KR100783892B1 - Continuously variable transmission for hev - Google Patents

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KR100783892B1 KR1020060106212A KR20060106212A KR100783892B1 KR 100783892 B1 KR100783892 B1 KR 100783892B1 KR 1020060106212 A KR1020060106212 A KR 1020060106212A KR 20060106212 A KR20060106212 A KR 20060106212A KR 100783892 B1 KR100783892 B1 KR 100783892B1
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성덕환
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현대자동차주식회사
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Abstract

A continuously variable transmission for a hybrid electric vehicle is provided to reduce the capacity of battery and motor to be used and to operate the vehicle in a wide range of speed ratio. A continuously variable transmission for a hybrid electric vehicle includes an engine and a first motor(M1), a first planetary gear set(PG1) which is connected to an engine input shaft and power input shaft of the first motor, a second planetary gear set(PG2) which is connected to the first planetary gear set to transfer power, a first and a second clutches which are operated to transfer the power generated at the first motor to the second planetary gear set through the first planetary gear set, a second motor(M2) which is connected to a component of the second planetary gear set, and an output shaft which is connected to a component of the first planetary gear set or the second planetary gear set.

Description

하이브리드 전기 자동차용 무단변속 동력전달장치{Continuously variable transmission for HEV}Continuously variable transmission for HEVs for hybrid electric vehicles

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치의 구조도,1 and 2 is a structural diagram of a power transmission device of a hybrid electric vehicle according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치의 제1모드인 출력 분기 모드를 나타내는 동력전달계통도,3 is a power transmission system diagram illustrating an output branch mode that is a first mode of a power transmission device of a hybrid electric vehicle according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치의 제2모드인 복합 분기 모드를 나타내는 동력전달계통도,Figure 4 is a power transmission system showing a composite branch mode of the second mode of the power transmission device of a hybrid electric vehicle according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치의 동력전달특성을 설명하는 속도선도,5 is a speed diagram illustrating a power transmission characteristic of a power transmission device of a hybrid electric vehicle according to the present invention;

도 6 및 도 7은 종래의 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치를 설명하는 개략도.6 and 7 are schematic diagrams illustrating a power transmission device of a conventional hybrid electric vehicle.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 엔진 12 : 입력축10: engine 12: input shaft

14 : 출력축 PG1 : 제1유성기어셋트14: output shaft PG1: first planetary gear set

PG2 : 제2유성기어셋트 CA1,CA2 : 캐리어PG2: 2nd planetary gear set CA1, CA2: Carrier

M1 : 제1모터 M2 : 제2모터M1: 1st motor M2: 2nd motor

S1,S2 : 선기어 R1,R2 : 링기어S1, S2: Sun gear R1, R2: Ring gear

C1 : 제1클러치 C2 : 제2클러치C1: first clutch C2: second clutch

본 발명은 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2개의 모터, 2개의 유성기어셋트, 2개의 모드 전환 클러치를 조합하여 클러치 조작에 의한 모드 변환으로 저속 및 고속에서 모두 동력순환이 발생되지 않는 동력 분기 상태에서만 운전이 가능하고, 모드 변환에 따른 동력순환이 발생되지 않으므로 기존 변속기 대비 모터와 배터리 용량의 소형화가 가능하며, 넓은 속도비 영역에서 운전 가능한 또 다른 형태의 2중 모드 하이브리드 전기 자동차의 무단변속 동력전달장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power transmission device for a hybrid electric vehicle, and more particularly, a power cycle in both low speed and high speed by mode switching by clutch operation by combining two motors, two planetary gear sets, and two mode switching clutches. It is possible to operate only in the power branch state that does not occur, and since the power cycle does not occur according to the mode change, it is possible to miniaturize the motor and battery capacity compared to the existing transmission, and another form of dual mode that can operate in a wide speed ratio range. The present invention relates to a continuously variable power transmission device for a hybrid electric vehicle.

통상적으로서, 하이브리드 전기 자동차는 엔진과 모터를 동력원으로 하여 다양한 동력 전달 구조를 구성할 수 있으며, 현재 하이브리드 차량의 대부분은 병렬형이나 직렬형의 동력전달 구성중 하나를 채택하고 있다.Typically, hybrid electric vehicles can be configured with a variety of power transmission structures using engines and motors as power sources, and most hybrid vehicles currently employ either parallel or series power transmission configurations.

