KR20090120290A

KR20090120290A - 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20090120290A
Application number: KR1020080046249A
Authority: KR
Inventors: 이호욱
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2009-11-24
Also published as: CN101586660B; KR100986067B1; US8010266B2; CN101586660A; US20090287384A1

Abstract

본 발명은 노면의 상태에 따라 무단변속기의 벨트 추력을 제어함으로써 벨트의 슬립을 방지할 수 있는 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 무단변속기의 벨트 추력 제어 방법은 험로 조건을 만족하는지 판단하는 단계; 험로 조건을 만족하면 험로 조건의 안전율까지 안전율을 제1 설정 시간 동안서서히 증가시키며 추력을 계산하는 단계; 상기 계산된 추력을 적용하여 벨트의 추력을 증가시키는 단계; 그리고 험로 조건의 안전율에 따른 추력을 제2 설정 시간 동안 유지하는 단계;를 포함할 수 있다.

안전율, 무단변속기, 추력

Description

무단변속기의 벨트 추력 제어 장치 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING THRUST FORCE OF BELT OF CONTINUOUS VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노면의 상태에 따라 무단변속기의 벨트 추력을 제어함으로써 벨트의 슬립을 방지할 수 있는 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동변속기 또는 수동변속기는 일정한 변속비를 가지고 있으며, 운행 조건에 따라 변속비를 조절한다. 그러나, 무단변속기는 일정한 범위 내에서 변속비를 연속적으로 변화시킬 수 있다.

무단변속기는 가속페달을 조작하는 것만으로 변속이 되므로 승차감이 뛰어나고 연료 소비율이나 가속 성능이 향상된다. 또한, 자동변속기보다 부품수가 적어 생산원가를 줄일 수 있다.

현재, 하이브리드 차량에는 이러한 무단변속기가 주로 사용된다. 전형적인 하이브리드 차량에 따르면, 제1 축에 제1 유성기어세트가 배치되고 상기 제1 축에 평행한 제2 축에 제2 유성기어세트가 배치되며, 상기 제2 축에 평행한 제3 축은 출력축에 연결된다.

엔진은 상기 제1 축 상에서 상기 제1 유성기어세트의 하나의 작동부재에 연결되고, 제1 모터/제너레이터는 상기 제1 축 상에서 상기 제1 유성기어세트의 다른 하나의 작동부재에 연결된다. 또한, 제2 모터/제너레이터는 상기 제2 축 상에서 상기 제2 유성기어세트의 하나의 작동부재에 연결되고, 상기 제3 축은 상기 제2 유성기어세트의 다른 하나의 작동부재에 연결된다.

그리고, 상기 제1,2 유성기어세트의 또 다른 하나의 작동부재는 각각 제1,2풀리에 연결되어 있으며, 상기 제1,2 풀리는 서로 벨트에 의하여 연결되어 제1 축의 동력이 제2 축으로 전달되게 된다. 따라서, 하이브리드 엔진은 엔진의 동력과 모터의 동력을 동시에 이용하여 목표 기어비로 연속적인 변속을 행한다. 즉, 하이브리드 차량은 무단 변속기가 주로 사용되었다.

이러한 무단변속기는 벨트와 풀리 사이의 마찰력에 의하여 동력이 전달되므로 벨트가 풀리를 잡는 힘, 즉 추력을 정확히 예측하는 것이 중요하다. 즉, 추력이 너무 과도하게 강하면 동력의 전달 효율이 낮아지므로 연비가 떨어지게 된다.

또한, 적절한 추력을 적용하는 경우라도 험로에서 주행하는 경우 출력축으로부터 노면 토크가 전달되어 벨트가 미끄러지는 벨트 슬립이 발생하였다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 노면의 상태에 따라 무단변속기의 벨트 추력을 제어함으로써 벨트의 슬립을 방지하고 연비를 향상시키는 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치는 주행 노면 상태를 판단하는 노면 조건 판단 수단; 상기 주행 노면 상태에 따른 안전율을 산출하는 안전율 계산 수단; 상기 안전율 계산 수단에서 산출된 안전율을 기초로 벨트의 추력을 계산하는벨트 추력 계산 수단; 그리고 상기 계산된 추력에 따라 벨트의 추력을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 노면 조건 판단 수단은 변속기 회전수의 변화율과 상기 변화율의 특정 영역값이 나타나는 발생 빈도에 따라 노면 상태를 구분할 수 있다.

