KR100906905B1 - 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클러치의 노화에 따른 마찰계수 특성을 보정할 수 있는 학습 제어와, 리턴스프링의 반발력 변화에 따른 간극(clearance) 학습 제어를 통해, 클러치의 정확한 동작 제어를 실현할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 차량의 출발전 학습 진입조건에 따라 클러치 학습 제어가 시작되는 단계와; 변속단 중립상태에서, 엔진과 모터의 속도 차이를 일정한 RPM으로 유지시키는 델타 RPM 안정화 단계와; 상기 델타 RPM 안정화 후, 클러치 작동유압을 보정하기 위한 간극 학습 제어가 이루어지는 단계와; 상기 간극 학습후, 클러치 작동유압을 일정한 수준으로 고정시키고, 유지되는 동시에 상기 델타 RPM을 안정화시키는 단계와; 상기 델타 RPM 안정화 후, 클러치 마찰계수를 보정하기 위한 마찰계수 학습제어가 이루어지는 단계와; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법을 제공한다.

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Description

하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법{Method for conrolling clutch of HEV}

본 발명은 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클러치의 노화에 따른 마찰계수 특성을 보정할 수 있는 학습 제어와, 리턴스프링의 반발력 변화에 따른 간극(clearance) 학습 제어를 통해, 클러치의 정확한 동작 제어를 실현할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법에 관한 것이다.

하이브리드 차량은 엔진 뿐만 아니라 모터 구동원을 보조 동력원으로 채택하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 미래형 차량으로서, 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이 엔진(10), 모터(20), 자동변속기(30)가 일렬로 배열되는 레이아웃을 갖는다.

즉, 엔진(10)과 모터(20), 그리고 자동변속기(30)가 직결되어 있고, 엔진(10)과 모터(20)는 엔진 클러치(50)로 동력 전달 가능하게 연결되어 있으며, 엔 진(10)에는 ISG(40: Integrated Startor & Generator)가 장착되어 있다.

상기 모터(20)의 역할은 초기 출발시 차량의 출발을 도모하며, 차량이 일정속도를 갖게 되면 상기 제너레이터, 즉 ISG(40)가 엔진(10)을 시동하여 엔진(10)의 출력과 모터(20)의 출력을 동시에 이용할 수 있게 된다.

다시 말해서, 상기 하이브리드 차량은 상기 모터(20)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV(electric vehicle)모드와, 엔진(10)의 회전력을 주동력으로 하면서 상기 모터(20)의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 HEV(hybrid electric vehicle)모드와, 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 차량의 제동 및 관성 에너지를 상기 모터에서 발전을 통하여 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동(RB: Regenerative Braking)모드 등의 주행모드로 주행이 이루어지며, 상기 ISG(40)에 의한 엔진(10) 시동으로 EV에서 HEV 모드로의 모드 변환이 이루어진다.

이와 같이 엔진 클러치에 의해 동력이 전달되는 하이브리드 시스템에 있어서, 클러치의 정확한 제어는 하이브리드 차량의 운전성과 동력 성능을 크게 좌우하다 할 것이다.

특히, 클러치의 마찰 특성은 마찰판의 온도, 상대 속도 등에 의해 다른 값을 가지고, 클러치의 노화로 인해 열화나 마모가 될 수 있으므로, 이에 대한 보정이 필요하다.

또한, 클러치의 작동 즉, 클러치의 결합/단락(Open/Close)이 반복되는 경우히스테리시스(hysteresis) 현상이 나타나고, 특히 클러치에 일정 압력이 가해지더라도 리턴스프링의 힘보다 작은 경우 축력이 발생하지 않으며, 리턴스프링의 반발 력은 온도, 사용기간 등에 의해 변화될 수 있다.

