KR101693906B1 - 차량, 특히 하이브리드 차량 작동 방법 및 장치 - Google Patents

차량, 특히 하이브리드 차량 작동 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 축들(7, 13) 중 하나 이상의 축이 구동 유닛(5, 11)에 의해 구동되고 이에 따라 부분 구동 토크가 하나 이상의 축(7, 13)과 상기 축에 커플링된 휠들(8, 9; 14, 15)에 전달됨으로써 차량이 사전 설정된 설정 토크로 가속되는 차량 작동 방법, 특히 하이브리드 차량 작동 방법에 관한 것이다. 운전자가 요구하는 설정 토크를 차량의 상응하는 가속으로도 변환하기 위해, 커브 주행 시 조향된 축(7) 및/또는 조향되지 않은 축(13)의 부분 구동 토크는 차량이 사전 설정된 설정 토크로 가속되도록 보정된다.

Description

차량, 특히 하이브리드 차량 작동 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A VEHICLE, IN PARTICULAR A HYBRID VEHICLE}
본 발명은 차량의 축들 중 하나 이상의 축이 구동 유닛에 의해 구동되고 이에 따라 부분 구동 토크가 하나 이상의 축과 상기 축에 커플링된 휠들에 전달됨으로써 차량이 사전 설정된 설정 토크로 가속되는 차량 작동 방법, 특히 하이브리드 차량 작동 방법과, 상기 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적인 장치는 DE 35 42 059 C1호에 공지되어 있다. 차량은 종래의 방식으로 내연 기관에 의해 구동될 수 있는 주 구동축을 갖는다. 주 구동축의 휠들의 슬립이 증가할 경우, 연결 가능한 보조 구동축의 휠들이 별도의 보조 구동 유닛, 특히 전기 모터에 의해 자동으로 구동될 수 있다.
예컨대 운전자가 가속 페달 작동을 이용하여 차량에서 세팅한 차량의 설정 토크는 차량의 두 축에 분배된다. 차량이 조향되는 커브 주행 시, 조향된 휠에 작용하는 토크가 조향되지 않은 휠에 작용하는 토크보다 차량의 가속에 더 많이 기여하는 효과가 발생한다. 반대 방향을 향하는 높은 토크가 두 축들에 인가될 경우, 조향각의 변동만으로도 차량의 설정 토크가 바람직하지 못하게 변동할 수도 있다. 차량 운전자는 이를 불쾌하게 느낄 수 있다.
제1항의 특징을 갖는 차량 작동 방법은, 세팅된 설정 토크가 커브 주행 시에도 실제로 차량의 구동 거동에 의해 실현된다는 장점을 갖는다. 차량이 사전 설정된 설정 토크로 가속되도록, 커브 주행 시 조향된 축 및/또는 조향되지 않은 축의 부분 구동 토크가 보정됨으로써, 조향된 축과 조향되지 않은 축의 휠들의 상이한 레버 비율이 보상된다.
바람직하게, 조향된 축 및/또는 조향되지 않은 축의 부분 구동 토크는 차량의 회전점에 대한 휠들의 거리에 따라 보정된다. 조향에 따른 커브 주행 시, 차량의 회전점에 대한 휠들의 레버 아암의 길이가 상이하고 휠 토크는 동일함으로써 상이한 세기의 가속 작용이 차량에 작용하게 되므로, 차량의 조향된 축과 조향되지 않은 축에 대해 상이한 작용이 초래될 뿐만 아니라 차량 가속 거동이 분화된다. 이와 같이 분화된 가속 거동은 확실하게 보상된다.
일 실시예에서 조향된 축 및/또는 조향되지 않은 축의 부분 구동 토크는 조향된 축의 휠들의 조향각에 따라 보정된다. 설명한 보상은 하이브리드 구동 장치뿐만 아니라 사륜 구동 장치와 통상적 구동 장치에도 적용될 수 있다.
