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KR20200035305A - 적어도 하나의 전기기계를 제어하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

적어도 하나의 전기기계를 제어하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20200035305A
KR20200035305A KR1020207006876A KR20207006876A KR20200035305A KR 20200035305 A KR20200035305 A KR 20200035305A KR 1020207006876 A KR1020207006876 A KR 1020207006876A KR 20207006876 A KR20207006876 A KR 20207006876A KR 20200035305 A KR20200035305 A KR 20200035305A
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KR
South Korea
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backlash
torque
vehicle
drive
clutch
Prior art date
Application number
KR1020207006876A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102344391B1 (ko
Inventor
마르쿠스 엥만
마틴 베르그룬드
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

차량(100)용 방법(200) 및 시스템이 제공된다. 차량은, - 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 포함하는 하나 또는 그 이상의 동력원(101a, 101b, 101c, 101d); 및 - 하나 또는 그 이상의 동력원(101a, 101b, 101c, 101d)과 차량(100)의 적어도 하나의 구동 휠(110, 111) 사이에서 토크를 전달하기 위한 구동트레인(130);을 포함한다. 상기 방법은, - 구동트레인(130)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 포지티브 구동 토크(T구동)가 전달되지 않을 때, 구동트레인(130)에 백래시가 존재하는 경우, 구동트레인(130)에 구동트레인(130)을 회전시키기 위한 제어 값을 갖는 백래시 토크(T백래시)를 제공하도록 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 제어하는 단계(210)를 포함한다.

Description

적어도 하나의 전기기계를 제어하기 위한 시스템 및 방법
본 발명은 차량에 관한 것으로, 특히 차량에 포함되어 있는 구동트레인의 백래시를 제거하기 위해 적어도 하나의 전기기계를 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 본 발명에 따른 방법을 실시하는 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터-판독 가능 매체에도 관한 것이다.
아래의 배경기술에 관한 설명은 본 발명의 배경을 구성하지만, 본 발명의 선행 기술을 구성하는 것은 아니다.
예컨대 승용차, 버스 및 트럭 같은 차량은 차량 내의 적어도 하나의 엔진 및/또는 적어도 하나의 전기기계 같은 적어도 하나의 동력원에 의해 발생된 토크에 의해 전방으로 구동된다. 이 구동 토크는 차량 내의 파워트레인/구동라인/구동트레인을 통해 차량의 구동 휠에 제공된다. 본 문헌에서, 파워트레인/구동라인/구동트레인은 구동트레인으로 표기된다. 구동트레인은 다수의 컴포넌트 예컨대 클러치, 기어박스/트랜스미션 장치, 샤프트 및 차동장치를 포함한다. 구동트레인은 다른 컴포넌트들도 포함하며 아래에 좀 더 상세하게 설명되어 있다.
구동트레인에 포함되어 있는 하나 또는 그 이상의 컴포넌트들은 유격(play)/백래시(backlash)를 포함할 수 있다. 즉 이들 컴포넌트들은 유격/백래시가 있는 상태로 체결된다. 예를 들어, 예컨대 기어박스 및/또는 차동장치 내에 포함되어 있는 맞물림 기어 휠 같은 컴포넌트들의 다양한 부품은 이들 사이에 유격/백래시가 존재할 수 있다. 즉, 적어도 하나의 구동트레인 컴포넌트의 상호 작용하는 2개의 기어 휠들의 코그/톱니는 일정 순간에 서로 접촉하지 않아 적어도 하나의 동력원으로부터 구동 휠로 토크가 전달되지 않을 수 있다. 본 문헌에서 이를 유격/백래시라 부른다. 구동트레인 내 유격은, 예를 들어 적어도 하나의 동력원으로부터 토크가 요청되면 차량이 출발할 때, 프리 휠링을 멈출 때 또는 엔진 모터링을 멈출 때, 차량에서 소위 구동트레인 진동이라 불리는 토크의 진동 및/또는 회전을 일으킬 수 있다. 유격/백래시가 크고/상당한 경우, 기어박스 입력 샤프트의 회전 속도(ω샤프트)와 차량 구동 휠의 회전 속도(ω휠) 간의 차이(Δω)는, 차량이 움직이기 시작할 때 또는 구동 휠로 포지티브 구동 토크가 다시 전달될 때 입력 샤프트에/입력 샤프트 상에 가해지는 토크에 의해 유격/백래시가 끝나기 전에 더 커지고/상당해질 시간을 갖게 될 것이다. 유격/백래시가 없고/제거되어 있을 때 차이(Δω)가 상당하면, 그 차이(Δω)로 인해 구동트레인 진동이 상당하게 될 수 있다. 이러한 구동트레인 진동은 차량 속도의 변동을 야기할 수 있으며, 이는 차량을 종 방향으로 흔들리게 할 수 있다. 이러한 차량의 로킹 움직임(rocking movement)은 차량 운전자에게 상당한 지장을 준다.
따라서, 공지되어 있는 일부 해법에서, 이러한 구동트레인 진동을 줄이기 위해 엔진 토크의 요청과 관련하여 다양한 전략들이 사용되고 있다. 공지된 전략들은 엔진 토크가 요청될 때 토크 램프(torque ramp)를 제한하는 것을 활용할 수 있다. 이러한 토크 램프는, 유격/백래시가 제거/종료되어 구동트레인 진동이 감소되게 요청된 엔진 토크를 제한하는 방식으로 선택된다. 예를 들면, 공지되어 있는 일부 해법에 따르면, 토크 램프는 초기에는 단위 시간 당 구동트레인 내로 너무 많은 에너지가 가해지지 않도록 평탄하게 되게 제한되고, 이는 구동트레인 진동을 야기하게 된다.
전술한 바와 같이, 공지된 해법에서 운전자 및/또는 예를 들어 크루즈 제어장치가 토크를 자유롭게 요청할 수 있게 하면 종종 상당하면서도 운전에 지장을 주는 구동트레인 진동을 야기할 수 있다. 따라서, 제1의 상대적으로 평탄한 램프 후에 제2의 가파른 램프를 포함하게 토크 램프를 제한하는 것이 공지의 시스템에서 종종 사용된다. 토크 램프를 제한하면 토크 형성 속도가 늦어진다는 것은 자명한데, 이것이 램프를 제한하는 목적이기 때문이다. 이는 차량의 주행을 느리게 할 수 있는데, 예를 들어 차량이 정지상태에서 이동 설정 속도를 느리게 한다. 따라서, 주지의 해법에 따라 토크 램프를 제한하면, 구동트레인 토크 형성이 지연/연장되며, 이는 운전자가 차량이 약하고 및/또는 느린 것으로 인식할 수 있다.
예컨대 드라이브-오프에서 지연을 줄이기 위해, 일부 공지의 해법에 따르면, 클러치가 개방되어 있을 때, 클러치 플레이트들 즉 클러치에서 협동하는 마찰면들이 토크를 전달하지 않으면서 최대한 가까이 놓이게 할 수 있다. 이는, 클러치 플레이트들이 멀리 떨어져 있으면 클러치가 폐쇄될 때 추가적으로 지연을 야기할 수 있기 때문이다. 그러나 클러치 플레이트들 즉 클러치에서 협동하는 마찰면들의 위치와 제어는 통상적으로 정확하지 않고 신뢰성이 많이 떨어진다. 따라서, 클러치 플레이트들의 위치가 부정확하게 제어되어 너무 가까이 있게 되면, 클러치가 개방되어야 할 때 클러치에 의해 예상치 못하게 큰 토크가 전달되어 차량이 원치 않는 모션으로 설정될 위험이 있게 된다. 즉, 구동 속도를 높이는 것을 지향하는 일부 공지의 해법에서, 개방 클러치에 있어서 클러치 플레이트들이 너무 가까이 위치하여 차량이 정지되어 있어야 하는 때에 차량이 움직이기 시작할 위험이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 이러한 문제점들이 적어도 어느 정도 해결되는, 차량 내에 포함되어 있는 구동트레인의 백래시를 제어하는 차량용 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 목적은,
- 적어도 하나의 전기기계를 포함하는 하나 또는 그 이상의 동력원; 및
- 하나 또는 그 이상의 동력원과 차량의 적어도 하나의 구동 휠 사이에서 토크를 전달하기 위한 구동트레인을 포함하는 차량용 방법으로, 상기 방법은,
- 구동트레인으로부터 적어도 하나의 구동 휠로 포지티브 구동 토크(T구동)가 전달되지 않을 때, 구동트레인에 백래시가 존재하는 경우, 구동트레인에 구동트레인을 회전시키기 위한 제어 값을 갖는 백래시 토크(T백래시)를 제공하도록 적어도 하나의 전기기계를 제어하는 단계를 포함하는 전술한 방법에 의해 달성된다.
이에 따라 백래시 토크(T백래시)의 제어 값은, 구동트레인 내에 백래시가 존재하는 경우, 구동트레인을 터닝시키기에 적당한 값일 수 있다. 이에 의해, 백래시의 적어도 일부가 제거되도록, 구동트레인이 터닝/회전/감김/돌게 된다. 백래시 토크(T백래시)가 적용된 후에, 일 실시형태에 따라, 제공된 백래시 토크(T백래시)에 의해 백래시가 제거되었는지를 검출할 수 있다.
이에 의해, 실질적으로 고르고 진동이 없는 토크 프로파일 또는 적어도 공지의 해법에 의한 것보다 작은 진폭으로 진동하는 토크 프로파일이 제공된다. 본 명세서에 제안되어 있는 방법은 차량의 쾌적함에 좋은 않은 영향을 주는 진동(oscillation)을 감소시키거나 심지어는 제거할 수 있다. 본 명세서에 제안되어 있는 방법이 사용되면, 공지되어 있는 제어 방법에 의하면 차량의 로킹 문제를 야기하는 드라이브-오프의 경우, 프리 휠링의 말기에 및/또는 엔진 모터링 말기에 구동트레인 진동 횟수 및/또는 크기가 감소될 수 있다. 운전자는 부드럽고 쾌적하게 주행하기를 바라고, 그러한 쾌적한 주행이 달성될 때, 이것이 차량이 세련되고 잘 개발된 제품인 인식을 준다.
