KR20160079465A - 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법은 인가된 X% APS 이상으로 엔진토크를 상승해 엔진 RPM 상승을 유발하고, 엔진RPM과 터빈RPM을 IN-GEAR 상태가 아닌 실 변속구간의 일시적인 중립상태에서 만 역전시킨 후 변속을 완료함으로써 경쾌한 가속의지를 구현함은 물론 엔진RPM/터빈RPM의 교체성 충격인 TIP-IN 충격을 방지할 수 있고, 특히 변속요소의 개수에 무관하게 모든 다운시프트 변속 중 가속시에 적용할 수 있고 자동변속기 및 DCT변속기(Double Clutch Transmission)에도 적용 가능한 특징을 갖는다.

Description

자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법{Auto Transmission Down Shift Method}

본 발명은 자동변속기 변속중 가속 시 제어에 관한 것으로, 특히 실 변속구간의 일시적인 중립상태에서 엔진과 터빈의 RPM(Revolution per Minute)교차를 통하여 제어함으로써 팁인 충격(TIP-IN Shock)없이도 빠르고 부드러운 변속감을 달성할 수 있는 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동변속기에 설정된 ACCEL/OFF(액셀/오프) 다운 시프트 또는 정지 전 다운 시프트의 변속 제어 로직은 감속하여 운전 영역이 저속 영역으로 진입할 때 기어비(Gear Ratio)를 사전에 높은 변속단으로 선택하여 재가속시 감속감 및 운전성이 확보될 수 있도록 한다. 이러한, 다운 시프트는 파워상태(power state)에 따라서 파워 온 다운 변속(power on down shift)과 파워 오프 다운 변속(power off down shift)로 구분되며, 클러치 대 일방향 클러치 시스템(clutch to one way clutch system)의 매커니즘을 갖는 자동변속기는 파워 온 다운 변속(power on down shift)만이 존재한다.

통상, ACCEL/OFF 다운시프트 또는 정지전 다운시프트 변속 제어 중에 APS(Acclcerator Position Scope 또는 Acclcerator Position Senor)가 0% -> X%(0보다 큰 값)로 인가되는 TIP-IN 시 충격이 발생되고, TIP-IN 시 가속하려 할 때 엔진RPM이 상승하면서 기계적으로(물리적으로)계합되어 있는 기어단에서 엔진 RPM과 터빈 RPM이 교차됨으로써 충격을 발생하며, 이는 기본적으로 존재하는 다운시프트 변속과정의 토크변화와 맞물려 IN-GEAR 중 TIP-IN시보다도 더 큰 충격을 발생시키게 된다.

이를 위해, 자동변속기에서는 유압제어를 이용한 충격 감쇄방법이 적용되어 어느 정도 충격을 감소시켜주었으나 최근 들어서는 해당 영역에서 엔진토크를 저감시키는 방법으로 발전하였다.

미국등록특허 US 8,510,003B2(2013.8.13)

하지만, 해당 영역에서 엔진토크를 저감시키는 방법은 어느 정도 충격 감소의 긍정적인 효과가 있는 반면 간헐적 응답불량을 운전자가 느끼게 하는 일관성 없는 가속성능을 나타낸다.

일례로, 운전자는 변속 과정 전후에는 TIP-IN하여도 특이할만한 가속 이상을 느끼지 못하나 변속 과정 중에 TIP-IN하게 되면 충격이 발생하거나 때로는 한 템포 늦은 가속감은 느끼게 된다.

