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KR101028014B1 - 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법 Download PDF

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KR101028014B1
KR101028014B1 KR1020080107813A KR20080107813A KR101028014B1 KR 101028014 B1 KR101028014 B1 KR 101028014B1 KR 1020080107813 A KR1020080107813 A KR 1020080107813A KR 20080107813 A KR20080107813 A KR 20080107813A KR 101028014 B1 KR101028014 B1 KR 101028014B1
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transmission torque
control
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control amount
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케이지 카도타
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현대자동차일본기술연구소
기아자동차주식회사
현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클러치 제어량으로서의 전류 혹은 유압을 변화시켜 클러치 전달토크를 측정하고, 그 관계로부터 데드존(Dead Zone)량 및 히스테리시스(Hysteresis)량을 계측하여, 클러치 마찰계수 값을 정확하게 추정할 수 있도록 함으로써, 클러치 온/오프시 쇼크 현상을 경감시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 모터 및 모터 제어 수단, 모터 회전수 검출 수단 및 모터 출력 토크 추정 수단, 엔진 및 엔진 제어수단, 엔진 회전수 검출수단, 모터 및 엔진의 동력을 차륜에 전달 내지 차단하는 클러치 및 변속기, 클러치 제어수단 및 클러치 전달토크 추정 수단, 제어용 클러치 전달토크 특성 맵을 포함하는 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 있어서, 상기 하이브리드 차량이 정지 또는 감속할 때, 클러치 제어량을 개방 상태로부터 점차 증가 또는 감소시키기 위해 클러치 유압밸브 제어용 전류를 증가 또는 감소시키고, 이 증감소 구간에서의 클러치 제어량과 클러치 전달토크의 관계로부터, 클러치 특성 추정 단계가 이루어지되, ⅰ)클러치 제어량에 대한 클러치 전달토크의 데드존 량과, ⅱ)클러치 제어량에 대한 클러치 전달토크의 히스테리시스량, ⅲ) 클러치 마찰계수를 추정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법을 제공한다.
하이브리드 차량, 클러치, 전달 토크, 제어, 데드존, 히스테리시스, 마찰계수, 유압, 전류

Description

하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법{The clutch transfer torque control method for hybrid vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 클러치 제어량으로서의 전류 혹은 유압을 변화시켜 클러치 전달토크를 측정하고, 그 관계로부터 데드존(Dead Zone)량 및 히스테리시스(Hysteresis)량을 계측하여, 클러치 마찰계수 값을 정확하게 추정할 수 있도록 함으로써, 클러치 온/오프시 쇼크 현상을 경감시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 하이브리드 차량은 엔진 뿐만 아니라 모터 구동원을 보조 동력원으로 채택하여, 배기가스 저감 및 연비 향상을 도모할 수 있는 미래형 차량으로서, 병렬형 하이브리드 차량의 시스템 구성을 살펴보면, 첨부한 도 1의 구성도에서 보는 바와 같이, 엔진(10), 모터(20), 자동변속기(30)가 일축상에 직결되어 있고, 상기 엔진(10) 및 모터(20)간에는 클러치(40)가 배열되어 있으며, 또한 이들의 동 작을 위한 구성으로서 ISG(70: Integrated Starter Generator)가 벨트에 의해 엔진의 크랭크 풀리와 직결되고, 고전압배터리(50)가 인버터(60)를 통해 상기 모터(20)와 충방전 가능하게 연결되어 있다.
또한, 상기 클러치(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 일정 유압에 의하여 작동하는 다판 클러치로 채택되어 있고, 도 3의 그래프에 나타낸 바와 같이 클러치 유압 밸브 제어용 전류가 증가하면 클러치 작동을 위한 유압도 증가하여, 클러치의 결합(CLOSE) 동작이 이루어진다.
