KR20160083869A - 구동 트레인을 선택하는 방법 및 관련 기기 - Google Patents

Abstract

구동 트레인의 상태를 제어하는 방법이 제공되며, 이 때, 상기 구동 트레인은 자동차의 파워 트레인(2, 3) 및 상기 차량의 다수의 구동 휠들(6, 7) 사이에 한 세트의 커플러들 및 리듀서들(reducers)(4,5)을 포함하며, 상기 구동 트레인은 다수의 기구학적 상태들을 취할 수 있으며, 상기 기구학적 상태들 각각은 : 상기 파워 트레인의 엔진(2, 3)을 적어도 하나의 구동 휠(6, 7)에 연결시킬 수 있는 상기 커플러들 및 리듀서들(4, 5)의 결합도(Rapp_th, Rapp_E)에 의해 정의된다. 상기 방법은 : 상기 기구학적 상태가 변경되기 전에, 상기 차량의 현재 속도(V), 상기 차량의 현재 기구학적 상태 및 상기 현재 상태와 상이한 의도된 기구학적 상태에 따라, 상태-변화 최종 속도를 산출하는 단계; 및 상기 상태-변화 최종 속도를 임계값과 비교하는 단계를 포함한다.

Description

구동 트레인을 선택하는 방법 및 관련 기기 {Method of selecting a drivetrain and associated device}

본 발명은 자동차의 모터 및 자동차의 하나 이상의 휠(wheel)들 간의 에너지 전달을 위한 시스템에 관한 것이며, 특히, 그러한 트랜스미션(transmission) 시스템을 관리하는 방법에 관한 것이다. 상기 차량은 특히 하이브리드 차량일 수 있다.

통상적으로 구동 트레인은 파워트레인의 하나 이상의 모터들을 차량의 구동 휠들의 하나 이상의 그룹들에 연결시킬 수 있는 커플러들 및 리듀서(reducer)들의 세트를 포함한다. 상기 구동 트레인은 서로 다른 기구학적 상태(kinematic state)들로서, 각각의 기구학적 상태는 상기 커플러들 및 리듀서들의 결합 비율에 의해 정의되는 것인, 기구학적 상태들을 취할 수 있다. 예를 들어, 기구학적 상태는 차량의 모든 모터들 및 모든 휠들 간의 디커플링을 완료하는 것에 대응할 수 있으며, 이 경우, 차량 휠들은 자유롭게 회전하도록 방치되거나 또는 회전이 차단된다. 또한 구동트레인은 보통 다수의 기구학적 상태들로서, 각각의 기구학적 상태는 적어도 하나의 모터의 적어도 하나의 그룹의 구동 휠들로의 연결을 가능하게 하는 것인, 다수의 기구학적 상태들을 포함하여, 차량을 추진시킨다.

기구학적 상태는 본질적으로 운전자에 의해 요청된(예를 들어, 가속 페달을 누름으로써 요청된) 휠들에서의 토크 및 차량 휠들의 현재 회전 속도에 기초하여 선택된다. 또한, 선택은, 이용 가능한 서로 다른 유형의 연료의 비축량(화석 연료, 전기 배터리의 에너지 비축량), 차량의 주행 위치(도시 또는 시골), 음향 쾌적성(acoustic comfort) 및 운전의 즐거움(driving pleasure) 같은, 다른 파라미터들을 고려할 수 있다. 특정 기구학적 상태들은 금지되어야 한다. 왜냐하면, 이러한 기구학적 상태에서 관련 모터들 중 적어도 하나에 적용될 동작점(토크, 회전 속도)을 이 모터가 이용할 수 없기 때문이다. 따라서 기구학적 상태를 변경하기 전에, 이 기구학적 상태를 위해 사용되는 모터들 각각의 동작점들이 이 모터를 위한 동작점들로 허용되는지를 확인하는 것이 필요하다. 이러한 접근법은, 차량의 현재 속도 상태에 따라, 각각의 기구학적 상태를 위한 각각의 모터의 동작점의 재계산을 필요로 하기 때문에, 복잡해질 수 있다. 또한, 기구학적 상태의 변경이 순간적이기 아니기 때문에, 기구학적 상태의 변경 말기에서의 모터들의 실질적인 동작점은 차량 이동의 현재 파라미터들에 대응하는 동작점과 상이할 위험이 있으며, 상기 모터들 중 적어도 하나가 과속으로 작동하여 사용될 위험이 있다.

본 발명의 목적은 차량의 기구학적 상태들을 관리하기 위한 방법을 제안하는 것이다. 이 방법은 구현하기 쉽고, 기구학적 상태의 변화 중에 차량의 상태 전개(development)가 고려될 수 있게 한다.

