KR101887980B1

KR101887980B1 - Dct 차량의 변속제어방법

Info

Publication number: KR101887980B1
Application number: KR1020160148800A
Authority: KR
Inventors: 박성진
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2016-11-09
Filing date: 2016-11-09
Publication date: 2018-08-13
Anticipated expiration: 2036-11-09
Also published as: US20180126996A1; DE102017219835A1; CN108061155A; US10479366B2; KR20180051889A; CN108061155B

Abstract

DCT(Dual Clutch Transmission) 차량의 변속제어방법이 개시된다. 본 발명에 의하면, 운전자의 가속의지에 따른 가속페달 조작에 따라 하위 변속단으로 변속이 수행되는 킥다운 변속이 개시되었는지를 판단하는 변속개시판단단계(S100), 킥다운 변속이 개시된 경우, 목표 변속단과 현재 변속단 사이의 변속단수 차이가 1단 이상 홀수 변속단수만큼 차이가 나는 이축 변속인지를 판단하는 이축변속판단단계(S200), 이축변속판단단계에서 판단된 차량의 현재 변속 상태가 이축 변속으로 판단된 경우, 해방측 클러치의 토크를 일정하게 감소시키고, 목표단 기어 체결 전 목표단 입력축의 회전수와 상승하는 엔진 회전수가 동기(Synchronization) 되도록 결합측 클러치의 토크를 일정하게 증가시키는 클러치토크제어단계(S300), 클러치 토크 제어에 의한 목표단 입력축의 회전수와 엔진 회전수의 동기(Synchronization) 여부를 판단하는 클러치동기판단단계(S400) 및 목표단 입력축과 엔진의 회전수가 동기된 경우, 목표단 기어 체결을 위한 변속제어를 수행하는 변속수행단계(S500)를 포함하는 것을 요지로 한다.

Description

DCT 차량의 변속제어방법{Method for Controlling Automatic Transmission of Vehicle Having Dual Clutch Transmission}

본 발명은 차량의 변속제어방법에 관한 것으로, 특히 DCT(Dual Clutch Transmission) 차량에서 운전자의 가속의지를 신속하게 반영할 수 있는 DCT 차량의 변속제어방법에 관한 것이다.

DCT(Dual Clutch Transmission)는 두 개의 클러치에 각각 단속적으로 동력을 전달받을 수 있도록 구비된 두 개의 입력축과 각각의 입력축에 대응하는 두 개의 출력축 각각이 별도의 변속기구와 함께 일련의 기어비에 따른 변속단을 서로 교대로 형성하도록 구성된다. 즉 두 개의 입력축 중 하나에 동력이 전달되고, 두 입력축과 출력축은 각각 홀수와 짝수의 변속단을 이룬다.

DCT의 최대 장점은 동력 단절 없는 빠른 변속이다. 예를 들어, 1단에서 다음 변속단인 2단으로 순차 변속하는 경우, 현재의 1단 기어가 결합되어 있는 입력축에 연결된 클러치를 해제하면서, 곧바로 다음 변속단인 2단 기어가 결합되어 있는 다른 입력축에 연결된 클러치를 체결하기 때문에 동력 단절 없는 빠른 변속이 구현될 수 있는 것이다.

DCT 변속기의 최대 장점인 동력 단절 없는 빠른 변속을 위해서는 변속 시 목표단 기어를 최대한 빨리 체결시키는 것이 중요하다. 특히 운전자의 가속의지가 반영된 다운시프트(이하, '킥다운 변속'이라 함)의 경우, 운전자의 가속의지를 빠르게 반영하고 변속 시 변속단 사이의 기어비 차이에 의한 단절감을 극복하기 위해 변속 초기 정확한 변속제어가 요구된다.

이를 위해 변속 초기 '릴리즈 클러치 엔진 제어'가 행해진다. 여기서 '릴리즈 클러치 엔진 제어'란 엔진 속도, 즉 회전수(RPM)가 목표단 기어 동기 속도와 같아지도록 클러치의 토크를 상승시키거나 하강시키는 제어이며, '릴리즈 클러치'는 현재 물려있는 기어에 엔진의 동력을 전달하는 클러치로서 변속 시 클러치 접속이 해제(Release)되는 해방측 클러치를 말한다.

DCT에서 킥다운 변속이 실행되면, 해방측 클러치의 토크를 감소시켜 엔진과 현재 변속단 기어 사이의 동력 접속 상태를 해제시키고, 반대로 어플라이 클러치(이하, '결합측 클러치'라 함)의 토크를 증대시켜 엔진과 목표단 기어를 연결시킴으로써, 엔진 동력이 결합측 클러치와 여기에 연결된 입력축을 통해 목표단 기어에 전달되도록 한다.

