KR101651032B1 - 프리휠링 엔진 정지 기능을 가진 차량의 구동 트레인을 작동하기 위한 방법, 제어장치 및 차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관, 자동 변속기 및 적어도 하나의 구동축을 가진 차량의 구동 트레인을 작동하기 위한 방법에 관한 것으로, 연료 절약을 위해 주행 모드 도중에 가속 페달이 비활성화될 때 자동 변속기에 속하는 클러치 장치가 개방된 후에 내연기관이 정지된다. 가속 페달이 다시 활성화 될 때 내연기관이 시동되며 그리고 자동 변속기에서 재연결을 위해 먼저 가능한 한 가장 높은 기어가 선택되어, 엔진 회전 속도의 상승 시간은 가능한 한 짧고, 그 결과 내연기관에 의해 발생된 필요한 구동 토크가 가능한 한 신속하게 구동축에서 이용가능하게 될 수 있다. 또한 본 발명은 상기 방법의 실시를 위한 제어장치 및 상기 제어장치를 포함하는 차량에 관한 것이다.

Description

프리휠링 엔진 정지 기능을 가진 차량의 구동 트레인을 작동하기 위한 방법, 제어장치 및 차량{METHOD FOR OPERATING A DRIVE TRAIN OF A MOTOR VEHICLE HAVING A FREEWHEELING ENGINE-OFF FUNCTION, CONTROL DEVICE AND MOTOR VEHICLE}

본 발명은, 연료 절약을 위해 주행 모드 도중에 가속 페달 또는 가스 페달이 활성화 되지 않을 때 자동 변속기에 속하는 클러치가 개방된 후에 내연기관이 정지되는, 내연기관, 자동 변속기 및 적어도 하나의 구동축을 가진 차량의 구동 트레인을 작동하기 위한 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 제어장치 및 차량에 관한 것이다.

DE 10 2010 008 726 A1호에 듀얼 클러치 자동 변속기 및, 내연기관과 전기 모터를 가진, 하이브리드 구동장치를 포함하는 차량의 구동 시스템을 작동하기 위한 방법이 공개되어 있다. DE 10 2010 008 726 A1호에 주행 모드 도중에 스위치 오프 또는 정지 상태로부터 내연기관의 재시동이 가능한 한 쾌적하고 동시에 다이내믹하게 이루어질 수 있는 방법이 기술되어 있다.

연료 절약을 위한 조치로서 특히 듀얼 클러치 자동 변속기를 포함하는 차량의 경우 내연기관은 주행 모드 도중에 특정 조건에서, 예컨대 운전자가 가스 페달을 작동하지 않는 경우에(소위 "프리휠링 엔진 정지 기능" 또는 소위 "스타트 스탑 항법(sailing)") 정지될 수 있다. "프리휠링 엔진 정지" 주행 모드에서 먼저 듀얼 클러치 자동 변속기의 활성화된 주행 클러치가 개방된 후에, 내연기관이 정지되고, 이는 "항법"이라고 하는 작동 모드의 연장을 의미하고, 상기 작동 모드에서 클러치는 개방되고, 내연기관은 가스 페달이 작동되지 않는 즉시 공회전으로 이행된다.

프리휠링 엔진 정지 기능에서, 운전자가 가스 페달을 다시 작동하자 마자 내연기관이 시동되고, 구동축에 대한 가능한 한 신속한 힘 전달이 이루어지도록 추진력이 신속하게 복구될 수 있다.

본 발명의 과제는 이를 실행할 수 있는 방법을 제시하는 것이다.

상기 과제는 연료 절약을 위해 주행 모드 도중에 가속 페달 또는 가스 페달이 비활성화될 때 자동 변속기에 속하는 클러치 장치가 개방된 후에 내연기관이 정지되고, 이 경우 가속 페달이 다시 활성화될 때(주행 모드 도중에 운전자에 의해) 내연기관이 시동되고, (구동축에 내연기관의) 연결 또는 재연결을 위해 자동 변속기에서 먼저 가능한 한 가장 높은 기어 그리고 특히 구조적으로 지정된 가능한 한 가장 높은 기어가 선택되는, 내연기관, 자동 변속기 및 적어도 하나의 구동축을 구비하는 차량의 구동 트레인을 작동하기 위한 방법에 의해 해결된다.

