KR20200129607A

KR20200129607A - 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법

Info

Publication number: KR20200129607A
Application number: KR1020190054277A
Authority: KR
Inventors: 이건태; 김민기
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-05-09
Filing date: 2019-05-09
Publication date: 2020-11-18
Also published as: US20200353913A1; US10829107B1

Abstract

본 발명은 변속이 수행될 때, 컨트롤러가 기어 액츄에이터의 구동에 의한 변속핑거의 시간에 따른 스트로크 변화 데이터를 수집하는 데이터수집단계와; 상기 컨트롤러가 상기 수집된 데이터를 가공하는 데이터가공단계와; 상기 컨트롤러가 상기 가공된 데이터에 대하여 패턴분석을 수행하여 소정의 기준패턴들 중 어느 유형의 패턴에 속하는지를 결정하는 유형결정단계와; 상기 컨트롤러가 상기 데이터수집단계 내지 유형결정단계를 소정의 제1기준회수만큼 반복하여 수행하고, 상기 제1기준회수 동안 결정된 각 패턴 유형들에 따라, STS를 계산하는 STS계산단계와; 상기 컨트롤러가 상기 STS를 누적하여 산출되는 LTS에 기초하여, 다수의 제어맵들 중 어느 하나의 제어맵을 선택하는 맵선택단계와; 상기 컨트롤러가 상기 선택된 제어맵을 이용하여 변속을 수행하는 변속수행단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법{GEAR ACTUATOR CONTROL METHOD FOR TRANSMISSION OF VEHICLE}

본 발명은 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 탑재된 AMT(Automated Manual Transmission)나 DCT(Dual Clutch Transmission) 등에 사용되는 기어 액츄에이터를 제어하는 기술에 관한 것이다.

AMT나 DCT는 종래 수동 변속기와 같은 싱크로메시(Synchromesh) 방식 변속 메커니즘을 구비하고, 엔진으로부터의 동력을 단속하는 클러치는 클러치 액츄에이터에 의해서 구동하며, 변속기어의 전환은 셀렉팅을 담당하는 셀렉팅 액츄에이터와 쉬프팅을 담당하는 쉬프팅 액츄에이터에 의해 구현하도록 구성되어 있다. 상기 셀렉팅 액츄에이터와 쉬프팅 액츄에이터를 통칭하여 기어 액츄에이터라고 한다.

컨트롤러가 차량의 운전 상황에 따라 상기 클러치 액츄에이터와 기어 액츄에이터를 제어하여 변속을 수행한다. 따라서 상기 기어 액츄에이터가 상기 컨트롤러의 제어 신호에 따라 빠른 응답성을 가지고 정확하게 제어되어야 원활한 변속이 수행될 수 있다.

그러나, 상기 기어 액츄에이터의 작동에는, 변속기의 온도와 차량에서 제공되는 전압 등과 같은 작동환경의 영향을 받아, 제어 응답성과 정확성 등이 달라지는 작동 환경적 편차가 발생하게 되며, 또한 변속기와 기어 액츄에이터의 생산 및 조립 등의 과정에서 발생하여 구조적으로 내재되는 원인에 의해 상기 제어 응답성과 정확성 등이 달라지는 구조적 편차가 발생할 수 있어서, 컨트롤러의 동일한 제어신호에 대해서도 실질적인 기어 액츄에이터의 거동은 각 차량마다, 그리고 작동환경에 따라 다르게 이루어질 수 있고, 경우에 따라서는 기어 액츄에이터의 응답속도가 늦어져서 변속 시간이 길어지게 되거나, 셀렉팅 작동 시 오버슈트 발생으로 변속 실패가 초래되어 다시 변속을 시도해야 하게 되거나, 쉬프팅 작동시 오버슈트 발생으로 변속 충격이 발생하는 등의 문제를 일으킬 수 있다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 1020140052384 A

본 발명은 변속기와 기어 액츄에이터의 생산 및 조립 등에 과정에서 발생되는 구조적 원인에 의해 초래되는, 기어 액츄에이터 작동의 구조적 편차나, 변속기의 온도와 차량에서 제공되는 전압 등의 영향에 의해 초래되는 기어 액츄에이터 작동의 작동 환경적 편차 등에 대응하여, 컨트롤러가 기어 액츄에이터의 제어 특성을 능동적으로 가변하여 수행하도록 함에 의해, 보다 원활하고 안정된 변속의 수행이 가능하며, 변속 충격을 방지할 수 있도록 한 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법은,

