KR101491221B1 - Hybrid powertrain - Google Patents

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KR101491221B1
KR101491221B1 KR20120154115A KR20120154115A KR101491221B1 KR 101491221 B1 KR101491221 B1 KR 101491221B1 KR 20120154115 A KR20120154115 A KR 20120154115A KR 20120154115 A KR20120154115 A KR 20120154115A KR 101491221 B1 KR101491221 B1 KR 101491221B1
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은, 동력을 전달받아 회전요소들이 회전되도록 설치되며, 하나의 회전요소가 엔진과 연결되는 부변속기구; 상기 부변속기구의 나머지 회전요소 중 하나의 회전요소와 변속기 사이에 설치되어 동력을 제공하거나 발전하는 모터제네레이터; 상기 부변속기구의 나머지 회전요소 중 다른 하나의 회전요소와 엔진 사이에서 제공되는 동력이 연결 또는 해제 가능하게 설치되어, 상기 부변속기구의 일체화 회전 여부가 결정되는 제1클러치; 및 상기 다른 하나의 회전요소를 제동하도록 마련되며, 제동시 상기 부변속기구의 제동되지 않은 나머지 회전요소가 회전하면서 엔진에서 전달되는 동력이 변속기 측으로 전달되도록 설치된 마찰요소;를 포함하여 구성되는 하이브리드 동력전달장치가 소개된다.The present invention relates to a vehicle comprising: a sub transmission having a rotating element connected to an engine, A motor generator installed between the rotary element of one of the remaining rotary elements of the auxiliary transmission mechanism and the transmission to provide or generate power; A first clutch that is provided between the other of the remaining rotary elements of the auxiliary transmission mechanism and a power provided between the engine and the engine so that the integrated rotation of the auxiliary transmission mechanism is determined; And a friction element provided for braking the other rotary element and adapted to transmit the power transmitted from the engine to the transmission when the remaining unrotated rotary element of the auxiliary transmission mechanism rotates during braking, The device is introduced.

Description

하이브리드 동력전달장치{HYBRID POWERTRAIN}[0001] HYBRID POWERTRAIN [0002]

본 발명은 차량용 하이브리드 동력전달장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진과 모터제네레이터 사이에 설치된 유성기어장치, 클러치 및 브레이크를 통해 엔진클러치 기능을 수행하며, 엔진의 동력을 변속하여 전달하고, 변속기와 휠 사이에 설치된 클러치의 슬립 제어를 통해 모터제네레이터를 이용하여 엔진을 시동하도록 한 하이브리드 동력전달장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicular hybrid power transmission apparatus, and more particularly, to a vehicular hybrid power transmission apparatus that performs an engine clutch function through a planetary gear set disposed between an engine and a motor generator, a clutch and a brake, To a hybrid power transmission apparatus for starting an engine using a motor generator through slip control of a clutch installed between wheels.

최근, 세계적인 고유가 및 CO2규제로 인해 연비향상 및 친환경은 차량을 개발하는 데 있어, 핵심항목이 되었으며, 선진 자동차 메이커들은 이러한 목표를 달성하기 위해 연료저감을 위한 기술개발에 총력을 기울이고 있다. 또한, 이러한 기술이 적용된 하이브리드 및 플러그인 하이브리드 자동차를 양산 출시하여 친환경 이미지 및 기술력 제고에 주력하고 있다.In recent years, fuel efficiency and environmental friendliness have become key items in the development of vehicles due to worldwide high oil prices and CO 2 regulations. Advanced car makers are concentrating on developing technologies for fuel reduction to achieve these goals. In addition, the company is focusing on enhancing its eco-friendly image and technology by mass-producing and launching hybrid and plug-in hybrid vehicles using these technologies.

도 1은 종래 기술에 의한 하이브리드 자동차의 동력전달구조를 도시한 도면으로, 두 개의 모터와 클러치를 포함하여 구성된다.FIG. 1 is a view showing a power transmission structure of a hybrid vehicle according to the prior art, which comprises two motors and a clutch.

즉, 엔진시동 및 발전기능은 엔진측에 있는 모터로 수행하며, 차량의 주행을 위한 구동 및 회생제동은 변속기측 모터로 그 역할을 수행한다.That is, the engine start and power generation functions are performed by a motor on the engine side, and the drive and regenerative braking for running the vehicle function as a transmission side motor.

그리고, 클러치는 엔진의 동력을 휠로 전달하거나 단속하는 역할을 한다. 즉, EV모드에서는 클러치의 연결을 해제하여 모터로 차량을 구동하며, HEV모드에서는 클러치를 연결하여 엔진과 모터의 구동력으로 차량을 구동하게 된다.The clutch serves to transmit or intermit the power of the engine to the wheel. That is, in EV mode, the clutch is disconnected and the vehicle is driven by the motor. In the HEV mode, the clutch is connected to drive the vehicle by the driving force of the engine and the motor.

이러한, 하이브리드 동력전달 시스템은 차량이 정속주행하거나 적은 출력이 요구되는 경우에, 엔진 대신 모터를 사용하여 구동력을 확보하게 되는바, 연비 향상을 도모하게 되며, 반면 큰 출력이 요구하는 경우에는 엔진을 효율이 좋은 운전점에서 운전시키며, 부족한 출력 및 과잉 출력은 모터가 구동 혹은 발전함으로써 엔진의 구동력만으로 주행하는 일반적이 차량과 대비할 때에 연비가 향상되는 장점이 있다.In the hybrid power transmission system, when the vehicle travels at a constant speed or requires a small output, a driving force is secured by using a motor instead of an engine, thereby improving fuel economy. On the other hand, when a large output is required, The fuel efficiency is improved when compared with a general vehicle in which the engine is operated only by the driving force of the engine, because the motor is driven or developed.

