KR101795152B1

KR101795152B1 - 차량의 dct 변속 제어방법

Info

Publication number: KR101795152B1
Application number: KR1020150141304A
Authority: KR
Inventors: 방재성; 현재규; 김상준; 정태희
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2017-11-08
Also published as: KR20170042387A; US20170101083A1; US10150462B2

Abstract

본 발명은 파워오프 다운 동축 변속이 요구되는 상황이면, 현재 변속단인 N단 보다 큰 기어비를 가지는 N-3단의 변속단을 체결하는 임시단체결단계와; 상기 임시단체결단계 수행 후, 상기 N-3단 변속단에 연결된 클러치인 제1클러치를 슬립시키기 시작하면서, 상기 현재 변속단인 N단 변속단에 연결된 클러치인 제2클러치를 해제하는 제1토크전환단계와; 상기 제1토크전환단계 후, 상기 제1클러치의 슬립 상태를 유지한 상태에서, 차량의 구동원을 제어하여 차량의 구동원 속도를 목표 변속단인 N-2단의 기어비를 현재 출력축 속도에 곱한 속도인 목표입력축속도에 동기시킴과 아울러, 상기 N단 변속단을 해제하고 변속 목표 변속단인 N-2단 변속단을 체결하는 동기속도조절단계와; 상기 동기속도조절단계가 완료되면, 상기 제1클러치를 해제하면서 상기 제2클러치를 결합하여 변속을 완료하는 제2토크전환단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 DCT 변속 제어방법{DCT SHIFTING CONTROL METHOD FOR VEHICLE}

본 발명은 DCT(Dual Control Transmission)를 탑재한 TMED(Transmission Mounted Electric Device)방식의 하이브리드 차량이 주행 중에 변속을 수행하는 기술에 관한 것이다.

DCT를 구비한 TMED 방식의 하이브리드 차량은, 전기에 의해 구동되는 모터를 DCT에 장착하고, 상기 모터와 엔진 사이에 엔진클러치를 배치한 것으로서, 상기 모터의 동력은 DCT의 두 클러치를 통해 홀수 변속단 구현에 사용되는 홀수축과 짝수 변속단 구현에 사용되는 짝수축으로 각각 공급할 수 있도록 되어 있으며, 상기 홀수축으로 동력을 제공하기 위한 클러치를 홀수측클러치, 짝수축으로 동력을 제공하기 위한 클러치를 짝수측클러치라고 한다.

상기한 바와 같은 DCT는 통상 홀수축과 짝수축 사이에 순차적으로 변속단이 구비되므로, 홀수측클러치와 짝수측클러치를 상호간에 결합하고 해제하여, 서로 다른축에 배치된 변속단으로 차례로 변속하는 순차변속을 수행하며, 이와 같은 변속을 서로 다른축을 사용하여 변속하므로 이축변속이라고 한다.

상기와 같은 순차변속은 이축변속이므로, 현재 클러치가 해제되어 있는 축에 배치된 새로운 목표 변속단을 예치합시켜 놓은 상태에서, 현재 변속단이 속해있던 클러치를 해제하고 새로운 목표 변속단이 속해있는 클러치를 체결함으로써, 클러치 대 클러치 변속에 의해 구동륜의 토크저하 없이 부드러운 변속을 구현할 수 있어서, 가급적 DCT는 이와 같은 순차변속이 수행되도록 하지만, 급격한 차속의 변화나 운전자의 급가속 조작 등의 경우에는 인접한 변속단을 건너서 스킵하는 스킵변속이 필요한 상황이 있으며, 이런 경우 동일축상의 다른 변속단으로 변속해야 할 필요가 있다.

상기와 같은 동일축상의 변속을 동축변속이라 하는데, 그중에서도 운전자가 가속페달을 밟지 않은 상태에서 변속비가 큰 하위의 변속단으로 변속하는 파워오프 다운 동축 변속의 경우, 해당 클러치를 해제한 상태에서 현재 변속단을 해제하고 새로운 목표 변속단을 치합한 뒤 다시 상기 클러치를 결합해야 하는데, 다시 클러치를 결합할 때, 목표 변속단이 치합된 입력축 속도가 엔진이나 모터 등과 같은 차량 구동원의 속도보다 높아서, 이들 속도차를 극복하기 위한 슬립 동기화 제어 이후에 클러치의 완전 결합이 이루어지게 되므로 변속에 소요되는 시간이 길어지게 되는 경향이 있다.

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

10-14599280000

B

본 발명은 DCT를 포함하는 TMED 방식의 하이브리드 차량에서 파워오프 다운 동축 변속시, 차량의 구동원 속도를 목표 변속단이 속한 입력축의 속도에 신속하게 동기시켜 변속을 수행하도록 함으로써, 신속한 파워오프 다운 동축변속으로 차량의 운전성을 향상시킬 수 있도록 하는 차량의 DCT 변속 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 DCT 변속 제어방법은,

컨트롤러가 파워오프 다운 동축 변속이 요구되는 상황인지를 판단하는 변속개시판단단계와;

파워오프 다운 동축 변속이 요구되고 현재 변속단이 4단 이상인 상황이면, 상기 컨트롤러가 현재 변속단인 N단 보다 큰 기어비를 가지는 N-3단의 변속단을 체결하는 임시단체결단계와;

상기 임시단체결단계 수행 후, 상기 컨트롤러가 상기 N-3단 변속단에 연결된 클러치인 제1클러치를 슬립시키기 시작하면서, 상기 현재 변속단인 N단 변속단에 연결된 클러치인 제2클러치를 해제하는 제1토크전환단계와;

상기 제1토크전환단계 후, 상기 컨트롤러가 상기 제1클러치의 슬립 상태를 유지한 상태에서, 차량의 구동원을 제어하여 차량의 구동원 속도를 목표 변속단인 N-2단의 기어비를 현재 출력축 속도에 곱한 속도인 목표입력축속도에 동기시킴과 아울러, 상기 N단 변속단을 해제하고 변속 목표 변속단인 N-2단 변속단을 체결하는 동기속도조절단계와;

상기 동기속도조절단계가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 제1클러치를 해제하면서 상기 제2클러치를 결합하여 변속을 완료하는 제2토크전환단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 컨트롤러는 상기 동기속도조절단계에서 쉬프팅액츄에이터를 제어하여 현재 변속단인 N단 변속단을 중립으로 해제한 후, 목표 변속단인 N-2단 변속단을 체결하고;

상기 동기속도조절단계에서 모터를 포함하여 이루어지는 상기 차량의 구동원 중 적어도 상기 모터를 제어하여 상기 구동원 속도를 조절하도록 할 수 있다.

