KR100466380B1 - 클러치 온도 추정 장치 및 방법 - Google Patents

클러치 온도 추정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저비용으로 온도 센서없이 실제 클러치 온도를 근접하게 따르는 클러치 온도를 추정하는 클러치 온도 추정 장치를 제공한다.
본 장치는 상기 검출된 회전 속도차 및 추정된 토크에 따라 구동 클러치에 인가된 에너지를 계산하는 방법, 및 상기 계산된 에너지를 기초로 하여 클러치 온도 변화를 추정하고, 상기 추정된 클러치 온도 변화를 기초로 하여 클러치 온도를 추정하는 방법을 채용한다.

Description

클러치 온도 추정 장치 및 방법{APPARATUS FOR ESTIMATING CLUTCH TEMPERATURE}
4륜 구동 차량은, 예컨대 구동하고 있는 휠들과 구동된 휠들 간의 토크 배분을 제어하는 전자 제어 클러치를 채용한다. 클러치를 통하여 전달된 토크가 크고, 오랫 동안 지속한다면, 클러치는 과열될 것이다. 이 과열 문제점에 대처하기 위하여, 정상 클러치 제어를 보호 클러치 제어로 스위칭하여 클러치를 해제시키고 클러치 온도를 감소시키는 기술이 존재한다. 예컨대, 스포츠용 차량(SUV)에 장착된 소형 경량의 4륜 구동 시스템은 모래길 또는 눈길과 같은 저마찰 길의 주행시, 최대 토크를 전달하도록 종종 클러치를 사용해야 한다. 이 경우, 보호 클러치 제어가 클러치의 온도를 제어하기 위하여 채용되어야 한다.
보호 클러치 제어는 데이터로서 클러치 온도를 필요로 한다. 클러치 온도는, 예컨대 클러치에 부착된 온도 센서에 의하여 제공되거나, 토크로부터 추정된다.
발명의 개시
온도 센서로부터 클러치 온도를 획득하는 보호 클러치 제어는 전자 제어 클러치와 같은 클러치 상에 온도 센서를 장착해야 한다. 온도 센서는 클러치의 동작시 심한 열 및 진동을 견딜 수 있어야 한다. 부가하여, 온도 센서는 파손 또는 단락으로부터 보호되어야 한다. 이들 필요성은 클러치 제어의 비용을 증가시킨다.
토크로부터 클러치 온도를 추정하는 보호 클러치 제어는 또한 이하에 언급하는 문제점들을 가진다. 보호 클러치 제어는 소정 크기의 토크가 소정 기간동안 지속할 때 활성화된다. 도 1A에서, 토크 커브 Ⅰ은 기준 기간보다 긴 t0 내지 t2의 기간 동안 임계값을 연속적으로 초과한다. 토크 커브 Ⅰ은 도 1B에 도시된 바와 같이, 크기는 작고, 따라서 클러치 보호 온도를 초과하는 어떠한 열도 발생하지 않는다. 따라서, 토크 커브 Ⅰ은 어떠한 보호 클러치 제어도 필요하지 않다. 그러나, 보호 클러치 제어는 임계값을 초과하는 토크 커브 Ⅰ가 기준 기간을 지나갈 때 t2에서 개시한다. 이것은 과도한 보호이며, 따라서 클러치는 불충분한 토크를 전달한다.
도 1A의 토크 커브 Ⅱ는 또한 t0 내지 t12 의 기간동안 임계값을 초과하며, 따라서 보호 클러치 제어 또한 t2에서 개시한다. 토크 커브 Ⅱ 는 도 1B에 도시된 바와 같이, 크기가 크고, 따라서 t1 내지 t2에서 클러치 보호 온도를 초과하는 열을 발생시킨다. 이것은 불충분한 보호이고, 즉 클러치 보호가 개시되기에는 너무 늦다.
도 2는 클러치 온도가 느리게 감소하여도, 클러치로 지령된 토크값이 임계값 이하로 떨어질 때 마다 추정된 클러치 온도를 리셋하는 종래 기술에 기초한 보호클러치 제어를 도시한다. 지령된 토크가 교대로 임계값을 초과하여 올라가고 미만으로 떨어질 때, 추정된 클러치 온도는 클러치 온도가 느리게 감소하기 때문에 실제 클러치 온도로부터 크게 편향된다. 이는 추정 클러치 온도의 신뢰성을 악화시킨다.
본 발명의 목적은 실제 클러치 온도에 근접하게 따르는 클러치 온도를 추정하는 장치를 제공함으로써 이들 문제점을 해결하는 것이다. 본 장치는 어떠한 온도 센서도 채용하지 않으며, 따라서 비용이 적게 든다.
본 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 태양은 슬라이드 맞물림(slide engagement)을 포함하는 맞물림이 제어가능한 구동 클러치의 온도를 추정하는 장치를 제공한다. 본 장치는, 구동 클러치의 입력 및 출력 샤프트들 간의 회전 속도차를 검출하는 클러치 속도차 검출기, 상기 구동 클러치를 통하여 전달된 토크를 추정하는 토크 추정기, 상기 검출된 회전 속도차 및 추정된 토크에 따라 구동 클러치에 인가된 에너지를 계산하는 에너지 계산기, 상기 계산된 에너지에 기초하여 클러치 온도 변화를 추정하고, 상기 추정된 클러치 온도 변화에 기초하여 클러치 온도를 추정하는 온도 추정기, 및 상기 계산된 에너지가 기준 에너지 레벨을 초과하는 지의 여부를 판단하는 판단 유닛을 가진다. 상기 계산된 에너지가 기준 에너지 레벨 이상으로 판단되는 경우, 온도 추정기는 추정된 클러치 온도를 증분만큼 증가시키고, 계산된 에너지가 기준 에너지 레벨 미만으로 판단되는 경우, 온도 추정기는 추정된 클러치 온도를 감량 만큼 감소시킨다.
본 발명의 제 2 태양은 슬라이드 맞물림을 포함하는 맞물림이 제어가능한 구동 클러치의 온도를 추정하는 방법을 제공한다. 본 방법은, 구동 클러치의 입력 및 출력 샤프트 들간의 회전 속도차를 검출하는 동작, 상기 구동 클러치를 통하여 전달된 토크를 추정하는 동작, 상기 검출된 회전 속도차 및 추정된 토크에 따라 구동 클러치에 인가된 에너지를 계산하는 동작, 상기 계산된 에너지에 기초하여 클러치 온도 변화를 추정하고, 상기 추정된 클러치 온도 변화에 기초하여 클러치 온도를 추정하는 동작, 및 상기 계산된 에너지가 기준 에너지 레벨을 초과하는 지의 여부를 판정하는 판정 동작을 포함한다. 상기 계산된 에너지가 기준 에너지 레벨 이상으로 판정되는 경우, 클러치 온도 추정 동작은 추정된 클러치 온도를 증분만큼 증가시키고, 계산된 에너지가 기준 에너지 레벨 미만으로 판정되는 경우, 클러치 온도 추정 동작은 추정된 클러치 온도를 감량 만큼 감소시킨다.
본 발명은 4륜 구동 차량의 토크 배분 클러치 또는 좌우 구동 휠들 간의 차동 제한 클러치와 같은 구동 클러치의 온도를 추정하는 기술에 관한 것이다.
도 1A 및 도 1B는 종래 기술에 따른 보호 클러치 제어를 개시하기 위한 조건을 도시하는 타임 챠트이다.
도 2는 지령된 토크값들의 그래프(a) 및 지령된 토크값들에 대응하는 실제의 그리고 추정된 클러치 온도의 그래프(b)를 도시한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클러치 온도 추정 장치를 채용하는 4륜 구동 토크 배분 제어 시스템을 도시하는 일반도이다.
도 4는 도 3의 시스템에 설치된 전자 제어 클러치를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 4의 클러치의 캠 메카니즘을 도시하는 사시도(a) 및 단면도(b) 이다.
도 6은 제 1 실시예에 따른 4륜 구동 제어기(16)에 의하여 실행되는 클러치 온도 추정 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 7은 제 1 실시예에 따른 4륜 구동 제어기(16)에 의하여 실행되는 보호 클러치 제어를 도시하는 흐름도이다.
도 8A 및 도 8B는 본 발명 및 실제 클러치 온도들에 따른 추정된 클러치 온도들 및 증감 기울기들을 도시하는 그래프이다.
