KR101373931B1 - 하이브리드 차량 구동 장치의 제어를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

하이브리드 차량 구동 장치의 제어를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량 구동기의 조절 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 전동기(5)를 위한 고출력 배터리(8)의 충전력 측정을 위한 측정 장치(LSE)를 포함하고, 측정된 충전력에서 기어의 상이한 복수의 단 위치(G1 내지 G4)를 위한 적어도 하나의 연료 소비 절약 파라미터(MF1 내지 MF4)의 측정을 위해 장치(ST)는 측정된 연료 사용 파라미터(MF2)에서 최적의 연료 소비를 나타내고, 장치(ST)는 기어 조절 장치(GSE)에 의해 측정된 최적의 기어 위치(G2)에서 기어의 단 위치를 조절하도록 형성된다.
하이브리드 차량, 전동기, 고출력 배터리, 충전력, 단 위치

Description

하이브리드 차량 구동 장치의 제어를 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING HYBRID-AUTO DRIVETRAIN}
본 발명은 하이브리드 차량 구동 장치의 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
몇 해 전부터 종래의 엔진을 위한 연비를 높이고 환경을 보호하는 대안으로서 이른바 하이브리드 구동 장치가 시장에 나와있다.
하이브리드 구동 장치에 대한 통상적인 개념으로 적어도 두 개의 상이한 에너지 변환기 및 두 개의 상이한 에너지 저장기를 포함하는 것이 자리 잡고 있다.
몇몇 예외를 제외하고는 실용적인 구현에서 변환기는 내연 기관 및 전동기이고 에너지 저장기는 연소 가능한 연료 및 배터리이다.
하이브리드 차량은 엔진을 갖는 종래의 차량에 비해 제동 에너지가, 많은 부분(효율 손실을 제외하고) 회복될 수 있다는 장점을 갖는다. 회복되거나 또는 회생된 제동 에너지는 전동기의 배터리 내에서 임시 저장되고, 전동기는 전기 기계 역학적인 변환기로서 작동한다.
에너지의 임시 저장, 즉 회생은 브레이크가 활성화될 때 그리고 코스팅 작동에서 나타난다. 코스팅 작동은 운전자가 가속을 하지 않기 때문에 엔진이 차량을 활성하게 구동하지 않는 차량 상태이다. 차량은 즉 수동 상태에 있고, 다양한 주행 저항이 차량을 점차적으로 정지 상태까지 감속할 때까지 단지 자신이 지닌 질량에 의해서만 전진한다. 하이브리드 차량 구동 장치의 경우 코스팅 작동에서 엔진의 엔진 제동을 저지하고 전기 기계 역학적 변환기로서 형성된 전동기에 운동 에너지가 가능한 완전히 전달되게 하기 위해 가솔린 공급 및 점화는 코스팅 단계에서 정지되고 또한 기술적 사전 조치가 취해진다.
부하점 증가 작동에서 엔진은 토크의 일부를 동력 인출 장치에 제공하고 나머지 부분을 발전기 토크로서 전동기에 제공하는데, 이에 의해 전기 에너지가 고출력 배터리를 위해 생성되어, 이러한 고출력 배터리에 저장된다.
공지된 하이브리드 차량 구동 장치의 단점으로서 부하 증가 작동이 특정한 작동 상황에서 과도하게 연료 소비를 높이는 사실이 판명되었다.
본 발명의 목적은 배터리의 충전 작동에서 연료를 절약하는 하이브리드 차량 구동 장치의 제어를 위한 개선된 방법 및 개선된 장치를 달성하는 것이다.
청구항 제1항에 따른 하이브리드 차량 구동 장치의 제어를 위한 본 발명에 따른 방법 또는 청구항 제4항에 따른 상응하는 장치는 충전 작동이 더 유연하게 구성될 수 있고 이에 의해 연비의 장점을 달성할 수 있다는 장점을 갖는다.
본 발명에 기초한 개념은 배터리의 현재 충전 전류를 위한 제어 장치가 각 기어단에 대해 하나의 연료 소비 파라미터, 예컨대 연료 유동량을, 변속기의 복수의 상이한 기어단 위치에 대해 계산하도록 구성된다. 상기 기어단에 따른 연료 소비 파라미터에 의해, 최적화된 기어단은 예컨대 최소 연료 유동량과 같이 각각의 연료 소비 파라미터에 의해 나타나는 최적화된 연료 소비를 갖도록 선택되고 변속기에 의해 설정된다. 따라서 기어단 위치는 전동기의 작동점에 따라 변경된다.
병렬 하이브리드 구동 장치에서는, 일정한 휠 토크로 일정하게 주행될 때 엔진과 전동기 사이의 내부 토크가 가변적일 수 있다. 고출력 배터리의 요구된 현재 충전 전류를 위한 엔진의 최적화된 작동점을 유지하기 위해 본 발명에 따라 엔진과 전동기의 부하 외에 마찬가지로 기어단 선택에 의해 유닛의 회전수가 변경된다.
종속항에는 본 발명의 각각의 대상의 바람직한 개선예 및 대체예가 주어진다.
바람직한 대체예에 따라 연료 소비 파라미터는 연료 유동량이다.
다른 바람직한 대체예에 따라 변속기의 전체 기어단 위치에 대해 적어도 하나의 연료 소비 파라미터가 측정되는 것은 측정된 충전력에서 실행된다.
본 발명에 따르면 배터리의 현재 충전 전류를 위한 제어 장치는 각 기어단에 대해 하나의 연료 소비 파라미터, 예컨대 연료 유동량을 변속기의 복수의 상이한 기어단 위치에 대해 계산하도록 구성된다.
도면에서 동일한 부호는 동일하거나 기능적으로 동일한 요소를 도시한다.
