KR20200129240A - 차량 변속기 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

차량 변속기 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템은, 연료의 연소에 따른 동력을 출력하는 엔진, 적어도 하나의 마찰 클러치가 적용된 변속기, 모터의 회전력으로 공기를 압축하여 엔진에 공급하는 전동식 과급기 및 가속 또는 발진 조건을 충족하면 상기 전동식 과급기를 작동하고 상기 전동식 과급기의 작동조건에 대응되는 변속기 클러치 스트로크 작동맵(MAP)을 상기 변속기에 적용하여 상기 엔진과의 클러치 결합속도를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량 변속기 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TRANSMISSION CONTROL OF VEHICLE}

본 발명은 차량 변속기 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토크 컨버터 없이 발진용 마찰 클러치만 적용된 자동화 변속기 차량의 운전성 확보를 위한 차량 변속기 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 자동변속기(Automatic Transmission, AT)에 적용되는 토크 컨버터(Torque Converter)는 토크증대 기능(토크증배 효과라고도 함)이 있어 차량의 발진/재가속 시의 가속 응답성 및 운전성이 향상되는 장점이 있지만 연비에 불리한 것으로 알려져 있다.

이러한 연비 열세를 개선하기 위하여 주요 제조사에서는 토크 컨버터 없이 발진 및 재가속시 마찰 클러치를 사용하는 자동화 변속기들을 적용하고 있다. 예를 들면 듀얼 클러치 변속기(Dual Clutch Transmission, DCT)나 AMT(Automated Manual Transmission)등이 발진용 마찰 클러치를 사용하는 자동화 변속기로 적용되고 있다.

이들 변속기는 한 개 이상의 인풋 샤프트(Input shaft)에 연결된 발진용 마찰 클러치가 엔진의 출력 요소와 선택적으로 결합된 구조를 갖는다. DCT의 경우 홀수단과 짝수단의 기어를 통하여 발진과 가속을 하며 엔진으로부터 동력을 전달받아 드라이브 샤프트(Drive shaft)에 전달하는 기능을 가진 대표적인 자동화 변속기로써 AT 대비 동력 전달효율 및 연비효율이 우수한 장점을 가진다.

발진/재가속시 변속기 기구적인 특징을 보았을 때 기존 AT는 상기 토크 컨버터를 통하여 엔진의 토크 증대에 의한 발진/재가속 시의 가속 응답성을 향상시키지만 DCT의 경우는 마찰 클러치 및 AT 대비 높은 기어비로서 발진/재가속시 가속 응답성을 향상시키고 있다. 그러므로 DCT의 발진 및 재가속시 사용되는 기어비는 일반적으로 AT의 기어비 대비 높게 설정되어 있다. 만약에 DCT에 전동식 과급 장치를 적용하게 된다면, 기존 DCT 대비 발진 및 재가속시 가속 응답성 향상은 물론 기어비 변경을 추가적으로 낮추어 이미 AT 대비 우위를 차지하고 있는 전달효율 우수성에 의한 연비 개선 외에 추가적인 기어비 변경에 의한 연비 개선효과도 가능할 수 있는 장점을 취할 수 있다.

도 1은 종래의 DCT의 발진 또는 재가속 시와 전동식 과급장치와 DCT를 조합하였을 때 가속 응답성을 비교 설명하기 위한 그래프이다.

도 1(A)를 참조하면, 전동식 과급 장치와 조합된 DCT 발진 및 가속 시의 경우 종래 DCT 대비 운전성 우수한 토크 응답성을 확인할 수 있다.

도 1(B)를 참조하면, 종래 DCT의 상기 엔진 토크 크기 및 응답성 열세에 따른 마찰 클러치의 슬립 제어 시간 및 슬립량이 증대되고, 이는 도 1(C)와 같이 차량의 가속도 및 가속 응답성에 영향을 주도록 작용된다. 그러나 도1(B)에서 전동식 과급 장치와 조합된 DCT의 경우 마찰 클러치 슬립제어 시간 및 슬립량이 줄어 드는 것을 볼 수 있다. 또한 도 1(C)와 같이 차량의 가속도 및 가속 응답성이 향상 되는 것을 볼 수 있다.

상기 도 1과 같은 향상된 효과를 구현하기 위하여 DCT에 토크 컨버터를 적용하여도 가능할 수 있겠지만 그 토크 컨버터로 인한 연비 악화 및 전장과 중량이 가중되는 트레이드 오프(Trade off) 문제가 있다.

하지만 전동식 과급 장치와 DCT 기술을 조합하는 경우 AT에 토크 컨버터와 달리 동력 전달효율 및 연비효율이 우수한 장점을 가져가는 것은 물론 발진/재가속시 가속응답성을 향상 시켜 가장 최상의 차량 성능 기술을 구현할 수 있고 전장 측면에서의 증가 분이 없어 최적의 변속기 기술을 구현할 수 있게 된다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 토크 컨버터 없이 발진용 마찰 클러치만 적용된 변속기와 전동식 과급기의 협조제어를 통해 종래 기술의 DCT 운전성 대비 보다 향상되고 추가적인 연비 개선 효과를 구현할 수 있는 차량 변속기 제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차량 변속기 제어 시스템은, 연료의 연소에 따른 동력을 출력하는 엔진; 적어도 하나의 마찰 클러치가 적용된 변속기; 모터의 회전력으로 공기를 압축하여 상기 엔진에 공급하는 전동식 과급기; 및 가속 또는 발진 조건을 충족하면 상기 전동식 과급기를 작동하고, 상기 전동식 과급기의 작동조건에 대응되는 변속기 클러치 스트로크 작동맵(MAP)을 상기 변속기에 적용하여 상기 엔진과의 클러치 결합속도를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 변속기는 토크 컨버터 없이 발진 및 가속 시 마찰 클러치를 사용하는 자동화 변속기로써 DCT(Dual Clutch Transmission) 및 AMT(Automated Manual Transmission) 중 어느 하나로 구성될 수 있다.

또한, 상기 차량 변속기 제어 시스템은, 상기 엔진의 배기력으로 에어 클리너에서 유입된 공기를 압축하여 생성된 제1 부스트압을 제1 급기라인을 통해 상기 엔진으로 공급하는 터보차저; 및 상기 제1 급기라인에 설치되며, 인가되는 제어신호에 따라 차단(Close)되어 상기 제1 부스트압을 분기된 제2 급기라인을 통해 상기 전동식 과급기로 유입시키는 급기밸브를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 전동식 과급기는 상기 터보차저에서 1차로 압축된 상기 제1 부스트압을 2차로 재압축하여 공기량 및 밀도가 증가된 제2 부스트압을 상기 엔진으로 공급할 수 있다.

