KR20180044328A - 하이브리드 차량의 파워트레인 내의 하이브리드 클러치의 접촉점을 결정하기 위한 토크 프로파일의 타당성 검사 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 파워트레인 내의 하이브리드 클러치의 접촉점을 결정하기 위한 토크 프로파일의 타당성 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 하이브리드 차량의 파워트레인 내의 하이브리드 클러치의 접촉점을 결정하기 위한 토크 프로파일의 타당성 검사 방법에 관한 것으로서, 이 경우 파워트레인(1) 내에서는 전동기(3)가 하이브리드 클러치(4)에 의해 내연 기관(2)과 결합할 수 있으며, 하이브리드 클러치(4)가 접촉점의 적응을 위해 개방 상태로부터 체결 상태의 방향으로 이동하는 경우에는, 정지하고 있는 내연 기관(2)의 견인 시동(tow-starting)을 위해 제공된 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일이 접촉점의 적응을 위해서 평가된다. 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일의 특히 정확한 타당성 검사가 가능한 방법에서는, 접촉점 적응을 위해 이용되는 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일이 전동기(3)의 토크 프로파일에 의해서 타당성 검사된다.

Description

하이브리드 차량의 파워트레인 내의 하이브리드 클러치의 접촉점을 결정하기 위한 토크 프로파일의 타당성 검사 방법
본 발명은, 하이브리드 차량의 파워트레인 내의 하이브리드 클러치의 접촉점을 결정하기 위한 토크 프로파일의 타당성 검사 방법에 관한 것이며, 이 경우 파워트레인 내에서는 전동기가 하이브리드 클러치에 의해 내연 기관과 결합할 수 있으며, 하이브리드 클러치가 접촉점의 적응을 위해 개방 상태로부터 체결 상태의 방향으로 이동하는 경우에는, 정지하고 있는 내연 기관의 견인 시동(tow-starting)을 위해 제공된 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일이 접촉점의 적응을 위해서 평가된다.
DE 10 2008 030 473 A1호에는, 클러치가 서서히 체결되고, 사전 설정된 회전수로 회전하는 전기 기계에 대한 체결되는 클러치의 영향이 평가됨으로써, 정지하고 있는 내연 기관에서의 클러치의 접촉점이 결정되는, 하이브리드 파워트레인 내의 자동화된 클러치의 접촉점을 결정하기 위한 방법이 공지되어 있다.
이로써, 접촉점을 결정하기 위한 전략은, 토크 신호를 관찰하면서 클러치를 서서히 체결하는 것을 포함한다. 내연 기관을 시동하는 벨트 스타터 제너레이터의 특별한 집합체 구성, 및 DE 10 2014 207 720 A1호에 공지된 바와 같은, 하이브리드 클러치의 출력 측 및 그 뒤에 놓인 변속기 상에 추진용 전기 기계를 갖춘 하이브리드 클러치는, 또한 벨트 스타터 제너레이터도 접촉점 적응을 위한 토크 원으로서 사용하는 것을 가능하게 한다. 이 경우에는, 클러치가 체결되는 동안 벨트 스타터 제너레이터를 통해서 내연 기관의 시동이 실행된다.
상기와 같은 종래 기술에서의 단점은, 벨트 스타터 제너레이터의 토크가 관련 구성 요소들 사이에서의 진동 형성에 의한 변동에 노출되는 상황을 야기할 정도의 소정의 탄성을 벨트 스타터 제너레이터의 벨트 구동 장치가 갖는다는 것이다. 따라서, 더 높은 회전수를 통해 시스템적으로 더욱 정확해지는 벨트 스타터 제너레이터의 토크는, 운전 상황에 따라 간헐적으로 그리고 상이한 특성으로 나타나는 진동에 의해서 왜곡될 수 있다. 왜곡된 토크는 에러가 있는 접촉점 적응을 야기할 수 있다.
본 발명의 과제는, 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일에서의 진동의 영향이 접촉점 적응시에 검출될 수 있는, 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일의 타당성 검사 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 상기 과제는, 접촉점 적응을 위해서 이용되는 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일이 전동기의 토크 프로파일에 의해서 타당성 검사됨으로써 해결된다. 전동기가 하이브리드 클러치와 연결되어 있기 때문에, 전동기는 클러치가 체결될 때 마찬가지로 토크 변경을 경험한다. 그렇기 때문에, 전동기의 토크 프로파일은 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일의 균형을 위해 이용될 수 있으며, 이로써 접촉점 적응은 벨트 스타터 제너레이터에 의해서 보장된다. 추가의 관찰을 위해서, 토크 신호가 벨트 트랜스미션을 통해 클러치에서의 토크로 환산된다.
