KR20130130108A

KR20130130108A - 전기자동차용 2단 변속기 제어방법

Info

Publication number: KR20130130108A
Application number: KR1020110146973A
Authority: KR
Inventors: 이광수
Original assignee: 현대다이모스(주)
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-12-02

Abstract

본 발명은 전기자동차용 2단 변속기 제어방법에 관한 것으로, 변속스위치(9)의 기어단, 전기자동차의 차속(V), 및 구동모터(3)의 회전속도(W) 등 각종 변속제어값을 수신하는 변속 대기단계(S10); 상기 변속 대기단계(S10)에서 수신된 상기 변속스위치(9)의 기어단값에 의해 상기 현재의 기어단을 파악하는 기어단 확인단계(S20); 및 상기 기어단 확인단계(S20)에서 파악한 상기 기어단과 상기 변속 대기단계(S10)에서 수신한 상기 차속(V)이 상응하지 않을 때, 상기 기어단을 상기 차속(V)과 상응하는 기어단으로 변속하는 변속단계(S30);를 포함하여 이루어지되, 상기 변속단계(S30)는 현재의 기어단이 저단이면서 상기 차속(V)이 기준속도 이상이면 상기 기어단을 중립을 거쳐 고단으로 변속하고, 현재의 기어단이 고단이면서 상기 차속(V)이 기준속도 이하이면 상기 기어단을 중립을 거쳐 저단으로 변속하는 것을 특징으로 하며, 따라서 중립에서 저단으로 또는 고단으로 변속을 할 때 저단 또는 고단 측의 구동 또는 종동기어가 동기화되어 원활하게 변속이 이루어진다.

Description

전기자동차용 2단 변속기 제어방법{2-spped transmission controlling method for a electric vehicle}

본 발명은 전기자동차용 2단 변속기 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동모터의 구동력을 저단 및 고단의 두 가지 모드로 변속할 수 있도록 한 전기자동차의 싱크로 타입 변속기를 구동모터의 출력 제어를 통해 2단으로 변속하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법에 관한 것이다.

최근까지 개발된 바 있는 전기자동차는 구동모터를 직접적으로 제어할 수 있으므로, 출력 제어를 위해 하나 이상의 변속모드를 갖는 변속 제어를 필요로 하지 않았다.

그러나, 전기자동차에 대한 성능 요구가 증대됨에 따라, 동일 출력 대비 최고속도, 가속력, 등판 성능 등의 주행 성능을 개선하기 위한 노력이 이어져 왔으며, 변속을 통해 위와 같은 성능을 충족시키고자 2단 이상으로 변속이 가능한 변속기가 제안되기 시작했다.

그럼에도 불구하고, 지금까지 개발된 전기자동차의 변속기는 일반적인 엔진 구동차량의 변속에 사용되는 변속기의 제어방법을 답습하고 있었으며, 따라서 전기자동차의 변속 성능을 최적화시키지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 전기자동차용 변속기 제어방법이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 구동모터에 의해 출력을 발생시키는 전기자동차의 특성을 살리되, 구동모터의 출력을 두 가지 모드로 구분하고, 이와 같이 2단으로 변속을 실행함에 있어서 특히, 싱크로 타입 변속기의 저단 또는 고단 기어열의 기어 물림을 동기화시킴으로써, 변속동작이 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 변속스위치의 기어단, 전기자동차의 차속, 및 구동모터의 회전속도 등 각종 변속제어값을 수신하는 변속 대기단계; 상기 변속 대기단계에서 수신된 상기 변속스위치의 기어단값에 의해 상기 현재의 기어단을 파악하는 기어단 확인단계; 및 상기 기어단 확인단계에서 파악한 상기 기어단과 상기 변속 대기단계에서 수신한 상기 차속이 상응하지 않을 때, 상기 기어단을 상기 차속과 상응하는 기어단으로 변속하는 변속단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 변속단계는 현재의 기어단이 저단이면서 상기 차속이 기준속도 이상이면 상기 기어단을 중립을 거쳐 고단으로 변속하고, 현재의 기어단이 고단이면서 상기 차속이 기준속도 이하이면 상기 기어단을 중립을 거쳐 저단으로 변속하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법을 제공한다.

