KR101481292B1 - 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법 - Google Patents

상용 하이브리드 차량의 변속제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동화수동변속기(AMT)를 탑재한 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 부대장치의 부하에 따라 능동적으로 동기화 제어를 수행하여 차량 변속을 수행함으로써 엔진 부대장치의 작동시 발생하는 변속 충격을 개선하기 위한 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법에 관한 것이다.
이에 본 발명은, 자동화수동변속기를 탑재한 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법으로서, 변속기 기어를 분리한 뒤, 기어 상태를 판단하는 과정; 상기 기어가 중립 상태이면, 변속기 입력축에 연결된 모터의 속도를 제어하여 상기 변속기 입력축의 속도를 동기화 목표 속도로 [다음 변속단의 목표 속도] 1차 동기화 제어를 하는 과정; 상기 1차 동기화 제어 후, 엔진 RPM 감속도를 감속도 기준값과 비교하는 과정; 상기 엔진 RPM 감속도와 감속도 기준값의 비교 결과에 따른 동기화 기준값을 이용하여 상기 1차 동기화 제어의 완료 여부를 판단하는 과정; 상기 1차 동기화 제어의 완료 후 변속기 기어의 치합 중에, 모터 속도를 2차 제어하여 상기 변속기 입력축의 동기화 목표 속도를 유지시키기 위한 2차 동기화 제어를 하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법을 제공한다.

Description

상용 하이브리드 차량의 변속제어방법 {METHOD FOR CONTROLLING SHIFT OF COMMERCIAL HYBRID VEHICLE}
본 발명은 자동화수동변속기(AMT)를 탑재한 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 부대장치의 부하에 따라 능동적으로 동기화 제어를 수행하여 차량 변속을 수행함으로써 엔진 부대장치의 작동시 발생하는 변속 충격을 개선하기 위한 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법에 관한 것이다.
세계적인 고유가 및 CO2 규제로 연비향상 및 친환경화는 차량개발의 핵심항목이 되었고, 자동차 제조업체들은 이러한 목표를 달성하기 위해 연료저감을 위한 기술개발에 총력을 기울이고 있다. 특히 유류 사용비율이 높은 상용차의 경우 연비개선의 경제적 효과가 매우 높으며, 이에 따라 하이브리드 시스템의 적용은 승용차뿐 아니라 상용차에도 중요성이 점차 높아지고 있고 적용 비중 또한 늘어나고 있다.
최근 하이브리드 시스템을 적용한 상용 하이브리드 차량의 경우 하이브리드 시스템의 대표적인 기능인 아이들 스탑(Idle Stop), 모터 주행, 회생제동 등의 기능을 구현하여 연비를 향상시키고 있으며, 또한 연비 및 동력성능의 향상, 운전자 편의성 향상, 동력손실 감소 등을 위하여 자동화수동변속기(AMT)를 탑재하고 있다.
이때 상기 자동화수동변속기(AMT)는 기존의 수동변속기(MT)에 자동 시프트 유닛을 장착한 형태로 구성되며, 클러치는 자동 릴리즈 유닛을 장착한 형태로 구성된다.
상용 하이브리드 차량에 적용되는 AMT를 이용한 변속은, 일반적인 상용차량의 변속과 동일 내지 유사하게 이루어지는데, AMT의 제어기인 TCU(Transmission Control Unit)가 엔진 제어기인 ECU(Engine Control Unit)에 토크 감소를 요구하여 엔진의 출력토크를 감소시키고, 엔진 클러치를 해제하여 엔진과 모터 간의 동력을 분리 및 해제하여 AMT에 입력되는 토크를 "0"으로 유지한 다음, 기어를 해제하고 다음 변속단의 기어를 취합하는 전통적인 방식의 변속을 수행한다.