바람직하게, 사전 설정된 설정 토크가 결정되어 조향된 축과 조향되지 않은 축의 부분 구동 토크로 분할되며, 이 경우 하나 이상의 부분 구동 토크가 조향된 축의 휠들의 휠 조향각에 따라 보정된 다음, 상기 부분 구동 토크는 조향된 축과 조향되지 않은 축에 전달된다. 조향된 축과 조향되지 않은 축 사이에서 설정 토크가 임의로 재분배될 수 있기 때문에, 보상은 항상 운전자가 세팅한 구동 요구의 관점에서 실행된다. 이때 조향된 축과 조향되지 않은 축 및 이에 따른 휠 역시, 양의 가속뿐만 아니라 음의 가속으로도 구동될 수 있다.
일 실시예에서, 부분 구동 토크는 차량의 작동 상태에 따라 조향된 축과 조향되지 않은 축의 휠들에 분할된다. 따라서, 부분 구동 토크는 배터리 충전 상태에 따라 조향된 축과 조향되지 않은 축에 분할될 수 있다. 예컨대, 구동 유닛으로서 전기 모터가 사용될 경우 바람직하게 배터리에 의해 작동하는 전기 모터는 배터리의 완전 충전 상태일 때 하나의 축의 구동에 사용되는 반면, 낮은 충전 상태에서는 다른 축을 구동시키는 구동 유닛(예를 들어, 내연 기관)에 의해 배터리가 충전될 수 있다.
개선예에서 부분 구동 토크는, 조향된 축 또는 조향되지 않은 축에 관련되거나 조향된 축과 조향되지 않은 축 사이의 위치에 관련되는 기준점에 따라 보정될 수 있다. 이를 토대로, 기준점으로서 선택된 축이 적절하게 세팅된 축으로서 고려된다는 사실이 도출된다. 상기 기준점에 따라, 다른 축의 부분 구동 토크가 커브 주행에 따라 보정될 수 있다.
바람직하게, 사전 설정된 설정 토크를 위한 기준점으로서 조향되지 않은 축이 결정되며, 부분 구동 토크의 분할 이후, 조향된 축의 부분 구동 토크는 조향된 축의 휠들의 휠 조향각에 따라 감소한다. 이러한 방식은 요구되는 시스템의 연산 성능을 최소화하는데, 그 이유는 사전 설정된 설정 토크와, 휠 조향각과, 보정된 부분 구동 토크 사이의 관계가 도표 또는 특성 곡선으로부터 간단히 판독될 수 있기 때문이다.
일 실시예에서, 사전 설정된 설정 토크를 위한 기준점으로서 조향된 축이 선택되며, 이 경우 조향되지 않은 축의 부분 구동 토크는 조향된 휠의 휠 조향각에 따라 증가한다. 이로써 2개의 축들에서 구동되는 토크가 보상될 수 있다.
바람직하게, 사전 설정된 설정 토크를 위한 기준점으로서 조향된 축과 조향되지 않은 축 사이의 위치가 선택되며, 이 경우 조향된 축의 부분 구동 토크는 감소하고 조향되지 않은 축의 부분 구동 토크는 조향된 휠의 휠 조향각에 따라 증가한다.
다른 개선예에서 본 발명은, 차량의 축들 중 하나 이상의 축이 구동 유닛에 의해 구동되고 이에 따라 부분 구동 토크가 하나 이상의 축과 상기 축에 커플링된 휠들에 전달됨으로써 차량이 사전 설정된 설정 토크로 가속되는 차량 작동 장치, 특히 하이브리드 차량 작동 장치에 관한 것이다.
차량의 설정 토크가 항상 운전자 요구와 일치하도록 상기 설정 토크를 세팅하기 위해, 커브 주행 시 조향된 축 및/또는 조향되지 않은 축의 부분 구동 토크를 보정하여, 사전 설정된 설정 토크로 차량이 가속되도록 하는 수단이 존재한다. 이로써 세팅된 설정 토크는 커브 주행 시 항상 실제로도 차량의 구동 거동에 의해 실현된다. 따라서, 조향된 축과 조향되지 않은 축의 휠들에 작용하는 힘의 세기가 상이함으로 인해 초래되는 차량의 오작동은 확실히 방지된다.
