KR20090105024A - 자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

변속 중 피드백 제어 구간에서 입력축 속도 센서의 고장 판정 시 피드백 제어를 정지하여 변속 시 응답성 및 변속 충격을 방지할 수 있도록 한 자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법이 개시되어 있다. 본 발명에 의하면, 상기 입력측 속도값 및 출력측 속도값을 근거로 이루어지는 피드백 제어 중 입력축 속도값의 변화율이 기 설정된 임계값 이상인 경우 입력측 속도 센서의 고장으로 판정하여 피드백 제어를 정지한 후 기 설정된 입출력 속도값의 오차에 대한 평균값으로 결합측 및 해방측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 보정한 후 변속 동기함으로써, 고장 발생한 입력측 속도 센서로 인한 유압 제어 듀티 패턴을 보정으로 인한 변속 시 응답성 및 변속감을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.

자동차, 자동 변속기, 엔진제어 유닛, 자동변속유닛, 유압 제어 듀티, 피드백 제어

Description

자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법 {METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 자동 변속기의 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속 중 피드백 제어 시 입력측 속도 센서의 고장을 발생한 경우 변속 중 피드백 제어를 정지하여 오픈 루프 방식으로 변속 제어할 수 있도록 한 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 적용되는 변속기는 주행 상태에 따른 기관의 회전력 및 회전 속도를 증대시키고나 감소시키고, 기관을 웹 업시키기 위해 기관과 구동륜과의 연결을 일정시간 끊어두는 역할을 하는 장치로 변속 작동을 수작업으로 수행하는 수동 변속기와 변속 조작을 사람 대신에 기계가 행하도록 하는 자동 변속기가 있다.

특히 일반적인 자동 변속기는 운전 조작이 편리하고 유채를 매개로 기관의 회전 동력을 변속토록 함으로써, 자동차의 발진 및 차속의 가감속이 원활하게 이루어지도록 하며, 변속 조작시 운전 미숙에 따르는 기관의 멈춤이 적어 근래에 널리 사용되고 있다.

상기한 바와 같은 자동 변속기는 자동차의 주행 시 가속 페달을 밟는 정도와 차속에 따라 다단 변속되는 D 레인지와, 그리 급하지 않은 내리막 기리 오래 계속되는 경우나 커브가 많은 도로에서 적당한 2레인지, 그리고, 강한 브레이크 작동 상태를 필요로 하는 급 경사로의 내리막길이나 급커브가 계속되는 비탈길을 주행할 때 작용되는 L 레인지로 자동 변속되도록 구성되어 있다.

또한, 자동 변속기는 기관의 모든 요소가 해방되어 기관을 시동하거나 점검할 대 작용되는 N 레인지, 그리고, 자동차 주차 시 출력축을 기계적으로 고정토록 작용하는 P 레인지 및 자동차가 후진을 행할 때 작용되는 R 레인지로 자동 변속되도록 구성되어 있다.

상기한 D 레인지에서의 변속 작동은 쓰로틀 밸브의 개도 정도와 무관하게 항상 1속 또는 2속 상태에서 자동차가 발진하도록 하고, 차속에 따라 2속과 3속 등으로 업 시프트되도록 하고 있다.

이와 같은 D 레인지에서 쓰로틀 밸그가 점점 많이 열리게 되면 1속, 2속, 3속 드의 구동 기어가 변속되는 변속 점이 높아지게 되고, 차속이 떨어지면 3속, 2속, 1속 으로 자동적인 다운 시프트가 일어나게 되며, 이러한 D 레인지의 3속, 또는 2속 상태에서 급가속을 위해 가속 페달을 완전이 밟으면 자동 변속기는 변속점을 넘어 3속에서 2속으로, 또는 2속에서 1속으로 다운 시프트된다.

상기한 바와 같은 자동 변속기는 차속과 기관의 부하 및 변속 레버의 위치에 따라 자동적으로 유성 기어유닛의 브레이크 밴드와 클러치를 작용시켜 변속을 행하도록 하는 유압제어장치를 구비한다.