상기 컨트롤러가 상기 변속개시판단단계 이후, 상기 제1토크전환단계 수행 전에, 변속준비단계를 수행하도록 구성될 수 있으며;

상기 변속준비단계는 상기 구동원의 토크를 소정의 준비토크로 형성 및 유지하는 토크조정단계를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 토크조정단계에서 상기 소정의 준비토크는, 상기 변속준비단계 수행시, 상기 구동원의 가속도를 구동계 관성모멘트에 곱해서 구하고;

상기 구동계 관성모멘트는 엔진과 모터 사이의 엔진클러치가 해제된 상태에서는 상기 모터로부터 해제된 클러치인 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해지고, 상기 엔진클러치가 결합된 상태에서는 엔진으로부터 엔진클러치를 통해 상기 모터 및 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해지도록 할 수 있다.

상기 변속개시판단단계 이후 제1토크전환단계에 의해 상기 제2클러치가 해제되기 전에, 상기 컨트롤러가 상기 목표입력축속도에서, 현재 변속단의 기어비에 현재 출력축 속도를 곱한 값인 현재입력축속도를 빼서, 초기옵셋을 구하고;

상기 동기속도조절단계의 시점으로부터 상기 구동원의 속도가 상기 목표입력축속도에 동기가 완료되는 시점까지 소요될 시간인 목표동기완료시간을 결정하며;

상기 동기속도조절단계에서는 상기 목표입력축속도로부터 상기 초기옵셋을 뺀 값인 목표평행값을 구하고, 상기 목표동기완료시간 동안 0으로부터 상기 초기옵셋 값에 이르기까지 점진적으로 증가되는 프로파일을 그리도록 설정되는 추가값을 매 제어 사이클 타임마다 상기 목표평행값에 더해서, 상기 구동원 속도가 추종해야 할 목표속도로 설정하여, 상기 목표속도에 따라 상기 구동원 속도를 피이드백 제어하도록 할 수 있다.

상기 동기속도조절단계에서는 상기 목표동기완료시간을 적어도 3개 이상의 구간으로 나누어, 각 구간마다 상기 추가값의 변화율을 다르게 설정하도록 할 수 있다.

상기 동기속도조절단계에서는

상기 목표동기완료시간의 3개 이상의 구간들 중, 중앙 구간에서는 상기 추가값의 변화율을 가장 크게 설정하고, 상기 중앙 구간 양쪽의 초기의 구간 및 말기의 구간에서는 상기 추가값의 변화율이 상기 중앙 구간의 변화율보다 작게 설정하도록 할 수 있다.

상기 동기속도조절단계에서

상기 중앙 구간에서의 상기 추가값의 변화율은, 상기 구동원이 낼 수 있는 최대토크를 구동계의 관성모멘트로 나눈 값 이하의 값으로 설정되며;

상기 구동원은 엔진과 모터 사이의 엔진클러치가 해제된 상태에서는 상기 모터만이며, 상기 엔진클러치가 결합된 상태에서는 상기 엔진과 모터이며, 상기 엔진클러치가 결합되고 상기 엔진에 HSG가 동력을 제공할 수 있도록 연결된 상태에서는 상기 HSG와 엔진 및 모터가 되고;

상기 구동계의 관성모멘트는 상기 엔진클러치가 해제된 상태에서는 상기 모터로부터 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해지고, 상기 엔진클러치가 결합된 상태에서는 엔진으로부터 엔진클러치를 통해 상기 모터 및 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해지도록 할 수 있다.

상기 동기속도조절단계에서는

상기 목표동기완료시간의 각 구간들에 설정된 상기 추가값의 변화를 로우패스필터로 처리하여, 각 구간들 사이에서 상기 추가값의 부드러운 변화가 이루어지도록 할 수 있다.

상기 동기속도조절단계에서는

상기 목표동기완료시간의 각 구간들에 설정된 상기 추가값의 변화를 스플라인 인터폴레이션 (Spline Interpolation) 처리하여, 각 구간들 사이에서 상기 추가값의 부드러운 변화가 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 제어방법은, 상기 목표속도 r와 구동계를 나타내는 플랜트 G의 측정된 회전속도 차이를 제어에러 e로 하여 피이드백 제어값 U_fb을 산출하는 피드백산출단계와;

상기 플랜트 G를 제어하기 위한 최종제어값 U과 상기 플랜트 G의 작동에 수반되는 외란 d과 측정된 회전속도 y를 입력받아, 상기 외란 d을 제거하고 상기 구동계 G를 이상적인 노미널 상태로 변환시켜주도록 하기 위한 오차추정값 U_d을 산출하는 외란제거단계와;

상기 목표속도의 미분값과 상기 구동계의 관성모멘트 J를 곱한 피드포워드값 U_ff에 상기 피이드백 제어값 U_fb을 더하고 상기 오차추정값 U_d을 빼서 상기 최종제어값 U을 산출하는 제어값산출단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 구동계는 엔진과 모터 사이의 엔진클러치가 해제된 상태에서는 상기 모터로부터 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들로 정해지고, 상기 엔진클러치가 결합된 상태에서는 엔진으로부터 엔진클러치를 통해 상기 모터 및 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들 및 상기 엔진과 회전력을 전달하는 상태로 연결된 모든 부품들로 정해지도록 할 수 있다.

상기 외란제거단계에서는 상기 최종제어값 U을 다음의 수식

으로 정해지는 로우패스필터 Q(S)로 처리하여 제1처리값을 생성하고;

상기 구동계를 나타내는 플랜트 (Plant) G에 대한 노미널 플랜트 (Nominal Plant) G_n(S)에 대한 G_n ^-1(S)에 상기 플랜트의 측정된 회전속도를 입력한 후, 상기 로우패스필터 Q(S)로 처리하여 제2처리값을 생성하며;

상기 제2처리값으로부터 제1처리값을 빼서, 상기 오차추정값 U_d을 산출하고;

여기서, 상기 a_j와 b_i는 외란 d에 포함된 최대 주파수 ω_m 이하에서 |Q(s=jω)|≒1이 되도록 설정하며;

상기 노미널 플랜트 G_n(S)=1/(J*s)이고, G_n ^- ¹(s)는 (J*s)인 것으로 할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 DCT 변속 컨트롤러는, DCT를 구비한 TMED방식 하이브리드 차량에서 파워오프 다운 동축변속이 요구되는 상황인지 판단하는 변속요구판단부와;

파워오프 다운 동축 변속이 요구되는 상황이면, 현재 변속단인 N단 보다 큰 기어비를 가지는 N-3단의 변속단을 체결하고, 상기 N-3단 변속단에 연결된 클러치인 제1클러치를 슬립시키기 시작하면서, 상기 현재 변속단인 N단 변속단에 연결된 클러치인 제2클러치를 해제한 상태에서, 현재 변속단인 N단 변속단을 해제하고 N-2단 변속단을 체결시키도록 쉬프팅액츄에이터를 제어하는 명령을 생성하는 쉬프팅명령부와;