예를 들어, 차량이 움직이기 시작할 때, 본 명세서에 기재되어 있는 방법을 사용함으로써, 구동트레인은 드라이브-오프 시에 백래시가 없게 될 가능이 커진다. 이는 드라이브-오프 중에 요청되는 토크에 있어서 백래시 관련 제한의 필요성을 감소시키게 된다. 정지 상태에서 백래시가 이미 제거되어서, 차량이 더 신속하게 드라이브-오프할 수 있게 된다. 이는, 운전자가 차량의 토크 응답성이 빠르고, 더 강력한 것으로 인식하게 할 것이다.
또한, 제어된 방식으로 백래시/유격을 제거할 수 있게 되면, 예컨대 톱니 휠 상에 마모와 같은 구동트레인 내 부품의 마모를 줄이게 된다.
또한, 본 발명은 차량 내에 하드웨어 부품을 추가로 설치할 필요없이 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 차량에 대해 하드웨어 비용 또는 하드웨어적 복잡성을 부가하지 않는다.
일 실시형태에 따르면, 백래시 토크(T백래시)가 구동트레인의 마찰 토크(T마찰)보다 크고/높고, 적어도 하나의 전기기계에 의해 최대로 제공되는 최대 토크(T최대)보다는 작다/낮다.
이에 의해, 적용되는 백래시 토크(T백래시)는, 차량이 원치 않게 움직이지 않게 하면서 백래시를 제거할 수 있게 된다.
일 실시형태에 따르면, 이 방법은,
- 적어도 차량을 가속시키는 구동 토크(T구동)에 대한 요청이 검출될 때까지 백래시가 제거된 상태를 유지하는 단계를 추가로 포함한다.
본 명세서에 제시되어 있는 방법을 사용하면, 차량이 정지상태에 있을 때 즉 드라이브-오프 하기 전에 이미 백래시가 제거될 수 있으며, 드라이브-오프할 때까지 그리고 드라이브-오프 하는 중에 백래시가 제거된 상태가 유지될 수 있다. 이에 따라 차량이 구동 오프할 때 잠재적인 백래시에 대한 주의를 아주 조금 기울이거나 아예 주의를 기울일 필요가 없는데, 이는 정지상태에 있을 때에 이미 백래시가 제거되었기 때문이다. 따라서, 차량이 정지하고 있는 기간 그리고 차량이 제동되어 있는 기간 예컨대 버스가 버스 정류장에 서 있는 동안에 또는 차량이 신호등 앞에 서 있는 동안에, 백래시를 제거할 수 있게 된다. 차량이 정지하고 있다가 출발할 때까지 백래시가 제거된 상태가 유지되기 때문에, 구동트레인에 백래시가 있는 경우에 비해 클러치를 더 신속하게 폐쇄시킬 수 있게 된다. 이에 따라 공지의 해법에서 출발 시에 사용되는 토크 제한/한정이 생략될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 백래시가 제거된 상태를 유지하는 단계는 다음 그룹 중 적어도 하나에 의해 달성된다.
- 구동트레인 내에 포함되어 있는 기어박스의 샤프트 상에 제동 토크(T브레이크)를 가하는 것;
- 적어도 하나의 전기기계를 사용하여 구동트레인에 홀딩 토크(T홀드)를 제공하는 것; 및
- 구동트레인의 기어박스의 마찰.
이에 의해, 다양한 상황에서 그리고 다양한 차량 구현에서 드라이브-오프할 때까지 백래시가 안전하게 제거된 상태를 유지할 수 있게 된다. 내부 기어박스 마찰의 사용은 복잡성을 작게 하는 대안인 반면, 제동 토크(T제동) 및/또는 홀딩 토크(T홀드)의 사용은 더욱 안전하게 차량이 원치 않게 움직이는 것을 방지하며, 더욱 신속하게 드라이브-오프 가속되게 한다.
예를 들어 정지 상태에 있는 동안에, 제동 토크(T제동) 및/또는 홀딩 토크(T홀드)가 기어박스 샤프트 및/또는 구동트레인에 각각 적용될 때, 클러치 플레이트의 위치 및 제어와 관련된 클러치의 전술한 부정확성 및 신뢰할 수 없는 문제가 완화된다. 기어박스 샤프트에 제동 토크(T제동)가 적용될 때, 클러치 토크가 차량이 움직이기 시작하지 않는 값으로 쉽게 제어될 수 있다. 이에 따라, 클러치 플레이트의 부정확함과 신뢰할 수 있는 것으로 인해 차량이 원치 않게 움직일 위험이 없어지게 된다. 그 결과, 공지의 해법에 의해 달성할 수 있는 것보다도 본 실시형태가 활용되는 경우에 클러치 플레이트가 안전한 방식으로 서로에 대해 더 가까이 근접할 수 있게 된다. 오픈 클러치에서 클러치 플레이트들이 서로에 대해 더 가까이 위치함으로써 클러치를 더욱 신속하게 폐쇄할 수 있게 되며, 이에 따라 차량이 더 빠르게 출발함으로써, 운전자는 이 차량이 매우 강력한 것으로 인식하게 된다. 따라서, 포지티브 및 백래시 프리 토크가 제공되고, 이는 구동트레인이 진동하지 않으면서 신속하게 드라이브-오프하게 한다.
일 실시형태에 따르면, 이 방법은,　
- 구동트레인 내에 백래시가 여전히 제거되어 있을 때, 구동트레인으로부터 구동 토크(T구동)를 적어도 하나의 구동 휠로 전달하는 단계를 추가로 포함한다.
예를 들어 차량이 정지 상태에 있은 후에 출발할 때까지 백래시가 제거된 상태로 유지되어 있기 때문에, 구동트레인 내에 백래시가 여전히 존재하는 경우에 비해 클러치가 더 신속하게 폐쇄될 수 있거나 및/또는 적어도 하나의 전기기계에 의해 제공된 토크가 더 신속하게 증가될 수 있다. 이런 이유로, 구동트레인이 진동하지 않는 상태에서 상당히 더 급격하게 가속될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 전기기계를 제어하는 단계는,
- 구동트레인에 백래시 토크(T백래시)를 제공하는 단계;
- 제공된 백래시 토크(T백래시)에 의해 구동트레인이 회전하고 있음을 검출하는 단계;
- 구동트레인이 회전을 멈춘 것을 검출하는 단계;
- 구동트레인이 회전을 멈춘 것의 검출에 기초하여, 백래시가 제거되었음을 결정하는 단계; 및
- 제공되는 백래시 토크(T백래시)가 감소되도록 제어하는 단계를 추가로 포함한다.
이에 의해, 더 정밀하게 제어하고 더 근접 모니터링 하면서, 백래시의 제거가 더 효율적이면서 안전하게 수행된다. 이 실시형태의 단계들이 이 순서대로 수행되어야 하는 것이 아님에 주목해야 한다. 예를 들면, 구동트레인이 터닝을 멈춘 것을 결정하기 전에 및/또는 백래시가 제거되었음을 결정하기 전에 제공된 백래시 토크(T백래시)가 감소하도록 제어될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 구동트레인에 백래시 토크(T백래시)를 제공하게 적어도 하나의 전기기계를 제어하는 단계는,
- 차량의 다가오는 가속 방향을 결정하는 단계; 및
- 다가오는 가속 방향으로 백래시가 제거되도록, 구동트레인에 백래시 토크(T백래시)를 제공하게 적어도 하나의 전기기계를 제어하는 단계를 추가로 포함한다.
이에 의해, 올바른 방향 즉 정지, 모터링 또는 프리 휠링 후에 구동트레인이 회전되는 방향으로 백래시가 제거되는 것이 보장된다.
일 실시형태에 따르면, 방향을 결정하는 단계는 다음 그룹 중에서 하나 또는 그 이상에 기초한다.
- 기어 실렉터 표시;
- 차량 전방 로드 섹션에 관한 정보; 및
- 차량의 다가오는 사용에 관한 정보.
이들 표시 및/또는 정보에 기초하여, 구동트레인이 터닝/회전해야 하는 방향이 결정되면, 방향을 잘못 결정할 위험이 줄어든다. 이에 따라, 구동트레인이 실질적으로 항상 차량의 다가오는 사용에 대응하는 방향으로 회전하게 되어, 구동트레인 진동 위험이 감소된다.
일 실시형태에 따르면, 이 방법은,
- 구동트레인에 포함되어 있는 적어도 하나의 클러치를, 적어도 하나의 클러치가 백래시를 제거하기 위한 조절 값을 갖는 백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)를 전달하는 슬리핑 포지션(C슬립_클러치)으로 제어하는 단계를 추가로 포함한다.
적어도 하나의 클러치가 백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)를 전달할 때, 전기기계가 백래시 제거에 도움을 받는다. 이는 일부 실시형태에 필요한데, 이는 전기기계의 회전 관성이 상대적으로 작기 때문이다. 구동트레인 회전을 위해 백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)가 활용될 때, 연소엔진의 더 큰 회전 관성이 회전을 달성하는 데에 이용될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)가 클러치를 위한 폐쇄 포지션(C폐쇄 _클러치)에서 클러치에 의해 전달되는 토크(T폐쇄 _클러치)보다 작고/낮다. 즉, 백래시 클러치 토크(T백래시_클러치)가 전달될 때, 클러치는 슬리핑 위치에 있다.
이에 의해, 차량이 원치 않게 움직이지 않도록 하면서, 적용된 백래시 클러치 토크(T백래시_클러치)가 백래시를 제거할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 다음 그룹 중 하나 또는 그 이상이 진행되는 중에, 구동트레인으로부터 적어도 하나의 구동 휠로 실질적으로 구동 토크(T구동)가 전달되지 않는다.
- 차량 정지: 및
- 하나 또는 그 이상의 동력원으로부터 적어도 하나의 구동 휠로 토크가 전달되지 않은 상태로 차량의 운동에너지에 의한 차량의 이동.
