KR20200017809A - 차량의 변속 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차량의 변속 제어 장치는, 차량의 상태 정보에 기초하여 상기 차량의 진행 방향을 판정하는 진행 방향 판정부, 상기 차량의 변속 시에 변속 모드가 미리 설정한 특정 변속 모드인지를 판정하는 모드 판정부, 상기 모드 판정 결과 및 상기 차량의 진행 방향 판정 결과에 기초하여 목표 속도의 방향을 결정하고, 차속 정보로부터 결정된 기본 목표 속도에 상기 결정된 목표 속도의 방향을 반영하여 변속 목표 속도를 결정하는 목표 속도 결정부, 및 상기 결정된 변속 목표 속도에 기초하여 토크 제어를 수행하는 속도 제어부를 포함한다.

Description

차량의 변속 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING SHIFT}
본 발명은 차량의 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 변속 기술은 STATIC 변속 시 피드포워드(FeedForward) 방식인 변속 위상(Shift Phase) 별 토크 제어를 통해서 모터 RPM을 변속 목표 속도로 수렴 시킨다.
따라서, 해방 잔압 및 ATF 점성에 따른 모터 RPM 변화 등을 예측하기 힘든 문제가 있으며, 부정확한 토크 제어로 인하여 목표 속도까지의 수렴 시간이 지연 되는 문제가 있다.
또한, 목표 속도까지의 수렴 시간을 단축시키기 위해 피드포워드 토크를 증대하게 되면, 목표 속도까지의 수렴 시간은 단축시킬 수 있으나, 체결 유압이 인가되는 시점에서 모터 속도 발산 혹은 채터링이 일어나 변속 시간의 지연이 발생하고, 변속 말기에 쇼크(Shock) 및/또는 저크(Jerk) 현상이 발생하게 된다.
이를 방지하기 위해 미소한 피드포워드 토크를 사용할 수 있는데, 이 경우 실 변속 시간이 지연되고, 운전자 관점에서 변속 완료가 늦어지게 되면서 차량 밀림감을 느끼게 되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, STATIC 변속 모드 판정 및 목표 속도 선정을 통하여 실 변속 시간을 단축 시키고, 목표 속도가 제대로 수렴된 상태에서 체결압을 인가함으로써 변속 말기의 쇼크(Shock) 및/또는 저크(Jerk) 발생을 방지하도록 한, 차량의 변속 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 장치는, 차량의 상태 정보에 기초하여 상기 차량의 진행 방향을 판정하는 진행 방향 판정부, 상기 차량의 변속 시에 변속 모드가 미리 설정한 특정 변속 모드인지를 판정하는 모드 판정부, 상기 모드 판정 결과 및 상기 차량의 진행 방향 판정 결과에 기초하여 목표 속도의 방향을 결정하고, 차속 정보로부터 결정된 기본 목표 속도에 상기 결정된 목표 속도의 방향을 반영하여 변속 목표 속도를 결정하는 목표 속도 결정부, 및 상기 결정된 변속 목표 속도에 기초하여 토크 제어를 수행하는 속도 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 진행 방향 판정부는, 상기 차량의 진행 방향이 전진 방향 또는 후진 방향인지를 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 진행 방향 판정부는, 차량의 상태 정보 중 기어단, 가속도, 모터 RPM 및 휠센서의 차속 정보를 조합하여 상기 차량의 진행 방향을 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 진행 방향 판정부는, 상기 차량의 기어단, 모터 RPM 및 휠센서 차속 정보에 기초하여 차량의 이동 조건을 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 진행 방향 판정부는, 상기 차량의 기어단 및 가속도 정보에 기초하여 구배 조건을 확인하는 것을 특징으로 한다.
