KR101339229B1

KR101339229B1 - 전동식 오일펌프 제어 시스템

Info

Publication number: KR101339229B1
Application number: KR20110126328A
Authority: KR
Inventors: 황진영; 조세환
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-12-09
Also published as: US20130136623A1; KR20130060043A; JP5865187B2; DE102012105387A1; CN103133687A; CN103133687B; US9140254B2; DE102012105387B4; JP2013113437A

Abstract

본 발명은 전동식 오일펌프를 제어하는 제어부와, 밸브바디와 밸브스풀과 탄성부재를 포함하는 레귤레이터 밸브와, 제1접점과 제2접점의 탄성력에 의한 접촉으로 통전되도록 구성된 접점 스위치를 포함하고, 상기 밸브스풀은 상기 레귤레이터 밸브 내부의 유압 및 탄성력의 합력에 의해 이동하여 상기 접점 스위치의 탄성 접촉을 분리시키는 힘을 제공하며, 상기 제어부는 상기 스위치가 통전 상태인 경우엔느 모터 회전수가 유지되도록 제어하고, 비통전 상태인 경우에는 모터 회전수가 상승하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면, 원가를 절감하면서도 정확하고 신뢰성 있게 전동식 오일펌프의 유압을 제어할 수 있는 효과가 있다.

Description

전동식 오일펌프 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING ELECTRIC OIL PUMP}

본 발명은 전동식 오일펌프 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 목표 유압을 위하여 최적의 회전수로 모터를 제어할 수 있는 전동식 오일펌프 제어 시스템에 관한 것이다.

차량용 자동 변속기는 토크 컨버터와, 이 토크 컨버터에 연결되어 있는 다단 변속기어 메카니즘인 파워트레인을 보유하고 있으며, 변속기 등의 작동 유압을 제공하기 위한 전동식 오일펌프(Electric Oil Pum)와 상기 변속기를 제어하기 위한 TCU(Transmission Control Unit)가 구비된다.

상기 TCU에서 전동식 오일펌프의 구동을 제어함에 있어서, 변속기 및 클러치 내 필요한 라인 압력을 형성하기 위해서는 최적의 모터 회전수로 펌프를 구동해야 하는데, 종래기술의 경우에는 통상적으로 목표 유압에 도달하도록 하기 위해 필요한 모터 회전수에 대한 데이터의 맵(Map)을 미리 설정하고, 유압센서를 설치하여 목표 유압에 도달하였는지 여부를 센싱하며, 이를 다시 피드백함으로써 모터 회전수를 제어하는 방식을 사용하고 있었다.

그러나 상기와 같은 종래기술의 경우 최적의 제어를 위해서 고정확도 및 고내구력을 가지는 유압센서를 사용해야 하므로 비용이 증가하는 문제가 있었고, 유압 맥동이나 진동에 의해 센싱에 있어 오류가 생기거나 피드백 제어에 오동작이 발생할 수 있는 문제가 있었다.

