KR101714231B1

KR101714231B1 - 차량의 발진 제어방법

Info

Publication number: KR101714231B1
Application number: KR1020150139021A
Authority: KR
Inventors: 김진성; 남주현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2035-10-02
Also published as: CN106560638B; US10100885B2; US20170097056A1; CN106560638A

Abstract

본 발명은 발진제어 중 운전자가 가속페달을 놓으면, 컨트롤러에 의해 엔진토크가 클러치토크보다 작아질 때까지 클러치토크를 유지하는 클러치홀드단계와; 상기 클러치홀드단계 이후, 상기 컨트롤러에 의해 엔진토크가 클러치토크보다 작아지는 시점의 목표크립토크와 클러치토크의 차이에 따른 클러치토크 해제속도에 대한 시상수를 결정하는 시상수결정단계와; 상기 컨트롤러가 상기 시상수결정단계의 시상수와 상기 엔진토크가 클러치토크보다 작아지는 시점의 목표크립토크를 입력으로 하고 노미널 클러치토크를 출력으로 하는 로우패스필터로 처리하는 필터처리단계와; 상기 컨트롤러가 상기 노미널 클러치토크를 이용하여 클러치를 제어하는 클러치제어단계를 포함하여 구성된다.

Description

차량의 발진 제어방법{METHOD FOR CONTROL LAUNCHING OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 발진 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건식클러치를 구비한 AMT(Automated Manual Transmission)나 DCT(Dual clutch Transmission) 등과 같은 변속기를 탑재한 차량의 발진 시에 상기 건식클러치를 제어하는 기술에 관한 것이다.

건식클러치 타입의 AMT나 DCT는 클러치 직결로 인해 연비가 뛰어나지만, 토크컨버터와 같은 유체클러치 장치가 없어 하드웨어적인 댐핑 및 윤활 효과를 가지지 못하는 단점이 있다. 따라서 저속에서 클러치를 결합하고 해제할 때, 미세한 토크 차이에도 충격을 유발하게 된다.

참고로, 여기서 단순히 "클러치"라는 표현은 "건식클러치"를 의미하는 것으로 한다.

상기와 같은 건식클러치 타입 AMT나 DCT를 구비한 차량의 발진제어는 운전자의 가속페달 조작량에 따라 목표로 하는 목표엔진속도를 설정한 후, 엔진속도가 상기 목표엔진속도를 추종하도록, 클러치를 슬립시키면서 점차 클러치를 결합하여 차량을 출발시키는 것을 의미한다.

상기와 같은 발진제어 중 운전자가 갑자기 가속페달에서 발을 떼어 정차 또는 감속의 상황으로 전환하는 경우에 대비한 제어를, 발진중 팁 아웃제어 (Launch Tip-out Contro)라고 한다.

상기와 같은 발진중 팁 아웃제어는 엔진과 변속기가 동시에 동력을 해제하여 변화하는 과도구간의 제어이며, 엔진토크에 대한 정보의 정확도가 떨어지고, 발진중 슬립 발생에 의한 클러치의 특성변화로 인해 클러치토크 또한 불확실성을 가짐에 따라, 적절한 제어가 어려운 측면이 있어서, 적절한 제어가 이루어지지 못하면, 엔진속도의 과다 상승, 하강 및 시동꺼짐 등과 같은 현상이 발생할 수 있고, 갑작스러운 토크 변동으로 차량의 충격이 발생할 여지가 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.

KR

10-2011-0051059

A

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 건식클러치 타입의 AMT나 DCT를 탑재한 차량이 발진중 팁 아웃 제어를 보다 적절하게 수행할 수 있도록 함으로써, 엔진속도의 과다 상승, 하강 및 시동꺼짐 등과 같은 현상의 발생을 방지하고, 차량의 충격이 발생하는 것을 방지하여 부드러운 운전성을 확보할 수 있도록 한 차량의 발진 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 발진 제어방법은

발진제어 중 운전자가 가속페달을 놓으면, 컨트롤러에 의해 엔진토크가 클러치토크보다 작아질 때까지 클러치토크를 유지하는 클러치홀드단계와;

