KR20070057924A - 자동차용 자동 변속기의 다중 작동 모드, 특히 브레이크비활성화 상태에서 아이들 속도 주행을 위한 제어 방법과대응 장치 - Google Patents

자동차용 자동 변속기의 다중 작동 모드, 특히 브레이크비활성화 상태에서 아이들 속도 주행을 위한 제어 방법과대응 장치 Download PDF

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프레드릭 로도
장 브레소
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Abstract

자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하는 방법은, 자동차 휠에 적용가능하고 자동차 특징, 운전자 요구 및 자동차 환경을 고려하여 생성되는 동적(Cd) 및 정적(Cs) 컴포넌트를 포함하는 변수의 제1 설정점 신호를 생성하는 단계와, 상기 입력 데이터에 따라 상기 설정점 신호를 전송할 수 있는 적어도 두 개의 상이한 작동 모드들 중에서 하나의 모드를 선택하는 단계로서, 하나의 작동 모드가 자동차가 미리 결정된 임계값 미만의 속도로 주행하고 브레이크 페달이 비활성화될 때 상기 설정점 신호를 전송하기 위한 토크 크리핑 모드에 대응하는 것인 단계를 포함한다.

Description

자동차용 자동 변속기의 다중 작동 모드, 특히 브레이크 비활성화 상태에서 아이들 속도 주행을 위한 제어 방법과 대응 장치{METHOD FOR MULTI-OPERATING MODE CONTROL OF AN AUTOMATED TRANSMISSION FOR A MOTOR VEHICLE, IN PARTICULAR FOR IDLE SPEED RUNNING WITH INACTIVATED BRAKE AND CORRESPONDING DEVICE}
본 발명은 자동차 자동 변속기(automated transmission)를 구비한 파워 트레인(power train)의 작동 모드 제어에 관한 것이다.
본 제어 장치는 자동 변속기, 특히 "BCI"라고 지칭되는 임펄스 제어 박스(impulse control boxes), "BVA"라고 지칭되는 자동 제어 박스(automatic control boxes)및 "BVR"이라 지칭되는 로봇화 기어 박스(robotized gear boxes) 뿐만 아니라, CVT("Continuous Variable Transmission"), IVT("Infinitely Variable Transmission") 및 하이브리드 변속기(hybrid transmission)와 같은 연속비 변속기(continuous-ratio transmission)에도 유리하게 적용된다.
변속기는 보통 운전자의 요구를 해석하는 하나 이상의 입력 파라미터를 수신하는 제어 블록(control block)을 포함한다. 그 후, 상기 파라미터 값들의 함수로, 제어 블록은 자동차 휠(wheel)에 적용하기 위해 제어 설정점(control setpoint)을 전달한다.
이러한 제어 블록의 개량은 이미 본 출원인 명의의 문헌 FR-A-2827339에 설명되어있다. 이 문헌은 파워 트레인의 작동점(operating point) 제어용 장치를 상세히 설명한다. 이 장치에 의해 수행되는 제어는 자동차 휠에 적용되는 토크(torque) 제어이다. 문헌 FR-A-2827339에 기술되어 있듯이, 자동차 휠에 적용되는 토크 값은 자동차 휠에서 직접 계산된다.
문헌 FR-A-2827339의 장치는 "IVC 모듈"이라 불리는 운전자의 요구를 해석하는 모듈을 포함한다. IVC 모듈은 작동점 OPF 최적화용 블록을 위해 예정된, 휠에 적용되는 토크 설정점을 생성한다. 상기 블록은 자동차 휠에 적용되는 토크 제어를 위해 상기 토크를 전달한다. OPF 블록은 동시에 자동차 휠에 적용되는 상기 토크를 기초로 엔진 회전(revs) 설정점을 생성한다. 상기 토크 설정점은 운전자의 요구, 자동차의 특성 및 자동차의 환경의 함수로 결정된다.
그러나, 자동 변속기의 경우에, 기계식 변속기에는 존재하지 않는, "크리핑(creeping)" 모드 및 "중립(neutral)" 모드와 같은 자동 변속기와 연동되는 특정 모드가 존재한다. 크리핑 모드는 기어 레버(gear lever)가 "Drive" 또는 "D" 위치에 있을 때 자동차의 아이들링(idling) 전진에 대응한다. 중립 모드는 제어 레버(control lever)가 "Neutral" 또는 "N" 위치에 있을 때 자동차의 자유 회전(freewheeling) 전진에 대응한다.
문헌 FR-A-2827339의 운전자 요구 해석용 모듈은 특히, 예컨대 자동차가 하중이 있거나 경사 제약을 가지면서 전방으로 서행하는 경우에서 상기 특정 작동 모드를 고려하지 않는다. 이 구성에서, 자동차가 점진적으로 일정한 속도를 갖고, 하중이나 도로의 경사에 관계없이 일정한 속도를 유지하는 것이 특히 중요하다.
자동차 브레이크가 활성화되는 경우에, 이른바 "토크 크리핑" 모드가 적용된다. 이는 자동차가 후진하는 것을 방지하기 위해 충분한 설정점을 보장하기 위함이다. 설정점은, 운전자에 의한 브레이크 페달의 눌림 정도(depression)와 자동차의 속도의 함수로, 자동차 제어를 위해 설정된다.
자동차 브레이크가 활성화되지 않은 경우에, 일정한 저속을 유지하는 것이 목적인, 이른바 "속도 크리핑" 모드가 적용된다. 이는 도로의 경사 및/또는 하중에 관계없이 속도 설정점을 따르기 위함이다. 이 모드는 예컨대 차량들의 행렬을 따라가기 위해 특히 적합하다.
경사진 면에서 전방으로 서행할 때 자동차가 후진되는 것을 방지하는 장치는 문헌 US 5,549,525(ZF)을 통해 작동 모드로 공지되어 있다. 따라서, 상기 장치는 변속 레벨에서만 제어를 설정한다.
"크리핑" 모드를 보장하기 위한 자동차 파워 트레인 제어용 장치는 MITSUBISHI 명의의 문헌 US 4,961,146 을 통해 역시 공지되어 있다. 더 자세하게는, 엔진의 단일 스로틀밸브의 개구(opening)의 각도를 변화시킴으로써 이 제어가 수행된다.
