KR20190034992A - 차량의 클러치 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풀락 제어 중 운전자가 가속페달을 해제함에 따라 마이크로슬립 제어에 진입했는지를 컨트롤러가 판단하는 슬립진입판단단계와; 상기 슬립진입판단단계 수행 결과, 마이크로슬립 제어에 진입한 경우, 상기 컨트롤러가 클러치의 풀림이 발생하는지 감시하는 모니터링단계와; 클러치의 풀림이 발생하는 경우, 클러치 제어토크의 피드백량을 재설정하는 제어량조절단계와; 상기 제어량조절단계에 의해 재설정된 클러치 제어토크로 클러치를 제어함으로써, 클러치의 풀림을 방지하도록 하는 클러치제어단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 클러치 제어방법{CLUTCH CONTROL METHOD FOR VEHICLE}

본 발명은 차량의 클러치 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건식 클러치를 탑재한 차량의 주행 시, 클러치의 토크를 제어하는 기술에 관한 것이다.

AMT(Automated Manual Transmission)나 DCT(Dual Clutch Transmission) 등과 같이 건식 클러치를 차량 동력계에 구비한 차량은 상기 클러치를 제어하는 컨트롤러가 상기 클러치의 전달토크 특성을 항상 정확하게 파악하고 있어야 정확한 클러치 전달토크의 제어가 가능하다.

상기 건식 클러치는 이를 작동시키는 액츄에이터의 스트로크에 대한 클러치 전달토크의 특성이 온도나 기타 여러 가지 요인에 의해 거의 매 순간 변화하기 때문에, 학습에 의해 가급적 실제 클러치의 특성에 근접한 데이터를 확보하도록 노력한다.

상기 액츄에이터의 스트로크에 대한 클러치 전달토크의 특성은 T-S곡선이라고 하는 클러치 전달토크와 액츄에이터 스트로크의 관계로 정의되어, 맵으로 구비하고 컨트롤러가 학습에 의해 상기 맵을 갱신하면서 항상 실제 클러치 특성에 근접한 데이터를 확보하도록 한다.

상기 컨트롤러가 클러치 특성을 학습하는 방법은 대체로 변속 등과 같은 이벤트가 없는 비교적 안정된 상황에서 클러치를 수십 RPM이내로 미소하게 슬립시키면서, 클러치와 엔진의 운동방정식에 근거하여, 그때의 액츄에이터 스트로크에 따른 클러치 전달토크를 연산하는 방법을 사용하며, 이러한 학습 조건을 충족시키기 위해 컨트롤러가 일부러 미소하게 클러치를 슬립시키는 상황을 마이크로슬립(MICRO-SLIP) 상황이라고 한다.

한편, 상기 마이크로슬립 상황은 상기한 바와 같이 클러치 특성의 학습을 위해서는 필요하지만, 역시 동력전달 손실을 초래하는 것이 사실이어서, 학습의 필요성이 상대적으로 떨어지는 일부 상황에서는 클러치를 완전체결 상태로 하여 차량의 연비를 향상시키도록 하는 바, 상기와 같은 클러치의 완전 체결 상태를 풀락(FULL LOCK)상태라고 한다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 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 10-2014-0055192 A

본 발명은 건식클러치 탑재 차량에서 운전자가 가속페달을 놓음에 따라 클러치를 풀락제어 상태로부터 마이크로슬립 제어로 전환하는 상황에서 클러치의 의도하지 않은 풀림이 발생하는 경우, 이를 조기에 극복하고 적절한 마이크로슬립 제어 상태를 확보 및 유지할 수 있도록 하여, 클러치의 과다 풀림에 의한 퓨얼컷 중지에 의한 차량의 연비 저감을 방지하고, 클러치 풀림 이후 클러치의 재체결 시 충격이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하여 차량의 주행 품질을 향상시킬 수 있도록 한 차량의 클러치 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 클러치 제어방법은,

풀락 제어 중 운전자가 가속페달을 해제함에 따라 마이크로슬립 제어에 진입했는지를 컨트롤러가 판단하는 슬립진입판단단계와;

상기 슬립진입판단단계 수행 결과, 마이크로슬립 제어에 진입한 경우, 상기 컨트롤러가 클러치의 풀림이 발생하는지 감시하는 모니터링단계와;

클러치의 풀림이 발생하는 경우, 클러치 제어토크의 피드백량을 재설정하는 제어량조절단계와;

상기 제어량조절단계에 의해 재설정된 클러치 제어토크로 클러치를 제어함으로써, 클러치의 풀림을 방지하도록 하는 클러치제어단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 모니터링단계는

상기 클러치의 목표슬립량과 실제슬립량의 차이를 기반으로 산출되는 비례제어성분을 산출하고;

상기 산출된 비례제어성분이 소정의 기준값 이상인 상태가 소정의 기준시간 이상 유지되고, 현재의 클러치 제어토크가 최소유지토크 이하이면, 클러치의 풀림이 발생하기 시작하는 것으로 판단할 수 있다.

