KR20080087907A - 하이브리드구동장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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KR20080087907A
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히데아키 고마다
유키히코 이데시오
도루 마츠바라
다카시 오타
히로유키 시바타
히데히로 오바
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
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    • F16H3/093—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears with two or more countershafts
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/728—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path with means to change ratio in the mechanical gearing
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Abstract

하이브리드구동장치에 있어서, 제1회전요소(7), 제2회전요소(4) 및 제3회전요소(5)를 구비한 유성기어기구(3)가 제공되고, 제1구동력원(ICE)(2), 제2구동력원(MG1) 및 제3구동력원(MG2)가 상기 유성기어기구(3)의 요소들에 링크된다. 상기 기어기구(3)의 변속비는 변경될 수 있다. 상기 기어기구(3)의 출력요소로부터 출력되는 동력이 전달되는 피구동부재(18)가 제공된다. 상기 제2구동력원(MG1)을 상기 피구동부재(18)에 연결시키는 제1동력전달경로(9)가 제공된다. 상기 제3구동력원(MG2)을 상기 피구동부재(18)에 연결시키는 제2동력전달경로(17)가 제공된다. 본 하이브리드구동장치에 있어서, 상기 제1동력전달경로(9)와 제2동력전달경로(17) 중 하나 이상에는 변속기(19)가 제공된다.

Description

하이브리드구동장치 및 그 제어방법{HYBRID DRIVING APPARATUS, AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 차동운동이 가능한 기어기구의 회전요소들과 차륜에 복수의 구동력원이 동력-전달가능하게 링크되는 하이브리드구동장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
복수의 구동력원으로서 모터-제너레이터 및 내연기관을 구비한 하이브리드자동차에서는, 엔진과 모터-제너레이터의 특성의 최적을 이루면서도 연비는 향상시키고 배기가스는 줄일 수 있다. 복수의 구동력원으로서 내연기관과 모터-제너레이터를 구비한 이러한 하이브리드자동차의 일례가 일본특허출원공보 제JP-A-2005-125876호에 개시되어 있다.
일본특허출원공보 제JP-A-2005-125876호에 개시된 하이브리드자동차는 엔진, 제1모터제너레이터 및 제2모터제너레이터를 구비한다. 또한, 상기 하이브리드자동차에는 엔진, 제1모터제너레이터 및 제2모터제너레이터가 링크되는 동력분배기구가 제공된다. 이러한 동력분배기구는 그 선기어, 즉 반동력요소가 제1모터제너레이터에 링크되고, 그 캐리어, 즉 입력요소가 엔진에 링크되며, 그 링기어, 즉 출력요소가 제1중간축에 링크되는 유성기어기구로 이루어진다. 상기 제1중간축으로부터 차 축의 축까지의 경로에 클러치가 제공된다. 다른 한편으로, 제2모터제너레이터는 감속기를 통해 제1중간축기어에 링크된다. 상기 감속기는 유성기어기구로 이루어진다. 상기 제2모터제너레이터는 유성기어의 선기어에 링크되고, 그 링기어는 상기 제1중간축에 링크되며, 그 캐리어는 고정된다. 나아가, 제2중간축은 제1모터제너레이터에 링크되고, 상기 제2중간축으로부터 상술된 차축의 축까지의 경로에는 클러치가 제공된다. 그 후, 두 클러치의 물림과 해제를 제어함으로써, 상기 동력분배기구의 선기어(반동력요소) 또는 링기어(출력요소)가 차축의 축들에 선택적으로 링크될 수 있다. 결과적으로, 상술된 특허 출원에 따르면, 동력순환상태와 같은 동력전달손실이 큰 상태 등을 피하게 된다. 일본특허출원공보 제JP-A-2005-155891호에는 내연기관, 제1모터제너레이터 및 제2모터제너레이터를 구비한 하이브리드자동차도 개시되어 있다.
하지만, 일본특허출원공보 제JP-A-2005-125876호에 개시된 하이브리드자동차에서는, 폭넓은 범위의 주행 영역(변속비의 제어 범위)에서의 동력전달효율을 개선하여야만 한다.
본 발명의 목적은 제1구동력원의 회전수와 피구동부재의 회전수간의 비인 변속비의 넓은 범위에 걸쳐 동력전달효율을 개선할 수 있는 하이브리드구동장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 하이브리드구동장치에 있어서, 제1회전요소, 제2회전요소 및 제3회전요소가 회전가능하게 차동으로 링크되어 있는 기어기구가 제공된다. 제1구동력원은 상기 제1회전요소에 링크되고, 제2구동력원은 상기 제2회전요소에 링크되며, 제3구동력원은 상기 제3회전요소에 링크된다. 나아가, 상기 기어기구의 한 요소로부터 차륜으로 출력되는 동력을 전달하는 피구동부재가 제공된다. 상기 제2구동력원 및 상기 제2회전요소를 상기 피구동부재에 동력-전달가능하게 연결하는 제1동력전달경로; 및 상기 제3구동력원 및 상기 제3회전요소를 상기 피구동부재에 동력-전달가능하게 연결하는 제2동력전달경로가 제공된다. 본 하이브리드구동장치에서는, 상기 제1동력전달경로와 상기 제2동력전달경로 중 하나 이상에 변속기가 제공된다.
이로써, 동력전달효율이 자동차의 주행 영역의 넓은 범위에 걸쳐, 구체적으로는 상기 구동장치의 변속비의 넓은 범위에 걸쳐 개선될 수 있다.
상기 하이브리드구동장치에 있어서, 상기 제1동력전달경로와 상기 제2동력전달경로 양자 모두에 변속기들이 각각 제공될 수도 있다.
이로써, 상기 구동장치의 변속비의 제어 범위는, 제2회전요소가 반동력요소로서의 역할을 하고 상기 제2구동력원의 회생 제어를 통해 얻어지는 에너지가 제3구동력원으로 공급되는 경우와, 상기 제3회전요소가 반동력요소로서의 역할을 하고 상기 제3구동력원의 회생 제어를 통해 얻어지는 에너지가 제2구동력원으로 공급되는 경우 양자 모두에서 변경될 수 있다. 그러므로, 상기 동력전달효율이 개선될 수 있는 상기 구동장치의 변속비의 제어 범위가 더욱 확장된다.
나아가, 상기 변속기는 상기 제2회전요소와 상기 제2구동력원에 링크된 제1중간회전부재, 및 상기 제3회전요소와 상기 제3구동력원에 링크된 제2중간회전부재를 구비할 수도 있다. 상기 제1중간회전부재 및 상기 제2중간회전부재는 동축으로 배치될 수도 있으며, 상기 제1중간회전부재 및 상기 제2중간회전부재의 회전축과 상기 피구동부재의 회전축은 병렬로 배치될 수도 있고, 상기 제1중간회전부재와 상기 제2중간회전부재를 상기 피구동부재에 링크시키는 변속장치가 제공될 수도 있다.
이로써, 제2회전요소가 출력요소로서의 역할을 한다면, 상기 제2회전요소로부터 출력되는 동력이 제1중간회전부재로 전달되고, 상기 제1중간회전부재의 동력은 제1구동기어 및 제1피구동기어를 통해 상기 피구동부재로 전달된다. 다른 한편으로, 제3회전요소가 출력요소로서의 역할을 한다면, 제3회전요소로부터 출력되는 동력이 제2중간회전부재로 전달되고, 상기 제2중간회전부재의 동력은 제2구동기어 및 제2피구동기어를 통해 피구동부재로 전달된다. 나아가, 제1중간회전부재와 제2중간회전부재의 회전축 및 상기 피구동부재의 회전축이 병렬로 배치되므로, 상기 구동장치는 회전축의 방향으로 크기를 줄일 수 있게 된다.
상기 하이브리드구동장치에 있어서, 상기 기어기구를 형성하는 상기 제1회전요소, 상기 제2회전요소 및 상기 제3회전요소는, 동축으로 배치되는 선기어와 링기어, 및 피니언기어들이 그 자신의 축을 중심으로 회전가능하여 선회가능하도록 상기 선기어 및 상기 링기어와 맞물리는 피니언기어들을 지지하는 캐리어를 포함할 수도 있다.
이로써, 동력전달효율이 자동차의 주행 영역의 넓은 범위에 걸쳐, 구체적으로는 상기 구동장치의 변속비의 넓은 범위에 걸쳐 개선될 수 있다.
상기 하이브리드구동장치에 있어서, 상기 변속장치는 상기 제1중간회전부재 상에 제공된 구동기어와 상기 제2중간회전부재 상에 제공된 구동기어, 및 상기 구동기어들과 각각 맞물리는 상기 피구동부재 상에 제공된 피구동기어들로 이루어질 수도 있고, 상기 제2회전요소는 상기 선기어이며, 상기 선기어 및 상기 구동기어는 동축으로 배치된다.
이로써, 상기 구동장치는 회전축에 대한 반경방향으로 크기를 더욱 줄일 수 있게 된다.
나아가, 상기 하이브리드구동장치에 있어서, 상기 제3회전요소는 상기 링기어일 수도 있고, 상기 제3구동력원은 상기 링기어의 외부를 둘러싸도록 환형으로 제공될 수도 있다.
이로써, 유성기어기구의 링기어 및 제3구동력원이 회전축의 방향으로 동일한 위치에 배치되기 때문에, 상기 구동장치는 회전축의 방향으로 크기를 줄일 수 있게 된다.
나아가, 상기 하이브리드구동장치에 있어서, 상기 기어기구는 상기 제1회전요소가 입력요소로서의 역할을 하고, 상기 제2회전요소와 상기 제3회전요소 중 어느 하나가 반동력요소로서의 역할을 하며, 상기 제2회전요소와 상기 제3회전요소 중 다른 하나가 출력요소로서의 역할을 하고, 상기 입력요소로서의 역할을 하는 상기 회전요소와 상기 출력요소로서의 역할을 하는 상기 회전요소간의 변속비가 상기 제1회전요소, 상기 제2회전요소 및 상기 제3회전요소의 차동 운전에 의해 비단계식으로(steplessly) 변경가능하도록 형성될 수도 있다.