연속비 변속기를 구비한 자동차의 경우에서 "속도 크리핑" 기능을 보장하는 것을 가능케 하는 방법이 NISSAN 명의의 문헌 US 2002/115529 를 통해 공지되어 있다. 이 방법은 자동차 변속기의 기어비(gear ratio) 설정점을 연속적으로 다양화시키는 것이다.
"속도 크리핑" 기능 보장을 가능케 하는 방법 및 관련 장치는 HITACHI 명의의 문헌 US 2003/01171186 을 통해 공지되어 있다. 이 방법은 자동차 엔진을 위한 엔진 토크 설정점을 생성하고, 엔진 뿐만 아니라 컨버터나 클러치 같은 토크 전달 부재까지 제어할 수 있도록 해준다.
본 발명의 목적은, 특히 자동차가 "속도 크리핑" 모드에 있는 경우에, 즉 자동차가 브레이크가 활성화되지 않은 상태에서 느리게 전진하는 경우에, 운전자의 요구를 최대한 충족시키기 위해 전술한 특허 출원들에서 설명된 다양한 해결책의 결점을 경감시키는 데 있다.
따라서, 본 발명은 자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하는 방법으로서, 자동차 휠에 적용되는 변수의 설정점 신호를 공식화(formulate)하는 단계를 포함하고, 상기 설정점은 자동차의 특성, 운전자의 요구 및 자동차 환경을 나타내는 입력 데이터를 고려하여 공식화된 동적 컴포넌트와 정적 컴포넌트를 포함하는 것인 방법을 제시한다. 상기 입력 데이터의 함수로, 상기 설정점 신호를 전달할 수 있는 적어도 두 개의 상이한 작동 모드 중에서 하나의 모드가 선택되는데, 두 개의 작동 모드 중 하나는 자동차가 미리 결정된 임계값(threshold)보다 작은 속도에서 전진하고 자동차 브레이크 페달이 비활성화되는 경우에 상기 설정점 신호를 전달할 수 있는 "속도 크리핑"이라 지칭되는 모드에 대응한다.
"속도 크리핑"이라 지칭되는 모드는 운전자가 브레이크 페달을 활성화시키지 않을 때, 아이들링하는 동안 자동차의 움직임에 적합한 주행 모드를 제공할 수 있게 한다. 이 주행 모드는, 특히 자동차가 점진적으로 일정 속도를 가질 수 있도록 해줄 것이다. 특히 차량들의 행렬을 따라가기에 적합한 이 모드는, 또한 자동차의 하중이나 도로의 경사에 관계없이 일정한 속도를 유지하는 것을 가능케 한다.
수행 모드에 따라, "속도 크리핑" 모드 및/또는 상기 "속도 크리핑" 모드가 선택될 때 전달되는 설정점 값은, 측정된 속도를 나타내는 신호 및/또는 자동차가 도달해야 되는 목표 속도를 나타내는 신호의 함수로서 결정된다.
수행 모드에 따라, "속도 크리핑" 모드 및/또는 상기 "속도 크리핑" 모드가 선택될 때 전달되는 설정점은, 적용되는 설정점의 동적 컴포넌트를 나타내는 신호의 함수로서 결정된다.
수행 모드에 따라, "속도 크리핑" 모드 및/또는 상기 "속도 크리핑" 모드가 선택될 때 전달되는 설정점은, 자동차가 출발하기 위해 극복해야 하는, 휠에 가해지는 저항 토크(resistive torque)를 나타내는 신호의 함수로서 결정된다.
본 발명은 또한 자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하기 위한 장치로서, 자동차의 휠에 적용되는 변수의 설정점 신호를 전달할 수 있고, 상기 설정점은, 입력 블록에 의해 전달되고 자동차의 특성, 운전자의 요구 및 자동차의 환경을 나타내는 파라미터의 리스트를 포함하는 입력 데이터를 고려하여 공식화되는 동적 컴포넌트 및 정적 컴포넌트를 포함하는 장치를 제시한다. 상기 제어 장치는 이하를 포함한다:
- 두 개의 미리 결정된 별개 작동 모드에 따라 적어도 두 개의 모듈을 포함하는 제어 블록으로서, 상기 모듈 중 하나는 미리 결정된 임계값보다 작은 속도로 자동차가 전진하고, 자동차의 브레이크 페달이 비활성화된 경우에 선택되는 "속도 크리핑"이라 지칭되는 모드에 대응하는 것인 제어 블록,
- 상기 입력 블록으로부터 발생한 신호를 수신하고, 입력 데이터의 함수로 상기 모듈 중 하나에 선택 신호를 전달할 수 있는 선택 모듈.
실시예에 따라, "속도 크리핑"이라 지칭되는 작동 모드를 위한 모듈은 이하를 포함한다.
- 자동차의 측정 속도, 자동차가 도달해야 하는 목표 속도 설정점 및 초기화 신호를 기초로 속도 설정점을 공식화할 수 있는 계산 블록,
- 제1 블록에 의해 공식화된 속도 설정점에 비례 및/또는 적분 및/또는 미분 정정을 수행하고 정정된 토크 설정점을 각각 전달할 수 있는 정정 수단,
- 초기화 신호 및 적용되는 동적 토크 설정점의 함수로, 적분 정정을 수행하는 정정 수단에 의해 정정되는 속도 설정점을 초기화시키고 적응시키기 위한 제1 수단,
- 정정 수단에 의해 정정된 토크 설정점을 기초로 공식화된 원시 동적 토크 설정점을 "속도 크리핑" 모드에서 포화시키고 필터링할 수 있는 필터,
- "속도 크리핑"이라 지칭되는 작동 모드를 위한 모듈에 포함되는 블록에 의해 전달되는 변수에 연산을 수행하기 위한 수단,
- "속도 크리핑" 모드에서 동적 토크 설정점 값, 휠에 적용되는 최소 토크량, 및 자동차가 출발하기 위해 극복해야 하는, 휠에 가해지는 저항 토크를 나타내는 신호를 기초로 "속도 크리핑" 모드에서 정적 토크 설정점을 전달하는 수단.
