KR20160073325A - 하이브리드 구동부가 연결된 차량의 스타트 업 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내연 기관(100) 및 전기 기계(110)를 구비한 하이브리드 구동부를 포함하는 차량의 스타트 업 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서는 내연 기관(100)과 전기 기계(110)가 직접 연결되고(105), 차량의 내연 기관(100)과 변속기(115) 사이에 전자 제어 클러치(120)가 배치되며, 특히, 제1 시동 위상에서는 내연 기관(100)의 회전수가 공회전 회전수로부터 최소 회전수로 하강하고(505), 내연 기관(100)은 전기 기계(110)에 의해 견인 모드로 작동되며, 제2 시동 위상에서는 전자 제어 클러치(120)가 실질적으로 일정한 슬립으로 작동된다(530).

Description

하이브리드 구동부가 연결된 차량의 스타트 업 방법{METHOD FOR START-UP OF A MOTOR VEHICLE WITH A COUPLED HYBRID DRIVE}

본 발명은, 청구항 제1항의 전제부에 따라 내연 기관 및 상기 내연 기관과 연결된 전기 기계를 구비한 하이브리드 구동부와 전자 제어식 변속기 클러치를 갖는 차량의 스타트 업 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 컴퓨터 프로그램, 상기 컴퓨터 프로그램의 저장을 위한 기계 판독 가능한 데이터 매체, 그리고 본 발명에 따른 방법을 실행할 수 있는 전자 제어 장치에 관한 것이다.

수동 변속기 및 자동화 클러치를 갖는 차량이 공지되어 있으며, 이러한 차량은 기어를 넣으면 클러치 페달의 작동 없이 단지 브레이크 페달 및/또는 가속 페달의 작동을 통해서만 정지하고 시동한다. 이 경우, 스타트/스톱 가능한 차량에서는 내연 기관이 일시적으로 멈추고, 브레이크 페달에서 발을 떼면 다시 시동된다. 재시동 과정에서 내연 기관은 공회전 회전수 이상으로 발진되고, 이어서 클러치가 서서히 닫힘으로써 내연 기관이 부하를 받는다.

브레이크 페달에서 발이 떨어지고 가속 페달이 작동되지 않아야만, 공지된 방식으로 공회전 조절기 또는 시동 조절기가 타이어로 송출된 토크 또는 전체 구동부의 추진 토크를 결정한다. 그러나 가속 페달을 작동할 경우 차량 운전자가 상기 추진 토크에 영향을 미칠 수 있다.

또한, 내연 기관과 직접 연결되어 내연 기관의 빠른 시동을 가능케 하는 전기 기계가 제공된 이른바 하이브리드 구동부가 공지되어 있다.

본 발명은 상술한 전자 제어식, 즉, 자동화 클러치 시스템을 구비한 관련 차량의 스타트 업을 위한 방법을 제안하며, 이 방법에서는 내연 기관과 연결된 전기 기계가 제공된다. 전자 제어 클러치는 클러치 페달이 구비된 수동 변속기의 클러치 또는 시동 클러치가 장착된 자동 변속기일 수 있다. 내연 기관과 전기 기계 사이의 연결은 벨트 기반 연결, 샤프트 기반 연결, 유압식 연결 등일 수 있다.

따라서, 본 발명은, 스타트 업 시작 시 내연 기관의 현재 공회전 회전수가 최소 회전수로 하강함으로써, 더 바람직하게는 하나 이상의 분사가 일시적으로 약화됨으로써, 순수 전기적 시동 또는 "전기적 시동감"이 달성될 수 있으며, 그 결과 전기 기계가 내연 기관에 비해 통상 상대적으로 낮은 동력에도 불구하고 차량 시동 시 내연 기관의 견인 토크를 극복하는 점이 보장된다는 사상에 기초한다.

이 경우, 이하의 기술적 효과들이 기초가 된다. 전술한 공회전 회전수의 하강에 의해 엔진 견인 토크가 감소한다. 또한, 전자 제어 클러치에서 회전수 편차가 감소함으로써, 시동 시 클러치 마모 및 에너지 손실이 감소한다. 이에 반해, 관련 차량의 순수 연소 작동 시 또는 순수 연소 작동식 차량에서는 시동 또는 크롤링(crawling) 시 본 발명에 따른 회전수 하강이 불가능한데, 그 이유는 내연 기관이 낮은 회전수에서 충분한 토크를 이용할 수 없어서 시끄럽게 작동하거나, 심지어 실속(stalling)될 수 있기 때문이다. 따라서, 종래 방식에 따른 차량 시동 시 내연 기관의 회전수는 기본적으로 감소하기보다 오히려 증가한다.

본 발명에 따른 방법은 특히, 제1 진각 시동 위상에서 저회전수 방법이 적용되는 것을 제안하는데, 상기 저회전수 방법에서는, 전기 기계의 시동 후 내연 기관은, 예를 들어 750min^-1(=rpm)의 공회전 회전수의 공칭값으로부터 예를 들어 450min^-1의 최소 회전수로의 회전수 하강 중에, 전기 기계에 의해 견인됨으로써, 더 편안하고 더 환경 보호적인 내연 기관의 견인 모드(towing mode)가 가능해진다. 이에 의해, 특히 내연 기관의 작동을 위해 필요한 견인 출력이 상당히 감소한다. 내연 기관의 최소 회전수는, 최소 회전수가 스타트 업을 위해 충분하도록 선택되는데, 그 이유는 제1 시동 위상 중에 순수 전기식 견인 모드로 인해, 특히 내연 기관의 회전수 상승이 토크의 유지 및 정숙 작동을 위해 요구되지 않기 때문이다.

