KR102238146B1 - 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치는, 변속 레버의 조작에 따른 목표 변속단 정보를 검출하는 변속단 센서, 모터의 위치 정보를 검출하는 포지션 센서, 제어부를 포함한다. 제어부는, 변속단 센서 및 포지션 센서로부터 검출된 정보들을 수신하고, 목표 변속단이 P단인 경우 모터의 위치 정보를 이용하여 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단하고, P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되면 모터의 회전을 제한한다.

Description

전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치 및 그 제어 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING ELECTRIC SHIFT-BY-WIRE SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 P단 체결 이후에 운전자의 의도와 다르게 P단이 해제되는 것을 방지할 수 있는 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
와이어 등 기계적인 링크 구조를 이용하는 기계식 변속 레버 시스템과 달리, 전동식 변속 레버 시스템은 전기적인 신호를 이용하여 변속을 수행한다. 구체적으로, 전동식 변속 레버 시스템은 변속 레버 조작 정보를 전기신호로 전달하여 전기 모터를 회전시킴으로써 변속단을 전환하는 시스템으로, 변속 충격과 진동이 작아 이를 채택하는 차량이 점차 증가하고 있는 실정이다.
한편, 전동식 변속 레버 시스템은 모터와 연결된 디텐트 플레이트와 디텐트 스프링을 이용하여 변속을 수행한다. 구체적으로, 모터를 회전시키면 이에 연결된 디텐트 플레이트도 함께 회전하고, 디텐트 스프링이 디텐트 플레이트에 형성된 하나의 골에서 다른 골로 이동하면서 변속이 이루어진다. 특히, 목표 변속단이 P단(주차단)인 경우에는, 디텐트 플레이트에 연결된 파킹로드가 파킹 스프라그를 파킹 기어에 체결시킴으로써 바퀴의 회전을 제한할 수 있다.
그런데, 디텐트 플레이트가 어긋난 상태로 조립되거나 또는 조립 이후 발생한 충격으로 인해 어긋나게 되는 등 구조적인 결함이 발생한 경우에는, 디텐드 스프링이 디텐트 플레이트의 골 부분에 정확하게 안착되지 못할 수 있다. 이 경우, 티텐트 스프링이 골 부분을 찾아가려는 탄성력에 의해 디텐트 플레이트가 회전할 수 있다.
또한, 목표 변속단이 P단인 경우에는 파킹 스프라그가 파킹 기어에 정확하게 체결되지 못하고 파킹 기어의 치(tooth) 부분에 맞닿는 버팅(butting) 현상이 발생할 수도 있다. 이 경우에도 파킹로드에서 디텐트 플레이트 방향으로 힘이 작용하여 디텐트 플레이트를 회전시킬 수 있다.
상기와 같은 디텐트 플레이트의 회전은 운전자의 의도와 다르게 변속단을 변경시키는 문제를 유발할 수 있다. 특히, 목표 변속단이 P단인 경우에는 P단이 해제되면서 차량 구름이 발생하고, 이로 인해 안전사고가 발생할 염려가 있다.
본 발명의 과제는 전동식 변속 레버 시스템에서 운전자의 의도와 다르게 P단이 해제되는 것을 방지할 수 있는 제어 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 예시적인 실시예들에 따른 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치는, 변속 레버의 조작에 따른 목표 변속단 정보를 검출하는 변속단 센서, 상기 모터의 위치 정보를 검출하는 포지션 센서, 및 상기 모터의 회전을 제한하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는, 상기 변속단 센서 및 상기 포지션 센서로부터 상기 검출된 정보들을 수신하고, 상기 목표 변속단이 P단인 경우 상기 모터의 위치 정보를 이용하여 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단하고, P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되면 상기 모터의 회전을 제한한다.
