KR101957513B1 - 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동식 변속레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템 및 그 방법에 관한 발명이다.
본 발명은 일 실시예로 변속 레버에서 전달된 전기적 신호를 토대로 전기 모터의 회전축에 결합된 디텐트 플레이트(Detent Plate)를 회전시키는 방식으로 변속기를 제어하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치를 보정하기 위한 시스템에 있어서, 전기 모터에 부착되어, 상기 전기 모터가 회전된 각도를 감지할 수 있는 홀 센서; 운전자의 차량 주행모드 변속 시, 변속 레버의 조작 신호를 감지하는 변속 레버 센서; 및 상기 변속 레버 센서와 상기 홀 센서에서 발생된 신호를 수신하고, 수신된 신호를 토대로 특정 변속단에 대응되는 전기 모터의 위치를 기준점으로 설정할 수 있는 제어부를 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템을 제공한다.
이와 같은 시스템을 통하여 본 발명은 전기 모터의 위치를 보다 정확하게 파악할 수 있고, 결과적으로 종래의 변속 레버 시스템에 비하여 변속기를 정밀하게 제어할 수 있다.

Description

전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템 및 그 방법{Motor position compensation system and method for an Electric Shift-By-Wire system}
본 발명은 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치를 보정하는 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 전기 모터의 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 측정하고, 상기 누적 시간을 토대로 전류가 흐르지 않는 경우의 전기 모터의 위치를 해당 변속단의 기준 위치로 설정함으로써, 전기 모터의 위치 정보에 대한 누적 오차를 줄여 모터 제어의 효율성을 높일 수 있는 모터 위치 보정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
변속기는 엔진에서 발생한 동력을 자동차의 주행상황에 맞추어 엔진의 회전력을 증대시키거나, 감소시켜 바퀴에 전달하는 기능을 하는 자동차 구동에 있어 핵심적인 구성 요소이다.
변속기는 변속 방식에 따라 수동 변속기와 자동 변속기로 나뉘어지는데, 최근에는 별도의 클러치 조작이 필요 없어 편리하고, 부드러운 발진이 가능하다는 장점 때문에 대다수의 차량에서 자동 변속기를 사용하고 있다.
자동 변속기는 변속 방식에 따라 와이어를 통한 기계적인 링크 구조로 변속하는 기계식 변속 레버 시스템을 갖춘 자동 변속기와 기계적인 링크구조 대신 기판을 이용한 전기적 신호를 활용하여 변속하는 전동식 변속 레버 시스템을 갖춘 자동 변속기로 나뉘어진다.
특히, 전동식 변속 레버 시스템은 가격이 비싸다는 단점에도 불구하고, 기계식 변속 레버 시스템과 달리 변속기와 변속 레버의 기계적 연결이 없이 운전자가 선택한 변속단의 정보를 전기적인 신호로 전달할 수 있어, 충격과 진동이 발생하지 않는다는 장점이 있어, 최근 들어 전동식 변속 레버 시스템을 채택하는 차량이 점차 증가하고 있다.
전동식 변속 레버 시스템은 사용자가 변속 레버를 조작하면, 그에 맞추어 전기 모터를 회전시키는 방식으로 주행 모드를 변속하므로, 전동식 변속 레버 시스템에서는 전기 모터의 위치 파악이 가장 중요하다.
일반적으로 전동식 변속 레버 시스템에서 전기 모터의 위치를 파악하기 위하여 홀 센서를 사용하는데, 홀 센서는 홀 소자를 지나는 순간을 카운팅하여 회전 각도를 측정하는 방식이므로, 상대적인 회전 각도만을 측정할 수 있을 뿐 전기 모터의 현재 위치 즉, 절대적인 회전 위치를 파악할 수는 없다.
종래의 선행기술(일본공개특허공보, JP 2016-196907)들은 상기 문제를 해결하기 위하여, 도 1 및 도 2와 같이 모터에 전류를 인가하여 모터의 회전축에 결합된 디텐트 플레이트(Detent Plate)를 디텐트 스프링까지 회전시켜 디텐트 스프링을 가압하였다가, 모터에 인가되는 전류량을 점점 낮춰 디텐트 스프링에 가해지는 압축력이 0이 되었을 때를 모터 위치의 기준점으로 설정하여 변속 제어의 정밀성을 높일 수 있는 장치를 제공하였다.
