KR20160149369A - 전기차량의 변속제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 1속변속기어들을 통해 차량의 구동력이 전달되고 있는 상황에서 2속으로의 변속 요청이 발생되면, 컨트롤러가 원추클러치를 마찰시키도록 명령하여 원추클러치와 2속변속기어들을 통해서도 동력이 출력축으로 전달되도록 하는 클러치마찰단계와; 상기 클러치마찰단계 개시 후, 상기 컨트롤러가 상기 원추클러치의 마찰 상태를 유지하면서, 슬리브를 중립상태로 전환하여 1속변속기어들을 통한 출력축으로의 동력전달을 차단하도록 명령하는 중립단계와; 상기 중립단계 이후, 상기 컨트롤러가 상기 슬리브를 조작하여 2속변속기어들과 상기 슬리브를 통해서도 동력이 출력축으로 전달되도록 하는 2속변속단계와; 상기 2속변속단계 완료 후, 상기 원추형클러치의 마찰을 해제하여 2속변속을 완료하는 클러치해제단계를 포함하여 구성된다.

Description

전기차량의 변속제어 방법{SHIFTING CONTROL METHOD FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기차량의 변속제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터를 구동원으로 하는 싱크로메시 타입 변속기의 변속감을 향상시키도록 하는 기술에 관한 것이다.

도 1은 종래 싱크로메시 타입 변속기를 구비한 2단 전기차량이 1속에서 2속으로 변속하는 과정을 설명한 것으로서, 슬리브(SB)가 1속피동기어(1P)에 연결되어 출력축으로 1속의 출력이 인출되는 A 상태로부터, 2속으로의 변속을 위해 슬리브를 중립상태로 해제한 B 상태와, 슬리브가 중립으로 해제된 상태에서 모터로 2속피동기어(2P)를 슬리브의 회전속도와 동기시키는 C 상태를 거친 후, D 상태와 같이 슬리브를 2속피동기어에 연결하여 2속으로의 변속을 완료한다.

상기한 바와 같이, 종래 싱크로메시 타입 변속기는 변속을 위해 B 상태와 C 상태를 필연적으로 거쳐야 하므로, 이 기간 동안 출력축으로 동력이 전달되지 않는 토크 인터럽션(TORQUE INTERRUPTION)이 발생하게 되고, 이는 차량의 변속감을 크게 떨어뜨리게 되는 원인이 된다.

도 2는 토크 인터럽션을 저감 내지는 제거시켜서 변속감을 향상시키기 위해 본 발명이 적용되는 전기차량의 2단 변속기 구조를 예시한 것으로서, 출력축(OUT)과 2속피동기어(2P) 사이에 원추형으로 마찰면이 형성되는 원추클러치(CC)를 구비한 구조이다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 1020140068460 A

본 발명은 싱크로메시 타입 변속기를 탑재한 전기차량에서 변속시 토크인터럽션을 감소 내지는 제거할 수 있도록 함으로써, 변속감을 크게 향상시켜서 차량의 상품성을 증대시킬 수 있도록 한 전기차량의 변속제어 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기차량의 변속제어 방법은

1속변속기어들을 통해 차량의 구동력이 전달되고 있는 상황에서 2속으로의 변속 요청이 발생되면, 컨트롤러가 원추클러치를 마찰시키도록 명령하여 원추클러치와 2속변속기어들을 통해서도 동력이 출력축으로 전달되도록 하는 클러치마찰단계와;

상기 클러치마찰단계 개시 후, 상기 컨트롤러가 상기 원추클러치의 마찰 상태를 유지하면서, 슬리브를 중립상태로 전환하여 1속변속기어들을 통한 출력축으로의 동력전달을 차단하도록 명령하는 중립단계와;

상기 중립단계 이후, 상기 컨트롤러가 상기 슬리브를 조작하여 2속변속기어들과 상기 슬리브를 통해서도 동력이 출력축으로 전달되도록 하는 2속변속단계와;

상기 2속변속단계 완료 후, 상기 원추형클러치의 마찰을 해제하여 2속변속을 완료하는 클러치해제단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 1속변속기어들은 입력축에 설치된 1속구동기어와, 상기 1속구동기어에 치합된 상태로 상기 출력축에 설치된 1속피동기어로 구성되도록 하고,

상기 2속변속기어들은 입력축에 설치된 2속구동기어와, 상기 2속구동기어에 치합된 상태로 상기 출력축에 설치된 2속피동기어로 구성되도록 할 수 있다.

상기 2속변속단계에서는, 상기 2속구동기어와 2속피동기어 중, 2속클러치기어가 일체로 구비된 어느 하나에 상기 슬리브를 치합시켜서, 상기 2속변속기어들과 상기 슬리브를 통해서 동력이 출력축으로 전달되도록 할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 중립단계에 의해 슬리브가 1속변속기어들로부터 이탈된 이후부터 상기 2속변속단계에 의해 슬리브가 2속변속기어들에 연결되기 전까지, 입력축에 동력을 제공하는 모터와 상기 원추클러치를 제어하여 슬리브와 2속변속기어들 사이의 속도를 동기시키도록 할 수 있다.