일 실시예에 있어서, 상기 모터는 SR 모터(Switched Reluctance Motor)일 수 있고, 상기 제어부는 상기 모터에 2상 통전(2-phase energization)을 실시하여 상기 모터의 회전을 제한할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 변속단 센서 및 상기 포지션 센서로부터 상기 검출된 정보들을 수신하는 데이터 수신부, 상기 목표 변속단이 P단인 경우 상기 모터의 위치 정보를 이용하여 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단하는 판단부, 및 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되면 상기 모터의 회전을 제한하는 제한부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 판단부는, P단 변속이 완료된 시점에서 상기 모터의 위치를 기준위치로 저장하고, 상기 기준위치에 대한 상기 모터의 위치 변화량이 기 설정된 설정값 이상인 경우 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제한부는, 기 판단부가 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단한 시점이, P단 변속이 완료된 시점부터 기 설정된 시간 이내이면 상기 모터의 회전을 제한할 수 있고, 상기 기 설정된 시간 이후이면 고장 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 포지션 센서는 상기 모터의 절대적인 회전 위치를 측정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 포지션 센서는 상기 모터의 상대적인 회전량을 측정할 수 있다.
상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 예시적인 실시예들에 따른 전동식 변속 레버 시스템의 제어 방법은, 변속단 상태를 모니터링 하는 단계, 목표 변속단이 P단인 경우 P단 변속이 완료된 시점의 모터 위치를 기준위치로 저장하는 단계, 상기 기준위치에 대한 상기 모터의 위치 변화량을 모니터링 하는 단계, 및 상기 모터의 위치 변화량이 기 설정된 설정값 이상인 경우 상기 모터의 회전을 제한하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 모터는 SR 모터(Switched Reluctance Motor)일 수 있고, 상기 모터의 회전을 제한하는 단계는 상기 모터에 2상 통전(2-phase energization)을 실시하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 모터의 회전을 제한하는 단계는, 상기 모터의 위치 변화량이 2% 이상이면 상기 모터의 회전을 제한할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 모터의 회전을 제한하는 단계는, P단 변속이 완료된 시점부터 기 설정된 시간 이내에 상기 모터의 위치 변화량이 기 설정된 설정값 이상이 되면 상기 모터의 회전을 제한할 수 있고, 상기 기 설정된 시간 이후에 상기 모터의 위치 변화량이 기 설정된 설정값 이상이 되면 고장 신호를 출력할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치 및 그 제어 방법은, 운전자의 의도와 다르게 P단이 해제되는 것을 방지할 수 있다. 특히, P단이 해제되는 것을 사전에 방지할 수 있기 때문에 차량 구름으로 인한 안전 사고를 원천적으로 방지할 수 있다. 또한, P단이 체결된 이후 일정 시간 동안만 제어 로직을 구동하기 때문에 배터리 방전 문제를 해결할 수 있으며, 다른 원인에 의한 변속단 고장을 구분할 수 있다.
도 1은 전동식 변속 레버 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 디텐트 플레이트, 디텐트 스프링, 및 파킹로드를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에서 P단이 선택된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 P단 체결 이후 변속단 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 제어 장치를 이용하여 전동식 변속 레버 시스템을 제어하는 방법의 단계들을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 도 5의 제어 장치를 이용한 경우 P단 체결 이후의 변속단 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참조로 전동식 변속 레버 시스템에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 전동식 변속 레버 시스템을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 디텐트 플레이트, 디텐트 스프링, 및 파킹로드를 나타내는 도면이다. 도 3은 도 1에서 P단이 선택된 상태를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 전동식 변속 레버 시스템(1)은 변속단을 제어하는 모터(10), 모터(10)의 구동에 따라 변속단을 전환하는 디텐트 플레이트(20)와 디텐트 스프링(30), 및 P단 변속 시 바퀴의 구름을 제한하는 파킹로드(40)를 포함한다.
운전자가 변속 레버(70, 도 5)를 특정 위치로 조작하면, 조작된 위치에 대응하는 전기 신호가 모터(10)로 송신될 수 있다. 모터(10)는 수신한 전기 신호에 따라 정방향 또는 역방향으로 회전할 수 있다.
디텐트 플레이트(20)는 회전축(11)을 통해 모터(10)에 연결될 수 있다. 따라서, 모터(10)의 회전은 디텐트 플레이트(20)로 전달될 수 있고, 모터(10)가 회전하면 디텐트 플레이트(20)도 함께 회전할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 디텐트 플레이트(20)는 골(21)과 산(22)을 가질 수 있다. 상기 골(21)은 디텐트 스프링(30)의 롤러(31)가 안착되는 위치이며, 각각의 골(21) 마다 특정한 변속단이 대응될 수 있다. 따라서, 롤러(31)가 하나의 골에서 다른 골로 이동하면 변속단이 전환될 수 있다.
