KR20130065417A - 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1모드와 제2모드의 멀티모드 전기 가변 트랜스미션으로 이루어진 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법에 있어서, 상기 제1모드에서 상기 제2모드로 변환되는지 여부를 판단하는 단계와, 상기 제2모드로 변환되는 경우 해당 클러치에 유압이 미발생되는지 여부 및 유압이 기설정된 값을 초과하여 발생되는지 여부를 판단하는 단계 및 상기 판단에서 상기 클러치에 유압이 미발생 되거나 또는 유압이 상기 기설정된 값을 초과하여 발생되는 경우 차량 이상으로 판단하는 단계를 포함하는 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 신속하고 정확하게 변속 이상 여부를 진단하고 이를 통해 이물질을 제거하도록 제어하게 되므로 운전자의 안전성이 향상되는 효과가 있다.

Description

하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법{CHECK AND CONTROL METHOD OF HYDRAULIC FAILURE IN AUTOMATIC TRANSMISSION OF HYBRID VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하이브리드 차량용 변속기의 청정도 문제 발생시 유압 이상 여부를 판단하여 이물질을 제거할 수 있도록 하는 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법에 관한 것이다.
엔진과 모터제너레이터 및 유성기어장치를 조합하여 구성된 하이브리드 변속기를 탑재한 하이브리드 차량은, 주로 출발 및 저속 구간에서 모터에 의해서만 구동하는 전기차 모드 주행을 하고, 이후 차량 속도가 증가하면 변속기를 EVT(Electrically Variable Transmission)로 작용하도록 하여 엔진의 동력과 모터의 동력을 보다 효율적으로 사용하도록 하는 동력분기모드로 주행하도록 할 수 있으며, 차량의 동력 성능을 보다 우수하게 하도록 하기 위하여 기존 변속기처럼 고정단 기어비를 사용하도록 할 수 있다. 이러한 개념을 기반으로 하는 시스템은 아이들 스탑 기능과 회생제동의 극대화 구현 및 차량의 연비, 동력성능을 개선하도록 하고 있다.
그런데, 현재 일반 가솔린 차량과 마찬가지로 하이브리드 전용차용 변속기 역시 유압 이상 발생 시 변속 충격, 변속 이상 현상 등으로 나타나며, 유압 계측이 불가능하기 때문에 문제 발생 시 특별한 진단 및 대처 방법이 없다.
현재 개발 단계에서는 문제 발생 시에 변속기 어셈블리의 유압 성능 시험을 하여 문제 현상을 재현하고, 분해 후 고품 분석을 통하여 원인 분석 및 개선을 수행하고 있다. 하지만 차량 양산 후 고객이 운전하는 도중에 이러한 문제가 발생됐을 경우에는 즉각적인 진단과 대처가 불가능하고 그 자리에서 변속기 분해 등이 불가능하기 때문에 고객의 안전에 심각한 위험을 초래할 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하이브리드 차량용 변속기의 이상 현상을 신속하고 정확하게 판단함으로써 운전자로 하여금 신속하게 대응할 수 있도록 유도하고, 응급 대처를 통해 운전자의 안전성을 향상시킬 수 있는 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 실시예에서는 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 상기 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법은 제1모드와 제2모드의 멀티모드 전기 가변 트랜스미션으로 이루어진 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법에 있어서, 상기 제1모드에서 상기 제2모드로 변환되는지 여부를 판단하는 단계; 상기 제2모드로 변환되는 경우 그로 인해 체결되는 클러치에 유압이 미발생되는지 여부 및 유압이 기설정된 값을 초과하여 발생되는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단에서 상기 클러치에 유압이 미발생 되거나 또는 유압이 상기 기설정된 값을 초과하여 발생되는 경우 차량 이상으로 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 유압이 미발생 되는지 여부는 상기 제2모드의 제2링기어의 속도(
Figure pat00001
)가 음의 값을 가지고, 상기 제2모드의 제2모터제너레이터의 속도(
Figure pat00002
)의 시간에 따른 변화율(기울기)이 양의 값을 가지는지 여부를 고려하여 판단할 수 있다.
상기 유압이 기설정된 값을 초과하여 발생되는지 여부는 상기 제2모드의 제2링기어 속도(
Figure pat00003
)의 시간에 따른 변화율(기울기)이 기설정된 정상 기준범위의 최대값(
Figure pat00004
) 보다 크고, 상기 제2모드의 제2모터제너레이터 속도(
Figure pat00005
)의 시간에 따른 변화율(기울기)이 기설정된 정상 기준범위의 최소값(
Figure pat00006
) 보다 작은지 여부를 고려하여 판단할 수 있다.