상기 클러치를 제어하는 클러치명령부와;

파워오프 다운 동축 변속이 요구되어 현재 변속단이 연결된 클러치인 제2클러치가 해제되면, 차량의 구동원 속도를 목표 변속단의 기어비를 현재 출력축 속도에 곱한 속도인 목표입력축속도에 동기시키도록 차량의 구동원을 제어하는 구동원명령부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 구동원명령부는

상기 파워오프 다운 동축 변속시 상기 제2클러치를 해제하기 전에, 상기 목표입력축속도에서, 현재 변속단의 기어비에 현재 출력축 속도를 곱한 값인 현재입력축속도를 빼서, 초기옵셋을 구하고;

상기 현재 변속단이 해제되는 시점으로부터 상기 구동원의 속도가 상기 목표입력축속도에 동기가 완료되는 시점까지 소요될 시간인 목표동기완료시간을 결정하며;

상기 목표입력축속도로부터 상기 초기옵셋을 뺀 값인 목표평행값을 구하고, 상기 목표동기완료시간 동안 0으로부터 상기 초기옵셋 값에 이르기까지 점진적으로 증가되는 프로파일을 그리도록 설정되는 추가값을 매 제어 사이클 타임마다 상기 목표평행값에 더해서, 상기 입력축 속도가 추종해야 할 목표속도로 설정하는 목표설정부를 구비한 구성으로 할 수 있다.

상기 구동원명령부는,

상기 목표설정부의 상기 목표속도 r와 구동계를 나타내는 플랜트 G의 측정된 회전속도 차이를 제어에러 e로 하여 피이드백 제어값 U_fb을 산출하는 피드백산출부와;

상기 플랜트 G를 제어하기 위한 최종제어값 U과 상기 플랜트 G의 작동에 수반되는 외란 d과 측정된 회전속도 y를 입력받아, 상기 외란 d을 제거하고 상기 구동계 G를 이상적인 노미널 상태로 변환시켜주도록 하기 위한 오차추정값 U_d을 산출하는 외란관측기와;

상기 목표속도 r의 미분값과 상기 구동계의 관성모멘트 J를 곱한 피드포워드값 U_ff에 상기 피이드백 제어값 U_fb을 더하고 상기 오차추정값 U_d을 빼서 상기 최종제어값 U을 산출하는 제어값산출부;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 외란관측기에서는 상기 최종제어값 U을 다음의 수식

본 발명은 DCT를 포함하는 TMED 방식의 하이브리드 차량에서 파워오프 다운 동축 변속시, 차량의 구동원 속도를 목표 변속단이 속한 입력축의 속도에 신속하게 동기시켜 변속을 수행하도록 함으로써, 신속한 파워오프 다운 동축변속으로 차량의 운전성을 향상시키고, 순차변속에 비해 상대적으로 신속한 저단 변속으로 모터의 운전영역이 비교적 높게 유지될 수 있도록 함에 의해 차량의 정지전 변속시의 회생 제동량을 증대시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT를 구비한 TMED 방식 하이브리드 차량의 구성을 예시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 DCT 변속 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명의 동축변속과정을 설명한 시간의 경과에 따른 입력축 속도의 변화를 도시한 그래프,
도 4는 목표동기완료시간 동안 입력축 속도가 추종해야 할 목표속도를 설정하기 위한 추가값 설정 방법을 설명한 그래프,
도 5는 도 4의 추가값을 이용하여 목표속도를 계산하는 개념을 설명한 블록도,
도 6은 본 발명의 컨트롤러 구성을 나타낸 개념도,
도 7은 도 2의 구동원명령부를 도시한 상세도이다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT를 구비한 TMED 방식 하이브리드 차량의 구성을 예시한 도면으로서, 엔진(E)과 모터(M)의 사이에는 엔진클러치(EC)가 구비되어 동력을 단속할 수 있도록 되어 있으며, 상기 엔진에는 HSG(Hybrid Starter Generator)가 연결되어 상기 엔진클러치가 차단된 상태에서 자체적인 엔진 시동이 가능하고 엔진 동력을 이용한 발전이 가능한 구성이다.

상기 모터는 DCT에 연결되어 있으며, DCT는 홀수축(ODD)과 짝수축(EVEN) 및 출력축(OUT)을 구비하고 있고, 상기 모터와 DCT의 홀수축 사이에는 제1클러치(CL1)가, 상기 모터와 DCT의 짝수축 사이에는 제2클러치(CL2)가 구비되어 있으며, 상기 제1클러치를 제어하는 제1클러치액츄에이터(1CA)와 제2클러치를 제어하는 제2클러치액츄에이터(2CA)가 구비되고, 상기 홀수축의 변속단기어들을 체결 및 해제시키도록 구성된 홀수축의 쉬프팅액츄에이터(OA)와 상기 짝수축의 변속단기어들을 체결 및 해제시키도록 구성된 짝수축의 쉬프팅액츄에이터(EA)가 구비되어 있으며, 상기 출력축에는 디퍼렌셜(DIFF)을 통해 구동륜(DW)이 연결된 구성이다.

컨트롤러(C)는 상기 HSG, 엔진, 엔진클러치, 모터, 제1클러치액츄에이터, 제2클러치액츄에이터, 짝수축의 쉬프팅액츄에이터 및 홀수축의 쉬프팅액츄에이터 등을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

물론, 도면에는 상기 컨트롤러(C) 하나가 상기한 요소들을 모두 제어하는 것으로 표현되어 있으나, 상기 컨트롤러는 다수의 컨트롤러로 분리될 수 있을 것인 바, 예컨대, 엔진을 제어하는 엔진컨트롤러, 모터를 제어하는 모터컨트롤러, DCT의 구성요소들을 제어하는 변속기컨트롤러, 이들 엔진컨트롤러 모터컨트롤러 및 변속기컨트롤러를 상위에서 제어하는 하이브리드컨트롤러 등과 같이 다수의 컨트롤러로 구성할 수도 있을 것이지만, 본 발명 개념의 명확한 이해를 위해, 이러한 컨트롤러 구성의 변화를 모두 포함하는 개념으로 하나의 상징적인 컨트롤러가 상기한 요소들을 모두 제어하는 것으로 표현한 것이므로, 도면에 의해 컨트롤러의 구성이 제한되어 해석되어서는 아니된다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 DCT 변속 제어방법의 실시예를 도시한 순서도로서, 컨트롤러가 파워오프 다운 동축 변속이 요구되는 상황인지를 판단하는 변속개시판단단계(S10)와; 파워오프 다운 동축 변속이 요구되고 현재 변속단이 4단 이상인 상황이면, 상기 컨트롤러가 현재 변속단인 N단 보다 큰 기어비를 가지는 N-3단의 변속단을 체결하는 임시단체결단계(S20)와; 상기 임시단체결단계 수행 후, 상기 컨트롤러가 상기 N-3단 변속단에 연결된 클러치인 제1클러치를 슬립시키기 시작하면서, 상기 현재 변속단인 N단 변속단에 연결된 클러치인 제2클러치를 해제하는 제1토크전환단계(S30)와; 상기 제1토크전환단계 후, 상기 컨트롤러가 상기 제1클러치의 슬립 상태를 유지한 상태에서, 차량의 구동원을 제어하여 차량의 구동원 속도를 목표 변속단인 N-2단의 기어비를 현재 출력축 속도에 곱한 속도인 목표입력축속도에 동기시킴과 아울러, 상기 N단 변속단을 해제하고 변속 목표 변속단인 N-2단 변속단을 체결하는 동기속도조절단계(S40)와; 상기 동기속도조절단계가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 제1클러치를 해제하면서 상기 제2클러치를 결합하여 변속을 완료하는 제2토크전환단계(S50)를 포함하여 구성된다.