또한, 상기 변속단계는 상기 기어단을 고단으로 변속할 때, 변속을 위해 거치는 중립 상태에서 상기 구동모터를 감속하여, 고단 기어열 중 상기 구동모터 측의 고단 구동기어와 차륜 측의 고단 종동기어가 동기되도록 하는 구동모터 감속단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 변속단계는, 상기 구동모터 감속단계에서 감속되는 상기 구동모터의 감속비와 상기 고단 기어열의 기어비를 비교하는 감속비 비교단계; 및 상기 감속비 비교단계에서의 비교결과, 상기 구동모터의 감속비가 상기 기어비 이상인 때, 기어단을 중립에서 고단으로 변속하는 고단변속 실행단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감속비 비교단계는 상기 구동모터의 감속비를 아래 식 R ≤ (Wt/Wt+1)×M에 따라 마진율을 감안하여 상기 기어비와 비교하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 감속비의 마진율은 1 내지 1.2인 것이 바람직하다.

또한, 상기 변속단계는 상기 기어단을 저단으로 변속할 때, 변속을 위해 거치는 중립 상태에서 상기 구동모터를 가속하여, 저단 기어열 중 상기 구동모터 측의 저단 구동기어와 차륜 측의 저단 종동기어가 동기되도록 하는 구동모터 가속단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동모터 가속단계에서 가속되는 상기 구동모터의 가속비와 상기 저단 기어열의 기어비를 비교하는 가속비 비교단계; 및 상기 가속비 비교단계에서의 비교결과, 상기 구동모터의 가속비가 상기 기어비 이상인 때, 기어단을 중립에서 저단으로 변속하는 저단변속 실행단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가속비 비교단계는 상기 구동모터의 가속비를 아래 식 R ≤ (Wt+1/Wt)/M에 따라 마진율을 감안하여 상기 기어비와 비교하도록 되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가속비의 마진율은 0.8 내지 1인 것이 바람직하다.

또한, 상기 변속단계에서 상기 기어단을 중립으로 변속하기 위한 상기 차속의 상기 기준속도는 30㎞/h인 것이 바람직하다.

또한, 상기 변속단계에서 상기 기어단을 중립으로 변속하기 위한 상기 기준속도의 지속시간은 5초 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 변속단계에서 상기 고단 또는 상기 저단에서 상기 중립으로의, 그리고 상기 중립에서 상기 고단 또는 상기 저단으로의 상기 기어단의 변속은 0.2초 내에 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 2단 변속기 제어방법에 의하면, 변속 직전에 저단 기어열 또는 고단 기어열을 동기화시키므로, 변속기의 변속 동작을 원활하게 수행할 수 있게 된다.

또한, 2단 변속을 통해 동일 모터 출력을 기준으로 하여 최고속도, 가속력, 등판 성능 등을 향상시킬 수 있게 되며, 차량 구동 효율이 증대되므로, 1회 충전 시 주행거리를 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 구동모터의 사이즈, 용량을 최대한 축소할 수 있으므로, 동일 출력 기준 모터 용량을 최대 30%까지 축소시킬 수 있게 되고, 이에 따라 유지 경비, 연비, 중량 등을 절감할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속기 제어방법이 적용되는 전기자동차 구동시스템을 도시한 모식도.
도 2는 도 1에 도시된 변속기의 변속기어열을 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속기 제어방법의 일부를 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속기 제어방법의 다른 일부를 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속기 제어방법에 따라 고단 변속되는 전기자동차 구동시스템의 제반 사항을 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속기 제어방법에 따라 저단 변속되는 전기자동차 구동시스템의 제반 사항을 도시한 그래프.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차용 2단 변속기 제어방법을 첨부도면을 참조하여 설명한다.

이에 앞서, 본 발명의 제어방법이 적용되는 전기자동차용 2단 변속기 및 이 변속기를 구비한 전기자동차의 구동시스템을 간략히 살펴보면 다음과 같다.

