KR101694037B1 - 친환경차량용 동력 전달 시스템 - Google Patents

친환경차량용 동력 전달 시스템 Download PDF

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KR101694037B1
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허준회
박성은
최광민
박태식
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 친환경차량용 동력 전달 시스템에 관한 것으로서, 2개의 모터 및 엔진을 포함하는 레인지 익스텐더 EV 시스템을 구축하되, 충전 소모 모드로 주행할 때 주행용 제2모터의 출력 외에 발전용 제1모터의 출력이 주행휠에 전달 가능하게 구축함으로써, 2개의 모터 동력을 동시에 주행 동력으로 활용하여 차량 출력을 확보할 수 있고, 제2모터의 사양을 줄일 수 있도록 한 친환경차량용 동력 전달 시스템을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 엔진; 차량 구동을 위한 모터로 작동하거나 엔진 동력을 전달받아 발전기로 작동하는 제1모터; 상기 엔진과 제1모터 사이에 구성되어 엔진 동력을 제1모터에 전달하거나 엔진과 제1모터 간에 동력을 차단하도록 작동되는 제1동력전달기구; 상기 제1모터와 주행휠의 구동축 사이에 구성되어 제1모터의 동력을 주행휠의 구동축에 전달하거나 제1모터와 주행휠의 구동축 간에 동력을 차단하도록 작동되는 제2동력전달기구; 및 상기 제2동력전달기구에 제3동력전달기구를 매개로 동력 전달 가능하게 연결되고 차량 구동을 위한 동력을 출력하여 제3동력전달기구 및 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축에 전달하는 제2모터;를 포함하는 친환경차량용 동력 전달 시스템이 개시된다.

Description

친환경차량용 동력 전달 시스템{Power train for Electric vehicle}
본 발명은 친환경차량용 동력 전달 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2개의 모터 및 엔진을 포함하는 레인지 익스텐더 EV 시스템을 구축하되, 2개의 모터 동력을 동시에 주행 동력으로 활용할 수 있는 구조로 새롭게 개선한 친환경차량용 동력 전달 시스템에 관한 것이다.
전기자동차와 같은 친환경차량에 적용되는 기술 중 레인지 익스텐더 EV(Range Extender Electric Vehicle) 기술은 차량에 주행용 제2모터 외에 엔진과 발전기용 제1모터를 탑재하여, 배터리의 충전 상태량인 SOC(state of charge)가 일정 수준 이하로 떨어지면, 엔진 출력을 이용하여 발전기용 제1모터를 발전 구동시켜 배터리를 충전하면서 주행용 제2모터로 주행이 이루어지도록 함으로써(직렬(series) 모드 주행) 차량의 주행 가능 거리를 늘릴 수 있는 기술을 말한다.
상기 레인지 익스텐더 EV의 종래 기술을 첨부한 도 20을 참조로 간략히 살펴보면 다음과 같다.
충전 소모(CD, Charge Depletion) 모드
차량의 주행을 위한 주행용 제2모터가 배터리 전력을 소모하면서 구동되는 충전 소모(CD, Charge Depletion) 모드시, 엔진 및 발전용 제1모터(MG1)는 구동되지 않는 상태에서 주행용 제2모터(MG2)만이 구동되어 차량의 주행이 이루어진다.
이때, 일례로, 주행용 제2모터(MG2)의 사양이 125kW로 설정되어 있다면, 주행용 제2모터는 배터리 전력을 소모하면서 125kW 수준의 출력을 발휘하게 된다.
충전 유지(CS, Charge Sustaining) 모드
주행용 제2모터(MG2)로 주행할 때 배터리의 충전 상태량인 SOC가 일정 수준 이하로 떨어지면, 엔진 출력에 의해 발전용 제1모터(MG1)가 구동되고, 엔진과 발전용 제1모터(MG1)의 출력에 의해 발전 및 배터리 충전이 이루어지는 동안, 주행용 모터(MG2)는 20kW 수준의 출력을 내게 되어, 이때 주행용 제2모터(MG2)가 나머지 약 100kW 수준의 출력을 발휘하지 못하는 단점이 있다(나머지 약 100kW 수준의 출력이 이용되지 않음).
결국, 종래의 레인지 익스텐더 EV 기술은 주행용 제2모터의 사양이 과도하게 적용되어 제조 비용 상승을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 2개의 모터 및 엔진을 포함하는 레인지 익스텐더 EV 시스템을 구축하되, 충전 소모 모드로 주행할 때 주행용 제2모터의 출력 외에 발전용 제1모터의 출력이 주행휠에 전달 가능하게 구축함으로써, 2개의 모터 동력을 동시에 주행 동력으로 활용하여 차량 출력을 확보할 수 있고, 제2모터의 사양을 줄일 수 있도록 한 친환경차량용 동력 전달 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 엔진; 차량 구동을 위한 모터로 작동하거나 엔진 동력을 전달받아 발전기로 작동하는 제1모터; 상기 엔진과 제1모터 사이에 구성되어 엔진 동력을 제1모터에 전달하거나 엔진과 제1모터 간에 동력을 차단하도록 작동되는 제1동력전달기구; 상기 제1모터와 주행휠의 구동축 사이에 구성되어 제1모터의 동력을 주행휠의 구동축에 전달하거나 제1모터와 주행휠의 구동축 간에 동력을 차단하도록 작동되는 제2동력전달기구; 및 상기 제2동력전달기구에 제3동력전달기구를 매개로 동력 전달 가능하게 연결되고 차량 구동을 위한 동력을 출력하여 제3동력전달기구 및 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축에 전달하는 제2모터를 포함하는 친환경차량용 동력 전달 시스템을 제공한다.
그리고, 본 발명에 따르면, 엔진; 차량 구동을 위한 모터로 작동하거나 엔진 동력을 전달받아 발전기로 작동하는 제1모터; 상기 엔진과 제1모터 사이에 구성되어 엔진 동력을 제1모터에 전달하거나 엔진과 제1모터 간에 동력을 차단하도록 작동되는 제1동력전달기구; 상기 제1모터와 제1주행휠의 구동축 사이에 구성되어 제1모터의 동력을 제1주행휠의 구동축에 전달하거나 제1모터와 주행휠의 구동축 간에 동력을 차단하도록 작동되는 제2동력전달기구; 및 제2주행휠에 동력 전달 가능하게 연결된 제2모터를 포함하는 친환경차량용 동력 전달 시스템을 제공한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 배터리 SOC가 기준치 이상에서 충전 소모 모드로 주행할 때, 주행용 제2모터의 출력 외에 발전용 제1모터의 출력이 주행휠에 전달되도록 함으로써, 주행용 제2모터의 사양을 낮출 수 있고, 주행용 제2모터의 사양을 낮춤에 따른 제조 원가를 절감할 수 있다.
둘째, 주행용 제2모터의 사양을 낮추더라도, 주행용 제2모터의 출력 외에 발전용 제1모터의 출력이 주행휠에 전달되므로, 주행용 제2모터의 사양을 낮추기 전 수준으로 충전 소모 모드에서의 출력을 용이하게 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제1충전 소모(1st CD) 모드시 동력 전달 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제2충전 소모(2nd CD) 모드시 동력 전달 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 시스템의 충전 유지(CS) 모드시 동력 전달 흐름을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제1충전 소모(1st CD) 모드시 동력 전달 흐름을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제2충전 소모(2nd CD) 모드시 동력 전달 흐름을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 시스템의 충전 유지(CS) 모드시 동력 전달 흐름을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 시스템의 병렬 모드시 동력 전달 흐름을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제1충전 소모(1st CD) 모드시 동력 전달 흐름을 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제2충전 소모(2nd CD) 모드시 동력 전달 흐름을 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템의 충전 유지(CS) 모드시 동력 전달 흐름을 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제1병렬 모드시 동력 전달 흐름을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제2병렬 모드시 동력 전달 흐름을 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명의 제6실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
도 19는 본 발명에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템에서 제2모터 사양을 줄일 수 있음을 나타낸 개념도이다.
도 20은 종래의 레인지 익스텐더 EV 기술을 나타낸 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
[제1실시예]
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
본 발명은 엔진(10), 제1모터(MG1) 및 제2모터(MG2)를 포함하는 2개의 모터를 이용한 동력 전달 시스템을 제공하고자 한 것으로서, 엔진(10)은 차량의 에너지 저장 장치인 배터리(미도시)의 충전을 위한 발전 동력만을 제공한다.
제1모터(MG1)는 엔진으로부터 동력을 전달받아 발전기로 구동하여 배터리의 충전이 이루어지도록 하거나(모터 충전), 모터로 구동하여 제2모터(MG2)의 출력을 보조하는 차량 주행용 구동원으로 활용된다(모터 구동).
또한, 제2모터(MG2)는 차량을 구동시키는 모터, 즉 차량 주행을 위한 동력을 출력하는 모터로서, 제2모터(MG2)가 출력하는 동력은 최종적으로 주행휠로 전달되도록 되어 있다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 엔진(10)이 제1모터(MG1)에 동력 전달 가능하게 연결되고, 제2모터(MG2)는 제1모터(MG1)에서 주행휠 쪽으로 동력을 인가하는 경로에 동력 전달 가능하게 연결된다.
이때, 상기 엔진(10)과 제1모터(MG1) 간에는 엔진 동력을 제1모터(MG1)에 전달하는 제1동력전달기구가 배치되는바, 이 제1동력전달기구의 작동시 엔진 동력이 제1모터(MG1)로 전달된다.
상기 제1동력전달기구는 엔진(10)의 출력축에 설치된 엔진측 기어(11)와, 제1동력전달축(12)에 설치되고 엔진측 기어(11)에 치합된 제1중간기어(13)와, 제1중간기어(13)와 동축 상인 제1동력전달축(12)에 설치된 제2중간기어(14)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 연결된 제1싱크로나이저(16)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 제1싱크로나이저(16)를 매개로 연결되어 제1싱크로나이저(16)에 의해 제1모터(MG1)의 회전축(15)과의 동력 전달이 선택적으로 단속되고 제2중간기어(14)에 치합된 제1모터용 동력전달기어(17)를 포함하여 구성된다.
상기 제1모터용 동력전달기어(17)는 제1모터(MG1)의 회전축(15) 상에서 공회전이 가능하도록 설치된 기어로서, 제1싱크로나이저(16)의 결합(closed)시에는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17)가 일체화되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
이에, 상기 제1싱크로나이저(16)의 결합시 엔진 동력이 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17), 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력됨으로써, 제1모터(MG1)의 발전 구동이 이루어진다.
상기 제1싱크로나이저(16)는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17)를 동기화시키기 위한 것으로서, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17) 간의 동력 전달을 선택적으로 단속시키는 기구이며, 통상적인 클러치를 사용하여도 무방하다.
상기 제1싱크로나이저(16)와 더불어 후술하는 본 발명의 실시예에 적용되는 모든 싱크로나이저에 대해서는 양단 구성요소 간의 동력 전달을 단속함과 더불어 결합시 양단 구성요소 간을 동기화시켜 동력 전달 가능한 상태가 되도록 해주는 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에서 각 싱크로나이저의 결합 및 분리 작동은 차량의 제어기, 예를 들면 변속 제어기(TCU, Transmission Control Unit)의 제어신호에 따라 싱크로나이저의 작동이 제어됨으로써 이루어진다.
또한, 제1모터(MG1)와 주행휠의 구동축(26) 간에는 제1모터(MG1)의 동력을 주행휠의 구동축(26)에 전달하는 제2동력전달기구가 배치되는바, 이 제2동력전달기구의 작동시 제1모터(MG1)의 동력이 주행휠 쪽으로 전달된다.
