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KR102532332B1 - Ｄｃｔ차량용 변속 제어방법 - Google Patents

Ｄｃｔ차량용 변속 제어방법 Download PDF

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KR102532332B1
KR102532332B1 KR1020180017431A KR20180017431A KR102532332B1 KR 102532332 B1 KR102532332 B1 KR 102532332B1 KR 1020180017431 A KR1020180017431 A KR 1020180017431A KR 20180017431 A KR20180017431 A KR 20180017431A KR 102532332 B1 KR102532332 B1 KR 102532332B1
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KR
South Korea
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torque
engine
shift
engagement
side clutch
Prior art date
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KR1020180017431A
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Inventor
조성현
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 파워오프 다운시프트 주행상황에서 변속기에서 요구되는 엔진토크 상승 요청에 신속하게 응답하여 빠른 변속 성능을 구현하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는 매뉴얼 파워오프 다운시프트 변속 초기에 리저브요구토크를 급격하게 상승 제어함으로써, 엔진토크가 빠르게 상승되도록 제어하는바, 엔진토크의 반응성을 높여 변속 응답성을 향상시키는 것은 물론 엔진브레이크감 증대를 통해 차량의 운전성 및 상품성을 향상시키는 DCT차량용 변속 제어방법이 소개된다.

Description

ＤＣＴ차량용 변속 제어방법{SHIFTING CONTROL METHOD FOR VEHICLES WITH DUAL CLUTCH TRANSMISSION}
본 발명은 파워오프 다운시프트 주행상황에서 변속기에서 요구되는 엔진토크 상승 요청에 신속하게 응답하여 빠른 변속 성능을 구현하도록 한 DCT차량용 변속 제어방법에 관한 것이다.
자동변속기 차량에서 매뉴얼 변속은 변속패턴을 운전자가 직접 조작하고 싶을 때 변속레버를 조작하여 사용하는 것으로, 스포티한 운전감을 느낄 수 있고, 또한 차량의 내리막 주행 상황과 같이 감속이 필요하다고 느껴지는 경우, 사용할 수 있다.
특히, 운전자의 (-)TIP 조작에 의한 매뉴얼 파워오프 다운시프트 변속에 따라 엔진 브레이크가 요구되면, 이때의 APS신호는 0%이기 때문에 퓨얼컷(Fuel Cut)과 같은 상태에 있게 된다.
그런데, 하위단으로 다운시프트 변속을 진행하기 위해서는 엔진회전속도를 결합측 입력축속도에 동기시키는 실변속과정이 필요한바, 엔진회전속도를 상승시키는 제어가 요구되고, 이에 엔진은 변속기로부터 요구되는 토크를 요청받는 순간부터 공기량 및 점화각 등을 제어하여 엔진 회전속도를 상승시키는 제어를 수행하게 된다.
하지만, APS신호가 온 상태인 경우에는 엔진이 일정 부분 파워를 출력하고 있는 상황이어서 변속기로부터 요구되는 토크 요청에 빠르게 반응할 수 있지만, 파워오프 다운시프트와 같이 APS신호가 0%일 경우에는 엔진은 최소한의 토크만 제어하기 때문에 변속기의 과도한 토크 상승 요청에 대응하기 위한 시간 지연이 발생하여 변속속도가 저하되는 문제가 발생하게 된다.
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 5999056 B KR 10-1339212 B
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 파워오프 다운시프트 주행상황에서 변속기에서 요구되는 엔진토크 상승 요청에 신속하게 응답하여 빠른 변속 성능을 구현하도록 한 DCT차량용 변속 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 컨트롤러가 매뉴얼 파워오프 다운시프트 변속에 진입한 것으로 판단시, 엔진의 리저브요구토크를 소정값 이상으로 상승 부여하여 리저브요구토크에 따라 엔진토크를 상승 제어하는 변속초기단계; 컨트롤러가 해방측 클러치를 해제하도록 제어하는 클러치해제단계; 컨트롤러가 엔진토크를 제어하여 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어하는 실변속단계; 및 컨트롤러가 상기 실변속이 완료된 것으로 판단시, 결합측 클러치를 체결하도록 제어하여 변속을 완료하는 변속완료단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 변속초기단계에서, 상기 리저브요구토크는 결합측 클러치의 슬립량에 비례하여 설정될 수 있다.