본 발명은 도 3에 예시하고 있는 것과 같이, 예컨대 6단 변속단으로부터 4단 변속단으로 동축 변속이 요구되는 상황이 되면, 5단 변속단으로 변속하는 과정을 스킵하고, 현재 변속단인 N단(6단) 변속단으로부터 목표 변속단인 N-2단(4단) 변속단으로 직접 변속을 수행하는 것으로서, 현재 변속단인 N단 보다 3단계 더 큰 기어비를 가지는 N-3단(3단) 변속단을 체결하고 여기에 연결된 제1클러치를 슬립시키면서 6단에 연결된 제2클러치를 해제하고, 차량 구동원의 속도를 목표입력축속도인 4단 치합상태의 짝수축 속도에 능동적으로 동기화시키면서 동시에 6단 치합상태를 4단 치합상태로 전환하여, 4단치합이 완료되자마자 이미 동기화된 상기 제2클러치를 바로 결합하고 제1클러치를 해제하여 신속히 변속을 완료하도록 하는 것이다.

즉, 현재 변속단인 6단으로부터 4단으로의 변속이 요구되는 상황에서, 현재 변속단이 연결된 제2클러치는 해제하고, 3단이 체결되어 연결된 제1클러치를 슬립시키도록 하면서 능동적으로 차량 구동원의 속도를 목표입력축속도를 향하여 상승시킴에 의해 보다 신속하게 차량 구동원의 속도를 목표입력축속도에 동기시킬 수 있게 되고, 이와 동시에 제2클러치가 해제된 상태이므로 현재변속단을 해제하고 N-2단인 4단변속단을 결합시켜서, 4단 변속단 결합이 완료되자마자 상기 제2클러치를 결합하고 제1클러치는 해제하여, 매우 신속하게 변속을 완료하게 되는 것이다.

여기서, 상기 3단이 체결되어 연결된 제1클러치를 슬립시키면, 제1클러치의 속도가 구동원의 속도보다 빠르기 때문에 구동원의 속도를 끌어 올리는 역할을 하여 더욱 신속하게 구동원 속도를 상기 목표입력축속도에 동기시킬 수 있게 된다.

물론, 상기와 같이 차량 구동원의 속도가 신속하게 상승되는 경우, 순차변속에 비해 모터의 회전 속도 영역 자체가 상승하게 되어, 동일한 조건에서 보다 많은 회생제동량을 확보할 수 있는 효과도 있다.

여기서, 현재 변속단은 N단으로 표시하고, 여기에 정수를 더하거나 빼서 해당 변속기에서 구현할 수 있도록 구비된 다른 변속단들을 표현하고 있다. 또한, 본 실시예는 현재 변속단 6단에서 N-2단인 4단 변속단을 목표변속단으로 하는 경우를 예로 들어 설명한다. 물론, 현재 변속단이 홀수인 5단 등인 경우에는 마찬가지로 목표 변속단은 N-2단인 3단이 되며, 그에 따라 조작되는 제1클러치와 제2클러치 등은 서로 반대로 된다.

상기 4단 변속단 및 6단 변속단은 모두 짝수 변속단으로서, 짝수축에 모두 배치되어 있고 제2클러치를 통해 모터에 연결되어 있고, 다시 엔진클러치에 의해 엔진으로 연결될 수 있는 구성이며, 상기 5단 변속단은 홀수 변속단으로서, 홀수축에 배치되어 있고, 제1클러치를 통해 모터에 연결되고, 다시 엔진클러치에 의해 엔진으로 연결될 수 있는 구성이다.

여기서 "출력축"은 DCT의 출력축을 의미한다.

상기 컨트롤러(C)는 상기 동기속도조절단계(S40)에서 쉬프팅액츄에이터를 제어하여 현재 변속단인 N단 변속단을 중립으로 해제한 후, 목표 변속단인 N-2단 변속단을 체결하고, 상기 동기속도조절단계(S40)에서 모터를 포함하여 이루어지는 상기 차량의 구동원 중 적어도 상기 모터를 제어하여 상기 구동원 속도를 조절하도록 한다.

상기 구동원은 차량의 주행에 필요한 동력을 제공할 수 있는 모든 동력원을 말하는 것으로서, 도 1에 예시된 바와 같이 엔진과 모터 뿐만 아니라 HSG에 의해 엔진의 시동이 가능하고 나아가 엔진의 동력을 보조할 수 있는 구성에서는, 상기 HSG, 엔진 및 모터가 구동원이 될 것이고, 상기와 같은 HSG를 구비하지 않은 하이브리드 차량에서는 상기 엔진과 모터만이 구동원이 될 것이다.

또한, 본 실시예는 상기 컨트롤러(C)가 상기 변속개시판단단계(S10) 이후 상기 제1토크전환단계(S30) 수행 전에, 변속준비단계(S25)를 수행하도록 구성된다. 도 2에서는 상기 변속준비단계(S25)가 상기 임시체결단계(S20) 이후에 수행되는 것으로 표시되었지만, 실질적으로 상기 변속준비단계(S25)는 상기 임시단체결단계(S20)와 동시에 완료되도록 수행하는 것이 바람직할 것이다.

상기 변속준비단계(S25)는 상기 구동원의 토크를 소정의 준비토크로 형성 및 유지하는 토크조정단계를 포함하여 구성된다.

상기 토크조정단계는 현재 변속단이 연결된 제2클러치를 해제하기 전에, 미리 상기 구동원의 토크를 적절히 조절하여, 상기 제2클러치가 해제될 때, 부하의 큰 변동으로 갑자기 구동원의 속도가 크게 변화하게 되는 것을 방지하도록 한다.

따라서, 상기 준비토크 α는 도 3를 참조로 할 때, 다음의 수식,

과 같이 상기 구동원의 가속도를 구동계 관성모멘트 J에 곱해서 구할 수 있다.

