KR20190132863A

KR20190132863A - Dct차량의 클러치 제어방법

Info

Publication number: KR20190132863A
Application number: KR1020180057941A
Authority: KR
Inventors: 조성현
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2019-11-29
Also published as: CN110513406B; US20190353244A1; DE102018219532A1; DE102018219532B4; CN110513406A; US10605363B2; KR102554932B1

Abstract

본 발명은 컨트롤러가 차량이 최저단 또는 최고단으로 주행 중이고, 근접단의 예치합이 완료된 상태인지를 판단하는 예치합확인단계와; 상기 컨트롤러가 구동축 클러치 토크를 학습하여, 학습된 구동축 클러치 토크가 신뢰할만한 수준이라고 판단되면, 학습된 구동축 클러치 토크와 현재의 클러치 온도를 저장하고 타이머를 개시하는 타이머개시단계와; 상기 컨트롤러가 시간의 경과를 포함한 복수의 조건을 판단하여 비구동축 클러치의 터치포인트 학습이 필요한 상황인지를 결정하는 조건판단단계와; 터치포인트 학습이 필요한 상황이라고 판단되면, 상기 컨트롤러가 비구동축의 근접단을 중립으로 해제하고, 비구동축의 터치포인트 학습을 실시하는 터치포인트학습단계와; 비구동축 터치포인트 학습이 완료되면, 상기 컨트롤러가 비구동축 터치포인트를 학습된 값으로 갱신하고, 상기 해제되었던 근접단을 다시 예치합시키는 재치합단계;를 포함하여 구성된다.

Description

DCT차량의 클러치 제어방법{CLUTCH CONTROL METHOD FOR VEHICLE WITH CLUTCH}

본 발명은 DCT차량의 클러치 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 클러치의 터치포인트를 갱신하는 기술에 관한 것이다.

DCT(Dual Clutch Transmission)는 가급적 비구동축 변속단의 예치합을 통해 신속하고 부드러운 변속이 이루어질 수 있도록 한다.

특히, 최고단이나 최저단으로 주행하는 경우에는 다음 변속이 근접단인 최고단-1단 또는 최저단+1단으로 이루어질 것이 거의 확실하므로, 비구동축의 근접단이 예치합되고, 그 상태를 지속적으로 유지하게 되는 경향이 있다.

그런데, 중국이나 미국과 같이 넓은 나라에서 장시간의 고속주행을 하게 되는 경우에는, 구동축이 최고단으로 지속적으로 장시간 주행을 하는 동안 근접단인 비구동축의 최고단-1단은 예치합 상태를 지속적으로 유지하게 되고, 이와 같은 예치합 상태에서는 비구동축 클러치의 터치포인트 학습 기회가 없어서, 학습되어 있는 터치포인트가 실제 터치포인트와 크게 달라질 수 있고, 이는 향후 비구동축 클러치를 결합시키면서 변속을 할 때, 충격을 발생시키거나 엔진 회전수가 예상치 못하게 상승하는 엔진플레어(Engine Flare) 등의 문제를 발생시킬 수 있다.

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.

JP 2013-035403 A KR 10-2014-0055192 A

본 발명은 DCT 탑재 차량이 최고단 또는 최저단으로 장시간 주행함에 따라 비구동축의 근접단이 예치합 상태를 장시간 유지하여 비구동축 클러치의 터치포인트가 부정확해질 수 있는 상황에서 비구동축 클러치의 터치포인트를 적절히 갱신할 수 있도록 하여, 변속품질의 저하를 방지하고 안정되고 부드러운 변속감을 확보할 수 있도록 한 DCT차량의 클러치 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

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

컨트롤러가 차량이 최저단 또는 최고단으로 주행 중이고, 근접단의 예치합이 완료된 상태인지를 판단하는 예치합확인단계와;

상기 컨트롤러가 구동축 클러치 토크를 학습하여, 학습된 구동축 클러치 토크가 신뢰할만한 수준이라고 판단되면, 학습된 구동축 클러치 토크와 현재의 클러치 온도를 저장하고 타이머를 개시하는 타이머개시단계와;

상기 컨트롤러가 시간의 경과를 포함한 복수의 조건을 판단하여 비구동축 클러치의 터치포인트 학습이 필요한 상황인지를 결정하는 조건판단단계와;

터치포인트 학습이 필요한 상황이라고 판단되면, 상기 컨트롤러가 비구동축의 근접단을 중립으로 해제하고, 비구동축의 터치포인트 학습을 실시하는 터치포인트학습단계와;

