KR20150023863A - 하이브리드 차량을 기동시키기 위한 방법 - Google Patents

하이브리드 차량을 기동시키기 위한 방법 Download PDF

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KR20150023863A
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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

태양 기어(10), 링 기어(11), 및 유성 휠 캐리어(12) 형태의 3개의 부품(10, 11, 12)을 포함하는 유성 기어를 포함하는 추진 시스템(1)으로 하이브리드 차량을 기동시키기 위한 방법. 연소 엔진의 출력축(2a)는 제1 부품(10)에 연결되며, 기어박스(3)의 입력축(3a)은 제2 부품(12)에 연결되며, 전기 장치의 회전자(9b)는 제3 부품(11)에 연결된다. 추진 시스템은 로킹 위치와 부품들이 서로 상이한 회전 속도로 회전하는 해제 위치 사이에서 전환 가능한 로킹 수단을 각각이 더 포함한다. 그 방법은 연소 엔진(2)이 아이들 상태에 있고 로킹 수단이 해제 위치에 있으며 또한 적절한 기어가 기어박스에서 맞물리는 초기 상태로부터 시작한다.
전기 장치는 유성 기어의 제3 부품 상에 포지티브 토크를 적용하도록 제어되고, 일정한 회전 속도를 향해 연소 엔진의 회전 속도가 제어되며, 반작용 토크가 생성되고 요청된 구동 토크를 발생시켜서 차량이 기동된다.

Description

하이브리드 차량을 기동시키기 위한 방법{METHOD FOR MOVING OFF A HYBRID VEHICLE}
본 발명은 첨부된 청구항 1의 전제부에 따라 차량을 기동시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 특히 그러나 배타적이지는 않게 휠형 유틸리티 차량(wheeled utility vehicle), 특히 트럭 및 버스와 같은 대형 차량 형태의 자동차를 위한 방법을 실행하기 위한 것에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 일반적으로 1차(primary) 엔진, 여기에서는 연소 엔진, 및 2차(secondary) 엔진, 여기에서는 전기 장치에 의해 구동될 수 있는 차량인 이른바 하이브리드 차량을 기동시키는 것에 관한 것이다. 전기 장치는 전기 에너지를 저장하기 위한 적어도 하나의 하이브리드 에너지 저장 수단, 예를 들어, 배터리 또는 커패시터, 및 상기 에너지 저장 수단과 전기 장치 사이에서 전기 에너지의 흐름을 조절하기 위한 조절 설비를 적절히 갖는다. 따라서 전기 장치는 차량의 작동 상태에 따라 모터로서 그리고 발전기로서 교호하여 사용할 수 있다. 브레이크가 차량에 적용될 때, 전기 장치는 직접적으로 저장 및/또는 사용될 수 있는 전기 에너지를 발생시킨다. 저장된 전기 에너지는 나중에 예를 들어 차량을 구동하기 위해 사용될 수 있다.
차량의 발진 시 기어박스의 입력축을 연소 엔진에 연결하고 또한 기어박스의 기어 변환 공정 중 이를 분리시키는 통상적인 클러치 기구의 사용은, 클러치 기구의 디스크의 가열과 같은 단점을 포함하고 있으므로, 이것은 증가된 연료 소비 및 클러치 디스크의 마모로 나타난다. 이것은 특히 축의 연결과 관련되어 있다. 또한, 통상적인 클러치 기구는 상대적으로 무겁고 그리고 값비싸다. 또한, 이것은 차량에서 상대적으로 큰 공간을 점유한다. 또한, 자동 기어박스에 통상적으로 사용되는 유압 컨버터/토크 변환기의 사용 시 마찰 손실이 발생한다.
연소 엔진의 출력축, 전기 장치의 회전자, 및 기어박스의 입력축이 유성(planetary) 기어에 의해 상호 연결된 추진 시스템을 갖는 차량을 제공함으로써, 유압 컨버터뿐만 아니라 통상적인 클러치 기구 및 이와 관련된 상기 단점을 피할 수 있다. 이 타입의 추진 시스템을 갖는 차량이 EP 1 319 546호를 통해 알려져 있다. 물론 에너지 효율에 대해 이런 추진 시스템을 갖는 차량을 구동시키는 방법 및 전기 장치와 연소 엔진이 상호 작용하는 방법을 개선하기 하기 위한 시도가 진행 중에 있다.