이러한 하이브리드 차량의 클러치 제어와 관련된 종래 기술로서, 일본특개 2007-139121에 클러치의 전동 액튜에이터(Actuator)의 스트로크(Stroke)에 대하여, 그 전달토크(Torque) 특성의 기울기를 학습 보정하는 방법이 개시되어 있고, 일본특개 2006-336854에는 클러치 제어 유압과 클러치 전달토크간의 관계를 나타낸 제어용 클러치 토크 특성 맵(Map)에 따라서 클러치 제어를 실시하고, 상기 맵을 차량 가속도로부터 클러치 전달토크를 추정해 옵셋(Offset)하여 보정하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 상기한 종래 기술은 단일량 학습 보정에 불과하여, 클러치의 기구적인 데드존(Dead Zone)이나, 마찰계수 등의 클러치 특성이 동시에 변화하는 경우에는 정확한 학습이 이루어질 수 없고, 그 결과 클러치 제어가 정확하게 이루어질 수 없어 클러치 온/오프(ON/OFF)시 쇼크(Shock)가 발생되는 단점이 있다.
클러치 제어를 위한 또 다른 종래기술로서, 클러치 전달토크 추정이나, 압부력(押付力)의 산출, 모터 회전수와 엔진 회전수 차이(회전차) 등을 해당 산출식에 매개변수로 포함하고 있지만, 데드존(Dead Zone)이나 히스테리시스(Hysteresis)에 대해서는 고려되지 않음에 따라, 클러치 마찰계수(μ) 값에 오차가 발생하여 마찰계수에 대한 정확한 추정(계산)이 이루어지지 않고 있다.
따라서, 해당 추정 마찰계수(μ)를 기본으로 하고, 미리 시험에서 정한 각종 클러치 특성이 등록되어 있는 클러치 제어용 마찰 특성 맵(Map)중에서 가장 가까운 클러치 제어용 마찰 특성을 선택할 때, 진정한 제어용 마찰 특성을 선택할 수가 없으며, 그 결과 클러치 전달토크를 정확하게 제어하지 못하여 하이브리드 차량이 모터에 의한 주행에서 엔진에 의한 주행으로 전환할 때의 클러치 온/오프(Clutch ON/OFF)마다 쇼크(Shock)가 발생하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 연료 컷(Fuel Cut) 상태의 엔진에 반클러치 상태의 클러치에 의하여 모터 동력이 전달될 때, 클러치판의 압부력을 정확하게 파악하는 동시에 클러치의 마찰계수(μ)를 고정밀도로 추정하여 클러치 전달토크를 추정하되, 학습 시퀀스 중에 클러치 제어량으로서의 전류(A) 혹은 유압을 변화시켜 클러치 전달토크를 측정하고, 그 관계로부터 데드존(Dead Zone)량 및 히스테리시스(Hysteresis)량을 계측하여, 클러치판의 압부력 추정 정도를 향상시킴과 함께 클러치 전달토크로부터 마찰계수(μ)의 값을 정확하게 추정(계산)할 수 있고, 정확하게 추정된 마찰계수 값과 비교하여 미리 구비된 제어용 마찰 특성 맵(Map)에서 가장 가까운 클러치 제어용 마찰 특성을 선택함과 함께 선택된 클러치 제어용 마찰 특성에 따라 클러치를 제어함으로써, 클러치 온/오프시(모터 주행 → 엔진 주행) 쇼크 현상을 경감시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모터 및 모터 제어 수단, 모터 회전수 검출 수단 및 모터 출력 토크 추정 수단, 엔진 및 엔진 제어수단, 엔진 회전수 검출수단, 모터 및 엔진의 동력을 차륜에 전달 내지 차단하는 클러치 및 변속기, 클러치 제어수단 및 클러치 전달토크 추정 수단, 제어용 클러치 전달토크 특성 맵을 포함하는 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 있어서,
상기 하이브리드 차량이 정지 또는 감속할 때, 클러치 제어량을 개방 상태로부터 점차 증가 또는 감소시키기 위해 클러치 유압밸브 제어용 전류를 증가 또는 감소시키고, 이 증감소 구간에서의 클러치 제어량과 클러치 전달토크의 관계로부터, 클러치 특성 추정 단계가 이루어지되, ⅰ)클러치 제어량에 대한 클러치 전달토크의 데드존 량과, ⅱ)클러치 제어량에 대한 클러치 전달토크의 히스테리시스량, ⅲ) 클러치 마찰계수를 추정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법을 제공한다.