직렬형은 엔진과 모터가 직결된 형태로서 병렬형에 비하여 상대적으로 구조가 간단하고, 제어로직이 간단하다는 장점은 있으나, 엔진으로부터의 기계적 에너지를 배터리에 저장하였다 다시 모터를 이용하여 차량을 구동하여야 하기 때문에 에너지 변환시의 효율 측면에서 불리하다는 문제점이 있으며, 반면에 병렬형 구조가 직렬형보다 상대적으로 복잡하고, 제어로직이 복잡하다는 단점은 있지만, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기 에너지를 동시에 사용할 수 있어 에너지를 효율적 사용할 수 있다는 장점이 있기 때문에 승용차등에 채택되고 있는 추세에 있다.In series type, the engine and motor are directly connected, and the structure is simpler and the control logic is simpler than the parallel type. However, the mechanical energy from the engine is stored in the battery and the motor must be driven again. This is disadvantageous in terms of efficiency when converting energy. On the other hand, the parallel structure is relatively more complicated than the serial type and the control logic is more complicated. However, the mechanical energy of the engine and the electrical energy of the battery can be used simultaneously. As it has the advantage of being able to use energy efficiently, it is being adopted in passenger cars.

첨부한 도 6에 도시된 일반적인 하이브리드 차량의 동력전달장치는 엔진과 모터가 직결된 타입으로 유성기어셋트의 캐리어가 엔진의 입력축과 연결되어 있고, 링기어가 모터 출력축과 연결되어 있으며, 선기어는 발전기와 연결되어 있다.6, the power transmission device of the general hybrid vehicle is a type in which an engine and a motor are directly connected, a carrier of a planetary gear set is connected to an input shaft of an engine, a ring gear is connected to a motor output shaft, and a sun gear is a generator. Connected with

이에, 모터의 구동을 초기 출발(초기 출발 영역시 저 RPM에서 효율이 좋은 모터의 특성을 이용)시에 사용하며, 차량이 일정속도를 갖게 되면 상기 발전기가 엔진을 시동하여 엔진의 출력과 모터의 출력을 동시에 이용하게 된다.Therefore, the driving of the motor is used at the initial start (use the characteristics of the motor with good efficiency at low RPM in the initial starting area), and when the vehicle has a constant speed, the generator starts the engine and the output of the engine and the motor The output will be used simultaneously.

첨부한 도 7에 도시된 기존의 동력전달장치는 유성기어셋트와 두 개의 모터를 사용하는 동력전달장치로서 주로 하이브리드 전기 자동차에 적용되고 있는 바, 별도의 변속장치없이도 2개 모터의 속도를 제어함으로써, 무단 변속기 역할을 수행할 수 있다.The existing power transmission device shown in FIG. 7 is applied to a hybrid electric vehicle mainly as a power transmission device using a planetary gear set and two motors, by controlling the speed of two motors without a separate transmission. In addition, it can serve as a continuously variable transmission.

또한, 2개의 모터에 대한 속도 제어에 의하여 하이브리드 차량의 다양한 모드(모터구동, 엔진구동, 하이브리드, 회생 제동 등)를 구현할 수 있고, 엔진의 부드러운 온/오프 제어 및 제동시 2개 모터의 유기적인 작동 제어에 의한 회생제동효율의 향상이 가능하다.In addition, various modes (motor driving, engine driving, hybrid, regenerative braking, etc.) of the hybrid vehicle can be implemented by controlling the speed of the two motors, and smooth on / off control of the engine and organic operation of the two motors during braking are possible. It is possible to improve regenerative braking efficiency by operation control.