예를 들어, 디텐트 플레이트(20)는 4개의 골(21)을 가질 수 있다. 제1 골(23)은 P단, 제2 골(25)은 R단, 제3 골(27)은 N단, 그리고 제4 골(29)은 D단일 수 있다. 운전자가 변속 레버(70)를 R단에서 D단으로 조작하면, 모터(10)와 디텐트 플레이트(20)가 회전하고, 롤러(31)는 제2 골(25)에서 제4 골(29)로 이동할 수 있다.
한편, 도 2에는 4개의 골(21)을 가진 디텐트 플레이트(20)가 도시되어 있으나, 이로 인하여 본 발명이 4단 디텐트 플레이트(20)에만 적용되는 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 디텐트 플레이트가 P단과 Not P단, 2개의 골만을 가지는 경우에도 본 발명은 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 본 발명은 P단을 가지는 전동식 변속 레버 시스템이라면 모두 적용될 수 있는 것이다.
디텐트 스프링(30)은 탄성력을 가진 판 형상의 탄성 부재로서, 일단에는 롤러(31)가 구비되고, 타단은 고정될 수 있다. 상기 롤러(31)는 디텐트 플레이트(20)의 골(21)과 산(22)을 따라 이동할 수 있다.
한편, 디텐트 스프링(30)은 탄성 부재이므로 탄성 복원력을 가지는데, 상기 탄성 복원력은 롤러(31)가 골(21) 위치에 정확하게 안착된 상태에서 최저값을 가지며, 롤러(31)가 산(22)에 위치할 때 최대값을 가질 수 있다. 따라서, 롤러(31)가 골(21)에 정확하게 안착되지 않으면, 롤러(31)를 골(21) 방향으로 이동시키려는 탄성 복원력이 작용하게 되고, 이 힘이 디텐트 플레이트(20)를 회전시킬 수 있다.
파킹 로드(40)의 일단은 디텐트 플레이트(20)에 연결되며, 타단에는 파킹 스프링(41)과 캠(43)이 구비될 수 있다.
파킹 스프링(41)은 탄성력을 가진 탄성 부재일 수 있다. 파킹 스프링(41)은 Not P단에서 P단으로 변속될 때, 즉, 도 2를 기준으로 디텐트 플레이트(20)가 시계 방향으로 회전함에 따라 강하게 압축될 수 있다. 압축된 파킹 스프링(41)은 캠(43)을 이동시켜 파킹 스프라그(50)가 파킹 기어(60)에 체결되도록 할 수 있다. 이때, 파킹 스프라그(50) 및 파킹 기어(60)는 P단에서 바퀴의 구름을 방지하기 위한 구성일 수 있다. 즉, 목표 변속단이 P단인 경우, 파킹 로드(40)는 파킹 스프라그(50)가 파킹 기어(60)에 체결되도록 함으로써 파킹 기어(60)의 회전을 제한할 수 있고, 파킹 기어(60)와 출력축(61)을 통해 연결된 바퀴의 회전을 제한할 수 있다.
구체적으로, 파킹 스프라그(50)는 일단의 회전축(51)을 중심으로 타단의 자유단(53)이 회전 가능한 구조를 가지며, 파킹 기어(60)와 결합되는 걸림부(55)를 가질 수 있다. 파킹 기어(60)는 바퀴(도시되지 않음)와 출력축(61)을 통해 연결되며, 복수 개의 치(tooth, 63)와 요입부(65)를 가질 수 있다. 파킹 스프라그(50)의 걸림부(55)가 파킹 기어(60)의 요입부(65)에 결합되면 파킹 기어(60)의 회전은 제한되고, 바퀴의 회전도 제한될 수 있다. 이와 다르게, 파킹 스프라그(50)의 걸림부(55)가 파킹 기어(60)의 요입부(65)에 결합되지 않으면, 출력축(61) 및 바퀴는 회전이 가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 목표 변속단이 P단인 경우에는, 디텐트 플레이트(20)의 회전에 따라 파킹로드(40)는 파킹 스프라그(50)를 향해 전진하고, 파킹로드(40)의 캠(43)이 파킹 스프라그(50)의 자유단(53)을 가압하게 된다. 이에 따라, 파킹 스프라그(50)의 걸림부(55)가 파킹 기어(60)의 요입부(65)에 체결되고, 파킹 기어(60)의 회전이 제한될 수 있다.
