KR20110113749A - 낮은 접지력 조건하에서 출발중의 무단 변속기 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

낮은 접지력 조건하에서 출발중의 무단 변속기 제어 방법 및 시스템 Download PDF

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쥘리엥 마이나르
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르노 에스.아.에스.
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Abstract

자동차의 내부 연소 엔진(5)과 구동 휘일(11) 사이에 장착된 무단 변속기의 제어 방법이 개시되며, 무단 변속기는 적어도 하나의 수동 모드 및 보조 모드를 작동시킬 수 있다. 제어 방법은, 무단 변속기의 보조 모드에 대응하는 제 1 토크 비율이 평가되는 단계; 각각의 순간에, 무단 변속기의 출력 토크와 입력 토크 사이의 제 2 토크 비율이 계산되는 단계; 제 1 비율과 제 2 비율이 비교되는 단계; 내부 연소 엔진의 제한 토크가 추론되는 단계;를 포함한다.

Description

낮은 접지력 조건하에서 출발중의 무단 변속기 제어 방법 및 시스템{System and method for controlling an infinitely variable transmission during a start under low grip conditions}
본 발명의 분야는 자동차 변속기의 제어에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무단 변속기(본원 발명에서 CVT 로 칭함)의 제어에 관한 것이다.
낮은 접지 계수를 가진 지면에서 구동 휘일의 미끄러짐 없이 자동차를 출발시키는 것은 휘일 토크를 낮추는 것을 수반한다. 그러한 조건을 달성하도록, 몇개의 기어들을 가진 수동 또는 자동 기어 박스가 제공된 자동차의 운전자들은 휘일의 토크 감소를 달성하기 위하여 제 2 기어 또는 제 3 기어를 항상 선택한다.
특정의 무단 변속기의 경우에, 차량이 정지 상태일 때 기어를 수정하는 것은 불가능하다. 실제에 있어서, 차량이 정지될 때 가변 속도 기어 장치는 정지된다. 따라서, 수동 또는 자동 기어 박스의 제 2 단 기어 또는 제 3 단 기어로 출발하는 것과 비교되는 엔진의 회전 속도 및 휘일의 토크 특성을 가지고 출발하는 것이 보조 없이는 불가능하다.
미국 특허 출원 US 2006-0014609 는 무단 가변 기어박스의 제어 방법을 개시하는데, 이것은 수동 또는 자동 기어 박스에 적용될 수 있는 것으로서, 미끄러운 지면에서 휘일의 토크를 감소시킬 수 있다. 이를 위해서, 운전자에 의하여 작동된 작동 모드는 엔진 토크를 감소시킨다. 휘일의 토크는 그에 따라서 감소된다. 토크 감소는 캘리브레이션을 통해 얻어져서, 엔진 유닛의 낮은 회전 속도에서 엔진 토크를 감소시키고, 높은 회전 속도에서 엔진 토크들에 거의 변화를 일으키지 않는다. 몇가지 상이한 캘리브레이션들이 설명된다. 그러나, 그러한 캘리브레이션들의 미세한 튜닝(tuning)은 비용이 많이 소요되고, 그것을 이용하는 것은 운전자가 겪을 수 있는 여러 조건들에 거의 적절하지 않다.
미국 특허 US 5586953 은 낮은 기어들로 복귀되는 변속기의 용량을 제한함으로써 엔진 제동을 향상시킬 수 있는 제어 방법을 개시한다.
일본 특허 출원 JP 11344109 는 제 2 단 기어에 대응하는 토크 비율에서 차량이 정지되도록 토크 비율을 제한하는 방법을 개시한다. 따라서, 차량은 접지력에 유리한 제 2 단 기어에서 다시 출발한다.
이러한 방법들은 미끄러짐을 회피하기 위하여 차량의 정지 전에 변속기의 비율을 제한한다는 점이 주목되어야 한다. 이러한 방법들은 차량이 정지되었을 때 활성화된다면 효과적이지 않은 것이다.
본 발명의 목적은 미끄러운 지면에서 무단 변속기를 제어하는 방법 및 시스템을 제공하는 것으로서, 여기에서는 엔진 토크가 운전자에게 제 2 단 또는 제 3 단 기어 비율을 시뮬레이션하기 위하여 감소된다.
본 발명의 다른 목적은 운전자 측에서 개별 기어들을 지각하는 것을 포함하는 무단 변속기의 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 미끄러운 지면에서 출발하는 것을 용이하게 하기 위하여 운전자가 휘일상에 토크를 더 잘 조절할 수 있게 하는 무단 변속기의 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
일 구현예에 따르면, 자동차의 내부 연소 엔진과 구동 휘일 사이에 장착된 무단 변속기의 제어 방법이 정의되며, 무단 변속기는 적어도 하나의 수동 모드 및 보조 모드에 따라서 작동될 수 있다. 제어 방법은:
무단 변속기의 보조 모드에 대응하는 제 1 토크 비율이 평가되는 단계;
각각의 순간에, 무단 변속기의 출력 토크와 입력 토크 사이의 제 2 토크 비율이 계산되는 단계;
제 1 비율과 제 2 비율이 비교되는 단계;
내부 연소 엔진의 제한 토크가 추론되는 단계;를 포함한다.
다양한 보조 모드들중에, 제 1 단 기어 박스 비율과 상이한 비율을 가진 적어도 하나의 스노우 모드(snow mode)를 포함하는 무단 변속기에 대하여, 저장된 쓰레숄드(stored threshold)에 대한 무단 변속기의 입력에서의 회전 속도와 엔진의 회전 속도 사이의 차이 및 운전자로부터의 토크 요청(torque request)에 따라서, 스노우 모드의 재가속(re-acceleration) 단계 또는 출발 단계가 활성화될 수 있다.