도 9는 제 1 실시예에 따른 (a)입력 에너지, (b)증가/감소 판단, (c)증가/감소 계산, (d)온도 추정, 및 (e)클러치 보호 플래그를 도시하는 타임 챠트이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 4륜 구동 제어기에 의하여 실행되는 클러치 온도 추정 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 11은 제 2 실시예에 따라 하나의 휠이 로킹(locking)되고, 3개의 휠이 주행하는 4륜 구동 차량을 대략적으로 도시한다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 4륜 구동 제어기에 의하여 실행되는 보호 클러치 제어를 도시하는 흐름도이다.
도 13은 제 3 실시예에 따른 보호 클러치 제어 및 정상 클러치 제어의 재개의 예들을 도시하는 타임 챠트이다.
본 발명을 실행하기 위한 최선의 모드
본 발명의 다양한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.
제 1 실시예
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 클러치 온도 추정 장치를 채용하는 4륜 구동 토크 배분 제어 시스템을 도시하는 일반적인 도면이다. 본 시스템은 엔진(1), 트랜즈미션(2), 전면 차동장치(3), 좌우 전면 구동 샤프트(4, 5), 좌우 전면 휠(6, 7), 전달 유닛(8), 프로펠러 샤프트(9), 전자 제어 클러치(구동 클러치)(10), 후면 차동장치(11), 좌우 후면 구동 샤프트(12, 13), 및 좌우 후면 휠(14, 15)를 포함한다.
이것은, 엔진(1)이 토크를 발생시키고, 이 토크는 트랜즈미션(2)을 통하여 전면 휠(6, 7)에 전달되는 FF(전면 엔진, 전면 구동) 기초 차량이다. 토크의 일부는 전자 제어 클러치(10)를 통하여 후면 휠(14, 15)로 전달되어 4륜 구동을 구현한다. 전면 및 후면 휠 간의 토크 배분비(%)는, 클러치(10)가 4륜 구동을 달성하도록 해제될 때 100:0(%)이다. 클러치(10)가 완전히 맞물린 경우, 상기 비는 50:50(%)로, 전면 및 후면 휠들 간에 동일하게 토크를 배분한다. 클러치(10)의 맞물림 정도에 따라, 후면 휠들에 대한 토크 배분비는 0% 내지 50% 로 연속적으로 변한다.
전자 제어 클러치(10)는 4륜 구동(4WD) 제어기(16)로부터 구동 전류에 의해 제어된다. 제어기(16)는, 모드 스위치(17)로부터의 모드 스위치 신호, 엔진 속도 센서(18)로부터의 엔진 속도 신호, 엑셀 개시 센서(19)로부터의 엑셀 개시 신호, 전면 좌측 휠 속도 센서(20)로부터의 전면 좌측 휠 속도 신호, 전면 우측 휠 속도 센서(21)로부터의 전면 우측 휠 속도 신호, 후면 좌측 휠 속도 센서(22)로부터의 후면 좌측 휠 속도 신호, 및 후면 우측 휠 속도 센서(23)으로부터의 후면 우측 휠 속도 신호를 수신한다. 제어기(16)는 클러치(10)의 전자석 솔레노이드(24)에의 구동 전류를, 표시기(25)에 표시 명령을, 그리고 알람 램프/사운드 장치(26)에 알람 명령을 제공한다.
도 4는 전자 제어 클러치(10)의 구조를 대략적으로 도시하고, 도 5는 클러치(10)의 캠 메카니즘의 구조 및 동작을 도시하는 사시도이다. 도 4 및 도 5에서, 전자 제어 클러치(10)는 솔레노이드(24), 입력 샤프트(27), 출력 샤프트(28), 하우징(29), 전기자(30), 제어 클러치(31), 제어 캠(32), 메인 캠(33), 볼(34), 메인 클러치(35), 및 캠 그루브(36)를 포함한다.
입력 샤프트(27)의 일단은 프로펠러 샤프트(9)에 연결되고, 그 타단은 하우징(29)에 고정된다. 출력 샤프트(28)는 후면 차동(11)의 입력 기어에 고정된다.
제어 클러치(31)는 하우징(29)과 제어 캠(32) 사이에 삽입된다. 메인 클러치(35) 는 하우징(29)과 출력 샤프트(28) 사이에 삽입된다. 캠(32, 33) 상에 형성된 캠 그루브(36)에 유지된 제어 캠(32), 메인 캠(33), 및 볼(34)은 도 5의 캠 메카니즘을 구성한다.
전자 제어 클러치(10)의 맞물림 동작을 설명한다. 4륜 구동 제어기(16)는 전류를 솔레노이드(24)로 전달시키는 명령을 발행한다. 솔레노이드(24)는 자장을 발생시켜 전기자(30)를 제어 클러치(31)로 끌어당긴다. 제어 클러치(31)는 제어 캠(32)으로 전달된 마찰 토크를 발생시킨다. 이 토크는 증폭되어 캠 그루브(36) 및 볼(34)을 통하여 축방향 토크로 변환되어, 메인 캠(33)을 전면측을 향하여 민다. 메인 캠(33)은 메인 클러치(35)를 밀고, 상기 메인 클러치는 전류에 비례하는 마찰 토크를 솔레노이드(24)에 발생시킨다. 메인 클러치(35)에 의하여 발생된 마찰 토크는 출력 샤프트(28)를 통하여 후면 차동(11)에 구동 토크로서 전달된다.
클러치 온도 추정
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4륜 구동 제어기(16)에 의하여 실행되는 클러치 온도 추정 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
단계 40은, 전면 좌측 휠 속도 센서(20)로부터의 전면 좌측 휠 속도(VFL), 전면 우측 휠 속도 센서(21)로부터의 전면 우측 휠 속도(VFR), 후면 좌측 휠 속도 센서(22)로부터의 후면 좌측 휠 속도(VRL), 후면 우측 휠 속도 센서(23)로부터의 후면 우측 휠 속도(VRR), 및 제어기(16)에 의하여 솔레노이드(24)에 제공된 구동 전류(A)를 판독한다. 이 판독 단계는 20ms 의 간격으로 실행된다.
단계 41은, 클러치 트랜즈미션 토크(TE)에 전면 및 후면 휠들의 회전 속도들 간의 전면-후면 클러치 속도차(회전 속도차) ΔVω를 곱함으로써 샘플링 시간동안의 단위 입력 에너지 또는 입력 에너지율(En)을 계산한다. 클러치 트랜즈미션 토크 TE[Nm] 가 구동 전류(A)에 기초하여 TE= f(A) 의 관계식에 따라 계산된다. 속도차 ΔVω는 전면 좌측과 우측 휠 속도들의 평균과, 후면 좌측과 우측 휠 속도들의 평균 간의 차이이다. 단위 입력 에너지(En)는 클러치(10)의 열적 에너지 생성비를 포함한다.
단계 42는 RAM 과 같은 메모리로의 단위 입력 에너지값(En)을 저장한다.
단계 43은 카운트 N을 1씩 증가시킨다. 즉, N = N+1.
단계 44는 카운트 N 이 설정 카운트 N0이상인지(예컨대, N0= 32)를 체크한다. 단계 44 의 결과가 NO이면, 단계 40으로 복귀하고, YES 이면, 단계 45 로 진행한다.
단계 45는 카운트 N을 클리어한다. 즉, N=0.
단계 46은 저장된 단위 입력 에너지값들(En)을 평균냄으로써 입력 에너지비(E)를 계산한다. N0= 32 라면, 입력 에너지 E는 도 9에 도시된 바와 같이, 640 ms (= 20 ms x 32)의 기간동안 저장된 단위 입력 에너지값들(Eni)의 평균이다. 즉, E = (∑iEni)/N0(i= 1 내지 32) 이다.
단계 50 은 후면 좌우 휠 속도들의 평균으로부터 차량 속도 V를 계산한다.
단계 51은 차량 속도 V 가 추정 한계 속도 V0이상인지를 체크한다. YES 이면, 단계 52는 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)를 초기 온도(T0)로 리셋하고, 클러치 온도 추정을 중지하고, 초기화를 실행한다. 추정 제한 속도(V0)는 클러치 온도 추정을 허용하는 차량 속도의 상한이다. 단계 51의 결과가 NO 이면, 단계 53이 실행된다.