또한, 상기와 같은 기존의 맵(Map) 설정 방식의 경우 오일펌프나 센서의 편차를 고려하여 하한품을 기준으로 설정하게 되므로 구동 손실이 커지게 되는 문제가 있었으며, 펌프 사용에 따른 내구성 저하로 인하여 펌프의 성능이 떨어지게 되는 경우에도 이를 반영하거나 보상하여 제어하는 것이 불가능한 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 구동 손실을 줄일 수 있고, 펌프의 성능 저하를 반영하여 목표 유압을 위한 최적의 모터 회전수(RPM)로 제어할 수 있으며 비용을 절감할 수 있는 전동식 오일펌프 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 실시예에서는 전동식 오일펌프 제어 시스템을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 상기 전동식 오일펌프 제어 시스템은, 상기 전동식 오일펌프의 모터의 회전수를 제어하는 제어부; 다수의 포트가 형성된 밸브바디와, 상기 밸브바디 내에 삽입되는 밸브스풀과 상기 밸브스풀에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 레귤레이터 밸브; 상기 밸브바디의 일측에 설치되며, 제1접점과 제2접점의 탄성 접촉에 의해 통전되는 접점 스위치; 및 상기 레귤레이터 밸브와 연통하며, 상기 밸브스풀을 상기 접접 스위치 방향으로 가압하는 제어압을 공급하는 가변 제어 솔레노이드 밸브;를 포함하고, 상기 밸브스풀은, 이를 상기 스위치 반대측으로 가압하는 상기 오일펌프의 유압과 상기 스위치 측으로 가압하는 상기 가변 제어 솔레노이드 밸브의 제어압 및 상기 탄성부재의 탄성력의 합력에 의해 이동하되, 상기 스위치측으로 이동하는 경우 상기 제1접점을 가압하여 상기 탄성 접촉을 분리시키는 힘을 제공하며, 상기 제어부는, 상기 스위치가 통전 상태인 경우 상기 모터의 회전수를 유지시키고, 비통전 상태인 경우 상기 모터의 회전수를 상승시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 밸브바디에서 상기 스위치가 설치된 측면에는 관통공이 형성되고, 상기 밸브스풀은 상기 스위치 측으로 돌출된 가압부가 형성되어, 상기 밸브스풀이 전방으로 이동시 상기 가압부가 상기 관통공을 통과하여 상기 제1접점을 가압하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 제어부는, 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit, TCU)인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 탄성부재는, 상기 밸브바디에서 상기 솔레노이드 밸브의 제어압이 작용하는 공간에 설치되는 리턴스프링인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 탄성 접촉은, 상기 제1접점의 일측에 설치되는 가압스프링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면 고가의 센서와 같은 별도의 장비를 구비할 필요가 없으므로 원가가 절감되며, 오일펌프나 센서의 편차에 관계없이 목표로 하는 유압에 도달되기 위한 최적의 모터 회전수를 찾을 수 있으므로 정확성과 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 전동식 오일펌프의 성능이 저하되는 경우에도 이를 반영하여 모터의 회전수를 제어할 수 있으므로 오일펌프의 성능저하를 즉각적으로 보상할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프 제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 접점 스위치가 비통전 상태인 경우의 레귤레이터 밸브를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 접점 스위치가 통전 상태인 경우의 레귤레이터 밸브를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1는 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프(100) 제어 시스템의 구성도로서, 본 실시예에 따른 전동식 오일펌프(100) 제어 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 전동식 오일펌프(100)를 제어하는 제어부(200)와, 다수의 포트(P1~P5)가 형성된 밸브바디(310)와 상기 밸브바디(310) 내에 삽입되는 밸브스풀(320)과 상기 밸브스풀(320)에 탄성력을 제공하는 탄성부재(330)를 포함하는 레귤레이터 밸브(300)와, 제1접점(410)과 제2접점(420)의 탄성력에 의한 접촉으로 통전되도록 구성된 접점 스위치(400)와 상기 레귤레이터 밸브(300)와 연통하는 가변 제어 솔레노이드 밸브(500)를 포함하여 구성된다.

상기 제어부(200)는, 상기 전동식 오일펌프(100)를 제어하는 부분으로서 구체적으로는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 접점 스위치(400)의 통전상태를 검출하고 이를 이용하여 전동식 오일펌프(100)의 모터(M)의 회전수를 제어함으로써 펌프(P)의 오일 유량을 제어하여 상기 레귤레이터 밸브(300)로 제공되는 유압이 목표 유압이 되도록 제어하는 역할을 한다.

상기 제어부(200)는 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit: TCU)이나 상기 전동식 오일펌프의 구동을 직접적으로 제어하는 OPU(Electric Oil Pump Unit) 또는 MCU(Motor Control Unit) 등이 될 수 있으나, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프(100)는 차량의 자동 변속기에 사용되는 것이므로, 상기 제어부(200)는, 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit: TCU)이 되는 것이 바람직하다.

