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KR101714125B1 - 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치 - Google Patents

수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치 Download PDF

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KR101714125B1
KR101714125B1 KR1020140178110A KR20140178110A KR101714125B1 KR 101714125 B1 KR101714125 B1 KR 101714125B1 KR 1020140178110 A KR1020140178110 A KR 1020140178110A KR 20140178110 A KR20140178110 A KR 20140178110A KR 101714125 B1 KR101714125 B1 KR 101714125B1
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inertial
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어정수
김성재
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치에 관한 것으로, 타행주행 가능상태에서 드라이브트레인의 동력전달 경로를 운전자 의지 및 GUI(Graphical User Interface)를 통해서 차단하여 관성주행상태(엔진 완전정지 상태)로 무부하 주행상태를 최대한 연장하고, 또한 관성주행 중 재가속 응답성을 확보하기 위한 엔진 재기동 시점을 조기 판단할 수 있는 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 운전자가 타행주행모드 선택을 위해 작동시키는 사용자선택스위치; 운전자가 인지할 수 있게 관성주행모드로의 진입가능상태를 표시하는 표시부; 상기 사용자선택스위치의 작동신호가 입력되고, 차량이 타행주행모드에 진입한 상태인 것으로 판단되면, 상기 표시부에 관성주행모드로의 진입가능상태를 표시하여 운전자의 관성주행모드 선택을 유도하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치를 제공한다.

Description

수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치 {Device for guiding inertia driving of manual transmission vehicle}
본 발명은 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치에 관한 것이다.
세계 각국의 연비 및 배기규제가 강화되면서 하이브리드 기술이 다각적으로 개발되고 있다. 하이브리드 차량은 전기계통의 용량에 따라 마이크로, 마일드, 소프트 및 하드(Full type) 하이브리드로 구분되고 있으며, 아이들 스탑&고(Idle Stop&Go) 기능을 기본적으로 제공한다.
최근 마일드 하이브리드 시스템의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 종래의 아이들 스탑&고 기능을 보완하여 추가적인 연비 향상 기술이 개발되고 있다. 상기 연비 향상 기술로는 이중 타행 또는 관성주행 중에 엔진을 완전히 정지시켜 불필요한 연료소모를 줄일 수 있는 기술이 있다. 이 기술의 구현을 위해서는 엔진의 동력을 전기적으로 차단시킬 수 있는 전자클러치 적용이 필수적이다. 특히 수동변속기(M/T) 차량의 경우 전자클러치 제어에 필요한 제어모듈의 구성 및 차량시스템 변경이 필요하며, 이는 제어 전략의 변경 및 원가상승을 초래할 수 있다.
도 1에는 종래 수동변속기 차량의 동력전달구조가 도시되어 있으며, 여기서는 엔진(1)의 동력이 전자클러치(2)와 변속기(3)를 거쳐 차륜 측으로 전달되는 구조를 보여준다.
보통 타행주행 상태는 광의의 개념으로 관성주행 상태를 포함하지만, 여기에서는 관성주행에 대한 정의를 다음과 같이 별도로 세분화하여 재정의한다.
- 타행주행 : 주행중 감속시 엑셀레이터에서 발을 떼고 지금까지 발생한 동력(관성)으로 주행하는 상태임
- 관성주행 : 타행주행 상태에서 엔진의 동력이 완전히 차단된(변속기어 중립 또는 엔진클러치 분리) 상태이며 엔진의 정지 상태를 포함함
한편, 종래 기술에서는 하이브리드 차량의 연료소비율을 최소화하기 위하여, 전자식 엔진클러치를 활용한 타행주행을 수행하거나, 또는 타행주행 중 재가속 응답성 향상을 위한 전기동력 보조 기능을 적용하는 기술을 다루고 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 타행주행 가능상태에서 드라이브트레인의 동력전달 경로를 운전자 의지 및 GUI(Graphical User Interface)를 통해서 차단하여 관성주행상태(엔진 완전정지 상태)로 무부하 주행상태를 최대한 연장하고, 또한 관성주행 중 재가속 응답성을 확보하기 위한 엔진 재기동 시점을 조기 판단할 수 있는 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이에 본 발명에서는, 운전자가 타행주행모드 선택을 위해 작동시키는 사용자선택스위치; 운전자가 인지할 수 있게 관성주행모드로의 진입가능상태를 표시하는 표시부; 상기 사용자선택스위치의 작동신호가 입력되고, 차량이 타행주행모드에 진입한 상태인 것으로 판단되면, 상기 표시부에 관성주행모드로의 진입가능상태를 표시하여 운전자의 관성주행모드 선택을 유도하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치를 제공한다.
