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KR101694018B1 - 차량용 클러치 제어방법 및 장치 - Google Patents

차량용 클러치 제어방법 및 장치 Download PDF

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KR101694018B1
KR101694018B1 KR1020150091361A KR20150091361A KR101694018B1 KR 101694018 B1 KR101694018 B1 KR 101694018B1 KR 1020150091361 A KR1020150091361 A KR 1020150091361A KR 20150091361 A KR20150091361 A KR 20150091361A KR 101694018 B1 KR101694018 B1 KR 101694018B1
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KR
South Korea
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clutch
learning
torque
state
reliability
Prior art date
Application number
KR1020150091361A
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English (en)
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Inventor
이호영
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Publication date
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Priority to US14/931,739 priority patent/US9890822B2/en
Priority to CN201510772132.0A priority patent/CN106286640B/zh
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Abstract

본 발명은 미소 슬립제어를 통한 클러치토크 학습 빈도를 조절하여 학습 성능을 확보하면서도 클러치의 내구 및 연비 악화를 방지하도록 한 차량용 클러치 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는, 변속기어 및 클러치를 체결한 상태에서 주행하는지 여부를 판단하는 주행판단단계; 변속기어 및 클러치의 체결상태에서 주행 판단시, 해당 변속단을 형성하는 클러치 목표토크의 감소를 통해 상기 클러치를 미소 슬립상태로 일정하게 유지하여 클러치토크를 학습하는 학습단계; 엔진토크와 클러치토크의 차이값을 반영하여 학습신뢰도를 연산하는 연산단계; 및 상기 학습신뢰도의 수준에 따라 클러치를 미소 슬립상태로 유지하여 클러치토크를 학습하거나, 클러치를 락업상태로 전환하도록 제어하는 제어단계;를 포함하여 구성되는 차량용 클러치 제어방법 및 장치가 소개된다.