전기자동차의 구동시스템은 도 1에 도면부호 1로 도시된 바와 같이, 구동모터(3), 감속기어부(5), 변속동작부(7), 변속스위치(9), 및 제어부(11)를 포함하여 구성된다.

여기에서, 먼저 상기 제어부(11)는 본 발명이 적용된 구동시스템(1)은 물론 차량 전반을 제어하는 제어수단으로서, 특히 구동시스템(1)의 제어를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, TCU(13)가 변속모터(71) 및 차축의 회전속도센서와 연결됨으로써 차축의 회전속도값을 전달 받아 변속모터(71)의 회전을 제어하며, MCU(Motor Control Unit;14)는 구동모터(3)에 연결되어 VCU(Vehicle Control Unit;15)의 명령을 구동모터(3)에 전달하거나, 구동모터(3)의 상태를 VCU(15)에 보고한다. 또한, VCU(15)는 도 1에 도시된 바와 같이, 변속스위치(9)에서 전달되는 변속신호와 가속페달(33)의 위치센서에서 전달되는 스로틀 개도값 등을 기초로 구동모터(3)와 변속동작부(7)를 제어하는 바, CAN통신을 통해 MCU(14)에서 수집된 정보를 TCU(13)로 전달하거나, 변속/주차 신호를 TCU(13)와 주고 받기도 한다.

상기 구동모터(3)는 전기자동차에서 일반 차량의 엔진과 같은 역할을 하는 구동원으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 감속기어부(5) 하우징(35)과 일체로 형성된 모터커버(36) 일측에 볼트 등에 의해 착탈 가능하게 장착된다.

상기 감속기어부(5)는 구동모터(3)에서 발생한 구동력을 감속하면서 동시에 변속할 수 있도록 배열된 기어열로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 구동축(37)을 통해 구동모터(3)와 연결되어 있으며, 차축을 통해 차륜으로 회전 구동력을 출력한다.

이를 위해, 감속기어부(5)는 다양한 감속단과 변속쌍에 의해 본 발명의 2단 변속기 제어방법을 구현할 수 있는 바, 하나의 예로서 도 2에 도시된 것처럼 구성될 수 있다. 그러나, 위와 같은 형태의 기어열은 본 발명을 바람직하게 구현하는 하나의 예시일 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 한정하지는 않는다.

따라서, 감속기어부(5)는 도 2에 도시된 바와 같이, 저단 기어열을 이루는 한 쌍의 저단 구동기어와 저단 종동기어, 고단 기어열을 이루는 한 쌍의 고단 구동기어와 고단 종동기어, 싱크로기구, 및 2차 감속기어쌍(27,28)으로 이루어진다.

여기에서, 상기 저단 기어열은 도 2에 도시된 바와 같이, 구동축(37) 상에 착탈 가능하게 장착되는 상대적으로 소직경인 저단 구동기어(19)와, 지지축(39) 상에 동기 회전하도록 장착되는 상대적으로 대직경인 저단 종동기어(20)가 서로 맞물림되어 이루어지는 바, 구동축(37)의 회전력을 1차적으로 감속하도록 즉, 저단 즉, 1단의 감속단을 형성하도록 저단 구동기어(19)에 비해 저단 종동기어(20)의 직경이 기어비에 따라 배 이상 크게 되어 있으며, 감속 시 1단의 기어비를 나타내도록 저단 구동기어(19)와 저단 종동기어(20)에 직경차가 설정된다.

상기 고단 기어열(21)은 도 2에 도시된 바와 같이, 구동축(37) 상에 착탈 가능하게 장착되는 상대적으로 소직경인 고단 구동기어(23)와, 지지축(39) 상에 동기 회전하도록 장착되는 상대적으로 대직경인 고단 종동기어(24)가 서로 맞물림되어 이루어진다. 이때, 고단 기어열(21)도 저단 기어열(17)과 마찬가지로 고단 구동기어(23)에 비해 고단 종동기어(24)가 기어비만큼 더 큰 감속단을 형성하므로, 구동축(37)의 회전력을 기어비에 따라 1차적으로 감속하나, 감속 시 2단의 기어비를 나타내게 된다. 따라서, 저단 기어열(17)을 통해 출력되는 차축(29)의 회전속도가 상대적으로 저속이 되고, 고단 기어열(21)을 통해 출력되는 차축(29)의 회전속도가 상대적으로 고속이 된다.