이를 위해, 본 발명은 자동차의 구동 트레인의 상태를 제어하는 방법을 제안하며, 상기 자동차는 특히 하이브리드 추진 자동차이다. 상기 구동 트레인은 상기 차량의 파워 트레인 및 상기 차량의 하나 이상의 구동 휠들 사이에 한 세트의 커플러들 및 리듀서들(reducers)을 포함한다. 상기 파워트레인은 내연기관을 포함할 수 있다. 상기 파워트레인은 적어도 하나의 전동기를 포함할 수 있다. 상기 구동 트레인은 다수의 기구학적 상태들을 포함할 수 있으며, 상기 기구학적 상태들 각각은 : 상기 파워 트레인의 모터를 적어도 하나의 구동 휠에 연결시킬 수 있는 상기 커플러들 및 리듀서들의 결합 비율에 의해 정의된다. 상기 방법에서, 상태 변화의 최종 속도는 : 상기 기구학적 상태가 변경되기 전에, 상기 차량의 현재 속도, 상기 차량의 현재 기구학적 상태 및 상기 현재 상태와 상이한 의도된 기구학적 상태에 따라 산출된다. 상기 상태 변화의 최종 속도는 임계값과 비교된다. 상기 임계값은 상기 의도된 기구학적 상태의 함수로서 표로 작성된 값일 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기 파워 트레인은 여러 모터들을 포함할 수 있으며, 즉, 동력의 여러 소스들은 서로 독립적으로 활성화될 수 있으며, 구동 휠들에 연결될 수 있다. 다수의 모터들은 동일한 휠과 연관될 수 있으며, 또는 동일 세트의 구동 휠들과 연관될 수 있다. 다수의 모터들은 각각 상이한 세트의 구동 휠들과 연관될 수 있다. 변형 실시예들에 따르면, 다수의 모터들, 즉 동력의 여러 소스들은, 이용가능한 기구학적 상태들 중 적어도 일부에서, 동시에 활성화되고 상기 휠들에 연결될 수 있다. 특정 기구학적 상태들에서, 구동 휠에 연결된 모터들 중 적어도 하나는 (어떤 경우에는, 전기 에너지로 변환된) 제동 에너지를 제공하는데 사용될 수 있다. 변형 실시예들에 따르면, 상기 방법은 상이한 기구학적 곡선들에 따라 상기 차량의 휠들에 단일의 모터를 연결하는 구동 트레인에 적용될 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 상태 변화의 최종 속도를 산출하기 위해, 제1 시간 증분에 제1 구동력이 곱해진다. 바람직하게는, 상기 제1 시간 증분은 현재 기구학적 상태 및 의도된 기구학적 상태 모두의 함수로서 표로 작성된 기간(term)을 포함한다. 바람직한 실시예에 따르면, 또한 상기 의도된 기구학적 상태를 위해 사용된 모터가 현재 정지되어 있으며, 그리고 상기 구동 트레인을 상기 의도된 기구학적 상태로 만들기 위해 구동되어야 한다면, 특히 내연기관이 구동되어야 한다면, 상기 제1 시간 증분은 추가 기간을 포함할 수 있다.

상기 제1 구동력에 대해 선택된 값은 기준(reference) 구동력, 그리고 차량 속도와 구동력을 관련시키는 제1 맵에서 비롯된 구동력 중에서 최솟값을 사용함으로써 산출될 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 구동력은 상기 차량의 가속 페달로부터의 신호로부터 산출된 기준이다.

유리하게는, 상기 제1 맵은 상기 현재 기구학적 상태 및 상기 의도된 기구학적 상태에 의해 형성된 한 쌍의 함수로서, 다수의 맵들 중에서 선택된다. 실제로, 상기 제1 맵에 의해 표로 만들어진 상기 제1 구동력은 중간 기구학적 상태가 설정될 때 상기 차량 속도의 함수로서 상기 차량 휠들에서 이용 가능한 최대 구동력이다. 상기 중간 기구학적 상태는 상기 의도된 상태가 설정될 때까지 존재하거나 설정된 상태이다. 이는 상기 휠들에서의 토크가 중단된 상태일 수 있으며, 또는 상기 휠들에서의 토크 중 적어도 일부가 유지될 수 있게 하는 상태일 수 있다. 예를 들어, 상기 중간 기구학적 상태는, 상기 차량이 오로지 하나 이상의 전동기들에 의해서만 추진되는 상태에서, 상기 차량이 내연기관에 의해 적어도 부분적으로 추진되는 상태로 변하기 위해, 상기 차량의 특정 휠들이 전동기에 의해 구동되는 상태일 수 있다. 경우에 따라, 상기 전이 상태는 초기 기구학적 상태이다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 상태 변화의 최종 속도를 산출하기 위해, 또한 제2 시간 증분에 제2 구동력이 곱해진다. 바람직하게는, 상기 제2 시간 증분은 상수이거나, 예를 들어 새로운 기구학적 상태에서의 최소 필요한 지속 기간에 대응하는, 상기 의도된 기구학적 상태의 함수로서 표로 작성된 상수 값이다. 상기 제2 시간 증분에 상기 제2 구동력을 곱한 것은 상기 제1 시간 증분에 상기 제1 구동력을 곱한 것에 더해진다. 상기 제1 시간 증분 및 상기 제2 시간 증분은 시간 증분들에 비례하는 두 개의 값들(예를 들어 상기 차량의 질량으로 나누어진 시간 증분)로 대체될 수 있다. 상기 제2 시간 증분은 약 1 s 내지 4 s 일 수 있으며, 바람직하게는, 1.5 s 내지 2 s일 수 있다. 상기 제1 시간 증분은 상수이거나 표로 작성될 수 있는 제1 값, 그리고 특정 기구학적 상태들에 대해서만(예를 들어, 모터가 구동되어야 할 때에만) 부가되는 제2 값의 합일 수 있으며, 상기 제1 값은 0.2 s 내지 4 s 이고, 바람직하게는, 0.5 s 내지 2.5 s 이고, 상기 제2 값은 0.5 s 내지 3 s 이며, 바람직하게는 1 s 내지 2 s이다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 제2 구동력을 산출하기 위해, 기준(reference) 구동력, 그리고 차량 속도와 구동력을 관련시키는 제2 맵에서 비롯된 구동력 중 최솟값이 사용된다. 상기 제2 맵에 도시된 상기 제2 구동력은, 상기 차량이 이미 의도된 상태에 있다면 상기 현재 차량 속도에 대해 상기 휠들에서 이용 가능할 최대 힘에 대응한다. 선형 구동력의 맵들 대신에 상기 차량 휠들에서의 토크의 맵들을 사용하는 것이 가능하며, 그렇다면, 예를 들어 곱의 계수(multiplying coefficient)의 상기 휠들의 역수의 합으로, 상기 차량 휠들의 반경에 의해 획득된 값들을 나눌 수 있다. 상기 곱의 계수는 또한 상기 차량 질량의 역수를 합(integrating)할 수 있다.

