KR20190066417A - Dct 차량의 변속제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 DCT 차량의 변속제어방법은 제어부가 차량의 타력주행 중 하향변속이 요구되어, 하향 변속단기어인 N-1단기어의 치합이 완료되는지 확인하는 단계; 상기 확인단계 수행결과, 상기 N-1단기어의 치합이 완료될 경우, 상기 제어부가 차량의 감속도에 기반하여 차속이 N-2단 변속패턴이 요구하는 차속에 도달하는데 소요되는 소요시간을 예측하는 단계; 상기 예측단계 후, 상기 제어부가 예측된 소요시간에서 기설정된 설정이너셔페이즈시간을 감산하여 목표토크페이즈시간을 산출하는 단계; 상기 산출단계 후, 상기 제어부가 목표토크페이즈시간을 기설정된 설정토크페이즈시간과 비교하는 단계; 상기 비교단계 수행결과, 상기 목표토크페이즈시간이 설정토크페이즈시간보다 작을 경우, 상기 제어부가 목표토크페이즈시간 동안 해방측클러치를 해제하면서 결합측클러치를 체결하는 토크핸드오버제어를 수행하는 제1수행단계; 및 상기 제1수행단계 후, 상기 제어부가 엔진속도가 N-1단 목표동기속도에 동기된다고 판단될 경우, N단기어를 해제하고, N-2단기어를 치합하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

DCT 차량의 변속제어방법 {METHOD FOR CONTROLLING SHIFTING OF DCT VEHICLE}

본 발명은 파워 오프 다운시프트 상황에서 차량 감속이 발생할 경우에 신속하게 다운시프트를 예측하여 수행함으로써, 추후에 있을 재가속 상황에서의 가속감을 확보하는 DCT 차량의 변속제어방법에 관한 것이다.

DCT(Dual Clutch Transmission)는 두 클러치에 각각 연결되는 두 입력축을 구비하고, 이들 두 입력축에 설치되는 변속단기어들의 배치를 홀수측과 짝수측으로 양분하여 배치함으로써, 두 입력축 중 하나는 홀수단의 변속단을 구현하고, 나머지 하나는 짝수단 변속단을 구현하도록 마련된다.

이러한 DCT는 임의의 어느 변속단에서 순차적으로 다음 변속단으로 변속하는 경우에, 현재의 변속단 기어가 결합되어 있는 한 입력축에 연결된 클러치를 해제하면서, 순차적인 다음 변속단기어가 결합되어 있는 다른 입력축에 연결된 클러치를 체결하면서 변속이 이루어지도록 한다.

이에 따라 변속시 구동륜으로 전달되는 토크가 완전히 단절되는 것을 방지하면서 변속이 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.

일반적으로 DCT 차량에서 다운시프트 변속은, 해방측클러치토크가 체결측클러치토크로 전환되는 토크페이즈(Torque Phase) 구간 이후, 엔진회전수가 체결측입력축 속도와 동기되는 이너셔페이즈(Inertia Phase) 구간을 거치면서 이루어진다.

한편, 차량 운전 중 가속페달을 뗀 파워 오프(Power off) 상황에서는 차속이 감소하면서 자연스럽게 하향변속이 수행되는데, 이러한 다운시프트는 차속과 APS값에 기반한 변속패턴에 따라 수행되기 때문에 운전자의 브레이크 조작과 같은 급격한 감속이 발생할 경우에 신속하게 다운시프트를 구현할 수 없게 된다.

