KR20080085830A - 차량 드라이브 트레인의 제어를 위한 방법 - Google Patents

차량 드라이브 트레인의 제어를 위한 방법 Download PDF

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KR20080085830A
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KR
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torque
internal combustion
combustion engine
lockup clutch
generator
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KR1020087012401A
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슈테판 발너
노트커 아만
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젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

본 발명은 차량 드라이브 트레인의 제어를 위한 방법에 관한 것으로써, 이 드라이브 트레인은 내연 기관(2), 전기 기계(전동 모터/발전기)(3) 및 변속기(4)를 포함하며, 이들은 두 개의 입력 부재(6, 7) 및 하나의 출력 부재(8)를 구비한 통합 기어박스(summarising gear)(5, 15) 및 마찰 클러치로서 형성된 록업 클러치(lock-up clutch)(12)를 통해 서로 연결되며, 제1 입력 부재는 내연 기관(2)의 크랭크 샤프트(9), 제2 입력 부재는 전동 모터/발전기(3)의 회전자(10) 및 출력 부재는 변속기(4)의 입력축(11)과 비회전식으로 결합되고, 록업 클러치(12)가 통합 기어박스(5, 15)의 두 개의 부재 사이에 배치되며, 변속 과정 전에 내연 기관(2) 및 전동 모터/발전기(3)의 토크가 감소되고 록업 클러치(12)가 열린다. 통합 기어박스(5, 15)에서 토크 감소가 이루어지도록 위하여, 연소 엔진(2)의 토크가 사전에 설정된 시간이 경과한 후에 감소하며, 토크 감소의 시작 시점에 최소한 부분적으로나마 록업 클러치가 닫힌 경우 록업 클러치(12)가 슬립 리밋에까지 작동되고 이어서 슬립 리밋에서 내연 기관(2)의 감소하는 토크에 비례하여 열리며, 전동 모터/발전기의 토크가 내연 기관(2)의 토크에 대해 비례적으로 토크 감소 시작 시점에 토크의 비율로 감소된다.

Description

차량 드라이브 트레인의 제어를 위한 방법{METHOD FOR CONTROLLING A MOTOR VEHICLE DRIVE TRAIN}
본 발명은 차량 드라이브 트레인의 제어를 위한 방법에 관한 것으로서, 이 드라이브 트레인은 내연 기관, 전동 모터/발전기 및 변속기를 포함하며, 이들은 두 개의 입력 부재 및 하나의 출력 부재를 구비한 통합 기어박스 및 마찰 클러치로서 형성된 록업 클러치를 통해 서로 연결되며, 제1 입력 부재는 내연 기관의 크랭크 샤프트, 제2 입력 부재는 전동 모터/발전기의 회전자 및 출력 부재는 변속기의 입력축과 비회전식으로 결합되고, 록업 클러치가 통합 기어박스의 두 개의 부재 사이에 배치되며, 변속 과정 전에 내연 기관 및 전동 모터/발전기의 토크가 감소되고 록업 클러치가 열린다.
전술한 유형의 차량 드라이브 트레인은 독일 특허 공개 공보 DE 199 34 696 A1 및 DE 101 52 471 A1에 공개되어 있다. 이 알려진 드라이브 트레인에는 선 기어, 복수의 유성 기어를 구비한 유성 기어 캐리어 및 링 기어를 포함하는 단순 유성 기어박스로서 형성된 통합 기어박스가 형성되어 있다. 링 기어는 제1 입력 부재를 형성하며 내연 기관의 크랭크 샤프트와 비회전식으로 결합된다. 선 기어는 제2 입력 부재를 형성하며 전동 모터/발전기의 회전자와 비회전식으로 연결된다. 유성 기어 캐리어는 출력 부재를 형성하며 수동변속기의 입력축과 비회전식으로 결합된다. 록업 클러치는 각각 선 기어와 유성 기어박스의 유성 기어 캐리어 사이에 배치된다.
