KR101887777B1 - Dct 차량의 변속 제어방법 - Google Patents

Dct 차량의 변속 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 DCT 차량의 변속 제어방법은 차량 전진주행 중 변속레버 위치가 R레인지로 전환될 경우, 제어부가 홀수단 및 짝수단 기어들을 모두 해제하고, 홀수단 및 짝수단 클러치를 접합시키는 변속기클러치접합단계; 상기 변속기클러치접합단계 이후, 상기 제어부가 모터를 역방향으로 구동하여, 상기 홀수단 및 짝수단 클러치 속도와 모터 속도를 R단 동기목표속도 이하로 저하시키는 모터역방향구동단계; 상기 모터역방향구동단계 이후, 상기 제어부가 짝수단 클러치를 해제하고, R단기어를 체결하는 R단기어체결단계; 상기 R단기어체결단계 이후, 상기 제어부가 모터를 정방향 구동하여 모터속도를 짝수단 클러치 속도에 동기시킨 후 홀수단 클러치를 해제하는 모터속도동기단계; 및 상기 모터속도동기단계 이후, 상기 제어부가 짝수단 클러치를 접합시키는 변속완료단계;를 포함할 수 있다.

Description

DCT 차량의 변속 제어방법 {SHIFT CONTROL METHOD FOR VEHICLE WITH DCT}
본 발명은 전진주행 중 R단 변속이 요구될 경우, 모터, 변속기 클러치 및 변속단기어들을 제어함으로써 신속한 변속을 구현하는 DCT 차량의 변속 제어방법에 관한 것이다.
DCT(Dual Clutch Transmission)는 전진단 다수와 후진단 1개의 기어로 구성된다. 후진 주행을 위해서 R단 기어를 체결한 다음 짝수단 클러치를 접합 제어하고, 전진 주행 시에는 1단기어를 체결한 다음 홀수단 클러치를 접합 제어하도록 마련된다. 이때, 전진/후진 시 비구동축의 기어는 해제함으로써 주행 중 팁인 또는 팁아웃 시 발생하는 기어 백래쉬성 소음을 방지한다.
비구동축의 기어가 빠져있기 때문에 저속 R-D, D-R 러치(lurch) 주행 모드에서는 1단 기어와 R단 기어가 수시로 체결/해제를 반복하여 주행 응답성 지연 및 과다한 소음을 유발한다.
특히 정차 상태가 아닌 D단 주행 중 D→R 변속 또는 R단 주행 중 R→D 변속 시 목표 클러치 속도와 실제 클러치 속도의 방향이 달라 R단기어 또는 1단기어 체결 시 상당한 시간이 걸리게 되어 응답성 지연 및 소음이 발생한다.
홀수단 및 짝수단 클러치의 축은 중공축, 중실축으로 되어 있고, 그 사이에 베어링이 있어 한쪽 클러치가 회전하면 같은 속도로 회전하려고 하는 성질의 드래그(Drag) 특성이 발생하는데 이 특성이 냉간 시에는 더 심해져 기어가 체결되지 않는 문제가 발생하기도 한다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1500403 B1
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전진 주행 중 R단 변속이 요청될 경우, 변속기클러치를 역방향으로 구동한 후 R단 변속을 실시함으로써 드래그 현상을 최소화하는 DCT 차량의 변속 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 DCT 차량의 변속 제어방법은 차량 전진주행 중 변속레버 위치가 R레인지로 전환될 경우, 제어부가 홀수단 및 짝수단 기어들을 모두 해제하고, 홀수단 및 짝수단 클러치를 접합시키는 변속기클러치접합단계; 상기 변속기클러치접합단계 이후, 상기 제어부가 모터를 역방향으로 구동하여, 상기 홀수단 및 짝수단 클러치 속도와 모터 속도를 R단 동기목표속도 이하로 저하시키는 모터역방향구동단계; 상기 모터역방향구동단계 이후, 상기 제어부가 짝수단 클러치를 해제하고, R단기어를 체결하는 R단기어체결단계; 상기 R단기어체결단계 이후, 상기 제어부가 모터를 정방향 구동하여 모터속도를 짝수단 클러치 속도에 동기시킨 후 홀수단 클러치를 해제하는 모터속도동기단계; 및 상기 모터속도동기단계 이후, 상기 제어부가 짝수단 클러치를 접합시키는 변속완료단계;를 포함할 수 있다.
