KR20190041095A - Ａｍｔ차량용 클러치 터치포인트 학습방법 - Google Patents

Ａｍｔ차량용 클러치 터치포인트 학습방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 AMT 차량의 주행 중 클러치 터치포인트를 학습하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, AMT차량의 변속 중 클러치 체결과정에서 엔진각가속도가 급격하게 변화하는 변곡점을 기준으로 클러치의 동력 전달이 시작되는 시점을 인터폴레이션하여 터치포인트를 학습하는 AMT차량용 클러치 터치포인트 학습방법이 소개된다.

Description

ＡＭＴ차량용 클러치 터치포인트 학습방법{METHOD FOR LEARNING CLUTCH TOUCH POINT OF AUTOMATED MANUAL TRANSMISSION TYPE VEHICLES}
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, AMT차량의 주행 중 클러치의 터치포인트 학습이 가능하도록 한 AMT차량용 클러치 터치포인트 학습방법을 제공하는 데 있다.
자동화 수동변속기는 수동변속 메커니즘을 기반으로 한 변속기를 자동으로 제어하는 시스템으로, 토크 컨버터와 습식 다판 클러치를 사용하는 자동변속기와 달리 건식클러치를 이용하여 엔진 토크를 전달한다.
특히, 건식클러치는 구성요소들의 단품 공차와 내구 진행에 따른 마모도, 고온에 의한 열변형 및 디스크의 마찰계수 변화 등 수많은 인자에 따라 클러치 전달토크가 크게 변화하는 특성을 가지고 있어 주행 중 클러치에 전달되는 토크의 추정이 어렵다.
따라서, 클러치 제어 중 전달토크의 변화를 알지 못할 경우에는 클러치의 과도한 슬립이 발생하거나, 충격을 유발할 수 있기 때문에 실시간으로 건식클러치의 토크 특성을 예측하는 알고리즘이 필요하다.
이에, 기존에는 건식클러치의 전달토크 맵(Torque-Stroke Curve : T-S커브)을 통해서 클러치의 전달토크 특성 및 터치포인트를 예측하고 있다. 여기서, T-S커브는 클러치 액추에이터의 이동량(Stroke)에 따른 건식 클러치의 전달토크 특성을 데이터화한 곡선이고, 터치포인트는 T-S커브 상에서 클러치에 동력이 전달되기 시작하는 시점의 클러치 액추에이터의 위치(stroke)를 나타낸다.
한편, AMT(AUTOMATED MANUAL TRANSMISSION)는 DCT(DUAL CLUTCH TRANSMISSION)와 달리, 일반적인 수동변속기와 동일한 시스템 특성을 갖는다.
즉, 평상시 클러치가 체결 상태에 있다가, 필요한 경우 클러치를 해제 작동하는 노멀리 클로즈 타입으로 이루어져 있어, 노멀리 오픈 타입으로 이루어진 DCT와는 차이가 있다.
이에, AMT는 DCT에서 활용하고 있는 비구동축을 이용한 클러치 터치포인트 탐색이 불가능하게 된다. 따라서, AMT 시스템에 맞는 주행 중 클러치 터치 포인트 학습 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 10-2008-0007498 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, AMT 차량의 주행 중 클러치의 터치포인트 학습이 가능하도록 한 AMT차량용 클러치 터치포인트 학습방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 파워온 업시프트 변속 시작시, 제어부가 클러치를 해제하고 현재 변속단 기어를 해제한 상태에서 엔진각가속도를 연산하는 제1연산단계; 제어부가 상기 해제제어단계 이 후에, 목표 변속단 기어를 체결하고 클러치를 체결하는 과정에서 엔진각가속도를 연산하는 제2연산단계; 제어부가 상기 제2연산단계에서 클러치를 체결함에 따라 엔진각가속도가 급격하게 변화하는 변곡점을 확인하는 변곡점확인단계; 및 제어부가 상기 변곡점에서의 클러치토크를 기준으로 보간법을 이용하여 클러치의 터치포인트를 추정 및 학습하는 터치포인트 학습단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1연산단계에서의 엔진각가속도 연산은, 엔진토크가 일정하게 유지되고 클러치토크가 0Nm 미만인 상태에서 이루어지고; 상기 제2연산단계에서의 엔진각가속도 연산은, 엔진토크가 일정하게 유지되고 클러치토크가 ONm 이상인 상태에서 이루어질 수 있다.
상기 변곡점확인단계에서는, 상기 제2연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기가 제1연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기보다 작아지는 시점을 변곡점으로 확인할 수 있다.
상기 변곡점확인단계에서는, 상기 제2연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기가 제1연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기보다 설정값 이상 작아지는 시점을 변곡점으로 확인할 수 있다.
상기 터치포인트 학습단계에서는, 엔진토크가 일정하게 유지되고 있는 상태에서 변곡점에서의 엔진각가속도 및 클러치토크를 이용하여 클러치토크가 0Nm가 되는 터치포인트 시점을 역산할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, AMT차량의 변속 중 클러치 체결과정에서 엔진각가속도가 급격하게 변화하는 변곡점을 기준으로 클러치의 동력 전달이 시작되는 시점을 인터폴레이션하여 터치포인트를 학습함으로써, AMT차량에서의 주행 안정성 및 변속 안정성을 도모하고, 또한 변속 불안정성이 해소됨에 따라 엔진 플레어 현상을 방지하는 것은 물론, 변속 응답성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 AMT차량의 파워트레인 구조를 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 클러치 터치포인트 학습방법의 제어 흐름을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 클러치 터치포인트 학습과정에서의 엔진 및 클러치의 거동을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 첨부된 도 1과 같이 AMT변속기가 탑재된 차량에 적용 가능할 수 있다.
도면을 참조하면, 엔진과 변속기 사이에 설치된 클러치를 CL의 도면부호로 기재하였고, 이 클러치를 체결 및 해제하기 위해 작동하는 클러치액추에이터를 CA의 도면부호로 표시하였으며, 각 변속단 기어를 체결 및 해제 작동하기 위한 기어액추에이터를 GA의 도면부호로 표시하였다.
