KR20200080655A - 차량용 클러치토크 제어방법 및 장치 - Google Patents

차량용 클러치토크 제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 클러치에 흡수되는 에너지량과 클러치 마찰계수를 이용하여 클러치 전달토크의 정확성을 향상시키는 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 클러치 슬립시, 클러치의 에너지흡수량을 계산하는 단계; 상기 클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수를 결정하는 단계; 상기 클러치 마찰계수와 클러치의 기구적 설계인자를 바탕으로 클러치토크를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 클러치토크와 현재 클러치토크의 차이를 비교하여 현재 클러치토크를 보상 제어하는 단계;를 포함하여 구성되는 차량용 클러치토크 제어방법 및 장치가 소개된다.

Description

차량용 클러치토크 제어방법 및 장치{CONTROL METHOD AND APPARATUS OF CLUTCH TORQUE FOR VEHICLE}
본 발명은 클러치에 흡수되는 에너지량과 클러치 마찰계수를 이용하여 클러치 전달토크의 정확성을 향상시켜 차량에 발생하는 저더 현상을 방지하는 차량용 클러치토크 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
차량의 출고 후 초기 주행시, D단 1속 크립 & 발진시에 저더 진동이 발생하는 경우가 있다.
저더는 크게 지오메트릭 저더와 프릭션 저더로 나눌수 있는데, 이중 지오메트릭 저더는 클램프 하중 편차에 의해 발생하고, 프릭션 저더는 클러치디스크의 페이싱 마찰 특성에 의해 발생한다.
즉, 차량에 초기 조립된 클러치디스크의 페이싱 마찰면이 고르지 못하면 클러치 전달토크가 불안정해지면서 저더 현상이 발생하게 된다.
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 10-2014-0039811 A
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 클러치에 흡수되는 에너지량과 클러치 마찰계수를 이용하여 클러치 전달토크의 정확성을 향상시켜 차량에 발생하는 저더 현상을 방지하는 차량용 클러치토크 제어방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 컨트롤러가, 클러치 슬립시, 클러치의 에너지흡수량을 계산하는 단계; 컨트롤러가, 상기 클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수를 결정하는 단계; 컨트롤러가, 상기 클러치 마찰계수와 클러치의 기구적 설계인자를 바탕으로 클러치토크를 계산하는 단계; 및 컨트롤러가, 상기 계산된 클러치토크와 현재 클러치토크의 차이를 비교하여 현재 클러치토크를 보상 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수 프로파일을 미리 확보하는 단계;를 더 포함하고, 상기 클러치 마찰계수 결정단계에서는, 미리 확보된 클러치 마찰계수 프로파일에 의해 클러치 마찰계수를 결정할 수 있다.
상기 클러치토크는 하기의 수식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치토크 제어방법.
Figure pat00001
Torque : 클러치토크
r : 클러치 동반경
p : 클러치디스크의 페이싱 마찰면에 작용하는 균일압력
μ : 클러치 마찰계수
상기 클러치토크 보상단계에서는, 상기 계산된 클러치토크에서 현재 클러치토크를 감산하여 토크보상량이 결정되고; 상기 토크보상량을 현재 클러치토크에 반영하여 보상할 수 있다.
