KR101558378B1 - 하이브리드 자동차의 동력전달장치 - Google Patents

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이창욱
서강수
양호림
황동환
박종술
조원민
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현대자동차 주식회사
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Abstract

하이브리드 자동차의 동력전달장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 엔진의 동력이 입력되는 입력축; 상기 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되는 출력기어; 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 입력축 상에 배치되는 제1 유성기어세트; 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제1 유성기어세트와 동일축선 상으로 배치되는 제2 유성기어세트; 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제2 유성기어세트와 동일축선 상으로 배치되는 제3 유성기어세트; 상기 제1 유성기어세트의 회전요소 중, 하나의 회전요소로서, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축; 상기 제1 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제1 유성기어세트의 하나의 회전요소와, 상기 제2 유성기어세트의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 직접 연결됨과 동시에, 상기 출력기어와 직접 연결 되는 제2 회전축; 상기 제1, 제2 회전축을 구성하는 회전요소에 제외된 제1 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축; 상기 제2 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제2 유성기어세트의 하나의 회전요소와, 상기 제3 유성기어세트의 회전요소 중, 하나의 회전요소와 직접 연결됨과 동시에, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축; 상기 제2, 제4 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제2 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5 회전축; 상기 제4 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제3 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 변속기 하우징과 상시 연결되는 제6 회전축; 상기 제4, 제6 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제3 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 상기 제3 회전축과 선택적으로 연결되는 제7 회전축; 상기 각 회전축을 상호 선택적으로 연결하거나, 각 회전축을 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 3개의 마찰요소를 포함한다.

Description

하이브리드 자동차의 동력전달장치{POWER TRANSMISSION SYSTEM OF HYBRID ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 하이브리드 자동차의 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 WOT(Wide Open Throttle) 발진시 충분한 동력성능을 제공하여 ENG 모드로의 변환을 억제하고, 제1 HEV 모드와 제3 HEV 모드 변환시 엔진의 동력을 최대로 활용할 수 있도록 한 하이브리드 자동차의 동력전달장치에 관한 것이다.
자동차의 친환경 기술은 미래 자동차 산업의 생존이 달린 핵심기술로서, 선진 자동차 메이커들은 환경 및 연비 규제를 달성하기 위한 친환경 자동차 개발에 총력을 기울이고 있다.
이에 따라 각 자동차 메이커들은 전기 자동차(EV : Electric Vehicle), 하이브리드 전기 자동차(HEV : Hybrid Electric Vehicle), 연료전지 자동차(FCEV : Fuel Cell Electric Vehicle)등을 미래형 자동차 기술로서 개발하고 있다.
상기와 같은 미래형 자동차는 중량 및 원가 등 여러 가지 기술적인 제약이 있기 때문에 자동차 메이커에서는 배기가스 규제를 만족시키고, 연비 성능의 향상을 위한 현실적인 문제의 대안으로서 하이브리드 자동차에 주목하고 있으며, 이를 실용화하기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다.
하이브리드 자동차는 2개 이상의 동력원(Power Source)을 사용하는 자동차로서, 여러 가지 방식으로 조합될 수 있으며, 동력원으로는 기존의 화석 연료를 사용하는 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진과 전기 에너지에 의하여 구동되는 모터/제너레이터가 혼합되어 사용된다.
이러한 하이브리드 자동차는 엔진과 모터의 조합에 따라 모터로만 구동되는 EV 모드와, 엔진과 모터를 동시에 사용하는 HEV 모드와, 엔진만 사용하는 ENG 모드의 구현이 가능하다.
또한, 하이브리드 자동차는 차량의 정지시 엔진을 정지시키는 아이들 정지(Idle Stop), 차량의 제동시 기존 마찰에 의한 제동 대신에 차량의 운동에너지를 이용하여 발전기를 구동하고, 이때 발생되는 전기 에너지를 배터리에 저장하였다가 구동시 재사용하는 회생제동(Regenerative Braking)에 의한 연료 절감 등으로 기존 차량에 비하여 대폭적인 연비 개선 효과를 얻을 수 있다.
상기와 같은 하이브리드 자동차의 동력전달장치는 단일모드 방식과 다중모드 방식으로 분류된다.
상기 단일모드 방식은 변속제어를 위한 클러치 및 브레이크와 같은 토크전달기구가 필요하지 않다는 장점은 있으나, 고속 주행 시 효율이 저하되어 연비가 낮고 대형 자동차에 적용하기 위해서는 부가적인 토크 증배 장치가 필요하다는 단점이 있다.
상기 다중모드 방식은 고속 주행 시 효율이 높고, 자체적으로 토크 증배가 가능하도록 설계할 수 있어 중대형 자동차에 적용이 가능하다는 장점이 있다.
이에 따라 최근에는 단일모드 방식보다는 다중모드 방식을 주로 채택하고 있으며, 그에 따른 연구가 활발하게 진행되고 있다.
상기 다중모드 방식의 동력전달장치는 복수의 유성기어세트와, 모터 및 발전기로 사용되는 복수의 모터/제너레이터와, 상기 유성기어세트의 회전요소를 제어할 수 있는 복수의 토크전달기구(마찰요소)와, 상기 모터/제너레이터의 동력원으로 사용되는 배터리 등을 포함하여 이루어진다.
이러한 다중모드 방식의 동력전달장치는 상기의 유성기어세트, 모터/제너레이터, 토크전달기구의 연결 구성에 따라 상이한 작동 메카니즘을 갖는다.
또한, 상기 다중모드 방식의 동력전달장치는 그 연결 구성에 따라 내구성, 동력전달효율, 크기 등이 달라지는 특성이 있기 때문에 하이브리드 자동차의 동력전달장치 분야에서는 보다 견고하고, 동력손실이 없으며, 콤팩트한 동력전달장치를 구현하기 위한 연구 개발이 지속되고 있다.