이로써, 상기 제1구동력원의 동력은 상기 유성기어기구의 제1회전요소로 입력되고, 상기 제2회전요소와 상기 제3회전요소 중 하나가 반동력요소로서의 역할을 하며, 나머지 다른 하나는 출력요소로서의 역할을 한다. 상기 출력요소로부터 출력되는 동력은 피구동부재를 통해 차륜으로 전달된다. 예를 들어, 제2회전요소가 반동력요소로서의 역할을 하고, 제3회전요소가 출력요소로서의 역할을 하는 경우, 상기 제3회전요소로부터 출력되는 동력은 상기 제2동력전달경로를 통해 피구동부재로 전달된다. 다른 한편으로, 제3회전요소가 반동력요소로서의 역할을 하고, 제2회전요소가 출력요소로서의 역할을 하는 경우에는, 상기 제2회전요소로부터 출력되는 동력이 상기 제1동력전달경로를 통해 피구동부재로 전달된다. 또한, 제1구동력원의 반동토크를 취하는 구동력원 상에 회생 제어가 수행되고, 회생된 에너지는 출력요소로서의 역할을 하는 회전요소에 연결된 구동력원으로 공급된다. 상기 제1구동력원, 제2구동력원 및 제3구동력원의 동력이 피구동부재로 전달되는 경우의 동력전달효율은 전체 구동장치의 변속비, 즉 제1구동력원의 회전수와 피구동부재의 회전수간의 비에 따라 변한다. 그 후, 제1동력전달경로와 제2동력전달경로 중 하나 이상에 제공된 변속기의 복수의 모드들간에 선택적으로 절환함으로써, 상기 변속기의 변속비의 제어 범위가 변경될 수 있다.
상기 하이브리드구동장치는 다음과 같은 구성을 추가로 구비할 수도 있다. 즉, 상기 기어기구는 동축으로 배치되는 선기어와 링기어를 구비한 싱글-피니언 유성기어기구, 및 상기 선기어와 상기 링기어와 맞물리는 피니언기어들을 유지하는 캐리어로 형성될 수도 있다. 상기 제1회전요소는 상기 캐리어이고, 상기 제2회전요소는 상기 선기어이며, 상기 제3회전요소는 상기 링기어이다. 상기 변속기는 제1중간회전부재 및 제2중간회전부재를 구비한다. 상기 제1중간회전부재는 상기 선기어에 링크되고, 상기 제2중간회전부재는 상기 링기어에 링크된다. 상기 제1동력전달경로는 상기 제1중간회전부재 상에 제공된 복수의 제1구동기어와 상기 피구동부재 상에 제공된 복수의 제1피구동기어를 맞물려 형성되며, 상기 제2동력전달경로는 상기 제2중간회전부재 상에 제공된 복수의 제2구동기어와 상기 피구동부재 상에 제공된 복수의 제2피구동기어를 맞물려 형성된다. 상기 제1동력전달경로 상에 제공된 제1변속기는 상기 복수의 제1구동기어 중 하나를 상기 복수의 제1피구동기어 중 하나에 연결하는 제1클러치기구를 구비하고, 상기 제2동력전달경로 상에 제공된 제2변속기는 상기 복수의 제2구동기어 중 하나를 상기 복수의 제2피구동기어 중 하나에 연결하는 제2클러치기구를 구비한다.
이로써, 제1클러치기구를 제어함으로써, 상기 제1중간회전부재 및 피구동부재가 동력-전달가능하게 연결된다. 이와 유사하게, 제2클러치기구를 제어함으로써, 상기 제2중간회전부재 및 피구동부재가 동력-전달가능하게 연결된다.
상기 하이브리드구동장치는 다음과 같은 구성을 추가로 구비할 수도 있다. 상기 기어기구는 동축으로 배치되는 선기어와 링기어를 구비한 더블-피니언 유성기어기구, 상기 선기어와 맞물리는 제1피니언기어, 상기 제1피니언기어와 상기 링기어와 맞물리는 제2피니언기어, 및 상기 제1피니언기어와 상기 제2피니언기어를 지지하는 캐리어로 형성된다. 상기 제1회전요소는 상기 링기어이며, 상기 제2회전요소는 상기 선기어이고, 상기 제3회전요소는 상기 캐리어이다. 상기 변속기는 제1중간회전부재 및 제2중간회전부재를 구비한다. 상기 제1중간회전부재는 상기 선기어에 링크되며, 상기 제2중간회전부재는 상기 캐리어에 링크된다. 상기 제1동력전달경로는 상기 제1중간회전부재 상에 제공된 복수의 제1구동기어와 상기 피구동부재 상에 제공된 복수의 제1피구동기어를 맞물려 형성되며, 상기 제2동력전달경로는 상기 제2중간회전부재 상에 제공된 복수의 제2구동기어와 상기 피구동부재 상에 제공된 복수의 제2피구동기어를 맞물려 형성된다. 상기 제1동력전달경로 상에 제공된 제1변속기는 상기 복수의 제1구동기어 중 하나를 상기 복수의 제1피구동기어 중 하나에 연결하는 제1클러치기구를 구비하고, 상기 제2동력전달경로 상에 제공된 제2변속기는 상기 복수의 제2구동기어 중 하나를 상기 복수의 제2피구동기어 중 하나에 연결하는 제2클러치기구를 구비한다.
이로써, 제1클러치기구를 제어함으로써, 상기 제1중간회전부재 및 피구동부재가 동력-전달가능하게 연결된다. 이와 유사하게, 제2클러치기구를 제어함으로써, 상기 제2중간회전부재 및 피구동부재가 동력-전달가능하게 연결된다.
상기 하이브리드구동장치는, 기어기구의 입력요소와 출력요소간의 변속비를 제어하여 상기 피구동부재의 회전수와 상기 제1구동력원의 회전수간의 변속비를 제어하는 경우, 상기 제1구동력원의 회전수와 상기 피구동부재의 회전수간의 변속비의 상이한 제어 범위들을 갖는 복수의 운전모드들간에 선택적으로 절환하기 위하여 상기 기어기구의 변속비의 제어와 병행하여 상기 변속기의 변속비의 제어를 실행할 수도 있다. 나아가, 상기 하이브리드구동장치는 상기 제1구동력원의 회전수를 일정하게 유지하면서 상기 복수의 운전모드들간의 절환의 제1모드절환방식을 선택하는 모드절환방식선택수단을 구비할 수도 있다.
이로써, 제1구동력원의 회전수의 상승이 억제되면서 복수의 운전모드들간의 절환이 수행될 수 있다.
상기 모드절환방식선택수단은 상기 제1구동력원의 사전설정된 출력이 높거나 낮은 지의 여부를 판정하고, 판정 결과를 토대로 상기 제1모드절환방식을 선택하기 위한 수단을 포함할 수도 있다.
이로써, 제1구동력원의 회전수의 상승이 억제되면서복수의 운전모드들간의 절환이 수행될 수 있다.
나아가, 상기 모드절환방식선택수단은 상기 제1구동력원의 회전수를 높이면서 상기 복수의 운전모드들간의 절환 특성을 갖는 제2모드절환방식을 선택하는 수단을 포함할 수도 있다. 상기 모드절환방식선택수단은 상기 제1구동력원의 출력이 높을 때에는 상기 제1모드절환방식을 선택할 수도 있고, 상기 제1구동력원의 출력이 낮을 때에는 상기 제2모드절환방식을 선택할 수도 있다.
이로써, 상기 제1구동력원의 출력이 높은 경우, 상기 제1구동력원의 회전수의 상승이 억제될 수 있게 된다. 상기 제1구동력원의 출력이 낮으면, 동력분배효율이 더욱 개선될 수 있다.
상기 하이브리드구동장치는 다음과 같은 구성을 추가로 구비할 수도 있다. 제1변속기는 상기 제1동력전달경로 상에 제공되고, 제2변속기는 상기 제2동력전달경로 상에 제공된다. 상기 제1변속기에 의해 선택된 변속비와 상기 제2변속기에 의해 선택된 변속비는 상이하다. 제3클러치기구는 상기 제1구동력원과 상기 제1회전요소 사이의 장소, 상기 제2구동력원과 상기 제2회전요소 사이의 장소 및 상기 제3구동력원과 상기 제3회전요소 사이의 장소 중 한 곳에 제공된다.
이로써, 상기 제1동력전달경로 또는 제2동력전달경로 상에 각각 제공된 제1클러치기구 또는 제2클러치기구 중 하나를 연결시킬 수 있게 되고, 나머지 다른 동력전달경로 상에 제공된 클러치기구를 차단하며, 상기 동력전달경로의 연결된 것에 제공된 변속기에 의한 사전설정된 변속비를 선택하고, 상기 제1구동력원을 정지시킨다. 그 후, 제3클러치기구가 해제된다면, 상기 동력전달경로 중 연결된 것을 차단하고, 상기 제1구동력원을 정지된 상태로 유지하면서 상기 동력전달경로 중 차단된 것을 연결시키며, 상기 동력전달경로 중 새롭게 연결된 것에 제공된 변속기에 의하여, 사전설정된 변속비와 상이한 변속비를 선택할 수 있게 된다.
본 발명의 또다른 실시형태는,
제1회전요소, 제2회전요소 및 제3회전요소가 회전가능하게 차동으로 링크되어 있는 기어기구;
상기 제1회전요소에 링크된 제1구동력원;
상기 제2회전요소에 링크된 제2구동력원;
상기 제3회전요소에 링크된 제3구동력원;
상기 기어기구의 한 요소로부터 차륜으로 출력되는 동력을 전달하는 피구동부재;
상기 제2구동력원 및 상기 제2회전요소를 상기 피구동부재에 동력-전달가능하게 연결하는 제1동력전달경로;
상기 제3구동력원 및 상기 제3회전요소를 상기 피구동부재에 동력-전달가능하게 연결하는 제2동력전달경로; 및
상기 제1동력전달경로와 상기 제2동력전달경로 중 하나 이상에 제공된 변속기를 구비한 하이브리드구동장치의 제어방법이다. 상기 제어방법은,
상기 제1구동력원의 사전설정된 출력이 높거나 낮은 지의 여부를 판정하는 단계;
판정 결과를 토대로 상기 기어기구의 변속비의 제어를 수행하는 단계;
상기 판정 결과를 토대로 제1모드절환방식과 제2모드절환방식 중 하나를 선택하는 단계; 및
선택 결과를 토대로 상기 변속기의 변속비를 절환하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이로써, 동력전달효율이 자동차의 주행 영역의 넓은 범위, 구체적으로는 구동장치의 변속비의 넓은 범위에 걸쳐 개선될 수 있다.