상기 토크 보상이 이루어진 클러치토크와 액추에이터 스트로크에 의해 T-S커브를 학습하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제어장치의 구성은, 클러치 슬립시, 클러치의 에너지흡수량을 계산하는 제1연산부; 상기 클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수를 결정하는 결정부; 상기 클러치 마찰계수와 클러치의 기구적 설계인자를 바탕으로 클러치토크를 계산하는 제2연산부; 및 상기 계산된 클러치토크와 현재 클러치토크의 차이를 비교하여 현재 클러치토크를 보상하도록 클러치 액추에이터에 보상명령을 인가하는 조작부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수 프로파일을 미리 확보하여 저장하는 저장부;를 더 포함하고, 상기 결정부에서는, 상기 저장부에 미리 확보된 클러치 마찰계수 프로파일에 의해 클러치 마찰계수를 결정할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 클러치 에너지흡수량에 따라 클러치 마찰계수를 추정하고, 추정된 클러치 마찰계수를 기반으로 토크보상량을 적용하여 클러치토크를 보상함으로써, 클러치 전달토크의 정확성을 향상시켜 진동 문제를 개선하고, T-S커브의 학습기능을 보완하여 더욱 우수한 주행감 및 변속감을 생성하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT가 탑재된 차량의 파워트레인 구성을 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 클러치토크 제어흐름을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 클러치토크 제어장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명에서 초기 클러치 장착 이 후, 클러치 슬립시 발생하는 클러치 에너지흡수량과 클러치 마찰계수의 변화상태를 예시하여 나타낸 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 적용 가능한 DCT가 탑재된 차량의 파워트레인 구성을 예시하여 나타낸 것으로, DCT에 구비된 두 개의 클러치 중에서 제1클러치 및 제2클러치를 각각 CL1 및 CL2의 도면부호로 기재하고, 이들을 작동하는 각각의 클러치액추에이터를 CLA1, CLA2의 도면부호로 표시하였으며, 제1입력축과 제2입력축을 각각 INPUT1 및 INPUT2의 도면부호로 표시하였다.
또한, 홀수단 기어의 선택을 위해 해당 싱크로기구를 작동하는 홀수단 기어액추에이터를 GA1, 짝수단 기어의 선택을 위해 해당 싱크로기구를 작동하는 짝수단 기어액추에이터를 GA2의 도면부호로 표시하였다.
다만, 이는 본 발명에 대한 이해의 편의를 위한 것일 뿐으로, DCT가 탑재된 차량 외에 한 개의 클러치를 사용하는 AMT차량에도 적용 가능할 수 있는바, 이하에서는 한 개의 클러치를 기준으로 설명하기로 한다.
한편, 본 발명에 따른 차량용 클러치토크 제어방법에 대해 살펴보면, 본 발명은 클러치의 에너지흡수량을 계산하는 단계와, 클러치 마찰계수를 결정하는 단계와, 클러치토크를 계산하는 단계, 그리고 클러치토크를 보상하는 단계를 포함하여 구성이 된다.
이에, 도 1과 함께 도 2를 참조하여 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 클러치 에너지흡수량 계산단계에서는, 컨트롤러가 클러치의 슬립이 발생하는지 판단하여, 클러치 슬립시, 클러치의 에너지흡수량을 계산하게 된다.
이때에, 상기 클러치 에너지흡수량은 클러치 슬립량과 클러치페이싱 마찰면에 작용하는 압력 등의 인자가 필요할 수 있고, 이들 인자들을 이용하여 클러치 에너지흡수량을 계산할 수 있다.
클러치 마찰계수 결정단계에서는, 컨트롤러가, 상기 클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수를 결정한다.
이를 위해, 상기 클러치 에너지흡수량 계산단계 이전에, 클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수 프로파일을 미리 확보하는 단계를 더 포함하여 구성할 수 있다.
이에, 상기 클러치 마찰계수 결정단계에서는, 미리 확보된 클러치 마찰계수 프로파일에 의해 클러치 마찰계수를 결정할 수 있다.
즉, 생산되는 클러치 제품들의 통계를 바탕으로 클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수를 프로파일화하는 것이 가능함으로써, 클러치 슬립시 발생되는 클러치 에너지흡수량을 지속적으로 계산하여 그에 맞는 클러치 마찰계수를 프로파일화한 데이터에서 선택하여 결정할 수 있다.
그리고, 클러치토크 계산단계에서는, 컨트롤러가, 상기 클러치 마찰계수와 클러치의 기구적 설계인자를 바탕으로 클러치토크를 계산하게 된다.
바람직하게는, 하기의 수식에 의해 클러치토크를 계산할 수 있다.
