KR20180127572A - 록업 클러치 슬립량 결정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

록업 클러치 슬립량 결정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 록업 클러치 슬립량 결정 방법은 기준 차속 검출부가 기준 페달량을 토대로 기준 차속을 검출하는 단계; 주행 저항 검출부가 기준 차속과 현재 기어단에서의 현재 차속을 이용하여 주행 저항을 검출하는 단계; 목표 터빈 토크 검출부가 주행 저항을 이용하여 목표 터빈 토크를 검출하는 단계; 및 목표 슬립량 검출부가 목표 터빈 토크를 이용하여 목표 슬립량을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

록업 클러치 슬립량 결정 장치 및 방법{TARGET SLIP AMOUNT DETERMINATION APPARATUS AND METHOD OF LOCKUP CLUTCH}
본 발명은 록업 클러치 슬립량 결정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행 저항에 따라 록업 클러치의 슬립량을 결정하는, 록업 클러치 슬립량 결정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동변속기에 사용되는 토크 컨버터는 유체의 흐름을 이용하여 동력을 전달하는 장치이며 임펠러(Impeller), 터빈(Turbine), 및 스테이터(Stator)를 포함한다. 토크 컨버터는 유체를 매개로 하여 동력을 전달하므로 에너지 손실이 상대적으로 크기 때문에 자동변속기를 구비하는 차량의 연비가 저하되는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 토크 컨버터에는 록업 클러치(lock-up clutch)가 적용된다.
록업 클러치는 차량의 구동조건에 따라 엔진의 구동력을 변속기로 직접 연결하여 전달한다.
기존의 록업 클러치는 록업 클러치 작동압(lock-up clutch apply pressure)을 라인압으로 일정하게 두고 유압공급 유로방향을 절환시켜 토크 컨버터 작동압(torque converter operating pressure)을 제어할 수 있도록 되어 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-1542953호(2015.08.03)의 '자동변속기의 슬립 락업 제어장치 및 방법'에 개시되어 있다.
그러나 종래의 록업 클러치는 차량의 속도와 가속 페달 센서에 의해 감지된 센서값을 토대로 터빈 토크를 검출하고, 검출된 터빈 토크에 따라 슬립량을 제어하였으나, 이러한 방식은 실제 차량 주행시 발생될 수 있는 여러 가지 저항 요소를 반영하지 않아 변속 효율과 연비가 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 차량의 주행 저항에 따라 록업 클러치의 슬립량을 결정하여 변속 효율과 연비를 향상시킨 록업 클러치 슬립량 결정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 방법은 기준 페달량 검출부가 현재 차속 및 기어단을 토대로 기준 페달량을 검출하는 단계; 주행 저항 검출부가 상기 기준 페달량을 이용하여 주행 저항을 검출하는 단계; 목표 터빈 토크 검출부가 상기 주행 저항을 이용하여 목표 터빈 토크를 검출하는 단계; 및 목표 슬립량 검출부가 상기 목표 터빈 토크를 이용하여 목표 슬립량을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 주행 저항을 검출하는 단계는, 상기 현재 차속에 대응되는 실제 페달량과 기준 페달량을 이용하여 상기 주행 저항을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 주행 저항은 상기 실제 페달량에서 상기 기준 페달량을 차감한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 목표 터빈 토크를 검출하는 단계는 상기 주행 저항, 상기 현재 기어단 및 상기 현재 차속을 기 설정된 목표 터빈 토크 특성맵에 적용하여 상기 목표 터빈 토크를 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 목표 슬립량을 검출하는 단계는 상기 목표 터빈 토크와 엔진 토크를 이용하여 목표 토크비를 산출하는 단계; 상기 목표 토크비를 이용하여 목표 회전수비를 산출하는 단계; 및 상기 목표 회전수비를 이용하여 상기 목표 슬립량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 목표 슬립량은 엔진 회전수에서 상기 목표 회전수비와 상기 엔진 회전수를 곱한 값을 차감한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 방법은 현재 