KR101924367B1 - 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치 및 방법 - Google Patents

자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치는 이너셔 구간의 변속 시간을 산출하는 변속시간 산출부; 및 킥다운 변속 요구가 존재하면 타겟단을 선정하여 변속시간 산출부를 통해 이너셔 구간의 변속 시간을 산출하도록 하고, 산출된 이너셔 구간의 변속 시간에 따라 보조 타겟단을 선정하여 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치 및 방법{KICK DOWN SHIFT CONTROL APPATARUS AND METHOD OF AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLE}
본 발명은 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동 변속기의 킥다운 변속시 이너셔 구간의 변속시간에 따라 킥다운 변속을 분할하여 수행하는 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
자동 변속기는 차속, 스로틀 밸브의 개도율 및 제반 검출조건에 따라 다수의 솔레노이드 밸브를 구동시켜 유압을 제어함으로써, 타겟단으로의 변속이 자동으로 이루어지게 하는 시스템이다.
즉, 자동 변속기는 차속과 스로틀 밸브의 개도 변화에 따라 설정된 변속선에 의거하여 임의의 목표단을 설정한 다음, 유압의 듀티 제어를 통해 변속기어 메커니즘의 여러 작동요소, 예를 들어 해방측 클러치와 결합측 클러치를 동작시킴으로써, 목표단으로의 변속이 자동으로 이루어지도록 한다.
한편, 자동 변속기는 운전자가 가속 패달을 눌러 킥다운 변속을 수행할 수 있도록 하는데, 단간비가 상대적으로 큰 킥다운 변속시에는 엔진 회전수와 터빈 회전수가 변화하는 이너셔 구간이 길어지게 된다.
이러한 킥다운 변속시의 이너셔 구간은 중립 상태와 유사한 동력 전달을 보여 주는 바, 이너셔 구간에서는 동력 단절이 일어나게 되며, 그 결과 가속력이 발휘될 수 없다. 따라서, 단간비가 상대적으로 큰 킥다운 변속이 일어날 경우, 차량의 가속 응답성이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-1558372호(2015.10.01)의 '자동변속기의 킥다운 변속 제어장치 및 방법'에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 자동 변속기의 킥다운 변속시 이너셔 구간의 변속시간에 따라 킥다운 변속을 분할하여 수행하는, 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면에 따른 목적은 단간비가 큰 킥다운 변속시 이너션 구간의 변속시간에 따라 보조 타겟단을 설정하여 이너셔 구간 중에도 빠른 가속 응답성을 확보할 수 있도록 한, 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치는 이너셔 구간의 변속 시간을 산출하는 변속시간 산출부; 및 킥다운 변속 요구가 존재하면 타겟단을 선정하여 상기 변속시간 산출부를 통해 상기 이너셔 구간의 변속 시간을 산출하도록 하고, 산출된 상기 이너셔 구간의 변속 시간에 따라 보조 타겟단을 선정하여 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 보조 타겟단은 현재단과 타겟단 사이의 변속단 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 이너셔 구간의 변속 시간이 기 설정된 설정 시간 이상이면 상기 보조 타겟단을 선정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 상기 이너셔 구간의 변속시간이 상기 설정시간 미만일 때까지 상기 보조 타겟단을 선정하고 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제어부는 차량의 동작 상태가 상기 이너셔 구간의 종료 시점에 대응되는 상태이거나 현재시간이 상기 이너셔 구간의 종료 시점에 도달하면 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 방법은 제어부가 킥다운 변속 요구에 따라 타겟단을 선정하는 단계; 변속시간 산출부가 이너셔 구간의 변속 시간을 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 변속시간 산출부에 의해 산출된 상기 이너셔 구간의 변속 시간에 따라 보조 타겟단을 선정하여 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 보조 타겟단은 현재단과 타겟단 사이의 변속단 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 이너셔 구간의 변속 시간이 기 설정된 설정 시간 이상이면 상기 보조 타겟단을 선정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 이너셔 구간의 변속 시간이 상기 설정시간 미만일 때까지 상기 보조 타겟단을 선정하고 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 단계에서, 상기 제어부는 차량의 동작 상태가 상기 이너셔 구간의 종료 시점에 대응되는 상태이거나 또는 현재시간이 상기 이너셔 구간의 종료 시점에 도달하면 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치 및 방법은 자동 변속기의 킥다운 변속시 이너셔 구간의 변속시간에 따라 보조 타겟단을 선정하여 킥다운 변속을 수행함으로써, 이너셔 구간 중에도 빠른 가속 응답성을 확보할 수 있도록 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 기존의 이너셔 구간에서의 가속도를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이너셔 구간에서의 가속도를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 기존의 이너셔 구간에서의 가속도를 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이너셔 구간에서의 가속도를 나타낸 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치는 정보 수집부(10), 변속시간 산출부(20), 제어부(30) 및 액추에이터(40)를 포함한다.