단계 53은 입력 에너지 E 가 증가/감소 임계값(기준 에너지율 레벨)(E0)이상인지를 체크한다. 단계 53 의 결과가 YES 이면 단계 54 내지 57 의 온도 증분 추정 프로세스가 실행되고, NO 이면 단계 58 내지 61 의 온도 감량 추정 프로세스가실행된다. 증가/감소 임계값(E0)은 클러치(10) 내의 열 발생 및 열 방사가 거의 서로 균형을 이루는 에너지 레벨로서, 실질적으로 클러치(10)를 일정 온도로 유지시킨다. 증가/감소 임계값(E0)은 클러치(10)에 지정된 고정값이다.
단계 54는 잠정 증분 ΔT1up을 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)에 부가함으로써 잠정 클러치 온도(T1z)를 계산한다. T1은 초기 상태의 T0에 설정된다. 잠정 증분 ΔT1up은 증가/감소 임계값(E0)에 관하여 입력 에너지(E)의 과잉 ΔEup(=E - E0)에 기초하여 계산된다.
단계 55는 잠정 클러치 온도(T1z)에 따라 증분 기울기(Kup)를 찾는다. 보다 자세하게는, 잠정 클러치 온도(T1z)가 도 8A 및 도 8B에 도시된 실용 주행 온도 도메인(DT1) 내에 있는 경우, 실제 온도 기울기보다 완화된 증분 기울기(Kup1)(<1)가 채용된다. 잠정 클러치 온도(T1z)가 고부하 온도 도메인(DT2) 내에 있는 경우, 실제 온도 기울기보다 경사진 증분 기울기(Kup2)(>1)가 채용된다. 도 8B에서, 세그먼트(l0)는 기울기 K0= 1 에 대응한다.
단계 56은 증분 ΔTup = KupㆍΔT1up을 계산하고, 여기서 Kup은 단계 55로부터의 증분 기울기이고, ΔT1up은 단계 54에 설정된 잠정 증분이다.
단계 57은 클러치 온도 T1n = T1 + ΔTup를 추정하고, 여기서 T1은 최종 시간의 추정된 클러치 온도이다. 다음 시간의 추정된 클러치 온도 T1는 T1n의 현재값으로 설정될 것이다.
단계 58에서, 열방사는 클러치(10)의 열균형시 지배적이다. 따라서, 단계 58은 최종 시간의 추정 클러치 온도(T1z)로부터 잠정 감량(ΔT1dn)을 뺌으로써 잠정 클러치 온도(T1z)를 계산한다. 초기 상태에서, T1 = T0이다. 잠정 감량 ΔT1dn은 증가/감소 임계값(E0)과 입력 에너지(E) 사이의 에너지차 ΔEdn(= E0- E)에 기초한다. 여기서, 에너지차 ΔEdn은 일정값으로 설정되고, 따라서 잠정 감량 ΔT1dn 또한 일정값이다.
단계 59는 잠정 클러치 온도 T1z에 따른 감량 기울기(Kdn)를 찾는다. 잠정 클러치 온도(T1z)가 도 8A 및 도 8B에 실용 주행 온도 도메인(DT1) 내에 있는 경우, 실제 온도 기울기보다 경사진 감량 기울기(Kdn1)(>1)가 채용된다. 잠정 클러치 온도(TIz)가 고부하 온도 도메인(DT2) 내에 있는 경우, 실제 온도 기울기보다 완만한 감량 기울기(Kdn2)(<1)가 채용된다.
단계 60은 단계 59에 설정된 감량 기울기(Kdn)와 단계 58에 설정된 잠정 감량(ΔT1dn)(일정)에 따라 감량 ΔTdn = ΔKdnㆍΔT1을 계산한다.
단계 61은 최종 시간의 추정 클러치 온도(T1)로부터 온도 감량(ΔTdn)을 뺌으로써 클러치 온도(T1n = T1 - ΔTdn)를 추정한다. 이들은 단계 54 내지 56 에서와 유사한 방식이다.
보호 클러치 제어
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 4륜 구동 제어기(16)에 의하여 실행되는 보호 클러치 제어 프로세스를 도시하는 흐름도이다. 이 프로세스는 제 1 실시예에 따라 640ms 간격으로 실행된다.
단계 69는 도 6의 흐름도에 따라 계산된 이 시간의 추정된 클러치 온도(T1n)를 판독한다.
단계 62는 T1n이 클러치 보호 온도(Tp) 이상인지를 체크한다.
T1n < Tp 이면, 단계 63은 이 시간의 추정된 클러치 온도(T1n)가 초기 온도(T0)보다 큰 지를 체크한다. T1n > T0 이면, 단계 64는 이 시간의 추정된 클러치 온도(T1n)를 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)로 설정하고, 단계 70이 실행된다. 단계 63에서 T1n ≤T0 이면, 단계 65는 초기 온도(T0)를 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)로서 설정하고, 단계 70이 실행된다.
단계 62에서 T1n ≥Tp이면, 클러치 보호 제어가 단계 66으로부터 실행된다.
단계 66이 구동 전류 A를 영으로, 즉 A = 0으로 하여, 전자 제어 클러치(10)를 해제한다.
단계 67은 알람 램프/사운드 장치(26)를 턴온시켜, 운전자에게 보호 클러치 제어 모드를 통지한다.
단계 68은 타이머(TIM)가 설정 타이머값(TIM0)(예컨대, 60초) 이상인지를 체크한다. 타이머(TIM)는 단계 62의 결과가 YES 일 때 개시된다. 타이머(TIM)가 설정 타이머값(TIM0)에 도달할 때까지, 단계 66 및 67의 클러치 보호 제어가 지속된다. 타이머(TIM)가 설정 타이머값(TIM0)에 도달할 때, 단계 70은 해제 상태로부터 정상 클러치 제어 상태 또는 오토 클러치 제어 상태로 클러치(10)를 전환시킨다. 즉, 단계 70은 오토 클러치 제어(정상 클러치 제어) 모드를 재개한다.
클러치 온도 추정의 기초
모래길 또는 눈길과 같은 저저항 길의 주행이 설명될 것이다. 도 6의 단계 41은 전후 휠 속도차(ΔVω)에 따라 전자 제어 클러치(10)의 입력과 출력 샤프트들 간의 회전 속도차를 계산하고, 구동 전류(A)에 따라 클러치(10)의 클러치 송신 토크(TE)를 추정하고, ΔVω에 TE를 곱하여 클러치(10)에 인가된 단위 입력 에너지(En)를 계산한다. 단계 46은 메모리에 저장된 단위 입력 에너지값들(En)의 평균에 따라 입력 에너지(E)를 계산한다. 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 32개의 단위 입력 에너지값들(En)이 20ms 의 간격으로 계산되고, 입력 에너지율(E)은 Δt = 640ms 의 기간에 대한 단위 입력 에너지값들(En)을 평균냄으로써 계산되고, 상기 기간동안 전체 입력 에너지는 E x Δt 로 계산된다.
도 6의 단계 53 내지 61은 계산된 입력 에너지(E)의 크기를 체크하여, 에너지(E)의 크기에 따라 클러치 온도 증분 또는 감량을 추정한다. 추정된 클러치 온도 증분 또는 감량에 기초하여, 단계 57 내지 61은 이 시간의 추정된 클러치 온도(T1n)를 계산한다.
이러한 방식으로, 제 1 실시예는 저비용으로 온도 센서없이 실제 클러치 온도를 충실히 따르는 클러치 온도를 추정한다.
입력 에너지의 클러치 온도 추정
클러치 온도를 추정하기 위하여, 제 1 실시예는 클러치(10)의 열균형이 일정 클러치 온도를 유지하는 증가/감소 임계값(기준 에너지 레벨)(E0)을 채용한다. 단계 53은 도 6의 단계 40 내지 46에서 계산된(입력 에너지 계산 수단) 입력 에너지(E)가 상기 기준 에너지 레벨(E0) 이상인지를 판단한다. E ≥E0이면, 단계 54 내지 61(온도 추정 수단)은 증분 ΔTup을 최종 시간의 추정 클러치 온도(T1)에 부가하여, 이 시간의 클러치 온도(T1n)를 추정한다. E < E0이면, 온도 추정 수단은 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)로부터 감량(ΔTdn)을 빼서, 이 시간의 클러치 온도(T1n)를 추정한다.
