KR100289507B1 - 자동차의 자동변속제어장치 및 제어방법 - Google Patents

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고오지 기따노
미쯔오 가야노
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가나이 쓰도무
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Abstract

본 발명은 차중량과 주행부하를 추정하여 차중량 및 주행부하에 맞춘 적확한 변속을 실행하여 연비향상을 도모하는 것이다.
자동차의 차중량의 추정을 행하는 차중량 추정수단과, 출력 토오크의 추정을 행하는 토오크 추정수단과, 가속도 신호를 받아들이는 가속도 입력수단과, 얻어진 차중량, 출력 토오크, 가속도로 부터 주행부하를 추정하는 부하 추정수단과, 복수의 변속스케쥴의 기억수단과, 얻어진 차중량과 주행부하에 따라 상기 변속스케쥴로 부터 하나를 선택하고, 선택된 변속스케쥴에 따라 기어위치의 결정을 행하는 기어위치 결정수단을 가진다.

Description

자동차의 자동변속제어장치 및 제어방법
본 발명은 자동차의 변속제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
자동차의 변속제어장치는, 차속도 및 드로틀개방도를 전기신호로서 검지하고, 차속도 및 드로틀개방도를 변수로하여 미리 설정되어 있는 변속패턴에 의거하여, 현재의 차속도 및 드로틀개방도에 대응하는 소정의 변속단을 선택한다. 변속패턴은 복수조 설정되어 있어 운전자의 조작에 의하여 선택된다.
또, 변속패턴의 선택은 운전자의 운전조작에 의하여 자동적으로 전환하도록 한 것도 있다.
종래의 변속기의 제어는 차속도 및 드로틀개방도를 변수로하여 미리 설정되어 있는 변속패턴에 의거하여, 현재의 차속도 및 드로틀개방도에 대응하는 소정의 기어 위치를 선택하도록 하고 있다.
또, 일본국 특허공보 소63-45976호 공보에는, 흡기관 압력으로부터 토오크를 구하고, 토오크로부터 변속비(내연기관의 회전수/차속도)를 결정하는 기술이 공개되어 있다.
이들 방법에서는 운전상황의 변동, 특히 주행부하의 변화에 대하여 적확한 변속을 행하는 것이 곤란하였다. 예를 들면 평탄로 또는 완만한 내리막길에서는, 오르막길에 비하여 일찌감치 시프트업함으로써 운전을 손상치 않고, 또한 연비가 향상된다고 생각되나, 종래는 액셀레이터 개방도와 차속도만으로부터 변속을 행하고 있었기 때문에 이와같은 변속은 행할 수 없었다.
또 발진가속시의 차중량에 의한 가속특성의 변화에 대응하도록 변속제어를 행하는 것이 차량의 경량화에 수반하여 중요하게 된다. 그러므로 주행부하 및 차중량을 추정하여, 가속시에는 차중량 및 주행부하에 따라 변속패턴을 변화시키고, 또 감속시에도 주행부하에 따라 변속패턴을 변화시킴으로써, 연비가 향상되고 운전상황에 따른 적확한 변속을 행할 수 있다고 생각된다.
이와 같이 종래 기술은, 변속패턴이 대표적인 2∼3의 운전상황에 의거하여 결정되고 있기 때문에 운전상황을 적확하게 반영한 변속을 행할 수 없는 경우가 있었다. 그 결과 연비의 악화를 초래하는 경우가 많았다. 본 발명의 목적은, 주행부하를 추정하여 주행부하에 맞춘 변속을 실행하는 자동차의 자동변속제어장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 자동차의 자동변속제어장치에 있어서, 자동차의 부하를 계산하는 부하계산수단과, 구동계의 토오크 특성을 참조하여 출력토오크를 산출하는 출력토오크 추정수단과, 상기 부하와 출력토오크로 부터 주행부하를 추정하는 주행부하 추정수단과, 적어도 2개의 변속 스케쥴의 기억수단과, 상기 주행부하와 상기 변속스케쥴로부터 실제 주행시의 자동변속기의 변속 스케쥴을 결정하는 변속스케쥴 가변제어부를 가지는 것으로 한 것이다.
또, 주행부하 뿐만 아니라, 추정된 자동차의 차중량과 주행부하로부터 변속하기 때문에, 자동차의 차중량의 추정을 행하는 차중량 추정수단과, 출력 토오크의 추정을 행하는 토오크 추정수단과, 가속도 신호를 받아들이는 가속도 입력수단과, 얻어진 차중량, 출력토오크, 가속도로부터 주행부하를 추정하는 주행부하 추정수단과, 복수의 변속스케쥴의 기억수단과, 얻어진 차중량과 주행부하에 따라 상기 변속스케쥴로부터 하나를 선택하고, 선택된 변속스케쥴에 따라 기어위치의 결정을 행하는 기어위치 결정수단을 가지는 것으로 하여도 좋다.
자동차의 자동변속 제어장치에 있어서, 부하계산 수단은 자동차의 부하를 계산한다. 출력토오크 추정수단은 구동계의 토오크 특성을 참조하여, 출력토오크를 산출한다. 주행부하 추정수단은 상기 부하와 출력토오크로 부터 주행부하를 추정한다. 변속스케쥴 가변제어부는 상기 주행부하와 상기 변속스케쥴로부터 실제 주행시의 자동변속기의 변속스케쥴을 결정한다.
또, 주행부하 뿐만 아니라, 추정된 자동차의 차중량과 주행부하에 의하여 변속하기 때문에, 자동차의 자동변속제어장치에 있어서 차중량 추정수단은 자동차의 차중량의 추정을 행한다. 토오크추정수단은 출력토오크의 추정을 행한다. 가속도 입력수단은 가속도 신호를 받아들인다. 주행부하 추정수단은 얻어진 차중량, 출력토오크, 가속도로부터 주행부하를 추정한다. 기억수단은 복수의 변속스케쥴을 기억한다. 기어위치 결정수단은 얻어진 차중량과 주행부하에 따라 상기 변속스케쥴로 부터 하나를 선택하고, 선택된 변속스케쥴에 따라 기어위치의 결정을 행한다.