정보 수집부(10)는 변속 제어를 위한 정보를 수집한다. 정보 수집부(10)는 변속단 센서(11), 차속 센서(12), 가속 패달 센서(13), 엔진토크 센서(14), 가속도 센서(15), 현재단 터빈 회전수 검출부(16) 및 타겟단 터빈 회전수 검출부(17)를 포함한다.
변속단 센서(11)는 현재 주행 상태에 따른 현재단을 감지한다.
차속 센서(12)는 차속을 감지한다. 차속 센서(12)는 차량의 휠에 장착되어 변속기의 출력축 회전수를 감지하고 이를 토대로 차속을 감지할 수 있다.
가속 패달 센서(13)는 운전자가 가속 패달을 누른 패달량을 감지한다. 즉, 가속 패달 센서(13)는 운전자가 가속 패달을 눌렀을 때의 가속 패달의 위치를 감지한다. 이러한 가속 패달 센서(13)로는 APS(Acceleration Position Sensor)가 채용될 수 있다.
이 외에도 가속 패달 센서(13)로는 엔진에 공급되는 공기량을 조절하기 위한 스로틀 밸브 센서(미도시)가 채용될 수 있다. 스로틀 밸브 센서는 가속 패달에 의해 그 개도량이 조절되는 바, 스로틀 밸브 센서에 의해 감지된 개도량에 따라 가속 패달의 위치가 감지될 수 있다.
엔진토크 센서(14)는 엔진 토크를 감지한다.
가속도 센서(15)는 차량의 가속도를 감지한다. 차량의 가속도는 상기한 가속도 센서(15)에 의해 직접 감지될 수 있으나, 차속 센서(12)에 의해 감지된 차속을 통해 산출될 수도 있다.
현재단 터빈 회전수 검출부(16)는 현재단의 입력축 터빈 회전수(RPM)를 검출한다.
타겟단 터빈 회전수 검출부(17)는 타겟단의 입력축 터빈 회전수를 검출한다.
변속시간 산출부(20)는 킥다운 변속 요구가 존재하면, 이너셔 구간의 변속 시간을 산출한다.
여기서, 킥다운 변속 요구가 존재하는지 여부는 가속 패달 센서(13)에 의해 감지된 가속 패달의 패달량을 토대로 검출될 수 있다.
운전자가 킥다운 변속을 요구할 경우 가속 패달을 최대로 누르게 된다. 즉, 가속 패달이 최대로 눌려지는지 여부를 토대로 킥다운 변속 요구가 존재하는지 여부가 검출될 수 있다.
변속시간 산출부(20)는 킥다운 변속 요구가 존재하면 정보 수집부(10)에 의해 수집된 정보, 예를 들어 현재단의 입력축 터빈 회전수, 타겟단의 입력축 터빈 회전수, 가속도, 가속 패달의 패달량 및 엔진 토크 중 적어도 하나를 이용하여 이너셔 구간의 변속시간을 산출한다.
액추에이터(40)는 제어부(30)의 제어신호에 따라 해방측 마찰요소와 결합측 마찰요소를 작동시켜 타겟단으로 변속 제어가 이루어지도록 한다.
제어부(30)는 가속 페달 센서에 의해 감지된 가속 패달의 패달량을 이용하여 킥다운 변속 요구가 존재하는지 여부를 검출하고, 킥다운 변속 요구가 존재하면 차속 및 가속 패달의 패달량을 이용하여 변속선에 따라 타겟단을 선정한다.
타겟단을 선정한 후, 제어부(30)는 변속시간 산출부(20)를 통해 이너셔 구간의 변속시간을 산출하도록 한다.
변속시간 산출부(20)에 의해 이너셔 구간의 변속시간이 산출됨에 따라, 제어부(30)는 이너셔 구간의 변속시간을 기 설정된 설정시간과 비교하여 이너셔 구간의 변속시간이 설정시간 이상인지 여부를 판단한다.
여기서, 설정시간은 단간비가 상대적으로 큰 킥다운 변속시 가속 응답성 저하없이 가속력이 발휘될 수 있도록 사전에 설정된 시간이다.
판단 결과 이너셔 구간의 변속시간이 설정시간 이상이면, 제어부(30)는 보조 타겟단을 선정한다.
