KR101284326B1 - 자동변속기의 변속 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

자동변속기에서 리프트 풋 업에 따른 파워 오프 업 시프트 후 감속직결제어의 영역에서 엔진회전수 상승 제어 중에 브레이크 작동이 검출되면 엔진회전수의 조건이 적용되는 제어유압을 결정하여 정지전 다운 시프트를 실행함으로서, 쇼크가 발생되지 않도록 하는 것이다.

본 발명은 주행상태에서 리프트 풋 업에 의한 파워 오프 업 시프트가 발생되면 차속의 감속변화율에 따라 제어유압을 결정하여 파워 오프 업 시프트를 실행하는 과정, 목표 변속단의 변속완료가 검출되면 감속직결 제어영역인지 판단하는 과정, 감속직결 제어영역이면 록 업 클러치를 결합시켜 감속직결제어를 실행하며, 감속직결제어의 상태에서 엔진회전수 및 터빈회전수의 비교 값이 설정된 기준값을 초과하는지 판단하는 과정, 엔진회전수 및 터빈회전수의 비교 값이 기준값을 초과하면 엔진회전수 상승제어를 실행하여 감속직결제어를 보조하는 과정, 감속직결제어가 유지되고, 엔진회전수 상승제어가 실행되는 도중에 브레이크 작동에 의한 다운 시프트가 검출되면 엔진회전수와 터빈회전수 관계가 적용하는 제어유압을 결정하여 정지전 다운 시프트를 실행하는 과정을 포함한다.

자동변속기, 감속직결제어, LFU, 제어유압, 정지전 다운 시프트

Description

자동변속기의 변속 제어장치 및 방법{A SHIFT CONTROL SYSTEM OF AUTOMATIC TRANSMISSION ON VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 자동변속기에 관한 것으로, 더 상세하게는 리프트 풋 업(Lift Foot Up)에 따른 파워 오프 업 시프트(Power Off Up Shift) 후 엔진 상승 제어중에 다운 시프트(Down Shift)가 발생될 때 엔진회전수의 조건이 적용되는 제어유압으로 정지전 다운 시프트를 제어하여 쇼크가 발생되지 않도록 하는 자동변속기의 변속 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

자동변속기는 주행속도와 스로틀 밸브의 개도량[TPS(%)]에 따라 변속제어수단이 다수의 액추에이터를 작동시켜 유압을 제어함으로써, 목표 변속단으로 자동 변속이 이루어지게 하는 것이다.

자동변속기는 목표 변속단으로 변속이 실행되는 경우 작동 상태에서 작동 해제되는 해방측 요소와 해제 상태에서 작동 상태로 변환되는 결합측 요소를 보유하게 되며, 해방측 및 결합측 요소의 해제 및 작동은 각 요소에 공급되는 유압에 의해 실행된다.

자동변속기는 연비 향상을 위하여 일정의 운전영역에서 록 업 클러치(Lock up clutch)를 결합하는 감속직결제어를 적용하고 있으며, 이를 통해 엔진의 연료차단 영역을 확대하고 있다.

자동변속기는 리프트 풋 업에 따른 파워 오프 업 시프트가 실행되고, 이에 따른 타력 주행에 의해 감속직결 제어영역에 진입하며 인지를 판단한다.

감속직결 제어영역으로 판정되면 록 업 클러치에 제어 유압을 공급하여 록 업 클러치를 결합시킴으로써, 감속직결제어를 실행한다.

종래의 자동변속기는 다음과 같은 문제점을 내포하고 있다.

감속직결제어 및 정상적인 록 업 클러치의 제어중에 브레이크의 작동이 검출되면 변속제어수단은 엔진 스톨 방지와 소음방지(NVH)를 위해 록 업 클러치를 해제하고, 엔진제어수단은 연료공급 차단제어를 해제하여 연비를 악화시키게 된다.

