KR102566613B1 - 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법, 공회전 제어 디바이스 및 자동차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차(Kfz)용 공회전 제어 디바이스(LR)를 동작시키는 방법에 관한 것이고, 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 전기 모터의 설정점 토크(es) 및 상기 전기 모터와 상호 작용하는 내연 엔진의 설정점 토크(vs)를 포함하는 총 설정점 토크(gs)를 지정하고, 각 제어 경로(er, vr)를 통해 설정점 토크(es, vs)를 설정한다. 본 발명은 제1 동작 모드에서 공회전 제어 디바이스(LR)가 적어도 하나의 제어 개입에 의해 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통해서만 요청된 총 설정점 토크(gms)를 설정하고, 제2 동작 모드에서 공회전 제어 디바이스(LR)는 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통한 적어도 하나의 제어 개입에 의해 그리고 전기 모터의 제어 경로(er)를 통한 적어도 하나의 제어 개입에 의해 요청된 총 설정점 토크(gms)를 설정하고, 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통한 제어 개입은 적어도 하나의 미리 결정된 저속 제어 개입으로 구성되고, 전기 모터의 제어 경로(er)의 제어 개입은 적어도 하나의 미리 결정된 저속 제어 개입보다 시간에 따라 더 높은 변화율로 개입하는 적어도 하나의 미리 결정된 고속 제어 개입으로 구성된다.

Description

공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법, 공회전 제어 디바이스 및 자동차

본 발명은 자동차의 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법, 공회전 디바이스, 및 공회전 디바이스가 장착된 자동차에 관한 것이다.

내연 엔진에 의해 사용되는 조작 변수는 제한되어 있기 때문에 특히 가솔린 엔진에서 그리고 특정 상황에서는 또한 디젤 엔진에서 공회전 시 내연 엔진(공회전 제어 디바이스라고도 함)의 속도 제어는 까다로운 제어 문제이다. 이 제어는 일반적으로 토크와 그 상호 작용에 영향을 미치는 변수에 더 독립적이 되도록 토크에 기초하여 수행된다. 영향을 미치는 변수는 예를 들어 가솔린 엔진에서는 공기 질량, 점화 각도 및 람다 값일 수 있다. 디젤 엔진에서 영향을 미치는 변수는 분사량과 분사 패턴일 수 있다. 공회전 제어기는 여러 토크 조정점에서의 입력일 수 있는 하나 이상의 토크 요청을 출력한다. 이 요청은 추가적으로 작용하는 토크 요청이거나 필요한 최소 토크일 수 있다. 이 요청은 다른 조작된 변수에 작용할 수 있다. 소위 고속 경로와 저속 경로는 상호 구별된다.

가솔린 엔진의 경우, 고속 경로는 일반적으로 점화 각도와 관련되고, 디젤 엔진의 경우 분사량과 관련된다. 소위 저속 경로는 시간에 따라 더 긴 지연 또는 더 낮은 변화율에서 공기량과 충전 압력 또는 기타 조작된 변수에 영향을 미치는 것에 의해 구현된다. 고속 경로는 실현될 수 있는 토크의 상한 또는 하한에 도달할 수 있다.

a) 가솔린 엔진: 상한은 가능한 가장 이른 점화점에 의존하는 소위 기본 토크에 의해 제공된다. 하한은 가능한 최근 점화점에 의존하는 연소 한계 또는 열 한계에 의해 형성된다. 이 한계는 각 경우에 엔진에 현재 흡수된 충전량(예를 들어, mg/행정)과 관련되며, 이는 시간에 따라 지연 또는 더 낮은 변화율로만 변할 수 있다.

b) 디젤 엔진: 상한은 배출 등과 관련하여 가장 높은 분사량에 의존하는 그을음 한계에 의해 주어진다. 하한은 "청색" 그을음을 피하기 위해 최소 분사량에 의해 주어진다. "청색" 그을음은 연소 시작이 오래 지연된 것으로 인해 특히 주변 압력이 낮고 엔진이 차가울 때 연소 불량으로 발생한다.

디젤 엔진의 한계는 공회전 시 특정 조건에서만 도달되지만, 가솔린 엔진의 상한은 항상 매우 중요하며, 이는 낮은 연료 소비량은 이 한계로부터 약간의 거리(소위 토크 예비량(torque reserve)이라고 함)를 두고서만 달성될 수 있기 때문이다.

그러나, 이러한 작은 거리는, 예를 들어, 공조 압축기와 같은 기계적으로 결합된 소비품이 갑자기 동작하는 경우에 발생할 수 있는 오동작의 경우에 신속한 토크 증가 개입 가능성을 감소시킨다. 가솔린 엔진의 경우 공회전 제어 디바이스는 일반적으로 토크 예비량을 두고 동작하는 데, 이는 공회전 시 소비량을 크게 증가시킬 수 있다.

한편, 공회전 시 토크 예비량은 내연 엔진의 충전량을 증가시키는 장점이 있으며, 이는 특히 마찰 측면에서 최적화된 엔진에서 안정적인 연소를 만드는 데 필요하다. 토크 예비량이 없으면 불안정한 연소가 발생할 수 있다.

전기 모터는 높은 반응 속도로 인해 하이브리드 시스템에서 공회전 제어 디바이스에 유리하게 사용될 수 있다. 전기 모터의 신속한 유효한 포지티브(positive) 토크는 순수 공회전 제어 디바이스에 적합할 뿐만 아니라 시동 상황 및 엔진이 죽기 직전인 상황에서 지원하는 데 적합하다. 한편, 전기 모터에 의한 포지티브 토크 개입은, 플러그인 하이브리드를 제외하고는, 이에 필요한 전기 에너지가 효율 체인을 고려하여 연료 에너지로부터 먼저 생성되어야 하기 때문에 높은 에너지 소비와 관련이 있다. 특히 마일드 하이브리드 시스템 또는 마이크로 하이브리드 시스템에서는 전기 모터의 이용 가능한 토크도 제한된다. 이것은 특히 배터리의 충전 상태가 낮아서 전기 모터를 사용하여 공회전을 완전히 제어하는 것이 항상 가능한 것이 아닌 경우 그러하다.

본 발명의 목적은 내연 엔진과 전기 모터가 공회전 제어 디바이스를 함께 사용하는 것이며, 최상의 동작 모드는 미리 결정된 동작 상황에 따라 선택된다.

본 발명은 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법을 제공한다. 상기 공회전 제어 디바이스는 전기 모터의 설정점 토크와, 상기 전기 모터와 상호 작용하는 내연 엔진의 설정점 토크를 포함하는 총 설정점 토크를 지정한다. 상기 공회전 제어 디바이스는 각각의 제어 경로를 통해 상기 전기 모터와 상기 내연 엔진에 상기 설정점 토크를 설정한다.

제1 동작 모드에서 상기 공회전 제어 디바이스는 적어도 하나의 제어 개입에 의해 상기 내연 엔진의 제어 경로를 통해서만 요청된 총 설정점 토크를 설정한다.

제2 동작 모드에서 상기 공회전 제어 디바이스는 상기 내연 엔진의 제어 경로를 통한 적어도 하나의 제어 개입 및 상기 전기 모터의 제어 경로를 통한 적어도 하나의 제어 개입에 의해 상기 요청된 총 설정점 토크를 설정한다. 상기 내연 엔진의 제어 경로를 통한 적어도 하나의 제어 개입은 적어도 하나의 미리 결정된 저속 제어 개입을 포함하고, 상기 전기 모터의 제어 경로에서 적어도 하나의 제어 개입은 적어도 하나의 미리 결정된 고속 제어 개입을 포함한다. 상기 적어도 하나의 미리 결정된 고속 제어 개입은 상기 적어도 하나의 미리 결정된 저속 제어 개입보다 시간에 따라 더 높은 변화율로 개입한다.

다시 말해, 총 설정점 토크를 설정하는 공회전 제어 디바이스에 대한 방법이 제공된다. 공회전 제어 디바이스는 전기 모터의 설정점 토크와 내연 엔진의 설정점 토크로 구성된 총 설정점 토크를 지정한다. 총 설정점 토크를 설정하기 위해 전기 모터의 설정점 토크는 전기 모터의 제어 경로를 통해 설정되고, 내연 엔진의 설정점 토크는 내연 엔진의 제어 경로를 통해 설정된다.

