KR101927501B1

KR101927501B1 - 타력 주행시의 중립 제어방법

Info

Publication number: KR101927501B1
Application number: KR1020160168954A
Authority: KR
Inventors: 이대근; 김기왕; 김용민
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2016-12-12
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2018-12-11
Also published as: KR20180067342A

Abstract

본 발명에 따른 타력 주행시의 중립 제어방법은, 차속이 특정 차속 이상이면서 운전자가 가속 페달이나 브레이크 페달에서 발을 뗀 상태일 때 주행 모드(D)에서 중립 모드(N)로 기어단이 자동으로 전환되는 타행 중립제어를 수행하되, 일정 기어단 이상에서 공통으로 제어되는 하나의 솔레노이드 밸브(App. S/V)의 유압은 고정시켜 놓은 채 나머지 하나의 솔레노이드 밸브(Rel. S/V)의 유압 제어만 수행하는 한편 타행 중립제어시 유압을 조절하는 상기 솔레노이드 밸브(Rel. S/V)에는 프리-필 유압 제어를 수행하며, 엔진은 아이들 상태로 변화시키는 제1 단계;와, 타력 주행의 해제 조건이 발생하기 전까지 타행 중립제어 상태를 유지하는 제2 단계;와, 타행 중립제어 상태에서 해제 조건이 발생하면 그때의 운전 상태와 사용자의 가속 의지에 부합되는 목표 기어단을 결정하는 한편 엔진에는 엔진 회전수 또는 토크를 제한하는 요청을 전달하는 제3 단계;와, 프리-필 유압을 유지하는 한편 엔진에 대해서는 엔진 회전수가 변속기 입력 속도에 동기가 되도록 상기 목표 기어단에 맞는 엔진 회전수 또는 토크값 증대 요청을 전달하는 제4 단계; 및 상기 엔진 회전수가 변속기 입력 속도에 도달하면 상기 목표 기어단의 해당 솔레노이드 밸브(해당 변속 App. S/V)에 명령을 내려 기어단 체결을 완료하는 제5 단계;를 포함한다.

Description

타력 주행시의 중립 제어방법{Neutral control method for coasting drive}

본 발명은 타력 주행시의 중립 제어방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 운전자의 페달 조작만으로 타력 주행이 가능함에 따라 빈번하게 일어나는 중립 모드와 주행 모드 천이 과정에서 발생되는 변속 충격 및 소음을 방지하고, 보다 빠른 변속 응답성과 재가속 성능을 갖게 함으로써 운전자로 하여금 잦은 중립 제어로 인해 발생되는 위화감을 줄이고, 이를 통해 타력 주행을 적극 활용할 수 있도록 하는 타력 주행시의 중립 제어방법에 관한 것이다.

주행 시나 정차 중 중립 모드(N) 전환은 연비 절감에 큰 효과를 줄 수 있다. 가령, 고속 주행(엔진 회전수 2000RPM 이상) 중 운전자가 적절하게 변속 레버를 조작하여 중립 모드로 전환하여 엔진 회전수를 아이들 상태(약 800RPM) 수준까지 떨어뜨리면 이로 인한 연비 절감 효과를 기대할 수 있다.

특히, 내리막 길과 같은 타력 주행 중에 중립 모드를 사용할 경우에는 엔진 제어에서 일반적으로 수행하는 퓨얼 컷-오프 상황, 즉 일시적으로 엔진 실린더에 연료를 분사하지 않는 상황보다도 더 높은 연비 절감 효과를 얻을 수 있다.

근래에는 운전자의 직접적인 변속 레버 조작에 의한 중립 모드 전환 외에 페달 조작만으로도 중립 제어를 가능하게 함으로써 운전자의 편의성을 향상시키는 기술이 소개되고 있다.

운전자의 직접적인 변속 레버 조작 없이 중립 제어가 가능한 것은 전자식 변속 레버 기술이 개발되었기 때문이다. 전자식 변속 레버는 SBW(Shift By Wire)라고도 불리는데, 이는 자동 변속기와 변속 레버가 와이어와 같은 기계적 요소를 매개로 하지 않고 변속 레버에 장착된 센서로 인지된 변속단 정보(예를 들어, 주차, 후진, 중립, 주행 등의 변속단 정보)를 변속기 제어기와 전자 통신에 의해 송수신하는 시스템인데, 변속 레버의 진동이 없고 작은 조작력과 동선만으로 정확한 변속이 가능하다는 장점을 있어 점차 적용 차량이 확대되고 있다.

