KR20070099044A - 전동기구 제어방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본원발명은 무한 가변 변속기 및 엔진을 포함하는 차량의 전동기구의 작동 방법에 관한 것으로서, 상기 전동기구가 상기 엔진에 연결된 회전식 변속기 입력부, 차량 휠에 연결된 회전식 변속기 출력부, 연속적으로 변화가능한 비율("배리에이터 비율")을 제공하는 베리에이터, 및 배리에이터의 연결을 위한 기어를 포함하고, 상기 기어는 변속기 입력부 속도에 대한 변속기 출력부 속도의 비("상호 변속기 비율")가 상기 배리에이터 비율의 함수가 되도록, 그리고 배리에이터 비율의 유용 범위가 전진 및 후진 상호 변속기 비율 모두에 사상(map)하도록, 그리고 특정 배리에이터 비율("중립 기어 비율")에서 변속기 출력부가 변속기를 통해 회전하는 변속기 입력부에 연결됨에도 불구하고 정지하도록, 상기 배리에이터를 변속기 입력부와 출력부 사이에 연결하는, 전동기구 작동 방법에 있어서, 상기 방법은 상기 전동기구가 오버런 상태에서 작동하는 동안에도 엔진에 구동 토크 요구치를 가함으로써 중립 기어의 양측면으로 연장하여 이를 포함하는 상호 변속기 비율의 낮은 범위에서 엔진 속도를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전동기구, 변속기, 배리에이터 비율

Description

전동기구 제어방법 및 시스템 {POWERTRAIN CONTROL METHOD AND SYSTEM}
본원발명은 차량의 전동기구(powertrain) 제어에 관한 것으로서, 구체적으로는 입력부로부터 출력부로 무한한 속도 감소를 제공할 수 있는 무단변속기(continuously variable transmission)를 갖는 전동기구에 관한 것이다 (중립 기어("geared neutral")).
무단변속기는 통상적으로 추가적인 기어를 통하여 변속기 출력부 및 입력부 사이에 연결되는 배리에이터(variator) - 즉 무단적으로(steplessly) 변화가능한 구동비를 제공하기 위한 장치를 포함한다. 몇몇의 이러한 변속기는 "중립 기어(geared neutral)"라고 불리우는 상태를 달성할 수 있는데, 이러한 상태에서는 입력부로부터 출력부로 무한한 속도 감속을 제공하여, 이로써 변속기 입력부가 회전하고 변속기를 통해 출력부에 연결되더라도 변속기 출력부가 정지상태에 있게 된다. 중립기어 변속기의 한가지 공지된 형태는 에피싸이클릭 션트(epicyclic shunt)를 사용하며, 이 에피싸이클릭 션트는 각각 에피싸이클릭의 태양, 링, 유성 캐리어(planet carrier) 구성요소에 결합되는 3개의 회전축을 구비한다. 하나의 축은 배리에이터를 통하여 변속기에도 연결되어 이로부터 연속적으로 변화할 수 있는 비율로 구동할 수 있다. 축 중 다른 하나는 고정 비율의 기어 트레인을 통하여 변속기 입력부에 연결된다. 3번째 축은 다른 기어 트레인을 통하여 변속기 출력부에 연결되며, 그 회전속도는 에피싸이클릭 기어에 익숙한 자가 알 수 있듯이 다른 두 축의 속도의 함수이다. 특별한 배리에이터 구동비에서, 제1 및 제2 축의 운동은 서로 상쇄되어 제3축 및 변속기 출력부를 정지상태로 한다.
규정에 따라 변속기 비율은 변속기의 입력부 속도를 그 출력부 속도로 나눔으로써 표현된다. 이와 같이 표현됨으로써 변속기 비율은 점근선과 같이 거동하여, 중립 기어에서 무한하게 되는 경향이 있다. 결과적으로 후속되는 것을 "상호 변속기 비율(reciprocal transmission ratio)" - 즉 입력부 속도로 나눈 변속기 출력부 속도 - 로 언급하는 것이 편리하며, 중립 기어 근방에서의 그 거동은 점근선적이지 않아서(단순히 0 으로 떨어진다) 기술하기가 용이하다.
물론 대부분의 상업적 차량 변속기는 차량이 정지상태일 때 차량 휠과 엔진의 결합을 해제시키고 차량이 이동함에 따라 엔진과 휠 간에 슬립(slip)이 허용되도록 하기 위하여, 종래 수동 변속기의 드라이버 작동식 클러치나 종래 계단식 비율(stepped-ratio) 자동 장치의 토크 컨버터와 같은 몇몇 형태의 "런치 장치(launch device)"에 의존한다. 중립 기어 변속기에서는 (비록 반드시는 아니지만) 이러한 런치 장치를 사용하지 않는 것이 가능하다. 변속기는 단지 배리에이터의 구동비 변경으로 인하여 엔진과 휠의 결합을 해제할 필요없이 후진 기어로부터 중립기어를 통하여 전진 기어로 이동하는 것이 가능하다. 중립 기어 변속기에 의해 가능하게 되는 매우 낮은 상호 변속기 비율에서는, 종래의 변속기에서는 결코 일어나지 않는, 전동기구(powertrain) 제어에 있어서의 문제점이 발생한다.
마찰 손실이나 컴플라이언스(compliance) 등이 없는 이상적인 시스템에서, 변속기 비율이 0 이라는 것은 변속기의 입력부로부터 그 출력부로의 무한한 토크 증가를 의미한다. 즉, 입력부에서의 어떠한 토크라도 출력부에서 무한한 토크를 발생시키게 된다. 물론 실제적인 변속기는 어떠한 것이라도 무한한 출력부 토크를 제공하지는 않는다. 이러한 상황을 특징지우는 보다 실제적인 방법은, 이러한 상황에서, 정상상태(steady state)(즉, 엔진/변속기 입력부가 가속되지 않는 경우)에서 변속기 출렵부에서의 토크가 무엇이건 간에 변속기 입력부에서의 토크가 0 이라고 보는 것이다. 본 명세서에서는 변속기 출력부에서의 토크가 변속기 입력부에서 0의 토크를 발생시키는 조건을 "특이점(singularity)"이라고 지칭할 것이다. 이는 엔진과 변속기가 중립기어 근방에서 제어되어야 한다는 것을 암시한다.