제1 동작 모드에서 요청된 총 설정점 토크를 설정하기 위해, 공회전 제어 디바이스에 의한 적어도 하나의 제어 개입은 내연 엔진의 제어 경로를 통해서만 수행된다. 따라서 요청된 총 설정점 토크는 내연 엔진의 제어 경로를 통한 제어 개입을 통해서만 설정된다. 그 결과, 내연 엔진의 상이한 설정점 토크가 설정되고, 이로 전기 모터의 설정점 토크와 함께 요청된 총 설정점 토크가 된다.

제2 동작 모드에서 요청된 총 설정점 토크를 설정하기 위해, 적어도 하나의 제어 개입이 내연 엔진의 제어 경로를 통해 발생하며, 이는 적어도 하나의 저속 제어 개입을 포함한다. 추가로, 적어도 하나의 제어 개입은 또한 전기 모터의 제어 경로를 통해 발생하며, 이는 적어도 하나의 고속 제어 개입을 포함한다. 따라서 요청된 총 토크는 적어도 내연 엔진의 제어 경로를 통한 하나의 저속 제어 개입, 및 전기 모터의 제어 경로를 통한 적어도 하나의 고속 제어 개입에 의해 설정된다. 적어도 하나의 고속 제어 개입은 적어도 하나의 저속 제어 개입보다 시간에 따라 더 높은 변화율로 총 토크에 작용한다. 따라서 요청된 총 설정점 토크는 내연 엔진의 설정점 토크와 전기 모터의 설정점 토크를 변경함으로써 설정된다.

본 발명은 공회전 제어 디바이스가 2개의 상이한 동작 모드에서 동작될 수 있다는 장점을 제공한다.

예를 들어, 공회전 제어 디바이스가 총 설정점 토크를 결정할 수 있다. 공회전 제어 디바이스는 예를 들어 마이크로프로세서 또는 마이크로제어기를 포함할 수 있다. 총 설정점 토크는 전기 모터의 설정점 토크와 내연 엔진의 설정점 토크로 구성될 수 있다. 전기 모터와 내연 엔진은 예를 들어 자동차의 하이브리드 배열에서 상호 작용할 수 있으며, 예를 들어, 크랭크샤프트를 구동할 수 있다. 내연 엔진은 예를 들어 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진일 수 있다. 공회전 제어 디바이스는, 예를 들어, 센서를 통해 크랭크샤프트의 현재의 실제 총 토크를 검출하도록 구성될 수 있다. 공회전 제어 디바이스는 내연 엔진 및 전기 모터의 각각의 실제 토크를 수신하거나 검출하도록 구성될 수 있다. 공회전 제어 디바이스는 각 제어 경로를 통해 내연 엔진과 전기 모터의 각 설정점 토크를 설정할 수 있다. 예를 들어, 실린더의 충전량, 점화점 또는 분사량을 제어하기 위한 제어 경로를 통해 내연 엔진의 설정점 토크가 설정되는 것으로 제공될 수 있다. 전기 모터는 예를 들어 동작 전압의 제어 경로를 통해 제어될 수 있다. 요청된 총 토크는 예를 들어 요청된 총 토크일 수 있으며, 방법 시작 시 총 설정점 토크와 다르다. 요청된 총 토크는 전기 모터와 내연 엔진의 제어 경로에서 제어 개입을 통해 설정될 수 있다. 제어 개입은 고속 및 저속 제어 개입을 포함할 수 있고, 고속 제어 개입(예를 들어, 비례 또는 미분 제어기 성분)은 일반적으로 저속 제어 개입(예를 들어, 적분 제어기 성분)보다 짧은 시간 기간에 설정점 토크에 더 큰 변화를 유발한다. 내연 엔진의 경우 제어 개입은 고속 또는 저속 제어 경로를 통해 구현될 수 있다. 고속 제어 경로는 예를 들어 점화 각도 또는 실린더로의 주입량의 변화에 작용한다. 저속 제어 경로는 예를 들어 부스트 압력에 영향을 미치며, 제어기 개입이 총 토크를 변경할 때까지 시간에 따라 더 긴 지연이나 더 낮은 변화율을 갖는다. 고속 제어 개입은, 예를 들어, 제어기의 PD 성분일 수 있고, 저속 제어 개입은 I 성분일 수 있다. 두 부분은 모두 토크 설정점 값을 즉시 변경하기 시작할 수 있다. PD 성분은 일반적으로 I 성분보다 짧은 시간에 더 큰 토크 변화를 일으킬 수 있다.

공회전 제어 디바이스는 예를 들어 요청된 총 토크보다 낮은 총 토크를 계산하고 설정할 수 있다. 요청된 총 토크를 달성하기 위해, 공회전 제어 디바이스는 제어 개입을 수행할 수 있으며, 예를 들어, 점화 각도와 같은 제어 경로에서 조작된 변수가 변경될 수 있다.

공회전 제어 디바이스는 두 가지 동작 모드에서 동작될 수 있다. 제1 동작 모드에서는 요청된 총 설정점 토크는 내연 엔진의 제어 경로를 통한 제어 개입에 의해서만 설정되는 것으로 제공될 수 있다. 내연 엔진의 제어 경로에서 제어 개입은 저속 제어 개입과 고속 제어 개입을 포함할 수 있다.

제2 동작 모드에서, 요청된 총 설정점 토크는 내연 엔진의 제어 경로를 통한 적어도 하나의 제어 개입에 의해 그리고 전기 모터의 제어 경로를 통한 적어도 하나의 제어 개입에 의해 구현되는 것으로 제공될 수 있다. 내연 엔진의 제어 경로에서 적어도 하나의 제어 개입은 적어도 하나의 저속 제어 개입을 포함하고, 전기 모터의 제어 경로에서 적어도 하나의 제어 개입은 적어도 하나의 미리 결정된 고속 제어 개입을 포함하는 것으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제2 동작 모드에서 적어도 하나의 고속 제어 개입은 전기 모터의 제어 경로를 통해 발생하고, 적어도 하나의 저속 제어 개입은 내연 엔진의 제어 경로를 통해 발생하는 것으로 제공될 수 있다. 따라서 제어 개입을 함께 사용하는 것은 제2 동작 모드에서 발생할 수 있으며, 낮은 변화율의 제어 개입은 내연 엔진을 통해 구현될 수 있고, 높은 역동성(dynamics)을 요구하는 높은 변화율을 통한 제어 개입은 전기 모터에 의해 구현될 수 있다. 따라서 토크 예비량 없이 고속 제어 개입으로 에너지 효율적인 동작 모드를 활성화할 수 있다.

본 발명의 추가 개선은 내연 엔진이 제1 동작 모드에서 미리 결정된 제1 토크 예비량으로 동작하고, 내연 엔진이 제2 동작 모드에서 토크 예비량 없이 또는 미리 결정된 제2 토크 예비량으로 동작하고, 미리 결정된 제2 토크 예비량은 미리 결정된 제1 토크 예비량보다 작다는 것을 제공한다.

다시 말해, 내연 엔진이 미리 결정된 토크 예비량을 갖는 방식으로 내연 엔진이 공회전 제어 디바이스에 의해 제어되는 것으로 제공된다. 내연 엔진은 제1 동작 모드에서 제1 토크 예비량을 갖고, 제2 동작 모드에서 제2 토크 예비량을 갖거나 또는 토크 예비량이 없는 것으로 제공된다. 여기서 제1 동작 모드에서 내연 엔진의 토크 예비량은 제2 동작 모드에서 내연 엔진의 토크 예비량보다 크다.

이것은 토크 예비량을 갖고 토크 예비량 없이 내연 엔진을 동작시킬 수 있다는 장점을 제공한다. 후자는 내연 엔진이 보다 에너지 효율적으로 동작할 수 있게 한다.

예를 들어, 제1 동작 모드에서 내연 엔진의 토크 예비량은 지연된 점화점에서 과잉 충전량으로 제공되고, 제2 동작 모드에서 내연 엔진은 현재 충전량에 최적인 점화점에서 동작하는 것으로 제공될 수 있다. 따라서 내연 엔진은 제2 동작 모드에서보다 제1 동작 모드에서 상한으로부터 더 먼 거리에서 동작될 수 있다. 제2 동작 모드에서 낮은 토크 예비량은 전기 모터에 의해 보상될 수 있다.

본 발명의 추가 개선은, 제2 동작 모드에서 전기 모터의 설정점 토크가 적어도 하나의 미리 결정된 기본 발전기 토크를 갖고, 내연 엔진의 설정점 토크는 자동차가 미리 결정된 공회전 모드에 있을 때 설정점 토크로서 적어도 기본 발전기 토크를 갖는 것을 제공한다.

