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KR101724913B1 - 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법 및 그 제어시스템 - Google Patents

듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법 및 그 제어시스템 Download PDF

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KR101724913B1
KR101724913B1 KR1020150138554A KR20150138554A KR101724913B1 KR 101724913 B1 KR101724913 B1 KR 101724913B1 KR 1020150138554 A KR1020150138554 A KR 1020150138554A KR 20150138554 A KR20150138554 A KR 20150138554A KR 101724913 B1 KR101724913 B1 KR 101724913B1
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KR
South Korea
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torque
motor
input shaft
transmission
clutch
Prior art date
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Active
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KR1020150138554A
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English (en)
Inventor
조성현
이영준
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US15/056,742 priority patent/US10046642B2/en
Priority to CN201610169208.5A priority patent/CN106560362B/zh
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Abstract

본 발명은 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법 및 그 제어시스템에 관한 것으로, 상기 변속기가 토크페이즈로 진입한 것으로 판단한 경우, 변속비 변화에 따른 회생제동력의 변화를 토크페이즈진행률에 따라 보상하기 위한 보상토크를 산출하는 산출단계; 및 상기 산출단계에서 산출되는 상기 보상토크를 적용하여 상기 모터의 회생토크를 보상하는 보상단계;를 포함하는 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법이 소개된다.

Description

듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법 및 그 제어시스템{CONTROL METHOD OF DUAL CLUTCH TRANSMISSION FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLE AND CONTROL SYSTEM FOR THE SAME}
본 발명은 듀얼클러치식 하이브리드차량의 제동 중 배터리 충전을 위한 회생제동에 있어서, 파워오프 다운시프팅에 의한 제동 선형감의 감소를 효과적으로 방지하고, 변속감을 효율적으로 상승시키기 위한 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법 및 그 제어시스템에 관한 것이다.
최근 환경개선 문제에 따라 친환경 차량이 급속한 발전을 이루고 있는데, 이러한 친환경 차량에는 전기에너지를 이용한 전기차량 또는 하이브리드차량 등이 있다.
특히, 하이브리드차량이란, 전기에너지를 이용한 차량 구동을 위해 배터리 및 모터를 구비함과 동시에 일반차량과 같은 내연기관이 구비되는 차량을 말한다.
한편, 하이브리드차량과 같이 차량 구동을 위한 배터리가 구비된 경우, 전기에너비 소비효율을 향상시키기 위해 다양한 방안이 제시되고 있는데, 그 중 차량의 감속 등을 위한 제동력을 모터에 전달하여 전기에너지를 발전시킴으로써 배터리를 충전시키는 회생제동 방식이 주목받고 있다.
한편, 하이브리드차량에서 회생제동중 파워오프 다운시프팅이 이루어지는 경우, 변속에 의한 제동력과 변속감이 브레이크 답력에 따라 상당히 다양하게 변화하게 되고, 이러한 제동력 및 변속감의 선형성을 유지하기 어려워 차량 주행감이 저하되는 문제점이 있다.
특히, 듀얼클러치식의 하이브리드차량에서는 다운시프트의 경우 토크페이즈 및 이너셔페이즈 각각의 구간에서 상당히 다양하게 변화하는 제동성 및 변속감의 제어가 특히 문제되는 것이다.
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 10-2012-0082605 A1
본 발명은 듀얼클러치식 하이브리드차량의 회생제동 중 파워오프 다운시프팅에 의한 제동 선형감의 감소를 효과적으로 방지하고, 변속감을 효율적으로 상승시키기 위한 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법 및 그 제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법은 차량의 파워오프 다운시프트 진입여부를 판단하는 제1판단단계; 상기 제1판단단계에서 차량이 파워오프 다운시프트 상태인 것으로 판단한 경우, 제1입력축, 제2입력축 및 출력축이 마련된 변속기의 토크페이즈 진입여부를 판단하는 제2판단단계; 상기 제2판단단계에서 상기 변속기가 토크페이즈로 진입한 것으로 판단한 경우, 변속비 변화에 따른 회생제동력의 변화를 토크페이즈진행률에 따라 보상하기 위한 보상토크를 산출하는 산출단계; 및 상기 산출단계에서 산출되는 상기 보상토크를 적용하여 상기 모터의 회생토크를 보상하는 보상단계;를 포함한다.
