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KR101250138B1 - 차량 구동 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량 구동 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR101250138B1
KR101250138B1 KR1020107017118A KR20107017118A KR101250138B1 KR 101250138 B1 KR101250138 B1 KR 101250138B1 KR 1020107017118 A KR1020107017118 A KR 1020107017118A KR 20107017118 A KR20107017118 A KR 20107017118A KR 101250138 B1 KR101250138 B1 KR 101250138B1
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parking
brake
wheels
control
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하지메 가또오
히데또 와따나베
요시미쯔 요꼬우찌
구니오 다께다
마사유끼 다나까
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

엔진(50)을 시동시키기 위한 조건이 만족되면, 제어기(90)는 차륜(88)이 브레이크 장치(86)에 의해 강제 로크되고 파킹 로크 기구(200)가 구동축을 언로크시키도록 해제되게 되는 로크 절환 제어를 실행하고(스텝 S4, 스텝 S5), 이 후 제어기(90)는 엔진(50)이 모터 발전기(MG1)에 의해 시동되게 되는 크랭킹 제어를 실행한다(스텝 S6).

Description

차량 구동 장치 및 그 제어 방법 {VEHICLE DRIVING APPARATUS AND CONTROL METHOD FOR SAME}
본 발명은 차량 구동 장치 및 차량 구동 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 내연기관을 구비한 차량 구동 장치 및 차량 구동 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
크랭킹 제어는 내연기관이 시동할 때 내연기관의 크랭크 샤프트가 전기 모터를 사용하여 크랭크되게 실행된다. 이러한 크랭킹 제어시에는 일본특허출원공개 제2002-307982호(JP-A-2002-307982)에 개시된 것처럼, 온도가 낮아서 윤활유의 점도가 높으면 전기 모터 상의 부하가 증가하여서 내연기관의 시동을 어렵게 만들게 된다. 또한, 낮은 온도는 전기 모터에 전력을 공급하는 전지의 전압을 감소시키게 되며, 이는 또한 내연기관의 시동성을 감소시키게 된다.
엔진 및 전기 모터(들) 양쪽을 사용해서 주행하는 하이브리드 차량은 연료 경제성이 낮아지게 되는 운전 영역에서는 전기 모터를 사용함으로써 높은 연료 경제성을 달성한다. 따라서, 엔진은 하이브리드 차량의 시동 직후에는 시동되지 않는 경우가 종종 있다.
그러나, 대기 온도가 낮으면, 엔진은 차량 객실을 난방하기 위해 그리고 시스템의 예열 등을 위해서 하이브리드 차량의 시동과 동시에 전기 모터에 의해 크랭크된다. 그러나, 전지의 전압이 저온에서 감소하기 때문에 전기 모터를 사용하여 엔진을 시동시키는데 시간이 더 오래 걸린다. 따라서, 엔진이 자체 구동되기 전인 불안정 상태 동안에, 엔진이 전기 모터의 토크에 의해 구동되는 상태와 엔진이 전기 모터를 구동하는 상태가 교대로 일어난다. 즉, 전기 모터의 토크의 방향이 반복해서 역전되고, 이로써 파킹 로크 기어에 진동을 일으켜서 파킹 로크 기어와 파킹 로크 포올 사이에 기어 접촉 소음을 일으키게 된다.
본 발명은 내연기관을 시동할 때 소음을 줄여주는 차량 구동 장치 및 차량 구동 장치의 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 태양은, 엔진과, 이 엔진을 시동시키기 위한 모터와, 엔진으로부터의 토크를 받아서 차량의 차륜을 구동하는 구동축과, 이 구동축을 로킹하기 위한 파킹 로크 기구와, 차륜을 로킹하기 위한 브레이크 장치와, 상기 모터, 파킹 로크 기구 및 브레이크 장치를 제어하기 위한 제어기를 갖는 차량 구동 장치에 관한 것이다. 엔진을 시동시키기 위한 조건이 만족되면, 제어기는 차륜이 브레이크 장치에 의해 강제 로크되고 파킹 로크 기구가 구동축을 언로크시키도록 해제되게 되는 로크 절환 제어를 실행하고, 그런 다음에 제어기는 엔진이 모터에 의해 시동되게 되는 크랭킹 제어를 실행한다.
본 발명의 제1 태양에 따른 차량 구동 장치는, 제어기가, 크랭킹 제어에 의해 엔진이 자체 구동을 개시한 후에, 파킹 로크 기구를 사용하여 구동축을 로크하고, 브레이크 장치에 의한 차륜의 강제 로킹을 취소하도록 하는 방식으로 될 수도 있다.
본 발명의 제1 태양에 따른 차량 구동 장치는 온도 센서를 더 포함할 수도 있다. 이 경우에, 제어기는 온도 센서에 의해 검출된 온도가 소정의 온도보다 낮으면 로크 절환 제어 후에 크랭킹 제어를 실행할 수도 있으며, 또한 제어기는 온도 센서에 의해 검출된 온도가 소정 온도보다 높으면 로크 절환 제어를 실행하지 않고 크랭킹 제어를 실행할 수도 있다.
