KR20050085137A - 자동 변속비 선택 제어 방법 - Google Patents

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KR20050085137A
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올리비에 오베르
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르노 에스.아.에스.
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Abstract

본 발명은 현재의 엔진 속력 N(r)에서 동력이 차량의 출력을 유지하기에 불충분한 경우에 변속비 증가를 억제/허용하거나 또는 감소시키는 수단을 구비하는 차량에 대하여, 자동 변속비를 다단계 변속비로 또는 일정한 변화로 선택하는 것을 제어하는 방법으로서, 상기 변속비의 증가 후에 사용 가능한 동력이 차량 속력을 유지하기에 불충분한 경우에는 변속비의 증가를 억제하고, 그렇지 않은 경우에는 변속비의 증가를 허용하는 것으로 이루어지는 자동 변속비 선택 제어 방법에 관한 것이다.

Description

자동 변속비 선택 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING SELECTION OF AN AUTOMATIC TRANSMISSION GEAR RATIO}
본 발명은 다단계 변속비를 갖거나 또는 계속적으로 변화하는 자동 변속기가 장착된 차량에 대하여, 특히 속도 제한기 또는 조절기를 구비한 차량의 작동을 위하여, 변속기의 감속비 선택을 제어하는 방법에 관한 것이다.
다단계로 변속하는 자동 변속기의 변속비 선택을 제어하는 특별한 방법들을 이용하여, 펌핑 현상이라 불리는 자동 기어박스의 불안정화를 억제하는 것은 공지되어 있다. 이러한 펌핑 현상은, 차량에 가해지는 저항 하중이 중요하게 될 때(경사길, 강풍 등), 하나의 비율에서 상위 비율로 및 그 반대로 비율이 과도하게 빈번히 변화됨으로써 발생된다. 실제로, 저항 하중이 증가할 경우, 예컨대 차량이 언덕에 접근할 경우, 차량은 속도를 늦추는 경향이 있으며, 운전자는 이러한 속도 손실을 보상하기 위하여 액셀러레이터 페달을 밟게 된다. 운전자의 요구(액셀러레이터의 페달 강화)가 어떤 역치를 넘을 경우, 기어박스의 자동 관리 시스템은 더 짧은 비율로의 감소를 개시한다. 이러한 감소로 차량은 가속에 충분한 하중을 제공할 수 있게 되며, 운전자는 일단 원하는 속도가 얻어지면 액셀러레이터의 페달에서 발을 떼게 된다.
차량이 초기 속도를 회복하여 운전자가 액셀러레이터의 페달에서 발을 떼면, 기어박스의 자동 관리 시스템은 상위 비율로의 이행을 개시하여, 기어박스의 손실을 유발하는 (저항 하중이 감소되지 않은) 처음의 조건으로 돌아가게 된다. 운전자는 다시 이러한 속도 손실을 보상하고자 하여, 하위 비율로의 이행이 개시될 것이며 이렇게 계속 반복될 것이다. 변속기의 두 감속비 간의 이러한 진동 현상은, 차량의 속도가 속도 자동 조절기, 즉 속도를 조절하기 위하여 운전자와 동일한 명령 수단(예컨대, 명령 점화식 엔진의 경우 흡입용 나비 나사의 개방 정도)을 조종하는 조절기에 의하여 제어되는 경우에도 마찬가지인 것으로 보여진다.
이러한 비율의 펌핑 현상을 제거하기 위하여, 특히 속도 자동 조절 시스템의 틀 안에서, 기어박스 자동 관리 시스템을 조절하고 특히 특정 표준에 따라 비율의 증가를 억제하거나 감소를 강제하기 위한 방안이 제안되었다. 특별히 펌핑 현상의 제거를 위해 마련된, 다단계로 변속되는 자동 변속기의 조종 알고리즘을 이용한 차량의 속도 조절 시스템은 예컨대 미국 4 421 192호, 미국 4 697 478호, 유럽 142 046호, 미국 5 270 934호 및 미국 5 479 349호와 같은 문헌에 개시되어 있다. 이러한 알고리즘은 주어진 명령에 대하여 차량의 속도 손실을 검증하여 강제적 감소(하위 비율로의 이행) 개시로 이끈다. 이 경우, 이러한 강제적 감소 후, 본 방법은 차량이 명령 속도를 회복한 후 얼마 동안 하위 비율로 차량을 강제적으로 유지하거나(미국 4 421 192호, 미국 4 697 478호) 또는 일정한 상태를 고려하여 우위 비율로의 이행을 조절하는 것으로 이루어진다. 문헌 미국 5 479 349호의 경우에는, 속도차의 절대값과 현재의 가속도 절대값이 소정값보다 우위인 한, 상위 비율로의 이행은 금지된다. 문헌 유럽 142 046호의 경우에는, 공기 흡입용 나비 나사를 소정 한계 이상으로 개방하지 않으면 차량의 속도가 유지될 수 없는 한, 하위 비율이 유지된다. 문헌 미국 5 270 934호에서는, 하위 비율이 개시될 경우, 하위 비율에서의 유지 조건에 나비 나사의 개방 명령 신호로부터 차량 속도를 예견 평가하는 것이 개입된다.
상기 인용 문헌들에서 펌핑 문제를 제거하기 위하여 제안된 방안은 속도 조절 시스템을 이용하는 틀 안에 제한되어 있어서 차량에 가해지는 저항 하중의 증가시 속도의 변동을 회피하기에 충분할 정도로 예견하지 못하므로 감소는 실질적인 속도 손실이 확인된 후에야 개시된다.
