KR102423226B1 - 파워 분할 하이브리드 파워트레인 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 하이브리드 파워트레인에 관한 것이다. 상기 하이브리드 파워트레인은 내연 기관; 토크 컨버터; 서로 전기적으로 결합된 제1 및 제2 전기 기계를 포함한다. 상기 하이브리드 파워트레인은 제1, 제2 및 제3 부재를 포함하는 플래너터리 기어 세트를 추가로 포함한다. 상기 내연 기관은 상기 토크 컨버터를 통해 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 부재에 기계적으로 맞물린다. 상기 제1 전기 기계는 상기 플래너터리 기어 세트의 제1 부재에 기계적으로 맞물려서 배치된다. 상기 제2 전기 기계는 상기 하이브리드 파워트레인의 복수의 작동 모드를 설정하기 위해 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 및 제3 부재에 기계적으로 맞물림 가능하게 배치된다.

Description

파워 분할 하이브리드 파워트레인
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 차량용 하이브리드 파워트레인에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 차량에 관한 것이다.
차량용 하이브리드 구동부 또는 하이브리드 파워트레인을 구현하는 것은 예를 들어 그 연료 보존 특성에 기인하여 최근에 대중화되어 있다. 오늘날 차량용 하이브리드 구동부의 많은 구성들이 존재한다.
하이브리드 파워트레인 타입의 한가지 예는 다양한 방식으로 구현될 수 있는 직렬 하이브리드 파워트레인이다. 그러나, 직렬 타입의 하이브리드 파워트레인의 문제점은 중차량(heavy vehicle)에서 구현에 거의 적합하지 않다는 것이다. 중차량에서 직렬 타입의 하이브리드 파워트레인을 구현하는 것은 일반적으로 많은 파워 전자 부품들과 함께 강력하고 큰 전기 기계를 요구하는데, 이는 무겁고 고가이며 복잡한 구성을 가져온다.
하이브리드 파워트레인 타입의 다른 예는 병렬 또는 직렬/병렬 하이브리드 파워트레인이다. 직렬/병렬 하이브리드 파워트레인의 변형은 현재 자동차의 보통의 하이브리드 파워트레인인 파워 분할 하이브리드이다. 파워 분할 하이브리드는 따라서 잘 알려져 있다. 그러나, 파워 분할 하이브리드 파워트레인의 어떠한 변형도 중차량에는 적합하지 않는데, 이는 속도/토크(torque) 측면에서 높은 용량을 필요로 하는 작동 요건 및 중량과 같은 중차량의 고유 특성에 기인한다. 속도/토크 측면에서 향상된 용량을 갖도록 구성된 파워 분할 하이브리드 파워트레인들이 존재하지만, 이들은 전형적으로 많은 기어 부품들 및 거기에 관련된 부품들을 요구하여 파워트레인의 복잡하고 공간 소모적인 구성을 가져온다.
따라서, 중차량과 같은 차량용 하이브리드 파워트레인 내의 존재하는 개선에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 목적은 중차량의 작동을 용이하게 하는 차량용 하이브리드 파워트레인을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 복수의 작동 모드를 제공하는 차량용 하이브리드 파워트레인을 제공하는 것이다.
이하의 설명으로부터 명백한 이러한 그리고 다른 목적들은 독립항 기재와 같은 차량용 하이브리드 파워트레인, 하이브리드 파워트레인 작동 방법 및 차량에 의해 달성된다. 상기 방법 및 하이브리드 파워트레인의 바람직한 실시예들은 종속항들에 정의되어 있다.
본 발명에 따르면 상기 목적들은 차량용 하이브리드 파워트레인에 의해 달성된다. 상기 하이브리드 파워트레인은 내연 기관, 토크 컨버터 및 제1 및 제2 전기 기계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 전기 기계는 서로 전기적으로 결합되어 있다. 상기 하이브리드 파워트레인은 플래너터리 기어 세트를 추가로 포함한다. 상기 플래너터리 기어 세트는 제1, 제2 및 제3 부재를 포함한다. 상기 내연 기관은 상기 토크 컨버터를 통해 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 부재에 기계적으로 맞물린다. 상기 제1 전기 기계는 상기 플래너터리 기어 세트의 제1 부재에 기계적으로 맞물려 배치된다. 상기 제2 전기 기계는 상기 하이브리드 파워트레인의 복수의 작동 모드를 설정하기 위해 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 및 제3 부재에 기계적으로 맞물림 가능하게 배치된다.
이에 의해 중차량에서 구현에 적합한 속도 범위에서 충분한 토크를 제공할 수 있는 하이브리드 파워트레인의 간단한 구성이 달성된다. 또한, 상기 하이브리드 파워트레인은 덜 강력한 전기 기계들, 즉 전통적인 하이브리드 파워트레인에 의해 요구되는 것보다 낮은 전기적 파워를 전달하는 전기 기계로 구현될 수 있다. 이는 또한 전기 기계와 관련된 파워 전자 장치가 전통적인 하이브리드 파워트레인에 의해 요구되는 것보다 낮은 파워 요건을 가질 수 있는 것을 가져온다. 상기 하이브리드 파워트레인은 또한 상대적으로 적은 부품들을 사용하여 구현될 수 있기 때문에 전통적인 하이브리드 파워트레인들보다 설치 공간이 덜 필요한데, 일반적으로 전통적인 높은 토크 적용품, 즉 중차량용 하이브리드 파워트레인은 예를 들어 다단 플래너터리 기어 세트 및 많은 클러치들과 같은 기어 부품들 측면에서 복잡한 구성을 요구한다. 이는 또한 본 발명에 따른 하이브리드 파워트레인에 의해 더 적고 더 높은 비용 효율의 부품들이 요구되기 때문에 생산 및 유지 측면에서 보다 낮은 중량 및 보다 낮은 비용을 가져온다. 또한, 상기 하이브리드 파워트레인은 작동 모드들 간의 스위칭시에 슬립, 즉 마찰 디스크 클러치들과 같은 슬립 클러치(slipping clutch)를 요구하지 않는데, 이는 예를 들어 전통적인 자동 기어박스들 및 2-속도 또는 다 속도 직렬 타입 하이브리드 파워트레인들이 일반적으로 기어들의 스위칭시에 요구한다.
상기 하이브리드 파워트레인의 일실시예에 따르면, 상기 하이브리드 파워트레인의 복수의 작동 모드 중 하나 이상의 작동 모드로 진입하는 것은 제2 전기 기계를 플래너터리 기어 세트의 제2 및/또는 제3 부재에 맞물리게 하는 것에 의해 유발된다.
상기 하이브리드 파워트레인의 일실시예에 따르면, 상기 제2 전기 기계는 제1 클러치를 통하여 플래너터리 기어 세트의 제3 부재에 기계적으로 맞물림가능하게 배치되고 제2 클러치를 통하여 플래너터리 기어 세트의 제2 부재에 기계적으로 맞물림 가능하게 배치된다.
상기 하이브리드 파워트레인의 일실시예에 따르면, 상기 플래너터리 기어 세트의 제1 부재는 링 기어(ring gear)이고, 제2 부재는 캐리어 샤프트이고 제3 부재는 썬 기어(sun gear)이다.
상기 하이브리드 파워트레인의 일실시예에 따르면, 상기 플래너터리의 제3 부재는 하이브리드 파워트레인으로부터 차량으로 구동 토크를 전달하기 위한 출력 부재에 결합된다. 위에 언급된 전기 기계들의 플래너터리 기어 세트와의 결합에 의해, 파워 분할 스테이지를 구성하고, 썬 기어로부터의 출력의 결합은, 썬 기어를 통해 뽑아내어진, 플래너터리 기어 세트의 출력 샤프트로부터 전기 기계들의 선택적인 연결 해제/연결에 대한 가능성을 가져오고, 이는 하이브리드 파워트레인의 전달 특성에 큰 영향을 미친다. 이는 예를 들어 전기 기계들의 최대 허용 속도(rpm)가 하이브리드 파워트레인이 구현되는 차량의 최대 속도를 제한하는 인자가 아니라는 결과를 가져온다.
상기 하이브리드 파워트레인의 일실시예에 따르면, 제1 및 제2 전기 기계 각각은 모터 또는 발전기로서 선택적으로 사용되도록 구성된다.
상기 하이브리드 파워트레인의 일실시예에 따르면, 상기 복수의 작동 모드는 제1 및 제2 클러치들와 맞물림에 의해 유발되는 제1 작동 모드를 포함하는데, 상기 플래너터리 기어 세트는 단일 유닛으로서 회전하도록 배치되고, 상기 제1 작동 모드는 토크 컨버터 지지형 내연 기관 단독 작동 모드에 대응한다.
상기 하이브리드 파워트레인의 일실시예에 따르면, 복수의 작동 모드는 제1 클러치의 맞물림 및 제2 클러치의 맞물림 해제에 의해 유발되는 제2 작동 모드를 포함하는데, 제1 전기 기계는 발전기로서 작동하도록 배치되고 제2 전기 기계는 모터로서 작동하도록 배치되며, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하도록 배치되고, 상기 제2 작동 모드는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응한다.
상기 하이브리드 파워트레인의 일실시예에 따르면, 복수의 작동 모드는 제1 및 제2 클러치들을 맞물림 해제하는 것에 의해 유발되는 제3 작동 모드를 포함하는데, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하도록 배치되고, 상기 제3 작동 모드는 전기 기계 보조 내연 기관 단독 작동 모드에 대응한다.
