KR102051332B1 - 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법은, 엔진 회전수와 변속기 입력 회전수의 차이를 계산하는 단계, 및 상기 회전수의 차이값이 기준값보다 클 때, 클러치 슬립 구간을 단축시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법은 클러치 슬립 단축으로 내구성 향상시킬 수 있다.

Description

자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법{METHOD FOR CONTROLING CLUTCH IN AUTOMATED MANUEL TRANSMISSION}

본 발명은 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법에 관한 것이다.

최근 연비와 운전 편의성을 모두 얻기 위해 AMT(automated manual transmission), DCT(dual clutch transmission) 등의 자동화 수동변속기를 장착한 자동차가 증가하고 있다. 뿐만 아니라 연비를 더욱 높이기 위한 목적으로, 구동 모터를 장착한 하이브리드 자동차 또한 증가하고 있다. 하이브리드 자동차는 그 충전 방식에 따라 통상의 하이브리드 자동차와 플러그-인 하이브리드 자동차로 크게 분류되며, 통상의 하이브리드 자동차는 내연 기관에서 발생된 에너지의 일부를 이용하여 배터리를 충전하는 하이브리드 자동차이고, 플러그-인 하이브리드 자동차는 외부의 상용 전원으로부터 에너지를 받아 배터리를 충전하는 하이브리드 자동차이다. 일반적으로 하이브리드 자동차의 구동 모터는 엔진과 함께 동력을 발생시킴으로써 연비 상승에 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

등록특허: 10-1734759, 등록일: 2017년 5월 2일, 제목: 친환경 자동차의 엔진클러치 슬립 방지 제어 방법. 공개특허: 10-2017-0064642, 공개일: 2017년 6월 12일, 제목: 하이브리드 자동차의 엔진클러치 슬립방지 제어방법.

본 발명의 목적은 과도한 클러치 슬립 방지를 위한 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법은: 엔진 회전수와 변속기 입력 회전수의 차이를 계산하는 단계; 및 상기 회전수의 차이값이 기준값보다 클 때, 클러치 슬립 구간을 단축시키는 단계를 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 클러치 슬립 구간을 단축시키는 단계는, 상기 클러치 슬립 구간이 사전에 결정된 시간을 유지하는 지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 사전에 결정된 시간을 유지하는 지를 판별하는 단계는, 클러치 위상을 모니터링 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 클러치 슬립 구간을 단축시키는 단계는, 상기 클러치 슬립 구간이 상기 사전에 결정된 시간 동안 유지될 때, 운전자의 가속 페달량이 사전에 결정된 값을 초과하는 지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다.

실시 예에 있어서, 상기 운전자의 가속 페달량이 상기 사전에 결정된 값을 초과할 때, 상기 엔진 회전수를 오프셋만큼 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법은 클러치 슬립 단축으로 내구성 향상시키고, 운전자 가속의지를 반영한 발진성 확보 및 이로 인한 고객 불만 최소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 다른 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법은 변속기 및 자동차 성능 향상에 의한 상품성 확보하고, 기계적 설계 변경 없으며, 별도 원가 추가 없이 제어 로직 측면에서만 보완할 수 있다.

이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 자동차(1)를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2은 엔진 RPM과 변속기 입력 RPM 사이의 차이에 따른 클러치 슬립 구간을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 RPM 오프셋 적용 방법을 예시적을 보여주는 흐름도이다.

