KR101822285B1

KR101822285B1 - 하이브리드 차량용 변속 제어방법

Info

Publication number: KR101822285B1
Application number: KR1020160073128A
Authority: KR
Inventors: 조성현; 남주현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2016-06-13
Publication date: 2018-01-26
Also published as: KR20170140837A; CN107487312B; CN107487312A; US20170356546A1; US10113640B2

Abstract

본 발명은 차량의 변속 중 변속기 입력토크 변동이 과다함에 따라 클러치 풀림 현상이 발생하는 것을 방지하도록 한 것으로, 본 발명에서는, 파워오프 다운쉬프트 변속에 따라 제어부에 의해 토크핸드오버 제어에 진입하도록 제어하는 진입단계; 상기 토크핸드오버 과정에서 변속기 입력토크의 변화율이 기준값 이상시, 제어부에 의해 변화한 변속기 입력토크에 상응하도록 결합측 클러치토크를 상승 제어하는 상승제어단계;를 포함하여 구성되는 하이브리드 차량용 변속 제어방법이 소개된다.

Description

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

본 발명은 차량의 변속 중 변속기 입력토크 변동이 과다함에 따라 클러치 풀림 현상이 발생하는 것을 방지하는 한 하이브리드 차량용 변속 제어방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량의 경우, 모터를 이용하여 회생제동을 실시하게 되는데, 모터와 바퀴를 직결시킴으로써, 모터의 제동력이 바퀴로 계속해서 전달되도록 제어할 수 있고, 이에 연비를 향상시킬 수 있다.

즉, 차량의 주행 중 브레이크를 밟게 되면, 모터의 회생제동을 통해 발전을 하여 배터리를 충전하게 되고, 이에 배터리의 충전된 힘을 이용하여 차량의 재발진시 출력을 낼 수 있는 동력원으로 사용하게 된다. 따라서, 모터의 회생제동은 연비의 중요한 역할을 담당하게 되고, 이는 변속기의 변속 구간에서도 동일하게 적용된다.

이러한 회생제동은 변속기 입력토크가 바퀴로 제대로 전달되어야 그 효율을 높일 수 있다.

다만, 이와 같은 회생제동 중 변속기 클러치가 순간적으로 풀리게 되면, 결국 제동 밀림에 의해 운전자의 의지와 상관없이 차량의 제동력이 상실되고, 이에 위험한 운전모드가 되어 차량의 주행 안정성을 크게 저해할 수 있는 문제가 있다.

예컨대, 파워오프 다운쉬프트 변속 중 회생제동 토크가 급변하여 변속기 입력토크의 변동이 과다해지는 경우, 결합측 클러치토크가 충분하지 못하여 결합측 클러치와 해방측 클러치의 합산토크가 변속기 입력토크보다 낮아지게 되고, 이에 클러치의 풀림을 유발할 수 있는 문제가 있는 것이다.

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 10-2014-0005545 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 차량의 변속 중 변속기 입력토크 변동이 과다함에 따라 클러치 풀림 현상이 발생하는 것을 방지하는 한 하이브리드 차량용 변속 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 파워오프 다운쉬프트 변속에 따라 제어부에 의해 토크핸드오버 제어에 진입하도록 제어하는 진입단계; 상기 토크핸드오버 과정에서 변속기 입력토크의 변화율이 기준값 이상시, 제어부에 의해 변화한 변속기 입력토크에 상응하도록 결합측 클러치토크를 상승 제어하는 상승제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 상승제어단계는, 변속기 입력토크의 변화율이 기준값 이상 상승한 제어 시작시점으로부터 토크핸드오버 제어가 종료되는 제어 종료시점까지 연산하되, 상기 제어 시작시점을 기준으로 변속기 입력토크가 반영되어 계산된 목표 홀드 결합측 클러치토크로부터 상기 제어 종료시점까지 변속기 입력토크가 반영되어 계산된 클러치토크를 증분하여 제1목표 결합측 클러치토크를 계산하는 제1연산단계; 변속기 입력토크의 변화율이 기준값 이상 상승한 제어 시작시점으로부터 토크핸드오버 제어가 종료되는 제어 종료시점까지 연산하되, 상기 제어 시작시점을 기준으로 한 결합측 클러치토크가 목표 홀드 결합측 클러치토크에 도달하기까지의 제2목표 결합측 클러치토크를 증분하여 계산하는 제2연산단계; 제1연산단계와 제2연산단계에서 계산된 값을 합산하여, 최종 목표 결합측 클러치토크를 연산하는 제3연산단계;를 포함할 수 있다.

