KR102458756B1 - 무단변속기 차량의 제어방법 및 제어장치 - Google Patents

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Abstract

구동풀리와 종동풀리로 구성되고, 상기 구동풀리와 종동풀리를 벨트로 연결하여 동력을 전달하는 본 발명의 무단변속기 차량의 제어방법에 있어서, 제어부가 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이를 설정속도와 비교하는 단계; 및 상기 비교단계 수행결과, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도보다 클 경우, 상기 제어부가 상기 구동륜과 연결된 전동모터의 회생제동토크를 상향제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

무단변속기 차량의 제어방법 및 제어장치 {CONTROL METHOD AND CONTROL APPARATUS FOR CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION VEHICLE}
본 발명은 주행중 외부 충격으로 인해 벨트풀리가 소손되는 것을 방지하기 위한 무단변속기 차량의 제어방법 및 제어장치에 관한 것이다.
무단변속기는 구동풀리 및 종동풀리와 벨트로 구성되며, 각 풀리에 공급되는 유압을 제어하여 풀리를 축방향으로 이동시킴으로써, 벨트와 각 풀리 사이의 접촉면 직경의 변화를 통해 변속비를 연속적으로 변화시킬 수 있다.
따라서, 변속단을 무단으로 구성할 수 있어 다단변속기와 비교하여 변속단을 엔진효율이 높은 포인트로 최적화할 수 있는바, 차량 연비 및 성능이 우수한 장점이 있다.
하지만, 벨트타입의 무단변속기는 벨트를 이용하여 변속을 실시하기 때문에, 급격한 토크변동이나 험로 진입 등의 외란이 발생하였을 때, 벨트가 슬립되면서 변속기가 파손될 수 있다는 문제점이 있다.
특히, 방지턱과 같은 험로를 주행함에 있어서, 차축을 통해 무단변속기 측으로 충격이 전달되어 벨트 슬립이 발생하고, 이로 인해 벨트가 손상되는 문제점이 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR10-1756553 B1
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 차량이 과속방지턱, 요철 또는 험로를 주행하던 중 외부 충격이 발생할 경우에, 전동모터의 회생제동을 이용하여 벨트식 무단변속기에 손상이 발생하는 것을 방지하는 무단변속기 차량의 제어방법 및 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구동풀리와 종동풀리로 구성되고, 상기 구동풀리와 종동풀리를 벨트로 연결하여 동력을 전달하는 무단변속기 차량의 제어방법에 있어서, 제어부가 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이를 설정속도와 비교하는 단계; 및 상기 비교단계 수행결과, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도보다 클 경우, 상기 제어부가 상기 구동륜과 연결된 전동모터의 회생제동토크를 상향제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 상향제어단계에서, 상기 제어부는 상기 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이와 비례하게 산출되는 제어값만큼 상기 전동모터의 회생제동토크를 상향제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어값은, 상기 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도영역 미만이면 제1제어값, 상기 설정속도영역 내에 포함되면 제2제어값, 상기 설정속도영역보다 크면 제3제어값으로 산출되고, 상기 제3제어값은 제2제어값보다 크며, 상기 제2제어값은 제1제어값보다 크게 설정된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 상향제어단계 후, 상기 제어부는 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 상기 설정속도 이하인지 확인하는 단계; 및 상기 확인단계 수행결과, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도 이하일 경우, 상기 제어부가 상기 전동모터의 회생제동토크를 해제하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 상향제어단계에서는 엔진토크를 설정토크만큼 저감시키고, 상기 해제단계에서는 엔진토크를 복구시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 상향제어단계에서는 상기 구동풀리 및 종동풀리의 압력을 설정압력만큼 상향제어하고, 상기 해제단계에서는 상기 구동풀리 및 종동풀리의 압력을 복구시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무단변속기 