이에 따라, 운전자에 의해 재가속 진행될 때, 고단기어가 치합된 상태에서 가속이 수행되는데 이때, 낮은 고단기어비에 의해 가속감이 저하되는 현상이 발생하게 된다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR10-1996-0037452 A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 파워 오프 다운시프트(Power Off Downshift) 상황에서 차량의 감속도에 따라 추가적인 하향변속이 예측될 경우 최대한 신속하게 다운시프트를 수행함으로써, 차량의 재가속 성능을 확보하는 DCT 차량의 변속제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 DCT 차량의 변속제어방법은 제어부가 차량의 타력주행 중 하향변속이 요구되어, 하향 변속단기어인 N-1단기어의 치합이 완료되는지 확인하는 단계; 상기 확인단계 수행결과, 상기 N-1단기어의 치합이 완료될 경우, 상기 제어부가 차량의 감속도에 기반하여 차속이 N-2단 변속패턴이 요구하는 차속에 도달하는데 소요되는 소요시간을 예측하는 단계; 상기 예측단계 후, 상기 제어부가 예측된 소요시간에서 기설정된 설정이너셔페이즈시간을 감산하여 목표토크페이즈시간을 산출하는 단계; 상기 산출단계 후, 상기 제어부가 목표토크페이즈시간을 기설정된 설정토크페이즈시간과 비교하는 단계; 상기 비교단계 수행결과, 상기 목표토크페이즈시간이 설정토크페이즈시간보다 작을 경우, 상기 제어부가 목표토크페이즈시간 동안 해방측클러치를 해제하면서 결합측클러치를 체결하는 토크핸드오버제어를 수행하는 제1수행단계; 및 상기 제1수행단계 후, 상기 제어부가 엔진속도가 N-1단 목표동기속도에 동기된다고 판단될 경우, N단기어를 해제하고, N-2단기어를 치합하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 비교단계 수행결과, 상기 목표토크페이즈시간이 설정토크페이즈시간 이상일 경우, 상기 제어부가 설정토크페이즈시간동안 토크핸드오버제어를 수행하는 제2수행단계;를 더 포함하고, 상기 제2수행단계 후, 상기 제어부는 상기 치합단계를 실시하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 설정이너셔페이즈시간은 엔진속도, N-1단 목표동기속도 및 목표엔진각가속도에 기반하여 산출된 값인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 치합단계에서, 상기 제어부는 엔진각가속도가 상기 목표엔진각가속도에 도달하도록 클러치토크를 피드백제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 치합단계에서, 상기 제어부는 제1설정시간동안 엔진속도와 N-1단 목표동기속도의 차이가 설정속도 미만일 경우에, 엔진속도가 N-1단 목표동기속도에 동기된다고 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 치합단계 후, 상기 제어부가 차속이 N-2단 변속패턴이 요구하는 차속에 도달하거나, N-2단기어 치합이 시작된 이후 제2설정시간이 경과할 경우, N-2단 변속을 시작하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 DCT 차량의 변속제어방법에 따르면, DCT 차량이 타력주행 중인 상태에서 브레이크 조작에 의해 감속도가 증가할 경우, 연속적인 다운시프트 상황을 예측하여 신속하게 하향변속을 수행하는데, 빠른 하향변속으로 인해 차량 재가속시 가속 지연감이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 차량의 변속제어방법을 도시한 순서도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 차량의 구조를 간략히 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 DCT 차량의 변속제어에 따른 차량 상태를 도시한 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 차량의 변속패턴을 도시한 그래프이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 DCT 차량의 변속제어방법에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 차량의 변속제어방법을 도시한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 차량의 구조를 간략히 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 DCT 차량의 변속제어방법은 제어부(115)가 차량의 타력주행 중 하향변속이 요구되어, 하향 변속단기어인 N-1단기어의 치합이 완료되는지 확인하는 단계(S10); 상기 확인단계(S10) 수행결과, 상기 N-1단기어의 치합이 완료될 경우, 상기 제어부(115)가 차량의 감속도에 기반하여 차속이 N-2단 변속패턴이 요구하는 차속에 도달하는데 소요되는 소요시간(A)을 예측하는 단계(S20); 상기 예측단계(S20) 후, 상기 제어부(115)가 예측된 소요시간(A)에서 기설정된 설정이너셔페이즈시간(C)을 감산하여 목표토크페이즈시간(B)을 산출하는 단계(S30); 상기 산출단계(S30) 후, 상기 제어부(115)가 목표토크페이즈시간(B)을 기설정된 설정토크페이즈시간(B')과 비교하는 단계(S40); 상기 비교단계(S40) 수행결과, 상기 목표토크페이즈시간(B)이 설정토크페이즈시간(B')보다 작을 경우, 상기 제어부(115)가 목표토크페이즈시간(B)동안 해방측클러치를 해제하면서 결합측클러치를 체결하는 토크핸드오버(Torque hand over)제어를 수행하는 제1수행단계(S50); 및 상기 제1수행단계(S50) 후, 상기 제어부(115)가 엔진속도가 N-1단 목표동기속도에 동기된다고 판단될 경우, N단기어를 해제하고, N-2단기어를 치합하는 단계(S70);를 포함할 수 있다.

