KR100862435B1 - A dual mode transmission apparatus for a hybrid electric vehicle - Google Patents

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KR100862435B1
KR100862435B1 KR1020060015186A KR20060015186A KR100862435B1 KR 100862435 B1 KR100862435 B1 KR 100862435B1 KR 1020060015186 A KR1020060015186 A KR 1020060015186A KR 20060015186 A KR20060015186 A KR 20060015186A KR 100862435 B1 KR100862435 B1 KR 100862435B1
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김현수
이상문
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 3개의 유성기어와 2개의 클러치를 사용하여 일정 속도 이상에서 모드를 변환할 수 있도록 함으로써 효율을 높일 수 있도록 한 하이브리드 전기자동차의 듀얼모드 동력전달장치에 관한 것으로, The present invention relates to a dual-mode power transmission device of a hybrid electric vehicle that can increase the efficiency by changing the mode over a certain speed using three planetary gears and two clutches,

2개의 모터(110')(120')와 한 개의 유성기어(210')를 구비하되, 모터1(110')을 유성기어(210')의 링기어(213')에 접속하는 동시에 링기어(213')를 차량의 차축(500')에 접속하고, 엔진(400')을 캐리어(212')에 접속하며, 모터2(120')를 선기어(211')에 접속하는 기존의 하이브리드 전기자동차의 동력전달장치는 차속이 올라가면 제너레이터의 속도가 역전되면서 에너지 순환이 발생하고, 에너지 순환량이 많아질수록 시스템의 효율이 급격히 낮아진다는 단점이 있었던 바,Two motors 110 'and 120' and one planetary gear 210 'are provided, while the motor 1 110' is connected to the ring gear 213 'of the planetary gear 210' and the ring gear A conventional hybrid electric machine that connects the 213 'to the vehicle's axle 500', the engine 400 'to the carrier 212', and the motor 2 120 'to the sun gear 211'. The power transmission device of the car has the disadvantage that the generator speed is reversed when the vehicle speed is increased, the energy circulation occurs, and as the amount of energy circulation increases, the efficiency of the system sharply decreases.

2개의 모터, 3개의 유성기어, 2개의 클러치를 구비하되, 모터1을 유성기어3의 선기어에 접속하고, 엔진을 유성기어1의 선기어에 접속하며, 모터2를 유성기어1의 링기어와 접속하고, 차량의 차축을 유성기어2의 링기어와 접속하는 동시에 유성기어3의 링기어의 양측에 클러치1, 2를 접속한 것 등을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 클러치를 이용하여 일정 속도 이상에서 모드를 변환함으로써 저차속구간과 고차속구간에서 효율이 높은 모드를 선택하여 주행할 수 있고, 고차속에서 모드변환을 통해 에너지 순환을 막음으로써 기존의 방식보다 저용량의 모터와 배터리의 사용이 가능하며, 고차속에서 모드변환함으로써 모터의 속도를 낮출 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.2 motors, 3 planetary gears and 2 clutches, the motor 1 being connected to the planetary gear 3 sun gear, the engine connected to the planetary gear 1 sun gear, and the motor 2 connected to the planetary gear 1 ring gear. According to the present invention, the axle of the vehicle is connected to the ring gear of the planetary gear 2 and the clutches 1 and 2 are connected to both sides of the ring gear of the planetary gear 3. By changing the mode, you can select a mode with high efficiency in the low speed section and the high speed section, and by using the mode change at high speed to prevent energy circulation, it is possible to use the motor and battery of lower capacity than the conventional method. In addition, the mode change at a high vehicle speed can reduce the speed of the motor.

하이브리드 전기자동차, 동력전달장치, 듀얼모드, 유성기어, 모터, 클러치 Hybrid electric vehicle, power train, dual mode, planetary gear, motor, clutch

Description

하이브리드 전기자동차의 듀얼모드 동력전달장치{a dual mode transmission apparatus for a hybrid electric vehicle}Dual mode transmission apparatus for a hybrid electric vehicle

도 1은 종래의 동력전달장치의 구성도1 is a block diagram of a conventional power transmission device

도 2는 본 발명의 한 실시예의 구성도2 is a block diagram of an embodiment of the present invention

도 3은 동 실시예의 동력전달계 구조도3 is a structural diagram of a power train of the embodiment;

도 4는 동 실시예의 제1복합분기모드의 구성도4 is a configuration diagram of a first hybrid branch mode of the embodiment;

도 5는 동 제1복합분기모드의 순환 및 분기 상태도5 is a cyclic and branched state diagram of the first hybrid branch mode.

