KR102450407B1 - 하이브리드 차량용 클러치 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동모터의 로터를 지지하는 베어링에 작용하는 축하중을 저감하여 베어링의 용량을 축소시키는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 배터리의 충전이 필요한지 판단하고; 배터리의 충전이 필요한 경우, 기어단을 중립에 위치시키며; 상기 기어단에 전달되는 동력을 단속하기 위한 변속기클러치를 체결하고; 엔진클러치를 체결하여 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 클러치 제어방법이 소개된다.

Description

하이브리드 차량용 클러치 제어방법{CLUTCH CONTROLLED METHOD FOR HYBRID VEHICLES}

본 발명은 구동모터의 로터를 지지하는 베어링에 작용하는 축하중을 저감하여 베어링의 용량을 축소시키는 하이브리드 차량용 클러치 제어방법에 관한 것이다.

자동화 수동변속기(DCT, AMT)는 수동변속기를 기반으로 클러치 작동 및 기어 변속을 자동으로 수행하는 시스템으로써, 이러한 작동은 유압 또는 모터로 구동되는 액추에이터를 이용하여 이루어진다.

DCT 기반의 하이브리드 차량의 경우, 엔진 측에는 건식 엔진클러치와 모터가 구비되어 엔진과 모터의 동력을 연결 또는 차단시키고, 변속기 측에는 건식 더블클러치가 구비되어 엔진 또는 모터의 동력을 변속기 단수에 따라 휠 측에 전달시킨다.

이처럼, DCT 하이브리드 차량에는 엔진클러치와 더블클러치가 각각 별물로 설치되어 있으나, 파워트레인의 소형화를 위해 구동모터/엔진클러치/더블클러치를 어셈블리화하는 기술이 제안되고 있다.

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 10-2017-0074795 A

본 발명은 구동모터와 함께 엔진클러치와 변속기클러치를 어셈블리화한 구조에서 구동모터의 로터를 지지하는 베어링에 작용하는 축하중을 저감하여 베어링의 용량을 축소시키는 하이브리드 차량용 클러치 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제어방법 구성은, 엔진클러치 체결시 구동모터의 회전을 지지하는 로터지지베어링에 엔진클러치 피스톤의 축력이 작용하고, 변속기클러치 체결시 상기 로터지지베어링에 상기 엔진클러치 피스톤의 축력이 감쇄되는 방향으로 변속기클러치 피스톤의 축력이 작용하는 하이브리드 차량으로서, 컨트롤러가 배터리의 충전이 필요한지 판단하는 단계; 컨트롤러가 배터리의 충전이 필요한 경우, 기어단을 중립에 위치시키는 단계; 컨트롤러가 상기 기어단에 전달되는 동력을 단속하기 위한 변속기클러치를 체결하는 단계; 및 컨트롤러가 엔진클러치를 체결하여 배터리를 충전하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 충전이 필요한지 판단하기 전에 차속을 바탕으로 차량의 정차 여부를 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 차량의 주행상황에서 배터리의 충전이 필요한 것으로 판단시, 변속기클러치의 체결 여부 및 기어단의 중립 여부를 판단하는 단계; 상기 변속기클러치가 해제되고, 기어단이 체결 상태에 있는 경우, 기어단을 중립으로 전환하는 단계에 진입하도록 제어한 후, 변속기클러치와 엔진클러치를 체결하도록 제어할 수 있다.

상기 변속기클러치 및 기어단 상태의 판단 결과, 변속기클러치가 체결되고, 기어단이 중립 상태에 있는 것으로 판단시, 엔진클러치를 체결하는 단계에 진입하도록 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 제어방법 구성으로, 엔진클러치 체결시 구동모터의 회전을 지지하는 로터지지베어링에 엔진클러치 피스톤의 축력이 작용하고, 변속기클러치 체결시 상기 로터지지베어링에 상기 엔진클러치 피스톤의 축력이 감쇄되는 방향으로 변속기클러치 피스톤의 축력이 작용하는 하이브리드 차량으로서, 컨트롤러가 차속을 바탕으로 차량의 정차상황으로 판단시, 기어단을 중립으로 전환하는 단계; 컨트롤러가 상기 기어단에 전달되는 동력을 단속하기 위한 변속기클러치를 체결하는 단계; 및 컨트롤러가 엔진클러치를 체결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 차량의 정차 중 또는 배터리의 충전이 필요한 운전상황에서 엔진클러치와 함께 변속기클러치를 함께 체결함으로써, 로터지지베어링에 작용하는 엔진클러치 피스톤의 축력을 변속기클러치 피스톤의 축력으로 감쇄시킬 수 있게 되고, 이에 로터지지베어링에 작용하는 편향된 축하중을 저감하여 로터지지베어링의 용량 및 사이즈를 축소시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 적용 가능한 하이브리드 DCT 차량의 파워트레인 배치구조를 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 적용 가능한 하이브리드 DCT 차량에서 구동모터와 함께 엔진클러치 및 더블클러치를 어셈블리화한 구조를 예시하여 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따라 축력 저감을 위해 제어하는 클러치 제어과정을 도시한 도면.

