KR20010040409A - 자동 변속기의 기어 변속 동작을 제어하는 제어 방법 - Google Patents

자동 변속기의 기어 변속 동작을 제어하는 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 특히 내연 기관 형태의 하나 이상의 구동 엔진을 포함하는 차량의 구동 유닛에 사용하기 위한 좌표 제어 장치(coordinate control device)를 이용하여 자동 변속기에서의 기어 변속 동작을 제어하는 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명은 다음의 특징을 갖는다. 본 발명의 제1 단계에서, 차량 이동과 관련한 특정한 원동력 실제값을 특정 시간(to)에 대하여 결정하거나 계산한다. 제2 단계에서, 구동 엔진, 특히 내연 기관의 이론적으로 달성 가능한 연결 속도{목표 기어〔gziel= gakt+ n(n≥1)〕에서의 n＿mot＿pr＿h 또는 매 시간 간격(t=to+tschalt)에 대하여 실제로 선택된 기어(gakt)에서의 n＿mot＿pr}를 상기 실제값을 기초로 계산한다. 제3 단계에서, 감지된 연결 속도를 구동 엔진의 특성 함수에서 미리 설정될 수 있는 최고 속도와 비교한다. 저속 기어 또는 고속 기어 동작은 비교의 결과에 의존하여 기어의 변속을 실현하도록 작동되는 조정기에 의하여 제어됨으로써 초기화된다.

Description

자동 변속기의 기어 변속 동작을 제어하는 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING A GEAR-CHANGE OPERATION IN AUTOMATIC TRANSMISSIONS}
보다 넓은 공간 제공과, 보다 큰 편안함, 모든 주행 상태에서의 안전성의 이유로 인한 양호한 가속 주행 및 감속 주행, 그리고 환경 보호 측면의 증가하는 중요성을 향한 차량에 있어서의 현재의 경향은 연소 기관 차량의 구동 라인의 설계에 대한 주요 요구와, 연료 형태로 화학적으로 결합된 에너지를 차량 바퀴에 요구되는 기계적 구동 에너지로 에너지 전환하는 것에 대한 개량을 의미하는 것이다. 개별적인 부품의 개량 이외에도, 그 중점적인 것은 전체 시스템의 평가에 의한 구동 라인의 최적화함으로써, 특히 개별적인 엔진과 기어 부품 사이의 협력을 최적화함으로써 연료 절약의 가능성을 달성하는 데에 있다. 이는 차량의 모든 주행 조건과 동작에서 상응하게 바람직한 연료 소비율과 최적의 구동 특성을 보장하도록 연소 기관의 특성(엔진 특성이라고도 칭함)에 기어 변속기를 최적으로 적응시킬 것을 요구한다. 주행 성능, 연료 소비율, 구동 라인의 유효 수명이 자동 변속기의 대응하는 기어 변속 프로그램에 의하여 상당한 영향을 받을 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 종래의 기술로부터, 가장 다양한 요구 사항을 수용할 수 있는 복수의 상이한 기어 변속 프로그램이 공지되어 있다. 그 목적은 연소 기관의 동작 범위의 한계를 경제적 작용점으로 달성하는 것이다. 가장 간단하게, 이것은 페달의 위치에 의존하여 고정된 기어 변속 속도를 규정함으로써 가능하다. 여기에 덧붙여, 단순화를 이유로, 기어의 출력 회전율을 기어 변속 속도로서 이용하였으며, 이것은 각 기어에 특정 기어의 회전율로 승인될 수 있고, 주행 속도에 비례한다. 최고 제한 속도를 초과하는 경우, 고속 변속되고, 최저 한계 속도 아래로 떨어지는 경우, 저속 변속된다. 주행 작용에 있어서, 실제 주행에서의 실제 주행된 상태에 대하여 기어 변속 속도가 도달했는지 또는 초과했는 지의 여부는 점진적으로 검사된다. 이러한 상태가 이행된 경우, 기어 변속 작용이 수행된다. 그러나, 기어 변속 동작이 수행되는 동안에도 동력이 전달될 수 있어서, 기어 변속 중에 차량의 추가의 가속 가능성이 존재하므로, 기어 변속 동작 후에 설정되는 엔진 속도는 가속도가 기어 변속 동작 중에 상승했는 가에 매우 많이 의존한다. 그에 따라, 빈 차량에서 큰 가속도가 발생하고, 기어 변속 후의 엔진 속도가 비교적 높은 한편, 적재된 차량에서 낮은 가속도가 발생하고 그 후에 엔진 속도가 비교적 작아질 가능성이 있다. 첫 번째 경우에, 빈 차량에 있어서, 기어 변속 후에 회전율이 클 필요가 있기 때문에, 사용 단점이 발생하고, 적재된 차량에 있어서만 기어 변속 후에 최적으로 사용된다. 그러므로, 이러한 좋지 않은 결과를 회피하기 위하여, 기어 변속 속도가 적재 상태에 의존할 뿐 아니라 차량의 종방향 가속도에도 의존하는 기어 변속 프로그램이 개발되었다. 이러한 기어 변속 공정은 예컨대 DE 195 16948 A1 공보에 개시되어 있다. 상기 공보에 개시된 공정에서, 기어 변속은 가속에 의존하여 발생한다. 그에 따라, 요구 사항 또는 주행 저항(travelling resistance)에 의존하여, 낮은 연료 소비율이 바람직한가 또는 충분한 가속이 바람직한 가에 따라 기어 변속은 낮거나 높은 구동 속도 또는 엔진 속도에서 수행된다. 기어 변속 자체에 있어서, 차량의 가속 또는 감속이 결정 요인이다. 그리고, 다음의 두 제한(주행 상태 또는 가속도)이 항상 고려된다.
1. 평탄하거나 급경사인 지형에서의 낮은 차량 부하 = 높은 차량 가속도
2. 상승 지형에서의 높은 차량 로드 = 낮은 차량 가속도
처음에 언급한 경우에 있어서, 낮은 구동 속도에서 높은 차량 속도가 발생한다. 그러므로, 비교적 고속 변속은 비교적 낮은 엔진 속도에서 초기에 이미 발생하며, 이로 인하여 연료 소비가 감소된다. 동일한 이유로, 기어가 제자리 돌아가는 것(switching-back)은 낮은 엔진 속도에서 낮은 감속도로 발생한다. 두 번째 경우에 있어서, 보다 큰 엔진 성능이 얻어지는데, 그 이유는 고속 변속이 높은 엔진 속에 대응하는 비교적 높은 구동 속도에서만 발생하기 때문이다. 측정된 차량의 가속도 또는 감속도에 의존하여, 기어의 고속 변속 또는 저속 변속이 두 주행 상태, 즉 절환 속도 범위 내에서 부드럽게 발생한다. 절환 속도 범위 자체는 부하 상태에 의존하는데, 다시 말하면 부하가 클수록 절환은 상당히 고속으로 발생한다.
이러한 기어 변속 프로그램에 있어서, 높은 가속도는 낮은 주행 속도에서 고속 변속을 야기하며, 모터, 즉 연소 기관의 작동점은 사용이 바람직한 범위로 초기에 변위된다. 동시에, 고속 변속에 뒤따르는 낮은 회전율을 통하여, 유효한 모터 성능은 낮아진다. 두 효과는 함께 연료 소비의 감소를 야기한다. 그에 의하여 높은 가속도로 제한된 모터 성능은 단지 바람직한 부가 효과만을 가져오며, 이는 빈 차량에 있어서 용인될 수 없는 가속도로부터 승객을 보호한다. 킥 다운(Kick-Down)의 경우에, 최대로 유효한 동력을 항상 얻을 수 있는데, 그 이유는 고속 변속(Hochschaltung)은 적절한 속도에 도달한 후에 얻어지기 때문이다.