도 6은 동 실시예의 제2복합분기모드의 구성도6 is a configuration diagram of a second composite branch mode of the embodiment;

도 7은 동 제2복합분기모드의 순환 및 분기 상태도7 is a cyclic and branched state diagram of the second hybrid branch mode.

도 8은 본 발명의 속도비에 따른 전기부 파워비를 나타낸 그래프8 is a graph showing the electrical power ratio according to the speed ratio of the present invention

도 9는 본 발명의 속도비에 따른 효율을 나타낸 그래프9 is a graph showing the efficiency according to the speed ratio of the present invention

도 10은 본 발명의 모터 모드 주행 상태도10 is a motor mode driving state diagram of the present invention

도 11은 본 발명의 엔진시동 상태도11 is an engine start state diagram of the present invention

도 12는 본 발명의 하이브리드 모드 주행 상태도12 is a hybrid mode driving state diagram of the present invention

도 13은 본 발명의 회생제동 상태도Figure 13 is a regenerative braking state diagram of the present invention

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 ><Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>

110, 120 : 모터 210, 220, 230 : 유성기어110, 120: motor 210, 220, 230: planetary gear

211, 221, 231 : 선기어 212, 222, 232 : 캐리어211, 221, 231: Sun gear 212, 222, 232: Carrier

213, 223, 233 : 링기어 310, 320 : 클러치213, 223, 233: ring gear 310, 320: clutch

400 : 엔진 500 : 차축 400: engine 500: axle

본 발명은 엔진에 전기모터를 결합한 형태의 하이브리드 전기자동차(HEV; hybrid electric vehicle)의 동력전달장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 3개의 유성기어와 2개의 클러치를 사용하여 일정 속도 이상에서 모드를 변환할 수 있도록 함으로써 효율을 높일 수 있도록 한 것에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power transmission device of a hybrid electric vehicle (HEV) in which an electric motor is coupled to an engine, and more specifically, a mode is changed at a predetermined speed or more using three planetary gears and two clutches. It is about making the efficiency increase by making it possible.

본 발명이 관계하는 하이브리드(hybrid) 차량은 ‘잡종, 혼혈’ 등을 의미하는 단어의 뜻 그대로 두 가지의 동력원을 함께 사용하는 차를 의미한다. The hybrid vehicle to which the present invention relates refers to a car that uses two power sources together as the word meaning “hybrid, mixed race” and the like.

즉, 하이브리드 차량은 가솔린엔진과 전기모터, 수소연소엔진과 연료전지, 천연가스와 가솔린엔진, 디젤엔진과 전기모터 등 2개의 동력원을 함께 쓰는 차를 말하며, 가장 대표적인 사례가 전기모터와 가솔린엔진을 같이 쓰는 경우이다.In other words, a hybrid vehicle refers to a car that uses two power sources, a gasoline engine and an electric motor, a hydrogen combustion engine and a fuel cell, a natural gas and a gasoline engine, a diesel engine and an electric motor. The most representative example is an electric motor and a gasoline engine. This is the case.

상기 하이브리드 자동차는 기존 자동차에 비해 출력은 떨어지지만 연비가 2배 가량 우수하고 일산화탄소, 질소산화물 등 오염물질을 10~15% 정도로 줄일 수 있으며, 또한 주행 중 자체 발전기로 배터리를 충전하기 때문에 별도의 충전소가 필요 없는 장점이 있다.The hybrid car has a lower power than a conventional car, but has twice the fuel economy and can reduce pollutants such as carbon monoxide and nitrogen oxide by about 10 to 15%, and also charges the battery with its own generator while driving. There is no advantage to need.

본 발명은 특히 기존 차량에 사용되던 엔진에 전기모터를 결합한 형태의 하이브리드 차량에 관계하는 바, 이러한 하이브리드 차량에서 전기모터는 차량 내부에 장착된 고전압 배터리로부터 전원을 공급받고, 배터리는 차량이 움직일 때 다시 충전된다.The present invention relates in particular to a hybrid vehicle in which an electric motor is coupled to an engine used in an existing vehicle. In such a hybrid vehicle, the electric motor is supplied with power from a high voltage battery mounted in the vehicle, and the battery is moved when the vehicle moves. It is charged again.

일반적으로 기존 차량의 에너지 손실은 대부분 교통 혼잡에 따른 공회전 시간과 차량 정지 시에 발생한다.In general, energy loss of the existing vehicle is mostly caused at idle time due to traffic congestion and when the vehicle is stopped.

