KR20210096593A - 파워트레인 작동 방법 및 파워트레인의 하이브리드 모듈 - Google Patents

파워트레인 작동 방법 및 파워트레인의 하이브리드 모듈 Download PDF

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KR20210096593A
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티모 엔데르스
랄프 만슈페르거
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 제1 전기 모터(16)가 제1 구동 토크를 제공할 수 있고, 제2 전기 모터(26)가 제2 구동 토크를 제공할 수 있고, 내연 기관(12)이 제3 구동 토크를 출력(14)에 제공할 수 있고, 상기 내연 기관(12)과 상기 제1 전기 모터(16)가 분리 클러치(20)를 통해 상기 출력(14)에 연결될 수 있는 차량 파워트레인 작동 방법(100)에 관한 것으로, 특정 가속 요건이 있는 경우, 상기 분리 클러치(20)는 상기 내연 기관(12)의 상태에 관계없이 닫히고, 상기 제1 전기 모터(16)는 상기 제1 구동 토크를, 상기 제2 전기 모터(26)는 상기 제2 구동 토크를 함께 상기 출력(14)으로 전달한다. 또한 본 발명은 차량의 파워트레인의 하이브리드 모듈(10)에 관한 것으로, 상기 방법(100)이 사용되고, 상기 하이브리드 모듈은 상기 제1 전기 모터(16) 및/또는 상기 제2 전기 모터(26)와 상기 분리 클러치(20)를 가진다.

Description

파워트레인 작동 방법 및 파워트레인의 하이브리드 모듈
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 차량의 파워트레인 작동 방법 및 청구항 10에 따른 하이브리드 모듈에 관한 것이다.
차량의 파워트레인은, 예를 들어 독일 공개특허(DE 10246839 A1)에 알려져 있다. 제 1 및 제 2 전기 모터는 내연 기관과 출력 사이에서 사용된다. 클러치는 내연 기관과 출력 사이에 배열된다. 낮은 차량 속도에서는 내연 기관의 속도가 너무 낮기 때문에 제 2 전기 모터로만 차량을 주행한다.
본 발명의 목적은 차량의 파워트레인을 개선하는 것이다.
이러한 목적들 중 적어도 하나는 청구항 1의 특징을 가진 차량의 파워트레인 작동 방법에 의해 달성된다. 따라서 제1 전기 모터가 제1 구동 토크를 제공하고, 제2 전기 모터가 제2 구동 토크를 제공하고, 내연 기관이 제3 구동 토크를 출력에 제공할 수 있으며, 내연 기관과 제1 전기 모터가 분리 클러치를 통해 출력에 연결될 수 있고, 특정 가속 요건이 있는 경우, 분리 클러치는 내연 기관의 상태에 관계없이 닫히고, 제1 전기 모터는 제1 구동 토크를 전달하고, 제2 전기 모터는 제2 구동 토크를 함께 출력에 전달하는 차량의 파워트레인 작동 방법이 제안된다.
이를 통해 차량의 파워트레인이 더 잘 작동할 수 있다. 파워트레인을 개선할 수 있다. 차량의 가속 및 가속 프로세스(예: 차량 추월 프로세스)가 더 빠르게 수행될 수 있다. 차량의 반응성을 개선할 수 있다.
특정 가속 요건이 있을 경우, 분리 클러치를 즉시 닫을 수 있다.
제1, 제2 또는 제3 구동 토크는 출력에 독립적으로 공급되어 차량을 구동할 수 있다. 제1, 제2 또는 제3 구동 토크는 차량 이동에 필요한 토크보다 클 수 있다.
제1 전기 모터를 내연 기관에 연결할 수 있다. 전기 모터의 로터는 내연 엔진의 크랭크축에 연결될 수 있다. 제1 전기 모터는 분리 클러치가 배치된 내연 기관의 측면에 배열될 수 있다.
제1 구동 토크는 분리 클러치의 클러치 입력에 작용할 수 있다.
발명의 바람직한 실시예에 있어서, 제1 전기 모터, 제2 전기 모터 및 내연 기관이 직렬로 연결되어 있고, 제2 전기 모터와 내연 기관 사이에 분리 클러치가 효과적으로 배열되어 있다. 제1 전기 모터는 내연 기관과 함께 분리 클러치의 클러치 입력에 연결될 수 있고, 제2 전기 모터는 분리 클러치의 클러치 출력에 연결될 수 있다.
발명의 특정 실시예에 있어서, 내연 기관은 적어도 제1 전기 모터가 제1 구동 토크를 제공할 때 제1 속도로 회전한다.
