KR101806664B1 - 차량의 변속 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변속이 개시되면, 컨트롤러가 클러치토크를 해제함과 아울러 엔진토크를 클러치토크에 상응하게 저감시키는 토크저감단계와; 상기 컨트롤러가 현재 변속단을 해제하도록 동기장치를 중립상태로 이동시키기 시작하고, 엔진토크를 상기 클러치토크와 독립적으로 더욱 저감시키기 시작하는 중립개시단계와; 상기 컨트롤러가 상기 클러치토크를 점진적으로 증가시키면서, 엔진토크는 저감된 상태를 유지하는 토크전환단계와; 상기 컨트롤러가 상기 클러치토크와 엔진토크를 각각 일정하게 유지하면서, 목표 변속단의 동기장치를 실질적인 동기 개시점에 대기시키는 동기대기단계와; 상기 클러치토크를 0를 향해 해제시키기 시작하고, 아울러 엔진토크는 저감상태를 종료하고 클러치토크와 같아지도록 제어하는 클러치해제단계와; 상기 컨트롤러가 상기 목표 변속단의 동기장치를 작동시켜 목표 변속단을 치합시키는 변속단결합단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 변속 제어방법{SHIFT CONTROL METHOD FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 변속 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 AMT(Automated Manual Transmission)를 탑재한 차량에서 AMT의 업쉬프트 변속을 제어하는 기술에 관한 것이다.

AMT를 탑재한 차량이 변속을 수행하기 위해서는 엔진이나 모터 등과 같은 차량의 동력원과 AMT를 연결하는 클러치를 해제하여 AMT로 입력되는 동력을 차단한 상태에서, 현재 변속단을 목표 변속단으로 전환한 후, 다시 상기 클러치를 체결하도록 한다.

상기한 바와 같은 변속 과정에서, 변속 충격이 날 수 있는 여지는 클러치 체결을 너무 과하게 하거나, 아니면 변속단의 동기장치를 급하게 작동시킴에 의한 차량 구동계의 흔들림에 있다.

또한, 상기한 바와 같은 AMT의 변속과정에서는, 클러치의 해제와, 변속단의 전환 및 다시 클러치를 결합하는 일련의 과정이 필요하여, 변속시간이 비교적 길다는 문제점이 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 10-2014-0118028 A

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, AMT 탑재 차량에서 신속하고 부드러운 변속으로 변속응답성과 변속감을 향상시킬 수 있도록 함에 의해 궁극적으로 AMT 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 변속 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 변속 제어방법은

변속이 개시되면, 컨트롤러가 클러치토크를 해제함과 아울러 엔진토크를 클러치토크에 상응하게 저감시키는 토크저감단계와;

상기 클러치토크의 해제에 의해 클러치의 위치가 터치포인트 이하가 되면, 상기 컨트롤러가 현재 변속단을 해제하도록 동기장치를 중립상태로 이동시키기 시작하고, 엔진토크를 상기 클러치토크와 독립적으로 더욱 저감시키기 시작하는 중립개시단계와;

상기 동기장치의 중립이 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치토크를 점진적으로 증가시키면서, 엔진토크는 저감된 상태를 유지하는 토크전환단계와;

상기 토크전환단계 이후, 엔진속도와 입력축속도의 차이가 소정값 미만이 되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치토크와 엔진토크를 각각 일정하게 유지하면서, 목표 변속단의 동기장치를 실질적인 동기 개시점에 대기시키는 동기대기단계와;

상기 컨트롤러가 엔진속도가 목표 변속단의 입력축속도에 동기되는 동기시점이 임박한 것으로 판단하면, 상기 클러치토크를 0를 향해 해제시키기 시작하고, 아울러 엔진토크는 저감상태를 종료하고 클러치토크와 같아지도록 제어하는 클러치해제단계와;

상기 클러치해제단계에 의해 클러치토크의 해제가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 목표 변속단의 동기장치를 작동시켜 목표 변속단을 치합시키는 변속단결합단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 중립개시단계에서는 클러치토크를 0 수준으로 유지한 상태에서 상기 중립개시단계를 수행하도록 할 수 있다.