상기 진행 방향 판정부는, 가속도의 변위 정보를 더 조합하여 상기 차량의 진행 방향을 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 모드 판정부는, 상기 변속 모드가 D->NR, D->ND, R->NR 및 R->ND 중 어느 하나의 STATIC 모드 인지를 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 목표 속도 결정부는, TM 출력 속도 및 목표 기어단 정보에 기초하여 기본 목표 속도를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 목표 속도 결정부는, 상기 차량의 상태 정보 중 현재 차속, 직전 기어단 및 현재 변속 클래스를 기준으로 목표 속도의 방향을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 목표 속도 결정부는, 상기 변속 클래스가 ND이면 차속 방향과 동일 방향, NR이면 차속 방향과 반대 방향으로 목표 속도의 방향을 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 목표 속도 결정부는, 상기 STATIC 모드 판정 결과가 D->NR 또는 R->ND 인 경우, 상기 기본 목표 속도의 방향을 역전시켜 변속 목표 속도를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기 속도 제어부는, 변속 위상별 제어 구간을 정의하고 각 제어 구간별로 상기 결정된 변속 목표 속도와 현재 속도의 편차를 이용하여 피드백 토크(Feedback Toque)를 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 속도 제어부는, ATF(AUTOMATIC TRANSMISSION FLUID) 주입 전, 상기 결정된 변속 목표 속도에서 현재 모터 속도를 차분한 값에, 상기 변속 목표 속도와 상기 현재 모터 속도의 델타(Delta) RPM 및 변속 클래스를 인자로 갖는 제1 이득값을 적용하여 제1 피드백 토크를 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 속도 제어부는, ATF 주입 후, 상기 제1 피드백 토크에 ATF 온도를 인자로 갖는 제2 이득값을 적용하여 제2 피드백 토크를 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 이득값은, 상기 ATF 온도가 낮아질수록 큰 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 속도 제어부는, 상기 변속 목표 속도를 기준으로 토크 제어를 수행하고, 변속 중 변속 위상의 진행에 따라 상기 계산된 피드백 토크를 모터 토크에 반영하여 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 속도 제어부는, 상기 차량의 동작 모드에 따라 변속감(Shift Quality)을 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 방법은, 차량의 상태 정보에 기초하여 상기 차량의 진행 방향을 판정하는 단계, 상기 차량의 변속 시에 변속 모드가 미리 설정한 특정 변속 모드인지를 판정하는 단계, 상기 모드 판정 결과 및 상기 차량의 진행 방향 판정 결과에 기초하여 목표 속도의 방향을 결정하고, 차속 정보로부터 결정된 기본 목표 속도에 상기 결정된 목표 속도의 방향을 반영하여 변속 목표 속도를 결정하는 단계, 및 상기 결정된 변속 목표 속도에 기초하여 토크 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, STATIC 변속 모드 판정 및 목표 속도 선정을 통하여 실 변속 시간을 단축 시키고, 목표 속도가 제대로 수렴된 상태에서 체결압을 인가함으로써 변속 말기의 쇼크(Shock) 및/또는 저크(Jerk) 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 장치의 동작을 설명하는데 참조되는 실시예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량의 변속 제어 장치(100)는 제어부(110), 인터페이스부(120), 통신부(130), 저장부(140), 진행 방향 판정부(150), 모드 판정부(160), 목표 속도 결정부(170) 및 속도 제어부(180)를 포함할 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따른 장치(100)의 제어부(110), 진행 방향 판정부(150), 모드 판정부(160), 목표 속도 결정부(170) 및 속도 제어부(180)는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 구현될 수 있다.
제어부(110)는 변속 제어 장치(100)의 각 구성요소들 간에 전달되는 신호를 처리할 수 있다.
인터페이스부(120)는 사용자로부터의 제어 명령을 입력 받기 위한 입력수단과 변속 제어 장치(100)의 동작 상태 및 결과 등을 출력하는 출력수단을 포함할 수 있다.
여기서, 입력수단은 키 버튼을 포함할 수 있으며, 마우스, 조이스틱, 조그셔틀, 스타일러스 펜 등을 포함할 수도 있다. 또한, 입력수단은 디스플레이 상에 구현되는 소프트 키를 포함할 수도 있다.
출력수단은 디스플레이를 포함할 수 있으며, 스피커와 같은 음성출력수단을 포함할 수도 있다. 이때, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 터치 센서가 디스플레이에 구비되는 경우, 디스플레이는 터치 스크린으로 동작하며, 입력수단과 출력수단이 통합된 형태로 구현될 수 있다.
이때, 디스플레이는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 그 외의 다른 형태로 구현될 수도 있다.
통신부(130)는 차량에 구비된 센서들, 전장품 및/또는 제어유닛들과의 통신 인터페이스를 지원하는 통신모듈을 포함할 수 있다. 일 예로서, 통신모듈은 차량에 구비된 센서들 및/또는 제어유닛들로부터 차량의 상태 정보를 수신할 수 있다. 차량의 상태 정보는 기어단 정보, 모터 RPM 및 토크 정보, 차량 속도 및 가속도 정보, 휠센서 차속 정보, 변속 정보, 주행 모드 정보 등을 포함할 수 있다.
