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KR20160101141A - 주행 차량의 연소 엔진을 시동하는 방법 - Google Patents

주행 차량의 연소 엔진을 시동하는 방법 Download PDF

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KR20160101141A
KR20160101141A KR1020167019640A KR20167019640A KR20160101141A KR 20160101141 A KR20160101141 A KR 20160101141A KR 1020167019640 A KR1020167019640 A KR 1020167019640A KR 20167019640 A KR20167019640 A KR 20167019640A KR 20160101141 A KR20160101141 A KR 20160101141A
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KR
South Korea
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electric machine
combustion engine
vehicle
planetary gear
gear set
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Application number
KR1020167019640A
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English (en)
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KR101794891B1 (ko
Inventor
요한 린드스트룀
마티아스 뵈르크만
미카엘 베리퀴스트
니클라스 페테르손
Original Assignee
스카니아 씨브이 악티에볼라그
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스카니아 씨브이 악티에볼라그 filed Critical 스카니아 씨브이 악티에볼라그
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Abstract

연소 엔진의 출력축과, 유성 기어 장치 및, 회전자들(9b, 32)을 통해 유성 기어 장치의 컴포넌트들에 연결된 제1 전기 기계(9) 및 제2 전기 기계(30)를 포함하는 구동 시스템을 구비한 차량을 제어하는 방법에 있어서, 제2 전기 기계(30)의 회전자가 연소 엔진의 출력축과 연결되게 하고, 이 전기 기계의 회전 속도가 연소 엔진의 아이들링 속도가 되도록 제어된 후에, 연소 엔진으로의 연료 분사가 수행되어 연소 엔진이 시동되는 것에 의해, 차량이 구동되는 도중에 연소 엔진이 시동된다.

Description

주행 차량의 연소 엔진을 시동하는 방법{A METHOD OF STARTING A COMBUSTION ENGINE OF A DRIVING VEHICLE}
본 발명은 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 차량 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 바퀴로 구동되는 상용 차량, 특히 트럭과 버스 같은 대형 수송 차량의 형태로 된 모터 차량에서 이러한 방법을 수행하는 데 초점이 맞추어져 있지만, 반드시 이에만 한정되지는 않는다.
이에 따라 본 발명은 보통은, 예컨대 연소 엔진인 주 엔진 및 적어도 하나의 전기 기계와 같은 부 엔진에 의해 작동될 수 있는 차량인 하이브리드 차량에서 수행되는 방법에 관한 것이다. 차량은 배터리 또는 전기 저장용 커패시터와 같은 전기 에너지 저장 수단과 저장 수단과 전기 기계 간의 전기 에너지의 흐름을 제어하는 제어 장비를 적절히 구비하지만, 이는 본 발명의 목적을 위해 반드시 필수적인 것은 아니다. 이러한 경우, 전기 기계(들)는 차량의 작동 모드에 따라 엔진으로 또는 발전기로 번갈아서 작동할 수 있다. 차량이 감속할 때, 전기 기계는 저장될 수 있는 에너지를 발생시키고, 저장된 전기 에너지는 나중에 예컨대, 차량의 작동을 위해, 사용된다.
기어 박스의 변속 과정에서 기어 박스의 입력축을 연소 엔진으로부터 분리하는 통상의 클러치 기구를 사용하면, 클러치 기구의 디스크들이 가열되어 연료 소비의 증가 및 클러치 디스크의 마모가 야기되는 것과 같은 단점이 있다. 또한, 그 결과, 특히 차량이 시동될 때, 손실이 많이 발생된다. 또한, 통상의 클러치 기구는 비교적 무겁고 비싸다. 또한 통상의 클러치 기구는 차량 내에서 비교적 커다란 공간을 차지한다. 또한, 자동 변속기에서 일반적으로 사용되는 유압 컨버터/토크 컨버터의 사용 시에 마찰 손실이 일어난다. 차량이 연소 엔진의 출력 샤프트, 전기 기계의 회전자 및 기어 박스의 입력 샤프트가 유성 기어 장치로 연결되는 구동 시스템을 구비하게 하는 것에 의해, 통상의 클러치 기구 및 이와 관련된 단점들을 없앨 수 있다. EP 1 319 546 및 SE 536 329에 개시된 바와 같은, 이러한 유형의 구동 시스템을 구비한 차량은 종래 기술을 이룬다.
확실히, SE 536 329에 개시된 유형의 구동 시스템을 구비한 차량을 제어하는 다양한 유리한 방법들이 종래 기술을 구성하지만, 당연하게도 특히 어떤 특정한 작동 상황에서 이러한 차량을 제어하는 방식을 개선하고자 하는 부단한 노력이 있다.