본 발명의 제1 태양에 따른 차량 구동 장치는, 브레이크 장치가 파킹 브레이크 및 유압 브레이크를 갖추고, 제어기가 로크 절환 제어 중에 유압 브레이크를 사용해서 차륜을 강제 로크하고, 차륜이 파킹 브레이크에 의해 로크되지 않았으면 제어기가 로크 절환 제어를 실행하지 않고 크랭킹 제어를 실행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제2 태양은, 엔진과, 이 엔진을 시동시키기 위한 모터와, 엔진으로부터의 토크를 받아들이는 구동축과, 차륜과, 이 구동축을 로킹하기 위한 파킹 로크 기구와, 차륜을 로킹하기 위한 차륜 로크 장치와, 상기 모터, 파킹 로크 기구 및 차륜 로크 장치를 제어하기 위한 제어기를 갖는 차량 구동 장치에 관한 것이다. 엔진을 시동시키기 위한 조건이 만족되면, 제어기는 차륜이 차륜 로크 장치에 의해 강제 로크되고 파킹 로크 기구가 구동축을 언로크시키도록 해제되게 되는 로크 절환 제어를 실행하고, 그런 다음에 제어기는 엔진이 모터에 의해 시동되게 되는 크랭킹 제어를 실행한다.
본 발명의 제2 태양에 따른 차량 구동 장치는, 차륜이 구동륜 및 피동륜 양쪽을 모두 포함하거나 이들 중 한쪽만 포함할 수도 있다.
본 발명의 제3 태양은, 엔진과, 이 엔진을 시동시키기 위한 모터와, 엔진으로부터의 토크를 받아서 차량의 차륜을 구동시키기 위한 구동축과, 이 구동축을 로킹하기 위한 파킹 로크 기구와, 차륜을 로킹하기 위한 브레이크 장치를 갖는 차량 구동 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 또한, 상기 제어 방법은, 엔진을 시동시키기 위한 조건이 만족되었는지를 판단하는 단계와, 시동 조건이 만족되었을 때 차륜이 브레이크 장치에 의해 강제 로크되고 파킹 로크 기구가 구동축을 언로크시키도록 해제되는 로크 절환 제어를 실행하고, 그런 후 모터를 사용하여 엔진을 시동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제3 태양에 따른 방법은, 크랭킹 제어에 의해 엔진이 자체 구동을 개시한 후에 파킹 로크 기구에 의해 구동축을 로킹하고, 브레이크 장치에 의한 차륜 강제 로크를 취소하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 제3 태양에 따른 방법은, 차량 구동 장치가 온도 센서를 더 구비해서, 이 온도 센서에 의해 검출된 온도가 소정 온도보다 낮으면 로크 절환 제어 후에 크랭킹 제어가 실행되고, 온도 센서에 의해 검출된 온도가 소정 온도보다 높으면 로크 절환 제어를 실행하지 않고 크랭킹 제어가 실행되도록 할 수도 있다.
본 발명의 제3 태양에 따른 방법은, 브레이크 장치가 파킹 브레이크 및 유압 브레이크를 갖추고, 유압 브레이크는 로크 절환 제어 동안에 차륜을 강제 로크하는데 사용되고, 차륜이 파킹 브레이크에 의해 로크되지 않았으면 로크 절환 제어를 수행하지 않고 크랭킹 제어가 실행되도록 할 수도 있다.
상기 본 발명의 태양들에 따르면, 구동축을 로킹하기 위한 로크 기구에서의 기어 접촉 소음을 방지할 수 있어서 내연기관을 시동시킬 때의 소음을 줄일 수 있다.
상기 본 발명의 목적과, 다른 목적 및 특징과 장점에 대해서는 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 병기하여 도시한 첨부 도면을 참조로 하여 이루어지는 양호한 실시예에 대한 하기의 설명으로부터 명확하게 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량 구동 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 파킹 로크 기구의 구조를 도시한 상세도이다.
도 3은 제어기로서 사용된 대표적인 컴퓨터의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 제어기에 의해 실행된 루틴의 순서를 도시한 흐름도이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도면에서 동일한 요소 및 부품은 동일한 도면부호로 표시하고 이들에 대한 중복 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량 구동 장치(10)의 구성을 도시한 개략도이다. 도 1에서, 차량 구동 장치(10)는 엔진(50), 유성 기어세트(20), 모터-발전기(MG1, MG2) 및 파킹 로크 기구(200)를 갖는다.
유성 기어세트(20)는 크랭크 샤프트(56)가 축 방향으로 관통하게 되는 중공축인 선 기어 샤프트(25)에 결합된 선 기어(21)와, 크랭크 샤프트(56)에 동축으로 배열된 회전축을 갖는 링 기어(22)와, 선 기어(21) 주위를 회전하는 동안에 자체 회전하도록 선 기어(21)와 링 기어(22) 사이에 배열된 피니언(23)과, 크랭크 샤프트(56)의 단부에 고정되어 피니언(23)이 회전식으로 지지되도록 된 유성 캐리어(24)를 갖는다.
따라서, 유성 기어세트(20)는 3개의 구동력 입출력 축, 즉 선 기어(21), 링 기어(22) 및 유성 캐리어(24)의 회전축들을 갖는다. 작동시에, 이들 3개의 축들 중 2개로 출력 또는 2개로부터 입력되는 구동력이 먼저 결정되고, 그 뒤에 나머지 하나의 축으로 출력 또는 이로부터 입력되는 구동력이 상기 2개의 축에 대해 결정된 구동력에 기초해서 결정된다.
링 기어(22)와 마찬가지로 링 기어(29)도 링 기어 케이스에 형성되어 있다. 링 기어(29)와 모터-발전기(MG2)의 회전자 축(26) 사이에 감속 기어 유닛이 마련된다. 이 감속 기어 유닛은 유성 기어세트이다. 유성 기어세트의 캐리어는 케이스에 고정된다. 회전자 축(26)의 회전은 선 기어로부터 피니언(27)을 거쳐 링 기어(29)에 전달된다.
