KR101459475B1 - 변속 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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engine
transmission
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KR20130076707A
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오경철
이승한
조태환
강동훈
허지욱
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현대자동차 주식회사
기아자동차 주식회사
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Abstract

변속 제어 시스템이 차량의 변속을 제어하기 위하여, 주행중인 차량에 ABS가 동작되었는지 여부를 확인하고, ABS가 동작되었다면 차량의 변속기를 제어한다. 그리고 차량에 대한 상태 정보를 토대로 차량을 N단으로 변속 제어할 수 있는지 판단한 후 N단으로 변속 제어할 수 있다고 판단하면, 변속 제어 신호를 생성하여 유단 변속기로 전달하여 차량의 변속을 N단으로 제어한다.

Description

변속 제어 시스템 및 방법{System and method for transmission control}
본 발명은 변속 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 차량의 경우 ABS(Anti-lock Brake System)이 동작할 때 엔진과 모터는 분리되고, 모터 토크를 제어하여 차체 진동을 줄이고 있다. 그러나, 하이브리드 차량은 일반 차량에 비해 휠 진동이 크다는 문제점이 있다.
또한, 급제동 및 마찰이 적은 노면에서 ABS가 작동하면 브레이크 유압 조절 장치에 의해 진동 및 소음이 발생하고, 이에 따라 휠에 전달되는 제동력이 매우 빠르게 변하기 때문에 진동이 많이 발생한다는 문제점이 있다. 그리고 토크 컨버터 부재로 인하여 휠에서 차체로 전달되는 진동을 흡수할 수 있는 장치가 없다는 문제점도 있다.
따라서, 본 발명은 제동 시 휠에 걸리는 제동력에 의해 휠이 잠기는 현상을 방지하는 중립 변속 제어 시스템 및 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 차량의 변속을 제어하는 시스템은,
상기 차량에 대한 ABS(Anti-lock Brake System) 동작 여부를 확인하는 브레이크 작동 여부 판단부; 상기 차량에 ABS가 동작되었다고 판단하면, 변속기를 제어한 후 차량의 상태 정보를 토대로 N단으로의 변속 제어가 가능한지 판단하는 변속 제어 가능 여부 판단부; 및 상기 차량이 N단으로 변속 제어가 가능하다고 판단하면, 변속 제어 신호를 생성하여 유단 변속기로 전달하는 변속 제어부를 포함한다.
상기 변속 제어 가능 여부 판단부는, 엔진 클러치를 해제한 후 변속기를 제어하거나, 엔진 출력 및 모터 출력을 제어하고 엔진 클러치를 해제한 후 변속기를 제어하거나, 엔진 클러치를 해제하지 않고 엔진 출력 및 모터 출력을 제어할 수 있다.
상기 상태 정보는 차속, 변속 단수, 유온, 모터 토크 및 엔진 토크에 대한 정보를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 변속 제어 시스템이 차량의 변속을 제어하는 방법은,
주행중인 차량에 ABS가 동작되었는지 여부를 확인하는 단계; ABS가 동작되었다면, 차량의 변속기를 제어하는 단계; 차량의 변속기를 제어하고, 차량에 대한 상태 정보를 토대로 상기 차량을 N단으로 변속 제어할 수 있는지 판단하는 단계; 및 N단으로 변속 제어할 수 있다고 판단하면, 변속 제어 신호를 생성하여 유단 변속기로 전달하는 단계를 포함한다.
상기 변속기를 제어하는 단계는, 엔진 클러치를 해제하고 변속기를 제어하거나, 엔진 출력 및 모터 출력을 제어하고 엔진 클러치를 해제한 후 변속기를 제어할 수 있다.
상기 차량에 대한 상태 정보는 차속, 변속 단수, 유온, 모터 토크 및 엔진 토크에 대한 정보를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 ABS 작동 시 모터 및 변속기에 의한 진동 요소를 제거하여, 차체 진동을 최소화할 수 있다.
또한, 변속 제어를 통해 제동감이 향상되어, 하이브리드 차량뿐만 아니라 일반 차량에도 확대 적용할 수 있다.
