KR102075019B1 - 자동변속기 솔레노이드 피드백 전류 다중 경로 측정에 의한 이상제어 모니터링 방법 - Google Patents

자동변속기 솔레노이드 피드백 전류 다중 경로 측정에 의한 이상제어 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

자동변속기 솔레노이드 피드백 전류 다중 경로 측정에 의한 이상제어 모니터링 방법이 제시된다. 본 발명의 실시예에 따른 이상제어 모니터링 방법은, 션트저항(Shunt 저항)을 내장하는 전류 제어 구동드라이버(ASIC), 및 솔레노이드에 인가되는 전류값을 측정하는 회로를 포함하고, 솔레노이드를 제어하는 변속제어장치(TCU, Transmission Control Unit)에 관한 이상제어 모니터링 방법으로서, a) 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값을 비교하는 전류 피드백 비교단계; 및 b) 전류 피드백 비교단계에서 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값의 오차가 기 설정된 범위를 초과할 경우, 해당 솔레노이드에 대한 제어를 중지하는 제어중지단계;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 비교적 작은 저항성분을 동반한 전기적 결함 발생 상황에 따른 이상제어 상황을 정확하게 모니터링 할 수 있고, 소프트웨어 이상 동작에 의한 의도하지 않은 제어 상황 또는 하드웨어(ASIC)의 의도하지 않은 제어 상황과 같은 현상도 감지할 수 있으며, 결과적으로 솔레노이드 밸브의 이상 동작을 방지하여, 자동변속기의 구성품 손상 또는 파손을 방지할 수 있는 이상제어 모니터링 방법을 제공할 수 있다.

Description

자동변속기 솔레노이드 피드백 전류 다중 경로 측정에 의한 이상제어 모니터링 방법{Controlling Failure Monitoring Method With Multiple Path Measuring For Auto Transmission}
본 발명은 자동변속기 솔레노이드 피드백 전류 다중 경로 측정에 의한 이상제어 모니터링 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비교적 작은 저항성분을 동반한 전기적 결함 발생 상황에 따른 이상제어 상황을 정확하게 모니터링 할 수 있는 방법에 관한 것이다.
자동변속기는 차량의 차속과 토크를 운전자의 요구에 부합하도록 엔진으로부터 만들어지는 구동력을 각각의 운전조건별로 선정된 기어비를 통해 자동으로 최적화하여 차량운행에 적합하도록 변환하여 출력하는 기계장치이다.
클러치, 브레이크 등의 마찰요소는 유압회로에 의해 제어되며, 유압을 형성하는 솔레노이드는 변속제어장치(Transmission Control Unit 이하 TCU)가 제어를 담당한다.
TCU는 솔레노이드 밸브 제어에 이상이 감지되는 경우 클러치, 브레이크와 같은 요소의 의도치않은 제어에 의하여 자동변속기 기구물의 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있어야 하고, 고장 감지 후 솔레노이드의 전원 공급을 차단하여 자동변속기가 기구적으로 1:1 비율의 기어비로 제어하여 정비소까지 운행이 가능하도록 림프홈 제어될 수 있어야 한다.
TCU에서 감지할 수 있는 전기적 고장(Short circuit to Battery, Short circuit to Ground, Open Load)을 감지하는 일반적인 방법은 전류나 전압을 감지하여, 측정 값이 일반적인 경우보다 과다하거나 과소한 경우 고장을 감지하는 것이다. (Over current / Under current(zero current) / Over voltage / Under voltage(0 volt))
그 외 Plausibility를 확인하는 방법으로 입력축/출력축의 속도비와 변속기에 체결된 기어비를 비교하여 간접적으로 고장을 감지할 수 있다.
종래 기술에 따른 자동변속기의 경우, 솔레노이드 밸브의 고장은 완전한 전기적 결함 (SB, SG, OP)이나 감지 할 수 있다.