이에 따라, 본 명세서에 기재되어 있는 실시형태에 의해 적어도 차량 정지상태, 엔진 모터링 상황(즉 엔진이 드래깅할 때) 또는 프리 휠링 상화에서, 백래시가 제거된다. 이에 의해, 백래시 제거가 차량의 드라이빙 성능에 영향을 주지 않는다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명 목적은 차량에 사용되는 전술한 시스템을 통해 달성된다. 차량은,
- 적어도 하나의 전기기계를 포함하는 하나 또는 그 이상의 동력원; 및
- 하나 또는 그 이상의 동력원과 차량의 적어도 하나의 구동 휠 사이에서 토크를 전달하기 위한 구동트레인을 포함하고, 상기 시스템은,
- 구동트레인으로부터 적어도 하나의 구동 휠로 포지티브 구동 토크(T구동)가 전달되지 않을 때, 구동트레인에 백래시가 존재하는 경우, 구동트레인에 구동트레인을 회전시키기 위한 조절 값을 갖는 백래시 토크(T백래시)를 제공하도록 적어도 하나의 전기기계를 제어하는 단계를 위한 수단을 포함한다.
본 발명의 방법 측면에 대하여 설명된 모든 실시형태들이 본 발명의 시스템 측면에 대해서도 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 명세서에 기재되어 있으며, 차량에 포함되어 있는 구동트레인의 백래시를 제거하게 구성된 시스템을 포함하는 차량이 제안된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전술한 컴퓨터 프로그램 및 컴퓨터-판독 가능 매체는 본 명세서에 기재되어 있는 방법 실시형태들을 구현하게 구성되어 있다.
이하에서, 첨부된 도면들과 함께 본 발명의 실시형태들을 더욱 상세하게 설명한다. 도면들에서 동일한 도면부호들은 유사한 파트를 가리킨다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시형태가 구현될 수 있는 예시적 차량을 도시하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다양한 실시형태에 따른 방법의 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3c는 구동트레인 유격을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다양한 실시형태를 설명하기 위해 사용된 것으로, 정지 상태에서 출발과 관련된 비-제한적 설명을 하는 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다양한 실시형태를 설명하기 위해 사용된 것으로, 정지 상태에서 출발과 관련된 비-제한적 설명을 하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다양한 실시형태를 설명하기 위해 사용된 것으로, 정지 상태에서 출발과 관련된 비-제한적 설명을 하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 다양한 실시형태를 설명하기 위해 사용된 것으로, 정지 상태에서 출발과 관련된 비-제한적 설명을 하는 도면이다.
도 8은 본 명세서에 기재되어 있는 실시형태들 중 어느 하나에 따른 방법이 구현될 수 있는 제어 유닛을 설명하는 도면이다.
도 9는 일 실시형태에 따른 입력 샤프트 브레이크 장치를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 1a 내지 도 1c는 본 명세서에 제시되어 있는 실시형태들을 설명하기 위해 사용되는, 트럭, 버스 등과 같이 예시적인 중대형 차량(100)을 개략적으로 도시한 도면이다. 그러나 실시형태들이 도 1a 내지 도 1c에 도시되어 있는 중대형 차량에 사용되는 것으로 제한되지 않고, 승용차와 같이 더 가벼운 차량에도 사용될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 차량(100)은 한 쌍의 구동 휠들(110, 111)을 포함한다. 차량은 적어도 하나의 동력원(101a, 101b, 101c)과 구동 휠들(110, 111) 사이에서 토크를 전달하게 구성된 구동트레인(130)을 또한 포함한다. 일부 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 동력원(101a, 101b, 101c)은 연소 엔진(101a), 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c) 또는 소위 하이브리드 구동을 실시하기 위한 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 1a에 예를 들어 통상적인 방식으로 엔진(101)의 출력 샤프트(102)를 통해 클러치(106)에 연결되어 있고, 클러치를 통해 기어박스(103)에 연결되어 있는 연소엔진(101a)을 포함하는 하이브리드 구동장치가 개략적으로 도시되어 있다. 적어도 하나의 전기기계(101b)는 추가로 클러치(106)와 기어박스(103) 사이에 연결되어 있다. 연소 엔진(101a) 및/또는 적어도 하나의 전기기계(101b)에 의해 제공된 토크는 기어박스(103)의 입력 샤프트(109)로 제공된다. 기어박스(103)의 출력 샤프트에 연결되어 있는 프로펠러 샤프트(107)는 예컨대 통상적인 차동장치 같은 중앙 기어(108) 및 중앙 기어(108)에 연결되어 있는 구동 샤프트들(104 105)을 통해 구동 휠들(110, 111)을 구동한다.
도 1b에 기어박스(103)에 연결되어 있는 적어도 하나의 전기기계(101b)를 포함하는 전기 구동장치가 개략적으로 도시되어 있다. 적어도 하나의 전기기계(101b)에 의해 제공된 토크는 기어박스(103)의 입력 샤프트(109)로 제공된다. 기어박스(103)의 출력 샤프트에 연결되어 있는 프로펠러 샤프트(107)는 예컨대 통상적인 차동장치 같은 중앙 기어(108) 및 중앙 기어(108)에 연결되어 있는 구동 샤프트들(104 105)을 통해 구동 휠들(110, 111)을 구동한다.
도 1c에, 각각이 구동 휠들(110, 111)을 구동하는 구동 샤프트들(104 105) 중 적어도 하나에 연결되어 있는 적어도 하나의 전기기계(101b)를 포함하는 전기 구동장치가 개략적으로 도시되어 있다.
도 1a 내지 도 1c에, 적어도 하나의 동력원(101a, 101b, 101c), 클러치(106) 및/또는 기어박스(103)로부터 및/또는 적어도 하나의 동력원(101a, 101b, 101c), 클러치(106) 및/또는 기어박스(103)로 신호를 수신 및/또는 제어 신호를 제공하는 것으로, 제어 유닛들(121, 122, 123, 124)이 개략적으로 도시되어 있다. 이하에서 제어 유닛들(121, 122, 123, 124)을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시형태에 따른, 차량(100)용 방법(200)의 흐름도이다.
제1 단계 210에서, 구동트레인(130)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 포지티브 구동 토크(T구동)가 실질적으로 전달되지 않을 때, 구동트레인(130)에 백래시 토크(T백래시)가 제공되도록 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)가 제어된다. 따라서, 예를 들어, 차량(100)이 정지하고 있을 때, 차량이 프리 휠링할 때 또는 엔진 모터링에 의해 구동될 때 즉 하나 또는 그 이상의 동력원(101a, 101b, 101c)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 토크가 제공되지 않은 상태에서 차량의 운동에너지에 의해 차량이 움직일 때, 구동트레인에 백래시가 존재하면, 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 의해 구동트레인(130)으로 백래시 토크(T백래시)가 제공된다. 이에 따라 도 1a 내지 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이, 백래시 토크(T백래시)가 예를 들어 기어박스의 입력 샤프트(109) 및/또는 구동트레인(130)의 구동 샤프트(104, 105)로 제공될 수 있다. 구동트레인(130)에 백래시가 존재한다면, 백래시 토크(T백래시)는 구동트레인(130)을 회전시키기에 적당한 조절 값(controlled value)을 갖는다. 따라서, 가해진 백래시 토크(T백래시)에 의해, 구동트레인이 터닝(turned)/회전(rotated)/감김(winded)/회전(revolved)하여 백래시가 제거된다.
일 실시형태에 따라 수행되는 제2 단계 220에서, 제공된 백래시 토크(T백래시)에 의해 백래시가 제거되었는지가 검출된다. 이 검출은 예를 들면 구동트레인(130)이 터닝/회전을 멈추었을 때 백래시 제거가 검출되도록, 구동트레인의 회전에 기초할 수 있다. 다이나믹 전기 토크(T 전기 , 다이나믹 ; T 전기 , 다이나믹 = T 전기 - J e _전기 * ω 전기 )가 급격하게 상승할 때 백래시 제거가 검출되도록, 이 검출은 또한 다이나믹 전기 토크(T 전기, 다이나믹 )가 제공된 전기기계로부터 오는 값의 분석에 기초할 수 있다. 여기서, T전기는 적어도 하나의 전기기계에 의해 제공된 전기 토크이고, J e _전기 는 적어도 하나의 전기기계의 그 자신의 축 주위로의　 회전 관성이며, ω전기는 적어도 하나의 전기기계의 엔진 속도의 가속도이다.
제안된 방법을 사용함으로써, 구동트레인(130)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 포지티브 구동 토크(T구동)가 전달되지 않을 때, 예를 들어 차량(100)이 정지하고 있는 중에 및/또는 하나 또는 그 이상의 동력원(101a, 101b, 101c)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 토크가 제공되지 않는 상태에서 차량(100)의 운동에너지에 의해 차량이 움직이는 동안, 구동트레인 내에 존재할 수 있는 잠재적인 백래시를 효율적이면서 신뢰성 있게 제거할 수 있다. 비-제한적 예시로, 중앙 기어 내의 백래시가 제거되기 위해서는 중앙 기어가 최대 약 30° 터닝/회전되어야 할 수 있다. 이에 따라, 기어박스에서 최저단 기어(예컨대 기어(1) 또는 소위 크롤(crawl)/크롤러(crawler) 기어)의 경우, 백래시를 제거하기 위해서는 최대 약 480° 회전되어야 할 수 있다. 입력 샤프트(109)와 출력 샤프트(107)가 같은 속도로 회전하고, 기어 비 없이 기어박스를 통해 토크가 전달되는 다이렉트 기어 예컨대 기어박스에서 최고단 기어의 경우, 최대 약 30° 회전해야 백래시를 제거할 수 있다.
또한, 정지상태(standstill)에서 신속하고 신뢰성 있게 출발 소위 드라이브-오프할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 의하면 정지상태에서 구동트레인인 진동하지 않으면서 신속하고 안전한 출발이 제공된다. 이는, 정지상태에서 이미 백래시가 제거되어서 토크 발생(torque build-up)에 대한 제한과 관련된 백래시가 없어질 수 있기 때문에, 그리고 오픈 클러치에서 클러치 플레이트들이 서로에 대해 가까이 위치하여 클러치를 더 신속하게 닫을 수 있기 때문에 가능하다.
