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KR20200126506A - 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법 및 그 시스템 - Google Patents

듀얼 클러치 변속기의 제어 방법 및 그 시스템 Download PDF

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KR20200126506A
KR20200126506A KR1020190050232A KR20190050232A KR20200126506A KR 20200126506 A KR20200126506 A KR 20200126506A KR 1020190050232 A KR1020190050232 A KR 1020190050232A KR 20190050232 A KR20190050232 A KR 20190050232A KR 20200126506 A KR20200126506 A KR 20200126506A
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KR
South Korea
Prior art keywords
driving shaft
clutch
torque
pressure
slip
Prior art date
Application number
KR1020190050232A
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English (en)
Inventor
고영호
이호영
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
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Publication date
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Priority to US16/664,011 priority patent/US10926770B2/en
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Abstract

개시된 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법은, 비구동축 클러치의 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하는 단계; 상기 비구동축 클러치에 제1 압력을 인가하고 상기 비구동축의 기어를 해제하는 단계; 상기 비구동축의 제1 회전 속도 변화율에 기초하여 드래그 토크를 산출하는 단계; 상기 제1 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하는 단계; 상기 비구동축 클러치에 제2 압력을 인가하고 상기 비구동축의 기어를 해제하는 단계; 상기 비구동축의 제2 회전 속도 변화율에 기초하여 터치포인트 토크를 산출하는 단계; 및 상기 터치포인트 토크와 상기 드래그 토크의 차이 값인 Net 토크에 기초하여 상기 비구동축 클러치의 터치포인트를 조정하는 단계;를 포함한다.

Description

듀얼 클러치 변속기의 제어 방법 및 그 시스템{METHOD FOR CONTROLLING DUAL CLUTCH TRANSMISSION AND THE SYSTEM THEREOF}
개시된 발명은 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
자동화 수동 변속기에 건식 클러치가 사용되는 경우, 기존에는 건식클러치의 전달토크 맵을 통해 클러치 특성 곡선(Torque-Stroke Curve: T-S 커브)을 실시간으로 예측하는 클러치의 미소 슬립제어를 통해서 클러치의 전달 토크 특성 및 터치포인트를 예측하고 있다.
특히, 터치포인트의 경우 클러치의 중요한 인자로서 터치포인트를 알지 못하는 경우에는 발진 및 충격을 동반하는 운전성 악화가 일어난다. 터치 포인트는 온도 및 원심력 등에 의하여 변하기 때문에 시스템에서 상기 터치 포인트를 확인하는 것이 필요하다.
건식 클러치의 경우, 클러치에 인가되는 실제 토크의 측정이 불가능한 상태에서 어떤 센서도 없이 클러치 특성 곡선을 예측해야 하기 때문에 기술적인 한계점을 가지고 있다.
반면, 습식 클러치의 경우는 밸브 바디로부터 습식 클러치의 면부에 전달되는 유압을 센싱할 수 있는 유압 센서를 장착 가능하기 때문에 클러치 면부의 유압을 알 수 있고, 이를 통해 클러치 토크를 알 수 있음으로써 좀 더 정확한 상태에서 클러치의 전달 토크 특성을 확인할 수 있다.
한편, 종래에는 비구동축에 기어가 물려있지 않은 상황에서 터치포인트에 대한 학습을 진행한다. 그런데, 차량의 주행 중, 클러치의 드래그 특성에 의해 프리 휠링하는 비구동축의 회전 속도가 떨어지지 않고, 엔진의 회전 속도에 동기화 되는 경우가 있다. 이 경우, 기존의 방법으로는 터치포인트를 학습하는 것이 불가능한 문제점이 있다.
개시된 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법 및 그 시스템은 습식 클러치의 드래그 특성을 고려하여 클러치의 터치포인트를 정확하게 학습하고, 이를 기어 변속에 반영하는 것을 목적으로 한다.
일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법은, 비구동축 클러치의 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하는 단계; 상기 비구동축 클러치에 제1 압력을 인가하고 상기 비구동축의 기어를 해제하는 단계; 상기 비구동축의 제1 회전 속도 변화율에 기초하여 드래그 토크를 산출하는 단계; 상기 제1 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하는 단계; 상기 비구동축 클러치에 제2 압력을 인가하고 상기 비구동축의 기어를 해제하는 단계; 상기 비구동축의 제2 회전 속도 변화율에 기초하여 터치포인트 토크를 산출하는 단계; 및 상기 터치포인트 토크와 상기 드래그 토크의 차이 값인 Net 토크에 기초하여 상기 비구동축 클러치의 터치포인트를 조정하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법은, 차량의 주행 속도를 검출하는 단계;를 더 포함하고, 상기 비구동축 클러치의 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하는 단계는, 상기 차량의 주행 속도가 일정하게 유지되는 경우에 수행할 수 있다.