먼저 상기 힘들에 상기 시간 증분들 곱하는 대신에, 고려될 시간 증분들 중 하나 뿐만이 아니라, 변형 실시예들에 따라, 상기 차량 질량의 역수도, 그리고 필요하다면 상기 휠 반경의 역수도 합하는 곱의 계수들에 의해 바로 곱해지는 것은 본 발명의 범위 내에 있다. 그러면, 상기 곱의 계수는 시간 증분에, 상기 차량 질량의 역수, 그리고 필요하다면 상기 휠 반경의 역수를 곱한 것이다.

유리하게는, 각각의 기구학적 상태에 대해, 상기 제2 맵은 상기 휠 회전 속도와, 상기 차량 트랙션 구동 트레인의 기구학적 상태들 중 하나에 대해 이용 가능한 상기 차량의 최대 구동력을 각각 연관시키는 맵들의 그룹에서 선택될 수 있다. 상기 의도된 기구학적 상태에 대응하는 맵이 사용된다. 물론, 상기 트랙션 구동 트레인은 상기 모터 토크가 상기 차량의 후륜들에 전달되는 경우, 추진 구동 트레인일 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 상기 상태 변화의 최종 속도를 산출할 때, 고려된 힘들 중 적어도 하나에서, 특히 상기 차량 휠들에서의 구동력의 이력 및 상기 차량의 속도의 이력에 따라 산출된 저항력이 감산된다. 상기 저항력은 도로의 기울기 및 상기 차량의 전진을 저지하는 마찰력들을 고려하는 에너지 보존의 균형(balance)에 의해 산출될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 구동력에서 상기 저항력이 감산되며, 그리고 상기 제2 구동력이 고려된다면, 상기 제2 구동력에서 상기 저항력이 감산된다.

상기 힘 차이들 각각을 상기 고려된 시간 증분으로 곱하고, 이 값을 상기 차량 질량으로 나눔으로써, 우리는 상기 제1 시간 증분 동안, 그리고 상기 제2 시간 증분 동안의 차량 속도의 변화들을 획득한다. 이러한 속도 변화들을 더함으로써, 우리는 의도된 기구학적 상태 변화 동안 상기 차량의 잠재적 속도 변화를 획득한다.

유리하게는, 상기 상태 변화의 이론적 최종 속도는 상기 의도된 기구학적 상태의 함수인 임계값(Vthres)과 비교되며, 상기 기구학적 상태로의 상태 변화는 : 상기 이론 속도가 상기 임계값 보다 더 큰 경우, 적어도 일시적으로 금지된다.

본 발명은 자동차를 위한 구동 트레인 시스템에 있어서, 특히 상기 자동차는 하이브리드 추진 자동차이며, 상기 시스템은 상기 차량의 파워 트레인을 상기 차량의 하나 이상의 구동 휠들에 연결시킬 수 있는 한 세트의 커플러들 및 리듀서들(reducers)을 포함하는, 구동 트레인 시스템을 제안한다. 상기 구동 트레인은 다수의 기구학적 상태들을 취할 수 있으며, 상기 기구학적 상태들 각각은 : 상기 파워 트레인의 모터의 적어도 하나의 구동 휠로의 연결을 가능하게 하는 상기 커플러들 및 리듀서들의 결합 비율에 의해 정의된다. 상기 시스템은 전자 제어 유닛을 포함하며, 상기 전자 제어 유닛은 : 상기 기구학적 상태가 변경되기 전에, 상기 차량의 측정 속도, 상기 트랜스미션 시스템의 현재 기구학적 상태 및 상기 현재 상태와 상이한 의도된 기구학적 상태에 따라, 상태 변화의 최종 속도를 산출하도록 구성되며; 그리고 상기 상태 변화의 산출된 최종 속도를 임계값과 비교하도록 구성된다. 상기 차량은 하이브리드 구동 차량일 수 있으며, 또는 하나의 모터를 구비한 차량일 수 있다. 본 발명은 특히 하이브리드 차량들에게 유리하며, 선택이 이루어질 수 있는 서로 다른 여러 기구학적 상태들을 취하는 구동 시스템에게 유리하다. 또한 본 발명은 단일 모터를 갖는 차량에 적용되어, 특정 속도 변화들을 인가하거나 금지할 수 있다.

또한, 본 발명은 상술된 트랜스미션 시스템을 포함하는 하이브리드 추진 자동차로서, 상기 트랜스미션 시스템은 서로 다른 기구학적 상태들을 취할 수 있으며, 상기 서로 다른 기구학적 상태들은 : 상기 휠들에서의 토크가 제1 내연 기관에 의해 적어도 부분적으로 제공될 수 있는 적어도 하나의 기구학적 상태; 및 상기 휠들에서의 토크가 전동기에 의해 적어도 부분적으로 제공되는, 상기 제1 기구학적 상태와는 상이한 적어도 하나의 기구학적 상태를 포함하며, 상기 자동차는 : 시간 간격마다, 특히 상기 트랜스미션 시스템의 현재 기구학적 상태, 상기 차량의 속도 및 상기 차량의 속도의 이력에 따라 상기 기구학적 상태들 중 일부를 금지하도록 구성된 전자 제어 유닛을 포함하는 것인, 하이브리드 추진 자동차를 제안한다.