변속이 수행될 때, 컨트롤러가 기어 액츄에이터의 구동에 의한 변속핑거의 시간에 따른 스트로크 변화 데이터를 수집하는 데이터수집단계와;

상기 컨트롤러가 상기 수집된 데이터를 가공하는 데이터가공단계와;

상기 컨트롤러가 상기 가공된 데이터에 대하여 패턴분석을 수행하여 소정의 기준패턴들 중 어느 유형의 패턴에 속하는지를 결정하는 유형결정단계와;

상기 컨트롤러가 상기 데이터수집단계 내지 유형결정단계를 소정의 제1기준회수만큼 반복하여 수행하고, 상기 제1기준회수 동안 결정된 각 패턴 유형들에 따라, STS(Short Term Score)를 계산하는 STS계산단계와;

상기 컨트롤러가 상기 STS를 누적하여 산출되는 LTS(Long Term Score)에 기초하여, 다수의 제어맵들 중 어느 하나의 제어맵을 선택하는 맵선택단계와;

상기 컨트롤러가 상기 선택된 제어맵을 이용하여 변속을 수행하는 변속수행단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 데이터가공단계는

시간과 스트로크를 각각 수평축과 수직축으로 하는 직교좌표 상에 표현된 상기 수집된 데이터로부터, 상기 수평축은 상기 변속핑거의 제어 목표 스트로크와의 차이를 나타내는 에러축으로, 상기 수직축은 상기 변속핑거의 이동속도를 나타내는 속도축으로 변환하는 1차가공과;

상기 1차가공에 의한 수평축에 로그 스케일 변환을 수행하는 2차가공과;

상기 2차가공된 데이터의 수직축과 수평축에 각각 가중치를 곱하여, 상기 수직축과 수평축을 동일한 소정의 크기로 변환하는 3차가공;

을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 패턴분석은

상기 데이터가공단계에서 가공된 데이터들이 표현된 직교좌표 상에서, 소정의 두 지정점 N1, N2을 지정하는 단계와;

K-NN 클러스터링(K-Nearest Neighbor Clustering)을 이용해 상기 두 지정점을 이동시키는 단계와;

상기 두 지정점들의 최종위치를 소정의 기준점들의 위치와 비교하여 패턴의 유형을 결정하는 단계로 이루어질 수 있다.

상기 K-NN 클러스터링을 이용해 상기 두 지정점을 이동시키는 단계는 소정의 제2기준회수만큼 반복하여 수행할 수 있다.

상기 기준점들은 총 3개로 이루어지고, 그 중 하나는 상기 직교좌표 상에서 원점으로부터 가장 먼 곳에 위치되고, 나머지 2개는 각각 수평축과 수직축 상의 중앙에 위치될 수 있다.

상기 기준패턴들은 상기 변속핑거의 응답성과 속도가 느린 상태를 나타내는 a패턴과, 응답성은 빠르지만 오버슈트가 발생하는 상태를 나타내는 b패턴과, 초기 응답성은 빠르지만 목표 스트로크 도달 전에 멈추고 다시 동작하는 상태를 나타내는 c패턴과, 응답성과 오버슈트가 모두 최적화된 정상상태를 나타내는 d패턴으로 설정되고;

상기 컨트롤러는 상기 두 지정점 N1, N2의 위치를 상기 3개의 기준점들과 비교하여, 상기 4가지 기준패턴들 중 어느 하나의 유형에 속하는지를 결정할 수 있다.

상기 STS계산단계에서 상기 컨트롤러는 상기 제1기준회수를 반복하는 동안에 결정된 패턴 유형들이 모두 동일한 경우에는, 상기 맵선택단계에서 현재의 제어맵으로부터 인접한 다음 제어맵이 선택되게 하는 최소값을 상기 STS로 산출할 수 있다.

상기 STS계산단계에서 상기 컨트롤러는 상기 제1기준회수를 반복하는 동안에 결정된 패턴 유형들이 모두 동일한 경우가 아닌 경우에는, 상기 기준패턴마다 각각 부여되어 있는 고유의 패턴값들을 이용하여 상기 STS를 산출할 수 있다.