하이브리드 시스템은 이 같은 가솔린 또는 디젤 엔진의 단점을 보완해 차량의 속도나 주행 상태 등에 따라 엔진과 모터 힘을 적절하게 제어함으로써 효율성을 극대화시킨 것으로, 먼저 출발할 때는 전기모터로 엔진 시동을 걸게 되며, 또 통상적인 주행이나 가속시에는 엔진이 주동력원이 되고 전기모터가 보조 동력원으로 작동한다. The hybrid system compensates for the shortcomings of gasoline or diesel engines and maximizes efficiency by controlling engine and motor power appropriately according to the speed or driving condition of the vehicle. When starting, the engine is started by an electric motor. In normal driving and acceleration, the engine is the main power source and the electric motor is the auxiliary power source.

또한 브레이크를 밟아 감속할 때는 차량의 운동에너지를 전기에너지로 전환해 배터리를 충전하고, 차량이 정지되면 엔진과 모터가 모두 정지한다. In addition, when the brake is decelerated, the kinetic energy of the vehicle is converted into electric energy to charge the battery, and when the vehicle is stopped, both the engine and the motor are stopped.

그러나 상기 하이브리드 차량은 기존 엔진에 모터까지 탑재되고 배터리도 장착하여야 하므로 부품 수가 늘어나고 차도 무거워지는 단점이 있고, 또 결국 엔진을 사용하는 만큼 오염 물질이 발생한다. However, the hybrid vehicle has a disadvantage in that the number of parts is increased and the vehicle is heavy because the motor is mounted on the existing engine and the battery is also installed, and contaminants are generated as much as the engine is used.

이에 비해 연료전지 차는 100% 전기모터를 동력원으로 사용하지만 충전지가 아니라 수소 연료만 주유하듯 넣으면 되는 연료전지를 사용, 연료전지 차라는 이름 이 붙었다.In comparison, fuel cell cars use a 100% electric motor as a power source, but they are named fuel cell cars because they use fuel cells that can be inserted as if fueling only hydrogen fuel, not rechargeable batteries.

연료전지 차는 수소를 공기 중의 산소와 결합시켜 전기 에너지를 내며, 이 과정에서 물 이외의 불순물이 생기지 않아 진정한 의미의 친환경 차라고 할 수 있다.The fuel cell car combines hydrogen with oxygen in the air to produce electrical energy. In this process, impurities other than water are not generated, which is a true eco-friendly car.

다만 연료전지 차에서 사용되는 수소는 폭발 위험성이 크고 한번에 대량의 수소를 적재하기 힘든 데다 상용화하려면 먼저 수소 충전소를 구축해야 하는 등 인프라 문제가 뒤따른다. However, hydrogen used in fuel cell vehicles has a high risk of explosion, and it is difficult to load a large amount of hydrogen at once, and infrastructure problems are accompanied by the construction of a hydrogen charging station before commercialization.

한편 유성기어와 2개의 모터를 사용하는 하이브리드 전기자동차는 별도의 변속기 없이도 모터의 속도를 제어함으로써 전기적으로 작동하는 무단 변속기 역할을 수행할 수 있다.Hybrid electric vehicles using planetary gears and two motors, on the other hand, can serve as an electrically operated continuously variable transmission by controlling the speed of the motor without a separate transmission.

즉, 발전용 모터의 속도를 제어함으로써 충/방전 및 모터 모드, 엔진 모드, 하이브리드 모드, 회생 제동 모드를 구현할 수 있으며, 별도의 클러치 없이 부드러운 엔진의 온/오프 제어가 가능하고 마찰 브레이크 사용을 최소화하여 회생 제동 효율을 높일 수 있다.In other words, by controlling the speed of the motor for power generation, it is possible to realize charge / discharge, motor mode, engine mode, hybrid mode, and regenerative braking mode, and to enable smooth on / off control of the engine without a separate clutch and minimize the use of friction brakes. The regenerative braking efficiency can be increased.

그런데 도 1과 같이 2개의 모터(110')(120')와 한 개의 유성기어(210')를 구비하되, 모터1(110')을 유성기어(210')의 링기어(213')에 접속하는 동시에 링기어(213')를 차량의 차축(500')에 접속하고, 엔진(400')을 캐리어(212')에 접속하며, 모터2(120')를 선기어(211')에 접속하는 기존의 하이브리드 전기자동차의 동력전달장치(일본특허 제3293616호 및 일본특허 제3337026호 참조)는 차속이 올라가면 제너레이터의 속도가 역전되면서 에너지 순환이 발생하고, 에너지 순환량이 많아질수 록 시스템의 효율이 급격히 낮아진다는 단점이 있었다.However, as shown in FIG. 1, two motors 110 ′ and 120 ′ and one planetary gear 210 ′ are provided, and the motor 1 110 ′ is connected to the ring gear 213 ′ of the planetary gear 210 ′. The ring gear 213 'is connected to the vehicle axle 500' at the same time, the engine 400 'is connected to the carrier 212', and the motor 2 120 'is connected to the sun gear 211'. The power transmission device of the existing hybrid electric vehicle (see Japanese Patent No. 3293616 and Japanese Patent No. 3337026) has a reversed generator speed when the vehicle speed increases, and energy circulation occurs, and the efficiency of the system increases as the amount of energy circulation increases. There was a drawback of being sharply lowered.