한편, 본 발명의 AMT차량용 클러치 터치포인트 학습방법은, 제1연산단계와, 제2연산단계와, 변곡점확인단계 및 터치포인트 학습단계를 포함하여 구성할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 제1연산단계에서는, 파워온 업시프트 변속 시작시, 제어부(1)가 클러치(CL)를 해제하고 현재 변속단 기어를 해제한 상태에서 엔진각가속도를 연산할 수 있다.
예컨대, 가속페달을 밟고 있는 상태에서 상위단으로의 변속이 시작되는 경우, 클러치(CL)와 기어를 해제함으로써 엔진의 동력이 단절되는 상태가 되는데, 이 상황에서 엔진이너셔에 의해 엔진속도가 떨어지는 기울기를 확보하게 된다.
제2연산단계에서는, 제어부(1)가 상기 제1연산단계 이 후에, 목표 변속단 기어를 체결하고 클러치(CL)를 체결하는 과정에서 엔진각가속도를 연산할 수 있다.
예컨대, 상위단으로 변속을 위해 목표하는 상위단 기어를 체결한 후에 클러치토크를 인가하여 클러치(CL)를 체결하게 되는데, 이 과정에서 엔진속도가 떨어지는 기울기를 확보하게 된다.
변곡점확인단계에서는, 제어부(1)가 상기 제2연산단계에서 클러치(CL)를 체결함에 따라 엔진각가속도가 급격하게 변화하는 변곡점을 확인할 수 있다.
즉, 엔진속도가 감속되는 과정에서 클러치토크를 인가함에 따라 엔진 각가속도 변화에 대한 변곡점을 확인할 수 있다.
다음으로, 터치포인트 학습단계에서는, 제어부(1)가 상기 변곡점에서의 클러치토크를 기준으로 보간법을 이용하여 클러치의 터치포인트를 추정 및 학습할 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이, 본 발명은 변속 중 동력이 단절된 상태에서 엔진속도가 떨어지는 기울기와, 기어 치합 후 클러치에 의해 동력이 전달되면서 엔진속도가 떨어지는 기울기의 차이가 발생하는 시점(변곡점)을 판단하여, 그 시점을 기준으로 클러치의 동력 전달이 시작되는 터치포인트 시점을 인터폴레이션하여 클러치 터치포인트를 추정 및 학습할 수 있다.
따라서, DCT와 차별화된 클러치 터치포인트 학습 제어 전략을 구성함으로써, AMT차량에서의 주행 안정성 및 변속 안정성을 도모하게 되고, 또한 변속 불안정성이 해소됨에 따라 엔진 플레어 현상을 방지하고, 변속 응답성을 향상시키게 된다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 제1연산단계에서의 엔진각가속도 연산은, 엔진토크가 일정하게 유지되고 클러치토크가 0Nm 미만인 상태에서 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 제2연산단계에서의 엔진각가속도 연산은, 엔진토크가 일정하게 유지되고 클러치토크가 ONm 이상인 상태에서 이루어질 수 있다.
즉, 엔진각가속도를 연산하는 과정에서 엔진 거동을 최소화함으로써, 보다 정확한 엔진각가속도의 변화를 검출할 수 있게 된다.
아울러, 상기 변곡점확인단계에서는, 상기 제2연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기가 제1연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기보다 작아지는 시점을 변곡점으로 확인할 수 있다.
바람직하게는, 상기 변곡점확인단계에서는, 상기 제2연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기가 제1연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기보다 설정값 이상 작아지는 시점을 변곡점으로 확인할 수 있다.
더불어, 상기 터치포인트 학습단계에서는, 엔진토크가 일정하게 유지되고 있는 상태에서 변곡점에서의 엔진각가속도 및 클러치토크를 이용하여 클러치토크가 0Nm가 되는 터치포인트 시점을 역산 및 추정할 수 있다.
즉, 변곡점에서의 엔진각가속도를 아래의 수식에 대입하면 변곡점에서의 클러치토크를 연산할 수 있다. 이때에 터치포인트 시점부터 변곡점까지는 엔진토크가 변하지 않기 때문에 아래의 수식의 클러치토크와 엔진각가속도의 관계에 따라 클러치의 터치포인트 시점을 추정할 수 있다.
Te = Tc(↑) + Je*dNe/dt(↓)
여기서, Te는 엔진토크, Tc는 클러치토크, Je는 엔진이너셔, dNe/dt는 엔진각가속도를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명에 따라 클러치의 터치포인트를 학습하는 과정에 대해 예시하여 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면, 차량의 주행과정에서 파워온 업시프트 변속이 시작되는 경우, 클러치액추에이터를 작동하여 클러치를 해제한 후, 기어액추에이터를 작동하여 현재 변속단 기어를 해제함으로써, 엔진의 동력전달이 단절되도록 제어한다(S10).
이와 함께, 엔진토크를 저감 제어하여 엔진속도를 감속시키게 되는데, 이때에 엔진토크가 A시간 동안 일정하게 유지되고 있는지 판단하고(S20), 판단 결과 이를 만족하면 엔진각가속도를 연산한다(S30).
이어서, 목표하는 변속단 기어를 치합한 후(S40), 클러치액추에이터를 통해 클러치토크를 인가하여 클러치를 체결하게 되는데, 이 과정에서 엔진각가속도를 연산한다(S50). 이때에, 엔진토크가 A시간 동안 일정하게 유지되고 있는지 판단하고, 이를 만족하면 엔진각가속도를 연산하게 된다.
그리고, 상기 S50단계의 과정에서 S50단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기와 S30단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기를 비교하여(S60), S50단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기가 S30단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기보다 작아지는 경우, 이 시점을 변곡점으로 확인하고, 이 변곡점에서의 클러치토크를 구한다.
예컨대, 변곡점에서의 클러치토크가 3Nm인 경우, 3Nm를 기준으로 보간법을 활용하여 클러치토크의 0Nm 지점을 구하여 클러치의 터치포인트를 추정하고, 이 추정된 시점으로 클러치 터치포인트를 학습한다(S70).
상술한 바와 같이, 본 발명은 AMT차량의 변속 중 클러치 체결과정에서 엔진각가속도가 급격하게 변화하는 변곡점을 기준으로 클러치의 동력 전달이 시작되는 시점을 인터폴레이션하여 터치포인트를 학습함으로써, AMT차량에서의 주행 안정성 및 변속 안정성을 도모하고, 또한 변속 불안정성이 해소됨에 따라 엔진 플레어 현상을 방지하는 것은 물론, 변속 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.
1 : 제어부 CL : 클러치