일 실시형태에 따르면, 백래시 토크(T백래시)가 구동트레인을 터닝/회전시켜서 백래시를 제거하기 위해, 구동트레인에 제공되는 백래시 토크(T백래시)가 구동트레인(130)의 마찰 토크(T마찰)보다 큰 값을 갖는다. 백래시 토크(T백래시)는 또한 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 의해 최대로 제공되는 최대 토크(T최대)보다도 작다. 예를 들면, 차량이 정지해 있다면, 백래시 토크(T백래시)는 차량이 움직이지 못하도록 충분히 작아야만 한다. 따라서, 차량이 브레이크가 작동하지 않은 상태에서 정지해 있다면, 백래시 토크(T백래시)가 차량에 대한 구름 저항(rolling resistance)보다 작아야만 한다. 이와 마찬가지로, 차량이 브레이크가 작동하지 않은 상태에서 정지해 있다면, 백래시 토크(T백래시)가 차량에 대한 구름 저항 및 제동 저항의 조합보다 작아야만 한다. 차량이 프리 휠링하거나 엔진 모터링하는 경우, 백래시 토크(T백래시)는 차량을 가속시키는 토크보다 작아야만 한다. 다시 말하면, 백래시 토크(T백래시)가 구동트레인(130)의 마찰 토크(T마찰)보다 충분히 커서 구동트레인을 터닝/회전시켜야 하고, 차량(100)을 움직이게 하거나 및/또는 가속시키지 않을 정도로 충분히 작아야만 한다.
전술한 바와 같이, 구동트레인 내의 유격/백래시는 예를 들어 예컨대 기어박스 내 2개의 톱니 휠(cogwheel)의 톱니와 같은 구동트레인 내의 2개의 톱니가 서로 체결/맞물리지 않을 때에 발생한다. 따라서 백래시가 발생할 수 있는 것과 관련된 상황은 정지상태, 프리 휠링 및 엔진 모터링을 포함할 수 있는데, 이는 구동트레인/동력원으로부터 구동 휠로 포지티브 구동 토크가 실질적으로 제공되지 않기 때문이다.
톱니가 유격이 있는 중 그리고 유격 외부에 있는 것과 관련된 톱니 휠의 위치가 도 3a 내지 도 3c에 개략적으로 도시되어 있다. 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 방향으로 회전하는 중에, 톱니 휠의 톱니들이 제1 샤프트 위치에서 접촉하고 있다. 제1 샤프트 위치는 후방으로 최대 터닝하였을 때의 위치에 대응한다. 도 3c에 도시되어 있는 바와 같이, 제2 방향으로 회전하는 중에, 톱니 휠의 톱니들이 제3 샤프트 위치에서 접촉하고 있다. 제3 샤프트 위치는 전방으로 최대 터닝하였을 때의 위치에 대응한다. 따라서, (도 3a 및 도 3c에 각각 도시되어 있듯이) 이들 양 위치에서 톱니들이 체결/맞물려 있다. 이는 유격이 후방으로 그리고 전방으로 각각 회전되어 있다는 것을 의미한다. 구동트레인 내 유격은 톱니들이 서로 체결/맞물려 있지 않을 때의 회전 각도 즉 제1 및 제3 샤프트 위치 사이의 각도 범위로 구성되며, 이는 도 3b에 도시되어 있는 유격 내의 제2의 위치/각도에 대응한다. 따라서, 유격이 있는 상태에서는 토크가 전달되지 않는다. 이는 이 제2 기어/위치에서는 톱니들이 서로 체결되어 있지 않기 때문이다. 개략적이면서 단순한 방식으로 도시되어 있는 도 3a 내지 도 3c는 단지 2개의 톱니 휠들 사이의 유격을 도시하고 있으며, 구동트레인은 전술한 바와 같이 셋 이상의 톱니 휠들 간에 연결을 포함할 수 있다는 점에 주목해야 한다.
그러나 도 3a 내지 도 3c는 구동트레인 내에서 임의의 2개의 톱니 휠들 사이의 유격 발생 원리를 설명하기 위한 것이다.
따라서 예를 들어 백래시/유격은 엔진을 프리 휠링 또는 드래깅 즉 엔진 모터링 사이의 전이에서 그리고 클러치가 맞물릴 때 가속/토크 요청 시에 또는 정지상태에서 드라이브-오프/출발과 관련된 시점에서 발생할 수 있다. 이러한 유격의 효율적인 제거(elimination)/감기(winding up)가 본 명세서에 기재되어 있는 실시형태의 사용에 의해 제공될 수 있기 때문에, 출발할 때 신속한 토크 발생이 얻어질 수 있다.
도 2b는 본 발명의 여러 실시형태에 따른, 차량(100)에 사용되는 방법의 흐름도이다.
제1 단계 210에서, 전술한 바와 같이, 구동트레인(130)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 포지티브 구동 토크(T구동)가 실질적으로 전달되지 않을 때, 구동트레인(130)에 백래시 토크(T백래시)가 제공되도록 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)가 제어된다.
일 실시형태에 따라 수행되는 제2 단계 220에서, 전술한 바와 같이 제공된 백래시 토크(T백래시)에 의해 백래시가 제거되었는지가 검출된다.
일 실시형태에 따르면, 제3 단계 230에서, 적어도 차량(100)을 가속시키는 구동 토크(T구동)에 대한 요청이 요청될 때 및/검출될 때까지 백래시가 제거된 상태를 유지한다. 따라서, 이 실시형태에 따르면, 백래시가 제거된 후에 다시 발생하는 것이 방지되는데, 이는 적어도 하나의 동력원(101a, 101b, 101c, 101d)에 의해 차량이 움직이거나 가속될 때까지 백래시가 제거된 상태가 유지되기 때문이다.
일 실시형태에 따르면, 제4 단계 240에서, 구동트레인(130) 내에서 백래시가 제거된 상태가 유지될 때, 차량(100)을 가속시키는 구동 토크(T구동)가 구동트레인(130)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 전달된다.
일 실시형태에 따르면, 구동트레인(130)의 기어박스(103)의 내부 마찰에 의해 백래시가 제거된 상태가 유지될 수 있다. 따라서, 마찰은 백래시가 제거된 후에 구동트레인(130)이 회전하는 것을 방지하여, 더 이상의 토크가 가해지지 않으면, 백래시/유격이 제거된 상태가 유지되게 된다.
일 실시형태에 따르면, 백래시는 또한 기어박스(103)의 샤프트(109, 902, 905) 상에 제동 토크(T제동)를 가함으로써 제거된 상태가 유지되어, 구동트레인의 이동을 방지하게 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 구동트레인(130) 내에 포함되어 있는 기어박스(103)의 샤프트(109)에 작용하는 적어도 하나의 샤프트 제동 장치(901)가 작용함으로써 제동 토크(T제동)가 가해진다. 예컨대 클러치(106)에 연결되어 있는 샤프트(109) 같이 기어박스 내에 포함되어 있는 샤프트에 직접적으로 또는 간접적으로 작용하는 실질적으로 임의의 유형의 제동 장치(901)가 제동 토크(T제동)를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 구동트레인(130)이 백래시가 없는 상태를 유지하기 위해, 본 발명의 일 실시형태에 따라 샤프트 위에 적용되는 비-제한적 예시로 100Nm인 제동 토크(T제동)보다 높은/큰 비-제한적 예시로 200Nm의 최대 제동 토크(T제동 _최대)를 제공할 수 있도록 샤프트 제동 장치(901)가 구성된다. 제동 토크(T제동)는 예를 들어 차량이 정지상태에서 움직이기 시작할 수 있게 하는 값일 수 있다.
이러한 샤프트 제동 장치(901)의 비-제한적 예시가 도 9에 개략적으로 도시되어 있다. 샤프트 제동 장치는, 기어박스(103) 내에 포함되어 있는 적어도 하나의 샤프트에 제동 토크(T제동)가 가해지는 한은, 여러 방식으로 배치될 수 있다. 다양한 실시형태에 따르면, 제동 토크(T제동)가 입력 샤프트(109), 메인/트랜스미션 샤프트(905) 및/또는 적어도 하나의 기어 휠 메싱을 통해 입력 샤프트에 연결되어 있는 다른 샤프트 예를 들어 레이 샤프트(902)에 적용될 수 있다. 또한, 도 9는 입력 샤프트(109), 레이 샤프트(902) 및 베어링(906)에서 입력 샤프트(109)에 축 지지되어 있는 메인/트랜스미션 샤프트(905)를 포함하는 기어박스(103)의 비-제한적 예시를 개략적으로 도시하고 있다. 또한, 제동 토크를 레이 샤프트(902)에 가하도록 구성된 레이 샤프트 브레이크(901)가 개략적으로 도시되어 있다. 여기서 레이 샤프트(902)는 레이 샤프트 브레이크(901)에 의해 제동되고, 그런 다음 하나 또는 그 이상의 기어 휠 메시(903, 904)를 통해 기어박스(103)의 입력 샤프트(109)에 제동 토크(T제동)가 제공된다. 샤프트 제동 장치는 여러 방식으로 구성될 수 있으며, 도 9에 개략적으로 도시되어 있는 것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 제동력(T제동)으로 입력 샤프트(109)를 제공하기 위해 입력 샤프트 제동 장치가 배치될 수 있고 및/또는 입력 샤프트 제동력(T제동)에 상응하는 제동력으로 메인 샤프트(905)를 제동하기 위해 메인 샤프트 제동 장치가 배치될 수 있다.
본 문헌에 기재되어 있는 바와 같이, 입력 샤프트 제동 장치 같은 샤프트 제동 장치, 레이 샤프트 제동 장치 및/또는 메인 샤프트 제동 장치는 기어박스 제어 유닛(123)에 의해 제어될 수 있다.
