KR102191835B1 - 차량의 발진 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨트롤러가 발진 제어 중 팁아웃 상황인지를 판단하는 조건판단단계와; 발진 제어 중 팁아웃 상황이면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 저감시키도록 하는 엔진토크저감단계와; 상기 엔진토크저감단계 수행 중, 운전자가 가속페달을 밟는 팁인이 발생하면, 상기 컨트롤러가 상기 엔진토크저감단계를 종료하는 제1엔진토크복귀단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 발진 제어방법{CONTROL METHOD OF LAUNCHING OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 발진 시에 엔진의 동력을 구동륜으로 전달하기 위한 클러치를 제어하는 기술에 관한 것이다.

AMT(Automated Manual Transmission)나 DCT(Dual Clutch Transmission)는 엔진의 동력을 전달받기 위해 클러치를 사용하며, 차량의 발진 시에는 상기 클러치의 전달토크를 점차 상승시켜서, 상기 클러치 속도가 운전자의 가속페달 조작에 따라 설정되는 목표 엔진 회전수를 추종하도록 함으로써, 차량을 기동시킨다.

참고로, 상기 클러치 속도는 실질적으로는 AMT나 DCT의 입력축 속도와 같은 의미이다.

상기와 같은 차량의 발진 중, 운전자가 가속페달을 갑자기 놓는 팁아웃(TIP-OUT) 상황에서는, 상기 클러치 전달토크(이하 '클러치 토크')를 적절히 감소시켜 엔진 부하를 저감시켜 주어야 엔진 울컥거림이나 엔진 스톨(Engine Stall) 등을 방지할 수 있다.

그런데, 상기와 같은 상황에서 클러치 토크를 감소시키는 기울기나, 제어량이 부정확하여 감소되고 있는 클러치 토크에 비해 엔진 토크가 지나치게 큰 상황이 발생하면, 엔진 속도가 비 정상적으로 상승하는 엔진 플레어(Engine Flare)가 초래될 수 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 1013717450000 B1

본 발명은 클러치를 통하여 엔진 동력을 구동륜으로 전달하는 차량의 발진 제어 중에, 운전자가 가속페달을 갑자기 해제하는 팁아웃 상황에서, 엔진 토크와 클러치 토크의 불균형에 의한 엔진 플레어 발생을 방지할 수 있도록 함으로써, 차량의 발진 제어 안정성을 확보하고, 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 발진 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 발진 제어방법은,

컨트롤러가 발진 제어 중 팁아웃 상황인지를 판단하는 조건판단단계와;

발진 제어 중 팁아웃 상황이면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 저감시키도록 하는 엔진토크저감단계와;

상기 엔진토크저감단계 수행 중, 운전자가 가속페달을 밟는 팁인이 발생하면, 상기 컨트롤러가 상기 엔진토크저감단계를 종료하는 제1엔진토크복귀단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 조건판단단계와 상기 엔진토크저감단계 사이에는 상기 발진 제어 중 팁아웃 상황이더라도, 소정의 차량상태조건이 충족되지 않으면, 상기 엔진토크저감단계를 수행하지 않도록 하는 차량상태판단단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 차량상태조건은 TCS(Traction Control System) 기능 발현 중이 아닌 것을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 차량상태조건은 현재 변속기어단이 1단 또는 2단일 것을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 차량상태조건은 현재 엔진속도와 엔진아이들목표속도의 차이가 소정의 기준속도보다 클 것을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 엔진토크저감단계는 상기 컨트롤러가 엔진제어기에게 엔진토크를 저감시켜 줄 것을 엔진토크요청량으로 전달하여 수행되고;

상기 엔진토크저감단계는 상기 엔진토크요청량을 제1기준토크만큼 급격히 저감시키는 급감단계와, 상기 급감단계 이후 상기 엔진토크요청량을 저감된 상태로 유지하는 유지단계로 구성될 수 있다.

상기 급감단계의 제1기준토크는 엔진회전수변화량과 슬립량에 따라 설정될 수 있다.

상기 유지단계에서는 제어사이클마다 엔진회전수변화량과 슬립량에 따라 설정되는 제2기준토크를 이전 제어사이클의 엔진토크요청량에 더하여, 당해 제어사이클의 엔진토크요청량을 결정할 수 있다.

상기 엔진토크저감단계 수행 중, TCS 기능이 발현되거나, 변속레버 전환에 의해 발진제어가 종료되거나, 기본엔진목표토크와 엔진토크요청량의 차이가 소정의 제3기준토크 이하인 경우에는, 상기 컨트롤러가 상기 엔진토크요청량을 점차 상승시켜서 상기 엔진토크저감단계를 종료시키는 제2엔진토크복귀단계를 수행할 수 있다.