본 발명의 WOT 발진시 충분한 동력성능을 제공하여 ENG 모드로의 변환을 억제하고, 제1 HEV 모드와 제3 HEV 모드 변환시 엔진의 동력을 최대로 활용할 수 있도록 한 하이브리드 자동차의 동력전달장치를 제공하고자 한다.
또한, 엔진 동력를 분기함에 있어서 기계적인 동력전달경로의 비중을 높여 전기 부하를 줄임으로써, 큰 엔진 동력을 사용할 수 있도록 하고, 발진시 ENG 모드를 대체하여 모드 변환 횟수를 줄이며, 모드 변환시 모든 회전요소의 회전수 변화가 최소가 되도록 한 하이브리드 자동차의 동력전달장치를 제공하고자 한다.
또한, 고속 주행시 연비 향상을 위하여 모터/제너레이터의 전기 부하 없이 주행 가능한 ENG 모드를 제공할 수 있는 하이브리드 자동차의 동력전달장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 동력이 입력되는 입력축; 상기 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되는 출력기어; 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 입력축 상에 배치되는 제1 유성기어세트; 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제1 유성기어세트과 동일축선 상으로 배치되는 제2 유성기어세트; 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제2 유성기어세트와 동일축선 상으로 배치되는 제3 유성기어세트; 상기 제1 유성기어세트의 회전요소 중, 하나의 회전요소로서, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축; 상기 제1 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제1 유성기어세트의 하나의 회전요소와, 상기 제2 유성기어세트의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 직접 연결됨과 동시에, 상기 출력기어와 직접 연결 되는 제2 회전축; 상기 제1, 제2 회전축을 구성하는 회전요소에 제외된 제1 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축; 상기 제2 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제2 유성기어세트의 하나의 회전요소와, 상기 제3 유성기어세트의 회전요소 중, 하나의 회전요소와 직접 연결됨과 동시에, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축; 상기 제2, 제4 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제2 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5 회전축; 상기 제4 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제3 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 변속기 하우징과 상시 연결되는 제6 회전축; 상기 제4, 제6 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제3 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 상기 제3 회전축과 선택적으로 연결되는 제7 회전축; 상기 각 회전축을 상호 선택적으로 연결하거나, 각 회전축을 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 3개의 마찰요소를 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2, 제3 유성기어세트는 모두 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지되, 제1 선기어를 포함하며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축; 상호 직접 연결되는 제1 유성캐리어와 제2 유성캐리어를 포함하며, 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축; 제1 링기어를 포함하며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축; 상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 링기어를 포함하며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축; 제2 링기어를 포함하며, 상기 제4 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5 회전축; 제3 선기어를 포함하며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축; 제3 유성캐리어를 포함하며, 제3 회전축에 선택적으로 연결되는 제7 회전축을 보유할 수 있다.
또한, 상기 3개의 마찰요소는 상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크; 상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제4 회전축을 상기 제5 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치; 상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 클러치와, 제1 브레이크는 EV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되고, EV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되며, HEV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되며, HEV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되고, HEV 모드 3에서 제2 클러치가 작동되며, ENG 모드 1에서 제1 브레이크와 제2 클러치가 작동되며, ENG 모드 2에서 제1 클러치와 제2 클러치가 작동될 수 있다.
또한, 상기 3개의 마찰요소는 상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크; 상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제2 회전축을 상기 제5 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치; 상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 3개의 마찰요소는 상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크; 상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제2 회전축을 상기 제4 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치; 상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 제2, 제3 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지되, 제1 선기어를 포함하며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축; 상호 직접 연결되는 제1 링기어와 제2 유성캐리어를 포함하며, 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축; 제1 유성캐리어를 포함하며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축; 상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 링기어를 포함하며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축; 제2 링기어를 포함하며, 상기 제2 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5 회전축; 제3 선기어를 포함하며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축; 제3 유성캐리어를 포함하며, 제3 회전축에 선택적으로 연결되는 제7 회전축을 보유할 수 있다.
또한, 상기 제1, 제3 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 제2 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트로 이루어지되, 제1 선기어를 포함하며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축; 상호 직접 연결되는 제1 유성캐리어와 제2 링기어를 포함하며, 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축; 제1 링기어를 포함하며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축; 상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 링기어를 포함하며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축; 제2 유성캐리어를 포함하며, 상기 제4 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5 회전축; 제3 선기어를 포함하며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축; 제3 유성캐리어를 포함하며, 제3 회전축에 선택적으로 연결되는 제7 회전축을 보유할 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 제3 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트로 이루어지되, 제1 선기어를 포함하며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축; 상호 직접 연결되는 제1 유성캐리어와 제2 유성캐리어를 포함하며, 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축; 제1 링기어를 포함하며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축; 상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 유성캐리어를 포함하며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축; 제2 링기어를 포함하며, 상기 제2 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5 회전축; 제3 선기어를 포함하며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축; 제3 링기어를 포함하며, 제3 회전축에 선택적으로 연결되는 제7 회전축을 보유할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 전체적인 구성에 있어서, 3개의 유성기어세트와, 3개의 마찰요소와, 2개의 모터/제너레이터의 조합으로 2개의 EV 모드와, 3개의 HEV 모드, 2개의 ENG 모드를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 엔진 토크 대비 더 큰 토크를 출력축으로 전달하여 기계적인 동력전달경로의 비중을 높이고, 동일한 제1 모터/제너레이터의 사양에 비해 더 큰 엔진의 동력을 활용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 엔진 토크 대비 더 큰 토크를 출력축으로 전달할 수 있기 때문에 WOT 발진시 동일 차속에서 엔진 파워가 높은 고회전 운전이 가능하며, 더 큰 가속력을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 HEV 모드에서 ENG 모드 보다 더 큰 가속력을 얻을 수 있기 때문에 발진시 ENG 모드로의 변환 필요성이 없어져 상대적으로 간단한 시스템을 구성할 수 있으며, 모드 축소에 따른 마찰요소의 축소가 가능하여 효율을 더욱 높일 수 있다.
