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KR20180067741A - 하이브리드 차량용 변속 제어방법 - Google Patents

하이브리드 차량용 변속 제어방법 Download PDF

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KR20180067741A
KR20180067741A KR1020160168252A KR20160168252A KR20180067741A KR 20180067741 A KR20180067741 A KR 20180067741A KR 1020160168252 A KR1020160168252 A KR 1020160168252A KR 20160168252 A KR20160168252 A KR 20160168252A KR 20180067741 A KR20180067741 A KR 20180067741A
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South Korea
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motor torque
motor
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side clutch
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조성현
남주현
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현대자동차주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 등판에서 변속시 뒷밀림을 최소화하여 주행 안정성을 향상시키는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 최저단으로의 파워오프 다운쉬프트 변속 요청시, 변속기 입력축의 회전수 변화를 바탕으로 차량의 뒷밀림량을 판단하고; 상기 뒷밀림량이 설정값 이상시, 해방측 클러치토크를 감소하고 결합측 클러치토크를 증가시키면서, 모터토크가 목표 모터토크를 추종하도록 상승 제어하며; 상기 해방측 클러치토크가 설정토크 이하시, 모터토크를 하강 제어하여 모터속도를 결합측 입력축속도에 동기시키고; 상기 동기 완료시, 모터토크를 상승하여 변속을 종료하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법이 소개된다.

