KR102019322B1 - Dct 차량의 변속 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨트롤러가 입력축 드래그가 과대한 상황인지 판단하는 드래그판단단계; 입력축 드래그가 과대한 경우, 차속이 2단 변속기어 예치합 차속 이상이 되면, 상기 컨트롤러가 정상적인 쉬프팅포스 보다 큰 쉬프팅포스로 기어액츄에이터를 제어하여 2단 변속기어 치합을 수행하는 치합력증대단계;를 포함하여 구성된다.

Description

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

본 발명은 DCT(Dual Clutch Transmission) 차량의 변속 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DCT의 변속 일관성을 확보하기 위한 기술에 관한 것이다.

동일한 설계에 의해 생산되어 동일 모델의 차량에 탑재되는 DCT라도 생산 편차가 존재하기 마련이며, 이와 같은 편차에 의해 DCT의 입력축 드래그(drag)가 상대적으로 큰 경우에는, 변속기어 치합 시, 변속기어의 동기시간이 상대적으로 과대하게 소요되는 경우가 있다.

정차상태로부터 운전자가 가속페달을 밟아 차량이 상위 변속단으로 변속하는 파워온 업쉬프트(Power On Upshift)의 경우에, 상기와 같이 동기시간이 상대적으로 과대하면, 입력축 드래그가 상대적으로 크지 않은 정상적인 경우에 비해, 변속 개시 후 토크페이즈(torque phase)가 완료되는 시간이 늦어질 수 있고, 이와 같이 토크페이즈 완료되는 시간이 늦어지면, 그만큼 늦게까지 엔진속도가 상승하다가 이너셔페이즈(inertia phase)가 되어야 비로소 엔진속도가 하강하기 시작하게 되므로, 그만큼 불필요한 엔진속도의 상승에 따른 연비 저하를 초래하게 되고, 변속이 지연되는 문제가 있다.

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 1020180001695 A

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량이 파워온 업쉬프트 변속 시, DCT의 생산 편차에 따른 입력축 드래그의 과대 현상에 의해 토크페이즈의 완료 시점이 늦어지는 것을 최대한 방지할 수 있도록 하여, 불필요한 엔진속도의 상승 억제로 차량의 연비를 향상시키고, 변속지연을 방지할 수 있도록 한 DCT 차량의 변속 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

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

컨트롤러가 입력축 드래그가 과대한 상황인지 판단하는 드래그판단단계;

입력축 드래그가 과대한 경우, 차속이 2단 변속기어 예치합 차속 이상이 되면, 상기 컨트롤러가 정상적인 쉬프팅포스 보다 큰 쉬프팅포스로 기어액츄에이터를 제어하여 2단 변속기어 치합을 수행하는 치합력증대단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 치합력증대단계 수행 중, 1-2 파워온 업쉬프트가 개시되면, 2단 변속기어의 치합 완료 시간을 예측하여, 2단 변속기어 치합에 소요되는 전체 시간인 기어치합전체소요시간을 산출하는 치합시간산출단계와;

상기 기어치합전체소요시간이 소정의 기준치합시간을 초과하는지 판단하는 시간비교단계와;

상기 기어치합전체소요시간이 상기 기준치합시간을 초과하는 경우, 토크페이즈 목표시간을 기준목표시간 보다 짧게 설정하는 토크페이즈목표시간설정단계;

를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 치합시간산출단계에서는, 짝수측 입력축의 각가속도를 이용하여 동기 완료 시간을 예측하고, 상기 예측된 동기 완료 시간을 이용하여 2단 변속기어의 치합 완료 시간을 예측할 수 있다.

상기 토크페이즈목표시간설정단계에서는,

상기 기준목표시간으로부터, 상기 기어치합전체소요시간과 기준치합시간의 차이를 차감하여, 상기 토크페이즈목표시간을 설정할 수 있다.

상기 드래그판단단계에서는, 운전자가 가속페달을 조작하는 상황에서, 차속이 소정의 기준차속을 초과하였는데, 짝수측 입력축 속도가 0인 경우에 입력축 드래그가 과대한 것으로 판단하도록 할 수 있다.