또한, 상기 차량 변속기 제어 시스템은, 상기 터보차저와 전동식 과급기의 압축으로 가열된 공기를 냉각하여 상기 엔진으로 공급하는 냉각기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 APS 작동신호에 기초하여 엔진 토크를 제어하는 엔진 제어기; 상기 APS 작동신호에 기초하여 차량의 급가속 발진 조건 또는 가속 조건이 충족되면 상기 전동식 과급기를 작동하는 전동식 과급기 제어기; 상기 전동식 과급기의 작동 시 상기 급기밸브를 차단(Close)하여 상기 제1 부스트압을 우회경로의 상기 전동식 과급기로 유입시키는 밸브 제어기; 상기 전동식 과급기의 작동 여부와 동일한 조건에 따라 복수의 변속기 스트로크 작동맵(MAP)을 가변 적용하는 변속기 제어기; 및 상기 운전정보에 기초하여 차량의 운행에 따른 상기 각 제어기의 전반적인 동작을 제어하는 통합 제어기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 변속기 제어기는 상기 차량의 정지 중 상기 APS 작동신호의 증가율이 엔진 토크맵에 설정된 제1 임계치를 초과하거나, 상기 APS 작동신호의 증가율과 실측 엔진 토크의 편차가 제2 임계치를 초과하여 차이가 벌어지면, 상기 급가속 발진조건을 충족하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 변속기 제어기는 상기 차량의 주행 중 상기 APS 작동신호의 증가율이 엔진 토크맵에 설정된 제3 임계치를 초과하거나, 상기 APS 작동신호의 증가율과 실측 엔진 토크의 편차가 제4 임계치를 초과하여 차이가 벌어지면 상기 가속 조건을 충족하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 변속기 제어기는 상기 가속 조건 판단 시 상기 운전정보로 검출된 도로 경사도가 평지 혹은 오르막 도로이면 킥다운 가속 조건을 충족하는 것으로 판단하고, 내리막 도로이면 변속 없는 가속 조건으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 변속 제어기는 차량의 노말 모드에서 일반적인 제1 스트로크 작동맵(MAP1)으로 클러치 결합 속도를 제어하되, 상기 급가속 발진 조건 또는 가속 조건이 충족되면 상기 전동식 과급기의 작동 조건에 대응되는 제2 스트로크 작동맵(MAP2)을 적용하여 증가된 클러치 결합 속도로 제어할 수 있다.

또한, 상기 전동식 과급기 제어기는 상기 운전정보에 기초한 차량의 감속, 운전자의 요구토크(Target RPM)와 엔진 토크(Engine RPM)의 일치 및 현재 변속단에서 다른 변속단으로 변속되는 상황 중 어느 하나의 조건이 충족되면 상기 전동식 과급기의 부스트 작동을 정지할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 자율주행을 위해 수집된 운전정보에 기초한 요구토크 증가율이 가속 또는 발진 조건을 충족하면 그에 따른 전동식 과급기의 작동 및 엔진과의 클러치 결합속도를 제어할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 마찰 클러치가 적용된 자동화 변속기와 전동식 과급기의 협조제어에 따른 차량의 변속기 제어 방법은, a) 시동 후 차량의 운행에 따른 운전정보를 수집하는 단계; b) 상기 운전정보를 분석하여 운전자의 가속페달 조작에 따라 검출된 APS(Accelerator Pedal Sensor) 작동신호의 증가율이 차량의 급가속 발진 조건 또는 가속 조건을 충족하는지 판단하는 단계; c) 상기 급가속 발진 조건 또는 가속 조건이 충족되면 상기 전동식 과급기를 작동하는 단계; 및 d) 상기 전동식 과급기의 작동조건에 대응되는 변속기 스트로크 작동맵(MAP)을 상기 변속기에 적용하여 엔진과의 클러치 결합속도를 증가시키는 단계를 포함한다.

또한, 상기 b) 단계는, 상기 차량의 정지 중 상기 APS 작동신호의 증가율이 엔진 토크맵(E-MAP)의 제1 임계치를 초과하면 상기 급가속 발진조건을 충족하는 것으로 판단하는 단계; 및 상기 차량의 정지 중 상기 APS 작동신호의 증가율과 실측 엔진 토크의 편차가 제2 임계치를 초과하면 상기 급가속 발진조건을 충족하는 것으로 판단하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 b) 단계는, 상기 차량의 주행 중 상기 APS 작동신호의 증가율이 엔진 토크맵(E-MAP)의 제3 임계치를 초과하면 킥다운 가속 조건을 충족하는 것으로 판단하는 단계; 및 상기 차량의 주행 중 상기 APS 작동신호의 증가율과 실측 엔진 토크의 편차가 제4 임계치를 초과하면 킥다운 가속 조건을 충족하는 것으로 판단하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 b) 단계는, 상기 차량의 주행 중 브레이크 작동 또는 코스팅 주행에 의한 감속상태에서 상기 급가속 발진조건이 충족되면 변속 없는 가속 조건을 충족하는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 b) 단계는, 상기 차량의 주행 중 내리막 도로 조건에서 상기 킥다운 가속 조건이 충족되면 킥다운 변속 제어를 제한하고 상기 변속 없는 가속 조건으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 c) 단계는, 상기 엔진에 공기를 공급하는 제1 급기라인에 설치된 급기밸브를 차단(Close)하여 분기된 제2 급기라인을 통해 상기 전동식 과급기로 공기를 유입시키는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 d) 단계는, 차량의 노말 모드에서 일반적인 클러치 결합 속도로 제어되는 제1 스트로크 작동맵(MAP1)을 해제하고, 상기 전동식 과급기의 작동 조건에 대응되는 제2 스트로크 작동맵(MAP2)을 적용하여 증가된 클러치 결합 속도로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 d) 단계 이후에, 상기 APS 작동신호에 따른 증가율이 상기 엔진 토크맵(E-MAP)에 설정된 제1 임계치 미만으로 감소하거나 브레이크 작동으로 차속이 감속되는 단계 및 상기 운전정보의 현재 변속단이 다른 변속단으로 변속되는 상황이 검출되는 단계 중 어느 하나의 부스트 정지조건이 충족되는 단계; 및 상기 전동식 과급기의 작동을 정지하고 변속기에 적용된 상기 제2 스트로크 작동맵(MAP2)을 상기 제1 스트로크 작동맵(MAP1)으로 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 토크 컨버터 없이 마찰 클러치만 적용된 자동화 변속기와 전동식 과급기가 연동되는 협조제어를 통해 차량의 발진 및 가속시 엔진 토크를 증대함으로써 차량 가속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 전동식 과급기의 부스트 작동에 대응된 클러치 스크로크 속도를 빠르게 제어하여 클러치 슬립량과 슬립 시간을 단축시킴으로써 그에 따른 가속 응답성 및 운전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 연비개선 효과가 있는 마찰 클러치 변속기와 전동식 과급기의 부스트 연동을 통한 엔진 토크 증대 효과에 따른 기어비의 하향 설정이 가능하여 기어비 최적화에 따른 추가 연비 개선 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 종래의 DCT의 발진 또는 재가속 시와 전동식 과급장치와 DCT를 조합하였을 때 가속 응답성을 비교 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어부의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발진 조건에서의 차량 변속기 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도 4의 발진 조건에서의 차량 변속기 제어 상태를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 킥다운 가속 조건에서의 차량 변속기 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도 6의 킥다운 가속 조건에서의 차량 변속기 제어 상태를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 변속 없는 가속 조건에서의 차량 변속기 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 도 8의 변속 없는 가속 조건에서의 차량 변속기 제어 상태를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템의 효과를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서, 설명을 위해 예시된 수치, 기준치 및 임계치 등의 여러 값들은 설명의 이해를 위한 예이실 뿐 본 발명의 실시 예가 구 수치들에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 차량은 일반적인 내연기관 엔진 차량뿐만 아니라 일부에 내연기관 엔진이 적용된 하이브리드 차량을 포함한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템은 엔진(1), 변속기(2), 터보차저(Turbo Charger, 3), 전동식 과급기(Electric Super Charger, 4), 냉각기(Cooling Tank, 5), 급기밸브(6), 운전정보 검출부(7) 및 제어부(8)를 포함한다.

