KR101969128B1

KR101969128B1 - 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법 및 제어장치

Info

Publication number: KR101969128B1
Application number: KR1020170090879A
Authority: KR
Inventors: 황성호; 오상민; 심규현; 한관수; 남궁철; 구창기
Original assignee: 성균관대학교 산학협력단; 주식회사 서진오토모티브
Priority date: 2017-07-18
Filing date: 2017-07-18
Publication date: 2019-04-30
Also published as: KR20190009095A

Abstract

본 발명은 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법은 변속기의 변속 시작 명령을 입력 받아 변속을 시작하는 단계, 결합 클러치의 토크와 해방 클러치의 토크의 합이 일정하도록 결합 클러치와 해방 클러치의 변위를 제어하는 단계, 엔진의 속도를 결합 클러치의 속도에 동기화시키도록 속도 동기화 제어를 수행하는 단계 및 속도 동기화 제어 중에, 엔진의 예측 토크가, 결합 클러치의 예측 토크와 해방 클러치의 예측 토크의 합을 추종하도록 제어하여 충격량 저감 제어를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법 및 제어장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING DUAL CLUTCH TRANSMISSION}

본 발명은 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법 및 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 듀얼 클러치 변속기를 장착한 차량의 변속시 변속 충격을 최소화하도록 제어하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.

듀얼 클러치 변속기(Dual Clutch Transmission, DCT)는 자동화 수동변속기로, 변속기 내에 2 개의 입력 축의 단부에 결합되는 2개의 클러치를 포함하며 상기 클러치의 제어를 통해 엔진으로부터 입력되는 동력을 어느 하나의 입력 축에 선택적으로 전달하고, 2개의 입력 축 상에 각각 배치되는 기어의 변속비를 조정하여 해당 동력을 출력시킨다.

보다 자세히 설명을 하면, 듀얼 클러치 변속기는 두 개의 입력 축과 한 개의 출력 축으로 구성된다. 이때, 엔진은 클러치에 의해 두 개의 입력 축 중 어느 하나와 연결되고, 엔진과 연결된 입력 축에 형성된 복수의 기어단 중 소정의 기어단을 출력 축과 연결시킴으로써 해당 기어단의 변속비에 따라서 출력 축을 통해 차륜으로 동력을 전달한다. 예를 들어, 두 개의 입력 축 중에서 제 1 입력 축에는 홀수단(1, 3, 5, 7) 기어가 구비되고 제 2 입력 축에는 짝수단(2, 4, 6) 기어 및 후진(R) 기어가 구비될 수가 있다.

이와 같은 구조에 따라서, 차량이 제 1 입력 축의 홀수단 기어에 의해 출력 축과 연결되어 주행하는 중에, 제 1 클러치의 엔진 축과의 연결을 해제시켜 제 1 클러치 토크를 해제함과 동시에 제 2 클러치를 엔진 축과 연결시켜 제 2 클러치 토크를 발생시켜 제 2 입력 축의 짝수단 기어에 의해 출력 축과 연결되어 주행하도록 하는 방법으로, 변속이 이루어지게 된다.

하지만, 이러한 변속 과정에서 종래에는 변속 시간의 최소화에 초점이 맞춰져 있고 결합 클러치의 접합 과정에서의 변속 충격량을 고려하지 않아서 부드러운 변속이 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허 10-2016-0068307호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 변속 중에 엔진의 속도를 목표 기어단의 속도인 결합 클러치의 속도에 속도 동기화 제어를 수행하는 중 소정의 시점에서 엔진 토크가 두 클러치 토크의 합을 추종하도록 제어하여 변속 충격을 최소화할 수 있는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법 및 제어장치를 제공함에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법에 있어서, (a) 상기 변속기의 변속 시작 명령을 입력 받아 변속을 시작하는 단계; (b) 결합 클러치의 토크와 해방 클러치의 토크의 합이 일정하도록 상기 결합 클러치와 상기 해방 클러치의 변위를 제어하는 단계; (c) 엔진의 속도를 상기 결합 클러치의 속도에 동기화시키도록 속도 동기화 제어를 수행하는 단계; 및 (d) 상기 속도 동기화 제어 중에, 상기 엔진의 예측 토크가, 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크의 합을 추종하도록 제어하여 충격량 저감 제어를 수행하는 단계를 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법에 의해 달성될 수가 있다.

