KR101846681B1

KR101846681B1 - Ｄｃｔ차량용 변속 제어방법

Info

Publication number: KR101846681B1
Application number: KR1020160080698A
Authority: KR
Inventors: 조성현; 하상모
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2018-04-09
Also published as: KR20180002098A

Abstract

본 발명은 결합측 클러치를 체결함에 따라 감속감을 느낄 수 있는 포인트를 앞당겨 변속시간을 축소하면서도 운전자가 느끼는 감속감을 향상시키는 것으로, 본 발명에서는 매뉴얼 다운쉬프트 변속시, 해방측 클러치를 해제하도록 제어하는 클러치해제단계; 엔진속도를 상승시켜 목표 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어하는 엔진상승단계; 결합측 입력축에 연결된 목표 변속단의 기어 치합을 통해 결합측 입력축속도를 상승 제어하는 기어치합단계; 결합측 입력축속도의 슬립변화율이 기준변화율 이하시, 결합측 클러치토크를 인가하여 결합측 클러치를 결합하는 결합단계;를 포함하여 구성되는 DCT차량용 변속 제어방법이 소개된다.

Description

ＤＣＴ차량용 변속 제어방법{SHIFTING CONTROL METHOD FOR VEHICLES WITH DUAL CLUTCH TRANSMISSION}

본 발명은 결합측 클러치를 체결함에 따라 감속감을 느낄 수 있는 포인트를 앞당겨 변속시간을 축소하면서도 운전자가 느끼는 감속감을 향상시키는 DCT차량용 변속 제어방법에 관한 것이다.

DCT(DUAL CLUTCH TRANSMINSSION)는 두 클러치에 각각 연결되는 두 입력축을 구비하고, 이들 두 입력축에 설치되는 변속단기어들의 배치를 홀수측과 짝수측으로 양분하여 배치함으로써, 두 입력축 중 하나는 홀수단의 변속단 구현에 사용되고 다른 하나는 짝수단의 변속단 구현에 사용되도록 기능적으로 구분시키도록 하고 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성의 DCT는 임의의 어느 변속단에서 순차적으로 다음 변속단으로 변속하는 경우에, 현재의 변속단이 구현되어 있는 한 입력축에 연결된 클러치를 해제하면서, 순차적인 다음 변속단이 결합되어 있는 다른 입력축에 연결된 클러치를 체결하여 변속이 이루어지도록 할 수 있어서, 변속시 구동륜으로 전달되는 토크가 완전히 단절되는 것을 방지하면서 변속이 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.

한편, 자동변속기에서의 매뉴얼 변속은 변속 패턴을 운전자가 직접 조작하고 싶을 때 변속레버를 조작하여 사용하는 것으로, 스포티한 운전감을 느낄 수 있고, 또한 차량의 내리막 주행 상황과 같이 감속이 필요하다고 느껴지는 경우, 사용할 수 있다.

즉, 감속이 필요한 상황에서 운전자가 하위 변속단으로 변속레버를 조작하게 되면, 변속기의 고기어비를 유지하여 엔진 브레이크를 걸 수 있고, 이에 차량을 감속하여 운전자의 브레이크 답력을 어시스트할 수 있게 된다.

하지만, 다단 변속기일수록 고단 내에서의 단간비가 크지 않기 때문에 매뉴얼 다운쉬프트 변속에 따른 엔진 브레이크감이 저단인 3단 이하에서만 느껴지고, 4단 이상의 고단에서는 거의 느껴지지 않는 문제가 있다.

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 10-2014-0034548 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 결합측 클러치를 체결함에 따라 감속감을 느낄 수 있는 포인트를 앞당겨 변속시간을 축소하면서도 운전자가 느끼는 감속감을 향상시키는 DCT차량용 변속 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 매뉴얼 다운쉬프트 변속시, 해방측 클러치를 해제하도록 제어하는 클러치해제단계; 엔진속도를 상승시켜 목표 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어하는 엔진상승단계; 결합측 입력축에 연결된 목표 변속단의 기어 치합을 통해 결합측 입력축속도를 상승 제어하는 기어치합단계; 결합측 입력축속도의 슬립변화율이 기준변화율 이하시, 결합측 클러치토크를 인가하여 결합측 클러치를 결합하는 결합단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 결합측 입력축속도의 슬립변화율 = dSlip(Ne - Ni_app)/dt

Ne : 엔진속도

Ni_app : 결합측 입력축속도

상기 엔진상승단계 이 후에, 해방측 클러치의 슬립비가 기준비율 이상인지 판단하는 판단단계;를 더 포함할 수 있다.

