KR20080113568A - 자동 변속기의 제어 시스템 - Google Patents

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KR20080113568A
KR20080113568A KR1020070062193A KR20070062193A KR20080113568A KR 20080113568 A KR20080113568 A KR 20080113568A KR 1020070062193 A KR1020070062193 A KR 1020070062193A KR 20070062193 A KR20070062193 A KR 20070062193A KR 20080113568 A KR20080113568 A KR 20080113568A
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황경원
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Abstract

본 발명은 자동 변속기의 원 웨이 밸브 및 전동식 오일펌프의 작동 불가 시에도 변속기를 정상적으로 작동할 수 있는 자동 변속기의 제어 시스템에 관한 것으로, 엔진(10)과 모터(20)를 연결 또는 차단하는 엔진 클러치(30)와, 기계식 오일펌프(44)와 원 웨이 클러치(42) 및 킥다운 브레이크(43)가 구비된 자동 변속기(40)와, 상기 자동 변속기(40)에 유압을 제공하기 위한 전동식 오일펌프(60)와, 상기 자동 변속기(40) 및 전동식 오일펌프(60)를 제어하는 TCU(Transmission Control Unit, 80)이 구비된 자동 변속기의 제어 시스템에 있어서, 상기 자동 변속기(40)의 각 클러치별로 설치되어 상기 클러치들에서 필요로 하는 유압을 검출하는 복수의 클러치 센서(46); 상기 전동식 오일펌프(60)와 상기 클러치들을 연결하는 유압 라인에 설치되어 라인 압력을 검출하는 유압 센서(50); 및 상기 자동 변속기(40)의 각기 다른 위치에 설치되어 변속단이 1속으로 변경될 때 차속 출력을 검출하는 복수의 속도 센서(48)를 포함하여 구성되며, 상기 TCU(80)는 상기 클러치 센서(46)로부터 각 클러치가 필요한 압력을 계산하고 상기 유압 센서(50)로부터 상기 유압 라인의 라인 압을 계산하며 상기 속도 센서(48)로부터 상기 자동 변속기(40) 내부의 속도 차이를 계산하여 상기 자동 변속기(40) 및 전동식 오일펌프(60)를 제어하는 것을 특징으로 한다.
하이브리드 자동차, 자동 변속기, TCU, 원 웨이 클러치, 전동식 오일펌프, 제어

Description

자동 변속기의 제어 시스템{Controlling system of automatic transmisson}
도 1은 본 발명의 자동 변속기가 설치된 하이브리드 차량의 일부를 도시한 모식도.
도 2는 본 발명의 자동 변속기에 따른 유압 라인을 도시한 간략도.
도 3은 본 발명에 따른 자동 변속기의 제어 시스템을 도시한 순서도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 엔진 20 : 모터
30 : 엔진 클러치 40 : 자동 변속기
42 : 원 웨이 클러치 43 : 킥다운 브레이크
44 : 기계식 오일펌프 46 : 클러치 센서
48 : 속도 센서 50 : 유압 센서
60 : 전동식 오일펌프 70 : 밸브바디
80 : TCU
본 발명은 자동 변속기의 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이 브리드 자동차의 자동 변속기용 원 웨이 밸브 및 전동식 오일펌프의 작동 불가 시에도 변속기를 정상적으로 작동할 수 있도록 하는 자동 변속기의 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 변속기는 클러치와 추진축 사이에 설치되어 차량의 주행상태의 변화에 따른 엔진의 회전력을 증감시키거나 차량이 후진 주행할 수 있도록 하는 장치로, 크게 운전자가 직접 변속단수를 제어하는 수동 변속기와 TCU(Transmission Control Unit)과 같은 컨트롤러를 이용해 자동으로 변속 단수를 제어하는 자동 변속기로 구별된다.
자동 변속기는 클러치 조작과 변속 조작을 위해 하우징에 내장된 다수의 클러치와, 유성 기어 유닛의 작동을 제어하기 위한 브레이크와, 마찰요소들을 유압을 이용해 제어하기 위한 유압제어장치 및 변속중 토크 변화의 억제 및 변속시간의 단축 등 변속감을 향상시키기 위한 원 웨이 클러치(One-Way Clutch) 등으로 이루어진다.