그런데, 디텐트 플레이트(20)가 어긋난 상태로 조립되거나 또는 조립 이후 발생한 충격으로 인해 어긋나게 되는 등 구조적인 결함이 발생한 경우에는, 파킹 스프라그(50)의 걸림부(55)가 파킹 기어(60)의 요입부(65) 대신 치(63)와 맞닿는 버팅(butting) 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 해소되지 못한 파킹 스프링(41)의 탄성력이 디텐트 플레이트(20)에 작용할 수 있다. 또한, 이 경우에는 디텐트 스프링(30)의 롤러(31)가 디텐트 플레이트(20)의 골(21)에 정확하게 안착되지 못하였을 가능성도 크다. 따라서, 롤러(31)가 골(21) 위치로 이동하려는 힘이 디텐트 플레이트(20)에 작용할 수 있다. 상기와 같은 2가지 힘에 의하여 디텐트 플레이트(20)가 회전하게 되고, 경우에 따라서는 P단이 해제될 수도 있는 것이다. 이와 같은 상황을 해결하기 위한 종래의 제어 방법이 도 4에 도시되어 있다.
도 4는 P단 체결 이후 변속단 변화를 설명하기 위한 그래프이다. 구체적으로 도 4(a)는 시간에 따른 변속단의 위치 변화를 나타내는 그래프이고, 도 4(b)는 시간에 따라 모터(10)에 인가되는 전류의 크기 변화를 나타내는 그래프이고, 도 4(c)는 시간에 따른 모터의 위치 변화를 나타내는 그래프이다.
먼저, 제1 시점(t1)에 운전자가 운전자가 변속 레버(70)를 조작하여 P단을 목표 변속단으로 설정한다. 이 경우, 모터(10)에는 전류가 인가되고 모터(10)와 디텐트 플레이트(20)를 회전시킨다. 이에 따라, 디텐트 스프링(30)의 롤러(31)는 디텐트 플레이트(20)의 제1 골(23) 위치로 이동하고, 제2 시점(t2)에 P단으로의 변속이 완료될 수 있다.
그런데, 전동식 변속 레버 시스템(1)에 구조적인 결함이 있는 경우에는, 디텐트 스프링(30)과 파킹 스프링(41) 등에서 기인한 복원력이 디텐트 플레이트(20)를 P단이 해제되는 방향으로 회전시킬 수 있다. 이러한 현상이 제2 시점(t2)과 제3 시점(t3) 사이에서 발생하고, 제3 시점(t3)에 가서는 변속단이 P단에서 R단으로 변경될 수 있다. 이 경우, 차량 구름이 발생하여 안전 사고가 발생할 우려가 있다.
상기와 같은 종래 기술들은, 도 4에 도시된 바와 같이 주차(P단 변속) 이후에도 지속적으로 변속단 상태를 모니터링 하고, P단이 해제된 경우 모터(10)를 구동하여 변속단을 다시 P단으로 전환해 주어야 한다. 그러나, 주차 이후 차량을 다시 구동하기까지 길게는 며칠이 걸릴 수도 있는데 며칠 동안 계속해서 변속단 상태를 모니터링 하면서 모터를 구동하는 것은 배터리 방전 문제를 야기할 수 있다. 또한, 변속단이 변경된 이후에야 비로소 다시 P단으로 변속하는 것이기 때문에, 그 사이에 차량 구름으로 인한 안전 사고가 발생할 염려가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 주차 이후 일정 시간 이내에 수행되는 제어를 통하여 P단 해제 문제를 해결하되, P단이 해제되는 것을 사전에 방지함으로써 안전 사고를 예방할 수 있다. 이하에서는 도 5 내지 도 7을 참조로 본원 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 도 5를 참조하면, 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치(100)는 변속단 정보를 검출하는 변속단 센서(110), 모터(10)의 위치 정보를 검출하는 포지션 센서(120), 및 상기 센서들(110, 120)이 검출한 정보들을 이용하여 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단하고, P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되면 모터(10)의 회전을 제한하는 제어부(130)를 포함한다.