여기서, 해방측 클러치의 슬립비 = (Ne - Ni_rel)/(Ni_app - Ni_rel)

Ni_rel : 해방측 입력축속도

상기 결합단계 이 전에, 매뉴얼 다운쉬프트 변속 시작 이 후로부터 소정시간이 경과했는지 판단하는 변속시간 판단단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 결합단계는, 이전 결합측 클러치토크에 소정의 토크를 가산한 결합측 클러치토크 또는, 임의로 설정된 결합측 클러치토크 중 작은 값을 제1결합측 클러치토크로 결정하여 결합측 클러치에 인가하는 제1토크인가단계;를 포함할 수 있다.

여기서, 제1결합측 클러치토크는, 결합측 클러치의 슬립량이 동기기준슬립량 미만을 만족하도록 제어하는 결합측 클러치토크임.

상기 결합단계는, 상기 제1토크인가단계 이 후에, 이전 결합측 클러치토크에 소정의 토크를 가산한 결합측 클러치토크를 제2결합측 클러치토크로 결정하여 결합측 클러치에 인가하는 제2토크인가단계;를 포함할 수 있다.

여기서, 제2결합측 클러치토크는 엔진토크 절대값에 소정의 여유토크를 더한 토크값보다 크거나 같아지도록 제어하는 결합측 클러치토크임.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 결합측 클러치를 체결하는 포인트를 당김으로써, 운전자가 감속감을 느끼는 포인트 역시 빨라지게 되면서 보다 확실한 감속감을 느끼게 되어 차량의 상품성을 향상시키고, 또한 변속속도 향상을 통해 변속시간을 축소시켜 변속 응답성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT가 탑재된 차량의 전체 구성을 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 DCT차량의 변속 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 변속 제어방법에 의한 작동상황을 설명하기 위한 그래프.

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

본 발명의 DCT차량용 변속 제어방법은 크게, 클러치해제단계와, 엔진상승단계와, 기어치합단계 및 결합단계를 포함하여 구성할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 클러치해제단계에서는, 제어부(1)가 매뉴얼 다운쉬프트 변속시, 해방측 클러치를 해제하도록 제어할 수 있다.

예컨대, 운전자가 가속페달을 밟지 않은 상태에서 변속레버를 (-)팁 조작하여 하위단으로 다운쉬프트 변속하면, 해방측 클러치를 해제할 수 있다.

엔진상승단계에서는, 제어부(1)가 엔진속도를 상승시켜 목표 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어할 수 있다.

예컨대, 4단에서 3단으로 다운쉬프트 변속하는 경우, 목표 변속단인 3단으로의 변속을 위해 목표 결합측 입력축속도는 3단 기어가 체결된 상태에서의 결합측 입력축속도일 수 있다.

기어치합단계에서는, 제어부(1)가 결합측 입력축에 연결된 목표 변속단의 기어 치합을 통해 결합측 입력축속도를 상승 제어할 수 있다.

예컨대, 목표 변속단인 3단 기어를 치합하면, 3단 기어가 구비된 결합측 입력축속도가 상승하게 된다.

결합단계에서는, 제어부(1)가 결합측 입력축속도가 엔진속도를 초과한 이 후, 엔진속도에 동기되기 이전에 결합측 입력축속도의 슬립변화율이 기준변화율 이하시, 결합측 클러치토크를 인가하여 결합측 클러치를 결합할 수 있다.

여기서, 결합측 입력축속도의 슬립변화율은 아래의 수식에 의해 연산할 수 있다.

결합측 입력축속도의 슬립변화율 = dSlip(Ne - Ni_app)/dt

Ne : 엔진속도

Ni_app : 결합측 입력축속도

즉, 목표 변속단의 기어를 치합하여 결합측 클러치속도가 엔진속도를 초과한 이 후, 동기된 이 후에 결합측 클러치토크를 인가하는 것이 아니라, 동기속도 아래(동기 이전)에서 결합측 클러치토크를 인가함으로써, 결합측 클러치토크의 인가시 출력축에 (-)토크 입력에 따른 충격을 발생시킬 수 있게 된다.

