KR101766116B1 - Ｄｃｔ차량의 클러치 특성 학습방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 결합측 클러치의 과도 체결량 감지를 통해 건식클러치 특성 곡선의 학습 여부를 결정하는 DCT차량의 클러치 특성 학습방법에 관한 것으로, 결합측 클러치에 클러치토크를 인가함과 동시에 해방측 클러치에 클러치토크를 해제하도록 제어하고; 토크핸드오버 이 후 엔진토크를 일정수준 감소하도록 제어하여 엔진회전속도를 결합측 입력축속도에 동기시키며; 상기 동기화 구간에서 상기 엔진토크 제어에 의해 결정되는 목표 엔진각가속도와 실제 엔진각가속도의 차이의 함수로 결합측 클러치의 과도체결량을 연산하고; 연산된 과도체결량 수준에 따라 클러치 특성곡선의 학습 여부를 결정하는 것;을 특징으로 할 수 있다.

Description

ＤＣＴ차량의 클러치 특성 학습방법{METHOD FOR LEARNING CLUTCH CHARACTERISTIC OF DUAL CLUTCH TRANSMISSION}

본 발명은 변속 과정에서 결합측 클러치의 과도 체결량 감지를 통해 건식클러치의 특성 곡선을 학습하여 변속감을 향상시키는 DCT차량의 클러치 특성 학습방법에 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 경우에는 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.

이 같은 건식클러치의 전달토크 특성 곡선은 습식 클러치와는 다르게 마찰 특성이 불규칙하게 변화하게 된다. 이에, 차량의 발진 및 변속을 수행하여 안정적인 변속감을 확보하기 위해서는 건식클러치의 특성을 예측하고 학습함으로써, 클러치 특성 변화에 대응해야 하고, 또한 건식클러치의 슬립이 이루어지고 있는 상황에서 마찰 특성 변화를 빠르게 감지하여 학습하는 것이 필요하다.

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 10-2015-0070901 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 변속 과정에서 결합측 클러치의 과도 체결량 감지를 통해 건식클러치의 특성 곡선을 학습하여 변속감을 향상시키는 DCT차량의 클러치 특성 학습방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 변속 시작시, 제어부가 결합측 클러치에 클러치토크를 인가함과 동시에 해방측 클러치에 클러치토크를 해제하도록 제어하는 토크핸드오버단계; 상기 토크핸드오버단계 이 후에, 제어부가 엔진토크를 일정수준 감소하도록 제어하여 엔진회전속도를 결합측 입력축속도에 동기시키는 동기화단계; 상기 동기화 구간에서 제어부가 상기 엔진토크 제어에 의해 결정되는 목표 엔진각가속도와 실제 엔진각가속도의 차이의 함수로 결합측 클러치의 과도체결량을 연산하는 과도체결량 연산단계; 및 제어부가 상기 연산된 과도체결량 수준에 따라 클러치 특성곡선의 학습 여부를 결정하는 학습결정단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 동기화단계에서는, 엔진토크를 일정수준만큼 순간적으로 감소시킨 후에, 감소한 엔진토크를 소정시간 유지하다가 엔진회전속도가 결합측 입력축속도에 완전하게 동기화되기 이 전에 엔진토크가 결합측 클러치토크를 추종하도록 엔진토크를 상승 제어하여 동기화시킬 수 있다.

상기 과도체결량 연산단계에서 실제 엔진각가속도는, 상기 동기화 시작시의 엔진회전수와 동기화 완료 이전의 엔진회전수 차이를 동기화 진행시간으로 나누어 연산한 평균값일 수 있다.

상기 동기화 완료 이전의 엔진회전수는 엔진회전속도와 결합측 입력축속도의 슬립비가 60~80% 수준에서 결정할 수 있다.

상기 학습결정단계에서는, 연산된 과도체결량이 기준값을 초과하는 경우, 클러치 특성곡선을 학습하도록 제어할 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 변속 중 건식클러치의 클러치 특성이 변화하는 경우, 결합측 클러치의 과도체결량을 감지하고, 그 수준에 따라 클러치 특성 곡선의 학습 여부를 결정함으로써, 변속 말기 충격을 감소시키고 변속속도를 안정화시켜 변속감을 향상시키는 효과는 물론, DCT 슬립량이 통제 가능한 범위 내로 제어가 가능하기 때문에 클러치 내구성을 안정적으로 확보 가능한 효과도 있다.

도 1은 DCT차량의 전체적인 구조를 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 클러치 특성 학습방법의 제어 흐름을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 클러치 특성 학습방법의 제어 개념을 설명하기 위해 목표 엔진각가속도와 실제 엔진각가속도의 차이에 따른 엔진 회전속도 거동의 차이를 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 DCT차량의 클러치 특성 학습방법은, 토크핸드오버단계와, 동기화단계와, 과도체결량 연산단계 및 학습결정단계를 포함하여 구성할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 토크핸드오버단계에서는, 변속 시작시, 제어부(1)가 결합측 클러치(CL1)를 결합함과 동시에 해방측 클러치(CL2)를 해제하도록 제어할 수 있다.