상기 클러치홀드단계 이후, 상기 컨트롤러에 의해 엔진토크가 클러치토크보다 작아지는 시점의 목표크립토크와 클러치토크의 차이에 따른 클러치토크 해제속도에 대한 시상수를 결정하는 시상수결정단계와;

상기 컨트롤러가 상기 시상수결정단계의 시상수와 상기 엔진토크가 클러치토크보다 작아지는 시점의 목표크립토크를 입력으로 하고 노미널 클러치토크를 출력으로 하는 로우패스필터로 처리하는 필터처리단계와;

상기 컨트롤러가 상기 노미널 클러치토크를 이용하여 클러치를 제어하는 클러치제어단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 시상수결정단계의 시상수는, 목표크립토크와 클러치토크의 차이에 따른 시상수의 맵으로부터 결정되며, 상기 맵은 상기 목표크립토크와 클러치토크의 차이가 클수록 시상수를 크게 설정하여 클러치토크가 상대적으로 천천히 해제됨에 의해 충격을 방지하도록 하고, 상기 목표크립토크와 클러치토크의 차이가 작을수록 시상수를 작게 설정하여 클러치토크가 상대적으로 신속히 해제됨에 의해 클러치의 해제지연이 방지되어 신속한 제어가 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

상기 필터처리단계에 의해 노미널 클러치토크를 산출한 이후, 상기 클러치제어단계 이전에, 상기 컨트롤러는 엔진속도가 목표엔진아이들속도보다 작거나 엔진속도변화량이 목표엔진속도변화량보다 큰지를 판단하는 엔진상태판단단계를 더 수행하고;

상기 엔진상태판단단계 수행결과, 엔진속도가 목표엔진아이들속도보다 작거나 엔진속도변화량이 목표엔진속도변화량보다 큰 경우, 상기 노미널 클러치토크로부터 엔진 상태에 따른 피드백제어량을 감산하여 최종클러치토크를 산출하는 최종값산출단계를 더 수행하도록 할 수 있다.

상기 최종값산출단계에서의 상기 엔진 상태에 따른 피드백 제어량은 엔진 아이들 속도와 엔진속도 사이의 차이와, 목표엔진속도변화량과 엔진속도변화량의 차이에 따라 결정되도록 할 수 있다.

상기 최종값산출단계에서의 상기 엔진 상태에 따른 피드백 제어량은 엔진 아이들 속도와 엔진속도 사이의 차이에 게인을 곱한 것과, 목표엔진속도변화량과 엔진속도변화량의 차이에 게인을 곱한 것을 더하여 구하도록 할 수 있다.

본 발명은 건식클러치 타입의 AMT나 DCT를 탑재한 차량이 발진중 팁 아웃 제어를 보다 적절하게 수행할 수 있도록 함으로써, 엔진속도의 과다 상승, 하강 및 시동꺼짐 등과 같은 현상의 발생을 방지하고, 차량의 충격이 발생하는 것을 방지하여 부드러운 운전성을 확보할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 DCT탑재 차량의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 발진 제어방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따라 로우패스필터를 통해 노미널 클러치토크를 계산하는 예를 설명한 블록도,
도 4는 본 발명에 따라 노미널 클러치토크로부터 엔진상태에 따른 피드백제어량을 감산하여 최종클러치토크를 산출하는 예를 설명한 블록도,
도 5는 본 발명 제어방법에 따른 시험 결과를 도시한 그래프,
도 6은 본 발명 제어방법에 따른 시험 결과를 도시한 것으로서 엔진상태에 따른 피드백제어량을 감산한 경우를 설명한 그래프,
도 7은 종래 발진중 반복적인 가속페달 조작 및 해제에 따라 엔진 플레어가 발생하는 상황을 설명한 그래프,
도 8은 도 7에 비교하여, 본 발명이 적용된 경우 엔진 플레어 발생이 억제되는 효과를 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, 상기 클러치액츄에이터는 컨트롤러(5)에 의해 제어가 이루어지게 되어 있으며, 상기 컨트롤러는 가속페달 조작량을 입력받기 위해 APS(ACCELERATOR POSITION SENSOR: 7)신호를 입력받도록 되어 있다.

