KR20230013246A - 하이브리드 전기식 변속기를 가진 자동차용 파워 트레인 유닛을 제어하기 위한 방법 - Google Patents

하이브리드 전기식 변속기를 가진 자동차용 파워 트레인 유닛을 제어하기 위한 방법 Download PDF

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KR20230013246A
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KR
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torque
electric machine
internal combustion
combustion engine
auxiliary electric
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KR1020227041342A
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루도빅 메리엔느
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르노 에스.아.에스.
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    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/091—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears including a single countershaft
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Abstract

내연 엔진(2), 주된 전기 기계(3), 및 상기 내연 엔진에 보조 전기 기계(4)를 포함하는 자동차용 파워 트레인 유닛을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 방법은, 상기 주된 전기 기계가 단독으로 차량의 바퀴들을 위한 기계적 동력을 생성하고 상기 내연 엔진이 충전 전력(charging power)을 생산하기 위해 발전기로서 기능하는 상기 보조 전기 기계를 구동시키는 직렬 하이브리드 변속기 모드에서, - 엔진 속도를 설정값으로 조절하는 단계로서, 상기 엔진은 상기 보조 전기 기계에 적용될 토크 값에 기초하여 토크-제어되는, 단계, - 상기 보조 기계의 토크 제어가 포화된(saturated) 상황을 검출하는 단계, 및 - 포화의 경우에, 엔진 속도가 그 설정값으로 되돌아가도록 상기 내연 엔진에 요청된 토크를 수정하는 단계를 포함한다.

Description

하이브리드 전기식 변속기를 가진 자동차용 파워 트레인 유닛을 제어하기 위한 방법
본 발명은 자동차용 하이브리드 변속기의 분야에 관한 것이다. 본 발명은, 보다 구체적으로, 내연 엔진, 내연 엔진에 기계적으로 연결된 주된 전기 기계 및 보조 전기 기계를 포함하는 자동차의 하이브리드 파워 트레인을 제어하는 방법에 관한 것이다.
파워 트레인이 주된 전기 기계와, 내연 엔진에 회전식으로 기계적으로 연결된 "고전압 시동 발전기(high voltage starter generator)"(HSG)로 지칭되는, 보조 전기 기계를 포함하는 하이브리드 변속기 아키텍처가, 특히 도 1에 주어진 예를 통해, 알려져 있다. 이 보조 기계의 존재는, 특히 내연 엔진의 시동의 속도와 관련하여, 변속기에 많은 기능을 추가할 수 있게 한다.
도 1의 예에 따르면, 하이브리드 파워 트레인(1)은 내연 엔진(2)(ICE), 주된 전기 기계(3)(ME) 및 보조 전기 기계(4)(HSG)를 포함한다. 두 전기 기계들은 차량의 전기 저장 배터리(BAT)에 전기적으로 연결된다. 상기 파워 트레인(1)은 엔진(2)에 연결되는 중실형 1차 샤프트(5), 주된 전기 기계(3)에 연결되고 중실형 1차 샤프트와 동축인 중공형 1차 샤프트(6), 2차 샤프트(7), 및 보조 샤프트(8)에 의해 지탱되는 고정된 보조 커플링 피니언(10)과 맞물리는 보조 전기 기계의 고정된 입력 피니언(9)에 의해 보조 전기 기계(4)에 연결되는 중실형 보조 샤프트(8)를 포함한다. 중실형 1차 샤프트(5)는 또한 보조 샤프트(8)의 고정된 보조 커플링 피니언(10)과 맞물리는 고정된 1차 커플링 피니언(11)을 지탱하며, 보조 샤프트(8)로의 운동의 영구적인 통로를 보장한다. 따라서, 중실형 1차 샤프트(5)에 연결된 내연 엔진(2)은 보조 전기 기계(4)에 영구적으로 연결된다. 다시 말해서, 2개의 모터들, 즉 내연 엔진(2)과 보조 전기 기계(4)는 기어 트레인(9, 10, 11)에 의해 형성된 비율에 따른 비례 속도로 체계적으로 회전한다.