독일 특허 공개 공보 DE 199 34 696 A1에 따른 드라이브 트레인에서는 록업 클러치가 전술한 형태와는 달리 클로 클러치(claw clutch)로써 형성되므로, 내연 기관 및 수동변속기 입력축의 동기 구동 시에만 록업 클러치가 닫힐 수 있고 이로써 제한적으로만 사용이 가능하다. 전동 모터/발전기로만 차량의 구동을 가능하게 하기 위해, 단방향 프리휠이 크랭크 샤프트와 하우징 부분 사이에 배치되며, 이로써 크랭크 샤프트가 역방향 회전으로부터 보호되고 따라서 전동 모터/발전기의 구동 토크가 하우징에 대항하여 지지된다. 정차된 차량에서 전동 모터/발전기를 통한 차량의 시동을 가능하게 하기 위해, 다른 단방향 프리휠이 수동변속기의 입력축과 하우징 부분 사이에 배치되며, 이로써 입력축이 역방향 회전으로부터 보호되고 따라서 전동 모터/발전기의 구동 토크가 하우징에 대항하여 지지된다.
독일 특허 공개 공보 DE 101 52 471 A1에 따른 드라이브 트레인에는 본 발명에 전제된 것과 같은 록업 클러치가 마찰 클러치로서 형성되므로, 록업 클러치가 수동변속기의 입력축과 내연 기관 사이의 회전속도 편차 시에도 슬립 모드에서 토크의 전달에 사용될 수 있다. 정차된 차량 및 공회전으로 전환된 변속기에서 전동 모터/발전기를 통한 내연 기관의 펄스 시동을 가능하게 하기 위해, 다른 마찰 클러치가 수동변속기의 입력축과 하우징 부분 사이에 배치되며, 이로써 입력축은 전동 모터/발전기의 시동 회전속도의 도달 후에 내연 기관의 시동을 위하여 제동이 가능 하다.
하기 본 발명의 설명에서는 보호 범위의 한정없이 예시적으로 거의 동일한 드라이브 트레인 구조에서 출발하며, 록업 클러치는 마찰 클러치로서 전제되고 특히 습식 다판 클러치, 대안적으로는 건식 클러치로서 실시될 수도 있다. 알려진 장치에 대안적으로 록업 클러치가 링 기어와 선 기어 사이, 즉 내연 기관의 크랭크 샤프트와 전동 모터/발전기의 회전자 사이에 배치될 수도 있다.
일반 주행 모드에서는 록업 클러치가 완전히 닫히므로 유성 기어박스가 잠기고 고정적으로 회전된다. 이 운전 상태에서는 내연 기관, 전동 모터/발전기 및 수동변속기 입력축의 회전 속도 및 회전 방향이 동일하다. 전동 모터/발전기는 이 상태에서 주로 차량 전기 시스템의 공급을 위한 발전기로서 가동되지만, 특정한 운전 상황, 즉 차량의 가속 단계에서는 일시적으로 모터로도 가동된다.
운전 파라미터에 따라 컨트롤유닛에서 자동으로 발생하거나 또는 수동 시프트 거터(shift gutter)에서 셀렉터 레버와 같은 변속 조작 부재의 작동 또는 조향휠 뒤에 배치된 시프트 패들(shift paddle)의 작동 또는 수동으로 운전자에 의한 변속 요구의 발생 시 이러한 유형의 드라이브 트레인은 기어 변속 직전에 수동변속기 내에서 거의 토크 부재 상태로 전환될 수 있다. 또한 통합 기어박스 내에서 기어비 변화로 인한 회전속도 조정을 가능하게 하기 위해 록업 클러치가 완전히 열려야 한다. 이를 통하여, 체결된 저단 기어가 부하 없이 분리되며 체결할 대상 기어가 부하 없이 동기화되고 이어서 체결되는 것이 달성된다. 변속 및 동기화 부재의 무부하성은 약한 변속력, 변속 클러치 및 동기화 부재에서의 적은 마모, 짧은 변속 시간 및 우수한 변속 편의성을 가능하게 한다.
지금까지는 이를 위하여, 내연 기관 및 전동 모터/발전기의 토크를 서로 독립적으로 영으로 감소시키고 록업 클러치를 비협조적으로(uncoordinated) 개방하는 것이 일반적이었다. 하지만 이는, 전동 모터/발전기 및 록업 클러치의 비교적 빠른 응답 거동 및 내연 기관의 비교적 느린 응답 거동으로 인해 통합 기어박스 내에서 원치 않는 보상 동작을 발생시킬 수 있는데, 이런 보상 동작은 허용되지 않는 과도한 회전속도 및 느린 응답 거동으로 인한 높은 부하를 발생시킬 수 있다.