바람직하게, 타당성 검사는 하이브리드 차량의 순수 전기식 운전 동안에 이루어지며, 이 경우에는 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일과 전동기의 토크 프로파일이 거의 동시에 진행할 때, 정확한 접촉점 적응이 추론된다. 이와 같은 경우에 해당한다면, 벨트 스타터 제너레이터에 진동이 전혀 작용하지 않으며, 이로써 접촉점 적응에 영향을 미치는 토크 변동이 전혀 존재하지 않는다는 사실이 가정될 수 있게 된다.
일 실시예에서는, 전동기가 회전수 조절된 상태에서 회전하고, 벨트 스타터 제너레이터가 내연 기관을 회전수 조절된 상태에서 수동적으로 견인 시동할 때에, 전동기의 토크 프로파일에 의해서 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일의 타당성 검사가 이루어진다. 전동기뿐만 아니라 벨트 스타터 제너레이터도 사전 설정된 회전수로 작동하기 때문에, 하이브리드 클러치의 접촉점에 도달한 경우에는 토크 변경이 간단히 검출될 수 있다. 하지만, 벨트 스타터 제너레이터에 의해 내연 기관이 견인 시동되는 경우에는 내연 기관이 아직 수동적이고, 고유의 점화 특성을 갖지 않는다는 사실에 주목해야만 한다.
일 개선예에서는, 접촉점 적응을 위해 하이브리드 클러치에 클러치 목표 토크가 인가되고, 회전하는 벨트 스타터 제너레이터에서의 토크 프로파일과, 회전하는 전동기에서의 토크 프로파일이 토크 변경에 대하여 비교된다. 벨트 스타터 제너레이터와 전동기의 토크 프로파일이 거의 동시에 토크 변경을 갖는 경우에만, 하이브리드 클러치가 접촉점에 도달하여 클러치 토크의 전달을 개시한다는 사실이 가정될 수 있다. 유의미한 토크 변동이 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일에서만 나타난다면, 진동에 의해서 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일의 왜곡이 추론될 수 있다.
일 변형예에서는, 벨트 스타터 제너레이터의 오프셋 및 전동기의 오프셋이 상호 분리된 상태로 결정되며, 이 경우 개별 토크 프로파일은 결정된 관련 오프셋에 의해서 보정된다. 이와 같은 조치 후에는, 벨트 스타터 제너레이터와 전동기의 토크 프로파일의 절대값들이 유사한 프로파일을 갖는다는 사실이 가정될 수 있다.
벨트 스타터 제너레이터의 토크와 전동기의 토크 간에 충분한 비교를 실행할 수 있기 위하여, 오프셋 보정 후에는 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일이 전동기의 토크 프로파일에 적응된다.
일 실시예에서는, 벨트 스타터 제너레이터 토크의 절대값이 전동기 토크의 절대값보다 작으면, 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일이 전동기의 토크 프로파일에 적응된다. 이와 같은 동적 균형에 의해서는, 벨트 스타터 제너레이터의 토크로부터 오프셋이 소거된다.
일 대안예에서는, 벨트 스타터 제너레이터 토크의 절대값이 전동기 토크의 절대값보다 클 때에, 벨트 스타터 제너레이터의 토크 프로파일이 전동기의 토크 프로파일에 적응된다. 이 경우에는, 동적으로 특정 오프셋이 벨트 스타터 제너레이터의 토크에 가해진다.
일 개선예에서는, 하이브리드 클러치 뒤에 놓인 파워트레인이 개방될 때, 타당성 검사가 이루어진다. 이로 인해서, 뒤에 배치된 하이브리드 차량의 파워트레인에 의해 하이브리드 클러치에 역작용할 수 있는 토크 영향이 중단됨으로써, 결과적으로 벨트 스타터 제너레이터와 전동기의 토크 프로파일들 사이에서 충분히 정확한 타당성 검사가 가능해지도록 보장된다.