상기 산출단계에서 상기 보상토크는 상기 회생토크에 의해 상기 변속기 출력축에 전달되는 상기 회생제동력과 상기 출력토크의 차이값에 의해 산출될 수 있다.
상기 산출단계에서 상기 출력토크는 상기 제1입력축 토크, 상기 제2입력축 토크, 상기 제1입력축에 결합된 제1클러치 토크, 상기 제2입력축에 결합된 제2클러치 토크, 상기 제1입력축 및 상기 제2입력축의 변속비 및 토크페이즈진행률에 따라 산출될 수 있다.
상기 모터에 작용하는 토크와 상기 변속기의 출력축에 작용하는 토크를 상호 환산하는 경우, 제1입력축 및 제2입력축의 변속비 및 변속기효율에 따라 환산할 수 있다.
상기 보상단계 이후, 상기 변속기의 이너셔페이즈 진입여부를 판단하는 제3판단단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제3판단단계에서, 상기 변속기가 이너셔페이즈로 진입한 것으로 판단한 경우, 이너셔페이즈의 진행정도에 따른 슬립변화율 목표값을 적용하여 산출된 모터토크로 상기 모터를 제어하는 모터토크제어단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 모터토크제어단계에서, 상기 모터토크는 상기 제1클러치 토크, 상기 제2클러치 토크, 슬립변화율 및 상기 모터가 동기화하려는 입력축의 회전속도변화율에 의해 산출될 수 있다.
상기 모터토크제어단계에서는 상기 모터의 회전속도가 상기 모터와 동기화하려는 입력축의 회전속도와 일치되는 경우, 상기 모터토크의 제어를 종료할 수 있다.
변속기제어부에 의해 차량의 파워오프 다운시프트 진입여부가 판단되며, 상기 변속기의 토크페이즈 진입여부가 판단되고, 보상토크가 산출되며, 하이브리드제어부에 의해 상기 모터의 회생토크가 보상될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어시스템은 상기 변속기에 마련된 제1입력축 및 제2입력축에 각각 결합된 클러치와 선택적으로 연결되는 모터; 차량의 파워오프 다운시프트 진입여부를 판단하고, 상기 변속기의 토크페이즈 진입여부를 판단하며, 파워오프 다운시프트에 의해 변화된 변속비에 따른 회생제동력 변동값을 토크페이즈진행률에 따라 보상하기 위한 보상토크를 산출하는 변속기제어부; 및 상기 보상토크를 적용하여 상기 회생토크를 보상하는 하이브리드제어부;를 포함한다.
상술한 바와 같은 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법 및 그 제어시스템에 따르면, 회생제동 중 파워오프 다운시프팅에 의한 제동 선형감의 감소를 효과적으로 방지하고, 변속감을 효율적으로 상승시킬 수 있다.
특히, 회생제동 중 파워오프 다운시프트에 의하여 변속기가 토크페이즈에 해당하는 경우, 회생제동력 보상을 위한 보상토크를 산출하고 이를 통해 회생토크를 보상함으로써 효율적으로 차량의 제동 선형감을 극대화시킬 수 있다.
또한, 회생제동 중 파워오프 다운시프트에 의하여 변속기가 이너셔페이즈에 해당하는 경우, 모터의 회전속도 동기화를 위한 모터토크 상승시, 변속감을 보다 향상시키기 위한 모터토크 제어를 통하여 차량의 변속성능 및 탑승자의 변속감을 효율적으로 향상시킬 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법 과정을 설명하는 순서도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어시스템을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법에 의한 변속상황을 나타낸 그래프.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.