상기 하이브리드 파워트레인의 일실시예에 따르면, 복수의 작동 모드는 제2 클러지를 맞물림 해제하고 제2 클러치를 맞물리게 하여 유발되는 제4 작동 모드를 포함하는데, 상기 제1 전기 기계는 모터로서 작동하도록 배치되고, 상기 제2 전기 기계는 발전기로서 작동하도록 배치되며, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하도록 배치되며, 상기 제4 작동 모드는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응한다.
일실시예에 따르면, 상기 하이브리드 파워트레인은 파워 소스를 포함한다.
이에 의해 배터리 장치와 같은 파워 소스가 발전기로서 작동할 때 전기 기계들 중 하나에 의해 생성되는 잉여의 에너지의 저장을 위한 에너지 저장소로 이용될 수 있는 하이브리드 파워트레인이 달성된다. 또한, 파워 소스에 저장된 전기적 에너지는 제1 및 제2 전기 기계들의 중 하나 이상의 변환에 의해 추가의 기계적 파워를 생성하는 데에 사용될 수 있다.
상기 하이브리드 파워트레인의 일실시예에 따르면, 상기 플래너터리 기어 세트는 단일 플래너터리 기어 세트이다.
이에 의해 공간 보존적이고, 저렴하고 경량이며 유지하기 용이한 간소화된 구성이 달성된다. 종래 기술에 따른 중차량용 전형적인 하이브리드 파워트레인은 복수의 플래너터리 기어 세트를 포함하는데, 플래너터리 기어 세트들 중 하나 이상은 다단식 플래너터리 기어 세트이거나 다른 타입의 비전통적인 플래너터리 기어 세트이다.
상기 하이브리드 파워트레인의 일실시예에 따르면, 상기 토크 컨버터는 토크 컨버터의 선택적 사용을 허용하기 위해 록업 기구(lock up mechanism)를 포함한다.
이에 의해 토크 컨버터를 가용/비가용하기 위한 토크 컨버터의 사용이 제어될 수 있는 것이 달성된다.
본 발명에 따르면 상기 목적들은 또한 위에 설명된 타입의 하이브리드 파워트레인을 작동하는 방법에 의해 달성된다. 상기 방법은 제2 전기 기계를 플래너터리 기어 세트의 제2 및 제3 부재에 맞물리게 하여 제1 작동 모드로의 진입을 유발하는 단계, 여기서, 상기 플래너터리 기어 세트는 단일 유닛으로서 회전하고, 상기 제1 작동 모드는 토크 컨버터 지지형 내연 기관 단독 작동 모드에 대응함; 상기 제2 전기 기계를 플래너터리 기어 세트의 제3 부재에 맞물리게 하고 제2 전기 기계를 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 부재로부터 맞물림 해제하여 제2 작동 모드로의 진입을 유발하는 단계, 여기서, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하고, 제1 전기 기계는 발전기로서 작동하고 상기 제2 전기 기계는 모터로서 작동하며, 상기 제2 작동 모드는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응함; 상기 제2 전기 기계를 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 부재 및 제3 부재로부터 맞물림 해제하여 제3 작동 모드로의 진입을 유발하는 단계, 여기서, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하고, 상기 제3 작동 모드(M3)는 전기 기계 보조 내연 기관 단독 작동 모드에 대응함; 상기 제2 전기 기계를 상기 플래너터리 기어 세트의 제3 부재로부터 맞물림 해제하고 상기 제2 전기 기계를 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 부재에 맞물리게 하여 제4 작동 모드로의 진입을 유발하는 단계를 포함하며, 여기서, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하고, 상기 제1 전기 기계는 모터로서 작동하고 상기 제2 전기 기계는 발전기로서 작동하며, 상기 제4 작동 모드는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응한다.
본 발명의 더 나은 이해를 위해 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명이 참조될 것이며, 동일한 도면 부호는 여러 도면에 걸쳐 유사한 부분을 나타낸다:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 파워트레인을 구비하는 차량의 측면도를 개략적으로 나타낸 것이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 하이브리드 파워트레인의 개념도를 개략적으로 나타낸 것이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 파워트레인의 맞물림 스케줄을 개략적으로 나타낸 것이다;
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 파워트레인의 제1 작동 모드의 차량 토크 및 차량 속도와 관련한 예시적인 작동을 나타내는 그래프를 개략적으로 나타낸 것이다;
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 파워트레인의 제2 작동 모드의 차량 토크 및 차량 속도와 관련한 예시적인 작동을 나타내는 그래프를 개략적으로 나타낸 것이다;
도 4c는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 파워트레인의 제3 작동 모드의 차량 토크 및 차량 속도와 관련한 예시적인 작동을 나타내는 그래프를 개략적으로 나타낸 것이다;
도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 파워트레인의 제4 작동 모드의 차량 토크 및 차량 속도와 관련한 예시적인 작동을 나타내는 그래프를 개략적으로 나타낸 것이다;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 하이브리드 파워트레인의 개념도를 개략적으로 나타낸 것이다;
도 6은 차량의 하이브리드 파워트레인을 제어하는 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1은 지상 차량 형태로, 차량(1)의 예시적인 실시예를 개략적으로 나타낸 것으로, 차량은 차량(1)의 차체(2)에 포함된 하이브리드 파워트레인(10:1)을 포함한다. 하이브리드 파워트레인은 차량의 추진을 위해 배치된다. 차량은 또한 차체, 하이브리드 파워트레인 및 예를 들어 작동반(operator station)을 포함할 수 있는 다양한 다른 차량 시스템들을 지지하기 위한 차량 프레임(미도시)를 포함한다. 차량은, 차량의 하나 이상의 그라운드 맞물림 수단(5)을 구동하기 위한 도 2에 도시된 구동 어셈블리(DA)와 같은 적어도 하나의 구동 어셈블리를 추가로 포함한다. 그라운드 맞물림 수단이 적어도 하나의 구동 어셈블리를 통하여 하이브리드 파워트레인으로부터 제어된 구동 토크를 받아들일 때 차량은 예를 들어 차량의 작동자가 원하는 바와 같이 그라운드에 대하여 대하여 제어가능하게 이동하는 것이 유발될 수 있다. 예를 들어 차량은 후진, 전진으로 구동되거나 정지를 유지할 수 있다. 도 1에서는 그라운드 맞물림 수단(5)이 4개의 바퀴 세트로 예시되었으나, 무한 트랙 세트 또는 상이한 수의 바퀴 세트와 같은 다른 그라운드 맞물림 수단이 용이하게 고려될 수 있다.
위에 설명된 바와 같은 차량(1)은 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명되는 바와 같은 하이브리드 파워트레인(10:1)과는 약간 상이한 구성의 하이브리드 파워트레인을 포함할 수 있다는 것이 추가로 주목되어야 한다. 예를 들어 차량은 도 5를 참조하여 설명되는 하이브리드 파워트레인에 따라 구성되는 하이브리드 파워트레인을 포함할 수 있다.
차량은 적어도 하이브리드 파워트레인 및/또는 그 부품들을 제어하기 위한 적어도 하나의 전자 제어 유닛(electronic control unit; ECU)을 추가로 포함한다. 예를 들어, ECU는 조향, 스로틀(throttle) 및 변속 제어(transmission control)를 위해 배치될 수 있다. ECU는 하이브리드 파워트레인의 제어에 요구되는 차량에 관한 다양한 데이터를 얻을 수 있도록 추가로 하나 이상의 차량 센서를 포함하거나 하나 이상의 차량 센서에 결합될 수 있다.
차량(1)은 바람직하게는 탱크, 병력수송 장갑차 또는 또는 보병 전투 장갑차를 포함하는 군용 차량 그룹으로부터 선택된 차량과 같은 군용 궤도형 또는 바퀴형 중차량이다.
용어 중차량은 약 10,000 kg 이상의 중량의 차량을 의미한다.
변형예에 따르면, 차량(1)은 트랙터, 채광 차량, 건설 차량, 버스와 같은 대중 수송 차량, 견인 차량 또는 트럭과 같은 수송 차량과 같은 작업 타입 차량을 포함하는 민간 차량 그룹으로부터 선택된 차량과 같은 민간 궤도형 또는 바퀴형 중차량이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 도 1에 도시된 차량(1)에 의도된 하이브리드 파워트레인(10)의 제1 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
차량용 하이브리드 파워트레인(10:1)은 예를 들어 디젤 엔진과 같은 내연 기관(ICE)을 포함하며, 토크 컨버터(TC)를 통하여 플래너터리 기어 세트(PGS)의 각각의 부재에 기계적으로 결합된다. 따라서, 내연 기관은 토크 컨버터를 통하여 플래너터리 기어 세트(PGS)의 각각의 부재에 기계적으로 맞물리게 된다. 보다 상세하게는 토크 컨버터(TC)는 잠금 기구(locking mechanism)를 포함한다.
토크 컨버터는 내연 기관과 같은 원동기로부터 회전 종동 부하(rotating driven load)로 회전 파워를 전달하는 데 사용되는 일반적으로 유압식 유체 커플링과 같은 장치이다. 육상 차량에 대하여, 종동 부하는 차동 또는 다른 기어 장치를 통해 차량의 하나 이상의 바퀴 또는 다른 구동 기구에 연결되는 종동 샤프트가 될 수 있다. 일부 토크 컨버터는 또한 토크 증대나 속도 변화없이 엔진 속도를 변속기에 직접 전달하는 잠금 기구를 포함한다. 토크 변환기들의 하나의 특징은 엔진으로부터 컨버터로의 입력 속도와 변속기로의 컨버터의 출력 속도 간에 차이가 있을 때 토크를 곱할 수 있는 능력이다.
