KR101714248B1 - Dct차량의 변속 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨트롤러가 현재의 클러치 온도를 소정의 제1기준값 및 이보다 큰 제2기준값과 비교하는 온도비교단계와; 클러치 온도가 상기 제1기준값보다 큰 경우, 동축 파워온 다운쉬프트를 금지시키는 변속제한단계와; 클러치 온도가 상기 제2기준값보다 큰 경우, 동축 파워온 다운쉬프트를 금지시킴과 아울러 이축 풀스킵 쉬프트가 필요한 상황이 되면, 변속속도를 증가시키는 변속시간단축단계를 포함하여 구성된다.

Description

DCT차량의 변속 제어방법{SHIFT CONTROL METHOD FOR VEHICLE WITH DCT}

본 발명은 DCT차량의 변속 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DCT(Dual Clutch Transmission)를 탑재한 차량에서 운전자가 가속페달을 밟아 하위 변속단으로 변속이 이루어지는 파워온 다운 쉬프트 시의 변속 제어방법에 관한 기술이다.

DCT는 크게 습식 클러치를 사용하는 방식과 건식 클러치를 사용하는 방식으로 나뉘게 된다. 습식 클러치를 사용하는 경우에는 오일에 의해 클러치의 냉각이 원활히 이루어지므로 큰 문제가 되지 않지만, 건식 클러치의 경우에는 공랭에 의존하여 클러치의 냉각을 도모할 수 밖에 없어서, 클러치의 과열에 취약한 경향이 있다.

특히, 건식 클러치를 사용한 DCT에서 클러치 발열이 문제되는 경우는 등판 주행에서의 반복되는 크립 또는 발진 주행의 상황과, 운전자에 의한 반복되는 파워온 다운 쉬프트의 경우이다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-2015-0071119

본 발명은 건식 클러치를 탑재한 DCT차량에서 운전자의 가속페달 조작에 의한 파워온 다운 쉬프트의 상황에서 가급적 건식 클러치의 발열을 억제하도록 하여, 클러치의 내구성을 확보할 수 있도록 한 DCT차량의 변속 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 DCT차량의 변속 제어방법은

컨트롤러가 현재의 클러치 온도를 소정의 제1기준값 및 이보다 큰 제2기준값과 비교하는 온도비교단계와;

클러치 온도가 상기 제1기준값보다 큰 경우, 동축 파워온 다운쉬프트를 금지시키는 변속제한단계와;

클러치 온도가 상기 제2기준값보다 큰 경우, 동축 파워온 다운쉬프트를 금지시킴과 아울러 이축 풀스킵 쉬프트가 필요한 상황이 되면, 변속속도를 증가시키는 변속시간단축단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1기준값은 동축 파워온 다운쉬프트가 발생하면 클러치의 과열이 염려되어 이를 방지해야 할 필요가 있다고 판단되는 온도로 정해지며, 상기 제2기준값은 상기 제1기준값보다 큰 값으로서, 동축 파워온 다운쉬프트는 물론 이축 풀스킵 쉬프트의 경우에 변속감의 악화 보다는 클러치 과열이 더 문제가 된다고 판단되는 온도로 정해지도록 할 수 있다.

상기 변속시간단축단계에서는, 목표엔진속도변화율을 기준엔진속도변화율보다 증가시키도록 해방측 클러치의 토크를 저감시키도록 할 수 있다.

상기 변속시간단축단계에서는, 동기장치로 목표 변속단을 체결할 때, 동기장치의 작동력을 기준작동력보다 증대시키도록 할 수 있다.

상기 변속시간단축단계에서는, 동기장치가 목표 변속단에 치합이 완료되면, 토크 핸드오버 시간을 기준시간보다 단축시키도록 클러치들을 제어하도록 할 수 있다.

본 발명은 건식 클러치를 탑재한 DCT차량에서 운전자의 가속페달 조작에 의한 파워온 다운 쉬프트의 상황에서 가급적 건식 클러치의 발열을 억제하도록 하여, 클러치의 내구성을 확보할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT차량의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 DCT차량의 변속 제어방법의 바람직한 실시예를 도시한 순서도이다.

도 1을 참조하면, 엔진(E)의 동력은 DCT(DUAL CLUTCH TRANSMISSION)를 통해 구동륜(W)으로 제공될 수 있도록 구성되고, DCT를 구성하는 두 클러치(1)는 각각 클러치액츄에이터(3)에 의해 제어되며, 각 변속단을 형성하는 변속기어들은 동기장치들을 선택하여 구동하는 변속액츄에이터(4)에 의해 변속이 이루어지며, 상기 클러치액츄에이터(3)와 변속액츄에이터(4)는 컨트롤러(5)에 의해 제어가 이루어지게 되어 있으며, 상기 컨트롤러는 가속페달 조작량을 입력받기 위해 APS(ACCELERATOR POSITION SENSOR: 7)신호를 입력받도록 되어 있다.