그리고, 감속직결 제어영역에서 브레이크 작동에 의해 정지전 다운 시프트가 발생하는 경우 엔진회전수(Ne)가 터빈회전수(Nt) 보다 높게 되어 변속 충격과 엔진소음이 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 파워 오프 업 시프트 후 감속직결 제어영역에서 엔진회전수 상승제어의 실행도중에 브레이크 작동에 의한 정지전 다운 시프트가 검출되면 각 변속단별로 엔진회전수와 터빈회전수의 차이에 따라 결정되는 제어유압을 적용하여 다운 시프트를 제어함으로써, 쇼크가 발생되지 않도록 하는데 있다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 자동변속기의 변속 제어장치는,

하나 이상의 센서로 이루어지며, 엔진제어에 필요한 제반정보를 검출하여 ECU에 제공하는 엔진제어감지부;

엔진제어감지부에서 검출되는 정보와 설정된 제어 데이터를 비교하여 엔진제어구동부를 통해 감속직결 제어영역에서 엔진회전수 상승제어를 실행하는 ECU;

ECU에서 전달되는 정보와 변속제어 감지부에서 검출되는 정보에 따라 제어유압을 결정하여 파워 오프 업 시프트의 제어와 감속직결제어를 실행하고, 감속직결영역이며 엔진회전수 상승제어가 진행되는 도중에 브레이크의 작동이 검출되면 제어유압을 결정하여 정지전 다운 시프트를 실행하는 TCU;

TCU의 제어에 따라 마찰요소인 클러치 및 브레이크를 동작시켜 목표 변속단을 동기시키는 변속제어구동부를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 자동변속기의 변속 제어방법은, 주행상태에서 리프트 풋 업에 의한 파워 오프 업 시프트가 발생되는지 판단하는 과정;

파워 오프 업 시프트이면 차속의 감속변화율을 연산하고, 감속변화율에 따라 제어유압을 결정하여 파워 오프 업 시프트를 실행하는 과정;

목표 변속단의 변속완료가 검출되면 감속직결 제어영역인지 판단하는 과정;

감속직결 제어영역이면 록 업 클러치를 결합시켜 감속직결제어를 실행하며, 감속직결제어의 상태에서 엔진회전수 및 터빈회전수의 비교 값이 설정된 기준값을 초과하는지 판단하는 과정;

엔진회전수 및 터빈회전수의 비교 값이 기준값을 초과하면 엔진회전수 상승제어를 실행하여 감속직결제어를 보조하는 과정;

감속직결제어가 유지되고, 엔진회전수 상승제어가 실행되는 도중에 브레이크 작동에 의한 다운 시프트가 검출되면 엔진회전수와 터빈회전수 관계가 적용하는 제어유압을 결정하여 정지전 다운 시프트를 실행하는 과정을 포함한다.

전술한 구성에 의하여 본 발명은 파워 오프 업 시프트의 실행 후 엔진회전수의 상승제어가 진행되는 상태에서 브레이크 작동에 따른 정지전 다운 시프트가 실행되는 경우 제어유압의 기울기 보정으로 쇼크 발생이 방지되어 상품성이 향상되는 효과가 기대된다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어장치 구성을 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 엔진제어 감지부(10)와 ECU(20) 엔진제어 구동부(30), TCU(40), 변속제어 감지부(50) 및 변속제어 구동부(60)를 포함한다.

엔진제어 감지부(10)는 가속페달 센서, 스로틀 밸브 센서, 차속센서, 크랭크 각 센서, 엔진 회전수 센서, 냉각수온 센서, 브레이크 센서 등을 포함하며, 엔진 제어에 필요한 제반적인 정보를 검출하여 그에 대한 정보를 ECU(20)에 제공한다.

ECU(20)는 상기 엔진제어 감지부(10)에서 인가되는 제반정보와 기 설정되어 있는 제어 데이터를 비교하여 엔진제어 구동부(30)를 제어하여 엔진을 최적의 상태로 제어한다.

또한, ECU(20)는 파워 오프 업 시프트의 변속후 감속직결제어 영역에서 엔진회전수의 불안정 및 스톨되는 것을 방지하기 위하여 엔진 상승 제어를 실행하며, 엔진 회전수의 정보 및 브레이크 작동 여부에 대한 정보를 TCU(40)에 제공한다.

TCU(40)는 상기 ECU(20)에서 전달되는 정보와 변속제어 감지부(50)로부터 입력되는 정보를 분석하여 스로틀 개도(TH)가 0%로 검출되는 리프트 풋 업(Lift Foot Up)으로 판단되면 현재의 변속단을 판단한 다음 파워 오프 업 시프트를 위한 목표 변속단을 결정하고, 목표 변속단으로의 변속을 실행시키기 위한 제어값을 결정하여 변속제어 구동부(60)에 인가한다.

