KR101887755B1

KR101887755B1 - Dct차량의 변속제어 방법

Info

Publication number: KR101887755B1
Application number: KR1020160117438A
Authority: KR
Inventors: 조성현; 남주현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-08-13
Also published as: KR20180030305A; CN107816542A; CN107816542B; US9863487B1

Abstract

본 발명은 컨트롤러가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 수행 중 팁아웃이 발생했는지의 여부를 포함하는 진입조건이 충족되는지를 판단하는 조건판단단계와; 상기 진입조건이 충족되는 경우에는, 상기 컨트롤러가 결합측클러치 토크를 엔진토크 및 엔진 속도변화에 따라 산출하여 상기 결합측클러치를 제어하고, 해방측클러치 토크를 상기 진입조건 충족 전에 비하여 더욱 빠르게 감소되도록 산출하여 상기 해방측클러치를 제어하는 팁아웃대응단계를 포함하여 구성된다.

Description

DCT차량의 변속제어 방법{SHIFT CONTROL METHOD FOR DCT VEHICLE}

본 발명은 DCT를 탑재한 차량의 변속제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파워온 업쉬프트 토크페이즈(Power On Upshift Torque Phase) 중 팁아웃이 발생하는 경우의 제어기술에 관한 것이다.

파워온 업쉬프트(Power On Upshift)는 운전자가 가속페달을 밟고 있는 상황에서 상위 변속단으로 변속이 이루어지는 것을 의미하며, 토크페이즈(Torque Phase)는 변속을 위해 DCT의 두 클러치 중 하나인 해방측클러치는 점차 전달토크를 줄여가면서 그에 상응하게 결합측클러치는 점차 전달토크를 증가시켜 가는 과정을 말하며, 토크 핸드오버(Torque Handover)과정 이라고도 한다.

위와 같은 토크페이즈가 종료되면, 엔진의 속도가 토크페이즈 종료 이전까지 함께 연동하던 해방측입력축 속도로부터 벗어나서 목표 변속단이 배치되어 있는 결합측입력축 속도로 변화하는 실변속이 일어나며, 이 과정을 이너셔페이즈(Inertia Phase)라고 한다.

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 1020150125756 A

본 발명은 DCT를 탑재한 차량에서 파워온 업쉬프트 토크페이즈 중 운전자가 밟고 있던 가속페달에서 발을 떼는 팁아웃(Tip-out) 상황이 되었을 때, 변속충격을 방지하도록 하여 변속품질을 향상시킬 수 있도록 하는 DCT차량의 변속제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 DCT차량의 변속제어 방법은

컨트롤러가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 수행 중 팁아웃이 발생했는지의 여부를 포함하는 진입조건이 충족되는지를 판단하는 조건판단단계와;

상기 진입조건이 충족되는 경우에는, 상기 컨트롤러가 결합측클러치 토크를 엔진토크 및 엔진 속도변화에 따라 산출하여 상기 결합측클러치를 제어하고, 해방측클러치 토크를 상기 진입조건 충족 전에 비하여 더욱 빠르게 감소되도록 산출하여 상기 해방측클러치를 제어하는 팁아웃대응단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 조건판단단계에서의 진입조건은 팁아웃이 발생하고, 그 시점의 엔진토크가 소정의 기준토크 이상인 경우 조건이 만족하는 것으로 설정될 수 있다.

상기 조건판단단계 수행결과, 상기 진입조건이 충족되지 않는 동안에는, 상기 컨트롤러는 직전 제어사이클의 해방측클러치 토크로부터 토크페이즈 잔여시간 동안 저감되어야 할 해방측클러치 토크의 총량을 상기 토크페이즈 잔여시간으로 나누어서 얻어지는 양만큼 감소시켜서 당해 제어사이클의 해방측클러치 토크를 산출하여 상기 해방측클러치를 제어하는 노멀제어단계를 수행할 수 있다.

상기 팁아웃대응단계에서, 상기 컨트롤러는 직전 제어사이클의 해방측클러치 토크로부터 토크페이즈 잔여시간 동안 저감되어야 할 해방측클러치 토크의 총량을 상기 토크페이즈 잔여시간으로 나누어서 얻어지는 양만큼 감소시킨 것에서, 제어사이클의 진행에 따라 소정의 감소토크만큼씩 절대값이 증가하는 보상토크를 추가로 감소시켜서 당해 제어사이클의 해방측클러치 토크를 산출하여, 상기 해방측클러치를 제어할 수 있다.