Figure pat00002
Torque : 클러치토크
r : 클러치 동반경
p : 클러치디스크의 페이싱 마찰면에 작용하는 균일압력
μ : 클러치 마찰계수
클러치토크 보상단계에서는, 컨트롤러가, 상기 계산된 클러치토크와 현재 클러치토크의 차이를 비교하여 현재 클러치토크를 보상 제어하게 된다.
예컨대, 상기 계산된 클러치토크에서 현재 클러치토크를 감산하여 토크보상량이 결정되고, 결정된 상기 토크보상량을 현재 클러치토크에 반영하여 보상이 이루어지게 된다.
그리고, 상기 클러치토크 보상단계 이후에는, 토크 보상이 이루어진 클러치토크와 액추에이터 스트로크에 의해 T-S커브를 학습하는 단계를 더 포함할 수 있다.
즉, 실제 차량에 클러치가 장착된 후 클러치 마찰계수가 변화하여 일정수준으로 수렴하기 위해서는 차량의 실제 주행을 통한 클러치 길들이기가 필요하다. 이 과정에서 클러치 마찰계수의 변화로 인해 초기 변속감이 나빠지거나 저더 현상과 같은 문제가 나올 수 있는데, 그 이유는 도 4에 도시한 시험 데이터와 같이 클러치의 마찰계수가 변수로 작용하기 때문이다.
물론, 이 같은 클러치 길들이기 과정에서 클러치 마찰계수가 급격히 변화하더라도, 클러치 에너지흡수량이 일정 수치를 넘어서게 되면 안정화되는 것을 확인할 수 있지만, 초기의 클러치 마찰계수 변화가 실제 차량의 T-S커브(Torque-stroke curve)에도 영향을 주기 때문에 차량 출고 후 학습을 통해 T-S커브를 지속적으로 업데이트할 필요가 있다.
하지만, T-S커브의 업데이트 조건이 되지 않거나, 클러치 마찰계수의 변화가 심한 초기 구간의 경우에는, 여전히 저더와 같은 진동 문제가 발생할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에서는 클러치 에너지흡수량에 따라 클러치 마찰계수를 추정하고, 추정된 클러치 마찰계수를 기반으로 토크보상량을 적용하여 클러치토크를 보상함으로써, 클러치 전달토크의 정확성을 향상시켜 진동 문제를 개선하고, T-S커브의 학습기능을 보완하여 더욱 우수한 주행감 및 변속감을 생성하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 차량용 클러치토크 제어장치는, 제1연산부와, 결정부와, 제2연산부 및 조작부를 포함하여 구성될 수 있고, 바람직하게는 상기 구성요소들이 컨트롤러에 포함되어 구성이 될 수 있다.
도 3을 참조하여 설명하면, 먼저 제1연산부에서는 클러치 슬립시, 클러치의 에너지흡수량을 계산한다.
결정부에서는 상기 클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수를 결정할 수 있다.
제2연산부에서는, 상기 클러치 마찰계수와 클러치의 기구적 설계인자를 바탕으로 클러치토크를 계산할 수 있다. 물론, 상기 제2연산부의 기능을 제1연산부에서 수행하도록 구성하는 경우, 상기 제2연산부를 제거하여 구성할 수도 있다.
조작부에서는, 상기 계산된 클러치토크와 현재 클러치토크의 차이를 비교하여 현재 클러치토크를 보상하도록 클러치 액추에이터에 보상명령을 인가할 수 있다.
더불어, 클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수 프로파일을 미리 확보하여 저장하는 저장부를 더 포함하여 구성할 수 있는데, 상기 결정부에서는, 상기 저장부에 미리 확보된 클러치 마찰계수 프로파일에 의해 클러치 마찰계수를 결정할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 차량용 클러치토크 제어흐름을 설명하면, 먼저 클러치 에너지흡수량과 클러치 마찰계수의 관계를 프로파일화하여 저장한다(S10).
이 후, 클러치의 슬립이 발생하는지 판단하고(S20), 판단 결과 클러치의 슬립 발생시, 슬립에 따른 클러치 에너지흡수량을 계산한다(S30).