여기서, 상기 (b) 단계에서, 상기 결합 클러치의 토크의 상승과 상기 해방 클러치의 토크의 하강이 동시에 일어나도록, 상기 변속을 시작할 때의 상기 해방 클러치의 토크를 유지하는 최소 변위로 상기 해방 클러치의 변위를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 엔진은 내연 엔진이고, 상기 (c) 단계에서 엔진 스로틀을 제어하여 속도를 동기화시킬 수가 있다.

여기서, 상기 결합 클러치의 속도를 목표 엔진 속도로 하고 상기 목표 엔진 속도와 센서에서 계측한 상기 엔진의 속도의 차이를 통해 상기 엔진 스로틀을 피드백 제어할 수가 있다.

여기서, 상기 (c) 단계에서 상기 결합 클러치의 속도와 상기 엔진의 속도의 차가 기준값에 도달하면 상기 (d) 단계를 수행할 수가 있다.

여기서, 상기 엔진은 내연 엔진이고, 상기 (d) 단계에서, 상기 엔진의 예측 토크와, 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크의 합의 차이를 통해 엔진 스로틀을 피드백 제어할 수가 있다.

여기서, 센서로부터 상기 엔진의 속도와 상기 결합 클러치의 속도 및 상기 해방 클러치의 속도를 계측하고, 상기 피드백 제어의 관측기 모델을 통해 상기 엔진의 속도와 상기 결합 클러치의 속도 및 상기 해방 클러치의 속도로부터 상기 엔진의 예측 토크와 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크를 예측하여 구할 수가 있다.

여기서, 상기 (b) 단계에서 해방 클러치의 토크가 기준값에 도달할 때까지 상기 결합 클러치와 상기 해방 클러치의 변위를 제어할 수가 있다.

또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어장치에 있어서, 해방 클러치 및 결합 클러치의 변위를 제어하는 클러치 변위 제어부; 엔진의 속도를 상기 결합 클러치의 속도에 동기화 시키도록 상기 엔진의 속도를 제어하는 속도 동기화 제어부; 및 속도 동기화의 완료 전에 상기 결합 클러치의 결합 시 충격량을 저감시키도록 상기 엔진의 속도를 제어하는 충격량 저감 제어부를 포함하는데, 변속의 시작 시에 상기 클러치 변위 제어부는 상기 결합 클러치의 토크와 해방 클러치의 토크의 합이 일정하도록 상기 해방 클러치와 상기 결합 클러치의 변위를 제어하고, 상기 변위의 제어에 의해 상기 해방 클러치의 토크가 기준값에 도달하면 상기 속도 동기화 제어부가 동작하여 속도 동기화 제어를 수행하고, 상기 속도 동기화 제어 중에 상기 결합 클러치의 속도와 상기 엔진의 속도의 차가 기준값에 도달하면 상기 충격량 저감 제어부가 동작하며 변속을 완료하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어장치에 의해 달성될 수가 있다.

여기서, 상기 충격량 저감 제어부는 상기 엔진의 예측 토크가, 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크의 합을 추종하도록 상기 엔진의 속도를 제어할 수가 있다.

여기서, 상기 엔진은 내연 엔진이고, 상기 충격량 저감 제어부는 상기 엔진의 예측 토크와, 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크의 합의 차이를 통해 엔진 스로틀을 피드백 제어할 수가 있다.

여기서, 상기 엔진의 속도, 상기 결합 클러치의 속도 및 상기 해방 클러치의 속도를 계측하는 센서를 더 포함하고, 상기 피드백 제어의 관측기 모델을 통해 상기 계측된 엔진의 속도, 상기 결합 클러치의 속도 및 상기 해방 클러치의 속도로부터 상기 엔진의 예측 토크와 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크를 예측하여 구할 수가 있다.

상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법 및 제어장치에 따르면 듀얼 클러치 변속기를 장착한 차량의 변속 시에 변속 충격량을 최소화하여 변속의 이질감을 줄여 운전성을 향상시킬 수가 있다는 장점이 있다.