제2 지연 시동 위상에서는 통상의 슬립값에 비해 비교적 작은 슬립값을 갖는 미니 슬립 방법이 적용된다. 미니 슬립 방법에 의해, 전자 제어 클러치의 폐쇄를 통해 호출될 수 있는 비교적 신속 호출이 가능한 추가 토크 리저브가 제공된다. 전자 클러치가 슬립을 제공하지 않을 수도 있기 때문에, 전기 기계는 운전자 측에서 요구한 토크를 직접 제공해야만 할 수도 있다. 그러나 여기서, 이러한 유형의 토크가 단지 상당한 지연(데드 타임 또는 잠재기)으로 제공될 수 있다는 인식이 기초가 되는데, 이러한 지연은 특히 통신 기술적, 전자적 및/또는 기계적 원인으로부터 유발된다. 더욱이, 상기 지연은 시동 시 진동을 야기할 수 있는데, 이를 억제하기 위해서는 복잡한 제어 또는 진동 보상이 필요하다. 제안된 미니 슬립 방법에 의해, 이러한 진동 보상이 훨씬 간단하게 수행될 수 있거나, 전혀 불필요해진다.

상기 미니 슬립 방법의 슬립값은 바람직하게는 100min^-1보다 작으며 특히 바람직하게는 50min^-1보다 작다. 차량 가속으로 인해 변속기 회전수가 상승한다. 현재 변속기 입력 회전수가 구동부의 (공칭) 공회전 회전수에 도달하거나 이를 초과할 경우, 내연 기관은 순수 연소 작동 또는 하이브리드 작동일 수 있는 정상 모드로 전환된다.

제1 시동 위상과 제2 시동 위상 사이의 전환은 미니 슬립의 상기 슬립값이 도달될 경우에 수행된다. 이에 의해, 특히 시동감을 위해 두 개의 시동 위상들 또는 작동 위상들 사이의 감지할 수 없는 전환이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 방법은, 차량 운전자 측에서 차량의 목표한 추진을 위해 필요한 토크가 목표 토크로서가 아니라, 시동 시 아직 슬립에 위치하는 상술된 전자 제어 클러치로부터 전달 가능한 토크로서 요구되는 기술적 효과를 기초로 한다. 이때, 전기 기계는 바람직하게는 단지 목표 회전수로 조절되는데, 이 목표 회전수는 최소 회전수 및/또는 전자 제어 클러치의 실질적으로 일정한 슬립을 포함한다.

상기 전기적 시동감은 한편으로는 더 적은 암 소음(background noise)으로부터, 그리고 다른 한편으로는 전체 구동부의 매우 직접적인 가속 거동으로부터 도출되며, 상기 구동부는 훨씬 출력이 강화된 전기 기계에서와 같이 전기 기계의 토크에 따라 회전수와는 실질적으로 무관하며, 가속 증대를 위해 회전수 증가를 요구하지 않는다.

또한, 본 발명에 따른 방법에서는 제1 시동 위상에서, 통상의 목표값 또는 공회전 회전수의 공칭값에 비해 상술된 방식으로 하강한 내연 기관의 회전수 또는 최소 회전수를 기초로 하여, 목표 회전수, 내연 기관의 현재 회전수 및 파일럿 제어 토크로부터, 일정한 클러치 슬립의 유지를 위해 필요한 전기 기계의 토크가 결정된다. 이에 의해, 상기 방법이 차량의 기존 제어 장치 내에 비교적 간단하게 비용 효율적으로 구현될 수 있다.

또한, 상기 파일럿 제어 토크와 관련하여, 파일럿 제어 토크는 내연 기관에 현재 인가되는 견인 토크를 고려하여, 그리고/또는 클러치 슬립의 유지를 위해 필요한 현재 클러치 토크를 고려하여 결정된다. 이에 의해, 토크의 매우 정밀한 파일럿 제어가 가능하다.

본 발명에 따른 방법에서는 특히 제2 시동 위상에서, 일정한 클러치 슬립의 유지를 위해 필요한 전기 기계의 토크가 PI(D) 제어기에 의해 결정될 수 있다. 이에 의해, 방법이 비교적 적은 비용 소비로 자동화될 수 있다. 또한, 여기서, 특히 일정한 클러치 슬립의 조절을 위한 PI(D) 제어기의 적분 부분은 0.005 내지 0.015의 값 범위 내에서 설정될 수 있다. 이러한 조치에 의해, 일정한 클러치 슬립의 유지가 매우 효과적으로 실행될 수 있다.

