차량의 DCT 제어방법{DCT CONTROL METHOD FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 DCT 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 DCT의 입력축 속도센서의 고장 시에 변속을 수행하는 기술에 관한 것이다.

차량에 탑재되는 DCT 중에는 출력축 속도센서를 적용하지 않고, 그 대신 휠속도센서의 차량속도를 역계산하여 변속기 출력속도를 계산하는 것이 있다.

이 때문에 DCT의 입력축 속도센서의 고장이 발생할 시에는 변속단기어의 체결을 위한 동기 과정 시 슬립량을 판단하지 못해 기어 변속 제어를 원활히 할 수 없어, 입력축 속도센서가 고장난 해당 축의 제어를 하지 않는 싱글클러치 변속제어(Odd to Odd/Even to Even)의 Limp-Home 제어를 한다.

이러한 주행 시에는 더블클러치 변속제어보다 주행성능이 확연히 떨어지며, 특히 Odd to Odd 주행 시에는 후진을 하지 못하는 문제점이 발생한다.

참고로, 여기서 상기 '변속단기어의 체결'이란, 동기치합식 변속메커니즘에서, 실질적으로 변속비를 형성하는 변속단기어들은 상시로 치합되어 각 변속단 마다 쌍을 이루고 있고, 이렇게 미리 치합되어 있는 변속단기어 쌍들 중 어느 한 변속단기어 쌍을 이루는 하나의 변속단기어로 동기장치의 슬리브가 결합됨에 의해 해당 변속단기어 쌍을 통해 변속이 이루어져 동력이 전달되는 구성이므로, 구체적으로는 상기 동기장치의 슬리브가 목표로 하는 변속단을 구성하는 한 변속단기어에 결합되는 것을 의미한다.

따라서, 이하에서 '변속단기어의 해제'는 실질적으로 변속단기어로부터 동기장치의 슬리브가 빠져 나와 중립상태로 되는 것을 의미한다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 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.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 변속기의 입력축 속도센서의 고장 발생 시에도 Limp-Home 주행을 하지 않고 정상적인 더블클러치 제어를 할 수 있도록 하여, 차량의 주행 안정성을 확보하고 상품성을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 DCT 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 DCT 제어방법은

입력축 속도센서의 고장 여부를 판단하는 고장판단단계와;

입력축 속도센서의 고장으로 판단되는 경우, 비구동 입력축에 연결된 모든 변속단기어를 해제상태로 하고, 상기 비구동 입력축에 연결된 클러치는 체결하는 기준확보단계와;

상기 기준확보단계 이후, 상기 비구동 입력축에 연결된 변속단들 중 어느 하나의 목표변속단으로 변속명령이 발생되면, 상기 비구동 입력축에 연결된 클러치를 해제하고, 상기 변속명령에 따라 상기 목표변속단의 변속단기어를 체결하는 기어변속단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 변속기의 입력축 속도센서의 고장 발생 시에도 Limp-Home 주행을 하지 않고 정상적인 더블클러치 제어를 할 수 있도록 하여, 차량의 주행 안정성을 확보하고 상품성을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 DCT 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 2는 가속 중 상단변속 상황에서, 정상제어와 본 발명에 의한 제어를 비교하여 도시한 도면,
도 3은 가속 중 하단변속 상황에서, 정상제어와 본 발명에 의한 제어를 비교하여 도시한 도면,
도 4는 감속 중 상단변속 상황에서, 정상제어와 본 발명에 의한 제어를 비교하여 도시한 도면,
도 5는 감속 중 하단변속 상황에서, 정상제어와 본 발명에 의한 제어를 비교하여 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 DCT 제어방법의 실시예는, 입력축 속도센서의 고장 여부를 판단하는 고장판단단계(S10)와; 입력축 속도센서의 고장으로 판단되는 경우, 비구동 입력축에 연결된 모든 변속단기어를 해제상태로 하고, 상기 비구동 입력축에 연결된 클러치는 체결하는 기준확보단계(S20)와; 상기 기준확보단계(S20) 이후, 상기 비구동 입력축에 연결된 변속단들 중 어느 하나의 목표변속단으로 변속명령이 발생되면, 상기 비구동 입력축에 연결된 클러치를 해제하고, 상기 변속명령에 따라 상기 목표변속단의 변속단기어를 체결하는 기어변속단계(S30)를 포함하여 구성된다.