이에 따른 문제점 및 이를 해결하기 위한 방법이 Torotrak (Development) Limited 의 선행 미국 특허인 US 5521819 호 및 그 유럽 특허 643648 호에 개시되어 있다. 그러나 본원발명은 이러한 종래 특허에서는 발견되지 않은 인식, 즉 실제 변속기에서 마찰 손실로 인하여 하나가 아닌 두 개의 특이점이 있으며 이들 모두가 정확히 중립 기어에서 발생하지 않는다는 인식으로부터 유래한다. 대신에 이러한 두 개의 특이점은 중립 기어의 양 측면에 놓이면서 중립 기어에 가까운 각각의 상호 변속기 비율에서, 즉 낮은 전진 및 후진 상호 변속기 비율에서 발생한다. 특이점은 오직 "오버런(overrun)" 상태 - 즉 변속기의 출력부에서 변속기에 의해 가해지는 토크가 변속기 출력부를 감속시키게 되는 상태에서만 나타난다. 이러한 상태에서 동력은 출력부를 통해 변속기에 입력되며, 이러한 동력이 변속기 비효율 성에 의해 손실되는 동력과 동일하게 될 때 특이점이 발생하게 된다.
이러한 인식은 엔진과 변속기를 제어하는 방식에 대해 중요한 의미를 갖는다. 대부분의 조건에서 완벽하게 작동하는 현존하는 제어 시스템은 "셔틀링(shuttling)" 및 언덕 오름/내려감(hill climbing/descending)과 같은 상황에서는 심각하게 오작동하는 것으로 밝혀졌다. 특이점이 나타나고 이를 고려해야만 하는 것은 이러한 상태라는 것이 인식되고 있다.
반면, 본원발명에 따라 특이점 부근의 비율에서 적당한 전동기구 관리로 인해 얻어지는 이점은 놀라운 것으로 밝혀졌다. 특히 드라이버에게 모든 범위의 제어 옵션을 가능하게 할 만큼 정확한 차량의 낮은 속도 제어를 실시하도록 변속기를 사용하는 것이 가능하게 된다.
엔진 속도의 제어와 관련된 특별한 문제점 중 하나는 오버런에 관한 것이다. 이러한 관계에 있어서는, (1) 변속기에 의해 엔진에 "부하가 가해지는(loaded)" 상태 - 즉 변속기 입력부에서의 토크가 엔진을 느리게 하는 상태 및 (2) 변속기 입력부에서의 토크가 엔진을 구동하게 되는, 엔진에 "부하가 제거되는(unloaded)" 상태 사이에 구별을 짓는 것이 유용하다. 엔진에서의 부하 제거(unloading)는 중립 기어로부터 떨어진 비율에서 오버런시에 발생한다. 동력은 휠로부터 엔진으로 흐르게 되며 여기서 마찰에 의해 손실되어 "엔진 브레이킹(engine breaking)"을 제공하게 된다. 이러한 상황에서, 전자적으로 제어되는 전동기구에 있어 엔진에 연료를 제거(de-fuel)하여 이에 대해 토크 요구치를 0 으로 하는 것이 일반적이다. 그러나 오버런이 반드시 엔진에서 부하가 제거되도록 하는 것은 아니다. 특이점 사이 의 상호 변속기 비율에서는, 변속기 출력부/차량 휠에서의 어떠한 오버런 토크에도 불구하고 엔진에 언제나 부하가 가해진다. 이를 고려하지 않게 되면, 특이점이 나타나게 되는 예외적인 상태에서의 엔진 속도의 제어의 실패를 초래하게 된다.
본원발명의 제1 측면에 따르면, 무한 가변 변속기 및 엔진을 포함하는 차량의 전동기구의 작동 방법으로서, 상기 전동기구가 상기 엔진에 연결된 회전식 변속기 입력부, 차량 휠에 연결된 회전식 변속기 출력부, 연속적으로 변화가능한 비율("배리에이터 비율")을 제공하는 베리에이터, 및 배리에이터의 연결을 위한 기어를 포함하고, 상기 기어는 변속기 입력부 속도에 대한 변속기 출력부 속도의 비("상호 변속기 비율")가 상기 배리에이터 비율의 함수가 되도록, 그리고 배리에이터 비율의 유용 범위가 전진 및 후진 상호 변속기 비율 모두에 사상(map)하도록, 그리고 특정 배리에이터 비율("중립 기어 비율")에서 변속기 출력부가 변속기를 통해 회전하는 변속기 입력부에 연결됨에도 불구하고 변속기 출력부가 정지하도록, 상기 배리에이터를 변속기 입력부와 출력부 사이에 연결하는, 전동기구 작동 방법에 있어서, 상기 방법은 상기 전동기구가 오버런 상태에서 작동하는 동안에도 엔진에 구동 토크 요구치를 가함으로써 중립 기어의 양측면으로 연장하여 이를 포함하는 상호 변속기 비율의 낮은 범위에서 엔진 속도를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전동기구 작동 방법을 제공한다.
특히, 상기 구동 토크는 내부 엔진 손실을 극복하기에 충분한 양보다 크다. 따라서, 동력은 전동기구가 오버런됨에도 불구하고 엔진으로부터 변속기로 흐른다.
전술된 비율의 범위가 적어도 하나의 특이점 비율로부터 다른 하나로 연장하는 것이 특히 바람직하다.
특이점 사이에서, 변속기에 의해 엔진에 가해지는 부하는 변속기 출력부에서의 오버런 토크가 증가함에 따라 증가한다는 것이 입증되었다.
특히 바람직한 실시예에서, 본원발명에 따른 방법은 변속기 출력부에서의 증가된 오버런 토크에 따라 엔진 토크 요구치(engine torque demand)를 증가시키는 단계를 포함한다.
본원발명에 따른 방법은 특히 "토크 제어식(torque controlled)" 유형의 배리에이터를 사용하는 변속기에 유용하다. 이러한 배리에이터는 본원발명이 속하는 기술분야에 공지되어 있으며 그 예가 이하에서 기술된다. 종래의 배리에이터는 요구되는 비율을 나타내는 제어 신호를 수신하고, 이 비율에 맞게 그 자신을 조정하도록 제어되고 구성된다. 이와 대조적으로, 토크 제어식 배리에이터는 배리에이터의 입력부 및 출력부에서의 토크의 합으로서 정의되는, 요구되는 반작용 토크( reaction torque)를 나타내는 신호를 수신한다. 따라서 반작용 토크는 전체 배리에이터를 통째로 회전시키는 순 토크(net torque)이며, 이는 배리에이터의 장착부에 반작용되어야 한다. 비율은 직접적으로 조절되지 않는다. 대신 배리에이터는 요구되는 반작용 토크를 형성하고 엔진 및/또는 차량의 가속으로부터 초래되는 비율의 변화를 자동적으로 수용한다.
엔진 토크 요구치의 변화와 전달되는 엔진 토크에서의 변화 사이에는, 특히 이러한 변화가 엔진 연료공급(fuelling)의 교체에 의해 이루어지는 경우에는 필연적인 지연이 발생하게 된다. 오버런시에, 상호 변속기 비율이, 0(중립 기어)으로 증가되거나 떨어지는 동안, 특이점을 지남에 따라, 엔진은 부하가 제거되는 상태에서 부하가 가해지는 상태로 변화된다. 엔진 토크가 즉시 유용하지 않다면, 지연에도 불구하고, 엔진 속도는 떨어져 엔진이 멈출 위험을 갖게 된다.
