KR20150129322A - 하이브리드 차량들에서 회생 동안 엔진 구동라인을 연결 해제하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

하이브리드 차량들에서 회생 동안 엔진 구동라인을 연결 해제하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

하이브리드 제어기를 사용하여 클러치에 의해 결합된 엔진과 이머신을 갖는 하이브리드 차량을 동작시키는 시스템과 방법이 제공된다. 방법은, 엔진의 유휴 연비를 결정하고, 하이브리드 차량에 대한 하이브리드 효율성 지수를 결정하며, 엔진이 상기 클러치를 사용하여 차량 트랜스미션으로부터 결합이 해제되는 동작 상황에 대한 예상 에너지 저장률 증가를 결정하고, 동작 상황에서 엔진의 예상 연비 감소를 결정하기 위해 예상 에너지 저장률 증가와 하이브리드 효율성 지수를 곱하며, 예상 연비 감소가 유휴 연비보다 클 때에 클러치를 이용하여 차량 트랜스미션으로부터 엔진을 연결 해제한다.

Description

하이브리드 차량들에서 회생 동안 엔진 구동라인을 연결 해제하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ENGINE DRIVELINE DISCONNECT DURING REGENERATION IN HYBRID VEHICLES}
본 출원은 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함되는, 2013년 3월 14일 출원된 미국 임시 출원 번호 61/783,188의 이득을 청구한다.
하이브리드 차량들은 전형적으로 연소 엔진과, 전기 모터와 발전기 둘 다로 동작할 수 있는 이머신(eMachine)을 갖는다. 제동(braking)이나 타행 주행(coasting) 동안, 이러한 차량들은 나중에 차량을 추진할 때 사용하기 위해 배터리에 차량의 운동 에너지를 포착하고 저장할 수 있다. 이러한 프로세스는 일반적으로 회생 제동(regenerative braking)이라고 불린다. 일부 하이브리드 차량 구조들에서, 트랜스미션으로부터 엔진으로의 연결을 마음대로 해제하는 것이 가능하다. 타행 주행시 스로틀 리프트(throttle lift) 상황들에서 엔진의 연결을 해제하는 것은 차량의 연료 경제성(fuel economy)을 개선시킬 수 있다. 엔진의 연결이 해제되고 엔진 제동 효과가 없어지면, 이머신은 결합된 엔진으로 유사한 제동 결과를 여전히 공급하면서 회생의 양을 증가시킬 수 있다. 그러나, 한번 연결이 해제되면, 엔진은 그의 유휴 상태(idle state)를 지속하고 엔진 정지(stalling)를 피하기 위해 임계량의 연료 소비를 계속 할 것이다. 연결 해제시 엔진을 유휴로 유지하기 위해 필요한 연료가 타행 주행동안 손실되고, 유사하게 연료 경제성을 감소시킨다. 따라서, 이러한 분야에서 개선이 필요하다.
명세서의 한 양상에 따라, 하이브리드 제어기를 사용하여 클러치에 의해 결합된 엔진과 이머신을 갖는 하이브리드 차량을 동작시키는 방법이 제공된다. 방법은, 엔진의 유휴 연비를 결정하고, 하이브리드 차량에 대한 하이브리드 효율성 지수를 결정하며, 엔진이 상기 클러치를 사용하여 차량 트랜스미션으로부터 결합이 해제되는 동작 상황에 대한 예상 에너지 저장률 증가를 결정하고, 동작 상황에서 엔진의 예상 연비 감소를 결정하기 위해 예상 에너지 저장률 증가와 하이브리드 효율성 지수를 곱하며, 예상 연비 감소가 유휴 연비보다 클 때에 클러치를 이용하여 차량 트랜스미션으로부터 엔진을 연결 해제한다.
다른 양상에 따라, 엔진, 이머신, 이머신에 동작적으로 결합된 트랜스미션, 엔진을 트랜스미션으로 동작적으로 결합시키는 클러치, 그리고 하이브리드 제어기를 포함하는 하이브리드 시스템이 제공된다. 하이브리드 제어기는 하이브리드 차량에 대한 하이브리드 효율성 지수를 결정하고, 엔진이 상기 클러치를 사용하여 트랜스미션으로부터 결합이 해제되는 동작 상황에 대한 예상 에너지 저장률 증가를 결정하고, 상기 동작 상황에서 엔진의 예상 연비 감소를 결정하기 위해 상기 예상 에너지 저장률 증가와 상기 하이브리드 효율성 지수를 곱하며, 예상 연비 감소가 상기 유휴 연비보다 클 때에 상기 클러치를 이용하여 트랜스미션으로부터 엔진을 연결 해제하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 형태들, 객체들, 특징들, 양상들, 이득들, 장점들, 및 실시예들이 상세한 설명과 함께 제공된 도면들로부터 명백하게 될 것이다.