다시 말해, 적어도 미리 결정된 기본 발전기 토크는 제2 동작 모드에서 전기 모터에 의해 흡수되는 것으로 제공된다. 전기 모터에 의해 흡수된 기본 발전기 토크에 따라, 내연 엔진은 적어도 기본 발전기 토크를 포함하는 설정점 토크를 제공한다. 이것은 자동차가 미리 결정된 공회전 모드에 있을 때 발생한다.

이것은 기본 발전기 토크의 설정 및 내연 엔진의 설정점 토크의 대응하는 설정에 의해 안정적인 엔진 동작이 이루어지고, 전기 에너지는 동시에 전기 모터에 의해 제공된다는 장점을 제공한다.

내연 엔진의 안정적인 동작은 특정 토크로만 가능할 수 있다. 내연 엔진이 총 설정점 토크에서 안정적인 방식으로 동작할 수 있도록 내연 엔진의 설정점 토크를 총 토크보다 클 수 있는 값으로 설정하는 것으로 제공될 수 있다. 따라서 총 토크를 제공하기 위해 내연 엔진의 설정점 토크와 네거티브(negative) 토크를 결합하는 것이 필요할 수 있다. 여기서 네거티브 토크는 전기 모터에 의해 제공될 수 있다. 이를 위해 전기 모터는 제2 동작 모드에서 발전기로 동작될 수 있으며, 기본 발전기 토크를 흡수할 수 있다. 전기 모터의 설정점 토크는 적어도 미리 결정된 기본 발전기 토크가 전기 모터에 의해 흡수되도록 선택될 수 있다. 이는 예를 들어 자동차가 미리 결정된 공회전 모드에 있을 때 발생할 수 있다. 미리 결정된 공회전 모드는 가속 페달의 미리 결정된 위치 또는 자동차의 클러치일 수 있다.

본 발명의 추가 개선은 공회전 제어 디바이스가 내연 엔진의 미리 결정된 설정점 동작점(setpoint operating point)에 따라 미리 결정된 기본 발전기 토크를 결정하는 것을 제공한다.

다시 말해, 발전기 토크는 내연 엔진이 미리 결정된 설정점 동작점에서 동작하는 방식으로 공회전 제어 디바이스에 의해 설정된다.

이것은 요청된 설정점 총 토크에 대해 내연 엔진의 동작점을 선택할 수 있다는 장점을 제공한다.

예를 들어, 내연 엔진은 특정 동작점에서 원활하거나 조용하거나 예를 들어 에너지 효율적인 동작을 갖는 특성을 가질 수 있다. 미리 결정된 동작점은 내연 엔진의 토크의 특정 값으로만 도달될 수 있다. 내연 엔진의 토크 및 기타 파라미터에 따라 내연 엔진의 동작점을 나타내는 특성 곡선 또는 특성 다이어그램이 공회전 제어 디바이스에 저장될 수 있다. 미리 결정된 동작점에서 내연 엔진을 동작시킬 필요가 있는 경우, 공회전 제어 디바이스는 특성 곡선 또는 특성 다이어그램으로부터 미리 결정된 동작점에 대한 내연 엔진의 필요한 설정점 토크를 판독하는 것으로 제공될 수 있다. 내연 엔진의 설정점 토크와 요청된 총 설정점 토크로부터, 공회전 제어 디바이스는 내연 엔진의 설정점 토크와 함께 요청된 총 설정점 토크를 제공하는 발전기 토크를 계산할 수 있다.

본 발명의 추가 개선은 자동차가 미리 결정된 공회전 모드에 있을 때 내연 엔진은 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드에서 연소 사이클마다 동일한 충전량으로 동작하는 것을 제공한다.

다시 말해, 내연 엔진의 실린더는 자동차가 미리 결정된 공회전 모드에 있을 때 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드에서 동일한 충전량을 공급받는다.

본 발명의 추가 개선은, 공회전 제어 디바이스가 전기 에너지 저장소의 설정점 충전 상태를 지정하고, 설정점 충전 상태는 제1 동작 모드에서보다 제2 동작 모드에서 더 높은 것을 제공한다.

다시 말해, 공회전 제어 디바이스는 전기 에너지 저장소에 설정점 충전 상태를 설정한다. 설정점 충전 상태는 동작 모드에 따라 공회전 제어 디바이스에 의해 선택된다. 제2 동작 모드에서 설정점 충전 상태는 제1 동작 모드보다 더 높은 값을 갖는다.

이것은 에너지 저장소가 제2 동작 모드에서 더 많은 양의 에너지를 흡수할 수 있어서 공회전 제어 디바이스가 제2 동작 모드에서 더 긴 기간 동안 동작할 수 있게 하는 장점을 제공한다.

예를 들어, 제2 동작 모드에서 전기 에너지 저장 디바이스로서 저전압 배터리는 고전압 시스템으로부터 제1 동작 모드에서보다 높은 충전 상태로 충전되는 것으로 제공될 수 있다. 이것은 특히 고전압 시스템의 충전 상태가 미리 결정된 임계 값을 초과할 때 발생할 수 있다. 이는 고전압 배터리의 충전 상태가 너무 많이 증가하면, 공회전 제어 디바이스가 저장 예비량 부족으로 인해 제1 동작 모드로 다시 전환해야 하는 것을 방지하기 위해 12V 배터리의 충전을 트리거할 수 있기 때문에 에너지 관리 측면을 나타낼 수 있다.

본 발명의 추가 개선은 제1 동작 모드와 제2 동작 모드에는 자동차의 각각의 미리 결정된 동작 상태가 할당되고, 공회전 제어 디바이스는 자동차의 미리 결정된 동작 상태에 따라 제1 동작 모드 또는 제2 동작 모드에서 동작하는 것을 제공한다.

다시 말해, 자동차가 각각의 미리 결정된 동작 상태에 있을 때 각각의 할당된 동작 모드는 공회전 제어 디바이스에 의해 선택된다. 제1 동작 모드와 제2 동작 모드에는 자동차의 각각의 미리 결정된 동작 상태가 할당된다. 그런 다음 공회전 제어 디바이스는 선택된 동작 모드에 따라 동작된다.

이것은 각각의 선호되는 동작 모드가 자동차의 각각의 동작 상태에 할당될 수 있다는 장점을 갖는다.

예를 들어, 자동차의 미리 결정된 동작 상태는 하나 이상의 전기 에너지 저장소의 미리 결정된 충전 상태를 포함하는 것으로 제공될 수 있다. 자동차의 하나 이상의 전기 에너지 저장소의 충전 상태가 미리 결정된 범위 내에 있을 때 공회전 제어 디바이스가 제2 동작 모드에서 동작하는 것으로 제공될 수 있다. 자동차의 다른 동작 상태는 예를 들어 보조 유닛의 동작 모드일 수 있다. 예를 들어, 공회전 제어 디바이스는 내연 엔진의 미리 결정된 토크 출력이 하나 이상의 기계적으로 구동되는 보조 유닛을 동작하고/하거나 전기 모터를 통해 전기 소비품에 전력을 공급하는 데 필요할 때 제2 동작 모드에서 작동하는 것으로 제공될 수 있다. 기계적으로 구동되는 유닛은 예를 들어 공조 시스템의 공조 압축기일 수 있다. 자동차의 추가 동작 상태는 배기 가스 처리 시스템의 미리 결정된 상태일 수 있다. 공회전 제어 디바이스는 증가된 배기 가스 온도가 배기 가스 처리 시스템을 가열하는 데 필요하지 않은 경우에만 제2 동작 모드에서 작동하는 것으로 제공될 수 있다. 제2 동작 모드는 또한 구동 트레인의 미리 결정된 상태에 할당될 수 있다. 2차 동작 모드는 구동 열의 미리 결정된 상태에서만 활성화되는 것으로 제공될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 개방형 구동 트레인 또는 정해진 기어가 있는 경우일 수 있다. 제2 동작 모드는 내연 엔진이 시동된 이후 미리 결정된 시간이 경과한 경우에만 활성화되는 것으로 제공될 수 있다. 제2 동작 모드는 공회전 제어 디바이스의 활성화 단계가 시작될 때만 활성화되는 것으로 제공될 수 있다. 이렇게 하면 동작 모드 간에 전이할 때 눈에 띌 수 있는 효과를 최소화할 수 있다.

본 발명의 개선은 자동차의 미리 결정된 시동 상황 및/또는 내연 엔진의 임박한 셧다운의 미리 결정된 상황이 검출될 때 제2 동작 모드가 활성화되거나 활성 상태로 유지되는 것을 제공한다.