따라서, 결합측 클러치를 체결하는 포인트를 당김으로써, 운전자가 감속감을 느끼는 포인트 역시 빨라지게 되면서, 보다 확실한 감속감을 느끼게 되어 차량의 상품성을 향상시키고, 또한 변속속도 향상을 통해 변속시간을 축소시켜 변속 응답성을 향상시키게 된다.

여기서, 본 발명에 첨부된 도 1을 참조하면, DCT에 구비된 두 개의 클러치 중에서 결합측 클러치 및 해방측 클러치를 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재하고, 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.

아울러, 본 발명에서는, 상기 엔진상승단계 이 후에, 해방측 클러치의 슬립비가 기준비율 이상인지 판단하는 판단단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 해방측 클러치의 슬립비는 아래의 수식에 의해 연산할 수 있다.

해방측 클러치의 슬립비 = (Ne - Ni_rel)/(Ni_app - Ni_rel)

Ni_rel : 해방측 입력축속도

즉, 해방측 클러치의 해제 이 후, 엔진속도를 상승시키면 해방측 클러치의 슬립량이 점진적으로 증대되는바, 해방측 클러치의 슬립비가 기준비율 이상으로 상승한 경우, 이 후의 제어를 계속적으로 수행하도록 제어할 수 있는바, 이를 통해 결합측 클러치토크의 제어 안정성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는, 상기 결합단계 이 전에, 매뉴얼 다운쉬프트 변속 시작 이 후로부터 소정시간이 경과했는지 판단하는 변속시간 판단단계를 더 포함할 수 있다.

즉, 운전자의 의지에 따라 변속레버의 (-)팁 조작 이 후에, 소정시간이 경과된 경우, 이 후의 제어를 계속적으로 수행하도록 제어할 수 있는바, 이를 통해 결합측 클러치토크의 제어 안정성을 확보할 수 있다.

아울러, 본 발명에서, 상기 결합단계는, 이전 결합측 클러치토크에 소정의 토크를 가산한 결합측 클러치토크 또는, 설정된 결합측 클러치토크 중 작은 값을 제1결합측 클러치토크로 결정하여 결합측 클러치에 인가하는 제1토크인가단계를 포함할 수 있다.

여기서, 제1결합측 클러치토크는, 결합측 클러치의 슬립량이 동기기준슬립량 미만을 만족하도록 제어하는 결합측 클러치토크일 수 있다.

이를 수식으로 표현하면 아래와 같다.

제1결합측 클러치토크(tq1) = min(클러치 토크(t-1) + D, E)

클러치 토크(t-1) : 이전 결합측 클러치토크

D : 소정 토크

E : 임의로 설정된 클러치토크

즉, 결합측 클러치의 슬립량이 동기기준슬립량 미만으로 진입할 때까지, 이전 결합측 클러치토크에 소정의 토크(D)를 가산하여 제1결합측 클러치토크(tq1)를 결정할 수 있고, 또 다른 방안으로 결합측 클러치의 슬립량이 동기기준슬립량 미만에 진입하기 위한 최소의 결합측 클러치토크(E)를 임의로 설정하여 제1결합측 클러치토크(tq1)로 결정할 수 있다.

예컨대, 동기기준슬립량이 50RPM인 경우, 결합측 클러치의 슬립량이 50RPM 미만이 되도록 제1결합측 클러치토크를 결정하여 결합측 클러치를 결합하도록 제어할 수 있다.

아울러, 상기 결합단계는, 상기 제1토크인가단계 이 후에, 이전 결합측 클러치토크에 소정의 토크를 가산한 결합측 클러치토크를 제2결합측 클러치토크로 결정하여 결합측 클러치에 인가하는 제2토크인가단계를 포함할 수 있다.

여기서, 제2결합측 클러치토크는 엔진토크 절대값에 소정의 여유토크를 더한 토크값보다 크거나 같아지도록 제어하는 결합측 클러치토크일 수 있다.

이를 수식으로 표현하면 아래와 같다.