하이브리드 차량들의 연료 경제성을 높일 수 있다.
도 1은 하이브리드 시스템의 한 예의 개략도를 도시한다.
도 2는 도 1의 하이브리드 시스템의 전기 통신 시스템의 일반도를 도시한다.
도 3은 한 실시예에 따른 도 1의 하이브리드 시스템을 동작시키는 방법을 도시한다.
본 발명의 원리들의 이해를 증진시키기 위하여, 도면들에서 설명된 실시예들에 참조 기호가 생성되며, 이를 설명하기 위하여 특정 언어가 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 범위에는 제한이 없다고 의도되는 것으로 이해될 것이다. 여기서 설명된 바와 같은 본 발명의 원리들의 설명된 실시예들과 임의의 다른 응용들의 임의의 대안들과 다른 변경들은 본 발명이 관련된 업계의 숙련자에게는 일상적일 것으로 생각된다. 본 발명의 한 실시예가 매우 상세히 도시되나, 본 발명과 관련없는 일부 특성들은 명확성을 위해 도시되지 않을 수 있다는 것이 관련 분야의 숙련자에게 명백할 것이다.
다음 설명의 참조 번호들은 독자가 다양한 구성성분들이 먼저 도시되는 도면들을 빠르게 식별하는데 도움을 주도록 구성되었다. 특히, 소자가 먼저 나타나는 도면은 전형적으로 대응하는 참조 숫자에서 가장 왼쪽의 숫자(들)로 지시된다. 예를 들어, "100" 시리즈의 참조 숫자에 의해 식별된 소자는 도 1에 먼저 나타날 것이며, "200" 시리즈의 참조 숫자에 의해 식별된 소자는 도 2에 먼저 나타나는 등이다. 명세서, 초록, 및 청구항들의 섹션들을 참조함에 있어서, 단일 형태들인 "a", "an", "the", 등은 명백하게 다르게 논의되지 않는 한, 복수의 대상들을 포함한다는 것이 주의되어야 한다. 설명에서, "디바이스(a device)" 또는 "디바이스(the device)"로의 참조들은 이러한 디바이스들의 하나 또는 그 이상과 그의 동등물들을 포함한다.
도 1은 한 실시예에 따른 하이브리드 시스템(100)의 개략도를 도시한다. 도 1에 도시된 하이브리드 시스템(100)은 상업적 단계의 트럭들 뿐만 아니라 다른 타입들의 차량들이나 운송 시스템들에서 사용하도록 적응되지만, 하이브리드 시스템(100)의 다양한 양상들이 다른 환경들로 포함될 수 있다고 여겨진다. 도시된 바와 같이, 하이브리드 시스템(100)은 엔진(102), 하이브리드 모듈(104), 자동 트랜스미션(106), 및 트랜스미션(106)으로부터 바퀴들(110)로 전력을 전달하는 구동 트레인(108)을 포함한다. 한 예에서, 엔진(102)은 터보차저(turbocharger)를 갖는 내부 연소 엔진을 포함한다. 터보차저는 엔진의 배기 경로에 터빈 휠(turbine wheel)을 포함한다. 축은 터빈 휠을 엔진의 공기 흡입 경로의 압축기 휠과 연결한다. 터빈 휠이 엔진으로부터의 배기 가스의 흐름에 의해 구동됨에 따라, 압축기 휠이 또한 공기를 엔진의 흡입구로 회전시키고 압축시키며, 따라서 엔진의 전력 생성 용량을 증가시킨다. 하이브리드 모듈(104)은 일반적으로 이머신(eMachine;112)이라고 불리는 회전 전기 머신과, 엔진(102)을 이머신(112)과 트랜스미션(106)으로부터 동작적으로 연결하거나 연결을 해제하는 클러치(114)를 포함한다.
하이브리드 모듈(104)은 기름, 윤활유들과 같은 유체들, 또는 다른 유체들을 저장하고, 유압, 윤활, 및 냉각의 목적들을 위해 하이브리드 모듈(104)로 공급하는 섬프(sump;116)를 포함한다. 유체를 순환시키기 위해, 하이브리드 모듈(104)은 기계적 펌프(118)와 전기적(또는 전기) 펌프(120)를 포함한다.