본 발명의 상기 목적과 추가 목적, 특징 및 장점들은 동일한 부호들이 동일한 요소들을 나타내는 데 사용되는 첨부 도면들을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예들의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 하이브리드구동장치를 구비한 자동차의 제어시스템 및 파워트레인의 일 실시예를 도시한 개념도;
도 2는 도 1에 도시된 변속기(19)의 시프트제어모드에서의 클러치기구의 작 업을 도시한 표;
도 3은 본 발명의 하이브리드자동차구동장치에 의해 실행될 수 있는 제어의 일 실시예를 도시한 흐름도;
도 4는 도 3에 도시된 제어의 예시에서 실행되는 처리들에 대응하는 공선도;
도 5는 도 3에 도시된 제어의 예시에서 실행되는 처리들에 대응하는 공선도;
도 6은 도 1에 도시된 하이브리드구동장치에서 전체로서 전반적인 하이브리드구동장치의 변속비와 동력의 이론전달효율간의 관계를 도시한 그래프;
도 7은 도 1에 도시된 하이브리드구동장치에서 전체로서 전반적인 하이브리드구동장치의 변속비와 동력의 이론전달효율간의 관계를 도시한 그래프;
도 8은 본 발명의 일 실시예의 하이브리드구동장치를 구비한 자동차의 제어시스템 및 파워트레인의 또다른 구성예를 도시한 개념도;
도 9는 본 발명의 일 실시예의 하이브리드구동장치를 구비한 자동차의 제어시스템 및 파워트레인의 또다른 구성예를 도시한 개념도;
도 10은 도 9에 도시된 실시예의 공선도의 일례를 도시한 도면;
도 11은 도 9에 도시된 실시예의 공선도의 일례를 도시한 도면;
도 12는 도 9에 도시된 실시예의 공선도의 일례를 도시한 도면;
도 13은 도 9에 도시된 실시예의 공선도의 일례를 도시한 도면; 및
도 14는 도 9에 도시된 실시예의 공선도의 일례를 도시한 도면이다.
본 발명은 복수의 구동력원을 구비한, 보다 구체적으로는 제1구동력원, 제2 구동력원 및 제3구동력원을 구비한 자동차(하이브리드자동차)에 사용될 수 있다. 이들 구동력원은 차륜에 전달될 동력을 발생시키는 파워유닛이다. 본 명세서에서, "복수"는 복수 개수의 피스들을 의미한다는 점에 유의해야 한다. 또한, 복수의 구동력원으로서 상이한 발전 원리의 파워유닛을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 제1구동력원의 발전 원리와 제2구동력원 및 제3구동력원의 발전 원리가 상이할 수도 있다는 것이 가능하다. 발전의 상이한 원리의 구동력원의 예로는 엔진, 전동기, 유압모터, 플라이휠시스템 등을 들 수 있다. 상기 엔진은 열에너지를 운동에너지로 변환하는 파워유닛이다. 상기 전동기는 전기에너지를 운동에너지로 변환하는 파워유닛이다. 상기 유압모터는 유체(압력오일)의 에너지(압력, 유량)를 기계에너지(토크, 회전수)로 변환하는 파워유닛이다. 상기 플라이휠시스템은 운동에너지를 축적하고 그것을 방출하는 파워유닛이다. 그러면, 제1, 제2 및 제3구동력원 중 하나와 다른 구동력원간에 에너지가 제공되어 수용되도록 하는 구성이 제공된다.
특히, 제1구동력원으로서, 연료를 연소시켜 열에너지를 발생시키고 상기 열에너지를 운동에너지로 변환시키는 파워유닛인 내연기관을 사용하는 것이 허용될 수 있다. 보다 구체적으로는, 내연기관으로서, 가솔린엔진, 디젤엔진, LPG 엔진, 메탄올엔진 등을 사용하는 것이 허용될 수 있다. 다른 한편으로, 제2구동력원과 제3구동력원으로서는, 전동기를 사용하는 것이 가능하다. 상기 전동기는 전기에너지를 운동에너지로 변환하는 파워유닛이다. 상기 전동기는 직류전동기 또는 교류전동기일 수도 있다. 나아가, 전동기로서, 발전 기능을 갖춘 모터-제너레이터를 사용하는 것도 허용될 수 있다.
상기 실시예에서는, 상기 제1구동력원, 제2구동력원 및 제3구동력원이 기어기구, 보다 구체적으로는 유성기어기구의 제1회전요소, 제2회전요소 및 제3회전요소에 링크된다. 상기 제1회전요소는 입력요소로서의 기능을 하고, 상기 제2회전요소와 제3회전요소 중 하나는 반동력요소로서의 역할을 하며, 나머지 하나는 출력요소로서의 역할을 한다. 구체적으로는, 제1구동력원의 동력이 입력요소로 입력되고, 출력요소로부터 출력되는 경우, 상기 제2구동력원과 제3구동력원 중 하나는 상기 제1구동력원의 반동력을 취한다. 나아가, 반동력을 취하는 구동력원 이외의 구동력원의 동력은 피구동부재로 전달될 수 있는 것도 가능하다. 예를 들어, 제2구동력원인 모터-제너레이터가 회생 제어를 수행할 수도 있고, 발생 전력이 제3구동력원인 타 모터-제너레이터에 공급되어 역행 제어를 수행하게 될 수도 있다.
상기 변속기는 입력된 회전수와 출력된 회전수간의 비인 변속비를 변경할 수 있는 기구이다. 변속비를 단계식으로(비연속적으로) 변경가능한 스텝형 변속기, 변속비를 비단계식으로(연속적으로) 변경가능한 스텝리스형 변속기 등이 사용될 수도 있다. 스텝형 변속기로는, 예컨대 선택형기어변속기, 유성기어변속기 등이 사용될 수도 있다. 다른 한편으로, 스텝리스형 변속기로는, 토로이달 스텝리스 변속기, 벨트 스텝리스 변속기 등을 사용하는 것이 가능하다. 본 실시예의 동력전달장치는 기어동력전달장치, 랩핑동력전달장치, 트랙션동력전달장치 등을 포함한다. 제1동력전달경로와 제2동력전달경로 중 하나 이상에 변속기가 제공될 수도 있다. 즉, 동력전달경로 중 하나에 변속기가 제공될 수도 있거나, 또는 동력전달경로 양자 모두에 변속기들이 제공될 수도 있다. 또한, 두 동력전달경로에는 변속기들이 별도로 제공 될 수도 있거나, 또는 2가지 동력전달경로에 하나의 공통 변속기가 제공될 수도 있다.
본 실시예에 있어서, 제1동력전달경로에 제1변속기가 제공되고, 제2동력전달경로에는 제2변속기가 제공되는 경우, 상기 제1변속기에 의해 선택되는 변속비와 상기 제2변속기에 의해 선택되는 변속비가 상이하다. 나아가, 제1변속기와 제2변속기가 제공되는 경우, 제1구동력원과 제1회전요소 사이의 경로, 제2구동력원과 제2회전요소 사이의 경로, 및 제3구동력원과 제3회전요소 사이의 경로 중 하나에 제3클러치기구를 제공하는 것도 가능하다. 본 실시예에 있어서, 상기 제3클러치기구는 전달토크를 제어하는 기구이고, 상기 제1구동력원으로부터 상기 제1변속기 및 제2변속기까지 연장되는 동력전달경로를 연결할 수 있으며, 상기 제1구동력원으로부터 상기 제1변속기 및 제2변속기까지 연장되는 동력전달경로를 차단하는 것도 가능하다.
상기 제1클러치기구, 제2클러치기구 및 제3클러치기구는 전달토크를 제어하는 기구이고, 다시 말해 동력전달경로를 연결 및 차단하는 기구이다. 예를 들어, 메시 클러치, 전자기 클러치, 마찰 클러치 등을 이용할 수 있다. 제1중간회전부재, 제2중간회전부재 및 피구동부재는 구동력원의 동력을 차륜으로 전달하는 구성요소부재들이다. 이들 부재는 회전축(중공축, 솔리드축), 커넥팅 드럼, 기어 등을 포함한다. 또한, 상기 실시예에서는, 제1구동력원의 출력이 높은 경우와 제1구동력원의 출력이 낮은 경우는 상기 제1구동력원의 출력들간의 상대적으로 고저의 관계를 나타낸다. 저출력과 고출력들간의 경계로서의 역할을 하는 기준값이 설계 요지이고, 고정값 또는 가변값일 수도 있다. 나아가, 각각의 회전요소의 회전축은 자동차의 폭방향 또는 자동차의 종방향으로 배치될 수도 있다. 상기 실시예는 각각의 구동력원이 단독으로 전륜 또는 후륜으로 전달되는 2륜구동자동차에 적용가능하며, 각각의 구동력원이 전륜과 후륜 양자 모두로 전달되는 4륜구동자동차에도 적용가능하다.
<제1실시예>
다음으로, 본 실시예를 도면들을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다. 도 1은 자동차(1)의 파워트레인의 구성의 일례를 보여준다. 도 1에 도시된 자동차(1)는 FF(프론트엔진, 프론트휠구동; 프론트엔진-탑재 프론트휠구동)형의 하이브리드자동차이다. 도 1에 도시된 자동차(1)에 있어서는, 일종의 내연기관인 엔진(2)과 모터제너레이터(MG1) 및 모터제너레이터(MG2)가 구동력원으로서 설치된다. 상기 엔진(2)은 연료를 연소하여 열에너지를 운동에너지로 변환하는 파워유닛이다. 상기 엔진(2)은 흡기/배기장치, 연료분사장치 등을 구비한다. 그 엔진 출력, 즉 엔진회전수와 엔진토크는 예컨대 전자스로틀밸브의 개방도, 연료분사량, 연료분사시기 등을 제어함으로써 제어될 수 있다. 또한, 각각의 모터제너레이터(MG1, MG2)는 전기에너지를 운동에너지로 변환하는 역행 기능과 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 회생 기능 양자 모두를 구비한 회전장치이다.