도 9(b)를 참조하여, 제 1 실시예는, 입력 에너지(E)가 증가/감소 임계값(E0) 보다 크다면 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)를 증가시키고, 입력 에너지(E)가 증가/감소 임계값(E0) 보다 작으면 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)를 감소시킨다. 이러한 방식으로, 제 1 실시예는 입력 에너지(E)를 증가/감소 임계값(E0)과 비교하여, 비교 결과에 따라 클러치 온도를 추정한다.
제 1 실시예가 입력 에너지(E)를 클러치(10)의 온도 특성에 특정한 증가/감소 임계값(E0)과 비교함으로써 클러치 온도를 추정하므로, 제 1 실시예는 열균형의 영향을 받지 않는다.
클러치 온도 추정 및 온도 기울기
잠정 클러치 온도(T1z)가 도 8A 및 도 8B 의 실용 주행 온도 도메인(DT1) 내에 있다면, 제 1 실시예는 실제 온도 기울기보다 더 완만한 증분 기울기(Kup1) 또는 실제 온도 기울기보다 더 경사진 감량 기울기(Kdn1)를 채용하여, 클러치 온도를추정한다. 잠정 클러치 온도(T1z)가 고부하 온도 도메인(DT2) 내에 있다면, 제 1 실시예는 실제 온도 기울기보다 더 경사진 증분 기울기(Kup2) 또는 실제 온도 기울기보다 더 완만한 감량 기울기(Kdn2)를 채용하여, 클러치 온도를 추정한다.
도 9(c)를 참조하여, 도 6의 단계 55 및 단계 56은 증분 기울기(Kup1 또는 Kup2)에 따라 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)에 부가될 증분(ΔTup)을 계산한다. 도 6의 단계 59 및 단계 60은 감량 기울기(Kdn1 또는 Kdn2)에 따라 최종 시간의 추정 클러치 온도(T1)에서 뺄 감량(ΔTdn)을 계산한다.
차량이 모래길 또는 눈길을 주행하고, 잠정 클러치 온도(T1z)가 고부하 온도 도메인(DT2) 내에 있을 때, 제 1 실시예는 실제 온도 기울기보다 경사진 증분 기울기(Kup2)에 따라 고 클러치 온도를 추정한다. 또는, 본 실시예는 실제 온도 기울기보다 완만한 감량 기울기(Kdn2)를 채용하여, 추정된 클러치 온도의 감소를 억제한다. 이러한 방식으로, 전자 제어 클러치(10)가 최대 조건하에 구동될 때, 제 1 실시예는 실제 온도보다 더 엄격한 클러치 온도를 추정하여, 클러치(10)를 확실하게 보호한다.
차량이 정상인 길을 주행하고, 잠정 클러치 온도(T1z)가 실용 주행 온도 도메인(DT1) 내에 있을 때, 제 1 실시예는 실제 온도 기울기보다 완만한 온도 증분 계수(Kup1)를 채용하여, 추정된 클러치 온도가 실용 주행 온도 도메인(DT1)으로부터 고부하 온도 도메인(DT2)으로 연속적이도록 한다. 또는, 제 1 실시예가 실제 온도기울기보다 경사진 감량 기울기(Kdn1)를 채용하여, 추정 클러치 온도들을 정상 클러치 제어 레벨로 신속히 감소시킨다. 이들 기술로써, 제 1 실시예는 추정 클러치 온도들이 실제 클러치 온도들로부터 편향되는 것을 방지하여, 이로써 실용 주행 온도 도메인(DT1)에서도 보호 클러치 제어를 정확히 수행한다.
실용 주행 온도 도메인(DT1) 및 고부하 온도 도메인(DT2) 각각에서, 제 1 실시예는 구동 신(scene)에 따라 클러치 온도들을 적절히 추정할 수 있다.
클러치 온도 추정의 종료
제 1 실시예는 추정 제한 속도(V0)를 설정한다. 차량 속도(V)가 도 6의 단계 51 및 52(추정 종료 수단)에서 추정 제한 속도(V0) 이상인 경우, 클러치 온도(T1n)는 단계 53 내지 61에서 추정되지 않으며, 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)가 초기값(T0)으로 리셋된다. 이것은 연속적 온도 추정에 기인한 에러 축적을 방지하고, 클러치 온도 추정의 정확성을 향상시킨다.
클러치 온도 보상
이 시간의 추정된 클러치 온도(T1n)가 도 7의 클러치 보호 온도(Tp) 이상인 경우, 제 1 실시예는 보호 클러치 제어를 실행하여, 설정 시간동안 클러치(10)를 해제시킴으로써 전자 제어 클러치(10)의 온도를 감소시킨다.
제 1 실시예는 상대 클러치 슬라이드(전후 회전 속도차(ΔVω) 및 클러치 트랜즈미션 토크(TE))에 따라 클러치(10)에 인가된 입력 에너지비(E)를 계산하고, 입력 에너지(E)에 따라 클러치 온도 변화를 추정하고, 클러치 온도(T1n)를 추정한다. 도 2의 종래 기술의 경우에서, 추정 클러치 온도는 지령된 토크값이 임계값 보다 작을 때 마다 초기값으로 리셋된다. 종래 기술과는 달리, 본 발명의 제 1 실시예는 도 9(d)에 도시된 바와 같이, 입력 에너지비(E)에 응답하여 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)를 증가시키고 감소시킨다. 즉, 제 1 실시예는 실제 클러치 온도를 정확히 따르는 클러치 온도들을 추정한다.
제 1 실시예는 저비용으로 온도 센서없이 실제 클러치 온도들을 실질적으로 따르는 클러치 온도를 추정한다. 구동 조건들을 갑자기 변경시키는 환경에서도, 제 1 실시예는 클러치(10) 의 온도를 제어할 수 있다. 차량이 모래길 또는 눈길을 주행하고, 클러치가 최대 토크를 전달하도록 종종 구동될 때, 제 1 실시예는 클러치(10)의 온도를 확실히 제어할 수 있다.
제 1 실시예는, 입력 에너지비(E)가 증가/감소 임계값(E0) 보다 큰 경우, 증가된 클러치 온도를 추정하고, E가 E0보다 작은 경우 감소된 클러치 온도를 추정한다. 이러한 방식으로, 제 1 실시예는 클러치(10)의 에너지 균형을 집합적으로 취하여, 입력 에너지비(E)의 크기를 체크하고, 열플로 파동의 영향없이 클러치 온도를 추정한다.
차량이 모래길 또는 눈길을 주행하고, 잠정 클러치 온도(T1z)가 고부하 온도 도메인(DT2) 내에 있을 때, 제 1 실시예는 실제 온도 기울기 보다 경사진 증분 기울기(Kup2)를 채용하여 보다 높은 클러치 온도를 추정하고, 실제 온도 기울기보다 완만한 감량 기울기(kdn2)를 채용하여 완만히 하강하는 온도를 추정한다. 즉, 제 1 실시예는 보다 엄격한 클러치 동작 조건 하에 실제 온도보다 엄격한 클러치 온도를 추정하여, 전자 제어 클러치(10)를 확실히 보호한다.
차량이 정상 길을 주행하고 잠정 클러치 온도(T1z)가 실용 주행 온도 도메인(DT1) 내에 있을 때, 제 1 실시예는 실제 온도 기울기보다 완만한 증분 기울기(Kup1)를 채용하여, 추정된 클러치 온도가 실용 주행 온도 도메인(DT1)으로부터 고부하 온도 도메인(DT2)까지 연속적이도록 한다. 또한, 제 1 실시예는 실제 온도 기울기보다 경사진 감량 기울기(Kdn1)를 채용하여, 정상 클러치 제어 레벨을 향하여 급격히 감소하는 클러치 온도들을 추정한다. 이것은 추정된 클러치 온도들이 실제 클러치 온도들로부터 편향되는 것을 방지하고, 실용 주행 온도 도메인(DT1)에서 클러치 동작을 확실히 제어한다.
차량 속도(V)가 추정 제한 속도(V0) 보다 클 때, 제 1 실시예는 클러치 온도 추정을 종료하고, 최종 시간의 추정 클러치 온도(T1)를 초기 온도(T0)로 리셋한다. 이것은 연속 온도 추정시 에러의 축적을 방지하고, 클러치 온도 추정의 정확성을 향상시킨다.