물론, 상기 컨트롤러(5)는 이외에도 엔진토크 및 엔진속도 등의 정보를 제공받도록 되어 있다.

여기서, "컨트롤러"는 별도의 접두어가 없는 한 DCT 등과 같은 변속기를 제어하는 변속기 컨트롤러이며, 엔진을 제어하는 컨트롤러는 구별을 위해 별도로 "엔진컨트롤러"로 칭하도록 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명 실시예는, 컨트롤러(5)가 현재의 클러치 온도를 소정의 제1기준값 및 이보다 큰 제2기준값과 비교하는 온도비교단계(S10)와; 클러치 온도가 상기 제1기준값보다 큰 경우, 동축 파워온 다운쉬프트를 금지시키는 변속제한단계(S20)와; 클러치 온도가 상기 제2기준값보다 큰 경우, 동축 파워온 다운쉬프트를 금지시킴과 아울러 이축 풀스킵 쉬프트가 필요한 상황이 되면, 변속속도를 증가시키는 변속시간단축단계(S30)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 실시예는 DCT의 클러치 온도가 상기 제1기준값을 초과하는 경우, 클러치의 과열 상황임을 판단하고 동축 파워온 다운쉬프트를 금지하고, 제2기준값도 초과하는 경우에는 동축 파워온 다운쉬프트는 물론, 이축 풀스킵 쉬프트에서 변속속도를 증가시켜서 클러치의 부하를 저감하도록 하는 것에 의해, 클러치 온도의 상승을 억제하는 것이다.

물론, 상기 제1기준값 이하에서는 동축 파워온 다운쉬프트를 포함한 모든 다운쉬프트가 허용되는 일반적인 변속 제어가 이루어지게 된다.

DCT의 두 클러치에는 두 개의 입력축이 각각 연결되어 있고, 각 입력축에는 각각 구현할 수 있는 변속단들이 배정되어 있다. 예컨대 제1클러치에 연결된 제1입력축에는 1, 3, 5단의 홀수변속단들이 배정되고, 제2클러치에 연결된 제2입력축에는 2, 4, 6단의 짝수 변속단들이 배정되는 것이다. 이러한 DCT에서 상기 '동축 파워온 다운쉬프트'란 운전자의 가속페달 조작에 의해 변속이 이루어지는 경우로서, 동일한 축에 배치된 하위 변속단으로 변속이 이루어지는 것을 말한다. 예컨대, 상기와 같은 DCT의 경우, 운전자의 가속페달 조작에 의해 5단에서 3단으로 변속이 이루어지는 경우 등을 말하는 것이다.

이 경우, 상기 3단과 5단이 모두 배정되어 있는 제1입력축에 연결된 제1클러치는 변속 전후는 물론, 변속이 이루어지는 동안 계속해서 부하를 받게 되어 클러치의 온도가 더욱 상승될 것이기 때문에, 클러치의 온도가 상기 제1기준값 이상이라고 판단되면, 이와 같은 동축 파워온 다운쉬프트를 금지하도록 하여 클러치의 추가적인 과도한 온도 상승을 방지하도록 하는 것이다.

따라서, 상기 제1기준값은 상기와 같은 취지에 상응하게, 클러치의 온도가 일반적인 경우보다 높아서 동축 파워온 다운쉬프트가 일어나는 경우 클러치의 내구성 저하가 발생할 확율이 높다고 판단되는 수준으로 설정되는 것이 바람직할 것이다. 이는 해당 차종에서 다수의 실험 및 해석에 의해 결정될 수 있을 것이며, 예컨대 270℃ 등으로 설정될 수 있을 것이다.

상기 이축 풀스킵 쉬프트란, 서로 다른 입력축에 배정된 하위 변속단 중 가장 높은 변속단을 스킵하고 그 다음 변속단으로 변속을 하는 경우를 말한다. 예컨대 상기한 DCT의 경우 제2입력축에 배치된 6단으로부터 다른 입력축인 제1입력축의 하위 변속단 중 가장 높은 변속단인 5단을 스킵하고, 그 다음의 3단으로 변속을 하는 경우이다.

DCT의 경우, 가장 기본이 되는 변속 전략은 소위 순차 변속이라고 하는 것으로, 차량의 가속이나 감속에 따라 서로 다른 입력축에 배치된 변속단으로 차례로 변속하는 것이다. 예컨대, 상기 DCT에서 1, 2, 3, 4, 5, 6단의 순서로 차례로 상위 변속단으로 변속을 하거나 6, 5, 4, 3, 2, 1단의 순서로 차례로 하위 변속단으로 변속을 하는 것이다.

