KR20100050710A - 자동화 수동변속기의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3상모터를 구동원으로 사용하는 변속액추에이터의 홀센서가 당해 모터의 상대적인 회전각을 측정할 수 있다는 특성을 이용하여, 변속액추에이터에 별도의 절대 위치 센서를 탑재하지 않고도, AMT의 원활하고 정확한 변속 조작이 가능하도록 한 자동화 수동변속기의 제어방법을 제공한다.

AMT, 액추에이터, 홀센서

Description

자동화 수동변속기의 제어방법{Control Method of Automated Manual Transmission}

본 발명은 자동화 수동변속기의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동화 수동변속기의 액추에이터 초기화 방법에 관한 기술이다.

자동화 수동변속기(AMT: Automated Manual Transmission)는 수동 변속기의 높은 연비와 저렴한 가격이라는 장점과 자동 변속기의 손 쉬운 변속 조작의 장점을 모두 가진 차세대 변속기이다.

종래의 자동화 수동변속기 차량은 일반적으로 절대 위치 센서가 부착된 변속액추에이터에 의해 변속 동작이 이루어지도록 되어 있다. 즉, 운전자가 조작하는 변속레버의 위치에 따라 그에 상응하게 변속액추에이터가 작동되어 실질적인 변속을 수행하는데, 이때 상기 절대 위치 센서가 변속액츄에이터의 작동 위치를 측정하여 상기 변속레버의 위치에 상응하게 변속이 적절히 실시되고 있는지를 판단하도록 되어 있다.

그런데, 상기한 바와 같이 변속액추에이터에 별도의 절대 위치 센서를 장착하게 되면, 상기 절대 위치 센서의 단가가 높아 변속기 및 차량의 원가를 상승시키는 요인이 되고, 그 설치에 있어서 공간적, 기술적인 제한도 수반되며, 상기 절대 위치 센서들이 위치되는 엔진룸은 고온 상태이므로 상기 절대 위치 센서를 부착하기 위한 구조물의 재료나 구조 등에도 많은 연구가 필요한 실정이다.

한편, 상기 AMT의 변속액추에이터는 원하는 쉬프트레일을 선택하는 셀렉팅작용을 하는 셀렉팅용 변속액추에이터와, 선택된 쉬프트레일을 어느 일측으로 직선 이동시켜서 원하는 변속단 기어가 치합되도록 하는 쉬프팅작용을 하는 쉬프팅용 변속액추에이터로 이루어지며, 이들 변속액추에이터는 주로 내부에 홀센서가 내장되 어 있는 3상모터를 구동원으로 사용하는데, 상기 모터에 내장된 홀센서의 신호에 의하면 당해 모터의 회전각을 알 수 있다.

즉, 상기 홀센서를 이용하면 상기 셀렉팅용 변속액추에이터와 쉬프팅용 변속액추에이터의 현재 위치는 이전 위치에 비교하여 어느 정도 움직였는지를 알 수 있는 것이다. 그러나, 그 절대적인 위치는 알 수 없다는 한계가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같이 3상모터를 구동원으로 사용하는 변속액추에이터의 홀센서가 당해 모터의 상대적인 회전각을 측정할 수 있다는 특성을 이용하여, 변속액추에이터에 별도의 절대 위치 센서를 탑재하지 않고도, AMT의 원활하고 정확한 변속 조작이 가능하도록 한 자동화 수동변속기의 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 자동화 수동변속기의 제어방법은

회전함에 따라 그에 맞는 펄스가 출력되는 홀센서가 구비된 모터를 사용하는 변속액추에이터를 탑재한 자동화 수동변속기의 제어방법에 있어서,

쉬프팅용 변속액추에이터 및 셀렉팅용 변속액추에이터에 각각 구비된 모터가 회전될 수 있는 최대값과 최소값을 각각 알아내고, 변속기의 변속상태를 상기 최대값과 최소값을 기준으로 한 각 모터의 회전 변위로 설정하는 초기화단계와;

변속레버 조작시 그에 상응하는 상기 초기화단계에서 정해진 각 모터의 회전 변위만큼 해당 모터를 회전시켜서 변속을 수행하는 변속수행단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 초기화단계는

각 변속액추에이터의 모터를 각각 일측방향으로 최대한 움직여서 정해지는 최대값과, 타측방향으로 최대한 움직여서 정해지는 최소값을 구하는 스트로크측정단계와;