또한, 전기차구동시 변속비에 따른 운전점 변화가 가능하여 모터시스템의 운전점을 고효율 운전점에서 운전하도록 하여 전기차 주행 성능을 극대화하게 된다.In addition, when the electric vehicle is driven, the operation point can be changed according to the transmission ratio, so that the operation point of the motor system is operated at the high efficiency operation point, thereby maximizing the electric vehicle driving performance.

그러나, 종래의 동력전달 구조에서 전기 구동에 의한 주행성능을 확장하기 원하는 경우, 모터의 구동력이 크게 요구되어 모터 시스템의 사양이 증대되어야 하는 치명적인 문제가 있다.However, when it is desired to expand the running performance by electric driving in the conventional power transmission structure, there is a serious problem that the driving force of the motor is greatly required and the specifications of the motor system must be increased.

특히, 상기한 하이브리드 시스템은 변속기 기어비의 한계에 의해 연비의 개선에 한계가 있고, 엔진의 시동을 위한 별도의 시동기구를 장착하게 되는바, 차량의 중량 및 원가가 증대되는 문제가 있다.
Particularly, the above-described hybrid system has limitations in improving fuel economy owing to the limit of the gear ratio of the transmission, and a separate starter mechanism for starting the engine is mounted, which increases the weight and cost of the vehicle.

한편, 종래에 한국 공개특허공보 공개번호 10-2010-0095077호의 "하이브리드 차량용 동력전달장치"가 소개된바 있다.On the other hand, a "power transmission device for a hybrid vehicle" in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2010-0095077 has been conventionally introduced.

그러나, 상기한 종래 기술은 두 개의 모터제네레이터와 두 조의 유성기어장치가 설치된 구조로서, 동력전달장치의 부품수 증대를 통해 원가 및 중량이 증대되는 문제가 있었다.
However, the above-mentioned prior art has a problem that two motor generators and two sets of planetary gear devices are installed, which increases cost and weight by increasing the number of parts of the power transmission device.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.

KR 10-2010-0095077 AKR 10-2010-0095077 A

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 엔진과 모터제네레이터 사이에 설치된 유성기어장치, 클러치 및 브레이크를 통해 엔진클러치 기능을 수행하며, 엔진의 동력을 변속하여 전달하도록 한 하이브리드 동력전달장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the conventional problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a planetary gear device that performs an engine clutch function through a planetary gear device installed between an engine and a motor generator, And to provide a hybrid power transmission device.

본 발명의 다른 목적은, 변속기와 휠 사이에 설치된 클러치의 슬립 제어를 통해 모터제네레이터를 이용하여 엔진을 시동하도록 한 하이브리드 동력전달장치를 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide a hybrid power transmission apparatus for starting an engine using a motor generator through slip control of a clutch installed between a transmission and a wheel.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 동력을 전달받아 세 개의 회전요소들이 회전되도록 설치되며, 세 개의 회전요소 중 제1회전요소가 엔진과 연결되는 부변속기구; 상기 부변속기구의 제2회전요소와 변속기 사이에 설치되어 동력을 제공하거나 발전하는 모터제네레이터; 및 상기 부변속기구의 제3회전요소와 엔진 사이에 설치되어 상기 엔진에서 제공되는 동력이 연결 또는 해제 가능하게 설치됨으로써, 상기 부변속기구의 일체화 회전 여부가 결정되는 제1클러치; 및 상기 제3회전요소를 제동하도록 마련되며, 제동시 상기 부변속기구의 제1회전요소 및 제2회전요소가 회전하면서 엔진에서 전달되는 동력이 변속기 측으로 전달되도록 설치된 마찰요소;를 포함하여 구성될 수 있다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a transmission comprising: a sub transmission having a first rotating element of three rotating elements connected to an engine; A motor generator installed between the second rotary element of the auxiliary transmission mechanism and the transmission to provide or generate power; And a first clutch installed between the third rotary element of the auxiliary transmission mechanism and the engine and provided with power provided from the engine so as to be connected or disconnected, thereby determining whether the auxiliary transmission mechanism is integrally rotated; And a friction element provided for braking the third rotary element and provided so that the power transmitted from the engine is transmitted to the transmission when the first and second rotary elements of the auxiliary transmission mechanism are rotated during braking have.

상기 변속기와 휠 사이에 설치되며, 제공되는 회전력을 연결 또는 차단하거나 슬립 제어하는 제2클러치;를 더 포함하여 구성될 수 있다.And a second clutch installed between the transmission and the wheel for connecting or disconnecting or providing slip control to the provided rotational force.

상기 부변속기구는 유성기어장치일 수 있다.The auxiliary transmission mechanism may be a planetary gear device.

상기 유성기어장치는 싱글피니언 유성기어장치일 수 있다.The planetary gear set may be a single pinion planetary gear set.