도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 주행과 ABS 작동에 대한 예시도이다.
도 2는 일반적인 하이브리드 차량에서 모터토크 잔존 여부에 따른 차량 진동을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 변속 제어 시스템의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변속 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 진동을 나타낸 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 변속 제어 시스템 및 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 실시예에 대해 설명하기 앞서, 일반적인 하이브리드 차량에서의 예에 대해 도 1 및 도 2를 참조로 먼저 설명한다.
도 1은 일반적인 하이브리드 차량의 주행과 ABS 작동에 대한 예시도이고, 도 2는 일반적인 하이브리드 차량에서 모터토크 잔존 여부에 따른 차량 진동을 나타낸 예시도이다.
먼저 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 하이브리드 차량이 주행 중일 때에는 엔진과 모터가 연결되어 차량이 주행되도록 한다. 그러나 (b)에 나타낸 바와 같이 ABS가 동작하면, 엔진은 모터와 분리되고 모터 토크가 제어됨으로써 차량이 제동되도록 한다.
이때, 도 2에 나타낸 바와 같이, 모터 토크가 잔존할 경우 차속 급변으로 인한 크립 토크의 변동으로, 도2의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 모터 토크가 변동하여 차량이 울컥거림이 발생한다. 따라서 모터 토크를 0 토크로 제어하여야만 진동이 저감되는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 ABS가 동작할 때 유단 변속기를 N(중립)단으로 제어하여, 차체 진동을 저감하도록 하는 변속 제어 시스템 및 방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, ABS가 작동하면 종래에는 E/C는 해제되어도 D단이 유지되기 때문에 휠 진동이 커진다는 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에서는 TCU(Transmission Control Unit)에서 HCU의 N단으로의 변속 제어가 가능한지 판단하고 변속 제어가 가능하다면 N단으로 변속 제어를 수행하도록 한다. 이를 통해, 차체 진동의 크기가 저감되어 제동감을 향상시킬 수 있다.
이러한 효과를 얻을 수 있도록 하는 변속 제어 시스템(100)의 구조에 대해 도 4를 참조로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 변속 제어 시스템의 구조도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 변속 제어 시스템(100)은 브레이크 작동 여부 판단부(110), 변속 제어 가능 여부 판단부(120) 및 변속 제어부(130)를 포함한다.
브레이크 작동 여부 판단부(110)는 휠 속도 센서를 통해 차량의 바퀴 휠속을 감지하여 ABS 동작 여부를 확인한다. 이를 위해, 브레이크 작동 여부 판단부(110)는 전기 브레이크 장치(EBS: Electric Brake System)로 구현될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 반드시 이와 같이 한정하는 것은 아니다. 그리고 브레이크 작동 여부 판단부(110)에서 휠속을 토대로 ABS 동작 여부를 확인하는 것은 여러 방법을 통해 수행될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하여 설명하지 않는다.
변속 제어 가능 여부 판단부(120)는 브레이크 작동 여부 판단부(110)에서 ABS가 동작하는 것으로 판단하면, 변속기를 제어한다. 여기서 변속기를 제어할 때는 엔진 출력 및 모터 출력을 제어하기 위하여 엔진 토크, 모터 토크 및 엔진 클러치를 제어한다.
즉, 변속 제어 가능 여부 판단부(120)는 엔진 클러치를 해제한 후 변속기를제어할 수도 있고, 엔진 출력 및 모터 출력을 제어하고 엔진 클러치를 해제한 후 변속기를 제어할 수도 있다. 또한, 엔진 클러치를 해제하지 않고 엔진 출력 및 모터 출력을 제어할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지는 않는다. 만약 엔진 출력 및 모터 출력을 제어한 후 엔진 클러치를 해제하는 경우에는, 엔진 출력 및 모터 출력이 0이 되거나 0에 가깝게 되도록 제어하고 엔진 클러치를 해제한다. 여기서, N단 변속 제어 진입 시 충격을 최소화 할 수 있지만, 경우에 따라서는 엔진 출력과 모터 출력의 합산이 0이거나 0에 가깝게 제어한 후 바로 N단 변속 제어를 진입할 수도 있다.
