KR101856337B1 - 차량의 클러치 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨트롤러가 가속페달 조작량을 입력 받아 동력발생원으로부터 제공되는 입력토크의 변화를 예측하는 입력토크예측단계와; 상기 컨트롤러가 상기 입력토크예측단계에서 예측된 입력토크 변화에 대하여 클러치의 슬립을 방지할 수 있는 수준의 추가토크를 구하는 추가토크획득단계와; 상기 컨트롤러가 상기 추가토크획득단계에서 구해진 추가토크를 상기 입력토크에 더하여 상기 클러치를 제어할 최종클러치제어토크를 산출하는 제어량산출단계와; 상기 컨트롤러가 상기 제어량산출단계에서 산출된 최종클러치제어토크로 클러치액츄에이터를 구동하여 상기 클러치를 제어하는 클러치제어단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 클러치 제어방법{CLUTCH CONTROL METHOD OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 클러치 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건식클러치를 사용하여 차량의 구동력을 전달하는 차량에서, 상기 건식클러치를 제어하는 기술에 관한 것이다.

AMT(Automated Manual Transmission)나 DCT(Dual Clutch Transmission) 중에는 건식클러치(이하 "클러치")를 사용하여 엔진이나 모터 등과 같은 동력발생원으로부터 동력을 입력 받도록 하는 것이 있다.

차량의 주행 중 변속을 수행하고 있지 않는 동안을 말하는 인기어(IN-Gear) 주행상태에서, 상기 클러치는 직결된 상태로 동력발생원으로부터의 동력을 변속기 내부로 전달하는데, 이때 운전자가 갑작스럽게 가속페달을 밟는 팁인(Tip-in)이 발생되면, 상기 클러치의 직결상태가 유지되지 못하고 과도한 슬립이 발생할 수 있다.

상기한 바와 같이 클러치의 직결상태가 유지되지 못하고 클러치에서 과도한 슬립이 발생하게 되면, 클러치의 동력전달 상태의 급격한 변화에 의해 차량의 울컥거림 또는 가속 지연감 등이 발생하여 차량의 주행성능의 저하를 가져오며, 클러치의 동력전달 효율이 저하하여 결과적으로 차량의 연비를 저하시키게 된다.

상기 팁인 시 과도한 슬립이 발생하게 되는 원인 중 하나는, 클러치를 제어하는 액츄에이터의 스크로크에 따른 클러치의 전달토크 특성을 나타내는 소위 T-S커브(Torque-Stroke Curve)의 부정확 때문일 수 있다.

즉, 상기 클러치 직결상태에서는 상기 클러치의 전달토크를 상기 동력발생원으로부터 입력되는 입력토크와 거의 동일한 수준으로 제어하는데, 이때 컨트롤러가 상기 입력토크에 상응하는 목표 클러치 전달토크를 구현하기 위해 액츄에이터의 스크로크를 제어했지만, 그 제어의 기준이 되는 상기 T-S커브의 부정확에 의해 실제로 클러치의 전달토크가 상기 입력토크보다 작아지게 되면, 상기한 바와 같은 클러치 슬립이 발생하는 것이다.

상기 팁인 시 과도한 슬립이 발생하게 되는 또 다른 요인을 살펴보면, 상기 동력발생원으로부터의 입력토크 변화를 상기 컨트롤러에 의한 클러치 전달토크 제어가 충분한 응답속도로 추종하지 못하기 때문에 발생할 수 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 10-2016-0005251 A

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 운전자의 갑작스러운 가속페달 조작에 의해서 클러치로 입력되는 입력토크의 급격한 변화가 발생되는 상황에서도, 적절한 클러치 전달토크의 제어로 클러치에서 예기치 못한 과도한 슬립이 발생하여 차량의 울컥거림 또는 가속 지연감 등이 발생하여 차량의 주행성능이 저하되는 것을 방지하며, 클러치의 동력전달 효율이 저하하는 것을 방지하여 차량의 연비를 저하를 방지하도록 한 차량의 클러치 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 클러치 제어방법은,

컨트롤러가 가속페달 조작량을 입력 받아 동력발생원으로부터 제공되는 입력토크의 변화를 예측하는 입력토크예측단계와;

상기 컨트롤러가 상기 입력토크예측단계에서 예측된 입력토크 변화에 대하여 클러치의 슬립을 방지할 수 있는 수준의 추가토크를 구하는 추가토크획득단계와;

상기 컨트롤러가 상기 추가토크획득단계에서 구해진 추가토크를 상기 입력토크에 더하여 상기 클러치를 제어할 최종클러치제어토크를 산출하는 제어량산출단계와;

상기 컨트롤러가 상기 제어량산출단계에서 산출된 최종클러치제어토크로 클러치액츄에이터를 구동하여 상기 클러치를 제어하는 클러치제어단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 입력토크예측단계에서 상기 컨트롤러는 가속페달 조작량을 시간에 대하여 미분하여 조작변화량을 구하고, 상기 조작변화량을 소정의 시간지연량만큼 시간축으로 이동시켜서 지연조작변화량을 구하며, 상기 지연조작변화량을 필터링하여 상기 입력토크 변화를 나타내는 토크응답함수를 구할 수 있다.

