KR102542565B1 - 차량의 클러치 제어시스템 및 제어방법 - Google Patents

차량의 클러치 제어시스템 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

차량의 구동원과 휠 사이의 동력전달경로에 배치되며, 액추에이터의 스트로크 변화에 의해 치합 또는 해제가 가능한 클러치기구; 차량의 실제차속을 측정하는 차속측정기구; 및 클러치기구의 치합 또는 해제를 제어하며, 클러치기구의 치합제어시 구동원의 RPM과 동력전달기구의 기어비를 통하여 차속을 연산하고, 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 보상하는 제어부;를 포함하는 차량의 클러치 제어시스템 및 제어방법이 소개된다.

Description

차량의 클러치 제어시스템 및 제어방법 {SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING A CLUTCH OF A VEHICLE}
본 발명은 클러치 시스템의 노후화에 따른 치합 불균일시 액추에이터의 스트로크를 자동적으로 보상함으로써 장시간 지속적으로 균일한 클러치 동작을 안정적으로 수행하도록 할 수 있는 차량의 클러치 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
종래의 변속기에 있어서 듀얼클러치 시스템은 2개의 변속조를 구비하고 각 변속조와 클러치기어를 통하여 택일적인 치합을 이룸으로써 빠른 변속을 유도하는 것을 특징으로 한다. 이러한 듀얼클러치 변속기는 각 기어 단수 별로 기어 치합 판단의 스트로크 최소치를 제한하고 있다. 이는 기어 치합시 기어 빠짐 등의 현상을 예방하기 위함이다. 하지만 제품 불량 또는 마모가 발생할 경우, 기존의 스크로크 최소치에 도달했음에도 불구하고 기어 치합에 실패할 수도 있다. 이 경우 이로 인해 해당 기어 단수 또는 변속조(짝수단 또는 홀수단)의 변속이 불가능하게 되며, 변속감을 저하시킨다. 그리고 이로 인해 정비를 수행하게 되며, 품질 비용이 발생하는 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1231413 B1
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 클러치 시스템의 노후화에 따른 치합 불균일시 액추에이터의 스트로크를 자동적으로 보상함으로써 장시간 지속적으로 균일한 클러치 동작을 안정적으로 수행하도록 할 수 있는 차량의 클러치 제어시스템 및 제어방법을 제공하고자 함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 클러치 제어시스템은, 차량의 구동원과 휠 사이의 동력전달경로에 배치되며, 액추에이터의 스트로크 변화에 의해 치합 또는 해제가 가능한 클러치기구; 차량의 실제차속을 측정하는 차속측정기구; 및 클러치기구의 치합 또는 해제를 제어하며, 클러치기구의 치합제어시 구동원의 RPM과 동력전달기구의 기어비를 통하여 차속을 연산하고, 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 보상하는 제어부;를 포함한다.
클러치기구는 듀얼클러치변속기의 각 변속조에 마련된 클러치기어일 수 있다.
차속측정기구는 복수의 휠의 평균속도를 이용하여 실제차속을 측정할 수 있다.
차속측정기구는 복수의 휠 중 비구동륜의 평균속도를 이용하여 실제차속을 측정할 수 있다.
제어부는 복수의 휠의 속도 차이가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정할 수 있다.
제어부는 차량의 가속도가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정할 수 있다.
제어부는 차량의 요레이트가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정할 수 있다.
제어부는 차량의 조타각이 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정할 수 있다.
제어부는 주행로의 구배가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정할 수 있다.
제어부는 메모리를 구비하고, 메모리에는 클러치기구의 치합시 필요한 액추에이터의 스트로크량이 저장되며, 제어부는 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 보상하는 경우 보상된 새로운 스트로크량을 메모리에 갱신할 수 있다.
제어부는 보상된 새로운 스트로크량이 한계값을 넘는 경우 차량을 안전모드로 제어할 수 있다.