전자식 변속 레버는 자동 변속기와 변속 레버가 기계적 요소로 연결되어 있지 않기 때문에 변속 레버의 위치와는 다르게 자동 변속기의 변속단을 제어할 수 있다. 즉, 변속 레버의 위치가 주행단(D)로 설정되어 있어도 자동 변속기는 중립단(N) 상태로 제어할 수 있으며, 이러한 제어가 가능하기 때문에 엑셀 페달 조작만으로 주행 모드에서 중립 모드로, 또는 그 역으로 전환하는 것이 가능해진다.

그렇지만, 엑셀 페달 조작만으로 주행 모드에서 중립 모드로, 또는 그 역으로 전환이 될 경우에는 빠르고 빈번한 중립 모드와 주행 모드 사이의 전환이 발생함에 따라 때때로 차량에 심각한 무리를 주거나 운전자에게 큰 위화감을 안겨 줄 수 있다. 예를 들면, 타력 주행 상태에서 중립 모드에서 주행 모드로 갑자기 전환되면 강력한 엔진 브레이크가 발생할 수 있고, 이에 따라 차량에 급격한 충격과 소음이 발생할 수 있다.

따라서, 이를 방지하기 위해서는 페달 조작으로 중립 제어로 진입하거나 이를 해제할 때 적절한 변속 제어가 필요하며, 특히 변속 응답성 및 재가속 지연감을 줄이기 위한 특별한 고려가 필요하다.

한국공개특허 제10-2016-0071011호 (2016.06.21 공개)

본 발명은 운전자의 페달 조작만으로 타력 주행이 가능함에 따라 빈번하게 일어나는 중립 모드와 주행 모드 천이 과정에서 발생되는 변속 충격 및 소음을 방지하고, 보다 빠른 변속 응답성과 재가속 성능을 가질 수 있는 타력 주행시의 중립 제어방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

여기서, 상기 제1 단계에 있어서, 타행 중립제어시 중립 상태(N)로 진입하기 이전에 일정 기간 동안 과도기 상태(XN)를 두고, 상기 과도기 상태(XN)의 초기에는 유압 하강의 기울기가 상대적으로 작다가(G1) 일정 시간(T1)이 지난 후에 기울기가 더 큰(G2) 두 개의 구간(G1, G2)으로 이루어진 동적 상태가 포함될 수 있다.

그리고, 상기 제2 단계에 있어서, 기어단은 중립 상태(N)를 유지하고 상기 엔진은 아이들 상태를 유지하며, 상기 공통으로 제어되는 하나의 솔레노이드 밸브(App. S/V)의 유압은 처음과 동일하게 고정하는 한편 나머지 하나의 솔레노이드 밸브(Rel. S/V)의 유압은 프리-필 유압을 유지할 수 있다.

그리고, 상기 제3 단계에 있어서, 가속 페달량 및 그 변화량이 사전에 설정된 기준치를 초과하는 경우에는 상기 목표 기어단을 타행 중립제어 시작 직전의 기어단에 비해 저단으로 결정한다.

그리고, 상기 제4 단계 및 제5 단계를 통해 수행 중인 변속 과정 중에 상기 운전자의 가속 의지와 차속이 변경될 경우, 새로운 목표 변속단을 결정하고 이에 따라 변속을 수행한다.

한편, 상기 과도기 상태(XN)의 진행 도중에 운전자의 가속의지가 발생하면 타행 중립제어를 해제하고, 상기 운전자의 가속의지에 대응하는 목표 변속단으로 변속을 수행한다.

여기서, 상기 운전자의 가속의지에 대응하는 목표 변속단으로의 변속은 현재 유압과 목표압까지의 차이를 미리 설정된 시간으로 나눈 기울기에 따르는 유압 제어를 수행하여 이루어진다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명은 운전자의 페달 조작만으로 타력 주행이 가능함에 따라 빈번하게 일어나는 중립 모드와 주행 모드 천이 과정에서 발생되는 변속 충격 및 소음을 방지하고, 보다 빠른 변속 응답성과 재가속 성능을 갖게 함으로써 운전자로 하여금 잦은 중립 제어로 인해 발생되는 위화감을 줄이고, 이를 통해 타력 주행을 적극 활용할 수 있게 됨에 따라 연비 향상 효과를 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타력 주행시의 중립 제어방법에 대한 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 타력 주행시의 중립 제어방법을 수행할 때의 각종 제어요소의 상태를 시간순으로 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시형태를 설명함에 있어서 당업자라면 자명하게 이해할 수 있는 공지의 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다. 또한 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부여할 것이며, 도면을 참조할 때에는 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등이 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있음을 고려하여야 한다.