상기 동기대기단계에서 상기 엔진속도와 입력축속도의 차이를 비교하는 소정값은 20 내지 40 RPM의 범위 내에서 결정되도록 할 수 있다.

상기 동기대기단계에서 상기 실질적인 동기 개시점은 동기장치와 목표 변속단의 변속단기어 사이에 동기마찰력이 발생하기 시작하는 위치로 할 수 있다.

상기 클러치해제단계에서 동기시점이 임박한지의 여부는, 남은 동기 예측 시간이 50 내지 150ms 의 범위에서 결정되는 기준시간 보다 짧은 경우, 동기시점이 임박한 것으로 판단하도록 할 수 있다.

상기 클러치해제단계에서 동기시점이 임박한지의 여부는, 엔진속도와 목표 변속단의 입력축속도의 차이가 100 내지 300RPM의 범위에서 결정되는 기준회전수보다 작은 경우, 동기시점이 임박한 것으로 판단하도록 할 수 있다.

상기 변속단결합단계에서는 상기 목표 변속단의 동기장치를 최대력으로 작동시키도록 할 수 있다.

상기 변속단결합단계 이후에는, 상기 클러치토크를 점진적으로 상승시키고, 상기 엔진토크를 상기 클러치토크에 상응하게 점진적으로 상승시키는 토크상승단계를 더 수행하도록 할 수 있다.

본 발명은 AMT 탑재 차량에서 신속하고 부드러운 변속으로 변속응답성과 변속감을 향상시킬 수 있도록 함에 의해 궁극적으로 AMT 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 AMT 탑재 차량의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 변속 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 차량의 변속 제어방법을 설명한 그래프이다.

도 1은 AMT를 탑재한 차량의 파워트레인을 도시한 것으로서, 엔진(E)의 동력은 클러치(CL)를 통해 AMT로 입력되도록 되어 있고, AMT에는 입력축(IN)과 출력축(OUT)사이에 다수의 변속단 기어들이 치합되어 각각 변속단을 형성할 수 있도록 되어 있으며, 상기 변속단 기어들 중 어느 하나를 선택하여 치합됨으로써 변속단을 형성할 수 있도록 동기장치(SS)가 구비되어 있고, 상기 동기장치는 컨트롤러(C)의 제어로 작동되는 변속액츄에이터(SA)로 작동되며, 상기 클러치(CL)는 상기 컨트롤러(C)의 제어로 작동되는 클러치액츄에이터(CA)로 작동된다.

도 1에서 상기 컨트롤러(C)는 직접 엔진(E)을 제어하는 것으로 표시되어 있으나, 차량에 따라서는 엔진의 제어하는 별도의 엔진컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러(C)가 상기 엔진컨트롤러에 요청사항을 전달하는 방식으로 상기 엔진의 제어가 이루어지도록 구성할 수도 있다.

