KR102585753B1

KR102585753B1 - 전기자동차용 구동시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102585753B1
Application number: KR1020180116991A
Authority: KR
Inventors: 이재준; 김현노; 김진호; 박종술; 이경훈; 손봉규; 김종성; 황진영
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2023-10-10
Also published as: CN110966396A; CN110966396B; US11021152B2; KR20200037583A; US20200101972A1

Abstract

본 발명은 모터와; 상기 모터의 동력을 전달받고, 상시 치합된 복수의 외접기어쌍을 이용하여 복수의 변속단을 구현하도록 구성된 변속모듈과; 상기 모터의 동력을 상기 변속모듈에 단속적으로 공급하도록 설치된 클러치와; 불연속적으로 배치된 복수의 지정위치들을 차례로 선택할 수 있도록 구비된 변속레버와; 상기 변속레버가 상기 지정위치들을 차례로 이동하는 변위를 연속적인 물리량 변화로 감지하도록 설치된 위치감지센서와; 상기 클러치를 구동하도록 구비된 클러치액츄에이터와; 상기 변속모듈의 변속을 구현하도록 설치된 변속액츄에이터와; 상기 위치감지센서의 신호를 입력 받아 상기 클러치액츄에이터와 변속액츄에이터 및 모터를 제어하여 변속을 수행하는 컨트롤러를 포함하여 구성된다.

Description

전기자동차용 구동시스템 및 그 제어방법{DRIVING SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 전기자동차용 구동시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 모터의 동력으로 구동되며 복수의 변속단을 구비한 구동시스템의 구성 및 이를 제어하는 기술에 관한 것이다.

전기자동차는 전기에 의해 구동되는 모터의 동력을 차량의 구동력으로 사용하는 차량으로서, 가급적 모터의 용량은 적게 구성하면서도 차량의 최고등판능력과 최고속주행능력을 충분히 확보하기 위해서는 모터의 동력을 변속하여 구동륜으로 제공할 수 있는 변속기가 필요하다.

상기한 바와 같은 변속기는 가급적 동력전달효율이 우수하여 동력손실이 작아야 함은 물론, 변속충격이 발생하지 않는 것이 바람직하다.

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 10-2009-0132758 A

본 발명은 복수의 변속단을 제공하여 모터의 용량을 저감시킬 수 있도록 하고, 동력전달효율이 우수하여 단위 전력당 주행거리를 증대시킬 수 있으며, 변속충격의 문제를 해결하는 전기자동차용 구동시스템 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기자동차용 구동시스템은

모터와;

상기 모터의 동력을 전달받고, 상시 치합된 복수의 외접기어쌍을 이용하여 복수의 변속단을 구현하도록 구성된 변속모듈과;

상기 모터의 동력을 상기 변속모듈에 단속적으로 공급하도록 설치된 클러치와;

불연속적으로 배치된 복수의 지정위치들을 차례로 선택할 수 있도록 구비된 변속레버와;

상기 변속레버가 상기 지정위치들을 차례로 이동하는 변위를 연속적인 물리량 변화로 감지하도록 설치된 위치감지센서와;

상기 클러치를 구동하도록 구비된 클러치액츄에이터와;

상기 변속모듈의 변속을 구현하도록 설치된 변속액츄에이터와;

상기 위치감지센서의 신호를 입력 받아 상기 클러치액츄에이터와 변속액츄에이터 및 모터를 제어하여 변속을 수행하는 컨트롤러;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 복수의 지정위치들은 적어도 주차, 후진, 중립, 1단, 2단을 포함하여 구성되며;

상기 주차, 후진, 중립, 1단, 2단의 지정위치들은 차례로 일직선 상에 배치될 수 있다.

상기 위치감지센서는 상기 변속레버의 변위에 따라 연속적으로 자속밀도가 변화하되, 변속레버와 직접 접촉되지는 않는 비접촉식 자속센서로 구성될 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 변속레버가 상기 지정위치들 중, 후진, 중립, 1단의 순서로 이동되는 경우,

상기 변속레버가 후진 지정위치를 벗어나는 것을 상기 자속센서 신호에 의해 감지하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 상기 변속레버가 중립 지정위치에 진입하여도 상기 클러치는 상기 후진 지정위치로부터 지속적으로 체결된 상태를 유지하도록 상기 클러치액츄에이터를 제어하며, 상기 변속레버가 1단 지정위치로 진입하면, 상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시켜 1단을 구현하도록 구성될 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 변속레버가 상기 지정위치들 중, 1단, 중립, 후진의 순서로 이동되는 경우,