상기 R단 동기목표속도는 현재 차속에서 R단기어를 체결한 경우에 짝수단 클러치의 회전속도인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 모터역방향구동단계 시, 상기 제어부는 짝수단 클러치 속도를 R단 동기목표속도보다 설정값 낮은 속도로 저하되도록 모터를 역방향 구동시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 모터역방향구동단계 시, 상기 제어부는 짝수단 클러치 속도가 R단 동기목표속도보다 설정값 낮은 속도에 도달할 경우, 상기 R단기어체결단계를 실시하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 R단기어체결단계 이후, 상기 제어부는 짝수단 클러치 속도와 R단 동기목표속도의 차이값이 기준값 미만으로 진입한 경우에 상기 모터속도동기단계를 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 R단기어체결단계 시, 상기 제어부는 모터의 역방향 구동을 정지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 DCT 차량의 변속 제어방법에 따르면 변속기 클러치 드래그(Drag) 현상이 발생하는 것을 최소화함으로써, 기어체결에 의한 기어 체결 소음을 저감할 수 있어 차량 상품성을 향상시킬 수 있다.
또한, 기어 체결력을 줄여 에너지 손실을 줄일 수 있고, 냉간 시 클러치 드래그(Drag) 현상에 의해 냉간 시 기어 체결이 불가능한 상황을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 차량의 파워트레인 구조를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 차량의 변속 제어방법을 도시한 순서도,
도 3은 본 발명의 DCT 차량의 변속 제어방법에 따른 변속기클러치 및 모터의 속도 변화를 도시한 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 DCT 차량의 변속 제어방법에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 차량의 파워트레인 구조를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 차량의 변속 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, DCT 차량의 변속 제어방법은 차량 전진주행 중 변속레버 위치가 R레인지로 전환될 경우, 제어부(140)가 홀수단 및 짝수단 기어들을 모두 해제하고, 홀수단 및 짝수단 클러치(131,133)를 접합시키는 변속기클러치접합단계(S10); 상기 변속기클러치접합단계(S10) 이후, 상기 제어부(140)가 모터(120)를 역방향으로 구동하여, 상기 홀수단 및 짝수단 클러치 속도와 모터 속도를 R단 동기목표속도 이하로 저하시키는 모터역방향구동단계(S20); 상기 모터역방향구동단계(S20) 이후, 상기 제어부(140)가 짝수단 클러치(133)를 해제하고, R단기어를 체결하는 R단기어체결단계(S30); 상기 R단기어체결단계(S30) 이후, 상기 제어부(140)가 모터(120)를 정방향 구동하여 모터속도를 짝수단 클러치 속도에 동기시킨 후 홀수단 클러치(131)를 해제하는 모터속도동기단계(S40); 및 상기 모터속도동기단계(S40) 이후, 상기 제어부(140)가 짝수단 클러치(133)를 접합시키는 변속완료단계(S50);를 포함할 수 있다.
본 기술에서 DCT 차량은 DCT가 적용된 TMED방식의 하이브리드 차량이다. 즉, 도 1이 도시된 바와 같이 엔진(100), 엔진클러치(110), 모터(120), 변속기(130), 차동장치 순으로 동력이 전달되는 파워트레인으로 구성되고, 엔진(100), 엔진클러치(110), 모터(120) 및 DCT(130)에는 제어를 담당하는 제어부(140)가 각각 연결된다. 여기서, 제어부(140)는 차량 제어기(HCU:Hybrid Control Unit)이다.
