KR102487204B1 - 차량의 변속 충격 저감 제어 방법 - Google Patents

차량의 변속 충격 저감 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법은, 차량의 ECU(전자 제어 장치)에 의해, 상기 차량의 엔진 시동 후 업시프트(upshift) 상황인지 판단하는 단계와, 업시프트 상황인 것으로 판단되면, 상기 ECU에 의해, 상기 엔진이 레브 리미터(Rev limiter) 영역에 진입하였는지 판단하는 단계와, 상기 엔진이 레브 리미터 영역에 진입한 것으로 판단되면, TCU(변속기 제어 장치)로부터 상기 ECU로 엔진 토크 제한 요청을 하여 엔진 토크를 제한하는 단계와, 상기 ECU에 의해, 상기 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어났는지 판단하는 단계, 및 상기 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어난 것으로 판단되면, 상기 ECU에 의해, 상기 엔진 토크 제한 요청을 종료하는 단계를 포함한다.

Description

차량의 변속 충격 저감 제어 방법{VEHICLE SHIFT SHOCK REDUCTION CONTROL METHOD}
본 발명은 차량의 변속 충격 저감 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진이 레브 리미터(Rev limiter) 영역에서 엔진 토크의 과도한 변화에 따른 변속 충격을 억제하기 위한 차량의 변속 충격 저감 제어 방법에 관한 것이다.
레브 리미터(Revolution Limiter)는 회전수 제한기로서, 주로 내연 기관이 장착된 최신 차량에 장착된 장치이다. 이는 분당 회전수(rpm)로 측정되는 엔진의 최대 회전 속도를 제한하여 엔진을 보호하기 위한 것이다. 레브 리미터의 제한 수치는 엔진 제조 업체에서 미리 설정하나, 사용자가 제한 rpm 설정을 사용하여 별도의 제어기가 설치된 애프터 마켓 장치도 있다. 레브 리미터는 차량의 엔진이 레드 라인이라고 하는 제조 업체의 한계를 초과하는 것을 방지한다. 레드 라인을 넘어서면 엔진 손상이 발생할 수 있다.
고성능 차량의 경우, 엔진을 최대 rpm까지 극한으로 활용하는 운전 습관상 엔진 rpm이 거버닝 영역 이전에 레브 리미터를 통해서 엔진 rpm이 고rpm을 유지하도록 구성되어 있으며, 이 경우 엔진을 특정 rpm으로 유지하기 위해서, 엔진 토크가 변동이 심하게 발생되게 된다. 이런 상황에서 운전자의 의지에 의해 업시프트 차량 변속을 진행하게 되면 과도한 엔진 토크 변동에 의해 변속 충격이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명의 목적은 엔진이 레브 리미터 영역임을 감지하고, 그 영역에서 엔진 토크의 과도한 변화를 감지하여 엔진 토크 제한을 통해서 구동 토크를 강제로 저감시킴으로써 변속 충격을 억제하기 위한 협조 제어를 구성하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법은, 차량의 ECU(전자 제어 장치)에 의해, 상기 차량의 엔진 시동 후 업시프트(upshift) 상황인지 판단하는 단계와, 업시프트 상황인 것으로 판단되면, 상기 ECU에 의해, 상기 엔진이 레브 리미터(Rev limiter) 영역에 진입하였는지 판단하는 단계와, 상기 엔진이 레브 리미터 영역에 진입한 것으로 판단되면, TCU(변속기 제어 장치)로부터 상기 ECU로 엔진 토크 제한 요청을 하여 엔진 토크를 제한하는 단계와, 상기 ECU에 의해, 상기 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어났는지 판단하는 단계, 및 상기 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어난 것으로 판단되면, 상기 ECU에 의해, 상기 엔진 토크 제한 요청을 종료하는 단계를 포함한다.
상기 엔진이 레브 리미터 영역에 진입하였는지 판단하는 단계에서, 상기 레브 리미터 영역은, 가속 페달량, 엔진 속도, TCS(traction control system) 작동 여부, 엔진 토크, 엔진 토크 변화량, 수동 모드 진입 여부에 따라 결정될 수 있다.
상기 엔진이 레브 리미터 영역에 진입하였는지 판단하는 단계에서, 상기 가속 페달량이 80% 이상이고, 상기 엔진 속도가 6700rpm 이상이고, 상기 TCS가 미작동하고, 상기 엔진 토크가 160Nm 이하이고, 상기 엔진 토크 변화량이 -50Nm/10msec 이하이며, 수동 모드에 진입한 것으로 판단되면, 상기 엔진이 레브 리미터 영역에 진입한 것으로 판단될 수 있다.
상기 엔진 토크 제한 요청을 하는 단계에서, 상기 TCU는 상기 엔진 속도와 차속에 따라서 미리 설정된 맵을 이용하여 상기 엔진 토크의 제한량을 설정할 수 있다.