이러한 가속도 의존 기업 변속 프로그램의 설계는 컴퓨터에서의 표준화된 주행 이동에 의하여 발생한다. 허용 가능한 연결 속도와 상한 속도에 대한 필요한 데이터는 모터 특성 다이어그램(Motorkenfeld)으로부터 얻어진다. 추가의 파라미터로서, 구동 유닛의 데이터(전환 특성 곡선, 축방향 이동 등)와 차량 데이터(질량, 주행 저항)가 필요하다. 설계의 결과로, 기어 변속 프로그램을 위한 데이터 세트가 얻어지며, 통상의 경우에 기어의 제어 하에 놓여지며, 바람직한 연결 속도가 기어의 진동이 발생하지 않고 얻어진다. 필연적 단점은 이러한 가속도 의존 기어 변속 프로그램의 최적 기능이 특정 구동 유닛의 환경, 즉 예컨대 축방향 이동, 현재의 타이어 치수, 사용된 전환기의 형태에 개별적으로 적응되어야 한다는 것을 요구하며, 이러한 결과로부터 개발하고 조절하기에 값비싼 복수의 기어 변속 프로그램 변형을 요구한다. 기어의 이송이 최적의 기어 변속 프로그램에서 종종 발생할 수 없으며, 그에 의하여 유연하고 보충적인 동작이 프로그램된다. 이러한 형태의 문제점의 발생 빈도는 미래에 분명하게 증가하는데, 그 이유는 일반적으로 차량 제조업자가 기어에 대한 모든 차량 데이터에 대해 무지하고, 극단적인 경우에 개별적인 기어 부품을 개별적으로 주문하는 것에 무지하기 때문이다. 이러한 기어 변속 프로그램의 추가의 상당한 단점은 특히 전환기가 작동되고 전진 비율(Stufensprung)이 매우 큰 경우 기어에서의 연결 속도의 명백한 스캐터링(scattering)의 상승이다.
그러므로, 본 발명에 우선하는 것은 전술한 단점이 회피되도록 연소 기관과 집적 CAN-bus를 포함하는 차량의 구동 유닛에 사용하기 위하여 자동 기어를 제어하는 제어 방법을 추가로 개발하는 문제이다. 특히, 기어 변속 공정을 제어하는 방법은 특정 구동 유닛에 더 이상 적용하는 것을 포함하지 않는 기어 변속 프로그램이 가능하게 한다. 가능한 기어 변속 프로그램 변형의 다양성은 최소로 감소될 수 있다. 이미 이동된 상태로, 기어 자체에는 기어 변속 프로그램이 설치되며, 첫 번째 작동 설정으로부터 연소 기관과 관련한 자동 기어의 최적 기능을 가능하게 한다. 또한, 엄격한 스캐터링은 동일 상태에서 도달되는 연결 속도 사이에서 방지된다.
본 발명은, 특히 연소 기관 형태의 구동 엔진을 포함하는 동력 차량의 구동 라인에 이용하기 위한 자동 기어의 기어 변속 동작을 제어하며, 개별적으로는 청구항 1의 특징부에 따른 특성을 포함하는 제어 방법과, 추가로 기어 제어 장치에 관한 것이다.
도 1은 개략적으로 단순화하여 도시한 신호 흐름 다이어그램의 도움으로 두 기어단 사이에서 자동 기어의 기어 변속의 제어를 위한 본 발명에 따른 기본 원리를 설명하는 도면.
도 2는 모터 특성 다이어그램의 도움으로 최대 및 최소 한계 속도를 위한 특성 라인(곡선)에 의한 동작 범위의 경계 발생을 설명하는 도면.
도 3은 이용 거동의 개량을 위하여 동작 범위의 경계로 도 2에 따른 모터 특성 다이어그램을 설명하는 도면.
도 4a 내지 도 4c는 모터 특성 다이어그램의 도움으로 다른 요구를 위하여 도 2에 도시된 기본 동작 범위와 관련하여 동작 범위의 가능한 경계를 설명하는 도면.
도 5는 개략적이고 매우 단순화된 도면으로 CAN-bus 또는 유사한 통신 인터페이스와 합체된 차량에 본 발명에 따른 공정의 수행을 위한 기어 제어의 기본 구조를 설명하는 도면.
본 발명에 따른 해결책은 청구항 1의 특징부를 특징으로 한다. 바람직한 실시예는 종속항에 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 전술한 단점은 목표 기어(Zielgang)에서 달성되는 연결 속도의 소위 실시간 예상에 의하여 회피된다. 부하 상태, 가속도 및 속도 의존 절환 속도를 위한 종래의 기어 변속 프로그램에 있어서의 종래의 데이터 세트는 모터, 특히 연소 기관의 특성 다이어그램(Kennfeld)에 의하여 대체되지 않는다. 일반적으로, 그것은 여기서 동력/속도 다이어그램 또는 토크/속도 다이어그램의 문제이다. 모터 특성 다이어그램은 기어 제어에서 직접 발생되어 거기에 놓여지거나, 넣어지거나 입력되어 저장될 수 있다.
본 발명의 방법은 집적 CAN-bus와 함께 사용되는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 모터 특성 다이어그램은 이미 CAN-bus에 놓여지거나 저장되어 있고, 기어 제어로부터의 그것에 의존하는 것이 가능하다. 그에 의하여, 절환점과 기어의 제어를 위하여 데이터는 더 이상 예비 설정되지 않는다. 모터 성능-모터 속도 특성 다이어그램 또는 모터의 소위 토크/속도 특성 다이어그램을 모터 특성 곡선으로서 사용하는 것이 가능하다. 그리고, 가능한 한 차량 특성 데이터는 CAN-bus로부터 취해지거나 유효하고 불러들일 수 있는 측정값으로부터 계산된다.
본 발명에 따른 해결책은 특정 구동 유닛에 개별적으로 적용되는 것을 요구하지 않는 기어 변속 프로그램이 있는 자동 기어를 이용할 수 있다. 기어에는 이미 기어 변속 프로그램이 전달되고, 초기의 세팅 동작 상태에서 기어는 최적의 기능을 가지는데, 그 이유는 필수 데이터가 모터 특성 곡선으로부터 자동적으로 발생되기 때문이다.
기어 변속 공정을 제어하는 제어 방법은 본 발명에 따라 다음의 단계를 포함한다.
a) 특정 시점(to)에서의 이동 원동력 크기를 탐지하거나 결정하는 단계
b) 이론적으로 획득 가능한 구동 기구, 특히 연소 기관의 연결 속도{목표 기어〔gziel= gakt+ n(n=1)〕에서의 n＿mot＿pr＿h 또는 매 시간 간격(t=to+tschalt)에 대하여 실제로 삽입된 기어(gakt)에서의 n＿mot＿pr}를 결정하는 단계로서, 복수의 기어를 포함하는 기어 시스템에 대하여 여러 목표 기어가 조사되어 예컨대 nε(1,2,3)을 유지할 수 있는 그러한 단계
c) 예상된 연결 또는 목표 속도를 요구되는 제한 속도와 비교하는 단계와,
c1) 기어 변속 동작의 수행과, c2) 비교의 결과에 의존한 기어 변속(고속 또는 저속)의 형태를 결정하는 단계
수행될 기어 변속 공정을 위하여, 시점 to의 제1 단계에서 적어도 다음의 원동력 크기를 결정한다.
n＿mot : 모터 속도
n＿ab : 기어의 출력 속도
Ped : 가스 페달 위치
Ped＿br : 브레이크 페달 위치
적어도 간접적으로 주행 속도를 특징화하는 구동 속도(n＿ab)와 함께 크기(v 또는 iachs, Γdynamisch)
기어 시스템이 상이한 제어 구조 사이에서 통신 인터페이스로서 CAN-bus또는 다른 유사한 시스템을 포함하는 차량에 이용되는 경우, 상기 크기는 후자로부터 부분적으로 유도될 수 있다. 그러나, 부분적으로는 특별한 센서가 요구된다. 모터 속도, 가스 페달 위치, 브레이크 페달 위치 및 주행 속도를 포함한 크기는 CAN-bus로부터 소스(source)로서 취할 수 있는 한편, 일반적으로 기어의 출력 속도의 탐지를 위해서는 대응하는 구조가 기어 시스템의 출력측에 필요하다. 전술한 크기는 본 발명의 제어 방법을 수행하기 위하여 요구되는 크기를 나타낸다. 불필요한 절환 동작의 방지와 충분한 주행 성능을 가지면서 연료를 절약하는 주행 거동을 할 수 있게 하는 것과 같은 추가의 요구를 수용하기 위하여, 추가의 물리적 크기가 기어 제어를 위하여 추출될 수 있다. 일반적으로, 이러한 크기는 CAN-bus에 대하여 유용하거나, CAN-bus에 대하여 유용한 크기를 매개로 결정될 수 있다. 이러한 유용한 크기는 다음과 같은 것이 있다.
P＿mot : 모터 성능
be: 특정 연료 소비율의 특성 다이어그램
B : 방출량
특정 방출량의 특성 다이어그램
p ; 대기압
Psi＿point : 진동 각속도
다른 경우, 즉 개별적인 크기의 탐지 또는 결정을 위하여 상기 통신 인터페이스가 없는 차량을 이용하는 경우에, 대응하는 구조는 센서 형태로 마련되는 것이 바람직하다.
