KR20090111176A - 자동변속기의 변속 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 킥다운 변속에 대한 응답성을 향상시킨 자동변속기의 변속 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법은, 변속이 진행되는 경우 터빈 회전수 기울기를 검출하는 단계; 상기 터빈 회전수 기울기에 따른 전자 스로틀 개도 점프량만큼 전자 스로틀 개도를 급격히 감소시키는 단계; 상기 전자 스로틀 개도를 서서히 감소시키는 단계; 그리고 상기 전자 스로틀 개도를 서서히 증가시키는 단계;를 포함할 수 있다.

결합 요소, 해방 요소, 전자 스로틀

Description

자동변속기의 변속 제어 방법 및 그 장치{SHIFT CONTROL METHOD OF AUTOMATIC TRANSMISSION AND SHIFT CONTROL SYSTEM THEREOF}

본 발명은 자동변속기의 변속 제어 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 킥다운 변속에 대한 응답성을 향상시킨 자동변속기의 변속 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 클러치 대 클러치(clutch-to-clutch) 변속 제어는 1개의 마찰요소를 해제하고 다른 1개의 마찰 요소를 결합함으로써 수행된다. 이 경우, 해방 요소의 유압에 의하여 터빈 회전수의 기울기가 제어되고 이에 따라 변속이 제어된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 변속 신호가 검출되면 해방 요소의 유압을 급격히 낮춘 후 서서히 증가시키면서 터빈 회전수의 기울기를 제어한다. 이 과정에서, 결합 요소의 유압은 프리 챠지(pre-charge)된 후 대기압(stand-by pressure)으로 유지된다. 그 후, 변속 동기점에 도달되면 해방 요소의 유압을 급격히 낮추고 결합 요소의 유압은 결합압까지 신속히 증가시켜 변속을 완료한다.

그러나 특정한 스킵 시프트(skip shift)를 수행하는 경우 2개의 마찰요소를 해방하고 다른 2개의 마찰요소를 체결하여야 하는 경우가 있다. 그러나 2개의 마찰 요소를 해방하고 다른 2개의 마찰 요소를 체결하는 제어 방법은 구현하기가 어려운 것으로 이해되고 있다.

따라서, 스킵 시프트의 경우, 제어가 용이한 2개의 변속을 연속해서 수행함으로써 구현하는 방향으로 연구가 진행되었다. 즉, 1개의 해방 요소가 해방되고 1개의 결합 요소가 체결되는 제1변속을 완료한 후 다른 1개의 해방 요소가 해방되고 다른 1개의 결합 요소가 체결되는 제2변속을 수행하였다.

그러나, 이러한 스킵 시프트 제어 방법은 2개의 변속과정을 연속해서 수행하여야 하므로 변속시간이 길어지고 변속감이 나빠지는 문제점이 있었다. 즉, 제1해방 요소의 유압에 의하여 제1변속을 진행한 후 제2해방 요소의 유압에 의하여 제2변속을 진행하게 되므로 변속 시간이 지연되고 변속에 대한 응답성이 떨어지게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 제1변속과 제2변속을 중첩시켜 스킵 시프트를 완료하는 자동변속기의 변속 제어 방법이 연구되었다. 그러나 이러한 방법에 의하더라도 8단에서 2단으로의 변속과 같이 여러 번의 변속 과정을 거쳐야 하는 경우에는 변속 시간이 지연되고 변속에 대한 응답성이 떨어지게 되었다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 킥다운 변속시 엔진 입력 토크를 낮추고 결합 요소를 제어함으로써 부드러운 변속이 가능한 자동변속기의 변속 제어 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 킥다운 변속시 해방 요소의 제어를 최소화하고 결합 요소의 제어만으로 변속을 진행하도록 함으로써 변속감 및 변속 응답성이 향상된 자동변속기의 변속 제어 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법은, 변속이 진행되는 경우 터빈 회전수 기울기를 검출하는 단계; 상기 터빈 회전수 기울기에 따른 전자 스로틀 개도 점프량만큼 전자 스로틀 개도를 급격히 감소시키는 단계; 상기 전자 스로틀 개도를 서서히 감소시키는 단계; 그리고 상기 전자 스로틀 개도를 서서히 증가시키는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 전자 스로틀 개도는 변속 시작점에서 급격히 감소될 수 있다.

