KR20190015962A

KR20190015962A - 무단 변속기에서의 기어비 예측방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20190015962A
Application number: KR1020170099833A
Authority: KR
Inventors: 신성철; 박소라
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 시스템 주식회사
Priority date: 2017-08-07
Filing date: 2017-08-07
Publication date: 2019-02-15
Also published as: KR102009951B1

Abstract

본 발명은 무단 변속기에서의 기어비 예측방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 무단 변속기에서의 기어비 예측 방법은, 제어부가 구동 풀리와 종동 풀리의 압력밸브에 인가되는 전류값을 입력받는 단계; 제어부가 전류값을 기반으로 위험 지점에서의 풀리 압력을 획득하는 단계; 제어부가 풀리 압력에 기초하여 구동 풀리와 종동 풀리의 클램핑력을 산출하는 단계; 및 제어부가 구동 풀리와 종동 풀리의 클램핑력에 기초하여 추력비 맵으로부터 목표 기어비를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무단 변속기에서의 기어비 예측방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PREDICTING GEAR RATIO IN CONTINUOUS VARIABLE TRANSMISSION}

본 발명은 무단 변속기에서의 기어비 예측방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무단 변속기에서 풀리 압력밸브에 인가되는 전류값에 기초하여 기어비를 예측함으로써 의도하지 않은 급격한 변속상태를 미리 인지하여 위험요소가 발생하기 전에 안전 메카니즘이 신속하게 작동될 수 있도록 하는 무단 변속기에서의 기어비 예측방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 변속기에는 엔진의 회전력을 구동륜에 전달하는 기능이 있는데, 이러한 변속기에는 운전자의 의지대로 운전자가 직접 변속단을 선택하는 수동변속기와, 차량의 주행조건에 따라 자동으로 변속이 이루어지는 자동변속기와, 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속이 이루어지는 무단변속기로 구분된다.

무단 변속기(CVT: Continuously Variable Transmission)는 기능 면에서 일반적인 다단식 자동변속기와 비슷하지만, 기어를 조합해 속도에 따라 구동력을 최적화하는 다단식 자동변속기와 달리 변속을 위한 기어가 사용되지 않는다. 대신 엔진으로부터 나온 구동력을 받아들이는 구동 풀리와 바퀴 쪽으로 구동력을 전달하는 종동 풀리가 있고, 두 개의 풀리는 벨트로 연결되어 있다.

이와 같은 무단 변속기는 구동 풀리가 회전하면 이에 연결된 벨트가 함께 회전하면서 종동 풀리에 동력을 전달하며, 이때 풀리에 걸리는 부하에 따라 양쪽 풀리에 걸리는 힘이 균형을 이루도록 풀리에 벨트가 닿는 면과 풀리의 지름이 달라지면서 구동력의 입출력 비율이 연속적으로 조절되는 것이다.

이러한 무단변속기에 있어서, 구동 및 종동 풀리는 고정쉬브(sheave)와 이동쉬브로 이루어져 이동쉬브의 후측에 형성된 유압 챔버에 작용하는 유압에 의해 구동 토크에 알맞은 수준으로 이동쉬브가 금속벨트 측면에 추력을 가하게 되며, 이들 풀리의 직경 변환에 따라 무단변속이 이루어지게 된다.

일반적으로 무단변속기 풀리비 제어시에는 목표풀리비에 따라 이미 정해진 추력비(구동 풀리 추력/종동 풀리 추력) 맵에서 추력비를 산출하고, 추력비 맵에서 산출한 구동 풀리 및 종동 풀리의 추력으로부터 각각의 유압을 산출한다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0113450호(2007. 11. 29. 공개, 발명의 명칭 : 무단변속기의 풀리비 제어장치)에 개시되어 있다.

이와 같은 무단변속기는 풀리 및 벨트의 구조가 불안정하고 위험할 수 있어 의도하지 않은 감속이 발생할 수 있다. 이러한 감속이 발생할 경우에는 갑자기 구동 풀리의 압력이 증가하고 종동 풀리의 압력이 감소할 수 있다.

따라서, 이와 같이 의도하지 않은 감속에서는 CVT 상태가 고속 기어(OD)에서 저속 기어(UD)로 변하기 때문에 각 풀리의 압력 변화를 감지할 경우 CVT의 기어비를 예상할 수 있다.