다시 말해, 자동차의 미리 결정된 시동 상황 및/또는 내연 엔진의 임박한 시동의 미리 결정된 상황이 검출될 때 공회전 제어 디바이스가 제2 동작 모드에서 동작하는 것으로 제공된다.

이것은 토크가 너무 적은 상황에서 내연 엔진이 완화된다는 장점을 제공한다.

예를 들어, 센서를 통해 가속 페달 위치를 측정하여 자동차의 미리 결정된 시동 상황을 검출하여 공회전 제어 디바이스를 제2 동작 모드에 배치하거나 남아 있게 하는 것으로 제공될 수 있다. 또한 내연 엔진의 임박한 셧다운의 미리 결정된 상황이 검출될 때 공회전 제어 디바이스가 제2 동작 모드에 놓이는 것으로 제공될 수 있다. 내연 엔진의 임박한 셧다운의 미리 결정된 상황은 예를 들어 엔진 속도가 미리 결정된 값 아래로 떨어지는 경우일 수 있다.

본 발명의 하나의 개선은 공회전 제어 디바이스가 각각의 동작 모드에 의존하는 파라미터를 사용하는 것을 제공한다.

다시 말해, 제1 동작 모드와 제2 동작 모드에는 각각의 동작 모드가 활성화될 때 공회전 제어 디바이스에 의해 사용되는 각각의 파라미터가 할당된다.

이것은 전기 모터와 내연 엔진이 각각의 동작 모드에 맞게 조정된 파라미터로 작동된다는 장점을 제공한다.

예를 들어, 제1 동작 모드와 제2 동작 모드에는 각각 상이한 값이 할당되는 것으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 동작 모드에서 비례, 미분 및/또는 적분 제어기 성분의 제어기 상수 또는 제어기 특성 다이어그램은 제2 동작 모드에서와 다른 것이 사용될 수 있다.

본 발명의 추가 개선은 동작 모드가 변경될 때 공회전 제어 디바이스가 미리 결정된 전이 모드에서 동작하고, 공회전 제어 디바이스에 의해 사용되는 토크 예비량 및/또는 파라미터의 값은 원래 동작 모드의 값으로부터 다음 동작 모드의 값으로 지속적으로 변경되는 것을 제공한다. 이에 추가하여 또는 이의 대안으로서, 제어 개입은 각각의 활동 계수와 곱해지며, 여기서 활동 계수는 원래의 동작 모드의 것으로부터 다음 동작 모드의 것으로 지속적으로 변경된다.

다시 말해, 공회전 제어 디바이스가 하나의 동작 모드로부터 다른 동작 모드로 변경될 때 공회전 제어 디바이스는 미리 결정된 전이 모드에서 동작한다. 전이 모드 동안 공회전 제어 디바이스는 지속적으로 변경되는 토크 예비량 및/또는 파라미터 값을 사용한다. 이 변경은 변경 전에 설정된 동작 모드의 값에 기초한 값이 변경 후 설정된 동작 모드의 값으로 지속적으로 전이하는 것을 통해 발생한다. 이에 추가하여 또는 이의 대안으로서, 제어 개입에 지속적인 변화가 있고, 여기서 제어 개입의 지속적인 전이는 제어 개입과 곱해진 각 활동 계수에 의해 발생한다. 전이 모드 동안 각 활동 계수의 값은 원래 동작 모드의 값으로부터 다음 동작 모드의 값으로 지속적으로 변경된다.

이것은 동작 모드의 변경 동안 급격한 변화를 방지할 수 있다는 장점을 제공한다.

예를 들어, 공회전 제어 디바이스는 방법 동안 제1 동작 모드로부터 제2 동작 모드로 변경을 수행하는 것으로 제공될 수 있다. 공회전 제어 디바이스는 제1 동작 모드에서 동작을 종료하고, 전이 모드에서 계속할 수 있다. 전이 모드는 미리 결정된 시간 기간에 걸쳐 연장될 수 있다. 이 기간 동안, 시간에 따라 토크 예비량 및/또는 파라미터와 관련된 값은 제1 동작 모드의 값으로부터 제2 동작 모드의 값으로 연속적으로 전이될 수 있다. 전이 모드가 끝나면 토크 예비량 및/또는 파라미터와 관련된 값은 제2 동작 모드의 값과 일치할 수 있다. 그런 다음 전이 모드는 종료하고 제2 동작 모드는 활성화될 수 있다. 전이 모드에서는 각 제어 개입의 활동 상태가 지속적으로 전이할 수 있다. 두 동작 모드 중 하나에서만 활성화된 제어 개입이 활성화 또는 비활성화되는 것으로 제공될 수 있다.

본 발명의 개선은 제2 동작 모드에서 공회전 제어 디바이스가 시간 동기 방식으로 고속 제어 개입을 계산하고, 제1 동작 모드에서 자동차의 구동 토크의 각도와 각도 동기 방식으로 고속 제어 개입을 계산하는 것을 제공한다.

다시 말해, 제2 동작 모드에서 고속 제어 개입은 시간에 따라 일정한 반복률로 공회전 제어 디바이스에 의해 수행되고, 제1 동작 모드에서 구동 요소의 각도에 따라 일정한 반복률로 수행된다.

이것은 계산 간격이 동작 모드에 대해 최적화될 수 있다는 장점을 제공한다.

예를 들어, 제2 동작 모드에서 고속 제어 개입을 계산하는 것이 예를 들어 일정한 반복률, 예를 들어, 10ms마다 1 계산으로 수행될 수 있는 것으로 제공될 수 있다. 제1 동작 모드에서 계산은 자동차의 구동 요소의 각도와 각도 동기식으로 계산될 수 있다. 구동 요소는 예를 들어 크랭크샤프트 또는 휠 액슬일 수 있다. 반복률은 내연 엔진의 엔진 속도에 비례하여 구현될 수 있으며, 특히 고속 제어 개입의 세그먼트 동기식으로 계산하는 것을 통해 구현할 수 있다. 내연 엔진의 작업 사이클의 지속 시간은 예를 들어 실린더의 수마다 2회전 동안의 지속 시간일 수 있다. 여기서 세그먼트는 내연 엔진의 2회전 동안의 지속 시간을 실린더의 수로 나눈 것에 대응할 수 있다.

본 발명의 추가 개선은 제2 동작 모드에서 공회전 제어 디바이스가 적어도 하나의 제어 개입에 의해 비례 및/또는 미분 성분을 전기 모터의 제어 경로로 변환하는 것을 제공한다.

다시 말해, 제2 동작 모드에서 공회전 제어 디바이스는 적어도 하나의 제어 개입에 의해 전기 모터의 제어 경로에 비례 및/또는 미분 제어를 수행한다.

본 발명의 추가 개선은 제2 동작 모드에서 공회전 제어 디바이스가 적어도 하나의 제어 간섭에 의해 적분 성분을 내연 엔진의 제어 경로로 변환하는 것을 제공한다.

다시 말해, 제2 동작 모드에서 공회전 제어 디바이스는 적어도 하나의 제어 개입에 의해 내연 엔진의 제어 경로에 적분 제어를 수행한다.

본 발명의 추가 개선은 제2 동작 모드에서 공회전 제어 디바이스가 적분 성분을 제어 개입에 의해 내연 엔진의 제어 경로로 그리고 제어 개입에 의해 전기 모터의 제어 경로로 변환하며, 여기서 내연 엔진의 제어 경로에의 제어 개입과 전기 모터의 제어 경로에의 제어 개입 사이의 분할 비율은 미리 결정된 이전 시간 창 내에서 적분 성분의 시간에 따른 변화율을 나타내는 동적 값에 의존하는 것을 제공한다.

다시 말해, 동적 값이 결정되는 데, 이 동적 값은 적분 성분이 미리 결정된 시간 창 동안 과거에 시간에 따라 변경된 정도를 나타낸다. 동적 값에 따라, 분할 비율이 결정되고, 이 분할 비율에 따라 적분 성분이 제어 개입에 의해 내연 엔진의 제어 경로로 변환되고, 제어 개입이 제2 동작 모드에서 전기 모터의 제어 경로로 변환된다.

이것은, 정상 상태 동작 모드에서 적분 성분은 내연 엔진의 토크를 통해 적용되는 한편, 또한 필요한 경우에는, 예를 들어, 엔진이 셧다운하는 것을 방지하기 위해 적분 성분에 전기 모터의 고속 응답 시간이 사용될 수 있어서, 발전기 또는 모터 모드에서 에너지 측면에서 불리한 전기 모터의 장기적인 개입이 필요치 않게 된다는 장점을 제공한다.