구동 장치, 특히 연소 기관의 이론적으로 획득 가능한 연결 속도{목표 기어〔gziel= gakt+ n(n≥1)〕에서의 n＿mot＿pr＿h 또는 시점(t=to+tschalt)에 대하여 실제로 선택된 기어(gakt)에서의 n＿mot＿pr}를 결정하는 것은 ca 1 내지 최대 10 millisecond의 시간 간격으로 연속적으로 발생하며, 이것은 제어에 사용된 프로세서의 용량, 특히 그것의 비트 주파수(beat frequency)에 의존한다. 절환 지속 시간(tschalt)은 약간 변동하며, 예컨대 1 내지 2초 사이에서 변동한다. 절환 지속 시간을 견고하게 확립하기 위하여, 복수의 기어 변속 동작을 수행하는 때에 기어 변속 공정의 끝에 나타나는 결과를 기초로 하여 변형되거나 적응될 수 있는 기본 수치로부터 수행하는 것이 가능하다. 그에 따라, 변형은 양 공정의 조정 또는 조합을 통하여 적절하게 발생할 수 있다. 이러한 공정에 있어서, 예상된 연결 속도로부터 실제 세팅 속도로부터 유도되는 보정값에 의존하는 것이 합리적이다. 그에 따라, 예컨대 각각의 수행된 기어 변속을 위하여 보정값은 예상되는 회전 연결 속도와 설정된 회전 연결 속도로부터 정해질 수 있으며, 상기 후자를 실험 테이블에 놓는 것이 가능하다.
절환 시간의 재생산과 관련한 다른 가능성은 물리적 상호 관계를 이해하고 이론적 절환 지속 시간을 계산함으로써 개량을 실현하는 것이다. 그에 따라, 예컨대 기업 변속 동작 중에 열로 변환되는 모터의 기구적 초과 에너지를 포함할 수 있다. 단계 c) 상태에서 언급된 제한 속도에 있어서, 모터 속도의 최대 및 최소 허용 가능한 두 곡선의 문제이며, 이것은 모터 특성 다이어그램에서 상부 속도 한계 범위 하부 속도 한계 범위와, 그와 함께 구속된 그것의 동작 범위를 확립한다.
절환 속도(최소로 허용 가능한 절환 속도의 낮은 곡선과 최대로 허용 가능한 절환 속도의 상부 곡선)를 위해 정해진 한계의 확립은 이것에서의 특성 점에 의존하여 모터 특성 다이어그램으로부터 자동 산출된다. 산출은 기어 제어부에 걸쳐서 발생한다. 본 발명의 공정에서 로드 단(load stage)를 참고로 하는 것은 포기하는데, 그 이유는 가스 페달 위치로의 접근이 집적 CAN-bus 또는 소위 CAN-bus에 걸쳐서 개별적인 제어 장치 사이의 유사한 통신 인터페이스가 있는 차량에 이용할 때 무단으로 발생할 수 있기 때문이다. 상부 및 하부 속도 한계 범위를 위한 한계 곡선이 무단 곡선(stageless curve)에 의하여 그와 함께 발생될 수 있다. 본원 명세서에서 소위 CAN-bus로 이해되는 CAN이라는 용어에 의하여, 신경 경로(nerve path)와 유사하게 차량의 개별 제어 장치를 서로 연결하는 전도 쌍(conduction pair)을 의미한다. 이러한 전도 쌍은 주로 여러 개 중에서 제어 장치를 통신시키는 역할을 한다. 개별적인 제어 장치는 필요한 데이터 교환을 수행할 수 있는 통신 시스템에 의하여 교차 연결된다.
소위 CAN-bus에 있어서, 예컨대 하나의 제어 장치는 속도에 대한 정보를 점유하고, 이 정보를 모든 다른 제어 장치에 대하여 판독 가능한 형태로 변환하고, 이 메시지를 CAN-bus로 전달하고, 여기서 상기 메시지는 모든 다른 제어 장치를 위하여 요구될 수 있다.
다른 경우에, 대응 데이터 또는 프로그래밍의 입력에 의한 기어 제어부의 모터 특성 다이어그램의 지지되는 상태로, 즉 기어 제어부와 다른 제어 구조를 커플링하는 특성 데이터에 비자동으로 접근하는 경우, 제한 속도는 기어 제어부에서 지지(저장)되는 모터 특성 다이어그램으로부터 동일한 방식으로 발생되거나 유도된다.
가장 간단한 경우, 소위 기본 제한 속도 범위는 추가의 바람직한 특성의 획득을 위하여 기본 속도 제한 범위에 대하여 감소되거나 및/또는 변속될 수 있는 경계를 갖는다. 상부 기본 속도 제한 범위, 즉 고속 변속 라인(upshift line)은 3점(Ph1내지 Ph3) 이상에 의하여 확립된다. 고속 변속 또는 저속 변속을 위한 좌표를 확립하기 위하여, 예컨대 Kh1, kh2, kh3및 krl, kr2와 같은 인자 형태의 값이 임의의 모터에 대하여 유효하도록 정해진다. 인자를 확립하는 것은 복수의 실제 모터 특성 곡선의 도움으로 수행될 수 있고, 통계적 기준에 따라 확인될 수 있다. 개별 지점은 다음과 같이 결정된다.
점 Ph1= (속도(rpm) nhi= khl×nregulatedM 전체 부하 라인)
점 Ph2= (nr2= max{kh2×(nregulated-nmim;nr2×ispr}; M은 예컨대 bc=230g/kwh인 특정한 단위 에너지 소비(bc)의 라인과의 교차점에 의하여 산출된다.
하부 기본 속도 제한 범위를 결정하기 위하여, 유사하게 Pr1, Pr2, Pr3가 필요하다.
Pr1은 일정한 모터 모멘트를 갖는 전체 부하 라인의 굴고점에 대응하며, 전체 부하 라인은 떨어지는 속도를 향해 하방으로 주행한다.
Pr2는 제2 지점(Ph2)의 확립을 위하여 사용된 단위 연료 소비율을 위한 특성 곡선(라인)으로 전체 부하 라인과의 교차점으로부터 산출되거나, nr2= kr2× nrl의 관계로부터 결정된다.
Pr3는 속도 축선 상에서의 Pr2로부터 수직 라인의 강하로부터 산출된다.
추가적인 요구로서, 기본 속도 곡선에 의하여 확립된 범위는 기어의 진동을 방지하기 위하여 최대 기어 도약(ispr)보다 큰 속도 비를 추가로 가져야 한다. 이러한 이유로, nh3/nr3〉 ispr이 유지된다.
이는 의존적으로 회피되는 기어 진동의 규정에 의하여 nh2및 nh3에 대한 전술한 상태로 유도되고, 그렇게 한정된 모터의 동작 범위는 결점이 없는 절환 거동을 수행해야 하며, 여기서 사용하기 바람직한 작동에 대한 요구는 해결된다.
바람직한 특성을 달성하기 위하여, 기본 제한 속도 범위의 변속에 의한 연소 기관의 동작 범위의 추가 제한이 가능하다. 연소 기관의 동작 범위의 제한은 주행 원동력 및 운전자의 요구에 의존하여 사용이 바람직한 거동으로 인지될 수 있다. 그러나, 이러한 크기를 고려하는 것은 그것의 감지를 위하여 추가의 센서를 필요로 한다. 그러나, 이러한 센서가 탈락되는 경우, 기본 제한 속도 범위와 연소 기관의 기본 동작 범위는 그 상태로 유지된다.
예컨대, 동작 범위의 제한은 특히 다음의 크기에 의존하여 발생한다.
- 가스 페달 속도 및/또는
- 차량 질량 및/또는
- 도로의 경사도
높은 가스 페달 속도, 즉 보다 큰 동력에 바람직한 페달 속도에 있어서, 허용 가능한 속도 범위는 기본 제한 속도에 의하여 구속되는 동작 범위에 대하여 보다 높은 허용 가능한 속도로 변속되어야 한다. 그에 의하여, 가스 페달 운동 때문에 조급함을 나타내는 운전자를 위하여 증가된 성능 준비가 유용하고, 낮은 모터 속도가 더 이상 사용될 수 없는 것이 가능해진다.
추가의 기준으로서, 차량의 질량이 동작 범위의 변위를 야기할 수 있다. 그러므로, 비어있는 차량은 좌측으로 변위된 동작 범위로 작동한다. 차량이 가득찬 경우, 동작 범위는 모터의 토크/속도 특성 다이어그램의 우측으로 변위된다. 차량의 질량과 유사한 다른 표현으로는 도로의 경사도를 또한 의미한다.