본 발명의 차량의 클러치 제어시스템을 제어하는 방법은, 제어부에서 액추에이터를 제어함으로써 클러치기구의 치합제어를 수행하는 단계; 제어부에서 구동원의 RPM과 동력전달기구의 기어비를 통하여 차속을 연산하는 단계; 차량의 실제차속을 측정하는 단계; 제어부에서 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하는 단계; 및 제어부에서 연산된 차속과 차량의 실제차속이 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 보상하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 차량의 클러치 제어시스템 및 제어방법에 따르면, 클러치 시스템의 노후화에 따른 치합 불균일시 액추에이터의 스트로크를 자동적으로 보상함으로써 장시간 지속적으로 균일한 클러치 동작을 안정적으로 수행하도록 할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 클러치 제어시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 클러치 제어방법의 순서도.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 클러치 제어시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 클러치 제어방법의 순서도이다.
본 발명에 따른 차량의 클러치 제어시스템은, 차량의 구동원(100)과 휠 사이의 동력전달경로에 배치되며, 액추에이터의 스트로크 변화에 의해 치합 또는 해제가 가능한 클러치기구(300); 차량의 실제차속을 측정하는 차속측정기구(500); 및 클러치기구(300)의 치합 또는 해제를 제어하며, 클러치기구(300)의 치합제어시 구동원(100)의 RPM과 동력전달기구(200)의 기어비를 통하여 차속을 연산하고, 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구(300) 액추에이터의 스트로크를 보상하는 제어부(600);를 포함한다.
본 발명의 경우, 클러치기어 액추에이터의 움직임이 기어 치합 판단 스트로크 최소치를 초과할 경우, 듀얼클러치시스템은 해당 기어 단이 치합된 것으로 판단하게 된다. 하지만 클러치 기어가 마모되었을 경우, 해당 스트로크에 도달한 것으로는 실제 치합이 되지 않는다. 따라서 기어 치합 판단 스트로크 최소치를 증가시켜 치합을 완료할 수 있도록 한다. 즉, 기어 치합 및 해당 기어의 클러치 치합 완료된 상태에서, 엔진 RPM 및 기어비에 해당하는 차속을 계산한다. 계산된 차속과 현재 차속을 비교하여 일정 값(threshold1) 이상 차이가 발생한 경우, 클러치 기어 마모를 판단하도록 한다. 마모 판단 시 마다 기어 치합 판단 스트로크를 보상하여, 치합을 재시도 한다. 보상이 완료된 스트로크값과 변동량을 TCU의 메모리에 저장하며, 다음 주행 시 해당 값에 따라 기어 치합을 수행한다. 그리고 스트로크의 변동량이 일정 값(threshold2) 이상일 경우, TCU 제어 한계 상황이므로 림프홈 주행을 수행하며 고장 코드를 저장한다.
구체적으로, 본 발명의 클러치 제어시스템에는 클러치기구(300)가 마련된다. 클러치기구(300)는 차량의 구동원(100)과 휠(400) 사이의 동력전달경로에 배치되며, 액추에이터의 스트로크 변화에 의해 치합 또는 해제가 가능하다. 차량의 구동원(100)에는 엔진과 모터 등을 들 수 있고, 동력전달기구(200)에는 변속기 내지 감속기가 속할 수 있으며, 클러치기구(300)는 모터와 감속기간의 클러치기어 또는 듀얼클러치변속기의 각 변속조에 마련된 클러치기어일 수 있다. 이하의 실시예에서는 클러치기구(300)가 듀얼클러치변속기의 각 변속조에 마련된 클러치기어인 경우를 예를 들어 설명한다.