종래의 방식으로 모터 위치 기준점을 설정하는 경우에는 디텐트 플레이트의 P, R, N, D 변속단 중 한쪽 끝단만을 기준점으로 설정할 수 있어, 기준점이 아닌 나머지 변속단에서 지속적인 변속이 이루어지는 경우에는 홀 센서의 카운팅으로 모터의 현재 위치를 판단할 수밖에 없다.
홀 센서는 시그널 출력이 지연되어 나타나는 특성이 있어 모터의 회전 위치 파악 시 약 1° 내지 2°의 위상차가 발생하게 되고, 상기 위상차는 모터의 회전이 반복될수록 누적되어 모터의 현재 위치 파악을 어렵게 한다.
즉, 종래의 방식 역시 모터 위치를 명확하게 파악하기에는 한계가 있어, 정밀한 변속 제어를 위해서는 모터 위치를 파악할 수 있는 새로운 방안이 요구되는 실정이다.
일본등록특허공보(공개번호 : JP 2008-215436) “시프트 바이 와이어 시스템” 일본공개특허공보(공개번호 : JP 2016-196907) “시프트 레인지 전환 장치”
본 발명은 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 측정하고, 상기 누적 시간을 토대로 모터의 전류가 흐르지 않는 상태의 모터의 위치를 해당 변속단의 기준점으로 재설정함으로써 모터의 현재 위치를 명확히 파악하여, 종래에 모터 위치를 명확하게 파악할 수 없었던 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일 실시예로 변속 레버에서 전달된 전기적 신호를 토대로 전기 모터의 회전축에 결합된 디텐트 플레이트(Detent Plate)를 회전시키는 방식으로 변속기를 제어하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치를 보정하기 위한 시스템에 있어서, 전기 모터에 부착되어, 상기 전기 모터가 회전된 각도를 감지할 수 있는 홀 센서; 운전자의 차량 주행모드 변속 시, 변속 레버의 조작 신호를 감지하는 변속 레버 센서; 및 상기 변속 레버 센서와 상기 홀 센서에서 발생된 신호를 수신하고, 수신된 신호를 토대로 특정 변속단에 대응되는 전기 모터의 위치를 기준점으로 설정할 수 있는 제어부;를 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템을 제공한다.
본 발명은 상기 전기 모터의 현재 위치를 감지할 수 있는 포지션 센서를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는 상기 홀 센서의 출력 값과 상기 변속 레버 센서의 출력 값을 수신하여, 목표 변속단과 전기 모터의 현재 위치를 파악하는 데이터 수집부; 상기 전기 모터에 전류가 흐르는지 여부를 확인하는 전기 모터 구동 확인부; 및 상기 데이터 수집부와 상기 전기 모터 구동 확인부에서 수집된 정보를 토대로 전기 모터의 현재 위치를 해당 변속단의 기준점으로 설정할 지 여부를 판단하는 기준점 설정부;를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 기준점 설정부는 상기 데이터 수집부에서 목표 변속단과 전기 모터의 현재 위치가 대응되는 것으로 파악되고, 상기 전기 모터 구동 확인부에서는 상기 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 것으로 판단되면, 상기 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 측정하고, 상기 누적 시간이 제1 설정값보다 큰 경우에는 전기 모터의 현재 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기준점 설정부는 상기 데이터 수집부에서 목표 변속단과 전기 모터의 현재 위치가 대응되지 않거나, 상기 전기 모터 구동 확인부에서 상기 전기 모터에 전류가 흐르는 것으로 판단되면, 상기 누적 시간을 초기화하는 것을 특징으로 한다.