제1도는 본 발명에 관한 자동변속제어장치를 포함하는 변속제어계의 블록도.
제2도는 본 발명에 관한 자동변속제어장치를 포함하는 변속제어계의 하드웨어의 블록도.
제3도는 AT 콘트롤 유닛에의 입력신호와 출력신호의 상세를 나타낸 설명도.
제4도는 차중량 추정수단을 포함하는 차중량 추정계의 구성도.
제5도는 가속응답파형의 시계열화에 대하여 나타낸 설명도.
제6도는 시계열화를 개시하기 위한 방법에 대하여 나타낸 설명도.
제7도는 시계열화 개시신호 발생의 처리의 흐름을 나타낸 설명도.
제8도는 시계열화 개시신호 발생수단의 처리의 흐름에 대하여 나타낸 플로우 챠트.
제9도는 차중량 추정수단에 사용하는 뉴랄네트의 학습방법에 대하여 나타낸 설명도.
제10도는 토오크콘버터 발생 토오크추정수단과 엔진발생토오크 추정수단과 부하추정수단을 포함하는 변속제어계의 블록도.
제11도는 엔진의 토오크맵과 토오크 콘버터(Torque Converter) 특성맵의 설명도.
제12도는 보조 토오크의 추정처리의 흐름을 나타낸 플로우챠트.
제13도는 엔진 발생 토오크 추정의 처리의 흐름을 나타낸 플로우챠트.
제14도는 토오크 콘버터으로부터 출력 토오크를 추정하는 처리의 흐름을 나타낸 플로우챠트.
제15도는 추정출력 토오크로부터 주행부하 토오크를 추정하는 처리의 흐름을 나타낸 플로우챠트.
제16도는 보조 토오크추정의 다른 방법의 처리의 흐름을 나타낸 플로우챠트.
제17도는 기어위치 결정수단의 구성도.
제18도는 부하추정 및 차중량 추정에 의한 변속스케쥴의 변경방법의 변속맵을 나타낸 설명도.
제19도는 구배를 고려하여 변속스케쥴을 연속적으로 가변하는 자동변속 제어 장치 의 블록도.
제20도는 변속스케쥴을 연속적으로 가변하는 경우의 변속맵을 나타낸 설명도.
제21도는 가속요구를 구하는 방법을 나타낸 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 드로틀 개방도검지수단 102 : 가속도 검지수단
103 : 차속도검지수단 104 : 엔진회전수 검지수단
105 : 터빈회전수 검지수단 106 : 차중량 추정수단
107 : 토오크 콘버터 발생 토오크 추정수단
108 : 엔진 발생 토오크 추정수단 109 : 기어위치 결정수단
110 : 부하추정수단 111 : 유압구동수단
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다. 또, 이하의 설명에서는 변속비 또는 기어비는 트랜스미션의 기어비와 파이널기어비를 곱한 것으로 한다.
본 발명의 구성의 개략을 제1도에 나타낸다.
드로틀개방도를 검지하는 드로틀개방도 검지수단(101)으로 부터는 드로틀 개방도(121)가 차중량 추정수단(106) 및 엔진발생 토오크 추정수단(108) 및 기어위치 결정수단(109)에 출력된다.
가속도를 검지하는 가속도 검지수단(102)으로 부터는 가속도(122)가 차중량 추정수단(106) 및 부하추정수단(110)에 출력된다.
차속도를 검지하는 차속도검지수단(103)으로 부터는 차속도(123)이 차중량 추정수단(106) 및 기어위치 결정수단(109)에 출력된다.
엔진회전수를 검지하는 엔진 회전수 검지수단(104)으로 부터는 엔진회전수(124)가 토오크 콘버터 발생 토오크 추정수단(107) 및 엔진발생 토오크 추정수단(1001)에 출력된다. 토오크 콘버터 발생 토오크 추정수단(107) 및 엔진 발생 토오크 추정수단(108)은 토오크 추정수단이다.
터빈 회전수를 검지하는 터빈 회전수 검지수단(105)으로부터는 터빈 회전수(125)가 토오크 콘버터 발생 토오크 추정수단(107)에 출력된다.
차중량 추정수단(106)에서는 드로틀 개방도(121), 가속도(122), 차속도(123)을 기초로하여 차중량의 추정이 행해지고, 추정된 차중량(126)은 기어위치 결정수단(109) 및 부하추정수단(110)에 출력된다.
토오크 콘버터 발생 토오크 추정수단(107)에서는 엔진회전수(124), 터빈 회전수(125)로 부터 토오크 콘버터의 발생 토오크의 추정이 행해진다. 추정된 토오크 콘버터의 발생토오크(1022)는 부하추정수단(110)에 출력된다.
엔진 발생 토오크 추정수단(1001)에서는 드로틀 개방도(121), 엔진회전수(124)로 부터 엔진 발생 토오크(1015)의 추정이 행해진다. 추정된 엔진 발생 토오크(1015)는 토오크 콘버터 발생 토오크 추정수단(107)에 출력된다.
부하추정수단(110)에서는 추정차중량(126), 토오크 콘버터의 추정발생 토오크(1022)로부터 부하 토오크의 추정이 행해진다. 추정된 부하 토오크(128)는 기어위치 결정수단(109)에 출력된다.
기어 위치 결정수단(변속스케쥴의 기억수단이기도 하다)(109)에서는 드로틀개방도(121), 차속도(123), 차중량(126), 부하토오크(1028)를 기초로 기어위치(129)의 결정이 행해진다. 결정된 기어위치(129)는 유압구동수단(111)으로 출력된다.
유압 구동수단(111)에서는 결정된 기어위치가 되도록 자동변속기의 클러치의 구동유압이 결정되어 클러치를 구동한다.