상기 시간지연량은 상기 가속페달 조작량의 변화에 따른 상기 동력발생원으로부터의 입력토크 변화가 발생하기까지 지연되는 시간으로 설정되도록 할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 지연조작변화량을 로우패스필터로 처리하여 상기 토크응답함수를 구하며, 상기 로우패스필터의 계수는 상기 지연조작변화량이 상기 동력발생원으로부터의 입력토크가 그리는 프로파일을 추종하도록 미리 설정될 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 추가토크획득단계에서, 토크응답함수의 함수값에 따른 추가토크의 정보를 미리 구비하고 있는 추가토크맵으로부터 상기 토크응답함수의 함수값에 대한 추가토크를 구할 수 있다.

본 발명은 운전자의 갑작스러운 가속페달 조작에 의해서 클러치로 입력되는 입력토크의 급격한 변화가 발생되는 상황에서도, 적절한 클러치 전달토크의 제어로 클러치에서 예기치 못한 과도한 슬립이 발생하여 차량의 울컥거림 또는 가속 지연감 등이 발생하여 차량의 주행성능이 저하되는 것을 방지하며, 클러치의 동력전달 효율이 저하하는 것을 방지하여 차량의 연비를 저하를 방지하도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT를 구비한 차량의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 클러치 제어방법을 예시한 순서도,
도 3은 본 발명의 원리를 설명한 도면,
도 4는 본 발명의 원리를 설명한 제어 블록도이다.

도 1을 참조하면, 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 입력받기 위해 APS(ACCELERATOR POSITION SENSOR: 7)신호를 입력 받도록 되어 있다.

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

여기서, "컨트롤러"는 별도의 접두어가 없는 한 DCT 등과 같은 변속기를 제어하는 변속기 컨트롤러이며, 필요한 경우 엔진을 제어하는 컨트롤러 등은 구별을 위해 별도로 "엔진컨트롤러" 등으로 칭하기로 한다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명 차량의 클러치 제어방법의 실시예는, 컨트롤러(5)가 가속페달 조작량을 입력 받아 동력발생원으로부터 제공되는 입력토크의 변화를 예측하는 입력토크예측단계(S10)와; 상기 컨트롤러(5)가 상기 입력토크예측단계(S10)에서 예측된 입력토크 변화에 대하여 클러치(1)의 슬립을 방지할 수 있는 수준의 추가토크를 구하는 추가토크획득단계(S20)와; 상기 컨트롤러(5)가 상기 추가토크획득단계(S20)에서 구해진 추가토크를 상기 입력토크에 더하여 상기 클러치(1)를 제어할 최종클러치제어토크를 산출하는 제어량산출단계(S30)와; 상기 컨트롤러(5)가 상기 제어량산출단계(S30)에서 산출된 최종클러치제어토크로 클러치액츄에이터(3)를 구동하여 상기 클러치(1)를 제어하는 클러치제어단계(S40)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 운전자가 가속페달을 밟지 않고 있고, 변속 중이 아닌 상태로서, 클러치가 직결되어 동력발생원인 엔진의 동력을 거의 그대로 변속기로 전달하고 있는 상황에서, 운전자가 가속페달을 조작하면, 상기 가속페달 조작량을 APS 신호로 입력 받고, 이 신호를 기반으로 하여, 상기 가속페달 조작량에 따라 엔진(E)으로부터 어떤 토크가 발생되어 클러치(1)의 입력토크로 작용하게 될지를 컨트롤러(5)가 미리 예측하고, 이렇게 예측된 입력토크의 변화에도 클러치(1)의 슬립이 발생하지 않으려면 얼만큼의 클러치 전달토크가 추가로 클러치(1)에 인가되어야 할지를 미리 알아내어, 클러치(1)로 입력되는 입력토크에 상기 추가토크를 더하여 클러치를 제어하도록 함으로써, 인기어 주행 중 팁인에 의한 클러치의 과도한 슬립 발생을 방지하도록 하는 것이다.

상기와 같이 운전자의 가속페달 조작량에 대하여 동력발생원인 엔진(E)에서 출력되어 클러치(1)로 입력될 입력토크의 변화를 감당하기 위해 필요한 추가토크를 미리 컨트롤러(5)가 연산하여 이를 클러치의 전달토크 제어에 반영하도록 함으로써, 클러치에서 예기치 못한 과도한 슬립이 발생하여 차량의 울컥거림 또는 가속 지연감 등이 발생하여 차량의 주행성능이 저하되는 종래의 문제를 해결하며, 클러치의 동력전달 효율이 저하하는 것을 방지하여 차량의 연비를 저하를 방지하도록 하는 것이다.

참고로, 본 실시예에서 상기 동력발생원은 엔진(E)이지만, 이외에 엔진과 모터가 함께 연결된 하이브리드 차량의 경우에는 엔진과 모터가 상기 동력발생원으로서 상기 입력토크를 제공할 수도 있을 것이며, 상기 동력발생원이 모터만에 의해 이루어진 전기차의 경우에도 본 발명의 적용은 가능할 것이다.