동적 값은 짧은 이전 시간 창 내에서 시간에 따른 적분 성분의 변화율을 평가할 수 있다. 예를 들어 상당한 저속이 발생하는 경우 엔진이 셧다운되는 것을 방지하기 위해, 예를 들어, 공회전 제어기의 적분 성분이 교란 변수에 신속히 반응해야 하는 경우, 높은 동적 값이 존재할 수 있다. 반면에, 공회전 제어기의 적분 성분이 정상 상태에서 토크 균형의 오차를 보상하고 시간에 따라 일정하거나 거의 일정한 값을 갖는 경우 낮은 동적 값이 존재할 수 있다. 동적 값은, 예를 들어, 공회전 제어기의 분할되지 않은 적분 성분을 D-T1 필터에 공급하거나 또는 유사한 계단 응답을 가진 필터에 공급함으로써 결정될 수 있고, 여기서 동적 값은 필터의 출력 값이다.

높은 미리 결정된 범위의 동적 값이 있는 경우, 적분 성분의 변경은 전기 모터의 제어 경로를 통해 구현될 수 있는 반면, 낮은 미리 결정된 범위의 동적 값의 경우 적분 성분의 변경은 내연 엔진의 제어 경로를 통해 구현된다. 낮은 동적 값이 있는 경우, 전기 모터의 제어 경로에 대한 기존 적분 성분은 예를 들어 램프(ramp)를 통해 0으로 복귀될 수 있으며, 여기서 램프 구배는 동적 값에 따라 미리 결정될 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법 중 하나를 수행하도록 구성된 자동차용 공회전 제어 디바이스를 포함한다.

본 발명은 또한 공회전 제어 디바이스를 갖는 자동차를 포함한다.

본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법의 추가 개선과 관련하여 이미 설명된 바와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 디바이스 및 본 발명에 따른 자동차의 추가 개선을 포함한다. 이러한 이유로, 본 발명에 따른 방법의 대응하는 추가 개선은 여기서 다시 설명되지 않는다.

본 발명의 예시적인 실시예는 아래에서 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 공회전 제어 디바이스를 갖는 자동차의 개략도.
도 2는 전기 모터 및 내연 엔진을 갖는 자동차의 개략도; 및
도 3은 제어 경로의 개략도.

이하에 설명되는 예시적인 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예이다. 예시적인 실시예에서, 실시예의 설명된 구성 요소 각각은, 서로 독립적으로 고려되어야 하고 또한 각각 서로 독립적으로 본 발명을 개선하여 또한 개별적으로 또는 제시된 것과 다른 조합으로 본 발명의 일부로 간주될 수 있는 본 발명의 개별적인 특징을 나타낸다. 또한, 설명된 실시예는 또한 이미 설명된 본 발명의 추가 특징에 의해 보완될 수 있다.

도면에서, 동일한 기능을 갖는 요소에는 각각 동일한 참조 부호가 제공된다.

공회전 제어 디바이스(LR)는 내연 엔진(VM)이 전기 기계 또는 전기 모터(BSG)와 상호 작용하는 모든 하이브리드 시스템에서 사용될 수 있다. 요청된 총 설정점 토크(gms)가 없는 경우 공회전 상태에서 하이브리드 시스템의 동작 동안 필요한 경우 총 설정점 토크(gs)는 유지되어야 한다. 하이브리드 시스템을 사용하는 일반적인 예는 내연 엔진과 전기 기계를 모두 사용하여 구동하는 소위 하이브리드 자동차이다. 이러한 자동차(Kfz)는 섀시와 구동 트레인을 갖게 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 구동 트레인에는 클러치(K)와 변속기(G)를 통해 섀시의 구동 액슬(A)로 토크를 전달하는 내연 엔진(VM)이 있다. 내연 엔진(VM)의 엔진 샤프트는 여기에서 벨트 스타터 발전기(BSG)로 구현되는 전기 기계에 결합된다. 따라서 내연 엔진(VM)과 전기 기계 사이에 예시적인 동작 연결이 존재한다.

본 예에서, 전기 모터(BSG) 또는 벨트 스타터 발전기(BSG)는 DC/AC 인버터를 통해 48V 배터리에 의해 전력을 공급받는다. 예를 들어, 인버터 또는 48V 네트워크에 연결된 DC/DC 정류기를 사용하여 12V 네트워크를 생성하여 자동차의 추가 소비품에 전력을 공급할 수 있다. 자동차(Kfz)는 전기 모터(BSG)에 전력을 공급하기 위해 에너지 저장소(E)를 포함할 수 있다.

구동 기능에 더하여, 전기 모터(BSG)는 또한 발전기의 기능을 갖는다. 이 전기 모터는 가솔린 엔진과 디젤 엔진과 관련하여 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 이를 통해 시동-중지 기능과 이에 따라 마일드 하이브리드 시스템을 구현할 수 있다.

특히, 전기 기계, 예를 들어, 벨트 스타터 발전기(BSG)에 의한 토크 지원은 내연 엔진(VM)의 공회전 모드에서 사용될 수 있다. 이를 위해, 자동차는 공회전 제어기라고도 지칭할 수 있는 공회전 제어 디바이스(LR)를 갖는다. 이 공회전 제어 디바이스는 내연 엔진(VM)과 전기 모터(BSG) 모두에 의해 토크를 생성하는 데 영향을 미친다.

공회전 제어 디바이스

공회전 제어 디바이스는 내연 엔진의 설정점 토크(vs)와 전기 모터의 설정점 토크(es)로 구성된 총 설정점 토크(gs)를 지정할 수 있다. 예를 들어 가속 페달의 위치에 의해 검출될 수 있는 미리 결정된 공회전 모드에서, 총 설정점 토크(gs) 또는 내연 엔진의 설정점 토크(vs)는 미리 결정된 공회전 토크를 가질 수 있다. 총 설정점 토크(gs)는 공회전 제어 디바이스(LR)에 의한 요청된 총 설정점 토크(gms)의 요청 없이 또는 요청 전에 설정되어야 하는 설정될 토크를 나타낼 수 있다. 총 설정점 토크(gs)는 내연 엔진의 고속 경로(vrs) 및 저속 경로(vrl) 및/또는 전기 모터의 제어 경로(ers)를 통해 공회전 제어 디바이스(LS)에 의해 설정될 수 있다. 조정은 예를 들어 동작 모드의 기능으로 수행된다. 요청된 총 설정점 토크(gms)가 요청되면, 공회전 제어 디바이스(LR)는 제어 경로를 통한 제어 개입(ers, vrs, vrl)을 통해 이를 설정할 수 있다. 요청된 총 설정점 토크(gms)는 예를 들어 자동차 시동을 위한 총 설정점 토크, 또는 내연 엔진(BSG)이 실속하는 것을 방지하기 위해 의도된 총 설정점 토크일 수 있다.

제1 동작 모드에서, 요청된 총 설정점 토크(gms)는 적어도 하나의 제어 개입에 의해 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통해서만 설정될 수 있다. 이것은 요청된 총 설정점 토크(gms)가 내연 엔진의 제어 경로에서 개입(vrs, vrl)에 의해서만 설정됨을 의미할 수 있다. 내연 엔진의 고속 제어 경로에 개입(vrs)할 수 있기 위해, 내연 엔진(BSG)은 제1 토크 예비량으로 제1 동작 모드에서 동작될 필요가 있을 수 있다. 내연 엔진(BSG)의 제1 토크 예비량은 예를 들어 실린더의 늦은 점화점과 함께 과잉 충전에 의해 발생할 수 있다. 내연 엔진의 고속 경로에의 개입(vrs)은 이전 점화점으로 이동되는 시점의 변화를 나타낼 수 있다. 따라서 내연 엔진의 토크는 상대적으로 짧은 지연 또는 시간에 따른 높은 변화율에서 증가될 수 있다.

제2 동작 모드에서, 요청된 총 설정점 토크(gms)는 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통한 적어도 하나의 제어 개입에 의해 그리고 전기 모터의 제어 경로(er)를 통한 적어도 하나의 제어 개입에 의해 설정되는 것으로 제공될 수 있다. 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통한 제어 개입은 적어도 하나의 미리 결정된 저속 제어 개입(vrl)을 포함할 수 있고, 전기 모터의 제어 경로(er)에서의 제어 개입은 적어도 하나의 미리 결정된 고속 제어 개입을 포함할 수 있다. 따라서 요청된 총 설정점 토크(gms)는 내연 엔진(VM)과 전기 모터(BSG)를 통해 설정될 수 있다. 고속 제어 개입은 예를 들어 전기 모터(BSG)의 전압을 변경함으로써 수행될 수 있다. 예를 들어, 제2 동작 모드에서는 내연 엔진(VM)에 의한 고속 제어 개입이 필요하지 않을 수 있다. 따라서 요청된 총 설정점 토크(gms)가 설정되기 전에 내연 엔진(VM)이 제2 토크 예비량으로 동작될 수 있다. 제2 토크 예비량은 제1 토크 예비량보다 적을 수 있다. 점화점은, 예를 들어, 또한 최적의 점화점에서 설정될 수 있으며, 이에 따라 제2 토크 예비량은 예를 들어 0일 수 있다.