본 발명의 DCT 차량은 엔진(100)을 주동력원으로 하고, 엔진(100)과 차동장치 사이를 연결하는 변속기(110)로 구성된다. 여기서, 변속기(110)는 DCT(Dual Clutch Transmission)으로써 2개의 클러치와 기어박스로 구성된다. 상기 제어부(115)는 변속기(110) 내부에 구비된 2개의 클러치를 체결/해제제어하고, 기어박스 내부의 변속단기어 체결을 제어하는 TCU(Transmission Control Unit)일 수 있다. 이러한 제어부(115)는 엔진(100)을 제어하는 ECU(Engine Control Unit)과 통신하여 데이터를 주고 받도록 마련될 수 있다.

본 발명에서 상기 제어부(115)는 먼저 APS(Accelerator Position Sensor)를 통해 가속페달 답입량을 센싱하고, 차속센서를 통해 차속을 센싱하여, 차량이 가속페달을 뗀 상태에서 전진하는 타력주행 상태인지를 판단한다. 설명의 편의를 위해 차량은 N단으로 주행중이라 설명한다.

차량이 N단으로 타력주행 중인 상태라면, 차속이 점진적으로 줄어들면서 N-1단 변속패턴이 요구하는 차속과 인접해진다. 이때, 제어부(115)는 변속기(110) 기어박스 내부의 N-1단기어를 예치합함으로써 예측되는 다운시프트(Downshift)에 대비한다. 이후 차속이 N-1단 변속패턴이 요구하는 차속에 도달하면 차량의 다운시프트를 실시한다.

이때, 제어부(115)는 가속도센서를 통해 차량의 감속도 정보를 수신하고, 차량의 감속도 및 차속에 기반하여, 차속이 연속되는 하향변속패턴인 N-2단 변속패턴이 요구하는 차속에 도달하는데 소요되는 소요시간(A)을 산출할 수 있다.

여기서, 감속도는 차속을 미분한 값으로써, 차속이 N-2단 변속패턴으로 수렴하는 속도라 정의할 수 있다. 따라서, 감속도가 클수록 소요시간(A)이 짧게 예측될 것이다.

상기 제어부(115)는 예측된 소요시간(A)을 기설정된 설정이너셔페이즈시간(C)으로 감산함으로써 목표토크페이즈시간(B)을 산출한다(S30).

도 3은 본 발명의 DCT 차량의 변속제어에 따른 차량 상태를 도시한 그래프이다. 일반적으로 DCT 차량의 하향변속은 도 3에 도시된 바와 같이 해방측 클러치토크가 저하되면서 체결측 클러치토크가 상승하는 토크핸드오버(Torque hand over)제어가 발생하는 토크페이즈(Torque Phase) 구간과 이후에 엔진속도가 목표단 엔진속도로 상승하는 이너셔페이즈(Inertia Phase) 구간이 발생한다.

상기 설정이너셔페이즈시간(C)은 이너셔페이즈(Inertia Phase)구간이 시작되는 시점으로부터 엔진속도가 기설정된 목표엔진각가속도(dSlip/dt) 기울기로 상승하여 목표로 하는 N-1단 목표동기속도에 도달하는 시점까지 소요되는 시간을 의미한다.

따라서, 상기 설정이너셔페이즈시간(C)는 엔진속도, N-1단 목표동기속도 및 목표엔진각가속도에 기반하여 산출된다.