Description

차량용 클러치 제어방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING CLUTCH OF VEHICLES}
본 발명은 차량용 클러치 제어기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미소 슬립제어를 통한 클러치토크 학습 빈도를 조절하여 학습 성능을 확보하면서도 클러치의 내구 및 연비 악화를 방지하도록 한 차량용 클러치 제어방법 및 장치에 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.
특히, 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 경우에는 클러치의 과도한 슬립이 발생하거나, 충격을 유발할 수 있기 때문에 실시간으로 건식클러치의 토크 특성을 예측하는 알고리즘이 필요하다.
이에, 기존에는 건식클러치의 전달토크 맵(Torque-Stroke Curve : T-S커브)을 실시간으로 예측하는 클러치의 미소 슬립제어를 통해서 클러치의 전달토크 특성을 예측하고 있다. 여기서, T-S커브는 클러치 액추에이터의 이동량(Stroke)에 따른 건식 클러치의 전달토크 특성을 데이터화한 곡선이다.
예컨대, 도 1을 참조하면, 클러치의 미소 슬립제어는 변속기어가 체결된 주행상황에서 클러치의 목표 토크를 낮추어 클러치 속도와 엔진속도가 미소 슬립을 유지하도록 제어하는 것이다. 즉, 미소 슬립상황에서는 엔진각속도가 일정하므로 엔진회전관성을 고려하지 않게 되는바, 엔진토크와 클러치토크가 물리적으로 같게 되고, 결국 엔진토크와 클러치 액추에이터의 스트로크를 이용한 미소 슬립제어를 통해 T-S커브를 찾을 수 있게 된다.
즉, 건식 클러치의 특성은 실시간으로 변하기 때문에 미소 슬립제어를 상시 실시하여 건식클러치의 특성을 예측해야 DCT의 운전성 및 제어성을 확보할 수 있다.
하지만, 이 같은 미소 슬립제어는 클러치의 슬립이 지속적으로 발생하므로, 클러치의 내구에 영향을 줄 수 있고, 또한 엔진회전수가 상시 30RPM 이상 제어되므로, 연비가 악화될 수 있는 문제가 있다.
그럼에도 불구하고, T-S커브 특성을 예측하기 위해서는 지속적인 클러치토크의 학습이 필요하고, 이에 지속적으로 미소(micro) 슬립제어를 실시할 수 밖에 없는 문제가 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.
JP 2015-102241 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 미소 슬립제어를 통한 클러치토크 학습 빈도를 조절하여 학습 성능을 확보하면서도 클러치의 내구 및 연비 악화를 방지하도록 한 차량용 클러치 제어방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 변속기어 및 클러치를 체결한 상태에서 주행하는지 여부를 판단하는 주행판단단계; 변속기어 및 클러치의 체결상태에서 주행 판단시, 해당 변속단을 형성하는 클러치 목표토크의 감소를 통해 상기 클러치를 미소 슬립상태로 일정하게 유지하여 클러치토크를 학습하는 학습단계; 엔진토크와 클러치토크의 차이값을 반영하여 학습신뢰도를 연산하는 연산단계; 및 상기 학습신뢰도의 수준에 따라 클러치를 미소 슬립상태로 유지하여 클러치토크를 학습하거나, 클러치를 락업상태로 전환하도록 제어하는 제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 주행판단단계는, 목표 변속단의 변속완료 직후에 판단할 수 있다.
상기 연산단계는, 클러치토크의 학습이 시작된 시점에 학습신뢰도를 연산할 수 있다.
상기 제어단계는, 연산된 학습신뢰도가 상한기준값 초과시, 클러치를 락업상태로 전환하는 락업전환단계;를 포함할 수 있다.
상기 락업전환단계 이후에, 클러치토크 학습유지시간과, 엔진토크 변화량과, 클러치온도 변화량 중 적어도 하나 이상의 학습신뢰도 하락요인에 의해 학습신뢰도를 결정하고, 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 미만인지 판단하는 학습신뢰도 판단단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 학습신뢰도 판단단계는, 학습신뢰도 하락요인에 의해 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 미만시, 클러치를 미소 슬립상태로 전환하여 클러치토크를 학습하고; 학습신뢰도 하락요인에 의해 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 이상시, 클러치를 락업상태로 유지할 수 있다.
상기 제어단계는, 연산된 학습신뢰도가 상한기준값 이하시, 클러치를 미소 슬립상태로 유지하여 클러치토크를 학습하는 학습단계;를 포함할 수 있다.
상기 학습단계 이 후에, 새로운 변속이 시작되는 경우 클러치토크 학습을 중지할 수 있다.
본 발명은, 차량이 변속기어 및 클러치를 체결한 상태에서 주행하는지 여부를 판단하는 판단부; 변속기어 및 클러치의 체결상태에서 주행 판단시, 해당 변속단을 형성하는 클러치 목표토크의 감소를 통해 상기 클러치를 미소 슬립상태로 일정하게 유지하여 클러치토크를 학습하는 제어부; 및 클러치토크를 학습하는 과정에서 엔진토크와 클러치토크의 차이값을 반영하여 학습신뢰도를 연산 및 저장하는 연산부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 학습신뢰도의 수준에 따라 클러치를 미소 슬립상태로 유지하여 클러치토크를 학습하거나, 클러치를 락업상태로 전환하도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 클러치토크를 학습하기 위한 클러치의 미소 슬립제어과정에서, 엔진토크와 클러치토크의 차이가 일정 수준 이상인 경우에는 클러치의 슬립이 발생하지 않도록 제어함으로써, 클러치의 슬립제어 빈도를 줄여 클러치의 내구성을 향상시키고, 연비 악화의 문제점을 개선하게 되는바, 변속기 시스템의 성능을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 DCT가 탑재된 차량에서 엔진 및 클러치의 속도 및 토크를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 차량용 클러치 제어방법의 제어 흐름을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 의한 차량용 클러치 제어방법에서 학습신뢰도에 따른 클러치의 슬립제어 구간 및 락업제어 구간을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 클러치 제어장치를 예시하여 나타낸 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 차량용 클러치 제어방법은 크게, 주행판단단계(S10)와, 학습단계(S20)와, 연산단계(S30) 및, 제어단계(S40)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 주행판단단계(S10)에서는, 변속기어 및 클러치를 체결한 상태에서 차량이 주행하고 있는지 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 본 발명은 도 1과 같이 자동화된 수동변속기 중에서도 DCT가 탑재된 차량에 적용할 수 있는 것으로, DCT의 경우 상기 변속기어 및 클러치는 현재 차량의 주행속도에 맞도록 변속단을 형성하고 있는 결합측 클러치와 변속기어짝일 수 있다.