내연 엔진(VM)은 토크 예비량 없이 미리 결정된 설정점 토크에서만 안정적으로 동작하는 효과를 갖는 특성을 가질 수 있다. 자동차가 미리 결정된 공회전 모드에 있을 때, 총 설정점 토크(gs)는 내연 엔진의 토크보다 작을 수 있고, 이는 안정적인 동작을 가능하게 한다. 이 경우, 제2 동작 모드에서 전기 모터의 설정점 토크는 미리 결정된 기본 발전기 토크(egs)를 갖는 방식으로 제어 개입 없이 설정되는 것으로 제공될 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 전기 모터(BSG)는 발전기로 작용할 수 있으며, 설정점 토크(es)로 네거티브 토크를 가질 수 있다. 내연 엔진의 설정점 토크(vs)는 미리 결정된 기본 발전기 토크(egs)에 의해 증가될 수 있고, 이에 의해, 예를 들어, 내연 엔진의 안정적인 동작을 허용하는 토크가 달성된다.

또한 공회전 제어 디바이스(LR)는 내연 엔진의 미리 결정된 설정점 동작점에 따라 미리 결정된 기본 발전기 토크(egs)를 결정하는 것으로 제공될 수 있다. 이를 위해, 예를 들어, 특성 다이어그램이 공회전 제어 디바이스(LR)에 저장될 수 있다. 공회전 제어 디바이스(LR)는 특성 다이어그램을 사용하여 내연 엔진(VM)이 미리 결정된 설정점 동작점에서 동작하는 방식으로 기본 발전기 토크(egs)를 설정할 수 있다.

미리 결정된 공회전 모드에서, 내연 엔진(VM)은 동일한 충전량으로 제1 동작 모드 및 제2 동작 모드에서 동작하는 것으로 제공될 수 있다.

도 2는 전기 모터(BSG)와 내연 엔진(VM) 사이의 연결 개략도를 도시한다.

전기 에너지는 미리 결정된 기본 발전기 토크(egs)로 전기 모터(BSG)를 동작시킴으로써 생성될 수 있다. 여기에서 에너지 저장소(E)에 전기 에너지를 저장하는 것이 필요할 수 있다. 자동차의 에너지 저장소(E)가 전기 에너지를 더 이상 흡수할 수 없는 경우에는 이 프로세스를 배제할 수 있다. 이를 위해, 공회전 제어 디바이스(LR)가 제2 동작 모드에서 동작할 때, 공회전 제어 디바이스(LR)에 의해 에너지 저장소(E)의 설정점 충전 상태가 증가하는 것으로 제공될 수 있다. 따라서, 에너지 저장소(E)의 용량이 증가될 수 있고, 제2 동작 모드가 더 오래 동작될 수 있다.

공회전 제어 디바이스(LR)는 하이브리드 시스템에 속할 수 있고, 적어도 2개의 다른 동작 모드에서 동작할 수 있으며, 제어 개입은 제1 동작 모드에서 내연 엔진(VM)에 의해 독점적으로 수행될 수 있고, 고속 제어 개입은 전기 모터(BSG)에 의해 발생할 수 있고, 저속 제어 개입은 제2 동작 모드에서 내연 엔진(VM)에 의해 발생할 수 있다.

제1 동작 모드에서, 내연 엔진(VM)은 신속한 토크 증가를 달성할 수 있기 위해 토크 예비량을 구축할 수 있는 반면, 제2 동작 모드에서 내연 엔진(VM)은 토크 예비량 없이 또는 상당히 감소된 토크 예비량으로 동작할 수 있다. 제1 동작 모드에서 내연 엔진의 토크 예비량은 지연된 점화점과 함께 과잉 충전으로 표시될 수 있다. 제2 동작 모드에서 내연 엔진(VM)은 현재 충전량에 최적인 점화점으로 동작할 수 있다. 제2 동작 모드에서, 전기 모터(BSG)는 제어 개입 없이 적어도 하나의 미리 결정된 기본 발전기 토크(egs)를 흡수할 수 있고, 내연 엔진(VM)은 대응하는 증가된 토크를 출력할 수 있다.

기본 발전기 토크(egs)는 내연 엔진(VM)이 연소 공정의 안정성과 관련하여 유리한 동작점에서 동작하도록 선택될 수 있다. 이것은 또한 다음과 같은 추가 소비량 장점과 함께 최적화된 캠샤프트 전략을 허용한다. 기본 발전기 토크(egs)는 내연 엔진(VM)이 음향 또는 진동과 관련하여 유리한 미리 결정된 동작점에서 동작하도록 선택될 수 있다. 기본 발전기 토크(egs)는 내연 엔진(EM)이 제1 및 제2 동작 모드에서 동일한 충전량으로 정상 상태 방식으로 동작될 수 있도록 선택될 수 있다. 이 기본 발전기 토크(egs)는 예를 들어 고전압 시스템이 고장 나서 제1 동작 모드로 전환해야 하는 경우에도 공회전 속도를 유지할 만큼 충분한 충전량이 있기 때문에, 이 경우에도 안전을 보장할 수 있다. 제2 모드에서, 고전압 시스템의 저전압 배터리는 특히 고전압 시스템의 충전 상태가 미리 결정된 임계 값을 초과하는 경우 제1 동작 모드에서보다 더 높은 충전 상태로 충전될 수 있다.

고전압 시스템의 충전 상태가 너무 많이 증가하면, 공회전 제어 디바이스(LR)가 제1 동작 모드로 다시 전환되어야 하는 것을 피하기 위해 12V 배터리의 충전이 활성화될 수 있다.

제1 동작 모드 또는 제2 동작 모드에서 공회전 제어 디바이스(LR)의 동작은 자동차의 미리 결정된 동작 상태에 의존할 수 있다. 이러한 방식으로, 미리 결정된 동작 상태는 제1 동작 모드에서 할당될 수 있고, 미리 결정된 동작 상태는 제2 동작 모드에 할당될 수 있다. 공회전 제어 디바이스(LR)는 자동차의 동작 상태에 따라 각각의 동작 모드를 설정할 수 있다.

제2 동작 모드에서 공회전 제어 디바이스의 동작 조건

공회전 제어 디바이스(LR)는 바람직하게는 하나 이상의 전기 에너지 저장소(E)의 충전 상태가 미리 결정된 범위 내에 있을 때 제2 동작 모드에서 동작할 수 있다.

공회전 제어 디바이스(LR)는 바람직하게는 하나 이상의 기계적으로 구동되는 보조 유닛을 동작시키기 위해 및/또는 전기 모터를 통해 전기 소비품에게 전력을 공급하기 위해 내연 엔진(VM)의 증가된 토크 출력이 필요할 때 제2 동작 모드에서 동작할 수 있다. 기계적으로 구동되는 보조 유닛 중 하나는 공조 압축기일 수 있다.

공회전 제어 디바이스(LR)는 예를 들어 배기 가스 처리 시스템을 가열하기 위해 미리 결정된 증가된 배기 가스 온도가 필요하지 않은 경우에만 제2 동작 모드에서 동작할 수 있다. 제2 동작 모드는, 예를 들어, 미리 결정된 상태의 구동 트레인[예를 들어, 개방된 구동 트레인 또는 정해진 기어]에서만 활성화될 수 있다. 제2 동작 모드는, 예를 들어, 내연 엔진(VM)의 시동 이후 미리 결정된 시간이 경과한 경우에만 활성화될 수 있다. 제2 동작 모드는, 예를 들어, 동작 모드 간 전이 동안 가능한 눈에 띄는 영향을 최소화하기 위해 공회전 제어기의 활성화 단계 시작 시에만 활성화될 수 있다.

공회전 제어 디바이스(LR)는 자동차의 미리 결정된 동작 상태에 따라 동작 모드를 선택할 수 있다. 가능한 동작 상태는 실시예로서 제공된다. 이것은 시동 상황, 가능한 엔진 셧다운 상태, 또는 공회전 상태일 수 있다.