변속제어 감지부(50)는 속도 센서, 유온센서, 인히비터 스위치, 터빈 회전수 센서 등을 포함하여, 변속제어에 필요한 정보를 TCU(40)에 제공한다.

변속제어 구동부(60)는 유압의 공급 및 배출을 작동시키는 액추에이터로, 상기 TCU(40)에서 인가되는 제어신호에 의해 작동되어 결합측 작동요소 및 해방측 작 동요소를 동작시켜 목표 변속단의 변속동기 및 감속직결제어를 실행한다.

상기 ECU(20)와 TCU(40)는 CAN 통신 혹은 시리얼(Serial) 통신 중 어느 하나를 통해 접속되어 상호간 통신을 실행한다.

상기 TCU(40)는 리프트 풋 업에 따라 파워 오프 업 시프트를 완료한 다음 감속직결제어 영역에서 엔진 회전수의 상승 제어가 진행되는 도중 브레이크의 작동이 검출되면 정지전 다운 변속을 위한 보정유압을 하기의 식과 같이 산출하여 변속제어구동부(60)를 통해 정지전 다운 변속을 실행한다.

Pr2 = P(Base) + P(Gradient) + P(dNo) + P(dNe)

여기서, Pr2 : 최종출력 유압치, P(Base) : 통상적인 기본 유압치, P(Gradient) : 유압경사 기울기, P(dNo) : 차속변화 보정유압, P(dNe) : 엔진회전수의 상승제어중일 경우의 보정유압이다.

상기 엔진회전수의 상승 제어중 보정유압은 각 변속단별로 엔진 회전수에서 터빈회전수를 뺀 수치에 따라 하기의 표 1로 적용되는 맵 값이 적용된다.

변속단	다운 시프트(3→2, 4→3, 5→4)
Ne-Nt(RPM)	-30	0	30	100	200
보정 듀티	-1%	-1.5%	-2%	-2.5%	-3%

예를 들어, 주행중인 상태에서 리프트 풋 업에 의해 파워 오프 3→4속 업 시프트가 발생한다고 가정할 때, 3 → 4속의 변속이 완료된 다음 터빈회전수(Nt)가 연료차단제어(FUEL CUT OFF) 회전수보다 클 경우 감속직결제어를 만족하는 조건이므로 감속직결제어를 시작한다.

이때, 엔진회전수(Ne)와 터빈회전수(Nt) 차이의 절대값이 250RPM을 초과하는 경우 부드러운 감속직결제어를 위하여 엔진상승제어를 시작한다.

이 과정에서 브레이크의 작동에 따른 정지전 다운 변속이 발생하게 되면, 엔진회전수와 터빈회전수의 차이에 따라 유압 보정값을 산출한 다음 변속제어구동부(60)를 통해 정지전 다운 변속을 실행시켜 변속 쇼크가 발생되는 것을 방지한다.

전술한 기능이 포함되는 본 발명에 따른 자동변속기의 변속 제어동작에 대하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

임의의 변속단을 동기시켜 주행하는 상태에서 ECU(20) 및 TCU(40)는 엔진제어감지부(10) 및 변속제어감지부(50)를 통해 제반적인 운전제어정보를 검출하여 분석하고, 분석된 정보를 상호 교환한다(S101).

즉, ECU(20)는 엔진제어감지부(10)를 통해 가속페달의 작동 여부, 스로틀 밸브의 개도율, 엔진회전수, 차속, 냉각수온 등의 정보를 검출 분석하고, TCU(40)는 변속제어감지부(50)를 통해 차속, 유온, 터빈회전수의 정보를 검출 분석하여 시리얼 통신 혹은 CAN 통신으로 분석된 결과를 상호 교환한다.

상기 S101의 운전제어정보 분석에서 리프트 풋 업에 의한 파워 오프 업 시프트가 발생되는지 판단한다(S102).

상기 S102의 판단에서 파워 오프 업 시프트가 발생되었으면 시간의 경과에 따른 차속 변화를 검출하여 감속변화율(dNo)을 연산하고(S103), 감속변화율(dNo)에 따른 제어유압(Pr1)을 하기와 같이 결정한다(S104).

Pr1 = P(Base) + P(Gradient) + P(dNo)

이후, 상기와 같이 결정되는 제어유압(Pr1)을 제어하기 위한 신호를 변속제어구동부(60)에 출력하여 클러치 및 브레이크의 작동을 통해 파워 오프 업 시프트가 안정되게 진행되도록 한다(S105).

