KR101650908B1 - 하이브리드 차량의 기어변환을 위한 방법 - Google Patents

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니클라스 피터슨
미카엘 베르그퀴스트
요한 린드스트룀
앤더스 크옐
마티아스 뵈르크만
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스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

구동 중인 차량의 기어박스에서의 기어변환을 위한 방법으로서, 차량은 출력축(2a)을 갖는 연소 엔진, 입력축(3a)을 갖는 기어박스(3), 고정자와 회전자를 포함하는 전기 기계(9), 및 태양 기어(10), 링 기어(11), 유성 휠 캐리어(12)를 포함하는 유성 기어를 포함하는 추진 시스템을 구비한다. 기어변환은 상이한 회전 속도로 회전하는 것이 허용되는 유성 기어의 부품들로 실행되고 이 부품들을 상호 로킹하는 것에 의해 종료된다. 연소 엔진은 상호 로킹을 위해 필요한 회전 속도에 맞춰지게 기어변환하는 동안 회전 속도에 대해 제어된다.

Description

하이브리드 차량의 기어변환을 위한 방법{A METHOD FOR GEARCHANGE IN A HYBRID VEHICLE}
본 발명은 첨부된 청구항 1의 전제부에 따라 차량의 기어박스에서 기어변환(gearchange)을 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 특별히 제한을 두는 것은 아니지만 차륜식 유틸리티 차량(wheeled utility vehicle), 특히 트럭 및 버스와 같은 대형 차량 형태의 자동차를 위한 기어변환 방법을 실행하는 것에 관한 것이다.
따라서 본 발명은 하이브리드 차량에서 기어변환을 위한 방법에 관한 것으로서, 이런 차량은 일반적으로 1차(primary) 엔진인 연소 엔진과 2차(secondary) 엔진인 전기 기계(electric machine)에 의해 구동될 수 있는 차량이다. 전기 기계는 전기 에너지를 저장하기 위한 배터리 또는 커패시터와 같은 에너지를 저장하기 위한 수단, 및 상기 저장 수단과 전기 기계 사이에서 전기 에너지의 흐름을 조절하기 위한 조절 장치를 적절히 구비하고 있다. 이에 의해 전기 기계는 차량의 작동의 상태에 따라 모터로서 그리고 발전기로서 작동할 수 있다. 차량이 제동될 때, 전기 기계는 저장될 수 있는 전기 에너지를 발생시키며, 저장된 전기 에너지는 나중에 예를 들어 차량을 구동시키기 위해 사용될 수 있다.
기어박스(gearbox)에서의 기어 변환 공정 중 연소 엔진에 대해 기어박스의 입력축을 분리시키는 통상적인 클러치 기구의 사용은, 연료 소비 증가 및 클러치 디스크의 마모를 일으키는 클러치 기구의 디스크의 가열과 같은 단점을 초래한다. 차량을 시동할 때 그 후 상당한 손실도 유발된다. 또한, 통상적인 클러치 기구는 비교적 무겁고 많은 비용이 든다. 게다가, 차량에서 비교적 큰 공간을 점유한다. 자동 기어박스에 통상적으로 사용되는 유압 컨버터/토크 변환기를 사용할 경우, 마찰 손실이 또한 발생한다. 연소 엔진의 출력축, 전기 기계의 회전자 및 기어박스의 입력축이 유성(planetary) 기어에 의해 상호 연결된 추진 시스템을 갖는 차량을 제공함으로써, 통상적인 클러치 기구 및 이와 관련된 상기 단점들을 회피할 수 있다. 이러한 타입의 추진 시스템을 갖는 차량이 EP 1 319 546호를 통해 알려져 있다.
물론 에너지 효율과 관련하여 이런 추진 시스템을 갖는 차량을 구동시키고 차량을 제동할 때 제동 에너지를 가능한 한 많이 재생시키는 방식을 개선하기 위한 시도가 진행 중에 있다.