일 실시예에서, 상기 수단은 조향된 축 및/또는 조향되지 않은 축의 부분 구동 토크를 차량의 회전점에 대한 휠들의 거리에 따라 보정한다.
바람직하게, 제어 유닛은 사전 설정된 설정 토크를 결정해서 조향된 축과 조향되지 않은 축의 부분 구동 토크로 상기 설정 토크를 분할하며, 부분 구동 토크는 조향된 축의 휠들의 조향각에 따라 보정되어 조향된 축과 조향되지 않은 축에 전달된다. 조향된 축 및/또는 조향되지 않은 축의 휠의 휠 토크는 제어 유닛의 연산에 상응하게 보정되고 세팅된다. 휠 토크가 보정됨으로써, 차량의 요구된 가속 또는 감속에 도달하게 된다.
일 실시예에서, 제어 유닛은 조향된 축의 구동을 위한 제1 구동 유닛 및, 조향되지 않은 축의 구동을 위한 제2 구동 유닛에 연결된다. 따라서, 구동 유닛들로부터 축의 해당 휠들에 전달되는 부분 구동 토크가 간단히 세팅될 수 있다.
개선예에서, 제1 구동 유닛은 내연 기관으로서, 제2 구동 유닛은 전기 모터로서 형성된다. 특히 이러한 축 구동식 하이브리드 차량의 경우, 조향 시 차량의 전방 휠 및 후방 휠의 상이한 가속 작용은 확실히 방지된다.
본 발명은 많은 실시예들을 허용한다. 이들 중 하나의 실시예가 도면에 도시된 도면들을 기초로 더 상세하게 설명된다.
도 1은 기계적으로 커플링되지 않은 축들을 구동하기 위한 본 발명에 따른 장치의 실시예의 도면이다.
도 2는 커브 주행 시, 차량 휠들에서의 레버 비율을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 따른 장치의 작동을 위한 본 발명에 따른 방법의 개략적 흐름도이다.
동일한 특징들은 동일한 도면 부호로 표시되어 있다.
도 1에는 요구된 구동 토크가 설정 토크로서 제공되는 엔진 제어 장치(1)가 도시되어 있다. 상기 설정 토크는 운전자에 의한 가속 페달(2) 세팅에 의해 엔진 제어 장치(1)에 사전 설정된다. 그러나, 추가로 도시되지는 않은 운전자 보조 시스템 또는 마찬가지로 도시되지 않은 차량의 주행 다이내믹 시스템 또는 자동 변속기에 의해 사전 설정이 실행될 수도 있다.
엔진 제어 장치(1)는 메모리(3)를 포함하며, 상기 메모리에는 차량 구동 장치의 개회로 제어 및 폐회로 제어에 필요한 특성 곡선과 도표가 저장되어 있다.
더욱이, 엔진 제어 장치(1)는 운전자에 의해 형성된 조향각을 검출하는 조향각 센서(4)에 연결된다. 또한, 엔진 제어 장치(1)는 2개의 구동 휠들(8, 9)이 배치된 제1 축(7)을 제1 변속기(6)를 통해 구동시키는 내연 기관(5)에 직접 연결된다. 제1 축(7)은 조향된 축이며, 이는 차량 운전자가 조향 휠에서 구현한 조향 운동이 차량의 전방 휠(8, 9)에 전달되는 것을 의미한다. 또한, 엔진 제어 장치(1)는 전기 모터(11)를 구동하는 전기 모터 제어 장치(10)에 연결된다. 전기 모터(11)는 차량의 후방 휠(14, 15)을 구동시키는, 차량의 조향되지 않은 제2 축(13)에 제2 변속기(12)에 의해 연결된다.
차량의 직선 주행 시, 운전자가 입력한 설정 토크는 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13)에 분할되므로, 휠들(8, 9; 14, 15)의 휠 토크의 총합은 설정 토크와 동일하다. 커브 주행의 경우, 이러한 정황은 변동하게 된다.
