KR101795282B1 - 차량용 클러치 제어방법 - Google Patents

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조성현
허환
김진성
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 부정확한 엔진토크를 보정하고, 이를 기반으로 클러치를 제어하여 제어 정밀도를 향상시키기 위한 것으로, 본 발명에선 엔진 아이들상태에서 엔진토크가 기준토크 이상 상승시, 제어부가 상승된 오프셋 엔진토크를 연산하는 연산단계; 제어부가 연산된 오프셋 엔진토크를 기반으로 클러치를 제어하는 제어단계;를 포함하여 구성되는 차량용 클러치 제어방법이 소개된다.

Description

차량용 클러치 제어방법{METHOD FOR CONTROLLING CLUTCH OF VEHICLES}
본 발명은 부정확한 엔진토크를 보정하고, 이를 기반으로 클러치를 제어하여 제어 정밀도를 향상시키는 차량용 클러치 제어방법에 관한 것이다.
자동화 수동변속기는 수동변속 메커니즘을 기반으로 한 변속기를 자동으로 제어하는 시스템으로, 토크 컨버터와 습식 다판 클러치를 사용하는 자동변속기와 달리 건식클러치를 이용하여 엔진 토크를 전달한다.
다만, 건식클러치는 구성요소들의 단품 공차와 내구 진행에 따른 마모도, 고온에 의한 열변형 및 디스크의 마찰계수 변화 등 수많은 인자에 따라 클러치 전달토크가 크게 변화하는 특성을 가지고 있어 주행 중 클러치에 전달되는 토크의 추정이 어렵다.
따라서, 클러치 제어 중 전달토크의 변화를 알지 못할 경우 클러치의 과도한 슬립이 발생하거나, 충격을 유발할 수 있기 때문에 실시간으로 건식클러치의 토크 특성을 예측하는 알고리즘이 필요하다.
이에, 기존에는 건식클러치의 전달토크 맵 특성 곡선(Torque-Stroke Curve : T-S커브)을 예측하는 클러치의 제어를 통해서 클러치의 전달토크 특성을 예측하고 있다. 상기 건식클러치의 전달토크 맵 특성 곡선(T-S커브)은 클러치 액추에이터의 이동량(Stroke)에 따른 건식 클러치의 전달토크 특성을 데이터화한 곡선이다.
한편, 변속기에 입력되는 토크는 엔진토크이고, 엔진토크가 클러치를 통해 바퀴로 전달되는바, 변속 제어의 안정성을 위해서는 변속기로 입력되는 엔진토크의 안정성 역시 중요한 역할을 하게 된다.
하지만, 엔진으로부터 실제 입력되는 엔진토크 정보는 엔진의 드래그 토크 모델링 및 에어컨 등의 부하를 정확하게 예측해야 엔진토크 정보의 정확도가 확보 될 수 있는데, 현실적으로는 이런 부분들이 엔진토크에 정확하게 반영되기 힘든 문제가 있고, 엔진토크의 정확도가 안맞는 상황에서 ECU 측에서 잘못된 엔진토크 정보를 TCU에 전달하는 경우, 차량의 발진이 불가하거나, 변속시 엔진 플래어(Flare) 현상 등이 발생할 수 있는 문제가 발생할 수 있게 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.
KR 10-2009-0061982 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 부정확한 엔진토크를 보정하고, 이를 기반으로 클러치를 제어하여 제어 정밀도를 향상시키는 차량용 클러치 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 엔진 아이들상태에서 엔진토크가 기준토크 이상 상승시, 제어부가 상승된 오프셋 엔진토크를 연산하는 연산단계; 제어부가 연산된 오프셋 엔진토크를 기반으로 클러치를 제어하는 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 연산단계 이전에, 엔진 아이들상태와, 엔진크랭킹 유지시간과, 클러치 해제상태와, 냉각수온을 통해 연산단계 진입조건을 만족하는지 판단하는 제1판단단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 연산단계에서는, 엔진토크와, 엔진각가속도와, 엔진회전관성 및 클러치토크의 관계를 형성하는 함수에 의해 오프셋 엔진토크를 연산할 수 있다.
상기 연산단계 이 후에, 엔진속도 변화량의 절대값 또는 엔진토크 변화량의 절대값이 각각 기준값 미만인지 판단하는 제2판단단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 연산단계 이 후에, 엔진토크가 기준토크 이상 상승함에 따라 오프셋 엔진토크 계산시간이 소정시간 이상 유지되는지 판단하는 제3판단단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제어단계는, 발진 및 변속시, 연산된 오프셋 엔진토크의 평균값을 기반으로 클러치토크를 제어할 수 있다.
상기 제어단계는, 연산된 오프셋 엔진토크의 평균값을 기반으로 클러치 전달토크 특성을 학습할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 엔진 아이들 상태에서 잘못된 엔진토크 정보가 전송되는 경우, 엔진토크를 보정하여 오프셋 엔진토크를 연산하고, 연산된 오프셋 엔진토크를 변속기 입력토크로 가정하여 클러치 제어를 수행하게 된다. 따라서, 정확한 실제 엔진토크를 기반으로 클러치 제어를 실시함으로써, 클러치 제어의 정밀도를 향상시켜 보다 안정적인 변속감 및 운전성을 확보하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT차량의 전체적인 시스템을 예시하여 나타낸 도면.
도 2은 본 발명에 따른 클러치 제어방법의 제어 흐름을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 클러치 제어방법의 개념을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 차량용 클러치 제어방법은 크게, 연산단계(S20)와, 보정단계 및 제어단계(S50)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 연산단계(S20)에서는 엔진 아이들상태에서 엔진토크가 기준토크 이상 상승시, 제어부(C)가 상승된 오프셋 엔진토크를 연산할 수 있다.