일실시예에 따르면, 하이브리드 파워트레인은 전기 기계들(EMA, EMB) 중 하나 이상에 결합되는, 배터리 장치 또는 다른 적절한 타입의 파워 저장 장치와 같은 파워 소스 저장 장치(미도시)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 파워 저장 장치는 DC-버스(미도시)를 통하여 전기 기계들 중 하나 이상에 각각 결합되어 배치될 수 있는데, 각각의 전기 기계들은 DC-버스에 결합되거나 파워 전자기기(미도시)를 통하여 DC-버스에 결합된다. 파워 소스의 추가는 예를 들어: 전기 기계들 중 하나 이상이, 이들 중 하나가 발전기로서 사용되는 것을 요구받지 않으면서 파워 소스로부터 제공되는 파워에 접속함으로써 증가된 토크 능력; 발전기로서 작동할 때 전기 기계들 중 하나 이상으로부터 제공되는 잉여의 파워의 저장을 위한 파워 저장 능력; 및 전기적 제동 능력과 같은 향상된 특성 및 기능을 갖는 하이브리드 파워트레인을 가져온다.
플래너터리 기어 세트(PGS)는 전통적인 일단식 플래너터리 기어 세트를 포함한다. 따라서, 상기 플래너터리 기어 세트(PGS)는 제1 부재(RGM), 제2 부재(CSM) 및 제3 부재(SGM)를 포함하는 단일 플래너터리 기어 세트이다. 제1 부재(RGM)는 링 기어 부재이고, 제2 부재(CSM)는 캐리어 샤프트 부재이고, 제3 부재(SGM)는 썬 기어 부재이다. 제1, 제2 및 제3 부재 각각은 플래너터리 기어 세트가 단일 링 기어, 단일 캐리어 샤프트 및 단일 썬 기어를 포함한다는 것을 의미하는 단일 부재들이다. 이는 다중 플래너터리 기어 세트 스테이지들 및/또는 각각의 하나 이상의 플래너터리 기어 세트 스테이지들 각각의 링 기어, 캐리어 샤프트 또는 썬 기어 중 하나 이상의 배수를 포함하는 비전통적인 프래너터리 기어 세트들과 상이하다.
보다 상세하게는, 회전 토크의 전달을 위해 구성되는, 하이브리드 파워트레인의 제1 기계적 경로(MP1)는 토크 컨버터(TC)와 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM) 사이에 구성된다. 이 제1 기계적 경로는 내연 기관(ICE)에 의해 생성된 회전 토크를 토크 컨버터(TC)를 통하여 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM)로 전달하는 것을 가능하게 한다.
하이브리드 파워트레인(10:1)은 제1 전기 기계(EMA) 및 제2 전기 기계(EMB)의 형태로 제1 및 제2 전기 기계를 추가로 포함한다. 제1 및 제2 전기 기계(EMA, EMB)는 모터 및/또는 발전기로서 선택적으로 작동하도록 구성된다. 제1 및 제2 전기 기계는 전기적 경로(E1)를 통해 서로 전기적으로 결합된다. 제1 및 제2 전기 기계가 서로 전기적으로 결합되는 것에 의해 전기 기계들 간의 전기적 파워의 교환이 가능하게 되고 이는 제1 전기 기계가, 발전기로서 작동할 때, 전기적 파워를 제2 전기 기계에 제공할 수 있고, 제2 전기 기계가, 발전기로서 작동할 때, 제1 전기 기계에 전기적 파워를 제공할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 전기 기계들은 전기적 파워를 이용하고 이를 기계적 파워, 즉 토크로 변환함으로써 토크의 생성을 가능하게 하도록 서로 전기적으로 파워를 공급할 수 있다. 보다 상세하게는, 다른 전기 기계에 전기적 파워를 공급하기 위한 발전기로서 전기 기계 중 하나를 사용할 수 있게 하기 위해, 상기 전기 기계는 파워 전자기기(미도시) 및 DC-버스(미도시)에 의해 서로 전기적으로 결합될 수 있다. 전기 기계가 발전기로서 작동할 때, 이는 전기 기계의 회전수와 극수에 따르는 주파수를 갖는 AC-전압을 제공한다. 발전기로서 작동되는 전기 기계 중 하나에 의해 제공되는 AC-전압은 모터로서 작동하는 다른 기계 장치에 의해 직접적으로 사용될 수 없다. 이러한 이유로, 발전기로서 사용되는 전기 기계는, 발전기로서 작동하는 전기 기계로부터 제공되는, 수신된 AC-전압을 DC-전압으로 변환하도록 배치되는 AC-DC 컨버터(미도시)의 형태로 파워 전자기기에 결합될 수 있다. AC-DC 변환기는 모터로서 작동되는 전기 기계에 결합되는 주파수 제어 기구를 갖는 DC-AC 변환기의 형태로 파워 전자기기에 DC-전압의 전달을 위한 DC-버스에 결합될 수 있다. 모터로서 작동되는 전기 기계에 제공되는 AC-전압의 주파수를 제어함으로써, AC-전압은 모터로서 작동되는 전기 기계에 의한 사용을 위해 조정될 수 있다.
제1 전기 기계(EMA)는 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제1 부재, 즉 링 기어에 기계적으로 맞물림, 즉 결합된다. 보다 상세하게는 제1 전기 기계(EMA)는 제2 기계적 경로(MP2)를 통해 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제1 부재에 기계적으로 결합된다. 제2 전기 기계(EMB)는 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM) 및 제3 부재(SGM)에 기계적으로 맞물림 가능하게 배치, 즉 캐리어 샤프트 및 썬 기어에 선택적으로 맞물림 가능하게 결합된다. 보다 상세하게는 제2 전기 기계(EMB)는 각각 제3 기계적 경로(MP3) 및 제4 기계적 경로(MP4)를 통하여 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM) 및 제3 부재(SGM)에 기계적으로 맞물림 가능하게 배치된다. 기계적으로 선택적으로 맞물림가능한 것은 제2 전기 기계(EMB)와 플래너터리 기어 세트 간의 각각의 기계적 결합들이 맞물림되도록/맞물림 해제되도록 제어될 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 각각의 클러치가 맞물림되도록 제어될 때 전기 기계(EMB)와 플래너터리 기어 세트의 각각의 부재 중 하나 이상 간의 기계적 경로가 설정되고, 이는 기계적 파워, 즉 회전 토크가 플래너터리 기어 세트의 제2 및/또는 제3 부재와 제2 전기 기계 간에, 즉 플래너터리 기어 세트의 제2 및/또는 제3 부재까지 및/또는 플래너터리 기어 세트의 제2 및/또는 제3 부재에서, 제2 전기 기계까지 및/또는 제2 전기 기계로부터, 전달될 수 있다는 것을 의미한다.
제2 전기 기계들(EMB)과 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 및 제3 부재 간의 선택적으로 맞물림 가능한 결합을 가능하게 하기 위해, 하이브리드 파워트레인은 제1 및 제2 클러치(C1, C2)를 포함한다. 보다 상세하게는 제2 전기 기계(EMB)는 제1 클러치(C1)를 통해 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제3 부재(SGM)에 맞물림 가능하게 배치되고 제2 클러치(C2)를 통해 플래너터리 기어 세트의 제2 부재(CSM)에 맞물림 가능하게 배치된다.
플래너터리 기어 세트의 제3 부재 및 제2 부재에 제2 전기 기계를 기계적으로 맞물리도록/맞물림 해제되도록 각각의 클러치(C1, C2)의 작동을 제어하기 위해, 클러치들은 도 1과 관련하여 설명된 전자 제어 유닛(ECU)와 같은 전자 제어 유닛에 결합될 수 있다.
따라서, 하이브리드 파워트레인의 상술한 구성에 따르면, 내연 기관은 토크 컨버터(TC)를 통하여 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재에 항상 기계적으로 결합, 즉 캐리어 샤프트에 항상 결합되고, 제1 전기 기계(EMA)는 플래너터리 기어 세트의 제1 부재(RGM)에 항상 기계적으로 결합, 즉 링 기어에 항상 결합된다. 제2 전기 기계(EMB)는 제2 클러치(C2)를 맞물리고/맞물림 해제하는 것에 의해 제2 플래너터리 기어 부재, 즉 캐리어 샤프트에 선택적으로 결합될 수 있다. 제2 전기 기계(EMB)는 제2 클러치(C1)를 맞물리고/맞물림 해제하는 것에 의해 제3 플래너터러 기어 부재(SGM), 즉 썬 기어에 추가로 선택적으로 결합될 수 있다.
따라서, 상술한 하이브리드 파워트레인의 구성에 의해, 하이브리드 파워트레인의 복수의 작동 모드가 설정된다. 하이브리드 파워트레인의 복수의 작동 모드 중 하나 이상으로의 진입은 제2 전기 기계(EMB)를 플래너터리 기어 세트의 제2 및/또는 제3 부재에 제어가능하게 맞물리도록/맞물림 해제되도록 클러치들(C1, C2) 중 하나 이상을 제어함으로써 유발된다. 원하는 작동 모드로의 진입을 위해 위에 언급된 전자 제어 유닛(ECU)이 클러치들(C1, C2)을 제어하도록 구성될 수 있다. 작동 모드들은 도 3, 4a, 4b, 4c 및 4d와 관련하여 상세하게 설명될 것이다.