AMT를 탑재한 차량의 경우 변속 시마다 항시 기어를 분리하고 다시 치합하기 때문에 기어의 분리/치합이 원활하게 이루어지도록 하는 것이 중요하며, 만약 기어치합에 실패를 하게 되면 변속이 불가하게 되고 차량 주행이 불가한 상황이 되거나 변속기 내구력이 떨어지게 된다.
한편, 도 1에 나타낸 바와 같이, 종래 상용 하이브리드 차량은 엔진(1)과 모터(2) 사이에 클러치(3)가 설치되고, 상기 모터(2)와 AMT(4)가 연결된 구조를 가진다.
이때 상기 모터(2)는 엔진시동, 차량구동, 회생제동, 배터리 충전, 및 변속 어시스트(Assist)의 역할을 하며, 파워스티어링 펌프, 에어컨 컴프레셔 등의 보기류(Auxiliary Component)의 구동은 일반차량과 같이 엔진이 구동시킨다.
상기 AMT는 수동변속기(MT, Manual Transmission)의 특성상 변속시 기어 동기화 과정이 필요하므로, 상기 모터의 변속 어시스트는 상용 하이브리드 차량에 장착된 AMT 변속제어에 중요한 역할을 하고 있다.
AMT를 이용한 변속을 실행하기 위해서는 반드시 엔진 클러치를 통해 엔진의 동력을 단속하여야 하므로 변속시간이 연장되어 가속 성능이 저하되고, 엔진 클러치에 의한 동력 단속 및 연결에 따라 쇼크가 발생되어 승차감이 저하되는 단점이 발생한다.
또한, 엔진 클러치의 반복적인 작동으로 인하여 마모가 쉽게 발생하여 엔진 클러치의 내구성을 악화시키고 한정된 전기에너지의 소모가 발생되어 연비 악화가 초래되는 단점이 있다.
이러한 단점을 개선하기 위하여, 한국출원특허 제2009-0101307호에서는 AMT를 이용한 상용 하이브리드 차량의 변속제어시 구동모터를 이용하여 동기화 제어를 하되, 일반적인 AMT 변속과 달리 엔진 클러치의 분리 없이 변속을 가능하도록 한다.
한편, 종래기술에 따른 상용 하이브리드 차량의 변속제어과정을 살펴보면, 변속 시작시 변속기 기어를 분리하는 기어분리단계; 상기 기어 분리 후 모터를 이용하여 변속기 입력축 속도(Transmission Input Shaft Speed)를 다음 변속단의 목표 속도에 동기화시키는 1차 동기화 단계; 상기 1차 동기화 단계의 동기화 제어 완료 시점을 판단하는 동기화판단단계; 상기 동기화 제어 완료 후 변속기 기어를 치합하는 과정에서 변속기 입력축의 동기화 속도(RPM)를 유지시키기 위해, 즉 모터를 이용하여 동기화한 상기 변속기 입력축의 속도를 유지시키기 위해, 상기 모터 속도(RPM)를 제어하는 2차 동기화 단계;로 이루어진다.
이러한 종래 상용 하이브리드 차량의 변속제어과정은, 엔진 클러치의 접합을 유지한 상태에서 차량 변속을 수행함으로, 도 2에 보이듯이 엔진 속도(RPM)와 모터 속도(RPM)가 동일하게 움직이는 그래프를 나타내게 된다.
따라서 상기와 같은 종래 상용 하이브리드 차량의 변속제어과정은, 상단 기어로 변경하는 업시프트(Upshift) 시 다음 변속단의 목표 속도인 동기화 속도(RPM)에 변속기 입력축 속도(Input shaft RPM)를 추종시켜 상기 동기화 속도와 모터 속도가 동기화되었다고 판단되면 변속기 기어를 치합시켜 차량 변속을 완료하게 된다.
보통 차량의 속도제어를 위한 최적 이득(GAIN)값은 차량 동력 장치에 구비되는 회전체의 관성, 마찰(FRICTION), 및 부하에 따라 달라지는데, 엔진 및 모터의 관성은 정해져 있으므로 차량의 정확한 속도제어를 위해서는 회전체의 마찰과 부하에 따른 영향에 의한 이득값 조정이 필요하다.