그러나, 기존의 2-모드 동력전달장치는 동력순환이 발생하는 구간이 존재하며, 각 모터를 통한 동력 순환량이 많아지면 동력전달 시스템 전체의 효율이 낮아 지는 문제점이 있다.However, the existing two-mode power transmission device has a section in which a power cycle occurs, there is a problem that the efficiency of the entire power transmission system is lowered as the amount of power circulation through each motor increases.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 2개의 모터, 2개의 유성기어셋트, 2개의 모드 전환 클러치를 조합하여 클러치 조작에 의한 모드 변환으로 저속 및 고속에서 모두 동력순환이 발생되지 않는 동력 분기 상태에서만 운전이 가능하고, 동력전달효율이 높은 기계부로 전달되는 동력이 모터/발전기에 의한 전기부로 전달되는 동력보다 많아 동력전달장치 전체 효율이 높은 상태로 운전이 가능하며, 또한 모드 변환에 따른 동력순환이 발생되지 않으므로 기존 변속기 대비 모터와 배터리 용량의 소형화가 가능하며, 넓은 속도비 영역에서 운전 가능한 2-모드의 하이브리드 전기 자동차의 무단변속 동력전달장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and a combination of two motors, two planetary gear sets, and two mode switching clutches does not generate a power cycle at both low and high speeds by mode switching by clutch operation. It can be operated only in the power branch state, and the power transmitted to the mechanical part with high power transmission efficiency is higher than the power transmitted to the electric part by the motor / generator, so that the operation can be operated with high efficiency of the power transmission device. Since the power cycle does not occur according to the present invention, the motor and battery capacity can be miniaturized compared to the existing transmission, and its purpose is to provide a continuously variable power transmission device of a two-mode hybrid electric vehicle that can operate in a wide speed ratio region.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 엔진 및 제1모터와; 상기 엔진의 입력축과 연결되는 동시에 상기 제1모터의 동력입력축과 연결되는 제1유성기어셋트와; 상기 제1유성기어셋트와 동력 전달 가능하게 연결되는 제2유성기어셋트와; 상기 제1모터의 동력을 제1유성기어셋트를 거쳐 제2유성기어셋트쪽으로 전달하기 위하여 작동하는 제1 및 제2클러치와; 상기 제2유성기어셋트의 어느 하나의 작동요소에 그 입력축이 연결되는 제2모터와; 상기 제1 및 제2유성기어셋트의 어 느 하나의 작동요소와 연결된 출력축으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 무단변속 동력전달장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object: an engine and a first motor; A first planetary gear set connected to the input shaft of the engine and connected to the power input shaft of the first motor; A second planetary gear set connected to the first planetary gear set to transmit power; First and second clutches operable to transmit power of the first motor via a first planetary gearset to a second planetary gearset; A second motor having an input shaft connected to any one operating element of the second planetary gear set; It provides a continuously variable power transmission device for a hybrid electric vehicle, characterized in that composed of an output shaft connected to any one operating element of the first and second planetary gear set.

바람직한 다른 구현예로서, 상기 엔진으로부터의 입력축은 제1유성기어셋트의 링기어와 연결되는 동시에 제2유성기어셋트의 선기어와 연결된 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the input shaft from the engine is connected to the ring gear of the first planetary gearset and to the sun gear of the second planetary gearset.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 제1유성기어셋트의 선기어와 상기 제2유성기어셋트의 링기어가 서로 연결된 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the sun gear of the first planetary gear set and the ring gear of the second planetary gear set are connected to each other.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 제2모터는 제2유성기어셋트의 캐리어와 연결되는 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the second motor is characterized in that connected to the carrier of the second planetary gear set.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 출력축은 상기 제1유성기어셋트의 선기어와 연결된 상기 제2유성기어셋트의 링기어와 연결된 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the output shaft is connected to the ring gear of the second planetary gearset connected to the sun gear of the first planetary gearset.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 제1모터의 입력축과 제1유성기어셋트의 선기어간에 제1클러치가 연결되고, 상기 제1모터의 입력축과 제1유성기어셋트의 캐리어간에 제2클러치가 연결된 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the first clutch is connected between the input shaft of the first motor and the sun gear of the first planetary gear set, and the second clutch is connected between the input shaft of the first motor and the carrier of the first planetary gear set. It features.

