KR101000136B1 - Power Train for Hybrid Vehicle - Google Patents
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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- B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
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Abstract
본 발명은 일반 변속기의 변속단처럼 고정된 기어비로 운전되는 방식이 결합된 다중모드 운전이 가능하도록 함과 아울러 고효율 운전이 가능하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량용 동력전달장치를 제공한다.The present invention provides a hybrid vehicle power transmission device that enables a multi-mode driving combined with a method of driving at a fixed gear ratio like a shift stage of a general transmission, and improves fuel efficiency of the vehicle by enabling high efficiency driving. .
하이브리드, 파워트레인, 유성기어세트, 모터제너레이터 Hybrid, Powertrain, Planetary Gear Set, Motor Generator
Description
본 발명은 하이브리드 차량용 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동륜에 구동력을 제공하는 동력원으로서 내연기관인 엔진과, 전기에 의해 구동되는 모터제너레이터를 사용하는 하이브리드 차량의 파워트레인 구조에 관한 기술이다.BACKGROUND OF THE
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 차량의 연비를 개선하도록 하고 있다.A hybrid vehicle using an engine and a motor generator may use power from a motor generator having a relatively low torque characteristic as a driving force at a low speed, and a vehicle may be driven with power from an engine having a relatively high torque characteristic at a high speed. Based on the concept to improve the fuel economy of the vehicle.
또한, 하이브리드 차량은 모터제너레이터만으로 구동되는 동안에는 엔진에 의한 배기가스가 발생할 여지가 없어서, 연비 개선과 배기가스 저감의 장점을 가진 친환경적인 자동차 기술로 인정받고 있다.In addition, while the hybrid vehicle is driven only by the motor generator, there is no room for the exhaust gas generated by the engine, and thus, the hybrid vehicle is recognized as an environmentally friendly vehicle technology having the advantages of fuel efficiency improvement and exhaust gas reduction.
상기와 같은 하이브리드 차량의 동력전달장치에는 동력분기식 장치가 있는데, 상기 동력분기식 장치는 다시 단일모드방식과 2모드방식이 있으며, 상기 단일모드방식은 변속 제어를 위한 클러치나 브레이크 등과 같은 작동요소가 필요 없지만, 고속 주행시 효율이 저하되어 연비가 낮고 대형차량에 적용하기 위해서는 부가적인 토크 증배장치가 필요한 단점이 있다.The power transmission device of the hybrid vehicle as described above has a power divergence device, and the power divergence device again includes a single mode method and a two mode method, and the single mode method operates elements such as a clutch or a brake for shift control. Although there is no need, the efficiency is reduced at high speeds, the fuel economy is low, and in order to apply to large vehicles, there is a disadvantage that an additional torque multiplier is required.
한편, 상기 2모드방식은 고속 주행시의 효율확보는 물론, 그 구성에 따라 자체적으로 토크의 증배가 가능하도록 설계할 수 있어서 중대형 차량에도 적용이 가능한 이점이 있다.On the other hand, the two-mode method can be designed to increase the torque itself according to the configuration as well as to ensure the efficiency of high-speed driving, there is an advantage that can be applied to medium and large vehicles.
본 발명은 일반 변속기의 변속단처럼 고정된 기어비로 운전되는 방식이 결합된 다중모드 운전이 가능하도록 함과 아울러 고효율 운전이 가능하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한 하이브리드 차량용 동력전달장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention provides a hybrid vehicle power transmission device that enables a multi-mode driving combined with a method of driving at a fixed gear ratio like a shift stage of a general transmission, and also improves fuel efficiency by enabling high efficiency driving. The purpose is.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 하이브리드 차량용 동력전달장치는The present invention hybrid vehicle power transmission device to achieve the object as described above
엔진, 출력요소, 제2유성기어세트의 한 개이상의 회전요소에 연결된 제1유성기어세트와;A first planetary gear set connected to the engine, the output element, and one or more rotating elements of the second planetary gear set;
엔진과 상기 제1유성기어세트의 한 개 이상의 회전요소에 연결된 제2유성기어세트와;A second planetary gearset coupled to the engine and at least one rotating element of the first planetary gearset;
상기 제1유성기어세트에 연결된 제1모터제너레이터와;A first motor generator connected to the first planetary gear set;
상기 제2유성기어세트에 연결된 제2모터제너레이터와;A second motor generator connected to the second planetary gear set;
상기 제1유성기어세트의 상기 회전요소들 사이에 구비된 클러치와;A clutch provided between the rotating elements of the first planetary gear set;
상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트의 한 개 이상의 회전요소를 고정할 수 있도록 구비된 제1브레이크;A first brake provided to fix one or more rotating elements of the first planetary gear set and the second planetary gear set;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Characterized in that configured to include.
