KR20020035258A

KR20020035258A - 무단 변속기의 변속비 제어방법

Info

Publication number: KR20020035258A
Application number: KR1020000065483A
Authority: KR
Inventors: 조윤호
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-11-06
Filing date: 2000-11-06
Publication date: 2002-05-11
Also published as: US6480775B2; CN1353259A; DE10135959B4; US20020082758A1; CN1222705C; KR100373027B1; AU5596801A; AU772072B2; DE10135959A1; JP2002156032A

Abstract

운전자가 변속 제어조건을 선택함이 없이, 변속기 제어수단에서 복수개의 엔진 작동모드에 해당하는 변속비 범위에서 적절히 변속비를 결정하여 주기 위하여,

기설정된 복수개의 엔진 작동모드에 해당되는 복수개의 변속비의 최소값 내지 최대값의 범위 내에서 목표 변속비를 연산한 후, 상기 목표 변속비에 따라 무단 변속기를 제어한다.

특히, 이코노미 모드 및 최대출력 모드의 변속비 범위에서 목표 변속비를 연산하며, 드로틀 개도 변화율, 드로틀 개도 변화빈도 및 차량 가속도를 기초로 운전성향지수를 계산한 후 상기 운전성향지수를 기초로 목표 변속비를 계산한다.

이 때 목표 변속비를 계산한 후에는 학습 조건에 해당하는지 판단하여 학습 조건에 해당하는 경우에는 운전성향지수를 학습한다.

또한, 목표 변속비를 계산하기 전에 정속 주행 상태인가를 판단하여, 정속 주행 상태가 아닌 경우에 상기와 같이 목표 변속비를 계산하고, 정속 주행 상태인 경우에는 기설정된 엔진 작동모드, 특히 이코노미 모드에 의해 목표 변속비를 연산한다.

Description

무단 변속기의 변속비 제어방법{A METHOD FOR CONTROLLING TRANSMISSION RATIO OF CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 무단 변속기의 변속비 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 운전자가 변속 제어 조건을 선택하지 아니하여도, 변속기 제어수단에서 상기 이코노미 모드 및 파워 모드 에 해당하는 변속비 사이에서 적절히 변속비를 결정하여주는 무단 변속기의 변속비 제어방법에 관한 것이다.

차량의 변속장치는 엔진의 구동력을 구동륜에 전달하는 기능을 갖고 있는데, 이러한 변속장치에는 운전자의 의지대로 운전자가 직접 변속단을 선택하는 수동 변속기와, 차량의 주행 조건에 따라 자동적으로 변속이 이루어지는 자동 변속기와, 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단 변속기로 대별된다.

내부에 기어 결합을 통하여 복수개의 변속비를 생성하는 자동 변속기 및 수동 변속기와는 달리, 상기 무단 변속기는 설정된 변속비의 범위 내에서 임의의 변속비를 생성할 수 있는 변속기이다.

따라서 임의의 속도에서도 변속비가 연속적으로 변할 수 있음으로 인하여 엔진 회전수도 임의로 설정될 수 있게 되어, 최저연비, 최대출력, 최저소음, 최저 유해물 배출 등의 목표하는 운전 상태에 따라, 엔진을 최적 회전속도 영역에서 운전되도록 할 수 있는 것이다.

따라서 무단 변속기의 변속비를 결정할 때에는 최저연비(이하 이코노미 모드라 칭한다), 최대출력(이하 파워 모드라 칭한다) 기타 어떤 조건으로 결정할 것인가를 판단한 후, 상기 조건에 해당하는 변속비를 기설정된 맵에서 결정하여 상기 결정된 변속비로 무단 변속기를 제어하는 방법을 취하고 있다.

도 4는 엔진 성능 곡선도의 일예를 나타낸 그래프이다.

도 4에 도시된 등고선 형태의 다수의 곡선1은 엔진의 등연료 소비율(iso-BSFC curve; Brake Specific Fuel Consumption curve) 곡선을 나타낸 것이며, 상기 등고선의 최고점(P0)은 최저 연료 소비 상태를 나타내는 점이다.