본 발명의 목적은 전술한 시도를 고려하여 서두에 한정된 종류의 방법을 제공하는 것이다. 이 목적은 첨부된 청구항 1에 따른 방법을 제공함으로써 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명에 따라 전기 장치의 토크와 연소 엔진의 토크 모두가 기동 공정 중 기어박스의 입력축을 구동시키는데 사용되기 때문에, 더 높은 토크가 추출될 수 있다. 추진 시스템이 클러치가 없기 때문에, 이 토크는 대응하는 토크가 단지 클러치 디스크의 마모를 지불해야만 발휘되는 이른바 평행 하이브리드 차량과는 대조적으로 마모 없이 발휘될 수 있다. 매우 유용한 토크로 인해, 차량은 기어박스에 맞물린 상대적으로 높은 기어로 기동될 수 있으며, 이것은 가속 상태 중 기어 변환의 횟수가 감소될 수 있음을 의미한다.
본 발명의 방법의 다른 장점은 전기 장치가 토크 제어되며, 이것은 어떤 토크를 적용하고 또한 어떤 회전 속도에 도달하지 않도록 제어된다는 것을 의미하는 반면에, 연소 엔진이 회전 속도 제어될 때 이것은 어떤 회전 속도에 도달하고 그리고 어떤 토크를 적용하지 않도록 제어된다는 것을 의미한다. 전기 장치가 연소 엔진 보다 덜 불활성이기 때문에, 전기 장치의 토크를 제어하고 또한 연소 엔진의 회전 속도를 제어하는 것이 유리하다. 전기 장치의 낮은 관성은 토크 제어된 연소 엔진 대신을 대신 갖는 것 보다, 추진 시스템에서 더욱 빠른 반응으로 나타난다. 그에 따라, 요청된 토크와 기어박스의 입력축상의 반작용 토크 사이의 연결이 더욱 강해진다.
본 발명의 방법의 추가적인 장점은, 평행 하이브리드 차량의 에너지 저장 수단과는 대조적으로 에너지 저장 수단이 이 상태의 전기 장치가 발전기로서 기능하기 때문에 기동 공정의 초반에 충전된다는 것이다. 그에 따라, 차량은 기동하기 위해 잘 충전된 에너지 저장 수단을 갖는 것에 의존하지 않는다. 에너지 저장 수단이 차량이 기동될 때마다 재충전되기 때문에, 에너지 저장 수단은 단지 느리게 방전되며, 이것은 차량이 빈번한 정지 및 기동 절차로 느리게 구동될 경우 특히 유리하다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 단계(a, b)에 앞서 하기의 단계들이 선행한다.
(ⅰ) 요청된 구동 토크를 체크하는 단계, 및
(ⅱ) 상기 요청된 구동 토크에 도달하기 위해 단계(a)에서 전기 장치가 유성 기어의 제3 부품 상에 적용해야만 하는 토크 계산 단계.
이 실시예는 차량의 운전자에 의해 요청된 구동 토크가 전기 장치의 토크를 제어함으로써 주어지는 방법을 개시하고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 단계(a, b) 이후에 하기의 단계가 실행된다.
(c) 유성 기어의 상기 부품들이 동일한 회전 속도로 회전할 때 로킹 수단을 로킹 위치로 전환시키는 단계.
이 실시예는 주로 전기 장치에서의 전기 손실이 피해질 뿐만 아니라 유성 기어에서의 손실도 제거되기 때문에, 대부분의 경우에 연소 엔진 및 전기 장치와 차량의 구동 휠 사이의 가장 효과적인 에너지 전달이 달성될 수 있는 방법이다.
일 실시예에 따라, 단계(b)에서의 상기 일정한 회전 속도는 연소 엔진의 아이들 회전 속도에 대응한다. 마찰 손실 및 펌프 동작으로 인한 손실과 같은 연소 엔진에서의 내부 손실을 최소화하기 위해, 연소 엔진 작업을 가능한 한 낮은 회전 속도로 하는 것이 유리하며, 또한 아이들 회전 속도는 보통 연소 엔진이 균등한 토크를 생산하는 최저 회전 속도이다.
일 실시예에 따라, 토크는 상기 초기 상태 중 기어박스의 입력축 상에 작용하지 않는다. 평탄한 지면 상에서, 따라서 차량은 브레이크를 적용할 필요 없이 유지된다.