변속단 센서(110)는 운전자의 변속 레버(70) 조작을 감지하여 운전자가 희망하는 목표 변속단 정보를 파악하고, 상기 목표 변속단 정보에 대한 전기 신호를 생성하여 제어부(130)로 송신할 수 있다. 예를 들어, 운전자가 변속 레버(70)를 "P" 위치로 조작하면, 변속단 센서(110)는 변속 레버(70)의 위치 변화를 감지하여 목표 변속단이 P단이라는 정보를 제어부(130)로 송신할 수 있다.
포지션 센서(120)는 모터(10)의 현재 위치를 감지하여, 모터(10)의 위치 정보를 제어부(130)로 송신할 수 있다. 제어부(130)는 수신한 모터(10)의 위치 정보를 이용하여 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 포지션 센서(120)가 측정하는 상기 '모터(10)의 위치'는 모터(10)의 절대적인 회전 위치를 의미할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, P단에서는 모터(10)가 제1 지점(P1)에 위치하고, R단에서는 모터(10)가 제2 지점(P2)에 위치하고, N단에서는 모터(10)가 제3 지점(P3)에 위치할 수 있다. 이 경우 상기 포지션 센서(120)는 모터(10)의 현재 위치를 측정할 수 있고, 제어부(130)는 측정된 현재 모터(10)의 절대 위치와 기 저장된 P단에서의 모터(10) 절대 위치를 서로 비교함으로써 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 포지션 센서(120)는 예를 들면 인히비터 스위치일 수 있다.
이와 다르게, 포지션 센서(120)가 측정하는 상기 '모터(10)의 위치'는 모터(10)의 상대적인 회전량을 의미할 수도 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 P단 체결이 완료된 시점에서 모터(10)의 회전 각도를 기준 각도로 저장하고 이후에 모터(10)가 상기 기준 각도에서 추가로 회전하는지 여부를 모니터링함으로써 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단할 수도 있다. 이 경우, 상기 포지션 센서(120)는 예를 들면 홀 센서일 수 있다.
한편, 모터(10)는 회전축(11)을 통해 디텐트 플레이트(20)와 연결되어 있기 때문에, 모터(10)의 위치 변화는 디텐트 플레이트(20)의 위치 변화와 동일하거나 또는 비례 관계를 가질 수 있다. 즉, 모터(10)의 위치 정보 대신 디텐트 플레이트(20)의 위치 정보를 이용하더라도 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치(100)는 모터(10)의 위치를 검출하는 포지션 센서(120) 대신 디텐트 플레이트(20)의 위치를 검출하는 제2 포지션 센서(도시되지 않음)를 가질 수도 있다. 이 경우, 제어부(130)는 상기 제2 포지션 센서로부터 수신한 디텐트 플레이트(20)의 위치 정보를 이용하여 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치(100)는 모터(10)의 위치를 검출하는 포지션 센서(120) 또는 디텐트 플레이트(20)의 위치를 검출하는 제2 포지션 센서를 선택적으로 가질 수 있다. 또한, 상기 포지션 센서(120)는 모터(10)의 절대적인 회전 위치를 검출하는 센서이거나 또는 모터(10)의 상대적인 회전 각도를 측정하는 센서일 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위하여 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치(100)가 모터(10)의 위치를 검출하는 포지션 센서(120)를 가지며, 상기 포지션 센서(120)는 모터의 절대적인 회전 위치를 검출하는 센서인 경우에 대해서만 설명하기로 한다.
제어부(130)는 센서들(110, 120)이 검출한 정보를 수신하고, 목표 변속단으로 설정된 P단이 해제될 가능성이 있으면 모터(10)의 회전을 제한하여 P단이 해제되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 제어부(130)는 변속단 센서(110) 및 포지션 센서(120)로부터 검출된 정보들을 수신하는 데이터 수신부(131), 목표 변속단이 P단인 경우에 모터(10)의 위치 정보를 이용하여 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단하는 판단부(133), 및 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되면 모터(10)의 회전을 제한하는 제한부(135)를 포함할 수 있다.
