KR102578581B1 - 다기능 스타터-제네레이터를 이용한 플러그인 하이브리드자동차의 파워트레인 및 그 제어방법 - Google Patents

다기능 스타터-제네레이터를 이용한 플러그인 하이브리드자동차의 파워트레인 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내연기관부(1), 모터-제네레이터부(2), 클러치부(3), 변속부(4), 차동부(5), 스타터-제네레이터부(6), 인버터부(7)에 매개되어 모터-제네레이터부(2) 및 스타터-제네레이터부(6) 각각과 연결되는 배터리부(8)를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인으로서, 상기 내연기관부(1)의 출력축(11)에는 제1기어(12)가 마련되고, 상기 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)에는 제2기어(14)가 마련되며, 상기 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25) 상에는 제1, 2도그클러치(21, 23) 및 제1, 2기어(12, 14) 각각과 치합되는 제3, 4기어(22, 24) 각각이 마련되되; 상기 제1도그클러치(21)는 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)이 내연기관부(1)의 출력축(11)과 동기화될 때 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)을 내연기관부(1)의 출력축(11)과 연결시키거나 또는 연결된 상태를 단절시키고; 상기 제2도그클러치(23)는 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)이 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)과 동기화될 때 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)을 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)과 연결시키거나 또는 연결된 상태를 단절시키는; 것을 특징으로 하는 다기능 스타터-제네레이터를 이용한 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인 및 이를 이용한 제어방법을 제공한다.

Description

다기능 스타터-제네레이터를 이용한 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인 및 그 제어방법{Power train for plug-in hybrid vehicle using multi-functional starter-generator and control method thereof}
본 발명은 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 대용량의 모터-제네레이터를 장착하지 않더라도 자동차의 주행에 필요한 출력을 충분히 생성할 수 있음은 물론, 보다 높은 에너지 효율을 담보할 수 있으며, 나아가 고성능인 대용량의 스타터-제네레이터를 장착할 수 있어 보다 높은 발전 효율을 제공해 줄 수 있는 다기능 스타터-제네레이터를 이용한 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인 및 그 제어방법에 관한 것이다.
전 세계적인 탄소 중립 정책의 추진과 화석연료 사용에 따른 환경오염 문제를 개선하기 위해 내연기관 자동차의 생산 중단 선언이 잇따르고 있으며, 이와 연계되어 친환경적인 전기 자동차에 대한 연구 개발과 이의 구동을 위한 보다 효율적이고 대용량인 배터리 생산이 전 세계적인 관심사로 떠오르고 있다.
한편, 내연기관 자동차가 가지는 문제점과 현 시점에서 개발 가능한 전기 자동차의 한계를 극복하기 위해 하이브리드 자동차가 제안되어 널리 사용 중에 있다. 하이브리드 자동차는 내연기관 자동차와 전기 자동차의 중간 형태로서 주행에 따른 연비를 개선하면서 환경 오염을 최소화하기 위한 목적으로 개발되었다.
하이브리드 자동차는 도 7에 일례로 개시된 것과 같이 내연기관(1)에 모터-제네레이터(3)를 추가하여 자동차를 주행시키게 되며, 주행 과정에서 버려지는 운동 에너지를 모터-제네레이터(3)를 이용하여 전기 에너지로 회수하여 사용할 수 있으며, 일반적으로 정지 상태에서 출발하거나 또는 저속 주행과 같은 경우에는 모터-제네레이터(3)를 동력원으로 사용하고, 고속 주행과 같이 고출력이 필요한 경우에는 내연기관(1)을 동력원으로 사용하는 방식으로 작동한다.
이처럼, 하이브리드 자동차는 그 주행 상황에 따라 모터-제네레이터 및 내연기관을 선택적으로 사용 가능하여 개선된 연비를 제공해 줄 수 있고, 이와 동시에 배터리에 의해 작동되는 모터-제네레이터를 통해 자동차를 운행할 수 있다는 환경오염을 최소화할 수 있는 장점이 있으나, 내연기관을 작동시키는 연료가 고갈되면 자동차의 주행 자체가 불가능한 단점이 있다.
이러한 전통적인 하이브리드 자동차의 단점을 개선하기 위해 제안된 것이 플러그인 하이브리드 자동차이다. 플러그인 하이브리드 자동차는 전형적인 하이브리드 자동차와 달리 외부 전원으로부터 배터리를 충전시킬 수 있도록 구성함으로써, 연료가 고갈되어 내연기관에 의한 주행이 불가능한 경우 모터-제네레이터가 배터리에 충전된 전기에너지를 사용하며 자동차를 일정거리 주행시키는 것이 가능한 진일보된 하이브리드 자동차이다.
한편, 플러그인 하이브리드 자동차는 중속 이상의 속도에서도 모터-제네레이터에 의한 전기차 모드(electric vehicle)로 작동되어야 하기 때문에 일반적으로 전통적인 하이브리드 자동차에 비해 큰 모터-제네레이터가 장착되며, 장착되는 모터-제네레이터의 용량이 커짐에 따라 발전기와 배터리 역시 상대적으로 큰 용량을 가지게 된다. 그런데, 이처럼 모터-제네레이터와 발전기, 그리고 배터리 각각의 용량이 커지게 되면, 자동자 자체의 중량이 증가하게 되어 주행에 따른 연비가 감소되는 문제가 있다.
