KR102177599B1 - Dct 차량의 변속 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨트롤러가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 상황인지를 판단하는 변속상황판단단계와; 상기 컨트롤러가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 상황에서, 해방측클러치 속도와 엔진클러치 속도의 차이인 해방측클러치 슬립량이 소정의 기준슬립량을 초과하는지 판단하는 슬립판단단계와; 상기 컨트롤러가 상기 해방측클러치 슬립량이 상기 기준슬립량을 초과한다고 판단하면, 결합측클러치 토크와 해방측클러치 토크 중 적어도 하나를 조절하기 위한 보상토크를 산출하는 보상토크산출단계와; 상기 컨트롤러가 결합측클러치 토크와 해방측클러치 토크 중 적어도 하나에 상기 보상토크를 적용하여 최종클러치토크를 산출하는 최종토크산출단계와; 상기 컨트롤러가 상기 최종클러치토크에 의해 상기 결합측클러치 및 해방측클러치를 제어하는 클러치제어단계를 포함하여 구성된다.

Description

DCT 차량의 변속 제어방법{SHIFT CONTROL METHOD FOR VEHECLE WITH DCT}

본 발명은 DCT 차량의 변속 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변속 충격을 방지하도록 하는 기술에 관한 것이다.

DCT(Dual Clutch Transmission)는 엔진과 같은 동력원으로부터의 동력을 두 개의 클러치를 통해 두 개의 입력축으로 각각 전달받고, 종래의 수동변속기와 같은 싱크로메쉬 방식(Sychro-mesh Type) 변속 메커니즘을 통해 변속을 수행할 수 있도록 구성되며, 두 입력축에 각각 나뉘어서 배치된 변속단들 사이를 서로 변속함에 있어서, 예치합된 목표 변속단에 연결된 클러치와 현재 변속단에 연결된 클러치의 체결상태를 서로 교차하여 제어함으로써, 토크 인터럽션(Torque Interruption) 없이 부드러운 변속이 가능하도록 한다.

참고로, 상기와 같은 변속 시에 현재까지의 변속단 구현에 사용되고 있던 클러치와 입력축을 '해방측클러치'와 '해방측입력축'이라고 하고, 목표 변속단에 연결된 클러치와 입력축을 '결합측클러치'와 '결합측입력축'이라고 하며, 상기 클러치 체결상태를 교차제어 한다고 하는 것은 상기 해방측클러치는 점차 해방시키면서 동시에 상기 결합측클러치는 점차 결합시키는 것을 의미하는 것이다.

도 1은 운전자가 가속페달을 밟은 상태에서 상위 변속단으로 변속을 수행하는 파워온 업쉬프트(Power On Upshift)의 상황을 시간의 변화에 따라 도시한 그래프로서, 변속과정은 크게 토크페이즈(Torque Phase)와 이너셔페이즈(Inertia Phase)로 나뉜다.

상기 토크페이즈에서는 해방측클러치의 토크를 점차 줄임과 동시에 결합측클러치의 토크를 점차 증가시키되, 두 클러치 토크의 합은 일정한 상태를 유지하도록 제어하고, 이후 이너셔페이즈에서는 엔진 속도를 해방측클러치 속도로부터 결합측클러치 속도로 변화시켜서 동기시킴에 의해 변속을 마무리한다.

상기 이너셔페이즈 개시 전, 토크페이즈 말기에 엔진 속도가 해방측클러치 속도보다 낮게 되어, A로 표시된 것처럼 결국 엔진 속도가 해방측클러치 속도와 결합측클러치 속도의 사이에 위치하게 되는 경우가 발생할 수 있는데, 이와 같은 현상은 제어하고자 목표로 하는 결합측클러치 토크보다 실질적으로 작용하는 결합측클러치 토크가 큰 경우에 주로 발생하는 것으로서, 이 경우 상기 결합측클러치와 연결된 파워트레인에 기계적 변형에너지를 축적시키게 되고, 상기 축적된 에너지는 상기 해방측클러치가 완전히 해제되는 순간에 방출되면서 파워트레인에 충격을 유발하게 된다.