상기 비구동축의 제1 회전 속도 변화율에 기초하여 드래그 토크를 산출하는 단계는 상기 비구동축의 제1 슬립 시간을 산출하는 단계; 및 상기 제1 슬립 시간 동안 상기 비구동축의 회전 속도 변화 값에 기초하여 상기 제1 회전 속도 변화율을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 비구동축의 제1 슬립 시간을 산출하는 단계는 상기 비구동축의 회전 속도와 미리 정해진 가상의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 시작 시점을 설정하는 단계; 엔진의 회전 속도와 상기 비구동축의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 완료 시점을 설정하는 단계; 및 상기 슬립 시작 시점과 상기 슬립 완료 시점 간의 차이를 상기 제1 슬립 시간으로 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 비구동축의 제2 회전 속도 변화율에 기초하여 터치포인트 토크를 산출하는 단계는 상기 비구동축의 제2 슬립 시간을 산출하는 단계; 및 상기 제2 슬립 시간 동안 상기 비구동축의 회전 속도 변화 값에 기초하여 상기 제2 회전 속도 변화율을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 비구동축의 제2 슬립 시간을 산출하는 단계는 상기 비구동축의 회전 속도와 미리 정해진 가상의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 시작 시점을 설정하는 단계; 엔진의 회전 속도와 상기 비구동축의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 완료 시점을 설정하는 단계; 및 상기 슬립 시작 시점과 상기 슬립 완료 시점 간의 차이를 상기 제2 슬립 시간으로 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 Net 토크에 기초하여 상기 비구동축 클러치의 터치포인트를 조정하는 단계는 상기 Net 토크가 미리 정해진 기준 토크보다 큰 경우, 상기 Net 토크와 상기 기준 토크의 차이 값에 기초하여 보정 압력 값을 산출하는 단계; 및 상기 제2 압력으로부터 상기 보정 압력 값만큼 감소된 압력 값을 상기 비구동축 클러치의 상기 터치포인트로 조정하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 Net 토크에 기초하여 상기 비구동축 클러치의 터치포인트를 조정하는 단계는 상기 Net 토크가 미리 정해진 기준 토크보다 작은 경우, 상기 Net 토크와 상기 기준 토크의 차이 값에 기초하여 보정 압력 값을 산출하는 단계; 및 상기 제2 압력으로부터 상기 보정 압력 값만큼 증가된 압력 값을 상기 비구동축 클러치의 상기 터치포인트로 조정하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법은, 상기 조정된 터치포인트에 기초하여 기어 변속을 수행하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 제어 시스템은, 엔진과 구동축을 연결하는 구동축 클러치, 상기 엔진과 비구동축을 연결하는 비구동축 클러치, 구동축 클러치 액추에이터 및 비구동축 클러치 액추에이터를 포함하는 듀얼 클러치 모듈; 상기 구동축과 상기 비구동축 각각의 회전 속도를 측정하는 입력축 회전 속도 센서; 상기 구동축 클러치 및 상기 비구동축 클러치 각각에 인가되는 압력을 측정하는 클러치 압력 센서; 및 프로세서 및 메모리를 포함하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 비구동축 클러치의 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하고, 상기 비구동축 클러치에 제1 압력을 인가하고 상기 비구동축의 기어를 해제하고, 상기 비구동축의 제1 회전 속도 변화율에 기초하여 드래그 토크를 산출하고, 상기 제1 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하고, 상기 비구동축 클러치에 제2 압력을 인가하고 상기 비구동축의 기어를 해제하고, 상기 비구동축의 제2 회전 속도 변화율에 기초하여 터치포인트 토크를 산출하고, 상기 터치포인트 토크와 상기 드래그 토크의 차이 값인 Net 토크에 기초하여 상기 비구동축 클러치의 터치포인트를 조정할 수 있다.
일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 제어 시스템은, 차량의 주행 속도를 검출하는 차량 속도 센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 차량의 주행 속도가 일정하게 유지되는 경우, 상기 비구동축 클러치의 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결할 수 있다.
상기 제어부는 상기 비구동축의 제1 슬립 시간을 산출하고, 상기 제1 슬립 시간 동안 상기 비구동축의 회전 속도 변화 값에 기초하여 상기 제1 회전 속도 변화율을 산출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 비구동축의 회전 속도와 미리 정해진 가상의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 시작 시점을 설정하고, 상기 엔진의 회전 속도와 상기 비구동축의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 완료 시점을 설정하고, 상기 슬립 시작 시점과 상기 슬립 완료 시점 간의 차이를 상기 제1 슬립 시간으로 산출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 비구동축의 제2 슬립 시간을 산출하고, 상기 제2 슬립 시간 동안 상기 비구동축의 회전 속도 변화 값에 기초하여 상기 제2 회전 속도 변화율을 산출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 비구동축의 회전 속도와 미리 정해진 가상의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 시작 시점을 설정하고, 상기 엔진의 회전 속도와 상기 비구동축의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 완료 시점을 설정하고, 상기 슬립 시작 시점과 상기 슬립 완료 시점 간의 차이를 상기 제2 슬립 시간으로 산출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 Net 토크가 미리 정해진 기준 토크보다 큰 경우, 상기 Net 토크와 상기 기준 토크의 차이 값에 기초하여 보정 압력 값을 산출하고, 상기 제2 압력으로부터 상기 보정 압력 값만큼 감소된 압력 값을 상기 비구동축 클러치의 상기 터치포인트로 조정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 Net 토크가 미리 정해진 기준 토크보다 작은 경우, 상기 Net 토크와 상기 기준 토크의 차이 값에 기초하여 보정 압력 값을 산출하고, 상기 제2 압력으로부터 상기 보정 압력 값만큼 증가된 압력 값을 상기 비구동축 클러치의 상기 터치포인트로 조정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 조정된 터치포인트에 기초하여 기어 변속을 수행할 수 있다.