실시예에 따라, 계산 블록은 이하를 포함한다:
- 자동차의 측정 속도 값 또는 이전 스텝에서 계산 블록에 의해 공식화된 속도 설정점 값을 가지고 중간 변수를 초기화할 수 있는 제2 초기화 수단,
- 운전자가 요구한 목표 속도와 중간 변수 사이의 편차를 감소시킬 수 있는 포화 수단,
- 계산 블록에 포함되는 블록에 의해 전달되는 변수에 연산을 수행하는 수단.
본 발명의 다른 이점 및 특징은 전적으로 제한적이지 않은 실시예의 상세한 설명과 첨부 도면의 고찰을 통해 나타날 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 장치의 대표적인 실시예를 도시한 개략도.
도 2는 도 1의 일부를 더 상세하게 도시한 개략도.
도 3은 도 1의 일부를 더 상세하게 도시한 개략도.
도 4는 작동 모드를 선택하는 동안 다양한 작동 단계의 예를 도시하는 개략도.
도 5는 도 1에서의 장치의 모듈을 더 상세하게 도시한 개략도.
도 6은 도 5에서의 장치의 모듈을 더 상세하게 도시한 개략도.
도 7은 도 1-6에 나타난 모듈에 의해 생성되는 변수의 진화 커브를 나타내는 도면.
본 발명에 따른 장치의 실시예가 도 1에서 개략적으로 나타나 있다. 본 장치는 도면에 도시되지 않은 자동차 자동 변속기용 제어 박스 안에 포함될 수 있다.
도 1에서 도시된 것과 같이, 제어 장치는 입력 데이터를 제어 블록(2)에 전송하는 입력 블록(1)을 포함한다. 제어 블록(2)은 각각의 작동 모드에 따른 다양한 설정점을 선택기(selector)(3)에 전달한다. 선택 모듈(4)은, 커넥션(connection)(4a)을 통해 입력 블록(1)에 의해 전달된 입력 데이터의 함수로, 커넥션(4b)을 통해 제어 신호 "mode"를 선택기(3)에 배정한다. 선택기(3)는, 제어 블록(2)에 의해 전달된 다양한 설정점들 중에서, 제어 신호 "mode"에 적합한 설정점을 선택하고, 설정점 신호를 전달한다. 이 신호는 두 컴포넌트를 포함하는데, 하나는 커넥션(6)을 통해 이동하는 정적 Cs이고, 다른 하나는 커넥션(5)을 통해 이동하는 동적 Cd이다.
도시된 예에서 정적 컴포넌트 Cs는, 운전자가 요청할 수 있고 자동차 휠에 가용하도록 파워 트레인이 즉시 생성해야 하는 자동차 휠에 적용가능한 토크의 최대값이다.
다른 변형예에서, 본 장치에 의해 공식화된 크기는 힘(force) 또는 동력(power)일 수 있다.
입력 블록(1)은 자동차 내에 통합된 센서(도시되지 않음)에서 발생하는 신호를 기초로 한 데이터 신호를 공식화하는 세 개의 모듈(7, 8, 9)을 포함한다.
모듈(7)은 자동차의 특성과 관계된 데이터를 공식화할 수 있다. 상기 데이터는 고객에게 전달되는 자동차의 움직임을 특성화하기 위해 생성자(constructor) 에 의해 프로그램되고 저장된다.
모듈(8)은 운전자(사람/기계 인터페이스, MMT) 요구와 관계된 데이터를 공식화할 수 있다. 이 데이터는 운전자가 전송하는 요구를 해석한다. 모듈(8)에 의해 공식화된 데이터를 더 자세히 나타내는 도 2를 참조하면, 모듈(8)은 커넥션(8a)을 통해 자동차 변속기용 제어 레버에 대응하는 커넥션(8d)을 통해 이동하는 신호, 자동차 브레이크(8b)에 대응하는 커넥션(8e)을 통해 이동하는 신호, 또는 자동차 가속 페달(8c)의 눌림 정도를 나타내는 커넥션(8f)을 통해 이동하는 신호와 같은 신호들을 전달하는 것을 알 수 있다.
모듈(9)은 자동차 환경과 관계된 신호를 공식화할 수 있다. 이는 자동차의 상태 및 환경에서의 자동차 상황을 고려할 수 있게 한다. 모듈(9)에 의해 공식화된 데이터를 더 정확히 나타내는 도 3을 참조하면, 모듈(9)은 자동차 속도(9a)에 대응하는 커넥션(9d)을 통해 이동하는 신호, 도로의 상태(9b)를 나타내는 커넥션(9e)을 통해 이동하는 신호, 기상 상태(9c)를 나타내는 커넥션(9f)을 통해 이동하는 신호, 자동차가 출발하기 위해 극복해야 하는 휠에 적용되는 저항 토크(9g)를 나타내는 커넥션(9h)을 통해 이동하는 신호와 같은 신호들을 전달하는 것을 알 수 있다.
이 세 모듈에 의해 전송되는 파라미터 값과 입력 데이터 변수 상태는, 도시되지 않았지만, 장치의 각 요소에 공통되는 메모리에 저장된다.
제어 블록(2)은 자동차의 특정 작동 모드에 각각 대응하는 4개의 별개 모듈을 포함한다. 이 제어 블록은 입력 블록(1)의 입력 데이터 전부를 4개의 별개 커 넥션, 각각, 제어 블록(2)의 제1 모듈(14)용 커넥션(10), 제2 모듈(15)용 커넥션(11), 제3 모듈(16)용 커넥션(12) 및 제4 모듈(17)용 커넥션(13)을 통해 수신한다.
제어 블록(2)의 4개의 모듈은 4개의 상이한 모드, 즉 "계속적 제어" 모드, "속도 크리핑" 모드, "토크 크리핑" 모드 및 "중립" 모드에 따라 설정점 신호를 전달할 수 있다.
