KR102424448B1

KR102424448B1 - Amt 차량의 변속 제어방법

Info

Publication number: KR102424448B1
Application number: KR1020200145399A
Authority: KR
Inventors: 이아람; 신권수; 이재준; 박종술; 황진영
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2020-11-03
Publication date: 2022-07-22
Also published as: US20220134862A1; US11628715B2; CN114439922A; KR20220059801A; DE102021206382A1

Abstract

본 발명은 변속이 개시되어, 상기 제1모터의 토크를 저감시키면서, 상기 제1모터의 토크변동에 의한 상기 출력축의 출력토크의 변동이 최소화되도록 상기 제2모터의 토크를 상승시키는 단계; 이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제2모터의 토크를 일정하게 유지하는 단계; 상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제1모터의 토크를 상향 제어하면서, 상기 제1모터의 토크변동에 의한 상기 출력축의 출력토크 변동이 최소화되도록 상기 제2모터의 토크를 저감시키는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

AMT 차량의 변속 제어방법{SHIFT CONRTOL METHOD FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 변속 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 AMT(Automated Manual Transmission)를 탑재한 차량의 변속 기술에 관한 것이다.

AMT는 종래의 일반적인 수동변속기와 동일한 변속 메커니즘을 사용하지만, 클러치 조작과 변속조작을 별도의 클러치 액츄에이터와 변속 액츄에이터에 의해 자동적으로 수행할 수 있도록 함으로써, 운전자의 편의성을 향상시킨다.

그러나, 운전자의 의도에 따른 수동 변속과는 달리, 차량의 주행상황에 따라 자동적으로 액츄에이터들에 의해 변속이 수행되므로, 변속 과정에서 필연적으로 수반되는 토크 인터럽션(Torque Interruption)에 의해, 변속감이 불쾌하게 느껴질 수 있으며, 차량 동력성능 저하의 원인이 된다.

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 변속 시, 토크 인터럽션을 방지하여, 우수한 변속감을 확보할 수 있고, 차량의 동력성능 저하를 방지할 수 있도록 하여, 궁극적으로 AMT 탑재 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 AMT 차량의 변속 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법은,

제1모터와 제2모터 및 유성기어장치를 구비하고,

상기 제1모터는 상기 유성기어장치의 제1회전요소에 동력을 공급할 수 있고,

상기 제2모터는 상기 유성기어장치의 제1회전요소 또는 출력축과 결합된 제2회전요소에 동력을 공급할 수 있으며,

상기 제1모터와 제2모터의 동력은 상기 유성기어장치를 통해 하나로 병합되어 출력되도록 구성된 AMT 차량의 변속 제어방법에 있어서,

변속이 개시되어, 상기 제1모터의 토크를 저감시키면서, 상기 제1모터의 토크변동에 의한 상기 출력축의 출력토크의 변동이 최소화되도록 상기 제2모터의 토크를 상승시키는 단계;

이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제2모터의 토크를 일정하게 유지하는 단계;

상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제1모터의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축의 출력토크가 소정의 목표토크를 추종하도록 상기 제2모터의 토크를 제어하는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 출력축의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 이전 단계로부터 계속해서 일정한 값으로 유지될 수 있다.

상기 출력축의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 점진적으로 상승하는 소정의 후반 상승 목표토크일 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법은,

제1모터와 제2모터 및 유성기어장치를 구비하고,

변속이 개시되어, 상기 제1모터의 토크를 저감시키면서, 상기 출력축의 출력토크가 소정의 전반 상승 목표토크에 추종하도록, 상기 제2모터의 토크를 상승시키는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 전반 상승 목표토크는 상기 제2모터의 최대토크 이상으로 설정될 수 있다.

상기 후반 상승 목표토크는 상기 제2모터의 최대토크 이상으로 설정될 수 있다.

상기 후반 상승 목표토크가 상기 제2모터의 최대토크를 초과하여 설정되는 경우에도, 상기 제2모터는 상기 제2모터의 최대토크로 제어될 수 있다.

제1모터와 제2모터 및 유성기어장치를 구비하고,

변속이 개시되어, 상기 제2모터의 토크를 저감시키면서, 상기 제2모터의 토크변동에 의한 상기 출력축의 출력토크의 변동이 최소화되도록, 상기 제1모터의 토크를 상승시키는 단계;

이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제1모터의 토크를 일정하게 유지하는 단계;

상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제2모터의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축의 출력토크가 소정의 목표토크를 추종하도록 상기 제1모터의 토크를 제어하는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