바람직한 또 다른 구현예로서, 상기 제1클러치 작동시 상기 제1모터는 제1유성기어셋트의 선기어와 제2유성기어셋트의 링기어에 연결되고, 상기 제2클러치 작동시 상기 제1모터는 제1유성기어셋트의 캐리어와 연결되는 것을 특징으로 한다.In another preferred embodiment, the first motor is connected to the sun gear of the first planetary gear set and the ring gear of the second planetary gearset when the first clutch is operated, and the first motor is operated when the first clutch is operated. It is characterized in that it is connected to the carrier of the planetary gear set.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 동력전달 장치의 구조도이다.1 and 2 are structural diagrams of a power transmission device for a hybrid electric vehicle according to the present invention.

본 발명은 2개의 모터와 2개의 클러치 그리고 2개의 유성기어셋트의 조합으로, 동력 순환없이 2모드 운전이 가능한 동력전달장치를 제공하고자 한 것이다.The present invention is to provide a power transmission device that is capable of two-mode operation without power circulation by a combination of two motors, two clutches and two planetary gear sets.

엔진(10)으로부터의 입력축(12)이 제1유성기어셋트(PG1)의 링기어(R1)와 연결되고, 상기 입력축은 링기어(R1)를 지나서 더 연장되어 상기 제2유성기어셋트(PG2)의 선기어(S2)와 연결된다.An input shaft 12 from the engine 10 is connected to the ring gear R1 of the first planetary gear set PG1, and the input shaft extends further beyond the ring gear R1 to the second planetary gear set PG2. Is connected to the sun gear (S2).

즉, 상기 제1유성기어셋트(PG1)의 링기어(R1)와 제2유성기어셋트(PG2)의 선기어(S2)가 서로 동력 전달 가능하게 연결되고, 상기 제1유성기어셋트(PG1)의 선기어(S1)가 제2유성기어셋트(PG2)의 링기어(R2)에 연결된다.That is, the ring gear R1 of the first planetary gear set PG1 and the sun gear S2 of the second planetary gear set PG2 are connected to each other so as to transmit power, and the first planetary gear set PG1 of the first planetary gear set PG1. The sun gear S1 is connected to the ring gear R2 of the second planetary gear set PG2.

또한, 제1모터(M1)가 상기 제1유성기어셋트(PG1)의 선기어(S1)와 제1클러치(C1)에 의하여 선택 연결되고, 동시에 제2클러치(C2)에 의하여 상기 제1유성기어셋트(PG1)의 캐리어(CA1)와 선택 연결된다.In addition, the first motor M1 is selectively connected to the sun gear S1 and the first clutch C1 of the first planetary gear set PG1, and at the same time, the first planetary gear is connected to the first clutch by the second clutch C2. It is selectively connected with the carrier CA1 of the set PG1.

이때, 제2모터(M2)가 제2유성기어셋트(PG2)의 캐리어(CA2)와 연결된다.At this time, the second motor M2 is connected to the carrier CA2 of the second planetary gear set PG2.

특히, 상기 제1모터(M1)는 제1유성기어셋트(PG1)에 동력을 전달하도록 연결되는 바, 상기 제1클러치(C1)가 작동하게 되면, 상기 제1모터(M1)의 동력은 제1유성기어셋트(PG1)의 선기어(S2)를 경유하여 제2유성기어셋트(PG2)의 링기어(R2)로 연결된다.Particularly, the first motor M1 is connected to transmit power to the first planetary gear set PG1. When the first clutch C1 is operated, the power of the first motor M1 is determined to be first. It is connected to the ring gear R2 of the second planetary gear set PG2 via the sun gear S2 of the first planetary gear set PG1.

이때, 상기 제1유성기어셋트(PG1)의 캐리어(CA1)는 자유회전(freewheel)상태가 되므로, 회전만 하게 되고 토크는 작동하지 않는다.At this time, since the carrier CA1 of the first planetary gear set PG1 is in a freewheel state, only the rotation is performed and the torque does not operate.

반면에, 상기 제2클러치(C2)가 작동하게 되면, 상기 제1모터(M1)의 동력은 제1유성기어셋트(PG1)의 캐리어(CA1)로 전달되고, 선기어(S1)를 통하여 상기 제2유성기어셋트(PG2)의 링기어(R2)에 연결된다.On the other hand, when the second clutch C2 is operated, the power of the first motor M1 is transmitted to the carrier CA1 of the first planetary gear set PG1, and the sun gear S1 is used to transfer the power. It is connected to the ring gear R2 of the planetary gear set PG2.