도 2에는 조향 시 차량의 회전점(D)이 도시되어 있다. 상기 도면에는, 차량의 전방 휠(8, 9)의 레버 아암(16, 17)이 후방 휠(14, 15)의 레버 아암(18, 19) 보다 긴 것이 나타나 있다.
조향된 축(7)의 레버 아암(16, 17)이 길기 때문에, 토크가 동일할 경우 전방 휠(8, 9)은 후방 휠(14, 15) 보다 신속하게 차량을 가속한다. 전방 휠(8, 9)이 완전히 조향된 경우, 이러한 차이는 대략 30%가 될 수 있다. 즉, 조향되지 않은 축(13)에 예컨대 100Nm의 토크가 작용하면, 조향된 축에 70Nm의 토크가 작용할 때의 조향된 축(7)의 전방 휠(8, 9)과 똑같은 속도로 차량이 가속된다.
도 1에 도시된 바와 같은 축 구동식 하이브리드에서는, 가속 페달 위치가 일정할 경우(설정 토크 = 상수), 예컨대 조향된 축(7)은 내연 기관(5)에 의해 +50Nm으로 구동된다. 조향되지 않은 축(13)은 제너레이터인 전기 모터(11)에 의해 -60Nm으로 제동되며, 이때 직선 주행의 경우 -10Nm의 제동된 토크가 전체적으로 작용한다. 즉, 운전자가 전방 휠(8, 9)을 완전히 조향시키고 본 발명에 따른 설명된 보상이 적용되지 않으면, 조향된 축(7)의 축 토크와 조향되지 않은 축(13)의 축 토크의 총합은 -10Nm에 유지된다. 그러나, 설명한 바와 같이, 조향된 축(7)의 휠(8, 9)이 실질적으로 더 긴 레버 아암(16, 17)을 포함하기 때문에, 가속 페달 위치가 변동하지 않을 경우 차량은 갑자기 가속된다. 커브 주행 동안 엔진 제어 장치(1)가 내연 기관(5)을 스위치오프하면, 운전자가 요구한 -10Nm은 조향되지 않은 축(13)의 휠들에 의해서만 제공되므로 차량은 다시 갑자기 감속된다.
이러한 작용은 도 3에 의해 더 상세하게 설명되는 방법에 의해 저지된다. 편의상, 본원에서는 각각 차량의 전방 휠(8, 9)과 후방 휠(14, 15)을 연결하는 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13)의 부분 구동 토크만을 개별 휠들의 휠 토크 대신에 고려하기로 한다.
블록(100)에서 엔진 제어 장치(1)는, 예컨대 전기 모터(11)를 구동시키는 고전압 배터리의 충전 상태에 따라 전방 축과 후방 축에서 부분 구동 토크로 분할되는 설정 토크의 사전 설정값을 검출한다. 블록(110)에서는 조향각이 검출된다.
블록(120)에서는 조향되지 않은 축(13)의 부분 구동 토크가 적절한 것으로서 고려된다. 조향된 축(7)의 부분 구동 토크는 측정된 조향각에 따라 인자 ≤ 1로써 감소한다. 특히 간단한 실시예의 경우, 조향된 축의 휠의 조향각의 코사인을 토대로 상기 인자가 결정된다.
대안적으로, 설정 토크는 축들(7, 13) 사이의 하나의 점과 관련된다. 이러한 기준점은 예컨대 앞좌석 시트에서 운전석 영역에 놓일 수 있으므로, 운전자의 가속 느낌이 개선된다. 조향되지 않은 축(13)의 부분 구동 토크는 조향각에 따라 증가하는 반면, 조향된 축의 부분 구동 토크는 조향각에 따라 감소한다.
블록(130)에서는, 블록(120)에서 결정된 부분 구동 토크가 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13)으로 출력된다.