상술된 전기적 스타트 업 시 언급한 장점을 달성하기 위해, 전자 제어 클러치의 존재가 특히 바람직한데, 그 이유는 이에 의해서만 상술된 저회전수 방법과 미니 슬립 방법의 조합, 혹은 두 방법 간의 교환 또는 작동 모드들 간의 교환이 자동으로 가능하기 때문이다.

본 발명에 따른 방법에 의해, 상술된 전자식 또는 전기식 클러치 시스템을 구비하거나 또는 내연 기관에 직접 연결된 전기 기계를 구비한 차량에서, 가속 페달을 작동하거나 작동하지 않는 시동 과정이 더 쾌적하고, 더 조용하고, 더 에너지 효율적이며, 클러치 내로의 에너지 도입의 감소로 인해 클러치의 마모가 더 감소하도록 수행될 수 있다. 추가로, 통상 클러치에 도입되는 손실 에너지가 절약되어 시동 과정이 전체적으로 더 에너지 효율적으로 수행된다.

본 발명은, 전기 기계가 내연 기관과 직접 연결되고, 전자 제어 클러치가 제공되는 상술한 복합 하이브리드 구동부를 갖는 차량에 적용될 수 있다. 특수 적용 분야 중 하나는, 전기 기계가 단 48볼트의 전기 공급 전압으로만 작동되는 이른바 "마일드 하이브리드" 차량이다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 자동 변속기 및 제어된 시동 클러치를 갖는 차량에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 또는 제어 장치에서 실행될 경우, 상기 방법의 모든 단계를 실행하도록 구현된다. 컴퓨터 프로그램은, 전자 제어 장치의 구조적 변경이 수행될 필요없이 본 발명에 따른 방법이 전자 제어 장치 상에서 구현될 수 있게 한다. 이를 위해, 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 기계 판독 가능한 데이터 매체가 제공된다. 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램이 전자 제어 장치 상에서 실행됨으로써, 관련 차량이 본 발명에 따른 방법을 이용하여 스타트 업에서 제어되도록 설계된, 본 발명에 따른 전자 제어 장치가 획득된다.

본 발명의 다른 장점 및 구성은 명세서 및 첨부된 도면에서 알 수 있다.

상술되고 이하 설명될 특징들은, 명시된 각각의 조합으로만 사용 가능한 것이 아니라, 본 발명의 범주 내에서 다른 조합으로도 또한 단독으로도 사용 가능하다.

도 1은 본 발명의 기초를 이루는, 이미 공지된 하이브리드 구동식 차량의 공지된 구동 트레인의 개략도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 방법의 실시예의 흐름도이다.
도 2b는 본 발명에 따른 방법 또는 장치의 실시예의 블록 선도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 방법의 설명을 위한 본원과 관련된 차량의 측정된 시동 과정을 도시한 그래프이다.

바람직하게는, 이하 설명되는 저회전수 접근법 및 이른바 "미니-슬립" 접근법의 구현을 통해, 또는 이하 설명되는 상응하는 두 개의 작동 위상을 참조하여 본 발명에 따른 방법이 구현될 수 있다.

제1 작동 위상 "저회전수 방법"을 위해 먼저, 본원과 관련된 내연 기관의 순수 연소식 엔진 작동에서, 예를 들어 4기통 점화식 엔진에서, 공회전 회전수는 대부분 750min^-1(=rpm)보다 낮지 않다는 것이 주목된다. 그러나 본 발명에 따른 전기적 시동 및 이와 관련된 내연 기관의 전기적 작동에서 상술된 견인 모드 시에, 공칭 공회전 회전수는 하강할 수 있는데, 그 이유는 최소 공회전 회전수가 토크의 유지를 위해 또는 정숙 작동을 위해 요구되지 않기 때문이다. 내연 기관의 공회전 회전수는 전기 기계의 토크와 관련하여, 기본적으로 임의적으로 넓게 하강할 수 있으며, 최소 회전수는 내연 기관 내에서 플라이 휠 또는 다른 회전 질량으로 인해 야기되는 공진 진동을 통해 유지된다.

1.4리터 4기통 점화식 엔진의 시험 작동에서 최소 회전수는 약 420min^-1을 나타낸다. 상기 임계값 아래에서 안전 거리를 가산하여, 내연 기관의 전기적 작동은 차체에 전달되는 진동에 의해 매우 불안하다.

제1 작동 위상에 따른 상술된 저회전수 방법을 기초로 하여, 이하의 장점이 형성된다:

- 내연 기관의 공회전 회전수의 하강에 의한 작은 견인 출력을 기초로 하여, 내연 기관을 작동시키고 견인- 또는 손실 출력을 감소시키기 위해, 기본적으로 적은 에너지가 사용되어야 한다.

- 내연 기관의 비교적 낮은 공회전 회전수에 의해, 감소된 작동 소음으로 인해 음향적인 장점이 형성되는데, 그 이유는 내연 기관의 작동 소음은 알려진 바와 같이 회전수가 증가함에 따라 증가하기 때문이다. 추가로, 소음 발생은 하나 이상의 분사 밸브의 작동의 생략 및 연소 없는 작동을 기초로 하여 감소한다.

- (내연 기관과 전기 기계 사이의 연결에도 불구하고) 내연 기관의 순수 전기식 견인 모드로 인해, 제1 작동 위상에서 배기 가스 배출 및 연료 소비는 0이다.