또한, 속도 제한기를 사용할 경우, 속도 제한기가 원칙적으로 고속도로 상에서 최대 변속비 및 증가된 속도로 이용되는 속도 조절기보다 더 광범위한 속도 및 비율 폭 안에서 작동하기 쉬운 한, 상기 인용된 선행 기술에 관한 새로운 문제가 제기된다.
문헌 미국 4 709 595호 및 미국 5 012 419호는 감소와 연관된 쇼크를 감소시키기 위한 방책을 제안하고 있지만, 감소 예견의 필요성에 대한 해답은 주지 못한다.
문헌 미국 5 241 476호, 프랑스 2 737 761호 및 미국 5 738 605호에는, 상위 비율에서 차량이 인식하는 가속 예상 평가에 기초한 표준에 따라 상위 비율로의 이행을 억제하는 것에 기초한 펌핑 문제 제거 기술이 개시되어 있다. 상기 세 문헌은 상위 비율에서 사용 가능한 가속도를 매우 정확하게 평가하기 위하여 발달된 방법을 분명히 교시하고 있지만, 이들 문헌의 교시는 펌핑 문제의 제거를 위하여 상위 비율로의 이행을 억제하는 방법에 제한되어 있고, 감소의 개시에 관한 한 아무런 암시도 제공하고 있지 않다.
상기 인용된 방법들을 이용하기 위하여는, 상위 비율로의 이행을 억제/허용하거나 또는 하위 비율에서 감소를 강제하기 위한 조종 수단을 설치할 필요가 있다. 이러한 조종 수단을 다단계로 변속하는 변속기 틀 안에 실현시키기 위한 방안이 제시되고 있다.
도 1은 본 발명에 관한 변속비 선택 제어 방법의 실현 예를 도시한 다이어그램이다.
도 2는 오르막 경사에서 안정한 속도로 주행하는, 다단계로 변속되는 변속기가 장착된 차량의 경우를 예시한 그래프 모음이다.
도 3은 도 2와 유사하며, 일정하게 올라가는 경사에서 속도가 증가하는 차량의 경우를 예시한 것이다.
도 4는 도 2와 유사하며, 경사가 감소될 때 일정한 속도로 주행하는 차량의 경우를 예시한 것이다.
도 5는 도 2와 유사하며, 경사가 증가될 때 일정한 속도로 주행하는 차량의 경우를 예시한 것이다.
도 6은 도 2와 유사하며, 일정하게 올라가는 경사에서 속도가 감소하는 차량의 경우를 예시한 것이다.
도 1에서, 본 발명 방법의 단계는 작동 블록 B1, B2, B3, C1, B4, B5의 형태로 도시되며, 이들 사이는 변수의 전달을 나타내는 화살표로 연결되어 있다. 작동 블록 중 하나에 의한 처리로부터 출력된 것이 아니라 예컨대 엔진 변속 유닛 또는 엔진 명령 기관에서 유래하는 변수의 전달은 화살표로 나타내어지며, 이 화살표의 시작은 임의의 작동 블록에 연결되어 있지 않다.
디젤과 같은 가솔린 엔진의 실제 제어 시스템은, 엔진에 의하여 공급되는 유효 대력을 사용 가능한 픽업(속력, 압력, 온도, 공기의 유량 등) 및 구동기의 명령 크기(주입 온도, 터보 조정, 흡입 또는 분배 변수)로부터 평가할 수 있다.
변속기(감속비) 및 접속 장치(대력의 단속기, 연동기 또는 정류기)의 상태를 알면, 엔진에 의하여 공급되는 유효 대력의 테이터로부터, 엔진 변속 유닛이 차량의 전후 방향 추진력에 관여하는 정도를 평가하여, 이것을 전후 방향 하중 또는 차량에 공급되는 엔진 동력의 형태로 나타낼 수 있다.
따라서, 예컨대 엔진 변속 유닛의 작동 상태를 나타내는 정보 조합 IGMP로부터, 엔진 변속 유닛에 의하여 공급되는 전후 방향 하중을 평가하는 것으로 이루어지는 블록 B1의 작동을 실시할 수 있다.
블록 B1에 의한 처리 결과는 예컨대 동력 PGMP의 형태로 나타내어지는 블록 B2로 전달된다. 블록 B2는 차량의 질량 MV 및 상기 차량에 가해지는 저항 하중 PRES를 평가하는 기능을 한다. 이러한 평가는 t 시점에서의 차량의 순간 속도 V(t) 데이터를 필요로 하는데, 상기 데이터는 예컨대 속도 픽업에 의하여 블록 B2에 제공될 수 있다. 질량 MV의 산출을 위하여, 예컨대 문헌 프랑스 2 737 761호에 개시된 방법을 이용할 수 있다. 이 방법은 두 시점 t 및 t' 사이에서 차륜 대력의 변화(ΔＣ) 및 차량의 가속도 변화(Δγ)를 측정하는 것으로 이루어진다. 차륜 대력은 변속기의 감속비 및 엔진 대력의 데이터에 의하여 측정되며, 상기 엔진 대력은 현재의 엔진 속력 및 흡입용 나비 나사의 개방 각도 데이터로 측정된다. 차량의 가속도는 차량의 속도 변화를 관찰하여 측정하며, 상기 속도는 속도 픽업으로 얻는다. 두 시점 t 및 t'가, 대력 및 가속도의 변화가 유의적일 정도로 충분히 떨어져 있으면서 저항 하중이 거의 변화하지 않을 정도로 충분히 가까울 경우, ΔＣ 및 Δγ를 연결하는 관계식은 하기와 같다:
MV ㆍΔγ = ΔC/살 (R3)
상기 식에서, 살은 차륜의 살을 의미한다.
