KR20150088195A

KR20150088195A - 자동차의 클러치 액추에이터의 포지셔닝 방법

Info

Publication number: KR20150088195A
Application number: KR1020150009152A
Authority: KR
Inventors: 크리스티안 뵈르츠; 슈테판 회플레
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2015-07-31
Also published as: CN104806662B; DE102014201212A1; CN104806662A

Abstract

본 발명에 따른 방법에서는 자동차의 클러치 액추에이터의 위치가 제어된다. 클러치 유압 구간 내에서 매체 온도의 변화량(17)이 온도 모델을 통해 시뮬레이션되며, 상기 변화량은 클러치 액추에이터의 위치를 보정하는 데(40) 이용된다. 그 결과, 시스템 내 압력 센서가 생략된다. 그 밖에도, 제어 유닛 내에서 이용되는 ADC 입력 및 센서 공급 전압도 생략된다.

Description

자동차의 클러치 액추에이터의 포지셔닝 방법{METHOD FOR POSITIONING A CLUTCH ACTUATOR OF A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 자동차의 클러치 액추에이터를 포지셔닝하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 컴퓨터에서 실행될 때 본 발명에 따른 방법의 모든 단계를 수행하는 컴퓨터 프로그램과, 이 컴퓨터 프로그램을 저장하는 데이터 저장 매체에 관한 것이다. 마지막으로, 본 발명은 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 형성된 제어 유닛에 관한 것이다.

수동 변속기와, 클러치 시스템의 전기 유압 작동식 클러치를 구비한 자동차의 경우, 액추에이터를 통해 클러치의 위치가 제어된다. 운전자는 클러치 페달을 통해, 클러치로부터 전달되는 최대 토크만을 측정한다. 이 경우, "전자 클러치 소프트웨어"는 엔진의 "스톨" 방지 기능뿐만 아니라 클러치 제어 장치를 통한 시동 보조 기능을 이용해서도 운전자를 지원할 수 있다. 액추에이터는 "전자 클러치 자동차"에서 클러치의 마스터 실린더를 대체한다. 이를 위해 액추에이터 위치는 가장 간단한 경우 클러치 페달 위치를 통해 제어된다. 이 경우, 액추에이터는 유압 구간을 통해 클러치 시스템의 슬레이브 실린더와 연결된다. 이 경우, 압력 센서를 통해, 액추에이터가 위치 제어됨으로써 매체 온도의 변화량 및 이와 함께 유압액 내 체적 변동의 보상이 달성된다. 상기 제어에는 유압 구간 내 압력의 일정한 유지가 포함된다.

본 발명에 따른 방법에서는 자동차의 클러치 액추에이터의 위치가 제어된다. 클러치 유압 구간 내에서 온도 모델을 통해 매체 온도의 변화량이 재현(simulate)되며, 상기 변화량은 클러치 액추에이터의 위치를 보정하는 데 이용된다. 그 결과, 시스템 내 압력 센서가 생략된다. 그 밖에도, 제어 유닛 내에서 이용되는 ADC 입력 및 센서 공급 전압도 생략된다.

바람직하게 매체의 온도 모델은 엔진 회전수에 좌우되는 가열 계수(heating coefficient)와 자동차 속도에 좌우되는 냉각 계수(cooling coefficient)를 고려한다. 그로 인한 장점은, 자동차의 엔진에 의한 가열뿐만 아니라, 주행 중 기류에 의한 냉각도 고려된다는 점이다.

특히 바람직하게는, 상기 계수들이 측정에 토대한 시간 단위당 매체 온도의 변화량으로서 산출된다. 따라서 매체 온도의 변화량은 시간에 따라 측정될 수 있다.