개시된 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법 및 그 시스템은, 습식 클러치의 드래그 토크가 존재하는 상황에서도 클러치의 터치포인트를 정확하게 학습하고, 이를 기어 변속에 반영함으로써 변속감 및 운전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 개시된 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법 및 그 시스템은, 터치포인트를 정확히 학습함으로써 클러치 토크 제어의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기 제어 시스템의 구성을 도시한다.
도 2는 듀얼 클러치 변속기에 포함된 듀얼 클러치 모듈의 단면을 도시한다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 비구동축의 기어 체결에 따른 비구동축의 회전 속도 변화를 설명하는 그래프이다.
도 6은 비구동축의 기어 해제에 따른 비구동축의 회전 속도 변화를 설명하는 그래프이다.
도 7은 비구동축의 기어 해제에 따른 비구동축의 회전 속도 변화율을 산출하는 방법을 설명하는 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법을 설명하는 그래프이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. '제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있고, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다.
또한, '~부', '~기', '~블록', '~부재', '~모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 상기 용어들은 전기 회로(Electrical Circuit)을 의미할 수 있고, 적어도 하나의 하드웨어, 메모리에 저장된 적어도 하나의 소프트웨어 또는 프로세서에 의하여 처리되는 적어도 하나의 프로세스를 의미할 수도 있다.
각 단계들에 붙여지는 부호는 각 단계들을 식별하기 위해 사용되는 것으로 이들 부호는 각 단계들 상호 간의 순서를 나타내는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면에 기초하여 실시예가 상세하게 설명된다.
도 1은 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기 제어 시스템의 구성을 도시한다. 도 2는 듀얼 클러치 변속기에 포함된 듀얼 클러치 모듈의 단면을 도시한다.
도 1 을 참조하면, 듀얼 클러치 변속기 제어 시스템(1)은 듀얼 클러치 변속기(10), 제어부(20), 차량 속도 센서(30), 엔진 회전 속도 센서(40), 입력축 회전 속도 센서(50) 및 클러치 압력 센서(60)를 포함할 수 있다. 차량 속도 센서(30)는 차량의 주행 속도를 검출할 수 있다. 엔진 회전 속도 센서(40)는 엔진(미도시)의 출력 샤프트의 회전 속도를 검출할 수 있다.
도 2를 참조하면, 듀얼 클러치 변속기(10)는, 엔진(미도시)에서 생성된 동력, 토크, 회전력을 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2) 중 하나에 전달하는 입력 허브(130)를 포함한다. 입력 허브(130)는 엔진(미도시)의 출력 샤프트와 연결되어 회전한다.
듀얼 클러치 변속기(10)는 습식 듀얼-클러치를 포함한다. 제1 클러치(CL1)는 홀수 기어를 포함하는 제1 입력축(Input 1)과 연결되도록 마련되고, 제2 클러치(CL2)는 짝수 기어를 포함하는 제2 입력축(Input 2)와 연결되도록 마련될 수 있다. 제1 입력축(Input 1)과 제2 입력축(Input 2)은 동일한 축 선(axis line) 상에 배치될 수 있다.
제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)는 다중 디스크 클러치이다. 즉, 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)는 각각 복수의 플랜지와 복수의 마찰 디스크를 포함한다. 또한, 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)는 윤활유를 포함한다. 윤활유는 마찰 디스크를 냉각하고, 클러치(CL1, CL2)를 보호할 수 있다.
제1 클러치 액추에이터(CLA1)와 제2 클러치 액추에이터(CLA2)는 유압식 램(hydraulic ram)일 수 있다. 제1 클러치(CL1)에 포함된 복수의 마찰 디스크는 제1 클러치 액추에이터(CLA1)의 작동에 의해 압축될 수 있고, 그에 따라 제1 클러치(CL1)는 제1 입력축(Input 1)을 회전시킨다. 마찬가지로, 제2 클러치(CL2)는 제2 클러치 액추에이터(CLA2)의 작동에 의해 압축될 수 있고, 제2 입력축(Input 2)을 회전시킬 수 있다.