상기 제1엔진토크복귀단계에서는 운전자의 팁인에 따라 상기 엔진토크요청량을 즉시 상기 기본엔진목표토크와 동일하게 상승시킬 수 있다.

본 발명은 클러치를 통하여 엔진 동력을 구동륜으로 전달하는 차량의 발진 제어 중에, 운전자가 가속페달을 갑자기 해제하는 팁아웃 상황에서, 엔진 토크와 클러치 토크의 불균형에 의한 엔진 플레어 발생을 방지할 수 있도록 함으로써, 차량의 발진 제어 안정성을 확보하고, 내구성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT 탑재 차량의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 발진 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 차량의 발진 제어방법을 설명한 그래프이다.

도 1을 참조하면, 본 발명이 적용될 수 있는 DCT 탑재 차량은, 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 엔진은 ECU(Engine Control Unit)와 같은 엔진제어기에 의해 제어되며, 상기 엔진제어기는 운전자의 가속페달 조작량을 APS(Accelerator Position Sensor)를 통해 입력 받고 에어컨 작동상태 등과 같은 기타의 엔진부하를 고려하여 기본엔진목표토크를 설정하고 그에 따라 엔진을 제어한다.

상기 컨트롤러(CLR)는 상기 APS의 정보 및 엔진의 속도와 토크 및 차속 등의 정보를 전달받아 상기 클러치액츄에이터(CA)와 변속액츄에이터(SA)를 제어하여 차량의 주행상황에 맞게 자동적으로 DCT의 변속을 수행하도록 구성되는 TCU(Transmission Control Unit) 등으로 구성될 수 있으며, 변속 등의 경우에 엔진토크요청량을 생성하여 상기 엔진제어기에 전달함으로써, 간접적으로 엔진을 제어하여 일시적으로 변속기 상태에 적합한 엔진토크가 변속기로 제공될 수 있도록 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 발진 제어방법의 실시예는, 컨트롤러가 발진 제어 중 팁아웃 상황인지를 판단하는 조건판단단계(S10)와; 발진 제어 중 팁아웃 상황이면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 저감시키도록 하는 엔진토크저감단계(S30)와; 상기 엔진토크저감단계(S30) 수행 중, 운전자가 가속페달을 밟는 팁인(TIP-IN)이 발생하면, 상기 컨트롤러가 상기 엔진토크저감단계(S30)를 종료하는 제1엔진토크복귀단계(S40)를 포함하여 구성된다.

즉, 운전자가 가속페달을 밟아 차량의 발진을 시작한 이후, 아직 차량의 발진제어가 완료되지 않은 상태에서 운전자가 갑자기 가속페달을 해제하는 팁아웃(TIP-OUT)이 발생하면, 이를 상기 조건판단단계(S10)에서 판단하여 상기 엔진토크저감단계(S30)를 수행함으로써, 엔진 플레어가 초래되는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

즉, 종래에는 발진 중 팁아웃 상황에서 클러치 토크만을 감소시키는 제어를 수행하였으나, 본 발명에서는 여기에 추가하여 엔진토크도 저감하는 제어를 수행함으로써, 엔진 스톨은 물론 엔진 플레어도 방지할 수 있도록 한 것이다.

물론, 상기와 같은 엔진토크저감단계(S30) 수행 중 상기와 같이 운전자가 다시 가속페달을 밟는 팁인 상황이 발생하면, 즉각적으로 상기 엔진토크저감단계(S30)를 종료하는 상기 제1엔진토크복귀단계(S40)를 수행하여, 운전자의 재가속요구에 신속하게 대응할 수 있도록 한다.

본 실시예에서, 상기 조건판단단계(S10)와 상기 엔진토크저감단계(S30) 사이에는 상기 발진 제어 중 팁아웃 상황이더라도, 소정의 차량상태조건이 충족되지 않으면, 상기 엔진토크저감단계(S30)를 수행하지 않도록 하는 차량상태판단단계(S20)를 더 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 차량상태조건은 TCS 기능 발현 중이 아닌 것을 포함한다. 즉, 차량의 주행 상황에 의해 TCS 기능 발현에 따른 구동륜의 제어가 있는 상황에서는, TCS 제어와 본 발명에 따른 제어의 중첩에 의해 원하지 않는 차량 제어가 초래될 수 있으므로, TCS에 의한 구동륜 제어가 적극적으로 발생되는 상황에서는 본 발명의 제어를 수행하지 않도록 하는 것이다.

또한, 상기 차량상태조건은 현재 변속기어단이 1단 또는 2단과 같은 저단의 전진 변속단일 것을 포함할 수 있다. 이 조건은 발진제어가 저단에서 수행되는 것이므로 이를 확인하는 의미가 있으며, 또한 후진단 주행상황에서는 본 발명의 제어를 수행하지 않도록 하기 위한 것이다.