여기서, 상기 제어부는 사용자선택스위치가 온 상태이고, 차속이 사전 설정된 임계값 이상이고, 엑셀 페달 및 브레이크 페달이 오프 상태이고, 엔진 부압이 사전 설정된 임계값 이상이면, 차량이 타행주행모드에 진입한 상태인 것으로 판단한다.
그리고, 상기 제어부는 타행주행모드시 운전자가 변속기어를 중립단에 위치시키는 것을 감지하게 되면 차량을 관성주행모드로 진입시키고, 또한 타행주행모드시 운전자가 엔진클러치가 오픈 상태로 천이시키는 것을 감지하게 되면 차량을 관성주행모드로 진입시킨다.
또한, 상기 제어부는 관성주행모드로 주행중 변속기어가 중립단에 위치된 상태에서 엔진클러치가 오픈 상태로 천이되면 관성주행모드를 해제하고, 관성주행모드로 주행중 변속기어가 중립단에 비위치된 상태에서 엔진클러치가 클로즈 상태로 천이되면 관성주행모드를 해제한다.
아울러, 상기 표시부에는 사용자선택스위치의 온 상태, 관성주행모드로의 진입가능상태, 관성주행모드로 주행중인 상태가 구분가능하게 표시된다.
본 발명에 따른 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치에 의하면, 수동변속기 차량에서 운전자와의 인터페이스를 통한 경제운전모드의 구현이 가능하고, 이에 의해 상품성 향상 및 연비 개선의 효과를 얻을 수 있다
도 1은 종래 수동변속기 차량의 동력전달구조를 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치를 나타낸 구성도
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 수동변속기 차량의 관성주행 유도 제어 과정을 나타낸 흐름도
도 5는 본 발명에 따른 관성주행 유도 장치의 표시부 작동상태를 나타낸 도면
도 6은 본 발명에 따른 수동변속기 차량의 관성주행 해제 제어 과정을 나타낸 흐름도
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
본 발명은 수동변속기 하이브리드 차량의 기계식 클러치를 활용한 관성주행 유도 기술에 관한 것으로, 별도의 전자식 엔진클러치를 사용하지 않고 일반적인 기계식 엔진클러치를 이용하여 수동변속기 차량의 관성주행을 유도함으로써 차량의 연료소비율을 최소화할 수 있도록 한다.
이에 본 발명에서는 수동변속기 차량의 타행주행 및 관성주행을 운전자가 선택적으로 결정할 수 있는 사용자인터페이스(GUI)를 구성하고, 타행주행 및 관성주행의 가능 여부를 판단하여 관성주행을 유도한다.
더불어, 본 발명에서는 관성주행의 해제 판단시 재가속 응답성을 향상하기 위하여 엔진기동시점을 조기 판단한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치는 사용자선택스위치(10)와 제어부(20) 및 표시부(30)를 포함하여 구성된다.
기본적으로 아이들 스탑&고 시스템이 적용되어 있는 수동변속기 차량에서 운전자 스스로 경제운전 주행의 의지가 있을 경우, 차량의 제어부(20)는 차량 내에 구비된 사용자선택스위치(User Selection Switch, 10)에 의해 운전자의 경제운전 의지를 파악할 수 있다.
상기 사용자선택스위치(10)는 운전자의 타행주행 및 관성주행 선택 의지에 대한 신호를 발생하는 것으로, 차량 실내에 구비되며 온/오프 작동에 의해 운전자의 타행주행모드 선택/미선택 정보를 제어부(20)에 전송한다.
