KR20180063256A - 구동 장치의 작동 방법 및 그 장치, 그리고 구동 장치 - Google Patents

구동 장치의 작동 방법 및 그 장치, 그리고 구동 장치 Download PDF

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미햐엘 레너
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 자동차의 구동 장치(1)를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 구동 장치는 내연기관(2)과, 전기 기계(3)와, 듀얼 클러치 변속기(4)를 포함하고, 듀얼 클러치 변속기(4)는, 이 듀얼 클러치 변속기가 내연기관(2)과 연결될 수 있게 하는 2개의 클러치(K1, K2)를 포함하고, 주행 모드 중에 적어도 내연기관(2)은 설정 구동 토크를 생성하도록 작동되며, 클러치들(K1, K2)은 변속단 전환을 위해 서로 반대 방향으로 작동된다. 본 발명에 따라서, 변속단 전환 시에 클러치 없이 듀얼 클러치 변속기(4)와 연결된 전기 기계(3)는 적어도 일시적으로 완전하게 또는 부분적으로 설정 토크를 생성하도록 작동된다.

Description

구동 장치의 작동 방법 및 그 장치, 그리고 구동 장치
본 발명은 자동차의 구동 장치를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 구동 장치는 내연기관과, 전기 기계와, 듀얼 클러치 변속기를 포함하고, 듀얼 클러치 변속기는, 듀얼 클러치 변속기가 내연기관과 연결될 수 있게 하는 2개의 클러치를 포함하고, 주행 모드 중에 적어도 내연기관은 설정 구동 토크의 생성을 위해 작동되고, 클러치들 중 하나를 통해 듀얼 클러치 변속기와 연결되며, 클러치들은 변속단 전환을 위해 서로 반대 방향으로 작동된다.
또한, 본 발명은 앞에서 기재한 구동 장치를 작동시키기 위한 장치, 및 상응하는 구동 장치에도 관한 것이다.
최초에 언급한 유형의 방법들, 장치들 및 구동 장치들은 종래 기술로부터 기본적으로 공지되어 있다. 특히 내연기관에 추가로 하나 이상의 전기 기계를 포함하는 이른바 하이브리드 구동 장치들은 자동차 공학에서 점점 더 많이 적용되고 있다. 상기 유형의 구동 장치들은, 예컨대 순수 전기 모드, 순수 내연기관 모드, 그리고 자동차의 구동 토크가 전기 기계 및 내연기관 모두를 통해 함께 생성되는 혼합 모드와 같은 상이한 주행 작동 모드들의 실행을 허용한다. 이 경우, 전기 기계는 발전기 모드로도 작동될 수 있기 때문에, 내연기관의 부하 레벨 변위(load level displacement)를 통해 자동차의 차량 배터리를 전기 충전할 수 있거나, 제동 과정 동안 전기 에너지를 배터리로 공급할 수 있다. 통상, 구동 기계들, 전기 모터 및 내연기관은 자동차의 구동 휠들과 직접 연결되는 것이 아니라, 가변 변속비를 갖는 변속기가 중간에 개재된 상태로 상기 구동 휠들과 연결된다. 가장 단순한 경우, 상기 변속기는 고정되어 사전 설정된 복수의 변속단을 포함하는 자동화된 수동 변속기이다. 또한, 시프팅 시간을 감소시키기 위해, 각각의 변속기 샤프트가 내연기관과 작동 연결될 수 있게 함으로써 내연기관에 의해 생성된 토크가 각각의 변속기 샤프트로 전달될 수 있게 하는 각각 하나의 클러치와 연결되어 서로 뒤섞여 작동하는 2개의 변속기 샤프트를 포함하는 듀얼 클러치 변속기를 제공하는 점은 공지되어 있다. 이 경우, 클러치들을 바람직하게는 서로 반대 방향으로 작동시키는 것을 통해, 변속기 샤프트들 중 일측 변속기 샤프트에서 변속단이 전환될 수 있는 반면, 타측 변속기 샤프트를 통해서는 구동 토크가 내연기관으로부터 구동 휠들로 전달될 수 있다. 그에 따라, 일측 클러치를 체결함과 동시에 타측 클러치를 체결 해제하는 것을 통해, 구동력 차단을 야기할 수도 있는 시프팅 지연이 거의 없이 변속단 전환이 수행될 수 있다. 전기 기계는, 구동 휠들로 전달되는 추가의 양 또는 음의 기계 토크를 생성하기 위해, 상기 유형의 구동 장치의 상이한 위치들에 배치될 수 있다.
청구항 제1항의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 방법은, 시프팅 지연, 또는 자동차의 운전자 또는 탑승자들에 의해 감지될 수 있는 구동력 지연 또는 차단이 공지된 해결책들에 비해 추가로 감소되고 경우에 따라서는 완전하게 저지된다는 장점을 갖는다. 따라서 한편으로 승차감은 증가되고 다른 한편으로는 주행 안전성과 관련한 장점들이 구동 휠들에서 균일한 토크 형성을 기반으로 달성되거나 보장된다.
