KR20200070734A - 차량의 변속 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 브레이크 페달의 조작을 감지하는 브레이크 페달 감지부, 가속 페달의 조작을 감지하는 가속 페달 감지부, 및 브레이크 페달 감지부를 통해 판단되는 브레이크 페달의 답입 상태에서 가속 페달 감지부를 통해 가속 페달의 팁(Tip) 조작이 감지된 경우, 댐퍼 클러치(Damper Clutch)의 체결 상태를 제어하고 엔진 RPM(Revolution Per Minute)의 변화를 고려하여 목표 변속단으로 다운 쉬프트(Down Shift)를 수행함으로써 차량의 가속도를 형성시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 변속 제어 장치 및 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING SHIFT OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다운 쉬프트를 통한 차량의 가속도를 형성시킬 수 있는 차량의 변속 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 적용되는 자동변속기는 엔진 동력을 전달하는 토크 컨버터, 토크 컨버터의 동력을 전달받아 차속에 따라 변속시켜 출력축으로 전달하는 유성 기어 세트, 변속을 위해 유성 기어 세트를 제어하는 복수의 클러치, 및 클러치를 유압으로 제어하기 위한 전자 제어 장치(TCU: Transmission Control Unit) 및 밸브 바디 등으로 이루어진 유압 시스템으로 구성되어 있다.

이러한 자동 변속기는 주행 차속과 스로틀 밸브의 개도 변화에 따라 미리 설정된 변속 패턴의 맵 테이블에 근거하여 목표 변속단을 설정한 후, 유압의 듀티 제어를 통해 변속기어 메커니즘의 여러 작동요소, 즉 해방측 클러치와 결합측 클러치를 동작시켜 목표 변속단으로의 변속이 자동으로 이루어지도록 함으로써, 운전의 편리성을 제공한다.

한편, 차량의 주행 상황에 따라 일부 주행 구간에서 운전자가 브레이크를 답입하여 차량을 감속시킨 후, 가속 페달을 답입하여 해당 주행 구간을 빠르게 통과하고자 하는 경우가 있다. 예를 들어, 차량이 선회 구간에 진입하는 경우 브레이크를 답입하여 저속으로 선회 구간에 진입하고, 해당 선회 구간을 벗어나는 경우 가속 페달을 답입하여 선회 구간을 빠르게 벗어나고자 하는 경우가 있을 수 있다(Slow In Fast Out).

위와 같은 상황의 경우, 전술한 것과 같이 자동 변속기는 미리 설정된 변속 패턴의 맵 테이블을 기반으로 변속을 수행하기 때문에 선회 구간을 벗어날 때 운전자가 의도하는 가속도가 형성되지 않는 한계가 존재한다. 의도하는 가속도를 형성시키기 위해 가속 페달의 답입량을 빠르게 증가시킬 경우 구동계 부하가 증가하고 변속계 충격이 발생함으로 인해 운전자의 주행 위화감이 유발될 수 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0070746호(2017.06.22. 공개)에 개시되어 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 차량의 주행 상황에서 운전자의 감속 및 가속 의지를 확인하고 변속 제어에 반영함으로써 운전자의 승차감 및 주행 안정성이 유지되는 범위에서 운전자가 의도하는 차량의 가속도를 형성시킬 수 있는 차량의 변속 제어 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 변속 제어 장치는 브레이크 페달의 조작을 감지하는 브레이크 페달 감지부, 가속 페달의 조작을 감지하는 가속 페달 감지부, 및 상기 브레이크 페달 감지부를 통해 판단되는 상기 브레이크 페달의 답입 상태에서 상기 가속 페달 감지부를 통해 가속 페달의 팁(Tip) 조작이 감지된 경우, 댐퍼 클러치(Damper Clutch)의 체결 상태를 제어하고 엔진 RPM(Revolution Per Minute)의 변화를 고려하여 목표 변속단으로 다운 쉬프트(Down Shift)를 수행함으로써 차량의 가속도를 형성시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 가속 페달의 팁 조작이 감지된 경우, 상기 댐퍼 클러치를 해제하고, 상기 가속 페달의 팁 조작에 따라 상기 엔진 RPM이 상기 목표 변속단에 대응되는 목표 RPM에 도달하면 상기 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 가속 페달의 팁 조작에 따라 상기 엔진 RPM이 상기 목표 RPM에 도달하지 못한 경우, 엔진 제어 장치로 엔진 RPM 상승 요청을 전달하여 상기 엔진 RPM이 상기 목표 RPM에 도달하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행한 후, 미리 정의된 변속 패턴에 따라 상기 댐퍼 클러치의 체결 상태를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 변속 제어 방법은 제어부가, 브레이크 페달의 답입 상태에서 가속 페달의 팁(Tip) 조작이 감지되는지 여부를 판단하는 단계, 및 상기 브레이크 페달의 답입 상태에서의 상기 가속 페달의 팁 조작이 감지된 경우, 상기 제어부가, 댐퍼 클러치(Damper Clutch)의 체결 상태를 제어하고 엔진 RPM(Revolution Per Minute)의 변화를 고려하여 목표 변속단으로 다운 쉬프트(Down Shift)를 수행함으로써 차량의 가속도를 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 차량의 가속도를 형성시키는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 가속 페달의 팁 조작이 감지된 경우, 상기 댐퍼 클러치를 해제하고, 상기 가속 페달의 팁 조작에 따라 상기 엔진 RPM이 상기 목표 변속단에 대응되는 목표 RPM에 도달하면 상기 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 차량의 가속도를 형성시키는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 가속 페달의 팁 조작에 따라 상기 엔진 RPM이 상기 목표 RPM에 도달하지 못한 경우, 엔진 제어 장치로 엔진 RPM 상승 요청을 전달하여 상기 엔진 RPM이 상기 목표 RPM에 도달하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 제어부가, 상기 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행한 후, 미리 정의된 변속 패턴에 따라 상기 댐퍼 클러치의 체결 상태를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 브레이크 페달 및 가속 페달의 조작을 통해 운전자의 감속 및 가속 의지를 판단하고 댐퍼 클러치 및 엔진 RPM을 제어하여 보다 빠르게 목표 변속단으로 다운 쉬프트가 이루어지도록 함으로써 운전자가 의도하는 가속 성능을 확보함과 동시에 운전자에게 스포티한 주행감을 부여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 장치에서 본 실시예의 변속 제어 로직을 적용하지 않은 경우 및 적용한 경우의 각 변속 과정을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 변속 제어 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 장치를 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 장치에서 본 실시예의 변속 제어 로직을 적용하지 않은 경우 및 적용한 경우의 각 변속 과정을 보인 예시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 장치는 브레이크 페달 감지부(100), 가속 페달 감지부(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.