상기 제2동력전달기구는 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 연결된 제2싱크로나이저(18)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 제2싱크로나이저(18)를 매개로 연결되어 제2싱크로나이저(18)에 의해 제1모터(MG1)의 회전축(15)과의 동력 전달이 선택적으로 단속되는 제1출력기어(19)와, 제2동력전달축(23)에 설치되어 제1출력기어(19)에 치합된 제2출력기어(24)와, 제2출력기어(24)와 동축 상인 제2동력전달축(23)에 설치되고 주행휠의 구동축(26)으로 동력을 전달할 수 있도록 주행휠의 구동축(26)과 동력 전달 가능하게 연결된 제3출력기어(25)를 포함하여 구성된다.
상기 제2싱크로나이저(18)는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19)를 동기화시키기 위한 것으로서, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19) 간의 동력 전달을 선택적으로 단속시키는 기구이며, 통상적인 클러치를 사용하여도 무방하다.
상기 제1출력기어(19)는 제1모터(MG1)의 회전축(15) 상에서 공회전이 가능하도록 설치된 기어로서, 제2싱크로나이저(18)의 결합(closed)시에는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19)가 일체화되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
이에, 상기 제2싱크로나이저(18)의 결합시 제1모터(MG1)의 동력이 제1모터(MG1)의 회전축(15), 제2싱크로나이저(18), 제1출력기어(19), 제2출력기어(24), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
이와 같이 전달되는 제1모터(MG1)의 동력은 차량 주행을 위한 보조 동력으로 사용될 수 있는 것으로, 제2모터(MG2)에서 주행휠의 구동축(26)으로 전달되는 동력을 보조하여 차량을 구동하는데 사용된다.
한편, 본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 제2모터(MG2)의 회전축(20)은 제3동력전달기구를 매개로 제2동력전달기구에 동력 전달 가능하게 연결되어, 제1모터(MG1)와 함께 또는 제1모터(MG1)와 별도로 주행휠 쪽으로 동력을 전달하게 된다.
상기 제3동력전달기구는 제2모터(MG2)의 회전축(20)에 설치된 제1전달기어(21)와, 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)에 설치되어 제1전달기어(21)에 치합되고 제2동력전달기구의 제3출력기어(25)와 동축으로 연결되는 제2전달기어(22)를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 제2모터(MG2)의 동력은 회전축(20), 제1전달기어(21) 및 제2전달기어(22), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 통해 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
이와 같이 전달되는 제2모터(MG2)의 동력은 차량을 구동하는 주행 동력으로 사용된다.
요컨대, 도 1의 제1실시예는 제1동력전달축(12), 제1모터(MG1)의 회전축(15), 제2동력전달축(23)의 나란한 3개 축을 가지는 시스템으로서, 더불어 동력 전달을 단속하는 2개의 싱크로나이저, 즉 제1싱크로나이저(16)와 제2싱크로나이저(18)를 가진다.
상기 제1싱크로나이저(16)는 엔진(10)과 제1모터(MG1) 사이에 동력을 전달하거나 차단하기 위한 엔진 클러치의 역할을 하게 되며, 제2싱크로나이저(18)는 2 모터 구동, 즉 차량의 주행 동력(차량을 구동하는 동력)으로 제1모터(MG1)의 동력과 제2모터(MG2)의 동력이 동시에 활용될 수 있도록 주행휠 쪽으로 전달되는 제1모터(MG1)의 동력을 단속하는 역할을 하게 된다.
상기한 2 모터 구동 모드에서는 제2동력전달축(23)이 제1모터(MG1)의 동력과 제2모터(MG2)의 동력을 함께 전달받아, 전달받은 동력을 제3출력기어(25)를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 최종 전달하는 축이 된다.
상기 주행휠은 차량의 전륜과 후륜 중 어느 하나가 될 수 있으며, 상술한 도 1의 제1실시예는 상기 주행휠(전륜 또는 후륜)을 구동륜으로 하는 2WD(Two Wheel Drive)의 구성을 나타내고 있다.
위와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 시스템의 모드별 작동 상태 및 동력 전달 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
제1충전 소모 모드
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제1충전 소모(1st CD) 모드시 동력 전달 흐름을 나타낸다.
상기 제1충전 소모 모드는 배터리 SOC(충전량)가 기준치 이상인 상태에서 차량의 구동모터인 제2모터(MG2)가 배터리의 전력을 소모하면서 작동하여 제2모터(MG2)의 동력으로 차량이 주행하는 전기차(EV, Electric Vehicle) 주행 모드로서(1 모터 구동), 엔진(10) 및 발전용 제1모터(MG1)는 구동되지 않는 상태에서 제2모터만이 구동되어 차량의 주행이 이루어지는 모드를 말한다.
이를 위해, 상기 제1동력전달기구 및 제2동력전달기구의 동력 차단 작동 상태에서, 제2모터(MG2)의 동력만이 제3동력전달기구와 제2동력전달축(23) 및 제3출력기어(25)를 통해 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달됨으로써, 제1충전 소모 모드가 구현된다.
제1충전 소모 모드에서는 2개의 싱크로나이저(16,18)가 모두 분리(open)됨에 따라, 즉 상기 제1동력전달기구의 제1싱크로나이저(16)와 제2동력전달기구의 제2싱크로나이저(18)가 모두 분리됨에 따라, 엔진(10)과 제1모터(MG1) 사이의 동력 전달 경로가 차단되고, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제2동력전달축(23) 사이의 동력 전달 경로가 차단된 상태에서, 제2모터(MG2)의 동력만이 제3동력전달기구 및 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
이때, 상기 제2모터(MG2)의 동력은 회전축(20), 제1전달기어(21) 및 제2전달기어(22), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 통해 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
제2충전 소모 모드
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제2충전 소모(2nd CD) 모드시 동력 전달 흐름을 나타낸다.
상기 제2충전 소모 모드는 배터리 SOC(충전량)가 기준치(제1충전 소모 모드의 기준치와 같거나 다를 수 있음) 이상인 상태에서 차량의 주 구동원인 제2모터(MG2)와 보조 구동원인 제1모터(MG1)가 배터리의 전력을 소모하면서 작동하여 제2모터(MG2)와 제1모터(MG1)의 동력으로 차량이 주행하는 전기차(EV) 주행 모드로서(2 모터 구동), 엔진은 구동되지 않는 상태에서 제2모터(MG2)의 동력이 주행휠로 전달되는 동시에 제1모터(MG1)의 동력도 주행휠로 전달되어 차량의 주행이 이루어지는 모드를 말한다.
이를 위해, 제1동력전달기구의 동력 차단 작동 및 제2동력전달기구의 동력 전달 작동 상태에서, 제2모터(MG2)의 동력이 제3동력전달기구 및 제2동력전달기구(제2동력전달축, 제3출력기어)를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달되는 동시에, 제1모터(MG1)의 동력이 제2동력전달기구를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달됨으로써, 제2충전 소모 모드가 구현된다.
보다 상세하게는, 상기 제2모터(MG2)의 동력이 제3동력전달기구를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달되고, 이와 함께 제2동력전달기구의 제2싱크로나이저(18)의 결합(closed)에 따라 제1모터(MG1)의 동력이 제2동력전달기구를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달됨으로써, 제2충전 소모 모드가 구현된다.
이때, 제2모터(MG2)의 동력은 회전축(20), 제1전달기어(21) 및 제2전달기어(22), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 통해 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
이와 동시에 제1모터(MG1)의 동력은 제2싱크로나이저(18)의 결합에 따라 회전축(15), 제2싱크로나이저(18), 제1출력기어(19), 제2출력기어(24), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
또한, 제2충전 소모 모드시 제1동력전달기구의 제1싱크로나이저(16)는 분리되도록 제어된다.
이와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제2충전 소모 모드시에는 도 19에 도시된 바와 같이 제2모터(MG2)의 출력(101.5kW)에 제1모터(MG1)의 출력(23.5kW)이 더해져 총 125kW의 출력을 낼 수 있다.
이에, 상기 제2모터(MG2)의 사양을 125kW급에서 101.5kW급으로 변경하여도 제1모터(MG1)의 동력 보조로 총 125kW 출력을 확보할 수 있고, 또한 제2모터(MG2)의 사양을 낮춤에 따른 제조 원가 절감을 도모할 수 있다.
충전 유지 모드
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 시스템의 충전 유지(CS) 모드시 동력 전달 흐름을 나타낸다.
상기 충전 유지 모드는 차량의 주 구동원인 제2모터(MG2)로 차량이 주행할 때, 배터리의 충전 상태량인 SOC가 기준치 아래로 떨어지면, 엔진 동력에 의해 제1모터(MG1)가 발전기로 구동되고, 제2모터(MG2)가 제1모터(MG1)에 의해 충전된 배터리의 전력을 공급받아 구동됨으로써 소정 출력(예, 20kW)을 내는 직렬(series) 주행 모드를 말한다.
이를 위해, 제1동력전달기구의 동력 전달 작동 및 제2동력전달기구의 동력 전달 차단 작동 상태에서, 제2모터(MG2)의 동력이 제3동력전달기구와 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달되는 동시에, 엔진 동력이 제1동력전달기구를 통해 제1모터(MG1)로 전달되어 제1모터(MG1)의 발전 구동이 이루어지도록 하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 시스템의 충전 유지 모드가 구현된다.
보다 상세하게는, 상기 제2모터(MG2)의 동력이 제3동력전달기구를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달되고, 상기 제2동력전달기구의 제2싱크로나이저(18)가 분리(open)됨에 따라 제1모터(MG1)와 제2동력전달축(23) 간에는 동력 전달이 이루어지지 않는 동력 차단 상태가 된다.
이와 함께, 제1동력전달기구의 제1싱크로나이저(16)가 결합(closed)되어 엔진 동력이 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17), 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력됨으로써, 제1모터(MG1)의 발전 구동이 이루어진다.
이렇게 배터리의 충전 상태량인 SOC가 일정 수준 아래로 떨어지면, 엔진 동력에 의해 제1모터(MG1)가 발전하여 배터리의 충전이 이루어지고, 이때 제2모터(MG2)의 출력은 감소 조절되어 출력된다.
이와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 시스템의 충전 유지 모드시에는 도 19에 도시된 바와 같이 제2모터(MG2)의 출력이 감소 조절되어(예를 들면, 20kW로 감소) 주행휠로 인가되는 바, 제2모터(MG2)의 사양이 기존의 125kW급에서 101.5kW급으로 낮추어진 상태라도 20kW 출력을 내는데 아무런 문제가 없으므로, 결국 사양을 낮춘 제2모터(MG2)를 적용할 수 있고, 제2모터(MG2)의 사양을 낮춤에 따른 제조 비용 절감을 도모할 수 있다.
[제2실시예]
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
상술한 제1실시예가 차량의 2WD를 위한 동력 전달 시스템이라면, 제2실시예는 차량의 4WD(Four Wheel Drive)를 위한 동력 전달 시스템이다.
즉, 제2충전 소모 모드에서 차량 주행을 위한 주행 동력으로서 제1모터(MG1)의 동력이 주행휠의 구동축(26)에 전달되도록 할 때, 제1모터(MG1)의 동력을 전달받아 구동하는 주행휠이 후륜이라면, 제2모터(MG2)의 동력은 감속기구(30)를 통해 전륜으로 전달되도록 하여, 전륜과 후륜이 모두 구동륜으로 사용될 수 있도록 하는 것이다.
반대로, 제1모터(MG1)의 동력이 전달되는 주행휠이 전륜이 될 수 있고, 이때 제2모터(MG2)의 동력이 전달되는 주행휠이 후륜이 될 수 있다.