본원발명의 특히 바람직한 실시예는 오버런에서 작동되는 동안, 그리고 상호 변속기 비율이 0으로 증가되거나 떨어질 때, 특이점 중 하나를 통과하는 상호 변속기 비율을 예상하여 요구되는 엔진 토크를 증가시키는 단계를 포함한다.
요구되는 토크의 증가는 변속기 비율이 특이점에 있거나 이러한 시간에 앞서 있을 때 구동 엔진 토크를 제공하는 효과를 갖는다.
대상 엔진은 통상적으로 내연기관이며, 보다 구체적으로는 예를 들어 통상적인 가솔린 엔진과 같은 비 속도 제어식 엔진(non speed-governed engine)이다. 일정한 디젤 엔진과 같이 그 자신의 속도를 제어하는 엔진은 이러한 문제점 모두에 노출되지 않는다. 그러나 본원발명은 다른 유형의 엔진을 갖는 전동기구에 사용될 수 있으며, 용어 "엔진"은 전기 모터를 포함하는 다른 유형의 회전식 동력 장치를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본원발명의 제2 측면에 따르면, 무한 가변 변속기 및 엔진을 포함하는 차량의 전동기구를 위한 제어 시스템으로서, 상기 전동기구가 상기 엔진에 연결된 회전식 변속기 입력부, 차량 휠에 연결된 회전식 변속기 출력부, 연속적으로 변화가능한 비율("배리에이터 비율")을 제공하는 베리에이터, 및 배리에이터의 연결을 위한 기어를 포함하고, 상기 기어는 변속기 입력부 속도에 대한 변속기 출력부 속도의 비("상호 변속기 비율")가 상기 배리에이터 비율의 함수가 되도록, 그리고 배리에이터 비율의 유용 범위가 전진 및 후진 상호 변속기 비율 모두에 사상(map)하도록, 그리고 특정 배리에이터 비율("중립 기어 비율")에서 변속기 출력부가 변속기를 통해 회전하는 변속기 입력부에 연결됨에도 불구하고 변속기 출력부가 정지하도록, 상기 배리에이터를 변속기 입력부와 출력부 사이에 연결하며, 상기 배리에이터는 요구되는 반작용 토크를 제공하고 변속기/배리에이터 비율에서의 변화를 자동적으로 수용하도록 구성된 형태이며, 상기 제어 시스템이 배리에이터의 요구되는 반작용 토크를 결정하기 위한 두 개의 방안 - 디펄트 방안(defalut strategy)과 특이점 조절 방안(singularity-handling strategy) - 을 가지며, 변속기 비율이 오버런 상태에서 어느 한쪽의 특이점으로 다가갈 때 디펄트 방안으로부터 특이점 조절 방안으로 제어를 넘기도록 구성되는, 전동기구 제어 시스템이 제공된다.
본원발명의 구체적인 실시예가 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 예에 의해서 기술될 것이다.
도 1a 는 다양한 반작용 토크에 대하여, 배리에이터 비율에 대한 변속기 입력부 토크(엔진 부하 토크)의 그래프를 도시한다.
도 1b 는 동일한 반작용 토크에 대하여 변속기 출력부 토크(휠 토크)의 그래프를 도시한다.
도 2a 및 2b 는 이론적인 무한 에너지 효율 변속기의 예상 토크를 도시한다는 점을 제외하고는 도 1a 및 1b 에 대응된다.
도 3은 본원발명의 실시에 사용되는 배리에이터의 매우 개략적인 도면이다.
도 4는 본원발명에 따라 작동가능한 전동기구의 매우 개략적인 도면이다.
도 5는 변속기에 의해 엔진에 부하가 가해지는 영역을 도시하는, 휠 토크에 대한 변속기 비율의 그래프이다.
도 6은 본원발명을 실시하는 제어 시스템에 의해 사용되는 바이어스 값의 그래프이다.
도 7은 바이어스 함수의 다른 그래프이다.
도 8은 전이 이벤트(transient event)의 그래프이다.
도 9는 본원발명에 따라 작동될 수 있는 변속기의 개략적인 도면이다.
본원발명은 중립 기어 부근의 비율에서 변속기 거동의 분석에 기반을 두고 있으며, 이는 도 1a 및 1b에 그래프로서 도시되어 있다. 이들 두 도면은 수평축을 따라 배리에이터 비율(variator ratio)을 도시하고 있다. 이는, 동일하지는 않지만, 상호 변속기 비율(reciprocal transmission ratio)의 함수이다. 이 그래프는 배리에이터에 가능한 전체 범위의 비율을 포함하고 있지는 않으며, 단지 중립 기어비 (이 예에서 -1.7)양측의 적은 범위만을 포함하고 있다. 이는 전체적으로 변속기로부터 무한한 속도 감속을 초래하는, 즉 0의 변속기 출력부 속도를 초래하는 배리에이터 비율이다. 이 비율의 우측에 있는 지점들은 차량의 전진 이동에 해당하며, 좌측에 있는 지점들은 반대에 해당한다. 도 1a에서 수직축은 그 입력부에서 변속기에 의해 가해지는 토크, 즉 변속기에 의해 엔진에 가해지는 부하(또는 음수 의 경우에는 부하의 제거(unloading))를 나타낸다. 도 1b에서 수직축은 변속기 출력부에서의 토크, 즉 차량의 종동휠에 전해지는 토크를 나타낸다. 양수 값은 전진방향의 휠 토크에 해당하며, 음수값은 그 반대이다. 양 그래프는 6개의 다른 라인(1-6)을 도시하는데, 각각은 배리에이터의 서로 다른 반작용 토크(reaction torque) 설정에 해당한다. 이하에서 설명되는 공지된 유형의 유압 제어식 배리에이터에서, 이러한 설정은 배리에이터의 액츄에이터에 가해지는 각각의 서로 다른 압력차에 해당하며, 관련 압력은 도면 상에 있는 표에 도시되어 있다. 라인(1, 2, 3)은 전진 방향의 휠 토크(즉, 휠이 차량을 전진시키는 상황)를 나타내며, 라인(4, 5, 6)은 반대 방향의 휠 토크를 나타낸다. 비교를 위하여, 도 2a, 2b는 도 1a, 1b에 상응하지만, 변속기가 100 %의 효율을 취한다는 이상적인 상황을 도시하고 있다.