상기 레귤레이터 밸브(300)는 오일펌프(100)에서 발생된 유압을 각 변속단에 상응하는 라인압으로 제어 공급하는 역할을 하는 것으로서, 일반적으로 도 2에 도시된 바와 같이 다수의 포트(P1~P5)가 형성된 밸브바디(310)와, 상기 밸브바디(310) 내에 삽입되는 밸브스풀(320)과 상기 밸브스풀(320)에 탄성력을 제공하는 탄성부재(330)를 포함하여 구성된다.

상기 밸브바디(310)에는 도 2에 실시예로 도시된 바와 같이 다수의 포트들이 형성되어 있는데, 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기 오일펌프(100)의 작동유가 공급되는 제1포트(P1)와 상기 오일펌프(100)의 작동유가 밸브스풀(320)을 통과하여 유출되는 제2포트(P2)와 상기 제2포트(P2)에서 유출된 작동유 일부가 분기된 관로를 통해 레귤레이터 밸브(300) 내부로 다시 공급되는 제3포트(P3)와 상기 가변 제어 솔레노이드 밸브(Variable Force Solenoid Valve: VFS)(500)측의 작동유가 공급되는 제4포트(P4) 및 상기 가변 제어 솔레노이드 밸브로부터 공급된 작동유가 탄성부재(330)를 통과하여 오일탱크(600) 측으로 유출되도록 하는 제5포트(P5)가 형성될 수 있다.

상기 밸브스풀(320)은 도 2 내지 도 3에 실시예로 도시된 바와 같이 스풀축(S)과 상기 스풀축(S) 외주면에 일체로 형성된 제1랜드(L1)와 제2랜드(L2) 및 상기 제1랜드(L1) 전방으로 돌출되어 상기 밸브바디(310)의 관통공(311)을 통과하도록 형성된 가압부(321)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1랜드(L1)는 상기 제1포트(P1)와 제2포트(P2) 사이의 연통량을 제어하도록 배치되며, 상기 제2랜드(L2)는 상기 제4포트(P4)와 5포트(P5)의 연통량을 제어하도록 상기 제1랜드(L1)에서 소정 간격만큼 이격되어 배치될 수 있다.

상기 탄성부재(330)는 상기 밸브바디(310) 내부에 설치되는 것으로서 상기 밸브스풀(320)에 탄성력을 제공하는 역할을 한다. 이때 탄성부재(330)는 도 2에 실시예로 도시된 바와 같이 상기 밸브스풀(320)의 후면과 상기 밸브바디(310) 내주면에 결합되는 리턴스프링이 될 수 있다. 즉 상기 밸브스풀(320)의 후면과 상기 밸브바디(310) 내주면에 결합되는 리턴스프링으로 설치됨으로써 상기 밸브스풀(320)이 제어압 등에 의해 이동하게 되는 경우 원 위치로 복귀하도록 하는 복원력을 전달할 수 있게 된다.

상기 접점 스위치(400)는 도 1에 실시예로 도시된 바와 같이 상기 밸브바디(310)의 일측에 설치되며 제1접점(410)과 제2접점(420)이 탄성 접촉하여 통전되도록 구성된다. 즉 제1접점(410)과 제2접점(420)이 접촉되어 있는 경우는 스위치(400)가 온(ON)되어 전기가 통전되는 상태가 되고, 제1접점(410)과 제2접점(420)이 분리된 경우에는 스위치(400)가 오프(OFF)되어 전기가 비통전되는 상태가 된다.

본 발명의 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 제1접점(410)의 일측에 설치되는 가압스프링(430)에 의해 제1접점(410)과 제2접점(420)이 탄성 접촉되고 있으므로 그 반대방향으로 가압스프링(430)이 제공하는 탄성력 보다 큰 힘이 작용하지 않는 한 스위치(400)는 항상 온(ON) 되어 통전상태를 유지하게 된다.