본 발명의 목적은, 상술한 노력에 따라, 위에서 규정된 유형의 방법을 제시하는 데 있다. 이 목적은 첨부된 특허청구범위 제1항에 따른 방법을 제공하는 것에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
차량 내의 구동 시스템이 제2 전기 기계를 구비하게 하면, 이러한 구동 시스템의 구성이 없는 종래 기술의 구동 시스템들과 비교하여, 다양한 작동 상황들에서의 거동을 개선하는 것이 가능해진다. 이러한 작동 상황은 차량을 순전히 전기로만, 즉 연소 엔진을 턴 오프한 상태로 구동하되, 차량의 추진을 위해 연소 엔진을 사용하기 위하여 연소 엔진을 시동하고자 하는 소망이 있는 경우를 포함한다. 이러한 경우, 우선 제1 잠금 수단이 해제 위치로 설정되고, 이어서 본 발명의 방법 동안 내내, 유성 기어 장치의 출력축으로의 전달을 위해 요청되는 토크를 달성하도록 제1 전기 기계가 제어된다. 제2 전기 기계는 정지하도록 제어되고, 제2 전기 기계의 정지가 이루어지면 제2 잠금 수단이 잠금 위치로 이동되고, 이 후 제2 전기 기계의 회전 속도가 연소 엔진의 아이들링 속도로 제어된 다음 연소 엔진에 연료가 분사되어 연소 엔진이 시동된다. 이에 따라, 전방 모멘텀을 유지하면서, 유성 기어의 출력축의 하류측의 파워트레인을 차단할 필요 없이, 즉 기어박스가 있는 경우에 기어를 분리할 필요 없이, 연소 엔진이 시동될 수 있다. 이러한 접근 방식은 본 발명의 방법의 수행 중에 차량의 운전자, 차량 내의 크루즈 컨트롤 또는 기타 토크 제어 기능이 유성 기어 장치의 출력축을 거쳐 차량의 파워트레인으로 전달되는 토크를 자유롭게 결정하고 변경할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 방법은 단계 f) 후에 수행되는, 제2 전기 기계(30)를 제어하는 것에 의해, 차량 내의 상기 전기 에너지 저장 수단 및/또는 보조 전기 장치 집합체 및/또는 부하로의/로부터의 전력을 제어하는 단계 g)를 포함한다. 서보 제어 장치와 같은 이러한 보조 전기 장치 집합체와 부하는 둘 다 전력을 소비할 수도 있고 전력을 발생시킬 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단계 g)에서 상기 전력 출력의 제어는 전력 균형이 달성되도록 일어나고, 차량의 현재 작동 상황에 따라 상기 전기 에너지 저장 수단 및/또는 보조 전기 장치 집합체 및/또는 부하에 전류를 충전하거나 혹은 그로부터 전류를 방전시키는 자유 선택이 구동 시스템에 대해 규정되어 있는 일반 한계 내에서 일어난다. 전력 균형이라는 용어는, 기존의 작동 모드에 있는 차량 내의 에너지 저장 수단 및/또는 보조 전기 유닛 및/또는 부하에 충전되는 전류 또는 그로부터 방전되는 전류를 구동 시스템에 대해 규정된 일반 한계 내에서 자유롭게 선택하는 것이 가능하다는 것을 의미하며, 각각의 구체적인 경우에서 가장 유리하게 선택될 수 있기 때문에 이는 요청된 토크를 유성 기어 장치로부터 끌어내는 제어 시에 당연히 매우 유리하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 단계 g)가 실시되는 동안, 필요한 경우, 전력 균형의 유지가 일시적으로 보류될 수 있다. 이는 연소 엔진이 출력 요구를 충족시키기에 충분할 만큼 신속하게 토크를 증가시킬 수 없기 때문일 수 있거나 혹은 출력 요구가 연소 엔진이 제공할 수 있는 것보다 크기 때문일 수 있다. 전력 균형을 유지하고자 하는 목적을 포기하는 것은 전기 에너지 저장 수단이 차량 내의 제1 전기 기계 및/또는 보조 전기 유닛 및/또는 부하에 전류를 전달해야만 한다는 것을 의미하는데, 이는 일반적으로 가능하기는 하지만 바람직한 것은 아니다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 방법은 유성 기어 장치의 썬 휠이 상기 제1 컴포넌트이고 유성 기어 장치의 링 기어가 상기 제3 컴포넌트인 상기 구동 시스템을 구비한 차량에서 실시된다. 제1 전기 기계의 회전자를 링 기어와 연결하고 연소 엔진의 출력축을 썬 휠과 연결하는 것에 의해 컴팩트한 구성이 달성되는데, 이는 유성 기어 장치 대신 클러치 기구를 구비한 파워트레인(구동 시스템)을 위한 기존의 공간에 끼워 넣기가 용이하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 방법은 유성 기어 장치의 상기 제2의 출력축과 연결된 입력축을 구비한 기어박스를 구비한 차량에서 실시된다. 본 발명의 방법을 통해, 토크를 차단함이 없이 그리고 차량 운전자가 차량의 파워트레인으로 전달되는 토크를 유지하거나 혹은 변경할 수 있으면서 연소 엔진이 시동될 수 있다.