동기화단계에서는, 상기 토크핸드오버단계 이 후에, 제어부(1)가 엔진토크를 일정수준 감소하도록 제어하여 엔진회전속도를 결합측 입력축속도에 동기시킬 수 있다.

예컨대, 엔진 협조제어를 통해 엔진토크를 일정수준만큼 순간적으로 감소시킨 후, 감소한 엔진토크를 소정시간 유지하다가 엔진회전속도가 결합측 입력축속도에 완전하게 동기화되기 이 전에 엔진토크가 결합측 클러치토크를 추종하도록 엔진토크를 상승 제어하여 동기화시킬 수 있다.

이때에, 상기 엔진 협조제어를 위한 협조 제어량은 아래의 수식에 의해 결정될 수 있는 것으로, 기설정된 클러치 특성곡선과 차량의 주행상태를 반영하는 엔진운전조건 등을 이용하여 결합측 클러치토크 및 목표 엔진각가속도를 확보할 수 있다.

엔진토크 협조 제어량( Te ) = Tc _app + Je * 목표 엔진각가속도 ( dNe /dt)

Tc_app : 결합측 클러치토크

Je : 엔진회전관성

과도체결량 연산단계에서는, 상기 동기화 구간에서 제어부(1)가 상기 엔진토크 제어에 의해 결정되는 목표 엔진각가속도와 실제 엔진각가속도의 차이의 함수로 결합측 클러치(CL1)의 과도체결량을 연산할 수 있으며, 이는 아래의 수식에 의해 구할 수 있다.

결합측 클러치 과도 체결량 = f(목표 엔진각가속도 ( dNe /dt) - 실제 엔진각가속도 (Average dNe /dt))

이때에, 상기 실제 엔진각가속도는, 이너셔페이즈 구간에 진입한 후, 동기화 시작시의 엔진회전수와 동기화가 모두 완료되기 이전의 엔진회전수 차이를 동기화 진행시간으로 나누어 연산한 평균값일 수 있다.

여기서, 상기 동기화 완료 이전의 엔진회전수를 결정하는 시점은, 제어부(1)가 CAN통신으로 요청한 협조 제어 요청량이 엔진토크에 반영되기까지의 CAN 딜레이를 고려하여 엔진회전속도와 결합측 입력축속도의 슬립비가 60~80%인 수준에서 결정될 수 있으며, 이를 정리하면 아래의 수식과 같다.

실제 엔진각가속도 (Average dNe /dt) = (동기화 시작시 엔진회전수( Ne ) - 변속 종료 전 엔진회전수(Slip Ratio = 60 ~ 80%수준 ))/(CAN Delay를 고려한 60~80% 진행 시간)

아울러, 학습결정단계에서는, 제어부(1)가 상기 연산된 결합측 클러치(CL1)의 과도체결량 수준에 따라 클러치 특성곡선의 학습 여부를 결정할 수 있다.

예컨대, 상기 학습결정단계에서는, 연산된 과도체결량이 기준값을 초과하는 경우, 클러치 특성곡선을 학습하도록 제어할 수 있다.

즉, 차량의 주행상태를 기반으로 파워온 업쉬프트(P/ON Upshift) 변속이 시작되면, 토크페이즈 구간에 진입하여 결합측 클러치액추에이터(CLA1)를 통해 결합측 클러치에 클러치토크를 인가하고, 이와 동시에 해방측 클러치액추에이터(CLA2)를 통해 해방측 클러치(CL2)에 클러치토크를 해제함으로써, 결합측 클러치토크와 해방측 클러치토크가 교차하도록 제어한다.

여기서, 상기 파워온 업쉬프트는 운전자의 의지에 의해 가속페달을 밟았을 때에, 변속패턴에 의해서 현재의 변속단에서 상위 변속단으로 변속이 이루어지는 변속을 일컫는다.

이어서, 토크페이즈 구간이 종료되고, 이너셔페이즈가 시작되는 시점에서 엔진협조제어를 통해 엔진토크를 순간적으로 떨어뜨려 엔진회전속도를 감소시키게 되는바, 엔진회전속도를 결합측 입력축속도에 동기시킬 수 있다.

이 같은 동기과정에서 목표 엔진각가속도와 실제 엔진각가속도의 차이의 함수로 결합측 클러치(CL1)의 과도체결량을 연산하고, 연산된 결합측 클러치(CL1)의 과도체결량에 따라 결합측 클러치(CL1)의 특성곡선을 학습할지 여부를 판단하게 된다.

이처럼, 본 발명은 변속 중 순간적인 마찰 특성의 변화로 인해 건식클러치의 클러치 특성이 변화하게 되면, 변속 중 이너셔페이즈 내에서 목표 엔진각가속도와 실제 엔진각가속도가 서로 다르게 나타나게 됨을 이용하여 결합측 클러치(CL1)의 과도체결량을 연산할 수 있게 된다. 따라서, 상기 결합측 클러치(CL1)의 과도체결량 수준에 따라 건식클러치의 클러치 특성 곡선 학습여부를 결정함으로써, 변속 말기 충격을 감소시키고 변속속도를 안정화시키게 되는바, 차량의 변속감을 향상시키게 된다.