한편, 상기 출력축(14)은 제1유성기어셋트(PG1)의 선기어(S1)와 연결되어 있는 상기 제2유성기어셋트(PG2)의 링기어(R2)와 연결된다.The output shaft 14 is connected to a ring gear R2 of the second planetary gear set PG2 connected to the sun gear S1 of the first planetary gear set PG1.

여기서, 본 발명에 따른 동력전달장치의 작동모드를 설명하면 다음과 같다.Here, the operation mode of the power transmission device according to the present invention will be described.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치의 제1모드인 출력 분기 모드를 나타내는 동력전달계통도이고, 도 4는 제2모드인 복합 분기 모드를 나타내는 동력전달계통도이다.3 is a power transmission system diagram showing an output branching mode which is the first mode of the power transmission device of the hybrid electric vehicle according to the present invention, and FIG. 4 is a power transmission system diagram showing the complex branching mode which is the second mode.

제1모드는 제1클러치(C1)을 결합시키고 제2클러치(C2)를 해제시켜 구현되고, 제2모드는 반대로 제2클러치(C2)를 결합시키고 제1클러치(C1)을 해제시켜 구현된다.The first mode is implemented by engaging the first clutch C1 and releasing the second clutch C2. The second mode is implemented by engaging the second clutch C2 and releasing the first clutch C1. .

제1모드에서, 제1모터(M1)는 출력축(14)과 연결되어 차량구동을 보조하며, 제2모터(M2)는 엔진의 운전상태에 따라 엔진동력보조, 엔진속도제어, 회생제동 등의 역할을 하게 된다.In the first mode, the first motor (M1) is connected to the output shaft 14 to assist the vehicle driving, the second motor (M2), such as engine power assistance, engine speed control, regenerative braking, etc. according to the operating state of the engine It will play a role.

즉, 제1모드에서 상기 엔진(10)으로부터의 동력이 제1유성기어셋트(PG1)의 링기어(R1) 및 제2유성기어셋트(PG2)의 선기어(S2)와 캐리어(CA2)를 거쳐서 제2유성기어셋트(PG2)의 링기어(R2)를 통해 출력축(14)으로 전달되는 바, 이때 상기 제1모터(M1)가 제1클러치(C1)의 결합으로 제1유성기어셋트(PG1)의 선기어(S1)와 제2유성기어셋트의 링기어(R2)에 연결됨에 따라, 결국 제1모터(M1)의 동력은 제2유성기어셋트(PG2)의 링기어(R2)를 통하여 출력축(14)으로 전달되어 차량 구동을 보조하 는 역할을 하게 된다.That is, in the first mode, the power from the engine 10 passes through the ring gear R1 of the first planetary gear set PG1 and the sun gear S2 of the second planetary gear set PG2 and the carrier CA2. It is transmitted to the output shaft 14 through the ring gear (R2) of the second planetary gear set (PG2), wherein the first motor (M1) is coupled to the first clutch (C1), the first planetary gear set (PG1) As it is connected to the sun gear (S1) and the ring gear (R2) of the second planetary gear set, the power of the first motor (M1) is eventually output through the ring gear (R2) of the second planetary gear set (PG2) It is delivered to (14) to assist in driving the vehicle.

이때, 상술한 바와 같이, 상기 제1유성기어셋트(PG1)의 캐리어(CA1)는 자유회전(freewheel)상태가 되므로, 회전만을 하게 되고 토크로서는 작동하지 않는다.At this time, as described above, the carrier CA1 of the first planetary gear set PG1 is in a freewheeling state, and thus only rotates and does not operate as a torque.

또한, 상기 제2모터(M2)의 동력은 제2유성기어(PG2)의 캐리어(CA2)를 통하여 링기어(R2)로 전달되어 엔진동력보조, 엔진속도제어, 회생제동 등의 역할을 하게 된다.In addition, the power of the second motor (M2) is transmitted to the ring gear (R2) through the carrier (CA2) of the second planetary gear (PG2) to serve as engine power assistance, engine speed control, regenerative braking. .

