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KR101806666B1 - Ｄｃｔ차량용 변속 제어방법 - Google Patents

Ｄｃｔ차량용 변속 제어방법 Download PDF

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KR101806666B1
KR101806666B1 KR1020160017031A KR20160017031A KR101806666B1 KR 101806666 B1 KR101806666 B1 KR 101806666B1 KR 1020160017031 A KR1020160017031 A KR 1020160017031A KR 20160017031 A KR20160017031 A KR 20160017031A KR 101806666 B1 KR101806666 B1 KR 101806666B1
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side clutch
engagement
torque
synchronization
engine
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Inventor
조성현
Original Assignee
현대자동차주식회사
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Publication date
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Priority to CN201610576654.8A priority patent/CN107084240B/zh
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Abstract

본 발명은 DCT의 클러치 제어를 통해 변속과정의 소요시간을 조절하도록 한 것으로, 가속페달을 밟지 않는 상태에서 변속 진입시, 제어부에 의해 해방측 클러치를 일정 부분 해제 제어하고; 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하여 동기되도록 제어부에 의해 동기화 초기에는 결합측 클러치토크를 일정 부분 인가하고, 동기화 말기에는 해방측 클러치토크를 일정 부분 인가하도록 제어하며; 상기 동기화 이 후에, 제어부에 의해 해방측 클러치를 해제하면서 결합측 클러치를 결합하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 변속 제어방법이 소개된다.