하이브리드 시스템(100)은 또한 이하에서 더욱 상세히 설명될, 하이브리드 모듈(104)로 공급된 유체뿐만 아니라 하이브리드 시스템(100)의 다양한 다른 구성성분들로 물-에틸렌-글리콜(water-ethylene-glycol;WEG)의 냉각을 위해 사용되는 냉각 시스템(122)을 포함한다. 도 1을 보면, 냉각 시스템(122)은 하이브리드 모듈(104)를 위해 유체를 냉각시키는 유체 라디에이터(124)를 포함한다. 냉각 시스템(122)은 또한 하이브리드 시스템(100)의 다양한 다른 구성성분들을 위해 부동액을 냉각시키도록 구성되는 메인 라디에이터(126)를 포함한다. 냉각 팬(128)은 유체 라디에이터(124)와 메인 라디에이터(126) 모두를 통해 공기를 흐르게 한다. 순환 또는 냉각수 펌프(130)는 메인 라디에이터(126)로 부동액을 순환시킨다.
하이브리드 모듈(104)의 이머신(112)은 동작 모드에 따라, 어떤 때에는 발전기로 동작하고 다른 어떤 때에는 모터로 동작한다. 모터로 동작할 때, 이머신(112)은 교류(AC)를 사용한다. 발전기로 동작할 때, 이머신(112)은 AC를 생성한다. 인버터(132)는 이머신(112)으로부터 AC를 변환시키며 이를 에너지 저장 시스템(134)으로 공급한다. 한 예의 이머신(112)은 Pendleton, Indiana의 Remy International,Inc.에 의해 제조된 HVH410 시리즈 전기 모터이나, 다른 타입들의 이머신들이 사용될 수 있을 것으로 보인다. 예시된 예에서, 에너지 저장 시스템(134)은 에너지를 저장하고 이를 직류(DC)로 다시 공급한다. 하이브리드 모듈(104)의 이머신(112)이 모터로 동작할 때, 인버터(132)는 DC 전력을 AC로 변환하고, 이후 이는 이머신(112)으로 공급된다. 예시된 예의 에너지 저장 시스템(134)은, 고전압의 전력을 인버터(132)로 공급하기 위하여, 바람직하게는 병렬로 함께 연결되는 3개의 에너지 저장 모듈들(136)을 포함한다. 에너지 저장 모듈들(136)은 본질적으로 이머신(112)에 의해 생성된 에너지를 저장하고 에너지를 이머신(112)으로 다시 빠르게 공급하기 위한 전기화학적 배터리들이다. 에너지 저장 모듈들(136), 인버터(132), 그리고 이머신(112)은 도 1에 도시된 라인에 의해 표시되는 것과 같은 고전압 배선을 통해 서로 동작적으로 결합된다. 예시된 예는 3개의 에너지 저장 모듈들(136)을 포함하는 에너지 저장 시스템(134)을 도시하지만, 에너지 저장 시스템(134)은 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 에너지 저장 모듈들(136)을 포함할 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 에너지 저장 시스템(134)은, 몇가지 예들만 말하자면, 화학적 수단, 공압 어큐뮬레이터들, 유압 어큐뮬레이터들, 스프링들, 열 저장 시스템들, 플라이휠들, 중력 디바이스들, 및 커패시터들을 통하는 것과 같이, 잠재적 에너지를 저장하기 위한 임의의 시스템을 포함할 수 있을 것으로 보인다.
고전압의 배선은 에너지 저장 시스템(134)을 고전압 탭(138)으로 연결한다. 고전압 탭(138)은 고전압을 차량에 부착된 다양한 구성성분들로 공급한다. 하나 또는 그 이상의 DC-DC 컨버터 모듈들(142)을 포함하는 DC-DC 컨버터 시스템(140)은 에너지 저장 시스템(134)에 의해 공급된 고전압 전력을 더 낮은 전압으로 변환하고, 이는 차례로 더 낮은 전압들을 필요로 하는 다양한 시스템들 및 부품들(144)로 공급된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 저전압 배선은 DC-DC 컨버터 모듈들(142)을 저전압 시스템들과 부품들(144)로 연결시킨다.