제2도는, 본 발명에 있어서 사용되는 엔진 구동계와 그 제어유닛의 구성을 나타내고 있다. 엔진(201) 및 트랜스 미션(202)으로 부터는 각각의 운전상태를 나타내는 신호가 AT 콘트롤 유닛(203)에 출력된다.
또, 차량신호(207) 및 ASCD 콘트롤(정속 주행제어) 유닛신호(208)도 AT 콘트롤 유닛(203)에 입력된다. AT 콘트롤 유닛(203)에서는 이들 신호로 부터 기어위치를 결정하고 트랜스 미션(202)에 변속지령신호(206)를 출력한다.
제3도는 제2도에 있어서 표시된 신호의 상세한 설명이다. 신호(304) 내지 신호(307)까지가 엔진으로 부터의 신호(204)에 대응하고, 신호(308) 내지 신호(310)까지가 트랜스 미션으로 부터의 신호(205)에 대응하고, 신호(311) 내지 신호(314)까지가 차량신호(207)에 대응하고, 신호(315, 316)가 ASCD 콘트롤 유닛신호(208)에 대응하고, 신호(317) 내지 신호(321)까지가 AT 콘트롤 유닛신호(206)에 대응한다. 이들 신호는, 입력신호 처리유닛(302)을 거쳐 AT 콘트롤 유닛(301)에 입력되고, AT 콘트롤 유닛(301)으로부터 출력신호 처리유닛(303)을 거쳐 출력된다.
차중량 추정 방법은 드로틀을 밟았을때의 가속도, 차속도의 가속대응이 차중량에 따라 다른점을 이용하여 가속 응답 파형으로 부터 차중량을 인식하는 방식이다. 이 방식에서는, 차중량 측정용의 센서를 이용함으로써 가격을 높이지 않고 자동변속기의 변속제어를 행하는데에 충분한 정밀도로 차중량을 추정할수가 있다.
제4도는 차중량 추정수단의 상세한 블록도이다. 가속도 검지수단(401)으로 부터 가속도(411)가, 시계열화수단(가속도 입력수단)(405) 및 시계열화 개시신호 발생수단(404)에 출력된다. 차속도검지수단(402)으로 부터 차속도(412)이 시계열화수단(405)에 출력된다. 드로틀 개방도 검지수단(403)으로 부터 드로틀 개방도(413)가 시계열화수단(405) 및 시계열화 개시 신호 발생수단(404)에 출력된다.
시계열화 개시신호 발생수단(404)에서는 가속도(411)와 드로틀 개방도(413)의 양쪽 신호를 보고 드로틀이 밟아져서 가속도가 상승했을 때, 즉 가속응답 파형에 대하여 시계열화를 개시시키도록 시계열화수단(405)에 신호를 보낸다.
시계열화수단(405)에서는 시계열화 개시신호(416)가 출력된 시점으로부터 가속도, 차속도, 드로틀개방도를 시계열화하여 시계열신호(414)를 뉴로 차중량 추정수단(406)에 출력한다. 뉴로 차중량 추정수단(406)에서는 가속도, 차속도, 드로틀개방도의 시계열신호(414)를 입력하여 차중량의 추정을 행하여 추정차중량(415)을 출력한다.
제5도는 가속도, 차속도, 드로틀개방도의 가속응답의 시계열화에 대하여 설명한 도이다. 가속도가 미리 설정된 역치(αth)를 초과한 시점(ts0)으로 부터 시계열화를 개시하고, 주기(△t)에서 가속도, 차속도, 드로틀개방도를 샘플링 한다.
가속도에 역치를 설정한 이유를 제6도에 나타낸다. 가속시에 시계열화를 행할 목적으로 드로틀개방도에 역치를 설정하여, 드로틀개방도의 상승에 동기하여 샘플링을 개시하는 것으로 했을 경우, 드로틀개방도를 밟는 방법에 개인차가 있기 때문에 전후 가속도의 상승에 격차가 생겨 버린다. 이 격차를 해소하기 위하여 가속도에 역치를 설정하고, 가속도가 역치를 초과한 시점으로부터 샘플링을 개시하는 것으로 하고 있다.
제7도에 시계열화 개시신호 발생수단의 처리수순을 나타낸다. 먼저 드로틀개방도가 닫혀있는 것을 확인한다. 다음에 드로틀이 설정된 역치를 초과하여 상승한 후, 가속도가 역치를 초과한 시점으로부터 시계열화를 개시한다.
제8도에 제5도의 시계열화 개시신호 발생수단의 처리의 흐름을 나타낸다.
스텝 801: 드로틀개방도가 닫혀 있으면 스텝 702로. 그렇지 않으면 스텝 701로.
스텝 802: 드로틀개방도가 역치(θth)를 초과했으면 스텝 703으로, 그렇지 않으면 스텝 702로,
스텝 803: 가속도(α)가 역치(αth)를 초과했으면 스텝 704로. 그렇지 않으면 스텝 703으로.
스텝 804: 시계열화 개시신호를 출력한다.
제9도는 차중량 추정에 사용하는 뉴랄네트의 학습방법을 나타낸 도이다.
차중량 추정수단(901)은 입력층, 중간층, 출력층의 3층으로 이루어진 라멜하트형의 뉴랄네트로 구성되어 있다. 각층에는 유닛이 있고 각층간의 유닛의 사이는 분기에 의하여 연결되어 있다. 신호는 입력층→ 중간층→ 출력층으로 전해져 간다. 분기에는 가중(Weighted)되어 있어 유닛으로 부터 출력된 신호는 분기의 가중이 승산되어 다음의 유닛의 입력이 된다.
각 유닛에서는 입력신호의 합으로부터 시그모이드(sigmoid) 함수를 사용하여 변환이 행해져 출력된다.