특히, 상기 주행판단단계(S10)는, 목표하는 변속단의 변속완료 직후에 판단할 수 있다. 예컨대, 상기 목표 변속단의 변속완료는 결합측 클러치와 해방측 클러치의 토크 핸드오버 이 후에, 엔진토크와 결합측 클러치토크가 일치하는 시점 직후나 소정 시간 이 후일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 학습단계(S20)에서는, 상기 주행판단단계(S10)에서 변속기어 및 클러치의 체결상태에서 차량이 주행하고 있는 것으로 판단시, 해당 변속단을 형성하는 클러치의 목표토크를 감소시킴으로써, 결합측의 클러치를 미소 슬립상태로 일정하게 유지하여 클러치토크를 학습할 수 있다.
다만, 상기 학습단계(S20) 이 후에, 새로운 변속이 시작되는 경우에는 클러치토크 학습을 중지하고, 새로운 변속을 진행할 수 있다.
다음으로, 연산단계(S30)에서는, 상기 학습단계(S20)에서 상기 엔진토크와 클러치토크의 차이값을 반영하여 학습신뢰도를 연산할 수 있다.
예컨대, 엔진토크와 클러치토크의 차이가 작을수록 학습신뢰도는 높게 연산되고, 엔진토크와 클러치토크의 차이가 클수록 학습신뢰도는 낮게 연산될 수 있는 것으로, 이 같은 학습신뢰도는 클러치토크의 학습이 시작된 시점에 연산할 수 있다.
더불어, 상기 제어단계(S40)에서는, 상기 연산단계(S30)에서 연산된 상기 학습신뢰도의 수준에 따라 클러치를 미소 슬립상태로 유지하여 클러치토크를 학습하거나, 또는 클러치를 락업상태로 전환하도록 제어할 수 있다.
이때에, 상기 클러치의 락업이란, 엔진토크보다 일정 안전율 이상의 토크로 클러치를 제어하여 클러치를 완전하게 붙여 슬립을 제거하는 제어를 의미한다.
예컨대, 상기 제어단계(S40)는, 연산된 학습신뢰도가 상한기준값을 초과하는 경우, 클러치를 락업상태로 전환하는 락업제어단계(S41)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제어단계(S40)는, 연산된 학습신뢰도가 상한기준값 이하인 경우, 클러치를 미소 슬립상태로 유지하여 클러치토크를 학습하는 학습단계(S20)를 더 포함할 수 있다.
상기한 구성에 따르면, 클러치토크를 학습하기 위한 클러치의 미소 슬립제어과정에서, 엔진토크와 클러치토크의 차이가 일정 수준 이상인 경우에는 클러치의 슬립이 발생하지 않도록 제어함으로써, 클러치의 슬립제어 빈도를 줄여 클러치의 내구성을 향상시키고, 연비 악화의 문제점을 개선하게 되는바, 변속기 시스템의 성능을 향상시키게 된다.
아울러, 본 발명은 상기 락업전환단계 이후에, 클러치토크 학습유지시간과, 엔진토크 변화량과, 클러치온도 변화량 중 적어도 하나 이상의 학습신뢰도 하락요인에 의해 학습신뢰도를 결정하고, 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 미만인지 판단하는 학습신뢰도 판단단계(S42)를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 클러치토크 학습 이 후에, 시간이 경과 할수록 학습신뢰도는 점진적으로 하락할 수 있다.
그리고, 클러치토크 학습 이 후에, 엔진토크 변화량이 클수록 학습신뢰도는 점진적으로 하락할 수 있다.
또한, 클러치토크 학습 이 후에, 클러치온도 변화량이 높을수록 학습신뢰도는 점진적으로 하락할 수 있다.
이에, 상기 학습신뢰도 판단단계(S42)에서는, 학습신뢰도 하락요인에 의해 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 미만시, 클러치를 미소 슬립상태로 전환하여 클러치토크를 학습하도록 제어하고, 이와 반대로 학습신뢰도 하락요인에 의해 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 이상시, 클러치를 락업상태로 유지하도록 제어할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 클러치 제어장치는, 크게 판단부(1)와, 연산부(3) 및 제어부(5)를 포함할 수 있다.
먼저, 판단부(1)는, 차량의 주행이 변속기어 및 클러치를 체결한 상태에서 주행하는지 여부를 판단할 수 있다.
그리고, 연산부(3)는, 클러치토크를 학습하는 과정에서 엔진토크와 클러치토크의 차이값을 반영하여 학습신뢰도를 연산 및 저장할 수 있다. 이때에, 상기 학습신뢰도는 별도 마련된 저장부에 저장될 수도 있을 것이다.
제어부(5)는, 변속기어 및 클러치의 체결상태에서 차량이 주행하는 것으로 판단시, 해당 변속단을 형성하는 클러치 목표토크의 감소를 통해 상기 클러치를 미소 슬립상태로 일정하게 유지하여 클러치토크를 학습할 수 있다.
그리고, 상기 제어부(5)는 상기 학습신뢰도의 수준에 따라 클러치를 미소 슬립상태로 유지하여 클러치토크를 학습하거나, 클러치를 락업상태로 전환하도록 제어할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 차량용 클러치 제어방법에 따른 제어 흐름을 살펴보기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 목표 변속단으로 변속한 이 후에, 차량이 엔진구동에 의해 주행하는지 판단하고(S10), 해당 주행상황으로 판단시, 클러치를 미소 슬립제어하여 클러치토크에 대한 학습을 실시한다(S20).
이 후, 클러치토크와 엔진토크의 차이를 이용하여 학습신뢰도를 연산한다(S30).
연산된 학습신뢰도가 기설정된 상한기준값을 초과하면, 클러치를 락업시켜 클러치가 슬립되지 않도록 제어하고(S41), 상한기준값 이하이면, 여전히 클러치를 미소 슬립제어하여 클러치토크에 대한 학습을 실시한다(S20).
아울러, 클러치의 락업제어 이 후, 학습신뢰도를 하락시키는 여러 요인들을 반영하여 학습신뢰도를 연산하는데, 학습신뢰도 하락요인이 반영되어 계산된 학습신뢰도가 하한기준값 미만이면, 클러치를 미소 슬립상태로 전환하여 클러치토크에 대한 학습을 실시하고(S20), 학습신뢰도가 하한기준값 이상이면, 클러치의 락업상태를 유지하도록 제어(S41)할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 클러치토크를 학습하기 위한 클러치의 미소 슬립제어과정에서, 엔진토크와 클러치토크의 차이가 일정 수준 이상인 경우에는 클러치의 슬립이 발생하지 않도록 제어함으로써, 클러치의 슬립제어 빈도를 줄여 클러치의 내구성을 향상시키고, 연비 악화의 문제점을 개선하게 되는바, 변속기 시스템의 성능을 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.
S10 : 주행판단단계 S20 : 학습단계
S30 : 연산단계 S40 : 제어단계
S41 : 락업제어단계 S42 : 학습신뢰도 판단단계
1 : 판단부 3 : 연산부
5 : 제어부