도 4에 도시된 곡선2는 등파워곡선(iso-power curve)으로서, 엔진의 출력(power)은 엔진의 회전수와 토크의 곱으로 연산되므로, 상기 등파워곡선은 "y=출력/x"의 형태로 나타나게 되어 반비례 곡선으로 표시되게 된다.

도 4에 도시된 곡선3은 최저연비가 달성되는 제어 곡선이며, 상기 최저연비 제어 곡선은 상기 최고점(P0)을 통과하게 된다.

도 4에 도시된 곡선4는 최대출력이 달성되는 제어 곡선이다.

무단 변속기는 특성상 엔진의 변속비를 설정 범위 내에서 임의의 값으로 제어할 수 있으므로, 차속과 무관하게 엔진의 회전수 및 토크 상태를 임의로 설정하는 것이 가능하다.

따라서, 최저연비를 위해서는 엔진의 동작 상태가 상기 최저연비 곡선 상의 한 점에 해당되는 엔진의 토크 및 회전수가 되도록 변속비의 변속비를 제어하게 되며, 최대출력을 위해서는 엔진의 동작 상태가 상기 최대출력 제어 곡선 상의 한 점에 해당되는 토크 및 회전수가 되도록 변속기의 변속비를 제어할 수 있게 된다.

따라서 상기와 같이, 변속기의 변속비를 제어함에 있어서는, 최저연비, 최대출력 등 제어 조건을 결정한 후 상기 조건에 해당되는 맵으로부터 드로틀 밸브 개도 및 차속을 기초로 변속비를 계산하는 방식을 취하고 있다.

그러나, 운전자의 의사를 반영하여 제어 조건을 결정하기 위해서는 운전자로부터 파워/이코노미 등의 제어 조건을 입력받도록 하여야 하고, 제어 조건으로 결정된 맵으로부터 변속비를 결정하는 것은 제어 조건이 변경될 때 변속비의 갑작스런 변화에 따른 충격, 진동, 엔진 요동의 부작용이 생길 수 있다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의목적은 운전자가 변속 제어 조건을 선택하지 아니하여도, 변속기 제어수단에서 상기 이코노미 모드 및 파워 모드 에 해당하는 변속비 사이에서 적절히 변속비를 결정하여주는 무단 변속기의 변속비 제어방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무단 변속기의 변속비 제어방법이 수행되는 변속비 제어 시스템의 블럭도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 무단 변속기의 변속기 제어방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3은 상기 목표 변속비 퍼지 연산 단계의 세부 단계를 나타낸 흐름도이다.

도 4는 엔진 성능 곡선도의 일예를 나타낸 그래프이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 무단 변속기의 변속비 제어방법은, 기설정된 복수개의 엔진 작동모드에 해당되는 복수개의 변속비의 최소값 내지 최대값의 범위 내에서 목표 변속비를 연산한 후, 상기 목표 변속비에 따라 무단 변속기를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 엔진 작동모드는, 이코노미 모드 및 최대출력 모드로 하는 것이 바람직하고, 상기 목표 변속비를 연산할 때에는 드로틀 개도 변화율, 드로틀 개도 변화빈도 및 차량 가속도를 기초로 운전성향지수를 계산한 후 상기 운전성향지수를 기초로 목표 변속비를 계산한다.

상기 운전성향지수는, 드로틀 개도 변화율, 드로틀 개도 변화빈도 및 차량 가속도 각각의 1차 비례 함수로 계산될 수 있으며, 이에 따라 상기 목표 변속비 연산은, 변속비의 최소값 내지 최대값 범위에서 상기 운전성향지수를 기초로 선형 인터폴레이션에 의해 계산될 수 있다.

이 때 목표 변속비를 계산한 후에는 학습 조건에 해당하는지 판단하여 학습 조건에 해당하는 경우에는 운전성향지수를 학습하는 것이 바람직하다.

