KR20090061652A - 토크 컨버터를 구비한 하이브리드 구동기의 작동 방법 - Google Patents

토크 컨버터를 구비한 하이브리드 구동기의 작동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 전동기(3)와 내연 기관(2)을 포함하는, 특히 차량의 하이브리드 구동기의 작동 방법에 관한 것이며, 이 경우 전동기와 내연 기관 사이에는 분리 클러치(5)가 제공되고, 전동기와 하이브리드 구동기 출력부 사이에는 터빈 휠을 구비한 토크 컨버터(16)가 제공되며, 분리 클러치는 내연 기관의 시동을 위해 폐쇄된다. 내연 기관의 시동 과정 시 하이브리드 구동기 출력부에서 토크 점프가 발생하지 않도록, 토크 컨버터의 터빈 휠(11)의 회전수에 의존하여 전동기의 회전수(18)가 사전 설정된다.
전동기, 내연 기관, 분리 클러치, 토크 컨버터, 터빈 휠

Description

토크 컨버터를 구비한 하이브리드 구동기의 작동 방법{METHOD FOR OPERATING A HYBRID DRIVE DEVICE HAVING A TORQUE CONVERTER}
본 발명은 하나 이상의 전동기와 내연 기관을 포함하는, 특히 차량의 하이브리드 구동기의 작동 방법에 관한 것이며, 이 경우 전동기와 내연 기관 사이에는 분리 클러치가 제공되고, 전동기와 하이브리드 구동기 출력부 사이에는 터빈 휠을 구비한 토크 컨버터가 제공되며, 분리 클러치는 내연 기관의 시동을 위해 폐쇄된다.
서두에 설명한 하이브리드 구동기의 구성은 전동기를 이용한 순수한 전기 주행을 가능하게 하며, 이 경우 분리 클러치가 개방되므로 내연 기관은 하이브리드 구동기의 나머지 구동 트레인과 연동하지 않는다. 이러한 상태에서 내연 기관은 연료 절약을 위해 바람직하게 정지해 있다. 내연 기관은 나머지 구동 트레인과 연동하지 않기 때문에, 전동기에 의해서 보상되어야 하는 (음의) 견인 토크를 전달하지 않는다.
출력 요구가 보다 높고 그리고/또는 전동기에 속하는 배터리의 방전이 증가하는 경우에 내연 기관은 시동되어야 한다. 스타터를 포함하는 내연 기관의 경우 상기 스타터가 시동에 사용된다. 스타터를 갖지 않는 내연 기관의 경우 내연 기관은 주행 모드 시 분리 클러치가 폐쇄됨으로써 시동되며, 분리 클러치는 규정된 슬 립 토크로 제어된다. 내연 기관은, 전동기와 동일한 회전수에 도달할 때까지 상기의 슬립 토크에 의해 가속되며, 이 경우 하이브리드 구동기 출력부에서의 구동 토크가 변동되지 않도록, 전동기에 의해 추가의 토크가 제공되어야 한다. 분리 클러치의 실제 슬립 토크는 정확히 검출될 수 없기 때문에, 전동기에 상응하는 추가의 토크를 주어 간단히 작동시키는 것은 간단하지가 않다. 이에 반해 전동기의 회전수는 양호하게 측정되며 동적으로도 조절될 수 있으므로, 시동 과정 중 회전수가 조절된다.
내연 기관의 시동 과정이 시작될 때의 전동기의 회전수가 전체 시동에 대한 설정값으로서 고정되는 방법이 종래 기술에 공지되어 있다. 이 경우 차량이 동시에 가속되거나 감속될 때 발생하는 토크 컨버터의 슬립이 변동되는 단점이 있다. 이러한 변동과 동시에 변속기가 전환될 경우, 상기 변동은 토크 컨버터의 슬립 방향이 바뀜으로써 토크가 반전되어 분명히 감지할 수 있는 저킹이 일어나는 정도로 진행될 수 있다.
또한 시동 과정 전의 회전수 곡선으로부터 회전수 전개를 도입하는 방법이 공지되어 있다. 그러나 경사 오르막이나 내리막과 같은 주행 경로에 대해서는 공지되어 있지 않기 때문에 결과를 확실히 예측할 수 없다.
본 발명에 따르면, 내연 기관의 시동 과정 시 하이브리드 구동기 출력부에서 토크 점프가 발생하지 않도록, 토크 컨버터의 터빈 휠의 회전수에 의존하여 전동기의 회전수가 사전 설정된다. 터빈 휠의 회전수는 토크 컨버터의 출력부 또는 출력 샤프트에 제공되는 회전수 및 이와 동시에, 토크 컨버터 후방에서 전환된 변속기의 변속기 입력 회전수에 상응한다. 터빈 휠의 회전수가 알려져 있으면, 원하는 슬립은 전동기의 회전수 조절에 의해 유압 토크 컨버터에서 조정될 수 있으며, 상기 슬립은 전달된 토크의 함수이다. 전동기의 회전수가 터빈 휠의 회전수에 의존하여 조정됨으로써(이 경우 전동기의 회전수는 터빈 휠을 구동하는 펌프 휠의 회전수에 상응), 내연 기관의 시동 시의 토크 점프가 방지되거나 일정한 토크가 보장될 수 있다.
전동기의 회전수는 터빈 휠의 회전수에 설정 슬립 회전수를 더하여 결정하는 것이 바람직하다. 이 경우 슬립 회전수는 터빈 휠의 회전수와 전동기의 회전수로부터 도출된 델타값에 상응한다. 이미 언급한 바와 같이, 슬립 회전수는 유압 토크 컨버터의 전달된 토크에 비례한다. 전달될 토크를 결정하는 설정 슬립 회전수를 터빈 휠의 회전수에 더함으로써 전동기의 회전수가 결정된다. 현재의 변속기 입력 회전수, 즉 터빈 휠의 회전수가 전동기의 회전수를 결정하기 위한 기초로서 사용되기 때문에, 상기의 방법은 내연 기관의 시동 과정 중의 주행 속도의 변동 및/또는 변속기 전환과 무관하다.
바람직하게 터빈 휠의 회전수와 하이브리드 구동기 출력부-설정 토크에 의존하여 설정 슬립 회전수가 검출되므로, 토크 컨버터로부터 전달될 토크는 조정될 수 있다.