상기 2차 감속기어쌍(27,28)은 도 2에 도시된 바와 같이, 저단 기어열(17) 및 고단 기어열(21)의 종동기어(20,24)가 장착되는 지지축(39) 상에 장착되는 상대적으로 소직경인 구동기어(27)와, 차축(29) 상에 동기 회전하도록 장착되는 상대적으로 대직경인 종동기어(28)가 서로 맞물림되어 이루어지는 바, 지지축(39)으로 전달되는 과정에서 1차적으로 감속된 구동축(37)의 회전력을 2차적으로 감속하도록 즉, 2차의 감속단을 형성하도록 되어 있다. 이를 위해 종동기어(28)는 도시된 것처럼 구동기어(27)보다 기어비만큼 배 이상 직경이 크다.

상기 싱크로기구(37)는 도 2에 도시된 바와 같이, 저단 기어열의 구동기어 또는 고단 기어열의 구동기어 중 어느 하나를 구동축(37)과 선택적으로 체결되도록 하는 변속수단으로서, 구동축(37) 상에 동기 회전하도록 장착되는 허브, 이 허브 상에 동기 회전하도록 각각 스플라인 결합되는 싱크로콘, 및 허브와 싱크로콘의 외주 스플라인 상에 선택적 스플라인 결합되는 슬리브(41) 등을 포함하여 구성된다. 여기에서 슬리브(41)는 도 2에 도시된 것처럼 변속포크가 삽입되는 걸림홈(43)이 외주면에 원주방향으로 오목하게 형성된다.

따라서, 위와 같은 전기자동차의 구동시스템(1)에 적용된 본 발명에 따른 2단 변속기 제어방법은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 변속 대기단계(S10), 기어단 확인단계(S20), 및 변속단계(S30)를 포함하여 이루어진다.

여기에서, 먼저 변속 대기단계(S10)는 도 5 및 도 6의 0단계에 해당하는 단계로서, 도 3에 도시된 것처럼, 변속스위치(9)의 현재의 기어단 위치, 전기자동차의 차속(V), 및 구동모터(3)의 회전속도(W) 등 2단 변속기의 제어를 위한 각종 변속 제어값을 기어단 감지센서(31)나 차속센서(31) 등으로부터 수신하면서, 변속을 대기한다.

상기 기어단 확인단계(S20)는 도 5 및 도 6의 1단계 및 4단계를 개시하는 단계로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 위 변속 대기단계(S10)에서 수신된 변속스위치(9)의 기어단 감지값에 의해 현재의 기어단을 확인하고, 파악하게 된다.

상기 변속단계(S30)는 도 5 및 도 6의 1, 2단계 및 4, 5단계에 해당하는 단계로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 위 기어단 확인단계(S20)에서 파악한 기어단 신호와, 변속 대기단계(S10)에서 수신한 차속 신호가 상응하지 않을 때, 차속(V)과 상응하는 기어단으로 기어단을 변속한다.

이를 위해, 변속단계(S30)에서는 현재의 기어단이 저단 즉, 1단인데도 차속(V)이 기준속도 이상이면 기어단을 고단 즉, 2단으로 변속하고, 반대로 현재의 기어단이 고단 즉, 2단인데도 차속이 기준속도 이하이면 기어단을 저단 즉, 1단으로 변속하는 바, 저단에서 고단으로 또는 고단에서 저단으로 변속하기 위해서는 먼저 중립으로의 변속이 선행되어야 한다.

이와 같이, 변속단계(S30)는 위와 같이 중립으로의 변속을 실행하기 위한 선행 조건으로서 현재의 차속(V)과 기준속도를 비교하게 되는 바, 이 기준속도로는 30㎞/h가 적용되는 것이 바람직하다. 즉, 저단에서의 차속(V)이 30㎞/h 이상이면 기어단을 중립을 거쳐 고단으로 변속하게 되고, 고단에서의 차속(V)이 30㎞/h 이하이면 기어단을 중립을 거쳐 저단으로 변속하게 된다.