하이브리드 시스템(100)은 다양한 구성성분들의 동작들을 제어하기 위한 다수의 제어 시스템들을 포함한다. 예를 들어, 엔진(102)은 연료 주입 등과 같은 엔진(102)의 다양한 동작 특성들을 제어하는 엔진 제어 모듈(146)을 갖는다. 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(TCM/HCM;148)은 종래의 트랜스미션 제어 모듈을 대체하며, 트랜스미션(106) 뿐만 아니라 하이브리드 모듈(104)의 동작도 모두 제어하도록 설계된다. 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)과 엔진 제어 모듈(146)은 인버터(132), 에너지 저장 시스템(134), 및 DC-DC 컨버터 시스템(140)과 함께 도 1에 도시된 바와 같은 통신 링크를 따라 통신한다. 전형적인 실시예에서, 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)과 엔진 제어 모듈(146)은 각각 프로세서, 메모리, 그리고 입력/출력 연결들을 갖는 컴퓨터를 포함한다. 부가적으로, 인버터(132), 에너지 저장 시스템(134), DC-DC 컨버터 시스템(140), 및 다른 차량 서브시스템들은 또한 유사한 프로세서들, 메모리, 그리고 입력/출력 연결들을 갖는 컴퓨터들을 포함할 수 있다.
하이브리드 시스템(100)의 동작을 제어하고 모니터링하기 위하여, 하이브리드 시스템(100)은 인터페이스(150)를 포함한다. 인터페이스(150)는 차량이 운전, 중립, 후진, 등에 있는지를 선택하기 위한 시프트 셀렉터(152)와, 몇가지만 말하자면, 체크 트랜스미션, 브레이크 압력, 및 공기 압력 표시기들과 같은, 하이브리드 시스템(100)의 동작 상태들의 다양한 표시기들(156)을 포함하는 장치 패널(154)을 포함한다.
도 2는 하이브리드 시스템(100)에서 사용될 수 있는 통신 시스템(200)의 한 예의 도면을 도시한다. 한 예가 도시되었으나, 다른 실시예들의 통신 시스템(200)은 도시된 것과 상이하게 구성될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 통신 시스템(200)은 차량의 제어와 전기 시스템들에 최소한의 영향을 끼치도록 구성된다. 현재의 차량 설계들의 보강을 용이하게 하기 위하여, 통신 시스템(200)은 이를 통해 하이브리드 시스템(100)의 다양한 구성성분들의 대부분과 통신하는 하이브리드 데이터 링크(202)를 포함한다. 특히, 하이브리드 데이터 링크(202)는 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)과 시프트 셀렉터(152), 인버터(132), 에너지 저장 시스템(134), 저전압 시스템들/부품들(144), 및 DC-DC 컨버터 모듈들(142) 사이의 통신을 용이하게 한다. 에너지 저장 시스템(134) 내에서, 에너지 저장 모듈 데이터 링크(204)는 다양한 에너지 저장 모듈들(136) 사이의 통신을 용이하게 한다. 그러나, 다른 실시예들에서 다양한 에너지 저장 시스템 모듈들(136)이 하이브리드 데이터 링크(202)를 통해 서로 통신할 수 있다고 생각된다. 하이브리드 데이터 링크(202)와 차량의 나머지에서 사용된 데이터 링크들과 분리된 에너지 저장 모듈 데이터 링크(204)로, 하이브리드 시스템(100)의 제어/전기 구성성분은 최소의 영향으로 차량에 쉽게 묶여질 수 있다. 예시된 예에서, 하이브리드 데이터 링크(202)와 에너지 저장 모듈 데이터 링크(204)는 각각 500 킬로비트/초(kbps)의 전송 속도를 갖지만, 다른 예들에서는 데이터는 다른 속도로 전송될 수 있다고 여겨진다. 차량의 다른 구성성분들은 차량 데이터 링크(206)를 통해 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)과 통신한다. 특히, 시프트 셀렉터(152), 엔진 제어 모듈(146), 장치 패널(154), 잠금 방지 제동 시스템(208), 몸체 제어기(210), 저전압 시스템들/부품들(144), 및 서비스 도구들(212)이 차량 데이터 링크(206)로 연결된다. 예를 들어, 차량 데이터 링크(206)는, 몇가지 예들만 말하자면, 250kJ1939-형 데이터 링크, 500kJ1939-형 데이터 링크, General Motors LAN, 또는 PT-CAN 형 데이터 링크일 수 있다. 모든 이러한 타입들의 데이터 링크들은, 몇가지 예들만 말하자면, 금속 배선, 광섬유들, 무선 주파수, 및/또는 그의 조합과 같은 임의의 수의 형태들을 가질 수 있다.
