KR101251647B1 - Power Delivery System Of Hybrid Vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 차량의 배터리 또는 구동모터부에서 발생된 전기적 에너지와 엔진에서 발생된 기계적 에너지와의 비율이 영(Zero)이 되는 임계속도에서 양(Plus)의 영역인 분기영역으로 차량이 주행 되도록 하여 효율적인 구동이 가능한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템에 관한 것이다.According to the present invention, the vehicle is driven to a branching region which is a positive region at a critical speed at which a ratio of electrical energy generated from a battery or driving motor unit of a hybrid vehicle to mechanical energy generated from an engine becomes zero. The present invention relates to a power transmission system of a hybrid vehicle capable of efficient driving.
유성기어부, 구동모터부, 클러치부, 토크, 분기영역 Planetary gear part, drive motor part, clutch part, torque, branch area
Description
도 1은 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템의 구성을 도시한 도면.1 is a view showing the configuration of a power transmission system of a hybrid vehicle according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 출력 분기 모드로 작동될 때의 상태를 도시한 도면.2 is a view showing a state when the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention is operated in the output branch mode.
도 3은 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 복합 분기 모드로 작동될 때의 상태를 도시한 도면.3 is a view showing a state when the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention is operated in the compound branch mode.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 모터모드, 엔진모드로 작동될 때의 상태를 도시한 도면이고, 도 4c 내지 도 4d는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 출력 분기 모드와 복합 분기 모드에서 회생제동 모드(Regenerative Braking)로 작동될 때의 상태를 도시한 도면.4A to 4B are views illustrating a state when the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention is operated in a motor mode and an engine mode, and FIGS. 4C to 4D are power transmission systems of the hybrid vehicle according to the present invention. A diagram showing the state when operated in regenerative braking mode in this output branching mode and the compound branching mode.
도 5는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템의 변속비에 따른 시스템 효율을 도시한 그래프.5 is a graph showing the system efficiency according to the transmission ratio of the power transmission system of a hybrid vehicle according to the present invention.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템의 변속비에 따른 제 1모터부의 속도 및 토크의 변화를 도시한 그래프.6A to 6B are graphs showing changes in speed and torque of a first motor unit according to a gear ratio of a power transmission system of a hybrid vehicle according to the present invention.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템의 변속비에 따른 제 2모터부의 속도 및 토크의 변화를 도시한 그래프.7A to 7B are graphs illustrating changes in speed and torque of a second motor unit according to a gear ratio of a power transmission system of a hybrid vehicle according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*Description of the Related Art [0002]
2 : 트랜스 액슬 하우징 10 : 유성기어부2: transaxle housing 10: planetary gear
12,14,16 : 제 1,2,3유성기어 20 : 구동모터부12, 14, 16: 1,2,3 planetary gear 20: drive motor
22,24 : 제 1,2모터부 30 : 클러치부22,24: 1st and 2nd motor part 30: clutch part
32,34 : 제 1,2클러치 40 : 콘트롤러32,34: 1st and 2nd clutch 40: controller
본 발명은 하이브리드 차량의 배터리 또는 구동모터부에서 발생된 전기적 에너지와 엔진에서 발생된 기계적 에너지와의 비율이 영(Zero)이 되는 임계속도에서 양(Plus)의 영역인 분기영역으로 차량이 주행 되도록 하여 효율적인 구동이 가능한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템에 관한 것이다.According to the present invention, the vehicle is driven to a branching region which is a positive region at a critical speed at which a ratio of electrical energy generated from a battery or driving motor unit of a hybrid vehicle to mechanical energy generated from an engine becomes zero. The present invention relates to a power transmission system of a hybrid vehicle capable of efficient driving.