이와 같은 유압제어장치에 설치되는 각 밸브들을 대부분 TCU(transmission control unit)에 의해 매뉴얼 밸브로부터의 라인압의 유통을 단속할 수 있도록 함으로써, 토크 변환기의 후단에 위치되는 유성 기어 변속 장치가 엔진의 운전 상태와 차속 상태에 따라 업시프트 되거나 다운시프트의 변속 작동을 행하도록 하고 있다.

특히 주행 기능을 수행하는 D 레인지에서는 보통 1속에서 4속 근래 들어 5속 까지의 다단 변속을 행하도록 하고 있는데, 1속 변속 작동에서는 유성기어장치를 이루는 다수의 클러치 중에서 리어 클러치와 1방향 클러치가, 2속 상태에서는 리어 클러치와 킥다운 브레이크 밴드가, 3속에서는 프론트 클러치와 리어 클러치가, 4속에서는 다수의 클러치 중 앤드 클러치와 킥다운 클러치밴드가 작용하도록 하고 있다.

이와 같은 D 레이지 하에서 1속에서 4속 또는 5속까지로의 변속 작동을 위한 유성기어 장치의 각 요소들은 엔진의 운전 상태와 차속에 따라 TCU에서 인가되는 듀티제어신호에 의해 작동되는 어느 하나의 시프트 콘트롤 솔레노이드 밸브가 밸브 바디의 어느 한 시프트 컨트롤 밸브를 작동시키고, 컴퓨레셔 컨트롤 솔레노이드 밸브가 각 요소에 인가되는 압력을 조절하여 각 변속 상태에 알맞은 작동을 행할 수 있도록 하고 있다.

상기한 바와 같은 종래의 자동 변속기에 있어 변속 제어 과정을 살펴 보면, 도 1에 도시된 바와 같이, 변속 초기 필 타임, 변속 시작 구간, 변속 피드백 제어, 및 변속 동기 구간으로 변속된다. 즉, 도 1의 a)는 해방측 유압 제어 패턴을 보인 도이고, b)는 결합측 유압 제어 패턴을 를 보인 도이며, c)는 입력측 속도 센서의 출력 신호를 보인 도이고, d)는 출력측 속도 센서의 출력 신호를 보인 도이다.

특히 변속 중 피드백 구간에서의 변속은 기어 변속 장치의 입력측 속도 센서와 출력측 속도 센서로부터 공급되는 입력측 속도 및 출력측 속도값으로 결합측 및 해방측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴이 결정된다.

그러나, 상기의 입력측 속도 센서 및 출력측 속도 센서 중 적어도 하나 이상이 고장이 발생하여 입력측 속도 센서의 입력측 속도값이 0으로 떨어지면, 도 2에 도시된 바와 같이, 고장 발생한 입력측 속도 센서의 입력측 속도값과 출력측 속도 센서의 출력측 속도값으로 피드백 제어 구간에서 결합측 및 해방측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 보정하기 위한 입출력 속도값의 오차가 커지고 이러한 커진 입출력 속도값의 오차로 인해 보정된 결합측 및 해방측 클러치의 제어압이 커지므로 변속감이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 변속 중 피드백 제어 구간에서 입력측 속도 센서 및 출력측 속도 센서 중 하나 이상의 고장 여부를 진단하고 진단 결과 입력측 속도 센서의 고장 시 피드백 제어를 정지한 후 입출력 속도값의 차에 대한 평균값으로 유압 제어 듀티 패턴을 보정한 후 보정된 유압 제어 듀티 패턴에 따라 변속 동기시킴으로써, 입력측 속도 센서의 고장으로 인해 저하된 변속 응답성 및 변속감을 향상시킬 수 있는 자동 변 속기의 변속 제어 장치 및 방법을 제공하고자 함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 기술적 수단은,

변속 제어에 필요한 정보가 변속 제어 감지부에서 수집되어 변속 제어부로 제공하는 자동 변속기의 변속 제어 장치에 있어서,

상기 변속 제어부는,

수신디는 변속 제어 감지부의 입력측 속도 센서 및 출력측 속도 센서값을 근거로 결합측 및 해방측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 설정하고,

