KR101655287B1 - 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법에 관한 것으로, 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어가 시작될 경우, 제어부가 직결상태에 있는 클러치에 제1 슬립팩터를 적용하여 클러치토크를 제1 목표치가 되도록 저감 제어하는 단계, 상기 클러치토크가 상기 제1 목표치에 도달하면, 상기 제어부가 기울기 제어 방식으로 상기 클러치토크를 제2 목표치가 되도록 저감 제어하는 단계, 및 상기 기울기 제어 중 슬립상태 진입이 판단되면, 상기 제어부가 상기 슬립상태에 있는 클러치에 제2 슬립팩터를 적용하여 클러치토크를 유지 제어하는 단계를 포함한다.

Description

듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법{SLIP START CONTROL METHOD FOR DUAL CLUTCH TRANSMISSION}

본 발명은 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 듀얼 클러치 변속기의 클러치와 엔진의 직결상태에서 슬립상태로 진입하는 시간을 단축하고 또한 슬립상태로 진입한 후에는 빠른 슬립 안정화 상태로 진입할 수 있도록 하는 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 듀얼 클러치 변속기(DCT : Dual Clutch Transmission)는 종래 단판 클러치 변속기 시스템과 달리 2조의 클러치로 구성되어 있으며, 두 개의 입력 샤프트(즉, 회전운동 또는 직선왕복운동에 의해 떨어져 있는 곳에 동력을 전달하는 막대 모양의 축)와 한 개의 출력 샤프트로 연결되어 있다.

그리고 엔진은 클러치(즉, 축과 축을 접속하거나 차단하는 데에 사용되며, 엔진의 동력을 잠시 끊거나 이어주는 일종의 축이음 장치로서, 속도 변경을 위한 기어 바꿈 시 사용됨)에 의해 상기 입력 샤프트와 연결되고, 상기 입력 샤프트는 기어에 의해 출력 샤프트와 연결된 후 바퀴(휠)에 동력을 전달한다.

일반적인 7속 DCT(듀얼 클러치 변속기)의 경우, 제1 입력 샤프트에는 홀수단(1, 3, 5, 7) 기어가 연결되어 있고, 기어 단을 엔진과 결합시키는 제1 클러치가 있다. 그리고 제2 입력 샤프트에는 후진 및 짝수단(R, 2, 4, 6) 기어가 연결되어 있고, 기어 단을 엔진과 결합시키는 제2 클러치가 있다.

이에 따라 차량이 제1 입력 샤프트와 홀수단 기어에 의해 출력 샤프트로 연결되어 주행하던 중 제2 입력 샤프트의 짝수단 기어를 인가하고 제1 클러치의 토크를 해제함과 동시에 제2 클러치의 토크를 상승시키면 변속이 수행된다. 여기서 체결(또는 결합)되는 클러치(예 : 제2 클러치)가 온고잉 클러치가 되고 체결이 해제되는 클러치(예 : 제1 클러치)가 오프고잉 클러치가 된다.

상기와 같은 듀얼 클러치 변속기(DCT)를 제어하는데 있어서 필수적인 것들은, 도 1에 도시된 바와 같이, 클러치 단속을 담당하는 클러치 액츄에이터(110)와, 변속기의 쉬프트포크를 제어하여 실제 기어변속을 수행하는 변속장치(120) 및 이러한 변속장치(120)를 차속 및 스로틀밸브 개도 등에 따라 제어하는 제어부(130)가 있다.

이때 상기 듀얼 클러치 변속기(DCT)는 클러치 제어 시 클러치토크와 스트로크의 관계(TS 커브)를 정확히 알아야 실제로 입력(Input)되는 엔진토크를 클러치에 온전히 전달할 수 있다. 만약 TS 커브 상에서 특정 스트로크에 정상값 이상의 클러치토크가 매칭되면 과한 직결 충격이 발생되고, 이와 반대로 정상값 이하의 클러치토크가 인가되면 엔진이 런업(Run-Up)되는 문제점이 발생한다. 따라서 클러치토크가 엔진토크에 추종될 수 있도록 클러치 슬립 제어를 수행할 필요가 있다.