재가속 단계 동안에 제한 토크의 계산은, 변속기의 비율, 관련된 기어에 대한 수동 모드에서의 배리오그램(variogram)으로부터 유도된 비율, 보조 모드의 배리오그램으로부터 유도된 비율 및, 열 연소 엔진의 토크의 비교로부터 유도될 수 있다.
동시에,
운전자가 높은 단의 기어로부터의 변화를 요청하고,
차량의 속도가 제 1 저장 속도보다 느리고,
활성 작동 모드가 수동 모드일 때, 제 2 단 기어 스노우 모드가 활성화될 수 있다.
동시에,
고단 기어(higher gear)로부터의 변화가 필요하고;
활성 작동 모드가 제 2 단 기어 스노우 모드일 때, 제 3 단 기어 스노우 모드가 활성화될 수 있다.
보조 모드로부터 수동 모드로의 변화시에, 이전의 활성 보조 모드는 비율 조건들이 충족될 때 상기 보조 모드를 차후에 재활성화시키기 위하여 저장될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 자동차의 내부 연소 엔진과 구동 휘일 사이에 장착된, 무단 변속기의 제어 시스템이 한정되며, 무단 변속기는 적어도 하나의 수동 모드 및 하나의 보조 모드에 따라서 작동될 수 있다. 그 시스템은,
각각의 순간에 무단 변속기(CVT)의 입력 토크와 출력 토크 사이의 제 1 토크 비율을 판단할 수 있는 기어 수단;
무단 변속기(CVT)의 보조 모드에 대응하는 제 2 토크 비율을 평가할 수 있는 기어 수단;
제 1 비율과 제 2 비율 사이의 비율에 따라서 보정 파라미터(correction parameter)를 평가할 수 있는 계산 수단;
보정 인자(correction factor)에 따라서 내부 연소 엔진의 제한 토크를 판단할 수 있는 판단 수단;을 포함한다.
제어 시스템은 각각의 기어 및 각각의 모드에 대한 차량 속도에 따라서 내부 연소 엔진의 회전 속도 비율의 적어도 하나의 맵핑(mapping)을 포함할 수 있다. 제어 시스템은 적어도 하나의 맵핑 및 차량의 작동 파라미터(operating parameter)에 따라서 비율 및 제한 토크(limiting torque)를 판단할 수 있다.
제어 시스템은 메모리를 포함할 수 있고, 무단 변속기는, 여러 보조 모드들중에, 제 1 단 기어 박스 비율과 상이한 비율을 가진 적어도 하나의 스노우 모드를 포함할 수 있다. 제어 시스템은 수동 모드로의 변화시의 마지막 활성 스노우 모드에 대응하는 비율을 저장할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 설명을 읽음으로써 명백해질 것이며, 그 설명은 오직 비제한적인 예로서 주어진다.
본 발명에 의하여, 무단 변속기를 포함하는 차량이 낮은 접지력의 미끄러운 지면에서도 원활하게 작동할 수 있다.
도 1 은 낮은 접지력 조건에서 무단 변속기의 제어 방법을 도시한다.
도 2 는 무단 변속기에 연결되고 포함된 주 요소들을 도시한다.
도 3a 는 제어 방법의 다양한 모드들의 활성화 및 비활성화를 위한 조건들을 판단하는 방법의 주 단계들을 도시한다.
도 3b 는 제어 방법의 주 저장 단계들을 도시한다.
도 4 는 제어 방법의 스노우 모드 변화 방법의 주 단계들을 도시한다.
도 5 는 제어 방법의 비율 계산 방법의 주 단계들을 도시한다.
도 6 은 제어 방법의 휘일에서 토크를 제한하는 방법의 주 단계들을 도시한다.
도 7 은 재가속의 경우에 휘일의 토크를 제한하는 방법의 주 단계들을 도시한다.
도 8 은 제어 시스템의 주 요소들을 도시한다.
도 1 은 미끄러운 지면상에서 무단 변속기(continuosly variable transmission)를 제어하기 위한 방법(1)의 주 단계들을 도시한다. 제어 방법은 다양한 모드들의 활성화 또는 비활성화를 위한 상태를 결정하기 위한 방법(2), 비율 계산 방법(3) 및, 휘일상에서 토크를 제한하기 위한 방법(4)을 포함한다.
도 2 는 무단 변속기에 연결되고 그에 포함된 주 요소들을 포함한다. 엔진(5)은 무단 변속기의 입력부에 연결된다. 적어도 하나의 구동 휘일(11)이 무단 변속기의 출력부에 연결된다. 무단 변속기는 유압 토크 콘버터(6), 조향 장치(7), 제 1 풀리(pulley, 8), 제 2 풀리(9) 및, 분배 장치(10)를 구비한다. 유압 토크 콘버터(hydraulic torque converter, 6)는 임펠러(impeller, 6a), 고정자(6b) 및 터빈(6c)을 구비한다. 제 1 샤프트와 엔진 샤프트 사이의 직접적인 연결을 얻기 위하여, 소위 록업 스위치(lock-up switch, 6d)가 터빈(6c)을 임펠러(6a)에 고정되게 부착할 수 있도록 존재한다.
다수의 양(quantity)들이 위에서 설명된 유닛들중 일부의 특징을 나타내도록 이용될 수 있다. 이들은 차량 속도(Veh_Spee), 터빈 출력 토크(Turbine_Torque), 엔진 회전 속도(Engine_rev), 무단 변속기의 오일 온도(CVT_Oil_Temp), 제 2 풀리 출력 토크(Sec_Pulley_tq) 및 터빈 회전 속도(Turbine_rev)를 포함한다.
또한, 초기 비율 변수(initial ratio variable)는 제 1 풀리(8)의 회전 속도와 제 2 풀리(9)의 회전 속도 사이의 비율로서 정의된다.
