KR102262135B1 - 하이브리드 ｄｃｔ차량용 변속 제어방법 - Google Patents

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KR102262135B1
KR102262135B1 KR1020170055860A KR20170055860A KR102262135B1 KR 102262135 B1 KR102262135 B1 KR 102262135B1 KR 1020170055860 A KR1020170055860 A KR 1020170055860A KR 20170055860 A KR20170055860 A KR 20170055860A KR 102262135 B1 KR102262135 B1 KR 102262135B1
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윤영민
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Abstract

본 발명은 DCT의 클러치 과열시 더블클러치 주행 제어를 실시하여 차량의 운전성을 향상시키는 기술에 관한 것으로, 본 발명은, DCT의 클러치 중 어느 하나의 클러치가 과열된 상태에서 변속이 이루어져야 하는 경우, 과열된 클러치를 사용하지 않고 비과열 클러치와 엔진클러치를 사용하여 더블클러치 변속을 수행하여 변속시 단간비가 크지 않아 변속 위화감이 줄어들어 변속 및 주행 성능이 향상되는 하이브리드 DCT차량용 변속 제어방법이 소개된다.

Description

하이브리드 ＤＣＴ차량용 변속 제어방법{SHIFTING CONTROL METHOD FOR HYBRID VEHICLES WITH DUAL CLUTCH TRANSMISSION}
본 발명은 DCT의 클러치 과열시 더블클러치 주행 제어를 실시하여 차량의 운전성을 향상시키는 하이브리드 DCT차량용 변속 제어방법에 관한 것이다.
DCT는 토크컨버터와 습식다판클러치를 사용하는 일반 자동변속기와는 달리 건식클러치를 이용하여 엔진토크를 전달하기 때문에 클러치 슬립에 의한 발열 시 공기에 의한 열전달로 냉각이 어렵다.
이처럼, 온도가 상승하는 경우, 마찰재의 마찰성능이 현저히 떨어져 동력을 전달하지 못하는 것은 물론, 클러치 슬립이 지속될 경우 클러치가 페이드 아웃(Fade Out)되어 클러치의 고장이 발생할 수 있는 문제가 있다.
이에, 기존에는 클러치 과열에 따른 클러치의 보호를 위해 클러치 온도를 예측하여 클러치의 과열을 판단하고, 클러치의 과열 판단시 과열된 클러치가 구비된 입력축의 변속단을 제어하지 않는 싱글클러치 주행(Odd to Odd 주행, Even to Even 주행)의 림프홈(Limp-Home) 제어를 실시하고 있다.
그러나, 이러한 림프홈 주행시에는 싱글클러치 주행으로 인해 상위단 또는 하위단 변속에 따른 단간비가 커서 동력 단절감이 크고, 이에 두 개의 클러치를 함께 이용하여 변속하는 더블클러치 주행보다 주행성능이 확연히 떨어지는 문제가 있고, 특히 홀수단에서 홀수단으로 변속(Odd to Odd)하면서 주행하는 싱글클러치 주행시에는 후진이 불가능한 치명적인 문제가 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.
JP 4621969 B JP 4921509 B
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, DCT의 클러치 과열시 싱글클러치 주행을 하지 않고 정상적인 더블클러치 주행 제어를 실시하여 차량의 운전성을 향상시키는 하이브리드 DCT차량용 변속 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 제어부가 DCT의 두 개의 클러치 온도를 각각 예측하여 과열상태의 클러치를 검출하는 과열클러치 검출단계; 제어부가 상기 두 개의 클러치 중 하나의 클러치가 과열된 경우, 상기 과열 클러치에서 비과열 클러치로 토크의 전환이 요구되는 변속명령 인가시, 엔진클러치를 해제 제어하는 엔진클러치 해제단계; 제어부가 상기 과열 클러치에 의해 변속단을 형성하고 있는 현재 변속단기어를 해제 제어하는 기어해제단계; 및 제어부가 상기 엔진클러치를 체결하면서 상기 비과열 클러치를 체결 제어하는 클러치 체결단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 엔진클러치 해제단계 이 후에, 과열 클러치를 체결 유지하도록 제어할 수 있다.
상기 클러치 체결단계에서는, 상기 엔진클러치의 클러치토크 상승기울기가 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승기울기보다 크게 제어할 수 있다.
상기 변속명령은 가속페달을 밟아 상위단 또는 하위단으로 변속이 요구되는 파워온 업시프트 변속명령 또는 파워온 다운시프트 변속명령으로서, 상기 엔진클러치 해제단계에서 구동원의 구동토크를 제한하고; 상기 클러치 체결단계에서 구동원의 구동토크 제한을 해제하여 상승 제어할 수 있다.