상기 관계식(R3)으로 차륜의 질량을 산출할 수 있으나, MV의 평가 변동을 최소화하기 위하여, 상이한 순간에 측정되는 대력 p의 시리즈[ΔＣ(i), Δγ(i)]를 이용하고, 상기 시리즈를 수학적으로 처리하여 하기와 같이 2차적인 편차 J를 최소화할 수 있는 값 M을 결정한다:
J = E (i=1 내지 i=p) (MㆍΔγ(i) - ΔＣ(i)/살)2
상기 값 M은 새로운 << 양호 대력 >>(ΔＣ, Δγ)이 측정될 때마다 산출되며[대력(ΔＣ, Δγ) 중에서 일련의 표준에 응답하지 않는 것은 제거됨), 상기 값 M을 사용하여, 앞에서 산출된 값 M의 평균을 즉각적으로 계산하는 처리 블록을 제공한다. 이러한 처리로 얻은 평균은 언제나 차량 질량을 나타내므로, 본 방법은 차량의 질량을 동적으로 평가할 수 있다. 이 방법은 실시예로서 개시된 것이며, 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위하여 또다른 방법을 사용할 수 있다.
저항 하중을 확인하기 위하여는, 예컨대 위에 언급되어 있는 차량의 전후 방향 추진력의 모델화를 이용할 수 있으며, 이것은 하기와 같이 나타내어진다:
F저항 = MVγ - F엔진 변속 유닛 - F제동기 (R2)
가속도 γ는 속도 V(t)의 일시적 변화를 관찰함으로써 측정될 수 있다. 엔진 변속 유닛에 의하여 공급되는 구동력을 나타내는 하중 F엔진 변속 유닛은 하기 관계식 R3으로 블록 B1에 의하여 전달되는 동력 PGMP 값으로부터 얻어진다:
F저항 = PGMP / V(t) (R3)
제동 장치의 하중 F제동기를 측정하기 위하여는, 앞에서 언급한 방법 중 하나를 사용할 수 있다. 관계식 R2의 제2 멤버의 모든 파라미터가 밝혀지면, 전후 방향 하중 F저항을 산출하여, 이것을 블록 C1에 전달되는 저항 하중을 나타내는 동력 PGMP의 형태로 나타낼 수 있다.
블록 B3의 역할은 상기 여유 값 ΔP+ 및 ΔP-를 측정하는 것이다. 이러한 측정은 실제로는 파라미터(변수 PARA가 붙은 뽀족한 화살표로 나타냄)에 따라 동적으로 행해질 수 있다. 매우 간단하게 고정 값을 사용할 수도 있고, 특히 ΔP-에 대하여는 0 값을 사용하고 ΔP+는 엄격하게 양의 수로 할 수 있다(예컨대, ΔP+ = 10 kW).
산출 블록 C1은 블록 B3에 의하여 제공되는 ΔP+ 및 ΔP- 값, 및 블록 B2에 의하여 제공되는 PGMP 값으로부터 제1 역치 값 및 제2 역치 값을 측정한다. 선택된 실시예에서, 이들 역치는 동력의 형태로 나타내어지며, 하기와 같이 매우 용이하게 산출된다.
제1 역치: PMIN- = PRES + ΔP-
제2 역치: PMIN+ = PRES + ΔP+
블록 B4는 동력의 형태로 나타내어지는 역치 PMIN- 및 PMIN+를 수용하고, 위에 개시된 것에 적합한 방법에 의하여 이들 값에 엔진 속력 NMIN- 및 NMIN+을 대응시킨다(엔진 변속 유닛의 특성 곡선의 모델화를 이용하여, 엔진 속력에 따라 엔진 변속 유닛에 의하여 제공될 수 있는 최대 동력 변이를 제공함).
엔진 성능이 강하되는 경우(예컨대, 저온 또는 고지에서 작동시)에도 동일하게 작동하는 방법을 원할 경우, 이러한 인자를 신속하게 계산하는 더 복잡한 엔진 변속 유닛의 특성 모델화를 이용할 수 있다.
상이한 블록 간에 전달되는 변수 PGMP, PRES, ΔP+, ΔP-, PMIN+ 및 PMIN-는 상기 제시한 바와 같이 동력으로 나타내어질 수 있으나, 본 발명의 해당 원리를 재론하지 않더라도 차륜 대력 또는 전후 방향 추진력과 같은 엔진 변속 유닛의 또다른 출력 크기로 나타내어질 수 있다.
블록 B5는 현재의 엔진 속력 N(r)을 나타내는 정보를 수용하는데, r은 변속기의 현재의 감속비이다. 예컨대 하기 식을 이용하여 상위 감속비 r+로 이행될 경우에는 상기 정보로부터 엔진 속력 N(r+)를 측정할 수 있다.
N(r+) = N(r)ㆍ(r/r+)
변속기의 감속비의 선택은, 앞에서 이미 언급한 방식에 따라, N(r) 값 및 N(r+) 값을, NMIN+ 값 및 NMIN- 값에 비교하는 것에 의하여 블록 B5에서 측정되는데:
- N(r)이 엄밀히 NMIN-보다 하위일 경우에는: 감속비 감소를 명령하고,
- N(r+)가 엄밀히 NMIN+보다 하위일 경우에는: 변속비 증가를 억제하며,
- N(r+)가 NMIN+와 동일하거나 이보다 상위일 경우에는: 현재 변속비 r이 상위 변속비 r+로 증가되는 것을 허용한다.
