KR20180122498A - 차량용 클러치 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 브레이크 작동 여부에 따라 클러치 제어를 구분하여 클러치 체결에 따른 충격 발생을 억제하는 기술에 관한 것으로, 브레이크 작동하지 않는 경우, 브레이크를 작동하고 있는 경우보다 터치포인트에 도달하기까지 클러치토크의 상승 기울기를 완만하게 제어하여 클러치 체결시 발생하는 체결 충격을 효과적으로 저감하는 차량용 클러치 제어방법이 소개된다.

Description

차량용 클러치 제어방법{CONTROL METHOD OF CLUTCH FOR VEHICLE}
본 발명은 브레이크 작동 여부에 따라 클러치 제어를 구분하여 클러치 체결에 따른 충격 발생을 억제하는 차량용 클러치 제어방법에 관한 것이다.
일반적인 자동변속기 시스템은 토크컨버터가 유체클러치 역할을 하므로 댐핑 효과를 얻을 수 있어 발진/변속감 측면에서 유리하다.
반면, AMT 및 DCT 시스템은 수동변속 메커니즘을 기반으로 클러치를 자동으로 제어하는바, 토크컨버터를 사용하지 않아 연비효율이 높은 장점이 있다.
다만, 자동화 수동변속기 시스템은 엔진과 클러치 사이를 직결하여 연비와 동력전달효율을 높이는 대신 댐핑 요소가 없는 단점이 있어, 토크 변화에 대해 울컥거림이나 클러치 슬립 등이 발생할 수 있는 문제가 있고, 이에 실시간으로 건식 클러치의 전달토크 특성을 예측하는 알고리즘이 필요하다.
이에, 기존에는 건식 클러치의 전달토크 맵 특성 곡선(Torque-Stroke Curve : T-S커브)을 이용하여 클러치의 전달토크 특성을 예측하고 있다. 여기서, T-S커브는 클러치 액추에이터의 이동량(Stroke)에 따른 건식 클러치의 전달토크 특성을 데이터화한 곡선이다.
한편, 클러치가 해제된 상태에서 클러치를 체결하는 경우, 실제 클러치를 통해 토크가 전달되기 시작하는 시점을 터치포인트라 한다.
다만, 차량의 주행 중에는 디스크쿠션의 열화 및 팽창, 커버플레이트의 열변형, 그리고 디스크페이싱의 마모 및 마찰계수의 변화 등 다양한 이유로 T-S커브가 변하게 되고, 이에 학습한 터치포인트의 오차가 발생할 수 있다.
이에, 클러치 터치포인트 학습값이 실제 터치포인트 위치보다 커지는 경우, 실제 터치포인트보다 더 큰 클러치 액추에이터 스트로크를 가하게 됨으로써, 클러치토크 인가시 클러치 체결에 따른 충격이 발생할 수 있는바, 이 같은 터치포인트에 대한 영향을 고려한 클러치 제어 전략이 요구되고 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 10-2015-0024739 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 브레이크 작동 여부에 따라 클러치 제어를 구분하여 클러치 체결에 따른 충격 발생을 억제하는 차량용 클러치 제어방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 제어부는 변속레버를 중립단에서 주행단으로 변경시, 클러치 터치포인트 이전의 터치포인트 대기위치에 상응하는 대기토크까지 클러치토크를 순간적으로 상승 제어하는 대기제어단계; 제어부는 상기 대기제어단계 이 후에, 클러치토크가 클러치목표토크를 추종하면서 클러치 터치포인트를 통과하도록 상승 제어하되, 브레이크의 작동 여부에 따라 상기 클러치토크의 상승 기울기를 상이하게 제어하는 토크제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 토크제어단계에서는, 상기 브레이크의 비작동 판단시, 브레이크 작동 판단시보다 클러치 터치포인트에 도달하기까지의 클러치토크 상승 기울기를 완만하게 제어할 수 있다.
상기 토크제어단계에서는, 상기 브레이크의 작동 판단시, 터치포인트 통과 시점을 기준으로 전후의 클러치토크 상승 기울기가 동일한 기울기로 증가하도록 제어하고; 상기 브레이크의 비작동 판단시, 터치포인트 통과 시점을 기준으로 전후의 클러치토크 상승 기울기가 상이한 기울기로 증가하도록 제어할 수 있다.