또한, 본 발명은 특허청구범위 제7항에 열거된 특징들을 구비한 컴퓨터 프로그램, 제8항에 열거된 특징들을 구비한 컴퓨터 프로그램 제품 및 제9항에 열거된 특징들을 구비한 전자 제어 장치에 관한 것이다.
본 발명의 다른 유리한 특징들과 장점들은 하기의 상세한 설명에 기재되어 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 수행을 위한 구동 시스템을 구비할 수 있는 차량의 파워트레인을 매우 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 상기 구동 시스템의 일부분을 여전히 간략하기는 하지만 좀 더 상세하게 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법이 수행되는 차량 내의 구동 시스템의 일반적인 구조를 간략하게 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 하나 또는 몇몇 방법들의 실시를 위한 전자 제어 장치를 도시한 기본 블록도이다.
도 1은 대형 수송 차량용 파워트레인(1)을 도시한다. 파워트레인은 연소 엔진(2), 예를 들어 스피드 기어박스, 무단 변속기(CVT: Continuously Variable Transmission) 또는 직접 동력 전달 장치(direct transmission)의 형태로 된 동력 전달 장치(3), 다수의 구동축(4) 및 구동휠(5)을 포함한다. 연소 엔진(2)과 기어박스(3) 사이에, 파워트레인은 중간 구역(6)을 포함한다. 도 2는 중간 구역(6)에 있는 컴포넌트들의 일부, 더 구체적으로는 SE 536 329에 따른 것과 같은 종래 기술의 구동 시스템에도 있을 수 있는 중간 구역에 있는 컴포넌트들의 일부를 좀 더 상세하게 도시한다. 중간 구역(6)에, 연소 엔진(2)은 출력축(2a)을 구비하고 기어박스(3)는 입력축(3a)을 구비한다. 연소 엔진의 출력축(2a)은 기어박스의 입력축(3a)에 대해 동축으로 배치된다. 연소 엔진의 출력축(2a)과 기어박스의 입력축(3a)은 공통의 회전 축선(7)을 중심으로 회전 가능하게 배치된다. 중간 구역(6)은 제1 전기 기계(9)와 유성 기어 장치를 수납하는 하우징(8)을 포함한다. 전기 기계(9)는 종래와 마찬가지로 고정자(9a)와 회전자(9b)를 포함한다. 고정자(9a)는 고정자 코어를 포함하는데, 고정자 코어는 하우징(8)의 내부에 적당한 방식으로 고정된다. 고정자 코어는 고정자의 권선을 포함한다. 제1 전기 기계(9)는, 특정한 작동 환경에서, 저장된 전기 에너지를 사용하여 기어박스의 입력축(3a)에 구동력을 공급하고, 다른 작동 조건에서는 기어박스의 입력축(3a)의 운동 에너지를 사용하여 전기 에너지를 추출, 저장하도록 구성되어 있다.
유성 기어 장치는 전기 기계의 고정자(9a)와 회전자(9b)의 내부에 실질적으로 방사상으로 배치되어 있다. 유성 기어 장치는, 종래와 마찬가지로, 썬 휠(10), 링 기어(11) 및 유성 휠 캐리어(12)를 포함한다. 유성 휠 캐리어(12)는 다수의 코그휠(13)을 지지하는데, 코그휠들은 썬 휠(10)과 링 기어(11) 사이의 방사상 공간에 회전 가능하게 배치된다. 썬 휠(10)은 연소 엔진의 출력축(2a)의 주면(peripheral surface)에 고정된다. 썬 휠(10)과 연소 엔진의 출력축(2a)은 하나의 유닛으로 제1 회전 속도(n1)로 회전한다. 유성 휠 캐리어(12)는 부착 구역(12a)을 포함하는데, 부착 구역은 스플라인 조인트(14)의 도움으로 기어박스의 입력축(3a)의 주면에 부착된다. 이 조인트의 도움으로, 유성 기어 휠(12)과 기어박스의 입력축(3a)은 하나의 유닛으로 제2 회전 속도(n2)로 회전한다. 링 기어(11)는 회전자(9b)가 고정식으로 장착되는 외주면을 포함한다. 회전자(9b)와 링 기어(11)는 제3 회전 속도(n3)로 회전하는 하나의 회전 유닛을 구성한다.