토크 컨버터(TC)에는, 토크 컨버터의 록업을 가능하게 하도록 구성되는 록업 기구가 구비된다. 록업 기구가 맞물림 해제될 때 토크 컨버터는 내연 기관으로부터 제공된 토크를 능동적으로 변환하고 록업 기구가 맞물림 해제될 때 토크 컨버터는 기본적으로 강성 축으로서 작동, 즉 어떠한 토크 변환도 제공하지 않는다. 따라서, 토크 컨버터는, 록업 기구가 맞물림 해제되도록 제어될 때, 내연 기관이 차량의 작동에 적합한 토크를 제공하면서 그것의 작동 속도와 관련하여 최적의 작동 범위 내에서 작동할 수 있도록 토크의 증대를 적용하기 위해 내연 기관으로부터 제공된 토크를 변환하도록 배치된다. 차량의 작동에 적합한 토크를 제공함과 동시에 작동 속도에 대해 조정한다. 토크 컨버터의 록업 기구의 제어는 예를 들어 전자 제어 유닛(ECU)에 의해 작동될 수 있다.
플래너터리 기어 세트(PGS)의 제3 부재의 출력부는 구동 토크를 도 1과 관련하여 설명된 그라운드 맞물림 수단(5)과 같은 그라운드 맞물림 수단(ground engaging means)에 제공하는 것을 가능하게 하기 위해 구동 어셈블리(DA)에 추가로 결합된다. 보다 상세하게는, 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제3 부재, 즉 썬 기어가 구동 샤프트와 같은 최종 출력 샤프트(S1)를 통해 구동 어셈블리(DA)에 결합된다. 변형예에 따르면 썬 기어(SGM)는 구동 조립체(DA)에 결합되고, 구동 조립체는 궤도형 차량의 한 쌍의 궤도 조립체의 무한궤도를 구동하도록 배치된 구동 바퀴와 썬 기어 사이에 형성된 고정 기어링의 형태가 된다. 상술한 전기 기계들 및 내연 기관의 플래너터리 기어 세트(PGS)에 대한 결합에 의해, 플래너터리 기어 세트는 파워 분할 메카니즘을 제공, 즉 출력부로서 전기 기계 및 내연 기관의 형태로 입력부들로부터 제공된 파워의 분할을 제공한다. 따라서, 플래너터리 기어 세트(PGS)는 파워 분할 스테이지를 구성한다. 전술한 구동 어셈블리(DA)를 플래너터리 기어 세트(PGS)의 썬 기어에 결합하는 것에 의해, 즉 구동 샤프트를 통해 썬 기어의 출력부를 구동 어셈블리에 결합시키는 것과 같이 플래너터리 기어 세트로부터 구동 어셈블리로 출력을 제공하도록 썬 기어를 배치하는 것에 의해, 플래너터리 기어 세트의 출력부, 즉 썬 기어로부터/썬 기어에 전기 기계들을 선택적으로 연결 해제/연결하는 것이 가능해지고, 이는 예를 들어 전기 기계(들)의 최대 허용 속도(rpm)가 하이브리드 파워트레인이 구현되는 차량의 최대 속도를 제한하는 인자가 아니라는 결과를 가져온다.
하이브리드 파워트레인(10:1)은 도 2를 참조하여 설명된 바와 다르게 구성될 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 예를 들어, 하이브리드 파워트레인(10:1)은 예를 들어 도 5를 참조하여 설명되는 바와 같이 관련 구성과 함께 하나 이상의 추가 요소와 같이, 관련 구성과 함께 하나 이상의 추가 요소를 포함할 수 있다. 하이브리드 파워트레인에 용이하게 포함될 수 있는 이러한 요소의 한가지 예는 도 5를 참조하여 설명되는 바와 같이, 드롭 기어(drop gear)이다.
도 3은 도 2를 참조하여 설명된 하이브리드 파워트레인(10:1) 또는 도 5를 참조하여 설명되는 하이브리드 파워트레인, 즉 하이브리드 파워트레인(10:2)의 맞물림 스케줄을 개략적으로 나타낸 것이다.
상기 하이브리드 파워트레인(10:1 또는 10:2)는 네가지 상이한 작동 모드(M1-M4)로 작동 가능하다.
도 3에서 채워진 원들은 하나 이상의 각각의 클러치(C1, C2)의 맞물림을 나타내는데 이용되고 채워지지 않은 원들은 하나 이상의 각각의 클러치(C1, C2)의 맞물림 해제를 나타내는데 이용된다. 각각의 클러치(C1, C2)가 맞물릴 때, 제2 전기 기계(EMB)와 플래너터리 기어 세트(PGS)의 각각의 부재 간에, 제2 전기 기계로부터 플래너터리 기어 세트의 각각의 부재로 및/또는 플래너터리 기어 세트의 각각의 부재로부터 제2 전기 기계로 토크의 전달을 가능하게 하기 위한 기계적 경로가 설정된다.
제1 작동 모드(M1)에서, 제1 및 제2 클러치(C1, C2)는, 도 2 및 도 5를 참조하여 설명되는 바와 같이 맞물리게 된다.
제2 작동 모드(M2)에서, 제1 클러치(C1)은 맞물리게 구성되고 제2 클러치(C2)는 맞물림 해제되도록 구성된다.
제3 작동 모드(M3)에서 제1 클러치(C1) 및 제2 클러치(C2)는 맞물림 해제되도록 구성된다.
제4 작동 모드(M4)에서 제1 클러치(C1)은 맞물림 해제되도록 구성되고 제2 클러치(C2)는 맞물리도록 구성된다.
도 4a는 도 2를 참조하여 설명되는 하이브리드 파워트레인(10:1) 및 도 5를 참조하여 설명되는 하이브리드 파워트레인(10:2)의 제1 작동 모드(M1)을 개략적으로 나타낸 것이다.
토크 속도비(토크 속도비s; TSR) 곡선이 도 4a에 도시되어 있는데, 이는 원하는 차량 작동 성능 곡선, 즉, 중차량의 만족스러운 작동을 위해 요구되는 바와 같이 상이한 차량 대지 주행 속도(vehicle ground travel speed)에 대하여, 상이한 레벨의 최대 토크, 즉 파워 트레인 출력 토크를 나타낸다. 도 4a에서 토크(T)는 차량 대지 주행 속도(V)의 함수로서 도시되어 있다.
제1 작동 모드(M1)에서, 제1 클러치(C1) 및 제2 클러치(C2)는 맞물리도록 구성된다. 따라서, 상기 제1 모드(M1)로의 진입은 제1 및 제2 클러치(C2, C1)이 맞물리도록 제어함으로써 유발된다. 제1 및 제2 클러치(C1, C2)를 맞물리게 함으로써 제2 전기 기계(EMB)는 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM), 즉 캐리어 샤프트에 기계적으로 결합되게 되고 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제3 부재(SGM), 즉 썬 기어에 기계적으로 결합되게 된다. 이는 플래너터리 기어 세트(PGS)가 단일 유닛으로서 회전하는 결과를 가져온다. 제1 작동 모드(M1)동안 양 전기 기계들(EMA, EMB)은 수동적으로 작동하도록 구성, 즉 이들 중 아무것도 임의의 작업을 수행하지 않는다. 내연 기관이 플래너터리 기어 세트의 제2 부재(CSM)에 토크를 제공할 때 제1 작동 모드동안 플래너터리 기어 세트(PGS)가 단일 유닛으로서 회전하기 때문에, 플래너터리 기어 세트의 부재들 각각이 동일한 속도로 회전하고 도 2를 참조하여 설명된 하이브리드 파워트레인(10:1)의 제1 및 제2 전기 기계 모두 플래너터리 기어 세트와 동일한 속도로 회전할 것이다. 하이브리드 파워트레인(10:2)에 대하여, 도 5를 참조하여 설명되는 바와 같이, 제1 및 제2 전기 기계들이 드롭 기어들을 통하여 플래너터리 기어 세트에 결합되는 제1 및 제2 전기 기계들은 플래너터리 기어 부재들의 공통 속도에 따라 각각의 속도와 드롭 기어들의 기어비로 회전할 것이다.
따라서, 하이브리드 파워트레인의 제1 작동 모드(M1)는 토크 컨버터 지지형 내연 기관 단독 작동 모드이다.
변형예에 따르면, 내연 기관(ICE) 및 토크 컨버터에 의해 제공되는 토크 이외에 추가의 토크가, 도 2와 관련한 설명을 참조로 설명된 바와 같이, 전기적 파워 저장 장치의 사용에 의해 제1 작동 모드(M1)동안 플래너터리 기어 세트(PGS)에 추가될 수 있다.
제1 작동 모드는 차량이 제1 차량 속도 구간(VGSI1) 내의 속도에서 주행할 때 차량의 원하는 성능 특성을 유발하도록, 예를 들어 도 2를 참조로 설명된 전자 제어 유닛(ECU)에 의해 자동으로 활성화되거나, 차량의 조작자에 의한 선택에 따라 전자 제어 유닛으로부터의 보조로 반자동으로 또는 수동으로 활성화되도록 배치된다. 보다 상세하게는 제1 차량 속도 구간은 차량 대지 속도 구간(vehicle ground speed interval)에 관련된다. 제1 차량 속도 구간(VGSI1)은 대략 0-20 km/h 범위의 속도 구간을 포함한다. 바람직한 변형예에 따르면, 제1 작동 모드(M1)는 차량이 대략 0-16 km/h 범위의 속도 구간 내의 차량 속도로 주행할 때 활성화되도록 배치된다.