상기 토크제어단계는, 상기 브레이크의 작동 여부를 판단하는 브레이크 판단단계; 상기 브레이크의 작동 판단시, 브레이크 작동압에 의해 결정된 클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제1토크제어단계;를 포함할 수 있다.
상기 토크제어단계는, 상기 브레이크의 작동 여부를 판단하는 브레이크 판단단계; 상기 브레이크의 비작동 판단시, 상기 터치포인트를 통과하는 임계토크를 제1클러치목표토크로 결정하여 상기 제1클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제2-1토크제어단계; 상기 제2-1토크제어단계 이 후에, 크립목표토크를 제2클러치목표토크로 결정하여 상기 제2클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제2-2토크제어단계;를 포함할 수 있다.
상기 제2-1토크제어단계의 클러치토크 상승 기울기는, 제2-2토크제어단계의 클러치토크 상승 기울기보다 완만한 기울기로 제어할 수 있다.
제어부는 변속레버를 중립단에서 주행단으로 변경시, 클러치 터치포인트 이전의 터치포인트 대기위치에 상응하는 대기토크까지 클러치토크를 순간적으로 상승 제어하는 대기제어단계; 제어부가 브레이크의 작동 여부를 판단하는 브레이크 판단단계; 및 제어부는 상기 브레이크의 작동 판단시, 브레이크 작동압에 의해 결정된 클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제1토크제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
제어부는 변속레버를 중립단에서 주행단으로 변경시, 클러치 터치포인트 이전의 터치포인트 대기위치에 상응하는 대기토크까지 클러치토크를 순간적으로 상승 제어하는 대기제어단계; 제어부가 브레이크의 작동 여부를 판단하는 브레이크 판단단계; 제어부는 상기 브레이크의 비작동 판단시, 상기 터치포인트를 통과하는 임계토크를 제1클러치목표토크로 결정하여 상기 제1클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제2-1토크제어단계; 및 제어부가 상기 제2-1토크제어단계 이 후에, 크립목표토크를 제2클러치목표토크로 결정하여 상기 제2클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제2-2토크제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 브레이크 온/오프에 따라 클러치토크의 상승 기울기를 구분하여 제어함으로써, 클러치 체결시 발생하는 체결 충격을 효과적으로 저감하는 것은 물론, 클러치 체결 제어 및 주행 응답성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT가 탑재된 파워트레인의 구성을 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 클러치 제어 흐름을 전체적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 브레이크 작동시의 클러치토크의 거동을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 브레이크 비작동시의 클러치토크의 거동을 나타낸 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT 차량의 파워트레인 구성을 예시하여 나타낸 것으로, 도면에 도시된 각 구성요소에 대해 간단하게 설명하면, DCT에 구비된 두 개의 클러치 중에서 결합측 클러치 및 해방측 클러치가 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재되어 있고, 이들을 작동하는 결합측 클러치액추에이터 및 해방측 클러치액추에이터가 CLA1, CLA2의 도면부호로 표시되어 있다.
그리고, 결합측 입력축과 해방측 입력축이 각각 INPUT1 및 INPUT2의 도면부호로 표시되어 있다. 다만, 이는 본 발명에 대한 이해의 편의를 위한 것일 뿐으로, 현재 변속단을 형성하고 있는 클러치와 목표 변속단 형성을 위한 클러치가 어떠한 클러치인지에 따라 결합측과 해방측은 서로 바뀔 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 차량용 클러치 제어방법은, 대기제어단계와, 토크제어단계를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 대기제어단계에서, 제어부는 변속레버를 중립단에서 주행단으로 변경시, 클러치 터치포인트 이전의 터치포인트 대기위치에 상응하는 대기토크까지 클러치토크를 순간적으로 상승 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 중립단은 변속게이트의 N단일 수 있고, 주행단은 D단(R단 가능)일 수 있다.
그리고, 터치포인트는 클러치액추에이터의 스트로크와 클러치 전달토크의 관계를 나타내는 T-S커브를 통해 확보할 수 있는바, 터치포인트 대기위치는 터치포인트에 도달하기 직전의 임의의 위치로 설정할 수 있다.