차속 및 기어단을 토대로 기준 페달량을 검출하는 기준 페달량 검출부; 상기 기준 페달량을 이용하여 주행 저항을 검출하는 주행 저항 검출부; 상기 주행 저항을 이용하여 목표 터빈 토크를 검출하는 목표 터빈 토크 검출부; 및 상기 목표 터빈 토크를 이용하여 목표 슬립량을 검출하는 목표 슬립량 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 주행 저항 검출부는 현재 차속에 대응되는 실제 페달량과 상기 기준 페달량을 이용하여 상기 주행 저항을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 주행 저항은 상기 실제 페달량에서 상기 기준 페달량을 차감한 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 목표 터빈 토크 검출부는 상기 주행 저항, 상기 현재 기어단 및 상기 현재 차속을 기 설정된 목표 터빈 토크 특성맵에 적용하여 상기 목표 터빈 토크를 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 목표 슬립량 검출부는 상기 목표 터빈 토크와 엔진 토크를 이용하여 목표 토크비를 산출하고, 상기 목표 토크비로 목표 회전수비를 산출한 후, 엔진 회전수에서 상기 목표 회전수비와 엔진 회전수를 곱한 값을 차감하여 상기 목표 슬립량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치 및 방법은 차량의 실제 주행 상태에 따라 록업 클러치의 슬립량을 결정하여 변속 효율과 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치의 기준 토크 검출 방식을 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치의 주행 저항을 산출하는 방식을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치의 목표 터빈 토크를 산출하는 방식을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 슬립량을 산출하는 방식을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치의 기준 토크 검출 방식을 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치의 주행 저항을 산출하는 방식을 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치의 목표 터빈 토크를 산출하는 방식을 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 목표 슬립량을 산출하는 방식을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치는 차속 센서(50), 가속 페달 센서(60), 엔진 ECU(Electronic Control Unit)(70), 기어단 센서(80), 기준 페달량 검출부(10), 주행 저항 검출부(20), 목표 터빈 토크 검출부(30) 및 목표 슬립량 검출부(40)를 포함한다.
차속 센서(50)는 차량의 차속을 감지한다.
가속 페달 센서(60)는 운전자가 가속 페달을 누른 페달량을 감지한다. 즉, 가속 페달 센서(60)는 운전자가 가속 페달을 눌렀을 때의 가속 페달의 위치를 감지한다. 이러한 가속 페달 센서(60)로는 APS(Acceleration Position Sensor)가 채용될 수 있다.
엔진 ECU(70)는 차량의 엔진을 제어하며 캔 통신 등을 통해 목표 슬립량 검출부(40)에 엔진 토크 및 엔진 회전수를 제공한다.
기어단 센서(80)는 차량의 현재 기어단을 감지한다.
기준 페달량 검출부(10)는 현재 차속 및 기어단을 이용하여 기준 페달량(APSNormal,Ref)을 한다.
통상적으로, 록업 클러치가 풀 인게이지(Full engage) 상태인 경우에는 임펠러(엔진)와 터빈의 회전 속도가 동일하다. 즉, 토크 컨버터(미도시)는 엔진으로부터 변속기로 1:1의 비율로 입력 토크를 전달한다. 각 기어단별 각 차속에는 1:1 매칭되는 정속 주행을 위한 기준 페달량이 설정되어 있다.
도 2 를 참조하면, 운전자가 주행할 경우, 현재 기어단(Current gear position)과 현재 차속에 의해 기준 페달량이 결정되고, 이 기준 페달량에 대응되는 기준 터빈 토크(TRQNormal,Ref)가 설정되게 된다.
일 예로, 현재 기어단이 1단이고 현재 차속이 20km/h로 정속할 경우, 가속 페달의 기준 페달량이 7%이고, 이 기준 페달량에 대응되는 기준 터빈 토크는 11.8Nm로 설정될 수 있다.
주행 저항 검출부(20)는 현재 차속에 대응되는 실제 페달량에서 기준 페달량을 차감하여 주행 저항(Driving resistance=APSNormal,actual-APSNormal,Ref)을 검출한다.