엔진(2)과 모터제너레이터(MG1, MG2)가 동력-전달가능하게 링크되는 동력분배장치(3)가 제공된다. 상기 동력분배장치(3)는 싱글-피니언 유성기어기구로 형성된다. 구체적으로는, 상기 동력분배장치(3)는 선기어(4), 상기 선기어(4)를 둘러싸 도록 선기어(4)와 동축으로 배치되는 링기어(5), 상기 선기어(4) 및 링기어(5)와 맞물리는 피니언기어(6), 및 상기 피니언기어(6)가 그 자신의 축을 중심으로 회전가능하면서도 선회가능하도록 상기 피니언기어(6)를 지지하는 캐리어(7)를 구비한다. 이러한 방식으로, 상기 선기어(4), 링기어(5) 및 캐리어(7)는 서로 상대적으로 차동으로 회전가능하도록 조합된다.
상기 엔진(2) 및 모터제너레이터(MG1, MG2)의 동력분배장치(3)의 회전요소로의 연결 구조들을 설명하기로 한다. 우선, 상기 캐리어(7)는 엔진(2)의 크랭크축(8)에 동력-전달가능하게 링크된다. 또한, 선기어(4)와 함께 회전하는 입력축(9)이 제공된다. 상기 입력축(9)은 엔진(2)의 크랭크축(8)과 함께 배치된다. 상기 입력축(9)에는 피구동기어(10)가 제공된다. 다른 한편으로, 상기 모터제너레이터(MG1)는 고정자(11) 및 회전자(12)를 구비한다. 상기 고정자(11)는 케이싱(도시안됨)에 고정된다. 회전축(13)은 회전자(12)에 링크되어, 상기 회전축(13)의 회전축선 A1과 입력축(9)의 회전축선 B1이 평행하게 배치되도록 한다. 본 실시예에서는, 회전축선(A1, B1)들이 자동차(1)의 폭방향으로 배치된다. 또한, 상기 회전축(13)에는 구동기어(14)가 제공된다. 상기 구동기어(14) 및 피구동기어(10)는 서로 맞물린다. 상기 구동기어(14)와 피구동기어(10)는 감속기구를 형성한다. 구체적으로는, 모터제너레이터(MG1)의 토크가 입력축(9)으로 전달되는 경우, 상기 입력축(9)의 회전수가 상기 회전축(13)의 회전수보다 낮아진다(감소된다). 상기 모터제너레이터(MG2)는 고정자(15) 및 회전자(16)를 구비한다. 상기 모터제너레이터(MG2)는 동력분배장치(3)의 외부(회전축선 B1을 중심으로 반경방향으로의 그 외부)를 둘 러싸도록 환형으로 형성된다. 상기 모터제너레이터(MG2) 및 동력분배장치(3)는 입력축(9)의 회전축선의 방향으로 상기 모터제너레이터(MG1)와 엔진(2) 사이에 배치된다. 상기 고정자(15)는 케이싱에 고정된다. 또한, 상기 회전자(16)는 링기어(5)에 링크되어, 함께 회전하도록 되어 있다.
상기 모터제너레이터(MG2)의 회전자(16)에 링크되는 입력축(17)이 제공된다. 상기 입력축(17)은 중공이 되도록 형성된다. 상기 입력축(9)은 입력축(17) 내에 배치된다. 즉, 두 입력축(9, 17)은 공통 회전축선 B1을 중심으로 상대적으로 회전가능하다. 또한, 상기 입력축(9)은 상기 입력축(17)보다 길다. 카운터축(18)이 제공되어, 회전축선 A1과 평행하게 배치되는 회전축선 C1에 대하여 회전가능하게 된다. 두 입력축(9, 17)과 카운터축(18) 사이에는 변속기(19)가 제공된다. 상기 변속기(19)는 회전수의 비, 즉 입력축(9, 17)과 카운터축(18)간의 변속비를 변경할 수 있도록 구성된다. 상기 변속기(19)는 제1속도기어쌍(20), 제2속도기어쌍(21), 제3속도기어쌍(22) 및 제4속도기어쌍(23)을 구비한다. 상기 제1속도기어쌍(20)은 서로 맞물리는 제1속도구동기어(25) 및 제1속도피구동기어(26)를 구비한다. 또한, 상기 제3속도기어쌍(22)은 서로 맞물리는 제3속도구동기어(27) 및 제3속도피구동기어(28)를 구비한다. 상기 제1속도구동기어(25) 및 제3속도구동기어(27)는 상기 입력축(17)과 함께 회전하도록 제공된다.
상기 제1속도피구동기어(26) 및 제3속도피구동기어(28)는 카운터축(18)에 부착되어, 그것에 대해 상대적으로 회전가능하게 된다. 또한, 상기 제2속도기어쌍(21)은 서로 맞물리는 제2속도구동기어(29) 및 제2속도피구동기어(31)를 구비한 다. 상기 제4속도기어쌍(23)은 서로 맞물리는 제4속도구동기어(30) 및 제4속도피구동기어(32)를 구비한다. 상기 제2속도구동기어(29) 및 제4속도구동기어(30)는 그들이 함께 회전하도록 상기 입력축(9)에 링크된다. 다른 한편으로, 상기 제2속도피구동기어(31) 및 제4속도피구동기어(32)는 카운터축(18)에 부착되어, 그것에 대해 상대적으로 회전가능하게 된다. 입력축(9, 17)에 대한 카운터축(18)의 변속비에 대해서는, 상기 제1속도기어쌍(20)의 변속비가 최고이고, 상기 제2속도기어쌍(21)의 변속비는 상기 제1속도기어쌍(20)의 변속비보다 작고, 상기 제3속도기어쌍(22)의 변속비는 상기 제2속도기어쌍(21)의 변속비보다 작으며, 상기 제4속도기어쌍(23)의 변속비는 상기 제3속도기어쌍(22)의 변속비보다 작다.
다음으로, 제1속도기어쌍 내지 제4속도기어쌍(20 내지 23)을 카운터축(18)에 동력-전달가능하게 링크시키고, 그들을 그것으로부터 절단하는 클러치기구를 설명하기로 한다. 우선, 제1클러치기구(S1)가 제공된다. 이러한 제1클러치기구(S1)에 의하여, 상기 제1속도기어쌍(20) 및 제3속도기어쌍(22)의 동력전달상태가 제어된다. 상기 제1클러치기구(S1)는 제1속도피구동기어(26)와 제3속도피구동기어(28) 중 어느 하나를 카운터축(18)에 동력-전달가능하게 링크시키거나, 또는 제1속도피구동기어(26) 및 제3속도피구동기어(28)를 동력이 상기 카운터축(18)에 전달가능한 상태에 있게 하지 않는 구성을 가진다. 제1클러치기구(S1)로는, 예컨대 도그 클러치 등과 같은 메싱 클러치를 사용할 수 있다. 상기 실시예에서는, 제1속도피구동기어(26) 또는 제3속도피구동기어(28)의 회전수를 상기 카운터축(18)의 회전수와 같게 만드는 동기화기구(동기기구)를 구비한 클러치기구가 사용된다.
나아가, 제2클러치기구(S2)가 제공된다. 상기 제2클러치기구(S2)에 의하여, 상기 제2속도기어쌍(21) 및 제4속도기어쌍(23)의 동력전달상태가 제어된다. 상기 제2클러치기구(S2)는 제2속도피구동기어(31)와 제4속도피구동기어(32) 중 어느 하나를 카운터축(18)에 동력-전달가능하게 링크시키거나, 또는 제2속도피구동기어(31) 및 제4속도피구동기어(32)를 동력이 상기 카운터축(18)에 전달가능한 상태에 있게 하지 않는 구성을 가진다. 제2클러치기구(S2)로는, 예컨대 도그 클러치 등과 같은 메싱 클러치를 사용할 수 있다. 상기 실시예에서는, 제2속도피구동기어(31) 또는 제4속도피구동기어(32)의 회전수를 상기 카운터축(18)의 회전수와 같게 만드는 동기화기구(동기기구)를 구비한 클러치기구가 사용된다.
나아가, 상기 입력축(17)과 카운터축(18) 사이에 제공되는 후진기어트레인(33)을 설명하기로 한다. 우선, 후진중간축(34)이 상기 입력축(17)과 병렬로 제공된다. 상기 후진중간축(34)에는 후진중간기어(35)가 제공되어, 상기 축(34)과 기어(35)가 함께 회전하도록 하며, 상기 후진중간축(34)에 대해 상대적으로 회전하는 후진중간기어(36)가 추가로 제공된다. 상기 후진중간기어(36)에는 제1속도구동기어(25)가 맞물린다. 다른 한편으로, 카운터축(18)에는 최종 피니언기어(37)가 제공된다. 후진중간기어(35)와 최종 피니언기어(37)와 맞물리는 연결기어(38)가 제공된다. 나아가, 후진클러치기구(SR)가 제공된다. 후진클러치기구(SR)에 의하여, 상기 후진중간축(34)에 대한 후진중간기어(36)의 동력 전달의 상태가 제어된다. 상기 후진클러치기구(SR)는 후진중간기어(36)를 후진중간축(34)에 동력-전달가능하게 링크시키고, 상기 후진중간기어(36)로 하여금 동력이 후진중간축(34)으로 전달가능하지 않은 상태에 있도록 하는 구성을 가진다. 후진클러치기구(SR)로는, 예컨대 도그 클러치 등과 같은 메싱 클러치를 사용할 수 있다. 상기 실시예에서는, 후진중간기어(36)의 회전수를 상기 후진중간축(34)의 회전수와 같게 만드는 동기화기구(동기기구)를 구비한 클러치기구가 사용된다. 나아가, 제1 및 제2클러치기구(S1, S2)와 후진클러치기구(SR)를 제어하는 액추에이터(39)가 제공된다. 이러한 액추에이터(39)로는, 유압식으로 제어되는 액추에이터, 전자기식으로 제어되는 액추에이터 등을 사용할 수 있다.