즉, 고장판단단계(S10)에서 입력축 속도센서가 고장으로 판단되면, 상기 기준확보단계(S20)를 통해 비구동 입력축의 속도를 엔진 속도와 동일하게 형성한 후, 이를 이용하여 상기 기어변속단계(S30)를 수행함으로써, 입력축 속도센서가 고장인 경우에도 정상인 경우와 동일하게 더블클러치 변속제어를 수행할 수 있도록 하여, 원활한 차량의 주행성능을 확보 및 유지할 수 있도록 한 것이다.

물론, 상기 고장판단단계(S10) 수행결과, 입력축 속도센서가 정상인 경우에는 정상적인 변속제어로서, 해당 입력축 속도센서로부터의 속도 정보를 이용하여 그 기울기를 이용하여 동기장치를 FORCE제어로 제어하여 변속단기어를 체결한다.

상기 기어변속단계(S30)는, 상기 변속명령에 따른 변속이 가속 중 하단변속인지를 판단하는 변속종류판단과정(S30-1)과; 상기 변속종류판단과정(S30-1) 수행결과, 가속 중 하단변속이 아닌 경우에는, 상기 비구동 입력축에 연결된 클러치를 해제하는 클러치해제과정(S30-2)과; 상기 클러치를 해제할 때의 엔진 속도를 상기 비구동 입력축의 속도로 간주하여 상기 목표변속단의 동기장치에서 감당해야 할 초기 슬립량을 계산하는 슬립량계산과정(S30-3)과; 상기 초기 슬립량을 고려하여 상기 동기장치를 위치제어 방식으로 제어하여 상기 목표변속단의 변속단기어가 체결되게 함으로써 변속을 완료하는 위치제어과정(S30-4)을 포함하여 구성된다.

또한, 상기 기어변속단계(S30)는, 상기 변속종류판단과정(S30-1) 수행결과, 가속 중 하단변속인 경우에는, 엔진 속도가 동기목표속도에 도달할 때까지 대기하는 대기과정(S30-5)과; 상기 대기과정(S30-5)에 의해, 상기 엔진 속도가 동기목표속도에 도달하면, 상기 비구동 입력축에 연결된 클러치를 해제하는 대기후해제과정(S30-6)과; 상기 대기후해제과정(S30-6)에 의해 클러치가 해제되면, 즉시 목표변속단의 변속단기어가 체결되도록 동기장치를 상기 위치제어과정(S30-4)에 비하여 보다 신속히 구동하는 신속구동과정(S30-7)을 포함하여 구성된다.

즉, 본 실시예에서는 상기 기어변속단계(S30)에서 상기 변속종류판단과정(S30-1)을 수행하고 그 결과에 따라 변속 종류가 가속 중 하단변속인 경우만은 상기 대기과정(S30-5), 대기후해제과정(S30-6) 및 신속구동과정(S30-7)에 따라 변속단기어를 체결하도록 하여 변속을 완료하도록 하고, 나머지의 변속 종류인 가속 중 상단변속, 감속 중 상단변속 및 감속 중 하단변속에 대해서는 상기 클러치해제과정(S30-2)과 슬립량계산과정(S30-3) 및 위치제어과정(S30-4)에 의해 변속단기어를 체결하여 변속을 완료하도록 구성한 것이다.

그런데, 상기 가속 중 하단변속의 경우에도 나머지 변속 종류의 경우와 마찬가지로 상기 클러치해제과정(S30-2)과 슬립량계산과정(S30-3) 및 위치제어과정(S30-4)에 의해 변속을 수행할 수 있는 바, 상기 변속종류판단과정(S30-1)을 생략하고, 모든 변속명령에 대해 동일하게 제어하도록 할 수 있다.

본 실시예에서는 다만, 상기 가속 중 하단변속인 킥다운 변속 상황에서는 다른 경우에 비하여 불확실성을 감소시키도록 하기 위하여, 상기한 바와 같이 별도로 변속종류판단과정(S30-1)을 통해 별도의 제어과정으로 변속을 수행할 수 있도록 한 것이다.