Claims (14)

  1. 차량의 축들(7, 13) 중 하나 이상의 축이 구동 유닛(5, 11)에 의해 구동되고 이에 따라 부분 구동 토크가 하나 이상의 축(7, 13)과 상기 축에 커플링된 휠들(8, 9; 14, 15)에 전달됨으로써 차량이 사전 설정된 설정 토크로 가속되는 차량 작동 방법에 있어서,
    커브 주행 시 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13) 중 어느 하나의 축 또는 두 축 모두의 부분 구동 토크는 차량이 사전 설정된 설정 토크로 가속되도록 보정되고,
    조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13) 중 어느 하나의 축 또는 두 축 모두의 부분 구동 토크는 차량의 회전점(D)에 대한 휠들(8, 9; 14, 15)의 거리(16, 17; 18, 19)에 따라 보정되는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13) 중 어느 하나의 축 또는 두 축 모두의 부분 구동 토크는 조향된 축의 휠들(8, 9)의 조향각에 따라 보정되는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 방법.
  4. 제1항에 있어서, 사전 설정된 설정 토크가 결정되어 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13)의 부분 구동 토크로 분할되며, 조향된 축(7)의 휠들(8, 9)의 조향각에 따라 하나 이상의 부분 구동 토크가 보정된 다음, 산출된 상기 부분 구동 토크가 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13)에 전달되는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 방법.
  5. 제4항에 있어서, 부분 구동 토크는 차량의 작동 상태에 따라 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13)에 분할되는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 방법.
  6. 제1항에 있어서, 부분 구동 토크는, 조향된 축(7) 또는 조향되지 않은 축(13)에 관련되거나, 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13) 사이의 위치에 관련되는 기준점에 따라 보정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 방법.
  7. 제6항에 있어서, 사전 설정된 설정 토크를 위한 기준점으로서 조향되지 않은 축(13)이 결정되며, 조향된 축(7)의 부분 구동 토크는 조향된 축(7)의 휠들(8, 9)의 휠 조향각에 따라 보정되는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 방법.
  8. 제6항에 있어서, 사전 설정된 설정 토크를 위한 기준점으로서 조향된 축(7)이 선택되며, 조향되지 않은 축(13)의 부분 구동 토크는 휠 조향각에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 방법.
  9. 제6항에 있어서, 사전 설정된 설정 토크를 위한 기준점으로서 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13) 사이의 위치가 선택되며, 조향된 축(7)의 부분 구동 토크는 감소하고 조향되지 않은 축(13)의 부분 구동 토크는 증가하는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 방법.
  10. 차량의 축들(7, 13) 중 하나 이상의 축이 구동 유닛(5, 11)에 의해 구동되고 이에 따라 부분 구동 토크가 하나 이상의 축(7, 13)과 상기 축에 커플링된 휠들(8, 9; 14, 15)에 전달됨으로써 차량이 사전 설정된 설정 토크로 가속되는 차량 작동 장치에 있어서,
    커브 주행 시 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13) 중 어느 하나의 축 또는 두 축 모두의 부분 구동 토크를 보정하여, 차량이 사전 설정된 설정 토크로 가속되도록 하는 수단(1)이 존재하고,
    상기 수단(1)은, 차량의 회전점(D)에 대한 휠들(8, 9; 14, 15)의 거리(16, 17; 18, 19)에 따라 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13) 중 어느 하나의 축 또는 두 축 모두의 부분 구동 토크를 보정하는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서, 상기 수단(1)은, 사전 설정된 설정 토크를 결정해서 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13)의 부분 구동 토크로 분할하며, 조향된 축(7)의 휠들(8, 9) 중 하나 이상의 휠의 휠 조향각에 따라 부분 구동 토크가 보정되어 조향된 축(7)과 조향되지 않은 축(13)에 전달되는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 수단(1)은 조향된 축(7)의 구동을 위한 제1 구동 유닛(5) 및, 조향되지 않은 축(13)의 구동을 위한 제2 구동 유닛(11)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 장치.
  14. 제13항에 있어서, 제1 구동 유닛(5)은 내연 기관으로서, 제2 구동 유닛(11)은 전기 모터로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량 작동 장치.
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