도 1 내지 2와 같이, 본 발명에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법은 차량의 파워오프 다운시프트 진입여부를 판단하는 제1판단단계(S100); 상기 제1판단단계(S100)에서 차량이 파워오프 다운시프트 상태인 것으로 판단한 경우, 제1입력축(260), 제2입력축(270) 및 출력축(280)이 마련된 변속기(240)의 토크페이즈 진입여부를 판단하는 제2판단단계(S150); 상기 제2판단단계(S150)에서 상기 변속기(240)가 토크페이즈로 진입한 것으로 판단한 경우, 변속비 변화에 따른 회생제동력의 변화를 토크페이즈진행률에 따라 보상하기 위한 보상토크를 산출하는 산출단계(S200); 및 상기 산출단계(S200)에서 산출되는 상기 보상토크를 적용하여 상기 모터(400)의 회생토크를 보상하는 보상단계(S250);를 포함한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 제1판단단계(S100)는 차량의 파워오프 다운시프트 진입여부를 판단한다. 파워오프 다운시프트란, 차량이 제동상태 등에 해당하여 구동원이 동력을 발생시키지 않는 상태에서 현재 변속단보다 저단으로 변속되는 상황을 말한다.
하이브리드차량의 경우 브레이크 신호가 전달되면 탑승자의 브레이크 답력에 따라 모터(400)를 역구동하여 전기에너지를 생산하는 회생제동을 실시할 수 있는데, 회생제동력에 의해 차량의 주행속도가 감소함에 따라 파워오프 다운시프트 상황이 발생하게 된다. 이 때, 바람직하게는 변속기제어부(320)에서 파워오프 다운시프트 진입여부를 판단하는 것이다.
한편, 제2판단단계(S150)에서는 상기 제1판단단계(S100)에서 차량이 파워오프 다운시프트 상태인 것으로 판단한 경우, 변속기(240)의 토크페이즈 진입여부를 판단한다.
바람직하게는, 변속기(240)의 내부에는 제1입력축(260), 제2입력축(270) 및 출력축(280)이 마련될 수 있고, 제1입력축(260) 및 제2입력축(270)은 클러치(220)와의 결합요구에 따라 어플라이축과 릴리즈축으로 다시 구분될 수 있다. 어플라이축은 클러치(220)와의 결합이 요구되는 입력축을 말하며, 릴리즈축은 클러치(220)와의 결합해제가 요구되는 입력축을 의미한다.
듀얼클러치에 있어서 토크페이즈란, 변속기(240) 어플라이축에 결합된 제1클러치(265)의 토크는 증가하고 릴리즈축에 결합된 제2클러치(275)의 토크는 감소하는 변속과정을 의미한다. 도 3은 이러한 토크변화 과정을 나타낸 것이다.
한편, 산출단계(S200)에서는 상기 제2판단단계(S150)에서 상기 변속기(240)가 토크페이즈로 진입한 것으로 판단한 경우, 변속비 변화에 따른 회생제동력의 변화를 토크페이즈진행률에 따라 보상하기 위한 보상토크를 산출한다.
토크페이즈가 진행되면 각 입력축 변속비가 토크 전달에 끼치는 영향력이 변하게 되는데, 이에 따라 모터(400)의 회생토크가 일정하게 유지되는 상황에서도 토크페이즈진행률에 따라 출력축(280)으로 전달되는 회생제동력은 연속적으로 변화할 수 있다.
본 발명에서 회생토크란, 모터(400)가 회생제동을 위해 모터(400)에서 소모하는 토크를 말하며, 회생제동력은 이러한 회생토크의 영향으로 변속기 출력축(280)에 발생하는 제동력을 말한다.
즉, 모터(400)의 회생토크를 일정하게 유지시킴에도 불구하고 회생제동중 차량의 다운시프팅이 일어나면 변속비 변화에 의해 변속기 출력축(280)에 전달되는 회생제동력이 변화하여 차량의 제동선형감이 상실될 수 있는 것이다.