여기서, 통신모듈은 CAN(Controller Area Network) 통신, LIN(Local Interconnect Network) 통신, 플렉스레이(Flex-Ray) 통신 등의 차량 네트워크 통신을 지원하는 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 통신모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈 또는 근거리 통신(Short Range Communication)을 위한 모듈을 포함할 수도 있다. 여기서, 무선 인터넷 기술로는 무선랜(Wireless LAN, WLAN), 와이브로(Wireless Broadband, Wibro), 와이파이(Wi-Fi) 등이 포함될 수 있으며, 근거리 통신 기술로는 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선통신(Infrared Data Association, IrDA) 등이 포함될 수 있다.
저장부(140)는 변속 제어 장치(100)가 동작하는데 필요한 데이터 및/또는 알고리즘 등을 저장할 수 있다. 저장부(140)는 통신부(130)를 통해 수신된 차량의 상태 정보가 저장될 수 있다. 또한, 저장부(140)는 변속 제어 장치(100)의 변속 제어를 위한 조건 정보, 명령 및/또는 판단 알고리즘이 저장될 수 있다. 일 예로, 저장부(140)는 차량의 진행 방향을 판정하기 위한 알고리즘, 스태틱(STATIC) 변속 모드를 판정하기 위한 알고리즘, 목표 속도를 결정하기 위한 알고리즘 및/또는 변속 속도를 제어하기 위한 알고리즘이 저장될 수 있다.
여기서, 저장부(140)는 RAM(Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)와 같은 저장매체를 포함할 수 있다.
진행 방향 판정부(150)는 차량의 진행 방향, 예를 들어, 전진 방향 또는 후진 방향인지를 판정한다. 이때, 진행 방향 판정부(150)는 통신부(130)에 의해 수신된 차량의 상태 정보 중 기어단, 가속도, 모터 RPM 및 휠센서의 차속 정보를 조합하여 차량의 진행 방향을 판정할 수 있다.
여기서, 가속도 정보 및 기어단 정보는 차량의 구배(경사도) 조건을 확인하기 위한 정보이며, 모터 RPM은 양수(+) 또는 음수(-) 값에 따라 전진 또는 후진을 확인하기 위한 정보이다. 또한, 휠센서 차속 정보는 차량의 이동 방향 전환 시 비교 값으로 활용하기 위한 정보이다.
따라서, 진행 방향 판정부(150)는 기어단, 가속도, 모터 RPM 및 휠센서의 차속 정보를 이용하여 차량의 진행 방향을 정확히 판정할 수 있다.
진행 방향 판정부(150)에서 차량의 진행 방향을 판정하는 실시예는 도 2 내지 도 4를 참조하도록 한다.
먼저, 도 2는 차량의 기어단이 D 단인 상태에서 차량의 진행 방향을 판정하는 실시예를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 가속도 센서값은 구배(경사로) 조건에서 차량의 헤딩 방향에 따라 양수(+) 값 또는 음수(-) 값을 갖는다.
일 예로, 도 2의 (a), (b)와 같이 구배 조건에서 차량의 헤딩 방향이 오르막(TOP VIEW)을 향하는 경우, 가속도 센서값은 양수 값을 갖는다. 한편, 도 2의 (c)와 같이 구배 조건에서 차량의 헤딩 방향이 내리막(BOTTOM VIEW)을 향하는 경우, 가속도 센서값은 음수 값을 갖는다.
따라서, 진행 방향 판정부(150)는 가속도 센서 값으로부터 구배 조건 및 차량의 헤딩 방향을 확인할 수 있다.
또한, 모터 RPM 값은 기어단 D 단에서 차량이 전방으로 이동하면 양수 값을 가지며, 후방으로 이동하면 음수 값을 갖는다.
일 예로, 도 2의 (b), (c)와 같이 차량의 기어단이 D 단인 상태에서 차량이 전방으로 이동하는 경우, 모터 RPM 값은 양수 값을 갖는다. 한편, 도 2의 (a)와 같이 기어단이 D 단인 상태에서 차량이 후방으로 이동하는 경우, 모터 RPM 값은 음수 값을 갖는다.
따라서, 진행 방향 판정부(150)는 기어단 및 모터 RPM 값으로부터 전진 또는 후진과 같은 차량의 이동 조건을 확인할 수 있다.
여기서, 모터 RPM 값은 차량의 이동 방향이 전환되는 경우, 양수 값에서 음수 값, 또는 음수 값에서 양수 값으로 부호가 반전될 수 있다.
