KR101296246B1 - 기어선택 액추에이터 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기어선택 액추에이터 제어 장치 및 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 기어선택 액추에이터 제어 방법은, 자동변속기의 기어 가변이 지시되면, 변속조작도구의 일 부품을 움직여 상기 기어를 변속하는 액추에이터를 P이득의 전류 또는 PI이득의 전류로 제어하는 단계; 상기 변속조작도구의 일 부품의 현위치가 타깃 위치에 제1 임계값 이상 제2 임계값 미만 근접하면, 상기 액추에이터에 공급되던 상기 P이득의 전류 또는 상기 PI이득의 전류를 차단하는 단계; 상기 변속조작도구의 일 부품이 상기 타깃 위치에 상기 제2 임계값 이상 근접하면, I이득의 전류나, 역방향 전류를 공급하여 상기 액추에이터를 제어하는 단계; 및 상기 변속조작도구의 일 부품이 상기 타깃 위치에 도달하면, 상기 액추에이터에 대한 상기 I이득의 전류나, 상기 역방향 전류를 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기어선택 액추에이터 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method for Controlling Gear Selection Actuator}
본 발명은 액추에이터 제어 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 타깃 위치에서 액추에이터의 오버 슈팅 정도를 개선할 수 있는 기어선택 액추에이터 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량은 주행중 차량 속도를 조절하는 자동변속장치를 구비하는데, 근래에는 두 개의 동력전달용 클러치를 이용하는 더블 클러치 변속장치(DCT: Double Clutch Transmission)를 사용하고 있다.
더블 클러치 변속장치는 자동변속을 수행하는 더블 클러치 트랜스미션의 기어를 설정하는 두 개의 기어선택 액추에이터(Gear Selection Actuator)를 사용한다.
종래의 더블 클러치 변속장치는 변속조작도구의 일 부품을 시작 구간에서 수렴 구간으로 이동시킬 때, 동일한 PI이득의 전류를 이용하여 기어선택 액추에이터를 제어하였다. 따라서, I이득을 높게 설정하면, 오버 슈팅 및 언더 슈팅이 발생하여 차량 기어가 불안정한 상태에 놓이며, I이득을 낮게 설정하면 수렴 시간이 길어지는 문제가 있었다. 이러한 문제는 복수의 기어선택 액추에이터에 동일하게 발생한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 자동변속기의 변속조작도구의 일 부품이 타깃 위치에 근접한 정도를 고려하여 복수의 방식으로 액추에이터의 전류를 제어할 수 있는 기어선택 액추에이터 제어 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일면에 따른 기어선택 액추에이터 제어 방법은, 자동변속기의 기어 가변이 지시되면, 변속조작도구의 일 부품을 움직여 상기 기어를 변속하는 액추에이터를 P이득의 전류 또는 PI이득의 전류로 제어하는 단계; 상기 변속조작도구의 일 부품의 현위치가 타깃 위치에 제1 임계값 이상 제2 임계값 미만 근접하면, 상기 액추에이터에 공급되던 상기 P이득의 전류 또는 상기 PI이득의 전류를 차단하는 단계; 상기 변속조작도구의 일 부품이 상기 타깃 위치에 상기 제2 임계값 이상 근접하면, I이득의 전류나, 역방향 전류를 공급하여 상기 액추에이터를 제어하는 단계; 및 상기 변속조작도구의 일 부품이 상기 타깃 위치에 도달하면, 상기 액추에이터에 대한 상기 I이득의 전류나, 상기 역방향 전류를 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른 기어선택 액추에이터 제어 장치는, 구동시 자동변속기의 기어를 변속하는 변속조작도구의 일 부품을 움직이는 액추에이터; 및 상기 기어의 가변이 지시되면, 상기 액추에이터를 P이득의 전류 또는 PI이득의 전류로 제어하고, 상기 변속조작도구의 일 부품의 현위치가 타깃 위치에 제1 임계값 이상 제2 임계값 미만 근접하면, 상기 액추에이터에 공급되던 상기 P이득의 전류 또는 상기 PI이득의 전류를 차단하고, 상기 변속조작도구의 일 부품이 상기 타깃 위치에 상기 제2 임계값 이상 근접하면, 상기 액추에이터를 I이득의 전류나, 역방향 전류로 제어하며, 상기 변속조작도구의 일 부품이 상기 타깃 위치에 도달하면, 상기 액추에이터에 대한 상기 I이득의 전류나, 상기 역방향 전류를 차단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기어 응답 특성을 보장하면서, 오버 슈팅과 언더 슈팅의 발생 정도를 줄일 수 있어, 차량 자동변속기의 제어성능을 향상시키고, 차량 연비를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기어선택 액추에이터 제어 장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기어선택 액추에이터 제어 방법을 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기어의 위치 변화를 도시한 그래프.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이제 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기어선택 액추에이터 제어 장치를 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기어선택 액추에이터 제어 장치(10)는 변속조작도구의 일 부품(130), 액추에이터(120) 및 제어부(110)를 포함한다.