상기 클러치 제어토크는 엔진토크의 절대값에 피드백량을 더해서 결정되고;

상기 피드백량은 PID제어의 비례제어성분과 적분제어성분 및 미분제어성분의 합으로 결정될 수 있다.

상기 제어량조절단계는

상기 클러치 제어토크를 구성하는 적분제어성분을 변경함으로써, 상기 피드백량의 재설정이 이루어지도록 할 수 있다.

상기 제어량조절단계에서 상기 적분제어성분은 갱신적분제어성분으로 변경되며;

상기 갱신적분제어성분은 이전 제어사이클의 클러치 제어토크와 현재 제어사이클의 클러치 제어토크의 차이로 계산되어;

상기 현재 제어사이클의 클러치 제어토크는 상기 갱신적분제어성분의 계산 후, 상기 갱신적분제어성분을 사용하여 다시 계산될 수 있다.

본 발명은 건식클러치 탑재 차량에서 운전자가 가속페달을 놓음에 따라 클러치를 풀락제어 상태로부터 마이크로슬립 제어로 전환하는 상황에서 클러치의 의도하지 않은 풀림이 발생하는 경우, 이를 조기에 극복하고 적절한 마이크로슬립 제어 상태를 확보 및 유지할 수 있도록 하여, 클러치의 과다 풀림에 의한 퓨얼컷 중지에 의한 차량의 연비 저감을 방지하고, 클러치 풀림 이후 클러치의 재체결 시 충격이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하여 차량의 주행 품질을 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT차량의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 클러치 제어방법을 설명한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 차량의 클러치 제어방법을 설명한 그래프이다.

도 1을 참조하면, 엔진(E)의 동력은 DCT(DUAL CLUTCH TRANSMISSION)를 통해 구동륜(W)으로 제공될 수 있도록 구성되고, DCT를 구성하는 두 클러치(1)는 각각 클러치액츄에이터(3)에 의해 제어되며, 각 변속단을 형성하는 변속기어들은 동기장치들을 선택하여 구동하는 변속액츄에이터(4)에 의해 변속이 이루어지며, 상기 클러치액츄에이터(3)와 변속액츄에이터(4)는 컨트롤러(5)에 의해 제어가 이루어지게 되어 있으며, 상기 컨트롤러는 가속페달 조작량을 입력 받기 위해 APS(ACCELERATOR POSITION SENSOR: 7)신호를 입력 받도록 되어 있다.

물론, 상기 컨트롤러(5)는 이외에도 엔진토크 및 엔진속도 등의 정보를 제공받도록 되어 있다.

본 발명이 적용될 수 있는 상황은, 운전자가 가속페달을 밟고 있으며, 풀락 제어를 하고 있던 상황에서 운전자가 가속페달을 해제하면, 엔진 토크가 저감되어 오히려 엔진이 마이너스 토크인 드래그 토크를 클러치에 제공하는 상태로 변화되고, 이때 컨트롤러는 엔진토크의 큰 변화에 따라 클러치의 전달토크 특성이 변화할 가능성이 높으므로, 새로운 클러치 특성의 학습을 위해 클러치의 마이크로슬립 제어를 개시하게 되는 상황으로서, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 클러치의 마이크로슬립 제어 개시 후 클러치 풀림 현상이 발생하기 시작할 때, 상기 풀림을 어떻게 신속하게 억제하고 정상적인 마이크로슬립 상태를 유지하도록 할 수 있는가에 대한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명 차량의 클러치 제어방법은, 풀락 제어 중 운전자가 가속페달을 해제함에 따라 마이크로슬립 제어에 진입했는지를 컨트롤러가 판단하는 슬립진입판단단계(S10)와; 상기 슬립진입판단단계(S10) 수행 결과, 마이크로슬립 제어에 진입한 경우, 상기 컨트롤러가 클러치의 풀림이 발생하는지 감시하는 모니터링단계(S20)와; 클러치의 풀림이 발생하는 경우, 클러치 제어토크의 피드백량을 재설정하는 제어량조절단계(S30)와; 상기 제어량조절단계(S30)에 의해 재설정된 클러치 제어토크로 클러치를 제어함으로써, 클러치의 풀림을 방지하도록 하는 클러치제어단계(S40)를 포함하여 구성된다.