- 연소 특성화된 토크 충격의 감소 및 이와 관련된 내연 기관의 개선된 작동 정숙을 기초로 하여, 그리고 차체에 전달되고 내연 기관의 상승되는 회전수에 따라 마찬가지로 증가하는 회전 질량의 진동의 감소를 기초로 하여, 차량의 내부 공간의 편안함이 상당히 개선된다.

상술된 제2 작동 위상 "미니 슬립 방법"과 관련하여, 먼저, 건식 마찰 클러치를 구비한 수동 변속기 및 내연 기관을 갖는 차량의 시동을 위해, 내연 기관의 공회전 회전수보다 높이 있는 적어도 변속기 입력 회전수까지, 클러치 슬립이 유지되는 것이 주목된다. 내연 기관에 의해 충분히 높은 토크가 제공되도록, 차량의 시동 시에 통상 회전수가 확실히 공회전 회전수보다 높게 상승되고, 매우 높은 슬립이 비교적 오래 유지된다.

이하 설명되는 미니 슬립 방법은 낮은 회전수 범위에서, 단지 내연 기관의 상기 전기적 견인 모드에서만 사용될 수 있는데, 그 이유는, 단지 이러한 경우에서만 구동 토크가 실제로 내연 기관의 회전수에 따르지 않기 때문이다. 미니-슬립은 이러한 작동 위상에서 유지되는데, 그 이유는, 차량 운전자가 순수 전기식으로 가능한 것보다 더 강하게 가속하기를 원할 경우, 미니-슬립이 상기 리저브 토크를 제공하고, 이미 소멸된 슬립보다는 존재하는 슬립으로부터 내연 기관을 연결시키는데 더 편하기 때문이다. 따라서, 특히 제1 작동 위상에 비해, 100min^-1, 바람직하게는 50min^-1보다 작은 범위 내의 매우 작은 슬립은 양호한 절충을 나타내는데, 그 이유는 이에 의해 가급적 낮은 회전수의 장점이 내연 기관과 전기 기계의 하이브리드 작동 시에 상술된 편안함의 장점과 조합되기 때문이다. 또한, 먼저 미니-슬립을 통해서 추진 제어의 상술된 원리가, 전달된 클러치 토크를 통해서 순수하게 구현 가능한데, 그 이유는, 클러치는 단지 슬립 시에만 구동 트레인 내의 (활성) "토크 조절기"를 나타내기 때문이다.

본 발명에 따르면, 변속기 입력 회전수와 미니-슬립의 합으로부터 형성된 전체 슬립은 소정의 값을 나타내는데, 구동 기계는 상기 값 상으로 회전수를 조절하는 반면, 클러치는 차량의 추진을 제어한다. 전기 기계는 공지된 바와 같이 매우 동적으로 조절될 수 있기 때문에, 전체 슬립은 예를 들어 상술된 값 범위 내에서 매우 작게 선택될 수 있다.

제2 작동 위상에 따른 상술된 미니 슬립 방법을 기초로 하여, 제1 작동 위상과 관련하여 이미 언급된 장점에 추가로, 추가의 장점으로서, 시동 과정 중에 최소 클러치 마모가 형성되는데, 그 이유는 클러치에 대한 에너지 투입이 실제로 단지 낮은 회전수 편차와, 목표 가속에서 고정된 토크에 따르기 때문이다.

통상 시간적으로 연속으로 실행되는 상기 두 개의 작동 위상을 통해, 내연 기관이 견인 모드에 있음에도 불구하고 내연 기관의 비교적 낮은 회전수로 인해 차량 운전자에게는 전기적 주행감이 제공되는데, 그 이유는 전체 구동부의 배경 소음뿐만 아니라 차량 내부 공간의 진동도 비교적 작기 때문이다. 또한, 회전수와 무관한 가능한 가속을 통해, 그리고 운전자 요구에 따른 추진을 위해 필요한 토크가 종래 기술에서와 같이 구동 기계 상으로 변위되는 것이 아니라 클러치 상으로 변위됨으로써, 예외적으로 단지 순수 전기적인 토크 제공을 통해서만 가능할 수도 있는 차량의 매우 직접적인 반응 또는 가속이 달성된다.

또한, 시동 과정은 특별한 클러치 마모 없이, 그리고 변속기의 높은 변속단에서도 차량 운전자가 느낄 수 있는 편안함의 손실 없이 수행될 수 있거나 또는 이러한 기울기에서는 시동 보조 장치가 제공될 수 있는데, 이는 이하 설명되는 계산 시에 실제 변속단에 관한 정보 및 실제 노면 경사를 기초로 하여 고려될 수 있다.

상응하는 시동 과정의 계산 및 흐름에서 정확한 절차가 이하 블록 선도를 참조하여 그리고 본원과 관련된 차량에서 실행된 측정을 참조하여 더 상세히 설명된다.

