KR20160011072A - 차량의 변속 충격 저감 장치 및 방법 - Google Patents

차량의 변속 충격 저감 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 변속 충격 저감 장치 및 방법에 관한 것으로, 변속 기어단을 구현하는 변속기, 변속기 내에 설치되어 각 변속 기어단으로의 변속을 위해 동력축과 구동축의 연결을 단속하는 클러치, 회생제동 중에 발생되는 변속에 따른 인터벤션 요청정보를 확인하고, 인터벤션 요청정보에 포함된 목표토크에 기반하여 토크 지령치를 생성하고, 토크 지령치에 따라 인터벤션 요청이 발생된 시점과 현재 입력토크의 인터벤션 실시 시점을 일치시키는 제어유닛을 포함할 수 있고, 다른 실시 예로도 적용이 가능하다.

Description

차량의 변속 충격 저감 장치 및 방법{Apparatus and Method for Reducing Shift Shock of Vehicle}
본 발명의 다양한 실시 예는 변속에 의한 인터벤션 요청 시점과 실제 입력토크의 인터벤션이 실시되는 시점을 일치시켜 변속 시에 발생되는 변속 충격을 저하하기 위한 차량의 변속 충격 저감 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 자동 변속기는 차량의 주행속도와 부하에 따라 변속비를 자동적으로 조절하는 변속 제어 장치를 구비한다. 변속 제어 장치는 기어 트레인에 설치된 다수개의 클러치 및 브레이크를 작동 또는 비작동 상태로 제어하여 유성기어장치의 출력단 회전수를 조절함으로써 변속을 수행할 수 있다.
도 1은 일반적인 차량 변속 시의 토크를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 차량용 자동 변속기에서 회생제동 중에 변속이 발생될 수 있다. 변속 제어 장치는 입력토크를 변속에 의한 목표토크로 제어하기 위한 토크 지령치를 생성할 수 있다. 이때, 토크 지령치는 도 1에 도시된 바와 같이 인터벤션 요청 시점(101)부터 목표토크(102)에 다다를 때까지 기울기가 완만한 형태를 나타낼 수 있다.
도 1에 도시된 High Torque와 Low Torque는 인터벤션 요청 시점(101)에 발생되는 모터토크를 나타낼 수 있다. High Torque는 변속 시에 저감시작이 빠른 경우의 예이고, Low Torque는 변속 시에 저감시작이 느린 경우의 예이다. High Torque의 경우에 인터벤션 요청 시점(101)과 실제 인터벤션이 실시되는 시점(103)의 시간 차이(a)와, Low Torque의 경우에 인터벤션 요청 시점(101)과 실제 인터벤션이 실시되는 시점(104)의 시간 차이(b)가 서로 다름을 확인할 수 있다. 이와 같이, 현재에는 토크 지령치에 의한 인터벤션 요청 시점(101) 이전의 토크 크기에 따라 인터벤션이 실시되는 시점(103, 104)이 달라 발생되는 시간 차이(a, b)로 인해, 변속 시에 변속 충격이 발생되는 문제점이 있다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 회생제동 중에 발생되는 변속에 의한 인터벤션 요청 발생 시점과 실제 입력토크의 인터벤션이 실시되는 시점을 일치시키는 차량의 변속 충격 저감 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 변속충격 저감장치는 변속 기어단을 구현하는 변속기, 상기 변속기 내에 설치되어 각 변속 기어단으로의 변속을 위해 동력축과 구동축의 연결을 단속하는 클러치, 회생제동 중에 발생되는 변속에 따른 인터벤션 요청정보를 확인하고, 상기 인터벤션 요청정보에 포함된 목표토크에 기반하여 토크 지령치를 생성하고, 상기 토크 지령치에 따라 상기 인터벤션 요청이 발생된 시점과 현재 입력토크의 인터벤션 실시 시점을 일치시키는 제어유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인터벤션 요청정보는 상기 목표토크, 저감 변화율 및 회복 변화율을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어유닛은 상기 현재 입력토크가 상기 인터벤션 실시 시점부터 상기 목표토크까지 변화되도록 상기 저감 변화율에 기반하여 상기 현재 입력토크를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어유닛은 상기 회복 변화율에 기반하여 상기 목표토크까지 변화된 상기 입력토크를 제어할 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시 예에 따른 변속충격 저감방법은 회생제동 중에 변속이 발생됨을 확인하는 단계, 상기 변속에 따른 인터벤션 요청정보에서 목표토크를 확인하는 단계, 상기 목표토크와 현재 입력토크를 기반으로 토크 지령치를 생성하는 단계, 상기 토크 지령치에 의거하여 상기 인터벤션 요청이 발생된 시점과 현재 입력토크의 인터벤션 실시 시점을 일치시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인터벤션 요청정보에서 목표토크를 확인하는 단계는 상기 인터벤션 정보에 포함된 상기 목표토크, 저감 변화율 및 회복 변화율을 포함하는 데이터를 확인할 수 있다.