상기 클러치 체결단계에서는, 상기 파워온 업시프트 변속의 경우, 상기 구동토크의 상승 기울기가 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승 기울기와 같거나 작도록 제어할 수 있다.
상기 클러치 체결단계는, 상기 파워온 다운시프트 변속의 경우, 상기 구동토크의 초기 상승 기울기가 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승 기울기보다 크고, 상기 엔진클러치의 클러치토크 상승 기울기와 같거나 작게 제어하는 제1구동토크 제어단계; 상기 제1구동토크 제어단계 이 후에, 상기 구동토크의 상승 기울기가 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승 기울기를 추종하도록 제어하는 제2구동토크 제어단계;를 포함할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, DCT의 두 개의 클러치 중에서 어느 하나의 클러치가 과열된 상태에서 변속이 이루어져야 하는 경우, 과열된 클러치를 사용하지 않고 비과열 클러치와 엔진클러치를 사용하여 더블클러치 변속을 수행함으로써, 변속시 단간비가 크지 않아 변속 위화감이 줄어들어 변속 및 주행 성능이 향상되는 효과가 있고, 또한 후진단의 토크 전달을 위한 짝수측 클러치가 과열되더라도 후진 주행이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 하이브리드 DCT차량의 파워트레인 구조를 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 DCT차량의 변속 제어과정을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 파워온 업시프트 변속시 구동원과 각 클러치들의 작동상태를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 파워온 다운시프트 변속시 구동원과 각 클러치들의 작동상태를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 경우, 첨부된 도 1과 같이 DCT변속기를 탑재한 하이브리드 차량에 적용 가능할 수 있다.
도면을 참조하면 DCT를 구성하는 두 개의 클러치 중에서 홀수측 클러치 및 짝수측 클러치를 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재하였고, 이들을 체결 및 해제 작동하기 위한 홀수측 클러치액추에이터 및 짝수측 클러치액추에이터를 각각 CLA1, CLA2의 도면부호로 표시하였으며, 홀수측 클러치가 구비된 입력축과 짝수측 클러치가 구비된 입력축을 각각 INPUT1 및 INPUT2의 도면부호로 표시하였다.
그리고, 홀수단 기어를 체결 및 해제 작동하기 위한 홀수측 기어액추에이터와, 짝수단 기어를 체결 및 해제 작동하기 위한 짝수측 기어액추에이터를 각각 GA1, GA2의 도면부호로 표시하였다.
본 발명의 하이브리드 DCT차량용 변속 제어방법은, 과열클러치 검출단계와, 엔진클러치 해제단계와, 기어해제단계 및 클러치 체결단계를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 과열클러치 검출단계에서는, 제어부가 DCT의 두 개의 클러치 온도를 예측하여 과열상태의 클러치를 검출할 수 있다.
예컨대, 상기 두 개의 클러치온도는 차량의 주행 중에 엔진, 변속기, 기타 차량제어기에서 입력되는 신호들을 이용하여 예측이 가능할 수 있고, 조금 더 구체적으로는 차속, 단위시간에 대한 클러치 슬립량, 슬립변화율, 슬립 누적시간, 클러치 열용량 등과 같이 클러치 온도 변화를 산출할 수 있는 여러 가지 값들을 이용하여 클러치온도를 예측할 수 있다.
엔진클러치 해제단계에서는, 제어부가 상기 두 개의 클러치 중 하나의 클러치가 과열된 경우, 상기 과열 클러치에서 비과열 클러치로 토크의 전환이 요구되는 변속명령 인가시, 엔진클러치를 해제 제어할 수 있다.
예컨대, 클러치의 온도가 과열기준온도를 초과하는 경우, 클러치가 과열된 것으로 진단할 수 있는데, 과열된 클러치에 의해 특정 변속단을 형성하고 있는 상태에서, 비과열 클러치에 의해 상기 특정 변속단보다 한 단계 상위의 변속단이나 한 단계 하위의 변속단으로 변속을 실시해야 하는 경우, 엔진클러치를 작동하는 클러치 액추에이터의 작동을 통해 엔진클러치토크를 저감하여 엔진클러치를 해제할 수 있다.
이때에, 상기 엔진클러치 해제단계 이 후에는, 과열 클러치를 체결 유지하도록 제어하여 과열된 클러치의 슬립 발생을 억제하고, 이에 과열된 클러치의 추가적인 온도 상승을 방지하게 된다.
기어해제단계에서는, 제어부가 상기 과열 클러치에 의해 변속단을 형성하고 있는 현재 변속단기어를 해제 제어할 수 있다.