도 1에 개략 도시된 구동 트레인은 내연 기관(100), 내연 기관(100)과 직접 연결된(105) 전기 기계(110), 및 변속기(115)를 포함하며, 상기 변속기는 전자 제어 클러치(120) 및 상응하는 구동 샤프트(125)를 통해 내연 기관(100)과 연결된다. 내연 기관(100)과 전기 기계(110) 사이의 직접 연결(105)로 인해 본원에 설명되고 본 발명의 관점에서 유용한 견인 토크가 형성된다. 마찬가지로, 본 발명에 따라 요구되는 슬립이 전자 제어 클러치(120)에서 형성된다.

도 2a에 도시된 루틴은, 내연 기관이 새롭게 시동되거나 또는 현재 750min^-1의 공칭 공회전 회전수로 이미 작동되며, 전기 기계가 아직 차단되어 있는 작동 상황(500)으로부터 시작된다. 점선(502)으로 표시된 상술된 제1 작동 위상에서, 단계(505)에서 먼저 내연 기관의 상기 공회전 회전수가 인위적으로, 예를 들어 완전한 또는 부분적인 연료 공급의 차단을 통해, 즉, 연료 분사 시스템을 갖는 내연 기관의 경우에, 몇몇 분사 장치의 중단 또는 차단, 또는 전체 분사 장치의 일시적인 차단을 통해, 예를 들어 450min^-1의 최소 회전수로 하강한다. 그 다음, 전기 기계가 시동되며(510), 통상 420min^-1의 고유(즉, 공칭) 공회전 회전수로 작동된다. 이는, 아직 완전히 개방된 전기 클러치에서 수행되며, 특히 아직 슬립이 발생하지 않는다. 내연 기관과 직접 연결된 전기 기계를 통해, 내연 기관의 회전수가 "픽업"되거나 내연 기관이 상응하게 함께 견인된다. 전자 제어 클러치는 슬립 작동을 허용하면서 폐쇄된다(515). 그 다음, 클러치 슬립의 실제 슬립값이 경험적으로 사전 설정되고 예를 들어 50 내지 100min^-1의 범위 내의 하부 임계값에 도달하는지 또는 하회하는지의 여부가 검사되며(520), 상기 임계값은 상술된 미니 슬립 작동을 위한 한계값을 나타낸다. 이러한 조건이 충족되는 경우, 점선(525)으로 표시된 제2 작동 위상으로 전환된다. 그 외의 경우, 상술된 검사 단계(520)는 상기 조건이 충족될 때까지 반복 실행된다.

마찬가지로 점선(525)으로 표시된 제2 작동 위상에서, 먼저, 이하에서 상세히 설명되는 조절이 개시되며(530), 이러한 조절은 상술된 한계값의 범위 내에 있는 (미니-) 슬립값을 가급적 일정하게 유지시킨다. 이에 의해 변속기 (입력-) 회전수가 계속 상승하며 차량은 상응하게 구동되는 반면, 전기 기계의 회전수는 상술된 미니 슬립의 유지를 위해, 상기 조절을 통해 연속으로 또는 단계적으로 상응하게 상승한다. 따라서, 다른 검사 단계(535)에서, 내연 기관의 회전수가 예를 들어 750min^-1의 상술된 공칭 공회전 회전수에 도달되는지 또는 초과하는지의 여부가 검사된다. 이러한 조건이 충족될 경우, 내연 기관은 다시 시동되거나(540) 또는 상술된 일시적으로 차단된 분사가 다시 실행됨으로써, 내연 기관이 다시 작동되거나 시동된다. 상술된 조건이 충족되지 않을 경우, 상기 조건이 충족될 때까지 검사 단계(535)는 반복된다. 내연 기관이 다시 시동된 후에(540), 전기 기계는 정지되고(545) 순수 연소 작동이 수행되거나, 또는 하이브리드 작동이 가능하도록, 전기 기계가 구동 상태로 유지된다(550).

도 2b에 도시된 블록 선도에서, 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 장치의 구성을 위해 필요한 입력 변수가 좌측 블록(200)에 도시되어 있다. 전기 기계, 전자 제어 클러치 및 내연 기관의 스로틀 밸브에 제공된 출력 변수가 우측 블록(205)에 도시된다.

내연 기관의 흡기관 압력은 공지된 방식으로, PI 제어기에 의해 일정한 압력값으로 조절되나, 이 압력값은 시동 과정에 영향을 미치지 않기 때문에, 이 경우 고려되지 않는다. 다만, 흡기관 압력은 쾌적성의 이유로 가급적 빠르게 소멸되어야 하나, 오일이 흡기관 내로 흡입되지 않도록, 최소값을 하회해서는 안 된다. 또한, 차량 운전자는 가속 페달을 이용하여 내연 기관의 스로틀 밸브에 액세스하거나 영향을 미치지 않는다.

도 2b의 상부에 도시된 제1 계산 블록(210)에서, 전기 기계에 제공된 목표 토크(212)의 계산이 수행된다.

상술된 견인 모드를 통해 전기 기계를 설정해야 하는 내연 기관의 목표 회전수(214)는 현재 변속기 입력 회전수(216) 및 변속기에 실제 입력된 변속단(218)에 따라 계산된다. 상술된 바와 같이 현재 회전수(216)의 정확한 값은, 특히 가속 페달 위치와는 무관하다. 계산 시에, 입력 변수로서, 최소 회전수(220)와, +x[min^-1]에 따른 가산을 통해 미니 슬립 작동 내의 목표 회전수를 형성하며 목표 회전수 계산을 위해 필요한 현재 변속기 입력 회전수(221)와, 최소로 요구된 슬립(222)이 고려된다.