삭제
상기 실변속단계는, 엔진이너셔와 결합측 클러치의 슬립량 미분값을 곱한 값에 결합측 클러치의 목표 슬립량 미분값과 현재 슬립량 미분값의 차분을 피드백하여 엔진의 리저브요구토크 및 협조제어요구토크를 연산하는 요구토크 연산단계; 상기 리저브요구토크 또는 협조제어요구토크를 기반으로 엔진토크를 제어하는 엔진토크 제어단계;를 포함할 수 있다.
상기 엔진토크 제어단계는, 상기 리저브요구토크에 따라 엔진토크를 제어하는 단계; 엔진토크가 협조제어요구토크에 도달시, 상기 리저브요구토크를 해제하면서 협조제어요구토크에 따라 엔진토크를 제어하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 변속완료단계는, 결합측 클러치의 현재 슬립량이 동기기준슬립량 이하이고, 목표단 기어가 체결된 경우, 결합측 클러치토크를 협조제어요구토크 절대값 이상으로 상승시켜 결합측 클러치를 체결할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 매뉴얼 파워오프 다운시프트 변속 초기에 리저브요구토크를 급격하게 상승 제어함으로써, 엔진토크가 빠르게 상승되도록 제어하는바, 엔진토크의 반응성을 높여 변속 응답성을 향상시키는 것은 물론 엔진브레이크감 증대를 통해 차량의 운전성 및 상품성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT가 탑재된 차량의 파워트레인의 구성을 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 DCT차량의 변속 제어 흐름을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 변속 제어방법의 적용에 따른 토크 및 속도의 변화 양상을 도시한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT가 탑재된 차량의 파워트레인의 구성을 예시하여 나타낸 것으로, 도면에 표시된 각 구성요소에 대해 간단하게 설명하면, 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 표시하였다.
다만, 이는 본 발명에 대한 이해의 편의를 위한 것일 뿐으로, 현재 변속단과 목표 변속단에 따라 결합측과 해방측은 서로 바뀔 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에 따른 DCT차량용 변속 제어방법은, 크게 변속초기단계와, 클러치해제단계와, 실변속단계 및 변속완료단계를 포함하여 구성이 될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 변속초기단계에서는 컨트롤러(1)가 매뉴얼 파워오프 다운시프트 변속에 진입한 것으로 판단시, 엔진의 리저브요구토크를 소정값 이상으로 상승 부여하여 리저브요구토크에 따라 엔진토크를 상승 제어할 수 있다.
예컨대, 가속페달을 밟고 있지 않은 상태에서 운전자의 의지에 따라 변속레버를 매뉴얼모드의 (-)단으로 팁 조작하여 하위단으로의 변속명령이 인가되면, 매뉴얼 파워오프 다운시프트 변속조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
그리고, 상기 리저브요구토크는 결합측 클러치의 슬립량에 비례하여 설정될 수 있는 것으로, 결합측 클러치가 해제 상태이면 슬립량이 최대가 되는바, 리저브요구토크를 최대치로 부여할 수 있다.
다음으로, 클러치해제단계에서는, 컨트롤러(1)가 해방측 클러치를 해제하도록 제어할 수 있다.
삭제
그리고, 실변속단계에서는, 컨트롤러(1)가 엔진토크를 제어하여 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어할 수 있다.
이어서, 변속완료단계에서는, 컨트롤러(1)가 상기 실변속이 완료된 것으로 판단시, 결합측 클러치를 체결하도록 제어하여 변속을 완료할 수 있다.
즉, 상기한 구성에 따르면, 운전자의 의지에 따라 하위단으로 파워오프 다운시프트 변속을 실시하는 경우, 변속 초기에 엔진토크를 제어하기 위한 리저브요구토크를 급격하게 상승 제어함으로써, 엔진토크를 빠르게 상승시킬 수 있게 된다.