따라서, DCT에서 서로 다른 축에 배치된 변속단으로 변속을 수행하는 것을 말하는 '이축변속'은 기본적인 변속 전략으로서, 비록 클러치의 온도가 높아도 가급적 허용되어야 하며, 본 발명에서는 이러한 이축변속을 기본적으로 모두 허용한다.

다만, 상기한 바와 같은 이축 풀스킵 쉬프트의 경우에는, 차량 운행중 발생 빈도가 높지 않고, 거의 운전자가 가속페달을 급격히 밟은 경우에만 발생하는 드문 경우로서, 이 경우 클러치들이 감당해야 할 부하가 일반적인 변속의 경우보다 커지게 되므로, 변속을 허용은 하되 그 변속시간을 짧게 하여 클러치의 온도 상승을 최소화하기 위한 것이다.

물론, 상기한 바와 같이 이축 풀스킵 쉬프트의 변속시간을 클러치의 온도가 상기 제2기준값 이하인 일반적인 경우보다 줄이게 되면, 상대적으로 변속충격이 발생하는 등 변속감은 떨어지지만, 이를 감수하고 클러치를 보호하기 위한 것이다.

참고로, 본 발명에서의 이축 풀스킵 쉬프트는 실질적으로는 운전자의 가속페달 조작에 의해 변속이 이루어지는 파워온 이축 풀스킵 쉬프트의 경우에 적용하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

따라서, 상기 제2기준값은 상기한 바와 같은 취지에 따라, 상기 제1기준값보다 높으면서, 이축 풀스킵 쉬프트의 변속감 저하를 감수하면서라도 클러치 보호를 위해 변속시간을 짧게 해야 할 필요가 있는 온도로 설정되어야 하며, 이는 해당 차종에서 다수의 실험 및 해석에 의해 결정될 수 있을 것이며, 예컨대 300℃ 등으로 설정될 수 있을 것이다.

정리하면, 상기 제1기준값은 동축 파워온 다운쉬프트가 발생하면 클러치의 과열이 염려되어 이를 방지해야 할 필요가 있다고 판단되는 온도로 정해지며, 상기 제2기준값은 상기 제1기준값보다 큰 값으로서, 동축 파워온 다운쉬프트는 물론 이축 풀스킵 쉬프트의 경우에 변속감의 악화 보다는 클러치 과열이 더 문제가 된다고 판단되는 온도로 정해지는 것이다.

상기 변속시간단축단계에서는, 목표엔진속도변화율을 기준엔진속도변화율보다 증가시키도록 해방측 클러치의 토크를 저감시키는 방법을 사용한다.

상기 기준엔진속도변화율은 해당 차량에서 클러치의 온도가 상기 제2기준값 이하여서, 클러치를 보호하기 위한 본 발명의 변속제어의 상황을 제외한 나머지의 경우에 이루어지는 일반적인 변속의 경우에, 변속 개시 시점에 계산되는 목표 동기속도와 엔진속도의 차이인 초기슬립량에 대해 변속충격을 발생시키지 않는 범위 내에서 가급적 빠른 시간 내에 엔진속도가 목표 동기속도에 도달하도록 설정된 엔진속도의 변화율을 말하는 것이다.

즉, 컨트롤러는 클러치의 온도가 제2기준값 이하인 상황에서 이와 같은 이축 풀스킵 쉬프트의 상황이 되면, 상기 초기슬립량에 대한 기준엔진속도변화율의 맵으로부터 현재의 초기슬립량에 따른 기준엔진속도변화율을 구하고, 그에 따라 엔진속도가 상승하도록 해방측 클러치의 토크를 저감시키는 피드백 제어를 수행하는데, 본 발명의 경우와 같이 클러치 온도가 상기 제2기준값 초과인 상황에서는, 상기 컨트롤러는 상기와 같이 초기슬립량에 대한 기준엔진속도변화율의 맵으로부터 현재 초기슬립량에 따른 기준엔진속도변화율을 구한 후, 이 기준엔진속도변화율 보다 증가된 목표엔진속도변화율을 구하여, 이 목표엔진속도변화율에 따라 엔진속도가 상승하도록 해방측 클러치의 토크를 저감시키는 것이다.

여기서, 상기 기준엔진속도변화율로부터 상기 목표엔진속도변화율을 구하는 방법은, 상기 기준엔진속도변화율에 1.2 내지 1.5의 상수를 곱하여 상기 목표엔진속도변화율을 구하도록 하는 방법이 사용될 수 있을 것이다.

물론, 변속시간단축단계를 수행하는 경우가 아닌 일반적인 경우라면, 상기 기준엔진속도변화율에 곱해지는 상수는 1이 되어 상기 목표엔진속도변화율은 기준엔진속도변화율과 같은 값이 될 것이다.