일반적으로, 하이브리드 차량(Hybrid Vehicle)은 2개의 동력원을 이용하여 구동되는 차량를 말한다. 상기한 하이브리드 차량은 가솔린엔진과 전기모터, 수소엔진과 연료전지, 천연가스와 가솔린엔진, 디젤엔진과 전기모터 등 2개의 동력원이 사용 가능한 차량을 의미하며, 주로 가솔린엔진과 전기모터를 함께 쓰는 방식을 많이 사용하고 있다.In general, a hybrid vehicle refers to a vehicle driven using two power sources. The above-mentioned hybrid vehicle means a vehicle that can use two power sources, a gasoline engine and an electric motor, a hydrogen engine and a fuel cell, a natural gas and a gasoline engine, a diesel engine and an electric motor, and mainly uses a gasoline engine and an electric motor together. I use a lot.
현재 연구되고 있는 대부분의 하이브리드 차량의 동력전달 방식은 직렬 형(Series Type) 또는 병렬형(Parallel Type) 이며 이 중에서 하나를 선택하여 사용하고 있다.Most of the hybrid vehicles currently being researched are powered by series type or parallel type.
상기한 직렬형은 병렬형에 비해 상대적으로 구조가 간단하고, 제어로직이 간단하다는 장점은 있으나 엔진으로부터의 기계적 에너지를 배터리에 저장하였다가 다시 모터를 이용하여 차량을 구동하여야 하기 때문에 에너지 변환시의 효율 측면에서 불리한 문제점이 있었다.Compared with the parallel type, the series type has a simpler structure and a simpler control logic. However, the efficiency of energy conversion is required because the mechanical energy from the engine must be stored in a battery and the vehicle must be driven again using a motor. There were disadvantages in terms of aspect.
이에 반해 병렬형은 구조와 제어로직이 직렬형보다 상대적으로 복잡하다는 단점은 있지만, 엔진의 기계적 에너지와 배터리의 전기 에너지를 동시에 사용할 수 있어서 에너지를 효율적으로 사용할 수 있다는 장점에 의해 승용차량에 널리 채택되고 있는 추세이다.On the other hand, the parallel type has the disadvantage that the structure and the control logic are relatively more complicated than the serial type. It is becoming a trend.
상기와 같은 직렬형 또는 병렬형의 동력전달 방식으로 구동되는 하이브리드 차량의 최대 문제점은 차량의 속도가 높아질수록 에너지 순환량이 발생 되어 시스템의 효율이 급격히 낮아진다는 점이며, 현재 계속해서 순환에 의한 문제점을 보완하기 위한 동력전달 방식을 연구하고 있는 추세이다.The biggest problem of the hybrid vehicle driven by the above-described series or parallel power transmission method is that the energy circulation is generated as the speed of the vehicle increases, and the efficiency of the system is drastically lowered. There is a trend to study the power transmission method to complement.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 하이브리드 차량의 동력전달 효율이 향상 가능하도록 동력전달 구조를 변경하여 에너지의 순환을 방지하고, 분기영역에서 주행할 수 있도록 한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the power transmission structure of the hybrid vehicle to change the power transmission structure to improve the power transmission efficiency of the hybrid vehicle to prevent the circulation of energy, the power transmission of the hybrid vehicle to run in the branch area The purpose is to provide a system.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하이브리드 차량의 트랜스액슬 하우징 내부에 배치되며 제 1유성기어, 제 2유성기어, 제 3유성기어를 포함하는 유성기어부가 설치되며, 상기 제 1,2,3 유성기어는 상호 간에 동력 전달이 가능하도록 설치된다.The present invention for achieving the above object is disposed in the transaxle housing of the hybrid vehicle, the planetary gear unit including a first planetary gear, a second planetary gear, a third planetary gear is installed, the first, second, third Planetary gears are installed to allow power transmission to each other.
상기 제 1유성기어는 엔진과 직접 연결 설치되어 상기 엔진에서 발생된 동력을 전달받도록 구성된다.The first planetary gear is directly connected to the engine and configured to receive power generated by the engine.
상기 제 3유성기어와 동력 전달이 가능하도록 연결 설치되는 제 1모터부와, 상기 하이브리드 차량이 출발시에 제 2유성기어를 통해 구동축으로 동력을 전달하여 차량을 구동 가능하게 하며 상기 제 1모터부와 함께 엔진을 시동상태로 서포트하여 엔진에서 발생 되는 동력과 함께 구동축을 작동 가능하도록 구비된 제 2모터부를 포함하는 구동모터부가 구비된다.A first motor unit connected to the third planetary gear so as to transmit power, and the hybrid vehicle transfers power to a drive shaft through a second planetary gear at the time of departure, enabling the vehicle to be driven, and the first motor unit And a driving motor part including a second motor part provided to support the engine in a starting state to operate the driving shaft together with the power generated from the engine.