도 1은 차량의 듀얼 클러치 변속의 구조를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 1단에서의 2단으로의 변속 과정에서의 관련 그래프를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 동기화 제어의 제어 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격량 저감 제어의 제어 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 과정과 비교 설명을 위한 것으로 속도 동기화 제어만 수행하고 본 발명의 충격량 저감 제어를 수행하지 않은 경우에 듀얼 클러치 변속기의 1단에서 2단으로의 변속 과정에서 관련 그래프를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어장치를 도시하는 도면이다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법 및 제어장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 차량의 듀얼 클러치 변속의 구조를 개략적으로 도시하는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 1단에서의 2단으로의 변속 과정에서의 관련 그래프를 도시하고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 동기화 제어의 제어 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격량 저감 제어의 제어 흐름도이고, 도 6은 본 발명에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 과정과 비교 설명을 위한 것으로 속도 동기화 제어만 수행하고 본 발명의 충격량 저감 제어를 수행하지 않은 경우에 듀얼 클러치 변속기의 1단에서의 2단으로의 변속 과정에서 관련 그래프를 도시한다.

설명에 앞서, 먼저 본 발명에 따른 듀얼 클러치 변속기를 설명하면, 도 1에 도시되어 있는 것과 같이 듀얼 클러치 변속기는 두 개의 입력 축(110a, 110b)에 각각 클러치(120a, 120b)가 장착되어 있으며, 제 1 입력 축(110a)에는 홀수단(1, 3, 5, 7)의 기어가 장착되고, 제 2 입력 축(110b)에는 짝수단(2, 4, 6)의 기어 또는 후진(R) 기어가 장착될 수가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 해당 입력 축(110a, 110b)의 기어단이 출력 축(140)과 결합하여 동력을 전달하게 된다. 이때, 전기식 또는 유압식 액츄에이터를 이용하여 자동으로 클러치(120a, 120b)와 엔진 축 사이의 결합 및 해제, 출력 축(140)과 각 기어단과의 결합 및 해제를 제어하여 변속을 수행하게 된다.

또한, 도시된 엔진(100)은 내연 엔진에 한정되는 것은 아니고, 전기차의 모터 엔진, 하이브리드차의 내연 엔진과 모터 엔진이 결합된 엔진을 통칭할 수가 있다. 이하 설명에서는 내연 엔진을 중심으로 설명하기로 하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

엔진(100)의 출력은 클러치(120a, 또는 120b), 변속기(130), 차동기어(150)를 거쳐 차륜(160)으로 전달되며, 변속 과정에서 해방 클러치와 결합 클러치의 제어로 기어 변속이 이루어지게 된다. 해방 클러치와 결합 클러치는 특정 클러치(120a, 120b)를 지칭하는 용어는 아니고, 현재의 기어단에서 바꾸고자 하는 목표 기어단으로 바꾸는 과정에서 엔진 축과의 결합이 해제되는 클러치를 해방 클러치, 엔진 축과 결합되는 클러치를 결합 클러치라고 한다. 도 1에서 기어단이 1단에서 2단으로 바뀔 때에 제 1 입력 축(110a)의 클러치는 해방 클러치가 되고 제 2 입력 축(110b)의 클러치는 결합 클러치가 되며, 반대로 2단에서 1단으로 바뀔 때에 제 1 입력 축의 클러치는 결합 클러치가 되고 제 2 입력 축의 클러치는 해방 클러치가 될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 도 3 및 도 6에서는 1단에서 2단으로 기어단이 바뀔 때의 경우를 예를 들어 설명하므로, 이하 설명에서는 제 1 입력 축(110a)의 클러치(120a)를 해방 클러치(120a)라고 하고 제 2 입력 축(110b)의 클러치(120b)를 결합 클러치(120b)라고 칭하며 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법은 변속을 시작하는 단계(S210), 결합 클러치(120b)의 토크와 해방 클러치(120a)의 토크의 합이 일정하도록 결합 클러치(120b)와 해방 클러치(120a)의 변위 제어를 수행하는 단계(S220), 엔진(100)의 속도를 결합 클러치(120b)의 속도에 동기화시키도록 속도 동기화 제어를 수행하는 단계(S240); 및 속도 동기화 제어 중에 결합 클러치(120b)의 예측 토크가 두 클러치의 예측 토크의 합을 추종하도록 충격량 저감 제어를 수행하는 단계(S260)를 포함한다.

