행하기 위한 순차적인 방법을 개략적으로 나타내고 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 관성주행 제어방법은 관성주행 가능 여부를 판단하기 위한 데이터들을 수집하는 데이터 수집단계(S10)와 수집한 데이트들을 이용하여 관성주행이 가능한지 여부를 판단하는 데이터 판단단계(S11,S12)를 선행하며, 이후 판단 결과에 따라 선택한 관성주행모드를 수행한다.

먼저, 차량의 관성주행 가능 여부를 판단하기 위한 데이터들을 수집하여 판단 근거를 확보한다(S10).

TCU는 GPS로부터 차량의 위치정보를 입력받아 획득하고, 차량 캔 시스템으로부터 차량 무게 정보, 차량 속도 정보, 페달 스트로크 정보(브레이크의 작동 유무), 차량 회전 반경 정보를 입력받아 획득하고, 구배 센서로부터 차량 구배 정보를 입력받아 획득한다.

다음, TCU는 획득한 데이터들을 이용하여 관성주행 가능 여부를 판단하는데, 먼저 차량 구배 정보를 이용하여 관성주행이 가능한지 여부를 판단하고(S11), 구배 조건을 만족하는 경우 나머지 데이터들을 이용하여 관성주행 가능 여부를 다시 판단한다(S12).

즉, TCU에서는 차량의 관성주행 가능 여부를 판단함에 있어 수집한 모든 데이터(판단조건)들을 복합적으로 고려하여 판단하는데, 특히 구배 조건을 만족하는지 먼저 판단하며 구배 조건을 만족하지 못하는 경우 나머지 조건들과 상관없이 관성주행모드를 종료하고 일반주행모드로 차량을 주행하게 한다(S13).

여기서, 관성주행을 위한 차량 구배 조건은 TCU에 설정된 기준치(제1기준치) 이상을 만족해야 하며, 상기 제1기준치는 관성주행이 가능한 최소한의 차량 구배값이다.

차량 구배 조건이 제1기준치 이상이면, TCU는 앞서 수집한 다른 데이터들을 이용하여 현재 차량이 관성주행이 가능한 상황인지를 판단한다(S12).

TCU는 상기의 판단 결과 관성주행이 불가능하다고 판단되면 관성주행모드를 종료하고 일반적인 주행모드로 차량을 주행가능하게 하고(S13), 관성주행이 가능하다고 판단되면 상기의 차량 구배 정보를 이용하여 차량 구배가 제2기준치 이상의 값을 갖는 급격한 구배 상태인지 여부를 판단한다(S14).

TCU는 차량 구배가 제2기준치 이상의 급격한 구배 상태이면 차량의 감속을 위해 엔진 관성과 브레이크 관성을 동시에 발생시킨 상태에서 차량을 주행하도록 하는 제3 관성주행모드를 수행한다(S15).

혹은 차량이 TCU에 설정된 일정 속도를 초과하여 주행하는 경우에도 TCU는 제3 관성주행모드로 차량을 주행시켜 차량속도를 감속시켜 주행하게 한다.

연비를 향상시키기 위해서는 클러치를 완전히 분리 상태로 동작시키는 조건이 가장 이상적이나, 클러치의 분리시 하중이 무거운 상용차량의 안전을 보장하기 어렵기 때문에 상용차량의 안전을 보장하기 위하여, 상기 TCU는 제한된 조건에서만 엔진 동력 전달 차단을 위해 클러치 분리(제1 관성주행모드의 경우)를 수행한다.

특히, 엔진 동력이 차단된 상황에서 유압 브레이크를 작동시키면 차륜이 잠겨 조향 불능의 상태에 도달할 수 있기 때문에, 차량 동역학에서는 안전상의 이유로 클러치를 분리하여 엔진 동력을 차단하는 것을 지양하고 있는바, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 수집한 여러 데이터(판단조건)들을 사용하여 차량 거동과 도로 상태를 판단하여 안전이 보장된 제한된 조건에서만 클러치 분리를 통해 제1 관성주행모드의 주행을 가능하도록 한다.

그리고, 상기 TCU는 차량 구배가 제2기준치 미만의 비급격한 구배 상태이면 차속 증가 여부를 판단한다(S16).

TCU는 차량 구배가 제2기준치 미만의 비급격한 구배 상태 즉, 구배가 급하지 않은 상태인 경우 차속 증가 여부에 따라 제1 관성주행모드 또는 제2 관성주행모드를 수행한다(S17,S18).

TCU는 구배가 급하지는 않지만 차속이 증가하는 것으로 판단되는 경우에는 차속을 제한하기 위해 엔진 관성을 이용하는(혹은 엔진 관성을 이용하여 차속을 제한하여 주행하도록 하는) 제2 관성주행모드를 수행하고(S17), 구배가 급하지 않고 또한 차속이 증가하지 않는 것으로 판단되는 경우에는 제1 관성주행모드를 수행한다(S18).

이때, TCU는 차속이 증가하더라도 차량의 속도 변화가 일정 범위 내로 작게 발생하는 경우 차속이 증가하지 않은 것으로 판단하고 제1 관성주행모드를 수행한다(S18).