상기 하이브리드 차량의 배터리 또는 구동모터부에서 발생된 전기적 에너지와 엔진에서 발생된 기계적 에너지와의 비율이 영(Zero)이 되는 임계속도에서 양(Plus)의 영역인 분기영역으로 주행 가능하도록 상기 유성기어부상에 연결 설치되어 동력을 단속하는 클러치부가 구비된다.The planetary gears are capable of traveling to a diverging region, which is a positive region, at a critical speed at which a ratio of electrical energy generated from a battery or a driving motor unit of the hybrid vehicle to mechanical energy generated from an engine is zero. It is provided with a clutch unit connected to the floating to control the power.
상기 하이브리드 차량의 주행 상태에 따라 구동모터부 및 클러치부의 작동 상태를 제어하는 콘트롤러가 설치된다.A controller for controlling the operation state of the driving motor unit and the clutch unit is installed according to the driving state of the hybrid vehicle.
상기 구동모터부의 제 1모터부는 제 3유성기어에 구비된 제 3선기어와 연결 설치되고, 제 2모터부는 제 2유성기어에 구비된 제 2링기어와 동력 전달이 가능하도록 연결 설치된다.The first motor unit of the driving motor unit is connected to the third sun gear provided in the third planetary gear, and the second motor unit is connected to the second ring gear provided in the second planetary gear so as to transmit power.
상기 클러치부는 유성기어부의 제 2유성기어와 제 3유성기어 사이에 연결 설치되어 동작하며 엔진 및 제 1,2모터부에서 발생된 동력이 구동축으로 전달 가능하도록 작동되는 제 1클러치와, 일단이 상기 제 3유성기어와 연결 설치되고 타단이 트랜스 액슬 하우징의 내측에 연결 설치되며 하이브리드 차량이 초기 구동에 필요한 제 1모터부의 토크가 증대되도록 작동되는 제 2클러치를 포함하여 구성된다.The clutch unit is connected to and operated between the second planetary gear and the third planetary gear of the planetary gear unit, the first clutch being operated to transmit power generated from the engine and the first and second motor units to the drive shaft, and one end of the clutch unit. The second clutch is connected to the third planetary gear and the other end is connected to the inner side of the transaxle housing, and the second clutch is operated to increase the torque of the first motor unit required for initial driving of the hybrid vehicle.
상기 하이브리드 차량이 회생제동 모드로 주행될 때에는 하이브리드 차량에서 발생하는 제동 및 관성 에너지가 제 1유성기어를 통해 제 2모터부로 전달되도록 구성된다.When the hybrid vehicle is driven in the regenerative braking mode, the braking and inertial energy generated in the hybrid vehicle is transmitted to the second motor unit through the first planetary gear.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.An embodiment of a power transmission system for a hybrid vehicle according to the present invention configured as described above will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템의 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 출력 분기 모드로 작동될 때의 상태를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 복합 분기 모드로 작동될 때의 상태를 도시한 도면이고, 도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 모터모드, 엔진모드로 작동될 때의 상태를 도시한 도면이며, 도 4c 내지 도 4d는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 출력 분기 모드와 복합 분기 모드에서 회생제동 모드(Regenerative Braking)로 작동될 때의 상태를 도시한 도면이다.1 is a view showing the configuration of a power transmission system of a hybrid vehicle according to the present invention, Figure 2 is a view showing a state when the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention is operated in the output branch mode, 3 is a view showing a state when the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention is operated in the compound branch mode, Figures 4a to 4b is a motor mode, the engine of the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention 4C to 4D are diagrams illustrating a state when operating in the mode, and FIG. 4C to FIG. 4D show the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention when the regenerative braking mode is operated in the output branching mode and the compound branching mode. It is a figure which shows the state.