또한, 고속 주행 시에는 ENG 모드를 제공하여 제1, 제2 모터/제너레이터의 전기부하 없이 주행이 가능하도록 하여 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력전달장치에 적용되는 마찰요소의 작동모드별 작동표이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시 예들을 첨부한 도면을 통하여 상세하게 설명한다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 동력전달장치는 제1, 제2, 제3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3), 제1,2 모터/제너레이터(MG1)(MG2), 3개의 마찰요소(CL1)(CL2)(BK1)의 조합으로 이루어진다.
상기 제1 유성기어세트(PG1)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어(S1)와, 제1 링기어(R1)와, 상기 제1 선기어(S1)와 상기 제1 링기어(R1)에 각각 외접 치합되는 제1 피니언(P1)을 지지하는 제1 유성캐리어(PC1)를 포함한다.
상기 제2 유성기어세트(PG2)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어(S2)와, 제2 링기어(R2)와, 상기 제2 선기어(S2)와 상기 제2 링기어(R2) 사이에서 외접 치합되는 제2 피니언(P2)을 지지하는 제2 유성캐리어(PC2)를 포함한다.
상기 제3 유성기어세트(PG3)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 제3 선기어(S3)와, 제3 링기어(R3)와, 상기 제3 선기어(S3)와 상기 제3 링기어(R3) 사이에서 외접 치합되는 제3 피니언(P3)을 회전 지지하는 제3 유성캐리어(PC3)를 포함한다.
상기 제1, 제2, 제3 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)는 엔진(ENG)으로부터 차례로 동축선상으로 배치되며, 각각 하나씩의 회전요소가 상호 직결 또는 선택적으로 연결되면서 7개의 회전축(TM1~TM6)을 보유한다.
보다 구체적으로는 상기 제1 유성기어세트(PG1)의 제1 유성캐리어(PC1)가 제2 유성기어세트(PG2)의 제2 유성캐리어(PC2)와 직접 연결되고, 상기 제2 유성기어세트(PG2)의 제2 선기어(S2)가 제3 유성기어세트(PG3)의 제3 링기어(R3)와 직접 연결되며, 상기 제3 유성기어세트(PG3)의 제3 유성캐리어(PC3)가 제1 유성기어세트(PG1)의 제1 링기어(R1)와 선택적으로 연결되면서 7개의 회전축(TM1~TM7)을 보유한다.
상기 제1 회전축(TM1)은 제1 선기어(S1)로 이루어지며, 제1 모터/제너레이터(MG1)와 직접 연결된다.
상기 제2 회전축(TM2)은 제1 유성캐리어(PC1)와 제2 유성캐리어(PC2)를 포함하여 이루어지며, 출력기어(OG)와 직접 연결되어 항시 출력요소로 작동한다.
상기 제3 회전축(TM3)은 제1 링기어(R1)를 포함하여 이루어지며, 입력축(IS)과 직접 연결되어 항시 입력요소로 작동한다.
상기 제4 회전축(TM4)은 제2 선기어(S2)와 제3 링기어(R3)를 포함하여 이루어지며, 제2 모터/제너레이터(MG2)와 직접 연결된다.
상기 제5 회전축(TM5)은 제2 링기어(R2)를 포함하여 이루어지며, 선택적으로 상기 제4 회전축(TM4)과 연결되거나 변속기 하우징(H)과 연결되면서 고정요소로도 작동한다.
상기 제6 회전축(TM6)은 제3 선기어(S3)를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징(H)과 연결되면서 상기 고정요소로 작동한다.
상기 제7 회전축(TM7)은 제3 유성캐리어(PC3)를 포함하여 이루어지며, 선택적으로 상기 제3 회전축(TM3)과 연결된다.
상기 제1 모터/제너레이터(MG1)와 제2 모터/제너레이터(MG2)는 각각 독립적인 동력원으로서, 모터와 제너레이터 기능을 갖는다.
상기 제1 모터/제너레이터(MG1)는 상기 제1 회전축(TM1)과 직접 연결되어 회전동력을 공급하는 모터로 작동하거나, 상기 제1 회전축(TM1)의 회전력에 의하여 회전하면서 전기를 생성하는 발전기 역할을 수행하게 된다.
상기 제2 모터/제너레이터(MG2)는 상기 제4 회전축(TM4)과 직접 연결되어 회전동력을 공급하는 모터로 작동하거나, 상기 제4 회전축(TM4)의 회전력에 의하여 회전하면서 전기를 생성하는 발전기 역할을 수행하게 된다.
상기 마찰요소 중 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)는 회전요소와 회전요소를 선택적으로 연결하는 마찰요소이며, 제1 브레이크(BK1)는 회전요소와 고정요소(변속기 하우징)를 선택적으로 연결하는 마찰요소로서, 유압에 의하여 마찰 결합되는 다판식 유압 마찰요소로 이루어질 수 있다.
상기 제1 브레이크(BK1)는 제5 회전축(TM5)과 변속기 하우징(H)을 선택적으로 연결할 수 있도록 배치되어, 선택적으로 상기 제5 회전축(TM5)이 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.
상기 제1 클러치(CL1)는 제2 유성기어세트(PG2)의 3개의 회전요소를 포함하는 3개의 회전축(TM2)(TM4)(TM5) 중 2개의 회전축으로 상호 연결하여 제2 유성기어세트(PG2)가 직결의 상태가 되도록 하며, 도 1에서는 제4 회전축(TM4)과 제5 회전축(TM5) 사이에 배치된 것을 개시하고 있으며, 제2 클러치(CL2)는 제3 회전축(TM3)와 제7 회전축(TM7)을 선택적으로 연결한다.