상기 노면 조건 판단 수단은 변속기 회전수의 변화율이 설정값 이상인 경우가 설정된 기간 동안 설정된 횟수 이상 나타나는 경우 험로 조건을 만족한다고 판단할 수 있다.

노면 상태가 험로 조건을 만족하는 경우, 상기 추력 계산 수단은 제1 설정 시간 동안 상기 안전율 계산 수단에서 계산된 험로 조건의 안전율까지 안전율을 서서히 증가시키며 연속적으로 추력을 계산할 수 있다.

상기 제어부는 험로 조건에 따른 안전율을 기초로 계산된 벨트의 추력을 제2 설정 시간 동안 유지할 수 있다.

상기 험로 조건은 변속기 회전수의 미분 절대값이 설정값 이상인 경우가 설정된 기간 동안 설정된 횟수 이상 나타나는 경우 만족하는 것으로 할 수 있다.

상기 험로 조건에 따른 안전율은 변속기 회전수의 미분 절대값이 설정값 이상인 경우가 설정된 기간 동안 나타나는 횟수에 따라 정해져 있을 수 있다.

상기 무단변속기의 벨트 추력 제어 방법은 상기 제2 설정 시간 경과 후 안전율을 초기 안전율로 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 노면 상태가 험로인지를 판단하고 노면 상태에 따라 벨트의 추력을 제어함으로써 벨트의 슬립을 방지할 수 있다.

또한, 노면 상태에 따라 적절한 추력을 적용함으로써 연비 향상을 꾀할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치의 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치는 회전수 측정 수단(10), 추력 측정 수단(20), 타이머(30), 노면 조건 판단 수단(40), 안전율 계산 수단(50), 벨트 추력 계산 수단(60), 제어부(70), 그리고 구동기(80)를 포함한다.

회전수 측정 수단(10)은 무단변속기의 회전수를 측정하여 이에 대한 신호를 상기 제어부(70)에 전달한다. 상기 회전수 측정 수단(10)은 무단변속기의 전측에 설치되어 무단변속기의 입력 속도를 측정할 수 있고 무단변속기의 후측에 설치되어 무단변속기의 출력 속도를 측정할 수도 있다. 또한, 휠에 장착되어 휠의 회전수로부터 무단변속기의 회전수를 계산할 수도 있다.

추력 측정 수단(20)은 상기 구동기(80) 또는 추력(thrust force)을 측정하기 편리한 위치에 장착되어 있으며, 벨트(도시하지 않음)에 가해지는 추력을 측정하여 이에 대한 신호를 상기 제어부(70)에 전달한다.

타이머(30)는 제어부(70)의 제어에 의하여 온(on) 또는 오프(off)되며 온 상태가 된 후 경과된 시간을 측정하여 이에 대한 신호를 상기 제어부(70)에 전달한다.

노면 조건 판단 수단(40)은 상기 회전수 측정 수단(10)에서 측정된 무단변속기의 회전수를 이용하여 노면 상태가 험로 조건을 만족하는지 아니면 정상 조건을 만족하는지를 판단한다. 상기 노면 조건 판단 수단(40)에서 판단된 노면 상태에 대한 정보는 상기 제어부(70)에 전달된다.

안전율 계산 수단(50)은 상기 노면 조건 판단 수단(40)에서 판단된 노면 상태에 따라서 안전율을 계산한다. 여기에서, 상기 안전율은 정상 조건에 따른 안전율과 험로 조건에 따른 안전율을 포함한다. 또한, 각 조건 하에서의 상기 안전율은 노면의 상태에 따라서 달리 정할 수 있으며, 상기 정상 조건에 따른 안전율은 하나의 일정한 값으로 정해질 수도 있다. 상기 안전율 계산 수단(50)에서 계산된 안전율은 상기 제어부(70)에 전달된다.

벨트 추력 계산 수단(60)은 상기 안전율 계산 수단(50)에서 계산된 안전율을 기초로 벨트의 추력을 계산한다. 벨트의 추력은 엔진(도시하지 않음)과 모터(도시하지 않음)로부터 입력된 토크를 전달하기 위한 추력을 계산한 후 상기 계산된 추력에 안전율 계산 수단(50)에서 계산된 안전율을 곱하여 계산된다. 이와 같이 계산된 벨트의 추력은 제어부(70)에 전달된다.