데이터 수신부(131)는 변속단 센서(110)로부터 목표 변속단 정보를 수신할 수 있고, 포지션 센서(120)로부터 모터(10)의 현재 위치 정보를 수신할 수 있다.
판단부(133)는, 목표 변속단이 P단인 경우, 모터(10)의 현재 위치와 기준위치를 서로 비교함으로써 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 기준위치는 ECU(Electronic Control Unit) 등에 기 저장되어 있는 P단에서의 모터(10) 위치일 수 있다.
이와 다르게, 상기 기준위치는 P단 변속이 완료된 시점에서 측정된 모터(10)의 위치일 수 있다. 즉, P단 변속이 완료되는 시점에서 모터(10)의 위치를 측정하고, 측정된 모터(10)의 위치를 기준위치로 사용할 수 있다. 이 경우, ECU에 저장되어 있는 고정된 기준값을 이용하는 것이 아니기 때문에 제조 단계나 조립 단계에서 발생할 수 있는 오차들의 영향을 제거할 수 있으며, P단 해제 가능성 판단의 정확도를 향상시킬 수 있다.
한편, 판단부(133)는 상기 기준위치에 대한 모터(10)의 위치 변화량이 기 설정된 설정값 이상인 경우 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 예를 들면, 상기 설정값은 상기 기준위치의 2%일 수 있다. 즉, 모터(10)가 상기 기준위치로부터 상기 기준위치의 2% 이상 회전하면 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 상기 설정값은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다.
P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되면, 제한부(135)는 모터(10)가 더 이상 회전하지 않도록 모터(10)의 움직임을 강제로 제한할 수 있다. 이에 따라, 모터(10) 및 디텐트 플레이트(20)를 회전시키려는 힘들을 해소할 수 있고, P단이 해제되는 것을 방지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 모터(10)는 SR 모터(Switched Reluctance Motor)이고, 제한부(135)는 상기 SR 모터에 2상 통전(2-phase energization)을 실시하여 상기 SR 모터의 회전을 제한할 수 있다.
구체적으로, 상기 SR 모터는 회전자(rotor)에 자석 대신 철과 같은 강자성체를 이용하는 모터로서, 고정자(stator)에 감긴 코일에 전압을 스위칭하여 회전 자계를 형성하는 모터이다. 상기 SR 모터는 회전자가 자석이 아니기 때문에 역기전력이 발생하지 않으며 가격이 저렴한 장점을 가진다. 한편, 상기 SR 모터는 3개의 상(u상, v상, w상) 중 2개의 상에만 전류를 인가하면 모터가 회전하지 못하고 고정되는 특성이 있다. 따라서, 제한부(135)는 상기 SR 모터에 2상 통전을 실시함으로써 SR 모터가 회전하지 못하도록 강제할 수 있고, 일정 시간 동안 모터(10)의 회전을 제한함으로써 모터(10) 및 디텐트 플레이트(20)를 회전시키려는 힘들을 해소할 수 있다. 이에 따라, P단이 해제되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제한부(135)가 모터(10)의 회전력을 제거하였음에도 불구하고 계속해서 모터(10) 및 디텐트 플레이트(20)에 회전력이 발생하는 경우, 즉, 계속해서 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되는 경우라면, 이는 디텐트 스프링(30)이나 파킹 스프링(41) 이외의 다른 원인에 의한 것일 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 P단이 완료된 시점부터 일정한 시간 동안만 P단이 해제되는 것을 방지하거나 또는 일정한 횟수 동안만 모터(10)의 회전을 제한하고, 이후에는 고장 신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 제어부(130)는 P단 변속이 완료된 이후 350ms 까지만 모터(10)의 회전을 제한하여 P단이 해제되는 것을 방지하고, 그 시간 경과 이후에 P단 해제 가능성이 있다고 판단되면 ECU로 고장 신호를 출력할 수 있다. 이와 다르게, 제어부(130)는 2번째 까지만 모터(10)의 회전을 제한하고, 3번째 이후로 P단 해제 가능성이 있다고 판단되면 ECU로 고장 신호를 출력할 수도 있다.