일반적으로 알려진 자동 변속기의 경우 '릴리즈 클러치 엔진 제어'의 종료와 동시에 결합측 클러치에 어플라이 토크를 인가하여 자연스럽게 토크 트렌스퍼(Torque transfer)가 이루어질 수 있도록 하고 있다. 반면 DCT의 경우 결합측 클러치에 어플라이 토크를 인가하기 위해서는 반드시 목표단 기어가 결합 되어 있어야 한다.

만약 '릴리즈 클러치 엔진 제어' 가 끝났음에도 목표단 기어가 체결되어 있지 않으면, 목표단 기어가 체결될 때까지 '릴리즈 클러치 엔진 제어'를 계속해야 하기 때문에 운전자는 토크가 단절되는 느낌 또는 가속 의지가 반영되지 않는 느낌을 받을 수 있다. 즉 '릴리즈 클러치 엔진 제어'와 목표단 기어 체결이 잘 맞물려야 신속하고 단절감 없는 변속이 구현될 수 있다.

목표단 기어의 신속한 체결을 위해 과전류를 인가하여 유압제어 솔레노이드 밸브를 제어하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나 이 경우 과전류 공급으로 차량에 심한 소음과 충격이 발생될 우려가 있고, 충격 발생 시 이로 인한 입력축의 떨림에 의해 클러치를 통한 토크 전달이 원활하게 이루어지지 못해 결국 변속품질이 크게 떨어뜨리게 된다.

특히, 목표단 동기 속도와 실제 목표단 입력축의 회전속도 차이가 큰 킥다운 변속의 경우 최대한 기어를 빨리 체결하더라도 엔진이 상승하는 속도가 더 빠르기 때문에 불필요한 '릴리즈 클러치 엔진 제어' 또는 '엔진 토크 저감 제어' 등을 해야 하며, 결국 운전자 입장에서는 가속의지와 상관 없이 토크가 제대로 전달되지 않는 듯한 느낌을 받을 수 밖에 없다.

더욱이, '릴리즈 클러치 엔진 제어'에 의해 해방측 클러치와 엔진 사이의 슬립(Slip) 시간이 길어질수록 클러치 마모나 열변형으로 인해 클러치 수명에도 치명적일 수 있다. 때문에 종래에는 도 1과 같이 킥다운 변속 시 목표단 기어가 삽입되는 시간까지 고려하여 엔진 회전수를 천천히 상승시켜야만 했으며, 이로 인해 변속 지연이 발생하고 만족스러운 가속성능이 발휘되지 못하는 문제가 있다.

한국공개특허 제2015-0125756호(공개일 2015. 11. 10)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 킥다운 변속 시 발생하는 토크 단절감 및 변속 지연에 따른 클러치 마모를 최소화할 수 있는 DCT 차량의 변속제어방법을 제공하고자 하는 것이다.

과제의 해결 수단으로서 본 발명의 실시 예에 따르면,

두 개의 클러치에 각각 단속적으로 동력을 전달받을 수 있도록 구비된 두 입력축과 각각의 입력축에 대응하는 두 출력축 각각이 별도의 변속기구와 함께 일련의 기어비에 따른 변속단을 서로 교대로 형성하도록 구성된 DCT(Dual Clutch Transmission)를 탑재한 차량의 변속제어방법에 있어서,

운전자의 가속의지에 따른 가속페달 조작에 따라 하위 변속단으로 변속이 수행되는 킥다운(Kick down) 변속 시 목표 변속단과 현재 변속단 사이의 변속단수 차이가 1단 이상 홀수 변속단수만큼 차이가 나는 경우, 현재 변속단의 기어에 엔진 동력을 전달하는 해방측 클러치의 토크를 일정하게 감소시키고, 목표단 입력축의 회전수가 상승하는 엔진 회전수에 동기(Synchronization) 되도록 결합측 클러치의 토크를 일정하게 증가시키며, 목표단 입력축의 회전수와 엔진 회전수가 동기된 시점에 목표단 기어 체결을 위한 변속제어를 수행하는 DCT 차량의 변속제어방법을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 DCT 차량의 변속제어방법은 보다 바람직하게,

운전자의 가속의지에 따른 가속페달 조작에 따라 하위 변속단으로 변속이 수행되는 킥다운 변속이 개시되었는지를 판단하는 변속개시판단단계(S100);