계산 과정의 초기에, 먼저, 도시된 PI(D) 제어기(224)를 이용하여, 내연 기관의 최소 가능 공회전 회전수가 조절되며, 클러치는 이른바 "키스 포인트(kiss point)" 아래에 위치하며, 전기 기계는 단지 내연 기관의 견인 토크에 의해서만 부하를 받는다. 클러치의 폐쇄를 통해서 변속기 입력 회전수가 상승하여, 내연 기관의 회전수에 도달하면, 이 시점부터 상술된 미니-슬립으로 조절된다. 이러한 점에 있어서, 목표 회전수(214)는 변속기 입력 회전수에 따른다.

이른바 "키스 포인트"는, 공지된 방식으로 본원에서 마찰 클러치로서 구성된 클러치의 연결 포인트를 나타내며, 폐쇄되는 마찰 클러치가 약 10Nm 크기의 낮은 제1 토크를 전달하는 변속기의 작동 포인트를 규정하는 것이 주목된다.

블록 "파일럿 제어"(226)는, 파일럿 제어 토크(230)를 PI(D) 제어기(224)에 제공하며, 계산 시에, 현재 내연 기관에 인가되고 다시 회전수를 통해 변경되는 드래크 토크(227)의 값, 그리고 회전수 조절을 위해 파일럿 제어로서 규정되고 슬립 조절을 위해 필요한 현재 클러치 토크(228)를 고려한다. 운전자 요구가 전기 기계에 단지 간접적으로 도달되는 것이 주목되는데, 그 이유는 클러치 토크가 본 발명에 따라 전기 기계를 위한 파일럿 제어를 나타내기 때문이다.

PI(D) 제어기(224)에 의해 이미 조절된 내연 기관의 현재 최소 공회전 회전수를 기초로 하여, 목표 회전수(214), 현재 회전수(216) 및 상술된 파일럿 제어(226)로부터 PI(D) 제어기(224)를 이용하여 일정한 슬립의 유지를 위해 필요한 전기 기계의 토크가 계산된다. PI(D) 제어기(224)의 적분 부분은 일정한 슬립의 조절을 위해 상술된 비교적 좁은 값 범위(0.005 내지 0.015) 내에서 특히 중요한데, 그 이유는 슬립이 본 발명에 따라 제안된 방법을 위해 가급적 유지되어야 하기 때문이다.

도 2b의 중간에 도시된 제2 계산 블록(240)에서, 실제 변속단(242), 현재 변속기 입력 회전수(244), 내연 기관의 현재 회전수(246) 및 클러치를 위한 상술된 토크 한계(248)를 기초로 하여, 목표 클러치 토크(250)의 계산이 이루어진다. 추가의 입력 변수로서 사용되는, 클러치 토크를 위한 표준 진행(252)은, 가속 시 가급적 편안하거나 가급적 저크 없는 가속 진행이 형성되도록 설정된다. 이는, 본 실시예에서, 차량이 우선 움직이기 시작하도록, 가속 초기에 비교적 급격히 상승하였다가, 변속기 입력 회전수(244)가 점차 증가하면 연속으로 하강함으로써 달성된다. 차량의 급시동 시, 시동 저크를 방지하기 위해 클러치의 목표 폐쇄 구배(264)가 제한된다(254).

차량 운전자가 가속 페달의 상응하는 작동을 통해 시그널링(256)하는 것과 같이(상술된 가속 페달 위치: % 단위), 차량 운전자가 크롤링 대신 가속된 시동을 원할 경우, 가속 페달의 상응하는 위치가 클러치 토크로 환산되며, 이 클러치 토크는 상술된 표준 토크 진행을 위한 가속 추가분(260)으로서 가산되어, 클러치가 더 빠르게 폐쇄되는 결과를 가져온다. 여기서, 클러치 토크의 각각의 변경이 차량에서 슬립을 기초로 하여 감지될 수 있기 때문에, 저크 유형의 변경 또는 급변(jump)을 방지하기 위해, 가속 페달로써 표출되는 운전자 요구가 추가로 필터링된다.

가속 페달의 작동으로 인해 설정되는 클러치 토크의 상승을 통해, 변속기 입력 회전수(244)도 상승하며, 전기 기계는 PI(D) 제어기(224)를 이용하여, 슬립, 및 내연 기관과 변속기 사이의 현재 회전수 편차를 유지하는 것을 시도한다. 따라서, 그럼에도 불구하고 상승된 변속기 입력 회전수로 인해, 슬립이 가속 페달의 작동을 통해 증가하는 것이 아니라, 오히려 감소한다. 전기 기계가 충분히 빠르고 정확히 조절될 수 없기 때문에, 슬립이 매우 정밀하거나 일정하게 유지됨으로써, 이러한 작동- 또는 주행 방식에서 다시 차량의 추진이 매우 직접적으로 증가하는데, 이는 "순수 전기적"인 것과 같이 느껴진다. 차량이 예를 들어 경사진 노면(258)에 있는 경우, 차량은 시동 이전에, 경우에 따라 기울기 값에 상응하여 계산된 노면 기울기 추가분을 포함하는 필요한 정지 토크(262)를 갖는 상술된 슬립을 이용하여, 실제 차량 위치에 유지될 수 있다. 이러한 경사에서 시동 시에, 운전자 요구와 같이, 상술된 기울기에 따른 추가분이 표준 토크 절차에 가산될 수 있다.