따라서 차량의 속도제어시 정확한 제어를 위해서는 엔진 부대장치의 작동 조건에 따라 동기화 속도제어를 위한 변수값들을 변경해야 한다.
만약 상기와 같은 차량의 속도제어시 엔진 부대장치의 작동에 따라 동기화 속도제어를 위한 변수값들을 변경하지 않을 경우, 에어컨 작동 또는 냉각팬 부하 증가시와 같은 엔진 부대장치의 부하 증가시 엔진 속도(RPM) 감소율이 증가하게 되고, 엔진 부하량의 변화는 변속기 기어 치합 중에 기어의 걸림현상을 유발하게 된다.
도 3에는 여름철에 하이브리드 버스의 필드 모니터링 중 에어컨의 온/오프 작동시 업시프트 변속제어 과정에 따른 엔진 속도(RPM)의 변화 및 변속기 기어의 시프트 스트로크(shift stroke)의 변화가 도시되어 있다.
도 3에 보이듯이, 고온 조건에서 에어컨 작동시 변속기 기어걸림이 발생하였음을 확인할 수 있으며, 이로 인해 변속 소음 및 충격이 발생하였음을 알 수 있다.
이러한 변속기 기어걸림 현상을 방지하기 위해서는 엔진에 작용하는 부하를 감지하여 감지된 부하에 따른 능동적인 동기화 속도제어가 필요하며, 또한 최적의 동기화 속도제어를 위해서는 에어컨을 포함한 차량의 모든 부대장치의 작동상태를 직접 모니터링하는 것이 필요하다.
차량의 모든 부대장치의 작동상태를 직접 모니터링하기 위해서는 수많은 센서를 탑재하여 많은 센서 정보를 수집해야 하며, 또한 센서 정보의 경우 주변 온도조건에 따라 영향을 받아 달라지기 때문에, 차량의 모든 부대장치의 작동상태를 모니터링하는 것은 매우 어렵고 비용이 크게 발생하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 고안한 것으로서, 자동화수동변속기(AMT)를 탑재한 상용 하이브리드 차량에서 클러치의 접합을 유지한 상태로 변속제어함에 있어, 별도의 차량 정보 없이 엔진 부대장치의 작동상태 및 부하를 판단하고 그에 따라 모터를 이용한 동기화 속도제어 및 변속기 기어 치합의 과정을 능동적으로 수행함으로써 주변 환경 및 부대장치의 작동 여부에 상관없이 변속 충격을 개선하는 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 자동화수동변속기를 탑재한 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법으로서, 변속기 기어를 분리한 뒤, 기어 상태를 판단하는 과정; 상기 기어가 중립 상태이면, 변속기 입력축에 연결된 모터의 속도를 제어하여 상기 변속기 입력축의 속도를 동기화 목표 속도로 1차 동기화 제어를 하는 과정; 상기 1차 동기화 제어 후, 엔진 RPM 감속도를 감속도 기준값과 비교하는 과정; 상기 엔진 RPM 감속도와 감속도 기준값의 비교 결과에 따라, 동기화 제어의 완료 여부를 판단하기 위한 동기화 기준값을 이용하여 1차 동기화 제어의 완료 여부를 판단하는 과정; 상기 1차 동기화 제어의 완료 후 변속기 기어의 치합 중에, 시스템 이득값을이용하여 모터 속도를 제어함으로써, 변속기 입력축의 속도를 동기화 목표 속도로 유지시키는 2차 동기화 제어 과정; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법을 제공한다.