시동 지원을 제공하기 위한 사용

공회전 제어기(LR)는 활성화되거나 활성 상태로 유지될 수 있으며, 제2 동작 모드로의 전이는 바람직하게는 시동 상황이 검출될 때 발생할 수 있다. 이 경우, 시동 상황 동안 공회전 제어기(LR)는 엔진 속도를 공회전 모드보다 더 높은 설정점 속도로 조정할 수 있다.

엔진 셧다운를 방지하기 위한 사용

제2 동작 모드로의 전이는 예를 들어 엔진 셧다운 위험이 검출될 때 발생할 수 있다. 엔진 셧다운 위험은, 예를 들어, 엔진 속도가 설정점 속도 미만의 미리 결정된 양 및/또는 네거티브 방향으로 미리 결정된 양(이것은, 예를 들어, 속도 구배에 따라 저속 임계값으로 구현될 수 있음)만큼 엔진 속도 구배를 초과한다는 사실로부터 검출될 수 있다. 제2 동작 모드로의 전이 후, 엔진 셧다운 가능 조건이 더 이상 미리 결정된 시간 동안 존재하지 않으면 엔진 셧다운 위험의 검출로 인해 제1 동작 모드로 복귀가 발생할 수 있다.

임박한 엔진 셧다운의 경우, 구동 트레인이 폐쇄되고 운전자가 브레이크를 동작시킬 때 제2 동작 모드로의 전이가 없는 것으로 제공될 수 있다. 엔진 속도가 미리 결정된 임계 값 아래로 떨어지면 전기 기계에 의한 제어 개입이 발생하지 않는 것으로 제공될 수 있다. 이것은 속도가 상대적으로 오랜 시간 동안 공회전 속도보다 낮은 특정 범위에 있으면 공진으로 인해 파괴될 수 있는 이중 질량 플라이휠(dual mass flywheel: DMF)을 보호하는 역할을 한다.

공회전 제어 디바이스(LR)에 의해 사용되는 파라미터는 각각의 동작 모드에 의존하는 것으로 제공될 수 있다. 파라미터는 예를 들어, 비례, 미분 또는 적분 제어기 성분의 제어기 상수와 관련될 수 있다. 동작 모드를 변경할 때 동작 모드 간에 원활한 전이를 하기 위해, 동작 모드가 변할 때 공회전 제어 디바이스(LR)가 미리 결정된 전이 모드에서 동작하는 것으로 제공될 수 있으며, 여기서 공회전 제어 디바이스(LR)에 의해 사용되는 토크 예비량 및/또는 파라미터의 값은 지속적으로 변한다. 예를 들어, 초기 동작 모드의 값으로부터 다음 동작 모드의 값으로 전이 모드 동안 토크 예비량 또는 허용 가능한 파라미터 범위의 한계와 같은 특정 값이 지속적으로 변하는 것으로 제공될 수 있다.

두 동작 모드 간의 전이

제1 동작 모드와 제2 동작 모드 간의 전이 동안, 내연 엔진과 전기 모터에서의 제어 개입 사이에 연속적인 교차 페이딩(cross-fading)이 있을 수 있다. 제1 동작 모드와 제2 동작 모드 간의 전이 동안, 기본 발전기 토크 값과 내연 엔진의 토크 예비량 사이의 연속적인 교차 페이딩이 두 모드에서 발생할 수 있다. 제2 동작 모드로부터 제1 동작 모드로의 전환은 전기 모터에 결함이 있거나 또는 전기 모터가 연결된 고전압 시스템(여기서 고전압은 전압 > 12V, 예를 들어, 48V을 포함함)에 결함이 있는 경우 연속적인 전이 없이 발생할 수 있다.

제어기 구조

도 3은 가능한 제어기 구조의 다이어그램을 도시한다. 공회전 제어 디바이스(LR)는 전기 모터의 설정점 토크와 내연 엔진의 설정점 토크로 구성된 총 설정점 토크(gs)를 결정할 수 있다. 공회전 제어 디바이스는 내연 엔진의 제어 경로(vr)와 전기 모터의 제어 경로(er)를 통해 설정점 토크(vs, es)를 설정할 수 있다. 제어 경로(er, vr)는 저속 제어 경로(vrl)와 고속 제어 경로(ers, vrs)를 포함할 수 있다. 공회전 제어 디바이스(LR)는 자동차의 동작 상태(bz)와 관련된 신호를 수신한 후 각각의 동작 상태를 활성화시킬 수 있다. 공회전 제어 디바이스(LR)는 요청된 총 설정점 토크(gms)를 수신하고, 제어 개입 후 전기 모터의 설정점 토크(ems), 및 내연 엔진의 대응하는 설정점 토크(vms)를 결정할 수 있다. 요청된 총 설정점 토크(gms)를 설정하기 위해 공회전 제어 디바이스는 제어 경로(vr, er)에서 제어 개입을 수행할 수 있다.

공회전 제어 디바이스(LR)가 시간 동기 방식으로 제2 동작 모드에서 그리고 각도 동기식으로 계산된 방식으로 제1 동작 모드에서 신속한 제어 개입을 계산하는 것으로 제공될 수 있다. 제2 동작 모드에서, 공회전 제어 디바이스(LR)는 적어도 하나의 제어 개입에 의해 비례 및/또는 미분 성분을 전기 모터의 제어 경로(er)로 변환할 수 있다.

제2 동작 모드에서, 적분 성분은 내연 엔진의 제어 경로(vr)에 적어도 하나의 제어 개입을 하는 것에 의해 구현될 수 있으며, 적분 성분은 내연 엔진의 제어 경로(vr) 및 전기 모터의 제어 경로(er)에 제어 개입을 하는 것을 통해 구현될 수 있으며, 적분 성분의 분할 비율은 동적 값에 의존한다.

공회전 제어 디바이스(LR)가 제1 동작 모드에서 동작하고 있는지 또는 제2 동작 모드에서 동작하고 있는지 여부에 따라, 공회전 제어 디바이스(LR)는 상이한 파라미터 세트를 사용할 수 있다. 제2 동작 모드에서 고속 제어 개입은 시간 동기식으로 (예를 들어, 10ms마다 일정한 반복 속도로) 계산될 수 있는 반면, 제1 동작 모드에서 고속 제어 개입은 각도 동기식으로 (즉, 특히 고속 제어 개입의 세그먼트 동기식 계산과 함께 내연 엔진(VM)의 속도에 비례하는 반복률로) 계산된다. 세그먼트 지속 시간은 내연 엔진의 하나의 작업 사이클의 지속 시간이고, 즉 실린더 수마다 2 회전의 지속 시간이다. 제2 동작 모드에서, 공회전 제어기의 비례 및/또는 미분 성분은 전기 모터에 의해 구현될 수 있다. 제2 동작 모드에서, 공회전 제어기의 적분 성분은 내연 엔진(VM)에 의해 구현될 수 있고, 공회전 제어기(LR)의 적분 성분은 부분적으로 내연 엔진(VM)에 의해 그리고 부분적으로 전기 모터(BSG)에 의해 구현될 수 있고, 공회전 제어기의 전체 적분 성분은 장기간에 일정한 조건 하에서 내연 엔진(VM)을 통해 구현될 수 있다. 제2 동작 모드에서 전체 적분 성분의 역동성이 평가될 수 있으며, 역동성이 높은 경우 적분 성분의 변경은 전기 모터(BSG)를 통해 구현될 수 있다. 역동성이 낮은 경우 전기 모터(BSG)에 의해 변환된 부분은 0으로 조정될 수 있다. 전체 적분 성분의 역동성을 평가하는 것은 예를 들어 D-T1 필터를 통해 수행되거나 또는 유사한 계단 응답을 가진 알고리즘을 통해 수행될 수 있다. 전기 기계(BSG)에 의해 변환된 적분 성분 부분은 램프를 통해 0으로 복귀될 수 있고, 여기서 구배는 전체 적분 성분의 동적 값에 따라 미리 결정된다.

본 발명은 내연 엔진(VM)과 전기 기계(BSG)가 공회전 제어 디바이스를 함께 사용하는 것에 의해 최적화된 방법을 제공한다. 이 방법은 모든 동작 상황에서 공회전 제어를 가능하도록 의도된 것으로, 각각의 최상의 동작 모드는 상황에 따라 효과적이다. 이 방법은 최적화된 시동 지원과 엔진 셧다운의 최적화된 방지를 위해 동일한 방식으로 사용될 수 있다. 가솔린 엔진의 경우, 본 발명은 또한 소비량에 대해 최적화된 조건 하에서 안정적인 엔진 동작을 보장하도록 의도된다.