상기 슬립진입판단단계(S10)에서는 APS 신호가 소정의 A값 이하가 되어 마이크로슬립 제어에 진입했는가로 판단하며, 상기 A는 예컨대 가속페달이 전혀 밟히지 않은 상태인 0가 될 수 있을 것이며, 경우에 따라서는 약간 밟혀 있지만 해제된 것과 다름 없다고 생각되는 값으로 설정될 수 있을 것이다.

상기 모니터링단계(S20)는 상기 클러치의 목표슬립량과 실제슬립량의 차이를 기반으로 산출되는 비례제어성분을 산출하고, 상기 산출된 비례제어성분이 소정의 기준값 이상인 상태가 소정의 기준시간 이상 유지되고, 현재의 클러치 제어토크가 최소유지토크 이하이면, 클러치의 풀림이 발생하기 시작하는 것으로 판단한다.

상기 비례제어성분은 PID제어(Proportional Integral Derivative CONTROL)의 P성분을 의미하며, 상술한 바와 같이 클러치의 목표슬립량과 실제슬립량의 차이에 별도로 설정된 P게인을 곱하는 방법 등으로 결정되며, 이는 종래의 일반적인 PID제어와 동일한 기술적 사상에 의한다.

상기 비례제어성분을 비교하는 상기 소정의 기준값은 예컨대 2~3 Nm 등과 같이 통상적인 마이크로슬립 제어 시의 비례제어성분보다 커서 클러치의 풀림이 발생하는 것으로 판단할 수 있는 수준으로 설정되며, 상기 기준시간은 보다 정확한 판단을 위해 위와 같이 상기 기준값 보다 큰 비례제어성분이 일회성으로 발생하고 마는 경우는 제외하고 실질적으로 클러치 풀림을 확인할 수 있도록 하기 위한 것으로서 예컨대 30 내지 50 msec 정도로 설정될 수 있을 것이다.

참고로, 상기 클러치의 풀림이란, 클러치의 마이크로슬립 제어 시 목표로 하는 클러치 슬립량 범위를 벗어나는 큰 슬립이 발생하는 상황을 말한다.

한편, 상기 최소유지토크는 엔진토크의 절대값에 일정한 오프셋 토크(예컨대 10Nm)를 더한 것으로서, 이는 클러치의 전달토크 변화가 거의 없는 일정한 상황에서 컨트롤러에 입력되는 엔진 토크의 불확실성을 감안하여 클러치의 슬립이 방지될 수 있는 최소한의 클러치토크를 의미한다.

즉, 상기 모니터링단계(S20)는 상기 비례제어성분(P Term)이 상기 기준값 이상인 상태가 상기 기준시간 이상 유지되고, 현재의 클러치 제어토크가 상기 최소유지토크 이하이면, 클러치의 풀림이 발생하기 시작하여 후속의 제어량조절단계(S30)를 통한 클러치 제어가 필요한 것으로 판단하는 것이다.

상기 클러치 제어토크는 엔진토크의 절대값에 피드백량을 더해서 결정되고, 상기 피드백량은 PID제어의 비례제어성분(P Term)과 적분제어성분(I Term) 및 미분제어성분(D Term)의 합이다.

상기 제어량조절단계(S30)는 상기 클러치 제어토크를 구성하는 적분제어성분(I Term)을 변경함으로써, 상기 피드백량의 재설정이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 제어량조절단계(S30)에서 상기 적분제어성분(I Term)은 갱신적분제어성분(I Term*)으로 변경되며, 상기 갱신적분제어성분(I Term*)은 이전 제어사이클의 클러치 제어토크와 현재 제어사이클의 클러치 제어토크의 차이로 계산되어, 상기 현재 제어사이클의 클러치 제어토크는 상기 갱신적분제어성분(I Term*)의 계산 후, 상기 갱신적분제어성분(I Term*)을 사용하여 다시 계산되는 것이다.

즉, 상기와 같이 통상의 제어 상황이었다면 클러치 제어토크가 단순히 적분제어성분(I Term)에 의해 결정되어 클러치 제어에 사용되었을 것이지만, 상기와 같이 클러치의 풀림이 발생하는 것으로 판단되면, 상기 갱신적분제어성분(I Term*)을 구해서 이를 활용하여 다시 현재 제어사이클의 클러치 제어토크를 구한 후, 이를 이용하여 클러치를 제어함으로써, 클러치의 풀림이 더 이상 진행되는 것을 신속하게 억제할 수 있게 되는 것이다.

