KR101704287B1

KR101704287B1 - 차량의 클러치 제어방법

Info

Publication number: KR101704287B1
Application number: KR1020150161465A
Authority: KR
Inventors: 김진성; 남주현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2017-02-08

Abstract

본 발명 차량의 클러치 제어방법은, 컨트롤러가 동력원 회전수와 입력축 회전수를 입력받아 클러치의 슬립량을 산출하는 슬립량산출단계와; 상기 컨트롤러가 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량에 상응하는 목표슬립변화율을 결정하는 목표변화율결정단계와; 상기 컨트롤러가 상기 목표슬립변화율을 이용하여 피드포워드제어량을 산출하는 피드포워드산출단계와; 상기 컨트롤러가 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량에 따라 피드백제어량을 산출하는 피드백산출단계와; 상기 컨트롤러가 상기 피드포워드제어량과 상기 피드백제어량을 합하여 구한 최종제어량으로 상기 클러치를 제어하는 클러치제어단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 클러치 제어방법{CLUTCH CONTROL METHOD FOR VEHICLEL}

본 발명은 차량의 클러치 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건식클러치를 구비한 AMT나 DCT 등을 탑재한 차량에서 상기 건식클러치를 제어하는 기술에 관한 것이다.

건식클러치를 사용하여 구성된 AMT(Automated Manual Transmission)나 DCT(Dual Clutch Transmission) 등의 변속기를 탑재한 차량에서는 차량의 발진이나 변속 등의 경우에, 상기 건식클러치의 슬립을 제어하여 원하는 차량의 거동을 구현하도록 한다.

상기 건식클러치(이하, "클러치")는 토크컨버터에 비하여 간단한 구성과 높은 동력전달 효율을 가지는 반면, 온도, 슬립량 등에 따라 전달토크 특성이 실시간으로 변화하여 제어가 까다롭다는 단점이 있다.

종래 상기와 같은 AMT나 DCT를 탑재한 차량에서는, 차량의 발진이나 변속 등의 경우에, 상기 클러치의 슬립량을 목표슬립량에 비교하면서, 지속적으로 피드백 제어를 하는 방법을 사용하고 있는데, 상기와 같이 클러치의 전달토크 특성이 실시간으로 변화함에 의해, 클러치에 순간적인 과다 슬립이 발생하는 경우에는 피드백 제어만으로는 신속한 대응이 어려워서, 차량 구동계의 진동이 유발되어 차량의 운전성이 악화되는 경향이 있다.

상기 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.

KR 10-2006-0049944

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 건식클러치를 구비한 변속기를 탑재한 차량에서, 클러치에 과다한 슬립이 발생하는 경우에, 신속한 제어로 차량 구동계의 진동을 방지하여 차량의 운전성 악화를 방지할 수 있도록 한 차량의 클러치 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 클러치 제어방법은,

컨트롤러가 동력원 회전수와 입력축 회전수를 입력받아 클러치의 슬립량을 산출하는 슬립량산출단계와;

상기 컨트롤러가 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량에 상응하는 목표슬립변화율을 결정하는 목표변화율결정단계와;

상기 컨트롤러가 상기 목표슬립변화율을 이용하여 피드포워드제어량을 산출하는 피드포워드산출단계와;

상기 컨트롤러가 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량에 따라 피드백제어량을 산출하는 피드백산출단계와;

상기 컨트롤러가 상기 피드포워드제어량과 상기 피드백제어량을 합하여 구한 최종제어량으로 상기 클러치를 제어하는 클러치제어단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 목표변화율결정단계는 클러치의 슬립량에 대한 목표슬립변화율의 맵으로부터, 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량에 상응하는 목표슬립변화율을 결정하도록 할 수 있다.

상기 피드포워드산출단계는 상기 목표슬립변화율에 차량 구동계의 회전관성모멘트를 곱하여 상기 피드포워드제어량을 산출하도록 할 수 있다.

상기 피드백산출단계는 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량과 목표슬립량을 사용하여 비례제어성분과 적분제어성분을 각각 산출하여 합함으로써 PI제어를 구성하도록 할 수 있다.

상기 피드백산출단계는 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량을 미분한 값과 상기 목표슬립변화율을 사용하여 미분제어성분을 산출하여, 상기 비례제어성분 및 적분제어성분에 합함으로써, PID제어를 구성하도록 할 수 있다.

상기 클러치제어단계에서는 상기 최종제어량을 레이트리미터로 처리하여 상기 최종제어량이 과도하게 급격히 변화하는 것을 방지하도록 할 수 있다.

본 발명은 건식클러치를 구비한 변속기를 탑재한 차량에서, 클러치에 과다한 슬립이 발생하는 경우에, 신속한 제어로 차량 구동계의 진동을 방지하여 차량의 운전성 악화를 방지할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 차량의 구성도로서 DCT를 탑재한 차량의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명의 제어방법을 설명한 블록도,
도 4는 본 발명의 제어방법에 따른 실시예를 보다 상세히 도시한 블록도,
도 5는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 비교 그래프이다.