상기 nw는 변속 전인 현재 시점에서 입력축인 짝수축의 속도를 나타내는 현재입력축속도로서, 현재 출력축 속도에 현재 변속단의 기어비를 곱하여 구할 수 있으며, 이때는 아직 상기 제2클러치가 해제되기 전이므로, 상기 nw는 현재 시점의 구동원 속도와 같다.

참고로, 도 4에서 tg는 변속후의 입력축 속도를 나타내는 목표입력축속도로서, 현재 출력축 속도에 목표 변속단의 기어비를 곱하여 구할 수 있다.

상기 구동계 관성모멘트 J는 엔진과 모터 사이의 엔진클러치가 해제된 상태에서는 상기 모터로부터 상기 해제된 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해지고, 상기 엔진클러치가 결합된 상태에서는 엔진으로부터 엔진클러치를 통해 상기 모터 및 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해진다.

참고로, 상기 제2클러치의 모터측이라 함은, 실질적으로는 모터에 연결되어 제2클러치의 클러치디스크를 감싸고 있는 클러치하우징 및 압력판 등이 될 것인데, 통상 제1클러치와 제2클러치가 하나의 클러치하우징 내에 패키지 형태로 구성된 듀얼클러치의 경우라면, 상기 제2클러치의 모터측은 듀얼클러치의 클러치하우징 전체를 의미하게 되어, 결국 제1클러치와 제2클러치가 모두 해제된 상태에서는 제1클러치의 모터측과도 동일한 대상을 나타내는 표현이 된다.

본 발명은 상기 제1토크전환단계(S30) 이후 동기속도조절단계(S40)를 통해 구동원 속도를 현재입력축속도로부터 목표입력축속도까지 부드럽게 변화시키기 위해 다음과 같은 방법을 사용한다.

상기 변속개시판단단계(S10) 이후 상기 제1토크전환단계(S30)에 의해 현재 변속단이 연결된 클러치인 제2클러치가 해제되기 전에, 상기 컨트롤러가 상기 목표입력축속도 tg에서, 현재 변속단의 기어비에 현재 출력축 속도를 곱한 값인 현재입력축속도 nw를 빼서, 초기옵셋 I_Off을 구하고, 상기 동기속도조절단계(S40)의 시점으로부터 변속이 완료되는 시점까지 소요될 시간인 목표동기완료시간 t_f을 결정하며, 상기 동기속도조절단계(S40)에서는 상기 목표입력축속도 tg로부터 상기 초기옵셋 I_Off을 뺀 값인 목표평행값 PL을 구하고, 상기 목표동기완료시간 동안 0으로부터 초기옵셋 값에 이르기까지 점진적으로 증가되는 프로파일을 그리도록 설정되는 추가값 x을 매 제어 사이클 타임마다 상기 목표평행값에 더해서, 상기 구동원 속도가 추종해야 할 목표속도 r로 설정하여, 상기 목표속도 r에 따라 상기 구동원 속도를 피이드백 제어하는 것이다.

즉, 상기 동기속도조절단계(S40)는 초기에 상기 초기옵셋을 구하여, 상기 목표동기완료시간 동안 현재의 구동원 속도가 얼마나 변해야 하는지의 총량을 결정해 두고, 상기 추가값을 상기 초기옵셋의 범위에서 부드럽게 변화시키도록 하는 처리를 하여, 상기 목표평행값에 더함으로써, 구동원 속도가 변화해야 할 프로파일을 구하도록 하는 것이다.

도 4는 상기와 같이 초기옵셋을 구한 상태에서, 상기 목표동기완료시간 동안 상기 추가값 x을 어떻게 결정할 것인가 하는 방법을 설명한 것으로, 상기 목표동기완료시간을 적어도 3개 이상의 구간으로 나누어, 각 구간마다 상기 추가값의 변화율을 다르게 설정하는 것을 나타내고 있다.

참고로, 도 4에서는 상기 목표동기완료시간을 중앙의 가장 긴 구간과 양쪽의 상대적으로 짧은 두 구간으로 총 3구간으로 나누었지만, 이보다 더 많은 간격으로 구획하여 그에 따라 추가값의 변화를 달리하도록 구성하는 것도 가능할 것이다.

도 4의 예에서는, 상기 목표동기완료시간의 3개 이상의 구간들 중, 중앙 구간에서는 상기 추가값의 변화율을 가장 크게 설정하고, 상기 중앙 구간 양쪽의 초기의 구간 및 말기의 구간에서는 상기 추가값의 변화율이 상기 중앙 구간의 변화율보다 작게 설정하였다.

따라서, 목표동기완료시간의 초기에는 서서히 추가값이 증가하도록 하여 구동원 속도가 현재입력축속도 nw로부터 부드럽게 변화하기 시작하도록 하여 충격이 발생하지 않도록 하며, 중간에는 비교적 빠르게 구동원 속도가 변화하도록 하여 신속한 변속 응답성을 확보할 수 있도록 하고, 다시 말기에는 구동원 속도가 목표입력축속도 tg에 부드럽게 동기되도록 하여 역시 충격이 발생하지 않도록 함으로써, 신속한 변속 응답성과 부드러운 변속감을 모두 확보할 수 있도록 하는 것이다.

상기 중앙 구간에서의 상기 추가값의 변화율은, 상기 구동원이 낼 수 있는 최대토크를 구동계의 관성모멘트로 나눈 값 이하의 값으로 설정된다.

한편, 상기 동기속도조절단계 동안의 상기 구동원의 속도 변화는 상기와 같이 먼저 목표동기완료시간을 정하고, 그에 따라 구간을 나누어 각 구간별로 구동원 속도의 변화율을 다르게 하여 구성하는 방법 대신에, 속도 변화에 필요한 다수의 구간과 그에 따른 기울기를 정함에 의해 결과적으로 변속에 소요되는 시간이 결정되도록 구성할 수도 있을 것이다.

상기 구동원은 엔진과 모터 사이의 엔진클러치가 해제된 상태에서는 상기 모터만이며, 상기 엔진클러치가 결합된 상태에서는 상기 엔진과 모터이며, 상기 엔진클러치가 결합되고 상기 엔진에 HSG가 동력을 제공할 수 있도록 연결된 상태에서는 상기 HSG와 엔진 및 모터가 된다.

상기 구동계의 관성모멘트는 상기 엔진클러치가 해제된 상태에서는 상기 모터로부터 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해지고, 상기 엔진클러치가 결합된 상태에서는 엔진으로부터 엔진클러치를 통해 상기 모터 및 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해진다.

또한, 상기 목표동기완료시간의 각 구간들에 설정된 상기 추가값의 변화를 로우패스필터로 처리하여, 각 구간들 사이에서 상기 추가값의 부드러운 변화가 이루어지도록 하는 것이 보다 부드러운 변속감 형성에 바람직할 것이다.

