KR20180066756A - 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

가속페달 조작에 비례하여 기어비가 연속적으로 변화하는 무단변속기(CVT)를 탑재한 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 킥다운 기어비 학습 장치는, 차량 내의 전자제어장치 또는 센서들로부터 학습모드 진입 여부를 판단하는데 필요한 정보들을 수신하고, 수신된 정보들을 판단부에 제공하는 정보 수집부, 정보 수집부가 제공하는 정보로부터 현재 차량의 조작상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는지 판단하고, 학습모드 진입 조건을 만족하는 경우 기어비 학습을 위한 학습개시신호를 출력하고 제어부에 전달하는 판단부 및 판단부로부터 학습개시신호를 전달받고, 학습개시신호를 전달받은 시점부터 기어비 학습을 위한 학습 알고리즘을 이용하여 기어비 학습을 진행하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

Description

무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치 및 방법{Kick down Gear ratio studying device and method of Continuously Variable Transmission vehicle}

본 발명은 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 기어비가 짧은 시간에 큰 폭으로 변화하는 킥다운 변속 시 주행 상태 또는 풀리와 벨트의 접촉면 마모와 같은 노후화로 인하여 변속이 늘어지거나 빨라지는 현상을 개선하고자 한 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치 및 방법에 관한 것이다.

무단변속기(CVT: Continuously Variable Transmission)는 기능 면에서 일반적인 다단식 자동변속기와 비슷하지만, 기어를 조합해 속도에 따라 구동력을 최적화하는 다단식 자동변속기와 달리 변속을 위한 기어가 사용되지 않는다. 대신 엔진으로부터 나온 동력을 받아들이는 구동 풀리와 바퀴 쪽으로 동력을 전달하는 종동 풀리가 있고, 두 개의 풀리는 벨트로 연결되어 있다.

무단변속기는 구동 풀리의 회전력이 벨트를 통해 종동 풀리에 전달되며, 이때 풀리에 걸리는 부하에 따라 양쪽 풀리에 걸리는 힘이 균형을 이루도록 풀리의 지름을 연속적으로 가변시켜 변속을 구현한다. 즉 무단변속기의 기어비는 각 풀리와 벨트의 접촉지점으로부터 해당 풀리의 회전축까지의 거리에 의해 결정되며, 이는 각 풀리의 횡방향 힘에 의해 결정된다.

무단변속기는 구조적으로 기존 다단 자동 변속기에 비해 엔진의 운전점이 최적운전선도(OOL; Optimal Operating Line)에 가깝게 작동됨으로써 동력손실이 적고 고연비 실현에 유리하여 일반 자동변속기에 비해 효율이 높은 장점이 있다. 또한 저속/고토크, 고속/저토크의 변속을 수행하는데 있어 충격 없이 동력을 전달할 수 있는 이점이 있다.

반면, 차량의 주행 상태나, 각 풀리와 벨트가 접하는 면의 마모나 벨트 노후화로 인하여, 특정 변속구간 특히, 급가속 조작에 따른 킥다운(Kick down) 변속과 같이 큰 폭으로 기어비가 변하는 변속구간에서 변속이 늘어지는 변속 지연 혹은 변속이 설정 시간보다 빠른 시간에 이행되는 변속 당김 현상이 발생되는 단점이 있다.

무단변속기의 킥다운 기어비 제어에는 일반적으로, 시간에 대한 기어비(구동 풀리와 종동 풀리가 벨트와 접하는 지점으로부터 해당 풀리의 회전축까지의 거리비)의 변화로 정의되는 기어비 커브가 사용된다. 즉 주행상황에 따라 기어비 커브에 설정된 기어비가 도출될 수 있도록 각 풀리에 작용하는 유압을 조절하여 기어비를 제어한다.

도 1은 무단변속기(CVT)의 킥다운 기어비 제어에 사용되는 종래 기어비 커브로서, 도 1의 (a)는 변속기 노후화 전 변속 제어부에 설정된 킥다운 기어비 커브를 나타내고, 도 1의 (b)는 노후화 된 상태에서 실측되는 킥다운 기어비 커브를 나타내고 있다.

도 1의 그래프에서 제일 아래쪽에 가는 선으로 표현된 커브가 노멀 상태에서의 킥다운 변속을 위한 가속페달 조작 시 시간에 따른 기어비 변화를 나타낸 현재 기어비이며, 제일 위쪽에 굵은 선으로 표현된 커브는 급가속 조작에 따른 킥다운 변속 시 목표 기어비를 나타낸다. 그리고 두 커브 사이의 파선으로 표현된 커브는 제한 목표 기어비를 나타낸다.

여기서, 제한 목표 기어비는 킥다운 변속 시 급격한 토크변화로 인한 변속충격이나 울컥거림 등을 막고, 급격한 토크변화에 따른 변속충격으로부터 동력계통을 보호하기 위한 것으로, 주행 중 임의 시점에 가속페달을 풀(Full)로 조작하더라도 실제 기어비는 해당 시점의 목표 기어비보다 낮은 제한 목표 기어비까지만 상승되도록 제한하는 역할을 한다.