구동 시스템은 제1 잠금 수단을 포함하는데, 이는 연소 엔진의 출력축(2a)이 시프트 가능한 클러치 요소(15)를 구비하고 있기 때문이다. 클러치 요소(15)는 스플라인 조인트(16)의 도움으로 연소 엔진의 출력축(2a) 위에 장착된다. 이 경우, 클러치 요소(15)는 연소 엔진의 출력축(2a) 위에 신속 트위스트(twist-fast) 방식으로 배치되고, 연소 엔진의 출력축(2a) 위에 축선 방향으로 시프트 가능하게 배치된다. 클러치 요소(15)는 클러치 구역(15a)을 포함하는데, 클러치 구역은 유성 휠 캐리어(12)의 클러치 구역(12b)과 연결될 수 있다. 개략적으로 표시된 시프트 요소(17)는 클러치 요소(15)를, 제1 잠금 수단의 해제 위치에 상응하며 클러치 구역들(15a, 12b)이 서로 계합되지 않는 제1 위치와, 제1 잠금 수단의 잠금 위치에 상응하며 클러치 구역들(15a, 12b)이 서로 계합되는 제2 위치 사이에서 시프트시키도록 구성되어 있다. 이러한 잠금 위치에서, 연소 엔진의 출력축(2a)과 기어박스의 입력축(3a)은 함께 잠길 것이고, 이에 따라 이들과 전기 기계의 회전자가 동일한 속도로 회전할 것이다. 이 상태는 유성 잠금(locked planet)이라 할 수 있다. 또한 잠금 기구는 유리하게는 스웨덴 특허 SE 536 559에 기재된 구성을 구비할 수 있고, 해제 위치에서 유성 기어 장치의 제1 컴포넌트 위에 있는 제2 스플라인과 계합되고 잠금 위치에서는 유성 기어 장치의 제2 컴포넌트 위에 있는 제3 스플라인과 계합되는 제1 스플라인을 구비한 슬리브를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 컴포넌트는 바람직하게는 유성 휠 캐리어고, 제2 컴포넌트는 썬 휠이다. 그러면 잠금 기구는 유성 휠 캐리어를 실질적으로 동심으로 감싸는 환형 슬리브처럼 구성될 수 있다. 또한 잠금 수단은 적당한 유형의 마찰 클러치로 만들어질 수도 있다.
전자 제어 장치(18)는 시프트 요소(17)를 제어하도록 구성되어 있다. 또한 제어 장치(18)는 전기 기계가 엔진으로 작동해야 할 때와 발전기로 작동해야 할 때를 결정하도록 구성되어 있다. 이러한 결정을 위하여, 제어 장치(18)는 적당한 작동 파라미터와 관련된 최신 정보를 수신할 수 있다. 제어 장치(18)는 이러한 목적을 위한 소프트웨어를 구비한 컴퓨터일 수 있다. 제어 장치(18)는 도시적으로 표시된 제어 장비(19)를 제어하는데, 이 제어 장비는 하이브리드 배터리(20)와 전기 기계의 고정자 권선(9a) 사이에서의 전기 에너지의 흐름을 제어한다. 전기 기계(9)가 엔진으로 작동할 때, 저장된 전기 에너지가 하이브리드 배터리(20)로부터 고정자(9a)로 공급된다. 전기 기계가 발전기로 작동할 때, 전기 에너지는 고정자(9a)로부터 하이브리드 배터리(20)로 공급된다. 하이브리드 배터리(20)는 300 내지 900볼트 범위의 전압을 갖는 전기 에너지를 전달하고 저장한다. 차량 내의 연소 엔진(2)과 기어 박스(3) 사이의 중간 구역(6)이 한정되어 있기 때문에, 전기 기계(9)와 유성 기어 장치는 컴팩트한 유닛이 되어야만 한다. 유성 기어 장치의 컴포넌트들(10, 11, 12)은 전기 기계의 고정(9a) 내부에 실질적으로 방사상으로 배열된다. 전기 기계의 회전자(9b), 유성 기어 장치의 링 기어(11), 연소 엔진의 출력축(2a) 및 기어박스의 입력축(3a)은 공통의 회전 축선(5)을 중심으로 회전 가능하게 배열된다. 이러한 실시예에 의하면, 전기 기계(9)와 유성 기어 장치는 비교적 작은 면적을 차지한다. 차량(1)은 엔진 제어 기능부(21)를 구비하는데, 이 엔진 제어 기능부에 의해 엔진 속도(n1) 및/또는 연소 엔진(2)의 토크가 제어될 수 있다. 이에 따라 제어 장치(18)는 엔진 제어 기능부(21)를 작동시킬 수 있고 기어박스(3)의 기어들의 계합 및 분리 시에 기어박스(3)에 실질적으로 영 토크 상태를 생성시킬 수 있다. 당연히, 구동 시스템은, 단일의 제어 장치(18)에 의해 제어되는 대신, 몇 개의 별개의 제어 장치들에 의해 제어될 수 있다.