상기 팁아웃대응단계 수행 중, 운전자의 가속페달 조작량이 소정수준 이상이어서 운전자의 재가속 의지가 판단되면, 상기 컨트롤러는 직전 제어사이클의 해방측클러치 토크로부터 토크페이즈 잔여시간 동안 저감되어야 할 해방측클러치 토크의 총량을 상기 토크페이즈 잔여시간으로 나누어서 얻어지는 양만큼 감소시킨 것에서, 상기 운전자의 재가속 의지 판단 직전 제어사이클에서의 상기 보상토크를 일정하게 추가로 감소시켜서 당해 제어사이클의 해방측클러치 토크를 산출하여, 상기 해방측클러치를 제어하는 재가속제어단계를 수행할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 노멀제어단계, 팁아웃대응단계, 또는 재가속제어단계 수행 중, 토크페이즈 완료 목표시간에 도달하면, 해당 단계를 종료하도록 할 수 있다.

본 발명은 DCT를 탑재한 차량에서 파워온 업쉬프트 토크페이즈 중 운전자가 밟고 있던 가속페달에서 발을 떼는 팁아웃(Tip-out) 상황이 되었을 때, 변속충격을 방지하도록 하여 변속품질을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명 DCT차량의 변속제어 방법을 적용할 수 있는 차량의 구성도,
도 2는 본 발명 DCT차량의 변속제어 방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명의 제어 개념을 설명한 그래프이다.

도 1을 참조하면, 엔진(E)의 동력은 DCT(DUAL CLUTCH TRANSMISSION)를 통해 구동륜(W)으로 제공될 수 있도록 구성되고, DCT를 구성하는 두 클러치(1)는 각각 클러치액츄에이터(3)에 의해 제어되며, 각 변속단을 형성하는 변속기어들은 동기장치들을 선택하여 구동하는 변속액츄에이터(4)에 의해 변속이 이루어지며, 상기 클러치액츄에이터(3)와 변속액츄에이터(4)는 컨트롤러(5)에 의해 제어가 이루어지게 되어 있으며, 상기 컨트롤러는 가속페달 조작량을 입력받기 위해 APS(ACCELERATOR POSITION SENSOR: 7)신호를 입력받도록 되어 있다.

물론, 상기 컨트롤러(5)는 이외에도 엔진토크 및 엔진속도 등의 정보를 제공받도록 되어 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 DCT차량의 변속제어 방법은, 컨트롤러(5)가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 수행 중 팁아웃(TIP-OUT)이 발생했는지의 여부를 포함하는 진입조건이 충족되는지를 판단하는 조건판단단계(S10)와; 상기 진입조건이 충족되는 경우에는, 상기 컨트롤러(5)가 결합측클러치 토크를 엔진토크 및 엔진 속도변화에 따라 산출하여 상기 결합측클러치를 제어하고, 해방측클러치 토크를 상기 진입조건 충족 전에 비하여 더욱 빠르게 감소되도록 산출하여 상기 해방측클러치를 제어하는 팁아웃대응단계(S30)를 포함하여 구성된다.

상기 조건판단단계(S10) 수행결과, 상기 진입조건이 충족되지 않는 동안에는, 정상적인 토크페이즈에서 해방측클러치 토크를 산출하는 일정한 방법에 의해 해방측클러치 토크를 산출하여, 해방측클러치를 제어하는 노멀제어단계(S20)를 수행한다.

상기와 같은 노멀제어단계(S20)가 수행되는 동안에, 결합측클러치토크는 상기 해방측클러치토크와의 합이 그 때의 엔진토크와 일치하도록 제어되어야 하며, 만약 결합측클러치토크와 해방측클러치토크의 합이 엔진토크를 초과하게 되는 인터록 상황이 발생하면, 엔진속도의 급격한 변화와 함께 변속충격이 발생하게 된다.

한편, 상기 조건판단단계(S10)에서의 진입조건은 팁아웃이 발생하고, 그 시점의 엔진토크가 소정의 기준토크 이상인 경우 조건이 만족하는 것으로 설정된다.