첨부된 도 1을 참조하면, 하이브리드 차량의 트랜스액슬 하우징(2) 내부에 배치되며 제 1유성기어(12), 제 2유성기어(14), 제 3유성기어(16)를 포함하는 유성 기어부(10)가 설치된다.Referring to FIG. 1, a planetary gear unit disposed in a
상기 제 1유성기어(12)는 제 1링기어(12a)와 제 1선기어(12b) 및 제 1캐리어(12c)를 포함하여 설치되고, 제 2유성기어(14)는 제 2링기어(14a)와 제 2선기어(14b) 및 제 2캐리어(14c)를 포함하여 설치되며, 제3유성기어(16)는 제 3링기어(16a)와 제 3선기어(16b) 및 제 3캐리어(16c)를 포함하여 설치된다.The first
상기 제 1유성기어(12)는 엔진(1)과 직접 연결 설치되어 상기 엔진(1)에서 발생된 동력을 전달받도록 설치되며, 바람직하게는 제 1캐리어(12c)와 연결설치된다.The first
상기 제 1캐리어(12c)는 제 2유성기어(14)의 제 2선기어(14b)와 동력 전달이 가능하도록 연결되고, 상기 제 2캐리어(14c)는 제 3유성기어(16)의 제 3캐리어(16c)와 연결 설치된다.The
구동모터부(20)는 제 3유성기어(16)와 동력 전달이 가능하도록 연결 설치되는 제 1모터부(22)와, 상기 하이브리드 차량이 출발시에 제 2유성기어(14)를 통해 구동축(4)으로 동력을 전달하여 차량을 구동 가능하게 하며 상기 제 1모터부(22)와 함께 엔진(1)을 시동상태로 서포트하여 엔진(1)에서 발생 되는 동력과 함께 구동축(4)을 작동 가능하도록 구비된 제 2모터부(24)를 포함하여 구성된다.The
상기 구동모터부(20)의 제 1모터부(22)는 제 3유성기어(16)에 구비된 제 3선기어(16b)와 연결 설치되고, 제 2모터부(24)는 제 2유성기어(14)에 구비된 제 2링기어(14a)와 연결 설치되도록 구성된다.The
상기 하이브리드 차량의 배터리(미도시) 또는 구동모터부(20)에서 발생된 전 기적 에너지와 엔진(1)에서 발생된 기계적 에너지와의 비율이 영(Zero)이 되는 임계속도에서 양(Plus)의 영역인 분기영역으로 주행 가능하도록 상기 유성기어부(10)상에 연결 설치되어 동력을 단속하는 클러치부(30); 및 상기 하이브리드 차량의 주행 상태에 따라 구동모터부(20) 및 클러치부(30)의 작동 상태를 제어하는 콘트롤러(40)를 포함하여 구성된다.Positive (Plus) at a critical speed at which the ratio between the electric energy generated from the battery (not shown) or the
상기 클러치부(30)는 유성기어부(10)의 제 2유성기어(14)와 제 3유성기어(16) 사이에 연결 설치되어 동작하며 엔진(1) 및 제 1,2모터부(22,24)에서 발생된 동력이 구동축(4)으로 전달 가능하도록 작동되는 제 1클러치(32)가 구비되고, 일단이 상기 제 3유성기어(16)의 제 3링기어(16a)와 연결 설치되고 타단이 트랜스 액슬 하우징(2)의 내측에 연결 설치되며 하이브리드 차량이 초기 구동에 필요한 제 1모터부(22)의 토크가 증대되도록 작동되는 제 2클러치(34)를 포함하여 구성된다.The
상기 하이브리드 차량이 회생제동 모드로 주행될 때에는 하이브리드 차량에서 발생하는 제동 및 관성 에너지가 제 1유성기어(12)를 통해 제 2모터부(24)로 전달되도록 구성되는 것이 바람직하다.When the hybrid vehicle is driven in the regenerative braking mode, the braking and inertial energy generated in the hybrid vehicle may be configured to be transmitted to the
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템의 작동 상태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.The operating state of the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the drawings.