그리고, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 개재되면서 간접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고도 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 타력 주행시의 중립 제어방법에 대한 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 타력 주행시의 중립 제어방법을 수행할 때의 각종 제어요소의 상태를 시간순으로 도시한 도면으로서, 이를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

여기서, 도 1 및 도 2를 함께 고려하여 보는 것이 본 발명의 이해에 도움이 되며, 도 1의 순서도에 표시된 각 단계에서의 [1]∼[5]의 번호는 도 2의 제어상태에 표기된 숫자에 대응한다.

그리고, 도 2에서 제어상태 [0]은 타행(타력 주행) 중립제어를 하지 않는 상태를 표시한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 변속 레버는 주행 모드(D)로 유지하는 가운데 페달 조작만으로 주행 모드(D)와 중립 모드(N) 사이에서 기어단이 자동으로 전환됨으로써 타력 주행이 가능한 기술에 관한 것이다. 따라서, 도 2에서 변속 레버는 계속 주행 모드(D)에 있는 것으로 표시되어 있다.

타력 주행으로 진입하기 위해서는 기어단이 주행 모드(D)에서 중립 모드(N)로 자동으로 전환되어야 하는데, 그 판단은 차속이 특정 차속, 예를 들면 70㎞/h 이상이면서 운전자가 가속 페달이나 브레이크 페달에서 발을 뗀 상태라면 타력 주행으로 진입하기 위한 조건이 성립한 것으로 판단하고 타행 중립제어를 개시한다.

타행 중립제어 진입으로 인한 기어단 변경 시 중립(N)으로 가기 위한 과도기 상태(XN)를 정의하고 해당 구간에서의 적절한 유압 제어를 수행한다(제어상태 [1]).

타행 중립제어의 경우, 운전자의 변속 레버 조작에 의한 중립과는 달리 페달 조작만으로 빠르게 변속기 중립화와 기어단 체결이 이루어져야 하므로 기존과는 다른 유압 제어가 필요한데, 이를 위해 기어 체결이 해제되고 중립화가 가능한 솔레노이드 밸브 제어 조합과 빠른 기어단 체결을 위해 솔레노이드 밸브에 일정 수준의 유압을 미리 인가하는 프리-필(Pre-Fill) 유압 제어가 수행된다.

즉, 일정 기어단 이상에서 공통적으로 제어되는 하나의 솔레노이드 밸브(App. S/V)의 유압은 고정시켜 놓은 채 나머지 하나의 솔레노이드 밸브(Rel. S/V)의 유압 제어만 수행하는 한편 타행 중립제어시 유압을 조절하는 솔레노이드 밸브(Rel. S/V)에는 프리-필 유압 제어를 수행함으로써 신속하게 변속기의 기어단을 중립화와 체결을 완료하는 것이 가능하다.

또한, 타행 중립제어시 곧바로 중립 상태(N)로 진입하는 대신 일정 기간 동안 과도기 상태(XN)를 거치도록 구성되어 있다. 이는 제어 유압이 완전한 타행 중립상태에 도달하기 전에 일정 시간 과도기 상태(XN)에 있도록 함으로써 타행 중립제어의 개시 초기에 운전자의 가속 의지가 발생할 경우 신속하게 기어단 체결이 이루어지도록 하기 위한 것이다.

과도기 상태(XN)는 동적 상태(G1, G2) 및 정적 상태(프리-필 유압)로 구성되어 있을 수 있으며, 동적 상태는 유압 하강의 기울기가 처음에는 상대적으로 작다가(G1) 일정 시간(T1)이 지난 후에 기울기가 더 큰(G2) 두 개의 구간(G1, G2)으로 구성될 수도 있다.

한편, 타행 중립제어로 진입하면, 이에 따라 엔진에 대해서도 제어가 수행된다. 즉, 엔진제어기(EMS)로 하여금 엔진이 아이들 상태로 바뀌도록 토크 제어를 수행하도록 하며, 결국 엔진이 완전히 아이들 상태에 도달하면 과도기 상태(XN)는 종료된다.