액추에이터(120)는 제어부(110)의 제어에 따라 구동되면 공급되는 전류에 따라 변속조작도구의 일 부품(130)의 위치를 움직인다. 여기서, 액추에이터(120) 및 변속조작도구의 일 부품(130)의 세부 구조에 대해서는 국내공개특허 제2005-0101973호 및 국내등록특허 제0946208호와 같은 종래기술로부터 당업자라면 자명하게 도출 가능하므로 그에 대한 세부 설명은 생략한다.
예를 들어, 액추에이터(120)는 BLDC 모터(Brushless D.C Motor)일 수 있다.
제어부(110)는 변속조작도구의 일 부품(130)이 타깃 위치에 근접한 정도를 고려하여 구간별로 복수의 전류제어방식으로 PID 제어(Proportional Integral Derivative Control)를 수행하여 액추에이터(120)에 공급되는 전류를 제어한다.
제어부(110)는 기어 가변이 지시되면 액추에이터(120)에 P이득의 전류 또는 PI이득의 전류를 공급하며, 변속조작도구의 일 부품(130)이 타깃 위치에 제1 임계값 이상, 제2 임계값 미만 근접하면 P이득의 전류 또는 PI이득의 전류를 차단하며, 제2 임계값 이상 근접하면, I이득의 전류나 역방향 전류를 공급하며, 타깃 위치이면 I이득의 전류 공급을 차단한다. 또한, 제어부(110)는 변속조작도구의 일 부품(130)이 외부 힘에 의하여 타깃 위치에서 벗어나면 I이득의 전류를 이용하여 타깃 위치에 다시 수렴하도록 제어한다.
이때, 제1 임계값 및 제2 임계값은 변속조작도구의 일 부품(130) 및 액추에이터(120)의 특성에 따라 결정되는 실험값일 수 있다.
여기서, 제1 임계값은 비례 제어를 중단하여도 액추에이터(120)의 관성에 의해 변속조작도구의 일 부품(130)이 제2 임계값의 위치만큼 이동할 수 있는 변속조작도구의 일 부품의 현 위치이며, 제2 임계값은 I이득의 전류에 의하여 액추에이터(120)가 1 제어펄스만큼 구동할 때 변속조작도구의 일 부품(130)을 타깃 위치까지 이동시킬 수 있는 변속조작도구의 일 부품(130)의 현 위치일 수 있다.
여기서, P이득의 전류 또는 PI이득의 전류를 공급할 때, P이득을 크게 설정하여 초기 수렴을 빠르게 할 수 있다.
제어부(110)는 타깃 위치에서 기어의 가변이 지시되지 않았는데, 변속조작도구의 일 부품(130)이 이동하면, I이득의 전류를 이용하여 변속조작도구의 일 부품(130)을 타깃 위치로 복원시킨다.