샤프트 즉 입력 샤프트(109), 레이 샤프트(902) 및/또는 메인 샤프트(905) 상에 적용되는 제동 토크(T제동)는, 일 실시형태에 따라, 백래시가 제거된 상태를 유지하기에 충분히 높게 즉 샤프트 즉 하나 또는 그 이상의 입력 샤프트, 레이 샤프트 및 메인 샤프트가 계속 정지 상태에 있을 때 백래시가 제거된 상태를 유지하기에 충분히 높게 제어된다. 또한, 제동 토크(T제동)는 계속해서 정지하고 있는 차량(100)이 움직이지 않게 하기에 충분할 정도로 낮게 제어되어야 한다. 이에 의해, 차량이 원치 않게 출발하지 않는 것을 보증할 수 있다. 따라서, 백래시를 제거하기 위해 샤프트 제동 장치(901)가 작동할 때 적용되는 백래시 토크(T백래시)는 구동트레인을 감는다(wind up). 샤프트 제동 장치(901)가 작동할 때, 구동 트레인(130)은 이 감긴 상태를 유지하게 되며, 이제는 샤프트 제동 장치(901)에 의해 백래시 토크(T백래시)가 유지되어 구동트레인에 적용된다. 따라서, 백래시 토크(T백래시)가 차량(100)이 움직이지 않게 하기에 충분할 정도로 작기 때문에, 원치 않게 차량이 출발하는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 이 실시형태에 의해, 구동트레인이 진동하지 않으면서 정지상태에서 신속하고 안전하게 출발될 수 있게 되는데, 이는 이미 정지상태에서 백래시가 제거되었기 때문이다.
일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 의해 구동트레인 이동을 방지하는 홀딩 토크(T홀드)가 제공됨으로써, 백래시가 제거된 상태가 유지될 수 있다. 따라서, 구동트레인의 백래시 프리 상태를 유지시키기 위해 즉 구동트레인에 홀딩 토크(T홀드)가 적용됨으로써 구동트레인을 홀딩 상태로 유지하기 위해, 적어도 하나의 전기기계가 사용될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 홀딩 토크(T홀드)는, 백래시가 제거된 상태를 유지시키기 위해 즉 구동트레인인 감긴 상태를 유지시키기 위해 충분할 정도로 크게 제어된다. 또한, 전술한 바와 같이, 백래시 토크(T백래시)는 차량(100)이 움직이지 않도록 하여 차량이 원치 않게 출발하지 않도록 하기에 충분할 정도로 낮게 제어되어야 한다. 이에 따라, 이 실시형태에 의하면 차량이 구동트레인이 진동하지 않으면서 정지상태에서 신속하고 안전하게 출발할 수 있게 된다.
도 2b에 도시되어 있는 바와 같이, 전술한 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 제어하는 제1 단계 210은, 다양한 실시형태에 의하면, 하나 또는 그 이상의 아래에 기재되어 있는 단계들 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218을 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 제어하는 단계 210은 다음 단계를 포함한다.
- 전술한 바와 같은 값을 갖는 백래시 토크(T백래시)를 구동트레인(130)에 제공하는 단계 214;
- 백래시 토크(T백래시)가 제공됨으로써 구동트레인(130)이 터닝/회전했는지를 검출하는 단계 215 즉 백래시가 존재하는지 여부와 백래시 제거가 시작되었는지를 검출하는 단계 215;
- 구동트레인이 더 회전하지 않도록 하는 구동트레인의 톱니들 및/또는 파트들 사이의 접촉으로 인해, 구동트레인(130)이 터닝을 멈추었는지를 검출하는 단계 216;
- 구동트레인(130)의 터닝이 정치되었는지를 검출하는 단계 216에 기초하여 백래시가 제거되었는지를 결정하는 단계 217; 및
- 제공된 백래시 토크(T백래시)가 감소되도록 제어하는 단계 218 즉 백래시 토크(T백래시) 램프-오프를 제공하는 단계.
제공된 백래시 토크(T백래시)가 부드럽게 감소하면 쾌적함과 관련된 문제, 진도 및/또는 구동트레인/기어박스의 소음 발생 위험이 감소된다. 예를 들어, 제공된 백래시 토크(T백래시)가 급격하게 제거되면 예를 들어 실질적으로 즉각적으로 제거되면, 적용되는 제동 토크(T제동) 또는 홀딩 토크(T홀드)가 없는 경우 구동트레인이 다시 튀어오를 수 있다. 또한, 제공된 백래시 토크(T백래시)가 급격하게 제거되는 경우, 적어도 하나의 전기기계의 체결이 짜증스러운 소음을 야기할 수 있다.
여기서, 구동트레인이 터닝을 멈추었는지를 결정하는 단계 216 전에 및/또는 백래시가 제거되었는지를 결정하는 단계 217 전에, 제공된 백래시 토크(T백래시)가 감소되게 제어될 수 있다(단계 218).
이와는 다르게, 전술한 바와 같이, 다이나믹 전기 토크(T전기 , 다이나믹)가 전술한 바와 같이 급격하게 증가하는 경우, 제거된 백래시의 결정은 예를 들어 백래시 제거를 검출함으로써, 검출된 전기기계 토크의 분석에 기초하여 수행될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 구동트레인(130)에 백래시 토크(T백래시)가 제공되도록 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 제어하는 제1 단계 210은, 단계 214 전에 다음 단계들을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
- 차량(100)의 다가오는 가속 방향을 결정하는 단계 211; 및
- 즉 다가오는 가속 방향으로 백래시가 제거되도록 한 방향으로 회전을 야기하도록 구동트레인(130)에 백래시 토크(T백래시)를 제공하게 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 제어하는 단계 212.
이에 의해, 올바른 방향으로 즉 정지상태, 프리 휠링 및/또는 엔진 모터링이 종료한 후에 구동트레인이 토크를 구동 휠들에게 제공하게 되는 방향으로 백래시/유격이 감길 수 있게 된다.
일 실시형태에 따르면, 방향의 결정은, 기어 실렉터 표시 즉 기어 실렉터가 다가오는 전방 또는 후방 이동을 나타내는 것에 기초한다.
일 실시형태에 따르면, 방향의 결정은 차량(100) 전방의 로드 섹션에 관련된 정보에 기초한다. 이러한 정보는 차량이 도로 섹션을 주행할 때 차량의 사용 및/또는 거동에 영향을 주는 및/또는 결정하는 것과 관련된 실질적으로 모든 파라미터에 관련될 수 있다. 따라서, 이러한 정보에 기초하여, 예를 들면 다가오는 오르막 구배 또는 다가오는 상승된 속도 제한으로 인해 전방 방향으로 가속이 곧 요청될 것인지가 결정되어, 전방 방향으로 백래시가 제거될 수 있다.
정보는 예를 들어 차량 위치 정보, 디지털 맵 정보, 지형학적 정보, 회전곡률 정보, 속도 제한 정보, 교통 정보, 레이더-기반 정보, 카메라-기반 정보, 요청된 차속 정보, 다른 차량과의 거리 정보, 다른 차량의 속도 정보, 차량 무게 정보, 차량(100)이 아닌 다른 차량에서 획득한 정보, 이미 차량(100) 보드에 저장되어 있는 도로 정보 및/또는 위치 정보, 및/또는 도로 섹션에 관련된 교통 시스템에서 획득한 정보에 관련될 수 있다.
다가오는 로드 섹션에 관련된 정보는 다양한 방식으로 획득될 수 있다. 다가오는 로드 섹션에 관련된 정보는 예를 들어 GPS(global positioning system) 정보인 위치 정보와 함께 예컨대 지형학적 정보를 포함하는 디지털 맵으로부터 얻는 맵 데이터에 기초하여 결정될 수 있다. 로드 섹션 정보가 맵 데이터에서 추출될 수 있도록, 맵 데이터에 대한 차량의 위치를 결정하는 데에 위치 정보가 사용될 수 있다. 다양한 현대의 크루즈 제어 시스템이 맵 데이터와 위치 정보를 사용한다. 이러한 시스템은 본 발명을 위한 시스템에 맵 데이터와 위치 정보를 제공하여, 예컨대 도로 구배와 같은 로드 섹션 정보를 결정하는 데에 포함되는 추가적인 복잡성을 최소로 할 수 있다.
따라서, 로드 섹션 정보는 예를 들면 GPS 정보와 연계되는 맵에 기초하여 획득될 수 있다. 레이더 장비, 하나 또는 그 이상의 카메라, 정보를 제공하는 하나 또는 그 이상의 다른 차량, 탑재된 정보 저장 시스템 및/또는 다가오는 도로 섹션과 관련된 교통 시스템을 사용하여 정보를 얻을 수 있다.
예컨대 도로 섹션에 대한 차량 속도의 하나 또는 그 이상의 미래 속도 프로파일 같이 다가오는 도로 섹션을 위한 차량(100)에 관련된 시뮬레이션을 수행하기 위해 이 정보가 사용될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 시뮬레이션은 차량의 현재 위치 및 차량의 현재 상황에 기초할 수 있으며, 예컨대 도로 구배와 같은 도로 섹션 정보에 기초하여 도로 섹션을 따른 전방을 가상적으로 내다볼 수 있다.