이에 따라 지금까지 설명되고 도 2에 도시된, 본 발명에 따른 방법을 실시할 수 있는 차량의 구동 시스템의 부분은 SE 536 329에 따른 구동 시스템에 존재한다. 이하, 본 발명의 실시를 위해 상술한 부분에 추가될 수 있는 구동 시스템의 부분을 도 3을 참조하여 설명한다.
구동 시스템, 구체적으로는 중간 구역(6)은 또한 권선을 구비한 고정자(31) 및 연소 엔진의 출력축(2a)과 연결되는 회전자(32)를 구비하는 제2 전기 기계(30)도 구비한다. 도 2에 보다 상세하게 도시된 제1 잠금 수단(34)과 유사한 구성을 갖는 제2 잠금 수단(34)이, 해제 위치에서, 연소 엔진에 가장 가까이에 배치되어 있는 연소 엔진의 출력축의 제1 부분(35)을 유성 기어 장치의 썬 휠(10)과 연결되어 있는 제2 부분(36)으로부터 분리함으로써, 제2 전기 기계의 회전자(32)와 썬 휠(10)이 연소 엔진의 출력축의 제1 구역(35)과 독립적으로 회전하게 하도록 구성되어 있다. 제2 잠금 수단은 잠금 위치로 이동될 수 있는데, 이 위치에서 연소 엔진의 출력축의 두 부분들(35, 36)은 함께 잠기고, 이에 따라 제1 부분(35)이 제2 전기 기계의 회전자와 함께 잠기게 된다. 제어 장치(18)는 연소 엔진(2)으로의 연료 공급을 제어하고, 한편으로는 제1 전기 기계(9)와 제2 전기 기계(20) 및, 다른 한편으로는, 배터리와 같은 전기 에너지 저장 수단과, 보조 전기 유닛과, 서보 제어 장치, 펌프, 냉각 유닛 등과 같은 차량 내의 부하 사이의 전기 에너지의 교환을 제어하도록 구성되어 있다.
전기 기계(30)와 제2 잠금 수단(33)의 추가 배열 형태를 통해, 구동 시스템에서 다양한 긍정적인 특징들이 얻어진다. 제1 잠금 수단(34)이 잠금 위치에 있고 그리고 예를 들어 제2 잠금 수단(33)이 잠금 위치에 있는 상태에서 차량이 구동되고, 제1 잠금 수단(34)을 해제 위치로 시프트하기 위한 요청이 발생되면, 파워 유닛 구성부는 제1 잠금 수단(34)을 통해 함께 잠긴 컴포넌트들, 즉 유성 휠 캐리어(12)와 썬 휠(10) 사이에 토크 균형이 이루어지도록 제어된다. 이는, 제2 잠금 수단(33)이 잠금 위치에 있기 때문에, 제1 전기 기계(9), 및 제2 전기 기계(30)와 연소 엔진(2) 중 적어도 하나를 상기 토크 균형이 이루어지도록 제어하는 것에 의해 달성될 수 있고, 이에 따라 필요한 경우 하이브리드 배터리(30)에 에너지를 저장할 수 있다. 여기서, 토크 균형은 인가된 토크들 간에 다음과 같은 관계가 도 3에 도시된 예시적인 배열 형태에 대해 충족되면 달성된다.
Figure pct00001
여기서, Tsun wheel과 Tring gear는 각각 썬 휠과 링 기어에 인가된 토크를 나타내며, Tsun wheel = Tice + Tem2이고 Tring gear = Tem1이고,
Tice는 연소 엔진의 출력축에 인가된 토크이고,
Tem2는 제2 전기 기계의 고정자를 통해 그 회전자에 인가된 토크이고,
Tem1은 제1 전기 기계의 고정자를 통해 그 회전자에 인가된 토크이고,
Zs는 썬 휠의 치형의 수이고,
Zr은 링 기어의 치형의 수이다.
이에 따라, 토크 균형은, 유성 기어 장치의 유성 휠 캐리어에 작용하는 토크와 유성 기어 장치의 기어비의 곱에 상당하는 토크가 유성 기어 장치에 배치된 링 기어에 작용하는 동시에 유성 기어 장치의 유성 휠 캐리어에 작용하는 토크와 (1 빼기 유성 기어 장치의 기어비)의 곱에 상당하는 토크가 유성 기어 장치의 썬 휠에 작용하는 상태와 관련이 있다. 이러한 토크 균형 상태에서, 상기 제1 잠금 수단(34)은 유성 기어 장치의 컴포넌트들 사이에서 어떤 토크도 전달하지 않는다. 토크 균형이 달성되고 나면, 제1 잠금 수단(34)은 용이하게 해제 위치로 이동될 수 있고, 이에 따라 유성 기어의 컴포넌트들은 더 이상 함께 잠기지 않는다. 본 발명의 방법은, 본 발명의 방법의 실시 중에 차량의 파워트레인 내에서 토크를 차단함이 없이 그리고 차량 운전자, 크루즈 컨트롤 또는 차량 내의 다른 토크 제어 기능부가 파워트레인 토크를 자유롭게 결정하고 변경하면서, 차량이 구동되는 도중에 연소 엔진이 시동될 수 있게 한다. 그러나 여기에는 작은 제한이 따르는데, 이는 어떤 작동 상황에서는, 크기의 제약으로 인해, 파워트레인 내의 토크를 약간 감소시키도록 연소 엔진을 신속하게 시동시키는 것이 필요하게 될 수 있기 때문이며, 이는 한편으로는 제1 전기 기계로부터의 반작용 토크를 상쇄하기 위하여 그리고 다른 한편으로는 연소 엔진의 크랭크축을 회전시키기 위하여 제2 전기 기계의 토크가 소비되기 때문이다. 따라서, 이 경우에, 제1 전기 기계는, 본 발명의 방법이 시작될 때 유성 기어 장치의 출력축으로 전달되는 토크보다 약간 작은, 요청된 토크를 유성 기어 장치의 출력축으로 전달하도록 제어될 수 있다.