일반적인 기능성의 측면에서, 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)은 에너지 저장 시스템(134)과 그 안의 다양한 에너지 저장 모듈들(136)로부터 전력 한계들, 용량, 사용가능한 전류, 전압, 온도, 충전 상태, 등급, 및 팬 속도 정보를 수신한다. 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)은 이후 다양한 에너지 저장 모듈들(136)을 연결하기 위한 명령들을 보내어, 인버터(132)로 및 그로부터 전압을 공급하게 된다. 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)은 또한 전기적 펌프(120)의 동작에 대한 정보를 수신할 뿐만 아니라 전기적 펌프(120)로 명령들을 발생시킨다. 인버터(132)로부터, 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)은 사용가능한 모터/발전기 토크, 토크 한계들, 인버터의 전압 전류 및 실질 토크 속도와 같은 다수의 입력들을 수신한다. 그러한 정보에 기초하여, 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)은 냉각 시스템의 토크 속도와 펌프(130)를 제어한다. 인버터(132)로부터, 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)은 또한 고전압의 버스 전력과 소비 정보를 수신한다. 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)은 또한 DC-DC 컨버터 시스템(140)의 개별적인 DC-DC 컨버터 모듈들(142)의 동작 상태와 함께, 입력 전압과 전류 뿐만 아니라 출력 전압과 전류를 모니터링한다. 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)은 또한 몇가지만 말하자면, 엔진 속도, 엔진 토크, 엔진 전력, 엔진 전력 한계, 토크 커브 정보, 및 운전자 요청 출력 토크에 관한 정보를 엔진 제어 모듈(146)과 통신하여 그로부터 수신하며, 이에 응답하여 엔진 제어 모듈(146)을 통해 엔진(102)의 토크와 속도를 제어한다. 엔진 제어 모듈(146)에 의해 수신되고 계산되는 값들은 또한 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)에 의해서 직접 수신되고 계산될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 엔진 제어 모듈(146)과 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)은 개별적인 유닛들로서 또는 단일 제어기나 하우징으로 통합되어 수행될 수 있다.
상기에서 논의된 바와 같이, 스로틀 또는 타율 주행 상황들에서 차량이 감속할 때, 차량으로부터의 운동 에너지는 엔진(102)을 회전시키는데 사용되고, 남은 부분은 에너지 저장 시스템(134)으로 향하게 된다. 이러한 회생 프로세스동안, 전력을 수용하기 위한 엔진(102)의 드래그(drag), (발전기로 동작하는) 이머신(112)의 한계들, 및 에너지 저장 모듈들(134)의 능력을 포함하는 많은 요인들이 알려져 있다.
두개의 핵심 파라미터들이 또한 관찰에 의해 학습될 수 있다. 첫째, 엔진(102)을 유휴시키는데 필요한 연료가 엔진(102)이 유휴에 있을 때마다 모니터링될 수 있다. 둘째, 차량을 추진시키는데 도움을 주기 위하여 모터로 이머신(112)을 사용할 때 소비된 전기 에너지로 절약된 연비(하이브리드 효율성 지수 또는 HEI라고도 알려져 있음)가 계산될 수 있다. 차량에 대한 HEI는 설계에 의해 알려질 수 있지만, 이는 또한 다음과 같이 결정될 수 있다: 차량의 추진에 도움을 주기 위하여 에너지 저장 시스템(134)으로부터 에너지가 제거될 때마다, 저장된 에너지의 손실이 에너지 저장 시스템(134)에 의해 트랜스미션/하이브리드 제어 모듈(148)로 기록되고 누적된다. 동시에, 엔진(102)과 이머신(112)의 조합이 생성하는 동일한 추진 토크를 생성하기 위해 엔진(102)에 필요한 연비가 엔진(102)에 대해 알려진 연비 맵들에 기초하여 결정된다. 이러한 값은 이후 시간이 흘러 적절한 시간(T)에서의 연비와의 차이를 결정하도록, (추진을 돕는 이머신(112)을 갖는) 엔진(102)의 실질 연비와 비교된다. 방정식(1)은 이하에서 예상 HEI의 계산을 설명한다:
Figure pct00001
여기서:fuelRate propulsion = 엔진과 이머신의 조합에 의해 현재 생성되는 것과 동일한 추진 토크를 생성하기 위해 엔진에 필요한 연비
fuelRate engine = 추진을 돕는 이머신을 갖는 엔진의 현재 연비
EnergyStorageDischargeRate = 에너지 저장 시스템의 에너지 저장 방전율
상기 정보는 스로틀 리프트 상황동안 트랜스미션(106)으로부터 엔진(102)의 연결 해제가 전체적인 연료 절약이나 전체적인 연료 손실을 발생시킬 것인지를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 먼저, 에너지 저장율의 잠재적 증가가 결정된다. 시스템의 모든 디바이스들의 제어와 물리적 한계들에 대한, 트랜스미션(106)으로부터 연결 해제된 엔진(102)의 에너지 저장률이 결정되고 클러치(114)에 의해 트랜스미션(106)으로 결합된 엔진(102)의 에너지 저장율과 비교된다. 이러한 한계들은 (발전기로 동작하는) 이머신(112)의 물리적 한계들, 및 에너지 저장 시스템(136)의 비율과 용량 한계들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 에너지 저장 모듈들(136)이 이미 저장 용량이 가득 찼다면, 에너지 저장률은 엔진(102)의 연결 해제에 의해 증가하지 않을 것인데, 왜냐하면 에너지 저장 모듈들(136)은 하이브리드 제어 모듈(148) 또는 에너지 저장 시스템(134)의 다른 제어기에 의해 어떠한 부가적인 에너지도 수신하는 것이 방지될 것이기 때문이다.
