KR20170115549A - 하이브리드 차량의 하이브리드 클러치의 물림점을 결정하는 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 하이브리드 클러치의 물림점을 결정하는 방법 Download PDF

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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 하이브리드 클러치의 물림점(bite point)을 결정하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서 하이브리드 클러치(4)는 내연기관(2)과 전동기(3)를 분리하거나 연결하고, 하이브리드 차량의 작동 중에 물림점(TP)이 적응된다. 물림점의 오적응과 하이브리드 클러치의 자동 재조정이 서로 구별될 수 있는 한 방법에서는, 물림점 적응 이후 상기 물림점 적응 시 결정된 물림점(TPn)이 다시 사용되기 전에 통계적 방법에 의해 그 타당성이 검사된다.

Description

하이브리드 차량의 하이브리드 클러치의 물림점을 결정하는 방법
본 발명은 하이브리드 차량의 하이브리드 클러치의 물림점(bite point)을 결정하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서 하이브리드 클러치는 내연기관과 전동기를 분리하거나 연결하고, 하이브리드 차량의 작동 중에 물림점이 적응된다.
DE 10 2010 024 941 A1호는, 클러치에 의해 각각 내연기관과 연결될 수 있는 2개 이상의 부분 구동 트레인을 가진 듀얼 클러치 변속기를 제어하는 방법을 개시하고 있다. 듀얼 클러치 변속기를 포함하는 차량의 주행 중에 클러치의 물림점은 내연기관의 엔진 토크와 무관하게 결정된다. 상기 물림점은 차량 작동 개시 과정에서 결정되어 차량 작동 중에 적응된다.
하이드리드 구동 트레인을 가진 하이브리드 차량에서는 내연기관의 연료와 전동기의 트랙션 배터리의 전기 에너지와 같은 2개의 독립 에너지원으로부터 기계 에너지로의 변환에 의해 주행 저항이 극복될 수 있다. DE 10 2008 030 473 A1호로부터 하이브리드 구동 트레인에서 자동화 하이브리드 클러치의 물림점을 결정하는 방법이 공지되어 있다. 내연기관과 전동기 사이에 배치된 하이브리드 클러치의 물림점은, 정지해 있는 내연기관에서 하이브리드 클러치가 서서히 닫히고, 닫히는 하이브리드 클러치가 사전 설정된 회전수로 회전하는 전동기의 전기 기계에 미치는 영향이 분석됨으로써, 결정된다. 상기 하이브리드 클러치는 개방 상태에서는 하이브리드 차량의 순수 전기 주행을 가능케 하는 한편, 폐쇄 상태에서는 내연기관의 토크가 구동 휠로 전달되게 한다.
하이브리드 클러치의 또 다른 기능은 내연기관을 시동시키는 것이다. 이를 위해 전동기의 토크를 원하는 만큼 증가시키고 하이브리드 클러치를 폐쇄함으로써, 정지해 있는 내연기관에 에너지를 전달하여 상기 내연기관을 가속시킨다. 이 경우, 전동기의 토크가 동시에 구동 휠들에도 전달되기 때문에, 주행 쾌적성의 관점에서 원치 않는 차량 가속을 방지하기 위해서는 하이브리드 클러치에 의해 전달되는 토크를 정확히 알아야 한다.
물림점은 클러치 특성곡선(하이브리드 클러치의 트래블의 함수로서의 클러치 토크)의 표본점이다. 하이브리드 차량의 작동 중 물림점의 적응이 필요한 이유는 클러치 거동이 변동하기 때문이다. 이처럼 변동하는 클러치 거동은 특히, 클러치 마모의 검출로 인한 클러치의 자동 재조정 시 발생한다.
자동 재조정 하이브리드 클러치의 경우, 사용된 메커니즘에서 자동 재조정이 실행되면 클러치 특성곡선의 매우 빠른 변동이 일어난다. 이러한 에러를 약화시키기 위해, 공지된 방법에서는 현재 검출된 물림점이 클러치 특성곡선에 전부 전용되는 것이 아니라 특정 부분만 전용된다. 이 경우, 이전의 물림점이 강하게 가중되고, 새로 결정된 물림점은 약간만 가중된다. 그 결과, 클러치에서 요구된 토크와 설정된 토크 간의 오차가 커진다.