상기 제1연산단계에서는, 하기의 수식 1에 의해 제1목표 결합측 클러치토크를 연산하고; 상기 제2연산단계에서는, 하기의 수식 2에 의해 제2목표 결합측 클러치토크를 연산할 수 있다.

수식 1.

제1목표 결합측 클러치토크

= (Apply Clutch Target(**) - Apply Clutch Target Hold)

= {(│변속기 입력토크│+ factor * (Je(엔진 클러치가 붙어 있을 경우, 이외는 0) + Jm) * dNm/dt)} - Apply Clutch Target Hold)

여기서, Apply Clutch Target(**) : 현재 변속기 입력토크가 반영되어 계산된 목표 결합측 클러치토크

Apply Clutch Target Hold : 제어 시작시점에서의 변속기 입력토크가 반영되어 계산된 목표 홀드 결합측 클러치토크(고정값)

Je : 엔진회전관성

Jm : 모터회전관성

dNm/dt : 모터각가속도

factor : 상수

수식 2.

제2목표 결합측 클러치토크

= Apply Clutch Torque(t-1)값 Hold + New Auto Ramp to Target(***)

= Apply Clutch Torque(t-1)값 Hold + {(Apply Clutch Target Hold - Apply Clutch Torque(t-1)값 Hold) - New Auto Ramp to Target(t-1)/(Torque Phase Target Time - Phase duration time)

여기서, Apply Clutch Torque(t-1)값 Hold : 제어 시작시점 이전의 홀드 결합측 클러치토크(고정값)

New Auto Ramp to Target(***) : 제어 시작시점을 기준으로 결합측 클러치토크가 목표 홀드 결합측 클러치토크에 도달하기까지의 결합측 클러치토크

New Auto Ramp to Target(t-1) : 제어 시작시점 이전의 결합측 클러치토크가 목표 홀드 결합측 클러치토크에 도달하기까지의 한 사이클 당 결합측 클러치토크 증분값

Torque Phase Target Time : 토크핸드오버 제어 목표시간

Phase duration time : 토크핸드오버 제어 경과시간

상기 상승제어단계 이 후에, 토크핸드오버 경과시간이 토크핸드오버 목표시간에 도달했는지 판단하는 제어종료판단단계;를 더 포함할 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 파워오프 다운쉬프트 변속 중 변속기 입력토크 변동이 과다한 경우, 변속기 입력토크의 변화에 따라 결합측 클러치토크를 상승 제어함으로써, 결합측 클러치토크가 부족하여 발생하는 클러치 풀림 현상을 방지하게 되고, 이에 제동력 부족현상을 방지하여 차량의 제동 선형성을 개선하고, 차량의 주행 안정성을 확보하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 적용 가능한 하이브리드 DCT차량의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 변속 제어과정의 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 경우, 첨부된 도 1과 같이 DCT변속기를 탑재한 하이브리드 차량에 적용 가능할 수 있는바, 도면을 참조하면 DCT를 구성하는 두 개의 클러치 중에서 결합측 클러치 및 해방측 클러치를 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재하였고, 이들을 작동하는 결합측 클러치액추에이터 및 해방측 클러치액추에이터를 각각 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.

한편, 본 발명의 하이브리드 차량용 변속 제어방법은 진입단계(S10)와, 상승제어단계(S20)를 포함하여 구성할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 진입단계(S10)에서는 파워오프 다운쉬프트 변속에 따라 제어부(C)에 의해 토크핸드오버 제어에 진입하도록 제어할 수 있다.