Description

ＤＣＴ차량용 변속 제어방법{SHIFTING CONTROL METHOD FOR VEHICLES WITH DUAL CLUTCH TRANSMISSION}
본 발명은 DCT의 클러치 제어를 통해 변속과정의 소요시간을 조절하도록 한 DCT차량용 변속 제어방법을 제공하는 데 있다.
DCT(DUAL CLUTCH TRANSMINSSION)는 두 클러치에 각각 연결되는 두 입력축을 구비하고, 이들 두 입력축에 설치되는 변속단기어들의 배치를 홀수측과 짝수측으로 양분하여 배치함으로써, 두 입력축 중 하나는 홀수단의 변속단 구현에 사용되고 다른 하나는 짝수단의 변속단 구현에 사용되도록 기능적으로 구분시키도록 하고 있다.
따라서, 상기한 바와 같은 구성의 DCT는 임의의 어느 변속단에서 순차적으로 다음 변속단으로 변속하는 경우에, 현재의 변속단이 구현되어 있는 한 입력축에 연결된 클러치를 해제하면서, 순차적인 다음 변속단이 결합되어 있는 다른 입력축에 연결된 클러치를 체결하여 변속이 이루어지도록 할 수 있어서, 변속시 구동륜으로 전달되는 토크가 완전히 단절되는 것을 방지하면서 변속이 이루어질 수 있도록 하는 장점이 있다.
한편, DCT가 탑재된 차량에서 파워오프 업쉬프트(POWER OFF Upshift) 변속시 이너셔페이즈 내에서 엔진회전속도를 제어하는 경우, 엔진의 드래그 토크(Drag Torque)와 엔진의 이너셔만을 이용하여 엔진 속도를 저감하게 된다.
그러나, 기존의 DCT는 엔진의 드래그 토크와 엔진의 이너셔에 의해 변속 속도가 결정될 수밖에 없는 하드웨어 의존적인 상황이기 때문에, 변속과정의 소요시간, 특히 이너셔페이즈의 변속시간이 지리하게 길게 유지되는 문제가 있었다.
이에, 기존에는 변속과정의 소요시간을 엔진의 특성에 의존할 수밖에 없기 때문에, 변속과정의 소요시간을 줄일 수 있는 별도의 제어가 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 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, DCT의 클러치 제어를 통해 변속과정의 소요시간을 조절하도록 한 DCT차량용 변속 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 가속페달을 밟지 않는 상태에서 변속 진입시, 제어부에 의해 해방측 클러치를 일정 부분 해제 제어하는 해제단계; 상기 해제단계 이 후에, 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하여 동기되도록 제어부에 의해 동기화 초기에는 결합측 클러치토크를 일정 부분 인가하고, 동기화 말기에는 해방측 클러치토크를 일정 부분 인가하도록 제어하는 동기화단계; 및 상기 동기화 이 후에, 제어부에 의해 해방측 클러치를 해제하면서 결합측 클러치를 결합하도록 제어하는 토크핸드오버단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 해제단계에서는 가속페달을 밟지 않은 상태에서 변속이 이루어지는 파워오프 업쉬프트 변속이 개시되었는지 여부를 판단하고, 파워오프 업쉬프트 변속시 결합측 기어를 체결할 수 있다.
상기 동기화단계는, 상기 해제단계 이 후에, 결합측 클러치토크를 일정부분 상승 제어하여 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어하는 제1동기화단계; 상기 제1동기화단계에서 결합측 입력축속도 및 해방측 입력축속도에 대한 엔진회전속도의 슬립비가 목표슬립비 이상인 경우, 결합측 클러치토크를 일정 부분 해제하면서 해방측 클러치토크를 일정 부분 상승 제어하는 제2동기화단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1동기화단계에서 상기 결합측 클러치토크는, 목표 엔진각가속도를 설정하고, 현재 엔진각가속도가 목표 엔진각가속도에 추종할 때까지 결합측 클러치토크를 상승 제어할 수 있다.
상기 제2동기화단계에서 상기 해방측 클러치토크는, 엔진 드래그토크의 절대값보다 작거나, 엔진 드래그토크의 절대값에 상응하는 만큼 해방측 클러치토크를 상승 제어할 수 있다.
상기 제2동기화단계에서 결합측 클러치의 슬립량이 기준값 미만인 경우, 토크핸드오버단계로 진입할 수 있다.
결합측 클러치 및 해방측 클러치의 결합 및 해제 작동이 클러치 액추에이터에 의해 이루어지고; 상기 클러치 액추에이터의 작동이 제어부에 의해 제어될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 이너셔페이즈에 진입한 이 후, 결합측 클러치를 이용하여 변속과정의 소요시간을 조절하고, 동기화 진행 상태에 따라 해방측 클러치를 이용하여 동기 속도를 조절하게 됨으로써, 원하는 변속 소요시간으로 변속 제어가 가능한바, 변속 소요시간과 변속 충격을 줄여 차량의 상품성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT차량의 전체적인 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 DCT차량용 변속 제어방법의 제어 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 변속 제어방법에 따른 엔진과 클러치의 속도 및 토크의 변화를 나타낸 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 DCT차량용 변속 제어방법은, 해제단계와, 동기화단계 및 토크핸드오버단계를 포함하여 구성할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 해제단계에서는, 가속페달을 밟지 않는 상태에서 변속 진입시, 제어부(1)에 의해 해방측 클러치를 일정 부분 해제 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 해제단계에서는 운전자가 가속페달을 밟지 않은 상태에서 현재 변속단으로부터 상위의 변속단으로 변속이 이루어지는 파워오프 업쉬프트 변속이 개시되었는지 여부를 판단할 수 있다.
그리고, 파워오프 업쉬프트 변속이 개시되면, 해당 변속과정 초기의 이너셔페이즈에 진입하면서 감소하는 엔진토크만큼 해방측 클러치토크가 추종하도록 해방측 클러치를 해제 제어할 수 있고, 이어서 목표하는 변속단의 결합측 기어를 체결할 수 있다. 이때에, 해방측 클러치 및 결합측 클러치는 각각의 클러치액추에이터에 의해 작동할 수 있으며, 상기 클러치액추에이터는 제어부(1)에 의해 작동 제어할 수 있다. 또한, 상기 변속단의 기어는 동기장치에 의해 체결할 수 있으며, 상기 동기장치는 기어액추에이터(GA1,GA2)에 의해 체결 작동할 수 있다.
여기서, 본 발명에 첨부된 도 1의 경우, 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 표시하였으나, 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.