상기 클러치 특성 추정 단계의 일 구현예는,
상기 클러치 제어량을 개방 상태로부터 점차 증가시키기 위해 클러치 유압밸 브 제어용 전류를 증가시킨 후, 모터 회전수, 또는 엔진 회전수, 또는 클러치 전달 토크에 최초로 변화가 있을 때의 클러치 제어량을 상기 클러치 전달토크의 데드존 량으로서 기록하는 제1단계와; 상기 클러치 제어량을 보다 증가시켜 클러치의 슬립속도가 소정의 값이 되었을 때, 클러치 제어량을 일정하게 제어하고, 이 제어시 클러치 제어량과 클러치 전달토크를 각각 클러치 마찰계수 계측용 제어량과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크로 계측하는 동시에 이 제어시 클러치 제어량을 히스테리시스 개시단 제어량으로서 기록하는 제2단계와; 상기 클러치 제어량을 점차 감소시켜 클러치 전달토크가 감소하기 시작하면, 이때의 클러치 제어량을 히스테리시스 종료단 제어량으로서 기록하는 제3단계와; 상기 히스테리시스 개시단 제어량과 히스테리시스 종료단 제어량간의 차이를 평균하여 클러치 전달토크의 히스테리시스량을 산출하는 제4단계와; 상기 클러치 마찰계수 계측용 제어량과, 상기 클러치 마찰계수 계측용 전달토크와, 상기 히스테리시스량으로부터 클러치 마찰계수를 산출하는 제5단계의 순서로 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기 클러치 특성 추정 단계의 다른 구현예는,
상기 클러치 제어량을 증가시켜 클러치의 슬립속도가 소정의 값이 되었을 때, 클러치 제어량을 일정하게 제어하고, 이 제어시 클러치 제어량과 클러치 전달토크를 각각 클러치 마찰계수 계측용 제어량과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크로 계측하는 동시에 이 제어시 클러치 제어량을 히스테리시스 개시단 제어량으로서 기록하는 제1단계와; 상기 클러치 제어량을 점차 감소시켜 클러치 전달토크가 감소하기 시작하면, 이때의 클러치 제어량을 히스테리시스 종료단 제어량으로서 기록하는 제2단계와; 상기 클러치 제어량을 개방 상태로부터 점차 증가시키기 위해 클러치 유압밸브 제어용 전류를 증가시킨 후, 모터 회전수, 또는 엔진 회전수, 또는 클러치 전달 토크에 최초로 변화가 있을 때의 클러치 제어량을 상기 클러치 전달토크의 데드존 량으로서 기록하는 제3단계와; 상기 히스테리시스 개시단 제어량과 히스테리시스 종료단 제어량간의 차이를 평균하여 클러치 전달토크의 히스테리시스량을 산출하는 제4단계와; 상기 클러치 마찰계수 계측용 제어량과, 상기 클러치 마찰계수 계측용 전달토크와, 상기 히스테리시스량으로부터 클러치 마찰계수를 산출하는 제5단계의 순서로 진행되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 클러치 마찰계수를 산출하는 제5단계는,
상기 데드존량과 히스테리시스량이 더해진 압부력(F)의 맵에 클러치 마찰계수 계측용 제어량[A]를 입력하고, 이때의 압부력(F1)을 읽어내는 과정과; 읽어낸 압부력(F1)과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크(Treal)를 변수로 갖는 아래 수식으로부터 클러치 마찰계수(μ)를 산출하는 과정; 으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Figure 112008075886949-pat00001
여기서, r : 클러치 유효반경, n : 클러치 매수를 나타낸다.
더욱 바람직하게는, 산출된 마찰계수(μ)와 비교하여, 미리 시험에서 정한 복수의 마찰 특성중 가장 가까운 마찰 특성을 선택하고, 선택된 것을 클러치 제어용 마찰 특성 맵으로 선택하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
연료 컷(Fuel Cut) 상태의 엔진에 반클러치 상태의 클러치에 의하여 모터 동력이 전달될 때, 클러치판의 압부력을 정확하게 파악하는 동시에 클러치의 마찰계수(μ)를 고정밀도로 추정하여 클러치 전달토크를 추정하되, 학습 시퀀스 중에 클러치 제어량으로서의 전류(A) 혹은 유압을 변화시켜 클러치 전달토크를 측정하고, 그 관계로부터 데드존(Dead Zone)량 및 히스테리시스(Hysteresis)량을 계측함으로써, 클러치 전달토크 특성에 대한 학습 결과 및 그 제어를 보다 정확하게 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 클러치 전달토크 특성에 대한 학습 결과를 이용해 클러치 제어를 실시하면, 클러치 전달토크를 정확하게 제어할 수 있어, 클러치 온/오프(모터에 의한 주행→ 엔진에 의한 주행)시의 쇼크 현상을 경감시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
제1실시예
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 클러치 전달토크 제어 방법을 위한 학습 조건을 설명하는 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 클러치 전달토 크 제어 방법에 대한 제1실시예를 설명하는 그래프이다.
