KR101988134B1

KR101988134B1 - Amt 차량의 변속 제어 방법

Info

Publication number: KR101988134B1
Application number: KR1020170166113A
Authority: KR
Inventors: 조성현; 백승삼; 윤영민
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2017-12-05
Publication date: 2019-06-11

Abstract

본 발명 AMT 차량의 변속 제어 방법은, 컨트롤러가 파워온다운쉬프트에 진입하였는지를 판단하는 변속상황판단단계와; 파워온다운쉬프트 진입이라고 판단되면, 상기 컨트롤러가 클러치를 해제하기 시작하여 클러치가 완전히 해제되기 전에, 현재변속단의 변속기어를 중립상태로 해제하는 강제해제단계와; 상기 강제해제단계 이후, 상기 컨트롤러가 상기 클러치의 회전속도를 엔진의 회전속도에 추종되도록 피드백 제어하는 피드백제어단계와; 상기 피드백제어단계 수행 중, 상기 컨트롤러가 입력축 회전속도의 변곡점을 확인하고, 상기 변곡점이 확인되는 시점에서 상기 입력축 회전속도의 변화율을 이용하여 클러치의 터치포인트를 학습하는 학습단계와; 상기 엔진의 회전속도가 목표변속단의 동기속도에 소정의 기준범위 이내로 동기되거나 목표변속단의 변속기어를 치합하기 위한 동기작용이 개시되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치를 완전히 해제하는 클러치개방단계와; 상기 목표변속단의 변속기어 치합이 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치를 결합하여 변속을 완료하는 변속완료단계를 포함하여 구성된다.

Description

AMT 차량의 변속 제어 방법{SHIFT CONTROL METHOD FOR VEHICLE WITH AMT}

본 발명은 AMT 차량의 변속 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 AMT(Automated Manual Transmission)을 탑재한 차량에서 운전자가 가속페달을 밟고 있는 상황에서 하위 변속단으로 변속을 하는 파워 온 다운 쉬프트(Power On Downshift)를 제어하는 방법에 관한 기술이다.

AMT는 구조적으로 클러치 단속과 기어단 변경을 액츄에이터를 사용하여 자동적으로 구현하도록 되어 있지만, 기본적으로는 종래 MT(Manual Transmission)을 탑재한 차량과 동일한 동력 전달 구조를 가지고 있어서, 변속 시 필연적으로 클러치를 해제함에 따른 동력 단절 상황이 존재한다.

따라서, AMT 탑재 차량에서는 가급적 빠른 시간 내에 변속이 이루어질 수 있도록 하는 것이 변속품질 향상 및 승차감 향상에 바람직하다.

한편, AMT에 연결된 클러치가 건식클러치인 경우, 상기 클러치를 제어하는 클러치액츄에이터의 스트로크 S에 대하여 클러치가 실제로 전달하는 클러치전달토크 T 사이의 관계는 컨트롤러에 의해 T-S커브로 관리되며, 이 T-S커브는 클러치의 제어에 매우 중요하면서도 자주 변화하는 경향이 있어서 잦은 학습이 요구되지만, 실질적으로 차량의 주행 중 클러치액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치전달토크의 특성을 학습하는 것은 용이하지 않다.

특히, 클러치를 완전히 해제한 상태로부터 클러치를 체결하면서 클러치가 동력을 전달하기 시작하는 지점을 말하는 터치포인트를 컨트롤러가 얼마나 정확하게 인지하고 있는지는 변속품질에 큰 영향을 주게 되는데, 차량의 주행 중에는 이러한 클러치의 터치포인트를 학습할 기회도 많지 않은 실정이다.

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 1020140118028 A

본 발명은 AMT 탑재 차량의 파워 온 다운쉬프트 시에, 보다 신속하게 변속이 완료될 수 있도록 하여, 동력 단절감을 최소화하고, 클러치의 터치포인트를 학습할 수 있도록 하여, 이후의 클러치 제어의 정확성을 향상시켜서, 차량의 변속감 및 승차감을 향상시킬 수 있도록 한 AMT 차량의 변속 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 AMT 차량의 변속 제어 방법은

컨트롤러가 파워온다운쉬프트에 진입하였는지를 판단하는 변속상황판단단계와;

파워온다운쉬프트 진입이라고 판단되면, 상기 컨트롤러가 클러치를 해제하기 시작하여 클러치가 완전히 해제되기 전에, 현재변속단의 변속기어를 중립상태로 해제하는 강제해제단계와;

상기 강제해제단계 이후, 상기 컨트롤러가 상기 클러치의 회전속도를 엔진의 회전속도에 추종되도록 피드백 제어하는 피드백제어단계와;