도 2a 에서는, 완전히 효율적인 변속기 엔진에 대해서, 배리에이터에 의해 형성되는 반작용 토크에 관계없이 중립 기어 특이점(singularity)에서 부하가 0 으로 떨어지는 것을 알 수 있다. 그러나 이를, 중립 기어의 양 측면에서 두 개의 독립된 특이점을 갖는 도 1의 실제 변속기의 거동과 비교하면:
"후진방향 오버런 특이점(reverse overrun singularity)" (8)은 중립 기어의 좌측 - 후진하는 차량 - 에 위치하며, 전진 방향의 휠 토크를 받게 된다(라인 1, 2, 3). (일정한 최소값 위의) 모든 전진 방향 토크에 대하여, 엔진 부하(도 1a 의 수직축)는 이 특이점에서 0 으로 떨어진다;
"전진방향 오버런 특이점(forward overrun singularity)" (10)는 중립 기어의 우측 - 전진하는 차량 - 에 위치하며, 후진 방향의 휠 토크를 받게 된다. (역시 일정한 최소값 위의) 모든 후진방향 휠 토크에 대하여, 엔진 부하는 이 특이점에서 0으로 떨어진다.
도 1 및 2의 차이점은 마찰 손실 등과 같은 비효율성에 기인하는 실제 변속기에서의 에너지 손실에 기인한다. 입력부 (부하) 토크를 0 으로 떨어뜨리기 위한 조건은 그 출력부를 통해 변속기로부터 받는 에너지에 의해 이러한 마찰 손실이 균형을 이루어야 한다는 것이다. 따라서 특이점은 오버런 상태 - 즉 변속기에 의해 가해지는 휠 토크의 방향이 휠의 회전 방향과 반대인 경우 - 에서만 나타나게 된다.
전진방향의 휠 토크 상태를 나타내는 예시적인 라인(1)을 고려해보자(도 1b). 차량은 X 지점으로 표시되는 상태에 초기에 놓인다고 가정한다. 차량은 전진 방향으로 이동하며(배리에이터 비율이 중립 기어의 우측에 위치); 휠 토크가 전진방향이며(도 1b 참조) 엔진에 부하가 가해지며, 따라서 그 속도를 유지하기 위하여 연료가 공급되어야 한다. 계속해서, 예를 들어 가파른 언덕을 올라감으로써, 전진방향 휠 토크에도 불구하고 차량이 감속하는 경우를 가정하자. 엔진 속도가 유지된다면, 차량이 느려짐에 따라, 비율은 반드시 떨어지게 되며 이로써 작동점이 그래프 상에서 좌측으로 이동하게 된다. Y 지점에서 차량은 멈추게되며, 이후 언 덕을 내려가기 시작하며, 따라서 변속기는 후진방향으로 이동한다. 도 2a 에 도시된 이상적인 분석에서는 차량이 후진함에 따라 엔진이 점진적으로 부하를 받지 않게 되는 것을 제시한다. 그러나, 실제(도 1a)에서는 엔진의 부하 가중 상태(loading)로부터 부하 제거 상태(unloading)으로의 전이는 차량이 뒤로 이동하기 시작하여 결과적으로 비율이 후진방향 오버런 특이점(8)의 비율까지 떨어지기 전까지는 이루어지지 않는다. 특이점 좌측의 Z 지점에서, 엔진은 점진적으로 부하를 받지 않게 된다.
후진방향 오버런 특이점(8)은 차량이 초기에 후진 방향으로 이동하나(Z 지점) 운전자가 전진방향 휠 토크를 원하는 상황에서 나타날 수도 있다. 이러한 상태는 예를 들어 소위 "셔틀링(shuttling)" 에서 나타나게 되는데, 이는 운전자가 처음에 차량을 후진시키고 이후 차량이 움직이는 동안 구동 제어기를 "전진방향"으로 이동시키는 경우이다. 중립 기어 형태의 변속기에서 요구되는 전진방향 휠 토크는, 후진방향으로 이동하는 동안, 엔진의 연료를 제거하고 엔진 부하를 없앰으로써 제공된다. 차량이 전진방향으로 가속하게 되고(즉, 중립 기어를 향해 느려짐), 이로써 특이점에 도달하게 된다. 이는 비율이 중립기어에 도달하기 전에 발생한다.
전진방향 오버런 특이점은 유사하게 양 방향으로부터 도달될 수 있으나, 역시 언제나 오버런 상태에서 도달하게 된다. 예를 들어 차량이 초기에 정지해 있거나 후진방향으로 회전하고 있으며 언덕을 내려보고 있다고 가정하면, 이로써 후진방향 휠 토크에도 불구하고 전진방향으로 차량이 가속된다. 이에 대한 라인은 도 1의 라인(4, 5, 6)이며 전진방향 오버런 특이점은 이러한 경우에 좌측으로부터 접근하게 된다. 차량이 전진방향으로 이동하는 동안 후진방향으로 셔틀링하게 되면, 전동기구가 동일한 특이점을 그래프의 우측으로부터 접근하게 된다.
특이점의 의미를 설명하기 위해서는 무엇보다도 특이점으로부터 멀리 떨어진 비율에 있는, 토크 제어식 변속기의 조절에서 나타나는 특수한 경우를 고려할 필요가 있다. 이를 위해서 도 3 및 도 4는 본원발명을 실행하는데 사용하기에 적합한 배리에이터 및 이러한 배리에이터에 합체된 전동기구의 매우 개략적인 도면을 각각 도시하고 있다. 이러한 도면에 도시된 대상은 본질적으로 새로운 것이 아니다. 배리에이터와 전동기구의 기능과 구조에 대한 보다 상세한 내용은 Torotrak (Development) Ltd. 의 특허 포트폴리오에서 찾아볼 수 있으며, 특히 이와 관련하여서는 유럽 특허 EP 0444086호를 참조한다.
도면에 있는 배리에이터(11)는 토로이달 레이스(toroidal-race) 롤링 트랙션(rolling-traction)형태이나, 본원발명이 이러한 방식으로 구성된 배리에이터에 한정되는 것은 아니다. (실제 배리에이터에서는 하나의 세트인)롤러(12)가 작동하여 두 개의 레이스(14, 16) 사이에서 구동력을 전달한다. 롤러는 세차축(precession axis)(20) 주위로 세차운동함으로써 레이스의 공통축(18)에 대한 각을 변화시킬 수 있다. 또한 유압 엑츄에이터(22)를 통해 원주방향을 따라 성분 F를 갖는 조정가능한 힘을 받으며, 원주방향을 따라 앞뒤로 이동할 수 있다. 비율의 변경은 이러한 원주를 따라 앞뒤로 이동하는 롤러와 관련되며, 이로써 레이스(14, 16)는 롤러 상에 조종 모멘트(steering moment)를 가하여 세차운동하도록 하며, 경로의 상대적인 반경을 변화시키기 위하여 롤러가 레이스를 따라가 비율의 변경을 가능하게 한다. 힘 F는 레이스에 의하여 롤러에 가해지는 합력 f1 + f2 와 방향이 반대인 동일한 크기이다. 또한 합력 f1 + f2 는 롤러(12)에 의하여 각각의 레이스(14, 16)에 가해지는 토크 Tin 및 Tout 의 합에 비례한다. 따라서 본 명세서에서 배리에이터의 반작용 토크로서 언급되는 토크 Tin 및 Tout 의 합은 항상 액츄에이터 힘 F 에 비례한다. 액츄에이터의 힘을 제어함으로써 반작용 토크가 직접 제어된다.