이로 인해 엔진 회전 속도의 상승 시간은 가능한 한 짧고, 따라서 내연기관에 의해 발생된 필요한 구동 토크가 신속하게 구동축에 이용가능하게 된다.

높은 기어란 낮은 변속비를 갖는 자동 변속기의 기어 스테이지 또는 기어이다. 낮은 기어란 높은 변속비를 갖는 자동 변속기의 기어 스테이지이다.

요약하여 다시 말하면 본 발명은 다음과 같다: 차량이 소위 "프리휠링 엔진 정지" 작동 모드 또는 소위 "스타트 스탑 항법" 작동 모드에 있으면, 새로운 토크 요구 시 가속 페달 또는 가스 페달을 작동시킴에 의해 구동 토크가 가능한 한 신속하게 다시 이용가능하게 된다. 이를 위해 먼저 내연기관이 시동된다. 구동축에 내연기관의 재연결을 위해 자동 변속기에서 먼저 가능한 한 가장 높은 기어 또는 높은 기어 스테이지가 선택되는데, 그 이유는 이 경우 동기 회전 속도(하기에 상세히 규정됨)로 내연기관의 고속 회전이 매우 신속하게 이루어지기 때문이다.

바람직하게, 자동 변속기는 듀얼 클러치 자동 변속기이다(이하 듀얼 클러치 변속기라고만 한다). 이러한 듀얼 클러치 변속기는, 각각 하나의 클러치 장치와 정해진 개수의 기어 또는 기어 스테이지를 갖는 2개의 분리된 변속기로 이루어진다. 듀얼 클러치 변속기에서 낮은 기어로부터 더 높은 기어로의 업시프트는 신속하게 그리고 클러치 전환에 의한 견인력 중단 없이 이루어질 수 있다. 하중 상태에서 클러치 전환은 내연기관의 높은 가속을 위해서도 이루어질 수 있다. 특정한 기어 조합에서, 이는 종래의 다단 자동 변속기에 의해서도 실행 가능하다.

또한 바람직하게, 높은 기어의 삽입 및 내연기관의 시동은 실질적으로 동시에 이루어진다. 즉, 시간을 절약하기 위해, 높은 기어의 맞물림 시 두 가지, 즉 적절한 높은 기어의 맞물림과 내연기관의 시동 또는 재시동 및 요구되는 동기 회전 속도로 상기 내연기관의 고속 회전시키는 것을 동시에 실시하는 것이 바람직하다. 이러한 두 가지가 적절하게 실시되면, 해당 클러치 장치는 충격 없이 폐쇄될 수 있고, 구동축에 구동 토크가 제공된다.

(구동축으로의 내연기관의) 재연결 후에 구동축에서 더 높은 토크를 필요로 하면(예컨대 요구되는 가속 페달 위치에 따라), 자동 변속기에서 지체없이 낮은 또는 더 낮은 기어로 전환될 수 있고, 이로써 상기와 같은 더 높은 토크가 대체로 즉시 구동축에 제공된다.

바람직하게, 구동축으로의 내연기관의 재연결 이전에 내연기관은 자동 변속기의 회전 속도 입력 인터페이스에 의해 재현 가능하게 기어 의존적인 동기 회전 속도(동기 회전 속도 = 출력축 속도와 변속비의 적)에 도달한다.