초기 록업 변수(initial Lockup variable)도 정의되는데, 이는 소위 록업 스위치(lockup switch)의 상태를 반영한다. 이러한 변수들은 스위치가 맞물려 있는지 또는 해제되어 있는지의 여부에 따라서, 2 개의 값들을 취할 수 있다.
도 3 은 제어 방법의 다양한 모드들의 활성화 또는 비활성화에 대한 상태를 결정하기 위한 방법에 포함된 주요 단계들을 도시한다.
제어 방법은 수동 모드, 제 2 단 기어 스노우 모드(second gear snow mode), 및 제 3 단 기어 스노우 모드(thir gear snow mode)를 포함한다. 수동 모드는 출발 보조(take-off assistance)를 포함하지 않고, 차량 속도에 따른 조건들에 따라서 모든 기어 박스 비율들이 접근될 수 있는 모드에 대응한다. 특히, 정지되었을 때, 오직 제 1 단 기어만이 활성화될 수 있다. 제 2 단 기어 스노우 모드는 무단 변속기에 의한 엔진 토크를 제한하는 것에 의하여, 제 2 단 기어가 활성화된 차량의 거동이 시뮬레이션되는 보조 모드(asssited mode)이다. 따라서 운전자는 수동 모드의 제 2 단 기어가 활성화되었다면 차량에 나타냈을 거동에 유사한 차량의 거동을 인식하게 된다. 마찬가지로, 제 3 단 기어 스노우 모드는 제 3 단 기어가 시뮬레이션되는 보조 모드에 대응한다. 하나의 모드로부터 다른 모드로의 변화는 운전자로부터의 요청에 의해 야기될 수 있다.
더욱이, 스노우 모드들 각각은 출발 스노우 모드 및 재가속 스노우 모드를 포함하며, 이들은 상호 배타적이다. 이들 모드들을 활성화시키기 위한 양상(modalities)들은 이후에 설명될 것이다.
정상의 수동 모드는 각각의 기어에 대하여, 차량의 속도(Veh_speed)에 따라서 엔진 회전 속도(Engine_rev)의 맵핑(mapping)을 포함한다.
제 1 풀리가 그 아래로 떨어지면 안되는 회전 속도를 정의하기 위한 한계 맵핑(limit mapping)도 존재한다. 그러한 맵핑은 결국 엔진의 회전 속도(Engine_rev)를 제한한다.
수동 모드에 연결된 맵핑들의 세트는 배리오그램(variogram)으로 호칭된다.
제어 방법은 단계(12)에서 시작되며, 차량은 수동 모드에 있다. 차량 정지 조건 또는 차량 서행 조건이 적용된다. 차량 속도가 캘리브레이션에 의해 결정된, 쓰레숄드 속도(V1)보다 작다면, 차량은 서행 상황에 있다고 일컬어진다.
만약 차량 속도가 값(V1) 보다 느리고, 운전자가 높은 기어로 기어 변환을 요청하고, 조건(Accel_off)이 만족된다면, 방법은 단계(13)에서 계속되어, 활성 모드는 스노우 모드(2)이다. 액셀레이터 페달이 해제되었다면 조건(Accel_off)은 트루(true)이다. 보다 상세하게는, 단계(13)가 소위 제 2 단 기어 출발 스노우 모드에 대응한다. 만약 엔진의 회전 속도(Engine_Rev)와 터빈의 회전 속도(Turbine_Rev) 사이의 차이가 쓰레숄드(Thd1)보다 작고, 조건(Accel_off)이 충족된다면, 방법은 단계(14)에서 계속된다. 단계(14)는 소위 제 2 단 기어 재가속 스노우 모드에 대응한다. 실제에 있어서, 제한 토크의 계산은 출발의 경우들 및 재가속의 경우들에 있어서 상이하게 이루어져야만 한다. 만약 엔진의 회전 속도(Engine_Rev)와 터빈의 회전 속도(Turbine_Rev) 사이의 차이가 쓰레숄드(Thd2)보다 크고, 조건(Accel_off)이 충족된다면, 방법은 단계((13)에서 계속된다. 마찬가지로, 만약 차량의 속도(Veh-Speed)가 쓰레숄드(Thd)보다 작다면, 방법은 단계(13)에서 계속된다. 단계(13,14) 이후에, 만약 비율 변수가 값(R2_exit)과 같거나 그보다 작으면, 방법은 단계(17)에서 계속된다.
단계(13) 또는 단계(14) 이후에, 만약 차량의 속도가 값(V1) 보다 작고 운전자가 고단 기어로의 기어 전환을 요청하고, 조건(Accel_off)이 충족되었다면, 방법은 단계(15)에서 계속되고, 활성 모드는 스노우 모드(3)일 것이다. 보다 상세하게는, 단계(15)가 소위 제 3 단 기어 출발 스노우 모드에 대응한다. 만약 엔진의 회전 속도(Engine_Rev)와 터빈의 회전 속도(Turbine_Rev) 사이의 차이가 쓰레숄드(Thd1) 보다 작고, 조건(Accel_off)이 충족되면, 그 방법은 단계(16)에서 계속된다. 단계(16)는 소위 제 3 기어 재가속 스노우 모드에 대응한다. 실제에 있어서, 제한 토크의 계산은 출발의 경우들 및 재가속의 경우들에 있어서 상이하게 이루어져야만 한다. 만약 엔진의 회전 속도(Engine_Rev)와 터빈의 회전 속도(Turbine_Rev) 사이의 차이가 쓰레숄드(Thd2) 보다 크고, 조건(Accel_off)이 충족되면, 방법은 단계(15)에서 계속된다. 마찬가지로, 만약 차량의 속도(Veh-Speed)가 쓰레숄드(Thd)보다 작다면, 방법은 단계(15)에서 계속된다. 단계(15) 및 단계(16) 이후에, 만약 비율 변수가 값(R3_ext)과 같거나 또는 그보다 작다면, 방법은 단계(17)에서 계속될 수 있다. 단계(15) 또는 단계(16)에 이후에, 만약 운전자가 저속 기어 전환 요청을 한다면, 비율 값이 값(R2_exit)보다 큰 경우에 방법은 단계(13)에서 계속된다. 만약 비율 값이 값(R2_exit)보다 작거나 또는 그와 같다면, 그 방법은 단계(17)에서 계속된다.