한편, 본 발명의 경우 상기 밸브스풀(320)이 상기 밸브바디(310) 내부에서 이동하여 상기 스위치(400)의 제1접점(410)을 상기 가압스프링(430)의 탄성력과 반대 방향으로 가압함으로써 탄성 접촉이 분리되도록 한다.

이를 위해서, 도 2 내지 도3에 실시예로 도시된 바와 같이 상기 밸브바디(310)의 경우 상기 스위치(400)가 설치된 측면에 소정 크기의 관통공(311)을 형성하며, 상기 밸브스풀(320)에는 상기 관통공(311)을 통과하도록 돌출된 가압부(321)를 일체로 형성하여, 밸브스풀(320)이 상기 스위치(400) 방향으로 이동할 경우 상기 가압부(321)가 상기 관통공(311)을 통과하여 상기 제1접점(410)을 상기 가압스프링(430)과 반대 방향으로 가압하도록 할 수 있다. 밸브스풀(320)에 의한 가압력이 상기 가압스프링(430)의 탄성력 보다 큰 경우에는 제1접점(410)과 제2접점(420)의 탄성 접촉이 분리되고, 이로 인해 스위치(400)는 오프(OFF) 상태가 된다.

한편, 상기 밸브스풀(320)은, 상기 밸브스풀(320)을 상기 스위치(400) 반대측으로 가압하는 상기 오일펌프(100)의 유압과 상기 스위치(400) 측으로 가압하는 상기 가변 제어 솔레노이드 밸브(500)의 제어압 및 상기 탄성부재(330)의 탄성력과의 사이의 합력 즉, 힘의 균형에 의해 이동하게 된다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프(100) 제어 시스템의 작동 원리에 대하여 설명한다. 작동 원리 설명의 편의를 위하여 도면을 기준으로 좌측은 전방 또는 전면으로 표현하고, 우측은 후방 또는 후면으로 표현하며, 상측은 상부, 상방 또는 상면으로 표현하고, 하측은 하부, 하방 또는 하측으로 표현한다. 따라서 상기 방향의 표현에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 않는다.

도 2에 도시된 전동식 오일펌프(100) 제어 시스템의 경우 상기 밸브스풀(320)이 밸브바디(310)의 관통공(311)을 통과하여 상기 스위치(400)의 제1접점(410)을 가압함으로써 스위치(400)의 제1접점(410)과 제2접점(420)의 탄성 접촉이 분리되어 스위치(400)가 오프된 상태를 도시하고 있다.

이 상태는 오일펌프(100)의 유압이 상기 가변 제어 솔레노이드 밸브(500)의 제어압과 리턴스프링의 탄성력의 합력에 비하여 상대적으로 작은 경우로서 목표로 하는 유압 보다 크기가 작은 경우가 된다. 도 1에 도시된 바와 같이 상기 오일펌프(100)의 유압은 제1포트(P1) 및 제3포트(P3)로 공급되어 상기 밸브스풀(320)을 후방으로 가압하게 되는 반면, 제4포트(P4)를 통해 공급되는 상기 가변 제어 솔레노이드 밸브(VFS)(500)의 제어압은 상기 밸브스풀(320)의 상기 밸브스풀(320)을 전방으로 가압하게 된다. 따라서, 상기 가변 제어 솔레노이드 밸브(500)의 제어압과 리턴스프링(330)의 탄성력의 합력이 상기 오일펌프(100)의 유압 보다 크게 되면 밸브스풀(320)이 전방으로 이동하여 접점을 분리시키게 된다.

이때 상기 제어부(200)는 지속족으로 스위치(400)의 통전 상태를 검출하고 있으므로, 접점의 분리에 의해 상기 스위치(400)가 비통전 상태가 되면 이를 파악하여 모터(M)의 회전수를 상승시키도록 제어한다.