제1 클러치 액추에이터(CLA1)와 제2 클러치 액추에이터(CLA2)는 제어부(20)에 의해 제어될 수 있다. 제어부(20)는 제1 클러치 액추에이터(CLA1)와 제2 클러치 액추에이터(CLA2)의 유압을 제어할 수 있다. 또한, 제1 클러치 액추에이터(CLA1)와 제2 클러치 액추에이터(CLA2)는 클러치 압력 센서(60)를 포함할 수 있다. 클러치 압력 센서(60)는 제1 클러치 액추에이터(CLA1)와 제2 클러치 액추에이터(CLA2) 각각에 인가되는 유압을 검출할 수 있다.
제1 클러치(CL1)에 의해 제1 입력축(Input 1)이 회전하고 있는 경우, 제2 클러치(CL2)에 압력이 인가되지 않고, 따라서 제2 입력축(Input 2)에는 엔진에 의해 발생한 회전력이 전달되지 않는다. 제2 클러치(CL2)에 클러치 압력이 인가되지 않는 경우, 제2 클러치(CL2)는 제2 스프링(S2)에 의해 클리어런스(Clearance)를 유지할 수 있다. 즉, 제2 클러치(CL2)에 포함된 복수의 마찰 디스크 간의 간격이 벌어지게 된다. 마찬가지로, 제1 클러치(CL1)에 클러치 압력이 인가되지 않는 경우, 제1 클러치(CL1)는 제1 스프링(S1)에 의해 클리어런스(Clearance)를 유지할 수 있다.
입력축 회전 속도 센서(50)는 제1 입력축(Input 1)과 제2 입력축(Input 2) 각각에 마련되어 제1 입력축(Input 1)의 회전 속도 및 제2 입력축(Input 2)의 회전 속도를 검출할 수 있다.
제어부(20)는 듀얼 클러치 변속기 제어 시스템(1)의 작동과 관련된 프로그램을 실행하는 적어도 하나의 프로세서(21) 및 프로그램이 저장된 적어도 하나의 메모리(22)를 포함할 수 있다. 제어부(20)에 포함되는 메모리(22)와 프로세서(21)는 하나의 칩에 집적되는 것도 가능하고, 물리적으로 분리되는 것도 가능하다.
메모리(22)는 각종 프로그램, 데이터 및/또는 정보를 저장하기 위해 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive, HDD), CD-ROM과 같은 저장 매체로 구현될 수 있다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법을 설명하는 순서도이다.
이하, 설명의 편의를 위해, 제1 입력축(Input 1)은 구동축, 제1 클러치(CL1)는 구동축 클러치, 제2 입력축(Input 2)은 비구동축, 제2 클러치(CL2)는 비구동축 클러치, 제1 클러치 액추에이터(CLA1)는 구동축 클러치 액추에이터, 제2 클러치 액추에이터(CLA2)는 비구동축 클러치 액추에이터로 정의한다.
이상적인 케이스에서, 비구동축(Input 2)은 비구동축 클러치(CL2)의 클리어런스로 인해 프리 휠링하다가 회전 속도가 감소해야 한다. 그러나 습식 듀얼 클러치 변속기(10)의 경우, 클러치(CL1, CL2)에 포함된 윤활유 때문에 유체 마찰이 발생하고, 그에 따라 비구동축(Input 2)이 구동축(Input1)과 함께 회전하는 일이 발생한다. 즉, 비구동축(Input 2)은, 비구동축(Input 2)의 회전 속도가 엔진(미도시)의 회전 속도에 동기화되는 방향으로 토크를 받는 일이 발생한다. 이러한 토크를 드래그 토크(Drag torque)라 한다.
이러한 드래그 토크로 인해, 비구동축(Input 2)은, 비구동축(Input 2)의 기어가 해제된 상태에서도 엔진의 회전 속도를 추종하는 방향으로 회전할 수 있다. 이 경우, 비구동축 클러치(CL2)에 인가되는 클러치 압력에 대응하는 터치포인트를 정확하게 학습하는 것이 불가능하다. 따라서 드래그 토크가 존재하는 상황에서도 터치포인트를 정확하게 학습하는 기술이 필요하다.
일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기 제어 시스템(1)은, 비구동축 클러치(CL2)의 터치포인트를 조정하고 정확한 터치포인트의 학습을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어부(20)는 차량의 주행 속도를 측정하도록 차량 속도 센서(30)를 제어한다(301). 비구동축 클러치(CL2)의 터치포인트 학습은 차량이 정속 주행하고 있는 상황에서 수행된다. 차량이 가속하여 주행 속도가 증가하고 있는 경우에는 기어 변속이 수행되어 구동축과 비구동축의 전환이 발생하게 되므로, 클러치의 터치포인트 학습이 불가능하다.
제어부(20)는 차량의 주행 속도가 일정하게 유지되는지 판단하고(302), 차량의 주행 속도가 일정하게 유지되는 경우 비구동축 클러치(CL2)의 압력을 해제한다(303). 클러치 압력을 해제한다는 것은 클러치에 인가되는 압력이 0 이 되는 것을 의미할 수 있다.