제2 잠금 수단이 있거나 혹은 없는 도 3에 따른 구동 시스템의 커다란 장점은, 연소 엔진이 정상 상태로 연결된 상태에서, 모든 작동 모드들에서 전기 유닛들에 의해 전력이 연속적으로 공급될 수 있는 가능성이다. 이는 단 하나의 전기 기계만을 구비한 하이브리드 차량을 가지고서는 통상적으로는 달성되지 않는다. 제1 잠금 수단이 잠금 위치에 있을 때, 상기 전기 유닛의 공급은 요구되는 전기 출력을 보조 전기 장치 집합체 및 전기 기계들 사이의 차량의 전기 부하로 실질적으로 분배하는 것에 의해 이루어진다. 이렇게 해서, 전기 기계들 내에서의 손실들이 최소화되는데, 이는, 하나의 전기 기계가 모든 전기 출력을 공급했던 경우와 비교하여, 전기 기계당 토크가 반감되기 때문이다. 전기 기계들의 손실 효과는 인가된 토크의 제곱에 비례하며, 이는 실질적인 전기 기계들의 손실들이 반감됨을 의미한다. 그렇지만 이러한 분배(50/50)는 두 개의 전기 기계가 서로 상당히 다른 크기를 가지는 경우에는 잠재적으로 최적이지 않은데, 이 최적의 분배를 염두에 두고 상기 비를 선택하고자 하는 노력이 여전히 이루어지고 있다.
제1 잠금 수단이 개방될 때, 제1 전기 기계는 파워트레인 내의 토크를 결정할 것이다. 연소 엔진의 엔진 속도는 연소 엔진의 손실들을 전기 기계 및 인버터의 손실들과 함께 최소화하는 것에 의해 선택되는 작동점으로 제어된다. 그러면, 제2 전기 기계는 위치 에너지 저장 수단(potential energy storage means), 전기 장치 집합체(electrical aggregates) 및 제1 전기 기계를 위해 출력의 균형을 이루는 데 사용된다. 이는 차량이 전기 에너지 저장 시스템을 구비하지 않은 경우에도, 전기 장치 집합체의 전력 공급이 또한 일어날 수 있을 정도로 강도가 세다. 또한 공급은 모든 유형의 상향 변속 및 하향 변속 중에, 서행(crawling), 시동 및 제동 중에 연속적으로 일어날 수 있다. 전기 구동 및 회생 제동을 제외한 모든 구동 모드가 어떠한 전기 저장 수단도 이용하지 않고 또는 불량한 에너지 저장 수단을 이용하여 실시될 수 있다. 불량한 에너지 저장 수단을 이용하거나 혹은 이용하지 않는 작동 모드들에서, 제2 전기 기계의 전압은 보통 DC-링크(전기 기계들의 고정자들에 연결된 두 개의 인버터로 공급되는 공급 전압) 상의 올바른 전압 레벨을 유지하도록 제어될 것이다. 또한 어떤 경우들에서는 제1 전기 기계의 전압이 제어될 수 있는 것으로 생각할 수 있다. 전압 제어는 전압이 인버터로부터 요구되는 인버터의 "모드"이다. 그러면, 인버터는 인버터의 공급 측에서 요구 전압이 유지되도록 전기 기계의 토크를 제어한다.