킥다운 변속이 개시된 경우, 목표 변속단과 현재 변속단 사이의 변속단수 차이가 1단 이상 홀수 변속단수만큼 차이가 나는 이축 변속인지를 판단하는 이축변속판단단계(S200);

상기 이축변속판단단계에서 판단된 차량의 현재 변속 상태가 이축 변속으로 판단된 경우, 해방측 클러치의 토크를 일정하게 감소시키고, 목표단 기어 체결 전 목표단 입력축의 회전수와 상승하는 엔진 회전수가 동기(Synchronization) 되도록 결합측 클러치의 토크를 일정하게 증가시키는 클러치토크제어단계(S300);

클러치 토크 제어에 의한 목표단 입력축의 회전수와 엔진 회전수의 동기(Synchronization) 여부를 판단하는 클러치동기판단단계(S400); 및

상기 목표단 입력축과 엔진의 회전수가 동기된 경우, 목표단 기어 체결을 위한 변속제어를 수행하는 변속수행단계(S500);를 포함할 수 있다.

여기서 상기 변속개시판단단계에서는, 상기 가속페달의 변위, 현재 엔진 회전수와 가속페달 조작에 따라 설정되는 목표 회전수의 차이에 관한 정보 중 일부 또는 전부로부터 킥다운 변속의 개시여부를 판단할 수 있다.

또한 상기 이축변속판단단계에서는, 킥다운 변속이 개시된 시점에 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 목표 회전수 차이(C)가 기 설정된 기준치(Th1 rpm) 이상의 다운 변속인 경우 1단 이상 홀수 변속단수만큼 차이 나는 이축 변속으로 판단할 수 있다.

그리고 상기 클러치 토크 제어를 통해 목표단 입력축과 엔진 회전수를 동기(Synchronization) 시키는 과정에서는, 킥다운 변속이 개시된 시점에 결합측 클러치의 토크를 동기개시토크(a NM)까지 점프(jump)시키고, 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 회전수가 같아지는 동기판단시점(f1)까지 임의 토크변화율(b NM/sec)로 상승시킬 수 있다.

이때, 상기 동기개시토크(a NM) 값과 토크변화율(b NM/sec) 값은 킥다운 변속이 개시된 시점에 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 목표 회전수 차이(C)에 대응하여 미리 기록된 값들 중 선택되는 값일 수 있다.

또한, 상기 클러치동기판단단계(S400)는, 상기 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 회전수가 서로 같거나 비슷한 동기판단시점(f1)에 도달했는지를 판단하는 단계(S410)와, 서로 동기된 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 회전수가 엔진 목표 회전수와 같아지는 동기완료시점에 도달했는지를 판단하는 단계(S420)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 회전수가 상기 동기판단시점(f1)에 도달한 것으로 판단되면, 상기 동기완료시점까지 결합측 클러치의 토크를 동기판단시점(f1)에 도달한 때의 토크로 유지시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 회전수가 상기 동기완료시점에 도달한 것으로 판단되면, 결합측 클러치의 토크를 클러치 토크 전달 시작점(TP)까지 하향 조정한 후 목표단 기어 체결이 행해지도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변속수행단계에서는, 복수의 유압제어 솔레노이드 밸브 중 목표단 기어 체결에 관여하는 유압제어 솔레노이드 밸브의 공급전압을 조절하여 목표단 기어 체결을 구현할 수 있다.

바람직하게는, 상기 유압제어 솔레노이드 밸브의 유로를 복수의 클러치 또는 브레이크 중 목표단 기어 체결을 단속하는 클러치 또는 브레이크에 유압이 제공되도록 절환함으로써 목표단 기어 체결을 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 DCT 차량의 변속제어방법에 의하면, 킥다운 변속 시 목표단 입력축과 엔진의 회전수가 동시에 상승하도록 클러치 토크를 제어하고 목표단 입력축의 회전수가 엔진의 회전수에 동기된 시점에 목표단 기어 체결을 시도함으로써, 운전자의 가속의지에 맞춰 엔진 속도를 빠르게 상승시킬 수 있고, 따라서 신속하고 토크 단절감 없는 변속을 구현할 수 있다.