본 발명의 제어 방법이 CAN-bus 또는 유사한 시스템이 설치된 차량의 구동 스티링(체인)의 자동 기어에 사용되는 것이 바람직하므로, 기어 제어부의 제어 장치는 CAN-bus에 저장된 모터 특성 다이어그램으로 간다. 그 다음에, 구동 스틸의 작동에 있어서의 제1 세팅 시에 기어 제어가 발생하고, 모터 특성 다이어그램의 적어도 기본 제한 속도와 함께 모터-기어 협력을 위한 동작 범위를 구속한다. 수행될 기어 변속 공정의 추가의 바람직한 특성(예컨대, 사용하기에 가장 바람직한 범위에서만 기어 변속 공정이 수행되는 것)이 달성되는 경우에, 이것은 제한 속도 범위의 산출과 유사하게 고려될 수 있다. 기본 제한 범위의 자동 산출 또는 이러한 범위의 가능한 제어를 위한 대응 알고리즘은 기어 제어부의 일부이며, 기어와 부속되는 제어 장치의 이송과 함께 유사하게 포함된다. 동작 범위와 관련하여 상기와 같이 제한된 모터 특성 다이어그램은 기어 제어부의 저장 유닛 및/또는 CAN-bus에 놓여질 수 있다. 추가로, 기어 제어에 있어서, 성능에 대한 결정과 달성될 기어 변속 공정의 형태에 대한 선택을 위한 알고리즘이 정해지고, 상기 기어 변속 공정은 연속적으로 전환된다. 이미 설명한 바와 같이, 고려될 대응 입력 크기는 CAN-bus로부터 대체적으로 취해지거나, 그를 위하여 요구되는 탐지 구조가 있는 대응 커플링을 매개로 기어 제어부로 이송된다. 추가로, 본 발명의 제어 방법을 실현하기 위하여, 기어 제어 시스템은 설치될 목표 기어 및/또는 기어 변속이 발생되지 않는 경우에 여전히 존재하는 기어의 이론적으로 획득 가능한 연결 속도를 결정하는 계산 기구를 포함한다. 계산 기구는 적어도 계산된 크기와 처리를 위한 제한 속도가 이송될 수 있는 비교부와 결합된다. 비교의 결과에 대응하여, 하나 이상의 제어 크기(control magnitude)가 산출되며, 실행될 기어 변속을 위하여 작동되는 세팅 부재로 보내진다. 기어 변속은 수행되거나 수행되지 않는다. 가정으로 획득 가능한 연결 속도의 결정을 위한 계산 기구와 제한 속도 범위를 설정하기 위한 계산 기구는 하나의 부품으로 구성될 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 그러므로, 기어 변속을 위하여 작동될 세팅 부재의 조절을 위한 제어 크기를 추가로 처리하는 것은 기어의 형태, 작동될 기구를 구조 및 설치에 의존하며, 그것은 책임있는 전문가의 능력 범위 내에 있다.
본 발명에 따른 해결책은 도면을 참고로 하여 상세하게 설명된다.
도 1은 개략적으로 단순화하여 도시한 신호 흐름 다이어그램의 도움으로 두 기어단 사이에서 자동 기어의 기어 변속의 제어를 위한 본 발명에 따른 기본 원리를 설명한다. 이러한 공정을 위하여 요구되는 모든 입력 데이터는 구동 장치, 특히 연소 기관에만 관련된 것이며, 자동적으로 결정된다. 필수적으로, 공정은 세 단계를 포함한다. 제1 공정 단계(1)에서, 그리고 특정 시점(to)에서 적어도 다음의 원동력 크기가 결정, 즉 감지되거나 계산된다.
n＿ab : 기어 출력측에서의 출력 속도
n＿ab' : 기어 출력측에서의 출력 가속도
n-mot : 모터 속도
n-mot' : 모터 가속도
Ped : 가스 페달 위치
Ped' : 가스 페달 위치의 속도 변속
제2 공정 단계의 각 시간 단계(t=to+tschalt)에 있어서, 탐지되거나 계산된 실제 크기로부터 목표 기어의 구동 머신이 이론적으로 획득 가능한 연결 속도가 결정된다. 상세하게, 가상으로 가정된 고속 변속(upshift)에 있어서, 연결 속도, 즉 구동 머신의 목표 속도, 특히 연소 기관의 목표 속도(n＿mot＿pr＿h)가 계산되고, 이러한 시점에 여전히 놓여 있는 실제 기어단에 있어서, 추후의 시점(t=to+tschalt)에 대한 측정값으로부터 모터 속도(n＿mot＿pr)가 계산된다. 사용된 지수 pr은 예상치라는 것을 나타낸다. 두 개의 가상으로 결정된 연결 및 목표 속도는 각각 다음의 의미를 갖는다.
n＿mot＿pr＿h : 목표 기어에서 시점 t=to+tschalt에 대한 예상 모터 속도, 즉 기어단(g)로부터 기어 상승 후에 기어단〔(g+1)/(g+n)〕에서의 가상 모터 속도.
n＿mot＿pr : 기어가 변속되지 않은 경우의 기어단(g)에서 t=to+tschalt에 대한 가상 모터 속도.
세 번째 단계(Ⅲ)에서, 가상 연결 속도 또는 목표 속도는 정해진 제한 속도와 비교된다. 이러한 제한 속도에 있어서, 최대 및 최소로 허용 가능한 모터 속도의 곡선의 문제이며, 상기 모터 속도는 모터 특성 다이어그램에서의 상부 속도 범위와 하부 속도 범위를 특징으로 한다. 이들은 모터, 특히 연소 기관의 동작 범위를 구속한다. 모터 특성 다이어그램의 상부 및 하부 속도 범위를 위한 특성 곡선의 규정 또는 산출의 문제는 도 2를 설명함으로써 상세하게 알 수 있다. 하부 속도 제한 범위는 모터 특성 곡선(Motorkennfeld)에서의 하부의 허용 가능한 모터 속도를 결정하는 한편, 상부 속도 범위는 모터 특성 다이어그램의 상한 속도를 특징화한다.
세 번째 단계(Ⅲ)에서, 가상의 연결 속도 또는 목표 속도를 모터 특성 다이어그램의 낮게 허용 가능한 모터 속도, 또는 모터 특성 다이어그램의 상부 허용 가능 모터 속도와 비교한다. 세 번째 단계를 상세하게 설명하면, 첫 부분 단계(Ⅲ.1)에서, 기어단(g)으로부터 다음의 고속 기어로 가상으로 추측한 완전 고속 변속 후에, 기어단(g+1)에서 시점 t=to+tschalt에 대한 가정의 모터 속도는 모터 특성 다이어그램의 허용 가능한 모터 속도와 비교된다. 정해진 속도(n＿mot＿pr＿h)가 모터의 소정 연결 속도 위에 위치되는 경우, 하나의 기어단에 의하여 고속 변속이 이루어지는데, 즉 스위칭(기어 변속) 공정의 수행을 위하여 작동되는 세팅 부재의 조정을 위한 하나 이상의 출력 신호가 발생된다. 스위칭(기어 변속) 공정이 수행되지 않은 경우 선택적으로 기어단(g)에서 시점 t=to+tschalt에 대한 가정의 모터 속도가 상한 속도 위에 놓이면, 유사하게 고속 변속이 수행된다. 그러나, 가정의 모터 속도가 하부의 허용 가능한 모터 속도 아래에, 즉 하부 속도 제한 범위 아래에 있는 경우, 저속 변속이 수행된다. 이것은 공정 단계 Ⅲ.2에 해당한다.