예컨대, 과열 클러치가 홀수측 클러치이고, 상기 과열 클러치를 통해 형성하고 있는 변속단기어가 3단인 경우, 홀수측 기어액추에이터를 작동하여 3단 기어를 해제할 수 있다. 이때에, 목표 변속단은 2단 또는 4단일 수 있는데, 상기 목표 변속단기어는 현재 변속단기어를 해제하기 전에 기어 예치합 제어에 따라 이미 체결된 상태일 수 있다.
클러치 체결단계에서는, 제어부가 상기 엔진클러치를 체결하면서 상기 비과열 클러치를 체결하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 클러치 체결단계에서는, 상기 엔진클러치의 클러치토크 상승기울기를 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승기울기보다 크게 제어할 수 있다.
즉, 상기 엔진클러치가 비과열 클러치보다 더 빠르게 체결될 수 있도록 엔진클러치 및 비과열 클러치의 클러치토크를 제어할 수 있다.
한편, 상기 엔진클러치 해제단계에서의 변속명령은 가속페달을 밟아 상위단으로 변속이 요구되는 파워온 업시프트 변속명령이나, 가속페달을 밟아 하위단으로 변속이 요구되는 파워온 다운시프트 변속명령일 수 있다.
이처럼 운전자의 가속 의지에 따라 상위단 또는 하위단의 변속이 요구되는 경우, 상기 엔진클러치 해제단계에서는 구동원의 구동토크를 제한하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 본 발명에서는 구동원으로서 엔진과 모터가 사용될 수 있는바, 상기 엔진토크 및 모터토크를 제한하도록 제어할 수 있다.
더불어, 가속 중에 변속이 요구되는 경우, 상기 클러치 체결단계에서는 구동원의 구동토크 제한을 해제하여 구동토크를 상승 제어할 수 있다. 즉, 엔진토크 또는 모터토크를 상승시켜 구동토크를 상승 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 상기 클러치 체결단계에서는, 상기 파워온 업시프트 변속의 경우, 상기 구동토크의 상승 기울기가 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승 기울기와 같거나 작도록 제어할 수 있다.
즉, 도 3과 같이, 상기 구동토크의 상승 기울기를 상기 짝수측 클러치의 클러치토크 상승 기울기와 같거나 적어도 작게 제어함으로써, 실변속 구간에서 엔진회전속도가 짝수측 클러치속도에 보다 빠르게 동기되도록 제어하고, 이에 변속 응답성을 향상시키게 된다.
또한, 상기 클러치 체결단계는, 상기 파워온 다운시프트 변속의 경우, 상기 구동토크의 초기 상승 기울기가 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승 기울기보다 크고, 상기 엔진클러치의 클러치토크 상승 기울기와 같거나 작게 제어하는 제1구동토크 제어단계와, 상기 제1구동토크 제어단계 이 후에, 상기 구동토크의 상승 기울기가 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승 기울기를 추종하도록 제어하는 제2구동토크 제어단계를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 도 4과 같이, 상기 구동토크의 초기 상승 기울기를 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승 기울기보다 크게 제어함으로써, 실변속 구간 초기에 엔진회전속도를 순간적으로 상승시켜 엔진회전속도가 짝수측 클러치속도에 보다 빠르게 동기되도록 제어하고, 이에 변속 응답성을 향상시키게 된다.
다만, 상기 구동토크의 초기 상승 기울기는 엔진클러치의 클러치토크 상승 기울기보다 같거나 작게 제어함으로써, 실변속 구간 초기에 엔진클러치 체결에 따른 충격 발생을 저감하게 된다.
그리고, 상기 실변속 구간 초기 이 후의 구간에서는, 상기 구동토크의 상승 기울기를 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승 기울기를 점진적으로 추종하도록 제어함으로써, 실변속 구간 말기에 엔진회전속도가 짝수측 클러치속도에 부드럽게 동기되도록 제어하고, 이에 차량의 변속 충격을 억제하게 된다.
도 2와 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 파워온 업시프트 변속 제어과정에 대해 살펴보면, 차량의 주행 중 DCT의 두 개의 입력축에 연결된 각 클러치 온도를 연산 및 예측한다(S10).
이 같은 예측에 따라, 홀수측 클러치가 과열기준온도보다 높아 과열상태인 것으로 판단되고(S20), 이 상태에서 운전자의 가속 의지에 따라 홀수단인 N단에서 짝수단인 N+1단으로의 파워온 업시프트 변속명령이 입력되면(S30), 엔진클러치를 해제하고, 이와 함께 엔진토크 및 모터토크를 제한한다(S40).
