KR100969072B1 - 하이브리드 차량의 파워트레인 - Google Patents

하이브리드 차량의 파워트레인 Download PDF

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KR100969072B1
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박종술
민병순
이창욱
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 3세트의 유성기어장치와 1개의 클러치 및 2개의 브레이크로 구성되어, 2개의 전기차모드와 2개의 하이브리드모드 및 2개의 오버드라이브 변속비의 엔진모드를 제공하며, 간단한 구조를 가짐으로써, 중량를 저감하고 차량에의 탑재성을 향상시키면서도, 동력성능 및 연비가 우수하게 확보될 수 있도록 하며, 특히 고속 정속 주행에서의 연비 향상을 위해 엔진만에 의한 구동이 가능한 엔진모드를 제공할 수 있어서 장시간의 고속도로 주행시에 연비가 더욱 향상될 수 있도록 한다.
하이브리드, 고속도로, 모터제너레이터, 엔진

Description

하이브리드 차량의 파워트레인{Power Train of Hybrid Vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 파워트레인에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동륜에 구동력을 제공하는 동력원으로서 내연기관인 엔진과, 전기에 의해 구동되는 모터제너레이터를 사용하는 하이브리드 차량의 파워트레인 구조에 관한 기술이다.
엔진과 모터제너레이터를 사용하는 하이브리드 차량은, 저속에서는 상대적으로 저속토크특성이 우수한 모터제너레이터로부터의 동력을 구동력으로 이용하도록 하고, 고속에서는 상대적으로 고속토크특성이 우수한 엔진으로부터의 동력으로 차량이 구동되도록 하는 개념을 기반으로 하여 연비를 개선하도록 하고 있다.
또한, 하이브리드 차량은 모터제너레이터만으로 구동되는 동안에는 엔진에 의한 배기가스가 발생할 여지가 없어서, 연비 개선과 배기가스 저감의 장점을 가진 친환경적인 자동차 기술로 인정받고 있다.
상기한 바와 같은 엔진과 모터제너레이터를 구비한 하이브리드 차량에서도, 기본적으로 보다 간단한 구조로 더욱 향상된 연비특성을 발휘할 수 있도록 하려는 노력이 계속 기울여지고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 필요성에 따라 안출된 것으로서, 보다 간단한 구조를 가짐으로써, 중량를 저감하고 차량에의 탑재성을 향상시키면서도, 동력성능 및 연비가 우수하게 확보될 수 있도록 한 하이브리드 차량의 파워트레인을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 하이브리드 차량의 파워트레인은
엔진과 제1모터제너레이터 및 출력축이 각각 별도의 요소에 연결되는 3요소의 제1유성기어장치와;
상기 제1유성기어장치의 출력축이 연결되는 요소에 직결되는 한 요소를 구비하고, 상기 제1모터제너레이터에 단속적으로 연결 가능함과 동시에 고정상태가 전환될 수 있도록 된 다른 한 요소를 포함하는 3요소의 제2유성기어장치와;
상기 제2유성기어장치와 2개의 요소가 각각 직결되고, 나머지 한 요소가 제2모터제너레이터에 연결되는 3요소의 제3유성기어장치와;
상기 제2유성기어장치와 제3유성기어장치의 요소들 중, 다른 유성기어장치를 통하여 출력축에 연결되는 요소들과, 상기 제1모터제너레이터 또는 제2모터제너레이터에 적어도 단속적으로나마 연결될 수 있는 요소들 이외의 요소들을 고정시킬 수 있도록 설치된 제1브레이크와;
상기 제2유성기어장치의 요소들 중 상기 출력축으로 연결되는 요소와 상기 제1브레이크로 연결되는 요소 이외의 요소를, 상기 제1모터제너레이터에 단속적으로 연결 가능하도록 설치된 클러치와;
상기 클러치가 연결되는 제2유성기어장치의 요소를 고정시킬 수 있도록 설치된 제2브레이크;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 출력축은 상기 제1유성기어장치와 제2유성기어장치 및 제3유성기어장치의 각 하나씩의 요소들과 차례로 연결되고;
상기 제1브레이크는 상기 제3유성기어장치의 요소를 고정시킴으로써, 상기 제3유성기어장치의 요소에 직결된 제2유성기어장치의 요소를 함께 고정시킬 수 있도록 설치되며;
상기 클러치는 상기 제2유성기어장치의 요소를 상기 제1모터제너레이터 및 상기 제1유성기어장치의 한 요소에 동시에 연결 및 차단하도록 설치된 구조로 할 수 있다.