엔진(1)은 연료의 연소에 따른 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸는 동력원으로써 시동 온 상태에서의 엔진 동력을 출력한다.

예컨대, 엔진(1)은 가솔린 또는 디젤 엔진일 수 있으며 운전자의 가감속 제어에 따른 최적의 운전점으로 출력이 제어된다.

변속기(2)는 AT와 다르게 토크 컨버터 없이 적어도 하나의 마찰 클러치가 적용된 자동화 변속기로써, 예컨대, 듀얼 클러치 변속기(Dual Clutch Transmission, DCT)로 구성될 수 있다.

이하, 편의상 본 발명의 실시 예에 따른 변속기(2)를 DCT로 가정하여 설명하겠으나 그 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 변속기(2)에는 토크 컨버터 없이 마찰 클러치만 적용된 DCT 및 AMT(Automated Manual Transmission) 등의 다양한 변속기가 적용될 수 있다.

DCT(2)는 두 개의 클러치를 이용하여 수동 변속기의 효율성과 자동 변속기의 편리성을 모두 갖춘 변속기로써, 차량의 운전모드에 따라 달리 적용되는 변속기 스트로크 작동맵(MAP)을 기반으로 변속비가 단계적으로 변화될 수 있도록 조정된다. 여기서, 상기 운전모드는 운전자의 가속페달 조작에 따른 APS 작동신호가 완만한 증가율을 보이는 노말 모드와 일정기준을 초과하여 급격한 가속율을 보이는 스포츠 모드로 구분될 수 있다.

DCT(2)는 더블 클러치의 스트로크 작동을 위한 각각의 엑추에이터를 통해 인가되는 출력토크를 기어비로 분배하여 구동 휠에 전달시킴으로써 차량이 주행될 수 있도록 한다. 이때, 클러치의 결합을 위한 스트로크 압력을 가하는 엑추에이터는 전동식 또는 유압식으로 구성될 수 있다.

터보차저(3)는 엔진(1)의 출력 증대를 위해 외기를 압축하여 공급하는 배기 터빈구동방식 과급기이다.

터보차저(3)는 엔진(1)에서 배출되는 배기가스의 배기력을 이용하여 터빈을 회전시키고 동일한 회전축에 설치된 컴프레서(Compressor)를 통해 에어 클리너에서 유입되는 공기를 압축하여 엔진(1)의 실린더로 공급한다. 이하, 터보차저(3)에 의해 1차로 압축된 공기를 제1 부스트압(P1)이라 명명한다.

즉, 터보차저(3)는 엔진(1)의 배기력을 이용하여 압축된 제1 부스트압(P1)을 제1 급기라인(L1)을 통해 엔진(1)으로 공급하여 출력성능을 증가시키는 장점이 있다. 이러한 터보차저(3)는 상기 배기력을 활용하는 특성상 엔진(1)의 회전속도가 비교적 높은 고속 주행에 유리하다.

다만, 터보차저(3)는 차량의 저속 주행 조건에서는 엔진(1)의 회전속도가 낮아 상기 배기력이 적기 때문에 터빈의 회전속도를 순간적으로 높이는 것이 불가능하다. 이로 인해, 터보차저(3)는 차량의 발진 초기나 저속구간에서 엔진 출력 상승이 지연되는 터보 랙(Turbo Lag) 구간이 존재한다.

예컨대, 차량의 정지 후 발진 상황에서는 상기 터보 랙으로 인해 운전자가 가속페달을 밟더라도 회전속도의 상승 지연으로 제1 부스트압(P1)이 제때 발생되지 않아 엔진(1)의 가속 응답성이 저하되는 단점이 있다. 이로 인하여, 터보차저(3)만으로는 기존 토크 컨버터의 토크 증대 기능 부재로 인한 DCT(2)의 운전성 열세 문제를 해결하지 못한다.

이에 본 발명의 실시 예에서는 DCT(2)의 발진/재가속 시의 운전성 열세를 개선함과 동시에 연비 향상의 장점을 더욱 향상시키기 위하여 토크 증대 기능을 보완하는 전동식 과급기(4)가 구비된다.

전동식 과급기(4)는 모터의 회전력을 이용하여 엔진(1)으로 공기를 압축하여 엔진(1)으로 공급한다.

전동식 과급기(4)는 DCT(2)에 마치 토크 컨버터가 적용된 AT와 같이 가속 시 토크 증대 및 토크 응답성을 향상 시키는 역할을 DCT(2)의 마찰 클러치 제어와의 연동을 통해 구현할 수 있다. 또한, 전동식 과급기(4)는 상기 토크 증대에 따른 DCT(2)의 기어비를 하향 가능토록 하여 추가적인 연비 향상을 구현할 수 있다.

전동식 과급기(4)는 터보차저(3)와 연결된 제1 급기라인(L1)으로부터 우회된 제2 급기라인(L2)을 통해 유입되는 상기 제1 부스트압을 모터의 회전력으로 2차 압축된 제2 부스트압을 생성하여 엔진(1)으로 공급할 수 있다. 이 때, 2차로 재압축된 제2 부스트압(P2)은 상기 제1 부스트압(P1)에 비해 공기량 및 밀도가 증가되기 때문에 엔진(1)의 출력 토크를 더욱 증가시킬 수 있다.

또한, 전동식 과급기(4)는 모터로 구동되어 제2 부스트압(P2)을 즉시 엔진(1)으로 공급할 수 있으므로 차량의 저속 및 고속의 특별한 조건 없이 엔진의 출력토크의 성능과 응답성을 향상시킬 수 있다.

또한, 전동식 과급기(4)는 전기적으로 작동되는 특성상 열에 취약하고 변속기(2)와 연동을 위한 제어라인(CAN)이 구비되므로 엔진(1)으로부터 떨어진 변속기(2)의 일측부에 배치될 수 있다.

냉각기(5)는 터보차저(3) 또는 전동식 과급기(4)로 인해 부스트 압으로 압축된 공기를 냉각하여 엔진(1)으로 공급한다.

좀더 구체적으로, 냉각기(5)는 터보차저(3)를 통해 1차 압축된 제1 부스트압으로 또는 상기 제1 부스트압(P1)이 전동식 과급기(4)를 경유하여 2차 압축된 제2 부스트압(P2)의 가열된 공기를 냉각하여 엔진(1)의 실린더로 공급할 수 있다.

