KR102394839B1 - 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법 및 그 시스템 - Google Patents

유압제동을 이용한 정적변속 제어방법 및 그 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정적변속시 유압제동을 이용함으로써 차량 반응성을 향상시키는 정적변속 제어방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법은 차량이 D단 혹은 R단에서 정적변속 수행이 가능한 차속을 넘어 전진 혹은 후진 주행을 하고 있는 상황에서 운전자가 주행방향을 바꿔 후진 혹은 전진을 하기 위해 R단 혹은 D단을 입력한 경우, 유압제동을 실시하여 차속을 감소시킨 후, 정적변속이 가능한 차속 이하가 되면 유압제동과 함께 정적변속을 수행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어시스템은 HCU; 상기 HCU로부터 주행방향 및 차속 정보를 받아 정적변속 제어를 수행하며, 현재 기어단 정보, 목표 기어단 정보 및 변속 정보를 상기 HCU에 제공하는 TCU; 상기 HCU로부터 유압제동 실행량을 받아 유압제동 제어를 수행하며, 실행된 유압제동량 및 차량 속도를 상기 HCU에 제공하는 AHB; 및 상기 HCU로부터 모터 또는 엔진 토크를 받아 모터 또는 엔진 토크 제어를 수행하는 MCU 또는 EMS;를 포함한다.

Description

유압제동을 이용한 정적변속 제어방법 및 그 시스템{Method for Controlling Static Shift Using Hydraulic Brake and System Thereof}
본 발명은 차량 변속기의 정적변속 제어 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정적변속시 유압제동을 이용함으로써 차량 반응성을 향상시키는 정적변속 제어방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
유단변속기 혹은 무단변속기를 사용하는 모든 차량은 D단(주행단) 주행 중 R단(후진단)을 넣거나 R단 주행 중 D단을 넣었을 경우, 변속기 혹은 파워트레인의 안정성, 내구 등을 고려하여 차량의 속도가 일정 차속 이하로 감소한 이후에 정적변속이 수행되도록 제어되고 있다.
하지만, 이러한 종래의 정적변속 제어방법은 전진 중 R단 변속이나 후진 중 D단 변속 상황에서 차량의 속도가 일정 이하로 수렴하기 전까지는 운전자가 가속페달을 밟아도 아무런 반응이 없이 차량이 기존 주행방향으로 계속 주행하게 되며, 주행저항에 의해 차속이 일정 차속으로 감소한 이후에야 비로소 정적변속 제어를 수행하면서 차량이 반응하게 되므로, 운전자의 요구와 상반된 움직임을 차량에서 보이게 되고, 이에 따라 사고를 유발할 가능성이 존재한다.
또한, 일정 차속 이하에서 정적변속 제어가 수행된다고 하더라도 변속기 클러치의 슬립에 의해 차량으로의 토크 전달에 한계가 있어 반응이 느리거나 불연속성으로 인한 울컥거림 발생으로 운전성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 주행방향과 반대 방향으로 가고자 하는 운전자의 요구(기어 입력 D단→R단 혹은 R단→D단으로 변경) 상황에서 가속페달을 밟을 경우 운전자가 원하는 차량의 움직임을 만들기 위해 유압제동과 함께 정적변속이 수행되도록 하는 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법은 차량이 D단 혹은 R단에서 정적변속 수행이 가능한 차속을 넘어 전진 혹은 후진 주행을 하고 있는 상황에서 운전자가 주행방향을 바꿔 후진 혹은 전진을 하기 위해 R단 혹은 D단을 입력한 경우, 유압제동을 실시하여 차속을 감소시킨 후, 정적변속이 가능한 차속 이하가 되면 유압제동과 함께 정적변속을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법은 TCU에서의 현재 기어단이 N단인 상황에서 기어레버의 위치가 D단인지, R단인지를 판단하는 단계; 차량의 속도를 이용하여 차량의 주행방향과 기어레버가 일치하는지 판단하는 단계; 차량의 주행방향과 기어레버가 일치하지 않는 경우, 정적변속 제어의 수행 가능여부를 확인하는 단계; 정적변속 제어 수행이 불가능한 경우, APS 인가량을 토대로 연산된 차량요구토크 만큼 유압제동을 수행하는 단계; 및 유압제동에 의해 차량 속도가 감소하면, 유압제동과 함께 정적변속 제어를 수행하는 단계;를 포함한다.