에너지 저장률의 잠재적 증가가 결정되면, 이는 잠재적 연비 감소를 결정하기 위해 HEI에 의해 곱해질 수 있다. 연비 감소가 엔진을 유휴로 유지하기 위해 필요한 연비를 초과하면, 이후 엔진의 결합 해제가 연비 사용의 전반적인 감소를 이끌 것이며 수행되어야 한다.
도 3으로 돌아가면, 시스템(100)을 사용하여 상기 방법을 수행하기 위한 프로세스가 예시된다. 프로세스는 하이브리드 제어기(148)가 엔진(102)의 유휴 연비를 결정하는 시작점(300)에서 시작한다(단계 302). 한 실시예에서, 하이브리드 제어 모듈(148)은 시간에 대한 엔진(102)의 평균 유휴 연비를 적응적으로 결정하기 위해 유휴 기간들 동안 엔진 제어 모듈(146)에 의해 방송되는 연료 소비율을 모니터링한다.
단계(304)에서, 제어 모듈은 차량에 대한 HEI를 결정한다. 다시, HEI는 알려진 차량 데이터에 기초하여 하이브리드 제어 모듈(148)의 메모리에 앞서 저장될 수 있거나, 또는 상기 논의된 바와 같이 측정된 차량 동작 데이터에 기초하여 적응적으로 결정될 수 있다.
단계(306)에서, 하이브리드 제어 모듈(148)은 엔진이 트랜스미션으로부터 결합 해제될 때 발생할 수 있는 엔진 저장률의 잠재적 증가를 결정한다. 이를 이루기 위해, 하이브리드 제어 모듈(148)은 먼저, 시스템(100)의 디바이스들의 다양한 제어와 물리적 한계들에 대한, 결합된 엔진이 없는 에너지 저장율을 결정한다. 이는 엔진이 트랜스미션으로 결합될 때 예상된 에너지 저장률과 비교된다(엔진 제동 효과를 설명한다).
단계(308)에서, 엔진이 트랜스미션으로부터 결합 해제되는 것으로 예상될 수 있는 연비 감소를 결정하기 위해, 예상 증가 에너지 저장률이 HEI에 의해 곱해진다.
단계(310)에서, 하이브리드 제어 모듈(248)은 단계(308)로부터의 예상 연비 절약을 엔진 유휴 연비와 비교한다(단계 310). 예상 연비 감소가 엔진 유휴 연비보다 크다면, 하이브리드 제어기는 연결 해제 클러치(114)를 이용하여 엔진(102)을 트랜스미션(106)으로부터 연결 해제한다(단계 312). 예상된 연비 절약이 엔진 유휴 연비를 초과하지 않는다면, 엔진(102)은 트랜스미션(114)에 결합된 채로 남고(단계 314), 프로세스는 종료점(316)에서 종료한다.
도 3의 프로세스는 엔진 유휴 연비, HEI, 엔진 저장률 증가, 연비 감소에 대한 값들을 적응적으로 업데이트하고 트랜스미션(106)으로부터 엔진(102)을 결합 또는 결합 해제하기 위해 동일하게 반복될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 부가적으로, 프로세스의 일정한 단계들은 다른 단계들과 독립하여 개별적으로 수행되거나 또는 반복될 수 있다는 것이 이해될 수 있다.