이를 위해, 냉각기(5)는 입력측에 제1 급기라인(L1) 및 제2 급기라인(L2)이 각각 연결되어 하나의 장비로 터보차저(3) 및 전동식 과급기(4) 각각의 가열된 공기에 대한 냉각기능을 공유할 수 있다.

냉각기(5)는 엔진(1)의 냉각장치(미도시)와는 별도로 설치된 냉각 계통으로써 공랭식(Air Cooling Type) 또는 수냉식(Water Cooling Type)으로 구성될 수 있다.

급기밸브(6)는 제1 급기라인(L1)에 설치되어 인가되는 제어신호에 따라 개폐(Open/Close)된다.

급기밸브(6)는 전동식 과급기(4)의 미작동시 개방(Open)되어 터보차저(3)에서 1차 압축된 제1 부스트압(P1)을 냉각기(5)로 유입시킨다.

또한, 급기밸브(6)는 전동식 과급기(4)의 작동시 차단(Close)되어 상기 제1 부스트압(P1)이 우회경로인 제2 급기라인(L2)을 통해 전동식 과급기(4)로 유입되도록 한다. 전동식 과급기(4)에 의해 2차 압축된 제2 부스트압(P2)은 냉각기(5)에 의해 냉각되어 엔진(1)으로 공급된다.

운전정보 검출부(7)는 운전자의 차량 운행에 따른 각종 센서 및 제어기로부터 변속기 제어에 필요한 운전정보를 검출하여 제어부(8)로 전달한다.

예컨대, 운전정보 검출부(7)는 가속 페달 작동변위에 따른 APS(Accelerator Pedal Sensor) 작동신호, 브레이크 페달 작동 변위에 따른 BPS(Brake Pedal Sensor) 작동신호, 차속, 엔진 토크(Nm), 도로 경사도, 변속기 상태 정보, 터보차저 작동상태(ON/OFF), 전동식 과급기 작동상태(ON/OFF), 급기밸브 상태(ON/OFF) 등의 운전정보를 검출할 수 있다.

또한, 차량에 첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems)이 적용된 경우 운전정보 검출부(7)는 전방의 카메라 센서, 라이다 센서, 레이저 센서 등으로부터 수집된 자율주행을 위한 운전정보를 검출할 수 있다.

제어부(8)는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템의 운용을 위한 전반적인 동작을 제어하며, 이를 위한 각종 프로그램, 데이터 및 제어기를 포함한다.

제어부(8)는 상기 운전정보를 분석하여 운전자의 가속페달 조작에 따른 차량의 급가속 발진 또는 재발진 조건을 충족하면 상기 전동식 과급기(4)를 작동한다. 그리고, 제어부(8)는 상기 전동식 과급기의 작동조건에 대응되는 변속기 스트로크 작동맵(MAP)을 변속기(2)에 적용하여 상기 엔진(1)과의 클러치 결합속도를 빠르게 증가시킨다.

또한, 제어부(8)는 운전자의 가속페달 조작에 따른 차량의 완가속 발진 또는 재발진 상황에서는 전동식 과급기(4)의 미작동에 상응하는 변속기 스트로크 작동맵(MAP)을 활용하여 일반적인 DCT(2)의 클러치 결합속도로 제어한다.

이하, 도 3을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 제어부의 세부구성을 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어부의 세부 구성을 나타낸 블록도 이다.

도 3을 참조하면, 제어부(8)는 엔진 제어기(81), 전동식 과급기 제어기(82), 밸브 제어기(83), 변속기 제어기(84) 및 통합 제어기(85)를 포함한다.

엔진 제어기(81)는 운전정보 검출부(7)에서 검출된 운전자의 가속페달 조작에 따른 APS 작동신호에 기초하여 엔진 토크(Nm)를 제어한다.

전동식 과급기 제어기(82)는 운전정보 검출부(7)에서 검출된 운전자의 가속페달 조작에 따른 APS 작동신호에 기초하여 차량의 급가속 발진 혹은 가속 조건이 충족되면 전동식 과급기(4)의 부스트 작동을 개시한다.

또한, 전동식 과급기 제어기(82)는 상기 운전정보에 기초한 차량의 감속, 운전자의 요구토크(Target RPM)와 엔진 토크(Engine Nm)의 일치 및 현재 변속단에서 다른 변속단으로 변속되는 상황 중 어느 하나의 조건에서는 전동식 과급기(4)의 부스트 작동을 정지할 수 있다.

밸브 제어기(83)는 상기 전동식 과급기(4)의 작동 개시시점과 동기된 동작으로 상기 급기밸브(6)를 차단(Close)하여 제1 부스트압(P1)을 우회경로의 전동식 과급기(4)로 유입시킨다.

또한, 밸브 제어기(83)는 상기 전동식 과급기(4)의 정지 시점과 동기된 동작으로 상기 급기밸브(6)를 개방(Open)하여 제1 부스트압(P1)을 냉각기(5)로 유입시킨다.

변속기 제어기(84)는 운전정보 검출부(7)에서 검출된 차속에 따라 미리 설정된 변속기 스트로크 작동맵(MAP)을 기반으로 변속비가 단계적으로 변화될 수 있도록 변속기(2)의 업/다운 변속을 제어 한다.

특히, 변속기 제어기(84)는 앞선 설명에서의 전동식 과급기(4)의 작동 여부에 따른 엔진(1)의 출력성능이 변화되므로 이에 대응된 변속기 스트로크 작동맵(MAP)을 가변 적용한다. 이때, 변속기 제어기(84)는 전동식 과급기(4)의 급가속 발진 혹은 가속 조건이 충족 여부에 대응하여 동일하게 변속기 스트로크 작동맵(MAP)을 가변 제어할 수 있다.

여기서, 상기 변속기 스트로크 작동맵(MAP)의 가변 적용은 기존 토크 컨버터의 부재 및 터보차저(3)의 발진초기 응답성 한계를 극복하고자 단순히 전동식 과급기(4)를 적용하였을 때에 발생되는 이질감 문제를 해소하기 위한 것으로써 그 이유는 다음과 같다. 예컨대, 전동식 과급기(4)의 작동으로 엔진 토크(Nm)가 증대되더라도 클러치 결합 속도가 느리면 동력전달이 지연되어 가속 응답성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 전동식 과급기(4)의 미작동으로 엔진 토크(Nm)가 충분하지 않은 상태에서 무리하게 클러치 결합 속도를 빠르게 가져가면 엔진(1)의 울컥거림이나 시동 꺼짐이 발생되는 문제가 있기 때문이다.

그러므로, 변속기 제어기(84)는 APS 작동신호의 완만한 증가율에 따른 전동식 과급기(4)의 미작동시 노말모드에 대응되는 제1 스트로크 작동맵(MAP1)을 적용하여 일반적인 클러치 결합 속도로 제어한다.

반면, 변속기 제어기(84)는 APS 작동신호의 급격한 증가율에 따른 전동식 과급기(4)의 작동시 급가속 스포츠 모드에 대응되는 제2 스트로크 작동맵(MAP2)을 적용하여 증가된 클러치 결합 속도로 제어한다. 이는 발진 초기에 전동식 과급기(4)의 부스트 작동으로 기존 토크 컨버터와 같이 엔진 토크(Nm)을 증대시기고, 상기 엔진 토크(Nm)가 충분한 분위기에서 제2 스트로크 작동맵(MAP2)을 활용하여 클러치 결합시점을 빠르게 가져가겠다는 제어적 의미를 갖는다.