참고로, 도 4에서 r-1로 표시된 선은 로우패스필터로 처리하기 전의 각 구간별 기울기만을 고려한 것이고, 이 선을 로우패스필터로 처리한 것을 점선으로 표시하고 있는 바, 이 점선이 상기 목표속도 r을 나타내는 것이다.

물론, 상기 로우패스필터의 처리 대신에 상기 추가값의 변화를 스플라인 인터폴레이션 (Spline Interpolation) 처리하여, 각 구간들 사이에서 상기 추가값의 부드러운 변화가 이루어지도록 하는 것도 가능할 것이다.

상기 동기속도조절단계(S40)에서는 상기와 같이 구해진 구동원의 목표속도 r의 변화에 따라 상기 구동원 속도를 피이드백 제어한다.

상기 동기속도조절단계(S40)의 피이드백 제어는, 상기 목표속도 r와 구동계를 나타내는 플랜트 G의 측정된 회전속도 차이를 제어에러 e로 하여 피이드백 제어값 U_fb을 산출하는 피드백산출단계(S41)와; 상기 플랜트 G를 제어하기 위한 최종제어값 U과 상기 플랜트 G의 작동에 수반되는 외란 d과 측정된 회전속도 y를 입력받아, 상기 외란 d을 제거하고 상기 구동계 G를 이상적인 노미널 상태로 변환시켜주도록 하기 위한 오차추정값 U_d을 산출하는 외란제거단계(S43)와; 상기 목표속도의 미분값과 상기 구동계의 관성모멘트 J를 곱한 피드포워드값 U_ff에 상기 피이드백 제어값 U_fb을 더하고 상기 오차추정값 U_d을 빼서 상기 최종제어값 U을 산출하는 제어값산출단계(S45)를 더 포함하여 구성된다.

즉, 상기와 같이 구해진 목표속도 r의 미분값과 상기 구동계의 관성모멘트 J를 곱한 피드포워드값 U_ff은 목적하는 대로 구동계인 플랜트 G의 속도를 구현하기 위해 플랜트에 가하는 토크가 되며, 상기와 같은 피드포워드값에 따라 제어되는 플랜트의 회전속도를 측정하여, 상기 목표속도와의 차이를 구한 제어에러 e로 피이드백 제어값 U_fb을 계산하여 다시 상기 피드포워드값에 더하여 플랜트 제어에 사용함으로써, 기본적으로 피이드백 제어를 구현하는 것이다.

상기와 같은 기본적인 피이드백 제어에 외란관측기를 통한 상기 외란제거단계를 더 수행하여 상기 오차추정값 U_d을 상기 피드포워드값 U_ff 및 피이드백 제어값 U_fb에 합산함으로써, 궁극적으로 상기 플랜트 G를 제어하기 위한 최종제어값 U가 산출되는 것이다.

상기 외란제거단계에서는 상기 최종제어값 U을 다음의 수식

상기 구동계를 나타내는 플랜트 (Plant) G에 대한 노미널 플랜트 (Nominal Plant) G_n(S)에 대한 G_n ^-1(S)에 상기 플랜트의 측정된 회전속도를 입력한 후, 상기 로우패스필터 Q(S)로 처리하여 제2처리값을 생성하고, 상기 제2처리값으로부터 제1처리값을 빼서, 상기 오차추정값 U_d을 산출한다.

여기서, 상기 a_j와 b_i는 외란 d에 포함된 최대 주파수 ω_m 이하에서 |Q(s=jω)|≒1이 되도록 설정하며, 상기 노미널 플랜트 G_n(S)=1/(J*s)이고, G_n ^- ¹(s)는 (J*s)이다.

상기와 같이 구해진 오차추정값 U_d은 결국, 상기 플랜트 G에 내적 외적으로 작용하는 외란 d을 제거함과 아울러 상기 플랜트 G를 이상적인 강체 시스템인 노미널 플랜트 G_n(S)로 이상화시켜 줄 수 있도록 하기 위한 요소로서, 상기 피드포워드값에 피이드백 제어값과 함께 더해져서, 상기 플랜트의 제어 안정성과 정확성을 더욱 향상시키도록 하는 역할을 한다.

도 6을 참조하면, 상기한 바와 같은 제어방법을 구현하기 위한 본 발명의 컨트롤러(C)는, DCT를 구비한 TMED방식 하이브리드 차량에서 파워오프 다운 동축변속이 요구되는 상황인지 판단하는 변속요구판단부(1)와; 파워오프 다운 동축 변속이 요구되고 현재 변속단이 6단 이상인 상황이면, 현재 변속단인 N단 보다 큰 기어비를 가지는 N-3단의 변속단을 체결하고, 상기 N-3단 변속단에 연결된 클러치인 제1클러치를 슬립시키기 시작하면서, 상기 현재 변속단인 N단 변속단에 연결된 클러치인 제2클러치를 해제한 상태에서, 현재 변속단인 N단 변속단을 해제하고 N-2단 변속단을 체결시키도록 쉬프팅액츄에이터를 제어하는 명령을 생성하는 쉬프팅명령부(3)와; 상기 클러치를 제어하는 클러치명령부(5)와; 파워오프 다운 동축 변속이 요구되어 현재 변속단이 연결된 클러치인 제2클러치가 해제되면, 차량의 구동원 속도를 목표 변속단의 기어비를 현재 출력축 속도에 곱한 속도인 목표입력축속도에 동기시키도록 차량의 구동원을 제어하는 구동원명령부(7)를 포함하여 구성된다.

상기 구동원명령부(7)는 상기 파워오프 다운 동축 변속시 상기 제2클러치를 해제하기 전에, 상기 목표입력축속도에서, 현재 변속단의 기어비에 현재 출력축 속도를 곱한 값인 현재입력축속도를 빼서, 초기옵셋을 구하고; 상기 현재 변속단이 해제되는 시점으로부터 상기 구동원의 속도가 상기 목표입력축속도에 동기가 완료되는 시점까지 소요될 시간인 목표동기완료시간을 결정하며; 상기 목표입력축속도로부터 상기 초기옵셋을 뺀 값인 목표평행값을 구하고, 상기 목표동기완료시간 동안 0으로부터 상기 초기옵셋 값에 이르기까지 점진적으로 증가되는 프로파일을 그리도록 설정되는 추가값을 매 제어 사이클 타임마다 상기 목표평행값에 더해서, 상기 구동원 속도가 추종해야 할 목표속도로 설정하는 목표설정부(7-1)를 구비한다.