도 1의 (a)와 (b)의 그래프를 보면, 목표 기어비와 제한 목표 기어비는 목표 값이기 때문에 변함이 없다. 반면 현재 기어비의 경우 변속기 노후화 후가 노후화 전에 비하여 커브의 기울기가 완만해진 것을 알 수 있다. 커브의 기울기는 시간에 대한 기어비의 변화를 나타낸다. 따라서 기울기의 감소는 킥다운 목표 기어비까지 변속시키는데 걸리는 시간이 길어진 것을 의미한다.

변속기 노후에 따른 변속지연을 해소하기 위한 방안으로, 차량 정차상태(P단 혹은 N단에 설정된 상태)에서 구동 풀리와 종동 풀리의 목표 제어 압력을 압력 센서를 통해 측정되는 실제 압력과 비교하고, 그 비교 결과로부터 풀리의 제어 값을 새롭게 학습하고 반영하여 풀리의 제어 압력을 보정함으로써 기어비 변화를 보상하는 기술이 제안되었다.

그러나 풀리의 압력 변화에 대한 학습만가지고는 변속기 노후에 따른 기어비 변화를 보상하는 데에 한계가 있다. 특히 킥다운 변속과 같이 짧은 시간에 두 풀리의 압력을 빠르게 변화시켜 기어비를 바꿔야 하는 경우 벨트나 풀리의 마모 정도에 대한 기어비 보상이 제대로 이루어지지 못하면, 운전자가 원하는 만큼의 가속성능이 충분히 발휘되지 못해 운전자는 출력이 부족하거나 가속 의지가 반영되지 않는 느낌을 받을 수 있다.

한국공개특허 제2004-0022740호(공개일 2004. 03. 08)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 기어비의 변화가 큰 변속상황(급가속 조작에 따른 킥다운 변속)에서 주행 상태나, 풀리와 벨트의 접촉면 마모와 같은 노후화로 인하여 변속이 늘어지거나 빨라지는 현상을 개선할 수 있는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 일 측면에 따르면,

가속페달 조작에 비례하여 기어비가 연속적으로 변화하는 무단변속기(CVT)의 킥다운 기어비 학습 장치에 있어서,

차량 내의 전자제어장치 또는 센서들로부터 학습모드 진입 여부를 판단하는데 필요한 정보들을 수신하고, 수신된 정보들을 판단부에 제공하는 정보 수집부;

상기 정보 수집부가 제공하는 정보로부터 현재 차량의 조작상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는지 판단하고, 학습모드 진입 조건을 만족하는 경우 기어비 학습을 위한 학습개시신호를 출력하고 제어부에 전달하는 판단부; 및

상기 판단부로부터 학습개시신호를 전달받고, 학습개시신호를 전달받은 시점부터 기어비 학습을 위한 학습 알고리즘을 이용하여 기어비 학습을 진행하는 제어부;를 포함하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 적용된 상기 정보 수집부를 통해 수집되는 학습모드 진입 여부 판단에 필요한 정보는, 급가속을 위한 킥다운 변속의 개시 여부 판단에 필요한 정보로서 가속페달 변화 및 목표 기어비 변화량에 관한 정보일 수 있고, 상기 판단부는 상기 가속페달 변화량이 사전에 설정된 값(A _s )보다 크고 상기 목표 기어비 변화량이 사전에 설정된 값(R _s )보다 큰 경우 현재의 차량 상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 판단부로부터 학습개시신호를 전달받은 시점부터 기어비 학습을 위한 학습모드로 전환하고, 학습모드로 전환 후 임의의 학습 알고리즘을 이용하여 킥다운 기어비 학습을 수행할 수 있다.

그리고 상기 제어부에 의해 수행되는 학습 알고리즘은,

학습모드 진입시점의 구동 풀리와 종동 풀리 사이의 기어비(현재 기어비)와 학습모드 진입시점의 가속페달 조작 위치와 차량 속도, 그리고 부하 상태에 따라 결정되는 목표 기어비를 캡쳐(Capture)하고, 타이머를 작동시키는 제1 프로세스;

학습진행 중 차량의 조작상태가 학습모드를 유지시키는 조건을 만족하는지를 판단하는 제2 프로세스;

학습진행 중 차량의 조작상태가 학습모드 유지 조건을 만족하는 경우, 가속페달 조작에 따라 상승된 현재 기어비가 상기 제1 프로세스에 의한 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴했는지 여부를 판단하는 제3 프로세스;

현재 기어비가 상기 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴한 것으로 판단된 경우, 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴하기까지 걸린 시간(타이머 값, T)을 상기 타이머 작동시간으로부터 획득하고, 타이머 값을 사전에 설정된 기준 값(T1)과 비교하는 제4 프로세스; 및

킥다운 시 급속한 토크 변화로 인한 변속충격을 막기 위해 상기 목표 기어비보다 낮은 기어비로 설정되는 제한 목표 기어비의 기울기를 상기 제4 프로세스에 의한 비교결과에 따라 다른 양태로 보정하는 제5 프로세스:를 포함할 수 잇다.

