KR20200105605A

KR20200105605A - Dct 차량의 변속 제어방법

Info

Publication number: KR20200105605A
Application number: KR1020190024313A
Authority: KR
Inventors: 조성현; 허환
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-09-08
Also published as: US10800421B2; DE102019121883A1; DE102019121883B4; US20200276976A1

Abstract

본 발명은 파워온 업쉬프트가 개시되면, 컨트롤러가 토크 페이즈를 수행할 목표시간 동안, 해방측 클러치를 점진적으로 해제하고, 엔진 토크를 기본 엔진 토크 이상으로 점진적으로 증가시키며, 상기 엔진 토크의 증가와 차속에 따라 결합측 클러치 토크를 증가시키고; 상기 해방측 클러치의 해제가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 결합측 클러치 토크를 상기 기본 엔진 토크와 같아지도록 점진적으로 감소시키면서, 상기 엔진 토크를 저감시켜서, 엔진 속도가 결합측 클러치 속도와 동기되도록 이너셔 페이즈를 수행한다.

Description

DCT 차량의 변속 제어방법{SHIFT CONTROL METHOD FOR VEHICLE WITH DCT}

본 발명은 DCT(Dual Clutch Transmission)가 탑재된 차량의 변속 제어에 관한 기술이다.

POWER ON UPSHIFT는 운전자가 가속페달을 조작하여 차량이 가속됨에 따라 저단에서 고단으로 변속이 이루어지는 과정이다.

이때, 엔진으로부터 구동륜으로 전달되는 동력은 큰 기어비를 통해 전달되는 상태로부터 작은 기어비를 통해 전달되는 상태로 변화하게 되며, 이와 같이 변속에 의한 기어비의 변화에 의해, 차량의 구동륜으로 전달되는 토크는 낮아지게 되고, 이는 운전자가 느끼는 가속감이 낮아지게 하는 원인이 되며, 이렇게 운전자가 느끼는 가속 저하의 느낌을 "SAG 감"이라고 한다.

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 1020180030305 A

본 발명은 DCT를 탑재한 차량에서 파워온 업쉬프트 시에, 기어비의 변화에 따른 가속감 저하 현상을 저감시켜서 운전자가 지속적인 가속감을 느낄 수 있도록 하여 변속감을 향상시킴으로써, 궁극적으로 차량의 상품성을 증대시킬 수 있도록 한 DCT 차량의 변속 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

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

컨트롤러가 파워온 업쉬프트가 개시되었는지 판단하는 개시판단단계와;

상기 컨트롤러가 토크 페이즈를 수행할 목표시간 동안, 해방측 클러치를 점진적으로 해제하고, 엔진 토크를 기본 엔진 토크로부터 현재단과 목표단 사이의 기어비 차이를 고려한 보정 엔진 토크로 증가시키며, 상기 보정 엔진 토크와 차속을 고려하여 결정되는 결합측 클러치 토크로 결합측 클러치를 제어하는 핸드오버단계와;

상기 핸드오버단계가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 핸드오버단계 완료시의 상기 보정 엔진 토크와 상기 결합측 클러치 토크의 차이인 토크갭을 고려하여 상기 결합측 클러치를 제어하면서, 상기 엔진 토크를 저감시켜서, 엔진 속도가 결합측 클러치 속도와 동기되도록 이너셔 페이즈를 수행하는 동기화단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 개시판단단계에서는 목표단의 기어 치합이 완료되었는지를 추가로 확인하고;

상기 핸드오버단계는 상기 개시판단단계에서 파워온 업쉬프트가 개시되었고, 목표단의 기어 치합이 완료된 것으로 판단되는 경우에 개시하도록 할 수 있다.

상기 핸드오버단계에서, 상기 보정 엔진 토크는

상기 기본 엔진 토크에 현재단 기어비를 곱한 것과 상기 기본 엔진 토크에 목표단 기어비를 곱한 것의 차이를 상기 목표단 기어비로 나누고, 그 결과에 상기 토크 페이즈의 진행율을 곱한 것을 상기 기본 엔진 토크에 더하여 결정하도록 할 수 있다.