그러나, 작은 저항성분이 동반한 Short circuit to Ground 발생 상황(이하 Soft SCG), Software 이상 동작에 의한 의도하지 않은 제어 상황 또는 Hardware(ASIC)의 의도하지 않은 제어 상황과 같은 현상의 감지는 기존의 방식으로 감지가 불가하다. 이러한 경우 또한 솔레노이드 밸브의 이상동작을 초래하며 자동변속기의 구성품 손상 또는 파손에 의해 운전자를 위험 상황에 빠지게 할 수 있다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
한국공개특허 제10-2018-0066751호 (2018년 06월 19일 공개)
본 발명의 목적은, 비교적 작은 저항성분을 동반한 전기적 결함 발생 상황에 따른 이상제어 상황을 정확하게 모니터링 할 수 있고, 소프트웨어 이상 동작에 의한 의도하지 않은 제어 상황 또는 하드웨어(ASIC)의 의도하지 않은 제어 상황과 같은 현상도 감지할 수 있으며, 결과적으로 솔레노이드 밸브의 이상 동작을 방지할 수 있는 이상제어 모니터링 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 이상제어 모니터링 방법은, 션트저항(Shunt 저항)을 내장하는 전류 제어 구동드라이버(ASIC), 및 솔레노이드에 인가되는 전류값을 측정하는 회로를 포함하고, 솔레노이드를 제어하는 변속제어장치(TCU, Transmission Control Unit)에 관한 이상제어 모니터링 방법으로서, a) 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값을 비교하는 전류 피드백 비교단계; 및 b) 전류 피드백 비교단계에서 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값의 오차가 기 설정된 범위를 초과할 경우, 해당 솔레노이드에 대한 제어를 중지하는 제어중지단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 솔레노이드에 인가되는 전류값을 측정하는 회로는, 전류 제어 구동드라이버에 내장된 션트저항과는 별도의 회로로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 변속제어장치(TCU)는, 솔레노이드의 제어를 위해 목표 전류값을 지령하고, 명령을 받은 전류 제어 구동드라이버(ASIC)에 의해 해당 솔레노이드가 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전류 피드백 비교단계에서, 상기 변속제어장치(TCU)는 자체 저장된 소프트웨어에서 연산된 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값을 비교할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어중지단계에서, 기 설정된 범위는 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값의 오차가 30%를 초과하는 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전류 피드백 비교단계는, 상기 전류 제어 구동드라이버(ASIC)에 내장된 션트저항을 이용하여 솔레노이드에 인가되어 제어되는 제1 전류 피드백 연산값을 측정한 후, 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값을 비교하는 제1비교단계; 및 솔레노이드에 인가되는 전류값을 측정하는 회로를 이용하여 솔레노이드에 인가되어 제어되는 제2 전류 피드백 연산값을 측정한 후, 지령 전류값 대비 제어되는 제2 전류 피드백 연산값을 비교하는 제2비교단계;를 포함하는 구성일 수 있다.
이 경우, 상기 전류 피드백 비교단계는, 상기 제1 전류 피드백 연산값과 제2 전류 피드백 연산값을 비교하는 제3비교단계;를 더 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 솔레노이드에 인가되는 전류값을 측정하는 회로는, 전류 제어 구동드라이버(ASIC)에 내장된 션트저항과 별도의 회로로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 전류 피드백 연산값은, 일정 주기(Period time) 동안 제어되는 시간(On Duty Time)을 측정하여 옴의 법칙을 이용하여 연산될 수 있다.
이 경우, 상기 제2 전류 피드백 연산값은, 해당 솔레노이드 제어 경로에 존재하는 모든 저항 수치의 총합을 계산하고, 온도에 따른 솔레노이드의 저항값을 계산한 후, 획득한 총 저항값을 반영하여 연산될 수 있다.