이와 같이, 해당 영역에서 엔진토크를 저감시키는 현재까지의 제어방법을 통해서는 부드럽고도 빠른 응답성이라는 양면성을 충족하기에 한계가 있을 수밖에 없다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 실 변속구간의 일시적인 중립상태에서 엔진/터빈RPM 교차를 통하여 제어하도록 구성함으로써 교차 충격 없이도 빠르고 부드러운 변속감을 달성할 수 있고, 부가적으로 엔진 상승 때문에 짧고 경쾌한 배기음이 발생하여 운전자로 하여금 감성적인 빠른 변속을 경험하도록 하는 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법은 (A) TCU(Transmission Control Unit)가 P/OFF(Power OFF)Down shift를 판단하면, 제1마찰요소 해방 제어와 제2마찰요소 계합 제어가 순차적으로 이루어져 변속을 수행하고; (B) 변속 중 TIP-IN을 감지하면, 상기 제1마찰요소를 즉시 해방한 후 토크상승요구량으로 엔진토크를 상승시켜주며; (C) 엔진토크 상승으로 엔진 RPM과 터빈 RPM이 교차되면, 상기 제2마찰요소 계합 제어를 마무리하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1마찰요소 제어는 변속단의 기어비 차이로 인해 발생하는 엔진브레이크감을 줄이도록 유압을 부드럽게 감소시키는 방식이다. 상기 TIP-IN 감지는 APS(Acclcerator Position Scope)가 0(영)보다 큰 값으로 이루어진다. 상기 엔진토크의 상승을 위한 토크상승요구량은 TIP-IN 시 인가된 APS(Acclcerator Position Scope) 보다 빠르고 큰 토크이다.

상기 P/OFF Down shift 시 상기 TIP-IN에 의한 목표 변속단의 동기 기어비는 100% 현재 변속단과 0% 목표 변속단에서 30% 변속 기어비로 구분되고, 30% 변속 기어비 도달 시 변속 완료된다. 상기 토크상승요구량은 엔진토크상승 점프-업 제어와 엔진토크상승 기울기 제어 및 엔진토크 점프-다운 제어로 구분되어 순차적으로 수행된다. 상기 터빈 RPM은 P/OFF Down shift 시 목표 동기RPM보다 높을 때 부드러운 Overrun 제어로 목표동기RPM에 맞춰지고, 반면 목표동기RPM보다 낮을 때 마찰요소 결합측 유압 제어 실시로 목표동기RPM에 맞춰진다.

이러한 본 발명은 자동변속기 변속중 가속시 제어에서 엔진RPM과 터빈RPM을 역전시키되 IN-GEAR 상태가 아닌 중립 상태에서만 역전시킨 후 변속을 완료함으로써 경쾌한 가속의지를 구현함을 물론 엔진RPM/터빈RPM의 교체성 충격을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명은 엔진토크를 감소시키지 않고 오히려 인가된 X% APS 이상의 엔진토크상승으로 이루어지는 부가적인 엔진 상승 때문에 짧고 경쾌한 배기음이 발생함으로써 운전자로 하여금 감성적인 빠른 변속을 경험하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 자동변속기 변속중 가속시 제어시 실 변속구간에서 일시적인 중립상태에서 엔진/터빈RPM 교차를 통하여 제어하도록 구현됨으로써 자동변속기가 갖는 변속요소의 개수에 무관하게 모든 다운시프트 변속 중 가속시에 적용할 수 있고, 특히 자동변속기는 물론 DCT변속기(Double Clutch Transmission)에도 적용 가능한 범용성이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동변속기 다운 시프트 변속 제어를 예시한 작동 선도이다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법을 나타낸다.

S10은 P/OFF(Power OFF)Down shift에 대한 판단으로서, 이를 통해서 다운 시프트를 위한 적절한 조건여부가 판단된다. S10에서 P/OFF Down shift 이면, S20의 제1마찰요소 해방 제어와 S30의 제2마찰요소 계합 제어가 순차적으로 이루어진 다음, S40과 같이 APS 값이 0(영)인지 여부가 판단된 후 그 결과 APS 값이 0(영)일 때 S20으로 피드백되나 APS 값이 0(영)이 아닐 때 S50으로 진입한다.

S50은 현재 변속단(N)에서 1속 감속되는 N-1단의 Down shift가 수행되는 단계로서, 이러한 Down shift는 N-1 단 동기점 30% 도달여부로 구분된다. 일례로, S50에서 N-1 단 동기점 30% 도달이 이루어지면 Down shift 완료이므로 S120으로 전환됨으로써 변속완료상태가 된다, 반면, S50에서 N-1 단 동기점 30% 도달이 이루지지 않으면 Down shift 중 이므로 경쾌한 가속의지를 구현함은 물론 엔진RPM/터빈RPM의 교체성 충격인 TIP-IN 충격을 방지하기 위한 변속이 이루어지도록 제어되고, 이를 위해 S60내지 S100의 단계가 순차적으로 진행된다. 여기서, N-1 단 동기점 30%는 100% N단 동기 기어비와 0% N-1단 동기 기어비에서 30% 변속 기어비를 의미한다.

