KR101288633B1 - 자동차용 구동 시스템 및 이러한 구동 시스템을 구비한 자동차 - Google Patents

자동차용 구동 시스템 및 이러한 구동 시스템을 구비한 자동차 Download PDF

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KR101288633B1
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마르틴 퓌흐트너
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독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 자동차(1)의 하나 이상의 구동 차축(13, 14)을 구동하는 변속기(11)와, 선택적으로 변속기(11)와 작동 연결되거나 상기 변속기로부터 분리되는 내연 기관(3)과, 선택적으로 하나 이상의 구동 차축(13, 14) 또는 변속기(11)의 출력 샤프트(44, 45)와 작동 연결되거나 상기 구동 차축 또는 출력 샤프트로부터 분리되는 제1 전기 기계(17)와, 내연 기관(3)과 작동 연결되는 제2 전기 기계(19)를 포함하는 자동차(1)용 구동 시스템(2)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 구동 시스템(2)을 구비한 자동차(1)에 관한 것이다.

Description

자동차용 구동 시스템 및 이러한 구동 시스템을 구비한 자동차{DRIVE SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE AND MOTOR VEHICLE HAVING SUCH A DRIVE SYSTEM}
본 발명은 자동차용 구동 시스템 및 이러한 구동 시스템을 구비한 자동차에 관한 것이다.
본 발명은 모든 자동차에 적용될 수 있지만, 본 발명 및 본 발명이 바탕을 둔 문제점은 승용차에 관련하여 보다 상세히 설명된다.
하이브리드 차량은 일반적으로 다수의 구동 유닛, 예를 들어 내연 기관과 전기 기계를 포함하는 구동 시스템을 구비한 자동차를 의미한다. 가능한 한 높은 에너지 효율을 달성하기 위해, 하이브리드 차량은 통상 병렬 하이브리드 구동을 이용하고, 이는 전기 기계와 내연 기관이 번갈아서 뿐만 아니라 누적해서도 변속기에 토크를 도입하는 것을 가능하게 한다. 아울러, 전기 기계는 제너레이터로 사용될 수 있어야 하고 즉, 자동차의 제동 중에 운동 에너지의 형태로 존재하는 자동차의 제동 에너지가 회생될 수 있어야 하고 상기 에너지는 예를 들어 전기 에너지 저장부의 충전에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도심지 통행에서 일반적으로 발생하는 빈번한 시동 및 가속 과정은 바람직하게 하이브리드 차량에서 전기 기계에 의해 수행되거나 도움을 받는데, 그 이유는 빈번하게 부하가 변동되는 내연 기관의 작동이 연료 소모 및 오염물 방출의 증가를 초래하기 때문이다.
하이브리드 차량의 에너지 저장부를 충전하기 위한 전기 기계의 제너레이터 모드 및 하이브리드 차량을 구동하기 위한 토크의 제공 외에도, 전기 기계에는 또한 내연 기관을 시동할 과제가 배정된다. 이러한 맥락에서, 내연 기관의 신뢰할 수 있는 냉간 시동(cold starting) 및 신뢰할 수 있는 온간 시동(warm starting), 예를 들어 내연 기관이 단시간 동안 스위칭 오프된 후의 재시동이 보장되어야 한다.
