KR20200019626A - 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치를 작동하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법의 경우, 정유압 클러치 액추에이터(12)의 마스터 실린더(17) 내에 축 방향으로 이동 가능하게 장착된 피스톤(16)이, 유압액(18)을 포함하는 정유압 구간에 걸쳐서, 하이브리드 분리 클러치(4)를 작동시키는 슬레이브 실린더(21)를 작동시킴으로써 하이브리드 분리 클러치(4)는 정유압 클러치 액추에이터(12)에 의해 이동되며, 마스터 실린더(17)의 피스톤(16)은 비작동 상태에서 유압액(18)의 체적 보상을 위해 무압 보상 탱크(14)로 향하는 마스터 실린더(17)의 연결 개구부(25)를 릴리스한다. 하이브리드 차량에서도 스니핑 과정이 최적화될 수 있는 방법의 경우, 체적 보상의 지연을 위해서는 유압액(18)의 냉각 시간이 하이브리드 차량의 순수 전기 주행 동안 하이브리드 파워트레인(1)의 시스템 매개변수들에 따라 증가된다.

Description

하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법

본 발명은 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치를 작동하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법의 경우, 정유압 액추에이터의 마스터 실린더 내에 축 방향으로 이동 가능하게 장착된 피스톤이, 유압액을 포함하는 정유압 구간에 걸쳐서, 하이브리드 분리 클러치를 작동시키는 슬레이브 실린더를 작동시킴으로써 하이브리드 분리 클러치는 정유압 클러치 액추에이터에 의해 이동되며, 마스터 실린더의 피스톤은 비작동 상태에서 유압액의 체적 보상을 위해 무압 보상 탱크로 향하는 마스터 실린더의 연결 개구부를 릴리스한다.

오늘날의 자동차들, 특히 승용차들에서는 정유압 클러치 액추에이터를 이용하는 자동화 클러치들이 점점 더 많이 사용되고 있다. 상기 정유압 클러치 액추에이터는, 마스터 실린더가 그 내에서 축 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있는 것인 마스터 실린더를 포함한다. 마스터 실린더의 전동식 구동형 마스터 피스톤은 정유압 구간 내에 배치되는 유압액을 가압하며, 그럼으로써 슬레이브 실린더의 슬레이브 피스톤이 이동되게 되고, 이런 이동은 클러치로 전달됨으로써 상기 클러치가 개방되게 된다. 유압액은 외부 영향들을 통해 그 체적이 변화된다. 이 경우, 일차로 체적 변화는 유압액의 온도의 변화를 통해 판단된다. 마스터 실린더 위치가 동일한 조건에서, 상기 체적 변화는 온도 변화의 결과로서 슬레이브 실린더의 변위를 야기한다. 슬레이브 실린더 및 그에 따른 클러치로 요구되는 클러치 토크를 전달하기 위해, 슬레이브 실린더의 위치는 충분한 정확도로 공지되어 있어야 한다. 정유압 구간 내에서의 체적 변화의 보상을 위해, 마스터 실린더는, 정유압 구간이, 마스터 실린더 내에 제공되어 있는 개구부를 통해 무압 보상 탱크와 연결되도록 이동된다. 이로써, 보상 탱크와 정유압 구간 사이의 체적 보상이 수행될 수 있다. 그에 뒤이어, 다시, 마스터 실린더 및 슬레이브 실린더의 위치들 간의 공지된 관계가 존재한다.

보상 탱크와 정유압 구간 간 연결부의 개방, 및 체적 보상이 수행될 때까지의 상기 위치에서의 대기는 스니핑(sniffing)으로서 지칭된다. 각자의 스니핑 과정은 차량의 주행 거동에 무시할 수 없는 영향을 미친다. 한편으로, 빈번한 스니핑 과정들은 승차감을 현저하게 저하시키며, 다른 한편으로는 요구되는 시프팅 과정들은 스니핑 과정을 통해 지연될 수 있다. 자동차의 파워트레인 내에서 정유압 액추에이터에 의해 작동되는 클러치에 대한 유압액의 온도 영향을 적어도 감소시키기 위해, DE 10 2011 103 750 A1호에 따르면, 압력 매체 체적의 온도에 따른 변동이 검출되며, 그리고 변동을 통해 야기되는 슬레이브 실린더 피스톤의 경로 길이 차(path length difference)는 구동부를 통한 마스터 실린더 피스톤의 가압을 통해 보상된다. 따라서 승차감의 손실 없이 연장된 스니핑 주기들이 작동될 수 있다.