상기 최대값과 최소값의 차이를 구하여 그 차이값이, 정상적인 경우의 최대값과 최소값의 차이값보다 작게 설정되어 있는 특정의 기준값 보다 큰 경우를 정상상태로 파악하고 작은 경우는 비정상상태로 파악하는 스트로크판단단계와;

상기 스트로크판단단계에서 정상상태의 경우로 파악된 경우, 쉬프팅용 변속액추에이터의 최대값과 최소값은 각각 특정 변속단으로 변속된 상태를 나타내고, 그 중간값은 중립상태를 나타내는 것으로 설정하며, 셀렉팅용 변속액추에이터의 최대값과 최소값은 평행하게 배치된 3개의 쉬프트레일 중 외곽의 두 개를 각각 선택한 상태를 나타내고, 그 중간값은 중앙의 쉬프트레일을 선택한 상태를 나타내는 것으로 설정하는 초기화완료단계;

를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 기준값은 쉬프팅용 변속액추에이터에 대한 쉬프팅용 기준값과, 셀렉팅 용 변속액추에이터에 대한 셀렉팅용 기준값으로 이루어지고;

상기 초기화단계는

상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 차이값이 쉬프팅용 기준값보다 작아 상기 비정상상태로 파악된 경우,

적어도 1회 이상 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 최대값과 최소값을 다시 구하여 상기 쉬프팅용 기준값과 비교하여 정상 여부를 판단하는 재확인단계와;

상기 재확인단계에서도 비정상상태로 파악되면, 현재의 최대값과 최소값의 중간값에 소정의 증분값을 더하여 새로운 중간값으로 설정하고, 상기 설정된 새로운 중간값으로 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시킨 후 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 그 최대값과 최소값을 구하는 탈출시도단계와;

상기 탈출시도단계의 수행결과 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 최대값과 최소값의 차이값이 셀렉팅용 기준값보다 작으면 상기 탈출시도단계를 반복적으로 적어도 2회 이상 수행하는 반복단계와;

상기 반복단계 수행 도중이나 완료 후, 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 최대값과 최소값의 차이값이 셀렉팅용 기준값보다 크면, 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 그 최대값과 최소값을 구하여 그 차이값이 쉬프팅용 기준값보다 크면 상기 초기화완료단계를 수행하는 정상완료단계와;

상기 반복단계 수행 완료 후에도 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 차이값이 셀렉팅용 기준값보다 작거나, 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 차 이값이 셀렉팅용 기준값보다 크더라도 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 그 최대값과 최소값을 구하여 계산한 차이값이 상기 쉬프팅용 기준값보다 작으면 최종적인 초기화실패로 판단하는 실패판단단계;

를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명은 3상모터를 구동원으로 사용하는 변속액추에이터의 홀센서가 당해 모터의 상대적인 회전각을 측정할 수 있다는 특성을 이용하여, 변속액추에이터에 별도의 절대 위치 센서를 탑재하지 않고도, AMT의 원활하고 정확한 변속 조작이 가능하도록 한 자동화 수동변속기의 제어방법을 제공한다.

도 1을 참조하면, 본 발명 실시예는 회전함에 따라 그에 맞는 펄스가 출력되는 홀센서가 구비된 모터를 사용하는 변속액추에이터를 탑재한 자동화 수동변속기의 제어방법에 있어서, 쉬프팅용 변속액추에이터 및 셀렉팅용 변속액추에이터에 각각 구비된 모터가 회전될 수 있는 최대값과 최소값을 각각 알아내고, 변속기의 변속상태를 상기 최대값과 최소값을 기준으로 한 각 모터의 회전 변위로 설정하는 초기화단계(S100)와; 변속레버 조작시 그에 상응하는 상기 초기화단계(S100)에서 정해진 각 모터의 회전 변위만큼 해당 모터를 회전시켜서 변속을 수행하는 변속수행단계(S200)를 포함하여 구성된다.

즉, 차량의 시동시 시동이 완료되기 전까지 상기 초기화단계(S100)를 수행하여 완료한 후, 운전자가 변속레버를 조작하면, 그에 따라 상기 변속액추에이터들 을 조작하여 원하는 변속단으로의 변속을 실시하도록 하는 것이다.