피드백 제어 시점에서 상기 입력측 속도 센서로부터 소정 주기로 설정 시간 동안 입력되는 입력측 속도값을 근거로 상기 입력측 속도 센서의 고장 여부를 진단하고,

진단 결과 상기 입력측 속도 센서의 고장 판정 시 피드백 제어를 정지한 후 오픈 루프(open loop) 방식으로 결합측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 보정한 후 변속 동기하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하고,

여기서, 상기 변속 제어부는,

소정 주기로 기 정해진 설정 시간 동안 입력측 속도값을 모니터링하고,

모니터링 결과 입력측 속도값의 변화율을 연산하며,

상기 연산된 입력측 속도값의 변화율을 기 설정된 임계값과 비교하고,

상기 비교 결과 상기 입력측 속도값의 변화율이 상기의 임계값 이상인 경우입력측 속도 센서를 고장으로 판정하도록 구비되는 것을 특징으로 하며,

또한 상기 변속 제어부는,

기 저장된 입출력 속도 값의 오차에 대한 평균값으로 결합측 및 해방측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 보정한 후 변속 동기하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 관점에 따른 기술적 수단은,

a) 자동 변속기의 변속을 총괄 제어하는 변속 제어부에서 변속 감지부의 입출력 속도 센서로부터 제공된 입력측 속도값을 수신하는 단계;

c) 상기 b)단계에서 수신된 입력측 속도값 및 출력측 속도값 및 변속 제어에 필요한 정보를 근거로 변속 시작하는 단계;

d) 변속 중 피드백 제어 시점에서 소정 주기로 기 정해진 설정 시간 동안 입력되는 상기 입력측 속도값을 근거로 상기 입력측 속도 센서의 고장 여부를 진단하는 단계;

e) 상기 d)단계의 진단 결과 입력측 속도값의 변화율이 기 설정된 임계값 이상인 경우 피드백 제어를 정지한 후 기 저장된 입출력 속도 값의 오차에 대한 평균값으로 결합측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 보정한 후 변속 동기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,

여기서, 상기 d) 단계는,

d-1) 소정 주기로 기 정해진 설정 시간 동안 입력측 속도값을 모니터링하는 단계;

d-2) 상기 d-1)단계에서 모니터링 결과 입력측 속도값의 변화율을 연산하는 단계;

d-3) 상기 연산된 입력측 속도값의 변화율을 기 설정된 임계값과 비교하는 단계; 및

d-4) 상기 비교 결과 상기 입력측 속도값의 변화율이 상기의 임계값 이상인 경우입력측 속도 센서를 고장으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 변속 중 피드백 제어 구간에서 입력측 속도 센서 및 출력측 속도 센서 중 하나 이상의 고장 여부를 진단하고 진단 결과 입력측 속도 센서의 고장 시 피드백 제어를 정지한 후 입출력 속도값의 차에 대한 평균값으로 유압 제어 듀티 패턴을 보정한 후 보정된 유압 제어 듀티 패턴에 따라 변속 동기시킴으로써, 입력측 속도 센서의 고장으로 인해 저하된 변속 응답성 및 변속감을 향상시킬 수 있는 효과를 얻는다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동 변속기의 변속 제어 장치의 구성 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진 제어 감지부(10)를 형성하는 소정 센서로부터 공급되는 현재 차량의 운행 상태가 엔진 제어유닛(20)으로 입력되면, 상기 엔진제어유닛(20)은 이들 정보를 미리 입력되어 있던 데이터와 비교 판단하여 엔진제어 구동 부(30)를 제어하여 엔진을 최적의 상태로 제어하게 된다.

이와 동시에 엔진제어유닛(20)에서는 변속 제어에 필요한 정보가 있으면 변속 제어 부(40)로 정보를 보내어 변속 제어가 이루어지도록 하는데 이때 변속 제어부(40)에서는 상기 엔진제어유닛(20)으로부터 전달되는 정보와 변속 제어 감지부(50)로부터 입력되는 정보를 미리 입력되어진 데이터와 비교 판단하여 변속 구동부(60)를 제어함으로써, 최적의 변속 제어가 이루어지게 하는 것이다.