그리고, 배터리가 방전된 상태에서는 내연기관이 작동하여 무거운 자동차를 주행시키면서 발전기를 돌려 배터리를 충전시켜야 하기 때문에 전통적인 하이브리드 자동차보다 연비가 떨어짐은 물론 화석연료의 소모에 따른 배기가스의 배출량이 증대되는 현상이 발생한다. 게다가, 하이브리드 자동차의 특성상 도 7과 같이 스타터 제네레이터(6) 자체가 내연기관(1)과 연결되어 있기 때문에, 스타터 제네레이터(6)가 작동하지 않더라도 내연기관(1) 작동시 피동 저항으로 작용하여 연비를 더욱 감소시키는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제1619706호
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 스타터-제네레이터가 다기능을 수행할 수 있도록 구성하여 주행 상황에 따라 최적의 효율적인 연비로 주행이 가능한 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 내연기관부(1), 내연기관부(1)와 수평하게 배치되는 모터-제네레이터부(2), 내연기관부(1)의 출력축(11) 및 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13) 사이에 매개되는 클러치부(3), 모터-제네레이터(2)의 출력축(15)과 연결되는 변속부(4), 변속부(4)의 출력축(16)과 연결되는 차동부(5), 내연기관부(1) 일측부위에 배치되는 스타터-제네레이터부(6), 인버터부(7)에 매개되어 모터-제네레이터부(2) 및 스타터-제네레이터부(6) 각각과 연결되는 배터리부(8)를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인으로서, 상기 내연기관부(1)의 출력축(11)에는 제1기어(12)가 마련되고, 상기 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)에는 제2기어(14)가 마련되며, 상기 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25) 상에는 제1, 2도그클러치(21, 23) 및 제1, 2기어(12, 14) 각각과 치합되는 제3, 4기어(22, 24) 각각이 마련되되; 상기 제1도그클러치(21)는 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)이 내연기관부(1)의 출력축(11)과 동기화될 때 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)을 내연기관부(1)의 출력축(11)과 연결시키거나 또는 연결된 상태를 단절시키고; 상기 제2도그클러치(23)는 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)이 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)과 동기화될 때 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)을 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)과 연결시키거나 또는 연결된 상태를 단절시키는; 것을 그 기술적 특징으로 한다.
상기 제1, 3기어(12, 22) 사이 및 제2, 4기어(14, 24) 사이 각각에는 제1아이들링기어(31) 및 제2아이들링기어(33)가 마련되거나, 또는 상기 제2, 4기어(14, 24) 사이에 상호 치합되는 한 쌍의 제3, 4아이들링기어(35, 36)가 마련될 수도 있다.
상기 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)은 동축을 이루는 제1, 2구동축(26, 27)으로 이루어지고, 상기 내연기관부(1)에는 출력축(11)과 동축을 이루는 보조출력축(17)이 마련되며, 상기 제1기어(12)는 내연기관부(1)의 보조출력축(17)에 마련되고, 상기 제3기어(22) 및 제1도어클러치(21) 각각은 스타터-제네레이터부(6)의 제1구동축(26)에 마련되고, 상기 제4기어(24) 및 제2도그클러치(23) 각각은 스타터-제네레이터부(6)의 제2구동축(27)에 마련되며; 상기 제1, 3기어(12, 22) 사이 및 제2, 4기어(14, 24) 사이 각각에는 제1아이들링기어(31) 및 제2아이들링기어(33)가 마련되거나, 또는 상기 제2, 4기어(14, 24) 사이에 상호 치합되는 한 쌍의 제3, 4아이들링기어(35, 36)가 마련될 수도 있다.