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

본 발명은 첨부된 도 1과 같이 DCT변속기를 탑재한 하이브리드 차량에 적용 가능할 수 있다.

도면을 참조하면 DCT를 구성하는 두 개의 변속기클러치 중에서 결합측 클러치 및 해방측 클러치를 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재하였고, 이들을 체결 및 해제 작동하기 위한 클러치액추에이터를 각각 CLA1, CLA2의 도면부호로 표시하였으며, 결합측 클러치가 구비된 입력축과 해방측 클러치가 구비된 입력축을 각각 INPUT1 및 INPUT2의 도면부호로 표시하였다.

그리고, 홀수단 기어를 체결 및 해제 작동하기 위한 홀수측 기어액추에이터와, 짝수단 기어를 체결 및 해제 작동하기 위한 짝수측 기어액추에이터를 각각 GA1, GA2의 도면부호로 표시하였다.

물론, 본 발명은 상기 DCT변속기 뿐만 아니라, AMT변속기가 탑재된 하이브리드 차량에도 적용이 가능할 수 있고, 이 경우 한 개의 변속기클러치가 구비될 수 있다.

도 2는 본 발명에 적용 가능한 DCT변속기를 탑재한 하이브리드 차량에서 구동모터(M)와 함께 엔진클러치(EC) 및 더블클러치를 어셈블리화한 구조를 예시하여 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 구동모터(M)의 로터(1)는 리테이너(3)와 고정되면서 로터지지베어링(Br)에 의해 변속기케이스 내면에 지지된다. 그리고, 상기 리테이너(3)의 중단에 고정된 센터플레이트(5)의 일측에 변속기클러치인 제1클러치(CL1)와 제2클러치가 구비되고, 타측에는 엔진클러치(EC)가 구비되어, 각 클러치가 스플라인 방향으로 이동하면서 체결 및 해제 작동된다.

그리고, 상기 로터지지베어링(Br)을 사이에 두고 일측에는 제1클러치 피스톤(P1)과 제2클러치 피스톤(P2)이 배치되고, 상기 제1클러치 피스톤(P1) 및 제2클러치 피스톤(P2)의 작동에 따른 축력을 지지하도록 제1클러치 베어링(B1) 및 제2클러치 베어링(B2)이 각각 구비된다.

또한, 상기 로터지지베어링(Br)의 타측에는 엔진클러치 피스톤(Pe)이 배치되고, 상기 엔진클러치 피스톤(Pe)의 작동에 따른 축력을 지지하도록 엔진클러치 베어링(Be)이 구비된다.

이 같은 구조에 따르면, 엔진클러치(EC)를 체결하기 위해 엔진클러치 피스톤(Pe)을 작동하는 경우에는, 구동모터(M)의 회전을 지지하는 로터지지베어링(Br)의 한 쪽으로 엔진클러치 피스톤(Pe)의 축력이 작용하게 된다.

반면, 변속기클러치를 체결하기 위해 제1클러치 피스톤(P1) 또는 제2클러치 피스톤(P2)을 작동하는 경우에는, 상기 로터지지베어링(Br)의 반대 쪽에서 변속기클러치 피스톤의 축력이 작용하게 되는바, 상기 제1클러치 피스톤(P1) 또는 제2클러치 피스톤(P2)의 축력에 의해 로터지지베어링(Br)에 작용하는 엔진클러치 피스톤(Pe)의 축력을 감쇄시킬 수 있게 된다.

이에, 본 발명은 상기 로터지지베어링(Br)에 작용하는 축력이 증대되는 운전상황에서 축하중을 제어적으로 감소시키기 위한 것으로, 먼저 엔진을 운전하여 차량을 운행하는 경우, 컨트롤러(C)가 배터리 SOC를 기반으로 배터리의 충전이 필요한지 판단하는 단계에 진입할 수 있다.

컨트롤러(C)가 배터리의 충전이 필요한 것으로 판단한 경우, 모든 기어단을 중립에 위치시키는 단계에 진입할 수 있다.

이어서, 컨트롤러(C)가 상기 기어단에 전달되는 동력을 단속하기 위한 변속기클러치를 체결하는 단계에 진입할 수 있다.