상기 최종 피니언기어(37)와 맞물리는 링기어(40)가 제공된다. 상기 최종 피니언기어(37) 및 링기어(40)는 최종 감속기를 형성한다. 또한, 상기 링기어(40)는 차동케이스(50)와 함께 회전하도록 구성된다. 상기 차동케이스(50) 및 차륜(전륜)(51)은 구동축(52)에 동력-전달가능하게 링크된다. 나아가, 전력을 상술된 모터제너레이터에 제공하고 상술된 모터제너레이터로부터 전력을 받는 전원장치가 제공된다. 상기 전원장치(53)는 2차전지 등과 같은 축전장치(도시안됨)를 구비한다. 축전장치로는, 배터리 또는 캐패시터가 사용될 수도 있다. 이러한 축전장치 및 모터제너레이터(MG1, MG2)는 인버터(도시안됨)를 통해 상호연결된다. 또한, 상기 전원 장치(53)는 축전장치 이외에 연료전지시스템(도시안됨)을 구비할 수도 있다. 상기 연료전지시스템은 수소와 산소를 반응시켜 기전력을 얻는 시스템으로서, 생성된 전력을 모터제너레이터(MG1, MG2)에 공급하거나, 또는 그것을 축전장치에 충전시킬 수 있다. 나아가, 상기 전원장치(53)는 모터제너레이터(MG1)와 모터제너레이터(MG2)를 연결시키는 전기회로를 구비한다. 그러므로, 전력이 축전장치를 통과하 지 않고도 모터제너레이터(MG1)와 모터제너레이터(MG2)간에 직접 주고 받을 수 있게 된다.
다음으로, 자동차의 제어시스템을 설명하기로 한다. 제어장치로서 전자제어장치(54)가 제공된다. 상기 전자제어장치(54)는 각종 센서 및 스위치 등로부터의 검출 신호들, 예컨대 가속 요구, 제동 요구, 엔진회전수, 모터제너레이터(MG1, MG2)의 회전수, 입력축(9, 17)의 회전수, 카운터축(18)의 회전수 등의 입력을 수신한다. 상기 전자제어장치(54)는 상기 엔진(2)을 제어하기 위한 신호, 상기 모터제너레이터(MG1, MG2)를 제어하기 위한 신호, 상기 전원장치(53)의 발전상태, 충전상태, 방전상태 등을 도시한 신호, 상기 액추에이터(39)를 제어하기 위한 신호 등을 출력한다.
도 1에 도시된 자동차(1)에서는, 엔진토크가 동력분배장치(3)의 캐리어(7)로 입력되고, 엔진토크의 반동력이 모터제너레이터들 중 하나에 의해 취해지는 제어가 실행된다. 구체적으로는, 반동력이 선기어(4)에 링크된 모터제너레이터(MG1)에 의해 취해지는 경우, 상기 링기어(5)는 상기 동력분배장치(3)의 출력요소로서의 역할을 한다. 다른 한편으로, 반동력이 링기어(5)에 링크된 모터제너레이터(MG2)에 의해 취해지는 경우에는, 상기 선기어(4)는 상기 동력분배장치(3)의 출력요소로서의 역할을 한다. 엔진토크의 반동력을 취하는 모터제너레이터가 정방향으로 회전하는 경우, 상기 모터제너레이터는 회생 제어를 겪게 된다. 다른 한편으로, 엔진토크의 반동력을 취하는 모터제너레이터가 역방향으로 회전하는 경우에는, 상기 모터제너레이터가 역행 제어를 겪게 된다.
반동토크를 취하는 모터제너레이터가 회생 제어를 겪게 되는 경우, 발생 전력은 축전장치 내에 충전될 수도 있고 또는 모터제너레이터의 역행 제어를 수행하도록 타 모터제너레이터에 공급될 수도 있다. 다른 한편으로, 반동토크를 취하는 모터제너레이터가 역행 제어를 겪게 되는 경우에는, 축전장치의 전력이 반동력을 취하는 모터제너레이터로 공급될 수도 있거나 또는 타 모터제너레이터가 회생 제어될 수도 있어, 발생 전력이 반동력을 취하는 모터제너레이터로 공급될 수도 있는 것이 가능하다. 그 후, 동력분배장치(3)에서는, 엔진토크의 반동력을 취하는 모터제너레이터의 회전수가 제어된다면, 엔진회전수와 출력요소의 회전수간의 비가 상기 선기어(4), 링기어(5) 및 캐리어(7)의 차동 운전으로 인하여 비단계식으로(연속적으로) 제어될 수 있다. 즉, 동력분배장치(3)는 스텝리스형 변속기로서 작동한다.
다음으로, 변속기(19)의 제어를 설명하기로 한다. 상기 변속기(19)의 제어모드들로서 선택가능한 전진 위치와 후진 위치를 설명하기로 한다. 상기 전진 위치는 자동차(1)를 앞쪽으로 이동시키는 방향으로 구동력을 발생시키는 데 사용되는 위치이다. 상기 전진 위치에서는, 시프트제어모드 1(1st), 시프트제어모드 2(2nd), 시프트제어모드 3(3rd) 및 시프트제어모드 4(4th) 중에서 선택적으로 절환이 행해질 수 있다. 상기 시프트제어모드 1 및 시프트제어모드 3은 엔진토크가 링기어(5)로부터 입력축(17)으로 전달되어야 할 때 각각 선택되는 시프트제어모드이다. 상기 시프트제어모드 1 또는 시프트제어모드 3이 선택되는 경우, 반동토크는 모터제너레이터(MG1)에 의하여 취해진다. 그 구체적인 설명을 하기로 한다. 시프트제어모드 1이 선택되는 경우, 카운터축(18)과 제1속도피구동기어(26)를 링크시키고, 상기 카운터 축(18)과 제3속도피구동기어(28)간에 동력 전달을 차단시키도록 제1클러치기구(S1)가 맞물린다. 또한, 제2클러치기구(S2)는 카운터축(18)에 대한 제2속도피구동기어(31)의 동력전달과 제4속도피구동기어(32)의 동력전달 양자 모두를 차단하도록 해제된다. 따라서, 시프트제어모드 1이 변속기(19)의 제어모드로 선택되는 경우, 상기 동력분배장치(3)의 링기어(5)로부터 출력되는 토크가 제1속도기어쌍(20)을 통해 카운터축(18)으로 전달된다.
시프트제어모드 3이 선택되는 경우, 상기 카운터축(18)과 제3속도피구동기어(28)를 링크시키고, 상기 카운터축(18)과 제1속도피구동기어(26)간의 동력전달을 차단시키도록 제1클러치기구(S1)가 맞물린다. 또한, 제2클러치기구(S2)는 카운터축(18)에 대한 제2속도피구동기어(31)의 동력전달과 제4속도피구동기어(32)의 동력전달 양자 모두를 차단하도록 해제된다. 따라서, 시프트제어모드 3이 변속기(19)의 제어모드로 선택되는 경우, 상기 동력분배장치(3)의 링기어(5)로부터 출력되는 토크가 제3속도기어쌍(22)을 통해 카운터축(18)으로 전달된다.
시프트제어모드 2 및 시프트제어모드 4를 설명하기로 한다. 상기 시프트제어모드 2 및 시프트제어모드 4는 엔진토크가 선기어(4)로부터 입력축(9)으로 전달되어야 할 때 선택되는 모드이다. 상기 시프트제어모드 2 또는 시프트제어모드 4가 선택되는 경우, 반동토크는 모터제너레이터(MG2)에 의하여 취해진다. 그 구체적인 설명을 하기로 한다. 시프트제어모드 2가 선택되는 경우, 카운터축(18)과 제2속도피구동기어(31)를 링크시키고, 상기 카운터축(18)과 제4속도피구동기어(32)간에 동력 전달을 차단시키도록 제2클러치기구(S1)가 맞물린다. 또한, 제1클러치기구(S1) 는 카운터축(18)에 대한 제1속도피구동기어(26)의 동력전달과 제3속도피구동기어(28)의 동력전달 양자 모두를 차단하도록 해제된다. 따라서, 시프트제어모드 2가 변속기(19)의 제어모드로 선택되는 경우, 상기 동력분배장치(3)의 선기어(4)로부터 출력되는 토크가 제2속도기어쌍(21)을 통해 카운터축(18)으로 전달된다.
다른 한편으로, 시프트제어모드 4가 선택되는 경우, 카운터축(18)과 제4속도피구동기어(32)를 링크시키고, 상기 카운터축(18)과 제2속도피구동기어(31)간의 동력전달을 차단시키도록 제2클러치기구(S2)가 맞물린다. 또한, 제1클러치기구(S1)는 카운터축(18)에 대한 제1속도피구동기어(26)의 동력전달과 제3속도피구동기어(28)의 동력전달 양자 모두를 차단하도록 해제된다. 따라서, 시프트제어모드 4가 변속기(19)의 제어모드로 선택되는 경우, 상기 동력분배장치(3)의 선기어(4)로부터 출력되는 토크가 제4속도기어쌍(23)을 통해 카운터축(18)으로 전달된다. 첨언하면, 상기 전진 위치들 중 여하한의 위치에서도, 후진클러치기구(SR)가 해제되어, 후진중간기어(36)와 후진중간축(34)간의 동력전달을 차단하게 된다. 따라서, 상기 변속기(19)에서는, 복수의 시프트제어모드들 가운데 선택적으로 절환함으로써, 변속비, 즉 입력축(9) 또는 입력축(17)의 회전수와 카운터축(18)의 회전수간의 비가 단계별로 변경될 수 있게 된다.
다른 한편으로, 상기 후진 위치는 자동차(1)를 뒷쪽으로 이동시키는 방향으로 구동력을 발생시키는 데 사용되는 위치이다. 후진 위치가 선택되는 경우, 상기 후진클러치기구(SR)가 맞물려 후진중간기어(36)와 후진중간축(34)을 링크시키게 된다. 또한, 후진 위치가 선택되는 경우, 제1클러치기구(S1) 및 제2클러치기구(S2)가 해제되어, 상기 카운터축(18)에 대한 제1속도피구동기어(26), 제2속도피구동기어(31), 제3속도피구동기어(28) 및 제4속도피구동기어(32)의 모든 동력 전달을 차단하게 된다. 나아가, 후진 위치가 선택되는 경우, 상기 모터제너레이터(MG2)는 정방향으로 회전되고, 역행 제어를 겪게 되며, 그 토크가 후진기어트레인(33)을 통해 카운터축(18)의 최종 피니언기어(37)로 전달된다.