또한 본 발명에 따른 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법에서는, 상기 엔진 RPM 감속도가 감속도 기준값보다 큰 경우, 엔진 부대장치의 부하가 증가한 것으로 판단하며, 동기화 제어의 완료 여부를 판단하기 위한 동기화 기준값과 2차 동기화 제어시 모터 속도의 제어를 위한 시스템 이득값을 테이블에서 선택되어 제공된 값으로 변경 조정하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법에서는, 상기 1차 동기화 제어의 완료 여부를 판단하는 과정에서, '모터 속도와 동기화 목표 속도의 차이값'이 동기화 기준값 이하인 경우 1차 동기화 제어를 완료한 것으로 판단한다.
또한 본 발명에 따른 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법에서는, 상기 2차 동기화 제어 과정에서, 모터속도의 제어를 위하여 테이블에서 선택되어 제공된 값으로 변경 조절된 시스템 이득값을 사용하고, 상기 감속도 기준값은 1차 동기화 제어 후에 엔진 RPM 감속도 값에 따라 테이블에서 선택되는 값을 사용한다.
본 발명에 따른 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법에 의하면, 클러치의 접합을 유지한 상태로 구동모터를 이용한 동기화 속도제어를 수행함에 있어 엔진 부대장치의 부하에 따라 능동적으로 속도제어를 수행함으로써, 엔진 부대장치의 작동시 발생할 우려가 있는 기존의 변속기 기어 걸림 현상을 방지하여 변속 충격을 개선함과 더불어 운전성을 향상시킬 수 있게 된다.
특히 본 발명에 따른 변속제어방법은 기존의 차량 상태에서 추가의 센서 탑재나 스위치 정보의 입력 없이 변속 중 엔진의 부하율을 예측하여 속도제어를 수행함으로써 변속기 기어 걸림을 방지하게 되며, 이에 따라 변속기의 내구성이 증대되는 효과를 얻게 된다.
도 1은 종래 상용 하이브리드 차량에 구비되는 동력 장치의 구성을 설명하기 위한 도면
도 2는 종래 상용 하이브리드 차량의 변속제어시 엔진/모터 속도의 변화 및 변속기 기어의 변화를 설명하기 위한 도면
도 3은 하이브리드 버스의 필드 모니터링 중 에어컨의 온/오프 작동시 업시프트 변속제어시 엔진 속도(RPM)의 변화 및 변속기 기어의 시프트 스트로크(shift stroke)의 변화를 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명에 따른 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법을 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명에 따른 상용 하이브리드 차량의 변속제어시 엔진/모터 속도의 변화 및 변속기 기어의 변화를 설명하기 위한 도면
도 6은 본 발명에 따른 상용 하이브리드 차량의 변속제어 중 엔진 부하 증가시 변속기의 시프트 스트로크의 변화를 종래와 비교하여 설명하기 위한 도면
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
본 발명은 자동화수동변속기(AMT)를 탑재한 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법에 관한 것으로, 특히 엔진 부대장치의 부하에 따라 능동적으로 동기화 속도제어를 하여 차량 변속을 수행함으로써 엔진 부대장치의 작동시 발생하는 변속 충격을 개선한다.
본 발명에서는 상용 하이브리드 차량에서 클러치(엔진 클러치)의 접합을 유지한 상태에서 차속을 변경할 시, 엔진과 모터의 관성뿐만 아니라 엔진 부대장치의 부하를 판단하고 그 부하에 따라 모터를 이용한 변속기 입력축의 속도제어 및 변속기 기어 치합을 능동적으로 제어함으로써 주변 환경 및 부대장치의 작동 여부에 상관없이 변속기 기어의 걸림을 방지하고자 한다.