일반적으로 차량이 전진 주행 중이라면 짝수단 클러치는 해제된 상태이더라도 드래그(Drag) 현상에 의해 홀수단 클러치의 회전속도를 추종하게 된다. 이 상태에서 운전자에 의해 변속레버가 R레인지 위치로 조작되어 R단 기어 체결을 시도할 경우, 종래에는 홀수단 클러치와 모터 속도를 전혀 제어하지 않기 때문에 짝수단 클러치 측에 지속적으로 드래그(Drag)힘이 작용하였다. 이로 인해 짝수단 클러치의 회전속도가 R단 동기목표속도에 동기되는 시간이 길어져 R단 기어 체결에 소요되는 시간이 과다해지고, 체결하는 과정에서 클러치 이너셔에 의한 충격 및 소음이 발생하였다.
또한, 냉간 시동 시라면 변속기(130) 내부의 오일 점도가 높아지기 때문에 드래그(Drag)힘이 상승하여, R단 기어 체결력만으로는 R단 기어 체결이 불가능한 상황이 발생하였다.
이에 본 기술은 차량 전진 주행 중 R단 변속이 요청될 경우에 홀수단 클러치(131), 짝수단 클러치(133) 및 모터(120)의 속도를 역회전 제어하였다가 R단 기어 체결을 수행함으로써 클러치 드래그(Drag)력을 최소화하여 기어 체결에 소요되는 시간과 에너지를 저감한다.
도 3은 본 발명의 DCT 차량의 변속 제어방법에 따른 변속기클러치 및 모터의 속도 변화를 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 먼저 제어부(140)는 홀수단 클러치(131)와 짝수단 클러치(133)를 역회전 제어하기 위해 변속기(130) 내부의 모든 변속단기어들을 해제하고, 홀수단 클러치(131)와 짝수단 클러치(133)를 접합시킨다(S10). 이에 따라 도 3의 ①영역과 같이 홀수단 클러치, 짝수단 클러치 및 모터의 속도가 일치하게 된다.
이후, 제어부(140)가 모터(120)를 역방향 구동함으로써 홀수단 클러치(131) 및 짝수단 클러치(133)의 회전속도를 R단 동기목표속도 이하로 저하시킨다(S20). 즉, 도 3의 ②영역과 같이 모터 및 변속기 클러치의 속도를 모두 R단 동기목표속도 이하로 저하시킴으로써 홀수단 클러치(131)의 정방향 회전에 의한 드래그(Drag)력 발생을 최소화한다.
여기서, 상기 R단 동기목표속도는 현재 차속에서 R단기어를 체결한 경우에 짝수단 클러치(133)의 회전속도이다. 즉, 차량이 전진 주행 중일 경우에 R단 동기목표속도는 역방향 회전이기 때문에 음수로 산출될 것이다.
상기 모터역방향구동단계(S20) 시, 상기 제어부(140)는 짝수단 클러치 속도를 R단 동기목표속도보다 설정값 낮은 속도로 저하되도록 모터(120)를 역방향 구동시킬 수 있다.
여기서, 상기 설정값은 짝수단 클러치가 드래그력으로부터 영향을 받지 않을 정도의 속도로 설정되도록 마련될 수 있는데, 이는 차량 또는 설계자에 따라 다양하게 가변되어 설정가능한바 특정 수치로 한정되어서는 안될 것이다.
상기 모터역방향구동단계(S20) 시, 상기 제어부(140)는 짝수단 클러치 속도가 R단 동기목표속도보다 설정값 낮은 속도에 도달할 경우, 상기 R단기어체결단계(S30)를 실시할 수 있다. 즉, 제어부(140)는 짝수단 클러치(133)를 최대한 빠르게 해제하고 R단 기어 체결을 시도함으로써 R단 기어 체결에 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.
짝수단 클러치(133)를 해제하고, R단 기어 체결을 시도하면 도 3의 ③영역에 도시된 바와 같이 짝수단 클러치의 역방향 회전수가 줄어들고, ④영역에 도시된 바와 같이 짝수단 클러치가 R단 동기목표속도에 동기된다.