즉, 가속페달을 밟지 않은 상태에서 하위단으로 변속이 이루어지는 경우, 토크페이즈 구간에 진입하여 결합측 클러치(CL1)를 결합시킴과 동시에 해방측 클러치(CL2)를 해제시키는 토크핸드오버 제어에 진입하도록 제어할 수 있다.

상승제어단계(S20)에서는, 상기 토크핸드오버 과정에서 변속기 입력토크의 변화율이 기준값 이상시, 제어부(1)에 의해 변화한 변속기 입력토크에 상응하도록 결합측 클러치토크를 상승 제어할 수 있다.

예컨대, 변속 중 다른 변속이 진행되거나, 브레이크페달 조작에 따라 변속 완료 후 소정 시간이 경과하기 이 전에 또 다른 파워오프 다운쉬프트 변속이 진행되는 경우. 변속기 입력토크의 변화율이 기준값 이상 상승할 수 있으며, 이 경우 변속기 입력토크가 급하게 떨어질 수 있다.

즉, 파워오프 다운쉬프트 변속 중 회생제동 토크가 토크핸드오버 구간 내에서 급변하여 변속기 입력토크 변동이 과다해지게 되면, 변속기 입력토크의 변화를 감지하여 결합측 클러치토크를 그에 상응하도록 상승 제어하게 되고, 이에 결합측 클러치토크가 부족하여 클러치가 풀리는 현상을 방지하게 된다.

따라서, 회생제동 토크가 바퀴로 전달되는 로스(Loss)를 제거함으로써, 제동력의 부족을 방지하여 차량의 제동 선형성을 개선하고, 이에 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명의 경우, 상기 상승제어단계(S20)는, 다시 제1연산단계와, 제2연산단계와, 제3연산단계를 포함하여 구성할 수 있다.

먼저, 상기 제1연산단계에서는, 변속기 입력토크의 변화율이 기준값 이상 상승한 제어 시작시점으로부터 토크핸드오버 제어가 종료되는 제어 종료시점까지 제1목표 결합측 클러치토크를 연산할 수 있다.

예컨대, 상기 제1목표 결합측 클러치토크는, 상기 제어 시작시점을 기준으로 변속기 입력토크가 반영되어 계산된 목표 홀드 결합측 클러치토크로부터 상기 제어 종료시점까지 변속기 입력토크가 반영되어 계산된 클러치토크를 증분하여 계산할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1목표 결합측 클러치토크는 하기의 수식 1에 의해 연산할 수 있다.

수식 1.

제1목표 결합측 클러치토크

= (Apply Clutch Target(**) - Apply Clutch Target Hold)

Je : 엔진회전관성

Jm : 모터회전관성

dNm/dt : 모터각가속도

factor : 상수

즉, 제어 시작시점에서의 변속기 입력토크를 반영하여 계산된 제어 초기의 목표 홀드 결합측 클러치토크를 기준으로 해서, 이 후 변속기 입력토크의 절대값을 반영하여 계산되는 목표 결합측 클러치토크를 연속적으로 증분함으로써, 소정 기울기를 갖는 제1목표 결합측 클러치토크를 연산할 수 있는 것이다.

다음으로, 제2연산단계에서는, 변속기 입력토크의 변화율이 기준값 이상 상승한 제어 시작시점으로부터 토크핸드오버 제어가 종료되는 제어 종료시점까지 제2목표 결합측 클러치토크를 연산할 수 있다.

예컨대, 상기 제2목표 결합측 클러치토크는 상기 제어 시작시점을 기준으로 결합측 클러치토크가 목표 홀드 결합측 클러치토크에 도달하기까지 증분하여 계산할 수 있다.

구체적으로, 상기 제2목표 결합측 클러치토크는 하기의 수식 2에 의해 연산할 수 있다.

수식 2.