상기 피드백제어단계 수행 중, 상기 컨트롤러가 입력축 회전속도의 변곡점을 확인하고, 상기 변곡점이 확인되는 시점에서 상기 입력축 회전속도의 변화율을 이용하여 클러치의 터치포인트를 학습하는 학습단계와;

상기 엔진의 회전속도가 목표변속단의 동기속도에 소정의 기준범위 이내로 동기되거나 목표변속단의 변속기어를 치합하기 위한 동기작용이 개시되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치를 완전히 해제하는 클러치개방단계와;

상기 목표변속단의 변속기어 치합이 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치를 결합하여 변속을 완료하는 변속완료단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 강제해제단계에서는 상기 클러치의 클러치전달토크가 소정의 기준토크 미만으로 되면, 상기 현재변속단의 변속기어를 중립상태로 강제 해제시키며;

상기 기준토크는 기어액츄에이터가 무리 없이 변속기어를 중립상태로 해제시킬 수 있고, 이와 같은 변속기어의 강제 해제에 의해 동력전달계에 발생되는 충격을 탑승자가 인지할 수 없는 수준으로 설정될 수 있다.

상기 학습단계에서는 상기 입력축 회전속도의 변화율에 상기 입력축의 전체 회전관성을 곱한 값을 상기 변곡점에서의 클러치액츄에이터 스트로크에 대한 클러치전달토크로 판단하고;

현재의 T-S커브에서 상기 변곡점에서의 클러치액츄에이터 스트로크에 상응하는 지점의 기울기와, 상기 클러치전달토크를 이용하여 외삽법에 의해 상기 터치포인트를 산출할 수 있다.

상기 입력축의 전체 회전관성은 상기 클러치 중 상기 입력축에 연결된 부분의 회전관성을 포함할 수 있다.

상기 클러치개방단계에서, 상기 기준범위는 목표변속단의 속도와 현재변속단의 속도의 차이 중 상기 목표변속단으로부터 1/3의 범위로 설정될 수 있다.

본 발명은 AMT 탑재 차량의 파워 온 다운쉬프트 시에, 보다 신속하게 변속이 완료될 수 있도록 하여, 동력 단절감을 최소화하고, 클러치의 터치포인트를 학습할 수 있도록 하여, 이후의 클러치 제어의 정확성을 향상시켜서, 차량의 변속감 및 승차감을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 AMT 탑재 차량의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 AMT 차량의 변속 제어 방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명의 AMT 차량의 변속 제어 방법을 설명한 그래프,
도 4는 본 발명에 따라 터치포인트를 계산하는 것을 설명하기 위한 T-S커브이다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 AMT탑재 차량을 예시한 것으로서, 엔진(E)의 동력은 클러치(CL)를 통해 AMT로 입력되고, AMT에서 변속된 동력은 구동륜(W)으로 공급되도록 구성된다.

컨트롤러(CLR)는 차속센서(VS)와 가속페달센서(APS)의 신호를 입력 받고, 엔진(E)과 상기 클러치(CL) 및 AMT를 제어하도록 구성된 바, 클러치액츄에이터(CA)를 통해 상기 클러치(CL)를 제어하고, 기어액츄에이터(GA)를 통해 셀렉팅과 쉬프팅 동작을 하여 변속단기어들의 치합 상태를 변경함으로써 변속을 수행하도록 구성된다.