이에 따라, 토크페이즈진행률에 따라 회생제동력의 변화를 연속적으로 판단하여 이를 일정한 제동력으로 유지하기 위해 필요한 보상토크를 산출하는 것이다.
한편, 보상단계(S250)에서는 상기 산출단계(S200)에서 산출되는 상기 보상토크를 적용하여 상기 모터(400)의 회생토크를 보상한다.
산출단계(S200)에서는 토크페이즈진행률에 따라 연속적으로 보상토크를 산출하게 되는데, 이러한 보상토크를 이용하여 회생토크의 값을 보상하게 되면 변속에 의한 회생제동력 변동을 감소시킬 수 있다.
결국, 보상토크를 통해 모터(400)의 회생토크를 보상함으로써 효과적으로 변속과정에서의 제동선형감을 토크페이즈진행률에 따라 연속적으로 만족시킬 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법에 있어서, 상기 산출단계(S200)에서 상기 보상토크는 상기 회생토크에 의해 상기 변속기 출력축(280)에 전달되는 상기 회생제동력과 상기 출력토크의 차이값에 의해 산출된다.
구체적으로, 회생토크의 보상을 위해 보상토크를 산출하려면 보상토크 산출의 기준이 필요한데, 본 발명에서 바람직하게는 모터(400)의 회생토크가 출력축(280)으로 전달된 회생제동력 및 변속기 출력축(280)의 출력토크간의 차이값에 의해 보상토크를 산출할 수 있다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.
(1) TB + TO = TC
여기서 TB 는 모터(400)의 회생토크에 의해 출력축(280)으로 전달된 회생제동력을 말하며, TO 는 출력축(280)의 출력토크를 말하고, TC 는 보상토크를 말한다.
특히, 상기한 (1)식과 같이 보상토크를 산출함에 있어서 출력토크를 기준으로 회생제동력의 변동값을 산출하는 것은 토크페이즈에서 변동되는 보상토크를 연속적으로 산출할 수 있어 제동선형감 향상에 유리한 것이다.
예를 들어, 변속과정상의 제동선형감을 유지하기 위해 실험적 또는 이론적으로 결정된 회생토크 변동비를 미리 설정할 수 있으나, 이는 다양한 브레이크 답력과 주행상황에 따른 제동선형감을 유지하기 어려운 점이 있다.
결국, 연속적으로 산출 가능한 출력토크와 회생제동력의 차이를 기준으로 보상토크를 산출함으로써 토크페이즈 과정에서도 연속적인 제동선형감을 유지시킬 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법에 있어서, 상기 산출단계(S200)에서 상기 출력토크는 상기 제1입력축(260) 토크, 상기 제2입력축(270) 토크, 상기 제1입력축(260)에 결합된 제1클러치(265) 토크, 상기 제2입력축(270)에 결합된 제2클러치(275) 토크, 상기 제1입력축(260) 및 상기 제2입력축(270)의 변속비 및 토크페이즈진행률에 따라 산출된다.
클러치 토크란, 입력축에 연결된 클러치디스크에 작용하는 토크를 말하며, 제1클러치 토크는 제1입력축(260)에 연결된 제1클러치디스크(265)에 작용하는 토크를 의미하고, 제2클러치 토크는 제2입력축(270)에 연결된 제2클러치디스크(275)에 작용하는 토크를 의미한다.
구체적으로, 출력토크는 출력축(280)과 연결된 제1입력축(260) 및 제2입력축(270)의 토크합과 같으며, 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
(2) TO = A*TAP + B*TRE
여기서 A는 어플라이축의 변속비를 뜻하고, B는 릴리즈축의 변속비를 뜻하며, TAP는 어플라이축의 토크를 말하고, TRE는 릴리즈축의 토크를 말한다.
여기서, TAP 및 TRE는 각 입력축에 결합된 클러치의 토크에서 각 입력축의 회전속도 및 관성모멘트로부터 산출되는 토크값을 제외한 값으로, 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.