본 발명은 차량이 파워온 업쉬프트 변속 시, DCT의 생산 편차에 따른 입력축 드래그의 과대 현상에 의해 토크페이즈의 완료 시점이 늦어지는 것을 최대한 방지할 수 있도록 하여, 불필요한 엔진속도의 상승 억제로 차량의 연비를 향상시키고, 변속지연을 방지할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT 차량의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 DCT 차량의 변속 제어 방법의 실시예를 도시한 순서도이다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT 차량의 구성을 예시한 것으로서, 엔진(E)의 동력은 DCT의 두 클러치(CL1, CL2)를 통해 두 입력축(I1, I2)에 선택적으로 제공되며, DCT에서 변속이 완료된 동력은 구동륜(W)으로 제공되도록 되어 있다.

컨트롤러(CLR)는 엔진 토크 등과 같은 정보를 공급받고 엔진(E)에 토크 저감 등과 같은 요청을 할 수 있도록 ECU(Engine Control Unit)에 연결되며, 상기 DCT의 두 클러치를 제어하는 클러치액츄에이터(CA)와 DCT의 기어 치합 상태를 바꾸는 기어액츄에이터(GA)를 제어하도록 연결된다.

상기 컨트롤러(CLR)는 가속페달센서(APS)의 신호를 입력 받도록 구성되며, 상기 DCT의 각 입력축(I1, I2)의 회전속도 등을 입력 받을 수 있도록 구성된다.

상기 두 클러치(CL1, CL2)는 변속 시에, 현재 변속단을 구현하고 있던 것과 새로운 목표 변속단을 구현하는 데에 사용될 것으로 구분할 수 있는 바, 이하에서는 현재 변속단을 구현하고 있다가 변속의 진행에 따라 해제되어야 하는 클러치를 '해방측클러치'라고 하고, 목표 변속단을 구현하기 위해 점차 결합되는 클러치를 '결합측클러치'라고 하기로 하며, 두 클러치를 통칭하는 경우에는 단순히 '클러치'라고 하기로 한다.

또한, 상기한 클러치의 구분에 따라, 상기 해방측클러치가 연결된 입력축을 해방측입력축, 결합측클러치가 연결된 입력축을 결합측입력축이라고 한다.

한편, 상기 두 입력축 중 하나는 주로 홀수 변속단을 구현하는 데에 사용되도록 구성되어 홀수측 입력축이라고 칭하기도 하고, 나머지 하나는 짝수 변속단 및 후진단인 R단을 구현하는 데에 사용되도록 구성되어 짝수측 입력축이라고 칭하기도 하는 바, 예컨대 전진 6단 변속기인 경우 홀수측 입력축은 1, 3, 5단을 구현하도록 구성되고, 짝수측 입력축은 2, 4, 6, R단을 구현하도록 구성된다.

도 2를 참조하면, 본 발명 DCT 차량의 변속 제어 방법은, 컨트롤러(CLR)가 입력축 드래그가 과대한 상황인지 판단하는 드래그판단단계(S10); 입력축 드래그가 과대한 경우, 차속이 2단 변속기어 예치합 차속 이상이 되면, 상기 컨트롤러(CLR)가 정상적인 쉬프팅포스(shifting force) 보다 큰 쉬프팅포스로 기어액츄에이터(GA)를 제어하여 2단 변속기어 치합을 수행하는 치합력증대단계(S20);를 포함하여 구성된다.

즉, 입력축 드래그가 과대하여 2단 변속기어 예치합 시간이 정상적인 경우 보다 길어질 것으로 예상되면, 기어액츄에이터(GA)의 쉬프팅포스를 정상적인 경우보다 크게 증대하여 2단 변속기어의 예치합이 가급적 정상적인 시간 범위 내에 이루어지도록 함으로써, 엔진속도의 불필요한 상승을 방지하여 차량 연비 저하를 방지하고, 변속지연을 방지하도록 하는 것이다.

물론, 상기 2단 변속기어 예치합 시간이 정상적인 경우에 얼마나 소요되는지는 상기 컨트롤러가 참조할 수 있도록 미리 데이터로 저장되어 있도록 하며, 상기 기어액츄에이터(GA)의 쉬프팅포스도 정상적인 경우의 쉬프팅포스와, 상기와 같이 비정상적인 상황에서 얼마나 증대할지를 충격 등을 고려하여 미리 정해 둔다.

2단 변속기어 예치합 차속은 아직 변속패턴에 의한 1-2변속이 요구되지 않는 상황이지만, 1단 주행 중인 상황에서 곧 2단 변속이 예상되므로 미리 비구동축인 짝수측 입력축에 연결된 2단 변속기어를 미리 치합해 두도록 하는 차속으로서, 예컨대 8kph 등과 같이 미리 설정해 두는 것이다.