제1모터와 제2모터 및 유성기어장치를 구비하고,

변속이 개시되어, 상기 제2모터의 토크를 저감시키면서, 상기 출력축의 출력토크가 소정의 전반 상승 목표토크에 추종하도록, 상기 제1모터의 토크를 상승시키는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 AMT 탑재 차량의 변속 시, 토크 인터럽션을 방지하여, 우수한 변속감을 확보할 수 있고, 차량의 동력성능 저하를 방지할 수 있도록 하여, 궁극적으로 AMT 탑재 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 변속이 수행되는 도중에도 출력축의 출력토크가 최소한 일정하게 유지되거나 증가될 수 있도록 함으로써, 우수한 가속 응답성 확보로 차량의 동력성능을 극대화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 AMT의 구조를 도시한 도면,
도 2는 도 1의 AMT의 작동 모드표,
도 3은 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제1실시예를 도시한 순서도,
도 4는 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제1실시예를 도시한 그래프,
도 5는 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제2실시예를 도시한 순서도,
도 6은 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제2실시예를 도시한 그래프,
도 7은 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제3실시예를 도시한 순서도,
도 8은 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제3실시예를 도시한 그래프,
도 9는 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제4실시예를 도시한 순서도,
도 10은 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제4실시예를 도시한 그래프,
도 11은 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제5실시예를 도시한 그래프,
도 12는 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제6실시예를 도시한 그래프,
도 13은 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제7실시예를 도시한 그래프이다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 두 개의 동력원이 연결된 AMT의 구조를 도시한 것으로서, 여기서 상기 두 개의 동력원은 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)이다.

상기 제1모터(MG1)의 동력은 기어비를 변경하여 유성기어장치(PG)로 공급할 수 있고, 제2모터(MG2)의 동력은 상기 유성기어장치(PG)로 전달되는 경로를 변경할 수 있으며, 상기 유성기어장치(PG)에 연결된 출력축(OUT)으로 동력이 출력되도록 구성된다.

상기 유성기어장치(PG)는 제1회전요소 내지 제3회전요소를 구비하는 바, 도 1에서 제1회전요소는 선기어(S), 제2회전요소는 캐리어(C), 제3회전요소는 링기어(R)에 해당한다.

즉, 상기 유성기어장치(PG)는 선기어(S), 캐리어(C), 링기어(R)를 구비하고, 상기 제1모터(MG1)는 제1변속장치를 통해 기어비를 변경하여 동력을 상기 선기어(S)로 공급할 수 있도록 구성되며, 상기 제2모터(MG2)는 제2변속장치를 통해 동력이 전달되는 경로를 상기 캐리어(C) 또는 선기어(S)로 변경할 수 있도록 구성되며, 상기 링기어(R)는 제3변속장치(S3)를 통해 상기 캐리어(C)에 직결되거나 변속기케이스(CS)에 고정되는 상태를 전환할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 캐리어(C)에는 상기 출력축(OUT)이 직결되고, 상기 출력축(OUT)에는 출력기어(OG)가 일체로 구비되어 있으며, 상기 선기어(S)에는 중간축(MS)이 구비되어 있다.

상기 제1모터(MG1)는 제1입력축(IN1)에 연결되고, 상기 제1입력축(IN1)에는 제1구동기어(D1)와 제2구동기어(D2)가 회전 가능하게 설치되며, 상기 중간축(MS)에는 상기 제1구동기어(D1)에 치합된 제1피동기어(P1)와 상기 제2구동기어(D2)에 치합된 제2피동기어(P2)가 구비되어 있고, 상기 제1입력축(IN1)에는 상기 제1구동기어(D1) 또는 제2구동기어(D2)를 상기 제1입력축(IN1)에 직결시킬 수 있는 제1동기장치(S1)가 구비되어 있다.

여기서, 상기 제1동기장치(S1), 제1구동기어(D1), 제2구동기어(D2), 제1피동기어(P1), 제2피동기어(P2) 등이 상기 제1변속장치를 구성하는 것이다.

상기 제2모터(MG2)는 제2입력축(IN2)에 연결되고, 상기 제2입력축(IN2)에는 제3구동기어(D3)와 제4구동기어(D4)가 회전 가능하게 설치되며, 상기 중간축(MS)에는 상기 제3구동기어(D3)에 치합된 제3피동기어(P3)와 상기 제4구동기어(D4)에 치합된 제4피동기어(P4)가 구비되고, 상기 제2입력축(IN2)에는 상기 제3구동기어(D3) 또는 제4구동기어(D4)를 상기 제2입력축(IN2)에 직결시킬 수 있는 제2동기장치(S2)가 구비되어 있다.

여기서, 상기 제2동기장치(S2), 제3구동기어(D3), 제4구동기어(D4), 제3피동기어(P3), 제4피동기어(P4) 등이 상기 제2변속장치를 구성하는 것이다.

상기 제3변속장치(S3)는 상기 중간축(MS)의 축방향을 따라 슬라이딩됨에 의해, 상기 링기어(R)를 상기 캐리어(C)에 직결시키거나 변속기케이스(CS)에 직결시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상기 제1변속장치의 제1동기장치(S1), 제2변속장치의 제2동기장치(S2) 및 제3변속장치(S3)는 각각의 변속 액츄에이터에 의해 작동되며, 상기 변속 액츄에이터들은 차량의 차속 및 가속페달 조작량 등의 정보를 입력 받는 컨트롤러에 의해 제어된다.