여기서, 전술한 바와 같이, 타행 중립제어시 곧바로 중립 상태(N)로 진입하는 대신 일정 기간 동안 과도기 상태(XN)를 거치도록 구성한 것은 타행 중립제어의 개시 초기에 운전자의 가속 의지가 발생할 경우 신속하게 기어단 체결이 이루어지도록 하기 위한 것이다.

즉, 타행 중립제어 개시조건이 발생하여 타행 중립제어로 들어가 과도기 상태(XN)가 진행하던 도중에 운전자의 가속의지가 발생(엑셀 페달을 다시 밟은 경우)하면, 이는 타행 중립제어 해제조건이 발생한 것이고, 이에 따라 운전자의 가속의지에 부합되는 유압 제어가 수행되어야 한다.

과도기 상태(XN)의 진행 도중에 운전자의 가속의지가 발생하면, 현재 유압과 목표압까지의 차이를 미리 설정된 시간으로 나눈 기울기([목표압-현재압] / 설정 시간)를 이용하여 신속하게 과도기 상태(XN)의 유압제어를 마무리한다. 여기서 목표압은 운전자의 가속의지에 따른 목표 변속단에 맞는 유압을 의미하며, 설정 시간은 유압의 상승에 따른 충격을 완화하기 위해 사전에 설정해 놓은 시간이다.

그리고, 유압이 설정된 시간 안에 목표압에 도달하면 중립 상태(N)를 거치지 않고 곧바로 목표 기어단 체결을 수행하여 운전자의 가속의지를 최대한 빠르게 반영하게 된다.

한편, 타행 중립제어가 계속 진행하여 과도기 상태(XN)가 끝나면, 타력 주행(코스팅)의 해제 조건이 발생하기 전까지 타행 중립제어 상태가 유지된다(제어상태 [2]).

타행 중립제어 상태에서는 기어단은 중립 상태(N)를, 그리고 엔진은 아이들 상태를 유지하고 있으며, 변속기의 유압 제어는 공통 제어되는 하나의 솔레노이드 밸브(App. S/V)의 유압은 처음과 동일하게 고정되어 있는 한편 나머지 하나의 솔레노이드 밸브(Rel. S/V)의 유압은 신속한 기어단 체결을 위해 프리-필 유압을 유지하고 있다.

타행 중립제어 상태에서 해제 조건이 발생하면 타행 중립 지령을 해제하고, 기어단을 운전 상태와 사용자의 가속 의지에 맞춰 적정 기어단에 체결하는 제어를 시작한다(제어상태 [3]).

이때, 변속기에서는 운전 상태와 사용자의 가속 의지에 적합한 목표 기어단을 결정하는데 지연시간(T1 delay)이 소요되는데, 이 동안 변속기가 목표 기어단에 실제로 체결되기 전에 운전자의 급격한 가속 페달 조작에 의한 과도한 엔진 회전수 상승을 막기 위해 엔진 회전수 또는 토크를 제한하는 요청을 일정 구간 또는 상태 동안 엔진제어기에 전달한다.

목표 기어단은 운전자의 가속 의지(가속 페달량 및 변화량)와 현재 차속을 고려하여 결정되는데, 예를 들어 운전자의 가속 의지가 약하고 차속이 타행 중립제어 이전과 거의 차이가 없으면 이전의 기어단(도 2에서는 8단)을 목표 기어단으로 설정할 수 있으며, 운전자의 가속 의지가 강하면 재가속 응답성을 향상시키기 위해 저단(도 2에서는 5단)을 목표 기어단으로 설정할 수 있다.

목표 기어단을 결정하는데 걸렸던 지연시간(T1 delay) 이후에는 프리-필 유지시간(T2 delay)을 두며, 이 동안 엔진제어기에 대해서는 과도한 엔진 브레이크 발생 등으로 인한 변속 충격을 막기 위해 아이들 수준으로 떨어진 엔진 회전수가 변속기 입력 속도에 도달하여 서로 동기가 되도록 현재 목표 기어단에 맞는 엔진 회전수 또는 토크값 증대 요청을 전달한다(제어상태 [4]). 이때, 현재 차속과 목표 기어단을 통해 계산된 목표 터빈 회전수 값을 직접 보내주거나, 또는 현재 엔진 회전수와 터빈 회전수의 차이량에 따른 토크 증대값을 엔진제어기로 전송하여 엔진 회전수를 상승시킨다.