본 발명은 변속기와 기어 액츄에이터의 생산 및 조립 등에 과정에서 발생되는 구조적 원인에 의해 초래되는, 기어 액츄에이터 작동의 구조적 편차나, 변속기의 온도와 차량에서 제공되는 전압 등의 영향에 의해 초래되는 기어 액츄에이터 작동의 작동 환경적 편차 등에 대응하여, 컨트롤러가 기어 액츄에이터의 제어 특성을 능동적으로 가변하여 수행하도록 함에 의해, 보다 원활하고 안정된 변속의 수행이 가능하며, 변속 충격을 방지할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 AMT 탑재 차량의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 사용되는 기준패턴들을 설명한 도면,
도 4는 본 발명의 데이터가공단계의 1차가공과 2차가공을 예시한 도면,
도 5와 도 6은 본 발명의 패턴분석을 설명한 도면,
도 7은 본 발명에 따라 제1기준회수 동안의 패턴 변화에 따라 STS를 산출하는 방법을 예시한 도면,
도 8은 본 발명의 맵선택단계에서 LTS에 따라 제어맵을 선택하는 것을 설명한 도면,
도 9는 본 발명이 적용된 차량의 시험 결과를 예시한 그래프이다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 AMT 탑재 차량의 구성도로서, 엔진(E)의 동력은 클러치(CL)를 통해 변속기(TM)인 AMT로 전달되고, 변속된 동력은 구동륜(W)으로 인출되도록 구성된다.

상기 클러치(CL)는 클러치액츄에이터(CA)에 의해 제어되며, 상기 변속기(TM)는 셀렉팅액츄에이터(SLA)와 쉬프팅액츄에이터(SHA)로 이루어진 기어액츄에이터(GA)에 의해 구동되는 변속핑거(F)의 움직임에 의해 변속기어를 전환하여 변속이 이루어지도록 구성되고, 상기 클러치액츄에이터(CA)와 기어액츄에이터(GA)는 컨트롤러(CLR)에 의해 제어되도록 구성된다.

상기 컨트롤러(CLR)는 TCU(Transmission Control Unit) 등으로 구성될 수 있으며, 상기 엔진(E)은 별도의 ECU(Engine Control Unit) 등에 의해 제어되도록 구성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명 차량 변속기(TM)의 기어 액츄에이터 제어방법의 실시예는, 변속이 수행될 때, 컨트롤러(CLR)가 기어 액츄에이터의 구동에 의한 변속핑거(F)의 시간에 따른 스트로크 변화 데이터를 수집하는 데이터수집단계(S10)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 수집된 데이터를 가공하는 데이터가공단계(S20)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 가공된 데이터에 대하여 패턴분석을 수행하여 소정의 기준패턴들 중 어느 유형의 패턴에 속하는지를 결정하는 유형결정단계(S30)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 데이터수집단계(S10) 내지 유형결정단계(S30)를 소정의 제1기준회수만큼 반복하여 수행하고, 상기 제1기준회수 동안 결정된 각 패턴 유형들에 따라, STS(Short Term Score)를 계산하는 STS계산단계(S40)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 STS를 누적하여 산출되는 LTS(Long Term Score)에 기초하여, 다수의 제어맵들 중 어느 하나의 제어맵을 선택하는 맵선택단계(S50)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 선택된 제어맵을 이용하여 변속을 수행하는 변속수행단계(S60)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 변속을 수행하면서 수집된 변속핑거(F)의 거동에 대한 데이터를 분석하여, 변속핑거(F)의 거동이 미리 정해둔 상기 기준패턴들 중 어느 유형의 패턴에 속하는지에 따라 상기 STS와 LTS를 구한 후, 상기 LTS에 따라 이후 변속 수행 시 사용할 제어맵을 자동적으로 선정하여, 이후의 변속에서는 새로 선정된 제어맵으로 변속을 수행하도록 함으로써, 기어 액츄에이터 작동의 구조적 편차 및 작동 환경적 편차 등에 능동적으로 대응하여, 보다 원활하고 안정된 변속이 이루어지도록 하고, 변속충격을 방지하여, 궁극적으로 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

엔진(E)의 시동이 온되어, 처음 본 발명의 제어가 시작될 때, 상기 컨트롤러(CLR)는 기본적으로 설정되어 있는 기본 제어맵을 선택하고, 이후 변속이 이루어질 때 상기 기본 제어맵을 이용하여 변속을 수행하면서, 상기 데이터수집단계(S10)를 수행하고, 이후의 단계들을 차례로 수행한다.