제2목표 결합측 클러치토크

= Apply Clutch Torque(t-1)값 Hold + New Auto Ramp to Target(***)

Torque Phase Target Time : 토크핸드오버 제어 목표시간

Phase duration time : 토크핸드오버 제어 경과시간

즉, 제어 시작시점에서의 결합측 클러치토크를 기준으로 해서, 이 후 제어 종료시점에서의 목표 홀드 결합측 클러치토크에 도달하기까지의 클러치토크를 연속적으로 증분함으로써, 소정 기울기를 갖는 제2목표 결합측 클러치토크를 연산할 수 있게 된다.

제3연산단계에서는, 상기 제1연산단계와 제2연산단계에서 계산된 값을 합산하여, 최종 목표 결합측 클러치토크를 연산할 수 있다.

즉, 제1목표 결합측 클러치토크와 제2목표 결합측 클러치토크를 합산하여 최종 목표 결합측 클러치토크를 연산할 수 있고, 연산된 최종 목표 결합측 클러치토크의 프로파일을 따라 결합측 클러치토크를 제어함으로써, 결합측 클러치토크가 부족하여 클러치가 풀리는 현상을 방지하게 된다.

아울러, 본 발명은 상기 상승제어단계(S20) 이 후에, 토크핸드오버 경과시간이 토크핸드오버 목표시간에 도달했는지 판단하는 제어종료판단단계(S30)를 더 포함할 수 있다.

즉, 토크핸드오버 제어를 실시한 경과시간이 토크핸드오버 목표시간에 도달한 경우, 상기한 로직을 종료하고 이너셔페이즈 구간에 진입하여 나머지 변속과정을 실시할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 파워오프 다운쉬프트 변속 중 변속기 입력토크 변동이 과다해지면, 변속기 입력토크의 변화에 따라 결합측 클러치토크를 상승 제어한다. 따라서, 결합측 클러치토크가 부족하여 발생하는 클러치 풀림 현상을 방지하게 되는바, 제동력 부족현상을 방지하여 차량의 제동 선형성을 개선하고, 차량의 주행 안정성을 확보할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서 상기 토크핸드오버 과정에서 변속기 입력토크의 변화율이 기준값 미만인 경우, 제어부(1)에 의해 변속기 입력토크에 상응하도록 결합측 클러치토크를 제어할 수 있다(S40).

그리고, 상기 S40단계 이 후에, 토크핸드오버 경과시간이 토크핸드오버 목표시간에 도달했는지 판단할 수 있다(S50).

예컨대, 토크핸드오버 제어가 시작되는 제어 시작시점으로부터 토크핸드오버 제어가 종료되는 제어 종료시점까지 연산하되, 상기 제어 시작시점을 기준으로 변속기 입력토크가 반영되어 계산된 목표 결합측 클러치토크로부터 상기 제어 종료시점까지 변속기 입력토크를 반영하여 계산된 클러치토크를 증분하여 목표 결합측 클러치토크를 연산할 수 있다.

구체적으로, 상기 목표 결합측 클러치토크는 하기의 수식 3에 의해 연산할 수 있다.

수식 3.

목표 결합측 클러치토크(Apply Clutch Torque(t))

= Apply Clutch Torque(t-1) + Auto Ramp to Target(*)

= Apply Clutch Torque(t-1) + {(Apply Clutch Target(**) - Apply Clutch Torque(t-1))/(Torque Phase Target Time - Phase duration time)}

여기서, (Apply Clutch Target(**) = {(│변속기 입력토크│+ factor * (Je(엔진 클러치가 붙어 있을 경우, 이외는 0) + Jm) * dNm/dt)} - Apply Clutch Target Hold)

Apply Clutch Torque(t-1) : 토크핸드오버 제어 시작시점 이전의 결합측 클러치토크

Auto Ramp to Target(*) : 토크핸드오버 제어 시작시점을 기준으로 결합측 클러치토크가 토크핸드오버 제어 종료시점에 도달하기까지의 결합측 클러치토크

즉, 토크핸드오버 제어 시작시점에서의 결합측 클러치토크를 기준으로 해서, 이 후 토크핸드오버 제어 종료시점까지 클러치토크를 연속적으로 증분함으로써, 소정 기울기를 갖는 목표 결합측 클러치토크를 연산할 수 있게 된다.

