KR20170015643A

KR20170015643A - Dct차량의 발진 제어방법

Info

Publication number: KR20170015643A
Application number: KR1020150107560A
Authority: KR
Inventors: 김진성; 윤영민; 남주현
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2015-07-29
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2017-02-09

Abstract

본 발명은 운전자의 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량을 결정하는 단계와; 상기 목표엔진속도변화량에 따른 피드포워드 제어량을 계산하는 단계와; 운전자의 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도를 결정하는 단계와; 상기 목표엔진속도에 따른 피드백 제어량을 계산하는 단계와; 상기 피드포워드 제어량과 상기 피드백 제어량을 합산하여 목표클러치토크를 계산하는 단계와; 상기 목표클러치토크에 따라 클러치를 제어하는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

DCT차량의 발진 제어방법{METHOD OF LAUNCHING OF VEHICLE WITH DCT}

본 발명은 DCT차량의 발진 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건식클러치로 듀얼클러치를 구현하는 DCT를 탑재한 차량이 정지상태로부터 출발하는 발진 시의 제어방법에 관한 것이다.

건식클러치를 구비한 DCT 차량을 발진시키는 제어는, 엔진이 아이들 상태에 있고 정차된 상태로부터, 운전자의 가속페달 입력에 따라 생성된 엔진토크 대비 클러치토크를 조절하여, 원하는 엔진 속도를 내면서 클러치를 서서히 접속시켜 나가는 제어이다.

즉, 운전자의 가속페달 입력에 따라 목표로 하는 엔진속도를 결정하고, 이 엔진속도를 추종하도록 클러치를 서서히 접속시켜 나가는 것이다.

참고로, 별도의 언급이 없는 한, 본 설명에서 '클러치는 DCT의 듀얼클러치를 구성하는 건식클러치를 의미한다.

상기와 같은 발진제어 시에는 클러치의 접속 정도에 따라 변화하는 클러치토크가 엔진속도를 변화시키는 부하로 작용하게 되므로, 목표로 하는 엔진속도를 추종하도록 하기 위해, 운전자의 가속페달 조작량에 따른 엔진토크에 대하여 클러치토크를 실시간으로 피이드백 제어하게 되며, 이 피이드백 제어가 적절히 이루어지지 못하면, 엔진의 울컥거림이나 충격 또는 시동꺼짐이 발생하여 차량의 발진감이 떨어지게 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.

US 5293316 A

본 발명은 DCT 차량의 발진 시 적절한 클러치토크의 제어가 이루어질 수 있도록 함으로써, 발진 시 엔진의 울컥거림이나 충격 또는 시동꺼짐 현상을 방지하고, 안정되고 부드러운 발진감을 형성하여 차량의 상품성 향상에 기여할 수 있도록 한 DCT차량의 발진 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 DCT차량의 발진 제어방법은

운전자의 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량을 결정하는 단계와;

상기 목표엔진속도변화량에 따른 피드포워드 제어량을 계산하는 단계와;

운전자의 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도를 결정하는 단계와;

상기 목표엔진속도에 따른 피드백 제어량을 계산하는 단계와;

상기 피드포워드 제어량과 상기 피드백 제어량을 합산하여 목표클러치토크를 계산하는 단계와;

상기 목표클러치토크에 따라 클러치를 제어하는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 목표엔진속도변화량을 결정하는 단계는 컨트롤러가 운전자의 가속페달 조작량을 입력받아, 미리 구비되어 있는 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량 맵으로부터 목표엔진속도변화량을 선택하여 이루어지고;

상기 목표엔진속도를 결정하는 단계는 상기 컨트롤러가 운전자의 가속페달 조작량을 입력받아, 미리 구비되어 있는 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도 맵으로부터 목표엔진속도를 선택하여 이루어지며;

상기 피드포워드 제어량을 계산하는 단계, 상기 피드백 제어량을 계산하는 단계 및 상기 목표클러치토크를 계산하는 단계는 상기 컨트롤러가 수행하며;

상기 컨트롤러는 상기 계산된 목표클러치토크에 따라 클러치액츄에이터를 제어하여 상기 클러치를 제어하는 단계를 수행하도록 할 수 있다.

상기 피드포워드 제어량을 계산하는 단계는, 상기 목표엔진속도변화량에 엔진의 회전관성모멘트를 곱한 값을 현재의 엔진토크에서 빼서 구할 수 있다.

상기 피드백 제어량을 계산하는 단계는, 상기 목표엔진속도에서 현재의 엔진속도를 뺀 값을 제어오차로 하여 PID제어량을 구할 수 있다.