입력 파라미터 값의 함수로, 도 1에 도시된 제1 구성이 보유된다. 선택 모듈(4)에 의해 선택된 모드는 작동 모드 모듈(14)에 대응하는 "CC" 모드라 지칭되는 "계속적 제어" 모드이다. 이 모드는 자동차 속도가 미리 결정된 특정 임계값보다 클 때 사용된다. 또한, "계속적 제어" 작동 모드의 모듈은, 선택 모듈(4)에 의해 선택되지 않은 때에도, 커넥션(4c)을 통해 선택 모듈(4)에 전송되는 "계속적 제어" 모드의 동적 설정점 값이 선택 모듈(4)의 참조 값의 역할을 하기 때문에, 자동차 휠에서의 설정점을 계속적으로 생성해야 한다. 예로써 문헌 FR-A-2827339를 참조하면, 이 "계속적 제어" 모드는 운전자 요구를 해석하는 모듈 IVC에 속한다. "CC" 모드는 각각 커넥션(18,19)을 통해 선택기(3)의 제1 입력에 의해 전송되는 동적 설정점 "Cd_CC"와 정적 설정점 "Cs_CC"를 생성할 수 있게 한다. "CC" 모드가 선택되는 이 구성에서, 선택기(3)는 그 후 제1 입력과 출력 사이에 커넥션(26)을 개설함으로써 상기 제1 입력을 선택한다. 선택기(3)는 그 후 설정점 "Cs_CC" 및 "Cd_CC"에 각각 대응하는 정적 및 동적 설정점인 Cs 및 Cd를 전달할 수 있다.
입력 파라미터 값의 함수로, 제2 구성이 될 수 있다. 선택 모듈(4)에 의해 선택된 모드는 작동 모드 모듈(15)에 대응하고 "RC"라 지칭되는 "토크 크리핑" 모드로서 문헌 FR-A-2827339와 관련된 추가적인 모드이다. 브레이크 활성화 상태에서 아이들링하는 동안 자동차가 전진할 때 "RC" 모드가 작동된다. "RC" 모드는, 커넥션(20,21)을 통해 선택기(3)의 제2 입력으로 각각 전송되는 동적 설정점 "Cd_RC" 및 정적 설정점 "Cs_RC"를 생성할 수 있게 한다. 이 공식화 방법은 이하에서 더 상세히 설명된다. "RC" 모드가 선택되는 상기 구성에서, 선택기(3)는 그 후 제2 입력과 출력 사이에 커넥션(27)을 개설함으로써 상기 제2 입력을 선택한다. 선택기(3)는 그 후 설정점 "Cs_RC" 및 "Cd_RC"에 각각 대응하는 정적 및 동적 설정점인 Cs 및 Cd를 전달할 수 있다.
입력 파라미터 값의 함수로, 제3 구성이 될 수 있다. 선택 모듈(4)에 의해 선택된 모드는 작동 모드 모듈(16)에 대응하고 "RV"라 지칭되는 "속도 크리핑" 모드로서 역시 문헌 FR-A-2827339와 관련된 추가적인 모드이다. "RV" 모드는 브레이크 비활성화 상태에서 아이들링하는 동안 자동차가 전진할 때 활성화된다. "RV" 모드는, 커넥션(22,23)을 통해 선택기(3)의 제3 입력으로 각각 전송되는 동적 설정점 "Cd_RV" 및 정적 설정점 "Cs_RV"를 생성할 수 있게 한다. "RV" 모드가 선택되는 이 구성에서, 선택기(3)는 제3 입력과 출력 사이에 커넥션(28)을 개설함으로써 상기 제3 입력을 선택한다. 선택기(3)는 그 후 설정점 "Cs_RV" 및 "Cd_RV"에 각각 대응하는 정적 및 동적 설정점인 Cs 및 Cd를 전달할 수 있다.
입력 파라미터 값의 함수로, 제4 구성이 될 수 있다. 선택 모듈(4)에 의해 선택된 모드는 작동 모드 모듈(17)에 대응하는 "중립" 모드로서 역시 문헌 FR-A- 2827339와 관련된 추가적인 모드이다. "중립" 모드는, 자동 변속기의 제어 레버가 "P"라 지칭되는 "파킹(Parking)" 위치, 즉 래칭(latching) 위치 또는 "N"이라 지칭되는 "중립(Neutral)" 위치에 있을 때, 즉 자동차가 자유 회전할 때 활성화된다. "중립" 모드는 커넥션(24,25)을 통해 선택기(3)의 제4 입력으로 각각 전송되는 동적 설정점 "Cd_Neutral" 및 정적 설정점 "Cs_Neutral"을 생성한다. "중립" 모드가 선택되는 이 구성에서, 선택기(3)는 제4 입력과 출력 사이에 커넥션(29)을 개설함으로써 상기 제4 입력을 선택한다. 선택기(3)는 그 후 설정점 "Cs_Neutral" 및 "Cd_Neutral"에 각각 대응하는 정적 및 동적 설정점인 Cs 및 Cd를 전달할 수 있다.
선택되지 않은 작동 모드 모듈은 본 발명의 변형에 불구하고 디폴트(default) 설정점을 생성할 수 있고, 설정점을 어느 경우에나 전달해야하는 "계속적 제어" 모드의 모듈(14)을 제외하고, 선택되었을 경우에만 설정점을 생성할 수도 있다.
도 4는 작동 모드를 선택하는 동안의 선택 모듈(4)의 작동을 도시한다.
우선, 선택 모듈(4)은 순차적인 작동 모드를 채택한다. 입력 파라미터 값의 업데이트는 주기적으로 수행된다. 예컨대, 20ms(50Hz) 마다 수행될 수 있다.
도 4에 도시된 흐름도는, 입력 블록(1)에 의해 공식화되고, 커넥션(4a)을 통해 전송되는 데이터에서 수행된 비교 테스트와 다양한 분석을 보여준다. 이 테스트는 이하의 프로세스에 따른 다양한 비교 수단을 통해 수행된다.
각 리프레쉬(refresh)마다, 제1 스텝(30)은 제어 레버의 상태를 검증하는 것이다. 제어 레버가 "파킹(Parking)" 또는 "P"라 지칭되는 위치에 있거나, "중 립(Neutral)" 또는 "N"이라 지칭되는 위치에 있는 경우(레버가 P 또는 N에 있는 경우), 중립 모드(31)가 선택된다.
자동차 제어 레버가 "파킹(Parking)" 위치 및 "중립(Neutral)" 위치 어디에도 있지 않은 경우, 선택 모듈은 스텝(32)으로 넘어가고 가속 페달의 눌림 정도 Pedacc, 현재 설정점의 동적 컴포넌트 값 Cd 및 자동차 속도 Vveh를 검증한다.