상기에서 엔진 속력의 형태로 나타내어지는, 본 발명 목적 방법과 관련된 제약은, 계속 변화식 변속기에서는 변속비의 계속적인 변화에 의하여, 그리고 변속비가 다단계로 변화하는 변속기에서는 상승 이행에 의하여 표현되는데, 차량의 속도는 NMIN+보다 상위의 엔진 속력을 결부시키면서 상승 이행을 허용하며, 감소는 엔진 속력이 NMIN- 아래로 떨어지자마자 개시될 것이다.
본 발명에 따른 방법의 작동은 다단계 변속비를 갖는 변속기의 경우 하기 개시된 도 2 내지 6의 실시예에 의하여 예시된다. 이들 실시예에서, ΔP-의 값은 (여기서, PRES = PMIN-임) 0과 동일하게 선택되고, ΔP+의 값은 일정 값(양수)과 동일하게 선택된다. 각 도면에는, 경사, 차량의 속도, 엔진 변속 유닛의 순간 가동력(예컨대, 동력)을 나타내는 크기(P), 엔진 속도(N) 및 감속비를 시간(t)에 따라 시뮬레이션한 전개 양상을 나타낸 5 개의 그래프가 도시되어 있다. 이들 그래프를 통해, 도의 상이한 경우에 적용된 본 발명의 변속비 선택 방법의 결과를 관찰할 수 있다. 제4 변속비 및 제5 변속비로 선택된 예에 한정하였으나 그 결과는 2 개의 또다른 연속 변속비로 도치될 수 있다.
도 2는 일정한 속도(100 km/h)에서 (5%로) 일정하게 올라가는 경사에서 주행하는 차량의 경우를 도시한 것이다. 변속기는 제4 변속비 상에 있는데, 이로써 PMIN+보다 상위의 PMAX(4)와 동일한 엔진 변속 유닛의 가동력을 가질 수 있다. 제5 변속비를 통과할 경우, 엔진 변속 유닛의 가동력은 PMIN+보다 하위인 PMAX(5)로 떨어지므로, 차량의 속력을 유지하기에 불충분하다. 운전자 또는 조절기는 제4 감속비(초기 감속비)로 감소가 개시될 때까지 명령을 발하고, 이러한 식으로 계속되는데, 이로써 바람직하지 않은 변속비의 펌핑 현상이 일어날 것이다.
시간에 따른 속력의 전개 그래프를 통해, 제4 변속비(N(4)) 상의 속력은 NMIN+보다 상위이지만, 제5 변속비를 통과할 경우의 해당 속력(N(5))이 NMIN+보다 하위임을 확인할 수 있다. 이러한 조건에서, 본 발명에 따른 선택 방식의 적용하면, 제4 변속비의 제5 변속비로의 이행이 억제되는데, 이로써 변속비의 펌핑 문제가 제거된다.
도 3에는 일정하게 올라가는 경사에서 주행하는 차량의 경우가 도시되어 있는데, 상기 차량의 속도는 처음에 50 km/h로 고정되었다가 시점 t1으로부터 증가한다. 처음에는, 도 2의 경우와 같이, 변속비 증가로 도달되는 엔진의 속력 N(5)는 산출된 최소 속력 NMIN+보다 하위이므로, 본 발명에 따른 선택 방법은 제4 변속비의 제5 변속비로의 이행을 금지한다. 시점 t1으로부터, 속도의 증가로 저항 하중 PRES, 따라서 PMIN- 및 NMIN+가 증가하지만, 이로부터 유래하는 N(5) 및 PMAX(5)도 역시 증가된다. 어떤 속도로부터 PMAX(5)는 PMIN+보다 상위가 되므로, 본 발명에 따른 선택 방법에 의하여 산출된 NMIN+는 t1보다 상위인 시점 t2로부터 N(5)보다 하위가 되며, 제5 감속비로 상승되는 이행이 허용된다.
도 4에는, 처음에는 (5%로) 일정하던 경사가 시점 t3으로부터 감소하는 오르막 도로 상에서 일정한 속도(50 km/h)로 주행하는 차량의 경우가 도시되어 있다. 변속기는 처음에는 제4 변속비에 있지만, NMIN+보다 하위인 속력 N(5)로 유도하는 제5 변속비로의 이행은 금지된다. 그러나, 경사가 감소하므로, PRES로 나타내어지는 저항 하중도 감소하여 PMIN+ 및 NMIN+의 감소를 유도한다. 시점 t4로부터, NMIN+는 N(5)보다 하위로 되고, 제4 변속비의 제5 변속비로의 상승 이행이 허용된다.
도 5에는, 처음에는 (3%로) 일정하던 경사가 시점 t5로부터 증가하는 오르막 도로 상에서 주행하는 차량의 경우가 도시되어 있다. 처음에는 경사가 3%인 정도로 차량의 속도를 일정하게 유지하는 데 충분한 제5 변속비이지만, 경사가 증가할 때에는 차량의 속도를 유지하기 위하여 한 단계 감소로 진행할 필요가 있을 것이다. 속도가 일정하면, 엔진 속력 N(5) 및 최대 사용가능한 동력 PMAX(5)은 일정하지만, 시점 t5로부터는 경사가 증가되어 저항 하중과 이의 PRES 평가가 증가된다. PRES의 이러한 증가 후에, PRES와 동일한 PMIN-는 PMAX(5)보다 상위가 되므로, 산출된 최소 속력 NMIN-는 현재의 속력 N(5)(시점 t6)보다 상위가 되고, 본 발명에 따른 방법에 관한 방식을 적용하면 제4 감속비에서 감소가 개시된다. 제5 감속비 PMAX(5) 상에서 사용 가능한 최대 동력이 저항 하중 PRES보다 하위가 되기 전에 감소가 개시될 경우, 시점 t6까지 차량을 일정한 속도로 유지하는 것이 가능하며, 시점 t6 이후로는 감소가 실현되어 엔진 변속 유닛은 초기 속도를 유지하기에 충분한 동력을 가진다.