상기와 같이 제어하고자 목표로 하는 결합측클러치 토크보다 실질적으로 작용하는 결합측클러치 토크가 크게 되는 상황은, 주로 온도 등에 의해 클러치의 특성이 변화된 것이 클러치 제어 시에 제대로 반영되지 못하기 때문에 발생된다.

즉, 클러치의 특성은 통상 T-S Curve(Torque-Stroke Curve)로 표현되고, 이는 클러치액츄에이터의 스트로크에 따른 클러치 전달토크의 관계를 나타내는데, 이러한 T-S Curve는 온도 등에 따라 그 변화가 커서 학습에 의해 계속적으로 업데이트하여 클러치의 제어에 사용해야 하지만, 학습이 제대로 이루어지지 못하거나 오랜 시간 학습이 불가능한 상황 등이 발생할 수 있고, 이러한 경우 실체의 클러치 특성과는 상이한 T-S Curve에 기반하여 클러치를 제어하다 보면, 상기한 바와 같은 현상을 초래할 수 있는 것이다.

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 1015100160000 B

본 발명은 DCT를 탑재한 차량이 파워온 업쉬프트 토크페이즈 말기에 엔진속도가 해방측클러치 속도와 결합측클러치 속도의 사이에 위치하였다가 해방측클러치 토크가 완전히 해제될 때 충격을 발생시키는 현상을 방지할 수 있도록 함으로써, DCT 차량의 변속감을 향상시켜서 궁극적으로 차량의 상품성을 증대시킬 수 있도록 한 DCT 차량의 변속 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 DCT 차량의 변속 제어방법은

컨트롤러가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 상황인지를 판단하는 변속상황판단단계와;

상기 컨트롤러가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 상황에서, 해방측클러치 속도와 엔진클러치 속도의 차이인 해방측클러치 슬립량이 소정의 기준슬립량을 초과하는지 판단하는 슬립판단단계와;

상기 컨트롤러가 상기 해방측클러치 슬립량이 상기 기준슬립량을 초과한다고 판단하면, 결합측클러치 토크와 해방측클러치 토크 중 적어도 하나를 조절하기 위한 보상토크를 산출하는 보상토크산출단계와;

상기 컨트롤러가 결합측클러치 토크와 해방측클러치 토크 중 적어도 하나에 상기 보상토크를 적용하여 최종클러치토크를 산출하는 최종토크산출단계와;

상기 컨트롤러가 상기 최종클러치토크에 의해 상기 결합측클러치 및 해방측클러치를 제어하는 클러치제어단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 보상토크산출단계에서 산출하는 상기 보상토크는

결합측클러치 토크를 저감시키기 위한 결합측보상토크로 이루어질 수 있다.

상기 결합측보상토크는 해방측클러치 슬립량과 결합측클러치 토크에 따른 보상토크의 3차원 맵으로부터 산출될 수 있다.

상기 결합측보상토크는 해방측클러치 슬립량이 클수록, 결합측클러치 토크가 클수록 더 음의 방향으로 큰 값을 가지도록 할 수 있다.

상기 보상토크산출단계에서 산출하는 상기 보상토크는

결합측클러치 토크를 저감시키기 위한 결합측보상토크와 해방측클러치 토크를 증가시키기 위한 해방측보상토크로 이루어질 수 있다.

상기 결합측보상토크와 해방측보상토크는 각각 해방측클러치 슬립량과 결합측클러치 토크에 따른 보상토크의 3차원 맵들로부터 산출되도록 할 수 있다.

상기 결합측보상토크는 해방측클러치 슬립량이 클수록, 결합측클러치 토크가 클수록 더 음의 방향으로 큰 값을 가지고;

상기 해방측보상토크는 해방측클러치 슬립량이 클수록, 결합측클러치 토크가 클수록 더 양의 방향으로 큰 값을 가지도록 할 수 있다.

본 발명은 DCT를 탑재한 차량이 파워온 업쉬프트 토크페이즈 말기에 엔진속도가 해방측클러치 속도와 결합측클러치 속도의 사이에 위치하였다가 해방측클러치 토크가 완전히 해제될 때 충격을 발생시키는 현상을 방지할 수 있도록 함으로써, DCT 차량의 변속감을 향상시켜서 궁극적으로 차량의 상품성을 증대시킬 수 있도록 한다.