구동력을 입력하기 위한 구동력 입력 기어(28)가 링 기어(22)의 케이스의 외주연에 마련된다. 구동력은 구동력 입력 기어(28)와 구동력 전달 기어(11) 사이에 전달된다. 구동력 전달 기어(11)는 회전축(12)을 거쳐 기어(13)에 결합된다. 기어(13)는 차동 유닛(70)을 구동한다. 내리막 경사를 운행하거나 또는 이와 유사한 운행 상황에서는, 차륜(88)의 회전이 차동 유닛(70)에 전달되고, 기어(13)가 차동 유닛(70)에 의해 구동된다.
차동 유닛(70)은 구동 기어(14), 피니언(72, 74) 및 사이드 기어(76, 78)를 갖고 있다. 구동 기어(14)는 차동 케이스(도면부호 미부여)의 외주연 상에 마련되어서 상기 케이스와 일체로 회전한다. 피니언(72, 74)의 회전축은 차동 케이스에 고정된다. 사이드 기어(76, 78)는 피니언(72, 74)에 각각 맞물리게 배열되고, 차륜(88)의 회전축이 되는 구동축(80, 82)에 각각 결합된다.
브레이크 디스크(84)는 차륜(88)을 회전시키는 구동축(82) 상에 마련된다. 브레이크 장치(86)가 브레이크 디스크(84)의 외주연에 마련된다. 브레이크 장치(86)는 브레이크 캘리퍼, 유압 실린더, 브레이크 패드 등을 갖는다. 드럼 브레이크(94)는 후륜(96) 각각에 마련된다.
상세하게 도시하지는 않았으나, 드럼 브레이크(94)는 2개의 드럼 브레이크로 구성되는데, 그중 하나는 파킹용이고 다른 하나는 제동용이다. 차륜(96)이 파킹용 드럼 브레이크를 사용하여 로크되면, 상기 드럼 브레이크의 브레이크 슈우는 브레이크 페달(91)(또는 사이드 브레이크 레버)를 거쳐 작동되는 와이어에 의해 드럼에 대해서 개방되어 가압된다. 한편, 차륜(96)이 제동용 드럼 브레이크를 사용하여 로크되면, 상기 드럼 브레이크의 브레이크 슈우는 작동중인 브레이크 페달에 반응하여 변화하는 유압에 의해서 또는 제어기(90)에 의해 제어되는 유압에 의해서 드럼에 대해서 개방되어 가압된다. 후륜을 제동하기 위한 드럼 브레이크는 필요에 따라 디스크 브레이크로 대체할 수도 있다.
모터-발전기(MG1)는 회전자(32)와 고정자(33)를 갖고 있다. 회전자(32)의 외주연 상에는 영구자석(35)이 마련되어 있다. 회전 자기장을 만들기 위한 3방향 코일(34)이 고정자(33) 주위에 권선되어 있다. 회전자(32)는 유성 기어세트(20)의 선 기어(21)와 일체로 회전하는 선 기어 샤프트(25)에 결합되어 있다. 고정자(33)는 적층된 얇은 전자기 강판들로 만들어진다. 고정자(33)는 도면에는 도시하지 않은 케이스 상에 고정된다.
모터-발전기(MG1)가 모터로서 작동하면, 회전자(32)는 영구자석(35)에 의해 생성된 자기장과 3방향 코일(34)에 의해 생성된 자기장 사이의 상호작용에 의해 회전된다. 한편, 모터-발전기(MG1)가 전기 발전기로서 작동하면, 영구자석(35) 및 회전자(32)의 회전에 의해 생성된 자기장들 사이의 상호작용에 의해서 3방향 코일(34)의 양단부에 기전력이 생성된다.
모터-발전기(MG2)는 회전자(42)와 고정자(43)를 갖고 있다. 회전자(42)의 외주연에는 영구자석(45)이 마련되어 있다. 회전 자기장을 만들기 위한 3방향 코일(44)이 고정자(43) 주위에 권선되어 있다. 회전자(42)는 회전자축(26)에 결합되어 있다. 고정자(43)는 적층된 얇은 전자기 강판들로 만들어진다. 고정자(43)는 도면에는 도시하지 않은 케이스 상에 고정된다.
모터-발전기(MG2)가 전기 발전기로서 작동하면, 영구자석(45) 및 회전자(42)의 회전에 의해 생성된 자기장들 사이의 상호작용에 의해서 3방향 코일(44)의 양단부에 기전력이 생성된다. 한편, 모터-발전기(MG2)가 모터로서 작동하면, 회전자(42)는 영구자석(45)에 의해 생성된 자기장과 3방향 코일(44)에 의해 생성된 자기장 사이의 상호작용에 의해 회전된다.
파킹 로크 기구(200)는, 링 기어(22)와 일체로 회전하는 파킹 로크 기어(61)와, 이 파킹 로크 기어(61)를 로킹하기 위한 파킹 로크 포올(106)과, 파킹 로크 포올(106)을 밀어서 파킹 로크 기어(61)에 맞물리게 하는 파킹 로크 캠(210)과, 파킹 로크 캠(210)을 움직이도록 파킹 로크 캠(210)에 부착되어 있는 로드(104)를 갖는다.