따라서, 본 발명에 따른 변속비 선택 방법으로는, 감소를 필요로 하는 저항 하중을 감지하는 증가를 겪음에도 불구하고 차량을 완전히 일정한 속도로 유지하는 것을 가능하게 하였다. 이러한 실시예는 속도 조절기의 사용과 더불어 본 발명 방법을 사용하는 잇점을 잘 나타내는데, 즉, 충분히 예상되는 필요한 감소를 발생시키기 위하여 속도 손실을 확인할 필요가 없었다. 또한, 속도 제한기를 이용할 경우에도 마찬가지이며, 차량의 현재 속도는 명령 최대 속도이다. 결국, 포화 상태로 유입될 때부터) 감소가 충분히 예상되어, 감소로 급격한 가속도 증가가 유발되지 않으므로, 결과적으로 감소가 속도 손실의 확인 후 일어나는 경우보다 승차감이 더 좋아진다. 주지하는 바와 같이, 감소를 온건하게 하기 위하여 공지된 기술을, 최대의 편안함을 얻기 위해 보충적으로 사용한다.
도 6에는, 일정하게 올라가는 경사에서 제5 변속비로 일정한 초기 속도(50 km/h)로 주행하는 차량의 경우가 도시되어 있다. 차량이 속도를 늦추면(예컨대 운전자가 액셀러레이터의 페달에서 발을 떼기로 결정한 후), 일정 속도로부터 감소가 필요하게 될 것이다.
속도가 강하되면서 (시점 t7로부터) 저항 내성 PRES, 따라서 PMIN+ 및 NMIN+ 가 감소되지만, 마찬가지로 현재 속도 N(5) 및 이로부터 유래하는 PMAX(5)로 감소한다. 소정 속도하에서, PMAX(5)는 PRES보다 하위가 되어, 현재의 속도는 제5 변속비에서 더 이상 유지될 수 없고, 감소가 필요하다. PMIN-(실시예에서 ΔP-가 0일 경우 PRES와 동일함)가 PMAX(5)보다 상위가 되면, 산출된 최소 속도 NMIN-는 (시점 t8에서) 현재 속도 N(5)보다 상위가 되므로 본 발명 선택 방식을 따르면 제4 변속비에서 감소가 개시된다. 도 5의 경우에서와 같이, 이러한 감소는 포화 상태로 도입되기 전에 개시되는데, 이로써 편안한 감소가 가능하다.
위에 예시한 도면의 경우에서 차량은, 차량이 오르막 경사에서 주행하는 상황을 반영하는 양의 저항 하중 PRES를 겪는다. 본 발명 방법은 예컨대 내리막 경사에서와 같이 저항 하중이 마이너스가 되는 경우에도 역시 양호하게 기능한다. PRES 값이 감소하여 마이너스 값으로 떨어질 경우, 엔진 변속 유닛의 잠재적 동력은 반드시 여유 값 만큼 증가된 저항 하중보다 상위의 값으로 이행한다. 따라서, 변속비 증가가 허용되어 이러한 상황에 완전히 적응된다.
본 발명에 따른 제어 방법은 감소 억제 조건을 포함하지 않으므로, 엔진 브레이크가 필요한 경우 감소를 개시하는, 변속기 감속비의 모든 자동 선택 시스템과 완전히 양립됨을 입증하는 것도 용이하다.
결론적으로, 본 발명에 따른 제어 방법은 엔진 속력 한계를 자동 방식으로 관리하는 변속기 자동 선택 시스템과도 양립될 수 있다.
본 발명의 목적은, 감속비를 저항 하중의 변화에 맞출 수 있고, 모든 운전 상황, 즉 모든 속도 및 모든 감속비에서 펌핑의 위험을 없애는, 자동 변속기의 감속비 선택을 제어하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한, 변속비의 증가를 허용/억제하고, 필요할 경우 변속비를 감소시키기 위한 동일한 물리적 방법으로서, 다단계 변속비를 갖거나 또는 계속적으로 변화하는 변속기와 양립할 수 있는 방법을 목적으로 한다.
본 발명의 또다른 목적은, 변속비의 진동 없이, 운전자, 속도 제한기 또는 자동 조절기에 의한 속도 목표를 양호하게 검사할 수 있는 변속비의 선택을 확보하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 감속비의 증가를 억제/허용하거나 또는 감속비의 감소를 개시하기 위한 조종 수단을 구비하는 차량에 대하여, 다단계로 변속하거나 또는 계속적으로 변화하는 자동 변속기의 감속비 선택을 제어하는 방법을 목적으로 한다. 본 발명에 따르면:
- 현재의 엔진 속력 N(r)을 측정하고,
- 변속기의 감속비를 증가시킬 경우, 차량 엔진의 속도 N(r+)를 측정하여, 현재의 감속비(r)를 상위 감속비(r+)로 이행시키며,
- 차량의 속도 명령을 유지하기 위하여 엔진 변속 유닛에 의해 공급받기 전의 최소 동력의 대표적 크기의 제1 역치를 측정하며, 상기 동력은 여유 Δp-만큼 증가하고,
- 차량의 속도 명령을 유지하기 위하여 r+의 변속비로 엔진 변속 유닛에 의하여 공급받기 전의 최소 동력의 대표적 크기의 제2 역치를 측정하며, 상기 동력은 여유 Δp+만큼 증가하고, 제1 역치는 제2 역치보다 엄격히 하위이며,
- 현재의 속력 N(r)로 엔진 변속 유닛에 의하여 공급될 수 있는 동력의 대표적 크기가 제1 역치보다 하위일 경우, 변속기의 감속비 감소를 명령하고,
- N(r+)의 속력으로 엔진 변속 유닛에 의하여 공급될 수 있는 동력의 대표적 크기가 제2 역치보다 하위일 경우, 변속기의 변속비 증가를 억제하며,
- N(r+)의 속력으로 엔진 변속 유닛에 의하여 공급될 수 있는 하중의 대표적 크기가 제2 역치보다 상위일 경우, 현재의 변속비(r)의 상위 변속비(r+)로의 이행을 허용한다.