DE 10 2015 210 175 A1호로부터는 자동화 방식으로 작동되는 마찰 클러치의 제어를 위한 방법이 공지되어 있으며, 상기 마찰 클러치의 경우, 스니핑 과정들에 따라, 그리고 회전축을 중심으로 하는 마찰 클러치의 회전수에 따라 변하는 클러치 특성곡선의 접촉점이 지속적으로 보상 값에 의해 보정되며, 보상값들은 마찰 클러치의 회전수 변화량의 방향에 따라서 산출된다.

내연 기관 및 전기 모터의 형태로 하이브리드 분리 클러치를 통해 분리되는 2개의 구동 엔진들을 포함하는 하이브리드 차량의 경우, 차량 가용성은 주행한 모드(driven mode)에 따라서 결정된다. 이 경우, 내연 기관뿐만 아니라 전기 모터도 별도로 차량을 구동할 수 있거나, 또는 두 구동 엔진들이 동시에 차량을 구동할 수 있다.

따라서, 본 발명의 과제는, 스니핑 과정들의 최적의 설정이 가능한 것인, 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치의 작동 방법을 명시하는 것에 있다.

상기 과제는, 본 발명에 따라서, 체적 보상의 지연을 위해서는 유압액의 냉각 시간이 하이브리드 차량의 순수 전기 주행 동안 하이브리드 파워트레인의 시스템 매개변수들에 따라 증가되는 것을 통해 해결된다. 순수 전기 주행 동안 내연 기관은 비활성화되고 이와 동시에 내연 기관으로부터 방출되는 온도는 유압 클러치 액추에이터의 유압액으로 전달되지 않기 때문에, 유압액이 냉각될 수 있는 상기 시간이 이용된다. 따라서, 냉각 시간의 증가는 전기 주행 모드에서의 차량의 가용성을 증가시킨다.

바람직한 방식으로, 시스템 매개변수로서는, 부품 공차들 및/또는 온도 의존성들 및/또는 내연 기관 매개변수들 및/또는 원심력 영향들이 고려된다. 그렇게 하여, 정유압 클러치 액추에이터 자체의 특성들뿐만 아니라 전체 하이브리드 파워트레인의 특성들 역시도, 연장된 냉각 시간을 통해 차량의 주행 거동을 개선시키기 위해 고려된다.

일 구현예에서, 시스템 매개변수들은 서로 분리되어 평가되고, 하이브리드 분리 클러치의 특성곡선 변위에 대한 각자의 시스템 매개변수의 영향이 평가되며, 그에 뒤이어 개별 고려 사항들의 전체 결과를 토대로 내연 기관의 드래그 토크의 발생을 지연시키기 위한 조치가 선택되며, 그럼으로써 유압액의 델타 온도는 증가되게 된다. 유압액 온도 구배(hydraulic liquid temperature gradient)가 동일하게 유지된다는 가정 하에, 델타 온도는 냉각 시간에 상응한다. 이런 개별 고려 사항들의 조합, 그리고 이용되는 하이브리드 분리 클러치는 하이브리드 분리 클러치가 체결될 때 내연 기관과 전기 모터 간의 주행 모드가 가능해지는 상시 체결형(normally closed) 클러치라는 점이 고려되면서, 개별 특성곡선 변위들의 평가를 통해, 하이브리드 분리 클러치가 완전하게 체결되고 그에 따라 드래그 토크가 발생할 때까지 액추에이터 경로가 아직 어느 정도에 존재하는지가 검출된다. 하이브리드 분리 클러치가 순수 전기 모드에서 나오도록 체결된다면, 하이브리드 파워트레인의 내연 기관이 시동되는 드래그 토크가 발생한다. 드래크 토크의 발생은 설정된 조치를 통해 가능한 한 지연되어야 한다.

일 변형예에서, 시스템 매개변수로서는 마지막 체적 교환 동안 내연 기관의 회전수가 이용된다. 이 경우, 각각의 회전수는 내연 기관을 통해 하이브리드 분리 클러치에 작용하는 원심력에 매우 큰 영향을 미친다. 원심력이 큰 경우라면, 스니핑 전보다 스니핑 후에 정유압 구간 내에 더 적은 체적의 유압액이 포함되도록 슬레이브 피스톤이 자신의 위치를 변경한다는 단점이 있다.

일 실시형태에서, 시스템 매개변수로서는 내연 기관의 현재 회전수가 이용된다. 이런 회전수의 경우에서도 원심력 영향은 클러치 특성곡선의 변위에 큰 영향을 미친다.

또 다른 실시형태에서, 시스템 매개변수로서는 유압액의 온도 변화량이 이용된다. 이런 온도 변화량을 통해 유압액의 체적 변화량이 발생하기 때문에, 여기서도 클러치 특성곡선의 변위가 수행된다.