바람직하게는, 제1 속도가 내연 기관의 공회전 속도 이하일 경우, 내연 기관이 자유롭게 작동하며 드래그된다. 바람직하게는, 제 1 속도가 내연 기관의 공회전 속도와 같거나 내연 기관의 공회전 속도를 초과하는 경우, 제1 및 제2 구동 토크와 더불어 제3 구동 토크도 출력으로 전달된다.
제1 속도는 주행 속도와 상관 관계가 있다. 제3 구동 토크를 출력으로 전달하기 위한 내연 기관의 연결은 주행 속도의 함수로 수행될 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어 공회전 속도에 해당하는 주행 속도는 약 50km/h일 수 있다.
특정 가속 요건이 있는 경우, 분리 클러치는 내연 기관의 공회전 속도와 관련하여 제1 속도와 독립적으로 닫힐 수 있다. 특정 가속 요건이 있는 경우, 내연 기관의 공회전 속도와 관련하여 분리 클러치를 차량 속도와 독립적으로 닫을 수 있다.
발명의 유리한 실시예에 있어서, 가속 요건은 제1 파라미터에 도달하거나 초과할 때 발생한다. 제1 파라미터는 특정 가속 페달 구배 또는 특정 가속 페달 위치가 될 수 있다. 제1 파라미터를 통해 결정하면 차량 운전자의 의도를 인식할 수 있다. 예를 들어 킥다운 조건은 가속 요건을 트리거할 수 있다.
발명의 다른 특정 실시예에 있어서, 가속 요건은 제1 파라미터 외에 제2 파라미터에 도달하거나 이를 초과할 때 발생한다. 제2 파라미터는 차량 속도일 수 있다. 차량이 정지해 있을 때, 제2 파라미터에 도달할 수 있다. 제1 파라미터도 도달하거나 초과할 경우, 가속 요건이 트리거될 수 있다.
전술한 목적들 중 적어도 하나는 차량의 파워트레인의 하이브리드 모듈에 의해 달성될 수 있으며, 이 방법은 전술한 특징들 중 하나와 함께 사용된다.
하이브리드 모듈에는 제1 및/또는 제2 전기 모터와 분리 클러치를 가질 수 있다.
본 발명의 추가적인 장점과 유리한 실시예들은 도면과 그에 대한 설명에서 기인한다.
본 발명은 도면을 참조하여 이하에 상세하게 설명되어 있다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예의 하이브리드 모듈을 가지는 차량의 파워트레인을 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 특정 실시예에서의 차량의 파워트레인 작동법을 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 특정 실시예의 방법을 적용할 때의 차량의 가속 다이어그램을 나타내고 있다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예의 하이브리드 모듈(10)이 장착된 차량의 파워트레인을 나타내고 있다. 하이브리드 모듈(10)은 내연 기관(12)과, 특히 차량 휠에 의해 형성되는, 출력(14) 사이에 배치된다. 하이브리드 모듈(10)에는 제1 전기 모터(16)가 있고, 이 제1 전기 모터는 제1 구동 토크를 제공하고, 내연 기관(12)에 연결되어 제3 구동 토크를 제공한다. 내연 기관(12)의 크랭크축(17)은 제1 전기 모터(16)의 로터(18)에 회전가능하게 고정되는 방식으로 연결될 수 있다.
제1 전기 모터(16) 및 내연 기관(12)은 분리 클러치(20)를 통해 출력(14)에 함께 연결될 수 있다. 제1 전기 모터(16) 및 내연 기관(12)은 분리 클러치(20)의 클러치 입력(22)에 연결된다. 분리 클러치(20)가 닫히면, 제1 전기 모터(16)가 제1 구동 토크를 전송할 수 있고, 내연 기관(12)은 제3 구동 토크를 출력(14)으로 함께 전송할 수 있다.
제2 구동 토크를 제공하는 제2 전기 모터(26)는 분리 클러치(20)의 클러치 출력(24)에 연결된다. 제2 전기 모터(26)는 클러치 출력(24)에 회전할 수 없게 연결되고, 출력(14)에도 연결되는 로터(28)가 있다.
제1 전기 모터(16), 제2 전기 모터(26) 및 내연 기관(12)은 직렬로 연결되며, 분리 클러치(20)는 제2 전기 모터(26)와 내연 기관(12)은 물론 제2 전기 모터(26)와 제1 전기 모터(16) 사이에 작동식으로 배열된다.
분리 클러치(20)가 닫혀 있는 경우, 제1 전기 모터(16)는 제1 구동 토크를, 제2 전기 모터(26)는 제2 구동 토크를 출력(14)에 전달할 수 있다. 내연 기관(12)이 제3 구동 토크를 제공하고, 분리 클러치(20)가 닫혔을 때, 출력(14)으로 전달하는지 여부는 내연 기관(12)의 회전 속도에 따라 달라진다.