이후, 제어부(20)는 비구동축(Input2)의 기어를 체결한다. 이 때, 제어부(20)는 비구동축(Input2)의 기어 단을 한 단 증가시킨 후 비구동축(Input2)의 기어를 체결할 수 있다(304, 305). 예를 들면, 비구동축(Input2)의 기어가 현재 2단에 있는 경우, 3단 기어를 체결할 수 있다.
제어부(20)는 비구동축 클러치(CL2)에 제1 압력을 인가하고 비구동축(Input2)의 기어를 해제할 수 있다(306, 307). 제1 압력은 테이크 오프 포인트(Take Off Point, TOP)에 대응하는 클러치 압력이다. 테이크 오프 포인트(Take Off Point, TOP)는 비구동축 클러치(CL2)가 제2 스프링(S2)의 반력을 이기고 압축되기 시작하는 시점을 의미한다.
비구동축(Input2)의 기어가 해제되면 비구동축(Input2)의 회전 속도가 변하게 된다. 제어부(20)는 비구동축(Input2)의 제1 회전 속도 변화율을 산출하고(308), 비구동축 클러치(CL2)에 인가된 클러치 압력을 해제한다(309). 제어부(20)는 비구동축(Input2)의 제1 회전 속도 변화율에 기초하여 드래그 토크를 산출할 수 있다(310).
도 4를 참조하면, 드래그 토크가 산출된 후, 제어부(20)는 비구동축(Input2)의 기어를 다시 체결시킬 수 있다(401). 체결되는 비구동축(Input2)의 기어는 305 단계에서 체결된 기어 단과 동일한 기어 단이다.
제어부(20)는 비구동축 클러치(CL2)에 제2 압력을 인가하고 비구동축(Input2)의 기어를 해제할 수 있다(402, 403). 제2 압력은 토크 터치포인트(Torque Touch Point, TTP)에 대응하는 클러치 압력이다. 토크 터치포인트(Torque Touch Point, TTP)는, 비구동축 클러치(CL2)가 비구동축(Input2)에 엔진의 토크를 전달하기 시작하는 시점을 의미한다. 토크 터치포인트(Torque Touch Point, TTP)는 터치포인트로 명명될 수 있다.
제어부(20)는 비구동축(Input2)의 제2 회전 속도 변화율을 산출하고(404), 비구동축 클러치(CL2)에 인가된 클러치 압력을 해제한다(405). 제어부(20)는 비구동축(Input2)의 제2 회전 속도 변화율에 기초하여 터치포인트 토크를 산출할 수 있다(406).
제어부(20)는 터치포인트 토크와 드래그 토크의 차이 값인 Net 토크를 산출하고(407), Net 토크에 기초하여 비구동축 클러치(CL2)의 터치포인트를 조정할 수 있다. 제어부(20)는 조정된 터치포인트에 기초하여 기어 변속을 수행할 수 있다.
이와 같이, 비구동축에 대한 기어 체결 및 기어 해제를 통해 엔진의 회전 속도와 비구동축의 회전 속도를 분리함으로써 비구동축이 엔진의 회전으로부터 받는 영향을 최소화할 수 있다. 또한, Net 토크에 기초하여 터치포인트를 조정함으로써 변속감을 향상시킬 수 있다.
이하 도 5 내지 도 8을 이용하여 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법을 구체적으로 설명한다. 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법은 튜얼 클러치의 터치포인트 학습 방법으로 명명될 수도 있다.
도 5는 비구동축의 기어 체결에 따른 비구동축의 회전 속도 변화를 설명하는 그래프이다. 도 6은 비구동축의 기어 해제에 따른 비구동축의 회전 속도 변화를 설명하는 그래프이다. 도 7은 비구동축의 기어 해제에 따른 비구동축의 회전 속도 변화율을 산출하는 방법을 설명하는 그래프이다.
도 5를 참조하면, Ni는 비구동축(Input2)의 회전 속도를 나타내고, NiCalc는 기어비가 반영된 비구동축(Input2)의 회전 속도를 나타낸다. 회전 속도는 RPM(revolutions　per　minute)으로 정의될 수 있다. 기어비가 반영된 비구동축(Input2)의 회전 속도는 특정 기어 단이 체결된 비구동축(Input2)의 회전 속도를 의미하는 것으로서, 미리 정해진 가상의 회전 속도 값이다.
비구동축(Input2)의 기어가 체결되면 Ni와 NiCalc의 값이 동일해지므로, Ni-NiCalc 값은 0으로 수렴하게 된다. 즉, 비구동축(Input2)의 기어를 체결하여 비구동축(Input2)의 회전을 구속할 수 있다.
도 6을 참조하면, 비구동축 클러치(CL2)에 특정 클러치 압력이 인가되고, 비구동축(Input2)의 기어가 해제되면, 비구동축(Input2)에는 특정 클러지 압력에 대응하는 토크가 전달된다. 따라서 비구동축(Input2)의 회전 속도에 변화가 발생한다. 도 6에는 비구동축(Input2)의 기어가 해제된 시점부터 비구동축(Input2)의 회전 속도가 증가하는 것으로 나타나 있다.