본 발명의 목적은 전술한 시도를 고려하여 서두에 정의된 타입의 방법을 제공하는 것이다. 이 목적은 첨부된 청구항 1에 따른 방법을 제공함으로써 본 발명에 따라 달성된다.
기어변환 중 유성 기어를 해제된 위치로 함으로써, 유성 기어가 로킹된 위치에 있었을 경우보다 더 짧은 토크 중단으로 기어변환이 이루어질 수 있다.
차량의 구동계(drivetrain)에서 토크 중단의 기간은 기존의 기어와 분리하기 위한 전기 기계의 제어와 관련하여 유성 기어의 부품의 차후 상호 로킹(interlocking)을 위해 연소 엔진의 동기화가 이미 시작되었다는 사실로 인해 추가로 감소한다. 이에 의해 연소 엔진이 전기 기계보다 더욱 큰 관성 모멘트를 가지며 또한 그 동기화에 더 긴 시간이 걸릴 것이라는 사실이 고려된다.
본 발명의 실시예에 따라, 상기 방법은 제1 부품으로서 태양 기어와 제3 부품으로서 링 기어를 구비한 추진 시스템을 갖는 차량을 위해 실행되고, 이런 추진 시스템은 아직까지 공개되지 않은 SE 1051384-4호에 개시되어 있으며, 제1 부품으로서 링 기어와 제3 부품으로서 태양 기어를 갖는 전술한 EP 1 319 546호에 따른 추진 시스템에 대해 많은 장점을 갖고 있다. 유성 기어 대신에 클러치 기구를 갖는 구동계(추진 시스템)를 위해 이미 존재하고 있는 공간에 구축하기가 용이한 콤팩트한 구성은 전기 기계(electric machine)를 링 기어에, 그리고 연소 엔진의 출력축을 태양 기어에 연결함으로써 얻어진다. 이에 의해 하이브리드형 기어박스는 표준 기어박스에 필적할 수 있는 크기 및 중량으로 제조될 수 있으며, 또한 표준화된 인터페이스가 유지될 수 있다. 이것은 통상적으로 하이브리드화와 관련된 중량 증가가 상당히 감소될 수 있다는 것을 의미한다. 다른 장점은 링 기어에 전기 기계의 연결은 태양 기어에 전기 기계가 연결되는 것보다 이를 통해 더 높은 제동 토크가 가능하다는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 단계 (e)를 실행할 동안, 기어박스의 입력축의 상기 동기화된 회전 속도가 얻어질 때까지 남아있는 시간이 계산되고 그리고 이 시간이 상기 기어-맞물림 절차를 위한 예상 소비 시간과 비교되며, 단계 (e)에서의 기어-맞물림(gear-engaging) 절차는 상기 시간이 상기 소비 시간과 동일하거나 또는 이 보다 더 짧아질 때 시작된다. 이에 의해, 동기화가 완료되고 기어가 맞물릴 수 있는 순간에 실질적으로 새로운 기어가 맞물리는 것이 달성되며, 이것은 구동계의 토크 중단을 최소화한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 일정한 토크가 단계 (b)에서 전기 기계를 통해 기어박스의 입력축에 적용된다. 동기 회전 속도를 향해 기어박스의 입력축의 가속 또는 지연을 위한 일정한 토크의 적용은 제어를 단순화한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 방법은 차량이 로킹 위치의 로킹 수단으로 전향하여 구동 중일 때 시작되며, 단계 (a) 전에 실행되는 하기의 단계들을 포함한다.
1) 유성 기어의 토크 평형을 달성하기 위해 한편으로는 요청된 추진 시스템 토크와 다른 한편으로는 유성 기어의 변속 비율의 곱에 상응하는 토크를 생산하도록, 전기 기계를 제어하고, 이와 동시에 기어박스의 입력축 상에 적용되는 전체 제로 토크의 획득을 향해 제2 토크를 생산하도록 연소 엔진을 제어하는 단계.
2) 유성 기어에 토크 평형이 존재할 때 로킹 수단을 해제 위치로 전환시키는 단계.