이 스텝(32)을 만족하기 위해, 자동차 가속 페달의 눌림 정도는 가속 페달의 눌림 정도의 미리 결정된 임계값을 엄격히 초과하고, 동시에 현재 설정점의 동적 컴포넌트가 "계속적 제어" 모드에 의해 전송된 설정점의 동적 컴포넌트 미만이거나, 또는 자동차 속도가 제 1 미리 결정된 속도 임계값을 초과해야 한다((Pedacc>threshold_ped AND Cd_CC>Cd) OR Vveh>threshold_vv_out). 만족하면 선택되는 모드는 "계속적 제어" 모드(33)이다. 그렇지 않으면, 다음의 테스트 스텝(34)으로 넘어간다.
스텝(34)에서, 자동차 가속 페달의 눌림 정도(Pedacc)와 자동차 속도(Vveh)가 테스트된다. 자동차 가속 페달의 눌림 정도가 자동차 가속 페달의 눌림 정도의 미리 결정된 임계값보다 작거나 같고, 동시에 자동차 속도가 제2 미리 결정된 속도 임계값 미만인 경우(Pedacc<=threshold_ped AND Vveh<threshold_vv_in) 계속되는 테스트 스텝(36)으로 넘어간다.
만약 이 조건들이 유지되지 않는다면, 그때는 커런트 모드(35)가 유지된다.
스텝(36)에서, 자동차 브레이크(brake)의 활성이 고려된다. 만약 자동차 브레이크가 작동 상태이면(brake active), "토크 크리핑" 모드(37)가 선택되고, 그렇 지 않으면 "속도 크리핑" 모드(38)가 선택된다.
두 개의 별개인 미리 결정된 속도 임계값 threshold_vv_in 및 threshold_vv_out는 상기 장치가 민감할 수 있는 히스테리시스(hysteresis) 현상, 즉 미리 결정된 임계값 근처에서 파라미터 값의 발진으로 인해 두 작동 모드 사이에서 발진이 일어나는 현상을 방지하도록 해준다.
통상, 히스테리시스 커브은 주어진 출력 변수의 값을 변화시키는 두 개의 트리거링(triggering) 임계값을 포함한다. 명확하게는, 단일의 결정 임계값이 있는 경우에는, 입력 변수값의 최소 변화, 예컨대 전기적 노이즈가 출력 변수를 두 개의 값 사이에서 발진하게 만들 수 있다.
또한, 히스테리시스 커브의 제1 임계값은 입력 변수가 감소하는 경우 출력 변수값이 변하도록 하고, 제2 임계값은 입력 변수가 증가하는 경우 출력 변수값이 변하도록 하며, 제2 임계값은 제1 임계값보다 높다.
도 5는 도 1에 나타난 "속도 크리핑" 모드에 대응하는 작동 모드 모듈(16)을 더욱 상세히 도시한다. 이 모드는, 브레이크 페달이 활성화되지 않은 상태에서 자동차가 아이들링하는 동안의, 다시 말하면 도 4에 나타난 것과 같이 자동차 속도가 제2 미리 결정된 속도 임계값 미만이고, 가속 페달 설정점 "Pedacc"가 임계값 "threshold_ped" 미만인 때의 전진에 대응한다.
모듈(16)은 "Vveh"로 표시되는 자동차 측정 속도와, "Cons_Vveh_cond"로 표시되는, 운전자가 요구하는 자동차 설정점 목표 속도와 같은 다양한 입력 파라미터를 수신한다. 모듈(16)은 또한 장치에 명령하는 소프트웨어(도시되지 않음)의 일 부분에 의해 전달되는 "Activ_RV"로 표시되는 신호를 입력으로 수신하며, 도 5의 "Active_RV" 커브에 도시된 것과 같이, "Active_RV"는 "RV" 모드가 활성화되는 동안 "1" 값을 갖는다.
도 5를 다시 참조한다. 모듈(16)은 또한, Cd로 표시되는 이전의 동적 설정점 값 및 C_Res로 표시되는, 자동차가 출발하기 위해 극복해야 하는, 휠에 적용되는 저항 토크를 나타내는 신호를 수신한다.
모듈(16)은 자동차의 순간 속도 설정점 "Cons_Vveh"를 결정할 수 있는 계산 블록(40)(속도 설정점을 계산)을 포함한다. 이하에서 더욱 자세히 설명될 계산 블록(40)은, 커넥션(41)을 통해 전달되는 자동차 속도 "Vveh", 커넥션(42)을 통해 전달되는 운전자가 선택한 자동차 최종 속도 설정점 "Cons_Vveh_cond" 및 커넥션(43)을 통해 전달되는 신호 "Init_RV"를 기초로 자동차 순간 속도 설정점 "Cons_Vveh"를 결정한다. 신호 "Init_RV"는 커넥션(45)을 통해 모듈(44)에 전달되는 변수 "Active_RV"의 함수로 모듈(44)에 의해 공식화되는 초기화 신호이다. 모듈(44)은 "RV" 작동 모드가 활성화되는 동안, 즉 변수 "Active_RV"가 "0" 값에서 "1" 값으로 변하는 경우에 시간 스팬(timespan)을 넘는 스텝을 생성한다. 시간 스팬 도달 후에, 변수 "Init_RV"는 "0" 값으로 되돌아 간다. 도 7은 역시 동도면에 나타난 변수 "Activ_RV" 값에 대해 시간의 함수로 변수 "Init_RV"의 진화를 나타낸다.
이제 도 5를 참조한다. 계산 블록(40)은 자동차 순간 속도 설정점 "Cons_Vveh"을 커넥션(46)을 통해 감산기(47)로 전달한다. 감산기(47)는 또한 자동차 속도 "Vveh"를 커넥션(48)을 통해 입력으로 수신한다. 감산기(47)는 자동차 순간 속도 설정점 "Cons_Vveh"와 자동차의 현재 속도 "Vveh" 사이의 편차인 "Delta_Vveh"를 계산한다.