아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 혹은 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 혹은 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 혹은 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 혹은 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것들의 존재 혹은 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 자동차(1)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 자동차(1)는 엔진(10), 하이브리드 시동 발전기(HSG: hybrid start and generator; 15), 엔진 클러치(20), 모터(30), 듀얼 클러치(DCT: dual clutch transmission, 40), 변속기(50) 및 제어기(60)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(10)은 제 1 클러치인 엔진 클러치(20)에 의해 모터(30)와 연결되고, 엔진(10)과 모터(30)의 축에는 제 2 클러치인 듀얼 클러치(40)가 연결되어 있다. 듀얼 클러치(40)는 변속기(50)에 연결될 수 있다. 본 명세서에는 제 1 클러치를 엔진 클러치(20)로, 제 2 클러치를 듀얼 클러치(40)로 설명되나, 본 발명이 여기에 제한되지 않을 것이다. 예를 들어, 제 2 클러치는 AMT(automated manual transmission)로 구현될 수 있다. 그리고 엔진(10)는 엔진(10) 내에 구비된 실린더의 연료를 점화하기 위한 HSG(15)에 연결될 수 있다. HSG(15)는 모터로 동작되어 엔진(10)을 시동시키거나, 하이브리드 자동차의 시동 온을 유지하는 상태에서 잉여 출력이 발생되는 경우 제너레이터로 작동되어 배터리를 충전할 수 있다.

엔진 클러치(20)는 엔진(10)과 모터(30)의 사이에 배치되어 제어기(60)의 제어 신호를 입력 받아 하이브리드 차 량의 주행 모드에 따라 선택적으로 상기 엔진(10)과 모터(30)를 연결시킬 수 있다.

듀얼 클러치(40)는 두 개의 입력축에 복수의 입력 기어들이 분산되어 배치되고, 복수의 입력 기어들과 각각 기어 결합하는 복수의 출력 기어들이 두 개의 출력 축에 분산되어 배치될 수 있다. 또한, 듀얼 클러치(40)는 복수의 싱크로나이저 기구를 포함할 수 있다. 복수의 싱크로나이저 기구는 선택적으로 작동하여 복 수개의 출력 기어들 중 하나와 두 개의 출력 축 중 하나를 연결할 수 있다. 또한, 듀얼 클러치(40)는 두 개의 클러치를 포함할 수 있다. 각 클러치는 동력원(예를 들어, 엔진 또는 모터)의 동력을 변속기(50)와 연결된 두 개의 입력축 중 어느 하나에 전달할 수 있다. 클러치로 건식 또는 습식 클러치가 사용될 수 있다.

일반적으로 하이브리드 자동차(10)는 초기 시동 시에 배터리에 충전된 전원을 이용하여 모터(30)를 구동하고, 모터(30)에서 발생한 구동력에 의해 듀얼 클러치(40)가 완전 결합되어 구동축으로 동력을 전달할 수 있다.

변속기(50)는 엔진 클러치(20)의 결합 및 해제에 따라 결정되는 엔진(10)의 출력 토크와 모터(30)의 출력 토크의 합이 입력 토크로 공급되고, 차속과 운행 조건에 따라 임의의 변속단이 선택되어 구동력을 구동휠에 출력하여 주행을 유지할 수 있다.

제어기(60)는 제어 신호를 출력하여 엔진 클러치(20)와 듀얼 클러치(40)의 연결을 단속할 수 있다. 제어기(60)는 하이브리드 자동차(1)에 구비되는 여러 제어기들 간 협조 제어를 통해 클러치 슬립 방지를 제어할 수 있다. 예를 들어, 최상위 제어기인 HCU(hybrid control unit), 엔진 작동의 전반을 제어하는 ECU(engine control unit), 구동모터 작동의 전반을 제어하는 MCU(motor control unit), 변속기를 제어하는 TCU(transmission control unit) 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 제어기(60)는 클러치의 슬립 구간이 지속될 경우 엔진의 RPM(revolution per minute)의 상승력을 높임으로써, 클러치 체결을 앞당기도록 구현될 수 있다. 예를 들어, TCU는 클러치 슬립 구간 지속 상태에서 일정 조건을 충족할 때, 엔진 RPM을 높이도록 ECU를 제어할 수 있다.