첨부된 도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 출력 분기 모드로 작동될 때의 상태를 도시한 도면으로서, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.2 is a view illustrating a state when the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention is operated in the output branch mode, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
출력 분기 모드는 유성기어부의 입력축 또는 구동모터에 구비된 제 1,2구동 모터 중 하나가 동일축 또는 클러치부로 연결되는 모드를 의미한다.The output branching mode refers to a mode in which one of the first and second driving motors of the planetary gear unit's input shaft or the driving motor is connected to the same shaft or the clutch unit.
최초 하이브리드 차량(미도시)이 출발시에 엔진(1)은 정지상태이며, 상기 차량이 주행 가능하도록 콘트롤러(40)에 의해 구동모터부(20)에 작동신호가 전송된다.When the first hybrid vehicle (not shown) starts, the
하이브리드 차량이 초기에 구동될 때에는 상기 제 2모터부(24)에서 발생 되는 구동력(토크)이 원하는 만큼 출력되지 않기 때문에 제 1클러치(32)를 해제 상태로 작동시키고, 제 2클러치(34)는 결합 상태로 작동시켜서 유성기어부(10)에서 출력되는 변속비를 고변속 상태로 출력시킨다.When the hybrid vehicle is initially driven, since the driving force (torque) generated in the
상기 제 2클러치(34)의 작동에 의해 제 3유성기어(16)는 감속기로 작동되며, 상기 하이브리드 차량의 부족한 구동토크를 보충한다.By the operation of the second clutch 34, the third
첨부된 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1모터부(22)에서 발생된 모터토크가 유성기어부(10)를 통해 제 2모터부(22)에 전달되어 전기적 에너지와 기계적 에너지의 비율이 영(Zero)이 되는 분기영역으로 하이브리드 차량의 주행이 이루어질 수 있도록 한다.As shown in FIG. 2, the motor torque generated in the
상기와 같은 상태로 차량이 주행하면서 제 1,2모터부(22,24)의 작동에 의해 발생된 토크가 제 1유성기어(12)와 구동축(4)을 통해 엔진(1)으로 전달되고, 상기한 구동력을 전달받은 엔진(1)은 시동이 온(On)되어 엔진 모드로의 전환이 이루어지며, 콘트롤러(40)에 의해 하이브리드 차량의 속도에 맞추어 제 1,2모터부(22,24)의 회전속도와 토크가 콘트롤된다.The torque generated by the operation of the first and
상기 제 1,2모터부(22,24)는 상기와 같이 엔진(1)의 속도를 제어함으로써 엔 진(1)의 동력을 보조함과 동시에 전기적 무단 변속기의 역할을 하게 된다.The first and
첨부된 도 3은 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 복합 분기 모드로 작동될 때의 상태를 도시한 도면으로서, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.3 is a view illustrating a state when the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention is operated in the compound branch mode, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
상기한 복합 분기 모드는 2Set 이상의 유성기어로 4개의 동작점을 구성하고 각각의 동작점에 구동축(4)과, 제 1,2모터부(22,24), 및 엔진(1)의 입력축을 연결하여 구동하는 방식을 의미한다.In the compound branching mode, four operating points constitute two or more planetary gears, and the driving
복합 분기 모드에서는 콘트롤러(40)에 의해 제 1클러치(32)는 결합 상태로 작동되고, 제 2클러치(34)는 해제 상태로 작동된다.In the compound branch mode, the first clutch 32 is operated in the engaged state and the second clutch 34 is operated in the released state by the