이러한 상황에서는 독일 특허 공개 공보 DE 101 52 471 A1 DE에 따른 알려진 장치에서와 같이 통합 기어박스가 유성 기어박스로서 형성되는 경우에는, 무부하 상태에서 빠르게 개폐된 전동 모터/발전기 및 조기에 열린 록업 클러치가 매우 빠른 전동 모터/발전기의 고속 회전과 함께 반대 방향으로 내연 기관의 가속화를 야기시킬 수 있다. 이로 인해 전동 모터/발전기에서 뿐 아니라 유성 기어박스에서도 손상이 발생할 수 있다. 또한 유성 기어박스 내에서 발생한 회전속도 편차로 인해 대상 기어의 후속 동기화 및 변속 후에 실시해야 하는, 내연 기관과 수동변속기 입력축 사이의 동기화가 어렵게 되고 지연된다.
이러한 배경에서 본 발명의 목적은, 전술한 유형의 드라이브 트레인에서 변속 과정 전에 통합 기어박스 내에서 회전속도 변화 없이 최대한 신속하게 토크 감소 및 록업 클러치의 개방을 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다. 이러한 방법은, 유사한 부품을 포함하지만 다른 구동 클러치 조합을 포함하는 드라이브 트레인에도 적용할 수 있다. 이런 경우, 내연 기관이 견인 및 관성 모드에서 존재할 수 있고, 록업 클러치가 완전히 열린 상태 또는 부분적으로 닫힌 상태 내지 (과도한 압착과 함께) 완전히 닫힌 상태에 존재할 수 있으며, 전동 모터/발전기가 현재 발전기 또는 모터로서 가동되거나 또는 현재 무부하 상태로 전환된 상태일 수 있다는 점을 고려해야 한다.
본 발명은 청구항 1항의 특징에 따른 차량 드라이브 트레인의 제어를 위한 방법에 관한 것으로써, 이 드라이브 트레인은 내연 기관, 전기 기계 및 변속기를 포함하며, 이들은 두 개의 입력 부재 및 하나의 출력 부재를 구비한 통합 기어박스 및 마찰 클러치로서 형성된 록업 클러치를 통해 서로 연결되며, 제1 입력 부재는 내연 기관의 크랭크 샤프트, 제2 입력 부재는 전동 모터/발전기의 회전자 및 출력 부재는 변속기의 입력축과 비회전식으로 결합되고, 록업 클러치가 통합 기어박스의 두 개의 부재 사이에 배치되며, 변속 과정 전에 내연 기관 및 전동 모터/발전기의 토크가 감소되고 록업 클러치가 열린다.
또한 이 방법에서는, 내연 기관의 토크(M_VM)가 사전에 설정된 시간(M_VM_soll = f(t))이 경과한 후에 감소되며, 토크 감소의 시작 시점에 적어도 부분적으로나마 록업 클러치가 닫힌 경우 록업 클러치가 슬립 리밋에까지 작동되고 이어서 슬립 리밋에서 내연 기관의 감소하는 토크(M_VM_ist)에 비례하여 열리며, 전동 모터/발전기의 토크(M_EM_soll)가 내연 기관의 토크(M_VM_ist)에 대해 비례적으로 토크 감소 시작 시점의 토크의 비율( M_EM_ist / M_VM_ist)로 감소된다.
이와 관련하여, “변속기”의 개념은 출력 속도가 “영”인 중립 위치를 포함하는, 즉 변속기 내부적인 회전속도 합으로 인해 “영”의 값을 갖는 출력 속도가 발생하는 것이 아닌 모든 변속기 유형으로 이해해야 한다. 따라서 “변속기”의 개념에는 수동변속기, 자동화 수동변속기, 유성 자동변속기 및 무단변속기가 포함된다.
내연 기관 및 전동 모터/발전기의 이러한 협조적(coordinated) 토크 감소 및 록업 클러치의 개방을 통해 토크 감소의 시작 시점 또는 슬립 리밋의 도달 시점에 록업 클러치로 인해 통합 기어박스에 존재하는 토크 평형이 토크 감소의 종료 시점에까지 그대로 유지되며 이로써 통합 기어박스에서의 속도비도 일정하게 유지된다. 이로써 통합 기어박스의 부재 및 그와 결합된 부품의 허용되지 않는 회전속도가 방지되고 후속 동기화 과정이 용이하게 이루어진다.