(3) TAP = TCL1 - (ICL1 + IAP)*W'CL1 , TRE = TCL2 - (ICL2 + IRE)*W'CL2
(3)식을 상기한 출력토크 식(2)에 대입하면 다음과 같은 수식으로 표현된다.
(4) TO = A*F*[TCL1 - (ICL1 + IAP)*W'CL1] + B*(1-F)*[TCL2 - (ICL2 + IRE)*W'CL2]
여기서 F는 토크페이즈진행률이며, TCL1은 제1클러치토크이고, TCL2는 제2클러치토크이며, ICL1 및 ICL2 는 각각 제1클러치디스크(265) 및 제2클러치디스크(275)의 관성모멘트이다. 또한, IAP 및 IRE 는 각각 어플라이축과 릴리즈축의 관성모멘트이며, W'CL1 및 W'CL2 는 각각 제1클러치디스크(265) 및 제2클러치디스크(275)의 각가속도를 나타낸다.
출력토크를 산출함에 있어 상기한 수식과 같이 토크페이즈진행률을 고려할 수 있는데, 이는 토크페이즈의 진행에 따라 어플라이축과 릴리즈축이 출력토크에 미치는 영향이 변화하기 때문이다.
바람직하게는 상기한 수식에서와 같이, 출력토크는 변속기(240)의 각 입력축토크를 산출하여 여기에 변속비 및 토크페이즈진행률을 고려하여 출력토크 산출값의 정확도를 효과적으로 향상시킬 수 있고, 동시에 출력토크를 토크페이즈 진행과정에서 연속적으로 산출할 수 있는 유리한 점이 있는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법에 있어서, 상기 모터(400)에 작용하는 토크와 상기 변속기(240)의 출력축(280)에 작용하는 토크를 상호 환산하는 경우, 제1입력축(260) 및 제2입력축(270)의 변속비 및 변속기효율에 따라 환산한다.
구체적으로, 모터(400)측과 변속기(240)의 출력축(280) 토크를 상호 환산하는 경우에는 변속기효율이 고려되어야 하는데, 변속기효율이란 구동원에서 발생한 토크가 출력축(280)으로 전달되는 토크의 전달비를 나타내는 것이다.
한편, 모터(400)측 및 출력축(280)으로 상호 전달되는 토크의 환산시에는 토크의 전달경로가 되는 어플라이축 및 릴리즈축이 모두 고려되어야 하는데, 특히 토크페이즈 전반에 걸쳐 어플라이축을 통한 토크 전달이 대부분을 차지하는 바, 이를 이용하면 토크의 환산에 필요한 수식을 간단히 정리할 수 있게 되는데, 이렇게 정리된 식은 다음과 같을 수 있다.
(5) TM = TO/(A*N)
여기서 TM은 모터(400)에 작용하는 토크를 의미하며, TO는 출력축(280)에 작용하는 토크를 의미하고, A는 어플라이축의 변속비를 나타내며, N은 변속기효율을 나타낸다.
한편, 상기한 토크 환산식을 보상토크의 환산에 적용하면 다음과 같다.
(6) TC' = TC/(A*N)
여기서 TR 은 모터(400)의 회생토크를 의미하며, TC' 는 보상토크를 모터(400)측으로 환산한 토크값을 의미한다.
결국, 상기한 (6)식을 이용함으로써 보상토크를 변속기 출력축(280)의 토크로 환산하는 과정을 의미있는 영역내에서 효율적이고 간단하게 정립하여 회생토크(TR)를 보상할 수 있어 유리한 것이다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법은 상기 보상단계(S250) 이후, 상기 변속기(240)의 이너셔페이즈 진입여부를 판단하는 제3판단단계(S300);를 더 포함한다.
구체적으로, 듀얼클러치식 하이브리드 차량의 변속에서는 변속기(240)의 제1입력축(260) 및 제2입력축(270)이 어플라이축과 릴리즈축으로 구분되어 토크페이즈가 완료되면, 모터(400)의 회전속도를 어플라이축의 회전속도와 동기화 시키는 이너셔페이즈가 진행된다.