다만, 상기 기준점 설정부는 상기 데이터 수집부에서 목표 변속단과 전기 모터의 현재 위치가 대응되는 것으로 파악되며, 상기 전기 모터 구동 확인부에서는 상기 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 것으로 판단되더라도, 상기 홀 센서의 출력 값이 제2 설정값 이상으로 변화하는 경우에는 상기 누적 시간을 초기화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또 다른 실시예로 변속 레버에서 전달된 전기적 신호를 토대로 전기 모터의 회전축에 결합된 디텐트 플레이트(Detent Plate)를 회전시키는 방식으로 변속기를 제어하는 전동기 변속기의 모터 위치를 보정하는 방법에 있어서,
(a) 변속 레버 센서로부터 운전자의 목표 변속단을 파악하는 목표 변속단 인식 단계; (b) 전기 모터에 부착된 홀 센서를 통해 현재 전기 모터의 위치를 파악하고, 전기 모터의 현재 위치를 토대로 현재 변속단을 파악하는 현재 변속단 확인 단계; (c) 전기 모터에 전류가 공급되는지 여부를 확인하고, 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 경우에는 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 측정하는 모터 전류 확인 단계; (d) 상기 모터 전류 확인 단계에서 측정된 누적 시간과 제1 설정값을 비교하는 누적 시간 판단 단계; 및 (e) 목표 변속단과 현재 변속단에 관한 정보와 상기 누적 시간 판단 단계의 비교 결과를 토대로 전기 모터의 현재 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정할 지 여부를 판단하는 기준점 설정 단계;를 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법을 제공한다.
이 때, 상기 (a) 목표 변속단 인식 단계에서 파악된 목표 변속단과 상기 (b) 현재 변속단 확인 단계에서 파악된 현재 변속단이 일치하지 않는 경우에는 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 초기화하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목표 변속단과 현재 변속단의 일치 여부는 전기 모터에 부착된 홀 센서의 출력 듀티 값이 목표 변속단의 기 설정된 듀티 값 범위 내에 포함되는지 여부를 확인함으로써 판단할 수 있다.
아울러, 상기 (e) 기준점 설정 단계는 목표 변속단과 현재 변속단이 일치하고, 상기 (d) 누적 시간 판단 단계에서 누적 시간이 제1 설정값보다 큰 것으로 판단되면, 현재의 모터 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
다만, 상기 (e) 기준점 설정 단계는 목표 변속단과 현재 변속단이 일치하고, 상기 (c) 모터 전류 확인 단계에서 전기 모터에 전류가 흐르지 않아 누적 시간이 누적되는 동안에도, 전기 모터에 부착된 홀 센서의 출력 값이 제2 설정값 이상으로 변화하는 경우에는 상기 누적 시간을 초기화하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (e) 기준점 설정 단계는 목표 변속단과 현재 변속단이 일치하고, 상기 (d) 누적 시간 판단 단계에서 누적 시간이 제1 설정값 이하인 것으로 판단되면, 상기 누적 시간이 제1 설정값을 초과할 때까지 대기하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 토대로 특정 변속단에 해당하는 모터의 위치를 기준점으로 재설정함으로써, 홀 센서에 의해 발생하는 누적 오차를 최소화할 수 있다.
아울러, 누적 오차를 최소화할 수 있게 됨에 따라 모터의 위치를 보다 정밀하게 파악할 수 있어, 종래의 변속 레버 시스템에 비하여 정밀한 제어를 가능하게 한다.
도 1은 디텐트 플레이트와 디텐트 스프링을 나타낸 사시도이다.
도 2 (a)는 디텐트 스프링에 압축력이 가해지지 않는 상태를 나타낸 도면이고, 도 2 (b)는 디텐트 스프링이 압축된 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템을 구성하는 구성 요소를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법에 관한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법에 관한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법에 따른 보정 결과를 도시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치한다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 출원에서, “포함하다.” 또는 “가지다.” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 사용하는 '시스템'이라는 용어는 복수의 구성이 포함된 하나의 계를 의미하는 것으로 이해되어야할 것이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템에 대하여 살펴보겠다. 도 3은 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템을 구성하는 구성 요소를 나타낸 도면이다.
본 발명은 종래의 전동식 변속 레버 시스템의 변속 시 발생하는 오차를 최소화하고자, 변속 레버(100)에서 전달된 전기적 신호를 토대로 전기 모터(200)의 회전축(230)에 결합된 디텐트 플레이트(Detent Plate, 240)를 회전시키는 방식으로 변속기(400)를 제어하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치를 보정하기 위한 시스템에 있어서,
전기 모터(200)에 부착되어, 상기 전기 모터가 회전된 각도를 감지할 수 있는 홀 센서(210), 운전자의 차량 주행모드 변속 시, 변속 레버(100)의 조작 신호를 감지하는 변속 레버 센서(110) 및 상기 변속 레버 센서(110)와 상기 홀 센서에서 발생된 신호를 수신하고, 수신된 신호를 토대로 특정 변속단에 대응되는 전기 모터의 위치를 기준점으로 설정할 수 있는 제어부(300)를 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템을 제공한다.