상기 제2유성기어세트의 회전요소들 중 두 개의 회전요소는 상기 제1유성기어세트의 두 회전요소에 각각 직결되고;Two of the rotating elements of the second planetary gear set are directly connected to two rotating elements of the first planetary gear set, respectively;
상기 출력요소는 상기 제2유성기어세트의 회전요소들에 직결되지 않은 상기 제1유성기어세트의 나머지 한 회전요소에 연결되고;The output element is connected to the other rotating element of the first planetary gearset that is not directly connected to the rotating elements of the second planetary gearset;
상기 제2모터제너레이터는 상기 제1유성기어세트의 회전요소들에 직결되지 않은 상기 제2유성기어세트의 나머지 한 회전요소에 연결된 구조로 할 수 있다.The second motor generator may have a structure connected to the other rotating element of the second planetary gear set which is not directly connected to the rotating elements of the first planetary gear set.
상기 제1브레이크는 상기 엔진이 연결된 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 제2유성기어세트의 회전요소의 쌍을 고정시킬 수 있도록 설치되고;The first brake is installed to fix a pair of rotating elements of the first planetary gear set and the rotating elements of the second planetary gear set to which the engine is connected;
상기 제1모터제너레이터가 연결된 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 제2유성기어세트의 회전요소의 쌍을 고정시킬 수 있도록 제2브레이크가 더 구비된 구조로 할 수 있다.A second brake may be further provided to fix a pair of the rotating elements of the first planetary gear set and the rotating elements of the second planetary gear set to which the first motor generator is connected.
상기 엔진은 상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2캐리어에 연결되고;The engine is connected to a first carrier of the first planetary gearset and a second carrier of the second planetary gearset;
상기 제1모터제너레이터는 상기 제1유성기어세트의 제1선기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어에 연결되며;The first motor generator is connected to a first sun gear of the first planetary gear set and a second sun gear of the second planetary gear set;
상기 제2모터제너레이터는 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 연결되고;The second motor generator is connected to a second ring gear of the second planetary gear set;
상기 출력요소는 상기 제1유성기어세트의 제1링기어에 연결된 구조로 할 수 있다.The output element may have a structure connected to a first ring gear of the first planetary gear set.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치는 In addition, the power transmission device for a hybrid vehicle according to the present invention
엔진, 제1모터제너레이터, 제2모터제너레이터, 제1유성기어세트 및 제2유성기어세트가 동일축을 회전중심으로 사용하는 하이브리드 차량용 동력전달장치에 있어서,In a power transmission device for a hybrid vehicle in which an engine, a first motor generator, a second motor generator, a first planetary gear set, and a second planetary gear set use the same axis as the rotation center,
상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트는 각각 두 개의 회전요소가 상시 연결되고;Each of the first planetary gear set and the second planetary gear set has two rotating elements connected at all times;
상기 상시 연결된 회전요소들은 각각 회전이 구속될 수 있도록 제1브레이크와 제2브레이크에 연결되며;The normally connected rotating elements are connected to the first brake and the second brake, respectively, so that rotation can be constrained;
상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트의 모든 구성요소가 일체로 회전될 수 있도록 하는 상태를 전환하도록 클러치가 구비되고;A clutch is provided to switch states such that all components of the first planetary gearset and the second planetary gearset can be rotated integrally;
상기 엔진과 제1모터제너레이터는 상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트의 상시 연결된 회전요소에 각각 연결되며;The engine and the first motor generator are connected to always-connected rotating elements of the first planetary gear set and the second planetary gear set, respectively;
출력요소와 상기 제2모터제너레이터는 상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트의 상시 연결된 회전요소 이외의 요소들에 각각 연결된 것을 특징으로 한다.The output element and the second motor generator are connected to elements other than the rotary element of the first planetary gear set and the second planetary gear set, respectively.