또한, 상기 제2 전류 피드백 연산값은, 해당 솔레노이드에 인가되는 전압값과 제어되는 시간(On Duty Time)의 곱을 총 저항값과 일정 주기(Period time)의 곱으로 나누어 계산될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 이상제어 모니터링 방법에 따르면, 특정 구성의 전류 피드백 비교단계 및 제어중지단계를 포함함으로써, 비교적 작은 저항성분을 동반한 전기적 결함 발생 상황에 따른 이상제어 상황을 정확하게 모니터링 할 수 있고, 소프트웨어 이상 동작에 의한 의도하지 않은 제어 상황 또는 하드웨어(ASIC)의 의도하지 않은 제어 상황과 같은 현상도 감지할 수 있으며, 결과적으로 솔레노이드 밸브의 이상 동작을 방지하여, 자동변속기의 구성품 손상 또는 파손을 방지할 수 있는 이상제어 모니터링 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속제어장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 솔레노이드 제어 경로에 존재하는 모든 저항을 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이상제어 모니터링 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상제어 모니터링 방법을 나타내는 순서도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 변속제어장치를 나타내는 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 솔레노이드 제어 경로에 존재하는 모든 저항을 나타내는 모식도가 도시되어 있다. 또한, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상제어 모니터링 방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상제어 모니터링 방법을 나타내는 순서도가 도시되어 있다.
우선 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 이상제어 모니터링 방법에 활용되는 변속제어장치(TCU, Transmission Control Unit, 10)는, 션트저항(Shunt 저항, 15)을 내장하는 전류 제어 구동드라이버(ASIC, 14)를 포함하는 구성이다. 이때, 솔레노이드(13)에 인가되는 전류값을 측정하는 회로(16)를 포함하고 있으며, 솔레노이드(13)에 인가되는 전류값을 측정하는 회로(16)는, 전류 제어 구동드라이버(14)에 내장된 션트저항(15)과는 별도의 회로로 구성될 수 있다. 즉, 별도의 회로를 구성하여 전압레벨 측정을 통한 듀티사이클을 이용하여 변속제어장치(TCU)에 저장된 소프트웨어에서 측정이 가능하다.
본 실시예에 따른 변속제어장치(TCU, 10)는 솔레노이드(VFS, 13) 제어를 위하여 전류 제어 구동드라이버(ASIC, 14)와 통신으로 제어를 수행한다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 전류는 로우 사이드(Low-side) 제어 컨셉을 기준으로 전류가 흐르게 되며, 전류량에 따라 솔레노이드(13)의 개폐 정도가 결정된다.
본 실시예에 따른 변속제어장치(TCU)는, 솔레노이드(13)의 제어를 위해 목표 전류값을 지령하고, 명령을 받은 전류 제어 구동드라이버(ASIC, 14)에 의해 해당 솔레노이드(13)가 제어될 수 있다.
이하에서는, 상기 설명한 본 실시예에 변속제어장치(TCU, Transmission Control Unit, 10)를 활용하여 수행하는 이상제어 모니터링 방법(S100)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 이상제어 모니터링 방법(S100)은, 특정 구성의 전류 피드백 비교단계(S110) 및 제어중지단계(S120)를 포함하는 구성이다.
구체적으로, 전류 피드백 비교단계(S110)는, 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값을 비교하는 단계이다. 이때, 변속제어장치(TCU, 10)는 자체 저장된 소프트웨어에서 연산된 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값을 비교할 수 있다.
경우에 따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전류 피드백 비교단계(S110)는, 특정 구성의 제1비교단계(S111) 및 제2비교단계(S112)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 제1비교단계(S111)는, 전류 제어 구동드라이버(ASIC, 14)에 내장된 션트저항(15)을 이용하여 솔레노이드(13)에 인가되어 제어되는 제1 전류 피드백 연산값을 측정한 후, 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값을 비교하는 단계이다.
이때, 션트저항(15)에 흐르는 전류의 양이 전압으로 측정이 가능하며, 전압의 값을 변속제어장치(TCU, 10)에 내장된 중앙처리장치(CPU, 11)에서 연산을 수행하거나, 전류 제어 구동드라이버(ASIC, 14)에서 연산을 수행하여 중앙처리장치(CPU, 11)에 전달할 수 있다.
또한, 제2비교단계(S112)는, 솔레노이드(13)에 인가되는 전류값을 측정하는 회로를 이용하여 솔레노이드(13)에 인가되어 제어되는 제2 전류 피드백 연산값을 측정한 후, 지령 전류값 대비 제어되는 제2 전류 피드백 연산값을 비교하는 단계이다.