기어비들(gear ratios)의 맞물림과 분리는 샤프트 상에서 축방향으로 이동할 수 있는 "발톱(claw)"이라고도 지칭되는 도그(dog) 또는 평평한 톱니를 가진 동기장치(synchronizer) 없이 제어되는 커플링 시스템들에 의해 보장된다. 도그들은 샤프트 상에서 축방향으로 고정된 기어 피니언들이 공회전하는 방향으로 제어된다. 가동 도그들과 피니언들의 맞물림은 샤프트와 피니언을 맞물리게 하여 맞물린 변속비로 바퀴들에 토크를 전달하도록 한다.
여기에서, 변속기는 도그들(C1, C2, C3)과 함께 3개의 커플링 시스템들을 사용한다. 이는 반자동 유형의 기어박스이며, 즉, 그 작동은 수동 기어박스의 작동이지만, 기어 변경은 도그들을 결합 및 분리시키기 위한 작동 시스템의 도움으로 자동화된 방식으로 발생한다.
기어박스는 엔진(2)으로부터, 주된 전기 기계(3)로부터, 그리고 보조 전기 기계(4)로부터의 토크를, 차량의 바퀴들의 방향으로, 2차 샤프트(7)에 결합한다. 기어 변경은 중실형 1차 샤프트(5), 2차 샤프트(7) 및 상대 샤프트(counter shaft)(8)에 각각 배치된 도그들(C1, C2, C3)에 의해 3개의 커플링 시스템들의 제어 하에 발생한다. 중실형 1차 샤프트(5)에 배치된, 1차 커플러(C1)로 지칭되는, 제1 커플링 시스템은 변속기의 제2 감속비에 대응되는 짧은 연소 엔진 변속비(왼쪽)를 맞물리게 하고 변속기의 제4 감속비에 대응되는 긴 연소 엔진 변속비(오른쪽)를 맞물릴 수 있게 한다. 제2 샤프트(7)에 배치된, 제2 커플러(C2)로 지칭되는, 제2 커플링 시스템은 주된 전기 기계의 2개의 전기 변속비들(EV1 및 EV2)을 맞물릴 수 있게 한다. 보조 샤프트(8)에 배치된, 전달 커플러(C3)로 지칭되는, 제3 커플링 시스템은 보조 전기 기계(4)로부터의 토크를 2차 샤프트(7)(오른쪽)로, 또는 중공형 1차 샤프트(6)(왼쪽)로 전달할 수 있게 한다.
이러한 아키텍처에 의해, 제1의 1차 샤프트만 2차 샤프트에 기계적으로 연결되는 순수 연소 엔진 비율들, 제2의 1차 샤프트만 2차 샤프트에 기계적으로 연결되는 순수 전기 비율들, 및 제1 및 제2의 1차 샤프트들 둘 다 2차 샤프트에 기계적으로 연결되는 하이브리드 비율들을 맞물리게 하는 것이 가능하다.
이 기어박스의 특정 작동 모드는 직렬 하이브리드 모드라고 지칭되는 것이다. 이 모드에서, 주된 전기 기계(3)는 전기 비율들(EV1 또는 EV2)을 통해 바퀴들에 연결된다. 보조 전기 기계(4)에 연결된 내연 엔진(2)은 중립으로 유지되며, 즉, 바퀴들에 토크를 전달하지 않고 회전하면서 내연 엔진으로 토크를 제공할 가능성을 제공하며 이에 따라 내연 엔진에 결합된 보조 전기 기계(4)를 통해 배터리를 충전할(또는 주된 전기 기계(3)에 직접 공급할) 가능성을 제공한다. 따라서, 직렬 하이브리드 모드에서, 내연 엔진은 발전기로서 작동하는 보조 전기 기계를 구동시켜 전기 에너지를 배터리와 가능하면 주된 전기 기계로 제공한다. 주된 전기 기계로서는 바퀴들에 기계적 동력을 제공한다. 따라서, 에너지는 내연 엔진으로부터, 보조 전기 기계를 통해, 배터리로 또는 주된 전기 기계로 직렬로 전달된다.