파킹 로크 기구(200)는 샤프트(102)를 회전시키기 위한 파킹 로크 작동기(142)를 갖는다. 샤프트(102)가 파킹 로크 작동기(142)에 의해 회전됨에 됨에 따라, 샤프트(102) 상에 마련된 멈춤쇠 판(100)이 이동하게 되어 로드(104)를 구동하게 된다. 특히, 샤프트(102)가 시계방향으로 회전함에 따라, 파킹 로크 캠(210)이 파킹 로크 포올(106)을 밀게 되는데 이에 의해서 파킹 로크 기구(200)가 로크된다. 반대로, 파킹 로크 캠(210)이 반시계방향(시계방향의 반대)으로 회전함에 따라, 파킹 로크 캠(210)은 파킹 로크 포올(106)로부터 멀리 당겨져서 파킹 로크 기구(200)가 언로크되게 한다.
도 2는 파킹 로크 기구(200)의 구조를 상세하게 도시한다. 이 예시적인 실시예는 차량 구동 장치(10)의 시프트 위치가 2개의 위치들, 즉 P 위치(파킹 위치)와 Non-P(비파킹 위치) 사이에서 절환되는 것을 가정하였다. 그러나, 차량 구동 장치(10)는 R(후진) 위치, N(중립) 위치 및 D(전진) 위치 등의 2개 또는 그 이상의 Non-P 위치들을 가질 수도 있다. 예를 들어, 차량 구동 장치(10)의 시프트 위치는 P 위치와, R, N 및 D 위치를 포함하는 3개의 Non-P 위치인 4개의 시프트 위치들 사이에서 절환될 수도 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 시프트 위치 변경 기구(48)는 파킹 로크 작동기(142)에 의해 회전되는 샤프트(102)와, 이 샤프트(102)를 따라 회전하는 멈춤쇠 판(100)과, 이 멈춤쇠 판(100)의 회전에 따라 작동하는 로드(104)와, 도 1에 도시된 파킹 로크 기어(61)와, 이 파킹 로크 기어(61)를 로크하는데 사용되는 파킹 로크 포올(106)과, 시프트 위치를 소정 위치에 고정하도록 멈춤쇠 판(100)의 회전을 제한하는 멈춤쇠 스프링(110)과, 롤러(112)를 포함한다.
멈춤쇠 판(100)은 시프트 위치를 변경시키도록 파킹 로크 작동기(142)에 의해 구동된다. 엔코더(146)는 파킹 로크 작동기(142)의 회전량에 대응하는 계수값을 얻는 계수 수단으로서 기능한다. 출력축 센서(144)는 샤프트(102)의 회전 위치를 검출한다.
도 2는 시프트 위치가 Non-P 위치에 있는 상태를 도시한다. 이 상태에서는 파킹 로크 포올(106)이 파킹 로크 기어(61)를 로크하지 않기 때문에 차량의 구동축의 회전이 방해받지 않는다. 그 다음에 샤프트(102)가 작동기(142)에 의해 도면에서 화살표 C 방향에서 보았을 때 시계방향으로 회전되면, 로드(104)는 멈춤쇠 판(100)을 거쳐서 도 2의 화살표 A 방향으로 가압되며 이로써 파킹 로크 포올(106)이 로드(104)의 팁부에 마련된 테이퍼진 캠인 파킹 로크 캠(210)에 의해 도 2의 화살표 B 방향으로 밀어 올려지게 된다.
멈춤쇠 판(100)이 회전함에 따라, 멈춤쇠 판(100)의 상부 부분에 형성된 2개의 만입부 중 하나에, 즉 Non-P-만입부(120)에 위치하게 되는 멈춤쇠 스프링(110)의 롤러(112)는 크레스트(122)를 올라타고 다른 만입부, 즉 P-만입부(124) 쪽으로 이동하게 된다. 롤러(112)는 멈춤쇠 스프링(110)에 끼워져서 그 축을 중심으로 회전할 수 있게 된다. 롤러(112)가 P-만입부(124)에 도달할 때까지 멈춤쇠 판(100)이 회전하면, 파킹 로크 포올(106)은 파킹 로크 포올(106)의 돌기(208)가 파킹 로크 기어(61)의 톱니들 사이에 위치하게 되는 위치로 밀어 올려지며, 이로써 차량의 구동축의 회전이 기계적으로 제한된다.
본 발명의 이 예시적인 실시예에서, 파킹 로크 기어(61)는 도 1에 도시된 것처럼 링 기어(22)와 일체로 회전하는 부분에 마련되고, 파킹 로크 기구(200)는 파킹 로크 기어(61)를 로크하도록 마련된다. 그러나, 파킹 로크 기구(200)는 구동축과 구동륜(88) 사이의 임의 위치에 마련될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 파킹 로크 기구(200)는 파킹 로크 기어(61)와 파킹 로크 포올(106)로 구성된다. 파킹 로크 기어(61)는 디스크 형상이며, 파킹 로크 기어(61)의 회전 방향을 따라 형성된 기어치를 갖는다. 파킹 로크 기어(61)는 구동력 입력 기어(28)에 맞물린 샤프트 상에 마련되는 것처럼 다른 위치에 마련될 수도 있다.
파킹 로크 포올(106)은 유성 기어세트 케이스 상에, 일단부에서, 피봇식으로 지지된다. 돌기(208)는 파킹 로크 포올(106)의 중심에 마련되고, 파킹 로크 기어(61)의 톱니에 상호 체결된다. 파킹 로크 캠(210)은 파킹 로크 포올(106)의 다른 단부에 마련되어 파킹 로크 포올(106)에 접촉하게 된다.