이때, 상기 R단기어체결단계(S30) 시, 상기 제어부(140)는 모터의 역방향 구동을 정지한다. 하지만, 관성에 의해 모터의 역방향 구동이 즉각적으로 정지되지는 않기 때문에 모터(120)와 홀수단 클러치(131)는 보다 낮은 속도까지 저하될 수 있다.
이렇게 상기 R단기어체결단계(S30) 이후, 상기 제어부(140)는 짝수단 클러치 속도와 R단 동기목표속도의 차이값이 기준값 미만으로 진입한 경우에 상기 모터속도동기단계(S40)를 수행할 수 있다. 여기서, 기준값은 차량 또는 설계자에 따라 가변 설정될 수 있다.
즉, R단 기어 체결이 완료되었다고 판단되면 도 3의 ⑤영역과 같이 모터(120)의 속도를 짝수단 클러치(133) 속도와 동기시키기 위해 모터(120)를 정방향으로 구동시킨다. 이후, 모터(120)의 속도가 짝수단 클러치(133) 속도에 동기되면 홀수단 클러치(131)의 접합은 해제한다(S40). 이에 따라 짝수단 클러치(133) 접합 시 모터(120)와 짝수단 클러치(133)의 속도차이에 의해 변속 충격이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이렇게 모터속도와 짝수단 클러치 속도가 동기된 경우, 제어부(140)는 짝수단 클러치(133)를 접합시킴으로 차량의 R단 변속을 구현할 수 있다(S50).
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 DCT 차량의 변속 제어방법에 따르면 변속기 클러치 드래그(Drag) 현상이 발생하는 것을 최소화함으로써, 기어체결에 의한 기어 체결 소음을 저감할 수 있어 차량 상품성을 향상시킬 수 있다.
또한, 기어 체결력을 줄여 에너지 손실을 줄일 수 있고, 냉간 시 클러치 드래그(Drag) 현상에 의해 냉간 시 기어 체결이 불가능한 상황을 방지할 수 있다.
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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100: 엔진 110: 엔진클러치
120: 모터 130: 변속기
131: 홀수단 클러치 133: 짝수단 클러치
135: 기어박스

Claims (6)

  1. 차량 전진주행 중 변속레버 위치가 R레인지로 전환될 경우, 제어부가 홀수단 및 짝수단 기어들을 모두 해제하고, 홀수단 및 짝수단 클러치를 접합시키는 변속기클러치접합단계;
    상기 변속기클러치접합단계 이후, 상기 제어부가 모터를 역방향으로 구동하여, 상기 홀수단 및 짝수단 클러치 속도와 모터 속도를 R단 동기목표속도 이하로 저하시키는 모터역방향구동단계;
    상기 모터역방향구동단계 이후, 상기 제어부가 짝수단 클러치를 해제하고, R단기어를 체결하는 R단기어체결단계;
    상기 R단기어체결단계 이후, 상기 제어부가 모터를 정방향 구동하여 모터속도를 짝수단 클러치 속도에 동기시킨 후 홀수단 클러치를 해제하는 모터속도동기단계; 및
    상기 모터속도동기단계 이후, 상기 제어부가 짝수단 클러치를 접합시키는 변속완료단계;를 포함하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 R단 동기목표속도는 현재 차속에서 R단기어를 체결한 경우에 짝수단 클러치의 회전속도인 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터역방향구동단계 시, 상기 제어부는 짝수단 클러치 속도를 R단 동기목표속도보다 설정값 낮은 속도로 저하되도록 모터를 역방향 구동시키는 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 모터역방향구동단계 시, 상기 제어부는 짝수단 클러치 속도가 R단 동기목표속도보다 설정값 낮은 속도에 도달할 경우, 상기 R단기어체결단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 R단기어체결단계 이후, 상기 제어부는 짝수단 클러치 속도와 R단 동기목표속도의 차이값이 기준값 미만으로 진입한 경우에 상기 모터속도동기단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 R단기어체결단계 시, 상기 제어부는 모터의 역방향 구동을 정지하는 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
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