연결 속도를 가정하도록 의미된 알고리즘을 위하여, 기본적으로 예컨대 다음의 방정식을 수행하는 것이 가능하다.
n＿mot＿pr＿h(to+tschalt) = (n＿ab'(t0)×tschalt+n＿ab(t0)×i(g+1) + f＿korr
계산을 위하여, 출력 가속도, 즉 기어 출력측에서의 가속도가 기어 변속 공정 중에 변속되지 않는 것으로 가정한다. 이를 위한 표시는 보정값(f＿korr)의 정의로 하고, 이것은 예상된 연결 속도로부터 실제 얻어진 연결 속도의 유도를 설명한다. 계산된, 즉 정해진 연결 속도와 실제 얻어진 연결 속도의 차이로부터 매번 수행된 기어 변속 공정을 위한 상기 값을 계산하는 가능성과, 그 값을 소위 실험 테이블에 저장하는 가능성이 존재하며, 상기 실험 테이블에는 기어 변속 공정이 개시되었을 때의 시점에 존재하는 상태가 또한 저장될 수 있다. 재개된 기어 변속 공정에 있어서, 비교 가능한 출력 상태를 갖는 스위칭은 테이블로부터 추출될 수 있고, 연결 속도는 거기서 정해진 보정값의 도움으로 계산될 수 있다. 그러나, 제한된 횟수의 기어 변속 동작으로부터 유사한 스위칭을 함께 모으기 위하여, 이들 스위칭은 분류되어야만 한다. 이것은 여러 방식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 최소값과 최대값 사이에서 감지되거나 계산된 물리적 크기의 각각에 대하여 특정한 분류 번호를 매기는 것을 생각할 수 있는데, 이러한 방식으로 비교될 수 있는 기어 변속 공정이 비교적 적은 측정값으로도 알 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 매 가능한 기어단에 대하여, 적어도 ca 50개의 비교 기어 변속 동작 이상을 포함해야 한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 예컨대 기어 변속 공정에 대하여 바람직한 특성을 획득하도록 질량 및 경사도에 대한 데이터와 같은 추가의 데이터를 유사하게 고려한다. 그러나, 이는 예컨대, 센서 형태의 대응 감지 수단의 존재를 요구한다. 이들은 어떤 기어 변속 동작의 상태를 협소하게 구속하는 예컨대 경사도를 상승시키기 위한 비교 상태를 찾을 가능성에 기여하며, 그와 함께 비교 기어 변속 동작 회로를 용이하게 찾게 한다.
기어단 변속 시의 기어 제어부를 개량은 제어 장치에서 감지되는 영구 데이터에 의하여 마음대로 산출될 수 있으며, 여기서 예컨대 기어단 당 체류 시간은 속도-토크 매트릭스에 저장된다. 이러한 매트릭스의 평가는 구동 주파수가 바람직하지 않은 동작 점에서 수행되는 것이 인지되는 경우 기어 변속 프로그램의 자동 보정을 하도록 사용된다.
속도-토크 매트릭스에 추가로, 킥 다운(kick down) 매트릭스가 추가로 도입될 수 있다. 이러한 매트릭스에서, 각 기어에 대한 킥 다운 기어 변속 동작의 수는 계산될 수 있으며, 유사하게 속도-토크 매트릭스에 유사하게 표시된다. 개별적인 점의 축적은 제어 시스템의 가능한 약한 지점을 디스플레이한다.
약한 지점의 인식에 추가로, 소위 진동 매트릭스가 설정될 수 있다. 이 경우, 각 기어단에 대하여 진동이 토크-속도 매트릭스에 기록된다. 이는 진동 스위칭 이전에 존재했던 속도 토크 분류를 저장하는 형태로 발생된다. 뒤이어, 축적된 발생은 기어 변속 프로그램이 실제 상태에서 최적으로 작용하지 않는 것을 명백하게 보여준다.
수행될 기어단의 변속의 결정을 위하여, 다음의 표 1에는 본 발명의 공정에 따라 고려될 필요한 크기를 다시 요약하였다. 기어 변속 공정의 수행을 위하여, 특히 기어 변속을 용이하게 하도록 개량하기 위하여 고려될 추가의 크기는 여기서는 고려되지 않는다.
기어 변속을 제어하기 위하여 다음 표에 기재된 물리적 크기는 연료 절약 구동 거동을 얻는 데 이용될 수 있는 동시에, 운전자의 요구에 따르는 거동을 얻는데 이용될 수도 있다. "필요한 시동값(Start value necessary)"이라는 표현은 차량의 조작에 있어 먼저 세팅을 하기 위하여 표현이 데이터로 이미 존재한다는 것을 의미하며, 그렇지 않은 경우 기어 작동의 세팅 시에 적절한 기능이 가능하지 않다. "분산 가능한(dispensable)" 이라는 표현은 상기의 기능을 위하여 절대적으로 필요한 크기의 확립을 의미한다.
주행 원동력 크기에 대한 소스 표시는 집적 CAN-bus 또는 유사한 통신 시스템을 구비한 차량에서 자동 기어를 사용하는 공정의 바람직한 용례를 의미한다. 상기 통신 인터페이스가 없는 차량에서, 상기 크기는 감지된 크기로부터 개별적인 감지 수단에 걸쳐 결정되거나 계산된다. 그러나, 분산성과 관련하여 표에 기재된 표시는 양 차량 부품을 구속한다.
크기 소스 분산성? 필요한 시동값?
모터 속도n＿mot〔1/min〕 CAN-BUS 아니오 아니오
기어의 출력 속도n＿ab〔1/min〕 기어 출력측 상의속도 센서 아니오 아니오
주행 속도v〔km/hr〕 CAN-BUS iachs·Γdyn이 제어 세트로 입력되는 경우에, 예 축방향 병진 이동과 바퀴 반경이 필요한 경우, 아니오
모터 성능P＿mot〔kW〕 CAN-BUS 단지 속도가 제어되는 경우에만, 예 아니오
CAN에서의 단위 연료 소비율[g/(kWh)] 또는 방출량B[kg/h] CAN-BUS 6단이하의 기어인 경우에, 예
Nox 입자의 단위 방출량에 대한 특성 다이어 그램[g/(kWh)] CAN-BUS 예 아니오
가스 페달 위치Ped[%] CAN-BUS 아니오 아니오
브레이크 페달 위치Ped_br(%) CAN-BUS 아니오 아니오
대기압p[Pa] CAN-BUS와 센서 예 아니오
진동 각속도psi_point(%) CAN-BUS 예 아니오
이하의 표 2는 표 1에서 요구된 크기로부터 유도도거나 결정되는 크기를 설명한다.
필요한 크기? 계산됨 분산성? 필요한 시동값?
가속도n_mot[1/(min2)] d(n_mot)/dt 예 아니오
기어 출력측에서의 회전 가속도n_ab[1/min2] d(n_ab)/dt 예 아니오
rdyn/iachse 속도 및 출력 속도(rpm) 아니오 평가값으로 충분
종방향 가속도a[m/s2] n_ab'*rdyn/iachse 아니오 아니오
가스 페달 위치ped'[%] d(Ped)/dt 아니오 아니오
도로의 종방향 경사도α(각도) {h(t)-h(t-dt)}/s(t)-s(t-dt) 예 아니오
차량 질량m[kg] CAN-bus(공기 스프링 벨로우즈의 압력) 또는 종방향 가속도, 도로 경사도, 모터 성능으로부터 예 아니오
개별적인 크기의 의미는 다음과 같다.
a) 모터 속도 및 그것의 미분
모터 속도와 그것의 유도는 매우 간단한 방식으로 얻을 수 있으며, 그들은 모터의 연결 속도에 도달할 때 히팅 정확도를 결정적으로 향상시키는 것을 도울 수 있다. 모터와 기구의 기구적 에너지가 기어 변속 중에 갑작스럽게 변하여 차량 가속도에 영향을 미칠 수 있으므로, 모터 속도는 매 경우 고려되어야 한다.
b) 기어의 출력 속도와 그것의 미분
상기 크기로부터, 주행 속도와 차량의 종방향 가속도를 결정할 수 있다.
c) 주행 속도
주행 속도는 기어 출력측와 바퀴 사이의 이동을 결정하기 위하여 필요하며, 그에 따라 이들 크기는 독립적으로 계산될 수 있으며, 더 이상 요구될 필요가 없다. 다른 한편으로, 주행 속도는 기어 출력측과 바퀴 사이의 이동과 원동력 주행 반경을 기초로 상기 크기로부터 유도될 수 있다.
d) 모터 성능
모터 성능(또는 모터 토크 및 모터 속도의 대체로서)은, 특히 기어 시스템이 비교적 많은 수의 기어를 포함하여 하나 이상의 기어의 기어 변속 공정이 가능한 경우, 추가의 크기로서 사용될 수 있다. 운전자의 가스 페달 위치는 성능 요로서 설명되고, 기어 제어 시스템은 동일 성능을 갖는 작동 점을 유용하게 할 수 있는 기어만을 가능한 한 선택한다.
e) 단위 연료 소비율
방출량 및 성능으로부터 계산할 수 있는 단위 연료 소비율은 하나 이상의 기어를 통하여 기어 변속이 수행되는 경우 합리적으로 이용될 수 있다. 그 다음에, 단위 소비율은 기어 선택을 위하여 이용될 수 있다.
f) 방출 특성값
방출 특성값은 점점 더 중요해 지고 있다. 방출 특성값은 모터 특성 다이어그램과 유사한 형태로 존재하며, 제어를 위하여 그들 데이터를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 특정 상태(예컨대, 높은 가속도)하에서, 어떤 특성 다이어그램의 범위는 회피되고(입자 방출 때문에 be＿min이 왼쪽으로), 이것은 제어 시의 추가의 상태에 의하여 실현되어야 한다.