비구동축 터치포인트 학습이 완료되면, 상기 컨트롤러가 비구동축 터치포인트를 학습된 값으로 갱신하고, 상기 해제되었던 근접단을 다시 예치합시키는 재치합단계;를 포함하여 구성되고,

이후 비구동축 클러치의 제어 시에는 상기 갱신된 터치포인트를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 컨트롤러는 구동축 클러치를 미소 슬립상태로 제어하면서 구동축 클러치 토크를 학습하고;

학습된 구동축 클러치 토크와 엔진토크의 차이가 소정의 기준토크 미만인 경우, 학습된 구동축 클러치 토크가 신뢰할만한 수준이라고 판단할 수 있다.

상기 컨트롤러는 시간의 경과에 따라 반복적으로 구동축 클러치 토크를 학습하고 클러치 온도를 획득하며;

새로 학습된 구동축 클러치 토크와 상기 저장된 구동축 클러치 토크와의 차이가 소정의 제1기준값을 초과하고, 새로 획득된 클러치 온도와 상기 저장된 클러치 온도의 차이가 소정의 제2기준값을 초과하며, 상기 타이머에 의해 측정된 경과 시간이 소정의 제3기준값 이상이면, 비구동축 클러치의 터치포인트 학습이 필요한 상황이라고 판단할 수 있다.

상기 클러치 온도는 클러치의 센터플레이트 온도와 제1압력판 온도 및 제2압력판 온도를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 컨트롤러는 반복적으로 비구동축 클러치의 터치포인트를 학습하여, 현재 학습된 터치포인트와 이전에 학습된 터치포인트의 차이가 소정의 제4기준값 이하이면, 비구동축 터치포인트 학습이 완료된 것으로 판단할 수 있다.

본 발명은 DCT 탑재 차량이 최고단 또는 최저단으로 장시간 주행함에 따라 비구동축의 근접단이 예치합 상태를 장시간 유지하여 비구동축 클러치의 터치포인트가 부정확해질 수 있는 상황에서 비구동축 클러치의 터치포인트를 적절히 갱신할 수 있도록 하여, 변속품질의 저하를 방지하고 안정되고 부드러운 변속감을 확보할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT 차량의 구성을 예시한 도면,
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 DCT의 구성을 설명한 개념도,
도 3은 본 발명에 따른 DCT차량의 클러치 제어방법의 실시예를 도시한 순서도이다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT 차량의 구성을 예시한 것으로서, 엔진(E)의 동력은 DCT의 두 클러치(CL1, CL2)를 통해 두 입력축(I1, I2)에 선택적으로 제공되며, DCT에서 변속이 완료된 동력은 구동륜(W)으로 제공되도록 되어 있다.

컨트롤러(CLR)는 엔진 토크 등과 같은 정보를 공급받고 엔진(E)에 토크 저감 등과 같은 요청을 할 수 있도록 ECU(Engine Control Unit)에 연결되며, 상기 DCT의 두 클러치를 제어하는 클러치액츄에이터(CA)와 DCT의 기어 치합 상태를 바꾸는 기어액츄에이터(GA)를 제어하도록 연결된다.

상기 컨트롤러(CLR)는 가속페달센서(APS)의 신호를 입력 받도록 구성되며, 상기 DCT의 각 입력축(I1, I2)의 회전속도 등을 입력 받을 수 있도록 구성된다.

상기 두 입력축(I1, I2)은 현재 변속단을 구현하여 구동력을 전달하고 있는 것과 새로운 목표 변속단을 구현하는 데에 사용될 것으로서 현재는 동력을 전달하고 있지 않는 것으로 구분할 수 있는 바, 이하에서는 현재 변속단을 구현하고 동력을 전달하고 있는 입력축을 '구동축'이라 하고, 새로운 목표 변속단 구현에 사용될 것으로 동력을 전달하고 있지 않는 입력축을 '비구동축'이라 하기로 한다.

또한, 상기 구동축에 연결된 클러치를 '구동축 클러치'라 하고, 비구동축에 연결된 클러치를 '비구동축 클러치'라고 하기로 한다.