비구동축(Input2)에 전달되는 토크는 비구동축(Input2)의 회전 속도 변화율을 이용하여 산출될 수 있다. 비구동축(Input2)의 회전 속도 변화율로부터 비구동축(Input2)의 회전 각 가속도가 산출될 수 있고, 비구동축(Input2)의 회전 각 가속도를 아래 수학식1에 대입하여 비구동축(Input2)에 전달되는 토크가 산출될 수 있다.
[수학식1]
Tcl1=J1*a1+c1*w1-d1
여기서 a1은 비구동축(Input2)의 회전 각 가속도이고, c1*w1과 d1은 전달 손실에 해당하는 값으로서 토크 산출 시 무시될 수 있다.
이와 같이, 제어부(20)는 비구동축 클러치(CL2)에 인가되는 특정 클러치 압력에 대응하여 비구동축(Input2)에 전달되는 토크를 산출할 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7에서 A점은 슬립 시작 시점을 의미하고, B점은 슬립 완료 시점을 의미한다. 슬립 시작 시점(A, TA)은 비구동축의 회전 속도(Ni)와 미리 정해진 가상의 회전 속도(NiCalc) 간의 차이를 이용하여 설정될 수 있다. 즉, 슬립 시작 시점(A, TA)은 비구동축(Input2)의 회전 속도(Ni)와 미리 정해진 가상의 회전 속도(NiCalc) 간의 차이가 발생하는 시점으로 설정될 수 있다.
슬립 완료 시점(B, TB)은 엔진의 회전 속도(Ne)와 비구동축의 회전 속도(Ni) 간의 차이를 이용하여 설정될 수 있다. 즉, 슬립 완료 시점(B, TB)은 엔진의 회전 속도(Ne)와 비구동축의 회전 속도(Ni)가 동기화되는 시점으로 설정될 수 있다.
제어부(20)는 슬립 시작 시점(A, TA)과 슬립 완료 시점(B, TB) 간의 시간 차를 슬립 시간(TD)으로 산출하고, 슬립 시간 동안의 비구동축(Input2)의 회전 속도 변화 값을 이용하여 비구동축(Input2)의 회전 속도 변화율을 산출할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법을 설명하는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 제어부(20)는 차량의 주행 속도가 일정하게 유지되는지 판단하고, 차량의 주행 속도가 일정하게 유지되는 경우 비구동축 클러치(CL2)의 압력을 해제한다. 이후, 제어부(20)는 비구동축(Input2)의 기어를 체결한다. 이 때, 제어부(20)는 비구동축(Input2)의 기어 단을 한 단 증가시킨 후 비구동축(Input2)의 기어를 체결할 수 있다. 예를 들면, 비구동축(Input2)의 기어가 현재 2단인 경우, 3단 기어를 체결할 수 있다.
제어부(20)는 비구동축 클러치(CL2)에 제1 압력을 인가하고(T0) 비구동축(Input2)의 기어를 해제(T1)할 수 있다. 제1 압력(C_TOP)은 테이크 오프 포인트(Take Off Point, TOP)에 대응하는 클러치 압력이다. 테이크 오프 포인트(Take Off Point, TOP)는 비구동축 클러치(CL2)가 제2 스프링(S2)의 반력을 이기고 압축되기 시작하는 시점을 의미한다. 테이크 오프 포인트(Take Off Point, TOP)에서는 비구동축 클러치(CL2)의 클리어런스로 인해 상태에 있는 것으로 볼 수 있다. 따라서 비구동축 클러치(CL2)에 인가되는 제1 압력(C_TOP)은 드래크 토크와 관련된다. 한편, 제1 압력(C_TOP)은 미리 정해진 값에 해당한다.
비구동축(Input2)의 기어가 해제되면(T1), 비구동축(Input2)의 회전 속도가 변하게 된다. 제어부(20)는 비구동축 클러치(CL2)에 인가된 클러치 압력을 해제하고(T2), 비구동축(Input2)의 제1 슬립 시간(T2-T1)을 산출한다. 제어부(20)는 제1 슬립 시간(T2-T1) 동안 비구동축(Input2)의 회전 속도 변화 값에 기초하여 제1 회전 속도 변화율을 산출한다. 제어부(20)는 비구동축(Input2)의 제1 회전 속도 변화율에 기초하여 드래그 토크(Drag Tq)를 산출할 수 있다.
제어부(20)는 드래그 토크를 산출한 후, 비구동축(Input2)의 기어를 다시 체결시킨다(T3). 드래그 토크 산출 시 체결했던 기어 단과 동일한 기어 단이 체결된다.
제어부(20)는 비구동축 클러치(CL2)에 제2 압력(C_TTP)을 인가하고(T4), 비구동축(Input2)의 기어를 해제한다(T5). 제2 압력은 토크 터치포인트(Torque Touch Point, TTP)에 대응하는 클러치 압력이다.
토크 터치포인트(Torque Touch Point, TTP)는, 비구동축 클러치(CL2)가 비구동축(Input2)에 엔진의 토크를 전달하기 시작하는 시점을 의미한다. 토크 터치포인트(Torque Touch Point, TTP)는 터치포인트로 명명될 수 있다. 또한, 제2 압력(C_TTP)은 이전에 학습된 터치포인트에 해당한다.