일반적으로 하이브리드 자동차의 구동 모터는 엔진과 함께 동력을 발생시킴으로써 연비 상승에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 자동화 수동변속기 자동차에 구동모터가 장착될 경우, 구동모터는 변속 성능에도 관여를 하며, 다양한 방법으로 변속에 도움을 준다. 예를 들어 정차 상태인 자동차가 발진 시, 기존 엔진만을 동력원으로 사용하는 자동차와는 달리 구동 모터에서 발생하는 동력으로 발진을 하게 되며, 클러치를 체결하면서 구동모터에 의해 상승한 변속기 입력축 RPM을 따라 엔진 RPM이 상승한다. 이는 엔진 RPM이 우선 상승하고 클러치를 체결하면서 변속기 입력축 RPM이 상승하는, 기존의 엔진만을 동력원으로 하는 자동차와의 차이점이다.

그런데 이러한 매커니즘의 경우, 엔진이 부하로 인해 상승력이 부족할 때에는 클러치의 슬립(=반클러치) 지속 시간이 길어짐으로 인한 클러치 과열 문제를 야기할 수 있다. 이러한 과열 문제는 특히 여름철에 주로 발생하게 되는데, 자동차 에어컨 가동으로 인한 엔진 부하가 증가되며, 그로 인해 엔진 RPM이 변속기 입력 RPM을 추종하지 못하는 문제를 야기할 수 있다. 이러한 경우, 클러치 슬립 지속으로 인한 클러치가 과열될 소지가 높다.

도 2은 엔진 RPM과 변속기 입력 RPM 사이의 차이에 따른 클러치 슬립 구간을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 엔진 RPM과 변속기 입력 RPM의 차이 발생으로 인해 클러치 슬립이 지속될 수 있다. 이러한 경우, 슬립 지속에 의한 과열뿐 아니라 운전자로 하여금 자신의 가속의지에 비해 자동차 출력이 부족하다고 느끼게 되며 이는 곧 고객 불만으로 이어진다. 이러한 경우, 엔진 RPM의 상승력을 높임으로써 클러치 슬립 구간을 단축시키는 것이 필요하다.

본 발명의 실시 예에 따른 자동화 수동 변속기(100)는 클러치 슬립 구간이 지속될 경우, 엔진 RPM의 상승력을 높임으로써 클러치와의 체결을 앞당길 수 있다. 클러치 슬립 구간 지속 상태에서 일정 조건 충족 시, 변속 제어 유닛(TCU)에서 요청하는 엔진 RPM을 높임으로써 엔진 RPM 상승력 향상될 수 있다.

실시 예에 있어서, 발진 시, 변속기 입력 RPM 대비 엔진 RPM의 추종성이 낮음으로써 상승력이 부족할 때, 변속기 입력 RPM과 엔진 RPM의 차이(△rpm)으로 엔진 RPM 상승 여부가 판별될 수 있다.

실시 예에 있어서, 클러치 슬립 구간이 지속 될 때, 클러치 위상(phase)으로 엔진 RPM 상승 여부가 판별될 수 있다. 상술된 엔진 RPM의 상승 여부를 판별하기 위하여, 아래의 조건이 충족되는지를 확인하여 최종적으로 TCU에서 요구하는 엔진 RPM에 오프셋을 적용될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 엔진 RPM 오프셋 적용 방법을 예시적을 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 엔진 RPM 오프셋 적용 방법은 다음과 같이 진행될 수 있다. TCU(110, 도 1 참조)는 엔진 RPM과 변속기 입력 RPM의 차이 (△rpm)을 모니터링 하고, △rpm이 일정 조건을 충족하는지 판별할 수 있다. 이 때의 △rpm 조건이란, 엔진 RPM과 변속기 입력 RPM의 동기화를 위해 클러치를 체결 시작하는 최초 조건이다(S110). △rpm 조건이 충족되면, TCU는 클러치 체결을 시작할 수 있다. AMT 제어는 변속 위상(phase)과 마찬가지로 클러치 작동 상태를 구분하는 클러치 위상(phase)를 사용하는데, 클러치 슬립 중에서 위상(phase)를 별도로 설정함으로써 모니터링 할 수 있다. TCU은 클러치 위상을 모니터링 함에 있어서, 슬립 단계의 위상이 일정 시간이 유지되는지를 판별할 수 있다(S120).