본 발명의 효과는 본 명세서에 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.

본 발명의 추가 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참고하여 오직 비-제한적 예시로서만 주어진 이하의 설명을 읽음으로써 나타날 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 구동 트레인 시스템을 구비한 차량의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 구동 트레인을 관리하기 위한 방법의 단순화된 알고리즘이다.
도 3은 본 발명에 따른 관리 방법에서 사용되는 간략화된 예시적 맵이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 하이브리드 추진 차량(1)은 내연기관(2), 전동기(3), 상기 내연 기관과 연관된 기어박스(4)(BVth), 어떤 경우에는 상기 전동기(3)와 연관된 기어박스(5)(BVE), 적어도 하나의 차량 휠의 속도를 추정할 수 있게 하는 속도 센서(8), 가속 페달(9), 그리고 상기 내연 기관의 기준(reference) 토크(C_th) 및 상기 전동기(3)의 기준 토크(C_E) 모두를 부과할 수 있게 하는 전자 제어 유닛(10)을 포함한다. 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 내연 기관과 연관된 기어박스(4)의 다양한 커플러들 및 리듀서들의 위치(positioning)를 부과하는 기준 값(Rapp_th)을 제공하도록 구성되어, 상기 기어박스(4)의 입력 및 출력 간의 속도 비율의 특정 상태를 획득한다. 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 전동기와 연관된 상기 기어박스(5)의 다양한 커플러들 및 리듀서들의 위치(positioning)를 부과하는 기준 값(Rapp_E)을 제공하도록 구성되어, 상기 기어박스(5)의 입력 및 출력 간의 속도 비율의 특정 상태를 획득한다. 상기 기준 값들(Rapp_th, Rapp_E)은 함께 차량 구동 트레인의 기준 기구학적 상태를 정의한다.

상기 전자 제어 유닛(10)은 기구학적 상태의 제안된 변화 동안 상기 차량이 경험할 차량 속도의 변화를 산출하도록 구성된 제1 산출 모듈(11)을 포함하며, 상기 기구학적 상태의 변화 이후의 소위 "안정화"라는 시간 간격 동안 상기 차량이 경험할 제2 속도 증분(increment)을 산출하도록 구성된 제2 산출 모듈(12)을 포함한다. 예를 들어, 안정화 시간 증분은 기구학적 상태의 변화가 수행될 때 상기 구동 트레인이 새로운 상태에 있게 하기에 유용한 것으로 간주되는 최소 시간에 대응할 수 있다. (예를 들어, 상기 페달에서의 새로운 신호 이후에) 현재 기구학적 상태가 구현되자마자 더 이상 관련이 없다면, 이러한 시간 간격은 기구학적 상태의 새로운 변화를 조정할 수 있도록 충분히 길게 제공될 수 있다.

제1 속도 증분 및 제2 속도 증분을 산출하기 위해, 상기 산출 모듈들(11, 12)은, 상기 구동 트레인의 각 기구학적 상태에 대해, 차량의 선형 속도와 상기 휠들에서 이용 가능한 구동력(traction force)을 관련시키는 일련의 맵들(15)을 사용한다. 자연스럽게, 변형 실시예들에 따라, 상기 맵들은 입력 데이터로서, 상기 휠들에서의 구동력 대신에 상기 휠들에서의 토크를 포함할 수 있으며, 그리고 세로축에서 선형 차량 속도 대신에 휠 회전 속도를 포함할 수 있다.

기구학적 상태의 변화는, 예를 들어 상기 가속 페달로부터의 신호의 변화 후에, 상기 차량의 하나 이상의 에너지 비축량들에 관한 임계값을 교차한 후에, 선호하는 에너지원을 사용하고자하는 상기 운전자로부터의 요청 후에, 또는 오염물 배출 수준을 제한하고자하는 상기 운전자로부터의 요청 후에, 상기 전자 제어 유닛(10)에서 유발될 수 있다. 그 후, 이전 기준에 맞는 여러 가능한(conceivable) 기구학적 상태들에 대해 상기 전자 제어 유닛(10)은 기구학적 상태의 변화 및 안정화 단계 이후에 차량 속도가 몇이 될지를 결정한다. 상기 제어 유닛은, 제한 속도 테이블(13)에 표시된 값을 사용하여, 기구학적 상태의 변화의 말기에 상기 차량에 의해 달성되는 속도가 이러한 의도하는 기구학적 상태에 대응하는 제한 속도와 양립 가능한지를 검증한다.

도 2는 도 1의 차량의 상기 전자 제어 유닛(10)에 의해 사용되는 가능한 기구학적 상태들을 제거하거나 승인하기 위한 방법의 단순화된 알고리즘(20)을 도시한다.