바람직하게, 상기 정적변속 제어의 수행 가능여부를 확인하는 단계는 차속에 따라 정적변속 수행 가능여부를 확인한다.
한편, 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어시스템은 HCU; 상기 HCU로부터 주행방향 및 차속 정보를 받아 정적변속 제어를 수행하며, 현재 기어단 정보, 목표 기어단 정보 및 변속 정보를 상기 HCU에 제공하는 TCU; 상기 HCU로부터 유압제동 실행량을 받아 유압제동 제어를 수행하며, 실행된 유압제동량 및 차량 속도를 상기 HCU에 제공하는 AHB; 및 상기 HCU로부터 모터 또는 엔진 토크를 받아 모터 또는 엔진 토크 제어를 수행하는 MCU 또는 EMS;를 포함한다.
본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법 및 시스템은 차속으로 인해 정적변속 제어가 불가능한 상황에서도 유압제동을 통해 빠르게 운전자의 요구를 반영할 수 있고, 또한 정적변속 제어시에도 변속기 입력단 토크 대신 유압제동을 통해 운전자의 요구를 만족시키면서 정적변속을 수행함으로써 기존 차량에서 주행방향을 전환하는 정적변속 제어 시 발생하는 울컥거림의 문제를 개선할 수 있다.
도 1a는 종래 기술에서의 변속기 입력속도, 차속, 유압제동량, 차량요구토크 및 가속페달 개도량을 나타낸 도면이다.
도 1b는 본 발명에서의 변속기 입력속도, 차속, 유압제동량, 차량요구토크 및 가속페달 개도량을 나타낸 도면이다.
도 2a는 종래 기술에서의 정적변속 제어를 위한 시스템 구성도이다.
도 2b는 본 발명에서의 정적변속 제어를 위한 시스템 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법을 단계별로 도시한 순서도이다.
아래에서는 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법의 기본 개념에 대해 종래 기술에 따른 정적변속 제어방법과 대비하여 설명하기로 한다.
도 1a 및 1b는 각각 종래 기술 및 본 발명에서의 변속기 입력속도, 차속, 유압제동량, 차량요구토크 및 가속페달 개도량을 나타낸 도면이다.
도 1a를 참조하면, 종래 기술에 따른 정적변속 제어방법은 차량이 D단 혹은 R단에서 정적변속 수행 가능 차속 이상으로 전진 혹은 후진 주행을 하고 있는 상황에서 운전자가 주행방향을 바꿔 후진 혹은 전진을 하기 위하여 R단 혹은 D단을 입력하면, 차량의 속도가 정적변속 수행 가능 차속 이상이기 때문에 운전자가 가속페달을 밟더라도 차량은 아무런 반응 없이 타력주행을 하게 되고, 주행저항에 의하여 정적변속 수행 가능 차속 이하로 차속이 감소하기 전까지는 운전자의 요구대로 차량이 제어되지 않는다. 이후 차속이 주행저항으로 인하여 서서히 감소하여 정적변속 수행 가능 차속에 도달하면 정적변속이 수행되는데, 이때 가속페달 개도량이 거의 동일하게 인가된 상황임에도 불구하고 차속이 급격히 줄어드는 이질감이 발생하게 되고, 울컥거림과 같은 운전성 저하 문제가 발생하게 된다.
