KR101906012B1 - Ｄｃｔ차량용 변속 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 변속 과정에서 급가속 요구시, 엔진회전속도의 빠른 동기제어와 엔진토크의 협조제어를 통해 빠른 변속감과 직결감을 구현하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 변속 진입시, 토크핸드오버 구간 진입 전까지 차량의 운전상태에 따른 출력값을 바탕으로 급가속 여부를 판단하고; 급가속 상황으로 판단시, 상기 토크핸드오버 구간에서 급가속 수준에 따라 결정되는 토크값을 기반으로 결합측 클러치토크를 기설정된 목표 결합측 클러치토크보다 상향 제어하여 인터록을 유발하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법이 소개된다.

Description

ＤＣＴ차량용 변속 제어방법{SHIFTING CONTROL METHOD FOR VEHICLES WITH DUAL CLUTCH TRANSMISSION}
본 발명은 차량의 변속 과정에서 운전자의 급가속 요구시, 엔진회전속도의 빠른 동기제어와 엔진토크의 협조제어를 통해 빠른 변속감과 직결감을 구현하는 DCT차량용 변속 제어방법에 관한 것이다.
DCT(Dual Clutch Transmission)는 일반적인 자동변속기와 다르게 토크컨버터가 없고, 두 개의 클러치를 이용하여 엔진의 동력을 구동축으로 직접 전달한다.
즉, 두 개의 클러치에 각각 연결되는 두 개의 입력축을 구비하고, 이들 입력축에 설치되는 변속단기어들의 배치를 홀수측과 짝수측으로 양분하여 배치함으로써, 두 입력축 중 하나는 홀수단의 변속단 구현에 사용되고 다른 하나는 짝수단의 변속단 구현에 사용되도록 구분하고 있다.
이처럼, DCT는 두 개의 클러치를 이용하여 엔진의 동력을 전달하기 때문에 일반적인 자동변속기에 비해 직결감이 뛰어나다.
따라서, DCT를 운전하는 운전자는 기존의 자동변속기 대비 좀 더 빠른 변속 및 구동감을 기대하게 되는바, DCT 제어를 통하여 이런 빠른 변속감 및 직결감을 느낄 수 있는 제어를 수행하는 것이 요구되고 있다.
상기의 배경기술로서 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 10-2014-0034548 A
본 발명은 차량의 변속 과정에서 운전자의 급가속 요구시, 엔진회전속도의 빠른 동기제어와 엔진토크의 협조제어를 통해 빠른 변속감과 직결감을 구현하는 DCT차량용 변속 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 변속 진입시, 제어기가 토크핸드오버 구간 진입 전까지 차량의 운전상태에 따른 출력값을 바탕으로 급가속 여부를 판단하는 급가속판단단계; 제어기가 급가속 상황으로 판단시, 상기 토크핸드오버 구간에서 급가속 수준에 따라 결정되는 토크값을 기반으로 결합측 클러치토크를 기설정된 목표 결합측 클러치토크보다 상향 제어하여 인터록을 유발하는 인터록제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 급가속판단단계에서는, APS개도량에 의해 급가속 여부를 판단하고; 상기 인터록제어단계에서는, 상기 APS개도량에 따라 결정되는 토크값을 목표 결합측 클러치토크에 가산하여 결합측 클러치토크를 상향 제어할 수 있다.
상기 인터록제어단계에서는, 하기의 수식에 의해 결합측 클러치토크를 결정할 수 있다.
결합측 클러치토크(t) = 결합측 클러치토크(t-1) + {최종 목표 결합측 클러치토크(*) + APS개도량에 따른 부스팅 토크값 - 결합측 클러치토크(t-1)}/(토크핸드오버 목표 진행시간 - 토크핸드오버 진행시간)
* 최종 목표 결합측 클러치토크 = Te(엔진토크) - Je(엔진회전관성) * dNe/dt(엔진각가속도)
상기 토크핸드오버 구간 진출 직후에, 급가속 상태를 유지하는지 판단하는 급가속유지판단단계; 상기 급가속 유지 상황으로 판단시, 엔진토크를 (-)토크로 떨어뜨려 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어하는 제1엔진제어단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1엔진제어단계 이 후에 변속완료 예측시간을 판단하는 변속완료시간판단단계; 상기 변속완료 예측시간이 기준시간 이하시, 제1엔진제어단계에서 떨어뜨린 엔진토크를 목표 엔진토크까지 점진적으로 복귀 제어하는 제2엔진제어단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1엔진제어단계에서는, 퓨얼컷 제어를 통해 엔진토크를 (-)토크로 떨어뜨릴 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 급가속이 요구되는 경우, 토크핸드오버 구간에서의 결합측 클러치토크를 목표 결합측 클러치토크보다 더 크게 상승 제어하여 인터록을 유도함으로써, 변속 직결감과 함께 보다 스포티한 변속감을 탑승자에 제공하는 효과가 있다.