도1은 본 발명이 적용될 수 있는 하이브리드 차량 구동 장치의 블록 회로도를 도시한다.
도1에서 부호(F)는 병렬 하이브리드 차량 구동 장치를 도시하고, 이 구동 장치에서 휠(R)에 작용하는 파워 트레인은 엔진(1), 분리 클러치(6), 전동기(5), 변속기(2) 및 차동기(4)로 구성된다. 탱크(3)는 엔진(1)을 위한 에너지 저장기로서 연료를 저장한다. 고출력 배터리(8)는 전동기(5)를 위한 전기 에너지를 저장한다. 변환 제어 장치(7)는 고출력 배터리(8)와 전동기(5) 사이에서 시프팅되는데, 상기 변환 제어 장치는 양방향으로 작동할 수 있고, 즉 전기 구동 모드에서는 전동기(5)에 고출력 배터리(8)의 전기 에너지를 공급할 수 있고 회생 모드에서는 전동기(5)로부터 공급된 교류 전류 에너지를 직류 전류로 변환함으로써 고출력 배터리(8)를 충전할 수 있다.
도1에 따른 하이브리드 차량 구동 장치는
전기 구동 장치가 활성화되지 않는 종래의 엔진 작동 모드와,
종래 엔진 구동 장치가 활성화되지 않는 전기 구동 모드와,
전기 구동 장치에 의해 엔진 구동 장치가 보조되는 부스트 모드와,
차량의 이동 에너지가 고출력 배터리(8)를 위한 전기 에너지로 회복되고 분리 클러치(6)가 개방되는 회생 모드와,
엔진(1)이 토크의 일부를 동력 인출 장치에 제공하고 나머지 부분을 발전기 토크로서 전동기(5)에 제공하는데, 이에 의해 전기 에너지가 고출력 배터리(8)를 위해 생성되어 이러한 고출력 배터리에 저장되는 부하점 증가 작동 모드를 갖는다.
도1에서 부호(ST)로 도시된 제어 장치는 엔진(1)의 부하점, 분리 클러치(6)의 위치 및 변환 제어 장치(7)를 주행 상황에 따라 제어한다.
각 작동 상황에 대해 하이브리드 차량 구동 장치(F)를 최적으로 설정할 수 있도록 하기 위해 제어 장치(ST)에는 예컨대 회전수, 속도, 가속 페달 작동 계수, 엔진 부하 등과 같은 작동 상황 파라미터가 (도시되지 않은) 측정 장치에 의해 제공되고, 이에 근거하여 제어 장치는 사전 설정된 제어 알고리즘을 통해 각각 최적의 작동 설정을 산정하여 엔진(1), 분리 클러치(6) 및 변환 제어 장치(7)를 상응하게 제어한다.
도2는 하이브리드 차량 구동 장치의 제어를 위한 본 발명에 따른 장치의 일 실시예에 대한 블록 회로도를 도시한다.
도2를 참조할 때 제어 장치(ST)와 관련하여 전동기(5)의 고출력 배터리(8)의 현재 충전 전류를 측정하는 충전 전류 측정 장치(LSE)가 제공된다.
도면 부호 'GSE'는 관계된 차량의 도시되지 않은 4단 자동 변속기를 제어하는 변속기 제어 장치를 도시한다.
제어 장치(ST)는 내부에서 변속기 시프팅 신호(SSI)가 생성될 수 있는 형태로 설계됨으로써, 변속기 제어 장치(GSE)에 의해 기어단 선택에 영향을 준다.
전동기(5)를 위한 고출력 배터리(8)의 측정된 현재 충전력으로부터 제어 장치(ST)는 (도시되지 않은) 변속기의 4개 기어단들(G1, G2, G3, G4) 중 각각의 기어단을 위해 해당 연료 유동량(MF1, MF2, MF3, MF4)을 계산한다. 계산된 연료 유동량(MF1 내지 MF4)으로부터 최소 연료 유동량, 본 도면에서는 "MF2"가 측정된다. 바꿔 말해, 기어단 위치(G2)에 할당된 최소 연료 유동량(MF2)은 상기 기어단 위치에서 연료 소비가 최소화됨을 나타낸다. 이에 상응하게 제어 장치(ST)는 측정된 현재 충전 전류에서 연료 유동량(MF2)을 갖는 기어단 위치(G2)가 최적화된 기어단 위치임을 결정하고, 변속기 제어 장치(GSE)로 전송된 상응하는 변속기 시프팅 신호(SSI)를 생성함으로써, 기어단 선택을 규정한다.
유리한 실시예에 의거하여 본 발명이 상기 설명되었음에도 불구하고 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니라 더 많은 방식으로 변형될 수 있다.
상기 실시예에서는 변속기의 전체 기어단 위치를 위한 하나 이상의 연료 소비 파라미터를 측정하는 것이 측정된 충전력에서 실행됨에도 불구하고, 예컨대 순간적인 기어단 +/-1과 같은 더 작은 기어단 범위도 사용될 수 있다.
상기 실시예에서는 연료 소비 파라미터로서 연료 유동량이 제공되고 본 발명은 이에 국한되지 않는다. 다른 파라미터 또는 추가의 파라미터가 연료 소비 측정을 위해 그리고 예컨대 연료 압력 신호 등과 같은 후속 최적화를 위해 이용될 수 있다.
도1은 본 발명이 적용 가능한 하이브리드 차량 구동 장치의 블록 회로도.
도2는 하이브리드 차량 구동 장치의 제어를 위한 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예의 블록 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 엔진
2: 변속기
3: 탱크
4: 차동기
5: 전동기
6: 분리 클러치
7: 변환 제어 장치
8: 고출력 배터리
ST: 제어 장치
G1: 기어단 위치
G2: 기어단 위치
G3: 기어단 위치
G4: 기어단 위치
MF1:연료 소비 파라미터
MF2:연료 소비 파라미터
MF3:연료 소비 파라미터
MF4:연료 소비 파라미터
GSE:변속기 제어 장치
SSI:변속기 시프팅 신호
R: 휠