변속기를 제어한 후 변속 제어 가능 여부 판단부(120)는 외부로부터 입력되는 차량의 상태 정보를 토대로 N단 변속 제어가 가능한지 여부를 판단한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에서는 변속 제어 가능 여부 판단부(120)가 HCU(Hybrid Control Unit)으로 구현되는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
여기서 차량의 상태 정보는 차속, 속도의 비를 나타내는 단의 변수인 변속 단수, ATF(Automatic Transmission Fluid) 유온 센서로부터 수집된 유온, 모터 토크 및 엔진 토크 정보를 포함하는 것을 예로 하여 설명한다. 그리고 각각의 정보를 수집하는 방법은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
변속 제어부(130)는 변속 제어 가능 여부 판단부(120)에서 N단 변속 제어가 가능한 것으로 판단하면, 변속기를 N단으로 변속할 것을 알리는 제어 신호를 생성한다. 여기서 생성된 제어 신호는 차량의 변속을 처리하는 유단 변속기로 전달된다.
상기에서 설명한 변속 제어 시스템(100)으로 유단 변속기를 N단으로 변속 제어하는 방법에 대해 도 5를 참조로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 변속 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 변속 제어 시스템(100)의 브레이크 작동 여부 판단부(110)는 차량 바퀴의 휠속을 감지하여 브레이크인 ABS가 동작하였는지 여부를 판단한다(S100). 만약 브레이크가 동작하지 않았다면 차량에 제동이 발생하지 않은 것이므로, 이후 ABS 동작이 감지될 때까지 대기한다.
그러나 ABS가 동작한 것으로 판단하면, 변속 제어 가능 여부 판단부(120)는 먼저 변속기를 제어한다(S110). 여기서 변속기 제어는 엔진 토크가 0이 되도록 하여 엔진 브레이크가 작동한 상태가 되도록 하게 하고, 모터 토크가 0이 되도록 하여 모터 토크의 출력이 금지되도록 한다. 또한, 엔진 클러치를 해제한다. 엔진 토크, 모터 토크 및 엔진 클러치의 제어 방법은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.
S110 단계에서 변속기를 제어한 뒤에, 변속 제어 가능 여부 판단부(120)는 외부로부터 수신한 차량의 상태 정보에 따라, N단으로 변속 제어가 가능한지 여부를 판단한다(S120). 여기서 차량의 상태 정보는 차속, 변속 단수, 유온, 모터 토크 및 엔진 토크를 포함한다.
그리고 변속 제어 가능 여부 판단부(120)는 차속이 미리 설정된 속도인 α보다 큰지, 변속 단수가 미리 설정한 단수인 β와 γ 사이인지(여기서, β<γ임), 유온이 미리 설정한 온도인 δ와 ε 사이인지(여기서, δ<ε임) 확인한다. 또한, 변속 제어 가능 여부 판단부(120)는 모터 토크가 미리 설정한 ζ보다 낮은지 확인하고, 엔진 토크가 미리 설정한 η보다 낮은 지도 확인한다. 이때, α, β, γ, δ, ε, ζ 및 η는 미리 설정한 수치로, 시스템 설계에 따라 다양하게 설정될 수 있으므로 어느 하나로 한정하여 설명하지 않는다.
변속 제어 가능 여부 판단부(120)이 상기에서 언급한 다섯 가지 차량 상태를 모두 확인하여, N단 변속 제어가 가능하지 않다고 판단하면, S110 단계 이후의 절차를 진행한다. 이를 위해, S120 단계의 N단 변속 제어 가능 여부를 판단하는 절차는 차량에 제동이 걸린 후부터 제동이 해제되는 시점까지 미리 설정한 시간 간격으로 반복적으로 확인할 수 있다.
그러나, N단 변속 제어가 가능하다고 판단하면, 변속 제어부(130)는 N단 변속 지령을 내리는 제어 신호를 생성하여, 차량의 유단 변속기로 전달되어 N단으로 변속될 수 있도록 한다(S130).
이상에서 설명한 방법으로 ABS 작동 시 유단 변속기를 N단으로 제어하는 경우 차량의 진동에 대해 도 6을 참조로 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량 진동을 나타낸 예시도이다.