바람직하게 설정 슬립 회전수는 예컨대 하이브리드 구동기의 제어 유닛에 저장된 특성맵으로부터 제시된다. 특성맵은 당업자에게 공지된 방식으로 산출될 수 있다.
본 발명의 한 개선예에 따르면, 전동기의 회전수가 운전자 요구 구동 토크에 의존하여 사전 설정되므로, 슬립 회전수도 운전자 요구 구동 토크에 맞게 지속적으로 적응되며, 이로써 내연 기관의 시동 과정 중 하이브리드 구동기가 가속 페달로부터 분리될 수도 있다는 느낌은 방지된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는 하이브리드 구동기의 작동 모드에 의존하여 설정 슬립 회전수가 제한되는 것을 특징으로 한다. 이는 예컨대 운전자가 가속 페달에서 발을 뗄 때와 같은 갑작스러운 토크 변동이 발생하지 않으면, 쾌적한 주행이 가능한 작동 모드의 경우에 바람직하다.
특히 설정 슬립 회전수를 제한하기 위해 부호 변환 형성기가 사용되는 장점이 있다. 상기 형성기는 현재의 슬립 회전수의 절대값에 의존하여 슬립 회전수의 허용된 변동 속도를 제한한다. 슬립 회전수가 감소할수록 점점 더 작아지는 변동이 허용된다. 따라서 토크의 부호가 전환되는 경우 부호 변환은 천천히 실행되며 하이브리드 구동기의 구동 트레인이 바람직하지 않게 여기되는 것은 방지된다.
본 발명의 한 개선예에 따라 시동 과정을 위해 토크 컨버터의 록업 클러치가 개방된다. 폐쇄 상태에서 록업 클러치는, 펌프 휠에 인가된 토크가 마찰 결합식으로 터빈 휠에 직접 전달됨으로써 펌프 휠과 터빈 휠 사이에 슬립이 발생하지 않도록 한다. 록업 클러치가 내연 기관의 시동 과정을 위해 개방됨으로써 슬립이 가능해지며, 이로써 본 발명에 따른 방법이 사용될 수 있다.
이하에서는 2개의 도면에 의해 본 발명이 더 자세히 설명된다.
도 1은 분리 클러치와 유압 토크 컨버터를 구비한 하이브리드 구동기를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1은 바람직한 하이브리드 구동기의 실시예를 개략적으로 도시한다. 하이브리드 구동기(1)는 일렬로 배치된 내연 기관(2)과, 전동기(3)와, 자동 변속기(4)를 포함하며, 내연 기관(2)과 전동기(3) 사이에는 분리 클러치(5)가 배치되고, 변속기(4)의 구동부를 나타내는 하이브리드 구동기 출력부와 전동기(3) 사이에는 토크 컨버터(6)가 배치되며, 본 실시예에서는 상기 컨버터 중 단 하나의 록업 클러치(7)만이 도시된다. 변속기(4)에서 출력 샤프트(8)가 차동 기어(9)로 안내되며, 차동 기어로부터는 차량 구동 토크가 일례로 도시된 휠(10)에 전달된다. 순수하게 전기에 의한 주행 모드의 경우 분리 클러치(5)가 개방되므로, 전동기(3)만이 구동 트레인(1)에 구동 토크를 일으킨다. 주행 모드에서 내연 기관(2)을 시동시키기 위해, 규정된 클러치 토크로 분리 클러치(5)가 폐쇄된다. 차량 구동 토크에서의 토크 점프를 방지하기 위해, 바람직하게 전동기의 회전수는 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이 토크 컨버터(6)의 터빈 휠의 회전수에 의존하여 사전 설정된다. 바람직하게는 시동 과정을 위해 록업 클러치(7)가 개방된다.
도 2에는 본 발명에 따른 방법의 한 실시예가 블록 회로도로 도시된다. 도 1의 토크 컨버터(6)의 터빈 휠의 현재 회전수(11)와, 운전자 요구 구동 토크에 상 응할 수 있는 하이브리드 구동기 출력부-설정 토크(12)가 제어 유닛(13)에 제공되며, 상기 제어 유닛은 하이브리드 구동기 출력부-설정 토크(12)를 위해 요구되는 슬립 회전수를 터빈 휠의 회전수(11)에 의존하여 계산한다. 이를 위해 요구되는 데이터는 제어 유닛(13)에 저장된 특성맵으로부터 바람직하게 제시된다. 토크 컨버터(6)로부터 전달된 구동 설정 토크의 함수인 슬립 회전수(14)가 부호 변환 형성기(15)에 의해서 제한되므로, 전달된 토크의 부호가 전환되는 경우 부호 변환이 천천히 실행되며 이로써 구동 트레인은 여기되지 않는다. 바람직하게 부호 변환 형성기는 토크 컨버터(6)의 현재의 슬립의 절대값에 의존하는 함수에 의해 슬립 회전수의 허용된 변동 속도를 제한하며, 마찬가지로 상기 함수는 쾌적 주행 또는 스포츠 주행과 같은 작동 모드에 의존할 수 있다. 이로써 토크 컨버터(6)의 펌프 휠 및 터빈 휠의 슬립이 감소하거나 속도 차이가 감소할수록 점점 더 작아지는 변동이 허용된다. 이에 후속하여, 상기와 같이 제한된 설정 슬립 회전수(16)가 가산기(17)에 의해 터빈 휠의 회전수(11)에 더해지므로, 전동기(3)에 대한 설정 회전수(18)가 주어진다.
토크 컨버터(6)의 슬립은 각각 하이브리드 구동기 출력부-설정 토크(12)에 적합하게 제어된다. 상기 제어는 차량의 주행 속도의 변동 및/또는 변속기(4)의 변속 전환과 무관한데, 그 이유는 터빈 휠의 회전수(11)에 상응하는 현재의 변속기 입력 회전수가 항상 기본 토대로서 사용되기 때문이다. 또한 바람직하게 슬립이 운전자 요구에 맞게 지속적으로 조정되므로, 내연 기관(2)의 시동 과정 중 가속 페달의 변동이 고려되며 이로써 시동 과정 중 구동기가 가속 페달로부터 분리될 수도 있다는 느낌은 방지된다. 바람직하게 앞서 설명한 전동기(3)의 회전수 조절은 내연 기관(2)의 시동 과정 중에만 실행된다.