도 1은 파워온 업쉬프트 시 충격이 발생하는 원리를 설명한 그래프,
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 DCT 탑재 차량의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 DCT 차량의 변속 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 4는 도 3의 제어방법이 적용되는 것을 설명한 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 DCT 차량의 변속 제어방법의 다른 실시예를 도시한 순서도,
도 6은 도 5의 제어방법이 적용되는 것을 설명한 그래프이다.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 DCT 탑재 차량의 구성도로서, 엔진(E)의 동력이 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2)를 통해 각각 DCT의 제1입력축(IN1) 및 제2입력축(IN2)으로 전달되어 변속된 후 출력축(OUT)을 통해 구동륜(W)으로 공급되도록 되어 있다.

또한, 상기 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2)를 구동하기 위한 클러치액츄에이터(CA)와, 셀렉팅 및 쉬프팅 기능으로 변속을 수행하기 위한 변속액츄에이터(SA)가 구비되어 컨트롤러(CLR)에 의해 제어됨으로써, 자동적으로 변속이 이루어지도록 구성된다.

상기 컨트롤러(CLR)는 운전자의 가속페달 조작량을 APS(Accelerator Position Sensor)를 통해 입력 받고, 그 외 엔진의 속도와 토크 및 차속 등의 정보를 전달받아 상기 클러치액츄에이터(CA)와 변속액츄에이터(SA)를 제어하여 차량의 주행상황에 맞게 자동적으로 DCT의 변속을 수행하도록 구성된다.

여기서, 상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)는 변속 시에 상술한 바와 같이 하나는 해방되면서 다른 하나는 결합되는 작용을 수행하게 되는 바, 그 변속 상황에 따라 두 클러치 중 하나는 해방측클러치가 되고 다른 하나는 결합측클러치가 되는 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명 DCT 차량의 변속 제어방법의 실시예는, 컨트롤러(CLR)가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 상황인지를 판단하는 변속상황판단단계(S10)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 상황에서, 해방측클러치 속도와 엔진클러치 속도의 차이인 해방측클러치 슬립량이 소정의 기준슬립량을 초과하는지 판단하는 슬립판단단계(S20)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 해방측클러치 슬립량이 상기 기준슬립량을 초과한다고 판단하면, 결합측클러치 토크와 해방측클러치 토크 중 적어도 하나를 조절하기 위한 보상토크를 산출하는 보상토크산출단계(S30)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 결합측클러치 토크와 해방측클러치 토크 중 적어도 하나에 상기 보상토크를 적용하여 최종클러치토크를 산출하는 최종토크산출단계(S40)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 최종클러치토크에 의해 상기 결합측클러치 및 해방측클러치를 제어하는 클러치제어단계(S50)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 실시예는 컨트롤러(CLR)가 DCT 차량의 파워온 업쉬프트 토크페이즈가 진행되는 동안에, 상기 해방측클러치 슬립량이 기준슬립량을 초과하여 후에 변속충격이 발생할 것으로 판단되면, 그에 따라 상기 보상토크산출단계(S30)를 통해 산출된 보상토크를 감안하여 최종클러치토크를 산출하고, 이렇게 산출된 최종클러치토크로 상기 결합측클러치 및 해방측클러치를 제어하도록 함으로써, 변속충격을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

상기 기준슬립량은 상기한 바와 같은 본 발명의 취지에 따라, 해방측클러치 속도에 비해 엔진속도가 어느 정도 떨어지면, 토크페이즈 종료시 파워트레인의 충격이 문제가 될 수 있는지를 고려하여 다수의 실험이나 해석 등을 통해 적절히 설정될 수 있는 값이다.

본 실시예에서 상기 보상토크산출단계(S30)에서 산출하는 상기 보상토크는 결합측클러치 토크를 저감시키기 위한 결합측보상토크로 이루어진다.