전자 제어 클러치(10)는 전면휠에서 후면휠로 엔진 토크를 부분적으로 전달하도록 배열된 구동 클러치이다. 이 시간의 추정된 클러치 온도(T1n)는 보호 클러치 제어를 실행하는 데 사용되어, 클러치(10)의 과열을 방지한다. 온도 센서없이,제 1 실시예는 저비용으로 실제 클러치 온도들을 따르는 클러치 온도들을 추정한다. 클러치(10)가 종종 최대 토크를 전달하여도, 제 1 실시예는 클러치(10)의 온도를 확실하게 보상한다.
제 2 실시예
본 발명의 제 2 실시예에 따른 클러치 온도를 추정하는 장치 및 방법이 설명될 것이다. 제 2 실시예는 도 3의 제 1 실시예의 구조와 동일한 구조를 채용한다. 제 2 실시예에 따라, 휠 속도 센서(20 내지 23)는 각각 차량의 휠들 상에 배열된다. 좌측 및 우측 전면 휠 속도 센서(20, 21)는 좌측 및 우측 전면 휠 속도(VFL, VFR)를 제공한다. 좌측 및 우측 후면 휠 속도 센서(22, 23)는 좌측 및 우측 후면 휠 속도(VRL, VRR)를 제공한다. 제 2 실시예는 VFL 과 VFR의 평균 및 VRL 과 VRR의 평균을 계산하고, 상기 평균들에 기초하여 전자 제어 클러치(10)의 전-후 휠 속도차(회전 클러치 속도차)(ΔVω)를 계산한다. 제 2 실시예는 속도차(ΔV)를 센서(20 내지 23)의 검출 제한에 따라 설정된 최소 속도차(ΔVmin)와 비교하고, ΔVω≤ΔVmin 이면, 속도차(ΔVω)를 영으로 한다.
제 2 실시예는 도 3 내지 도 5에 도시된 제 1 실시예의 구조와 동일한 구조를 채용하고, 따라서 제 2 실시예의 구조의 상세한 설명 및 묘사는 생략한다.
클러치 온도 추정
도 10은 제 2 실시예에 따라 4륜 구동 제어기(16)에 의하여 실행되는 클러치온도 추정을 도시하는 흐름도이다.
단계 40은 전면 좌측 휠 속도 센서(20)로부터 전면 좌측 휠 속도(VFL), 전면 우측 휠 속도 센서(21)로부터 전면 우측 휠 속도(VFR), 후면 좌측 휠 속도 센서(22)로부터 후면 좌측 휠 속도(VRL), 후면 우측 휠 속도 센서(23)로부터 후면 우측 휠 속도(VRR), 및 제어기(16)에 의하여 솔레노이드(24)에 제공된 구동 전류(A)를 판독한다. 이 판독 단계는 20ms의 간격으로 실행된다.
단계 71은 VFL 및 VFR의 평균 및 VRL 및 VRR의 평균을 계산하고, 상기 평균들의 차에 따라 전자 제어 클러치(10)의 전후 휠 속도차(ΔV)를 계산한다.
단계 72는 ΔVω가 휠 속도 센서(20 내지 24)의 검출 제한에 따라 설정된 최소 속도차 ΔVmin 보다 큰 지의 여부를 체크한다. ΔVω> ΔVmin 이면, 단계 41이 실행된다. ΔVω≤ΔVmin 이면, 단계 73이 실행된다. 휠 속도 센서(20 내지 23)는 각각 예컨대, 2.7 km/h 의 검출 제한(VL)을 가진다. 이 경우에서, ΔVmin = VL/2 = 1.35 km/h 이다.
단계 73은 ΔVω= 0 으로 설정하고, 단계 41로 진행한다. 단계 41은 클러치 트랜즈미션 토크 TE[Nm]를 ΔVω[rad/s] 으로 곱함으로써 단위 입력 에너지 En[J/s]를 계산한다. 단계 73이 ΔVω= 0으로 설정하면, En = TEㆍ0 = 0 이다. 클러치 트랜즈미션 토크(TE)는 구동 전류(A)로부터 계산된다.
단계42 내지 46은 도 6의 제 1 실시예의 단계들과 동일하고, 따라서 다시 설명하지 않는다. 단계 74는 도 6의 단계 50 내지 61을 실행하여 클러치 온도(T1n)를 추정한다.
입력 에너지 계산
전후 휠 속도차(ΔVω)가 최소 속도차(ΔVmin) 보다 크다면, 도 10의 흐름도는 단계 40, 71, 72 및 41로 진행하여, 단위 입력 에너지(En)를 계산해야 할 때, 단계 71에서 계산된 ΔVω를 사용한다.
ΔVω이 ΔVmin 이하이면, 도 10의 흐름도는 단계 40, 71, 72, 73, 및 41로 진행하여, 단계 73에서 설정된 ΔVω= 0 으로써 0의 단위 입력 에너지(En)를 계산한다.
휠 속도 센서(20 내지 23)는 각각, 예컨대 자속을 검출하는 센서 본체, 및 휠과 함께 회전하고 상기 센서 본체에 의하여 검출되는 자속을 발생시키는 센서 회전자를 포함한다. 센서 본체는 검출된 자속을 정현(sinusoidal) 전압으로 변환시키고, 상기 정현 전압을 펄스로 변환시키고, 펄스를 카운트하고, 상기 펄스 카운트에 따라 휠 속도를 결정한다. 휠과 함께 돌아가는 센서 회전자의 회전 속도가 상당히 느리다면, 카운트된 펄스수는 검출 시간이 단축됨에 따라 감소된다. 이것은 휠 속도에 요동이 검출되는 것을 유발한다. 휠 속도 센서(20 내지 23)는 휠 속도 센서(20 내지 23)가 요동없이 검출할 수 있는 최소 검출 속도를 가진다. 실제 휠 속도가, 예컨대 최소 검출 속도 보다 낮은 영이라면, 최소 검출 속도는 검출된 휠속도로서 동작한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 우측 전면 휠이 로킹되고, 다른 3개의 휠이 주행하고 있다면, 실제 전후 휠 속도차(ΔVs)는 다음과 같이 영이다:
ΔVs= (VFL + VFR)/2 - (VRL + VRR)/2
= (10 + 0)/2 - (5 + 5)/2 = 0
그러나, 로킹된 우측 전면 휠이 2.7 km/h의 최소 검출 속도의 속도를 가진다는 것이 검출된다. 그 결과로서, 전후 휠 속도차(ΔVm)는 다음과 같이 계산된다:
ΔVm= (VFL + VFR)/2 - (VRL + VRR)/2
= (10 + 2.7)/2 - (5 + 5)/2 = 1.35
이 방식으로, 전후 휠 속도차(ΔVm)가 일반적으로 검출된다. 클러치(10)에 슬라이드가 존재하지 않아도, 전후 휠 속도차(ΔV)를 검출하는 다른 예는, 차량이 불규칙한 길을 주행하여 차량의 구동 시스템을 진동시킬 때이다.
속도차(ΔVm)가 클러치(10)에 실제 슬라이드가 없을 때 검출된다면, 입력 에너지비(E)로부터 추정된 클러치 온도는 실제 클러치 온도로부터 편향하도록 증가될 것이다.
이 문제점에 대처하기 위하여, 제 2 실시예는, ΔVω가 최소 속도차(ΔVmin)보다 작다면, 입력 에너지비(E)를 계산하는 데 사용되는 회전 속도차(ΔVω)를 영으로 한다. 이것은 실제 클러치 온도로부터 추정된 클러치 온도의 편차를 제거하여, 이로써 클러치 온도 추정의 정확성을 향상시킨다.
제 3 실시예
추정된 클러치 온도(T1n)가 클러치 보호 온도(Tp) 보다 크다면, 2륜 구동을 달성하기 위하여 설정된 기간동안 전자 제어 클러치(10)를 해제하는 제 1 실시예와는 달리, 제 3 실시예는 T1n ≥Tp 라면, 클러치(10)와 완전히 맞물려서 4륜 구동 상태로 클러치를 완전히 로킹한다. T1n 이 클러치 제한 온도(TC)에 도달한다면, 제 3 실시예는 클러치(10)를 해제하여 2륜 구동을 달성한다. 제 3 실시예의 구조가 제 1 실시예의 구조와 동일하고, 따라서 제 3 실시예의 구조의 상세한 설명 및 묘사는 생략한다. 제 3 실시예에 따른 제어기(16)에 의하여 실행된 입력 에너지 및 클러치 온도 추정 프로세스는 제 1 실시예의 프로세스와 동일하고, 따라서 다시 설명하지 않는다.