상기 목표클러치토크를 계산하는 단계와 클러치를 제어하는 단계 사이에는, 상기 클러치를 제어하는 단계에서 사용될 목표클러치토크의 변화율을 소정의 수준으로 제한하는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 모든 단계들은 클러치의 슬립이 소정수준 이하인 상태가 소정시간 이상 지속되어 클러치의 체결이 완료된 것으로 판단될 때까지 반복적으로 수행하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 DCT차량의 컨트롤러는,

가속페달 조작량을 대표하는 APS신호와, 엔진토크 및 엔진속도를 입력받는 입력부와;

가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량의 맵과;

상기 입력부로부터 제공되는 가속페달 조작량에 따라 상기 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량의 맵에서 선택되는 목표엔진속도변화량과, 엔진의 회전관성모멘트를 곱한 값을 상기 입력부에서 제공되는 엔진토크에서 빼서 피드포워드 제어량을 산출하는 피드포워드산출부와;

가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도의 맵과;

상기 입력부로부터 제공되는 가속페달 조작량에 따라 상기 목표엔진속도의 맵에서 선택되는 목표엔진속도에서 상기 입력부에서 제공되는 엔진속도를 빼서 제어오차를 산출하는 오차산출부와;

상기 오차산출부로부터 제공된 제어오차에 따라 피이드백 제어량인 PDI제어량을 산출하는 PID제어량산출부와;

상기 피드포워드산출부로부터의 피드포워드 제어량과 상기 PID제어량산출부로부터의 피드백 제어량을 합산하여 목표클러치토크를 산출하는 합산부와;

상기 합산부에서 산출된 목표클러치토크에 따라 클러치액츄에이터를 제어하는 제어신호를 산출하는 제어구동부;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 합산부와 제어구동부 사이에는 상기 목표클러치토크의 변화율을 소정 수준으로 제한하는 레이트리미터가 더 구비될 수 있다.

본 발명은 DCT 차량의 발진 시 적절한 클러치토크의 제어가 이루어질 수 있도록 함으로써, 발진 시 엔진의 울컥거림이나 충격 또는 시동꺼짐 현상을 방지하고, 안정되고 부드러운 발진감을 형성하여 차량의 상품성 향상에 기여할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT 탑재 차량의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 제어방법의 실시예를 도시한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 DCT차량의 컨트롤러의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 엔진(E)의 동력은 DCT(DUAL CLUTCH TRANSMISSION)를 통해 구동륜(W)으로 제공될 수 있도록 구성되고, DCT를 구성하는 두 클러치(1)는 각각 클러치액츄에이터(3)에 의해 제어되며, 상기 클러치액츄에이터는 컨트롤러(5)에 의해 제어가 이루어지게 되어 있으며, 상기 컨트롤러는 가속페달 조작량을 입력받기 위해 APS(ACCELERATOR POSITION SENSOR: 7)신호를 입력받도록 되어 있다.

물론, 상기 컨트롤러는 이외에도 엔진토크 및 엔진속도 등의 정보를 제공받도록 되어 있다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 DCT차량의 발진 제어방법의 실시예는, 운전자의 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량을 결정하는 단계(S10)와; 상기 목표엔진속도변화량에 따른 피드포워드 제어량을 계산하는 단계(S20)와; 운전자의 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도를 결정하는 단계(S30)와; 상기 목표엔진속도에 따른 피드백 제어량을 계산하는 단계(S40)와; 상기 피드포워드 제어량과 상기 피드백 제어량을 합산하여 목표클러치토크를 계산하는 단계(S50)와; 상기 목표클러치토크에 따라 클러치를 제어하는 단계(S70)를 포함하여 구성된다.

상기 목표엔진속도변화량을 결정하는 단계(S10)는 컨트롤러가 운전자의 가속페달 조작량을 입력받아, 미리 구비되어 있는 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량 맵으로부터 목표엔진속도변화량을 선택하여 이루어진다.

상기 목표엔진속도를 결정하는 단계(S30)는 상기 컨트롤러가 운전자의 가속페달 조작량을 입력받아, 미리 구비되어 있는 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도 맵으로부터 목표엔진속도를 선택하여 이루어진다.

상기 피드포워드 제어량을 계산하는 단계(S20), 상기 피드백 제어량을 계산하는 단계(S40) 및 상기 목표클러치토크를 계산하는 단계(S50)는 상기 컨트롤러(5)가 수행한다.

상기 컨트롤러(5)는 상기 계산된 목표클러치토크에 따라 클러치액츄에이터(3)를 제어하여 상기 클러치(1)를 제어하는 단계(S70)를 수행한다.