반면, 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법은 차량이 D단 혹은 R단에서 정적변속 수행 가능 차속 이상으로 전진 혹은 후진 주행을 하고 있는 상황에서 운전자가 주행방향을 바꿔 후진 혹은 전진을 하기 위하여 R단 혹은 D단을 입력하면, 바로 유압제동을 실시하여 차속을 빠르게 감소시킨다. 이후 일정 차속 이하로 감소하여 정적변속이 가능한 차속 이하에서도 부드러운 정적변속이 이루어지도록 유압제동을 계속 실시하여 운전자가 이질감을 느끼지 않고 차량이 운전자의 요구를 반영할 수 있도록 한다.
운전자가 가속페달을 밟았을 때 차량의 주행방향과 기어레버를 통해 운전자가 요구하는 주행방향이 다르므로 운전자의 의지에 맞추기 위하여 유압제동을 실시하여 차속을 감소시킨다. 이후, 일정 차속 이하로 감소하여 정적변속이 가능한 차속 이하가 되면 정적변속을 수행하여
도 2a 및 2b는 각각 종래 기술 및 본 발명에서의 정적변속 제어를 위한 시스템 구성도이다.
도 2a를 참조하면, 종래 기술에서는 운전자가 기어레버를 조작하였다 할지라도 차량이 일정 차속 이하로 감소하여 정적변속이 수행되기 전까지는 TCU( Transmission Control Unit)(10)에서의 현재 기어단 정보가 N단(중립단)이기 때문에, 목표 기어단과 상관없이 MCU(Motor Control Unit) 또는 EMS(Engine Management System)(20)에 보내는 APS(Accelerator Position Sensor)에 따른 요구토크는 0이 되고, 이에 따라 차량은 아무런 반응을 하지 않는다. 차량의 속도가 주행저항에 의해 감소하여 정적변속 제어가 가능하게 되면, TCU(10)는 정적변속을 수행하여 현재 기어단 정보가 D단 혹은 R단이 되는 순간 HCU(Hybrid Control Unit)(30)에서는 APS에 따른 요구토크를 MCU 또는 EMS(20)에 출력하게 되며, 이때 TCU(10)에 의한 정적변속 제어와 동시에 모터 또는 엔진이 토크를 출력하여 울컥거림의 운전성 저하 요소가 발생하게 된다.
반면, 도 2b를 참조하면, 본 발명에서는 정적변속 수행 가능 차속 이상에서 D단 혹은 R단 주행 중 주행방향을 바꾸기 위해 R단 혹은 D단으로 운전자가 기어레버를 조작하였을 경우, TCU(10)에서 HCU(30)로 보내는 현재 기어단 정보가 N단, 목표 기어단 정보가 R단 혹은 D단이 되고, HCU(30)는 브레이크 제어유닛인 AHB(Active Hydraulic Booster)(40)에서 알려주는 차량의 진행방향을 참조하여 차량요구토크를 만족할 수 있도록 요구 유압제동량을 AHB(40)로 보내준다. 이때, 차량요구토크는 기어단과 차속에 따른 차량최대토크(차량의 파워트레인 사양으로 결정)와 가속페달 개도량(APS값)에 의해 결정되게 된다. 이후, AHB(40)에서는 유압제동을 수행하는데, 이때 유압제동 실행량은 차량요구토크와 동일하며 아래 식 1과 같이 계산된다.
유압제동 실행량 = APS값 × 차량최대토크(기어단, 차속) (식 1)
여기서 APS값은 가속페달 개도량으로서 0에서 1 사이의 값이다.
이와 같이 본 발명에서는 정적변속이 수행 불가능한 차속에서 현재 기어단이 N단이지만, 유압제동에 의하여 운전자의 의지를 반영하게 되고, 차속이 감소하여 TCU(10)에서 정적변속 제어가 수행 가능한 차속 기준을 만족하면 정적변속 제어를 수행하게 된다.
또한, 본 발명에서는 정적변속 수행 시, AHB(40)에서 현재 유압제동 실행량을 HCU(30)에 알려주어 HCU(30)가 TCU(10)에서 보내주는 현재 기어단 정보와 목표 기어단 정보를 기반으로 유압제동 및 모터/엔진 토크의 분배를 결정하도록 한다.