또한, 모터 RPM 값은 D->NR or R->ND 변속에서 속도 제어에 의해 부호가 반전될 수도 있다. 일 예로, 도 3의 속도 제어 구간에서 차량의 D->NR 속도 제어 변속에 의해 모터 RPM 값이 양수 값에서 음수 값으로 반전되는 것을 확인할 수 있다. 이 경우, 차량의 실제 진행 방향과 모터 RPM의 부호가 서로 반대가 될 수 있다.
한편, 차량의 이동 방향 전환은 도 3의 도면부호 311과 같이 휠센서 차속의 측정 가능한 최저 레졸루션(resolution), 예를 들어 1Kph 영역에서만 일어나도록 매핑될 수 있다. 이때, 진행 방향 판정부(150)는 도 3과 같이 모터 RPM 값이 음수 값에서 양수 값으로 반전되고 휠센서 차속이 1Kph 영역에 해당하는 경우, 차량의 이동 방향이 전환되었음을 확인할 수 있다.
따라서, 진행 방향 판정부(150)는 모터 RPM 값과 휠센서 차속을 조합하여 차량의 이동 조건을 확인할 수 있다. 이때, 진행 방향 판정부(150)는 가속도의 변위를 추가로 고려할 수도 있다.
도 4는 차량의 기어단이 R 단인 상태에서 차량의 진행 방향을 판정하는 실시예를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 가속도 센서값은 구배(경사로) 조건에서 차량의 헤딩 방향에 따라 양수(+) 값 또는 음수(-) 값을 갖는다.
일 예로, 도 4의 (a)와 같이 구배 조건에서 차량의 헤딩 방향이 오르막(TOP VIEW)을 향하는 경우, 가속도 센서값은 양수 값을 갖는다. 한편, 도 4의 (b), (c)와 같이 구배 조건에서 차량의 헤딩 방향이 내리막(BOTTOM VIEW)을 향하는 경우, 가속도 센서 값은 음수 값을 갖는다.
따라서, 진행 방향 판정부(150)는 가속도 센서 값으로부터 구배 조건 및 차량의 헤딩 방향을 확인할 수 있다.
또한, 모터 RPM 값은 기어단 R 단에서 차량이 전방으로 이동하면 음수 값을 가지며, 후방으로 이동하면 양수 값을 갖는다.
일 예로, 도 4의 (c)와 같이 차량의 기어단이 R 단인 상태에서 차량이 전방으로 이동하는 경우, 모터 RPM 값은 음수 값을 갖는다. 한편, 도 2의 (a), (b)와 같이 기어단이 R 단인 상태에서 차량이 후방으로 이동하는 경우, 모터 RPM 값은 양수 값을 갖는다.
따라서, 진행 방향 판정부(150)는 기어단 및 모터 RPM 값으로부터 전진 또는 후진과 같은 차량의 이동 조건을 확인할 수 있다.
다만, 위에서 설명한 것과 같이, 모터 RPM 값은 D->NR or R->ND 변속에서 속도 제어에 의해 반전될 수도 있기 때문에, 진행 방향 판정부(150)는 모터 RPM 값과 휠센서 차속을 조합하여 차량의 이동 조건을 확인한다. 이때, 진행 방향 판정부(150)는 가속도의 변위를 추가로 고려할 수도 있다.
이와 같이, 진행 방향 판정부(150)는 가속도 센서 값, 기어단, 모터 RPM 값 및 휠셀서 차속을 조합하여 차량의 진행 방향을 판정할 수 있다.
모드 판정부(160)는 변속 모드가 미리 설정한 특정 변속 모드, 예를 들어, STATIC 모드인지를 판정한다. STATIC 모드 판정은 차량의 현재 진행 방향과 기어단이 매칭이 안될 경우 변속기의 목표 속도를 정확히 계산하기 위해 필요하다.
모드 판정부(160)는 차량의 현재 차속, 직전 기어단 및 현재 변속 CLASS를 기준으로 변속 모드가 STATIC 모드인지를 판정할 수 있다. 여기서, STATIC 모드는 D->NR, D->ND, R->NR 및 R->ND로 구분할 수 있다.
따라서, 모드 판정부(160)는 차량의 직전 기어단 및 현재 변속 CLASS가 D->NR, D->ND, R->NR 및 R->ND 중 어느 하나에 해당되면 변속 모드가 STATIC 모드인 것으로 판정한다.
목표 속도 결정부(170)는 변속 목표 속도를 결정한다.
먼저, 목표 속도 결정부(170)는 아래 [수학식 1]로부터 기본 목표 속도를 결정할 수 있다.