이때, 제2 전류 피드백 연산값은, 일정 주기(Period time) 동안 제어되는 시간(On Duty Time)을 측정하여 옴의 법칙을 이용하여 연산됨이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 전류 피드백 연산값은, 해당 솔레노이드(13) 제어 경로에 존재하는 모든 저항 수치의 총합을 계산하고, 온도에 따른 솔레노이드의 저항값을 계산한 후, 획득한 총 저항값을 반영하여 연산될 수 있다.
하기 식 (1)에 기재된 바와 같이, 제2 전류 피드백 연산값은, 해당 솔레노이드(13)에 인가되는 전압값과 제어되는 시간(On Duty Time)의 곱을 총 저항값과 일정 주기(Period time)의 곱으로 나누어 계산됨이 바람직하다.
식 (1) 제2 전류 피드백 연산값 = {(배터리 전압값) * (On-duty time)}/{(제어경로의 저항값) * (Period time)}
이때, 제어경로의 저항값은, 온도에 따라 가변하게 된다. 따라서, 솔레노이드는 전류제어 및 유온의 영향을 받아 온도가 가변되어 정확한 저항값 측정이 불가하므로, 본 실시예에 따른 변속제어장치(TCU)에 내장된 CPU에서 온도에 따른 저항값 연산을 수행한다.
구체적으로, 정확한 저항 연산을 위해 아래 추가적인 저항 연산 방법이 필요하다.
첫 번째 단계로서, 제어 경로(Path)에서 존재하는 모든 저항 수치의 총합을 구한다.
더욱 구체적으로, 상기 언급한 모든 저장 수치이 총합은, (접촉 저항(Rcontact) + 선저항(Rwire) + 션트 저항(Rshunt, Ron)+솔레노이드 저항(Ractr))의 합으로 구할 수 있다.
두 번째 단계로서, 온도에 따른 솔레노이드 저항값을 연산한다.
이때, 온도에 따른 솔레노이드 저항값은, 구리 계수를 적용한 온도에 따른 저항 수식을 이용하여 구할 수 있으며, 다음 식 (2)를 활용할 수 있다.
식 (2) Ractr(솔레노이드 저항) = typical resistance x (1+ "구리의 Coeefficient" x ("솔레노이드 온도" - 25℃)
Typical resistance = 상온 25℃에서 솔레노이드 온도, (ex 5.4Ω)
구리의 Coeefficient = 구리의 온도 계수 (=0.0039)
솔레노이드 온도 = 자동변속기 오일의 유온
한편, 본 실시예에 따른 이상제어 모니터링 방법(S100)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 전류 피드백 연산값과 제2 전류 피드백 연산값을 비교하는 제3비교단계(S113)를 더 포함하는 구성일 수 있다.
마지막 단계인 제어중지단계(S120)는, 전류 피드백 비교단계(S110)에서 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값의 오차가 기 설정된 범위를 초과할 경우, 해당 솔레노이드에 대한 제어를 중지하는 단계이다.
이때, 기 설정된 범위는 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값의 오차가 30%를 초과하는 범위일 수 있으며, 설계자의 의도에 따라 적절히 변경될 수 있음은 물론이다.