고장 신호를 수신한 상기 ECU는 고장진단 로직을 사용하여 고장 등록을 실시하고 모터(10)의 제어를 중지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치(100)는 운전자의 의도와 다르게 P단이 해제되는 것을 방지할 수 있다. 특히, P단이 해제되는 것을 사전에 방지할 수 있기 때문에 차량 구름으로 인한 안전 사고를 원천적으로 방지할 수 있다. 또한, P단이 체결된 이후 일정 시간 동안만 제어 로직을 구동하기 때문에 배터리 방전 문제를 해결할 수 있으며, 다른 원인에 의한 변속단 고장을 구분할 수 있다.
이하에서는 상기 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치(100)를 이용하여 P단이 해제되는 것을 방지하는 제어 로직에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 6은 도 5의 제어 장치를 이용하여 전동식 변속 레버 시스템을 제어하는 방법의 단계들을 설명하기 위한 순서도이고, 도 7은 P단 체결 이후의 변속단 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 먼저 변속단 상태를 모니터링 한다(S10). 이 때, 변속단의 상태를 모니터링 하는 것은 변속단 센서(110)가 변속 레버(70)의 움직임을 감지함으로써 수행될 수 있다.
P단이 목표 변속단으로 선택되면(S20), P단으로의 변속이 완료된 시점의 모터(10)의 위치를 기준위치로 저장한다(S30).
P단으로의 변속이 완료되는 시점은 모터(10) 및 디텐트 플레이트(20)가 더 이상 회전하지 않는 시점을 의미하며, 도 7에는 제4 시점(t4)으로 표시되어 있다.
상기 기준위치는 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단하기 위한 기준값을 의미한다. 한편, 변속이 완료된 시점의 모터(10) 위치를 기준위치로 사용하지 않고, ECU 등에 기 저장되어 있는 P단에서의 모터(10) 위치를 기준위치로 사용할 수 있음은 앞서 설명한 바 있다.
이후 모터(10)의 위치 변화량을 모니터링하여(S40), P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단한다(S50).
구체적으로, 상기 저장된 기준위치에 대한 모터(10) 위치 변화량이 기 설정된 설정값 이상인 경우에는 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단할 수 있다. 이 때, 상기 설정값은 필요에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들면, 모터(10)가 상기 기준위치로부터 상기 기준위치의 2% 이상 회전하면 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단할 수 있다.
P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되면 일정 시간 동안 모터(10)의 회전을 강제로 제한한다(S60).
예를 들어, 상기 모터(10)가 SR 모터인 경우, 모터(10)에 2상 통전(2-phase energization)을 실시함으로써 모터(10)의 회전을 강제로 제한할 수 있다.
이와 같은 모터(10)의 회전 제한은 모터(10) 및 디텐트 플레이트(20)를 회전시키려는 힘들을 해소하기 위함이며, 상기 힘들이 해소될 수 있을 정도의 필요시간 동안 수행되면 족하다. 이 때 상기 필요시간은 전동식 변동 레버 시스템의 제원이나 실험을 통해 적절히 선택될 수 있다. 도 7에서는 제5 시점(t5)부터 제6 시점(t6) 사이에 모터(10)의 회전을 제한하는 것이 도시되어 있다.
한편, 상기와 같이 모터(10)의 회전 제한을 실시한 이후에, 또 다시 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되면 추가로 모터(10)의 회전 제한을 실시할 수 있다.
예를 들어, P단 체결 완료 시의 기준위치로부터 모터(10)가 2% 이상 회전하면 첫 번 째 모터(10) 회전 제한을 수행할 수 있다. 상기 첫 번 째 회전 제한을 수행한 이후 모터(10)의 위치를 새로운 기준위치로 저장하고, 모터(10)가 상기 새로운 기준위치로부터 다시 2% 이상 회전하면 두 번 째 모터(10) 회전 제한을 수행할 수 있다.