Description

하이브리드 차량용 변속 제어방법{SHIFTING CONTROL METHOD FOR HYBRID VEHICLES}
본 발명은 등판에서 변속시 뒷밀림을 최소화하여 주행 안정성을 향상시키는 하이브리드 차량용 변속 제어방법에 관한 것이다.
변속기의 변속단을 결정하는 것은 도로나 차량의 운전 상태에 따라서 차량에 필요한 구동력을 바퀴로 전달하기 위한 최적의 변속단을 결정하여 변속을 필요로 하는 시점에 변속이 이루어지게 된다. 즉, 차량이 구배 저항을 이기고, 운전자의 의지를 반영하여 변속을 이루게 되는 것이다.
이는 다양한 도로 및 차량 운전자의 의지에 의해서 반영하는 변속 패턴으로 결정되게 된다.
한편, DCT(Dual Clutch Transmission)가 탑재된 하이브리드 차량 시스템에서는 일반적인 엔진/변속기 조합의 차량과는 다르게 차량이 정지 직전까지 변속을 수행하는 경우가 있다.
즉, 차량의 주행 중 저단 변속을 수행하게 되면 변속시 클렁크 소음 등이 나오기 때문에 차량이 거의 정차 직전에 변속을 수행하여 소음/진동을 최소화하게 된다.
그런데, 이와 동일한 방식으로 등판 주행상황에서도 차량이 거의 정차하기 직전에 변속을 수행하게 되는데, 이 경우 차량의 구동력이 부족하면 변속 중에 차량이 뒤로 밀릴 수 있는 상황이 발생하게 되는바, 이에 대한 대책이 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 10-2012-0082623 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 등판에서 변속시 뒷밀림을 최소화하여 주행 안정성을 향상시키는 하이브리드 차량용 변속 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 최저단으로의 파워오프 다운쉬프트 변속 요청시, 제어부가 변속기 입력축의 회전수 변화를 바탕으로 차량의 뒷밀림량을 판단하는 밀림판단단계; 상기 뒷밀림량이 설정값 이상시, 제어부가 해방측 클러치토크를 감소하고 결합측 클러치토크를 증가시키면서, 모터토크가 목표 모터토크를 추종하도록 상승 제어하는 모터토크상승단계; 상기 해방측 클러치토크가 설정토크 이하시, 제어부가 모터토크를 하강 제어하여 모터속도를 결합측 입력축속도에 동기시키는 동기제어단계; 및 상기 동기 완료시, 모터토크를 상승하여 변속을 종료하는 변속종료단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 밀림판단단계에서는, 해방측 입력축이 역회전되고, 그 해방측 입력축회전수가 설정회전수 이상인지 판단할 수 있다.
상기 모터토크상승단계에서, 상기 모터토크는 직전 제어사이클의 모터토크에 일정량을 증분하여 직선적으로 상승시키고; 상기 결합측 클러치토크는 직전 제어사이클의 결합측 클러치토크에 상기 모터토크가 증분되는 일정량만큼을 증분하여 상승시킬 수 있다.
상기 동기제어단계에서는, 상기 차량의 뒷밀림량에 따른 모터토크 저감량을 결정하여 모터토크를 저감 제어할 수 있다.
상기 동기제어단계에서는, 변속기 입력토크에 일정량을 증분하여 결합측 클러치토크를 목표 결합측 클러치토크까지 상승 제어할 수 있다.
상기 최저단으로의 변속 요청에 따른 최저단 기어의 치합 이전에, 모터토크를 하강 제어할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 등판 주행 중 2단→1단 변속상황에서 모터의 구동력 상승과 함께 모터의 동기제어를 통해 차량의 뒷밀림을 최소화함으로써, 차량의 주행 안정성을 확보하고, 제동력 향상에 도움을 주어, 차량의 상품성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 하이브리드 DCT차량의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 변속 제어과정의 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 변속 제어에 따른 작동상태를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 경우, 첨부된 도 1과 같이 DCT변속기를 탑재한 하이브리드 차량에 적용 가능할 수 있다.
도면을 참조하면 DCT를 구성하는 두 개의 클러치 중에서 결합측 클러치 및 해방측 클러치를 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재하였고, 이들을 체결 및 해제 작동하기 위한 결합측 클러치액추에이터 및 해방측 클러치액추에이터를 각각 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 변속단을 형성하고 있는 클러치와 목표 변속단 형성을 위한 클러치가 어떠한 클러치인지에 따라 결합측과 해방측은 서로 바뀔 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 하이브리드 차량용 변속 제어방법은, 밀림판단단계와, 모터토크상승단계와 동기제어단계 및 변속종료단계를 포함하여 구성할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 밀림판단단계에서는, 최저단으로의 파워오프 다운쉬프트 변속 요청시, 제어부(C)가 변속기 입력축의 회전수 변화를 바탕으로 차량의 뒷밀림량을 판단할 수 있다.
여기서, 파워오프 다운쉬프트 변속이란 운전자가 가속페달을 밟지 않은 상태에서 변속패턴에 의해 현재단에서 하위단으로 전환되는 변속을 일컫는다.
구체적으로, 상기 뒷밀림량은 2단을 형성하는 해방측 입력축이 역회전되고, 그 해방측 입력축회전수가 설정회전수 이상인지 판단할 수 있다.
예컨대, 등판로에서 전진 주행하던 차량이 정지하기 직전에 2단에서 1단으로 다운쉬프트 변속하는 과정에서 해방측 입력축회전수가 -50RPM을 초과하는지 판단할 수 있다.
모터토크상승단계에서는, 상기 뒷밀림량이 설정값 이상시, 제어부(C)가 해방측 클러치토크를 감소하고 결합측 클러치토크를 증가시키면서, 모터토크가 목표 모터토크를 추종하도록 상승 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 다운쉬프트 변속명령이 인가되면, 해당 변속과정에서 입력되는 여러 신호들을 바탕으로 이상적인 목표 모터토크의 프로파일을 생성할 수 있게 되는바, 1단 기어의 치합시, 모터토크가 상기 목표 모터토크를 추종하도록 상승 제어하고, 이와 함께 결합측 클러치토크와 해방측 클러치토크가 교차하도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 상기 최저단으로의 변속 요청에 따른 최저단 기어의 치합 이전에, 모터토크를 0Nm에 가깝게 하강 제어할 수 있고, 이에 상기 모터토크상승단계에서 모터토크를 상승 제어할 수 있다.
즉, 2단→1단 다운쉬프트 변속 직전까지 회생제동을 실시하게 되는데, 모터토크를 하강하지 않고 상승 유지된 상태에서 해당 다운쉬프트 변속에 진입하면, 모터토크가 2단 기어가 구비된 짝수측의 기어들에 전달되면서 이 기어들이 역방향에서 정방향으로 순간적으로 전환되어 기어백래쉬 소음이 발생하게 되는바, 이를 최소화하기 위해 모터토크를 하강 제어하게 된다.
동기제어단계에서는, 상기 해방측 클러치토크가 설정토크 이하시, 제어부(C)가 모터토크를 하강 제어하여 모터속도를 결합측 입력축속도에 동기시킬 수 있다.
예컨대, 상기 모터토크상승단계에서 해방측 클러치토크를 감소시켜 ONm이하로 떨어지는 경우, 모터토크를 급격하게 하강 제어한다.
이에 따라, 모터속도가 떨어지면서 해방측 입력축속도와 모터속도의 슬립량이 증가하게 되고, 결국 모터속도가 결합측 입력축속도에 동기될 수 있게 된다.
변속종료단계에서는, 상기 동기 완료시, 모터토크를 상승하여 변속을 종료할 수 있다. 예컨대, 상기 모터토크를 목표 모터토크를 추종하도록 직선적으로 상승 제어할 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 본 발명은 차량의 정지 직전에 2단→1단 다운쉬프트 변속을 수행하는 변속 상황에서 등판 구배에 의한 구동력 부족에 의해 차량이 뒤로 밀리는 경우, 모터(M)의 구동력을 다시 재상승시켜 줌과 동시에 모터속도에 대한 동기 제어를 통해서 모터(M)로부터 입력되는 구동력을 최대한 구동륜 측에 전달하도록 제어하게 된다.
따라서, 등판 주행 중 변속상황에서 차량의 뒷밀림을 최소화함으로써, 차량의 주행 안정성을 확보하고, 제동력 향상에 도움을 주게 되는바, 차량의 상품성을 향상시키게 된다.
아울러, 본 발명의 모터토크상승단계에서, 상기 모터토크와 결합측 클러치토크는 각각 일정량만큼의 토크를 증분하여 상승 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 모터토크는 직전 제어사이클의 모터토크(t-1)에 일정량의 토크를 증분(1Nm/10ms)하여 직선적으로 상승시킬 수 있다.
모터토크(Tm) = 직전 제어사이클의 모터토크(t-1) + Ramp up 토크(1Nm/10ms)
또한, 상기 결합측 클러치토크는 직전 제어사이클의 결합측 클러치토크(t-1)에 상기 모터토크가 증분되는 일정량만큼을 증분(1Nm/10ms)하여 상승시킬 수 있다.
결합측 클러치토크(Tc) = 직전 제어사이클의 결합측 클러치토크(t-1) + Ramp up 토크(1Nm/10ms)
즉, 상기 모터토크를 상승시키는 증분량과 동일하게 결합측 클러치토크를 상승 제어할 수 있다.
더불어, 상기 동기제어단계에서는, 상기 차량의 뒷밀림량에 따른 모터토크 저감량을 결정하여 모터토크를 저감 제어할 수 있다.
그리고, 상기 동기제어단계에서는, 변속기 입력토크에 일정량을 증분(0.4Nm/10ms)하여 결합측 클러치토크를 목표 결합측 클러치토크까지 상승 제어할 수 있다.
결합측 클러치토크(Tc) = 변속기 입력토크 + Ramp up 토크(0.4Nm/10ms)
즉, 뒷밀림량이 클수록 모터토크의 저감량이 커지는 방향으로 모터토크 저감량을 결정하여 모터토크를 제어할 수 있다.
따라서, 뒷밀림이 심할수록 모터속도가 결합측 입력축속도에 더욱 빠르게 동기됨으로써, 모터(M)의 구동력이 구동륜에 더욱 신속하게 전달되고, 이에 차량의 뒷밀림을 최소화하게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 변속 제어과정에 대해 살펴보기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 2단에서 1단으로 파워오프 다운쉬프트 변속 요청시, 2단 기어가 구비된 해방측 입력축회전수가 -50RPM을 초과하여 역회전되는지 판단한다(S10).
S10단계의 판단 결과, 해방측 입력축회전수가 -50RPM을 초과하여 역회전하는 경우, 모터토크를 하강 제어하여 소음/진동을 최소화하도록 제어한다(S20).
이어서, 1단 기어 치합되는지 판단하고(S30), 1단 기어 치합시, 해방측 클러치토크를 감소하면서 결합측 클러치토크를 증가하는 토크 교차제어와 함께, 상기 모터토크를 일정량 증분하여 상승하도록 제어한다(S40).
이어서, 상기 해방측 클러치토크가 0Nm 이하인지 판단하고(S50), S50단계의 판단 결과 해방측 클러치토크가 ONm 이하인 경우, 차량의 뒷밀림량에 따라 모터토크 저감량을 결정하여 모터토크를 하강 제어한다. 이에, 상기 모터속도가 떨어지면서 결합측 입력축속도에 동기될 수 있다(S60).
이에 따라, 상기 모터속도가 결합측 입력축속도에 동기되는지 판단하고(S70), 동기 완료시 모터토크를 재상승하면서(S80) 변속을 종료할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 등판 주행 중 2단→1단 변속상황에서 모터의 구동력 상승과 함께 모터의 동기제어를 통해 차량의 뒷밀림을 최소화함으로써, 차량의 주행 안정성을 확보하고, 제동력 향상에 도움을 주게 되는바, 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.
C : 제어부 M : 모터