상기한 제어유압(Pr1)의 출력에 의해 파워 오프 업 시프트의 변속완료가 이루어졌는지 판단하여(S106), 변속완료가 이루어진 것으로 판단되면 감속직결제어의 영역인지를 판단한다(S107).

감속직결제어의 영역에 진입된 것으로 판단되면 TCU(40)는 변속제어 구동부(60)를 통해 록 업 클러치를 결합하는 감속직결제어를 실행한다(S108).

상기와 같이 감속직결제어가 실행되는 과정에서 엔진회전수(Ne) 및 터빈회전수(Nt)를 검출하여(S109), 엔진회전수(Ne)에서 터빈회전수(Nt)를 차 연산한 결과의 절대값이 설정된 기준회전수, 바람직하게는 250RPM 보다 큰 상태인지를 판단한다(S110).

상기 S110의 판단에서 엔진회전수(Ne)에서 터빈회전수(Nt)를 차 연산한 결과의 절대값이 설정된 기준회전수를 초과하면 ECU(20)는 엔진제어구동부(30)를 통해 엔진회전수의 상승제어를 실행시켜 부드러운 감속직결제어가 실행되도록 한다(S111).

상기와 같이 감속직결제어가 진행되고 엔진회전수의 상승제어가 진행되는 상태에서 브레이크의 작동에 의한 정지전 다운 시프트가 발생되는지 판단한다(S112).

상기 S112의 판단에서 정지전 다운 시프트가 발생되면 엔진회전수 상승 제어중 정지전 다운 시프트를 위한 제어유압(Pr2)을 하기와 같이 결정한다(S113).

Pr2 = P(Base) + P(Gradient) + P(dNo) + P(dNe)

이후, 변속제어구동부(60)를 통해 상기와 같이 결정되는 정지전 다운 시프트의 제어유압(Pr2)으로 마찰요소인 클러치 및 브레이크를 작동시켜 다운 시프트가 실행되도록 한다(S114).

상기 정지전 다운 시프트가 완료되었는지 판단하여(S115) 다운 시프트의 완료가 판단되면 변속제어의 동작을 종료하고, 진행되는 상태이면 상기 S113의 과정으로 리턴되어 전술한 동작을 반복한다.

상기한 동작에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다.

일 예를 들어, 3속으로 주행하는 상태에서 리프트 풋 업에 의해 스로틀 개도(TH)가 0%로 검출되면 3속에서 4속으로의 업 시프트를 시작한다(SS1).

이때, 파워 오프에 의해 타력 주행이 시작되어 엔진 회전수(Ne) 및 터빈회전수(Nt)가 하강하며, 차속이 감속되므로 차속의 감속변화율(dNo)을 연산하여 감속변화율(dNo)에 따른 제어유압(Pr1)을 다음과 같이 결정하여 4속 동기를 위한 제어유압으로 출력한다.

Pr1 = P(Base) + P(Gradient) + P(dNo)

상기의 제어유압(Pr1)의 출력에 의해 터빈 회전수(Nt)가 4속 변속의 동기점에 도달하게 되면 변속완료(SF)를 판단하고 감속직결 제어영역인지를 판단한다.

감속직결 제어영역으로 판정되면 록 업 클러치에 제어유압을 공급하여 록 업 클러치를 결합시킴으로써, 감속직결제어를 실행한다.

감속직결제어가 진행되는 상태에서 엔진회전수(Ne)에서 터빈회전수(Nt)를 차한 결과의 절대값이 기준회전수인 250RPM을 초과하면 감속직결제어가 부드럽게 실행되도록 엔진회전수의 상승제어를 실행한다.

상기와 같이 감속직결제어가 실행되며 엔진회전수(Ne)의 상승제어가 진행중인 상태에서 브레이크 페달의 작동에 의해 급감속이 발생하게 되면 감속직결제어를 해제하고 동시에 4속에서 3속으로 정지전 다운 시프트를 실행한다(SS2).

이때, 4속에서 3속 계합을 위해 엔진회전수와 터빈회전수의 조건이 적용되는 제어유압(Pr2)을 하기와 같이 결정하여 도 3의 "A" 와 같이 출력한다.