도 2는 본 발명에 따라 가속 중 상단변속이 이루어지는 것을 종래의 정상적인 경우와 비교하여 설명한 그래프이다.

좌측의 정상제어 시의 그래프를 보면, 목표변속단이 N단으로부터 N+1단으로 상단변속하도록 변화하고 있으며, 이에 따라 클러치1에 연결되어 있는 N단 변속단으로부터 클러치2에 연결되어 있는 N+1 변속단으로의 변속이 이루어지는 것으로, 엔진의 속도가 처음에는 상기 클러치1이 결합되어 있으므로 클러치1의 속도와 같다가 변속이 완료되면 클러치2의 속도와 같아지게 됨을 나타내고 있다.

상기와 같이 엔진의 속도가 변화하는 이너셔페이즈 이전에 상기 클러치1과 클러치2의 토크가 변화하는 토크페이즈가 먼저 위치하게 되는 바, 상기 클러치1의 토크는 해제되고 상기 클러치2의 토크는 상승하는 토크페이즈가 끝나면, 상기 엔진의 토크를 저감하도록 하여 엔진의 속도가 클러치2의 속도에 동기되도록 변속제어를 수행하며, 이때 상기 클러치2에 연결되어 있는 N+1단의 변속단기어는 이미 변속 개시전, 즉 현재 변속단이 N단인 때에 체결되어 있으므로, 실질적으로 정상적인 상황에서의 변속제어는 상기한 바와 같이 두 클러치를 바꾸어서 체결하는 것만으로 완료되는 것이다.

상기한 바와 같은 정상적인 제어는 입력축 속도센서가 정상이어서 현재 변속단이 N단인 상황에서 미리 비구동 입력축에 연결되어 있는 N+1단의 변속단기어를 체결해 둔 경우에 가능하고, 본 발명의 전제와 같이 상기 입력축 속도센서가 고장인 경우에는 변속단기어 체결을 위한 동기과정 시 슬립량의 계산이 불가능하여 미리 목표로 하는 변속단기어의 체결이 이루어지지 못해, 어느 한 클러치에 연결된 변속단으로부터 다른 클러치에 연결된 변속단으로 변속하는 더블클러치 변속제어가 곤란함은 상술한 바와 같다.

상기와 같이 입력축 속도센서의 고장으로 새로 변속해야 할 목표변속단의 변속단기어 체결이 곤란한 상황에서, 본 발명은 고장판단단계(S10) 이후, 도 2의 우측에 도시된 바와 같이, 비구동 입력축에 연결된 클러치인 클러치2를 체결하여 상기 비구동 입력축이 엔진의 속도 및 구동중인 입력축 속도와 동일하게 하는 기준확보단계(S20)를 수행한다.

이때, 물론, 상기 비구동 입력축에 연결된 모든 변속단기어는 해제상태가 되어 동력을 전달할 수 없는 상태이어야 한다.

참고로, 도면에서, 클러치1의 속도는 구동중인 입력축 속도를 의미하며, 클러치2 속도는 비구동 입력축 속도와 동일한 의미이다.

상기와 같이 비구동 입력축 속도가 엔진 속도와 같은 상태로 만들어 놓고 있다가, N+1단으로의 변속명령이 발생하면, 상기 변속종류판단과정(S30-1)에 의해 가속 중 하단변속이 아니므로, 도시된 바와 같이 비구동 입력축에 연결된 클러치인 클러치2를 해제하는 클러치해제과정(S30-2)을 수행하고, 상기 슬립량계산과정(S30-3)에서 상기 클러치를 해제할 때의 엔진 속도를 상기 비구동 입력축의 회전속도로 간주하고 이 속도를 이용하여 상기 N+1단 변속단의 동기장치가 감당해야 할 초기 슬립량을 계산한 후, 이를 고려하여 상기 위치제어과정(S30-4)에서 동기장치를 힘 제어가 아닌 위치제어방식으로 제어함으로써, 상기 변속단기어의 체결이 이루어지도록 하는 것이다.