이에 따라 종래에는 단순한 클러치토크 하강 제어를 수행하여 클러치 슬립을 발생시켰으나, 듀얼 클러치 변속기의 경우 건식 클러치 소재의 마찰 특성상 엔진과 클러치 사이에 슬립이 발생하기 시작하면 빠른 시간 내에 슬립을 감소시키기 힘들기 때문에 운전자는 과도한 엔진속도의 상승에 따른 불쾌감을 느낄 수 있고, 이를(즉, 엔진속도 상승을) 빠른 시간 내에 제어하기 위하여 PI 제어(비례적분 제어)를 과하게 하면 충격이 발생하여 오히려 변속기에 의한 차량의 위화감을 발생시키는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-1393872호(2014.05.02.등록, 차량의 건식클러치 전달토크 예측 방법)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 듀얼 클러치 변속기의 클러치와 엔진의 직결상태에서 슬립상태로 진입하는 시간을 단축하고, 또한 슬립상태로 진입한 후에는 빠른 슬립 안정화 상태로 진입할 수 있도록 하는 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법은, 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어가 시작될 경우, 제어부가 직결상태에 있는 클러치에 제1 슬립팩터를 적용하여 클러치토크를 제1 목표치가 되도록 저감 제어하는 단계; 상기 클러치토크가 상기 제1 목표치에 도달하면, 상기 제어부가 기울기 제어 방식으로 상기 클러치토크를 제2 목표치가 되도록 저감 제어하는 단계; 및 상기 기울기 제어 중 슬립상태 진입이 판단되면, 상기 제어부가 상기 슬립상태에 있는 클러치에 제2 슬립팩터를 적용하여 클러치토크를 유지 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 클러치토크를 제1 목표치가 되도록 저감 제어하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 클러치토크를 미리 설정된 일정시간(T1)동안에 상기 제1 목표치1에 도달되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 목표치는, 현재의 엔진토크와 같은 값이거나, 상기 엔진토크 값에 미리 설정된 제1 오프셋을 더한 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 목표치의 설정 시, 상기 제1 목표치로부터 상기 제2 목표치까지 연결하는 가상의 직선을 그었을 경우, 상기 가상의 직선이 미리 설정된 기울기가 되도록 상기 제2 목표치가 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 기울기 제어는, 상기 제어부가, 상기 제1 목표치와 상기 제2 목표치를 연결하는 가상의 직선에 설정된 기울기에 따라, 상기 클러치에 슬립이 발생할 때까지, 상기 클러치토크를 상기 제2 목표치가 되도록 저감시키는 제어인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 목표치는, 상기 엔진토크 값에 미리 설정된 제2 오프셋을 뺀 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 기울기 제어 중 슬립상태 진입을 판단하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 엔진속도가 미리 설정된 슬립판정 속도 이상으로 미리 지정된 슬립판정 시간 이상 유지되면, 현재 상태를 클러치 슬립상태에 진입한 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 슬립 스타트 제어시작 이후부터 슬립상태 진입이 판단될 때까지를 노슬립(NoSlip) 상태로 판정하고, 상기 슬립상태 진입이 판단된 이후부터 슬립 상태로 판정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 듀얼 클러치 변속기의 클러치와 엔진의 직결상태에서 슬립상태로 진입하는 시간을 단축하고, 또한 슬립상태로 진입한 후에는 빠른 슬립 안정화 상태로 진입할 수 있도록 한다.

도 1은 일반적인 듀얼 클러치 변속기 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법을 그래프로 설명하기 위한 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에 따른 일 실시예는 듀얼 클러치 변속기에 있어서, 엔진과 클러치가 직결된 상태에 있을 때 클러치 슬립을 발생시키되 과도한 슬립이 발생되지 않도록 슬립팩터를 조절하는 방법을 제공한다. 즉, 클러치토크가 엔진토크에 추종되어 슬립상태에 빠르고 안정적으로 진입할 수 있도록 하는 클러치 슬립 스타트 제어 방법을 제공한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 듀얼 클러치 변속기를 제어하는 제어부(130)는 엔진과 현재 구동되는 입력 샤프트가 직결된 상태(슬립없음)에서 슬립을 시도하고자 할 때 슬립 스타트 제어를 시작한다.

상기 슬립 스타트 제어가 시작되면, 상기 제어부(130)는 직결상태에서 슬립상태로 진입하기 위한 제1 슬립팩터(a)(즉, 마찰계수)를 적용하여 클러치토크(즉, 클러치토크 제어량)를 목표치1(즉, 제1 목표치)가 되도록 제어한다(S101).

