KR101806708B1 - 하이브리드 차량용 변속 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동계에 전달되는 토크 변동을 최소화하여 백래쉬에 따른 소음을 저감하기 위한 것으로, 본 발명에서는 다운쉬프트 변속 중 회생제동 과정에서 가속페달의 팁인 조작 발생시, 제어부가 현재 모터토크보다 작은 기준토크범위 내로 모터토크를 제한하여 변속기에 제공하는 모터토크제한단계; 제어부가 해방측 클러치토크를 소정시간 동안 풀락 제어하는 풀락단계; 및 상기 풀락 제어 이 후, 제어부가 해방측 클러치토크를 일정부분 해제하여 모터속도를 결합측 입력축속도에 동기시키는 동기단계;를 포함하여 구성되는 하이브리드 차량용 변속 제어방법이 소개된다.

Description

하이브리드 차량용 변속 제어방법{SHIFTING CONTROL METHOD FOR HYBRID VEHICLES}

본 발명은 구동계에 전달되는 토크 변동을 최소화하여 백래쉬에 따른 소음을 저감하도록 한 하이브리드 차량용 변속 제어방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량의 경우, 모터를 이용하여 회생제동을 실시하게 되는데, 연비의 향상을 극대화하기 위해 정차시까지 모터와 바퀴를 직결시킴으로써, 모터의 제동력이 바퀴로 계속 전달되도록 제어할 수 있다.

다만, 이 같은 회생제동이 파워오프 다운쉬프트 변속 중에 실시되는 상황에서, 운전자의 의지에 따라 가속페달의 팁인(TIP-IN) 조작이 발생하게 되면, 모터의 회생 제동력에 의해 바퀴가 구동 반대방향인 역방향으로 제어되고 있는 상태에서, 순간적으로 구동 방향인 정방향으로 변화하게 된다.

따라서, 순간적인 구동계의 비틀림 발생에 따라 백래쉬가 발생하게 되고, 백래쉬 성분이 소음으로 변화되어, 운전자에게 거슬리는 소음을 유발하는 문제가 있었다.

상기의 배경기술로서 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 10-2012-0031612 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 구동계에 전달되는 토크 변동을 최소화하여 백래쉬에 따른 소음을 저감하도록 한 하이브리드 차량용 변속 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 다운쉬프트 변속 중 회생제동 과정에서 가속페달의 팁인 조작 발생시, 제어부가 현재 모터토크보다 작은 기준토크범위 내로 모터토크를 제한하여 변속기에 제공하는 모터토크제한단계; 제어부가 해방측 클러치를 소정시간 동안 풀락 제어하는 풀락단계; 및 상기 풀락 제어 이 후, 제어부가 해방측 클러치토크를 일정부분 해제하여 모터속도를 결합측 입력축속도에 동기시키는 동기단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 모터토크제한단계에서, 상기 다운쉬프트 변속은 2단에서 1단으로의 파워오프 다운쉬프트 변속일 수 있다.

상기 동기단계에서는, 상기 해방측 클러치토크가 모터토크에 대해 기준비율을 초과하도록 제어할 수 있다.

상기 동기단계에서는, 상기 해방측 클러치토크는 하기의 수식에 의해 결정할 수 있다.

Tc_rel = Tm - Jm*d{목표 (Slip Ratio)}/dt + Feed Back {d(목표Nm - 현재Nm)/dt}

Tc_rel : 해방측 클러치토크

Tm : 모터토크

Jm : 모터회전관성

Slip Ratio : (Nm - Ni_rel) / (Ni_app - Ni_rel)

Nm : 모터속도

Ni_rel : 해방측 입력축속도

Ni_app : 결합측 입력축속도

상기 동기단계 말기에 모터속도와 결합측 입력축속도 차이의 절대값이 기준동기속도 이하인 경우, 결합측 클러치를 결합하면서 해방측 클러치를 해제하는 토크교차단계;를 더 포함할 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 회생제동 중 팁인 조작에 따라 구동계가 역배열 상태에서 정배열 상태로 전환되는 구간에서 해방측 클러치토크의 변동을 제한함으로써, 구동계 비틀림에 의해서 가진되는 소음 성분들을 최소화하여 클렁크 소음을 저감하게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 적용 가능한 하이브리드 DCT차량의 개략적인 구성을 전체적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 변속 제어방법의 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 변속 제어방법에 따른 작동상황을 설명하기 위한 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 하이브리드 차량용 변속 제어방법은 크게, 모터토크제한단계와, 풀락단계 및 동기단계를 포함하여 구성할 수 있다.

