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KR102463719B1 - 차량의 변속 제어 방법 - Google Patents

차량의 변속 제어 방법 Download PDF

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KR102463719B1
KR102463719B1 KR1020170172581A KR20170172581A KR102463719B1 KR 102463719 B1 KR102463719 B1 KR 102463719B1 KR 1020170172581 A KR1020170172581 A KR 1020170172581A KR 20170172581 A KR20170172581 A KR 20170172581A KR 102463719 B1 KR102463719 B1 KR 102463719B1
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input shaft
handover
vehicle
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김성덕
임현우
조성현
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은, 차량의 변속 제어 방법에 관한 것으로서, (a) 차량이 파워온 업시프트에 진입되었는지 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 차량이 상기 파워온 업시프트에 진입되었다고 판단되면, 핸드 오버의 진행 중 출력축 토크를 일정하게 유지 가능하도록 입력축에 추가적으로 인가하기 위한 보상 토크를 설정하는 단계; 및 (c) 입력축 토크를 상기 핸드 오버의 시작 시점에서의 시작점 입력축 토크에 비해 상기 보상 토크만큼 상승시켜 상기 핸드 오버를 진행하는 단계를 포함한다.

Description

차량의 변속 제어 방법{SHIFT CONTROL METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 변속 제어 방법에 관한 것이다.
최근 환경개선 문제에 따라 친환경 차량이 급속한 발전을 이루고 있는데, 이러한 친환경 차량에는 전기에너지를 이용한 전기차량 또는 하이브리드차량 등이 있다.
특히, 하이브리드 차량이란, 전기에너지를 이용한 차량 구동을 위해 배터리 및 모터를 구비됨과 동시에, 일반 차량과 같은 엔진이 구비되는 차량을 말한다.
이러한 하이브리드 차량은, 파워온 업시프트에 진입된 경우에, 핸드 오버(Hand Over) 구간에서 해방측 클러치 토크를 감소시키면서 결합측 클러치 토크를 상승시키는데, 이처럼 핸드 오버를 진행하는 과정에서 출력축 토크가 감소하게 된다. 이로 인해, 종래의 하이브리드 차량은, 핸드 오버의 진행 중 발생하는 출력축 토크의 감소로 인해, 감속감, 동력 단절감 등이 발생한다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하이브리드 차량이 파워온 업시프트에 진입된 경우에 핸드 오버의 진행 중 가속 선형성이 유지될 수 있도록 개선한 차량의 변속 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 변속 제어 방법은, (a) 차량이 파워온 업시프트에 진입되었는지 여부를 판단하는 단계; (b) 상기 차량이 상기 파워온 업시프트에 진입되었다고 판단되면, 핸드 오버의 진행 중 출력축 토크를 일정하게 유지 가능하도록 입력축에 추가적으로 인가하기 위한 보상 토크를 설정하는 단계; 및 (c) 입력축 토크를 상기 핸드 오버의 시작 시점에서의 시작점 입력축 토크에 비해 상기 보상 토크만큼 상승시켜 상기 핸드 오버를 진행하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 (b) 단계는, 상기 보상 토크는, 상기 핸드 오버의 진행 중 결합측 클러치 토크의 상승 속도와 비례하게 상승되도록 설정된다.
바람직하게, 상기 (b) 단계는, 상기 핸드 오버의 종료 시점에서의 목표 결합측 클러치 토크와 상기 핸드 오버의 상기 시작 시점에서의 시작점 결합측 클러치 토크의 차이를 기준으로, 상기 입력축에 추가적으로 인가하기 위한 최대 보상 토크를 설정하여 수행하고, 상기 (c) 단계는, 상기 최대 보상 토크에 상기 핸드 오버의 진행률을 곱하여 산출한 보정 보상 토크만큼 상기 입력축의 토크를 상승시켜 수행한다.
바람직하게, (d) 상기 핸드 오버의 목표 진행 시간에 대한 상기 핸드 오버의 현재 진행 시간의 비율 또는 상기 결합측 클러치의 목표 토크 상승량에 대한 현재 토크 상승량의 비율을 상기 핸드 오버의 상기 진행률로 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 (c) 단계는, 상기 (d) 단계에서 설정된 상기 핸드 오버의 상기 진행률을 기준으로 수행한다.
바람직하게, (e) 상기 차량이 충전 소모 모드와, 충전 유지 모드 중 어느 모드로 구동 중인지 판단하는 단계; (f) 상기 차량이 상기 충전 소모 모드로 구동 중이면, 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 구동 모터의 최대 출력에 비해 작은지 여부를 판단하는 단계; 및 (g) 상기 차량이 상기 충전 유지 모드로 구동 중이면, 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 구동 모터의 최대 출력과 엔진의 최대 출력의 합에 비해 작은지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 (c) 단계는, 상기 차량이 상기 충전 소모 모드로 구동 중인 경우에 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 상기 구동 모터의 상기 최대 출력에 비해 작거나, 상기 차량이 상기 충전 유지 모드로 구동 중인 경우에 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 상기 구동 모터의 최대 출력과 상기 엔진의 상기 최대 출력의 합에 비해 작은 경우에 수행한다.