상기 엔진과 연결되는 부변속기구의 제1회전요소는 캐리어이며; 상기 제1클러치와 연결되며, 마찰요소에 의해 제동되는 부변속기구의 제3회전요소는 링기어이고; 상기 모터제네레이터와 연결되는 부변속기구의 제2회전요소는 선기어일 수 있다.The first rotary element of the auxiliary transmission mechanism connected to the engine is a carrier; The third rotary element of the auxiliary transmission mechanism connected to the first clutch and braked by the friction element is a ring gear; The second rotary element of the auxiliary transmission mechanism connected to the motor generator may be a sun gear.

상기 제1클러치와, 마찰요소와, 모터제네레이터의 동작 여부를 차량의 주행상황에 맞게 제어하는 제어부;가 더 포함되어 구성되며, 상기 제어부는, 엔진의 시동시, 차량의 주행속도에 따라 제1클러치를 연결하거나 마찰요소에 의해 부변속기구의 회전요소를 제동하면서 모터제네레이터를 구동시켜 상기 모터제네레이터의 구동력이 부변속기구를 통해 엔진으로 전달되어 엔진이 시동되도록 제어할 수 있다.And a controller for controlling whether or not the first clutch, the friction element, and the motor generator operate according to the running condition of the vehicle, and the control unit controls the first clutch, the friction element, A clutch is connected or a friction element brakes the rotary element of the auxiliary transmission mechanism to drive the motor generator so that the driving force of the motor generator is transmitted to the engine through the auxiliary transmission to control the engine to start.

상기 제어부는, 차량의 주행 중 EV모드에서 HEV모드로 전환되면서 엔진의 시동시, 변속기와 휠 사이에 설치된 제2클러치에서 슬립이 이루어지도록 제어할 수 있다.The controller may control the second clutch installed between the transmission and the wheel to be slip when the engine is started while the vehicle is switched from the EV mode to the HEV mode while the vehicle is running.

상기 제어부는, 엔진의 구동력에 의한 차량의 주행 상황시, 차량의 주행속도에 따라 제1클러치를 연결하거나 마찰요소에 의해 부변속기구의 회전요소를 제동하여 엔진의 구동력이 부변속기구를 통해 변속기 측으로 전달되도록 제어할 수 있다.
Wherein the control unit connects the first clutch in accordance with the running speed of the vehicle or brakes the rotating element of the auxiliary transmission unit by a friction element when the vehicle is driven by the driving force of the engine so that the driving force of the engine is transmitted to the transmission side through the auxiliary transmission unit To be transmitted.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 제2클러치의 슬립제어가 가능하게 구성됨으로써, 별도의 엔진시동장치 없이 모터제네레이터를 통해 엔진을 시동하여 엔진시동장치 및 시동장치 인버터를 제거하여 차량의 원가 및 중량을 절감하는 효과가 있다According to the present invention, since the slip control of the second clutch is enabled, the engine is started through the motor generator without a separate engine starting device to remove the engine starting device and the starting device inverter, And has the effect of reducing weight

또한, 유성기어장치와 제1클러치 및 마찰요소를 통해 기존의 클러치 역할을 대신하여 수행하며, 더 나아가 부변속 기능으로 변속기의 기어비를 더욱 다단화하게 되어 연비성능 및 기어비에 따라 동력성능을 증대시키는 효과도 있다.
In addition, the planetary gear unit performs the function of the conventional clutch in place of the clutch function through the planetary gear unit, the first clutch and the friction element. Further, the gear ratio of the transmission is further reduced by the auxiliary speed change function, thereby increasing the power performance according to the fuel efficiency and the gear ratio There is also an effect.

도 1은 종래 기술에 의한 하이브리드 동력전달장치의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 동력전달장치의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 동력전달장치에서 마찰요소의 제동 동작에 의한 유성기어장치의 속도선도를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 의한 하이브리드 동력전달장치에서 제1클러치의 연결 동작에 의한 유성기어장치의 속도선도를 나타낸 도면.
도 5 내지 도 12는 본 발명에 의한 하이브리드 동력전달장치가 적용된 차량의 주행 상황별 각 구성요소의 동작관계와 동력의 흐름을 설명하기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view for explaining a structure of a conventional hybrid power transmission device. FIG.
2 is a view for explaining a structure of a hybrid power transmission apparatus according to the present invention.
3 is a view showing a speed diagram of a planetary gear set by a braking operation of a friction element in a hybrid power transmission apparatus according to the present invention.
4 is a view showing the speed diagram of the planetary gear set according to the connecting operation of the first clutch in the hybrid power transmission apparatus according to the present invention.
FIGS. 5 to 12 are diagrams for explaining the operation relationship and the flow of power of each component according to the running state of a vehicle to which the hybrid power transmission apparatus according to the present invention is applied. FIG.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 하이브리드 동력전달장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
2 is a view for explaining a structure of a hybrid power transmission apparatus according to the present invention.