상기에서 엔진 제어 감지부(10)는 공지에서와 같이, 차속 센서, 크랭크 센서, 엔진 회전수 센서, 냉각수온 센서, 터빈 회전수 센서, 쓰로틀 개도량 센서 등등 엔진 제어에 필요한 모든 정보를 검출하는 것을 의미하며, 변속 제어 감지부(50)는 입출력축 속도 센서, 유온 센서, 등등 변속 제어에 필요한 정보를 제공하는 센서들을 의미한다.

그리고, 엔진 제어 구동부(30)는 엔진 제어를 위한 모든 구동부를 의미하는데, 본 발명에서는 연료 계통을 특정할 수 있으며, 변속 구동부(60)는 자동 변속기, 결합측 클러치 및 해방측 클러치의 유압 제어 수단에 적용되는 모든 솔레노이드 밸브를 의미한다.

또한 상기 엔진제어유닛(20) 및 변속제어유닛(40) 사이의 정보 교환하는 통신 방법은 CAN 통신과 시리얼(Serial) 통신을 들 수가 있으며, 이들 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다.

이와 같은 엔진 제어 감지부(10)와 변속 제어 감지부(50)로부터 입력되는 신호들을 통해 엔진 제어 및 변속 제어가 이루어지게 되는데, 본 발명은 피드백 제어 구간에서 입출력측 속도 센서로부터 제공되는 입출력 속도값으로 기 설정된 결합측 및 해방측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 보정한다.

이때 상기 변속 제어 유닛(40)은 피드백 제어 시점(T1)에서 소정 시간 주기로 입력되는 입출력 속도 센서로부터 공급되는 입출력 속도값의 변화율을 연산하고 이 연산된 변화율이 기 설정된 임계값 이상인 경우 입출력 속도 센서 중 하나 이상이 고장으로 판정하여 상기 패드 백 제어를 정지한 후 오픈 루프 방식으로 제어하여 변속 동기를 실행한다.

즉,고장 발생된 입력측 속도 센서로부터 공급되는 입력측 속도값으로 결합측 클러치 및 해방측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 보정하는 피드백 제어가 정지되고 결합측 및 해방측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 기 설정된 입출력 속도값의 차에 대한 평균값으로 보정하므로 결합측 클러치 및 해방측 클러치의 유압 제어 응답성이 증가되고 변속감이 향상된다.

고장 발생한 입출력 속도 센서의 입출력 속도값으로의 피드백 제어를 정지하기 위해서는 도 3에 도시된 바와 같은 동작 과정을 통해 이루어지는데 이때 엔진 제어 감지부(10) 및 자동 변속 감지부(50)로부터 입력되는 신호를 엔진제어 유닛(20)과 자동 변속 제어 유닛(40)이 상호 정보를 교환하면서 엔진 제어 및 변속 제어를 행하게 된다(101).

상기한 변속 제어 유닛(40)은 변속 제어 중 피드백 제어 시작 시점에 도달하였는 지를 판단하고(103), 피드백 제어 시작 시점에 도달한 경우 상기 자동 변속 감지부(50)의 입력측 속도 센서로부터 입력되는 입력측 속도값을 소정 주기로 기 정해진 설정 시간 동안 수신한다(단계 105).

이때 상기 단계(105)의 소정 주기로 설정 시간 동안 수신되는 입력측 속도값의 변화율을 상기한 변속 제어 유닛(40)에서 연산하고(단계 106), 연산된 입력측 속도값의 변화율이 기 설정된 임계값과 비교하며(단계 107), 비교 결과 입출력 속도의 변화율이 상기의 임계값 이상인 경우 입력측 속도 센서를 고장으로 판정한다(단계 109).

이어 상기 변속 제어 유닛(40)은 오픈 루프(open loop) 방식으로 제어하여 기 저장된 입력측 속도값 차에 대한 평균값으로 결합측 유압 제어 듀티 패턴을 보정한 후(단계 111) 보정된 결합측 유압 제어 듀티 패턴에 따라 결합측 및 해방측 클러치를 동기시킨 후 변속 종료한다(단계 113). 보정된 결합측 및 해방측 클러치를 동기시킨 후 변속 종료하는 과정은 이미 공지의 기술이므로 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.