그러나 압력은 물리적인 가치가 즉시 변하지 않기 때문에 압력 센서값에 따라 예상 기어비를 구할 경우, 실제 위험 상황(예 : OD → UD)에서 오차가 발생하고 시간이 경과한 후 안전 메카니즘이 작동되기 때문에 안전 메카니즘이 작동되기 전 위험 상황이 진행되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 무단 변속기에서 풀리 압력밸브에 인가되는 전류값에 기초하여 기어비를 예측함으로써 의도하지 않은 급격한 변속상태를 미리 인지하여 위험요소가 발생하기 전에 안전 메카니즘이 신속하게 작동될 수 있도록 하는 무단 변속기에서의 기어비 예측방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 무단 변속기에서의 기어비 예측 방법은, 제어부가 구동 풀리와 종동 풀리의 압력밸브에 인가되는 전류값을 입력받는 단계; 제어부가 전류값을 기반으로 위험 지점에서의 풀리 압력을 획득하는 단계; 제어부가 풀리 압력에 기초하여 구동 풀리와 종동 풀리의 클램핑력을 산출하는 단계; 및 제어부가 구동 풀리와 종동 풀리의 클램핑력에 기초하여 추력비 맵으로부터 목표 기어비를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 풀리 압력을 획득하는 단계에서, 제어부는 P-I 커브로부터 전류값에 대응되는 풀리 압력을 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 클램핑력을 산출하는 단계는, 제어부가 구동 풀리와 종동 풀리의 회전속도를 입력받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제어부가 현재의 기어비와 예측된 목표 기어비를 비교하여 설정값 이상 차이가 발생하면 안전 메카니즘을 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 무단 변속기에서의 기어비 예측 장치는, 구동 풀리와 종동 풀리의 압력밸브에 인가되는 전류값을 감지하는 전류감지부; 구동 풀리와 종동 풀리의 회전속도를 감지하는 회전속도 감지부; 구동 풀리와 종동 풀리의 하드웨어 팩터, P-I 커브 및 추력비 맵 중 적어도 하나 이상을 저장하는 저장부; 및 전류감지부로부터 전류값을 입력받아 풀리 압력을 획득하고, 획득된 풀리 압력과 회전속도에 기초하여 클램핑력을 산출한 후 클램핑력에 기초하여 추력비 맵으로부터 목표 기어비를 예측하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제어부는 저장부에 저장된 P-I 커브로부터 전류값에 대응되는 풀리 압력을 획득하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 무단 변속기에서의 기어비 예측방법 및 그 장치는 무단 변속기에서 풀리 압력밸브에 인가되는 전류값에 기초하여 기어비를 예측함으로써 의도하지 않은 급격한 변속상태를 급격하게 변동되는 전류값에 기초하여 미리 비정상적인 기어비를 인지하여 위험요소가 발생하기 전에 안전 메카니즘이 신속하게 작동될 수 있도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기에서의 기어비 예측 장치를 간략하게 나타낸 구성도이다.
도 2는 일반적인 무단 변속기의 제어과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기에서의 기어비 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 무단 변속기에서의 기어비 예측방법 및 그 장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기에서의 기어비 예측 장치를 간략하게 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 무단 변속기에서의 기어비 예측 장치는 전류감지부(10), 회전속도 감지부(20), 저장부(40), 구동부(50) 및 제어부(30)를 포함할 수 있다.

전류감지부(10)는 구동 풀리와 종동 풀리의 압력밸브(미도시)에 인가되는 전류값을 감지하여 제어부(30)에 제공함으로써 압력밸브의 구동으로 인해 압력변화가 발생하기 전 오류가 발생된 시점에서 기어비를 예측할 수 있도록 한다.

회전속도 감지부(20)는 구동 풀리와 종동 풀리의 회전속도를 감지하여 제어부(30)에 제공함으로써 클램핑력을 산출할 수 있도록 한다.

저장부(40)는 구동 풀리와 종동 풀리의 하드웨어 팩터 및 P-I 커브, 추력비 맵 등을 저장한다.

구동부(50)는 구동 풀리와 종동 풀리의 압력밸브에 전류값을 인가하여 풀리의 갭, 반경, 적용압력을 조절하여 기어비를 조절함으로써 무단변속이 이루어지도록 한다.

제어부(30)는 전류감지부(10)로부터 구동 풀리와 종동 풀리의 압력밸브에 인가되는 전류값을 입력받아 풀리 압력을 획득하고, 획득된 압력에 기초하여 클램핑력을 산출한 후 이를 추력비 맵으로부터 목표 기어비를 예측할 수 있다.

도 2는 일반적인 무단 변속기의 제어과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 무단 변속기는 운전자가 가속페달을 밟아 가감속하게 되면 엔진출력에 따라 엔진 RPM과 엔진토크가 변동된다.

무단 변속기에서는 엔진 RPM, 엔진토크, 트로틀밸브 개도각, 차속 등을 입력받아 퍼지 알고리즘을 통해 목표 기어비를 설정하고, 목표기어비, 엔진토크 및 안전팩터를 반영하여 추력비 맵을 통해 기대 기어비를 획득하며, 기대 기어비와 엔진토크 및 원심 계수을 반영하여 클램핑력을 산출하고, 클램핑력을 토대로 풀리 압력에 따른 전류값을 P-I 커브로부터 산출하여 전류값을 구동 풀리와 종동 풀리의 압력밸브에 인가함으로써 무단 변속이 이루어지도록 한다.

이와 같이 무단 변속기에서 목표 기어비에 따른 최종 제어변수는 전류값이 된다. 따라서 구동 풀리와 종동 풀리의 압력밸브에 인가되는 전류값에 기초하여 목표 기어비를 추정할 수 있게 된다. 즉, 풀리의 갭, 반경 및 적용압력의 변화 이전에 전류값의 변화를 통해 위험사례의 발생을 즉각적으로 판단하고 기어비를 예측할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무단 변속기에서의 기어비 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 무단 변속기에서의 기어비 예측 방법에서는 먼저, 제어부(30)가 풀리의 압력밸브에 인가되는 전류값을 입력받는다(S10).