상기 변속레버가 1단 지정위치를 벗어나는 것을 상기 자속센서 신호에 의해 감지하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 상기 변속레버가 중립 지정위치에 진입하여도 상기 클러치는 상기 1단 지정위치로부터 지속적으로 체결된 상태를 유지하도록 상기 클러치액츄에이터를 제어하며, 상기 변속레버가 후진 지정위치로 진입하면, 상기 모터의 토크를 점차 음의 방향으로 상승시켜 후진을 구현하도록 구성될 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 변속레버가 상기 지정위치들 중 1단 지정위치로부터 2단 지정위치를 향해 이동되는 경우,

상기 변속레버가 1단 지정위치와 2단 지정위치 사이의 제1기준위치에 도달하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 상기 변속레버가 추가로 진행하여 상기 제1기준위치보다 2단 지정위치에 더 가까운 제2기준위치에 이르면 상기 클러치액츄에이터를 제어하여 상기 클러치를 해제하며, 상기 변속액츄에이터를 제어하여 상기 변속모듈이 1단 상태로부터 2단 상태로 변속되도록 하고, 상기 클러치액츄에이터로 상기 클러치를 체결하며, 상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시키는 동작들을 차례로 실시하여 2단 변속을 완료하도록 구성될 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 변속레버가 상기 지정위치들 중 2단 지정위치로부터 1단 지정위치를 향해 이동되는 경우,

상기 변속레버가 2단 지정위치와 1단 지정위치 사이의 제3기준위치에 도달하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 상기 변속레버가 추가로 진행하여 상기 제3기준위치보다 1단 지정위치에 더 가까운 제4기준위치에 이르면 상기 클러치액츄에이터를 제어하여 상기 클러치를 해제하며, 상기 변속액츄에이터를 제어하여 상기 변속모듈이 2단 상태로부터 1단 상태로 변속되도록 하고, 상기 클러치액츄에이터로 상기 클러치를 체결하며, 상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시키는 동작들을 차례로 실시하여 1단 변속을 완료하도록 구성될 수 있다.

또한, 본 발명 전기자동차용 구동시스템 제어방법은,

상기와 같이 구성된 전기자동차용 구동시스템을 제어하는 방법에 있어서,

상기 변속레버가 상기 지정위치들 중, 후진, 중립, 1단의 순서로 이동되는 경우,

상기 변속레버가 후진 지정위치를 벗어나는 것을 상기 자속센서 신호에 의해 감지하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키는 단계와;

상기 변속레버가 중립 지정위치에 진입하여도 상기 클러치는 상기 후진 지정위치로부터 지속적으로 체결된 상태를 유지하도록 상기 클러치액츄에이터를 제어하는 단계와;

상기 변속레버가 1단 지정위치로 진입하면, 상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시켜 1단을 구현하는 단계;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 변속레버가 상기 지정위치들 중, 1단, 중립, 후진의 순서로 이동되는 경우,

상기 변속레버가 1단 지정위치를 벗어나는 것을 상기 자속센서 신호에 의해 감지하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키는 단계와;

상기 변속레버가 중립 지정위치에 진입하여도 상기 클러치는 상기 1단 지정위치로부터 지속적으로 체결된 상태를 유지하도록 상기 클러치액츄에이터를 제어하는 단계와;

상기 변속레버가 후진 지정위치로 진입하면, 상기 모터의 토크를 점차 음의 방향으로 상승시켜 후진을 구현하는 단계;

를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 변속레버가 상기 지정위치들 중 1단 지정위치로부터 2단 지정위치를 향해 이동되는 경우,

상기 변속레버가 1단 지정위치와 2단 지정위치 사이의 제1기준위치에 도달하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키는 단계와;

상기 변속레버가 추가로 진행하여 상기 제1기준위치보다 2단 지정위치에 더 가까운 제2기준위치에 이르면 상기 클러치액츄에이터를 제어하여 상기 클러치를 해제하는 단계와;

상기 변속액츄에이터를 제어하여 상기 변속모듈이 1단 상태로부터 2단 상태로 변속되도록 하는 단계와;

상기 클러치액츄에이터로 상기 클러치를 체결하는 단계와;

상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시키는 단계를 차례로 실시하여, 상기 변속레버가 2단 지정위치에 진입하지 않은 상태에서도 2단 변속을 완료하도록 구성될 수 있다.

상기 변속레버가 상기 지정위치들 중 2단 지정위치로부터 1단 지정위치를 향해 이동되는 경우,

상기 변속레버가 2단 지정위치와 1단 지정위치 사이의 제3기준위치에 도달하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키는 단계와;

상기 변속레버가 추가로 진행하여 상기 제3기준위치보다 1단 지정위치에 더 가까운 제4기준위치에 이르면 상기 클러치액츄에이터를 제어하여 상기 클러치를 해제하는 단계와;

상기 변속액츄에이터를 제어하여 상기 변속모듈이 2단 상태로부터 1단 상태로 변속되도록 하는 단계와;

상기 클러치액츄에이터로 상기 클러치를 체결하는 단계와;

상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시키는 단계를 차례로 실시하여,

상기 변속레버가 1단 지정위치에 진입하지 않은 상태에서도 1단 변속을 완료하도록 구성될 수 있다.