즉, 클러치액추에이터의 최저 스트로크 위치(클러치의 완전한 해제상태)로부터 기설정된 터치포인트 대기위치까지 클러치액추에이터의 스트로크를 이동할 수 있고, 이에 도 3 및 도 4의 RAMP1과 같이 클러치토크가 터치포인트 대기위치에 상응하는 대기토크까지 계단식으로 순간적으로 상승될 수 있다.
물론, 상기 클러치액추에이터의 최저 스트로크 위치로부터 터치포인트에 도달하기 직전까지는 이른바 클러치액추에이터의 무효스트로크 구간으로서, 이 구간에서는 클러치액추에이터의 스트로크 변화가 있더라도 클러치는 물리적으로 떨어져 있는 상태이기 때문에 실질적으로 클러치를 통해 전달되는 토크는 ONm이다.
다만, 클러치의 제어는 클러치액추에이터 스트로크에 대한 클러치 전달토크의 관계를 형성하는 T-S커브(클러치 전달토크맵)를 기반으로 제어가 이루어지는 것으로, 터치포인트 이 전의 무효스트로크 구간에 대한 클러치 전달토크를 (-)토크로 연산함으로써, 무효스트로크 구간에서도 클러치액추에이터의 스트로크 변화에 대해 클러치토크도 함께 변화할 수 있다.
이에, 비록 클러치토크가 전달되지 않는 무효스트로크 구간이라 하더라도, 이 출원에서는 클러치토크가 증감하는 것으로 도시 및 설명하고 있음을 밝혀둔다.
아울러, 본 발명의 토크제어단계에서, 제어부는 상기 대기제어단계 이 후에, 클러치토크가 클러치목표토크를 추종하면서 클러치 터치포인트를 통과하도록 상승 제어하되, 브레이크의 작동 여부에 따라 상기 클러치토크의 상승 기울기를 상이하게 제어할 수 있다.
예컨대, 상기 브레이크의 비작동 판단시에는, 브레이크 작동 판단시보다 클러치 터치포인트에 도달하기까지의 클러치토크 상승 기울기를 더 완만하게 제어할 수 있다.
즉, 상기한 구성에 따르면, 브레이크 작동시에는 차량이 정지상태를 유지하고 있으므로 클러치를 체결하더라도 차량이 발진하지 않으므로, 클러치토크를 빠르게 체결하더라도 클러치의 체결 충격이 크지 않은바, 클러치를 빠르게 체결하여 응답성을 향상시키게 된다.
반면, 브레이크 비작동시에는 클러치의 체결과 함께 엔진의 구동력이 차량에 전달됨으로써, 클러치토크를 빠르게 인가하여 클러치를 신속하게 체결하면 차량 관성에 의해 클러치의 체결 충격이 커지게 된다. 이에, 브레이크 비작동시에는 터치포인트에 도달할 때까지 클러치토크를 천천히 인가하여 클러치의 체결 충격을 저감하고, 터치포인트 이후에는 클러치토크를 빠르게 인가하여 주행 응답성을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 상기 토크제어단계에서는, 상기 브레이크의 작동 판단시, 터치포인트 통과 시점을 기준으로 전후의 클러치토크 상승 기울기가 동일한 기울기를 갖고 선형적으로 증가하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 브레이크 작동 판단시, 클러치토크는 도 3에서 도시한 RAMP2와 같은 기울기로 상승 제어할 수 있는 것으로, 터치포인트에 관계없이 클러치토크가 하나의 클러치목표토크를 추종하도록 제어할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 조금 더 구체적으로 설명하면, 상기 토크제어단계는 브레이크 판단단계와, 제1토크제어단계를 포함하여 구성할 수 있다.
먼저 상기 브레이크 판단단계에서는, 운전자의 브레이크 작동 여부를 판단할 수 있다.
그리고, 제1토크제어단계에서는, 상기 브레이크 작동여부 판단 결과, 브레이크를 작동하고 있는 것으로 판단시, 브레이크 작동압에 의해 결정된 클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어할 수 있다.
즉, 브레이크페달의 답입량에 따라 브레이크 작동압력이 결정되고, 상기 브레이크 작동압력에 의해 클러치목표토크가 결정될 수 있는바, 상기 클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어한다.