아울러, 동기화단계에서는, 상기 해제단계 이 후에, 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하여 동기되도록 제어부(1)에 의해 동기화 초기에는 결합측 클러치토크를 일정 부분 인가하고, 동기화 말기에는 해방측 클러치토크를 일정 부분 인가하도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기 동기화단계는, 다시 제1동기화단계와, 제2동기화단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1동기화단계에서는 상기 해제단계 이 후에, 결합측 클러치토크를 일정부분 상승 제어함으로써, 해방측 입력축속도와 동기상태이던 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어할 수 있다.
이때에, 상기와 같이 결합측 클러치토크를 일정 부분 상승시키기 위해서는, 목표 엔진각가속도를 설정하고, 현재 엔진각가속도가 목표 엔진각가속도에 추종할 때까지 결합측 클러치토크를 상승 제어할 수 있다.
하기의 수식은 엔진각가속도를 연산하기 위한 수식으로, 결합측 클러치토크를 높이게 되면 엔진각가속도가 점차 떨어지게 되는바, 연산되는 엔진각가속도가 목표 엔진각가속도에 도달할때까지 결합측 클러치토크를 높이게 됨으로써, 결국 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어할 수 있다.
엔진각가속도(dNe/dt)= (Te + Tc_app - Tc_rel) / Je
Te : 엔진토크
Tc_app : 결합측 클러치토크
Tc_rel : 해방측 클러치토크
Je : 엔진회전관성
즉, 동기화 시작시 결합측 클러치토크를 상승 제어함으로써, 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 빠르게 추종하게 되면서, 동기화에 필요한 시간을 줄여 전체 변속시간을 감소시킬 수 있게 된다.
그리고, 제2동기화단계에서는, 상기 제1동기화단계에서 결합측 입력축속도 및 해방측 입력축속도에 대한 엔진회전속도의 슬립비가 목표슬립비 이상인 경우, 결합측 클러치토크를 일정 부분 해제하면서 해방측 클러치토크를 일정 부분 상승하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 슬립비는 아래의 수식에 의해 정의될 수 있는 것으로, 해방측 입력축속도와 엔진회전속도의 차이가 커지면서 결합측 입력축속도와 엔진회전속도의 차이가 작아질수록 슬립비가 커지게 된다.
Figure 112016014576947-pat00001
V_eng : 엔진회전속도
V_app : 결합측 입력축속도
V_rel : 해방측 입력축속도
즉, 엔진회전속도가 결합측 입력축속도에 동기화되는 구간 말기에, 해방측 클러치토크를 상승하면서 결합측 클러치토크를 하강 제어함으로써, 엔진회전속도가 결합측 입력축속도에 급격하게 동기되는 것을 방지하게 되는바, 변속 충격이 발생하는 것을 방지하여 변속감을 향상시키게 된다.
이때에, 상기 제2동기화단계에서 상기 해방측 클러치토크는, 엔진 드래그토크의 절대값보다 작거나, 엔진 드래그토크의 절대값에 상응하는 만큼 해방측 클러치토크를 상승 제어할 수 있다.
즉, 앞서 기재한 엔진각가속도를 구하는 수식을 이용하면,
Te - (Tc_app - Tc_rel) = Je * dNe/dt 가 될 수 있다.
그런데, 현재 변속이 파워 오프 상태(가속페달을 밟지 않고 있는 상태)이기 때문에, Te는 엔진의 드래그 토크에 의해서 (-)토크가 나오게 된다.
따라서, 힘의 방향은 결합측 클러치토크(Tc_app)를 높이면 엔진각가속도가 떨어지는 방향으로 향하고, 해방측 클러치토크(Tc_rel)를 높이게 되면 엔진 각가속도가 상승하는 방향으로 향한다.
이에, 해방측 클러치토크(Tc_rel)를 상승 제어하되, 해방측 클러치토크의 상승으로 엔진회전속도가 상승하면 안되기 때문에, 바람직하게는 Te(엔진 드래그토크의 절대값)만큼만 해방측 클러치토크를 상승하여 엔진회전속도가 결합측 입력축속도에 안착될 수 있도록 제어를 수행하게 된다.
아울러, 토크핸드오버단계에서는, 상기 동기화 이 후에, 제어부(1)에 의해 해방측 클러치를 해제하면서 결합측 클러치를 결합하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 제2동기화단계에서 결합측 클러치의 슬립량이 기준값 미만인 경우, 이너셔페이즈에서 토크페이즈 구간으로 진입하여 토크핸드오버단계를 수행할 수 있고, 이에 목표하는 상위 변속단으로 변속이 이루어지게 된다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 DCT차량용 변속 제어흐름에 대해 살펴보기로 한다.
차량의 주행상태를 기반으로 파워오프 업쉬프트 변속에 진입하는지 판단한다(S10).
판단 결과, 현재 차량이 파워오프 업쉬프트 변속에 진입하게 되면, 결합측 기어를 체결하면서 해방측 클러치토크가 엔진토크를 추종하도록 해제 제어하게 된다(S20).
이어서, 목표 엔진각가속도를 설정하고, 상기 목표 엔진각가속도를 추종하도록 결합측 클러치토크를 상승시켜, 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하여 동기되도록 제어한다(S30).
이 같은 동기화 과정(S30)에서 슬립비가 약 70%에 도달했는지 판단한다(S40). 판단 결과 슬립비가 70%에 도달하지 않은 경우, 현재 엔진각가속도가 목표 엔진각가속도를 추종하도록 결합측 클러치토크를 계속해서 제어한다.
반면 슬립비가 70%에 도달한 경우 해방측 클러치토크를 엔진의 드래그토크 절대값만큼 상승 제어하면서 결합측 클러치토크를 하강 제어한다(S50).
이어서, 결합측 클러치의 슬립량이 약 50RPM 미만으로 떨어지는지 판단하고(S60), 50RPM 미만으로 떨어지면 결합측 클러치와 해방측 클러치를 토크 교차 제어를 실시(S70)하게 됨으로써, 해당 업쉬프트 변속을 수행할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 이너셔페이즈에 진입한 이 후, 결합측 클러치를 이용하여 변속과정의 소요시간을 조절하고, 동기화 진행 상태에 따라 해방측 클러치를 이용하여 동기 속도를 조절하게 된다. 따라서, 결합측 클러치와 해방측 클러치의 적절한 제어를 통해 이너셔페이즈 구간 내에서 원하는 변속 소요시간으로 변속 제어가 가능하고, 이에 기존 대비 변속 소요시간을 줄이는 한편 변속 충격을 줄여 차량의 상품성을 향상시키게 된다.
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 : 제어부
CL1 : 결합측 클러치 CL2 : 해방측 클러치