이때, 변속단계(S30)는 변속의 실행을 개시하는 또 다른 조건으로서 즉, 기어단을 중립으로 변속하기 위한 또 다른 선행 조건으로서, 차속(V)이 30㎞/h와 같은 기준속도 이상 또는 이하인 상태가 5초 이상 지속될 것을 요구한다. 따라서, 저단에서 차속(V)이 기준속도 이상으로 5초 이상 지속되지 않으면 중립으로의 변속이 개시되지 않고, 마찬가지로 고단에서 차속(V)이 기준속도 이하로 5초 이상 지속되지 않으면 중립으로의 변속이 개시되지 않는다(S31).

한편, 변속단계(S30)에서는 고단 또는 저단에서 중립으로, 반대로 중립에서 고단 또는 저단으로 기어단을 변속할 때는 변속 지령이 수신된 후 0.2초 내에 변속을 실행하는 것이 바람직한데, 이는 차속(V)이 순간적으로 기준속도 조건에서 벗어날 수 있기 때문이다.

특히, 본 발명의 제어방법에 따른 변속단계(S30)는 저단에서 고단 또는 고단에서 저단으로의 변속이 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위해, 구동모터(3) 감속단계 및 구동모터(3) 가속단계를 통해 구동원인 구동모터(3)의 회전속도(W)를 가감하게 되는 바, 먼저 구동모터(3) 감속단계에서는 기어단을 고단으로 변속할 때, 변속을 위해 거치는 중립 상태에서 구동모터(3)를 감속함으로써, 고단 기어열(21) 중 구동모터(3)와 연결된 구동축(37)(37)의 고단 구동기어(23)와 차륜에 연결된 차축(29)의 고단 종동기어(24)가 동기되도록 한다.

즉, 도 5의 모터 RPM 그래프에 표시된 것처럼 VCU으로부터 고단 변속의 명령이 내려지면, 도 5에 캠 스트로크 그래프로 나타내진 것처럼 기어단을 고단으로 변속하기 위해서는 먼저 도 2에서 저단 기어열(17)과 구동축(37)과의 연결을 끊어 중립으로 변속해야 한다. 이와 같이, 기어 맞물림이 도 5의 기어상태 그래프로 표시된 것처럼 해제된 상태에서 저단 종동기어(20)와 지지축(39)은 저단 구동기어(19)와 구동축(37)의 회전속도(W)에 비해 저단 기어비(R)만큼 느리게 회전한다.

따라서, 이 상태에서 저단 종동기어(20)와 동기 회전하던 고단 종동기어(24)가 그대로 고단 구동기어(23)와 맞물릴 수 없으므로, 도 5의 MCU(14) 요구토크 그래프로 나타낸 바와 같이 VCU(15)에서 MCU(14)에 역토크 지령을 내고, 이에 따라 구동모터(3)가 역회전함으로써 고단 구동기어(23)가 감속된다. 따라서, 고단 구동기어(23)는 비로소 도 5의 모터 RPM 그래프에 표시된 동기점에서 고단 종동기어(24)와 동기되어 기어상태 그래프와 같이 원활하게 맞물림됨으로써 고단 변속을 완료하게 된다.

또한, 이와 같이 고단 변속을 완료하기 위해서는, 구동모터(3) 감속단계에서 감속된 구동모터(3)의 회전수가 적정 범위 내에 있는지 여부를 확인하고, 적정한 것으로 확인된 때 비로소 변속이 실행되는 바, 이를 위해 변속단계(S30)는 감속비 비교단계(S33)와 고단변속 실행단계(S34)를 더 포함한다.

여기에서, 감속비 비교단계(S33)는 고단 변속 시 감속되는 구동모터(3)의 회전수비의 적정성을 판단하는 단계로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 구동모터(3) 감속단계에서 감속되는 구동모터(3)의 감속비(Wt/Wt+1)와 고단 기어열(21)의 기어비(R)를 R ≤ (Wt/Wt+1)×M과 같이 마진율(M)을 감안하여 비교한다.