뉴랄네트의 차중량학습은 가속도, 차속도, 드로틀개방도가 입력되었을때의 추정차중량과 실제 차중량과의 오차가 작아지도록, 각 분기의 가중을 변경함으로써 행해진다. 여러가지의 드로틀개방도의 밟는 방법에 대응하기 위하여, 미리 하나의 차에 대하여 차중량, 드로틀개방도를 변화시켜 가속 응답 파형을 제4도에 나타낸 시계열화 방법에 따라 실험에 의하여 측정하여 두고, 뉴랄네트에 가속도, 속도, 드로틀 개방도의 시계열 파형을 입력하여 추정차중량(911)을 출력시킨다. 그리고 실제 차중량(912)과의 오차(913)를 구한다.
가중 변경수단(902)에서는 추정차중량(911)과 실제 차중량(912)과의 오차(913)를 기초로 각 층간의 분기의 가중을 오차가 작아지도록 변경한다. 가중의 변경 알고리즘은 백프로퍼게이션 알고리즘이 대표적이나, 다른 알고리즘을 사용하여도 좋다.
주행부하를 추정하고, 그것에 따라 변속제어를 행하기 위한 방법은, 출력토오크를 추정하고, 추정출력 토오크와 가속도, 추정차중량으로 부터 운동방정식을 풀어서 주행부하를 구하는 것으로 하였다.
출력 토오크의 추정방법은 토오크 콘버터의 미끄러짐(slip)과 회전수로부터 토오크 콘버터 특성에 따라 출력 토오크를 추정하는 방법과 엔진의 회전수와 드로틀개방도로부터 엔진토오크 특성에 따라 추정 토오크를 구하는 방법이 있다.
토오크 콘버터의 미끄러짐으로 부터 출력토오크를 추정하는 방법은 토오크 콘버터의 미끄러짐이 큰, 즉 입력과 출력의 회전비가 작을때에는 정밀도 좋게 추정할 수가 있으나, 미끄러짐이 작은 곳, 즉 입력과 출력의 회전비가 큰 곳에서는 정밀도가 나빠진다.
한편 엔진의 특성으로부터 출력토오크를 추정하는 방법은 운전의 전 영역에서 정밀도는 일정하나, 보조기류(補助機類)나 에어콘의 가동에 필요한 토오크를 알수 없다고 하는 문제가 있다. 그러므로 토오크 콘버터의 미끄러짐이 큰 영역에서는 토오크 콘버터으로부터 출력토오크를 추정하고, 동시에 보조기나 에어콘의 가동에 필요한 토오크도 추정하고, 토오크 콘버터의 미끄러짐이 작은 영역에서는 엔진으로 부터의 추정토오크에 앞서 구해 놓은 보조기류의 토오크를 빼서 출력토오크로 하기로 하였다.
제10도는 출력 토오크의 추정방법 및 부하의 추정방법을 나타낸 도이다. 엔진의 발생토오크로부터 출력토오크를 추정하려면 드로틀개방도(1011)와 엔진회전수(1012)로부터 엔진토오크 맵 엔진발생 토오크 추정수단(1001)을 사용하여 엔진출력토오크(1015)를 구한다. 엔진출력토오크(1015)로부터 보조기등의 부하토오크(1016)를 뺀 것에 토오크 콘버터의 토오크비(1017)를 곱하여 엔진회전수로 부터 구한 터빈 토로크(1014)를 구한다.
또 토오크 콘버터의 펌프회전수(엔진회전수)(1012)와 터빈회전수(1013)로 부터 출력토오크를 구하려면 터빈회전수(1013)와 엔진회전수(1012)로 부터 터빈회전수와 엔진회전수의 비(Nt/Ne)를 구하고, 토오크 콘버터 토오크 특성 맵(1002)으로 부터 토오크 콘버터의 토오크비(1017)와 펌프 토오크 용량 계수(τ)(1018)를 구한다. 토오크 콘버터의 펌프 토오크 용량 계수(τ)(1018)에 엔진회전수(1012)의 2승을 곱하여 펌프 토오크를 구한다. 다시 이것에 토오크비(1017)를 곱하여 터빈토오크(1019)를 구한다.
보조 토오크 추정수단(1003)에서는 엔진으로 부터의 추정 터빈토오크(1014)와 토오크 콘버터로 부터의 추정 터빈토오크(1019)를 비교하여, 터빈회전수와 엔진회전수의 비(Nt/Ne)가 0.8보다 작을때는 엔진으로 부터의 터빈 출력 토오크(1014)와 토오크 콘버터로 부터의 터빈출력 토오크(1019)와의 오차가 없어지도록 추정보조 토오크(1016)를 출력한다. 터빈회전수와 엔진회전수의 비(Nt/Ne)가 0.8보다 클때는 최신의 추정보조 토오크(Tacc)(1016)를 출력한다.
여기서 Nt/Ne = 0.8에서 전환하는 것으로 하였으나, 0.8 이라는 값은 토오크 콘버터의 특성에 따라 변하나, 토오크 콘버터의 클러치 포인트 부근의 값을 사용하면 좋다. 이는 토오크 콘버터의 펌프 용량 계수의 오차가 커지는 Nt/Ne의 값이 클러치 포인트를 경계로 하기 때문이다.
터빈 토오크 추정수단(1004)에서는 토오크 콘버터의 터빈회전수와 엔진회전수의 비(Nt/Ne)(1021)가 0,8 보다 작을때는 토오크 콘버터으로부터 터빈토오크를 추정토오크로서 출력하고, 0.8 보다 클때에는 엔진으로 부터의 터빈토오크를 추정 터빈토오크로서 출력한다. 이와 같이하여 구한 추정 터빈토오크(1022)에 기어비(τ)(1024)를 곱하여 추정출력 토오크(To)(1023)를 구한다. 추정 주행부하토오크(TL)(1028)는 이 추정출력 토오크(1023)로 부터 추정차중량에 타이어의 유효직경과 가속도(1026)를 곱한 것을 빼서 구한다.