상기 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어났는지 판단하는 단계에서, 차량의 실변속이 시작되거나, 가속 페달량이 30% 이하이거나, 엔진 속도가 5000rpm 이하인 것으로 판단되면, 상기 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어난 것으로 판단될 수 있다.
상기 엔진 토크를 제한하는 단계에서, 상기 TCU는, 목표 변속단을 결정하고, 상기 목표 변속단과 목표 기어 액추에이터 위치와 실제 기어 액추에이터 위치를 이용하여 기어 액추에이터를 제어하고, 목표 클러치 위치와 실제 클러치 위치를 이용하여 클러치 액추에이터를 제어하여 엔진 토크 제한 요청을 함으로써 이루어질 수 있다.
상기 목표 변속단 결정은, 차량 주행 방향을 결정하고, 기본 목표 변속단을 결정하며, 차량 주행 상황을 판단하여, 최종 목표 변속단을 결정함으로써 이루어질 수 있다.
상기 차량 주행 방향의 결정은 감속/가속 결정, 전/후진 결정을 포함할 수 있다.
상기 기본 목표 변속단은 제1단 내지 제7단, 및 후진(R)을 포함할 수 있다.
상기 차량 주행 상황은 스포츠 모드, 엑티브 모드, 에코 모드를 포함할 수 있다.
상기 기어 액추에이터의 제어시, 상기 목표 기어 액추에이터 위치는, 상기 목표 변속단으로부터 기어 기준점을 확인하고 학습 및 보정된 기어 기준점을 토대로 도출될 수 있다.
상기 기어 액추에이터의 제어시, 상기 기어 액추에이터의 제어는 상기 목표 기어 액추에이터 위치와 상기 실제 기어 액추에이터 위치의 차이만큼 보정하여 수행될 수 있다.
상기 클러치 액추에이터의 제어시, 상기 목표 클러치 위치는, 전달되는 클러치 토크로부터 상기 목표 클러치 토크를 확인하고 학습 및 보정된 클러치 특성을 토대로 도출될 수 있다.
상기 클러치 액추에이터의 제어시, 상기 클러치 액추에이터의 제어는 상기 목표 클러치 위치와 상기 실제 클러치 위치의 차이만큼 보정하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고성능 차량에서 매뉴얼 모드로 수동 기어 조작을 하는 제어 중 엔진 rpm을 극한까지 사용하는 영역인 레브 리미터 영역에서 변속이 수행될 경우, TCU에 의한 엔진 토크 제한 요청으로써 엔진 토크를 제한하는 제어를 수행함으로써, 변속 충격을 저감하여 운전성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법에서, 엔진 토크를 제한하는 TCU에 의한 엔진 토크 제한 요청 방법을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 3은 기존의 엔진 및 클러치 토크 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법이 적용되는 엔진 및 클러치 토크 변화를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법은 우선, 차량의 ECU(전자 제어 장치)에 의해, 차량의 엔진 시동 후 업시프트(upshift) 상황인지 판단한다(S101). 이 때, ECU는 이러한 목적을 위하여, 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다.
그 후, 업시프트 상황인 것으로 판단되면, ECU에 의해, 엔진이 레브 리미터(Rev limiter) 영역에 진입하였는지 판단한다(S102).
이 때, 엔진이 레브 리미터 영역에 진입하였는지 여부는, 가속 페달량, 엔진 속도, TCS(traction control system) 작동 여부, 엔진 토크, 엔진 토크 변화량, 수동 모드 진입 여부에 따라 결정된다.
즉, 가속 페달량이 약 80% 이상이고, 엔진 속도가 약 6700rpm 이상이고, TCS가 미작동하고, 엔진 토크가 약 160Nm 이하이고, 엔진 토크 변화량이 약 -50Nm/10msec 이하이며, 수동 모드에 진입한 것으로 판단되면, 엔진이 레브 리미터 영역에 진입한 것으로 판단된다. 이 때, TCS는 미끄러운 노면에서 차량이 출발하거나 가속시 타이어가 공회전하지 않도록 차량의 구동력을 제어하는 시스템이다.
그 후, 엔진이 레브 리미터 영역에 진입한 것으로 판단되면, TCU(변속기 제어 장치)로부터 ECU로 엔진 토크 제한 요청을 하여 엔진 토크를 제한한다(S103). 이 때, TCU는 상기 엔진 속도와 차속에 따라 미리 설정된 맵을 이용하여 상기 엔진 토크의 제한량을 설정할 수 있다.