상기 클러치는 상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트의 상시 연결된 회전요소들을 서로 연결 및 차단시킬 수 있도록 구비될 수 있다.The clutch may be provided to connect and disconnect the normally connected rotating elements of the first planetary gear set and the second planetary gear set to each other.
상기 제1유성기어세트의 제1캐리어는 상기 제2유성기어세트의 제2캐리어에 상시 연결되고;A first carrier of the first planetary gear set is always connected to a second carrier of the second planetary gear set;
상기 제1유성기어세트의 제1선기어는 상기 제2유성기어세트의 제2선기어에 상시 연결되며;A first sun gear of the first planetary gear set is always connected to a second sun gear of the second planetary gear set;
상기 엔진은 상기 제2캐리어에 연결되고;The engine is connected to the second carrier;
상기 제1모터제너레이터는 상기 제1선기어에 연결되며;The first motor generator is connected to the first sun gear;
상기 제2모터제너레이터는 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 연결되고;The second motor generator is connected to a second ring gear of the second planetary gear set;
상기 출력요소는 상기 제1유성기어세트의 제1링기어에 연결된 구조로 할 수 있다.The output element may have a structure connected to a first ring gear of the first planetary gear set.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치는 In addition, the power transmission device for a hybrid vehicle according to the present invention
엔진과 출력요소가 각각 별도의 회전요소에 연결된 제1유성기어세트와;A first planetary gear set having an engine and an output element connected to separate rotary elements, respectively;
두 개의 회전요소가 상기 제1유성기어세트의 두 회전요소에 각각 직결된 제2유성기어세트와;A second planetary gear set having two rotating elements directly connected to the two rotating elements of the first planetary gear set;
상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트에 공통으로 연결된 제1모터제너레이터와;A first motor generator commonly connected to the first planetary gear set and the second planetary gear set;
상기 제2유성기어세트에 연결된 제2모터제너레이터와;A second motor generator connected to the second planetary gear set;
상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트의 직결된 두 회전요소 쌍을 서로 연결하는 상태를 전환하도록 구비된 클러치와;A clutch provided to switch a state in which two pairs of directly connected rotary elements of the first planetary gear set and the second planetary gear set are connected to each other;
상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트의 직결된 두 회전요소 쌍들 중 어느 하나를 고정할 수 있도록 구비된 제1브레이크와;A first brake provided to fix one of two pairs of rotary elements directly connected to the first planetary gear set and the second planetary gear set;
상기 제2유성기어세트의 어느 한 회전요소를 고정할 수 있도록 구비된 제2브레이크;A second brake provided to fix any one rotating element of the second planetary gear set;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Characterized in that configured to include.
상기 출력요소는 상기 제2유성기어세트의 회전요소들에 직결되지 않은 상기 제1유성기어세트의 나머지 한 회전요소에 연결되고;The output element is connected to the other rotating element of the first planetary gearset that is not directly connected to the rotating elements of the second planetary gearset;
상기 제2모터제너레이터는 상기 제1유성기어세트의 회전요소들에 직결되지 않은 상기 제2유성기어세트의 나머지 한 회전요소에 연결된 구조로 할 수 있다.The second motor generator may have a structure connected to the other rotating element of the second planetary gear set which is not directly connected to the rotating elements of the first planetary gear set.
상기 제1브레이크는 상기 엔진이 연결된 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 제2유성기어세트의 회전요소의 쌍을 고정시킬 수 있도록 설치되고;The first brake is installed to fix a pair of rotating elements of the first planetary gear set and the rotating elements of the second planetary gear set to which the engine is connected;
상기 제2브레이크는 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 직결되지 않은 상기 제2유성기어세트의 나머지 한 회전요소를 고정시킬 수 있도록 설치되도록 할 수 있다.The second brake may be installed to fix the other rotary element of the second planetary gear set which is not directly connected to the rotary element of the first planetary gear set.