Figure pat00001
[수학식 1]에서, TM output Speed 는 통신부(130)를 통해 TM output 센서로부터 수신한 정보이다. 또한, 목표 기어단은 HCU(Hybrid control unit) 또는 TCU(Transmission control unit)에 의해 결정된 것일 수 있다.
목표 속도 결정부(170)는 기본 목표 속도가 결정되면, 모드 판정부(160)에 의해 결정된 목표 속도의 방향을 기본 변속 목표 속도에 반영하여 변속 목표 속도를 결정한다.
또한, 목표 속도 결정부(170)는 진행 방향 판정부(150)에 의해 판정된 차량의 진행 방향과, 모드 판정부(160)에 의해 판정된 STATIC 모드를 기준으로 변속 목표 속도의 방향(예를 들어, (+) 또는 (-) 부호)를 결정할 수 있다.
구체적으로, 목표 속도 결정부(160)는 차량의 현재 차속, 직전 기어단 및 현재 변속 CLASS를 기준으로 목표 속도의 방향을 결정할 수 있다.
STATIC 모드 별 현재 차속에 따른 목표 속도의 방향을 결정하는 동작에 대한 실시예는 도 5의 설명을 참조한다.
도 5는 4 개의 STATIC 모드 D->NR, D->ND, R->NR 및 R->ND과, 구배 조건에서의 D->NR 및 R->ND 별 기어단, 모터 RPM, 차속 및 변속 클래스(SHIFT CLASS)를 그래프로 나타낸 것이다.
먼저, 도 5의 (a)는 D->NR 모드에서의 기어단, 모터 RPM, 차속 및 변속 클래스를 나타내고 있으며, 여기서 직전 기어단은 D단, 현재 변속 클래스는 NR, 그리고 차속은 (+) 방향이다. 이때, 목표 속도 결정부(170)는 변속 클래스가 ND이면 차속 방향과 동일 방향, NR이면 차속 방향과 반대 방향으로 목표 속도의 방향을 결정할 수 있다.
도 5의 (a)의 경우, 변속 클래스가 'NR'이므로, 모드 판정부(160)는 목표 속도의 방향을 차속의 반대 방향인 (-) 방향으로 결정할 수 있다.
또한, 도 5의 (b)는 D->ND 모드에서의 기어단, 모터 RPM, 차속 및 변속 CLASS를 나타내고 있으며, 여기서 직전 기어단은 D단, 현재 변속 CLASS는 ND, 그리고 차속은 (+) 방향이다. 이 경우, 변속 클래스가 'ND'이므로, 목표 속도 결정부(170)는 목표 속도의 방향을 차속과 동일 방향인 (+) 방향으로 결정할 수 있다.
또한, 도 5의 (c)는 구배 조건의 D->NR 모드에서의 기어단, 모터 RPM, 차속 및 변속 CLASS를 나타내고 있으며, 여기서 직전 기어단은 D단, 현재 변속 CLASS는 NR, 그리고 차속은 (-) 방향이다. 이 경우, 변속 클래스가 'NR'이므로, 목표 속도 결정부(170)는 목표 속도의 방향을 차속의 반대 방향인 (+) 방향으로 결정할 수 있다.
또한, 도 5의 (d)는 R->ND 모드에서의 기어단, 모터 RPM, 차속 및 변속 CLASS를 나타내고 있으며, 여기서 직전 기어단은 R단, 현재 변속 CLASS는 ND, 그리고 차속은 (-) 방향이다. 이 경우, 변속 클래스가 'ND'이므로, 목표 속도 결정부(170)는 목표 속도의 방향을 차속과 동일 방향인 (-) 방향으로 결정할 수 있다.
또한, 도 5의 (e)는 R->NR 모드에서의 기어단, 모터 RPM, 차속 및 변속 CLASS를 나타내고 있으며, 여기서 직전 기어단은 R단, 현재 변속 CLASS는 NR, 그리고 차속은 (-) 방향이다. 이 경우, 변속 클래스가 'NR'이므로, 목표 속도 결정부(170)는 목표 속도의 방향을 차속의 반대 방향인 (+) 방향으로 결정할 수 있다.
또한, 도 5의 (f)는 구배 조건에서 R->ND 모드에서의 기어단, 모터 RPM, 차속 및 변속 CLASS를 나타내고 있으며, 여기서 직전 기어단은 R단, 현재 변속 CLASS는 ND, 그리고 차속은 (+) 방향이다. 이 경우, 변속 클래스가 'ND'이므로, 목표 속도 결정부(170)는 목표 속도의 방향을 차속과 동일 방향인 (+) 방향으로 결정할 수 있다.