한편, 상기 TCU에 의한 변속기 조절은 도 2에 도시된 TCU에 의한 엔진 토크 제한 요청 방법에 의해 수행된다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법에서, 엔진 토크를 제한하는 TCU에 의한 엔진 토크 제한 요청 방법을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2를 참조하면, TCU에 의한 엔진 토크 제한 요청은 우선, 목표 변속단을 결정하고, 기어 액추에이터를 제어하고, 클러치 엑추에이터를 제어함으로써 이루어진다.
목표 변속단은 차량 주행 방향을 결정하고, 기본 목표 변속단을 결정하며, 차량 주행 상황을 판단하여, 최종 목표 변속단을 결정함으로써 이루어진다. 차량 주행 방향의 결정은 인풋샤프트 속도 센서에 의해 이루어질 수 있으며, 차량 주행 방향의 결정은 차량의 감속/가속 결정, 전/후진 결정을 포함할 수 있다. 또한, 기본 목표 변속단의 결정은 변속레버 위치 센서에 의해 이루어질 수 있으며, 제1단 내지 제7단, 및 후진(R)을 포함할 수 있다. 또한, 차량 주행 상황 판단은 스포츠 모드, 엑티브 모드, 에코 모드를 포함할 수 있다.
기어 액추에이터의 제어는 상기 목표 변속단과 목표 기어 액추에이터 위치와 실제 기어 액추에이터 위치를 이용하여 이루어질 수 있다.
이 때, 목표 기어 액추에이터 위치는 상기 목표 변속단으로부터 기어 기준점을 확인하고 학습 및 보정된 기어 기준점을 토대로 도출될 수 있다. 또한, 실제 기어 액추에이터 위치는 인풋샤프트 속도 센서, 기어 액추에이터 솔레노이드 위치 센서, 및 기어 액추에이터 모터 위치 센서를 이용하여 결정될 수 있다.
기어 액추에이터의 제어는 목표 기어 액추에이터 위치와 실제 기어 액추에이터 위치의 차이만큼 보정하여 수행될 수 있다.
한편, 클러치 액추에이터의 제어는 목표 클러치 위치와 실제 클러치 위치를 이용하여 이루어질 수 있다.
이 때, 목표 클러치 위치는 전달되는 클러치 토크로부터 목표 클러치 토크를 확인하고 학습 및 보정된 클러치 특성을 토대로 도출될 수 있다. 또한, 실제 클러치 위치는 인풋샤프트 속도 센서, 및 클러치 액추에이터 모터 위치 센서를 이용하여 결정될 수 있다.
클러치 액추에이터의 제어는 목표 클러치 위치와 실제 클러치 위치의 차이만큼 보정하여 수행될 수 있다.
상기에 의해 결정된 기어 액추에이터와 클러치 액추에이터의 제어량에 의해 클러치 토크량이 결정되며, 이는 EMS(energy management system), ESP(electronic stability program), 및 LVR(lever position) 등을 포함하는 CAN 통신에 의해 TCU로부터 ECU로 클러치 토크량이 전달된다.
그 후, ECU에 의해, 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어났는지 판단하고(S104), 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어난 것으로 판단되면, ECU에 의해, 엔진 토크 제한 요청을 종료한다.
도 3은 기존의 엔진 및 클러치 토크 변화를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법이 적용되는 엔진 및 클러치 토크 변화를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기존에는 엔진의 레브 리미터 영역에 진입 후 엔진 rpm이 더 이상 상승하지 않는 거버닝(governing) 영역에서 조속기(governor)를 이용한 엔진 협조 제어 토크(굵은 선)에 의해, 엔진의 토크(얇은 선)와 rpm을 최대로 일정하게 조정하는 제어가 수행된다(상측 그래프). 이 때, 운전자의 의지에 의해 업시프트가 진행되는 경우, 입력측 클러치 토크(얇은 선)의 감소와 함께 결합측 클러치 토크(굵은 선)의 변동이 심하게 발생된다(하측 그래프). 이는 엔진 토크의 과도한 변화에 따른 변속 충격으로 이어지게 된다.