또한, 상기 차량상태조건은 현재 엔진속도와 엔진아이들목표속도의 차이가 소정의 기준속도보다 클 것을 포함하여 구성될 수 있다. 이는 엔진속도가 엔진아이들목표속도와 크게 차이가 없는 상황에서는 상기 엔진토크저감단계(S30)를 통한 엔진속도 감소가 불필요할 뿐만 아니라 오히려 엔진의 운전성을 저해할 수 있으므로, 이를 회피하기 위한 것이다.

따라서, 상기 기준속도는 상기한 바와 같은 취지에 따라 다수의 실험 및 해석에 의해 설계적으로 결정될 수 있으며, 예컨대 100RPM 등과 같이 설정될 수 있을 것이다.

한편, 상기 엔진토크저감단계(S30)는 상기 컨트롤러가 엔진제어기에게 엔진토크를 저감시켜 줄 것을 엔진토크요청량으로 전달하여 수행되고; 상기 엔진토크저감단계(S30)는 상기 엔진토크요청량을 제1기준토크만큼 급격히 저감시키는 급감단계와, 상기 급감단계 이후 상기 엔진토크요청량을 저감된 상태로 유지하는 유지단계로 구성된다.

여기서, 상기 급감단계의 제1기준토크는 엔진회전수변화량과 슬립량에 따라 설정되고, 상기 유지단계에서는 제어사이클마다 엔진회전수변화량과 슬립량에 따라 설정되는 제2기준토크를 이전 제어사이클의 엔진토크요청량에 더하여, 당해 제어사이클의 엔진토크요청량을 결정한다.

상기 엔진토크요청량은 상술한 바와 같이 변속기를 제어하는 상기 컨트롤러가 엔진제어기에게 요청하면, 상기 엔진제어기가 이를 받아들여 엔진을 제어함으로써, 엔진으로부터 출력되어 변속기로 입력되기를 원하는 엔진토크를 의미하며, 이에 비하여 상기 기본엔진목표토크는 상기 엔진제어기가 가속페달 조작량 및 기타 엔진부하를 고려하여 엔진이 출력하도록 설정되는 토크를 의미하며, 만약에 상기 엔진토크요청량이 없었다면 엔진은 상기 기본엔진목표토크를 추종하도록 제어되고, 엔진토크요청량이 상기 엔진제어기에 의해 받아들여지면, 엔진은 상기 엔진토크요청량을 추종하도록 제어되는 것이다.

상기 엔진토크저감단계(S30) 직전에 엔진토크요청량은 기본엔진목표토크와 동일하다가, 상기 급감단계에서 상기 제1기준토크만큼 저감된 값이 되고, 이후에는 상기 급감단계에서 저감된 엔진토크요청량에 제2기준토크를 제어사이클마다 더하여 상기 엔진토크요청량을 갱신하도록 함으로써, 상기 유지단계를 수행하는 것이다.

상기 제1기준토크는 시간에 따른 엔진회전수변화량과 슬립량에 따라 결정되는데, 상기 슬립량은 클러치의 슬립량, 즉 엔진속도와 클러치 속도의 차이를 의미한다.

상기 엔진회전수변화량은 운전자의 팁아웃 시의 엔진회전수의 기울기로서, 그 기울기가 클수록 상기 제1기준토크를 크게 설정하고, 상기 슬립량이 클수록 상기 제1기준토크를 크게 설정하여, 상대적으로 더 큰 엔진토크 저감으로 엔진회전수의 신속한 저감을 도모하도록 하는 것이 바람직할 것이다.

상기 제2기준토크를 설정함에 있어서는, 상기 엔진회전수변화량인 엔진회전수의 기울기가 음의 방향으로 클수록 크게 설정하여 엔진회전수의 지나치게 급격한 저하는 방지하도록 하면서도, 상기 슬립량이 클수록 작게 설정하여 엔진속도가 클러치속도와 차이가 클 때는 엔진토크의 상승을 억제하는 것이 바람직할 것이다.

상기 엔진토크저감단계(S30) 수행 중, TCS 기능이 발현되거나, 변속레버 전환에 의해 발진제어가 종료되거나, 기본엔진목표토크와 엔진토크요청량의 차이가 소정의 제3기준토크 이하인 경우에는, 상기 컨트롤러가 상기 엔진토크요청량을 점차 상승시켜서 상기 엔진토크저감단계(S30)를 종료시키는 제2엔진토크복귀단계(S50)를 수행한다.