특히 바람직하게는, 시간 단위당 매체 온도의 변화량이 사전 설정된 시간 이후에 사전 설정된 온도 변화 임계치를 하회하는 경우, 온도 계산이 활성화되며, 매우 바람직하게는 지난 엔진 출력 및 당시 주행한 자동차 속도에 대한 특성맵을 이용하여 초기 매체 온도가 결정된다. 그 결과, 온도 계산을 수행하기 위한 명백한 기준이 존재할 수 있게 된다. 나아가, 온도 계산 동안 특성곡선을 통해 엔진 온도 및 자동차의 속도가 정확히 고려될 수 있게 된다.

매우 바람직하게는 가열 및 냉각 계수들은, 사전 설정된 시간 임계값을 하회하는 정기적인 시간 구간들에서, 매체 온도의 변화량을 계산하는 데 이용된다. 그 결과, 항상 매체 온도의 현재 값이 계산되는 점이 보장된다.

바람직하게 매체 온도의 변화량은 클러치 유압 구간의 절대 매체 온도를 통해 가중된다. 특히 바람직하게는, 절대 매체 온도의 결정을 위해 클러치 액추에이터의 온도 효율이 이용된다. 그 결과, 절대 매체 온도의 영향이 고려되는 점이 보장된다.

매우 바람직한 제1 실시예에서, 엔진 온도와 주변 온도의 차이가 사전 설정된 온도 임계값 미만인 경우, 절대 매체 온도는 주변 온도로 초기화된다. 이는, 초기 절대 매체 온도를 결정하기 위해 주변 온도가 고려될 수 있다는 장점을 갖는다.

매우 바람직한 제2 실시예에서, 엔진 온도와 주변 온도가 적어도 사전 설정된 온도 임계값만큼 차이가 나는 경우, 클러치의 최초 개방 이후에 절대 매체 온도의 초기화가 수행된다. 이는, 이 경우에도 절대 매체 온도의 초기화가 분명하게 정의된다는 장점을 갖는다.

특히, 절대 매체 온도로부터 주변 온도와 관련된 가중 계수가 산출되고, 이를 통해 매체 온도의 변화량이 가중된다. 매우 바람직한 한 실시예에서, 매체 온도의 계산된 변화량은 매체 온도의 가중된 변화량으로부터 획득된다. 이는, 매체 온도의 변동 시 주변 온도의 영향이 고려된다는 장점을 갖는다.

본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은, 기존의 제어 유닛에 대해 구조적 변경을 수행하지 않고도 기존의 제어 유닛 내에서 본 발명에 따른 방법을 구현할 수 있게 해 준다. 이를 위해, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 또는 제어 유닛에서 실행될 경우 본 발명에 따른 방법의 모든 단계를 수행한다. 본 발명에 따른 데이터 저장 매체는 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램을 저장한다. 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램을 제어 유닛에 설치함으로써, 자동차의 클러치 액추에이터의 위치를 제어하도록 형성된 본 발명에 따른 제어 유닛이 획득된다.

본 발명의 실시예는 도면들에 도시되어 있으며 하기에서 더 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서 오리피스 보어의 작동 원리도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서 온도 알고리즘의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서 자동차 특성곡선의 냉각 계수들의 데이터 입력을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서 절대 매체 온도의 계산을 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에서 매체 온도의 변화량의 가중 및 클러치 액추에이터의 위치 보정을 나타낸 흐름도이다.

하기에서는 도면들에 기초하여 본 발명에 따른 방법의 일 실시예를 설명한다. 자동차의 클러치 유압 구간에서 압력 변동의 주요 영향은 클러치 유압 구간의 매체 온도의 변화량의 변동에 기인한다. 매체 온도의 이러한 변화량은 온도 모델을 통해 알고리즘을 이용하여 산출되어 클러치 액추에이터의 위치 보정에 이용된다. 그 결과, 실질적으로 클러치 유압 시스템 내 압력 센서가 생략된다. 그 밖에, 제어 유닛 내에서 이용되는 ADC 입력 및 센서 공급 전압도 생략된다.