이 타입의 차량을 정규 속도/높은 속도/높은 동력 출력으로 구동할 때, 로킹 위치의 유성 기어로 구동하는 것이 일반적으로 연비가 좋으며, 그에 따라 본 발명의 이 실시예에서 상기 방법은 로킹 위치의 유성 기어로 시작하고 로킹 위치의 유성 기어로 종료된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 단계 (g)에서 상기 로킹 수단을 통해 상호 로킹되는 것은 태양 기어와 유성 휠 캐리어(planet wheel carrier)이다. 이에 의해, 로킹 위치와 해제 위치 사이에서 로킹 수단의 전환은 간단한 수단에 의해서 신뢰성 있게 달성될 수 있다. 이에 의해, 더 적은 토크가 유성 기어 휠을 통해 전달된다. 오직 전기 기계의 토크만 이들 기어 휠을 통해 전달된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 단계 (a)는 맞물릴 기어박스의 기어가 맞물릴 경우, 차량의 현재 속도에 대해 기어박스의 입력축이 갖게 되는 회전 속도의 계산을 포함한다. 이에 의해, 연소 엔진은 그 회전 속도를 향해 직접적으로 제어될 수 있다.
또한, 본 발명은 청구항 8에 기재된 특징을 갖는 컴퓨터 프로그램, 청구항 9에 기재된 특징을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품, 청구항 10에 기재된 특징을 갖는 전자 제어 유닛 및 청구항 11에 따른 차량에 관한 것이다.
본 발명의 다른 유리한 특징 및 장점은 아래에 이어지는 설명으로부터 나타난다.
첨부된 도면을 참조하여, 특정한 본 발명의 실시예가 예로서 이하에 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법이 실행될 수 있는 차량의 구동계를 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 간략하게 도시된 상기 추진 시스템의 일부의 상세한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 전자 제어 유닛의 도면이다.
도 4는 구동중인 차량의 기어변환을 위해 본 발명의 실시예에 따른 방법을 실행할 때, 도 2에 따른 추진 시스템의 유성 기어에 연결된 부재(연소 엔진축, 전기 기계의 회전자 및 기어박스의 입력축)를 위한 회전 속도가 시간의 경과에 따라 어떻게 변하는지를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1은 대형 차량(1)을 위한 구동계를 도시하고 있다. 구동계는 연소 엔진(2), 기어박스(3), 다수의 구동축(4) 및 구동 휠(5)을 포함하고 있다. 구동계는 연소 엔진(2)과 기어박스(3) 사이에 중간 부분(6)을 갖는다. 도 2는 중간 부분(6)의 부품들을 더욱 상세히 도시하고 있다. 중간 부분(6)에서 연소 엔진(2)은 출력축(2a)을 구비하고 기어박스(3)는 입력축(3a)을 구비하고 있다. 연소 엔진의 출력축(2a)은 기어박스의 입력축(3a)에 대해 동축으로 배치된다. 연소 엔진의 출력축(2a) 및 기어박스의 입력축(3a)은 회전 축선(7) 둘레로 공동으로 회전하도록 배치된다. 중간 부분(6)은 전기 기계(9) 및 유성 기어를 둘러싸는 하우징(8)을 포함한다. 전기 기계(9)는 통상적으로 고정자(9a) 및 회전자(9b)를 포함한다. 고정자(9a)는 하우징(8)의 내측 상에 적절한 방식으로 고정되는 고정자 코어를 포함한다. 고정자 코어는 고정자 권선(winding)을 포함한다. 전기 기계(9)는 어떤 작동 상황에서는 기어박스의 입력축(3a)에 구동력을 공급하기 위해 저장된 전기 에너지를 사용하고, 또한 다른 작동 상황에서는 전기 에너지를 발생 및 저장하기 위해 기어박스의 입력축(3)의 운동 에너지를 사용한다.