이어서, 상기 엔진토크 및 모터토크가 0Nm에 도달하는지 판단하고(S50), ONm에 도달시 N단 기어를 해제한다(S60). 이때에, 상기 홀수측 클러치는 해제하지 않고 체결된 상태를 유지한다.
그리고, 상기 엔진클러치를 체결하면서 비과열 클러치인 짝수측 클러치를 체결함으로써, N+1단으로의 기어 변속이 이루어진다. 이와 함께 엔진토크 및 모터토크의 제한을 해제함으로써, 구동토크가 짝수측 클러치와 N+1단을 통해 출력축으로 전달될 수 있게 된다(S70).
도 2와 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 파워온 다운시프트 변속 제어과정에 대해 살펴보면, 차량의 주행 중 DCT의 두 개의 입력축에 연결된 각 클러치 온도를 연산 및 예측한다(S10).
이 같은 예측에 따라, 홀수측 클러치가 과열기준온도보다 높아 과열상태인 것으로 판단되고(S20), 이 상태에서 운전자의 가속 의지에 따라 홀수단인 N단에서 짝수단인 N-1단으로의 파워온 다운시프트 변속명령이 입력되면(S30), 엔진클러치를 해제하고, 이와 함께 엔진토크 및 모터토크를 제한한다(S40).
이어서, 상기 엔진토크 및 모터토크가 0Nm에 도달하는지 판단하고(S50), ONm에 도달시 N단 기어를 해제한다(S60). 이때에, 상기 홀수측 클러치는 해제하지 않고 체결된 상태를 유지한다.
그리고, 상기 엔진클러치를 체결하면서 비과열 클러치인 짝수측 클러치를 체결함으로써, N-1단으로의 기어 변속이 이루어진다. 이와 함께 엔진토크 및 모터토크의 제한을 해제함으로써, 구동토크가 짝수측 클러치와 N-1단을 통해 출력축으로 전달될 수 있게 된다(S70).
상술한 바와 같이, 본 발명은 DCT의 두 개의 클러치 중에서 어느 하나의 클러치가 과열된 상태에서 변속이 이루어져야 하는 경우, 과열된 클러치를 사용하지 않으면서 더블클러치 변속을 수행함으로써, 변속시 단간비가 크지 않아 변속 위화감이 줄어들어 변속 및 주행 성능이 향상된다.
또한, 후진단의 토크 전달을 위한 짝수측 클러치가 과열되더라도 후진이 가능한 장점이 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.

Claims (6)

  1. 제어부가 DCT의 두 개의 클러치 온도를 각각 예측하여 과열상태의 클러치를 검출하는 과열클러치 검출단계;
    제어부가 상기 두 개의 클러치 중 하나의 클러치가 과열된 경우, 상기 과열 클러치에서 비과열 클러치로 토크의 전환이 요구되는 변속명령 인가시, 엔진클러치를 해제 제어하는 엔진클러치 해제단계;
    제어부가 상기 과열 클러치에 의해 변속단을 형성하고 있는 현재 변속단기어를 해제 제어하는 기어해제단계; 및
    제어부가 상기 엔진클러치를 체결하면서 상기 비과열 클러치를 체결 제어하는 클러치 체결단계;를 포함하는 하이브리드 DCT차량용 변속 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 엔진클러치 해제단계 이 후에, 과열 클러치를 체결 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 DCT차량용 변속 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 클러치 체결단계에서는,
    상기 엔진클러치의 클러치토크 상승기울기가 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승기울기보다 크게 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 DCT차량용 변속 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속명령은 가속페달을 밟아 상위단 또는 하위단으로 변속이 요구되는 파워온 업시프트 변속명령 또는 파워온 다운시프트 변속명령으로서,
    상기 엔진클러치 해제단계에서 구동원의 구동토크를 제한하고;
    상기 클러치 체결단계에서 구동원의 구동토크 제한을 해제하여 상승 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 DCT차량용 변속 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 클러치 체결단계에서는,
    상기 파워온 업시프트 변속의 경우, 상기 구동토크의 상승 기울기가 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승 기울기와 같거나 작도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 DCT차량용 변속 제어방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 클러치 체결단계는,
    상기 파워온 다운시프트 변속의 경우, 상기 구동토크의 초기 상승 기울기가 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승 기울기보다 크고, 상기 엔진클러치의 클러치토크 상승 기울기와 같거나 작게 제어하는 제1구동토크 제어단계;
    상기 제1구동토크 제어단계 이 후에, 상기 구동토크의 상승 기울기가 상기 비과열 클러치의 클러치토크 상승 기울기를 추종하도록 제어하는 제2구동토크 제어단계;를 포함하는 하이브리드 DCT차량용 변속 제어방법.
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