상기 보정 엔진 토크는

상기 기본 엔진 토크에 현재단 기어비를 곱한 것과 상기 기본 엔진 토크에 목표단 기어비를 곱한 것의 차이를 상기 목표단 기어비로 나누고, 그 결과에 상기 토크 페이즈의 진행율과, 상기 기본 엔진 토크와 목표단에 따라 결정되는 보정팩터를 곱한 것을 상기 기본 엔진 토크에 더하여 결정하도록 할 수 있다.

상기 핸드오버단계에서 상기 결합측 클러치 토크는

차속과, 상기 보정 엔진 토크에 따른 상기 결합측 클러치 토크의 관계를 설정해 둔 맵으로부터 결정되도록 할 수 있다.

상기 동기화단계에서 상기 결합측 클러치 토크는

직전 제어사이클에서의 보정 엔진 토크에서 상기 토크갭을 차감한 것에 램프다운토크를 더한 것과, 상기 기본 엔진 토크에서 상기 토크갭을 차감한 것 중 큰 값으로 결정되도록 할 수 있다.

상기 동기화단계에서

상기 엔진 토크는 상기 기본 엔진 토크 미만으로 저감시키도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 DCT 차량의 변속 제어방법은,

파워온 업쉬프트가 개시되면, 컨트롤러가 토크 페이즈를 수행할 목표시간 동안, 해방측 클러치를 점진적으로 해제하고, 엔진 토크를 기본 엔진 토크 이상으로 점진적으로 증가시키며, 상기 엔진 토크의 증가와 차속에 따라 결합측 클러치 토크를 증가시키고;

상기 해방측 클러치의 해제가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 결합측 클러치 토크를 상기 기본 엔진 토크와 같아지도록 점진적으로 감소시키면서, 상기 엔진 토크를 저감시켜서, 엔진 속도가 결합측 클러치 속도와 동기되도록 이너셔 페이즈를 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 DCT를 탑재한 차량에서 파워온 업쉬프트 시에, 기어비의 변화에 따른 가속감 저하 현상을 저감시켜서 운전자가 지속적인 가속감을 느낄 수 있도록 하여 변속감을 향상시킴으로써, 궁극적으로 차량의 상품성을 증대시킬 수 있도록 한다.

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

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT 탑재 차량의 구성도로서, 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 컨트롤러(CLR)는 운전자의 가속페달 조작량을 APS(Accelerator Position Sensor)를 통해 입력 받고, 그 외 엔진의 속도와 토크 및 차속 등의 정보를 전달받아 상기 클러치액츄에이터(CA)와 변속액츄에이터(SA)를 제어하여 차량의 주행상황에 맞게 자동적으로 DCT의 변속을 수행하도록 구성된다.

한편, 상기 엔진은 별도의 EMS(Engine Management System)에 의해 제어되며, 상기 컨트롤러(CLR)는 상기 EMS와 통신함으로써, 상기 엔진의 정보를 전달받을 수 있으며, 차량의 주행 상황 및 변속 상황에 따라 엔진의 토크를 조절하여 줄 것을 상기 EMS에게 요청하면, 상기 EMS가 그 요청을 감안하여 상기 엔진을 제어하도록 구성되어 있다.

참고로, 상기한 바와 같은 컨트롤러(CLR)는 TMS(Transmission Management System)로 구성될 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 EMS와 TMS를 통합한 통합 컨트롤 시스템으로 구성할 수도 있을 것이다.