상기 제어부(115)가 예측단계(S20)를 통해 예측된 소요시간(A)을 상기 설정이너셔페이즈시간(C)으로 감산하면, 도 3에 도시된 바와 같이 토크페이즈(Torque Phase) 구간이 수행되어야 하는 시간을 산출되는데, 본 발명은 이를 목표토크페이즈시간(B)이라 칭한다.

하지만, 일반적인 DCT 차량은 지나치게 짧은 시간동안 토크페이즈(Torque Phase)를 수행할 경우에, 엔진속도가 급격히 상승하거나 변속충격이 발생하여 변속감이 저하되는 것을 방지하기 위해 안정적으로 토크페이즈(Torque Phase)를 수행하도록 설정토크페이즈시간(B')을 기설정한다.

따라서, 제어부(115)는 산출단계(S30)를 통해서 산출한 목표토크페이즈시간(B)과 설정토크페이즈시간(B')을 비교하여 목표토크페이즈시간(B)이 더 짧다면 실제 토크페이즈(Torque Phase) 구간 동안의 토크핸드오버제어를 목표토크페이즈시간(B) 내에 수행함으로써 변속감을 희생하더라도 신속한 다운시프트(Downshift)를 실행할 수 있다(S50).

하지만, 물론 토크페이즈(Torque Phase)구간에 소요되는 시간이 짧다하더라도 차량이 파워 오프(Power off) 상태이기 때문에 엔진속도가 급격히 상승하는 등의 큰 변속충격이 발생하지는 않을 것이다.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1수행단계(S50)를 수행한 후, 이너셔페이즈(Inertia Phase)가 시작되고 엔진속도가 N-1단 목표동기속도에 동기되어 이너셔페이즈(Inertia Phase)가 완료된다면 상기 제어부(115)가 기체결된 N단기어를 해제하고, N-2단기어를 예치합함으로써, 연속되는 다운시프트 상황을 신속하게 대비할 수 있다(S70).

한편, 본 발명은 상기 비교단계(S40) 수행결과, 상기 목표토크페이즈시간(B)이 설정토크페이즈시간(B') 이상일 경우, 상기 제어부(115)가 설정토크페이즈시간(B')동안 토크핸드오버제어를 수행하는 제2수행단계(S60);를 더 포함할 수 있다.

즉, 운전자가 차량의 감속을 수행하지 않아 감속도가 낮은 경우라면, 차속이 N-2단 변속패턴에 도달하는데 소요되는 소요시간(A)이 증가하여 목표토크페이즈시간(B)이 크게 산출될 수 있다.

따라서, 상기 제어부(115)는 목표토크페이즈시간(B)이 설정토크페이즈시간(B') 이상일 경우에는 설정토크페이즈시간(B') 동안 토크핸드오버제어를 수행함으로써, 토크페이즈 구간에 소요되는 시간이 지나치게 증가하는 것을 방지하면서도 주행 변속감을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 치합단계(S70)에서, 상기 제어부(115)는 엔진각가속도가 상기 목표엔진각가속도(dSlip/dt)에 도달하도록 클러치토크를 피드백제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

따라서, 이너셔페이즈(Inertia Phase) 구간에서 엔진속도가 목표엔진각가속도(dSlip/dt)로 상승하여 설정이너셔페이즈시간(C)에 오차가 발생하는 것을 최소화할 수 있다.

아울러, 상기 치합단계(S70)에서, 상기 제어부(115)는 제1설정시간동안 엔진속도와 N-1단 목표동기속도의 차이가 설정속도 미만일 경우에, 엔진속도가 N-1단목표엔진속도에 동기된다고 판단할 수 있다.

상기 설정속도는 엔진속도와 N-1단 목표동기속도의 차이가 크게 발생하지 않는다고 판단하여 동기가 완료된다고 판단할 수 있는 시점에서의 속도차로 설정될 수 있다. 특히, 제1설정시간동안 설정속도 미만인지를 판단함으로써, 엔진속도가 N-1단 목표동기속도에 안정적으로 수렴할 경우에만 엔진속도동기가 완료된 것이라 판단한다.