다른 실시예에 따라, 초기 상태의 전기 장치는 기어박스의 입력축 상에 작용하는 베이스 토크를 간접적으로 적용한다. 이 실시예에 있어서, 차량의 운전자가 액셀러레이터(accelerator)를 가압할 필요 없이 정지 후 브레이크를 완화시킴에 따라 자동 기어 박스를 갖는 차량의 추진 시스템이 구동 토크를 즉시 적용하는 방법이 모방된다. 이 실시예의 다른 발전에 따라, 상기 베이스 토크는 차량의 상용(常用) 브레이크가 적용되지 않는 경우에만 적용된다. 운전자가 상용 브레이크를 완화시킬 때, 그에 따라 베이스 토크가 즉시 적용되며, 또한 운전자가 상용 브레이크를 적용시킬 때의 시간 동안 베이스 토크를 적용할 필요 없이 차량이 전향하여 구동된다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 제1 부품이 태양(sun) 기어이고 상기 제2 부품이 유성 휠 캐리어이며 또한 상기 제3 부품이 링 기어인 추진 시스템을 위한 방법이 실행된다. 이런 추진 시스템은 아직 공개되지 않은 SE 10513844호에 이미 개시되어 있다. 전기 장치를 링 기어에 연결하고 또한 연소 엔진의 출력축을 태양 기어에 연결함으로써, 콤팩트한 구성이 달성되며, 이것은 유성 기어 대신에 클러치 기구를 갖는 추진 시스템을 위해 이미 존재하고 있는 공간 내로 삽입하기가 용이하다. 그에 따라, 하이브리드형 기어박스가 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 있음을 의미한다. 다른 장점은 링 기어에 전기 장치의 연결이 태양 기어에 연결되는 것 보다 전기 장치와 관련된 더 큰 가능한 제동 토크를 제공한다는 점이다. 이 실시예와 관련된 다른 장점은 연소 엔진이 아이들 회전 속도에서 그 최대 토크에 도달하는 동시에 전기 장치가 그 최대 토크에 도달하도록 변속 조건이 이루어진다는 것이다. 이것은 기동 시 연료 소비 및 소음 수준을 최소화한다.
또한, 본 발명은 청구항 9에 기재된 특징을 갖는 컴퓨터 프로그램, 청구항 10에 기재된 특징을 갖는 컴퓨터 프로그램 제품, 청구항 11에 기재된 특징을 갖는 전자 제어 유닛, 및 청구항 12에 기재된 특징을 갖는 차량에 관한 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 하기에 예로서 추가로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법이 실행될 수 있는 차량의 추진 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 추진 시스템의 일부의 간략화된 도면이다.
도 3은 방법을 실행할 때 추진 시스템의 상이한 부품들의 토크가 시간의 경과에 따라 어떻게 변할 수 있는지를 도시하고 있다.
도 4는 방법을 실행할 때 도 3의 부품들의 회전 속도가 시간의 경과에 따라 어떻게 변할 수 있는지를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 제어 유닛의 개략적인 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 방법을 실행하는 흐름도이다.
도 1은 대형 차량을 위한 추진 시스템(1)을 도시하고 있다. 추진 시스템은 연소 엔진(2), 기어박스(3), 다수의 구동축(4), 및 구동 휠(5)을 포함하고 있다. 연소 엔진(2)과 기어박스(3) 사이에서, 추진 시스템(1)은 중간 부분(6)을 포함한다.
도 2는 중간 부분(6)의 부품의 더욱 상세한 도면을 도시하고 있다. 연소 엔진(2)은 출력축(2a), 및 중간 부분(6)에 입력축(3a)을 갖는 기어박스(3)를 포함한다. 연소 엔진의 출력축(2a)은 기어박스의 입력축(3a)에 대해 동축으로 배치된다. 연소 엔진의 출력축(2a) 및 기어박스의 입력축(3a)은 공통의 회전 축선(7) 둘레로 회전하도록 배치된다. 중간 부분(6)은 전기 장치(9) 및 유성 기어를 둘러싸는 하우징(8)을 포함한다. 전기 장치(9)는 통상적으로 고정자(9a) 및 회전자(9b)를 포함한다. 고정자(9a)는 하우징(8)의 내측 상에 적절한 방법으로 고정되는 고정자 코어를 포함한다. 고정자 코어는 고정자의 권선(winding)을 포함한다. 전기 장치(9)는 어떤 작동 상태에서는 기어박스의 입력축(3a)에 추진력을 공급하기 위해 저장된 전기 에너지를 사용하며, 또한 다른 작동 상태에서는 전기 에너지를 추출 및 저장하기 위해 기어박스의 입력축(3a)의 운동 에너지를 사용한다.