제2모드에서, 상기 엔진(10)으로부터의 동력이 제1유성기어셋트(PG1)의 링기어(R1) 및 제2유성기어셋트(PG2)의 선기어(S2)와 캐리어(CA2)를 거쳐서 제2유성기어셋트(PG2)의 링기어(R2)를 통해 출력축(14)으로 전달되는 바, 상기 제1모터(M1)가 제2클러치(C2)의 결합으로 제1유성기어셋트(PG1)의 캐리어(CA1)와 연결됨에 따라, 제1모터(M1)의 동력은 제1유성기어셋트(PG1)의 캐리어(CA1) 및 선기어(S1)를 통하여 제2유성기어셋트(PG2)의 링기어(R2)로 전달되고, 연이어 상기 제2유성기어셋트(PG2)의 링기어(R2)를 통하여 출력축(14)으로 전달되면서 차량 구동을 보조하는 역할을 하게 된다.In the second mode, the power from the engine 10 passes through the ring gear R1 of the first planetary gear set PG1 and the sun gear S2 of the second planetary gear set PG2 and the carrier CA2. It is transmitted to the output shaft 14 through the ring gear (R2) of the two planetary gear set (PG2), the first motor (M1) is coupled to the second clutch (C2) of the first planetary gear set (PG1) As the carrier CA1 is connected, the power of the first motor M1 is transmitted through the carrier CA1 and the sun gear S1 of the first planetary gear set PG1 and the ring gear of the second planetary gear set PG2. R2) and subsequently to the output shaft 14 through the ring gear (R2) of the second planetary gear set (PG2) serves to assist in driving the vehicle.

이때에도, 상기 제2모터(M2)의 동력은 제2유성기어셋트(PG2)의 캐리어(CA2)를 통하여 링기어(R2)로 전달되어 엔진동력보조, 엔진속도제어, 회생제동의 역할을 하게 된다. In this case, the power of the second motor M2 is transmitted to the ring gear R2 through the carrier CA2 of the second planetary gear set PG2 to serve as engine power assistance, engine speed control, and regenerative braking. do.

이와 같이, 상기 제1 및 제2모터(M1, M2)의 속도와 토크를 제어함으로써, 하이브리드 차량의 주행모드(모터구동 모드, 엔진구동 모드, 하이브리드 구동 모드, 회생제동 모드)를 구현할 수 있고, 또한 제1 및 제2모터(M1, M2)의 속도를 제어함 으로써 엔진속도도 제어할 수 있는 전기적 무단변속기 역할을 수행할 수 있다.As such, by controlling the speed and torque of the first and second motors M1 and M2, a driving mode (motor driving mode, engine driving mode, hybrid driving mode, regenerative braking mode) of the hybrid vehicle may be implemented. In addition, by controlling the speed of the first and second motor (M1, M2) it can serve as an electric continuously variable transmission that can also control the engine speed.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치의 동력전달특성을 설명하는 속도선도를 나타낸다.5 is a speed diagram illustrating a power transmission characteristic of a power transmission device of a hybrid electric vehicle according to the present invention.

제1모드는 입력분기모드 구성으로 정지 상태에서 출발하여 속도비 SR이 모드 전환점(유성기어비 P에 따라 다름)에 이르기까지 작동하며 입력동력은 동력순환 없이 기계부와 전기부로 분기되어 전달된다.In the first mode, the input branch mode configuration starts from the stop state and the speed ratio SR operates up to the mode switching point (depending on the planetary gear ratio P), and the input power is branched to the mechanical part and the electric part without power cycle.

속도비 SR은 출력축이 엔진 회전방향과 반대로 회전하기 때문에 (-)이며 출력축에서 종감속 기어로 연결되어 회전방향이 바뀌면 (+)로 전환된다.The speed ratio SR is negative because the output shaft rotates in the opposite direction of the engine rotation. It is connected to the longitudinal reduction gear on the output shaft and is converted to positive when the rotation direction is changed.