차량의 제어장치는 입력축에 고정연결된 구동풀리와, 출력축에 고정연결된 종동풀리와, 상기 구동풀리 및 종동풀리를 연결하여 동력을 전달하는 벨트로 구성된 무단변속기; 상기 무단변속기의 출력축에 고정된 출력기어와 치합되는 차동기어가 고정연결되고, 전동모터와 구동륜이 연결되는 차동축; 및 상기 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도보다 클 경우, 상기 전동모터의 회생제동토크를 상향제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 무단변속기 차량의 제어방법 및 제어장치에 따르면, 차량이 과속방지턱, 요철구간과 같은 험로를 주행하여 휠로부터 충격이 전달될 때, 전달되는 충격을 전동모터가 회생제동을 통해 흡수함으로써 벨트식 무단변속기에 충격이 전달되어 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단변속기 차량의 제어장치를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무단변속기 차량의 제어방법을 도시한 순서도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단변속기 차량의 특성을 도시한 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 무단변속기 차량의 제어방법 및 제어장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단변속기 차량의 제어장치를 도시한 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무단변속기 차량의 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 먼저, 본 발명의 무단변속기 차량의 제어장치는 입력축(IN)에 고정연결된 구동풀리(33)와, 출력축(OUT)에 고정연결된 종동풀리(35)와, 상기 구동풀리(33) 및 종동풀리(35)를 연결하여 동력을 전달하는 벨트(37)로 구성된 무단변속기(30); 상기 무단변속기(30)의 출력축(OUT)에 고정된 출력기어(39)와 치합되는 차동기어(40)가 고정연결되고, 전동모터(50)와 구동륜(60)이 연결되는 차동축(45); 및 상기 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도보다 클 경우, 상기 전동모터(50)의 회생제동토크를 상향제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
무단변속기 차량은 엔진(10) 동력이 클러치(20), 무단변속기(30), 차동기어(40), 구동륜(60) 순으로 전달되도록 구성된다.
상기 무단변속기(30)는 내부에 구비된 구동풀리(33)와 종동풀리(35)의 압력을 조정하여 풀리비를 조절하는데, 이에 따라 엔진동력이 무단변속기(30)를 거치면서 변환되어 구동륜(60)으로 전달됨으로써 차량을 운전자가 요구하는 변속비로 구동시킬 수 있게 된다.
다만, 차량이 과속방지턱, 요철과 같은 험로를 주행할 때, 상기 구동륜(60)을 통해서 외부 충격이 무단변속기(30)로 전달되는데, 벨트(37)를 통해 동력전달을 수행하는 무단변속기(30)는 강건성이 낮기 때문에 외부 충격이 가해지면 벨트(37)에 슬립이 발생하면서 심할 경우 벨트(37)가 손상될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제어부는 구동륜(60)으로 동력을 전달하는 차동축(45) 상에 연결된 전동모터(50)를 특정상황에서 발전기 모드로 전환하여 회생제동시킴으로써, 구동륜(60)으로부터 전달되는 외부충격을 흡수하여 무단변속기(30)로 충격이 전달되는 것을 막도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
동일하게 본 발명의 무단변속기 차량의 제어방법은 제어부가 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이를 설정속도(A)와 비교하는 단계(S100); 및 상기 비교단계(S100) 수행결과, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도(A)보다 클 경우, 상기 제어부가 상기 구동륜(60)과 연결된 전동모터(50)의 회생제동토크를 상향제어하는 단계(S110);를 포함할 수 있다.
즉, 차량이 방지턱과 같은 험로를 빠른 차속으로 지나갈 경우, 차량이 점프하였다가 착지하면서 충격이 발생하는데, 이 경우 전후방 휠속에 차이가 발생하게 된다.
따라서, 제어부는 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도(A)보다 커질 경우에 전동모터(50)의 회생제동토크를 상향시킴으로써, 전달되는 외부 충격을 흡수한다. 여기서, 상기 전동모터(50)는 구동륜(60)을 회전시키는 차동축(45) 상에 연결되어 구동륜(60)으로부터 전달되는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있다.