원 웨이 클러치는 양쪽 방향으로 회전이 가능한 회전체를 한쪽 방향의 회전은 가능하나 기계적인 구조에 의해 다른 방향의 회전은 불가능하게 하는 것이다. 원 웨이 클러치는 변속기 레버가 N->D로 변경되는 경우 즉, 변속단이 1속이 되는 경우 원 웨이 클러치에 의해 1속이 유지되도록 사용되며, 변속단이 2속에서 1속으로 되는 경우에도 감속 시점에서 킥다운 브레이크를 정확하게 맞물리는 것이 어렵기 때문에 원 웨이 클러치가 초기에 1속을 유지하는데 사용된 이후 킥다운 브레이크를 사용하게 된다.
한편, 하이브리드 자동차의 초기 시동 구간 즉, 일정 속도 이하로 운전하여 가솔린 엔진이 작동되지 않고 배터리에 의해 차량이 구동되는 EV 모드(Electric Vehicle mode) 및 아이들 스탑(Idle Stop)시 엔진이 정지 상태이므로 자동변속기 내부에 장착된 기계식 오일펌프의 동작도 멈추게 된다. 그런데 기계식 오일펌프의 동작이 멈추더라도 자동 변속기에 필요한 유압을 생성해야 하므로 별도의 전동식 오일펌프를 필요로 한다.
그런데 이러한 전동식 오일 펌프가 이상 동작을 하거나 작동 불가 상태가 되면 변속기 내의 기계식 오일 펌프는 물론 전동식 오일 펌프까지 작동하지 않는 상황이므로 변속기 내부의 클러치들이 충분한 유압을 받지 못하게 되어 발진 지연 및 과도 슬립에 의한 소성 변형이 발생하게 되어 변속기에 손상이 생기는 문제가 있다.
아울러 EV 모드 해제 시나 전동식 오일 펌프의 정상 동작시라도 변속기 내부의 원 웨이 클러치의 작동 불가 상태가 생길 수 있어 차량의 정상 구동에 문제가 생길 수 있다.
본 발명의 목적은 하이브리드 자동차의 자동 변속기용 원 웨이 밸브 및 전동식 오일펌프의 작동 불가 시에도 변속기를 정상적으로 작동할 수 있도록 하는 자동 변속기의 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 엔진과 모터를 연결 또는 차 단하는 엔진 클러치와, 기계식 오일펌프와 원 웨이 클러치 및 킥다운 브레이크가 구비된 자동 변속기와, 상기 자동 변속기에 유압을 제공하기 위한 전동식 오일펌프와, 상기 자동 변속기 및 전동식 오일펌프를 제어하는 TCU(Transmission Control Unit)이 구비된 자동 변속기의 제어 시스템에 있어서, 상기 자동 변속기의 각 클러치별로 설치되어 상기 클러치들에서 필요로 하는 유압을 검출하는 복수의 클러치 센서; 상기 전동식 오일펌프와 상기 클러치들을 연결하는 유압 라인에 설치되어 라인 압력을 검출하는 유압 센서; 및 상기 자동 변속기의 각기 다른 위치에 설치되어 변속단이 1속으로 변경될 때 차속 출력을 검출하는 복수의 속도 센서를 포함하여 구성되며, 상기 TCU는 상기 클러치 센서로부터 각 클러치가 필요한 압력을 계산하고 상기 유압 센서로부터 상기 유압라인의 라인압을 계산하며 상기 속도 센서로부터 상기 자동 변속기 내부의 속도 차이를 계산하여 상기 자동 변속기 및 전동식 오일펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 제어 시스템을 제공한다.