즉, 제3판단단계(S300)는 토크페이즈가 종료된 상태로서 보상단계(S250)가 종료된 상태에서, 토크페이즈 이후의 이너셔페이즈 진입여부를 판단하는 것이다. 이너셔페이즈란, 변속기(240)의 각 입력축에 대한 토크변화과정이 완료되고 모터(400)의 회전속도를 어플라이축의 회전속도와 동기화시키는 단계를 말한다. 이러한 모터의 회전속도 변화는 도 3의 그래프에 나타내고 있다.
한편, 도 1 내지 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법은 상기 제3판단단계(S300)에서 상기 변속기(240)가 이너셔페이즈로 진입한 것으로 판단한 경우, 이너셔페이즈의 진행정도에 따른 슬립변화율 목표값을 적용하여 산출된 모터토크로 상기 모터(400)를 제어하는 모터토크제어단계(S350);를 더 포함한다.
구체적으로, 변속과정이 이너셔페이즈로 진입한 경우 모터(400)의 회전속도를 증가시켜 어플라이축의 회전속도와 동기화시키게 되는데, 이 경우 모터(400)의 회전속도를 증가시키기 위해서는 모터(400)에 작용하는 모터토크가 증가되어야 한다.
여기서 모터토크의 조절은 모터(400)의 회생토크값을 조절함으로써 상대적인 모터토크값의 조절효과를 이용하는 것이다.
다만, 모터토크의 증가에 의한 모터(400)의 회전속도 상승이 연속성을 유지하며 원활히 진행되려면 그에 따른 모터토크의 제어가 요구되는데, 이는 바람직하게는 어플라이축에 의한 클러치(220) 슬립변화율과 관계될 수 있다.
따라서, 모터(400) 회전속도의 연속적이고 원활한 상승을 위한 모터토크를 결정하기 위해 클러치(220)의 슬립변화율 목표량을 미리 결정할 수 있으며, 이와 같이 결정된 슬립변화율 목표값을 이용하여 모터제어에 필요한 모터토크를 산출할 수 있다.
즉, 모터(400) 회전속도의 연속적인 상승을 위해 결정된 슬립변화율 목표값을 하이브리드제어부(340)에 입력하여 이로부터 산출된 모터토크로 모터(400)가 구동되도록 제어함으로써 이너셔페이즈의 변속감을 상승시킬 수 있는 것이다. 이러한 결과로 형성되는 모터토크의 변화는 도 1에 그래프로서 도시되어 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법은 상기 모터토크제어단계(S350)에서, 상기 모터토크는 상기 제1클러치(265) 토크, 상기 제2클러치(275) 토크, 슬립변화율 및 상기 모터(400)가 동기화하려는 입력축의 회전속도변화율에 의해 산출될 수 있다.
이너셔페이즈의 변속감 상승을 위해 클러치(220)의 슬립변화율 목표값을 이용하여 모터토크를 결정할 수 있는데, 이러한 모터토크의 결정은 각 클러치 토크, 모터(400)와 동기화되는 입력축인 어플라이축의 회전속도변화율 및 슬립변화율과의 관계에서 가능하다.
이러한 모터토크 결정방법을 수식으로 표현하면 다음과 같다.
(7)
Figure 112015095227230-pat00001
여기서
Figure 112015095227230-pat00002
은 클러치(220)에서 발생하는 슬립변화율을 나타내며,
Figure 112015095227230-pat00003
은 어플라이축의 회전속도변화율를 나타낸 것이다.
위와 같은 전개에 따라 슬립변화율과 모터토크간의 상관관계가 나타나는 (7)식이 도출되며, (7)식에서 슬립변화율 외의 타 변수는 고정된 상수 또는 실제 측정값을 이용한다.
상기 (7)식에 따라, 이너셔페이즈에서 연속성을 유지하며 모터(400)의 회전속도를 원활히 상승시키기 위해 미리 결정된 슬립변화율 목표값을 상기 (7)식에 대입하여 모터토크를 결정하는 것이다.