비-제한적 예시로, 사전에 정해진 속도 예컨대 1Hz 속도로 시뮬레이션이 수행될 수 있다. 이는 매 초마다 새로운 시뮬레이션 결과가 제공된다는 것을 의미한다. 시뮬레이션이 실시되는 도로 섹션은 차량 전방의 사전에 결정된 거리를 나타낸다. 예컨대 이는 1km 거리일 수 있다. 도로 섹션은 시뮬레이션이 수행되는 차량의 수평방향 전방으로 간주될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 방향의 결정은 차량(100)의 다가오는 사용(upcoming usage)에 관련된 정보에 기초한다. 다가오는 사용은 다양한 방식으로 예를 들어 드라이빙 및/또는 로딩 계획에 기초하여, 드라이버 입력에 기초하여 및/또는 다가오는 도로 섹션에 관련된 전술한 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 버스 정류장에 있는 버스의 경우, 그 시간표에 따라 버스가 바로 버스 정류장을 떠날 것임을 알 수 있다. 따라서, 시간표에 기초하여, 그 버스가 특정 방향으로 예컨대 전방으로 곧 이동할 것으로 결정될 수 있다. 또는, 예컨대 도어의 개방 및/또는 폐쇄, 라이트의 켬 또는 임의의 다른 적당한 운전자 입력과 같이, 다가오는 드라이브-오프의 표시로 해석될 수 있는 실질적으로 임의의 이벤트/액션이, 구동트레인이 회전되어야 하는 방향을 결정하기 위한 기초로 활용될 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시되어 있으며, 위에 설명되어 있는 방법 단계들 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 220, 230, 240이 반드시 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있는 순서대로 실행되어야 하는 것이 아님에 주목해야 한다. 이 단계들을 실행할 때, 물리적인 사양과 각 단계를 실행하는 데에 필요한 정보를 이용할 수 있는 한은, 이 단계들은 기본적으로 임의의 적당한 순서로 실행될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 하이브리드 차량 예를 들어 동력원으로 적어도 하나의 연소엔진(101a)과 적어도 하나의 전기기계(101b)를 포함하는 도 1에 개략적으로 도시되어 있는 차량의 경우, 구동트레인(130)에 포함되어 있는 적어도 하나의 클러치(106)가 슬리핑 위치(C슬립 _클러치)로 제어된다. 이 슬리핑 위치(C슬립 _클러치)에서, 적어도 하나의 클러치(106)는 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 의해 제공된 백래시 토크(T백래시)와 함께 백래시를 제거하기 위해 조절된 값을 갖는 백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)를 전달한다. 여기서 백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)는 클러치(106)에 대한 폐쇄 위치(C폐쇄 _클러치)에서 전달되는 토크(T폐쇄 _클러치)보다 작다.
따라서, 이 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 의해 제공되는 백래시 토크(T백래시) 및 클러치(106)와 연소엔진(101a)에 의해 제공되는 백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)는 조합되어 조합된 백래시 토크(T백래시 _ 조합;T백래시 _조합=T백래시+T백래시_클러치)로 구동트레인(130) 내 백래시를 제거하는 데에 사용된다. 이에 의해 백래시가 효율적으로 제거될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)의 회전 관성(Je _전기기계)이 상대적으로 작고, 구동트레인의 회전 관성(J구동트레인)이 상대적으로 크기 때문에, 연소엔진의 회전 관성(Je _연소엔진)의 상대적으로 큼으로 인해 구동트레인을 회전시키기 위해 클러치와 연소엔진(101a)을 사용하는 것도 유리하다. 기본적으로, 이에 의해 클러치와 연소엔진은 전기기계가 상대적으로 회전 관성(J구동트레인)이 큰 구동트레인(130)을 와인드업 하는 데에 도움을 준다.
도 1a 내지 도 1c에 도시되어 있는 바와 같이, 구동트레인(130)의 다른 파트들은 회전 관성이 다르다. 이러한 회전 관성은, 연소엔진(101a)에 대한 회전 관성(Je_연소엔진), 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 대한 회전 관성(Je _전기기계), 기어박스(103)에 대한 회전 관성(Jg), 클러치(106)에 대한 회전 관성(Jc), 프로펠러 샤프트(107)에 대한 회전 관성(Jp) 및 각 구동 샤프트(104, 105)에 대한 회전 관성(Jd). 일반적으로 말하면, 모든 회전하는 바디들은 회전 관성(J)을 가지며, 이는 바디의 무게와 회전 중심으로부터 무게의 거리에 따라 달라진다. 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 대한 회전 관성(Je _전기기계)은 적어도 연소엔진(101a)에 대한 회전 관성(Je _연소엔진)에 비교하면 상대적으로 작은 것이 일반적이다. 명료함을 위해, 도 1a 내지 도 1c에는 단지 전술한 회전 관성들만을 표기하였다. 그러나 통상의 기술자라면 구동트레인 내에는 여기에 나열되어 있는 것보다도 더 많은 회전 관성들이 발생할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
일반적으로, 회전하는 샤프트/파트의 토크(T)와 회전 속도의 변화(
Figure pct00001
)는 서로 관련되어 있으며, 회전 관성(J)과는
Figure pct00002
로 관련된다. 구동트레인에 있어서, 또는 적어도 구동트레인의 파트에 있어서, 회전 관성(J)이 알려져 있거나 또는 회전 관성(J)이 계산될 수 있다. 예를 들면, 클러치 회전 속도의 변화에 대한 값(
Figure pct00003
)은 적어도 하나 또는 그 이상의 클러치(106)와 기어박스(103)의 회전 관성(J)에 의존한다. 클러치(106)와 기어박스(103)의 회전하는 파트에 대한 회전 관성(J)의 하나의 비-제한적 예시적인 값은 예를 들어 0.5 kg*㎡일 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 백래시/유격을 제거하기에 적당한 백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)의 제어 가능한 값은 경험적으로 결정될 수 있으며, 적어도 기어박스와 구동 샤프트(104, 105)의 마찰 토크를 초과하는 값을 가질 수 있다. 예를 들면, 입력 샤프트(109)에 대해 10-50 Nm, 또는 15-25 Nm, 또는 약 20 Nm 범위일 수 있다. 백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)에 대한 이러한 제어 가능한 값을 사용함으로써, 이 실시형태에 의하면 원치 않는 드라이브-오프 위험이 없는 상태에서, 정지 상태로부터 신속하고 안전한 출발이 제공될 수 있게 된다.
일 실시형태에 따르면, 백래시의 제거가 백래시 토크(T백래시) 및/또는 백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)가 구동트레인에 가해지는 기간 동안의 분석에 의해 결정될 수 있다. 백래시 토크(T백래시) 및/또는 백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)가 가해진 기간(t백래시)이 사전에 결정된 기간(t백래시 _사전결정)보다 길면(t백래시>t백래시 _사전결정), 구동트레인 내에서 백래시가 제거된 것으로 결정된다. 여기서 사전에 결정된 기간(t백래시 _사전결정)은 예컨대 0.5초일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 백래시의 제거가 기어박스의 입력 샤프트(109)의 회전 속도(ω샤프트)와 차량(100)의 구동 휠(110, 111)의 회전 속도(ω휠) 간의 차이(Δω)의 분석에 의해 결정될 수 있다. 초기에 작은 차이가 있는 후에 이들 회전 속도들 사이에 차이가 실질적으로 없다면 즉 Δω=ω샤프트-ω휠=0이면, 구동트레인 내에서 백래시가 제거된 것으로 결론지을 수 있다.
적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)와 연소엔진(101a)을 모두 사용하는 본 명세서에 기재되어 있는 실시형태에서, 백래시의 제거가, 클러치(106)가 슬리핑 위치(C슬립 _클러치)로 제어될 때, 엔진 토크(T엔진)의 증가에 대한 분석에 의해 결정될 수 있다. 클러치가 슬리핑 위치(C슬립 _클러치)로 약간 가까이 있을 때 엔진 토크(T엔진)가 증가하고, 엔진 토크(T엔진)의 증가가 클러치의 슬리핑 위치(C슬립 _클러치)로의 폐쇄와 상관관계가 있다면, 백래시가 제거된 것으로 결론 내릴 수 있다.
전술한 바와 같이, 백래시의 제거는 예를 들면 차량(100)이 정지하고 있는 동안에 수행될 수 있다. 이에 따라 차량이 정지 상태에 있을 때에 백래시 제거가 결정되므로, 백래시 제거가 차량의 주행 성능에 영향을 주지 않는다. 버스와 다른 차량과 같이 많은 차량에 있어서, 버스 정류장과 신호등에서의 정지는 차량을 사용하는 중에 나타나는 자연스런 부분이다. 이렇게 정지한 후에 백래시/유격이 없는 구동트레인으로 차량을 출발시키는 것이 매우 유리하다.
차량의 정지는 여러 방식으로 결정될 수 있다. 정지의 결정은 예를 들면 출력 샤프트(107)에 배치되어 있는 센서에 의해 제공되는 복수의 샤프트 회전 신호에 기초하여 기어박스로부터 출력 샤프트(107)가 회전하는지 아니면 회전하지 않는 지에 기초하여 수행될 수 있다. 정지 결정은 또한 차량의 결정된 가속에 기초하여 예를 들면 차량(100) 가속에 의해 제공되는 가속 신호에 기초하여 이루어질 수 있다. 정지 결정은 또한 차량의 하나 또는 그 이상의 휠들의 결정된 회전 또는 비-회전에 기초하여 예를 들면 차량(100) 휠에 있는 센서에 의해 제공되는 복수의 휠 회전 신호에 기초하여 이루어질 수 있다. 정지 결정은 또한 예를 들어 서비스/풋 브레이크 같은 브레이크가 작동하고 있는 지에 대한 결정에 기초하여 예를 들면 차량(100) 브레이크 시스템에 의해 제공되는 브레이크 페달 신호에 기초하여 이루어질 수 있다. 정지 결정은 또한 차량의 지리학적 이동에 기초하여, 예를 들어 차량 내 GPS 장치에 사용되는 GPS-신호에 기초하여 이루어질 수 있다. 전술한 차량 정지의 결정에 사용되는 신호들은 통상적으로 이미 차량에서 이용될 수 있는 것이다. 따라서 이들 실시형태들은 차량(100)에 하드웨어적으로 복잡하게 하지 않고 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 적어도 하나의 동력원(101a, 101b, 101c)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 토크가 전달되지 않고 차량(100)의 운동에너지에 의해 차량(100)이 이동하는 동안 즉 드래깅/엔진 모터링 및/또는 프리 휠링 중에, 백래시의 제거가 결정될 수 있다. 차량이 엔진 모터링 및/또는 프리 휠링을 사용하고 있는 지 여부에 대한 결정은 차량 내에 존재하는 복수의 표시(indication), 파라미터 및/또는 신호들에 기초할 수 있다. 예를 들면, 중립 기어 표시/신호, 오픈 클러치 표시/신호, 분사되는 연료 표시/신호, 및/또는 적어도 하나의 전기기계에 의해 토크가 제공되지 않는다는 표시에 기초할 수 있다.