본 발명의 하이브리드 동력전달장치는 크게, 부변속기구와, 모터제네레이터(20)와, 제1클러치(C1) 및 마찰요소(B)를 포함하여 구성될 수 있다.The hybrid power transmission apparatus of the present invention can be largely constituted by including an auxiliary transmission mechanism, a motor generator 20, a first clutch C1 and a friction element B. [

도 2를 참조하여, 본 발명의 하이브리드 동력전달장치의 구성을 구체적으로 살펴보면, 동력을 전달받아 세 개의 회전요소들이 회전되도록 설치되며, 세 개의 회전요소 중 제1회전요소가 엔진(10)과 연결되는 부변속기구; 상기 부변속기구의 제2회전요소와 변속기(30) 사이에 설치되어 동력을 제공하거나 발전하는 모터제네레이터(20); 및 상기 부변속기구의 제3회전요소와 엔진(10) 사이에 설치되어 상기 엔진(10)에서 제공되는 동력이 연결 또는 해제 가능하게 설치됨으로써, 상기 부변속기구의 일체화 회전 여부가 결정되는 제1클러치(C1); 및 상기 제3회전요소를 제동하도록 마련되며, 제동시 상기 부변속기구의 제1회전요소 및 제2회전요소가 회전하면서 엔진(10)에서 전달되는 동력이 변속기(30) 측으로 전달되도록 설치된 마찰요소(B);를 포함하여 구성될 수 있다.
Referring to FIG. 2, the structure of the hybrid power transmission apparatus of the present invention will be described in detail. In the hybrid power transmission apparatus of the present invention, three rotary elements are received to receive rotation of the engine. An auxiliary transmission mechanism to be provided; A motor generator (20) installed between the second rotary element of the auxiliary transmission mechanism and the transmission (30) to provide or generate power; And a first clutch (C-1) that is installed between the third rotary element of the auxiliary transmission mechanism and the engine (10) so that the power provided by the engine (10) C1); And a friction element provided for braking the third rotary element and transmitting power transmitted from the engine (10) to the transmission (30) while the first rotary element and the second rotary element of the auxiliary transmission mechanism rotate while braking B). ≪ / RTI >

상기한 기술구성에 대해 부연하면, 먼저 상기 부변속기구는 엔진(10)과 모터제네레이터(20) 사이에 설치되어 엔진(10) 또는 모터제네레이터(20)에서 제공되는 동력에 의해 회전요소들이 회전되도록 설치될 수 있다. The auxiliary transmission is provided between the engine 10 and the motor generator 20 so that the rotating elements are rotated by the power provided by the engine 10 or the motor generator 20. [ .

이러한, 상기 부변속기구는 유성기어장치(PG)일 수 있으며, 바람직하게는 싱글피니언 유성기어장치일 수 있다. 이에, 상기 유성기어장치(PG)에 설치되는 회전요소는 선기어(S)와, 캐리어(C)와, 링기어(R)의 세 개의 회전요소로 구성될 수 있으며, 상기 회전요소 중 캐리어(C)가 상기 엔진(10)과 연결될 수 있다.
The auxiliary transmission may be a planetary gear set (PG), preferably a single pinion planetary gear set. The rotary element provided on the planetary gear set PG may be composed of three rotary elements, that is, a sun gear S, a carrier C, and a ring gear R, May be connected to the engine 10.

상기 모터제네레이터(20)는 상기 유성기어장치(PG)의 제2회전요소와 변속기(30) 사이에 설치되는 것으로, 동력을 구동하여 휠(40)측 또는 엔진(10) 측으로 동력을 전달하거나, 또는 발전하게 된다. 여기서, 상기 모터제네레이터(20)와 연결되는 유성기어장치(PG)의 제2회전요소는 선기어(S)일 수 있다.
The motor generator 20 is installed between the second rotary element of the planetary gear set PG and the transmission 30 and drives the power to transmit power to the wheel 40 or the engine 10, Or develop. The second rotary element of the planetary gear set PG connected to the motor generator 20 may be a sun gear S,

상기 제1클러치(C1)는, 상기 유성기어장치(PG)의 제3회전요소와 엔진(10) 사이에서 제공되는 동력이 연결 또는 해제 가능하게 설치되는 것으로, 상기 제1클러치(C1)의 연결시 상기 유성기어장치(PG)가 일체화되어 회전된다. 여기서, 상기 제1클러치(C1)와 연결되는 유성기어장치(PG)의 제3회전요소는 링기어(R)일 수 있다.
The first clutch C1 is provided such that the power provided between the third rotary element of the planetary gear set PG and the engine 10 is connected or disconnected and the connection of the first clutch C1 The planetary gear set PG is integrated and rotated. The third rotary element of the planetary gear set PG connected to the first clutch C1 may be a ring gear R. [

상기 마찰요소(B)는 상기 유성기어장치(PG)의 제3회전요소를 제동하도록 마련되는 것으로, 상기 마찰요소(B)에 의해 제3회전요소를 제동하는 경우에 상기 유성기어장치(PG)의 제동이 이루어지지 않은 제1회전요소 및 제2회전요소가 회전하면서 엔진(10)에서 전달되는 동력이 변속기(30) 측으로 전달된다.The friction element B is provided for braking the third rotary element of the planetary gear set PG so that when the third rotary element is braked by the friction element B, The power transmitted from the engine 10 is transmitted to the transmission 30 side while the first and second rotary elements, which are not braked, rotate.

여기서, 상기 마찰요소(B)에 의해 제동되는 유성기어장치(PG)의 제3회전요소는 링기어(R)일 수 있다. 또한, 상기 마찰요소(B)는 상기 링기어(R)의 외측에 구성된 브레이크일 수 있다. 즉, 상기 링기어(R)는 제1클러치(C1)와 연결되면서, 마찰요소(B)에 의해 제동되도록 구성될 수 있다.
Here, the third rotating element of the planetary gear set PG, which is braked by the friction element B, may be the ring gear R. [ Further, the friction element B may be a brake formed on the outer side of the ring gear R. [ That is, the ring gear R may be configured to be braked by the friction element B while being connected to the first clutch Cl.