이하에서는 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템을 구성하는 각 구성요소에 대하여 보다 구체적으로 살펴보겠다.
먼저, 홀 센서(210)는 전류의 방향에 수직으로 자장이 인가되면 출력이 변화되는 전류자기효과를 가지는 홀 소자를 이용한 센서로써, 간편하게 회전 각도 등을 측정할 수 있다는 장점이 있어 본 발명에서는 전기 모터(200)의 회전 위치를 토대로 현재 변속단을 확인하는 용도로 사용된다.
상기 홀 센서(210)는 전기 모터의 회전축(230)이 홀 소자를 지나는 순간을 카운팅하는 방식으로 회전 각도를 측정하므로 간편하다는 장점이 있으나, 다시 카운팅될 때까지 전기 모터의 회전축(230)이 상대적으로 회전한 각도만을 감지할 수 있을 뿐이어서, 전기 모터(200)의 절대적인 위치는 파악할 수는 없고, 또한 홀 소자의 시그널 출력은 지연되어 나타나는 특성이 있어 약 1 내지 2°의 위상차가 발생하게 되며, 이와 같은 위상차는 회전이 반복될수록 누적되어 전기 모터(200)의 위치 파악을 어렵게 한다는 단점이 있다.
이에 따라, 본 발명은 현재 변속단을 좀 더 명확하게 파악하기 위하여 홀 센서(210)뿐 아니라, 전기 모터(200)의 현재 위치를 감지할 수 있는 포지션 센서(220)를 더 포함할 수 있다. 상기 포지션 센서(220)는 인히비터 스위치(Inhibitor switch)인 것이 바람직하나, 전기 모터의 현재 위치를 측정할 수 있는 센서라면 센서의 종류는 무관하다. 이 때, 전기 모터의 현재 위치는 전기 모터의 절대적인 회전 위치를 의미한다.
상기와 같이 포지션 센서(220)와 홀 센서(210)가 동시에 구비하고 있는 경우에는 포지션 센서(220)가 홀 센서(210)와 달리 절대적인 회전 위치를 센싱할 수 있으므로, 포지션 센서(220)를 활용하여 전기 모터(200)의 현재 위치를 파악하는 것이 일반적이다.
하지만 포지션 센서(220)에 이상이 있는 경우(예를 들면 센서 고장)에는 포지션 센서(220)를 통해 위치를 파악하더라도 정확한 위치 정보를 얻을 수 없으므로, 홀 센서(210)가 포지션 센서(220) 대체하여 전기 모터의 현재 위치를 파악할 수 있다.
다만, 앞서 언급한 바와 같이 홀 센서(210)는 지연 특성이 있어 오차가 발생하므로, 본 발명은 변속단마다 전기 모터(200) 위치 기준점을 설정함으로써 모터 위치를 보다 정밀하게 파악하고자 한다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
다음으로, 변속 레버 센서(110)에 대하여 살펴보겠다. 변속 레버 센서(110)는 운전자가 차량 주행 모드를 변경하기 위하여 변속 레버(100)를 조작할 때, 변속 레버(100) 조작을 감지하여 운전자가 변경하길 원하는 목표 변속단에 대한 정보를 파악하는 기능을 하는 구성 요소이다.
예를 들어, 운전자가 "D" 변속단으로 주행 중에 후진을 하기 위하여, 변속 레버(100)를 "R"으로 제어하면 상기 변속 레버 센서(110)는 이를 감지하여 목표 변속단을 "R"으로 인식할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 가장 핵심적인 구성인 제어부(300)에 대하여 살펴보겠다.