이를 통해, 토크 컨버터 없이 마찰 클러치만 적용된 변속기(2)를 가지고도 전동식 과급기(4)의 작동과 연계된 신속한 클러치 스트로크 속도 제어를 통해 상기 토크 컨버터와 같은 토크 증대효과를 구현할 수 있다.

통합 제어기(85)는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 최상위 제어기이다.

통합 제어기(85)는 운전정보 검출부(7)에서 수집된 운전정보를 토대로 차량의 여러 가속상황에서 상기 각 하위 제어기들에 제어신호를 인가하여 과급기(4)와 변속기(2) 및 급기밸브(6)의 연동을 위한 작동상태를 각각 제어할 수 있다. 이는 후술되는 차량 변속기 제어 방법을 통해 구체적으로 설명될 수 있다.

한편, 전술한 차량 변속기 제어 시스템의 구성을 바탕으로 하는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 방법을 아래의 도면을 통해 좀더 구체적으로 설명한다.

다만, 전술한 설명에서는 도 3의 각 제어기들을 해당 기능별로 구분하여 설명하였으나 이에 한정되지 않으며 상기 각 제어기들은 기능별로 더 세분화되거나 하나의 제어부(8)로 통합될 수 있다. 그러므로, 이하 도 4 내지 도 7을 통해 다양한 실시 예의 차량 변속기 제어 방법을 설명함에 있어서 그 제어 주체를 제어부(8)로 하여 설명하도록 한다.

[제1 실시 예]

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 발진 조건에서의 차량 변속기 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 도 4의 발진 조건에서의 차량 변속기 제어 상태를 나타낸 그래프이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 제어부(8)는 차량의 IG ON 및 엔진(1)이 시동 온(Start ON)되면 차량 운행을 개시하고(S101), 변속기(2)의 기어 변속을 완료한다(S102). 예컨대, 제어부(8)는 차량의 운행을 위해 DCT(2)의 기어를 디폴트로 설정된 1단으로 변속할 수 있다.

제어부(8)는 운전정보 검출부(7)로부터 차량의 운행에 따라 검출된 운전정보를 수집하고, 이를 분석하여 발진 조건에 따른 DCT 클러치 결합 제어를 시작한다(S103). 제어부(8)는 상기 운전정보를 분석하여 APS 작동신호, BPS 작동신호, 차속, 엔진 토크(Nm), 도로 경사도, 변속기 상태 정보, 터보차저 작동상태(ON/OFF), 전동식 과급기 작동상태(ON/OFF), 급기밸브 상태(ON/OFF) 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.

제어부(8)는 운전자의 가속페달 조작에 따라 검출된 상기 APS 작동신호가 차량의 가속 발진조건을 충족하는지 여부를 판단한다(S104). 이때, 제어부(8)는 APS 작동신호의 증가율(APS%/s)을 엔진 토크맵(E-MAP)과 비교하여 운전자의 발진가속 의지에 따른 전동식 과급기(4)의 작동여부를 판단할 수 있다.

예를 들면, 상기 S104 단계에서, 제어부(8)는 차속이 0Km/h 및 브레이크(BPS) 작동으로 차량이 정지된 상태에서 브레이크 작동해제 및 시간에 따른 APS 작동신호의 증가율(APS%/s)이 엔진 토크맵(E-MAP)에 설정된 제1 임계치(예; 20%)를 초과지 않으면 차량이 상기 급가속 발진조건을 충족하지 않는 것으로 판단한다(S104; 아니오).

이때, 제어부(8)는 APS 작동신호의 완만한 증가율에 따른 전동식 과급기(4)의 미작동 조건에 대응되는 제1 스트로크 작동맵(MAP1)을 적용하여 일반적인 클러치 결합 속도로 제어한다(S105). 즉, 제어부(8)는 차량의 정상 시동조건에서의 노말 모드에 의한 일반적인 DCT(2) 제어를 실시한다.

반면, 상기 S104 단계에서, 제어부(8)는 상기 APS 작동신호의 증가율(APS%/s)이 엔진 토크맵(E-MAP)의 제1 임계치를 초과하면 차량의 급가속 발진조건을 충족하는 것으로 판단한다(S104; 예).

또한, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않으며, 제어부(8)는 상기 APS 작동신호의 증가율(APS%/sec)과 실측 엔진 토크의 편차(ΔAPS%/sec)가 제2 임계치를 초과하여 차이가 벌어지면 차량의 급가속 발진조건을 충족하는 것으로 판단할 수 있다(S104; 예)(도 5(A)를 참조). 여기서, 제어부(8)는 차량의 급가속 발진조건 충족에 따른 전동식 과급기(4)의 부스트 작동을 개시할 수 있다. 또한, 제어부(8)는 상기 전동식 과급기(4)의 부스트 작동에 따른 제1 급기라인(L1)에 설치된 급기밸브(6)를 차단(Close)하여 분기된 제2 급기라인(L2)을 통해 전동식 과급기(4)측으로 공기를 유입시킬 수 있다.

제어부(8)는 상기 급가속 발진조건이 충족되면 전동식 과급기(4)의 부스트 작동 제어 및 모터 회전수(rpm)를 상승시키고, 전동식 과급기(4)의 작동 조건에 대응되는 제2 스트로크 작동맵(MAP2)을 DCT(2)에 적용하여 증가된 클러치 결합 속도로 제어한다(S106). 이때, 제어부(8)는 전동식 과급기(4)의 모터 회전수(rpm)를 상승시키는 부스트 작동 제어를 통해 엔진(1)으로 공급되는 공기의 부스트압을 증가시킨다(도 5(B) 참조). 또한, 전동식 과급기(4)의 작동에 따른 클러치 결합속도를 증가시켜 신속하게 클러치를 결합한다(도 5(C) 참조). 상기 클러치 결합속도는 클러치의 스트로크를 작동하는 엑추에이터가 전동식인 경우 클러치 회전수(rpm) 또는 유압식인 경우 유압상승을 통해 증가시킬 수 있다. 이러한 과정은 전동식 과급기(4)가 엔진(1)의 흡기 부스팅을 위해 작동하는 시간에 이루어진다.

제어부(8)는 엔진 회전수(rpm)와 클러치 회전수(rpm)가 30rpm 이내로 일치하는지 체크하여 일치하지 않으면 클러치 결합을 계속하고, 일치하면 클러치 결합이 완료된 것으로 판단한다(S107).

부스트압이를 통해, 제어부(8)는 도 5(C)와 같이 전동식 과급기(4)의 작동에 따른 클러치를 엔진(1)에 더 빨리 결합(engage)할 수 있다. 또한 도 5(D, E)에서와 같이 APS 작동신호에 따른 전동식 과급기(4)의 작동시 엔진 토크(Nm)와 실측 엔진 토크(Nm)를 일치시키는 추종제어 및 차량 가속도를 증가시킬 수 있다.