이 직렬 하이브리드 모드에서, 주된 전기 기계(3)는 따라서 전기 비율들(EV1 또는 EV2)을 통해 차량의 바퀴들에 연결된 유일한 모터이다. 따라서, 이 모드의 이점들 중 하나는 내연 엔진에 의해 구동되는 보조 전기 기계(4)가 발전기로서 작동하는 반면에 주된 전기 기계(3)를 차량을 구동시키기 위해 사용할 수 있다는 점에서 나타난다. 따라서, 바퀴들을 회전시키는 것은 주된 전기 기계이기 때문에, 변속기를 내연 엔진에 유리한 효율 지점들에 배치하여, 소음 제약들(constraints)(주로 과도하게 높은 속도는 피함)과 호환되는 목표 속도를 조절하면서 충전 전력을 생산하는 것이 가능하며 바퀴들을 낮은 속도로 회전시키는 것이 가능하다. 따라서, 이 모드는 (과도하게 낮은 속도를 가질 것이기 때문에) 내연 엔진을 맞물리게 할 수 있는 기어비가 없을 때 저속에서 특히 유용하다. 이 모드에서는, 차량의 출발을 보장하기 위해, 내연 엔진의 속도는 차량이 정지한 상태에서도 내연 엔진의 작동이 가능하고 차량의 소비원들 또는 주된 전기 기계에 공급하기 위해 배터리를 충전시킬 수 있도록 조절에 의해 선택된다.
그러나, 내연 엔진과 보조 전기 기계는 동일한 토크 발생 동역학을 가지지 않는다. 따라서, 전기적으로 제어되는 보조 전기 기계의 응답은 내연 엔진의 응답보다 훨씬 빠르다. 이러한 이유로, 이 모드에서, 보조 전기 기계의 속도 조절이 보조 전기 기계에 가해질 토크를 계산한다. 내연 엔진에 출력을 생산하도록 병행하여 요구된다. 속도 평형을 보장하기 위해, 보조 전기 기계가 내연 엔진에 의해 생산된 모든 출력을 흡수할 필요가 있다는 점을 고려할 때, (배터리 및 가능하면 주된 전기 기계로 전기 에너지를 제공하기 위해) 차량의 HT 네트워크로 제공되는 전력(온-보드 네트워크의 12V의 고전압과 반대로 고전압)이 내연 엔진에 의해 제공되는 출력과 동등할 것이고, 효율성을 제공하거나 취할 것이라는 점이 추론된다.
따라서, 제기되는 문제점은 내연 엔진에 의해 제공되는 출력을 정밀하게 제어하도록 관리하는 것이다. 구체적으로, 내연 엔진은 요청된 토크를 생성하는 데 다소 부정확하다. 따라서, 엔진에 요청된 토크 설정값과 실제로 생성된 토크 사이에 최대 수십 Nm의 오차가 있는 것이 일반적이다. 예를 들어, 엔진이 요청된 토크를 과잉 생성하는 경우에, 두 가지 시나리오가 발생할 수 있다. 보조 전기 기계/배터리 유닛이 내연 엔진에 의해 제공된 과잉 출력을 흡수할 수 있는 경우, 조절은 엔진 속도를 설정값으로 유지하기 위해 보조 전기 기계의 충전 전력을 증가시키도록 설계된다. 충전 전력이 원하는 것보다 단순히 높을 것이기 때문에, 그 영향은 그다지 크지 않다.
반대로, 보조 전기 기계/배터리 유닛이 내연 엔진에 의해 제공되는 과잉 출력을 흡수할 수 없는 경우에, 속도 조절은 보조 전기 기계를 그 능력의 한계까지 제어할 것이다. 그러나, 내연 엔진이 더 많은 출력을 제공하기 때문에 속도 조절이 포화 상태에서 시작될 것이고, 내연 엔진/보조 전기 기계 유닛의 속도는, 잠재적으로 내연엔진의 최대 회전수 제한(최대 허용 속도)에 도달할 때까지, 증가할 것이며, 이는 토크를 상당히 감소시킬 것이고, 이는 소음의 측면에서 매우 불쾌하며, 위에서 설명한 바와 같이, 직렬 하이브리드 모드가 특히 저속에서 사용되고, 따라서 외부 소음이 발생할 경우에도 외부 소음이 속도의 급증을 커버하지 못할 것이기 때문에 더욱 그렇다.
이 문제를 극복하기 위한 하나의 해법은 보조 전기 기계가 내연 엔진에 의해 생산된 과잉 출력을 항상 흡수할 수 있도록 상당히 과도한 치수를 가지는 것이다. 그러나, 이 해법은 비용/크기의 이유로 바람직하지 않다. 그 다음의 하나의 단순한 해법은 내연 엔진에 요청된 출력을 계산하기 위해 보조 전기 기계/배터리 유닛의 전위(potential)에 관하여 마진(margin)을 취하는 것이다. 예를 들어, 보조 전기 기계/배터리 유닛이 20kW만 충전할 수 있는 경우에, 20% 마진을 취함으로써, 16kW 이하의 출력이 내연 엔진에 요청될 것이다.