제1 작동 모드(M1)동안 토크 컨버터(TC)의 록업 기구는 낮은 차량 대지 속도 구간(LGS) 내의 차량 대지 속도로 주행하기 위해 맞물림 해제되는 것으로 제어되도록 배치된다. 낮은 차량 대지 속도 구간은 제1 차량 대지 속도 구간(VSGI1)의 하부 부분을 나타낸다. 토크 컨버터의 록업 기구는 제1 차량 대지 속도 구간(VSGI1)의 상부 부분의 차량 대지 속도를 주행하기 위해 맞물림 해제되도록 추가로 배치된다. 토크 컨버터의 록업 기구의 상기 제어를 위해 전자 제어 유닛(ECU)이 사용될 수 있다. 따라서, 차량이 낮은 차량 대지 속도 구간(LGS) 내의 낮은 속도에서 주행할 때 토크 컨버터는 능동적으로 토크를 변환, 즉 내연 기관으로부터 출력된 토크의 토크 증대를 제공한다.
제1 작동 모드(M1)로 작동하는 하이브리드 파워트레인으로부터 야기되는 토크 속도비들은 토크 속도비 영역(A1, A2)으로 도시된 도 4a에서 볼 수 있다. 제1 토크 속도비 영역(A1)은 토크 컨버터(TC)의 능동적인 사용없이 작동하는, 즉 록업 기구가 맞물리거나 또는 대안적인 파워 소스를 사용하는, 도 2 또는 도 5를 참조하여 설명되는 하이브리드 파워트레인에 대응한다. 따라서, 내연 기관의 속도를 제어함으로써, 토크 컨버터의 지지없이, 제1 토크 속도비 영역(A1) 내에 포함된 차량대지 주행 속도 의존 토크 레벨이 하이브리드 파워트레인에 의해 제공될 수 있다. 따라서, 도 4a에서 볼 수 있는 바와 같이, 하이브리드 파워트레인은 차량이 0 km/h에 가까운 대지 속도로 주행할 때 중차량의 만족스러운 차량 성능을 위해 요구되는 충분한 양의 토크를 제공할 수 없다. 또한, 도 4a에서 볼 수 있는 바와 같이, 토크 컨버터의 능동적인 사용없이, 중차량의 만족스러운 차량 성능에 요구되는 최대 토크는, 차량의 상이한 작동 조건에 따라, 제1 차량 속도 구간(VSGI1)에 걸쳐, 제1 차량의 속도 구간의 상부 속도 부분에 대하여 단지 만족된다. 보다 상세하게는, 이러한 작동 조건들은 예를 들어 차량의 현재 하중, 지면 경사, 지형 조건 등에 관련될 수 있다.
그러나, 토크 컨버터를 능동적으로 사용함으로써, 즉 내연 기관(ICE)으로부터 제공되는 토크를 증가시키도록 토크 컨버터를 비-잠금 상태가 되도록 구성함으로써, 제1 토크 속도비 영역(A1)이 확장되고 이는 또한 제2 토크 속도비 영역(A2) 내에 포함된 차량 대지 주행 속도 의존 토크 레벨을 포함한다. 따라서, 토크 컨버터의 능동적인 사용에 의해, 하이브리드 파워트레인은 전체 제1 차량 대지 속도 구간(VGSI1)에 걸쳐 만족스러운 토크 레벨을 제공할 수 있다.
도 4b는 도 2를 참조하여 설명된 하이브리드 파워트레인(10:1) 및 도 5를 참조하여 설명되는 하이브리드 파워트레인(10:2)의 제2 작동 모드(M2)를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4b에는 도 4a를 참조하여 설명 및 예시된 토크 속도비 곡선에 대응하는 토크 속도비(TSR) 곡선이 도시되어 있다.
제2 작동 모드(M2)에서 제1 클러치(C1)는 맞물리도록 구성되고 제2 클러치(C2)는 맞물림 해지되도록 구성된다. 제1 클러치(C1)를 맞물리고 제2 클러치(C2)를 맞물림 해제함으로써, 제2 전기 모터(EMB)는 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제3 부재, 즉 썬 기어 부재(SGM)에 기계적으로 결합되게 되고 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재로부터 기계적으로 결합 해제, 즉 캐리어 샤프트 부재(CSM)로부터 결합 해제하게 된다. 이는 플래너터리 기어 세트(PGS)가 실질적으로 차동 기어로서 작동하는 결과를 가져온다. 제2 작동 모드(M2) 동안 제1 전기 기계(EMA)는 발전기로서 작동하도록 배치되고 내연 기관으로부터 받아들인 기계적 파워를 플래너터리 기어 세트를 통하여 전기적 파워로 변환한다. 제2 작동 모드(M2) 동안 제2 전기 기계(EMB)는 도 2와 관련한 설명을 참조로 설명되는 바와 같이 제1 전기 기계(EMA)에 의해 생성된 전기적 파워를 파워 전자기기를 통하여 받아들임으로써 모터로서 작동하도록 배치된다. 따라서 제2 작동 모드(M2) 동안 제2 전기 기계(EMB)는 제1 전기 기계로부터 제공된 전기적 파워를 기계적 파워, 즉 토크로 변환하고 이는 제3 플래너터리 기어 부재(SGM)를 통하여 최종 출력 샤프트(S1)로 전달된다. 이는 내연 기관 및 제2 전기 기계 모두 플래너터리 기어 세트로부터의 출력을 위한 토크를 제공한다는 것을 의미한다.
제1 전기 기계는 또한 제2 작동 모드(M2) 동안 차량의 현재 대지 속도와 실질적으로 독립적인 내연 기관의 속도를 조정하는 것을 가능하게 하기 위해 제1 플래너터리 기어 부재(RGM)의 속도, 즉 회전 속도를 적절한 속도 영역 내로 유지하도록 배치된다.
따라서, 하이브리드 파워트레인의 제2 작동 모드(M2)는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응한다.
토크 컨버터(TC)의 록업 기구는 제2 작동 모드(M2) 동안 맞물리도록 배치된다.
제2 작동 모드는 예를 들어 도 2를 참조하여 설명된 전자 제어 유닛(ECU)에 의해 자동적으로 활성화되는 것과 같이 활성화되도록 배치되거나 제2 차량 속도 구간(VGSI2)에 대하여 차량의 조작자에 의한 선택에 따라 전자 제어 유닛으로부터의 도움으로 반자동 또는 수동으로 활성화되도록 배치된다. 보다 상세하게는 제2 차 속도 구간은 차량 대지 속도 구간과 관련되어 있다. 제2 차량 속도 구간(VGSI2)은 약 0-35 km/h 범위의 속도 구간을 포함한다. 그러나 하이브리드 파워트레인이 제2 작동 모드동안 전달할 수 있는 토크는 제2 차량 속도 구간의 하부 속도 영역으로 제한된다. 따라서, 바람직한 변형예에 따르면, 제2 작동 모드(M2)는 차량이 대략 16-33 km/h 범위의 속도 구간 내의 차량 속도로 주행할 때 활성화되도록 배열된다. 제2 작동 모드로의 진입에 의해, 제3 토크 속도비 영역(A3) 내에 포함된 차량 대지 주행 속도 의존 토크 레벨이 하이브리드 파워트레인에의해 제공될 수 있다.
도 4c는 도 2를 참조하여 설명된 하이브리드 파워트레인(10:1) 및 도 5를 참조하여 설명되는 하이브리드 파워트레인(10:2)의 제3 작동 모드(M3)를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4c에서 토크 속도비(TSR) 곡선은 도 4a를 참조하여 설명 및 예시된 토크 속도비 곡선에 대응하여 도시되어 있다.
제3 작동 모드(M3)에서 제1 클러치(C1) 및 제2 클러치(C2)는 맞물림 해제되도록 구성된다. 제1 클러치(C1) 및 제2 클러치(C2)를 맞물림 해제함으로써, 제2 전기 기계(EMB)는 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 및 제3 부재로부터 결합 해제, 즉 캐리어 샤프트 부재 및 썬 기어 부재로부터 결합 해제하게 된다. 이는 플래너터리 기어 세트(PGS)가 실질적으로 차동 기어로서 작동하는 결과를 가져온다. 제3 작동 모드(M3) 동안 제1 전기 기계(EMA)는 0 rpm에 가까운 제1 플래너터리 기어 부재(RGM)의 속도를 유지하도록 배치된다. 이는 제1 전기 모터(EMA)에 의해 생성되는 전기적 파워가 매우 작은 결과를 가져오고, 이에 의해 제2 전기 기계(EMB)는 플래너터리 기어 세트로부터, 즉 제1 및 제2 클러치(C1, C2)의 맞물림 해제에 의해, 결합해제될 수 있다. 이는 또한 내연 기관의 속도가 차량 속도에 직접적으로 의존한다는 결과를 가져온다.