따라서, 엔진토크의 반응성이 향상되어 엔진회전속도가 보다 신속하게 결합측 입력축속도에 동기되고, 이에 변속 응답성이 향상되는 것은 물론, 엔진브레이크감이 증대되어 차량의 운전성 및 상품성을 향상시키게 된다.
아울러, 상기 실변속단계는, 엔진이너셔와 결합측 클러치의 슬립량 미분값을 곱한 값에 결합측 클러치의 목표 슬립량 미분값과 현재 슬립량 미분값의 차분을 피드백하여 엔진의 리저브요구토크 및 협조제어요구토크를 연산하는 요구토크 연산단계와, 상기 리저브요구토크 또는 협조제어요구토크를 기반으로 엔진토크를 제어하는 엔진토크 제어단계를 포함하여 구성이 될 수 있다.
예컨대, 이때의 리저브요구토크는 아래의 식에 의해 연산할 수 있다.
리저브요구토크 = Je * dSlip/dt + error(Feed back)
error = dSlip/dt_target - dSlip/dt_actual
Slip = V_app - V_eng / V_app - V_rel
Je : 엔진회전관성
dSlip/dt_target : 목표 슬립량 미분값
dSlip/dt_actual : 현재 슬립량 미분값
V_app : 결합측 입력축속도
V_rel : 해방측 입력축속도
V_eng : 엔진회전속도
이때에, 상기 실변속단계 진입 후의 협조제어요구토크도 상기 식에 의해 연산이 되는데, 상기 리저브요구토크와 협조제어요구토크 모두가 엔진토크를 제어하기 위한 요구토크인바 동일한 값으로 연산될 수 있다.
상기 엔진토크 제어단계에 대해 조금 더 구체적으로 설명하면, 해방측 클러치가 해제된 후, 실변속구간에 진입시 먼저 리저브요구토크에 따라 엔진토크를 제어하는 단계를 수행할 수 있다.
그리고, 엔진토크가 협조제어요구토크에 도달시, 상기 리저브요구토크를 해제하면서 협조제어요구토크에 따라 엔진토크를 제어하는 단계를 수행할 수 있다.
즉, 실변속구간 내에서 리저브요구토크에 따라 엔진토크를 상승 제어하다가 엔진토크가 상승하여 협조제어요구토크에 도달하면, 리저브요구토크를 더 이상 연산하지 않고, 협조제어요구토크만을 연산하여 엔진토크를 제어하게 된다.
계속해서, 상기 변속완료단계에서는 결합측 클러치의 현재 슬립량이 동기기준슬립량 이하이고, 결합측 기어가 체결된 경우, 결합측 클러치토크를 협조제어요구토크 절대값 이상으로 상승시켜 결합측 클러치를 체결할 수 있다.
예컨대, 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하여 거의 동기에 다다르면, 엔진브레이크를 위해 엔진토크를 0Nm 미만으로 떨어뜨리고, 결합측 클러치토크를 협조제어요구토크 절대값 이상으로 상승 제어하게 된다.
즉, 엔진토크를 0Nm 미만으로 떨어뜨리기 위해서는 협조제어요구토크가 (-)토크로 제어되는바, 협조제어요구토크 절대값 이상으로 결합측 클러치토크를 상승 제어하여 결합측 클러치를 체결하고, 이에 엔진부하에 의해 엔진브레이크를 구현할 수 있게 된다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 DCT차량용 변속 제어과정을 전체적으로 예시하여 설명하기로 한다.
먼저, 매뉴얼모드에서 파워오프 다운시프트 변속에 진입한 것으로 판단시(S10), 결합측 클러치의 슬립량을 기반으로 리저브요구토크를 구한다(S20).
이때에, 결합측 클러치는 목표 변속단으로 엔진 동력을 제공해야 하기 때문에 해제 상태에 있으므로, 약 100~200msec 동안 100%의 리저브요구토크가 연산되고, 상기 리저브요구토크를 기반으로 엔진토크를 상승 제어한다.