그후, 상기 맵선택단계(S50)에서 새로운 제어맵이 선택되면 새로운 제어맵으로 변속을 수행하면서 다시 상기 데이터수집단계(S10)부터 반복함으로써, 차량의 주행 시간이 경과함에 따라 변화하는 작동 환경의 변화에 대응하여 적절하고 원활한 변속이 지속적으로 이루어질 수 있도록 한다.

실질적으로 본 발명은 셀렉팅 제어와 쉬프팅 제어에 별도로 적용하는 것으로서, 상기 셀렉팅액츄에이터(SLA)에 의한 상기 변속핑거(F)의 셀렉팅 작동에 대한 스트로크 데이터와, 상기 쉬프팅액츄에이터(SHA)에 의한 상기 변속핑거(F)의 쉬프팅 작동에 대한 스트로크 데이터를 별도로 수집하고, 이후의 단계들도 별도로 수행하여, 변속핑거(F)의 셀렉팅 제어와 쉬프팅 제어에 사용되는 제어맵들을 별도로 선정하여 구현하는 것이지만, 상기 셀렉팅 제어와 쉬프팅 제어에 대한 본 발명의 기술적 사상은 동일하므로, 여기서는 설명의 복잡함을 피하기 위하여 셀렉팅 제어와 쉬프팅 제어를 구분하지 않고 표현하고 있다.

상기 데이터수집단계(S10)에서 수집된 데이터는 시간과 스트로크를 각각 수평축과 수직축으로 하는 직교좌표 상에 표현할 수 있으며, 상기 데이터가공단계(S20)는 상기 수집된 데이터로부터, 상기 수평축은 상기 변속핑거(F)의 제어 목표 스트로크와의 차이를 나타내는 에러축으로, 상기 수직축은 상기 변속핑거(F)의 이동속도를 나타내는 속도축으로 변환하는 1차가공과; 상기 1차가공에 의한 수평축에 로그 스케일 변환을 수행하는 2차가공과; 상기 2차가공된 데이터의 수직축과 수평축에 각각 가중치를 곱하여, 상기 수직축과 수평축을 동일한 소정의 크기로 변환하는 3차가공을 포함하여 이루어질 수 있다.

한편, 상기 데이터가공단계(S20)를 보다 쉽게 설명하기 위해, 우선 도 3을 참조하여, 상기 유형결정단계(S30)에서 사용되는 상기 기준패턴들을 살펴보면, 상기 기준패턴들은 상기 변속핑거(F)의 응답성과 속도가 느린 상태를 나타내는 a패턴과, 응답성은 빠르지만 오버슈트가 발생하는 상태를 나타내는 b패턴과, 초기 응답성은 빠르지만 목표 스트로크 도달 전에 멈추고 다시 동작하는 상태를 나타내는 c패턴과, 응답성과 오버슈트가 모두 최적화된 정상상태를 나타내는 d패턴으로 설정된다.

도 4는 상기 데이터수집단계(S10)를 통해 수집된 데이터들이 상기 a패턴과 같이 수집된 경우와, 상기 b패턴과 같이 수집된 경우, 상기 c패턴과 같이 수집된 경우 및 상기 d패턴과 같이 수집된 경우의 총 4가지 경우에 대하여, 상기 데이터가공단계(S20)의 1차가공과 2차가공을 수행한 상태를 표현하고 있다.