도 1을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 모터토크제한단계에서는 다운쉬프트 변속 중 회생제동 과정에서 가속페달의 팁인 조작 발생시, 제어부(C)가 현재 모터토크보다 작은 기준토크범위 내로 모터토크를 제한하여 변속기에 제공할 수 있다.

이때에, 상기 다운쉬프트 변속은 2단에서 1단으로의 파워오프 다운쉬프트 변속일 수 있다.

아울러, 풀락단계에서는, 상기 제어부(C)가 해방측 클러치를 소정시간 동안 풀락 제어할 수 있다.

그리고, 동기단계에서는, 상기 풀락 제어 이 후, 제어부(C)가 해방측 클러치토크를 일정부분 해제하여 모터속도를 결합측 입력축속도에 동기시킬 수 있다.

여기서, 본 발명의 경우, 첨부된 도 1과 같이 DCT변속기를 탑재한 하이브리드 차량에 적용 가능할 수 있는바, 도면을 참조하면 DCT에 구비된 두 개의 클러치 중에서 결합측 클러치 및 해방측 클러치를 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재하였고, 이들을 작동하는 결합측 클러치액추에이터 및 해방측 클러치액추에이터를 CLA1, CLA2의 도면부호로 표시하였으며, 결합측 입력축과 해방측 입력축을 각각 INPUT1 및 INPUT2의 도면부호로 표시하였다. 다만, 이는 본 발명에 대한 이해의 편의를 위한 것일 뿐으로, 현재 변속단을 형성하고 있는 클러치와 목표 변속단 형성을 위한 클러치가 어떠한 클러치인지에 따라 결합측과 해방측은 서로 바뀔 수 있을 것이다.

즉, 상기한 바와 같이, 본 발명은 2단에서 1단으로의 파워오프 다운쉬프트 변속 중, 팁인 조작이 발생하면 2단에서 1단으로의 파워온 다운쉬프트 변속 상황으로 전환되면서 모터(M)로부터 변속기에 모터토크가 제공되는데, 이때의 모터(M)에서 제공되는 모터토크를 변속기에 그대로 제공하는 것이 아니라, 일정수준으로 제한하여 변속기의 결합측 클러치(CL1)에 제공함으로써, 모터토크가 변속기에 천천히 입력되고, 결국 변속기 입력토크를 안정화시킬 수 있게 된다.

그리고, 이때에 일정시간 동안 해방측 클러치토크를 해제하지 않고 완전하게 체결된 상태를 유지함으로써, 구동계가 역배열 상태에서 정배열 상태로 전환되는 데에 필요한 시간을 확보하게 되고, 이 후에 동기속도 제어를 실시하게 된다.

따라서, 회생제동 중 팁인 조작에 따라 구동계가 역배열 상태에서 정배열 상태로 전환되는 구간에서 해방측 클러치토크의 변동을 제한함으로써, 구동계 비틀림에 의해서 가진되는 소음 성분들을 최소화하여 클렁크 소음을 저감하게 되는 것이다.

아울러, 상기 동기단계에서는, 상기 해방측 클러치토크가 모터토크에 대해 기준비율을 초과하도록 제어할 수 있다.

예컨대, 상기 동기단계에서 상기 해방측 클러치토크는 하기의 수식에 의해 결정할 수 있다.

Tc_rel = Tm - Jm*d{목표 (Slip Ratio)}/dt + Feed Back {d(목표Nm - 현재Nm)/dt}

Tc_rel : 해방측 클러치토크

Tm : 모터토크

Jm : 모터회전관성

Slip Ratio(슬립비) : (Nm - Ni_rel) / (Ni_app - Ni_rel)

Nm : 모터속도

Ni_rel : 해방측 입력축속도

Ni_app : 결합측 입력축속도

즉, 해방측 클러치(CL2)의 슬립 발생 이 후, 목표 슬립비변화율(예컨대 목표 슬립비변화율의 함수값)을 달성할 수 있도록 해방측 클러치토크를 제어하여 모터속도가 결합측 입력축속도에 동기되게 제어할 수 있다. 이때에 현재 모터속도와 계산된 모터속도의 차이값의 시간미분값(예컨대 시간미분값의 함수값)을 피드백 제어함으로써, 해방측 클러치토크를 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.