유성 기어는 전기 장치의 고정자(9a) 및 회전자(9b)의 내부에서 기본적으로 방사방향으로 배치된다. 유성 기어는 통상적으로 제1 부품, 제2 부품, 및 제3 부품을 포함한다. 제1 부품은 이 실시예에서는 태양 기어(10)이고, 제2 부품은 유성 휠 캐리어(12)이며, 또한 제3 부품은 링 기어(11)이다. 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 이 실시예에서 연소 엔진의 출력축(2a)의 원주방향 표면에 고정된다. 태양 기어(10) 및 연소 엔진의 출력축(2a)은 여기에서 유닛으로서 제1 회전 속도(n1)로 회전하도록 배치된다. 유성 휠 캐리어(12)는 이 실시예에서 스플라인형 연결부(14)에 의해 기어박스의 입력축(3a)의 원주방향 표면에 조여지는 조임 부분(12a)을 포함한다. 이 연결부에 의해, 유성 휠 캐리어(12) 및 기어박스의 입력축(3a)은 유닛으로서 제2 회전 속도(n2)로 회전할 수 있다. 링 기어(11)는 이 실시예에서 회전자(9b)가 고정되는 외부 원주방향 표면을 포함한다. 회전자(9b) 및 링 기어(11)는 여기에서 제3 회전 속도(n3)로 회전하도록 배치된 회전 가능한 유닛을 형성한다.
추진 시스템(1)은 유성 기어의 부품들 중 2개를 상호 연결하기 위한 로킹 수단을 포함한다. 로킹 수단은 이 실시예에서 연소 엔진의 출력축(2a) 상에 제공된 변위 가능한 커플링 부재(15)에 의해 연소 엔진의 출력축(2a) 상에 또한 유성 휠 캐리어(12) 상에 배치되며, 커플링 부분(15a)을 통한 상기 커플링 부재(15)는 유성 휠 캐리어(12)의 커플링 부분(12b)에 연결 가능하다. 커플링 부재(15)는 스플라인형 연결부(16)에 의해 연소 엔진의 출력축(2a)에 조여진다. 커플링 부재(15)는 이 경우에 회전에 대항하여 연소 엔진의 출력축(2a)에 고정되며, 또한 연소 엔진의 출력축(2a) 상에서 축방향으로 변위 가능하다. 개략적으로 도시된 변위 부재(17)는 로킹 수단의 해제 위치에 대응하는, 커플링 부분(15a, 12b)이 상호 결합되지 않는 제1 위치와 로킹 수단의 로킹 위치에 대응하는, 커플링 부분(15a, 12b)이 상호 결합되는 제2 위치 사이에서 커플링 부재(15)를 변위시키도록 적응된다. 커플링 부분(15a, 12b)이 상호 결합될 때, 연소 엔진의 출력축(2a) 및 기어박스의 입력축(3a)이 상호 로킹될 것이다. 그에 따라 이들 두 축(2a, 3a) 및 전기 장치의 회전자(9b)가 동일한 회전 속도로 회전할 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 본 발명의 방법은 로킹 수단이 제1 세트의 스플라인을 갖는 케이싱을 포함하는 추진 시스템을 위해 실행된다. 해제 위치에서, 상기 제1 세트의 스플라인은 유성 기어의 제2 부품 상에 제공된 제2 세트의 스플라인과 맞물리며, 상기 제2 부품은 기어박스의 입력축에 연결된다. 로킹 위치에서, 상기 제1 세트의 스플라인도 유성 기어의 제1 부품 상에 배치된 제3 세트의 스플라인과 맞물리며, 상기 제1 부품이 연소 엔진의 출력축에 연결되므로, 상기 제1 및 제2 부품이 상호 로킹된다. 케이싱은 예를 들어 링 형상의 케이싱일 수 있으며, 이것은 유성 기어의 제2 부품이 그것으로 구성되는 경우에 유성 휠 캐리어를 둘러싼다.
로킹 수단은 물론 전술한 바와는 다른 방법으로 배치될 수도 있으므로, 예를 들어 이들은 링 기어와 연소 엔진의 출력축 또는 기어박스의 입력축을 상호 연결한다.