내연 기관의 비교적 느린 토크 감소로 인해 시간적 진행(M_VM_soll = f(t))이 지정되며 록업 클러치의 전달 가능한 토크(M_K_soll) 및 전동 모터/발전기의 토크(M_EM_soll)의 감소가 내연 기관의 실제 토크(M_VM_ist)에 따라 조정된다.
본 발명의 핵심은, 토크 감소의 시작 시점에 통합 기어박스에서 토크 평형을 구축하고 완전한 토크 감소 시점에까지, 즉 내연 기관, 전동 모터/발전기 및 록업 클러치에 의해 제로 토크에 도달할 때까지 유지하거나 또는 이미 존재하는 토크 평형을 제로 토크의 도달 시점에까지 그대로 유지하는 것이다.
이로 인하여, 내연 기관의 회전속도 및 토크 변동을 유발시킬 수 있는 변동에 따른 편차와는 무관하게 통합 기어박스에서 절대적 회전속도 및 속도비가 토크 감소의 종료 시점에까지 그대로 유지되며 이로써 통합 기어박스 부재의 회전속도의 원치 않는 이격이 방지된다. 또한 이러한 유형의 토크 감소는 이를 위한 가장 빠른 가능성에 해당한다.
과도한 압착과 함께 토크 감소의 시작 시점에 록업 클러치가 완전히 닫히게 되면, 먼저 록업 클러치가 슬립 리밋에까지 개방된다. 그 후에 내연 기관의 토크(M_VM) 및 그에 비례적으로 전동 모터/발전기의 토크(M_EM)가 감소되며 록업 클러치가 그에 비례적으로 더욱 개방되고, 즉 록업 클러치의 전달 가능한 토크(M_K)가 내연 기관의 토크(M_VM_ist)에 비례적으로 감소한다.
토크 감소의 시작 시점에 부분적으로 닫힌 록업 클러치에서 우선 록업 클러치의 전달 가능한 토크(M_K)는, 내연 기관의 감소하는 토크(M_VM_ist)가 슬립 리밋에 도달할 때까지 일정하게 유지된다. 그 후에 슬립 리밋에서 록업 클러치는 내연 기관의 토크(M_VM_ist)에 비례적으로 개방된다. 이러한 방식에서는 통합 기어박스에서 약간의 회전속도 편차가 조절될 수 있다. 하지만 이로써 록업 클러치가 가장 신속한 경로를 통해 슬립 리밋에 도달되며 이로써 마모 및 가열이 발생하는 슬립 단계가 단축된다.
그에 대안적으로 부분적으로 닫힌 록업 클러치에서 토크 감소의 시작 시점에서는, 록업 클러치의 전달 가능한 토크(M_K)가 상응하는 개방을 통해 토크 감소의 시작 시점에 비율(M_K_ist/M_VM_ist)로 내연 기관의 토크(M_VM_ist)에 대해 비례적으로 감소하는 것도 가능하다. 이로 인해 통합 기어박스에서 토크 평형이 정확하게 유지되며 따라서 회전속도 편차가 방지된다. 하지만 이로 인해 규정된 방법 변형에 대해 연장된 슬립 단계를 감수해야 한다.
토크 감소의 시작 시점에 록업 클러치가 이미 완전히 열린 경우에는, 토크 감소 중에 록업 클러치가 이 상태로 유지된다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예의 도면이 설명에 첨부되었다. 도면은 다음과 같다:
도 1은 변속 전의 토크 감소를 위한 방법에 대한 기능도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 따른 방법의 제어를 위한 흐름도를 나타낸다.
도 3은 변속 전의 토크 감소를 위한 토크 다이어그램 형태의 제1 응용 예시를 나타낸다.
도 4는 변속 전의 토크 감소를 위한 토크 다이어그램 형태의 제2 응용 예시를 나타낸다.
도 5는 변속 전의 토크 감소를 위한 토크 다이어그램 형태의 제3 응용 예시를 나타낸다.
도 6은 변속 전의 토크 감소를 위한 토크 다이어그램 형태의 제4 응용 예시를 나타낸다.
도 7은 단순화된 개략도 형태의 일반적 드라이브 트레인 구조를 나타낸다.
도 8은 도 7에 따른 드라이브 트레인의 바람직한 실질적 실시 형태를 나타낸다.