특히, 상기 해방측 클러치토크는 모터토크에 대해 기준비율 이하가 되지 않도록 제한함으로써, 해방측 클러치(CL2)의 과도한 슬립을 제한하게 되는바, 구동축의 토크 전달의 변위를 최소화하고, 이에 구동계를 흔듦에 따라 발생할 수 있는 소음 성분을 저감하게 된다.

아울러, 본 발명에서는, 상기 동기단계 말기에 모터속도와 결합측 입력축속도 차이의 절대값이 기준동기속도 이하인 경우, 결합측 클러치(CL1)를 결합하면서 해방측 클러치(CL2)를 해제하는 토크교차단계를 더 포함할 수 있다.

즉, 이너셔페이즈 구간 말기에 모터속도와 결합측 입력축속도의 차이가 설정된 값이 이하로 진입하여 동기화에 가까워지는 경우, 토크페이즈 구간에 진입하여 결합측 클러치(CL1)와 해방측 클러치(CL2)의 토크핸드오버제어 진행 후 변속을 완료할 수 있게 된다.

도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 차량용 변속제어방법의 제어 흐름을 살펴보기로 한다.

2단에서 1단으로의 파워오프 다운쉬프트 변속 중 회생제동 제어가 실시될 수 있는데, 이 같은 변속중에 팁인조작이 발생하게 되면, 변속기에 입력되는 모터토크를 A(Nm/10ms)만큼 제한한다(S10).

그리고, 이와 동시에 해방측 클러치토크를 약 B(1초) 이상 유지한 후(S20), 해방측 클러치토크를 일정부분 해제하여 모터속도가 결합측 입력축속도에 동기되도록 제어한다(S30).

이어서, 해방측 클러치토크를 일정부분 해제함에 따라 해방측 클러치(CL2)의 슬립이 발생하게 되면, 해방측 클러치토크가 모터토크 대비 D%(약 70%) 이하가 되지 않도록 제한하면서 제어한다(S40).

그리고, 모터속도와 결합측 입력축속도의 차이의 절대값이 C(30RPM) 이하인지 판단하고(S50), 판단 결과 그 이하인 경우 결합측 클러치(CL1)와 해방측 클러치(CL2)의 토크핸드오버 제어를 실시함에 따라 해당 변속을 종료할 수 있게 된다(S60).

상술한 바와 같이, 본 발명은 회생제동 중 팁인 조작에 따라 구동계가 역배열 상태에서 정배열 상태로 전환되는 구간에서 해방측 클러치토크의 변동을 제한함으로써, 구동계 비틀림에 의해서 가진되는 소음 성분들을 최소화하여 클렁크 소음을 저감하게 되는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

M : 모터 C : 제어부
CL1 : 결합측 클러치 CL2 : 해방측 클러치

Claims (5)

1. 다운쉬프트 변속 중 회생제동 과정에서 가속페달의 팁인 조작 발생시, 제어부가 현재 모터토크보다 작은 기준토크범위 내로 모터토크를 제한하여 변속기에 제공하는 모터토크제한단계;
   제어부가 해방측 클러치를 소정시간 동안 풀락 제어하는 풀락단계; 및
   상기 풀락 제어 이 후, 제어부가 해방측 클러치토크를 일정부분 해제하여 모터속도를 결합측 입력축속도에 동기시키는 동기단계;를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 모터토크제한단계에서,
   상기 다운쉬프트 변속은 2단에서 1단으로의 파워오프 다운쉬프트 변속인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 동기단계에서는,
   상기 해방측 클러치토크가 모터토크에 대해 기준비율을 초과하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 동기단계 말기에 모터속도와 결합측 입력축속도 차이의 절대값이 기준동기속도 이하인 경우, 결합측 클러치를 결합하면서 해방측 클러치를 해제하는 토크교차단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.

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