이후, 제어부(8)는 차량의 운전정보에 기초하여 전동식 과급기(4)의 부스트 정지조건이 충족되는지 판단한다(S108).

예컨대, 제어부(8)는 전동식 과급기(4)의 작동시 엔진 토크(Nm)와 실측 엔진 토크(Nm)가 일치하면 상기 부스트 정지조건이 충족되는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 제어부(8)는 상기 APS 작동신호에 따른 증가율이 상기 엔진 토크맵(E-MAP)에 설정된 제1 임계치 미만으로 감소하거나 브레이크(BPS) 작동으로 차속이 감속하면 상기 부스트 정지조건이 충족되는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 제어부(8)는 변속기 상태 정보에서 현재 변속단에서 다른 변속단으로 변속되는 상황이 검출되면 상기 부스트 정지조건이 충족되는 것으로 판단할 수 있다.

제어부(8)는 상기한 부스트 정지조건 중 적어도 하나가 충족되면(S108; 예), 전동식 과급기(4)의 부스트 작동을 정지하고(S109), 차량의 발진 제어를 종료한다. 이때, 제어부(8)는 전동식 과급기(4)의 정지에 따라 DCT(2)에 적용된 제2 스트로크 작동맵(MAP2)을 제1 스트로크 작동맵(MAP1)으로 변경 적용하고, 급기밸브(6)를 개방(Open)할 수 있다.

[제2 실시 예]

한편, 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 킥다운 가속 조건에서의 차량 변속기 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 도 6의 킥다운 가속 조건에서의 차량 변속기 제어 상태를 나타낸 그래프이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 킥다운 가속 조건에서의 차량 변속기 제어 방법은 도 4의 차량 발진 제어가 종료된 이후의 주행상황으로 이어지는 것을 가정하여 설명하도록 한다.

제어부(8)는 차량의 주행 중 운전정보 검출부(7)에서 지속적으로 수집되는 운전정보를 분석하고, 다음의 킥다운(Kick down) 조건을 토대로 DCT 클러치 결합 제어를 한다(S203). 상기 킥다운(Kick down)은 운전자가 가속 페달을 깊게 밟는 경우 기어 변속을 한 단 낮추어 가속력을 높이는 주행 기법을 의미한다.

제어부(8)는 운전자의 가속페달 조작에 따라 검출된 APS 작동신호가 차량의 킥다운 가속 조건을 충족하는지 여부를 판단한다(S204). 이때, 제어부(8)는 APS 작동신호의 증가율(APS%/s)을 엔진 토크맵(E-MAP)과 비교하여 킥다운 가속 조건 충족 여부에 따른 전동식 과급기(4)의 작동여부를 판단할 수 있다.

예컨대, 상기 S204 단계에서, 제어부(8)는 차량이 일정 차속 이상으로 주행중인 상태에서 시간에 따른 APS 작동신호의 증가율(APS%/s)이 엔진 토크맵(E-MAP)에 설정된 제3 임계치(예; 40%)이하이면 킥다운 가속 조건을 충족하지 않는 것으로 판단한다(S204; 아니오).

그리고, 제어부(8)는 전동식 과급기(4)의 미작동 조건에 대응되는 제1 스트로크 작동맵(MAP1)을 적용하여 일반적인 클러치 결합 속도로 제어한다(S205).

반면, 상기 S204 단계에서, 제어부(8)는 상기 APS 작동신호의 증가율(APS%/s)이 엔진 토크맵(E-MAP)의 제3 임계치를 초과하면 차량의 킥다운 가속 조건을 충족하는 것으로 판단한다(S204; 예).

또한, 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않으며, 제어부(8)는 상기 APS 작동신호의 증가율(APS%/sec)과 실측 엔진 토크의 편차(ΔAPS%/sec)가 제4 임계치를 초과하면 차량이 킥다운 가속 조건을 충족하는 것으로 판단할 수 있다(S204; 예).

제어부(8)는 차량의 킥다운 가속 조건 충족에 따른 전동식 과급기(4)의 부스트 작동, 급기밸브(6)의 차단(Close) 및 DCT(2)에 제2 스트로크 작동맵(MAP2)을 적용하여 증가된 클러치 결합 속도로 제어할 수 있다.

이하, 위의 클러치 결합 속도 제어와 관련된 도 6의 S206 단계 내지 S209 단계의 설명은 도 4의 S106 단계 내지 S109 단계의 설명과 유사하여 중복되므로 생략한다.

이로써, 도 7(A)와 같이 운전자가 가속페달을 깊게 밟아 APS 증가율 급증된 킥다운 상황에서, 도 7(B)와 같이 전동식 과급기(4)를 작동하여 모터 토크를 상승시키고, 도 7(C)와 같이 전동식 과급기(4)의 작동에 따른 클러치 결합속도를 증가시켜 신속하게 클러치를 결합함으로써, 도 7(D, E)와 같이 전동식 과급기(4)의 작동시 엔진 토크(Nm)와 실측 엔진 토크(Nm)를 일치시키는 추종제어 및 차량 가속도를 증가시킬 수 있다.

[제3 실시 예]

한편, 도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 변속 없는 가속 조건에서의 차량 변속기 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 도 8의 변속 없는 가속 조건에서의 차량 변속기 제어 상태를 나타낸 그래프이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 변속 없는 가속 조건에서의 차량 변속기 제어 방법은 도 4 또는 도 6의 차량 변속기 제어가 종료된 이후의 주행상황으로 이어지는 것을 가정하여 설명할 수 있다.

제어부(8)는 차량의 주행 중 운전정보 검출부(7)에서 지속적으로 수집되는 운전정보를 분석하고, 아래의 가속 조건을 토대로 DCT 클러치 결합 제어를 한다(S303).

제어부(8)는 운전자의 가속페달 조작에 따라 검출된 APS 작동신호가 차량의 변속 없는 가속 조건을 충족하는지 여부를 판단한다(S304). 이때, 제어부(8)는 주행 중 브레이크 작동 또는 코스팅 주행에 의한 감속상태에서 도 4(제1 실시 예)를 통해 설명된 "가속 발진조건"이 충족되면 변속 없는 가속 조건이 충족하는 것으로 판단할 수 있다(S304; 예).

또한, 제어부(8)는 소정 도로 경사도 이상의 내리막 주행 중 도 6(제2 실시 예)을 통해 설명된 "킥다운 가속 조건"이 충족되더라도, 예외적으로 킥다운 변속을 제한하고 변속 없는 가속 조건으로 판단할 수 있다(S304; 예). 이는 제어부(8)가 동일한 가속페달 작동에 따른 APS 증가율에 도로 경사도 조건을 더 반영하여 킥다운 가속 조건이나 변속 없는 가속 조건을 구분하여 변속 제어하는 것으로 설명할 수 있다.

예컨대, 제2 실시 예에서는 차량이 평지/오르막 도로에서 가속페달 작동에 따른 APS 증가율이 킥다운 조건을 충족하여 킥다운 변속 후 전동식 과급기(4)의 작동 및 증가된 속도의 DCT 클러치 제어를 할 수 있다.