단계(17)는 보조(assistance) 없는 표준 수동 모드(standard manual mode)에 대응한다. 차량이 정지되었다면, 방법은 이전에 정의된 단계(12)에서 계속된다. 만약 스노우 모드에서 제 2 단 기어에 대응하는 값이 저장되고, 그리고 비율이 값(R2_act)보다 크거나 또는 그와 같다면, 방법은 단계(14)에서 계속된다. 만약 스노우 모드에서 제 3 단 기어에 대응하는 값이 저장되고, 비율이 값(R3_act)보다 크거나 또는 그와 같다면, 방법은 단계(16)에서 계속된다.
도 3b 는 제어 방법에 의해 적용되는 다양한 스노우 모드들을 메모리에 저장하고 메모리로부터 소거하는 규칙을 나타낸다.
도 3b 의 저장 방법은 도 3a 의 제어 방법과 병행하여 수행된다.
저장 방법은 단계(18)에서 시작되며, 그 단계 동안에 저장이 발생하지 않는다. 예를 들어 단계(12)로부터 단계(13)로의 천이와 같이, 스노우 모드(2)가 활성화되자마자, 스노우 모드(2)의 활성화의 저장과 함께, 저장 방법이 단계(19)에서 계속된다. 스노우 모드(3)로의 변화시에, 스노우 모드(3)의 활성화의 저장과 함께, 저장 방법은 단계(20)에서 계속된다. 역으로, 만약 스노우 모드(2)가 재활성화된다면, 스노우 모드(2)의 활성화의 저장과 함께, 저장 방법은 단계(19)에서 계속된다.
저장 방법이 단계(19) 또는 단계(20)에 있을 때, 만약 차량 속도(Veh_Speed)가 값(V2)보다 크거나 또는 그와 같다면, 저장 방법은 저장의 소거(deletion)와 함께 단계(18)에서 계속된다.
마찬가지로, 저장 방법이 단계(19) 또는 단계(20)에 있을 때, 만약 차량 속도가 값(V1)보다 크거나 또는 그와 같은 경우에 기어 전환 요청이 수행된다면, 저장 방법은 저장의 소거와 함께 단계(18)에서 계속된다.
즉, 차량이 정지되거나 또는 서행할 때 그리고 수동 모드에 있을 때 기어 전환 요청은 스노우 모드(2)로의 변화를 초래한다. 차후의 고속 기어 전환 요청은 스노우 모드(3)로의 변화를 초래한다.
역으로, 차량이 스노우 모드(3)에 있을 때의 저속 기어 전환 요청은 스노우 모드(2)로의 변화를 초래한다, 차량이 스노우 모드(2)에 있을 때 저속 기어 변환 요청은 정상의 수동 모드로의 변화를 초래한다.
모드의 변화가 요청되었을 때, 활성화된 마지막 스노우 모드에 대응하는 값이 저장될 수 있다. 따라서, 비율이 스노우 모드(2)에 대응하는 비율 아래로 떨어진 차량은, 활성화된 마지막 스노우 모드가 스노우 모드(2)였다는 사실을 저장된 값의 형태로 보유한다. 마찬가지로, 스노우 모드(3)의 비율을 초과하는 차량은, 활성화된 마지막 스노우 모드가 스노우 모드(3)였다는 사실을 저장된 값의 형태로 보유한다.
만약 차량의 속도가 캘리브레이션될 수 있는 한계 속도(V2)보다 빨라진다면, 활성화된 마지막 스노우 모드의 저장이 소거될 수 있다. 만약 운전자가 스노우 모드가 활성화되는지의 여부에 따라 예를 들어 고속 기어, 저속 기어 또는 운전 모드에 연계되도록 제어 레버를 작동한다면, 저장이 소거될 수 있다. 구동 모드는 일반적으로 자동 또는 무단 가변 기어 박스에 존재한다.
스노우 모드 값이 저장된 경우에, 도 3a 에 도시된 바와 같이 추가적인 모드 변화 메카니즘이 가능하다.
만약 스노우 모드(2)의 저장이 활성화되고 비율 값이 저장 값(R2_act)보다 크다면, 제어 방법은 스노우 모드(2)를 활성화시킨다. 마찬가지로, 만약 스노우 모드(3)의 저장이 활성화되고 비율 값이 저장 값(R3_act)보다 크다면, 제어 방법은 스노우 모드(3)를 활성화시킨다.
그러나, 만약 스노우 모드(2)가 활성화되고 비율 값(Ratio value)이 저장 값(R2_exit)보다 작다면, 제어 방법은 표준 수동 모드를 위하여 스노우 모드(2)를 비활성화시킨다. 만약 스노우 모드(3)가 활성화되고 비율 값이 저장된 값(R3_ext)보다 작다면, 제어 방법은 표준 수동 모드를 위하여 수동 모드(3)를 비활성화시킨다. 이러한 2 가지 경우들에서, 비율 변수(Ratio variable)는 맞물린 기어에 대응하며, 따라서 휘일에서의 토크를 제한할 필요는 없다.
도 4 는 제어 방법의 스노우 모드 변화 방법의 주요 단계들을 도시한다. 도 4 는 스노우 모드(3)의 경우를 도시한다. 스노우 모드(2)의 경우는, 스노우 모드(3)에 대한 참고값(reference)을 스노우 모드(2)에 대한 대응 참고값으로 대체함으로써 동일하게 나타낼 수 있다.