Pr2 = P(Base) + P(Gradient) + P(dNo) + P(dNe)

따라서, 정지전 다운 변속이 실행되면 상기와 같이 결정되는 제어유압(Pr2)을 출력하여 안정된 기울기의 유압 구동이 실행되어 "B"와 같이 엔진회전수(Ne) 및 터빈회전수(Nt)의 변화가 안정되게 유지되어 변속 쇼크가 발생되지 않는다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 변속 제어장치 구성을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기에서 변속 제어 절차를 도시한 흐름도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기에서 변속 제어패턴을 도시한 도면이다.

도 4는 종래의 자동변속기에서 적용되는 변속 제어패턴을 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엔진제어 감지부 20 : ECU

30 : 엔진제어 구동부 40 : TCU

50 : 변속제어 감지부 60 : 변속제어 구동부

Claims (6)

1. 하나 이상의 센서로 이루어지며, 엔진제어에 필요한 제반정보를 검출하여 ECU에 제공하는 엔진제어감지부;

   엔진제어감지부에서 검출되는 정보와 설정된 제어 데이터를 비교하여 엔진제어구동부를 통해 감속직결 제어영역에서 엔진회전수 상승제어를 실행하는 ECU;

   ECU에서 전달되는 정보와 변속제어 감지부에서 검출되는 정보에 따라 제어유압을 결정하여 파워 오프 업 시프트의 제어와 감속직결제어를 실행하고, 감속직결영역이며 엔진회전수 상승제어가 진행되는 도중에 브레이크의 작동이 검출되면 제어유압을 결정하여 정지전 다운 시프트를 실행하는 TCU;

   TCU의 제어에 따라 마찰요소인 클러치 및 브레이크를 동작시켜 목표 변속단을 동기시키는 변속제어구동부를 포함하는 자동변속기의 변속 제어장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 ECU는 파워 오프 업 시프트의 완료 후 감속직결영역에서 엔진회전수와 터빈회전수의 비교 결과 절대값이 설정된 기준회전수 이상이면 쇼크가 발생되지 않는 감속직결제어를 위해 엔진회전수 상승제어를 실행하는 자동변속기의 변속 제어장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 ECU와 TCU는 CAN 통신 혹은 시리얼 통신 중 어느 하나를 통해 접속되어 상호간 통신을 실행하는 자동변속기의 변속 제어장치.
4. 리프트 풋 업에 의한 파워 오프 업 시프트가 검출되면 차속의 감속변화율을 연산하는 과정;

   차속의 감속변화율에 따라 제어유압을 결정하여 파워 오프 업 시프트를 실행하는 과정;

   목표 변속단의 변속완료가 검출되면 감속직결 제어영역인지 판단하는 과정;

   감속직결 제어영역이면 록 업 클러치를 결합시켜 감속직결제어를 실행하며, 감속직결제어의 상태에서 엔진회전수 및 터빈회전수의 비교 값이 설정된 기준값을 초과하는지 판단하는 과정;

   엔진회전수 및 터빈회전수의 비교 값이 기준값을 초과하면 엔진회전수 상승제어를 실행하여 감속직결제어를 보조하는 과정;

   감속직결제어 및 엔진회전수 상승제어가 실행되는 중에 브레이크 작동에 의한 다운 시프트가 검출되면 엔진회전수와 터빈회전수 관계가 적용하는 제어유압을 결정하여 정지전 다운 시프트를 실행하는 과정을 포함하는 자동변속기의 변속 제어방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 감속직결제어를 보조하는 엔진회전수 상승제어는 엔진회전수에서 터빈 회전수를 차 연산한 결과의 절대값이 250RPM을 초과하는 경우에 실행하는 자동변속기의 변속 제어방법.
6. 제4항에 있어서,

   상기 감속직결제어 영역에서 엔진회전수 상승 제어중 브레이크 작동으로 결정되는 정지전 다운 시프트의 제어유압은 다음과 같이 결정되는 자동변속기의 변속 제어방법.

   Pr2 = P(Base) + P(Gradient) + P(dNo) + P(dNe)

   여기서,

   Pr2 : 최종출력 유압치,

   P(Base) : 통상적인 기본 유압치,

   P(Gradient) : 유압경사 기울기,

   P(dNo) : 차속변화 보정유압,

   P(dNe) : 엔진회전수 상승제어중일 경우의 보정유압이다.

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