여기서, 상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)는 변속 시에 어느 하나는 해방되면서 다른 하나는 결합되는 작용을 수행하게 되는 바, 그 변속 상황에 따라 두 클러치 중 하나는 엔진으로부터 분리되는 해방측 클러치가 되고 다른 하나는 상기 엔진에 결합되는 결합측 클러치가 되는 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명 DCT 차량의 변속 제어방법의 실시예는, 컨트롤러(CLR)가 파워온 업쉬프트가 개시되었는지 판단하는 개시판단단계(S10)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 토크 페이즈를 수행할 목표시간 동안, 해방측 클러치를 점진적으로 해제하고, 엔진 토크를 기본 엔진 토크로부터 현재단과 목표단 사이의 기어비 차이를 고려한 보정 엔진 토크로 증가시키며, 상기 보정 엔진 토크와 차속을 고려하여 결정되는 결합측 클러치 토크로 결합측 클러치를 제어하는 핸드오버단계(S20)와; 상기 핸드오버단계(S20)가 완료되면, 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 핸드오버단계(S20) 완료시의 상기 보정 엔진 토크와 상기 결합측 클러치 토크의 차이인 토크갭을 고려하여 상기 결합측 클러치를 제어하면서, 상기 엔진 토크를 저감시켜서, 엔진 속도가 결합측 클러치 속도와 동기되도록 이너셔 페이즈를 수행하는 동기화단계(S30)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 파워온 업쉬프트가 개시되면, 컨트롤러(CLR)가 토크 페이즈를 수행할 목표시간 동안, 해방측 클러치를 점진적으로 해제하고, 엔진 토크를 상기 기본 엔진 토크 이상으로 점진적으로 증가시키며, 상기 엔진 토크의 증가와 차속에 따라 결합측 클러치 토크를 증가시키고, 상기 해방측 클러치의 해제가 완료되면, 상기 컨트롤러(CLR)가 상기 결합측 클러치 토크를 상기 기본 엔진 토크와 같아지도록 점진적으로 감소시키면서, 상기 엔진 토크를 저감시켜서, 엔진 속도가 결합측 클러치 속도와 동기되도록 이너셔 페이즈를 수행하는 것이다.

따라서, 종래에 토크 페이즈 동안, 엔진으로부터의 동력이 해방측 클러치와 현재단을 통해 구동륜으로 전달되는 상황으로부터 결합측 클러치와 목표단을 통해 구동륜으로 전달되는 상황으로 전환되면서 발생하는 SAG감이 상기와 같은 엔진 토크의 증가와 결합측 클러치 토크의 증가에 의해 저감 내지는 제거되어, 운전자는 가속감의 선형적인 변화 또는 지속적인 가속감을 느낄 수 있게 되는 것이다.

상기 '기본 엔진 토크'는 엔진에서 DCT로 입력되는 기본적인 토크를 의미한다. 즉, 상기 컨트롤러(CLR)가 차량의 변속 상황에 따라 EMS에게 엔진 토크를 조정해 줄 것을 요청하지 않은 상황에서, 상기 EMS가 APS 신호 등에 따라 자체적으로 결정하여 엔진을 제어함에 따라 DCT로 입력되는 기본적인 엔진의 토크를 의미한다.

참고로, 파워온 업쉬프트에서 상기 '토크 페이즈(Torque Phase)'는 변속이 개시됨에 따라 해방측 클러치의 토크를 점차 줄이면서 결합측 클러치의 토크를 점차 상승시키는 과정을 말하며, '이너셔 페이즈(Inertia Phase)'는 상기 토크 페이즈 이후, 엔진의 속도를 해방측 클러치 속도로부터 결합측 클러치 속도로 변화시켜서 동기되도록 하는 과정을 말한다.

또한, 여기서 상기 '현재단'은 변속 개시 전에 동력을 구동륜으로 전달하고 있던 변속단을 의미하며, '목표단'은 변속 후 동력을 구동륜으로 전달할 때 사용하게 될 변속단을 의미한다.

상기 개시판단단계(S10)에서는 목표단의 기어 치합이 완료되었는지를 추가로 확인하고, 상기 핸드오버단계(S20)는 상기 개시판단단계(S10)에서 파워온 업쉬프트가 개시되었고, 목표단의 기어 치합이 완료된 것으로 판단되는 경우에 개시하도록 하는 것이 보다 안정된 변속과정을 담보할 수 있을 것이다.

상기 핸드오버단계(S20)에서, 상기 보정 엔진 토크는, 상기 기본 엔진 토크에 현재단 기어비를 곱한 것과 상기 기본 엔진 토크에 목표단 기어비를 곱한 것의 차이를 상기 목표단 기어비로 나누고, 그 결과에 상기 토크 페이즈의 진행율을 곱한 것을 상기 기본 엔진 토크에 더하여 결정하거나, 여기에 보정팩터를 더 곱하여 결정할 수 있다.