이를 위해, 본 발명에 따라서, 변속단 전환 시에, 클러치 없이 듀얼 클러치 변속기와 연결된 전기 기계는 설정 토크를 적어도 일시적으로 완전하게 또는 부분적으로 생성하도록 작동된다. 다시 말해, 본 발명에 따라, 변속단 전환 시에, 특히 주행 모드 중에 오직 내연기관만이 설정 구동 토크의 생성을 위해 작동된다면, 클러치를 개방하는 것을 통해 구동 휠들에서 소멸되는 내연기관의 엔진 토크는 전기 기계의 기계 토크를 통해 완전하게 또는 부분적으로 보상된다. 그에 따라, 특히 듀얼 클러치 변속기를 시프트업 할 때, 다시 말해 상대적으로 더 낮은 변속단으로부터 상대적으로 더 높은 변속단으로, 또는 상대적으로 더 높은 변속비를 갖는 변속단으로부터 상대적으로 더 낮은 변속비를 갖는 변속단으로 시프트업 할 때, 구동력 차단은 확실하게 방지된다. 또한, 전기 기계가 지속적으로, 또는 클러치 없이 듀얼 클러치 변속기와 연결되어 있는 것을 통해, 듀얼 클러치 변속기 또는 파워 트레인과 전기 기계를 연결하기 위해 추가적인 시프팅 과정은 필요하지 않으며, 그럼으로써 작동에 대해 매우 동적으로 반응하는 전기 기계의 작동을 통해서만 구동력 차단은 바람직하게 감소되거나 최소화된다. 바람직하게 설정 토크는, 구동력 차단을 완전하게 방지하기 위해, 전기 기계가 완전하게 인계받는다. 그러나 이는 필요에 따라 요구되는 설정 토크를 단지 부분적으로만 생성할 수 있는 전기 기계의 치수 설계에 좌우된다. 이런 경우에, 적합하게는, 구동력 차단을 가능한 한 감소시키기 위해, 설정 토크는 적어도 가능한 한 전기 기계를 통해 생성된다.
본 발명의 바람직한 개선예에 따라서, 주행 모드 중에 설정 토크를 함께 생성하기 위해 내연기관과 전기 기계가 작동된다면, 변속단 전환 시에 전기 기계는 설정 구동 토크에 대한 내연기관의 할당 비율을 완전하게 또는 부분적으로 인계받도록 작동된다. 다시 말해, 설정 토크가 두 구동 기계를 통해 생성된다면, 변속단 전환 시에, 적어도 제공된 전기 기계 및 경우에 따른 에너지 저장 장치 또는 차량 배터리의 현재 충전 상태를 통해 가능한 한, 전기 기계는, 추가로, 내연기관에 의해 생성된 설정 토크에 대한 할당 비율을 인계받는다.
본 발명의 바람직한 개선예에 따라서, 변속단 전환을 시작하기 위해, 내연기관으로부터 듀얼 클러치 변속기로 전달되는 토크는 감소된다. 다시 말해, 변속단 전환은, 내연기관에 의해 공급되는 토크의 감소가 수행되는 것을 통해 시작된다. 이런 감소는 적합하게는 앞에서 이미 기재한 것처럼 전기 기계를 통해 완전하게 또는 부분적으로 보상된다. 특히 보상은, 구동 휠들에서 구동력 차단 없이 구동 토크의 생성기들 간의 전환을 성취하기 위해, 내연기관의 엔진 토크가 지속적으로 감소되고 전기 기계의 기계 토크는 지속적으로 증가되는 방식으로 수행된다.
바람직하게는, 토크는 듀얼 클러치 변속기와 내연기관을 현재 연결하는 클러치를 개방하는 것을 통해 감소된다. 클러치를 특히 느리게 개방하는 것을 통해, 내연기관에 의해 현재 공급되는 엔진 토크는 완전하게 듀얼 클러치 변속기로 전달되지 않는 점이 달성된다. 클러치의 슬립 작동을 통해, 내연기관의 토크의 감소는, 클러치에 의해 내연기관으로부터 변속기로 전달되는 토크의 감소를 통해, 간단한 유형 및 방식으로 수행된다. 이 경우, 타측 클러치는 바람직하게는 동시에 체결되거나, 상대적으로 더 늦은 시점에, 예컨대 변속단 전환이 수행된 후에 체결된다.
