KR20190082608A

KR20190082608A - Dct 차량의 가속 제어 방법

Info

Publication number: KR20190082608A
Application number: KR1020180000420A
Authority: KR
Inventors: 김진성; 강동협
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-01-02
Filing date: 2018-01-02
Publication date: 2019-07-10
Also published as: CN109990083A; CN109990083B; US20190202461A1; US10556594B2; KR102476379B1

Abstract

본 발명은 컨트롤러가 운전자의 가속요구를 확인하였을 때, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 작은지 판단하는 가속상황판단단계; 상기 컨트롤러가 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 작은 상황으로부터 상기 가속요구에 의해 엔진속도가 상승하여 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 되었는지를 판단하는 속도도달판단단계; 상기 속도도달판단단계에서 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 확인되면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 유지하면서 엔진속도와 목표 변속단 입력축 속도의 차이인 슬립을 저감시키는 방향으로 결합측클러치를 피드백제어 하는 동기화단계; 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도와 동기된 상태가 안정되었는지를 확인하여 제어를 종료하는 가속발진완료단계를 포함하여 구성된다.

Description

DCT 차량의 가속 제어 방법{ACCELLERATING CONTROL METHOD FOR VEHICLE WITH DCT}

본 발명은 DCT(DUAL CLUTCH TRANSMISSION)를 탑재한 차량의 가속 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도보다 낮은 상태로부터 차량을 가속하는 제어 기술에 관한 것이다.

DCT가 탑재된 차량은 엔진으로부터의 동력을 두 개의 클러치를 통해 입력 받아 변속한 후 구동륜으로 제공하도록 구성되며, 두 클러치는 DCT 내에서 각각 별도의 입력축에 연결되어 각 입력축에 배정된 변속단들을 구현할 수 있도록 구성되며, 상기 두 입력축에 배정된 변속단들은 통상 일련의 변속단들 중 홀수단과 짝수단으로 구분되어, 어느 한 입력축은 홀수단들만을 구현하도록 구성되고 나머지 한 입력축은 짝수단들만을 구현할 수 있도록 구성된다.

업쉬프트(Upshift)는 일련의 변속단들 중 상위 변속단으로 변속이 이루어지는 것을 말하며, DCT의 경우 어느 한 입력축에 배정된 변속단인 N단으로 주행 중 상기 업쉬프트가 이루어진다는 것은 나머지 다른 한 입력축에 배정된 N+1단으로 변속이 이루어진다는 것을 의미한다.

이때, 현재 변속단인 N단을 구현하는 입력축에 연결된 클러치는 해제되면서 엔진으로부터 입력되는 토크를 줄여야 하고, 목표 변속단인 N+1단을 구현하는 입력축에 연결된 클러치는 체결되면서 엔진으로부터 입력되는 토크를 증가시켜야 한다.

변속 시, 상기와 같이 엔진으로부터 입력되는 토크를 줄이면서 해제되는 클러치를 '해방측클러치'라고 하고, 여기에 연결된 입력축을 '해방측입력축'이라고 하며, 상기 엔진으로부터 입력되는 토크를 증가시키도록 체결되는 클러치를 '결합측클러치'라고 하고, 여기에 연결된 입력축을 '결합측입력축' 또는 '목표 변속단 입력축'이라고 한다.

차량이 주행 중 감속하다가 운전자가 다시 가속페달을 밟아 가속의지를 나타내는 경우에, 가속 개시 시점의 엔진속도가 가속요구에 따른 목표 변속단 입력축 속도보다 낮은 경우에는 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 커지게 될 때, 충격이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 엔진토크를 강제적으로 저감시켰다가 결합측클러치 토크와 함께 상승시키는 제어를 수행하는데, 이와 같은 경우 엔진토크가 잠시 저감됨에 따라 차량의 가속지연감이 필연적으로 발생하게 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.

JP 5847514 B2 KR 10-1371745 B1 KR 10-1393882 B1

본 발명은 DCT 탑재 차량의 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도보다 낮은 상태로부터 운전자의 요구에 따른 가속이 필요한 상황에서, 가속 지연을 방지하여 신속한 응답성을 확보하면서도 충격이 발생하지 않도록 하여 차량의 가속감을 향상시킬 수 있도록 한 DCT 차량의 가속 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 DCT 차량의 가속 제어 방법은

컨트롤러가 운전자의 가속요구를 확인하였을 때, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 작은지 판단하는 가속상황판단단계;

엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 작은 상황으로부터 상기 가속요구에 의해 엔진속도가 상승하여 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 되었는지를 상기 컨트롤러가 판단하는 속도도달판단단계;

상기 속도도달판단단계에서 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 확인되면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 유지하면서 엔진속도와 목표 변속단 입력축 속도의 차이인 슬립을 저감시키는 방향으로 결합측클러치를 피드백제어 하는 동기화단계;

엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도와 동기된 상태가 안정되었는지를 확인하여 제어를 종료하는 가속발진완료단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 가속상황판단단계에서는, 가속페달센서가 오프상태로부터 온 상태로 전환됨에 의해 운전자의 가속요구를 확인하고, 상기 가속페달센서 신호가 온 상태로 되는 시점의 엔진속도와 목표 변속단 입력축 속도를 비교하도록 할 수 있다.