모드 변화 방법은 단계(21)와 함께 시작되며, 그 단계 동안에 스노우 모드(3)가 활성화되는지 또는 저장되는지 여부에 대하여 판단이 이루어진다. 만약 스노우 모드(3)가 활성화되거나 또는 저장된다면, 방법은 단계(22)에서 계속되고, 그렇지 않으면 표준 수동 모드가 단계(25)에서 활성화된다. 단계(22)에서, 차량의 속도(Veh_speed)가 한계 속도(V3) 보다 크거나 또는 그와 같은지의 여부에 대한 판단이 이루어진다. 만약 그와 같은 경우라면, 방법은 단계(23)에서 계속되고, 그렇지 않으면 제 1 단 기어 비율의 설정 지점(set point)은 단계(26)로 보내진다. 단계(23)에서, 활성 비율 변수(asctive Ratio variable)가 한계 값(R3_limit)보다 크거나 또는 그와 같은지의 여부에 대한 판단이 이루어진다. 만약 그와 같은 경우라면, 방법은 단계(24)에서 계속되고, 그렇지 않다면 비율 설정 지점은 단계(27) 동안에 표준 수동 모드의 맴핑(mapping)에 기초하여 결정된다. 단계(24)에서, 차량이 출발(take-off) 국면에 있는지, 즉, 스노우 모드가 활성화되고 재가속 스노우 모드(re-acceleration mode)가 활성화되지 않았는지의 여부에 대한 판단이 이루어진다. 만약 그와 같은 경우라면, 방법은 단계(29)에서 계속되고, 그렇지 않으면 방법은 단계(28)에서 계속되며, 단계(28) 동안에 비율 설정 지점은 속도에 따라서 한계 맵핑에 기초하여 판단된다. 단계(29)에서, 비율 설정 지점은 제 3 단 기어 수동 모드의 맵핑에 기초하여 판단된다.
단계(25) 내지 단계(29) 이후에, 방법은 단계(21)에서 재개된다.
도 5 는 제한 토크 계산 방법의 주요 요소들을 도시한다. 이러한 도면에 존재하는 요소들은 도 1 의 블록(4)에 대응한다. 이러한 도면에 설명된 토크 제한은 스노우 모드가 활성화되었을 때 차량의 작동에 대응한다. 제 2 단 기어의 출발 스노우 모드 또는 제 3 단 기어의 출발 스노우 모드가 활성화되었을 때 계산이 이루어진다.
계산 방법은 단계(30)와 함께 시작되며, 그 단계 동안에 제 2 단 기어 수동 모드의 맵핑을 이용함으로써 차량 속도(Veh_speed)에 기초하여 변속의 목표 비율(target ratio of the transmission)이 판단된다. 목표 비율은 비율 설정 지점에 대응하며, 즉, 변속이 채용할 필요가 있는 비율에 대응한다. 단계(31) 동안에, 변속의 목표 비율은 제 3 단 기어의 수동 모드의 맵핑을 이용함으로써 차량 속도(Veh_speed)에 기초하여 판단된다. 단계(32) 동안에, 계산의 순간에 활성화된 스노우 모드에 따라서 단계(30,31)들 동안에 계산된 비율들중 어느 것이 이용되어야 하는지에 대한 판단이 이루어진다. 그렇게 이용된 비율은 변수 Rsnow 에 의하여 나타내어진다. 비율(Rsnow)은 운전자가 가지고 싶어하는 비율을 나타내며, 물리적인 시스템은 그러한 비율 설정 지점을 실제로 채용할 수 없기 때문에 그 비율은 시뮬레이션될 것이다. 단계(33)에서, 스노우 모드에서의 터빈의 회전 속도(Turbine_rev_Rsnow)는 비율(Rsnow)과 제 2 풀리의 회전 속도(Sec_pulley_rev)의 곱(product)을 계산함으로써 판단된다. 단계(34)에서, 스노우 모드에서의 터빈의 출력 토크(Turbine_Torque_Rsnow)는 엔진의 회전 속도(Engine_rev), 스노우 모드에서의 터빈의 회전 속도(Turbine_rev_Rsnow), 록업 상태(Lockup state), 무단 변속기의 오일 온도(CVT_Oil_Temp) 및 운전자로부터의 엔진 토크 요청(Engine_Torque_Driver)에 기초하여 판단된다. 단계(35)에서, 스노우 모드에서의 제 2 풀리의 출력 토크(Sec_Pulley_tq_snow)는 스노우 모드에서의 터빈의 출력 토크(Turbine_Torque_Rsnow)를 단계(32)에서 판단된 스노우 모드에서의 비율(Rsnow)로 곱함으로써 판단된다. 단계(36)에서, 스노우 모드에서의 토크 비율(Rtorque_snow)은 단계(35)로부터의 스노우 모드에서 제 2 풀리의 출력 토크(Sec_Pulley_tq_snow)를 운전자로부터의 엔진 토크 요청(Engine_Torque_Driver)으로 나눔으로써 판단된다.
단계(39)에서, 터빈의 출력 토크(Turbine_Torque)은 엔진의 회전 속도(Engine_rev), 터빈의 회전 속도(Turbine_rev), 록업 상태(Lockup state), 무단 변속기의 오일 온도(CVT_Oil Temp) 및 엔진 토크(Engine_Torque)에 기초하여 판단된다. 단계(40)에서, 제 2 풀리의 출력 토크(Sec_Pulley_tq)는 터빈의 출력 토크(Turbine_Torque)를 비율 변수로 곱함으로써 판단된다. 단계(41)에서, 토크 비율(Rtorque)는 단계(40)로부터의 제 2 풀리의 출력 토크(Sec_Pulley_tq)를 엔진 토크(Engine_torque)로 나눔으로써 판단된다.