또한, 이너셔페이즈 구간에서 엔진토크를 드래그토크까지 끌어내림으로써, 엔진회전속도를 빠르게 떨어뜨려 엔진회전속도가 결합측 입력축속도에 빠르게 추종하게 되는바, 동기소요시간을 줄여 변속시간을 단축시키는 것은 물론 변속 직결감을 제공하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT가 탑재된 차량의 파워트레인 구성을 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 DCT차량의 변속 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 변속 제어방법에 의한 작동상황을 설명하기 위한 그래프.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT차량의 구성을 나타낸 것으로, 도면에 표시된 각 구성요소에 대해 간단하게 설명하면, DCT에 구비된 두 개의 클러치 중에서 결합측 클러치 및 해방측 클러치를 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재하고, 이들을 작동하는 결합측 클러치액추에이터 및 해방측 클러치액추에이터를 CLA1, CLA2의 도면부호로 표시하였으며, 결합측 입력축과 해방측 입력축을 각각 INPUT1 및 INPUT2의 도면부호로 표시하였다. 다만, 이는 본 발명에 대한 이해의 편의를 위한 것일 뿐으로, 현재 변속단을 형성하고 있는 클러치와 목표 변속단 형성을 위한 클러치가 어떠한 클러치인지에 따라 결합측과 해방측은 서로 바뀔 수 있을 것이다.
본 발명의 DCT차량용 변속 제어방법은 크게, 급가속판단단계와, 인터록제어단계를 포함하여 구성할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 급가속판단단계에서는, 변속 진입시, 제어기(1)가 토크핸드오버 구간 진입 전까지 차량의 운전상태에 따른 출력값을 바탕으로 급가속 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 상기 변속은 파워온 업쉬프트(Power On Upshift) 변속일 수 있는 것으로, 이는 운전자가 가속페달을 밝은 상태에서 변속패턴에 의해 현재 변속단에서 상위 변속단으로 변속하는 변속형태를 일컫는다.
즉, 파워온 업쉬프트 변속의 경우, 결합측 클러치토크를 증가함과 동시에 해방측 클러치토크를 감소시켜 두 클러치토크를 교차 제어하는 토크핸드오버 제어(토크페이즈 구간)를 실시하고, 이어서 후술하는 이너셔페이즈 구간에 진입할 수 있다.
다음으로, 인터록제어단계에서는, 상기 급가속판단단계를 통해 제어기(1)가 급가속 상황으로 판단시, 상기 토크핸드오버 구간에서 판단한 급가속 수준에 따라 결정되는 토크값을 기반으로 결합측 클러치토크를 기설정된 목표 결합측 클러치토크보다 상향 제어하여 인터록을 유발하도록 제어할 수 있다.
즉, 도 3과 같이 파워온 업쉬프트 변속명령에 따라 해당 변속에 진입하는 경우, 운전자의 급가속 의지를 판단하고, 급가속 의지가 있는 것으로 판단시, 토크핸드오버 구간에서 결합측 클러치토크를 목표 결합측 클러치토크보다 더 크게 상승 제어한다.
따라서, 결합측 클러치토크와 해방측 클러치토크의 합토크가 엔진토크보다 커지면서 인터록이 발생함으로써, 변속 직결감을 물론, 보다 스포티한 변속감을 탑승자에 제공할 수 있다.
다만, 이때에 상기 인터록은 엔진 및 변속기에 구비된 구동계 부품에 손상이 없는 수준의 약 인터록으로서, 결합측 클러치토크와 해방측 클러치토크의 토크가 교차되는 시점 이 후에 해방측 클러치토크를 목표 해방측 클러치토크보다 더 낮게 하강 제어할 수 있다.