제11도는 엔진토오크 맵을 (a)에, 토오크 콘버터 특성 맵을 (b)에 나타낸 것이다. 엔진 토오크 맵은 엔진의 회전수를 횡축에 취하고, 드로틀개방도를 파라미터로서 발생토오크를 나타내고 있다. 토오크 콘버터 특성 맵은 횡축에 토오크 콘버터의 입력과 출력의 회전비를 취하여 펌프토오크 용량계수(τ)와 토오크 콘버터의 입력과 출력의 토오크비(t)를 나타내고 있다.
제12도는 보조 토오크 추정수단(1003)의 처리의 흐름을 나타낸 것이다.
이하에 처리의 흐름을 나타낸다.
스텝 1201 : 보조토오크(Tacc) = 0으로 한다.
스텝 1202 : 토오크 콘버터의 미끄러짐(e)이 0.8 보다 작을때는 스텝 1203으로. 그렇지 않을때는 스텝 1202로.
스텝 1203 : 엔진으로부터의 추정 터빈토오크(Tt1)와 트로콘으로부터의 추정 터빈토오크(Tt2)의 차를 구한다. Terr = Tt1-Tt2
스텝 1204 : 보조추정 토오크를 구한다. Tacc = Tacc+Terr/t
단 t는 토오크 콘버터 토오크비
제13도는 엔진으로 부터의 추정 터빈토오크를 구하는 처리의 흐름이다. 이하에 그 처리를 나타낸다.
스텝 1301 : 엔진회전수(Ne)와 드로틀개방도(TVO)의 값을 판독한다.
스텝 1302 : 엔진회전수(Ne)와 드로틀개방도(TVO)로부터 엔진 토오크 맵에 따라 엔진 토오크(Te)를 구한다.
스텝 1303 : 엔진토오크(Te)로 부터 보조 토오크(Tacc)를 빼고 토오크 콘버터의 토오크비(t)를 곱하여 엔진으로 부터의 터빈토오크(Tt1)를 구한다.
제14도는 토오크 콘버터의 회전으로 부터 터빈토오크를 구하는 처리의 흐름이다.
이하에 그 처리를 나타낸다.
스텝 1401 : 차속도(Vsp), 엔진회전수(Ne), 기어비(r)의 값을 판독한다.
스텝 1403 : 터빈회전수를 차속도와 타이어의 유효직경(rw)으로 부터 계산한다.
스텝 1405 : 토오크 콘버터의 미끄러짐(e)을 구하고 토오크 콘버터 특성 맵으로부터 펌프토오크 용량계수(τ)와 토오크 콘버터의 토오크비(t)를 구한다.
스텝 1406 : 엔진회전수(Ne)를 2승한 것에 펌프 토오크 용량계수(τ)를 곱하여 펌프토오크(Tp)를 구하고, 다시 펌프 토오크(Tp)에 토오크 콘버터의 토오크비(t)를 곱하여 토오크 콘버터으로 부터의 터빈 토오크(Tt2)(1019)를 구한다.
또한 이 처리는 차속도로 부터 터빈회전수를 구하는 대신에 직접 터빈 회전수를 구해도 좋다. 이 경우 스텝 1401, 스텝 1403은 이하의 처리로 치환된다.
스텝 1402 : 엔진회전수(Ne)의 값을 판독한다.
스텝 1404 : 터빈회전수(Nt)의 값을 판독한다.
제15도는 추정 출력 토오크와 가속도로부터 추정부하 토오크(TL)를 구하는 처리의 흐름이다. 이하에 처리를 나타낸다.
스텝 1501 : 토오크 콘버터의 회전비(e)가 0.8 보다 작으면 스텝 1502로, 그렇지 않으면 스텝 1503 으로.
스텝 1502 : 추정 터빈토오크(Tt)를 토오크 콘버터으로 부터의 터빈토오크(Tt2)로 한다. 스텝 1504로.
스텝 1503 : 추정 터빈토오크(Tt)를 엔진으로 부터의 터빈 토오크(Tt1)로 한다.
스텝 1504 : 추정 터빈토오크(Tt)에 기어비(r)를 곱하여 추정출력 토오크(To)를 구한다.
스텝 1505 : 추정출력 토오크(To)로 부터 추정차중량(M)에 유효 타이어 직경(rw)과 가속도(α)를 곱한 것을 빼어 추정부하 토오크(TL)를 구한다.
제16도는 보조기류의 토오크를 구하는 다른 방법을 나타내고 있다. 이 방법은 보조기류의 토오크를 미리 기기별로 설정해두고 그 기기가 ON이 되어 있을때에는 그 값을 더한다고 하는 것이다. 이 도에서는 에어콘의 토오크를 예로 들고 있다.
스텝 1601 : Tacc = 0
스텝 1602 : 에어콘이 ON으로 되어 있으면 스텝 1603으로, 그렇지 않으면 종료로.
스텝 1603 : Tacc = Tacc +Tac
다음에 추정부하 및 추정 차중량을 기초로 변속패턴을 변화시키는 제어에 대하여 설명한다. 제17도는 추정 차중량 및 추정부하로 부터 기어위치를 결정하는 기어위치 결정수단의 블록도이다.
시프트업 변속선 선택부(1701)는 차중량신호(1711) 및 부하신호(1712)를 입력으로 하고, 시프트업 변속선(1714)을 기어위치 최종결정 수단(1703)으로 출력한다. 시프트다운 변속선 선택부(1702)는 부하신호(1712)를 입력으로 하여 시프트다운 변속선(1715)을 출력한다. 기어위치 최종결정수단(1703)은 차속도신호(1716)와 드로틀개방도신호(1717)와 시프트업 변속선(1714)과 시프트다운 변속선(1715)을 입력으로 하여 변속신호(1713)를 출력한다.