운전자가 타행주행 및 관성주행을 가능하도록 선택 결정하는 경우 사용자선택스위치(10)를 온으로 작동시켜 타행주행모드로의 진입을 가능하게 한다.
상기 제어부(20)에는 차량의 전반적인 기능을 제어하기 위해 기본적으로 엑셀 페달 정보, 브레이크 페달 정보, 클러치 페달 정보, 중립 스위치 정보, 인히비터 스위치(inhibitor switch) 정보, 부스터 압력 정보, 차속 정보 등이 입력된다.
상기 클러치 페달 정보의 경우, 운전자가 클러치 페달을 수동으로 조작하여 엔진클러치를 오픈 상태 또는 클로즈 상태로 천이시킬 때 발생하는 클러치 페달 센서의 감지 신호이다.
상기 제어부(20)는 운전자의 경제운전 의지가 있을 경우 즉, 사용자선택스위치(10)가 작동된 경우 타행주행 및 관성주행 진입가능 상태를 판단하고 운전자에게 상황별 운전 가이드를 제공한다.
기존의 일반 가솔린 차량에서 타행주행은 연료분사차단제어에 해당되며, 엔진완전정지상태의 관성주행 기능은 제공되지 않는다. 또한 기존의 일반 가솔린 차량에서 타행주행은 엔진브레이크의 용도로도 사용되고 있으나, 타행주행 중 운전자의 감속 의지가 있는 경우에는 인기어상태를 유지하며 감속의 의지가 더 높은 경우 브레이크 페달의 조작이 동시에 이루어진다.
따라서 운전자의 경제운전 의지가 있고, 타행주행 중인 상태에서 운전자의 급속한 감속의지가 없는 경우, 이를 감지한 제어부(20)에서는 현재 기어단의 위치와 엔진클러치 상태를 종합적으로 고려하여 판단함으로써 관성주행을 유도하게 된다. 이때 제어부(20)에서는 입력되는 정보(브레이크 페달 정보 등)를 기반으로 하여 운전자의 급속한 감속의지가 없음을 인지하게 된다.
즉, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제어부(20)에서는 현재 차량이 타행주행 가능조건(타행주행모드 진입상태)이고 변속기어가 소정의 단에 연결되어 있는 것으로 판단되면, 표시부(30)를 통해 운전자에게 관성주행 가능상태를 인지시키고, 운전자가 변속기어를 중립(Neutral) 위치로 이동/쉬프트 조작하거나 또는 엔진클러치를 수동으로 분리시키면(즉, 수동변속기 차량에서 기어변속 등을 위해 사용되는 기계식 엔진클러치를 오픈시키면) 엔진완전정지(엔진오프) 상태의 관성주행을 가능하게 한다.
이때 운전자는 차량 내 디스플레이 장치와 같은 표시부(30)를 통해 제어부(20)의 관성주행 유도 상황을 확인 가능하다.
타행주행 가능상태에서 변속기어가 중립단에 위치해 있거나 또는 엔진클러치가 오픈상태인 경우 관성주행모드를 구현 가능하다.
통상적으로 수동변속기 차량의 엔진클러치는 엔진과 변속기 사이에 배치되고, 상기 엔진클러치가 오픈 상태인 경우 엔진과 변속기 사이의 연결이 해제되어 엔진 동력이 변속기를 통해 차륜측으로 전달될 수 없게 되고, 상기 엔진클러치가 클로즈 상태인 경우 엔진과 변속기 사이가 연결되어 엔진 동력이 변속기를 통해 차륜측으로 전달 가능하게 된다.
따라서, 운전자는 제어부(20)의 관성주행 유도에 따라 관성주행을 선택하기 위하여, 타행주행모드 진입조건 만족상태(타행주행 가능상태)에서 변속기어를 중립단으로 이동 조작하거나 또는 타행주행 조건 만족상태에서 엔진클러치를 오픈시킨다.
제어부(20)는 타행주행 가능상태 및 진입조건을 판단하기 위하여, 다음과 같은 조건을 판단한다.