따라서, 클러치토크를 빠르게 인가하여 클러치 제어 응답성을 향상시키면서도, 브레이크 작동으로 인해 클러치 체결에 따른 체결 충격을 억제할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 본 발명의 상기 토크제어단계에서는, 상기 브레이크의 비작동 판단시, 터치포인트 통과 시점을 기준으로 전후의 클러치토크 상승 기울기가 상이한 기울기로 증가하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 브레이크 비작동 판단시, 클러치토크는 도 4에서 도시한 RAMP2 및 RAMP3와 같은 기울기로 각각 상승 제어할 수 있는 것으로, 터치포인트를 기준으로 클러치토크가 서로 상이한 클러치목표토크를 추종하도록 제어할 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하여 조금 더 구체적으로 설명하면, 상기 토크제어단계는 브레이크 판단단계와, 제2-1토크제어단계 및 제2-2토크제어단계를 포함하여 구성할 수 있다.
먼저 상기 브레이크 판단단계에서는, 운전자의 브레이크 작동 여부를 판단할 수 있다.
그리고, 제2-1토크제어단계에서는, 상기 브레이크 작동여부 판단 결과, 브레이크를 작동하고 있지 않은 것으로 판단시, 상기 터치포인트를 통과하는 임계토크를 제1클러치목표토크로 결정하여 상기 제1클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어할 수 있다.
또한, 제2-2토크제어단계에서는, 상기 제2-1토크제어단계 이 후에, 목표크립차속 추종을 위한 크립목표토크를 제2클러치목표토크로 결정하여 상기 제2클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어할 수 있다. 여기서, 상기 크립목표토는 목표크립차속(예를 들어 5KPH 내외)을 추종하기 위해 피드백제어에 의해 계산된 클러치토크일 수 있다.
이때에, 상기 제2-1토크제어단계의 클러치토크 상승 기울기는, 제2-2토크제어단계의 클러치토크 상승 기울기보다 완만한 기울기로 제어할 수 있다.
즉, 브레이크를 작동하고 있지 않은 경우, 터치포인트에 도달할 때까지는 클러치목표토크를 터치포인트 도달시에 대응하는 토크(임계토크)로 결정하여 클러치토크가 상기 임계토크(제1클러치목표토크)를 추종하도록 제어함으로써, 클러치토크를 상대적으로 완만한 RAMP3와 같은 기울기로 상승 제어하여 클러치 체결에 따른 체결충격을 저감시키게 된다.
그리고, 터치포인트에 도달한 후에는 클러치목표토크를 크립목표토크로 결정하여 클러치토크가 상기 크립목표토크를 추종하도록 제어함으로서, 클러치토크를 RAMP3보다 상대적으로 급격한 RAMP2와 같은 기울기로 상승 제어하여 주행 응답성을 향상시키게 된다.
한편, 도 3은 차량의 정차 중 변속레버를 N단에서 D단으로 조작하는 경우의 클러치토크 제어 프로파일을 나타낸 것으로, 이하에서는 도 2를 함께 참조하여 브레이크 작동시의 클러치 제어 흐름에 대해 설명한다.
변속레버를 N단에서 D단으로 조작하는지 판단한다(S10).
판단 결과, D단으로 조작하는 경우, 클러치액추에이터의 스트로크 위치가 기설정된 터치포인트 대기위치에 도달하도록 상기 터치포인트 대기위치에 상응하는 대기토크까지 클러치토크를 상승 제어한다(S20).
이어서, 상기 터치포인트 대기위치에서 일시 대기하면서(S30), 브레이크 작동 여부를 판단한다(S40).
판단 결과, 브레이크를 작동하고 있는 것으로 판단시, 브레이크 작동압에 따라 클러치목표토크를 결정하고, 상기 클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어한다(S50).
한편, 도 4는 차량이 일정 차속으로 진행 중 변속레버를 N단에서 D단으로 조작하는 경우, 또는 타력 주행으로 감속 중에 변속레버를 N단에서 D단으로 조작하여 크립 재가속을 실시하는 경우의 클러치토크 제어 프로파일을 나타낸 것으로, 이하에서는 도 2를 함께 참조하여 브레이크 비작동시의 클러치 제어 흐름에 대해 설명한다.
변속레버를 N단에서 D단으로 조작하는지 판단한다(S10).
판단 결과, D단으로 조작하는 경우, 클러치액추에이터의 스트로크 위치가 기설정된 터치포인트 대기위치에 도달하도록 상기 터치포인트 대기위치에 상응하는 대기토크까지 클러치토크를 상승 제어한다(S20).