먼저, 하이브리드 차량의 정차시 비구동 레인지(Range) 또는 구동 레인지(Range)를 확인하여, 변속기를 비구동 상태(예를 들어, 중립(N))로 두고, 이와 함께 클러치를 완전 개방된 상태로 두며, 클러치 제어를 위한 클러치 유압밸브 제어용 전류도 초기화시킨다.
다음으로, 엔진을 시동시켜, 일정 회전수가 되도록 제어한다.
즉, 엔진 회전수를 미리 시험에서 과대한 소음을 발생시키지 않는 정도의 일정 회전수(약 1000 rpm 정도)로 제어한다.
이어서, 모터가 일정 회전수가 되도록 제어하는 바, 모터의 일정 회전수는 엔진과의 회전수 차이를 충분히 확보하여 클러치 특성을 측정하는데 충분한 회전수 차이로 정해지도록 한다.
예를 들면, 모터 회전수를 500rpm으로 설정하면, 엔진(Engine)=1000rpm, 모터(MG)=500rpm로 차이 회전은 500rpm가 되어, 적합한 값이라고 말할 수 있다.
다음으로, 상기 클러치 유압 밸브 제어용 전류를 서서히 상승시킨다.
이에, 클러치가 개방 상태(open: 분리 상태)로부터 서서히 결합 상태(close)가 되는 바, 이는 클러치의 압부력을 증가시키기 위하여 클러치 유압밸브 제어용 전류를 서서히 증가시킴에 따른 것이다.
이때, 상기 모터의 회전수, 또는 엔진의 회전수, 또는 클러치 전달토크에 변화가 있을 때의 클러치 제어량을 데드존(Dead Zone)량으로서 기록한다.
바람직하게는, 상기 클러치 유압밸브 제어용 전류를 보다 증가시켜 클러치 제어량을 보다 상승킴으로써, 클러치의 슬립(Slip) 속도가 소정의 값이 되면 클러치 제어량을 일정하게 제어한다.
이때의 클러치 제어량과 클러치 전달토크를 각각 클러치 마찰계수 계측용 제어량과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크로서 계측하고, 또한 클러치 제어량은 히스테리시스(Hysteresis) 개시단 제어량으로서 기록해 둔다.
한편, 클러치의 슬립 속도의 소정의 값은 미리 시험에서 구하되, 클러치 특성의 변화를 검출하기 용이한 값을 의미한다.
다음으로, 상기 클러치 제어량 즉, 상기 클러치 유압밸브 제어용 전류를 서서히 감소시켜, 클러치 전달토크가 저하되기 시작하면, 이때의 클러치 제어량을 히스테리시스(Hysteresis) 종료단 제어량으로서 기록한다.
이에, 상기 히스테리시스 개시단 제어량과 히스테리시스 종료단 제어량의 차이를 이용하여 아래의 수학식 1에 의거 클러치의 히스테리시스량을 연산한다.
히스테리시스량 = (히스테리시스 개시단 제어량 - 히스테리시스 종료단 제어량) / 2
이어서, 상기와 같이 계측된 클러치 마찰계수 계측용 제어량과, 클러치 마찰계수 계측용 전달토크와, 클러치 히스테리시스량으로부터, 클러치 마찰계수를 구하는 연산이 이루어진다.
이때의 연산은, 미리 시험에서 정한 클러치 유압밸브 제어용 전류[A]와 클러치 작동 유압[P0]의 관계를 클러치 유압 밸브의 데드존량을 배제하여 유압 발생점 이 0점이 되도록 나타낸 클러치 유압밸브 제어용 전류[A]-유압[P0] 맵(Map)을 이용하되, 데드존을 포함하지 않는 압부력(F0[N])의 맵(Map)은 상기 클러치 유압밸브 제어용 전류[A]-유압[P0] 맵(Map)을 미리 합성하면 된다.