상기 컨트롤러가 상기 변속모듈이 2단 이상의 변속단을 형성하고 있고, 차속이 소정의 제1기준차속 이상인 것으로 판단하면, 상기 변속레버가 1단 지정위치로 이동되어도, 상기 변속액츄에이터와 클러치액츄에이터의 현재 상태를 유지하여 1단 변속을 방지하도록 구성될 수 있다.

상기 컨트롤러가 상기 변속모듈이 1단 이상의 변속단을 형성하고 있고, 차속이 소정의 제2기준차속 이상인 것으로 판단하면, 상기 변속레버가 후진 지정위치로 이동되어도, 상기 변속액츄에이터와 클러치액츄에이터의 현재 상태를 유지하여 후진 변속을 방지하도록 구성될 수 있다.

상기 컨트롤러가 도로의 기울기 정보를 입력 받아, 차량이 등판 발진 또는 등판 주행 중이라고 판단하면, 상기 변속레버가 1단 지정위치로부터 2단 이상의 변속단을 선택하는 지정위치로 이동되어도, 상기 변속액츄에이터와 클러치액츄에이터의 현재 상태를 유지하여 변속을 방지하도록 구성될 수 있다.

상기 변속레버가 중립 지정위치로부터 1단 지정위치로 이동됨과 동시에 가속페달 조작이 이루어지는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 클러치액츄에이터에 의한 클러치 결합이 완료된 후에 상기 모터의 토크를 상기 가속페달 조작량에 따라 상승시키도록 구성될 수 있다.

상기 변속레버가 후진 지정위치 또는 1단 지정위치에 있고, 운전자가 가속페달을 밟고 있지 않으면, 상기 모터는 차량의 크립 주행에 필요한 크립토크를 발생시키도록 할 수 있다.

본 발명은 복수의 변속단을 제공하여 모터의 용량을 저감시킬 수 있도록 하고, 동력전달효율이 우수하여 차량의 단위 전력당 주행거리를 증대시킬 수 있도록 한다.

또한, 간단한 구성을 사용하면서도 운전자가 느끼는 변속충격의 문제를 해결함으로써, 경제적이면서도 실질적인 전기자동차용 구동시스템을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기자동차용 구동시스템의 실시예를 도시한 개념도,
도 2는 도 1의 위치감지센서의 실시예를 설명한 개념도,
도 3과 도 4는 각각 본 발명에 따른 전기자동차용 구동시스템 제어방법을 설명한 도면이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명 전기자동차용 구동시스템의 실시예는, 모터(10)와; 상기 모터(10)의 동력을 전달받고, 상시 치합된 복수의 외접기어쌍을 이용하여 복수의 변속단을 구현하도록 구성된 변속모듈(12)과; 상기 모터(10)의 동력을 상기 변속모듈(12)에 단속적으로 공급하도록 설치된 클러치(14)와; 불연속적으로 배치된 복수의 지정위치들을 차례로 선택할 수 있도록 구비된 변속레버(16)와; 상기 변속레버(16)가 상기 지정위치들을 차례로 이동하는 변위를 연속적인 물리량 변화로 감지하도록 설치된 위치감지센서(18)와; 상기 클러치(14)를 구동하도록 구비된 클러치액츄에이터(20)와; 상기 변속모듈(12)의 변속을 구현하도록 설치된 변속액츄에이터(22)와; 상기 위치감지센서(18)의 신호를 입력 받아 상기 클러치액츄에이터(20)와 변속액츄에이터(22) 및 모터(10)를 제어하여 변속을 수행하는 컨트롤러(24)를 포함하여 구성된다.

참고로, 상기 컨트롤러(24)는 가속페달센서(26)로 가속페달 조작량을 입력 받고, 차속센서(28)로 차속을 입력 받을 수 있도록 되어 있다.

상기 변속모듈(12)은 도 1에는 1단과 2단의 두 변속단만 표현되어 있으나, 이외에 추가의 외접기어쌍과 동기장치를 구성하여 추가의 변속단을 구현하도록 할 수 있으며, 별도로 후진을 위한 변속단은 구비하지 않고, 변속단은 1단 상태로 하되 모터(10)를 역회전시켜서 후진을 구현할 수 있도록 한다.

상기 변속모듈(12)은 상기한 바와 같이 변속단을 형성하기 위해 복수의 외접기어쌍을 구비하고, 동기장치로 이들 외접기어쌍들 중 동력을 전달할 외접기어쌍을 선택함으로써, 변속이 이루어지는 동기치합식 변속메커니즘으로 구성되어 있다.