단계(37)에서, 토크 한계 인자(Tq_limit_factor)는 단계(36)로부터의 스노우 모드에서의 토크 비율(Rsnow)을 단계(41)로부터의 토크 비율(Rtorque)로 분할함으로써 판단된다. 단계(38)에서, 엔진 토크의 비가공 한계값(raw limiting value; Raw_Engine_Tq_limit)은 토크 한계 인자(Tq_limit_factor)와 운전자로부터의 엔진 토크 요청(Engine_Torque_Driver)의 곱(product)을 계산함으로써 판단된다.
즉, 제어 방법은 스노우 모드에서의 비율을 판단하는 방법, 스노우 모드에서의 토크 비율을 판단하는 방법 및, 현재 토크 비율을 판단하는 방법을 포함한다.
스노우 모드에서의 비율을 판단하는 방법은 단계(30, 31, 32)들을 포함한다. 차량 속도에 기초하고 선택된 스노우 모드 비율에 따라서 목표 토크 비율을 판단하는 것이 이용된다. 그것은 제 2 단 기어 비율 및 제 3 단 기어 비율을 동시에 판단하는 장점을 부여한다. 단계(32) 동안에, 2 개의 비율들중 어느 것을 선택할 것인지를 판단하는 방법은 활성 스노우 모드 비율(active snow mode ratio)에 달려있다.
현재 토크 비율을 판단하는 방법은 단계(39 내지 41)들을 포함한다. 각각의 순간에, 무단 변속기의 토크 비율이 계산된다.
무단 변속기의 제 2 풀리의 출력에서의 토크(Sec_pulley_tq)와 무단 변속기의 입력에서의 엔진의 토크(Engile_Torque) 사이의 비율로서 토크 비율(Rtorque)이정의된다.
Rtorque = (Sec_pulley_tq)/(Engine_Torque)
무단 변속기의 제 2 풀리의 출력 토크(Sec_pulley_tq)는 터빈의 출력 토크(Turbine_Torque)와 비율 변수(Ratio variable)의 곱으로 정의되며, 비율 변수는 제 2 풀리의 속도에 대한 제 1 풀리의 회전 속도의 비율에 해당한다.
Ratio =(Pri_pulley_Rev)/(Sec_pulley_Rev)
록업 스위치(Lockup switch)가 폐쇄되었을 때, 다음이 적용된다:
Turbine_Torque = Engine_Torque
따라서 토크 비율(Rtorque)을 결정할 수 있다. 그러나, 록업 스위치가 개방되었을 때, 상기의 계산은 더 이상 가능하지 않으며, 터빈의 출력 토크의 값(Turbine_Torque)은 직접적으로 접근 가능하지 않다.
토크 비율을 판단할 수 있도록, 터빈의 출력 토크(Turbine_Torque)는 콘버터의 특성, 터빈의 회전 속도(Turbine_rev), 엔진의 회전 속도(Engine_rev) 및 무단 변속기의 오일 온도(Temp_CVT)에 기초하여 평가된다.
터빈의 출력 토크(Turbine_Torque)는 다음의 계산을 이용하여 판단된다:
Turbine_Torque = z(i, CVT_Oil_Temp)· Engine_rev2 ·K(i,CVT_Oil_Temp)
여기에서, i = Turbine_rev/Engine_rev
K:콘버터의 토크 이득
Z: 콘버터의 TAU 인자
스노우 모드에서 토크 비율을 판단하는 방법은 단계(33 내지 36)들을 포함한다. 각각의 순간에, 선택된 스노우 모드 비율에 대응하는 무단 변속기의 토크 비율이 계산된다.
스노우 모드에 대한 변수들이 단계(39 내지 41)들에서 이용된 현재의 변수들에 대응하다고 가정하면, 방법의 단계들은 단계(39 내지 41)들과 유사하다.
스노우 모드는 차량의 현재 상태를 나타내지 않는 추상적 개념(abstraction)에 대응되기 때문에, 스노우 모드에서의 터빈의 회전 속도(Turbine_Rev_snow)는 측정에 의해 접근될 수 없는 것이다. 그것은 다음과 같은 방식으로 판단된다.
Turbine_Rev_snow = Sec_pulley_revㆍRsnow
스노우 모드에서의 터빈의 출력 토크(Turbine_Torque_Rsnow)는 터빈의 출력 토크를 판단하는데 이용된 것과 유사한 계산을 수행함으로써 판단되는 것으로서, 터빈의 회전 속도(Turbine_rev) 대신에 스노우 모드에서의 터빈의 회전 속도(Turbine_rev_Rsnow)를 이용하여 이루어진다.
스노우 모드에서의 터빈의 출력 토크(Turbine_Torque_Rsnow)는 다음과 같이 정의된다.
Turbine_Torque_Rsnow = ...
...Z (i_snow, CVT_Oil_Temp)ㆍEngine_rev2 ㆍK (i_snow, CVT_Oil_Temp)
변수(i_snow)는 다음과 같이 정의된다:
i_snow = (Turbine_rev_Rsnow)/(Engine_rev)
토크 비율들을 판단하기 위한 이들 2 가지 방법들의 완료시에, 제어 방법은 토크 비율의 값(Rtorque) 및 스노우 모드에서의 토크 비율의 값(Rtorque_snow)을 가진다. 다음에 이들 2 개의 값들 사이의 비율로부터 유도되는 인자를 판단하는 것이 가능하고, 다음에 상기 인자를 운전자로부터의 토크 요청으로 곱함으로써 엔진의 제한 토크(Raw_Engine_Tq_limit)를 판단하는 것이 가능하다.