이에 본 발명에 따른 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법은, 엔진 부대장치의 동작 상태나 주변 온도 조건에 따른 마찰(차량 동력 장치에서 발생하는 마찰임)의 변화를 별도 모니터링하지 않고, 엔진 부하 상태에 따라 변속기의 입력축 속도를 모터 속도와 동기화하여 제어하는 과정에서 동기화 제어를 위한 변수값(감속도 기준값, 동기화 기준값, 이득값 등)을 변경하여 능동적으로 제어함으로써 부대장치의 작동 여부와 상관없이 자동화수동변속기(AMT)의 기어 치합을 원활하게 수행할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 변속제어방법은 엔진 부하 상태를 판단하기 위하여 변속기 입력축의 동기화 제어 중 엔진 RPM 감속도(혹은 엔진 감속도)를 이용하고, 엔진 부하율에 따라 동기화 제어의 완료 시점과 이후 변속기의 기어 치합 중 모터 속도와 변속기 입력축 속도 간에 동기화를 유지하기 위한 이득값을 조정하는 과정을 포함한다.
여기서 동기화 제어 또는 동기화 속도제어는 자동화수동변속기의 입력축에 연결된 모터를 이용하여 변속기 입력축의 속도를 추종시켜 모터 출력축의 속도와 동기화하는 것을 의미한다.
엔진 부대장치의 부하가 증가할수록 동기화 제어 중 엔진 RPM 감소율(RPM/s)은 커지게 되므로, 엔진 RPM 감속도를 모니터링하여 엔진 부대장치의 동작상태를 판단할 수 있다.
엔진 부대장치의 작동 여부 및 작동 강도에 따라 엔진 부대장치의 부하가 달라지며, 엔진 부대장치의 부하 변동이 발생하는 경우 하이브리드 시스템의 이득값을 최적화하는 것이 필요하다.
따라서 엔진 부대장치의 동작에 따른 엔진 RPM 감속도를 사전에 모니터링하여 엔진 RPM 감속도 값에 따른 감속도 기준값을 테이블화해둠으로써, 변속제어시 발생하는 엔진 RPM 감속도 값을 이용하여 엔진 부대장치의 동작상태 및 부하상태를 판단할 수 있도록 한다.
예를 들면, 엔진 부대장치의 동작시와 미동작시의 엔진 RPM 감속도를 각각 사전에 모니터링하여서, 변속제어시 발생하는 엔진 RPM 감속도를 이용하여 부대장치의 작동 여부를 판단할 수 있게 한다.
다시 말해, 부대장치의 동작시 발생하는 엔진 RPM 감속도와 부대장치의 미동작시 발생하는 엔진 RPM 감속도를 사전에 각각 측정하여서, 동기화 제어 중에 발생하는 엔진 RPM 감속도를 통해 부대장치의 동작 여부를 판단할 수 있게 한다.
그리고, 엔진 RPM 감속도를 기준으로 판단하여 엔진 부대장치의 부하가 높다고 판단될 경우에는 엔진 부하 증가에 따라 동기화 기준값 및 2차 모터 속도 제어를 위한 이득값을 변경 조정한다.
이에 따라 본 발명에서는 기존 차량 상태에서 추가로 센서를 탑재하거나 차량 정보를 입력받음 없이 변속 중 엔진의 부하율을 예측하여 능동적으로 동기화 속도제어를 수행함으로써 변속기 기어 치합 중에 기어 걸림에 의한 충격을 개선할 수 있게 된다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법을 상세하게 설명한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 클러치의 접합을 유지한 상태에서 능동적인 동기화 제어를 수행하여 변속을 제어하는데, 자동화수동변속기의 기어를 분리한 뒤 1차 동기화 제어를 수행하고, 분리한 기어를 다음 변속단에 치합하는 과정 중에 2차 동기화 제어를 수행하며, 상기 1차 동기화 제어 후 엔진 감속도 값에 따라 엔진 부대장치의 부하상태를 판단하여 동기화 제어의 완료 여부 판단을 위한 즉, 동기화 목표속도에 도달했는지 여부를 판단하기 위한 동기화 기준값과, 2차 동기화 제어시 모터속도를 제어하기 위한 시스템 이득값을 결정한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 변속기 기어를 분리하기 전에, 모터와 엔진의 토크를 감소(reduction)시켜 조정한 다음(S100) 모터 토크와 엔진 토크의 합을 미리 설정해둔 기준값과 비교한다(S110).