이때, 클러치 압부력(F0)과 클러치 유압(P0)의 환산은 아래의 수학식 2에 의하여 산출될 수 있다.
F0 = P0×클러치 피스톤 유효 면적
바람직하게는, 상기 압부력(F0[N])의 맵(Map)에 상기 데드존량과 히스테리시스량을 더하여, 도 10에 도시된 바와 같이 최종 압부력(F)의 맵은 상기 클러치 유압밸브 제어용 전류-압부력(F) 맵을 합성한 것이 된다.
따라서, 상기 압부력(F)의 맵에 클러치 마찰계수 계측용 제어량[A]를 입력해, 이때의 압부력(F1)을 읽어내고, 읽어낸 압부력(F1)과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크는 Treal로서, 아래와 같은 수학식 3으로부터 클러치 마찰계수(μ)를 얻을 수 있다.
Figure 112008075886949-pat00002
여기서, r : 클러치 유효반경, n : 클러치 매수를 나타낸다.
다음으로, 상기와 같이 산출된 마찰계수(μ)를 이용하여, 미리 시험에서 정한 복수의 마찰 특성(도 8의 그래프 참조)에 가장 가까운 마찰 특성을 선택하고, 선택된 것을 제어용 마찰 특성 맵으로 사용한다.
일례로서, 선택된 제어용 마찰 특성 맵은 첨부한 도 9에 도시된 바와 같은 클러치 전달토크 제어 과정에서 이용될 수 있다.
제2실시예
첨부한 도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 대한 제2실시예를 설명하는 그래프이다.
제1실시예와 같이, 하이브리드 차량의 정차시 비구동 레인지(Range) 또는 구동 레인지(Range)를 확인하여, 변속기를 비구동 상태(예를 들어, 중립(N))로 두고, 이와 함께 클러치를 완전 개방된 상태로 두며, 클러치 제어를 위한 클러치 유압밸브 제어용 전류도 초기화시킨다.
다음으로, 엔진을 시동시켜, 일정 회전수가 되도록 제어하되, 엔진 회전수를 미리 시험에서 과대한 소음을 발생시키지 않는 정도의 일정 회전수(약 1000 rpm 정도)로 제어한다.
이어서, 모터가 일정 회전수가 되도록 제어하는 바, 모터의 일정 회전수는 엔진과의 회전수 차이를 충분히 확보하여 클러치 특성을 측정하는데 충분한 회전수 차이로 정해지도록 한다.
예를 들면, 모터 회전수를 500rpm으로 설정하면, 엔진(Engine)=1000rpm, 모터(MG)=500rpm로 차이 회전은 500rpm가 되어, 적합한 값이라고 말할 수 있다.
다음으로, 상기 클러치 유압 밸브 제어용 전류를 서서히 상승시킨다.
바람직하게는, 상기 클러치 유압밸브 제어용 전류를 보다 증가시켜 클러치 제어량을 보다 상승킴으로써, 클러치의 슬립(Slip) 속도가 소정의 값이 되면 클러치 제어량을 일정하게 제어한다.
이때의 클러치 제어량과 클러치 전달토크를 각각 클러치 마찰계수 계측용 제어량과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크로서 계측하고, 또한 클러치 제어량은 히스테리시스(Hysteresis) 개시단 제어량으로서 기록해 둔다.
한편, 클러치의 슬립 속도의 소정의 값은 미리 시험에서 구하되, 클러치 특성의 변화를 검출하기 용이한 값을 의미한다.
다음으로, 상기 클러치 제어량 즉, 상기 클러치 유압밸브 제어용 전류를 서서히 감소시켜, 클러치 전달토크가 저하되기 시작하면, 이때의 클러치 제어량을 히스테리시스(Hysteresis) 종료단 제어량으로서 기록한다.
이에, 상기 히스테리시스 개시단 제어량과 히스테리시스 종료단 제어량의 차이를 이용하여 상기의 수학식 1에 의거 클러치의 히스테리시스량을 연산한다.