보호 클러치 제어
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 4륜 구동 제어기(16)에 의하여 실행된 보호 클러치 제어를 도시하는 흐름도이다. 도 12의 플로는 640ms의 간격으로 실행된다.
단계 80은 도 6의 루틴에 의하여 계산된 입력 에너지(E) 및 차량 속도(V)를판독한다.
단계 81은 차량 속도(V)가 추정 제한 속도(V0) 이상인지를 체크한다. 단계 81의 결과가 YES이면, 단계 82는 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)를 초기 온도(T0)로 설정하고, 클러치 온도 추정을 종료하고, 초기 상태로 리셋한다. 추정 제한 속도(V0)는 클러치 온도 추정이 허용되기 까지의 최대 차량 속도이다. 단계 81이 NO 이면, 단계 83이 수행된다.
단계 83은 제 1 실시예와 같이, 이 시간의 추정 클러치 온도(T1n)를 계산한다(도 6의 단계 53 내지 61).
단계 84는 T1n이 클러치 제한 온도(Tc) 이상인지를 체크한다. YES 이면, 단계 94가 실행되고, NO이면 단계 85가 실행된다.
단계 85는 T1n이 클러치 보호 온도(Tp) 이상인지를 체크한다. YES 이면, 단계 88이 실행되고, NO 이면 단계 86이 실행된다.
단계 86은 T1n이 오토 모드(정상 클러치 제어) 온도(TA) 보다 큰 지를 체크한다. YES이면, 단계 89가 실행되고, NO 이면 단계 87이 실행된다.
단계 87은 T1n이 초기 온도(T0) 보다 큰 지를 체크한다. YES 이면, 단계 92가 실행되고, NO 이면 단계 91이 실행된다.
단계 88은 4WD 토크 = 0 인지를 체크한다. 여기서, "4WD 토크" 란 전자 제어 클러치(10)를 통하여 전달된 토크이다. 4WD 토크 = 0 이면, 클러치(10)는 해제되어 토크를 전달하지 않는다. 단계 88 이 YES 이면, 단계 94가 실행되고, NO 이면 단계 90이 실행된다.
단계 89는 4WD 토크 = 0 인지를 체크한다. YES 이면, 단계 94가 실행되고, NO 이면 단계 90이 실행된다.
단계 90은 4WD 토크가 로킹되는지, 즉 클러치(10)가 완전히 맞물린 상태에서 로킹된 지를 체크한다. YES 이면, 단계 93이 실행되고, NO이면 단계 92가 실행된다.
단계 91은, 단계 87이 T1n ≤T0를 판단한 후, 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)를 초기 온도(T0)로 리셋한다.
단계 90이 4WD 토크가 로킹되지 않았다는 것을 판단하거나, 또는 단계 87이 T1n > T0를 판단하거나, 단계 91 이 T1 = T0를 설정한다면, 단계 92는 4WD 토크를 오토로 설정하여, 전자 제어 클러치(10)가, 전후 휠 속도차가 증가함에 따라 클러치(10)의 맞물림이 증가하도록 속도차 적응성 제어룰과 같은, 4륜 구동 제어 룰에 따라 정상 전후 휠 토크 배분 제어하에 가변적으로 맞물린다.
단계 88이 4WD 토크가 영이 아니라는 것을 판단하거나, 단계 90이 4WD 토크가 로킹되었다는 것을 판단한다면, 단계 93은 구동 전류(A)를 최대화시킴으로써 4WD 토크를 로킹하여, 클러치(10)가 완전히 맞물린다.
단계 84가 T1n ≥ Tc를 판단하거나, 단계 88 또는 89가 4WD 토크 = 0인 것을 판단한다면, 단계 94는 클러치(10)를 해제시키도록 구동 전류(A)를 영으로 함으로써 4WD 토크를 영으로 설정하고, 이로써 보호 클러치 제어를 실행한다.
단계 95는 알람 램프/사운드 장치(26)를 턴온시켜, 운전자에게 보호 클러치 제어 모드를 알린다.
클러치 온도 보상
전자 제어 클러치(10)의 온도 보상은 도 12 및 13을 참조하여 설명될 것이다.
(1) T1 ≥Tc의 경우
차량이 추정 제한 속도(V0) 보다 작은 차량 속도(V)로 사막길을 주행하고, 경사진 증분 기울기가 클러치 온도 추정시 포함된다고 가정한다. 도 13의 t0 과 t1 사이에서, 도 12의 흐름도는 단계 80, 81, 83, 84, 85, 86, 87, 91 및 92로 진행하고, 상기 단계 91은 최종 시간의 추정된 클러치 온도(T1)을 초기 온도(T0)로 설정하고, 상기 단계 92는 4WD 토크를 오토로 설정하여, 오토 클러치 제어(정상 클러치 제어)를 달성한다.
도 13의 t1 과 t2의 사이에서, 이 시간의 추정된 클러치 온도(T1n)는 클러치 보호온도(Tp)를 향하여 증가한다. t1 내지 t2의 기간 동안, 도 12의 흐름도는 단계 80, 81, 83, 84, 85, 86, 87, 및 92로 진행하여, 단계 92는 4WD 토크를 오토로 설정한다.
도 13의 시간(t2)에서, 추정된 클러치 온도(T1n)는 클러치 보호 온도(Tp)에 도달한다. 이후, 도 12의 흐름도는 단계 80, 81, 83, 84, 및 85로 진행한다. 단계 85는 T1n ≥Tp를 판단하고, 단계 88이 실행된다. 단계 88이 4WD 토크가 영과동일하지 않다고 판단하면, 단계 93이 실행된다. 단계 93은 4WD 토크를 오토에서 로킹으로 변화시킨다. 도 13의 t2 과 t3 사이에서, T1n ≥Tp 이고, T1n의 추정된 클러치 온도는 클러치 제한 온도(Tc)에 도달한다. t2 내지 t3의 기간 동안, 도 12의 흐름도는 단계 80, 81, 83, 84, 85, 88, 및 93 으로 진행하여, 로킹된 4WD 토크를 유지한다.
4WD 토크의 로킹은 입력 에너지 및 온도 증가 기울기를 억제한다. 이럼에도 불구하고, 추정 클러치 온도(T1n)는 도 13의 t3에서 클러치 제한 온도(Tc)에 도달한다. 이후, 도 12의 흐름도는 단계 80, 81, 83, 및 84를 따른다. 단계 84는 T1n ≥TC를 판단하고, 단계 94는 4WD 토크를 로킹에서 영으로 변화시키고, 단계 95는 알람 램프/사운드 장치(26)를 턴온시킨다.
도 13의 t3 과 t4 사이에서, T1n ≥Tp 이고, 추정된 클러치 온도(T1n)는 4WD 토크 = 0(클러치(10)가 해제된다)이므로, 감소한다. t3 에서 t4 의 이 기간 동안, 도 12의 흐름도는 단계 80, 81, 83, 84, 85, 88, 94, 및 95 로 진행하여, 4WD 토크 = 0을 유지시키고, 알람 램프/사운드 장치(26)를 턴온시킨다. 도 13의 t4 와 t5 사이에서, TA < T1n < Tp 이고, 4WD 토크 = 0 이어서, 추정된 클러치 온도(T1n)를 감소시킨다. t4 에서 t5 의 이 기간동안, 도 12의 흐름도는 단계 80, 81, 83, 84, 85, 86, 89, 94, 및 95로 진행하여, 4WD 토크 = 0 으로 유지하고, 알람 램프/사운드 장치(26)를 턴온시킨다.
도 13의 시간 t5에서, 추정된 클러치 온도(T1n)는 오토 모드 온도(TA)를 감소시킨다. 이 때, 도 12의 흐름도는 단계 80, 81, 83, 84, 85, 86, 87, 및 92로 진행하며, 단계 92는 4WD 토크를 영에서 오토로 변화시키고, 오토 4WD 토크를 유지한다.
(2) TP≤T1 ≤TC의 경우
도 13의 t0 와 t2 사이에서, 4WD 토크는 오토이다. t2에서, 추정된 클러치 온도(T1n)는 클러치 보호 온도(Tp)에 도달하고, 4WD 토크는 오토에서 로킹으로 변한다. 이들은 T1 ≥Tc의 경우에서와 동일하다.
