KR20210072867A - Dct 차량의 변속 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨트롤러가 고성능모드 선택 상황에서 파워온 업쉬프트가 개시되는지 판단하는 단계; 상기 컨트롤러가 결합측클러치토크를 베이스토크에 푸시필토크를 더한 결합측클러치목표토크로 점진적으로 상승시키고, 해방측클러치토크를 점진적으로 해제시키는 토크페이즈를 수행하는 단계; 상기 컨트롤러가 결합측클러치토크를 엔진토크를 추종하면서 점진적으로 상승시켜서 엔진속도를 결합측클러치속도에 동기시키는 이너셔페이즈를 수행하는 단계; 상기 컨트롤러가 결합측클러치토크를 점차 저감시켜 변속을 완료시키는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

DCT 차량의 변속 제어 방법{SHIFT CONTROL METHOD FOR VEHICLE WITH DCT}

본 발명은 DCT(Dual Clutch Transmission)를 탑재한 차량의 변속 제어 방법에 관한 기술이다.

일반적인 DCT 차량은 변속 시, 변속 충격을 최소화하여 사용자가 변속을 느끼지 못하도록 하는 데에 중점을 두고 변속 제어를 수행한다.

그러나, 최근의 다양한 사용자들 중에는 변속 시 부드러운 변속감보다는 고성능 차량과 같은 빠른 변속감 및 가속감을 요구하는 경우가 있고, 본 발명은 이러한 사용자의 요구를 충족시키기 위한 기술이다.

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 1020190066417 A

본 발명은 DCT를 탑재한 차량이 파워 온 업쉬프트 시에 보다 빠른 변속감 및 가속감을 형성할 수 있도록 하여 고성능 차량의 주행감을 구현할 수 있도록 한 DCT 차량의 변속 제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

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

컨트롤러가 고성능모드 선택 상황에서 파워온 업쉬프트가 개시되는지 판단하는 단계;

상기 컨트롤러가 결합측클러치토크를 베이스토크에 푸시필토크를 더한 결합측클러치목표토크로 점진적으로 상승시키고, 해방측클러치토크를 점진적으로 해제시키는 토크페이즈를 수행하는 단계;

상기 컨트롤러가 결합측클러치토크를 엔진토크를 추종하면서 점진적으로 상승시켜서 엔진속도를 결합측클러치속도에 동기시키는 이너셔페이즈를 수행하는 단계;

상기 컨트롤러가 결합측클러치토크를 점차 저감시켜 변속을 완료시키는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 토크페이즈를 수행하는 단계에서, 상기 베이스토크는 고성능모드가 선택되지 않은 파워온 업쉬프트시에 결합측클러치목표토크로 설정되는 값으로서, 차속 및 엔진토크에 따라 결정될 수 있다.

상기 푸시필토크는 고성능모드가 선택된 상태에서 상기 베이스토크에 추가로 더해져서 상기 결합측클러치목표토크를 구성하는 것으로서, 차속 및 엔진토크에 따라 결정될 수 있다.

상기 푸시필토크는 상기 차속이 증가할수록, 엔진토크가 증가할수록 더 큰 값으로 설정될 수 있다.

상기 토크페이즈는 가속페달조작량에 따라 설정되는 토크페이즈목표시간 동안 수행되며;

상기 토크페이즈목표시간이 경과하고 상기 해방측클러치토크가 0이하가 되면 토크페이즈가 종료된 것으로 판단할 수 있다.

상기 이너셔페이즈에서 결합측클러치토크는 엔진토크로부터 상기 토크페이즈 종료시 엔진토크와 결합측클러치토크의 차이인 토크갭을 차감한 값으로부터 점진적으로 상승시킬 수 있다.

상기 엔진속도가 결합측클러치속도에 동기될 것으로 예측되는 동기잔여시간이 소정의 기준시간 이하가 되면, 상기 이너셔페이즈 수행을 종료하고 상기 변속을 완료하는 단계를 수행할 수 있다.

상기 변속을 완료하는 단계에서는 상기 결합측클러치토크를 점차 저감시키되, 저감시키는 최대량은 상기 푸시필토크로 제한될 수 있다.

본 발명은 본 발명은 DCT를 탑재한 차량이 파워 온 업쉬프트 시에 보다 빠른 변속감 및 가속감을 형성할 수 있도록 하여 고성능 차량의 주행감을 구현할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT를 탑재한 차량의 파워트레인을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 DCT 차량의 변속 제어 방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 DCT 차량의 변속 제어 방법을 설명한 그래프이다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT를 탑재한 차량의 파워트레인을 도시한 것으로서, 엔진(E)의 동력은 DCT의 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)를 통해 각각 제1입력축(IN1) 및 제2입력축(IN2)으로 입력되고, 변속된 동력은 출력축(OUT)을 통해 구동륜으로 제공되도록 되어 있다.