여기서 상기 제2 프로세스에서는, 가속페달이 학습모드 진입시점의 조작상태로 유지되거나, 학습진행 중 운전자 의지에 따라 변화된 가속페달의 위치 값이 설정 값 이상이고 변화된 가속페달에 위치에 대응되는 목표 기어비와 상기 목표 기어비 캡쳐 값의 차이가 설정 값 이내인 경우 상기 학습모드 유지 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

그리고 학습진행 중 차량의 조작상태가 상기 학습모드 유지 조건을 만족하지 않는 경우, 학습모드를 강제 종료할 수 있다.

또한, 상기 제4 프로세스에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)보다 크면, 제5 프로세스에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 증가시키는 보정이 수행되고, 상기 제4 프로세스에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)보다 작으면, 제5 프로세스에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 감소시키는 보정이 수행될 수 있다.

이와는 다르게, 제4 프로세스에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)에 임의 시간을 더하거나 뺀 오차범위 내에 있으면, 제5 프로세스에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 현재 상태로 유지시키게 된다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 다른 측면에 따르면,

가속페달 조작에 비례하여 기어비가 연속적으로 변화하는 무단변속기(CVT)의 킥다운 기어비 학습 방법에 있어서,

차량 내의 전자제어장치 또는 센서들로부터 학습모드 진입 여부를 판단하는데 필요한 정보들을 수신하고, 수신된 정보들로부터 현재 차량의 조작상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는지 판단하는 단계(S100);

S100 단계를 통한 판단결과 차량의 현재 조작상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는 경우, 킥다운 기어비 학습을 위한 학습모드로 전환하고 임의의 학습 알고리즘을 이용하여 킥다운 기어비 학습을 수행하는 단계(S200);를 포함하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 방법을 제공한다.

상기 S100 단계에서의 학습모드 진입 조건은 바람직하게, 킥다운 변속을 만족하는 조건으로서, 가속페달 변화량이 사전에 설정된 값(A _s )보다 크고 목표 기어비 변화량이 사전에 설정된 값(R _s )보다 큰 경우일 수 있다.

그리고 상기 S200 단계는 구체적으로,

학습모드 진입시점의 구동 풀리와 종동 풀리 사이의 기어비(현재 기어비)와 학습모드 진입시점의 가속페달 조작 위치와 차량 속도, 그리고 부하 상태에 따라 결정되는 목표 기어비를 캡쳐(Capture)하고, 타이머를 작동시키는 단계(S210);

학습진행 중 차량의 조작상태가 학습모드를 유지시키는 조건을 만족하는지를 판단하는 단계(S220);

학습진행 중 차량의 조작상태가 학습모드 유지 조건을 만족하는 경우, 가속페달 조작에 따라 상승된 현재 기어비가 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴했는지 여부를 판단하는 단계(S230);

현재 기어비가 상기 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴한 것으로 판단된 경우, 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴하기까지 걸린 시간(타이머 값, T)을 사전에 설정된 기준 값(T1)과 비교하는 단계(S240); 및

킥다운 시 급속한 토크 변화로 인한 변속충격을 막기 위해 상기 목표 기어비보다 낮은 기어비로 설정되는 제한 목표 기어비의 기울기를 상기 S240 단계에 의한 비교결과에 따라 다른 양태로 보정하는 단계(S250):로 이루어질 수 있다.

이때 상기 S220 단계에서는, 가속페달이 학습모드 진입시점의 조작상태로 유지되거나, 학습진행 중 운전자 의지에 따라 변화된 가속페달의 위치 값이 설정 값 이상이고 변화된 가속페달에 위치에 대응되는 목표 기어비와 상기 목표 기어비 캡쳐 값의 차이가 설정 값 이내인 경우 상기 학습모드 유지 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 학습진행 중 차량의 조작상태가 상기 학습모드 유지 조건을 만족하지 않는 경우, 학습모드를 강제 종료할 수 있다.

또한, 상기 S240 단계에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)보다 크면, S250 단계에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 증가시키는 보정을 수행하고, 상기 S240 단계에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)보다 작으면, S250 단계에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 감소시키는 보정을 수행하며, 상기 S240 단계에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)에 임의 시간을 더하거나 뺀 오차범위 내에 있으면, S250 단계에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 현재 상태로 유지시키는 제어가 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치 및 방법에 의하면, 운전자의 급가속 의지를 반영한 킥다운 변속 시 풀리 변속비, 즉 기어비에 대한 학습을 진행하고 학습 값을 반영하여 기어비를 보상한다. 이에 따라 변속기의 상태나 주변 환경에 따라 변속이 지연되거나 급격히 진행되어 발생하는 가속감 저하나 변속 충격을 방지할 수 있다.

즉 킥다운 기어비 학습을 통해 기어비의 변화가 큰 변속상황(급가속 조작에 따른 킥다운 변속)에서 주행 상태나, 풀리와 벨트의 접촉면 마모와 같은 노후화로 인하여 변속이 늘어지거나 빨라지는 현상을 개선할 수 있으며, 결과적으로 시간 경과에 따라 변속기가 노후 되더라도 운전자에게 만족스러운 가속성능과 변속감을 제공할 수 있다.