도면에서는 입력축(IS), 제3 회전축(TM3), 제6 회전축(TM6)이 동일축선 상에 배치되어 상기 입력축(IS)과 제3 회전축(TM3)이 동일축으로 개시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 제3 회전축(TM3)과 제6 회전축(TM6)을 중공축으로 하여 상기 입력축(IS)의 외주측에 회전 간섭 없이 배치할 수 있다.
또한, 도면에서는 엔진(ENG)이 제1 유성기어세트(PG1)의 전측에 배치된 것으로 개시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 엔진(ENG)이 제3 유성기어세트(PG3)의 후측에 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어트레인에 적용되는 마찰요소의 작동 모드별 작동표이다.
도 2를 참조하여 작동모드별 마찰요소의 작동 상태를 살펴보면 다음과 같다.
EV 모드 1에서는 제1 브레이크(BK1)가 작동되고, EV 모드 2에서는 제1 클러치(CL1)가 작동되며, HEV 모드 1에서는 제1 브레이크(BK1)가 작동되며, HEV 모드 2에서는 제1 클러치(CL1)가 작동되고, HEV 모드 3에서는 제2 클러치(CL2)가 작동되며, ENG 모드 1에서는 제1 브레이크(BK1)와 제2 클러치(CL22)가 작동되며, ENG 모드 2에서는 제1, 제2 클러치(CL1)(CL2)가 작동된다.
상기와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력전달장치는 2개의 EV 모드와, 3개의 하이브리드 운전모드, 2개의 ENG 모드를 구현할 수 있다.
이하, 각 모드별 작동원리를 살펴보면 다음과 같다.
[EV 모드 1]
EV 모드는 엔진이 정지된 상태에서 배터리의 전원을 모터/제너레이터에 공급하여 모터/제너레이터의 동력으로 차량을 주행시키는 모드이다.
EV 모드는 엔진이 정지되어 있기 때문에 연비 향상에 큰 영향을 미치며, 별도의 후진 장치 없이도 후진 주행이 가능하다는 장점이 있고, 정지 후, 출발 및 저속 주행시 작동되며, 등판길에서의 밀림방지 또는 빠른 가속을 위하여 동력원이 출력부재보다 빠르게 회전하는 감속 변속비가 요구된다.
이러한 조건에서 EV 모드 1에서는 제1 브레이크(BK1)의 작동으로 제5 회전축(TM5)이 고정요소로 작동하는 상태에서 제2 모터/제너레이터(MG2)를 작동 제어하여 제4 회전축(TM4)으로 입력이 이루어지면서 제2 유성기어세트(PG2)의 기어비에 따라 감속 출력이 이루어진다,
[EV 모드 2]
모터/제너레이터는 회전속도와 토크에 따라 효율이 변하는 특성을 갖는데, 이는 동일한 전류를 공급하더라도 전기 에너지 중에서 회전과 토크의 기계적 에너지로 변환되는 비율이 다르다는 것을 의미한다.
즉, EV 모드에서 사용되는 배터리의 전류는 엔진에서 연료의 연소에 의하거나 회생 제동에 의해 축적된 에너지로서, 발생된 경로에 관계없이 축적된 에너지를 효율적으로 사용하는 것은 연비 향상에 직결된다.
이러한 이유로 최근에는 전기 자동차에서도 2단 이상의 변속기를 장착하는 추세이며, 하이브리드 자동차의 EV 모드에서도 2개 이상의 변속단을 갖는 것이 유리하므로, 본 발명의 실시 예에서도 EV 모드 2를 갖도록 하였다.
이러한 점을 감안하여 EV 모드 2의 변속과정을 살펴보면, EV 모드 2에서는 상기 EV 모드 1로 주행 중, 차속이 증가하여 제2 모터/제너레이터(MG2)의 효율이 나쁜 지점에서 제1 브레이크(BK1)의 작동을 해제하고, 제1 클러치(CL1)를 작동 제어한다.
그러면, 제2 유성기어세트(PG2)의 직결수단인 제1 클러치(CL1)가 작동하므로 제2 유성기어세트(PG2)는 직결의 상태가 되어 전 회전축(TM2)(TM4)(TM5)이 동일 속도로 회전하면서 입력 그대로 출력된다.
[HEV 모드 1]
HEV 모드 1에서는 엔진의 동력이 기계적 경로와 전기적 경로를 통해 출력부재로 전달되며, 이러한 동력 분배는 유성기어세트에 의하여 이루어지고, 상기 유성기어세트에 연결된 엔진과 모터/제너레이터는 차속에 관계없이 회전속도를 임의로 조절할 수 있게 때문에 전자식 무단 변속기 역할을 수행한다.
따라서 기존 변속기가 주어진 차속에 대하여 엔진 속도와 토크가 고정되는데 반하여, 전자식 무단 변속기는 엔진 속도와 토크를 자유롭게 변경할 수 있기 때문에 엔진의 운전 효율을 극대화시킬 수 있으며, 연비 향상을 도모할 수 있다.
이러한 점을 감안하여 상기 EV 모드 1에서는 제1 유성기어세트(PG1)에서는 제2 회전축(TM2)이 출력기어(OG)와 연결되어 구속되어 있을 뿐, 나머지 제1, 제3 회전축(TM1)(TM3)은 회전이 자유롭다.
따라서 상기 제1 모터/제너레이터(MG1)를 이용하여 엔진(ENG)을 시동시킨 후, 차속과 관계없이 엔진(ENG) 및 제1 모터/제너레이터(MG1)의 속도를 제어할 수 있다.