상기 보정팩터는 상기 기본 엔진 토크와 목표단에 따라 결정되는 값으로서, 미리 맵으로 구비해둔 것으로부터 상기 컨트롤러(CLR)가 현재의 기본 엔진 토크와 목표단에 따른 보정팩터 값을 구해서 적용하도록 할 수 있으며, 이 보정팩터는 상기 기본 엔진 토크가 클수록 작게 설정하는데, 이는 상기 기본 엔진 토크가 클수록 엔진 전부하 영역에 가까워져서 엔진 토크를 상승시킬 수 있는 여유가 작아지기 때문이다.

또한, 낮은 변속단들 사이의 단간비가 상대적으로 높은 변속단들 사이의 단간비 보다 크므로, 낮은 변속단들 사이의 변속 시 엔진 토크가 감당해야할 절대적인 토크기준이 커지게 되므로, 상기 보정팩터는 상기 목표단이 상대적으로 높아서 기어비가 작을수록 작게 설정하도록 한다.

상기 토크 페이즈 진행율은 상기 토크 페이즈가 개시되어 진행되어 온 시간을 상기 토크 페이즈를 수행할 목표시간으로 나누어서 구하며, 따라서,

0 ≤ 토크 페이즈 진행율 ≤ 1 이 된다.

이상의 보정 엔진 토크를 수식으로 표현하면,

여기서,

Te_A: 보정 엔진 토크

Te: 기본 엔진 토크

GR_current: 현재단 기어버

GR_target: 목표단 기어비

TP_R_prog: 토크페이즈 진행율

FC: 보정팩터

상기 핸드오버단계(S20)에서 상기 결합측 클러치 토크는, 차속과, 상기 보정 엔진 토크에 따른 상기 결합측 클러치 토크의 관계를 설정해 둔 맵으로부터 결정되도록 한다.

상기 맵의 특성은 차속이 높을수록 상기 결합측 클러치 토크가 크게 설정되도록 하며, 상기 보정 엔진 토크가 클수록 상기 결합측 클러치 토크가 크게 설정되도록 하는데, 궁극적으로는 상기 보정 엔진 토크에 따라 함께 증가되도록 제어하는 것이다.

상기 컨트롤러(CLR)는 상기 토크 페이즈가 개시되어 진행되어 온 시간이 상기 토크 페이즈를 수행할 목표시간 이상이 되고, 상기 해방측 클러치 토크가 0 근처의 소정값 이하가 되어, 실질적으로 상기 해방측 클러치가 완전히 해제되었다고 판단되면, 상기 핸드오버단계(S20)가 완료된 것으로 판단하고, 다음의 동기화단계(S30)로 넘어간다.

상기 동기화단계(S30)에서 상기 결합측 클러치 토크는, 직전 제어사이클에서의 보정 엔진 토크에서 상기 토크갭을 차감한 것에 램프다운토크를 더한 것과, 상기 기본 엔진 토크에서 상기 토크갭을 차감한 것 중 큰 값으로 결정되도록 한다.

여기서, 상기 직전 제어사이클에서의 보정 엔진 토크에서 상기 토크갭을 차감한 것에 램프다운토크를 더한 것으로 상기 결합측 클러치 토크가 계산되면, 상기 토크갭이 핸드오버단계(S20) 완료시의 상기 보정 엔진 토크와 상기 결합측 클러치 토크의 차이이므로, 결과적으로 상기 결합측 클러치 토크는 상기 핸드오버단계(S20) 완료 시에 최대로 상승했던 값으로부터 상기 램프다운토크만큼씩 점차 감소하게 되는 것이다.

상기 램프다운토크는 결합측 클러치 토크를 상기 동기화단계(S30) 동안에, 상기 핸드오버단계(S20) 완료시의 최대값으로부터 상기 기본 엔진 토크로 수렴시키도록 선형적으로 감소되도록 하는 토크이다.

상기 동기화단계(S30)에서의 결합측 클러치 토크를 구하는 것을 수식으로 표현하면, 다음의 수학식 2와 같다.

여기서,

Tcl_App: 결합측 클러치 토크

Te_A: 보정 엔진 토크

Tgap: 토크갭

Trpdn: 램프다운토크

Te: 기본 엔진 토크

따라서, 상기 램프다운토크는 음의 값이 될 것이다.