Claims (9)

  1. 변속기어 및 클러치를 체결한 상태에서 주행하는지 여부를 판단하는 주행판단단계;
    변속기어 및 클러치의 체결상태에서 주행 판단시, 해당 변속단을 형성하는 클러치 목표토크의 감소를 통해 상기 클러치를 미소 슬립상태로 일정하게 유지하여 클러치토크를 학습하는 학습단계;
    엔진토크와 클러치토크의 차이값을 반영하여 학습신뢰도를 연산하는 연산단계; 및
    상기 학습신뢰도의 수준에 따라 클러치를 미소 슬립상태로 유지하여 클러치토크를 학습하거나, 클러치를 락업상태로 전환하도록 제어하는 제어단계;를 포함하고,
    상기 제어단계는,
    연산된 학습신뢰도가 상한기준값 초과시, 클러치를 락업상태로 전환하는 락업전환단계;를 포함하며,
    상기 락업전환단계 이후에,
    클러치토크 학습유지시간과, 엔진토크 변화량과, 클러치온도 변화량 중 적어도 하나 이상의 학습신뢰도 하락요인에 의해 학습신뢰도를 결정하고, 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 미만인지 판단하는 학습신뢰도 판단단계;를 더 포함하고,
    상기 학습신뢰도 판단단계는,
    학습신뢰도 하락요인에 의해 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 미만시, 클러치를 미소 슬립상태로 전환하여 클러치토크를 학습하고;
    학습신뢰도 하락요인에 의해 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 이상시, 클러치를 락업상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주행판단단계는, 목표 변속단의 변속완료 직후에 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산단계는, 클러치토크의 학습이 시작된 시점에 학습신뢰도를 연산하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어단계는,
    연산된 학습신뢰도가 상한기준값 이하시, 클러치를 미소 슬립상태로 유지하여 클러치토크를 학습하는 학습단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 학습단계 이 후에, 새로운 변속이 시작되는 경우 클러치토크 학습을 중지하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  9. 차량이 변속기어 및 클러치를 체결한 상태에서 주행하는지 여부를 판단하는 판단부;
    변속기어 및 클러치의 체결상태에서 주행 판단시, 해당 변속단을 형성하는 클러치 목표토크의 감소를 통해 상기 클러치를 미소 슬립상태로 일정하게 유지하여 클러치토크를 학습하는 제어부; 및
    클러치토크를 학습하는 과정에서 엔진토크와 클러치토크의 차이값을 반영하여 학습신뢰도를 연산 및 저장하는 연산부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 학습신뢰도의 수준에 따라 클러치를 미소 슬립상태로 유지하여 클러치토크를 학습하거나, 클러치를 락업상태로 전환하도록 제어하되, 연산된 학습신뢰도가 상한기준값 초과시, 클러치를 락업상태로 전환하도록 제어하고;
    상기 락업전환 이후에 클러치토크 학습유지시간과, 엔진토크 변화량과, 클러치온도 변화량 중 적어도 하나 이상의 학습신뢰도 하락요인에 의해 학습신뢰도를 결정하고, 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 미만인지 판단하며;
    판단 결과, 학습신뢰도 하락요인에 의해 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 미만시, 클러치를 미소 슬립상태로 전환하여 클러치토크를 학습하고, 학습신뢰도 하락요인에 의해 결정된 학습신뢰도가 하한기준값 이상시, 클러치를 락업상태로 유지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어장치.
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