즉, 운전자가 가속페달을 밟아 발진이 시작되면, 상기 컨트롤러는 운전자의 가속페달 조작량에 따라 피드포워드 제어량과 피드백 제어량을 계산하고, 이들을 합산한 목표클러치토크로 클러치액츄에이터의 제어가 이루어지도록 함으로써, 발진 제어를 위해 현재 시점에서 요구되는 전체 클러치제어토크 중 피드백 제어량을 줄일 수 있어서, 보다 안정적인 발진제어가 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

상기 피드포워드 제어량을 계산하는 단계(S20)는, 상기 목표엔진속도변화량에 엔진의 회전관성모멘트를 곱한 값을 현재의 엔진토크에서 빼서 구한다.

상기 엔진회전관성모멘트는 상수로 미리 컨트롤러에 저장되어 있도록 할 수 있다.

상기 엔진토크는 가속페달 조작량과 엔진속도에 따라 미리 구비된 토크맵으로부터 구해질 수 있다. 또한 엔진컨트롤러로부터 제공받을 수도 있다.

상기 피드백 제어량을 계산하는 단계(S40)는, 상기 목표엔진속도에서 현재의 엔진속도를 뺀 값을 제어오차로 하여 PID제어량을 구한다.

즉, 컨트롤러는 엔진속도센서 등으로부터 엔진속도를 지속적으로 제공받아서 상기 목표엔진속도와의 계산으로 제어오차를 구한 후, 이를 이용하여 PID제어량을 계산하도록 하는 것이다. 물론, 이 단계 (S40)에서는 PI제어만을 구현하도록 하기 위하여 상기 제어오차에 따른 PI제어량을 계산하도록 할 수도 있을 것이다.

상기 목표클러치토크를 계산하는 단계와 클러치를 제어하는 단계 사이에는, 상기 클러치를 제어하는 단계에서 사용될 목표클러치토크의 변화율을 소정의 수준으로 제한하는 단계(S60)를 더 포함하여 구성된다.

즉, 목표클러치토크가 급변하게 되면, 클러치에서 충격이 발생할 우려가 있으므로, 이를 방지하도록 하기 위하여, 예컨대 해당 제어 사이클에서 새로 계산된 목표클러치토크가 이전 제어 사이클에서 계산된 목표클러치토크보다 미리 정해둔 수준 이상으로 커지면, 미리 정해둔 수준까지로 목표클러치토크를 제한하도록 하여, 급격한 클러치 제어로 인한 충격의 발생을 방지하도록 하는 것이다.

여기서, 상기 목표클러치토크의 변화율은 해당 클러치를 사용한 다수의 실험 및 해석에 의해 미리 결정되어 컨트롤러에 입력되는 것이 바람직할 것이다.

상기 모든 단계들은 클러치의 슬립이 소정수준 이하인 상태가 소정시간 이상 지속되어 클러치의 체결이 완료된 것으로 판단될 때까지 반복적으로 수행한다. 도 2의 S80에 의해 이와 같은 반복적인 수행이 이루어지게 된다.

즉, 클러치의 슬립이 소정수준 이하가 된 상태가 소정시간 이상 지속적으로 안정된다는 것은 클러치의 결합이 완료되어 발진제어가 완료되었다는 것을 의미하는 것으로서, 결과적으로 발진제어가 완료될 때까지 상기 모든 단계들을 반복적으로 수행하는 것이다.

따라서, 상기 클러치의 슬립에 대한 소정수준과 상기 소정시간은 클러치 결합이 완료되는 것으로 판단할 기준에 따라 설정될 수 있을 것이며, 예컨대 클러치 슬립은 50 내지 100RPM, 소정시간은 500 내지 2000ms 등과 같이 결정될 수 있을 것이다.

도 4를 참조하면, 상기한 바와 같은 제어를 수행할 수 있는 본 발명 DCT차량의 발진 컨트롤러(5)는, 가속페달 조작량을 대표하는 APS신호와, 엔진토크 및 엔진속도를 입력받는 입력부(51)와; 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량의 맵(52)과; 상기 입력부로부터 제공되는 가속페달 조작량에 따라 상기 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량의 맵에서 선택되는 목표엔진속도변화량과, 엔진의 회전관성모멘트를 곱한 값을 상기 입력부에서 제공되는 엔진토크에서 빼서 피드포워드 제어량을 산출하는 피드포워드산출부(53)와; 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도의 맵(54)과; 상기 입력부로부터 제공되는 가속페달 조작량에 따라 상기 목표엔진속도의 맵에서 선택되는 목표엔진속도에서 상기 입력부에서 제공되는 엔진속도를 빼서 제어오차를 산출하는 오차산출부(55)와; 상기 오차산출부로부터 제공된 제어오차에 따라 피이드백 제어량인 PDI제어량을 산출하는 PID제어량산출부(56)와; 상기 피드포워드산출부로부터의 피드포워드 제어량과 상기 PID제어량산출부로부터의 피드백 제어량을 합산하여 목표클러치토크를 산출하는 합산부(57)와; 상기 합산부에서 산출된 목표클러치토크에 따라 클러치액츄에이터를 제어하는 제어신호를 산출하는 제어구동부(59)를 포함하여 구성된다.