본 발명의 다른 기술적 특징은, 배터리부(8)에 충전된 가동 전원이 충분한 경우, 자동차의 대기 모드는, 클러치부(3) 및 제1도그클러치(21) 각각의 연결이 해제되고, 제2도그클러치(23)가 연결된 상태에서 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각의 작동이 정지되는 방식으로 이루어지고; 자동차의 전기차 제1모드는, 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 내연기관부(1)의 작동이 정지된 상태에서 모터-제네레이터부(2)에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지며; 자동차의 전기차 제2모드는, 클러치부(3) 및 제1도그클러치(21) 각각의 연결이 해제되고, 내연기관부(1)의 작동이 정지되며, 제2도그클러치(23)가 작동하여 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)이 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)과 연결된 상태에서 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(2) 각각에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지고; 자동차의 병렬형 모드는, 제1도그클러치(21)의 작동으로 제1도그클러치(21)의 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11)이 연결되어 내연기관부(1)가 작동되면 제1도그클러치(21)가 다시 작동하여 제1도그클러치(21)의 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11) 사이의 연결을 해제하고, 클러치부(3)가 연결된 상태에서 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(6) 각각에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지며; 자동차의 회생발전 제1모드는, 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각이 해제된 상태에서 모터-제네레이터부(6) 단독으로 발전하는 방식으로 이루어지고; 자동차의 회생발전 제2모드는, 클러치부(3)가 해제되고, 제2도그클러치(23)의 작동으로 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)과 모터-제네레이터부(6)의 입력축(13)이 연결된 상태에서 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(6) 각각이 발전하는 방식으로 이루어지며; 배터리부(8)에 충전된 가동 전원이 부족한 경우, 자동차의 대기 모드는, 클러치부(3) 및 제2도그클러치(23) 각각은 해제되고, 제1도그클러치(21)가 연결된 상태에서 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각의 작동이 정지되는 방식으로 이루어지고; 자동차의 전기차 모드는, 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(23) 각각의 연결이 해제되고, 내연기관부(1)의 작동이 정지되며, 모터-제네레이터부(2)에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지며; 자동차의 리얼 타임 시리즈 모드는, 클러치부(3) 및 제2도그클러치(23) 각각의 연결이 해제되고, 제1도그클러치(21)의 작동으로 제1도그클러치(21)의 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11)이 연결되어 내연기관부(1)가 작동되면 스타터-제네레이터부(6)는 내연기관부(1)에 의해 발전하고, 모터-제네레이터부(2)에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지고; 자동차의 주행 중 정지 모드 및 타력 모드 각각은, 클러치부(3) 및 제2도그클러치(23) 각각은 해제되고, 제1도그클러치(21)의 작동으로 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11)이 연결되어 내연기관부(1)가 작동되면 스타터-제네레이터부(6)는 내연기관부(1)에 의해 발전하고, 모터-제네레이터부(2)는 피동 회전하는 방식으로 이루어지며; 자동차의 병렬형 제1모드는, 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 클러치부(3)는 연결되며, 내연기관부(1)에서 생성되는 회전 동력이 피동 회전하는 모터-제네레이터부(2)를 거쳐 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지고; 자동차의 병렬형 제2모드는, 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 클러치부(3)는 연결되며, 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각에서 생성되는 회전 동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지며; 자동차의 병렬형 제3모드는, 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 클러치부(3)는 연결되며, 내연기관부(1)에서 생성되는 회전 동력이 피동 회전하는 모터-제네레이터부(2)를 거쳐 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되되 모터-제네레이터부(2)는 발전하는 방식으로 이루어지고; 자동차의 직병렬형 모드는, 제2도그클러치(23)는 해제되고, 제1도그클러치(21)가 작동하여 스터터-제네레이터부(6)의 구동축(25)을 내연기관부(1)의 출력축(11)과 연결하여 스타터-제네레이터부(6)는 발전하고, 클러치부(3)는 연결되어 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각에서 생성되는 회전 동력은 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지며; 자동차의 회생발전 제1모드는, 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각이 해제된 상태에서 모터-제네레이터부(6) 단독으로 발전으로 하는 방식으로 이루어지고; 자동차의 회생발전 제2모드는, 클러치부(3)가 해제되고, 제2도그클러치(23)가 작동하여 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)과 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)이 연결된 상태에서 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(6) 각각이 발전으로 하는 방식으로 이루어짐에 있다.
본 발명은 도그클러치를 이용하여 스타터-제네레이터의 구동축을 내연기관의 출력축 및 모터-제네레이터의 입력축 각각에 대하여 선택적으로 연결하거나 해제할 수 있도록 구성함으로써, 스타터-제네레이터를 보조 출력원으로 사용할 수 있다는 점에서 대용량의 모터-제네레이터를 장착하지 않더라도 자동차의 주행에 필요한 출력을 생성할 수 있음은 물론 내연기관이 작동할 때 스타터-제네레이터의 피동 회전으로 인한 부하를 감소시킬 수 있다는 점에서 보다 높은 에너지 효율을 담보할 수 있으며, 나아가 고성능인 대용량의 스타터-제네레이터를 장착할 수 있다는 점에서 보다 높은 발전 효율을 제공해 줄 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일례로서 플러그인 하이브리드 자동차에 있어 파워트레인의 일 구성도.
도 2 내지 도 5 각각은 본 발명에 따른 다른 예로서 플러그인 하이브리드 자동차에 있어 파워트레인의 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 예로서 플러그인 하이브리드 자동차에 있어 파워트레인의 구성도.
도 7은 종래 하이브리드 자동차의 개략적인 일 구성도.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 본 발명에 있어 파워트레인은 도 1에 개시된 것과 같이, 내연기관부(1), 모터-제네레이터부(2), 클러치부(3), 변속부(4), 차동부(5), 스타터-제네레이터부(6), 배터리부(8), 그리고 제1 내지 제4기어(12, 14, 22, 24) 및 제1, 2도그클러치(21, 23)를 포함하여 이루어지는 기술적 특징이 있다.
내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각은 회전 동력을 생성시키는 부분으로, 상호 수평하게 배치된다. 내연기관부(1)의 출력축(11)과 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)은 동축을 이루는 것이 바람직하다. 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각은 화석 연료 및 전원 각각을 사용하는 통상적인 엔진 및 구동모터로 이루어질 수 있다.
클러치부(3)는 내연기관부(1)에서 생성되는 회전 동력을 모터-제네레이터부(2)로 전달하거나 또는 단절시키는 수단으로, 내연기관부(1)의 출력축(11) 및 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13) 사이에 매개된다. 클러치부(3)는 관련 업계에서 널리 사용되고 있는 클러치 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.