Claims (8)

  1. 하나 이상의 전동기와 내연 기관을 포함하는, 특히 차량의 하이브리드 구동기의 작동 방법이며, 전동기와 내연 기관 사이에는 분리 클러치가 제공되고, 전동기와 하이브리드 구동기 출력부 사이에는 터빈 휠을 구비한 토크 컨버터가 제공되며, 내연 기관의 시동을 위해 분리 클러치가 폐쇄되는 하이브리드 구동기의 작동 방법에 있어서,
    내연 기관의 시동 과정 시 하이브리드 구동기 출력부에서 토크 점프가 발생하지 않도록, 토크 컨버터의 터빈 휠의 회전수에 의존하여 전동기의 회전수가 사전 설정되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동기의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 전동기의 회전수는 터빈 휠의 회전수를 설정 슬립 회전수에 더함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동기의 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 설정 슬립 회전수는 터빈 휠의 회전수와 하이브리드 구동기 출력부-설정 토크에 의존하여 검출되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동기의 작동 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 설정 슬립 회전수는 특성맵에서 제시되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동기의 작동 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 전동기의 회전수는 운전자 요구 구동 토크에 의존하여 사전 설정되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동기의 작동 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 설정 슬립 회전수는 하이브리드 구동기의 작동 모드에 의존하여 제한되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동기의 작동 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 설정 슬립 회전수를 제한하기 위해 부호 변환 형성기가 사용되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동기의 작동 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 토크 컨버터의 록업 클러치가 시동 과정을 위해 개방되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 구동기의 작동 방법.
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