이러한 방식에 따라, 배리에이터를 통해 설정되고 선택되는 것은 배리에이터 비율이 아니라 반작용 토크이다. 이러한 측면에서 문제의 전동기구는 표준의 것과는 상당히 다르다. 대부분은 변속기는 요구되는 비율을 나타내는 입력을 - 유압, 전기 또는 다른 형태로서 - 수신하도록 구성되며, 이런 신호의 함수인 비율을 채택하도록 구성된다. 이는 본 명세서에서 고려하는 "토크 제어식" 배리에이터 및 변속기에 해당하지 않는다. 대신 배리에이터는 요구되는 반작용 토크를 설정하며 그 비율은 자동적으로 변화하여 엔진 및 차량 속도의 변화를 수용하게 된다.
도 4는 변속기 작동의 이러한 측면을 명확하게 나타내기 위한 도면이다. 블럭(E)은 배리에이터 입력부에 연결된 총 관성모멘트(Je)를 나타내며 회전하는 엔진 구성부품, 엔진을 배리에이터에 연결시키는 기어, 레이스(14) 등의 관성 모멘트를 포함한다. 이러한 블럭은 배리에이터(11)의 레이스(14)에 직접 연결되는 것으로 (매우 전형적으로 도시된 이 도면에) 도시되어 있다. 실제에 있어서는 물론 매개 기어가 존재하며, 이는 몇몇 실시예에서 에피사이클릭 션트(epicyclic shunt)를 포함한다. 다른 블럭(V)은 배리에이터 출력부에 연결되는 총 관성 모멘트(Jv)를 나타내며, 따라서 하류의 구동라인(driveline) 구성요소 - 구동 샤프트, 차동 기어, 종동휠 등 그리고 차량 자체의 관성 - 의 관성 모멘트를 포함한다. 배리에이터의 엔진측에서, 관성(Je)을 가속시킬 수 있는 순 토크(net torque)는 배리에이터 롤러에 의해 레이스(14) 상에 가해지는 부하(Tin) 및 엔진 토크(Tout)의 합이다. 이러한 토크가 균형을 이루는 동안 - 즉, 반대방향으로 동일한 경우 - 엔진 속력은 일정하다. 불균형은 0 이 아닌 순 토크가 관성(Je)에 작용하게 하며 결과적으로 엔진 가속이 발생하도록 한다. 배리에이터 롤러는 자동적으로 이동 및 세차운동하여 이에 따른 변속비 변화를 수용하게 된다. 엔진 속도를 변화시키기 위해서는 동력적인 방식으로 변속기에 의하여 엔진에 가해지는 부하 토크(Tin)와 엔진 토크 간의 균형을 제어할 필요가 있다는 것이 명백하다.
배리에이터의 차량/출력측에서, 관성(Je)을 가속시키기 유효한 순 토크는 (1) 배리에이터 출력 토크(Tout) 와 (2) 차량의 브레이크, (드래그(drag), 도로 경사 등에 기인하여) 휠 등으로부터와 같이 외부로부터 가해지는 토크 사이의 균형에 따라 변하게 된다. 결과적인 어떠한 순 토크도 차량을 가속시키는데 유효하다. 배리에이터는 자동적으로 이에 따른 변속기 비율 변화를 수용한다.
도 4는 매우 간략하게 도시되어 있으며 단지 일정한 원리를 설명하는데 사용된다는 것을 다시 강조한다. 실제 변속기의 주된 기능적 구성 부품은 도 9에 도시되어 있으며, 여기서 배리에이터는 도면번호 100 으로, 에피싸이클릭 션트는 도면번호 102로 표시된다. 배리에이터는 일측면상에서 기어(R2)를 통하여 변속기 입력부(104)에, 따라서 엔진에 연결되며, 다른 측면상에서 에피싸이클릭 션트(102)의 태양 기어에 연결된다. 에피싸이클릭 션트의 캐리어(carrier)도 기어(R1)를 통하여 변속기 입력축(104)에 연결된다. 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 알고 있으며 도면에서 곡선 화살표에 의해 도시되어 있듯이, 결과적으로 배리에이터와 션트를 포함하는 동력 재순환 루프(power recirculatory loop)가 형성된다. 변속기 출력축(106)에 대한 연결은 두 가지 루트를 통해 이루어질 수 있다. 하이 레짐 클러치(high regime clutch)(108)를 폐쇄하고 로우 레짐 클러치(110)를 개방하면 변속기 입력부로부터 기어(R2), 배리에이터(100), 기어(R3)를 통해 변속기 출력부까지의 구동 경로를 형성하게 된다. 에피싸이클릭 션트는 효과적으로 우회된다. 하이 레짐은 중립 기어가 아닌, 더 높은 전진 방향 상호 변속기 비율을 제공하는데 사용된다. 더 낮은 비율을 제공하기 위하여, 로우 레짐 클러치(110)가 맞물리고 다른 클러치가 해제되어, 변속기 출력부(106)로의 구동은 에피싸이클릭 션트(102)의 환형 기어(annulus)로부터 이루어지게 된다. 로우 레짐은 중립 기어를 제공한다. 본 명세서에서 고려되는 문제가 제기되는 것은 로우 레짐에서만이다.
(1) 요구에 따라 엔진 속도와 토크를 변화시키도록 엔진/변속기 인터페이스 에서 동적 균형을 제어하고 (2) 이와 동시에 운전자의 요구를 충분하게 반영하는 전동기구 출력부(종동 차량 휠)에 토크를 제공하기 위하여, 통합된 방식으로 배리에이터의 반작용 토크 요구치 및 엔진의 토크 요구치를 다루며 통상 전자적으로 실행되는 제어 시스템이 요구된다. 이는 두 개의 변수 - 엔진 토크 요구치 및 배리에이터 반작용 토크 요구치 - 를 제어함으로써 이루어진다. 엔진 제어와 관련된 특별한 문제는 적절한 제어 시스템을 기술하기에 앞서 먼저 고려될 것이다.