이러한 4WD의 주행이 가능하도록 하기 위해 도 5에 나타낸 바와 같이 제2모터(MG2)의 회전축(20)은 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 연결된다.
도 5를 참조하면, 제2모터(MG2)는 엔진(10) 및 제1모터(MG1)와 연결되지 않는 독립적인 위치에서 또 다른 주행휠의 구동축(31)에 동력 전달 가능하게 결합되고 있다.
물론, 제2실시예에서도 차량의 주행을 위한 주 구동원은 제2모터(MG2)가 되며, 따라서 제1충전 소모 모드에서는 제2모터(MG2)가 구동하여 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달됨으로써 차량의 주행이 이루어지게 된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 제1실시예와 비교하여, 제2모터(MG2)가 감속기구(30)를 통해 제1모터(MG1)와는 다른 주행휠에 동력을 전달하도록 연결된 점, 그리고 제2모터(MG2)의 회전축(20)이 제2동력전달축(23)과 동력 전달 가능하게 연결되지 않으므로 제1전달기어(21) 및 제2전달기어(22)를 포함하는 제3동력전달기구가 삭제된 점을 제외하고는, 나머지 구성요소에 있어서는 제1실시예와 차이가 없다.
즉, 엔진(10)은 제1모터(MG1)에 동력 전달 가능하게 연결되어 배터리(미도시)의 충전을 위한 발전 동력만을 제공한다.
제1모터(MG1)는 엔진으로부터 동력을 전달받아 발전기로 구동하여 배터리의 충전이 이루어지도록 하거나(모터 충전), 모터로 구동하여 제2모터(MG2)의 출력을 보조하는 차량 주행용 구동원으로 활용된다(모터 구동).
이때, 엔진(10)과 제1모터(MG1) 간에는 엔진 동력을 제1모터(MG1)에 전달하는 제1동력전달기구가 배치되는바, 이 제1동력전달기구의 작동시 엔진 동력이 제1모터(MG1)로 전달된다.
상기 제1동력전달기구는 엔진(10)의 출력축에 설치된 엔진측 기어(11)와, 제1동력전달축(12)에 설치되고 엔진측 기어(11)에 치합된 제1중간기어(13)와, 제1중간기어(13)와 동축 상인 제1동력전달축(12)에 설치된 제2중간기어(14)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 연결된 제1싱크로나이저(16)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 제1싱크로나이저(16)를 매개로 연결되어 제1싱크로나이저(16)에 의해 제1모터(MG1)의 회전축(15)과의 동력 전달이 선택적으로 단속되고 제2중간기어(14)에 치합된 제1모터용 동력전달기어(17)를 포함하여 구성된다.
상기 제1모터용 동력전달기어(17)는 제1모터(MG1)의 회전축(15) 상에서 공회전이 가능하도록 설치된 기어로서, 제1싱크로나이저(16)의 결합(closed)시에는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17)가 일체화되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
이에, 상기 제1싱크로나이저(16)의 결합시 엔진 동력이 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17), 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력됨으로써, 제1모터(MG1)의 발전 구동이 이루어진다.
상기 제1싱크로나이저(16)는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17)를 동기화시키기 위한 것으로서, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17) 간의 동력 전달을 선택적으로 단속시키는 기구이며, 통상적인 클러치를 사용하여도 무방하다.
또한, 제1모터(MG1)와 주행휠의 구동축(26) 간에는 제1모터(MG1)의 동력을 주행휠의 구동축(26)에 전달하는 제2동력전달기구가 배치되는바, 이 제2동력전달기구의 작동시 제1모터(MG1)의 동력이 주행휠 쪽으로 전달된다.
상기 제2동력전달기구는 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 연결된 제2싱크로나이저(18)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 제2싱크로나이저(18)를 매개로 연결되어 제2싱크로나이저(18)에 의해 제1모터(MG1)의 회전축(15)과의 동력 전달이 선택적으로 단속되는 제1출력기어(19)와, 제2동력전달축(23)에 설치되어 제1출력기어(19)에 치합된 제2출력기어(24)와, 제2출력기어(24)와 동축 상인 제2동력전달축(23)에 설치되고 주행휠의 구동축(26)으로 동력을 전달할 수 있도록 주행휠의 구동축(26)과 동력 전달 가능하게 연결된 제3출력기어(25)를 포함하여 구성된다.
상기 제2싱크로나이저(18)는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19)를 동기화시키기 위한 것으로서, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19) 간의 동력 전달을 선택적으로 단속시키는 기구이며, 통상적인 클러치를 사용하여도 무방하다.
상기 제1출력기어(19)는 제1모터(MG1)의 회전축(15) 상에서 공회전이 가능하도록 설치된 기어로서, 제2싱크로나이저(18)의 결합(closed)시에는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19)가 일체화되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
이에, 상기 제2싱크로나이저(18)의 결합시 제1모터(MG1)의 동력이 제1모터(MG1)의 회전축(15), 제2싱크로나이저(18), 제1출력기어(19), 제2출력기어(24), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
이와 같이 전달되는 제1모터(MG1)의 동력은 차량 주행을 위한 보조 동력으로 사용될 수 있는 것으로, 제2모터(MG2)에서 감속기구(30)를 통해 다른 주행휠의 구동축(31)으로 전달되는 동력을 보조하여 차량을 구동하는데 사용되며, 이때 제2모터(MG2)의 동력은 차량을 구동하는 주 동력으로 사용된다.
위와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제1실시예에 따른 동력 전달 시스템의 모드별 작동 상태 및 동력 전달 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
제1충전 소모 모드
제1실시예와 비교하여 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달되는 점을 제외하고는 나머지 구성요소의 작동 상태 및 동력 전달 흐름은 차이가 없다.
즉, 좀더 설명하면, 제1충전 소모 모드는 배터리 SOC(충전량)가 기준치 이상인 상태에서 차량의 구동모터인 제2모터(MG2)가 배터리의 전력을 소모하면서 작동하여 제2모터(MG2)의 동력으로 차량이 주행하는 전기차(EV, Electric Vehicle) 주행 모드로서(1 모터 구동), 엔진(10) 및 발전용 제1모터(MG1)는 구동되지 않는 상태에서 제2모터만이 구동되어 차량의 주행이 이루어지는 모드이다.
이를 위해, 제1동력전달기구 및 제2동력전달기구의 동력 차단 작동 상태에서, 제2모터(MG2)의 동력만이 감속기구(30)를 통해 최종적으로 주행휠의 구동축(31)으로 전달되어 제1충전 소모 모드가 구현된다.
제1충전 소모 모드에서는 2개의 싱크로나이저(16,18)가 모두 분리(open)됨에 따라, 즉 상기 제1동력전달기구의 제1싱크로나이저(16)와 제2동력전달기구의 제2싱크로나이저(18)가 모두 분리됨에 따라, 엔진(10)과 제1모터(MG1) 사이의 동력 전달 경로가 차단되고, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제2동력전달축(23) 사이의 동력 전달 경로가 차단된 상태에서, 제2모터(MG2)의 동력만이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달된다.
제2충전 소모 모드
제1실시예와 비교하여 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달되는 점을 제외하고는 나머지 구성요소의 작동 상태 및 동력 전달 흐름은 차이가 없다.
즉, 좀더 설명하면, 제2충전 소모 모드는 배터리 SOC(충전량)가 기준치(제1충전 소모 모드의 기준치와 같거나 다를 수 있음) 이상인 상태에서 차량의 주 구동원인 제2모터(MG2)와 보조 구동원인 제1모터(MG1)가 배터리의 전력을 소모하면서 작동하여 제2모터(MG2)와 제1모터(MG1)의 동력으로 차량이 주행하는 전기차(EV) 주행 모드로서(2 모터 구동), 엔진은 구동되지 않는 상태에서 제2모터(MG2)의 동력이 주행휠로 전달되는 동시에 제1모터(MG1)의 동력도 주행휠로 전달되어 차량의 주행이 이루어지는 모드이다.
이때, 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)가 각각 후륜과 전륜으로 동력을 전달하므로 후륜과 전륜이 모두 구동하는 4륜 구동(4WD)의 주행이 이루어지게 된다.
이를 위해, 제1동력전달기구의 동력 차단 작동 및 제2동력전달기구의 동력 전달 작동 상태에서, 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달되는 동시에, 제1모터(MG1)의 동력이 제2동력전달기구를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달됨으로써, 제2충전 소모 모드가 구현된다.
보다 상세하게는, 상기 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달되고, 이와 함께 제2동력전달기구의 제2싱크로나이저(18)의 결합(closed)에 따라 제1모터(MG1)의 동력이 제2동력전달기구를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달됨으로써, 제2충전 소모 모드가 구현된다.
이때, 제1모터(MG1)의 동력은 제2싱크로나이저(18)의 결합에 따라 회전축(15), 제2싱크로나이저(18), 제1출력기어(19), 제2출력기어(24), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
또한, 제2충전 소모 모드시 제1동력전달기구의 제1싱크로나이저(16)는 분리되도록 제어된다.
충전 유지 모드
제1실시예와 비교하여 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달되는 점을 제외하고는 나머지 구성요소의 작동 상태 및 동력 전달 흐름은 차이가 없다.
즉, 좀더 설명하면, 충전 유지 모드는 차량의 주 구동원인 제2모터(MG2)로 차량이 주행할 때, 배터리의 충전 상태량인 SOC가 기준치 아래로 떨어지면, 엔진 동력에 의해 제1모터(MG1)가 발전기로 구동되고, 제2모터(MG2)가 제1모터(MG1)에 의해 충전된 배터리의 전력을 공급받아 구동됨으로써 소정 출력(예, 20kW)을 내는 직렬(series) 주행 모드이다.
이를 위해, 제1동력전달기구의 동력 전달 작동 및 제2동력전달기구의 동력 차단 작동 상태에서, 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달되는 동시에, 엔진 동력이 제1동력전달기구를 통해 제1모터(MG1)로 전달되어 제1모터(MG1)의 발전 구동이 이루어지도록 하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 동력 전달 시스템의 충전 유지 모드가 구현된다.
보다 상세하게는, 상기 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달되고, 제2동력전달기구의 제2싱크로나이저(18)가 분리(open)됨에 따라 제1모터(MG1)와 제2동력전달축(23) 간에는 동력 전달이 이루어지지 않는 동력 차단 상태가 된다.
이와 함께, 제1동력전달기구의 제1싱크로나이저(16)가 결합(closed)되어 엔진 동력이 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17)와, 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력됨으로써, 제1모터(MG1)의 발전 구동이 이루어진다.
이렇게 배터리의 충전 상태량인 SOC가 일정 수준 아래로 떨어지면, 엔진 동력에 의해 제1모터(MG1)가 발전하여 배터리의 충전이 이루어지고, 이때 제2모터(MG2)의 출력은 감소 조절되어 출력된다.
[제3실시예]
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
제3실시예는 엔진(10), 제1모터(MG1) 및 제2모터(MG2)를 포함하는 2개의 모터를 이용한 동력 전달 시스템을 제공하고자 한 것으로서, 엔진(10)은 차량의 에너지 저장 장치인 배터리(미도시)의 충전을 위한 발전 동력만을 제공하거나, 제2모터(MG2)의 출력을 보조하는 차량 주행용 구동원으로 활용된다.
또한, 제3실시예에서는 엔진 동력이 제2모터(MG2)의 출력을 보조하도록 사용될 수 있는데, 이때 엔진 동력이 발전 동력과 주행휠 쪽으로 전달될 동력으로 분배되어 발전과 동시에 차량의 주행을 위해 사용된다.