상기 변속시간단축단계에서는, 동기장치로 목표 변속단을 체결할 때, 동기장치의 작동력을 기준작동력보다 증대시키도록 한다.

즉, 컨트롤러는 변속시간을 줄이기 위하여, 변속액츄에이터로 동기장치를 작동시켜서 목표 변속단을 체결할 때, 상기 변속액츄에이터가 동기장치를 작동시키는 작동력을 기준작동력보다 크게 하여 변속이 이루어지도록 하는 것이다.

일반적으로 상기 변속액츄에이터가 동기장치를 구동하는 기준작동력은 해당 변속기에 따라 일정한 상수값으로 정해져 있는데, 상기 컨트롤러는 변속시간단축단계를 수행해야 할 상황이 되면, 상기 기준작동력에 1 초과의 상수를 곱하여 얻어지는 작동력으로 동기장치가 목표변속단을 체결하도록 상기 변속액츄에이터를 제어하도록 하는 것이다. 예컨대 해당 DCT에 기준작동력이 100N으로 정해져 있다면, 변속시간단축단계에서는 1.5를 곱하여 150N의 힘으로 동기장치가 구동되도록 하여, 보다 신속이 변속이 이루어지도록 하는 것이다.

또한, 상기 변속시간단축단계에서는, 동기장치가 목표 변속단에 치합이 완료되면, 토크 핸드오버 시간을 기준시간보다 단축시키도록 클러치들을 제어하도록 한다.

일반적인 변속 상황의 경우, 상기 토크 핸드오버 시간은, 상기 변속 개시 시점에 계산되는 목표 동기속도와 엔진속도의 차이인 초기슬립량에 대한 맵으로 정해져 있어서, 변속시 현재 계산된 초기슬립량에 해당하는 토크 핸드오버 시간을 상기 맵으로부터 구하여, 엔진속도가 목표 동기속도에 도달하는 이너셔 페이즈(inertia phase) 이후에 이어지는 토크 페이즈(torque phase)가 지속되는 시간을 상기와 같이 구해진 토크 핸드오버 시간 동안 수행하도록 하는데, 상기 변속시간단축단계를 수행하는 상황에서는 상기와 같이 맵으로부터 구해진 토크 핸드오버 시간에 1 미만의 상수를 곱하여 보다 짧은 시간을 상기 토크 페이즈에 배정하도록 함으로써, 해방측 클러치 토크를 보다 빠른 시간 동안 감소시키도록 하면서 결합측 클러치 토크를 보다 빨리 증가시키도록 하여 전체적인 변속시간을 단축하여, 결과적으로 클러치의 부하 저감으로 온도 상승을 방지하도록 하는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 클러치
3; 클러치액츄에이터
4; 변속액츄에이터
5; 컨트롤러
7; APS
S10; 온도비교단계
S20; 변속제한단계
S30; 변속시간단축단계

Claims (5)

1. 컨트롤러가 현재의 클러치 온도를 소정의 제1기준값 및 이보다 큰 제2기준값과 비교하는 온도비교단계와;
   클러치 온도가 상기 제1기준값보다 큰 경우, 동축 파워온 다운쉬프트를 금지시키는 변속제한단계와;
   클러치 온도가 상기 제2기준값보다 큰 경우, 동축 파워온 다운쉬프트를 금지시킴과 아울러 이축 풀스킵 쉬프트가 필요한 상황이 되면, 변속속도를 증가시키는 변속시간단축단계;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 DCT차량의 변속 제어방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1기준값은 동축 파워온 다운쉬프트가 발생하면 클러치의 과열이 염려되어 이를 방지해야 할 필요가 있다고 판단되는 온도로 정해지며, 상기 제2기준값은 상기 제1기준값보다 큰 값으로서, 동축 파워온 다운쉬프트는 물론 이축 풀스킵 쉬프트의 경우에 변속감의 악화 보다는 클러치 과열이 더 문제가 된다고 판단되는 온도로 정해지는 것
   을 특징으로 하는 DCT차량의 변속 제어방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 변속시간단축단계에서는, 목표엔진속도변화율을 기준엔진속도변화율보다 증가시키도록 해방측 클러치의 토크를 저감시키는 것
   을 특징으로 하는 DCT차량의 변속 제어방법.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 변속시간단축단계에서는, 동기장치로 목표 변속단을 체결할 때, 동기장치의 작동력을 기준작동력보다 증대시키는 것
   을 특징으로 하는 DCT차량의 변속 제어방법.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 변속시간단축단계에서는, 동기장치가 목표 변속단에 치합이 완료되면, 토크 핸드오버 시간을 기준시간보다 단축시키도록 클러치들을 제어하는 것
   을 특징으로 하는 DCT차량의 변속 제어방법.
   

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