도 2는 도 1에 공통된 요소들을 도시하며, 동일한 요소들은 동일한 참조번호들로 표기되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 참조번호 21의 단계에서, 상기 전자 제어 유닛(10)은 기구학적 상태 E_actu에서 기구학적 상태 E_target로의 전환 가능성을 분석하기로 결정한다. 이를 위해, 상기 전자 제어 유닛(10)은 먼저 하나 이상의 테이블들(23)에서, 상기 제1 기구학적 상태 E_actu에서 상기 의도된 기구학적 상태 E_target로 기구학적 상태가 변하는 동안 설정되도록 의도된 일시적인 기구학적 상태의 식별자 "E_trans"를 판독한다. 또한 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 테이블(23)에서, 또는 또 다른 테이블에서, 상기 현재 기구학적 상태 E_actu로부터 상기 의도된 기구학적 상태 E_target로의 기구학적 상태 변화를 수행하기에 필요한 기간(duration)에 대응하는 시간 간격 값 δt_trans 을 판독한다. 안전한 방법으로, 상기 시간 간격 δt_trans은 이러한 유형의 기구학적 전이에 대한 실험에 의해 공지된 값들에 비해 약간 높게 견적될 수 있다. 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 일시적 기구학적 상태의 지수 E_trans를 사용하여, 상기 일련의 맵들(15)에서, 먼저 이러한 일시적 기구학적 상태와 연관된 제1 곡선(15a)을 판독하고, 다음으로, 상기 의도된 기구학적 상태 E_target와 연관된 제2 곡선(15b)을 판독한다. 상기 곡선들(15a, 15b)에서, 상기 전자 제어 유닛(10)은 휠의 속도 센서(8)를 사용하여 획득된 속도 값 V에 대해 제1 구동력 F_{max_trans} 및 제2 구동력 F_{max_target} 을 각각 검색한다. 이 때, 상기 제1 구동력 F_{max_trans} 및 제2 구동력 F_{max_target} 은 각각, 상기 구동 트레인이 상기 차량의 현재 속도 V에 대해 상기 일시적 기구학적 상태에서 상기 휠에게 인가할 수 있는 상기 휠의 최대 구동력, 그리고 상기 구동 트레인이 상기 의도된 기구학적 상태에 대해 상기 휠에게 인가할 수 있는 상기 휠의 최대 구동력에 대응한다. 일반적으로 구동력과 속도를 관련시키는 곡선들은 상기 차량이 가속 단계에 있을 때 감소하기 때문에, 값들 F_{max_trans} 및 F_{max_target} 은, 상기 구동 트레인이 현재 차량 속도에 대해서뿐만 아니라 기구학적 상태 변화 동안 달성될 수 있는 속도들에 대해서 상기 휠들에게 인가할 수 있는 구동력에 대한 최댓값들이다. 힘 값들 F_{max_trans} 및 F_{max_target} 은 각각 참조번호 25의 선택 연산자 및 참조번호 24의 선택 연산자에게 발송된다. 상기 선택 연산자들(25, 24) 각각은 상기 맵들의 세트(15)로부터 수신된 값, 그리고 상기 가속 페달(9)의 위치로부터 산출되는 상기 휠들에서의 기준 구동력을 나타내는 값 F_ref 사이의 값들 중 더 작은 값을 선택한다. 이에 따라, 상기 선택 연산자들(24, 25)로부터 나온 값들은, 상기 가속 페달로부터의 기준 구동력이 상기 맵들(15)에 저장된 최대 토크를 초과하는지 아닌지 여부에 따라, 각각 안정화 단계 및 기구학적 상태 변화의 단계 동안 발생될 수 있는 상기 휠들의 구동력(또는 토크)에 대한 최댓값들이다. 그 다음, 이러한 최대 힘들 각각은 각각 참조번호 26의 감산기 및 참조번호 27의 감산기에 발송된다. 상기 감산기들(26, 27)은 상기 휠에 잠재적으로 인가된 최대 힘에서 저항력 값 F_resist 을 뺀다. 상기 값 F_resist은 산출 유닛(38)에 의해 산출되며, 상기 산출 유닛(38)은, 다른 곳에서 공지된 방식으로, 상기 차량에 가해지는 힘들의 균형(balance)을 수행할 수 있으며, 그리고 이러한 값들을 상기 차량의 가속 변동들과 비교할 수 있다. 이에 따라, 상기 감산기들(26, 27) 각각은 이동하는 차량의 가속도 방향으로 상기 차량에 가해지는 최대 총 힘 값(maximum total force value)을 제공한다. 참조번호 26의 감산기에서 나오는 값은 기구학적 상태 변화 후에 상기 안정화 단계 동안 인가되는 최대 총 힘에 대응하며, 참조번호 27의 감산기에서 나오는 값은 기구학적 상태의 의도된 변화 동안 상기 차량에 인가되는 최대 총 힘에 대응한다. 이러한 값들은 각각 참조번호 35의 곱셈기 및 참조번호 29의 곱셈기에 발송되며, 상기 곱셈기들(35, 29)은 먼저 그러한 값들에, 예를 들어 차량 질량의 평균값으로 고려되는 차량 질량의 역수(28)를 곱하며, 그 다음 각각 시간 증분(34, 37)을 곱한다. 참조번호 34의 시간 증분은 기구학적 상태 변화 후 안정화를 위해 필요한 최소 시간에 대응하는 시간 증분 δt₀에 대응한다. 이 값은 일정할 수 있으며, 모든 상태 변화에 대해 동일할 수 있으며, 또는 의도된 상태에 따라 달라지는 또는 의도된 상태 변화에 따라 달라지는 가변 값일 수 있다. 참조번호 37의 시간 간격은 상기 의도된 상태 변화를 수행하기 위해 필요한 총 시간에 대응하는 시간 간격 δt_{trans_total} 에 대응할 수 있다. 특히 이러한 총 시간은 가산 적분기(31)에 발송되는 제1 시간 간격 δt_trans을 고려한다. 상기 제1 시간 간격 δt_trans은 상기 커플러 및 리듀서의 결합 비율들을 변경하기 위해 필요한 시간을 나타내며, 상기 테이블(23)에서 상기 전자 제어 유닛에 의해 판독된다. 또한 상기 총 시간은, 오직 상기 의도된 상태가 내연기관의 사용을 필요로 할 때에만, 그리고 추가 시간 간격 δt_start을 필요로 하는, 상기 내연 기관이 개시되어야하는 경우에만, 상기 가산 적분기(31)에 발송되는 시간 δt_start도 고려할 수 있다.