도 6 은 차량 속도(Veh_Speed) 및 엑셀레이터 페달의 누름(TVO)을 고려하여 비율(Rsnow)을 판단하는 대안의 방법을 도시한다. 비율(Rsnow)을 판단하는 대안의 방법은 단계(42)와 함께 시작되며, 그 단계 동안에 Delta_Ratio 로 불리우는 보정 변수(correction variable)가 차량의 속도(Veh_Speed) 및 엑셀레이터 페달의 누름(TVO)에 기초하여 정밀하게 판단된다. 변수(Delta_Ratio)는 조절 가능한 변수로서, 이것은 특정의 설정을 이용하여 엑셀레이터 페달의 누름 및 차량의 속도에 기초하여 변수(Rsnow)를 정확하게 제어할 수 있게 한다. 더욱이, 단계(43)는 차량 속도(Veh_Speed)에 기초하여 수동 모드에서의 제 1 풀리의 회전 속도(Npri_manual)를 판단할 수 있게 한다. 단계(44) 동안에, 수동 비율(Ratio_Manual)은 수동 모드에서의 제 1 풀리의 회전 속도(Npri_manual)를 제 2 풀리의 회전 속도(Sec_Pulley_Rev)로 나눔으로써 판단된다. 단계(45)에서, 비율(Rsnow)은 단계(42)로부터의 비율 값및 단계(44)로부터의 수동 비율(Ratio_manual)을 더함으로써 판단된다. 값(Rsnow)은 다음에 도 5 의 단계(32)의 완료시의 제어 방법에 의해 계산된 값으로부터 대체된다.
도 7 은 제 3 단 기어의 재가속 스노우 모드가 활성화된 경우에 휘일의 토크를 제한하는 방법의 주요 요소들을 도시한다. 선택된 기어는 제 3 단 기어이지만, 제 3 단 기어에 관한 변수들을 제 2 단 기어에 관한 변수들로 대체함으로써 그 방법이 제 2 단 기어에 적합화될 수 있다.
그 방법은 단계(46)에서 시작되는데, 제 3 단 기어에 대한 스노우 모드에서의 기준 비율(Cxx_snw_trq_lim_3)로부터 비율 값을 차감하는 것과 함께 시작된다. 제 3 단 기어에 대한 스노우 모드에서의 기준 비율(Cxx_snw_trq_lim_3)은 제 3 단 기어 재가속 스노우 모드에 대한 최대 토크 한계를 판단하는데 이용되는 캘리브레이션 값이다. 단계(47)는 제 3 단 기어 비율(Cxx_man_3_gear)과 제 3 단 기어에 대한 스노우 모드에서의 기준 비율(Cxx_snow_traq_lim_3) 사이의 차이를 판단하는데 이용된다. 제 3 단 기어 비율(Cxx_man_3_gear)은 목표 제 3 단 기어 비율(target third gear ratio)을 나타내는 캘리브레이션 값이다. 단계(48)에서, 현재 비율과 제 3 단 기어 비율 사이의 편차(Rdeviation)는 단계(46)의 결과를 단계(47)의 결과로 나눔으로써 판단된다. 편차(Rdeviation)는 현재 비율과 목표 비율 사이의 편차를 나타낸다. 단계(49)에서, 이러한 편차는 0 과 1 사이에서 제한된다. 즉, 1 보다 큰 어떤 값이라도 1 에 의해서 대체된다. 마찬가지로, 0 보다 작은 그 어떤 값이라도 0 에 의해서 대체된다. 0 과 1 사이의 값은 변화되지 않고 유지된다.
단계(50)에서, 재가속 스노우 모드 경우의 토크 제한(Rtq_limit_reac)은, 편차(Rdeviation)에 따른 맵핑으로부터 판단된다.
단계(51) 동안에, 재가속 스노우 모드 경우의 제한된 토크(Raw_Engine_Tq_Limit)는 운전자로부터의 토크 요청(Engine_Torque_driver)을 재가속 스노우 모드 경우의 토크 제한(Rtq_limit_reac)으로 곱함으로써 판단된다.
운전자로부터의 토크 요청이 제한되는 스노우 모드로부터, 운전자로부터의 토크 요청이 제한되지 않는 수동 모드로의 변화시에, 토크 요청이 갑작스럽게 변화되지 않는 것이 중요하다. 이를 위해서, 갑작스러운 움직임(jerk)을 제한하도록 시스템에 수용될 수 있는 토크 요청을 점진적으로 증가시키기 위하여 그래디언트(gradient)가 적용될 수 있다.
도 8 은 본 발명에 따른 제어 시스템에 포함되는 주 요소들을 도시한다. 센서(64)들은 맵핑(52,53)들에 연결된다. 맵핑(matting, 52)은 제 2 단 기어 스노우 모드에 대응하고, 맵핑(53)은 제 3 단 기어 스노우 모드에 대응한다. 맵핑(52,53)들의 출력은 스위치 수단(54)의 적어도 하나의 입력에 연결된다. 수단(54)은 센서(64)들로부터 제 2 단 또는 제 3 단 기어 스노우 모드에 대응하는 2 개 상태의 논리 신호(logic signal)를 수신한다. 스위치 수단(54)의 출력은 배증 수단(multiplication means, 55)에 연결된다. 배증 수단(55)은 그것의 다른 입력에 의하여 센서(64)들에 연결된다. 배증 수단(55)의 출력은 스노우 모드에서 터빈의 토크를 판단하기 위한 수단(56)에 연결된다.
판단 수단(56)은 입력에서 센서(64)들에 연결된다. 제 2 풀리의 토크를 계산하기 위한 수단(57)은, 그것의 입력에서 스노우 모드의 터빈 토크를 판단하기 위한 수단 및 스위치 수단(54)에 연결되고, 출력에서 배증 수단(58)에 연결된다. 배증 수단(58)은 또한 그것의 입력에서 센서(64)에도 연결되고, 그것의 출력에서 계산 수단(59)에 연결된다.