도 3을 참고하여 본 발명을 다시 살펴보면, 풀락제어로부터 마이크로슬립제어로 전환될 때, 적분제어성분(I Term)은 음의 값으로 초기화된다. 이는 상기 적분제어성분(I Term)의 초기값이 엔진토크에서 직전 제어사이클의 클러치 제어토크를 뺀 값으로 설정되도록 되어 있기 때문이다.

상기와 같은 상황에서 엔진의 토크가 점차 저감되어 음의 드래그토크를 발생시키는 상황에서, 변속기의 입력축속도와 엔진속도의 차이가 마이크로슬립 보다 크게 발생하면, 즉 풀림이 발생하기 시작하면, 이를 극복하기 위해 PID제어 성분의 비례제어성분은 그 값이 크게 변화하게 되지만, 적분제어성분(I Term)은 종래 기술에 의하면 상기 풀림에 대응할 수 있도록 신속히 변화하지 못하고 여전히 음의 값을 가지게 되어 점선으로 표시된 바와 같이 클러치토크가 서서히 증가함에 따라 신속한 풀림 억제 제어가 이루어지지 못하게 되는데, 이는 상술한 바와 같이 엔진 퓨얼컷의 중단, 클러치 재 결합시의 충격 등 부작용을 초래한다.

그러나, 본 발명의 경우에는 상기 비례제어성분이 크게 변화하는 것을 이용하여 풀림이 발생하는 것을 알아낸 후, 제어량조절단계(S30)에서 갱신적분제어성분(I Term*)을 상기와 같이 계산하여, 이를 활용하여 클러치 제어토크를 연산한 후, 클러치를 제어함으로써, 도시된 바와 같이 클러치토크의 신속한 상승으로 클러치의 풀림을 억제하게 되는 것이다.

참고로, 도 3에는 이해를 돕기 위하여 상기 슬립진입판단단계(S10) 및 제어량조절단계(S30)가 수행되는 시점을 예로서 표시하고 있다.

본 발명은 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 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 클러치
3; 클러치액츄에이터
4; 변속액츄에이터
5; 컨트롤러
E; 엔진
S10; 슬립진입판단단계
S20; 모니터링단계
S30; 제어량조절단계
S40; 클러치제어단계
I Term*; 갱신적분제어성분
I Term; 적분제어성분

Claims (5)

1. 풀락 제어 중 운전자가 가속페달을 해제함에 따라 마이크로슬립 제어에 진입했는지를 컨트롤러가 판단하는 슬립진입판단단계와;
   상기 슬립진입판단단계 수행 결과, 마이크로슬립 제어에 진입한 경우, 상기 컨트롤러가 클러치의 풀림이 발생하는지 감시하는 모니터링단계와;
   클러치의 풀림이 발생하는 경우, 클러치 제어토크의 피드백량을 재설정하는 제어량조절단계와;
   상기 제어량조절단계에 의해 재설정된 클러치 제어토크로 클러치를 제어함으로써, 클러치의 풀림을 방지하도록 하는 클러치제어단계;
   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 모니터링단계는
   상기 클러치의 목표슬립량과 실제슬립량의 차이를 기반으로 산출되는 비례제어성분을 산출하고;
   상기 산출된 비례제어성분이 소정의 기준값 이상인 상태가 소정의 기준시간 이상 유지되고, 현재의 클러치 제어토크가 최소유지토크 이하이면, 클러치의 풀림이 발생하기 시작하는 것으로 판단하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 클러치 제어토크는 엔진토크의 절대값에 피드백량을 더해서 결정되고;
   상기 피드백량은 PID제어의 비례제어성분과 적분제어성분 및 미분제어성분의 합인 것
   을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어량조절단계는
   상기 클러치 제어토크를 구성하는 적분제어성분을 변경함으로써, 상기 피드백량의 재설정이 이루어지도록 하는 것
   을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어량조절단계에서 상기 적분제어성분은 갱신적분제어성분으로 변경되며;
   상기 갱신적분제어성분은 이전 제어사이클의 클러치 제어토크와 현재 제어사이클의 클러치 제어토크의 차이로 계산되어;
   상기 현재 제어사이클의 클러치 제어토크는 상기 갱신적분제어성분의 계산 후, 상기 갱신적분제어성분을 사용하여 다시 계산되는 것
   을 특징으로 하는 차량의 클러치 제어방법.

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