도 13의 t2와 t6 사이에서, T1n ≥Tp 이다. 이 기간동안, 도 12의 흐름도는 단계 80, 81, 83, 84, 85, 88, 및 93 으로 진행하고, 4WD 토크 = 로킹을 유지시킨다.
4WD 토크의 로킹은 점차적으로 클러치 온도를 감소시키고, 도 13의 t6에서, 추정된 클러치 온도(T1n)는 클러치 보호 온도(Tp) 아래로 감소시킨다. 이 경우에서, 도 12의 흐름도는 단계 80, 81, 83, 84, 85, 86, 89, 및 90 으로 진행한다. 단계 90이 4WD 토크가 로킹되었다는 것을 판단하면, 단계 93은 로킹된 4WD 토크를 유지한다.
도 13의 t7에서, 추정된 클러치 온도(T1n)는 오토 모드 온도(TA)로 감소시킨다. 이 때, 도 12의 흐름도는 단계 80, 81, 83, 84, 85, 86, 87, 및 92 로 진행한다. 단계 92는 4WD 토크를 로킹에서 오토로 변화시키고, 오토 4WD 토크를 유지시킨다.
클러치 보호
제 3 실시예의 보호 클러치 제어는 클러치 보호 온도(Tp) 보다 높은 클러치 제한 온도(TC)를 채용한다. 추정된 클러치 온도(T1n)가 클러치 보호 온도(Tp)를 초과할 때, 제 3 실시예는 4WD 토크를 로킹함으로써, 즉 전자 제어 클러치(10)를 완전히 맞물린 상태로 로킹함으로써 클러치 맞물림을 강화한다. 추정된 클러치 온도(T1n)가 클러치 제한 온도(Tc)로 증가할 때, 제 3 실시예는 클러치(10)를 해제하고, 즉 4WD 토크를 영으로 한다.
제 1 실시예에 따라, 보호 클러치 제어는, 추정된 클러치 온도(T1n)가 클러치 보호 온도(Tp)를 초과하는 경우, 클러치(10)를 해제한다. 이 경우에서, 차량은 도 13의 t2에서 2륜 구동 상태에 있어서, 높은 구동 성능 및 터닝 안전성을 구현하는 4륜 구동 상태의 거리 및 시간을 단축시킨다.
제 1 실시예와는 달리, 제 3 실시예는, 추정된 클러치 온도(T1n)가 급격히 증가하여 클러치 보호 온도(Tp)를 초과하는 경우, 클러치 맞물림을 강화한다. 클러치 맞물림의 강화는 전후 클러치 속도차를 감소시키고, 추정된 클러치 온도(T1n)의 온도 증가 기울기를 보다 완만하게 하여, 도 13의 t3에서 보호 클러치 제어가 개시될 때 까지 4륜 구동 상태를 안정화한다.
추정된 클러치 온도(T1n)가 클러치 제한 온도(Tc)에 도달할 때, 제 3 실시예는 제 1 실시예와 같이, 보호 클러치 제어를 실행하여 클러치(10)를 해제시킨다. 이것은 클러치(10)가 클러치 제한 온도(TC) 이상으로 가열되는 것을 방지한다.
4WD 토크의 로킹의 제 1 보호 클러치 제어는 추정된 클러치 온도(T1n)의 증가를 억제할 수도 있으며, 추정된 클러치 온도(T1n)가 클러치 제한 온도(TC)에 도달하는 것을 방지한다. 추정된 클러치 온도(T1n)가 연속적으로 클러치 제한 온도(TC) 보다 작으면, 4륜 구동 상태는 도 13의 t2 내지 t7의 기간과 같이 유지된다.
오토 모드의 재개
제 3 실시예는 클러치 보호 온도(Tp) 보다 낮은 오토 모드 온도(TA)를 설정한다. 추정된 클러치 온도(T1n)가 클러치 보호 온도(Tp)를 초과하는 경우, 제 3 실시예는 클러치 맞물림를 강화한다(도 13 에서 T1n < Tc). 추정된 클러치 온도(T1n)가 클러치 제한 온도(TC)에 도달한다면, 제 3 실시예는 클러치(10)를 해제한다(도 13의 T1n ≥TC). 추정된 클러치 온도(T1n)가 오토 모드 온도(TA)로 감소되는 경우, 제 3 실시예는 보호 클러치 제어 모드에서 정상 오토 클러치 제어 모드로 변한다.
보호 클러치 제어 모드가 실행되고 있고, 추정된 클러치 온도(T1n)가 클러치 보호 온도(Tp) 보다 낮은 오토 모드 온도(TA)로 감소되는 경우, 제 3 실시예는 오토 클러치 제어 모드를 개시한다. 오토 클러치 제어 모드의 개시 타이밍은, 보호 클러치 제어 모드가 TA와 Tp 간의 차이로 인하여 신속히 재개되지 않을 것이므로, 적절하다. 제 3 실시예는 추정된 클러치 온도(T1n)가 클러치 보호 온도(Tp) 보다 작은 경우, 오토 클러치 제어 모드를 안정화한다.
다른 실시예들
제 1 내지 제 3 실시예 중 임의의 실시예의 전자 제어 클러치(10)는 4륜 구동에 기초하여 전후 휠 토크 배분을 달성한다. 본 발명은 또한 후면 휠 구동에 기초하여 전후 휠 토크 배분을 달성하는 전자 제어 클러치에 적용가능하다. 본 발명은 또한, 각각 전면 및 후면 휠 구동 시스템용으로 배열된 전자 제어 클러치에도 적용가능하다. 본 발명은 또한, 좌측 및 우측 구동 휠들 간에 배열된 전자 제어 차동 제한 클러치에도 적용가능하다.
제 1 내지 제 3 실시예 중 임의의 실시예의 전자 제어 클러치(10)가 전자기 솔레노이드에 의하여 동작되는 제어 클러치, 및 캠 메카니즘에 의하여 증폭된 토크에 의하여 맞물리는 메인 클러치를 채용하여도, 본 발명은 또한, 예컨대 일본 공개 특허 공보 제 04-103433호에 개시된 수압으로 제어되는 복수의 디스크 클러치에도 적용가능하다.
본 발명이 차량 속도가 추정 제한 속도보다 큰 경우 클러치 온도 추정을 종종료하고, 초기 상태를 재저장하여도, 본 발명은 클러치 온도 추정을 종료하고, 타이머가 설정 시간을 카운트한 후 초기 상태를 재저장하는 타이머 관리를 채용할 수도 있다.
제 1 내지 제 3 실시예가 고정된 증가/감소 임계값(E0)을 채용하여도, 본 발명은 열 방사를 촉진하는 저온 대기에서 높은 증가/감소 임계값을 채용할 수도 있다. 이러한 방식으로, 본 발명은, 예컨대 대기 온도 센서에 의하여 제공된 대기 온도에 따라 가변적인 증가/감소 임계값을 채용할 수도 있다. 부가하여, 본 발명은 대기 온도에 따라 가변적인 초기 온도를 채용할 수도 있다.
제 2 실시예가 최소 속도차(ΔVmin)를 채용하여도, 본 발명은 휠 속도가 휠 속도 센서의 검출 제한 보다 작은 경우, 휠에 부착된 휠 속도 센서에 의하여 제공된 휠 속도를 영으로 할 수도 있어서, 제 2 실시예와 같은 동일한 효과를 달성한다.
본 출원은 35USC §119 하에, 2000년 9월 19일 출원된 일본 특허 출원 제 2000-282896 호, 2001년 1월 30일 출원된 제 2001-21320 호, 및 2001년 1월 30일 출원된 제 2001-021321 호로의 우선권의 이익을 주장하며, 여기서 그 전체 내용이 참조용으로 사용된다. 본 발명이 본 발명의 특정 실시예를 참조하여 상술되었지만, 본 발명은 상술된 실시예에 한정되지 않는다. 상술된 실시예의 수정 및 변경이 본 교훈의 관점에서 당업자에게 행해질 것이다. 본 발명의 범위는 다음의 청구항을 참조하여 정의된다.