상기 제1유성기어장치는 싱글피니언형 유성기어장치이고, 제1선기어는 상기 제1모터제너레이터에 연결되며, 제1캐리어는 상기 엔진에 연결되고, 제1링기어는 상기 출력축에 연결되며;
상기 제2유성기어장치는 더블피니언형 유성기어장치이고, 제2선기어는 상기 클러치를 통해 상기 제1선기어에 연결됨과 아울러 상기 제2브레이크에 연결되고, 제2캐리어는 상기 제1링기어를 통하여 상기 출력축에 연결되며, 제2링기어는 제3유성기어장치를 통하여 상기 제1브레이크에 연결되고;
상기 제3유성기어장치는 싱글피니언형 유성기어장치이고, 제3선기어는 상기 제2모터제너레이터에 연결되며, 제3캐리어는 상기 제2유성기어장치 및 제1유성기어장치를 통하여 상기 출력축에 연결되고, 제3링기어는 상기 제1브레이크에 연결된 구조로 할 수 있다.
상기 유성기어장치들은 상기 제1유성기어장치와 제2유성기어장치 및 제3유성기어장치의 순서로 서로 동심축을 이루어 나란히 배치되고;
상기 엔진은 상기 제1유성기어장치 쪽으로 연결되며;
상기 출력축은 상기 제1유성기어장치와 제2유성기어장치를 차례로 통하여 상기 제3유성기어장치로 연결되고;
상기 제2모터제너레이터는 상기 제3유성기어장치 쪽으로 연결되며;
상기 제1모터제너레이터는 상기 제3유성기어장치 쪽으로부터 상기 제2유성기어장치 및 제1유성기어장치로 연결되는 구조로 할 수 있다.
상기 제1유성기어장치는, 레버해석도상에서, 상기 제1모터제너레이터에 연결된 요소와 상기 엔진에 연결된 요소 및 상기 출력축에 연결된 요소의 순서로 제1직선상에 배치되고;
상기 제2유성기어장치는, 레버해석도상에서 상기 제1직선에 적어도 한 점에서 만나는 제2직선상에 배치되고, 상기 출력축에 연결된 요소와 상기 제3유성기어장치에 직결된 요소 및 클러치를 통해 상기 제1모터제너레이터 및 제1유성기어장치에 연결되는 요소의 순서로 배치되며;
상기 제3유성기어장치는, 레버해석도상에서, 상기 제2모터제너레이터에 연결된 요소와 상기 출력축에 연결된 요소 및 상기 제2유성기어장치에 직결된 요소의 순서로 상기 제2직선상에 배치되어, 상기 클러치가 체결되면 상기 제1직선과 제2직선은 함께 연동하는 단일 직선을 이루도록 구성된 구조로 할 수 있다.
상기 제2직선상에는, 상기 유성기어장치들의 요소들이, 상기 제2모터제너레이터에 연결되는 상기 제3유성기어장치의 요소와, 서로 직결되어 상기 출력축에 연결되는 제2유성기어장치 및 제3유성기어장치의 요소들과, 서로 직결되어 상기 제1브레이크에 연결되는 요소들과, 그리고 상기 클러치를 통해 상기 제1모터제너레이터 및 제1유성기어장치에 연결되는 제2유성기어장치의 요소의 순서로 배치된 구조로 할 수 있다.