본 발명이 도면들과 상기 설명에서 상세히 예시되고 설명되었으나, 이는 특징상 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 여겨지며, 참조 실시예가 도시되고 설명되었을 뿐이며, 다음 청구항들에 의해 정의된 발명들의 정신 내에 속하는 모든 변화들, 동등물들 및 변경들이 보호되는 것이 바람직한 것으로 이해된다. 본 명세서에서 인용된 모든 출판물들, 특허들, 및 특허 출원들은 각각의 개별적인 출판물, 특허, 또는 특허 출원이 분명하게 및 개별적으로 참조로 포함된다고 표현되고 그의 전부가 여기서 발표된 것처럼 참조로 포함된다.
100: 하이브리드 시스템 104: 하이브리드 모듈
112: 이머신 136: 에너지 저장 모듈
146: 엔진 제어 모듈 148: 하이브리드 제어 모듈

Claims (28)

  1. 하이브리드 제어기를 사용하는 엔진과 이머신(eMachine)을 갖는 하이브리드 차량을 동작시키는 방법으로서:
    클러치에 의해 상기 엔진이 차량 트랜스미션에 결합되는 제 1 동작 상황과, 상기 클러치에 의해 상기 엔진이 상기 차량 트랜스미션으로부터 결합 해제되는 제 2 동작 상황 사이에서, 상기 엔진의 예상 연비 감소를 결정하는 단계와;
    상기 예상 연비 감소가 상기 엔진의 유휴 연비보다 클 때 상기 클러치를 사용하여 상기 엔진을 상기 차량 트랜스미션으로부터 결합 해제하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 예상 연비 감소를 결정하는 상기 단계는:
    상기 제 1 동작 상황으로부터 제 2 동작 상황으로의 이행으로 인한 예상 에너지 저장률 증가를 결정하는 단계와;
    상기 예상 에너지 저장률 증가와 하이브리드 효율성 지수(hybrid efficiency index)를 곱하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 시간(T) 동안의 상기 하이브리드 효율성 지수는 다음과 같이 정의되고:
    T =
    Figure pct00002

    여기서:fuelRate propulsion = 상기 엔진과 상기 이머신의 조합에 의해 현재 생성되는 추진 토크를 생성하기 위해 상기 엔진에 필요한 연비이고;
    fuelRate engine = 상기 차량의 상기 추진을 돕는 상기 이머신을 갖는 상기 엔진의 현재 연비이며;
    EnergyStorageDischargeRate = 상기 하이브리드 차량의 에너지 저장 시스템의 에너지 저장 방전율인, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어기는 상기 시간 주기(T)에 따라 상기 하이브리드 효율성 지수를 적응적으로 결정하는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유휴 연비는 상기 엔진이 유휴 동작 상황에 있을 때 상기 엔진에 의해 소비되는 상기 연료의 양을 모니터링하는 것에 의해 상기 하이브리드 제어기에 의해 결정되는, 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 유휴 연비는 정해진 시간 주기동안 측정된 상기 엔진의 상기 연비의 평균으로서 결정되는, 방법.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예상 에너지 저장률 증가를 결정하는 상기 단계는:
    결합 해제된 에너지 저장률을 결정하는 단계로서, 상기 결합 해제된 에너지 저장률은 상기 엔진이 상기 트랜스미션으로부터 결합 해제될 때의 상기 에너지 저장률을 나타내는, 상기 단계와;
    결합된 에너지 저장률을 결정하는 단계로서, 상기 결합된 에너지 저장률은 상기 엔진이 상기 트랜스미션에 결합된 때의 상기 에너지 저장률을 나타내는, 상기 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 결합 해제된 에너지 저장률은 상기 이머신과 상기 에너지 저장 시스템 중 적어도 하나의 물리적 한계들을 설명하는, 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 결합 해제된 에너지 저장률은 상기 에너지 저장 시스템의 충전의 현재 상태를 설명하는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 에너지 저장 시스템의 충전의 상기 현재 상태가 미리 정해진 임계치보다 높을 때, 상기 하이브리드 제어기는 상기 엔진이 상기 클러치에 의해 상기 트랜스미션에 연결된 채로 남아있도록 하는, 방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합 해제된 에너지 저장률은 상기 에너지 저장 시스템의 최대 에너지 저장률 한계를 설명하는, 방법.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합된 에너지 저장률은 상기 트랜스미션으로 결합된 때 상기 엔진의 제동 효과를 설명하는, 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 동작 상황들은 스로틀 리프트(throttle lift) 상황동안 발생하는, 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서:
    상기 엔진이 상기 차량 트랜스미션으로부터 결합 해제될 때 상기 엔진을 유휴 상황으로 유지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 하이브리드 시스템으로서:
    엔진과;
    이머신과;
    상기 이머신에 동작적으로 결합된 트랜스미션과;
    상기 엔진을 상기 트랜스미션에 동작적으로 결합시키는 클러치와;
    하이브리드 제어기를 포함하고, 상기 하이브리드 제어기는:
    상기 클러치에 의해 상기 엔진이 상기 트랜스미션과 결합되는 제 1 동작 상황과, 상기 클러치에 의해 상기 엔진이 상기 트랜스미션으로부터 결합 해제되는 제 2 동작 상황 사이에서 상기 엔진의 예상 연비 감소를 결정하고;
    상기 예상 연비 감소가 상기 엔진의 유휴 연비보다 클 때 상기 클러치를 사용하여 상기 엔진을 상기 차량 트랜스미션으로부터 결합 해제하도록 구성되는, 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어기는:
    상기 제 1 동작 상황으로부터 제 2 동작 상황으로의 이행으로 인한 예상 에너지 저장률 증가를 결정하고;
    상기 예상 연비 감소를 결정하기 위해 상기 예상 에너지 저장률 증가와 하이브리드 효율성 지수를 곱하도록 또한 구성되는, 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서, 시간(T) 동안의 상기 하이브리드 효율성 지수는 다음과 같이 정의되고:
    T =
    Figure pct00003

    여기서:fuelRate propulsion = 상기 엔진과 상기 이머신의 조합에 의해 현재 생성되는 동일한 추진 토크를 생성하기 위해 상기 엔진에 필요한 연비이고;
    fuelRate engine = 상기 차량의 상기 추진을 돕는 상기 이머신을 갖는 상기 엔진의 현재 연비이며;
    EnergyStorageDischargeRate = 상기 에너지 저장 시스템의 에너지 저장 방전율인, 시스템.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어기는 상기 시간 주기(T)에 따라 상기 하이브리드 효율성 지수를 적응적으로 결정하는, 시스템.
  19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유휴 연비는 상기 엔진이 유휴 동작 상황에 있을 때 상기 엔진에 의해 소비되는 연료의 양을 모니터링하는 것에 의해 상기 하이브리드 제어기에 의해 결정되는, 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 유휴 연비는 정해진 시간 주기동안 측정된 상기 엔진의 상기 연비의 평균으로서 상기 하이브리드 제어기에 의해 결정되는, 시스템.
  21. 제 15 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예상 에너지 저장률 증가를 결정하는 상기 단계는:
    결합 해제된 에너지 저장률을 결정하는 단계로서, 상기 결합 해제된 에너지 저장률은 상기 엔진이 상기 트랜스미션으로부터 결합 해제될 때의 상기 에너지 저장률을 나타내는, 상기 단계와;
    결합된 에너지 저장률을 결정하는 단계로서, 상기 결합된 에너지 저장률은 상기 엔진이 상기 트랜스미션에 결합된 때의 상기 에너지 저장률을 나타내는, 상기 단계를 포함하는, 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 결합 해제된 에너지 저장률은 상기 이머신과 상기 에너지 저장 시스템 중 적어도 하나의 물리적 한계들을 설명하는, 시스템.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 결합 해제된 에너지 저장률은 상기 에너지 저장 시스템의 충전의 현재 상태를 설명하는, 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 에너지 저장 시스템의 충전의 상기 현재 상태가 미리 정해진 임계치보다 높을 때, 상기 하이브리드 제어기는 상기 엔진이 상기 클러치에 의해 상기 트랜스미션에 연결된 채로 남아있도록 하는, 시스템.
  25. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합 해제된 에너지 저장률은 상기 에너지 저장 시스템의 최대 에너지 저장률 한계를 설명하는, 시스템.
  26. 제 21 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 결합된 에너지 저장률은 상기 트랜스미션으로 결합된 때 상기 엔진의 제동 효과를 설명하는, 시스템.
  27. 제 15 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 동작 상황들은 스로틀 리프트 상황동안 발생하는, 시스템.
  28. 제 15 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하이브리드 제어기는 상기 엔진이 상기 차량 트랜스미션으로부터 결합 해제될 때 상기 엔진을 유휴 상황으로 유지하도록 구성되는, 시스템.
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