판단 수단(61)은 그것의 입력에서 센서(64)들에 연결된다. 제 2 풀리의 현재 토크를 계산하기 위한 수단(62)은 그것의 입력에서 터빈의 토크를 판단하기 위한 수단(61) 및 센서(64)들에 연결되고, 출력에서 배증 수단(63)에 연결된다. 배증 수단(63)은 또한 입력에서 센서(64)들에 연결되고, 출력에서 계산 수단(59)에 연결된다.
계산 수단(59)은 출력에서 제한 토크(60)를 판단하기 위한 수단에 연결되는데, 그것은 다시 제어 수단(65)에 의하여 내부 연소 엔진(5)에 연결된다.
무단 변속기를 제어하기 위한 제어 방법 및 시스템은 미끄러운 지면에서 출발할 때 자동차의 구동 휘일들이 미끄러지는 것을 제한할 수 있게 한다. 운전자로부터의 토크 및 기어 요청은 실제 비율과는 상이한 변속 비율을 시뮬레이션하도록 변속기의 실제 비율에 따라서 엔진 토크를 적합화시키기 위하여 고려된다. 그러한 시스템은 운전자가 휘일의 토크에 최적의 제어를 가할 수 있게 하면서 기어들의 느낌을 유지할 수 있게 하여, 용이하고 미끄러짐이 없는 출발을 허용한다.
5. 엔진 6. 유압 토크 콘버터
7. 조향 장치 8. 제 1 풀리(pulley)
9. 제 2 풀리 10. 분배 장치

Claims (9)

  1. 자동차의 내부 연소 엔진(5)과 구동 휘일(11) 사이에 장착된 무단 변속기의 제어 방법으로서, 무단 변속기는 적어도 하나의 수동 모드 및 보조 모드에 따라서 작동될 수 있고;
    무단 변속기의 보조 모드에 대응하는 제 1 토크 비율이 평가되는 단계;
    각각의 순간에, 무단 변속기의 출력 토크와 입력 토크 사이의 제 2 토크 비율이 계산되는 단계;
    제 1 비율과 제 2 비율이 비교되는 단계;
    그로부터 내부 연소 엔진의 제한 토크가 추론되는 단계;를 포함하는, 무단 변속기의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    다양한 보조 모드들중에, 제 1 단 기어 박스 비율과 상이한 비율을 가진 적어도 하나의 스노우 모드(snow mode)를 포함하고, 스노우 모드에서는, 저장된 쓰레숄드(stored threshold)에 대한 무단 변속기의 입력에서의 회전 속도와 엔진의 회전 속도 사이의 차이 및 운전자로부터의 토크 요청(torque request)에 따라서, 스노우 모드의 재가속(re-acceleration) 단계 또는 출발 단계가 활성화되는, 무단 변속기의 제어 방법.
  3. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    재가속 단계 동안에 제한 토크의 계산은, 변속기의 비율, 관련된 기어에 대한 수동 모드에서의 배리오그램(variogram)으로부터 유도된 비율, 보조 모드의 배리오그램으로부터 유도된 비율 및, 열 연소 엔진의 토크의 비교로부터 유도되는, 무단 변속기의 제어 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    제 2 단 기어 스노우 모드는, 동시에,
    운전자가 높은 단의 기어로부터의 변화를 요청하고,
    차량의 속도가 제 1 저장 속도보다 느리고,
    활성 작동 모드가 수동 모드일 때 활성화되는, 무단 변속기의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 3 단 기어 스노우 모드는, 동시에,
    고단 기어(higher gear)로부터의 변화가 요청되고;
    활성 작동 모드(active operating mode)가 제 2 단 기어 스노우 모드일 때 활성화되는, 무단 변속기의 제어 방법.
  6. 전기한 항들중 어느 한 항에 있어서,
    보조 모드로부터 수동 모드로의 변화시에, 이전의 활성 보조 모드는 비율 조건들이 충족될 때 상기 보조 모드를 차후에 재활성화시키기 위하여 저장되는, 무단 변속기의 제어 방법.
  7. 자동차의 내부 연소 엔진(5)과 구동 휘일(11) 사이에 장착된, 무단 변속기의 제어 시스템으로서, 무단 변속기는 적어도 하나의 수동 모드 및 하나의 보조 모드에 따라서 작동될 수 있고,
    각각의 순간에 무단 변속기(CVT)의 입력 토크와 출력 토크 사이의 제 1 토크 비율을 판단할 수 있는 기어 수단(58);
    무단 변속기(CVT)의 보조 모드에 대응하는 제 2 토크 비율을 평가할 수 있는 기어 수단(63);
    제 1 비율과 제 2 비율 사이의 비율에 따라서 보정 파라미터(correction parameter)를 평가할 수 있는 계산 수단(59);
    보정 인자(correction factor)에 따라서 내부 연소 엔진의 제한 토크를 판단할 수 있는 판단 수단(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 무단 변속기의 제어 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    각각의 기어 및 각각의 모드에 대한 차량 속도에 따라서 내부 연소 엔진(5)의 회전 속도 비율의 적어도 하나의 맵핑을 포함하고, 적어도 하나의 맵핑 및 차량의 작동 파라미터(operating parameter)에 따라서 비율 및 제한 토크를 판단할 수 있는, 무단 변속기의 제어 시스템.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    무단 변속기는, 여러 보조 모드들 중에, 제 1 단 기어 박스 비율과 상이한 기어를 가진 적어도 하나의 스노우 모드를 포함하고, 제어 시스템은 메모리를 포함하며, 제어 시스템은 수동 모드로의 변화시의 마지막 활성 스노우 모드에 대응하는 기어를 저장할 수 있는, 무단 변속기의 제어 시스템.
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