도 4는 도 3에 표시된 유형의 구동 시스템을 구비한 차량에서 실시되는 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다. 차량은 연소 엔진이 턴 오프되고 제2 잠금 수단이 해제 위치에 있는 상태에서 구동되며, 단계(S1)에서, 제1 잠금 수단이 해제 위치에 있지 않으면 제1 잠금 수단은 우선 해제 수단으로 이동된다. 본 발명의 방법이 진행되는 동안 내내, 유성 기어 장치의 출력축에 요청된 토크를 달성하도록 제1 전기 기계를 제어하는 형태로 단계(S2)가 수행된다. 단계(S3)에서, 제2 전기 기계가 정지(standstill)하도록 제어되고, 그 후 단계(S4)에서 제2 잠금 수단이 잠금 위치로 이동된다. 이어서, 단계(S5)에서, 제2 전기 기계가 그 회전 속도가 연소 엔진의 아이들링 속도가 되도록 제어되고, 그 후 단계(S6)에서 연료를 분사하는 것에 의해 연소 엔진이 시동된다.
본 발명에 따른 방법의 실시를 위한 컴퓨터 프로그램 코드가, 차량의 전자 제어 장치의 내부 메모리와 같은 컴퓨터의 내부 메모리로 로드될 수 있는 컴퓨터 프로그램에 적절하게 포함된다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 전자 제어 장치에 의해 판독 가능한 데이터 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 통해 적절하게 제공되며, 데이터 저장 매체는 그 안에 저장되는 컴퓨터 프로그램을 구비한다. 상기 데이터 저장 매체는 예컨대, CD-ROM, DVD 등의 형태로 된 광학식 데이터 저장 매체, 하드 디스크 드라이브, 디스켓, 카세트 등의 형태로 된 자기식 데이터 저장 매체, 또는 플래시 메모리 또는 롬(ROM), 피롬(PROM), 이피롬(EPROM) 또는 이이피롬(EEPROM) 유형의 메모리이다.
도 5는, 컴퓨터 소프트웨어의 실행을 위한, 중앙연산처리장치(CPU)와 같은, 실행 수단(37)을 포함하는 전자 제어 장치(18)를 매우 도식화하여 도시한 것이다. 실행 수단(37)은 데이터 버스(39)를 통해 메모리(38), 예컨대 램(RAM) 메모리와 통신한다. 제어 장치(18)는 또한 예컨대 플래시 메모리 또는 롬(ROM), 피롬(PROM), 이피롬(EPROM) 또는 이이피롬(EEPROM) 유형의 메모리의 형태로 된 지속형 데이터 저장 매체(40)도 포함한다. 실행 수단(37)은 데이터 버스(39)를 통해 데이터 저장 수단(40)과 통신한다. 본 발명에 따른 방법의 실행을 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 데이터 저장 매체(40)에 저장된다.
명확하게 본 발명은 어떠한 방식으로도 위에서 설명한 실시예에 한정되지 않으며, 오히려 특허청구범위에서 한정된 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형예들이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 발명의 방법은 유성 기어 장치의 링 기어를 상기 제1 컴포넌트로 구비하고 썬 휠을 제3 컴포넌트로 구비하는 구동 시스템을 구비한 차량에서 수행될 수 있는데, 이는 제1 전기 기계의 로터가 유성 기어 장치의 썬 휠에 연결되고, 제2 전기 기계의 로터와 연소 엔진이 썬 휠 대신 유성 기어 장치의 링 기어에 연결될 것이라는 것을 의미한다. 그러나, 유리하게는 차량의 추진을 위한 토크를 전달하기 위한 유성 기어 장치의 출력축이 유성 휠 캐리어에 연결된다.
또한, 유성 기어 장치로부터 나오는 출력축이 기어박스의 입력축일 필요는 없으며, 대신에 차량이 기어박스를 구비하지 않을 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "전기 에너지 저장 수단"은 구동 시스템의 제1 전기 기계 및 제2 전기 기계에 대한 전기 인터페이스를 구비한 에너지 저장 수단을 의미하지만, 에너지 저장은 반드시 전기 에너지의 저장이어야 할 필요는 없다. 이는 전기 배터리와 커패시터에 더하여, 예를 들어 플라이휠, 다른 기계적 수단 및 압력을 축적하는 수단, 예컨대 공압 수단 또는 유압 수단이 고려될 수 있음을 의미한다.