상기 제 1클러치(32)가 결합 상태로 작동되면서 제 2유성기어(14)와 제 3유성기어(16) 모두 작동되며, 상기 제 1유성기어(12)는 제 2모터부(12) 및 엔진(1)에 의해 구동되어 3Set로 구성된 유성기어부(10)가 모두 작동하게 된다.As the first clutch 32 is operated in a coupled state, both the second
상기 엔진(1)에서 발생된 기계적 에너지는 제 1유성기어(12)를 통해 제 2모터부(24) 및 구동축(4)으로 전달되고, 제 2모터부(24)에서 발생한 전기적 에너지는 제 1클러치(32)의 결합 작동에 의해서 제 1유성기어(12)와 제 2유성기어(14)를 거쳐서 제 3유성기어(16)를 통해 제 1모터부(22)로 전달된다. The mechanical energy generated in the
상기 제 1모터부(22)로 전달된 전기적 에너지는 제 1모터부(22)의 자체 토크와 합쳐져서 제 3유성기어(16)와 제 2유성기어(14) 및 제 1유성기어(12)를 거쳐서 구동축(4)으로 전달되고 구동축(4)과 제 1캐리어(12c) 사이에 설치된 기어(미도시) 또는 체인(미도시)에 의해 구동축(4)을 작동시켜 차량 주행이 이루어진다.The electrical energy transferred to the
상기한 제 1 모터부(22)는 엔진(1)의 부족한 토크를 서포트하여 상기 하이브리드 차량이 분기 상태로 구동이 이루어지도록 하며, 상기 제 2모터부(24)는 엔진(1) 및 제 1모터부(22)와 유기적으로 작동하면서 엔진의 운전점과 구동축(4)상에 동력을 전달한다.The
도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 모터모드와, 엔진모드로 작동될 때의 상태를 도시한 도면으로써 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.4A to 4B are views illustrating a state when the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention is operated in the motor mode and the engine mode, and will be described with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도 4a를 참조하면, 하이브리드 차량이 최초 구동시에는 콘트롤러(40)(도 1참조)에 의해 구동모터부(20)(도 1참조)에 구비된 제 2모터부(24)의 모터축이 회전되고, 상기 제 2모터부(24)와 연결 설치된 제 2유성기어(14)로 구동력을 전달한다. 상기 제 2유성기어(14)로 전달된 구동력은 제 1유성기어(12)를 통해 구동축(4)으로 전달되어 하이브리드 차량이 구동된다. 이때 제 1모터부(22)는 하이브리드 차량의 전체적인 균형을 위해 충전상태를 유지하게 된다.Referring to FIG. 4A, when the hybrid vehicle is initially driven, the motor shaft of the
첨부된 도 4b는 하이브리드 차량이 엔진모드로 작동될 상태를 도시한 도면이다.4B is a diagram illustrating a state in which the hybrid vehicle is to be operated in the engine mode.
첨부된 도 4b를 참조하면, 도 4a의 상태로 주행 되는 하이브리드 차량은 제 2모터부(24)의 계속적인 작동에 의해 제 2유성기어(14)와 동력 전달이 이루어지는 제 1유성기어(12)가 작동되면서 엔진(1)에 시동이 걸리게 된다. 상기 엔진(1)의 시동과 함께 엔진(1)에서 출력되는 엔진토크와 구동모터부(20)에서 출력되는 모터토크와 합쳐져서 구동축(4)으로 전달된다.Referring to FIG. 4B, the hybrid vehicle driven in the state of FIG. 4A includes a first
첨부된 도 4c 내지 도 4d는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템이 출력 분기 모드와 복합 분기 모드에서 회생제동 모드(Regenerative Braking)로 작동될 때의 상태를 도시한 도면.4C to 4D are diagrams showing a state when the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention is operated in regenerative braking mode in an output branch mode and a compound branch mode.
첨부된 도 4c를 참조하면, 하이브리드 차량에 의한 동력전달 시스템이 출력 분기 모드로 주행시에 운전자의 브레이크 페달(미도시)에 의해 차속이 감속하게 되면서 회생 제동 모드(Regenerative Braking)로 작동된다.Referring to FIG. 4C, the power transmission system by the hybrid vehicle operates in regenerative braking mode as the vehicle speed is decelerated by the driver's brake pedal (not shown) when the vehicle is driven in the output branch mode.