따라서, 상기 변속모듈(12)은 종래 일반적인 수동변속기의 변속메커니즘과 유사하게, 동력 전달 효율이 매우 높고, 상기한 바와 같이 적어도 2단 이상의 변속단을 제공함에 의해 모터(10)의 용량을 축소시키면서도 차량의 최대등판능력과 최고속주행능력을 원하는 수준으로 확보할 수 있도록 해 주기 때문에, 전기자동차의 단위 전력당 주행거리의 향상을 도모할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 구동시스템은 별도의 클러치페달을 구비하지 않고 상기 컨트롤러(24)가 상기 클러치액츄에이터(20)를 제어하여 상기 클러치의 체결 및 해제를 구현하도록 한다.

또한, 상기 컨트롤러(24)는 종래의 자동화 변속기와는 달리 변속을 운전자의 변속레버(16) 조작에 의해 수행한다.

즉, 운전자가 변속레버(16)를 조작하여 그 변위가 상기 위치감지센서(18)를 통해 상기 컨트롤러(24)로 입력되면, 상기 컨트롤러(24)는 운전자의 요구에 따라 상기 변속액츄에이터(22)를 제어하여 상기 변속모듈(12)의 변속을 수행한다.

다시 말하면, 종래에는 자동화 변속기의 경우 차속과 운전자의 가속페달 조작량에 근거한 변속맵에 의해 자동적으로 변속을 수행하였으나, 본 발명에서는 변속맵에 따라 변속하는 것이 아니라, 운전자의 변속레버(16) 조작에 의해 1단이나 2단으로의 변속이 수행되는 것이다.

따라서, 운전자는 자신이 변속을 의도하는 상황에서만 변속이 이루어지게 되므로, 종래의 AMT(Automated Manual Transmission) 등과 같이 운전자가 예기치 못한 순간에 발생되는 변속에 의한 변속충격으로 운전자가 불쾌감을 느끼는 상황은 발생하지 않게 된다.

즉, 변속이 이루어질 때, 상기 변속모듈(12)은 클러치 해제에 의한 종래의 수동변속기와 같은 수준의 동력 단절감이 발생하나 수동변속기 탑재 차량의 운전자가 이와 같은 동력 단절감을 크게 문제 삼지 않고 당연히 받아들이듯이, 본 발명 구동시스템을 탑재한 차량의 운전자도 자신의 의도에 따라 변속이 수행될 때 발생하는 동력 단절감에 대해서는 크게 불쾌감을 느끼기 않을 수 있는 것이다.

또한 전기자동차의 변속은 일반적으로 1속으로 정차 상태로부터 90~100kph까지 구간의 시내주행 전범위를 감당할 수 있고 100kph이상의 고속주행의 경우에만 2속 주행이 필요하게 됨을 감안할 때, 본 발명은 운전자에 의한 수동 변속에서 발생할 수 있는 불편은 상대적으로 작으면서, 차량의 연비, NVH 성능, 주행 성능 등을 향상시킬 수 있는 장점은 크다고 할 수 있다.

상기 운전자의 변속레버(16) 조작으로 선택할 수 있는 복수의 지정위치들은 도 2에 예시된 바와 같이 적어도 주차(P), 후진(R), 중립(N), 1단(1ST), 2단(2ND)을 포함하여 구성되며, 상기 주차, 후진, 중립, 1단, 2단의 지정위치들은 차례로 일직선 상에 배치된다.

상기 위치감지센서(18)는 상기 변속레버(16)의 변위에 따라 연속적으로 자속밀도가 변화하되, 변속레버(16)와 직접 접촉되지는 않는 비접촉식 자속센서로 구성되며, 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 위치감지센서(18)가 센싱 가능한 자속밀도의 범위를 0~100%로 가정할 때, 예를 들어 주차(P)는 자속밀도 0~10%, 후진(R)은 자속밀도 20~30%, 중립(N)은 자속밀도 40~50%, 1단(1ST)은 자속밀도 60~70%, 2단(2ND)은 자속밀도 90~100%의 범위로 차례로 설정할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 컨트롤러(24)는 상기 변속레버(16)가 상기 지정위치들 중, 후진, 중립, 1단의 순서로 이동되는 경우, 상기 변속레버(16)가 후진 지정위치를 벗어나는 것을 상기 자속센서 신호에 의해 감지하면, 상기 모터(10)의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 상기 변속레버(16)가 중립 지정위치에 진입하여도 상기 클러치는 상기 후진 지정위치로부터 지속적으로 체결된 상태를 유지하도록 상기 클러치액츄에이터(20)를 제어하며, 상기 변속레버(16)가 1단 지정위치로 진입하면, 상기 모터(10)의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시켜 1단을 구현하도록 구성된다.