또한, 상기 현재 입력토크의 인터벤션 실시 시점을 일치시키는 단계는 상기 입력토크가 상기 인터벤션 실시 시점부터 상기 목표토크까지 변화되도록 상기 저감 변화율에 기반하여 상기 입력토크를 제어하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 현재 입력토크의 인터벤션 실시 시점을 일치시키는 단계 이후에 상기 회복 변화율에 기반하여 상기 목표토크까지 변화된 상기 입력토크를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 회생제동 중에 발생되는 변속에 의한 인터벤션 요청 발생 시점과 실제 입력토크의 인터벤션 실시 시점을 일치시킴으로써 변속 시 발생되는 변속 충격을 저감시킬 수 있고, 승차감을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 차량 변속 시의 토크를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 변속기 차량의 변속 충격 저감 장치의 주요 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 회생제동 토크와 현재 입력토크를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인터벤션 요청 시점과 현재 입력토크의 인터벤션 실시 시점의 일치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 변속기 차량의 변속 충격 저감 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 발명의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 변속기 차량의 변속 충격 저감 장치의 주요 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 회생제동 토크와 현재 입력토크를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인터벤션 요청 시점과 현재 입력토크의 인터벤션 실시 시점의 일치를 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자동 변속기 차량에 구비된 변속 충격 저감 장치(200)는 차량의 회생제동 중에 발생되는 변속에 따른 인터벤션 요청 시점과 현재 입력토크의 인터벤션(Intervention) 실시 시점을 일치시킬 수 있다. 이를 위해, 변속 충격 저감 장치(200)는 자동 변속기 차량의 엔진(110)과 모터(120) 및 엔진(110)과 모터(120)의 구동력을 변속하여 휠(WH)에 전달 또는 차단하는 변속기(130), 엔진(110)과 모터(120) 사이에 위치하여 엔진(110)과 모터(120)를 접합(결합) 또는 해지하는 클러치(140), 엔진(110)을 가동시키거나 발전하는 일체형 시동 발전기(Integrated Starter & Generator; ISG(150)) 및 엔진(110), 모터(120), 변속기(130), 클러치(140) 및 ISG(150)를 조건이 맞는 상황에서 적절히 구동 제어하면서 이들의 상태를 체크하는 것을 통해 클러치(140)의 입력토크 인터벤션 실시 시점을 제어하는 제어유닛(160)을 포함할 수 있다.
엔진(110), 모터(120), 변속기(130), 클러치(140) 및 ISG(150)는 자동 변속기 차량에 일반적으로 구비되는 부품들이므로 상세한 설명을 생략한다.
제어유닛(160)은 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로서, 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시 예에 따른 클러치(140)의 입력토크 인터벤션 실시 시점을 제어하기 위한 일련의 명령으로 형성될 수 있다.