본 발명의 과제는, 하이브리드 클러치에서 요구된 토크와 설정된 토크 간 오차가 감소되는 물림점 결정 방법을 제시하는 것이다.
본 발명에 따라 상기 과제는, 물림점 적응 중에 결정된 물림점이 상기 물림점 적응 이후 다시 사용되기 전에 통계적 방법에 의해 그 타당성이 검사됨으로써 해결된다. 상기 타당성 검사는 통계적 방법을 고려한다. 이 방안의 특수성은, 명백히 상이한 시간 상수를 갖는 변동에 대한 응답성과, 오적응으로 인해 오결정된 물림점의 인지 및 적용 방지이다. 그러한 오적응은 상위 주행 전략의 신호 전송 오류 또는 오조작에 의해 유발될 수 있다. 그로 인해, 클러치 특성곡선의 자동 재조정 시 발생할 수 있는 클러치 특성곡선의 빠른 변동 시 물림점의 정확도가 개선된다. 그럼으로써, 소프트웨어에 의해, 물림점 변동이 물림점의 오적응으로 인한 것인지 또는 하이브리드 클러치의 자동 재조정으로 인한 물림점 변동인지가 구별될 수 있다.
한 실시예에서, 복수의 물림점 적응 시 결정된 사전 설정된 개수의 물림점들로부터 통계적 분산이 산출되며, 타당해 보이는 물림점의 존재 시 상기 산출된 통계적 분산을 토대로 하이브리드 클러치의 자동 재조정이 추정되고, 신규 물림점이 설정된다. 상기 통계적 분산을 이용하여 하이브리드 클러치의 물림점 변위의 원인이 간단하게 확인될 수 있고, 이를 토대로 물림점의 재조정이 정말 필요한지가 결정될 수 있다.
한 실시예에서, 산출된 통계적 분산이 분산 임계값과 비교되며, 분산 임계값의 초과 시에는 물림점의 오적응이 추정되고, 분산 임계값의 미달 시에는 하이브리드 클러치의 자동 재조정이 추정된다. 물림점이 이전에 결정된 물림점에 비해 약간 변동하는 것은 통계적으로 매우 빈번하다. 통계적 분석을 통해 수 회의 적응에서 물림점이 실제 물리적 값에 근접해간다. 하이브리드 클러치의 자동 재조정으로 인한 물림점의 빠른 기계공학적 변동과 오적응 간의 구분을 통해, 기계역학의 미세하고 매우 느린 변동의 적절히 제한된 적용과의 절충을 고려할 필요 없이, 매 시점에 구동된 하이브리드 클러치의 토크 능력(torque capacity)의 정확도가 보장된다.
한 실시예에서, 하이브리드 클러치의 자동 재조정이 검출되면, 새로 설정된 물림점은 이전에 결정된, 사전 설정된 개수의 물림점들의 평균값으로부터 결정된다. 하이브리드 클러치의 자동 재조정의 확실한 검출이 보장됨으로써, 하이브리드 차량의 향후 작동을 위해 항시 정확한 물림점이 설정된다.
한 변형예에서, 물림점의 오적응이 검출되면, 마지막 물림점 적응 이전에 설정된 물림점이 유지된다. 그럼으로써 오결정된 물림점이 폐기되고, 하이브리드 차량의 작동 진행에서의 장애가 저지된다.
한 대안예에서, 물림점의 오적응이 검출되면, 사전 설정된 개수의 물림점들 중에서 평균값에 가장 가까운 물림점이 결정되어 신규 물림점으로 설정된다. 그럼으로써, 하이브리드 클러치의 현재 작동 상태에 기인하는 부드러운 물림점 설정이 가능해진다.
또 다른 한 대안예에서, 물림점의 오적응이 검출되면, 적어도 사전 설정된 개수의 물림점들 중에서 통계적 오차가 가장 큰 물림점이 결정되어, 통계적 분산의 결정 시 고려되지 않는다. 이러한 방식으로, 잘못 결정된 물림점 값들은 적응 시 계산에 산입되지 않는다. 새로운 계산 시 분산값이 감소할 수 있다면, 나머지 물림점 값들의 계산된 평균값이 신규 물림점으로 사용된다.