상기 차량 이상으로 판단하는 경우 직접제어 솔레노이드 밸브를 강제구동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 강제구동 이후 상기 차량이 주행하는 경우 상기 차량의 이상 여부를 재판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 재판단에서 상기 차량에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 제1모드로 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법에 의하면 신속하고 정확하게 변속 이상 여부를 진단하고 이를 통해 이물질을 제거하도록 제어하므로 운전의 안전성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법의 흐름도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성도이다.
도 3은 제1모드와 제2모드에서 하이브리드 차량의 각 부분의 속도를 도시한 도면이다.
도 4는 정상 상태의 변속의 경우 모드 변환시 각 부분의 속도 변화를 도시한 도면이다.
도 5는 유압 미발생일 경우 모드 변환시 각 부분의 속도 변화를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법의 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법은 제1모드와 제2모드의 멀티모드 전기 가변 트랜스미션으로 이루어진 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법에 있어서, 상기 제1모드에서 상기 제2모드로 변환되는지 여부를 판단하는 단계(S10)와, 상기 제2모드로 변환되는 경우 제2모드에서 연결되는 클러치에 유압이 미발생되는지 여부 및 유압이 기설정된 값을 초과하여 발생되는지 여부를 판단하는 단계(S20)와, 상기 판단에서 상기 클러치에 유압이 미발생 되거나 또는 유압이 상기 기설정된 값을 초과하여 발생되는 경우 차량 이상으로 판단하는 단계(S30)와, 상기 차량 이상으로 판단하는 경우 직접제어 솔레노이드 밸브를 강제구동하는 단계(S40)와, 상기 강제구동 이후 상기 차량이 주행하는 경우 상기 차량의 이상 여부를 재판단하는 단계(S50) 및 상기 재판단에서 이상으로 판단된 경우 제1모드로 고정하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
먼저, 하이브리드 차량용 변속기에 있어서 상기 제1전기차모드에서 상기 제2전기차모드로 변환 여부를 판단한다(S10).
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법에 적용되는 하이브리드 차량은 제1모드(EVT1)와 제2모드(EVT2)의 멀티모드 전기 가변 트랜스미션(Electrically Variable Transmission)으로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 차량의 구성은 도 2에 도시된 바와 같이 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)에 각각 연결되는 제1차동기어장치(1)와 제2차동기어장치(3)를 구비한다.
상기 제1차동기어장치(1) 및 제2차동기어장치(3)는 각각 유성기어장치로 이루어지며 상기 제1차동기어장치(1)는 제1선기어(S1), 제1캐리어(C1) 및 제1링기어(R1)로 이루어지고, 상기 제2차동기어장치(3)는 제2선기어(S2), 제2캐리어(C2) 및 제2링기어(R2)로 이루어 진다.
물론, 상기 제1차동기어장치(1) 및 제2차동기어장치(3)는 상기한 유성기어장치뿐만 아니라 베벨기어 등과 같은 기어들을 사용하여, 적어도 어느 한 기어의 회전속도가 항상 다른 두 기어의 가중평균 속도를 이루도록 하는 다른 기어장치로도 구현될 수 있을 것이다.
하나 또는 다수의 실시예에서 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1선기어(S1)는 제2선기어(S2)에 상시 연결되고, 상기 제1캐리어(C1)는 상기 제2클러치(CL2)를 통해 상기 제2링기어(R2)에 연결되며 상기 엔진(ENGINE)과 직접 연결된다. 상기 제1링기어(R1)는 상기 제1모터제너레이터(MG1)에 상시 연결되고, 상기 제2선기어(S2)는 상기 제2모터제너레이터(MG2)에 상시 연결되며, 상기 제2캐리어(C2)는 상기 출력요소(Output)에 연결된다. 상기 제2브레이크(BK2)는 상기 제2링기어(R2)의 회전을 구속할 수 있도록 설치된다.
한편, 상기 제1클러치(CL1)는 상기 제1캐리어(C1)와 제1링기어(R1) 사이를 선택적으로 연결할 수 있도록 설치되고, 상기 제1브레이크(BK1)는 상기 제1링기어(R1)의 회전을 구속할 수 있도록 설치된다.