도 1을 참조하면, 엔진(E)의 동력은 DCT(DUAL CLUTCH TRANSMISSION)를 통해 구동륜(W)으로 제공될 수 있도록 구성되고, DCT를 구성하는 두 클러치(1)는 각각 클러치액츄에이터(3)에 의해 제어되며, 각 변속단을 형성하는 변속기어들은 동기장치들을 선택하여 구동하는 변속액츄에이터(4)에 의해 변속이 이루어지며, 상기 클러치액츄에이터(3)와 변속액츄에이터(4)는 컨트롤러(5)에 의해 제어가 이루어지게 되어 있으며, 상기 컨트롤러는 가속페달 조작량을 입력받기 위해 APS(ACCELERATOR POSITION SENSOR: 7)신호를 입력받도록 되어 있다.

물론, 상기 컨트롤러(5)는 이외에도 엔진토크 및 엔진속도 등의 정보를 제공받도록 되어 있다.

여기서, "컨트롤러"는 별도의 접두어가 없는 한 DCT 등과 같은 변속기를 제어하는 변속기 컨트롤러이며, 엔진을 제어하는 컨트롤러는 구별을 위해 별도로 "엔진컨트롤러"로 칭하도록 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 클러치 제어방법의 실시예는, 컨트롤러가 동력원 회전수 Ne와 입력축 회전수 Ni를 입력받아 클러치의 슬립량을 산출하는 슬립량산출단계(S10)와; 상기 컨트롤러가 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량에 상응하는 목표슬립변화율을 결정하는 목표변화율결정단계(S20)와; 상기 컨트롤러가 상기 목표슬립변화율을 이용하여 피드포워드제어량을 산출하는 피드포워드산출단계(S30)와; 상기 컨트롤러가 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량에 따라 피드백제어량을 산출하는 피드백산출단계(S40)와; 상기 컨트롤러가 상기 피드포워드제어량과 상기 피드백제어량을 합하여 구한 최종제어량으로 상기 클러치를 제어하는 클러치제어단계(S50)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 도 3에 요약되어 표시된 바와 같이, 슬립량에 따른 피드백제어량은 물론 피드포워드제어량을 추가적으로 산출하여, 이들 피드백제어량과 피드포워드제어량을 합하여 구해진 최종제어량으로 클러치를 제어하도록 함으로써, 클러치에 과다한 슬립이 발생한 경우에, 보다 신속하게 처리할 수 있도록 하여, 차량 구동계의 진동을 방지하도록 함으로써, 차량의 운전성 악화를 방지하여, 궁극적으로 차량의 상품성을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

여기서, 상기 동력원은 상기 도 1의 엔진이 해당되지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 하이브리드 차량이나 전기차 등의 구동모터가 될 수도 있을 것이다.

상기 목표변화율결정단계(S20)는 클러치의 슬립량에 대한 목표슬립변화율의 맵으로부터, 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량에 상응하는 목표슬립변화율을 결정하도록 구성한다.

즉, 상기 클러치의 슬립량에 대한 목표슬립변화율의 맵은 미리 해당 차량으로 다수의 실험 및 해석을 수행하여 구축하여 미리 저장하여 둔 상태에서, 상기 컨트롤러가 즉각적으로 상기 맵을 참조하여 현재의 슬립량에 해당하는 목표슬립변화율을 찾아내거나 계산해 낼 수 있도록 구성하는 것이다.

물론, 상기 맵은 본 발명의 취지에 따라 해당 차량의 급격한 운동 변화를 유발하지는 않으면서도 클러치의 과다한 슬립을 신속히 해소시킬 수 있는 수준으로 적절히 구축되는 것이 바람직할 것이다.

상기 피드포워드산출단계(S30)는 상기 목표슬립변화율에 차량 구동계의 회전관성모멘트를 곱하여 상기 피드포워드제어량을 산출한다.

여기서, 상기 차량 구동계의 회전관성모멘트는 도 1의 예를 기준으로 보면, 상기 클러치(1)로부터 구동륜(W)에 이르는 동력 전달 경로상의 모든 회전부품들의 회전관성모멘트가 될 것이다.

상기 피드백산출단계(S40)는 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량과 목표슬립량을 사용하여 비례제어성분과 적분제어성분을 각각 산출하여 합함으로써 PI제어를 구성할 수 있고, 도 4에 구체적으로 예시된 바와 같이, 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량을 미분한 값과 상기 목표슬립변화율을 사용하여 미분제어성분을 산출하여, 상기 비례제어성분 및 적분제어성분에 합함으로써, PID제어를 구성하는 것도 가능할 것이며, 특히 본 발명과 같이 신속한 응답성을 추구하는 경우에는 PID제어로 구성하는 것이 보다 바람직할 것이다.