브레이크 페달 감지부(100)는 운전자에 의한 브레이크 페달의 조작을 감지하여 후술하는 제어부(300)로 전달할 수 있다. 브레이크 페달 감지부(100)는 운전자에 의한 브레이크 페달 조작에 따른 페달 스트로크를 감지하는 페달 스트로크 센서(또는 페달 트래블 센서(PTS: Pedal Travel Sensor))로 구현될 수 있다.

가속 페달 감지부(200)는 운전자에 의한 가속 페달의 조작을 감지하여 제어부(300)로 전달할 수 있다. 가속 페달 감지부(200)는 운전자에 의한 브레이크 페달 조작에 따른 가속 페달의 답입량을 감지하는 가속 페달 센서(APS: Accelerator pedal Position Sensor)로 구현될 수 있다.

제어부(300)는 차량의 변속을 제어하는 전자 제어 장치인 TCU(Transmission Control Unit)으로 구현될 수 있으며, 이에 따라 주행 차속과 스로틀 밸브의 개도 변화에 따라 미리 설정된 변속 패턴의 맵 테이블에 근거하여 목표 변속단을 설정한 후, 유압의 듀티 제어를 통해 변속기어 메커니즘의 여러 작동요소를 동작시켜 목표 변속단으로의 변속이 자동으로 이루어지도록 할 수 있다.

한편, 전술한 것과 같이 운전자가 선회 구간에서 Slow In Fast Out에 따라 주행하고자 하는 경우, 제어부(300)가 미리 정의된 변속 패턴의 맵 테이블을 기반으로 변속을 수행함으로 인해 선회 구간을 벗어날 때 운전자가 의도하는 가속도가 형성되지 않는 문제점이 존재한다.

이에, 본 실시예에서 제어부(300)는 브레이크 페달 감지부(100)를 통해 판단되는 브레이크 페달의 답입 상태에서 가속 페달 감지부(200)를 통해 가속 페달의 팁(Tip) 조작이 감지된 경우, 토크 컨버터의 댐퍼 클러치(Damper Clutch)의 체결 상태를 제어하고 엔진 RPM(Revolution Per Minute)의 변화를 고려하여 목표 변속단으로 다운 쉬프트(Down Shift)를 수행함으로써 차량의 가속도를 형성시킬 수 있다.

제어부(300)의 동작을 구체적으로 설명하면, 먼저 제어부(300)는 브레이크 페달 감지부(100)를 통해 판단되는 브레이크 페달의 답입에 의한 차량의 감속 상태에서 가속 페달 감지부(200)를 통해 가속 페달의 팁(Tip) 조작(즉, 일시적인 가속 페달의 답입을 의미하며, 팁 조작을 판단하기 위한 가속 페달의 답입 유지 시간은 설계자에 의도에 따라 미리 설정되어 있을 수 있다)이 감지된 경우, 운전자가 감속 후 가속 의지가 있는 것으로 판단할 수 있다. 운전자의 감속 의지 및 가속 의지를 확인하기 위해 기준이 되는 브레이크 페달의 답입량 및 가속 페달의 팁 조작량은 설계자의 의도에 기초하여 다양하게 선택되어 제어부(300)에 미리 설정되어 있을 수 있다.