반대로, 상기 변속레버(16)가 상기 지정위치들 중, 1단, 중립, 후진의 순서로 이동되는 경우, 상기 컨트롤러(24)가 상기 변속레버(16)가 1단 지정위치를 벗어나는 것을 상기 자속센서 신호에 의해 감지하면, 상기 모터(10)의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 상기 변속레버(16)가 중립 지정위치에 진입하여도 상기 클러치는 상기 1단 지정위치로부터 지속적으로 체결된 상태를 유지하도록 상기 클러치액츄에이터(20)를 제어하며, 상기 변속레버(16)가 후진 지정위치로 진입하면, 상기 모터(10)의 토크를 점차 음의 방향으로 상승시켜 후진을 구현하도록 구성된다.

즉, 변속레버(16)가 후진 또는 1단 지정위치로부터 중립 지정위치를 통과하는 경우에, 상기 컨트롤러(24)는 클러치를 해제하지 않고 결합된 상태로 유지하여, 이후의 1단 또는 후진의 구현을 위해 클러치를 해제했다가 다시 결합하는 동작을 회피하고, 대신 모터(10)의 토크를 0으로 유지하여 중립 상태를 구현하도록 함으로써, 클러치의 해제 및 재결합에 따른 동력 손실, 충격이나 진동 발생 및 변속지연 등을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

참고로, 도 3에서 모터(10) 토크는 운전자의 가속페달 조작이 있는 경우를 가정한 것이다. 즉, 도 3에서 후진단 구현을 위해 모터(10) 토크는 음의 방향으로 발생됨을 나타내고 있는데, 무조건 변속레버(16)가 후진 지정위치에 있다고 하여 모터(10) 토크를 음으로 발생시키는 것은 아니고 그에 상응하는 가속페달 조작이 있는 경우에 그에 해당하는 모터(10) 토크를 발생시키는 것이다.

한편, 변속레버(16)가 후진 지정위치 또는 1단 지정위치에 있는 경우에, 만약 운전자가 가속페달을 밟고 있지 않다면, 토크컨버터를 탑재한 차량의 CREEP 주행을 모사하는 수준의 토크인 크립토크를 모터(10)가 발생시키도록 하는 것이 바람직할 것이다. 물론, 변속레버(16)가 중립 지정위치에 있는 경우에는 운전자가 가속페달을 조작하더라도 모터(10) 토크를 0으로 유지하여 중립 상태를 유지하도록 한다.

도 4를 참조하면, 상기 컨트롤러(24)는 상기 변속레버(16)가 상기 지정위치들 중 1단 지정위치로부터 2단 지정위치를 향해 이동되는 경우, 상기 변속레버(16)가 1단 지정위치와 2단 지정위치 사이의 제1기준위치에 도달하면, 상기 모터(10)의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 상기 변속레버(16)가 추가로 진행하여 상기 제1기준위치보다 2단 지정위치에 더 가까운 제2기준위치에 이르면, 상기 클러치액츄에이터(20)를 제어하여 상기 클러치를 해제하며, 상기 변속액츄에이터(22)를 제어하여 상기 변속모듈(12)이 1단 상태로부터 2단 상태로 변속되도록 하고, 상기 클러치액츄에이터(20)로 상기 클러치를 체결하며, 상기 모터(10)의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시키는 동작들을 차례로 실시하여 2단 변속을 완료하도록 구성된다.

여기서, 상기 제1기준위치와 제2기준위치는 운전자의 변속 의도를 확인할 수 있는 수준으로 정해지는 것이 바람직할 것이며, 예컨대 상기 제1기준위치는 1단 지정위치와 2단 지정위치 사이의 중앙 등으로 설정될 수 있을 것이며, 상기 제2기준위치는 상기 제1기준위치와 2단 지정위치 사이의 중앙 등으로 설정될 수 있을 것이다.

또한, 상기 컨트롤러(24)는 상기 변속레버(16)가 상기 지정위치들 중 2단 지정위치로부터 1단 지정위치를 향해 이동되는 경우, 상기 변속레버(16)가 2단 지정위치와 1단 지정위치 사이의 제3기준위치에 도달하면, 상기 모터(10)의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 상기 변속레버(16)가 추가로 진행하여 상기 제3기준위치보다 1단 지정위치에 더 가까운 제4기준위치에 이르면 상기 클러치액츄에이터(20)를 제어하여 상기 클러치를 해제하며, 상기 변속액츄에이터(22)를 제어하여 상기 변속모듈(12)이 2단 상태로부터 1단 상태로 변속되도록 하고, 상기 클러치액츄에이터(20)로 상기 클러치를 체결하며, 상기 모터(10)의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시키는 동작들을 차례로 실시하여 1단 변속을 완료하도록 구성된다.