한편, 본 발명은 운전자의 급가속 의지에 따른 급가속 여부에 대해 APS개도량을 기반으로 판단할 수 있다.
예컨대, 상기 APS(Accelerator Pedal Position sensor)(3)에서 측정되는 APS개도량이 기준값을 초과하는 경우, 운전자의 급가속 의지에 따른 급가속 상황으로 판단할 수 있다.
그리고, 본 발명의 인터록제어단계에서는, 상기 APS개도량에 따라 결정되는 토크값을 목표 결합측 클러치토크에 가산하여 결합측 클러치토크를 상향 제어할 수 있다.
바람직한 예시로서, 상기 인터록제어단계에서 상향 제어하는 결합측 클러치토크는 하기의 수식에 의해 결정할 수 있다.
결합측 클러치토크(t) = 결합측 클러치토크(t-1) + {최종 목표 결합측 클러치토크(*) + APS개도량에 따른 부스팅 토크값 - 결합측 클러치토크(t-1)}/(토크핸드오버 제어 목표 진행시간 - 토크핸드오버 제어 진행시간)
최종 목표 결합측 클러치토크(*) = Te(엔진토크) - Je(엔진회전관성) * dNe/dt(엔진각가속도)
결합측 클러치토크(t-1) : 이전 사이클에서 인가된 결합측 클러치토크
즉, 토크핸드오버 구간에서의 최종 목표 결합측 클러치토크와, APS개도량에 따라 결정되는 부스팅 토크값 및 이전 사이클에서 인가된 결합측 클러치토크의 함수를 이용하여, 남은 토크핸드오버 제어구간에서의 각 사이클별 결합측 클러치토크의 증분을 계산하게 되는바, 이 계산된 값에 의해 결합측 클러치토크를 상향 제어할 수 있다.
아울러, 본 발명은 토크핸드오버 제어를 완료한 직후에, 급가속 상태를 유지하는 경우 이너셔페이즈 구간에서 엔진협조제어를 통해 변속시간을 단축할 수 있다.
이를 위해, 본 발명은 급가속유지판단단계와, 제1엔진제어단계를 포함하여 구성할 수 있다.
구체적으로, 상기 급가속유지판단단계에서는, 상기 토크핸드오버 구간 진출 직후에 이너셔페이즈 구간 진입시, 급가속 상태를 유지하는지 판단할 수 있다.
예컨대, APS개도량이 기준값을 초과하는 경우, 급가속 상태를 유지하는 것으로 판단할 수 있다.
제1엔진제어단계에서는, 상기 급가속 유지 상황으로 판단시, 엔진토크를 (-)토크로 떨어뜨려 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어할 수 있다.
바람직하게는, 퓨얼컷(Fuel-Cut) 제어를 통해 엔진토크를 (-)토크로 떨어뜨릴 수 있다.
반면, 상기 급가속 유지 상황이 아닌 것으로 판단시, 하기의 수식에 의해 엔진토크 협조 제어량을 계산하여 엔진토크를 제어할 수 있다.
엔진 협조 제어 엔진토크 요청량 = 결합측 클러치토크(t) + Je(엔진회전관성) * dNe/dt(엔진각가속도)
즉, 이너셔페이즈 구간에서 엔진협조 제어시, 퓨얼컷 제어에 의해 엔진토크를 극한까지 끌어내리게 됨으로써, 엔진각가속도가 극대화되어 엔진회전속도가 빠르게 떨어지게 되고, 이에 엔진회전속도가 결합측 입력축속도에 빠르게 추종하게 되는바, 동기소요시간을 줄여 변속시간을 단축시키는 것은 물론 직결감을 유도할 수 있다.
아울러, 본 발명은 상기 제1엔진제어단계 이 후에 변속완료 예측시간을 판단하는 변속완료시간판단단계와, 상기 변속완료 예측시간이 기준시간 이하시, 제1엔진제어단계에서 떨어뜨린 엔진토크를 목표 엔진토크까지 일정 기울기로 점진적으로 상승시켜 복귀 제어하는 제2엔진제어단계를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 변속 제어 흐름을 순차적으로 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 파워온 업쉬프트 변속이 실시되면(S10), 토크핸드오버 구간 진입 전까지 APS개도량을 기반으로 급가속 상황인지 여부를 판단한다(S20).