도 1은 무단변속기(CVT)의 킥다운 기어비 제어에 사용되는 종래 기어비 커브.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치의 구성을 개략 도시한 블록도.
도 3은 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습을 위해 적용되는 흐름도
도 4는 킥다운 기어비 학습 과정을 설명하기 위한 예시도.
도 5는 학습 결과에 기초한 킥다운 기어비 보정 후의 기어비 커브를 예시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하 본 발명을 설명함에 있어 사용되는 용어의 의미에 대해 다음과 같이 간단하게 정의한다.

'무단변속기의 기어비'는 무단변속기(CVT)의 변속에 관여하는 핵심 가변 요소(Variator) 중 '구동 풀리'와 '종동 풀리'의 '변속비', 즉 '직경의 비'로 정의한다. 그리고 '목표 기어비'는 현재 차량의 부하 상황 및 가속 페달 조작 위치에 따라 임의 알고리즘 통해 결정되는 구동 풀리와 종동 풀리의 기어비로 정의한다.

또한, '제한 목표 기어비'는 킥다운 변속 시 급격한 토크변화로 인한 변속충격이나 울컥거림 등을 막고, 급격한 토크변화에 따른 변속충격으로부터 동력계통을 보호하기 위해 목표 기어비보다 임의 값 낮게 설정되는 구동 풀리와 종동 풀리의 기어비로 정의한다.

도면을 참조하여 본 발명의 일 측면에 따른 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치에 대해 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치의 구성을 개략 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 기어비 학습 제어 장치(10)는, 무단변속기(CVT)의 킥다운 변속 시 킥다운 기어비에 대한 학습을 진행하고 학습 값을 반영하여 기어비를 보정하기 위한 장치로서, 학습모드 진입에 필요한 정보를 수집하는 정보 수집부(12), 학습모두 진입여부를 판단하는 판단부(14), 그리고 실질적인 기어비 학습을 위한 제어부(16)를 포함한다.

정보 수집부(12)는 차량 내의 전자제어장치 또는 센서들로부터 학습모드 진입 여부를 판단하는데 필요한 정보들을 수신한다. 그리고 그 수신된 정보들을 상기 판단부에 제공한다. 학습모드 진입 여부 판단에 필요한 정보는 급가속을 위한 킥다운 변속의 개시 여부 판단에 필요한 정보, 바람직하게는 가속페달 변화 및 목표 기어비 변화량에 관한 정보일 수 있다.

판단부(14)는 상기 정보 수집부가 제공하는 정보로부터 현재 차량의 조작상태가 학습모드 진입 조건, 바람직하게는 운전자의 급가속 의지가 반영된 킥다운 변속을 위한 조작 조건을 만족하는지를 판단한다. 그리고 판단 결과 현재의 차량 조작상태가 학습모드 진입 조건에 부합되면 킥다운 변속 시 기어비 학습을 위한 학습개시신호를 상기 제어부(16)에 출력한다.

킥다운 변속 시 기어비 학습개시를 위한 학습모드 진입 조건은 킥다운 변속으로 판단할 수 있는 조건, 구체적으로는 가속페달 변화량이 사전에 설정된 값(A _s )보다 크고, 상기 목표 기어비 변화량이 사전에 설정된 값(R _s )보다 큰 경우일 수 있으며, 차량의 상태가 이 두 개의 엔드 조건을 모두 만족하는 상태일 때 학습모드 진입 조건을 만족하는 것으로 판단한다.

가속페달의 변화량은 가속페달의 기계적인 위치 변화에 따라 다른 양과 크기로 전기적인 신호를 출력하는 포텐셔미터와 같은 접촉식 센서에 의해 검출 가능하다. 그리고 상기 목표 기어비 변화량은 현재의 목표 기어비와 가속페달 급가속 조작에 따라 새롭게 설정되는 목표 기어비 차이 값의 절대 값으로 결정될 수 있다.

이때 목표 기어비는 가속페달 조작량에 따른 차량 속도 별 출력 데이터를 저장한 공지의 엔진 출력 맵(요구 출력을 가속페달 조작량과 차량 속도의 2가지 인자에 대해 행렬의 형태로 데이터화한 것)으로부터 결정되는 엔진 출력(요구 출력), 현재의 차량 속도, 그리고 부하 정보로부터 전용 알고리즘을 통해 자동으로 도출될 수 있다.

제어부(16)는 상기 판단부(14)로부터 학습개시신호를 전달받고, 학습개시신호를 전달받은 시점부터 기어비 학습을 위한 학습 알고리즘을 구동시켜 킥다운 변속 시 기어비 학습을 진행한다. 이때 상기 학습 알고리즘은 후술하는 바와 같이 기능상 크게, 5개의 프로세스(의하, 설명 편의를 위해 '제1 내지 제 5 프로세스'라 함)로 구분될 수 있다.

이하 제어부의 학습을 위해 알고리즘에 적용되는 프로세스에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

제1 프로세스(160)에서는 학습모드 진입시점의 구동 풀리와 종동 풀리 사이의 기어비(현재 기어비)와 학습모드 진입시점의 가속페달 조작 위치, 정확하게는 가속페달 조작량과 차량 속도, 그리고 차량의 현재 부하 상태에 따라 전용 알고리즘에 의해 자동으로 결정되는 목표 기어비를 캡쳐(Capture)한다. 동시에 타이머를 작동시킨다.