편차 "Delta_Vveh"는 선행 프로세싱 후에 커넥션(49,50,51)을 통해 세 개의 정정 블록(52,53,54)로 각각 전달된다. 세 개의 정정 블록(52,53,54)은 이른바 PID 슬레이빙(slaving), 즉 비례, 적분, 미분 슬레이빙을 수행할 수 있다. 블록(52)은 계수 Coef_P를 적용하여 비례 슬레이빙을 수행할 수 있도록 한다. 비례 슬레이빙은 시스템이 최종값에 더 빨리 수렴하도록 한다. 그러나, 엔진 속도는 절대 원하는 속도에 도달할 수 없다. 이 차이는 정적 에러를 나타낸다. 그것은 정상 상태, 즉 시스템이 일단 안정화된 상태에서 실제 속도와 원하는 속도 사이의 차이점에 대응한다. 이 정적 에러를 보상하기 위해 적분 슬레이빙이 수행된다.
이 적분 슬레이빙은 블록(54)에 의해 수행된다. 블록(54)에 의해 수행되는 정정은 주로 계수 Coef_I를 적용하여 정적 에러를 소거하는 역할을 한다. 적분 정정의 원리는 시작점에서부터 에러를 적분하고 이 에러를 에러가 0이 될 때까지 설정점에 더하는 데 있다. 이 에러가 0이 되면, "적분"은 안정시키고 설정점과 실제 속도 사이의 에러를 완벽히 보상한다. 초기 정적 에러를 감소시키고, 토크의 과도한 점프를 방지하기 위해, 모듈(16)은 적분 정정 블록(54)을 초기화시키는 제1 수단을 포함한다. 제1 초기화 수단은 선택기(56)을 포함한다. 선택기(56)는 커넥션(57)을 통해 전달되는 신호 "Init_RV"에 의해 제어된다. 선택기(56)는 커넥션(58)을 통해 블록(59)에 의해 전달되는 초기화 값을 입력으로 수신한다. 이 초기화 값은, 커넥션(60)을 통해 블록(59)에 전달되는, 휠에 적용되는 동적 토크의 최종값인 Cd와 같다. 블록(59)은 초기화 값에 계수 "Coef_I"의 역수와 동일한 계수를 곱한다. 그래서, 변수 "Init_RV"이 "1" 값을 갖는 경우, 블록(56)은 변수 "Cd_Init"를 커넥션(62)을 통해 가산기(61)에 전달한다.
이 초기화 기간 동안 변수 "Som_Delta"는 다음과 같게 된다:
Som_delta = Delta_Vveh + (Cd/Coef_I).
가산기(61)는 또한 블록(47)에서 발생하는 변수 "Delta_Vveh"를 커넥션(51)을 통해 입력으로 수신한다. 가산기(61)는 그 후 변수 "Delta_Vveh"와 변수 "Cd_Init"을 더한 값과 동일한 변수 "Som_Delta"를 계산한다.
변수 "Som_Delta"는 커넥션(63)을 통해 지연 수단(64)에 전달된다. 이 지연 수단(64)은 변수 "Som_Delta"가 시간 스팬 만큼 지연된 것과 동일한 변수 "Som_Delta_prec"을 공식화한다. 변수 "Som_Delta_prec"은 커넥션(65)을 통해 선택기(56)로 전달된다. 그래서, 변수 "Init_RV"이 "0"과 같은 경우, 블록(56)에 의해 전달되는 변수 "Cd_Init"는 초기화 기간 밖에서 "Som_Delta_prec"과 같아진다.
또한, 변수 "Som_Delta"는, 변수 "Delta_Vveh"가 정정 블록(52,53)에 전달되는 방법과 같이, 커넥션(66)을 통해 정정 블록(54)에 전달된다.
제3 정정 블록(53)은 이른바 "미분" 슬레이빙을 수행하는 데 사용된다. 이것을 수행하기 위해, 정정 블록(53)은 계수 "Coef_D"를 커넥션(50)을 통해 전달되는 설정점 "Delta_Vveh"에 적용한다. 이 미분 정정은 블록(54)에 의해 수행되는 적분 정정을 통해 생성되는 오버슈트(overshoot) 및 발진을 감소시키도록 할 수 있다.
세 개의 정정 블록(52,53,54)는 각각 휠에 적용되는 토크 설정점을 전달하는데, 정정된 각각의 "Cons_P", "Cons_D", "Cons_I"는 아래와 같다:
Cons_P = Coef_P*Delta_Vveh,
Cons_D = Coef_D*Delta_Vveh,
Cons_I = Coef_I*Som_Delta.
이 토크 설정점들은 각각 커넥션(68,69,70)을 통해 가산기(67)에 전달된다. 그 후 가산기(67)는 원시 토크 설정점 "Cons_raw_Cd"를 공식화한다. 설정점 "Cons_raw_Cd"는 포화 및 필터링 블록(71)에 전달된다. 설정점 "Cons_raw_Cd"은 커넥션(72)를 통해 블록(71)에 전달된다. 블록(71)에 의해 포화가 수행됨으로써 설정점 "Cd_RV"가 미리 정의된 한계값을 넘는 값을 갖지 못하도록 방지한다. 블록(71)은 토크의 급격한 변화를 방지하기 위해 시간 필터링을 수행할 수도 있다.
블록(71)은 휠에 적용되는 동적 토크 설정점 "Cd_RV"를 출력으로 전달한다.
도 5에서, 모듈(16)은 또한 설정점 "Cd_RV"를 기초로, "RV" 모드에서의 설정점의 정적 컴포넌트 "Cs_RV"를 공식화하기 위한 수단을 포함한다.
따라서, 모듈(16)은, 커넥션(74)을 통해 블록(73)에 전송되는 설정점의 동적 컴포넌트 "Cd_RV"를 기초로 설정점 "Cs_RV_raw"를 공식화하는 블록(73)을 포함한다. 블록(73)은 설정점 "Cd_RV"에 계수 Coef_Cs를 곱해서, 휠에 적용될 원하는 토크 리저브(reserve)를 나타내는 정적 컴포넌트 "Cs_RV_raw"를 공식화한다.