유성 기어는 전기 기계의 고정자(9a) 및 회전자(9b)의 내부에서 실질적으로 방사방향으로 배치된다. 유성 기어는 통상적으로 태양 기어(10), 링 기어(11) 및 유성 휠 캐리어(12)를 포함한다. 유성 휠 캐리어(12)는 태양 기어의 톱니(teeth)와 링 기어(11) 사이의 방사방향 공간에 회전 가능하게 배치되는 다수의 기어 휠(13)을 이송한다. 태양 기어(10)는 연소 엔진의 출력축(2a)의 원주방향 표면에 고정된다. 태양 기어(10) 및 연소 엔진의 출력축(2a)은 하나의 유닛으로서 제1 회전 속도(n1)로 회전한다. 유성 휠 캐리어(12)는 스플라인형 연결부(14)에 의해 기어박스의 입력축(3a)의 원주방향 표면에 조여지는 조임 부분(fastening portion)(12a)을 포함한다. 이 연결부에 의해, 유성 휠 캐리어(12) 및 기어박스의 입력축(3a)은 하나의 유닛으로서 제2 회전 속도(n2)로 회전한다. 링 기어(11)는 회전자(9b)가 고정되는 외부 원주방향 표면을 포함한다. 회전자(9b) 및 링 기어(11)는 제3 회전 속도(n3)로 회전하는 회전 가능한 유닛을 형성한다.
추진 시스템은 연소 엔진의 출력축(2a)이 변위 가능한 커플링 부재(15)를 갖는다는 사실에 의해 로킹 수단을 포함한다. 커플링 부재(15)는 스플라인형 연결부(16)에 의해 연소 엔진의 출력축(2a)에 조여진다. 이 경우에 커플링 부재(15)는 회전에 대항하여 연소 엔진의 출력축(2a)에 고정되며, 연소 엔진의 출력축(2a) 상에서 축방향으로 변위 가능하다. 커플링 부재(15)는 유성 휠 캐리어(12)의 커플링 부분(12b)에 연결 가능한 커플링 부분(15a)을 포함한다. 개략적으로 도시된 변위 부재(17)는 커플링 부분(15a, 12b)이 로킹 수단의 해제 위치에 대응하여 상호 결합되지 않는 제1 위치와 커플링 부분(15a, 12b)이 로킹 수단의 로킹 위치에 대응하여 상호 결합되는 제2 위치 사이에서 커플링 부재를 변위시키도록 구성된다. 이 로킹 위치에서 연소 엔진의 출력축(2a) 및 기어박스의 입력축(3a)은 상호 로킹되며, 이들과 전기 기계의 회전자는 그에 의해 동일한 회전 속도로 회전할 것이다. 이 상태는 로킹된 유성 기어로 지칭될 수 있다. 또한, 로킹 기구는 해제 위치에서 유성 기어의 제1 부품 상에서 제2 스플라인과 결합하고 로킹 위치에서 유성 기어의 제2 부품 상에서 제3 스플라인과 결합하는 제1 스플라인을 갖는 슬리브를 포함할 수 있다. 이 경우에 바람직하게는 제1 부품은 유성 휠 캐리어이고, 제2 부품은 태양 기어이다. 로킹 기구는 유성 휠 캐리어를 실질적으로 동심으로 둘러싸는 링 형상을 갖는 슬리브로서 설계될 수 있다.