여기서, 모드 판정부(160)에 의해 판정된 STATIC 모드가 D->NR 또는 R->ND 인 경우, 목표 속도 결정부(170)는 기본 목표 속도의 방향을 역전시켜 변속 목표 속도를 결정한다.
목표 속도 결정부(170)에 의해 변속 목표 속도가 결정되면, 속도 제어부(180)는 결정된 변속 목표 속도를 기준으로 토크 제어를 수행한다.
또한, 속도 제어부(180)는 변속 위상별 제어 구간을 정의하고 각 제어 구간별로 변속 목표 속도와 현재 속도의 편차를 이용하여 피드백 토크(Feedback Tq)를 계산한다.
ATF(AUTOMATIC TRANSMISSION FLUID) 주입 전 제1 피드백 토크(Feedback Tq_Before ATF)는 아래 [수학식 2]를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure pat00002
[수학식 2]에서, Gain1은 모터의 변속 목표 속도(RPM)와 현재 모터 속도(RPM)의 Delta RPM 및 변속 클래스를 인자로 갖는다.
일 예로, 현재 모터 RPM = 2000Rpm, 목표 RPM = -1000 Rpm, 변속 클래스 = ND이고, Gain = 0.2이면 Feedback Tq는 (-1000 -2000) X 0.2 = - 60Nm이 된다.
ATF 주입 후 제2 피드백 토크(Feedback Tq_After ATF)는 아래 [수학식 3]을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure pat00003
[수학식 3]에서, Gain2는 ATF 온도를 인자로 갖는다. 이때, Gain2는 ATF 점성에 따라 속도 제어 성능이 떨어질 수 있기 때문에 ATF 온도에 따라 차별화하여 정의될 수 있다.
Gain2는 ATF 온도 별로 테이블에 정의될 수 있다. 이때, Gain2는 ATF 온도가 낮아질수록 큰 값을 가질 수 있다.
속도 제어부(180)는 [수학식 1]로부터 결정된 변속 목표 속도를 기준으로 토크 제어를 수행하고, 변속 중 변속 위상의 진행에 따라 [수학식 2]에 의해 계산된 제1 피드백 토크 또는 [수학식 3]에 의해 계산된 제2 피드백 토크를 모터 토크에 반영하여 속도를 제어한다.
종래의 토크 제어는 Shift Phase별 토크 제어를 통해서 모터 RPM을 변속 목표 속도로 수렴 시키기 때문에 도 6a의 도면부호 611과 같이 목표 속도까지의 수렴 시간이 지연 되게 된다.
이에 반해, 본 발명의 실시예에 따른 변속 제어 장치(100)는 도 6b에 도시된 바와 같이, STATIC 모드를 판정하고 목표 속도를 선정하여 토크 제어를 수행함으로써 도면부호 621과 같이 변속 시간을 단축시키게 된다.
이러한 변속 제어 장치(100)의 속도 제어 동작은 차량의 동작 모드에 따라 변속감을 조절할 수 있다.
일 예로, 도 7a는 노멀(normal) 모드에서의 변속 그래프를 나타낸 것이고, 도 7b는 스포츠(sports) 모드에서의 변속 그래프를 나타낸 것이며, 도 7c는 에코(eco) 모드에서의 변속 그래프를 나타낸 것이다.
도 7a 내지 도 7c와 같이, 변속 제어 장치(100)는 동작 모드가 노멀 모드, 스포츠 모드 또는 에코 모드인지에 따라 STATIC 모드 판단 및 목표 속도 제어로 변속감(Shift Quality)을 마일드(mild) 하게 또는 스포티(sporty) 하게 조절할 수 있다. 이 경우, 각 동작 모드별 변속 제어에 따라 도 7a 내지 도 7c의 도면부호 711, 721, 731과 같이, 각 동작 모드에서의 변속 시간도 유동적으로 조절될 수 있다.
상기에서와 같이 동작하는 본 실시예에 따른 차량의 변속 제어 장치(100)는 메모리와 각 동작을 처리하는 프로세서를 포함하는 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있으며, 마이크로프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
본 발명에 따른 차량의 변속 제어 장치(100)는 차량의 내부에 구현될 수 있다. 이때, 차량의 변속 제어 장치(100)는 차량의 내부 제어 유닛들과 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 장치로 구현되어 별도의 연결 수단에 의해 차량의 제어 유닛들과 연결될 수도 있다. 여기서, 차량의 변속 제어 장치(100)는 차량의 엔진 및 모터와 연계되어 동작할 수 있으며, 엔진이나 모터의 동작을 제어하는 제어 유닛과 연계되어 동작할 수도 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 차량의 변속 제어 장치(100)는 차량 변속 시 차량의 상태 정보, 예를 들어, 기어단 정보, 모터 RPM 및 토크 정보, 차량 속도 및 가속도 정보, 휠센서 차속 정보, 변속 정보, 주행 모드 정보 등을 수집한다(S110).