상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2)는 클러치액츄에이터(CA)에 의해 결합되거나 해제되는 작동이 가능하고, 변속액츄에이터(SA)는 치합된 변속기어를 교체하여 변속을 수행하도록 설치되며, 상기 클러치액츄에이터(CA)와 변속액츄에이터(SA)는 컨트롤러(CLR)에 의해 제어되고, 상기 컨트롤러(CLR)는 가속페달조작량을 APS(Accelerator Position Sensor)를 통해 전달받도록 구성되어 있다.

물론, 상기 컨트롤러(CLR)는 이외에 엔진회전수와 엔진토크 등과 같은 추가의 정보를 입력 받아 상기 클러치액츄에이터(CA)와 변속액츄에이터(SA)를 제어하여 변속을 수행하도록 하며, 사용자의 고성능모드 선택 여부에 대한 정보를 입력 받아 상기 변속제어를 그에 따라 다르게 수행하도록 할 수 있다.

여기서, 상기 고성능모드란, 통상적인 사용자들이 원하는 부드러운 변속감보다는, 변속감이 다소 부드럽지 못하더라도 보다 빠른 변속감과 차량의 보다 높은 가속감을 구현하도록 하는 운전모드를 의미하는 것으로서, 사용자는 별도로 구비된 스위치를 통해 이를 선택하거나, 최고 수준의 스포츠모드를 선택하는 등의 방식 또는 변속레버의 매뉴얼조작 등에 의해 이 모드를 선택하도록 할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명 DCT 차량의 변속 제어 방법의 실시예는, 컨트롤러(CLR)가 고성능모드 선택 상황에서 파워온 업쉬프트가 개시되는지 판단하는 단계(S10); 상기 컨트롤러(CLR)가 결합측클러치토크를 베이스토크에 푸시필토크(Push Feel Torque)를 더한 결합측클러치목표토크로 점진적으로 상승시키고, 해방측클러치토크를 점진적으로 해제시키는 토크페이즈를 수행하는 단계(S20); 상기 컨트롤러(CLR)가 결합측클러치토크를 엔진토크를 추종하면서 점진적으로 상승시켜서 엔진속도를 결합측클러치속도에 동기시키는 이너셔페이즈를 수행하는 단계(S30); 상기 컨트롤러(CLR)가 결합측클러치토크를 점차 저감시켜 변속을 완료시키는 단계(S40)를 포함하여 구성된다.

상기 토크페이즈를 수행하는 단계에서, 상기 베이스토크는 고성능모드가 선택되지 않은 파워온 업쉬프트시에 결합측클러치목표토크로 설정되는 값으로서, 차속 및 엔진토크에 따라 결정된다.

즉, 본 발명은 고성능모드가 선택된 상태에서의 파워온 업쉬프트시에는 토크페이즈에서 결합측클러치목표토크 자체를 상기 푸시필토크만큼 추가로 상향함으로써, 결합측클러치가 더 빠른 시간 동안 더 높게 상승되도록 하여 궁극적으로 엔진속도가 결합측클러치 속도에 동기되는 동기속도를 상승시키며, 엔진의 토크기 결합측클러치를 통해 구동륜으로 보다 많이 전달되도록 하여 차량의 가속감을 증대시키도록 하는 것이다.

참고로, 상기 파워온 업쉬프트(Power On Upshift)는 운전자가 가속페달을 밟은 상태에서 상위 변속단으로 변속을 수행하는 것을 의미한다.

상기 토크페이즈(Torque Phase)는 통상 엔진의 속도는 유지하면서 토크를 전달하고 있는 클러치만을 바꾸는 과정으로서, 도 1에서 제1클러치(CL1)가 현재까지 차량의 동력을 전달하고 있었다면, 토크페이즈에서는 제1클러치(CL1)를 서서히 해제하면서 제2클러치(CL2)를 서서히 체결하여, 제1클러치(CL1)의 토크는 해제하고, 제2클러치(CL2)의 토크는 상승시키는 과정을 의미한다.

물론, 상기 토크페이즈 개시 전에 상기 제2클러치(CL2)에 연결된 변속단의 기어는 치합되어 있는 상태이어야 하며, 여기서 상기와 같이 변속 시 해제되는 클러치를 '해방측클러치'라고 하고, 결합되는 클러치를 '결합측클러치'라고 하며, 상기 해방측클러치에 현재까지의 변속단기어가 연결되어 있는 것이고, 상기 결합측클러치에 목표로 하는 변속단기어가 연결되어 있는 것이다.

또한, 상기 이너셔페이즈(Inertia Phase)는 통상 클러치들의 토크는 그대로 유지되는 상태에서 엔진속도를 변화시켜서 결합측클러치 속도에 동기시키는 과정을 말한다.