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.

C : 제어부
CL1 : 결합측 클러치 CL2 : 해방측 클러치

Claims

파워오프 다운쉬프트 변속에 따라 제어부에 의해 토크핸드오버 제어에 진입하도록 제어하는 진입단계;
상기 토크핸드오버 과정에서 변속기 입력토크의 변화율이 기준값 이상시, 제어부에 의해 변화한 변속기 입력토크에 상응하도록 결합측 클러치토크를 상승 제어하는 상승제어단계;를 포함하고,
상기 상승제어단계는,
변속기 입력토크의 변화율이 기준값 이상 상승한 제어 시작시점으로부터 토크핸드오버 제어가 종료되는 제어 종료시점까지 연산하되, 상기 제어 시작시점을 기준으로 변속기 입력토크가 반영되어 계산된 목표 홀드 결합측 클러치토크로부터 상기 제어 종료시점까지 변속기 입력토크가 반영되어 계산된 클러치토크를 증분하여 제1목표 결합측 클러치토크를 계산하는 제1연산단계;
변속기 입력토크의 변화율이 기준값 이상 상승한 제어 시작시점으로부터 토크핸드오버 제어가 종료되는 제어 종료시점까지 연산하되, 상기 제어 시작시점을 기준으로 한 결합측 클러치토크가 목표 홀드 결합측 클러치토크에 도달하기까지의 제2목표 결합측 클러치토크를 증분하여 계산하는 제2연산단계;
제1연산단계와 제2연산단계에서 계산된 값을 합산하여, 최종 목표 결합측 클러치토크를 연산하는 제3연산단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제1연산단계에서는, 하기의 수식 1에 의해 제1목표 결합측 클러치토크를 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.

수식 1.
제1목표 결합측 클러치토크
= (Apply Clutch Target(**) - Apply Clutch Target Hold)
= {(│변속기 입력토크│+ factor * (Je(엔진 클러치가 붙어 있을 경우, 이외는 0) + Jm) * dNm/dt)} - Apply Clutch Target Hold)
여기서, Apply Clutch Target(**) : 현재 변속기 입력토크가 반영되어 계산된 목표 결합측 클러치토크
Apply Clutch Target Hold : 제어 시작시점에서의 변속기 입력토크가 반영되어 계산된 목표 홀드 결합측 클러치토크(고정값)
Je : 엔진회전관성
Jm : 모터회전관성
dNm/dt : 모터각가속도
factor : 상수
청구항 3에 있어서,
상기 제2연산단계에서는, 하기의 수식 2에 의해 제2목표 결합측 클러치토크를 연산하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.

수식 2.
제2목표 결합측 클러치토크
= Apply Clutch Torque(t-1)값 Hold + New Auto Ramp to Target(***)
= Apply Clutch Torque(t-1)값 Hold + {(Apply Clutch Target Hold - Apply Clutch Torque(t-1)값 Hold) - New Auto Ramp to Target(t-1)/(Torque Phase Target Time - Phase duration time)
여기서, Apply Clutch Torque(t-1)값 Hold : 제어 시작시점 이전의 홀드 결합측 클러치토크(고정값)
New Auto Ramp to Target(***) : 제어 시작시점을 기준으로 결합측 클러치토크가 목표 홀드 결합측 클러치토크에 도달하기까지의 결합측 클러치토크
New Auto Ramp to Target(t-1) : 제어 시작시점 이전의 결합측 클러치토크가 목표 홀드 결합측 클러치토크에 도달하기까지의 한 사이클 당 결합측 클러치토크 증분값
Torque Phase Target Time : 토크핸드오버 제어 목표시간
Phase duration time : 토크핸드오버 제어 경과시간
청구항 1에 있어서,
상기 상승제어단계 이 후에,
토크핸드오버 경과시간이 토크핸드오버 목표시간에 도달했는지 판단하는 제어종료판단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.