이때, 마진율(M)은 1 내지 1.2인 것이 바람직한 바, 1보다 작어서 구동모터(3)의 감속비(Wt/Wt+1)가 기어비(R)보다 작아져서는 안 되고, 반대로 1.2보다 크면 구동모터(3)의 감속량이 너무 적어 원활한 기어물림을 저해하게 된다.

끝으로, 고단변속 실행단계(S34)는 위 감속비 비교단계(S33)에서의 비교결과, 구동모터(3)의 감속비(Wt/Wt+1)가 수학식 1에 따라 기어비(R) 이상인 때, 기어단을 중립에서 고단으로 변속함으로써 고단 변속이 완료된다.

또한, 구동모터(3) 가속단계에서는 기어단을 저단으로 변속할 때, 변속을 위해 거치는 중립 상태에서 구동모터(3)를 가속함으로써, 저단 기어열(17) 중 구동모터(3)와 연결된 구동축(37)의 저단 구동기어(19)와 차륜에 연결된 차축(29)의 저단 종동기어(20)가 동기되도록 한다.

즉, 도 5의 모터 RPM 그래프에 표시된 것처럼 VCU으로부터 저단 변속의 명령이 내려지면, 도 6에 캠 스트로크 그래프로 나타내진 것처럼 기어단을 저단으로 변속하기 위해서는 먼저 도 2에서 고단 기어열(21)과 구동축(37)과의 연결을 끊어 중립으로 변속해야 한다. 이와 같이, 도 6의 기어상태 그래프로 표시된 것처럼 기어 맞물림이 해제된 상태에서, 고단 종동기어(24)와 지지축(39)은 고단 구동기어(23)와 구동축(37)의 회전속도(W)에 비해 고단 기어비(R)만큼밖에 느려지지 않는다.

따라서, 이 상태에서 고단 종동기어(24)와 동기 회전하던 저단 종동기어(20)가 그대로 저단 구동기어(19)와 맞물리려하나 저단 기어열(17)의 기어비(R)가 크기 때문에, 도 6의 MCU(14) 요구토크 그래프로 나타낸 바와 같이 VCU(15)에서 MCU(14)에 토크발생 지령을 내고, 이에 따라 구동모터(3)가 회전함으로써 저단 구동기어(19)가 가속된다. 따라서, 저단 구동기어(19)는 비로소 도 6의 모터 RPM 그래프에 표시된 동기점에서 고단 종동기어(24)와 동기되어 기어상태 그래프와 같이 원활하게 맞물림됨으로써 저단 변속을 완료하게 된다.

이와 같이 저단 변속을 완료하기 위해서는, 구동모터(3) 가속단계에서 가속된 구동모터(3)의 회전수가 적정 범위 내에 있는지 여부를 확인하고, 적정한 것으로 확인된 때 비로소 변속이 실행되는 바, 이를 위해 변속단계(S30)는 가속비 비교단계(S36)와 저단변속 실행단계(S37)를 더 포함한다.

여기에서, 가속비 비교단계(S36)는 저단 변속 시 가속되는 구동모터(3)의 회전수비의 적정성을 판단하는 단계로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 구동모터(3) 가속단계에서 가속되는 구동모터(3)의 가속비(Wt+1/Wt)와 저단 기어열(17)의 기어비(R)를 R ≤ (Wt+1/Wt)/M과 같이 마진율(M)을 감안하여 비교한다.

이때, 마진율(M)은 0.8 내지 1인 것이 바람직한 바, 1보다 커서 구동모터(3)의 가속비(Wt+1/Wt)가 기어비(R)보다 커져서는 안 되고, 반대로 0.8보다 크면 구동모터(3)의 가속량이 너무 커 원활한 기어물림을 저해하게 된다.

끝으로, 저단변속 실행단계(S37)는 위 가속비 비교단계(S36)에서의 비교결과, 구동모터(3)의 가속비가 수학식 2에 따라 기어비(R) 이상인 때, 기어단을 중립에서 저단으로 변속함으로써 저단 변속이 완료된다.