따라서, 위와 같은 클러치의 가변적인 요소를 감안하여, 클러치의 정확한 제어를 위한 클러치 특성의 정확한 학습이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 마찰계수 학습을 통해 클러치의 노화에 따라 변화된 마찰계수를 보정할 수 있고, 리턴스프링의 반발력 변화에 따른 간극(clearance) 학습을 통해 클러치의 토크 전달을 위한 유압력을 보정할 수 있도록 함으로써, 클러치의 전달 토크에 대한 정확한 평가가 가능하고 추가적인 절차없이 클러치의 정확한 동작 제어를 실현할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 차량의 출발전 학습 진입조건을 충족하면 클러치 학습 제어가 시작되는 단계와; 변속단 중립상태에서, 엔진과 모터의 속도 차이를 일정한 RPM으로 유지시키는 델타 RPM 안정화 단계와; 상기 델타 RPM 안정화 후, 클러치 작동유압을 보정하기 위한 간극 학습 제어가 이루어지는 단계와; 상기 간극 학습후, 클러치 작동유압을 일정한 수준으로 고정시키고, 유지되는 동시에 상기 델타 RPM을 안정화시키는 단계와; 상기 델타 RPM 안정화 후, 클러 치 마찰계수를 보정하기 위한 마찰계수 학습제어가 이루어지는 단계와; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법을 제공한다.

바람직한 일 구현예로서, 상기 학습 진입조건은 앤드(AND) 조건으로서 이그니션 키 시동 온 상태, 변속단 = D, 차속 = 0, 엔진 웜업을 위한 아이들 상태를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 간극 학습 제어는: 클러치의 작동유압을 일정한 기울기로 증가시키는 과정과; 클러치의 작동유압이 리턴스프링의 반발력을 넘어서면서 현재의 모터토크와 임계토크가 같아지는 시점을 판정하는 과정과; 현재의 모터토크와 임계토크가 같아지는 시점에서의 클러치 작동유압(데드존 유압)이 제어부에 새롭게 갱신 저장되는 과정; 으로 진행되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 마찰계수 학습 제어는: 현재 클러치 마찰계수를 구하는 과정과; 현재 클러치 마찰계수를 이전 마찰계수와 비교하여 그 차이값이 임계값보다 크면, 현재 클러치 마찰계수가 제어부에 새롭게 갱신 저장되는 과정; 으로 진행되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 현재 클러치 마찰계수는 {현재 클러치 마찰계수= 현재 모터토크/[(현재 클러치 작동유압-데드존 유압)×클러치 파라미터]}를 통해 구해지고, 클러치 파라미터는 클러치 피스톤 넓이, 클러치 유효반경, 클러치 마찰판 갯수로 정해진 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 간극 학습 제어를 통해 모터토크와 임계토크가 같아지는 시점에서의 데드존 유압을 클러치가 붙을 수 있는 면압으로 정하고, 또한 마찰계수 학습 제어를 통해 클러치 마찰계수를 신속하게 보정해줌으로써, 결국 클러치의 정확한 작동 제어가 이루어져 엔진 토크의 정확한 전달, 운전성 및 동력 성능 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 간극 학습 제어 및 마찰계수 학습 제어는 로직적 구현으로 하드웨어적인 비용이 들지 않는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

하이브리드 차량에 있어서, 엔진 클러치에 의하여 동력이 전달되므로 클러치의 정확한 작동 제어는 운전성 및 동력 성능을 좌우하게 된다.

그러나, 상기 클러치의 노화로 인해 열화나 마모가 발생할 수 있고, 또한 클러치의 리턴스프링 반발력은 온도, 사용기간 등에 의해 변화할 수 있기 때문에, 상기 클러치에 일정 유압력이 가해질 때, 이 유압력이 클러치의 리턴스프링의 힘보다 작은 경우에는 축력이 발생하지 않을 수 있다.

이에, 본 발명은 클러치의 노화에 의한 열화 및 마모를 고려하여 클러치의 마찰계수 특성을 보정할 수 있는 마찰계수 학습 알고리즘과, 리턴스프링의 반발력 변화에 대한 간극 학습 알고리즘을 제공하고자 한 것이다.

본 발명의 이해를 돕기 위하여, 간극 학습 제어 및 마찰 제어 학습의 필요성을 살펴보면 다음과 같다.