상기 TCU는 EV 모드(Electric Vehicle Mode) 초기에 상기 클러치 센서로부터 각 클러치에서 필요로 하는 유압을 검출하는 단계; 상기 클러치에서 필요로 하는 만큼의 유압이 검출되는지 판단하는 단계; 필요한 유압이 검출되면 전동식 오일펌프를 정상 동작하는 단계에 의해 상기 자동 변속기 및 전동식 오일펌프를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 TCU는 필요한 라인 압력 만큼의 유압이 검출되지 않으면 전동식 오일펌프가 정상 작동 불가인 것으로 판단하는 단계; EV 모드를 강제 해제하고 상기 기계식 오일펌프를 동작시키는 단계에 의해 상기 자동 변속기 및 전동식 오일펌프를 제 어하는 것을 특징으로 한다.
상기 TCU는 상기 속도 센서를 통해 상기 자동 변속기 내의 속도 차이가 발생하는지 판단하는 단계; 속도 차이가 발생하면 상기 원 웨이 클러치가 정상 작동 불가인 것으로 판단하는 단계; 상기 킥다운 브레이크를 구동하여 상기 자동 변속기의 1속을 유지하는 단계에 의해 상기 자동 변속기 및 전동식 오일펌프를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 TCU는 상기 속도 센서를 통해 검출된 상기 자동 변속기 내의 속도에 차이가 없으면 상기 원 웨이 클러치가 정상 작동 상태인 것으로 판단하는 단계에 의해 상기 자동 변속기 및 전동식 오일펌프를 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 변속기의 제어 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 자동 변속기가 설치된 하이브리드 차량의 일부를 도시한 모식도이고, 도 2는 본 발명의 자동 변속기에 따른 유압 라인을 도시한 간략도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자동 변속기의 제어 시스템을 도시한 순서도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 자동 변속기 제어 시스템은 엔진(10) 및 엔진(10)을 보조하는 하이브리드 부품인 모터(20)와, 엔진(10) 및 모터(20)를 연결 또는 차단하는 엔진 클러치(30)와, 기계식 오일펌프(44)와 원 웨이 클러치(One-Way Clutch, OWC, 42) 및 킥다운 브레이크(Kick Down Brake, B1, 43)가 구비된 자동 변속기(40)와, 자동 변속기(40)에 유 압을 제공하기 위한 전동식 오일펌프(60)로 구성되며, 자동 변속기(40) 및 전동식 오일펌프(60)를 제어하는 TCU(Transmission Control Unit, 80)가 구비된다.
또한, 자동 변속기(40)에는 각 클러치별로 설치되어 클러치들에서 필요로 하는 유압을 검출하는 복수의 클러치 센서(46)와, 회전하는 내부 부품들 중 각기 다른 곳에 설치되는 2개의 속도 센서(48)가 설치된다. 클러치들과 전동식 오일펌프(60)를 연결하는 밸브 바디(70)에 연결된 유압 라인에는 라인 압력을 검출하는 유압 센서(50)가 설치되고, 이러한 센서들은 TCU(80)에 의해 자동 변속기(40) 및 전동식 오일펌프(60)의 제어에 사용된다.
하이브리드 자동차는 초기 출발시 엔진(10)이 바로 가동되지 않고 엔진(10)의 동력을 보조하는 모터(20)가 구동되어 전기 자동차 모드(Elctric Vehicle Mode, EV Mode)로 주행하게 된다.
이때 엔진 클러치(30)는 모터(20)와의 연결이 해제된 상태로, 엔진(10)의 관성력을 제거하여 차량 견인력을 크게 하며, 이후 ISG(Integrated Starter Generater)에 의해 시동된 엔진(10)이 모터(20)의 견인력과 결합하게 되는 구조이다.
이렇게 차량이 EV 모드로 주행할 때는 엔진(10)의 구동이 정지된 상태이므로 자동 변속기(40) 내부에 설치된 기계식 오일펌프(44) 역시 구동되지 않은 상태이다. 기계식 오일펌프(44)의 구동이 정지된 상태에서 전동식 오일펌프(60)의 동작이 정상적으로 이루어지지 않으면 충분한 유압이 생성되지 못하므로 자동 변속기(40) 내부의 클러치들이 유압을 받지 못하게 되어 발진 지연 및 과도 슬립에 의한 소성 변형이 발생하게 되고, 나아가 자동 변속기(40)에 치명적인 손상을 주게 된다.