첨언하면, 후진 위치가 선택되는 경우에 카운터축(18)의 회전 방향은 전진 위치가 선택되는 경우에 그 회전 방향과 반대이다. 도 2는 각종 시프트제어모드에서의 제1클러치기구(S1), 제2클러치기구(S2) 및 후진클러치기구(SR)의 동작을 보여준다. 도 2에서, "×"는 클러치기구의 해제를 도시하고, "○"는 클러치기구의 맞물림을 도시한다. 상술된 방식으로, 토크가 카운터축(18)으로 전달된 다음, 토크가 구동축을 통해 차륜으로 전달됨으로써, 구동력을 생성하게 된다. 도 1에 도시된 자동차에서, 엔진회전수와 카운터축(18)의 회전수간의 비로 표현된 "구동장치(파워트레인)의 변속비"는 동력분배장치(3)의 변속비의 제어와 변속기(19)의 변속비의 제어를 실행함으로써 제어가능하다.
다음으로, "구동장치의 변속비"를 제어하는 데 사용되는 복수의 운전모드 및 이들 운전모드들간의 절환을 설명하기로 한다. 먼저, 각각의 운전모드들은 상이한 시프트제어모드를 사용한다. 본 실시예에서는, 운전모드 1 내지 4가 선택적으로 사용될 수 있다. 구체적으로는, 운전모드 1이 선택되는 경우, 시프트제어 모드 1이 사용되고; 운전모드 2가 선택되면, 시프트제어모드 2가 사용되며; 운전모드 3이 선택되면, 시프트제어모드 3이 사용되고; 운전모드 4가 선택되면, 시프트제어모드 4 가 사용된다. 그 후, 상기 운전모드 1 내지 4들간의 절환의 방식으로서, 제1운전모드절환방식과 제2운전모드절환방식이 사용된다.
이하, 도 3의 흐름도를 참조하여 제1운전모드절환방식과 제2운전모드절환방식의 기술적 사상을 설명하기로 한다. 우선, 전자제어장치로 입력되는 신호가 처리되어 목표구동력, 목표엔진출력 등을 결정하게 된다(단계 S1). 예를 들어, 목표요구구동력은 차속과 액셀러레이터 조작정도(요구가속)를 토대로 결정되며, 상기 엔진에 의해 매개될 목표엔진출력은 목표요구구동력을 토대로 결정된다. 상기 목표요구구동력이 높으면, 목표엔진출력이 고출력이다. 목표요구구동력이 낮으면, 목표엔진출력이 저출력이다. 구체적으로는, 최적의 연비에 따라 목표엔진회전수와 목표엔진토크가 결정되어, 상기 엔진의 연비가 최적의 연비 레벨에 도달하게 된다. 동력분배장치(3)의 변속비를 제어함으로써, 실제 엔진회전수가 목표엔진회전수에 더욱 근접하게 될 수 있다. 나아가, 전자스로틀밸브의 개방도 등을 제어함으로써, 실제 엔진토크가 목표엔진토크에 더욱 근접하게 될 수 있다. 또한, 단계 S1의 처리를 행하기 위해 필요한 데이터가 맵의 형태로 구성되어, 사전에 미리 전자제어장치(54)에 저장된다.
단계 S1에 이어서, 목표엔진출력이 고출력인 지의 여부를 판정한다(단계 S2). 긍정적인 판정이 단계 S2에서 내려지면, 제1운전모드절환방식이 선택된 다음(단계 S3), 상기 제어루틴이 종료된다. 다른 한편으로, 부정적인 판정이 단계 S2에서 내려지면, 제2운전모드절환방식이 선택된 다음(단계 S4), 상기 제어루틴이 종료된다. 상기 제1운전모드절환방식은 차속이 일정한 경우, 엔진회전수를 일정하게 유 지하면서(그것을 구속하지 않으면서) 복수의 운전모드들 가운데 선택적인 절환을 행하는 것이 가능한 방식이다. 복수의 운전모드들간의 절환이 제1운전모드절환방식으로 행해지는 경우의 구체적인 예를 도 4의 공선도를 참조하여 설명하기로 한다. 도 4의 공선도에서, 수평축은 동력분배장치(3)의 회전요소들간의 위치 관계 및 상기 변속기(19)의 회전요소들간의 위치 관계를 보여주고, 수직축은 각각의 회전요소의 회전방향과 회전수를 보여준다. 동력분배장치(3)에서, 상기 엔진(2)은 모터제너레이터(MG1)와 모터제너레이터(MG2) 사이에 위치한다. 상기 변속기(19)에서, 제1속도구동기어(25) 및 제2속도구동기어(29)는 실질적으로 동일한 위치에 배치되고, 제3속도구동기어(27) 및 제4속도구동기어(30)는 제1속도구동기어(25)/제2속도구동기어(29)와 카운터축(18) 사이에 배치된다.
도 4의 공선도는 시프트제어모드 2를 사용하는 운전모드 2에서 시프트제어모드 3을 사용하는 운전모드 3으로의 변경 처리를 보여준다. 우선, 시프트제어모드 2가 선택되는 경우, 제2클러치기구(S2)가 도 4의 상부에 도시된 바와 같이 맞물린다. 또한, 엔진(2), 모터제너레이터(MG1) 및 모터제너레이터(MG2) 모두 정회전방향으로 회전하고, 상기 카운터축(18)이 역회전방향으로 회전한다. 본 명세서에서, 정회전방향은 엔진(2)의 회전방향이고, 역회전방향은 엔진(2)의 회전방향에 반대 방향이라는 점에 유의한다. 상기 모드가 시프트제어모드 2에서 시프트제어모드 3으로 변경되어야 하는 경우, 상기 제1클러치기구(S1)는 제2클러치기구(S2)가 도 4에 중간부에 도시된 바와 같이 맞물린 상태를 유지하면서, 상기 제3속도피구동기어(28)와 카운터축(18)을 링크시키도록 맞물린다.
상술된 바와 같이 제3속도피구동기어(28)와 카운터축(18)이 링크되는 경우, 상기 제3속도피구동기어(28)의 회전수와 카운터축(18)의 회전수가 사전에 미리 같게(동기화) 된다면, 상기 제3속도피구동기어(28)와 카운터축(18)을 링크시키는 처리에서 엔진회전수가 변경되지 않을 것이다. 그 후, 도 4의 하부에 도시된 바와 같이, 제2클러치기구(S2)가 해제된다. 또한, 제1운전모드절환방식에서는, 운전모드 3에서 운전모드 2로의 변경, 운전모드 1에서 운전모드 2로의 변경, 운전모드 2에서 운전모드 1로의 변경, 운전모드 3에서 운전모드 4로의 변경, 운전모드 4에서 운전모드 3으로의 변경을 행할 수도 있다.
다음으로, 제2운전모드절환방식을 설명하기로 한다. 이는 차속이 일정할 때, 엔진회전수가 변경되면서, 복수의 운전모드 중 하나에서 다른 것으로의 변경이 행해지는 방식이다. 제2운전모드절환방식에서의 운전모드들의 절환의 구체적인 예를 도 5의 공선도를 참조하여 설명하기로 한다. 도 5의 공선도는 시프트제어모드 2를 사용하는 운전모드 2에서 시프트제어모드 3을 사용하는 운전모드 3으로의 변경 처리를 보여준다. 우선, 시프트제어모드(2)가 선택되는 경우, 제2클러치기구(S2)가 맞물리고, 상기 엔진(2) 및 모터제너레이터(MG1) 양자 모두는 정회전방향으로 회전하며, 상기 카운터축(18)은 도 5의 상부에 도시된 바와 같이 역회전방향으로 회전한다.
상기 모드가 운전모드 2에서 운전모드 3으로 변경되어야 하는 경우, 상기 제1클러치기구(S1)는 제2클러치기구(S2)가 도 5의 중간부에 도시된 바와 같이 맞물린 상태를 유지하면서 맞물린다. 따라서, 제3속도피구동기어(28)와 카운터축(18)의 연 결에 앞선 단계에서, 상기 제3속도피구동기어(28)는 역회전방향으로 회전하고, 상기 카운터축(18)은 도 5의 중간부에 파선으로 도시된 바와 같이 정회전방향으로 회전한다. 그 후, 도 5의 중간부에 실선으로 도시된 바와 같이, 모터제너레이터(MG2)는 정회전방향으로 제3속도피구동기어(28)를 회전하도록 제어되고, 상기 제3속도피구동기어(28)의 회전수와 상기 카운터축(18)의 회전수를 같게 하는 제어가 실행된다. 상기 제어의 실행 시, 차속이 일정하므로, 도 5의 중간부에 실선으로 도시된 바와 같이 엔진회전수가 상승한다.
그런 다음, 도 5의 하부에 도시된 바와 같이, 제2클러치기구(S2)가 해제되고, 상기 모터제너레이터(MG1)의 회전수가 줄어들어, 상기 엔진회전수를 도 5의 상부에 도시된 엔진회전수로 복귀시키게 된다. 또한, 제2운전모드절환방식에서는, 운전모드 3에서 운전모드 2로의 변경, 운전모드 1에서 운전모드 2로의 변경, 운전모드 2에서 운전모드 1로의 변경, 운전모드 3에서 운전모드 4로의 변경, 운전모드 4에서 운전모드 3으로의 변경을 행할 수도 있다.
다음으로, 제1운전모드절환방식과 제2운전모드절환방식간의 차이를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하기로 한다. 도 6은 제1운전모드절환방식을 도시한 특성 그래프이고, 도 7은 제2운전모드절환방식을 도시한 특성 그래프이다. 도 6 및 도 7에서, 수평축은 카운터축(18)의 회전수와 엔진회전수간의 비인 변속비(i)를 보여주고, 수직축은 이론전달효율을 보여준다. 상기 이론전달효율은 카운터축(18)으로 전달되는 엔진(2)의 동력의 비율이다. 상기 이론전달효율은 전원장치(53)와 모터제너레이터(MG1 또는 MG2)간에 주고 받지 못한다.