도 7에 따른 드라이브 트레인은 내연 기관(2), 전기 기계(전동 모터/발전 기)(3) 및 변속기(4)를 포함하며, 이들은 2 개의 입력 부재(6, 7) 및 출력 부재(8)를 구비한 통합 기어박스(5)를 통해 서로 연결된다. 통합 기어박스(5)의 제1 입력 부재(6)는 내연 기관(2)의 크랭크 샤프트(9), 제2 부재(7)는 전동 모터/발전기(3)의 회전자(10) 및 출력 부재(8)는 변속기(4)의 입력축(11)과 각각 비회전식으로 결합된다. 마찰 클러치로서 형성된 록업 클러치(12)가 통합 기어박스(5)의 2 개의 부재 사이, 여기에서는 양측 입력 부재(6, 7) 사이에 배치된다. 내연 기관(2), 전동 모터/발전기(3) 및 록업 클러치(lock-up clutch)(12)는 센서 및 제어 라인(13)을 통해 컨트롤유닛(14)과 연결되며, 이 컨트롤유닛을 통해 드라이브 트레인(1)의 부품들에 대한 협조 제어가 가능하다.
도 8에는 드라이브 트레인의 바람직한 실질적 실시 형태가 도시되어 있다. 이 드라이브 트레인(1)에는 선 기어(16), 복수의 유성 기어(18)를 구비한 유성 기어 캐리어(17) 및 링 기어(19)를 포함하는 단순 유성 기어박스(15)로서 형성된 통합 기어박스(5)가 형성되어 있다. 링 기어(19)는 제1 입력 부재(6)를 형성하며 플라이 휠(20) 및 회전 진동 댐퍼(21)를 통해 내연 기관(2)의 크랭크 샤프트(9)와 결합된다. 선 기어(16)는 제2 입력 부재(7)를 형성하며 전동 모터/발전기(3)의 회전자(10)와 직접 연결된다. 유성 기어 캐리어(17)는 출력 부재(8)를 형성하며 자동화 수동변속기로서 형성된 변속기(4)의 입력축(11)과 직접 결합된다. 입력축(11)과 하우징 부분(22) 사이에 배치된 단방향 프리휠(23)은 전동 모터/발전기(3)를 통한 내연 기관(2)의 시동 시 입력축(11)을 지지하는 기능을 한다.
변속기(4)는 카운터 샤프트 구조로 실시되며 각각 비동기 클로 클러치를 통 해 선택적으로 변속 가능한 총 6개의 전진 기어와 하나의 후진 기어를 포함한다. 록업 클러치(12)는 전동 모터/발전기(3)의 회전자(10)와 연결축(24) 사이에 배치되며, 이 연결축을 통해 내연 기관(2)이 링 기어(19)와 연결된다.
이러한 유형의 드라이브 트레인(1)에서는 연결된 저단 기어가 무부하 상태로 분리되고 연결할 대상 기어가 무부하 상태로 동기화 및 연결될 수 있도록, 변속 과정 전에 변속기(4)의 입력축(11)에서 토크 부재 상태(torque free)가 구축되어야 한다.
이를 위해 도 1의 기능도에 따라서, 내연 기관(2)의 토크(M_VM, M_VM_soll)가 주로 주행 속도(v), 연결된 기어(G) 및 가속페달 위치(x_Fp)와 같은 차량 및 상황에 따른 운전 파라미터의 함수로서 시간 진행(M_VM_soll = f(t))의 설정에 따라 컨트롤유닛(14)의 목표값 센서(14.1)에 의해 감소된다.
엔진 토크(M_VM_ist)의 실제 값은 컨트롤유닛(14)의 제2 목표값 센서(14.2)로 전달되고, 그에서 록업 클러치(12)의 전달 가능한 토크(M_K_soll) 및 전동 모터/발전기(3)의 토크(M_EM_soll)의 목표값이 측정되며, 이러한 토크는 내연 기관 토크(M_VM_ist)의 진행에 비례하여 감소되며, 더욱 상세하게는 전동 모터/발전기(3)에서 출력된 또는 수용된 전기적 출력의 상응하는 제어를 통해 감소되며 록업 클러치(12)에서는 개방 과정의 상응하는 압력 또는 거리 제어를 통해 감소된다.