모터 토크와 엔진 토크의 합이 기준값보다 크면 다시 모터와 엔진의 토크를 감소시켜 조정하며, 모터와 엔진 토크의 합이 기준값 이하가 될 때까지 모터와 엔진의 토크를 감소시키는 과정을 반복한다.
여기서, 상기 기준값은 엔진과 모터가 구동 중인 상태에서 변속기 기어 분리를 무리 없이 수행하기 위한 값으로 설정한다.
엔진과 모터가 구동 중인 상태에서 변속기가 기어 분리를 무리 없이 수행하기 위해서는 모터 토크와 엔진 토크의 합이 기준값을 이루거나 또는 기준값보다 작은 것이 바람직하다.
모터와 엔진 토크의 합이 상기 기준값 이하가 되면 변속기 기어를 현재 변속단에서 분리한다(S120).
이후 변속기의 기어 상태를 판단하여(S130), 기어가 중립 상태이면 1차 동기화 제어를 수행하고(S140), 기어가 중립 상태가 아니면 다시 기어를 분리하고 변속기의 기어 상태를 판단하는 과정을 반복한다.
상기 1차 동기화 제어시에는 변속기와 연결된 모터를 이용하여 변속기 입력축의 속도를 다음 변속단의 목표 속도에 동기화시킨다.
다시 말해, 상기 모터의 속도제어를 통해 모터 출력축에 연결된 변속기 입력축의 속도를 다음 변속단의 목표 속도로 변경 제어한다.
다음, 엔진 RPM 감속도 또는 모터 RPM 감속도를 모니터링하여 엔진 부대장치의 동작상태를 판단한다(S150).
즉, 변속제어 중 모니터링한 현재 엔진 감속도 값을 테이블에서 선택한 감속도 기준값과 비교하여 현재 엔진 부대장치의 부하상태를 판단한다(S150).
상기 테이블은 엔진 부대장치의 부하에 따른 엔진 RPM 감속도를 사전에 모니터링하여 엔진 RPM 감속도 값에 대한 감속도 기준값과 더불어 상기와 같이 동기화 제어의 완료 여부 즉, 동기화 목표속도에 도달했는지 여부를 판단하기 위한 동기화 기준값과, 2차 동기화 제어시 모터속도를 제어하기 위한 시스템 이득값을 결정하여 테이블화한 것으로, 엔진 RPM 감속도 값에 따른 감속도 기준값과 동기화 기준값 및 시스템 이득값을 제공할 수 있게 마련된다.
즉, 상기 테이블은 현재 엔진 RPM 감속도 값이 입력되면 입력값에 상응하는 소정의 감속도 기준값과 동기화 기준값 및 시스템 이득값을 호출하여 제공해주게 된다.
따라서 변속제어시 발생하는 현재 엔진 RPM 감속도 값에 따라 상기 테이블에서 선택한 감속도 기준값을 이용하여 현재 엔진 부대장치의 부하상태를 판단할 수 있다.
현재 엔진 감속도 값을 테이블에서 선택된(호출된) 감속도 기준값과 비교한 결과, 현재 엔진 RPM 감속도 값이 감속도 기준값보다 큰 경우 엔진 부대장치의 부하가 증가한 것으로 판단하며, 동기화 제어의 완료 여부를 판단하기 위한 동기화 기준값과 2차 동기화 제어시 모터 속도의 제어를 위한 시스템 이득값을 테이블에서 선택되어 제공된 값으로 변경 조정한다(S160).
엔진 부대장치의 부하 변동이 발생하는 경우 1차 동기화 제어의 완료 여부를 판단하기 위한 동기화 기준값과 하이브리드 시스템의 이득값을 최적화하는 것이 필요한 바, 상기 테이블에서 동기화 기준값과 시스템 이득값은 사전 모니터링 등을 통해 최적의 값으로 결정된다.