상기 엔진은 상기 제1유성기어세트의 제1캐리어와 상기 제2유성기어세트의 제2캐리어에 연결되고;The engine is connected to a first carrier of the first planetary gearset and a second carrier of the second planetary gearset;
상기 제1모터제너레이터는 상기 제1유성기어세트의 제1선기어와 상기 제2유성기어세트의 제2선기어에 연결되며;The first motor generator is connected to a first sun gear of the first planetary gear set and a second sun gear of the second planetary gear set;
상기 제2모터제너레이터는 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 연결되고;The second motor generator is connected to a second ring gear of the second planetary gear set;
상기 출력요소는 상기 제1유성기어세트의 제1링기어에 연결되며;The output element is connected to a first ring gear of the first planetary gear set;
상기 제2브레이크는 상기 제2유성기어세트의 제2링기어에 연결된 구조로 할 수 있다.The second brake may have a structure connected to a second ring gear of the second planetary gear set.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치는In addition, the power transmission device for a hybrid vehicle according to the present invention
출력요소에 연결되지 않은 회전요소가 제2유성기어세트의 한 개 이상의 회전요소에 직결된 제1유성기어세트와;A first planetary gearset having a rotating element not connected to the output element directly connected to at least one rotating element of the second planetary gearset;
모터제너레이터에 연결되지 않은 회전요소가 상기 제1유성기어세트의 회전요소에 각각 직결된 제2유성기어세트와;A second planetary gear set in which rotation elements not connected to the motor generator are directly connected to the rotation elements of the first planetary gear set, respectively;
상기 제1유성기어세트와 제2유성기어세트에 연결된 제1모터제너레이터와;A first motor generator connected to the first planetary gear set and the second planetary gear set;
상기 제2유성기어세트에 연결된 제2모터제너레이터와;A second motor generator connected to the second planetary gear set;
상기 제1유성기어세트의 회전요소에 연결된 클러치와;A clutch connected to the rotating element of the first planetary gear set;
상기 제1유성기어세트의 회전요소를 고정할 수 있도록 구비되고 2개의 모드 에서 작동하는 제1브레이크와;A first brake provided to fix the rotating element of the first planetary gear set and operating in two modes;
상기 제1유성기어세트의 회전요소를 고정할 수 있도록 구비된 제2브레이크;A second brake provided to fix the rotating element of the first planetary gear set;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.Characterized in that configured to include.
여기서, 상기 두 개의 모드는 EV모드와 HEV모드일 수 있다.Here, the two modes may be an EV mode and an HEV mode.
본 발명은 일반 변속기의 변속단처럼 고정된 기어비로 운전되는 방식이 결합된 다중모드 운전이 가능하도록 함과 아울러 고효율 운전이 가능하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 한다.The present invention enables a multi-mode driving combined with a method of driving at a fixed gear ratio like a gear stage of a general transmission, and also improves fuel efficiency of the vehicle by enabling high efficiency driving.
도 1과 도 2를 참조하면 본 발명 실시예의 하이브리드 차량용 동력전달장치는 엔진(ENG)과 출력요소(OUT)가 각각 별도의 회전요소에 연결된 제1유성기어세트(PG1)와; 두 개의 회전요소가 상기 제1유성기어세트(PG1)의 두 회전요소에 각각 직결된 제2유성기어세트(PG2)와; 상기 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)에 공통으로 연결된 제1모터제너레이터(MG1)와; 상기 제2유성기어세트(PG2)에 연결된 제2모터제너레이터(MG2)와; 상기 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)의 직결된 두 회전요소 쌍을 서로 연결하는 상태를 전환하도록 구비된 클러치(CL)와; 상기 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)의 직결된 두 회전요소 쌍들을 각각 고정할 수 있도록 구비된 제1브레이크(B1) 및 제2브레이크(B2)를 포함하여 구성된다.1 and 2, a power transmission device for a hybrid vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention includes a first planetary gear set PG1 having an engine ENG and an output element OUT connected to separate rotary elements, respectively; A second planetary gear set PG2 having two rotary elements directly connected to two rotary elements of the first planetary gear set PG1; A first motor generator MG1 connected to the first planetary gear set PG1 and the second planetary gear set PG2 in common; A second motor generator MG2 connected to the second planetary gear set PG2; A clutch CL provided to switch a state in which two pairs of directly connected rotary elements of the first planetary gear set PG1 and the second planetary gear set PG2 are connected to each other; It comprises a first brake (B1) and the second brake (B2) provided to secure the two pairs of rotational elements directly connected to the first planetary gear set (PG1) and the second planetary gear set (PG2), respectively. do.