본 발명의 제어부(300)는 상기 홀 센서(210)의 출력 값과 상기 변속 레버 센서(110)의 출력 값을 수신하여, 목표 변속단과 전기 모터의 현재 위치를 파악하는 데이터 수집부(310), 상기 전기 모터(200)에 전류가 흐르는지 여부를 확인하는 전기 모터 구동 확인부(320) 및 상기 데이터 수집부(310)와 상기 전기 모터 구동 확인부(320)에서 수집된 정보를 토대로 전기 모터(200)의 현재 위치를 해당 변속단의 기준점으로 설정할 지 여부를 판단하는 기준점 설정부(330)로 구성된다.
제어부(300)를 구성하는 구성에 대하여 구체적으로 살펴보면 먼저, 상기 데이터 수집부(310)는 상기 홀 센서(210)의 출력 값으로부터 현재 변속단을 파악할 수 있으며, 상기 전기 모터(200)에 포지션 센서(220)가 함께 부착된 경우에는 상기 포지션 센서(220)와 홀 센서(210)의 출력 값으로부터 현재 변속단을 파악한다. 또한, 상기 변속 레버 센서(110)의 출력 값으로부터 목표 변속단을 파악하고, 현재 변속단과 목표 변속단이 일치하는지 여부를 확인할 수 있다.
다음으로, 상기 전기 모터 구동 확인부(320)는 상기 전기 모터(200)에 전류가 흐르는지 확인하는데, 이를 통해 전기 모터(200)가 변속단 변경을 위하여 구동되는지 여부를 알 수 있어, 상기 데이터 수집부(310)에서 현재 변속단과 목표 변속단이 일치하는 것으로 판단되었더라도 전기 모터(200)에 전류가 흐른다면 홀 센서(210)의 출력 값으로부터 도출된 현재 변속단에 대한 정보가 정확하지 않다는 것을 알 수 있다.
예를 들어, 홀 센서(210)의 출력 값을 확인한 결과 현재 변속단이 “R”이고, 목표 변속단도 “R”인 경우에 전기 모터(200)가 변속기(400)를 제어할 필요가 없어 전류가 흐르지 않아야 하는데, 그럼에도 불구하고 전기 모터(200)에 전류가 계속 흐른다면 홀 센서(210)의 출력 값으로부터 도출된 현재 변속단이 “R”이라는 정보가 정확하지 않다는 것을 알 수 있다.
마지막으로, 기준점 설정부(330)는 전기 모터(200)의 현재 위치 파악를 정밀하게 파악하기 위하여, 변속단에 대응되는 전기 모터 위치 기준점을 설정하는 기능을 한다.
구체적으로, 상기 기준점 설정부(330)는 상기 데이터 수집부(310)에서 목표 변속단과 전기 모터(200)의 현재 위치가 대응되는 것으로 파악되고, 상기 전기 모터 구동 확인부(320)에서는 상기 전기 모터(200)에 전류가 흐르지 않는 것으로 판단되는 경우에는 상기 전기 모터(200)에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 측정하고, 상기 누적 시간이 제1 설정값보다 큰 경우에는 전기 모터(200)의 현재 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정한다. 만약 상기 누적 시간이 제1 설정값 이하인 경우에는 상기 누적 시간이 제1 설정값보다 커질 때까지 대기하고, 상기 누적 시간이 추가 누적되어 제1 설정값보다 커지게 되면 전기 모터의 현재 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정한다. 다만, 누적 시간이 추가 누적되는 도중에 목표 변속단이 변경되어 목표 변속단과 현재 변속단이 일치하지 않게 되면 상기 누적 시간을 0으로 초기화한다.
이 때, 제1 설정값은 기 설정해놓은 값이며, 제1 설정값을 높게 설정할수록 현재 모터의 위치가 기준점으로 설정되기 어려워지므로, 제1 설정값을 높이 설정할수록 기준점을 신뢰할 수 있다.
또한, 상기 기준점 설정부(330)는 상기 데이터 수집부(310)에서 목표 변속단과 전기 모터의 현재 위치가 대응되지 않거나, 상기 전기 모터 구동 확인부(320)에서 상기 전기 모터(200)에 전류가 흐르는 것으로 판단되면, 상기 누적 시간을 0으로 초기화한다.