클러치에 일정 유압 이하를 가할때 까지는 클러치가 리턴스프링을 미는 데에만 힘을 쓰므로, 클러치면이 접촉되지 않아 토크가 전달되지 않고, 또한 상기 클러치가 토크를 전달하기 직전인 리턴 스프링의 반발력 만큼의 압력(dead zone)을 학습하더라도, 클러치 작동유압은 클러치 면의 마모 및 리턴 스프링의 내구에 의해 값이 또 변할 수 있다.

이때, 상기 데드존 유압값이 잘못되어 실제보다 큰 값으로 설정될 경우, 데드존 유압을 인가하면 불필요하게 클러치 축력이 전달되어 쇼크(shock)를 일으킬 수 있으며, 반대로 실제보다 작은 값으로 설정될 경우 클러치 축력을 맞추기 위해 유압을 크게 인가하면 에러가 발생하여 차량 발진 지연문제가 생길 수 있다.

따라서, 데드 존(Dead Zone) 유압값을 정확히 학습하여, 클러치 유효 제어 유압을 결정하도록 하는 것이 중요하다.

상기 마찰계수 학습 제어에 있어서, 마찰계수는 클러치 마찰면의 중요한 파라미터이며, 이 값의 정확성에 의해 클러치의 전달 토크를 추정할 수 있으므로, 마찬가지로 주기적인 학습을 통해 변화를 보정하는 것이 필요하다.

여기서, 본 발명의 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법을 설명하는 순서도이고, 도 3은 그 시퀀스 선도이다.

먼저, 차량의 출발전 학습 진입조건을 충족시키면 클러치 학습 제어가 시작된다.

이때, 상기 학습 진입조건은 이그니션 키 시동 온 상태, 변속단 = D, 차속 = 0, 엔진 웜업을 위한 아이들 상태를 앤드(AND) 조건으로 충족해야 한다.

다음으로, 변속단 중립 요청에 따라, 변속단이 중립(N)상태가 되도록 하고, 엔진과 모터의 속도 차이(We-Wm)를 일정한 RPM으로 유지되도록 하는 델타 RPM(We-Wm) 안정화 단계가 진행된다.

즉, 엔진 및 모터 속도에 대한 피드백 제어를 통해 엔진과 모터 속도 차이가 일정한 RPM으로 유지되도록 하는 델타 RPM(We-Wm) 안정화 단계가 진행된다.

여기서, 상기 델타 RPM 안정화 후, 클러치 작동유압을 보정하기 위한 간극 학습 제어가 이루어진다.

상기 간극 학습 제어 과정을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 델타 RPM 안정화 후, 클러치의 작동유압을 일정한 기울기로 서서히 증가시킨다.

다음으로, 상기 클러치의 작동유압이 리턴스프링의 반발력(클러치를 본래의 위치로 되돌리려는 힘)을 넘어서는 힘으로 제공되는 경우, 현재의 모터토크와 임계토크가 같아지는 시점을 판정한다.

보다 상세하게는, 클러치의 작동유압이 일정한 기울기로 서서히 증가하더라 도, 클러치의 작동유압이 리턴스프링의 반발력을 넘어서는 힘 이하이면, 클러치 면이 붙지 않아 모터토크의 변화는 없지만, 상기 클러치의 작동유압이 리턴스프링의 반발력을 넘어서 클러치 면이 붙게 되면, 모터토크가 증가하게 된다.

이에, 상기 클러치의 작동유압이 리턴스프링의 반발력을 넘어서는 압력으로 제공될 때, 현재 모터토크와 임계토크가 같아지는 시점에서의 클러치 작동유압 즉, 데드존 유압으로 정하고, 이 데드존 유압이 제어부에 새롭게 갱신 저장되도록 한다.

이러한 상기 간극 학습후, 클러치 작동유압이 상승되지만, 다시 클러치 작동유압을 일정한 수준으로 고정시키고, 동시에 엔진과 모터 속도 차이가 일정한 RPM으로 유지되도록 하는 델타 RPM(We-Wm) 안정화 단계가 지속적으로 진행된다.

이렇게 상기 델타 RPM 안정화 후, 클러치 마찰계수를 보정하기 위한 마찰계수 학습제어가 진행되며, 그 구체적인 제어 방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 현재 클러치 마찰계수를 구한다.