하이브리드 차량의 속도 감소에 따른 제동 및 관성 에너지는 구동축(4)을 통해 제 1유성기어(12)의 제 1링기어(12a)로 전달되며, 상기 제 1링기어(12a)와 치합된 제 1캐리어(12c)를 통해 제2유성기어(14)로 전달된다. 상기 제 2유성기어(14)로 전달된 제동 및 관성 에너지는 제 2모터부(24)로 전달되어 회생 제동을 담당하게 된다.The braking and inertial energy due to the decrease in the speed of the hybrid vehicle is transmitted to the
상기 제 2모터부(24)는 제동 및 관성 에너지를 전달받아 발전기로 작동되며 발전된 에너지를 배터리(미도시)에 충전시킨다.The
따라서 하이브리드 차량의 감속에 따라 발생하는 에너지를 배터리에 전기에너지로 전환시켜 저장하였다가, 이후의 모터 모드 또한 구동모터부(20)의 주행이 필요할때에 다시 사용하면 된다.Therefore, the energy generated by the deceleration of the hybrid vehicle is converted into electrical energy and stored in the battery, and then the motor mode may be used again when the driving of the driving
첨부된 도 4d를 참조하면, 하이브리드 차량에 의한 동력전달 시스템이 복합 분기 모드로 주행시에 운전자의 브레이크 페달(미도시)에 의해 차속이 감속하게 되면서 회생 제동 모드(Regenerative Braking)로 작동된다. 복합 분기 모드로 주행시에는 제 1모터부(22)가 주로 회생 제동을 담당하도록 작동된다.Referring to FIG. 4D, the power transmission system by the hybrid vehicle is operated in regenerative braking mode as the vehicle speed is decelerated by the driver's brake pedal (not shown) when driving in the compound branch mode. When driving in the compound branch mode, the
첨부된 도 5는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템의 변속비에 따른 시스템 효율을 도시한 그래프이다.5 is a graph illustrating system efficiency according to a gear ratio of a power transmission system of a hybrid vehicle according to the present invention.
첨부된 도 5를 참조하면, X축은 변속비(speed ratio of transmission)을 도시한 것이고, Y축은 시스템 효율(efficiency of system)을 도시한 것으로서, 상기한 그래프에 도시된 교차 지점이 임계속도를 나타낸다.Referring to FIG. 5, the X axis shows the speed ratio of transmission, and the Y axis shows the efficiency of system, and the intersection point shown in the graph represents the critical speed.
엔진(1)에서 발생된 기계적 에너지와 배터리 또는 구동모터부(20)에서 발생된 전기적 에너지와의 비율이 영(Zero)이 되는 임계속도에서 주행 모드가 변환되는데, 첨부된 도 5의 출력 분기 모드 상태에서는 도면에 도시된 바와 같은 효율을 갖으며 차량이 주행하다가 효율(Efficency)이 1이 되는 구간에서 복합 분기 모드로 전환되어 차량이 분기 상태로 주행될 수 있게 된다.The driving mode is switched at a critical speed at which the ratio between the mechanical energy generated in the
도면에 도시된 바와 같이 복합 분기 모드로 전환되어 차량이 주행하게 되면서 출력 분기 모드 상태보다 효율이 높은 상태로 주행이 이루어지게 된다.As shown in the figure, the vehicle is driven by switching to the compound branch mode, and driving is performed in a state of higher efficiency than the output branch mode state.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템의 변속비에 따른 제 1모터부의 속도 및 토크의 변화를 도시한 그래프이다.6A to 6B are graphs showing changes in speed and torque of the first motor unit according to the gear ratio of the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention.
첨부된 도 6a의 X축은 변속비(speed ratio of transmission)을 도시한 것이고, Y축은 제 1모터부의 속도를 도시한 것이다.6A shows the speed ratio of transmission, and the Y axis shows the speed of the first motor unit.
최초 하이브리드 차량이 출력 분기 모드로 주행하다가 임계속도에서 복합 분기 모드로 모드 변환 함으로써 제 1모터부(22)의 속도를 감소시키게 된다. 만약 하이브리드 차량이 계속해서 출력 분기 모드로 주행될 경우에는 제 1모터부(22)의 부피가 커지게 되어 차체에 설치되는 면적도 증가되어 전체적인 차량 효율면에서 불 리하고 가격도 상승하게 되어 도면에 도시된 바와 같이 복합 분기 모드로 모드 변환하는 것이 바람직하다.The first hybrid vehicle travels in the output branching mode and then changes the mode from the threshold speed to the composite branching mode, thereby reducing the speed of the
도 6b의 X축은 변속비(speed ratio of transmission)를 도시한 것이고, Y축은 제 1모터부의 토크를 도시한 것이며, 상기한 그래프에 도시된 교차 지점이 임계속도를 나타낸다.The X axis of FIG. 6B shows the speed ratio of transmission, the Y axis shows the torque of the first motor part, and the intersection point shown in the graph shows the critical speed.