물론, 상기 컨트롤러는 이외에도 엔진토크 및 엔진속도 등의 정보를 제공받도록 되어 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명 차량의 발진 제어방법의 실시예는, 발진제어 중 운전자가 가속페달을 놓으면, 컨트롤러에 의해 엔진토크가 클러치토크보다 작아질 때까지 클러치토크를 유지하는 클러치홀드단계(S10)와; 상기 클러치홀드단계 이후, 상기 컨트롤러에 의해 엔진토크가 클러치토크보다 작아지는 시점의 목표크립토크와 클러치토크의 차이에 따른 클러치토크 해제속도에 대한 시상수를 결정하는 시상수결정단계(S20)와; 상기 컨트롤러가 상기 시상수결정단계의 시상수와 상기 엔진토크가 클러치토크보다 작아지는 시점의 목표크립토크를 입력으로 하고 노미널 클러치토크를 출력으로 하는 로우패스필터로 처리하는 필터처리단계(S30)와; 상기 컨트롤러가 상기 노미널 클러치토크를 이용하여 클러치를 제어하는 클러치제어단계(S60)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 발진제어 중 운전자가 가속페달을 놓는 팁 아웃 (TIP-OUT) 상황이 되면, 엔진토크가 클러치토크보다 작아질 때까지 클러치토크를 유지한 후, 엔진토크가 클러치토크보다 작아지기 시작하는 시점에서의 클러치토크와 목표크립토크의 차이에 따라 클러치토크를 점진적으로 감소시키는 제어를 하는데, 상기 감소시키는 클러치토크는 상기 시상수결정단계(S20) 및 필터처리단계(S30)에 의해 정해지는 노미널(nominal) 클러치토크를 이용하여 결정하는 것이다.

상기 시상수결정단계(S20)의 시상수는, 목표크립토크와 클러치토크의 차이에 따른 시상수의 맵으로부터 결정되며, 상기 맵은 상기 목표크립토크와 클러치토크의 차이가 클수록 시상수를 크게 설정하여 클러치토크가 상대적으로 천천히 해제됨에 의해 충격을 방지하도록 하고, 상기 목표크립토크와 클러치토크의 차이가 작을수록 시상수를 작게 설정하여 클러치토크가 상대적으로 신속히 해제됨에 의해 클러치의 해제지연이 방지되어 신속한 제어가 이루어질 수 있도록 구성한다.

즉, 상기 시상수 맵의 설정에 의해 클러치토크를 목표크립토크까지 해제시키는 시간을 조절할 수 있는 바, 적용하고자 하는 차량에서 다수의 실험을 통해 상기 시상수 맵을 구성하는 것이 바람직할 것이다.

도 3은 상기한 바와 같이 로우패스필터를 통해 노미널 클러치토크를 계산하는 예를 설명한 블록도로서, 클러치토크와 목표크립토크의 차이에 의해 시상수를 결정하고, 상기 시상수와 목표크립토크를 입력으로 로우패스필터를 구성하고 있는 바, 결국 상기 로우패스필터는 엔진토크가 클러치토크보다 작아져서 클러치토크를 유지하다가 해제하기 시작하는 시점에서의 클러치토크를 상기 크립목표속도까지 점진적으로 내리기 위해 클러치를 제어하는데에 사용될 제어량을 산출하는 것으로서, 상기 제어량이 상기 노미널 클러치토크이며, 상기 컨트롤러는 이 노미널 클러치토크를 제어량으로 클러치액츄에이터를 제어하여 결과적으로 클러치가 제어되게 하는 상기 클러치제어단계(S60)를 수행하게 되는 것이다.

여기서, 릴리즈 시점의 클러치토크 및 릴리즈 시점의 목표크립토크란 결국 상기 엔진토크가 클러치토크보다 작아지는 시점의 클러치토크와 목표크립토크를 의미하며, k는 샘플링 스텝을 의미하는 것으로서, k-1은 현재에 대한 이전 스텝의 값을 의미하는 것이다.