한 변형예에서, 각각의 물림점 적응 이후, 결정된 물림점과, 이전의 물림점 적응에서 결정되었던 다른 물림점 사이의 편차를 구하고, 이 편차를 물림점 편차 임계값과 비교하며, 상기 편차가 물림점 편차 임계값을 초과할 경우에만 통계적 분산이 산출된다. 이러한 물림점 임계값 비교는 더 큰 물림점 변동이 나타났는지의 여부를 알려준다. 통계적 방법은 매우 많은 계산 시간을 요구하므로, 큰 물림점 변동이 추정되는 경우에만 실행된다.
한 개선예에서, 물림점 적응 시 물림점은, 전동기의 토크의 관찰 하에 소정의 토크 증가가 검출될 때, 하이브리드 클러치의 개방 위치에서 출발하여 폐쇄 상태로의 하이브리드 클러치의 느린 작동에 의해 결정된다. 이러한 물림점 적응 시 내연기관은 비가동 상태에 있고 전동기만 가동된다고 가정되므로, 상기 토크 증가에 기초하여 물림점이 추정되며, 이 지점에서 전동기의 토크가 내연기관으로 전달된다.
한 실시예에서, 물림점 적응은 주기적으로 반복된다. 이러한 주기적 반복이 필요한 이유는, 하이브리드 차량의 작동 중 변동하는 클러치 거동에 반응하기 위해서이다.
본 발명은 수많은 실시예들을 허용한다. 그 중 하나를 첨부 도면에 기초하여 더 상세히 설명한다.
도 1은 하이브리드 드라이브의 원리도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 한 실시예이다.
도 1에는 하이브리드 차량의 구동 트레인(1)의 원리도가 도시되어 있다. 상기 구동 트레인은 내연기관(2) 및 전동기(3)를 포함한다. 내연기관(2)과 전동기(3) 사이에는 내연기관(2)의 바로 뒤에 하이브리드 클러치(4)가 배치된다. 내연기관(2)과 하이브리드 클러치(4)는 크랭크샤프트(5)를 통해 서로 연결된다. 전동기(3)는 회전 가능한 회전자(6)와 고정되어 있는 고정자(7)를 갖는다. 하이브리드 클러치(4)의 출력축(8)은 변속기(9)와 연결되며, 이 변속기는 전동기(3)와 변속기(9) 사이에 배치된, 상세히 도시되지 않은 클러치 요소, 예컨대 제2 클러치 또는 토크 컨버터를 포함한다. 변속기(9)는 내연기관(2) 및/또는 전동기(3)에 의해 발생한 토크를 하이브리드 차량의 구동 휠들(10)로 전달한다. 이때, 하이브리드 클러치(4)와 변속기(9)가 변속기 시스템(11)을 형성하고, 이 변속기 시스템은 클러치 액추에이터(12), 예컨대 정유압 클러치 액추에이터에 의해 구동된다.
전동기(3)에 의한 내연기관(2)의 재시동 시, 하이브리드 차량을 구동 휠들(10)을 통해 안락감의 손실 없이 구동하는 동시에 내연기관(2)을 실제로 시동시키기에도 충분한 토크가 전동기(3)에 의해 제공되는 점을 보장하기 위해서는, 하이브리드 클러치(4)의 트래블에 걸쳐 발생하는 클러치 토크가 재현되어 있는 하이브리드 클러치(4)의 클러치 특성곡선의 정확한 정보가 필요하다. 상기 클러치 특성곡선의 접점이, 하이브리드 클러치(4)의 입력부 또는 출력부의 마찰면들이 서로 마찰 접촉하게 되는 하이브리드 클러치(4)의 위치를 의미하는 물림점(TP)이다.
상기 물림점(TP)은 하이브리드 클러치(4)의 제어에 있어서 매우 중요하다. 물림점(TP)의 결정은 예컨대 내연기관(2)이 정지해 있을 때 수행될 수 있다. 물림점(TP)의 결정을 위해, 전동기(3)에서 클러치 설정 토크에 할당될 수 있는 구동 토크가 검출될 수 있을 때까지, 하이브리드 클러치(4)에 인가된 클러치 설정 토크가 증대된다. 이 경우, 하이브리드 클러치(4)가 개방 상태에 있다가, 전동기(3)의 토크의 관찰 하에 서서히 닫히는 점이 전제된다. 이때, 전동기(3)는 회전수 제어 모드에 있음으로써, 안정적인 회전수를 갖는다. 하이브리드 클러치(4)는, 상기 하이브리드 클러치(4)의 입력부와 출력부의 마찰 맞물림면들이 마찰 접촉되어 최소 토크가 전동기(3)로 전달될 때까지 닫혀 있게 되며, 상기 최소 토크는 전동기(3)의 상응하는 반응을 통해 검출된다. 상기 상응하는 반응은, 전동기(3)에 의해 소정의 토크가 증가하는 것이다. 상기 소정의 토크 증가가 발생하는 하이브리드 클러치(4)의 위치를 물림점(TP)이라고 한다.