[HEV 모드 2]
본 발명에서는 입력분기 모드를 2가지로 설정할 수 있는데, 제2 유성기어세트(PG2)의 기어비를 변경하여 전체적으로 차속에 대한 엔진과 모터/제너레이터의 회전 속도비를 2가지로 설정할 수 있으며, 각 회전요소에 대한 회전속도 수준을 전체적으로 저하시켜 연비 향상에 도움을 줄 수 있다.
EV 모드 2에서 제1 유성기어세트(PG1)의 제2 회전축(TM2)이 출력기어(OG)와 연결되어 구속되어 있을 뿐, 나머지 제1, 제3 회전축(TM1)(TM3)은 회전이 자유롭다.
따라서 엔진(ENG)과 제1 모터/제너레이터(MG1)를 제어하면 차속과 무관하게 엔진(ENG)과 제1 모터/제너레이터(MG1) 속도를 무단으로 제어할 수 있다.
그리고 제1 모터/제너레이터(MG1)가 반시계방향으로 회전하면 제너레이터 역할을 하며, 만일 제1 모터/제너레이터(MG1)가 시계방향으로 회전하면(물론 이때 엔진(ENG)은 이전 보다 회전속도가 낮아진다) 모터로서의 기능을 하게 된다.
이와 같이 엔진(ENG)과 제1 모터/제너레이터(MG1)를 필요에 따라 무단 제어할 수 있기 때문에 연비와 동력성능 측면에서 매우 우수한 성능을 발휘할 수 있다.
[HEV 모드 3]
HEV 입력분기 모드에서는 출력부재에 연결된 모터/제너레이터의 회전속도가 차속에 구속되어 있어 모터/제너레이터의 효율적인 운용이 어려울 뿐 만 아니라 용량을 줄이기도 어렵다.
특히, 차속이 높아서 차속에 구속된 모터/제너레이터의 회전속도가 높을 때에는 모터/제너레이터의 효율이 악화되기 때문에 최적의 연비를 구현할 수 없다.
이러한 조건에서 엔진(ENG)이 연결된 제1 유성기어세트(PG1)와, 출력기어(OG)가 연결된 제2 유성기어세트(PG2)의 각기 다른 두 요소를 서로 결합시켜 엔진(ENG)과 2개의 모터/제너레이터(MG1,MG2)를 모두 차속과 관계없이 회전속도를 제어할 수 있도록 하면, 다시 한번 무단 변속기 기능이 작동하여 연비 향상을 꾀할 수 있다.
이에 따라 제2 클러치(CL2)를 작동시키면 제3 유성기어세트(PG3)를 통해 제2 모터/제너레이터(MG2)의 속도와 토크가 엔진(ENG)의 속도와 토크에 의하여 구속되며, 또한, 제2 회전축(TM2)에 의하여 제1 유성기어세트(PG1)와 제2 유성기어세트(PG2)가 서로 연결되므로 속도와 토크가 상호 구속을 받게 된다.
그리고 제1, 제2 모터/제너레이터(MG1)(MG2)는 상호 전기 에너지 평형이 이루어져야 하며, 제1, 제2 유성기어세트(PG1)(PG2)의 모든 회전요소가 속도와 토크에 대하여 서로 연관을 가지면서 전기 무단 변속기 기능을 수행하게 된다.
[ENG 모드 1]
하이브리드 자동차의 연비 향상을 위한 핵심 기술은 제동 에너지의 회수 및 재사용과 엔진 운전점의 자유로운 제어라고 할 수 있다.
그리고 엔진 운전점 제어에는 엔진의 기계적 에너지가 모터/제너레이터에서 전기적 에너지로 변환되는 과정과, 모터/제너레이터의 전기적 에너지가 모터/제너레이터에서 다시 기계적 에너지로 변환되는 두 번의 에너지 변환과정을 동반한다.
이러한 에너지 변환은 모든 에너지가 출력되지 않고 중간에 손실이 발생하며, 어떤 운전 조건에서는 하이브리드 운전모드보다 오히려 엔진만으로 구동되는 ENG 모드에서의 연비가 우수할 수 있다.
즉, ENG 모드 1에서는 제1 브레이크(BK1)와 제1 클러치(CL2)를 체결하면, 엔진(ENG)의 동력이 제2 회전축(TM2)을 통해 출력기어(OG)로 전달되며, 이때, 제1, 제2 모터/제너레이터(MG1)(MG2)의 동력이 필요하지 않기 때문에 엔진의 동력만으로 차량이 구동되고, 유성기어세트가 동력전달경로에서 제외되기 때문에 높은 동력전달 효율 특성을 나타낸다.
[ENG 모드 2]
ENG 모드 2에서는 제1 클러치(CL1)와 제2 클러치(CL2)를 체결하면 제2 유성기어세트(PG2)의 전 회전요소가 일체로 회전하게 되고, 엔진(ENG)의 동력이 제3 유성기어세트(PG3)를 통해 출력기어(OG)로 전달되기 때문에 제3 유성기어세트(PG3)의 기어비 만큼 변속비가 성립된다.