상술한 바와 같이 상기 1차가공에서 상기 에러는 제어 목표 스트로크에서 수집된 데이터를 빼서 구할 수 있고, 속도는 인접한 두 데이터 사이의 스트로크와 시간에 의해 산출할 수 있으며, 상기 2차가공에서는 예컨대 다음과 같은 수학식 1에 의해 로그스케일 변환을 수행할 수 있다.

error: 제어 목표 스트로크-수집된 DATUM(스트로크)

error*: 2차가공에 의해 로그스케일 변환된 에러

: 셀렉팅액츄에이터(SLA) 또는 쉬프팅액츄에이터(SHA)에 사용되는 모터의 resolution

상기와 같이 수집된 데이터를 1차가공하고 2차가공하는 이유는 후술하는 패턴분석에 의한 패턴 유형의 결정이 보다 정확하게 이루어지도록 하기 위한 것으로서, 도 4를 참조하면 알 수 있듯이, 1차가공 후에는 상측의 두 그래프 사이에는 명확한 구별이 가능해지지만, 하측의 두 그래프 사이에는 명확한 구별이 어렵고, 2차가공 후에는 하측의 두 그래프 사이에도 명확한 구별이 가능해지므로, 2차가공 이후의 데이터를 사용하면 패턴분석에 의한 패턴 유형의 결정이 보다 정확하게 이루어지기 때문이다.

따라서, 상기 데이터가공단계(S20)의 1차가공 및 2차가공은 상기한 방법 이외에도 상기 4가지 기준패턴 형태로 수집된 데이터들을 직교좌표 상에서 뚜렷하게 구분할 수 있도록 한다면, 다른 방법이 사용될 수도 있다.

한편, 상기 2차가공 이후, 상기 2차가공된 데이터의 수직축과 수평축에 각각 가중치를 곱하는 3차가공에 의해, 상기 수직축과 수평축을 동일한 소정의 크기로 변환하는 바, 예컨대 본 실시예와 같이 수평축 2, 수직축 2의 동일한 크기가 되도록 각 축에 가중치를 적용할 수 있다.

이와 같은 3차 가공을 하는 이유는 이후의 패턴분석을 위한 것이며, 도 5의 그래프는 상기 3차가공에 의해 수평축의 최대크기 및 수직축의 최대크기가 모두 2로 제한된 상태의 그래프이다.

상기 패턴분석은 상기 데이터가공단계(S20)에서 가공된 데이터들이 표현된 직교좌표 상에서, 소정의 두 지정점 N1, N2을 지정하는 단계와; K-NN 클러스터링(K-Nearest Neighbor Clustering)을 이용해 상기 두 지정점을 이동시키는 단계와; 상기 두 지정점들의 최종위치를 소정의 기준점들의 위치와 비교하여 패턴의 유형을 결정하는 단계로 이루어진다.

도 5의 첫째 그래프와 같이 상기 데이터가공단계(S20)를 통해 가공된 직교좌표 상의 데이터에 추가로 상기 두 지정점 N1, N2를 서로 이격된 위치에 지정하며, 이 지정위치는 기본적으로는 서로 이격되기만 하면 되며, 나아가 경험적으로 보다 정확한 패턴 유형의 분류가 가능한 위치로 설정하는 것이 가능할 것이다.

이후 상술한 바와 같이 K-NN 클러스터링을 이용해서, 도 5의 두번째 그래프와 같이 그래프 상의 모든 데이터를 상기 두 지정점들이 속한 두개의 데이터그룹으로 클러스터링하고, 상기 두 지정점 N1, N2를 각각의 데이터그룹의 중심 위치(즉, 평균위치)로 이동시킨다.

이때, 상기 K-NN 클러스터링을 이용해 상기 두 지정점을 이동시키는 단계는 소정의 제2기준회수만큼 반복하여 수행하도록 할 수 있다.

즉, 상기 제2기준회수를 3으로 설정하여, 상기 K-NN 클러스터링을 이용한 상기 두 지정점의 이동을 3회 반복함으로써 보다 정확한 클러스터링이 이루어지도록 하는 것이다.

상기와 같이 K-NN 클러스터링을 이용해 상기 두 지정점을 이동시키는 단계 후에는, 해당 데이터의 패턴 유형을 결정하는 바, 본 실시예에서는 상기 기준점들은 총 3개로 이루어지고, 그 중 하나는 상기 직교좌표 상에서 원점으로부터 가장 먼 곳에 위치되고, 나머지 2개는 각각 수평축과 수직축 상의 중앙에 위치되도록 하였다.

즉, 상기 기준점들은 도 6에 표시된 바와 같이 (2,2), (0,1), (1,0)이 되는 것이다.