한편, 상기 두 입력축 중 하나는 주로 홀수 변속단을 구현하는 데에 사용되도록 구성되어 홀수축이라고 칭하기도 하고, 나머지 하나는 짝수 변속단 및 후진단인 R단을 구현하는 데에 사용되도록 구성되어 짝수축이라고 칭하기도 하는 바, 예컨대 전진 6단 변속기인 경우 홀수축은 1, 3, 5단을 구현하도록 구성되고, 짝수축은 2, 4, 6, R단을 구현하도록 구성된다.

도 2는 상기 DCT의 구조를 부분 단면도로 개략적으로 설명한 것으로서, 중앙의 센터플레이트(CP) 양쪽에 각각 클러치플레이트(CH)가 구비되고 이들 클러치플레이트(CH)를 상기 센터플레이트(CP)에 선택적으로 가압하여 동력을 전달하도록 하는 제1압력판(P1) 및 제2압력판(P2)이 구비되어 있다. 물론, 상기 두 센터플레이트(CP)는 각각 상기 두 입력축(I1, I2)에 연결되어 엔진 등과 같은 동력원으로부터의 동력을 각 입력축(I1, I2)으로 전달할 수 있도록 구성된다.

도 3을 참조하면, 본 발명 DCT차량의 클러치 제어방법의 실시예는, 컨트롤러(CLR)가 차량이 최저단 또는 최고단으로 주행 중이고, 근접단의 예치합이 완료된 상태인지를 판단하는 예치합확인단계(S10)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 구동축 클러치 토크를 학습하여, 학습된 구동축 클러치 토크가 신뢰할만한 수준이라고 판단되면, 학습된 구동축 클러치 토크와 현재의 클러치 온도를 저장하고 타이머를 개시하는 타이머개시단계(S20)와; 상기 컨트롤러(CLR)가 시간의 경과를 포함한 복수의 조건을 판단하여 비구동축 클러치의 터치포인트 학습이 필요한 상황인지를 결정하는 조건판단단계(S30)와; 터치포인트 학습이 필요한 상황이라고 판단되면, 상기 컨트롤러(CLR)가 비구동축의 근접단을 중립으로 해제하고, 비구동축의 터치포인트 학습을 실시하는 터치포인트학습단계(S40)와; 비구동축 터치포인트 학습이 완료되면, 상기 컨트롤러(CLR)가 비구동축 터치포인트를 학습된 값으로 갱신하고, 상기 해제되었던 근접단을 다시 예치합시키는 재치합단계(S50);를 포함하여 구성되고, 이후 비구동축 클러치의 제어 시에는 상기 갱신된 터치포인트를 사용하도록 구성된다.

예컨대, 상기한 바와 같이 DCT가 전진 6단을 구현할 수 있는 경우에 상기 최저단은 1단이 되고 최고단은 6단이 되며, 근접단은 2단 또는 5단이 되는데, 만약 차량이 최저단으로 주행하고 있는 경우라면 근접단은 2단이 되는 것이며, 최고단으로 주행하고 있는 경우라면 근접단은 5단이 되는 것이다.

따라서, 최고단인 6단으로 주행 중인 경우에는 구동축은 짝수축이 되는 것이며, 비구동축은 홀수축이 되고 근접단인 5단이 예치합되는 것이다.

상기 컨트롤러(CLR)는 구동축 클러치를 미소 슬립상태로 제어하면서 구동축 클러치 토크를 학습한다.

즉, 상기 컨트롤러(CLR)는 구동축 클러치에 100RPM 미만의 미소슬립을 발생시켜 일정하게 유지시키면서, 상기 미소슬립이 일정하게 유지되는 동안에는 엔진토크와 클러치 토크가 동일하다는 관계로부터, 이때의 엔진토크를 클러치 토크로 삼고, 이 클러치 토크와 이 클러치 토크를 형성하고 있는 클러치 액츄에이터 스트로크의 관계를 이용하여 T-S커브를 갱신하는 것이다.

여기서 상기 T-S커브(Torque - Stroke Curve)는 클러치 토크와 클러치 액츄에이터 스트로크 사이의 관계를 나타낸 그래프로서, 컨트롤러(CLR)가 클러치의 제어 시, 원하는 클러치 토크를 형성하기 위한 클러치액츄에이터 스트로크를 산출할 수 있도록 해준다.

상기 컨트롤러(CLR)는 학습된 구동축 클러치 토크와 엔진토크의 차이가 소정의 기준토크 미만인 경우, 학습된 구동축 클러치 토크가 신뢰할만한 수준이라고 판단한다.