전기 제어 유닛(18)은 변위 부재(17)를 제어하도록 설계된다. 또한, 제어 유닛(18)은 전기 기계(9)가 모터로서 작동하는 상황과 발전기로서 작동하는 상황을 결정하도록 구성된다. 이를 결정하기 위해, 제어 유닛(18)은 적절한 작동 매개변수에 대한 현재 정보를 수신할 수 있다. 제어 유닛(18)은 이 과업을 위해 소프트웨어를 갖는 컴퓨터일 수 있다. 제어 유닛(18)은 개략적으로 도시된 조절 장치(19)를 제어하며, 조절 장치는 하이브리드 배터리(20)와 전기 기계의 고정자(9a) 권선 사이에 전기 에너지의 흐름을 조절한다. 전기 기계가 모터로서 작동하는 상황에서, 저장된 전기 에너지는 하이브리드 배터리(20)로부터 고정자(9a)로 공급된다. 전기 기계가 발전기로서 작동하는 상황에서, 전기 에너지는 고정자(9a)로부터 하이브리드 배터리(20)로 공급된다. 하이브리드 배터리(20)는 200 내지 800 볼트의 수준의 전압을 갖는 전기 에너지를 분배 및 저장한다. 차량에서 연소 엔진(2)과 기어박스(3) 사이의 중간 부분(6)이 제한되기 때문에, 전기 기계(9)와 유성 기어는 콤팩트한 유닛을 구성할 것이 요구된다. 여기에서 유성 기어의 부품(10, 11, 12)은 전기 기계의 고정자(9a)의 내부에 실질적으로 방사방향으로 배치된다. 여기에서 전기 기계의 회전자(9b), 유성 기어의 링 기어(11), 연소 엔진의 출력축(2a) 및 기어박스의 입력축(3a)은 회전축(5) 둘레로 공동으로 회전하도록 배치된다. 이런 설계를 통해, 전기 기계(9)와 유성 기어는 비교적 작은 공간을 점유한다. 차량(1)은 이를 통해 연소 엔진의 회전 속도(n1)가 조절될 수 있는 모터 제어 기능부(function)(21)를 갖는다. 그에 의해, 제어 유닛(18)은 모터 제어 기능부를 작동시키고 기어박스(3)에서 기어가 맞물리고 분리될 때 기어박스에서 제로 토크의 상태를 생성시킬 가능성을 갖는다. 추진 시스템은 물론 하나의 단일 제어 유닛(18)에 의해 제어되는 대신에 여러 개의 상이한 제어 유닛들에 의해 제어될 수 있다.
도 5는 구동 중인 차량에서 기어변환을 위해 본 발명의 실시예에 따른 방법을 도시한 흐름도를 도시하고 있으며, 상기 차량은 도 2에 도시된 타입의 추진 시스템을 갖는다. 이제, 도 4를 참조하여 설명하며, 이 도면에는 연소 엔진의 출력축, 기어박스의 입력축 및 전기 기계의 회전자의 회전 속도들(n1, n2, n3)의 전개가 이 방법을 실행하기 위해 시간(t)에 대해 도시되어 있다. 저속 기어로 바뀔 때 회전 속도가 도 4에 도시되어 있지만, 본 발명에 따른 방법은 기어를 고속 기어로 변환할 때에도 물론 적용될 수 있다.
차량은 상기 방법이 시작될 때 로킹 위치의 로킹 수단으로 구동된다. 이것은 유성 기어의 3개의 모든 부품이 동일한 회전 속도로 회전한다는 것을 의미한다. 그 다음에, 차량의 기어를 변환시킬 필요성이 검출된다.
그 후, 방법이 제어 유닛(18)에 의해 시작되며, 제어 유닛은 전체 추진 시스템에 의해 기어박스의 입력축 상에 적용될 토크 램프(ramp)를 결정한다. 토크 램프는 기어변환 절차가 시작되고 그리고 차량의 특성 및 요구되는 기어 변환 거동에 맞춰진 속도로 제로 토크를 향해 작동할 때 기어박스의 입력축에 적용되는 토크로 시작된다. 전기 기계는 유성 기어의 토크 평형을 형성하는 토크를 생산하도록 제어된다. 전기 기계가 한편으로는 전체 추진 시스템 토크와 다른 한편으로는 유성 기어의 변속 비율의 곱에 상응하는 토크를 생산하고, 이와 동시에 연소 엔진이 한편으로는 전체 추진 시스템 토크와 다른 한편으로는 (1-유성 기어의 변속 비율)에 상응하는 토크를 생산할 때 토크 평형이 존재한다. 연소 엔진은 토크 평형과 목표로 하는 토크 램프 이후의 전체 구동 토크를 동시에 얻기 위하여, 목표한 전체 토크에서 전기 기계에 의해 생산된 토크를 뺀 것과 동일한 토크를 생산하도록 제어된다. 태양 기어가 연소 엔진의 출력축에 연결되고 링 기어가 전기 기계의 회전자에 연결되는 예의 경우에, 유성 기어의 변속 비율은 (링 기어의 톱니의 개수)/(태양 기어의 톱니의 개수 + 링 기어의 톱니의 개수) 이다.