P단 체결이 완료된 시점부터 일정한 시간이 경과하거나 또는 모터(10)의 회전 제한을 실시한 횟수가 일정 횟수를 경과하면 상기 P단 해제 방지 제어 로직을 종료한다(S70). 이는 다른 원인에 의한 고장을 구분하기 위한 것이다.
따라서, 상기 제어 로직 종료(S70) 이후에도 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되면 ECU로 고장 신호를 출력한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동식 변속 레버 시스템의 제어 방법은 운전자의 의도와 다르게 P단이 해제되는 것을 방지할 수 있다. 특히, P단이 해제되는 것을 사전에 방지할 수 있기 때문에 차량 구름으로 인한 안전 사고를 미연에 예방할 수 있다. 또한, P단 체결이 완료된 이후 일정 시간 동안만 제어 로직을 구동하기 때문에 배터리 방전 문제를 해결할 수 있으며, 다른 원인에 의한 변속단 고장을 구분할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 전동식 변속 레버 시스템
10: 모터 20: 디텐트 플레이트
30: 디텐트 스프링 40: 파킹로드
50: 파킹 스프라그 60: 파킹 기어
100: 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치
110: 변속단 센서 120: 포지션 센서
130: 제어부 131: 데이터 수신부
133: 판단부 135: 제한부

Claims (10)

  1. 변속 레버의 조작에 따라 모터를 회전시킴으로써 변속단을 전환하는 전동식 변속 레버 시스템에 있어서,
    상기 변속 레버의 조작에 따른 목표 변속단 정보를 검출하는 변속단 센서;
    상기 모터의 위치 정보를 검출하는 포지션 센서; 및
    상기 변속단 센서 및 상기 포지션 센서로부터 상기 검출된 정보들을 수신하고, 상기 목표 변속단이 P단인 경우 상기 모터의 위치 정보를 이용하여 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단하고, P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되면 상기 모터의 회전을 제한하는 제어부를 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터는 SR 모터(Switched Reluctance Motor)이고,
    상기 제어부는 상기 모터에 2상 통전(2-phase energization)을 실시하여 상기 모터의 회전을 제한하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 변속단 센서 및 상기 포지션 센서로부터 상기 검출된 정보들을 수신하는 데이터 수신부;
    상기 목표 변속단이 P단인 경우, 상기 모터의 위치 정보를 이용하여 P단이 해제될 가능성이 있는지 여부를 판단하는 판단부; 및
    P단이 해제될 가능성이 있다고 판단되면 상기 모터의 회전을 제한하는 제한부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 판단부는,
    P단 변속이 완료된 시점에서 상기 모터의 위치를 기준위치로 저장하고,
    상기 기준위치에 대한 상기 모터의 위치 변화량이 기 설정된 설정값 이상인 경우 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제한부는,
    상기 판단부가 P단이 해제될 가능성이 있다고 판단한 시점이, P단 변속이 완료된 시점부터 기 설정된 시간 이내이면 상기 모터의 회전을 제한하고, 상기 기 설정된 시간 이후이면 고장 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 포지션 센서는 상기 모터의 절대적인 회전 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 포지션 센서는 상기 모터의 상대적인 회전량을 측정하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 제어 장치.
  8. 변속단 상태를 모니터링 하는 단계;
    목표 변속단이 P단인 경우, P단 변속이 완료된 시점의 모터 위치를 기준위치로 저장하는 단계;
    상기 기준위치에 대한 상기 모터의 위치 변화량을 모니터링 하는 단계; 및
    상기 모터의 위치 변화량이 기 설정된 설정값 이상인 경우 상기 모터의 회전을 제한하는 단계를 포함하는 전동식 변속 레버 시스템의 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 모터의 회전을 제한하는 단계는, 상기 모터의 위치 변화량이 2% 이상이면 상기 모터의 회전을 제한하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 모터의 회전을 제한하는 단계는,
    P단 변속이 완료된 시점부터 기 설정된 시간 이내에 상기 모터의 위치 변화량이 기 설정된 설정값 이상이 되면 상기 모터의 회전을 제한하고,
    상기 기 설정된 시간 이후에 상기 모터의 위치 변화량이 기 설정된 설정값 이상이 되면 고장 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 전동식 변속 레버 시스템의 제어 방법.
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