제1 독립 청구항에 따라 상기 과제의 해결 방법은 차량의 구동 트레인을 위한 제어장치 또는 조절수단 및/또는 제어수단에 적용되고, 이 경우 상기 제어장치는 본 발명에 따른 방법의 실시를 위해 형성되고, 이는 특히 제어장치 내에 저장된 소프트웨어 코드에 의해 이루어진다. 제2 독립 청구항에 따라 상기 과제의 해결 방법은 또한 차량에 적용되고, 이 경우 특히 내연기관, 자동 변속기(특히 듀얼 클러치 자동 변속기), 적어도 하나의 구동축 및 적어도 하나의 상기 제어장치를 포함하는 승용차(PKW)이다.

하기에 설명된 과정들은, 한편으로는 "프리휠링 엔진 정지" 작동 모드에서 견인 토크의 감소에 의한 차량의 장시간 주행을 제공하고, 다른 한편으로 "프리휠링 엔진 정지" 작동 모드로부터(전술한 바와 같이) 추진력의 신속한 복구를 제공한다.

"프리휠링 엔진 정지" 작동 모드에서 가능한 한 오랫동안 주행하도록 하기 위해 해당 차량은, 발생하는 주행 저항을 감소시켜야 한다. 차량의 공기 저항과 타이어의 주행 저항은 영향을 받을 수 없지만, 자동 변속기 및 브레이크 시스템에서도 발생하는 견인 토크는 영향을 받을 수 있다.

자동 변속기 내의 견인 토크는 새로워진 기어 스테이지들 및 클러치 장치의 적절한 설계에 의해 감소할 수 있다. 또한, "프리휠링 엔진 정지" 작동 모드에서 견인 토크는, 자동 변속기가 "중립" 위치로 전환됨으로써(이 경우 차량은 중립에서 주행한다) 감소할 수 있고, 이로써 견인 토크의 바람직하지 않은 영향이 개선되며, 이는 특히 듀얼 클러치 변속기에도 적용된다. 또한, 적절한 조치에 의해 차량 상용 브레이크의 브레이크 패드가 충분히 넓게 개방 또는 릴리스되고, 이로 인해 브레이크 시스템 내의 견인 토크가 감소하고 특히 제거됨으로써, 차량의 주행 거동이 개선될 수 있다.

상기 "프리휠링 엔진 정지" 기능이 소비자 또는 운전자에 의해 수락되도록 하기 위해, 가스 페달의 재작동과 뚜렷한 추진력 사이의 지연 또는 시간은 가능한 한 짧게 유지되도록 해야 한다. 이는 특히, 내연기관이 재시동 이후 되도록 이른 시점에 자동 변속기 및 클러치 장치에 의해 구동 토크가 구동축에 전달될 수 있음으로써 달성된다.

자동 변속기의 경우 이를 위해, 초기에 낮은 동기 회전 속도(출력축 속도와 변속비의 곱)를 갖는 높은 기어(듀얼 클러치 변속기의 경우 분리된 변속기들 중 하나에서)로 전환되어, 이로써 엔진 회전 속도의 상승 시간이 가능한 한 짧게 유지된다. 내연기관의 재시동 후에 상기 내연기관은 동기 회전 속도에 도달해야 한다. 이는 듀얼 클러치 변속기와 내연기관 사이의 회전 속도 입력 인터페이스에 의해 재현 가능하게 이루어진다. 이로 인해 엔진 회전 속도의 첫 번째 조절은 기어 맞물림 및 자동 변속기 또는 듀얼 클러치 변속기의 클러치 장치의 폐쇄를 위한 지속시간과 독립적이 되는 것을 특징으로 한다.

내연기관의 엔진 회전 속도가 높은 기어의 동기 회전 속도에 도달하거나 초과한 후에야, 해당 클러치 장치의 폐쇄에 의해 차량의 구동을 위한 구동 토크가 내연기관으로부터 구동축에 전달될 수 있다.

폐쇄된 클러치 장치에 의해 구동 토크가 전달되는 경우에 엔진 회전 속도가 맞물린 기어의 동기 회전 속도에 훨씬 미치지 못하면, 내연기관의 관성 질량이 가속될 것이고, 이는 차량의 브레이킹 및 뚜렷한 충격을 야기한다. 따라서 사실상, 해당 클러치 장치가 폐쇄되고 토크가 차량 가속을 위해 구동축에 전달되기 전에, 내연기관의 회전 속도가 요구되는 기어의 동기 회전 속도에 도달할 때까지 대기 상태가 된다. 이를 위해 전술한 바와 같이 가능한 한 가장 높은 기어와 맞물리도록 하는 것이 바람직하다.