이를 방지하기 위해 TCU(80)는 전동식 오일펌프(60)의 작동 불가 상황이 생기는 경우 EV 모드를 강제 해제하여 기계식 변속기()가 구동되도록 함으로써 자동 변속기(40)에 적절한 유압을 제공할 수 있게 한다.
또한, TCU(80)는 EV 모드 해제 및 전동식 오일펌프(60)의 정상 동작시 자동 변속기(40) 내부에 설치된 원 웨이 클러치(42)의 작동 오류 상황 역시 제어하여 하이브리드 차량이 정상 구동될 수 있도록 한다.
도 3을 참조하여 본 발명의 자동 변속기의 제어 과정에 대해 TCU를 중심으로 설명하면 다음과 같다.
TCU(80)는 하이브리드 자동차의 초기 EV 모드 주행시 각각의 클러치 센서(46)로부터 각 클러치에서 필요로 하는 유압을 검출한다(S100). EV 모드에서는 엔진(10)이 정지된 상태이므로 자동 변속기(40) 내부의 기계식 오일펌프(44)는 동작하지 않기 때문에 자동 변속기(40)로 오일을 공급하는 유압 라인의 라인 압은 전동식 오일펌프(60)에서 생성되는 압력에만 의존한다.
EV 모드 초기에는 변속단이 1속을 유지해야 하기 때문에 1속 유지에 필요한 라인압을 점검해야 하므로 각 클러치에서 필요한 유압(라인 압력)을 점검하는 것이다.
TCU(80)는 검출된 유압 값을 분석하여 각 클러치에서 필요한 만큼의 유압이 검출되는지를 판단하고(S200), 필요한 만큼의 유압이 검출되면 전동식 오일펌프(60)가 정상 동작하고 있는 것으로 판단하여 EV 모드를 유지한다(S300).
만약 클러치 센서(46)로부터 각 클러치에서 필요한 만큼의 유압이 검출되지 못하면 전동식 오일펌프(60)가 정상적으로 작동하지 못하는 것으로 판단하여(S210) EV 모드를 강제 해제하고 기계식 오일펌프(44)를 구동시킨다(S230). 이는 전동식 오일펌프(60)가 비정상적으로 작동하고 있는 상황에서 자동 변속기(40) 내부의 클러치들의 소성 변화를 막기 위한 것이다. 자동 변속기(40) 내부의 기계식 오일펌프(44)가 구동하여 작동 및 윤활을 위한 오일이 지속적으로 공급되므로 자동 변속기(40)가 정상적으로 작동할 수 있다.
한편, EV 모드의 해제시나 전동식 오일펌프(60)의 정상 동작시에도 변속기 내부의 1속을 유지하기 위해 사용되는 원 웨이 클러치(42)가 이상 동작하거나 또는 작동 불가 상태가 될 수 있는데 이를 판단하기 위해 TCU(80)는 속도 센서(48)를 이용하여 자동 변속기(40)를 제어한다.
TCU(80)는 자동 변속기(40) 내부의 회전하는 부재 중 각기 다른 위치에 설치된 속도 센서(48) 간의 속도값을 검출하여 속도 센서(48)간의 속도 차이가 발생하는지 판단하고(S400), 속도차이가 발생하면 원 웨이 클러치(42)가 정상 작동이 불가능한 상태라고 판단한다(S500). 원 웨이 클러치(42)의 작동 불가 상태이므로 EV 모드시 전동식 오일펌프(60)가 정상 동작할 때나 EV 모드 해제 시 1속을 유지해야 할 때 킥다운 브레이크(43)를 구동하여 변속단이 1속을 유지할 수 있도록 한다(S600).
TCU(80)는 속도 센서(48) 간의 속도 차이가 발생하지 않으면 원 웨이 클러치(42)가 정상 동작하는 것으로 판단하여(S410) 원 웨이 클러치(42)의 구동 상태를 유지한다.