상기 초기화단계(S100)는 각 변속액추에이터의 모터를 각각 일측방향으로 최대한 움직여서 정해지는 최대값과, 타측방향으로 최대한 움직여서 정해지는 최소값을 구하는 스트로크측정단계(S101)와; 상기 최대값과 최소값의 차이를 구하여 그 차이값(스트로크)이, 정상적인 경우의 최대값과 최소값의 차이값보다 작게 설정되어 있는 특정의 기준값 보다 큰 경우를 정상상태로 파악하고 작은 경우는 비정상상태로 파악하는 스트로크판단단계(S102)와; 상기 스트로크판단단계(S102)에서 정상상태의 경우로 파악된 경우, 쉬프팅용 변속액추에이터의 최대값과 최소값은 각각 특정 변속단으로 변속된 상태를 나타내고, 그 중간값은 중립상태를 나타내는 것으로 설정하며, 셀렉팅용 변속액추에이터의 최대값과 최소값은 평행하게 배치된 3개의 쉬프트레일 중 외곽의 두 개를 각각 선택한 상태를 나타내고, 그 중간값은 중앙의 쉬프트레일을 선택한 상태를 나타내는 것으로 설정하는 초기화완료단계(S103)를 포함하여 구성된다.

즉, 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 양쪽 방향으로 최대한 회전시켜서 각각 최대값과 최소값을 구하면, 이는 변속레버를 도 2와 같은 변속패턴에서 5-R단 사이, 3-4단 사이 또는 1-2단 사이로 움직이는 것에 상응하여, 상기 최대값은 각각 R단, 4단 또는 2단을 나타내게 되는 것이며, 최소값은 각각 5단, 3단 또는 1단을 나타내게 되는 것이며, 이들의 중간값은 각각 중립상태를 나타내게 되는 것이다.

또한, 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터를 양쪽으로 최대한 회전시켜서 최대값과 최소값을 구하면, 상기 최대값은 도 2에서 변속레버가 중앙의 제일 상측으로 이동한 상태 즉, 5-R단의 중립상태를 의미하는 것이며, 최소값은 제일 하측으로 이동한 1-2단의 중립상태를 의미하는 것이고, 중간값은 3-4단의 중립상태에 위치하는 것을 의미하는 것이다.

상기 특정의 기준값은 상기 쉬프팅용 변속액추에이터에 대해서는 쉬프팅용 기준값이 별도로 정해지고, 상기 셀렉팅용 변속액추에이터에 대해서는 셀렉팅용 기준값이 별도로 정해지는 것이며, 상기 쉬프팅용 기준값은 상기 쉬프팅용 변속액추에이터가 정상적인 상황에서 최대한 양쪽으로 작동되어 얻어지는 차이값 보다 약 5―10%정도 작은 값을 설정한 것이고, 상기 셀렉팅용 기준값은 상기 셀렉팅용 변속액추에이터가 정상적인 상황에서 최대한 작동되어 얻어지는 차이값보다 약 5―10%정도 작은 값을 설정한 것이다.

이것은 상기 기준값 이상의 차이값, 즉 스트로크가 나온다면, 각 변속액추에이터는 정상적으로 전체 스트로크만큼 작동범위가 확보되고 있는 상황이라고 판단할 수 있다는 점에 근거한 것이다.

그런데, 상기 초기화단계(S100)는 원활히 수행되지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 위험방지를 위해 R단과 5단 사이는 직접적으로 단번에 작동되는 것이 기구적으로 방지되도록 되어 있으므로, 지난번 운전시에 변속레버가 R단 또는 5단에 위치했던 경우에는, 차량의 시동시 상기 쉬프팅용 변속액추에이터가 작동할 수 있는 범위는 최대값에서 중립 또는 최소값에서 중립으로 제한되어, 그 스트로크 는 대체로 기준값의 절반수준 근처가 될 것이므로, 상기 초기화단계(S100)의 수행시 쉬프팅용 변속액추에이터의 스트로크가 상기 쉬프팅용 기준값에 크게 미치지 못하게 된다.

상기와 같이 쉬프팅용 변속액추에이터의 차이값이 쉬프팅용 기준값보다 작아 상기 비정상상태로 파악된 경우, 적어도 1회 이상 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 최대값과 최소값을 다시 구하여 상기 쉬프팅용 기준값과 비교하여 정상 여부를 판단하는 재확인단계(S104)를 실시한다. 도 1에서는 N회 반복하도록 하였는바, 2 내지 3회 정도가 적당할 것이다.