또한, 상기 컨트롤러는 상기 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)의 토크와 속도를 제어할 수 있도록 구성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 AMT는 상기 제1동기장치(S1), 제2동기장치(S2) 및 제3변속장치(S3)의 작동 상태에 따라 1단 내지 6단의 변속단을 구현할 수 있도록 되어 있다.

도 3 내지 도 6를 참조하면, 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제1실시예 및 제2실시예는, 변속이 개시되어, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 저감시키면서, 상기 제1모터(MG1)의 토크변동에 의한 상기 출력축(OUT)의 출력토크의 변동이 최소화되도록 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시키는단계(S11); 이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제2모터(MG2)의 토크를 일정하게 유지하는단계(S12); 상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 소정의 목표토크를 추종하도록 상기 제2모터(MG2)의 토크를 제어하는 단계를 포함하여 구성된다.

제1실시예에서 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 이전 단계로부터 계속해서 일정한 값으로 유지되는 것이고, 제2실시예에서 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 점진적으로 상승하는 소정의 후반 상승 목표토크로 차이가 있다.

즉, 제1실시예에서는 궁극적으로 상기 제1모터(MG1)의 토크변동에 의한 상기 출력축(OUT)의 출력토크 변동이 최소화되도록 하는 것이다.

따라서, 제1실시예는 상기와 같이 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상승시키면서 출력축(OUT)의 출력토크를 일정한 값으로 유지하기 위해서, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 저감시키는 단계(S13)를 포함하여 구성되는 것이다.

예컨대, 운전자가 가속페달을 밟은 상태에서 이루어지는 파워온 1-2 업쉬프트(Power On 1-2 Upshift)의 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 총 7개의 Step에 의해 변속이 이루어질 수 있다.

1단 상태는 상기 제1동기장치(S1)가 상기 제1구동기어(D1)를 제1입력축(IN1)에 직결시키고, 제2동기장치(S2)가 제4구동기어(D4)를 제2입력축(IN2)에 직결시키고, 제3변속장치(S3)가 상기 링기어(R)를 변속기케이스(CS)에 고정시키고 있는 상태이다.

상기와 같은 1단 상태로부터 2단으로 변속하려면, 상기 제1동기장치(S1)가 상기 제1구동기어(D1)를 제1입력축(IN1)으로부터 해제시키고 상기 제2구동기어(D2)를 상기 제1입력축(IN1)에 직결시켜야 한다.

Step 1은 1단 상태에서 2단으로 변속 지령이 발생하여 변속이 개시되는 단계다.

Step 2는 상기 제1동기장치(S1)가 상기 제1구동기어(D1)를 제1입력축(IN1)으로부터 해제시키기 위해, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 저감하면서, 상기 제1모터(MG1)의 토크변동에 맞춰 상기 출력축(OUT)으로 출력되는 출력토크의 하락을 방지 및 보상하도록 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시키는 협조 제어를 수행하는 단계다.

Step 3은 상기 제1모터(MG1)의 토크가 충분히 저감되면, 상기 제1동기장치(S1)가 상기 제1구동기어(D1)를 제1입력축(IN1)으로부터 해제시키는 단계다.

이때, 상기 제2모터(MG2)의 토크는 일정하게 유지하여, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 일정하게 유지되도록 한다.

Step 4는 상기 제1구동기어(D1)가 제1입력축(IN1)으로부터 해제가 완료되어 중립상태로 되면, 상기 제2구동기어(D2)와 제1입력축(IN1)의 속도를 동기시키기 위해 상기 제1모터(MG1)의 속도를 저감시키는 단계다.

Step 5는 상기 제1입력축(IN1)의 속도가 상기 제2구동기어(D2)의 속도에 동기되면, 상기 제1동기장치(S1)로 상기 제2구동기어(D2)를 상기 제1입력축(IN1)에 직결시키는 단계다.

Step 6는 상기 제2구동기어(D2)와 제1입력축(IN1)의 결합이 완료된 후, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상승시키면서, 상기 제1모터(MG1)의 토크변동에 맞춰 상기 출력토크의 변동을 최소화하도록 상기 제2모터(MG2)의 토크를 저감시키는 협조 제어를 수행하는 단계다.

Step 7은 상기 Step 6에서의 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)의 토크 조절에 의해 2단으로의 변속 완료되었음을 확인할 수 있는 단계다.

따라서, 실질적인 변속은 상기 Step 2부터 Step 6까지의 단계들에 의해 수행되는 것으로 볼 수 있으며, 도 4에서 확인할 수 있듯이, 이 실시예에서는 상기 출력축(OUT)의 출력토크를 변속이 진행되는 동안 계속해서 일정한 상태로 유지할 수 있는 것이다.