이때, 변속 제어 장치(100)는 'S110' 과정에서 수집된 기어단, 가속도, 모터 RPM 및 휠센서의 차속 정보를 이용하여 차량의 진행 방향을 판정한다(S120). 차량의 진행 방향을 판정하는 동작에 대한 구체적인 설명은 도 2 내지 도 4의 실시예를 참조한다.
또한, 변속 제어 장치(100)는 변속 모드를 판정한다(S130). 여기서, 변속 제어 장치(100)는 차량의 현재 차속, 직전 기어단 및 현재 변속 CLASS를 기준으로 변속 모드가 STATIC 모드인지를 판정한다. 변속 제어 장치(100)는 STATIC 모드 판정 후에 목표 속도의 방향을 결정할 수 있다.
STATIC 모드 판정 후에 목표 속도의 방향을 결정하는 동작에 대한 구체적인 설명은 도 5의 실시예를 참조한다.
이후, 변속 제어 장치(100)는 STATIC 모드 판정 결과가 제1 모드, 예를 들어, DNR 모드인지를 판정한다(S140).
만일, 'S140' 과정에서의 STATIC 모드 판정 결과가 제1 모드인 것으로 확인되면, 변속 제어 장치(100)는 제1 모드에 대응하는 제1 목표 속도를 결정한다(S150).
또한, 변속 제어 장치(100)는 변속 위상별 제어 구간을 정의하고 각 제어 구간별로 제1 목표 속도와 현재 속도의 편차를 이용하여 제1 피드백 토크를 계산한다(S160).
따라서, 변속 제어 장치(100)는 제1 목표 속도 및 제1 피드백 토크에 기초하여 제1 속도 제어 동작을 수행한다(S170). 'S170' 과정에서, 변속 제어 장치(100)는 제1 목표 속도를 기준으로 토크 제어를 수행하고, 변속 중 변속 위상의 진행에 따라 제1 피드백 토크를 모터 토크에 반영하여 속도를 제어한다.
한편, 'S140' 과정에서의 STATIC 모드 판정 결과가 제1 모드가 아닌 것으로 확인되면, 변속 제어 장치(100)는 STATIC 모드 판정 결과가 제2 모드, 예를 들어, RND 모드인지를 판정한다(S180).
'S180' 과정에서의 STATIC 모드 판정 결과가 제2 모드인 것으로 확인되면, 변속 제어 장치(100)는 제2 모드에 대응하는 제2 목표 속도를 결정한다(S190).
또한, 변속 제어 장치(100)는 변속 위상별 제어 구간을 정의하고 각 제어 구간별로 제2 목표 속도와 현재 속도의 편차를 이용하여 제2 피드백 토크를 계산한다(S200).
따라서, 변속 제어 장치(100)는 제2 목표 속도 및 제2 피드백 토크에 기초하여 제2 속도 제어 동작을 수행한다(S210). 'S210' 과정에서, 변속 제어 장치(100)는 제2 목표 속도를 기준으로 토크 제어를 수행하고, 변속 중 변속 위상의 진행에 따라 제2 피드백 토크를 모터 토크에 반영하여 속도를 제어한다.
상기 동작과 같이, STATIC 변속 시 D->N->R 또는 R->N->D로 변속하는 경우 종래 대비 실변속 시간을 40% 정도 단축시킴으로써 연비를 상승시키는 효과를 도출해 낼 수 있다.