하기의 방법은 전술한 시퀀스를 대체하는 대안이 될 수 있으며, 연소 엔진은 유성 기어의 토크 평형을 생성하도록 제어된다. 그 후, 연소 엔진은 목표로 하는 구동 토크에 (1-유성기어의 변속 비율)을 곱한 것과 동일한 토크를 생산하도록 제어된다. 전기 기계는 토크 평형과 목표로 하는 토크 램프 이후의 전체 구동 토크를 동시에 얻기 위하여, 목표로 하는 전체 구동 토크에서 연소 엔진에 의해 생산된 토크를 뺀 것과 동일한 토크를 생산하도록 제어된다.
토크 평형은 시간(t1)에 유성 기어에서 얻어졌으며, 그 후 커플링 부재(15)를 변위 시킴으로써 로킹 수단이 해제 위치로 전환된다.
이 시간(t1)에서, 연소 엔진의 제어는 차량의 현재의 속도를 위해 기어박스에서 맞물릴 기어를 위한 축 회전 속도와 동기화되도록, 기어박스의 입력축(3a)을 위해 교정하도록 계산된 회전 속도를 향해 시작된다. 동시에, 전기 기계는 연소 엔진과 함께 기어박스의 입력축 상에 제로 토크 적용을 향해 제어된다. 시간(t2)에서, 제로 토크, 즉 토크가 없는 상태가 얻어지고 기어가 분리된다. 동시에, 전기 기계는 차량의 현재의 속도에 대해 기어박스의 입력축을 기어박스에서 맞물릴 기어에 대한 축 회전 속도와 동기화되는 회전 속도로 이동시키기 위해 일정한 토크를 생산하도록 제어된다. 이것을 실행할 동안, 동기화된 회전 속도가 얻어질 때까지 얼마나 많은 시간이 남아있는지가 계산되며, 이 시간은 기어 맞물림 절차를 위한 계산된 소비 시간과 비교된다. 상기 시간이 상기 소비 시간과 동일하거나 또는 이 보다 짧을 때, 기어 맞물림 절차가 시작된다. 일단 기어가 맞물리면, 전기 기계는 요청된 추진 시스템 토크를 적용하도록 제어된다.
시간(t3)에서, 태양 기어의 회전 속도(n1)가 기어박스의 입력축(3a)(유성 휠 캐리어)의 회전 속도(n2)에 도달하며, 그 후 로킹 수단은 커플링 부재(15)를 변위시킴으로써 유성 기어를 로킹 위치로 전환시키도록 제어된다. 그 후, 전기 기계(9) 및 연소 엔진은 기어박스의 입력축(3a) 상에 그들 각각으로부터 요청된 토크를 적용하도록 제어되며, 이것이 달성되었을 때 기어변환 방법은 종료된다.
본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 자동차의 전자 제어 유닛의 내부 메모리와 같은, 컴퓨터의 내부 메모리 내에서 판독 가능한 컴퓨터 프로그램에 적절히 포함된다. 이런 컴퓨터 프로그램은 전자 제어 유닛에 의해 판독 가능한 데이터 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 통해 적절히 제공되며, 상기 데이터 저장 매체는 그 내부에 저장되는 컴퓨터 프로그램을 갖는다. 상기 데이터 저장 매체는 예를 들어 CD-ROM-디스크, DVD-디스크 등의 형태인 광학 데이터 저장 매체, 또는 하드 디스크, 디스켓, 테이프 등의 형태인 자기 데이터 저장 매체, 또는 플래시 메모리나 ROM, PROM, EPROM, EEPROM 타입의 메모리이다.