백래시가 제어되었는지 여부를 결정하기 위한 전술한 방법들은, 통상적으로 이미 차량에서 이용될 수 있는 정보 및/또는 신호에 기초하여 이루어질 수 있다. 따라서 이러한 방법들은 차량(100)에 하드웨어적으로 복잡하게 하지 않고 구현될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c, 도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c 및 도 7a 내지 도 7c는 본 명세서에 기재되어 있는 실시형태들이 사용될 수 있는 출발 해법에 대한 일부 비-제한적 예시들을 도시하고 있다. 이들 도면에, 백래시의 제거 외에도, 출발할 때까지 백래시가 제거된 상태를 유지하기 위한 다양한 실시형태들이 개략적으로 도시되어 있다. 통상의 기술자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 위에 기재되어 있듯이, 엔진 모터링 주기의 말기 및/또는 프리 휠링 주기의 말기와 관련하여 본 명세서에 제시되어 있는 실시형태들 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
도 4a 내지 도 4c에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 백래시를 제거하기 위해 그리고 백래시가 제거된 상태를 유지하기 위해 적어도 하나의 전기기계가 사용된다. 여기서, 일 실시형태에 따르면, 전기기계에 의해 제공되는 토크는 초기에 구동트레인에 백래시가 존재하는 경우, 구동트레인(130)을 터닝시키기 위해 제어된 값을 갖는 전술한 백래시 토크(T백래시)로 증가된다(401). 백래시가 제거될 때까지(406) 백래시 토크(T백래시)가 제공된다(402). 그런 다음, 전기기계의 토크가 백래시가 제거된 상태를 유지할 수 있게 하는 값 즉 구동트레인 내에 백래시가 다시 발생하는 것을 방지하는 값을 갖는 홀딩 토크(T홀드)로 감소된다(403). 출발 표시에 대응하는 값인 출발 표시가 지정될 때(407)까지 홀딩 토크(T홀드)가 적용된다(404). 출발 표시가 있은 후, 전기기계에 의해 제공되는 토크는 요청된 출발 토크와 관련되어 다시 증가된다(405). 이와 같이 도 4a 내지 도 4c에 도시되어 있는 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 의해 백래시가 제거된 상태가 유지된다.
도 5a 내지 도 5c는 백래시가 제거된 상태를 유지하기 위해 샤프트 브레이크를 사용하는 실시형태를 도시하고 있다. 여기서, 일 실시형태에 따르면, 전기기계에 의해 제공되는 토크는 초기에 전술한 백래시 토크(T백래시)로 증가된다(501). 백래시가 제거될 때까지(506) 백래시 토크(T백래시)가 제공된다(502). 그런 다음, 샤프트 브레이크 표시를 온 값(on value)으로 설정함으로써, 제동 토크(T제동)가 기어박스(103)의 샤프트(109, 902, 905)로 적용된다. 제동 토크(T제동)는 백래시가 제거된 상태를 유지할 수 있게 하는 값을 갖는다. 또한, 전기기계의 토크가 실질적으로 제로로 감소된다(503). 드라이브-오프 표시가 드라이브-오프 표시에 대응하는 온(on) 값에 지정된 바로 직후까지, 제동 토크(T제동)가 적용된다(504). 드라이브-오프 표시가 있은 후, 전기기계에 의해 제공되는 토크는 요청된 드라이브-오프 토크와 관련되어 다시 증가된다(505). 이와 같이 도 5a 내지 도 5c에 도시되어 있는 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 의해 백래시가 제거되고, 샤프트 브레이크에 의해 백래시가 제거된 상태가 유지된다.
도 6a 내지 도 6c는 백래시가 제거된 상태를 유지하기 위해 샤프트 브레이크와 적어도 하나의 전기기계의 조합 사용을 활용하는 실시형태를 도시하고 있다. 여기서, 일 실시형태에 따르면, 전기기계에 의해 제공되는 토크는 초기에 전술한 백래시 토크(T백래시)로 증가된다(601). 백래시가 제거될 때까지(606) 백래시 토크(T백래시)가 제공된다(602). 그런 다음, 제동 토크(T제동)가 기어박스(103)의 샤프트(109, 902, 905)에 적용되고, 전기기계의 토크는 홀딩 토크(T홀드)로 감소된다(603). 제동 토크(T제동)와 홀딩 토크(T홀드)는 함께 백래시가 제거된 상태를 유지할 수 있게 하는 조합된 값을 갖는다. 드라이브-오프 표시가 드라이브-오프 표시에 대응하는 온(on) 값에 지정될 때까지, 제동 토크(T제동)와 홀딩 토크(T홀드)가 적용된다(604). 드라이브-오프 표시가 있은 후(607), 전기기계에 의해 제공되는 토크는 요청된 드라이브-오프 토크와 관련되어 다시 증가된다(605). 이와 같이 도 6a 내지 도 6c에 도시되어 있는 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 의해 백래시가 제거되고, 샤프트 브레이크와 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)의 조합된 사용에 의해 백래시가 제거된 상태가 유지된다.
도 7a 내지 도 7c는 백래시가 제거된 상태를 유지하기 위해 기어박스 마찰을활용하는 실시형태를 도시하고 있다. 여기서, 일 실시형태에 따르면, 전기기계에 의해 제공되는 토크는 초기에 전술한 백래시 토크(T백래시)로 증가된다(701). 백래시가 제거될 때까지(706) 백래시 토크(T백래시)가 제공된다(702). 그런 다음, 전기기계의 토크가 실질적으로 제로 값으로 감소된다(703). 드라이브-오프 표시가 드라이브-오프 표시에 대응하는 값 온(on)에 지정될 때까지, 기어박스의 내부 마찰이 백래시가 제거된 상태를 유지한다(704). 드라이브-오프 표시가 있은 후(707), 전기기계에 의해 제공되는 토크는 요청된 드라이브-오프 토크와 관련되어 다시 증가된다(705). 이와 같이 도 7a 내지 도 7c에 도시되어 있는 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 의해 백래시가 제거되고, 기어박스 마찰에 의해 백래시가 제거된 상태가 유지된다.
통상의 기술자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 도 4a 내지 도 4c, 도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c 및 도 7a 내지 도 7c에 개략적으로 도시되어 있는 원리는, 백래시를 제거하기 위해 적어도 하나의 전기기계와 클러치가 조합 제어되는 본 명세서에 기재되어 있는 실시형태에도 적용될 수 있다. 이 경우, 도면에서 토크 전기기계는 클러치와 전기기계의 조합된 토크에 대응하고, 도면에서의 백래시 토크(T백래시)는 전술한 조합된 백래시 토크(T백래시 _조합)에 대응하게 된다.
도 4a 내지 도 4c, 도 5a 내지 도 5c, 도 6a 내지 도 6c 및 도 7a 내지 도 7c에 도시되어 있는 바와 같이, 차량이 움직이려고 할 때, 본 명세서에 기재되어 있는 실시형태를 사용함으로써, 드라이브-오프 표시가 작동될 때, 구동트레인이 백래시가 없는 상태로 되는 것이 보증되며, 이는 드라이브-오프 하는 중에 요청되는 토크에 있어서 백래시 관련 제한의 필요성을 감소시켜 준다. 이에 따라 정지상태에서 즉 출발하기 전에 이미 백래시가 제거된다. 이에 의해, 본 명세서에 기재되어 있는 실시형태는 차량이 더 빠르게 출발할 수 있게 하며, 이는 운전자가 차량의 토크 응답이 매우 빠르고 강력(powerful)하다고 느끼게 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 차량(100)에 포함되어 있는 구동트레인(130)의 백래시를 제거하기 위해 차량에 사용되는 시스템이 제시된다. 전술한 바와 같이, 차량(100)은 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 포함하는 적어도 하나의 동력원(101a, 101b, 101c, 101d)을 포함한다. 차량은 하나 또는 그 이상의 동력원(101a, 101b, 101c, 101d)과 차량(100)의 적어도 하나의 구동 휠(110, 111) 사이에서 토크를 전달하는 구동트레인(130)을 추가로 포함한다.
백래시를 제거하기 위한 시스템은, 구동트레인(130)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 포지티브 구동 토크(T구동)가 전달되지 않을 때, 구동트레인(130)에 백래시가 존재하는 경우, 구동트레인(130)에 구동트레인(130)을 터닝/회전시키기 위한 조절 값을 갖는 백래시 토크(T백래시)를 제공하도록 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 제어하는 단계(210)를 위한 수단을 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 이 시스템은 제공된 백래시 토크(T백래시)에 의해 백래시가 제거되었는지를 검출하는 단계(220)를 위한 수단을 추가로 포함할 수 있다.
도 1a 내지 도 1c, 도 8 및 도 9를 참고하면, 본 명세서에 기재되어 있는 다양한 실시형태에 따라, 이 시스템은 적어도 하나의 전기기계 제어 유닛(121), 적어도 하나의 연소엔진 제어 유닛(122), 적어도 하나의 기어박스 제어 유닛(123) 및/또는 적어도 하나의 클러치 제어 유닛(124)을 포함할 수 있다. 본 명세서에 기재되어 있는 실시형태들의 적어도 일부는 이들 제어 유닛들(121, 122, 123, 124) 중 하나 이상에 의해 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 시스템은, 청구항 및 본 명세서에 기재되어 있는 실시형태들의 방법 단계에 대해 위에 기재되어 있는 모든 것을 수행하기 위해 배치될 수 있다. 이에 의해 이 시스템에는 위에 기재되어 있는 각각의 실시형태들에 대한 이점들이 제공된다. 본 발명은 구동트레인의 백래시를 제어하기 위한 본 명세서에 기재되어 있는 시스템을 포함하는 예컨대 트럭, 버스 또는 승용차 같은 차량(100)에도 관한 것이다.
통상의 기술자는 구동트레인의 백래시를 제어하기 위한 본 명세서에 기재된 실시형태가, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터에서 실행될 때 컴퓨터로 하여금 이 방법을 실행하도록 지시하는 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 컴퓨터 프로그램은 일반적으로 비-일시적/비-휘발성 디지털 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품(803)으로 구성되며, 여기서 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 프로그램 제품의 컴퓨터 판독 가능 매체에 통합되어 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 예를 들어 ROM(Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), 플래시 메모리, EEPROM(Electrically Erasable PROM), 하드 디스크 유닛 등과 같은 적당한 메모리를 포함한다.