상기 합산부(57)와 제어구동부(59) 사이에는 상기 목표클러치토크의 변화율을 소정 수준으로 제한하는 레이트리미터(58)가 구비되어 있다.

상기와 같이 구성된 컨트롤러(5)는 상기한 바와 같은 본 발명의 제어방법을 수행할 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.

1; 클러치
3; 클러치액츄에이터
5; 컨트롤러
7; APS

Claims

운전자의 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량을 결정하는 단계와;
상기 목표엔진속도변화량에 따른 피드포워드 제어량을 계산하는 단계와;
운전자의 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도를 결정하는 단계와;
상기 목표엔진속도에 따른 피드백 제어량을 계산하는 단계와;
상기 피드포워드 제어량과 상기 피드백 제어량을 합산하여 목표클러치토크를 계산하는 단계와;
상기 목표클러치토크에 따라 클러치를 제어하는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 DCT차량의 발진 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 목표엔진속도변화량을 결정하는 단계는 컨트롤러가 운전자의 가속페달 조작량을 입력받아, 미리 구비되어 있는 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량 맵으로부터 목표엔진속도변화량을 선택하여 이루어지고;
상기 목표엔진속도를 결정하는 단계는 상기 컨트롤러가 운전자의 가속페달 조작량을 입력받아, 미리 구비되어 있는 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도 맵으로부터 목표엔진속도를 선택하여 이루어지며;
상기 피드포워드 제어량을 계산하는 단계, 상기 피드백 제어량을 계산하는 단계 및 상기 목표클러치토크를 계산하는 단계는 상기 컨트롤러가 수행하며;
상기 컨트롤러는 상기 계산된 목표클러치토크에 따라 클러치액츄에이터를 제어하여 상기 클러치를 제어하는 단계를 수행하는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 발진 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 피드포워드 제어량을 계산하는 단계는, 상기 목표엔진속도변화량에 엔진의 회전관성모멘트를 곱한 값을 현재의 엔진토크에서 빼서 구하는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 발진 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 피드백 제어량을 계산하는 단계는, 상기 목표엔진속도에서 현재의 엔진속도를 뺀 값을 제어오차로 하여 PID제어량을 구하는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 발진 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 목표클러치토크를 계산하는 단계와 클러치를 제어하는 단계 사이에는, 상기 클러치를 제어하는 단계에서 사용될 목표클러치토크의 변화율을 소정의 수준으로 제한하는 단계를 더 포함하여 구성된 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 발진 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 모든 단계들은 클러치의 슬립이 소정수준 이하인 상태가 소정시간 이상 지속되어 클러치의 체결이 완료된 것으로 판단될 때까지 반복적으로 수행하는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 발진 제어방법.
가속페달 조작량을 대표하는 APS신호와, 엔진토크 및 엔진속도를 입력받는 입력부와;
가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량의 맵과;
상기 입력부로부터 제공되는 가속페달 조작량에 따라 상기 가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도변화량의 맵에서 선택되는 목표엔진속도변화량과, 엔진의 회전관성모멘트를 곱한 값을 상기 입력부에서 제공되는 엔진토크에서 빼서 피드포워드 제어량을 산출하는 피드포워드산출부와;
가속페달 조작량에 따른 목표엔진속도의 맵과;
상기 입력부로부터 제공되는 가속페달 조작량에 따라 상기 목표엔진속도의 맵에서 선택되는 목표엔진속도에서 상기 입력부에서 제공되는 엔진속도를 빼서 제어오차를 산출하는 오차산출부와;
상기 오차산출부로부터 제공된 제어오차에 따라 피이드백 제어량인 PDI제어량을 산출하는 PID제어량산출부와;
상기 피드포워드산출부로부터의 피드포워드 제어량과 상기 PID제어량산출부로부터의 피드백 제어량을 합산하여 목표클러치토크를 산출하는 합산부와;
상기 합산부에서 산출된 목표클러치토크에 따라 클러치액츄에이터를 제어하는 제어신호를 산출하는 제어구동부;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 DCT차량의 컨트롤러.
청구항 7에 있어서,
상기 합산부와 제어구동부 사이에는 상기 목표클러치토크의 변화율을 소정 수준으로 제한하는 레이트리미터가 더 구비된 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 컨트롤러.