1. 운전자의 사용자선택스위치 선택/조작에 의한 온/오프 작동 여부
2. 차속 조건 만족 여부 : 사전 설정된 임계값 이상의 차속 조건
3. 엑셀 페달의 오프 및 브레이크 페달의 오프
4. 엔진 부압 조건 만족 여부 : 사전 설정된 임계값 이상의 엔진 부압 조건
제어부(20)는 상기와 같은 조건들을 판단하고, 아울러 사용자 인터페이스로서 표시부(30)가 정상 작동하고 차량 시스템이 정상 작동하는지 여부 등의 조건을 판단하여, 모든 조건들을 만족하는 것으로 판단되면 타행주행모드(타행주행상태)에 진입한 것으로 판단한다. 즉, 운전자가 사용자선택스위치(10)를 온(On)으로 작동시킨 상태에서 차량 상태 정보인 차속, 액셀 페달 및 브레이크 페달 정보, 엔진 부압 정보로부터 차량의 타행주행 여부를 판단하는 것이며, 사용자선택스위치(10)의 온(On), 차속이 상기 차속 임계값 이상인 조건, 엑셀 페달의 오프 및 브레이크 페달의 오프, 엔진 부압이 상기 압력 임계값 이상인 조건을 모두 만족하면 차량이 타행주행상태인 것으로 판단한다.
이와 같이 타행주행이 가능한 타행주행모드에 진입한 상태에서 운전자가 관성주행모드로의 진입을 위한 조건(변속기어 중립단/N단 또는 엔진클러치 오픈/엔진동력차단)을 만족시킴에 의해 엔진완전정지 상태의 관성주행모드로 진입가능하게 된다.
따라서, 제어부(20)는 타행주행모드시 운전자가 변속기어를 중립단에 위치시키는 것을 감지하거나 또는 엔진클러치를 오픈 상태로 천이시키는 것을 감지하게 되면 차량을 관성주행모드로 진입시키고 차량을 관성주행모드로 운행되게 한다.
즉, 제어부(20)는 타행주행모드시 운전자가 변속기어를 중립단에 위치시키는 것과 엔진클러치를 오픈 상태로 천이시키는 것 중 어느 하나를 감지하면 차량을 관성주행모드로 진입시킨다.
여기서, 상기 제어부(20)는 차량의 전반적인 기능을 제어하는 HCU(Hybrid Control Unit)일 수 있고, 상기 표시부(30)로는 차량 내 기탑재된 시각적인 표시장치 등이 사용될 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 표시부(30)에는 사용자선택스위치(10)의 온 상태, 관성주행모드로의 진입가능상태, 관성주행모드로 주행중인 상태가 시각적으로 구분가능하게 표시된다.
한편, 상기와 같이 관성주행모드에 진입한 상태에서 관성주행모드를 해제하기 위하여, 제어부(20)에서는 관성주행모드 해제 조건의 만족 여부를 판단한다.
차량의 관성주행 중 관성주행모드는 시스템 또는 운전자에 의해 해제 가능해야 하며, 특히 감속 중 재가속시 응답성 향상을 위한 재시동 시점의 판단이 매우 중요하다.
따라서, 제어부(20)에서는 관성주행모드시의 엔진 재기동 판단시점을 엔진클러치의 상태 천이를 기준으로 판단하여 운전자의 가속의지를 최대한 빠르게 판단할 수 있도록 함으로써 차량의 재가속 응답성을 확보한다.
즉, 제어부(20)에서는 관성주행 중에 타행주행모드 진입조건(사용자선택스위치, 차속, 엑셀 페달, 브레이크 페달, 엔진 부압 등)을 하나라도 불만족하는 경우, 또는 변속기어를 중립단에 놓고 관성주행 중에 엔진클러치 상태가 클로즈 상태에서 오픈 상태로 천이될 때, 또는 엔진클러치를 오픈시켜 엔진동력을 차단한 상태로 관성주행 중에 변속기어가 중립단에 비위치된 상태에서 엔진클러치 상태가 오픈 상태에서 클로즈 상태로 천이될 때, 관성주행모드의 해제조건을 만족하는 것으로 판단하고 관성주행을 해제한다.