본 실시예에서 하이브리드 클러치(4)는 자동 재조정 클러치로서 형성되며, 이는 마모 발생 시 하이브리드 클러치(4)의 릴리스 트래블이 자동으로 변동됨을 의미한다. 이러한 변동은 신뢰성 있는 제어를 보장하기 위해 하이브리드 클러치(4)의 제어 시 고려되어야 한다. 도 2에는 본 발명에 따른 방법의 한 실시예가 도시되어 있는데, 여기서는 통계적 방법을 이용하여, 물림점 변동이 물림점(TP)의 오적응과 관련된 것인지, 아니면 하이브리드 클러치(4)의 자동 재조정과 관련된 것인지가 확인된다. 이를 위해, 단계 100에서 물림점 적응이 수행된다. 이어서 단계 110에서, 상기 물림점 적응에서 결정된 물림점(TPn)이 바로 직전에 수행된 물림점 적응에서 결정되었던 물림점(TPn-1)과 비교된다. 상기 두 물림점으로부터 차,
Figure pct00001
가 계산되어 물림점 임계값(STP)과 비교된다. 상기 차(
Figure pct00002
)가 물림점 임계값(STP)보다 작으면, 단계 120에서 제어에 기반하는 물림점(TPn-1)이 하이브리드 클러치(4)의 추후 제어를 위해 유지된다. 그러나 상기 차(
Figure pct00003
)가 물림점 임계값(STP)보다 크면, 결정된 물림점(TPn)의 타당성 검증이 수행된다. 타당성 검증을 위해 통계적 방법이 이용되며, 이 경우 단계 130에서, 물림점 적응들에서 이미 결정된, 사전 설정된 개수의 물림점들(TPn-m)의 평균값(MTP)이 산출된다. 이어서 단계 140에서 상기 평균값(MTP)에 대한 개별 물림점들(TPn-m)의 분산(VAR(TP))이 결정된다.
단계 150에서는 상기 분산(VAR(TP))이 분산 물림점 임계값(SV)과 비교된다. 분산(VAR(TP))이 분산 물림점 임계값(SV)보다 작으면, 단계 160에서 평균값(MTP)의 근간이 되는 물림점들(TPn -m) 중에서 하이브리드 클러치(4)의 추후 제어를 위한 신규 물림점(TPn)이 결정되며, 이 신규 물림점(TPn)은 평균값(MTP)에 상응한다. 단계 150에서, 분산(VAR(TP))이 분산 물림점 임계값(SV)보다 큰 것이 확인되면, 마지막 물림점 적응에 오류가 있었다고 추정된다. 그러면 상기 물림점(TPn)은 폐기되고, 기존의 물림점(TPn-1)이 계속 사용된다(블록 170). 그러나 분산(VAR(TP))이 더 작으면, 다시 말해 개별 물림점들(TPn-m)의 평균값(MTP) 주변으로의 분산이 작으면, 마모로 인해 하이브리드 클러치(4)의 자동 재조정이 실시된 것으로 추정되고, 그 결과 하이브리드 클러치(4)의 추후 제어를 위해 신규 물림점(TPn)이 사용된다.
블록(170)에 대한 한 대안예에서, 오적응 시 이전의 물림점(TPn-1)을 유지하는 대신 신규 물림점(TPn+1)이 계산될 수 있으며, 이때 평균값(MTP)에 가장 가까이 있는 물림점(TPn-m)이 하이브리드 클러치(4)의 제어의 기반이 될 신규 물림점(TPn+1)으로서 사용된다(블록 180). 또 다른 대안예(블록 190)에서는, 오적응의 확인 시 통계적 오차가 가장 큰 물림점(TPn-m)이 계산에서 배제되고, 남은 물림점들(TPn-m+1)의 평균값(MTP)이 계산되어 신규 물림점(TP신규)으로 사용된다.