일 구현예에서, 시스템 매개변수로서, 클러치 액추에이터의 유압 구간 내 압력 상승 시 액추에이터가 보상 탱크로 향하는 연결 개구부를 통과할 때 취하는 위치가 이용된다. 상기 압력 상승은 슬레이브 피스톤 이동의 시작을 변위시킨다. 슬레이브 피스톤 이동의 시작점은 정유압 구간의 허용되는 냉각을 결정한다.

바람직한 방식으로, 하이브리드 파워트레인의 시스템 매개변수들의 전체 평가에 따라서, 유압액의 체적 보상을 위한 우선순위 요건이 도출된다. 이런 우선순위 요건들은, 체적 보상이 즉시 요구된다는 점, 또는 체적 보상은 지연되고 우선 하이브리드 파워트레인 내에서 다른 조치들이 실행된다는 점에 있을 수 있다.

일 개선예에서, 전체 평가, 및 유압액의 체적 보상을 위한 우선순위 요건은 상위 차량 전략으로 출력된다. 순수 전기 모드에서 차량의 가용성은 증가되기 때문에, 상위 차량 전략의 측에서 전략 전환은 필요하지 않다.

일 구현예에서, 우선순위 요건들은 여러 긴급 단계들로 세분된다. 따라서 2개의 단계들만이 존재하는 것이 아니라, 우선순위 요건들은 범위(scale)를 나타낸다. 각각의 결정된 단계에 따라서, 스니핑 과정은 우선순위가 높은 경우 시프팅 과정들과 같은 여타 모든 과정을 유보시킨 상태에서 즉시 실행되거나, 또는 낮은 우선순위를 갖는 단계에서는 여타 과정들 후에 실행된다.

본 발명은 다수의 실시형태를 허용한다. 상기 실시형태들 중 2개는 도면에 도시된 도들에 따라서 보다 더 상세하게 설명된다.

도 1은 하이브리드 차량의 파워트레인의 기본도이다.
도 2는 정유압 클러치 작동 시스템의 개략적 구성도이다.

도 1에는, 하이브리드 차량의 파워트레인(1)의 기본도가 도시되어 있다. 상기 파워트레인(1)은 내연 기관(2)과 전기 모터(3)를 포함한다. 내연 기관(2)과 전기 모터(3) 사이에서 내연 기관(2) 직후에는 하이브리드 분리 클러치(4)가 배치된다. 내연 기관(2)과 하이브리드 분리 클러치(4)는 크랭크 샤프트(5)를 통해 상호 간에 연결된다. 전기 모터(3)는 회전 가능한 로터(6)와 고정된 스테이터(7)를 포함한다. 하이브리드 분리 클러치(4)의 출력축(8)은 변속기(9)와 연결되며, 변속기는, 전기 모터(3)와 변속기(9) 사이에 배치되고 별도로 도시되지 않은 커플링 부재, 예컨대 제2 클러치 또는 토크 컨버터를 포함한다. 변속기(9)는 내연 기관(2) 및/또는 전기 모터(3)에 의해 생성되는 토크를 하이브리드 차량의 구동 휠들(10)로 전달한다. 그에 따라, 하이브리드 분리 클러치(4) 및 변속기(9)는, 정유압 클러치 액추에이터(12)에 의해 작동되는 변속기 시스템(11)을 형성한다. 내연 기관(2)과 전기 모터(3) 사이에 배치되는 하이브리드 분리 클러치(4)는, 하이브리드 차량의 주행 동안 전기 모터(3)에 의해 생성되는 토크를 이용하여 내연 기관(2)을 시동하기 위해, 또는 부스트 모드 동안 구동되는 내연 기관(2) 및 전기 모터(3)를 이용하여 주행하기 위해 체결된다.