한편, 상기 AMT의 입력축 회전속도를 측정하는 입력축속도센서(IVS)의 신호를 상기 컨트롤러(CLR)가 공급받을 수 있도록 구성되어 있다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 AMT 차량의 변속 제어 방법의 실시 예는, 컨트롤러(CLR)가 파워온다운쉬프트에 진입하였는지를 판단하는 변속상황판단단계(S10)와; 파워온다운쉬프트 진입이라고 판단되면, 상기 컨트롤러가 클러치를 해제하기 시작하여 클러치가 완전히 해제되기 전에, 현재변속단의 변속기어를 중립상태로 해제하는 강제해제단계(S20)와; 상기 강제해제단계(S20) 이후, 상기 컨트롤러가 상기 클러치를 제어하여 상기 클러치의 회전속도를 엔진의 회전속도에 추종되도록 피드백 제어하는 피드백제어단계(S30)와; 상기 피드백제어단계(S30) 수행 중, 상기 컨트롤러가 입력축 회전속도의 변곡점을 확인하고, 상기 변곡점이 확인되는 시점에서 상기 입력축 회전속도의 변화율을 이용하여 클러치의 터치포인트를 학습하는 학습단계(S40)와; 상기 엔진의 회전속도가 목표변속단의 동기속도에 소정의 기준범위 이내로 동기되거나 목표변속단의 변속기어를 치합하기 위한 동기작용이 개시되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치를 완전히 해제하는 클러치개방단계(S50)와; 상기 목표변속단의 변속기어 치합이 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치를 결합하여 변속을 완료하는 변속완료단계(S60);를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 파워온다운쉬프트가 개시되면, 클러치를 해제하면서 클러치가 완전히 해제되기도 전에 현재변속단의 변속기어를 해제하고, 입력축 회전속도를 엔진 회전속도에 추종시키도록 클러치를 피드백제어 하다가, 상기 엔진의 회전속도가 목표변속단의 속도에 거의 동기되거나, 목표변속단의 변속기어 치합을 위한 동기작용이 개시되면, 클러치를 완전히 해제하여 신속한 목표변속단 치합이 가능하도록 하고, 목표변속단의 변속기어 치합이 완료되면, 클러치를 체결하여 변속을 완료함으로써, 보다 신속하게 변속이 완료될 수 있도록 하는 것이다.

종래에는 클러치를 완전히 해제한 후 현재변속단의 변속기어를 중립으로 해제고, 목표변속단의 변속기어 체결을 시작하여 이것이 완료되면 클러치를 체결하여 변속을 완료하였으나, 본 발명은 상기한 바와 같이, 클러치의 완전 해제 이전에 현재변속단의 변속기어를 해제하고, 곧 바로 입력축 회전속도가 엔진 회전속도를 추종하도록 피드백제어 하도록 하여, 목표변속단의 변속기어 치합 시 동기작용으로 극복해야 할 회전수 차이를 줄여서, 보다 신속하고 원활한 기어 치합이 가능하도록 함으로써, 변속에 소요되는 시간을 종래에 비하여 크게 단축시킬 수 있고, 이는 궁극적으로 변속 시 구동륜(W)으로 전달되는 토크의 단절 시간을 축소하여 보다 향상된 변속감 및 승차감을 확보하도록 하는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 입력축 회전속도를 엔진 회전속도에 추종시키도록 클러치를 피드백제어 하는 과정에서, 상기 클러치의 터치포인트를 학습할 수 있도록 함으로써, 이후 보다 정확한 터치포인트 정보로 차량의 변속감 및 승차감을 향상시킬 수 있도록 한다.

상기 강제해제단계(S20)에서는 상기 클러치의 클러치전달토크가 소정의 기준토크 미만으로 되면, 상기 현재변속단의 변속기어를 중립상태로 강제 해제시키며, 상기 기준토크는 5 내지 10 Nm의 범위로 설정되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 기준토크는 기어액츄에이터가 무리 없이 변속기어를 중립상태로 해제시킬 수 있고, 이와 같은 변속기어의 강제 해제에 의해 동력전달계에 발생되는 충격을 탑승자가 인지할 수 없는 수준으로 설정하는 것이다.

상기 학습단계(S40)에서 상기 입력축 회전속도의 변곡점이 발생하는 이유는, 상기 강제해제단계(S20) 직후 피드백제어단계(S30)를 통해 입력축 회전속도를 엔진 회전속도에 추종시키도록 하지만, 상기 피드백제어단계(S30)가 개시된 직후에는 상기 입력축의 회전관성에 의해 처음에는 입력축의 회전속도가 현재변속단의 속도를 따르다가 피드백제어가 어느 정도 진행된 후에 엔진 회전속도를 따르도록 변화하기 때문이다.

상기 학습단계(S40)에서는 상기 입력축 회전속도의 변화율에 상기 입력축의 전체 회전관성을 곱한 값을 상기 변곡점에서의 클러치액츄에이터 스트로크에 대한 클러치전달토크로 판단하고; 현재의 T-S커브에서 상기 변곡점에서의 클러치액츄에이터 스트로크에 상응하는 지점의 기울기와, 상기 클러치전달토크를 이용하여 외삽법에 의해 상기 터치포인트를 산출한다.

즉,

T_c: 클러치전달토크, J_i: 입력축 전체 회전관성, N_i: 입력축 회전속도

의 수식으로 클러치전달토크를 산출할 수 있다.

여기서, 상기 입력축의 전체 회전관성은 상기 클러치 중 상기 입력축에 연결된 부분의 회전관성을 포함하는 것이다.