따라서, JP 제2003328907 A호는 내연 기관, 내연 기관의 크랭크 샤프트에 연결되는 벨트 시동기 제너레이터, 및 내연 기관의 시동기 링 기어에 연결될 수 있는 피니언 시동기를 포함하는, 하이브리드 자동차용 구동 시스템을 개시한다. 벨트 시동기 제너레이터는 신뢰성 있게 내연 기관이 온간 상태에서 시동될 수 있게 하고, 벨트 구동은 내연 기관의 넓은 회전 속도 범위에 걸쳐 벨트 시동기 제너레이터의 제너레이터 모드를 허용한다. 내연 기관의 냉간 시동은, 벨트 시동기 제너레이터와 비교하여 훨씬 더 큰 토크를 제공할 수 있는 피니언 시동기에 의해 신뢰성 있게 보장된다. 그러나, 이러한 구동 시스템의 단점은, 벨트 시동기 제너레이터와 내연 기관의 직접 연결로 인해, 내연 기관이 동반 견인된 경우에만 벨트 시동기 제너레이터 단독으로 자동차 차축을 구동할 수 있다는 것이다. 이는 마찰 손실의 증가를 의미한다. 벨트 시동기 제너레이터에 의해 하이브리드 차량의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 동안에도 내연 기관의 분리(decoupling)가 불가능하므로, 상기 내연 기관은 제동 에너지의 변환 중에도 견인 토크 또는 마찰 손실을 발생시킨다.
그러므로, 본 발명은 전술한 단점을 제거한 개선된 구동 시스템을 제공하려는 목적에 기반하고 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구범위 제1항의 특징부를 가진 구동 시스템 및/또는 청구범위 제10항의 특징부를 가진 자동차에 의해 달성된다.
따라서, 자동차의 하나 이상의 구동 차축을 구동하는 변속기와, 선택적으로 변속기와 작동 연결되거나 상기 변속기로부터 분리되는 내연 기관과, 선택적으로 하나 이상의 구동 차축 또는 변속기의 출력 샤프트와 작동 연결되거나 상기 구동 차축 또는 출력 샤프트로부터 분리되는 제1 전기 기계와, 내연 기관과 작동 연결되는 제2 전기 기계를 포함하는, 자동차용 구동 시스템이 제공된다.
또한, 이러한 구동 시스템을 구비한 자동차가 제공된다.
결과적으로, 하나 이상의 구동 차축 또는 변속기의 출력 샤프트와 작동 연결되는 제1 전기 기계가 제공된다. 제1 전기 기계는 내연 기관과 직접 작동 연결되지 않기 때문에, 내연 기관이 견인 토크 및/또는 마찰 손실을 발생시키지 않고 제1 전기 기계를 제너레이터로 작동시키거나 또는 토크를 구동 시스템에 공급하는 것이 가능하다.
종속항들은 청구범위 제1항에 특정된 구동 시스템의 유리한 실시예 및 개선예를 포함한다.
하나의 바람직한 실시예에 따르면, 구동 시스템은, 내연 기관을 시동하는 시동기로 구현되고 선택적으로 내연 기관과 작동 연결되거나 상기 내연 기관으로부터 분리되는 제3 전기 기계를 포함한다. 그 결과로, 내연 기관의 냉간 시동이 신뢰성 있게 보장되므로 구동 시스템의 작동 신뢰성이 향상된다.
다른 바람직한 예시적인 실시예에 따르면, 시동기는 내연 기관의 시동기 링 기어에 맞물리도록 설계된 해제 가능 피니언(disengageable pinion)에 의해 선택적으로 내연 기관과 작동 연결되거나 내연 기관으로부터 분리된다. 이러한 포지티브 로킹(positive locking) 연결의 결과로, 내연 기관의 냉간 시동의 경우 높은 시동 토크를 전달하는 것이 가능하다.
또 다른 바람직한 개선예에 따르면, 제2 전기 기계는 벨트 구동부에 의해 내연 기관의 크랭크 샤프트와 작동 연결되는 벨트 시동기 제너레이터로 구현된다. 그 결과로, 제2 전기 기계와 크랭크 샤프트 간에 진동 감쇠식 상호 작용이 가능하다. 이는 유리하게 소음을 줄이는 역할을 한다. 아울러, 벨트 구동부에 의해 크랭크 샤프트와 제2 전기 기계 간에 유리한 변속비가 달성될 수 있고, 제2 전기 기계는 내연 기관의 높은 회전 속도에서도 제너레이터로 사용될 수 있다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 변속기는 이중 클러치 변속기로 구현되고, 여기서 내연 기관은 이중 클러치에 의해 선택적으로 이중 클러치 변속기와 작동 연결되거나 상기 이중 클러치 변속기로부터 분리된다. 이는 인장력 중단 없이 내연 기관의 토크가 하나 이상의 구동 차축에 전달될 수 있게 하여, 이러한 구동 시스템을 구비한 자동차의 가속 능력을 유리하게 개선한다.