이때 아래 식 2 및 3과 같이 정적변속 진행률에 따라 정해지는 비율(0≤R≤1)로 유압제동과 모터/엔진 토크를 제어함으로써 운전자의 이질감 없이 정적변속이 수행되도록 한다.
유압제동 실행량 = APS값 × 차량최대토크(기어단, 차속) × (1 - R) (식 2)
모터/엔진 토크 = APS값 × 차량최대토크(기어단, 차속) × R (식 3)
여기서 APS값은 가속페달 개도량으로서 0에서 1 사이의 값이고, R은 정적변속 진행률에 비례해 정해지는 비율값으로서 0에서 1 사이의 값이다.
한편, 도 2a 및 2b에 도시된 HCU, TCU, MCU/EMS, AHB 간의 협조 제어는 HEV/PHEV에 대한 것이며, 가솔린/디젤 등의 기존 내연기관 차량의 경우에는 TCU, EMS, AHB 간의 협조 제어에 의해 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법이 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법을 단계별로 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법은 먼저, TCU(10)에서의 현재 기어단이 N단인 상황에서 기어레버의 위치가 D단인지, R단인지를 판단한다(S11, S12).
이어서, 차량의 속도를 이용하여 차량의 주행방향과 기어레버가 일치하는지 판단하는데(S21, S22), 이때 차량의 주행방향과 기어레버가 일치한다면 기존의 정적변속 제어를 그대로 수행한다(S31, S32).
반면 일치하지 않는 경우, 정적변속 제어의 수행 가능여부를 확인한다(S41, S42). 정적변속 제어는 차속이 일정 값 이하인 조건 시 수행하도록 되어 있으며(S51, S52), 만약 정적변속 제어 수행이 불가능하다면 운전자가 APS를 인가하더라도 차량이 반응하지 않으므로, 이때 APS 인가량을 토대로 연산된 차량요구토크 만큼 유압제동을 수행하여 운전자의 의지를 반영하도록 한다(S61, S62). 유압제동에 의해 차량 속도가 감소하여 정적변속 제어가 가능한 조건을 만족하게 되면(S71, S72), 앞서 설명한 본 발명에 따른 정적변속 제어를 수행하게 된다(S51, S52).
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법 및 시스템에 의하면, 차속으로 인해 정적변속 제어가 불가능한 상황에서도 유압제동을 통해 빠르게 운전자의 요구를 반영할 수 있고, 또한 정적변속 제어시에도 변속기 입력단 토크 대신 유압제동을 통해 운전자의 요구를 만족시키면서 정적변속을 수행함으로써 기존 차량에서 주행방향을 전환하는 정적변속 제어 시 발생하는 울컥거림의 문제를 개선할 수 있다.
10: TCU
20: MCU/EMS
30: HCU
40: AHB
S11, S12: TCU의 현재 기어단이 N단인 상황에서 기어레버 위치 판단 단계
S21, S22: 차량의 주행방향과 기어레버의 일치여부 판단 단계
S31, S32: 기존 정적변속 제어 수행 단계
S41, S42; S71, S72: 정적변속 제어 수행 가능여부 확인 단계
S51, S52: 본 발명에 따른 정적변속 제어 수행 단계
S61, S62: 유압제동 수행 단계

Claims (10)

  1. 차량이 D단 혹은 R단에서 정적변속 수행이 가능한 차속을 넘어 전진 혹은 후진 주행을 하고 있는 상황에서 운전자가 주행방향을 바꿔 후진 혹은 전진을 하기 위해 R단 혹은 D단을 입력한 경우,
    유압제동을 실시하여 차속을 감소시킨 후,
    정적변속이 가능한 차속 이하가 되면 유압제동과 함께 정적변속을 수행하고,
    정적변속 수행이 가능한 차속 이상에서 차속을 감소시키기 위한 유압제동 실행량은 다음 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법.