본 발명은 상기와 같은 종래의 하이브리드 전기자동차의 동력전달장치의 제결함을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 동력전달효율을 향상시킬 수 있도록 함은 물론 넓은 속도영역을 확보할 수 있도록 하고, 모터 및 배터리 용량을 감소시킬 수 있도록 하는 하이브리드 전기자동차의 듀얼모드 동력전달장치를 제공하는 데에 있는 것이다.The present invention has been made in view of the deficiency of the power transmission device of the conventional hybrid electric vehicle as described above, the purpose is to improve the power transmission efficiency, as well as to secure a wide speed range, the motor And to provide a dual-mode power transmission device of a hybrid electric vehicle that can reduce the battery capacity.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 2개의 모터, 3개의 유성기어, 2개의 클러치를 구비하되, 모터1을 유성기어3의 선기어에 접속하고, 엔진을 유성기어1의 선기어에 접속하며, 모터2를 유성기어1의 링기어와 접속하고, 차량의 차축을 유성기어2의 링기어와 접속하는 동시에 유성기어3의 링기어의 양측에 클러치1, 2를 접속하는 것 등을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.The present invention comprises two motors, three planetary gears, two clutches to achieve the above object, the motor 1 is connected to the sun gear of the planetary gear 3, the engine is connected to the sun gear of the planetary gear 1, the motor 2 is connected to the planetary gear 1 ring gear, the vehicle axle is connected to the planetary gear 2 ring gear, and clutches 1 and 2 are connected to both sides of the ring gear of the planetary gear 3, respectively. The specific technical details will be described in more detail based on the accompanying drawings as follows.

즉, 도 2에는 본 발명의 한 실시예의 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 동 실시예의 동력전달계 구조도가 도시되어 있는 바, That is, FIG. 2 shows a configuration diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a structure diagram of a power train of the embodiment.

본 발명의 하이브리드 전기자동차의 듀얼모드 동력전달장치는 2개의 모터(110)(120)와 3개의 유성기어(210)(220)(230), 그리고 2개의 클러치(310)(320)를 구비하되, 모터1(110)을 유성기어3(230)의 선기어(231)에 접속하고, 엔진(400)을 유성기어1(210)의 선기어(211)에 접속하는 동시에 유성기어1(210)의 선기어(211)를 유성기어2(220)의 링기어(223)에 접속하며, 모터2(120)를 유성기어1(210)의 링기어(213)와 접속하는 동시에 유성기어1(210)의 링기어(213)를 유성기어2(220)의 선기어(221)와 접속하고, 유성기어2(220)의 선기어(211)를 클러치1(310)을 통해 유성기어3(230)의 링기어(233)의 일측과 접속하는 동시에 유성기어3(230)의 링기어(233)의 타측에 클러치2(320)를 접속하며, 차량의 차축(500)을 유성기어2(220)의 링기어(223)와 접속하고, 유성기어1(210)의 캐리어(212)를 유성기어3(230)의 캐리어(232)에 접속하여서 되는 것이다.The dual mode power transmission device of the hybrid electric vehicle of the present invention includes two motors 110, 120, three planetary gears 210, 220, 230, and two clutches 310, 320. The motor 1110 is connected to the sun gear 231 of the planetary gear 3 230, the engine 400 is connected to the sun gear 211 of the planetary gear 1 210, and the sun gear of the planetary gear 1 210 is connected. (211) is connected to the ring gear 223 of the planetary gear 2 (220), motor 2 (120) is connected to the ring gear 213 of the planetary gear 1 (210) and at the same time the ring of the planetary gear 1 (210) The gear 213 is connected to the sun gear 221 of the planetary gear 2 220, and the sun gear 211 of the planetary gear 2 220 is connected to the ring gear 233 of the planetary gear 3 230 through the clutch 1 310. The clutch 2 320 is connected to the other side of the ring gear 233 of the planetary gear 3 230, and the axle 500 of the vehicle is connected to the ring gear 223 of the planetary gear 2 220. And carrier 212 of planetary gear 1 210 to carrier 232 of planetary gear 3 230. By connecting.