도 2b의 아래에 도시된 제3 계산 블록(270)에 의해 본 발명에 따른 방법을 위한 종료 기준(271)이 규정된다. 가속 페달 작동(272)이 존재하지 않을 경우, 변속기의 공회전 회전수가 도달될 때 추가의 실제 간섭이 종료됨으로써, 슬립이 소멸되고 이어서 클러치가 폐쇄된다. 그러나 가속 페달이 작동되는 경우, 차량이 가속되고 공회전 조절기에 의한 주행이 요구되지 않는 것으로 간주된다. 따라서, 상술된 과정은 더 높은 변속기 입력 회전수(274)로 상응하게 계속 진행되며, 그 값으로부터 슬립이 소멸되고 과정이 종료되어야 하는 임계값은 가속 페달 위치 및 입력된 변속단(276)에 따른다.

다른 중단 조건은 전기 기계의 최대 허용 가능한 토크(278)의 도달이다. 이 최대 한계(278)가 도달되면, 슬립이 더 이상 신뢰성 있게 유지될 수 없고, 과정은 종료되어야 하는데(280), 그 이유는 클러치가 슬립 없이 상응하는 추진을 더 이상 보장할 수 없기 때문이다. 중단(280)을 위해, 슬립이 최소 회전수에 연결되고 가급적 빠르게 소멸되는 방식으로 클러치를 폐쇄하고, 전기 기계가 더 이상 제공할 수 없는 가속을 설정하기 위해, 내연 기관은 연소 작동한다.

추가의 변칙적인 중단 조건으로서, 과정의 규칙적인 종료(280)를 예측할 수 없는 가속 페달(272)의 너무 강한 작동이 해당된다. 아직 슬립이 존재할 경우, 운전자 측에서 목표한 토크를 제공하기 위해 내연 기관의 분사는 차단될 수 있다.

변속기의 각각의 변속단을 위한 각각의 중단 임계가 구별되어야 하는 것이 주목되는데, 그 이유는 회전수 및 토크가 상이한 변속비를 기초로 하여 구별되기 때문이다.

이하, 상술된 방법의 추가 설명을 위해, 측정 결과를 참조로, 설명되는 방법을 위해 중요한 변수인 엔진 회전수(301), 변속기 입력 회전수(302), 전기 기계(303)의 토크, 클러치(304)의 전달된 토크, 가속 페달 위치(305) 및 전기 기계(306)의 최대 토크의 통상적인 시간 진행이 도시된다. 이러한 시간 진행은 가속 페달이 작동되거나 작동됨 없이 다양한 변속단에서 다양한 시동 과정을 포함한다.

도 3 및 도 4에는 운전자 요구(이른바 "크롤링 과정") 없는 측정된 전기적 시동 과정이, 즉, 0%로 취해진 가속 페달 위치에서, 그리고 경사 없는 노면, 즉, 0%의 노면 경사에서, 변속단 1(도 3) 및 변속단 2(도 4)에 대해 도시된다. 각각의 변속단에서, 도시된 사전 규정된 클러치 진행(304)은 설명된 저회전수 범위(310) 내 뿐만 아니라 미니 슬립 범위(311) 내의 차량의 유사한 가속을 가능케 한다. 중단 조건은 두 개의 변속단에서 상이하다. 이렇게, 클러치는 제2 변속단에서 대략 더 낮은 회전수로 폐쇄될 수 있다(320). 또한, 측정 곡선으로부터, 제1 변속단에 비해 제2 변속단에서 토크 레벨의 통상적인 증가가 인식된다(304). 또한, 전기 기계(303)의 질적인 토크 진행에서, PI(D) 제어기를 이용하는 전기 기계의 설명된 조절이 그리고 파일럿 제어로서의 클러치 토크의 함수가 양호하기 인식될 수 있다(321).

도 5 및 도 6에는 다시, 운전자 요구를 갖는 측정된 전기적 시동 과정이, 즉, 가속 페달(305)의 작동 하에 10%로 취해진 가속 페달에서 그리고 다시, 경사 없는 노면에서, 변속단 1(도 5) 및 변속단 2(도 6)에 대해 도시된다. 도 3 및 도 4에 도시된 순수 크롤링 과정에 비해 본 실시예에서 특수성은, 가속 페달 작동을 통해 형성된 토크 추가분(330)과, 전기 기계의 상술된 최대 허용 가능한 토크의 도달에 의한 중단(331)과, 이에 의해 형성된 슬립 소멸(332)이다. 또한, 도 3 및 도 4에 도시된 시동 과정과는 다른 속도 진행(302)이 형성된다.