실질적으로 이 과정은 상기한 바와 같이 차량의 시동 전에 변속레버가 R단이나 5단에 있던 경우에 대비한 것이 아니라, 변속레버가 1 내지 4단에 있던 경우라도 오작동 등에 의하여 쉬프팅용 변속액추에이터의 충분한 스트로크가 측정되지 않은 경우를 대비한 것이고, 상기와 같이 차량의 시동전 변속레버가 R단이나 5단에 변속레버가 위치하고 있었기 때문에 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 스트로크가 충분하지 않은 경우에 대비한 과정은 아래의 과정이다.

즉, 상기 재확인단계(S104)에서도 비정상상태로 파악되면, 현재의 최대값과 최소값의 중간값에 소정의 증분값을 더하여 새로운 중간값으로 설정하고, 상기 설정된 새로운 중간값으로 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시킨 후 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 그 최대값과 최소값을 구하는 탈출시 도단계(S105)를 수행하고; 상기 탈출시도단계(S105)의 수행결과 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 최대값과 최소값의 차이값이 셀렉팅용 기준값보다 작으면 상기 탈출시도단계(S105)를 반복적으로 적어도 2회 이상 수행하는 반복단계(S106)를 수행하는 것이다.

차량의 시동전 변속레버가 R단이나 5단에 있던 경우라면, 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 최소값과 최대값의 차이값, 즉 스트로크는 R단이나 5단에서 중립상태까지의 길이 또는 이 길이보다 약간 큰 길이가 될 것이므로, 상기와 같이 상기 스트로크의 중간값에 증분값 A를 더하여 새로운 중간값으로 정한 후, 상기 쉬프팅용 변속액추에이터를 상기 새로 정해진 중간값으로 이동하고, 상기와 같이 셀렉팅용 변속액추에이터를 작동시켜보면, 아마도 처음 몇 번 동안은 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 스트로크는 거의 0에 가까울 것이지만, 상기와 같이 반복하여 탈출시도단계(S105)가 수행됨에 따라 상기 증분값 A가 중간값으로 누적되면, 결과적으로 상기 쉬프팅용 변속액추에이터를 중간값으로 작동한 상태가 5-R단의 중립상태로 되어, 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 스트로크가 정상적으로 측정될 수 있는 상태가 되는 것이다.

따라서, 상기 증분값 A는 5-R단의 길이(스트로크)의 1/4보다 작은 값으로 설정되어야 하며, 상기 쉬프팅용 변속액추에이터는 목표하는 스트로크로 완전하게 작동되기 어려운 경우에는 가능한 범위까지만이라도 이동되도록 하여야 하고, 상기 반복단계(S106)는 M회 실시하는 것으로 도 1에 표현되어 있는바, 상기 M회는 상기 증분값 A의 크기에 따라 달라지겠지만, 2 내지 7회 정도가 바람직할 것이다.

상기 반복단계(S106) 수행 도중이나 완료 후, 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 최대값과 최소값의 차이값이 셀렉팅용 기준값보다 크면, 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 그 최대값과 최소값을 구하여 그 차이값이 쉬프팅용 기준값보다 크면 상기 초기화완료단계(S103)를 수행하는 정상완료단계(S107)를 수행한다.

그러나, 상기 반복단계(S106) 수행 완료 후에도 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 차이값이 셀렉팅용 기준값보다 작거나, 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 차이값이 셀렉팅용 기준값보다 크더라도 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 그 최대값과 최소값을 구하여 계산한 차이값이 상기 쉬프팅용 기준값보다 작으면 최종적인 초기화실패로 판단하는 실패판단단계(S108)를 수행한다.

한편, 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 스트로크가 비정상적으로 판단되는 경우에는 Z회만큼 반복적으로 스트로크를 측정하고 셀렉팅용 기준값과 비교하여 정상적인 상태가 되면, 상기 초기화완료단계(S103)를 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 상기 실패판단단계(S108)를 수행하도록 한다.

여기서, 상기 Z회는 2회 이상 10회 미만의 범위에서 설정되는 것이 바람직할 것이다.