다음으로, 상기 클러치 제어량을 감소시켜 클러치 전달토크가 0이 된 순간의 클러치 유압밸브 제어용 전류를 하강측 데드존(Dead Zone)량으로서 기록하고, 이를이용하면, 데드존(Dead Zone)량은 하강측 데드존 량과 히스테리시스량의 합이 된다.
이어서, 상기와 같이 계측된 클러치 마찰계수 계측용 제어량과, 클러치 마찰계수 계측용 전달토크와, 클러치 히스테리시스량으로부터, 클러치 마찰계수를 구하는 연산이 이루어진다.
이때의 연산은, 미리 시험에서 정한 클러치 유압밸브 제어용 전류[A]와 클러치 작동 유압[P0]의 관계를 클러치 유압 밸브의 데드존량을 배제하여 유압 발생점이 0점이 되도록 나타낸 클러치 유압밸브 제어용 전류[A]-유압[P0] 맵(Map)을 이용하되, 데드존을 포함하지 않는 압부력(F0[N])의 맵(Map)은 상기 클러치 유압밸브 제어용 전류[A]-유압[P0] 맵(Map)을 미리 합성하면 된다.
이때, 클러치 압부력(F0)과 클러치 유압(P0)의 환산은 상기의 수학식 2에 의하여 산출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 압부력(F0[N])의 맵(Map)에 상기 데드존량과 히스테리시스량을 더해, 도 10에 도시된 바와 같이 최종 압부력(F)의 맵은 상기 클러치 유압밸브 제어용 전류-압부력(F) 맵을 합성한 것이 된다.
따라서, 상기 압부력(F)의 맵에 클러치 마찰계수 계측용 제어량[A]를 입력해, 이때의 압부력(F1)을 읽어내고, 읽어낸 압부력(F1)과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크는 Treal를 이용해 상기의 수학식 3으로부터 클러치 마찰계수(μ)를 얻을 수 있다.
제3실시예
첨부한 도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 대한 제3실시예를 설명하는 그래프이다.
제1실시예와 같이, 하이브리드 차량의 정차시 비구동 레인지(Range) 또는 구동 레인지(Range)를 확인하여, 변속기를 비구동 상태(예를 들어, 중립(N))로 두고, 이와 함께 클러치를 완전 개방된 상태로 두며, 클러치 제어를 위한 클러치 유압밸브 제어용 전류도 초기화시킨다.
다음으로, 엔진을 시동시켜, 일정 회전수가 되도록 제어한다.
즉, 엔진 회전수를 미리 시험에서 과대한 소음을 발생시키지 않는 정도의 일정 회전수(약 1000 rpm 정도)로 제어한다.
이어서, 모터가 일정 회전수가 되도록 제어하는 바, 모터의 일정 회전수는 엔진과의 회전수 차이를 충분히 확보하여 클러치 특성을 측정하는데 충분한 회전수 차이로 정해지도록 한다.
예를 들면, 모터 회전수를 500rpm으로 설정하면, 엔진(Engine)=1000rpm, 모터(MG)=500rpm로 차이 회전은 500rpm가 되어, 적합한 값이라고 말할 수 있다.
다음으로, 상기 클러치 유압 밸브 제어용 전류를 서서히 상승시킨다.
이에, 클러치가 개방 상태(open: 분리 상태)로부터 서서히 결합 상태(close)가 되는 바, 이는 클러치의 압부력을 증가시키기 위하여 클러치 유압밸브 제어용 전류를 서서히 증가시킴에 따른 것이다.
이때, 상기 모터의 회전수, 또는 엔진의 회전수, 또는 클러치 전달토크에 변화가 있을 때의 클러치 제어량을 데드존(Dead Zone)량으로서 기록한다.
바람직하게는, 상기 클러치 유압밸브 제어용 전류를 보다 증가시켜 클러치 제어량을 보다 상승킴으로써, 클러치의 슬립(Slip) 속도가 소정의 값이 되면 클러치 제어량을 일정하게 제어한다.
이때의 클러치 제어량과 클러치 전달토크를 각각 클러치 마찰계수 계측용 제 어량과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크로서 계측하고, 또한 클러치 제어량은 히스테리시스(Hysteresis) 개시단 제어량으로서 기록해 둔다.