변속부(4)는 모터-제네레이터부(2) 또는 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각에서 생성되어 전달되는 회전 동력을 자동차의 주행 상황에 맞추어 적절하게 변환시키는 부분으로, 모터-제네레이터(2)의 출력축(15)과 연결된다. 변속부(4)는 통상적인 다단의 변속장치 구성으로 이루어질 수 있다. 차동부(5)는 변속부(4)에 의해 변속된 회전 동력을 이용하여 차륜을 작동시키는 부분으로, 변속부(4)의 출력축(16)과 연결된다.
스타터-제네레이터부(6)는 내연기관부(1)를 작동시키거나, 발전, 나아가 회전 동력을 생성시키는 부분으로, 내연기관부(1)의 일측부위에 배치된다. 즉, 본 발명에 있어 스타터-제네레이터부(6)는 단순히 내연기관부(1)를 작동시키는 종래 스타터-제네레이터와 달리 회생 발전을 수행할 수 있음은 물론 모터-제네레이터부(2)를 보조하며 회전 동력을 제공해 주는 특징이 있다. 이와 관련된 상세한 설명은 후술한다.
배터리부(8)는 인버터부(7)에 매개되어 모터-제네레이터부(2) 및 스타터-제네레이터부(6) 각각과 연결된다. 미설명 도면부호 9는 충전케이블이며, 배터리부(8)에는 미도시된 통상적인 차져(charger)가 마련된다.
제1기어(12)는 내연기관부(1)의 출력축(11)에 마련되며, 제2기어(14)는 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)에 마련된다. 그리고, 제3, 4기어(22, 24) 각각은 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25) 상에 마련된다. 이때, 제3기어(22)는 제1기어(12)와 치합되고, 제4기어(24)는 제2기어(14)와 치합된다.
제1, 2도그클러치(21, 23) 각각은 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11) 및 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)과 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13) 각각과 동기화시키는 부분이다. 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 작동은 미도시된 콘트롤러에 의해 제어될 수 있다.
즉, 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25) 회전수가 내연기관부(1)의 출력축(11) 또는 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13) 각각과 동기화되면, 제1, 2도그클러치(21, 23) 중에 선택되는 어느 하나 또는 양자 모두가 콘트롤러에 의해 제어되며 자연스럽게 연결된다.
이럴 경우, 종래와 같이 내연기관부(1)를 스타터-제네레이터부(6)에 의해 작동시킬 수 있음은 물론 발전 수단 및 보조 동력수단 각각으로서 기능할 수 있으며, 내연기관부(1)의 작동 과정에서 스타터-제네레이터부(6)가 피동 부하로 작용하면서 출력을 감소시키는 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.
한편, 본 발명은 내연기관부(1)와 모터-제네레이터부(2) 사이에 클러치부(3)를 매개함에 있어, 도 6과 같이 클러치부(3)가 모터-제네레이터부(2)의 내부 동축상에 마련되는 경우를 배제하지 않는다.
이 실시예는 클러치부(3)가 내연기관부(1)의 출력축(11) 단부에 마련되어, 내연기관부(1)에서 생성되는 동력을 모터-제네레이터부(2)의 출력축(15)과 연결시키거나, 또는 연결된 내연기관부(1)의 출력축(11)과 모터-제네레이터부(2)의 출력축(15) 사이를 단절시키는 구성이라는 점에서 전술한 도 1의 실시예와 차이가 있다.
이와 같이, 클러치부(3)를 모터-제네레이터부(2)의 내부 동축상에 마련하게 되면, 파워트레인 크기 자체를 대폭 감소시키는 것이 가능하다는 점에서 전기자동차 내부 공간을 보다 효율적으로 설계하는 것이 가능하다. 제2기어(14)가 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)과 연결되는 것은 구성은 대동소이하다.
한편, 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각을 이용하여 스타터-제네레이터부(6)를 내연기관부(1) 또는 모터-제네레이터부(2)와 동기화할 때, 도 1에 개시된 치합되는 제1, 3기어(12, 22) 및 제2, 4기어(14, 24) 각각의 기어비를 적절하게 조절하면 보다 효율적인 발전 및 동력수단으로 사용하는 것이 가능함은 물론 기어 자체의 크기를 감소시킬 수 있다.
이에 대한 예가 도 2 내지 도 5 각각에 개시되어 있다. 먼저, 도 2는 제2, 4기어(14, 24) 사이에 상호 치합되는 한 쌍의 제3, 4아이들링기어(35, 36)가 마련되는 경우를 보여주며, 도 3은 제1, 3기어(12, 22) 사이 및 제2, 4기어(14, 24) 사이 각각에 제1아이들링기어(31) 및 제2아이들링기어(33)가 마련되는 경우를 보여준다.
이와 달리, 도 4 및 도 5 각각은 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25) 자체를 동축을 이루는 제1, 2구동축(26, 27)으로 분리 구성하고, 내연기관부(1)에도 출력축(11)과 동축을 이루는 보조출력축(17)을 별도 구성한 상태에서, 제1 내지 제4기어(12, 14, 22, 24) 및 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각을 배치한 경우를 보여준다.