이상에서와 같이 본 발명의 제1 실시 예에 의하면, 전체적인 구성에 있어서, 3개의 유성기어세트(PG1)(PG2)(PG3)와, 3개의 마찰요소(BK1)(CL1)(CL2)와, 2개의 모터/제너레이터(MG1)(MG2)의 조합으로 2개의 EV 모드와, 3개의 HEV 모드, 2개의 ENG 모드를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시 예에서는 엔진(ENG)의 동력이 제1 유성기어세트(PG1)의 제1 링기어(R1)로 입력되고, 제1 모터 제너레이터(MG1)의 동력이 제1 선기어(S1)로 입력되도록 함으로써, 엔진(ENG) 토크 대비 더 큰 토크를 출력축(OS)으로 전달하여 기계적인 동력전달경로의 비중을 높이고, 동일한 제1 모터/제너레이터(MG1)의 사양에 대해 더 큰 엔진의 동력을 활용할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시 예에서는 엔진 토크 대비 더 큰 토크를 출력축으로 전달할 수 있기 때문에 WOT 발진시 동일 차속에서 엔진 파워가 높은 고회전 운전이 가능하며, 더 큰 가속력을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제1 실시 예에서는 HEV 모드에서 ENG 모드 보다 더 큰 가속력을 얻을 수 있기 때문에 발진시 ENG 모드로의 변환이 필요성이 없어져 상대적으로 간단한 시스템을 구성할 수 있으며, 모드 축소에 따른 마찰요소의 축소가 가능하여 효율을 더욱 높일 수 있다.
또한, 고속 주행 시에는 ENG 모드를 제공하여 제1, 제2 모터/제너레이터의 전기부하 없이 주행이 가능하도록 하여 연비를 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 제1 실시 예에서는 제2 유성기어세트(PG2)의 직결수단인 제1 클러치(CL1)를 제4 회전축(TM4)과 제5 회전축(TM5) 사이에 배치하고 있으나, 제2 실시 예에서는 제2 유성기어세트(PG2)의 직결수단인 제1 클러치(CL1)를 제2 회전축(TM2)와 제5 회전축(TM5) 사이에 배치한 것이다.
이러한 제2 실시 예의 경우, 상기 제1 실시 예와 비교하여 제1 클러치(CL1)의 배치 위치만 다를 뿐 작동 효과가 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 제1 실시 예에서는 제2 유성기어세트(PG2)의 직결수단인 제1 클러치(CL1)를 제4 회전축(TM4)과 제5 회전축(TM5) 사이에 배치하고 있으나, 제3 실시 예에서는 제2 유성기어세트(PG2)의 직결수단인 제1 클러치(CL1)를 제2 회전축(TM2)와 제4 회전축(TM4) 사이에 배치한 것이다.
이러한 제3 실시 예의 경우, 상기 제1 실시 예와 비교하여 제1 클러치(CL1)의 배치 위치만 다를 뿐 작동 효과가 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 제1 실시 예에서는 제1 유성기어세트(PG1)를 싱글 피니언 유성기어세트로 구성하고 있으나, 제4 실시 예에서는 제1 유성기어세트(PG1)를 더블 피니언 유성기어세트로 구성한 것이다.
이에 따라 제1 유성기어세트(PG1)에 관련하는 제1 회전축(TM1)이 제1 선기어(S1)로 이루어지고, 상기 제2 회전축(TM2)이 제1 링기어(R1)와 제2 유성캐리어(PC2)를 포함하여 이루어지며, 상기 제3 회전축(TM3)이 제1 유성캐리어(PC1)를 포함하여 이루어진다.
이러한 제4 실시 예의 경우, 상기 제1 실시 예와 비교하여 제2, 제3 회전축(TM2)(TM3)의 구성만 다를 뿐 작동 효과가 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 제1 실시 예에서는 제2 유성기어세트(PG2)를 싱글 피니언 유성기어세트로 구성하고 있으나, 제5 실시 예에서는 제2 유성기어세트(PG2)를 더블 피니언 유성기어세트로 구성한 것이다.
이에 따라 제2 유성기어세트(PG2)에 관련되는 제2 회전축(TM2)이 제1 유성캐리어(PC1)와 제2 링기어(R2)를 포함하여 이루어지고, 제4 회전축(TM4)이 제2 선기어(S2)와 제3 링기어(R3)를 포함하여 이루어지며, 제5 회전축(TM5)이 제2 유성캐리어(PC2)를 포함하여 이루어진다.
이러한 제5 실시 예의 경우, 상기 제1 실시 예와 비교하여 제2, 제5 회전축(TM2)(TM5)의 구성만 다를 뿐 작동 효과가 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 제6 실시 예에 따른 동력전달장치의 구성도이다.
도 7을 참조하면, 제1 실시 예에서는 제3 유성기어세트(PG3)를 싱글 피니언 유성기어세트로 구성하고 있으나, 제6 실시 예에서는 제3 유성기어세트(PG3)를 더블 피니언 유성기어세트로 구성한 것이다.
이에 따라 제3 유성기어세트(PG3)에 관련되는 제4 회전축(TM4)이 제2 선기어(S2)와 제3 유성캐리어(PC3)를 포함하여 이루어지며, 제6 회전축(TM6)이 제3 선기어(S32)를 포함하여 이루어지고, 제7 회전축(TM7)이 제3 링기어(R3)를 포함하여 이루어진다.