또한, 목표 변속비를 계산하기 전에 정속 주행 상태인가를 판단하여, 정속 주행 상태가 아닌 경우에 상기와 같이 목표 변속비를 계산하고, 정속 주행 상태인경우에는 기설정된 엔진 작동모드에 의해 목표 변속비를 연산한다. 이 때 정속 주행 상태에서 목표 변속비를 연산하는 상기 기설정 엔진 작동모드는 이코노미 모드로 하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면의 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 변속비 제어 시스템은,

드로틀 밸브 개도량을 검출하는 드로틀 밸브 검출수단(110), 차량 속도를 검출하는 차속 검출수단(120), 엔진과 구동륜 사이에서 소정의 변속비로 동력을 전달하는 무단 변속기(130), 및 상기 검출수단(110,120)으로부터 입력된 데이터를 기초로 상기 무단 변속기(130)의 변속비를 제어하는 변속기 제어수단(140)을 포함한다.

상기 변속기 제어수단(140)은 통상의 변속기 제어유닛(TCU; Transmission Control Unit)으로 하는 것이 바람직하다.

먼저, 차량이 정속 주행 상태인가 판단한다(S210). 상기 정속 주행 판단은 차속을 검출하여 상기 차속의 변화가 있는지 여부로 판단할 수 있다.

상기 정속 주행 판단 단계(S210)에서 정속 주행으로 판단된 경우에는, 설정된 제어모드로 목표 변속비를 연산한다(S230).

정속 주행 상태일 때에는 이코노미 모드 또는 파워 모드 등의 모드 사이의 전환이 필요치 않는 것으로 판단하여, 설정된 제어 모드가 되도록 변속비를 제어하기 위한 것이다. 상기 설정된 제어 모드는 이코노미 모드로 하는 것이 바람직하다.

정속 주행 상태에서 목표 변속비를 연산한 후에는, 상기 연산된 목표 변속비에 따라 변속기를 제어한다(S260).

상기 정속 주행 판단 단계(S210)에서 정속 주행이 아닌 것으로 판단된 경우에는, 목표 변속비를 퍼지 연산한다(S220).

상기 목표 변속비 퍼지 연산은 기설정된 파워 모드 및 이코노미 모드를 위한 변속비 사이에서 학습에 의한 변속비를 결정하는 단계이다.

도 3은 상기 목표 변속비 퍼지 연산 단계(S220)의 세부 단계를 나타낸 흐름도이다.

상기 목표 변속비 퍼지 연산 단계(S220)는, 먼저, 드로틀 밸브 개도량 및 차속을 검출한다(S310).

상기 차속은 상기 정속 주행 상태 판단 단계(S210)에서 기검출한 차속을 이용하는 것일 수 있다.

드로틀 밸브 개도량 및 차속으로부터 상기 드로틀 밸브 개도 변화율, 드로틀 개도 변화빈도 및 차량 가속도를 계산한다(S320).

상기 드로틀 밸브 개도 변화율은, 운전자가 액셀 페달을 얼마나 빠른 속도로 작동시켰는가를 검출하기 위한 것이며, 이는 드로틀 밸브의 개도량이 얼마나 빠른 속도로 변화하였나로 계산할 수 있으며, 이하 "드로틀 변화율"이라 칭한다.

상기 드로틀 개도 변화 빈도는, 운전자가 얼마나 자주 액셀 페달을 조작하였는가를 검출하기 위한 것이며, 이는 드로틀 밸브의 개도 변화가 단위 시간당 얼마나 자주 발생하였는가로 계산할 수 있으며, 이하 "드로틀 작동 빈도"라 칭한다.

상기 드로틀 변화율, 드로틀 작동 빈도, 및 차량 가속도로부터 운전자의 운전성향지수(X)를 계산한다(S330).

상기 운전성향지수(X)의 계산은 운전자의 성향을 반영할 수 있도록 임의의 함수로 계산될 수 있으나, 일예로는 수학식1에 의해 계산될 수 있다.

상기 수학식1에서, a,b 및c 는 학습된 드로틀 변화율, 학습된 드로틀 작동빈도, 학습된 차량 가속도를 각각 의미한다.