상기 시간 간격 δt_{trans_total}을 산출하기 위해, 상기 전자 제어 유닛(10)은 테스트(22)를 수행하여, 먼저, 상기 내연기관(2)이 정지되었는지 여부를 확인하며, 그 다음, 상기 의도된 기구학적 상태 E_target 가 상기 내연기관(2)의 사용을 필요로 하는지를 확인한다. 상기 테스트의 결과는 불 값(Boolean value) Bool 이며, 이 값은 참조번호 30의 곱셈기로 발송된다. 상기 곱셈기(30)는 또 다른 출력에서, 여기에서 δt_start로 표시되어 있는 참조번호 33의 값을 수신하며, 참조번호 33의 값은 예를 들어, 상기 내연기관을 구동시키는데 필요한 시간에 대응한다. 참조번호 30의 곱셈기의 결과는 상기 가산 적분기(31)에게 발송되며, 상기 가산 적분기(31)는 자신의 다른 입력에서, 한 쌍의 지표들 E_actu 및 E_target에 따라 상기 테이블(23)로부터 판독된 값 δt_trans을 수신한다. 그 후, 상기 가산 적분기(31)로부터의 결과는 참조번호 29의 곱셈기에게 발송되며, 참조번호 29의 곱셈기는 상기 기구학적 상태 변화 동안 상기 차량의 속도 변화인 속도 증분의 예측에 대응하는 값 △V_trans 을 제공한다. 이와 유사하게, 참조번호 35의 곱셈기는 상기 기구학적 상태의 안정화를 위해 필요한 것으로 고려되는 시간 δt₀동안의 차량 속도 변화인 속도 증분에 대응하는 값 △V_stab을 제공한다. 참조번호 32의 가산 적분기는 상기 차량의 현재 속도 값 V 및 상기 값들 △V_stab 및 △V_trans을 더한다. 그 결과는, 상기 기구학적 상태가 변경되었다면, 상기 의도된 기구학적 상태의 안정화 단계 후에 상기 차량이 감행할 최대 최종 속도의 추정에 대응하는 값 V_end이다. 상기 속도 값 V_end는 참조번호 13의 테이블로부터 판독된 값 Vthres(E_target)와 이 속도 값을 비교하는 참조번호 36의 테스트에게 발송된다. 이 때, 상기 참조번호 13의 테이블은 상기 구동 트레인에 대한 가능한(conceivable) 기구학적 상태들과 이러한 기구학적 상태들 각각에 대한 상기 차량에 대해 허용 가능한 최대 속도를 관련시킨다. 상기 참조번호 36의 테스트 후, 상태 변화의 최종 속도 V_end가 상기 의도된 기구학적 상태에 대한 상기 최대 허용 속도 Vthres 보다 작다면, 상기 전자 제어 유닛(10)은 상기 기구학적 상태 E_target과 연관된 변수(예를 들어, Boolean 변수 Status)를 갱신한다. 이러한 변수는 상기 기구학적 상태 E_target으로의 전이가 인가된다면, 예를 들어 1과 동일할 수 있으며, 상기 기구학적 상태 E_target으로의 전이가 금지된다면, 0과 동일할 수 있다.

임계값과 비교하기 위해 고려되는 상기 속도 V_end가, 오직 기구학적 상태 변화의 완료 전에 일시적 상태 동안 가해지는 힘들만을 고려함으로써 계산되는 변형 실시예들이 고려될 수 있다.

그러나 상기 구동 트레인 및 그와 연관된 관리 시스템의 반응 시간 때문에, 기구학적 상태의 변화가 수행될 때, 제3 기구학적 상태로 전환하는 것이 가능하기 전에 최소 시간이 경과한다. 이에 따라, 상기 의도된 기구학적 상태의 안정화 단계 동안 상기 차량의 잠재적 속도 게인(potential speed gain)을 고려하는 것이 유리하다.

또한, 기구학적 상태의 변화의 최종 속도를 더 높게 견적하는(overestimating) 경향이 있는 변형 실시예들이 고려될 수 있다. 예를 들어, 일시적 상태에 대응하는 곡선을 고려하지 않으면서, 예를 들어 오직 차량 속도에 따른 휠들에서의 힘에 대한 단일 곡선만을 고려하는 변형들이 고려될 수 있으며, 이 경우, 이러한 단일 곡선은 상기 의도된 기구학적 상태에 대응한다. 그 후, 이 값 그리고 상기 페달의 신호로부터 야기된 힘 중 더 작은 값에, 기구학적 상태 변화를 수행하기 위해 필요한 시간에 대응하는 지속기간의 합 그리고 이러한 기구학적 상태에서 안정화를 위해 필요한 시간의 합을 곱하는 것을 생각할 수 있을 것이다. 또 다른 변형 실시예에 따르면, 오직 일시적 상태에 대응하는 상기 휠들에서의 힘만이 고려될 수 있다.

기구학적 상태의 변화가 차량 속도의 감소와 함께 수행되는 경우, 만일의 경우에 대비하기 위해, 기구학적 상태의 변화 말기에 그리고 안정화 후의 속도를 높게 예측하는 것이 유용하다. 기구학적 상태의 변화 동안 그리고 상기 안정화 단계 동안 가해지는 최대 힘을 가늠(assessing)하는 방법이 중요하다.