물림점(TPn)의 설정 이후에는, 추가 물림점의 결정을 위해 새로운 물림점 적응 단계로 넘어가며(블록 100), 이 과정이 주기적으로 반복된다.
설명한 해결 방안은, 하이브리드 클러치(4)의 특성곡선의 큰 변동 발생 시 높은 신뢰도로 신속하게 적응될 수 있고, 적은 편차에서 프로세스에 기인한 에러를 감소시키는 물림점(TP)을 기술한 것이다. 상기 프로세스를 이용하여 특히, 명백히 상이한 시간 상수를 갖는 물림점(TP) 변동들에 반응할 수 있다.
1 구동 트레인
2 내연기관
3 전동기
4 하이브리드 클러치
5 크랭크샤프트
6 회전자
7 고정자
8 출력축
9 변속기
10 구동 휠
11 변속기 시스템
12 클러치 액추에이터
TP 물림점
MTP 평균값
VAR(TP) 분산
SV 분산 물림점 임계값
STP 물림점 편차 임계값

Claims (10)

  1. 하이브리드 차량의 하이브리드 클러치의 물림점을 결정하는 방법으로서, 상기 하이브리드 클러치(4)가 내연기관(2)과 전동기(3)를 분리하거나 연결하고, 하이브리드 차량의 작동 중에 물림점(TP)이 적응되는, 하이브리드 차량의 하이브리드 클러치의 물림점 결정 방법에 있어서,
    물림점 적응 이후, 상기 물림점 적응 시 결정된 물림점(TPn)이 다시 사용되기 전에 통계적 방법에 의해 그 타당성이 검사되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 클러치의 물림점 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 통계적 방법으로서, 상이한 물림점 적응들에서 결정된, 사전 설정된 수의 복수개의 물림점(TPn-m)으로부터 통계적 분산(VAR(TP))이 산출되며, 타당해 보이는 물림점(TPn)의 존재 시 상기 산출된 통계적 분산(VAR(TP))을 토대로 하이브리드 클러치(4)의 자동 재조정이 추정되고, 상기 신규 물림점(TPn)이 계속 사용되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 클러치의 물림점 결정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 산출된 통계적 분산(VAR(TP))이 분산 임계값(Sv)과 비교되며, 분산 임계값(Sv)의 초과 시에는 물림점(TPn)의 오적응이 추정되고, 분산 임계값(Sv)의 미달 시에는 하이브리드 클러치(4)의 자동 재조정이 추정되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 클러치의 물림점 결정 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 하이브리드 클러치(4)의 자동 재조정이 검출되면, 이전에 결정된, 사전 설정된 개수의 물림점들(TPn-m)의 평균값(MTP)으로부터 새로 설정된 물림점(TPn)이 결정되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 클러치의 물림점 결정 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 물림점(TPn)의 오적응이 검출되면, 물림점 적응 이전에 설정된 물림점(TPn-1)이 유지되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 클러치의 물림점 결정 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 물림점(TPn)의 오적응이 검출되면, 사전 설정된 개수의 물림점들(TPn -m) 중에서 평균값(MTP)에 가장 가까운 물림점이 결정되어 신규 물림점(TP신규)으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 클러치의 물림점 결정 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 물림점(TPn)의 오적응이 검출되면, 적어도 사전 설정된 개수의 물림점들(TPn -m) 중에서 통계적 오차가 가장 큰 물림점이 결정되어, 통계적 분산(VAR(TP))의 결정 시 고려되지 않는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 클러치의 물림점 결정 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 각각의 물림점 적응 이후, 결정된 물림점(TPn)과, 이전의 물림점 적응에서 결정되었던 다른 물림점(TPn -1) 사이의 편차(
    Figure pct00004
    )를 구하고, 상기 편차를 물림점 편차 임계값(STP)과 비교하며, 상기 편차(
    Figure pct00005
    )가 물림점 편차 임계값(STP)을 초과할 경우에만 통계적 분산(VAR(TP))이 산출되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 클러치의 물림점 결정 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 물림점 적응 시 물림점(TPn)은, 전동기(3)의 토크의 관찰 하에 소정의 토크 증가가 검출될 때, 하이브리드 클러치(4)의 개방 위치에서 출발하여 폐쇄 상태로의 하이브리드 클러치(4)의 느린 작동에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 클러치의 물림점 결정 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 물림점 적응은 주기적으로 반복되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 클러치의 물림점 결정 방법.
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