1 : 구동시스템 3 : 구동모터
5 : 감속기어부 7 : 변속동작부
9 : 변속스위치 11 : 제어부
17 : 저단 기어열 19 : 저단 구동기어
20 : 저단 종동기어 21 : 고단 기어열
23 : 고단 구동기어 24 : 고단 종동기어
25 : 싱크로기구

Claims

변속스위치의 기어단, 전기자동차의 차속, 및 구동모터의 회전속도 등 각종 변속제어값을 수신하는 변속 대기단계;
상기 변속 대기단계에서 수신된 상기 변속스위치의 기어단값에 의해 상기 현재의 기어단을 파악하는 기어단 확인단계; 및
상기 기어단 확인단계에서 파악한 상기 기어단과 상기 변속 대기단계에서 수신한 상기 차속이 상응하지 않을 때, 상기 기어단을 상기 차속과 상응하는 기어단으로 변속하는 변속단계;를 포함하여 이루어지되,
상기 변속단계는 현재의 기어단이 저단이면서 상기 차속이 기준속도 이상이면 상기 기어단을 중립을 거쳐 고단으로 변속하고, 현재의 기어단이 고단이면서 상기 차속이 기준속도 이하이면 상기 기어단을 중립을 거쳐 저단으로 변속하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.
제1 항에 있어서,
상기 변속단계는 상기 기어단을 고단으로 변속할 때, 변속을 위해 거치는 중립 상태에서 상기 구동모터를 감속하여, 고단 기어열 중 상기 구동모터 측의 고단 구동기어와 차륜 측의 고단 종동기어가 동기되도록 하는 구동모터 감속단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.
제2 항에 있어서,
상기 변속단계는,
상기 구동모터 감속단계에서 감속되는 상기 구동모터의 감속비와 상기 고단 기어열의 기어비를 비교하는 감속비 비교단계; 및
상기 감속비 비교단계에서의 비교결과, 상기 구동모터의 감속비가 상기 기어비 이상인 때, 기어단을 중립에서 고단으로 변속하는 고단변속 실행단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.
제3 항에 있어서,
상기 감속비 비교단계는 상기 구동모터의 감속비를 아래 식
R ≤ (Wt/Wt+1)×M
에 따라 마진율을 감안하여 상기 기어비와 비교하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.
제4 항에 있어서,
상기 감속비의 마진율은 1 내지 1.2인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.
제1 항에 있어서,
상기 변속단계는 상기 기어단을 저단으로 변속할 때, 변속을 위해 거치는 중립 상태에서 상기 구동모터를 가속하여, 저단 기어열 중 상기 구동모터 측의 저단 구동기어와 차륜 측의 저단 종동기어가 동기되도록 하는 구동모터 가속단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.
제6 항에 있어서,
상기 변속단계는,
상기 구동모터 가속단계에서 가속되는 상기 구동모터의 가속비와 상기 저단 기어열의 기어비를 비교하는 가속비 비교단계; 및
상기 가속비 비교단계에서의 비교결과, 상기 구동모터의 가속비가 상기 기어비 이상인 때, 기어단을 중립에서 저단으로 변속하는 저단변속 실행단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.
제7 항에 있어서,
상기 가속비 비교단계는 상기 구동모터의 가속비를 아래 식
R ≤ (Wt+1/Wt)/M
에 따라 마진율을 감안하여 상기 기어비와 비교하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.
제8 항에 있어서,
상기 가속비의 마진율은 0.8 내지 1인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.
제1 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변속단계에서 상기 기어단을 중립으로 변속하기 위한 상기 차속의 상기 기준속도는 30㎞/h인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.
제1 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변속단계에서 상기 기어단을 중립으로 변속하기 위한 상기 기준속도의 지속시간은 5초 이상인 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.
제1 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변속단계에서 상기 고단 또는 상기 저단에서 상기 중립으로의, 그리고 상기 중립에서 상기 고단 또는 상기 저단으로의 상기 기어단의 변속은 0.2초 내에 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 2단 변속기 제어방법.