Claims (9)

  1. 구동 시스템을 구비한 차량(1)을 제어하는 차량 제어 방법으로,
    구동 시스템이, 연소 엔진(2)의 출력축(2a)과, 고정자(9a)와 회전자(9b)를 포함하는 제1 전기 기계와, 썬 휠(10), 링 기어(11) 및 유성 휠 캐리어(12)의 형태로 된 세 개의 컴포넌트를 포함하는 유성 기어 장치를 포함하고,
    연소 엔진의 출력축(2a)이 유성 기어 장치의 상기 컴포넌트들 중 제1 컴포넌트(10)에 연결되며, 이에 따라 이 연소 엔진의 출력축의 회전에 의해 이 제1 컴포넌트의 회전이 유도되고,
    차량의 추진을 위한 토크를 전달하기 위한 유성 기어 장치의 출력축(3a)은 유성 기어 장치의 상기 컴포넌트들 중 제2 컴포넌트(12)에 연결되며, 이에 따라 이 유성 기어 장치의 출력축의 회전에 의해 이 제2 컴포넌트의 회전이 유도되고,
    전기 기계의 회전자(9b)는 유성 기어 장치의 상기 컴포넌트들 중 제3 컴포넌트(11)와 연결되며, 이에 따라 회전자의 회전에 의해 이 제3 컴포넌트의 회전이 유도되고,
    구동 시스템은 또한, 세 개의 컴포넌트가 동일한 속도로 회전하도록 상기 컴포넌트들 중 두 개의 컴포넌트가 함께 잠기는 잠금 위치와 컴포넌트들(10, 11, 12)이 각기 다른 속도로 회전할 수 있게 되는 해제 위치 사이에서 이동될 수 있는 제1 잠금 수단(34)을 포함하는, 차량 제어 방법에 있어서,
    연소 엔진(2)과 상기 제1 컴포넌트(10) 사이에서 연소 엔진의 출력축(2a)과 연결되는 회전자(32) 및 고정자(31)를 구비한 제2 전기 기계(30)와, 연소 엔진의 출력축이 제2 전기 기계의 회전자(32) 및 상기 제1 컴포넌트(10)와 함께 잠기는 잠금 위치와, 연소 엔진의 출력축(2a)이 제2 전기 기계의 회전자(32) 및 상기 제1 컴포넌트(10)로부터 분리되어 이들과 독립적으로 회전할 수 있게 되는 해제 위치 사이에서 이동될 수 있는 제2 잠금 수단(33)과, 제1 전기 기계(9) 및 제2 전기 기계(30)와의 전력 교환을 위한 적어도 하나의 전기 에너지 저장 수단(20)을 또한 포함하는 구동 시스템을 구비한 차량에 대해 제어가 실시되고,
    방법은, 연소 엔진(2)이 턴 오프되고 제2 잠금 수단(33)이 해제 위치에 있는 상태에서 차량이 구동되는 동안 연소 엔진을 시동시키기 위하여,
    a) 제1 잠금 수단(34)이 해제 위치에 있게 하는 단계,
    b) 방법이 전체적으로 진행되는 동안 내내, 유성 기어 장치의 상기 출력축(3a)으로의 전달을 위해 요청되는 토크를 달성하도록 제1 전기 기계(9)를 제어하는 단계,
    c) 제2 전기 기계(30)가 정지되도록 제어하는 단계,
    d) 전기 기계(30)가 멈추고 이에 따라 상기 입력축(2a)이 멈추면, 제2 잠금 수단(33)을 잠금 위치로 시프트시키는 단계,
    e) 제2 전기 기계(30)를 그 회전 속도가 연소 엔진의 아이들링 속도가 되도록 제어하는 단계, 및
    f) 연소 엔진(2)에 연료를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    유성 기어 장치의 상기 출력축과 연결된 입력축(3a)을 구비한 기어박스(3)를 구비한 차량에서 수행되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  3. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 f) 후에 수행되는, 제2 전기 기계(30)를 제어하는 것에 의해, 차량 내의 상기 전기 에너지 저장 수단 및/또는 보조 전기 장치 집합체 및/또는 부하로의/로부터의 전력을 제어하는 단계 g)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전력 제어가 토크 균형을 달성하기 위하여 일어나고, 차량의 현재 작동 상황에 따라 상기 전기 에너지 저장 수단(20) 및/또는 보조 전기 유닛 및/또는 부하에 전류를 충전하거나 혹은 그로부터 전류를 방전시키는 자유 선택이 구동 시스템에 대해 규정되어 있는 일반 한계 내에서 일어나는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    단계 g)가 수행될 때, 필요한 경우에는 전력 균형의 유지가 일시적으로 보류되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    유성 기어 장치의 썬 휠(10)이 상기 제1 컴포넌트이고 유성 기어 장치의 링 기어(11)가 상기 제3 컴포넌트인 상기 구동 시스템을 구비한 차량에서 실시되는 것을 특징으로 하는 차량 제어 방법.
  7. 컴퓨터의 내부 메모리에 직접 다운로드될 수 있는 컴퓨터 프로그램으로, 컴퓨터에서 실행될 때 컴퓨터가 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 단계들을 제어하게 하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  8. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 데이터 저장 매체(40)를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로, 제7항에 따른 컴퓨터 프로그램의 컴퓨터 프로그램 코드가 데이터 저장 매체 안에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 제품.
  9. 실행 수단(37), 실행 수단에 연결된 메모리(38) 및 실행 수단에 연결된 데이터 저장 매체(40)를 포함하는 모터 차량용 전자 제어 장치로, 제7항에 따른 컴퓨터 프로그램 내의 컴퓨터 프로그램 코드가 상기 데이터 저장 매체 안에 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 모터 차량용 전자 제어 장치.
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