아울러, 상기 기준점 설정부(330)는 상기 데이터 수집부(310)에서 목표 변속단과 전기 모터의 현재 위치가 대응되는 것으로 파악되고, 상기 전기 모터 구동 확인부(320)에서는 상기 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 것으로 판단되는 경우라도, 상기 홀 센서(210)의 출력 값이 제2 설정값 이상으로 변화하는 경우에는 상기 홀 센서(210)에 이상이 있는 것으로 판단하고, 홀 센서(210)의 출력값을 신뢰할 수 없는 것으로 보아 상기 누적 시간을 초기화한다.
이 때, 상기 제2 설정값은 제1 설정값과 마찬가지로 기 설정된 값이며, 제1 설정값과는 반대로 낮게 설정할수록 홀 센서의 이상 여부를 판단하는 기준이 높아지므로, 제2 설정값을 낮게 설정할수록 기준점을 신뢰할 수 있다.
즉, 본 발명의 기준점 설정부(330)는 현재 변속단과 목표 변속단의 일치 여부 및 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 토대로 전기 모터(200)의 현재 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정함으로써, 홀 센서(210) 사용 시 발생하는 누적 오차를 최소화할 수 있다.
다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 대하여 살펴보겠다. 도 4는 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법에 관한 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법에 관한 순서도이다.
본 발명은 또 다른 실시예로 변속 레버에서 전달된 전기적 신호를 토대로 전기 모터의 회전축에 결합된 디텐트 플레이트(Detent Plate)를 회전시키는 방식으로 변속기를 제어하는 전동기 변속기의 모터 위치를 보정하는 방법에 있어서,
변속 레버 센서로부터 운전자의 목표 변속단을 파악하는 목표 변속단 인식 단계(S210), 전기 모터에 부착된 홀 센서를 통해 현재 전기 모터의 위치를 파악하고, 전기 모터의 현재 위치를 토대로 현재 변속단을 파악하는 현재 변속단 확인 단계(S220), 전기 모터에 전류가 공급되는지 여부를 확인하고, 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 경우에는 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 측정하는 모터 전류 확인 단계(S230), 상기 모터 전류 확인 단계(S230)에서 측정된 누적 시간과 제1 설정값을 비교하는 누적 시간 판단 단계(S240) 및 목표 변속단과 현재 변속단에 관한 정보와 상기 누적 시간 판단 단계(S240)의 비교 결과를 토대로 전기 모터의 현재 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정할 지 여부를 판단하는 기준점 설정 단계(S250)를 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법을 제공한다.
본 발명의 보정 방법은 상기 목표 변속단 인식 단계(S210)에서 파악된 목표 변속단과 상기 현재 변속단 확인 단계(S220)에서 파악된 현재 변속단이 일치하지 않는 경우에는 상기 모터 전류 확인 단계(S230)에서 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 0으로 초기화한다.
이 때, 목표 변속단과 현재 변속단의 일치 여부는 전기 모터에 부착된 홀 센서의 출력 듀티 값이 목표 변속단의 기 설정된 듀티 값 범위 내에 포함되는지 확인함으로써 판단할 수 있다.
또한, 상기 현재 변속단 확인 단계(S220)은 앞서 언급한 바와 같이 전기 모터에 포지션 센서를 추가적으로 부착하여 현재 변속단을 확인할 수도 있다. 이 경우, 포지션 센서를 토대로 현재 변속단을 확인하는 것이 일반적이나, ⅰ) 포지션 센서가 고장이 난 경우거나, ⅱ) 현재 변속단에 관한 정보의 신뢰성을 보다 높이고 싶은 경우에는 홀 센서에서 출력되는 듀티 값을 참조하여 현재 변속단을 파악할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 핵심 단계인 기준점 설정 단계(S250)에 대하여 구체적으로 살펴보겠다.
상기 기준점 설정 단계(S250)는 상기 목표 변속단 인식 단계(S210)에서 파악된 목표 변속단과 상기 현재 변속단 확인 단계(S220)에서 파악된 현재 변속단이 일치하고, 상기 누적 시간 판단 단계(S240)에서 누적 시간이 제1 설정값보다 큰 것으로 판단되면, 현재의 모터 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정한다.