상기 클러치가 체결되어 상기 제1직선과 제2직선이 이루는 단일 직선상에는, 상기 엔진에 연결되는 제1유성기어장치의 요소가, 두 쌍의 서로 직결된 제2유성기어장치 및 제3유성기어장치의 요소들 사이에 위치된 구조로 할 수 있다.
본 발명은 간단한 구조를 가짐으로써, 중량를 저감하고 차량에의 탑재성을 향상시키면서도, 동력성능 및 연비가 우수하게 확보될 수 있도록 하며, 특히 고속 정속 주행에서의 연비 향상을 위해 엔진만에 의한 구동이 가능한 엔진모드를 제공할 수 있어서 장시간의 고속도로 주행시에 연비가 더욱 향상될 수 있도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명 실시예는 엔진(1)과 제1모터제너레이터(3) 및 출력축(5)이 각각 별도의 요소에 연결되는 3요소의 제1유성기어장치(7)와; 상기 제1유성기어장치(7)의 출력축(5)이 연결되는 요소에 직결되는 한 요소를 구비하고, 상기 제1모터제너레이터(3)에 단속적으로 연결 가능함과 동시에 고정상태가 전환될 수 있도록 된 다른 한 요소를 포함하는 3요소의 제2유성기어장치(9)와; 상기 제2유성기어장치(9)와 2개의 요소가 각각 직결되고, 나머지 한 요소가 제2모터제너레이터(11)에 연결되는 3요소의 제3유성기어장치(13)와; 상기 제2유성기어장치(9)와 제3유성기어장치(13)의 요소들 중, 다른 유성기어장치를 통하여 출력축(5)에 연결되는 요소들과, 상기 제1모터제너레이터(3) 또는 제2모터제너레이터(11)에 적어도 단속적으로나마 연결될 수 있는 요소들 이외의 요소들을 고정시킬 수 있도록 설치된 제1브레이크(15)와; 상기 제2유성기어장치(9)의 요소들 중 상기 출력축(5)으로 연결되는 요소와 상기 제1브레이크(15)로 연결되는 요소 이외의 요소를, 상기 제1모터제너레이터(3)에 단속적으로 연결 가능하도록 설치된 클러치(17)와; 상기 클러치(17)가 연결되는 제2유성기어장치(9)의 요소를 고정시킬 수 있도록 설치된 제2브 레이크(19)를 포함하여 구성된다.
즉, 3개의 유성기어장치와 1개의 클러치(17) 및 2개의 브레이크로 구성되어, 두 모터제너레이터와 동력을 주고 받을 수 있도록 되어 있으며, 엔진(1)으로부터 동력을 전달받고 출력축(5)을 통해 변속된 동력을 인출할 수 있도록 된 것이다.
상기 출력축(5)은 상기 제1유성기어장치(7)와 제2유성기어장치(9) 및 제3유성기어장치(13)의 각 하나씩의 요소들과 차례로 연결된 구조이다.
또한, 상기 제1브레이크(15)는 상기 제3유성기어장치(13)의 요소를 고정시킴으로써, 상기 제3유성기어장치(13)의 요소에 직결된 제2유성기어장치(9)의 요소를 함께 고정시킬 수 있도록 설치된다.
물론, 상기 제1브레이크(15)는 제2유성기어장치(9)의 요소를 고정하여, 직결되어 있는 상기 제3유성기어장치(13)의 요소를 고정하도록 할 수도 있다.
상기 클러치(17)는 상기 제2유성기어장치(9)의 요소를 상기 제1모터제너레이터(3) 및 상기 제1유성기어장치(7)의 한 요소에 동시에 연결 및 차단하도록 설치된다.
상기 제1유성기어장치(7)는 싱글피니언형 유성기어장치이고, 제1선기어는 상기 제1모터제너레이터(3)에 연결되며, 제1캐리어는 상기 엔진(1)에 연결되고, 제1링기어는 상기 출력축(5)에 연결된다.