그러나, 이러한 마진 시스템은 배터리가 충전 전력을 더 이상 견딜 수 없는 경우(예를 들어, 5kW 미만의 허용 충전 전력)에는 작동하지 않는다. 이 경우는 배터리가 몇 kW 이상의 충전 전력을 거의 지원하지 않는, 일반적으로 -15℃ 아래의, 저온 상태에서 일어날 수 있다. 이 시나리오는 또한 배터리가 충전 전력을 조절할 것이기 때문에 장시간 충전한 후에도 일어날 수 있다. 또한, 발을 들어 올려 브레이크 페달을 밟을 때, 주된 전기 기기가 배터리를 충전시킬 것이며, 이에 따라 배터리의 모든 충전 전위를 사용하여 보조 전기 기계에 사용할 수 있는 충전 전력을 남기지 않는다. 이러한 모든 시나리오들에서, 매우 낮은 충전 전력 전위가 관찰되고 전위에 제공된 마진이 비효율적이 된다.
구체적으로, 예를 들어 2kW와 동일한 충전 전력 전위에 20%의 마진을 취하더라도, 이는 내연 엔진에 1600W를 요청하는 것과 같다. 엔진 속도가 대략 1500rpm의 목표 값으로 조절되면, 1600W의 출력에 대해 10Nm의 토크가 요청될 것이다. 그러나, 위에서 지적된 바와 같이, 엔진은 요청된 토크 설정값에 대하여 수십 Nm의 오차가 있을 수 있다. 따라서, 이 시나리오에서는, 엔진이 10Nm의 요청된 토크를 과잉 생성하는 경우를 방지하기 위해 엔진에 제로 토크를 요청하는 것과 같기 때문에, 충분한 마진을 취할 수 없다.
전술한 관점에서, 본 발명의 목적은 직렬 하이브리드 모드(series hybrid mode)의 한계 상태에서 전술한 단점들을 극복하는 자동차 하이브리드 파워 트레인을 제어하는 방법을 제공하는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은, 변속기의 직렬 하이브리드 모드에서, 내연 엔진의 토크를 과잉 생성(overproducing)하는 오차를 보상하는 것을 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
이 목적을 위해, 본 발명은 하이브리드 전기식 변속기를 가진 자동차용 파워 트레인을 제어하기 위한 방법으로서, 상기 파워 트레인은 내연 엔진, 주된 전기 기계, 및 상기 내연 엔진에 회전식으로 기계적으로 연결된 보조 전기 기계를 포함하고, 상기 2개의 전기 기계들은 차량의 전기 저장 배터리에 연결되며, 상기 방법은, 상기 주된 전기 기계가 단독으로 차량의 바퀴들을 향해 기계적 동력을 생성하고 상기 내연 엔진이 충전 전력(charging power)을 생산하기 위해 발전기로서 작동하는 상기 보조 전기 기계를 구동시키는 직렬 하이브리드 변속기 모드에서, 엔진 속도를 설정값으로 조절하는 단계를 포함하고, 이 단계에서 상기 엔진은 상기 보조 전기 기계에 적용될 토크 설정값에 기초하여 토크-제어되며, 상기 방법은 상기 보조 전기 기계의 토크 제어가 포화된(saturated) 상황을 검출하는 단계, 및 포화의 경우에, 엔진 속도가 그 설정값으로 되돌아가도록 상기 내연 엔진에 요청된 토크를 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
유리하게는, 상기 내연 엔진에 요청된 토크를 수정하는 단계는, 유지될 주어진 최소 토크 마진 값에 대하여, 상기 보조 전기 기계의 토크 설정값과 상기 보조 전기 기계에 의해 생성될 수 있는 최대 토크 전위(maximum torque potential) 사이에 남아 있는 토크 마진(Margin_HSG)의 조절에 따라 수행되며, 상기 조절은 속도의 안정성을 보장하기 위해 상기 보조 전기 기계에 대해 상기 최소 토크 마진 값을 보장하는 것을 가능하게 한다.