제18도는 시프트업과 시프트다운의 차중량과 부하에 의한 제어에 대하여 나타낸 것이다. 시프트업의 경우에는 제18(a)도와 같은 변속 맵을 사용하고, 시프트다운의 경우에는 제18(b)도와 같은 변속 맵을 사용한다.
시프트업의 경우에는 차중량, 부하가 커짐에 따라 변속선은 1, 2, 3으로 이동한다. 또 시프트다운의 경우에는 부하가 커짐에 따라 A, B, C로 변속선이 이동한다.
시프트다운의 경우에 변속선(A)이 드로틀개방도가 작은 경우에 차속도가 높은 쪽으로 변속선이 이동하고 있는 것은 엔진 브레이크를 의도하고 있다.
상기의 실시예에서는, 차중량과 주행부하로 부터 변속선을 결정하였으나 주행 부하만으로 부터 변속선을 결정하는 것으로 해도 좋다.
상기의 실시예에서는 미리 설정된 변속선중 어느 하나를 선택하였으나, 추정부하나 차중량이나 구배로 부터 변속선을 연속적으로 변화시키는 것으로 해도 좋다. 연속적으로 변화시키는 방법으로서는, 교차하지 않는 2개의 변속선을 사용하고, 이것을 예를 들면 차속도방향으로 내분 또는 외분하는 것으로 하면 된다. 이하에 이를 설명한다.
제19도에 경사각(구배)과 차중량으로 부터 변속선을 결정하는 자동차의 자동변속제어장치의 블록도를 나타낸다.
본 장치는, 구배저항산출부(부하추정수단)(1901)와, 연속가변량 산출부(1902)와, 연속가변부(1903)와 변속패턴(A) 기억수단(1904)과, 변속패턴(B) 기억수단(1905)을 가진다. 연속가변량 산출부(1902)와, 연속가변부(1903)는 변속스케쥴 가변제어부이고, 변속패턴(A) 기억수단(1904)과 변속패턴(B) 기억수단(1905)은 변속스케쥴의 기억수단이다.
구배저항 산출부(부하 추정수단)(1901)는, 구배(θ)와, 차중량(W)을 입력하여 하기의 식 1에 의하여 구배증분저항(△L)을 구한다.
△L = W·g·sinθ ‥‥ (1)
연속가변량 산출부(1902)는 하기의 식 2, 식 3에 의하여 연속가변량(Z)을 구한다.
여기서, y는 구배상당 계수이고, 상기의 식 2로 부터 y≒W/θ·/Ws t로 구해도 좋다. Ws t는, 디폴트로 설정되어 있는 표준차중량, ε는 연속 가변량 변환계수이다.
연속가변부(1903)는 연속가변량(Z)으로 부터 하기의 식 4로 나타낸 x를 구하고, 이 x와 드로틀개방도로 부터 제20도에 나타낸 바와 같이 가변으로 변속선을 구하여 기어위치를 결정한다. 변속패턴(A,B)은 변속패턴(A) 기억수단(1904)과, 변속패턴(B) 기억수단(1905)으로 부터 보내져 온다. 이에 의하여 구배에 따른 원활한 변속이 가능하게 된다.
X = X1+ (X2- X1) · Z … (4)
다음에, 차중량과 구배와 가속요구로 부터 기어위치를 결정하는 경우에 대하여 기술한다. 이 경우는 상기의 제19도에 있어서 구배증분(增分) 저항을 하기와 같이 구한다. 구배증분저항을 구한 후의 처리는, 제19도대로 이다. 우선, 제21(a)도에 나타낸 드로틀개방도의 시간변화를 측정한다. 다음에, 제21(b)도에 나타낸 바와 같이, 드로틀개방도의 시간 미분을 구한다. 이들의 드로틀개방도의 시간미분, 드로틀개방도로 부터 미리 정해진 함수관계에 의거하여, 하기의 식 5에 의해 가속요구(α)를 구한다.
α = f(△TVO/△T, TVO, t) … (5)
가속요구(α)를 구한 결과의 일례를 제21(c)도에 나타낸다. 이와 같이 드로틀개방도 및 드로틀개방도의 미분이 일정치 이상일때에 가속요구가 있는 것으로 한다.
얻어진 가속요구(α)와 차중량(W)과 구배(θ)로부터 하기의 식 6에 의하여 구배증분 저항(△L)을 구한다.
△L = W·g·Sinθ + W·α … (6)
상기에 의하면 가속요구도 고려한 원활한 변속이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 자동차의 운전 특성으로 부터 차중량을 추정하고, 출력토오크에 대해서는 토오크 콘버터의 미끄러짐 또는 엔진의 회전수와 드로틀개방도로 부터 추정하고, 출력 토오크와 가속도로 부터 주행부하를 추정하고, 시프트업시에는 차중량 및 주행부하의 양쪽을 이용하여 변속선을 이동하고, 시프트다운시에는 주행부하만을 고려하여 변속선을 이동함으로써, 연비가 향상되고 운전상황에 따른 적확한 변속이 가능하게 된다.
또한, 본 실시예는, 차중량을 추정하는 것으로 하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 차중량을 센서에 의하여 직접 계측하는 것으로 하여도 좋다.
본 발명에 의하면 주행부하를 추정하여 차중량 및 주행부하에 맞춘 변속을 실행하기 때문에, 운전환경(산길, 다수의 사람이 승차하였을때)에 따라 최적의 변속패턴이 형성되어 운전성이 향상되고, 평지주행시에는 종래에 비해 연비가 향상된 자동차의 자동변속제어장치를 제공할 수가 있다.