보다 상세하게는, 제1기어(12)는 내연기관부(1)의 보조출력축(17)에 마련하고, 제3기어(22) 및 제1도어클러치(21) 각각은 스타터-제네레이터(6)의 제1구동축(26)에 마련하며, 제4기어(24) 및 제2도그클러치(23) 각각은 스타터-제네레이터(6)의 제2구동축(27)에 마련한다.
이처럼 제1 내지 제4기어(12, 14, 22, 24) 및 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각을 배치한 상태에서, 도 4는 제2, 4기어(14, 24) 사이에 상호 치합되는 한 쌍의 제3, 4아이들링기어(35, 36)를 마련한 경우를 보여주고, 도 5는 제1, 3기어(12, 22) 사이 및 제2, 4기어(14, 24) 사이 각각에는 제1아이들링기어(31) 및 제2아이들링기어(33)를 마련한 경우를 보여준다.
도면 각각에 개시되어 있는 기어비는 일률적으로 결정할 일이 아니라, 내연기관부(1), 모터-제네레이터부(2), 그리고 스타터-제네레이터부(6) 각각의 구체적인 용량에 따라 다양하게 변경될 수 있음은 자명하며, 도 2 내지 도 5 각각에 개시되어 있는 아이들링기어의 조합은 도 6과 같이 클러치부(3)가 모터-제레네이터부(2)의 내부 동축상에 마련되는 경우에도 적절하게 변경되며 대동소이하게 적용될 수 있음은 물론이다.
다음으로, 이러한 구성으로 이루어지는 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인에 대한 구체적인 제어방법을 전술한 설명부분 및 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다. 본 발명의 경우 플러그인 하이브리드 자동차에 관한 것이기 때문에, 그 제어방법은 배터리부(8)에 충전된 잔량에 따라 달라질 수 있는바, 먼저 배터리부(8)에 충전된 가동 전원이 충분한 경우부터 살펴본다.
자동차의 대기 모드는, 클러치부(3) 및 제1도그클러치(21) 각각의 연결이 해제되고, 제2도그클러치(23)가 연결된 상태에서 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각의 작동이 정지되는 방식으로 이루어질 수 있다. 이 대기 모드는 자동차가 주행하기 전 단계에 해당한다.
배터리부(8)의 가동 전원을 이용하여 주행하는 자동차의 전기차 모드는 2가지 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다. 그 중, 제1모드는, 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 내연기관부(1)의 작동이 정지된 상태에서 모터-제네레이터부(2)에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어질 수 있다.
그리고, 다른 하나인 제2모드는, 클러치부(3) 및 제1도그클러치(21) 각각의 연결이 해제되고, 내연기관부(1)의 작동이 정지되며, 제2도그클러치(23)가 작동하여 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)을 모터-제네레이터부(6)의 입력축(13)과 동기화하며 연결한 상태에서, 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(2) 각각에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어질 수 있다.
이들 모드를 살펴보면, 제1모드는 모터-제네레이터부(2) 단독 출력으로 자동차가 주행하게 되고, 제2모드는 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(2) 합동 출력으로 자동차가 주행하는 방식이라는 점에서 차이가 있다. 출발이나 저속과 같이 낮은 출력이 요구되는 경우에는 제1모드가 적합하고, 고속 주행이나 급가속 등과 같이 높은 출력이 요구되는 경우에는 제2모드가 적합하다.
종래 플러그인 하이브리드 자동차는 배터리에 충전된 가동 전원을 이용한 전기차 모드 주행을 위해 통상적으로 용량이 큰 모터-제네레이터를 장착하는 방식을 취하고 있다. 그런데, 상대적으로 무거운 모터-제네레이터를 장착하게 되면, 증가된 중량으로 인해 전기자동차 주행 모드에 있어 효율(전비)이 저하될 수 있으며, 배터리가 부족한 상태가 되어 하이브리드 주행을 하게 될 때는 주행 전비가 떨어지는 문제가 있다.
하지만, 본 발명은 필요에 따라 제2도그클러치(23)를 작동시켜 스타터-제네레이터부(6)가 자동차의 전기차 주행에 관여할 수 있도록 구성함으로써, 종래에 비해 상대적으로 작은 용량을 가지는 모터-제네레이터부(2)를 장착하더라도 전기차 모드에서 충분히 높은 출력을 담보할 수 있음은 물론, 자동차 자체의 중량을 감소시킬 수 있다는 점에서 주행 과정에서의 연비 향상에도 도움이 될 수 있다.
내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2)가 동시에 관여하는 자동차의 병렬형 모드는, 클러치부(3)가 연결된 상태에서 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(6) 각각에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어질 수 있다.
이때, 내연기관부(1)는 제1도그클러치(21)에 의해 작동되어 시동이 걸리며, 내연기관부(1)가 작동되면 제1도그클러치(21)와의 연결은 해제된다. 즉, 제1도그클러치(21)가 작동하여 제1도그클러치(21)의 구동축(25)을 내연기관부(1)의 출력축(11)과 연결시켜 내연기관부(1)를 작동시킨 다음, 제1도그클러치(21)가 다시 작동하여 제1도그클러치(21)의 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11) 사이의 연결을 해제하는 것이다.