도 3은 도 1 및 도 2의 참조번호 15의 맵들에 대응하는 곡선들의 그룹을 도시하며, 본 발명에 따른 방법에서 고려되는 몇몇 동작점들의, 이러한 곡선들에 관한 위치를 도시한다. 이러한 곡선들 중 일부는 참조번호 F1, F2, F3, F4, F5로 표시되어 있으며, 상기 곡선들 각각은 주어진 기구학적 상태에서 상기 휠들에서 발생될 수 있는 최대 구동력(N)을, 상기 차량의 속도(km/h)와 연관시킨다. 도 2의 알고리즘(20)에 따라 그것의 허용 가능한 특성을 검토하기 위해, 의도된 상태 "E_target"를 선택하기 전에, 상기 전자 제어 유닛(10)은 요청된 동작점(차량의 속도 V, 상기 페달 신호에 의해 요청된 기준 힘)이, 고려된 기구학적 상태의 곡선 아래에 놓여있는지를 검증하여야 하며, 그렇지 않으면, 상기 페달에서 요청된 토크는 달성될 수 없다. 이러한 검증이 수행되면, 각각의 기구학적 상태들에 대해 도 2의 분석이 시작되어, 이전 지점을 검증할 수 있다.

도 3은 기구학적 상태의 변화 동안 특성 동작점들에 대응하는 지점들 A, A', B, C, D, E를 도시한다. 초기 순간에, 진행 중인 기구학적 상태는 곡선 F1에 대응한다. 상기 차량의 동작점은 지점 A에 대응한다. 이 상태는 곡선들이 도 3에 도시되어 있는 모든 기구학적 상태들과 양립될 수 있다. 이러한 동작점 A는 차량의 현재 속도 V 및 현재 기준 구동력 F_ref1과 대응한다. 그 후, 운전자는 상기 가속 페달(9)을 누르며, 이로써, 값 F_ref2에 대응하는 기준 구동력을 제공한다. 지점 B는 동일한 속도 V에 대한 대응 동작점을 나타낸다. 이러한 기준 구동력 F_ref2은 오직 곡선들이 지점 B 위에 놓여있는 기구학적 상태들을 사용하여서만 획득될 수 있다. 즉, 곡선들 F2, F3, F4에 대응하는 기구학적 상태들만을 사용하여 획득될 수 있다. 본원에서, 상기 전자 제어 유닛(10)이 곡선 F1에 대응하는 상태에서 곡선 F2에 대응하는 상태로 상기 구동 트레인을 이동시키는 가능성을 고려한다는 것이 가정되며, 그리고 일시적 상태가 곡선 F1에 대응하는 상태라고 가정한다. 가로축에 표시된 시간 간격 △V_trans동안, 그리고 기구학적 상태의 실제 변화 동안, 일반적으로 차량 속도는 지점 A'에서 지점 C로 이동하는 동작점의 속도처럼 전개될 것이다. 상기 동작점 A'는 기구학적 상태 변화 전에 가능한 구동력 최대 증가에 대응하며, A' 및 C 사이의 곡선 부분은 토크 값이 곡선 F1의 지점에 의해 제한된 채로, 차량 속도의 지속적인 증가에 대응한다. 기구학적 상태가 변경되면, 상기 동작점은 지점 D에 놓여질 수 있다. 지점 D에 대한 가로 좌표는 기구학적 변화의 말기에서의 차량 속도를 보여주며, 세로 좌표는 상기 페달에서 기인하는 기준 토크 F_ref2를 보여준다. 지점 D는 앞으로 적용되는 새로운 기구학적 상태의 곡선 F2 아래에 놓여있기 때문에, 차량의 동작점은 시간 간격 δt₀동안 상기 페달에서의 상기 기준 힘 F_ref2 인가에 대응하는 수평선 D-E를 따라 전개할 수 있으며, 이는 속도 증가 △V_stab를 야기한다. 따라서 기구학적 상태 변화의 안정화 말기에 달성된 속도 변화는 속도 변화 △V_trans와 속도 변화 △V_stab의 합에 대응한다. 본원에서 상기 속도 변화 △V_trans는 지점 A'의 좌표에 대응하는 힘 F_{max_trans} 으로부터 추정되며, 상기 속도 변화 △V_stab는 상기 페달 기준 F_ref2으로부터 추정된다. 왜냐하면, 이러한 기준 F_ref2은 곡선 F2에 의해 허용되는 최댓값들보다 낮기 때문이다.

본 발명은 설명된 예시적 실시예들로 제한되지 않으며, 수많은 변형들을 포함할 수 있다. 안정화에 대응하는 시간 간격들은 모든 기구학적 상태들에 대해 동일할 수 있으며, 또는 최종 기구학적 상태들의 함수일 수 있으며, 또는 초기 상태 및 최종 기구학적 상태의 쌍의 함수일 수 있다. 상기 페달 기준뿐만 아니라, 힘과 차량 속도를 연관시키는 단일 곡선으로부터 판독된 하나의 최대 힘 값만을 고려하는 것이 가능하다. 상기 페달 기준 및 맵으로부터 판독된 힘 간의 최솟값을 취하지 않는 것이 가능하지만, 오직 상기 페달 기준으로부터 야기된 힘만을 고려함으로써, 또는 오직 맵에서 판독된 힘만을 고려함으로써, 힘이 상한값으로 가해지도록 제한할 수 있다. 그러나 종종 차량의 최종 속도를 높게 추정하고, 이에 따라 필요 이상으로 자주 특정 기구학적 상태들을 금지하는 경우에, 위험이 존재한다. 본 발명에 따른 구동 트레인의 기구학적 상태들을 관리하는 방법은, 간단한 방식으로, 차량의 모터 또는 모터들에 손상을 가하지 않으면서, 그리고 커플러들 및 리듀서들 같은 트랜스미션 요소(transmission element)들에게 손상을 가하지 않으면서, 가능하거나 가능하지 않은 기구학적 상태들 중에서 사전에 선택하는 것을 가능하게 한다.