결국, 변속 중 발생하던 종래의 토크 인터럽션을 배제하고 안정되고 일정한 출력토크를 확보함으로써, 변속감을 향상시켜서 궁극적으로 차량의 상품성을 향상시킬 수 있는 것이다.

참고로, 상기 "변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어"는 각각 상기 Step 3, Step 4, Step 5에 해당하는 것이다.

도 5와 도 6을 참조하면, 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제2실시예는, 변속이 개시되어, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 저감시키면서, 상기 제1모터(MG1)의 토크변동에 의한 상기 출력축(OUT)의 출력토크의 변동이 최소화되도록 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시키는 단계(S21); 이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제2모터(MG2)의 토크를 일정하게 유지하는 단계(S22); 상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 소정의 후반 상승 목표토크에 추종하도록, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 제어하는 단계(S23)를 포함하여 구성된다.

예컨대, 운전자가 가속페달을 밟은 상태에서 이루어지는 파워온 2-1 다운쉬프트(Power On 2-1 Downshift)의 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 총 7개의 Step에 의해 변속이 이루어지는 것으로 설명할 수 있다.

Step 1은 2단 상태에서 1단으로 변속 지령이 발생하여 변속이 개시되는 단계다.

Step 2는 상기 제1동기장치(S1)가 상기 제2구동기어(D2)를 제1입력축(IN1)으로부터 해제시키기 위해, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 저감하면서, 상기 제1모터(MG1)의 토크변동에 맞춰 상기 출력축(OUT)으로 출력되는 출력토크의 하락을 방지 및 보상하도록 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시키는 협조 제어를 수행하는 단계다.

Step 3은 상기 제1모터(MG1)의 토크가 충분히 저감되면, 상기 제1동기장치(S1)가 상기 제2구동기어(D2)를 제1입력축(IN1)으로부터 해제시키는 단계다.

Step 4는 상기 제2구동기어(D2)가 제1입력축(IN1)으로부터 해제가 완료되어 중립상태로 되면, 상기 제1구동기어(D1)와 제1입력축(IN1)의 속도를 동기시키기 위해 상기 제1모터(MG1)의 속도를 상승시키는 단계다.

Step 5는 상기 제1입력축(IN1)의 속도가 상기 제1구동기어(D1)의 속도에 동기되면, 상기 제1동기장치(S1)로 상기 제1구동기어(D1)를 상기 제1입력축(IN1)에 직결시키는 단계다.

Step 6는 상기 제1구동기어(D1)와 제1입력축(IN1)의 결합이 완료된 후, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상승시키되, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 상기 후반 상승 목표토크를 추종하도록, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 함께 상승시키는 협조 제어를 수행하는 단계다.

여기서는 상기 제1실시예와 달리 상기 출력토크가 일정한 상태를 유지하는 것이 아니라 상기 후반 상승 목표토크를 추종하도록 상승되도록 함으로써, 차량의 가속감을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

따라서, 상기 후반 상승 목표토크는 운전자의 가속페달 조작량이나 조작 가속도 등에 따라 비례하여 상승하는 경향을 가지도록, 해당 차종의 특성에 따라, 미리 다수의 실험 및 해석에 의해 설계적으로 적절히 설정하는 것이 바람직하다.

Step 7은 상기 Step 6에서의 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)의 토크 조절에 의해 1단으로의 변속 완료되었음을 확인할 수 있는 단계다.

따라서, 본 실시예에 의하면, 차량의 파워온 다운쉬프트가 진행되는 동안 출력축(OUT)의 출력토크는 토크 인터럽션 없이 일정한 상태를 유지하다가, 변속말기에 오히려 상승되면서 변속이 마무리됨에 따라, 차량의 변속감 향상은 물론 가속감을 얻을 수 있어서, 차량의 동력성능이 크게 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제3실시예 및 제4실시예는, 변속이 개시되어, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 저감시키면서, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 소정의 전반 상승 목표토크에 추종하도록, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시키는 단계(S31); 이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제2모터(MG2)의 토크를 일정하게 유지하는 단계(S32); 상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 소정의 목표토크를 추종하도록 상기 제2모터(MG2)의 토크를 제어하는 단계를 포함하여 구성된다.

제3실시예에서 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 이전 단계로부터 계속해서 일정한 값으로 유지되는 것이고, 제4실시예에서 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 점진적으로 상승하는 소정의 후반 상승 목표토크로 차이가 있다.

즉, 제3실시예에서는 궁극적으로 상기 제1모터(MG1)의 토크변동에 의한 상기 출력축(OUT)의 출력토크 변동이 최소화되도록 하는 것이다.

따라서, 제3실시예는 상기와 같이 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상승시키면서 출력축(OUT)의 출력토크를 일정한 값으로 유지하기 위해서, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 저감시키는 단계(S33)를 포함하여 구성되는 것이다.