상기와 같은 하이브리드 차량의 전기 가변 트랜스미션이 제1모드(EVT1)에서 제2모드(EVT2)로 변환되는 경우 도 2에 도시된 제2브레이크(BK2)를 해제하고 제2클러치(CL2)와 체결하게 된다. 이 과정에서 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제2링기어(R2)가 제2브레이크(BK2)에 의하여 정지되어 있다가 제2클러치(CL2)가 체결되면서 엔진(ENGINE)과 연결되어 엔진 속도와 동기화 된다. 그리고 제2모터제너레이터(MG2)의 속도는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1모드(EVT1)에서 제2모드(EVT2)로 변환되면서 천천히 감소되어야 한다.
그런데, 이물질 등에 의해 유압에 이상이 발생하는 경우에는 도 4에 도시된 정상 상태에서 제1모드(EVT1)에서 제2모드(EVT2)로 변환되는 경우와 다른 동작을 보이게 되므로 이를 비교하면 이상 발생 여부를 파악할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에서는 상기 제1모드(EVT1)에서 제2모드(EVT2)로 변환되는 경우 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제2클러치(CL2)에 유압이 미발생되는지 여부 및 유압이 기설정된 값을 초과하여 발생되는지 여부를 판단함으로써 이상 발생 여부를 판단한다(S20).
이물질의 유입에 의한 유압 이상 발생은 유압이 미발생되는 경우(S21)와 유압이 기설정된 값을 초과하여 과도하게 크게 발생되는 경우(S22)로 나뉠 수 있다.
유압이 미발생되는 경우(S21)에는 제2브레이크(BK2)의 압력이 해제되고 정지되어 있던 제2링기어(R2)가 풀리면서 엔진의 속도와 동기화 되어야 하나 제2클러치(CL2)에 유압이 미발생되어 체결 압력이 없기 때문에 도 5에 도시된 바와 같이 유성기어의 레버가 전체적으로 반대로 회전하게 되어 제2모터제너레이터(MG2)의 속도는 급격히 상승하고 제2링기어(R2)의 속도는 음(-)로 역회전하게 된다.
그 과정에서 갑작스럽게 제2클러치(CL2)에 유압이 발생되어 도 5에 도시된 바와 같이 제2모터제너레이터(MG2)의 속도가 감소하고 제2링기어(R2)와 엔진의 속도가 동기화 되면 차량에 변속충격이 발생하게 된다.
따라서, 하나 또는 다수의 실시예에서 상기 유압이 미발생되는 경우(S21)를 수학식으로 표현하게 되면 하기 수학식 1과 같이 표현할 수 있다. 하이브리드 차량의 멀티모드 변속기의 경우 일반 가솔린 차량과는 다르게 제2모터제너레이터(MG2)의 속도를 계측하고 있기 때문에 제2링기어(R2)의 속도를 계산하여 알 수 있게 된다.
Figure pat00007
Figure pat00008
상기 수학식 1에서
Figure pat00009
는 도 2에 도시된 제2링기어(R2)의 속도이고,
Figure pat00010
은 출력요소(Output)의 속도이며, 상기
Figure pat00011
는 제2모터제너레이터(MG2)의 속도이고, 상기
Figure pat00012
는 제2링기어의 반경 또는 잇수이며,
Figure pat00013
는 제2선기어의 반경 또는 잇수이다.
즉, 상기 수학식 1에 의하면 상기 제2링기어(R2)의 속도가 역회전 되고, 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 속도의 기울기가 증가되는 경우에 상기 제2클러치(CL2)에 유압이 미발생된 것으로 판단할 수 있게 된다.
한편, 상기 제2클러치(CL2)에 유압이 기설정된 값을 초과하여 과도하게 발생되는 경우(S22)에는 제1모드(EVT1)에서 제2모드(EVT2)로 변환시 도 3의 정상 상태의 경우 보다 제2모터제너레이터(MG2)의 속도가 급격하게 감소하고, 제2링기어(R2)의 속도는 급격하게 상승하여 엔진의 속도와 동기화 되어 변속 충격이 발생하게 된다.
하나 또는 다수의 실시예에서 상기 유압이 기설정된 값을 초과하여 과도하게 발생하는 경우(S22)를 수학식으로 표현하면 하기 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00014
Figure pat00015
상기 수학식 2에서 상기
Figure pat00016
는 도 2에 도시된 제2링기어(R2)의 속도이고,
Figure pat00017
는 제2모터제너레이터(MG2)의 속도이며,
Figure pat00018
는 기설정된 정상 기준범위의 최대값이고,
Figure pat00019
는 기설정된 상 기준범위의 최소값이다.