"프리휠링 엔진 정지" 기간을 종료하기 위한 재가속 시, 운전자가 더 강한 가속을 원하는 경우에, 자동 변속기는 낮은 기어를 제공해야 한다. 이는 예를 들어, 높은 기어(중간 기어)에서 이루어지는 구동축에 대한 내연기관의 최초 연결 후에, 즉시 더 낮은 기어로 다운시프트가 도입됨으로써 달성된다. 이는, 듀얼 클러치 변속기에서, 먼저 하나의 분리된 변속기의 요구되는 기어가 맞물리게 되고, 높은 기어를 갖는 다른 분리된 변속기에 속하는 클러치 장치에 의해, 더 낮은 기어의 동기 회전 속도로 내연기관의 회전 속도가 조절되도록 함으로써 실행될 수 있다. 이러한 조절은 엔진 토크 및 클러치 장치에 의해 전달된 토크의 비율에 의해 이루어진다. 조절 과정 동안 이미 전달된 클러치 장치의 토크가 증가할 수 있기 때문에, 엔진 회전 속도가 낮은 기어의 높은 동기 회전 속도에 도달하기 전에, 차량은 더 일찍 가속된다.

그러나, 높은 중간 기어를 거치지 않고, 내연기관의 회전 속도를 우선 낮은 기어의 높은 동기 회전 속도로 상승시키려면, 클러치 장치의 폐쇄를 기다려야 한다. 이는 가스 페달 작동과 뚜렷한 차량 가속 사이의 바람직하지 않은 데드 타임(dead time)을 야기한다. 중간 기어에 의한 이러한 연결 방식(즉 "프리휠링 엔진 정지" 상태로부터 주행 방식에 적합한 더 낮은 기어로 다운시프트 후에 높은 중간 기어로 연결)의 장점은, 가스 페달 누름과 차량 가속 사이의 "데드 타임"이 단축되는 것이다.

계속해서 본 발명은 하나의 도면을 참고로 예시적으로 설명된다. 이러한 설명에 다른 특징 및 장점들이 제시된다. 적합한 특징들은 이 경우 본 발명의 보편적인 특징일 수 있고, 다른 특징과 관련해서 본 발명의 개별 특징이 될 수도 있다.

도 1은 "프리휠링 엔진 정지" 기능을 가진 차량의 내연기관의 재연결 시 과정을 개략적으로 도시한 도면.

도 1에 도시된 다이어그램에서 수평축(t)은 시간축이다. 수직축(n)은 엔진 회전 속도를 나타낸다. 4, 5, 6 및 7 은 자동 변속기의 기어 또는 기어 스테이지를 표시한다. A로 표시된 곡선은 가스 페달값(가속 페달값)을 나타낸다. B로 표시된 곡선은 기어(4)의 동기 회전 속도를 나타낸다. C로 표시된 곡선은 기어(7)의 동기 회전 속도를 나타낸다. D로 표시된 곡선은 엔진 회전 속도를 나타낸다. I 내지 VI는 하기에서 설명되는 바와 같이, 내연기관의 재연결 시 다양한 단계들을 나타낸다.

시점(0)에 가속 페달은 작동되지 않는다. 차량은 전술한 바와 같이 "프리휠링 엔진 정지" 작동 모드에 있다. 시점(T)에 운전자에 의해 가속 페달이 다시 작동되고, 이는 가속 페달 평가에 의해 검출된다(단계 1).

이어서 제어장치에 의해 자동 변속기의 가능한 한 가장 높은 기어, 예컨대 구조적으로 지정된 가능한 최고 기어(7)가 선택된다. 후속해서 상기 기어(7)가 맞물리고, 이 경우 중간 기어이다. 동시에 또는 그 직전에 내연기관이 시동된다(단계 II).