제1모터(MG1)는 엔진(10)으로부터 동력을 전달받아 발전기로 구동하여 배터리의 충전이 이루어지도록 하거나(모터 충전), 모터로 구동하여 제2모터(MG2)의 출력을 보조하기 위한 동력원으로 활용된다(모터 구동).
또한, 제2모터(MG2)는 차량을 구동시키는 모터, 즉 차량 주행을 위한 동력을 출력하는 차량의 주 구동원이 되는 모터로서, 제2모터(MG2)가 출력하는 동력은 최종적으로 주행휠로 전달되도록 되어 있다.
본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 시스템은, 제1동력전달기구와 제2동력전달기구 사이에 구성되어, 엔진 동력으로부터 발전 동력과 분배된 나머지 동력이, 제1동력전달기구에서 주행휠 쪽으로 연결된 제2동력전달기구에 선택적으로 전달될 수 있도록 하는 제4동력전달기구를 더 포함한다.
상기 제4동력전달기구는 제1동력전달기구에서 발전 동력과 분배된 엔진 동력이 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)에 선택적으로 전달될 수 있도록 하는 하나의 싱크로나이저(42)를 포함하는데, 제2동력전달축(23)에 연결된 제3싱크로나이저(42)와, 제2동력전달축(23)에 제3싱크로나이저(42)를 매개로 연결되어 제3싱크로나이저(42)에 의해 제2동력전달축(23)과의 동력 전달이 선택적으로 단속되고 제1모터용 동력전달기어(17)에 치합된 제4출력기어(41)를 포함하여 구성된다.
상기 제4출력기어(41)는 제2동력전달축(23) 상에서 공회전이 가능하도록 설치된 기어로서, 제3싱크로나이저(42)의 결합(closed)시에는 제2동력전달축(23)과 제4출력기어(41)가 일체화되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
이에, 제1싱크로나이저(16) 및 제3싱크로나이저(42)의 결합시 제1동력전달기구에서 제1모터(MG1)로 전달되는 발전 동력과 분배된 나머지 엔진 동력이 제1모터용 동력전달기어(17), 제4출력기어(41), 제3싱크로나이저(42), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
이러한 제4동력전달기구가 추가로 설치되는 것 외에 나머지 구성은 제1실시예와 동일하며, 제3실시예는 제1실시예의 구성에 제4동력전달기구가 추가된 구성을 가지게 된다.
즉, 엔진(10)이 제1모터(MG1)에 동력 전달 가능하게 연결되고, 제2모터(MG2)는 제1모터(MG1)에서 주행휠 쪽으로 동력을 인가하는 경로에 동력 전달 가능하게 연결된다.
이때, 상기 엔진(10)과 제1모터(MG1) 간에는 엔진 동력을 제1모터(MG1)에 전달하는 제1동력전달기구가 배치되는바, 이 제1동력전달기구의 작동시 엔진 동력이 제1모터(MG1)로 전달된다.
상기 제1동력전달기구는 엔진(10)의 출력축에 설치된 엔진측 기어(11)와, 제1동력전달축(12)에 설치되고 엔진측 기어(11)에 치합된 제1중간기어(13)와, 제1중간기어(13)와 동축 상인 제1동력전달축(12)에 설치된 제2중간기어(14)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 연결된 제1싱크로나이저(16)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 제1싱크로나이저(16)를 매개로 연결되어 제1싱크로나이저(16)에 의해 제1모터(MG1)의 회전축(15)과의 동력 전달이 선택적으로 단속되고 제2중간기어(14)에 치합된 제1모터용 동력전달기어(17)를 포함하여 구성된다.
상기 제1모터용 동력전달기어(17)는 제1모터(MG1)의 회전축(15) 상에서 공회전이 가능하도록 설치된 기어로서, 제1싱크로나이저(16)의 결합(closed)시에는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17)가 일체화되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
이에, 상기 제1싱크로나이저(16)의 결합시 엔진 동력이 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17), 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력됨으로써, 제1모터(MG1)의 발전 구동이 이루어진다.
상기 제1싱크로나이저(16)는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17)를 동기화시키기 위한 것으로서, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17) 간의 동력 전달을 선택적으로 단속시키는 기구이며, 통상적인 클러치를 사용하여도 무방하다.
또한, 제1모터(MG1)와 주행휠의 구동축(26) 간에는 제1모터(MG1)의 동력을 주행휠의 구동축(26)에 전달하는 제2동력전달기구가 배치되는바, 이 제2동력전달기구의 작동시 제1모터(MG1)의 동력이 주행휠 쪽으로 전달된다.
상기 제2동력전달기구는 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 연결된 제2싱크로나이저(18)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 제2싱크로나이저(18)를 매개로 연결되어 제2싱크로나이저(18)에 의해 제1모터(MG1)의 회전축(15)과의 동력 전달이 선택적으로 단속되는 제1출력기어(19)와, 제2동력전달축(23)에 설치되어 제1출력기어(19)에 치합된 제2출력기어(24)와, 제2출력기어(24)와 동축 상인 제2동력전달축(23)에 설치되고 주행휠의 구동축(26)으로 동력을 전달할 수 있도록 주행휠의 구동축(26)과 동력 전달 가능하게 연결된 제3출력기어(25)를 포함하여 구성된다.
상기 제2싱크로나이저(18)는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19)를 동기화시키기 위한 것으로서, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19) 간의 동력 전달을 선택적으로 단속시키는 기구이며, 통상적인 클러치를 사용하여도 무방하다.
상기 제1출력기어(19)는 제1모터(MG1)의 회전축(15) 상에서 공회전이 가능하도록 설치된 기어로서, 제2싱크로나이저(18)의 결합(closed)시에는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19)가 일체화되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
이에, 상기 제2싱크로나이저(18)의 결합시 제1모터(MG1)의 동력이 제1모터(MG1)의 회전축(15), 제2싱크로나이저(18), 제1출력기어(19), 제2출력기어(24), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
이와 같이 전달되는 제1모터(MG1)의 동력은 차량 주행을 위한 보조 동력으로 사용될 수 있는 것으로, 제2모터(MG2)에서 주행휠의 구동축(26)으로 전달되는 동력을 보조하여 차량을 구동하는데 사용된다.
한편, 본 발명의 제3실시예에 따르면, 상기 제2모터(MG2)의 회전축(20)은 제3동력전달기구를 매개로 제2동력전달기구에 동력 전달 가능하게 연결되어, 제1모터(MG1)와 함께 또는 제1모터(MG1)와 별도로 주행휠 쪽으로 동력을 전달하게 된다.
상기 제3동력전달기구는 제2모터(MG2)의 회전축(20)에 설치된 제1전달기어(21)와, 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)에 설치되어 제1전달기어(21)에 치합되고 제2동력전달기구의 제3출력기어(25)와 동축으로 연결되는 제2전달기어(22)를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 제2모터(MG2)의 동력은 회전축(20), 제1전달기어(21) 및 제2전달기어(22), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 통해 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
이와 같이 전달되는 제2모터(MG2)의 동력은 차량을 구동하는 주행 동력으로 사용된다.
요컨대, 도 6의 제3실시예는 제1동력전달축(12), 제1모터(MG1)의 회전축(15), 제2동력전달축(23)의 나란한 3개 축을 가지는 시스템으로서, 더불어 동력 전달을 단속하는 총 3개의 싱크로나이저, 즉 제1싱크로나이저(16)와 제2싱크로나이저(18), 제3싱크로나이저(42)를 가진다.
상기 제1싱크로나이저(16)는 엔진(10)과 제1모터(MG1) 사이에 동력을 전달하거나 차단하기 위한 엔진 클러치의 역할을 하게 되며, 제2싱크로나이저(18)는 2 모터 구동, 즉 차량의 주행 동력(차량을 구동하는 동력)으로 제1모터(MG1)의 동력과 제2모터(MG2)의 동력이 동시에 활용될 수 있도록 주행휠 쪽으로 전달되는 제1모터(MG1)의 동력을 단속하는 역할을 하게 된다.
상기한 2 모터 구동 모드에서는 제2동력전달축(23)이 제1모터(MG1)의 동력과 제2모터(MG2)의 동력을 함께 전달받아, 전달받은 동력을 제3출력기어(25)를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 최종 전달하는 축이 된다.
상기 제3싱크로나이저(42)는 제1모터(MG1)에 전달되는 발전 동력과 분배되어 주행휠 쪽으로 전달되는 나머지 일부 엔진 동력을 단속하는 역할을 하게 된다.
상기 제3싱크로나이저(42)가 추가됨으로써 제2모터(MG2)의 출력을 보조하는 형태로 엔진 동력의 일부를 제2모터(MG2)의 동력과 함께 차량 구동을 위한 동력으로 사용하는 병렬(parallel) 모드의 주행이 이루어질 수 있다.
상기 주행휠은 차량의 전륜과 후륜 중 어느 하나가 될 수 있으며, 상술한 도 6의 제3실시예는 엔진 동력, 제1모터(MG1)의 동력, 제2모터(MG2)의 동력이 모두 같은 주행휠(전륜 또는 후륜)로 전달되어 상기 주행휠을 구동륜으로 하는 2WD(Two Wheel Drive)의 구성을 나타내고 있다.
위와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 시스템에 의하면, 제1충전 소모 모드, 제2충전 소모 모드, 충전 유지 모드 및 병렬 모드 중 어느 하나의 모드로 차량 주행이 이루어질 수 있다.
이 중에서 제1충전 소모 모드, 제2충전 소모 모드, 충전 유지 모드에 대해서는 제1실시예와 비교하여 도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같이 구성요소의 작동 상태 및 동력 전달 흐름에 있어서 차이가 없으므로 모드의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
다만, 제4동력전달기구가 구비됨으로써 추가로 구현 가능한 병렬 모드에 대해 작동 상태 및 동력 전달 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
병렬 모드
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 동력 전달 시스템의 병렬 모드시 동력 전달 흐름을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 병렬 모드는 제2모터(MG2)의 출력을 보조하는 형태로 엔진 동력의 일부를 제2모터(MG2)의 동력과 함께 차량 구동을 위한 동력으로 사용하여 차량이 주행하는 모드이다.
병렬 모드에서는 엔진 동력이 발전 동력과 주행휠 쪽으로 전달될 동력으로 분배되어 발전과 동시에 차량 구동을 위해서도 사용되는데, 제1모터(MG1)는 분배된 엔진 동력을 전달받아 발전기로 구동하여 배터리를 충전하게 된다.
또한, 병렬 모드에서 제2모터(MG2)가 출력하는 동력은 제3동력전달기구 및 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)을 통해 최종적으로 주행휠로 전달된다.
이때, 제2모터(MG2)의 동력은 회전축(20), 제1전달기어(21) 및 제2전달기어(22), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
또한, 병렬 모드에서 엔진 동력의 일부가 제1모터(MG1)에 발전 동력으로 전달되고, 그 나머지 일부가 차량 구동을 위한 보조 동력으로서 제4동력전달기구 및 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)을 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달되는데, 이를 위해 제1싱크로나이저(16) 및 제3싱크로나이저(42)는 결합(closed) 상태가 되도록 제어되고, 제2싱크로나이저(18)는 분리(open) 상태가 되도록 제어된다.
이때, 엔진 동력 중 일부는 제1싱크로나이저(16)의 결합에 의해 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17), 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력되어 제1모터(MG1)의 발전 구동에 사용된다.