클러치 슬립 위상이 일정 시간 유지될 경우, TCU는 현재의 운전자 가속 페달량(%)을 모니터링 한다. 여기서 운전자 가속 페달량은 곧 운전자의 가속 의지라고 할 수 있다. 사용자의 가속 의지를 판단하기 위한 조건이 사전에 설정될 수 있다(S130).

일정 페달량을 충족함으로써 운전자의 가속 의지가 있다고 판단될 경우, TCU는 요구하는 엔진 RPM에 오프셋을 적용할 수 있다(S140).

상술 된 바와 같이, 일정 조건들을 충족함으로써 엔진 RPM의 오프셋이 적용되면, 본 발명의 실시 예에 따른 자동화 수동 변속기(100)는 실제 엔진 RPM의 상승력을 높일 수 있으며, 변속기 입력 RPM과의 △rpm을 신속히 줄임으로써 클러치 체결 시점을 앞당길 수 있다.

본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.

실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시 예들의 하나 이상의 동작들/단계들/모듈들을 구현/수행하기 위한 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 수단들은 ASICs(application-specific integrated circuits), 표준 집적 회로들, 마이크로 컨트롤러를 포함하는, 적절한 명령들을 수행하는 컨트롤러, 및/또는 임베디드 컨트롤러, FPGAs(field-programmable gate arrays), CPLDs(complex programmable logic devices), 및 그와 같은 것들을 포함할 수 있지만, 여기에 한정되지는 않는다.

본 발명에 따른 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법은, 엔진 회전수와 변속기 입력 회전수의 차이를 계산하는 단계, 및 상기 회전수의 차이값이 기준값보다 클 때, 클러치 슬립 구간을 단축시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 클러치 슬립 구간을 단축시키는 단계는, 상기 클러치 슬립 구간이 사전에 결정된 시간을 유지하는 지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 사전에 결정된 시간을 유지하는 지를 판별하는 단계는, 클러치 위상을 모니터링 하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 클러치 슬립 구간을 단축시키는 단계는, 상기 클러치 슬립 구간이 상기 사전에 결정된 시간 동안 유지될 때, 운전자의 가속 페달량이 사전에 결정된 값을 초과하는 지를 판별하는 단계를 더 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 상기 운전자의 가속 페달량이 상기 사전에 결정된 값을 초과할 때, 상기 엔진 회전수를 오프셋만큼 증가시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법은 클러치 슬립 단축으로 내구성 향상시키고, 운전자 가속의지를 반영한 발진성 확보 및 이로 인한 고객 불만 최소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 다른 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법은 변속기 및 자동차 성능 향상에 의한 상품성 확보하고, 기계적 설계 변경 없으며, 별도 원가 추가 없이 제어 로직 측면에서만 보완할 수 있다.

한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.

1: 하이브리드 차량
10: 엔진
20: 엔진 클러치
30: 모터
40: 듀얼 클러치
50: 변속기(AMT)
60: 제어기

Claims (5)

1. 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법에 있어서:
   엔진 회전수와 변속기 입력 회전수의 차이를 계산하는 단계; 및
   상기 회전수의 차이값이 기준값보다 클 때, 클러치 슬립 구간이 사전에 결정된 시간을 유지하는지를 판별하여 상기 클러치 슬립 구간을 단축시키는 단계를 포함하는 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 사전에 결정된 시간을 유지하는 지를 판별하는 단계는,
   클러치 위상을 모니터링 하는 단계를 더 포함하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 클러치 슬립 구간을 단축시키는 단계는,
   상기 클러치 슬립 구간이 상기 사전에 결정된 시간 동안 유지될 때, 운전자의 가속 페달량이 사전에 결정된 값을 초과하는 지를 판별하는 단계를 더 포함하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 운전자의 가속 페달량이 상기 사전에 결정된 값을 초과할 때, 상기 엔진 회전수를 오프셋만큼 증가시키는 단계를 더 포함하는 방법.

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