예컨대, 운전자가 가속페달을 밟은 상태에서 이루어지는 파워온 2-1 다운쉬프트(Power On 2-1 Downshift)를 도 8에 도시된 바와 같이 총 7개의 Step에 의해 변속이 이루어지는 것으로도 설명할 수 있다.

Step 2는 상기 제1동기장치(S1)가 상기 제2구동기어(D2)를 제1입력축(IN1)으로부터 해제시키기 위해, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 저감시키되, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 상기 전반 상승 목표토크를 추종하도록, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시키는 협조 제어를 수행하는 단계다.

여기서는 상기 제1실시예와 달리 상기 출력토크가 일정한 상태를 유지하는 것이 아니라 상기 전반 상승 목표토크를 추종하도록 상승되도록 함으로써, 차량의 가속감을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

따라서, 상기 전반 상승 목표토크는 운전자의 가속페달 조작량이나 조작 가속도 등에 따라 비례하여 상승하는 경향을 가지도록, 해당 차종의 특성에 따라, 미리 다수의 실험 및 해석에 의해 설계적으로 적절히 설정하는 것이 바람직하다.

Step 6는 상기 제1구동기어(D1)와 제1입력축(IN1)의 결합이 완료된 후, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상승시키면서, 상기 제1모터(MG1)의 토크변동에 맞춰 상기 출력토크의 변동을 최소화하도록 상기 제2모터(MG2)의 토크를 저감시키는 협조 제어를 수행하는 단계다.

따라서, 본 실시예에 의하면, 차량의 파워온 다운쉬프트가 진행되는 동안 출력축(OUT)의 출력토크는 변속 초기에 오히려 상승되다가 토크 인터럽션 없이 일정한 상태를 유지하면서 변속이 마무리됨에 따라, 차량의 변속감 향상은 물론 가속감을 얻을 수 있어서, 차량의 동력성능이 크게 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명 AMT 차량의 변속 제어방법의 제4실시예는, 변속이 개시되어, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 저감시키면서, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 소정의 전반 상승 목표토크에 추종하도록, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시키는 단계(S41); 이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제2모터(MG2)의 토크를 일정하게 유지하는 단계(S42); 상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 소정의 후반 상승 목표토크에 추종하도록, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 제어하는 단계(S43)를 포함하여 구성된다.

예컨대, 운전자가 가속페달을 밟은 상태에서 이루어지는 파워온 2-1 다운쉬프트(Power On 2-1 Downshift)를 도 10에 도시된 바와 같이 총 7개의 Step에 의해 변속이 이루어지는 것으로 설명할 수 있다.

위 7개의 Step들 중, Step 2와 Step 6를 제외한 나머지 Step들은 상기 제1실시예 내지 제3실시예와 거의 동일하므로, 여기서는 Step 2와 Step 6에 대해서만 살펴본다.

본 실시예는 Step 2와 Step 6 모두에서 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 각각 전반 상승 목표토크와 후반 상승 목표토크를 추종하도록 제어된다는 점이 상기 제1실시예 내지 제3실시예와 다른 것이다.

따라서, 상기 제1동기장치(S1)의 중립상태를 기준으로 이전에는 상기 출력토크가 상기 전반 상승 목표토크를 추종하도록 제어되고, 이후에는 상기 출력토크가 상기 후반 상승 목표토크를 추종하도록 제어됨에 따라, 변속의 전반과 후반에 차량의 가속이 이루어지고 중간에는 토크인터럽션 없이 출력토크가 일정하게 유지되어, 변속감을 향상시킬 수 있음은 물론, 매우 우수한 가속감을 확보하여 차량의 동력성능을 극대화시킬 수 있는 것이다.

상기 전반 상승 목표토크는 상기 제2모터(MG2)의 최대토크 이상으로 설정되도록 할 수 있다.

이 경우, 상기 제2모터(MG2)는 최대토크에 가까운 토크를 발생시키도록 제어되어 차량의 가속감 향상에 더욱 기여할 수 있는 것이다.

도 10의 Step 6에서는 상기 후반 상승 목표토크를 추종하도록 제1모터(MG1)의 토크를 상승시키면서, 제2모터(MG2)의 토크는 약간 감소시킬 수 있음을 예시하고 있는데, 이는 상기 후반 상승 목표토크의 크기 및 상기 제1모터(MG1)의 토크 상승량 등에 따라 상기 제2모터(MG2)의 토크가 유지되거나 감소되는 방향으로 제어될 수 있음을 표현한 것이다.

즉, 도 10의 Step 2에서 상기 전반 상승 목표토크가 상기 제2모터(MG2)의 최대토크 이상으로 설정되어, 상기 제2모터(MG2)가 최대토크로 상승된 경우에는, Step 3 내지 Step 5 동안에는, 상기 제2모터(MG2)가 최대토크를 유지하다가, Step 6에서 상기 후반 상승 목표토크의 크기와 상기 제1모터(MG1)의 토크에 따라 제2모터(MG2)의 토크가 약간 감소하면서 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 상기 후반 상승 목표토크를 추종하도록 하는 것이다.