Claims (5)

  1. 파워온 업시프트 변속 시작시, 제어부가 클러치를 해제하고 현재 변속단 기어를 해제한 상태에서 엔진각가속도를 연산하는 제1연산단계;
    제어부가 상기 해제제어단계 이 후에, 목표 변속단 기어를 체결하고 클러치를 체결하는 과정에서 엔진각가속도를 연산하는 제2연산단계;
    제어부가 상기 제2연산단계에서 클러치를 체결함에 따라 엔진각가속도가 급격하게 변화하는 변곡점을 확인하는 변곡점확인단계; 및
    제어부가 상기 변곡점에서의 클러치토크를 기준으로 보간법을 이용하여 클러치의 터치포인트를 추정 및 학습하는 터치포인트 학습단계;를 포함하는 AMT차량용 클러치 터치포인트 학습방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1연산단계에서의 엔진각가속도 연산은, 엔진토크가 일정하게 유지되고 클러치토크가 0Nm 미만인 상태에서 이루어지고;
    상기 제2연산단계에서의 엔진각가속도 연산은, 엔진토크가 일정하게 유지되고 클러치토크가 ONm 이상인 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 AMT차량용 클러치 터치포인트 학습방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 변곡점확인단계에서는,
    상기 제2연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기가 제1연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기보다 작아지는 시점을 변곡점으로 확인하는 것을 특징으로 하는 AMT차량용 클러치 터치포인트 학습방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 변곡점확인단계에서는,
    상기 제2연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기가 제1연산단계에서 연산된 엔진각가속도 기울기보다 설정값 이상 작아지는 시점을 변곡점으로 확인하는 것을 특징으로 하는 AMT차량용 클러치 터치포인트 학습방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 터치포인트 학습단계에서는,
    엔진토크가 일정하게 유지되고 있는 상태에서 변곡점에서의 엔진각가속도 및 클러치토크를 이용하여 클러치토크가 0Nm가 되는 터치포인트 시점을 역산하는 것을 특징으로 하는 AMT차량용 클러치 터치포인트 학습방법.
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