예를 들어, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제어부(20)에서는, 변속기어가 중립단에 위치하고 엔진클러치가 클로즈된 상태로 관성주행시에 운전자가 엔진클러치를 클로즈 상태에서 오픈 상태로 천이하는 경우, 또는 변속기어가 중립단 이외의 기어단에 위치하고 엔진클러치가 오픈(엔진동력차단)된 상태로 관성주행시에 운전자가 엔진클러치를 오픈 상태에서 클로즈 상태로 천이하는 경우, 관성주행모드의 해제조건을 만족하는 것으로 판단하고, 관성주행모드를 해제하고 엔진을 온(on)시킨다.
좀더 설명하면, 제어부(20)는 관성주행 중에 변속기어가 중립단에 위치하고 있는지 여부와 엔진클러치의 오픈 상태 또는 클러치 상태로의 천이 여부가 모두 관성주행모드 해제조건을 만족할 때 관성주행모드를 해제시킨다.
기존에 전자식 엔진클러치를 사용하여 연비소비율을 최소화하는 기술의 경우 엔진기동시점이 전자식 엔진클러치 제어를 위한 상태판단 및 제어 지연(Delay)으로 시동지연이 불가피한 반면, 본 기술의 경우 관성주행모드시의 엔진 재기동 시점을 엔진클러치의 상태 천이를 기준으로 판단하여 운전자의 가속의지를 최대한 빠르게 판단할 수 있다.
상기와 같은 수동변속기 차량의 관성주행 유도 기술에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
1. 운전자와의 인터페이스를 통한 경제운전모드의 구현이 가능하고, 이에 의해 상품성 향상 및 연비 개선의 효과를 얻을 수 있다.
2. 관성주행모드로의 진입조건에 따라 관성주행모드별 관성주행해제조건을 차별화하여 재가속 응답성을 확보할 수 있으며, 기존에 전자식 엔진클러치를 사용하는 경우와 같이 별도의 제어시스템을 추가할 필요 없이 관성주행모드를 구현 가능하다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 사용자선택스위치
20 : 제어부
30 : 표시부

Claims (7)

  1. 운전자가 타행주행모드 선택을 위해 작동시키는 사용자선택스위치;
    운전자가 인지할 수 있게 관성주행모드로의 진입가능상태를 표시하는 표시부;
    상기 사용자선택스위치의 작동신호가 입력되고, 사용자선택스위치의 작동신호와 차량 상태 정보로부터 현재 미리 정해진 타행주행 진입조건을 만족하는지를 판단하며, 타행주행 진입조건을 만족하여 차량이 타행주행모드에 진입한 상태인 것으로 판단되면, 상기 표시부에 관성주행모드로의 진입가능상태를 표시하여 운전자의 관성주행모드 선택을 유도하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는 관성주행모드로 주행중 변속기어가 중립단에 위치된 상태에서 엔진클러치가 오픈 상태로 천이되면 관성주행모드를 해제하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 사용자선택스위치가 온 상태이고, 차속이 사전 설정된 임계값 이상이고, 엑셀 페달 및 브레이크 페달이 오프 상태이고, 엔진 부압이 사전 설정된 임계값 이상이면, 차량이 타행주행모드에 진입한 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 타행주행모드시 운전자가 변속기어를 중립단에 위치시키는 것을 감지하게 되면 차량을 관성주행모드로 진입시키는 것을 특징으로 하는 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 타행주행모드시 운전자가 엔진클러치가 오픈 상태로 천이시키는 것을 감지하게 되면 차량을 관성주행모드로 진입시키는 것을 특징으로 하는 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 관성주행모드로 주행중 변속기어가 중립단에 비위치된 상태에서 엔진클러치가 클로즈 상태로 천이되면 관성주행모드를 해제하는 것을 특징으로 하는 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 표시부에는 사용자선택스위치의 온 상태, 관성주행모드로의 진입가능상태, 관성주행모드로 주행중인 상태가 구분가능하게 표시되는 것을 특징으로 하는 수동변속기 차량의 관성주행 유도 장치.
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