계속해서 자동 변속기에 속하는 클러치 장치가 적어도 부분적으로 폐쇄된다. 내연기관은 회전 속도 입력 인터페이스에 의해 입력에 따라 동기 회전 속도에 도달할 때까지 내연기관의 엔진 회전 속도를 조절한다(단계 III). 단계 III까지 가속 페달은, 경우에 따라서 더 낮은 목표 기어를 결정할 수 있도록 하기 위해 평가될 수 있다.

이러한 과정은 회전 속도 입력 인터페이스에 의해 모니터링되고, 특히 조절될 수도 있다. 동기 회전 속도에 도달하면, 더 낮은 목표 기어(기어 4)의 기어 맞물림이 준비된다(단계 IV).

후속해서 더 낮은 목표 기어, 이 경우에 기어(4)가 맞물리게 되고, 이때 상기 기어에 대한 더 높은 동기 회전 속도로의 회전 속도 조절이 클러치 장치에 의해 이루어진다(단계 V).

이어서 클러치 장치는 완전히 폐쇄되고, 그 결과 내연기관에 의해 제공된 구동 토크는 자동 변속기 및 상기 변속기에 속하는 해당 클러치 장치에 의해 구동축에 전달된다(단계 VI).

계속해서 전술한 단계들 I 내지 VI이 표제어 방식으로 제시된다:

I 가속 페달 평가 및 기어 결정(높은 기어/중간 기어)

II 기어 맞물림/엔진 시동

III 클러치 구성

IV 동기 회전 속도 입력에 의한 회전 속도 조절 종료/ 목표 기어 맞물림 시작

V 목표 기어 맞물림/ 목표 기어의 클러치에 의한 회전 속도 조절

VI 목표 기어의 클러치에 토크 전달

Claims (7)

1. 내연기관, 자동 변속기 및 적어도 하나의 구동축을 가진 차량의 구동 트레인을 작동하기 위한 방법으로서, 연료 절약을 위해 주행 모드 도중에 가속 페달이 비활성화될 때 자동 변속기에 속하는 클러치 장치가 개방된 다음 내연기관이 정지되는, 차량의 구동 트레인을 작동하기 위한 방법에 있어서,
   가속 페달이 다시 활성화될 때 내연기관이 시동되고, 자동 변속기에서 재연결을 위해 먼저 가능한 한 가장 높은 기어가 선택되고, 높은 기어의 맞물림과 내연기관의 시동은 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 구동 트레인 작동 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   자동 변속기는 듀얼 클러치 자동 변속기인 것을 특징으로 하는 차량 구동 트레인 작동 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   자동 변속기는 듀얼 클러치 자동 변속기이고, 자동 변속기는 구동축에서 더 높은 토크가 요구되는 경우 재연결 후에 지체없이 높은 중간 기어로부터 더 낮은 목표 기어로 전환되며,
   이는, 먼저 하나의 분리된 변속기의 요구되는 목표 기어가 맞물리게 되고, 높은 중간 기어와 연관되는 다른 분리된 변속기에 속하는 클러치 장치에 의해 더 낮은 목표 기어의 동기 회전 속도로 내연기관의 회전 속도가 조절되도록 함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 차량 구동 트레인 작동 방법.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   구동축으로의 내연기관의 재연결 이전에, 내연기관은 자동 변속기의 회전 속도 입력 인터페이스에 의해 재현 가능하게 기어 의존적인 동기 회전 속도에 도달하는 것을 특징으로 하는 차량 구동 트레인 작동 방법.
5. 차량의 구동 트레인을 위한 제어장치로서,
   제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 차량 구동 트레인 제어장치.
6. 내연기관, 자동 변속기, 적어도 하나의 구동축 및 제 5항에 따른 적어도 하나의 제어장치를 포함하는 차량.
7. 삭제

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