본 발명에 따른 방법은, 현재의 변속비에서 엔진 변속 유닛에 의하여 공급될 수 있는 동력이, 여유분 만큼 증가된 저항 하중의 대표적 역치보다 언제나 상위가 되도록 하는데, 이것으로 속도 명령의 유지를 확보할 수 있다. 이러한 원리는 현재의 변속비에서 사용 가능한 동력이 저항 하중을 보상하기에 불충분한 경우 발생하는 펌핑 문제를 해결하는데 충분할 수 있다. 그러나, 제1 역치 및 제2 역치가 동일할 경우, 저항 하중의 미세한 변동으로 인해 변속비 이행에 흔들림이 있을 수 있다. 제1 역치 및 제2 역치의 차이에 의해 도입되는 작동의 히스테리시스는 이러한 문제에서 벗어날 수 있게 있다.
감소 명령 또는 이의 증가 허용 명령을 측정하는 조건은 제1 역치 및 제2 역치에 의하여 현재의 저항 하중과 연관되는데, 본 발명에 따른 방법에 의해 실현되는 변속비의 선택 제어로 감속비를 저항 하중 이동에 합치시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법에서는, 엔진 변속 유닛에 의하여 공급될 수 있는 동력이 속도 명령을 유지하기 위하여 공급받기 전에 여유분 만큼 증가된 하중 보다 하위 값으로 떨어지자마자 감소 명령이 내려지므로, 저항 하중이 증가할 때 감소를 충분히 예측할 수 있다. 따라서, 저항 하중의 증가로 인한 속도의 모든 변동을 회피할 수 있도록 충분히 예측되는 방식으로 감소가 이루어지므로, 본 발명에 따른 방법은 특히 속도 조절기의 이용에 잘 적응된다.
본 발명에 따른 방법은, 변속비 증가의 억제/허용 및 변속비의 감소 개시를 가능하게 하는 조종 수단을 사용하는 한, 또다른 선택 알고리즘에 의해 관리되는, 자동 변속기의 모든 변속비 제어 시스템에 적용될 수 있다. 앞에 개시된 본 발명 방법에 의해 정해진 제약은 또다른 방법에서 나온 표준 또는 제약에 부가 적용된다. 특히 계속 변화식 변속기의 경우, 감소 요구는 실제로는 엔진의 최소 회전 속도 명령에 의하여 나타날 수 있다. 상기 명령 값을 직접적으로 얻기 위하여는 제1 역치를 엔진 속도의 형태로 표현하기만 하면 된다. 따라서, 본 방법은 계속 변화식 변속기와 양립할 수 있을 뿐만 아니라 이 경우 실제적으로 이용될 수 있도록 명령 파라미터를 직접적으로 측정할 수 있게 한다.
본 발명의 제1 변형예에 따르면, 현재의 속력 N(r) 및 속력 N(r+)에서 엔진 변속 유닛에 의하여 공급될 수 있는 동력은 소정 속력으로 엔진 변속 유닛에 의하여 공급될 수 있는 최대 동력이다. 이 변형예는 이하에서 설명되는 바와 같이 속력 N(r) 및 속력 N(r+)로 엔진 변속 유닛에 의해 공급될 수 있는 동력의 평가를 간단하게 할 수 있다. 실제로, 현재의 비율보다 상위의 비율로 엔진 변속 유닛에 의하여 즉시 공급될 수 있는 동력을 산출하고자 할 경우, 비율 변화 순간에 엔진의 동력 명령 상태를 매우 엄밀히 계산한다. 실제로, 주어진 엔진 속력에서, 엔진의 동력은 예컨대 (명령 점화식 엔진의 경우) 흡입용 나비 나사의 개방 정도에 따라 또는 (디젤 엔진의 경우) 연료의 주입 상태에 따라 달라진다. 그러나, 엔진 변속 유닛의 즉각적인 가동력을 측정하는 것이 본 방법의 양호한 작동에 반드시 필요한 것은 아니며, 이것은 엔진의 동력 명령을 조절함으로써 엔진 변속 유닛에 의하여 신속히 공급될 수 있는 최대 동력 값으로 문제 없이 대체할 수 있다. 이러한 최대 동력은, 예컨대 엔진 속력 및 최대 동력 간의 상관 관계를 수립하는, 엔진 변속 유닛의 특성 곡선의 모델화를 이용함으로써 유일한 데이터인 엔진 속력으로부터 매우 간단히 측정할 수 있다.