g) 가스 폐달 위치
가스 페달 위치는 성능에 대한 운전자의 요구를 나타내며, 결정적인 크기이다. 여느 때와 같이, 킥-다운은 최고 가능한 성능의 점에서 유용하다.
h) 가스 페달 위치의 변속 속도
가스 페달 위치의 변속 속도는 운전자의 요구의 세기에 대한 측정을 제공한다. 고속은 운전자의 조급함을 나타내어, 유용한 모터 성능의 빠른 준비 상태로 되게 한다. 이 크기는 승용차의 제어를 위한 많은 자동 기어에 이미 사용되고 있다. 가스 페달 속도의 실제값에 추가로, 이것은 특정 시간에 걸쳐서 기록되고 평가될 수 있다. 이러한 빈도의 시간에 가스 페달이 이동하면, 이러한 사실은 기어 선택부에 포함되어야 한다.
i) 주행 간격의 상승 구배
주행 간격의 구배의 의미는 주행 저항의 결정을 위한 보충으로서의 역할을 하여, 일정 주행을 위하여 필요한 성능이 계산될 수 있다. 그에 따라, 상방 주행에 있어서는, 하강 주행의 경우보다 보다 큰 성능이 항상 바람직하다. 기어 제어부는 이러한 주행-원동력인 인지 요구를 고려해야한다.
j) 차량 질량
차량 질량의 크기를 고려하는 것은 주행 간격의 상승 구배를 고려하는 것과 유사한 효과를 갖는다. 큰 차량 질량은 기어 변속이 작은 차량 질량보다 고속에서 수행되는 기어 제어부를 의미한다. 차량의 질량은 공기 벨로우즈(CAN-bus에 존재하는 경우)의 압력을 매개로 또는 달리 모터 성능, 종방향 가속도 및 주행 저항의 평가에 의하여 결정된다.
k) 브레이크 페달 힘
브레이크 페달 힘은 제동력에 대한 운전자의 요구를 나타내어 리타더(retarder) 및/또는 작동 브레이크의 구동에 결정적이다. 제동은 속도 감속을 야기하여, 기어 변속 공정이 기동된다. 운전자가 구동 성능에 필요로 하지 않는 정보는 유사하게 스위칭의 선택에 고려되어야 한다.
l) 진동 각 속도
진동 각 속도를 고려하는 것은 공지된 관례이다. 미래에, 이를 위하여 이용되는 센서는 안정적 제어를 위하여 버스에 또한 사용될 수 있고, 기어 제어를 위하여 유용할 수 있다. 정보의 이용은 매우 간단하다. 진동 각 속도의 값이 증가하는 경우, 차량은 곡선으로 주행하고, 기어의 고속 변속은 생략된다. 진동 각 속도의 값이 감소하는 경우, 차량은 곡선을 벗어나 주행하며, 고속 변속이 가능하다. 상방 주행의 감지를 위하여 스티어링 각 이동을 고려하는 가능성이 있으며, 이것은 구불구불한 주행을 위한 스티어링 각 이동 특성의 형태로 가능하다.
도 2는 모터 특성 다이어그램의 도움으로 모터 특성 다이어그램으로부터 자동 산출되는 스위칭 속도에 대한 전술한 한계의 가능한 자동 고정을 설명한다. 본 발명에 따르면, 최대 및 최소로 허용 가능한 제한 속도의 세팅은 모터 특성 다이어그램의 특성 점에 의존하여 발생한다. 본 발명의 제어 방법에 있어서의 부하 단계를 참고로 하는 것은 포기되는데, 그 이유는 가스 페달 스테이션에 접근하는 것이 소위 CAN-bus에 걸쳐서 무단으로 발생하기 때문이다. 상부 및 하부 속도 제한각에 대한 한계 곡선은 연속 곡선으로 형성될 수 있다. 소위 CAN-bus를 의미하는 CAN에 의하여, 신경 경로와 유사하게 차량의 개별 제어 장치를 서로 연결하는 전도 쌍(conduction pair)을 의미한다. 이러한 전도 쌍은 주로 여러 개 중에서 제어 장치를 통신시키는 역할을 한다. 개별적인 제어 장치 사이의 결합을 확립하기 위하여 이론적으로 두 개의 상이한 가능성이 존재한다.
a) 개별적인 제어 장치는 이해되는 중앙 전자 시스템으로 함께 모인다.
b) 개별적인 제어 장치는 필요한 데이터 교환을 수행할 수 있는 통신 시스템에 의하여 십자 연결된다.
소위 CAN-bus에 있어서, 예컨대 제어 장치는 속도(rpm)에 대한 정보를 수용하고, 그것을 모든 다른 제어 장치에 대하여 판독 가능한 형태로 변환하고, 이 메시지를 CAN-bus로 전달하고, 그로부터 이것은 모든 다른 제어 장치에 대하여 불러들여질 수 있다.
상부 속도 제한 범위, 즉 소위 고속 변속 라인(1)은 적어도 3지점(Ph1내지 Ph3)에 의하여 본 발명에 따라 설정된다. 이를 위하여, 수치는 모든 모터에 대하여 유효한 방식으로 인자(kh1, kh2, kh3)의 형태로 결정된다. 이러한 결정은 실제 모터 특성 다이어그램의 도움으로 발생할 수 있고, 통계적 기준에 따라 확인될 수 있다. 점 Ph1에 있어서 속도(rpm) nhi= khl ×nregulated로부터 산출된다. 속도-토크 특성 영역에서의 상한 범위는 전체 부하 라인에 의하여 확립된다. 점 Ph2에 있어서, 특정 단위 연료 소비율(bc)은 예컨대 bc= 230g/(kwh)로 선택된다. 속도-토크 특성 다이어그램의 관계 좌표를 선정하는데 요구되는 속도(nr2)는 다음의 공식으로부터 산출된다.
nh2= max{kh2×(nregulated-nmim);nr2×ispr}
고속 변속의 특성 라인의 특징화에 요구되는 점 Ph3는 속도 축에 놓이는데, 다시 말하면 전달 가능한 토크는 0과 동일하다. 관계 속도는
{nh3=max〔kh3×(nh2;nr3×ispr〕}과 같은 관계를 갖는다.
하부 속도 제한 범위(2)를 결정하기 위하여, 유사하게 적어도 Pr1, Pr2, Pr3가 필요하다. Pr1은 일정한 모터 토크를 갖는 전체 부하 라인의 벤드 오프(bend-off)에 대응한다. Pr2는 제2 지점(Ph2)의 확립을 위하여 사용된 단위 연료 소비율을 위한 특성 곡선(라인)으로 전체 부하 라인의 교차점으로부터 산출된다. 이러한 매우 낮은 속도 범위에서 전체 부하 라인이 더 이상 유용하지 않은 경우, 속도는 nr2= kr2× nrl의 관계로부터 결정될 수 있다. Pr3는 속도 축 상에서의 Pr2로부터 수직 라인의 강하로부터 산출된다. 상기 값(kh1,kh2,kh3,kr1,kr2)은 실제 모터 토크 다이어그램의 도움으로 결정되는데, 예컨대 바람직하게 이용된 모든 모터에 대하여 유효하도록 수행된 시험에 의하여 결정된다.
추가적인 요구로서, 제한 곡선에 의하여 확립된 범위는 기어의 진동을 방지하기 위하여 최대 기어 도약(ispr)보다 큰 속도 비를 가져야 한다. 이러한 이유로, nh3/nr3≥ ispr이 유지된다.
이는 의존적으로 회피되는 기어 진동의 규정에 의하여 nh2및 nh3에 대한 전술한 상태로 유도되고, 그렇게 한정된 모터의 동작 범위는 결점이 없는 기어 변속 거동을 수행해야 하며, 여기서 사용하기 바람직한 작동에 대한 요구가 또한 해결된다.
도 2에 도시된 제한 속도(1, 2)의 특성 곡선은 최소 요구 사항에 대한 모터 특성 다이어그램으로부터 산출되는 기본 제한 속도이다.
고려되어야할 다른 추가의 문제점은 가교 커플링을 포함하는 유체 역학적 변환기의 이용과 관련한 것이다. 기어의 변속 이외에, 즉 변환기에 있어서, 가교 커플링은 개방 및 페쇄되어야 한다. 통상적으로 변환기를 위하여, 포물선의 군(또는 그룹)에 놓여지는 작동점이 있다. 그러나, 모터 특성 다이어그램의 이러한 포물선이 파라미터-속도 비〔터빈 속도(nT)와 모터 속도(nmot)의 몫〕로 나타나는 경우, 동작 거동은 매우 잘 분석될 수 있다.