이에 따라, 상기 모터(M)의 회전수가 증가하게 되면 펌프(P)에서 상기 레귤레이터 밸브(300)의 제1포트(P1)로 공급되는 유량이 증가하여 오일펌프(100)에 의한 유압이 점점 커진다. 상기 오일펌프(100)의 유압이 상기 가변 제어 솔레노이드 밸브(500)의 제어압과 상기 리턴스프링(330)의 탄성력의 합력 보다 커지게 되면 상기 밸브스풀(320)은 후방으로 이동하게 되고, 이로 인해 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1접점(410)은 제2접점(420)과 탄성 접촉하게 되어 스위치(400)가 온(ON)상태가 된다.

이 상태는 제어부(200)가 목표로 하는 유압에 도달된 상태로서, 제어부(200)에서는 접점의 접촉에 의해 스위치(400)가 온(ON) 상태가 되면 이를 파악하여 상기 모터(M)의 회전수를 그대로 유지하도록 제어한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프(100) 제어 시스템의 경우, 별도로 고가의 센서를 설치할 필요가 없으므로 원가가 절감되며, 오일펌프나 센서의 편차에 관계없이 목표로 하는 유압에 도달되기 위한 최적의 모터(M) 회전수를 찾을 수 있게 되므로 기존의 맵(Map) 방식에 비하여 정확성과 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 오일펌프(100)의 성능이 저하되는 경우에도 성능 저하가 유압의 크기에 즉시 반영되므로 상기 레귤레이터 내의 합력에 영향을 미치게 되고, 이를 이용하여 제어부(200)가 모터(M) 회전수를 변경하게 되므로, 오일펌프(100)의 성능저하를 즉각적으로 보상할 수 있는 효과가 있다.

100: 전동식 오일펌프 200: 제어부
300: 레귤레이터 밸브 310: 밸브바디
311: 관통공 320: 밸브스풀
321: 가압부 330: 탄성부재
400: 접점 스위치 410: 제1접점
420: 제2접점 430: 가압스프링
500: 가변 제어 솔레노이드 밸브 600: 오일탱크

Claims

전동식 오일펌프 제어 시스템에 있어서,
상기 전동식 오일펌프의 모터의 회전수를 제어하는 제어부;
다수의 포트가 형성된 밸브바디와, 상기 밸브바디 내에 삽입되는 밸브스풀과 상기 밸브스풀에 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 레귤레이터 밸브;
상기 밸브바디의 일측에 설치되며, 제1접점과 제2접점의 탄성 접촉에 의해 통전되는 접점 스위치; 및
상기 레귤레이터 밸브와 연통하며, 상기 밸브스풀을 상기 접접 스위치 방향으로 가압하는 제어압을 공급하는 가변 제어 솔레노이드 밸브;
를 포함하고,
상기 밸브스풀은, 이를 상기 스위치 반대측으로 가압하는 상기 오일펌프의 유압과 상기 스위치 측으로 가압하는 상기 가변 제어 솔레노이드 밸브의 제어압 및 상기 탄성부재의 탄성력의 합력에 의해 이동하되, 상기 스위치측으로 이동하는 경우 상기 제1접점을 가압하여 상기 탄성 접촉을 분리시키는 힘을 제공하며,
상기 제어부는, 상기 스위치가 통전 상태인 경우 상기 모터의 회전수를 유지시키고, 비통전 상태인 경우 상기 모터의 회전수를 상승시키는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 밸브바디에서 상기 스위치가 설치된 측면에는 관통공이 형성되고,
상기 밸브스풀은 상기 스위치 측으로 돌출된 가압부가 형성되어, 상기 밸브스풀이 전방으로 이동시 상기 가압부가 상기 관통공을 통과하여 상기 제1접점을 가압하는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit, TCU)인 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 탄성부재는, 상기 밸브바디에서 상기 솔레노이드 밸브의 제어압이 작용하는 공간에 설치되는 리턴스프링인 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 탄성 접촉은, 상기 제1접점의 일측에 설치되는 가압스프링에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 제어 시스템.