제1모드에서 동력 분기량은 속도비 0에서 전기부(E1)로 100%, 모드 전환점에서 기계부(M1)로 100% 전달되며, 속도비 0∼모드전환점(A) 구간에서는 도 5에서와 같이 기계부(M1)와 전기부(E1)로 1차 선도를 따라 동력분기 비율이 나뉜다.In the first mode, the power divergence amount is transmitted 100% to the electric part E1 at the speed ratio 0, and 100% to the mechanical part M1 at the mode change point, and in FIG. 5 in the speed ratio 0 to the mode change point A. Likewise, the power branch ratio is divided along the primary diagram by the mechanical unit M1 and the electric unit E1.

모드 전환이 일어나는 속도비는 PG1, PG2의 기어비 설정에 따라 변하며 이 점이 일치하도록 설정하고, 모드 전환점에서는 모든 동력이 기계부로만 전달되므로 이 점에서 운전시 전달효율이 가장 좋은 운전상태가 된다.The speed ratio at which mode switching occurs depends on the gear ratio setting of PG1 and PG2, and this point is set to coincide. At the mode switching point, all power is transmitted only to the mechanical part.

제2모드 모드 전환점(A)∼B 구간에서 작동하며 복합 분기 모드로 작동되어 도 5에 도시된 바와 같이 2차 선도형태로 동력분기 특성이 나타난다.It operates in the second mode mode switching point (A) to B and is operated in the compound branch mode to show the power branch characteristic in the form of a secondary diagram as shown in FIG.

모드 전환점(A)∼B 구간에서 전기부로 전달되는 동력(E2)은 기계부로 전달되는 동력(M2) 대비 낮기 때문에 모드 1보다 효율이 높은 구간에서 운전되는 구간이 넓으며, 속도비 B는 PG2의 유성기어비에 의해 결정된다. Since the power E2 transmitted to the electric part in the mode switching point A to B is lower than the power M2 transmitted to the mechanical part, the section operated in the section having higher efficiency than the mode 1 is wider, and the speed ratio B is PG2. It is determined by planetary gear ratio.

이에, 각 모드에서 차량속도 구현을 위하여 모터 회전속도와 토크를 제어함 으로써 하이브리드 모드, 엔진모드와 회생제동 모드를 구현을 할 수 있다. Thus, by controlling the motor rotation speed and torque to implement the vehicle speed in each mode, it is possible to implement a hybrid mode, engine mode and regenerative braking mode.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차용 동력전달장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.As seen above, the power transmission device for a hybrid electric vehicle according to the present invention provides the following effects.

1) 기존 하이브리드 자동차용 동력전달장치의 단점인 동력순환이 없고 넓은 속도비 영역에서 운전 가능한 2-모드 동력전달장치를 제공한다.1) It provides a two-mode power train that can operate in a wide speed ratio range without power cycle, which is a disadvantage of the existing hybrid car power train.

2) 2개 클러치를 이용하여 2-모드 운전이 가능하고 기존 대비 넓은 속도비 영역에서 작동 가능하다.2) Two-mode operation is possible by using two clutches, and it is possible to operate in a wide speed ratio range.

3) 전 속도비 영역에서 동력순환이 발생하지 않고 동력분기 상태에서 운전되는 고효율 동력전달이 가능하다.3) High-efficiency power transmission that operates in the power branch without power cycle in the entire speed ratio range is possible.

4) 동력전달효율이 높은 기계부로 전달되는 동력이 모터/발전기에 의한 전기부로 전달되는 동력보다 커서 동력전달장치 전체 효율이 높은 상태로 운전이 가능하다.4) Since the power delivered to the mechanical part with high power transmission efficiency is greater than the power delivered to the electric part by the motor / generator, it is possible to operate with high efficiency of the power transmission device.

5) 동력순환이 없어 기존의 구조 대비 용량이 작은 모터 및 배터리의 사용이 가능하다.5) Since there is no power circulation, it is possible to use a motor and battery with smaller capacity than the existing structure.

6) 2개 모터의 속도와 토크를 적절히 제어함으로써 하이브리드 차량의 다양한 주행모드를 구현하고 엔진속도도 제어 가능하다.6) By controlling the speed and torque of two motors properly, it is possible to realize various driving modes of the hybrid vehicle and to control the engine speed.