즉, 본 발명은 운전자가 가속페달을 밟은 상태에서 상위 변속단으로 업쉬프트가 개시되어 토크페이즈가 수행 중인 상황에서, 갑자기 운전자가 가속페달을 해제하는 팁아웃이 발생되고 그때의 엔진토크가 상기 기준토크 이상이어서 상기 노멀제어단계(S20)를 계속해서 수행하면 파워트레인에 충격이 발생할 것으로 예상되는 상황이 되면, 상기 팁아웃대응단계(S30)에 따른 추가적인 해방측클러치의 토크저감으로 충격의 발생을 방지하도록 하는 것이다.

따라서, 상기 기준토크는 상기한 바와 같은 취지에 따라 팁아웃 발생시 계속해서 상기 노멀제어단계(S20)를 수행하면, 파워트레인에 충격이 발생할 것으로 예상되는 최저 수준의 토크로 설정되는 것이 바람직할 것이다. 본 실시예에서는 예컨대 50Nm 정도로 설정할 수 있을 것이다.

상기 노멀제어단계(S20)는 상술한 바와 같이 중간에 운전자의 팁아웃이 없었다면, 토크페이즈의 종료시까지 계속되었을 단계로서, 이 노멀제어단계(S20)에서는 상기 컨트롤러(5)가 직전 제어사이클의 해방측클러치 토크로부터 토크페이즈 잔여시간 동안 저감되어야 할 해방측클러치 토크의 총량을 상기 토크페이즈 잔여시간으로 나누어서 얻어지는 양만큼 감소시켜서 당해 제어사이클의 해방측클러치 토크를 산출하여 상기 해방측클러치를 제어한다.

즉, 노멀제어단계(S20)에서는 당해 제어사이클(t)의 해방측클러치 토크를 다음과 같은 수식으로 산출한다.

해방측클러치토크(t)= 해방측클러치토크(t-1) - |(목표해방측클러치토크 - 해방측클러치토크(t-1))/(목표토크페이즈시간 - 토크페이즈경과시간)|

여기서, 상기 목표해방측클러치토크는 토크페이즈 종료 시에 해방측클러치 토크가 도달해야 할 토크값으로서 약 5Nm 수준으로 설정된다.

또한, 상기 목표토크페이즈시간은 토크페이즈가 완료되어야 할 총시간 으로서 약300~500msec 수준으로 설정된다.

상기 토크페이즈경과시간은 토크페이즈가 개시된 이후 경과한 시간을 말한다.

즉, 예컨대, 직전 제어사이클(t-1)의 해방측클러치토크가 60Nm이고, 목표해방측클러치토크가 5Nm이며, 목표토크페이즈시간이 500msec이며, 상기 토크페이즈경과시간이 300msec이고, 제어사이클 타임이 10msec인 경우,

해방측클러치토크(t)= 60 - |(5 - 60)/(500-300)| = 59.725Nm

해방측클러치토크(t+1)= 59.725 - |(5 - 59.725)/(500-310)| = 59.436Nm

등과 같이 계산된다.

한편, 상기 팁아웃대응단계(S30)에서, 상기 컨트롤러(5)는 직전 제어사이클의 해방측클러치 토크로부터 토크페이즈 잔여시간 동안 저감되어야 할 해방측클러치 토크의 총량을 상기 토크페이즈 잔여시간으로 나누어서 얻어지는 양만큼 감소시킨 것에서, 제어사이클의 진행에 따라 소정의 감소토크만큼씩 절대값이 증가하는 보상토크를 추가로 감소시켜서 당해 제어사이클의 해방측클러치 토크를 산출하여, 상기 해방측클러치를 제어한다.

즉, 팁아웃대응단계(S30)에서는 당해 제어사이클(t)의 해방측클러치 토크를 다음과 같은 수식으로 산출한다.

해방측클러치토크(t)= 해방측클러치토크(t-1) - |(목표해방측클러치토크 - 해방측클러치토크(t-1))/(목표토크페이즈시간 - 토크페이즈경과시간)|-|보상토크(t)|

여기서, 보상토크(t) = |보상토크(t-1)| + 감소토크

상기 감소토크는 예컨대 1~2Nm/10msec 정도로 설정될 수 있을 것이다.