또한, 제3싱크로나이저(42)가 결합된 상태에서 제1모터(MG1)에 전달되는 발전 동력과 분배된 나머지 엔진 동력이 제1모터용 동력전달기어(17)에서 제4출력기어(41), 제3싱크로나이저(42), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
[제4실시예]
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
상술한 제3실시예가 차량의 2WD를 위한 동력 전달 시스템이라면, 제4실시예는 제2실시예와 마찬가지로 차량의 4WD(Four Wheel Drive)를 위한 동력 전달 시스템이다.
즉, 제2충전 소모 모드에서 차량 주행을 위한 주행 동력으로서 제1모터(MG1)의 동력이 주행휠의 구동축(26)에 전달되도록 할 때, 제1모터(MG1)의 동력을 전달받아 구동하는 주행휠이 후륜이라면, 제2모터(MG2)의 동력은 감속기구(30)를 통해 전륜으로 전달되도록 하여, 전륜과 후륜이 모두 구동륜으로 사용될 수 있도록 하는 것이다.
반대로, 제1모터(MG1)의 동력이 전달되는 주행휠이 전륜이 될 수 있고, 이때 제2모터(MG2)의 동력이 전달되는 주행휠이 후륜이 될 수 있다.
이러한 4WD의 주행이 가능하도록 하기 위해 도 11에 나타낸 바와 같이 제2모터(MG2)의 회전축(20)은 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 연결된다.
도 11을 참조하면, 제2모터(MG2)는 엔진(10) 및 제1모터(MG1)와 연결되지 않는 독립적인 위치에서 또 다른 주행휠의 구동축(31)에 동력 전달 가능하게 결합되고 있다.
물론, 제4실시예에서도 차량의 주행을 위한 주 구동원은 제2모터(MG2)가 되며, 따라서 제1충전 소모 모드에서는 제2모터(MG2)가 구동하여 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달됨으로써 차량의 주행이 이루어지게 된다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 제3실시예와 비교하여, 제2모터(MG2)가 감속기구(30)를 통해 제1모터(MG1)와는 다른 주행휠에 동력을 전달하도록 연결된 점, 그리고 제2모터(MG2)의 회전축(20)이 제2동력전달축(23)과 동력 전달 가능하게 연결되지 않으므로 제1전달기어(21) 및 제2전달기어(22)를 포함하는 제3동력전달기구가 삭제된 점을 제외하고는, 나머지 구성요소에 있어서는 제3실시예와 차이가 없다.
제4실시예의 경우에도 제3실시예와 마찬가지로 제1실시예 및 제2실시예에 비해 병렬(parallel) 모드가 추가되는데, 병렬 모드를 포함하여 제1충전 소모 모드, 제2충전 소모 모드, 충전 유지 모드의 각 모드에서 차량 구동을 위한 제2모터(MG2)의 동력은 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달된다.
또한, 제4실시예에서 제3실시예와 비교하여 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달되는 점을 제외하고는 나머지 구성요소의 작동 상태 및 동력 전달 흐름은 차이가 없으며, 중복 설명을 피하기 위해 병렬 모드에 대해서만 설명하기로 한다.
병렬 모드
제3실시예와 마찬가지로 병렬 모드는 제2모터(MG2)의 출력을 보조하는 형태로 엔진 동력의 일부를 제2모터(MG2)의 동력과 함께 차량 구동을 위한 동력으로 사용하여 차량이 주행하는 모드이다.
병렬 모드에서 엔진 동력이 발전 동력과 주행휠 쪽으로 전달될 동력으로 분배되어 발전과 동시에 차량 구동을 위해서도 사용되는데, 제1모터(MG1)는 분배된 엔진 동력을 전달받아 발전기로 구동하여 배터리를 충전하게 된다.
또한, 병렬 모드에서 제2모터(MG2)가 출력하는 동력은 감속기구(30)를 통해 또 다른 주행휠의 구동축(31)으로 전달된다.
또한, 병렬 모드에서 엔진 동력의 일부가 제1모터(MG1)에 발전 동력으로 전달되고, 그 나머지 일부가 차량 구동을 위한 보조 동력으로서 제4동력전달기구 및 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)을 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달되는데, 이를 위해 제1싱크로나이저(16) 및 제3싱크로나이저(42)는 결합(closed) 상태가 되도록 제어되고, 제2싱크로나이저(18)는 분리(open) 상태가 되도록 제어된다.
이때, 엔진 동력 중 일부는 제1싱크로나이저(16)의 결합에 의해 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17), 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력되어 제1모터(MG1)의 발전 구동에 사용된다.
또한, 제3싱크로나이저(42)가 결합된 상태에서 제1모터(MG1)에 전달되는 발전 동력과 분배된 나머지 엔진 동력이 제1모터용 동력전달기어(17)에서 제4출력기어(41), 제3싱크로나이저(42), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
[제5실시예]
도 12는 본 발명의 제5실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
제5실시예는 엔진(10), 제1모터(MG1) 및 제2모터(MG2)를 포함하는 2개의 모터를 이용한 동력 전달 시스템을 제공하고자 한 것으로서, 엔진(10)은 차량의 에너지 저장 장치인 배터리(미도시)의 충전을 위한 발전 동력만을 제공하거나, 제2모터(MG2)의 출력을 보조하는 차량 주행용 구동원으로 활용된다.
엔진 동력이 제2모터(MG2)의 출력을 보조하도록 사용될 때에는 엔진 동력이 발전 동력과 주행휠 쪽으로 전달될 동력으로 분배되어 발전과 동시에 차량 구동에 사용된다.
제1모터(MG1)는 엔진(10)으로부터 동력을 전달받아 발전기로 구동하여 배터리의 충전이 이루어지도록 하거나(모터 충전), 모터로 구동하여 제2모터(MG2)의 출력을 보조하기 위한 동력원으로 활용된다(모터 구동).
또한, 제2모터(MG2)는 차량을 구동시키는 모터, 즉 차량 주행을 위한 동력을 출력하는 모터로서, 제2모터(MG2)가 출력하는 동력은 최종적으로 주행휠로 전달되도록 되어 있다.
본 발명의 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템은, 제3실시예와 비교하여, 발전 동력과 분배된 나머지 일부의 엔진 동력이 주행휠 쪽으로 전달될 수 있는 경로를 2개로 구성하여, 분배된 엔진 동력이 2개의 경로 중 선택된 하나의 경로로 주행휠에 최종 전달될 수 있도록 한 점에 차이가 있다.
따라서, 분배된 엔진 동력과 제2모터(MG2)의 동력으로 차량을 구동하는 2개의 병렬(parallel) 모드가 존재하며, 분배된 엔진 동력이 전달되는 2개의 경로는 동력을 전달하는 기어의 기어비를 달리한다.
이를 위해, 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템에서는, 제3실시예의 구성에 더하여, 제2출력기어(24)와 제2동력전달축(23) 사이의 동력 전달을 단속하는 제4싱크로나이저(43)가 더 추가된다.
상기 제4싱크로나이저(43)는 제2동력전달축(23)에 연결된다.
또한, 제2출력기어(24)는 제2동력전달축(23)에 제4싱크로나이저(43)를 매개로 연결되어, 제4싱크로나이저(43)에 의해 제2동력전달축(23)과의 동력 전달이 선택적으로 단속되고, 제1출력기어(19)와 치합된다.
이때, 상기 제2출력기어(24)는 제2동력전달축(23) 상에서 공회전이 가능하도록 설치되며, 제4싱크로나이저(43)의 결합(closed)시에는 제2동력전달축(23)과 제2출력기어(24)가 일체화되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
이와 같이 제4싱크로나이저(43)의 결합/분리 작동 상태에 따라 제2출력기어(24)와 제2동력전달축(23) 사이의 동력 전달이 단속되는 구성을 제외한 나머지 구성은 제3실시예와 비교하여 차이가 없다.
즉, 본 발명의 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템의 구성을 살펴보면, 엔진(10)과 제1모터(MG1) 간에는 엔진 동력을 제1모터(MG1)에 전달하는 제1동력전달기구가 배치되는바, 이 제1동력전달기구의 작동시 엔진 동력이 제1모터(MG1)로 전달된다.
상기 제1동력전달기구는 엔진(10)의 출력축에 설치된 엔진측 기어(11)와, 제1동력전달축(12)에 설치되고 엔진측 기어(11)에 치합된 제1중간기어(13)와, 제1중간기어(13)와 동축 상인 제1동력전달축(12)에 설치된 제2중간기어(14)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 연결된 제1싱크로나이저(16)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 제1싱크로나이저(16)를 매개로 연결되어 제1싱크로나이저(16)에 의해 제1모터(MG1)의 회전축(15)과의 동력 전달이 선택적으로 단속되고 제2중간기어(14)에 치합된 제1모터용 동력전달기어(17)를 포함하여 구성된다.
상기 제1모터용 동력전달기어(17)는 제1모터(MG1)의 회전축(15) 상에서 공회전이 가능하도록 설치된 기어로서, 제1싱크로나이저(16)의 결합(closed)시에는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17)가 일체화되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
이에, 상기 제1싱크로나이저(16)의 결합시 엔진 동력이 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17), 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력됨으로써, 제1모터(MG1)의 발전 구동이 이루어진다.
상기 제1싱크로나이저(16)는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17)를 동기화시키기 위한 것으로서, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1모터용 동력전달기어(17) 간의 동력 전달을 선택적으로 단속시키는 기구이며, 통상적인 클러치를 사용하여도 무방하다.
또한, 제1모터(MG1)와 주행휠의 구동축(26) 간에는 제1모터(MG1)의 동력을 주행휠의 구동축(26)에 전달하는 제2동력전달기구가 배치되는바, 이 제2동력전달기구의 작동시 제1모터(MG1)의 동력이 주행휠 쪽으로 전달된다.
상기 제2동력전달기구는 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 연결된 제2싱크로나이저(18)와, 제1모터(MG1)의 회전축(15)에 제2싱크로나이저(18)를 매개로 연결되어 제2싱크로나이저(18)에 의해 제1모터(MG1)의 회전축(15)과의 동력 전달이 선택적으로 단속되는 제1출력기어(19)와, 제2동력전달축(23)에 설치되어 제1출력기어(19)에 치합된 제2출력기어(24)와, 제2출력기어(24)와 동축 상인 제2동력전달축(23)에 설치되고 주행휠의 구동축(26)으로 동력을 전달할 수 있도록 주행휠의 구동축(26)과 동력 전달 가능하게 연결된 제3출력기어(25)를 포함하여 구성된다.
상기 제2싱크로나이저(18)는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19)를 동기화시키기 위한 것으로서, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19) 간의 동력 전달을 선택적으로 단속시키는 기구이며, 통상적인 클러치를 사용하여도 무방하다.
상기 제1출력기어(19)는 제1모터(MG1)의 회전축(15) 상에서 공회전이 가능하도록 설치된 기어로서, 제2싱크로나이저(18)의 결합(closed)시에는 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 제1출력기어(19)가 일체화되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
이에, 상기 제2싱크로나이저(18)의 결합시 제1모터(MG1)의 동력이 제1모터(MG1)의 회전축(15), 제2싱크로나이저(18), 제1출력기어(19), 제2출력기어(24), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
이와 같이 전달되는 제1모터(MG1)의 동력은 차량 주행을 위한 보조 동력으로 사용될 수 있는 것으로, 제2모터(MG2)에서 주행휠의 구동축(26)으로 전달되는 동력을 보조하여 차량을 구동하는데 사용된다.
한편, 본 발명의 제5실시예에 따르면, 상기 제2모터(MG2)의 회전축(20)은 제3동력전달기구를 매개로 제2동력전달기구에 동력 전달 가능하게 연결되어, 제1모터(MG1)와 함께 또는 제1모터(MG1)와 별도로 주행휠 쪽으로 동력을 전달하게 된다.