본 발명은 싱크로메시 타입 변속기를 탑재한 전기차량에서 변속시 토크인터럽션을 감소 내지는 제거할 수 있도록 함으로써, 변속감을 크게 향상시켜서 차량의 상품성을 증대시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래 싱크로메시 타입 변속기를 구비한 전기차량의 변속과정을 설명한 도면,
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 전기차량의 2단 변속기 구조를 예시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 전기차량의 변속제어 방법의 실시예를 도시한 순서도,
도 4는 본 발명 제어방법에 따른 변속과정을 설명한 도면,
도 5는 본 발명의 효과를 종래와 비교하여 도시한 시간에 따른 구동토크의 변화를 도시한 그래프이다.

도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 전기차량의 2단 변속기 구조를 예시한 것으로서, 싱크로장치가 출력축(OUT)에 구비된 경우를 예시하고 있으나, 싱크로장치가 입력축(IN)에 구비되는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.

도 3과 도 4는 본 발명에 따른 전기차량의 변속제어 방법을 예시한 도면으로서, 본 발명 변속제어 방법은 1속변속기어들을 통해 차량의 구동력이 전달되고 있는 상황에서 2속으로의 변속 요청이 발생되면, 컨트롤러(C)가 원추클러치(CC)를 마찰시키도록 명령하여 원추클러치와 2속변속기어들을 통해서도 동력이 출력축으로 전달되도록 하는 클러치마찰단계(S10)와; 상기 클러치마찰단계 개시 후, 상기 컨트롤러가 상기 원추클러치의 마찰 상태를 유지하면서, 슬리브(SB)를 중립상태로 전환하여 1속변속기어들을 통한 출력축(OUT)으로의 동력전달을 차단하도록 명령하는 중립단계(S20)와; 상기 중립단계 이후, 상기 컨트롤러가 상기 슬리브를 조작하여 2속변속기어들과 상기 슬리브를 통해서도 동력이 출력축으로 전달되도록 하는 2속변속단계(S30)와; 상기 2속변속단계 완료 후, 상기 원추형클러치의 마찰을 해제하여 2속변속을 완료하는 클러치해제단계(S40)를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명은 도 2와 같은 원추클러치를 구비한 변속기에서, 변속중에도 원추클러치를 이용하여 지속적으로 입력축(IN)으로부터 출력축(OUT)으로 동력이 전달되는 상태를 유지할 수 있도록 함으로써, 토크 인터럽션이 감소 내지는 방지되어 변속 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.

상기 컨트롤러(C)는 별도로 각각 구비되어 있는 액츄에이터를 구동하여 상기 원추클러치 및 슬리브를 제어하도록 하며, 상기 모터를 직접 또는 간접적으로 제어하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러(C)는 1속에서 2속으로의 변속요청 등을 자체적으로 차량의 주행상황에 따라 발생시킬 수도 있고, 별도의 다른 컨트롤러 등으로부터 전달받아 작동되도록 구성될 수도 있다.

여기서, 상기 1속변속기어들은 입력축(IN)에 설치된 1속구동기어(1D)와, 상기 1속구동기어에 치합된 상태로 상기 출력축(OUT)에 설치된 1속피동기어(1P)로 구성되고, 상기 2속변속기어들은 입력축(IN)에 설치된 2속구동기어(2D)와, 상기 2속구동기어에 치합된 상태로 상기 출력축(OUT)에 설치된 2속피동기어(2P)로 구성된다.

도 2의 예에서는 상기 1속구동기어(1D)와 2속구동기어(2D)가 입력축(IN)에 일체로 연결되고, 1속피동기어(1P)와 2속피동기어(2P)가 출력축(OUT)에 회전가능하게 설치되어, 상기 출력축(OUT)에 설치된 싱크로장치(SS)로 상기 1속피동기어(1P)를 출력축(OUT)에 연결함에 의해 1속변속기어들을 통해 입력축의 동력이 출력축으로 변속되어 전달되도록 하거나, 2속피동기어를 출력축에 연결함에 의해 2속변속기어들을 통해 입력축의 동력을 출력축으로 변속되어 전달되도록 할 수 있게 구성되어 있다.

그러나, 반대로 상기 1속피동기어와 2속피동기어를 상기 출력축에 일체로 연결시키고, 1속구동기어와 2속구동기어를 상기 입력축에 회전가능하게 설치한 상태에서, 상기 입력축에 싱크로장치를 설치하여 상기 싱크로장치의 슬리브로 1속구동기어를 입력축에 연결하거나 2속구동기어를 입력축에 연결하여, 1속 변속상태 또는 2속 변속상태를 구현하도록 구성하는 것이 가능할 것이다.

상기 2속변속단계에서는, 상기 2속구동기어와 2속피동기어 중, 2속클러치기어(2C)가 일체로 구비된 어느 하나에 상기 슬리브(SB)를 치합시켜서, 상기 2속변속기어들과 상기 슬리브를 통해서 동력이 출력축으로 전달되도록 한다.