제2 프로세스(162)에서는 학습진행 중 차량의 조작상태가 학습모드를 유지시키는 조건을 계속적으로 만족하는지를 판단한다. 킥다운 변속 요청으로 학습모드에 진입한 상태에서 급작스럽게 가속페달을 풀거나 내리막 주행을 할 경우에는 킥다운 변속 기어비 학습을 위한 전제 조건인 킥다운 변속 상황이 더 이상 유지되지 않기 때문이다.

만약, 전술한 바와 같이 학습진행 중 차량의 조작상태 혹은 주행상태가 상기 학습모드를 유지시키기 위한 조건, 즉 킥다운 변속 상태를 계속해서 유지하지 못하는 상황이 발생하면, 더 이상 기어비 학습을 위한 프로세스가 진행되지 않도록 학습모드를 강제 종료하며, 반대로 학습모드 유지 조건이 유지되면 계속해서 기어비 학습을 위한 다음 프로세스(제3 프로세스)를 가동시킨다.

제2 프로세스(162)에서는 바람직하게, 가속페달이 학습모드 진입시점의 조작상태로 유지되거나, 학습진행 중 운전자 의지에 따라 변화된 가속페달의 위치 값이 설정 값 이상이고, 변화된 가속페달에 위치에 대응되는 목표 기어비와 상기 목표 기어비 캡쳐 값의 차이가 설정 값 이내인 경우 상기 학습모드 유지 조건을 만족하는 것으로 판단하고 계속해서 학습을 진행한다.

제3 프로세스(164)에서는 학습진행 중 차량의 조작상태가 상기 학습모드 유지 조건을 만족하는 상태인 경우, 가속페달 조작에 따라 상승된 현재 기어비가 상기 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴했는지 여부를 판단한다. 여기서 '수렴'의 의미는 현재 기어비가 목표 기어비 캡쳐 값과 같아졌거나, 사전의 설정된 범위(목표 기어비 캡쳐 값에 소정의 여유 값을 반영한 범위)에 있는 경우로 해석될 수 있다.

제4 프로세스(166)에서는 현재 기어비가 상기 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴한 것으로 판단된 경우, 현재 기어비가 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴하기까지 걸린 시간(타이머 값, T)을 상기 타이머 작동시간으로부터 획득하고, 획득된 타이머 값(T)을 사전에 설정된 기준 값(T1)과 비교하여 변속 지연 혹은 변속 당김(변속이 계획된 시간보다 빠르게 진행됨을 의미)이 발생했는지를 판단한다.

여기서 기준 값(T1)은 이후 설명하게 될 도 4에서 변속기 노후화 전 현재 기어비 커브를 기준으로, 킥다운 변속이 시작되는 임의 시점의 기어비가 목표 기어비에 수렴하는데 까지 걸린 시간, 예를 들어 도 4에서 T1으로 표기된 값일 수 있다.

제5 프로세스(168)에서는 킥다운 시 급속한 토크 변화로 인한 변속충격 혹은 울컥거림 등을 막고, 급격한 토크변화에 따른 변속충격으로부터 동력계통을 보호하기 위해 상기 목표 기어비보다 낮은 기어비로 설정되는 제한 목표 기어비의 기울기를 상기 제4 프로세스(166)에 의한 비교결과에 따라 다른 양태로 보정하는 작업이 진행된다.

예를 들어, 제4 프로세스(166)에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 상기 기준 값(T1)보다 크면, 변속기 노후화로 인한 변속 지연이 발생한 것으로 판단하고, 제5 프로세스에서 기어비 커브 저장부(18)에 저장된 제한 목표 기어비 커브의 기울기를 증가시키는 보정을 수행하여, 현재 기어비 커브가 상기 제한 목표 기어비 커브를 따라 기울기가 증가되는 방향으로 이동되도록 한다.

이와는 다르게, 상기 제4 프로세스(166)에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)보다 작은 경우에는, 킥다운 변속이 계획된 시간보다 빠르게 진행되는 변속 당김이 발생한 판단하고, 제5 프로세스(168)에서 제한 목표 기어비의 기울기를 감소시키는 보정을 수행하여, 현재 기어비 커브가 상기 제한 목표 기어비 커브를 따라 기울기가 감소되는 방향으로 이동되도록 한다.

또 다르게, 제4 프로세스(166)에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)에 임의 시간을 더하거나 뺀 오차범위 내에 있으면, 킥다운 변속이 정상적으로 일어난 것으로 판단할 수 있다. 따라서 이 경우에는 상기 제5 프로세스(168)에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 현재 상태로 유지시켜 현재 기어비 커브 역시 기존 상태가 유지되도록 한다.

이하 상기한 본 발명의 일 측면에 따른 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치에 의해 행해지는 킥다운 기어비 학습 과정을 도 3의 흐름도를 참조하여 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따른 킥다운 기어비 학습을 위한 과정은 크게, 현재 차량의 조작상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는지 판단하는 단계(S100)와, 차량의 현재 조작상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는 경우, 킥다운 기어비 학습을 위한 학습모드로 전환하고 임의의 학습 알고리즘을 이용하여 킥다운 기어비 학습을 수행하는 단계(S200)로 구분될 수 있다.