요약하면, 제어부(110)는 변속조작도구의 일 부품(130)이 가변되기 시작한 초기 위치에서는 비례 제어(Proportional Control)로 액추에이터(120)를 빠르게 구동시켜 변속조작도구의 일 부품(130)을 빠르게 이동시키며, 변속조작도구의 일 부품(130)이 타깃 위치에 어느 정도 근접하면 액추에이터(120)에 공급되는 전류를 차단하여 변속조작도구의 일 부품(130)이 액추에이터(120)의 관성에 의하여 타깃 위치로 좀더 이동하도록 하며, 변속조작도구의 일 부품(130)이 타깃 위치에 매우 근접하면 역방향 전류의 공급이나 적분 제어(Integral Control)로 액추에이터(120)를 천천히 구동시켜 변속조작도구의 일 부품(130)이 타깃 위치에 천천히 근접하도록 한다.
이 같이 제어함으로써, 제어부(110)는 타깃 위치에 도달할 때까지 발생하는 평균 오버슈팅의 개수를 소정개수(예컨대 5 제어펄스) 이하로 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 기어선택 액추에이터 제어 장치(10)는 클러치 변속장치에 포함되며, 도 1에서는 제어부(110)가 하나의 액추에이터(120)를 제어하는 경우를 예로 들어 도시하였지만, 더블 클러치 변속장치에 적용될 경우에는 제어부(110)는 두 개의 액추에이터(120)를 각기 전술한 방식으로 제어함은 물론이다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기어선택 액추에이터 제어 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기어선택 액추에이터 제어 방법을 도시한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변속조작도구의 일 부품(130)의 위치 변화를 도시한 그래프이다. 도 3에서 가로축은 시간이며, 세로축은 변속조작도구의 일 부품(130)의 현위치이며, POSREF는 제어 결과에 따른 변속조작도구의 일 부품(130)의 최종 위치인 타깃 위치이며, POSBRK는 제1 임계값이며, POSNEU은 제2 임계값이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제어부(110)는 차량의 속도가 변화함에 따라 자동변속기의 기어 가변이 지시되는지 여부를 확인한다(S210).
제어부(110)는 기어 가변이 지시되면, 변속조작도구의 일 부품의 위치 이동이 시작되어 제1 임계값의 위치 미만 타깃 위치로 이동한 A 구간에서는 변속조작도구의 일 부품(130)을 움직이는 액추에이터(120)를 P이득의 전류 또는 PI이득의 전류로 제어한다(S220).
이때, 제어부(110)는 P이득을 크게 설정하여 변속조작도구의 일 부품(130)이 제1 임계값의 위치로 빠르게 이동하도록 할 수 있다.
제어부(110)는 액추에이터(120)를 P이득의 전류 또는 PI이득의 전류로 제어하면서, 변속조작도구의 일 부품(130)의 현위치가 제1 임계값 이상 제2 임계값 미만 타깃 위치에 근접한, B 구간에 위치하는지를 확인한다(S230). 이때, 제1 임계값 및 제2 임계값은 변속조작도구의 일 부품(130) 및 액추에이터(120)의 동작 특성에 따라 결정되는 실험값일 수 있다.
제어부(110)는 변속조작도구의 일 부품(130)이 B 구간에 위치하면 액추에이터(120)에 공급되던 P이득의 전류를 차단한다(S240). 이때, P이득의 전류가 차단되어도, 액추에이터(120)는 관성에 의해 변속조작도구의 일 부품(130)을 타깃 위치로 이동시킬 수 있다.
이어서, 제어부(110)는 변속조작도구의 일 부품(130)이 타깃 위치에 제2 임계값 이상 근접하는 C 구간에 위치하는지를 확인한다(S250).
제어부(110)는 변속조작도구의 일 부품(130)이 C 구간에 위치하면 액추에이터(120)를 I이득의 전류로 제어하여 변속조작도구의 일 부품(130)이 타깃 위치에 천천히 근접하도록 한다(S260).
이때, 제어부(110)는 액추에이터(120)를 역방향 전류로 제어하여 변속조작도구의 일 부품(130)이 타깃 위치로 천천히 근접하도록 할 수 있다.
이어서, 제어부(110)는 변속조작도구의 일 부품(130)이 타깃 위치에 도달한 R 구간에 위치하는지를 확인한다(S270).