Claims (12)

  1. 자동차의 자동변속기의 기어 위치의 선택을 제어하는 장치에 있어서, 상기 자동차의 총중량을 산출하는 중량산출수단; 상기 자동차의 가속도를 나타내는 가속도 신호를 수신하는 가속도입력수단; 상기 자동차의 구동 트레인의 토오크 특성에 기초하여 출력 토오크를 산출하는 출력 토오크 산출 수단; 상기 자동차의 산출된 중량, 가속도, 및 산출된 출력 토오크에서 주행시 부하를 산출하는 주행 부하 산출 수단; 두개 이상의 변속 스케쥴을 저장하는 메모리; 산출된 주행시 부하, 자동차의 산출된 중량 및 저장된 변속 스케쥴에 기초하여 상기 자동차의 실제 주행동안 구동 트레인의 자동변속기의 변속 스케쥴을 결정하는 변속 스케쥴 가변 제어 장치; 및 결정된 변속 스케쥴에 기초한 상기 자동변속기의 기어위치를 선택하는 기어 변속 결정수단을 포함하고, 상기 출력 토오크 산출수단은, 상기 토오크 컨버터의 입력 회전 속도와 출력 회전 속도의 비가 소정값보다 큰 경우 상기 구동 트레인의 엔진의 토오크 특성에 기초하고, 상기 비가 상기 소정값보다 작은 경우 상기 자동변속기의 토오크 컨버터의 토오크 특성에 기초한 상기 출력 토오크를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차의 자동 변속 장치.
  2. 자동차의 자동변속기의 기어 위치의 선택을 제어하는 장치에 있어서, 상기 자동차의 총중량을 산출하는 중량산출수단; 상기 자동차의 가속도를 나타내는 가속도 신호를 수신하는 가속도입력수단; 상기 자동차의 구동 트레인의 토오크 특성에 기초하여 출력 토오크를 산출하는 출력 토오크 산출 수단; 상기 자동차의 산출된 중량, 가속도, 및 산출된 출력 토오크에서 주행시 부하를 산출하는 주행 부하 산출 수단; 두개 이상의 변속 스케쥴을 저장하는 메모리; 산출된 주행시 부하, 자동차의 산출된 중량 및 저장된 변속 스케쥴에 기초하여 상기 자동차의 실제 주행동안 구동 트레인의 자동변속기의 변속 스케쥴을 결정하는 변속 스케쥴 가변 제어 장치; 결정된 변속 스케쥴에 기초한 상기 자동변속기의 기어위치를 선택하는 기어 변속 결정수단; 및 드로틀 밸브 개방과 자동차의 상기 가속도의 값을 저장하여, 상기 드로틀 밸브 개방과 가속도의 값에 대응하여 차량 중량의 값을 학습하는 뉴랄 네트워크를 포함하고, 상기 차량 중량 산출 수단은 상기 드로틀 밸브 개방과 상기 가속도의 각각을 시계열화하고 상기 뉴랄 네트워크에 결과 시계열 신호를 공급하여 상기 차량 중량을 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차의 자동 변속 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 차량 중량 산출 수단은 상기 드로틀 밸브 개방과 상기 가속도의 상기 시계열 신호를 공급하고, 상기 드로틀 밸브 개방이 제 2 소정값을 초과하고 상기 가속도가 또한 제 3 소정값을 초과하는 경우 시작하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 자동변속 장치.
  4. 자동차의 자동변속기의 기어 위치의 선택을 제어하는 장치에 있어서, 상기 자동차의 총중량을 산출하는 중량산출수단; 상기 자동차의 가속도를 나타내는 가속도 신호를 수신하는 가속도입력수단; 상기 자동차의 구동 트레인의 토오크 특성에 기초하여 출력 토오크를 산출하는 출력 토오크 산출 수단; 상기 자동차의 산출된 중량, 가속도, 및 산출된 출력 토오크에서 주행시 부하를 산출하는 주행 부하 산출 수단; 두개 이상의 변속 스케쥴을 저장하는 메모리; 산출된 주행시 부하, 자동차의 산출된 중량 및 저장된 변속 스케쥴에 기초하여 상기 자동차의 실제 주행동안 구동 트레인의 자동변속기의 변속 스케쥴을 결정하는 변속 스케쥴 가변 제어 장치; 및 결정된 변속 스케쥴에 기초한 상기 자동변속기의 기어위치를 선택하는 기어 변속 결정수단을 포함하고, 상기 차량 중량 산출 수단은 상기 가속도 신호에 부가하여 차량 속도 신호와 드로틀 밸브 개방 신호에 응답하여 상기 자동차의 상기 차량 중량을 산출하며, 상기 출력 토오크 산출수단은 상기 구동 트레인의 엔진의 회전 속도 신호와 상기 자동변속기의 토오크 컨버터의 터빈 회전 속도 신호에 응답하여 상기 출력 토오크를 산출하는 것을 특징으로 하는 자동차의 자동 변속 장치.
  5. 자동차의 자동변속기의 기어 위치의 선택을 제어하는 장치에 있어서, 상기 자동차의 총중량을 산출하는 중량산출수단; 상기 자동차의 가속도를 나타내는 가속도 신호를 수신하는 가속도입력수단; 상기 자동차의 구동 트레인의 토오크 특성에 기초하여 출력 토오크를 산출하는 출력 토오크 산출 수단; 상기 자동차의 산출된 중량, 가속도, 및 산출된 출력 토오크에서 주행시 부하를 산출하는 주행 부하 산출 수단; 두개 이상의 변속 스케쥴을 저장하는 메모리; 산출된 주행시 부하, 자동차의 산출된 중량 및 저장된 변속 스케쥴에 기초하여 상기 자동차의 실제 주행동안 구동 트레인의 자동변속기의 변속 스케쥴을 결정하는 변속 스케쥴 가변 제어 장치; 및 결정된 변속 스케쥴에 기초한 상기 자동변속기의 기어위치를 선택하는 기어 변속 결정수단을 포함하고, 상기 출력 토오크 산출수단은, 상기 출력 토오크가 상기 자동변속기의 토오크 컨버터의 터빈 회전 속도와 상기 구동 트레인의 엔진 회전속도에서 산출된 제 1모드와, 상기 출력 토크가 상기 엔진의 드로틀 밸브 개방과 상기 엔진의 회전속도에서 산출되는 제 2 모드를 갖고, 상기 제 1모드와 제 2 모드중 하나는 상기 자동 변속기의 상기 토오크 컨버터의 입력 및 출력 회전 속도사이의 비에 응답하여 선택되는 것을 특징으로 하는 자동차의 자동 변속 장치.