도 6을 참조하면, 상기와 같이 기준점들이 배치된 상태에서, 상기 K-NN 클러스터링을 이용해 최종적으로 이동된 두 지정점 N1, N2의 위치를 상기 3개의 기준점들과 비교하여, 상기 4가지 기준패턴들 중 어느 하나의 유형에 속하는지를 결정한다.

즉, 상기 두 지정점 N1, N2에 의하여 다음과 같은 기준으로 패턴 유형이 결정되도록 할 수 있다.

d[N1-(0,1)] > d[N1-(1,0)] AND d[N2-(2,2)] > d[N2-(1,0)]이면 a패턴 유형,

d[N1-(0,1)] < d[N1-(1,0)] AND d[N2-(2,2)] > d[N2-(1,0)]이면 b패턴 유형,

d[N1-(0,1)] > d[N1-(1,0)] AND d[N2-(2,2)] < d[N2-(1,0)]이면 c패턴 유형,

d[N1-(0,1)] < d[N1-(1,0)] AND d[N2-(2,2)] < d[N2-(1,0)]이면 d패턴 유형,

여기서, 예컨대 d[N1-(0,1)]은 지정점 N1으로부터 기준점 (0,1)까지의 최단거리를 의미한다.

상기 STS계산단계(S40)에서는 상기 데이터수집단계(S10) 내지 유형결정단계(S30)를 소정의 제1기준회수만큼 반복하여 수행하는데, 이는 너무 빈번한 제어맵의 변경을 방지하고 보다 안정된 제어성을 확보하기 위한 것으로서, 예컨대 상기 제1기준회수는 3회로 설정할 수 있을 것이다.

상기 STS계산단계(S40)에서 상기 컨트롤러(CLR)는 상기 제1기준회수를 반복하는 동안에 결정된 패턴 유형들이 모두 동일한 경우와 그렇지 않은 경우를 구분하여 상기 STS를 산출하도록 한다.

즉, 상기 제1기준회수를 반복하는 동안에 결정된 패턴 유형들이 모두 동일한 경우에는, 상기 맵선택단계(S50)에서 현재의 제어맵으로부터 인접한 다음 제어맵이 선택되게 하는 최소값을 상기 STS로 산출하고, 상기 제1기준회수를 반복하는 동안에 결정된 패턴 유형들이 모두 동일한 경우가 아닌 경우에는, 상기 기준패턴마다 각각 부여되어 있는 고유의 패턴값들을 이용하여 상기 STS를 산출하는 것이다.

상기 STS는 예컨대 도 7과 같이 계산될 수 있다.

즉, 패턴 유형이 예컨대 bbc, bdd 등과 같이 제1기준회수인 3회 동안에 모두 동일하게 결정되지 않고 변화하는 경우에는, 각 기준패턴마다의 고유 패턴값을 그 출현회수만큼 더하여 상기 STS를 계산하는 것이다.

도 7의 예에서, a패턴에 대해서는 패턴값이 -0.6, b패턴에 대해서는 패턴값이 0.3, c패턴의 패턴값은 -0.2, d패턴의 패턴값은 0로 정해져 있는 것이다.

만약 패턴 유형이 aaa, bbb, ccc와 같이 상기 제1기준회수인 3회 동안에 모두 동일하게 결정되는 경우, 도 7과 같이 계산값이 양수인 경우에는 STS가 2, 음수인 경우에는 STS가 -2로 결정되는 것이며, 여기서 상기 2는 후술하는 바와 같이 배열된 제어맵들 중에서, 현재의 제어맵으로부터 바로 인접한 우측의 제어맵이 선택되도록 하는 최소값이며, 상기 -2는 현재의 제어맵으로부터 바로 인접한 좌측의 제어맵이 선택되도록 하는 최소값이다.