제어부(110)는 변속조작도구의 일 부품(130)이 R 구간에 위치하면 액추에이터(120)에 대한 I이득의 전류를 차단하여 변속조작도구의 일 부품(130)의 이동을 멈추어 변속조작도구의 일 부품(130)이 타깃 위치에 머무르도록 한다(S280).
이후에도, 제어부(110)는 기어 가변이 지시되지 않았는데, 변속조작도구의 일 부품(130)이 이동하는 경우가 발생하였는지 여부를 확인하고, 확인결과 해당 경우가 발생하였으면 변속조작도구의 일 부품(130)을 타깃 위치로 복원시키는 I이득의 전류에 의한 제어를 수행한다.
이와 같이, 본 발명은 변속조작도구의 일 부품(130)의 응답특성을 보장하면서도, 오버 슈팅과 언더 슈팅의 발생 정도를 줄일 수 있어, 차량 변속기의 성능을 높이고, 차량 연비를 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 자동변속기의 기어 가변이 지시되면, 변속조작도구의 일 부품을 움직여 상기 기어를 변속하는 액추에이터를 P이득의 전류 또는 PI이득의 전류로 제어하는 단계;
    상기 변속조작도구의 일 부품의 현위치가 타깃 위치에 제1 임계값 이상 제2 임계값 미만 근접하면, 상기 액추에이터에 공급되던 상기 P이득의 전류 또는 상기 PI이득의 전류를 차단하는 단계;
    상기 변속조작도구의 일 부품이 상기 타깃 위치에 상기 제2 임계값 이상 근접하면, I이득의 전류나, 역방향 전류를 공급하여 상기 액추에이터를 제어하는 단계; 및
    상기 변속조작도구의 일 부품이 상기 타깃 위치에 도달하면, 상기 액추에이터에 대한 상기 I이득의 전류나, 상기 역방향 전류를 차단하는 단계
    를 포함하는 기어선택 액추에이터 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타깃 위치에서 상기 기어 가변이 지시되지 않았을 때, 상기 변속조작도구의 일 부품이 움직이면, 상기 I이득의 전류로 제어하는 단계를 재개하여 상기 변속조작도구의 일 부품을 상기 타깃 위치로 복원하는 단계
    를 더 포함하는 기어선택 액추에이터 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 P이득의 전류 또는 상기 PI이득의 전류를 차단하는 단계는,
    상기 액추에이터가 관성에 의하여 상기 변속조작도구의 일 부품을 상기 타깃 위치 쪽으로 이동시키는 단계
    를 포함하는 것인 기어선택 액추에이터 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 구동시 자동변속기의 기어를 변속하는 변속조작도구의 일 부품을 움직이는 액추에이터; 및
    상기 기어의 가변이 지시되면, 상기 액추에이터를 P이득의 전류 또는 PI이득의 전류로 제어하고, 상기 변속조작도구의 일 부품의 현위치가 타깃 위치에 제1 임계값 이상 제2 임계값 미만 근접하면, 상기 액추에이터에 공급되던 상기 P이득의 전류 또는 상기 PI이득의 전류를 차단하고, 상기 변속조작도구의 일 부품이 상기 타깃 위치에 상기 제2 임계값 이상 근접하면, 상기 액추에이터를 I이득의 전류나, 역방향 전류로 제어하며, 상기 변속조작도구의 일 부품이 상기 타깃 위치에 도달하면, 상기 액추에이터에 대한 상기 I이득의 전류나, 상기 역방향 전류를 차단하는 제어부
    를 포함하는 기어선택 액추에이터 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 액추에이터는,
    상기 P이득의 전류 또는 상기 PI이득의 전류를 차단하면, 관성에 의하여 상기 타깃 위치로 이동하는 것인 기어선택 액추에이터 제어 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 타깃 위치에서 상기 기어의 가변이 지시되지 않았는데, 상기 변속조작도구의 일 부품이 이동하면, 상기 변속조작도구의 일 부품을 상기 타깃 위치로 복원시키는 것인 기어선택 액추에이터 제어 장치.
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