상기 속도도달판단단계 이후 상기 동기화단계 이전에는, 엔진속도가 상기 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 안정적으로 확보되었는지를 확인하기 위한 속도안정확인단계를 더 수행할 수 있다.

상기 속도안정확인단계는

상기 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도보다 소정의 기준상한속도 이상인 경우, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 안정적으로 확보된 것으로 판단하도록 할 수 있다.

상기 속도안정확인단계는

상기 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도를 기준으로 보다 큰 소정의 기준상한속도와 보다 작은 소정의 기준하한속도 사이를 유지한 유지시간이 소정의 기준시간 이상이 된 경우, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 안정적으로 확보된 것으로 판단하도록 할 수 있다.

상기 가속상황판단단계에서 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 작은 상태에서 운전자의 가속요구가 확인되면, 상기 컨트롤러는 상기 동기화단계 개시 전까지 결합측클러치 토크를 엔진토크와 클러치토크의 차이 및 가속페달센서 신호에 따라 점진적으로 상승시킬 수 있다.

상기 동기화단계 개시 전까지 결합측클러치 토크를 점진적으로 상승시킬 때, 상기 결합측클러치 토크는 다음의 수식

결합측클러치 토크(k)=결합측클러치 토크(k-1)+Δ토크(k),

Δ토크(k)=f(엔진토크(k-1)-결합측클러치 토크(k-1), APS신호)

으로 결정될 수 있다.

본 발명은 DCT 탑재 차량의 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도보다 낮은 상태로부터 운전자의 요구에 따른 가속이 필요한 상황에서, 가속 지연을 방지하여 신속한 응답성을 확보하면서도 충격이 발생하지 않도록 하여 차량의 가속감을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 제어방법을 적용할 수 있는 DCT 차량의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 DCT 차량의 가속 제어 방법의 실시 예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 제어방법을 설명한 그래프이다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT 차량의 구성을 예시한 것으로서, 엔진(E)의 동력은 DCT의 두 클러치(CL1, CL2)를 통해 두 입력축(I1, I2)에 선택적으로 제공되며, DCT에서 변속이 완료된 동력은 구동륜(W)으로 제공되도록 되어 있다.

컨트롤러(CLR)는 엔진 토크 등과 같은 정보를 공급받고 엔진(E)에 토크 저감 등과 같은 요청을 할 수 있도록 ECU(Engine Control Unit)에 연결되며, 상기 DCT의 두 클러치를 제어하는 클러치액츄에이터(CA)와 DCT의 기어 치합 상태를 바꾸는 기어액츄에이터(GA)를 제어하도록 연결된다.

상기 컨트롤러(CLR)는 가속페달센서(APS)의 신호를 입력 받도록 구성되며, 상기 DCT의 각 입력축(I1, I2)의 회전속도 등을 입력 받을 수 있도록 구성된다.

상기 두 클러치는 변속 시에, 현재 변속단을 구현하고 있던 것과 새로운 목표 변속단을 구현하는 데에 사용되는 것으로 구분할 수 있는 바, 이하에서는 현재 변속단을 구현하고 있다가 변속의 진행에 따라 해제되어야 하는 클러치를 '해방측클러치'라고 하고, 목표 변속단을 구현하기 위해 점차 결합되는 클러치를 '결합측클러치'라고 하기로 한다.

또한, 상기한 클러치의 구분에 따라, 상기 해방측클러치가 연결된 입력축을 해방측입력축, 결합측클러치가 연결된 입력축을 결합측입력축이라고 한다.

또한, 이하에서 '목표 변속단 입력축 속도'란 목표 변속단의 변속기어가 체결되었을 때, 해당 목표 변속단의 구현에 사용되는 입력축의 회전속도를 의미하는 바, 결합측입력축 속도와 동일하다.

도 2를 참조하면, 본 발명 DCT 차량의 가속 제어 방법의 실시 예는, 컨트롤러(CLR)가 운전자의 가속요구를 확인하였을 때, 엔진속도(Ne)가 목표 변속단 입력축 속도(Ni) 보다 작은지 판단하는 가속상황판단단계(S10); 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 작은 상황으로부터 상기 가속요구에 의해 엔진속도가 상승하여 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 되었는지를 상기 컨트롤러가 판단하는 속도도달판단단계(S30); 상기 속도도달판단단계(S30)에서 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 확인되면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 유지하면서 엔진속도와 목표 변속단 입력축 속도의 차이인 슬립을 저감시키는 방향으로 결합측클러치를 피드백제어 하는 동기화단계(S50); 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도와 동기된 상태가 안정되었는지를 확인하여 제어를 종료하는 가속발진완료단계(S60)를 포함하여 구성된다.