상기 제2유성기어장치(9)는 더블피니언형 유성기어장치이고, 제2선기어는 상기 클러치(17)를 통해 상기 제1선기어에 연결됨과 아울러 상기 제2브레이크(19) 에 연결되고, 제2캐리어는 상기 제1링기어를 통하여 상기 출력축(5)에 연결되며, 제2링기어는 제3유성기어장치(13)를 통하여 상기 제1브레이크(15)에 연결된다.
상기 제3유성기어장치(13)는 싱글피니언형 유성기어장치이고, 제3선기어는 상기 제2모터제너레이터(11)에 연결되며, 제3캐리어는 상기 제2유성기어장치(9) 및 제1유성기어장치(7)를 통하여 상기 출력축(5)에 연결되고, 제3링기어는 상기 제1브레이크(15)에 연결된다.
본 실시예에서, 상기 유성기어장치들은 상기 제1유성기어장치(7)와 제2유성기어장치(9) 및 제3유성기어장치(13)의 순서로 서로 동심축을 이루어 나란히 배치되고, 상기 엔진(1)은 상기 제1유성기어장치(7) 쪽으로 연결되며, 상기 출력축(5)은 상기 제1유성기어장치(7)와 제2유성기어장치(9)를 차례로 통하여 상기 제3유성기어장치(13)로 연결되고, 상기 제2모터제너레이터(11)는 상기 제3유성기어장치(13) 쪽으로 연결되며, 상기 제1모터제너레이터(3)는 상기 제3유성기어장치(13) 쪽으로부터 상기 제2유성기어장치(9) 및 제1유성기어장치(7)로 연결된다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 상기 제1유성기어장치(7)는, 레버해석도상에서, 상기 제1모터제너레이터(3)에 연결된 요소와 상기 엔진(1)에 연결된 요소 및 상기 출력축(5)에 연결된 요소의 순서로 제1직선(21)상에 배치되고;
상기 제2유성기어장치(9)는, 레버해석도상에서 상기 제1직선(21)에 적어도 한 점에서 만나는 제2직선상에 배치되고, 상기 출력축(5)에 연결된 요소와 상기 제3유성기어장치(13)에 직결된 요소 및 클러치(17)를 통해 상기 제1 모터제너레이터(3) 및 제1유성기어장치(7)에 연결되는 요소의 순서로 배치되며;
상기 제3유성기어장치(13)는, 레버해석도상에서, 상기 제2모터제너레이터(11)에 연결된 요소와 상기 출력축(5)에 연결된 요소 및 상기 제2유성기어장치(9)에 직결된 요소의 순서로 상기 제2직선(23)상에 배치되어, 상기 클러치(17)가 체결되면 상기 제1직선(21)과 제2직선(23)은 함께 연동하는 단일 직선을 이루도록 구성된다.
상기 제2직선(23)상에는, 상기 유성기어장치들의 요소들이, 상기 제2모터제너레이터(11)에 연결되는 상기 제3유성기어장치(13)의 요소와, 서로 직결되어 상기 출력축(5)에 연결되는 제2유성기어장치(9) 및 제3유성기어장치(13)의 요소들과, 서로 직결되어 상기 제1브레이크(15)에 연결되는 요소들과, 그리고 상기 클러치(17)를 통해 상기 제1모터제너레이터(3) 및 제1유성기어장치(7)에 연결되는 제2유성기어장치(9)의 요소의 순서로 배치된다.
상기 클러치(17)가 체결되어 상기 제1직선(21)과 제2직선(23)이 이루는 단일 직선상에는, 상기 엔진(1)에 연결되는 제1유성기어장치(7)의 요소가, 두 쌍의 서로 직결된 제2유성기어장치(9) 및 제3유성기어장치(13)의 요소들 사이에 위치된다.