한편, 클러치의 슬립 속도의 소정의 값은 미리 시험에서 구하되, 클러치 특성의 변화를 검출하기 용이한 값을 의미한다.
다음으로, 상기 클러치 제어량을 서서히 저하시켜, 클러치 전달토크가 0이 된 순간의 클러치 유압밸브 제어용 전류를 히스테리시스 종료단 제어량으로서 기록하고, 이를 이용하면, 히스테리시스(Hysteresis)량은 아래의 수학식 4와 같다.
히스테리시스(Hysteresis)량 = (데드존(Dead Zone)량 - 히스테리시스 종료단 제어량) / 2
이어서, 상기와 같이 계측된 클러치 마찰계수 계측용 제어량과, 클러치 마찰계수 계측용 전달토크와, 클러치 히스테리시스량으로부터, 클러치 마찰계수를 구하는 연산이 이루어진다.
이때의 연산은, 미리 시험에서 정한 클러치 유압밸브 제어용 전류[A]와 클러치 작동 유압[P0]의 관계를 클러치 유압 밸브의 데드존량을 배제하여 유압 발생점이 0점이 되도록 나타낸 클러치 유압밸브 제어용 전류[A]-유압[P0] 맵(Map)을 이용하되, 데드존을 포함하지 않는 압부력(F0[N])의 맵(Map)은 상기 클러치 유압밸브 제어용 전류[A]-유압[P0] 맵(Map)을 미리 합성하면 된다.
이때, 클러치 압부력(F0)과 클러치 유압(P0)의 환산은 상기의 수학식 2에 의하여 산출될 수 있다.
바람직하게는, 상기 압부력(F0[N])의 맵(Map)에 상기 데드존량과 히스테리시스량을 더해, 압부력(F)의 맵은 상기 클러치 유압밸브 제어용 전류-압부력(F) 맵을 합성한 것이 된다.
따라서, 상기 압부력(F)의 맵에 클러치 마찰계수 계측용 제어량[A]를 입력해, 이때의 압부력(F1)을 읽어내고, 읽어낸 압부력(F1)과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크는 Treal를 이용해 상기의 수학식 3으로부터 클러치 마찰계수(μ)를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 클러치 전달토크 제어 방법이 적용되는 하이브리드 차량의 구성도,
도 2는 도 1의 나타낸 하이브리드 차량에 적용되는 클러치 구조를 설명하는 개략도,
도 3은 도 1에 나타낸 하이브리드 차량에 적용되는 클러치 유압밸브 특성을 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 클러치 전달토크 제어 방법을 위한 학습 조건을 설명하는 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 대한 제1실시예를 설명하는 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 대한 제2실시예를 설명하는 그래프,
도 7은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 대한 제3실시예를 설명하는 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 클러치 전달토크 제어 과정으로서, 미리 시험에서 정한 복수의 마찰 특성에 가장 가까운 마찰 특성을 선택하고, 선택된 것을 제어용 마찰 특성 맵으로 사용하는 예를 설명하는 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 클러치 전달토크 제어 과정으로서, 학습 결과로 선택된 제어용 마찰 특성 맵을 사용하는 예를 나타내는 제어도,
도 10은 본 발명에 따른 클러치 전달토크 제어 과정으로서, 선택된 제어용 마찰 특성 맵을 활용하는 과정을 설명하는 제어도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 엔진 20 : 모터
30 : 자동변속기 40 : 클러치
50 : 고전압배터리 60 : 인버터
70 : ISG

Claims (5)

  1. 모터 및 모터 제어 수단, 모터 회전수 검출 수단 및 모터 출력 토크 추정 수단, 엔진 및 엔진 제어수단, 엔진 회전수 검출수단, 모터 및 엔진의 동력을 차륜에 전달 내지 차단하는 클러치 및 변속기, 클러치 제어수단 및 클러치 전달토크 추정 수단, 제어용 클러치 전달토크 특성 맵을 포함하는 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법에 있어서,