차속측정기구(500)는 차량의 실제차속을 측정한다. 이러한 차속측정기구(500)는 복수의 휠의 평균속도를 이용하여 실제차속을 측정할 수 있다. 특히 차속측정기구(500)는 복수의 휠 중 비구동륜의 평균속도를 이용하여 실제차속을 측정할 수 있다. 이를 통하여 연산하는 차속은 구동륜(400)의 차속을 연산하고, 실제차속은 비구동륜의 실제차속을 이용함으로써 실제적인 스트로크 이상여부를 정확히 감지할 수 있다. 차량은 주행이나 노면의 상태에 따라 구동륜의 경우 정상적인 차량 상태에서도 비정상적인 휠속을 나타내는 경우도 있기 때문이다. 따라서, 정확한 실제차속은 비구동륜을 통한 차속측정이 정확하도 볼 수 있으며, 연산하는 차속의 경우는 동력전달에 의한 결과를 나타내기 때문에 결론적으로는 구동륜의 연산차속에 해당하는 것이다.
또한 제어부(600)는 클러치기구(300)의 치합 또는 해제를 위해 액추에이터를 제어한다. 그리고 제어부(600)는 클러치기구(300)의 치합제어시, 구동원(100)의 RPM과 동력전달기구(200)의 기어비를 통하여 차속을 연산한다. 제어부(600)는 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구(300) 액추에이터의 스트로크를 보상하도록 함으로써 클러치기구(300)가 마모된 경우 또는 불량인 경우에도 완벽히 치합이 되도록 유도하는 것이다.
한편, 제어부(600)는 복수의 휠의 속도 차이가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구(300) 액추에이터의 스트로크를 조정할 수 있다. 즉, 실제차속의 경우 휠에 마련된 휠속센서를 활용하는데, 각각의 휠의 속도차이가 일정 크기 이하인 경우에 실제 차속의 측정에 있어 오류가 가장 적기 때문이다.
또한, 제어부(600)는 차량의 가속도가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정할 수 있다. 이는 차량의 가속도나 감속도의 크기가 큰 경우에는 각각의 휠마다 불균일한 슬립이 발생할 수 있어 결국 평균값을 취하더라도 실제차속의 측정에 오차가 있을 수 있기 때문이다. 따라서 제어부(600)는 차량의 가속도가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 제어부(600)는 차량의 요레이트가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정할 수 있다. 이 경우는 차량이 급격한 코너링 등을 수행하는 경우인바, 내측륜과 외측륜 사이의 휠속 차이가 크기 때문에 실제 차속의 오차가 있을 수 있어 배제하도록 함이 바람직하다. 한편, 제어부(600)는 차량의 조타각이 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정할 수 있으며, 코너링의 정도를 요레이트와 함께 조타량을 통해 반영하도록 하는 것이다.
또한, 제어부(600)는 주행로의 구배가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정할 수 있다. 차량이 언덕을 오르거나 내려가는 경우 역시 각 휠마다의 접지력의 차이가 있을 수 있고 슬립량의 차이로 나타나기 때문에 정확한 차속의 측정을 위해 가급적 평지에서 본 발명의 제어를 수행토록 하는 것이다.
아울러, 제어부(600)는 메모리를 구비하고, 메모리에는 클러치기구(300)의 치합시 필요한 액추에이터의 스트로크량이 저장되며, 제어부(600)는 클러치기구(300) 액추에이터의 스트로크를 보상하는 경우 보상된 새로운 스트로크량을 메모리에 갱신할 수 있다. 이에 따라 기어가 마모된 경우라도 보상값을 저장하고 추후에 활용함으로써 지속적인 변속품질을 구현하고, 운전자로 하여금 시간이 지나도 변속품질의 이질감이 없도록 하며 차량의 성능을 꾸준히 유지할 수 있도록 한다.
그리고 제어부(600)는 보상된 새로운 스트로크량이 한계값을 넘는 경우 차량을 안전모드로 제어할 수 있다. 이 경우에는 클러치기어가 매우 많이 마모된 한계 상황에 해당하는바, 차량의 안전과 동력계통부품의 보호를 위해 정비를 받도록 유도하는 것이다.