또 다른 바람직한 개선예에 따르면, 구동 시스템은 전방 차축으로 구현되는 제1 구동 차축 및 후방 차축으로 구현되는 제2 구동 차축을 포함하고, 여기서 제1 전기 기계는 선택적으로 전방 차축과 작동 연결되거나 상기 전방 차축으로부터 분리된다. 이는 내연 기관이 구동 토크를 후방 차축에만 전달할 때, 전방 차축이 추가적으로 구동될 수 있게 한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제1 전기 기계는 차축 기어장치(axle gearing)에 의해 선택적으로 하나 이상의 구동 차축과 작동 연결되거나 상기 구동 차축으로부터 분리되는 차축 모듈로 구현된다. 그 결과로, 제1 전기 기계가 유리하게 차축 기어장치에 통합될 수 있고, 이는 제1 전기 기계 및 그에 따른 구동 시스템에 필요한 공간의 감소로 이어진다.
또 다른 바람직한 개선예에 따르면, 제1 전기 기계는 하나 이상의 구동 차축 또는 변속기의 출력 샤프트로부터 제1 전기 기계를 분리하는 제1 클러치 장치를 포함한다. 이는 제1 전기 기계의 연속 동시 작동을 방지하고, 그에 따라 마찰 손실의 발생을 방지한다.
또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 제1 및/또는 제2 전기 기계는 제너레이터 모드뿐만 아니라 전기 모터 모드를 위해 구현된다. 이는 유리하게 구동 시스템으로의 토크 공급과, 에너지 저장부를 충전하기 위한 전기 에너지의 발생 모두를 가능하게 한다.
본 발명은 첨부된 개략도들을 참조하여 실시예들을 기초로 이하에 보다 상세히 기술된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구동 시스템의 평면도.
도 2는 도 1에 따른 구동 시스템의 바람직한 실시예의 구동 시스템의 측면도.
도 3은 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 구동 시스템의 평면도.
첨부 도면에서, 동일한 도면 부호는 달리 명시되지 않는 한 동일한 또는 기능적으로 동일한 구성 요소를 나타낸다.
본 발명의 바람직한 예시적인 실시예들이 도 1 내지 도 3을 참조하여 이하에 설명된다.
도 1 및 도 2는 구동 시스템(2)의 바람직한 실시예를 구비한 자동차(1)를 도시한다. 구동 시스템(2)은 바람직하게 내연 기관(3)을 포함한다. 내연 기관(3)은 예를 들어 4개의 실린더(4 내지 7)를 포함한다. 실린더(4 내지 7)의 수는 선택적이며, 예를 들어, 내연 기관(3)은 3개 또는 6개의 실린더를 포함할 수도 있다. 내연 기관(3)은 또한 크랭크 샤프트(8)와, 예를 들어 내연 기관(3)의 플라이휠(10)에 구비되는 시동기 링 기어(9)를 포함한다. 플라이휠(10)은 바람직하게 크랭크 샤프트(8)에 고정 장착된다. 크랭크 샤프트(8)는 실질적으로 직육면체 형상인 내연 기관(3)의 하우징(21)을, 예를 들어 상기 하우징의 전장을 관통한다. 플라이휠(10)은 예를 들어 하우징(21)의 좁은 측에 마련된다.