이러한 제5 실시 예의 경우, 상기 제1 실시 예와 비교하여 제5, 제7 회전축(TM5)(TM7)의 구성만 다를 뿐 작동 효과가 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
BK1... 제1 브레이크
CL1,CL2... 제1, 제2 클러치
IS... 입력축
OG... 출력기어
MG1,MG2 ... 제1, 제2 모터/제너레이터
PG1,PG2,PG3 ... 제1, 제2, 제3 유성기어세트
S1,S2,S3 ... 제1, 제2, 제3 선기어
PC1,PC2,PC3 ... 제1, 제2, 제3 유성캐리어
R1,R2,R3 ... 제1, 제2, 제3 링기어
TM1,TM2,TM3,TM4,TM5,TM6,TM7 ... 제1, 제2, 제3, 제4, 제5, 제6, 제7 회전축

Claims (23)

  1. 엔진의 동력이 입력되는 입력축;
    상기 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되는 출력기어;
    제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 입력축 상에 배치되는 제1 유성기어세트;
    제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제1 유성기어세트과 동일축선 상으로 배치되는 제2 유성기어세트;
    제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제2 유성기어세트와 동일축선 상으로 배치되는 제3 유성기어세트;
    상기 제1 유성기어세트의 회전요소 중, 하나의 회전요소로서, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축;
    상기 제1 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제1 유성기어세트의 하나의 회전요소와, 상기 제2 유성기어세트의 회전요소 중, 하나의 회전요소가 직접 연결됨과 동시에, 상기 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축;
    상기 제1, 제2 회전축을 구성하는 회전요소에 제외된 제1 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축;
    상기 제2 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제2 유성기어세트의 하나의 회전요소와, 상기 제3 유성기어세트의 회전요소 중, 하나의 회전요소와 직접 연결됨과 동시에, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축;
    상기 제2, 제4 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제2 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5 회전축;
    상기 제4 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제3 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 변속기 하우징과 상시 연결되는 제6 회전축;
    상기 제4, 제6 회전축을 구성하는 회전요소에서 제외된 제3 유성기어세트의 하나의 회전요소로서, 상기 제3 회전축과 선택적으로 연결되는 제7 회전축;
    상기 각 회전축을 상호 선택적으로 연결하거나, 각 회전축을 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 3개의 마찰요소;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 유성기어세트는 모두 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지되,
    제1 선기어를 포함하며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축;
    상호 직접 연결되는 제1 유성캐리어와 제2 유성캐리어를 포함하며, 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축;
    제1 링기어를 포함하며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축;
    상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 링기어를 포함하며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축;
    제2 링기어를 포함하며, 상기 제4 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5 회전축;
    제3 선기어를 포함하며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축;
    제3 유성캐리어를 포함하며, 제3 회전축에 선택적으로 연결되는 제7 회전축;
    을 보유하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 3개의 마찰요소는
    상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
    상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제4 회전축을 상기 제5 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
    상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
    를 포함하여 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1, 제2 클러치와, 제1 브레이크는
    EV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되고,
    EV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되며,
    HEV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되며,
    HEV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되고,
    HEV 모드 3에서 제2 클러치가 작동되며,
    ENG 모드 1에서 제1 브레이크와 제2 클러치가 작동되며,
    ENG 모드 2에서 제1 클러치와 제2 클러치가 작동되는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 3개의 마찰요소는
    상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
    상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제2 회전축을 상기 제5 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
    상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
    를 포함하여 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 3개의 마찰요소는
    상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
    상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제2 회전축을 상기 제4 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
    상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
    를 포함하여 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 제2, 제3 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지되,
    제1 선기어를 포함하며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축;
    상호 직접 연결되는 제1 링기어와 제2 유성캐리어를 포함하며, 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축;
    제1 유성캐리어를 포함하며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축;
    상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 링기어를 포함하며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축;
    제2 링기어를 포함하며, 상기 제2 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5 회전축;
    제3 선기어를 포함하며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축;
    제3 유성캐리어를 포함하며, 제3 회전축에 선택적으로 연결되는 제7 회전축;
    을 보유하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제3 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 제2 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트로 이루어지되,
    제1 선기어를 포함하며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축;
    상호 직접 연결되는 제1 유성캐리어와 제2 링기어를 포함하며, 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축;
    제1 링기어를 포함하며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축;
    상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 링기어를 포함하며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축;
    제2 유성캐리어를 포함하며, 상기 제4 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5 회전축;
    제3 선기어를 포함하며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축;
    제3 유성캐리어를 포함하며, 제3 회전축에 선택적으로 연결되는 제7 회전축;
    을 보유하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지고, 제3 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트로 이루어지되,
    제1 선기어를 포함하며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축;
    상호 직접 연결되는 제1 유성캐리어와 제2 유성캐리어를 포함하며, 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축;
    제1 링기어를 포함하며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축;
    상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 유성캐리어를 포함하며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축;
    제2 링기어를 포함하며, 상기 제2 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징에 선택적으로 연결되는 제5 회전축;
    제3 선기어를 포함하며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축;
    제3 링기어를 포함하며, 제3 회전축에 선택적으로 연결되는 제7 회전축;
    을 보유하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  10. 엔진의 동력이 입력되는 입력축;
    상기 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되는 출력기어;
    싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 입력축 상에 배치되는 제1 유성기어세트;
    싱글 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제1 유성기어세트의 후측에 동일축선 상으로 배치되는 제2 유성기어세트;
    싱글 피니언 유성기어세트로서, 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제2 유성기어세트의 후측에 동일축선 상으로 배치되는 제3 유성기어세트;
    상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축;
    상호 직접 연결되는 제1 유성캐리어와 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축;
    상기 제1 링기어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축;
    상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 링기어를 포함하여 이루어지며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축;
    상기 제2 링기어를 포함하여 이루어지며, 상기 제4 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징과 선택적으로 연결되는 제5 회전축;
    상기 제3 선기어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축;
    상기 제3 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 제3 회전축과 선택적으로 연결되는 제7 회전축;