즉 목표단 기어 체결 전 목표단 기어가 결합된 입력축의 회전속도 상승과 엔진 속도 상승이 동시에 일어나도록 결합측 클러치의 토크를 제어함으로써, 목표단 입력축의 속도와 엔진 속도 사이의 차이가 큰 킥다운 변속 시 발생하는 변속 지연 문제를 개선할 수 있고, 변속 지연에 따른 토크 단절감 및 클러치의 마모를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래 DCT 차량의 변속제어방법을 설명하기 위한 그래프.
도 2는 본 발명과 관련된 DCT의 개략 구성도.
도 3은 DCT 차량의 변속제어를 위해 적용되는 본 발명의 실시 예에 따른 변속제어방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 DCT 차량의 변속제어방법을 설명하기 위한 그래프.
도 5는 DCT 변속제어 개선 전과 후의 변속 지연을 상태를 비교 도시한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

더하여, 명세서에 기재된 "…부", "…유닛", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일한 구성 요소에 대해서는 동일도면 참조부호를 부여하기로 하며 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2을 참조하여 본 발명과 관련된 DCT의 구성부터 먼저 개략적으로 살펴보기로 하되, 7단 자동변속 메커니즘을 적용한 DCT(Dual Clutch Transmission)를 예를 들어 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명과 관련된 DCT의 구성을 개략적으로 나타낸 개략 구성도이다.

도 2를 참조하면, DCT(Dual Clutch Transmission)는 동력원, 예를 들어 엔진으로부터 단속적으로 동력을 전달받을 수 있도록 구비된 제1 입력축(INPUT#1)과, 상기 제1입력축(INPUT#1)과 동심축을 이루어 설치되며 상기 동력원으로부터 단속적으로 동력을 전달받을 수 있도록 구비된 제2 입력축(INPUT#2)을 포함한다.

제1 입력축(INPUT#1)과 제2 입력축(INPUT#2) 각각은 별도의 변속기구와 함께 일련의 기어비에 따른 변속단을 서로 교대로 형성할 수 있도록 구성된다. 예를 들면, 제1 입력축(INPUT#1)은 별도의 변속기구와 함께 홀수(1단, 3단, 5단, 7단) 변속단을 형성하도록 구성되고, 제2 입력축(INPUT#2)은 별도의 변속기구와 함께 짝수(2단, 4단, 6단) 변속단을 형성하도록 구성된다.

제1 입력축(INPUT#1)과 제2 입력축(INPUT#2)은 동력원, 즉 엔진으로부터 동력을 단속적으로 전달받을 수 있도록 각각, 제1 클러치(CL1)와 제2 클러치(CL2)를 통해 동력원과 연결되고, 제1 입력축(INPUT#1)과 제2 입력축(INPUT#2) 중 하나는 R단을 함께 형성하도록 구성된다.

별도의 변속기구는 제1 입력축(INPUT#1) 및 제2 입력축(INPUT#2)과 평행하게 배치되어, 상기 제1 입력축(INPUT#1) 및 제2 입력축(INPUT#2)과 함께 상시 치합 싱크로매쉬식 변속 메커니즘에 의해 상기 다수의 변속단을 구성하도록 된 제1 출력축(OUTPUT#1) 및 제2 출력축(OUTPUT#2)을 포함한다.

즉 제1 입력축(INPUT#1)과 제2 입력축(INPUT#2) 및 제1 출력축(OUTPUT#1)과 제2 출력축(OUTPUT#2)은 이들 사이에 서로 항시 치합되어 있는 각 변속단 기어가 구비되고, 상기 변속단 기어들은 종래의 싱크로나이저 기구에 의해 상기 제1 출력축(OUTPUT#1) 또는 제2 출력축(OUTPUT#2)에 연결되는 상태가 전환됨에 따라 각 단 변속이 구현된다.

제1 입력축(INPUT#1)은 상기 제1 출력축(OUTPUT#1)과의 사이에서 1단과 3단의 변속단을 형성하고 제2 출력축(OUTPUT#2)과의 사이에 5단과 7단의 변속단을 형성함으로써 홀수단의 변속단들을 구성하게 되고, 제2 입력축(INPUT#2)은 상기 제1 출력축(OUTPUT#1)과의 사이에서 2단과 6단을 형성하고 제2 출력축(OUTPUT#2)과의 사이에 4단과 R단을 형성하여, 짝수단의 변속단들을 구성하게 된다.

즉 제1 입력축(INPUT#1)과 제2 입력축(INPUT#2)은 각각 1단 내지 7단으로 이루어진 일련의 변속단을 서로 교대로 형성하도록 구성되며, 이때 제2 입력축(INPUT#2)은 상기 제2 출력축(OUTPUT#2) 및 별도의 후진아이들러축(RS)과 함께 R단을 구성하도록 된다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 DCT(Dual Clutch Transmission)의 변속제어에 관해 살펴본다.