유압액의 온도 모델은 기본적으로 두 가지 온도 영향에 기반한다. 첫째로, 자동차 엔진의 엔진 회전수에 좌우되는 가열 계수들이 온도 모델의 기술에 이용되고, 둘째로, 자동차 속도에 좌우되는 냉각 계수들도 이용된다. 유압 매체는 클러치가 개방되어 있는 동안, 연결부, 다시 말해 오리피스 보어에서부터 균압 탱크에 이르기까지의 연속 개념에서, 분리되어 있다(도 1). 도 1a에는 개방된 오리피스 보어(10)가, 그리고 도 1b에는 폐쇄된 오리피스 보어(11)가 도시되어 있다. 오리피스 보어의 개방 및 폐쇄를 위해, 피스톤(12)이 움직인다. 온도 효과를 통해, 매체 온도의 계수들에 의해 체적 변동이 발생한다. 그 결과, 액추에이터 위치와 슬레이브 실린더 위치 간의 위치 할당이 더 이상 불가능하다. 유압 구간 내 매체 온도의 변화량의 정보를 통해서, 전체 유압 질량 및 매체 온도 계수들에 의해 클러치 액추에이터를 위한 위치 보정이 수행될 수 있다.

도 2에 도시된 온도 알고리즘은, 시간 단위당 매체 온도의 변화량이 사전 설정된 시간 이후에 사전 설정된 온도 변화 임계값을 하회하는 경우에 활성화된다. 이 온도 알고리즘은, 지난 엔진 출력(14) 및 당시 주행한 자동차 속도(15)에 대한 특성 맵(13)을 통해 매체 온도의 변화량(17)의 계산을 위한 초기 매체 온도(16)를 선택한다. 여기서 지난 엔진 출력(14)은, 지난 20초간의 엔진 출력의 평균값이 구해짐으로써 계산된다. 따라서 상기 특성 맵은 각각의 지난 엔진 출력(14)과 당시 주행한 자동차 속도(15)에 초기 매체 온도(16)를 할당하는 3차원 그래프이다. 그런 후에, 초기 매체 온도(16), 자동차 속도(15), 엔진 회전수(18), 매체 온도의 변화량(17)을 이용하여, 그리고 가열 계수들(19a) 및 냉각 계수들(19b)을 이용하여, 매체 온도의 실제 변화량(17)이 계산된다. 이러한 매체 온도 변화량(17)의 계산은 사전 설정된 시간 임계값을 하회하는 정기적인 시간 구간들에서 반복된다. 계수들(19a, 19b)은 측정들에 토대한 시간 단위당 매체 온도 변화량으로서 획득된다.

도 3에는, 자동차의 냉각 계수들에 대한 특성곡선이 그래프로 도시되어 있다. 여기서, 그래프의 가로좌표에는 시간 단위당 매체 온도의 변화량(dT/dt)이 초당 켈빈 단위(k/s)로 기입되어 있으며, 세로좌표에는 자동차 속도(v)가 시간당 킬로미터 단위(km/h)로 기입되어 있다. 매체 온도의 계산된 변화량은 절대 매체 온도에 의해 가중된다. 그에 따라, 예컨대 주변 온도와 매체 온도가 동일한 경우 냉각 억제가 달성된다.