즉, 상기 제1직선(21)과 제2직선(23)이 서로 단일 직선을 이루지 않는 상태에서는, 상기 제1직선(21)은 제1선기어와 제1캐리어 및 제1링기어의 순서로 배치되 고, 상기 제2직선(23)은 제2선기어, 제2링기어 및 제3링기어, 제2캐리어 및 제3캐리어, 그리고 제3선기어의 순서로 배치되어, 상기 제1링기어가 상기 제2캐리어 및 제3캐리어와 함께 출력축(5)에 연결되므로 한 점을 이루어, 상기 제1직선(21)의 일단이 이 점에서 상기 제2직선(23)과 항상 만나도록 된 것이다.
상기 클러치(17)가 체결되면, 상기 제2선기어와 제1선기어가 한 점을 이루도록 상기 제1직선(21)이 상기 제2직선(23)에 겹쳐져서, 상기 제1직선(21)의 엔진에 연결되는 제1캐리어의 위치는 상기 제1직선(21)상의 제2링기어와 제2캐리어 사이에 위치하게 되는 것이다.
결국, 상기 클러치(17)가 체결된 상태에서 상기 유성기어장치의 요소들은, 상기 단일 직선 상에, 제1선기어 및 제2선기어, 제2링기어 및 제3링기어, 제1캐리어, 제1링기어와 제2캐리어 및 제3캐리어, 그리고 제3선기어의 순서로 배치되는 것이다.
여기서, 상기 레버해석도상의 상기 유성기어장치들의 요소들의 배치상태는 물론, 각 요소들의 상대적인 기어비를 반영하고 있는 것이다.
도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명 하이브리드 차량의 파워트레인 실시예의 각 모드별 작용을 설명한다.
도 2는 엔진(1)은 작동하지 않고 모터제너레이터에 의해 차량을 구동하는 제1전기차모드의 상태를 설명하고 있다.
상기 제1브레이크(15)가 체결되어 상기 제2링기어와 제3링기어가 고정되고, 상기 클러치(17) 및 제2브레이크(19)는 해제된 상태이다.
상기 제2모터제너레이터(11)에서 토크를 상기 제3유성기어장치(13)의 제3선기어로 공급하면, 상기 제3유성기어장치(13)는 상기 제3링기어가 고정되어 있으므로, 공급된 동력은 상기 제3유성기어장치(13)의 기어비에 따라 감속되어 상기 제2캐리어 및 제1링기어와 함께 출력축(5)으로 인출된다.
이하에서는, 상기 출력축(5)의 회전방향을 정방향으로 하고, 그 반대 방향을 역방향으로 칭하기로 한다.
이때, 상기 엔진(1)은 정지한 상태이고, 상기 엔진(1)은 상기 제1유성기어장치(7)의 제1캐리어에 연결되어 있으며, 상기 제1링기어는 출력축(5)에 연결되어 있고, 상기 제1선기어는 제1모터제너레이터(3)에 연결되어 있으므로, 상기 제1모터제너레이터(3)는 토크 없이 상기 출력축(5)의 역방향으로 회전하게 된다.
도 3은 상기 제1전기차모드와 다른 제2전기차모드를 설명하고 있는 것으로서, 상기 제2브레이크(19)를 체결하고 상기 클러치(17) 및 제1브레이크(15)는 해제된 상태이다.
상기 제2모터제너레이터(11)에서 토크를 발생시키면, 상기 토크는 상기 제3유성기어세트의 제3선기어에 공급되고, 상기 제3선기어로 공급된 동력은 제3캐리어와 제2캐리어 및 제1링기어를 통해 출력축(5)으로 인출되며, 이때 상기 제2브레이크(19)에 의해 상기 제2선기어는 정지되어 있다.
이때, 상기 엔진(1)이 정지된 상태이므로, 상기 제1선기어에 연결된 제1모터 제너레이터(3)는 토크 없이 역방향으로 회전하게 된다.