아울러, 본 발명은 상기 변속기(30)와 휠(40) 사이에 설치되며, 제공되는 회전력을 연결 또는 차단하거나 슬립 제어하는 제2클러치(C2)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 변속기(30)는 수동변속 메커니즘의 수동변속기이거나 혹은 자동변속 메커니즘의 자동변속기일 수 있으며, 이에 상기 제2클러치는 자동변속기 내의 클러치로 대체 가능할 수 있다.
In addition, the present invention may further comprise a second clutch C2 installed between the transmission 30 and the wheel 40 for connecting, disengaging or slipping the provided rotational force. Here, the transmission 30 may be a manual transmission of a manual transmission mechanism or an automatic transmission of an automatic transmission mechanism, so that the second clutch may be replaced by a clutch in the automatic transmission.

그리고, 본 발명은 상기 제1클러치(C1)와, 마찰요소(B)와, 모터제네레이터(20)의 동작 여부를 차량의 주행상황에 맞게 제어하는 제어부(50)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
The present invention may further comprise a control unit 50 for controlling whether or not the first clutch C1, the friction element B and the motor generator 20 operate according to the running condition of the vehicle .

즉, 상기 제어부(50)는, 엔진(10)의 시동시, 차량의 주행속도에 따라 제1클러치(C1)를 연결하거나 마찰요소(B)에 의해 유성기어장치(PG)의 링기어(R)의 회전을 제동하면서 모터제네레이터(20)를 구동시켜 상기 모터제네레이터(20)의 구동력이 유성기어장치(PG)를 통해 엔진(10)으로 전달되어 엔진(10)이 시동되도록 제어할 수 있다.
That is, when the engine 10 is started, the control unit 50 connects the first clutch C1 or the ring gear R of the planetary gear set PG by the friction element B according to the running speed of the vehicle The motor generator 20 is driven so that the driving force of the motor generator 20 is transmitted to the engine 10 via the planetary gear set PG to start the engine 10.

또한, 상기 제어부(50)는, 차량의 주행 중 EV(Electronic Vehicle)모드에서 HEV(Hybrid Electronic Vehicle)모드로 전환되면서 엔진(10)의 시동시, 변속기(30)와 휠(40) 사이에 설치된 제2클러치(C2)에서 슬립이 이루어지도록 제어할 수 있다.
The control unit 50 is installed between the transmission 30 and the wheel 40 when the engine 10 is started while the vehicle 10 is switched from the EV mode to the HEV mode, It is possible to control the second clutch C2 to slip.

그리고, 상기 제어부(50)는, 엔진(10)의 구동력에 의한 차량의 주행 상황시, 차량의 주행속도에 따라 제1클러치(C1)를 연결하거나 마찰요소(B)에 의해 유성기어장치(PG)의 링기어(R)의 회전을 제한하여 엔진(10)의 구동력이 유성기어장치(PG)를 통해 변속기(30) 측으로 전달되도록 제어할 수 있다.The control unit 50 connects the first clutch C1 or the friction element B in accordance with the running speed of the vehicle in the running state of the vehicle by the driving force of the engine 10, The rotation of the ring gear R of the engine 10 can be controlled so that the driving force of the engine 10 is transmitted to the transmission 30 side via the planetary gear set PG.

도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 동력전달장치에서 마찰요소(B)의 제동 동작에 의한 유성기어장치(PG)의 속도선도를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 의한 하이브리드 동력전달장치에서 제1클러치(C1)의 연결 동작에 의한 유성기어장치(PG)의 속도선도를 나타낸 도면이다.FIG. 3 is a view showing a speed line diagram of the planetary gear set PG by the braking operation of the friction element B in the hybrid power transmission apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a cross- 5 is a view showing a speed line diagram of the planetary gear set PG due to the coupling operation of the clutch Cl.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 마찰요소(B)에 의해 링기어(R)의 회전을 제한시키면, 엔진(10)으로부터 캐리어(C)에 입력되는 동력이 선기어(S)를 통해 모터 측으로 증속되어 전달되는바, 상기 유성기어장치(PG)를 통해 엔진(10)의 회전속도가 증속되어 전달된다.3, when the rotation of the ring gear R is restricted by the friction element B, the power input from the engine 10 to the carrier C is transmitted to the motor side through the sun gear S And the rotational speed of the engine 10 is increased and transmitted through the planetary gear set PG.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1클러치(C1)를 연결하면, 링기어(R)와 캐리어(C)가 함께 회전되고, 이에 선기어(S) 역시 함께 회전되는바, 상기 엔진(10)에서 전달되는 회전동력이 1:1의 변속비로 모터제네레이터(20) 측에 전달된다.
4, when the first clutch C1 is connected, the ring gear R and the carrier C are rotated together, and the sun gear S is also rotated together with the ring gear R and the carrier C, ) Is transmitted to the motor generator 20 side at a speed ratio of 1: 1.

도 5 내지 도 5 내지 도 12는 본 발명에 의한 하이브리드 동력전달장치가 적용된 차량의 주행 상황별 각 구성요소의 동작관계와 동력의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 5 to 5 to 12 are views for explaining the operation of each component and the flow of power according to driving conditions of a vehicle to which the hybrid power transmission apparatus according to the present invention is applied.

이에, 상기한 도면과 함께 하기의 표 1을 참조하여 차량의 상황별 각 구성요소의 동작관계와 동력의 흐름을 설명한다.With reference to Table 1 together with the above-mentioned drawings, the operation relationship of each component and the flow of power according to the situation of the vehicle will be described.