따라서, 하이브리드 파워트레인의 제3 작동 모드(M3)는 전기 기계 보조 내연 기관 단독 작동 모드에 대응한다. 보다 상세하게는 제3 작동 모드(M3) 동안 차량의 추진을 위한 모든 기계적 파워는 내연 기관(ICE)으로부터 플래너터리 기어 세트(PGS)를 통해 구동 어셈블리(DA)로 제공되지만 제3 작동 모드로 진입 및 유지를 위해 제1 전기 기계(EMA)는 대략 0 rpm의 제1 플래너터리 기어 부재(RGM)의 속도를 유지할 필요, 즉, 제1 전기 기계가 제1 플래너터리 기어 부재의 속도가 대략 0 rpm이되는 것을 유발하여 제1 플래너터리 기어 부재를 홀딩하기 위한 토크를 제공할 필요가 있다. 이 제1 전기 기계로부터 제공되는 토크는 제3 작동 모드 동안 플래너터리 기어 세트의 제1 부재를 통해 플래너터리 기어 세트의 출력 부재, 즉 플래너터리 기어 세트의 제3 부재로 전달되지만, 플래너터리 기어의 제1 부재의 속도는 0rpm에 가깝고 따라서 없거나 매우 낮은 전기적 파워가 생성된다. 따라서, 제3 작동 모드는 내연 기관 단독 작동 모드, 즉 하이브리드 파워트레인으로부터 모든 출력 효과가 내연 기관으로부터 나오지만, 제3 작동 모드로의 진입 및 유지를 위해 제1 전기 기계가 보조를 제공, 즉 제1 플래너터리 기어 세트의 속도를 대략 0 rpm으로 유지한다. 따라서 용어 전기 기계 보조 내연 기관 단독 작동 모드는 용어 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드와 구별되는데, 전기 기계 보조 내연 기관 단독 작동 모드 동안에는 내연 기관이 하이브리드 파워트레인으로부터 출력을 위한 파워를 제공하는 반면 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드 동안에는 내연 기관과 결합된 적어도 하나의 전기 기계가 하이브리드 파워트레인으로부터의 출력을 위한 파워/토크를 제공한다.
토크 컨버터(TC)의 록업 기구는 제3 작동 모드(M3)동안 맞물리도록 배치된다.
제3 작동 모드(M3)로의 진입 이전에 제1 전기 기계(EMA)는 플래너터리 기어 세트의 제1 부재의 속도가 이후 제3 작동 모드로 진입될 수 있는 대략 0 rpm으로 감소되도록 배치된다.
제3 작동 모드는, 예를 들어 도 2를 참조하여 설명된 전자 제어 유닛(ECU)에 의해 자동적으로 활성화되는 것과 같이 활성화되도록 배치되거나 제3 차량 속도 구간(VGSI3)에 대하여 차량의 작동자에 의한 선택에 따라 전자 제어 유닛으로부터의 도움으로 반자동으로 또는 수동으로 활성화되도록 배치된다. 보다 상세하게는, 제3 차량 속도 구간은 차량 대지 속도 구간과 관련되어 있다. 제3 차량 속도 구간(VGSI3)은 약 20-50 km/h 범위의 속도 구간을 포함한다. 바람직한 변형예에 따르면, 제3 작동 모드(M3)는 차량이 약 25-47 km/h 범위의 속도 구간 내의 차량 속도로 주행할 때 활성화되도록 배치된다.
제3 작동 모드로의 진입에 의해, 제4 토크 속도비 영역(A4)에 포함된 차량 대지 주행 속도 의존 토크 레벨이 하이브리드 파워트레인에 의해 제공될 수 있다.
도 4d는 도 2를 참조하여 설명된 하이브리드 파워트레인(10:1) 및 도 5를 참조하여 설명되는 하이브리드 파워트레인(10:2)의 제4 작동 모드(M4)를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4d에는 도 4a를 참조하여 설명 및 예시된 토크 속도비 곡선에 대응하는 토크 속도비(TSR) 곡선이 도시되어 있다.
제4 작동 모드(M4)에서 제1 클러치(C1)는 맞물림 해제되도록 구성되고 제2 클러치(C2)는 맞물리도록 구성된다. 제1 클러치(C1)를 맞물림 해제하고 제2 클러치(C2)를 맞물리도록 함으로써 제2 전기 모터(EMB)는 플래너터리 기어 세트(PGS)의제2 부재에 기계적으로 결합되고 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제3 부재로부터 기계적으로 결합 해제되는데, 즉 썬 기어 부재로부터 결합 해제되고 캐리어 샤프트 부재에 결합된다. 이것은 플래너터리 기어 세트(PGS)가 실질적으로 차동 기어로서 작동하는 결과를 가져온다. 제4 작동 모드 동안, 제1 전기 기계(EMA)는 모터로서 작동하도록 배치되고 제2 전기 기계(EMB)는 발전기로서 작동하도록 배치된다. 또한 제4 작동 모드 동안, 제2 전기 기계(EMB)는 전기적 파워를 생성하여 제1 전기 기계(EMA)에 제공하도록 배치된다. 제1 전기 기계(EMA)는 제4 작동 모드 동안 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제1 부재(RGM)에 음의 속도를 유발하도록 추가로 배치된다. 이는 제4 작동 모드동안 내연 기관 및 제1 전기 기계 모두 플래너터리 기어 세트로부터의 출력을 위한 토크를 제공하도록 배치된다는 것을 의미한다.
따라서, 하이브리드 파워트레인의 제4 작동 모드(M4)는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응한다.
토크 컨버터(TC)의 록업 기구는 제4 작동 모드(M4) 동안 맞물리도록 배치된다.
제4 작동 모드(M4)는 예를 들어 도 2를 참조하여 설명된 전자 제어 유닛(ECU)에 의해 자동적으로 활성화되도록 배치되거나, 제4 차량 속도 구간(VGSI4)에 대하여 차량의 작동자에 의한 선택에 따라 전자 제어 유닛으로부터의 도움으로 반자동 또는 수동으로 활성화되도록 배치될 수 있다. 보다 상세하게는 제4 차량 속도 구간은 차량 대지 속도 구간과 관련되어 있다. 제4 차량속도 구간(VGSI4)은 역 20-75 km/h 범위의 속도 구간을 포함한다. 바람직한 변형예에 따르면, 제4 작동 모드(M4)는 차량이 약 30-75 km/h 범위의 속도 구간에 있는 차량 속도로 주행할 때 활성화되도록 배치된다.
제4 작동 모드로의 진입에 의해, 제5 토크 속도비 영역(A5)에 포함되는 차량 대지 속도 의존 토크 레벨이 하이브리드 파워트레인에 의해 제공될 수 있다.
도 4a-4d를 참조하여 설명된 토크 속도비(TSR) 곡선 및 관련된 차량 대지 속도 구간들(VGSI1-VGSI4)은 적용, 즉 중차량의 타입 및/또는 하이브리드 파워트레인이 어떤 종류의 작동을 의도하는지에 의존한다는 것이 주목되어야 한다.
도 4a 내지 도 4d를 참조로 설명된 토크 속도비(TSR) 곡선 및 관련된 차량 대지 속도 구간(VGSI1-VGSI4)은 약 40,000 kg 무게의 탱크 형태의 중차량에서 사용을 위해 의도된 하이브리드 파워트레인의 바람직한 실시예에 관련되어 있다.
다른 타입의 차량들은 전형적으로 예를 들어 차량 중량, 차량 하중, 차량 속도 및 가속도와 같은 차량 관련 변수에 의존하는 성능 측면에서 상이한 요구를 갖는다.
따라서, 도 4a-4d를 참조하여 설명된 예시적인 토크 속도비(TSR) 곡선 및 차량 대지 속도 구간은 하이브리드 파워트레인의 상이한 구성을 가져오도록 상이하게 구성될 수 있다. 예를 들어 전자 제어 유닛(ECU)이 작동 모드들 간의 스위칭 및/또는 도 2, 4a-4d 및 5를 참조로 설명되는 것과 다른 방식으로 토크 컨버터의 록업 기구의 작동을 제어하면서, 내연 기관의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다.
따라서, 하이브리드 파워트레인은 도 4a-4d를 참조하여 예시화된 탱크와 다른 차량들에 사용하는데 적절하도록 쉽게 구성될 수 있다.
도 4a-4d의 대지 속도 차량 구간들(VGSI1-VGSI4)은 어느정도 중첩될 수 있다는 점이 추가로 주목되어야 한다. 작동 모드들(M1-M4) 간의 전환을 수행할 때를 결정하기 위해, 전자 제어 유닛(ECU)은, 관련된 토크 영역들(A1-A5)을 구비하는 차량 대지 속도 구간들(VGSI1-VGSI4)에 의해 표시되는 바와 같이, 원하는 차량 속도와 원하는 차량 속도에서 요구되는 토크를 하이브리드 파워트레인의 토크 속도비 능력으로 비교하도록 배치될 수 있다. 이러한 비교를 수행함으로써, 전자 제어 유닛은 현재 선택된 작동 모드와 상이한 작동 모드로 쉬프트/전환할 때와 쉬프트가 수행되어야만 하는 작동 모드를 결정할 수있다.
도 5는 도 1에 도시된 차량용 하이브리드 파워트레인(10:2)의 제2 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
상기 하이브리드 파워트레인(10:2)은 도2를 참조로 설명된 하이브리드 파워트레인(10:1)과 유사한 방식으로 구성된다. 도 5에 도시된 하이브리드 파워트레인(10:2)의 요소들 중 일부는 다른 기호를 이용하여, 즉 도 2에서 사용된 블록 도식 대신 전자-기계 회로 도식을 이용하여 도시되어 있다는 것이 주목되어야 한다. 그러나 동일한 부호를 갖는 도 2 및 5의 기호들은 동일한 요소들과 관련된다. 도 5에 도시된 하이브리드 파워트레인(10:2)은, 도 5의 하이브리드 파워트레인(10:2)이 드롭 기어들 및 베벨 기어를 포함하는 점에서 도 2에 도시된 하이브리드 파워트레인(10:1)과 상이하다.