반면에, 제3 실시 예에서는 차량이 내리막 도로에서 가속페달 작동에 따른 APS 증가율이 킥다운 조건을 충족하더라도, 변속 없이 전동식 과급기(4)의 작동 및 그에 대응된 DCT 클러치 제어를 할 수 있는 점이 다르다.

이를 통해, 도 9와 같이, 전동식 과급기(4)의 부스트 작동 및 증가된 속도의 DCT 클러치 제어를 통한 엔진토크(Nm)와 실측 엔진 토크(Nm)를 일치시키는 추종제어를 할 수 있으며, 내리막 도로에서의 불필요한 킥다운 변속 제어를 제한함으로써 연비효과를 개선할 수 있다.

이하, 도 8의 S306 단계 내지 S310 단계의 설명은 도 4의 S106 단계 내지 S110 단계의 설명과 유사여 중복되므로 생략한다.

한편, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템의 효과를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 과급기와 DCT의 협조제어에 따른 차량과 DCT만 적용된 종래 차량의 주행 테스트 결과를 비교하여 보여준다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 토크 컨버터 없이 마찰 클러치가 적용된 자동화 변속기(DCT)와 전동식 과급기의 연동으로 차량의 발진 및 가속시 엔진 토크를 증대함으로써 차량 가속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

전동식 과급기의 부스트 작동에 대응되는 클러치 스크로크 속도를 제어하여 클러치 슬립량과 슬립 시간을 단축시키고 그에 따른 가속 응답성 및 운전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

연비개선 효과가 있는 마찰 클러치 적용 자동화 수동 변속기와 전동식 과급기의 부스트 연동을 통한 엔진 토크 증대 효과에 따른 기어비의 하향 설정이 가능하여 기어비 최적화에 따른 추가 연비를 개선할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.

예컨대, 도 2에 도시한 본 발명의 실시 예에서는 차량 변속기 제어 시스템에 엔진(1)의 흡기 부스팅을 위한 터보차저(3)와 전동식 과급기(4)가 동시에 구성된 것으로 설명하였다. 그러나 본 발명의 실시 예는 이에 한정되지 않으며 터보차저(3)가 생략되거나 추가로 과급기가 더 구성될 수 있다.

예컨대, 도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 변속기 제어 시스템의 구성은 도 2와 유사하며 단지 터보차저(3)가 없는 점만 다르다.

따라서, 상기 제1 내지 제3 실시 예에서와 같이, 일반 운전모드 시 에어 클리너에서 유입된 공기는 제1 급기라인(L1)을 통해 엔진(1)으로 그대로 공급된다. 그리고, 차량의 발진 또는 가속 운전조건에 따른 전동식 과급기(4)의 작동시 공기는 제2 급기라인(L2)의 우회경로로 전동식 과급기(4)를 경유하여 부스트압으로 압축되어 엔진(1)에 공급될 수 있다.

따라서, 터보차저(3)가 생략된 저비용의 간단한 구조로도 차량 변속기 제어 시스템을 구현하여 마치 토크 컨버터가 적용된 AT처럼 가속시 토크 증대 및 토크 응답성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 전술한 본 발명의 실시 예에서는 APS 작동신호의 증가율에 기초한 급가속 발진조건을 판단하였으나 이에 한정되지 않으며, 오르막 도로에서의 발진조건을 더 판단하여 전동식 과급기(4)의 작동 및 그에 대응된 클러치 스트로크 제어를 수행할 수 있다.

예를 들면, 제어부(8)는 차량이 일정 경사도를 초과한 급격한 오르막 도로에 정지된 상태에서 브레이크 작동해제 및 가속 페달이 작동으로 발진되면 APS 작동신호의 증가율과 상관없이 전동식 과급기(4)의 작동 및 증가된 속도의 클러치 스트로크 제어를 할 수 있다.

따라서, DCT 변속기 적용 차량이 급격한 오르막 도로에서의 발진 시 토크 증대 및 클러치 결합의 응답속도를 빠르게 가져가 차량의 뒷밀림을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 전술한 본 발명의 실시 예에서는 제어부(8)에서 APS 작동신호의 증가율에 기초한 급가속 발진조건을 판단하였다. 그러나, 이에 한정되지 않으며 제어부(8)는 운전정보 검출부(7)에서 자율주행 제어를 위해 검출된 운전정보에 기초한 요구토크의 증가율로 급가속 발진조건을 판단할 수 있다. 가령, 스마트 크루즈 컨트롤 모드에서 전방 차량의 거동에 따른 운전정보를 수집하여 본 발명의 발진/가속 제어를 할 수 있다.

따라서, 운전자의 APS 작동 신호뿐만 아니라 차량의 자율주행 상황에서의 가속 따른 전동식 과급기 및 그에 따른 엔진과의 클러치 결합속도를 제어함으로써 토크 증대 및 토크 응답성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 엔진 2: 변속기(DCT)
3: 터보차저 4: 전동식 과급기
5: 냉각기 6: 급기밸브
7: 운전정보 검출부 8: 제어부
81: 엔진 제어기 82: 전동식 과급기 제어기
83: 밸브 제어기 84: 변속기 제어기
85: 통합 제어기 L1: 제1 급기라인
L2: 제2 급기라인 MAP1: 제1 스트로크 작동맵
MAP2: 제2 스트로크 작동맵

Claims (20)