한편, 슬립변화율의 목표값은 실험적 또는 이론적으로 미리 결정된 값으로서, 미리 결정된 슬립변화율 목표값 중 현재의 슬립량에 대응되는 슬립변화율 목표값을 상기 (7)식에 의한 대입하여 이너셔페이즈 진행중의 모터토크를 모델링하는 것이다.
결국, 상기한 (7)식에 따라서 이너셔페이즈 진행시 슬립량을 기준으로 다양한 변속상황에 대응하여 원활하게 모터(400)의 회전속도를 상승시키기 위한 모터토크 모델을 결정하여 모터(400)를 제어함으로써 그 변속감 상승효과를 극대화할 수 있는 것이다.
한편, 도 1 내지 3과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법은 상기 모터토크제어단계(S350)에서는 상기 모터(400)의 회전속도가 상기 모터(400)와 동기화하려는 입력축의 회전속도와 일치되는 경우, 상기 모터토크의 제어를 종료한다.
모터(400)의 회전속도가 어플라이축의 회전속도와 일치되는 경우 슬립은 발생하지 않으며 이너셔페이즈가 종료된 것으로 볼 수 있다. 이로써 차량의 파워오프 다운시프트 과정이 종료된 것으로 파악하여 이를 위한 모터토크의 제어를 종료하며, 모터(400)는 본래의 회생제동을 위한 모터토크값으로 복귀될 수 있는 것이다. 이에 대해, 전반적인 토크 변화 및 회전속도의 변화를 고려하여 도 1을 참조할 수 있다.
한편, 도 1과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법은 변속기제어부(320)에 의해 차량의 파워오프 다운시프트 진입여부가 판단되며, 상기 변속기(240)의 토크페이즈 진입여부가 판단되고, 보상토크가 산출되며, 하이브리드제어부(340)에 의해 상기 모터(400)의 회생토크가 보상된다.
구체적으로, 변속기제어부(320)는 제1입력축(260), 제2입력축(270) 및 하이브리드제어부(340)와 상호 연결되어 각 입력축의 변속상태 및 회전속도 등의 정보를 파악하며, 변속과정의 진행정도를 판단할 수 있다.
한편, 하이브리드제어부(340)는 모터(400) 및 변속기제어부(320)와 연결되어 회생토크 및 모터토크를 결정하며, 변속기제어부(320)로부터 전달받는 정보에 따라 회생토크를 보상하는 등의 필요한 제어를 수행할 수 있다.
한편, 도 2와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어시스템은 제1입력축(260), 제2입력축(270) 및 출력축(280)이 마련된 변속기(240); 상기 변속기(240)에 마련된 제1입력축(260) 및 제2입력축(270)에 각각 결합된 클러치(265, 275)와 선택적으로 연결되는 모터(400); 차량의 파워오프 다운시프트 진입여부를 판단하고, 상기 변속기(240)의 토크페이즈 진입여부를 판단하며, 파워오프 다운시프트에 의해 변화된 변속비에 따른 회생제동력 변동값을 토크페이즈진행률에 따라 보상하기 위한 보상토크를 산출하는 변속기제어부(320); 및 상기 보상토크를 적용하여 상기 회생토크를 보상하는 하이브리드제어부(340);를 포함한다.
구체적으로, 변속기(240)는 바람직하게는 듀얼클러치식의 변속기(240)가 마련되며, 제1입력축(260), 제2입력축(270) 및 출력축(280)이 내부에 마련된다. 한편, 변속기(240)는 클러치(220)를 통하여 모터(400)와 연결된다.
한편, 변속기제어부(320)는 제1입력축(260), 제2입력축(270) 및 하이브리드제어부(340)와 상호 연결되어 각 입력축의 변속상태 및 회전속도 등의 정보를 파악하며, 변속과정의 진행정도를 판단할 수 있다.