상기 클러치(CL)는 상기 클러치액츄에이터(CA)에 의해 제어되며, 상기 컨트롤러(C)가 상기 클러치액츄에이터(CA)의 위치를 제어하면, 그에 따라 상기 클러치(CL)가 구동되어 클러치(CL)가 전달하는 토크 즉, 클러치토크가 변화하도록 구성된다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 차량의 변속 제어방법의 실시예는, 변속이 개시되면, 컨트롤러(C)가 클러치토크를 해제함과 아울러 엔진토크를 클러치토크에 상응하게 저감시키는 토크저감단계(S10)와; 상기 클러치토크의 해제에 의해 클러치의 위치가 터치포인트 이하가 되면, 상기 컨트롤러가 현재 변속단을 해제하도록 동기장치를 중립상태로 이동시키기 시작하고, 엔진토크를 상기 클러치토크와 독립적으로 더욱 저감시키기 시작하는 중립개시단계(S20)와; 상기 동기장치의 중립이 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치토크를 점진적으로 증가시키면서, 엔진토크는 저감된 상태를 유지하는 토크전환단계(S30)와; 상기 토크전환단계(S30) 이후, 엔진속도와 입력축속도의 차이가 소정값 미만이 되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치토크와 엔진토크를 각각 일정하게 유지하면서, 목표 변속단의 동기장치를 실질적인 동기 개시점에 대기시키는 동기대기단계(S40)와; 상기 컨트롤러가 엔진속도가 목표 변속단의 입력축속도에 동기되는 동기시점이 임박한 것으로 판단하면, 상기 클러치토크를 0를 향해 해제시키기 시작하고, 아울러 엔진토크는 저감상태를 종료하고 클러치토크와 같아지도록 제어하는 클러치해제단계(S50)와; 상기 클러치해제단계(S50)에 의해 클러치토크의 해제가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 목표 변속단의 동기장치를 작동시켜 목표 변속단을 치합시키는 변속단결합단계(S60)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 변속이 개시되면, 클러치(CL)를 해제하고 현재 변속단의 동기장치(SS)를 해제하여 중립상태로 하면서, 엔진토크와 클러치토크의 적절한 제어로 엔진속도 및 입력축 속도가 신속하게 목표 변속단의 입력축 속도에 동기되도록 하고, 목표 변속단의 동기장치를 중립으로부터 미리 이동시켜서 실질적인 동기 개시점에 대기시켰다가 동기가 거의 완료되면 클러치를 해제한 상태에서 상기 목표 변속단의 동기장치를 신속히 결합하여, 신속하고 부드러운 변속이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

상기 토크저감단계(S10)에서는, 상기 컨트롤러(C)가 상기 클러치액츄에이터(CA)를 제어하여 클러치토크를 해제함과 아울러 상기 엔진토크를 클러치토크와 같은 값을 가지도록 저감시키도록 한다.

상기와 같이 엔진토크가 저감되면, 엔진속도가 떨어지기 시작하게 되며, 상기 클러치액츄에이터(CA)의 작동에 의해 상기 클러치의 위치가 터치포인트 이하가 되어, 클러치토크가 0이하가 되면, 상기 중립개시단계(S20)에 의해 상기 컨트롤러가 변속액츄에이터(SA)를 제어하여 현재 변속단을 해제하여 중립상태로 한다.

상기 중립개시단계(S20)에서는 상기 클러치토크를 터치포인트 부근의 0 수준으로 유지한 상태에서 상기 중립개시단계(S20)를 수행하도록 하며, 상기 엔진토크를 상기 클러치토크와는 별도로 더욱 저감시켜서 엔진속도의 신속한 저감을 도모하도록 한다.

이때 상기 엔진토크의 추가적인 저감량은 엔진속도가 적절한 기울기로 떨어져서 변속시간이 너무 길어지지도 않고 너무 짧아짐에 의해 변속충격이 유발되는 것을 방지할 수 있는 수준으로 적절히 설정되는 것이 바람직한 바, 다수의 실험과 해석 등에 의해 상기 적절한 기울기로 엔진속도를 저하시킬 수 있도록 결정한다.

상기 중립개시단계(S20)에 의해 중립이 완료되면, 상기 토크전환단계(S30)에 의해 변속기의 입력축 속도를 엔진속도와 같아지도록 하여, 신속히 목표변속단이 체결되었다면 가졌어야 할 속도인 "목표 변속단의 입력축속도"를 향해 신속히 떨어지도록 한다.

상기와 같이 입력축 속도가 엔진속도와 같아지도록 제어되어, 그 차이가 상기 소정값 미만이어서, 거의 속도가 같아진 것으로 판단되면, 상기 토크전환단계(S30)에서 점진적으로 증가시키던 클러치토크의 증가를 멈추고 그 상태를 유지하며, 이때 상기 엔진토크는 계속해서 엔진속도를 저감시킬 수 있는 그 상태를 유지하여, 엔진속도와 입력축속도가 함께 목표 변속단의 입력축속도에 신속히 동기될 수 있도록 하며, 이와 동시에 상기 변속액츄에이터(SA)를 제어하여 상기 목표 변속단의 동기장치를 중립으로부터 미리 이동시켜서 실질적인 동기 개시점에 대기시키도록 한다.