물론, 상기 컨트롤러(CLR)는 상기 엔진토크를 ECU로부터 제공받아 상기 학습된 구동축 클러치 토크와 비교할 수 있으며, 그 차이가 상기 기준토크, 예컨대 10Nm 내지 20Nm, 미만인 경우, 학습된 구동축 클러치 토크가 신뢰할만한 것으로 판단할 수 있다.

이와 같이 컨트롤러(CLR)가 구동축 클러치 토크의 학습을 실시하는 이유는 이후 비구동축의 터치포인트를 학습하여 터치포인트가 변화하게 되기에 앞서 구동축의 클러치 토크 특성을 먼저 정확하게 파악하여 둠으로써, 이후 비구동축 터치포인트 학습 중 또는 이 학습에 의해 예기치 못하게 비구동축 클러치 토크 특성과 구동축 클러치 토크 특성 모두가 부정확한 상태가 되는 것을 방지하고자 하는 것이다.

상기 컨트롤러(CLR)는 시간의 경과에 따라 반복적으로 구동축 클러치 토크를 학습하고 클러치 온도를 획득한다.

상기와 같이 새로 학습된 구동축 클러치 토크와 클러치 온도를 이용하여 비구동축 클러치의 터치포인트 학습이 필요한 상황인지를 결정하기 위한 상기 조건을 판단한다. 즉, 새로 학습된 구동축 클러치 토크와 상기 저장된 구동축 클러치 토크와의 차이가 소정의 제1기준값을 초과하고, 새로 획득된 클러치 온도와 상기 저장된 클러치 온도의 차이가 소정의 제2기준값을 초과하며, 상기 타이머에 의해 측정된 경과 시간이 소정의 제3기준값 이상이면, 비구동축 클러치의 터치포인트 학습이 필요한 상황이라고 판단한다.

예컨대, 상기 새로 학습된 구동축 클러치 토크와 저장된 구동축 클러치 토크와의 차이가 클러치액츄에이터의 스트로크로 환산하였을 때 상기 제1기준값, 예컨대 0.5mm, 을 초과하고 새로 획득된 클러치 온도와 저장된 클러치 온도의 차이가 상기 제2기준값, 예컨대 30℃, 을 초과하고, 상기 타이머에 의해 측정된 경과시간이 상기 제3기준값, 예컨대 5분, 을 초과하면, 비구동축의 터치포인트가 유의미하게 변화하였을 것이라고 판단하여 비구동축의 터치포인트 학습이 필요한 상황으로 판단하는 것이다.

따라서, 상기 제1기준값 내지 제3기준값은 상기 예시한 값에 국한되는 것이 아니라 상기한 기술적 취지에 따라 비구동축의 터치포인트를 갱신할 필요가 있다고 판단할 수 있는 수준으로 적절히 선정될 수 있는 값들이다.

한편, 상기 클러치 온도는 클러치의 센터플레이트(CP) 온도와 제1압력판(P1) 온도 및 제2압력판(P2) 온도를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 컨트롤러(CLR)는 상기 클러치 온도를 온도센서나 온도모델을 통해 획득할 수 있을 것이며, 상기 센터플레이트(CP), 제1압력판(P1) 및 제2압력판(P2) 온도의 평균값을 클러치 온도로 하여 상기와 같은 클러치의 온도변화를 판단하도록 할 수도 있고, 이들 3 부품들 중 가장 온도변화가 심한 것을 기준으로 상기 클러치 온도 변화로 판단하도록 할 수도 있을 것이며, 3부품들에 가중치를 달리 부여하여 구해진 가중 평균값을 클러치 온도로 하여 상기 클러치 온도 변화를 판단하도록 구성할 수도 있을 것이다.

어느 경우나, 결과적으로는 클러치의 온도 변화에 의해 비구동축 클러치의 터치포인트 변화를 잘 반영할 수 있는 방법이면 된다.

상기 컨트롤러(CLR)는 반복적으로 비구동축 클러치의 터치포인트를 학습하여, 현재 학습된 터치포인트와 이전에 학습된 터치포인트의 차이가 소정의 제4기준값 이하이면, 비구동축 터치포인트 학습이 완료된 것으로 판단한다.

즉, 상기 컨트롤러(CLR)가 비구동축 클러치의 터치포인트를 반복 학습하여 직전 학습값과의 차이가 어느 수준 이하이면, 터치포인트 학습이 완료된 것으로 판단한다는 것으로, 여기서 상기 제4기준값은 이와 같은 취지에 따라 실험 및 해석에 의해 설계적으로 결정될 수 있을 것이며, 예컨대 클러치액츄에이터 스트로크로 환산하여 0.5mm 등과 같이 결정될 수 있을 것이다.