상기 설정속도(A)는 외부 충격으로 인해 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 발생한다고 판단할 수 있게 세팅된 속도값이다. 이는 다수의 실험을 통해 산출될 수 있으며, 차량 또는 설계자에 따라 가변될 수 있는바, 특정 수치로 한정되어 해석되어서는 안될 것이다.
좀 더 구체적으로 본원발명은 상기 상향제어단계(S110)에서, 상기 제어부는 상기 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이와 비례하게 산출되는 제어값만큼 상기 전동모터(50)의 회생제동토크를 상향제어할 수 있다.
즉, 상기 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 커질수록 무단변속기(30)에 전달되는 충격량이 커지기 때문에, 그와 비례하게 전동모터(50)를 통한 회생제동토크를 큰 제어값만큼 상향제어함으로써 차량으로 유입되는 주행충격을 효과적으로 흡수할 수 있다.
반대로, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 작아질수록 무단변속기(30)에 전달되는 충격량이 작아지는데, 이때, 전동모터(50)를 통한 회생제동토크가 과도하게 크면 차량 주행에 역토크가 크게 발생하여 운전성능이 저하된다. 따라서, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 작을때는 전동모터(50)의 회생제동토크를 작게 산출된 제어값만큼 상향제어하여 충격을 흡수하면서도 차량의 운전성능을 확보할 수 있다.
여기서, 상기 제어값은, 상기 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도영역 미만이면 제1제어값, 상기 설정속도영역 내에 포함되면 제2제어값, 상기 설정속도영역보다 크면 제3제어값으로 산출되고, 상기 제3제어값은 제2제어값보다 크며, 상기 제2제어값은 제1제어값보다 크게 설정될 수 있다. 따라서, 제어부는 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이와 비례하게 전동모터(50)의 회생제동토크를 제어할 수 있다.
본 발명은 상기 상향제어단계(S110) 후, 상기 제어부는 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 상기 설정속도(A) 이하인지 확인하는 단계(S120); 및 상기 확인단계(S120) 수행결과, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도(A) 이하일 경우, 상기 제어부가 상기 전동모터(50)의 회생제동토크를 해제하는 단계(S130);를 더 포함할 수 있다.
즉, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도(A) 이하가 되어, 전후륜의 속도차이가 없어진다면 더 이상 휠을 통해 외부 충격이 무단변속기(30) 측으로 전달되지 않는다고 판단하여, 전동모터(50)의 회생제동를 해제한다. 따라서, 불필요하게 전동모터(50)가 회생제동하여 차량의 운전성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에서 제어부는 상기 상향제어단계(S110)에서는 엔진토크를 설정토크만큼 저감시키고, 상기 해제단계(S130)에서는 엔진토크를 복구시킬 수 있다.
즉, 제어부는 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도(A)보다 커서, 전동모터(50)를 통한 회생제동을 실시하는 동시에 엔진토크를 저감시킬 수 있다. 여기서, 상기 엔진(10)은 무단변속기(30)의 구동풀리(33) 측과 연결되기 때문에, 벨트(38)에 충격이 전달되는 것을 최소화하기 위해서 엔진토크를 저감시킨다.
따라서, 전동모터(50)를 이용하여 외부 충격을 흡수하고 있는 상황에서 엔진토크도 함께 저감함으로써, 무단변속기(30)로 외부 충격이나 과도한 엔진토크가 전달되어 소손현상이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.
아울러, 상기 제어부는 상기 상향제어단계(S110)에서는 상기 구동풀리(33) 및 종동풀리(35)의 압력을 설정압력만큼 상향제어하고, 상기 해제단계(S130)에서는 상기 구동풀리(33) 및 종동풀리(35)의 압력을 복구시킬 수 있다.
즉, 제어부는 전동모터(50)를 이용한 회생제동을 통해 외부 충격을 흡수하는 동시에 구동풀리(33) 및 종동풀리(35)의 압력을 상향제어하여 벨트(37)에 슬립 현상이 발생하는 것을 최소화할 수 있다. 따라서, 벨트(37) 슬립으로 인해 벨트(37)가 소손되는 것을 막을 수 있다.