상기 학습된 드로틀 변화율(a )은, 계산된 드로틀 변화율에 드로틀 변화율 학습량(Fa)을 더하여 계산되며, 상기 더한 결과가 0보다 작을 때에는 0으로, 더한 결과가 1보다 클 때에는 1로 계산된다.

상기 드로틀 변화율 학습량(Fa)은, 차량 운행에 따라 학습되는 양으로써, 최초에는 0으로 설정되는 것이 바람직하다.

상기 학습된 드로틀 작동빈도(b )는 드로틀 작동빈도 학습량(Fb)을 기초로, 그리고 상기 학습된 차량 가속도(c )는 차량 가속도 학습량(Fc)을 기초로, 상기 학습된 드로틀 변화율(a )과 동일한 방식으로 각각 계산된다.

또한, A0, B0 및 C0 는 설정 드로틀 변화율, 설정 드로틀 작동빈도, 설정 차량 가속도를 각각 의미하며, 상기 설정 드로틀 변화율은 운전자의 조작에 의해 발생할 수 있는 드로틀 변화율의 최대값으로, 상기 설정 드로틀 작동빈도는 운전자의 조작에 의해 발생할 수 있는 드로틀 작동빈도의 최대값으로, 상기 설정 차량 가속도는 상기 운전성향지수(X)의 계산 시점에서 발생할 수 있는 최대 차량 가속도로 설정된다.

따라서 드로틀 변화율, 드로틀 작동빈도 및 차량 가속도에 의한 성향지수는,및로 각각 계산되는 것이며, 상기 각 지수는 0 이상 및 1 이하의 값을 갖게 된다.

또한, alpha, beta 및 gamma 는 상기 각 지수에 해당하는 가중치를 부여하기 위한 것이며, "alpha + beta + gamma = 1" 의 조건하에 임의의 양수로 설정될 수 있다.

따라서 상기 수학식1에 의해 계산된 운전성향지수(X)는 0 이상 및 1 이하의 값을 갖게 되는 것이다.

상기와 같이 운전성향지수(X)를 계산한 후에는, 상기 운전성향지수(X)를 기초로 목표 변속비(Tm)를 계산한다(S340).

상기 목표 변속비 계산은, 상기 운전성향지수(X)를 기초로 이코노미 모드에 의한 변속비(Te) 및 최대출력 모드에 의한 변속비(Tp) 사이의 값을 계산하는 임의의 함수에 의해 계산될 수 있으며, 상기 계산의 일예로는 수학식 2에 의해 계산될수 있다.

Tm = (Tp-Te)X + Te

상기 수학식 2(이러한 중간값 계산 방법을 선형 인터폴레이션이라 한다)에서 운전성향지수(X)는 0 내지 1의 값을 가지게 됨으로써 상기 목표 변속비(Tm)는 이코노미 변속비(Te) 내지 최대출력 변속비(Tp) 사이의 값을 갖게 되는 것이다.

상기와 같이 목표 변속비를 계산한 후에는, 다시 도 2를 참조로, 운전 성향 학습 조건에 해당하는지 판단한다(S240).

상기 학습 조건은, 임의의 조건으로 설정될 수 있으나, 일예로는, 드로틀 변화율이 현재까지의 드로틀 변화율의 평균값으로부터 설정 변화율 이상 차이나는 경우, 또는 드로틀 작동빈도가 현재까지의 드로틀 작동빈도의 평균값으로부터 설정 빈도 이상 차이나는 경우, 또는 차량 가속도가 현재까지의 차량 가속도의 평균값으로부터 설정 가속도 이상 차이나는 경우로 할 수 있다.

상기 학습 조건 판단 단계(S240)에서 학습 조건에 해당하는 경우에는 운전 성향 학습량(드로틀 변화율 학습량, 드로틀 작동빈도 학습량 및 차량 가속도 학습량)을 학습한다(S250).