Claims (10)

1. 자동차의 구동 트레인의 상태를 제어하는 방법에 있어서,
   상기 자동차는 특히 하이브리드 추진 자동차이며,
   상기 구동 트레인은 상기 차량의 파워 트레인(2, 3) 및 상기 차량의 하나 이상의 구동 휠들(6, 7) 사이에 한 세트의 커플러들 및 리듀서들(reducers)(4,5)을 포함하며,
   상기 구동 트레인은 다수의 기구학적 상태들(kinematic states)(E_actu, E_target, E_trans)을 취할 수 있으며,
   상기 기구학적 상태들 각각은 :
   상기 파워 트레인의 모터(2, 3)의 적어도 하나의 구동 휠(6, 7)로의 연결을 가능하게 하는 상기 커플러들 및 리듀서들(4, 5)의 결합 비율(Rapp_th, Rapp_E)에 의해 정의되며,
   상태 변화의 최종 속도(V_end)는 :
   상기 차량의 현재 속도(V), 상기 차량의 현재 기구학적 상태(E_actu) 및 상기 현재 상태와 상이한 의도된 기구학적 상태(E_target)의 함수로서, 상기 기구학적 상태가 변경되기 전에 산출되며,
   상기 상태 변화의 최종 속도는 임계값(Vthres)과 비교되는, 제어 방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상태 변화의 최종 속도(V_end)를 산출하기 위해, 제1 시간 증분(δt_{tran_total})에 제1 구동력(mAcc_trans)이 곱해지는, 제어 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 구동력(mAcc_trans)을 산출하기 위해, 기준(reference) 구동력(F_ref), 그리고 차량 속도(V)와 구동력을 관련시키는 제1 맵(15a)에서 비롯된 구동력(F_{max_trans}) 중 최솟값이 사용되는, 제어 방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 맵(15a)은 상기 현재 기구학적 상태 및 상기 의도된 기구학적 상태에 의해 형성된 한 쌍(E_actu, E_target)의 함수로서, 다수의 맵들 중에서 선택되는, 제어 방법.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상태 변화의 최종 속도(V_end)를 산출하기 위해, 또한 제2 시간 증분(δt₀)에 제2 구동력(mAcc_target)이 곱해지는, 제어 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 제2 구동력(mAcc_target)을 산출하기 위해, 기준(reference) 구동력(F_ref), 그리고 차량 속도(V)와 구동력을 관련시키는 제2 맵(15b)에서 비롯된 구동력(F_{max_target}) 중 최솟값이 사용되는, 제어 방법.
7. 청구항 3 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상태 변화의 최종 속도(V_end)를 산출할 때, 고려된 힘들(F_{max_target}, F_trans, F_ref) 중 적어도 하나에서, 특히 상기 차량 휠들에서의 구동력의 이력 및 상기 차량의 속도(V)의 이력의 함수로서 산출된 저항력(F_resist)이 감산되는, 제어 방법.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상태 변화의 최종 속도(V_end)는 상기 의도된 기구학적 상태(E_target)의 함수인 임계값(Vthres)과 비교되며,
   상기 기구학적 상태(E_target)로의 상태 변화는 :
   이론 속도(V_end)가 상기 임계값(Vthres) 보다 더 큰 경우, 적어도 일시적으로 금지되는, 제어 방법.
9. 자동차(1)를 위한 구동 트레인 시스템에 있어서,
   상기 자동차(1)는 특히 하이브리드 추진 자동차이며,
   상기 시스템은 상기 차량(1)의 파워 트레인(2, 3)을 상기 차량(1)의 하나 이상의 구동 휠들(6, 7)에 연결시킬 수 있는 한 세트의 커플러들 및 리듀서들(reducers)(4,5)을 포함하며,
   상기 구동 트레인은 다수의 기구학적 상태들(E_actu, E_target, E_trans)을 취할 수 있으며,
   상기 기구학적 상태들 각각은 :
   상기 파워 트레인의 모터(2, 3)의 적어도 하나의 구동 휠(6, 7)로의 연결을 가능하게 하는 상기 커플러들 및 리듀서들(4, 5)의 결합 비율에 의해 정의되며,
   상기 시스템은 전자 제어 유닛(10)을 포함하며,
   상기 전자 제어 유닛(10)은 :
   상기 기구학적 상태가 변경되기 전에, 상기 차량의 측정 속도(V), 상기 트랜스미션(transmission) 시스템의 현재 기구학적 상태(E_actu) 및 상기 현재 상태와 상이한 의도된 기구학적 상태(E_target)의 함수로서, 상태 변화의 최종 속도(V_end)를 산출하도록 구성되며; 그리고
   상기 상태 변화의 산출된 최종 속도(V_end)를 임계값(Vthres)과 비교하도록 구성되는, 시스템.
10. 청구항 9의 트랜스미션 시스템을 포함하는 하이브리드 추진 자동차로서,
    상기 트랜스미션 시스템은 :
    상기 휠들에서의 토크가 제1 내연 기관(2)에 의해 적어도 부분적으로 제공될 수 있는 적어도 하나의 기구학적 상태; 및
    상기 휠들에서의 토크가 전동기(3)에 의해 적어도 부분적으로 제공되는, 상기 제1 기구학적 상태와는 상이한 적어도 하나의 기구학적 상태;를 포함하는 서로 다른 기구학적 상태들을 사용할 수 있으며,
    상기 자동차는 :
    시간 간격마다, 특히 상기 트랜스미션 시스템의 현재 기구학적 상태(E_actu), 상기 차량의 속도(V) 및 상기 차량의 속도의 이력의 함수로서 상기 기구학적 상태들 중 일부를 금지하도록 구성된 전자 제어 유닛(10)을 포함하는, 자동차.
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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