상기와 같이 목표 변속단기어의 체결이 이루어진 후에는 정상적인 변속제어와 마찬가지로, 상기 클러치2의 토크는 상승시키고 클러치1의 토크는 해제시키는 토크 핸드오버, 즉 토크페이즈 이후 엔진의 토크를 저감하여 상기 클러치2의 속도로 엔진속도를 동기시킴에 의해 변속을 완료하도록 하는 것이다.

상기한 바와 같은 제어방법은 도 4의 감속 중 상단변속의 경우 및 도 5의 감속 중 하단변속의 경우에 동일하게 적용되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 가속 중 하단변속의 경우로서, 정상제어 시에는 N단에서 N-1단으로 변속시, 현재 변속단인 N단은 클러치2에 연결된 변속단으로 클러치2를 약간 해제함에 의해 엔진속도가 클러치2의 속도로부터 이격되면서 클러치1의 속도로 상승하는 이너셔페이즈가 먼저 발생한 후, 클러치2 토크를 완전히 해제하면서 클러치1 토크를 상승시키는 토크페이즈가 수행되어 변속이 마무리되며, 역시 정상적인 경우이므로 N-1단 변속단기어는 현재단이 N단인 상태에서 미리 체결되어 있는 경우이다.

우측의 속도센서 고장시의 본 발명의 작용을 살펴보면, 상기 고장판단단계(S10) 및 기준확보단계(S20)는 동일하게 수행하고, 상기 변속종류판단과정(S30-1) 수행 결과 가속 중 하단변속이므로, 상기 비구동 입력축의 클러치인 제1클러치를 해제하지 않고 유지한 상태에서 엔진 속도가 동기목표속도에 도달할 때까지 대기하는 대기과정(S30-5)을 수행한다.

여기서, 상기 동기목표속도는, 상기 정상제어의 경우처럼 목표변속단인 N-1단의 변속단기어가 이미 체결된 상태라면, 구동륜으로부터 출력축을 통해 역으로 입력축으로 전달되는 동력에 의해 상기 클러치1이 연결된 입력축이 회전하고 있을 속도에 엔진의 속도가 수렴해가는 속도, 즉 정상적인 상황에서 클러치1에 엔진이 동기되는 속도를 의미한다.

상기 대기과정(S30-5)에 의해 엔진 속도가 상기 동기목표속도에 도달하면, 상기 대기후해제과정(S30-6)을 통해 상기 비구동 입력축에 연결된 클러치인 클러치1을 해제하고, 상기 클러치1을 해제한 직후, 상기 신속구동과정(S30-7)을 통해 상기 N-1단 변속단기어를 체결하기 위해 동기장치를 신속히 이동시키는 것이다.

여기서, 상기 대기후해제과정(S30-6)을 수행하여 클러치1이 해제된 상태에서는 상기 클러치1이 연결된 입력축의 회전속도는 상기 목표변속단인 N-1단 변속단기어들의 기어비를 고려하면, 출력축 회전속도와 거의 동일하여, 궁극적으로 상기 N-1단 변속단기어 체결을 위한 동기장치에서는 슬립이 거의 발생하지 않는 상황이 되므로, 상기와 같이 신속구동과정(S30-7)을 통해 상기 위치제어과정(S30-4)에 비해 보다 빠르게 동기장치를 체결하도록 하는 것이다.

상기와 같이 비구동 입력축에 연결된 클러치를 동기장치 체결 직전까지 체결하고 있다가, 동기장치가 감당할 슬립량이 최소화된 시점에서 신속하게 동기장치를 체결하도록 하면, 그만큼 불확실성이 배제되어 보다 확실한 변속을 구현할 수 있는 것이다.

물론, 이와 같이 가속 중 하단변속에 사용하는 상기 제어방법을 나머지 다른 변속 종류에 적용하는 것도 가능할 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

S10; 고장판단단계
S20; 기준확보단계
S30; 기어변속단계
S30-1; 변속종류판단과정
S30-2; 클러치해제과정
S30-3; 슬립량계산과정
S30-4; 위치제어과정
S30-5; 대기과정
S30-6; 대기후해제과정
S30-7; 신속구동과정