따라서 엔진 RPM 감속도 값에 따라 변경 조정한 동기화 기준값을 이용하여 1차 동기화 제어의 완료 여부를 판단한다(S170).
그리고, 현재 엔진 감속도 값을 테이블에서 선택된(호출된) 감속도 기준값과 비교한 결과, 현재 엔진 RPM 감속도 값이 감속도 기준값 이하인 경우에는 동기화 기준값 및 시스템 이득값의 변경 없이 바로 1차 동기화 제어의 완료 여부를 판단한다.
여기서, 엔진 RPM 감속도 값에 따라 감속도 기준값과 동기화 기준값 및 시스템 이득값을 제공하는 상기의 테이블은, 예를 들면 테이블 함수를 구현하여 엔진 RPM 감속도 값마다 대응하는 감속도 기준값과 동기화 기준값 및 시스템 이득값을 제공하거나, 또는 일정 범위의 엔진 RPM 감속도 값마다 대응하는 감속도 기준값과 동기화 기준값 및 시스템 이득값을 제공하도록 마련될 수 있다.
상기 1차 동기화 제어의 완료 여부를 판단하기 위해, '모터 속도와 동기화 목표 속도 간 차이값'을 상기 동기화 기준값과 비교한다(S170).
비교 결과, 모터 속도와 동기화 목표 속도 간 차이값이 동기화 제어의 완료 여부를 판단하기 위한 동기화 기준값 이하이면 1차 동기화 제어를 완료한 것으로 판단하고, 다시 말해 변속기 입력축의 속도를 다음 변속단의 목표 속도에 동기화시킨 것으로 판단하고, 변속기 기어의 치합을 시작한다(기어를 다음 변속단에 치합하기 시작한다)(S180).
또한 비교 결과, 모터 속도와 동기화 목표 속도 간 차이값이 동기화 제어의 완료 여부를 판단하기 위한 동기화 기준값보다 크면 1차 동기화 제어를 미완료한 것으로 판단하고, 다시 1차 동기화 제어를 수행하여 변속기 입력축의 속도를 다음 변속단의 목표 속도에 동기화시킨다(S140).
여기서 상기 동기화 목표 속도 또는 동기화 속도는 다음 변속단의 목표 속도로, 상기의 1차 동기화 제어시 목표로 하는 변속기 입력축의 속도이며, 또한 1차 모터 속도 제어를 통해 도달시키고자 하는 변속기 입력축의 속도이다.
다시 말해, 상기 동기화 목표 속도는, 변속제어시 현재 변속단에서 다음 변속단으로 기어 변경시 변속기 입력축이 목표로 하는 속도이다.
1차 동기화 제어를 완료한 것으로 판단한 뒤, 기어 치합 중에는 1차 동기화 제어시 도달시킨 동기화 목표 속도(즉, 변속기 입력축의 속도)를 유지시키기 위해 2차 모터 속도 제어 및 2차 동기화 제어를 수행한다(S190).
즉, 1차 동기화 제어를 완료한 뒤 변속기 기어를 치합하는 과정에서 변속기 입력축의 동기화 목표 속도(RPM)를 유지시키기 위해 모터를 이용한 2차 동기화 제어를 수행한다.
상기 2차 동기화 제어시에도 모터 출력축에 연결된 변속기 입력축의 속도를 모터 속도에 동기화시키는데, 이때 앞서 변경한 시스템 이득값을 적용하여 모터 속도를 제어함으로써 변속기 입력축의 속도를 동기화 목표 속도의 값으로 유지시킨다.
다시 말해, 기어 치합 과정 중에 모터와 연결된 변속기 입력축의 속도가 변경되지 않게 하기 위하여, 즉 기어 치합 과정 중에 모터와 연결된 변속기 입력축의 속도가 1차 동기화 속도를 벗어나지 않게 하기 위하여, 앞서 테이블을 통하여 변경한 이득값 즉, 모터속도를 제어하기 위한 시스템 이득값을 이용하여 모터 속도를 변경 제어하는 2차 동기화 제어를 수행한다.