상기 제3동력전달기구는 제2모터(MG2)의 회전축(20)에 설치된 제1전달기어(21)와, 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)에 설치되어 제1전달기어(21)에 치합되고 제2동력전달기구의 제3출력기어(25)와 동축으로 연결되는 제2전달기어(22)를 포함하여 구성된다.
따라서, 상기 제2모터(MG2)의 동력은 회전축(20), 제1전달기어(21) 및 제2전달기어(22), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 통해 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
이와 같이 전달되는 제2모터(MG2)의 동력은 차량을 구동하는 주행 동력으로 사용된다.
상기 주행휠은 차량의 전륜과 후륜 중 어느 하나가 될 수 있으며, 상술한 도 12의 제5실시예는 상기 주행휠(전륜 또는 후륜)을 구동륜으로 하는 2WD(Two Wheel Drive)의 구성을 나타내고 있다.
또한, 본 발명의 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템은, 제1동력전달기구와 제2동력전달기구 사이에 구성되어, 엔진 동력으로부터 발전 동력과 분배된 나머지 동력이, 제1동력전달기구에서 주행휠 쪽으로 연결된 제2동력전달기구에 선택적으로 전달될 수 있도록 하는 제4동력전달기구를 포함한다.
상기 제4동력전달기구는 제1동력전달기구에서 발전 동력과 분배된 엔진 동력이 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)에 선택적으로 전달될 수 있도록 하는 하나의 싱크로나이저(42)를 포함하는데, 제2동력전달축(23)에 연결된 제3싱크로나이저(42)와, 제2동력전달축(23)에 제3싱크로나이저(42)를 매개로 연결되어 제3싱크로나이저(42)에 의해 제2동력전달축(23)과의 동력 전달이 선택적으로 단속되고 제1모터용 동력전달기어(17)에 치합된 제4출력기어(41)를 포함하여 구성된다.
상기 제4출력기어(41)는 제2동력전달축(23) 상에서 공회전이 가능하도록 설치된 기어로서, 제3싱크로나이저(42)의 결합(closed)시에는 제2동력전달축(23)과 제4출력기어(41)가 일체화되어 동력 전달 가능한 상태가 된다.
이에, 제1싱크로나이저(16) 및 제3싱크로나이저(42)의 결합시 제1동력전달기구에서 제1모터(MG1)로 전달되는 발전 동력과 분배된 나머지 엔진 동력이 제1모터용 동력전달기어(17), 제4출력기어(41), 제3싱크로나이저(42), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
요컨대, 도 12의 제5실시예는 제1동력전달축(12), 제1모터(MG1)의 회전축(15), 제2동력전달축(23)의 나란한 3개 축을 가지는 시스템으로서, 더불어 동력 전달을 단속하는 총 3개의 싱크로나이저, 즉 제1싱크로나이저(16)와 제2싱크로나이저(18), 제3싱크로나이저(42)를 가진다.
상기 제1싱크로나이저(16)는 엔진(10)과 제1모터(MG1) 사이에 동력을 전달하거나 차단하기 위한 엔진 클러치의 역할을 하게 되며, 제2싱크로나이저(18)는 2 모터 구동, 즉 차량의 주행 동력(차량을 구동하는 동력)으로 제1모터(MG1)의 동력과 제2모터(MG2)의 동력이 동시에 활용될 수 있도록 주행휠 쪽으로 전달되는 제1모터(MG1)의 동력을 단속하는 역할을 하게 된다.
상기한 2 모터 구동 모드에서는 제2동력전달축(23)이 제1모터(MG1)의 동력과 제2모터(MG2)의 동력을 함께 전달받아, 전달받은 동력을 제3출력기어(25)를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 최종 전달하는 축이 된다.
상기 제3싱크로나이저(42)는 제1모터(MG1)에 전달되는 발전 동력과 분배되어 주행휠 쪽으로 전달되는 나머지 일부 엔진 동력을 단속하는 역할을 하게 된다.
상기 제3싱크로나이저(42)가 추가됨으로써 제2모터(MG2)의 출력을 보조하는 형태로 엔진 동력의 일부를 제2모터(MG2)의 동력과 함께 차량 구동을 위한 동력으로 사용하는 병렬(parallel) 모드의 주행이 이루어질 수 있다.
제5실시예에서는 발전 동력과 분배된 엔진 동력이 주행휠 쪽으로 전달되는 동력 전달 경로, 보다 상세하게는 분배된 엔진 동력이 제1모터(MG1)의 회전축(15)으로부터 제2동력전달축(23)으로 전달되는 2개의 동력 전달 경로가 존재하며, 동력 전달 경로가 달라짐에 따라 2개의 병렬 모드 중 어느 하나로의 제어가 가능하다.
2개의 동력 전달 경로 중 하나는 제1출력기어(19)와 이에 치합된 제2출력기어(24)를 포함하는 경로이고, 다른 하나는 제1모터용 동력전달기어(17)와 이에 치합된 제4출력기어(41)를 포함하는 경로이며, 두 경로 상에 존재하는 기어의 기어비를 달리하기 위해, 제1출력기어(19)와 제2출력기어(24)의 기어비를, 제1모터용 동력전달기어(17)와 제4출력기어(41)의 기어비와 다르게 한다.
위와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템에 의하면, 제1충전 소모 모드, 제2충전 소모 모드, 충전 유지 모드, 제1병렬 모드 및 제2병렬 모드 중 어느 하나의 모드로 차량 주행이 이루어질 수 있다.
이 중에서 제1충전 소모 모드, 제2충전 소모 모드, 충전 유지 모드에 대해서는 제1실시예 및 제3실시예와 비교하여 도 13 내지 도 15에 나타낸 바와 같이 구성요소의 작동 상태 및 동력 전달 흐름에 있어서 차이가 없으므로 모드의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 제1병렬 모드는 도 16에 나타낸 바와 같이 제3실시예의 병렬 모드와 구성 요소의 작동 상태 및 동력 전달 흐름 경로에 있어서 차이가 없으며, 이러한 제1병렬 모드와 제2병렬 모드에 대해 작동 상태 및 동력 전달 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
도 16은 본 발명의 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제1병렬 모드시 동력 전달 흐름을 나타내고, 도17은 본 발명의 제5실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제2병렬 모드시 동력 전달 흐름을 나타낸다.
제1병렬 모드 및 제2병렬 모드는 공통적으로 제2모터(MG2)의 출력을 보조하는 형태로 엔진 동력의 일부를 제2모터(MG2)의 동력과 함께 차량 구동을 위한 동력으로 사용하여 차량이 주행하는 모드이다.
제1병렬 모드 및 제2병렬 모드에서는 엔진 동력이 발전 동력과 주행휠 쪽으로 전달될 동력으로 분배되어 발전과 동시에 차량 구동을 위해서도 사용되는데, 제1모터(MG1)는 분배된 엔진 동력을 전달받아 발전기로 구동하여 배터리를 충전하게 된다.
또한, 제1병렬 모드 및 제2병렬 모드에서 제2모터(MG2)가 출력하는 동력은 제3동력전달기구 및 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)을 통해 최종적으로 주행휠로 전달된다.
보다 구체적으로는, 제1병렬 모드 및 제2병렬 모드에서 제2모터(MG2)의 동력은 회전축(20), 제1전달기어(21) 및 제2전달기어(22), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
제1병렬 모드
엔진 동력이 제1모터(MG1)에 전달되도록 하는 제1동력전달기구의 동력 전달 작동, 제1모터(MG1)와 주행휠의 구동축(26) 간에 동력을 차단하는 제2동력전달기구의 차단 작동, 및 제4동력전달기구의 동력 전달 작동시, 엔진 동력 중 제1모터(MG1)로 전달되는 동력과 분배된 나머지 동력이 제2모터(MG2)의 동력과 함께 차량 구동을 위해 사용되도록 상기 제1동력전달기구, 제4동력전달기구 및 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축(26)에 전달되는 모드이다.
도 16을 참조하여 제1병렬 모드에 대해 좀더 설명하면, 엔진 동력의 일부가 제1모터(MG1)에 발전 동력으로 전달되고, 그 나머지 일부가 차량 구동을 위한 보조 동력으로서 제4동력전달기구 및 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)을 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달되는데, 이를 위해 제1싱크로나이저(16) 및 제3싱크로나이저(42)는 결합(closed) 상태가 되도록 제어되고, 제2싱크로나이저(18) 및 제4싱크로나이저(43)는 분리(open) 상태가 되도록 제어된다.
이때, 엔진 동력 중 일부는 제1싱크로나이저(16)의 결합에 의해 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17), 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력되어 제1모터(MG1)의 발전 구동에 사용된다.
또한, 제3싱크로나이저(42)가 결합된 상태에서 제1모터(MG1)에 전달되는 발전 동력과 분배된 나머지 엔진 동력이 제1모터용 동력전달기어(17)에서 제4출력기어(41), 제3싱크로나이저(42), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
제2병렬 모드
엔진 동력이 제1모터(MG1)에 전달되도록 하는 제1동력전달기구의 동력 전달 작동, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 주행휠의 구동축(26) 간을 동력 전달이 이루어지도록 연결하는 제2동력전달기구의 동력 전달 작동, 제4동력전달기구의 동력 차단 작동, 및 제4싱크로나이저(43)의 동력 전달 작동시, 엔진 동력 중 제1모터(MG1)로 전달되는 동력과 분배된 나머지 동력이, 제2모터(MG2)의 동력과 함께 차량 구동을 위해 사용되도록, 상기 제1동력전달기구, 제4싱크로나이저(43), 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축(26)에 전달되는 모드이다.
도 17을 참조하여 제2병렬 모드에 대해 좀더 설명하면, 엔진 동력의 일부가 제1모터(MG1)에 발전 동력으로 전달되고, 그 나머지 일부가 차량 구동을 위한 보조 동력으로서 제4싱크로나이저(43) 및 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)을 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달되는데, 이때 제1싱크로나이저(16), 제2싱크로나이저(18) 및 제4싱크로나이저(43)는 결합(closed) 상태가 되도록 제어되고, 제3싱크로나이저(42)는 분리(open) 상태가 되도록 제어된다.
이때, 엔진 동력 중 일부는 제1싱크로나이저(16)의 결합에 의해 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17), 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력되어 제1모터(MG1)의 발전 구동에 사용된다.
또한, 제2싱크로나이저(18) 및 제4싱크로나이저(43)가 결합된 상태에서 제1모터(MG1)에 전달되는 발전 동력과 분배된 나머지 엔진 동력이 제1모터(MG1)의 회전축(15)에서 제2싱크로나이저(18), 제1출력기어(19), 제2출력기어(24), 제4싱크로나이저(43), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
[제6실시예]
도 18은 본 발명의 제6실시예에 따른 친환경차량용 동력 전달 시스템을 도시한 동력 전달 계통도이다.
상술한 제5실시예가 차량의 2WD를 위한 동력 전달 시스템이라면, 제6실시예는 제2실시예 및 제4실시예와 마찬가지로 차량의 4WD(Four Wheel Drive)를 위한 동력 전달 시스템이다.
즉, 제2충전 소모 모드에서 차량 주행을 위한 주행 동력으로서 제1모터(MG1)의 동력이 주행휠의 구동축(26)에 전달되도록 할 때, 제1모터(MG1)의 동력을 전달받아 구동하는 주행휠이 후륜이라면, 제2모터(MG2)의 동력은 감속기구(30)를 통해 전륜으로 전달되도록 하여, 전륜과 후륜이 모두 구동륜으로 사용될 수 있도록 하는 것이다.