참고로, 파워온 업쉬프트에서 엔진속도가 결합측클러치속도에 완전히 동기되어 변속이 완료되기까지는 이너셔페이즈라고 볼 수 있으므로, 본 발명에서 상기 변속을 완료시키는 단계(S40)는 이너셔페이즈에 속한다고 볼 수 있다.

본 발명에서, 상기 컨트롤러(CLR)는 운전자에 의한 고성능모드가 선택되어 있는 상황에서, 운전자가 가속페달을 밟음에 의해 상위 변속단으로의 변속요구가 발생하면, 이와 같은 상황을 판단하여, 상기와 같이 베이스토크에 푸시필토크를 추가한 값을 결합측클러치목표토크로 삼고 상기 토크페이즈를 수행하는 것이다.

즉, 종래 고성능모드가 선택되어 있지 않았다면, 토크페이즈에서 결합측클러치목표토크는 상기 베이스토크로 설정되었을 것이지만, 고성능모드가 선택된 경우에는 여기에 상기 푸시필토크를 추가로 더하여 상기 결합측클러치목표토크로 삼고, 상기 결합측클러치의 토크는 상기 결합측클러치목표토크를 향해 점진적으로 상승시키면서, 상기 해방측클러치의 토크는 0를 향해 점진적으로 하강시키는 것이다.

참고로, 상기 베이스토크는 상술한 바와 같이 차속 및 엔진토크에 따라 결정된다. 이론적으로는 토크페이즈에서 결합측클러치 토크와 해방측클러치 토크의 합은 엔진토크와 같게 유지한 상태에서 결합측클러치 토크는 점진 상승시키고 해방측클러치 토크는 점진 하강시키는 것이어서, 상기 베이스토크는 엔진토크에 따라서 결정되어야 하지만, 실질적으로는 차량의 차속에 따른 관성 등을 고려하여 엔진토크가 커질수록 베이스토크를 크게 설정하되, 차속이 높을수록 베이스토크를 약간 작아지게 설정하는 것이 바람직하다.

상기 푸시필토크는 고성능모드가 선택된 상태에서 상기 베이스토크에 추가로 더해져서 상기 결합측클러치목표토크를 구성하는 것으로서, 차속 및 엔진토크에 따라 결정된다.

즉, 상기 푸시필토크는 실질적으로 본 발명에서 보다 빠른 변속과 높은 차량 가속감을 유발하는 주요한 인자로서, 차속이 높을수록 엔진속도와 동기속도(결합측클러치 속도) 사이의 속도차가 크기 때문에 푸시필토크도 커지는 경향을 가지도록 하며, 엔진토크가 커짐에 따라서도 푸시필토크를 더 커지게 설정하는 것이다.

상기 토크페이즈는 가속페달조작량에 따라 설정되는 토크페이즈목표시간 동안 수행되며, 상기 토크페이즈목표시간이 경과하고 상기 해방측클러치토크가 0이하가 되면 토크페이즈가 종료된 것으로 판단한다.

참고로, 상기 토크페이즈목표시간은 가속페달조작량이 커질수록 더 긴 시간으로 설정될 수 있다.

이상의 토크페이즈에서 상기 결합측클러치토크는 상기 컨트롤러(CLR)의 현재 제어 사이클 t에서,

결합측클러치토크(t) = 결합측클러치토크(t-1) + [결합측클러치목표토크 - 결합측클러치토크(t-1)]/(토크페이즈목표시간 - 토크페이즈경과시간)

여기서, 결합측클러치목표토크 = 베이스토크 + 푸시필토크,

t-1; 이전 제어 사이클

과 같이 결정될 수 있으며,

상기 컨트롤러(CLR)의 현재 제어 사이클 t에서 해방측클러치토크는,

해방측클러치토크(t) = 해방측클러치토크(t-1) + [해방측클러치목표토크 - 해방측클러치토크(t-1)]/(토크페이즈목표시간 - 토크페이즈경과시간)

여기서, 해방측클러치목표토크 = 0

t-1; 이전 제어 사이클

과 같이 결정될 수 있다.

상기 이너셔페이즈에서 결합측클러치토크는 엔진토크로부터 상기 토크페이즈 종료시 엔진토크와 결합측클러치토크의 차이인 토크갭을 차감한 값으로부터 점진적으로 상승시킨다.

즉, 상기 토크페이즈 직후 개시되는 상기 이너셔페이즈에서 상기 결합측클러치토크는 기본적으로 엔진토크의 변화를 따라 추종하여 변화하되, 상기 토크페이즈 종료시의 토크갭은 유지하면서 엔진토크의 변화를 추종하도록 하는 추종성분과, 시간의 경과에 따라 점진적으로 결합측클러치토크를 더 상승시키는 상승성분의 합으로 결정되는 것이다.

이를 수식으로 표현하면, 다음과 같이 표현될 수 있다.