터빈 휠 자체는 유성 구동 장치의 기계적 부분 및 출력측과 견고하게 연결되며, 이와 함께 터빈 속도는 주행 속도에 비례한다. 차량이 정지 상태로 있는 경우, 터빈 속도와 속도 비는 0과 동일하다. 곡선의 변환기 포물선 군이 기동 작동을 통하여 구동되며, 예컨대 전부하 라인의 교차점의 순서에서 전부하의 변환기를 포함한다. 주행 속도가 증가함에 따라, 작동점은 고소의 방향으로 오른쪽으로 이동하며, 그와 함께 보다 바람직하지 않은 단위 소비율의 방향으로도 또한 이동한다. 대책으로서, 변환기의 가교 커플링을 페쇄함으로써 상당한 모터 압박이 야기되고, 그에 의하여 단위 소비율은 향상된다. 확실히, 모터 성능은 급격하게 감소된다. 이러한 이유로, 본 발명에 따르면 변환기 가교 커플링의 개방 및 폐쇄는 기어 변속과 동일한 기준에 따라 발생한다. 일반적으로, 이는 예컨대 두 개의 제1 기어가 있는 6단 기어 시스템이 8단 기어 시스템으로서 인지되는 변환기 작동으로 구동되는 방식으로 실현될 수 있다. 그 다음에, 제1 기어단은 변환기 작동을 포함한 제1 기어와 대응하며, 제2단은 가교 커플링 등이 있는 제1 기계적 기어와 대응한다.
제1 기어단으로부터 제2 기어단으로의 고속 변속에서, 스위치되는 것은 순전히 기계적 기어는 아니고, 가교 커플링이 폐쇄되며, 제2 단으로부터 제1 단으로 스위치 백(switch back)에 있어서, 가교 커플링은 개방된다.
변환기 작동의 예비 상태는 적절한 방식으로 일치하는데, 그 이유는 시동 공정이 불안정한 모터 거동을 야기하여 변환기가 너무 빨리 이어지는 것이 문제가 될 수 있는데, 그 이유는 고정 모터 토크가 전혀 쓸모없기 때문이다. 이러한 이유로, 그것은 컨버터 커플링의 폐쇄가 단지 특정 모터 성능(Pmot,min)이 초과되는 경우에만 발생하도록 추가의 상태로서 유사할 수 있다. 목적한 모터 성능을 고정하기 위한 첫 번째 제안으로서, 지점 be,min에서의 성능이 제안된다.
연소 기관의 동작 범위에 대한 추가의 제한은, 도 3에 도시된 바와 같이 예컨대 소비율과 같은 바람직한 특성을 야기할 수 있다. 도 3은 주행 동력학과 운전자의 요구에 의존하여 바람직한 거동과 관련하여 연소 기관의 동작 범위의 제한을 설명한다. 도 3에서, 상한 속도에 대한 특성 라인은 이 경우에 기본 제한 속도 특성 라인(2)에 대하여 파선으로, 1'로 표시되어 있으며, 비교를 위하여 얇은 선으로 도시되어 있고 족을 향하여 변위된다. 그러나, 이러한 기능의 확대는 어떤 크기의 감지를 위한 추가의 센서를 필요로 한다. 후자가 소실되는 경우, 도 2에 개시된 기능적 용량, 즉 모터의 넓은 동작 범위는 그대로 유지된다.
동작 범위의 제한은 예컨대, 가스 페달 속도 및/또는 차량 질량 및/또는 도로의 경사도 등에 의존하여 발생할 수 있다.
보다 좋은 성능에 바람직한 높은 페달 속도의 경우에, 허용 가능한 속도 범위는 도 2에 설명된 동작 범위에 대하여 보다 높은 허용 가능한 속도로 변속되어야 한다. 그에 의하여, 그의 가스 페달 이동에 의하여 조급함을 보이는 운전자를 위하여 증가된 예비 성능이 유용하게 되는 것이 가능하게 되고, 낮은 모터 속도는 더 이상 사용될 수 없다.
추가의 기준으로서, 차량 질량은 동작 범위의 변속을 야기할 수 있다. 비어있는 차량은 왼쪽으로 변위된 작동 범위로 작동되고, 차량이 가득찬 경우에, 작동 범위는 모터의 토크-속도 특성 다이어그램의 오른쪽으로 변위 된다. 차량 질량에 대해서 유지하는 것과 마찬가지로 도로의 구배에 대해서도 또한 유지한다. 현재 상태의 병렬 위치는 도 4a 내지 도 4c에 도시되어 있다. 도 4a는 높은 원동력 요구에 대한 동작 범위를 설명하며, 모터 동력에 대한 운전자의 요구와 고부하를 갖는 구배에서의 주행의 특성을 보여준다. 저속 한계 범위에 대한 특성 라인(2.4a)은 상부의 기본적 제한 속도 범위의 특성 라인(1)과 일치한다. 도 4b는 예컨대 높은 부하 밀도 뿐 아니라 경사도를 기초로 한 주행에 대하여 중간의 원동력 요구에 대한 최종의 동작 범위를 설명한다. 하부 속도 제한 범위에 대한 특성 라인(2.4b)은 보다 높은 모터 속도를 향하여 이동된다. 상부 속도 제한 범위에 대한 특성 라인(1.4b)은 기본 속도 제한 범위(1)에 대하여 저속으로 이동된다. 이와 달리, 도 4c는 저동력이지만 높은 경제성을 갖는 동작 범위를 설명한다. 여기서, 작동 범위의 변위는 굴곡점 이전에 상한 속도 범위에 대한 특성 라인을 특성 라인(1.4c)에 대응하는 하부 구동 속도로 변위시킴으로써 전부하 특성 라인의 방향으로 발생한다.
도 5는 블록 회로 다이어그램의 도움으로 집적 CAN-bus가 있는 차량의 자동 기어에 사용되는 본 발명의 고정을 수행하기 위하여 바람직하게 이용되는 기어 제어 장치의 구조를 개략적으로 단순화된 도면으로 설명한다.
기어 제어부(3)는 제어 장치(4)를 구비한다. 이것은 적어도 두 개의 입력측과 두 개의 출력측을 포함한다. 제1 입력측(5)은 차량의 제어 장치의 통신 인터 페이스, 즉 CAN-bus(6)와 결합될 수 있으며, 제1 출력측(7)도 마찬가지다. 제1 입력측(5)에 걸쳐서, 제어 장치(4)는 CAN-bus(6)에 저장된 모터 특성 다이어그램으로 들어간다. 구동 유닛의 제1 동작 설정 시에, 기어 제어부는 모터 특성 영역의 적어도 기본 제한 속도를 발생시키고, 그와 함께 제어부는 모터-기어 협력을 위한 동작 범위를 구속한다. 기어 변속 공정의 추가의 바람직한 특성이 요구되는 경우(예컨대, 가장 사용하기 바람직한 범위에서만 기어 변속을 수행하는 것), 이것은 제한 속도 범위의 산출시에 고려될 수 있다. 기본 제한 범위의 자동 산출 또는 이러한 범위의 가능한 제한을 위한 대응 알고리즘은 기어 제어부의 일부이며, 기어 시스템과 부속 제어 장치에 제공된다. 이는 계산 기구(10)에 걸쳐서 발생할 수 있다. 이러한 방식으로 작동 범위에 대하여 구속된 모터 특성 다이어그램은 기어 제어 장치의 저장 유닛(11) 및/또는 CAN-bus(6)에 저장될 수 있다. 추가로, 기어 제어부에는 수행될 기어 변속 공정의 형태 및 선택과, 그것의 수행과 관련한 결정을 위한 알고리즘이 저장되고, 이 공정은 연속 공정이다. 전술한 바와 같이, 고려되어야할 대응 입력측 크기는 CAn-bus로부터 대략 취해지거나 그를 위해 요구되는 감지 기구(4)를 구비한 대응 커플링 위의 기어 제어 장치로 전달된다. 이로 인하여, 예컨대 추가의 제2 입력측(8)은 기어 출력 샤프트의 실제 속도를 적어도 간접적으로 특징화하는 크기의 감지를 위한 기구(9)와 결합된다. 제어 장치(4)는 입력측 크기로부터 가정으로 획득 가능한 연결 속도--기어 변속이 일어나지 않는 경우에 실제 기어로 변위되는 목표 기어에서의 속도--를 결정하는 하나 이상의 계산 기구(12)를 추가로 구비한다. 계산 기구는 비교 기구(13)와 결합되고, 이곳으로 적어도 계산된 크기와 제한 속도가 처리를 위하여 이동될 수 있다. 비교의 결과에 대응하여, 하나 이상의 제어 크기(Y)는 기어 변속을 위하여 작동되는 세팅 부재의 구동을 위하여 산출되며, 이것은 하나 이상의 추가의 출력측(14)으로 보내진다. 기어 변속은 완전하거나 완전하지 않다.