종래 플러그인 하이브리드 자동차의 경우, 스타터-제네레이터가 내연기관과 항시 연결된 상태를 이루기 때문에, 내연기관이 작동할 때 스타터-제네레이터가 발전을 할 수도 있으나, 발전을 하지 않고 피동 회전할 때는 내연기관의 출력을 잠식하는 문제가 있다. 하지만, 본 발명은 제1도그클러치(21)를 이용하여 스타터-제네레이터부(6)를 내연기관부(1)로부터 단절시킬 수 있다는 점에서 이러한 문제는 전혀 발생하지 않는다.
따라서, 내연기관 및 모터-제네레이터 각각의 용량이 동일한 경우, 자동차가 병렬형 모드로 주행하는 과정에서 종래 플러그인 하이브리드 자동차와 본 발명을 대비할 때, 연비(연료 효율) 및 전비(전기에너지 효율) 각각이 상대적으로 높아질 수 있음은 자명하다.
자동차 주행 중 배터리부(8)를 충전시키는 회생발전 모드 역시 2가지로 운용이 가능한데, 그 중 제1모드는 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각이 해제된 상태에서 모터-제네레이터부(6) 단독으로 발전하는 방식이고, 다른 하나인 제2모드는 클러치부(3)가 해제되고, 제2도그클러치(23)가 연결된 상태에서 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(6) 각각이 발전하는 방식으로 이루어질 수 있다.
즉, 차동부(5)에서 전달되는 회전동력을 모터-제네레이터부(6)가 단독으로 발전하는 것이 제1모드이고, 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(6) 각각이 함께 발전하는 것이 제2모드이다. 급속 충전의 경우 제2모드가 유리하며, 제2모드를 적용하기 위해서는 제2도그클러치(23)가 작동하여 스타터-제네레이터부(6)이 구동축(25)을 모터-제네레이터부(6)의 입력축(13)과 동기화하며 연결시켜야 함은 물론이다.
다음으로, 배터리부(8)에 충전된 가동 전원이 부족한 경우를 살펴본다.
자동차의 대기 모드는, 클러치부(3) 및 제2도그클러치(23) 각각은 해제되고, 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각의 작동이 정지되는 방식으로 이루어질 수 있다. 이때, 제1도그클러치(21)가 작동하여 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11) 상호 간은 연결된다.
자동차의 전기차 모드는, 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(23) 각각의 연결이 해제되고, 내연기관부(1)의 작동이 정지되며, 모터-제네레이터부(2)에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어질 수 있다. 배터리부(8)의 잔량이 부족한 상태이므로 출발이나 저속 운행에 적합하다.
자동차의 리얼 타임 시리즈 모드는, 클러치부(3) 및 제2도그클러치(23) 각각의 연결이 해제되고, 스타터-제네레이터부(6)는 내연기관부(1)에 의해 발전하고, 모터-제네레이터부(2)에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어질 수 있다. 스타터-제네레이터부(6)가 발전을 하기 위해서는, 제1도그클러치(21)가 작동하여 제1도그클러치(21)의 구동축(25)이 내연기관부(1)의 출력축(11)과 연결될 필요가 있다.
이처럼, 본 발명은 제1도그클러치(21)를 이용하여 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)을 내연기관부(1)의 출력축(11)과 연결하거나 해제할 수 있어, 발전을 하지 않는 경우 스타터-제네레이터부(6)에 의한 내연기관부(1)의 출력 잠식을 방지할 수 있다. 때문에, 종래와 달리 가장 효율적인 발전이 가능한 대용량의 스타터-제네레이터를 장착하는 것이 가능하다.
자동차의 주행 중 정지 모드 및 타력(coasting) 모드 각각은, 클러치부(3) 및 제2도그클러치(23) 각각은 해제되고, 스타터-제네레이터부(6)는 내연기관부(1)에 의해 발전하고, 모터-제네레이터부(2)는 피동 회전하는 방식으로 이루어질 수 있다. 자동차가 관성에 의해 타력 주행하는 상태이므로 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2)의 관여가 필요없다. 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)은 제1도그클러치(21)의 작동으로 내연기관부(1)의 출력축(11)이 연결된다.
배터리부(8)의 잔량이 부족한 경우 자동차의 병렬형 모드는 다음 3가지 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다. 먼저, 제1모드는, 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 클러치부(3)는 연결되며, 내연기관부(1)에서 생성되는 회전 동력이 피동 회전하는 모터-제네레이터부(2)를 거쳐 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어질 수 있다.
그리고, 제2모드는, 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 클러치부(3)는 연결되며, 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각에서 생성되는 회전 동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어질 수 있다.
마지막으로, 제3모드는, 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 클러치부(3)는 연결되며, 내연기관부(1)에서 생성되는 회전 동력이 피동 회전하는 모터-제네레이터부(2)를 거쳐 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되고, 모터-제네레이터부(2)는 발전하는 방식으로 이루어질 수 있다.
이들 모드의 각 특징을 정리하면, 제1, 3모드 각각의 경우 모터-제네레이터부(2)가 피동 회전하며, 제2모드는 모터-제네레이터부(2) 역시 배터리부(8)의 전원을 이용하여 출력을 생성시키는 차이가 있다. 다만, 제3모드는 내연기관부(1)에서 전달되는 회전 동력을 이용하여 발전하며 배터리부(8)를 충전시킨다는 점에서 제1모드와 차이가 있다.
