KR101745266B1

KR101745266B1 - 차량의 후방밀림방지 제어방법

Info

Publication number: KR101745266B1
Application number: KR1020160062257A
Authority: KR
Inventors: 김진성
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2017-06-08

Abstract

본 발명 차량의 후방밀림방지 제어방법은 차량의 종가속도센서 출력값을 이용하여 클러치에서의 부하토크를 산출하는 제1토크산출단계와; 엔진각속도와 엔진토크를 입력 받아 클러치토크를 예측하는 클러치토크 추정기로부터 클러치토크 추정값을 산출하는 제2토크산출단계와; 상기 제1토크산출단계의 부하토크와 상기 제2토크산출단계의 클러치토크 추정값의 차이로 차량의 정적부하 예측값을 구하는 정적부하산출단계와; 상기 정적부하산출단계의 정적부하 예측값에 따른 차량의 크립 시작 시 클러치토크 변화량의 맵으로부터 상기 정적부하 예측값에 상응하는 상기 클러치토크 변화량을 산출하는 토크변화량산출단계와; 상기 토크변화량산출단계의 클러치토크 변화량을 이전 클러치토크에 추가하여 클러치 제어에 사용할 최종클러치토크를 산출하는 최종토크산출단계와; 상기 최종토크산출단계에서 산출된 최종클러치토크로 상기 클러치를 제어하는 클러치제어단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 후방밀림방지 제어방법{VEHICLE CONTROL METHOD FOR PREVENTING OF ROLLING BACK ON A HILL}

본 발명은 차량의 후방밀림방지 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건식클러치를 사용하는 AMT(Automated Manual Transmission)나 DCT(Dual Clutch Transmission) 등의 차량이 등판로에서 정차 후 출발 시 후방으로 밀리는 현상을 방지하는 기술에 관한 것이다.

건식클러치를 사용하는 AMT나 DCT시스템의 경우, 토크컨버터와 같은 댐핑요소가 없어서, 상기 건식클러치를 빠르게 접속시키는 경우에는 충격이 발생하여 그 제어가 비교적 까다로우며, 내구성 및 특성 안정화를 위해 상기 건식클러치는 상시 슬립시킬 수 없기 때문에 등판로 정차 후 출발 시 후방으로 밀림이 발생할 위험이 상존한다.

종래 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 HAC(Hill Assistance Control)장치가 탑재되어, 등판로 정차 후 출발 시 자동적으로 브레이크를 작동시켜 후방밀림을 방지할 수 있도록 하고 있으나, HAC 시스템의 특성에 따라 차량이 완전히 정지하여 일정시간이 지나거나, 4~5% 이상의 구배에서만 작동하도록 되어 있어서, 상기와 같은 HAC 작동조건에 부합하지 않는 경우에는 HAC가 작동하지 않아서 차량의 후방밀림이 발생하는 경우가 있다.

상기와 같은 경우에도 차량의 후방밀림을 방지하기 위해서는, 등판로의 구배에 따라 상기 건식클러치(이하 단순히 "클러치"로 칭하기로 한다)를 신속하고 적절하게 접속시켜야 하는데, 차량에 구비된 종가속도센서만으로는 차량의 감속, 정차, 출발, 가속 등과 같은 과도 구간에서 정확한 구배의 판단이 어렵고, 또한 구배의 변화에 대해 클러치의 전달토크를 어떻게 제어해야 하는지 알기 어렵고, 그에 따라 잘못된 클러치 제어가 이루어지게 되면 충격이 발생하는 등의 문제가 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 1020140010319 A KR 1020150069400 A KR 1020150059926 A

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, HAC 등과 같은 장치가 작동하지 못하는 상황에서도, 등판로의 구배 상황에 따라 적절한 클러치제어를 통해 건식클러치를 사용하는 AMT나 DCT 탑재 차량이 등판로에서 후방으로 밀림이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 차량의 후방밀림방지 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 후방밀림방지 제어방법은

차량의 종가속도센서 출력값을 이용하여 클러치에서의 부하토크를 산출하는 제1토크산출단계와;

엔진각속도와 엔진토크를 입력 받아 클러치토크를 예측하는 클러치토크 추정기로부터 클러치토크 추정값을 산출하는 제2토크산출단계와;

상기 제1토크산출단계의 부하토크와 상기 제2토크산출단계의 클러치토크 추정값의 차이로 차량의 정적부하 예측값을 구하는 정적부하산출단계와;

상기 정적부하산출단계의 정적부하 예측값에 따른 차량의 크립 시작 시 클러치토크 변화량의 맵으로부터 상기 정적부하 예측값에 상응하는 상기 클러치토크 변화량을 산출하는 토크변화량산출단계와;

상기 토크변화량산출단계의 클러치토크 변화량을 이전 클러치토크에 추가하여 클러치 제어에 사용할 최종클러치토크를 산출하는 최종토크산출단계와;

상기 최종토크산출단계에서 산출된 최종클러치토크로 상기 클러치를 제어하는 클러치제어단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1토크산출단계에서는 상기 종가속도센서 출력값에, 차량의 질량과 타이어 동반경을 곱하고, 총기어비로 나누어 상기 클러치에서의 부하토크를 산출할 수 있다.