파킹 로크 캠(210)은 예를 들어 원추 형상으로 형성된다. 파킹 로크 캠(210)이 도 2에 도시된 화살표 A 방향으로 이동함에 따라, 파킹 로크 포올(106)의 단부는 원추형 파킹 로크 캠(210)의 경사 표면을 따라 도 2의 화살표 B 방향으로 피봇식으로 이동한다. 파킹 로크 캠(210)은 시프트 레버(도시 생략)가 P-위치에 대응하는 위치로 이동함에 따라 화살표 A 방향으로 이동된다. 이때에, 파킹 로크 캠(210)은 파킹 로크 작동기(142)에 의해 회전되는 멈춤쇠 판(100)에 의해 구동된다.
이렇게 파킹 로크 캠(210)이 구동됨으로써, 파킹 로크 포올(106)의 돌기(208)는 파킹 로크 기어(61)의 톱니들 사이에 위치하게 되고, 이로써 파킹 로크 기어(61)가 로크되게 된다. 이는 파킹 로크 기구(200)가 구동륜이 되는 차륜(88)을 로크하는 방식을 보여준다.
도 3은 제어기(90)로서 기능하는 컴퓨터(180)의 구성을 도시한다.
도 3을 참조하면, 컴퓨터(180)는 CPU(Central Processing Unit, 185), A/D(Analogue/Digital) 변환기(181), ROM(Read Only Memory, 182) 및 RAM(Random Access Memory, 183) 및 인터페이스(184)를 포함한다.
A/D 변환기(181)는 다양한 센서 등으로부터 출력된 아날로그 신호(AIN)를 디지털 신호로 변환해서 이들을 CPU(185)에 출력한다. CPU(185)는 데이터 버스 및 어드레스 버스 등으로 구성된 버스(186)를 거쳐서 ROM(182), RAM(183) 및 인터페이스(184)에 연결되며, CPU(185)는 이들에게 다양한 데이터를 출력하고 또 이들로부터 다양한 데이터를 입력받는다.
ROM(182)은 CPU(185)에 의해 실행되는 다양한 프로그램 및 CPU(185)에 의해 사용되는 다양한 맵 등의 여러 데이터를 저장한다. RAM(183)은 CPU(185)가 다양한 데이터 처리를 실행하는 워크 구역을 제공하고, 변량을 임시적으로 기록하는데 사용된다.
인터페이스(184)는 예를 들어 호스트 컴퓨터(180)와 다른 컴퓨터의 ECU(Electronic Control Unit)들 사이의 통신을 위해 사용된다. ROM(182)이 전기적으로 재기록가능한 메모리(예를 들어 플래시 메모리)인 경우에, 인터페이스(184)는 ROM(182) 상에 새 데이타를 기록하는 데에도 또한 사용될 수 있다. 또한, 인터페이스(184)는 메모리 카드, CD-ROM 등의 컴퓨터 판독가능한 데이타 저장장치로부터의 데이터 신호(SIG)를 판독하는데 사용된다.
CPU(185)는 데이타 입력 신호(DIN)를 입력 포트에 입력하고, 데이타 출력 신호(DOUT)를 출력 포트에 출력한다.
제어기(90)는 상기에 설명한 구조에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 제어기(90)는 복수개의 CPU로 구성될 수도 있다. 또한, 제어기(90)는 엔진 ECU, 브레이크 ECU, 모터 ECU 등으로부터는 별개로 제공되는 복수개의 ECU로 구성될 수도 있다.
도 4의 흐름도는 제어기(90)에 의해 실행되는 제어 루틴의 순서를 도시한다. 이 제어 루틴은 규칙적인 시간 간격에서 주 엔진 제어 루틴에 의해 요구되었을 때 또는 소정의 조건들이 만족되었을 때마다 실행된다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 루틴을 개시하기 위한 초기 조건은 파킹 로크 포올(106)이 현재 파킹 로크 기어(61)에 맞물려 있는 것이다.
루틴의 개시 후에, 스텝 S1에서 제어기(90)는 엔진 시동 조건이 현재 만족되어 있는지를 판단한다. 예를 들어, 엔진 시동 조건은, 전지의 충전 레벨(SOC)이 소정의 레벨보다 낮은 상태 또는 온도가 엔진의 예열에 필요한 것보다 낮은 상태에서 풋 브레이크 페달을 밟고 있는 동안에 시동 스위치가 눌려졌을 때 만족된 것으로 판단된다.
스텝 S1에서 엔진 시동 조건이 만족된 것으로 판단되면, 제어는 스텝 S2로 진행하게 된다. 반대로, 스텝 S1에서 엔진 시동 조건이 아직 만족되지 않은 것으로 판단되면, 제어는 스텝 S9로 진행하여 주 엔진 제어 루틴으로 복귀한다.
스텝 S2에서, 제어기(90)는 파킹 브레이크가 현재 온(ON)으로 되어 있는지를 판단한다. 즉, 이 루틴에서 차륜(88, 96)은 스텝 S4에서 전자제어 브레이크를 사용하여 로크되며, 그런 후 파킹 로크 포올(106)은 스텝 S5에서 중립 위치로 이동하게 된다. 스텝 S2에서의 판단은 전자제어 브레이크의 작동 실패에 대한 안전 수단으로서 수행된다.