예컨대, 두 개의 클러치가 구비된 DCT의 경우 두 개의 클러치 중 어느 하나의 클러치를 체결하고, 한 개의 클러치가 구비된 AMT의 경우 한 개의 클러치를 체결하도록 제어한다.

그리고, 컨트롤러(C)가 엔진클러치(EC)를 체결하여 배터리를 충전하는 단계에 진입할 수 있다.

즉, 차량의 정차 중 배터리의 충전이 필요한 경우, 엔진클러치(EC)를 체결하여 엔진의 동력으로 배터리를 충전하게 되는데, 이때에 변속기클러치와 엔진클러치(EC) 중에서 엔진클러치(EC)만 체결이 되면, 엔진클러치 피스톤(Pe)의 축력만이 로터지지베어링(Br)에 작용하게 됨으로써, 로터지지베어링(Br)에 작용하는 축력이 편향되는바, 상기 축하중의 안정적인 지지를 위해 로터지지베어링(Br)의 용량 및 사이즈를 증대시켜야 한다.

이에, 본 발명에서는 차량의 정차 중 배터리의 충전이 필요한 운전상황에서 엔진클러치(EC)와 함께 변속기클러치를 함께 체결함으로써, 로터지지베어링(Br)에 작용하는 엔진클러치 피스톤(Pe)의 축력을 변속기클러치 피스톤의 축력으로 감쇄시킬 수 있게 되고, 이에 로터지지베어링(Br)에 작용하는 편향된 축하중을 저감하여 로터지지베어링(Br)의 용량 및 사이즈를 축소시키게 된다.

아울러, 본 발명에서는 상기와 같이 배터리 충전이 필요한지 판단하기 전에 차속을 바탕으로 차량의 정차 여부를 판단하는 단계를 더 포함하여 구성이 될 수 있다.

이에, 현재 차량이 일정속도 이상으로 주행하고 있는 운전상황에서 배터리의 충전이 필요한 것으로 판단시, 변속기클러치의 체결 여부 및 기어단의 중립 여부를 판단하는 단계에 진입할 수 있다.

판단 결과, 상기 변속기클러치가 해제되고, 기어단이 체결 상태에 있는 경우, 기어단을 중립으로 전환하는 단계에 진입하도록 제어한 후, 변속기클러치와 엔진클러치(EC)를 체결하도록 제어할 수 있다.

반면, 상기 변속기클러치 및 기어단 상태의 판단 결과, 변속기클러치가 체결되고, 기어단이 중립 상태에 있는 것으로 판단시, 엔진클러치(EC)를 체결하는 단계에 진입하도록 제어할 수 있다.

즉, 차량의 코스팅 주행 중 배터리의 충전이 필요한 운전상황에서 엔진클러치(EC)와 함께 변속기클러치를 체결하도록 제어함으로써, 로터지지베어링(Br)에 작용하는 엔진클러치 피스톤(Pe)의 축력을 변속기클러치 피스톤의 축력으로 감쇄시킬 수 있게 되고, 이에 로터지지베어링(Br)에 작용하는 편향된 축하중을 저감하여 로터지지베어링(Br)의 용량 및 사이즈를 축소시키게 된다.

한편, 본 발명은 차량이 정차 중인 운전상황에서 배터리의 충전 필요여부와 관계없이, 로터지지베어링(Br)에 작용하는 축력을 제어적으로 감소시키도록 구성할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 컨트롤러(C)가 차속을 바탕으로 차량의 정차상황으로 판단시, 기어단을 중립으로 전환하는 단계에 진입할 수 있다.

그리고, 컨트롤러(C)가 상기 기어단에 전달되는 동력을 단속하기 위한 변속기클러치를 체결하는 단계에 진입할 수 있다.

이어서, 컨트롤러(C)가 엔진클러치(EC)를 체결하는 단계에 진입하도록 제어할 수 있다.

즉, 배터리의 충전이 요구되는 운전상황이 아니더라도, 차량이 정차 중에 있는 경우 엔진클러치(EC)와 함께 변속기클러치를 체결함으로써, 로터지지베어링(Br)에 작용하는 편향된 축하중을 저감하도록 제어할 수 있다.

이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 제어과정을 예시하여 설명한다.

차속에 의해 차량이 정차중 또는 주행중인지 판단하고(S10), 판단 결과 차량이 정차상태에 있는 경우, 배터리 SOC에 의해 배터리의 충전이 필요한지 판단한다(S20).

S20의 판단 결과, 배터리의 충전이 필요한 경우, DCT의 모든 기어단을 중립으로 전환한다(S30).