전반적으로, 본 예는 본 발명이 내연 엔진과 전기 모터가 공회전 제어 디바이스(LR)를 함께 사용하는 것을 제공하는 방법을 제시하며, 최상의 동작 모드는 미리 결정된 동작 상황에 따라 선택된다.

Kfz: 자동차
A: 구동 액슬
BSG: 전기 모터
ems: 제어 개입이 있는 전기 모터의 설정점 토크
es: 제어 개입이 없는 전기 모터의 설정점 토크
gs: 총 설정점 토크
egs: 기본 발전기 토크
gms: 요청된 총 설정점 토크
er: 전기 모터의 제어 경로
vr: 내연 엔진의 제어 경로
ers: 전기 모터를 통한 고속 제어 개입
vrs: 내연 엔진을 통한 고속 제어 개입
erl: 전기 모터를 통한 저속 제어 개입
vrl: 내연 엔진을 통한 저속 제어 개입
G: 변속기
K: 클러치
LR: 공회전 제어 디바이스
vms: 제어 개입이 있는 내연 엔진의 설정점 토크
vs: 제어 개입이 없는 내연 엔진의 설정점 토크
VM: 내연 엔진
bz: 자동차의 동작 상태의 신호
E: 전기 에너지 저장소

Claims (16)

1. 자동차(Kfz)용 공회전 제어 디바이스(LR)를 동작시키는 방법으로서, 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는,
   - 전기 모터의 설정점 토크(es)와, 상기 전기 모터와 상호 작용하는 내연 엔진의 설정점 토크(vs)를 포함하는 총 설정점 토크(gs)를 지정하고,
   - 각각의 제어 경로(er, vr)를 통해 상기 전기 모터(BSG)와 상기 내연 엔진(VM)에 상기 설정점 토크(es, vs)를 설정하고,
   - 제1 동작 모드에서 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 적어도 하나의 제어 개입(vrl, vrs)에 의해 상기 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통해서만, 요청된 총 설정점 토크(gms)를 설정하고,
   - 제2 동작 모드에서 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 상기 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통한 적어도 하나의 제어 개입(vrl, vrs), 및 상기 전기 모터의 제어 경로(er)를 통한 적어도 하나의 제어 개입(erl, ers)에 의해 상기 요청된 총 설정점 토크(gms)를 설정하며,
   상기 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통한 상기 제어 개입(vrl, vrs)은 적어도 하나의 미리 결정된 저속 제어 개입(vrl)을 포함하고, 상기 전기 모터의 제어 경로(er)의 제어 개입은 적어도 하나의 미리 결정된 고속 제어 개입(ers)을 포함하고, 상기 미리 결정된 고속 제어 개입은 상기 내연 엔진에 의한 상기 적어도 하나의 미리 결정된 저속 제어 개입(vrl)보다 시간에 따라 더 높은 변화율로 개입하고,
   상기 제2 동작 모드에서, 상기 자동차(Kfz)가 미리 결정된 공회전 모드에 있을 때, 제어 개입이 없는 상기 전기 모터의 설정점 토크(es)는 적어도 하나의 미리 결정된 기본 발전기 토크(egs)를 갖고, 제어 개입이 없는 상기 내연 엔진의 설정점 토크(vs)는 상기 설정점 토크로서 적어도 기본 발전기 토크(egs)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   - 상기 제1 동작 모드에서 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 미리 결정된 제1 토크 예비량으로 제어 개입(vrl, vrs) 없이 상기 내연 엔진(VM)을 동작시키고,
   - 상기 제2 동작 모드에서 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 토크 예비량 없이 또는 미리 결정된 제2 토크 예비량으로 제어 개입(vrl, vrs) 없이 상기 내연 엔진(VM)을 동작시키며, 상기 미리 결정된 제2 토크 예비량은 상기 미리 결정된 제1 토크 예비량보다 작은 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 상기 내연 엔진의 미리 결정된 설정점 동작점에 따라 상기 미리 결정된 기본 발전기 토크(egs)를 결정하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 내연 엔진(VM)은 상기 자동차(Kfz)가 미리 결정된 공회전 모드에 있을 때 연소 사이클마다 동일한 충전량으로 상기 제1 동작 모드와 상기 제2 동작 모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 전기 에너지 저장소(E)의 설정점 충전 상태를 지정하고, 상기 설정점 충전 상태는 상기 제1 동작 모드에서보다 상기 제2 동작 모드에서 더 높은 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1 동작 모드와 상기 제2 동작 모드는 상기 자동차의 각각 미리 결정된 동작 상태에 할당되고, 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 상기 자동차의 미리 결정된 동작 상태에 따라 상기 제1 동작 모드 또는 상기 제2 동작 모드에서 동작하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2 동작 모드는 상기 자동차의 미리 결정된 시동 상황 및/또는 상기 내연 엔진(VM)의 임박한 셧다운의 미리 결정된 상황이 검출될 때 활성화되거나 활성 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
9. 삭제
10. 자동차(Kfz)용 공회전 제어 디바이스(LR)를 동작시키는 방법으로서, 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는,
    - 전기 모터의 설정점 토크(es)와, 상기 전기 모터와 상호 작용하는 내연 엔진의 설정점 토크(vs)를 포함하는 총 설정점 토크(gs)를 지정하고,
    - 각각의 제어 경로(er, vr)를 통해 상기 전기 모터(BSG)와 상기 내연 엔진(VM)에 상기 설정점 토크(es, vs)를 설정하고,
    - 제1 동작 모드에서 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 적어도 하나의 제어 개입(vrl, vrs)에 의해 상기 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통해서만, 요청된 총 설정점 토크(gms)를 설정하고,
    - 제2 동작 모드에서 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 상기 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통한 적어도 하나의 제어 개입(vrl, vrs), 및 상기 전기 모터의 제어 경로(er)를 통한 적어도 하나의 제어 개입(erl, ers)에 의해 상기 요청된 총 설정점 토크(gms)를 설정하며,
    상기 내연 엔진의 제어 경로(vr)를 통한 상기 제어 개입(vrl, vrs)은 적어도 하나의 미리 결정된 저속 제어 개입(vrl)을 포함하고, 상기 전기 모터의 제어 경로(er)의 제어 개입은 적어도 하나의 미리 결정된 고속 제어 개입(ers)을 포함하고, 상기 미리 결정된 고속 제어 개입은 상기 내연 엔진에 의한 상기 적어도 하나의 미리 결정된 저속 제어 개입(vrl)보다 시간에 따라 더 높은 변화율로 개입하고,
    상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 각각의 동작 모드에 의존하는 파라미터를 사용하고,
    상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 상기 동작 모드가 변할 때 미리 결정된 전이 모드에서 동작하고,
    - 상기 공회전 제어 디바이스(LR)에 의해 사용되는 토크 예비량 및/또는 파라미터의 값은 원래 동작 모드의 값으로부터 다음 동작 모드의 값으로 지속적으로 변하고, 그리고/또는
    - 상기 제어 개입(ers, erl, vrs, vrl)은 각각의 활동 계수와 곱해지고, 상기 활동 계수는 상기 원래 동작 모드의 값으로부터 다음 동작 모드의 값으로 지속적으로 변하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 상기 제2 동작 모드에서는 시간 동기 방식으로 고속 제어 개입을 계산하고, 상기 제1 동작 모드에서는 상기 자동차의 구동 요소의 각도와 각도 동기 방식으로 고속 제어 개입을 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 제2 동작 모드에서 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 상기 적어도 하나의 제어 개입에 의해 비례 성분 및/또는 미분 성분을 상기 전기 모터의 제어 경로(er)로 변환하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 제2 동작 모드에서 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 상기 적어도 하나의 제어 개입에 의해 적분 성분을 상기 내연 엔진의 제어 경로(vr)로 변환하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
14. 제1항에 있어서, 상기 제2 동작 모드에서 상기 공회전 제어 디바이스(LR)는 적분 성분을 제어 개입에 의한 상기 내연 엔진의 제어 경로(vr)와 상기 전기 모터의 제어 경로(er)로 변환하고, 상기 적분 성분의 분할 비율은 동적 값에 의존하는 것을 특징으로 하는 자동차용 공회전 제어 디바이스를 동작시키는 방법.
15. 제1항, 제2항, 제4항 내지 제8항, 제10항 내지 제14항의 방법 중 어느 하나를 수행하도록 구성된 자동차(Kfz)용 공회전 제어 디바이스(LR).
16. 제15항의 공회전 제어 디바이스(LR)를 포함하는 자동차(Kfz).