오버런에 있어서, 특이점으로부터 떨어진 상호 변속기 비율에서, 동력은 휠로부터 변속기를 통해 엔진으로 흐르게 되며, 여기서 마찰에 의해 소멸된다. 엔진속도는 변속기의 작용에 의해 유지된다. 따라서 엔진으로부터 연료가 제거될 수 있다(0 인가된 토크 요구치). 도 1의 지점 Z는 이러한 상태를 나타낸다. 그러나 비율이 특이점값(8)에 다다름에 따라 변속기 입력부에서의 토크는 0 으로 떨어진다. 변속기만으로는 유지될 수 없는 엔진속도에 도달하고, 초기 모형에서, 엔진속도가 전동기구의 결과적인 오작동에 상응하여 떨어지는 결과가 발생한다. 더욱이, 특이점 간의 비율에서, 오버런의 경우에도 동력은 언제나 엔진으로부터 변속기로 흐르게 된다. 따라서 엔진속도는 변속기/휠로부터의 토크에 의해 유지될 수 없게 된다. 대신 그 속력을 유지해야 한다면 엔진은 반드시 (양의 토크(positive torque) 요구치에 의하여) 연료가 공급되어야 한다. 따라서, 이하에서 설명되는 시스템에서, 엔진속도가 유지되는 동안, 엔진에 대한 토크 요구치는 두 개의 특이점 간의 비율에 대해서 언제나 양의 값이다.
그럼에도 불구하고, 관련 비율 범위로의 진입점 상의 엔진 속도가 초과되어, 엔진 속도를 줄일 필요가 있는 상태가 존재할 수 있다. 이러한 상황에서 엔진은 특이점 사이의 비율에서 조차도 연료가 제거될 수 있다.
엔진 토크가 변속기에 의해 엔진에 가해지는 부하와 동일하다면, 토크 제어식 변속기에서 엔진 속도는 일정하게 된다. 도 1a 는 이러한 양에 대한 그래프이다. 후진방향 오버런 특이점(8)으로부터 중립기어까지의 배리에이터 비율 범위를 고려하자. 전진방향 휠 토크(라인(1, 2, 3))는 오버런 상태를 발생시킨다. 그래프는 엔진 부하가 오버런 토크의 증가와 함께 실제적으로 증가하는 것을 보여준다. 이는 증가하는 오버런 토크가 엔진의 부하 제거를 증가시키는 특이점으로부터 떨어진 비율에 있는 통상적인 상황의 반대이다. 증가된 오버런 토크는 변속기에서의 증가된 동력 재순환을 형성하며(동력이 재순환되는 루프를 도시하는 도 10 참조), 이로써 배리에이터의 비효율성으로 인한 동력 손실도 증가하여 휠로부터의 입력 동력에서의 증가를 가중시킨다.
따라서 본원발명에 따른 시스템은 비율이 두 개의 특이점 사이에 있는 동안 오버런 토크의 증가에 상응하여 엔진 토크 요구치를 증가시킨다.
더욱이, 엔진 연료 공급에서의 변화와 엔진 출력 토크에서의 상응하는 변화 사이의 시간 지연이 고려되어야 할 필요가 있다. 만약 엔진의 연료 공급이 특이점을 통과하면서 개시된다면, 이러한 지연으로 인해, 엔진 토크가 엔진 속도를 유지하기에 유효하기에 앞서 엔진에 부하가 가해지기 시작한다. 이에 대한 해결 방안은 특이점에 다가갈 때 엔진에 대해 부하가 가해지기 시작하기에 앞서 엔진의 연료 공급을 증가시키는 것이다. 시스템은 특이점에 도달하고 이를 통과하는 비율을 예 상하여, 엔진에 연료를 공급함으로써 엔진이 그 자체의 회전을 유지하기에 필요한 토크를 발생시키도록 준비시킨다.
이제 다른 제어 변수인 반작용 토크로 돌아가면, 원리적으로 방안 A와 B로 언급되는, 배리에이터에 요구되는 반작용 토크를 계산하기 위한 두 가지의 방안이 있다:
A. 반작용 토크 요구치는 현재 배리에이터 비율을 고려하여 배리에이터 입력부에서 요구되는 토크로부터 계산될 수 있다;
B. 반작용 토크 요구치는 현재 배리에이터 비율을 고려하여 배리에이터 출력부에서 요구되는 토크로부터 계산될 수 있다.
방안 A가 보다 일반적으로 적당한데, 이는 이러한 방안이 전술한 동적 엔진/변속기 토크 균형의 관리를 용이하게 하기 때문이다. 이러한 방안의 세부적인 실시 방안에 대해서는 본 명세서에서 기술하지 않는다. 이에 대해서는 Torotrak 의 국제 특허 출원 PCT/GB04/03293 호를 참조하기 바란다. 그러나 이를 요약하자면, 이러한 실시 방안은 다음을 수반한다.
1. (통상적으로 가속 페달 제어를 통한) 드라이버의 입력에 기초하여, 엔진 토크 및 엔진 속도의 목표치를 선택하는 단계;
2. 엔진에 가해지는 토크 요구치를 (i) 목표 엔진 토크 및 (ii) 목표 엔진 토크를 향해 엔진측 관성(Je)을 가속시키기 위해 필요한 토크 조정량의 합으로 설정하는 단계;
3. (실제 엔진 토크는 동적인 상태에서 요구치에 뒤떨어지므로) 토크 요구치에 따라 즉각적으로 기대되는 엔진의 출력부 토크를 산정하는 단계; 및
4. 그 입력부에서 배리에이터에 의해 가해지는 토크가 토크 조정량보다 작은 엔진 출력부 토크 산정치와 동일하도록 배리에이터 반작용 토크를 설정하는 단계.
실제의 시스템은 엔진 가속의 예상에 기초하여, 엔진 속도에 대한 폐회로 보정도 수반한다. 이러한 예상은 예상되는 순간 출력 토크로부터 (변속기의 모델을 사용하여 배리에이터 반작용 토크로부터 계산된) 엔진에 가해지는 부하를 제함으로써 얻어진다. 이는 엔진측 관성(도 4의Je)에 작용하는 순 토크를 말하며, 이로써 뉴톤 원리에 기초하여 엔진 가속을 찾을 수 있게 된다.
그러나 방안 A는 변속기가 특이점에 다가감에 따라 실패하게 된다. 특이점에서, 배리에이터는 반작용 토크의 설정에 관계없이 그 입력부에 0의 토크를 가한다. 이러한 상태에서, 단계 4의 계산은 0에 의해 나눠지는 과정을 초래한다. 특 이점에 가까운 비율에서, 부정확성이 증대되며 이러한 방식으로 반작용 토크를 계산하는 것은 드라이버의 기대로부터 용납될 수 없을 정도로 벗어나고 또한 용납될 수 없는 진동을 받게 되는 토크가 종동 휠에 형성되는 결과를 초래할 수 있다.