또한, 해당 솔레노이드에 대한 전원을 차단할 필요가 있을 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 해당 솔레노이드에 대한 전원을 차단하여 솔레노이드를 오프(OFF)시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 이상제어 모니터링 방법에 따르면, 특정 구성의 전류 피드백 비교단계 및 제어중지단계를 포함함으로써, 비교적 작은 저항성분을 동반한 전기적 결함 발생 상황에 따른 이상제어 상황을 정확하게 모니터링 할 수 있고, 소프트웨어 이상 동작에 의한 의도하지 않은 제어 상황 또는 하드웨어(ASIC)의 의도하지 않은 제어 상황과 같은 현상도 감지할 수 있으며, 결과적으로 솔레노이드 밸브의 이상 동작을 방지하여, 자동변속기의 구성품 손상 또는 파손을 방지할 수 있는 이상제어 모니터링 방법을 제공할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 변속제어장치(TCU, Transmission Control Unit)
11: 중앙처리장치(CPU)
12: 전원공급장치(Power supply)
13: 솔레노이드
14: 전류 제어 구동드라이버(ASIC)
15: 션트저항(Shunt 저항)
16: 솔레노이드에 인가되는 전류값을 측정하는 회로
S100: 이상제어 모니터링 방법
S110: 전류 피드백 비교단계
S111: 제1비교단계
S112: 제2비교단계
S113: 제3비교단계
S120: 제어중지단계

Claims (11)

  1. 션트저항(Shunt 저항, 15)을 내장하는 전류 제어 구동드라이버(ASIC, 14), 및 솔레노이드(13)에 인가되는 전류값을 측정하는 회로(16)를 포함하고, 솔레노이드(13)를 제어하는 변속제어장치(TCU, Transmission Control Unit, 10)에 관한 이상제어 모니터링 방법(S100)으로서,
    a) 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값을 비교하는 전류 피드백 비교단계(S110); 및
    b) 전류 피드백 비교단계(S110)에서 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값의 오차가 기 설정된 범위를 초과할 경우, 해당 솔레노이드에 대한 제어를 중지하는 제어중지단계(S120);를 포함하고,
    상기 전류 피드백 비교단계(S110)는,
    상기 전류 제어 구동드라이버(ASIC, 14)에 내장된 션트저항(15)을 이용하여 솔레노이드(13)에 인가되어 제어되는 제1 전류 피드백 연산값을 측정한 후, 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값을 비교하는 제1비교단계(S111);
    솔레노이드(13)에 인가되는 전류값을 측정하는 회로를 이용하여 솔레노이드(13)에 인가되어 제어되는 제2 전류 피드백 연산값을 측정한 후, 지령 전류값 대비 제어되는 제2 전류 피드백 연산값을 비교하는 제2비교단계(S112); 및
    상기 제1 전류 피드백 연산값과 제2 전류 피드백 연산값을 비교하는 제3비교단계(S113);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이상제어 모니터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔레노이드(13)에 인가되는 전류값을 측정하는 회로(16)는, 전류 제어 구동드라이버(14)에 내장된 션트저항(15)과는 별도의 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 이상제어 모니터링 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 변속제어장치(TCU)는, 솔레노이드(13)의 제어를 위해 목표 전류값을 지령하고, 명령을 받은 전류 제어 구동드라이버(ASIC, 14)에 의해 해당 솔레노이드(13)가 제어되는 것을 특징으로 하는 이상제어 모니터링 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전류 피드백 비교단계(S110)에서,
    상기 변속제어장치(TCU, 10)는 자체 저장된 소프트웨어에서 연산된 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값을 비교하는 것을 특징으로 하는 이상제어 모니터링 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어중지단계(S120)에서, 기 설정된 범위는 지령 전류값 대비 제어되는 전류 피드백 연산값의 오차가 30%를 초과하는 범위인 것을 특징으로 하는 이상제어 모니터링 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 솔레노이드(13)에 인가되는 전류값을 측정하는 회로(16)는, 전류 제어 구동드라이버(ASIC, 14)에 내장된 션트저항(15)과 별도의 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 이상제어 모니터링 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 전류 피드백 연산값은, 일정 주기(Period time) 동안 제어되는 시간(On Duty Time)을 측정하여 옴의 법칙을 이용하여 연산되는 것을 특징으로 하는 이상제어 모니터링 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 전류 피드백 연산값은,
    해당 솔레노이드(13) 제어 경로에 존재하는 모든 저항 수치의 총합을 계산하고, 온도에 따른 솔레노이드의 저항값을 계산한 후, 획득한 총 저항값을 반영하여 연산되는 것을 특징으로 하는 이상제어 모니터링 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 전류 피드백 연산값은,
    해당 솔레노이드(13)에 인가되는 전압값과 제어되는 시간(On Duty Time)의 곱을 총 저항값과 일정 주기(Period time)의 곱으로 나누어 계산되는 것을 특징으로 하는 이상제어 모니터링 방법.
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