본 발명에 따른 DCT 차량의 변속제어는, 운전자의 가속의지에 따른 가속페달 조작에 따라 하위 변속단으로 변속이 수행되는 킥다운(Kick down) 변속 시 목표단 입력축과 엔진의 회전수가 동시에 상승하도록 클러치 토크를 제어하고 목표단 입력축의 회전수가 엔진의 회전수와 동기(Synchronization)된 시점에 목표단 기어 체결을 시도함으로써, 변속 지연을 최대한 줄일 수 있도록 한 것이다.

바람직하게는, 킥다운(Kick down) 변속 중에서도 목표 변속단과 현재 변속단 사이의 변속단수 차이가 1단 이상 홀수 변속단수만큼 차이가 나는 이축 변속인 경우, 현재 변속단이 연결된 해방측 클러치의 토크를 일정하게 감소시키고, 목표 변속단에 연결된 결합측 클러치의 토크를 일정하게 증가시켜 목표단 입력축의 회전수를 엔진 회전수에 동기 시킨 상태에서 목표단 기어의 체결을 시도하여 토크 단절감 없는 빠른 변속을 구현하고자 한 것이다.

도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3은 DCT 차량의 변속제어를 위해 적용되는 본 발명의 실시 예에 따른 변속제어방법을 나타낸 순서도이며, 도 4는 본 발명에 따른 DCT 차량의 변속제어방법을 설명하기 위한 그래프이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 DCT 차량의 변속제어방법은 크게 5개의 단계로 구분될 수 있다.

바람직하게는, 킥다운 변속의 개시여부를 판단하는 변속개시판단단계(S100), 이축 변속인지를 판단하는 이축변속판단단계(S200), 이축 변속에 상응하는 클러치 토크 제어를 수행하는 클러치토크제어단계(S300), 목표단 입력축과 엔진 속도의 동기여부를 판단하는 클러치동기판단단계(S400) 및 목표단 기어 체결을 위한 변속수행단계(S500)를 포함한다.

S100 단계에서는 운전자의 조작에 따른 차량 상태가 가속조건에 부합되는지 여부로부터 킥다운 변속 개시여부를 판단한다. 킥다운 변속 여부는, 운전자 조작에 따른 가속페달의 변위, 현재 엔진 회전수와 가속페달 조작에 따라 설정되는 목표 회전수(목표단 동기 속도)의 차이에 관한 정보 중 일부 또는 전부로부터 판단할 수 있다.

예를 들어, 설정된 기준시간 내 가속페달의 변위 증가 폭이 기준치를 초과한 경우 킥다운 변속, 즉 급가속을 위한 가속페달 조작으로 볼 수 있다. 또한 현재 엔진 회전수에 대해 가속페달 조작에 따라 설정되는 목표 회전수 증가 폭이 기준치를 초과한 경우 역시 킥다운 변속으로 판단할 수 있다. 물론 예시한 조건에 한정되는 것은 아니다.

S100 단계를 통한 판단 결과 킥다운 변속이 개시된 것으로 판단되면, 킥다운 변속 중에서도 1단 이상 홀수 변속단수만큼 차이가 나는 이축(異軸) 변속인지를 판단하게 된다(S200). 킥다운 변속 개시 시점에 목표단 입력축(INPUT#1)의 회전수와 목표 회전수(목표단 동기 속도)의 차이(C)가 기 설정된 기준치(Th1 rpm) 이상인 경우 이축 변속으로 판단할 수 있다(도 4 참조).

2단 이상 짝수 변속단수만큼 차이가 나는 킥다운 변속의 경우에는 현재 변속단과 목표 변속단의 입력축이 동일하다. 때문에 변속 개시 시점, 즉 변속 요청이 있는 시점에 목표단 입력축(INPUT#1)의 회전수는 현재 엔진 회전수와 같고 목표 회전수와의 차이는 상기 기준치(Th1 rpm)보다 작다. 따라서 이 경우에는 동축(同軸) 변속으로 판단하고 다른 양태의 변속 프로세스를 적용한다.

S200 단계를 통한 판단결과 차량의 현재 변속 상태가 이축 변속인 것으로 판단되면, 목표단 입력축(INPUT#1)의 회전수가 가속 요청에 따라 상승하는 엔진 회전수와 함께 상승하도록 클러치 토크 제어를 수행한다(S300). 바람직하게는, 가속페달 조작으로 설정되는 목표 회전수를 향하여 상승하는 엔진 회전수와 함께 상승하도록 클러치 토크를 제어한다.