유리하게는, 최소 토크 마진 값으로부터 시작하여, 상기 조절은 상기 내연 엔진에 요청된 목표 토크(Target_ICE_basic)를 수정하도록 의도된, 상기 보조 전기 기계의 포화 상태와 연관된 상기 내연 엔진의 토크 수정값(C_cor_ICE)을 계산한다.
유리하게는, 상기 보조 전기 기계에 의해 생성될 수 있는 최대 토크 전위(potential)는 상기 보조 전기 기계/배터리 유닛에 의해 생성될 수 있는 최대 충전 전력 전위에 대응된다.
유리하게는, 상기 내연 엔진에 요청된 토크를 수정하는 단계는 상기 보조 전기 기계의 토크가 포화 값에 접근할 때 트리거된다(triggered).
유리하게는, 상기 포화 값은 상기 보조 전기 기계에 의해 생성될 수 있는 최대 토크 값에 대응된다.
유리하게는, 상기 내연 엔진에 요청된 토크를 수정하는 단계는 상기 내연 엔진이 요청된 토크를 과잉 생성할 때 트리거된다.
본 발명의 다른 특징들과 이점들은 첨부된 도면들을 참조하여 비제한적 표시에 의해 아래에 주어진 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다:
도 1은 본 발명의 제어 방법이 구현될 수 있는 하이브리드 변속기 차량을 위한 파워 트레인의 아키텍처의 예이며;
도 2는 본 발명의 방법에서 구현되는 제2 조절의 블록도이며;
도 3a 내지 3e는 본 발명의 방법 중에, 내연 엔진 및 보조 전기 기계의 토크들의 변화 및 엔진 속도의 변화를 도시한 그래프들이다.
도 1을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 변속기의 직렬 하이브리드 모드에서, 특히 소음 제약들(constraints)과 호환될 수 있는, 설정값에 관한 속도 조절(speed regulation)(일반적으로 설정값은 과도하게 높은 속도를 피할 수 있게 함)은 보조 전기 기계(4)에 의해 수행되며 보조 전기 기계(4)와 내연 엔진(2) 사이의 토크를 생성하는 상이한 동역학 덕분에 그렇게 수행된다. 이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 직렬 하이브리드 모드의 속도 조절은 주어진 충전 전력(charging power)을 생산하기 위해 발전기 모드로 작동하는 보조 전기 기계에 적용될 토크 설정값(C_req_HSG)을 계산하는 동시에 속도를 설정값으로 조절하도록 설계되어 있으며, 반면에 내연 엔진(2)에는 충전 목표를 나타내는 목표 토크(Target_ICE_basic)에 따라 출력을 생산하도록 병행(in parallel) 요청된다.
따라서, 직렬 하이브리드 변속으로 이행될 때, 내연 엔진/보조 전기 기계 유닛의 속도 조절은 보조 전기 기계에 적용될 토크 설정값을 결정하는 단계와 이 토크 설정값을 기초로 대응되는 출력을 생성하도록 내연 엔진을 병행 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 직렬 하이브리드 모드에서 보조 전기 기계의 포화(saturation)의 경우를 최적으로 관리할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
보조 전기 기계의 이러한 포화의 경우들은 보조 전기 기계의 토크가 보조 전기 기계에 의해 생성될 수 있는 최대 토크 값에 대응되는 포화 값에 너무 가까이 접근할 때 발생할 위험이 있다. 보조 전기 기계의 이러한 최대 토크 포화는 내연 엔진이 요청된 토크를 과잉 생성하고 보조 전기 기계/배터리 유닛이 내연 엔진에 의해 제공되는 과잉 출력을 흡수할 수 없을 때 발생한다. 이 경우에, 속도 조절은 보조 전기 기계를 그 능력의 한계까지 가도록 제어한다. 보조 전기 기계의 포화는 더 많은 출력을 제공하는 엔진의 토크 궤적(torque trajectory)을 따라갈 수 없게 하며, 이는 속도를 초과할 위험이 있다는 것을 의미한다.
이러한 문제점을 극복하고 직렬 하이브리드 모드에서 보조 전기 기계의 포화의 경우들을 최적으로 관리하기 위해, 본 발명의 원리는 속도 조절에 추가하여 제2 조절을 추가하는 것에 있으며, 이는 보조 전기 기계로 전송된 토크 설정값(속도 조절에 의해 계산됨)과 보조 전기 기계에 의해 생성될 수 있는 최대 토크 전위(maximum torque potential) 사이에 남아 있는 토크 마진(Margin_HSG)을 조절하도록 설계된다. 이 최대 토크 전위는 보조 전기 기계/배터리 유닛에 의해 생성될 수 있는 최대 충전 전력 전위로부터 얻어진다.