그 대안으로, 또는 그에 추가로, 바람직하게는, 내연기관으로부터 듀얼 클러치 변속기로 전달되는 토크는 내연기관의 엔진 토크의 감소를 통해 실현된다. 엔진 토크 또는 설정 내연기관 토크는, 구동 토크가 초기 상태에서 내연기관을 통해서만 공급되는 경우에, 설정 구동 토크에 상응한다. 구동 토크가 내연기관 및 전기 기계에 의해 함께 생성된다면, 설정 구동 토크는 구동 설정 토크에 대한 내연기관의 토크의 할당 비율에 상응한다. 특히 내연기관의 엔진 토크는, 듀얼 클러치 변속기와 내연기관을 현재 연결하는 클러치가 아직 개방되기 전에, 낮춰지거나 감소된다. 따라서, 소멸되는 엔진 토크의 보상은, 아직 내연기관이 시프팅 과정의 실행을 위해 듀얼 클러치 변속기로부터 분리되기 전에, 전기 기계를 통해 수행된다.
적합하게는, 전달 대상 토크의 감소 시에, 전기 기계의 기계 토크가 동시에 증가된다. 적합하게는, 기계 토크는, 내연기관에 의해 전달되는 토크가 감소되는 것과 동일한 정도로 증가된다.
또한, 바람직하게는, 듀얼 클러치 변속기와 내연기관을 연결하는 클러치는, 내연기관의 토크가 영(0)으로 감소될 때 비로소 개방된다. 따라서, 이런 경우, 듀얼 클러치 변속기와 내연기관을 연결하는 클러치는 무부하 상태이고, 부드럽게 최소 마모 조건으로 개방될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 변속단 전환 중 듀얼 클러치 변속기의 회전속도 동기화 동안 두 클러치는 완전하게 개방된다. 따라서 듀얼 클러치 변속기의 저마모식 변속단 전환이 보장된다. 비록 두 클러치가 개방되어 있다고 하더라도, 본 발명에 따른 실시형태를 통해, 구동력 차단이 방지되는 점, 또는 설정 구동 토크가 전기 기계를 통해 적어도 대부분 공급되는 점이 보장된다.
본 발명의 바람직한 개선예에 따라서, 변속단 전환을 시작하기 위해, 듀얼 클러치 변속기와 내연기관을 연결하는 클러치는 개방되고 이와 동시에 타측 클러치는 적어도 부분적으로 체결된다. 이로써, 특히 신속한 변속단 전환이 수행될 수 있다. 보상하는 전기 기계는, 이런 경우에도 구동력 차단이 적어도 대체로 저지되는 점을 보장한다.
청구항 제9항의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 장치는, 목적한 바대로의 사용 시에 본 발명에 따른 방법을 실행하는 특별히 마련된 제어 장치를 특징으로 한다. 이로써, 이미 언급한 장점들이 달성된다. 또 다른 장점들 및 바람직한 특징들은 특히 앞에서 기재한 내용 및 특허청구범위에서 분명하게 제시된다.
청구항 제10항의 특징들을 갖는 본 발명에 따른 구동 장치는 본 발명에 따른 장치를 특징으로 한다. 이로써 이미 언급한 장점들이 달성된다.
하기에서는, 본 발명의 장점들이 일 실시예에 따라서 더 상세하게 설명된다.
도 1은 자동차의 구동 장치를 도시한 기능도이다.
도 2는 구동 장치를 작동시키기 위한 바람직한 방법의 설명을 위한 그래프이다.
도 3은 방법의 설명을 위한 또 다른 그래프이다.
도 4는 방법의 설명을 위한 또 다른 그래프이다.
도 5는 방법의 일 변형예의 설명을 위한 그래프이다.
도 6은 방법의 또 다른 변형예의 설명을 위한 또 다른 그래프이다.
도 7은 구동 장치를 작동시키기 위한 또 다른 바람직한 방법의 설명을 위한 흐름도이다.