한편, 본 발명은 상기 치합단계(S70) 후, 상기 제어부(115)가 차속이 N-2단 변속패턴이 요구하는 차속에 도달하거나, N-2단기어 치합이 시작된 이후 제2설정시간이 경과할 경우, N-2단 변속을 시작하는 단계(S80);를 더 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 DCT 차량의 변속패턴을 도시한 그래프이다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명은 타력주행 상황이기 때문에 APS센싱값이 0일 것이고, 차속이 점진적으로 저하되면서 하향변속이 실시된다.

상술한 치합단계(S70)를 통해 N-2단기어를 예치합한 상태라면, 차속이 N-2단 변속패턴에 설정된 차속에 도달할 때 N-2단 변속을 실시함으로써 신속하게 다운시프트를 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 DCT 차량의 변속제어방법에 따르면, DCT 차량이 타력주행 중인 상태에서 브레이크 조작에 의해 감속도가 증가할 경우, 연속적인 다운시프트 상황을 예측하여 신속하게 하향변속을 수행하는데, 빠른 하향변속으로 인해 차량 재가속시 가속 지연감이 발생하는 것을 방지할 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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S10: 확인단계
S20: 예측단계
S30: 산출단계
S40: 비교단계
S50: 제1수행단계
S60: 제2수행단계
S70: 치합단계
S80: 시작단계
100: 엔진
105: ECU
110: 변속기
115: 제어부

Claims (6)

1. 제어부가 차량의 타력주행 중 하향변속이 요구되어, 하향 변속단기어인 N-1단기어의 치합이 완료되는지 확인하는 단계;
   상기 확인단계 수행결과, 상기 N-1단기어의 치합이 완료될 경우, 상기 제어부가 차량의 감속도에 기반하여 차속이 N-2단 변속패턴이 요구하는 차속에 도달하는데 소요되는 소요시간을 예측하는 단계;
   상기 예측단계 후, 상기 제어부가 예측된 소요시간에서 기설정된 설정이너셔페이즈시간을 감산하여 목표토크페이즈시간을 산출하는 단계;
   상기 산출단계 후, 상기 제어부가 목표토크페이즈시간을 기설정된 설정토크페이즈시간과 비교하는 단계;
   상기 비교단계 수행결과, 상기 목표토크페이즈시간이 설정토크페이즈시간보다 작을 경우, 상기 제어부가 목표토크페이즈시간 동안 해방측클러치를 해제하면서 결합측클러치를 체결하는 토크핸드오버제어를 수행하는 제1수행단계; 및
   상기 제1수행단계 후, 상기 제어부가 엔진속도가 N-1단 목표동기속도에 동기된다고 판단될 경우, N단기어를 해제하고, N-2단기어를 치합하는 단계;를 포함하는 DCT 차량의 변속제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 비교단계 수행결과, 상기 목표토크페이즈시간이 설정토크페이즈시간 이상일 경우, 상기 제어부가 설정토크페이즈시간동안 토크핸드오버제어를 수행하는 제2수행단계;를 더 포함하고,
   상기 제2수행단계 후, 상기 제어부는 상기 치합단계를 실시하는 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속제어방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 설정이너셔페이즈시간은 엔진속도, N-1단 목표동기속도 및 목표엔진각가속도에 기반하여 산출된 값인 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속제어방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 치합단계에서, 상기 제어부는 엔진각가속도가 상기 목표엔진각가속도에 도달하도록 클러치토크를 피드백제어하는 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속제어방법.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 치합단계에서, 상기 제어부는 제1설정시간동안 엔진속도와 N-1단 목표동기속도의 차이가 설정속도 미만일 경우에, 엔진속도가 N-1단 목표동기속도에 동기된다고 판단하는 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속제어방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 치합단계 후, 상기 제어부가 차속이 N-2단 변속패턴이 요구하는 차속에 도달하거나, N-2단기어 치합이 시작된 이후 제2설정시간이 경과할 경우, N-2단 변속을 시작하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속제어방법.

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