아울러, TCU는 GPS의 위치정보로부터 현재 주행중인 도로가 관성주행이 적합한 도로라고 판단되는 경우 제1 관성주행모드를 수행하며, 전술한 제2 및 제3 관성주행모드 역시 현재 주행중인 도로가 관성주행이 적합한 도로라고 판단되는 경우 수행한다.

또한, 구배가 급하지는 않지만 차속이 증가하는 것으로 판단되는 경우, TCU는 관성주행모드를 종료하고 기어 쉬프트 유닛(Gear Shift Unit)을 이용하여 저단기어로 변속을 수행하여 차량을 주행시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 차량 구배 정보를 포함한 다양한 데이터들을 통해 관성주행 가능 여부를 정확하게 판단할 수 있으며, 또한 관성주행 가능 여부를 판단하기 위해 수집한 다양한 데이터(판단조건)들을 이용하여 3가지 관성주행모드 중 (데이터 판단 결과에 따라) 선택한 모드를 수행하여 효과적인 연비 향상의 효과를 얻을 수 있고, 특히 고속도로와 같은 긴 내리막구간에서의 연비를 향상시켜 운전자에게 만족감을 줄 수 있다.

또한, 본 발명은 관성주행 가능여부를 판단하는데 이용하는 여러 데이터 중 차량속도, 차량회전반경, 브레이크 작동유무의 데이터를 제공하는 차량속도 센서, 스티어링 휠 센서, 브레이크 센서 등은 차량에 기 장착되어 있는 것을 이용가능하고, 제어기도 차량에 기 장착되어 있는 TCU를 사용가능한 이점이 있다.

한편, 도 2에는 상기와 같은 제어과정을 구현하기 위한 관성주행 제어 시스템이 도시되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어 시스템은 차량의 위치정보를 제공하는 GPS(1); 관성주행 가능 여부 판단을 위한 차량 정보를 제공하는 차량 캔 시스템(2); 차량 구배 정보를 제공하는 구배 센서(3); 및 상기 GPS(1), 차량 캔 시스템(2), 구배 센서(3)로부터 제공받은 데이터들을 이용하여 관성주행 가능 여부를 판단하고, 상기 데이터들을 고려한 상황에 따라 제1 내지 제3의 관성주행모드 중 하나의 관성주행모드를 선택하며, 클러치 액추에이터(5)와 보조브레이크(6)의 동작을 제어하여 선택한 관성주행모드로 차량 주행을 가능하게 하는 TCU(4);를 포함하여 구성될 수 있다.

아울러, 상기 TCU(4)는 구배가 급하지는 않지만 차량 속도가 증가하는 것으로 판단되는 경우 기어 쉬프트 유닛(7)을 이용하여 저단기어로 변속을 수행하여 차량이 차속을 제한하며 주행하게 할 수 있다.

1 : GPS
2 : 차량 캔 시스템
3 : 구배 센서
4 : TCU
5 : 클러치 액추에이터
6 : 보조브레이크
7 : 기어 쉬프트 유닛

Claims

관성주행 가능 여부를 판단하기 위한 데이터들을 수집하는 단계;
상기 수집한 데이터들을 이용하여 관성주행 가능 여부를 판단하는 단계;
관성주행이 가능한 경우, 상기 수집한 데이터 중 차량 구배가 제2기준치 이상의 급격한 구배 상태이면 제3 관성주행모드를 수행하고, 상기 차량 구배가 제2기준치 미만의 비급격한 구배 상태이면 차속이 증가하는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하며,
상기 차량 구배가 제2기준치 미만의 비급격한 구배 상태인 경우 차속이 증가하면 제2 관성주행모드를 수행하고, 차속이 비증가하면 제1 관성주행모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 수집한 데이터들을 이용하여 관성주행 가능 여부를 판단하기 전에, 먼저 차량 구배가 제1기준치 이상인지 여부를 판단하고 그에 따라 관성주행 가능 여부를 선행 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 관성주행 가능 여부를 판단하기 위한 데이터로는, 차량 무게, 차량 속도, 차량위치정보, 차량 구배, 브레이크의 작동 유무, 차량 회전 반경을 사용하는 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 관성주행모드는 클러치를 분리 상태로 동작시켜 차량을 관성에 의해 주행하게 하는 모드인 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 관성주행모드는 클러치를 결합 상태로 동작시켜 엔진 관성을 이용하여 주행저항을 발생시킨 상태로 차량을 주행하게 하는 모드인 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제3 관성주행모드는 클러치를 결합 상태로 동작시킨 상태에서 보조브레이크를 온(ON) 시켜 엔진 관성과 브레이크 관성을 동시에 발생시킨 상태로 차량을 주행하게 하는 모드인 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법.
청구항 2에 있어서,
상기 차량 구배가 제1기준치 미만이면 관성주행모드를 종료하고 일반주행모드로 차량을 주행하게 하는 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 연비 개선을 위한 제어방법.