또한, 상기 터치포인트를 산출하는 것은 도 4를 현재 시점의 T-S커브라고 할 때, 상기 변곡점에서의 클러치액츄에이터 스트로크가 A라고 하고, 이에 상응하는 현재 T-S커브의 지점을 B라고 하며, 상기 계산된 클러치전달토크가 예컨대 C라고 하면, 도 4에 예시된 바와 같이 상기 C로부터 B지점에서의 기울기로 S축과 만나는 교점 D를 구하면, 상기 D점이 새로 산출된 터치포인트가 되는 것이며, 여기서 E는 현재까지의 터치포인트를 의미하는 것이다.

상기 클러치개방단계(S50)에서, 상기 기준범위는 목표변속단의 속도와 현재변속단의 속도의 차이 중 상기 목표변속단으로부터 1/3의 범위로 설정되는 것이 바람직하다.

예컨대, 목표변속단의 속도가 900RPM 이고 현재변속단의 속도가 600RPM인 경우 그 차이는 300RPM이고, 이 중 상기 목표변속단으로부터 1/3의 범위는 800RPM~900RPM으로서, 상기 엔진 회전속도가 800RPM 이상이 되면, 목표변속단의 동기속도에 소정의 기준범위 이내로 동기된 것으로 판단하는 것이다.

참고로, 이상에서 상기 현재변속단 속도란, 현재 변속단의 변속기어가 체결된 것으로 가정하여 계산된 입력축 속도를 의미하며, 목표변속단 속도란 목표 변속단의 변속기어가 체결된 것으로 가정하여 계산된 입력축 속도를 말한다.

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
CL; 클러치
W; 구동륜
CLR; 컨트롤러
VS; 차속센서
APS; 가속페달센서
CA; 클러치액츄에이터
GA; 기어액츄에이터
IVS; 입력축속도센서
S10; 변속상황판단단계
S20; 강제해제단계
S30; 피드백제어단계
S40; 학습단계
S50; 클러치개방단계
S60; 변속완료단계

Claims

컨트롤러가 파워온다운쉬프트에 진입하였는지를 판단하는 변속상황판단단계(S10)와;
파워온다운쉬프트 진입이라고 판단되면, 상기 컨트롤러가 클러치를 해제하기 시작하여 클러치가 완전히 해제되기 전에, 현재변속단의 변속기어를 중립상태로 해제하는 강제해제단계(S20)와;
상기 강제해제단계(S20) 이후, 상기 컨트롤러가 상기 클러치의 회전속도를 엔진의 회전속도에 추종되도록 피드백 제어하는 피드백제어단계(S30)와;
상기 피드백제어단계(S30) 수행 중, 상기 컨트롤러가 입력축 회전속도의 변곡점을 확인하고, 상기 변곡점이 확인되는 시점에서 상기 입력축 회전속도의 변화율을 이용하여 클러치의 터치포인트를 학습하는 학습단계(S40)와;
상기 엔진의 회전속도가 목표변속단의 동기속도에 소정의 기준범위 이내로 동기되거나 목표변속단의 변속기어를 치합하기 위한 동기작용이 개시되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치를 완전히 해제하는 클러치개방단계(S50)와;
상기 목표변속단의 변속기어 치합이 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 클러치를 결합하여 변속을 완료하는 변속완료단계(S60);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 강제해제단계(S20)에서는 상기 클러치의 클러치전달토크가 소정의 기준토크 미만으로 되면, 상기 현재변속단의 변속기어를 중립상태로 강제 해제시키며;
상기 기준토크는 5 내지 10 Nm의 범위 내에서, 기어액츄에이터가 무리 없이 변속기어를 중립상태로 해제시킬 수 있고, 이와 같은 변속기어의 강제 해제에 의해 동력전달계에 발생되는 충격을 탑승자가 인지할 수 없는 수준으로 설정되는 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 학습단계(S40)에서는 상기 입력축 회전속도의 변화율에 상기 입력축의 전체 회전관성을 곱한 값을 상기 변곡점에서의 클러치액츄에이터 스트로크에 대한 클러치전달토크로 판단하고;
현재의 T-S커브에서 상기 변곡점에서의 클러치액츄에이터 스트로크에 상응하는 지점의 기울기와, 상기 클러치전달토크를 이용하여 외삽법에 의해 상기 터치포인트를 산출하는 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 입력축의 전체 회전관성은 상기 클러치 중 상기 입력축에 연결된 부분의 회전관성을 포함하는 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 클러치개방단계(S50)에서, 상기 기준범위는 목표변속단의 속도와 현재변속단의 속도의 차이 중 상기 목표변속단으로부터 1/3의 범위로 설정되는 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어 방법.