도시된 실시예에 있어서, 전기 제어 유닛(18)은 변위 부재(17)를 제어하도록 구성된다. 또한, 제어 유닛(18)은 전기 장치(9)가 모터로서 작용하는 상황과 그리고 이것이 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 적절한 소프트웨어를 갖는 컴퓨터일 수 있다. 또한, 제어 유닛(18)은 하이브리드 배터리와 같은 에너지 저장 수단(20)과 전기 장치의 고정자(9a) 사이에서 전기 에너지의 흐름을 조절하는 개략적으로 도시된 조절 설비(19)를 제어한다. 전기 장치가 모터로서 작동하는 상황에서, 저장된 전기 에너지는 에너지 저장 수단(20)으로부터 고정자(9a) 및/또는 다른 소비자에게 공급된다. 전기 장치가 발전기로서 작동하는 상황에서, 전기 에너지는 고정자(9a)로부터 에너지 저장 수단(20)으로 공급된다. 에너지 저장 수단(20)은 200-800 볼트 크기의 전압을 갖는 전기 에너지를 분배 및 저장한다. 차량에서 연소 엔진(2)과 기어박스(3) 사이의 중간 부분(6)이 제한되기 때문에, 전기 장치(9)와 유성 기어는 콤팩트한 유닛을 구성할 것이 요구된다. 유성 기어의 부품(10-12)은 여기에서 전기 장치의 고정자(9a)의 내부에 실질적으로 방사방향으로 배치된다. 전기 장치의 회전자(9b), 유성 기어의 링 기어(11), 연소 엔진의 출력축(2a), 및 기어박스의 입력축(3a)은 여기에서 공통 회전축(5) 둘레로 회전하도록 배치된다. 이런 설계를 통해, 전기 장치(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. 따라서 제어 유닛(18)은 기어박스(3)에서 제로 토크의 상태를 생성하기 위해, 기어박스(3)에서 기어의 맞물림 및 분리에 따라 모터 제어 기능부(21)를 작동시킬 가능성을 갖는다. 추진 시스템은 물론 하나의 단일 제어 유닛(18)에 의해 제어되는 대신에 여러 개의 상이한 제어 유닛에 의해 제어될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 방법의 실시예를 실행할 동안 연소 엔진(쇄선)의 출력축(2a), 기어박스(점선)의 입력축(3a), 및 전기 장치(실선)의 회전자(9b)에 대한 토크(T1, T2, T3) 및 회전 속도(n1, n2, n3)가 각각 시간의 경과에 따라 어떻게 변할 수 있는지를 도시하고 있다. 정의 상(by definition), 오직 한 방향으로만 회전하는 연소 엔진은 포지티브 회전 속도로 회전한다. 그에 따라 정의 상 연소 엔진과 동일한 방향으로 회전하는 부품은 포지티브 회전 속도로 회전하며, 또한 정의 상 반대 방향으로 회전하는 부품은 네거티브 회전 속도로 회전한다. 도 6은 방법을 나타내는 흐름도를 도시하고 있다. 본 발명에 따른 기본적인 단계는 도 6에 실선으로 도시되어 있는 반면에, 본 발명의 실시예에 따른 단계는 점선으로 도시되어 있다. 여기에 설명된 본 발명의 방법의 실시예에 있어서, 전기 장치의 회전자(9b)가 링 기어(11)와 유닛으로서 회전하도록 배치되고, 연소 엔진의 출력축(2a)이 태양 기어(10)와 유닛으로서 회전하도록 배치되고, 및 기어박스의 입력축(3a)이 유성 휠 캐리어(12)와 유닛으로서 회전하도록 배치되는 추진 시스템(1)이 사용된다.
시간 t = t0 - t1 중, 차량은 기동하기에 적절한 초기 상태(610)로 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 초기 상태에 있어서, 차량은 연소 엔진(2)이 아이들링 상태를 유지하고 있으며, 로킹 수단은 해제 위치로 있고, 또한 기동하기에 적절한 기어가 기어박스(3)에 맞물려 있다. 기어박스(3)는 제로 토크의 상태로 있으며, 이것은 토크(T2)가 기어박스의 입력축(3a)에 적용되고 있지 않음을 의미한다. 연소 엔진(2)이 아이들링이기 때문에, 연소 엔진의 출력축(2a), 및 그에 따른 태양 기어(10)가 회전 속도(n1)로 회전한다. 따라서 전기 장치의 회전자(9b)는 태양 기어(10)의 회전에 의해 유성 기어를 통해 주어진 회전 속도(n3)로 회전한다.