한편, 상기 후반 상승 목표토크는 상기 제2모터(MG2)의 최대토크 이상으로 설정될 수 있다.

즉, 도 11에 예시된 제5실시예는 실질적으로는 상기 제4실시예와 거의 동일하고, Step 6에서 상기 후반 상승 목표토크를 상기 제2모터(MG2)의 최대토크 이상으로 설정함에 따라, 상기 제2모터(MG2)가 Step 2에서 최대토크로 상승된 이후 Step 6 이후까지 지속적으로 유지 제어되는 경우이다.

물론, 상기 후반 상승 목표토크가 상기 제2모터(MG2)의 최대토크를 초과하여 설정되는 경우에도, 상기 제2모터(MG2)는 상기 제2모터(MG2)의 최대토크로 제어되도록 하여, 제2모터(MG2)의 내구성을 확보하면서도, 차량의 가속 성능은 최대로 발휘할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이상에서는 도 1의 변속기에서 1-2단 업쉬프트와 2-1단 다운쉬프트의 경우를 예시하였지만, 2-3, 4-5, 5-6단 업쉬프트의 경우도 상기 1-2단 업쉬프트와 거의 동일한 개념에 의해 변속이 이루어질 수 있으며, 6-5, 5-4, 3-2단 다운쉬프트의 경우도 상기 2-1단 다운쉬프트와 거의 동일한 개념에 의해 변속이 이루어질 수 있다.

나머지 변속과정인 3-4단 업쉬프트를 도 12를 참조하여 살펴본다.

3단 상태는, 상기 제1동기장치(S1)가 제2구동기어(D2)를 상기 제1입력축(IN1)에 직결시키고, 제2동기장치(S2)가 제3구동기어(D3)를 상기 제2입력축(IN2)에 직결시키며, 상기 제3변속장치(S3)는 상기 링기어(R)를 변속기케이스(CS)에 고정시킨 상태이다.

도 12에서도 파워온 3-4단 업쉬프트를 Step 1 내지 Step 7로 설명하고 있다.

Step 1은 4단으로 업쉬프트 변속 지령이 발생하여 변속이 개시되는 단계다.

Step 2는 상기 제1동기장치(S1)가 제2구동기어(D2)를 제1입력축(IN1)으로부터 해제하기 위해 제1모터(MG1)의 토크를 저감시키면서, 상기 제1모터(MG1)의 토크변동에 맞춰 상기 출력축(OUT)으로 출력되는 출력토크의 하락을 방지 및 보상하도록 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시키는 협조 제어를 수행하는 단계다.

Step 3은 상기 제1모터(MG1)의 토크 저감이 완료되면, 제2모터(MG2)는 출력토크 변동 최소화를 위해 Step 2에서 최종 상향했던 토크 수준을 유지하면서, 상기 제1동기장치(S1)가 상기 제2구동기어(D2)를 상기 제1입력축(IN1)으로부터 해제시키도록 하고, 상기 제3변속장치(S3)가 상기 링기어(R)를 상기 변속기케이스(CS)로부터 해제시키도록 하는 단계다.

Step 4는 상기 출력축(OUT)의 출력토크 변동 최소화를 위해 상기 제2모터(MG2)는 Step 3에 이어 동일한 토크 수준을 유지하면서, 상기 제3변속장치(S3)가 상기 링기어(R)를 캐리어(C)에 직결시키고, 상기 제2구동기어(D2)와 제1입력축(IN1)의 속도를 동기시키기 위해 상기 제1모터(MG1)의 속도를 저감시키는 단계다.

Step 7은 상기 Step 6에서의 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)의 토크 조절에 의해 4단으로의 변속 완료되었음을 확인할 수 있는 단계다.

마지막으로, 도 13에는 파워온 4-3단 다운쉬프트를 Step 1 내지 Step 7로 설명하고 있다.

Step 1은 3단으로 다운쉬프트 지령이 발생하여 변속이 개시되는 단계다.

Step 2는 상기 제1동기장치(S1)로 상기 제1구동기어(D1)를 제1입력축(IN1)으로부터 해제하기 위해 제1모터(MG1)의 토크를 저감하면서, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 상기 전반 상승 목표토크를 추종하도록, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시키는 협조 제어를 수행하는 단계다.

여기서, 상기 제2모터(MG2)의 토크는 제2모터(MG2)의 최대토크까지 상승시킬 수 있다.

Step 3은 상기 제1모터(MG1)의 토크가 충분히 저감되면, 제2모터(MG2)는 출력토크 변동 최소화를 위해 Step2에서 최종 상향했던 토크 수준을 유지하면서, 상기 제1동기장치(S1)가 상기 제1구동기어(D1)를 상기 제1입력축(IN1)으로부터 해제시키고, 상기 제3변속장치(S3)가 상기 링기어(R)와 캐리어(C)의 직결상태를 해제하는 단계다.