도 6b를 참조하면, 도 6a에서와 마찬가지로 하이브리드 차량이 출력 분기 모드로 주행하다가 임계속도에서 복합 분기 모드로 모드 변환 하게 되면 제 1모터부(22)에 요구되는 토크가 감소하여 유리해 보이지만 첨부된 6a에서 서술한 속도 특성을 고려할 경우에는 제 1모터부(22)에 요구되는 동력량은 모드 변환을 실시한 복합 분기 모드에서 감소하게 되므로 상기와 같이 복합 분기 모드로 모드 변환하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 6B, as in FIG. 6A, when the hybrid vehicle travels in the output branch mode and the mode is changed from the critical speed to the complex branch mode, the torque required for the
도 7a 내지 도 7b는 본 발명에 의한 하이브리드 차량의 동력전달 시스템의 변속비에 따른 제 2모터부의 속도 및 토크의 변화를 도시한 그래프이다.7A to 7B are graphs showing changes in speed and torque of the second motor unit according to the gear ratio of the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention.
첨부된 도 7a의 X축은 변속비(speed ratio of transmission)을 도시한 것이고, Y축은 제 2모터부의 토크를 도시한 것이며, 도 7b의 X축은 변속비(speed ratio of transmission)를 도시한 것이고, Y축은 제 2모터부의 토크를 도시한 것이며, 상기한 그래프에 도시된 교차 지점이 임계속도를 나타낸다.The attached X axis of FIG. 7A shows the speed ratio of transmission, the Y axis shows the torque of the second motor part, and the X axis of FIG. 7B shows the speed ratio of transmission, and the Y axis shows the speed ratio of transmission. The torque of the second motor unit is shown, and the intersection point shown in the graph above represents the critical speed.
상기한 도 7a 내지 도 7b 또한 도 6a 내지 6b에서 서술한 것과 유사하다. 즉 출력 분기로 주행하던 하이브리드 차량이 임계속도에서 복합 분기 모드로 모드 변환을 하지 않고 계속해서 주행하게 되면 제 2모터부(24)의 속도가 커지게 되며 도 7b에 도시된 바와 같이 제 2모터부(24)의 토크는 감소하여 유리해 보이지만 제 2모터부(24)의 속도 특성을 고려할 경우에는 제 2모터부(24)에 요구되는 동력량은 모드 변환을 실시한 복합 분기 모드에서 감소하게 되므로 상기와 같이 복합 분기 모드로 모드 변환하는 것이 바람직하다.7A-7B described above are also similar to those described in FIGS. 6A-6B. That is, if the hybrid vehicle traveling at the output branch continues to run without changing the mode from the critical speed to the compound branch mode, the speed of the
한편, 본 발명은 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다. On the other hand, the present invention can be variously modified by those skilled in the art without departing from the gist of the invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달 시스템은 전 변속비 영역에서 효율이 우수한 동력전달 시스템의 구현이 가능하고, 기존의 동력전달 시스템에 비하여 하이브리드 모드로 차량이 주행될 때 넓은 속도영역의 확보가 가능한 효과가 있다.As described above, the power transmission system of the hybrid vehicle according to the present invention according to the present invention can implement a power transmission system having excellent efficiency in the entire speed ratio region, and the vehicle runs in a hybrid mode as compared to the existing power transmission system. When it is possible to secure a wide speed range is possible.
또한, 하이브리드 차량이 중/고속 영역에서 동력이 병렬 분기되어 효율적인 운전이 이루어지는 효과가 있다.In addition, the hybrid vehicle has an effect of efficient driving is performed in parallel with the power in the middle / high speed region.
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