이렇게 미리 동기장치를 동기 개시점에 대기시킴에 의해 실질적인 동기장치 결합시 소요되는 시간을 축소시킬 수 있게 된다.

상기 동기대기단계(S40)에서 상기 엔진속도와 입력축속도의 차이를 비교하는 소정값은 20 내지 40 RPM의 범위 내에서 결정되는 것이 바람직할 것이다.

상기 동기대기단계(S40)에서 상기 실질적인 동기 개시점은 동기장치와 목표 변속단의 변속단기어 사이에 동기마찰력이 발생하기 시작하는 위치로서, 보다 구체적으로는 동기장치를 이루는 싱크로나이저링의 내측콘과 상기 변속단기어에 일체로 결합된 클러치기어의 외측콘이 서로 마찰력을 발생시키기 시작하는 위치로 볼 수 있다.

상기 동기대기단계(S40) 이후, 상기한 바와 같이 엔진속도가 목표 변속단의 입력축속도에 동기되는 동기시점이 임박한 것으로 판단되면, 클러치토크를 다시 해제하도록 하는 상기 클러치해제단계(S50)를 수행하여, 동기장치의 결합에 대비한다.

상기 클러치해제단계(S50)에서 동기시점이 임박한지의 여부는, 남은 동기 예측 시간이 50 내지 150ms 의 범위에서 결정되는 기준시간 보다 짧은 경우, 동기시점이 임박한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 클러치해제단계(S50)에서 동기시점이 임박한지의 여부는, 엔진속도와 목표 변속단의 입력축속도의 차이가 100 내지 300RPM의 범위에서 결정되는 기준회전수보다 작은 경우, 동기시점이 임박한 것으로 판단할 수 있다.

상기 클러치해제단계(S50)에 의해 클러치가 완전히 해제되면, 상기 변속단결합단계(S60)를 수행하는데, 이때, 상기 변속단결합단계(S60)에서는 상기 목표 변속단의 동기장치를 최대력으로 작동시켜서, 신속한 목표 변속단의 치합으로 신속한 변속응답성을 확보하도록 함과 아울러, 미리 엔진속도와 입력축속도가 목표 변속단의 입력축속도와 거의 동기가 완료된 상태에서 동기장치를 체결시킴에 의해 변속충격을 방지하여 부드러운 변속감을 확보할 수 있도록 한다.

상기 변속단결합단계(S60) 이후에는, 상기 클러치토크를 점진적으로 상승시키고, 상기 엔진토크를 상기 클러치토크에 상응하게 점진적으로 상승시키는 토크상승단계(S70)를 더 수행하여 변속을 마무리하도록 한다.

참고로, 도 3에서 엔진토크가 클러치토크 0인 위치보다 하측에 위치하여 음의 토크를 발생시키고 있는 것으로 표현되고 있는데, 이는 실제 엔진이 음의 토크를 낸다는 것이 아니라, 엔진이 입력축 및 클러치의 속도에 대하여 드래그 요소로 작용하여 상기 입력축 속도를 저감시키는 토크 상태임을 나타내는 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.

E; 엔진
CL; 클러치
IN; 입력축
OUT; 출력축
SS; 동기장치
C; 컨트롤러
SA; 변속액츄에이터
CA; 클러치액츄에이터
S10; 토크저감단계
S20; 중립개시단계
S30; 토크전환단계
S40; 동기대기단계
S50; 클러치해제단계
S60; 변속단결합단계
S70; 토크상승단계

Claims (8)