따라서, 하이브리드 파워트레인(10:2)은 토크 컨버터(TC)를 통하여 플래너터리 기어 세트(PGS)에 결합된 내연 기관(ICE)을 포함하고, 토크 컨버터가 록업 기구를 포함한다.
플래너터리 기어 세트(PGS)는 제1 부재(RGM), 제2 부재(CSM) 및 제3 부재(SGM)를 포함하고, 제1 부재는 링 기어 부재를 포함하고, 제2 부재는 캐리어 샤프트 부재를 포함하고 제3 부재는 썬 기어 부재를 포함한다. 플래너터리 기어 세트의 제3 부재는 최종 출력 샤프트(S1)에 맞물리도록 배치된다.
보다 상세하게는, 하이브리드 파워트레인(10:2)의 작동 동안 내연 기관(ICE)은 토크 컨버터를 통하여 플래너터리 기어 세트의 제2 부재(CSM) 회전 토크를 제공하도록 배치된다. 이러한 이유로, 내연 기관은 토크 컨버터를 통해 플래너터리 기어 세트의 제2 부재에 기계적으로 맞물리도록 배치된다. 보다 상세하게는, 내연 기관은 플래너터리 기어 세트의 제2 부재에 기계적으로 맞물리는 베벨 기어(AG)에 기계적으로 맞물리게 되는 토크 컨버터를 통하여 기계적으로 맞물리도록 배치된다.
하이브리드 파워트레인(10:2)은 제1 전기 기계(EMA) 및 제2 전기 기계(EMB)를 추가로 포함한다. 제1 및 제2 전기 기계는 상호 교환가능하도록, 즉 선택적이 되도록, 발전기로서 하나의 전기 기계를 이용하여 전기적 파워를 생성하고, 전기적 파워를 다른 전기 기계에 공급하도록 하기 위해, 전기적 경로(E1)을 통해 서로 전기적으로 결합되도록 배치된다. 이는 도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명되어 있다.
제1 전기 기계(EMA)는 제1 드롭 기어(D1)를 통해 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제1 부재(RGM)에 기계적으로 맞물리도록 추가로 배치된다.
제2 전기 기계(EMB)는 제2 드롭 기어(D2), 제1 클러치(C1) 및 제2 클러치(C2)를 통해 플래너터리 기어 세트의 제2 및 제3 부재에 기계적으로 맞물릴 수 있도록 추가로 배치된다. 보다 상세하게는 제2 전기 기계(EMB)는 클러치들에 기계적으로 맞물리는 제2 드롭 기어(D2)에 기계적으로 맞물리는 것에 의해 제1 및 제2 클러치(C1, C2)에 기계적으로 맞물리도록 배치된다. 이는, 클러치들이 플래너터리 기어 세트의 제2 및 제3 부재 중 하나 이상에 제2 전기 기계가 맞물리는 것을/맞물림 해제되는 것을 허용하기 때문에, 제2 전기 기계가 플래너터리 기어 세트의 제2 및 제3 부재에 기계적으로 맞물릴 수 있다는 결과를 가져온다. 보다 상세하게는, 제2 전기 기계는 제1 클러치(C1)을 통하여 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제3 부재(SGM)에 기계적으로 맞물림 가능하게 배치된다. 제2 전기 기계는 제2 클러치(C2)를 통해 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM)에 기계적으로 맞물림 가능하게 배치된다. 따라서, 제1 클러치가 맞물리도록 제어하는 것에 의해, 제2 전기 기계는 플래너터리 기어 세트의 제3 부재에 기계적으로 맞물리게 되고 제2 클러치가 맞물리도록 제어하는 것에 의해 제2 전기 기계는 플래너터리 기어 세트의 제2 부재에 기계적으로 맞물리게 된다. 또한, 제1 클러치가 맞물림 해제되도록 제어함으로써 제2 전기 기계는 플래너터리 기어 세트의 제3 부재로부터 기계적으로 맞물림 해제, 즉 결합 해제되고 제2 클러치가 맞물림 해제되도록 제어함으로써 제2 전기 기계는 플래너터리 기어 세트의 제2 부재로부터 기계적으로 맞물림 해제되게 된다.
하이브리드 파워트레인을 제어함으로써 또는 보다 상세하게는 클러치들, 내연 기관 및 전기 기계들의 작동을 제어함으로써, 하이브리드 파워트레인의 복수의 작동 모드가 설정된다. 이러한 작동 모드들은 도 3 및 도 4a-4d를 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 보다 상세하게는 복수의 작동 모드는 제1 작동 모드(M1), 제2 작동 모드(M2), 제3 작동 모드(M3) 및 제4 작동 모드(M4) 형태로 4개의 작동 모드(M1-M4)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 도 2, 도 3 도 4a 내지 4d 및 도 5를 참조하여 설명된 바와 같은 하이브리드 파워트레인(10:1, 10:2)를 작동하는 방법의 순서도를 개략적으로 나타낸 것이다.
제1 단계(S1)에서, 제2 전기 기계(EMB)는 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM) 및 제3 부재(SGM)에 맞물리게 된다. 이는 하이브리드 파워트레인(10:1, 10:2)의 제1 작동 모드(M1)로의 진입을 가져온다. 제1 작동 모드는 토크 컨버터 지지형 내연 기관 단독 작동 모드에 대응한다. 제1 작동 모드동안 플래너터리 기어 세트(PGS)는 단일 유닛으로서 회전, 즉 플래너터리 기어 세트의 부재들(RGM, CSM, SGM)이 공통 회전 속도를 가지고 회전한다.
제1 작동 모드는, 도 4a를 참조하여 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 낮은 차량 대지 속도, 즉 제1 차량 대지 속도 구간(VSGI1)으로 주행하기 위해 진입하도록 배치된다. 토크 능력을 증가시키기 위해 토크 컨버터(TC)의 잠금 기구가 상기 제1 차량 대지 속도 구간(VSGI1)의 저속 영역(LSR)에 맞물림 해제되어 구성되도록 배치되어 이 저속 영역(LSR) 동안 토크 컨버터가 내연 기관을 지지한다. 상기 저속 영역보다 높은 상기 제1 차량 대지 속도 구간 내의 차량 속도를 위해, 록업 기구가 맞물리게 구성된다.
제2 전기 기계(EMB)가 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM) 및 제3 부재(SGM)에 맞물리는 것을 유발하기 위해 제1 및 제2 클러치(C1, C2)가 맞물리도록 제어된다.
제2 단계(S2)에서, 제2 전기 기계(EMB)는 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제3 부재(SGM)에 맞물리고, 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM)로부터 맞물림 해제된다. 이는 하이브리드 파워트레인(10:1, 10:2)의 제2 작동 모드(M2)로의 진입을 가져온다. 제2 작동 모드는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응한다. 제2 작동 모드에서 제1 전기 기계(EMA)는, 내연 기관(ICE)을 지지하기 위해 플래너터리 기어 세트에 기계적 토크를 제공하도록 모터로서 작동하도록 배치되는 제2 전기 기계(EMB)에 전기적 파워를 공급하기 위한 발전기로서 작동하도록 배치된다. 이는 최종 출력 샤프트(S1)로의 출력을 위해 내연 기관(ICE) 및 제2 전기 기계(EMB) 모두 플래너터리 기어 세트(PGS)에 기계적 토크를 제공한다는 것을 의미한다. 이 제2 작동 모드동안 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동한다. 보다 상세하게는, 제1 전기 기계는 발전기로서 동작하도록 구성되는 것 이외에 또한 내연 기관의 속도가 차량의 속도와 독립적으로 제어되는 것을 허용하기 위해 적절한 속도 내의 플래너터리 기어 세트의 제1 부재의 속도를 제어하도록 구성된다.
제2 작동 모드는 도 4b를 참조하여 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 중간 차량 대지 속도, 즉 제2 차량 대지 속도 구간(VSGI2)으로 낮게 주행하도록 진입되도록 배치된다.
제2 전기 기계(EMB)가 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제3 부재(SGM)에 맞물리고 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM)로부터 맞물림 해제를 유발하기 위해, 제1 클러치(C1)가 맞물리도록 제어되고 제2 클러치(C2)가 맞물림 해제되도록 제어된다.
제3 단계(S3)에서, 제2 전기 기계(EMB)는 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM) 및 제3 부재(SGM)로부터 맞물림 해제된다. 이는 하이브리드 파워트레인(10:1, 10:2)의 제3 작동 모드(M3)로 진입하는 결과를 가져온다. 제3 작동 모드(M3)는 전기 기계 보조 내연 기관 단독 작동 모드에 대응한다. 제3 작동 모드동안, 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동한다. 제3 작동 모드로의 진입 이전에, 제1 전기 기계(EMA)는 플래너터리 기어 세트의 제1 부재(RGM)의 속도를 0 rpm에 근접하게 제어하도록 구성된다. 제3 작동 모드동안 제1 전기 기계(EMA)는 플래너터리 기어 세트의 제1 부재(RGM)의 속도를 0 rpm에 근접한 속도를 유지하게 제어하도록 구성된다. 이는 제3 작동 모드동안 제1 전기 기계에 의해 매우 작은 전기적 파워가 생성되는 결과를 가져오고, 이에 의해 제2 전기 기계는 플래너터리 기어 세트로부터 결합 해제될 수 있다. 따라서, 제3 작동 모드동안 내연 기관(ICE)만이 플래너터리 기어 세트에 파워를 제공한다.