바람직하게 이중 클러치 변속기(11)로 구현되는 구동 시스템(2)의 변속기(11)는 클러치 장치(12), 특히 이중 클러치(12)를 통해 내연 기관(3)의 크랭크 샤프트(8)와 작동 연결될 수 있다. 이중 클러치(12)는, 예를 들어, 상세히 도시되지 않지만 크랭크 샤프트(8)에 회전 불가능하게 연결된 클러치 하우징과, 각각이 이중 클러치 변속기(11)의 변속기 입력 샤프트에 회전 불가능하게 연결되고 선택적으로 클러치 하우징과 넌포지티브 로킹 방식으로 작동 연결될 수 있는 두 개의 클러치 디스크를 포함한다. 즉, 내연 기관(3)은 이중 클러치(12)에 의해 선택적으로 변속기(11)와 작동 연결되거나 상기 변속기로부터 분리된다. 변속기(11)는 자동차(1)의 하나 이상의 구동 차축(13, 14)을 구동하는 역할을 한다. 구동 시스템(2)은 바람직하게 기계적 사륜 구동으로 구현되고, 여기서 바람직하게 하나의 구동 차축(14)은 자동차(1)의 후방 차축(14)으로서 지속적으로 구동되고, 다른 하나의 구동 차축(13)은 전방 차축(13)으로서 선택적으로 구동된다. 이러한 목적으로, 변속기(11)는 예를 들어 트랜스퍼 케이스를 포함하고, 상기 트랜스퍼 케이스는 후방 차축(14)만을 구동하거나 전방 차축(13)과 후방 차축(14)을 함께 구동하는 것을 가능하게 한다. 이러한 두 작동 상태 간의 스위칭은 예를 들어 자동차 운전자에 의해 수동으로 및/또는 대응하는 폐회로/개회로 제어 장치에 의해 자동으로 수행되며, 상기 제어 장치는 자동차(1)의 운전 상태를 평가하고 구동 차축들(13, 14) 사이에서 예를 들어 내연 기관(3)의 구동 토크의 분배를 제어한다. 구동 시스템(2)은 또한 예를 들어 전방 차축 기어장치(15) 또는 전방 차동장치(15) 및 후방 차축 기어장치(16) 또는 후방 차동장치(16)를 포함하고, 이들은 각각의 구동 차축(13, 14)에 인가되는 구동 토크를 자동차(1)의 타이어들(27 내지 30)에 각각 분배하는 역할을 한다. 전방 차축 기어장치(15)와 후방 차축 기어장치(16)는 바람직하게 변속기 출력 샤프트들(44, 45)을 통해 변속기(11)와 작동 연결된다. 변속기 출력 샤프트(44)는 바람직하게 전방 변속기 출력 샤프트(44)로 구현되고, 다른 변속기 출력 샤프트(45)는 바람직하게 후방 변속기 출력 샤프트(45)로 구현된다.
제1 전기 기계(17)는 구동 차축들(13, 14) 중 하나의 구동 차축, 바람직하게 전방 차축(13)와 작동 연결되거나 상기 전방 차축으로부터 분리된다.
대안적으로, 제1 전기 기계(17)는 후방 차축(14)과 작동 연결될 수 있다. 제1 전기 기계(17)는 바람직하게 제너레이터 또는 전기 모터로 작동할 수 있다. 제1 전기 기계(17)는 예를 들어 차축 모듈(17)로 구현되어, 전방 차축 기어장치(15)에 의해 전방 차축(13)과 작동 연결되거나 전방 차축으로부터 분리된다. 제1 전기 기계(17)는 바람직하게 전방 차축 기어장치(15)에 통합된다. 제1 클러치 장치(18)는 제1 전기 기계(17)가 전방 차축(13)과 작동 연결되거나 전방 차축으로부터 분리될 수 있게 한다. 제1 클러치 장치(18)는 예를 들어 마찰 클러치 또는 맞물림 클러치(dog clutch)로 구현된다. 제1 전기 기계(17)는 바람직하게 고압 전기 기계로 구현된다.