반대로, 제1모터(MG1)의 동력이 전달되는 주행휠이 전륜이 될 수 있고, 이때 제2모터(MG2)의 동력이 전달되는 주행휠이 후륜이 될 수 있다.
이러한 4WD의 주행이 가능하도록 하기 위해 도 18에 나타낸 바와 같이 제2모터(MG2)의 회전축(20)은 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 연결된다.
도 18을 참조하면, 제2모터(MG2)는 엔진(10) 및 제1모터(MG1)와 연결되지 않는 독립적인 위치에서 또 다른 주행휠의 구동축(31)에 동력 전달 가능하게 결합되고 있다.
물론, 제6실시예에서도 차량의 주행을 위한 주 구동원은 제2모터(MG2)가 되며, 따라서 제1충전 소모 모드에서는 제2모터(MG2)가 구동하여 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달됨으로써 차량의 주행이 이루어지게 된다.
도 18에 나타낸 바와 같이, 제6실시예와 비교하여, 제2모터(MG2)가 감속기구(30)를 통해 제1모터(MG1)와는 다른 주행휠에 동력을 전달하도록 연결된 점, 그리고 제2모터(MG2)의 회전축(20)이 제2동력전달축(23)과 동력 전달 가능하게 연결되지 않으므로 제1전달기어(21) 및 제2전달기어(22)를 포함하는 제3동력전달기구가 삭제된 점을 제외하고는, 나머지 구성요소에 있어서는 제5실시예와 차이가 없다.
제6실시예의 경우에도 제5실시예와 마찬가지로 제1실시예 및 제2실시예에 비해 제1병렬 모드 및 제2병렬 모드가 추가되는데, 제1병렬 모드 및 제2병렬 모드를 포함하여 제1충전 소모 모드, 제2충전 소모 모드, 충전 유지 모드의 각 모드에서 차량 구동을 위한 제2모터(MG2)의 동력은 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달된다.
또한, 제6실시예에서 제5실시예와 비교하여 제2모터(MG2)의 동력이 감속기구(30)를 통해 주행휠의 구동축(31)으로 전달되는 점을 제외하고는 나머지 구성요소의 작동 상태 및 동력 전달 흐름은 차이가 없으며, 중복 설명을 피하기 위해 제1병렬 모드 및 제2병렬 모드에 대해서만 설명하기로 한다.
또한, 제1병렬 모드는 도 16에 나타낸 바와 같이 제3실시예의 병렬 모드와 구성 요소의 작동 상태 및 동력 전달 흐름 경로에 있어서 차이가 없으며, 이러한 제1병렬 모드와 제2병렬 모드에 대해 작동 상태 및 동력 전달 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
제1병렬 모드 및 제2병렬 모드는 공통적으로 제2모터(MG2)의 출력을 보조하는 형태로 엔진 동력의 일부를 제2모터(MG2)의 동력과 함께 차량 구동을 위한 동력으로 사용하여 차량이 주행하는 모드이다.
제1병렬 모드 및 제2병렬 모드에서는 엔진 동력이 발전 동력과 주행휠 쪽으로 전달될 동력으로 분배되어 발전과 동시에 차량 구동을 위해서도 사용되는데, 제1모터(MG1)는 분배된 엔진 동력을 전달받아 발전기로 구동하여 배터리를 충전하게 된다.
또한, 제1병렬 모드 및 제2병렬 모드에서 제2모터(MG2)가 출력하는 동력은 감속기구(30)를 통해 최종적으로 주행휠로 전달된다.
제1병렬 모드
엔진 동력이 제1모터(MG1)에 전달되도록 하는 제1동력전달기구의 동력 전달 작동, 제1모터(MG1)와 주행휠의 구동축(26) 간에 동력을 차단하는 제2동력전달기구의 차단 작동, 및 제4동력전달기구의 동력 전달 작동시, 엔진 동력 중 제1모터(MG1)로 전달되는 동력과 분배된 나머지 동력이 제2모터(MG2)의 동력(감속기를 통해 또 다른 주행휠의 구동축에 전달됨)과 함께 차량 구동을 위해 사용되도록 상기 제1동력전달기구, 제4동력전달기구 및 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축(26)에 전달되는 모드이다.
좀더 설명하면, 엔진 동력의 일부가 제1모터(MG1)에 발전 동력으로 전달되고, 그 나머지 일부가 차량 구동을 위한 보조 동력으로서 제4동력전달기구 및 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)을 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달되는데, 이를 위해 제1싱크로나이저(16) 및 제3싱크로나이저(42)는 결합(closed) 상태가 되도록 제어되고, 제2싱크로나이저(18) 및 제4싱크로나이저(43)는 분리(open) 상태가 되도록 제어된다.
이때, 엔진 동력 중 일부는 제1싱크로나이저(16)의 결합에 의해 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17), 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력되어 제1모터(MG1)의 발전 구동에 사용된다.
또한, 제3싱크로나이저(42)가 결합된 상태에서 제1모터(MG1)에 전달되는 발전 동력과 분배된 나머지 엔진 동력이 제1모터용 동력전달기어(17)에서 제4출력기어(41), 제3싱크로나이저(42), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
제2병렬 모드
엔진 동력이 제1모터(MG1)에 전달되도록 하는 제1동력전달기구의 동력 전달 작동, 제1모터(MG1)의 회전축(15)과 주행휠의 구동축(26) 간을 동력 전달이 이루어지도록 연결하는 제2동력전달기구의 동력 전달 작동, 제4동력전달기구의 동력 차단 작동, 및 제4싱크로나이저(43)의 동력 전달 작동시, 엔진 동력 중 제1모터(MG1)로 전달되는 동력과 분배된 나머지 동력이, 제2모터(MG2)의 동력(감속기를 통해 또 다른 주행휠의 구동축에 전달됨)과 함께 차량 구동을 위해 사용되도록, 상기 제1동력전달기구, 제4싱크로나이저(43), 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축(26)에 전달되는 모드이다.
좀더 설명하면, 엔진 동력의 일부가 제1모터(MG1)에 발전 동력으로 전달되고, 그 나머지 일부가 차량 구동을 위한 보조 동력으로서 제4싱크로나이저(43) 및 제2동력전달기구의 제2동력전달축(23)을 통해 주행휠의 구동축(26)으로 전달되는데, 이때 제1싱크로나이저(16), 제2싱크로나이저(18) 및 제4싱크로나이저(43)는 결합(closed) 상태가 되도록 제어되고, 제3싱크로나이저(42)는 분리(open) 상태가 되도록 제어된다.
이때, 엔진 동력 중 일부는 제1싱크로나이저(16)의 결합에 의해 엔진측 기어(11), 제1중간기어(13), 제1동력전달축(12), 제2중간기어(14), 제1모터용 동력전달기어(17), 제1싱크로나이저(16), 제1모터(MG1)의 회전축(15)을 통해 제1모터(MG1)에 입력되어 제1모터(MG1)의 발전 구동에 사용된다.
또한, 제2싱크로나이저(18) 및 제4싱크로나이저(43)가 결합된 상태에서 제1모터(MG1)에 전달되는 발전 동력과 분배된 나머지 엔진 동력이 제1모터(MG1)의 회전축(15)에서 제2싱크로나이저(18), 제1출력기어(19), 제2출력기어(24), 제4싱크로나이저(43), 제2동력전달축(23), 제3출력기어(25)를 차례로 거쳐 최종적으로 주행휠의 구동축(26)으로 전달된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 엔진 11 : 엔진측 기어
12 : 제1동력전달축 13 : 제1중간기어
14 : 제2중간기어 15 : 제1모터의 회전축
16 : 제1싱크로나이저 17 : 제1모터용 동력전달기어
18 : 제2싱크로나이저 19 : 제1출력기어
20 : 제2모터의 회전축 21 : 제1전달기어
22 : 제2전달기어 23 : 제2동력전달축
24 : 제2출력기어 25 : 제3출력기어
26 : 구동축 30 : 감속기구
31 : 구동축 41 : 제4출력기어
42 : 제3싱크로나이저 43 : 제4싱크로나이저
MG1 : 제1모터 MG2 : 제2모터

Claims (26)

  1. 엔진;
    차량 구동을 위한 모터로 작동하거나 엔진 동력을 전달받아 발전기로 작동하는 제1모터;
    상기 엔진과 제1모터 사이에 구성되어 엔진 동력을 제1모터에 전달하거나 엔진과 제1모터 간에 동력을 차단하도록 작동되는 제1동력전달기구;
    상기 제1모터와 주행휠의 구동축 사이에 구성되어 제1모터의 동력을 주행휠의 구동축에 전달하거나 제1모터와 주행휠의 구동축 간에 동력을 차단하도록 작동되는 제2동력전달기구; 및
    상기 제2동력전달기구에 제3동력전달기구를 매개로 동력 전달 가능하게 연결되고 차량 구동을 위한 동력을 출력하여 제3동력전달기구 및 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축에 전달하는 제2모터를 포함하고,
    상기 제1동력전달기구는,
    상기 엔진의 출력축에 설치된 엔진측 기어;
    제1동력전달축에 설치되고 엔진측 기어에 치합된 제1중간기어;
    상기 제1중간기어와 동축 상인 제1동력전달축에 설치된 제2중간기어;
    상기 제1모터의 회전축에 연결된 제1싱크로나이저; 및
    상기 제1모터의 회전축에 제1싱크로나이저를 매개로 연결되어 제1싱크로나이저에 의해 제1모터의 회전축과의 동력 전달이 선택적으로 단속되고 상기 제2중간기어에 치합된 제1모터용 동력전달기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2동력전달기구는,
    상기 제1모터의 회전축에 연결된 제2싱크로나이저;
    상기 제1모터의 회전축에 제2싱크로나이저를 매개로 연결되어 제2싱크로나이저에 의해 제1모터의 회전축과의 동력 전달이 선택적으로 단속되는 제1출력기어;
    제2동력전달축에 설치되어 제1출력기어에 치합된 제2출력기어; 및
    상기 제2출력기어와 동축 상인 제2동력전달축에 설치되고 상기 주행휠의 구동축과 동력 전달 가능하게 연결된 제3출력기어;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제3동력전달기구는,
    상기 제2모터의 회전축에 설치된 제1전달기어; 및
    상기 제2동력전달축에 설치되어 제3출력기어와 동축으로 연결되고 상기 제1전달기어에 치합된 제2전달기어;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    엔진과 제1모터 간에 동력을 차단하는 제1동력전달기구의 동력 차단 작동, 및 제1모터와 주행휠의 구동축 간에 동력을 차단하는 제2동력전달기구의 차단 작동시, 상기 제2모터의 동력만이 제3동력전달기구 및 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축에 전달되는 제1충전 소모 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    엔진과 제1모터 간에 동력을 차단하는 제1동력전달기구의 동력 차단 작동, 및 제1모터의 동력이 주행휠의 구동축에 전달되도록 하는 제2동력전달기구의 동력 전달 작동시, 제1모터의 동력이 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축에 전달되는 동시에 제2모터의 동력이 제3동력전달기구 및 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축에 전달되는 제2충전 소모 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    엔진 동력이 제1모터에 전달되도록 하는 제1동력전달기구의 동력 전달 작동, 및 제1모터와 주행휠의 구동축 간에 동력을 차단하는 제2동력전달기구의 차단 작동시, 엔진 동력이 제1동력전달기구를 통해 제1모터로 전달되어 제1모터의 발전 구동이 이루어지는 동시에 제2모터의 동력이 제3동력전달기구 및 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축에 전달되는 충전 유지 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1동력전달기구와 제2동력전달기구 사이에 구성되어, 엔진 동력 중 제1모터로 전달되는 동력과 분배된 나머지 동력을, 제1동력전달기구에서 주행휠의 구동축 쪽으로 연결된 제2동력전달기구에 선택적으로 전달하도록 작동하는 제4동력전달기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제4동력전달기구는,