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 클러치 제어방법의 순서도로서, 본 발명의 차량의 클러치 제어시스템을 제어하는 방법은, 제어부에서 액추에이터를 제어함으로써 클러치기구의 치합제어를 수행하는 단계; 제어부에서 구동원의 RPM과 동력전달기구의 기어비를 통하여 차속을 연산하는 단계; 차량의 실제차속을 측정하는 단계; 제어부에서 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하는 단계; 및 제어부에서 연산된 차속과 차량의 실제차속이 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 보상하는 단계;를 포함한다.
제어부는 먼저 클러치 치합제어를 수행한다(S100). 그리고 일정한 안정 조건하에서 차속을 연산하고(S120), 실제차속을 측정하며(S140), 이들을 비교한다(S200). 비교결과 차이가 많이 나는 경우에는 클러치 스트로크를 보상하여 완전한 치합을 유도한다(S300). 그리고 새로운 스트로크값을 메모리에 갱신한다(S320). 또한, 지속적인 보상이 이루어지는 경우에 있어서 스트로크 보상값이 한계값을 넘는 경우에는 안전모드로 제어토록 함으로써 차량의 정비를 유도하는 것이다(S400,S420).
본 발명의 차량의 클러치 제어시스템 및 제어방법에 따르면, 클러치 시스템의 노후화에 따른 치합 불균일시 액추에이터의 스트로크를 자동적으로 보상함으로써 장시간 지속적으로 균일한 클러치 동작을 안정적으로 수행하도록 할 수 있게 된다.
본 발명의 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 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
100 : 구동원 200 : 변속기
400 : 구동륜 600 : 제어부

Claims (12)

  1. 차량의 구동원과 휠 사이의 동력전달경로에 배치되며, 액추에이터의 스트로크 변화에 의해 치합 또는 해제가 가능한 클러치기구;
    차량의 실제차속을 측정하는 차속측정기구; 및
    클러치기구의 치합 또는 해제를 제어하며, 클러치기구의 치합제어시 구동원의 RPM과 동력전달기구의 기어비를 통하여 차속을 연산하고, 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 보상하는 제어부;를 포함하는 차량의 클러치 제어시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    클러치기구는 듀얼클러치변속기의 각 변속조에 마련된 클러치기어인 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    차속측정기구는 복수의 휠의 평균속도를 이용하여 실제차속을 측정하는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    차속측정기구는 복수의 휠 중 비구동륜의 평균속도를 이용하여 실제차속을 측정하는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제어부는 복수의 휠의 속도 차이가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정하는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    제어부는 차량의 가속도가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정하는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    제어부는 차량의 요레이트가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정하는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    제어부는 차량의 조타각이 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정하는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    제어부는 주행로의 구배가 일정 크기 이하인 경우 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하여 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 조정하는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    제어부는 메모리를 구비하고, 메모리에는 클러치기구의 치합시 필요한 액추에이터의 스트로크량이 저장되며, 제어부는 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 보상하는 경우 보상된 새로운 스트로크량을 메모리에 갱신하는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    제어부는 보상된 새로운 스트로크량이 한계값을 넘는 경우 차량을 안전모드로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어시스템.
  12. 청구항 1의 차량의 클러치 제어시스템을 제어하는 방법으로서,
    제어부에서 액추에이터를 제어함으로써 클러치기구의 치합제어를 수행하는 단계;
    제어부에서 구동원의 RPM과 동력전달기구의 기어비를 통하여 차속을 연산하는 단계;
    차량의 실제차속을 측정하는 단계;
    제어부에서 연산된 차속과 차량의 실제차속을 비교하는 단계; 및
    제어부에서 연산된 차속과 차량의 실제차속이 일정 크기 이상 차이가 있을 경우 클러치기구 액추에이터의 스트로크를 보상하는 단계;를 포함하는 차량의 클러치 제어방법.
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