제2 전기 기계(19)는 내연 기관(3), 특히 내연 기관(3)의 크랭크 샤프트(8)와 작동 연결된다. 제2 전기 기계(19)는 바람직하게 벨트 시동기 제너레이터(19)로 구현되고, 벨트 구동부(20)에 의해 내연 기관(3)의 크랭크 샤프트(8)와 작동 연결된다. 벨트 구동부(20)는 벨트 시동기 제너레이터(19)의 구동 샤프트(41)에 구비된 제1 벨트 풀리(22), 크랭크 샤프트(8)에 구비된 제2 벨트 풀리(23), 및 구동 벨트(24)를 포함한다. 제1 벨트 풀리(22)는 바람직하게 출력 샤프트(41)와 회전 불가능하게 작동 연결되고, 제2 벨트 풀리(23)는 바람직하게 크랭크 샤프트(8)와 회전 불가능하게 작동 연결된다. 구동 벨트(24)는 예컨대 V 벨트 또는 V 리브 벨트로 구현된다. 구동 벨트(24)는 토크가 제1 벨트 풀리(22)로부터 제2 벨트 풀리(23)까지 또는 그 역으로 마찰 결합 방식에 의해 전달되게 한다. 여기서, 벨트 구동부(20)의 변속비는, 벨트 시동기 제너레이터(19)가 내연 기관(3)의 전체 회전 속도 범위에 걸쳐 제너레이터로 작동할 수 있도록, 그리고 내연 기관(3)이 벨트 구동부(20)의 상기 변속비로써 시동될 수 있도록 구성된다. 벨트 구동부(20)는 크랭크 샤프트(8)와 출력 샤프트(41) 간에 진동 감쇠식 상호 작용을 구성한다. 제2 전기 기계(19)는 또한 바람직하게 고압 전기 기계로 구현된다.
구동 시스템(2)은 또한 선택적으로 제3 전기 기계(25)를 포함하고, 상기 전기 기계는 바람직하게 시동기(25)로 구현되어 내연 기관(3)을 시동한다. 시동기(25)는 선택적으로 내연 기관(3)와 작동 연결되거나 내연 기관으로부터 분리된다. 이러한 목적으로, 시동기(25)는 해제 가능 시동기 피니언(26)을 포함하고, 상기 시동기 피니언은 시동기(25)의 출력 샤프트(42)에 마련되고 내연 기관(3)의 시동기 링 기어(9)와 맞물리도록 설계된다. 바람직하게 출력 샤프트(42)에 회전 불가능하게 배치된 시동기 피니언(26)은 시동기(25)의 활성화 장치에 의해 출력 샤프트(42)를 따라 움직일 수 있고, 따라서 시동기 링 기어(9)와 맞물려 내연 기관(3)을 시동할 수 있고, 내연 기관(3)을 시동한 후에는 시동기 링 기어로부터 다시 해제될 수 있다. 시동기 피니언(26)과 시동기 링 기어(9)는 토크가 출력 샤프트(42)로부터 크랭크 샤프트(8)까지 포지티브 로킹 방식으로 전달될 수 있게 한다. 바람직하게 벨트 구동부(20)의 변속비와는 다른 시동기 피니언(26)과 시동기 링 기어(9) 간의 대응하는 변속비는 특히 높은 시동 토크가 전달될 수 있게 한다. 시동기(25)는 특히 내연 기관(3)의 냉간 시동에 적합하다. 시동기(25)는 바람직하게 전기 모터 모드를 위해 설계된다.