참고로, 클러치의 터치포인트를 학습하는 방법으로는 클러치를 해제했다가 서서히 결합하면서 클러치의 각가속도 변화가 급격하게 검출되는 클러치액츄에이터 스트로크를 터치포인트로 학습하는 방법 등이 사용될 수 있을 것이다.

상기와 같이 비구동축 터치포인트 학습이 완료되면, 상기 컨트롤러(CLR)는 비구동축 터치포인트를 학습된 값으로 갱신하고, 상기 해제되었던 근접단을 다시 예치합시켜서 향후의 변속에 대비한다.

물론, 상기 컨트롤러(CLR)는 이후 비구동축 클러치의 제어 시에는 상기 갱신된 터치포인트를 사용하여 비구동축 클러치를 제어하여, 정확한 터치포인트의 활용에 의해 변속 충격이나 엔진 플레어를 방지할 수 있게 된다.

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.

E; 엔진
CL1, CL2; 클러치
I1, I2; 입력축
W; 구동륜
CLR; 컨트롤러
CA; 클러치액츄에이터
GA; 기어액츄에이터
APS; 가속페달센서
CP; 센터플레이트
CH; 클러치플레이트
P1; 제1압력판
P2; 제2압력판
S10; 예치합확인단계
S20; 타이머개시단계
S30; 조건판단단계
S40; 터치포인트학습단계
S50; 재치합단계

Claims

컨트롤러가 차량이 최저단 또는 최고단으로 주행 중이고, 근접단의 예치합이 완료된 상태인지를 판단하는 예치합확인단계와;
상기 컨트롤러가 구동축 클러치 토크를 학습하여, 학습된 구동축 클러치 토크가 신뢰할만한 수준이라고 판단되면, 학습된 구동축 클러치 토크와 현재의 클러치 온도를 저장하고 타이머를 개시하는 타이머개시단계와;
상기 컨트롤러가 시간의 경과를 포함한 복수의 조건을 판단하여 비구동축 클러치의 터치포인트 학습이 필요한 상황인지를 결정하는 조건판단단계와;
터치포인트 학습이 필요한 상황이라고 판단되면, 상기 컨트롤러가 비구동축의 근접단을 중립으로 해제하고, 비구동축의 터치포인트 학습을 실시하는 터치포인트학습단계와;
비구동축 터치포인트 학습이 완료되면, 상기 컨트롤러가 비구동축 터치포인트를 학습된 값으로 갱신하고, 상기 해제되었던 근접단을 다시 예치합시키는 재치합단계;를 포함하여 구성되고,
이후 비구동축 클러치의 제어 시에는 상기 갱신된 터치포인트를 사용하는 것을 특징으로 하는 DCT차량의 클러치 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는 구동축 클러치를 미소 슬립상태로 제어하면서 구동축 클러치 토크를 학습하고;
학습된 구동축 클러치 토크와 엔진토크의 차이가 소정의 기준토크 미만인 경우, 학습된 구동축 클러치 토크가 신뢰할만한 수준이라고 판단하는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 클러치 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는 시간의 경과에 따라 반복적으로 구동축 클러치 토크를 학습하고 클러치 온도를 획득하며;
새로 학습된 구동축 클러치 토크와 상기 저장된 구동축 클러치 토크와의 차이가 소정의 제1기준값을 초과하고, 새로 획득된 클러치 온도와 상기 저장된 클러치 온도의 차이가 소정의 제2기준값을 초과하며, 상기 타이머에 의해 측정된 경과 시간이 소정의 제3기준값 이상이면, 비구동축 클러치의 터치포인트 학습이 필요한 상황이라고 판단하는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 클러치 제어방법.
청구항 3에 있어서,
상기 클러치 온도는 클러치의 센터플레이트 온도와 제1압력판 온도 및 제2압력판 온도를 포함하여 구성되는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 클러치 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는 반복적으로 비구동축 클러치의 터치포인트를 학습하여, 현재 학습된 터치포인트와 이전에 학습된 터치포인트의 차이가 소정의 제4기준값 이하이면, 비구동축 터치포인트 학습이 완료된 것으로 판단하는 것
을 특징으로 하는 DCT차량의 클러치 제어방법.