제어유닛(160)은 자동 변속기 차량의 회생제동 모드 주행 시 회생제동 토크를 지속적으로 확인할 수 있다. 회생제동 모드로 주행 시에 변속이 발생되지 않은 경우의 회생제동 토크는 도 3에 도시된 회생제동 토크의 그래프와 같이 나타낼 수 있다. 제어유닛(160)은 회생제동 모드로 주행 시에 변속에 따른 인터벤션 요청 시점(301)을 확인할 수 있다. 자동 변속기 차량의 회생제동 모드 주행 시 변속이 발생되면 회생제동 토크는 변속에 의해 발생된 목표토크(302)에 도달하기 위해서 도 3에 도시된 현재 입력토크의 그래프와 같이 변화될 수 있다. 현재 입력토크에서 303은 클러치(140)가 오픈(open)되었을 때의 토크를 의미할 수 있다.
제어유닛(160)은 변속에 따른 인터벤션 요청 정보를 확인할 수 있다. 이때, 인터벤션 요청 정보는 도 4에서와 같이 목표토크(302), 저감 변화율(311) 및 회복 변화율(312)을 포함할 수 있다. 목표토크(302)는 인터벤션 요청에 따라 확인될 수 있다. 저감 변화율(311) 및 회복 변화율(312)은 인터벤션에 따른 토크 변화량에 의해 산출될 수 있고, 토크 변화량에 따라 기 설정된 변화율일 수 있다.
제어유닛(160)은 확인된 회생제동 토크와 인터벤션 요청 정보에 기반하여 토크 지령치를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제어유닛(160)은 인터벤션 요청 정보에서 확인된 목표토크(302)가 회생제동 토크보다 작으면, 이전 모터토크 지령 즉, t-1에서 생성된 토크 지령치에서 상기 저감 변화율(311)을 뺀 결과 값을 산출할 수 있다. 제어유닛(160)은 목표토크(302)와 상기 산출된 결과 값 중 더 큰 값을 이용하여 도 3 및 도 4에 도시된 토크 지령치를 생성할 수 있다. 예컨대, 확인된 저감 변화율(311)이 1Nm/10ms이고, t-1에서 생성된 토크 지령치가 30Nm일 경우, 상기 산출된 결과 값은 30Nm-1Nm/10ms*10ms의 수식을 통해 29Nm가 될 수 있다. 제어유닛(160)은 목표토크(302)와 29Nm 중 MAX 값으로 토크 지령치를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어유닛(160)은 인터벤션 요청 정보에서 확인된 목표토크가 회생제동 토크보다 크면, 회생제동 토크에서 t-1에서 생성된 토크 지령치를 뺀 결과 값을 산출할 수 있다. 제어유닛(160)은 산출된 결과 값이 도 3에 도시된 회복 판정 임계값과 같거나 클 경우 예컨대, 입력되는 회생제동 토크의 인터벤션이 종료되지 않은 경우, 토크 지령치를 생성할 수 있다. 제어유닛(160)은 t-1에서 생성된 토크 지령치에 상기 회복 변화율을 더한 결과 값을 산출할 수 있다. 제어유닛(160)은 회생제동 토크와 상기 산출된 결과 값 중 MIN 값으로 토크 지령치를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어유닛(160)은 인터벤션 요청 정보에서 확인된 목표토크가 회생제동 토크보다 크고, 회생제동 토크에서 t-1에서 생성된 토크 지령치를 뺀 결과 값이 회복 판정 임계값보다 작을 경우 예컨대, 입력되는 회생제동 토크의 인터벤션이 종료된 경우, 상기 회생제동 토크를 토크 지령치로 생성할 수 있다.