먼저, 변속기의 변속 시작 명령을 입력 받아 변속을 시작한다(S210). 차량의 속도, 엔진 스로틀 개도량을 기초로 목표 기어단수를 결정할 수가 있는데, 목표 기어단수가 현재의 기어단수와 다른 경우 변속 시작 명령을 제어부에 전송하여 변속을 시작하게 된다(도 3의 ①).

참고로, 도 3은 1단에서 2단으로의 변속 과정과 관련된 그래프이고, 그래프에서 odd는 홀수단의 기어가 장착되는 제 1 입력 축(110a)에 형성된 클러치(120a)인 해방 클러치(120a)를 even은 짝수단 기어가 장착되는 제 2 입력 축(110b)에 형성된 클러치(120b)인 결합 클러치(120b)를 지칭한다.

다음, 클러치 변위 제어부(310)는 토크 전달 과정에서 운전성 향상을 위해 결합 클러치(120b)의 토크와 해방 클러치(120a)의 토크의 합이 일정하게 유지되도록 결합 클러치(120b)와 해방 클러치(120a)의 변위를 제어한다(도 3의 (a)의 ②~③, 토크 단계)(S220). 도 3의 (a), (b)에서 ②~③의 과정에서 해방 클러치(120a)와 결합 클러치(120b)의 변위가 발생함에 따라서 해방 클러치(120a)의 토크(T_odd)는 감소하고 결합 클러치(120b)의 토크(T_even)는 상승하며 두 클러치(120a, 120b)의 토크 합은 일정하게 유지됨을 알 수가 있다.

이때, 결합 클러치(120b)의 토크의 상승과 해방 클러치(120a)의 토크의 하강이 동시에 일어나도록, 결합 클러치(120b)와 해방 클러치(120a)의 동시 변위 제어(도 3의 (a)에서 ②~③)에 앞서, 변속의 시작 시점의 해방 클러치(120a)의 토크를 유지하는 최소 변위(도 3의 (a)에서 X1)로 해방 클러치(120a)의 변위를 제어하는 것이 바람직하다(도 3의 (a)에서 ①~②). 이때, 도 3의 ①~②에서 해방 클러치(120a)의 변위가 바뀌더라도 해방 클러치의 토크(T_odd)는 변하지 않고 변속 시작 시점의 토크를 유지함을 알 수가 있다.

상기 토크 단계(도 3의 ②~③)에서 두 클러치(120a, 120b) 토크의 합이 일정하도록 두 클러치(120a, 120b)의 변위가 제어될 때, 해방 클러치(120a)의 토크(T_odd)는 점차적으로 작아지고 결합 클러치(120b)의 토크(T_even)는 점차적으로 커져서 토크는 해방 클러치(120a)에서 결합 클러치(120b)로 전달될 수가 있다.

해방 클러치(120a)의 토크(T_odd)가 점차적으로 작아지며 기준값에 도달(S230)하면 상기 토크 전달을 종료하고, 속도 동기화 제어부(320)는 엔진(100)의 속도를 결합 클러치(120b)의 속도에 동기화시키도록 속도 동기화 제어를 수행한다(관성 단계 중 속도 동기화 제어 단계)(도 3의 ③~④)(S240). 이때, 엔진(100)이 내연 엔진인 경우 엔진 스로틀의 개도량을 제어하여 속도 동기화 제어를 수행할 수가 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 속도 동기화 제어의 제어 흐름도를 도시한다. 엔진(100)의 속도(ω_e)와 결합 클러치의 속도(ω_clutch)는 센서에 의해 계측할 수가 있는데, 이때 목표 엔진 속도(ω_e _{_} _dmd)는 결합 클러치의 속도(ω_clutch)일 수 있고, 목표 엔진 속도(ω_e _{_} _dmd)와 센서에서 계측한 현재 엔진의 속도(ω_e)와의 차이를 통해 엔진 스로틀의 개도량을 피드백 제어하여 속도 동기화 제어를 수행할 수가 있다.