따라서, 상기 보상토크의 초기값이 0이고, 감소토크가 1Nm/10msec이며, 나머지 조건은 상기 노멀제어단계(S20)의 예에서와 같은 상황이라고 가정하고, 상기 팁아웃대응단계(S30)에서의 당해 제어사이클(t)의 해방측클러치 토크를 산출해 보면,

해방측클러치토크(t)= 60 - |(5 - 60)/(500-300)|-||0|+ 1| = 58.725Nm

해방측클러치토크(t+1)= 58.725 - |(5 - 58.725)/(500-310)|-||1|+ 1| = 56.442Nm

등과 같이 계산되어, 상기 노멀제어단계(S20)에서의 해방측클러치토크보다 더 빠른 속도로 저감됨을 알 수 있다.

이와 같은 팁아웃대응단계(S30) 수행 시, 상기 결합측클러치는 엔진토크 및 엔진속도의 변화에 따라 다음의 수식에 의해 결합측클러치토크를 산출하여 제어한다.

여기서 Te는 엔진토크, Je는 엔진의 회전관성모멘트, Ne는 엔진회전수이다.

즉, 상기한 바와 같은 팁아웃대응단계(S30)에서는 도 3에 예시된 바와 같이, 팁아웃에 의해 엔진토크가 저감됨에 따라, 결합측클러치토크가 상기 수식에서 알 수 있는 바와 같이 엔진토크의 변화를 추종하여 저감되며, 이때 해방측클러치의 제어에 있어서도 상기 노멀제어단계(S20)를 유지하지 않고, 상기한 바와 같이 팁아웃대응단계(S30)로 전환하여 해방측클러치토크를 노멀제어단계(S20)를 유지하는 경우보다 더 신속하게 저감시켜서 인터록을 방지함으로써, 변속충격을 방지하도록 하는 것이다.

만약, 팁아웃이 발생하여, 엔진토크의 저하에 따라 결합측클러치토크가 저감하게 되는 상황에서도 노멀제어단계(S20)에서와 동일한 방법으로 해방측클러치토크를 산출하여 해방측클러치를 계속 제어하게 되면, 상대적으로 해방측클러치토크가 차지하는 비중이 커져서 결합측클러치토크와 해방측클러치토크의 합이 엔진토크보다 커지는 인터록이 발생하게 되므로, 본 발명은 이에 대비하여, 팁아웃 상황이 되면, 해방측클러치토크를 상기한 바와 같은 방법으로 급격히 저하시키도록 하여 인터록 현상에 의한 변속충격을 방지하고자 하는 것이다.

참고로, 도 3에서 팁아웃대응단계(S30)를 나타내는 구간에서 해방측클러치토크를 나타내는 실선은 노멀제어단계(S20)를 유지하는 정상적인 토크페이즈가 수행되는 것을 나타내고, 점선은 팁아웃대응단계(S30)의 수행에 의해 해방측클러치토크가 더 급하게 저감되는 것을 나타낸다.

상기 팁아웃대응단계(S30) 수행 중, 운전자의 가속페달 조작량이 소정수준 이상이어서 운전자의 재가속 의지가 판단되면, 상기 컨트롤러(5)는 직전 제어사이클의 해방측클러치 토크로부터 토크페이즈 잔여시간 동안 저감되어야 할 해방측클러치 토크의 총량을 상기 토크페이즈 잔여시간으로 나누어서 얻어지는 양만큼 감소시킨 것에서, 상기 운전자의 재가속 의지 판단 직전 제어사이클에서의 상기 보상토크를 일정하게 추가로 감소시켜서 당해 제어사이클의 해방측클러치 토크를 산출하여, 상기 해방측클러치를 제어하는 재가속제어단계(S40)를 수행한다.

즉, 상기 팁아웃대응단계(S30) 수행 중, 운전자의 가속페달 조작에 의해 APS신호가 소정수준, 예컨대 0%, 이상 출력되는 팁인(TIP-IN)의 경우, 상기 해방측클러치토크를 종전의 노멀제어단계(S20)의 수준으로 급격히 회복시키면, 변속충격을 유발하게 될 것이므로, 이를 방지하기 위해 운전자의 재가속 의지 판단 직전에 계산되었던 보상토크를 일정하게 유지시키도록 하는 것이다.