즉, 상기 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)는 각각 3개의 회전요소를 가지고 있고, 이들 중 각각 두 개씩의 회전요소가 서로 상시 연결되어 일체화된 두 개의 회전요소 쌍이 구성된 구조이며, 상기 클러치(CL)는 이들 두 회전요소 쌍들을 서로 연결 및 차단시킬 수 있도록 설치함으로써, 상기 클러치(CL)가 결합되면 상기 제1유성기어세트(PG1)의 모든 요소와 제2유성기어세트(PG2)의 모든 요소가 일체로 회전될 수 있도록 구성한 것이다.That is, the first planetary gear set PG1 and the second planetary gear set PG2 each have three rotating elements, and two of each of the two rotating element pairs are integrally connected with each other. The clutch CL is installed to connect and disconnect these two pairs of rotary elements, so that when the clutch CL is coupled, all the elements of the first planetary gear set PG1 and the second planetary planetary body are combined. All elements of the gear set PG2 are configured to be rotated integrally.
상기 출력요소(OUT)는 상기 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소들에 직결되지 않은 상기 제1유성기어세트(PG1)의 나머지 한 회전요소에 연결되고, 상기 제2모터제너레이터(MG2)는 상기 제1유성기어세트(PG1)의 회전요소들에 직결되지 않은 상기 제2유성기어세트(PG2)의 나머지 한 회전요소에 연결된다.The output element OUT is connected to the other rotary element of the first planetary gear set PG1 not directly connected to the rotary elements of the second planetary gear set PG2, and the second motor generator MG2. Is connected to the other rotating element of the second planetary gear set PG2 that is not directly connected to the rotating elements of the first planetary gear set PG1.
상기 제1브레이크(B1)는 상기 엔진(ENG)이 연결된 상기 제1유성기어세트(PG1)의 회전요소와 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소의 쌍을 고정시킬 수 있도록 설치되고, 상기 제2브레이크(B2)는 상기 제1모터제너레이터(MG1)가 연결된 상기 제1유성기어세트(PG1)의 회전요소와 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소의 쌍을 고정시킬 수 있도록 설치되어 있다.The first brake B1 is installed to fix a pair of rotating elements of the first planetary gear set PG1 and the rotating elements of the second planetary gear set PG2 to which the engine ENG is connected. The second brake B2 is installed to fix a pair of the rotating element of the first planetary gear set PG1 and the rotating element of the second planetary gear set PG2 to which the first motor generator MG1 is connected. have.
즉, 상기 엔진(ENG)은 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1캐리어(C1)와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2캐리어(C2)에 연결되고, 상기 제1모터제너레이터(MG1)는 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1선기어(S1)와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2선기어(S2)에 연결되며, 상기 제2모터제너레이터(MG2)는 상기 제2유성기어세트(PG2)의 제2링기어(R2)에 연결되고, 상기 출력요소(OUT)는 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1링기어(R1)에 연결된 구조이다.That is, the engine ENG is connected to the first carrier C1 of the first planetary gear set PG1 and the second carrier C2 of the second planetary gear set PG2, and the first motor generator MG1 is connected to the first sun gear S1 of the first planetary gear set PG1 and the second sun gear S2 of the second planetary gear set PG2, and the second motor generator MG2 is The second ring gear R2 of the second planetary gear set PG2 is connected, and the output element OUT is connected to the first ring gear R1 of the first planetary gear set PG1.
여기서, 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)는 배터리로부터 전기에너지를 공급받거나 충전시키기 위해 전기에너지를 공급하도록 연결되어 있으며, 상기 출력요소(OUT)는 차동장치 등을 통해 차량의 구동륜으로 연결되는 구성을 가진다.Here, the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are connected to supply electric energy to receive or charge electric energy from a battery, and the output element OUT is connected through a differential device or the like. It has a configuration connected to the drive wheel of the vehicle.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 도 3 내지 도 9를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention configured as described above with reference to Figures 3 to 9 as follows.