S100 단계에서는 차량 내의 전자제어장치 또는 센서들로부터 학습모드 진입 여부를 판단하는데 필요한 정보들을 수신하고, 수신된 정보들로부터 현재 차량의 조작상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는지 판단한다. 이때 학습모드 진입 조건은 바람직하게, 가속페달 변화량이 사전에 설정된 값(A _s )보다 크고 목표 기어비 변화량이 사전에 설정된 값(R _s )보다 큰 경우일 수 있다.

S200 단계에서는 상기 S100 단계를 통한 판단결과 차량의 현재 조작상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는 경우, 전술한 바와 같이 킥다운 기어비 학습을 위한 학습모드로 전환하고 임의의 학습 알고리즘을 이용하여 킥다운 기어비 학습을 수행한다. 여기서 S200 단계는 프로세스 상 크게, 5개의 단계(S210 ~ S250)로 이루어질 수 있다.

킥다운 기어비 학습을 수행하는 단계(S200)에 대해 도 3 및 도 4의 학습과정 그래프를 참조하여 설명한다.

학습모드에 진입과 동시에 먼저, 학습모드 진입시점의 구동 풀리와 종동 풀리 사이의 기어비(현재 기어비)와 학습모드 진입시점의 가속페달 조작 위치, 정확하게는 가속페달 조작량과 차량 속도, 그리고 부하 상태에 따라 결정되는 목표 기어비를 캡쳐(Capture, 이하, '목표 기어비 캡쳐 값'이라 함)하고, 타이머를 작동시킨다(S210).

다음 학습진행 중 차량의 조작상태가 학습모드를 유지시키는 조건을 만족하는지를 판단한다(S220). 킥다운 변속 요청으로 학습모드에 진입해 있는 상태에서 급작스럽게 가속페달을 풀거나 내리막 주행을 할 경우에는 킥다운 변속 기어비 학습을 위한 전제 조건인 킥다운 변속 상황이 더 이상 유지되지 않으므로 학습을 진행할 수 없기 때문이다.

만약, 전술한 바와 같이 학습진행 중 차량의 조작상태 혹은 주행상태가 상기 학습모드를 유지시키기 위한 조건, 즉 킥다운 변속 상태를 계속해서 유지하지 못하는 상황이 발생하면, 더 이상 기어비 학습을 위한 프로세스가 진행되지 않도록 학습모드를 강제 종료하며, 반대로 학습모드 유지 조건이 유지되면 계속해서 기어비 학습을 위한 프로세스를 진행한다.

S220 단계에서는 바람직하게, 가속페달이 학습모드 진입시점의 조작상태로 유지되거나, 학습진행 중 운전자 의지에 따라 변화된 가속페달의 위치 값이 설정 값 이상이고, 변화된 가속페달에 위치에 대응되는 목표 기어비와 상기 목표 기어비 캡쳐 값의 차이가 설정 값 이내인 경우 상기 학습모드 유지 조건을 만족하는 것으로 판단하고 계속해서 학습을 진행한다.

학습진행 중 차량의 조작상태가 상기 학습모드 유지 조건을 만족하면, 가속페달 조작에 따라 상승된 현재 기어비가 상기 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴했는지 여부를 판단한다(S230). 여기서 '수렴'의 의미는 현재 기어비가 목표 기어비 캡쳐 값과 같아졌거나, 사전의 설정된 범위(목표 기어비 캡쳐 값에 소정의 여유 값을 반영한 범위)에 있는 경우로 해석될 수 있다.

현재 기어비가 상기 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴한 것으로 판단된 경우, 현재 기어비가 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴하기까지 걸린 시간(타이머 값, T)을 상기 타이머 작동시간으로부터 획득한다. 그리고 획득된 타이머 값(T)을 사전에 설정된 기준 값(T1)과 비교하여 변속 지연 혹은 변속 당김이 발생했는지를 판단한다(S240).

여기서 사전에 설정된 기준 값(T1)은 도 4의 도시와 같이, 변속기 노후화 전 킥다운 변속 시 양호한 킥다운 변속 구현을 위해 초기 설정된 현재 기어비 커브에 있어 임의 시점에 가속페달 급조작에 따라 상승된 현재 기어비가 목표 기어비에 수렴하기까지 걸린 시간으로 정의될 수 있다.

마지막으로, S240 단계를 통한 비교결과에 기초하여 제한 목표 기어비의 기울기를 다른 양태로 보정하는 프로세스가 진행된다(S250). 이때 제한 목표 기어비는 킥다운 시 급속한 토크 변화로 인한 변속충격 혹은 울컥거림 등을 막고, 급격한 토크변화에 따른 변속충격으로부터 동력계통을 보호하기 위해 상기 목표 기어비보다 낮은 기어비로 설정될 수 있다.

구체적으로, 제한 목표 기어비는 안전한 킥다운 변속을 도모할 수 있도록 설정되는 현재 기어비에 대한 실제 최대 킥다운 가능한 기어비로서, 이는 반복실험 또는 사전 시뮬레이션을 통해 기어비마다 안전한 킥다운 변속을 도모할 수 있는 기어비를 도출한 것일 수 있으며, 그 결과물들로 구축된 맵 데이터에 기초하여 도 4와 같은 연속된 커브 형태로 저장될 수 있다.