상기 변속 시작점은 제1변속단의 터빈 회전수보다 제1설정 터빈수만큼 증가된 점일 수 있다.

상기 전자 스로틀 개도는 변속 시작점으로부터 터빈 회전수 기울기 천이점까 지 제1설정 기울기로 서서히 감소될 수 있다.

상기 전자 스로틀 개도는 변속 천이점으로부터 1차 동기점으로부터 설정 시간이 지난 2차 동기점까지 제2설정 기울기로 서서히 증가될 수 있다.

상기 1차 동기점은 제2변속단의 터빈 회전수보다 제2설정 터빈수만큼 감소된 점일 수 있다.

상기 변속은 결합요소의 유압만을 제어함으로써 진행될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 장치는, 변속 조건을 만족하는지 판단하는 변속 판단 모듈; 상기 변속 조건을 만족하는 경우, 터빈 회전수 기울기와 전자 스로틀 개도 점프량을 계산하는 전자 스로틀 개도 점프량 계산 모듈; 그리고 유압 제어 유닛을 제어함으로써 변속을 진행시키고, 상기 전자 스로틀 개도 점프량 계산 모듈에서 계산된 전자 스로틀 개도 점프량 및 변속의 진행 과정을 기초로 전자 스로틀을 제어하는 제어 유닛;을 포함할 수 있다.

상기 제어 유닛은 변속 시작점에서 상기 전자 스로틀 개도 점프량만큼 전자 스로틀 개도를 급격히 감소시킬 수 있다.

상기 제어 유닛은 변속 시작점부터 터빈 회전수 기울기 천이점까지 전자 스로틀 개도를 제1설정 기울기로 서서히 감소시킬 수 있다.

상기 제어 유닛은 터빈 회전수 기울기 천이점부터 1차 동기점으로부터 설정 시간이 지난 2차 동기점까지 전자 스로틀 개도를 제2설정 기울기로 서서히 증가시킬 수 있다.

상기 제어 유닛은 결합요소의 유압만을 제어함으로써 변속을 진행시킬 수 있 다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 변속 제어 장치는 결합요소와 해방요소를 포함하는 복수개의 마찰요소를 제어하여 변속을 구현하되, 상기 결합요소의 제어만으로 변속이 진행되도록 변속 시 엔진 출력을 저감하는 제어 유닛을 포함할 수 있다.

상기 제어 유닛은 변속 시작점에서 엔진 출력을 설정된 값만큼 급격히 감속한 후 서서히 감소시킬 수 있다.

상기 제어 유닛은 터빈 회전수 기울기 천이점부터 엔진 출력을 서서히 회복시킬 수 있다.

상기 설정된 값은 터빈 회전수 기울기의 함수로 정해져 있을 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 변속시 엔진 입력 토크를 낮추고 변속을 진행한 후 변속이 완료되면 엔진의 입력 토크를 정상 토크로 회복시키므로 부드러운 변속이 가능하다.

또한, 해방 요소의 제어를 최소화하고 결합 요소의 제어만으로 변속을 진행하므로 변속감 및 변속 응답성이 향상된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 장치의 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 장치는 엔진 회전수 검출기(10), 터빈 회전수 검출기(20), 타이머(30), 스로틀 개도 검출기(40), 차속 검출기(50), 제어 유닛(60), 유압 제어 유닛(70), 그리고 전자 스로틀(80)을 포함한다.

엔진 회전수 검출기(10)는 크랭크 샤프트(도시하지 않음)에 장착되어 있으며, 크랭크 샤프트의 위상 변화로부터 엔진의 회전수를 검출하고, 이에 대한 신호를 제어 유닛(60)에 전달한다.

터빈 회전수 검출기(20)는 자동변속기의 입력 토크로 작용하는 터빈 회전수를 검출하여 이에 대한 신호를 제어 유닛(60)에 전달한다.