마찬가지로, 도 7 및 도 8에는 운전자 요구(즉, 다시 0%의 가속 페달 위치) 없는 측정된 전기적 시동 과정, 그러나 10%로 취해진 기울기를 갖는 경사진 노면에서, 변속단 1(도 7) 및 변속단 2(도 8)에 대해 도시된다. 도시된 측정 곡선으로부터, 상술된 정지 함수(340)가 시동 과정의 초기에 인식된다. 이 경우에, 내연 기관이 작동하기 이전에(340), 클러치 토크(304)가 이미 인가되는 것을 알 수 있고, 전기 기계는 차량의 정지를 위해 요구되고 상술된 추가 토크(303)를 제공한다. 또한, 측정 그래프로부터, 노면 경사로 인한, 그리고 도 3 및 도 4에 비해 상응하게 증가된 토크 레벨(341)을 인식할 수 있다.

설명된 방법은 내연 기관의 제어를 위한 전자 제어 장치를 위한 제어 프로그램 형태로, 또는 하나 이상의 상응하는 전자 제어 유닛(ECU) 형태로 구현될 수 있다.

Claims (13)

1. 내연 기관(100) 및 전기 기계(110)를 구비한 하이브리드 구동부를 포함하는 차량의 스타트 업 방법이며, 내연 기관(100)과 전기 기계(110)가 연결되고(105), 차량의 내연 기관(100)과 변속기(115) 사이에 전자 제어 클러치(120)가 배치되는 차량 스타트 업 방법에 있어서,
   제1 시동 위상(502)에서, 내연 기관(100)의 회전수는 공회전 회전수로부터 최소 회전수로 하강하며(505), 내연 기관(100)은 전기 클러치(120)가 완전히 개방되면 전기 기계(110)에 의해 견인 모드로 작동되며, 제2 시동 위상(525)에서 전자 제어 클러치(120)는 실질적으로 일정한 슬립으로 작동되는(530) 것을 특징으로 하는, 차량 스타트 업 방법.
2. 제1항에 있어서, 제1 시동 위상(502)에서는 전기 기계(110)가 시동되고(510), 내연 기관(100)은 최소 회전수로의 회전수 하강(505) 중에 전기 기계(110)에 의해 견인되며, 전자 제어 클러치(120)가 폐쇄되고(515); 제2 시동 위상(525)에서는 내연 기관(100)의 현재 회전수가 다시 공회전 회전수에 도달하거나 공회전 회전수를 초과하는 경우, 내연 기관(100)이 정상 모드로 전환되는(540) 것을 특징으로 하는, 차량 스타트 업 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 연료 분사 장치를 구비한 내연 기관(100)에서, 내연 기관(100)의 공회전 회전수가 분사의 약화에 의해 최소 회전수로 하강하는(505) 것을 특징으로 하는, 차량 스타트 업 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 시동 위상(525)에서 차량의 추진을 위해 필요한 토크가 슬립 모드(530)에 있는 전자 제어 클러치(120)로부터 전달 가능한 토크로서 요구되는 것을 특징으로 하는, 차량 스타트 업 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 기계(110)는, 실질적으로 일정한 슬립(530)에 작용하는 목표 회전수로 조절되는(224) 것을 특징으로 하는, 차량 스타트 업 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 시동 위상(502)과 제2 시동 위상(525) 사이의 전환은 전자 제어 클러치(120)의 폐쇄를 통해 트리거되어, 실질적으로 일정한 슬립(530)에 도달하면 실행되는 것을 특징으로 하는, 차량 스타트 업 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내연 기관(100)의 최소로 가능한 공회전 회전수를 기초로 하여, 목표 회전수(214), 현재 회전수(216) 및 파일럿 제어 토크(226, 230)로부터, 일정한 슬립의 유지를 위해 필요한 전기 기계(110)의 토크가 결정되는 것을 특징으로 하는, 차량 스타트 업 방법.
8. 제7항에 있어서, 일정한 슬립의 유지를 위해 필요한 전기 기계(110)의 토크는 PI(D) 제어기(224)에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 차량 스타트 업 방법.
9. 제8항에 있어서, 일정한 슬립의 조절을 위한 PI(D) 제어기(224)의 적분 부분은 0.005 내지 0.015의 값 범위 내에서 조정되는 것을 특징으로 하는, 차량 스타트 업 방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 파일럿 제어 토크(226, 230)는 내연 기관(100)에 현재 인가되는 견인 토크(227)를 고려하여, 그리고/또는 슬립의 유지를 위해 필요한 현재 클러치 토크(228)를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 차량 스타트 업 방법.
11. 기계 판독 가능 데이터 매체에 저장되며, 제어 장치에서 실행될 경우 제1항 또는 제2항에 따른 방법의 모든 단계를 실행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램.
12. 제11항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장된 기계 판독 가능한 데이터 매체.
13. 내연 기관(100) 및 전기 기계(110)를 구비한 하이브리드 구동부를 포함하는 차량에서, 내연 기관(100)과 전기 기계(110)가 연결되며(105), 차량의 내연 기관(100)과 변속기(115) 사이에 전자 제어 클러치(120)가 배치되며, 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 이용하여 제어하도록 장착된 전자 제어 장치.

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