S60내지 S100의 단계로 진입하면, S60과 같이 제1마찰요소를 즉시 해방하고, S70과 같이 엔진토크상승 점프-업 제어를 실시하며, S80과 같이 엔진토크상승 기울기 제어를 수행 한 다음, S90과 같이 엔진/터빈 RPM 역전이 발생된 후 S100과 같이 엔진토크 점프-다운 제어를 수행하고 난 후, S110과 같이 N-1 단 동기점 30% 도달 시 S120으로 진입함으로써 변속을 완료하여 준다.

이러한 과정에서, S80의 엔진토크상승 기울기 제어는 엔진/터빈 RPM 역전이 이루어질 때 까지 지속된다. 또한, S100의 엔진토크 점프-다운 제어는 N-1 단 동기점 30% 에 도달될 때 까지 지속된다.

한편, 도 2는 도 1의 다운 시프트 변속 제어 방법으로 자동변속기의 다운 시프트 변속 제어가 실시된 실시예를 나타내며, 마찰요소는 자동변속기를 구성하는 클러치 및 브레이크를 의미하고, 제어는 TCU(Transmission Control Unit)로 구현된다.

예시된 선도는 변속단 선도(10), APS 선도(20), 유압제어신호 선도(30), 토크상승 선도(40), 입력회전수 선도(50)를 나타낸다. 상기 변속단 선도(10)는 현재 변속단을 N으로 정의할 때, N-1은 P/OFF Down shift 시 현재 변속단(N)에서 1속 감속되는 변속단을 나타낸다. 상기 APS 선도(20)는 N단을 APS = 0%로 할 때, N-1단으로 Down shift 시 APS가 APS = X%(X>0)로 증가됨을 나타낸다. 상기 유압제어신호 선도(30)는 제1마찰요소 해방과 제2마찰요소 계합 시 토크상승제어요구(ETI)에 의한 유압변화를 나타낸다. 상기 토크상승 선도(40)는 본 발명의 다운 시프트 변속 제어에 따른 토크상승제어요구(ETI)로 구현되는 엔진토크점프업(ETI 점프업), 엔진토크기울기제어(ETI 기울기제어), 엔진토크점프다운(ETI 점프다운)을 나타낸다. 상기 입력회전수 선도(50)는 N단과 N-1단 Down shift 시 엔진과 터빈의 RPM 역전을 나타낸다.

이하, N → N-1의 P/OFF Down shift는 3 → 2 변속을 예로 변속의 과정을 설명한다. 하지만, 3 → 2 변속은 하나의 예시일 뿐 이므로 N → N-1로 1단만 변속하는 것 뿐만 아니라 N → N-2/N-3/… SKIP DOWN SHIFT 변속타입에서도 동일하게 적용 가능하다. 그러므로, 이러한 방식의 제어는 변속요소의 개수에 무관하게 모든 다운시프트 변속 중 가속시에 적용할 수 있다. 특히, 자동변속기는 물론 DCT변속기(Double Clutch Transmission)에도 적용 가능한 제어 방식이다.

구체적으로, 3단 상태에서 운전자의 TIP-IN 조작에 의해 2단 지령이 내려짐을 TCU가 검출하면, 결합측 1개, 해방측 1개인 변속을 수행하는 통상의 POWER/OFF 변속모듈로 이행된다(S10). 이러한 예는 정지전 P/OFF 32으로 정의된다.

P/OFF 32 변속이 개시되면 제1마찰요소의 해방을 개시하고, 제2마찰요소의 결합을 동시에 개시한다(S20,S30). 이 때, 일반적인 정지전 변속에서는 3~2단간의 기어비 차이로 인해 발생하는 엔진브레이크감을 줄이기 위해 해방측을 부드럽게 감소시킨다.

그러면, P/OFF 3 → 변속중 TIP-IN 시 인가된 APS =X%에 맞춰 N-1단 동기를 수행하면서 P/OFF 3 → 변속중 TIP-IN 감지에 따라 제1마찰요소의 해방측 유압을 즉시 하강시켜준다(S40,S50,S60).