시간 t = t1 에서, 운전자는 기동하기를 원하고 그리고 단계(611)에서 차량의 액셀러레이터를 가압한다. 제어 유닛(18)을 통해 구동 토크가 요청된 전기 장치(9)로 신호가 제공된다. 전기 장치(9)는 단계(612)에서 랑 기어(11) 상에 포지티브 토크(T3)를 적용하도록 제어된다. 도시된 실시예에 있어서, 적용된 토크는 일정한 포지티브 토크이다. 전기 장치(9)에 의해 적용된 토크(T3)의 크기는 액셀러레이터 상의 압력에 따르며, 요청된 가속이 클수록, 더 높은 토크가 적용된다. 동시에, 연소 엔진(2)의 회전 속도(n1)는 단계(613)에서 모터 제어 기능부(21)에 의해 조절되므로, 이것은 아이들 회전 속도로 일정하게 유지된다. 전기 장치(9)의 포지티브 토크(T3)가 연소 엔진의 회전 속도(n1)를 감소시키도록 작용하기 때문에, 그 결과는 연소 엔진(2)의 회전 속도를 유지하기 위해 모터 제어 기능부(21)가 이것이 태양 기어(10) 상에 작용하는 포지티브 토크(T1)를 적용하도록 연소 엔진을 제어한다. 그에 따라 기어박스의 입력축(3a)이 가속되고, 차량이 기동된다. 시간 t = t1 에서 그리고 그 직후에, 전기 장치의 회전자(9b)는 네거티브 회전 속도로 회전하며, 그리고 그에 따라 전기 에너지를 에너지 저장 수단(20)으로 전달하는 발전기로서 기능한다. 그러나 이 시점 후, 전기 장치의 회전자(9b)의 회전 속도는 회전 속도가 제로를 향해 가도록 감소된다. 그 후, 회전자는 그 회전 방향을 변화시키고, 그리고 차량의 속도가 증가되고 또한 연소 엔진의 회전 속도(n1)가 일정하게 유지됨으로 인해 그 회전 속도를 점진적으로 증가시키는 반면에, 전기 장치(9)는 일정한 포지티브 토크(T3)를 적용하도록 제어된다. 회전 방향의 변화로부터, 전기 장치(9)가 모터로서 기능하고, 이것은 에너지 저장 수단(20)으로부터 에너지를 소비한다.
시간 t = t2 에서, 유성 기어의 모든 부품(10, 11, 12)은 동일한 회전 속도에 도달하였다. 그 후 유성 기어는 단계(617)에서 로킹 수단을 로킹 위치로 전환시킴으로써 로킹될 수 있으며, 그 후 부품(10, 11, 12)이 유닛으로서 동일한 회전 속도로 회전한다. 전기 장치(9) 및 연소 엔진(2)의 각각의 토크(T3, T1)는 그 후 계속된 구동에 가장 유리한 분포를 향해 각각 제어된다. 도시된 실시예에 있어서, 전기 장치(9)의 토크는 제로를 향해 제어되는 반면에, 연소 엔진(2)의 토크는 기어박스의 입력축(3a) 상에 요청된 토크를 향해 제어되므로, 시간 t = t3 에서 차량은 연소 엔진(2)에 의해 완전히 구동된다.
시간 t = t2 에서 유성 기어를 로킹하는 대신에, 상기 방법은 해제 위치의 로킹 수단으로 계속될 수 있으며, 이것은 예를 들어 추진 시스템의 설계에 따라 300 Nm 보다 낮은, 낮은 필수 구동 토크로 구동 중 적절할 수 있다.
기어박스의 입력축(3a) 상에 작용하는 토크(T2)가 운전자에 의해 요청된 구동 토크에 대응하는 것을 보장하기 위해, 운전자가 액셀러레이터를 가압할 때 제어 단계(615)를 실행하는 것이 적절하며, 상기 제어 단계에서 요청된 토크는 제어 유닛(18)에 의해 체크된다. 단계(616)에 있어서, 상기 요청된 구동 토크에 도달하기 위해 기동의 공정 중 전기 장치가 링 기어(11)에 적용해야만 하는 토크(T3)의 계산이 그 후 수행되며, 거기에서 도면에 도시된 실시예를 위한 토크(T3)는 다음과 같이 주어진다.
Figure pct00001
여기서, Zr 은 링 기어의 톱니의 개수이고, Zs 는 태양 기어의 톱니의 개수이다.