여기서, 상기 구동풀리(33) 및 종동풀리(35)는 연결된 유압 액츄에이터(미도시)를 통해 압력을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단변속기 차량의 특성을 도시한 그래프이다. 도 3을 참조하면, 제어부는 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속을 감지하다가, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 발생하는 시점이 감지되면, 전동모터의 회생제동토크를 상향제어하여 구동륜으로부터 전달되는 충격량을 흡수한다. 아울러, 구동풀리 및 종동풀리의 압력을 상승시키고, 엔진토크를 저감제어하여 벨트 슬립이 일어날 가능성을 최소화하여 벨트 소손이 발생하는 것을 방지한다.
이후, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 없어지면, 차량의 주행성능을 확보하기 위해 전동모터의 회생제동토크/엔진토크/풀리압력을 모두 일반주행모드로 복귀시킨다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 무단변속기 차량의 제어방법 및 제어장치에 따르면, 차량이 과속방지턱, 요철구간과 같은 험로를 주행하여 휠로부터 충격이 전달될 때, 전달되는 충격을 전동모터가 회생제동을 통해 흡수함으로써 벨트식 무단변속기에 충격이 전달되어 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10: 엔진
20: 클러치
30: 무단변속기
33: 구동풀리
35: 종동풀리
37: 벨트
39: 출력기어
40: 차동기어
45: 차동축
50: 전동모터
60: 구동륜
IN: 입력축
OUT: 출력축

Claims (7)

  1. 구동풀리와 종동풀리로 구성되고, 상기 구동풀리와 종동풀리를 벨트로 연결하여 동력을 전달하는 무단변속기 차량의 제어방법에 있어서,
    제어부가 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이를 설정속도와 비교하는 단계; 및
    상기 비교단계 수행결과, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도보다 클 경우, 상기 제어부가 상기 구동륜과 연결된 전동모터의 회생제동토크를 상향제어하는 단계;를 포함하는 무단변속기 차량의 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상향제어단계에서, 상기 제어부는 상기 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이와 비례하게 산출되는 제어값만큼 상기 전동모터의 회생제동토크를 상향제어하는 것을 특징으로 하는 무단변속기 차량의 제어방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어값은, 상기 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도영역 미만이면 제1제어값, 상기 설정속도영역 내에 포함되면 제2제어값, 상기 설정속도영역보다 크면 제3제어값으로 산출되고,
    상기 제3제어값은 제2제어값보다 크며, 상기 제2제어값은 제1제어값보다 크게 설정된 것을 특징으로 하는 무단변속기 차량의 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상향제어단계 후, 상기 제어부는 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 상기 설정속도 이하인지 확인하는 단계; 및
    상기 확인단계 수행결과, 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도 이하일 경우, 상기 제어부가 상기 전동모터의 회생제동토크를 해제하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무단변속기 차량의 제어방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는 상기 상향제어단계에서는 엔진토크를 설정토크만큼 저감시키고, 상기 해제단계에서는 엔진토크를 복구시키는 것을 특징으로 하는 무단변속기 차량의 제어방법.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는 상기 상향제어단계에서는 상기 구동풀리 및 종동풀리의 압력을 설정압력만큼 상향제어하고, 상기 해제단계에서는 상기 구동풀리 및 종동풀리의 압력을 복구시키는 것을 특징으로 하는 무단변속기 차량의 제어방법.
  7. 입력축에 고정연결된 구동풀리와, 출력축에 고정연결된 종동풀리와, 상기 구동풀리 및 종동풀리를 연결하여 동력을 전달하는 벨트로 구성된 무단변속기;
    상기 무단변속기의 출력축에 고정된 출력기어와 치합되는 차동기어가 고정연결되고, 전동모터와 구동륜이 연결되는 차동축; 및
    상기 구동륜 휠속과 비구동륜 휠속의 차이가 설정속도보다 클 경우, 상기 전동모터의 회생제동토크를 상향제어하는 제어부;를 포함하는 무단변속기 차량의 제어장치.
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