적어도 제1 전기 모터(16)가 제1 구동 토크를 제공할 때, 내연 기관(12)은 제1 속도(30)로 회전한다. 제1 속도(30)가 내연 기관(12)의 공회전 속도보다 낮으면, 내연 기관(12)이 자유롭게 작동하며 드래그된다. 내연 기관(12)의 드래그 토크가 있으면 제1 구동 토크를 상쇄한다. 예를 들어, 드래그 토크는 20 ~ 40 Nm일 수 있다.
제1 속도(30)가 내연 기관(12)의 공회전 속도와 같거나 내연 기관(12)의 공회전 속도를 초과하는 경우, 내연 기관(12)이 능동적으로 작동하여 제3 구동 토크를 제공한다. 제3 구동 토크는 제1 구동 토크와 함께 합산되며, 제2 전기 모터(26)도 작동하는 경우, 분리 클러치(20)가 닫혔을 때, 차량을 주행하기 위한 출력(14)에 있는 총 구동 토크에 제2 구동 토크가 합산된다.
도 2는 본 발명의 특정 실시예의 차량의 파워트레인 작동 방법(100)을 나타내고 있다. 파워트레인에는 제1 구동 토크를 제공할 수 있는 제1 전기 모터와 제2 구동 토크를 제공할 수 있는 제2 전기 모터를 가진다. 또한 파워트레인에는 제3 구동 토크를 제공할 수 있는 내연 기관이 장착되어 있다. 제1, 제2 및 제3 구동 토크는 출력에 함께 제공될 수 있다.
내연 기관과 제1 전기 모터는 분리 클러치를 통해 출력에 연결될 수 있다. 제2 전기 모터는 출력에 확실하게 연결되어 있다.
이 방법에 있어서, 쿼리(102)는 먼저 특정 가속 요건이 있는지 여부에 대해 발생한다. 가속 요구 사항은 제1 파라미터(103)에 도달하거나 이를 초과할 때 발생한다. 제1 파라미터(103)는 특정 가속 페달 구배 또는 특정 가속 페달 위치가 될 수 있다. 제1 파라미터(103) 외에 제2 파라미터(104)에 도달하거나 이를 초과할 때 가속 요건이 존재한다는 것이 제공될 수 있다. 제2 파라미터는 차량 속도일 수 있다. 예를 들어, 가속 요건은 적어도 차량이 정지해 있을 때만 존재할 수 있다.
가속 요건 발생 시, 분리 클러치는 내연 기관 상태에 관계없이, 특히 내연 기관의 엔진이 현재 꺼져 있거나 능동적으로 작동 중인지에 관계없이 분리 클러치 폐쇄(105)가 된다. 그 결과 제1 구동 토크는 제1 전기 모터에 의해 출력에 전달(106)되고, 제2 구동 토크는 제2 전기 모터가 함께 출력에 전달될 수 있다.
적어도 제1 전기 모터가 제1 구동 토크를 제공할 때, 내연 기관이 제1 속도로 회전한다. 제1 속도가 내연 기관의 소정 공회전 속도 미만인지 여부를 점검한다. 이 경우 내연 기관이 자유롭게 작동하며 내연 기관을 따라 이송(110)하여 드래그된다.
점검(108)에 따르면, 제1 속도가 내연 기관의 공회전 속도와 같거나 내연 기관의 공회전 속도를 초과하는 경우, 내연 기관도 제1, 제2 구동 토크 외에 제3 구동 토크를 출력에 전달(112)한다.
제1 속도는 주행 속도와 상관 관계가 있다. 제3 구동 토크를 출력으로 전달하기 위한 내연 기관의 연결은 주행 속도의 함수로 수행될 수 있다. 예를 들어 공회전 속도에 해당하는 주행 속도는 약 50km/h일 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 특정 실시예의 방법을 적용할 때, 차량의 가속도 다이어그램(200)을 나타내고 있다. 가속도 다이어그램(200)은 출력에서의 가속 토크의 시간 경로를 예시한다. 곡선 프로파일(202)은 본 발명의 방법이 사용되지 않는 차량의 파워트레인 출력에서의 가속 토크의 시간 프로파일을 표시한다.
곡선 프로파일(204)은 차량의 파워트레인 출력(예: 본 발명의 방법이 사용될 때 차량 휠)에서 가속 토크의 시간 프로파일을 표시한다. 시점(205)에서 발생하는 가속 요건이 충족되면, 분리 클러치가 닫히고, 그 이후 제1 전기 모터가 제1 구동 토크로 차량을 가속하고, 제2 전기 모터는 제2 구동 토크로 가속한다(본 명세서에서 예시된 곡선 섹션(206) 참조).