    유압제동 실행량 = APS값 × 차량최대토크(기어단, 차속),
    여기서 APS값은 가속페달 개도량으로서 0에서 1 사이의 값이며, 차량최대토크는 기어단과 차속에 따라 차량의 파워트레인 사양으로 결정되는 값이다.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    정적변속 수행시 유압제동 실행량은 다음 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법.
    유압제동 실행량 = APS값 × 차량최대토크(기어단, 차속) × (1 - R),
    여기서 APS값은 가속페달 개도량으로서 0에서 1 사이의 값이고, R은 정적변속 진행률에 비례해 정해지는 비율값으로서 0에서 1 사이의 값이다.
  4. 청구항 3에 있어서,
    정적변속 수행시 모터 또는 엔진의 토크는 다음 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법.
    모터/엔진 토크 = APS값 × 차량최대토크(기어단, 차속) × R,
    여기서 APS값은 가속페달 개도량으로서 0에서 1 사이의 값이고, R은 정적변속 진행률에 비례해 정해지는 비율값으로서 0에서 1 사이의 값이다.
  5. TCU에서의 현재 기어단이 N단인 상황에서 기어레버의 위치가 D단인지, R단인지를 판단하는 단계;
    차량의 속도를 이용하여 차량의 주행방향과 기어레버가 일치하는지 판단하는 단계;
    차량의 주행방향과 기어레버가 일치하지 않는 경우, 정적변속 제어의 수행 가능여부를 확인하는 단계;
    정적변속 제어 수행이 불가능한 경우, APS 인가량을 토대로 연산된 차량요구토크 만큼 유압제동을 수행하는 단계; 및
    유압제동에 의해 차량 속도가 감소하면, 유압제동과 함께 정적변속 제어를 수행하는 단계;
    를 포함하는 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 정적변속 제어의 수행 가능여부를 확인하는 단계는 차속에 따라 정적변속 수행 가능여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 유압제동을 수행하는 단계에서의 유압제동 실행량은 다음 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법.
    유압제동 실행량 = APS값 × 차량최대토크(기어단, 차속),
    여기서 APS값은 가속페달 개도량으로서 0에서 1 사이의 값이며, 차량최대토크는 기어단과 차속에 따라 차량의 파워트레인 사양으로 결정되는 값이다.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 정적변속 제어를 수행하는 단계에서의 유압제동 실행량은 다음 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법.
    유압제동 실행량 = APS값 × 차량최대토크(기어단, 차속) × (1 - R),
    여기서 APS값은 가속페달 개도량으로서 0에서 1 사이의 값이고, R은 정적변속 진행률에 비례해 정해지는 비율값으로서 0에서 1 사이의 값이다.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 정적변속 제어를 수행하는 단계에서의 모터 또는 엔진의 토크는 다음 식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법.
    모터/엔진 토크 = APS값 × 차량최대토크(기어단, 차속) × R,
    여기서 APS값은 가속페달 개도량으로서 0에서 1 사이의 값이고, R은 정적변속 진행률에 비례해 정해지는 비율값으로서 0에서 1 사이의 값이다.
  10. 청구항 1 및 청구항 3 내지 9 중 어느 한 항에 따른 유압제동을 이용한 정적변속 제어방법을 수행하기 위한 시스템으로서,
    HCU;
    상기 HCU로부터 주행방향 및 차속 정보를 받아 정적변속 제어를 수행하며, 현재 기어단 정보, 목표 기어단 정보 및 변속 정보를 상기 HCU에 제공하는 TCU;
    상기 HCU로부터 유압제동 실행량을 받아 유압제동 제어를 수행하며, 실행된 유압제동량 및 차량 속도를 상기 HCU에 제공하는 AHB; 및
    상기 HCU로부터 모터 또는 엔진 토크를 받아 모터 또는 엔진 토크 제어를 수행하는 MCU 또는 EMS;
    를 포함하는 유압제동을 이용한 정적변속 제어시스템.
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