도 5는 상기한 바와 같은 제어방법에 의해 클러치를 제어한 시험 결과를 도시한 그래프로서, 운전자가 가속페달에서 발을 떼어 APS신호가 떨어진 시점부터 엔진토크가 클러치토크보다 작아질 때까지 클러치토크를 유지하는 홀드구간이 표시되어 있고, 그 이후 상기 필터처리단계에 의해 구해진 노미널 클러치토크에 따라 클러치토크를 점차 해제하는 릴리즈구간이 표시되어 있으며, 이때 상기 클러치토크의 홀드구간에 의해 엔진속도의 과도한 상승을 의미하는 엔진플레어가 억제되고 있다. 또한, 차량에 충격이 발생하지 않음을 G센서의 그래프로 확인할 수 있다.

한편, 본 발명은, 상기 필터처리단계(S30)에 의해 노미널 클러치토크를 산출한 이후, 상기 클러치제어단계(S60) 이전에, 상기 컨트롤러는 엔진속도가 목표엔진아이들속도보다 작거나 엔진속도변화량이 목표엔진속도변화량보다 큰지를 판단하는 엔진상태판단단계(S40)를 더 수행할 수 있다.

상기 엔진상태판단단계(S40) 수행결과, 엔진속도가 목표엔진아이들속도보다 작거나 엔진속도변화량이 목표엔진속도변화량보다 큰 경우, 상기 노미널 클러치토크로부터 엔진 상태에 따른 피드백제어량을 감산하여 최종클러치토크를 산출하는 최종값산출단계(S50)를 더 수행한다.

즉, 상기 필터처리단계(S30) 이후 상기 엔진상태판단단계(S40) 수행결과, 상기 최종값산출단계(S50)를 수행해야 하는 경우에는, 상기 클러치제어단계(S60)에서 상기 최종값산출단계(S50)에서 결정된 최종클러치토크로 클러치를 제어하도록 하고, 상기 최종값산출단계(S50)를 수행하지 않아도 되는 경우에는, 상기 클러치제어단계(S60)에서 상기 필터처리단계(S30)에서의 노미널 클러치토크로 클러치를 제어하는 것이다.

상기 최종값산출단계(S50)에서의 상기 엔진 상태에 따른 피드백 제어량은 엔진 아이들 속도와 엔진속도 사이의 차이와, 목표엔진속도변화량과 엔진속도변화량의 차이에 따라 결정되도록 할 수 있다.

특히 본 실시예에서는, 상기 최종값산출단계(S50)에서의 상기 엔진 상태에 따른 피드백 제어량을 도 4에 도시된 바와 같이, 엔진 아이들 속도와 엔진속도 사이의 차이에 게인을 곱한 것과, 목표엔진속도변화량과 엔진속도변화량의 차이에 게인을 곱한 것을 더하여 구하고 있다.

도 6은 상기한 바와 같이, 엔진상태에 따른 피드백 제어량을 고려한 경우를 설명하고 있다. 즉, 엔진속도변화량이 목표엔진속도변화량보다 커서 엔진의 시동꺼짐이나 지나치게 급격한 엔진속도저감이 우려되는 상황에서는 엔진속도와 엔진속도변화량에 따른 피드백 제어량을 상기 노미널 클러치토크로부터 감산하여 최종클러치토크를 생성하고, 이 최종클러치토크로 클러치를 제어함에 의해 엔진속도의 급격한 저하 내지는 시동꺼짐 등과 같은 불안정한 상황을 방지하도록 하는 것으로, 도면에서는 노미널 클러치토크보다 작은 최종클러치토크에 의해 엔진의 속도저하가 둔화됨을 나타내고 있다.

물론, 상기 필터처리단계(S30)로부터 상기 클러치제어단계(S60)까지는 상기 최종클러치토크가 상기 목표크립토크와 같아질 때까지 반복하여 수행하도록 한다.