블록(MAX)(75)은 커넥션(76)을 통해 모듈(75)에 전달되는 설정점 "Cs_RV_raw" 뿐만 아니라 커넥션(78)을 통해 메모리(memory)(77)에 의해 모듈(75) 에 전달되는 상수 "Cs_min"을 입력으로 수신한다. 상수 "Cs_min"는 휠에 적용되는 최소한의 토크량을 나타낸다. 블록(75)은 또한, 자동차가 즉시 출발할 수 있도록 휠에 가해지는 최소 저항 토크를 나타내는 신호 "C_res"를 커넥션(9h)을 통해 입력으로 수신한다. 블록(75)은 입력으로 수신한 세 가지 신호 "Cs_RV_raw","Cs_min" 및 "C_res" 중 최대값을 채택하여 정적 컴포넌트 "Cs_RV"를 공식화한다.
이제 도 6을 참조한다. 도 6은 속도 설정점 "Cons_Vveh"을 계산할 수 있는 블록(40)을 더 상세히 도시한다. 블록(40)은, 커넥션(42)을 통해 블록(40)에 전달되는 설정점 "Cons_Vveh_cond"과 커넥션(81)을 통해 블록(80)에 전달되는 중간 설정점 "Cons_Vveh_Prec_2" 사이의 감산을 수행하는 감산기(80)을 포함한다.
중간 설정점 "Cons_Vveh_Prec_2"는 블록(40)에 포함되는 제2 초기화 수단에서 발생한다. 제2 초기화 수단은 커넥션(43)을 통해 전달되는 초기화 신호 "Init_RV"에 의해 제어되는 선택기(82)를 포함한다. 선택기(82)는 커넥션(41)을 통해 전달되는 자동차 속도 "Vveh"를 입력으로 수신한다. 제어 신호 "Init_RV"가 "1" 값을 가질 때, 중간 변수 "Cons_Vveh_Prec_2"는 자동차 속도 값 "Vveh"를 가진다. 그렇지 않게, 초기화 변수 "Init_RV"가 "0" 값을 가질 때, 블록(82)은 커넥션(83)을 통해 역시 입력으로 수신하는 변수 "Cons_Vveh_Prec"를 전달한다.
설정점 "Cons_Vveh_Prec"는 지연 수단(85)에 의해 전달된다. 지연 수단(85)은 커넥션(84)을 통해 지연 수단(85)으로 전달되는 순간 속도 설정점 "Cons_Vveh"를 기초로 설정점 "Cons_Vveh_Prec"을 공식화한다.
그 후 감산기(80)는, 제어 변수 "Init_RV"가 "1"과 같거나, 또는 초기화 커 맨드(command) "Init_RV"가 "0"이 될 때 시간 스팬 만큼 지연되는 순간 속도 설정점 "Cons_Vveh"과 동일할 때, 운전자에 의해 공식화된 속도 설정값 "Cons_Vveh_cond"과 자동차 속도와 동일한 중간 변수 "Cons_Vveh_Prec_2"(그렇지 않은 경우에는 "Cons_Vveh_Prec"로 진술됨) 사이에서 감산을 수행한다.
감산기(80)에 의해 공식화된 편차 "Delta_Vveh_Cons"는 커넥션(87)을 통해 포화 블록(86)에 전달된다. 블록(86)은, 순간 속도 설정점 "Cons_Vveh"가 교정 가능한(calibratable) 최소값 및 최대값에 제한되는 방법과 같이 상기 편차 "Delta_Vveh_Cons"를 포화시킨다. 이 메카니즘으로 설정점 "Cons_Vveh"를 점진적으로 운전자가 요구하는 설정점 "Cons_Vveh_cond"에 이르게 할 수 있다. 그 후 블록(86)은 포화된 설정점 "Delta_Vveh_sat"을 전달한다.
가산기(88)는 커넥션(89)을 통해 설정점 "Delta_Vveh_sat"를 입력으로 수신한다. 가산기(88)는 설정점 "Delta_Vveh_sat"을, 커넥션(90)을 통해 블록(88)으로 전달되는 중간값 "Cons_Vveh_Prec_2"에 더한다. 그 후 가산기(88)는 커넥션(46)을 통해 업데이트된 순간 속도 설정점을 전달한다.
이제 도 7을 참조한다.
도 7은 "RV" 작동 모드에서 설정점 "Cd_RV" 및 "Cs_RV"의 진화를 다시 진행한다.
t0는 제1 커브에서 나타나는 변수 "Activ_RV"가 "1" 값으로 전환하는 것에 대응하는 시점이다. t0에서 제2 커브 상에 나타나는 변수 "Init_RV"를 일시적인 시간 스팬동안 "1" 값을 갖는다.
제3 커브에서, 순간 속도 "Cons_Vveh"의 설정점의 진화가 보여진다. 변수 "Init_RV"가 "1" 값을 갖는 일시적인 시간 스팬 동안, 순간 속도 설정점은 자동차의 속도값으로 초기화된다. 자동차의 초기 속도가 0인 경우가 두꺼운 선으로 표시되어 있다. 자동차의 순간 속도가 운전자에 의해 공식화된 속도 설정점 보다 큰 경우에는 파선으로 표시된다.
t0와 t1 사이에서, 순간 속도 설정점의 그래디언트(gradient), 즉 운전자에 의해 공식화된 속도 설정점과 순간 속도 설정점 사이의 차이는, 운전자에 의해 공식화되는 속도 설정점 "Cons_Vveh_cond"과 최종적으로 만날 때까지 감소한다. 자동차 초기 속도가 0인 경우에, 제3 커브에서 가는 선으로 표시되는 자동차 속도 "Vveh"는 순간 속도 설정점을 따라간다.
도 7의 제4 커브는 "속도 크리핑" 모드에서 동적 토크 설정점 Cd 및 정적 토크 설정점 Cs의 진화를 나타낸다. 이 토크 설정점은, 속도 설정점의 변화의 함수로 "속도 크리핑" 모드가 종료되는 t2에 이르기까지 진화된다.
"RV" 모드에서 설정점의 동적 컴포넌트 "Cd_RV"를 공식화하는 것은 여러 이점들을 제공한다. 예컨대 자동차가 하중 및/또는 도로의 경사에 관계없이 전진할 수 있게 해준다. 게다가, 자동차가, 속도 0과 자동차의 유형에 따라 6~10 km/h가 될 수 있는 제2 임계값 속도 threshold_VV_in 사이에서 속도를 유지할 수 있다. 이로 인해, "속도 크리핑" 모드는 자동차 운전자가 차량들의 행렬을 따라가는 경우에 특히 적합하다.