도 4는 전기차모드인 EV모드를 설명한 것으로서, 상기 클러치와 브레이크들 중 상기 제1브레이크(B1)만 체결된 상태로서, 상기 제1브레이크(B1)에 연결된 제1캐리어(C1)와 제2캐리어(C2) 및 엔진(ENG)이 정지된 상태이다.4 illustrates an EV mode in an electric vehicle mode, in which only the first brake B1 of the clutch and the brakes is engaged, and the first carrier C1 and the second carrier connected to the first brake B1 are illustrated in FIG. (C2) and engine ENG are stopped.
이 상태에서는 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)가 모두 구동되면서 동력이 상기 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)를 통해 상기 출력요소(OUT)로 출력되며, 이때 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)는 반대방향으로 구동된다. In this state, both the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are driven, and power is output through the first planetary gear set PG1 and the second planetary gear set PG2. In this case, the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 are driven in opposite directions.
상기 제2모터제너레이터(MG2)로부터의 동력은 상기 제1유성기어장치가 가진 감속비에 의해 토크가 증배되는 효과가 있어서, 이러한 효과에 의해 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)의 설계용량을 축소시킬 수 있는 여지를 형성한다.The power from the second motor generator MG2 has the effect of increasing the torque by the reduction ratio of the first planetary gear device, and thus, the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 by this effect. The space to reduce the design capacity of).
물론, 이 전기차모드에서는 상기한 바와 같이 엔진(ENG)이 정지한 상태이므로 차량에서 배기가스가 배출되지 않는다.Of course, in this electric vehicle mode, since the engine ENG is stopped as described above, no exhaust gas is discharged from the vehicle.
도 5는 하이브리드모드인 HEV모드를 설명한 것으로서, 상기 제1브레이크(B1)를 해제하면 상기 엔진(ENG)의 시동이 가능해지고, 상기 엔진(ENG)의 시동이 걸리게 되면, 상기 엔진(ENG)으로부터의 동력이 상기 제1캐리어(C1)와 제2캐리어(C2)로 전달되어, 상기 출력요소(OUT)로는 상기 엔진(ENG)과 제1모터제너레이터(MG1) 및 제2모터제너레이터(MG2) 모두로부터의 동력이 공급될 수 있어, 이들 동력공급요소들의 제어만으로 전 속도비에 걸친 운전이 가능한 하이브리드 구동상태가 된다.FIG. 5 illustrates the HEV mode in the hybrid mode. When the first brake B1 is released, the engine ENG can be started. When the engine ENG is started, the engine ENG is started. Power is transmitted to the first carrier C1 and the second carrier C2 so that the engine ENG, the first motor generator MG1, and the second motor generator MG2 are output to the output element OUT. Power from the unit can be supplied, resulting in a hybrid driving state in which operation over the entire speed ratio is possible only with the control of these power supply elements.
이 상태는 종래의 2모드방식과는 달리 클러치(CL)나 브레이크의 작동 없이, 하이브리드 모드의 구현이 가능한 상태이며, 따라서 주행중 유압장치나 클러치(CL) 또는 브레이크 등의 고장이 발생한 경우에도 하이브리드모드로의 주행이 가능한 장 점이 있다.In this state, unlike the conventional two-mode method, the hybrid mode can be implemented without the operation of the clutch CL or the brake. Therefore, the hybrid mode can be operated even when a failure of the hydraulic device, the clutch CL or the brake occurs while driving. There is an advantage to running on the road.
도 6은 제1고정기어모드를 설명한 것으로서, 상기 HEV모드에서 상기 제1모터제너레이터(MG1)를 정지시키고 상기 제2브레이크(B2)를 결합하여 구현한다.FIG. 6 illustrates the first fixed gear mode, which is implemented by stopping the first motor generator MG1 and combining the second brake B2 in the HEV mode.
상기 제2브레이크(B2)가 작동되므로 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 상기 제1선기어(S1) 및 제2선기어(S2)는 고정된 상태를 유지하고, 상기 엔진(ENG)으로부터의 동력은 상기 제1캐리어(C1)로 전달된 후, 상기 제1링기어(R1)를 통해 상기 출력요소(OUT)로 인출되게 된다.Since the second brake B2 is operated, the first motor generator MG1, the first sun gear S1, and the second sun gear S2 remain fixed, and the power from the engine ENG After being transferred to the first carrier C1, the first carrier is drawn to the output element OUT through the first ring gear R1.