특이점은 오직 "오버런" 상태에서만 나타난다는 것을 상기하자. 특이점 부근에서, 변속기 비율이 낮기 때문에, 변속기에 의해 엔진에 가해지는 토크는 비교적 작다. 더욱이 특이점은, 일부 엔진 "플레어(flare)"가 요구되는 오버런 토크를 제공하도록 드라이버에게 용인될 수 있는, 셔틀링이나 언덕 오름/내려감의 상황에서 발생한다. 이러한 요인으로 인해 방안 B가 적당하게 된다. 반작용 토크는, 가속페달과 드라이버의 제어를 통해 전달됨으로써, 드라이버의 휠 토크 요구에 직접 기초를 둘 수 있다.
어떠한 주어진 순간에서 두가지 방안 중 어떤 것이 사용될 것인가를 선택하기 위하여 몇 가지 방법이 필요하게 된다. 도 1로부터, 특이점 비율의 양 측면상에서 변속기 비율의 방향에 따라 입력부에 부하가 가해지거나 제거된다는 것을 주목하자. 제어 시스템은 어떠한 방안에 의하여 반작용 토크 요구치가 얻어져야 하는가를 결정하기 위하여 이 같은 지식을 활용한다. 엔진에 부하가 제거된다면, 그 동적 응답에 아무런 보상(compensation)이 필요하지 않게 되며 방안 B가 적용될 수 있다. 도 5는 수평축에 변속기 비율을, 수직축에 변속기 출력 토크(휠 토크)를 도시한다. 정상 구동 영역이라고 불리우는 어두운 영역에서, 엔진에 부하가 가해진다. 밝은 영역에서는 엔진에 부하가 제거된다.
표 내에 도시된 바와 같이, 제어 시스템은 그 값이 (방안 B를 선택하기 위 한) 0 과 (방안 A를 선택하기 위한) 1 사이에서 변하는 바이어스 함수(bias function)를 사용한다. 바이어스 함수는 드라이버의 휠 토크 요구의 부호 및 변속기 비율 모두를 반드시 고려해야 한다. 도 6은 비율(수평축)에 따른 바이어스 값(수직축)의 변화를 도시하며, 두 개의 라인(60, 62)을 포함하는데, 라인(60)은 요구되는 휠 토크가 양의 값일 때 적용될 수 있으며, 라인(62)은 음의 값일 때 적용될 수 있다. 제어 시스템은 관련되는 것을 결정하기 위하여 휠 토크 요구의 부호에 대한 테스트를 실행한다. 바이어스 함수의 형태는 특이점에 다가감에 따른 제어 방안의 점진적 교체(handover)를 제공한다. 방안 B로의 교체는 비율이 특이점에 도달하기 이전에 이루어짐을 주목하자.
제어 방안의 교체는 드라이버의 휠 토크 요구에 의하여, 즉 도 6의 y 축을 따른 작동 포인트의 이동에 의해 이루어질 수도 있다. 오버런에서, 특이점 비율로부터 떨어져, 드라이버의 입력에 따라 서로 다른 요구가 존재하게 된다. 예를 들어, 드라이버가 "발을 떼면(back out)"(발을 가속 페달로부터 들어올리면), 엔진속도 제어가 유지되면서 어떤(작은) 수준의 후진방향(오버런) 휠 토크를 요구하는 것이다. 그러나, 드라이버가 이동하는 동안 "구동(drive)"으로부터 "후진(reverse)"으로 드라이버 제어를 변경함으로써 "왕복(shuttle)"한다면, 이는 보다 큰 오버런 휠 토크의 기대를 의미하며, 엔진 속도 제어는 이를 달성하기 위하여 - 엔진 속도를 "플레어(flare)"로 허용하며 - 절충될 수 있다. 따라서, 발을 떼는 동안 바이어스는 1이 되거나 이에 가깝게 되어야 하는 반면, 왕복하는 동안에는 바이어스가 0이 되거나 낮은 값이 되어야 한다.
이러한 요구를 고려하기 위하여, 제어 시스템은, 드라이버에 의해 요구되는 휠 토크의 위 및 아래에서, 휠 토크의 상한 및 하한 을 선택하고, 반작용 토크에 대해 한계를 설정하기 위해 이를 이용하며, 이로써 휠 토크가 경계치를 벗어나지 않도록 한다. 도 7은 이상을 고려하여 수정된 바이어스 함수를 도시한다. 휠 토크의 경계치는, 물론 드라이버의 요구에 따라 변화되지만, "상부(upper)"와 "하부(lower)"로 표시되었다.
드라이버에 의해 요구되는 휠 토크의 실제적인 결정은, 통상적으로 현재의 차량 속도도 고려하여, 드라이버의 가속 제어 (페달)의 위치에 기초하여 이루어진다.
본원발명는 실제로 중립 기어 부근의 차량 속도(즉 낮은 차량 속도)의 제어를 매우 향상 시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다. 결과적으로 드라이버에게 새로운 기능이 제공될 수 있다. 예를 들어 드라이버에게는 1 mph 와 같은 선택된 (낮은) 차량 속도를 설정하는 편이가 제공될 수 있으며, 이는 지역의 변화에도 불구하고 구동 라인(diverline)의 제어에 의해 유지될 수 있다. 선택되는 속도는 0이 될 수도 있으며, 이러한 경우에는 구동라인이 차량을 정지상태로 유지하는데 사용된다. 이러한 편의성은 특이 "모든 지형의(all terrain)" 4륜 구동 차량에 특히 유용하다.

Claims (22)

  1. 무한 가변 변속기 및 엔진을 포함하는 차량의 전동기구의 작동 방법으로서,
    상기 전동기구가 상기 엔진에 연결된 회전식 변속기 입력부, 차량 휠에 연결된 회전식 변속기 출력부, 연속적으로 변화가능한 비율("배리에이터 비율")을 제공하는 베리에이터, 및 배리에이터의 연결을 위한 기어를 포함하고,
    상기 기어는 변속기 입력부 속도에 대한 변속기 출력부 속도의 비("상호 변속기 비율")가 상기 배리에이터 비율의 함수가 되도록, 그리고 배리에이터 비율의 유용 범위가 전진 및 후진 상호 변속기 비율 모두에 사상(map)하도록, 그리고 특정 배리에이터 비율("중립 기어 비율")에서 변속기 출력부가 변속기를 통해 회전하는 변속기 입력부에 연결됨에도 불구하고 정지하도록, 상기 배리에이터를 변속기 입력부와 출력부 사이에 연결하는, 전동기구 작동 방법에 있어서,
    상기 방법은 상기 전동기구가 오버런 상태에서 작동하는 동안에도 엔진에 구동 토크 요구치를 가함으로써 중립 기어의 양측면으로 연장하여 이를 포함하는 상호 변속기 비율의 낮은 범위에서 엔진 속도를 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전동기구 작동방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 토크는 내부 엔진 손실을 극복하기에 충분한 것보다 큰 것을 특징 으로 하는,
    전동기구 작동방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상호 변속기 비율의 범위가 적어도 오버런에서 작동시 엔진에 0의 부하가 가해지도록 하는 후진 비율("후진 오버런 특이점")로부터 오버런에서 작동시 엔진에 0의 부하가 가해지도록 하는 전진 비율("전진 오버런 특이점")까지 연장하는 것을 특징으로 하는,
    전동기구 작동방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법이 상기 비율 범위에서 오버런으로 작동하는 동안 변속기 출력부에서 오버런 토크의 증가에 따라 엔진 토크 요구치를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전동기구 작동방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리에이터가 토크 제어식인 것을 특징으로 하는,
    전동기구 작동방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    오버런에서 작동하는 동안으로서 상호 변속기 비율이 0 으로 떨이지거나 올라갈 때, 특이점 비율 중 하나를 지나는 상호 변속기 비율을 예상하여 엔진 토크 요구치를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    전동기구 작동방법.