Claims (7)

  1. 가속페달을 밟지 않는 상태에서 변속 진입시, 제어부에 의해 해방측 클러치를 일정 부분 해제 제어하는 해제단계;
    상기 해제단계 이 후에, 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하여 동기되도록 제어부에 의해 동기화 초기에는 결합측 클러치토크를 일정 부분 인가하고, 동기화 말기에는 해방측 클러치토크를 일정 부분 인가하도록 제어하는 동기화단계; 및
    상기 동기화 이 후에, 제어부에 의해 해방측 클러치를 해제하면서 결합측 클러치를 결합하도록 제어하는 토크핸드오버단계;를 포함하고,
    상기 동기화단계는,
    상기 해제단계 이 후에, 결합측 클러치토크를 일정부분 상승 제어하여 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어하는 제1동기화단계;
    상기 제1동기화단계에서 결합측 입력축속도 및 해방측 입력축속도에 대한 엔진회전속도의 슬립비가 목표슬립비 이상인 경우, 결합측 클러치토크를 일정 부분 해제하면서 해방측 클러치토크를 일정 부분 상승 제어하는 제2동기화단계;를 포함하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 해제단계에서는
    가속페달을 밟지 않은 상태에서 변속이 이루어지는 파워오프 업쉬프트 변속이 개시되었는지 여부를 판단하고, 파워오프 업쉬프트 변속시 결합측 기어를 체결하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1동기화단계에서 상기 결합측 클러치토크는,
    목표 엔진각가속도를 설정하고, 현재 엔진각가속도가 목표 엔진각가속도에 추종할 때까지 결합측 클러치토크를 상승 제어하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2동기화단계에서 상기 해방측 클러치토크는,
    엔진 드래그토크의 절대값보다 작거나, 엔진 드래그토크의 절대값에 상응하는 만큼 해방측 클러치토크를 상승 제어하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2동기화단계에서 결합측 클러치의 슬립량이 기준값 미만인 경우, 토크핸드오버단계로 진입하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    결합측 클러치 및 해방측 클러치의 결합 및 해제 작동이 클러치 액추에이터에 의해 이루어지고;
    상기 클러치 액추에이터의 작동이 제어부에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
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