상기 가속상황판단단계(S10)에서는, 가속페달센서가 오프상태로부터 온 상태로 전환됨에 의해 운전자의 가속요구를 확인하고, 상기 가속페달센서 신호가 온 상태로 되는 시점의 엔진속도와 목표 변속단 입력축 속도를 비교하여, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도보다 낮은지를 판단한다.

상기 가속상황판단단계(S10)에서 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 작은 상태에서 운전자의 가속요구가 확인되면, 상기 컨트롤러는 상기 동기화단계(S50) 개시 전까지 결합측클러치 토크를 엔진토크와 클러치토크의 차이 및 가속페달센서 신호에 따라 점진적으로 상승시키는 클러치토크점증단계(S20)를 수행한다.

이때, 상기 결합측클러치 토크는 다음의 수식에 따라 결정할 수 있다.

결합측클러치 토크(k)=결합측클러치 토크(k-1)+Δ토크(k),

Δ토크(k)=f(엔진토크(k-1)-결합측클러치 토크(k-1), APS신호)

여기서 k는 컨트롤러의 제어사이클 인덱스로서, k가 이번 제어사이클을 나타내고, k-1은 직전 제어사이클을 의미한다.

즉, 상기 결합측클러치 토크는 점진적으로 상승하도록 제어되는데, 그 상승폭은 직전 제어사이클의 엔진토크와 결합측클러치 토크의 차이와 APS 신호로 나타나는 운전자의 가속페달 조작량에 따라 조절되며, 운전자의 가속페달 조작에 따른 가급적 신속한 엔진속도의 상승은 허용하고 충격을 발생하지 않는 범위 내에서 결합측클러치 토크가 상승되도록, 다수의 실험 및 해석에 의해 미리 맵으로 준비해 두거나, 함수관계로 설정하여 둔 것을 이용하여 결정하도록 하는 것이다.

따라서, 본 발명은 차량이 감속하고 있는 상황 중에 운전자가 가속페달을 밟아 차량의 가속을 요구하는 상황과 같이 APS 신호가 오프 상태로부터 온 되었을 때, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도보다 낮은 상태이면, 종래와 같이 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도를 넘어설 때까지 결합측클러치 토크를 증가시키지 않고 있다가 엔진토크를 강제로 저감시킨 후 결합측클러치토크와 함께 상승시키는 제어를 수행하지 않고, 바로 결합측클러치 토크를 상승시키기 시작하며, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 이상이 되면, 엔진토크를 유지하면서 슬립을 저감시키는 제어를 통해 결합측클러치를 완전히 체결시킴으로써, 구동륜으로 보다 빠른 시간 내에 보다 많은 엔진토크를 전달하여 차량의 가속 지연을 방지하고 신속한 가속 응답성을 확보하는 것이다.

본 실시예에서, 상기 속도도달판단단계(S30) 이후 상기 동기화단계(S50) 이전에는, 엔진속도가 상기 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 안정적으로 확보되었는지를 확인하기 위한 속도안정확인단계(S40)를 더 수행하도록 한다.

상기 속도안정확인단계(S40)는 상기 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도보다 소정의 기준상한속도 이상인 경우, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 안정적으로 확보된 것으로 판단하도록 할 수 있다.

여기서, 상기 기준상한속도는 상기 취지에 따라 실험 및 해석에 의해 미리 결정되는 것으로, 예컨대 50RPM 등과 같이 설정될 수 있을 것이다.

상기 속도안정확인단계(S40)는 상기 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도를 기준으로 보다 큰 소정의 기준상한속도와 보다 작은 소정의 기준하한속도 사이를 유지한 유지시간이 소정의 기준시간 이상이 된 경우, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 안정적으로 확보된 것으로 판단하도록 할 수 있다.

즉, 상기 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 기준상한속도 이상으로 상승하지는 않았지만, 상기 목표 변속단 입력축 속도를 기준으로 상측으로는 상기 기준상한속도 하측으로는 상기 기준하한속도 사이의 속도 범위 내에서 벗어나지 않고 유지한 유지시간이 상기 기준시간 이상 지속된다는 것은 엔진속도가 안정되게 상승되었음을 나타내는 것으로 볼 수 있으므로, 이러한 경우도 상기 동기화단계(S50)로 넘어갈 수 있는 정도로 엔진속도가 안정되게 상승된 상태로 판단하도록 하는 것이다.