S240 단계를 통한 비교결과에 기초하여 S250 단계에서 제한 목표 기어비의 기울기를 다른 양태로 보정하는 과정에 대해 간단히 살펴본다.

도 5는 학습 결과에 기초한 기어비 보정 후의 기어비 커브로서, 변속기 노후화로 인한 변속 지연이 나타났을 때 기어비 보정 후의 기어비 커브를 도시하고 있다.

도 5를 참조하면, S240 단계에서의 판단결과, 타이머 값(T)이 사전에 설정된 상기 기준 값(T1)보다 크면, 변속기 노후화로 인한 변속 지연이 발생한 것으로 볼 수 있다. 따라서 이 경우에는 S250 단계에서 도 5와 같이 제한 목표 기어비 커브의 기울기를 증가시키는 보정을 수행하고, 이를 통해 현재 기어비 커브 역시 기울기가 증가되는 방향으로 이동되도록 한다.

구체적인 도시는 생략하였으나, 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)보다 작은 경우에는, 킥다운 변속이 계획된 시간보다 빠르게 진행되는 변속 당김이 발생한 판단하고, S250 단계에서 제한 목표 기어비의 기울기를 감소시키는 보정을 수행하여, 현재 기어비 커브가 상기 제한 목표 기어비 커브를 따라 기울기가 감소되는 방향으로 이동되도록 한다.

만약 S240 단계에 의한 판단결과, 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)에 임의 시간을 더하거나 뺀 오차범위 내에 있으면, 킥다운 변속이 정상적으로 일어난 것으로 보고, 이 경우에는 상기 S250 단계에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 현재 상태로 유지시켜 현재 기어비 커브 역시 기존 상태가 유지되도록 한다.

이상에서 살펴본 본 발명에 따른 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치 및 방법에 의하면, 운전자의 급가속 의지를 반영한 킥다운 변속 시 풀리 변속비, 즉 기어비에 대한 학습을 진행하고 학습 값을 반영하여 기어비를 보상한다. 이에 따라 변속기의 상태나 주변 환경에 따라 변속이 지연되거나 급격히 진행되어 발생하는 가속감 저하나 변속 충격을 방지할 수 있다.

즉 킥다운 기어비 학습을 통해 기어비의 변화가 큰 변속상황(급가속 조작에 따른 킥다운 변속)에서 주행 상태나, 풀리와 벨트의 접촉면 마모와 같은 노후화로 인하여 변속이 늘어지거나 빨라지는 현상을 개선할 수 있으며, 결과적으로 시간 경과에 따라 변속기가 노후 되더라도 운전자에게 만족스러운 가속성능과 변속감을 제공할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 킥다운 기어비 학습 장치
12 : 정보 수집부
14 : 판단부
16 : 제어부
18 : 기어비 커브 저장부

Claims (13)

1. 가속페달 조작에 비례하여 기어비가 연속적으로 변화하는 무단변속기(CVT)를 탑재한 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치에 있어서,
   차량 내의 전자제어장치 또는 센서들로부터 학습모드 진입 여부를 판단하는데 필요한 정보들을 수신하고, 수신된 정보들을 판단부에 제공하는 정보 수집부;
   상기 정보 수집부가 제공하는 정보로부터 현재 차량의 조작상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는지 판단하고, 학습모드 진입 조건을 만족하는 경우 기어비 학습을 위한 학습개시신호를 출력하고 제어부에 전달하는 판단부; 및
   상기 판단부로부터 학습개시신호를 전달받고, 학습개시신호를 전달받은 시점부터 기어비 학습을 위한 학습 알고리즘을 이용하여 기어비 학습을 진행하는 제어부;를 포함하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 정보 수집부를 통해 수집되는 학습모드 진입 여부 판단에 필요한 정보는, 급가속을 위한 킥다운 변속의 개시 여부 판단에 필요한 정보로서 가속페달 변화 및 목표 기어비 변화량에 관한 정보이며,
   상기 판단부는 상기 가속페달 변화량이 사전에 설정된 값(A _s )보다 크고 상기 목표 기어비 변화량이 사전에 설정된 값(R _s )보다 큰 경우 현재의 차량 상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는 판단부로부터 학습개시신호를 전달받은 시점부터 기어비 학습을 위한 학습모드로 전환하고, 학습모드로 전환 후 임의의 학습 알고리즘을 이용하여 킥다운 기어비 학습을 수행하는 것을 특징으로 하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부에 의해 수행되는 학습 알고리즘은,
   학습모드 진입시점의 구동 풀리와 종동 풀리 사이의 기어비(현재 기어비)와 학습모드 진입시점의 가속페달 조작 위치와 차량 속도, 그리고 부하 상태에 따라 결정되는 목표 기어비를 캡쳐(Capture)하고, 타이머를 작동시키는 제1 프로세스;
   학습진행 중 차량의 조작상태가 학습모드를 유지시키는 조건을 만족하는지를 판단하는 제2 프로세스;
   학습진행 중 차량의 조작상태가 학습모드 유지 조건을 만족하는 경우, 가속페달 조작에 따라 상승된 현재 기어비가 상기 제1 프로세스에 의한 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴했는지 여부를 판단하는 제3 프로세스;
   현재 기어비가 상기 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴한 것으로 판단된 경우, 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴하기까지 걸린 시간(타이머 값, T)을 상기 타이머 작동시간으로부터 획득하고, 타이머 값을 사전에 설정된 기준 값(T1)과 비교하는 제4 프로세스; 및
   킥다운 시 급속한 토크 변화로 인한 변속충격을 막기 위해 상기 목표 기어비보다 낮은 기어비로 설정되는 제한 목표 기어비의 기울기를 상기 제4 프로세스에 의한 비교결과에 따라 다른 양태로 보정하는 제5 프로세스:를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제2 프로세스에서는,
   가속페달이 학습모드 진입시점의 조작상태로 유지되거나, 학습진행 중 운전자 의지에 따라 변화된 가속페달의 위치 값이 설정 값 이상이고 변화된 가속페달에 위치에 대응되는 목표 기어비와 상기 목표 기어비 캡쳐 값의 차이가 설정 값 이내인 경우 상기 학습모드 유지 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치.
   