    상기 제2동력전달기구에서 주행휠의 구동축에 동력을 전달하는 제2동력전달축에 연결된 제3싱크로나이저; 및
    상기 제2동력전달축에 제3싱크로나이저를 매개로 연결되어 제3싱크로나이저에 의해 제2동력전달축과의 동력 전달이 선택적으로 단속되고 제1동력전달기구에서 엔진 동력을 전달하는 제1모터용 동력전달기어에 치합된 제4출력기어;
    를 포함하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    엔진 동력이 제1모터에 전달되도록 하는 제1동력전달기구의 동력 전달 작동, 제1모터와 주행휠의 구동축 간에 동력을 차단하는 제2동력전달기구의 차단 작동, 및 제4동력전달기구의 동력 전달 작동시, 엔진 동력 중 제1모터로 전달되는 동력과 분배된 나머지 동력이, 제2모터의 동력과 함께 차량 구동을 위해 사용되도록, 상기 제1동력전달기구, 제4동력전달기구 및 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축에 전달되는 병렬 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2동력전달기구는,
    상기 제1모터의 회전축에 연결된 제2싱크로나이저;
    상기 제1모터의 회전축에 제2싱크로나이저를 매개로 연결되어 제2싱크로나이저에 의해 제1모터의 회전축과의 동력 전달이 선택적으로 단속되는 제1출력기어;
    제2동력전달축에 설치되어 제1출력기어에 치합된 제2출력기어; 및
    상기 제2출력기어와 동축 상인 제2동력전달축에 설치되고 상기 주행휠의 구동축과 동력 전달 가능하게 연결된 제3출력기어;
    를 포함하고,
    상기 제2동력전달축에 연결되어 상기 제2출력기어와 제2동력전달축 사이의 동력 전달을 단속하는 제4싱크로나이저가 구비된 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2동력전달기구는,
    상기 제1모터의 회전축에 연결된 제2싱크로나이저;
    상기 제1모터의 회전축에 제2싱크로나이저를 매개로 연결되어 제2싱크로나이저에 의해 제1모터의 회전축과의 동력 전달이 선택적으로 단속되는 제1출력기어;
    제2동력전달축에 설치되어 제1출력기어에 치합된 제2출력기어; 및
    상기 제2출력기어와 동축 상인 제2동력전달축에 설치되고 상기 주행휠의 구동축과 동력 전달 가능하게 연결된 제3출력기어;
    를 포함하고,
    상기 제2동력전달축에 연결되어 상기 제2출력기어와 제2동력전달축 사이의 동력 전달을 단속하는 제4싱크로나이저가 구비되며,
    상기 제1출력기어와 제2출력기어의 기어비를, 제1모터용 동력전달기어와 제4출력기어의 기어비와 다르게 한 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    엔진 동력이 제1모터에 전달되도록 하는 제1동력전달기구의 동력 전달 작동, 제1모터의 회전축과 주행휠의 구동축 간을 동력 전달이 이루어지도록 연결하는 제2동력전달기구의 동력 전달 작동, 제4동력전달기구의 동력 차단 작동, 및 제4싱크로나이저의 동력 전달 작동시, 엔진 동력 중 제1모터로 전달되는 동력과 분배된 나머지 동력이, 제2모터의 동력과 함께 차량 구동을 위해 사용되도록, 상기 제1동력전달기구, 제4싱크로나이저 및 제2동력전달기구를 통해 상기 주행휠의 구동축에 전달되는 병렬 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  14. 엔진;
    차량 구동을 위한 모터로 작동하거나 엔진 동력을 전달받아 발전기로 작동하는 제1모터;
    상기 엔진과 제1모터 사이에 구성되어 엔진 동력을 제1모터에 전달하거나 엔진과 제1모터 간에 동력을 차단하도록 작동되는 제1동력전달기구;
    상기 제1모터와 제1주행휠의 구동축 사이에 구성되어 제1모터의 동력을 제1주행휠의 구동축에 전달하거나 제1모터와 주행휠의 구동축 간에 동력을 차단하도록 작동되는 제2동력전달기구; 및
    제2주행휠에 동력 전달 가능하게 연결된 제2모터를 포함하고,
    상기 제1동력전달기구는,
    상기 엔진의 출력축에 설치된 엔진측 기어;
    제1동력전달축에 설치되고 엔진측 기어에 치합된 제1중간기어;
    상기 제1중간기어와 동축 상인 제1동력전달축에 설치된 제2중간기어;
    상기 제1모터의 회전축에 연결된 제1싱크로나이저; 및
    상기 제1모터의 회전축에 제1싱크로나이저를 매개로 연결되어 제1싱크로나이저에 의해 제1모터의 회전축과의 동력 전달이 선택적으로 단속되고 상기 제2중간기어에 치합된 제1모터용 동력전달기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  15. 삭제
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제2동력전달기구는,
    상기 제1모터의 회전축에 연결된 제2싱크로나이저;
    상기 제1모터의 회전축에 제2싱크로나이저를 매개로 연결되어 제2싱크로나이저에 의해 제1모터의 회전축과의 동력 전달이 선택적으로 단속되는 제1출력기어;
    제2동력전달축에 설치되어 제1출력기어에 치합된 제2출력기어; 및
    상기 제2출력기어와 동축 상인 제2동력전달축에 설치되고 상기 제1주행휠의 구동축과 동력 전달 가능하게 연결된 제3출력기어;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1주행휠이 차량의 후륜과 전륜 중 하나인 후륜 또는 전륜이고, 상기 제2주행휠이 차량의 후륜과 전륜 중 다른 하나인 전륜 또는 후륜이며, 상기 제2모터는 감속기구를 통해 제1주행휠의 구동축에 연결되는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  18. 청구항 14에 있어서,
    엔진과 제1모터 간에 동력을 차단하는 제1동력전달기구의 동력 차단 작동, 및 제1모터와 제1주행휠의 구동축 간에 동력을 차단하는 제2동력전달기구의 차단 작동시, 상기 제2모터의 동력만이 감속기구를 통해 제2주행휠의 구동축에 전달되는 제1충전 소모 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  19. 청구항 14에 있어서,
    엔진과 제1모터 간에 동력을 차단하는 제1동력전달기구의 동력 차단 작동, 및 제1모터의 동력이 제1주행휠의 구동축에 전달되도록 하는 제2동력전달기구의 동력 전달 작동시, 제1모터의 동력이 제2동력전달기구를 통해 상기 제1주행휠의 구동축에 전달되는 동시에 제2모터의 동력이 감속기구를 통해 상기 제2주행휠의 구동축에 전달되는 제2충전 소모 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  20. 청구항 14에 있어서,
    엔진 동력이 제1모터에 전달되도록 하는 제1동력전달기구의 동력 전달 작동, 및 제1모터와 제1주행휠의 구동축 간에 동력을 차단하는 제2동력전달기구의 차단 작동시, 엔진 동력이 제1동력전달기구를 통해 제1모터로 전달되어 제1모터의 발전 구동이 이루어지는 동시에 제2모터의 동력이 감속기구를 통해 상기 제2주행휠의 구동축에 전달되는 충전 유지 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  21. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1동력전달기구와 제2동력전달기구 사이에 구성되어, 엔진 동력 중 제1모터로 전달되는 동력과 분배된 나머지 동력을, 제1동력전달기구에서 제1주행휠의 구동축 쪽으로 연결된 제2동력전달기구에 선택적으로 전달하도록 작동하는 제4동력전달기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 제4동력전달기구는,
    상기 제2동력전달기구에서 제1주행휠의 구동축에 동력을 전달하는 제2동력전달축에 연결된 제3싱크로나이저; 및
    상기 제2동력전달축에 제3싱크로나이저를 매개로 연결되어 제3싱크로나이저에 의해 제2동력전달축과의 동력 전달이 선택적으로 단속되고 제1동력전달기구에서 엔진 동력을 전달하는 제1모터용 동력전달기어에 치합된 제4출력기어;
    를 포함하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  23. 청구항 21에 있어서,
    엔진 동력이 제1모터에 전달되도록 하는 제1동력전달기구의 동력 전달 작동, 제1모터와 제1주행휠의 구동축 간에 동력을 차단하는 제2동력전달기구의 차단 작동, 및 제4동력전달기구의 동력 전달 작동시, 엔진 동력 중 제1모터로 전달되는 동력과 분배된 나머지 동력이, 제2모터의 동력과 함께 차량 구동을 위해 사용되도록, 상기 제1동력전달기구, 제4동력전달기구 및 제2동력전달기구를 통해 상기 제1주행휠의 구동축에 전달되는 병렬 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  24. 청구항 21에 있어서,
    상기 제2동력전달기구는,
    상기 제1모터의 회전축에 연결된 제2싱크로나이저;
    상기 제1모터의 회전축에 제2싱크로나이저를 매개로 연결되어 제2싱크로나이저에 의해 제1모터의 회전축과의 동력 전달이 선택적으로 단속되는 제1출력기어;
    제2동력전달축에 설치되어 제1출력기어에 치합된 제2출력기어; 및
    상기 제2출력기어와 동축 상인 제2동력전달축에 설치되고 상기 제1주행휠의 구동축과 동력 전달 가능하게 연결된 제3출력기어;
    를 포함하고,
    상기 제2동력전달축에 연결되어 상기 제2출력기어와 제2동력전달축 사이의 동력 전달을 단속하는 제4싱크로나이저가 구비된 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  25. 청구항 22에 있어서,
    상기 제2동력전달기구는,
    상기 제1모터의 회전축에 연결된 제2싱크로나이저;
    상기 제1모터의 회전축에 제2싱크로나이저를 매개로 연결되어 제2싱크로나이저에 의해 제1모터의 회전축과의 동력 전달이 선택적으로 단속되는 제1출력기어;
    제2동력전달축에 설치되어 제1출력기어에 치합된 제2출력기어; 및
    상기 제2출력기어와 동축 상인 제2동력전달축에 설치되고 상기 제1주행휠의 구동축과 동력 전달 가능하게 연결된 제3출력기어;
    를 포함하고,
    상기 제2동력전달축에 연결되어 상기 제2출력기어와 제2동력전달축 사이의 동력 전달을 단속하는 제4싱크로나이저가 구비되며,
    상기 제1출력기어와 제2출력기어의 기어비를, 제1모터용 동력전달기어와 제4출력기어의 기어비와 다르게 한 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.
  26. 청구항 24 또는 청구항 25에 있어서,
    엔진 동력이 제1모터에 전달되도록 하는 제1동력전달기구의 동력 전달 작동, 제1모터의 회전축과 제1주행휠의 구동축 간을 동력 전달이 이루어지도록 연결하는 제2동력전달기구의 동력 전달 작동, 제4동력전달기구의 동력 차단 작동, 및 제4싱크로나이저의 동력 전달 작동시, 엔진 동력 중 제1모터로 전달되는 동력과 분배된 나머지 동력이, 제2모터의 동력과 함께 차량 구동을 위해 사용되도록, 상기 제1동력전달기구, 제4싱크로나이저 및 제2동력전달기구를 통해 상기 제1주행휠의 구동축에 전달되는 병렬 모드가 구현되는 것을 특징으로 하는 친환경차량용 동력 전달 시스템.

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