통상적으로, 변속 패턴 맵에 따르면, 운전자가 가속 페달을 누를 경우 차량은 해당 가속 페달의 기준 페달량에 대응되는 기준 차속으로 주행하여야 한다. 그러나, 주행을 방해하는 요소, 예를 들어 휠과 지면과의 마찰, 바람 및 롤링 등에 의해 기준 페달량에 대응되는 기준 속도를 유지하지 못할 수도 있다.
차량이 정속 주행할 때 주행을 방해하는 요소가 존재하면, 실제 페달량은 변속 패턴 맵에 설정된 기준 페달량보다 주행을 방해하는 요소가 없을 때에 비해 상대적으로 크게 된다. 즉, 동일한 속도로 주행하기 위해서는 주행 저항에 의해 실제 페달량이 기준 페달량보다 크게 되므로, 주행 저항은 실제 페달량과 기준 페달량 간의 오차로 나타나게 된다.
이에, 주행 저항 검출부(20)는 기준 페달량 검출부(10)에 의해 검출된 기준 페달량을 입력받고, 기어단 센서(80)와 차속 센서(50)로부터 현재 기어단과 현재 차속을 입력받으며, 현재 기어단에서의 현재 차속에 대응되는 실제 페달량(APSNormal,actual)을 가속 페달 센서(60)로부터 입력받는다.
이어 도 3 에 도시된 바와 같이, 주행 저항 검출부(20)는 현재 차속에 대응되는 실제 페달량에서 기준 페달량을 차감하여 주행 저항(Driving resistance=APSNormal,actual-APSNormal,Ref)을 검출한다.
목표 터빈 토크 검출부(30)는 주행 저항 검출부(20)에 의해 검출된 주행 저항을 이용하여 목표 터빈 토크(TRQTarget)를 검출한다.
목표 터빈 토크는 현재의 주행 저항에서 차량이 목표로 하는 속도를 유지하기 위해 필요로 하는 터빈 속도이다. 따라서, 목표 터빈 토크는 상기한 주행 저항에 따라 설정될 수 있다.
이에, 목표 터빈 토크 특성맵이 사전에 설정되며, 목표 터빈 토크 검출부(30)는 도 4 에 도시된 바와 같이 이 목표 터빈 토크 특성맵에 주행 저항, 현재 기어단 및 현재 차속을 적용하여 목표 터빈 토크를 검출한다. 이 경우 목표 터빈 토크 특성맵은 각 기어단별로 설정될 수 있다.
목표 슬립량 검출부(40)는 목표 터빈 토크 검출부(30)에 의해 검출된 목표 터빈 토크를 이용하여 목표 슬립량(Nslip_rpm)을 검출한다. 참고로, 슬립량은 엔진 회전수(engine speed)와 터빈 회전수(turbine speed)의 차이값이며, 록업 클러치의 듀티 제어(duty control)에 사용된다.
도 5 를 참조하면, 먼저 목표 슬립량 검출부(40)는 엔진 ECU(70)로부터 입력된 엔진 토크(TRQengine) 및 목표 터빈 토크 검출부(30)에 의해 검출된 목표 터빈 토크를 이용하여 목표 토크비(Torque ratio)를 산출한다.
토크비는 터빈 토크(turbine torque)/엔진 토크(engine torque)로 산출될 수 있으므로, 목표 슬립량 검출부(40)는 목표 터빈 토크(TRQTarget)/엔진 토크(TRQengine)로 목표 토크비를 산출(Torque ratio=TRQTarget/TRQengine)한다.
이어, 목표 슬립량 검출부(40)는 이 목표 토크비를 이용하여 목표 회전수(Spd_rtotarget)를 검출한다.
통상 룩업 클러치의 댐퍼(Damper)에는 토크비에 대한 회전수비를 정의한 댐퍼 특성맵이 설정된다. 이에, 목표 슬립량 검출부(40)는 목표 토크비를 댐퍼 특성맵에 적용하여 목표 회전수비를 산출할 수 있다.