상기 이론전달효율은 모터제너레이터(MG1)가 정지되는 경우에 1.0으로 가정한다. 상기 이론전달효율이 1.0보다 작다는 것은 전원장치(53)에서 흐르는 전기량이 엔진(2)의 동력을 전기에너지로 변환하는 것 또는 전기에너지를 모터제너레이터의 파워로 변환하는 것으로 인하여 증가되는 것을 의미하는데, 즉 전체 자동차(1)의 전기 의존성이 더욱 커진다(높아진다)는 것을 의미한다. 또한, 도 6 및 도 7에서는, 운전모드 1 내지 4가 특성 곡선으로 도시되어 있다. 개별적인 운전모드들에 대응하는 특성 곡선들은 상방으로 볼록한 산모양의 특성을 가진다. 개별적인 운전모드들에 대응하는 특성 곡선들의 피크에서의 기계적인 동력전달효율은 모두 1.0이다. 역행 제어 또는 회생 제어가 상기 모터제너레이터(MG1 또는 MG2)에서 실행되는 경우, 기계에너지와 전기에너지간의 변환이 행해지므로, 이론전달효율은 1.0보다 작게 된다.
각각의 운전모드-도시 특성 곡선의 피크에 대하여, 좌측 영역은 모터제너레이터(MG1)가 역회전방향으로 회전하여, 역행 제어를 겪게 되는 영역이고, 우측 영역은 모터제너레이터(MG1)가 정회전방향으로 회전하여, 회생 제어를 겪게 되는 영역이다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 변속비(i)의 제어 범위는 각각의 운전모드에 대해 상이하다. 구체적으로는, 운전모드 2에서의 변속비(i)의 제어 범위는 운전모드 1에서의 변속비(i)의 제어 범위보다 작은 변속비의 영역이다. 또한, 운전모드 3에서의 변속비(i)의 제어 범위는 운전모드 2에서의 변속비(i)의 제어 범위보다 작은 변속비의 영역이다. 나아가, 운전모드 4에서의 변속비(i)의 제어 범위는 운전모드 3에서의 변속비(i)의 제어 범위보다 작은 변속비의 영역이다.
상술된 바와 같이, 상기 변속기(19)는 모터제너레이터(MG1, MG2)로부터 카운터축(18)으로 연장되는 동력전달경로에 제공된다. 상기 변속기(19)는 모터제너레이터(MG1, MG2)의 회전수와 카운터축(18)의 회전수간의 비를 제어한다. 그러므로, 운전모드 1 내지 4 가운데 선택적으로 절환함으로써, 구동장치의 변속비(i)의 선택 범위가 확장될 수 있는 동시에, 기계적인 동력전달량이 증가될 수 있으며, 흐르는 전력량이 감소될 수 있게 된다. 따라서, 전체 구동장치의 동력전달효율이 개선된다. 그러므로, 모터제너레이터(MG1, MG2)의 요구토크들이 감소될 수 있고, 상기 모터제너레이터(MG1, MG2) 구조의 크기가 감소될 수 있게 된다.
제1운전모드절환방식 또는 제2운전모드절환방식에서는, 상기 운전모드를 변경하는 처리 시, 상기 제1클러치기구(S1) 및 제2클러치기구(S2) 양자 모두가 맞물린다. 그러므로, 운전모드의 변경 처리 시, 차륜(51)으로 전달되는 토크의 감소가 억제될 수 있게 된다. 그러므로, 저구동력의 상태를 피할 수 있고, 상기 운전모드의 변경이 매끄럽게 수행될 수 있다. 또한, 상기 처리가 단계 S3으로 진행되면, 상기 운전모드의 변경 시에 엔진회전수가 변하지 않는다. 그러므로, 구동장치의 변속비가 변경되어야 하는 경우, 부드러운 시프트 느낌을 얻을 수 있게 된다. 나아가, 제2운전모드절환방식에서는, 어떤 운전모드가 선택되느냐에 관계없이 도 7에 도시된 바와 같이 이론전달효율이 높게 유지될 수 있다. 또한, 목표엔진출력이 낮은 경우, 엔진회전수도 낮다. 그러므로, 엔진회전수가 운전모드의 변경 처리 시에 상승하는 경우에도, 상기 엔진회전수가 단지 작은 폭으로만 변하고, 상기 엔진회전수가 과도하게 상승하지 않아, 운전자에게 불편함을 주지 않게 된다.
도 1의 파워트레인에서는, 엔진(2), 모터제너레이터(MG2) 및 입력축(9, 17)들이 동축으로 배치되고, 상기 입력축(9, 17) 및 카운터축(18)은 병렬로 배치된다. 나아가, 상기 모터제너레이터(MG1)의 회전축(13)은 입력축(9)과 병렬로 배치되고, 변속기(19)가 배치되는 영역과 모터제너레이터(MG1)가 배치되는 영역은 회전축선의 방향으로 중첩된다. 이러한 구성들로 인하여, 회전축선의 방향으로의 구성요소부들의 배치를 위한 공간이 줄어들 수 있고, 전체 길이가 감소될 수 있으므로, 차량의 탑재성을 개선하게 된다. 나아가, 상기 모터제너레이터(MG1)의 입력축(9, 17) 및 회전축(13)이 병렬로 배치되므로, 전체 길이가 더욱 단축될 수 있다. 나아가, 모터제너레이터(MG2)는 동력분배장치(3)의 외부를 둘러싸도록 환형으로 배치되므로, 회전축선의 방향으로 구성요소부들을 배치하기 위한 공간이 더욱 컴팩트하게 이루어질 수 있다.
나아가, 모터제너레이터(MG2)는 동력분배장치(3)의 외부를 둘러싸도록 환형으로 제공되므로, 상기 입력축(17)으로 전달되는 토크가 용이하게 높아질 수 있도록 회전자(16)의 반경이 크다. 또한, 상기 변속기(19)는 평행축선식 구조를 가지므로, 입력축(9, 17)과 카운터축(18)간의 축간 거리가 짧아질 수 있다. 그러므로, 모터제너레이터(MG1)의 회전축(13)이 입력축(9, 17)과 병렬로 배치되더라도, 전체 구동장치의 차량 탑재성이 열화되지 않는다. 또한, 피구동기어(26, 28, 31, 32)가 하나의 축, 즉 카운터축(18)에 부착되므로, 회전축선을 중심으로 반경방향으로 상기 장치 구조의 크기 증가가 억제될 수 있다. 이는 구동장치의 더욱 컴팩트한 구성에 기여하고, 차량 탑재성을 향상시킨다. 나아가, 도그 클러치, 즉 메싱 클러치가 제1 클러치기구(S1), 제2클러치기구(S2) 및 후진클러치기구(SR)로 사용되는 경우, 마찰클러치에서와 같이 슬립(slip) 손실이 제거되고, 컴팩트한 구성과 감소된 비용이 성취될 수 있다.
<제2실시예>
다음으로, 동력분배장치(3)의 구성의 또다른 예를 도 8을 참조하여 설명하기로 한다. 도 8에 도시된 동력분배장치(3)는 더블-피니언 유성기어기구로 이루어진다. 구체적으로, 동력분배장치(3)는 동축으로 배치되는 선기어(4)와 링기어(5), 상기 선기어(4)와 맞물리는 피니언기어(55), 상기 피니언기어(55) 및 링기어(5)와 맞물리는 피니언기어(56) 및 상기 피니언기어(55, 56)를 지지하는 캐리어(57)를 구비하여, 그들이 그 자신의 축을 중심으로 회전가능하면서도 일체형으로 선회가능하도록 되어 있다. 그 후, 상기 엔진(2)은 링기어(5)에 동력-전달가능하게 링크되고, 상기 캐리어(57)는 모터제너레이터(MG2)의 회전자(16)와 입력축(17)에 링크되며, 상기 선기어(4)는 상기 입력축(9)에 링크된다. 도 8에서도, 모터제너레이터(MG2)는 동력분배장치(3)의 외부를 둘러싸도록 환형으로 배치된다. 도 8에 도시된 타 구성들은 도 1에 도시된 것과 실질적으로 동일하다.
도 8의 동력분배장치(3)에 있어서, 엔진토크는 링기어(5)로 입력되고, 반동토크는 모터제너레이터(MG1) 또는 모터제너레이터(MG2)에 의해 취해질 수 있다. 구체적으로, 링기어(5)가 입력요소로서의 역할을 하고, 상기 선기어(4) 및 모터제너레이터(MG1)가 반동력요소로서의 역할을 하는 경우에는, 상기 캐리어(57)는 출력요소로서의 역할을 한다. 상기 캐리어(57)로부터 출력되는 토크는 입력축(17)으로 전 달된다. 다른 한편으로, 링기어(5)가 입력요소로서의 역할을 하고, 모터제너레이터(MG2) 및 캐리어(57)가 반동력요소로서의 역할을 하는 경우, 상기 선기어(4)는 출력요소로서의 역할을 한다. 상기 선기어(4)로부터 출력되는 토크는 입력축(9)으로 전달된다.
도 3에 도시된 파워트레인에서는, 시프트제어모드의 절환이 도 1에 도시된 파워트레인에서와 동일한 형태로 실행될 수 있다. 구체적으로는, 전진 위치가 선택되어 시프트제어모드 1 또는 시프트제어모드 3이 선택되는 경우, 엔진토크의 반동력이 모터제너레이터(MG1)에 의해 취해지는 제어가 실행된다. 전진 위치가 선택되어, 시프트제어모드 2 또는 시프트제어모드 4가 선택되는 경우, 엔진토크의 반동력이 모터제너레이터(MG2)에 의해 취해지는 제어가 실행된다. 또한, 후진 위치가 선택되는 경우에는, 엔진토크의 반동력이 모터제너레이터(MG1)에 의해 취해지는 제어가 실행된다. 나아가, 전진 위치 또는 후진 위치가 선택되는 경우, 상기 제1 및 제2클러치기구(S1, S2)와 개별적인 시프트제어모드들에서의 후진클러치기구(SR)의 물림/해제 제어가 도 1에 도시된 파워트레인에서와 동일하다. 도 8에 도시된 동력분배장치(3)가 사용되는 경우, 도 4 및 도 5에 도시된 공선도에서 동력분배장치(3)에 링크된 회전요소들 가운데 위치 관계들은 도 1에 도시된 동력분배장치(3)와 동일하다. 그 후, 도 8의 파워트레인에서도, 도 3에 도시된 제어의 예시가 실행될 수 있고, 도 1에 도시된 상기 파워트레인과 실질적으로 동일한 효과를 제공하게 될 것이다.