속도 동기화 제어를 수행하면 엔진(100)의 토크(T_e)는 감소하게 되는데, 상기와 같이 속도 동기화 제어에서 엔진(100)의 속도는 결합 클러치(120b)와의 속도 차이에 의해 제어되므로 동기화가 진행될수록 일정 시점이 지나면 엔진 토크(T_e)가 다시 상승하게 된다.

도 6은 엔진(100)의 속도(ω_e)와 결합 클러치(120b)의 속도(ω_even) 차이가 0이 될 때까지 속도 동기화 제어를 수행(도 6의 ③~④)한 경우의 변속 과정에서의 관련 그래프를 도시하는데, 참고로 도 3의 ①~③과정은 도 6의 ①~③과정과 동일하다. 이때, 도 4의 피드백 제어로 엔진(100)의 속도(ω_e)와 결합 클러치(120b)의 속도(ω_even)의 차가 0이 될 때까지 동기화가 수행하면 동기화가 완료되는 시점에서 변속 충격이 발생하게 된다. 이때 엔진(100)의 토크(T_e)와 결합 클러치(120b)의 토크(T_even)의 차이가 클수록 변속 충격량이 커지게 된다. 도 6에서 엔진(100)의 속도(ω_e)가 결합 클러치(120b)의 속도(ω_even)가 같아질 때(도 6의 ④), 엔진(100) 토크(T_e)의 상승으로 엔진(100) 토크(T_e)와 결합 클러치(120b)의 토크(T_even)의 차이가 줄어들기는 하나, 그 차이가 커서 변속 충격이 크게 발생한다.

이에, 본 발명에서는 속도 동기화 제어의 수행 중 소정의 시점(도 3의 ④)에, 충격량 저감 제어부(330)는 엔진(100)의 예측 토크가 두 클러치(120a, 120b)의 예측 토크의 합을 추종하도록 충격량 저감 제어를 수행한다(관성 단계 중 충격량 저감 제어 단계)(도 3의 ④~⑤)(S260).

상기와 같이 충격량 저감 제어를 수행하는 시점(도 3의 ④)은 속도 동기화 제어 과정에서 결합 클러치(120b)의 속도(ω_even)와 엔진(100)의 속도(ω_e) 차가 설정된 기준값에 도달하는지의 여부로 판단(S250)할 수가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격량 저감 제어의 제어 흐름도를 도시하는데, 엔진(100)의 예측 토크(

)와 두 클러치(120a, 120b) 의 예측 토크(

,

)의 합의 차이를 통해 엔진 스로틀을 피드백 제어한다. 이때, 센서(미도시)는 엔진(100)의 속도(ω_e)와 두 클러치(120a, 120b)의 속도(ω_clutch)를 계측하고, 피드백 제어의 관측기 모델을 통해 계측된 엔진(100)의 속도(ω_e)와 두 클러치(120a, 120b)의 속도(ω_clutch)로부터 엔진(100)의 예측 토크(

)와 결합 클러치(120b)의 예측 토크(

)와 해방 클러치(120a)의 예측 토크(

)를 예측할 수가 있다.

도 6에서와 같이 관성 단계(도 6의 ③~④)에서 속도 동기화 제어만 수행하는 경우, 속도 동기화가 완료될 때(도 6의 ④) 결합 클러치(120b)의 토크(T_even)는 엔진(100)의 토크(T_e)와 같아지는데 동기화 직전의 결합 클러치(120b)의 토크(T_even)와 엔진(100)의 토크(T_e)의 차이가 크면 클수록 변속 충격이 크게 발생한다.