클러치 토크 제어는, 현재단 입력축(INPUT#2)과 엔진 사이의 해방측 클러치(CL2)에 대한 릴리즈 토크 제어와, 목표단 입력축(INPUT#1)과 엔진 사이의 결합측 클러치(CL1)에 대한 어플라이 토크 제어를 포함한다. 릴리즈 토크 제어는 현재단 입력축(INPUT#2)과 엔진의 동력 접속을 끊는 해방측 클러치(CL2) 제어이며, 어플라이 토크 제어는 목표단 입력축(INPUT#1)을 엔진에 연결시키는 결합측 클러치(CL1) 제어를 말한다.

S300 단계에서는 구체적으로, 해방측 클러치(CL2)의 토크를 일정하게 감소시켜 현재단 입력축(INPUT#2)과의 동력 접속 상태를 해제하는 동시에, 변속 요청이 입력된 시점부터 동기판단시점(f1)까지 결합측 클러치(CL1)의 토크를 일정하게 증가시켜 목표단 입력축(INPUT#1)과 엔진 회전수가 동시에 상승하여 동기(Synchronization) 되도록 한다.

결합측 클러치(CL1) 토크 제어를 통해 목표단 입력축(INPUT#1)과 엔진 회전수를 동기(Synchronization) 시킴에 있어서는, 킥다운 변속이 개시된 시점, 즉 변속 요청 시점에 결합측 클러치(CL1)의 토크를 동기개시토크(a NM)까지 점프(jump)시키고, 목표단 입력축(INPUT#1)의 회전수가 엔진의 회전수가 거의 같아지는 동기판단시점(f1)까지 임의 토크변화율(b NM/sec)을 가지고 상승하도록 클러치 토크를 제어한다.

동기개시토크(a NM) 값과 토크변화율(b NM/sec) 값은 킥다운 변속이 개시된 시점에 목표단 입력축(INPUT#1)의 회전수와 목표 회전수의 차이(C)에 따라 달라지는 변수로서, 반복실험이나 사전 시뮬레이션을 통해 기록 장치에 사전에 테이블 형태로 미리 기록될 수 있으며, 목표단 입력축(INPUT#1)의 회전수와 목표 회전수의 차이(C) 값이 결정되면 자동으로 선택될 수 있다.

물론, 반복실험이나 상기 사전 시뮬레이션을 통해 데이터를 활용하여 목표단 입력축(INPUT#1)의 회전수와 목표 회전수의 차이(C)와의 사이에 소정의 관계식을 도출하고, 그 도출된 관계식을 활용하여 차이(C) 값이 입력되면 자동으로 상기 동기개시토크(a NM) 값과 토크변화율(b NM/sec)을 연산 출력하는 것을 비롯하여 실용적으로 도출 가능한 모든 방법이 고려될 수 있다.

S400 단계에서는 어플라이 클러치 토크 제어를 통해 상승되는 목표단 입력축(INPUT#1)의 회전수와 엔진 회전수의 동기(Synchronization) 여부를 판단한다. 이때 동기 여부 판단은 목표단 입력축(INPUT#1)의 회전속도를 검출하는 검출 센서와 엔진 회전수를 검출하는 크랭크 센서 등이 제공하는 회전 정보로부터 판단할 수 있다.

S400 단계에서는 먼저, 상기 센서가 제공하는 정보로부터 목표단 입력축(INPUT#1)의 회전수와 엔진의 회전수가 거의 같거나 비슷해진 동기판단시점(f1)에 도달했는지를 판단한다(S410). 그리고 서로 동기된 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 회전수가 엔진 목표 회전수(목표단 동기 속도)와 같아지는 동기완료시점에 도달했는지를 판단한다(S420).

목표단 입력축(INPUT#1)과 엔진의 회전수 비교를 통해 목표단 입력축(INPUT#1)과 엔진의 회전수가 서로 같거나 비슷해지는 동기판단시점(f1)에 도달한 것으로 판단되면, 결합측 클러치(CL1)의 토크를 동기판단시점(f1)에 도달한 때의 토크로 임의 시간, 바람직하게는 동기판단시점(f1)부터 목표단 기어 체결이 개시되는 상기 동기완료시점까지 유지시킨다.

그리고 목표단 입력축(INPUT#1)의 회전수와 엔진의 회전수가 엔진 목표 회전수(목표단 동기 속도)와 같아지는 상기 동기완료시점에 도달하면, 결합측 클러치의 토크를 클러치 토크 전달 시작점(TP)까지 하향 조정하고 그 상태에서 목표단 기어의 체결이 이루어지도록 함으로써 변속충격 없는 부드러운 변속이 구현되도록 한다.