도 8은 전술한 제어 유닛들(121, 122, 123, 124) 중 하나 이상에 대응할 수 있는 제어 유닛(800)을 개략적으로 도시한다. 제어 유닛(800)은 예를 들어 디지털 신호 처리를 위한 회로(Digital Signal Processor, DSP), 또는 미리 결정된 특정 기능을 갖는 회로(ASIC(Application Specific Integrated Circuit)) 같이 본질적으로 임의의 적당한 유형의 프로세서 또는 마이크로컴퓨터 유형으로 구성될 수 있는 컴퓨팅 유닛(801)을 포함한다. 컴퓨팅 유닛(801)은 제어 유닛(800)에 배열된 메모리 유닛(802)에 연결되며, 이 메모리 유닛은 예를 들어 컴퓨팅 유닛(801)이 계산을 수행하는 데에 필요로 하는 저장된 프로그램 코드 및/또는 저장된 데이터를 컴퓨팅 유닛(801)에 제공한다. 컴퓨팅 유닛(801)은 또한 계산의 부분적 또는 최종 결과를 메모리 유닛(802)에 저장하도록 구성된다.
또한, 제어 유닛(800)에는 입출력 신호를 수신 및 송신하기 위한 장치(811, 812, 813, 814)가 제공되어 있다. 이들 입력 및 출력 신호는 파형, 임펄스, 또는 입력 신호의 수신을 위한 장치(811, 813)에 의해 정보로서 검출될 수 있고 컴퓨팅 유닛(801)에 의해 처리될 수 있는 신호로 변환될 수 있는 다른 속성을 포함할 수 있다. 이 신호들은 컴퓨팅 유닛(801)에서 이용 가능하게 된다. 출력 신호의 전송을 위한 장치(812, 814)는 예를 들어, 신호의 변조에 의해 출력 신호를 생성하기 위해 컴퓨팅 유닛(801)으로부터 수신된 신호를 변환하도록 배치되며, 이는 차량 내 시스템의 다른 부분 및/또는 시스템으로 전송될 수 있다.
입력 및 출력 신호를 수신 및 전송하기 위한 장치에 대한 각각의 연결은 하나 이상의 케이블; CAN 버스(Controller Area Network bus)와 같은 데이터 버스, MOST 버스(Media Orientated Systems Transport bus) 또는 기타 버스 구성; 또는 무선 연결로 구성될 수 있다. 통상의 기술자는 전술한 컴퓨터가 컴퓨팅 유닛(801)에 의해 구성될 수 있고 상술된 메모리는 메모리 유닛(802)에 의해 구성될 수 있음을 이해할 것이다.
현대 차량의 제어 시스템은 다수의 전자 제어 유닛(ECU's) 또는 컨트롤러 및 차량에 위치하는 다양한 컴포넌트를 링크하기 위한 하나 이상의 통신 버스로 구성된 통신 버스 시스템을 포함하는 것이 일반적이다. 이러한 제어 시스템은 다수의 제어 유닛을 포함할 수 있고 특정 기능에 대한 책임은 하나 이상의 제어 유닛으로 분할될 수 있다. 따라서 도시되어 있는 유형의 차량은 도 1a 내지 도 1c, 도 8 및 도 9에 도시된 것보다 훨씬 더 많은 제어 유닛을 포함하며, 이는 이 기술 분야의 통상의 기술자에게 잘 알려져 있다.
도시되어 있는 실시형태에서, 본 발명은 상기 언급된 하나 이상의 제어 유닛들(121, 122, 123, 124)에서 구현된다. 그러나, 본 발명은 또한 차량 내에 이미 존재하는 하나 이상의 다른 제어 유닛에서 또는 본 발명에 전용으로 사용되는 일부 제어 유닛에서 전체적으로 또는 부분적으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서, 유닛은 종종 본 발명에 따른 방법의 단계를 수행하도록 배열되는 것으로 기재되어 있다. 이는 이들 방법 단계를 수행하도록 설계 및/또는 구성되어 있는 유닛들도 포함한다.
하나 이상의 제어 유닛(121, 122, 123, 124)은 예컨대 도 1a 내지 도 1c에 개별 유닛으로 도시되어 있다. 그러나, 이들 유닛들(121, 122, 123, 124)은 물리적으로 동일한 유닛에서 논리적으로 분리되어 구현되거나 또는 논리적으로나 물리적으로 함께 배치될 수 있다. 이들 유닛들(121, 122, 123, 124)은 예를 들어 유닛들이 활성일 때 및/또는 그 방법 단계를 각각 수행하는데 이용될 때, 프로세서/컴퓨팅 유닛(801)에 입력되고 프로세서/컴퓨팅 유닛(801)에 의해 이용되는 프로그래밍 코드의 형태일 수 있는 명령 그룹에 대응할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태로 한정되지 않는다. 대신에, 본 발명은 독립 청구항의 범위 내에 포함되는 모든 다른 실시형태에 관한 것이며 이를 포함한다.

Claims (15)

  1. - 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 포함하는 하나 또는 그 이상의 동력원(101a, 101b, 101c, 101d); 및
    - 하나 또는 그 이상의 동력원(101a, 101b, 101c, 101d)과 차량(100)의 적어도 하나의 구동 휠(110, 111) 사이에서 토크를 전달하기 위한 구동트레인(130);을 포함하는 차량(100)용 방법으로, 상기 방법은,
    - 구동트레인(130)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 포지티브 구동 토크(T구동)가 전달되지 않을 때, 구동트레인(130)에 백래시가 존재하는 경우, 구동트레인(130)에 구동트레인(130)을 회전시키기 위한 제어 값을 갖는 백래시 토크(T백래시)를 제공하도록 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 제어하는 단계(210)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    백래시 토크(T백래시)가 구동트레인(130)의 마찰 토크(T마찰)보다 크고, 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)에 의해 최대로 제공되는 최대 토크(T최대)보다 작은 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 적어도 차량(100)을 가속시키는 구동 토크(T구동)에 대한 요청이 검출될 때까지 백래시가 제거된 상태를 유지하는 단계(230)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    백래시가 제거된 상태를 유지하는 단계(230)는 다음 그룹 중 적어도 하나에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
    - 구동트레인(130) 내에 포함되어 있는 기어박스(103)의 샤프트(109, 902, 905) 상에 제동 토크(T브레이크)를 가하는 것;
    - 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 사용하여 구동트레인(130)에 홀딩 토크(T홀드)를 제공하는 것; 및
    - 구동트레인(130)의 기어박스(103)의 마찰.
  5. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    - 구동트레인(130) 내에 백래시가 여전히 제거되어 있을 때, 구동트레인(130)으로부터 구동 토크(T구동)를 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 전달하는 단계(240)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
  6. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 제어하는 단계(210)는,
    - 구동트레인(130)에 백래시 토크(T백래시)를 제공하는 단계(214);
    - 제공된 백래시 토크(T백래시)에 의해 구동트레인(130)이 회전하고 있음을 검출하는 단계(215);
    - 구동트레인(130)이 회전을 멈춘 것을 검출하는 단계(216);
    - 구동트레인(130)이 회전을 멈춘 것의 검출(216)에 기초하여, 백래시가 제거되었음을 결정하는 단계(217); 및
    - 제공되는 백래시 토크(T백래시)가 감소되도록 제어하는 단계(218)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
  7. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    구동트레인(130)에 백래시 토크(T백래시)를 제공하게 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 제어하는 단계(210)는,
    - 차량(100)의 다가오는 가속 방향을 결정하는 단계(211); 및
    - 다가오는 가속 방향으로 백래시가 제거되도록, 구동트레인(130)에 백래시 토크(T백래시)를 제공하게 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 제어하는 단계(212)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    방향을 결정하는 단계(211)는 다음 그룹 중에서 하나 또는 그 이상에 기초하는 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
    - 기어 실렉터 표시;
    - 차량(100) 전방 로드 섹션에 관한 정보; 및
    - 차량(100)의 다가오는 사용에 관한 정보.
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    - 구동트레인(130)에 포함되어 있는 적어도 하나의 클러치(106)를, 적어도 하나의 클러치(106)가 백래시를 제거하기 위한 조절 값을 갖는 백래시 클러치 토크(T백래시_클러치)를 전달하는 슬리핑 포지션(C슬립 _클러치)으로 제어하는 단계(213)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    백래시 클러치 토크(T백래시 _클러치)가 클러치(106)를 위한 폐쇄 포지션(C폐쇄_클러치)으로 전달되는 토크(T폐쇄 _클러치)보다 작은 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
  11. 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    다음 그룹 중 하나 또는 그 이상이 진행되는 중에, 구동트레인(130)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 실질적으로 구동 토크(T구동)가 전달되지 않는 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
    - 차량 정지: 및
    - 하나 또는 그 이상의 동력원(101a, 101b, 101c, 101d)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 토크가 전달되지 않은 상태로 차량(100)의 운동에너지에 의한 차량(100)의 이동.
  12. 컴퓨터에 의해 프로그램이 실행될 때, 선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 따른 방법(200)을 실시하게 하는 지령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.
  13. 컴퓨터에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법(200)을 실시하게 하는 지령을 포함하는 컴퓨터-판독 가능 매체.
  14. - 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 포함하는 하나 또는 그 이상의 동력원(101a, 101b, 101c, 101d); 및
    - 하나 또는 그 이상의 동력원(101a, 101b, 101c, 101d)과 차량(100)의 적어도 하나의 구동 휠(110, 111) 사이에서 토크를 전달하기 위한 구동트레인(130);을 포함하는 차량(100)용 시스템으로, 상기 시스템은,
    - 구동트레인(130)으로부터 적어도 하나의 구동 휠(110, 111)로 포지티브 구동 토크(T구동)가 전달되지 않을 때, 구동트레인(130)에 백래시가 존재하는 경우, 구동트레인(130)에 구동트레인(130)을 회전시키기 위한 조절 값을 갖는 백래시 토크(T백래시)를 제공하도록 적어도 하나의 전기기계(101b, 101c, 101d)를 제어하는 단계(210)를 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 방법.
  15. 제14항에 따른 시스템을 포함하는 차량.
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