하지만, 본 발명에서는 도 3에서와 같이 관성 단계의 속도 동기화 제어 과정(도 3의 ④~⑤)에서 결합 클러치(120b)의 속도(ω_even)와 엔진(100)의 속도(ω_e) 차이가 기준값 이하로 떨어지게 되는 시점(도 3의 ④)에 예측된 엔진(100)의 토크(

)가 두 클러치(120a, 120b)의 예측된 토크(

,

)의 합을 추종하도록 제어하여 변속 충격량을 최소화할 수가 있다. 상기와 같이 충격량 저감 제어를 통해 엔진(100)의 토크(T_e)는 즉시 회복(도 3의 (b))되며 엔진(100)의 속도(ω_e)는 완만하게 결합 클러치(120b)의 속도(ω_even)와 동기화됨(도 3의 (c))을 도 6과 비교하여 확인할 수가 있다. 따라서, 엔진(100) 토크(T_e)가 즉각적으로 회복함에 따라서 엔진(100)의 속도(ω_e)와 결합 클러치(120b)의 속도(ω_even)가 같아지는 시점(도 3의 ⑤)에서 엔진(100) 토크(T_e)와 결합 클러치(120b)의 토크(T_even) 사이의 차가 줄어들어 변속의 충격량이 최소화시킬 수가 있다(도 3의 (d)).

이하, 도 7을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어장치에 관해서 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어장치를 도시하는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어장치는 클러치 변위 제어부(310), 속도 동기화 제어부(320), 및 충격량 저감 제어부(330)를 포함하여 구성될 수가 있다.

클러치 변위 제어부(310)는 전기식 또는 유압식 액츄에이터를 이용하여 해방 클러치(120a) 및 결합 클러치(120b)의 변위를 제어한다.

속도 동기화 제어부(320)는 엔진(100)의 속도를 결합 클러치(120b)의 속도에 동기화 시키도록 엔진(100)의 속도를 제어한다. 이때, 제어 방법으로는 도 4를 참조로 설명한 바와 같이 결합 클러치(120b)의 속도(ω_clutch)를 목표 엔진 속도(ω_e _{_dmd})로 하고 목표 엔진 속도(ω_e _{_} _dmd)와 센서에서 계측한 엔진(100)의 속도(ω_e)의 차이를 통해 엔진(100)의 속도(ω_e)를 피드백 제어(내연 엔진의 경우 엔진 스로틀을 제어)하는 방법을 사용할 수가 있다.

충격량 저감 제어부(330)는 속도 동기화 제어부(320)에 의해 동기화가 완료되기 전 소정의 시점에서 결합 클러치(120b)의 결합 시 충격량을 저감시키도록 엔진(100)의 속도를 제어한다. 이때, 엔진(100)의 예측 토크가 결합 클러치(120b)의 예측 토크와 해방 클러치(120b)의 예측 토크의 합을 추종하도록 엔진(100)의 속도를 제어하도록 하여 충격량 저감 제어를 수행 할 수가 있다. 특히, 도 5를 참조로 설명한 바와 같이 엔진(100)이 내연 엔진인 경우 충격량 저감 제어부(330)는 엔진(100)의 예측 토크(

)와 두 클러치(120a, 120b)의 예측 토크(

,

)의 합의 차이를 통해 엔진 스로틀을 피드백 제어하도록 할 수가 있다. 이때, 엔진(100)의 속도(ω_e) 및 두 클러치(120a, 120b)의 속도(ω_clutch)는 센서를 통해 계측하고, 피드백 제어의 관측기 모델을 통해 계측된 엔진의 속도(ω_e) 및 두 클러치(120a, 120b)의 속도(ω_clutch)로부터 엔진(100)의 예측 토크(

), 결합 클러치(120b)의 예측 토크(

), 및 해방 클러치(120a)의 예측 토크(

)를 예측하여 구할 수가 있다.

전술한, 클러치 변위 제어부(310), 속도 동기화 제어부(320) 및 충격량 저감 제어부(330)의 동작에 의해 본 발명에 따라 듀얼 클러치 변속기의 변속을 수행하는 과정은 도 1 내지 도 6을 참조로 전술하였으므로, 이에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100: 엔진
110a: 제 1 입력 축
110b: 제 2 입력 축
120a, 120b: 클러치
130: 변속기
140: 출력축
150: 차동기어
160: 차륜
310: 클러치 변위 제어부
320: 속도 동기화 제어부
330: 충격량 저감 제어부