이후, 엔진 회전수가 변속기 입력 속도에 도달하면 목표 기어단의 해당 솔레노이드 밸브(해당 변속 App. S/V)에 명령을 내려 기어단 체결을 완료한다(제어상태 [5]).

이때, 최초로 결정된 변속 제어 수행 중에 운전자의 가속 의지와 차속이 달라질 수 있으므로, 현재 변속 중에라도 새로운 변속이 즉시 허용되도록 할 필요가 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예 및 실시형태가 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재내용과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

Claims

차속이 특정 차속 이상이면서 운전자가 가속 페달이나 브레이크 페달에서 발을 뗀 상태일 때 주행 모드(D)에서 중립 모드(N)로 기어단이 자동으로 전환되는 타행 중립제어를 수행하되, 일정 기어단 이상에서 공통으로 제어되는 하나의 솔레노이드 밸브(App. S/V)의 유압은 고정시켜 놓은 채 나머지 하나의 솔레노이드 밸브(Rel. S/V)의 유압 제어만 수행하는 한편 타행 중립제어시 유압을 조절하는 상기 솔레노이드 밸브(Rel. S/V)에는 프리-필 유압 제어를 수행하며, 엔진은 아이들 상태로 변화시키는 제1 단계;
타력 주행의 해제 조건이 발생하기 전까지 타행 중립제어 상태를 유지하는 제2 단계;
타행 중립제어 상태에서 해제 조건이 발생하면 그때의 운전 상태와 사용자의 가속 의지에 부합되는 목표 기어단을 결정하는 한편 엔진에는 엔진 회전수 또는 토크를 제한하는 요청을 전달하는 제3 단계;
프리-필 유압을 유지하는 한편 엔진에 대해서는 엔진 회전수가 변속기 입력 속도에 동기가 되도록 상기 목표 기어단에 맞는 엔진 회전수 또는 토크값 증대 요청을 전달하는 제4 단계; 및
상기 엔진 회전수가 변속기 입력 속도에 도달하면 상기 목표 기어단의 해당 솔레노이드 밸브(해당 변속 App. S/V)에 명령을 내려 기어단 체결을 완료하는 제5 단계;
를 포함하는 타력 주행시의 중립 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 단계에서, 타행 중립제어시 중립 상태(N)로 진입하기 이전에 일정 기간 동안 과도기 상태(XN)를 두고, 상기 과도기 상태(XN)의 초기에는 유압 하강의 기울기가 상대적으로 작다가(G1) 일정 시간(T1)이 지난 후에 기울기가 더 큰(G2) 두 개의 구간(G1, G2)으로 이루어진 동적 상태가 포함되는 것을 특징으로 하는 타력 주행시의 중립 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 단계에서, 기어단은 중립 상태(N)를 유지하고 상기 엔진은 아이들 상태를 유지하며, 상기 공통으로 제어되는 하나의 솔레노이드 밸브(App. S/V)의 유압은 처음과 동일하게 고정하는 한편 나머지 하나의 솔레노이드 밸브(Rel. S/V)의 유압은 프리-필 유압을 유지하는 것을 특징으로 하는 타력 주행시의 중립 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 제3 단계에서, 가속 페달량 및 그 변화량이 사전에 설정된 기준치를 초과하는 경우에는 상기 목표 기어단을 타행 중립제어 시작 직전의 기어단에 비해 저단으로 결정하는 것을 특징으로 하는 타력 주행시의 중립 제어방법.
제1항에 있어서,
상기 제4 단계 및 제5 단계를 통해 수행 중인 변속 과정 중에 상기 운전자의 가속 의지와 차속이 변경될 경우, 새로운 목표 변속단을 결정하고 이에 따라 변속을 수행하는 것을 특징으로 하는 타력 주행시의 중립 제어방법.
제2항에 있어서,
상기 과도기 상태(XN)의 진행 도중에 운전자의 가속의지가 발생하면 타행 중립제어를 해제하고, 상기 운전자의 가속의지에 대응하는 목표 변속단으로 변속을 수행하는 것을 특징으로 하는 타력 주행시의 중립 제어방법.
제6항에 있어서,
상기 운전자의 가속의지에 대응하는 목표 변속단으로의 변속은 현재 유압과 목표압까지의 차이를 미리 설정된 시간으로 나눈 기울기에 따르는 유압 제어를 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타력 주행시의 중립 제어방법.