구동 시스템(2)은 또한 전력 전자장치(31) 및 바람직하게 배터리(32) 형태의 에너지 저장부(32)를 포함한다. 전력 전자장치(31)는 케이블 연결(39, 40)을 통해 배터리(32)에 연결된다. 전력 전자장치(31)는 케이블 연결(33 내지 35)을 통해 제1 전기 기계(17)에 연결되고, 케이블 연결(36 내지 38)을 통해 제2 전기 기계(19)에 연결된다. 전력 전자장치(31)는 또한 대응하는 케이블 연결을 통해 시동기(25)에 연결될 수 있다. 제1 및 제2 전기 기계(17, 19)는 바람직하게 전력 전자장치(31) 및 케이블 연결(33 내지 38)과 함께 고압 회로를 형성한다. 케이블 연결(33 내지 40) 각각은 전기 에너지 및/또는 데이터 및/또는 제어 신호를 전달하는 역할을 한다. 전기 소비 유닛(43), 예를 들어 오일 펌프 또는 공조 시스템의 압축기는, 예를 들어 배터리(32)에 결합된다.
도 3은 구동 시스템(2)의 다른 바람직한 실시예를 구비한 자동차(1)를 도시한다. 도 3에 따른 구동 시스템(2)의 이러한 실시예는 제1 전기 기계(17)의 결합 방식에 있어서만 도 1 및 도 2에 따른 구동 시스템(2)의 바람직한 실시예와 구별된다. 따라서, 제1 전기 기계(17)는 전방 차축(13)에 연결될 수 없는 대신 변속기 출력 샤프트들(44, 45) 중 하나 또는 양자와 작동 연결되거나 상기 출력 샤프트로부터 분리된다. 제1 전기 기계(17)는 바람직하게 변속기(11)에 통합된다. 다음으로, 제1 클러치 장치(18)는 제1 전기 기계(17)와 이중 클러치 변속기(11)의 변속기 출력 샤프트(44, 45)의 작동 연결 또는 분리에 사용된다. 제1 전기 기계(17)는 예를 들어 기어 메커니즘 또는 벨트 구동부에 의해 변속기 출력 샤프트(44, 45)와 작동 연결될 수 있다. 제1 전기 기계(17)는 바람직하게, 제1 전기 기계(17)에 의해 발생된 토크가 전방 차축(13)에 전달되도록 변속기 출력 샤프트(44, 45)와 작동 연결될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 따른 구동 시스템(2)의 작동 방법이 이하에 설명된다. 벨트 시동기 제너레이터(19) 또는 시동기(25)를 이용하여 내연 기관(3)을 시동할 수 있다. 시동기(25)와 내연 기관(3)의 크랭크 샤프트(8)의 포지티브 로킹식 작동 연결에 기초해서, 시동기는 바람직하게 내연 기관(3)을 냉간 시동하는 역할을 하는 한편, 벨트 시동기 제너레이터(19)는 바람직하게 내연 기관(3)을 온간 시동하는 역할을 한다. 시동기(25)는 특히 큰 체적의 내연 기관에서 유리하게 사용될 수 있다. 시동기(25) 또는 벨트 시동기 제너레이터(19)가 내연 기관(3)을 시동하기 위해 사용되는지를 예를 들어 대응하는 제어 장치에 의해 산출할 수 있고, 상기 제어 장치는 예를 들어 내연 기관(3)의 온도 상태를 산출하고, 그에 따라 시동기(25) 또는 벨트 시동기 제너레이터(19)를 구동시킨다. 구동 시스템(2)의 대안적인 실시예에서, 내연 기관(3)은 벨트 시동기 제너레이터(19)에 의해서만 시동된다. 내연 기관(3)의 작동 중에 제3 전기 기계(25)는 내연 기관(3)으로부터 분리된다. 이러한 목적으로, 시동기 피니언(26)은 시동기 링 기어(9)로부터 해제된다. 벨트 시동기 제너레이터(19)는 벨트 구동부(20)를 통해 내연 기관(3)과 동시에 작동한다.