내연 기관의 제3 구동 토크는 시점(207)부터 사용할 수 있다. 그 이유는 제1 속도가 내연 기관의 공회전 속도에 도달하고, 내연 기관이 능동적으로 작동하여, 제1 및 제2 구동 토크와 함께 본 명세서에 표시된 곡선 섹션(208)에 따른 출력에 제3 구동 토크를 전달할 수 있기 때문이다.
이에 비해, 출력의 가속 토크는 본 발명의 방법을 사용하지 않고 곡선 프로파일(202)에 의해 시간이 지남에 따라 표시된다. 분리 클러치는 내연 기관이 공회전 속도에 도달했을 때만 닫힌다. 공회전 속도는 시점(209)이다. 그래야 제1 전기 모터가 제2 전기 모터 외에 각각의 구동 토크를 출력으로 전달할 수 있다.
하지만, 본 발명의 방법을 사용할 때, 가속 토크는 더 일찍 그리고 더 강하게 출력에 제공될 수 있다. 이를 통해 차량을 더욱 강력하게 가속할 수 있다.
10 : 하이브리드 모듈
12 : 내연 기관
4 : 출력
16 : 제1 전기 모터
17 : 크랭크축
18, 28 : 로터
20 : 분리 클러치
22 : 클러치 입력
24 : 클러치 출력
26 : 제2 전기 모터
30 : 속도
100 : 방법
102 : 쿼리
103 : 제1 파라미터
104 : 제2 파라미터
105 : 분리 클러치 폐쇄
106, 112 : 출력으로 전달
108 : 점검
110 : 내연 기관을 따라 이송
200 : 가속 다이어그램
202, 204 : 곡선 프로파일
205, 207, 209 : 시점
206, 208 : 곡선 섹션

Claims (10)

  1. 제1 전기 모터(16)가 제1 구동 토크를 제공할 수 있고, 제2 전기 모터(26)가 제2 구동 토크를 제공할 수 있고, 내연 기관(12)이 제3 구동 토크를 출력(14)에 제공할 수 있고, 상기 내연 기관(12)과 상기 제1 전기 모터(16)가 분리 클러치(20)를 통해 상기 출력(14)에 연결될 수 있는 차량 파워트레인 작동 방법(100)에 있어서,
    특정 가속 요건이 있는 경우, 상기 분리 클러치(20)는 상기 내연 기관(12)의 상태에 관계없이 닫히고, 상기 제1 전기 모터(16)는 상기 제1 구동 토크를, 상기 제2 전기 모터(26)는 상기 제 2 구동 토크를 함께 상기 출력(14)으로 전달하는 것을 특징으로 하는, 방법(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전기 모터(16)와, 상기 제2 전기 모터(26) 및 상기 내연 기관(12)이 직렬로 연결되어 있고, 상기 분리 클러치(20)는 상기 제2 전기 모터(26)와 상기 내연 기관(12) 사이에 작동가능하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 방법(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 상기 제1 전기 모터(16)가 상기 제1 구동 토크를 제공할 때, 상기 내연 기관(12)이 제1 속도(30)로 회전하는 것을 특징으로 하는, 방법(100).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 속도(30)가 상기 내연 기관(12)의 공회전 속도 미만일 때, 상기 내연 기관(12)이 자유로이 작동하여 드래그되는 것을 특징으로 하는, 방법(100).
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제1 속도(30)가 상기 내연 기관(12)의 공회전 속도와 같거나 상기 내연 기관(12)의 공회전 속도를 초과하는 경우, 상기 제3 구동 토크도 상기 제1 및 제2 구동 토크와 더불어 상기 출력(14)으로 전달되는 것을 특징으로 하는, 방법(100).
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 파라미터(103)에 도달하거나 이를 초과했을 때, 가속 요건이 존재하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 파라미터(103)는 특정 가속 페달 구배 또는 특정 가속 페달 위치인 것을 특징으로 하는, 방법(100).
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1 파라미터(103) 외에 제2 파라미터(104)에 도달하거나 이를 초과했을 때, 상기 가속 요건이 존재하는 것을 특징으로 하는, 방법(100).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 파라미터(104)는 차량 속도인 것을 특징으로 하는, 방법(100).
  10. 차량의 파워트레인의 하이브리드 모듈(10)에 있어서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 청구항에 따른 방법(100)이 사용되고, 상기 하이브리드 모듈은 상기 제1 전기 모터(16) 및/또는 상기 제2 전기 모터(26)와 상기 분리 클러치(20)를 가지는, 하이브리드 모듈(10).
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