Claims (6)

  1. 최저단으로의 파워오프 다운쉬프트 변속 요청시, 제어부가 변속기 입력축의 회전수 변화를 바탕으로 차량의 뒷밀림량을 판단하는 밀림판단단계;
    상기 뒷밀림량이 설정값 이상시, 제어부가 해방측 클러치토크를 감소하고 결합측 클러치토크를 증가시키면서, 모터토크가 목표 모터토크를 추종하도록 상승 제어하는 모터토크상승단계;
    상기 해방측 클러치토크가 설정토크 이하시, 제어부가 모터토크를 하강 제어하여 모터속도를 결합측 입력축속도에 동기시키는 동기제어단계; 및
    상기 동기 완료시, 모터토크를 상승하여 변속을 종료하는 변속종료단계;를 포함하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 밀림판단단계에서는,
    해방측 입력축이 역회전되고, 그 해방측 입력축회전수가 설정회전수 이상인지 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터토크상승단계에서,
    상기 모터토크는 직전 제어사이클의 모터토크에 일정량을 증분하여 직선적으로 상승시키고;
    상기 결합측 클러치토크는 직전 제어사이클의 결합측 클러치토크에 상기 모터토크가 증분되는 일정량만큼을 증분하여 상승시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 동기제어단계에서는,
    상기 차량의 뒷밀림량에 따른 모터토크 저감량을 결정하여 모터토크를 저감 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 동기제어단계에서는,
    변속기 입력토크에 일정량을 증분하여 결합측 클러치토크를 목표 결합측 클러치토크까지 상승 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 최저단으로의 변속 요청에 따른 최저단 기어의 치합 이전에, 모터토크를 하강 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속 제어방법.
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