제 3 작동 모드는 도 4c를 참조하여 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 중간 정도의 높은 차량 대지 속도, 즉 제3 차량 대지 속도 구간(VSGI3)으로 주행하기 위해 진입되도록 배치된다.
제2 전기 기계(EMB)가 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM) 및 제3 부재(SGM)로부터 맞물림 해제되는 것을 유발하기 위해 제1 및 제2 클러치(C1, C2)가 맞물림 해제되도록 제어된다.
제4 단계(S4)에서, 제2 전기 기계(EMB)는 플래너터리 기어 세트의 제3 부재(SGM)로부터 맞물림 해제되고 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM)에 맞물리게 된다. 이는 하이브리드 파워트레인(10:1, 10:2)의 제4 작동 모드(M4)로 진입을 가져온다. 제4 작동 모드(M4)는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응한다. 이 제4 작동 모드동안 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동한다. 제4 작동 모드 동안 제1 전기 기계(EMA)는 발전기로서 작동하는 제2 전기 기계(EMB)로부터 전기적 파워를 공급받는 모터로서 작동하고, 상기 제2 전기 기계는 제2 전기 기계에 의한 전기적 파워로의 변환을 위해 플래너터리 기어 세트를 통하여 내연 기관으로부터 기계적 파워를 받아들인다. 제1 전기 기계는 제4 작동 모드동안 음의 속도, 즉 회전 방향에 반대되는 속도를 유발하도록 플래너터리 기어 세트의 제1 부재(RGM)에 추가로 배치된다. 플래너터리 기어 세트의 부재와 관련된 속도에 관련하여 이 상세한 설명을 통한 모든 설명은 용어 "음의(negative)"에 의해 선행되지 않는 것은 양의(positive) 속도와 관련된 것으로 의도된다는 것을 주목해야 한다.
제4 작동 모드는 도 4d를 참조하여 상세히 설명된 바와 같이 높은 차량 대지 속도, 즉, 제4 차량 대지 속도 구간(VSGI4)의 주행을 위해 진입하도록 배치된다.
제2 전기 기계(EMB)가 플래너터리 기어 세트의 제3 부재(SGM)로부터 맞물림 해제되고 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재에 맞물리는 것을 유발하기 위해, 제1 클러치는 맞물림 해제되도록 제어되고 제2 크러치는 맞물리도록 제어된다.
상기 단계(S4) 후, 본 방법은 종료되거나 본 하이브리드 파워트레인(10:1, 10:2)을 포함하는 중차량의 원하는 작동을 유발하기 위해 단계들(S1-S4)의 임의의 적절한 과정을 수행함으로써 계속될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상술한 설명이 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 이는 철저하거나 본 발명을 개시된 정확한 형태로 제한하도록 의도된 것은 아니다. 명백히, 당업자에게는 많은 수정 및 변형이 자명할 것이다. 실시예들은 본 발명의 원리 및 그 실제 응용을 가장 잘 설명하기 위해 선택되고 설명되었으며, 이에 의해 당업자가 다양한 실시예들에 대한 본 발명을 이해하고 고려되는 특정한 사용에 적합한 다양한 변형들을 가능하게 한다.

Claims (16)

  1. 차량(1)용 하이브리드 파워트레인(10:1,10:2)으로서, 상기 하이브리드 파워트레인은:
    - 내연 기관(ICE);
    - 토크 컨버터(TC);
    - 서로 전기적으로 결합되는 제1 및 제2 전기 기계(EMA, EMB); 및
    - 제1 부재(RGM), 제2 부재(CSM) 및 제3 부재(SGM)를 포함하는 플래너터리 기어 세트(PGS)를 포함하고,
    상기 내연 기관은 상기 토크 컨버터를 통하여 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 부재에 기계적으로 맞물리고, 상기 제1 전기 기계(EMA)는 상기 플래너터리 기어 세트의 제1 부재에 기계적으로 맞물려 배치되고, 상기 제2 전기 기계(EMB)는 상기 하이브리드 파워트레인의 복수의 작동 모드를 설정하기 위해 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 부재 및 제3 부재에 기계적으로 맞물림 가능하게 배치되는, 하이브리드 파워트레인.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하이브리드 파워트레인의 복수의 작동 모드 중 하나 이상의 작동 모드로 진입은 상기 제2 전기 기계를 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 부재 및 제3 부재 중 하나 이상에 맞물리게 하는 것에 의해 유발되는, 하이브리드 파워트레인.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전기 기계(EMB)는 제1 클러치(C1)를 통하여 상기 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제3 부재(SGM)에 기계적으로 맞물림 가능하게 배치되고 제2 클러치(C2)를 통하여 상기 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM)에 기계적으로 맞물림 가능하게 배치되는, 하이브리드 파워트레인.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플래너터리 기어 세트의 제1 부재는 링 기어이고, 상기 제2 부재는 캐리어 샤프트이고, 상기 제3 부재는 썬 기어인, 하이브리드 파워트레인.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플래너터리 기어 세트의 제3 부재는 상기 하이브리드 파워트레인으로부터 차량으로 구동 토크를 전달하기 위해 출력 부재(S1, DA)에 결합되는, 하이브리드 파워트레인.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전기 기계 및 제2 전기 기계 각각은 모터 또는 발전기로 선택적으로 사용되도록 구성되는, 하이브리드 파워트레인.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 작동 모드는 제1 클러치 및 제2 클러치를 맞물리게 하여 유발되는 제1 작동 모드(M1)를 포함하고, 상기 프래너터리 기어 세트는 단일 유닛으로 회전하도록 배치되고, 상기 제1 작동 모드는 토크 컨버터 지지형 내연 기관 단독 작동 모드에 대응하는, 하이브리드 파워트레인.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 작동 모드는 제1 클러치를 맞물리게 하고 제2 클러치를 맞물림 해제하여 유발되는 제2 작동 모드(M2)를 포함하고, 상기 제1 전기 기계(EMA)는 발전기로서 작동하도록 배치되고 상기 제2 전기 기계(EMB)는 모터로서 작동하도록 배치되며, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하도록 배치되며, 상기 제2 작동 모드(M2)는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응하는, 하이브리드 파워트레인.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 작동 모드는 제1 클러치 및 제2 클러치를 맞물림 해제하여 유발되는 제3 작동 모드(M3)를 포함하고, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하도록 배치되고, 상기 제3 작동 모드(M3)는 전기 기계 보조 내연 기관 단독 작동 모드인, 하이브리드 파워트레인.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 작동 모드는 제1 클러치를 맞물림 해제하고 제2 클러치를 맞물리게 하여 유발되는 제4 작동 모드(M4)를 포함하고, 상기 제1 전기 기계(EMA)는 모터로서 작동하도록 배치되고 상기 제2 전기 기계(EMB)는 발전기로서 작동하도록 배치되며, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하도록 배치되며, 상기 제4 작동 모드(M4)는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응하는, 하이브리드 파워트레인.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    파워 소스을 포함하는, 하이브리드 파워트레인.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플래너터리 기어 세트는 단일 플래너터리 기어 세트인, 하이브리드 파워트레인.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토크 컨버터(TC)는, 상기 토크 컨버터의 선택적 사용을 허용하기 위해 록업 기구를 포함하는, 하이브리드 파워트레인.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 파워트레인(10:1, 10:2)을 작동시키는 방법으로서, 상기 방법은:
    - 제2 전기 기계(EMB)를 플래너터리 기어 세트(PGS)의 제2 부재(CSM) 및 제3 부재(SGM)에 맞물리게 하여 제1 작동 모드(M1)로의 진입을 유발하는 단계, 상기 플래너터리 기어 세트는 단일 유닛으로서 회전하고, 상기 제1 작동 모드는 토크 컨버터 지지형 내연 기관 단독 작동 모드에 대응함,
    - 상기 제2 전기 기계(EMB)를 플래너터리 기어 세트의 제3 부재에 맞물리게 하고 제2 전기 기계를 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 부재로부터 맞물림 해제하여 제2 작동 모드(M2)로의 진입을 유발하는 단계, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하고, 제1 전기 기계(EMA)는 발전기로서 작동하고 상기 제2 전기 기계(EMB)는 모터로서 작동하며, 상기 제2 작동 모드는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응함,
    - 상기 제2 전기 기계(EMB)를 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 부재 및 제3 부재로부터 맞물림 해제하여 제3 작동 모드(M3)로의 진입을 유발하는 단계, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하고, 상기 제3 작동 모드(M3)는 전기 기계 보조 내연 기관 단독 작동 모드에 대응함,
    - 상기 제2 전기 기계를 상기 플래너터리 기어 세트의 제3 부재로부터 맞물림 해제하고 상기 제2 전기 기계를 상기 플래너터리 기어 세트의 제2 부재에 맞물리게 하여 제4 작동 모드(M4)로의 진입을 유발하는 단계, 상기 플래너터리 기어 세트는 실질적으로 차동 기어로서 작동하고, 상기 제1 전기 기계 (EMA)는 모터로서 작동하고 상기 제2 전기 기계(EMB)는 발전기로서 작동하며, 상기 제4 작동 모드(M4)는 내연 기관 및 전기 기계 결합 작동 모드에 대응함,
    을 포함하는, 하이브리드 파워트레인 작동 방법.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 하이브리드 파워트레인(10:1,10:2)을 포함하는, 차량(1).
  16. 제15항에 있어서,
    상기 차량(1)은 중차량(heavy vehicle)인 차량(1).
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