한편, 목표단 기어 체결을 위한 상기 변속수행단계(S500)에서는, 결합측 클러치(CL1)에 대한 어플라이 클러치 제어를 통해 목표단 입력축(INPUT#1)과 엔진의 회전수가 같거나 비슷해지는 시점(f1)에 도달하면, 목표단 기어가 최대한 빨리 체결될 수 있도록 목표단 기어의 시프터를 싱크로나이징 시작점 인근까지 이동시켜 대기하도록 제어한다.

이후 목표단 입력축(INPUT#1)과 엔진 회전수가 가속페달에 의해 설정되는 목표 회전수(목표단 동기 속도)까지 상승한 시점(목표단 입력축과 엔진 회전수의 동기화가 완료된 시점)에서의 기어 체결 개시명령과 함께 목표단 기어의 체결이 이루어지도록 하면, 별도의 싱크로나이징 과정 없이 목표단 기어의 체결이 이루어질 수 있어 그 만큼 변속시간을 단축시킬 수 있다.

목표단 기어 체결은 복수의 유압제어 솔레노이드 밸브 중 목표단 기어 체결에 관여하는 유압제어 솔레노이드 밸브의 공급전압 조절을 통해 구현될 수 있다. 즉 전압을 조절하여 유압제어 솔레노이드 밸브의 유로를 복수의 클러치 또는 브레이크 중 목표단 기어 체결을 단속하는 클러치 또는 브레이크에 유압이 제공되도록 절환함으로써 목표단 기어 체결이 구현될 수 있다.

도 5는 DCT 변속제어 개선 전과 후의 변속 지연 상태를 비교 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 종래기술의 경우 목표단 동기 속도와 실제 목표단 입력축의 회전속도 차이가 큰 킥다운 변속의 경우 최대한 기어를 빨리 체결하더라도 엔진의 상승속도가 더 빠르기 때문에 불필요한 '릴리즈 클러치 엔진 제어' 또는 '엔진 토크 저감 제어' 등이 요구된다. 이에 따라, 목표 회전수에 도달한 시점(목표단 입력축과 엔진 회전수의 동기화가 완료된 시점)부터 기어 체결이 완료되는 시점까지의 시간(변속 지연 시간)이 길 수 밖에 없다.

반면, 본 발명은 킥다운 변속 시 목표단 입력축과 엔진의 회전수가 동시에 상승하도록 클러치 토크를 제어하고 목표단 입력축의 회전수가 엔진의 회전수에 동기된 시점에 목표단 기어 체결을 시도함으로써, 목표 회전수에 도달한 시점(목표단 입력축과 엔진 회전수의 동기화가 완료된 시점)부터 기어 체결이 완료되는 시점까지의 시간(변속 지연 시간)이 개선 전에 비해 현저히 줄어들게 된다.

즉 목표단 기어 체결 전 목표단 기어가 결합된 입력축의 회전속도 상승과 엔진 속도 상승이 동시에 일어나도록 결합측 클러치의 토크를 제어함으로써, 목표단 입력축의 속도와 엔진 속도 사이의 차이가 큰 킥다운 변속 시 발생하는 변속 지연 문제를 획기적으로 개선할 수 있고, 변속 지연에 따른 토크 단절감과 클러치의 마모를 최소화할 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