한편, 이러한 병렬형 모드 각각의 경우 제1도그클러치(21)의 연결이 해제되는데, 이럴 경우, 스타터-제네레이터부(6)이 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11) 상호 간은 단절된다. 따라서, 내연기관부(1)가 작동할 때 스타터-제네레이터부(6)의 피동 회전에 따른 내연기관부(1)의 출력 잠식 문제는 발생하지 않아 종래에 비해 연비는 향상될 수 있다.
자동차의 직병렬형 모드는, 제2도그클러치(23)는 해제되고, 스타터-제네레이터부(6)는 발전하며, 클러치부(3)는 연결되어 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각에서 생성되는 회전 동력은 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어질 수 있다. 스타터-제네레이터부(6)의 발전은 제1도그클러치(21)의 작동으로 스터터-제네레이터부(6)의 구동축(25)이 내연기관부(1)의 출력축(11)과 연결됨으로써 가능하다.
자동차 주행 중 배터리부(8)를 충전시키는 회생발전 모드는 2가지로 분리 운용이 가능한데, 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각이 해제된 상태에서 모터-제네레이터부(6) 단독으로 발전으로 하는 방식으로 이루어지는 제1모드 및 클러치부(3)가 해제되고, 제2도그클러치(23)가 작동하여 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)과 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)이 연결된 상태에서 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(6) 각각이 발전으로 하는 방식으로 이루어는 제2모드가 그것이다.
배터리부(8)이 잔량이 부족한 상태에서의 이러한 회생발전 모드 각각은 전술한 배터리부(8)의 잔량이 충분한 경우와 대동소이하며, 급속 충전이 필요한 경우 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(6) 각각이 함께 발전하는 제2모드가 유리함은 자명하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
1 : 내연기관부 2 : 모터-제네레이터부
3 : 클러치부 4 : 변속부
5 : 차동부 6 : 스터터-제네레이터부
7 : 인버터부 8 : 배터리부
9 : 충전케이블부
11 : 내연기관부 출력축 12, 14 : 제1, 2기어
13 : 모터-제네레이터부 입력축 15 : 모터-제네레이터부 출력축
16 : 변속부 출력축 17 : 내연기관부 보조출력축
21, 23 : 제1, 2도그클러치 22, 24 : 제3, 4기어
25 : 스타터-제네레이터부 구동축
26, 27 : 스타터-제네레이터부 제1, 2구동축
31, 33 : 제1, 2아이들링기어 35, 36 : 제3, 4아이들링기어

Claims (4)

  1. 내연기관부(1), 내연기관부(1)와 수평하게 배치되는 모터-제네레이터부(2), 내연기관부(1)의 출력축(11) 및 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13) 사이에 매개되는 클러치부(3), 모터-제네레이터(2)의 출력축(15)과 연결되는 변속부(4), 변속부(4)의 출력축(16)과 연결되는 차동부(5), 내연기관부(1) 일측부위에 배치되는 스타터-제네레이터부(6), 인버터부(7)에 매개되어 모터-제네레이터부(2) 및 스타터-제네레이터부(6) 각각과 연결되는 배터리부(8)를 포함하는 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인으로서,
    상기 내연기관부(1)의 출력축(11)에는 제1기어(12)가 마련되고, 상기 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)에는 제2기어(14)가 마련되며, 상기 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25) 상에는 제1, 2도그클러치(21, 23) 및 제1, 2기어(12, 14) 각각과 치합되는 제3, 4기어(22, 24) 각각이 마련되되;
    상기 제1도그클러치(21)는 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)이 내연기관부(1)의 출력축(11)과 동기화될 때 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)을 내연기관부(1)의 출력축(11)과 연결시키거나 또는 연결된 상태를 단절시키고;
    상기 제2도그클러치(23)는 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)이 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)과 동기화될 때 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)을 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)과 연결시키거나 또는 연결된 상태를 단절시키는; 것을 특징으로 하는 다기능 스타터-제네레이터를 이용한 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 3기어(12, 22) 사이 및 제2, 4기어(14, 24) 사이 각각에는 제1아이들링기어(31) 및 제2아이들링기어(33)가 마련되거나, 또는 상기 제2, 4기어(14, 24) 사이에 상호 치합되는 한 쌍의 제3, 4아이들링기어(35, 36)가 마련되는 것을 특징으로 하는 다기능 스타터-제네레이터를 이용한 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)은 동축을 이루는 제1, 2구동축(26, 27)으로 이루어지고, 상기 내연기관부(1)에는 출력축(11)과 동축을 이루는 보조출력축(17)이 마련되며, 상기 제1기어(12)는 내연기관부(1)의 보조출력축(17)에 마련되고, 상기 제3기어(22) 및 제1도어클러치(21) 각각은 스타터-제네레이터부(6)의 제1구동축(26)에 마련되고, 상기 제4기어(24) 및 제2도그클러치(23) 각각은 스타터-제네레이터부(6)의 제2구동축(27)에 마련되며; 상기 제1, 3기어(12, 22) 사이 및 제2, 4기어(14, 24) 사이 각각에는 제1아이들링기어(31) 및 제2아이들링기어(33)가 마련되거나, 또는 상기 제2, 4기어(14, 24) 사이에 상호 치합되는 한 쌍의 제3, 4아이들링기어(35, 36)가 마련되는; 것을 특징으로 하는 다기능 스타터-제네레이터를 이용한 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인.