제어부(30)가 전류감지부(10)로부터 구동 풀리와 종동 풀리의 압력밸브에 인가되는 전류값을 입력받는다.

S10 단계에서 전류값을 입력받은 후 제어부(30)는 입력된 전류값을 기반으로 위험 지점에서의 풀리 압력을 저장부(40)에 저장된 P-I 커브를 통해 획득한다(S20).

S20 단계에서 풀리 압력을 획득한 후 제어부(30)는 풀리 압력에 기초하여 수학식 1과 같이 구동 풀리와 종동 풀리의 클램핑력을 산출한다(S30).

여기서, F _p : 구동 풀리의 클램핑력, F _s : 종동 풀리의 클램핑력, P _p : 구동 풀리의 압력, P _s : 종동 풀리의 압력, A _p : 구동 풀리의 챔버 면적, A _s : 종동 풀리의 챔버 면적, ω _p : 구동 풀리의 회전속도, ω _s : 종동 풀리의 회전속도, f _p : 구동 풀리의 원심 계수, f _s : 종동 풀리의 원심 계수, F _spring : 종동 풀리에서의 스프링력이다.

S30 단계에서 제어부(30)는 회전속도 감지부(20)로부터 구동 풀리와 종동 풀리의 회전속도를 입력받고, 저장부(40)에 저장된 구동 풀리와 종동 풀리의 하드웨어 팩터를 읽어와 클램핑력을 산출할 수 있다.

S30 단계에서 구동 풀리와 종동 풀리의 클램핑력을 산출한 후 제어부(30)는 클램핑력에 기초하여 저장부(40)에 저장된 추력비(구동 풀리 추력/종동 풀리 추력) 맵으로부터 목표 기어비를 예측한다(S40).

이와 같이 목표 기어비를 예측한 경우 제어부(30)는 현재 기어비와 예측된 목표 기어비를 비교하여 설정값보다 큰지 비교할 수 있다(S50).

S50 단계에서 현재 기어비와 목표 기어비의 차이가 설정값보다 큰 경우, 제어부(30)는 비정상적인 상황에서 급격한 변속으로 판단하고 안전 메카니즘을 작동시켜 위험상황을 예방할 수 있다(S60).

S50 단계에서 현재 기어비와 목표 기어비의 차이가 설정값보다 같거나 작은 경우 제어부(30)는 정상적인 변속상태로 판단하고 종료한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 무단 변속기에서의 기어비 예측 방법에 따르면, 무단 변속기에서 풀리 압력밸브에 인가되는 전류값에 기초하여 기어비를 예측함으로써 의도하지 않은 급격한 변속상태를 급격하게 변동되는 전류값에 기초하여 미리 비정상적인 기어비를 인지하여 위험요소가 발생하기 전에 안전 메카니즘이 신속하게 작동될 수 있도록 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 전류감지부
20 : 회전속도 감지부
30 : 제어부
40 : 저장부
50 : 구동부

Claims

제어부가 구동 풀리와 종동 풀리의 압력밸브에 인가되는 전류값을 입력받는 단계;
상기 제어부가 상기 전류값을 기반으로 위험 지점에서의 풀리 압력을 획득하는 단계;
상기 제어부가 상기 풀리 압력에 기초하여 상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리의 클램핑력을 산출하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리의 클램핑력에 기초하여 추력비 맵으로부터 목표 기어비를 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기에서의 기어비 예측 방법.
제 1항에 있어서, 상기 풀리 압력을 획득하는 단계에서, 상기 제어부는 P-I 커브로부터 상기 전류값에 대응되는 상기 풀리 압력을 획득하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기에서의 기어비 예측 방법.
제 1항에 있어서, 상기 클램핑력을 산출하는 단계는, 상기 제어부가 상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리의 회전속도를 입력받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기에서의 기어비 예측 방법.
제 1항에 있어서, 상기 제어부가 현재의 기어비와 예측된 상기 목표 기어비를 비교하여 설정값 이상 차이가 발생하면 안전 메카니즘을 작동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기에서의 기어비 예측 방법.
구동 풀리와 종동 풀리의 압력밸브에 인가되는 전류값을 감지하는 전류감지부;
상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리의 회전속도를 감지하는 회전속도 감지부;
상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리의 하드웨어 팩터, P-I 커브 및 추력비 맵 중 적어도 하나 이상을 저장하는 저장부; 및
상기 전류감지부로부터 상기 전류값을 입력받아 풀리 압력을 획득하고, 획득된 상기 풀리 압력과 상기 회전속도에 기초하여 클램핑력을 산출한 후 상기 클램핑력에 기초하여 상기 추력비 맵으로부터 목표 기어비를 예측하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기에서의 기어비 예측 장치.
제 5항에 있어서, 상기 제어부는 상기 저장부에 저장된 상기 P-I 커브로부터 상기 전류값에 대응되는 상기 풀리 압력을 획득하는 것을 특징으로 하는 무단 변속기에서의 기어비 예측 장치.