도 3은 컴퓨터 프로그램을 실행하기 위한 중앙 처리 장치(CPU)와 같은, 실행 수단(41)을 포함하는 전자 제어 유닛(40)을 개략적으로 도시하고 있다. 실행 수단(41)은 데이터 버스(43)를 통해 예를 들어 RAM 타입의 메모리(42)와 통신한다. 또한, 제어 유닛(40)은 예를 들어 플래시 메모리 또는 ROM, PROM, EPROM, EEPROM 타입의 메모리 형태인 데이터 저장 매체(44)를 포함한다. 실행 수단(41)은 데이터 버스(43)를 통해 데이터 저장 매체(44)와 통신한다. 예컨대, 도면에 도시된 실시예에 따라 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램은 데이터 저장 매체(44)에 저장된다.
본 발명은 물론 전술한 실시예로 결코 국한되지 않으며, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 변경에 대한 많은 가능성이 있다는 것은 본 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다.
로킹 수단은 상기 3개의 부품들 중 임의의 2개를 상호 로킹하도록 설계될 수 있다.
변속기는 회전자와 링 기어 사이에, 또한 태양 기어에 연결되는 도면에 도시된 축의 상류와 같은 연소 엔진의 출력축과 태양 기어 사이에 배치될 수 있다. 마지막에 언급된 변속기는 가변 기어에 의해 형성될 수도 있다.
상기 방법은 전술한 그 장점을 통해 반대로 구성하는 것이 바람직한 것이지만, 제1 부품으로서 링 기어와 제3 부품으로서 태양 기어를 갖는 차량을 위해 또한 실시될 수 있다.

Claims (11)

  1. 차량은 출력축(2a)을 갖는 연소 엔진(2), 입력축(3a)을 갖는 기어박스(3), 고정자(9a)와 회전자(9b)를 포함하는 전기 기계(9), 및 태양 기어(10), 링 기어(11), 유성 휠 캐리어(12)의 형태인 3개의 부품을 포함하는 유성 기어를 포함하는 추진 시스템을 구비하며, 상기 연소 엔진의 출력축(2a)은 상기 출력축의 회전이 상기 유성 기어의 부품들 중 제1 부품을 회전시키도록 상기 제1 부품에 연결되고, 상기 기어박스의 입력축(3a)은 상기 입력축의 회전이 상기 유성 기어의 부품들 중 제2 부품을 회전시키도록 상기 제2 부품에 연결되고, 상기 전기 기계의 회전자(9b)는 상기 회전자의 회전이 상기 유성 기어의 부품들 중 제3 부품을 회전시키도록 상기 제3 부품에 연결되며, 상기 추진 시스템은 유성 기어의 3개의 부품들(10, 11, 12)이 동일한 회전 속도로 회전하도록 상기 유성 기어의 부품들 중 2개가 상호 로킹되는 로킹 위치와 상기 유성 기어의 부품들이 상이한 회전 속도로 회전하는 것이 허용되는 해제 위치 사이에서 전환 가능한 로킹 수단을 더 포함하는, 구동 중인 차량의 기어박스에서의 기어변환을 위한 방법으로서,
    상기 방법은 기어변환이 해제 위치에서 로킹 수단으로 실행되도록 실시되고,
    상기 방법은,
    (a) 차량의 현재 속도가 기어박스(2)에서 맞물릴 기어를 위한 축 회전 속도와 동기화시키기 위해, 제1 부품을 기어박스의 입력축(3a)이 가질 회전 속도와 맞춰지도록 연소 엔진(2)을 제어하는 단계;
    (b) 연소 엔진과 함께 기어박스의 입력축에 제로 토크를 적용하는 상태를 향해 전기 기계(9)를 제어하는 단계;
    (c) 제로 토크가 얻어졌을 때, 기어박스에서 맞물린 기어를 분리시키는 단계;
    (d) 차량의 현재의 속도에 대해 기어박스에서 맞물릴 기어를 위한 축 회전 속도와 동기화되는 회전 속도와 맞춰지게, 기어박스의 입력축(3a)에 토크를 적용하도록 전기 기계(9)를 제어하는 단계;
    (e) 동기화된 회전 속도에 도달하고 있는 중일 때, 기어 맞물림 절차를 시작하는 한편 상기 기어 맞물림 절차의 완료를 위한 그 시간에 제로 토크를 얻기 위해 전기 기계(9)를 동시에 제어하는 단계;
    (f) 요청된 추진 시스템 토크를 기어박스의 입력축(3a)에 적용하도록 전기 기계를 제어하는 단계;
    (g) 연소 엔진의 출력축에 연결된 제1 부품의 회전 속도가 기어박스의 입력축의 회전 속도에 도달하였을 때, 상기 로킹 수단을 로킹 위치로 전환시키는 단계;