브레이크 페달의 답입 상태에서 가속 페달의 팁 조작이 감지된 경우, 제어부(300)는 댐퍼 클러치를 해제하고, 가속 페달의 팁 조작에 따라 엔진 RPM이 목표 변속단에 대응되는 목표 RPM(즉, 목표 변속단으로 다운 쉬프트가 이루어지기 위한 엔진 RPM의 목표치)에 도달하면 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행할 수 있다. 이에 따라, 차량의 감속 상태에서 목표 변속단으로의 다운 쉬프트가 신속하게 이루어져 운전자가 의도하는 차량의 가속도가 형성될 수 있다.

도 2의 상측 도면은 상기와 같은 본 실시예의 변속 제어 로직이 적용되지 않은, 일반적인 TCU의 변속 제어 과정에서 엔진 RPM(N_e) 및 터빈 RPM(N_t)의 변화를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 것과 같이 종래의 TCU는 운전자가 선회 구간과 같은 해당 구간을 빠르게 벗어나기 위해 가속 페달을 답입한 시점에서 운전자의 가속 의지를 확인하여 변속을 개시하게 된다. 이에 따라, 엔진 RPM(N_e)이 목표 RPM(N_{c (x-1)})에 도달하는 시간이 지연되어 변속이 지연되게 된다.

도 2의 하측 도면은 본 실시예의 변속 제어 로직이 적용된 변속 제어 과정에서 엔진 RPM(N_{e '}) 및 터빈 RPM(N_{t '})의 변화를 도시하고 있다. 도 3에 도시된 것과 같이 브레이크 페달의 답입 상태에서 가속 페달의 팁 조작이 감지된 시점부터 변속이 개시되며, 댐퍼 클러치가 해제되고 엔진 RPM(N_{e '})이 목표 RPM(N_{c (x-1)})에 빨리 도달하게 됨에 따라 다운 쉬프트가 수행되어 운전자가 의도하는 차량의 가속도가 형성될 수 있다. 도 2에 도시된 것과 같이 본 실시예의 변속 제어 로직을 적용한 경우가 적용하지 않은 경우 대비 변속 개시 시점이 앞당겨짐을 확인할 수 있으며, 이에 따라 본 실시예의 변속 제어 로직이 적용될 경우 더욱 신속하게 다운 쉬프트가 완료될 수 있다.

한편, 위에서는 제어부(300)가 댐퍼 클러치를 해제한 상태에서 가속 페달의 팁 조작에 따라 엔진 RPM이 목표 변속단에 대응되는 목표 RPM에 도달하면 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행하는 구성으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 가속 페달의 팁 조작만으로 엔진 RPM이 목표 RPM에 도달하지 못하는 상황이 발생할 수 있기 때문에 엔진 RPM이 목표 RPM에 도달하는 것을 보장할 필요가 있다.

이를 위해, 제어부(300)는 가속 페달의 팁 조작에 따라 엔진 RPM이 목표 RPM에 도달하지 못한 경우, 엔진 제어 장치(ECU: Engine Control Unit)로 엔진 RPM 상승 요청을 전달하여 엔진 RPM이 목표 RPM에 도달하도록 할 수 있다. 이에 따라, 엔진 RPM이 목표 RPM에 도달하는 것이 보장되어 운전자가 의도하는 다운 쉬프트가 이루어질 수 있다.

목표 변속단으로 다운 쉬프트가 수행된 후, 제어부(300)는 미리 정의된 변속 패턴에 따라 댐퍼 클러치의 체결 상태를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(300)는 TCU가 자동 변속기를 제어하는 일반적인 변속 패턴에 따라 댐퍼 클러치의 체결 상태를 제어함으로써 차량의 주행 환경에 맞는 변속 제어가 이루어지도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 실시예의 변속 제어 로직은 사용자의 선택에 의해 그 적용 여부가 결정될 수도 있다. 즉, 변속 제어 로직 기능의 온오프를 선택하기 위한 스위치를 마련하고, 운전자가 스위치를 온 시키는 경우에만 전술한 변속 제어 로직이 적용되는 실시예로 구현될 수도 있다. 나아가, 변속 제어 로직의 적용 여부를 결정하기 위한 구성으로서 상기한 스위치뿐만 아니라 다양한 방식이 채용될 수도 있으며, 예를 들어 차량의 주행 모드가 노멀 모드(Normal Mode)인 경우 전술한 변속 제어 로직이 미적용되고, 차량의 주행 모드가 스포츠 모드(Sports Mode)인 경우 전술한 변속 제어 로직이 적용되는 실시예로 구현될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 변속 제어 방법을 설명하면, 먼저 제어부(300)는 브레이크 페달의 답입 상태에서 가속 페달의 팁(Tip) 조작이 감지되는지 여부를 판단한다(S100).