타이머(30)는 제어 유닛(60)에 전기적으로 연결되어 있으며, 제어 유닛(60)의 제어에 의하여 변속에 소요된 시간 등을 측정하여 이에 대한 신호를 제어 유닛(60)에 전달한다.

스로틀 개도 측정기(40)는 가속페달의 작동 정도에 의해 동작되는 스로틀 밸브의 개도 변화를 검출하여 그에 대한 신호를 제어 유닛(60)에 전달한다.

차속 검출기(50)는 차량의 속도를 검출하여 그에 대한 신호를 제어 유닛(60)에 전달한다.

제어 유닛(60)은 설정된 프로그램에 의해 동작되는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.

상기 제어 유닛(60)은 상기 엔진 회전수 검출기(10), 터빈 회전수 검출기(20), 타이머(30), 스로틀 개도 측정기(40), 그리고 차속 검출기(50)로부터 각각 엔진 회전수 신호, 터빈 회전수 신호, 시간 신호, 스로틀 개도 신호, 그리고 차속 신호를 전달받는다.

제어 유닛(60)은 상기 신호들에 대응하는 변속 제어 신호를 생성하고 상기 유압 제어 유닛(70)에 전달한다. 제어 유닛(60)은 터빈 회전수 기울기를 계산하고 상기 터빈 회전수 기울기에 따른 전자 스로틀 개도 점프량(α)을 계산한다.

또한, 제어 유닛(60)은 맵 테이블(도시하지 않음)을 포함한다. 상기 맵 테이블에는 각 변속단에서 차속에 대응하는 스로틀 개도가 저장되어 있다. 따라서, 제어 유닛(60)은 상기 스로틀 개도 신호 및 상기 차속 신호를 기초로 목표 변속단을 계산하고, 변속 조건을 만족하였는지 결정한다.

또한, 상기 맵 테이블에는 터빈 회전수 기울기에 따른 전자 스로틀 개도 점프량(α)이 저장되어 있다.

이러한 맵 테이블에 저장되는 구체적인 값들은, 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법 및 그 시스템이 구현될 차량 및/또는 엔진의 제원에 따라 당업자가 바람직한 값으로 설정할 수 있다.

유압 제어 유닛(70)은 상기 제어 유닛(60)으로부터 변속 제어 신호를 전달받아 각 해방 요소 및 결합 요소에 가해지는 유압을 제어한다. 상기 유압 제어 유닛(70)은 각 해방 요소 및 결합 요소에 가해지는 유압을 제어하는 적어도 하나 이상의 제어 밸브와 솔레노이드 밸브를 포함한다.

전자 스로틀(80)은 상기 제어 유닛(60)에 의하여 제어되며 엔진(도시하지 않음)의 출력을 제어한다. 즉, 전자 스로틀(80)의 개도가 커지면 엔진의 출력이 증대되고, 전자 스로틀(80)의 개도가 작아지면 엔진의 출력이 작아진다.

이하, 도 2 및 도 3을 참고로, 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법의 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법에서 전자 스로틀의 제어도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 차량이 운행 상태인 경우 제어 유닛(60)은 각 검출기(10, 20, 40, 50)로부터 전달 받은 신호들을 기초로 변속 조건을 만족하는지 판단한다(S110). 이러한 변속 조건은 당업자에 의하여 임의로 설정될 수 있다.

만일 상기 S110 단계에서 변속 조건이 만족되지 않으면, 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법을 종료한다.

만일 상기 S110 단계에서 변속 조건이 만족되면, 제어 유닛(60)은 터빈 회전수 검출기(20)로부터 전달되는 터빈 회전수 신호를 기초로 터빈 회전수 기울기를 검출한다(S120). 또한, 상기 제어 유닛(60)은 변속 제어 신호를 생성하고 이 변속 제어 신호에 따라 유압 제어 유닛(70)을 작동시킴으로써 변속을 진행한다.

한편, 변속 조건이 만족된 시점은 변속 개시점(Shift Start point; SS)이라 한 다.