도 1에는, 하이브리드 구동 장치로서 형성된 자동차의 구동 장치(1)가 도시되어 있다. 이를 위해, 구동 장치(1)는 내연기관(2)과 전기 기계(3)를 포함하며, 이들은, 도 1에 오직 기능과 관련해서만 도시되어 있는 듀얼 클러치 변속기(4)를 통해 자동차의 하나 이상의 구동 휠(5)과 연결된다. 듀얼 클러치 변속기(4)는 2개의 클러치(K1 및 K2)를 포함하며, 이들 클러치를 통해 듀얼 클러치 변속기는 내연기관(2)과 작동 연결될 수 있다. 이 경우, 듀얼 클러치 변속기(4)는 2개의 부분 변속기(TG1 및 TG2)를 포함하며, 이들 부분 변속기는 각각 상이한 변속비를 보유하면서 구동 휠(5)과 작동 연결된다. 이런 식으로, 예컨대 여기서 부분 변속기(TG1)는 1단, 3단, 5단 변속단들, 후진 변속단 및 중립 변속단 N을 위한 변속비들을 보유하는 반면, 부분 변속기(TG2)는 2단, 4단 및 6단 변속단들 및 중립 변속단 N을 위한 변속비들을 보유한다. 특히 듀얼 클러치 변속기(4)는, 여기에 도시된 것처럼, 다음 상위, 또는 다음 하위 변속비가 각각 타측 부분 변속기에 위치하도록 형성된다. 이 경우, 부분 변속기(TG1)의 입력 샤프트는 클러치(K1)와 연결되고, 부분 변속기(TG2)의 입력 샤프트는 클러치(K2)와 연결되며, 그럼으로써 두 클러치(K1 및 K2) 중 어느 클러치가 체결되는지에 따라서 내연기관(2)은 부분 변속기(TG1) 또는 부분 변속기(TG2)와 작동 연결된다. 두 클러치(K1 및 K2)가 개방되어 있다면, 내연기관(2)은 듀얼 클러치 변속기(4)로부터 완전하게 분리되고 양의 토크 및 음의 토크 중 어느 토크도 구동 휠(5)로 전달될 수 없다. 전기 기계(3)는 지속적으로, 또는 클러치 없이 부분 변속기(TG2)의 입력 샤프트와 연결된다. 이 경우, 전기 기계(3)는 예컨대 벨트 드라이브를 통해, 또는 기어 드라이브를 통해 입력 샤프트와 연결된다. 그 대안으로, 전기 기계(3)는 출력 샤프트에서도, 또는 부분 변속기(TG2) 내 다른 위치에서도 부분 변속기(TG2)와 연결될 수 있다. 또한, 여기서 내연기관(2)에는 스타터 모터(6)가 할당되어 있다.
상대적으로 더 낮은 변속단으로부터 상대적으로 더 높은 변속단으로, 예컨대 3단 변속단으로부터 4단 변속단으로의 변속단 전환 시에, 통상 하기와 같이 진행된다. 요컨대 초기 상태에서 부분 변속기(TG2)에서 4단 변속단은 이미 체결되어 있다. 부분 변속기(TG1) 내에서 3단 변속단이 체결되고 클러치(K2)는 개방되고 클러치(K1)는 체결되며 내연기관(2)은 양의 엔진 토크를 공급하며 이 양의 엔진 토크는 3단 변속단의 변속비에 따라서 구동 휠(5)로 전달된다. 이 경우, 토크 흐름 또는 동력 흐름은 내연기관(2)으로부터 클러치(K1) 및 부분 변속기(TG1)를 통과하여 구동 휠(5)까지 형성된다. 최종 상태에서, 토크 흐름은 내연기관(2)으로부터 클러치(K2) 및 4단 변속단의 변속비를 갖는 부분 변속기(TG2)를 통해 구동 휠(5)로 전달되게 된다. 초기 상태로부터 최종 상태에 도달하기 위해, 하기 단계들이 실행된다.
간소화를 위해, 일정한 운전자 요구 토크 및 일정한 주행 속도가 상정되며, 그럼으로써 부분 변속기들(TG1 및 TG2)의 회전속도들 및 각각의 변속단들에서 요구되는 토크들은 변경되지 않는다. 3단 변속단으로부터 4단 변속단으로 업시프팅 시, 부분 변속기(TG1)로부터 부분 변속기(TG2)로 토크 핸드오버(torque handover)와, 이에 후속되는 부분 변속기(TG2)의 회전속도로의 내연기관의 회전속도의 동기화로 구분된다. 전체 시프팅의 구동 휠(5)에서 운전자의 토크 요구는 일정할 것을 원하기 때문에, 토크 핸드오버 동안 내연기관(2)의 토크는 상승되어야 한다. 토크의 요구되는 상승은 부분 변속기(TG2) 내의 4단 변속단의 변속비와 요청되는 운전자 요구 토크에서 계산될 수 있다. 부분 변속기(TG2)와 내연기관(2)의 회전속도의 동기화 동안, 내연기관(2)의 토크는, 부분 변속기(TG2)의 입력 회전속도로의 내연기관(2)의 회전속도의 감소가 달성될 정도로 감소된다. 부분 변속기(TG1)의 클러치 토크 또는 클러치(K1)에 의해 전달되는 토크는 토크 핸드오버 동안 영(0)으로 감소되고, 부분 변속기(TG2) 또는 클러치(K2)의 클러치 토크는 영(0)에서부터 요구되는 구동 토크로 상승된다. 이 경우, 바람직하게는 유념할 사항은, 구동력 차단 및 그에 따른 쾌적성의 감소가 발생하지 않도록 하기 위해, 토크 핸드오버 동안 두 클러치 토크의 합은 요청되는 운전자 토크에 곧 상응한다는 점에 있다. 