Step 4는 상기 제1구동기어(D1)와 제1입력축(IN1)의 결합이 해제되고, 상기 링기어(R)와 캐리어(C)의 결합이 해제되면, 상기 제2모터(MG2)는 상기 출력축(OUT)의 출력토크 변동 최소화를 위해 Step 3에 이어 토크 수준을 동일하게 유지하면서, 바로 상기 제3변속장치(S3)로 상기 링기어(R)를 변속기케이스(CS)에 고정시키고, 상기 제2구동기어(D2)와 제1입력축(IN1)의 속도가 동기될 수 있도록 상기 제1모터(MG1)의 속도를 상승시키는 단계다.

Step 5는 상기 제2구동기어(D2)와 제1입력축(IN1)의 속도가 동기되면, 상기 제2모터(MG2)는 출력토크 변동 최소화를 위해 Step 4에 이어 동일한 토크 수준을 유지하면서 상기 제1동기장치(S1)로 상기 제2구동기어(D2)를 제1입력축(IN1)에 결합시키는 단계다.

Step 6는 상기 제2구동기어(D2)와 제1입력축(IN1)의 결합이 완료되면, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상승시키되, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 상기 후반 상승 목표토크를 추종하도록, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 제어하는 단계로서, 도 13에서는 제2모터(MG2)의 토크가 약간 저감되는 상태이다.

Step 7은 상기 Step 6에서의 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)의 토크 조절에 의해 3단으로의 변속 완료되었음을 확인할 수 있는 단계다.

한편, 상기 제1실시예 및 제2실시예와 유사하되, 상기 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)의 역할을 반대로 하는 제어방법이 가능할 것인 바, 본 발명에 따른 제8실시예는, 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2) 및 유성기어장치(PG)를 구비하고, 상기 제1모터(MG1)는 상기 유성기어장치(PG)의 제1회전요소에 동력을 공급할 수 있고, 상기 제2모터(MG2)는 상기 유성기어장치(PG)의 제1회전요소 또는 출력축(OUT)과 결합된 제2회전요소에 동력을 공급할 수 있으며, 상기 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)의 동력은 상기 유성기어장치(PG)를 통해 하나로 병합되어 출력되도록 구성된 AMT 차량의 변속 제어방법에 있어서,

변속이 개시되어, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 저감시키면서, 상기 제2모터(MG2)의 토크변동에 의한 상기 출력축(OUT)의 출력토크의 변동이 최소화되도록, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상승시키는 단계; 이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제1모터(MG1)의 토크를 일정하게 유지하는 단계; 상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 소정의 목표토크를 추종하도록 상기 제1모터(MG1)의 토크를 제어하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 이전 단계로부터 계속해서 일정한 값으로 유지될 수 있다.

또한, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 점진적으로 상승하는 소정의 후반 상승 목표토크일 수 있을 것이다.

한편, 상기 제3실시예 및 제4실시예와 유사하되, 상기 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)의 역할을 반대로 하는 제어방법이 가능할 것인 바, 본 발명에 따른 제9실시예는, 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2) 및 유성기어장치(PG)를 구비하고, 상기 제1모터(MG1)는 상기 유성기어장치(PG)의 제1회전요소에 동력을 공급할 수 있고, 상기 제2모터(MG2)는 상기 유성기어장치(PG)의 제1회전요소 또는 출력축과 결합된 제2회전요소에 동력을 공급할 수 있으며, 상기 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)의 동력은 상기 유성기어장치(PG)를 통해 하나로 병합되어 출력되도록 구성된 AMT 차량의 변속 제어방법에 있어서,

변속이 개시되어, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 저감시키면서, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 소정의 전반 상승 목표토크에 추종하도록, 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상승시키는 단계; 이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제1모터(MG1)의 토크를 일정하게 유지하는 단계; 상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축(OUT)의 출력토크가 소정의 목표토크를 추종하도록 상기 제1모터(MG1)의 토크를 제어하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

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.

MG1; 제1모터
MG2; 제2모터
PG; 유성기어장치
OUT; 출력축
CS; 변속기케이스
S1; 제1동기장치
S2; 제2동기장치
S3; 제3변속장치
OG; 출력기어
MS; 중간축
IN1; 제1입력축
IN2; 제2입력축
D1; 제1구동기어
D2; 제2구동기어
P1; 제1피동기어
P2; 제2피동기어
D3; 제3구동기어
D4; 제4구동기어
P3; 제3피동기어
P4; 제4피동기어