그 후, 상기 제어 유닛(60)은 변속 시작점(Shift Begin point; SB)을 검출한다(S130). 상기 변속 시작점(SB)은 제1변속단의 터빈 회전수보다 제1설정 터빈 회전수(γ1)만큼 증가된 점으로 할 수 있으며, 상기 제1설정 터빈 회전수(γ1)는 1~5%일 수 있다.

변속 시작점(SB)이 검출되면, 제어 유닛(60)은 전자 스로틀 개도를 상기 터빈 회전수 기울기에 따른 전자 스로틀 개도 점프량(α)만큼 급격히 감소시킨다(S140). 따라서, 엔진의 출력이 저감된다.

상기 전자 스로틀 개도 점프량(α)은 터빈 회전수 기울기에 관한 함수로 미리 설정되어 있을 수 있다. 이 외에도, 상기 전자 스로틀 개도 점프량(α)은 가속페달의 누름 정도에 따른 함수로 미리 설정될 수도 있다.

그 후, 제어 유닛(60)은 상기 전자 스로틀 개도를 제1설정 기울기(β1%/sec)로 서서히 감소시킨다(S150). 이 경우, 엔진 회전수는 서서히 증가하게 된다.

전자 스로틀 개도를 서서히 감소시키는 동안, 제어 유닛(60)은 1차 동기점(SF1)에 도달했는지 판단한다(S160). 상기 1차 동기점(SF1)은 변속이 정상적으로 진행되는지 판단하기 위한 것으로, 제2변속단의 터빈 회전수보다 제2설정 터빈 회전수(γ2)만큼 낮은 점으로 할 수 있다. 상기 제2설정 터빈 회전수(γ2)는 1~5%일 수 있다.

만일 상기 S160 단계에서 1차 동기점(SF1)에 도달하지 않았으면, 제어 유닛(60)은 전자 스로틀 개도를 계속하여 서서히 감소시킨다.

만일 상기 S160 단계에서 1차 동기점(SF1)에 도달하였다면, 제어 유닛(60)은 터빈 회전수 기울기 천이점에 도달하였는지 판단한다(S170). 상기 터빈 회전수 기울기 천이점은 터빈 회전수의 기울기가 양(+)에서 음(-)으로 변화하는 점이다.

만일 터빈 회전수 기울기 천이점에 도달하였다면, 제어 유닛(60)은 엔진의 출력 저하를 방지하기 위하여 전자 스로틀 개도를 제2설정 기울기(β2%/sec)로 서서히 증가시킨다(S180).

그 후, 제어 유닛(60)은 런업(run-up)을 방지하기 위하여 2차 동기점(SF2)에 도달하였는지 판단한다(S190). 상기 2차 동기점(SF2)은 1차 동기점(SF1)으로부터 설정 시간(t1)이 경과한 점으로 할 수 있으며, 상기 설정 시간(t1)은 변속 충격이 발생하지 않도록 용이하게 설정할 수 있다. 상기 설정 시간(t1)은 80~120ms일 수 있다.

만일 S190 단계에서 2차 동기점(SF2)에 도달하지 않았으면, 제어 유닛(60)은 계속하여 전자 스로틀 개도를 서서히 증가시킨다.

만일 S190 단계에서 2차 동기점(SF2)에 도달하였다면 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법을 종료한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법을 적용한 경우, 엔진 회전수와 터빈 회전수를 도시한 그래프이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법에 따르면 해방 유압의 제어가 최소화된다. 대신에, 결합 유압의 제어를 통해 터빈 회전수 기울기가 제어된다. 즉, 엔진의 출력을 낮추기 위해 전자 스로틀 개도 를 낮춘 후 결합 유압을 서서히 상승시킴으로써 터빈 회전수 기울기를 제어하게 된다.

도 4에 도시된 엔진 회전수와 터빈 회전수의 그래프를 도 5에 도시된 엔진 회전수와 터빈 회전수의 그래프와 비교하면, 변속에 대한 응답성이 향상되고 변속 시간이 줄어듦을 알 수 있다.