상기 드래그판단단계(S10)에서는, 운전자가 가속페달을 조작하는 상황에서, 차속이 소정의 기준차속을 초과하였는데, 짝수측 입력축 속도가 0인 경우에 입력축 드래그가 과대한 것으로 판단하도록 할 수 있다.

즉, 1단으로 차량의 주행이 개시된 상황에서, 운전자가 가속페달을 밟고 있어서 APS가 0 보다 크고, 차속이 상기 기준차속을 초과하고 있는데, 아직도 짝수측 입력축이 회전되지 않고 있다면, 짝수측 입력축의 드래그가 정상적인 수준을 넘어서 과대하다고 판단할 수 있는 것이다.

따라서, 상기 기준차속은 상기와 같은 기술적 취지에 따라 해당 DCT를 탑재한 다수의 차량에서 APS가 0보다 크게 한 상황에서 평균적으로 짝수측 입력축이 회전을 시작하는 차속을 고려하여 설정할 수 있을 것이며, 예컨대 3KPH 등과 같이 설정될 수 있을 것이다.

또한, 본 발명 제어방법은, 상기 치합력증대단계(S20) 수행 중, 1-2 파워온 업쉬프트가 개시되면, 2단 변속기어의 치합 완료 시간을 예측하여, 2단 변속기어 치합에 소요되는 전체 시간인 기어치합전체소요시간을 산출하는 치합시간산출단계(S30)와; 상기 기어치합전체소요시간이 소정의 기준치합시간을 초과하는지 판단하는 시간비교단계(S40)와; 상기 기어치합전체소요시간이 상기 기준치합시간을 초과하는 경우, 토크페이즈 목표시간을 기준목표시간 보다 짧게 설정하는 토크페이즈목표시간설정단계(S50)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 상기 치합력증대단계(S20)를 통해 2단 변속기어를 치합시키고 있는 도중에, 변속패턴에 따라 1-2 파워온 업쉬프트가 개시되면, 상기와 같이 치합시간산출단계(S30)를 통해 기어치합전체소요시간을 산출하여, 이 시간이 상기 기준치합시간을 초과하는 경우에는 상기 토크페이즈목표시간설정단계(S50)를 통해 토크페이즈 목표시간을 단축시키고, 그에 따라 토크페이즈를 수행함으로써, 짝수측 입력축 드래그가 상기와 같이 과대한 상황에서 이러한 제어를 수행하지 않는 경우에 비하여 토크페이즈가 완료되는 시점이 상대적으로 빨라지게 하여, 결과적으로 이너셔페이즈에서 엔진속도가 떨어지기 시작하는 시점을 앞당김으로써, 불필요한 엔진속도의 상승 억제로 차량의 연비 저하를 방지하고, 변속지연을 방지하도록 할 수 있는 것이다.

여기서, 1-2 파워온 업쉬프트는, 운전자가 가속페달을 밟은 상태에서 1단으로부터 2단으로 변속이 이루어지는 것을 말하며, 변속패턴에 따른 1-2 업쉬프트 개시는 운전자의 가속페달조작량과 차속에 따라 미리 정해진 변속패턴에 의할 때, 1단 주행상황으로부터 2단으로 변속이 요구되는 것으로 판단되어 해당 변속이 개시되는 상황을 의미한다.

또한, 토크페이즈는 해방측클러치 토크는 저감시키면서 결합측클러치 토크는 증가시키되, 엔진속도는 해방측입력축과 동기되어 있는 동안을 의미하며, 상기 토크페이즈에 이어지는 이너셔페이즈는 비로소 엔진속도가 해방측입력축 속도보다 작아져서 결합측입력축 속도에 동기되는 구간을 말한다.

상기 치합시간산출단계(S30)에서는, 짝수측 입력축의 각가속도를 이용하여 동기 완료 시간을 예측하고, 상기 예측된 동기 완료 시간을 이용하여 2단 변속기어의 치합 완료 시간을 예측한다.

즉, 상기 치합시간산출단계(S30)에서는 상기 짝수측 입력축 각가속도에 의해 예측된 동기 완료 시간에, 동기 후 기어치합에만 소요되는 통상의 시간을 더하여 상기 2단 변속기어의 치합 완료 시간을 예측하도록 할 수 있는 것이다.