상기와 같이 구성된 본 발명의 하이브리드 전기자동차의 동력전달장치는 클러치1(310)을 결합시키고 클러치2(320)를 해제시킴으로써 구현되는 제1복합분기모드와 클러치2(320)를 결합시키고 클러치1(310)을 해제시킴으로서 구현되는 제2복합분기모드로 작동될 수 있다.The power transmission device of the hybrid electric vehicle of the present invention configured as described above combines the clutch 1 320 with the first composite branch mode implemented by engaging the clutch 1 310 and releasing the clutch 2 320, and the clutch 1 ( Can be operated in a second compound branch mode implemented by releasing 310).

상기에서 클러치1(310)을 결합시키고 클러치2(320)를 해제시킴으로써 구현되는 제1복합분기모드는 변속비가 적정값 이상일 때 선택되는 모드이다.The first composite branch mode implemented by engaging the clutch 1 310 and releasing the clutch 2 320 is a mode selected when the speed ratio is equal to or greater than an appropriate value.

도 4에는 동 실시예의 제1복합분기모드의 구성도가 도시되어 있고, 도 5에는 동 제1복합분기모드의 순환 및 분기 상태도가 도시되어 있는 바, 이 제1복합분기모드에서 모터2(120)는 유성기어1(210)의 링기어(213), 유성기어2(220)의 선기어(221), 유성기어3(230)의 링기어(233)에 연결되고, 모터1(110)은 유성기어3(230)의 선기어(231)에 연결된다.FIG. 4 is a block diagram of the first hybrid branch mode of the embodiment, and FIG. 5 shows a cyclical and branched state diagram of the first hybrid branch mode. In this first hybrid branch mode, the motor 2 (120) is shown. ) Is connected to the ring gear 213 of the planetary gear 1 (210), the sun gear 221 of the planetary gear 2 (220), the ring gear 233 of the planetary gear 3 (230), the motor 1 (110) is planetary It is connected to the sun gear 231 of the gear 3 (230).

이 제1복합분기모드에서는 모터2(120)를 이용하여 엔진(400)의 작동점을 제어하고, 이 모터2(120)를 이용한 엔진(400)의 작동점 제어에 맞추어 모터1(110)을 작동시켜 차축(500)과 연결되어 있는 유성기어2(220)의 링기어(223)로 구동력을 전달하며, 모터1,2(110)(120)의 회전속도와 토크를 제어함으로써 모터 모드, 엔진 모드, 하이브리드 모드, 회생제어 모드를 구현할 수 있다.In the first compound branch mode, the operating point of the engine 400 is controlled by using the motor 2 120, and the motor 1 110 is controlled in accordance with the operating point control of the engine 400 using the motor 2 120. It operates to transfer the driving force to the ring gear 223 of the planetary gear 2 (220) connected to the axle 500, and by controlling the rotational speed and torque of the motor 1, 2 (110) 120, motor mode, engine Mode, hybrid mode, and regenerative control mode can be implemented.

또한 모터1,2(110)(120)의 회전속도를 제어함으로써 엔진속도를 제어할 수 있는 전기적 무단변속기 역할을 수행할 수 있다.In addition, by controlling the rotation speed of the motor 1, 2 (110, 120) can serve as an electric continuously variable transmission that can control the engine speed.

한편 클러치2(320)를 결합시키고 클러치1(320)을 해제시킴으로써 구현되는 제2복합분기모드는 변속비가 적정값 이하일 때 선택되는 모드이다.On the other hand, the second composite branch mode implemented by engaging the clutch 2 320 and releasing the clutch 1 320 is a mode selected when the speed ratio is less than or equal to an appropriate value.

도 6에는 제2복합분기모드의 구성도가 도시되어 있고, 도 7에는 동 제2복합분기모드의 순환 및 분기 상태도가 도시되어 있다.6 shows a configuration diagram of the second hybrid branch mode, and FIG. 7 shows a circular and branched state diagram of the second hybrid branch mode.

이 제2복합분기모드에서는 유성기어3(230)은 단순한 감속기 역할을 하며, 유성기어1(210)의 캐리어(212)에 모터1(110)의 동력을 전달한다.In the second hybrid branch mode, the planetary gear 3 230 serves as a simple reducer and transmits power of the motor 1110 to the carrier 212 of the planetary gear 1 210.

이 제2복합분기모드에서 모터2(120)는 모터1(110)의 회전속도와 엔진(400)의 회전속도에 맞추어 회전하며, 유성기어2(220)의 캐리어(222)를 통해 동력을 전달한다.In the second composite branch mode, the motor 2 120 rotates according to the rotational speed of the motor 1 110 and the rotational speed of the engine 400, and transmits power through the carrier 222 of the planetary gear 2 220. do.