따라서, 상기 제2 조절은 보조 전기 기계의 토크가 포화 한계값에 너무 근접한 것으로 검출된 때에만 개입하며, 이 경우에만, 속도가 제어 상태로, 즉 설정값으로 되돌아가도록 내연 엔진의 토크 설정값을 감소시키는 것을 가능하게 할 것이다. 따라서, 제2 조절은 제1 조절, 즉 보조 전기 기계에 의해 수행되는 속도 조절이 포화될 때 작동하도록 의도된다.
엔진의 속도가 대략 1500rpm의 설정값으로 조절되고 1600W의 목표 출력을 위해 내연 엔진에 10Nm의 토크가 요청되는, 위에서 주어진 예로 돌아가서, 내연 엔진의 개방-루프(open-loop) 제어는, 요청된 10Nm의 토크에 대응되는, 목표 토크(Target_ICE_basic)에 기초하여 수행된다. 내연 엔진이 요청된 토크를 과잉 생성하지 않는 경우에는, 보조 전기 기계는 내연 엔진에 의해 제공되는 출력을 충분히 흡수할 수 있으며, 제2 조절은 개입하지 않는다.
한편, 내연 엔진이 목표 토크(Target_ICE_basic)를 과잉 생성하는 경우에는, 보조 전기 기계는 내연 엔진에 의해 제공되는 요청되지 않은 추가 출력을 흡수하기 위해 포화 상태에 도달할 것이며, 그 후 2차 조절이 개입하게 된다. 이 제2 조절은 속도 조절에 의해 계산된 토크 설정값(C_req_HSG)을 고려하여 보조 전기 기계의 나머지 토크 마진(Margin_HSG)을 입력으로 취하고, 속도의 안정성을 보장할 수 있게 하는, 보조 전기 기계에 대해 미리 결정된 최소 토크 마진 값(Cmin_HSG)이 항상 유지되도록 보장하기 위해 나머지 토크 마진을 조절할 것이다. 다시 말해서, 최소 토크 마진 값(Cmin_HSG)은 보조 전기 기계의 포화와 연관된 보조 전기 기계의 토크 마진의 조절을 위한 목표를 정의할 수 있게 한다. 보조 전기 기계의 토크 마진 조절은 내연 엔진에 요청된 목표 토크(Target_ICE_basic)를 수정하도록 의도된, 보조 전기 기계의 포화와 연관된 내연 엔진의 토크 수정값(C_cor_ICE)을 계산하도록 설계된다. 수정값(C_cor_ICE)을 목표 토크(Target_ICE_basic)에 적용하는 것은 내연 엔진의 최종 토크 설정값(C_req_ICE)을 제공하며, 이는 보조 전기 기계의 포화를 관리할 수 있게 한다. 이러한 제2 조절은 예를 들어 속도 조절로부터 얻어진 포화되지 않은 토크와 조절을 위해 목표 마진을 뺀 최대 허용 충전 토크 사이의 차이를 입력으로 취하는 일체형 조절기(integral regulator)를 사용한다. 동역학적 요건(dynamics requirement)이 더 큰 경우에, 비례 성분(proportional component)을 추가하는 것도 가능하다.