즉, 상술한 바와 같이 본 발명 제어에 의한 엔진토크저감단계(S30)와 TCS 제어가 동시에 이루어지는 것을 방지하기 위하여, TCS 기능이 발현되면 상기 제2엔진토크복귀단계(S50)를 수행하는 것이다.

또한 운전자가 변속레버를 N단 또는 P단으로 전환하여 발진제어가 운전자의 의지에 의해 종료됨이 확인되거나, 상기 기본엔진목표토크와 엔진토크요청량의 차이가 소정 수준 이하로 작아서 더 이상의 엔진토크저감단계(S30) 수행이 무의미해지는 상황이 되면, 상기 엔진토크요청량을 점진적으로 상승시켜서 상기 기본엔진목표토크와 동일하게 되도록 하는 것이다.

따라서, 상기 제3기준토크는 상기한 바와 같은 취지에 따라 실험 및 해석에 의해 결정될 수 있을 것이며, 예컨대 10N 등과 같이 설정될 수 있을 것이다.

한편, 상기 제1엔진토크복귀단계(S40)에서는 운전자의 팁인에 따라 상기 엔진토크요청량을 즉시 상기 기본엔진목표토크와 동일하게 상승시켜서, 신속하게 운전자의 가속페달 조작에 대응하도록 한다.

참고로, 도 3에는 본 발명에 따른 차량의 발진 제어 상황이 본 발명을 적용하지 않은 경우와 비교하여 함께 도시되어 있는 바, 발진이 개시된 이후 운전자가 가속페달을 놓는 팁아웃이 발생하면, 지금까지 기본엔진목표토크와 같았던 엔진토크요청량이 급감단계를 통해 크게 떨어지고, 이어 유지단계를 유지하게 되며, 이를 통해 엔진속도가 저감되어 엔진 플레어가 발생하지 않음을 알 수 있다. 상기 유지단계 이후에는 엔진토크요청량이 상기 제2엔진토크복귀단계(S50)를 통해 상기 기본엔진목표토크와 같아지는 상황을 도시하고 있다.

참고로, 도 3에서는 DCT를 구성하는 두 클러치 중 발진에 관여하고 있는 하나의 클러치에 대해서만 클러치 토크와 클러치 속도를 도시하고 있고, 나머지에 대해서는 생략하였다.

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; 조건판단단계
S20; 차량상태판단단계
S30; 엔진토크저감단계
S40; 제1엔진토크복귀단계
S50; 제2엔진토크복귀단계

Claims (10)

1. 컨트롤러가 발진 제어 중 팁아웃 상황인지를 판단하는 조건판단단계와;
   발진 제어 중 팁아웃 상황이면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 저감시키도록 하는 엔진토크저감단계와;
   상기 엔진토크저감단계 수행 중, 운전자가 가속페달을 밟는 팁인이 발생하면, 상기 컨트롤러가 상기 엔진토크저감단계를 종료하는 제1엔진토크복귀단계;
   를 포함하여 구성되고,
   상기 발진 제어 중 팁아웃 상황이더라도, TCS 기능 발현 중이 아니고, 현재 변속기어단이 1단 또는 2단이며, 현재 엔진속도와 엔진아이들목표속도의 차이가 소정의 기준속도보다 큰 경우에만, 상기 엔진토크저감단계를 수행하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 엔진토크저감단계는 상기 컨트롤러가 엔진제어기에게 엔진토크를 저감시켜 줄 것을 엔진토크요청량으로 전달하여 수행되고;
   상기 엔진토크저감단계는 상기 엔진토크요청량을 제1기준토크만큼 급격히 저감시키는 급감단계와, 상기 급감단계 이후 상기 엔진토크요청량을 저감된 상태로 유지하는 유지단계로 구성된 것
   을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 급감단계의 제1기준토크는 엔진회전수변화량과 슬립량에 따라 설정되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 유지단계에서는 제어사이클마다 엔진회전수변화량과 슬립량에 따라 설정되는 제2기준토크를 이전 제어사이클의 엔진토크요청량에 더하여, 당해 제어사이클의 엔진토크요청량을 결정하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 엔진토크저감단계 수행 중, TCS 기능이 발현되거나, 변속레버 전환에 의해 발진제어가 종료되거나, 기본엔진목표토크와 엔진토크요청량의 차이가 소정의 제3기준토크 이하인 경우에는, 상기 컨트롤러가 상기 엔진토크요청량을 점차 상승시켜서 상기 엔진토크저감단계를 종료시키는 제2엔진토크복귀단계를 수행하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제1엔진토크복귀단계에서는 운전자의 팁인에 따라 상기 엔진토크요청량을 즉시 상기 기본엔진목표토크와 동일하게 상승시키는 것
    을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
    
    

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