도 2와 도 3의 레버해석도를 비교하면 알 수 있듯이, 변속비는 제1전기차모드에 비하여 제2전기차모드가 작다.
상기 제1전기차모드에서 역방향으로 회전하던 상기 제1모터제너레이터(3)를 도 4와 같이 정방향으로 회전시키면, 상기 엔진(1)의 회전속도가 상승되어 시동이 가능해진다.
여기서, 상기 제1브레이크(15)는 체결되고, 제2브레이크(19) 및 클러치(17)는 해제된 상태이다.
상기 엔진(1)의 시동이 이루어져 상기 엔진(1)으로부터 토크가 공급되면, 상기 출력축(5)으로는 상기 제2모터제너레이터(11)에서 공급하는 동력과 상기 엔진(1)에서 공급하는 동력이 함께 인출되면서 제1하이브리드모드를 구현하게 된다.
이때, 상기 제1모터제너레이터(3)는 상기 엔진(1)의 토크에 따라 반력을 제공하는 제너레이터로 기능하면서 실질적인 변속비 제어를 담당하게 된다.
상기 제2모터제너레이터(11)는 상기 제3링기어가 상기 제1브레이크(15)에 의해 고정되어 있으므로, 변속비를 제어할 수는 없고, 단지 모터의 기능을 수행하면서 상기 제3캐리어를 통해서 출력축(5)으로 토크를 전달하는 기능을 수행한다.
도 5는 상기 제1하이브리드모드와는 다른 제2하이브리드모드를 제시하고 있 는 바, 상기 제1하이브리드모드에서 변속비 제어를 통해 상기 제1선기어와 제2선기어의 속도를 동기화 시킨 후, 상기 클러치(17)를 체결하고 동시에 상기 제1브레이크(15)를 해제하여 상기 제2하이브리드모드로 진입한다.
상기와 같이 클러치(17)를 체결하면, 상기 제1유성기어장치(7)와 제2유성기어장치(9) 및 제3유성기어장치(13)가 레버해석도상에서, 모두 하나의 단일 직선상의 레버를 형성하게 된다.
제2하이브리드모드에서는 상기 클러치(17)가 체결되어 제3유성기어세트도 변속비제어에 관여하게 되며, 이때 상기 제1모터제너레이터(3)는 제너레이터로서의 기능을 수행하고 상기 제2모터제너레이터(11)는 모터의 기능을 수행하면서 상기 제1하이브리드모드와는 다른 새로운 하이브리드모드를 구현한다.
도 6은 본 발명의 파워트레인에서 제공할 수 있는 엔진모드 중 하나인 제1엔진모드를 표현하고 있는 것으로서, 상기 클러치(17)가 체결된 제2하이브리드모드에서 변속비 제어를 통해 상기 제1선기어와 제2선기어의 속도가 0가 되게 한 후, 상기 제2브레이크(19)를 체결하여 상기 제1선기어와 제2선기어를 고정하면, 도시된 바와 같은 오버드라이브 변속비 상태가 형성된다.
이때, 물론 상기 제1모터제너레이터(3)의 토크를 제거하고, 상기 제2모터제너레이터(11)의 토크도 해제시키면, 모드 토크를 엔진(1)이 부담하는 제1엔진모드가 구현되는 것이다.
한편, 도 7은 또 다른 엔진모드로서 제2엔진모드를 제시하고 있는 바, 상기 클러치(17)만 체결되어 있는 상기 제2하이브리드모드에서 변속비 제어를 통해 상기 제2링기어와 제3링기어의 속도가 0이 되도록 한 후, 상기 제1브레이크(15)로 상기 제2링기어와 제3링기어를 고정시키면, 도시된 바와 같은 또 다른 오버드라이브 변속비 상태가 형성된다.
이후, 상기 제1모터제너레이터(3)의 토크를 제어를 통해 제거하면 상기 제3유성기어장치(13)에 걸리는 토크가 모두 사라지고, 상기 제2모터제너레이터(11)의 토크도 제거하면 필요한 모든 토크를 상기 엔진(1)이 부담하는 제2엔진모드가 구현되는 것이다.