다만, 상기 목표 변속단 인식 단계(S210)에서 파악된 목표 변속단과 상기 현재 변속단 확인 단계(S220)에서 파악된 현재 변속단이 일치하고, 상기 모터 전류 확인 단계(S230)에서 전기 모터에 전류가 흐르지 않아 누적 시간이 누적되는 동안에도 전기 모터에 부착된 홀 센서의 출력 값이 제2 설정값 이상으로 변화하는 경우에는 홀 센서의 이상으로 판단하고, 상기 모터 전류 확인 단계(S230)에서는 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 0으로 초기화한다.
이 때, 제1 설정값 및 제2 설정값은 기 설정된 값이며, 앞선 본 발명의 보정 시스템 설명 시 이에 대한 구체적은 설명을 하였으므로 추가 설명은 생략한다.
또한, 상기 기준점 설정 단계(S250)는 목표 변속단과 현재 변속단이 일치하고, 상기 누적 시간 판단 단계(S240)에서 누적 시간이 제1 설정값 이하인 것으로 판단되면, 상기 누적 시간이 제1 설정값을 초과할 때까지 대기하고, 상기 누적 시간이 추가 누적되어 제1 설정값을 초과하면 현재의 모터 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정한다.
다만, 상기 누적 시간이 추가 누적되는 동안 목표 변속단이 변경되어 목표 변속단과 현재 변속단이 일치하지 않게 되면 상기 누적 시간을 0으로 초기화한다.
마지막으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템 및 방법에 따른 효과를 살펴보겠다.
도 6 (a)는 운전자의 변속 레버 조작으로 목표 변속단(레버단)이 변경됨에 따라 현재 변속단(레버단)이 목표 변속단을 따라가는 과정을 도시한 도면이며, 도 6 (b)는 본 발명에 의해 모터 위치를 보정한 경우와 보정하지 않은 경우를 비교한 도면이다.
도 6 (b)의 실선은 디텐트 플레이트의 한쪽 끝을 기준점으로 설정하여 변속하는 과정을 나타낸 것이고, 점선은 본 발명과 같이 변속단마다 기준 위치를 새롭게 재설정하며 변속하는 과정을 나타낸 것이다.
도 6 (b)의 실선은 변속단의 한쪽 끝단("P"단)만을 기준으로 설정하므로, "P"단을 거치지 않고 다른 변속단으로 변속되는 경우에는 홀 센서의 출력값이 갖는 지연 특성으로 인하여 위상차가 발생하게 되고, 변속을 반복할수록 상기 위상차가 누적되어 최종적으로는 목표 변속단의 출력값과 현재 변속단의 출력값 사이에 상당한 오차가 발생하게 된다.
반면, 도 6 (b)의 점선의 경우 변속단마다 기준점을 새롭게 재설정하므로, 홀 센서에 의한 누적 오차를 최소화할 수 있으므로, 전기 모터의 현재 위치(절대적인 회전 위치)를 보다 정밀하게 파악할 수 있어, 결과적으로 본 발명은 종래의 변속 레버 시스템에 비하여 정밀한 제어를 가능하게 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
또한, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 전동식 변속 레버 시스템
100 : 변속 레버
110 : 변속 레버 센서
200 : 전기 모터
210 : 홀 센서
220 : 포지션 센서
230 : 회전축
240 : 디텐트 플레이트
250 : 디텐트 스프링
300 : 제어부
310 : 데이터 수집부
320 : 전기 모터 구동 확인부
330 : 기준점 설정부
400 : 변속기

Claims (12)

  1. 변속 레버에서 전달된 전기적 신호를 토대로 전기 모터의 회전축에 결합된 디텐트 플레이트(Detent Plate)를 회전시키는 방식으로 변속기를 제어하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치를 보정하기 위한 시스템에 있어서,
    전기 모터에 부착되어, 상기 전기 모터가 회전된 각도를 감지할 수 있는 홀 센서;
    운전자의 차량 주행모드 변속 시, 변속 레버의 조작 신호를 감지하는 변속 레버 센서; 및
    상기 변속 레버 센서와 상기 홀 센서에서 발생된 신호를 수신하고, 수신된 신호를 토대로 특정 변속단에 대응되는 전기 모터의 위치를 기준점으로 설정할 수 있는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 홀 센서의 출력 값과 상기 변속 레버 센서의 출력 값을 수신하여, 목표 변속단과 전기 모터의 현재 위치를 파악하는 데이터 수집부;
    상기 전기 모터에 전류가 흐르는지 여부를 확인하는 전기 모터 구동 확인부; 및
    상기 데이터 수집부와 상기 전기 모터 구동 확인부에서 수집된 정보를 토대로 전기 모터의 현재 위치를 해당 변속단의 기준점으로 설정할 지 여부를 판단하는 기준점 설정부;를 포함하고,
    상기 기준점 설정부는,