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서
   학습진행 중 차량의 조작상태가 상기 학습모드 유지 조건을 만족하지 않는 경우, 학습모드를 강제 종료하는 것을 특징으로 하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치.
   
7. 제 4 항에 있어서
   상기 제4 프로세스에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)보다 크면, 제5 프로세스에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 증가시키는 보정이 수행되고,
   상기 제4 프로세스에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)보다 작으면, 제5 프로세스에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 감소시키는 보정이 수행되며,
   상기 제4 프로세스에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)에 임의 시간을 더하거나 뺀 오차범위 내에 있으면, 제5 프로세스에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 현재 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 장치.
   
8. 가속페달 조작에 비례하여 기어비가 연속적으로 변화하는 무단변속기(CVT)를 탑재한 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 방법에 있어서,
   차량 내의 전자제어장치 또는 센서들로부터 학습모드 진입 여부를 판단하는데 필요한 정보들을 수신하고, 수신된 정보들로부터 현재 차량의 조작상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는지 판단하는 단계(S100);
   S100 단계를 통한 판단결과 차량의 현재 조작상태가 학습모드 진입 조건을 만족하는 경우, 킥다운 기어비 학습을 위한 학습모드로 전환하고 임의의 학습 알고리즘을 이용하여 킥다운 기어비 학습을 수행하는 단계(S200);를 포함하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 방법.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 S100 단계에서의 학습모드 진입 조건은,
   킥다운 변속을 만족하는 조건으로서, 가속페달 변화량이 사전에 설정된 값(A _s )보다 크고 목표 기어비 변화량이 사전에 설정된 값(R _s )보다 큰 경우인 것을 특징으로 하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 방법.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 S200 단계는,
    학습모드 진입시점의 구동 풀리와 종동 풀리 사이의 기어비(현재 기어비)와 학습모드 진입시점의 가속페달 조작 위치와 차량 속도, 그리고 부하 상태에 따라 결정되는 목표 기어비를 캡쳐(Capture)하고, 타이머를 작동시키는 단계(S210);
    학습진행 중 차량의 조작상태가 학습모드를 유지시키는 조건을 만족하는지를 판단하는 단계(S220);
    학습진행 중 차량의 조작상태가 학습모드 유지 조건을 만족하는 경우, 가속페달 조작에 따라 상승된 현재 기어비가 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴했는지 여부를 판단하는 단계(S230);
    현재 기어비가 상기 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴한 것으로 판단된 경우, 목표 기어비 캡쳐 값에 수렴하기까지 걸린 시간(타이머 값, T)을 사전에 설정된 기준 값(T1)과 비교하는 단계(S240); 및
    킥다운 시 급속한 토크 변화로 인한 변속충격을 막기 위해 상기 목표 기어비보다 낮은 기어비로 설정되는 제한 목표 기어비의 기울기를 상기 S240 단계에 의한 비교결과에 따라 다른 양태로 보정하는 단계(S250):를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 방법.
    
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 S220 단계에서는,
    가속페달이 학습모드 진입시점의 조작상태로 유지되거나, 학습진행 중 운전자 의지에 따라 변화된 가속페달의 위치 값이 설정 값 이상이고 변화된 가속페달에 위치에 대응되는 목표 기어비와 상기 목표 기어비 캡쳐 값의 차이가 설정 값 이내인 경우 상기 학습모드 유지 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 방법.
    
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서
    학습진행 중 차량의 조작상태가 상기 학습모드 유지 조건을 만족하지 않는 경우, 학습모드를 강제 종료하는 것을 특징으로 하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 방법.
    
13. 제 10 항에 있어서
    상기 S240 단계에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)보다 크면, S250 단계에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 증가시키는 보정을 행하고,
    상기 S240 단계에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)보다 작으면, S250 단계에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 감소시키는 보정을 행하며,
    상기 S240 단계에서 타이머 값(T)이 사전에 설정된 기준 값(T1)에 임의 시간을 더하거나 뺀 오차범위 내에 있으면, S250 단계에서 상기 제한 목표 기어비의 기울기를 현재 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 무단변속 차량의 킥다운 기어비 학습 방법.
    
    

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