제2결합측 클러치토크(tq2) = min(클러치 토크(t-1) + H)

클러치 토크(t) ≥│엔진토크 │+ I

H : 소정 토크

I : 여유 토크

즉, 제1토크인가단계 이 후에, 결합측 클러치의 슬립량이 동기기준슬립량 미만을 유지하는 시간이 소정시간 이상 지속되는지 판단할 수 있다.

판단 결과 소정시간 이상 지속되면, 엔진토크 절대값에 소정의 여유토크(I)를 더한 토크값보다 같거나 커질 때까지 제1결합측 클러치토크에 소정의 토크(H)를 가산하여 제2결합측 클러치토크(tq2)를 결정할 수 있다.

따라서, 엔진토크에 의한 결합측 클러치의 슬립을 방지하여 엔진 브레이크 작동을 안정적으로 구현할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 변속 제어 흐름에 대해 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 매뉴얼 파워오프 다운쉬프트 변속이 실시되면, 해당 변속시작 이후로부터 변속시작을 카운팅함과 동시에 해방측 클러치를 해제한 후(S10), 엔진속도를 상승 제어한다(S20).

이어서, 변속 시작 이 후 시간이 A(500ms) 이상 경과하고, 엔진속도 상승에 따라 해방측 클러치의 슬립비가 B(70%)를 초과하는지 판단한다(S30).

이때에, 결합측 클러치와 연결된 목표 변속단의 기어를 체결하게 되는데, 해방측 클러치의 슬립비가 B(70%)를 초과하고, 기어 체결에 따라 결합측 입력축속도의 슬립변화율이 기준변화율(C) 미만으로 진입하는지 판단하고(S40), 판단 결과 이를 만족하면 결합측 클러치의 슬립량이 F(50RPM) 미만으로 진입하도록 제1결합측 클러치토크(tp1)를 인가하여 결합측 클러치를 일부 체결한다(S50).

이어서, 결합측 클러치의 슬립량이 F(50RPM) 미만으로 소정 시간(G) 이상 지속되는지 판단하고(S60), 판단 결과 이를 만족하면 엔진토크의 절대값에 소정의 여유토크(I)를 더한 토크값보다 적어도 크거나 같은 값이 되도록 제2결합측 클러치토크(tq2)를 인가하여 결합측 클러치를 완전 체결한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 결합측 클러치를 체결하는 포인트를 당김으로써, 운전자가 감속감을 느끼는 포인트 역시 빨라지게 되면서 보다 확실한 감속감을 느끼게 되어 차량의 상품성을 향상시키고, 또한 변속속도 향상을 통해 변속시간을 축소시켜 변속 응답성을 향상시키게 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.

1 : 제어부
CL1 : 결합측 클러치 CL2 : 해방측 클러치

Claims

매뉴얼 다운쉬프트 변속시, 해방측 클러치를 해제하도록 제어하는 클러치해제단계;
엔진속도를 상승시켜 목표 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어하는 엔진상승단계;
결합측 입력축에 연결된 목표 변속단의 기어 치합을 통해 결합측 입력축속도를 상승 제어하는 기어치합단계;
결합측 입력축속도가 엔진속도를 초과한 이 후, 엔진속도에 동기되기 이전에 결합측 입력축속도의 슬립변화율이 기준변화율 이하시, 결합측 클러치토크를 인가하여 결합측 클러치를 결합하는 결합단계;를 포함하는 DCT차량용 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 엔진상승단계 이 후에,
해방측 클러치의 슬립비가 기준비율 이상인지 판단하는 판단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 결합단계 이 전에,
매뉴얼 다운쉬프트 변속 시작 이 후로부터 소정시간이 경과했는지 판단하는 변속시간 판단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 결합단계는,
이전 결합측 클러치토크에 소정의 토크를 가산한 결합측 클러치토크 또는, 임의로 설정된 결합측 클러치토크 중 작은 값을 제1결합측 클러치토크로 결정하여 결합측 클러치에 인가하는 제1토크인가단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 결합단계는,
상기 제1토크인가단계 이 후에, 이전 결합측 클러치토크에 소정의 토크를 가산한 결합측 클러치토크를 제2결합측 클러치토크로 결정하여 결합측 클러치에 인가하는 제2토크인가단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.