이렇게 2차 동기화 제어를 수행하며 변속기의 기어 치합을 완료함으로써(S200) 변속 과정을 완료한다.
이와 같이 본 발명에 따른 변속제어방법에 의하면, 변속기와 연결된 모터를 이용하여 변속기 입력축의 속도를 다음 변속단의 목표 속도에 동기화하여 제어한 다음, 엔진 부대장치의 부하상태를 고려하여 기어 치합 중에 상기 변속기 입력축의 동기화 속도를 유지시킴으로써 기존에 차량 변속시 엔진 부대장치의 작동에 영향을 받아 발생하던 기어 걸림에 의한 변속 충격을 완화하여 엔진 부대장치의 부하에 상관없이 차량 변속을 안정적으로 제어하게 된다.
도 6에는 본 발명 및 종래기술에 따른 상용 하이브리드 차량의 변속제어 중 엔진 부하 증가시 변속기의 시프트 스트로크의 변화가 도시되어 있다.
도 6에 보이듯이, 종래기술에 따른 변속제어 시에는 변속제어 중 엔진 부하 증가시 기어 걸림이 발생하여 기어 이동/변경을 위한 시프트 스트로크가 원활하게 움직이지(입력되지) 못하고 기어 걸림을 유발하여 뒤로 밀렸다 들어가는(입력되는) 것을 확인할 수 있다.
반면, 도 6에 보이듯이, 본 발명에 따른 변속제어 시에는 변속제어 중 엔진 부하가 증가하여도 기어 치합 중 기어 걸림 없이 시프트 스트로크가 원활하게 입력되어 기어 치합이 이루어지는 것을 확인할 수 있다.

Claims (5)

  1. 자동화수동변속기를 탑재한 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법으로서,
    변속기 기어를 분리한 뒤, 기어 상태를 판단하는 과정;
    상기 기어가 중립 상태이면, 변속기 입력축에 연결된 모터의 속도를 제어하여 상기 변속기 입력축의 속도를 동기화 목표 속도로 1차 동기화 제어를 하는 과정;
    상기 1차 동기화 제어 후, 엔진 RPM 감속도를 감속도 기준값과 비교하는 과정;
    상기 엔진 RPM 감속도와 감속도 기준값의 비교 결과에 따라, 동기화 제어의 완료 여부를 판단하기 위한 동기화 기준값을 이용하여 1차 동기화 제어의 완료 여부를 판단하는 과정;
    상기 1차 동기화 제어의 완료 후 변속기 기어의 치합 중에, 시스템 이득값을이용하여 모터 속도를 제어함으로써, 변속기 입력축의 속도를 동기화 목표 속도로 유지시키는 2차 동기화 제어 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진 RPM 감속도가 감속도 기준값보다 큰 경우, 엔진 부대장치의 부하가 증가한 것으로 판단하며, 동기화 제어의 완료 여부를 판단하기 위한 동기화 기준값과 2차 동기화 제어시 모터 속도의 제어를 위한 시스템 이득값을 테이블에서 선택되어 제공된 값으로 변경 조정하는 것을 특징으로 하는 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 동기화 제어의 완료 여부를 판단하는 과정에서, '모터 속도와 동기화 목표 속도의 차이값'이 동기화 기준값 이하인 경우 1차 동기화 제어를 완료한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 2차 동기화 제어 과정에서, 모터속도의 제어를 위하여 테이블에서 선택되어 제공된 값으로 변경 조절된 시스템 이득값을 사용하는 것을 특징으로 하는 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 감속도 기준값은 1차 동기화 제어 후에 엔진 RPM 감속도 값에 따라 테이블에서 선택되는 값인 것을 특징으로 하는 상용 하이브리드 차량의 변속제어방법.
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