절대 매체 온도의 추정을 위해 액추에이터의 온도 효율이 이용된다. 이는 도 4에 도시되어 있다. 클러치 액추에이터는 속도가 일정한 자동차 세일링 단계(sailing phase) 이전에 개방된다. 개방 동안, 액추에이터의 전력 소모량이 적분된다. 이렇게 검출된 액추에이터 일 또는 에너지(20)의 경우, 에너지(20)와 절대 매체 온도 간에 상관관계가 존재한다. 에너지에서 매체 온도로의 이러한 환산은 특성 맵(22)을 통해 제어 유닛 내에 저장된다. 그럼으로써, 세일링 시작 시 신규 매체 온도(21)가 추정되어 이전의 절대 매체 온도(25)와 평균된다. 이를 위해, 추정 매체 온도(21)와 이전의 절대 매체 온도(25)가 가산되고, 그 합이 이등분된다(23). 그럼으로써 절대 매체 온도(25)의 현재 값이 획득된다. 이어서, 주변 온도(26)와 절대 매체 온도(25)로부터 온도차(27)가 계산되어(28) 확정된다. 상기 온도차(27)는, 절대 매체 온도(25)로부터 주변 온도(26)와 관련하여 가중 계수(30)를 획득하기 위해, 20으로 나누어진다(29). 따라서 앞서 기술한 평균 및 가중 과정의 결과가 가중 계수(30)가 된다. 매체 온도(21)의 추정의 초기화를 위해, 2가지 방법이 가능하다. 즉, 엔진 온도와 주변 온도의 차이가 사전 설정된 온도 임계값 미만인 경우, 절대 매체 온도는 주변 온도로 초기화된다. 부가적 계산은 최종 추정 매체 온도와의 평균(23)을 통해 수행된다. 엔진 온도와 주변 온도가 적어도 사전 설정된 온도 임계값만큼 차이가 나는 경우에는, 세일링 시작 시 클러치의 최초 개방 이후 온도의 초기화가 수행된다.

도 5에는, 전체 알고리즘이 재차 합쳐져서 도시되어 있다. 액추에이터 에너지(20) 및 주변 온도(26)로부터 추정 매체 온도(21)가 결정된다(31). 그 결과, 가중 계수(30)가 결정된다. 이 과정은 이미 도 4의 설명에서 상세히 기술하였다. 이로써 절대 매체 온도(25)로부터 주변 온도(26)와 관련하여 가중 계수(30)가 획득된다. 도 2의 설명에서, 엔진 출력(14), 자동차 속도(15) 및 엔진 회전수(18)로부터, 온도 알고리즘(32)의 변화량을 이용하여 매체 온도의 변화량(17)이 어떻게 결정되는지를 기술하였다. 이어서 가중 계수(30)는 매체 온도의 변화량(17)과 곱해지고(33), 그에 따라 매체 온도의 변화량이 상기 가중 계수로 가중되며, 다시 말해 매체 온도의 가중된 변화량(34)이 생성된다. 이 경우, 절대 매체 온도와 주변 온도 사이의 온도차는 클러치 유압 구간의 냉각에 대해 선형으로 또는 특성 맵에 기반하여 영향을 미칠 수 있다(도 5 참조). 마지막으로 매체 온도의 계산된 변화량은 매체 온도의 가중된 변화량(34)으로부터 획득된다. 클러치 유압 시스템 내 유압 질량의 값들과 유압 팽창 계수들(35)을 통해, 매체 온도의 가중된 변화량(34)과의 곱셈(36)에 의해 클러치 유압 시스템 내 체적(37)의 변화량이 계산될 수 있다. 그럼으로써 액추에이터 바닥면(39)과의 관계(38)를 통해, 클러치 액추에이터의 위치(40)의 보정이 수행될 수 있다. 이 경우, 구체적으로 체적(37)의 변화량은 액추에이터 바닥면(39)으로 나누어짐으로써 클러치 액추에이터 위치(40)의 델타가 획득된다. 이처럼 매체 온도의 변화량(17)을 고려하는, 클러치 액추에이터 위치(40)의 델타를 이용하여 클러치 액추에이터의 위치가 보정된다. 상기 보정을 통해, 매체 온도의 변화량(17)에 의해 발생하는 효과들이 보상된다. 클러치의 작동 시, 운전자에 의해 클러치의 목표 토크(41)가 사전 설정된다. 클러치의 상기 목표 토크(41)는 특성곡선(42)을 이용하여 클러치 액추에이터의 목표 위치(43)로 변환된다. 이제, 상기 클러치 액추에이터의 목표 위치(43)는, 최종적으로 클러치 액추에이터의 보정된 위치(45)를 획득하기 위해, 클러치 액추에이터 위치(40)의 델타로 보정된다(44). 이때, 클러치 액추에이터 위치(40)의 보정은 지속적으로 수행되는 것이 아니라, 클러치의 폐쇄 시에만 적용된다. 따라서 더욱 큰 액추에이터 하중 이 방지된다. 클러치가 다시 폐쇄되면, 팽창된 매체는 균압 탱크에 의해 보상될 수 있고, 알고리즘은 리셋된다. 따라서 압력 센서에 기반하는 클러치 액추에이터 위치(40)의 보상이 생략될 수 있다.