스텝 S2에서 파킹 브레이크가 현재 온으로 되어 있는 것으로 판단하면, 제어는 스텝 S3으로 진행한다. 스텝 S3에서, 제어기(90)는 엔진 냉각수의 온도를 검출하기 위한 냉각수 온도 센서의 출력에 기초하여 냉각수 온도가 기준 온도인 -10℃보다 낮은지를 판단한다. 이 기준 온도는 엔진(50)의 크랭킹이 장시간을 취하게 될 만큼 전지의 전압이 현재 낮거나 또는 엔진 윤활유의 점도가 현재 높게 되어 있는지를 판단하는 데 사용된다. 따라서, 이 기준값은 -10℃에 제한되지 않고, 특정 형태의 엔진과 특정 성능의 전지 등을 갖는 각각의 차량에 대해서 변경가능하거나, 엔진(50)이 시동될 때마다 새롭게 설정될 수도 있다. 기준 온도와 비교되게 될 온도는 냉각수 온도 센서에 의해 검출된 냉각수 온도에 제한되지 않고, 엔진의 온도, 전지의 온도 등이 낮은지를 판단할 수 있는 한, 다른 온도 센서에 의해 검출된 온도 등의 임의의 다른 온도일 수도 있다.
스텝 S3에서 냉각수 온도가 -10℃보다 낮은 것으로 판단되면, 엔진(50)을 크랭킹시키는 데 필요한 시간이 길어질 가능성이 있어서 파킹 로크 기어(61)와 파킹 로크 포올(106) 사이의 기어 접촉 소음에 의해 차량 탑승자들이 짜증나게 될 수도 있다. 따라서, 제어기(90)는 스텝 S4로 진행하여, ECB(Electronically Controlled Brake)를 거쳐서 차륜(88)용 디스크 브레이크 및 차륜(96)용 드럼 브레이크를 작동시킴으로써 차륜(88, 96)을 로크하여 차량이 로크된다. 이 ECB는 본 발명의 차륜 로크 장치에 대응될 수도 있다. 그런 후 스텝 S5에서, 제어기(90)는 파킹 로크 작동기(142)를 작동시켜서, 파킹 로크 포올(106)을 파킹 로크 포올(106)이 파킹 로크 기어(61)로부터 해제된 위치인 중립 위치로 이동시키게 된다. 파킹 로크 포올(106)이 중립 위치에 있으면, 파킹 로크 포올(106)과 파킹 로크 기어(61) 사이에 기어 접촉 소음이 발생하지 않으며, 따라서 스텝 S5에서 엔진 크랭킹 시의 소음 레벨이 낮게 유지된다.
한편, 스텝 S2에서 파킹 브레이크가 현재 온으로 되어있지 않은 것으로 판단되면, 제어기(90)는 스텝 S4 및 S5에서의 로크 절환 제어를 실행하지 않고 스텝 S6에서 엔진(50)을 시동시킨다. 이는 ECB 등의 작동 실패에 대한 안전 수단으로서 수행되는 것이다.
또한, 스텝 S3에서 냉각수 온도가 기준 온도, 즉 -10℃보다 높은 것으로 판단되면, 제어기(90)는 스텝 S4 및 S5에서의 로크 절환 제어를 실행하지 않고 스텝 S6에서 엔진(50)을 시동시킨다. 즉, 이 경우에는 엔진(50)이 쉽게 시동될 수 있기 때문에, 기어 접촉 소음이 차량 탑승자를 짜증나게 하는 원인이 되는 엔진 크랭킹에 필요한 시간이 길어지지 않게 되고, 따라서 스텝 S4 및 S5에서 로크 절환 제어를 수행할 필요가 없게 된다. 스텝 S3에서의 판단 처리는 생략될 수 있으며, 스텝 S4 및 S5의 로크 절환 제어는 온도와는 무관하게 수행될 수도 있다.
엔진(50)이 스텝 S6에서의 크랭킹 후에 자체 구동을 시작하면, 제어기(90)는 스텝 S7에서 파킹 로크 포올(106)을 파킹 위치로 이동시키고, 이로써 단계 S8에서 ECB를 해제하게 된다. ECB의 해제는 운전자가 풋 브레이크 페달을 밟고 있을 때에는 수행되지 않는다. 스텝 S7 및 S8 후에, 단계 S9에서 제어는 주 엔진 제어 루틴으로 복귀한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 대하여 도 1을 참조하여 요약 설명한다. 차량 구동 장치는, 엔진(50)과, 이 엔진(50)을 시동시키는데 사용되는 모터-발전기(MG1)와, 엔진(50)으로부터의 토크를 받아서 차륜(88)을 구동하는 구동축과, 구동축을 로크하는데 사용되는 파킹 로크 기구(200)와, 차륜(88)을 로크하는 데 사용되는 브레이크 장치(86)와, 모터-발전기(MG1), 파킹 로크 기구(200) 및 (상술한 예에서 ECB일 수도 있는) 브레이크 장치(86)를 제어하는 제어기(90)를 갖는다. 엔진(50)을 시동시키기 위한 조건이 만족되면, 제어기(90)는 차륜{88[또는 차륜(88, 96)]}이 (상술한 예에서 ECB일 수도 있는) 브레이크 장치(86)에 의해서 강제 로크되고, 파킹 로크 기구(200)가 구동축을 언로크하도록 해제되게 되는 로크 절환 제어를 수행하며(스텝 S4, 스텝 S5), 그런 후 엔진(50)이 모터-발전기(MG1)에 의해 시동되게 되는 크랭킹 제어를 실행한다(스텝 S6).