또한, 회전속도의 동기화 동안, 구동력의 차단을 유지하지 않기 위해, 부분 변속기(TG2)의 클러치 토크는 일정하게 유지되어야 한다. 토크 핸드오버 동안, 내연기관의 회전속도는 일정하게 유지되거나, 극미하게 증가되어야 하며, 그럼으로써 클러치(K1)의 슬립은 항상 양의 값이 된다. 이는, 슬립하는 클러치의 전달되는 토크의 부호가 회전속도 차의 부호에 좌우되도록 하기 위해 중요하다. 이런 식으로, 적합하게는, 내연기관(2)의 회전속도는, 양의 토크를 전달하기 위해, 부분 변속기(TG1)의 입력 회전속도보다 크거나 같다. 내연기관(2)의 회전속도가 부분 변속기(TG1)의 입력 회전속도 미만으로 감소한다면, 전달되는 토크의 부호는 변경되고, 구동 휠(5)에서 구동 토크의 분명하게 감지 가능한 강하가 발생하며, 이는 다시금 자동차의 운전자 및 다른 탑승자들이 분명하게 감지할 수 있는 구동력 차단을 야기한다. 이 경우, 회전속도의 동기화는, 내연기관(2)의 전체 엔진 토크가 부분 변속기(TG2)의 클러치(K2)로 전달되었을 때 비로소 수행될 수 있다. 부분 변속기(TG2)의 경우, 풀업 시프팅(Pull-Up shifting), 다시 말해 상대적으로 더 높은 변속단으로의 변속단 전환 시에, 양의 토크 전달을 보장하기 위해, 내연기관 회전속도가 부분 변속기(TG2)의 입력 샤프트의 회전속도보다 항상 더 높은 점이 적용된다. 회전속도 동기화 동안, 내연기관(2)의 회전속도는, 클러치(K2)를 완전하게 체결할 수 있도록 하기 위해, 부분 변속기(TG2)의 입력 회전속도로 감소되어야 한다.
전기 기계(3)를 통해, 구동 휠(5)에서 요구되는 운전자 요구 토크는, 예컨대 연비 최적화 작동점에서 내연기관(2)을 작동시킬 수 있도록 하기 위해, 전기 기계(3)와 내연기관(2) 간에 분배될 수 있다. 이런 식으로, 구동 장치(1)에 의해 전체적으로 구동 휠(5)에 공급되는 설정 구동 토크는 내연기관(2) 및 전기 기계(3)에 의해 함께 생성될 수 있다. 이 경우, 각각의 작동 전략에 따라서, 설정 구동 토크에 대한 내연기관(2) 및 전기 기계(3)의 할당 비율들은 변경된다.
업시프팅 동안, 자동차의 운전자 및 다른 탑승자들을 위한 쾌적성을 추가로 증가시키고, 내연기관(2) 및 클러치들(K1 및 K2)을 부하 완화하고, 그에 따라 클러치들(K1 및 K2)의 상대적으로 더 적은 마모를 유지하기 위해, 여기서는, 변속단 전환 동안 내연기관(2)의 토크는 완전하게 또는 부분적으로 전기 기계(3)의 출력용량에 따라서 전기 기계(3)로 인계된다. 따라서 부분 변속기들(TG1 및 TG2)의 클러치들(K1 및 K2) 간의 토크 핸드오버 동안 적은 토크만 전달되어야 하거나, 토크가 전달되지 않아야 한다. 이런 경우, 쾌적성은 증가되고 마모는 감소된다는 장점이 있다. 또한, 구동 장치, 특히 클러치들(K1, K2)의 상대적으로 더 작은 치수 설계가 가능하며, 이는 향상된 장착 공간 조건 및 상대적으로 더 적은 제조 비용을 달성한다. 바람직한 방법은 도 2 내지 도 7에 따라서 더 상세하게 논의된다. 여기서는, 앞에서 기재한 초기 상태 및 최종 상태가 상정된다.
도 2에는, 그래프에, 시간(t)에 걸쳐, 변속단 전환 동안의 전기 기계(3)의 기계 토크(Md3) 및 내연기관(2)의 엔진 토크(Md2)가 표시되어 있으며, 여기서는 부분 변속기(TG2) 대비 전기 기계(3)의 변속비가 1이란 점이 상정된다. 또한, 3단 변속단(MdG3) 및 4단 변속단(MdG4)에 대한 부분 변속기들(TG1 및 TG2)의 토크들도 도시되어 있다. 3단 변속단으로부터 4단 변속단으로의 업시프팅 시에, 다시 말해 부분 변속기(TG1)로부터 부분 변속기(TG2)로의 전환 시에, 맨 먼저, 단계 I에서 내연기관(2)의 토크(Md2)가 전기 기계(3)로 전달되며, 그럼으로써 전기 기계(3)는 완전한 운전자 요구 토크를 부분 변속기(TG2) 및 구동 휠(5)을 통해 공급하게 된다. 그런 후에, 단계 II에서 내연기관(2) 및 부분 변속기(TG2)의 회전속도 동기화가 수행된다. 회전속도들이 동기화되면, 단계 III에서 부분 변속기(TG2)의 클러치(K2)는 완전하게 체결되며, 전기 기계(3)의 토크는 다시 내연기관(2)으로 전달되거나, 설정 구동 토크가 내연기관(2) 및 전기 기계(3)에 의해 함께 생성되어야 하는 경우라면, 내연기관(2) 및 전기 기계(3)에 분배된다.