예컨대, P단 또는 N단에서 엔진 아이들상태인 경우, 엔진토크의 최소값과 최대값 사이의 변화값과, 엔진속도의 최소값과 최대값 사이의 변화값을 실시간 측정하게 되는데, 에어컨 등의 부하로 인해 엔진토크가 최저 엔진토크에서 그 이상으로 상승하게 되면, 제어부(C)가 이를 감지하게 되면서, 상승된 엔진토크 오프셋량을 계산하여 오프셋 엔진토크를 연산할 수 있다.
그리고, 제어단계(S50)에서는, 상기 제어부(C)가 연산된 오프셋 엔진토크를 기반으로 클러치를 제어할 수 있다.
즉, 엔진 아이들 상태에서 에어컨 등의 부하로 인해 잘못된 엔진토크 정보가 전송되는 경우, 엔진토크를 보정하여 오프셋 엔진토크를 연산하고, 연산된 오프셋 엔진토크를 변속기 입력토크로 가정하여 클러치 제어를 수행하게 된다.
따라서, 정확한 실제 엔진토크를 기반으로 클러치 제어를 실시함으로써, 클러치 제어의 정밀도를 향상시켜 보다 안정적인 변속감 및 운전성을 확보하게 된다.
아울러, 본 발명에서는, 상기 연산단계(S20) 이전에, 엔진아이들 상태와, 엔진크랭킹 유지시간과, 클러치 해제상태와, 냉각수온을 통해 연산단계(S20) 진입조건을 만족하는지 판단하는 제1판단단계(S10)를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 현재 엔진속도가 A(RPM) 이하이고, 엔진 아이들 목표속도가 B(RPM) 이하이며, 엔진크랭킹 이 후 유지시간이 C(초) 이상이고, 홀수측 클러치 및 짝수측 클러치 모두가 해제 상태이며, 냉각수온이 D(℃) 이상인 경우에 연산단계(S20)로 진입하도록 구성할 수 있다.
즉, 본 발명의 경우 도 1과 같이, DCT가 탑재된 차량에 적용 가능할 수 있는 것으로, 이해의 편의를 위해 DCT에 구비된 두 개의 클러치 중에서 홀수측 클러치 및 짝수측 클러치를 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재하였고, 이들을 작동하는 홀수측 클러치액추에이터 및 짝수측 클러치액추에이터를 CLA1, CLA2의 도면부호로 표시하였으며, 홀수측 입력축과 짝수측 입력축을 각각 INPUT1 및 INPUT2의 도면부호로 표시하였음을 밝혀둔다.
아울러, 도 2를 참조하면, 본 발명의 연산단계(S20)에서, 상기 오프셋 엔진토크는 엔진토크와, 엔진각가속도와, 엔진회전관성 및 클러치토크의 관계를 형성하는 함수에 의해 엔진토크 오프셋량을 연산할 수 있다. 바람직하게는 하기의 수식에 의해 연산할 수 있다.
오프셋 엔진토크 ( Te _offset) = Te - Je * dNe /dt + ( Tc _odd + Tc _even)
Te : 엔진토크
Je : 엔진회전관성
dNe/dt : 엔진각가속도
Tc_odd : 홀수측 클러치토크
Tc_even : 짝수측 클러치토크
그리고, 본 발명에서는 상기 연산단계(S20) 이 후에, 엔진속도 변화량의 절대값 또는 엔진토크 변화량의 절대값이 각각 기준값 미만인지 판단하는 제2판단단계(S30)를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 엔진속도 변화량의 절대값이 E(RPM) 미만이거나, 엔진토크 변화량의 절대값이 F(Nm) 미만인 경우에, 제어단계(S50)로 진입하도록 구성할 수 있다.
더불어, 상기 제2판단단계(S30)에서 제1판단단계(S10)의 조건을 만족하는 경우, 제어단계(S50)로 진입하도록 구성할 수 있다.
즉, 오프셋 엔진토크를 계산한 이 후에, 엔진 아이들상태를 지속적으로 유지하는 경우, 오프셋 엔진토크를 기반으로 클러치 제어를 수행하도록 제어함으로써, 클러치 제어에 대한 신뢰성를 향상시키게 된다.
또한, 본 발명에서는, 상기 연산단계(S20) 이 후에, 엔진토크가 기준토크 이상 상승함에 따라 오프셋 엔진토크 계산시간이 소정시간 이상 유지되는지 판단하는 제3판단단계(S40)를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 오프셋 엔진토크 계산시간이 G(초) 이상인 경우, 제어단계(S50)로 진입하도록 구성할 수 있다.
즉, 엔진아이들 상태에서 엔진토크의 상승이 일시적으로 발생한 경우를 배제하고, 일정시간 이상 지속된 경우에 한하여 오프셋 엔진토크를 적용함으로써, 클러치 제어의 신뢰성을 향상시키게 된다.
아울러, 상기 제어단계(S50)는, 발진 및 변속시, 연산된 오프셋 엔진토크를 기반으로 클러치토크를 제어할 수 있다.
즉, 차량이 발진하거나 변속하는 경우, 클러치의 결합이 이루어지면서 엔진의 동력이 전달되는데, 이때에 보정된 오프셋 엔진토크를 변속기 입력토크로 대체함으로써, 이 오프셋 엔진토크를 기준으로 변속 또는 발진 제어를 수행하게 된다. 따라서, 실제 엔진토크를 기반으로 변속/발진 제어를 수행하게 되는바, 클러치 제어의 정밀도를 향상시키게 되는 것이다.
더불어, 상기 상기 제어단계(S50)는, 연산된 오프셋 엔진토크를 기반으로 클러치 전달토크 특성을 학습할 수 있다.
즉, 건식 클러치 특성을 학습하는 경우에, 실제 엔진으로부터 입력되는 엔진토크(오프셋 엔진토크)를 기준으로 클러치 특성을 학습함으로써, 정확한 엔진토크를 사용함에 따라 보다 정확한 클러치 전달토크 특성을 학습하게 되고, 이에 건식 클러치 제어의 정밀도를 향상시키게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 엔진 아이들 상태에서 잘못된 엔진토크 정보가 전송되는 경우, 엔진토크를 보정하여 오프셋 엔진토크를 연산하고, 연산된 오프셋 엔진토크를 변속기 입력토크로 가정하여 클러치 제어를 수행하게 된다. 따라서, 정확한 실제 엔진토크를 기반으로 클러치 제어를 실시함으로써, 클러치 제어의 정밀도를 향상시켜 보다 안정적인 변속감 및 운전성을 확보하게 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