상기
Figure pat00020
와
Figure pat00021
값은 시험을 통해 결정될 수 있다.
즉, 상기 수학식 2에 따르면 제2링기어(R2)의 속도 기울기가 정상 기준범위의 최대값(
Figure pat00022
) 보다 크고, 제2모터제너레이터(MG2)의 속도 기울기가 정상 기준범위의 최소값(
Figure pat00023
) 보다 작은 경우 상기 유압이 기설정된 값을 초과하여 과도하게 발생하는 경우로 판단하게 된다.
상기와 같이 유압이 미발생되는 경우(S21) 또는 유압이 기설정된 값을 초과하여 과도하게 발생되는 경우(S22)로 판단되면 차량의 제어부에서 차량 이상(Fail)으로 판단하며(S30), 운전자에게 이상 신호를 송출하고(S31), 차량 정지후 변속 레버를 N단으로 유도 한다(S32).
하나 또는 다수의 실시예에서 상기 차량 이상으로 판단되고 차량의 N단이 된 경우 이물질을 제거하기 위하여 직접제어 솔레노이드 밸브를 듀티(Duty) 0~100%까지 수회 강제 구동 할 수 있다(S40).
강제 구동의 횟수와 시간 간격은 원리 시험을 통해 결정할 수 있다.
그리고 상기 강제 구동 이후 상기 차량이 주행하는 경우 상기 차량의 이상 여부를 재판단한다(S50). 강제 구동 이후에도 이물질이 완전하게 제거되지 않은 경우가 발생될 수 있으므로 차량의 제어부에서는 운전자에게 차량의 변속 레버를 D단으로 주행하도록 유도하고 정비소의 위치를 안내할 수 있다(S51). 이러한 주행 과정에서 상기 유압 미발생 여부 또는 유압이 기설정된 값을 초과하여 과도하게 발생되는지 여부를 다시 판단한다(S52).
상기와 같은 재판단에서도 이상이 발생한 것(Fail)으로 판단되는 경우 상기 차량의 제어부에서 모드를 상기 제1모드(EVT1)로 고정하고, 운전자에게 변속 레버를 D단으로 하여 정비소로 이동하도록 유도할 수 있다(S60).
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.
1: 제1차동기어장치 3: 제2차동기어장치
S1: 선기어 C1: 제1캐리어
R1: 제1링기어 S2: 제2선기어
C2: 제2캐리어 R2: 제2링기어
MG1: 제1모터제너레이터 MG2: 제2모터제너레이터
BK1: 제1브레이크 BK2: 제2브레이크
CL1: 제1클러치 CL2: 제2클러치
Output: 출력요소

Claims (6)

  1. 제1모드와 제2모드의 멀티모드 전기 가변 트랜스미션으로 이루어진 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법에 있어서,
    상기 제1모드에서 상기 제2모드로 변환되는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제2모드로 변환되는 경우 그로 인해 체결되는 클러치에 유압이 미발생되는지 여부 및 유압이 기설정된 값을 초과하여 발생되는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 판단에서 상기 클러치에 유압이 미발생 되거나 또는 유압이 상기 기설정된 값을 초과하여 발생되는 경우 차량 이상으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압이 미발생 되는지 여부는 상기 제2모드의 제2링기어의 속도(
    Figure pat00024
    )가 음의 값을 가지고, 상기 제2모드의 제2모터제너레이터의 속도(
    Figure pat00025
    )의 시간에 따른 변화율(기울기)이 양의 값을 가지는지 여부를 고려하여 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유압이 기설정된 값을 초과하여 발생되는지 여부는 상기 제2모드의 제2링기어 속도(
    Figure pat00026
    )의 시간에 따른 변화율(기울기)이 기설정된 정상 기준범위의 최대값(
    Figure pat00027
    ) 보다 크고, 상기 제2모드의 제2모터제너레이터 속도(
    Figure pat00028
    )의 시간에 따른 변화율(기울기)이 기설정된 정상 기준범위의 최소값(
    Figure pat00029
    ) 보다 작은지 여부를 고려하여 판단하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량 이상으로 판단하는 경우 직접제어 솔레노이드 밸브를 강제구동하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 강제구동 이후 상기 차량이 주행하는 경우 상기 차량의 이상 여부를 재판단하는 단계를 더 포함하는 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 재판단에서 상기 차량에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 제1모드로 고정하는 단계를 더 포함하는 하는 하이브리드 차량용 변속기의 유압 이상 진단 및 제어 방법.
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