도 3에는, 또 다른 그래프에, 시간(t)에 걸쳐, 클러치들(K1 및 K2)에 의해 전달되는 토크들(MdK1 및 MdK2)이 표시되어 있다. 부분 변속기(TG1)의 클러치(K1)의 토크는 내연기관(2)의 토크(Md2)와 동일한 정도로 영(0)으로 감소된다. 클러치(K1)에 부하가 없다면, 상기 클러치는 개방될 수 있거나, 이미 사전에, 상대적으로 더 신속한 시프팅 과정을 실현하기 위해 클러치(K2)가 개방 상태로 전환될 수 있다. 내연기관 토크가, 토크의 대응하는 상승과 함께 부분 변속기(TG2)의 클러치(K2)로 전달되는 종래의 변속단 전환과 달리, 여기서는 단계들 I 및 II에서 부분 변속기(TG2)의 클러치(K2)의 전달되는 토크는 영(0)이다. 클러치(K2)는 여전히 완전하게 개방되고 슬립은 존재하지 않으며, 그리고 그에 따라 마모도 존재하지 않는다. 단계 II에서 회전속도 동기화 동안, 두 클러치(K1 및 K2)는 완전하게 개방된다. 부분 변속기(TG2)의 클러치(K2)는 특히 전기 기계(3)로부터 내연기관(2)으로의 토크 핸드오버 전에 완전하게 체결되며, 그리고 선택적으로, 상대적으로 더 신속한 시프팅을 가능하게 하기 위해 상기 클러치의 토크는 내연기관 토크(Md2)와 함께 증가된다.
도 4에는, 또 다른 그래프에, 시간(t)에 걸쳐, 기재한 변속단 전환 동안의 내연기관(2)의 회전속도(n2)가 표시되어 있다. 이 경우, 자동차의 변함없는 주행 속도를 기반으로 각각 체결된 3단 및 4단 변속단에서 변함없는 입력 회전속도들(nTG2 및 nTG1)이 파선들로 도시되어 있다. 내연기관(2)의 회전속도 프로파일은 종래의 시프팅 동안의 회전속도 프로파일에 상응한다. 그러나 클러치들(K1 및 K2)은 훨씬 더 적은 슬립으로 작동할 수밖에 없고 그 결과 클러치들(K1 및 K2)의 마모 및 하중은 종래의 변속단 전환에 비해 감소되기 때문에, 앞에서 이미 언급한 장점들이 달성된다.
전기 기계(3)가 완전한 구동 토크 또는 운전자 요구 토크를 완전하게 공급할 수 없는 경우에, 부분 변속기(TG1)로부터 부분 변속기(TG2)로의 토크 핸드오버 동안 필요한 클러치 토크의 감소가 아직 전기 기계(3)에 의해 가능하다. 변속단 전환의 시퀀스는 앞에서 기재한 시프팅 시퀀스들과 유사하게 하기에서 도 5에 의해 설명된다.
도 5에는, 다시, 도 2에도 도시되어 있지만, 전기 기계(3)가 전기 모터(2)의 토크를 완전하게 인계받을 수 없다는 점에서 차이가 있는 그래프가 도시되어 있다. 단계 I에서는 동시에 내연기관(2)의 토크(Md2)의 일부분이 전기 기계(3)로 전달되는 반면, 내연기관의 토크의 나머지 부분은 계속하여 부분 변속기(TG2)로 전달된다. 그런 후에, 단계 II에서 회전속도 동기화가 수행된다. 회전속도들이 동기화되면, 부분 변속기(TG2)의 클러치(K2)는 완전하게 체결되며, 설정 구동 토크는 다시 단계 III에서 전기 기계(3)와 내연기관(2) 간에 분배될 수 있다.