따라서, 상기 기준상한속도와 기준하한속도는 상기한 바와 같은 취지에 따라 적절한 값으로 실험 및 해석에 의해 결정될 수 있으며, 예컨대 각각 50RPM, -50RPM 등으로 설정될 수 있을 것이다.

참고로, 본 실시예에서는 상기 속도안정확인단계(S40)를 수행하는 두 가지 예를 모두 사용하고 있다.

상기 동기화단계(S50)에서는 엔진토크를 APS에 따라 결정된 토크로 유지하고, 종래와 같이 엔진토크를 강제로 저감시키지 않는다. 또한, 결합측클러치 토크는 엔진속도와 목표 변속단 입력축 속도의 차이인 슬립이 점진적으로 저감하도록 제어 하는 바, 미리 목표 슬립변화율을 정하고, 이에 따라 슬립이 점차 감소하도록 결합측클러치 토크를 피드백 제어하는 방식으로 구현할 수 있다.

상기 가속발진완료단계(S60)는 도 2에 예시된 바와 같이 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도와 동기된 상태를 제어사이클을 반복하면서 누적한 타임카운트가 소정의 설정값을 초과하면 동기 상태가 안정된 것으로 판단하고 본 발명의 제어를 종료하도록 구성된다.

물론, 상기 설정값은 결합측클러치 토크가 충분히 상승하여 엔진속도가 목표 변속단 속도와 동기된 상태가 안정적으로 유지됨이 확실하다고 판단할 수 있는 수준으로 적절히 설정하는 것이 바람직하다.

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, CL2; 클러치
I1, I2; 입력축
W; 구동륜
CLR; 컨트롤러
ECU; Engine Control Unit
CA; 클러치액츄에이터
GA; 기어액츄에이터
APS; 가속페달센서
S10; 가속상황판단단계
S20; 클러치토크점증단계
S30; 속도도달판단단계
S40; 속도안정확인단계
S50; 동기화단계
S60; 가속발진완료단계

Claims

컨트롤러가 운전자의 가속요구를 확인하였을 때, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 작은지 판단하는 가속상황판단단계;
상기 컨트롤러가 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 작은 상황으로부터 상기 가속요구에 의해 엔진속도가 상승하여 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 되었는지를 판단하는 속도도달판단단계;
상기 속도도달판단단계에서 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 확인되면, 상기 컨트롤러가 엔진토크를 유지하면서 엔진속도와 목표 변속단 입력축 속도의 차이인 슬립을 저감시키는 방향으로 결합측클러치를 피드백제어 하는 동기화단계;
엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도와 동기된 상태가 안정되었는지를 확인하여 제어를 종료하는 가속발진완료단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 가속 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 가속상황판단단계에서는, 가속페달센서가 오프상태로부터 온 상태로 전환됨에 의해 운전자의 가속요구를 확인하고, 상기 가속페달센서 신호가 온 상태로 되는 시점의 엔진속도와 목표 변속단 입력축 속도를 비교하는 것
을 특징으로 하는 DCT 차량의 가속 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 속도도달판단단계 이후 상기 동기화단계 이전에는, 엔진속도가 상기 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 안정적으로 확보되었는지를 확인하기 위한 속도안정확인단계를 더 수행하는 것
을 특징으로 하는 DCT 차량의 가속 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 속도안정확인단계는
상기 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도보다 소정의 기준상한속도 이상인 경우, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 안정적으로 확보된 것으로 판단하는 것
을 특징으로 하는 DCT 차량의 가속 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 속도안정확인단계는
상기 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도를 기준으로 보다 큰 소정의 기준상한속도와 보다 작은 소정의 기준하한속도 사이를 유지한 유지시간이 소정의 기준시간 이상이 된 경우, 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 이상인 상태가 안정적으로 확보된 것으로 판단하는 것
을 특징으로 하는 DCT 차량의 가속 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 가속상황판단단계에서 엔진속도가 목표 변속단 입력축 속도 보다 작은 상태에서 운전자의 가속요구가 확인되면, 상기 컨트롤러는 상기 동기화단계 개시 전까지 결합측클러치 토크를 엔진토크와 클러치토크의 차이 및 가속페달센서 신호에 따라 점진적으로 상승시키는 것
을 특징으로 하는 DCT 차량의 가속 제어 방법.
청구항 6에 있어서
상기 동기화단계 개시 전까지 결합측클러치 토크를 점진적으로 상승시킬 때, 상기 결합측클러치 토크는 다음의 수식
결합측클러치 토크(k)=결합측클러치 토크(k-1)+Δ토크(k),
Δ토크(k)=f(엔진토크(k-1)-결합측클러치 토크(k-1), APS신호)
으로 결정되는 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 가속 제어 방법.