상기 토크변화량산출단계에서의 상기 정적부하 예측값에 따른 크립 시작 시 클러치토크 변화량의 맵은 상기 정적부하 예측값이 클수록 상기 크립 시작 시 클러치토크 변화량이 큰 값을 가지도록 설정될 수 있다.

상기 클러치제어단계는 운전자의 브레이크페달 해제가 감지되면, 상기 최종토크산출단계에서 산출된 최종클러치토크에 의해 수행이 개시되도록 할 수 있다.

본 발명은 HAC 등과 같은 장치가 작동하지 못하는 상황에서도, 등판로의 구배 상황에 따라 적절한 클러치제어를 통해 건식클러치를 사용하는 AMT나 DCT 탑재 차량이 등판로에서 후방으로 밀림이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하여, 차량의 상품성을 향상시킨다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 후방밀림방지 제어방법을 설명한 블록도,
도 2는 본 발명에 사용되는 종가속도센서의 신호를 설명한 도면,
도 3은 본 발명에 사용될 수 있는 클러치토크 추정기를 설명한 도면,
도 4는 본 발명의 정적부하 예측값에 대한 크립 시작 시 클러치토크 변화량의 맵을 표현한 그래프,
도 5는 평지에 정차하였다가 출발하는 경우의 정적부하 예측값을 설명한 도면,
도 6은 구배로에 정차하였다가 출발하는 경우의 정적부하 예측값을 설명한 도면,
도 7은 예측된 정적부하를 이용하여 차량의 후방밀림이 방지되는 것을 설명한 그래프,
도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT차량의 파워트레인을 예시한 도면이다.

도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT차량의 파워트레인을 예시한 것으로서, 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 입력 받기 위해 APS(ACCELERATOR POSITION SENSOR: 7)신호를 입력 받고, 브레이크페달 조작량을 입력 받기 위해 BPS(BRAKE POSITION SENSOR; 9)신호를 입력 받도록 되어 있다.

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

도 1을 참조하면, 본 발명 차량의 후방밀림방지 제어방법의 실시예는, 차량의 종가속도센서 출력값을 이용하여 클러치에서의 부하토크를 산출하는 제1토크산출단계(S10)와; 엔진각속도와 엔진토크를 입력 받아 클러치토크를 예측하는 클러치토크 추정기로부터 클러치토크 추정값을 산출하는 제2토크산출단계(S20)와; 상기 제1토크산출단계(S10)의 부하토크와 상기 제2토크산출단계(S20)의 클러치토크 추정값의 차이로 차량의 정적부하 예측값을 구하는 정적부하산출단계(S30)와; 상기 정적부하산출단계(S30)의 정적부하 예측값에 따른 차량의 크립 시작 시 클러치토크 변화량의 맵으로부터 상기 정적부하 예측값에 상응하는 상기 클러치토크 변화량을 산출하는 토크변화량산출단계(S40)와; 상기 토크변화량산출단계(S40)의 클러치토크 변화량을 이전 클러치토크에 추가하여 클러치 제어에 사용할 최종클러치토크를 산출하는 최종토크산출단계(S50)와; 상기 최종토크산출단계(S50)에서 산출된 최종클러치토크로 상기 클러치를 제어하는 클러치제어단계(S60)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 차량의 종가속도센서 출력값으로부터 산출된 부하토크와 클러치토크 추정기로부터 산출된 클러치토크 추정값의 차이로부터 차량의 정적부하를 예측하고, 이 정적부하에 상응하는 크립 시작 시 클러치토크 변화량을 구하여 클러치제어에 반영함으로써, 구배로에서 차량의 후방밀림 억제력을 클러치토크로 발휘하여 HAC 등과 같은 장치가 작동하지 못하는 상황에서도, 등판로의 구배 상황에 따라 적절한 클러치제어를 통해 차량의 후방밀림을 방지하도록 한 것이다.

상기 제1토크산출단계(S10)에서는 상기 종가속도센서 출력값에, 차량의 질량과 타이어 동반경을 곱하고, 총기어비로 나누어 상기 클러치에서의 부하토크를 산출한다.

도 2를 참조하면, 차량의 종가속도센서 출력값은 차량의 중력가속도 성분과 차량의 노면에 평행한 주행방향에 따른 차량가속도 성분의 합을 출력함을 알 수 있다.

즉, a_longsen = a_v + g sin θ_r

a_longsen: 종가속도센서 출력값

a_v: 차량가속도 성분

g sin θ_r: 차량의 중력가속도 성분

즉, 상기와 같이 차량의 종가속도센서 출력값은 차량가속도 성분과 중력가속도 성분이 합쳐진 상태로 출력되므로, 이 센서값만으로는 차량의 구배 주행 시 차량 가속도 값과, 등판 부하를 구분할 수 없다.

참고도, 도 1 내지 도 7에서 상기 종가속도센서 출력값은 "G센서 출력"으로 표시되고 있다.