한편, 회전수비는 터빈 회전수/엔진 회전수로 산출될 수 있는 바, 목표 회전수비는 목표 터빈 회전수(target turbine speed)/엔진 회전수(engine speed)로 정의(Spd_rtotarget=target turbine speed/engine speed)될 수 있다. 이에 해당 목표 회전수비를 산출하는 수학식은 목표 슬립량을 산출하는 수학식에 적용되어 목표 슬립량 산출에 이용될 수 있다.
여기서, 목표 터빈 회전수는 주행 저항이 존재하는 정상 주행 상태에서 기준 페달량에 대응되는 기준 속도로 주행하기 위해 필요로 하는 터빈 회전수이다. 엔진 회전수는 엔진 ECU(70)로부터 입력받는다.
이어 목표 슬립량 검출부(40)는 목표 회전수비를 이용하여 목표 슬립량을 검출한다. 슬립량은 상기한 바와 같이 엔진 회전수(engine speed)에서 터빈 회전수(turbine speed)를 차감한 값이므로, 목표 슬립량 검출부(40)는 엔진 회전수에서 목표 터빈 회전수를 차감하여 목표 슬립량을 산출할 수 있다. 여기서, 목표 터빈 회전수는 목표 회전수비와 엔진 회전수를 곱한 값(target turbine speed=Spd_rtotarget×engine speed)이다.
참고로, 풀 인게이지 상태에서는 엔진과 터빈이 동일한 속도로 회전하므로, 엔진 회전수와 터빈 회전수가 동일하다. 이에 터빈 회전수 대신에 엔진 회전수를 목표 회전수비에 곱하여 목표 터빈 회전수가 산출될 수 있다.
목표 터빈 회전수를 산출함에 따라, 목표 슬립량 검출부(40)는 엔진 회전수에서 목표 터빈 회전수를 차감하여 목표 슬립량을 산출(Nslip _rpm=engine speed-target turbine speed or Nslip _rpm=engine speed-Spd_rtotarget×engine speed)한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 방법을 도 6 을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 방법의 순서도이다.
도 6 을 참조하면, 기준 페달량 검출부(10)는 현재 차속 및 기어단을 이용하여 기준 페달량(APSNormal,Ref)을 검출한다(S10).
이어, 주행 저항 검출부(20)는 기어단 센서(80) 및 차속 센서(50)로부터 현재 기어단 및 현재 차속을 각각 입력받고, 현재 차속에 대응되는 실제 페달량에서 기준 페달량을 차감하여 주행 저항(Driving resistance=APSNormal,actual-APSNormal,Ref)을 검출한다(S20).
주행 저항이 검출됨에 따라, 목표 터빈 토크 검출부(30)는 목표 터빈 토크 특성맵에 주행 저항, 현재 기어단 및 현재 차속을 적용하여 목표 터빈 토크를 산출한다(S30).
이어, 목표 슬립량 검출부(40)는 엔진 ECU(70)로부터 입력된 엔진 토크(TRQengine)와 목표 터빈 토크를 이용하여 목표 토크비(Torque ratio)를 산출한다(S40). 이 경우 목표 슬립량 검출부(40)는 목표 터빈 토크(TRQTarget)/엔진 토크(TRQengine)로 목표 토크비(Torque ratio)를 산출(Torque=TRQTarget/TRQengine)할 수 있다.
다음으로, 목표 슬립량 검출부(40)는 목표 토크비를 댐퍼 특성맵에 적용하여 목표 회전수비를 산출한다(S50). 한편, 목표 회전수비는 목표 터빈 회전수(target turbine speed)/엔진 회전수(engine speed)로 정의(Spd_rtotarget=target turbine speed/engine speed)될 수 있다. 이에 해당 목표 회전수비를 산출하는 수학식은 목표 슬립량을 산출하는 수학식에 적용되어 목표 슬립량 산출에 이용될 수 있다.
이어 목표 슬립량 검출부(40)는 엔진 회전수에서 목표 터빈 회전수를 차감하여 목표 슬립량을 산출한다. 이 경우, 목표 슬립량 검출부(40)는 엔진 회전수에서 목표 터빈 회전수, 즉 목표 회전수비와 엔진 회전수를 곱한 값(target turbine speed=Spd_rtotarget×engine speed)을 차감하여 목표 슬립량을 산출(Nslip _rpm=engine speed-target turbine speed or Nslip _rpm=engine speed-Spd_rtotarget×engine speed)한다(S60).