제어부(70)는 설정된 프로그램에 의해 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시예에 따른 무단변속기의 벨트 추력 제어 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍된 것일 수 있다.

제어부(70)는 상기 회전수 측정 수단(10), 추력 측정 수단(20), 그리고 타이머(30)로부터 신호들을 전달 받는다. 또한, 상기 제어부(70)는 노면 조건 판단 수 단(40), 안전율 계산 수단(50), 그리고 추력 계산 수단(60)으로부터 각각 노면의 상태, 안전율, 벨트의 추력을 전달 받아 구동기(80)를 구동시키기 위한 제어 신호를 생성한다.

구동기(80)는 상기 제어부(70)로부터 제어 신호를 전달 받아 벨트에 추력을 가한다. 상기 구동기(80)는 유압 또는 공압으로 작동하거나 전기 모터 또는 스텝 모터일 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무단변속기의 벨트 추력 제어 방법의 흐름도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무단변속기의 벨트 추력 제어 방법은 차량이 주행중인 상태에서 수행된다.

차량이 주행중인 상태에서, 상기 노면 조건 판단 수단(40)은 노면 상태가 험로 조건을 만족하는지 판단한다(S110). 상기 험로 조건은 무단변속기의 회전수의 미분 절대값이 설정값 이상인 경우가 설정된 기간 동안 설정된 횟수 이상으로 나타나는 경우 만족하는 것으로 할 수 있다. 상기 설정값, 설정된 기간, 그리고 설정된 횟수는 설계자의 의도에 따라 정해질 수 있다. 또한, 상기 노면 조건 판단 수단(40)은 무단변속기 회전수의 변화율과 상기 변화율의 특정 영역값이 나타나는 발생 빈도에 따라 노면 상태를 구분할 수 있다.

상기 S110 단계에서 노면 상태가 험로 조건을 만족하지 않으면 무단변속기의 벨트 추력 제어 방법은 종료된다. 여기에서는, 노면 상태가 정상 조건인 때에는 무단변속기의 벨트 추력 제어 방법이 종료되는 것으로 도시하였으나 정상 조건인 경 우에도 노면에 상태에 따라 후술하는 안전율 및 추력을 계산하고 계산된 추력에 따라 구동기(80)가 구동될 수도 있다. 또한, 상기 노면 조건 판단 수단(40)에서 구분된 각 노면 상태에 따라 안전율 및 추력이 계산될 수도 있다.

상기 S110 단계에서 노면 상태가 험로 조건을 만족하면, 상기 제어부(70)는 타이머(30)를 온 시키고(S120), 안전율 계산 수단(50)은 험로 조건에 따른 안전율을 계산한다. 상기 험로 조건에 따른 안전율은 변속기 회전수의 미분 절대값이 설정된 값 이상인 경우가 설정된 기간 동안 나타나는 횟수에 따라 정해져 있을 수 있다. 또는 상기 험로 조건에 따른 안전율은 특정 값으로 정해져 있을 수 있다.

그 후, 상기 제어부(70)는 상기 계산된 험로 조건에 따른 안전율까지 안전율을 서서히 증가시키고(S130), 상기 추력 계산 수단(60)은 상기 안전율에 따른 추력을 연속적으로 계산한다(S140). 또한, 상기 제어부(70)는 상기 계산된 추력이 벨트에 가해지도록 구동기(80)를 구동시킨다.

상기 안전율은 상기 계산된 험로 조건에 따른 안전율까지 제1 설정 시간 동안 증가되도록 제어된다. 즉, 상기 제어부(70)는 타이머(30)에서 측정된 시간이 제1 설정 시간과 같은 지를 판단한다(S160).

만일 상기 S160 단계에서 타이머(30)에서 측정된 시간이 제1 설정 시간과 다르다면 상기 S130 단계부터 상기 S150 단계는 반복된다.

만일 상기 S160 단계에서 타이머(30)에서 측정된 시간이 제1 설정 시간과 같다면, 상기 제어부(70)는 상기 험로 조건에 따른 안전율을 기초로 계산된 추력이 제2 설정 시간 동안 유지되도록 제어한다. 즉, 상기 제어부(70)는 상기 제1 설정 시간 경과 후 타이머(30)에서 측정된 시간이 상기 제2 설정 시간과 같은지를 판단한다(S170). 상기 제1,2 설정 시간은 설계자의 의도에 따라 설정될 수 있다.