클러치 장치(12)의 대응하는 작동을 통해 내연 기관(3)은 선택적으로 변속기(11)로부터 분리되거나 변속기와 작동 연결된다. 분리 상태에서, 내연 기관(3)은 예를 들어 제너레이터 모드에서 벨트 시동기 제너레이터(19)를 구동하는 역할을 하고, 그러므로 상기 벨트 시동기 제너레이터를 이용하여 예를 들어 에너지 저장부(32)의 정지 상태 충전(stationary charging)을 수행할 수 있다. 이러한 목적으로, 벨트 시동기 제너레이터(19)에 의해 발생된 전기 에너지는 전력 전자장치(31)에 의해 배터리(32)로 공급된다. 따라서, 자동차(1)의 정지 모드에서도, 소비 유닛(43)이 배터리(32)를 방전시키는 것을 신뢰성 있게 방지한다.
자동차(1)의 운전 모드에서, 내연 기관(3)의 크랭크 샤프트(8)는 클러치 장치(12)에 의해 변속기(11)와 작동 연결된다. 내연 기관(3)의 구동 토크는 변속기(11), 변속기 출력 샤프트(44, 45) 및 차축 기어장치(15, 16)를 통해 구동 차축(13, 14)에 전달된다. 예를 들어, 변속기(11)는 또한 내연 기관이 구동 토크를 후방 차축(14)에만 전달하도록 변속될 수 있다. 벨트 시동기 제너레이터(19)는 자동차(1)의 운전 상태에 따라 내연 기관(3)에 의해 제너레이터로 구동되어 배터리(32)를 충전하거나, 또는 전기 모터로 작동하여 내연 기관(3)의 크랭크 샤프트(8)에 추가 토크를 제공한다. 추가 토크는 또한 제1 전기 기계(17)에 의해 구동 시스템(2)에 공급될 수 있다. 이러한 목적으로, 제1 클러치 장치(18)는 제1 전기 기계(17)가 전방 차축(13) 또는 변속기(11)의 출력 샤프트(44, 45)와 작동 연결되도록 변속된다. 따라서, 예를 들어, 전방 차축(13)은 전기 모터에 의해 구동될 수 있고, 후방 차축(14)은 내연 기관에 의해 구동될 수 있다.
클러치 장치(12)를 개방함에 의해, 내연 기관(3)이 변속기(11)로부터 분리되고, 제1 전기 기계(17) 단독으로 구동 시스템(2)을 구동하는 것이 가능하다. 그러므로, 자동차(1)는 제1 전기 기계(17)에 의해서만 움직일 수 있고, 여기서 내연 기관(3)은 구동 시스템(2)으로부터 분리되므로 견인 토크 또는 마찰 손실이 발생하지 않는다. 이러한 작동 상태에서, 내연 기관(3)은 스위칭 오프되거나 또는 배터리(32)를 충전하기 위해 사용될 수 있다. 구동 시스템(2)의 회생 모드에서, 즉 자동차(1)의 운동 에너지를 회생할 때, 제1 전기 기계(17)에 의해서만 전체 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것도 가능하다. 제1 전기 기계(17)의 제동 효과가 충분하지 않은 경우, 내연 기관(3) 및 역시 제너레이터 모드에서 작동 중인 제2 전기 기계(19)는 대응하여 클러치 장치(12)가 변속됨으로써 연결된다.