도 2의 흐름도에는 토크 감소 과정 중에 토크(M_K_soll, M_EM_soll)의 상응하는 목표값의 산출을 통한 록업 클러치(12) 및 전동 모터/발전기(3)의 제어가 예시적으로 도시되어 있다. 프로그램 또는 공정 단계(S1, S2, S3, S4, S5, S6)에서는 초기값의 초기화 및 필요 시 제1 제어 단계가 공정 시작 시점에 수행된다.
단계(S1)에서는 록업 클러치(12)의 목표 토크(M_K_soll)가 록업 클러치(12)의 실제 토크(M_K_ist) 및 내연 기관(2)의 실제 토크(M_VM_ist)의 최소값으로 설정된다. 이는, 과도한 압착으로 닫힌 록업 클러치(M_K_ist > M_VM_ist)에서 클러치 토크(M_K_soll)가 내연 기관의 실제 토크(M_VM_ist)로 감소하고 이로써 슬립 리빗에까지 열리는 것을 의미한다.
단계(S2)에서는 전동 모터/발전기(3)의 목표 토크(M_EM_soll)가 초기화된다. 단계(S3)에서는 전동 모터/발전기(3)의 실제 토크(M_EM_ist)의 차후에 사용할 부호(SIGN)이 결정된다. 즉 전동 모터/발전기를 이 시점에서 모터 또는 발전기로서 가동할 것인지의 여부가 결정된다.
단계(S4)에서는 내연 기관(2)의 실제 토크(M_VM_ist)가 공차 임계값 내에서 제로 토크의 근처에 존재하는 지가 검사된다. 긍정적인 경우에는 영으로 나누는 것을 방지하기 위해 단계(S5)에서 전동 모터/발전기(3) 및 내연 기관(2)의 토크비(RT_M_EM/VM)가 영으로 설정된다.
부정적인 경우에는, 단계(S6)에서 토크 감소의 시작 시점에 토크(M_EM_ist 및 M_VM_ist)의 실제값을 근거로 토크비(RT_M_EM/VM)가 나누기를 통해 계산된다.
단계(S7)에서는 록업 클러치(12)의 목표 토크(M_K_soll)가 록업 클러치(12) 및 내연 기관(2)의 실제 토크(M_K_ist 및 M_VM_ist)의 최소값으로 설정된다. 이를 통하여, 이전에 닫힌 록업 클러치(12)의 경우에서 록업 클러치(12)가 전술한 하강 후에 내연 기관(2)의 감소하는 실제 토크(M_VM_ist)에 비례하여, 즉 슬립 리밋에서 다시 열리는 것이 달성된다.
시작 시점에 낮은 실제 토크(M_K_ist), 즉 적어도 부분적으로 개방된 록업 클러치(12)에서 내연 기관(2)의 감소하는 토크(M_VM_ist)로 인해 록업 클러치(12)가 슬립 리밋(M_K_ist = M_VM_ist)에 도달할 때까지 목표 토크(M_K_soll)가 그대로 유지된다. 그 이후부터는 다른 경우에서와 같이 목표 토크(M_K_soll), 즉 록업 클러치(12)의 전달 가능한 토크가 내연 기관(2)의 실제 토크(M_VM_ist)에 비례하여 감소한다.
단계(S8)에서는 전동 모터/발전기(3)의 목표 토크(M_EM_soll)의 결정을 통해, 모터 모드에서 출력되거나 또는 발전기 모드에서 수용된 토크(M_EM_ist)가 실제 토크(M_VM_ist)에 대해 비례적으로 감소한다. 하기 등식을 통해, 즉
M_EM_soll = VZ_M_EM * MIN [ABS [RT_M_EM/VM *
MAX [0, M_VM_IST]], ABS [M_EM_ist ]]
를 통해, 제로 토크의 근처에서 발생하는 내연 기관(2)의 토크 변동이 부하 변동 충격을 통해 발생하거나 또는 회전 진동을 유발시킬 수 있는, 모터 모트와 발전기 모드 사이에서의 전동 모터/발전기(3)의 모드 전환이 발생하지 않는 것이 보장된다. 여기에서 표현식(VZ_M_EM)은 전동 모터/발전기의 토크 부호를 나타내며 ABS는 하기 항(term)의 절대값을 나타낸다.
단계(S9)에서는 내연 기관(2)의 실제 토크(M_VM_ist)가 지정된 공차 임계값 내에서 완전히 감소되는 지가 검사된다. 긍정적인 경우 토크 감소가 완료된다. 부정적인 경우 단계(S9)의 조건이 충족될 때까지, 단계(S7) 및 단계(S8)가 수행된다.