    상기 하이브리드 차량이 정지 또는 감속할 때, 클러치 제어량을 개방 상태로부터 점차 증가 또는 감소시키기 위해 클러치 유압밸브 제어용 전류를 증가 또는 감소시키고, 이 증감소 구간에서의 클러치 제어량과 클러치 전달토크의 관계로부터, 클러치 특성 추정 단계가 이루어지되, ⅰ)클러치 제어량에 대한 클러치 전달토크의 데드존 량과, ⅱ)클러치 제어량에 대한 클러치 전달토크의 히스테리시스량, ⅲ) 클러치 마찰계수를 추정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 클러치 특성 추정 단계는,
    상기 클러치 제어량을 개방 상태로부터 점차 증가시키기 위해 클러치 유압밸브 제어용 전류를 증가시킨 후, 모터 회전수, 또는 엔진 회전수, 또는 클러치 전달 토크에 최초로 변화가 있을 때의 클러치 제어량을 상기 클러치 전달토크의 데드존 량으로서 기록하는 제1단계와;
    상기 클러치 제어량을 보다 증가시켜 클러치의 슬립속도가 소정의 값이 되었을 때, 클러치 제어량을 일정하게 제어하고, 이 제어시 클러치 제어량과 클러치 전달토크를 각각 클러치 마찰계수 계측용 제어량과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크로 계측하는 동시에 이 제어시 클러치 제어량을 히스테리시스 개시단 제어량으로서 기록하는 제2단계와;
    상기 클러치 제어량을 점차 감소시켜 클러치 전달토크가 감소하기 시작하면, 이때의 클러치 제어량을 히스테리시스 종료단 제어량으로서 기록하는 제3단계와;
    상기 히스테리시스 개시단 제어량과 히스테리시스 종료단 제어량간의 차이를 평균하여 클러치 전달토크의 히스테리시스량을 산출하는 제4단계와;
    상기 클러치 마찰계수 계측용 제어량과, 상기 클러치 마찰계수 계측용 전달토크와, 상기 히스테리시스량으로부터 클러치 마찰계수를 산출하는 제5단계;
    의 순서로 진행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 클러치 특성 추정 단계는,
    상기 클러치 제어량을 증가시켜 클러치의 슬립속도가 소정의 값이 되었을 때, 클러치 제어량을 일정하게 제어하고, 이 제어시 클러치 제어량과 클러치 전달토크를 각각 클러치 마찰계수 계측용 제어량과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크로 계측하는 동시에 이 제어시 클러치 제어량을 히스테리시스 개시단 제어량으로서 기록하는 제1단계와;
    상기 클러치 제어량을 점차 감소시켜 클러치 전달토크가 감소하기 시작하면, 이때의 클러치 제어량을 히스테리시스 종료단 제어량으로서 기록하는 제2단계와;
    상기 클러치 제어량을 개방 상태로부터 점차 증가시키기 위해 클러치 유압밸브 제어용 전류를 증가시킨 후, 모터 회전수, 또는 엔진 회전수, 또는 클러치 전달 토크에 최초로 변화가 있을 때의 클러치 제어량을 상기 클러치 전달토크의 데드존 량으로서 기록하는 제3단계와;
    상기 히스테리시스 개시단 제어량과 히스테리시스 종료단 제어량간의 차이를 평균하여 클러치 전달토크의 히스테리시스량을 산출하는 제4단계와; 상기 클러치 마찰계수 계측용 제어량과, 상기 클러치 마찰계수 계측용 전달토크와, 상기 히스테리시스량으로부터 클러치 마찰계수를 산출하는 제5단계
    의 순서로 진행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 클러치 마찰계수를 산출하는 제5단계는,
    상기 클러치 전달토크의 데드존량과 상기 클러치 전달토크의 히스테리시스량이 더해진 압부력(F)의 맵에 클러치 마찰계수 계측용 제어량[A]를 입력하고, 이때의 압부력(F1)을 읽어내는 과정과;
    읽어낸 압부력(F1)과 클러치 마찰계수 계측용 전달토크(Treal)를 변수로 갖는 아래 수식으로부터 클러치 마찰계수(μ)를 산출하는 과정;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법.
    Figure 112010067280648-pat00003
    위의 수식에서, r : 클러치 유효반경, n : 클러치 매수.
  5. 청구항 4에 있어서, 산출된 마찰계수(μ)와 비교하여, 미리 시험에서 정한 복수의 마찰 특성중 가장 가까운 마찰 특성을 선택하고, 선택된 것을 클러치 제어용 마찰 특성 맵으로 선택하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 클러치 전달토크 제어 방법.
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