이에, 계산된 클러치 에너지흡수량에 대응하는 클러치 마찰계수를 S10단계에서 프로파일화하여 저장된 데이터에서 선택하여 결정하게 된다(S40).
이어서, S40단게에서 결정된 클러치 마찰계수와 클러치의 동반경 및 클러치디스크의 페이싱 마찰면에 작용하는 균일압력 등의 설계인자를 바탕으로 클러치토크를 계산한다(S50).
그리고, 계산된 클러치토크와 현재 클러치토크의 차이를 구하여 토크보상량을 결정하고(S60), 결정된 토크보상량을 현재 클러치토크에 반영하여 클러치토크를 보상하게 된다(S70).
이어서, 상기 토크 보상이 이루어진 클러치토크와 액추에이터 스트로크에 의해 T-S커브를 학습하고(S80), 학습이 이루어진 T-S커브를 기반으로 클러치 액추에이터의 작동을 제어하여 클러치를 작동하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 클러치 에너지흡수량에 따라 클러치 마찰계수를 추정하고, 추정된 클러치 마찰계수를 기반으로 토크보상량을 적용하여 클러치토크를 보상함으로써, 클러치 전달토크의 정확성을 향상시켜 진동 문제를 개선하고, T-S커브의 학습기능을 보완하여 더욱 우수한 주행감 및 변속감을 생성하게 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 : 제1연산부
3 : 결정부
5 : 제2연산부
7 : 조작부
9 : 저장부
CLR : 컨트롤러
CL1, CL2 : 클러치
CLA1, CLA2 : 클러치 액추에이터

Claims (7)

  1. 컨트롤러가, 클러치 슬립시, 클러치의 에너지흡수량을 계산하는 단계;
    컨트롤러가, 상기 클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수를 결정하는 단계;
    컨트롤러가, 상기 클러치 마찰계수와 클러치의 기구적 설계인자를 바탕으로 클러치토크를 계산하는 단계; 및
    컨트롤러가, 상기 계산된 클러치토크와 현재 클러치토크의 차이를 비교하여 현재 클러치토크를 보상 제어하는 단계;를 포함하는 차량용 클러치토크 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수 프로파일을 미리 확보하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 클러치 마찰계수 결정단계에서는, 미리 확보된 클러치 마찰계수 프로파일에 의해 클러치 마찰계수를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치토크 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 클러치토크는 하기의 수식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치토크 제어방법.
    Figure pat00003

    Torque : 클러치토크
    r : 클러치 동반경
    p : 클러치디스크의 페이싱 마찰면에 작용하는 균일압력
    μ : 클러치 마찰계수
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 클러치토크 보상단계에서는,
    상기 계산된 클러치토크에서 현재 클러치토크를 감산하여 토크보상량이 결정되고;
    상기 토크보상량을 현재 클러치토크에 반영하여 보상하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치토크 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 토크 보상이 이루어진 클러치토크와 액추에이터 스트로크에 의해 T-S커브를 학습하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치토크 제어방법.
  6. 클러치 슬립시, 클러치의 에너지흡수량을 계산하는 제1연산부;
    상기 클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수를 결정하는 결정부;
    상기 클러치 마찰계수와 클러치의 기구적 설계인자를 바탕으로 클러치토크를 계산하는 제2연산부; 및
    상기 계산된 클러치토크와 현재 클러치토크의 차이를 비교하여 토크보상량을 결정하고, 클러치 액추에이터에 보상명령을 인가하는 조작부;를 포함하는 차량용 클러치토크 제어장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    클러치 에너지흡수량에 대한 클러치 마찰계수 프로파일을 미리 확보하여 저장하는 저장부;를 더 포함하고,
    상기 결정부에서는, 상기 저장부에 미리 확보된 클러치 마찰계수 프로파일에 의해 클러치 마찰계수를 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 클러치토크 제어장치.
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