이 제2복합분기모드에서도 모터1, 2(110)(120)의 회전속도와 토크를 제어함으로써 엔진(400)의 회전속도를 제어할 수 있는 전기적 무단변속기 역할을 수행할 수 있음은 물론 차량속도에 맞추어 모터1,2(110)(120)의 회전속도와 토크를 제어함으로써 하이브리드 모드, 엔진 모드, 회생제어 모드를 구현할 수 있다.In this second multi-branch mode, by controlling the rotational speed and torque of the motors 1, 2 (110) 120, it can serve as an electric continuously variable transmission that can control the rotational speed of the engine 400, as well as the vehicle speed. The hybrid mode, the engine mode, and the regenerative control mode may be implemented by controlling the rotation speed and the torque of the motors 1, 2 (110) and 120 according to them.

도 8은 본 발명의 속도비에 따른 전기부 파워비를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the electrical power ratio according to the speed ratio of the present invention.

도 8의 Y축은 모터1 출력파워와 입력파워의 비율을 나타내고, X축은 출력속도와 입력속도의 비율을 나타낸다.The Y axis of FIG. 8 represents the ratio of the motor 1 output power and the input power, and the X axis represents the ratio of the output speed and the input speed.

도 8을 통해 속도비에 따라 모터1의 입력파워의 비가 어떻게 변하는 지 알 수 있으며, 이를 통해 전기부의 파워흐름을 알 수 있다.8, it can be seen how the ratio of the input power of the motor 1 varies depending on the speed ratio, through which the power flow of the electric unit can be known.

모터1의 입력파워비가 양(+)이 되면 입력동력의 일부가 전기부로 분기되고 분기된 동력은 모터1에 의한 제네레이팅을 통해 모터2로 보내져 차량 구동에 사용된다.When the input power ratio of the motor 1 becomes positive, a part of the input power is branched to the electric unit, and the branched power is sent to the motor 2 through the generation by the motor 1 and used for driving the vehicle.

모터1의 입력파워비가 음(-)의 영역에서는 입력동력의 일부가 분기와 다른 경로를 통해 전기부로 흐르고 이는 동력순환을 발생시키며, 동력순환량이 많아질수록 효율이 급격히 떨어지게 되므로 가급적 양(+)의 부분에서 운전되도록 해야 한다.When the input power ratio of motor 1 is negative, part of the input power flows to the electric part through a path different from the branch, which causes power cycle, and the efficiency decreases rapidly as the power cycle increases. It should be operated in the part of.

따라서 전술한 두 모드 중 순환보다 효율이 좋은 분기영역에서 차량이 운전되도록 해야 하며, 모드 변환은 도 8과 같이 두 모드의 파워비가 제로(0)인 부분에서 이루어져야 하고, 이는 클러치 제어 측면에서도 유리하다.Therefore, the vehicle should be driven in a branching area that is more efficient than circulation among the two modes described above, and the mode conversion should be performed at the portion where the power ratio of the two modes is zero (0) as shown in FIG. 8, which is advantageous in terms of clutch control. .

도 9는 본 발명의 속도비에 따른 효율을 나타낸 그래프로써, 전술한 제1복합분기모드 및 제2복합분기모드 중 효율이 좋은 부분만을 도시한 것이다.9 is a graph showing the efficiency according to the speed ratio of the present invention, and shows only the parts having good efficiency among the above-described first and second composite branch modes.

본 발명에 의한 모터 모드 주행은 도 10과 같이 모터2(120)의 동력이 유성기어2(220)를 거쳐 구동축에 전달되어 이루어지며, 모터로 주행중인 차량은 도 11과 같이 구동중인 모터의 도움으로 엔진을 시동하게 된다.In the motor mode driving according to the present invention, the power of the motor 2 120 is transmitted to the drive shaft via the planetary gear 2 220 as shown in FIG. 10, and the vehicle driven by the motor is assisted by the motor being driven as shown in FIG. 11. Will start the engine.

엔진시동과 함께 모터1(110)과 모터2(120)는 엔진의 동력을 보조하는 동시에 전기적 무단 변속기 기능을 하며, 클러치1,2(310)(320)의 결합과 해제로 임계속도에서 모드변환이 이루어진다.In addition to starting the engine, the motor 1 110 and the motor 2 120 function as an electric continuously variable transmission at the same time assisting the power of the engine, and the mode change at the critical speed by coupling and releasing the clutch 1, 2 (310, 320). This is done.