이어서, 상기 터치포인트 대기위치에서 일시 대기하면서(S30), 브레이크 작동 여부를 판단한다(S40).
판단 결과, 브레이크를 작동하고 있지 않은 것으로 판단시, 터치포인트 임계토크를 기반으로 제1클러치목표토크를 결정하고, 상기 제1클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어한다(S60).
이어서, 클러치토크가 상기 제1클러치목표토크에 도달한 경우, 크립목표토크를 기반으로 제2클러치목표토크를 결정하고, 상기 제2클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어한다(S70).
상술한 바와 같이, 본 발명은 브레이크 온/오프에 따라 클러치토크의 상승 기울기를 구분하여 제어함으로써, 클러치 체결시 발생하는 체결 충격을 효과적으로 저감하는 것은 물론, 클러치 체결 제어 및 주행 응답성을 향상시키게 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.

Claims (8)

  1. 제어부는 변속레버를 중립단에서 주행단으로 변경시, 클러치 터치포인트 이전의 터치포인트 대기위치에 상응하는 대기토크까지 클러치토크를 순간적으로 상승 제어하는 대기제어단계;
    제어부는 상기 대기제어단계 이 후에, 클러치토크가 클러치목표토크를 추종하면서 클러치 터치포인트를 통과하도록 상승 제어하되, 브레이크의 작동 여부에 따라 상기 클러치토크의 상승 기울기를 상이하게 제어하는 토크제어단계;를 포함하는 차량용 클러치 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크제어단계에서는,
    상기 브레이크의 비작동 판단시, 브레이크 작동 판단시보다 클러치 터치포인트에 도달하기까지의 클러치토크 상승 기울기를 완만하게 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크제어단계에서는,
    상기 브레이크의 작동 판단시, 터치포인트 통과 시점을 기준으로 전후의 클러치토크 상승 기울기가 동일한 기울기로 증가하도록 제어하고;
    상기 브레이크의 비작동 판단시, 터치포인트 통과 시점을 기준으로 전후의 클러치토크 상승 기울기가 상이한 기울기로 증가하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크제어단계는,
    상기 브레이크의 작동 여부를 판단하는 브레이크 판단단계;
    상기 브레이크의 작동 판단시, 브레이크 작동압에 의해 결정된 클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제1토크제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크제어단계는,
    상기 브레이크의 작동 여부를 판단하는 브레이크 판단단계;
    상기 브레이크의 비작동 판단시, 상기 터치포인트를 통과하는 임계토크를 제1클러치목표토크로 결정하여 상기 제1클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제2-1토크제어단계;
    상기 제2-1토크제어단계 이 후에, 크립목표토크를 제2클러치목표토크로 결정하여 상기 제2클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제2-2토크제어단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제2-1토크제어단계의 클러치토크 상승 기울기는, 제2-2토크제어단계의 클러치토크 상승 기울기보다 완만한 기울기로 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치 제어방법.
  7. 제어부는 변속레버를 중립단에서 주행단으로 변경시, 클러치 터치포인트 이전의 터치포인트 대기위치에 상응하는 대기토크까지 클러치토크를 순간적으로 상승 제어하는 대기제어단계;
    제어부가 브레이크의 작동 여부를 판단하는 브레이크 판단단계; 및
    제어부는 상기 브레이크의 작동 판단시, 브레이크 작동압에 의해 결정된 클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제1토크제어단계;를 포함하는 차량용 클러치 제어방법.
  8. 제어부는 변속레버를 중립단에서 주행단으로 변경시, 클러치 터치포인트 이전의 터치포인트 대기위치에 상응하는 대기토크까지 클러치토크를 순간적으로 상승 제어하는 대기제어단계;
    제어부가 브레이크의 작동 여부를 판단하는 브레이크 판단단계;
    제어부는 상기 브레이크의 비작동 판단시, 상기 터치포인트를 통과하는 임계토크를 제1클러치목표토크로 결정하여 상기 제1클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제2-1토크제어단계; 및
    제어부가 상기 제2-1토크제어단계 이 후에, 크립목표토크를 제2클러치목표토크로 결정하여 상기 제2클러치목표토크를 추종하도록 클러치토크를 상승 제어하는 제2-2토크제어단계;를 포함하는 차량용 클러치 제어방법.
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