만일 상기 S170 단계에서 상기 제1 설정 시간 경과 후 타이머(30)에서 측정된 시간이 상기 제2 설정 시간과 다르다면 상기 제어부(70)는 상기 추력을 계속 유지하며 타이머(30)의 시간을 체크한다.

만일 상기 S170 단계에서 상기 제1 설정 시간 경과 후 타이머(30)에서 측정된 시간이 상기 제2 설정 시간과 같다면 상기 제어부(70)는 안전율을 감소시킨다(S180). 상기 안전율의 감소는 급격히 또는 서서히 감소될 수 있다. 연비를 증가시키기 위하여는 상기 안전율을 급격히 감소시키고 동적 운전시에는 상기 안전율을 천천히 감소시킨다. 상기 안전율을 감소시키는 방법에 대하여는 당업자가 임의로 정할 수 있다.

그 후, 제어부(70)는 현재의 안전율이 초기 안전율과 같은지를 판단한다(S190).

만일 상기 S190 단계에서 현재의 안전율이 초기 안전율과 같지 않다면 상기 S180 단계를 계속하여 수행한다. 만일 상기 S190 단계에서 현재의 안전율이 초기 안전율과 같다면 상기 제어부(70)는 현재 안전율에 따른 추력이 벨트에 가해지도록 구동기(80)를 구동한다(S200).

그 후, 상기 제어부(70)는 타이머(30)를 오프시킨다.

한편, 상기 제어부(70)에는 상기 노면 조건 판단 수단(40)에서 판단된 노면 상태에 따른 제어 방법이 저장되어 있을 수 있으며, 험로 조건의 경우와 마찬가지 로 각 노면 상태에 따른 제어 방법은 설정된 안전율까지 안전율을 급격히 또는 서서히 변화시키는 것으로 할 수 있다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims

주행 노면 상태를 판단하는 노면 조건 판단 수단;

상기 주행 노면 상태에 따른 안전율을 산출하는 안전율 계산 수단;

상기 안전율 계산 수단에서 산출된 안전율을 기초로 벨트의 추력을 계산하는벨트 추력 계산 수단; 그리고

상기 계산된 추력에 따라 벨트의 추력을 제어하는 제어부;

를 포함하는 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치.
제 1항에 있어서,

상기 노면 조건 판단 수단은 변속기 회전수의 변화율과 상기 변화율의 특정 영역값이 나타나는 발생 빈도에 따라 노면 상태를 구분하는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치.
제 1항 또는 제2항에 있어서,

상기 노면 조건 판단 수단은 변속기 회전수의 변화율이 설정값 이상인 경우가 설정된 기간 동안 설정된 횟수 이상 나타나는 경우 험로 조건을 만족한다고 판단하는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치.
제 1항에 있어서,

주행 노면 상태가 험로 조건을 만족하는 경우, 상기 추력 계산 수단은 제1 설정 시간 동안 상기 안전율 계산 수단에서 계산된 험로 조건의 안전율까지 안전율을 서서히 증가시키며 연속적으로 추력을 계산하는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치.
제 4항에 있어서,

상기 제어부는 험로 조건에 따른 안전율을 기초로 계산된 벨트의 추력을 제2 설정 시간 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 벨트 추력 제어 장치.
험로 조건을 만족하는지 판단하는 단계;

험로 조건을 만족하면 험로 조건의 안전율까지 안전율을 제1 설정 시간 동안서서히 증가시키며 추력을 계산하는 단계;

상기 계산된 추력을 적용하여 벨트의 추력을 증가시키는 단계; 그리고

험로 조건의 안전율에 따른 추력을 제2 설정 시간 동안 유지하는 단계;

를 포함하는 무단변속기의 벨트 추력 제어 방법.
제 6항에 있어서,

상기 험로 조건은 변속기 회전수의 미분 절대값이 설정값 이상인 경우가 설정된 기간 동안 설정된 횟수 이상 나타나는 경우 만족하는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 벨트 추력 제어 방법.
제 6항에 있어서,

상기 험로 조건에 따른 안전율은 변속기 회전수의 미분 절대값이 설정값 이상인 경우가 설정된 기간 동안 나타나는 횟수에 따라 정해져 있는 것을 특징으로 하는 무단변속기의 벨트 추력 제어 방법.
제 6항에 있어서,

상기 제2 설정 시간 경과 후 안전율을 초기 안전율로 감소시키는 단계를 더 포함하는 무단변속기의 벨트 추력 제어 방법.