7) 엔진 , 모터 2개, 유성기어 2개, 클러치 2개만 사용하여 구조 단순화 및 중량 저감, 소형화가 가능한다.7) Simple structure, weight reduction and miniaturization are possible by using only engine, two motors, two planetary gears and two clutches.

Claims (7)

엔진 및 제1모터와;An engine and a first motor; 상기 엔진의 입력축과 연결되는 동시에 상기 제1모터의 동력입력축과 연결되는 제1유성기어셋트와;A first planetary gear set connected to the input shaft of the engine and connected to the power input shaft of the first motor; 상기 제1유성기어셋트와 동력 전달 가능하게 연결되는 제2유성기어셋트와;A second planetary gear set connected to the first planetary gear set to transmit power; 상기 제1모터의 동력을 제1유성기어셋트를 거쳐 제2유성기어셋트쪽으로 전달하기 위하여 작동하는 제1 및 제2클러치와;First and second clutches operable to transmit power of the first motor via a first planetary gearset to a second planetary gearset; 상기 제2유성기어셋트의 어느 하나의 작동요소에 그 입력축이 연결되는 제2모터와;A second motor having an input shaft connected to any one operating element of the second planetary gear set; 상기 제1 및 제2유성기어셋트의 어느 하나의 작동요소와 연결된 출력축;An output shaft connected to one of the operating elements of the first and second planetary gear sets; 으로 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 무단변속 동력전달장치.Continuously variable power transmission device of a hybrid electric vehicle, characterized in that consisting of. 청구항 1에 있어서, 상기 엔진으로부터의 입력축은 제1유성기어셋트의 링기어와 연결되는 동시에 제2유성기어셋트의 선기어와 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 무단변속 동력전달장치.The continuously variable power transmission device for a hybrid electric vehicle according to claim 1, wherein the input shaft from the engine is connected to the ring gear of the first planetary gearset and to the sun gear of the second planetary gearset. 청구항 1에 있어서, 상기 제1유성기어셋트의 선기어와 상기 제2유성기어셋트의 링기어가 서로 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 무단변속 동력전달장치.The continuously variable power transmission device for a hybrid electric vehicle according to claim 1, wherein the sun gear of the first planetary gear set and the ring gear of the second planetary gear set are connected to each other. 청구항 1에 있어서, 상기 제2모터는 제2유성기어셋트의 캐리어와 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 무단변속 동력전달장치.The continuously variable power transmission device of claim 1, wherein the second motor is connected to a carrier of a second planetary gear set. 청구항 1에 있어서, 상기 출력축은 상기 제1유성기어셋트의 선기어와 연결된 상기 제2유성기어셋트의 링기어와 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 무단변속 동력전달장치.The continuously variable power transmission device for a hybrid electric vehicle according to claim 1, wherein the output shaft is connected to a ring gear of the second planetary gearset connected to the sun gear of the first planetary gearset. 청구항 1에 있어서, 상기 제1모터의 입력축과 제1유성기어셋트의 선기어간에 제1클러치가 연결되고, 상기 제1모터의 입력축과 제1유성기어셋트의 캐리어간에 제2클러치가 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 무단변속 동력전달장치.The method of claim 1, wherein a first clutch is connected between the input shaft of the first motor and the sun gear of the first planetary gear set, and a second clutch is connected between the input shaft of the first motor and the carrier of the first planetary gear set. Continuously variable power transmission system of a hybrid electric vehicle. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서, 상기 제1클러치 작동시 상기 제1모터는 제1유성기어셋트의 선기어와 제2유성기어셋트의 링기어에 연결되고, 상기 제2클러치 작동시 상기 제1모터는 제1유성기어셋트의 캐리어와 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기 자동차의 무단변속 동력전달장치.The method of claim 1, wherein the first motor is connected to the sun gear of the first planetary gear set and the ring gear of the second planetary gear set when the first clutch is operated, and the first motor is operated when the second clutch is operated. Continuously variable power transmission device for a hybrid electric vehicle, characterized in that connected to the carrier of the first planetary gear set.
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