Claims (7)

  1. 엔진 아이들상태에서 엔진토크가 기준토크 이상 상승시, 제어부가 상승된 오프셋 엔진토크를 연산하는 연산단계;
    제어부가 연산된 오프셋 엔진토크를 기반으로 클러치를 제어하는 제어단계;를 포함하고,
    상기 연산단계 이전에,
    엔진 아이들상태와, 엔진크랭킹 유지시간과, 클러치 해제상태와, 냉각수온을 통해 연산단계 진입조건을 만족하는지 판단하는 제1판단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산단계에서는,
    엔진토크와, 엔진각가속도와, 엔진회전관성 및 클러치토크의 관계를 형성하는 함수에 의해 오프셋 엔진토크를 연산하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산단계 이 후에,
    엔진속도 변화량의 절대값 또는 엔진토크 변화량의 절대값이 각각 기준값 미만인지 판단하는 제2판단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산단계 이 후에,
    엔진토크가 기준토크 이상 상승함에 따라 오프셋 엔진토크 계산시간이 소정시간 이상 유지되는지 판단하는 제3판단단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어단계는,
    발진 및 변속시, 연산된 오프셋 엔진토크의 평균값을 기반으로 클러치토크를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어단계는,
    연산된 오프셋 엔진토크의 평균값을 기반으로 클러치 전달토크 특성을 학습하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
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