  6. 자동 변속기의 복수의 변속 스케쥴을 저장하는 수단을 갖는 자동차 자동 변속기용 기어 위치의 선택을 제어하는 방법에 있어서, 상기 자동차의 산출된 중량을 계산하는 제 1단계; 상기 자동차의 가속도를 결정하는 제 2단계; 상기 자동차의 토오크 특성에 기초한 상기 변속기의 출력 토오크의 값을 계산하고 상기 출력 토오크 값을 나타내는 출력 토오크 신호를 발생하는 제 3단계; 상기 자동차의 산출된 중량, 가속도, 및 출력 토오크 신호에 기초한 상기 자동차의 주행시 부하를 산출하는 제 4단계; 자동차의 산출된 주행시 부하와 산출된 중량에 기초하여 저장 수단에 저장된 복수의 변속스케쥴중에서 하나의 변속스케쥴을 선택하는 제 5단계; 선택된 변속스케쥴상에 기초한 상기 자동 변속기의 기어위치를 선택하는 제 6단계를 포함하고, 상기 제 3단계는 상기 자동변속기의 토오크 컨버터의 입력 회전속도와 출력 회전속도사이의 비가 상기 소정값보다 큰경우 상기 구동 트레인의 엔진의 토오크 특성에 기초하여 상기 출력 토오크를 계산하는 단계와, 상기 비가 상기 소정값보다 작은 경우 상기 자동변속기의 상기 토오크 컨버터의 토오크 특성에 기초한 상기 출력토오크에 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 자동변속기용 기어 위치 선택 제어방법.
  7. 자동 변속기의 복수의 변속 스케쥴을 저장하는 수단을 갖는 자동차 자동 변속기용 기어 위치의 선택을 제어하는 방법에 있어서, 상기 자동차의 산출된 중량을 계산하는 제 1단계; 상기 자동차의 가속도를 결정하는 제 2단계; 상기 자동차의 토오크 특성에 기초한 상기 변속기의 출력 토오크의 값을 계산하고 상기 출력 토오크 값을 나타내는 출력 토오크 신호를 발생하는 제 3단계; 상기 자동차의 산출된 중량, 가속도, 및 출력 토오크 신호에 기초한 상기 자동차의 주행시 부하를 산출하는 제 4단계; 자동차의 산출된 주행시 부하와 산출된 중량에 기초하여 저장 수단에 저장된 복수의 변속스케쥴중에서 하나의 변속스케쥴을 선택하는 제 5단계; 선택된 변속스케쥴상에 기초한 상기 자동 변속기의 기어위치를 선택하는 제 6단계를 포함하고, 상기 제 3단계는 상기 자동변속기의 토오크 컨버터의 토오크 특성과 상기 구도 트레인의 엔진의 토오크 특성에 기초한 상기 출력 토오크를 계산하는 단계를 포함하며; 상기 제 3단계는 상기 자동변속기의 토오크 컨버터의 입력 회전속도와 출력 회전속도사이의 비가 상기 소정값보다 큰경우 상기 구동 트레인의 엔진의 토오크 특성에 기초하여 상기 출력 토오크를 계산하는 단계와, 상기 비가 상기 소정값보다 작은 경우 상기 자동변속기의 상기 토오크 컨버터의 토오크 특성에 기초한 상기 출력토오크를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 자동변속기용 기어 위치 선택 제어방법.
  8. 자동변속기를 제어하는 데 사용되는 입력 토오크를 산출하는 토오크 산출 장치에 있어서, 엔진 토오크 특성을 사용하여 상기 자동변속기의 제 1 입력 토오크를 산출하는 제 1 입력 토오크 산출 장치; 토오크 컨버터 특성을 사용하여 상기 자동변속기의 제 2 입력 토오크를 산출하는 제 2 입력 토오크 산출 장치; 상기 제 1 산출 입력 토오크와 상기 제 2 산출 입력 토오크의 편차를 계산하는 편차 계산 장치; 터빈 회전 속도(Nt)와 엔진 회전 속도(Ne)사이의 비 Nt/Ne를 문턱값과 비교하는 장치; 및 비 Nt/Ne가 문턱값보다 작지 않은 경우 상기 편차를 사용하여 상기 제 1 산출 입력 토오크를 정정하는 정정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 토오크 산출 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 정정된 제 1 산출 입력 토오크와 변속비를 사용하여 상기 자동변속기의 출력 토오크를 산출하는 출력 토오크 산출 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토오크 산출 장치.
  10. 제9항에 있어서, 차량 가속도를 산출하는 가속도 산출 장치; 차량 속도, 상기 가속도 및 상기 출력 토오크를 사용하여 주행시 부하를 산출하는 주행 부하 산출 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토오크 산출 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 주행시 부하에 따라 차량의 변속비를 제어하는 변속비 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토오크 산출 장치.
  12. 차량의 자동변속기를 제어하는 데 사용되는 입력 토오크를 산출하는 방법에 있어서, 엔진 토오크 특성을 이용하여 상기 자동변속기의 제 1 입력 토오크를 산출하는 단계; 토오크 컨버터 특성을 사용하여 상기 자동 변속기의 제 2 입력 토오크를 산출하는 단계; 상기 제 1 산출 입력 토오크와 상기 제 2 산출 입력 토오크의 편차를 계산하는 단계; 터빈 회전속도(Nt)와 엔진 회전 속도(Ne)사이의 비 Nt/Ne를 문턱값과 비교하는 단계; 및 비 Nt/Ne가 문턱값보다 작지 않은 경우 상기 편차를 사용하여 상기 제 1 산출 입력 토오크를 정정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 토오크 산출 방법.
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