클러치들(K1 및 K2)을 통해 전달되는 대응하는 토크들은 도 6에 도시되어 있다. 클러치(K1)의 전달되는 토크는 단계 I에서 맨 먼저 영(0)으로 감소된다. 클러치(K1)에 부하가 없으면, 그 즉시 상기 클러치는 개방될 수 있거나, 또는 이미 사전에, 상대적으로 더 신속한 시프팅 과정을 실현하기 위해 타측 클러치가 개방 상태로 전환될 수 있다. 동시에, 내연기관 토크(Md2)는 클러치(K2)가 인계받는다. 내연기관 토크(Md2)가 (토크의 대응하는 상승과 함께) 클러치(K2)로 전달되는 종래의 변속단 전환과 달리, 여기서는 클러치(K2)의 토크(MdK2)가 더 적다. 슬립 중에는, 전달되는 토크(MdK2)에 비례하는 적은 손실 출력이 클러치(K2) 내로 유입되고, 그에 따라 종래의 변속단 전환에 비해 클러치(K2)의 상대적으로 더 적은 마모가 달성된다. 또한, 클러치(K2)의 토크는 내연기관(2)의 동기화 동안에도 더 적다. 그 결과, 전체 시프팅 과정 또는 변속단 전환에 걸쳐 클러치(K2) 내에서는 상대적으로 더 적은 손실 출력이 달성된다. 이는 클러치(K2)의 감소된 마모와 그에 따른 증가된 유효수명을 달성한다.
도 7에는, 다운 시프팅 시에, 다시 말해 상대적으로 더 높은 변속단으로부터 상대적으로 더 낮은 변속단으로의 변속단 전환 시에, 전기 기계(3)의 재생 모드 동안 부분 변속기(TG2)의 변속단의 구동력 차단 없는 시프팅이 가능해지게 하는, 구동 장치를 작동시키기 위한 바람직한 방법이 흐름도로 도시되어 있다. 여기서는 하기 초기 상태가 상정된다. 요컨대 부분 변속기(TG2) 내에는 하나의 변속단, 예컨대 4단 변속단이 체결되어 있고 클러치(K2)는 개방되어 있고 내연기관(2)은 작동 중지되어 있고 클러치(K1)는 개방되어 있으며 전기 기계(3)는 발전기 모드로 작동되고 있다. 최종 상태로서는, 부분 변속기(TG2) 내에 상대적으로 더 낮은 변속단, 예컨대 2단 변속단이 체결되고 클러치들(K1 및 K2)은 개방되고 내연기관은 작동 중지되어 있으며 전기 기계(3)는 변함없이 발전기 모드로 작동되고 이런 점에서 음의 토크가 생성되는 점이 달성되어야 한다.
단계 S1에서, 본원의 방법은 언급한 초기 상태에서 시작된다. 후속 단계 S2에서, 부분 변속기(TG1) 내에는 저단 변속단, 특히 부분 변속기(TG2) 내에서 체결된 변속단보다 더 낮은 변속단이 체결되며, 그리고 특히 클러치(K1)에서 최대한 높은 회전속도를 달성하기 위해 부분 변속기(TG1)의 최고 변속비를 갖는 가용한 최저 변속단이 체결된다.
그에 이어서, 단계 S3에서, 변속단 전환을 위해, 전기 기계(3)는 제로 토크를 공급하도록, 다시 말해 무부하로 동작하도록 작동된다. 이 경우, 단계 S4에서, 클러치(K1)는 슬립 모드로 작동되며, 이때 내연기관(2)은 작동되지 않는다. 클러치(K1)를 슬립 모드로 작동시키는 것을 통해, 클러치(K1) 내에서 슬립을 통해 에너지가 소멸되고 그에 따라 구동력 차단이 전기 기계(3)의 제로 토크를 통해 보상됨으로써, 부분 변속기(TG1) 내에서는 지연 토크가 생성된다.
그에 이어서, 단계 S5에서, 부부 변속기(TG2) 내에서는 현재 변속단, 예컨대 4단 변속단이 체결 해제되고 상대적으로 더 낮은 신규 변속단, 특히 다음 하위 변속단, 여기서는 2단 변속단이 후속 단계 S6에서 체결된다. 이와 병행하여, 계속해서 지연 설정 구동 토크는 클러치(K1)의 슬립 모드를 통해 공급된다.
후속 단계 S7에서, 전기 기계(3)는 다시 발전기 모드로 작동되도록 작동되고, 이런 점에서 부분 변속기(TG2)의 경우 구동 휠(5)에 작용하는 지연 구동 토크가 공급된다. 전기 기계(3)의 토크는 다시 상승되는 반면, 클러치(K1)는, 슬립을 통해 생성된 지연 토크를 소멸시키기 위해, 다시 개방된다. 클러치(K1)가 완전하게 개방되면, 그 즉시 바람직하게는 단계 S8에서 부분 변속기(TG1)의 체결된 변속단이 다시 체결 해제되며, 부분 변속기(TG1)는 특히 중립 변속단 또는 중립 상태로 시프팅된다. 그 결과, 본원의 방법은 단계 S9에서 종료된다. 바람직하게는, 클러치(K1) 내에서 슬립 모드를 통해 최대한 적은 에너지가 소멸되고 마모는 적게 유지되도록 하기 위해, 시프팅 과정은 최대한 신속하게 실행된다. 그 대안으로, 내연기관(2)은, 클러치(K1)가 지연 토크를 생성하는 한, 함께 회전할 수 있다.