상기 구동원명령부(7)는 상기 목표설정부(7-1)의 상기 목표속도 r와 구동계를 나타내는 플랜트 G의 측정된 회전속도 차이를 제어에러 e로 하여 피이드백 제어값 U_fb을 산출하는 피드백산출부(7-3)와; 상기 플랜트 G를 제어하기 위한 최종제어값 U과 상기 플랜트 G의 작동에 수반되는 외란 d과 측정된 회전속도 y를 입력받아, 상기 외란 d을 제거하고 상기 구동계 G를 이상적인 노미널 상태로 변환시켜주도록 하기 위한 오차추정값 U_d을 산출하는 외란관측기(7-5)와; 상기 목표속도 r의 미분값과 상기 구동계의 관성모멘트 J를 곱한 피드포워드값 U_ff에 상기 피이드백 제어값 U_fb을 더하고 상기 오차추정값 U_d을 빼서 상기 최종제어값 U을 산출하는 제어값산출부(7-7)를 포함하여 구성되어 있다.

참고로, 상기 피드백산출부(7-3)는 PID제어기 등이 사용될 수 있을 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.

S10; 변속개시판단단계
S20; 임시단체결단계
S25; 변속준비단계
S30; 제1토크전환단계
S40; 동기속도조절단계
S41; 피이드백산출단계
S43; 외란제거단계
S45; 제어값산출단계
S50; 제2토크전환단계

Claims

컨트롤러가 파워오프 다운 동축 변속이 요구되는 상황인지를 판단하는 변속개시판단단계와;
파워오프 다운 동축 변속이 요구되고 현재 변속단이 4단 이상인 상황이면, 상기 컨트롤러가 현재 변속단인 N단 보다 큰 기어비를 가지는 N-3단의 변속단을 체결하는 임시단체결단계와;
상기 임시단체결단계 수행 후, 상기 컨트롤러가 상기 N-3단 변속단에 연결된 클러치인 제1클러치를 슬립시키기 시작하면서, 상기 현재 변속단인 N단 변속단에 연결된 클러치인 제2클러치를 해제하는 제1토크전환단계와;
상기 제1토크전환단계 후, 상기 컨트롤러가 상기 제1클러치의 슬립 상태를 유지한 상태에서, 차량의 구동원을 제어하여 차량의 구동원 속도를 목표 변속단인 N-2단의 기어비를 현재 출력축 속도에 곱한 속도인 목표입력축속도에 동기시킴과 아울러, 상기 N단 변속단을 해제하고 변속 목표 변속단인 N-2단 변속단을 체결하는 동기속도조절단계와;
상기 동기속도조절단계가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 제1클러치를 해제하면서 상기 제2클러치를 결합하여 변속을 완료하는 제2토크전환단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 동기속도조절단계에서 쉬프팅액츄에이터를 제어하여 현재 변속단인 N단 변속단을 중립으로 해제한 후, 목표 변속단인 N-2단 변속단을 체결하고;
상기 동기속도조절단계에서 모터를 포함하여 이루어지는 상기 차량의 구동원 중 적어도 상기 모터를 제어하여 상기 구동원 속도를 조절하는 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러가 상기 변속개시판단단계 이후, 상기 제1토크전환단계 수행 전에, 변속준비단계를 수행하도록 구성되며;
상기 변속준비단계는 상기 구동원의 토크를 소정의 준비토크로 형성 및 유지하는 토크조정단계를 포함하여 구성된 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 3에 있어서,
상기 토크조정단계에서 상기 소정의 준비토크는, 상기 변속준비단계 수행시, 상기 구동원의 가속도를 구동계 관성모멘트에 곱해서 구하고;
상기 구동계 관성모멘트는 엔진과 모터 사이의 엔진클러치가 해제된 상태에서는 상기 모터로부터 해제된 클러치인 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해지고, 상기 엔진클러치가 결합된 상태에서는 엔진으로부터 엔진클러치를 통해 상기 모터 및 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해지는 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 변속개시판단단계 이후 제1토크전환단계에 의해 상기 제2클러치가 해제되기 전에, 상기 컨트롤러가 상기 목표입력축속도에서, 현재 변속단의 기어비에 현재 출력축 속도를 곱한 값인 현재입력축속도를 빼서, 초기옵셋을 구하고;
상기 동기속도조절단계의 시점으로부터 상기 구동원의 속도가 상기 목표입력축속도에 동기가 완료되는 시점까지 소요될 시간인 목표동기완료시간을 결정하며;
상기 동기속도조절단계에서는 상기 목표입력축속도로부터 상기 초기옵셋을 뺀 값인 목표평행값을 구하고, 상기 목표동기완료시간 동안 0으로부터 상기 초기옵셋 값에 이르기까지 점진적으로 증가되는 프로파일을 그리도록 설정되는 추가값을 매 제어 사이클 타임마다 상기 목표평행값에 더해서, 상기 구동원 속도가 추종해야 할 목표속도로 설정하여, 상기 목표속도에 따라 상기 구동원 속도를 피이드백 제어하는 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 동기속도조절단계에서는 상기 목표동기완료시간을 적어도 3개 이상의 구간으로 나누어, 각 구간마다 상기 추가값의 변화율을 다르게 설정하는 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 6에 있어서, 상기 동기속도조절단계에서는
상기 목표동기완료시간의 3개 이상의 구간들 중, 중앙 구간에서는 상기 추가값의 변화율을 가장 크게 설정하고, 상기 중앙 구간 양쪽의 초기의 구간 및 말기의 구간에서는 상기 추가값의 변화율이 상기 중앙 구간의 변화율보다 작게 설정하는 것을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 7에 있어서, 상기 동기속도조절단계에서
상기 중앙 구간에서의 상기 추가값의 변화율은, 상기 구동원이 낼 수 있는 최대토크를 구동계의 관성모멘트로 나눈 값 이하의 값으로 설정되며;
상기 구동원은 엔진과 모터 사이의 엔진클러치가 해제된 상태에서는 상기 모터만이며, 상기 엔진클러치가 결합된 상태에서는 상기 엔진과 모터이며, 상기 엔진클러치가 결합되고 상기 엔진에 HSG가 동력을 제공할 수 있도록 연결된 상태에서는 상기 HSG와 엔진 및 모터가 되고;
상기 구동계의 관성모멘트는 상기 엔진클러치가 해제된 상태에서는 상기 모터로부터 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해지고, 상기 엔진클러치가 결합된 상태에서는 엔진으로부터 엔진클러치를 통해 상기 모터 및 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들의 관성모멘트로 정해지는 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 6에 있어서, 상기 동기속도조절단계에서는
상기 목표동기완료시간의 각 구간들에 설정된 상기 추가값의 변화를 로우패스필터로 처리하여, 각 구간들 사이에서 상기 추가값의 부드러운 변화가 이루어지도록 하는 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 6에 있어서, 상기 동기속도조절단계에서는
상기 목표동기완료시간의 각 구간들에 설정된 상기 추가값의 변화를 스플라인 인터폴레이션 (Spline Interpolation) 처리하여, 각 구간들 사이에서 상기 추가값의 부드러운 변화가 이루어지도록 하는 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 목표속도 r와 구동계를 나타내는 플랜트 G의 측정된 회전속도 차이를 제어에러 e로 하여 피이드백 제어값 U_fb을 산출하는 피드백산출단계와;
상기 구동계를 나타내는 플랜트 G를 제어하기 위한 최종제어값 U과 상기 구동계를 나타내는 플랜트 G의 작동에 수반되는 외란 d과 측정된 회전속도 y를 입력받아, 상기 외란 d을 제거하고 상기 구동계를 나타내는 플랜트 G를 이상적인 노미널 상태로 변환시켜주도록 하기 위한 오차추정값 U_d을 산출하는 외란제거단계와;
상기 목표속도의 미분값과 상기 구동계의 관성모멘트 J를 곱한 피드포워드값 U_ff에 상기 피이드백 제어값 U_fb을 더하고 상기 오차추정값 U_d을 빼서 상기 최종제어값 U을 산출하는 제어값산출단계;
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 11에 있어서,
상기 구동계는 엔진과 모터 사이의 엔진클러치가 해제된 상태에서는 상기 모터로부터 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들로 정해지고, 상기 엔진클러치가 결합된 상태에서는 엔진으로부터 엔진클러치를 통해 상기 모터 및 상기 제2클러치의 모터측까지 동력을 전달하는 경로 상에 존재하는 모든 부품들 및 상기 엔진과 회전력을 전달하는 상태로 연결된 모든 부품들로 정해지는 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
청구항 11에 있어서,
상기 외란제거단계에서는 상기 최종제어값 U을 다음의 수식