제어유닛(160)은 상기와 같이 생성된 토크 지령치에 의거하여 회생제동 토크를 도 3 및 도 4의 현재 입력토크와 같이 출력되도록 제어할 수 있다. 제어유닛(160)은 입력 중인 회생제동 토크가 High Torque이거나, Low Torque인 것에 관계 없이 인터벤션 실시 시점(305, 306)과 인터벤션 요청 시점(301)이 일치하는 현재 입력토크로 출력되도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어유닛(160)은 자동 변속기 차량의 엔진(110)을 제어하는 엔진 제어기(ECU, Engine Control Unit, 미도시), 모터(120)를 제어하는 모터 제어기(MCU, Motor Control Unit) 및 자동 변속기 차량의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU, Hybrid Control unit)를 포함할 수 있다. 후술하는 본 발명의 실시 예에 따른 클러치(140)의 입력토크 인터벤션 실시 시점을 제어하기 위한 방법에서 그 일부 프로세서는 상기 엔진 제어기에 의하여 다른 일부 프로세스는 상기 모터 제어기에 의하여, 또 다른 일부 프로세서는 상기 하이브리드 제어기에 의하여 수행될 수 있다. 그러나, 본 발명의 보호범위가 후술하는 실시 예에서 설명되는 것에 한정되지 않는다. 제어유닛(160)은 본 발명의 실시 예에서의 설명과 다른 조합으로 구형될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 자동 변속기 차량의 변속 충격 저감 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 11단계에서 제어유닛(160)은 자동 변속기 차량이 회생제동 모드로 주행 중임이 확인되면 13단계를 수행할 수 있고, 회생제동 모드로 주행 중이 아님이 확인되면 23단계를 수행할 수 있다. 23단계에서 제어유닛(160)은 수행 중인 해당 기능을 지속적으로 수행할 수 있다. 13단계에서 제어유닛(160)은 회생제동 토크를 확인할 수 있다. 13단계에서 확인된 회생제동 토크는 도 3과 같이 나타낼 수 있다.
15단계에서 제어유닛(160)은 회생제동 모드로 주행 시 변속이 발생됨을 확인할 수 있다. 15단계에서 변속이 발생되면 제어유닛(160)은 17단계를 수행할 수 있고, 변속이 발생되지 않으면 제어유닛(160)은 23단계를 수행할 수 있다. 23단계에서 제어유닛(160)은 수행 중인 해당 기능을 지속적으로 수행할 수 있다.
17단계에서 제어유닛(160)은 변속에 따른 인터벤션 요청 정보를 확인할 수 있다. 인터벤션 요청 정보는 도 4에서와 같이 목표토크(302), 저감 변화율(311) 및 회복 변화율(312)을 포함할 수 있다. 19단계에서 제어유닛(160)은 확인된 회생제동 토크와 인터벤션 요청 정보를 이용하여 도 3 및 도 4에 도시된 토크 지령치를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어유닛(160)은 인터벤션 요청 정보에서 확인된 목표토크(302)가 회생제동 토크보다 작으면, 이전 모터토크 지령 즉, t-1에서 생성된 토크 지령치에서 상기 저감 변화율(311)을 뺀 결과 값을 산출할 수 있다. 제어유닛(160)은 목표토크(302)와 상기 산출된 결과 값 중 더 큰 값을 이용하여 도 3 및 도 4에 도시된 토크 지령치를 생성할 수 있다. 예컨대, 확인된 저감 변화율(311)이 1Nm/10ms이고, t-1에서 생성된 토크 지령치가 30Nm일 경우, 상기 산출된 결과 값은 30Nm-1Nm/10ms*10ms의 수식을 통해 29Nm가 될 수 있다. 제어유닛(160)은 목표토크(302)와 29Nm 중 MAX 값으로 토크 지령치를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어유닛(160)은 인터벤션 요청 정보에서 확인된 목표토크가 회생제동 토크보다 크면, 회생제동 토크에서 t-1에서 생성된 토크 지령치를 뺀 결과 값을 산출할 수 있다. 제어유닛(160)은 산출된 결과 값이 도 3에 도시된 회복 판정 임계값과 같거나 클 경우 예컨대, 입력되는 회생제동 토크의 인터벤션이 종료되지 않은 경우, 토크 지령치를 생성할 수 있다. 제어유닛(160)은 t-1에서 생성된 토크 지령치에 상기 회복 변화율을 더한 결과 값을 산출할 수 있다. 제어유닛(160)은 상기 회생제동 토크와 상기 산출된 결과 값 중 더 작은 값을 이용하여 토크 지령치를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 제어유닛(160)은 인터벤션 요청 정보에서 확인된 목표토크가 회생제동 토크보다 크고, 회생제동 토크에서 t-1에서 생성된 토크 지령치를 뺀 결과 값이 회복 판정 임계값보다 작을 경우 예컨대, 입력되는 회생제동 토크의 인터벤션이 종료된 경우, 상기 회생제동 토크를 토크 지령치로 생성할 수 있다.