Claims

제1모터와 제2모터 및 유성기어장치를 구비하고,
상기 제1모터는 상기 유성기어장치의 제1회전요소에 동력을 공급할 수 있고,
상기 제2모터는 상기 유성기어장치의 제1회전요소 또는 출력축과 결합된 제2회전요소에 동력을 공급할 수 있으며,
상기 제1모터와 제2모터의 동력은 상기 유성기어장치를 통해 하나로 병합되어 출력되도록 구성된 AMT 차량의 변속 제어방법에 있어서,
변속이 개시되어, 상기 제1모터의 토크를 저감시키면서, 상기 제1모터의 토크변동에 의한 상기 출력축의 출력토크의 변동이 최소화되도록 상기 제2모터의 토크를 상승시키는 단계;
이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제2모터의 토크를 일정하게 유지하는 단계;
상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제1모터의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축의 출력토크가 소정의 목표토크를 추종하도록 상기 제2모터의 토크를 제어하는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 출력축의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 이전 단계로부터 계속해서 일정한 값으로 유지되는 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 출력축의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 점진적으로 상승하는 소정의 후반 상승 목표토크인 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
제1모터와 제2모터 및 유성기어장치를 구비하고,
상기 제1모터는 상기 유성기어장치의 제1회전요소에 동력을 공급할 수 있고,
상기 제2모터는 상기 유성기어장치의 제1회전요소 또는 출력축과 결합된 제2회전요소에 동력을 공급할 수 있으며,
상기 제1모터와 제2모터의 동력은 상기 유성기어장치를 통해 하나로 병합되어 출력되도록 구성된 AMT 차량의 변속 제어방법에 있어서,
변속이 개시되어, 상기 제1모터의 토크를 저감시키면서, 상기 출력축의 출력토크가 소정의 전반 상승 목표토크에 추종하도록, 상기 제2모터의 토크를 상승시키는 단계;
이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제2모터의 토크를 일정하게 유지하는 단계;
상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제1모터의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축의 출력토크가 소정의 목표토크를 추종하도록 상기 제2모터의 토크를 제어하는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 출력축의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 이전 단계로부터 계속해서 일정한 값으로 유지되는 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 출력축의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 점진적으로 상승하는 소정의 후반 상승 목표토크인 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 전반 상승 목표토크는 상기 제2모터의 최대토크 이상으로 설정되는 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 후반 상승 목표토크는 상기 제2모터의 최대토크 이상으로 설정되는 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 후반 상승 목표토크가 상기 제2모터의 최대토크를 초과하여 설정되는 경우에도, 상기 제2모터는 상기 제2모터의 최대토크로 제어되는 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
제1모터와 제2모터 및 유성기어장치를 구비하고,
상기 제1모터는 상기 유성기어장치의 제1회전요소에 동력을 공급할 수 있고,
상기 제2모터는 상기 유성기어장치의 제1회전요소 또는 출력축과 결합된 제2회전요소에 동력을 공급할 수 있으며,
상기 제1모터와 제2모터의 동력은 상기 유성기어장치를 통해 하나로 병합되어 출력되도록 구성된 AMT 차량의 변속 제어방법에 있어서,
변속이 개시되어, 상기 제2모터의 토크를 저감시키면서, 상기 제2모터의 토크변동에 의한 상기 출력축의 출력토크의 변동이 최소화되도록, 상기 제1모터의 토크를 상승시키는 단계;
이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제1모터의 토크를 일정하게 유지하는 단계;
상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제2모터의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축의 출력토크가 소정의 목표토크를 추종하도록 상기 제1모터의 토크를 제어하는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
청구항 10에 있어서,
상기 출력축의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 이전 단계로부터 계속해서 일정한 값으로 유지되는 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
청구항 10에 있어서,
상기 출력축의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 점진적으로 상승하는 소정의 후반 상승 목표토크인 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
제1모터와 제2모터 및 유성기어장치를 구비하고,
상기 제1모터는 상기 유성기어장치의 제1회전요소에 동력을 공급할 수 있고,
상기 제2모터는 상기 유성기어장치의 제1회전요소 또는 출력축과 결합된 제2회전요소에 동력을 공급할 수 있으며,
상기 제1모터와 제2모터의 동력은 상기 유성기어장치를 통해 하나로 병합되어 출력되도록 구성된 AMT 차량의 변속 제어방법에 있어서,
변속이 개시되어, 상기 제2모터의 토크를 저감시키면서, 상기 출력축의 출력토크가 소정의 전반 상승 목표토크에 추종하도록, 상기 제1모터의 토크를 상승시키는 단계;
이후 변속장치 해제, 속도 동기화 및 변속장치 체결 제어를 수행하면서, 상기 상승된 제1모터의 토크를 일정하게 유지하는 단계;
상기 체결 제어 완료 이후, 상기 제2모터의 토크를 상향 제어하면서, 상기 출력축의 출력토크가 소정의 목표토크를 추종하도록 상기 제1모터의 토크를 제어하는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
청구항 13에 있어서,
상기 출력축의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 이전 단계로부터 계속해서 일정한 값으로 유지되는 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.
청구항 13에 있어서,
상기 출력축의 출력토크가 추종하는 목표토크는, 점진적으로 상승하는 소정의 후반 상승 목표토크인 것
을 특징으로 하는 AMT 차량의 변속 제어방법.