Figure 112012108157975-pat00001
Figure 112012108157975-pat00001

도 5는 차량의 정차시 모터제네레이터(20)를 이용하여 엔진(10)을 시동시의 동작관계를 설명하기 위한 도면으로, 제1클러치(C1)를 연결하고, 마찰요소(B)에 의해 회전요소를 제동하지 않은 상태에서 모터제네레이터(20)를 구동하게 됨으로써, 모터제네레이터(20)의 구동력이 엔진(10)으로 전달되어 엔진(10)을 시동시키게 된다.
5 is a view for explaining the operation of the engine 10 when the engine 10 is started at the time of stopping the vehicle by using the motor generator 20. The first clutch C1 is connected and the rotation is performed by the friction element B The driving force of the motor generator 20 is transmitted to the engine 10 to start the engine 10 by driving the motor generator 20 without braking the element.

도 6은 차량의 정차시 배터리를 충전하는 동작관계를 설명하기 위한 도면으로, 제1클러치(C1)를 연결하고, 마찰요소(B)에 의해 회전요소를 제동하지 않은 상태에서 엔진(10)을 구동하여 모터제네레이터(20)를 발전시켜 배터리를 충전하게 된다. 이때, 엔진(10)의 시동시와, 정차시의 배터리 충전시는 제2클러치(C2)는 연결이 해제된 상태에 있다.
Fig. 6 is a view for explaining the operation of charging the battery when the vehicle is stationary. In Fig. 6, the first clutch C1 is connected and the engine 10 is rotated in a state in which the rotating element is not braked by the friction element B. And drives the motor generator 20 to charge the battery. At this time, the second clutch C2 is in a disconnected state at the time of starting the engine 10 and at the time of charging the battery at the time of stopping.

도 7은 차량의 EV모드로 주행시의 동작관계를 설명하기 위한 도면으로, 엔진(10)의 구동이 정지되며, 제1클러치(C1)와 마찰요소(B)는 연결이 해제되고, 제2클러치(C2)는 연결시킨 상태에서 모터제네레이터(20)가 구동됨으로써, 모터제네레이터(20)의 구동력이 휠(40) 측으로 전달되어 EV모드로 차량이 주행된다.
7 is a view for explaining the operation of the vehicle in the EV mode when driving of the engine 10 is stopped and the first clutch C1 and the friction element B are disconnected, The driving force of the motor generator 20 is transmitted to the wheel 40 side by driving the motor generator 20 in a state where the motor generator C2 is connected and the vehicle is driven in the EV mode.

도 8은 차량의 HEV모드로 저속 주행시의 동작관계를 설명하기 위한 도면으로, 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)는 연결되며, 마찰요소(B)는 연결이 해제된 상태에서 엔진(10)과 모터제네레이터(20)가 구동됨으로써, 엔진(10) 및 모터제네레이터(20)의 구동력이 휠(40) 측으로 전달되어 HEV모드로 차량이 주행된다. 이때, 제1클러치(C1)가 연결됨으로써, 엔진(10)의 구동력은 유성기어장치(PG)에서 1:1의 변속비로 모터측으로 전달이 되는바, 저속 주행에 적합하도록 제어하게 된다.
The first clutch C1 and the second clutch C2 are connected to each other and the friction element B is connected to the engine 1 in the disconnected state. The driving force of the engine 10 and the motor generator 20 is transmitted to the wheel 40 side by driving the motor 10 and the motor generator 20 to drive the vehicle in the HEV mode. At this time, by connecting the first clutch C1, the driving force of the engine 10 is transmitted to the motor side at a speed ratio of 1: 1 in the planetary gear set PG, and is controlled to be suitable for low speed traveling.

도 9는 차량의 HEV모드로 고속 주행시의 동작관계를 설명하기 위한 도면으로, 마찰요소(B)와 제2클러치(C2)는 연결되며, 제1클러치(C1)는 연결이 해제된 상태에서 엔진(10)과 모터제네레이터(20)가 구동됨으로써, 엔진(10) 및 모터제네레이터(20)의 구동력이 휠(40) 측으로 전달되어 HEV모드로 차량이 주행된다. 이때, 상기 마찰요소(B)가 연결됨으로써, 엔진(10)의 구동력은 유성기어장치(PG)에서 증속되어 모터측으로 전달이 되는바, 고속 주행에 적합하도록 제어하게 된다.
9 is a view for explaining the operation of the vehicle in the HEV mode at the time of high-speed running. The frictional element B and the second clutch C2 are connected to each other. The first clutch C1 is connected to the engine The driving force of the engine 10 and the motor generator 20 is transmitted to the wheel 40 side by driving the motor 10 and the motor generator 20 to drive the vehicle in the HEV mode. At this time, by connecting the friction element B, the driving force of the engine 10 is increased by the planetary gear set PG and transmitted to the motor side, so that the driving force is controlled to be suitable for high-speed traveling.