으로 정해지는 로우패스필터 Q(S)로 처리하여 제1처리값을 생성하고;
상기 구동계를 나타내는 플랜트 (Plant) G에 대한 노미널 플랜트 (Nominal Plant) G_n(S)에 대한 G_n ^-1(S)에 상기 플랜트의 측정된 회전속도를 입력한 후, 상기 로우패스필터 Q(S)로 처리하여 제2처리값을 생성하며;
상기 제2처리값으로부터 제1처리값을 빼서, 상기 오차추정값 U_d을 산출하고;
여기서, 상기 a_j와 b_i는 외란 d에 포함된 최대 주파수 ω_m 이하에서 |Q(s=jω)|≒1이 되도록 설정하며;
상기 노미널 플랜트 G_n(S)=1/(J*s)이고, G_n ^- ¹(s)는 (J*s)인 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 제어방법.
DCT를 구비한 TMED방식 하이브리드 차량에서 파워오프 다운 동축변속이 요구되는 상황인지 판단하는 변속요구판단부와;
파워오프 다운 동축 변속이 요구되고 현재 변속단이 4단 이상인 상황이면, 현재 변속단인 N단 보다 큰 기어비를 가지는 N-3단의 변속단을 체결하고, 상기 N-3단 변속단에 연결된 클러치인 제1클러치를 슬립시키기 시작하면서, 상기 현재 변속단인 N단 변속단에 연결된 클러치인 제2클러치를 해제한 상태에서, 현재 변속단인 N단 변속단을 해제하고 N-2단 변속단을 체결시키도록 쉬프팅액츄에이터를 제어하는 명령을 생성하는 쉬프팅명령부와;
상기 클러치를 제어하는 클러치명령부와;
파워오프 다운 동축 변속이 요구되어 현재 변속단이 연결된 클러치인 제2클러치가 해제되면, 차량의 구동원 속도를 목표 변속단의 기어비를 현재 출력축 속도에 곱한 속도인 목표입력축속도에 동기시키도록 차량의 구동원을 제어하는 구동원명령부;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 컨트롤러.
청구항 14에 있어서, 상기 구동원명령부는
상기 파워오프 다운 동축 변속시 상기 제2클러치를 해제하기 전에, 상기 목표입력축속도에서, 현재 변속단의 기어비에 현재 출력축 속도를 곱한 값인 현재입력축속도를 빼서, 초기옵셋을 구하고;
상기 현재 변속단이 해제되는 시점으로부터 상기 구동원의 속도가 상기 목표입력축속도에 동기가 완료되는 시점까지 소요될 시간인 목표동기완료시간을 결정하며;
상기 목표입력축속도로부터 상기 초기옵셋을 뺀 값인 목표평행값을 구하고, 상기 목표동기완료시간 동안 0으로부터 상기 초기옵셋 값에 이르기까지 점진적으로 증가되는 프로파일을 그리도록 설정되는 추가값을 매 제어 사이클 타임마다 상기 목표평행값에 더해서, 상기 구동원 속도가 추종해야 할 목표속도로 설정하는 목표설정부를 구비한 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 컨트롤러.
청구항 15에 있어서, 상기 구동원명령부는,
상기 목표설정부의 상기 목표속도 r와 구동계를 나타내는 플랜트 G의 측정된 회전속도 차이를 제어에러 e로 하여 피이드백 제어값 U_fb을 산출하는 피드백산출부와;
상기 구동계를 나타내는 플랜트 G를 제어하기 위한 최종제어값 U과 상기 구동계를 나타내는 플랜트 G의 작동에 수반되는 외란 d과 측정된 회전속도 y를 입력받아, 상기 외란 d을 제거하고 상기 구동계를 나타내는 플랜트 G를 이상적인 노미널 상태로 변환시켜주도록 하기 위한 오차추정값 U_d을 산출하는 외란관측기와;
상기 목표속도 r의 미분값과 상기 구동계의 관성모멘트 J를 곱한 피드포워드값 U_ff에 상기 피이드백 제어값 U_fb을 더하고 상기 오차추정값 U_d을 빼서 상기 최종제어값 U을 산출하는 제어값산출부;
를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 컨트롤러.
청구항 16에 있어서,
상기 외란관측기에서는 상기 최종제어값 U을 다음의 수식

으로 정해지는 로우패스필터 Q(S)로 처리하여 제1처리값을 생성하고;
상기 구동계를 나타내는 플랜트 (Plant) G에 대한 노미널 플랜트 (Nominal Plant) G_n(S)에 대한 G_n ^-1(S)에 상기 플랜트의 측정된 회전속도를 입력한 후, 상기 로우패스필터 Q(S)로 처리하여 제2처리값을 생성하며;
상기 제2처리값으로부터 제1처리값을 빼서, 상기 오차추정값 U_d을 산출하고;
여기서, 상기 a_j와 b_i는 외란 d에 포함된 최대 주파수 ω_m 이하에서 |Q(s=jω)|≒1이 되도록 설정하며;
상기 노미널 플랜트 G_n(S)=1/(J*s)이고, G_n ^- ¹(s)는 (J*s)인 것
을 특징으로 하는 차량의 DCT 변속 컨트롤러.