보조 타겟단은 현재단과 타겟단 사이의 변속단 중 어느 하나가 될 수 있다. 예를 들어, 현재단이 8단인 상태에서 킥다운 변속을 수행하여 타겟단이 3단으로 선정된 경우, 보조 타겟단은 5단 등으로 선정될 수 있다. 보조 타겟단이 선정되었다 하더라도, 변속시간 산출부(20)는 보조 타겟단을 현재단으로 하여 이너셔 구간의 변속시간을 다시 산출할 수 있다.
게다가, 보조 타겟단은 이너셔 구간의 변속 시간 이내의 범위 내에서 수행되는 변속단이다.
한편, 전술한 바와 같이 보조 타겟단이 새롭게 선정됨에 따라, 제어부(30)는 액추에이터(40)를 제어하여 보조 타겟단으로 킥다운 변속 제어를 수행한다.
통상, 단간비가 상대적으로 큰 킥다운 변속시 이너셔 구간이 길어지게 되는데, 킥다운 변속시의 이너셔 구간은 중립 상태와 유사한 동력 전달을 보여 차량의 가속력이 발휘될 수 없게 된다.
따라서, 킥다운 변속 요구가 존재할 경우 가속 응답성을 향상시키기 위해, 제어부(30)는 변속시간 산출부(20)에 의해 산출된 이너셔 구간의 변속시간이 설정시간 이상이면 보조 타겟단을 선정하여 이 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행한다.
이너셔 구간에서는 동력 단절이 나타나는 바, 도 2 에 도시된 바와 같이 이너셔 구간의 변속시간이 상대적으로 길게 나타날 경우, 차량의 가속 응답성이 저하되게 된다.
이에, 제어부(30)는 변속시간이 상대적으로 길게 나타날 경우, 즉 이너셔 구간의 변속시간이 설정시간 이상인 경우, 도 3 에 도시된 바와 같이 이너셔 구간의 변속시간이 경과하기 전에 보조 타겟단을 선정하고 이 보조 타겟단으로 킥다운 변속 제어를 수행하여 가속도를 증가시킴으로써, 이너셔 구간에서도 차량의 가속력을 확보할 수 있도록 한다.
또한, 보조 타겟단에 따라 액추에이터(40)를 구동시켜 보조 타겟단으로 변속 제어를 실행하는 과정에서, 제어부(30)는 차량의 동작 상태, 예를 들어 터빈 회전수 또는 엔진 회전수 등이 이너셔 구간의 종료 시점에 대응되는 상태이거나 현재시간이 이너셔 구간의 종료 시점에 도달하면, 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 함으로써, 킥다운 변속 제어가 원활히 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 이너셔 구간의 변속시간이 설정시간 미만이면, 제어부(30)는 타겟단으로 변속 제어를 수행한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 방법을 도 4 를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 방법의 순서도이다.
도 4 를 참조하면, 먼저 정보 수집부(10)가 변속 제어를 위한 정보를 수집한다(S10). 이 경우, 변속단 센서(11)가 현재 주행 상태에 따른 현재단을 감지하고, 차속 센서(12)가 차속을 감지하며, 가속 패달 센서(13)가 운전자가 가속 패달을 누른 패달량을 감지한다. 또한, 엔진토크 센서(14)가 엔진 토크를 감지하고, 가속도 센서(15)가 차량의 가속도를 감지하며, 현재단 터빈 회전수 검출부(16)가 현재단의 입력축 터빈 회전수를 검출하며, 타겟단 터빈 회전수 검출부(17)가 타겟단의 입력축 터빈 회전수를 검출한다.
정보 수집부(10)에 따라 각종 정보가 수집됨에 따라, 제어부(30)는 가속 패달 센서(13)에 의해 감지된 가속 패달의 패달량을 이용하여 킥다운 변속 요구가 존재하는지 여부를 검출한다(S20).
단계(S20)에서 킥다운 변속 요구가 존재하는 것으로 검출되면, 제어부(30)는 차속 및 가속 패달의 패달량을 이용하여 변속선에 따라 타겟단을 선정한다(S30).
이어 제어부(30)는 변속시간 산출부(20)를 통해 이너셔 구간의 변속시간을 산출하도록 한다(S40).
이 경우, 변속시간 산출부(20)는 현재단의 입력축 터빈 회전수, 타겟단의 입력축 터빈 회전수, 가속도, 가속 패달의 패달량 및 엔진 토크 중 적어도 하나를 이용하여 이너셔 구간의 변속시간을 산출한다.