도 2에는, 차량에서 사용되는 것과 같은, 개략적으로 도시된 유압식 정유압 클러치 액추에이터(12)의 예시에서 자동화 클러치 작동 시스템의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 유압식 클러치 작동 시스템은 마스터 측에, 전기 모터(14)를 제어하는 제어 장치(13)를 포함하고, 전기 모터는 다시금 전기 모터(14)의 회전 이동을 마스터 실린더(17) 안쪽에 축 방향으로 이동 가능하게 장착된 마스터 피스톤(16)의 병진 이동으로 변환하기 위해 변속기(15)를 구동한다. 전기 모터(14)의 회전 이동이, 우측으로 액추에이터 경로를 따라서 마스터 실린더(17) 내의 마스터 피스톤(16)의 위치 변화를 야기한다면, 마스터 실린더(17)의 체적은 변동되며, 그럼으로써 마스터 실린더(17) 내에서는 압력(p)이 형성되며, 이 압력은 유압액(18)을 통해 유압 라인(19)을 경유하여 유압식 클러치 작동 시스템의 슬레이브 측(20)으로 전달된다. 슬레이브 측(20)에서 슬레이브 실린더(21) 내 유압액(18)의 압력(p)은, 하이브리드 분리 클러치를(4) 작동시키기 위해 상기 하이브리드 분리 클러치로 전달되는 슬레이브 실린더(21)의 슬레이브 피스톤의 경로 변화를 야기한다. 유압식 클러치 작동 시스템의 마스터 측에서 마스터 실린더(17) 내의 압력(p)은 센서(22)에 의해 검출될 수 있다. 상기 센서(22)는 압력 센서이다. 클러치 액추에이터(12)에 의해 나아간 경로 거리는 변위 센서로서 형성된 제2 센서(23)에 의해 결정된다. 이 경우, 두 센서들(22 및 23)은 제어 장치(13)와 연결된다. 마스터 실린더(17)는 개구부(25)를 통해 보상 탱크(24)와 연결된다. 상기 개구부(25)는 유압액(18)의 체적 보상의 실행을 위해 마스터 피스톤(16)을 통해 릴리스된다.

보상 탱크(24)와 정유압 구간 간의 체적 보상을 가능한 한 오래 지연시키기 위해, 하이브리드 차량의 전기 주행은 가능한 한 길게 설정된다. 이 경우, 클러치 토크가 변할 경우 클러치 액추에이터(12)의 시작 위치와 최종 위치 사이에서 가변하는 클러치 특성곡선의 변동을 고려함으로써, 하이브리드 분리 클러치(4) 상에는 작동되지 않은 내연 기관(2)이 시동되게 하는 드래그 토크가 발생하지 않으면서, 최대한 긴 전기 주행이 설정되어야 한다. 이런 목적을 위해, 제어 장치(13)의 소프트웨어 내에는 파워트레인(1)의 시스템 매개변수들이 평가되며, 그리고 그에 따라 내연 기관(2)이 비활성화된 조건에서 가능해지고 각각의 공차 조합에 따라서 보다 더 긴 냉각이 허용된다. 이런 냉각 시간의 설정 동안 고려되는 매개변수들에 속하는 경우로는 마지막 체적 보상 시 내연 기관(2)의 회전수, 현재 내연 기관 회전수, 유압액(18)의 온도 변화량, 및 체적 교환 동안 개구부를 통과할 때의 압력 상승 위치가 있다. 이 경우, 특히 유압 분리 클러치(4)가 작동되기 시작하는 체결점(closing point)이 고려된다.

여기에 제공되어 있는 하이브리드 분리 클러치(4)는 상시 체결형 클러치이기 때문에, 차량의 전기 주행이 가능해지도록 하기 위해, 하이브리드 분리 클러치(4)는 개방되어야 한다. 순수 전동식 주행을 통해 유압액(18)의 냉각이 수행되며, 이는 한편으로 기류를 통해, 그러나 다른 한편으로는 비활성화된 내연 기관(2)을 통해서도 야기된다. 이런 상태에서 스니핑하기 위해, 액추에이터는 무압력 상태에서 구동되어야 한다. 유압액(8)의 냉각으로 인한 특성곡선 변위를 기반으로, 하이브리드 분리 클러치(4)의 체결은 지연되는데, 그 이유는 클러치 액추에이터가 아직 최종 위치에 도달하지 않았기 때문이다.

또 다른 실시예에서, 마지막 체적 보상 시 내연 기관(2)의 회전수가 고려되어야 한다. 이 경우, 회전수가 예컨대 2000U/s 미만으로 매우 낮은 것으로 확인된다면, 특성곡선 변위는 일어나지 않았고 그에 따라 스니핑 과정은 필요하지 않은 것으로 상정된다. 회전수가 4000U/s인 경우, 예컨대 0.6㎜만큼 액추에이터 경로 및 그에 따른 클러치 특성곡선의 변위가 수행된다. 한편, 회전수가 증가하는 경우에는 특성곡선 변위 및 그에 따른 액추에이터 경로가 증가되고 그에 따라 최종 위치에 점점 더 근접한다는 점이 상정된다. 그러나 액추에이터 경로는 예컨대 13㎜로 제한되기 때문에, 개별 특성곡선 변이들의 고려를 통해, 클러치 액추에이터(12)가 아직 최종 위치로부터 어느 정도의 ㎜만큼 이격되어 있는지가 확인될 수 있다. 그 결과로, 하이브리드 파워트레인(1) 상에서는, 유압액(8)의 추가 냉각을 가능하게 하기 위해, 그 최종 위치까지 액추에이터 위치의 이격 간격이 충분히 큰 것인 조치가 설정된다. 다시 말하면, 특성곡선 변위를 통해 설정된 현재 액추에이터 위치는 아직 클러치 액추에이터(12)의 최종 위치까지 충분한 이격 간격을 갖는다. 그렇게 하여, 드래그 토크의 설정은 방지된다. 이와 동시에, 차량의 순수 전기 모드는 연장된다.