이 때, 입력측 클러치 토크는 업시프트시 클러치가 기어와 체결 분리되는 측의 토크이며, 결합측 클러치 토크는 업시프트에 따라 클러치가 기어와 결합되는 측의 토크를 의미한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 충격 저감 제어 방법에서는, 엔진의 레브 리미터 영역 진입 후, TCU로부터 ECU로 엔진 토크(얇은 선) 제한 요청을 하여 엔진 협조 제어 토크(굵은 선)에 의해 최대 엔진 토크를 제한한다(상측 그래프). 이 때, 운전자의 의지에 의해 업시프트가 진행되는 경우, 결합측 클러치 토크(굵은 선)의 변동이 최소화되고, 이는 변속 충격을 저감하는 효과로 나타난다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고성능 차량에서 매뉴얼 모드로 수동 기어 조작을 하는 제어 중 엔진 rpm을 극한까지 사용하는 영역인 레브 리미터 영역에서 변속이 수행될 경우, TCU에 의한 엔진 토크 제한 요청으로써 엔진 토크를 제한하는 제어를 수행함으로써, 변속 충격을 저감하여 운전성을 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (14)

  1. 차량의 ECU(전자 제어 장치)에 의해, 상기 차량의 엔진 시동 후 업시프트(upshift) 상황인지 판단하는 단계;
    업시프트 상황인 것으로 판단되면, 상기 ECU에 의해, 상기 엔진이 레브 리미터(Rev limiter) 영역에 진입하였는지 판단하는 단계;
    상기 엔진이 레브 리미터 영역에 진입한 것으로 판단되면, TCU(변속기 제어 장치)로부터 상기 ECU로 엔진 토크 제한 요청을 하여 엔진 토크를 제한하는 단계;
    상기 ECU에 의해, 상기 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어났는지 판단하는 단계; 및
    상기 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어난 것으로 판단되면, 상기 ECU에 의해, 상기 엔진 토크 제한 요청을 종료하는 단계를 포함하는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  2. 제 1 항에서,
    상기 엔진이 레브 리미터 영역에 진입하였는지 판단하는 단계에서,
    상기 레브 리미터 영역은,
    가속 페달량, 엔진 속도, TCS(traction control system) 작동 여부, 엔진 토크, 엔진 토크 변화량, 수동 모드 진입 여부에 따라 결정되는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  3. 제 2 항에서,
    상기 엔진이 레브 리미터 영역에 진입하였는지 판단하는 단계에서,
    상기 가속 페달량이 80% 이상이고, 상기 엔진 속도가 6700rpm 이상이고, 상기 TCS가 미작동하고, 상기 엔진 토크가 160Nm 이하이고, 상기 엔진 토크 변화량이 -50Nm/10msec 이하이며, 수동 모드에 진입한 것으로 판단되면,
    상기 엔진이 레브 리미터 영역에 진입한 것으로 판단되는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  4. 제 2 항에서,
    상기 엔진 토크 제한 요청을 하는 단계에서,
    상기 TCU는 상기 엔진 속도와 차속에 따라서 미리 설정된 맵을 이용하여 상기 엔진 토크의 제한량을 설정하는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  5. 제 1 항에서,
    상기 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어났는지 판단하는 단계에서,
    차량의 실변속이 시작되거나, 가속 페달량이 30% 이하이거나, 엔진 속도가 5000rpm 이하인 것으로 판단되면,
    상기 엔진이 레브 리미터 영역을 벗어난 것으로 판단되는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  6. 제 1 항에서,
    상기 엔진 토크를 제한하는 단계에서,
    상기 TCU는,
    목표 변속단을 결정하고,
    상기 목표 변속단과 목표 기어 액추에이터 위치와 실제 기어 액추에이터 위치를 이용하여 기어 액추에이터를 제어하고,
    목표 클러치 위치와 실제 클러치 위치를 이용하여 클러치 액추에이터를 제어하여 엔진 토크 제한 요청을 함으로써 이루어지는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  7. 제 6 항에서,
    상기 목표 변속단 결정은,
    차량 주행 방향을 결정하고, 기본 목표 변속단을 결정하며, 차량 주행 상황을 판단하여, 최종 목표 변속단을 결정함으로써 이루어지는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  8. 제 7 항에서,
    상기 차량 주행 방향의 결정은 감속/가속 결정, 전/후진 결정을 포함하는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  9. 제 7 항에서,
    상기 기본 목표 변속단은 제1단 내지 제7단, 및 후진(R)을 포함하는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  10. 제 7 항에서,
    상기 차량 주행 상황은 스포츠 모드, 엑티브 모드, 에코 모드를 포함하는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  11. 제 10 항에서,
    상기 기어 액추에이터의 제어시,
    상기 목표 기어 액추에이터 위치는,
    상기 목표 변속단으로부터 기어 기준점을 확인하고 학습 및 보정된 기어 기준점을 토대로 도출되는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  12. 제 10 항에서,
    상기 기어 액추에이터의 제어시,
    상기 기어 액추에이터의 제어는 상기 목표 기어 액추에이터 위치와 상기 실제 기어 액추에이터 위치의 차이만큼 보정하여 수행되는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  13. 제 6 항에서,
    상기 클러치 액추에이터의 제어시,
    상기 목표 클러치 위치는,
    전달되는 클러치 토크로부터 상기 목표 클러치 토크를 확인하고 학습 및 보정된 클러치 특성을 토대로 도출되는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
  14. 제 13 항에서,
    상기 클러치 액추에이터의 제어시,
    상기 클러치 액추에이터의 제어는 상기 목표 클러치 위치와 상기 실제 클러치 위치의 차이만큼 보정하여 수행되는 차량의 변속 충격 저감 제어 방법.
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