도 3에는 토크 감소(t > t0)의 시작 전에 록업 클러치(12)가 과도한 압착과 함께 닫히고(M_K > M_VM) 전동 모터/발전기(3)가 모터로서 가동되는(M_EM > 0) 응용 예시에 대한 토크 진행이 도시되어 있다. 토크 감소(t = t0)의 시작 시점에 우선 록업 클러치(12)가 슬립 리밋에까지 개방된다(M_K = M_VM). 그 후에 록업 클러치(M_K) 및 전동 모터/발전기(M_EM)의 토크가 내연 기관(2)의 토크(M_VM)에 비례적하여 감소된다. 이를 통해 시점(t1)에 모든 토크(M_VM, M_K, M_EM)가 동시에 그 중립값에 도달한다. 토크 감소(t = t0) 시작 시점에 통합 기어박스(5, 15)에 존재하는 토크 평형이 종료 시점(t = t1)에까지 거의 그대로 유지되므로, 통합 기어박스(5, 15)에서 어떤 뚜렷한 회전속도 변화가 나타나지 않는다. 마찬가지로 본 발명에 따른 방법은 토크 감소의 가장 신속한 경로를 형성한다.
도 4에는 도 3에 따른 응용 예시와 거의 동일한 응용 예시에 대한 토크 진행이 도시되어 있다. 단 하나의 차이점은 전동 모터/발전기(3)가 토크 감소(t > t0)의 시작 전에 발전기로서 가동되는 것이다(M_EM < 0). 슬립 리밋(M_K = M_VM)으로 록업 클러치(12)가 개방된 후에 록업 클러치(12)(M_K) 및 전동 모터/발전기(3)(M_EM)의 토크가 내연 기관(2)의 토크(M_VM)에 비례적하여 다시 영으로 감소된다.
이와 달리 도 5 및 도 6에는, 해당 차량이 변속 요구 시점에 기동 과정에 존재하며, 전동 모터/발전기(3)가 모터로서 가동되고(M_EM > 0), 록업 클러치(12)가 슬립 상태(M_K < M_VM)에 존재하며 닫힘 과정에 있는 경우의 토크 진행이 도시되어 있다.
도 5에 따른 제1 공정 변형에서는 토크 감소(t = t0)의 시작과 함께 록업 클러치(12)가, 시점(t = t2)에서 감소하는 내연 기관(2)의 토크로 인해 슬립 리밋에 도달하기까지 전달 가능한 토크(M_K)로 유지된다. 그 후에 록업 클러치(12)가 슬립 리밋(M_K = M_VM)에서 유지되고 이로써 내연 기관(2)의 감소하는 토크(M_VM)에 비례적으로 개방된다. 이와 달리 전동 모터/발전기(3)의 토크(M_EM)는 초기부터 내연 기관(2)의 토크(M_VM)에 비례적으로 영까지 감소된다. 기간(t = t0에서 t = t2에까지)에서 록업 클러치의 전달 가능한 토크(M_K)가 일정하게 유지됨에 따라 통합 기어박스(5)에서 약간의 비평형이 발생되지만 록업 클러치(12)의 슬립 단계가 단축된다.
도 6에 따른 제2 방법 변형에서는 도 5에 따른 예시에서와 동일한 운전 조건 하에서 록업 클러치(12)가 토크 감소(t = t0)의 시작 시점부터 내연 기관(2)의 토크(M_VM)에 비례하여 개방된다. 이로 인해 통합 기어박스(5) 내에서의 비평형이 방지되지만, 록업 클러치(12)의 슬립 단계가 연장된다.
또한 도 7 및 도 8에 도시한 실시예와 무관하게 본 발명은 도면에 도시되어 있지는 않지만, 내연 기관(2), 전동 모터/발전기(3), 통합 기어박스(5), 클러치(12) 및 변속기(4) 사이의 모든 가능한 다른 형태의 구동 연결을 포함하는 드라이브 트레인에서의 방법의 사용도 포함한다.
본 발명은 차량 드라이브 트레인의 제어를 위한 방법에 이용될 수 있다.