Claims

자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어를 위한 방법에 있어서,
클러치 유압 구간 내 매체 온도의 변화량(17)이 온도 모델을 통해 시뮬레이션되며, 상기 변화량은 클러치 액추에이터의 위치(40)를 보정하는 데(44) 이용되는 것을 특징으로 하는, 자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어 방법.
제1항에 있어서, 매체의 온도 모델은 엔진 회전수에 좌우되는 가열 계수(19a)와, 자동차 속도(15)에 좌우되는 냉각 계수(19b)를 고려하는 것을 특징으로 하는, 자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어 방법.
제2항에 있어서, 상기 계수들(19a, 19b)은 측정들에 토대한 시간 단위당 매체 온도의 변화량으로서 산출되는 것을 특징으로 하는, 자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 시간 단위당 매체 온도의 변화량이 사전 설정된 시간 이후에 사전 설정된 온도 변화 임계값을 하회하는 경우 온도 계산이 활성화되며, 지난 엔진 출력(14) 및 당시 주행한 자동차 속도(15)에 대한 특성 맵(13)을 이용하여 초기 매체 온도(16)가 결정되는 것을 특징으로 하는, 자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어 방법.
제4항에 있어서, 계수들(19a, 19b)은 사전 설정된 시간 임계값을 하회하는 정기적인 시간 구간들에서 매체 온도의 변화량(17)을 계산하는 데 이용되는 것을 특징으로 하는, 자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 매체 온도의 변화량(17)은 클러치 유압 구간의 절대 매체 온도(25)를 통해 가중되는 것을 특징으로 하는, 자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어 방법.
제6항에 있어서, 상기 절대 매체 온도(25)의 결정을 위해 클러치 액추에이터의 온도 효율이 이용되는 것을 특징으로 하는, 자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어 방법.
제7항에 있어서, 엔진 온도와 주변 온도의 차이가 사전 설정된 온도 임계값 미만인 경우, 상기 절대 매체 온도(25)가 주변 온도로 초기화되는 것을 특징으로 하는, 자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어 방법.
제7항에 있어서, 엔진 온도와 주변 온도가 적어도 사전 설정된 온도 임계값만큼 차이가 나는 경우, 클러치의 최초 개방 이후에 절대 매체 온도(25)의 초기화가 수행되는 것을 특징으로 하는, 자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어 방법.
제6항에 있어서, 절대 매체 온도(25)로부터 주변 온도와 관련된 가중 계수가 산출되고, 이를 통해 매체 온도의 변화량(17)이 가중되는 것을 특징으로 하는, 자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어 방법.
제10항에 있어서, 매체 온도의 계산된 변화량(17)은 매체 온도의 가중된 변화량(34)으로부터 획득되는 것을 특징으로 하는, 자동차 클러치 액추에이터의 위치 제어 방법.
데이터 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이며,
컴퓨터 또는 제어 유닛에서 실행될 경우 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법의 모든 단계를 실행시키는 컴퓨터 프로그램.
데이터 저장 매체에 있어서,
제12항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 것을 특징으로 하는 데이터 저장 매체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법을 이용하여 자동차의 클러치 액추에이터의 위치를 제어하도록 형성된 제어 유닛.