여기서, 본 발명에 첨부된 도 1의 경우, DCT에 구비된 두 개의 클러치 중에서 결합측 클러치 및 해방측 클러치를 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재하고, 이들을 작동하는 결합측 클러치액추에이터 및 해방측 클러치액추에이터를 CLA1, CLA2의 도면부호로 표시하였으며, 결합측 입력축과 해방측 입력축을 각각 INPUT1 및 INPUT2의 도면부호로 표시하였으나, 이는 본 발명에 대한 이해의 편의를 위한 것일 뿐으로, 현재 변속단을 형성하고 있는 클러치와 목표 변속단 형성을 위한 클러치가 어떠한 클러치인지에 따라 결합측과 해방측은 서로 바뀔 수 있을 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 DCT차량의 클러치 특성 학습방법의 제어 흐름을 살펴보기로 한다.

차량의 주행상태를 기반으로 파워온 업쉬프트 변속이 시작되면, 현재 변속이 토크페이즈 이 후, 이너셔페이즈 구간에 진입했는지 판단한다(S10).

판단 결과, 현재 변속이 이너셔페이즈 구간에 진입한 경우, 엔진회전속도를 결합측 입력축속도에 동기시키기 위한 엔진 협조제어에 진입한다(S20).

이때에, 이너셔페이즈 구간에서 변속 중, 동기화 시작시의 엔진회전수와 동기화 완료 이전의 엔진회전수 차이를 동기화 진행시간으로 나누어 실제 엔진각가속도를 연산한다(S30).

이어서, 엔진회전속도와 결합측 입력축속도의 슬립비가 소정 수준(60~80% 내에서 결정)을 초과하는지 판단하고(S40), 슬립비가 소정 수준을 초과한 것으로 판단시 목표 엔진각가속도와 실제 엔진각가속도의 차이의 함수로 결합측 클러치(CL1)의 과도체결량을 연산한다(S50).

그리고, 연산된 결합측 클러치(CL1)의 과도체결량이 A값을 초과하는지 판단하고(S60), 판단결과, A값을 초과하는 경우 결합측 클러치(CL1)의 클러치 특성 곡선(T-S커브)을 학습하도록 결정하여(S70), 클러치 특성 곡선을 학습한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 변속 중 건식클러치의 클러치 특성이 변화하는 경우, 결합측 클러치(CL1)의 과도체결량을 감지하고, 그 수준에 따라 클러치 특성 곡선의 학습 여부를 결정함으로써, 변속 말기 충격을 감소시키고 변속속도를 안정화시켜 변속감을 향상시키는 한편, DCT 슬립량이 통제 가능한 범위 내로 제어가 가능하기 때문에 클러치 내구성을 안정적으로 확보 가능하다.

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.

1 : 제어부
CL1 : 결합측 클러치 CL2 : 해방측 클러치

Claims (5)

1. 변속 시작시, 제어부가 결합측 클러치에 클러치토크를 인가함과 동시에 해방측 클러치에 클러치토크를 해제하도록 제어하는 토크핸드오버단계;
   상기 토크핸드오버단계 이 후에, 제어부가 엔진토크를 일정수준 감소하도록 제어하여 엔진회전속도를 결합측 입력축속도에 동기시키는 동기화단계;
   상기 동기화 구간에서 제어부가 상기 엔진토크 제어에 의해 결정되는 목표 엔진각가속도와 실제 엔진각가속도의 차이의 함수로 결합측 클러치의 과도체결량을 연산하는 과도체결량 연산단계; 및
   제어부가 상기 연산된 과도체결량 수준에 따라 클러치 특성곡선의 학습 여부를 결정하는 학습결정단계;를 포함하는 DCT차량의 클러치특성 학습방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 동기화단계에서는,
   엔진토크를 일정수준만큼 순간적으로 감소시킨 후에, 감소한 엔진토크를 소정시간 유지하다가 엔진회전속도가 결합측 입력축속도에 완전하게 동기화되기 이 전에 엔진토크가 결합측 클러치토크를 추종하도록 엔진토크를 상승 제어하여 동기화시키는 것을 특징으로 하는 DCT차량의 클러치특성 학습방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 과도체결량 연산단계에서 실제 엔진각가속도는,
   상기 동기화 시작시의 엔진회전수와 동기화 완료 이전의 엔진회전수 차이를 동기화 진행시간으로 나누어 연산한 평균값인 것을 특징으로 하는 DCT차량의 클러치특성 학습방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 동기화 완료 이전의 엔진회전수는 엔진회전속도와 결합측 입력축속도의 슬립비가 60~80% 수준에서 결정하는 것을 특징으로 하는 DCT차량의 클러치특성 학습방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 학습결정단계에서는, 연산된 과도체결량이 기준값을 초과하는 경우, 클러치 특성곡선을 학습하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 DCT차량의 클러치특성 학습방법.

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