    상기 각 회전축을 상호 선택적으로 연결하거나, 상기 각 회전축을 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 3개의 마찰요소;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 3개의 마찰요소는
    상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
    상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제4 회전축을 상기 제5 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
    상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
    를 포함하여 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1, 제2 클러치와, 제1 브레이크는
    EV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되고,
    EV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되며,
    HEV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되며,
    HEV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되고,
    HEV 모드 3에서 제2 클러치가 작동되며,
    ENG 모드 1에서 제1 브레이크와 제2 클러치가 작동되며,
    ENG 모드 2에서 제1 클러치와 제2 클러치가 작동되는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 3개의 마찰요소는
    상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
    상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제2 회전축을 상기 제5 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
    상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
    를 포함하여 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 3개의 마찰요소는
    상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
    상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제2 회전축을 상기 제4 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
    상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
    를 포함하여 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  15. 엔진의 동력이 입력되는 입력축;
    상기 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되는 출력기어;
    더블 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 입력축 상에 배치되는 제1 유성기어세트;
    싱글 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제1 유성기어세트의 후측에 동일축선 상으로 배치되는 제2 유성기어세트;
    싱글 피니언 유성기어세트로서, 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제2 유성기어세트의 후측에 동일축선 상으로 배치되는 제3 유성기어세트;
    상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축;
    상호 직접 연결되는 제1 링기어와 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축;
    상기 제1 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축;
    상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 링기어를 포함하여 이루어지며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축;
    상기 제2 링기어를 포함하여 이루어지며, 상기 제2 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징과 선택적으로 연결되는 제5 회전축;
    상기 제3 선기어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축;
    상기 제3 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 제3 회전축과 선택적으로 연결되는 제7 회전축;
    상기 각 회전축을 상호 선택적으로 연결하거나, 상기 각 회전축을 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 3개의 마찰요소;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 3개의 마찰요소는
    상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
    상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제2 회전축을 상기 제5 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
    상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
    를 포함하여 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1, 제2 클러치와, 제1 브레이크는
    EV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되고,
    EV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되며,
    HEV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되며,
    HEV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되고,
    HEV 모드 3에서 제2 클러치가 작동되며,
    ENG 모드 1에서 제1 브레이크와 제2 클러치가 작동되며,
    ENG 모드 2에서 제1 클러치와 제2 클러치가 작동되는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  18. 엔진의 동력이 입력되는 입력축;
    상기 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되는 출력기어;
    싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 입력축 상에 배치되는 제1 유성기어세트;
    더블 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제1 유성기어세트의 후측에 동일축선 상으로 배치되는 제2 유성기어세트;
    싱글 피니언 유성기어세트로서, 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제2 유성기어세트의 후측에 동일축선 상으로 배치되는 제3 유성기어세트;
    상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축;
    상호 직접 연결되는 제1 유성캐리어와 제2 링기어를 포함하여 이루어지며, 상기 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축;
    상기 제1 링기어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축;
    상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 링기어를 포함하여 이루어지며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축;
    상기 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 제4 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징과 선택적으로 연결되는 제5 회전축;
    상기 제3 선기어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축;
    상기 제3 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 제3 회전축과 선택적으로 연결되는 제7 회전축;
    상기 각 회전축을 상호 선택적으로 연결하거나, 상기 각 회전축을 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 3개의 마찰요소;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 3개의 마찰요소는
    상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
    상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제4 회전축을 상기 제5 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
    상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
    를 포함하여 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1, 제2 클러치와, 제1 브레이크는
    EV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되고,
    EV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되며,
    HEV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되며,
    HEV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되고,
    HEV 모드 3에서 제2 클러치가 작동되며,
    ENG 모드 1에서 제1 브레이크와 제2 클러치가 작동되며,
    ENG 모드 2에서 제1 클러치와 제2 클러치가 작동되는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  21. 엔진의 동력이 입력되는 입력축;
    상기 입력축 상에 회전 간섭 없이 배치되는 출력기어;
    싱글 피니언 유성기어세트로서, 제1 선기어, 제1 유성캐리어, 제1 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 입력축 상에 배치되는 제1 유성기어세트;
    싱글 피니언 유성기어세트로서, 제2 선기어, 제2 유성캐리어, 제2 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제1 유성기어세트의 후측에 동일축 선상으로 배치되는 제2 유성기어세트;
    더블 피니언 유성기어세트로서, 제3 선기어, 제3 유성캐리어, 제3 링기어로 이루어지는 3개의 회전요소를 보유하면서 상기 제2 유성기어세트의 후측에 동일축 선상으로 배치되는 제3 유성기어세트;
    상기 제1 선기어를 포함하여 이루어지며, 제1 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제1 회전축;
    상호 직접 연결되는 제1 유성캐리어와 제2 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 출력기어와 직접 연결되는 제2 회전축;
    상기 제1 링기어를 포함하여 이루어지며, 상기 입력축과 직접 연결되는 제3 회전축;
    상호 직접 연결되는 제2 선기어와 제3 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 제2 모터/제너레이터와 직접 연결되는 제4 회전축;
    상기 제2 링기어를 포함하여 이루어지며, 상기 제2 회전축에 선택적으로 연결되거나 변속기 하우징과 선택적으로 연결되는 제5 회전축;
    상기 제3 선기어를 포함하여 이루어지며, 변속기 하우징에 직접 연결되는 제6 회전축;
    상기 제3 유성캐리어를 포함하여 이루어지며, 상기 제3 회전축과 선택적으로 연결되는 제7 회전축;
    상기 각 회전축을 상호 선택적으로 연결하거나, 상기 각 회전축을 변속기 하우징에 선택적으로 연결하는 3개의 마찰요소;
    를 포함하는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 3개의 마찰요소는
    상기 제5 회전축을 변속기 하우징과 선택적으로 연결하는 제1 브레이크;
    상기 제2 유성기어세트의 직결수단으로 상기 제2 회전축을 상기 제5 회전축과 선택적으로 연결하는 제1 클러치;
    상기 제3 회전축을 상기 제7 회전축과 선택적으로 연결하는 제2 클러치;
    를 포함하여 이루어지는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1, 제2 클러치와, 제1 브레이크는
    EV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되고,
    EV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되며,
    HEV 모드 1에서 제1 브레이크가 작동되며,
    HEV 모드 2에서 제1 클러치가 작동되고,
    HEV 모드 3에서 제2 클러치가 작동되며,
    ENG 모드 1에서 제1 브레이크와 제2 클러치가 작동되며,
    ENG 모드 2에서 제1 클러치와 제2 클러치가 작동되는 하이브리드 자동차의 동력전달장치.
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