일 실시예에서는, 타당성 검사가 실패한 경우, 벨트 스타터 제너레이터 토크와 전동기 토크의 선형 가중, 바람직하게는 평균값 형성으로부터 접촉점 적응이 이루어진다. 이로써, 상기 경우에도, 클러치 토크의 전달을 시작하는 하이브리드 클러치의 위치가 확인될 수 있다. 이 위치가 이하에서는 접촉점으로서 지칭된다.
본 발명은, 다수의 실시예를 허용한다. 이들 실시예 중 하나가, 도면부에 도시된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 벨트 스타터 제너레이터를 갖춘 하이브리드 구동 장치의 개략도를 도시한다.
도 1에는, 하이브리드 차량의 파워트레인(1)의 개략도가 도시되어 있다. 파워트레인(1)은 내연 기관(2) 및 전동기(3)를 포함한다. 내연 기관(2)과 전동기(3) 사이에서 내연 기관(2) 바로 뒤에 하이브리드 클러치(4)가 배열되어 있다. 내연 기관(2)과 하이브리드 클러치(4)는 크랭크 축(5)을 통해 서로 연결되어 있다. 전동기(3)는 회전 가능한 로터(6) 및 고정된 스테이터(7)를 구비한다. 하이브리드 클러치(4)의 출력 축(8)은, 도면에 상세하게 도시되어 있지 않은 커플링 요소, 예를 들어 전동기(3)와 변속기(9) 사이에 배열되어 있는 제2 클러치 또는 토크 컨버터를 포함하는 변속기(9)와 연결되어 있다. 변속기(9)는 내연 기관(2) 및 전동기(3)에 의해 발생하는 토크를 하이브리드 차량의 구동 휠(10)로 전달한다.
하이브리드 차량의 주행 동안 전동기(3)에 의해 발생하는 토크를 이용해서 내연 기관(2)을 시동하거나, 부스트 작동 동안 구동하는 내연 기관(2) 및 전동기(3)에 의해 운전하기 위하여, 내연 기관(2)과 전동기(3) 사이에 배열된 하이브리드 클러치(4)가 체결된다. 본 경우에, 내연 기관(2)은 이 내연 기관에 위치 설정된 벨트 스타터 제너레이터(11)에 의해 시동된다.
내연 기관(2)의 시동 중에, 자동차를 구동 휠(10)을 통해 안락감 손실 없이 이동시키는 동시에 내연 기관(2)을 실제로도 시동하는 충분한 토크가 제공되도록 보장하기 위해서는, 하이브리드 클러치(4)의 클러치 특성 곡선에 대한 정확한 정보가 필요하다. 이와 같은 클러치 특성 곡선은, 하이브리드 클러치(4)의 접촉점이 결정적인 의미를 갖는 지지점으로부터 적응된다. 접촉점은 파워트레인의 작동을 위해 1회 결정되고, 작동 동안에 예컨대 마모, 하이브리드 클러치(4)의 재조정 및 온도 그리고 노화 과정과 같은 다양한 영향 인자로 인해 일정하지 않은 변경된 클러치 특성에 적응된다. 이하에서 접촉점이란, 하이브리드 클러치(4)의 입력부 또는 출력부의 마찰 면들이 서로 마찰 접촉하게 되는 하이브리드 클러치(4)의 위치로 이해된다.
접촉점의 적응을 위해, 파워트레인(1)의 전기 주행 모드에서는 하이브리드 클러치(4)가 개방 상태로부터 체결 상태의 방향으로 서서히 이동된다. 그와 동시에, 벨트 스타터 제너레이터(11)는 사전 설정된 일정한 회전수로, 수동적인 내연 기관(2)을 견인 시동한다. 접촉점을 결정하기 위해, 하이브리드 클러치(4)의 체결에 의해서, 상기 하이브리드 클러치(4)에 인가된 클러치 목표 토크가 서서히 증가하여, 벨트 스타터 제너레이터(11)에서 클러치 목표 토크에 할당될 수 있는 토크가 검출될 수 있을 때까지 확대된다. 이 경우, 벨트 스타터 제너레이터(11)는 회전수 조절된 작동 상태에 있는데, 다시 말하자면 안정적인 회전수 상태에 있다. 접촉점을 결정하기 위해, 하이브리드 클러치(4)는, 하이브리드 클러치(4)의 입력부 및 출력부의 마찰 결합 면들이 마찰 접촉하고, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 상응하는 반응에 의해서 검출되는 최소 토크가 벨트 스타터 제너레이터(11)로 전달될 때까지 구동된다. 상기 상응하는 반응은, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일에서 규정된 토크 증가가 나타나는 것이다.