따라서, 상기 최종토크산출단계(S40)에서 산출되는 최종클러치토크는 상기 결합측클러치 토크의 경우 상기 결합측보상토크를 더하여 상기 최종클러치토크인 최종 결합측클러치 토크가 되고, 상기 해방측클러치 토크는 그대로 별도의 보정 없이 최종 해방측클러치 토크가 되는 것이다.

참고로, 상기와 같은 보상토크에 의한 보상 이전의 결합측클러치 토크 및 해방측클러치 토크는, 종래와 같이 토크페이즈를 수행하기 위해 두 클러치토크의 합을 일정하게 유지하면서 서로 증가 및 감소하도록 산출된 값들이다.

상기 결합측보상토크는 해방측클러치 슬립량과 결합측클러치 토크에 따른 보상토크의 3차원 맵으로부터 산출되도록 할 수 있다.

예컨대, 다음의 표 1과 같은 3차원 맵으로부터 산출되도록 할 수 있을 것이다.

즉, 상기 결합측보상토크는 해방측클러치 슬립량이 클수록, 결합측클러치 토크가 클수록 더 음의 방향으로 큰 값을 가지는 것이다.

따라서, 상기한 바와 같은 결합측보상토크를 상기 결합측토크에 더해서 상기 최종 결합측클러치 토크를 산출하고 이에 따라 결합측클러치를 제어하면, 도 4와 같이 결합측클러치 토크가 점선과 같이 보상되지 않았을 때에 비하여 상대적으로 저감되어 작용하게 되고, 이는 해방측클러치 속도로부터 하측으로 이탈되어 떨어지던 엔진속도를 다시 점선과 같이 해방측클러치 속도로 상승하도록 하여, 이후 해방측클러치 토크가 완전히 해제될 때, 파워트레인에 충격이 발생하는 것을 방지 내지는 저감하도록 하게 된다.

물론, 상기 해방측클러치 슬립량과 결합측클러치 토크에 따른 보상토크의 3차원 맵은 다수의 실험 및 해석에 의해, 파워트레인의 충격을 방지 내지는 감소시킬 수 있도록 차량에 따라 적절히 설정하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 대부분 상기 도 3의 실시예와 동일하지만, 상기 보상토크산출단계(S30)에서 산출하는 상기 보상토크는 결합측클러치 토크를 저감시키기 위한 결합측보상토크와 해방측클러치 토크를 증가시키기 위한 해방측보상토크로 이루어지는 점이 상이하다.

즉, 상기 결합측클러치 토크뿐만 아니라, 해방측클러치 토크도 해방측보상토크를 더하여 보상이 이루어진 최종 해방측클러치 토크로 변환한 후 그에 따라 해방측클러치를 제어하도록 하는 것이다.

물론, 상기 결합측보상토크와 해방측보상토크는 각각 해방측클러치 슬립량과 결합측클러치 토크에 따른 보상토크의 3차원 맵들로부터 산출되도록 할 수 있다.

상기 결합측보상토크는 상기 도 3의 실시예와 마찬가지로 해방측클러치 슬립량이 클수록, 결합측클러치 토크가 클수록 더 음의 방향으로 큰 값을 가지도록 설정되고, 상기 해방측보상토크는 해방측클러치 슬립량이 클수록, 결합측클러치 토크가 클수록 더 양의 방향으로 큰 값을 가지도록 설정될 수 있을 것이다.

예컨대, 상기 해방측보상토크의 3차원 맵은 다음과 같이 구성될 수 있을 것이다.

도 6은 상기한 바와 같이 결합측클러치 토크에 결합측보상토크를 더한 최종 결합측클러치 토크 및 해방측클러치 토크에 해방측보상토크를 더한 최종 해방측클러치 토크로 결합측클러치 및 해방측클러치를 제어하여, 토크페이즈 말 이너셔페이즈 초기의 파워트레인 충격을 방지 내지는 저감하도록 하는 것을 도시하고 있다.

즉, 도 4의 경우에 비하여, 해방측클러치 토크가 최종 해방측클러치 토크로 보정되어 상대적으로 약간 큰 해방측클러치 토크로 제어함으로써, 떨어지던 엔진속도를 해방측클러치 속도로 보다 신속하게 복귀시켜서, 이후 해방측클러치 토크의 완전 해제 시에 파워트레인의 충격을 방지 내지는 저감시키도록 하는 것이다.