연소 엔진(2)의 회전 속도(n1)는 연소 엔진이 균일한 토크(T1)를 생산할 수 있는 가장 낮은 회전 속도를 향해 적절히 마찰 손실 및 펌프 동작으로 인한 손실과 같은 연소 엔진의 내부 손실을 최소화하도록 제어되며, 이것은 통상적으로 연소 엔진(2)의 아이들 회전 속도이다. 차량이 심하게 로딩되면, 이것은 상승한 값을 향해 회전 속도(n1)를 대신 제어하는 것이 유리할 수 있다. 전형적으로, 아이들 회전 속도는 약 500rpm 이며, 또한 최대 상승한 레벨은 그 경우 약 1000rpm 일 수 있다.
도면에 도시된 본 발명의 실시예에 있어서, 기어박스는 제로 토크 상태에서 초기 상태로 있다. 대신에 전기 장치(9)가 초기 상태에서 일정한 베이스 토크를 적용하게 하는 것이 가능할 수 있으며, 유성 기어를 통한 상기 베이스 토크가 기어박스의 입력축(3a) 상에 작용한다. 차량은 그 경우에 차량의 상용 브레이크와 같은 브레이크가 축(3a) 상에 작용하지 않는다면, 서서히 전향하여 구동될 것이다. 이 실시예에 있어서, 자동 기어박스를 갖는 차량의 추진 시스템이 상용 브레이크의 완화에 따라 즉시 구동 토크를 적용하는 방법이 모방된다. 이 실시예의 추가적인 발전에 있어서, 차량의 상용 브레이크가 적용되지 않는 경우에만 전기 장치가 베이스 토크를 적용하게 하는 것이 가능하다. 차량이 상용 브레이크가 적용된 상태로 계속 유지될 때, 이 경우에는 베이스 토크가 적용되지 않지만, 그러나 운전자가 상용 브레이크를 완화시키자마자, 베이스 토크가 적용되고 그리고 차량이 기동된다.
전술한 실시예의 대안으로서, 상기 방법은 링 기어에 연결된 연소 엔진의 출력축 및 태양 기어에 연결된 전기 장치의 회전자를 구비한 추진 시스템을 위해 실행될 수 있다. 대신에 기어박스의 입력축을 링 기어 또는 태양 기어에 연결하는 것도 가능하다. 이들 경우에 있어서, 전술한 바와 같이, 연소 엔진의 출력축, 기어박스의 입력축, 및 회전자는 대응하는 부품과 동일한 회전 속도로 또는 고정되거나 가변적인 변속 비율로 각각 회전하도록, 유성 기어의 상기 제1, 제2, 및 제3 부품에 각각 연결된다.
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 형태의 광학 데이터 저장 매체, 또는 하드 디스크, 디스켓, 테이프 등의 형태의 유사한 자기 데이터 저장 매체, 또는 유사한 또는 플래시 메모리 또는 ROM, PROM, EPROM, 또는 EEPROM 타입의 메모리이다.
도 5는 컴퓨터 프로그램을 실행하기 위한 중앙 처리 장치(CPU)와 같은, 실행 수단(41)을 포함하는 전자 제어 유닛(40)을 매우 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, 또는 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. 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램은 데이터 저장 매체(44)에 저장된다.
본 발명은 물론 전술한 실시예에 결코 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위에 한정된 바와 같이 발명의 범위로부터의 일탈 없이 그 수정에 대한 많은 가능성이 본 기술분야의 숙련자에게 명백할 것이다.