S100 : 변속개시판단단계
S200 : 이축변속판단단계
S300 : 클러치토크제어단계
S400 : 클러치동기판단단계
S500 : 변속수행단계

Claims

두 개의 클러치에 각각 단속적으로 동력을 전달받을 수 있도록 구비된 두 입력축과 각각의 입력축에 대응하는 두 출력축 각각이 별도의 변속기구와 함께 일련의 기어비에 따른 변속단을 서로 교대로 형성하도록 구성된 DCT(Dual Clutch Transmission)를 탑재한 차량의 변속제어방법에 있어서,
운전자의 가속의지에 따른 가속페달 조작에 따라 하위 변속단으로 변속이 수행되는 킥다운(Kick down) 변속 시 목표 변속단과 현재 변속단 사이의 변속단수 차이가 1단 이상 홀수 변속단수만큼 차이가 나는 경우, 현재 변속단의 기어에 엔진 동력을 전달하는 해방측 클러치의 토크를 일정하게 감소시키고, 목표단 입력축의 회전수가 상승하는 엔진 회전수에 동기(Synchronization) 되도록 결합측 클러치의 토크를 일정하게 증가시키되,
상기 목표단 입력축의 회전수와 엔진 회전수가 동기판단시점(f1)에 도달했는지를 판단하여 결합측 클러치 토크를 제어하고, 목표단 입력축의 회전수와 엔진 회전수가 동기된 시점에 목표단 기어 체결을 위한 변속제어를 수행하는 DCT 차량의 변속제어방법.
DCT(Dual Clutch Transmission) 차량의 변속제어방법에 있어서,
운전자의 가속의지에 따른 가속페달 조작에 따라 하위 변속단으로 변속이 수행되는 킥다운 변속이 개시되었는지를 판단하는 변속개시판단단계(S100);
킥다운 변속이 개시된 경우, 목표 변속단과 현재 변속단 사이의 변속단수 차이가 1단 이상 홀수 변속단수만큼 차이가 나는 이축 변속인지를 판단하는 이축변속판단단계(S200);
상기 이축변속판단단계에서 판단된 차량의 현재 변속 상태가 이축 변속으로 판단된 경우, 해방측 클러치의 토크를 일정하게 감소시키고, 목표단 기어 체결 전 목표단 입력축의 회전수와 상승하는 엔진 회전수가 동기(Synchronization) 되도록 결합측 클러치의 토크를 일정하게 증가시키는 클러치토크제어단계(S300);
클러치 토크 제어에 의한 목표단 입력축의 회전수와 엔진 회전수의 동기(Synchronization) 여부를 판단하는 클러치동기판단단계(S400); 및
상기 목표단 입력축과 엔진의 회전수가 동기된 경우, 목표단 기어 체결을 위한 변속제어를 수행하는 변속수행단계(S500);를 포함하며,
상기 클러치동기판단단계(S400)는 상기 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 회전수가 동기판단시점(f1)에 도달했는지를 판단하는 단계(S410)를 포함하는 DCT 차량의 변속제어방법.
제 2 항에 있어서,
상기 변속개시판단단계에서는,
상기 가속페달의 변위, 현재 엔진 회전수와 가속페달 조작에 따라 설정되는 목표 회전수의 차이에 관한 정보 중 일부 또는 전부로부터 킥다운 변속의 개시여부를 판단하는 DCT 차량의 변속제어방법.
제 2 항에 있어서,
상기 이축변속판단단계에서는,
킥다운 변속이 개시된 시점에 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 목표 회전수 차이(C)가 기 설정된 기준치(Th1 rpm) 이상의 다운 변속인 경우 1단 이상 홀수 변속단수만큼 차이 나는 이축 변속으로 판단하는 DCT 차량의 변속제어방법.
제 2 항에 있어서,
상기 클러치 토크 제어를 통해 목표단 입력축과 엔진 회전수를 동기(Synchronization) 시키는 과정에서는,
킥다운 변속이 개시된 시점에 결합측 클러치의 토크를 동기개시토크(a NM)까지 점프(jump)시키고, 동기판단시점(f1)까지 임의 토크변화율(b NM/sec)로 상승시키는 DCT 차량의 변속제어방법.
제 5 항에 있어서,
상기 동기개시토크(a NM) 값과 토크변화율(b NM/sec) 값은 킥다운 변속이 개시된 시점에 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 목표 회전수 차이(C)에 대응하여 미리 기록된 값들 중 선택되는 값인 DCT 차량의 변속제어방법.
제 2 항에 있어서,
상기 클러치동기판단단계(S400)는,
서로 동기된 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 회전수가 엔진 목표 회전수와 같아지는 동기완료시점에 도달했는지를 판단하는 단계(S420)를 더 포함하는 DCT 차량의 변속제어방법.
제 7 항에 있어서,
상기 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 회전수가 상기 동기판단시점(f1)에 도달한 것으로 판단되면, 상기 동기완료시점까지 결합측 클러치의 토크를 동기판단시점(f1)에 도달한 때의 토크로 유지시키는 DCT 차량의 변속제어방법.
제 7 항에 있어서,
상기 목표단 입력축의 회전수와 엔진의 회전수가 상기 동기완료시점에 도달한 것으로 판단되면, 결합측 클러치의 토크를 클러치 토크 전달 시작점(TP)까지 하향 조정한 후 목표단 기어 체결이 행해지도록 하는 DCT 차량의 변속제어방법.
제 2 항에 있어서,
상기 변속수행단계에서는,
복수의 유압제어 솔레노이드 밸브 중 목표단 기어 체결에 관여하는 유압제어 솔레노이드 밸브의 공급전압을 조절하여 목표단 기어 체결을 구현하는 DCT 차량의 변속제어방법.
제 10 항에 있어서,
상기 유압제어 솔레노이드 밸브는,
복수의 클러치 또는 브레이크 중 목표단 기어 체결을 단속하는 클러치 또는 브레이크에 유압이 제공되도록 유로를 절환하는 DCT 차량의 변속제어방법.