변속시간 산출부(20)에 의해 이너셔 구간의 변속시간이 산출됨에 따라, 제어부(30)는 이너셔 구간의 변속시간과 설정시간을 비교하여 이너셔 구간의 변속시간이 설정시간 이상인지 여부를 판단한다(S50).
단계(S50)에서의 판단 결과 이너셔 구간의 변속시간이 설정시간 이상이면, 제어부(30)는 보조 타겟단을 새롭게 선정(S60)하고, 새롭게 선정된 보조 타겟단으로 액추에이터(40)를 통해 변속 제어를 수행하여 가속도를 증가시킴으로써, 이너셔 구간에서도 차량의 가속력을 확보할 수 있도록 한다.
이어, 제어부(30)는 단계(S40)로 리턴하는데, 이 경우 현재단, 즉 보조 타겟단의 입력축 터빈 회전수, 타겟단의 입력축 터빈 회전수, 가속도, 가속 패달의 패달량 및 엔진 토크 중 적어도 하나를 이용하여 이너셔 구간의 변속시간을 다시 산출하고(S40), 이너셔 구간의 변속시간을 설정시간과 비교하여 이너셔 구간의 변속시간이 설정시간 이상인지 여부를 다시 판단한다(S50). 이 과정에서도, 이너셔 구간의 변속시간이 설정시간 이상이면, 제어부(30)는 상기한 단계(S60,S40,S50)을 순차적으로 다시 수행한다. 즉, 제어부(30)는 이너셔 구간의 변속시간이 설정시간 미만일 때까지 보조 타겟단을 선정하여 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 과정을 반복할 수 있다.
반면에, 상기한 단계(S50)에서의 판단 결과 이너셔 구간의 변속 시간이 설정시간 미만이면, 제어부(30)는 타겟단으로 킥다운 변속 제어를 수행한다(S70).
즉, 이너셔 구간의 변속시간이 설정시간 미만인 상태로 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 과정에서, 제어부(30)는 차량의 동작 상태가 이너셔 구간의 종료 시점에 대응되는 상태이거나, 현재시간이 이너셔 구간의 종료 시점에 도달하면 타겟단으로 변속 제어를 수행한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치 및 방법은 자동 변속기의 킥다운 변속시 이너셔 구간의 변속시간에 따라 보조 타겟단을 선정하여 킥다운 변속을 수행함으로써, 이너셔 구간 중에도 빠른 가속 응답성을 확보할 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 정보 수집부
11: 변속단 센서
12: 차속 센서
13: 가속 패달 센서
14: 엔진토크 센서
15: 가속도 센서
16: 현재단 터빈 회전수 검출부
17: 타겟단 터빈 회전수 검출부
20: 변속시간 산출부
30: 제어부
40: 액추에이터

Claims (10)

  1. 이너셔 구간의 변속 시간을 산출하는 변속시간 산출부; 및
    킥다운 변속 요구가 존재하면 타겟단을 선정하여 상기 변속시간 산출부를 통해 상기 이너셔 구간의 변속 시간을 산출하도록 하고, 산출된 상기 이너셔 구간의 변속 시간에 따라 보조 타겟단을 선정하여 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 이너셔 구간의 변속 시간이 기 설정된 설정 시간 이상이면 상기 보조 타겟단을 선정하며,
    상기 제어부는 상기 이너셔 구간의 변속시간이 상기 설정시간 미만일 때까지 상기 보조 타겟단을 선정하고 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 타겟단은 현재단과 타겟단 사이의 변속단 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 차량의 동작 상태가 상기 이너셔 구간의 종료 시점에 대응되는 상태이거나 현재시간이 상기 이너셔 구간의 종료 시점에 도달하면 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 장치.
  6. 제어부가 킥다운 변속 요구에 따라 타겟단을 선정하는 단계;
    변속시간 산출부가 이너셔 구간의 변속 시간을 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 변속시간 산출부에 의해 산출된 상기 이너셔 구간의 변속 시간에 따라 보조 타겟단을 선정하여 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 이너셔 구간의 변속 시간이 기 설정된 설정 시간 이상이면 상기 보조 타겟단을 선정하고,
    상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 단계에서, 상기 제어부는 상기 이너셔 구간의 변속 시간이 상기 설정시간 미만일 때까지 상기 보조 타겟단을 선정하고 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 보조 타겟단은 현재단과 타겟단 사이의 변속단 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 보조 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 단계에서, 상기 제어부는 차량의 동작 상태가 상기 이너셔 구간의 종료 시점에 대응되는 상태이거나 또는 현재시간이 상기 이너셔 구간의 종료 시점에 도달하면 타겟단으로 변속 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 킥다운 변속 제어 방법.
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