즉, 상기 제어부(130)는 상기 클러치토크를 미리 설정된 일정시간(T1)동안 목표치1(제1 목표치)가 되도록 저감시킨다.

이때 상기 제어부(130)는 엔진토크에 대한 정보는 이미 알고 있으므로, 상기 엔진토크 값에 근접(즉, 엔진토크 + 제1 오프셋 값)하도록 클러치토크를 제어할 수 있다. 그리고 상기 클러치토크의 목표치1(즉, 제1 목표치)는 상기 엔진토크와 같은 값을 가지거나 상기 엔진토크보다 약간 큰 값(즉, 엔진토크 + 제1 오프셋 값)을 가진다.

상기 클러치토크가 상기 목표치1(즉, 제1 목표치)에 도달하면(S102의 예), 상기 제어부(130)는 상기 클러치토크를 상기 목표치2(제2 목표치)가 되도록 저감시킨다(S103).

이때 상기 제어부(130)는 상기 목표치1(제1 목표치)로부터 상기 목표치2(제2 목표치)까지 연결하는 가상의 직선을 그었을 경우, 상기 가상의 직선이 미리 설정된 기울기가 되도록 상기 목표치2(제2 목표치)를 설정한다.

그리고 상기 제어부(130)는 슬립이 발생할 때까지, 상기 목표치1(제1 목표치)과 상기 목표치2(제2 목표치)를 연결하는 가상 직선의 기울기에 따라, 상기 클러치토크를 상기 목표치2(제2 목표치)가 되도록 저감시키는 것이다. 즉, 상기 제어부(130)는 상기 클러치토크가 상기 목표치2(제2 목표치)가 되도록 기울기 제어를 수행한다.

이때 상기 클러치토크 목표치2(제2 목표치)는 상기 엔진토크보다 현저히 낮은 값(엔진토크 - 제2 오프셋 값)을 가지고, 상기 목표치1(제1 목표치)은 상기 목표치2(제2 목표치)보다 (제1 오프셋 값 + 제2 오프셋 값)만큼 더 큰 값을 가진다.

한편, 상기 기울기 제어 중 슬립상태가 판단되면(즉, 슬립이 발생되면)(S104의 예), 상기 제어부(130)는 슬립상태를 유지하기 위한 제2 슬립팩터(b)를 적용하여 클러치토크를 유지한다(S105).

상기와 같이 본 실시예는 듀얼 클러치 변속기의 클러치와 엔진의 직결상태에서 슬립상태로 진입하는 시간을 단축하고 슬립상태로 진입한 후에는 빠른 슬립 안정화 상태로 진입할 수 있도록 함으로써 엔진속도 상승에 따른 불쾌감을 감소시키는 효과가 있다.

이후로 상기 제어부(130)는 PI제어(비례적분 제어)를 통해 안정적인 슬립영역 제어를 수행하게 된다. 상기 슬립영역 제어는 이미 일반적인 공지기술이므로 그에 대한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법을 그래프로 설명하기 위한 예시도이다.

도 3을 참조하면, 타이머A(timer A)는 직결판정 시간을 의미하는 것으로, 엔진속도가 직결판정 속도(예 : 동기속도+10rpm) 이하로 미리 지정된 시간(즉, timer A 시간) 이상 유지되면, 상기 제어부(130)는 현재 상태를 클러치 직결상태로 판정하고, 상기 엔진속도가 직결판정 속도 이하로 상기 지정된 시간 미만으로 유지되면 노이즈로 판정한다.

상기 타이머S(timer S)는 슬립 판정 시간을 의미하는 것으로, 엔진속도가 슬립판정 속도(예 : 동기속도+20rpm) 이상으로 미리 지정된 시간(즉, timer B 시간)(예 : 30~50ms) 이상 유지되면, 상기 제어부(130)는 현재 상태를 클러치 슬립상태로 판정하고, 상기 엔진속도가 슬립판정 속도 이상으로 상기 지정된 시간 미만으로 유지되면 노이즈(즉, 오검출된 엔진신호)로 판정한다.

이때 상기 슬립 스타트 제어시작 시점부터 실제 슬립 스타트가 판정될 시점 까지는 노슬립(NoSlip)상태가 되고, 실제 슬립 스타트가 판정된 후부터는 슬립(Slip)상태가 된다. 상기 그래프를 참조하면, 엔진속도는 실제 슬립 스타트 시점에 약간 상승되었다가 곧바로 떨어져 목표 슬립 속도로 안정적인 제어가 이루어지는 것을 알 수 있다.