Claims (13)

  1. 슬라이드 맞물림을 포함하는 맞물림이 제어가능한 구동 클러치의 온도를 추정하는 장치로서,
    상기 구동 클러치의 입력과 출력 샤프트들 간의 회전 속도차를 검출하는 클러치 속도차 검출기;
    상기 구동 클러치를 통하여 전달된 토크를 추정하는 토크 추정기;
    상기 검출된 회전 속도차 및 상기 추정된 토크에 따라 상기 구동 클러치에 인가된 에너지를 계산하는 에너지 계산기;
    상기 계산된 에너지에 기초하여 클러치 온도 변화를 추정하고, 상기 추정된 클러치 온도 변화에 기초하여 클러치 온도를 추정하는 온도 추정기; 및
    상기 계산된 에너지가 기준 에너지 레벨 이상인지의 여부를 판단하는 판단 유닛을 구비하고,
    상기 계산된 에너지가 상기 기준 에너지 레벨 이상인 것으로 판단하는 경우에 상기 온도 추정기가 상기 추정된 클러치 온도를 증분만큼 증가시키고, 상기 계산된 에너지가 상기 기준 에너지 레벨 미만인 것으로 판단된 경우에 상기 온도 추정기는 상기 추정된 클러치 온도를 감량만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 기준 에너지 레벨은 상기 구동 클러치가 실질적으로일정 온도를 유지하는 에너지 레벨에 대응하는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 증분은 상기 계산된 에너지와 상기 기준 에너지 레벨 간의 차이에 비례하여 설정되고, 상기 감량은 소정값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 추정된 클러치 온도가 실용 주행 온도 도메인 내에 있는 경우에, 실제 온도 증분 기울기보다 완만한 온도 증분 기울기, 및 실제 온도 감량 기울기보다 경사진 온도 감량 기울기를 설정하고, 상기 추정된 클러치 온도가 고부하 온도 도메인 내에 있는 경우에, 실제 온도 증분 기울기보다 경사진 온도 증분 기울기, 및 실제 온도 감량 기울기보다 완만한 온도 감량 기울기를 설정하는 온도 기울기 설정기를 더 구비하고,
    상기 설정 온도 증분 기울기는 상기 증분을 결정하는 데 사용되고, 상기 설정 온도 감량 기울기는 상기 감량을 결정하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    차량 속도를 검출하는 차량 속도 검출기; 및
    추정 종료기를 더 구비하고,
    상기 검출된 차량 속도가 기준 속도 이상인 경우, 상기 추정 종료기는 클러치 온도를 추정하는 상기 온도 추정기를 종료시키고, 초기 상태를 재저장하는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    클러치 제어기를 더 구비하고,
    상기 구동 클러치는 전면 및 후면 휠들 중의 엔진 토크를 배분하도록 배열되고, 상기 추정된 클러치 온도는 상기 구동 클러치의 과열을 방지하기 위하여 보호 클러치 제어를 개시하기 위한 데이터로서 사용되고,
    상기 클러치 제어기는, 상기 추정된 클러치 온도가 클러치 보호 온도 이상인 경우에 상기 구동 클러치의 상기 온도를 감소시키도록 동작하는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 클러치 제어기는 상기 클러치 보호 온도 보다 높은 클러치 제한 온도를 설정하고,
    상기 클러치 제어기는, 상기 추정된 클러치 온도가 상기 클러치 보호 온도 이상인 경우에 상기 구동 클러치의 맞물림을 강화하고, 상기 추정된 클러치 온도가 상기 클러치 제한 온도 이상인 경우에 상기 구동 클러치를 해제하는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    정상 클러치 제어는 상기 추정된 클러치 온도가 상기 클러치 보호 온도에 도달할 때 까지 수행되고, 상기 클러치 보호 온도보다 낮은 정상 클러치 온도가 상기 정상 클러치 제어용으로 설정되고,
    상기 장치는 정상 클러치 제어 재개 메카니즘을 더 구비하고,
    상기 장치는, 상기 추정된 클러치 온도가 상기 클러치 보호 온도 이상인 경우에 상기 구동 클러치의 맞물림을 강화하고, 상기 추정된 클러치 온도가 상기 클러치 제한 온도 이상인 경우에 상기 구동 클러치를 해제하고, 상기 추정된 클러치 온도가 상기 정상 제어 온도 이하인 경우에 상기 보호 클러치 제어를 상기 정상 클러치 제어로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 클러치 속도차 검출기는 좌우 전면 휠 속도 센서들에 의하여 제공된 전면 휠 속도들의 평균과 좌우 후면 휠 속도 센서들에 의하여 제공된 후면 휠 속도들의 평균 간의 차이에 따라 상기 구동 클러치의 입력과 출력 샤프트들 간의 회전 속도차를 검출하고,
    상기 에너지 계산기는, 상기 검출된 회전 속도차를 상기 휠 속도 센서들의 검출 제한에 따라 설정된 최소차와 비교하여, 상기 검출된 회전 속도차가 상기 최소차 보다 큰 경우에 상기 검출된 회전 속도차에 따라 상기 구동 클러치에 인가된에너지를 계산하고, 상기 검출된 회전 속도차가 상기 최소차 이하인 경우에 상기 검출된 회전 속도차를 영으로 하여 상기 구동 클러치에 인가된 에너지를 계산하는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 장치.
  10. 슬라이드 맞물림을 포함하는 맞물림이 제어가능한 구동 클러치의 온도를 추정하는 장치로서,
    상기 구동 클러치의 입력과 출력 샤프트들 간의 회전 속도차를 검출하는 클러치 속도차 검출 수단;
    상기 구동 클러치를 통하여 전달된 토크를 추정하는 토크 추정 수단;
    상기 검출된 회전 속도차 및 추정된 토크에 따라 상기 구동 클러치에 인가된 에너지를 계산하는 에너지 계산 수단;
    상기 계산된 에너지를 기초로 하여 클러치 온도 변화를 추정하고, 상기 추정된 클러치 온도 변화를 기초로 하여 클러치 온도를 추정하는 온도 추정 수단; 및
    상기 계산된 에너지가 기준 에너지 레벨 이상인지의 여부를 판정하는 판정 수단을 구비하고,
    상기 계산된 에너지가 상기 기준 에너지 레벨 이상인 것으로 판정되는 경우에 상기 온도 추정 수단은 상기 추정된 클러치 온도를 증분만큼 증가시키고, 상기 계산된 에너지가 상기 기준 에너지 레벨 미만인 것으로 판정되는 경우에 상기 온도 추정 수단은 상기 추정된 클러치 온도를 감량만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 장치.
  11. 슬라이드 맞물림을 포함하는 맞물림이 제어가능한 구동 클러치의 온도를 추정하는 방법으로서,
    상기 구동 클러치의 입력과 출력 샤프트들 간의 회전 속도차를 검출하는 단계;
    상기 구동 클러치를 통하여 전달된 토크를 추정하는 단계;
    상기 검출된 회전 속도차 및 추정된 토크에 따라 상기 구동 클러치에 인가된 에너지를 계산하는 단계;
    상기 계산된 에너지를 기초로 하여 클러치 온도 변화를 추정하고, 상기 추정된 클러치 온도 변화를 기초로 하여 클러치 온도를 추정하는 단계; 및
    상기 계산된 에너지가 기준 에너지 레벨 이상인지의 여부를 판정하는 단계를 구비하고,
    상기 계산된 에너지가 상기 기준 에너지 레벨 이상인 것으로 판정되는 경우에 상기 클러치 온도 추정 동작은 상기 추정된 클러치 온도를 증분만큼 증가시키고, 상기 계산된 에너지가 상기 기준 에너지 레벨 미만인 것으로 판정되는 경우에 상기 클러치 온도 추정 동작은 상기 추정된 클러치 온도를 감량만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 기준 에너지 레벨은 상기 구동 클러치가 실질적으로 일정 온도를 유지하는 에너지 레벨에 대응하는 것을 특징으로 하는 클러치 온도추정 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 클러치 온도 추정 동작은, 상기 추정된 클러치 온도가 실용 주행 온도 도메인 내에 있는 경우에, 실제 온도 증분 기울기보다 완만한 온도 증분 기울기, 및 실제 온도 감량 기울기보다 경사진 온도 감량 기울기를 설정하고, 상기 추정된 클러치 온도가 고부하 온도 도메인 내에 있는 경우에, 실제 온도 증분 기울기보다 경사진 온도 증분 기울기, 및 실제 온도 감량 기울기보다 완만한 온도 감량 기울기를 설정하고,
    상기 설정 온도 증분 기울기는 상기 증분을 결정하는 데 사용되고, 상기 설정 온도 감량 기울기는 상기 감량을 결정하는 데 사용되는 것을 특징으로 하는 클러치 온도 추정 방법.
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