바람직하게는, 제어기(90)는, 엔진(50)이 자체 구동을 시작한 후에, 파킹 로크 기구(200)를 사용하여 구동축을 로크하고, (상술한 예에서와 같이 ECB일 수도 있는) 브레이크 장치(86)에 의한 차륜{88[또는 차륜(88, 96)]}의 강제 로킹을 취소한다.
바람직하게는, 차량 구동 장치는 온도 센서[냉각수 온도 센서(52)]를 더 포함한다. 이 온도 센서에 의해 검출된 온도가 소정 온도보다 낮으면(스텝 S3: 예), 로크 절환 제어가 실행되고(스텝 S4, 스텝 S5), 그 뒤에 크랭킹 제어가 실행된다(스텝 S6). 온도 센서에 의해 검출된 온도가 소정 온도보다 높으면(스텝 S3: 아니오), 로크 절환 제어(스텝 S4, 스텝 S5)를 실행하지 않고 크랭킹 제어가 실행된다(스텝 S6).
바람직하게는, (상술한 실시예에서와 같이 ECB일 수도 있는) 브레이크 장치(86)는 파킹 브레이크 및 유압 브레이크를 포함한다. 이 경우에, 제어기(90)는 로크 절환 제어에서 유압 브레이크를 사용하여 차륜{88[또는 차륜(88, 96)]}을 강제 로크한다(스텝 S4, 스텝 S5). 차륜(96)이 파킹 브레이크에 의해 로크되지 않으면(스텝 S2: 아니오), 제어기는 로크 절환 제어(스텝 S4, 스텝 S5)를 건너뜀으로써 크랭킹 제어를 실행한다(스텝 S6).
또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 대한 앞의 설명은 엔진(50)과, 이 엔진(50)을 시동시키는데 사용되는 모터-발전기(MG1)와, 엔진(50)으로부터 토크를 받아서 차륜(88)을 구동하는 구동축과, 구동축을 로크하는 데 사용되는 파킹 로크 기구(200)와, 차륜(88)을 로크하는 데 사용되는 브레이크 장치(86)를 갖는 차량 구동 장치(10)를 제어하는 방법에 관한 설명으로 간주할 수도 있다. 즉, 이 방법은, 엔진(50)을 시동시키기 위한 조건이 만족되었는지를 판단하는 단계(스텝 S1)와, 차륜(88)이 브레이크 장치(86)에 의해 강제 로크되고 파킹 로크 기구(200)가 구동축을 언로크하기 위해 해제되게 되는 로크 절환 제어를 실행하는 단계(스텝 S4, 스텝 S5)와, 모터-발전기(MG1)에 의해 엔진(50)을 시동시키는 단계(스텝 S6)를 포함한다.
바람직하게는, 차량 구동 장치(10)를 제어하기 위한 상술한 제어 방법은 엔진(50)이 자체 구동을 시작한 후에 파킹 로크 기구(200)에 의해 구동축을 로크하고 브레이크 장치(86)에 의한 구동 차륜(88)의 강제 로킹을 취소하는 단계(스텝 S7, 스텝 S8)를 더 포함한다.
이와 같이, 상기 구조 및 제어 순서에 따르면, 엔진이 낮은 온도에서 시동할 때 하이브리드 차량에서의 기어 접촉 소음을 줄여줄 수 있어서 차량 탑승자의 승차감을 개선할 수 있다.
상술한 제어 순서는 컴퓨터(180) 상에서 소프트웨어 프로그램으로서 실행할 수도 있는데, 이러한 프로그램은 데이타 저장장치(ROM, CD-ROM, 메모리카드)에 저장되어서 필요시에 컴퓨터(180)에서 판독될 수 있거나 또는 통신선을 거쳐서 얻을 수도 있다.
상기 예시적인 실시예의 차량 구동 장치가 엔진(50)의 구동력을 구동력 분배 기구를 거쳐 구동 액슬 및 전기 발전기에 전달하는 직렬-병렬 하이브리드 시스템에 적용하였으나, 본 발명은 이러한 적용예에 제한되지는 않는다. 즉, 본 발명은 엔진-시동기 모터와, 파킹 로크 기구와, 전자 제어식 브레이크를 갖는 어떠한 차량에도 적용할 수 있다.
본 발명을 그 예시적인 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 설명된 실시예 또는 구성에 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 다양한 변경예 및 이와 균등한 장치들도 포함하려고 한다. 또한, 상술한 본 발명의 다양한 요소들이 다양한 예시적인 조합 및 구성으로 도시되었으나, 단일 요소 또는 더 많거나 더 적은 요소를 포함하는 다른 조합 및 구성들도 또한 첨부한 청구범위의 범위 내에 포함된다.