도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 차량이 주행 중에 ABS가 작동되면, 기존에는 D단을 유지하면서 3단에서 1단으로 변속 단수가 낮아지게 된다. 이에 따라 차량의 진동이 발생하는 것을 알 수 있다.
그러나 본 발명의 실시예에 따라 ABS가 작동되어 N단으로 변속하는 경우, (b)에 도시된 바와 같이 차량 진동이 (a)에 도시한 것에 비해 감소하는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

  1. 차량의 변속을 제어하는 시스템에 있어서,
    상기 차량에 대한 ABS(Anti-lock Brake System) 동작 여부를 확인하는 브레이크 작동 여부 판단부;
    상기 차량에 ABS가 동작되었다고 판단하면 변속기를 제어한 후, 차속, 변속 단수, 유온, 모터 토크 및 엔진 토크를 포함하는 차량에 대한 상태 정보를 토대로, 상기 차속이 미리 설정한 차속보다 빠른지 확인하고, 상기 변속 단수가 미리 설정한 변속 단수 내에 포함되는지 확인하며, 상기 유온이 미리 설정한 유온 내에 포함되는지 확인하고, 상기 모터 토크와 상기 엔진 토크가 미리 설정한 수치보다 낮은지 확인하여 상기 차량을 N단으로 변속 제어할 수 있는지 판단하는 변속 제어 가능 여부 판단부; 및
    상기 차량이 N단으로 변속 제어가 가능하다고 판단하면, 변속 제어 신호를 생성하여 유단 변속기로 전달하는 변속 제어부
    를 포함하는 변속 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변속 제어 가능 여부 판단부는,
    엔진 클러치를 해제한 후 변속기를 제어하거나,
    엔진 출력 및 모터 출력을 제어하고 엔진 클러치를 해제한 후 변속기를 제어하거나,
    엔진 클러치를 해제하지 않고 엔진 출력 및 모터 출력을 제어하는 변속 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 변속 제어 가능 여부 판단부는,
    상기 엔진 출력 및 모터 출력이 각각 0이 되도록 제어하는 변속 제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 작동 여부 판단부는 상기 차량의 바퀴 휠속을 감지하여 ABS 동작 여부를 확인하는 변속 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 브레이크 작동 여부 판단부는 EBS(Electric Brake System)로 구현되고, 상기 변속 제어 가능 여부 판단부는 HCU(Hybrid Control Unit)로 구현되는 변속 제어 시스템.
  7. 변속 제어 시스템이 차량의 변속을 제어하는 방법에 있어서,
    주행중인 차량에 ABS가 동작되었는지 여부를 확인하는 단계;
    ABS가 동작되었다면, 차량의 변속기를 제어하는 단계;
    차량의 변속기를 제어하고, 차량에 대한 상태 정보는 차속, 변속 단수, 유온, 모터 토크 및 엔진 토크를 포함하며, 상기 차속이 미리 설정한 차속보다 빠른지 확인하고, 상기 변속 단수가 미리 설정한 변속 단수 내에 포함되는지 확인하며, 상기 유온이 미리 설정한 유온 내에 포함되는지 확인하고, 상기 모터 토크와 상기 엔진 토크가 미리 설정한 수치보다 낮은지 확인하여 상기 차량을 N단으로 변속 제어할 수 있는지 판단하는 단계; 및
    N단으로 변속 제어할 수 있다고 판단하면, 변속 제어 신호를 생성하여 유단 변속기로 전달하는 단계
    를 포함하는 변속 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 변속기를 제어하는 단계는,
    엔진 클러치를 해제하고 변속기를 제어하거나,
    엔진 출력 및 모터 출력을 제어하고 엔진 클러치를 해제한 후 변속기를 제어하는 변속 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 엔진 출력 및 모터 출력은 0이 되도록 제어하는 변속 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제7항에 있어서,
    상기 차량에 ABS가 동작되었는지 여부를 확인하는 단계는, 휠속을 감지하여 ABS 동작 여부를 판단하는 변속 제어 방법.
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