상기 동기화단계(S30)에서 상기 엔진 토크는 상기 기본 엔진 토크 미만으로 저감시킨다. 즉, 엔진의 속도를 결합측 클러치 속도와 동기되도록 저감시키기 위해 상기 핸드오버단계(S20)에서 상기 기본 엔진 토크보다 높은 보정 엔진 토크로 상승시켰던 엔진토크를 상기 기본 엔진 토크 미만으로 저하시켜서 엔진의 속도가 도 3에 도시된 바와 같이 상기 목표단에 연결된 결합측 클러치의 속도와 신속히 동기되도록 하는 것이다.

상기와 같이 엔진 속도와 결합측 클러치 속도가 동기된 후에는 엔진 토크는 점차 상기 기본 엔진 토크로 복귀하도록 함으로써, 변속이 완료되게 된다.

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; 개시판단단계
S20; 핸드오버단계
S30; 동기화단계

Claims

컨트롤러가 파워온 업쉬프트가 개시되었는지 판단하는 개시판단단계와;
상기 컨트롤러가 토크 페이즈를 수행할 목표시간 동안, 해방측 클러치를 점진적으로 해제하고, 엔진 토크를 기본 엔진 토크로부터 현재단과 목표단 사이의 기어비 차이를 고려한 보정 엔진 토크로 증가시키며, 상기 보정 엔진 토크와 차속을 고려하여 결정되는 결합측 클러치 토크로 결합측 클러치를 제어하는 핸드오버단계와;
상기 핸드오버단계가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 핸드오버단계 완료시의 상기 보정 엔진 토크와 상기 결합측 클러치 토크의 차이인 토크갭을 고려하여 상기 결합측 클러치를 제어하면서, 상기 엔진 토크를 저감시켜서, 엔진 속도가 결합측 클러치 속도와 동기되도록 이너셔 페이즈를 수행하는 동기화단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 개시판단단계에서는 목표단의 기어 치합이 완료되었는지를 추가로 확인하고;
상기 핸드오버단계는 상기 개시판단단계에서 파워온 업쉬프트가 개시되었고, 목표단의 기어 치합이 완료된 것으로 판단되는 경우에 개시하는 것
을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 핸드오버단계에서, 상기 보정 엔진 토크는
상기 기본 엔진 토크에 현재단 기어비를 곱한 것과 상기 기본 엔진 토크에 목표단 기어비를 곱한 것의 차이를 상기 목표단 기어비로 나누고, 그 결과에 상기 토크 페이즈의 진행율을 곱한 것을 상기 기본 엔진 토크에 더하여 결정하는 것
을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 보정 엔진 토크는
상기 기본 엔진 토크에 현재단 기어비를 곱한 것과 상기 기본 엔진 토크에 목표단 기어비를 곱한 것의 차이를 상기 목표단 기어비로 나누고, 그 결과에 상기 토크 페이즈의 진행율과, 상기 기본 엔진 토크와 목표단에 따라 결정되는 보정팩터를 곱한 것을 상기 기본 엔진 토크에 더하여 결정하는 것
을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 핸드오버단계에서 상기 결합측 클러치 토크는
차속과, 상기 보정 엔진 토크에 따른 상기 결합측 클러치 토크의 관계를 설정해 둔 맵으로부터 결정되는 것
을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 동기화단계에서 상기 결합측 클러치 토크는
직전 제어사이클에서의 보정 엔진 토크에서 상기 토크갭을 차감한 것에 램프다운토크를 더한 것과, 상기 기본 엔진 토크에서 상기 토크갭을 차감한 것 중 큰 값으로 결정되는 것
을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 동기화단계에서
상기 엔진 토크는 상기 기본 엔진 토크 미만으로 저감시키는 것
을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.
파워온 업쉬프트가 개시되면, 컨트롤러가 토크 페이즈를 수행할 목표시간 동안, 해방측 클러치를 점진적으로 해제하고, 엔진 토크를 기본 엔진 토크 이상으로 점진적으로 증가시키며, 상기 엔진 토크의 증가와 차속에 따라 결합측 클러치 토크를 증가시키고;
상기 해방측 클러치의 해제가 완료되면, 상기 컨트롤러가 상기 결합측 클러치 토크를 상기 기본 엔진 토크와 같아지도록 점진적으로 감소시키면서, 상기 엔진 토크를 저감시켜서, 엔진 속도가 결합측 클러치 속도와 동기되도록 이너셔 페이즈를 수행하는 것;
을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어방법.