바람직하게, (h) 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 상기 구동 모터의 상기 최대 출력 이상이면, 상기 입력축의 상기 토크를 상기 시작점 입력축 토크로 유지하면서 상기 핸드 오버를 진행하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게, (i) 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 상기 구동 모터의 최대 출력과 상기 엔진의 상기 최대 출력의 합 이상이면, 상기 입력축의 토크를 상기 시작점 입력축 토크로 유지하면서 상기 핸드 오버를 진행하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은, 차량의 변속 제어 방법에 관한 것으로서, 핸드 오버 중 결합측 클러치 토크의 상승으로 인해 발생하는 출력축 토크의 감소를 입력축 토크의 상승을 통해 보상하여 출력축 토크를 일정하게 유지시킬 수 있다. 이러한 본 발명에 의하면, 출력축 토크의 감소로 인한 감속감, 동력 단절감 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 가속 선형성을 유지시켜 탑승자의 승차감을 향상시킴과 함께 변속 일관성과 강건성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 변속 제어 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2는 하이브리드 차량의 변속 제어 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면.
도 3은 핸드 오버 구간에서 변속기의 출력축 토크가 감소되는 양상을 나타내는 그래프.
도 4는 변속기의 입력축에 보상 토크가 인가되는 양상을 나타내는 그래프.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 변속 제어 방법은, 하이브리드 차량이 파워온 업시프트에 진입된 경우에, 핸드 오버의 진행 중 결합측 클러치(32)의 토크(Ty)의 상승으로 인한 변속기(30)의 출력축(36)의 토크(-To)의 감소를 입력축(31)의 토크(Ti)의 상승을 통해 보상하여, 핸드 오버의 진행 중 변속기(30)의 출력축(36)의 토크(-To)를 일정하게 유지시키도록 마련된다.
먼저, 제어기(40)는, 차량이 파워온 업시프트에 진입되었는지 여부를 판단한다(S 10).
다음으로, 제어기(40)는, 차량이 파워온 업시프에 진입되었다고 판단되면, 핸드 오버의 진행 중 입력축(31)에 추가적으로 인가하기 위한 보상 토크(△Ti)를 설정한다(S 20).
핸드 오버는 해방측 클러치(34)를 해제하면서 결합측 클러치(32)를 체결하는 변속 준비 작업으로서, 이러한 핸드 오버의 진행 중 출력축(36)의 출력(-Toωo)은 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112017124935297-pat00001
ωo : 출력축 속도
ωi: 입력축 속도
Iiαi : 입력축 관성
(△ω)y : 결합측 클러치 상대 속도(= 변속 후단 입력축 목표 속도 - 입력축 속도)
(△ω)x : 해방측 클러치 상대 속도 (= 변속 전단 입력축 목표 속도 - 입력축 속도)
Tx : 해방측 클러치 토크
일반적으로, 핸드 오버 중에는, 입력축(31)의 속도(ωi)), 입력축(31)의 토크(Ti)(이하, '입력축 토크(Ti)'라고 함), 결합측 클러치 상대 속도((△ω)y)에 변화가 없고, 입력축(31)의 관성(Iiαi)과, 해방측 클러치 상대 속도((△ω)x)가 0이다. 따라서, 전술한 수학식 1은 아래의 수학식 2 내 내지 4와 같이 정리될 수 있다.
Figure 112017124935297-pat00002
Figure 112017124935297-pat00003
Figure 112017124935297-pat00004
수학식 2 및 도 3에 의하면, 핸드 오버 중, 출력축(36)의 토크(-To)(이하, '출력축 토크(-To)'라고 함)는, 결합측 클러치 토크(Ty)의 상승에 비례하여 감소됨을 알 수 있다. 이로부터, 아래의 수학식 5와 같이, 핸드 오버 중, 결합측 클러치 슬립 토크(Ty)의 상승 속도와 상승량(△Ty)에 비례하도록 입력축 토크(Ti)를 핸드 오버 시작 시점에서의 입력축 토크(Ti)(이하, '시작점 입력축 토크(Tis)'라고 함)에 비해 소정량(이하, '보상 토크(△Ti)'라고 함)만큼 상승시킴으로써, 출력축 토크(-To)의 감소량(-△To)을 줄여 출력축 토크(-To)를 일정하게 유지시킬 수 있다.