여기서, 상기 목표슬립량은 상기 컨트롤러가 APS신호 등에 따라 결정하는 값으로, 역시 슬립량에 따른 목표슬립량의 맵으로부터 현재의 슬립량에 해당하는 목표슬립량을 구하는 등의 방법으로 얻을 수 있도록 한다.

한편, 본 실시예에서 상기 클러치제어단계(S50)에서는 상기 최종제어량을 레이트리미터로 처리하여 상기 최종제어량이 과도하게 급격히 변화하는 것을 방지하도록 한다.

상기 레이트리미터는 미리 정해진 비율 이상으로 상기 최종제어량이 변화하면, 직전의 최종제어량을 계속사용하고, 그 미만의 비율로 변화하는 경우에만 새로운 최종제어량으로 클러치를 제어하도록 하는 방식 등으로 구동될 수 있을 것이다.

참고로, 이상의 피드포워드제어량 산출과 피드백제어량산출의 과정은 다음과 같은 수식들로 표현할 수 있을 것이다.

여기서,

T_C _{_FF}; 피드포워드제어량,

J_e; 차량구동계 회전관성모멘트

T_C _{_} _FB; 피드백제어량

K_p; 비례제어게인

K_i; 적분제어게인

K_d; 미분제어게인

; 슬립량 = Ne-Ni

; 목표슬립량

; 목표슬립변화율

도 5는 상기한 바와 같은 본 발명의 제어방법을 사용한 경우의 효과를 종래의 경우에 비교하여 도시한 것이다.

좌측의 종래에 관한 도면에서는, A지점에서 엔진속도가 클러치속도(변속기 입력축 속도)로부터 이격되어 높아지는데, 이는 슬립량의 과다한 증가를 나타내며, 이에 대해 종래 단순한 슬립량과 목표슬립량에 의한 피드백제어에 의하면, 슬립량의 감소를 위하여 클러치토크를 점진적으로 증가시키게 된다. 이러한 상태로 시간이 경과하면, 클러치토크가 B지점에서 최대로 되는데, 이때는 이미 슬립량은 상승된 클러치토크에 의해 크게 저감되어 오히려 엔진속도가 클러치속도보다도 낮아졌다가 다시 커졌다가 하는 상태가 초래되어 가속도가 심하게 진동하게 되어 결과적으로 구동계에 진동이 발생되어 차량의 운전성에 악영향을 주는 상태이다.

우측의 본 발명이 적용된 도면에서는, C지점에서 슬립이 발생하면 피드백제어량은 물론, 그 슬립량에 상응하는 피드포워드제어량을 함께 제공하여 클러치토크를 제어함에 의해, D지점과 같이 슬립량이 최대일때, 제어량인 클러치토크가 거의 최대에 이르러 신속하게 슬립량을 적절히 축소시킬 수 있게 됨에 의해, 가속도의 진동이 발생하지 않게 됨을 나타내고 있다. 이는 차량 구동계의 진동 방지로 차량의 운전성이 향상됨을 의미한다.

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.

1; 클러치
3; 클러치액츄에이터
4; 변속액츄에이터
5; 컨트롤러
7; APS
S10; 슬립량산출단계
S20; 목표변화율결정단계
S30; 피드포워드산출단계
S40; 피드백산출단계
S50; 클러치제어단계

Claims

컨트롤러가 동력원 회전수와 입력축 회전수를 입력받아 클러치의 슬립량을 산출하는 슬립량산출단계와;
상기 컨트롤러가 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량에 상응하는 목표슬립변화율을 결정하는 목표변화율결정단계와;
상기 컨트롤러가 상기 목표슬립변화율을 이용하여 피드포워드제어량을 산출하는 피드포워드산출단계와;
상기 컨트롤러가 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량에 따라 피드백제어량을 산출하는 피드백산출단계와;
상기 컨트롤러가 상기 피드포워드제어량과 상기 피드백제어량을 합하여 구한 최종제어량으로 상기 클러치를 제어하는 클러치제어단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 목표변화율결정단계는 클러치의 슬립량에 대한 목표슬립변화율의 맵으로부터, 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량에 상응하는 목표슬립변화율을 결정하는 것
을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 피드포워드산출단계는 상기 목표슬립변화율에 차량 구동계의 회전관성모멘트를 곱하여 상기 피드포워드제어량을 산출하는 것
을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 피드백산출단계는 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량과 목표슬립량을 사용하여 비례제어성분과 적분제어성분을 각각 산출하여 합함으로써 PI제어를 구성하는 것
을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 피드백산출단계는 상기 슬립량산출단계에서 산출된 슬립량을 미분한 값과 상기 목표슬립변화율을 사용하여 미분제어성분을 산출하여, 상기 비례제어성분 및 적분제어성분에 합함으로써, PID제어를 구성하는 것
을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
청구항 5에 있어서,
상기 클러치제어단계에서는 상기 최종제어량을 레이트리미터로 처리하여 상기 최종제어량이 과도하게 급격히 변화하는 것을 방지하도록 하는 것
을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.