도 8에서는 D->N->R 또는 R->N->D로 변속하는 경우의 동작에 대해서만 도시하고 설명하였으나, 이는 일 실시예일뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 실행되는 컴퓨팅 시스템을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대해 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory)(1310) 및 RAM(Random Access Memory)(1320)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 변속 제어 장치 110: 제어부
120: 인터페이스부 130: 통신부
140: 저장부 150: 진행 방향 판정부
160: 모드 판정부 170: 목표 속도 결정부
180: 속도 제어부

Claims (20)

  1. 차량의 상태 정보에 기초하여 상기 차량의 진행 방향을 판정하는 진행 방향 판정부;
    상기 차량의 변속 시에 변속 모드가 미리 설정한 특정 변속 모드인지를 판정하는 모드 판정부;
    상기 모드 판정 결과 및 상기 차량의 진행 방향 판정 결과에 기초하여 목표 속도의 방향을 결정하고, 차속 정보로부터 결정된 기본 목표 속도에 상기 결정된 목표 속도의 방향을 반영하여 변속 목표 속도를 결정하는 목표 속도 결정부; 및
    상기 결정된 변속 목표 속도에 기초하여 토크 제어를 수행하는 속도 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 진행 방향 판정부는,
    상기 차량의 진행 방향이 전진 방향 또는 후진 방향인지를 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 진행 방향 판정부는,
    차량의 상태 정보 중 기어단, 가속도, 모터 RPM 및 휠센서의 차속 정보를 조합하여 상기 차량의 진행 방향을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 진행 방향 판정부는,
    상기 차량의 기어단, 모터 RPM 및 휠센서 차속 정보에 기초하여 차량의 이동 조건을 확인하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 진행 방향 판정부는,
    상기 차량의 기어단 및 가속도 정보에 기초하여 구배 조건을 확인하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 진행 방향 판정부는,
    가속도의 변위 정보를 더 조합하여 상기 차량의 진행 방향을 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 모드 판정부는,
    상기 변속 모드가 D->NR, D->ND, R->NR 및 R->ND 중 어느 하나의 STATIC 모드 인지를 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 목표 속도 결정부는,
    TM 출력 속도 및 목표 기어단 정보에 기초하여 기본 목표 속도를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 목표 속도 결정부는,
    상기 차량의 상태 정보 중 현재 차속, 직전 기어단 및 현재 변속 클래스를 기준으로 목표 속도의 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 목표 속도 결정부는,
    상기 변속 클래스가 ND이면 차속 방향과 동일 방향, NR이면 차속 방향과 반대 방향으로 목표 속도의 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 목표 속도 결정부는,
    상기 STATIC 모드 판정 결과가 D->NR 또는 R->ND 인 경우, 상기 기본 목표 속도의 방향을 역전시켜 변속 목표 속도를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 속도 제어부는,
    변속 위상별 제어 구간을 정의하고 각 제어 구간별로 상기 결정된 변속 목표 속도와 현재 속도의 편차를 이용하여 피드백 토크(Feedback Toque)를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 속도 제어부는,
    ATF(AUTOMATIC TRANSMISSION FLUID) 주입 전, 상기 결정된 변속 목표 속도에서 현재 모터 속도를 차분한 값에, 상기 변속 목표 속도와 상기 현재 모터 속도의 델타(Delta) RPM 및 변속 클래스를 인자로 갖는 제1 이득값을 적용하여 제1 피드백 토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 속도 제어부는,
    ATF 주입 후, 상기 제1 피드백 토크에 ATF 온도를 인자로 갖는 제2 이득값을 적용하여 제2 피드백 토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2 이득값은,
    상기 ATF 온도가 낮아질수록 큰 값을 갖는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 속도 제어부는,
    상기 변속 목표 속도를 기준으로 토크 제어를 수행하고, 변속 중 변속 위상의 진행에 따라 상기 계산된 피드백 토크를 모터 토크에 반영하여 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 속도 제어부는,
    상기 차량의 동작 모드에 따라 변속감(Shift Quality)을 조절하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
  18. 차량의 상태 정보에 기초하여 상기 차량의 진행 방향을 판정하는 단계;
    상기 차량의 변속 시에 변속 모드가 미리 설정한 특정 변속 모드인지를 판정하는 단계;
    상기 모드 판정 결과 및 상기 차량의 진행 방향 판정 결과에 기초하여 목표 속도의 방향을 결정하고, 차속 정보로부터 결정된 기본 목표 속도에 상기 결정된 목표 속도의 방향을 반영하여 변속 목표 속도를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 변속 목표 속도에 기초하여 토크 제어를 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 미리 설정한 특정 변속 모드인지를 판정하는 단계는,
    상기 변속 모드가 D->NR, D->ND, R->NR 및 R->ND 중 어느 하나의 STATIC 모드 인지를 판정하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    변속 위상별 제어 구간을 정의하고 각 제어 구간별로 상기 결정된 변속 목표 속도와 현재 속도의 편차를 이용하여 피드백 토크(Feedback Toque)를 계산하는 단계; 및
    상기 변속 목표 속도를 기준으로 토크 제어를 수행하고, 변속 중 변속 위상의 진행에 따라 상기 계산된 피드백 토크를 모터 토크에 반영하여 속도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
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