상기 본원의 방법을 통해, 재생 모드 동안 부분 변속기(TG2)의 구동력 차단 없는 변속단 전환이 가능해지며, 그럼으로써 전기 기계는 높은 변속단의 높은 속도 조건에서 더 나은 효율 및 높은 토크로 작동될 수 있다. 그 결과, 상대적으로 더 높은 속도에서도 특히 승차감과 관련하여 순수 전기 주행이 최적화된다. 그에 따라, 듀얼 클러치 변속기(4)의 쾌적성, 요컨대 구동력 차단 없는 시프팅은, 자동차의 순수 전기 모드에서도, 단지 부분 변속기들 중 하나(TG1 또는 TG2)에만 할당된 하나의 전기 기계만으로도 보장된다.

Claims (10)

  1. 내연기관(2)과, 전기 기계(3)와, 듀얼 클러치 변속기(4)를 포함하는 자동차의 구동 장치(1)를 작동시키기 위한 방법으로서, 듀얼 클러치 변속기(4)는 듀얼 클러치 변속기가 내연기관(2)과 연결될 수 있게 하는 2개의 클러치(K1, K2)를 포함하고, 주행 모드 중에 적어도 내연기관(2)은 설정 구동 토크의 생성을 위해 작동되며, 클러치들(K1, K2)은 변속단 전환을 위해 서로 반대 방향으로 작동되는, 상기 구동 장치의 작동 방법에 있어서,
    변속단 전환 시에, 클러치 없이 듀얼 클러치 변속기(4)와 연결된 전기 기계(3)는 설정 토크를 적어도 일시적으로 완전하게 또는 부분적으로 생성하도록 작동되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치의 작동 방법.
  2. 제1항에 있어서, 주행 모드 중에, 설정 토크를 함께 생성하기 위해 내연기관(2)과 전기 기계(3)가 작동된다면, 변속단 전환 시에 전기 기계(3)는 설정 구동 토크에 대한 내연기관(2)의 할당 비율을 완전하게 또는 부분적으로 인계받도록 작동되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치의 작동 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 변속단 전환을 시작하기 위해, 내연기관(2)으로부터 듀얼 클러치 변속기(4)로 전달되는 토크는 감소되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치의 작동 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 토크는, 듀얼 클러치 변속기(4)와 내연기관(2)을 현재 연결하는 클러치(K1, K2)를 개방하는 것을 통해 감소되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치의 작동 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 토크는, 내연기관(2)에 의해 사전 설정된 엔진 토크(Md2)를 감소시키는 것을 통해 감소되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치의 작동 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 듀얼 클러치 변속기(4)와 내연기관(2)을 연결하는 클러치(K1, K2)는, 내연기관(2)의 엔진 토크(Md2)가 영(0)으로 감소될 때 비로소 개방되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치의 작동 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 변속단 전환 중 듀얼 클러치 변속기(4)의 회전속도 동기화 동안, 두 클러치(K1, K2)는 완전하게 개방되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치의 작동 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 변속단 전환을 시작하기 위해, 듀얼 클러치 변속기(4)와 내연기관(2)을 연결하는 클러치(K1, K2)는 개방되며, 이와 동시에 타측 클러치(K2, K1)는 적어도 부분적으로 체결되는 것을 특징으로 하는, 구동 장치의 작동 방법.
  9. 내연기관(2)과, 전기 기계(3)와, 듀얼 클러치 변속기(4)를 포함하는 자동차의 구동 장치(1)를 작동시키기 위한 장치로서, 듀얼 클러치 변속기(4)는 2개의 클러치(K1, K2)를 포함하며, 이들 클러치를 통해 내연기관(2)은 듀얼 클러치 변속기(4)와 작동 연결될 수 있는 것인, 상기 구동 장치의 작동 장치에 있어서,
    목적한 바대로의 사용 시에 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하도록 특별히 마련되는 제어 장치를 포함하는, 구동 장치의 작동 장치.
  10. 내연기관(2)과, 전기 기계(3)와, 듀얼 클러치 변속기(4)를 포함하는 자동차용 구동 장치(1)에 있어서, 듀얼 클러치 변속기(4)는 2개의 클러치(K1, K2)를 포함하고, 이들 클러치를 통해 듀얼 클러치 변속기는 내연기관(2)과 작동 연결될 수 있고, 전기 기계(3)는 클러치 없이 듀얼 클러치 변속기(4)와 작동 연결되며, 상기 구동 장치는 제9항에 따른 장치를 포함하는, 자동차용 구동 장치(1).
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