즉, {현재 클러치 마찰계수= 현재 모터토크/[(현재 클러치 작동유압-데드존 유압)×클러치 파라미터]}의 수식를 통해 현대 클러치 마찰계수가 구해지며, 상기 클러치 파라미터는 클러치 피스톤 넓이, 클러치 유효반경, 클러치 마찰판 갯수로 정해진다.

이렇게 현재 클러치 마찰계수가 구해지면, 그 구해진 값을 이전 마찰계수와 비교한다.

이에, 현재 클러치 마찰계수와 이전 마찰계수의 차이값이 임계값보다 크면, 현재 클러치 마찰계수가 제어부에 새롭게 갱신 저장되도록 한다.

이와 같이, 간극 학습 제어를 통해 모터토크와 임계토크가 같아지는 시점에서의 클러치 작동유압인 데드존 유압을 클러치가 붙을 수 있는 면압으로 정하고, 또한 마찰계수 학습 제어를 통해 클러치 마찰계수를 보정해줌으로써, 결국 클러치의 정확한 작동 제어가 이루어져 엔진 토크의 정확한 전달, 운전성 및 동력 성능 향상을 기할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 클러치 학습 제어 방법은 도 1의 도시된 하이브리드 차량 구조 뿐만아니라, 어떠한 배열 구성을 갖는 어떠한 하이브리드 차량에도 적용 가능함은 물론이다.

도 1은 하이브리드 차량의 구성을 설명하는 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법을 설명하는 순서도,

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법을 설명하는 시퀀스 선도,

도 4는 마찰계수 학습 제어를 설명하는 그래프,

도 5는 간극 학습 제어를 설명하는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 엔진 20 : 모터

30 : 자동변속기 40 : ISG

50 : 클러치

Claims (5)

1. 차량의 출발전 학습 진입조건이 충족되면 클러치 학습 제어가 시작되는 단계와;

   변속단 중립상태에서, 엔진과 모터의 속도 차이를 일정한 RPM으로 유지시키는 델타 RPM 안정화 단계와;

   상기 클러치 작동유압을 보정하기 위한 간극 학습 제어가 이루어지는 단계와;

   상기 간극 학습 제어후, 클러치 작동유압을 일정한 수준으로 고정시키는 동시에 상기 델타 RPM을 지속적으로 안정화시키는 단계와;

   상기 클러치 마찰계수를 보정하기 위한 마찰계수 학습제어가 이루어지는 단계와;

   상기 간극 학습 제어에 따라 보정된 클러치 작동유압과, 상기 마찰계수 학습 제어에 따라 보정된 클러치 마찰계수로 제어부의 데이터 변환이 이루어지는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 학습 진입조건은 앤드(AND) 조건으로서 이그니션 키 시동 온 상태, 변속단 = D, 차속 = 0, 엔진 웜업을 위한 아이들 상태를 포함하는 것을 특징으로 하 는 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 간극 학습 제어는:

   상기 클러치의 작동유압을 일정한 기울기로 증가시키는 과정과;

   상기 클러치의 작동유압이 리턴스프링의 반발력을 넘어서면서 현재의 모터토크와 임계토크가 같아지는 시점을 판정하는 과정과;

   현재의 모터토크와 임계토크가 같아지는 시점에서의 클러치 작동유압(데드존 유압)이 제어부에 새롭게 갱신 저장되는 과정;

   으로 진행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 마찰계수 학습 제어는:

   현재 클러치 마찰계수를 구하는 과정과;

   현재 클러치 마찰계수를 이전 마찰계수와 비교하여 그 차이값이 임계값보다 크면, 현재 클러치 마찰계수가 제어부에 새롭게 갱신 저장되는 과정;

   으로 진행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방 법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 현재 클러치 마찰계수는,

   {현재 클러치 마찰계수= 현재 모터토크/[(현재 클러치 작동유압-데드존 유압)×클러치 파라미터]}를 통해 구해지고,

   상기 클러치 파라미터는 클러치 피스톤 넓이, 클러치 유효반경, 클러치 마찰판 갯수로 정해진 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 학습 제어 방법.

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