참고로, 도 7은 종래 발진중 반복적인 가속페달 조작 및 해제에 따라 엔진 플레어가 발생하는 상황을 설명한 그래프로서, 가속페달이 해제되는 순간마다 클러치토크가 유지되지 않고 엔진토크와 함께 하강하여 엔진은 부하가 감속됨에 따라 속도가 점차 상승하여 엔진 플레어에 이르게 되는 상황을 도시하고 있다.

이에 비하여, 도 8은 본 발명이 적용된 경우 발진중 반복적이 가속페달 조작 및 해제에도 가속페달해제 시 상기 클러치홀드단계가 수행됨에 의해 엔진의 부하가 급격히 저감되지 않아 엔진 회전수의 상승 억제로 엔진플레어의 방지가 이루어지는 효과를 설명하고 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
5; 컨트롤러
7; APS
S10; 클러치홀드단계
S20; 시상수결정단계
S30; 필터처리단계
S40; 엔진상태판단단계
S50; 최종값산출단계
S60; 클러치제어단계

Claims

발진제어 중 운전자가 가속페달을 놓으면, 컨트롤러에 의해 엔진토크가 클러치토크보다 작아질 때까지 클러치토크를 유지하는 클러치홀드단계와;
상기 클러치홀드단계 이후, 상기 컨트롤러에 의해 엔진토크가 클러치토크보다 작아지는 시점의 목표크립토크와 클러치토크의 차이에 따른 클러치토크 해제속도에 대한 시상수를 결정하는 시상수결정단계와;
상기 컨트롤러가 상기 시상수결정단계의 시상수와 상기 엔진토크가 클러치토크보다 작아지는 시점의 목표크립토크를 입력으로 하고 노미널 클러치토크를 출력으로 하는 로우패스필터로 처리하는 필터처리단계와;
상기 컨트롤러가 상기 노미널 클러치토크를 이용하여 클러치를 제어하는 클러치제어단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 시상수결정단계의 시상수는, 목표크립토크와 클러치토크의 차이에 따른 시상수의 맵으로부터 결정되며, 상기 맵은 상기 목표크립토크와 클러치토크의 차이가 클수록 시상수를 크게 설정하여 클러치토크가 상대적으로 천천히 해제됨에 의해 충격을 방지하도록 하고, 상기 목표크립토크와 클러치토크의 차이가 작을수록 시상수를 작게 설정하여 클러치토크가 상대적으로 신속히 해제됨에 의해 클러치의 해제지연이 방지되어 신속한 제어가 이루어질 수 있도록 된 것
을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 필터처리단계에 의해 노미널 클러치토크를 산출한 이후, 상기 클러치제어단계 이전에, 상기 컨트롤러는 엔진속도가 목표엔진아이들속도보다 작거나 엔진속도변화량이 목표엔진속도변화량보다 큰지를 판단하는 엔진상태판단단계를 더 수행하고;
상기 엔진상태판단단계 수행결과, 엔진속도가 목표엔진아이들속도보다 작거나 엔진속도변화량이 목표엔진속도변화량보다 큰 경우, 상기 노미널 클러치토크로부터 엔진 상태에 따른 피드백제어량을 감산하여 최종클러치토크를 산출하는 최종값산출단계를 더 수행하는 것
을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
청구항 3에 있어서,
상기 최종값산출단계에서의 상기 엔진 상태에 따른 피드백 제어량은 엔진 아이들 속도와 엔진속도 사이의 차이와, 목표엔진속도변화량과 엔진속도변화량의 차이에 따라 결정되는 것
을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
청구항 3에 있어서,
상기 최종값산출단계에서의 상기 엔진 상태에 따른 피드백 제어량은 엔진 아이들 속도와 엔진속도 사이의 차이에 게인을 곱한 것과, 목표엔진속도변화량과 엔진속도변화량의 차이에 게인을 곱한 것을 더하여 구하는 것
을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
청구항 3에 있어서,
상기 필터처리단계로부터 상기 클러치제어단계까지는 상기 최종클러치토크가 상기 목표크립토크와 같아질 때까지 반복하여 수행하는 것
을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.
청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는 클러치액츄에이터를 통하여 상기 클러치를 제어하는 것
을 특징으로 하는 차량의 발진 제어방법.