이때, 상기 제2모터제너레이터(MG2)는 배터리로부터 전기를 공급받아 동력을 발생시키거나 상기 엔진(ENG)으로부터의 동력을 일부 흡수하여 발전을 하여 배터리를 충전시킬 수 있는데, 이는 상기 배터리의 충전상태에 및 차량의 주행상태를 고려한 제어전략에 의해 적절히 제어될 수 있으며, 물론 엔진(ENG)만으로 차량이 구동되도록 할 수도 있다. In this case, the second motor generator MG2 may receive power from the battery to generate power or generate power by absorbing some of the power from the engine ENG, thereby charging the battery. E and and may be appropriately controlled by a control strategy in consideration of the driving state of the vehicle, and of course, the vehicle may be driven only by the engine ENG.
이 모드에서 상기 엔진(ENG)으로부터의 동력은 상기 제1유성기어세트(PG1)의 기어비에 의해 일정한 변속비로 변속되어 상기 출력요소(OUT)로 인출되게 된다.In this mode, the power from the engine ENG is shifted to a constant speed ratio by the gear ratio of the first planetary gear set PG1 and drawn out to the output element OUT.
도 7은 제2고정기어모드를 설명한 것으로서, 상기 HEV모드에서 상기 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)의 모든 회전요소들이 동일한 회전속도를 갖는 상태가 되도록 하여, 상기 클러치(CL)를 결합하면, 상기 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)는 모든 회전요소들이 단일 회전체로 작 용하여 동일한 회전속도로 함께 회전하게 된다. FIG. 7 illustrates a second fixed gear mode, in which all rotating elements of the first planetary gear set PG1 and the second planetary gear set PG2 have the same rotation speed in the HEV mode. When the clutch CL is coupled, the first planetary gear set PG1 and the second planetary gear set PG2 are rotated together at the same rotational speed by using all of the rotating elements as a single rotating body.
이때, 상기 엔진(ENG)으로부터의 동력은 상기 제1캐리어(C1) 및 제2캐리어(C2)를 통해 상기 출력요소(OUT)로 인출되며, 1:1의 속도비를 가지게 된다.At this time, the power from the engine ENG is drawn to the output element OUT through the first carrier C1 and the second carrier C2, and has a speed ratio of 1: 1.
이 모드에서는 엔진(ENG)만 구동하여 차량을 주행시킬 수도 있고, 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)를 선택적으로 구동 또는 발전 상태로 하여 차량을 가속하거나 발전을 하여 배터리충전을 수행하도록 할 수 있으며, 역시 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)는 배터리 충전량과 차량의 주행상태 등을 고려하여 적절히 제어하게 된다.In this mode, the vehicle may be driven by driving only the engine ENG. The battery may be accelerated or generated by selectively driving or generating the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2. The charging may be performed, and the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 may be appropriately controlled in consideration of the battery charging amount and the driving state of the vehicle.
도 8은 후진모드를 설명한 것으로서, 이 모드는 상기 전기차모드인 EV모드와 동일하게 상기 제1브레이크(B1)만 체결된 상태이다.FIG. 8 illustrates the reverse mode, in which only the first brake B1 is engaged, similarly to the EV mode which is the electric vehicle mode.
즉, 상기 제1브레이크(B1)로 엔진(ENG)과 연결된 제1캐리어(C1)와 제2캐리어(C2)를 고정시킨 상태에서 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)를 상기 전기차모드와는 반대방향으로 구동하여 후진모드를 구현하는 것이다.That is, the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2 in a state in which the first carrier C1 and the second carrier C2 connected to the engine ENG are fixed by the first brake B1. By driving in the opposite direction to the electric vehicle mode to implement the reverse mode.
물론, 이 모드에서는 엔진(ENG)은 정지한 상태이고 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)만으로 구동되므로 배기가스가 배출되지 않게 된다.Of course, in this mode, the engine ENG is stopped and driven only by the first motor generator MG1 and the second motor generator MG2, so that the exhaust gas is not discharged.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 것으로서, 다른 구성은 상기 실시예와 동일하되, 상기 제2브레이크(B2)의 위치가 변경된 것이다.On the other hand, Figure 9 shows another embodiment according to the present invention, the other configuration is the same as the above embodiment, the position of the second brake (B2) is changed.