결합측클러치토크(t) = 추종성분(t) + 상승성분

추종성분(t) = 엔진토크(t) - 토크갭

토크갭 = 엔진토크(토크페이즈 종료시)-결합측클러치토크(토크페이즈 종료시)

상승성분 = Ramp 상승

즉, 본 발명의 이너셔페이즈는 통상의 이너셔페이즈와 달리 결합측클러치토크를 상기 상승성분에 따라 시간이 경과함에 따라 점차 증가시키도록 하여, 엔진속도가 결합측클러치속도에 보다 빨리 동기될 수 있도록 하는 것이다.

상기 엔진속도가 결합측클러치속도에 동기될 것으로 예측되는 동기잔여시간이 소정의 기준시간 이하가 되면, 상기 이너셔페이즈 수행을 종료하고 상기 변속을 완료하는 단계를 수행한다.

상기 동기잔여시간은 엔진속도의 변화율을 참고하여 산출할 수 있으며, 상기 기준시간은 거의 동기가 완료된 것으로 판단할 수 있는 수준의 시간으로서, 예컨대 50ms 등과 같이 설정될 수 있을 것이다.

상기 변속을 완료하는 단계(S40)에서는 상기 결합측클러치토크를 점차 저감시키되, 저감시키는 최대량은 상기 푸시필토크로 제한되도록 한다.

즉, 본 발명은 상기 토크페이즈에서 일반적인 파워온 업쉬프트에 비하여 푸시필토크를 추가로 결합측클러치에 인가하도록 함으로써, 보다 빠른 변속감 및 높은 차량 가속감을 구현하였으므로, 변속이 완료되는 시점에서는 상기와 같이 가해주었던 푸시필토크에 해당하는 만큼을 점진적으로 결합측클러치토크에서 차감해 주어, 일반적인 변속완료 상태와 동일한 상태로 복귀하도록 하는 것이다.

상기와 같이 결합측클러치토크를 저감시킨 후, 엔진속도와 결합측클러치속도 사이의 차이인 슬립이 소정의 기준슬립 이하가 되면, 변속이 완료된 것으로 판정하고 변속제어를 종료하도록 할 수 있으며, 상기 기준슬립은 다수의 실험 및 해석에 의해 차량에 따라 다르게 설정될 수 있을 것인 바, 예컨대 50RPM 등과 같이 설정될 수 있을 것이다.

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
CA; 클러치액츄에이터
SA; 변속액츄에이터
CLR; 컨트롤러

Claims (8)

1. 컨트롤러가 고성능모드 선택 상황에서 파워온 업쉬프트가 개시되는지 판단하는 단계;
   상기 컨트롤러가 결합측클러치토크를 베이스토크에 푸시필토크를 더한 결합측클러치목표토크로 점진적으로 상승시키고, 해방측클러치토크를 점진적으로 해제시키는 토크페이즈를 수행하는 단계;
   상기 컨트롤러가 결합측클러치토크를 엔진토크를 추종하면서 점진적으로 상승시켜서 엔진속도를 결합측클러치속도에 동기시키는 이너셔페이즈를 수행하는 단계;
   상기 컨트롤러가 결합측클러치토크를 점차 저감시켜 변속을 완료시키는 단계;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 토크페이즈를 수행하는 단계에서, 상기 베이스토크는 고성능모드가 선택되지 않은 파워온 업쉬프트시에 결합측클러치목표토크로 설정되는 값으로서, 차속 및 엔진토크에 따라 결정되는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 푸시필토크는 고성능모드가 선택된 상태에서 상기 베이스토크에 추가로 더해져서 상기 결합측클러치목표토크를 구성하는 것으로서, 차속 및 엔진토크에 따라 결정되는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 푸시필토크는 상기 차속이 증가할수록, 엔진토크가 증가할수록 더 큰 값으로 설정되는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 토크페이즈는 가속페달조작량에 따라 설정되는 토크페이즈목표시간 동안 수행되며;
   상기 토크페이즈목표시간이 경과하고 상기 해방측클러치토크가 0이하가 되면 토크페이즈가 종료된 것으로 판단하는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 이너셔페이즈에서 결합측클러치토크는 엔진토크로부터 상기 토크페이즈 종료시 엔진토크와 결합측클러치토크의 차이인 토크갭을 차감한 값으로부터 점진적으로 상승시키는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 엔진속도가 결합측클러치속도에 동기될 것으로 예측되는 동기잔여시간이 소정의 기준시간 이하가 되면, 상기 이너셔페이즈 수행을 종료하고 상기 변속을 완료하는 단계를 수행하는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 변속을 완료하는 단계에서는 상기 결합측클러치토크를 점차 저감시키되, 저감시키는 최대량은 상기 푸시필토크로 제한되는 것
   을 특징으로 하는 DCT 차량의 변속 제어 방법.
   
   

Images