    상기 데이터 수집부에서 목표 변속단과 전기 모터의 현재 위치가 대응되는 것으로 파악되고, 상기 전기 모터 구동 확인부에서는 상기 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 것으로 판단되면 상기 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 측정하고, 상기 누적 시간이 제1 설정값보다 큰 경우에는 전기 모터의 현재 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전기 모터의 현재 위치를 감지할 수 있는 포지션 센서를 더 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기준점 설정부는 상기 데이터 수집부에서 목표 변속단과 전기 모터의 현재 위치가 대응되지 않거나, 상기 전기 모터 구동 확인부에서 상기 전기 모터에 전류가 흐르는 것으로 판단되면, 상기 누적 시간을 초기화하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기준점 설정부는 상기 데이터 수집부에서 목표 변속단과 전기 모터의 현재 위치가 대응되는 것으로 파악되고, 상기 전기 모터 구동 확인부에서는 상기 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 것으로 판단되더라도,
    상기 홀 센서의 출력 값이 제2 설정값 이상으로 변화하는 경우에는 상기 누적 시간을 초기화하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 시스템.
  7. 변속 레버에서 전달된 전기적 신호를 토대로 전기 모터의 회전축에 결합된 디텐트 플레이트(Detent Plate)를 회전시키는 방식으로 변속기를 제어하는 전동기 변속기의 모터 위치를 보정하는 방법에 있어서,
    (a) 변속 레버 센서로부터 운전자의 목표 변속단을 파악하는 목표 변속단 인식 단계;
    (b) 전기 모터에 부착된 홀 센서를 통해 현재 전기 모터의 위치를 파악하고, 전기 모터의 현재 위치를 토대로 현재 변속단을 파악하는 현재 변속단 확인 단계;
    (c) 전기 모터에 전류가 공급되는지 여부를 확인하고, 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 경우에는 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 측정하는 모터 전류 확인 단계;
    (d) 상기 모터 전류 확인 단계에서 측정된 누적 시간과 제1 설정값을 비교하는 누적 시간 판단 단계; 및
    (e) 목표 변속단과 현재 변속단에 관한 정보와 상기 누적 시간 판단 단계의 비교 결과를 토대로 전기 모터의 현재 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정할 지 여부를 판단하는 기준점 설정 단계;를 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 (a) 목표 변속단 인식 단계에서 파악된 목표 변속단과 상기 (b) 현재 변속단 확인 단계에서 파악된 현재 변속단이 일치하지 않는 경우에는 전기 모터에 전류가 흐르지 않는 누적 시간을 초기화하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 목표 변속단과 현재 변속단의 일치 여부는 전기 모터에 부착된 홀 센서의 출력 듀티 값이 목표 변속단의 기 설정된 듀티 값 범위 내에 포함되는지 여부를 확인함으로써 판단할 수 있는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 (e) 기준점 설정 단계는 목표 변속단과 현재 변속단이 일치하고, 상기 (d) 누적 시간 판단 단계에서 누적 시간이 제1 설정값보다 큰 것으로 판단되면, 현재의 모터 위치를 목표 변속단의 기준점으로 설정하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 (e) 기준점 설정 단계는 목표 변속단과 현재 변속단이 일치하고, 상기 (c) 모터 전류 확인 단계에서 전기 모터에 전류가 흐르지 않아 누적 시간이 누적되는 동안에도,
    전기 모터에 부착된 홀 센서의 출력 값이 제2 설정값 이상으로 변화하는 경우에는 상기 누적 시간을 초기화하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 (e) 기준점 설정 단계는 목표 변속단과 현재 변속단이 일치하고, 상기 (d) 누적 시간 판단 단계에서 누적 시간이 제1 설정값 이하인 것으로 판단되면, 상기 누적 시간이 제1 설정값을 초과할 때까지 대기하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 모터 위치 보정 방법.
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