비구동축(Input2)의 기어가 해제되면(T5), 비구동축(Input2)의 회전 속도가 변하게 된다. 제어부(20)는 비구동축 클러치(CL2)에 인가된 클러치 압력을 해제하고(T6), 비구동축(Input2)의 제2 슬립 시간(T6-T5)을 산출한다. 제어부(20)는 제2 슬립 시간(T6-T5) 동안 비구동축(Input2)의 회전 속도 변화 값에 기초하여 제2 회전 속도 변화율을 산출한다. 제어부(20)는 비구동축(Input2)의 제2 회전 속도 변화율에 기초하여 터치포인트 토크(TTP Tq)를 산출할 수 있다.
이후, 제어부(20)는 터치포인트 토크와 드래그 토크의 차이 값인 Net 토크를 산출하고, Net 토크에 기초하여 비구동축 클러치(CL2)의 터치포인트를 조정할 수 있다.
제어부(20)는 Net 토크가 미리 정해진 기준 토크보다 큰 경우, Net 토크와 상기 기준 토크의 차이 값에 기초하여 보정 압력 값을 산출할 수 있다. 제어부(20)는 제2 압력으로부터 보정 압력 값만큼 감소된 압력 값을 비구동축 클러치(CL2)의 터치포인트로 조정할 수 있다.
또한, 제어부(20)는 Net 토크가 미리 정해진 기준 토크보다 작은 경우, Net 토크와 기준 토크의 차이 값에 기초하여 보정 압력 값을 산출하고, 제2 압력으로부터 보정 압력 값만큼 증가된 압력 값을 비구동축 클러치(CL2)의 터치포인트로 조정할 수 있다. 다시 말해, 제어부(20)는 제2 압력 값을 업데이트 할 수 있다. 제어부(20)는 조정된 터치포인트에 기초하여 기어 변속을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 개시된 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법 및 그 시스템은, 습식 클러치의 드래그 토크가 존재하는 상황에서도 클러치의 터치포인트를 정확하게 학습하고, 이를 기어 변속에 반영함으로써 변속감 및 운전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 개시된 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법 및 그 시스템은, 터치포인트를 정확히 학습함으로써 클러치 토크 제어의 정확도를 향상시킬 수 있다.
한편, 개시된 실시예는 컴퓨터에 의해 실행 가능한 프로그램 및/또는 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 듀얼 클러치 변속기 제어 시스템
10: 듀얼 클러치 변속기
20: 제어부
30: 차량 속도 센서
40: 엔진 회전 속도 센서
50: 입력축 회전 속도 센서
60: 클러치 압력 센서

Claims (18)

  1. 비구동축 클러치의 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하는 단계;
    상기 비구동축 클러치에 제1 압력을 인가하고 상기 비구동축의 기어를 해제하는 단계;
    상기 비구동축의 제1 회전 속도 변화율에 기초하여 드래그 토크를 산출하는 단계;
    상기 제1 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하는 단계;
    상기 비구동축 클러치에 제2 압력을 인가하고 상기 비구동축의 기어를 해제하는 단계;
    상기 비구동축의 제2 회전 속도 변화율에 기초하여 터치포인트 토크를 산출하는 단계; 및
    상기 터치포인트 토크와 상기 드래그 토크의 차이 값인 Net 토크에 기초하여 상기 비구동축 클러치의 터치포인트를 조정하는 단계;를 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    차량의 주행 속도를 검출하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 비구동축 클러치의 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하는 단계는, 상기 차량의 주행 속도가 일정하게 유지되는 경우에 수행되는, 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비구동축의 제1 회전 속도 변화율에 기초하여 드래그 토크를 산출하는 단계는
    상기 비구동축의 제1 슬립 시간을 산출하는 단계; 및
    상기 제1 슬립 시간 동안 상기 비구동축의 회전 속도 변화 값에 기초하여 상기 제1 회전 속도 변화율을 산출하는 단계;를 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비구동축의 제1 슬립 시간을 산출하는 단계는
    상기 비구동축의 회전 속도와 미리 정해진 가상의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 시작 시점을 설정하는 단계;
    엔진의 회전 속도와 상기 비구동축의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 완료 시점을 설정하는 단계; 및
    상기 슬립 시작 시점과 상기 슬립 완료 시점 간의 차이를 상기 제1 슬립 시간으로 산출하는 단계;를 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 비구동축의 제2 회전 속도 변화율에 기초하여 터치포인트 토크를 산출하는 단계는
    상기 비구동축의 제2 슬립 시간을 산출하는 단계; 및
    상기 제2 슬립 시간 동안 상기 비구동축의 회전 속도 변화 값에 기초하여 상기 제2 회전 속도 변화율을 산출하는 단계;를 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비구동축의 제2 슬립 시간을 산출하는 단계는
    상기 비구동축의 회전 속도와 미리 정해진 가상의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 시작 시점을 설정하는 단계;
    엔진의 회전 속도와 상기 비구동축의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 완료 시점을 설정하는 단계; 및
    상기 슬립 시작 시점과 상기 슬립 완료 시점 간의 차이를 상기 제2 슬립 시간으로 산출하는 단계;를 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 Net 토크에 기초하여 상기 비구동축 클러치의 터치포인트를 조정하는 단계는
    상기 Net 토크가 미리 정해진 기준 토크보다 큰 경우, 상기 Net 토크와 상기 기준 토크의 차이 값에 기초하여 보정 압력 값을 산출하는 단계; 및
    상기 제2 압력으로부터 상기 보정 압력 값만큼 감소된 압력 값을 상기 비구동축 클러치의 상기 터치포인트로 조정하는 단계;를 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 Net 토크에 기초하여 상기 비구동축 클러치의 터치포인트를 조정하는 단계는
    상기 Net 토크가 미리 정해진 기준 토크보다 작은 경우, 상기 Net 토크와 상기 기준 토크의 차이 값에 기초하여 보정 압력 값을 산출하는 단계; 및
    상기 제2 압력으로부터 상기 보정 압력 값만큼 증가된 압력 값을 상기 비구동축 클러치의 상기 터치포인트로 조정하는 단계;를 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조정된 터치포인트에 기초하여 기어 변속을 수행하는 단계;를 더 포함하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 방법.