1: 추진 시스템 2: 연소 엔진
2a: 출력축 3: 기어박스
3a: 입력축 4: 구동축
5: 구동 휠 6: 중간 부분
9: 전기 장치 9a: 고정자
9b: 회전자 10: 태양 기어
11: 링 기어 12: 유성 휠 캐리어

Claims (12)

  1. 출력축(2a)을 갖는 연소 엔진(2), 고정자(9a) 및 회전자(9b)를 갖는 전기 장치(9), 입력축(3a)을 갖는 기어박스(3), 및 태양 기어(10), 링 기어(11), 및 유성 휠 캐리어(12) 형태의 3개의 부품(10, 11, 12)을 포함하는 유성 기어를 포함하는 추진 시스템으로 차량을 기동시키기 위한 방법에서, 상기 연소 엔진의 출력축(2a)은 연소 엔진의 출력축(2a)의 회전이 상기 제1 부품(10)의 회전으로 나타나도록 유성 기어의 상기 제1 부품(10)에 연결되며, 상기 기어박스의 입력축(3a)은 기어박스의 입력축(3a)의 회전이 상기 제2 부품(12)의 회전으로 나타나도록 유성 기어의 상기 제2 부품(12)에 연결되며, 상기 전기 장치의 회전자(9b)는 유성 기어의 상기 제3 부품(11)에 연결되어서 회전자(9b)의 회전이 상기 제3 부품(11)의 회전으로 나타나며, 상기 추진 시스템(1)은 3개의 부품(10, 11, 12)이 유닛으로서 동일한 회전 속도로 회전하도록 상기 부품들 중 2개가 상호 로킹되는 로킹 위치와 상기 부품(10, 11, 12)이 상이한 회전 속도로 회전되는 해제 위치 사이에서 전환 가능한 로킹 수단을 더 포함하며, 상기 방법은 연소 엔진(2)이 아이들 속도로 회전하고 상기 로킹 수단이 해제 위치에 있으며 또한 기동을 위해 적절한 기어가 기어박스에서 맞물리는 초기 상태로부터 시작하는, 차량 기동 방법으로서,
    (a) 전기 장치(9)가 유성 기어의 제3 부품(11) 상에 포지티브 토크를 적용하도록, 전기 장치(9)의 토크를 제어하는 단계; 및
    (b) 일정한 또는 기본적으로 일정한 회전 속도를 향해 연소 엔진(2)의 회전 속도를 제어하는 단계를 포함하며,
    상기 단계(b)는 기어박스의 입력축(3a) 상에 작용하는 반작용 토크가 생성되고 요청된 구동 토크가 발생되도록 단계(a)와 동시에 실행되며 그에 따라 차량이 기동되는 것을 특징으로 하는 차량 기동 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    단계(a, b)에 앞서
    (ⅰ) 요청된 구동 토크를 체크하는 단계,
    (ⅱ) 상기 요청된 구동 토크에 도달하기 위해 단계(a)에서 전기 장치(9)가 유성 기어의 제3 부품(11) 상에 적용해야만 하는 토크 계산 단계들이 선행되는 것을 특징으로 하는 차량 기동 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    단계(a, b)는, 유성 기어의 상기 부품(10, 11, 12)이 동일한 회전 속도로 회전할 때, 로킹 수단을 로킹 위치로 전환시키는 단계(c) 전에 선행되는 것을 특징으로 하는 차량 기동 방법.
  4. 선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
    단계(b)에서 상기 일정한 회전 속도는 연소 엔진(2)의 아이들 회전 속도에 대응하는 것을 특징으로 하는 차량 기동 방법.
  5. 선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
    상기 초기 상태 중 기어박스의 입력축(3a) 상에는 토크가 작용하지 않는 것을 특징으로 하는 차량 기동 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 하나의 청구항에 있어서,
    초기 상태의 전기 장치는 기어박스의 입력축(3a) 상에 간접적으로 작용하는 베이스 토크를 적용하는 것을 특징으로 하는 차량 기동 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 베이스 토크는 차량의 상용 브레이크가 적용되지 않는 경우에만 적용되는 것을 특징으로 하는 차량 기동 방법.
  8. 선행하는 청구항들 중 하나의 청구항에 있어서,
    추진 시스템(1)을 위해 실행되며, 유성 기어의 상기 제1 부품(10)은 태양 기어(10)이며, 유성 기어의 상기 제2 부품(12)은 유성 휠 캐리어(12)이고, 및 유성 기어의 상기 제3 부품(11)은 링 기어(11)인 것을 특징으로 하는 차량 기동 방법.
  9. 컴퓨터 프로그램 코드가 컴퓨터에서 실행될 때, 컴퓨터가 청구항 1 내지 청구항 8 중 하나의 청구항에 따른 방법을 실행하게 하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  10. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 데이터 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    청구항 9에 따른 컴퓨터 프로그램의 컴퓨터 프로그램 코드가 데이터 저장 매체 상에 저장되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  11. 실행 수단(41), 상기 실행 수단에 연결되는 메모리(42), 및 실행 수단에 연결되는 데이터 저장 매체(44)를 포함하며, 청구항 9에 따른 컴퓨터 프로그램의 컴퓨터 프로그램 코드가 상기 데이터 저장 매체(44)에 저장되는 것을 특징으로 하는 전자 제어 유닛(40).
  12. 청구항 11에 따른 전자 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
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