차량에 가해지는 저항 하중은 동력, 대력 또는 전후 방향 하중과 같은 등가의 상이한 형태로 표현될 수 있다. 엔진 변속 유닛의 가동력을 표현하는 것에 있어서도 마찬가지이다. 이것은 역치의 측정을 위해 계산되는 동력 및 엔진 변속 유닛에 의하여 공급될 수 있는 동력의 대표적인 크기가 동력, 대력 또는 전후 방향 하중 중에서 선택될 수 있기 때문이다.
앞에서 언급한, 엔진 속력에 따라 엔진 변속 유닛에 의하여 공급될 수 있는 최대 동력의 전개 양상을 제공하는, 엔진 변속 유닛의 특성 곡선의 모델화를 이용하여, 각각 엔진 속력값 NMIN- 및 NMIN+를 제1 역치 및 제2 역치에 대응시킬 수 있다. 이렇게 역치를 엔진 속력의 형태로 표현하면, 이들을 엔진 속력 N(r) 및 N(r+)에 직접 비교하여 변속비의 선택 제어 작용을 명령하는 조건(변속비 증가의 허용/억제, 감속 명령)을 측정할 수 있는데, 상기 비교는 상기 역치에 의하여 나타내어지는 동력의 비교와 등가이고, 최대 동력은 엔진 변속 유닛에 의하여 속력 N(r) 및 N(r+)로 공급될 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용한 특별한 방식에서는, 제1 역치 및 제2 역치에 의하여 나타내어지는 동력 및 해당 엔진 속력 간에 상관 관계를 수립할 수 있는 모델화를 이용하여 제1 역치(NMIN-) 및 제2 역치(NMIN+)를 엔진 속력의 형태로 표현하는데, 상기 모델화는 엔진 속력에 따라 엔진 변속 유닛에 의하여 제공될 수 있는 최대 동력의 대표적 크기의 전개 양상을 제공하는 엔진 변속 유닛의 특성 곡선의 모델화이다. 따라서,
- 현재의 엔진 속력 N(r)이 제1 역치(NMIN-)보다 하위일 경우에는, 변속기의 감속비 감소를 명령하고,
- 엔진 속력 N(r+)가 제2 역치(NMIN+)보다 하위일 경우에는, 변속기의 변속비 증가를 억제하며,
- 엔진 속력 N(r+)가 제2 역치(NMIN+)보다 상위일 경우에는 현재 비율 r이 상위 비율 r+로 이행되는 것을 허용한다.
저항 하중을 산출하기 위하여는, 하기 관계식(R1)으로 표현되는 차량의 전후 방향 추진력의 모델화를 이용할 수 있다:
F엔진 변속 유닛 + F제동기 + F저항 = MVγ (R1)
상기 관계식에서, F엔진 변속 유닛, F브레이크 및 F저항은 차량에 적용되는 전후 방향 하중을 나타내는데, F엔진 변속 유닛은 엔진 변속 유닛에 의하여 제공되는 하중이고, F제동기는 차량의 제동 장치 시스템에 의하여 출력되는 제동 장치의 하중이며, F저항은 저항 하중의 대표 하중을 나타내고, MV는 차량의 질량이며, γ는 현재의 가속도이다.
이 관계식을 한번 변형하면 전후 방향 하중 F저항을 하기의 형태로 나타낼 수 있다:
F저항 = MVγ - F엔진 변속 유닛 - F제동기 (R2)
상기 관계식 R2를 통하여, 엔진 변속 유닛에 의하여 공급되기 전의 최소 동력을 결정하여 속도 명령을 유지할 수 있게 하는, 차량에 가해지는 저항 하중의 산출(관계식 R2에서는 하중 F저항으로 나타냄)은, 엔진 변속 유닛에 의하여 공급되는 현재의 하중(상기 하중은 전후 방향 하중의 형태 F엔진 변속 유닛으로 표현될 수 있음), 차량의 질량(MV) 및 가속도(γ)를 산출하는 단계를 포함하는 것으로 충분함이 명확히 드러난다. 따라서, 관계식 R2에서 하중 F제동기로 나타내어지는 제동 장치 시스템에 의해 가해지는 하중(이것은 브레이크가 사용되지 않을 때는 0임)을 더이상 측정할 필요가 없다.
상기 관계식 R2는 또한, 제동 장치의 하중 값 F제동기 또는 가속도 γ에 의한 질량 MV의 출력 평가에 대한 모든 오류는 저항 하중의 산출에 직접적으로 영향을 미침을 나타낸다. 이것은 차량의 질량(MV)은 (예컨대, 도 1에 도시된 순서도에서 하기 개시되는 바와 같이) 차량 질량의 동력학적인 평가에 의하여 측정되는 것이 유리하기 때문이다. 마찬가지로, 브레이크가 걸린 상태에서 저항 하중의 산출은 제동 장치 시스템에 의한 출력 하중 값을 측정하는 단계를 포함하는 것이 유리하며, 상기 값은 제동 장치 압력을 나타내는 정보, 및 상기 제동 장치의 압력 및 하중 간의 상관 관계를 수립하는 모델에 의하여 얻어진다. 실제로, 이러한 제동 장치 하중의 측정 방식은 정확하면서 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있게 한다. 실제로는, 더 대략적인 방식으로 제동 장치의 하중(예컨대, 브레이크가 걸린 상태에서 일정하게 부과되는 하중)을 평가할 수 있다.
제동 장치 하중의 평가와 연관된 모든 오류 위험을 회피하기 위하여, 브레이크가 결린 상태에서 저항 하중의 산출을 중단하는 것을 특징으로 하는, 본 발명 방법을 이용한 특정 방식 이용할 수 있다.