이어서, DCT의 두 개의 클러치 중 어느 하나의 클러치를 체결 작동한 후(S40), 엔진클러치(EC)를 체결 작동하여(S50), 엔진에서 제공되는 동력으로 배터리를 충전시키게 된다(S60).

한편, S10의 판단 결과 차량이 주행하고 있는 것으로 판단한 경우, 이 역시 배터리의 충전이 필요한지 판단한다(S70).

S70의 판단 결과, 배터리의 충전이 필요한 경우, DCT의 두 개의 클러치 체결상태와 기어단의 중립 여부를 판단한다.

예컨대, 두 개의 클러치 모두가 해제 상태이고, 특정 기어단을 형성하고 있는 상태인 경우(S80), 상기 기어단을 중립으로 전환한다(S30).

이어서, DCT의 두 개의 클러치 중 어느 하나의 클러치를 체결 작동한 후(S40), 엔진클러치(EC)를 체결 작동하여(S50), 엔진에서 제공되는 동력으로 배터리를 충전시키게 된다(S60).

다만, 두 개의 클러치 모두가 해제 상태이면서 특정 기어단을 형성하고 있는 상태가 아닌 경우, 두 개의 클러치 중 하나의 클러치가 체결된 상태이고, 기어단이 중립상태인지 판단하고(S90), 이를 만족하는 경우, 엔진클러치(EC)를 체결 작동하여(S50), 엔진에서 제공되는 동력으로 배터리를 충전시키게 된다(S60).

상술한 바와 같이, 본 발명은 차량의 정차 중 또는 배터리의 충전이 필요한 운전상황에서 엔진클러치(EC)와 함께 변속기클러치를 함께 체결함으로써, 로터지지베어링(Br)에 작용하는 엔진클러치 피스톤(Pe)의 축력을 변속기클러치 피스톤의 축력으로 감쇄시킬 수 있게 되고, 이에 로터지지베어링(Br)에 작용하는 편향된 축하중을 저감하여 로터지지베어링(Br)의 용량 및 사이즈를 축소시키게 된다.

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 : 로터 3 : 리테이너
CL1 : 제1클러치 CL2 : 제2클러치
EC : 엔진클러치 Br : 로터지지베어링

Claims (5)

1. 엔진클러치 체결시 구동모터의 회전을 지지하는 로터지지베어링에 엔진클러치 피스톤의 축력이 작용하고, 변속기클러치 체결시 상기 로터지지베어링에 상기 엔진클러치 피스톤의 축력이 감쇄되는 방향으로 변속기클러치 피스톤의 축력이 작용하는 하이브리드 차량으로서,
   컨트롤러가 배터리의 충전이 필요한지 판단하는 단계;
   컨트롤러가 배터리의 충전이 필요한 경우, 기어단을 중립에 위치시키는 단계;
   컨트롤러가 상기 기어단에 전달되는 동력을 단속하기 위한 변속기클러치를 체결하는 단계; 및
   컨트롤러가 엔진클러치를 체결하여 배터리를 충전하는 단계;를 포함하는 하이브리드 차량용 클러치 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 충전이 필요한지 판단하기 전에 차속을 바탕으로 차량의 정차 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 클러치 제어방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 차량의 주행상황에서 배터리의 충전이 필요한 것으로 판단시, 변속기클러치의 체결 여부 및 기어단의 중립 여부를 판단하는 단계;
   상기 변속기클러치가 해제되고, 기어단이 체결 상태에 있는 경우, 기어단을 중립으로 전환하는 단계에 진입하도록 제어한 후, 변속기클러치와 엔진클러치를 체결하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 클러치 제어방법.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 변속기클러치 및 기어단 상태의 판단 결과, 변속기클러치가 체결되고, 기어단이 중립 상태에 있는 것으로 판단시, 엔진클러치를 체결하는 단계에 진입하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 클러치 제어방법.
5. 엔진클러치 체결시 구동모터의 회전을 지지하는 로터지지베어링에 엔진클러치 피스톤의 축력이 작용하고, 변속기클러치 체결시 상기 로터지지베어링에 상기 엔진클러치 피스톤의 축력이 감쇄되는 방향으로 변속기클러치 피스톤의 축력이 작용하는 하이브리드 차량으로서,
   컨트롤러가 차속을 바탕으로 차량의 정차상황으로 판단시, 기어단을 중립으로 전환하는 단계;
   컨트롤러가 상기 기어단에 전달되는 동력을 단속하기 위한 변속기클러치를 체결하는 단계; 및
   컨트롤러가 엔진클러치를 체결하는 단계;를 포함하는 하이브리드 차량용 클러치 제어방법.

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