상기한 바와 같은 제1엔진모드 및 제2엔진모드는 모두 출력축(5)보다 엔진(1)의 회전수가 낮은 오버드라이브 변속비 상태로서, 고속도로와 같은 곳에서, 장시간 동안 안정된 고속주행을 하는 경우에 차량의 연비를 극대화시킬 수 있도록 한다.
특히, 도 6과 도 7의 레버해석도를 비교하면, 도 7의 제2엔진모드가 엔진(1)의 속도에 대해 증속되는 출력축(5) 속도가 도 6의 제1엔진모드의 경우보다 더 크므로, 더욱 큰 연비향상효과를 얻는 것도 가능하다.
이상과 같이 본 발명의 파워트레인은 3세트의 유성기어장치와 1개의 클러치 및 2개의 브레이크로 구성되어, 2개의 전기차모드와 2개의 하이브리드모드 및 2개의 오버드라이브 변속비의 엔진모드를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 파워트레인의 구조를 설명한 도면,
도 2는 도 1의 파워트레인이 제1전기차모드를 구현하는 상태를 설명한 동력흐름도 및 레버해석도,
도 3은 도 1의 파워트레인이 제2전기차모드를 구현하는 상태를 설명한 동력흐름도 및 레버해석도,
도 4는 도 1의 파워트레인이 제1하이브리드모드를 구현하는 상태를 설명한 동력흐름도 및 레버해석도,
도 5는 도 1의 파워트레인이 제2하이브리드모드를 구현하는 상태를 설명한 동력흐름도 및 레버해석도,
도 6은 도 1의 파워트레인이 제1엔진모드를 구현하는 상태를 설명한 동력흐름도 및 레버해석도,
도 7은 도 1의 파워트레인이 제2엔진모드를 구현하는 상태를 설명한 동력흐름도 및 레버해석도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1; 엔진 3; 제1모터제너레이터
5; 출력축 7; 제1유성기어장치
9; 제2유성기어장치 11; 제2모터제너레이터
13; 제3유성기어장치 15; 제1브레이크
17; 클러치 19; 제2브레이크
21; 제1직선 23; 제2직선

Claims (7)

  1. 엔진과 제1모터제너레이터 및 출력축이 각각 별도의 요소에 연결되는 3요소의 제1유성기어장치와;
    상기 제1유성기어장치의 출력축이 연결되는 요소에 직결되는 한 요소를 구비하고, 상기 제1모터제너레이터에 단속적으로 연결 가능함과 동시에 고정상태가 전환될 수 있도록 된 다른 한 요소를 포함하는 3요소의 제2유성기어장치와;
    상기 제2유성기어장치와 2개의 요소가 각각 직결되고, 나머지 한 요소가 제2모터제너레이터에 연결되는 3요소의 제3유성기어장치와;
    상기 제2유성기어장치와 제3유성기어장치의 요소들 중, 다른 유성기어장치를 통하여 출력축에 연결되는 요소들과, 상기 제1모터제너레이터 또는 제2모터제너레이터에 적어도 단속적으로나마 연결될 수 있는 요소들 이외의 요소들을 고정시킬 수 있도록 설치된 제1브레이크와;
    상기 제2유성기어장치의 요소들 중 상기 출력축으로 연결되는 요소와 상기 제1브레이크로 연결되는 요소 이외의 요소를, 상기 제1모터제너레이터에 단속적으로 연결 가능하도록 설치된 클러치와;
    상기 클러치가 연결되는 제2유성기어장치의 요소를 고정시킬 수 있도록 설치된 제2브레이크;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력축은 상기 제1유성기어장치와 제2유성기어장치 및 제3유성기어장치의 각 하나씩의 요소들과 차례로 연결되고;
    상기 제1브레이크는 상기 제3유성기어장치의 요소를 고정시킴으로써, 상기 제3유성기어장치의 요소에 직결된 제2유성기어장치의 요소를 함께 고정시킬 수 있도록 설치되며;