즉, 임계속도 이하에서는 클러치1(310)의 결합으로 제1복합분기모드로 주행하며, 임계속도 이상에서는 클러치1(310)의 해제와 동시에 클러치2(320)의 결합으로 제2복합분기모드의 주행이 이루어진다.That is, below the threshold speed, the clutch 1 travels in the first composite branch mode by engaging the clutch 310, and above the threshold speed, the clutch 1 310 is released and simultaneously the clutch 2 320 is coupled to the second composite branch mode. Travel is made.

도 12에는 본 발명의 하이브리드 모드에서의 주행 상태도가 도시되어 있고, 도 13에는 본 발명의 회동제동 상태도가 도시되어 있는 바, 제동시에는 구동력을 전기에너지로 흡수하여 모터주행시 다시 사용하게 되며, 이러한 일련의 과정을 통해 주행이 이루어진다.FIG. 12 shows a driving state diagram in the hybrid mode of the present invention, and FIG. 13 shows a rotational braking state diagram of the present invention. In braking, the driving force is absorbed as electric energy and used again when driving a motor. Driving is a series of processes.

이상에서와 같이 본 발명은 2개의 모터, 3개의 유성기어, 2개의 클러치를 구비하되, 모터1을 유성기어3의 선기어에 접속하고, 엔진을 유성기어1의 선기어에 접속하며, 모터2를 유성기어1의 링기어와 접속하고, 차량의 차축을 유성기어2의 링기어와 접속하는 동시에 유성기어3의 링기어의 양측에 클러치1, 2를 접속한 것으로, 본 발명에 의하면 클러치를 이용하여 일정 속도 이상에서 모드를 변환함으로써 저차속구간과 고차속구간에서 효율이 높은 모드를 선택하여 주행할 수 있고, 고차속에서 모드변환을 통해 에너지 순환을 막음으로써 기존의 방식보다 저용량의 모터와 배터리의 사용이 가능하며, 고차속에서 모드변환함으로써 모터의 속도를 낮출 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있다.As described above, the present invention includes two motors, three planetary gears, and two clutches, wherein the motor 1 is connected to the sun gear of the planetary gear 3, the engine is connected to the sun gear of the planetary gear 1, and the motor 2 is planetary. The first gear is connected to the ring gear of the gear 1, the axle of the vehicle is connected to the ring gear of the planetary gear 2, and the clutches 1 and 2 are connected to both sides of the ring gear of the planetary gear 3. By changing the mode above the speed, the driver can select a mode with high efficiency in the low speed section and the high speed section, and use a lower capacity motor and battery than the conventional method by preventing the energy circulation through the mode change at the high speed. This is possible, and the effect of being able to lower the speed of the motor by mode switching at a high vehicle speed can be obtained.

Claims (5)