벨트 스타터 제너레이터(11)가 탄성을 갖도록 형성된 벨트 구동 장치를 구비하기 때문에, 토크 변동이 발생할 수 있는데, 그 이유는 벨트 구동 장치의 탄성을 갖는 형성으로 인해 파워트레인(1)의 관련 구성 요소들 사이에서 진동이 발생할 수 있기 때문이다. 이와 같은 진동은, 접촉점 적응에 의해서 나타나는 토크 변경과 유사한 크기의 토크 변경을 야기한다. 토크 변경을 접촉점 적응에 확실하게 할당할 수 있도록, 타당성 검사를 위해, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일에 평행한, 작동 중에 있는 전동기(3)의 토크 프로파일이 관찰된다. 전동기(3)의 토크 프로파일에서도, 하이브리드 클러치(4)에 의해 접촉점에 도달한 경우에는 토크 증가가 관찰된다. 전동기(3)가 회전수 제어된 상태에서 회전하고, 벨트 스타터 제너레이터(11)가 내연 기관(2)을 마찬가지로 회전수 제어된 상태에서 수동적으로 견인 시동할 때에 실행되는 벨트 스타터 제너레이터(11) 및 전동기(3)의 토크 프로파일들을 비교함으로써, 벨트 스타터 제너레이터(11)에 의해서 실행되는 접촉점 적응에 대한 신뢰가 증가하게 된다. 이와 같은 비교 과정에서는, 내연 기관(2)이 전동기(3)보다 신속하게 회전한다는 사실이 고려되어야만 한다.
그러나 벨트 스타터 제너레이터(11) 및 전동기(3)의 토크 프로파일들을 비교하기 전에, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일뿐만 아니라 전동기(3)의 토크 프로파일도 오프셋-보정되었다는 조건이 보장되어야만 한다. 그렇기 때문에, 벨트 스타터 제너레이터(11)에 대해서뿐만 아니라 전동기(3)에 대해서도 상호 분리된 상태로 개별 오프셋이 결정되고, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일 및 전동기(3)의 토크 프로파일은 개별 오프셋만큼 소거된다. 그 이후에는, 소거된 토크 프로파일들이 유사한 프로파일을 갖게 된다.
벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일이 전동기(3)의 토크 프로파일에 적응될 수 있는 두 가지 경우가 있다. 제1의 경우에는, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크의 절대값이 전동기(3)의 토크의 절대값보다 작다. 이 경우에는, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 오프셋이 자신의 토크에 가해짐으로써, 전동기(3)의 토크에 의해 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크가 확대될 수 있다.
그러나 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크의 절대값이 전동기(3)의 토크의 절대값보다 크면, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 오프셋이 자신으로부터 소거됨으로써, 전동기의 토크에 의해 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크가 축소될 수 있다. 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크의 적응은 다만 서서히 그리고 여러 번의 작동 후에 비로소 이루어진다. 다시 말해, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 상대적으로 더 작은 토크가 여러 번 결정된다. 그때에 비로소, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크의 조작이 실행된다.
그러나 일 대안예에서는, 전동기(3)의 토크에 의한 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일의 타당성 검사가 실패하는 경우에는, 접촉점 적응이 거부될 수 있다.
그러나 다른 일 변형예에서는 또한, 접촉점 적응을 위해, 벨트 스타터 제너레이터(11) 및 전동기(3)의 관찰된 토크 프로파일들의 선형 가중도 실행될 수 있다. 가장 단순한 경우에는, 2개 토크의 신호로부터 평균값이 결정되고, 이 평균값이 추후에 접촉점 결정을 위해 사용된다.