이어, 해방측 유압 하강과 동시에 엔진토크상승제어를 요구한다. 이 때 토크상승요구량(ETI)은 TIP-IN 시 인가된 APS 보다 조금 더 빠르고 큰 토크를 상승시킨다(S70,S80). 이때, 토크상승요구량 및 기울기는 차량/엔진의 특성에 따라 다른 User-dependant한 Calibration factor이므로 특정한 값으로 한정될 수 없다.

그 결과, 일시적인 기계적 중립 상태를 만들고 그 조건에서 엔진/터빈RPM이 교차되는 것을 모니터링 한 후 교차가 완료되면 즉시 제2마찰요소(결합)제어를 마무리한다(S90).

이어, 일시적인 중립 상태로 인해 터빈RPM은 경우에 따라 2단(목표단)동기RPM보다 높을 수도 있고 낮을 수도 있다. 그러므로, 목표 동기RPM보다 터빈RPM이 높은 경우는 Overrun 제어를 부드럽게 실시하여 결합충격이 발생하지 않도록 하고, 반면 목표동기RPM보다 터빈RPM이 낮은 경우는 동기 시점에 맞추어 잘 완료될 수 있도록 결합측 유압 제어를 실시한다. 그러면, 실 변속구간의 일시적인 중립상태에서 엔진/터빈RPM 교차를 통해 교차 충격 없이도 빠르고 부드러운 변속감 달성이 이루어지고, 엔진 상승 때문에 부가적으로 짧고 경쾌한 배기음이 발생하여 운전자는 감성적인 빠른 변속을 경험할 수 있다(S100,S110,S120).

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따른 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법은 인가된 X% APS 이상으로 엔진토크를 상승해 엔진 RPM 상승을 유발하고, 엔진RPM과 터빈RPM을 IN-GEAR 상태가 아닌 실 변속구간의 일시적인 중립상태에서 만 역전시킨 후 변속을 완료함으로써 경쾌한 가속의지를 구현함은 물론 엔진RPM/터빈RPM의 교체성 충격인 TIP-IN 충격을 방지할 수 있고, 특히 변속요소의 개수에 무관하게 모든 다운시프트 변속 중 가속시에 적용할 수 있고 자동변속기 및 DCT변속기에도 적용 가능하다.

10 : 변속단 선도 20 : APS 선도
30 : 유압제어신호 선도 40 : 토크상승선도
50 : 입력회전수 선도

Claims (7)

1. (A) TCU(Transmission Control Unit)가 P/OFF(Power OFF)Down shift를 판단하면, 제1마찰요소 해방 제어와 제2마찰요소 계합 제어가 순차적으로 이루어져 변속을 수행하고;
   (B) 변속 중 TIP-IN을 감지하면, 상기 제1마찰요소를 즉시 해방한 후 토크상승요구량으로 엔진토크를 상승시켜주며;
   (C) 엔진토크 상승으로 엔진 RPM과 터빈 RPM이 교차되면, 상기 제2마찰요소 계합 제어를 마무리하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1마찰요소 제어는 변속단의 기어비 차이로 인해 발생하는 엔진브레이크감을 줄이도록 유압을 부드럽게 감소시키는 방식인 것을 특징으로 하는 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 TIP-IN 감지는 APS(Acclcerator Position Scope)가 0(영)보다 큰 값으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 엔진토크의 상승을 위한 토크상승요구량은 TIP-IN 시 인가된 APS(Acclcerator Position Scope) 보다 빠르고 큰 토크인 것을 특징으로 하는 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 P/OFF Down shift 시 상기 TIP-IN에 의한 목표 변속단의 동기 기어비는 100% 현재 변속단과 0% 목표 변속단에서 30% 변속 기어비로 구분되고, 30% 변속 기어비 도달 시 변속 완료되는 것을 특징으로 하는 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법.
   
6. 청구항 1에 있어서, 상기 토크상승요구량은 엔진토크상승 점프-업 제어와 엔진토크상승 기울기 제어 및 엔진토크 점프-다운 제어로 구분되어 순차적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법.
   
7. 청구항 1에 있어서, 상기 터빈 RPM은 P/OFF Down shift 시 목표 동기RPM보다 높을 때 부드러운 Overrun 제어로 목표동기RPM에 맞춰지고, 반면 목표동기RPM보다 낮을 때 마찰요소 결합측 유압 제어 실시로 목표동기RPM에 맞춰지는 것을 특징으로 하는 자동변속기 다운 시프트 변속 제어 방법.

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