[도면부호의 설명]
1 드라이브 트레인
2 내연 기관
3 전동 모터/발전기
4 변속기, 자동화 수동변속기
5 통합 기어박스
6 (제1) 입력 부재
7 (제2) 입력 부재
8 출력 부재
9 크랭크 샤프트
10 회전자
11 입력축
12 록업 클러치
13 센서 및 제어 라인
14 컨트롤유닛
14.1 목표값 센서
14.2 목표값 센서
15 유성 기어박스
16 선 기어
17 유성 기어 캐리어
18 유성 기어
19 링 기어
20 플라이 휠
21 회전 진동 댐퍼
22 하우징 부분
23 단방향 프리휠
24 연결축
ABS 절대값
f(t) 시간 함수
G 연결된 기어
M 토크
M_EM 3의 토크
M_EM_ist 3의 실제 토크
M_EM_soll 3의 목표 토크
M_K 12의 (전달 가능한) 토크
M_K_ist 12의 실제 토크
M_K_soll 12의 목표 토크
M_VM 2의 토크
M_VM_ist 2의 실제 토크
M_VM_min M_VM의 한계값
M_VM_soll 2의 목표 토크
AX 최대값
MIN 최소값
RT_M 토크비
SIGN 부호
S1 - S9 공정 단계
t 시간
t0 시점
t1 시점
t1 시점
v 주행 속도
VZ_M 토크의 부호
x_Fp 가속페달 위치

Claims (5)

  1. 차량 드라이브 트레인의 제어를 위한 방법으로서, 이 드라이브 트레인은 내연 기관(2), 전기 기계(전동 모터/발전기)(3) 및 변속기(4)를 포함하며, 이들은 두 개의 입력 부재(6, 7) 및 하나의 출력 부재(8)를 구비한 통합 기어박스(5, 15) 및 마찰 클러치로서 형성된 록업 클러치(12)를 통해 서로 연결되며, 제1 입력 부재는 내연 기관(2)의 크랭크 샤프트(9), 제2 입력 부재는 전동 모터/발전기(3)의 회전자(10) 및 출력 부재(8)는 변속기(4)의 입력축(11)과 비회전식으로 결합되고, 록업 클러치(12)가 통합 기어박스(5, 15)의 두 개의 부재 사이에 배치되며, 변속 과정 전에 내연 기관(2) 및 전동 모터/발전기(3)의 토크가 감소되고 록업 클러치(12)가 열리는 방법에 있어서,
    내연 기관(2)의 토크(M_VM)가 사전에 설정된 시간(M_VM_soll = f(t))이 경과한 후에 감소되며, 토크 감소의 시작 시점(t = t0)에 최소한 부분적으로나마 록업 클러치가 닫힌 경우 록업 클러치(12)가 슬립 리밋에까지 작동되고 이어서 슬립 리밋에서 내연 기관(2)의 감소하는 토크(M_VM_ist)에 비례하여 열리며, 전동 모터/발전기(3)의 토크(M_EM_soll)가 내연 기관(2)의 토크(M_VM_ist)에 대해 비례적으로 토크 감소 시작 시점(t = t0)에 토크의 비율(M_EM_ist / M_VM_ist)로 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 토크 감소 시작 시점(t = t0)에 완전히 닫힌 록업 클러치(12)에서는 우선 록업 클러치(12)가 슬립 리밋에까지 개방되고 그 후에 내연 기관(2) 및 전동 모터/발전기(3)의 토크(M_VM, M_EM)가 감소되며 록업 클러치(12)가 계속 개방되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 토크 감소 시작 시점(t = t0)에 부분적으로 닫힌 록업 클러치(12)에서는 내연 기관(2)의 감소하는 토크(M_VM_ist)로 인해 슬립 리밋에 도달할 때까지 우선 록업 클러치(12)의 전달 가능한 토크(M_K)가 일정하게 유지되며, 그 후에 슬립 리밋에서 록업 클러치(12)가 내연 기관(2)의 토크(M_VM_ist)에 비례하여 개방되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 토크 감소 시작 시점(t = t0)에 부분적으로 닫힌 록업 클러치(12)에서는 록업 클러치(12)의 전달 가능한 토크(M_K)가 토크 감소의 시작 시점에 내연 기관의 토크(M_VM_ist)에 대해 비례하게 개방을 통해 비율(M_K_ist / M_VM_ist)로 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 토크 감소 시작 시점(t = t0)에 완전히 열린 록업 클러치(12)에서는 록업 클러치(12)가 토크 감소(t = t0에서 t = t1에까지) 중에 이 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 방법.
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