상기 토크페이즈목표시간설정단계(S50)에서는, 상기 기준목표시간으로부터, 상기 기어치합전체소요시간과 기준치합시간의 차이를 차감하여, 상기 토크페이즈목표시간을 설정하도록 한다.

즉, 상기 기준목표시간은 정상적인 상황에서 토크페이즈를 수행하는 데에 소요되는 시간으로서, 통상 차속의 함수 또는 맵으로부터 정해지도록 구성될 수 있고, 상기 토크페이즈목표시간설정단계(S50)에서는 이와 같은 기준목표시간을 원래보다 짧게 보정하여, 결과적으로 입력축 드래그에 의해 지연된 기어 치합 완료 시간을 토크페이즈 소요시간 단축으로 보상하여, 엔진속도의 불필요한 상승 및 변속지연을 최소화하도록 하는 것이다.

여기서 상기 기준치합시간은 짝수측 입력축 드래그가 정상적인 통상의 상황에서 2단 변속기어의 치합에 소요되는 전체 시간으로 설정될 수 있는 바, 예컨대 600ms 등으로 설정될 수 있는 것이다.

따라서, 예컨대, 상기 치합시간산출단계(S30)에서 산출된 기어치합전체소요시간이 800ms이고, 상기 기준치합시간이 600ms이며, 차속에 따라 결정된 상기 토크페이즈의 기준목표시간이 500ms인 경우, 상기 토크페이즈목표시간설정단계(S50)에 의해 보정된 토크페이즈목표시간 = 기준목표시간 500ms - (기어치합전체소요시간 800ms - 기준치합시간 600ms) = 300ms가 된다.

즉, 이 경우 토크페이즈를 300ms 동안 완료함으로써, 상기 기어치합전체소요시간에서 지연되었던 300ms만큼 토크페이즈 완료시간을 앞당겨서, 결과적으로 엔진속도가 해방측입력축을 따라 지나치게 오랫동안 상승하는 것을 방지하게 되는 것이다.

물론, 상기한 바와 같이 엔진속도의 지나친 상승을 방지하면, 이후의 이너셔페이즈에서 엔진속도가 목표변속단이 형성된 결합측입력축 속도에 동기되는 데에 소요되는 시간도 상대적으로 줄어들게 되어, 변속지연 저감에 도움이 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
CL1, CL2; 클러치
I1, I2; 입력축
W; 구동륜
CLR; 컨트롤러
ECU; Engine Control Unit
CA; 클러치액츄에이터
GA; 기어액츄에이터
APS; 가속페달센서
S10; 드래그판단단계
S20; 치합력증대단계
S30; 치합시간산출단계
S40; 시간비교단계
S50; 토크페이즈목표시간설정단계

Claims (5)

1. 컨트롤러가 입력축 드래그가 과대한 상황인지 판단하는 드래그판단단계;
   입력축 드래그가 과대한 경우, 차속이 2단 변속기어 예치합 차속 이상이 되면, 상기 컨트롤러가 정상적인 쉬프팅포스 보다 큰 쉬프팅포스로 기어액츄에이터를 제어하여 2단 변속기어 치합을 수행하는 치합력증대단계;
   를 포함하여 구성되고,
   상기 치합력증대단계 수행 중, 1-2 파워온 업쉬프트가 개시되면, 2단 변속기어의 치합 완료 시간을 예측하여, 2단 변속기어 치합에 소요되는 전체 시간인 기어치합전체소요시간을 산출하는 치합시간산출단계와;
   상기 기어치합전체소요시간이 소정의 기준치합시간을 초과하는지 판단하는 시간비교단계와;
   상기 기어치합전체소요시간이 상기 기준치합시간을 초과하는 경우, 토크페이즈 목표시간을 기준목표시간 보다 짧게 설정하는 토크페이즈목표시간설정단계;
   를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 치합시간산출단계에서는, 짝수측 입력축의 각가속도를 이용하여 동기 완료 시간을 예측하고, 상기 예측된 동기 완료 시간을 이용하여 2단 변속기어의 치합 완료 시간을 예측하는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 토크페이즈목표시간설정단계에서는,
   상기 기준목표시간으로부터, 상기 기어치합전체소요시간과 기준치합시간의 차이를 차감하여, 상기 토크페이즈목표시간을 설정하는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 드래그판단단계에서는, 운전자가 가속페달을 조작하는 상황에서, 차속이 소정의 기준차속을 초과하였는데, 짝수측 입력축 속도가 0인 경우에 입력축 드래그가 과대한 것으로 판단하는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
   
   

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