또한 상기 그래프를 참조하면, 제어부(130)는 슬립 스타트 제어시작 지점 전까지 엔진토크에 비해서 상당히 큰 값을 유지하고 있던 클러치토크를 제1 슬립팩터(a)를 적용하여 미리 설정된 시간(T1) 동안에 상기 클러치토크가 상기 목표치1(제1 목표치)이 되도록 저감시킨다.

이때 상기 제어부(130)는 엔진토크의 값을 알고 있으므로 클러치토크를 상기 목표치1(제1 목표치)이 되도록 빠르게 저감시킬 수 있다.

그리고 상기 클러치토크가 상기 목표치1(제1 목표치) 이후가 되는 때부터, 상기 제어부(130)는 미리 설정된 기울기에 따라 상기 클러치토크를 상기 목표치2(제2 목표치)가 되도록 서서히 저감시킨다.

이때 상기 목표치2(제2 목표치)는 엔진토크보다 현저히 낮은 값을 가진다. 왜냐하면 상기 제어부(130)가 상기 목표치2(제2 목표치)를 향하여 클러치토크를 제어하는 동안에 슬립이 발생하기 때문이다.

아울러 상기 클러치의 액츄에이터 포지션(위치)은 슬립 스타트 제어시작 시점부터 실제 슬립 스타트가 판정될 시점까지 엔진의 반대 방향으로 서서히 멀어지다가, 실제 슬립 스타트가 판정될 시점에 제2 슬립팩터(b)가 적용된 클러치토크의 제어가 시작되면 엔진 방향으로 다시 가까워짐을 알 수 있다.

상기와 같이 실제 슬립 스타트가 판정되면(즉, 슬립이 발생되면), 상기 제어부(130)는 제2 슬립팩터(b)를 사용하여 빠르게 슬립량을 안정화시킨다.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

110 : 액츄에이터
120 : 변속장치
130 : 제어부

Claims (8)

1. 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어가 시작될 경우, 제어부가 엔진과 직결상태에 있는 클러치에 제1 슬립팩터를 적용하여 클러치토크를 제1 목표치가 되도록 저감 제어하는 단계;
   상기 클러치토크가 상기 제1 목표치에 도달하면, 상기 제어부가 기울기 제어 방식으로 상기 클러치토크를 제2 목표치가 되도록 저감 제어하는 단계; 및
   상기 기울기 제어 중 슬립상태 진입이 판단되면, 상기 제어부가 상기 슬립상태에 있는 클러치에 제2 슬립팩터를 적용하여 클러치토크를 유지 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 클러치토크를 제1 목표치가 되도록 저감 제어하는 단계에서
   상기 제어부는,
   상기 클러치토크를 미리 설정된 일정시간(T1)동안에 상기 제1 목표치1에 도달되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 목표치는,
   현재의 엔진토크와 같은 값이거나,
   상기 엔진토크 값에 미리 설정된 제1 오프셋을 더한 값인 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 제2 목표치의 설정 시,
   상기 제1 목표치로부터 상기 제2 목표치까지 연결하는 가상의 직선을 그었을 경우, 상기 가상의 직선이 미리 설정된 기울기가 되도록 상기 제2 목표치가 설정되는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 기울기 제어는,
   상기 제어부가,
   상기 제1 목표치와 상기 제2 목표치를 연결하는 가상의 직선에 설정된 기울기에 따라, 상기 클러치에 슬립이 발생할 때까지, 상기 클러치토크를 상기 제2 목표치가 되도록 저감시키는 제어인 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 제2 목표치는,
   엔진토크 값에 미리 설정된 제2 오프셋을 뺀 값인 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 기울기 제어 중 슬립상태 진입을 판단하는 단계에서,
   상기 제어부는,
   엔진속도가 미리 설정된 슬립판정 속도 이상으로 미리 지정된 슬립판정 시간 이상 유지되면, 현재 상태를 클러치 슬립상태에 진입한 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법.
   
8. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
   상기 슬립 스타트 제어시작 이후부터 슬립상태 진입이 판단될 때까지를 노슬립(NoSlip) 상태로 판정하고, 상기 슬립상태 진입이 판단된 이후부터 슬립 상태로 판정하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기의 슬립 스타트 제어 방법.

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