〈사용된 부호에 대한 설명〉
a : 종방향 가속도
b_e : 효과적인 단위 연료 소비율
B : 연료 소비율
h : 최단선 높이
khx: 고속 변속을 위한 점(x)에서의 증가기(multiplier)
krx: 저속 변속을 위한 점(x)에서의 증가기
Lg : 부하 제공 위치
p : 대기압
P_mot : 모터 성능/동력
Ped : 가스 페달 위치
Ped' : 가스 페달 위치의 변속 속도/비율
Ped_br : 브레이크 페달 위치
nregulated: 조정이 시작되는 때의 속도
nmin: 하한 속도
nhx: 점(x)에서의 고속 변속 속도
nrx: 점(x)에서의 저속 변속 속도
n_mot : 모터 속도
n_mot' : 모터 가속도
n_mot_pr_h : 기어(g)로부터 고속 변속 후의 기어단(g+1)에서의 시점(t0+tschalt)에 대한 예상 모터 속도
n_mot_pr : 기어 변속이 수행되지 않는 경우 기어단(g)에서의 시점(t0+tschalt)에 대한 예상 모터 속도
n_ab : 기어 출력측에서의 오프 드라이브 속도
n_ab' : 기어 출력측에서의 오프 드라이브 가속도
M_mot : 모터 토크
v : 주행 속도
psi : 진동각
Psi_punkt : 진동 각속도
rdyn: 원동력 주행 반경
t0: 실제의 시점
tschalt: 기어 변속 지속 시간
iAchse: 축방향 병진 운동
ispr: 두 연속적인 기어의 병진 운동의 최대 비율

Claims (12)

  1. 하나 이상의 구동 엔진, 특히 내연 기관 형태로 동력 차량의 구동 유닛에 사용하기 위한 좌표 제어 장치를 이용하여 자동 변속기의 기어 변속 동작을 제어하는 제어 방법으로서,
    특정 주행-원동력 크기의 실제값을 소정 시점(t0)에 대하여 감지하거나 계산하는 제1 단계와,
    실제값으로부터 구동 머신, 특히 연소 기관의 이론적으로 획득 가능한 연결 속도{목표 기어〔gziel= gakt+ n(n≥1)〕에서의 n_mot_pr_h 또는 각 시간 단계(t=t0+tschalt)에 대하여 기어(gakt)로 실제 변속되는 n_mot_pr}를 결정하는 제2 단계와,
    확정된 연결 속도를 구동 엔진의 특성 다이어그램에서 규정될 수 있는 제한 속도와 비교하고, 비교 결과에 의존하여 기어 변속 동작이 없거나, 고속 변속 또는 저속 변속 동작중 하나가 기어 변속의 수행을 위하여 작동될 수 있는 조정 부재의 구동에 초기화되는 제3 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 단계에서의 주행-원동력 크기로서는 시간 t0에 대한 모터 속도(n_mot), 기어의 출력측 속도(n_ab), 가스 페달 위치(Ped), 브레이크 페달 위치(Ped_br), 주행 속도를 적어도 간접적으로 특징화하는 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 주행-원동력 크기의 실제값의 감지 또는 결정, 구동 엔진, 특히 내연 기관의 이론적으로 획득 가능한 연결 속도{목표 기어〔gziel= gakt+ n(n≥1)〕에서의 n_mot_pr_h 또는 실제 변속되는 기어(gakt)에서 n_mot_pr}를 결정하는 것이 동시에 발생되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    확정된 연결 속도{목표 기어〔gziel= gakt+ n〕에서의 시점(t=t0+tschalt)에서 n_mot_pr_h}가 상한 속도보다 크거나, 확정된 연결 속도{실제로 변속된 기어(gakt)에서의 시점(t=t0+tschalt)에서 n_mot_pr}가 상한보다 큰 상황에서, 고속 변속 동작이 초기화되며,
    확정된 연결 속도{실제로 변속된 기어(gakt)에서의 시점(t=t0+tschalt)에서 n_mot_pr}는 하한 속도보다 작은 상황에서, 저속 변속 동작은 초기화되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    구동 엔진의 특성 영역에서의 제한 속도에 대한 특성 라인은 적어도 각각의 경우에 3 좌표에 대한 모터 특성 다이어그램으로부터 자동으로 산출되고,
    상한 속도의 특성 라인을 산출하는 개별적인 좌표는
    점 Ph1= (속도 nhi= khl×nregulatedM = 전부하 라인)
    점 Ph2= (nr2= max{kh2×(nregulated-nmim;nr2×ispr}; 이 식에서, M은 예컨대 bc=230g/kwh인 특정한 단위 에너지 소비(bc)의 라인과의 교차점에 의하여 산출되며,
    Ph3= {nh3=max〔kh3×(nh2;nr3×ispr〕}이고, 여기서 Kh1, kh2, kh3및 krl, kr2는 통계적으로 확정되고,
    특성 라인에 대한 개별적인 좌표 중에서,
    Pr1은 일정한 모터 모멘트를 갖는 전부하 라인의 굴곡점에 대응하게 확정되고,
    Pr2는 제2 지점(Ph2)의 확정을 위하여 사용된 단위 연료 소비율을 위한 특성 라인으로 전부하 라인의 교차점으로부터 산출되거나, nr2= kr2× nrl의 관계로부터 결정되고,
    Pr3는 속도 축선 상에서의 Pr2로부터 수직 라인의 강하로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상한 및/또는 하한 속도에 대한 특성 라인은 가스 페달 속도 및/또는 차량 질량 및/또는 도로의 경사도 가운데 어느 하나 이상을 고려함으로써 변경되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 집적 CAN-bus 또느 다른 통신 인터페이스를 구비하는 차량의 구동 유닛에 사용되며, 상기 통신 인터페이스는 자동 기어에 결합되고,
    복수의 요구되는 주행-원동력 크기는 CAN-bus를 매개로 자동 기어의 제어 장치로 전달될 수 있으며,
    구동 엔진의 특성 영역의 특성 데이터는 CAN-bus를 매개로 자동 기어의 제어 장치로 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 구동 머신, 특히 내연 기관 형태의 이론적으로 가능한 연결 속도(목표 기어〔gziel= gakt+ n(n≥1)〕에서의 n＿mot＿pr＿h)는 목표 기어〔gziel= gakt+ n(n≥1)〕는
    n＿mot＿pr＿h(to+tschalt) = (n＿ab'(t0)×tschalt+n＿ab(t0)×i(g+1) + f＿korr
    에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 각각의 수행된 기어 변속에 대한 보정값(f_korr)은 예상 연결 속도와 실제 획득된 연결 속도의 차이로부터 결정되고, 그것은 실험 테이블에 저장되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서, 실험 테이블 특성 크기는 기어 변속 동작이 수행되는 상태에 추가로 저장 가능한 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  11. 구동 엔진를 구비하는 동력 차량의 구동 유닛의 자동 기어를 위한 제어 장치로서,
    기어 변속을 수행하도록 작동될 수 있는 세팅 부재를 적어도 간접적으로 조정하기 위하여 제어 크기의 송수신을 위한 2개 이상의 입력측과 출력측을 구비하고, 상기 입력측은 각각의 경우에 주행 원동력 크기를 감지하는 감지 기구와 결합되며,
    구동 엔진의 특성 영역을 위한 제한 속도를 확립하기 위한 제1 계산 기구와,
    변속될 목표 기어 및/또는 입력측으로 이동된 주행-원동력 크기로부터 기어 변속이 발생되지 않는 경우에 실제 기어에서의 예측으로 획득 가능한 연결 속도를 계산하기 위한 추가의 제2 계산 기구와,
    제2 계산 기구와 결합되고, 적어도 처리를 위하여 계산된 연결 속도와 추가의 제한 속도가 이송될 수 있고, 제어 장치의 출력측과 적어도 간접적으로 연결되는 비교 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서, 추가적으로 집적 CAN-bus를 구비하는 차량에 사용되는 제어 장치로서, 제1 입력측이 CAN-bus와 결합되고, 제2 입력측이 기어의 출력측 속도를 감지하기 위한 감지 기구와 결합되고, 제2 입력측은 CAN-bus와 결합되는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
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