이상으로 본 발명에 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.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 장치의 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법의 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법에서 전자 스로틀의 제어도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어 방법을 적용한 경우, 엔진 회전수와 터빈 회전수를 도시한 그래프이다.

도 5는 종래의 자동변속기의 변속 제어 방법을 적용한 경우. 엔진 회전수와 터빈 회전수를 도시한 그래프이다.

Claims (16)

1. 변속이 진행되는 경우 터빈 회전수 기울기를 검출하는 단계;

   상기 터빈 회전수 기울기에 따른 전자 스로틀 개도 점프량만큼 전자 스로틀 개도를 급격히 감소시키는 단계;

   상기 전자 스로틀 개도를 서서히 감소시키는 단계; 그리고

   상기 전자 스로틀 개도를 서서히 증가시키는 단계;

   를 포함하는 자동변속기의 변속 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 전자 스로틀 개도는 변속 시작점에서 급격히 감소되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 변속 제어 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 변속 시작점은 제1변속단의 터빈 회전수보다 제1설정 터빈수만큼 증가된 점인 것을 특징으로 하는 자동변속기의 변속 제어 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 전자 스로틀 개도는 변속 시작점으로부터 터빈 회전수 기울기 천이점까지 제1설정 기울기로 서서히 감소되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 변속 제어 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 전자 스로틀 개도는 변속 천이점으로부터 1차 동기점으로부터 설정 시간이 지난 2차 동기점까지 제2설정 기울기로 서서히 증가되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 변속 제어 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 1차 동기점은 제2변속단의 터빈 회전수보다 제2설정 터빈수만큼 감소된 점인 것을 특징으로 하는 자동변속기의 변속 제어 방법.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 변속은 결합요소의 유압만을 제어함으로써 진행되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 변속 제어 방법.
8. 변속 조건을 만족하는지 판단하는 변속 판단 모듈;

   상기 변속 조건을 만족하는 경우, 터빈 회전수 기울기와 전자 스로틀 개도 점프량을 계산하는 전자 스로틀 개도 점프량 계산 모듈; 그리고

   유압 제어 유닛을 제어함으로써 변속을 진행시키고, 상기 전자 스로틀 개도 점프량 계산 모듈에서 계산된 전자 스로틀 개도 점프량 및 변속의 진행 과정을 기 초로 전자 스로틀을 제어하는 제어 유닛;

   을 포함하는 자동변속기의 변속 제어 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제어 유닛은 변속 시작점에서 상기 전자 스로틀 개도 점프량만큼 전자 스로틀 개도를 급격히 감소시키는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 변속 제어 장치.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 제어 유닛은 변속 시작점부터 터빈 회전수 기울기 천이점까지 전자 스로틀 개도를 제1설정 기울기로 서서히 감소시키는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 변속 제어 장치.
11. 제 8항에 있어서,

    상기 제어 유닛은 터빈 회전수 기울기 천이점부터 1차 동기점으로부터 설정 시간이 지난 2차 동기점까지 전자 스로틀 개도를 제2설정 기울기로 서서히 증가시키는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 변속 제어 장치.
12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 하나의 항에 있어서,

    상기 제어 유닛은 결합요소의 유압만을 제어함으로써 변속을 진행시키는 것 을 특징으로 하는 자동변속기의 변속 제어 장치.
13. 결합요소와 해방요소를 포함하는 복수개의 마찰요소를 제어하여 변속을 구현하는 자동변속기의 변속 제어 장치에 있어서,

    결합요소의 제어만으로 변속이 진행되도록 변속 시 엔진 출력을 저감하는 제어 유닛을 포함하는 변속 제어 장치.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 제어 유닛은 변속 시작점에서 엔진 출력을 설정된 값만큼 급격히 감속한 후 서서히 감소시키는 것을 특징으로 하는 변속 제어 장치.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 제어 유닛은 터빈 회전수 기울기 천이점부터 엔진 출력을 서서히 회복시키는 것을 특징으로 하는 변속 제어 장치.
16. 제 14항에 있어서,

    상기 설정된 값은 터빈 회전수 기울기의 함수로 정해져 있는 것을 특징으로 하는 변속 제어장치.

Images