예컨대, 여유 값 ΔP+ 및 ΔP- 상에서 작동시키면서, 본 발명 방법의 작동을 동적으로 최적화하기 위한 수단을 배치하는 것이 유용하다. 이것은 변속기의 현재 감속비(r) 및/또는 저항 하중의 대표적 크기를 즉시 계산하여 여유 값 ΔP + 및 ΔP-를 측정하는 것이 유리할 수 있기 때문이다. 그러나, 본 발명에 따른 방법의 이용을 간편하게 하고, 2 개의 조절 파라미터를 가질 필요가 없도록, 여유 값 ΔP-는 0으로 고정하고, 여유 값 ΔP+는 일정하면서 엄격하게 양수가 되도록 선택할 수 있다.
본 발명은 비제한적인 실시예로 이루어진 이하의 설명 및 첨부 도면을 통하여 더 상세히 개시될 것이다.

Claims (12)

  1. 감속비의 증가를 억제/허용하거나 또는 감속비를 감소시키기 위한 조종 수단을 구비하는 차량에 대하여 자동 변속기의 감속비를 다단계 감속비 또는 계속적 변화로 선택하는 제어 방법으로서,
    - 현재의 엔진 속력 N(r)을 측정하고,
    - 변속기의 감속비를 증가시킬 경우, 차량 엔진의 속도 N(r+)를 측정하여, 현재의 감속비(r)를 상위 감속비(r+)로 이행시키며,
    - 엔진 변속 유닛을 장착하기 전에 최소 동력의 대표적 크기의 제1 역치(PMIN-, NMIN-)를 측정하여 차량의 속도 명령을 유지하며, 상기 동력은 여유 Δp-만큼 증가하고,
    - 변속비 r+에서 엔진 변속 유닛을 장착하기 전에 최소 동력의 대표적 크기의 제2 역치(PMIN+, NMIN+)를 측정하여 차량의 속도 지시를 유지하며, 상기 동력은 여유 Δp+만큼 증가하고, 제1 역치는 제2 역치보다 엄격히 하위히며,
    - 현재의 속력 N(r)로 엔진 변속 유닛에 의해 공급될 수 있는 동력의 대표적 크기가 제1 역치보다 하위일 경우, 변속기의 감속비 감소를 명령하고,
    - N(r+)의 속력으로 엔진 변속 유닛에 의해 공급될 수 있는 동력의 대표적 크기가 제2 역치보다 하위일 경우, 변속기의 변속비 증가를 억제하며,
    - N(r+)의 속력으로 엔진 변속 유닛에 의해 공급될 수 있는 하중의 대표적 크기가 제2 역치보다 상위일 경우, 현재의 변속비(r)의 상위 변속비(r+)로의 이행을 허용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 일정한 속력 N(r) 및 N(r+)로 엔진 변속 유닛에 의하여 제공될 수 있는 동력은 소정 속력으로 엔진 변속 유닛에 의하여 제공될 수 있는 최대 동력인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 역치의 결정을 위하여 계산되는 동력 및 엔진 변속 유닛에 의하여 제공될 수 있는 동력의 대표값은 동력, 대력 또는 전후 방향 하중 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 제1 역치(NMIN-) 및 제2 역치(NMIN+)는, 제1 역치 및 제2 역치에 의하여 나타내어지는 동력 및 해당 엔진 속도 간에 상관 관계를 세울 수 있는 모델화를 이용하여, 엔진 속력의 형태로 나타내어지고, 상기 모델화는 엔진 변속 유닛에 의하여 제공될 수 있는 최대 동력의 대표값의 전개 양상을 제공하는 엔진 변속 유닛의 특성 곡선의 모델화이며, 엔진 속력에 따라
    - 현재의 엔진 속력 N(r)이 제1 역치(NMIN-)보다 하위일 경우에는 변속기의 감속비 감축을 명령하고,
    - 엔진 속력 N(r+)가 제2 역치(NMIN+)보다 하위일 경우에는 변속기의 변속비 증가를 억제하며,
    - 엔진 속력 N(r+)가 제2 역치(NMIN+)보다 상위일 경우에는 현재 비율(r)이 상위 비율(r+)로 이행되는 것을 허용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 차량에 가해지는 저항 하중의 산출은 속도 명령을 유지하기 위한 엔진 변속 유닛에 의하여 제공되기 전의 최소 동력을 측정할 수 있는
    엔진 변속 유닛(PGMP), 차량의 질량(MV) 및 가속도(γ)에 의하여 제공되는 현재의 하중을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 차량의 질량(MV)은 차량의 질량을 동적으로 평가함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 브레이크가 걸린 단계에서 저항 하중의 산출은 제동 장치 시스템에 의하여 출력되는 하중값을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 하중 값은 제동 장치의 압력을 나타내는 정보 및 상기 압력과 상기 제동 장치 하중 사이에 상관 관계를 세우는 모델에 의하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 브레이크가 걸린 단계에서는 저항 하중의 산출을 중단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 여유값 ΔP+ 및 ΔP-는 변속기의 현재의 감속비(r), 및/또는 저항 하중의 대표값의 즉각적인 계산으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 여유값 ΔP-는 0과 같고, 여유값 ΔP+는 일정하면서 엄밀히 양수가 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 변속기의 감속비를 자동으로 선택하는 수단, 및 상기 자동 선택 수단을 감시하는 조종 수단으로, 특히 감속비 증가를 억제/허용하거나 또는 감속비를 감소시킬 수 있는 조종 수단을 포함하며, 다단계 변속비를 갖거나 또는 계속적으로 변화하는 자동 변속기가 장착된 차량으로서, 상기 변속기의 감속비 선택은 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 속도를 조절/제한하는 자동 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
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