    (h) 전기 기계 및 연소 엔진의 각각으로부터 요청된 토크를 기어박스의 입력축(3a)에 적용하도록 전기 기계(9) 및 연소 엔진(2)을 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 단계 (a)는 단계 (b) 내지 단계 (f)와 병행하여 실행되는 것을 특징으로 하는 차량의 기어박스에서의 기어변환 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    단계 (d)를 실행할 동안, 기어박스의 입력축(3a)의 상기 동기화된 회전 속도가 얻어질 때까지 남아있는 시간이 계산되고, 이 시간은 상기 기어 맞물림 절차를 위한 예상 소비 시간과 비교되며,
    단계 (e)의 기어 맞물림 절차는 상기 시간이 상기 소비 시간과 같거나 상기 소비 시간보다 짧아질 때 시작되는 것을 특징으로 하는 차량의 기어박스에서의 기어변환 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 방법이 실행되기 위한 상기 제1 부품으로서 태양 기어(10)와 상기 제3 부품으로서 링 기어(11)를 구비한 상기 추진 시스템을 갖는 차량인 것을 특징으로 하는 차량의 기어박스에서의 기어변환 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    단계 (d)에서 일정한 토크가 전기 기계(9)를 통해 기어박스의 입력축(3a) 상에 적용되는 것을 특징으로 하는 차량의 기어박스에서의 기어변환 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 방법은 차량이 로킹 위치에서 로킹 수단에 의해 전향하여 구동 중일 때 시작되며,
    단계(a) 전에 실행되는 단계로서,
    1) 유성 기어의 토크 평형을 달성하기 위해 한편으로는 요청된 추진 시스템 토크와 다른 한편으로는 유성 기어의 변속 비율의 곱에 상응하는 제1 토크를 생산하도록 전기 기계(9)를 제어하고, 이와 동시에 기어박스의 입력축 상에 적용되는 전체 제로 토크를 달성하기 위한 제2 토크를 생산하도록 연소 엔진(2)을 제어하는 단계; 및
    2) 토크 평형이 유성 기어에 존재할 때, 로킹 수단을 해제 위치로 전환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 기어박스에서의 기어변환 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    태양 기어(10) 및 유성 휠 캐리어(12)가 단계 (g)에서 상기 로킹 수단에 의해 상호 로킹되는 것을 특징으로 하는 차량의 기어박스에서의 기어변환 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    단계 (a)는 맞물릴 기어박스(2)의 기어가 맞물릴 경우에 차량의 현재의 속도에 대해 기어박스의 입력축(3a)이 갖는 회전 속도의 계산을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 기어박스에서의 기어변환 방법.
  8. 컴퓨터 프로그램 코드가 컴퓨터에서 실행될 때, 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 방법을 컴퓨터가 실행하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  9. 실행 수단, 상기 실행 수단(41)에 연결되는 메모리(42) 및 데이터 저장 매체(44)를 포함하는 모터 차량의 전자 제어 유닛으로서, 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 방법을 컴퓨터가 실행하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 데이터 저장 매체(44)에 저장되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 유닛.
  10. 청구항 9에 따른 전자 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
  11. 삭제
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