상기 운전 성향 학습은, 상기 학습 조건에 해당되는 경우 상기 운전 성향 학습량을 변조하는 임의의 함수에 의해 할 수 있으나, 일예로는, 드로틀 변화율이 그 평균값 이하/이상인 여부에 따라서 드로틀 변화율 학습량을 감소/증가시키고, 드로틀 작동빈도가 그 평균값 이하/이상인 여부에 따라서 드로틀 작동빈도 학습량을 감소/증가시키고, 차량 가속도가 그 평균값 이하/이상인 여부에 따라서 차량 가속도 학습량을 감소/증가시키는 것으로 할 수 있다.

상기 학습 조건 판단 단계(S240)에서 학습 조건에 해당하지 않는 경우 또는 학습 조건에 해당되어 운전 성향 학습량을 학습한 후에는 상기 계산된 목표 변속비(Tm)에 따라 무단 변속기를 제어한다(S260).

이상으로 본 발명의 무단 변속기의 변속비 제어방법에 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.

본 발명의 실시예의 무단 변속기의 변속비 제어방법에 의하면, 정속 주행시에는 이코노미 모드로 제어함으로써 최저연비를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 가감속시에는 학습된 운전성향지수를 기초로, 이코노미 모드 변속비 및 최대출력 모드 변속비 사이에서 운전성향지수에 따라 연속적인 변속비 변화를 가하여 줌으로써 운전자의 성향을 잘 반영할 수 있고, 이에 따라 원하는 운전 형태에 따라 운전자로 하여금 파워/이코노미 모드를 선택해야 하는 불편을 해소할 수 있다.

또한 상기 운전성향지수는 학습 과정을 통하여 변조됨으로써 최근 운전자의 성향을 누적하여 반영할 수 있고, 또한 학습 과정을 거치므로, 운전자의 갑작스런 운전 형태 변화에 따라 운전성향지수가 불연속적으로 변화되는 것을 막아 무단 변속기의 변속비를 안정되게 제어할 수 있게 된다.

Claims

무단 변속기의 변속비를 제어하는 변속기 제어수단이 상기 무단 변속기의 변속비를 제어하는 방법에 있어서,

(a) 기설정된 복수개의 엔진 작동모드에 해당되는 복수개의 변속비의 최소값 내지 최대값의 범위 내에서 목표 변속비를 연산하는 단계;

(b) 상기 목표 변속비에 따라 무단 변속기를 제어하는 단계;

를 포함하는 무단 변속기의 변속비 제어방법.
제1항에서,

상기 복수개의 엔진 작동모드는, 이코노미 모드 및 최대출력 모드로 하고,

상기 (a) 단계는

(c) 드로틀 개도 변화율, 드로틀 개도 변화빈도 및 차량 가속도를 기초로 운전성향지수를 계산하는 단계;

(d) 상기 운전성향지수를 기초로 목표 변속비를 계산하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 변속비 제어방법.
제2항에서,

상기(c)단계에서 상기 운전성향지수는, 드로틀 개도 변화율, 드로틀 개도 변화빈도 및 차량 가속도 각각의 1차 비례 함수로 계산되고,

상기(d)단계에서 상기 목표 변속비 연산은, 변속비의 최소값 내지 최대값 범위에서 상기 운전성향지수를 기초로 선형 인터폴레이션에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 변속비 제어방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에서

상기(a)단계 후에는

(e)학습 조건에 해당하는지 판단하는 단계;

(f)학습 조건에 해당하는 경우에 운전성향지수를 학습하는 단계;

를 더 포함하는 무단 변속기의 변속비 제어방법.
제4항에서,

(a)단계 전에는,

(g) 정속 주행 상태인가를 판단하는 단계;

를 더 포함하고,

상기(a) 단계는 상기(g)단계에서 정속 주행 상태가 아닌 것으로 판단된 경우에 수행되는 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 변속비 제어방법.
제5항에서,

(h) 정속 주행 상태인 경우에는 기설정된 엔진 작동모드에 의해 설정 목표 변속비를 연산하는 단계;

(i) 상기 설정 목표 변속비에 따라 무단 변속기를 제어하는 단계;

를 더 포함하는 무단 변속기의 변속비 제어방법.
제6항에서,

상기 기설정된 엔진 작동모드는 이코노미 모드인 것을 특징으로 하는 무단 변속기의 변속비 제어방법.