  10. 엔진과 구동축을 연결하는 구동축 클러치, 상기 엔진과 비구동축을 연결하는 비구동축 클러치, 구동축 클러치 액추에이터 및 비구동축 클러치 액추에이터를 포함하는 듀얼 클러치 모듈;
    상기 구동축과 상기 비구동축 각각의 회전 속도를 측정하는 입력축 회전 속도 센서;
    상기 구동축 클러치 및 상기 비구동축 클러치 각각에 인가되는 압력을 측정하는 클러치 압력 센서; 및
    프로세서 및 메모리를 포함하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 비구동축 클러치의 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하고,
    상기 비구동축 클러치에 제1 압력을 인가하고 상기 비구동축의 기어를 해제하고,
    상기 비구동축의 제1 회전 속도 변화율에 기초하여 드래그 토크를 산출하고,
    상기 제1 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하고,
    상기 비구동축 클러치에 제2 압력을 인가하고 상기 비구동축의 기어를 해제하고,
    상기 비구동축의 제2 회전 속도 변화율에 기초하여 터치포인트 토크를 산출하고,
    상기 터치포인트 토크와 상기 드래그 토크의 차이 값인 Net 토크에 기초하여 상기 비구동축 클러치의 터치포인트를 조정하는, 듀얼 클러치 변속기의 제어 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    차량의 주행 속도를 검출하는 차량 속도 센서;를 더 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 차량의 주행 속도가 일정하게 유지되는 경우, 상기 비구동축 클러치의 압력을 해제하고 상기 비구동축의 기어를 체결하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 비구동축의 제1 슬립 시간을 산출하고,
    상기 제1 슬립 시간 동안 상기 비구동축의 회전 속도 변화 값에 기초하여 상기 제1 회전 속도 변화율을 산출하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 비구동축의 회전 속도와 미리 정해진 가상의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 시작 시점을 설정하고,
    상기 엔진의 회전 속도와 상기 비구동축의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 완료 시점을 설정하고,
    상기 슬립 시작 시점과 상기 슬립 완료 시점 간의 차이를 상기 제1 슬립 시간으로 산출하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 비구동축의 제2 슬립 시간을 산출하고,
    상기 제2 슬립 시간 동안 상기 비구동축의 회전 속도 변화 값에 기초하여 상기 제2 회전 속도 변화율을 산출하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 비구동축의 회전 속도와 미리 정해진 가상의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 시작 시점을 설정하고,
    상기 엔진의 회전 속도와 상기 비구동축의 회전 속도 간의 차이를 이용하여 슬립 완료 시점을 설정하고,
    상기 슬립 시작 시점과 상기 슬립 완료 시점 간의 차이를 상기 제2 슬립 시간으로 산출하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 시스템.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 Net 토크가 미리 정해진 기준 토크보다 큰 경우, 상기 Net 토크와 상기 기준 토크의 차이 값에 기초하여 보정 압력 값을 산출하고,
    상기 제2 압력으로부터 상기 보정 압력 값만큼 감소된 압력 값을 상기 비구동축 클러치의 상기 터치포인트로 조정하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 시스템.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 Net 토크가 미리 정해진 기준 토크보다 작은 경우, 상기 Net 토크와 상기 기준 토크의 차이 값에 기초하여 보정 압력 값을 산출하고,
    상기 제2 압력으로부터 상기 보정 압력 값만큼 증가된 압력 값을 상기 비구동축 클러치의 상기 터치포인트로 조정하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 시스템.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 조정된 터치포인트에 기초하여 기어 변속을 수행하는 듀얼 클러치 변속기의 제어 시스템.
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