2개의 모터(110)(120)와 3개의 유성기어(210)(220)(230), 그리고 2개의 클러치(310)(320)를 구비하되, 모터1(110)을 유성기어3(230)의 선기어(231)에 접속하고, 엔진(400)을 유성기어1(210)의 선기어(211)에 접속하는 동시에 유성기어1(210)의 선기어(211)를 유성기어2(220)의 링기어(223)에 접속하며, 모터2(120)를 유성기어1(210)의 링기어(213)와 접속하는 동시에 유성기어1(210)의 링기어(213)를 유성기어2(220)의 선기어(221)와 접속하고, 유성기어2(220)의 선기어(211)를 클러치1(310)을 통해 유성기어3(230)의 링기어(233)의 일측과 접속하는 동시에 유성기어3(230)의 링기어(233)의 타측에 클러치2(320)를 접속하며, 차량의 차축(500)을 유성기어2(220)의 링기어(223)와 접속하고, 유성기어1(210)의 캐리어(212)를 유성기어3(230)의 캐리어(232)에 접속한 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 듀얼모드 동력전달장치.Two motors 110, 120, three planetary gears 210, 220, 230, and two clutches 310, 320, the motor 1 (110) is a planetary gear 3 (230) Is connected to the sun gear 231, the engine 400 is connected to the sun gear 211 of the planetary gear 1 210, and the sun gear 211 of the planetary gear 1 210 is a ring gear of the planetary gear 2 220. And the motor 2 120 is connected to the ring gear 213 of the planetary gear 1 210 and the ring gear 213 of the planetary gear 1 210 is connected to the sun gear of the planetary gear 2 220. 221, and the sun gear 211 of the planetary gear 2 (220) is connected to one side of the ring gear 233 of the planetary gear 3 (230) via the clutch 1 (310) and the planetary gear 3 (230). The clutch 2 320 is connected to the other side of the ring gear 233, and the axle 500 of the vehicle is connected to the ring gear 223 of the planetary gear 2 220, and the carrier of the planetary gear 1 210 is connected. Dual mode of the hybrid electric vehicle, characterized in that 212 is connected to the carrier 232 of the planetary gear 3 (230) Power train. 제1항에 있어서, 클러치1(310)을 결합시키고 클러치2(320)를 해제시킴으로써 구현되는 제1복합분기모드와 클러치2(320)를 결합시키고 클러치1(310)을 해제시킴으로서 구현되는 제2복합분기모드로 작동하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 듀얼모드 동력전달장치.The method of claim 1, wherein the first composite branch mode implemented by engaging the clutch 1 310 and releasing the clutch 2 320 is coupled to the clutch 2 320 and releases the clutch 1 310. Dual-mode power train of hybrid electric vehicle, characterized in that operating in the combined branch mode. 제2항에 있어서, 제1복합분기모드는 변속비가 적정값 이상일 때 선택하고, 제2복합분기모드는 변속비가 적정값 이하일 때 선택하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 듀얼모드 동력전달장치.The dual mode power transmission device of claim 2, wherein the first compound branch mode is selected when the speed ratio is equal to or greater than an appropriate value, and the second compound branch mode is selected when the gear ratio is less than or equal to an appropriate value. 제2항에 있어서, 제1복합분기모드에서 모터2(120)는 유성기어1(210)의 링기어(213), 유성기어2(220)의 선기어(221), 그리고 유성기어3(230)의 링기어(233)에 연결되고, 모터1(110)은 유성기어3(230)의 선기어(231)에 연결되며, 모터2(120)를 이용하여 엔진(400)의 작동점을 제어하고, 상기 모터2(120)를 이용한 엔진(400)의 작동점 제어에 맞추어 모터1(110)을 작동시켜 차축(500)에 연결되어 있는 유성기어2(220)의 링기어(223)로 구동력을 전달하며, 모터1,2(110)(120)의 속도와 토크를 제어함으로써 모터 모드, 엔진 모드, 하이브리드 모드, 회생제어 모드를 구현하고, 모터1,2(110)(120)의 속도를 제어함으로써 엔진속도를 제어할 수 있는 전기적 무단변속기 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 듀얼모드 동력전달장치.3. The motor 2 120 of the first hybrid branch mode is a ring gear 213 of the planetary gear 1 210, a sun gear 221 of the planetary gear 2 220, and a planetary gear 3 230. It is connected to the ring gear 233, the motor 1 (110) is connected to the sun gear 231 of the planetary gear 3 (230), by using the motor 2 (120) to control the operating point of the engine 400, The motor 1 110 is operated in accordance with the operating point control of the engine 400 using the motor 2 120 to transmit driving force to the ring gear 223 of the planetary gear 2 220 connected to the axle 500. By controlling the speed and torque of the motors 1, 2 (110) and 120, the motor mode, the engine mode, the hybrid mode, and the regenerative control mode are implemented, and the speeds of the motors 1, 2 (110, 120) are controlled. Dual-mode power transmission device for a hybrid electric vehicle, characterized in that it serves as an electric continuously variable transmission that can control the engine speed. 제2항에 있어서, 제2복합분기모드에서 단순한 감속기 역할을 하는 유성기어3(230)은 유성기어1(210)에 모터1(110)의 동력을 전달하고, 모터2(120)는 모터1(110)의 회전속도와 엔진(400)의 회전속도에 맞추어 회전하는 동시에 유성기어2(220)의 캐리어(222)로 동력을 전달하며, 모터1,2(110)(120)의 회전속도와 토크를 제어함으로써 엔진(400)의 회전속도를 제어할 수 있는 전기적 무단변속기 역할을 수행하고, 차량속도에 맞추어 모터1,2(110)(120)의 회전속도와 토크를 제어함으로써 하이브리드 모드, 엔진 모드, 회생제어 모드를 구현하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 전기자동차의 듀얼모드 동력전달장치.3. The planetary gear 3 230, which acts as a simple reducer in the second hybrid branch mode, transmits power of the motor 1 110 to the planetary gear 1 210, and the motor 2 120 is connected to the motor 1. While rotating in accordance with the rotational speed of the 110 and the rotational speed of the engine 400, and transmits power to the carrier 222 of the planetary gear 2 (220), and the rotational speed of the motor 1, 2 (110) 120 By controlling the torque serves as an electric continuously variable transmission that can control the rotational speed of the engine 400, by controlling the rotational speed and torque of the motor 1, 2 (110) 120 in accordance with the vehicle speed, hybrid mode, engine Dual mode power transmission device of a hybrid electric vehicle, characterized in that the mode, the regenerative control mode.
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