S100 단계에서 브레이크 페달의 답입 상태에서 가속 페달의 팁 조작이 감지된 경우, 제어부(300)는 댐퍼 클러치의 체결 상태를 제어하고 엔진 RPM의 변화를 고려하여 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행함으로써 차량의 가속도를 형성시킨다(S200).

S200 단계에서, 제어부(300)는 댐퍼 클러치를 해제하고(S210), 가속 페달의 팁 조작에 따라 엔진 RPM이 목표 변속단에 대응되는 목표 RPM에 도달하면(S220), 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행한다(S230). S220 단계에서 가속 페달의 팁 조작에 따라 엔진 RPM이 목표 RPM에 도달하지 못한 경우, 제어부(300)는 엔진 제어 장치로 엔진 RPM 상승 요청을 전달하여 엔진 RPM이 목표 RPM에 도달하도록 한다(S240).

S200 단계를 통해 다운 쉬프트가 수행되면, 제어부(300)는 미리 정의된 변속 패턴에 따라 댐퍼 클러치의 체결 상태를 제어한다(S300).

이와 같이 본 실시예는 브레이크 페달 및 가속 페달의 조작을 통해 운전자의 감속 및 가속 의지를 판단하고 댐퍼 클러치 및 엔진 RPM을 제어하여 보다 빠르게 목표 변속단으로 다운 쉬프트가 이루어지도록 함으로써 운전자가 의도하는 가속 성능을 확보함과 동시에 운전자에게 스포티한 주행감을 부여할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100: 브레이크 페달 감지부
200: 가속 페달 감지부
300: 제어부

Claims (8)

1. 브레이크 페달의 조작을 감지하는 브레이크 페달 감지부;
   가속 페달의 조작을 감지하는 가속 페달 감지부; 및
   상기 브레이크 페달 감지부를 통해 판단되는 상기 브레이크 페달의 답입 상태에서 상기 가속 페달 감지부를 통해 상기 가속 페달의 팁(Tip) 조작이 감지된 경우, 댐퍼 클러치(Damper Clutch)의 체결 상태를 제어하고 엔진 RPM(Revolution Per Minute)의 변화를 고려하여 목표 변속단으로 다운 쉬프트(Down Shift)를 수행함으로써 차량의 가속도를 형성시키는 제어부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 가속 페달의 팁 조작이 감지된 경우, 상기 댐퍼 클러치를 해제하고, 상기 가속 페달의 팁 조작에 따라 상기 엔진 RPM이 상기 목표 변속단에 대응되는 목표 RPM에 도달하면 상기 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 가속 페달의 팁 조작에 따라 상기 엔진 RPM이 상기 목표 RPM에 도달하지 못한 경우, 엔진 제어 장치로 엔진 RPM 상승 요청을 전달하여 상기 엔진 RPM이 상기 목표 RPM에 도달하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행한 후, 미리 정의된 변속 패턴에 따라 상기 댐퍼 클러치의 체결 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 장치.
   
5. 제어부가, 브레이크 페달의 답입 상태에서 가속 페달의 팁(Tip) 조작이 감지되는지 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 브레이크 페달의 답입 상태에서 상기 가속 페달의 팁 조작이 감지된 경우, 상기 제어부가, 댐퍼 클러치(Damper Clutch)의 체결 상태를 제어하고 엔진 RPM(Revolution Per Minute)의 변화를 고려하여 목표 변속단으로 다운 쉬프트(Down Shift)를 수행함으로써 차량의 가속도를 형성시키는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 차량의 가속도를 형성시키는 단계에서, 상기 제어부는,
   상기 가속 페달의 팁 조작이 감지된 경우, 상기 댐퍼 클러치를 해제하고, 상기 가속 페달의 팁 조작에 따라 상기 엔진 RPM이 상기 목표 변속단에 대응되는 목표 RPM에 도달하면 상기 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 차량의 가속도를 형성시키는 단계에서, 상기 제어부는,
   상기 가속 페달의 팁 조작에 따라 상기 엔진 RPM이 상기 목표 RPM에 도달하지 못한 경우, 엔진 제어 장치로 엔진 RPM 상승 요청을 전달하여 상기 엔진 RPM이 상기 목표 RPM에 도달하도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 제어부가, 상기 목표 변속단으로 다운 쉬프트를 수행한 후, 미리 정의된 변속 패턴에 따라 상기 댐퍼 클러치의 체결 상태를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.

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