상기 단계(107)에서 입출력 속도의 변화율이 상기의 임계값 이상이 아닌 경우 기존의 폐루프 방식으로 결합측 및 해방측 유압 제어 듀티 패턴을 보정한 후 단계(113)로 진행한다.

상기 기존의 폐루프(close loop) 방식은 수신되는 입력측 속도값 및 출력측 속도값의 오차에 대한 PID 제어를 통해 결합측 및 해방측 유압 제어 듀티 패턴을 보정하며, 이때 입력측 속도값은 다시 궤환되며 이미 공지의 기술이므로 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사 상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 일반적인 자동 변속기의 결합측 및 해방측 유압 제어 듀티값을 보인 파형도이다.

도 2는 본 발명에 따른 자동 변속기의 구성을 보인 도이다.

도 3은 본 발명에 따른 변속 제어 과정을 보인 흐름도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엔진제어 감지부 20 : 엔진제어유닛(ECU)

30 : 엔진제어 구동부 40 : 자동변속유닛(TCU)

50 : 변속제어 감지부 60 : 변속 제어 구동부

Claims (5)

1. 변속 제어에 필요한 정보가 변속 제어 감지부에서 수집되어 변속 제어부로 제공하는 자동 변속기의 변속 제어 장치에 있어서,

   상기 변속 제어부는,

   수신디는 변속 제어 감지부의 입력측 속도 센서 및 출력측 속도 센서값을 근거로 결합측 및 해방측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 설정하고,

   피드백 제어 시점에서 상기 입력측 속도 센서로부터 소정 주기로 설정 시간 동안 입력되는 입력측 속도값을 근거로 상기 입력측 속도 센서의 고장 여부를 진단하고,

   진단 결과 상기 입력측 속도 센서의 고장 판정 시 피드백 제어를 정지한 후 오픈 루프(open loop) 방식으로 결합측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 보정한 후 변속 동기하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 변속 제어 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 변속 제어부는,

   소정 주기로 기 정해진 설정 시간 동안 입력측 속도값을 모니터링하고,

   모니터링 결과 입력측 속도값의 변화율을 연산하며,

   상기 연산된 입력측 속도값의 변화율을 기 설정된 임계값과 비교하고,

   상기 비교 결과 상기 입력측 속도값의 변화율이 상기의 임계값 이상인 경우입력측 속도 센서를 고장으로 판정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 자동 변속 기의 변속 제어 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 변속 제어부는,

   기 저장된 입출력 속도 값의 오차에 대한 평균값으로 결합측 및 해방측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 보정한 후 변속 동기하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 변속 제어 장치.
4. a) 자동 변속기의 변속을 총괄 제어하는 변속 제어부에서 변속 감지부의 입출력 속도 센서로부터 제공된 입력측 속도값을 수신하는 단계;

   c) 상기 b)단계에서 수신된 입력측 속도값 및 출력측 속도값 및 변속 제어에 필요한 정보를 근거로 변속 시작하는 단계;

   d) 변속 중 피드백 제어 시점에서 소정 주기로 기 정해진 설정 시간 동안 입력되는 상기 입력측 속도값을 근거로 상기 입력측 속도 센서의 고장 여부를 진단하는 단계;

   e) 상기 d)단계의 진단 결과 입력측 속도값의 변화율이 기 설정된 임계값 이상인 경우 피드백 제어를 정지한 후 기 저장된 입출력 속도 값의 오차에 대한 평균값으로 결합측 클러치의 유압 제어 듀티 패턴을 보정한 후 변속 동기하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 변속 제어 방법
5. 제4항에 있어서, 상기 d) 단계는,

   d-1) 소정 주기로 기 정해진 설정 시간 동안 입력측 속도값을 모니터링하는 단계;

   d-2) 상기 d-1)단계에서 모니터링 결과 입력측 속도값의 변화율을 연산하는 단계;

   d-3) 상기 연산된 입력측 속도값의 변화율을 기 설정된 임계값과 비교하는 단계; 및

   d-4) 상기 비교 결과 상기 입력측 속도값의 변화율이 상기의 임계값 이상인 경우입력측 속도 센서를 고장으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 변속 제어 장치.

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