Claims (10)

  1. 차량 구동 장치에 있어서,
    엔진(50)과,
    상기 엔진(50)을 시동시키기 위한 모터(MG1)와,
    상기 엔진(50)으로부터의 토크를 받아서 차량의 차륜(88)을 구동하기 위한 구동축과,
    시프트 레버 위치가 파킹 위치로 설정되는 것에 응하여 상기 구동축을 로크하기 위한 파킹 로크 기구(200)와,
    상기 차륜(88)을 로크하기 위한 브레이크 장치(86)와,
    상기 모터(MG1), 파킹 로크 기구(200) 및 브레이크 장치(86)를 제어하기 위한 제어기(90)를 포함하며,
    시프트 위치가 파킹 위치일 때, 시프트 레버에 의한 파킹 위치의 해제 지시 이외의 상기 엔진(50)을 시동시키기 위한 조건이 만족되면, 상기 제어기(90)는 차륜(88)이 브레이크 장치(86)에 의해 강제 로크되고 상기 파킹 로크 기구(200)가 구동축을 언로크시키도록 해제되게 되는 로크 절환 제어를 실행하고, 이 후 상기 엔진(50)이 모터(MG1)에 의해 시동되게 되는 크랭킹 제어를 실행하고,
    상기 제어기(90)는, 상기 크랭킹 제어에 의해 엔진(50)이 자체 구동을 개시한 후에, 파킹 로크 기구(200)를 사용하여 구동축을 로크하고, 브레이크 장치(86)에 의한 차륜(88)의 강제 로킹을 취소하는, 차량 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 온도 센서(52)를 더 포함하고,
    상기 제어기(90)는 상기 온도 센서(52)에 의해 검출된 온도가 소정 온도보다 낮으면 로크 절환 제어 후에 크랭킹 제어를 실행하고,
    상기 제어기(90)는 상기 온도 센서(52)에 의해 검출된 온도가 소정 온도보다 높으면 로크 절환 제어를 실행하지 않고 크랭킹 제어를 실행하는, 차량 구동 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 브레이크 장치(86)는 파킹 브레이크 및 유압 브레이크를 갖추고,
    상기 제어기(90)는 로크 절환 제어 중에 상기 유압 브레이크를 사용하여 차륜(88)을 강제 로크하고,
    상기 제어기(90)는 차륜(88)이 파킹 브레이크에 의해 로크되어 있지 않으면 로크 절환 제어를 실행하지 않고 크랭킹 제어를 실행하는, 차량 구동 장치.
  4. 차량 구동 장치에 있어서,
    엔진(50)과,
    상기 엔진(50)을 시동시키기 위한 모터(MG1)와,
    상기 엔진(50)으로부터의 토크를 받아들이는 구동축과,
    차륜(88, 96)과,
    시프트 레버 위치가 파킹 위치로 설정되는 것에 응하여 상기 구동축을 로크하기 위한 파킹 로크 기구(200)와,
    상기 차륜(88, 96)을 로크하기 위한 차륜 로크 장치와,
    상기 모터(MG1), 파킹 로크 기구(200) 및 차륜 로크 장치를 제어하기 위한 제어기(90)를 포함하며,
    시프트 위치가 파킹 위치일 때, 시프트 레버에 의한 파킹 위치의 해제 지시 이외의 상기 엔진(50)을 시동시키기 위한 조건이 만족되면, 상기 제어기(90)는 차륜(88, 96)이 차륜 로크 장치에 의해 강제 로크되고 파킹 로크 기구(200)가 구동축을 언로크시키도록 해제되게 되는 로크 절환 제어를 실행하고, 이 후 상기 엔진(50)이 모터(MG1)에 의해 시동되게 되는 크랭킹 제어를 실행하고,
    상기 제어기(90)는, 상기 크랭킹 제어에 의해 엔진(50)이 자체 구동을 개시한 후에, 파킹 로크 기구(200)를 사용하여 구동축을 로크하고, 차륜 로크 장치에 의한 차륜(88, 96)의 강제 로킹을 취소하는, 차량 구동 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 차륜(88, 96)은 구동륜(88) 및 피동륜(96) 양쪽을 포함하거나 또는 이들 중 어느 한쪽을 포함하는, 차량 구동 장치.
  6. 엔진(50)과, 상기 엔진(50)을 시동시키기 위한 모터(MG1)와, 상기 엔진(50)으로부터의 토크를 받아서 차량의 차륜(88)을 구동하기 위한 구동축과, 시프트 레버 위치가 파킹 위치로 설정되는 것에 응하여 상기 구동축을 로크하기 위한 파킹 로크 기구(200)와, 상기 차륜(88)을 로크하기 위한 브레이크 장치(86)를 갖는 차량 구동 장치(10)의 제어 방법이며,
    시프트 위치가 파킹 위치일 때, 시프트 레버에 의한 파킹 위치의 해제 지시 이외의 상기 엔진을 시동시키기 위한 조건이 만족되었는지를 판단하는 단계와,
    시동 조건이 만족되었을 때 상기 차륜(88)이 브레이크 장치(86)에 의해 강제 로크되고 상기 파킹 로크 기구(200)가 구동축을 언로크시키도록 해제되게 되는 로크 절환 제어를 실행하고, 이 후 엔진(50)이 모터(MG1)에 의해 시동되게 되는 크랭킹 제어를 실행하는 단계와,
    크랭킹 제어에 의해 엔진(50)이 자체 구동을 개시한 후에, 파킹 로크 기구(200)에 의해 구동축을 로크하고, 브레이크 장치(86)에 의한 차륜(88)의 강제 로킹을 취소하는 단계를 포함하는, 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 차량 구동 장치(10)는 온도 센서(52)를 더 구비하고,
    상기 온도 센서(52)에 의해 검출된 온도가 소정 온도보다 낮으면 로크 절환 제어 후에 크랭킹 제어가 실행되고,
    상기 온도 센서(52)에 의해 검출된 온도가 소정 온도보다 높으면 로크 절환 제어를 실행하지 않고 크랭킹 제어가 실행되는, 제어 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 브레이크 장치(86)는 파킹 브레이크 및 유압 브레이크를 갖추고,
    상기 유압 브레이크는 로크 절환 제어 동안에 차륜(88)을 강제 로크하는데 사용되고,
    차륜(88)이 파킹 브레이크에 의해 로크되어 있지 않으면 로크 절환 제어를 실행하지 않고 크랭킹 제어가 실행되는, 제어 방법.
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