1. 연료의 연소에 따른 동력을 출력하는 엔진;
   적어도 하나의 마찰 클러치가 적용된 변속기;
   모터의 회전력으로 공기를 압축하여 상기 엔진에 공급하는 전동식 과급기; 및
   가속 또는 발진 조건을 충족하면 상기 전동식 과급기를 작동하고, 상기 전동식 과급기의 작동조건에 대응되는 변속기 클러치 스트로크 작동맵(MAP)을 상기 변속기에 적용하여 상기 엔진과의 클러치 결합속도를 제어하는 제어부;
   를 포함하는 차량 변속기 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 변속기는
   토크 컨버터 없이 발진 및 가속 시 마찰 클러치를 사용하는 자동화 변속기로써 DCT(Dual Clutch Transmission) 및 AMT(Automated Manual Transmission) 중 어느 하나로 구성되는 차량 변속기 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 엔진의 배기력으로 에어 클리너에서 유입된 공기를 압축하여 생성된 제1 부스트압을 제1 급기라인을 통해 상기 엔진으로 공급하는 터보차저; 및
   상기 제1 급기라인에 설치되며, 인가되는 제어신호에 따라 차단(Close)되어 상기 제1 부스트압을 분기된 제2 급기라인을 통해 상기 전동식 과급기로 유입시키는 급기밸브;
   를 더 포함하는 차량 변속기 제어 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 전동식 과급기는
   상기 터보차저에서 1차로 압축된 상기 제1 부스트압을 2차로 재압축하여 공기량 및 밀도가 증가된 제2 부스트압을 상기 엔진으로 공급하는 차량 변속기 제어 시스템.
5. 제3항에 있어서,
   상기 터보차저와 전동식 과급기의 압축으로 가열된 공기를 냉각하여 상기 엔진으로 공급하는 냉각기를 더 포함하는 차량 변속기 제어 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한에 있어서,
   상기 제어부는
   APS 작동신호에 기초하여 엔진 토크를 제어하는 엔진 제어기;
   상기 APS 작동신호에 기초하여 차량의 급가속 발진 조건 또는 가속 조건이 충족되면 상기 전동식 과급기를 작동하는 전동식 과급기 제어기;
   상기 전동식 과급기의 작동 시 상기 급기밸브를 차단(Close)하여 상기 제1 부스트압을 우회경로의 상기 전동식 과급기로 유입시키는 밸브 제어기;
   상기 전동식 과급기의 작동 여부와 동일한 조건에 따라 복수의 변속기 스트로크 작동맵(MAP)을 가변 적용하는 변속기 제어기; 및
   상기 운전정보에 기초하여 차량의 운행에 따른 상기 각 제어기의 전반적인 동작을 제어하는 통합 제어기;
   를 포함하는 차량 변속기 제어 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 변속기 제어기는
   상기 차량의 정지 중 상기 APS 작동신호의 증가율이 엔진 토크맵에 설정된 제1 임계치를 초과하거나, 상기 APS 작동신호의 증가율과 실측 엔진 토크의 편차가 제2 임계치를 초과하여 차이가 벌어지면, 상기 급가속 발진조건을 충족하는 것으로 판단하는 차량 변속기 제어 시스템.
8. 제6항에 있어서,
   상기 변속기 제어기는
   상기 차량의 주행 중 상기 APS 작동신호의 증가율이 엔진 토크맵에 설정된 제3 임계치를 초과하거나, 상기 APS 작동신호의 증가율과 실측 엔진 토크의 편차가 제4 임계치를 초과하여 차이가 벌어지면 상기 가속 조건을 충족하는 것으로 판단하는 차량 변속기 제어 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 변속기 제어기는
   상기 가속 조건 판단 시 상기 운전정보로 검출된 도로 경사도가 평지 혹은 오르막 도로이면 킥다운 가속 조건을 충족하는 것으로 판단하고, 내리막 도로이면 변속 없는 가속 조건으로 판단하는 차량 변속기 제어 시스템.
10. 제6항에 있어서,
    상기 변속 제어기는
    차량의 노말 모드에서 일반적인 제1 스트로크 작동맵(MAP1)으로 클러치 결합 속도를 제어하되,
    상기 급가속 발진 조건 또는 가속 조건이 충족되면 상기 전동식 과급기의 작동 조건에 대응되는 제2 스트로크 작동맵(MAP2)을 적용하여 증가된 클러치 결합 속도로 제어하는 차량 변속기 제어 시스템.
11. 제6항에 있어서,
    상기 전동식 과급기 제어기는
    상기 운전정보에 기초한 차량의 감속, 운전자의 요구토크(Target RPM)와 엔진 토크(Engine RPM)의 일치 및 현재 변속단에서 다른 변속단으로 변속되는 상황 중 어느 하나의 조건이 충족되면 상기 전동식 과급기의 부스트 작동을 정지하는 차량 변속기 제어 시스템.
12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    자율주행을 위해 수집된 운전정보에 기초한 요구토크 증가율이 가속 또는 발진 조건을 충족하면 그에 따른 전동식 과급기의 작동 및 엔진과의 클러치 결합속도를 제어하는 차량 변속기 제어 시스템.
13. 마찰 클러치가 적용된 자동화 변속기와 전동식 과급기의 협조제어에 따른 차량의 변속기 제어 방법에 있어서,
    a) 시동 후 차량의 운행에 따른 운전정보를 수집하는 단계;
    b) 상기 운전정보를 분석하여 운전자의 가속페달 조작에 따라 검출된 APS(Accelerator Pedal Sensor) 작동신호의 증가율이 차량의 급가속 발진 조건 또는 가속 조건을 충족하는지 판단하는 단계;
    c) 상기 급가속 발진 조건 또는 가속 조건이 충족되면 상기 전동식 과급기를 작동하는 단계; 및
    d) 상기 전동식 과급기의 작동조건에 대응되는 변속기 스트로크 작동맵(MAP)을 상기 변속기에 적용하여 엔진과의 클러치 결합속도를 증가시키는 단계;
    를 포함하는 차량의 변속기 제어 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 차량의 정지 중 상기 APS 작동신호의 증가율이 엔진 토크맵(E-MAP)의 제1 임계치를 초과하면 상기 급가속 발진조건을 충족하는 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 차량의 정지 중 상기 APS 작동신호의 증가율과 실측 엔진 토크의 편차가 제2 임계치를 초과하면 상기 급가속 발진조건을 충족하는 것으로 판단하는 단계;
    중 적어도 하나를 포함하는 차량의 변속기 제어 방법.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 차량의 주행 중 상기 APS 작동신호의 증가율이 엔진 토크맵(E-MAP)의 제3 임계치를 초과하면 킥다운 가속 조건을 충족하는 것으로 판단하는 단계; 및
    상기 차량의 주행 중 상기 APS 작동신호의 증가율과 실측 엔진 토크의 편차가 제4 임계치를 초과하면 킥다운 가속 조건을 충족하는 것으로 판단하는 단계;
    중 적어도 하나를 포함하는 차량의 변속기 제어 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 차량의 주행 중 브레이크 작동 또는 코스팅 주행에 의한 감속상태에서 상기 급가속 발진조건이 충족되면 변속 없는 가속 조건을 충족하는 것으로 판단하는 차량의 변속기 제어 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 차량의 주행 중 내리막 도로 조건에서 상기 킥다운 가속 조건이 충족되면 킥다운 변속 제어를 제한하고 상기 변속 없는 가속 조건으로 판단하는 차량의 변속기 제어 방법.
18. 제13항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 엔진에 공기를 공급하는 제1 급기라인에 설치된 급기밸브를 차단(Close)하여 분기된 제2 급기라인을 통해 상기 전동식 과급기로 공기를 유입시키는 단계를 포함하는 차량의 변속기 제어 방법.
19. 제13항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    차량의 노말 모드에서 일반적인 클러치 결합 속도로 제어되는 제1 스트로크 작동맵(MAP1)을 해제하고, 상기 전동식 과급기의 작동 조건에 대응되는 제2 스트로크 작동맵(MAP2)을 적용하여 증가된 클러치 결합 속도로 제어하는 단계를 포함하는 차량의 변속기 제어 방법.
20. 제19항에 있어서,
    상기 d) 단계 이후에,
    상기 APS 작동신호에 따른 증가율이 상기 엔진 토크맵(E-MAP)에 설정된 제1 임계치 미만으로 감소하거나 브레이크 작동으로 차속이 감속되는 단계 및 상기 운전정보의 현재 변속단이 다른 변속단으로 변속되는 상황이 검출되는 단계 중 어느 하나의 부스트 정지조건이 충족되는 단계; 및
    상기 전동식 과급기의 작동을 정지하고 변속기에 적용된 상기 제2 스트로크 작동맵(MAP2)을 상기 제1 스트로크 작동맵(MAP1)으로 변경하는 단계;
    를 더 포함하는 차량의 변속기 제어 방법.

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