Claims

듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법에 있어서,
(a) 상기 변속기의 변속 시작 명령을 입력 받아 변속을 시작하는 단계;
(b) 결합 클러치의 토크와 해방 클러치의 토크의 합이 일정하도록 상기 결합 클러치와 상기 해방 클러치의 변위를 제어하는 단계;
(c) 엔진의 속도를 상기 결합 클러치의 속도에 동기화시키도록 속도 동기화 제어를 수행하는 단계; 및
(d) 상기 속도 동기화 제어 중에, 상기 엔진의 예측 토크가, 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크의 합을 추종하도록 제어하여 충격량 저감 제어를 수행하는 단계를 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 결합 클러치의 토크의 상승과 상기 해방 클러치의 토크의 하강이 동시에 일어나도록, 상기 변속을 시작할 때의 상기 해방 클러치의 토크를 유지하는 최소 변위로 상기 해방 클러치의 변위를 제어하는 단계를 더 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 엔진은 내연 엔진이고,
상기 (c) 단계에서 엔진 스로틀을 제어하여 속도를 동기화시키는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법.
제 3 항에 있어서,
상기 결합 클러치의 속도를 목표 엔진 속도로 하고 상기 목표 엔진 속도와 센서에서 계측한 상기 엔진의 속도의 차이를 통해 상기 엔진 스로틀을 피드백 제어하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 결합 클러치의 속도와 상기 엔진의 속도의 차가 기준값에 도달하면 상기 (d) 단계를 수행하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 엔진은 내연 엔진이고,
상기 (d) 단계에서, 상기 엔진의 예측 토크와, 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크의 합의 차이를 통해 엔진 스로틀을 피드백 제어하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법.
제 6 항에 있어서,
센서로부터 상기 엔진의 속도와 상기 결합 클러치의 속도 및 상기 해방 클러치의 속도를 계측하고, 상기 피드백 제어의 관측기 모델을 통해 상기 엔진의 속도와 상기 결합 클러치의 속도 및 상기 해방 클러치의 속도로부터 상기 엔진의 예측 토크와 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크를 예측하여 구하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법.
제 1 항에 있어서,
상기 (b) 단계에서 해방 클러치의 토크가 기준값에 도달할 때까지 상기 결합 클러치와 상기 해방 클러치의 변위를 제어하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어방법.
듀얼 클러치 변속기의 변속 제어장치에 있어서,
해방 클러치 및 결합 클러치의 변위를 제어하는 클러치 변위 제어부;
엔진의 속도를 상기 결합 클러치의 속도에 동기화 시키도록 상기 엔진의 속도를 제어하는 속도 동기화 제어부; 및
속도 동기화의 완료 전에 상기 결합 클러치의 결합 시 충격량을 저감시키도록 상기 엔진의 속도를 제어하는 충격량 저감 제어부를 포함하는데,
변속의 시작 시에 상기 클러치 변위 제어부는 상기 결합 클러치의 토크와 해방 클러치의 토크의 합이 일정하도록 상기 해방 클러치와 상기 결합 클러치의 변위를 제어하고, 상기 변위의 제어에 의해 상기 해방 클러치의 토크가 기준값에 도달하면 상기 속도 동기화 제어부가 동작하여 속도 동기화 제어를 수행하고, 상기 속도 동기화 제어 중에 상기 결합 클러치의 속도와 상기 엔진의 속도의 차가 기준값에 도달하면 상기 충격량 저감 제어부가 동작하며 변속을 완료하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어장치.
제 9 항에 있어서,
상기 충격량 저감 제어부는 상기 엔진의 예측 토크가, 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크의 합을 추종하도록 상기 엔진의 속도를 제어하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어장치.
제 10 항에 있어서,
상기 엔진은 내연 엔진이고,
상기 충격량 저감 제어부는 상기 엔진의 예측 토크와, 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크의 합의 차이를 통해 엔진 스로틀을 피드백 제어하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어장치.
제 11 항에 있어서,
상기 엔진의 속도, 상기 결합 클러치의 속도 및 상기 해방 클러치의 속도를 계측하는 센서를 더 포함하고,
상기 피드백 제어의 관측기 모델을 통해 상기 계측된 엔진의 속도, 상기 결합 클러치의 속도 및 상기 해방 클러치의 속도로부터 상기 엔진의 예측 토크와 상기 결합 클러치의 예측 토크와 상기 해방 클러치의 예측 토크를 예측하여 구하는 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어장치.