즉, 상기 제2브레이크(B2)가 상기 제1유성기어세트(PG1)의 회전요소와 직결되지 않은 상기 제2유성기어세트(PG2)의 나머지 한 회전요소인 제2링기어(R2)를 고정시킬 수 있도록 설치된 것이다.That is, the second brake B2 fixes the second ring gear R2, which is the other rotation element of the second planetary gear set PG2, which is not directly connected to the rotation element of the first planetary gear set PG1. It is installed so that it can be done.
이와 같은 구조에서는 상기 첫 번째 실시예에서 상기 제2브레이크(B2)의 작동에 의해 구현되었던 제1고정기어모드가 배제되고, 본 실시예의 구조에서 상기 제2브레이크(B2)가 작동됨에 의해, 상기 제2모터제너레이터(MG2) 및 제2링기어(R2)가 정지한 상태로 유지되고, 상기 엔진(ENG)으로부터의 동력은 상기 제2캐리어(C2)와 제1캐리어(C1)를 통해 제1링기어(R1) 및 출력요소(OUT)를 통해 인출되고, 상기 제1모터제너레이터(MG1)는 회전하는 상태가 되어 또 다른 주행모드를 구현하게 된다.In this structure, the first fixed gear mode implemented by the operation of the second brake B2 is excluded in the first embodiment, and the second brake B2 is operated in the structure of the present embodiment, The second motor generator MG2 and the second ring gear R2 remain stationary, and the power from the engine ENG is first transmitted through the second carrier C2 and the first carrier C1. It is drawn out through the ring gear R1 and the output element OUT, and the first motor generator MG1 is rotated to implement another driving mode.
물론 이 주행모드에서 상기 제1모터제너레이터(MG1)는 자유 회전상태를 가질 수도 있고, 엔진(ENG)의 동력을 이용하여 발전을 수행할 수도 있으며, 상기 엔진(ENG)의 동력에 구동력을 더욱 공급하도록 제어될 수도 있을 것이다.Of course, in this driving mode, the first motor generator MG1 may have a free rotation state, generate power by using the power of the engine ENG, and further supply driving power to the power of the engine ENG. May be controlled.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 차량용 동력전달장치의 구성도,1 is a block diagram of a power transmission device for a hybrid vehicle according to the present invention,
도 2는 도 1의 동력전달장치의 레버다이어그램,Figure 2 is a lever diagram of the power train of Figure 1,
도 3은 도 1의 동력전달장치의 각 작동모드의 작동표,3 is an operation table of each operation mode of the power train of FIG.
도 4는 도 1의 동력전달장치의 EV모드를 설명한 도면,4 is a view for explaining the EV mode of the power transmission device of FIG.
도 5는 도 1의 동력전달장치의 HEV모드를 설명한 도면,5 is a view for explaining the HEV mode of the power transmission device of FIG.
도 6은 도 1의 동력전달장치의 제1고정기어모드를 설명한 도면,6 is a view for explaining a first fixed gear mode of the power transmission device of FIG.
도 7은 도 1의 동력전달장치의 제2고정기어모드를 설명한 도면,7 is a view for explaining a second fixed gear mode of the power transmission device of FIG.
도 8은 도 1의 동력전달장치의 후진모드를 설명한 도면,8 is a view illustrating a reverse mode of the power train of FIG. 1;
도 9는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 도면이다.9 is a view showing another embodiment according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
ENG; 엔진 PG1; 제1유성기어세트ENG; Engine PG1; 1st planetary gear set
PG2; 제2유성기어세트 MG1; 제1모터제너레이터PG2; Second planetary gear set MG1; 1st Motor Generator
MG2; 제2모터제너레이터 CL; 클러치MG2; Second motor generator CL; clutch
B1; 제1브레이크 B2; 제2브레이크B1; First brake B2; 2nd brake
OUT; 출력요소 C1; 제1캐리어OUT; Output element C1; First carrier
C2; 제2캐리어 S1; 제1선기어C2; Second carrier S1; 1st Sun Gear
S2; 제2선기어 R2; 제2링기어S2; Second sun gear R2; 2nd ring gear
R1; 제1링기어 R1; 1st ring gear
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