S20단계에서 급가속 상황으로 판단시, 토크핸드오버 구간 내에서 APS개도량에 따른 부스팅 토크를 이용하여 결합측 클러치토크를 기설정된 목표 결합측클러치보다 상향 제어함으로써, 인터록이 발생하도록 제어한다(S30). 즉, 토크핸드오버 구간에서 인터록 제어를 유도함으로써, 변속 직결감을 구현하는 것은 물론, 보다 스포티한 변속감을 탑승자에게 제공할 수 있다.
이어서, 상기 토크핸드오버 구간 이 후에 이너셔페이즈 구간 진입시, APS개도량을 기반으로 급가속 상태를 유지하는지 판단한다(S40).
S40단계에서 급가속을 유지하는 것으로 판단시, 퓨얼컷 제어를 요청하여 엔진토크를 드래그토크까지 떨어뜨리게 됨으로써(S50), 해방측 입력축속도와 동기상태로 회전하던 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 보다 빠르게 추종하도록 제어한다.
이 후, 변속완료 예측시간이 B에 도달하는지 판단하여(S60), B에 도달하는 경우 드래그토크까지 떨어뜨린 엔진토크를 다시 상승 요청하여 목표 엔진토크에 복귀시키고(S70), 변속을 완료한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 급가속이 요구되는 경우, 토크핸드오버 구간에서의 결합측 클러치토크를 목표 결합측 클러치토크보다 더 크게 상승 제어하여 인터록을 유도함으로써, 변속 직결감과 함께 보다 스포티한 변속감을 탑승자에 제공하게 된다.
더욱이, 이너셔페이즈 구간에서 엔진협조 제어시, 엔진토크를 드래그토크까지 끌어내림으로써, 엔진회전속도를 빠르게 떨어뜨려 엔진회전속도가 결합측 입력축속도에 빠르게 추종하게 되는바, 동기소요시간을 줄여 변속시간을 단축시키는 것은 물론 변속 직결감을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 제어기 3 : APS

Claims (6)

  1. 변속 진입시, 제어기가 토크핸드오버 구간 진입 전까지 차량의 운전상태에 따른 출력값을 바탕으로 급가속 여부를 판단하는 급가속판단단계;
    제어기가 급가속 상황으로 판단시, 상기 토크핸드오버 구간에서 급가속 수준에 따라 결정되는 토크값을 기반으로 결합측 클러치토크를 기설정된 목표 결합측 클러치토크보다 상향 제어하여 인터록을 유발하는 인터록제어단계;를 포함하고,
    상기 토크핸드오버 구간 진출 직후에, 급가속 상태를 유지하는지 판단하는 급가속유지판단단계;
    상기 급가속 유지 상황으로 판단시, 엔진토크를 (-)토크로 떨어뜨려 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어하는 제1엔진제어단계;를 포함하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 급가속판단단계에서는, APS개도량에 의해 급가속 여부를 판단하고;
    상기 인터록제어단계에서는, 상기 APS개도량에 따라 결정되는 토크값을 목표 결합측 클러치토크에 가산하여 결합측 클러치토크를 상향 제어하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 인터록제어단계에서는,
    하기의 수식에 의해 결합측 클러치토크를 결정하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
    결합측 클러치토크(t) = 결합측 클러치토크(t-1) + {최종 목표 결합측 클러치토크(*) + APS개도량에 따른 부스팅 토크값 - 결합측 클러치토크(t-1)}/(토크핸드오버 목표 진행시간 - 토크핸드오버 진행시간)
    * 최종 목표 결합측 클러치토크 = Te(엔진토크) - Je(엔진회전관성) * dNe/dt(엔진각가속도)
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1엔진제어단계 이 후에 변속완료 예측시간을 판단하는 변속완료시간판단단계;
    상기 변속완료 예측시간이 기준시간 이하시, 제1엔진제어단계에서 떨어뜨린 엔진토크를 목표 엔진토크까지 점진적으로 복귀 제어하는 제2엔진제어단계;를 포함하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1엔진제어단계에서는, 퓨얼컷 제어를 통해 엔진토크를 (-)토크로 떨어뜨리는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
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