상기 입력토크예측단계(S10)에서 상기 컨트롤러(5)는 가속페달 조작량을 시간에 대하여 미분하여 조작변화량을 구하고, 상기 조작변화량을 소정의 시간지연량만큼 시간축으로 이동시켜서 지연조작변화량을 구하며, 상기 지연조작변화량을 필터링하여 상기 입력토크 변화를 나타내는 토크응답함수를 구한다.

여기서, 상기 시간지연량은 상기 가속페달 조작량의 변화에 따른 상기 동력발생원으로부터의 입력토크 변화가 발생하기까지 지연되는 시간으로 설정된다.

즉, 상기 동력발생원이 엔진인 경우, 운전자의 가속페달 조작에 의해 APS신호가 변화하면, 그 변화에 따라 엔진으로부터 실제로 출력토크가 변화하기까지 소요되는 평균적인 시간이 상기 시간지연량이 되는 것이다. 실질적으로 이러한 시간지연량은 동력발생원인 엔진이나 모터 등의 사양에 따라 달라지므로, 반복적인 시험을 통해 평균적인 값을 구할 수 있다.

상기 컨트롤러(5)는 상기 지연조작변화량을 로우패스필터로 처리하여 상기 토크응답함수를 구하며, 상기 로우패스필터의 계수는 상기 지연조작변화량이 상기 동력발생원으로부터의 입력토크가 그리는 프로파일을 추종하도록 미리 설정된다.

상기 로우패스필터의 계수는 엔진컨트롤러(5)의 설정값이나 엔진의 시험결과를 참조하여 설계적으로 결정하는 것으로서, 최적화된 계수의 선정을 위해 다수의 시험 및 해석이 수반되는 것이 바람직할 것이다.

상기 컨트롤러(5)는 상기 추가토크획득단계(S20)에서, 토크응답함수의 함수값에 따른 추가토크의 정보를 미리 구비하고 있는 추가토크맵으로부터 상기 토크응답함수의 함수값에 대한 추가토크를 구한다.

상기 추가토크맵은 상기 토크응답함수의 함수값을 독립변수로 하고, 그에 따른 추가토크를 종속변수로 하는 함수를 맵으로 구현한 것으로 볼 수 있으며, 이는 해당 차량에서 가속페달 조작량의 변화를 일으키면서 직결상태의 클러치에서 슬립이 발생하는지를 모니터링하는 시험을 다수회 반복적으로 실행하면서, 상기 토크응답함수의 함수값에 상응하는 추가토크를 결정하여 테이블화하여 구축할 수 있다. 물론, 상기 추가토크를 결정할 때에는 시험 결과치에 안정성 확보를 위한 여유토크를 설계적으로 더하여 결정하는 것이 더 바람직할 것이다.

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.

E; 엔진
W; 구동륜
1; 클러치
3; 클러치액츄에이터
4; 변속액츄에이터
5; 컨트롤러
S10; 입력토크예측단계
S20; 추가토크획득단계
S30; 제어량산출단계
S40; 클러치제어단계

Claims (5)

1. 컨트롤러가 가속페달 조작량을 입력 받아 동력발생원으로부터 제공되는 입력토크의 변화를 예측하는 입력토크예측단계와;
   상기 컨트롤러가 상기 입력토크예측단계에서 예측된 입력토크 변화에 대하여 클러치의 슬립을 방지할 수 있는 수준의 추가토크를 구하는 추가토크획득단계와;
   상기 컨트롤러가 상기 추가토크획득단계에서 구해진 추가토크를 상기 입력토크에 더하여 상기 클러치를 제어할 최종클러치제어토크를 산출하는 제어량산출단계와;
   상기 컨트롤러가 상기 제어량산출단계에서 산출된 최종클러치제어토크로 클러치액츄에이터를 구동하여 상기 클러치를 제어하는 클러치제어단계;를 포함하고,
   상기 입력토크예측단계에서 상기 컨트롤러는 가속페달 조작량을 시간에 대하여 미분하여 조작변화량을 구하고, 상기 조작변화량을 소정의 시간지연량만큼 시간축으로 이동시켜서 지연조작변화량을 구하며, 상기 지연조작변화량을 필터링하여 상기 입력토크 변화를 나타내는 토크응답함수를 구하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 시간지연량은 상기 가속페달 조작량의 변화에 따른 상기 동력발생원으로부터의 입력토크 변화가 발생하기까지 지연되는 시간으로 설정되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러는 상기 지연조작변화량을 로우패스필터로 처리하여 상기 토크응답함수를 구하며, 상기 로우패스필터의 계수는 상기 지연조작변화량이 상기 동력발생원으로부터의 입력토크가 그리는 프로파일을 추종하도록 미리 설정된 것
   을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤러는 상기 추가토크획득단계에서, 토크응답함수의 함수값에 따른 추가토크의 정보를 미리 구비하고 있는 추가토크맵으로부터 상기 토크응답함수의 함수값에 대한 추가토크를 구하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.

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