이는, 예컨대 상기 제1기준회수 동안에 판단된 패턴 유형이 bbb인 경우, 셀렉팅 또는 쉬프팅 작동 시 오버슈트가 계속해서 발생하고 있는 것을 나타내는 것이므로, 현재의 제어맵을 계속 사용하면 계속적으로 오버슈트가 발생할 것이므로 신속히 오버슈트를 저감시킬 수 있는 제어맵으로 전환해야 하는 상황인데, STS를 각 기준패턴에 대한 고유값에 의해 계산한 값으로 하면, 도 7의 예에서 STS는 0.6이 되어, 이 값을 누적하는 LTS는 맵선택단계(S50)에서 다른 제어맵을 선택할 수준에 이르지 못하게 되어, 결과적으로 당분간은 계속해서 오버슈트가 발생하는 상황을 피할 수 없게 되기 때문에, 이와 같이 동일 패턴 유형이 계속되어 기어액츄에이터(GA)의 작동 경향성이 확실하게 판단되는 경우에는 신속하게 이에 대응하는 다른 제어맵으로 변경하여 기어액츄에이터(GA)를 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다.

물론, 상기와 같이 상기 제1기준회수 동안에 판단되는 패턴유형이 계속 동일한 것이 아닌 경우에는, 기어액츄에이터(GA)의 작동 경향성이 확실하지 않은 경우이므로, 상기한 바와 같이 각 기준패턴의 고유값을 이용한 계산값들을 상기 STS로 하여, 계속해서 상기 LTS를 누적하도록 하고, 이 LTS가 다른 제어맵을 선택할 수준이 되면, 그 제어맵으로 변환하여 이후부터는 변환된 제어맵으로 기어액츄에이터(GA)를 제어하도록 하는 것이다.

도 8을 살펴보면, 예컨대 Map4가 기본 제어맵이라고 할 때, 이 기본 제어맵을 기준으로 양쪽에 다른 제어맵들이 차례로 배치되어 있는데, 우측으로 갈수록 응답성은 저하되지만 오버슈트 발생이 적어지는 경향을 가지고, 좌측으로 갈수록 응답성은 향상되지만 그에 따라 오버슈트도 증가하는 경향을 가지는 제어맵들이 배치된 것이다.

예컨대, 상술한 바와 같이, 상기 제1기준회수 동안에 판단된 패턴 유형이 bbb인 경우, STS를 2로 설정하여, LTS가 2만큼 증가하도록 하여, 상기 맵선택단계(S50)에서는 현재의 제어맵 우측에 있는 제어맵을 선택하여, 이후 기어액츄에이터(GA) 제어 시에는 오버슈트 발생이 상대적으로 적어지는 제어를 수행할 수 있는 것이다.

즉, 본 발명은 궁극적으로 차량의 엔진(E) 시동 시, 처음에는 상기 기본 제어맵을 이용하여 컨트롤러(CLR)가 기어액츄에이터(GA)를 제어하여 변속을 수행하고, 이후 본 발명에 따라 계산된 LTS의 값에 따라 상기 맵선택단계(S50)에서 상기 제어맵들 중 다른 제어맵이 선택되면, 이 선택된 제어맵으로 기어액츄에이터(GA)를 제어하여 변속을 수행하며, 다시 상기 LTS의 변화에 의해 또 다른 제어맵이 선택되면, 그에 따라 기어액츄에이터(GA)를 제어함으로써, 차량의 상태 변화에 따라 능동적으로 기어액츄에이터(GA)를 제어하는 제어맵을 변화시켜 가는 것이다.

참고로, LTS는 차량의 엔진(E)이 시동되어 기본 제어맵이 선택될 때에는 0 또는 1과 같은 DEFAULT값이 지정되고, 이후 변속이 반복되어 상기 STS가 계산될 때마다 이전의 LTS에 계속적으로 STS를 더하여 누적시키는 것이다.

참고로, 도 9는 본 발명이 적용된 차량의 시험 결과로서, 변속이 여러 번 반복되는 동안에, 셀렉팅 작동 시에 오버슈트가 3회 발생한 후, 제어맵을 변경하여 이후의 셀렉팅 작동 시에는 오버슈트가 발생하지 않게 됨을 나타내고 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

E; 엔진
CL; 클러치
TM; 변속기
W; 구동륜
CA; 클러치액츄에이터
SLA; 셀렉팅액츄에이터
SHA; 쉬프팅액츄에이터
GA; 기어액츄에이터
F; 변속핑거
CLR; 컨트롤러
S10; 데이터수집단계
S20; 데이터가공단계
S30; 유형결정단계
S40; STS계산단계
S50; 맵선택단계
S60; 변속수행단계