그리고, 해방측 클러토크를 ONm 이하로 제어하여 해방측 클러치를 해제시킨다.
이어서, 해방측 클러치가 해제 완료되면(S30), 결합측 클러치의 목표 슬립량 미분값과 현재 슬립량 미분값의 차분인 에러값을 엔진이너셔와 결합측 클러치의 슬립량 미분값을 곱한 값에 더하는 피드백 제어를 통해 리저브요구토크 및 협조제어요구토크를 연산하고, 연산된 리저브요구토크를 기반으로 엔진토크를 상승 제어함으로써, 엔진회전속도가 해방측 입력축속도에서 벗어나 결합측 입력축속도에 수렴하도록 제어한다(S40).
이 과정에서 엔진토크가 협조제어요구토크에 도달하는지 판단하고(S50), 판단 결과 협조제어요구토크에 도달시, 리저브요구토크의 연산을 해제하고, 상기 협조제어요구토크를 기반으로 엔진토크를 제어함으로써, 엔진회전속도가 결합측 입력축속도에 수렴하면서 결합측 클러치의 슬립량이 점진적으로 줄어들게 된다(S60).
그리고, 상기 결합측 클러치의 슬립량이 동기기준슬립량인 A 이하이고, 목표 변속단 형성을 위한 기어가 체결 상태에 있는지 판단한다(S70).
판단 결과, 슬립량 및 기어 체결 조건을 만족하는 경우 결합측 클러치토크를 협조제어요구토크 절대값 이상으로 상승시켜 결합측 클러치를 체결하고, 변속을 완료하게 된다(S80).
상술한 바와 같이, 본 발명은 매뉴얼 파워오프 다운시프트 변속에 진입하는 경우, 변속 초기에 엔진토크를 제어하기 위한 리저브요구토크를 급격하게 상승 제어함으로써, 엔진토크를 빠르게 상승시킬 수 있게 된다.
따라서, 엔진토크의 반응성이 향상되어 엔진회전속도가 보다 신속하게 결합측 입력축속도에 동기되고, 이에 변속 응답성이 향상되는 것은 물론, 엔진브레이크감이 증대되어 차량의 운전성 및 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 : 컨트롤러

Claims (6)

  1. 컨트롤러가 매뉴얼 파워오프 다운시프트 변속에 진입한 것으로 판단시, 엔진의 리저브요구토크를 소정값 이상으로 상승 부여하여 리저브요구토크에 따라 엔진토크를 상승 제어하는 변속초기단계;
    컨트롤러가 해방측 클러치를 해제하도록 제어하는 클러치해제단계;
    컨트롤러가 엔진토크를 제어하여 엔진회전속도가 결합측 입력축속도를 추종하도록 제어하는 실변속단계; 및
    컨트롤러가 상기 실변속이 완료된 것으로 판단시, 결합측 클러치를 체결하도록 제어하여 변속을 완료하는 변속완료단계;를 포함하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속초기단계에서, 상기 리저브요구토크는 결합측 클러치의 슬립량에 비례하여 설정되는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 실변속단계는,
    엔진이너셔와 결합측 클러치의 슬립량 미분값을 곱한 값에 결합측 클러치의 목표 슬립량 미분값과 현재 슬립량 미분값의 차분을 피드백하여 엔진의 리저브요구토크 및 협조제어요구토크를 연산하는 요구토크 연산단계;
    상기 리저브요구토크 또는 협조제어요구토크를 기반으로 엔진토크를 제어하는 엔진토크 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 엔진토크 제어단계는,
    상기 리저브요구토크에 따라 엔진토크를 제어하는 단계;
    엔진토크가 협조제어요구토크에 도달시, 상기 리저브요구토크를 해제하면서 협조제어요구토크에 따라 엔진토크를 제어하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 변속완료단계는,
    결합측 클러치의 현재 슬립량이 동기기준슬립량 이하이고, 목표단 기어가 체결된 경우, 결합측 클러치토크를 협조제어요구토크 절대값 이상으로 상승시켜 결합측 클러치를 체결하는 것을 특징으로 하는 DCT차량용 변속 제어방법.
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