즉, 도 2의 실시예에서는 2속구동기어와 2속피동기어 중, 2속피동기어(2P)에 2속클러치기어(2C)가 일체로 구비되어 있으므로, 상기 출력축에 구비된 허브(H)의 외주면에 스플라인으로 결합되어 있는 슬리브(SB)가 상기 2속클러치기어(2C)에 치합되어, 결과적으로 상기 2속피동기어(2P)를 2속클러치기어(2C)와 슬리브(2B) 및 허브(H)를 통해 출력축(OUT)으로 연결함으로써, 2속변속기어들을 통해 입력축(IN)의 동력을 출력축(OUT)으로 전달하도록 하는 것이다.

상기 컨트롤러(C)는 상기 중립단계(S20)에 의해 슬리브가 1속변속기어들로부터 이탈된 이후부터 상기 2속변속단계(S30)에 의해 슬리브가 2속변속기어들에 연결되기 전까지, 입력축에 동력을 제공하는 모터(M)와 상기 원추클러치(CC)를 제어하여 슬리브(SB)와 2속변속기어들(본 실시예에서는 2속피동기어) 사이의 속도를 동기시키도록 함으로써, 종래 원추클러치를 사용하지 않는 경우보다 신속하게 동기가 이루어지도록 할 수 있어서, 변속에 소요되는 시간을 단축시키는 효과를 얻도록 할 수도 있다.

도 4에서 A는 1속변속기어들을 통해 차량의 구동력이 전달되고 있는 상황을 나타내며, B는 2속으로의 변속요청에 의해 원추클러치를 마찰시키는 클러치마찰단계가 수행되는 상황이고, C는 원추클러치를 지속적으로 마찰시키면서 슬리브를 중립상태로 해제하는 중립단계를 나타내고, D는 슬리브를 2속클러치기어에 결합시켜서 2속변속기어들과 슬리브를 통해서도 동력이 전달되도록 하는 2속변속단계를 나타내며, E는 원추클러치를 해제하여 2속변속기어들과 슬리브만에 의해 동력이 전달되는 2속상태로의 변속이 완료된 상태이다.

참고로, 도 5는 이상과 같은 전기차량의 변속제어 방법이 적용되는 경우 출력축 토크의 변화를 종래와 비교하여 도시한 것으로서, 종래에는 완전히 출력축으로 전달되는 토크가 단절되어 토크가 0인 구간이 존재하는 토크 인터럽션이 발생하지만, 본 발명에 따르면, 다소의 토크저감이 있지만, 지속적으로 출력축으로 토크가 전달되는 것을 나타내고 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

M; 모터
C; 컨트롤러
CC; 원추클러치
IN; 입력축
OUT; 출력축
H; 허브
SB; 슬리브
SS; 싱크로장치
S10; 클러치마찰단계
S20; 중립단계
S30; 2속변속단계
S40; 클러치해제단계

Claims (4)

1속변속기어들을 통해 차량의 구동력이 전달되고 있는 상황에서 2속으로의 변속 요청이 발생되면, 컨트롤러가 원추클러치를 마찰시키도록 명령하여 원추클러치와 2속변속기어들을 통해서도 동력이 출력축으로 전달되도록 하는 클러치마찰단계와;
상기 클러치마찰단계 개시 후, 상기 컨트롤러가 상기 원추클러치의 마찰 상태를 유지하면서, 슬리브를 중립상태로 전환하여 1속변속기어들을 통한 출력축으로의 동력전달을 차단하도록 명령하는 중립단계와;
상기 중립단계 이후, 상기 컨트롤러가 상기 슬리브를 조작하여 2속변속기어들과 상기 슬리브를 통해서도 동력이 출력축으로 전달되도록 하는 2속변속단계와;
상기 2속변속단계 완료 후, 상기 원추형클러치의 마찰을 해제하여 2속변속을 완료하는 클러치해제단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차량의 변속제어 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 1속변속기어들은 입력축에 설치된 1속구동기어와, 상기 1속구동기어에 치합된 상태로 상기 출력축에 설치된 1속피동기어로 구성되고;
상기 2속변속기어들은 입력축에 설치된 2속구동기어와, 상기 2속구동기어에 치합된 상태로 상기 출력축에 설치된 2속피동기어로 구성된 것
을 특징으로 하는 전기차량의 변속제어 방법.

청구항 2에 있어서,
상기 2속변속단계에서는, 상기 2속구동기어와 2속피동기어 중, 2속클러치기어가 일체로 구비된 어느 하나에 상기 슬리브를 치합시켜서, 상기 2속변속기어들과 상기 슬리브를 통해서 동력이 출력축으로 전달되도록 하는 것
을 특징으로 하는 전기차량의 변속제어 방법.

청구항 1에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 중립단계에 의해 슬리브가 1속변속기어들로부터 이탈된 이후부터 상기 2속변속단계에 의해 슬리브가 2속변속기어들에 연결되기 전까지, 입력축에 동력을 제공하는 모터와 상기 원추클러치를 제어하여 슬리브와 2속변속기어들 사이의 속도를 동기시키는 것
을 특징으로 하는 전기차량의 변속제어 방법.

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