도 3a 내지 3e는, 보조 전기 기계의 배터리 측 충전 전위의 갑작스러운 손실을 시뮬레이션하는 시험 조건들 하에서, 즉 배터리가 이러한 조건들 하에서 보조 전기 기계를 위해 이용 가능한 충전 전력을 남기지 않는 경우에, 본 발명의 방법 중에 내연 엔진 및 보조 전기 기계의 토크들의 변화 및 엔진 속도의 변화를 도시한 그래프들이다. 이는, 예를 들어, 충전 전력이 운전자의 소망을 수행하기 위해 주된 전기 기계에 의해 제공되는 경우에, 일반적으로 발을 들어 올리는 경우이다. 이 현상은 도 3e에 도시되어 있으며, 이는 실질적으로 35kW의 가능한 충전 전위로부터 0kW로 빠르게 상승하는 배터리 측 충전 전위(P_BAT)의 곡선을 보여준다. 배터리 측에서 이러한 갑작스러운 충전 전위의 강하는, 도 3d에 도시된 바와 같이, 보조 전기 기계의 이용 가능한 토크 전위(P_HSG)(충전 모드이므로 음수)가 속도 조절에 의해 보조 전기 기계에 실제로 요청된 토크(C_req_HSG)로 상승한다는 사실에 의해 나타나며, 이는 보조 전기 기계의 포화로 이어진다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 엔진 속도(R)는 속도 설정값(R_req_ICE)에 대하여 일시적으로 증가하는데, 이는 내연 엔진의 응답이 느려서 보조 전기 기계와 동일한 동역학으로 내연 엔진의 토크를 감소시킬 수 없기 때문이다. 보조 전기 기계의 이러한 포화 상황에서, 본 발명의 방법에 의해 구현되는 제2 조절은, 위에서 설명한 바와 같이, 내연 엔진에 요청된 토크를 그 속도가 설정값(R_req_ICE)으로 되돌아갈 때까지 감소시키는 것을 가능하게 할 것이다. 따라서, 예에 따르면, 도 3c로부터 속도(R)가 500rpm 증가한 다음 점진적으로 설정값(R_req_ICE)으로 되돌아가는 것을 볼 수 있다. 제2 조절의 구현이 없다면, 속도는 6000rpm보다 위에서 최대 회전수 한계에 도달했을 것이다.

Claims (7)

  1. 하이브리드 전기식 변속기를 가진 자동차용 파워 트레인을 제어하기 위한 방법으로서,
    상기 파워 트레인은 내연 엔진(2), 주된 전기 기계(3), 및 상기 내연 엔진에 회전식으로 기계적으로 연결된 보조 전기 기계(4)를 포함하고, 상기 2개의 전기 기계들은 차량의 전기 저장 배터리(BAT)에 연결되며,
    상기 방법은, 상기 주된 전기 기계(3)가 단독으로 차량의 바퀴들을 향해 기계적 동력을 생성하고 상기 내연 엔진(2)이 충전 전력(charging power)을 생산하기 위해 발전기로서 작동하는 상기 보조 전기 기계(4)를 구동시키는 직렬 하이브리드 변속기 모드에서, 엔진 속도를 설정값(R_req_ICE)으로 조절하는 단계를 포함하고, 이 단계에서 상기 엔진은 상기 보조 전기 기계에 적용될 토크 설정값(C_req_HSG)에 기초하여 토크-제어되며,
    상기 방법은 상기 보조 전기 기계의 토크 제어가 포화된(saturated) 상황을 검출하는 단계, 및 포화의 경우에, 엔진 속도가 그 설정값으로 되돌아가도록 상기 내연 엔진에 요청된 토크를 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내연 엔진에 요청된 토크를 수정하는 단계는, 유지될 주어진 최소 토크 마진 값에 대하여, 상기 보조 전기 기계의 토크 설정값과 상기 보조 전기 기계에 의해 생성될 수 있는 최대 토크 전위(maximum torque potential) 사이에 남아 있는 토크 마진(Margin_HSG)의 조절에 따라 수행되며, 상기 조절은 속도의 안정성을 보장하기 위해 상기 보조 전기 기계에 대해 상기 최소 토크 마진 값을 보장하는 것을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    최소 토크 마진 값으로부터 시작하여, 상기 조절은 상기 내연 엔진에 요청된 목표 토크(Target_ICE_basic)를 수정하도록 의도된, 상기 보조 전기 기계의 포화 상태와 연관된 상기 내연 엔진의 토크 수정값(C_cor_ICE)을 계산하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 보조 전기 기계에 의해 생성될 수 있는 최대 토크 전위(potential)는 상기 보조 전기 기계/배터리 유닛에 의해 생성될 수 있는 최대 충전 전력 전위에 대응되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내연 엔진에 요청된 토크를 수정하는 단계는 상기 보조 전기 기계의 토크가 포화 값에 접근할 때 트리거되는(triggered) 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 포화 값은 상기 보조 전기 기계에 의해 생성될 수 있는 최대 토크 값에 대응되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내연 엔진에 요청된 토크를 수정하는 단계는 상기 내연 엔진이 요청된 토크를 과잉 생성할 때 트리거되는 것을 특징으로 하는, 방법.
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