접촉점 적응을 위한 토크 프로파일의 타당성 검사는 다만, 하이브리드 클러치(4) 뒤에 연결되는 뒤에 놓인 파워트레인(1)이 개방되어 있음으로써, 결과적으로 상기 뒤에 놓인 파워트레인으로부터 하이브리드 클러치로 영향이 전혀 전달될 수 없는 경우에만 실행된다. 개방된 파워트레인(1)에 대해 대안적으로, 타당성 검사는 또한 전동기(3)의 오버런 작동 또는 가속 작동에서도 이루어질 수 있다. 이 경우에는, 토크 증가 또는 토크 저하가 실제로도 하이브리드 클러치(4)를 통한 토크 영향은 반영하되 이러한 파워트레인(1) 내에서의 토크 영향은 반영하지 않도록 보장되어야만 한다. 이와 같은 상황은, 연료가 필요하지 않으면서 일정한 속도에서 낮은 토크로 접촉점이 적응되는 도로 상 차량의 크리핑 시에 가능하다.
1: 파워트레인
2: 내연 기관
3: 전동기
4: 하이브리드 클러치
5: 크랭크 축
6: 로터
7: 스테이터
8: 출력 축
9: 변속기
10: 구동 휠
11: 벨트 스타터 제너레이터

Claims (10)

  1. 하이브리드 차량의 파워트레인 내의 하이브리드 클러치의 접촉점을 결정하기 위한 토크 프로파일의 타당성 검사 방법이며, 파워트레인(1) 내에서 전동기(3)가 하이브리드 클러치(4)에 의해 내연 기관(2)과 결합할 수 있으며, 하이브리드 클러치(4)가 접촉점의 적응을 위해 개방 상태로부터 체결 상태의 방향으로 이동하는 경우에는, 정지하고 있는 내연 기관(2)의 견인 시동을 위해 제공된 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일이 접촉점의 적응을 위해서 평가되는, 토크 프로파일의 타당성 검사 방법에 있어서,
    접촉점 적응을 위해 이용되는 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일은 전동기(3)의 토크 프로파일에 의해서 타당성 검사되는 것을 특징으로 하는, 토크 프로파일의 타당성 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서, 타당성 검사는 하이브리드 차량의 순수 전기식 운전 동안에 이루어지며, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일과 전동기(3)의 토크 프로파일이 거의 동시에 진행할 때, 정확한 접촉점 적응이 추론되는 것을 특징으로 하는, 토크 프로파일의 타당성 검사 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전동기(3)가 회전수 조절된 상태에서 회전하고, 벨트 스타터 제너레이터(11)가 내연 기관(2)을 회전수 조절된 상태에서 수동적으로 견인 시동할 때에, 전동기(3)의 토크 프로파일에 의해서 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일의 타당성 검사가 이루어지는 것을 특징으로 하는, 토크 프로파일의 타당성 검사 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 접촉점 적응을 위해 하이브리드 클러치(4)에 클러치 목표 토크가 인가되고, 회전하는 벨트 스타터 제너레이터(11)에서의 토크 프로파일과, 회전하는 전동기(3)에서의 토크 프로파일이 토크 변경에 대하여 비교되는 것을 특징으로 하는, 토크 프로파일의 타당성 검사 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크의 오프셋 및 전동기(3)의 오프셋이 상호 분리된 상태로 결정되며, 개별 토크 프로파일은 상기 결정된 관련 오프셋에 의해서 보정되는 것을 특징으로 하는, 토크 프로파일의 타당성 검사 방법.
  6. 제5항에 있어서, 오프셋 보정 후에, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일은 전동기(3)의 토크 프로파일에 적응되는 것을 특징으로 하는, 토크 프로파일의 타당성 검사 방법.
  7. 제6항에 있어서, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크의 절대값이 전동기(3)의 토크의 절대값보다 작으면, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크 프로파일은 전동기(3)의 토크 프로파일에 적응되는 것을 특징으로 하는, 토크 프로파일의 타당성 검사 방법.
  8. 제6항에 있어서, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크의 절대값이 전동기(3)의 토크의 절대값보다 크면, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크는 전동기(3)의 토크에 적응되는 것을 특징으로 하는, 토크 프로파일의 타당성 검사 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 하이브리드 클러치(4) 뒤에 놓인 파워트레인이 개방될 때 타당성 검사가 이루어지는 것을 특징으로 하는, 토크 프로파일의 타당성 검사 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 타당성 검사가 실패한 경우에는, 벨트 스타터 제너레이터(11)의 토크와 전동기(3)의 토크의 선형 가중, 바람직하게는 평균값 형성으로부터 접촉점 적응이 이루어지는 것을 특징으로 하는, 토크 프로파일의 타당성 검사 방법.
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