도 10은 차량의 EV모드로 주행 중 HEV모드로 전환시의 동작관계를 설명하기 위한 도면으로, 저속 주행시에는 제1클러치(C1)를 연결하고, 마찰요소(B)는 연결이 해제된 상태에서 모터제네레이터(20)를 구동함으로써, 모터제네레이터(20)의 구동력이 엔진(10)으로 전달되어 엔진(10)이 시동되면서 엔진(10)과 모터제네레이터(20)의 구동력으로 차량을 주행하게 된다.Fig. 10 is a view for explaining the operation when shifting to the HEV mode while the vehicle is running in the EV mode. In Fig. 10, the first clutch C1 is connected at low speed and the friction element B is disconnected The driving force of the motor generator 20 is transmitted to the engine 10 so that the engine 10 is started and the vehicle is driven by the driving force of the engine 10 and the motor generator 20 by driving the motor generator 20. [

이때, 제2클러치(C2)는 슬립 제어하게 됨으로써, 엔진(10) 시동에 따른 급격한 토크의 변화가 휠(40)측으로 전달되는 것을 최소화하여 모드 전환시의 운전자가 느끼게 되는 충격을 감소시키게 된다.At this time, the slip control of the second clutch C2 minimizes the transmission of a sudden change in torque due to starting of the engine 10 to the wheel 40, thereby reducing the impact felt by the driver at the time of mode switching.

반면, 고속 주행시에는 마찰요소(B)를 연결하고, 제1클러치(C1)는 연결이 해제된 상태에서 모터제네레이터(20)를 구동함으로써, 모터제네레이터(20)의 구동력이 엔진(10)으로 전달되어 엔진(10)이 시동되면서 엔진(10)과 모터제네레이터(20)의 구동력으로 차량을 주행하게 된다. 이때, 제2클러치(C2)는 슬립 제어하게 됨으로써, 엔진(10) 시동에 따른 급격한 토크의 변화가 휠(40)측으로 전달되는 것을 최소화하여 모드 전환시의 운전자가 느끼게 되는 충격을 감소시키게 된다.
On the other hand, the driving force of the motor generator 20 is transmitted to the engine 10 by connecting the friction element B during high-speed running and driving the motor generator 20 with the first clutch C1 disengaged The engine 10 is started and the vehicle is driven by the driving force of the engine 10 and the motor generator 20. At this time, the slip control of the second clutch C2 minimizes the transmission of a sudden change in torque due to starting of the engine 10 to the wheel 40, thereby reducing the impact felt by the driver at the time of mode switching.

도 11은 엔진(10)의 구동력에 의한 차량의 주행 중 모터를 발전시키는 동작관계를 설명하기 위한 도면으로, 저속 주행시에는 제1클러치(C1)와 제2클러치(C2)를 연결하고, 마찰요소(B)는 연결이 해제된 상태에서 모터제네레이터(20)를 발전하게 된다.Fig. 11 is a view for explaining the operation of generating a motor during running of the vehicle by the driving force of the engine 10. In the low-speed running, the first clutch C1 and the second clutch C2 are connected, (B) develops the motor generator 20 in a disconnected state.

반면, 고속 주행시에는 마찰요소(B)와 제2클러치(C2)를 연결하고, 제1클러치(C1)는 연결이 해제된 상태에서 모터제네레이터(20)를 발전하게 된다.
On the other hand, at the time of a high speed running, the friction element B and the second clutch C2 are connected, and the first clutch C1 develops the motor generator 20 in the disconnected state.

도 12는 휠(40)측의 제동에 따른 회생제동시의 동작관계를 설명하기 위한 도면으로, 제2클러치(C2)를 연결하며, 모터제네레이터(20)에 회생제동되어 발전하게 된다. 이때, 엔진(10)의 부하를 없애기 위해 제1클러치(C1)와 마찰요소(B)는 연결을 해제시키게 된다.
Fig. 12 is a diagram for explaining the operation of the regenerative braking device according to the braking of the wheel 40 side. The second clutch C2 is connected to the motor generator 20 and regeneratively braked. At this time, the first clutch Cl and the friction element B are disconnected to eliminate the load on the engine 10. [

이와 같이, 본 발명은 상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 제2클러치(C2)의 슬립제어가 가능하게 구성됨으로써, 별도의 엔진(10)시동장치 없이 모터제네레이터(20)를 통해 엔진(10)을 시동하여 엔진(10)시동장치 및 시동장치 인버터를 제거하여 차량의 원가 및 중량을 절감하게 된다.As described above, according to the present invention, the slip control of the second clutch (C2) is enabled by means of the above-described problem solving means of the present invention, whereby the engine (10) 10 to start up the engine 10 and the starter drive inverter to reduce the cost and weight of the vehicle.

또한, 유성기어장치(PG)와 제1클러치(C1) 및 마찰요소(B)를 통해 기존의 클러치 역할을 대신하여 수행하며, 더 나아가 부변속 기능으로 변속기(30)의 기어비를 더욱 다단화하게 되어 연비성능 및 기어비에 따라 동력성능을 증대시키게 된다.
It is also possible to perform the clutch function in place of the conventional clutch function through the planetary gear set PG and the first clutch C1 and the friction element B and further reduce the gear ratio of the transmission 30 by the auxiliary speed change function And the power performance is increased according to the fuel efficiency and the gear ratio.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the specific embodiments set forth herein; rather, .