Figure 112017124935297-pat00005
도 4에 도시된 바와 같이, 핸드 오버 중에는, 결합측 클러치 토크(Ty)가 핸드 오버의 시작 시점으로부터 핸드 오버의 종류 시점까지 점진적으로 상승됨을 알 수 있다. 즉, 결합측 클러치 토크(Ty)는, 핸드 오버의 시작 시점에서 가장 낮고, 핸드 오버의 종료 시점에서 가장 높다. 이하에서는, 핸드 오버의 시작 시점에서의 결합측 클러치 토크(Ty)를 시작점 결합측 클러치 토크(Tye)라고 명명하고, 핸드 오버의 종료 시점에서의 결합측 클러치 토크(Ty)를 목표 결합측 클러치 토크(Tyt)라고 명명하기로 한다.
이러한 결합측 클러치 토크(Ty)의 상승 경향에 비추어 볼 때, 보상 토크(△Ti)는 핸드 오버의 시작 시점에서 종료 시점으로 갈수록 핸드 오버의 진행률(β)에 맞춰 점진적으로 상승되어야 함을 알 수 있다. 이를 위하여, 제어기(40)는, 아래의 수학식 6과 같이, 목표 결합측 클러치 토크(Tyt)와 시작점 결합측 클러치 토크(Tye)의 차이에 해당하는 결합측 클러치 토크(Ty)의 목표 토크 상승량(△Tymax)에 비례하는 최대 보상 토크(α)를 우선적으로 산출할 수 있다.
Figure 112017124935297-pat00006
이후에, 제어기(40)는 차량이 충전 소모 모드와, 충전 유지 모드 중 어느 모드로 구동 중인지 판단한다(S 30). 충전 소모 모드(CD 모드)는 충전 유지 모드(CS 모드)에 비해 EV 주행을 우선하는 모드이다. 즉, 충전 소모 모드에서는 구동 모터(10)의 출력을 이용해 차량을 구동하고, 충전 유지 모드에서는 구동 모터(10)의 출력과 엔진(20)의 출력을 함께 이용해 차량을 구동한다.
다음으로, 제어기(40)는, 차량이 충전 소모 모드로 구동 중이라고 판단되면, 시작점 입력축 토크(Tis)와 최대 보상 토크(α)의 합이 구동 모터(10)의 최대 출력(Tmax1) 미만인지 여부를 판단한다(S 40).
이후에, 제어기(40)는, 시작점 입력축 토크(Tis)와 최대 보상 토크(α)의 합이 구동 모터(10)의 최대 출력 이상이라고 판단되면, 보상 토크(△Ti)를 이용해 출력축 토크(-To)의 감소량(-△T0)을 보상하지 않고, 통상적인 방식대로 핸드 오버를 진행한다(S 50). 이는, 시작점 입력축 토크(Tis)와 최대 보상 토크(α)의 합이 구동 모터(10)의 최대 출력 이상이면 핸드 오버 중 엔진(20)이 켜질 수밖에 없음을 고려하여, 핸드 오버 중 엔진(20)이 켜지는 것을 방지하기 위한 것이다.
다음으로, 제어기(40)는, 차량이 충전 유지 모드로 구동 중이라고 판단되면, 시작점 입력축 토크(Tis)와 최대 보상 토크(α)의 합이 구동 모터(10)의 최대 출력과 엔진(20)의 최대 출력의 합에 비해 작은지 여부를 판단한다(S 60).
이후에, 제어기(40)는, 시작점 입력축 토크(Tis)와 최대 보상 토크(α)의 합이 구동 모터(10)의 최대 출력과 엔진(20)의 최대 출력의 합(Tmax2) 이상이라고 판단되면, 보상 토크(△Ti)를 이용해 출력축 토크(-T0)의 감소량(-△T0)을 보상하지 않고, 통상적인 방식대로 핸드 오버를 진행한다(S 70). 이는, 시작점 입력축 토크(Tis)와 최대 보상 토크(α)의 합이 구동 모터(10)의 최대 출력과 엔진(20)의 최대 출력의 합(Tmax2) 이상이면 핸드 오버 중 시작점 입력축 토크(Tis)와 보상 토크(△Ti)의 합이 구동 모터(10)의 최대 출력과 엔진(20)의 최대 출력의 합(Tmax2) 이하가 되도록 보상 토크(△Ti)가 제약되어 변속 이질감이 발생될 수밖에 없음을 고려해, 핸드 오버 중 이러한 변속 이질감이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.