Claims (6)

  1. 엔진(1)과, 전동기(5)와, 유단식 자동 변속기의 기어단 위치 제어를 위한 변속기 제어 장치(GSE)를 갖는 하이브리드 차량 구동 장치의 제어 방법이며,
    전동기(5)를 위한 고출력 배터리(8)의 충전력 측정 단계와,
    측정된 충전력에서 변속기의 상이한 복수의 기어단 위치(G1 내지 G4)에 대해 하나 이상의 연료 소비 파라미터(MF1 내지 MF4)의 측정 단계와,
    측정된 연료 소비 파라미터(MF2)가 최적의 연료 소비를 나타내는 최적의 기어단 위치(G2)의 측정 단계와,
    변속기 제어 장치(GSE)에 의해 측정된 최적의 기어단 위치(G2)로 변속기 기어단 위치의 제어 단계를 포함하는 하이브리드 차량 구동 장치의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 연료 소비 파라미터(MF1 내지 MF4)는 연료 유동량인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 변속기의 전체 기어단 위치(G1 내지 G4)에 대한 하나 이상의 연료 소비 파라미터(MF1 내지 MF4)의 측정은 측정된 충전력에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 엔진(1)과, 전동기(5)와, 유단식 자동 변속기의 기어단 위치 제어를 위한 변속기 제어 장치(GSE)를 갖는 하이브리드 차량 구동 장치의 제어 장치이며,
    전동기(5)를 위한 고출력 배터리(8)의 충전력 측정을 위한 측정 장치(LSE)와,
    측정된 충전력에서 변속기의 상이한 복수의 기어단 위치(G1 내지 G4)에 대해 하나 이상의 연료 소비 파라미터(MF1 내지 MF4)를 측정하고 측정된 연료 소비 파라미터(MF2)가 최적화된 연료 소비를 나타내는 최적화된 기어단 위치(G2)를 측정하기 위한 장치(ST)를 포함하며,
    이때 상기 장치(ST)는 변속기 제어 장치(GSE)에 의해 측정된 최적화된 기어단 위치(G2)로 변속기의 기어단 위치를 제어하도록 형성된 하이브리드 차량 구동 장치의 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 연료 소비 파라미터(MF1 내지 MF4)는 연료 유동량인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 장치(ST)는 변속기의 전체 기어단 위치(G1 내지 G4)에 대한 하나 이상의 연료 소비 파라미터(Mf1 내지 MF4)의 측정이 측정된 충전력에서 이루어지도록 형성된 것을 특징으로 하는 장치.
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