21단계에서 제어유닛(160)은 19단계에서 생성된 토크 지령치에 의거하여 회생제동 토크가 현재 입력토크로 출력될 수 있도록 회생제동 토크를 제어할 수 있다. 제어유닛(160)은 도 4와 같이 회생제동 토크의 인터벤션 실시 시점(305, 306)이 인터벤션 요청 시점 (301)과 일치할 수 있도록 현재 입력토크로 출력할 수 있다. 아울러, 제어유닛(160)은 일정 주기가 도래하면 상기의 프로세스를 재 수행할 수 있다.
그리고 본 명세서와 도면에 발명된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 발명된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200: 변속 충격 저감 장치
210: 배터리 220: 인버터
230: 엔진 240: 클러치
250: 모터 260: 변속기
270: 제어유닛

Claims (8)

  1. 변속 기어단을 구현하는 변속기;
    상기 변속기 내에 설치되어 각 변속 기어단으로의 변속을 위해 동력축과 구동축의 연결을 단속하는 클러치;
    회생제동 중에 발생되는 변속에 따른 인터벤션 요청정보를 확인하고, 상기 인터벤션 요청정보에 포함된 목표토크에 기반하여 토크 지령치를 생성하고, 상기 토크 지령치에 따라 상기 인터벤션 요청이 발생된 시점과 현재 입력토크의 인터벤션 실시 시점을 일치시키는 제어유닛;
    을 포함하는 변속충격 저감장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인터벤션 요청정보는
    상기 목표토크, 저감 변화율 및 회복 변화율을 포함하는 변속충격 저감장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어유닛은
    상기 현재 입력토크가 상기 인터벤션 실시 시점부터 상기 목표토크까지 변화되도록 상기 저감 변화율에 기반하여 상기 현재 입력토크를 제어하는 변속충격 저감장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어유닛은
    상기 회복 변화율에 기반하여 상기 목표토크까지 변화된 상기 입력토크를 제어하는 변속충격 저감장치.
  5. 회생제동 중에 인터벤션 요청이 발생됨을 확인하는 단계;
    상기 변속에 따른 인터벤션 요청정보에서 목표토크를 확인하는 단계;
    상기 목표토크와 현재 입력토크를 기반으로 토크 지령치를 생성하는 단계;
    상기 토크 지령치에 의거하여 상기 인터벤션 요청이 발생된 시점과 현재 입력토크의 인터벤션 실시 시점을 일치시키는 단계;
    를 포함하는 변속충격 저감방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 인터벤션 요청정보에서 목표토크를 확인하는 단계는
    상기 인터벤션 정보에 포함된 상기 목표토크, 저감 변화율 및 회복 변화율을 포함하는 데이터를 확인하는 단계인 변속충격 저감방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 현재 입력토크의 인터벤션 실시 시점을 일치시키는 단계는
    상기 입력토크가 상기 인터벤션 실시 시점부터 상기 목표토크까지 변화되도록 상기 저감 변화율에 기반하여 상기 입력토크를 제어하는 단계인 변속충격 저감방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 현재 입력토크의 인터벤션 실시 시점을 일치시키는 단계 이후에
    상기 회복 변화율에 기반하여 상기 목표토크까지 변화된 상기 입력토크를 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 변속충격 저감방법.
KR1020140092089A 2014-07-21 2014-07-21 차량의 변속 충격 저감 장치 및 방법 KR20160011072A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10272897B2 (en) 2016-04-15 2019-04-30 Hyundai Motor Company Control method of power train for hybrid vehicle and control system for the same
KR20210156644A (ko) * 2020-06-18 2021-12-27 현대자동차주식회사 차량의 변속제어 방법

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