또한, 하이브리드제어부(340)는 모터(400) 및 변속기제어부(320)와 연결되어 회생토크 및 모터토크를 결정하며, 변속기제어부(320)로부터 전달받는 정보에 따라 회생토크를 보상하는 등의 필요한 제어를 수행할 수 있다.
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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
S100 : 제1판단단계 S200 : 산출단계
S300 : 제1위치확인단계 S350 : 모터토크제어단계

Claims (10)

  1. 차량의 파워오프 다운시프트 진입여부를 판단하는 제1판단단계;
    상기 제1판단단계에서 차량이 파워오프 다운시프트 상태인 것으로 판단한 경우, 제1입력축, 제2입력축 및 출력축이 마련된 변속기의 토크페이즈 진입여부를 판단하는 제2판단단계;
    상기 제2판단단계에서 상기 변속기가 토크페이즈로 진입한 것으로 판단한 경우, 변속비 변화에 따른 회생제동력의 변화를 토크페이즈진행률에 따라 보상하기 위한 보상토크를 산출하는 산출단계; 및
    상기 산출단계에서 산출되는 상기 보상토크를 적용하여 모터의 회생토크를 보상하는 보상단계;를 포함하는 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산출단계에서 상기 보상토크는 상기 회생토크에 의해 상기 변속기 출력축에 전달되는 상기 회생제동력과 상기 변속기 출력축의 출력토크의 차이값에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 산출단계에서 상기 출력토크는 제1입력축 토크, 제2입력축 토크, 상기 제1입력축에 결합된 제1클러치디스크에 작용하는 제1클러치 토크, 상기 제2입력축에 결합된 제2클러치디스크에 작용하는 제2클러치 토크, 상기 제1입력축 및 상기 제2입력축의 변속비 및 토크페이즈진행률에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터에 작용하는 토크와 상기 변속기의 출력축에 작용하는 토크를 상호 환산하는 경우, 제1입력축 및 제2입력축의 변속비 및 변속기효율에 따라 환산하는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 보상단계 이후, 상기 변속기의 이너셔페이즈 진입여부를 판단하는 제3판단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제3판단단계에서, 상기 변속기가 이너셔페이즈로 진입한 것으로 판단한 경우, 이너셔페이즈의 진행정도에 따른 슬립변화율 목표값을 적용하여 산출된 모터토크로 상기 모터를 제어하는 모터토크제어단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 모터토크제어단계에서, 상기 모터토크는 상기 제1입력축에 결합된 제1클러치디스크에 작용하는 제1클러치 토크, 상기 제2입력축에 결합된 제2클러치디스크에 작용하는 제2클러치 토크, 슬립변화율 및 상기 모터가 동기화하려는 입력축의 회전속도변화율에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 모터토크제어단계에서는 상기 모터의 회전속도가 상기 모터와 동기화하려는 입력축의 회전속도와 일치되는 경우, 상기 모터토크의 제어를 종료하는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    변속기제어부에 의해 차량의 파워오프 다운시프트 진입여부가 판단되며, 상기 변속기의 토크페이즈 진입여부가 판단되고, 보상토크가 산출되며, 하이브리드제어부에 의해 상기 모터의 회생토크가 보상되는 것을 특징으로 하는 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어방법.
  10. 제1입력축, 제2입력축 및 출력축이 마련된 변속기;
    상기 변속기에 마련된 제1입력축 및 제2입력축에 각각 결합된 클러치와 선택적으로 연결되는 모터;
    차량의 파워오프 다운시프트 진입여부를 판단하고, 상기 변속기의 토크페이즈 진입여부를 판단하며, 파워오프 다운시프트에 의해 변화된 변속비에 따른 회생제동력 변동값을 토크페이즈진행률에 따라 보상하기 위한 보상토크를 산출하는 변속기제어부; 및
    상기 보상토크를 적용하여 상기 모터의 회생토크를 보상하는 하이브리드제어부;를 포함하는 듀얼클러치식 하이브리드차량의 변속 제어시스템.
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