  7. 무한 가변 변속기 및 엔진을 포함하는 차량의 전동기구로서,
    상기 전동기구가 상기 엔진에 연결된 회전식 변속기 입력부, 차량 휠에 연결된 회전식 변속기 출력부, 연속적으로 변화가능한 비율("배리에이터 비율")을 제공하는 베리에이터, 및 배리에이터의 연결을 위한 기어를 포함하고,
    상기 기어는 변속기 입력부 속도에 대한 변속기 출력부 속도의 비("상호 변속기 비율")가 상기 배리에이터 비율의 함수가 되도록, 그리고 배리에이터 비율의 유용 범위가 전진 및 후진 상호 변속기 비율 모두에 사상(map)하도록, 그리고 특정 배리에이터 비율("중립 기어 비율")에서 변속기 출력부가 변속기를 통해 회전하는 변속기 입력부에 연결됨에도 불구하고 정지하도록, 상기 배리에이터를 변속기 입력부와 출력부 사이에 연결하며,
    상기 전동기구는, 상기 전동기구가 오버런 상태에서 작동하는 동안에도 엔진에 구동 토크 요구치를 가함으로써, 중립 기어의 양측면으로 연장하여 이를 포함하는 상호 변속기 비율의 낮은 범위에서 엔진 속도를 유지하도록 구성된 제어 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는,
    차량 전동기구.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 토크는 내부 엔진 손실을 극복하기에 충분한 것보다 큰 것을 특징으로 하는,
    차량 전동기구.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 상호 변속기 비율의 범위가 적어도 오버런에서 작동시 엔진에 0의 부하가 가해지도록 하는 후진 비율("후진 오버런 특이점")로부터 오버런에서 작동시 엔진에 0의 부하가 가해지도록 하는 전진 비율("전진 오버런 특이점")까지 연장하는 것을 특징으로 하는,
    차량 전동기구.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 전동기구가 상기 비율 범위에서 오버런으로 작동하는 동안 변속기 출력부에서 오버런 토크의 증가에 따라 엔진 토크 요구치를 증가시키도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    차량 전동기구.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리에이터가 토크 제어식인 것을 특징으로 하는,
    차량 전동기구.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은, 상기 전동 기구가 오버런에서 작동하는 동안으로서 상호 변속기 비율이 0 으로 떨이지거나 올라갈 때, 특이점 비율 중 하나를 지나는 상호 변속기 비율을 예상하여 엔진 토크 요구치를 증가시키도록 추가로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    차량 전동기구.
  13. 무한 가변 변속기 및 엔진을 포함하는 차량의 전동기구를 위한 제어 시스템으로서,
    상기 전동기구가 상기 엔진에 연결된 회전식 변속기 입력부, 차량 휠에 연결된 회전식 변속기 출력부, 연속적으로 변화가능한 비율("배리에이터 비율")을 제공하는 베리에이터, 및 배리에이터의 연결을 위한 기어를 포함하고,
    상기 기어는 변속기 입력부 속도에 대한 변속기 출력부 속도의 비("상호 변속기 비율")가 상기 배리에이터 비율의 함수가 되도록, 그리고 배리에이터 비율의 유용 범위가 전진 및 후진 상호 변속기 비율 모두에 사상(map)하도록, 그리고 특정 배리에이터 비율("중립 기어 비율")에서 변속기 출력부가 변속기를 통해 회전하는 변속기 입력부에 연결됨에도 불구하고 정지하도록, 상기 배리에이터를 변속기 입력부와 출력부 사이에 연결하며,
    상기 배리에이터는 요구되는 반작용 토크를 제공하고 변속기/배리에이터 비율에서의 변화를 자동적으로 수용하도록 구성된 형태이며,
    상기 제어 시스템이 배리에이터의 요구되는 반작용 토크를 결정하기 위한 두 개의 방안 - 디펄트 방안(defalut strategy)과 특이점 조절 방안(singularity-handling strategy) - 을 가지며, 변속기 비율이 오버런 상태에서 어느 한쪽의 특이점으로 다가갈 때 디펄트 방안으로부터 특이점 조절 방안으로 제어방식을 교체하도록 구성되는,
    전동기구 제어 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 디펄트 방안은 요구되는 엔진 부하로부터 배리에이터의 반작용 토크 요구치를 결정하는 단계를 포함하는,
    전동기구 제어 시스템.
  15. 제13항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특이점 조절 방안은 요구되는 변속기 출력부 토크로부터 배리에이터의 반작용 토크 요구치를 결정하는 단계를 포함하는,
    전동기구 제어 시스템.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디펄트 방안으로부터 특이점 조절 방안으로의 교체는, 변속기 출력부 토크가 전진방향일 때, 비율이 후진 기어 특이점을 향해 떨어짐에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    전동기구 제어 시스템.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디펄트 방안으로부터 특이점 조절 방안으로의 교체는, 변속기 출력부 토크가 후진방향일 때, 비율이 전진 기어 특이점을 향해 증가함에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    전동기구 제어 시스템.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디펄트 방안과 특이점 조절 방안 사이의 교체는 중립 기어와 관련 특이점 사이에서 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    전동기구 제어 시스템.
  19. 제13항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방안들 사이의 교체는 변속기 비율의 범위에 걸쳐 점진적으로 이루어지 는 것을 특징으로 하는,
    전동기구 제어 시스템.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 시스템이 두 개의 방안 중 어느 것을 채택할 것인가를 결정하는 변속기 출력부 토크와 변속기 비율에 기초한 바이어스 함수를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    전동기구 제어 시스템.
  21. 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 디펄트 방안이 적어도 전동기구가 오버런 상태가 아닐 때 채택되는 것을 특징으로 하는,
    전동기구 제어 시스템.
  22. 제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 특이점 조절 방안이 적어도 변속기 비율이 관련 특이점을 갖는 대역(band) 내에 있을 때 채택되는 것을 특징으로 하는,
    전동기구 제어 시스템.
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