여기서, 상기 제3기준위치와 제4기준위치는 운전자의 변속 의도를 확인할 수 있는 수준으로 정해지는 것이 바람직할 것이며, 예컨대 상기 제3기준위치는 2단 지정위치와 1단 지정위치 사이의 중앙 등으로 설정될 수 있을 것이며, 상기 제4기준위치는 상기 제3기준위치와 1단 지정위치 사이의 중앙 등으로 설정될 수 있을 것이다.

즉, 운전자가 변속레버(16)를 조작하여 1단에서 2단으로 변속을 하거나, 반대로 2단에서 1단으로 변속을 하는 경우에는, 비록 목적하는 변속단의 지정위치까지 변속레버(16)가 이동되기 전이라도, 변속레버(16)의 위치가 상기 제1기준위치 및 제2기준위치 또는 제3기준위치 및 제4기준위치를 넘어서면 순차적으로 변속에 필요한 단계들을 수행하여 변속을 완료하도록 함으로써, 변속레버(16)가 목적하는 변속단의 지정위치에 도달함을 확인한 후 변속을 마무리하는 경우에 비하여 더 신속한 변속이 이루어지게 된다.

상기 컨트롤러(24)가 상기 변속모듈(12)이 2단 이상의 변속단을 형성하고 있고, 차속이 소정의 제1기준차속 이상인 것으로 판단하면, 상기 변속레버(16)가 1단 지정위치로 이동되어도, 상기 변속액츄에이터(22)와 클러치액츄에이터(20)의 현재 상태를 유지하여 1단 변속을 방지하도록 한다.

이는 차량의 고속주행 중 1단 변속을 수행하면, 모터(10)의 회전수가 급상승하고 차량의 안정성이 저하되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상기 제1기준차속을 예컨대 130 km/h 등과 같이 설정하여, 상기 제1기준차속 이상의 차속에서는 비록 운전자가 변속레버(16)를 1단 지정위치로 이동시키더라도 상기 변속액츄에이터(22)와 클러치액츄에이터(20)를 종전 상태로 유지하여 종전 변속단 상태가 지속되게 함으로써, 급격한 1단 변속을 방지하도록 하는 것이다.

물론, 이때 상기 컨트롤러(24)는 1단 변속을 방지하는 동안, 운전자에게 이러한 상황을 시청각적 수단을 사용하여 경고나 안내 등을 겸하여 수행하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 컨트롤러(24)가 상기 변속모듈(12)이 1단 이상의 변속단을 형성하고 있고, 차속이 소정의 제2기준차속 이상인 것으로 판단하면, 상기 변속레버(16)가 후진 지정위치로 이동되어도, 상기 변속액츄에이터(22)와 클러치액츄에이터(20)의 현재 상태를 유지하여 후진 변속을 방지하도록 한다.

여기서, 상기 제2기준차속은 갑작스럽게 후진 변속이 수행되면 차량의 안정성에 문제가 발생할 수 있는 수준을 고려하여 선정되는 것으로서, 예컨대 80 km/h 등과 같이 본 발명의 취지에 적합하게 설정될 수 있을 것이다.

상기 컨트롤러(24)가 도로의 기울기 정보를 입력 받아, 차량이 등판 발진 또는 등판 주행 중이라고 판단하면, 상기 변속레버(16)가 1단 지정위치로부터 2단 이상의 변속단을 선택하는 지정위치로 이동되어도, 상기 변속액츄에이터(22)와 클러치액츄에이터(20)의 현재 상태를 유지하여 변속을 방지하도록 한다.

이는 차량의 등판 발진 또는 등판 주행 시에 충분한 차량의 구동력을 확보하기 위한 것으로서, 상기 컨트롤러(24)는 기울기센서 등으로부터 신호를 받아 차량이 소정 수준 이상의 기울기를 가진 도로에서 등판 발진 또는 등판 주행을 수행함에 의해 충분한 구동력 발휘가 어렵다고 판단되면, 운전자가 2단 이상의 변속단을 선택하더라도 1단 변속단 상태를 유지하도록 상기 변속액츄에이터(22) 및 클러치액츄에이터(20)를 제어하여 운전 미숙이나, 악의적 변속 등의 경우에도 적절한 수준의 차량 구동력 확보가 가능하도록 한다.

따라서, 상기 소정 수준 이상의 기울기는 상기 취지에 따라 2단으로 변속하면 차량의 구동력이 부족한 상황이 될 수 있는 정도로 다수의 실험이나 해석에 의해 적절히 설정될 수 있다.

상기 변속레버(16)가 중립 지정위치로부터 1단 지정위치로 이동됨과 동시에 가속페달 조작이 이루어지는 경우, 상기 컨트롤러(24)는 상기 클러치액츄에이터(20)에 의한 클러치 결합이 완료된 후에 상기 모터(10)의 토크를 상기 가속페달 조작량에 따라 상승시키도록 한다.