따라서, 도 1 내지 도 3에 따른 구동 시스템(2)은 유리하게 내연 기관(3)의 신뢰할 수 있는 온간 및 냉간 시동, 배터리(32)의 정지 상태 충전, 순수 전기 모터 모드 및 누적적 전기 모터 모드/내연 기관 모드에서의 자동차(1)의 작동, 및 자동차(1)의 운동 에너지의 회생을 가능하게 한다. 아울러, 자동차(1)의 고도의 동적 주행 동안, 예를 들어 주행 중인 커브길의 정점에서 설명된 구동 시스템(2)을 이용하여 내연 기관(3)의 동력을 벨트 시동기 제너레이터(19)로 전달하여, 배터리(32)를 충전할 수 있으며, 상기 정점에서 최대 횡방향력이 타이어(27 내지 30)에 전달될 수 있지만 종방향력은 전달될 수 없으므로, 이 정점에서 내연 기관(3)의 동력을 이용하여 자동차(1)를 추진하는 것은 불가능하다. 자동차가 커브길의 정점을 벗어난 후, 저장된 에너지는 두 전기 기계(17, 19)를 이용하여 커브길로부터 벗어나 가속하는 데 다시 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 소위 정점 충전은 내연 기관(3) 사용의 시간 비율을 증가시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 자동차(1)용 구동 시스템(2)이며,
    자동차(1)의 하나 이상의 구동 차축(13, 14)을 구동하는 변속기(11)와,
    선택적으로 변속기(11)와 작동 연결되거나 변속기로부터 분리되는 내연 기관(3)과,
    선택적으로 하나 이상의 구동 차축(13, 14) 또는 변속기(11)의 출력 샤프트(44, 45)와 작동 연결되거나 상기 구동 차축 또는 출력 샤프트로부터 분리되는 제1 전기 기계(17)와,
    내연 기관(3)과 작동 연결되는 제2 전기 기계(19)를 포함하고,
    상기 구동 차축(13, 14) 중 제1 구동 차축(13)은 전방 차축으로 구현되고, 제2 구동 차축(14)은 후방 차축으로 구현되고,
    상기 제1 전기 기계(17)는 선택적으로 전방 차축과 작동 연결되거나 전방 차축으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 자동차용 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 구동 시스템(2)은, 내연 기관(3)을 시동하는 시동기(25)로 구현되고 선택적으로 내연 기관(3)과 작동 연결되거나 내연 기관으로부터 분리되는 제3 전기 기계(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 구동 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 시동기(25)는 내연 기관(3)의 시동기 링 기어(9)에 맞물리도록 설계된 해제 가능 피니언(26)에 의해 선택적으로 내연 기관(3)과 작동 연결되거나 내연 기관으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 자동차용 구동 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 전기 기계(19)는 벨트 구동부(20)에 의해 내연 기관(3)의 크랭크 샤프트(8)와 작동 연결되는 벨트 시동기 제너레이터(19)로 구현되는 것을 특징으로 하는 자동차용 구동 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 변속기(11)는 이중 클러치 변속기(11)로 구현되고, 내연 기관(3)은 이중 클러치(12)에 의해 선택적으로 이중 클러치 변속기(11)와 작동 연결되거나 상기 이중 클러치 변속기로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 자동차용 구동 시스템.
  6. 삭제
  7. 자동차(1)용 구동 시스템(2)이며,
    자동차(1)의 하나 이상의 구동 차축(13, 14)을 구동하는 변속기(11)와,
    선택적으로 변속기(11)와 작동 연결되거나 변속기로부터 분리되는 내연 기관(3)과,
    선택적으로 하나 이상의 구동 차축(13, 14) 또는 변속기(11)의 출력 샤프트(44, 45)와 작동 연결되거나 상기 구동 차축 또는 출력 샤프트로부터 분리되는 제1 전기 기계(17)와,
    내연 기관(3)과 작동 연결되는 제2 전기 기계(19)를 포함하고,
    상기 제1 전기 기계(17)는 차축 기어장치(15, 16)에 의해 선택적으로 하나 이상의 구동 차축(13, 14)과 작동 연결되거나 상기 구동 차축으로부터 분리되는 차축 모듈로 구현되는 것을 특징으로 하는 자동차용 구동 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 기계(17)는, 하나 이상의 구동 차축(13, 14) 또는 변속기(11)의 출력 샤프트(44, 45)로부터 제1 전기 기계(17)를 분리하기 위해 제1 클러치 장치(18)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 구동 시스템.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전기 기계와 제2 전기 기계(17, 19) 중 어느 하나 또는 둘 다는 제너레이터 모드뿐만 아니라 전기 모터 모드를 위해 구현되는 것을 특징으로 하는 자동차용 구동 시스템.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 구동 시스템(2)을 구비한 자동차(1).
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