이러한 과정에 의해 자동 변속기의 원 웨이 밸브 및 기계식 오일펌프와 전동식 오일펌프가 제어되므로 자동 변속기의 원 웨이 밸브 및 전동식 오일펌프의 작동 불가 시에도 변속기를 정상적으로 작동할 수 있어 차량을 정상 구동할 수 있다.
한편 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동 변속기의 제어 시스템은 원 웨이 밸브 및 전동식 오일펌프의 작동 불가 시를 대비한 TCU의 제어 로직을 구비함으로써 자동 변속기의 원 웨이 밸브 및 전동식 오일펌프의 작동 불가 시에도 변속기를 정상적으로 작동할 수 있다.

Claims (5)

  1. 엔진(10)과 모터(20)를 연결 또는 차단하는 엔진 클러치(30)와, 기계식 오일펌프(44)와 원 웨이 클러치(42) 및 킥다운 브레이크(43)가 구비된 자동 변속기(40)와, 상기 자동 변속기(40)에 유압을 제공하기 위한 전동식 오일펌프(60)와, 상기 자동 변속기(40) 및 전동식 오일펌프(60)를 제어하는 TCU(Transmission Control Unit, 80)이 구비된 자동 변속기의 제어 시스템에 있어서,
    상기 자동 변속기(40)의 각 클러치별로 설치되어 상기 클러치들에서 필요로 하는 유압을 검출하는 복수의 클러치 센서(46);
    상기 전동식 오일펌프(60)와 상기 클러치들을 연결하는 유압 라인에 설치되어 라인 압력을 검출하는 유압 센서(50); 및
    상기 자동 변속기(40)의 각기 다른 위치에 설치되어 변속단이 1속으로 변경될 때 차속 출력을 검출하는 복수의 속도 센서(48)를 포함하여 구성되며, 상기 TCU(80)는 상기 클러치 센서(46)로부터 각 클러치가 필요한 압력을 계산하고 상기 유압 센서(50)로부터 상기 유압 라인의 라인 압을 계산하며 상기 속도 센서(48)로부터 상기 자동 변속기(40) 내부의 속도 차이를 계산하여 상기 자동 변속기(40) 및 전동식 오일펌프(60)를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 TCU(80)는 EV 모드(Electric Vehicle Mode) 초기에 상기 클러치 센 서(46)로부터 각 클러치에서 필요로 하는 유압을 검출하는 단계(S100); 상기 클러치에서 필요로 하는 만큼의 유압이 검출되는지 판단하는 단계(S200); 필요한 유압이 검출되면 전동식 오일펌프(60)를 정상 동작하는 단계(S300)에 의해 상기 자동 변속기(40) 및 전동식 오일펌프(60)를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 TCU(80)는 필요한 라인 압력 만큼의 유압이 검출되지 않으면 전동식 오일펌프(60)가 정상 작동 불가인 것으로 판단하는 단계(S210); EV 모드를 강제 해제하고 상기 기계식 오일펌프(44)를 동작시키는 단계(S230)에 의해 상기 자동 변속기(40) 및 전동식 오일펌프(60)를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 제어 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 TCU(80)는 상기 속도 센서(48)를 통해 상기 자동 변속기(40) 내의 속도 차이가 발생하는지 판단하는 단계(S400); 속도 차이가 발생하면 상기 원 웨이 클러치(42)가 정상 작동 불가인 것으로 판단하는 단계(S500); 상기 킥다운 브레이크(43)를 구동하여 상기 자동 변속기(40)의 1속을 유지하는 단계(S600)에 의해 상기 자동 변속기(40) 및 전동식 오일펌프(60)를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 TCU(80)는 상기 속도 센서(48)를 통해 검출된 상기 자동 변속기(40) 내의 속도에 차이가 없으면 상기 원 웨이 클러치(42)가 정상 작동 상태인 것으로 판단하는 단계(S410)에 의해 상기 자동 변속기(40) 및 전동식 오일펌프(60)를 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 제어 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9242645B2 (en) 2013-10-22 2016-01-26 Hyundai Motor Company Fail-safe control method for engine clutch actuator and apparatus thereof

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