예컨대, 상기 팁아웃대응단계(S30)를 설명한 예에서 해방측클러치가 다음과 같이 계산되어,

해방측클러치토크 = 58.725 - |(5 - 58.725)/(500-310)|-||1|+ 1| = 56.442Nm

상기 56.442Nm가 해방측클러치토크로 제어에 사용된 직후에 운전자의 가속페달 조작에 의해 상기 재가속제어단계(S40)가 수행된다면, 이때 당해 제어사이클(t)의 해방측클러치토크는,

해방측클러치토크(t)= 56.442 - |(5 - 56.442)/(500-320)|-|2| = 54.156Nm

해방측클러치토크(t+1)= 54.156 - |(5 - 54.156)/(500-330)|-|2| = 51.866Nm

등과 같이 계산되는 것이다.

물론, 상기한 바와 같은 노멀제어단계(S20), 팁아웃대응단계(S30), 또는 재가속제어단계(S40) 수행 중, 토크페이즈 완료 목표시간에 도달하면, 해당 단계를 종료함으로써, 토크페이즈가 완료되고, 종래의 일반적인 방법에 의해 이너셔페이즈를 진행하여 변속이 완료되게 된다.

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
W; 구동륜
1; 클러치
3; 클러치액츄에이터
4; 변속액츄에이터
5; 컨트롤러
S10; 조건판단단계
S20; 노멀제어단계
S30; 팁아웃대응단계
S40; 재가속제어단계

Claims

컨트롤러가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 수행 중 팁아웃이 발생했는지의 여부를 포함하는 진입조건이 충족되는지를 판단하는 조건판단단계와;
상기 진입조건이 충족되는 경우에는, 상기 컨트롤러가 결합측클러치 토크를 엔진토크 및 엔진 속도변화에 따라 산출하여 상기 결합측클러치를 제어하고, 해방측클러치 토크를 상기 진입조건 충족 전에 비하여 더욱 빠르게 감소되도록 산출하여 상기 해방측클러치를 제어하는 팁아웃대응단계;를 포함하여 구성되고,
상기 팁아웃대응단계에서, 상기 컨트롤러는 직전 제어사이클의 해방측클러치 토크로부터 토크페이즈 잔여시간 동안 저감되어야 할 해방측클러치 토크의 총량을 상기 토크페이즈 잔여시간으로 나누어서 얻어지는 양만큼 감소시킨 것에서, 제어사이클의 진행에 따라 소정의 감소토크만큼씩 절대값이 증가하는 보상토크를 추가로 감소시켜서 당해 제어사이클의 해방측클러치 토크를 산출하여, 상기 해방측클러치를 제어하는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 변속제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 조건판단단계에서의 진입조건은 팁아웃이 발생하고, 그 시점의 엔진토크가 소정의 기준토크 이상인 경우 조건이 만족하는 것으로 설정된 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 변속제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 조건판단단계 수행결과, 상기 진입조건이 충족되지 않는 동안에는, 상기 컨트롤러는 직전 제어사이클의 해방측클러치 토크로부터 토크페이즈 잔여시간 동안 저감되어야 할 해방측클러치 토크의 총량을 상기 토크페이즈 잔여시간으로 나누어서 얻어지는 양만큼 감소시켜서 당해 제어사이클의 해방측클러치 토크를 산출하여 상기 해방측클러치를 제어하는 노멀제어단계를 수행하는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 변속제어 방법.
삭제
청구항 3에 있어서,
상기 팁아웃대응단계 수행 중, 운전자의 가속페달 조작량이 소정수준 이상이어서 운전자의 재가속 의지가 판단되면, 상기 컨트롤러는 직전 제어사이클의 해방측클러치 토크로부터 토크페이즈 잔여시간 동안 저감되어야 할 해방측클러치 토크의 총량을 상기 토크페이즈 잔여시간으로 나누어서 얻어지는 양만큼 감소시킨 것에서, 상기 운전자의 재가속 의지 판단 직전 제어사이클에서의 상기 보상토크를 일정하게 추가로 감소시켜서 당해 제어사이클의 해방측클러치 토크를 산출하여, 상기 해방측클러치를 제어하는 재가속제어단계를 수행하는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 변속제어 방법.
청구항 5항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 노멀제어단계, 팁아웃대응단계, 또는 재가속제어단계 수행 중, 토크페이즈 완료 목표시간에 도달하면, 해당 단계를 종료하는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 변속제어 방법.