Claims

변속이 수행될 때, 컨트롤러가 기어 액츄에이터의 구동에 의한 변속핑거의 시간에 따른 스트로크 변화 데이터를 수집하는 데이터수집단계와;
상기 컨트롤러가 상기 수집된 데이터를 가공하는 데이터가공단계와;
상기 컨트롤러가 상기 가공된 데이터에 대하여 패턴분석을 수행하여 소정의 기준패턴들 중 어느 유형의 패턴에 속하는지를 결정하는 유형결정단계와;
상기 컨트롤러가 상기 데이터수집단계 내지 유형결정단계를 소정의 제1기준회수만큼 반복하여 수행하고, 상기 제1기준회수 동안 결정된 각 패턴 유형들에 따라, STS를 계산하는 STS계산단계와;
상기 컨트롤러가 상기 STS를 누적하여 산출되는 LTS에 기초하여, 다수의 제어맵들 중 어느 하나의 제어맵을 선택하는 맵선택단계와;
상기 컨트롤러가 상기 선택된 제어맵을 이용하여 변속을 수행하는 변속수행단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 데이터가공단계는
시간과 스트로크를 각각 수평축과 수직축으로 하는 직교좌표 상에 표현된 상기 수집된 데이터로부터, 상기 수평축은 상기 변속핑거의 제어 목표 스트로크와의 차이를 나타내는 에러축으로, 상기 수직축은 상기 변속핑거의 이동속도를 나타내는 속도축으로 변환하는 1차가공과;
상기 1차가공에 의한 수평축에 로그 스케일 변환을 수행하는 2차가공과;
상기 2차가공된 데이터의 수직축과 수평축에 각각 가중치를 곱하여, 상기 수직축과 수평축을 동일한 소정의 크기로 변환하는 3차가공;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 패턴분석은
상기 데이터가공단계에서 가공된 데이터들이 표현된 직교좌표 상에서, 소정의 두 지정점 N1, N2을 지정하는 단계와;
K-NN 클러스터링을 이용해 상기 두 지정점을 이동시키는 단계와;
상기 두 지정점들의 최종위치를 소정의 기준점들의 위치와 비교하여 패턴의 유형을 결정하는 단계;
로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법.
청구항 3에 있어서,
상기 K-NN 클러스터링을 이용해 상기 두 지정점을 이동시키는 단계는 소정의 제2기준회수만큼 반복하여 수행하는 것
을 특징으로 하는 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법.
청구항 3에 있어서,
상기 기준점들은 총 3개로 이루어지고, 그 중 하나는 상기 직교좌표 상에서 원점으로부터 가장 먼 곳에 위치되고, 나머지 2개는 각각 수평축과 수직축 상의 중앙에 위치되는 것
을 특징으로 하는 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 기준패턴들은 상기 변속핑거의 응답성과 속도가 느린 상태를 나타내는 a패턴과, 응답성은 빠르지만 오버슈트가 발생하는 상태를 나타내는 b패턴과, 초기 응답성은 빠르지만 목표 스트로크 도달 전에 멈추고 다시 동작하는 상태를 나타내는 c패턴과, 응답성과 오버슈트가 모두 최적화된 정상상태를 나타내는 d패턴으로 설정되고;
상기 컨트롤러는 상기 두 지정점 N1, N2의 위치를 상기 3개의 기준점들과 비교하여, 상기 4가지 기준패턴들 중 어느 하나의 유형에 속하는지를 결정하는 것
을 특징으로 하는 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 STS계산단계에서 상기 컨트롤러는 상기 제1기준회수를 반복하는 동안에 결정된 패턴 유형들이 모두 동일한 경우에는, 상기 맵선택단계에서 현재의 제어맵으로부터 인접한 다음 제어맵이 선택되게 하는 최소값을 상기 STS로 산출하는 것
을 특징으로 하는 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법.
청구항 7에 있어서,
상기 STS계산단계에서 상기 컨트롤러는 상기 제1기준회수를 반복하는 동안에 결정된 패턴 유형들이 모두 동일한 경우가 아닌 경우에는, 상기 기준패턴마다 각각 부여되어 있는 고유의 패턴값들을 이용하여 상기 STS를 산출하는 것
을 특징으로 하는 차량 변속기의 기어 액츄에이터 제어방법.