    상기 클러치는 상기 제2유성기어장치의 요소를 상기 제1모터제너레이터 및 상기 제1유성기어장치의 한 요소에 동시에 연결 및 차단하도록 설치된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1유성기어장치는 싱글피니언형 유성기어장치이고, 제1선기어는 상기 제1모터제너레이터에 연결되며, 제1캐리어는 상기 엔진에 연결되고, 제1링기어는 상기 출력축에 연결되며;
    상기 제2유성기어장치는 더블피니언형 유성기어장치이고, 제2선기어는 상기 클러치를 통해 상기 제1선기어에 연결됨과 아울러 상기 제2브레이크에 연결되고, 제2캐리어는 상기 제1링기어를 통하여 상기 출력축에 연결되며, 제2링기어는 제3유성기어장치를 통하여 상기 제1브레이크에 연결되고;
    상기 제3유성기어장치는 싱글피니언형 유성기어장치이고, 제3선기어는 상기 제2모터제너레이터에 연결되며, 제3캐리어는 상기 제2유성기어장치 및 제1유성기어 장치를 통하여 상기 출력축에 연결되고, 제3링기어는 상기 제1브레이크에 연결된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 유성기어장치들은 상기 제1유성기어장치와 제2유성기어장치 및 제3유성기어장치의 순서로 서로 동심축을 이루어 나란히 배치되고;
    상기 엔진은 상기 제1유성기어장치 쪽으로 연결되며;
    상기 출력축은 상기 제1유성기어장치와 제2유성기어장치를 차례로 통하여 상기 제3유성기어장치로 연결되고;
    상기 제2모터제너레이터는 상기 제3유성기어장치 쪽으로 연결되며;
    상기 제1모터제너레이터는 상기 제3유성기어장치 쪽으로부터 상기 제2유성기어장치 및 제1유성기어장치로 연결되는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유성기어장치는, 레버해석도상에서, 상기 제1모터제너레이터에 연결된 요소와 상기 엔진에 연결된 요소 및 상기 출력축에 연결된 요소의 순서로 제1직선상에 배치되고;
    상기 제2유성기어장치는, 레버해석도상에서 상기 제1직선에 적어도 한 점에 서 만나는 제2직선상에 배치되고, 상기 출력축에 연결된 요소와 상기 제3유성기어장치에 직결된 요소 및 클러치를 통해 상기 제1모터제너레이터 및 제1유성기어장치에 연결되는 요소의 순서로 배치되며;
    상기 제3유성기어장치는, 레버해석도상에서, 상기 제2모터제너레이터에 연결된 요소와 상기 출력축에 연결된 요소 및 상기 제2유성기어장치에 직결된 요소의 순서로 상기 제2직선상에 배치되어, 상기 클러치가 체결되면 상기 제1직선과 제2직선은 함께 연동하는 단일 직선을 이루도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2직선상에는, 상기 유성기어장치들의 요소들이, 상기 제2모터제너레이터에 연결되는 상기 제3유성기어장치의 요소와, 서로 직결되어 상기 출력축에 연결되는 제2유성기어장치 및 제3유성기어장치의 요소들과, 서로 직결되어 상기 제1브레이크에 연결되는 요소들과, 그리고 상기 클러치를 통해 상기 제1모터제너레이터 및 제1유성기어장치에 연결되는 제2유성기어장치의 요소의 순서로 배치된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 클러치가 체결되어 상기 제1직선과 제2직선이 이루는 단일 직선상에는, 상기 엔진에 연결되는 제1유성기어장치의 요소가, 두 쌍의 서로 직결 된 제2유성기어장치 및 제3유성기어장치의 요소들 사이에 위치된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 파워트레인.
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