다음으로, 제어기(40)는, 핸드 오버 진행율(β)을 산출한다(S 80). 핸드 오버 진행율(β)을 산출하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 아래의 수학식 7 및 수학식 8과 같이, 핸드 오버의 목표 진행 시간에 대한 핸드 오버의 현재 진행 시간의 비율을 이용해 핸드 오버 진행률(β1)을 산출하거나, 결합측 클러치(32)의 목표 토크 상승량(△Tymax)에 대한 현재 토크 상승량의 비율을 이용해 핸드 오버 진행률(β2)을 산출할 수 있다. 제어기(40)는, 이처럼 2가지 방식으로 산출한 핸드 오버 진행률들(β1, β2) 중 작은 값을 핸드 오버 진행률(β)로 확정하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112017124935297-pat00007
Figure 112017124935297-pat00008
Figure 112017124935297-pat00009
이후에, 제어기(40)는, 최대 보상 토크(α)에 핸드 오버 진행률(β)을 곱하여 입력축(31)에 실제로 인가하기 위한 보정 보상 토크(α·β)를 산출한 후, 입력축 토크(Ti)를 시작점 입력축 토크(Tis)에 비해 보정 보상 토크(α·β)만큼 상승시켜 핸드 오버를 진행한다(S 90). 그러면, 도 4에 도시된 바와 같이, 핸드 오버 중 입력축 토크(Ti)가 상승됨으로써 출력축 토크(-To)의 감소량(-△To)이 보정된다.
이처럼 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 변속 제어 방법은, 핸드 오버 중 결합측 클러치 토크(Ty)의 상승으로 인해 발생하는 출력축 토크(-To)의 감소를 입력축 토크(Ti)의 상승을 통해 보상하여 출력축 토크(-To)를 일정하게 유지시킬 수 있다. 이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 변속 제어 방법에 의하면, 출력축 토크(-To)의 감소로 인한 감속감, 동력 단절감 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 가속 선형성을 유지시켜 탑승자의 승차감을 향상시킴과 함께 변속 일관성과 강건성을 확보할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 변속 제어 시스템
10 : 구동 모터
20 : 엔진
30 : 변속기
31 : 입력축
32 : 결합측 클러치
34 : 해방측 클러치
36 : 출력축
40 : 제어기

Claims (7)

  1. (a) 차량이 파워온 업시프트에 진입되었는지 여부를 판단하는 단계;
    (b) 상기 차량이 상기 파워온 업시프트에 진입되었다고 판단되면, 핸드 오버의 진행 중 출력축 토크를 일정하게 유지 가능하도록 입력축에 추가적으로 인가하기 위한 보상 토크를 설정하는 단계; 및
    (c) 입력축 토크를 상기 핸드 오버의 시작 시점에서의 시작점 입력축 토크에 비해 상기 보상 토크만큼 상승시켜 상기 핸드 오버를 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 보상 토크는, 상기 핸드 오버의 진행 중 결합측 클러치 토크의 상승 속도와 비례하게 상승되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 핸드 오버의 종료 시점에서의 목표 결합측 클러치 토크와 상기 핸드 오버의 상기 시작 시점에서의 시작점 결합측 클러치 토크의 차이를 기준으로, 상기 입력축에 추가적으로 인가하기 위한 최대 보상 토크를 설정하여 수행하고,
    상기 (c) 단계는, 상기 최대 보상 토크에 상기 핸드 오버의 진행률을 곱하여 산출한 보정 보상 토크만큼 상기 입력축의 토크를 상승시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    (d) 상기 핸드 오버의 목표 진행 시간에 대한 상기 핸드 오버의 현재 진행 시간의 비율 또는 상기 결합측 클러치의 목표 토크 상승량에 대한 현재 토크 상승량의 비율을 상기 핸드 오버의 상기 진행률로 설정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (c) 단계는, 상기 (d) 단계에서 설정된 상기 핸드 오버의 상기 진행률을 기준으로 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    (e) 상기 차량이 충전 소모 모드와, 충전 유지 모드 중 어느 모드로 구동 중인지 판단하는 단계;
    (f) 상기 차량이 상기 충전 소모 모드로 구동 중이면, 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 구동 모터의 최대 출력에 비해 작은지 여부를 판단하는 단계; 및
    (g) 상기 차량이 상기 충전 유지 모드로 구동 중이면, 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 구동 모터의 최대 출력과 엔진의 최대 출력의 합에 비해 작은지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (c) 단계는, 상기 차량이 상기 충전 소모 모드로 구동 중인 경우에 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 상기 구동 모터의 상기 최대 출력에 비해 작거나, 상기 차량이 상기 충전 유지 모드로 구동 중인 경우에 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 상기 구동 모터의 최대 출력과 상기 엔진의 상기 최대 출력의 합에 비해 작은 경우에 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    (h) 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 상기 구동 모터의 상기 최대 출력 이상이면, 상기 입력축의 상기 토크를 상기 시작점 입력축 토크로 유지하면서 상기 핸드 오버를 진행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    (i) 상기 시작점 입력축 토크와 상기 최대 보상 토크의 합이 상기 구동 모터의 최대 출력과 상기 엔진의 상기 최대 출력의 합 이상이면, 상기 입력축의 토크를 상기 시작점 입력축 토크로 유지하면서 상기 핸드 오버를 진행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 변속 제어 방법.
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