Claims (7)

  1. 자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하는 방법으로서,
    상기 자동차의 휠에 적용되는 변수의 설정점(setpoint) 신호를 공식화(formulate)하는 단계를 포함하고,
    상기 설정점은, 상기 자동차의 특성, 운전자의 요구 및 상기 자동차의 환경을 나타내는 입력 데이터를 고려하여 공식화되는 동적 컴포넌트(Cd) 및 정적 컴포넌트(Cs)를 포함하며,
    상기 입력 데이터의 함수로, 상기 설정점 신호를 전달할 수 있는 적어도 두 개의 상이한 작동 모드들 중에서 하나의 모드가 선택되며, 두 개의 작동 모드 중 하나의 모드는, 상기 자동차가 미리 결정된 임계값 미만의 속도에서 진행하고 상기 자동차의 브레이크 페달이 비활성화될 때 상기 설정점 신호를 전달할 수 있는, "속도 크리핑(Speed Creeping)"이라 지칭되는 모드에 대응하는 것인, 자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 "속도 크리핑" 모드 및/또는 상기 "속도 크리핑" 모드가 선택될 때 전달되는 상기 설정점 값은, 측정 속도(Vveh)를 나타내는 신호 및/또는 상기 자동차가 도달해야 하는 목표 속도(Cons_Vveh_cond)를 나타내는 신호의 함수로 결정되는 것인, 자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 "속도 크리핑" 모드 및/또는 상기 "속도 크리핑" 모드가 선택될 때 전달되는 상기 설정점 값은, 적용되는 상기 설정점의 동적 컴포넌트를 나타내는 신호의 함수로 결정되는 것인, 자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 "속도 크리핑" 모드 및/또는 상기 "속도 크리핑" 모드가 선택될 때 전달되는 상기 설정점 값은, 상기 자동차가 출발하기 위해 극복해야 하는, 휠에 가해지는 저항 토크(C_res)를 나타내는 신호의 함수로 결정되는 것인, 자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하는 방법.
  5. 자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하는 장치로서,
    상기 자동차의 휠에 적용되는 변수의 설정점 신호를 전달할 수 있고,
    상기 설정점은, 입력 블록(1)에 의해 전달되고 자동차의 특성, 운전자의 요구 및 자동차의 환경을 정의하는 파라미터 리스트를 포함하는 입력 데이터를 고려하여 공식화되는 동적 컴포넌트(Cd) 및 정적 컴포넌트(Cs)를 포함하며,
    - 두 개의 미리 결정된 별개의 작동 모드에 따르는 적어도 두 개의 모듈을 포함하는 제어 블록(2)으로서, 상기 모듈 중 하나(16)는 자동차가 미리 결정된 임계값 미만의 속도로 진행할 때와, 상기 자동차의 브레이크 페달이 비활성화될 때 선택되는, "속도 크리핑"이라 지칭되는 모드에 대응하는 것인 제어 블록(2)과,
    - 상기 입력 블록(1)에서 발생하는 신호를 수신하고 상기 입력 데이터의 함 수로서 상기 모듈 중 하나를 위해 선택 신호 (모드)를 전달할 수 있는 선택 모듈(4)을 포함하는 것인, 자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하는 장치.
  6. 제5항에 있어서, "속도 크리핑"이라 지칭되는 작동 모드를 위해 의도된 상기 모듈(16)은,
    - 상기 자동차의 측정 속도(Vveh), 상기 자동차가 도달해야 하는 목표 속도 설정점(Cons_Vveh_cond) 및 초기화 신호(Init_RV)를 기초로 속도 설정점(Cons_Vveh)을 공식화할 수 있는 계산 블록(40)과,
    - 상기 제 1 블록(40)에 의해 공식화된 상기 속도 설정점에 비례 및/또는 적분 및/또는 미분 정정을 수행하고, 각각 정정된 토크 설정점(Cons_P, Cons_D, Cond_T)을 전달할 수 있는 정정 수단(52,53,54)과,
    - 초기화 신호(Init_RV) 및 적용되는 동적 토크 설정점의 함수로서 상기 적분 정정(54)을 수행하는 정정 수단에 의해 정정되는 속도 설정점을 초기화시키고 적응시키는 제1 수단과,
    - 상기 정정 수단에 의해 정정된 상기 토크 설정점(Cons_P, Cons_D, Cond_T)을 기초로 공식화된 원시 동적 토크 설정점을 "속도 크리핑" 모드에서 포화시키고 필터링할 수 있는 필터(71)와,
    - "속도 크리핑"이라 지칭되는 상기 작동 모드를 위해 의도된 모듈에 포함되는 상기 블록에 의해 전달되는 변수들에 연산을 수행하는 수단과,
    - "속도 크리핑" 모드에서 상기 동적 토크 설정점 값(Cd_RV), 상기 휠에 적 용되는 최소 토크량(Cs_min), 및 상기 자동차가 출발하기 위해 극복해야 하는, 상기 휠에 가해지는 저항 토크를 나타내는 신호(C_res)를 기초로 "속도 크리핑" 모드에서 상기 정적 토크 설정점(Cs_RV)을 전달하는 수단을 포함하는 것인, 자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 계산 블록은,
    - 상기 자동차의 측정 속도 값(Vveh) 또는 이전 스텝에서 상기 계산 블록에 의해 공식화된 상기 속도 설정점 값(Cons_Vveh_prec)을 가지고, 중간 변수(Cons_Vveh_prec_2)를 초기화할 수 있는 제2 초기화 수단과,
    - 상기 운전자가 요구한 목표 속도(Cons_Vveh_cond)와 상기 중간 변수(Cons_Vveh_prec_2) 사이의 편차를 감소시킬 수 있는 포화 수단(86)과,
    - 상기 계산 블록(40)에 포함되는 블록에 의해 전달되는 변수에 연산을 수행하는 수단을 포함하는 것인, 자동차용 파워 트레인의 자동 변속기를 제어하는 장치.
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