참고로, 상기 최종 해방측클러치 토크는 도 6에 도시된 바와 같이 토크페이즈 내에서만 약간 상승시켰다가 다시 하강시켜서, 토크페이즈의 신속한 종료로 변속지연이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직할 것이다.

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; 제1클러치
CL2; 제2클러치
IN1; 제1입력축
IN2; 제2입력축
OUT; 출력축
W; 구동륜
CA; 클러치액츄에이터
SA; 변속액츄에이터
CLR; 컨트롤러
S10; 변속상황판단단계
S20; 슬립판단단계
S30; 보상토크산출단계
S40; 최종토크산출단계
S50; 클러치제어단계

Claims (7)

1. 컨트롤러가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 상황인지를 판단하는 변속상황판단단계와;
   상기 컨트롤러가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 상황에서, 해방측클러치 속도와 엔진클러치 속도의 차이인 해방측클러치 슬립량이 소정의 기준슬립량을 초과하는지 판단하는 슬립판단단계와;
   상기 컨트롤러가 상기 해방측클러치 슬립량이 상기 기준슬립량을 초과한다고 판단하면, 결합측클러치 토크와 해방측클러치 토크 중 적어도 하나를 조절하기 위한 보상토크를 산출하는 보상토크산출단계와;
   상기 컨트롤러가 결합측클러치 토크와 해방측클러치 토크 중 적어도 하나에 상기 보상토크를 적용하여 최종클러치토크를 산출하는 최종토크산출단계와;
   상기 컨트롤러가 상기 최종클러치토크에 의해 상기 결합측클러치 및 해방측클러치를 제어하는 클러치제어단계;
   를 포함하여 구성되고,
   상기 보상토크산출단계에서 산출하는 상기 보상토크는
   결합측클러치 토크를 저감시키기 위한 결합측보상토크로 이루어지며,
   상기 결합측보상토크는 해방측클러치 슬립량과 결합측클러치 토크에 따른 보상토크의 3차원 맵으로부터 산출되는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합측보상토크는 해방측클러치 슬립량이 클수록, 결합측클러치 토크가 클수록 더 음의 방향으로 큰 값을 가지는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
5. 컨트롤러가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 상황인지를 판단하는 변속상황판단단계와;
   상기 컨트롤러가 파워온 업쉬프트 토크페이즈 상황에서, 해방측클러치 속도와 엔진클러치 속도의 차이인 해방측클러치 슬립량이 소정의 기준슬립량을 초과하는지 판단하는 슬립판단단계와;
   상기 컨트롤러가 상기 해방측클러치 슬립량이 상기 기준슬립량을 초과한다고 판단하면, 결합측클러치 토크와 해방측클러치 토크 중 적어도 하나를 조절하기 위한 보상토크를 산출하는 보상토크산출단계와;
   상기 컨트롤러가 결합측클러치 토크와 해방측클러치 토크 중 적어도 하나에 상기 보상토크를 적용하여 최종클러치토크를 산출하는 최종토크산출단계와;
   상기 컨트롤러가 상기 최종클러치토크에 의해 상기 결합측클러치 및 해방측클러치를 제어하는 클러치제어단계;
   를 포함하여 구성되고,
   상기 보상토크산출단계에서 산출하는 상기 보상토크는
   결합측클러치 토크를 저감시키기 위한 결합측보상토크와 해방측클러치 토크를 증가시키기 위한 해방측보상토크로 이루어지며,
   상기 결합측보상토크와 해방측보상토크는 각각 해방측클러치 슬립량과 결합측클러치 토크에 따른 보상토크의 3차원 맵들로부터 산출되는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
6. 삭제
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 결합측보상토크는 해방측클러치 슬립량이 클수록, 결합측클러치 토크가 클수록 더 음의 방향으로 큰 값을 가지고;
   상기 해방측보상토크는 해방측클러치 슬립량이 클수록, 결합측클러치 토크가 클수록 더 양의 방향으로 큰 값을 가지는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
   

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