10 : 엔진 20 : 모터제네레이터
30 : 변속기 40 : 휠
50 : 제어부 PG : 유성기어장치
S : 선기어 C : 캐리어
R : 링기어 B : 마찰요소
C1 : 제1클러치 C2 : 제2클러치10: Engine 20: Motor generator
30: Transmission 40: Wheel
50: control unit PG: planetary gear device
S: sun gear C: carrier
R: Ring gear B: Friction element
C1: first clutch C2: second clutch

Claims (8)

동력을 전달받아 세 개의 회전요소들이 회전되도록 설치되며, 세 개의 회전요소 중 제1회전요소가 엔진(10)과 연결되는 부변속기구;
상기 부변속기구의 제2회전요소와 변속기(30) 사이에 설치되어 동력을 제공하거나 발전하는 모터제네레이터(20); 및
상기 부변속기구의 제3회전요소와 엔진(10) 사이에 설치되어 상기 엔진(10)에서 제공되는 동력이 연결 또는 해제 가능하게 설치됨으로써, 상기 부변속기구의 일체화 회전 여부가 결정되는 제1클러치(C1); 및
상기 제3회전요소를 제동하도록 마련되며, 제동시 상기 부변속기구의 제1회전요소 및 제2회전요소가 회전하면서 엔진(10)에서 전달되는 동력이 변속기(30) 측으로 전달되도록 설치된 마찰요소(B);를 포함하며,
상기 부변속기구는 유성기어장치(PG)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 동력전달장치.A sub-transmission mechanism installed to rotate the three rotary elements to receive the power and connect the first rotary element of the three rotary elements to the engine;
A motor generator (20) installed between the second rotary element of the auxiliary transmission mechanism and the transmission (30) to provide or generate power; And
The first clutch (C1) is provided between the third rotary element of the auxiliary transmission mechanism and the engine (10) so that the power provided by the engine (10) is connected or disconnected to determine whether the auxiliary transmission mechanism ); And
And a friction element (B) provided to braking the third rotary element and transmitting the power transmitted from the engine (10) to the transmission (30) while the first and second rotary elements of the auxiliary transmission mechanism ), ≪ / RTI >
And said auxiliary transmission mechanism is a planetary gear set (PG). 청구항 1에 있어서,
상기 변속기(30)와 휠(40) 사이에 설치되며, 제공되는 회전력을 연결 또는 차단하거나 슬립 제어하는 제2클러치(C2);를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 동력전달장치.The method according to claim 1,
Further comprising a second clutch (C2) installed between the transmission (30) and the wheel (40) to connect, cut off or slip control the provided rotational force. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 유성기어장치(PG)는 싱글피니언 유성기어장치인 것을 특징으로 하는 하이브리드 동력전달장치.The method according to claim 1,
Wherein said planetary gear set (PG) is a single pinion planetary gear set. 청구항 1에 있어서,
상기 엔진(10)과 연결되는 부변속기구의 제1회전요소는 캐리어(C)이며;
상기 제1클러치(C1)와 연결되며, 마찰요소(B)에 의해 제동되는 부변속기구의 제3회전요소는 링기어(R)이고;
상기 모터제네레이터(20)와 연결되는 부변속기구의 제2회전요소는 선기어(S)인 것을 특징으로 하는 하이브리드 동력전달장치.The method according to claim 1,
The first rotary element of the auxiliary transmission mechanism connected to the engine 10 is the carrier C;
The third rotary element of the auxiliary transmission mechanism connected to the first clutch C1 and braked by the friction element B is the ring gear R;
And the second rotary element of the auxiliary transmission mechanism connected to the motor generator (20) is a sun gear (S). 청구항 1에 있어서,
상기 제1클러치(C1)와, 마찰요소(B)와, 모터제네레이터(20)의 동작 여부를 차량의 주행상황에 맞게 제어하는 제어부(50);가 더 포함되어 구성되며,
상기 제어부(50)는, 엔진(10)의 시동시, 차량의 주행속도에 따라 제1클러치(C1)를 연결하거나 마찰요소(B)에 의해 부변속기구의 회전요소를 제동하면서 모터제네레이터(20)를 구동시켜 상기 모터제네레이터(20)의 구동력이 부변속기구를 통해 엔진(10)으로 전달되어 엔진(10)이 시동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 동력전달장치.The method according to claim 1,
And a control unit (50) for controlling whether or not the first clutch (C1), the friction element (B) and the motor generator (20) operate according to the running condition of the vehicle,
The control unit 50 controls the motor generator 20 while connecting the first clutch C1 according to the running speed of the vehicle or braking the rotary element of the auxiliary transmission mechanism by the friction element B, And the driving force of the motor generator (20) is transmitted to the engine (10) through the auxiliary transmission mechanism so as to start the engine (10). 청구항 6에 있어서,
상기 제어부(50)는,
차량의 주행 중 EV모드에서 HEV모드로 전환되면서 엔진(10)의 시동시, 변속기(30)와 휠(40) 사이에 설치된 제2클러치(C2)에서 슬립이 이루어지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 동력전달장치.The method of claim 6,
The control unit (50)
And controls the second clutch (C2) installed between the transmission (30) and the wheel (40) to be slip when the engine (10) is started while the vehicle is running from the EV mode to the HEV mode. Power transmission device. 청구항 6에 있어서,
상기 제어부(50)는,
엔진(10)의 구동력에 의한 차량의 주행 상황시, 차량의 주행속도에 따라 제1클러치(C1)를 연결하거나 마찰요소(B)에 의해 부변속기구의 회전요소를 제동하여 엔진(10)의 구동력이 부변속기구를 통해 변속기(30) 측으로 전달되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 동력전달장치.The method of claim 6,
The control unit (50)
The first clutch C1 is connected or the braking element of the auxiliary transmission mechanism is braked by the friction element B in accordance with the running speed of the vehicle in the running state of the vehicle by the driving force of the engine 10, To the transmission (30) side through the auxiliary transmission mechanism.
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