도 3은 상기 제2토크산출단계(S20)에서 사용하는 클러치토크 추정기를 예시한 것으로서, 엔진회전속도센서로부터 측정된 엔진각속도와, 운전자의 가속페달 조작량(APS: Accelerator Position Sensor 출력값)에 따라 결정되는 엔진토크를 입력 받아 엔진과 변속기 사이의 클러치토크 추정값을 출력하며, 구체적인 구성 및 작용은 상기 선행기술문헌에 개시되어 있으므로 생략한다.

상기 토크변화량산출단계(S40)에서의 상기 정적부하 예측값에 따른 크립 시작 시 클러치토크 변화량의 맵은, 도 4에 예시된 바와 같이, 상기 정적부하 예측값이 클수록 상기 크립 시작 시 클러치토크 변화량이 큰 값을 가지도록 설정되어, 결과적으로 구배가 큰 경사로일수록 차량의 정차 후 크립 출발 시 클러치토크의 더 빠른 상승으로 차량이 후방으로 밀리지 않을 만큼의 클러치토크 전달상태가 충분히 신속하게 구현됨으로써, 차량의 후방밀림이 방지되도록 하는 것이다.

도 5는 평지에서 정차하였다가 차량이 출발하는 상황을 시간의 경과에 따라 도시한 것이고, 도 6은 등판로에 정차했다가 차량이 출발하는 상황을 도시한 것으로서, 도 5는 종가속도센서의 출력값으로 계산된 클러치에서의 부하토크와 클러치토크 추정기로부터 추정된 클러치토크의 차이가 거의 없어서 정적부하가 차량의 출발 전후에 거의 0인 상태를 유지하지만, 도 6은 차량의 출발 전에는 도로의 구배에 의해 상기 종가속도센서의 출력값으로 계산된 클러치에서의 부하토크가 0가 아니어서 정적부하가 0보다 큰 값으로 계산되다가 차량이 출발함에 따라 정적부하가 0로 수렴하게 됨을 나타내고 있다.

즉, 차량의 구배로 정차시 상기 정적부하로 계산되는 토크만큼을 클러치가 구동륜으로 전달하도록 하면, 차량은 브레이크의 조작 없이도 구배로에서 후방밀림이 억제된 정차상태를 유지할 수 있는 것이다.

도 7은 상기한 바와 같은 정적부하 예측을 통한 차량의 후방밀림을 방지하는 제어를 적용한 예를 도시한 것으로서, 차량의 브레이크가 온되어 있는 구배로에서 산출된 정적부하가 36Nm 이었고, 운전자가 브레이크페달을 오프하여 차량이 크립(creep)을 개시할 때에, 상기 정적부하에 상응하는 수준으로 클러치토크 변화의 기울기를 제어하게 됨에 따라 차량의 후방밀림이 방지되는 것을 나타내고 있다.

따라서, 상기 클러치제어단계(S60)는 운전자의 브레이크페달 해제가 감지되면, 상기 최종토크산출단계(S50)에서 산출된 최종클러치토크에 의해 수행이 개시되도록 구성할 수 있다.

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
E; 엔진
W; 구동륜
S10; 제1토크산출단계
S20; 제2토크산출단계
S30; 정적부하산출단계
S40; 토크변화량산출단계
S50; 최종토크산출단계
S60; 클러치제어단계

Claims

차량의 종가속도센서 출력값을 이용하여 클러치에서의 부하토크를 산출하는 제1토크산출단계와;
엔진각속도와 엔진토크를 입력 받아 클러치토크를 예측하는 클러치토크 추정기로부터 클러치토크 추정값을 산출하는 제2토크산출단계와;
상기 제1토크산출단계의 부하토크와 상기 제2토크산출단계의 클러치토크 추정값의 차이로 차량의 정적부하 예측값을 구하는 정적부하산출단계와;
상기 정적부하산출단계의 정적부하 예측값에 따른 차량의 크립 시작 시 클러치토크 변화량의 맵으로부터 상기 정적부하 예측값에 상응하는 상기 클러치토크 변화량을 산출하는 토크변화량산출단계와;
상기 토크변화량산출단계의 클러치토크 변화량을 이전 클러치토크에 추가하여 클러치 제어에 사용할 최종클러치토크를 산출하는 최종토크산출단계와;
상기 최종토크산출단계에서 산출된 최종클러치토크로 상기 클러치를 제어하는 클러치제어단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 후방밀림방지 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1토크산출단계에서는 상기 종가속도센서 출력값에, 차량의 질량과 타이어 동반경을 곱하고, 총기어비로 나누어 상기 클러치에서의 부하토크를 산출하는 것
을 특징으로 하는 차량의 후방밀림방지 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 토크변화량산출단계에서의 상기 정적부하 예측값에 따른 크립 시작 시 클러치토크 변화량의 맵은 상기 정적부하 예측값이 클수록 상기 크립 시작 시 클러치토크 변화량이 큰 값을 가지도록 설정된 것
을 특징으로 하는 차량의 후방밀림방지 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 클러치제어단계는 운전자의 브레이크페달 해제가 감지되면, 상기 최종토크산출단계에서 산출된 최종클러치토크에 의해 수행이 개시되는 것
을 특징으로 하는 차량의 후방밀림방지 제어방법.