유압액의 냉각 거동에 미치는 시스템 매개변수들의 영향들의 상기 확인은 상이한 우선순위 단계들에서 실행되는 스니핑 요건과 조합될 수 있다. 우선순위 단계들은 "즉시 스니핑하기" 또는 "스니핑 과정 지연시키기"의 한계들을 갖는 범위를 형성한다. 이들 사이에는 스니핑 과정을 위한 상응하는 규정들을 포함하는 추가 단계들이 존재한다. 본원의 해결책의 경우, 상기 스니핑 우선순위 요건은 전체 하이브리드 파워트레인의 작용들을 기반으로 결정된다.

1: 파워트레인
2: 내연 기관
3: 전기 모터
4: 하이브리드 분리 클러치
5: 크랭크 샤프트
6: 로터
7: 스테이터
8: 출력축
9: 변속기
10: 구동 휠
11: 변속기 시스템
12: 클러치 액추에이터
13: 제어 장치
14: 전기 모터
15: 변속기
16: 마스터 피스톤
17: 마스터 실린더
18: 유압액
19: 유압 라인
20: 슬레이브 측
21: 슬레이브 실린더
22: 압력 센서
23: 변위 센서
24: 보상 탱크
25: 개구부

Claims (10)

1. 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치를 작동하기 위한 방법으로서, 정유압 클러치 액추에이터(12)의 마스터 실린더(17) 내에 축 방향으로 이동 가능하게 장착된 피스톤(16)이, 유압액(18)을 포함하는 정유압 구간에 걸쳐서, 하이브리드 분리 클러치(4)를 작동시키는 슬레이브 실린더(21)를 작동시킴으로써 하이브리드 분리 클러치(4)는 정유압 클러치 액추에이터(12)에 의해 이동되며, 마스터 실린더(17)의 피스톤(16)은 비작동 상태에서 유압액(18)의 체적 보상을 위해 무압 보상 탱크(14)로 향하는 마스터 실린더(17)의 연결 개구부(25)를 릴리스하는, 상기 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법에 있어서,
   체적 보상의 지연을 위해서는 유압액(18)의 냉각 시간이 상기 하이브리드 차량의 순수 전기 주행 동안 하이브리드 파워트레인(1)의 시스템 매개변수들에 따라 증가되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법.
2. 제1항에 있어서, 시스템 매개변수로서는, 부품 공차들 및/또는 온도 의존성들 및/또는 내연 기관 매개변수들 및/또는 원심력 영향들이 고려되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시스템 매개변수들은 서로 분리되어 평가되고, 하이브리드 분리 클러치(4)의 특성곡선 변위에 대한 각자의 시스템 매개변수의 영향이 평가되며, 그에 뒤이어 개별 고려 사항들의 전체 결과를 토대로 내연 기관(2)의 드래그 토크의 발생을 지연시키기 위한 조치가 선택되며, 그럼으로써 유압액(18)의 델타 온도는 증가되게 되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법.
4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 시스템 매개변수로서는 마지막 체적 교환 동안 내연 기관(2)의 회전수가 이용되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 시스템 매개변수로서는 내연 기관(2)의 현재 회전수가 이용되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 시스템 매개변수로서는 유체 온도 변화량이 이용되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 시스템 매개변수로서, 클러치 액추에이터(12)의 정유압 구간 내 압력 상승 시 클러치 액추에이터(12)가 보상 탱크(24)로 향하는 연결 개구부(25)를 통과할 때 취하는 위치가 이용되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 적어도 어느 한 항에 있어서, 하이브리드 파워트레인(1)의 시스템 매개변수들의 전체 평가에 따라서, 유압액(18)의 체적 보상을 위한 우선순위 요건이 도출되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 전체 평가, 및 유압액(18)의 체적 보상을 위한 상기 우선순위 요건은 상위 차량 전략으로 출력되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 우선순위 요건들은 여러 긴급 단계들로 세분되는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 차량의 하이브리드 분리 클러치 작동 방법.

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