이는 변속레버(16)를 중립상태로부터 1단상태로 변경함과 동시에 운전자가 가속페달을 크게 조작하는 경우에, 클러치의 결합 이전에 모터(10)의 토크를 가속페달 조작량에 따라 상승시키게 되면, 클러치의 과도한 마찰로 클러치 손상이 초래될 수 있으므로, 이러한 상황에서 클러치를 보호하기 위해 클러치의 결합이 완료된 후에만 가속페달 조작량에 따라 모터(10)의 토크를 상승시키도록 하는 것이다.

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.

10; 모터
12; 변속모듈
14; 클러치
16; 변속레버
18; 위치감지센서
20; 클러치액츄에이터
22; 변속액츄에이터
24; 컨트롤러
26; 가속페달센서
28; 차속센서

Claims

모터와;
상기 모터의 동력을 전달받고, 상시 치합된 복수의 외접기어쌍을 이용하여 복수의 변속단을 구현하도록 구성된 변속모듈과;
상기 모터의 동력을 상기 변속모듈에 단속적으로 공급하도록 설치된 클러치와;
불연속적으로 배치된 복수의 지정위치들을 차례로 선택할 수 있도록 구비된 변속레버와;
상기 변속레버가 상기 지정위치들을 이동하는 변위를 연속적인 물리량 변화로 감지하도록 설치된 위치감지센서와;
상기 클러치를 구동하도록 구비된 클러치액츄에이터와;
상기 변속모듈의 변속을 구현하도록 설치된 변속액츄에이터와;
상기 위치감지센서의 신호를 입력 받아 상기 클러치액츄에이터와 변속액츄에이터 및 모터를 제어하여 변속을 수행하는 컨트롤러;
를 포함하여 구성되고,
상기 복수의 지정위치들은 적어도 주차, 후진, 중립, 1단, 2단을 포함하여 구성되며;
상기 주차, 후진, 중립, 1단, 2단의 지정위치들은 차례로 일직선 상에 배치되며,
상기 위치감지센서는
상기 변속레버의 변위에 따라 연속적으로 자속밀도가 변화하되, 변속레버와 직접 접촉되지는 않는 비접촉식 자속센서로 구성된 것
을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 변속레버가 상기 지정위치들 중, 후진, 중립, 1단의 순서로 이동되는 경우,
상기 변속레버가 후진 지정위치를 벗어나는 것을 상기 비접촉식 자속센서 신호에 의해 감지하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 상기 변속레버가 중립 지정위치에 진입하여도 상기 클러치는 상기 후진 지정위치로부터 지속적으로 체결된 상태를 유지하도록 상기 클러치액츄에이터를 제어하며, 상기 변속레버가 1단 지정위치로 진입하면, 상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시켜 1단을 구현하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 변속레버가 상기 지정위치들 중, 1단, 중립, 후진의 순서로 이동되는 경우,
상기 변속레버가 1단 지정위치를 벗어나는 것을 상기 비접촉식 자속센서 신호에 의해 감지하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 상기 변속레버가 중립 지정위치에 진입하여도 상기 클러치는 상기 1단 지정위치로부터 지속적으로 체결된 상태를 유지하도록 상기 클러치액츄에이터를 제어하며, 상기 변속레버가 후진 지정위치로 진입하면, 상기 모터의 토크를 점차 음의 방향으로 상승시켜 후진을 구현하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 변속레버가 상기 지정위치들 중 1단 지정위치로부터 2단 지정위치를 향해 이동되는 경우,
상기 변속레버가 1단 지정위치와 2단 지정위치 사이의 제1기준위치에 도달하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 추가로 상기 변속레버가 진행하여 상기 제1기준위치보다 2단 지정위치에 더 가까운 제2기준위치에 이르면 상기 클러치액츄에이터를 제어하여 상기 클러치를 해제하며, 상기 변속액츄에이터를 제어하여 상기 변속모듈이 1단 상태로부터 2단 상태로 변속되도록 하고, 상기 클러치액츄에이터로 상기 클러치를 체결하며, 상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시키는 동작들을 차례로 실시하여 2단 변속을 완료하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 컨트롤러는
상기 변속레버가 상기 지정위치들 중 2단 지정위치로부터 1단 지정위치를 향해 이동되는 경우,
상기 변속레버가 2단 지정위치와 1단 지정위치 사이의 제3기준위치에 도달하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키고, 추가로 상기 변속레버가 진행하여 상기 제3기준위치보다 1단 지정위치에 더 가까운 제4기준위치에 이르면 상기 클러치액츄에이터를 제어하여 상기 클러치를 해제하며, 상기 변속액츄에이터를 제어하여 상기 변속모듈이 2단 상태로부터 1단 상태로 변속되도록 하고, 상기 클러치액츄에이터로 상기 클러치를 체결하며, 상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시키는 동작들을 차례로 실시하여 1단 변속을 완료하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템.