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 록업 클러치 슬립량 결정 장치 및 방법은 주행 저항에 따라 록업 클러치의 슬립량을 보상하여 변속 효율과 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 기준 페달량 검출부
20: 주행 저항 검출부
30: 목표 터빈 토크 검출부
40: 목표 슬립량 검출부
50: 차속 센서
60: 가속 페달 센서
70: 엔진 ECU
80: 기어단 센서

Claims (11)

  1. 기준 페달량 검출부가 현재 차속 및 기어단을 토대로 기준 페달량을 검출하는 단계;
    주행 저항 검출부가 상기 기준 페달량을 이용하여 주행 저항을 검출하는 단계;
    목표 터빈 토크 검출부가 상기 주행 저항을 이용하여 목표 터빈 토크를 검출하는 단계; 및
    목표 슬립량 검출부가 상기 목표 터빈 토크를 이용하여 목표 슬립량을 검출하는 단계를 포함하는 록업 클러치 슬립량 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주행 저항을 검출하는 단계는, 상기 현재 차속에 대응되는 실제 페달량과 기준 페달량을 이용하여 상기 주행 저항을 산출하는 것을 특징으로 하는 록업 클러치 슬립량 결정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 주행 저항은 상기 실제 페달량에서 상기 기준 페달량을 차감한 것을 특징으로 하는 록업 클러치 슬립량 결정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 목표 터빈 토크를 검출하는 단계는 상기 주행 저항, 상기 현재 기어단 및 상기 현재 차속을 기 설정된 목표 터빈 토크 특성맵에 적용하여 상기 목표 터빈 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 록업 클러치 슬립량 결정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 목표 슬립량을 검출하는 단계는
    상기 목표 터빈 토크와 엔진 토크를 이용하여 목표 토크비를 산출하는 단계;
    상기 목표 토크비를 이용하여 목표 회전수비를 산출하는 단계; 및
    상기 목표 회전수비를 이용하여 상기 목표 슬립량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 록업 클러치 슬립량 결정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 목표 슬립량은 엔진 회전수에서 상기 목표 회전수비와 상기 엔진 회전수를 곱한 값을 차감한 것을 특징으로 하는 록업 클러치 슬립량 결정 방법.
  7. 현재 차속 및 기어단을 토대로 기준 페달량을 검출하는 기준 페달량 검출부;
    상기 기준 페달량을 이용하여 주행 저항을 검출하는 주행 저항 검출부;
    상기 주행 저항을 이용하여 목표 터빈 토크를 검출하는 목표 터빈 토크 검출부; 및
    상기 목표 터빈 토크를 이용하여 목표 슬립량을 검출하는 목표 슬립량 검출부를 포함하는 록업 클러치 슬립량 결정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 주행 저항 검출부는 현재 차속에 대응되는 실제 페달량과 상기 기준 페달량을 이용하여 상기 주행 저항을 산출하는 것을 특징으로 하는 록업 클러치 슬립량 결정 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 주행 저항은 상기 실제 페달량에서 상기 기준 페달량을 차감한 것을 특징으로 하는 록업 클러치 슬립량 결정 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 목표 터빈 토크 검출부는 상기 주행 저항, 상기 현재 기어단 및 상기 현재 차속을 기 설정된 목표 터빈 토크 특성맵에 적용하여 상기 목표 터빈 토크를 검출하는 것을 특징으로 하는 록업 클러치 슬립량 결정 장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 목표 슬립량 검출부는 상기 목표 터빈 토크와 엔진 토크를 이용하여 목표 토크비를 산출하고, 상기 목표 토크비로 목표 회전수비를 산출한 후, 엔진 회전수에서 상기 목표 회전수비와 엔진 회전수를 곱한 값을 차감하여 상기 목표 슬립량을 산출하는 것을 특징으로 하는 록업 클러치 슬립량 결정 장치.
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