  4. 배터리부(8)에 충전된 가동 전원이 충분한 경우,
    자동차의 대기 모드는, 클러치부(3) 및 제1도그클러치(21) 각각의 연결이 해제되고, 제2도그클러치(23)가 연결된 상태에서 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각의 작동이 정지되는 방식으로 이루어지고;
    자동차의 전기차 제1모드는, 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 내연기관부(1)의 작동이 정지된 상태에서 모터-제네레이터부(2)에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지며;
    자동차의 전기차 제2모드는, 클러치부(3) 및 제1도그클러치(21) 각각의 연결이 해제되고, 내연기관부(1)의 작동이 정지되며, 제2도그클러치(23)가 작동하여 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)이 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)과 연결된 상태에서 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(2) 각각에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지고;
    자동차의 병렬형 모드는, 제1도그클러치(21)의 작동으로 제1도그클러치(21)의 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11)이 연결되어 내연기관부(1)가 작동되면 제1도그클러치(21)가 다시 작동하여 제1도그클러치(21)의 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11) 사이의 연결을 해제하고, 클러치부(3)가 연결된 상태에서 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(6) 각각에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지며;
    자동차의 회생발전 제1모드는, 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각이 해제된 상태에서 모터-제네레이터부(6) 단독으로 발전하는 방식으로 이루어지고;
    자동차의 회생발전 제2모드는, 클러치부(3)가 해제되고, 제2도그클러치(23)의 작동으로 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)과 모터-제네레이터부(6)의 입력축(13)이 연결된 상태에서 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(6) 각각이 발전하는 방식으로 이루어지며;
    배터리부(8)에 충전된 가동 전원이 부족한 경우,
    자동차의 대기 모드는, 클러치부(3) 및 제2도그클러치(23) 각각은 해제되고, 제1도그클러치(21)가 연결된 상태에서 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각의 작동이 정지되는 방식으로 이루어지고;
    자동차의 전기차 모드는, 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(23) 각각의 연결이 해제되고, 내연기관부(1)의 작동이 정지되며, 모터-제네레이터부(2)에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지며;
    자동차의 리얼 타임 시리즈 모드는, 클러치부(3) 및 제2도그클러치(23) 각각의 연결이 해제되고, 제1도그클러치(21)의 작동으로 제1도그클러치(21)의 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11)이 연결되어 내연기관부(1)가 작동되면 스타터-제네레이터부(6)는 내연기관부(1)에 의해 발전하고, 모터-제네레이터부(2)에서 생성되는 회전동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지고;
    자동차의 주행 중 정지 모드 및 타력 모드 각각은, 클러치부(3) 및 제2도그클러치(23) 각각은 해제되고, 제1도그클러치(21)의 작동으로 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)과 내연기관부(1)의 출력축(11)이 연결되어 내연기관부(1)가 작동되면 스타터-제네레이터부(6)는 내연기관부(1)에 의해 발전하고, 모터-제네레이터부(2)는 피동 회전하는 방식으로 이루어지며;
    자동차의 병렬형 제1모드는, 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 클러치부(3)는 연결되며, 내연기관부(1)에서 생성되는 회전 동력이 피동 회전하는 모터-제네레이터부(2)를 거쳐 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지고;
    자동차의 병렬형 제2모드는, 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 클러치부(3)는 연결되며, 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각에서 생성되는 회전 동력이 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지며;
    자동차의 병렬형 제3모드는, 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각의 연결이 해제되고, 클러치부(3)는 연결되며, 내연기관부(1)에서 생성되는 회전 동력이 피동 회전하는 모터-제네레이터부(2)를 거쳐 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되되 모터-제네레이터부(2)는 발전하는 방식으로 이루어지고;
    자동차의 직병렬형 모드는, 제2도그클러치(23)는 해제되고, 제1도그클러치(21)가 작동하여 스터터-제네레이터부(6)의 구동축(25)을 내연기관부(1)의 출력축(11)과 연결하여 스타터-제네레이터부(6)는 발전하고, 클러치부(3)는 연결되어 내연기관부(1) 및 모터-제네레이터부(2) 각각에서 생성되는 회전 동력은 변속부(4) 및 차동부(5)로 전달되는 방식으로 이루어지며;
    자동차의 회생발전 제1모드는, 클러치부(3) 및 제1, 2도그클러치(21, 23) 각각이 해제된 상태에서 모터-제네레이터부(6) 단독으로 발전으로 하는 방식으로 이루어지고;
    자동차의 회생발전 제2모드는, 클러치부(3)가 해제되고, 제2도그클러치(23)가 작동하여 스타터-제네레이터부(6)의 구동축(25)과 모터-제네레이터부(2)의 입력축(13)이 연결된 상태에서 스타터-제네레이터부(6) 및 모터-제네레이터부(6) 각각이 발전으로 하는 방식으로 이루어지는; 것을 특징으로 하는 다기능 스타터 제네레이터를 이용한 플러그인 하이브리드 자동차의 파워트레인 제어방법.
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