청구항 1의 전기자동차용 구동시스템을 제어하는 방법에 있어서,
상기 변속레버가 상기 지정위치들 중, 후진, 중립, 1단의 순서로 이동되는 경우,
상기 변속레버가 후진 지정위치를 벗어나는 것을 상기 비접촉식 자속센서 신호에 의해 감지하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키는 단계와;
상기 변속레버가 중립 지정위치에 진입하여도 상기 클러치는 상기 후진 지정위치로부터 지속적으로 체결된 상태를 유지하도록 상기 클러치액츄에이터를 제어하는 단계와;
상기 변속레버가 1단 지정위치로 진입하면, 상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시켜 1단을 구현하는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 변속레버가 상기 지정위치들 중, 1단, 중립, 후진의 순서로 이동되는 경우,
상기 변속레버가 1단 지정위치를 벗어나는 것을 상기 비접촉식 자속센서 신호에 의해 감지하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키는 단계와;
상기 변속레버가 중립 지정위치에 진입하여도 상기 클러치는 상기 1단 지정위치로부터 지속적으로 체결된 상태를 유지하도록 상기 클러치액츄에이터를 제어하는 단계와;
상기 변속레버가 후진 지정위치로 진입하면, 상기 모터의 토크를 점차 음의 방향으로 상승시켜 후진을 구현하는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 변속레버가 상기 지정위치들 중 1단 지정위치로부터 2단 지정위치를 향해 이동되는 경우,
상기 변속레버가 1단 지정위치와 2단 지정위치 사이의 제1기준위치에 도달하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키는 단계와;
추가로 상기 변속레버가 진행하여 상기 제1기준위치보다 2단 지정위치에 더 가까운 제2기준위치에 이르면 상기 클러치액츄에이터를 제어하여 상기 클러치를 해제하는 단계와;
상기 변속액츄에이터를 제어하여 상기 변속모듈이 1단 상태로부터 2단 상태로 변속되도록 하는 단계와;
상기 클러치액츄에이터로 상기 클러치를 체결하는 단계와;
상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시키는 단계를 차례로 실시하여, 2단 변속을 완료하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 변속레버가 상기 지정위치들 중 2단 지정위치로부터 1단 지정위치를 향해 이동되는 경우,
상기 변속레버가 2단 지정위치와 1단 지정위치 사이의 제3기준위치에 도달하면, 상기 모터의 토크를 0으로 점진적으로 수렴시키는 단계와;
상기 변속레버가 추가로 진행하여 상기 제3기준위치보다 1단 지정위치에 더 가까운 제4기준위치에 이르면 상기 클러치액츄에이터를 제어하여 상기 클러치를 해제하는 단계와;
상기 변속액츄에이터를 제어하여 상기 변속모듈이 2단 상태로부터 1단 상태로 변속되도록 하는 단계와;
상기 클러치액츄에이터로 상기 클러치를 체결하는 단계와;
상기 모터의 토크를 점차 양의 방향으로 상승시키는 단계를 차례로 실시하여,
1단 변속을 완료하도록 구성된 것
을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 컨트롤러가 상기 변속모듈이 2단 이상의 변속단을 형성하고 있고, 차속이 소정의 제1기준차속 이상인 것으로 판단하면, 상기 변속레버가 1단 지정위치로 이동되어도, 상기 변속액츄에이터와 클러치액츄에이터의 현재 상태를 유지하여 1단 변속을 방지하는 것
을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 컨트롤러가 상기 변속모듈이 1단 이상의 변속단을 형성하고 있고, 차속이 소정의 제2기준차속 이상인 것으로 판단하면, 상기 변속레버가 후진 지정위치로 이동되어도, 상기 변속액츄에이터와 클러치액츄에이터의 현재 상태를 유지하여 후진 변속을 방지하는 것
을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 컨트롤러가 도로의 기울기 정보를 입력 받아, 차량이 등판 발진 또는 등판 주행 중이라고 판단하면, 상기 변속레버가 1단 지정위치로부터 2단 이상의 변속단을 선택하는 지정위치로 이동되어도, 상기 변속액츄에이터와 클러치액츄에이터의 현재 상태를 유지하여 변속을 방지하는 것
을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 변속레버가 중립 지정위치로부터 1단 지정위치로 이동됨과 동시에 가속페달 조작이 이루어지는 경우, 상기 컨트롤러는 상기 클러치액츄에이터에 의한 클러치 결합이 완료된 후에 상기 모터의 토크를 상기 가속페달의 조작량에 따라 상승시키는 것
을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템 제어방법.
청구항 8에 있어서,
상기 변속레버가 후진 지정위치 또는 1단 지정위치에 있고, 운전자가 가속페달을 밟고 있지 않으면, 상기 모터는 차량의 크립 주행에 필요한 크립토크를 발생시키도록 하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 구동시스템 제어방법.