1. 변속이 개시되면, 컨트롤러가 클러치토크를 해제함과 아울러 엔진토크를 클러치토크에 상응하게 저감시키는 토크저감단계(S10)와;
   상기 클러치토크의 해제에 의해 클러치의 위치가 터치포인트 이하가 되면, 상기 컨트롤러가 현재 변속단을 해제하도록 동기장치를 중립상태로 이동시키기 시작하고, 엔진토크를 상기 클러치토크와 독립적으로 더욱 저감시키기 시작하는 중립개시단계(S20)와;
   상기 동기장치의 중립이 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치토크를 점진적으로 증가시키면서, 엔진토크는 저감된 상태를 유지하는 토크전환단계(S30)와;
   상기 토크전환단계(S30) 이후, 엔진속도와 입력축속도의 차이가 소정값 미만이 되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치토크와 엔진토크를 각각 일정하게 유지하면서, 목표 변속단의 동기장치를 실질적인 동기 개시점에 대기시키는 동기대기단계(S40)와;
   상기 컨트롤러가 엔진속도가 목표 변속단의 입력축속도에 동기되는 동기시점이 임박한 것으로 판단하면, 상기 클러치토크를 0를 향해 해제시키기 시작하고, 아울러 엔진토크는 저감상태를 종료하고 클러치토크와 같아지도록 제어하는 클러치해제단계(S50)와;
   상기 클러치해제단계(S50)에 의해 클러치토크의 해제가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 목표 변속단의 동기장치를 작동시켜 목표 변속단을 치합시키는 변속단결합단계(S60);를 포함하여 구성되고,
   상기 클러치해제단계(S50)에서 동기시점이 임박한지의 여부는, 남은 동기 예측 시간이 50 내지 150ms 의 범위에서 결정되는 기준시간 보다 짧은 경우, 동기시점이 임박한 것으로 판단하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속 제어방법.
2. 변속이 개시되면, 컨트롤러가 클러치토크를 해제함과 아울러 엔진토크를 클러치토크에 상응하게 저감시키는 토크저감단계(S10)와;
   상기 클러치토크의 해제에 의해 클러치의 위치가 터치포인트 이하가 되면, 상기 컨트롤러가 현재 변속단을 해제하도록 동기장치를 중립상태로 이동시키기 시작하고, 엔진토크를 상기 클러치토크와 독립적으로 더욱 저감시키기 시작하는 중립개시단계(S20)와;
   상기 동기장치의 중립이 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치토크를 점진적으로 증가시키면서, 엔진토크는 저감된 상태를 유지하는 토크전환단계(S30)와;
   상기 토크전환단계(S30) 이후, 엔진속도와 입력축속도의 차이가 소정값 미만이 되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치토크와 엔진토크를 각각 일정하게 유지하면서, 목표 변속단의 동기장치를 실질적인 동기 개시점에 대기시키는 동기대기단계(S40)와;
   상기 컨트롤러가 엔진속도가 목표 변속단의 입력축속도에 동기되는 동기시점이 임박한 것으로 판단하면, 상기 클러치토크를 0를 향해 해제시키기 시작하고, 아울러 엔진토크는 저감상태를 종료하고 클러치토크와 같아지도록 제어하는 클러치해제단계(S50)와;
   상기 클러치해제단계(S50)에 의해 클러치토크의 해제가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 목표 변속단의 동기장치를 작동시켜 목표 변속단을 치합시키는 변속단결합단계(S60); 를 포함하여 구성되고,
   상기 클러치해제단계(S50)에서 동기시점이 임박한지의 여부는, 엔진속도와 목표 변속단의 입력축속도의 차이가 100 내지 300RPM의 범위에서 결정되는 기준회전수보다 작은 경우, 동기시점이 임박한 것으로 판단하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속 제어방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 중립개시단계(S20)에서는 클러치토크를 0 수준으로 유지한 상태에서 상기 중립개시단계(S20)를 수행하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속 제어방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 동기대기단계(S40)에서 상기 엔진속도와 입력축속도의 차이를 비교하는 소정값은 20 내지 40 RPM의 범위 내에서 결정되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속 제어방법.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 동기대기단계(S40)에서 상기 실질적인 동기 개시점은 동기장치와 목표 변속단의 변속단기어 사이에 동기마찰력이 발생하기 시작하는 위치인 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속 제어방법.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 변속단결합단계(S60)에서는 상기 목표 변속단의 동기장치를 최대력으로 작동시키는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속 제어방법.
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 변속단결합단계(S60) 이후에는, 상기 컨트롤러가 클러치토크를 점진적으로 상승시키고, 상기 엔진토크를 상기 클러치토크에 상응하게 점진적으로 상승시키는 토크상승단계를 더 수행하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 변속 제어방법.
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