이상과 같이 제어하면, 별도로 상기 쉬프팅용 변속액추에이터나 셀렉팅용 변속액추에이터에 그 작동 상태를 파악하기 위한 절대 위치 센서들을 장착하지 않고도, 차량의 시동시 상기 쉬프팅용 변속액추에이터와 셀렉팅용 변속액추에이터의 초기화를 수행할 수 있음은 물론, 상기 초기화가 완료된 후에는 정해진 위치로 상기 쉬프팅용 변속액추에이터와 셀렉팅용 변속액추에이터를 조작하여 운전자의 변속레버 조작에 따른 변속조작을 원활하게 수행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 자동화 수동변속기의 제어방법을 예시한 순서도,

도 2는 본 발명에 따라 초기화가 완료된 변속액추에이터의 설정 상태를 설명한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

S100; 초기화단계 S200; 변속수행단계

S101; 스트로크측정단계 S102; 스트로크판단단계

S103; 초기화완료단계 S104; 재확인단계

S105; 탈출시도단계 S106; 반복단계

S107; 정상완료단계 S108; 실패판단단계

Claims (3)

1. 회전함에 따라 그에 맞는 펄스가 출력되는 홀센서가 구비된 모터를 사용하는 변속액추에이터를 탑재한 자동화 수동변속기의 제어방법에 있어서,

   쉬프팅용 변속액추에이터 및 셀렉팅용 변속액추에이터에 각각 구비된 모터가 회전될 수 있는 최대값과 최소값을 각각 알아내고, 변속기의 변속상태를 상기 최대값과 최소값을 기준으로 한 각 모터의 회전 변위로 설정하는 초기화단계와;

   변속레버 조작시 그에 상응하는 상기 초기화단계에서 정해진 각 모터의 회전 변위만큼 해당 모터를 회전시켜서 변속을 수행하는 변속수행단계;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 초기화단계는

   각 변속액추에이터의 모터를 각각 일측방향으로 최대한 움직여서 정해지는 최대값과, 타측방향으로 최대한 움직여서 정해지는 최소값을 구하는 스트로크측정단계와;

   상기 최대값과 최소값의 차이를 구하여 그 차이값이, 정상적인 경우의 최대값과 최소값의 차이값보다 작게 설정되어 있는 특정의 기준값 보다 큰 경우를 정상상태로 파악하고 작은 경우는 비정상상태로 파악하는 스트로크판단단계와;

   상기 스트로크판단단계에서 정상상태의 경우로 파악된 경우, 쉬프팅용 변속액추에이터의 최대값과 최소값은 각각 특정 변속단으로 변속된 상태를 나타내고, 그 중간값은 중립상태를 나타내는 것으로 설정하며, 셀렉팅용 변속액추에이터의 최대값과 최소값은 평행하게 배치된 3개의 쉬프트레일 중 외곽의 두 개를 각각 선택한 상태를 나타내고, 그 중간값은 중앙의 쉬프트레일을 선택한 상태를 나타내는 것으로 설정하는 초기화완료단계;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 제어방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 기준값은 쉬프팅용 변속액추에이터에 대한 쉬프팅용 기준값과, 셀렉팅용 변속액추에이터에 대한 셀렉팅용 기준값으로 이루어지고;

   상기 초기화단계는

   상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 차이값이 쉬프팅용 기준값보다 작아 상기 비정상상태로 파악된 경우,

   적어도 1회 이상 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 최대값과 최소값을 다시 구하여 상기 쉬프팅용 기준값과 비교하여 정상 여부를 판단하는 재확인단계와;

   상기 재확인단계에서도 비정상상태로 파악되면, 현재의 최대값과 최소값의 중간값에 소정의 증분값을 더하여 새로운 중간값으로 설정하고, 상기 설정된 새로운 중간값으로 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시킨 후 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 그 최대값과 최소값을 구하는 탈출시도단계와;

   상기 탈출시도단계의 수행결과 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 최 대값과 최소값의 차이값이 셀렉팅용 기준값보다 작으면 상기 탈출시도단계를 반복적으로 적어도 2회 이상 수행하는 반복단계와;

   상기 반복단계 수행 도중이나 완료 후, 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 최대값과 최소값의 차이값이 셀렉팅용 기준값보다 크면, 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 그 최대값과 최소값을 구하여 그 차이값이 쉬프팅용 기준값보다 크면 상기 초기화완료단계를 수행하는 정상완료단계와;

   상기 반복단계 수행 완료 후에도 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 차이값이 셀렉팅용 기준값보다 작거나, 상기 셀렉팅용 변속액추에이터의 모터의 차이값이 셀렉팅용 기준값보다 크더라도 상기 쉬프팅용 변속액추에이터의 모터를 회전시켜 그 최대값과 최소값을 구하여 계산한 차이값이 상기 쉬프팅용 기준값보다 작으면 최종적인 초기화실패로 판단하는 실패판단단계;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동화 수동변속기의 제어방법.

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