도 1에 도시된 구성과 본 발명의 구성간의 대응 관계를 설명하기로 한다. 상 기 캐리어(7)는 본 발명에서는 제1회전요소로서 간주될 수 있고, 선기어(4)는 본 발명에서 제2회전요소로서 간주될 수 있으며, 링기어(5)는 본 발명에서 제3회전요소로서 간주될 수 있고, 동력분배장치(3)는 본 발명에서 기어기구 및 싱글-피니언 유성기어기구로서 간주될 수 있다. 상기 엔진(2)은 본 발명에서 제1구동력원으로서 간주될 수 있고, 모터제너레이터(MG1)는 본 발명에서 제2구동력원으로서 간주될 수 있으며, 모터제너레이터(MG2)는 본 발명에서 제3구동력원으로서 간주될 수 있다. 상기 카운터축(18)은 본 발명에서 피구동부재로서 간주될 수 있고, 상기 입력축(9)은 본 발명에서 제1동력전달경로로서 간주될 수 있으며, 상기 입력축(17)은 본 발명에서 제2동력전달경로로서 간주될 수 있다. 상기 변속기(19)는 본 발명에서 변속기로서 간주될 수 있다. 상기 변속기(19)는 상기 제1동력전달경로와 제2동력전달경로 상에 각각 제공되는 변속기들로 갖춰진다.
나아가, 상기 입력축(9)은 본 발명에서 제1중간회전부재로서 간주될 수 있고, 상기 입력축(17)은 본 발명에서 제2중간회전부재로서 간주될 수 있으며, 상기 회전축선 B1은 본 발명에서 "제1중간회전부재 및 제2중간회전부재의 회전축선"으로서 간주될 수 있고, 회전축선 C1은 본 발명에서 "피구동부재의 회전축선"으로서 간주될 수 있다. 상기 제1속도기어쌍(20) 내지 제4속도기어쌍(23)과 같은 기어변속장치는 본 발명에서 변속장치로서 간주될 수 있다. 나아가, 도 8에 도시된 구성과 본 발명의 구성간의 대응 관계를 설명하기로 한다. 상기 동력분배장치(3)는 본 발명에서 기어기구 및 더블-피니언 유성기어기구로서 간주될 수 있고, 상기 링기어(5)는 본 발명에서 제1회전요소로서 간주될 수 있으며, 상기 선기어(4)는 본 발명에서 제 2회전요소로서 간주될 수 있고, 상기 캐리어(57)는 본 발명에서 제3회전요소로서 간주될 수 있으며, 상기 피니언기어(55)는 본 발명에서 제1피니언기어로서 간주될 수 있고, 상기 피니언기어(56)는 본 발명에서 제2피니언기어로서 간주될 수 있다. 도 8에 도시된 타 구성과 본 발명의 구성간의 대응 관계는 도 1에 도시된 구성과 본 발명의 구성간의 대응 관계와 동일하다.
나아가, 도 3에 도시된 기능수단과 본 발명의 구성간의 대응 관계를 설명하기로 한다. 단계 S3은 제1모드절환방식으로서 간주될 수 있고, 단계 S4는 제2모드절환방식으로서 간주될 수 있으며, 단계 1 내지 4는 본 발명에서 모드절환방식선택수단으로서 간주될 수 있다. 또한, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명된 변속비(i)는 본 발명에서 "제1구동력원의 회전수와 피구동부재의 회전수간의 변속비"로서 간주될 수 있고, 상기 운전모드 1 내지 4는 본 발명에서 "복수의 운전모드"로서 간주될 수 있다.
<제3실시예>
다음으로, 본 발명의 제3실시예를 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. 제3실시예의 구성에서는, 제1실시예와 제2실시예와 동일한 구성이 제1실시예와 제2실시예에서와 동일한 참조 부호들로 표시된다. 도 9에 도시된 동력분배장치(3)는 제2실시예에서와 동일한 더블-피니언 유성기어기구로 이루어진다. 또한, 도 9에 도시된 변속기(19)는 제1실시예와 연계하여 설명된 변속기(19)와 동일한 형태로 이루어진다. 제3실시예의 구성과 제1실시예 및 제2실시예의 구성들간의 차이를 설명하기로 한다. 상기 모터제너레이터(MG1)는 입력축(9)과 동축으로 배치된다. 즉, 상기 모터 제너레이터(MG1)의 회전축(13)은 회전축선 B1을 중심으로 회전한다. 제2속도기어쌍(21)을 구성하는 제2속도구동기어(29) 및 제4속도기어쌍(23)을 구성하는 제4속도구동기어(30)는 회전축(13) 상에 형성된다.
또한, 제3실시예에서는, 제1클러치기구(S1) 및 제2클러치기구(S2) 이외에 제3클러치기구(S3)가 제공된다. 상기 제3클러치기구(S3)는 엔진(2)과 변속기(19)간의 전달토크를 제어하는 기구이다. 구체적으로, 상기 제3클러치기구(S3)는 입력축(9) 및 회전축(13)을 동력-전달가능하게 링크시킬 수 있고, 상기 입력축(9)과 회전축(13)간의 동력 전달을 차단할 수 있다. 상기 실시예에서는, 모터제너레이터(1) 또는 모터제너레이터(2)를 제어함으로써, 상기 입력축(9)의 회전수와 상기 출력축(13)의 회전수가 제3클러치기구(S3)를 맞물거나 해제시키도록 균등화될 수 있다. 상기 제3클러치기구(S3)는 제1클러치기구(S1) 및 제2클러치기구(S2)에서와 같이 액추에이터(39)에 의해 제어되도록 구성된다. 나아가, 제3실시예에서는, 입력축(17)의 외주부 주위에 모터제너레이터(MG2)가 제공된다. 즉, 모터제너레이터(MG2) 및 동력분배장치(3)가 회전축선의 방향으로 상이한 위치들에 배치된다. 첨언하면, 도 9에서, 제1실시예와 연계하여 설명된 후진기어트레인(33)이 생략된다.
제3실시예에서, 제1실시예 및 제2실시예와 유사한 구성요소부들은 제1실시예와 제2실시예와 유사한 동작 및 효과들을 달성한다. 제3실시예에서는, 제3클러치기구(S3)를 맞물려 상기 입력축(9)과 출력축(13)간의 전달토크를 상승시킴으로써, 제1실시예와 연계하여 설명된 제어들을 실행할 수 있게 된다. 이 경우, 카운터축(18) 및 제2속도피구동기어(31)는 제2속도를 설정하도록 링크될 수도 있고, 또는 상기 카운터축(18) 및 제4속도피구동기어(32)는 제4속도를 설정하도록 링크될 수도 있다. 예를 들어, 제1실시예와 연계하여 설명된 변속기(19)의 제어가 실행될 수 있다. 제3실시예에서도, 상기 변속기(19)의 각각의 시프트제어모드와 각각의 클러치기구의 작용간의 관계가 도 2에 도시된 것과 동일하다. 또한, 제3실시예에서도, 도 3에 도시된 제어가 실행될 수 있다. 이 경우, 도 4 및 도 5의 공선도가 적용가능하다. 나아가, 제3실시예에서도, 도 6 및 도 7에 도시된 그래프들에 도시된 특성들이 적용가능하다.
다음으로, 제3실시예에서 전진 위치가 선택되는 경우에 실행될 수 있는 변속기(19)의 제어, 엔진(2)의 제어 및 모터제너레이터(MG1, MG2)의 제어를 설명하기로 한다. 우선, 시프트제어모드 1이 자동차(1)의 기동 시에 선택되는 경우에 실행된느 제어를 도 10의 공선도를 참조하여 설명하기로 한다. 시프트제어모드 1이 선택되는 경우, 제1클러치기구(S1)가 맞물리고, 제2클러치기구(S2)는 해제된다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 엔진(2)은 정회전방향으로 회전하고, 모터제너레이터(MG1)는 정회전방향으로 회전하며, 회생 제어를 겪어 엔진토크의 반동력을 취하게 된다. 또한, 모터제너레이터(MG2)가 정지되고, 모터제너레이터(MG2)는 역행 제어를 겪게 되며, 정회전방향으로의 토크가 생성된다. 구체적으로는, 동력분배장치(3)의 캐리어(57)가 출력요소로서의 역할을 한다.
그런 다음, 차속이 상승하고, 모터제너레이터(MG1)의 회전수가 감소한다. 상기 모터제너레이터(MG1)의 회전수가 그 후에 발생하는 차속과 제2속도기어쌍(21)의 변속비에 따르는 회전수와 같게 되면, 시프트제어모드 1을 시프트제어모드 2로 변 경하는 것이 가능하다. 따라서, 시프트제어모드 1을 시프트제어모드 2로 변경하는 경우, 상기 제1클러치기구(S1) 및 제2클러치기구(S2) 양자 모두가 맞물리고, 상기 모터제너레이터(MG1, MG2) 양자 모두가 도 11의 공선도에 도시된 바와 같이 아이들링된다. 즉, 각각의 모터제너레이터(MG1, MG2)는 역행 또는 회생이 수행되지 못하는 무부하(no-load) 상태를 가정한다. 그 후, 상기 제1클러치기구(S1)가 해제되고, 상기 제2클러치기구(S2)는 물림 상태로 유지되므로, 시프트제어모드 2가 성립된다. 시프트제어모드 2가 성립되는 경우, 모터제너레이터(MG2)는 정회전방향으로 회전하고, 회생 제어를 겪어 엔진토크의 반동력을 취하게 되며, 상기 동력분배장치(3)의 선기어(4)가 출력요소로서의 역할을 한다. 또한, 모터제너레이터(MG1)가 역행 제어를 겪게 된다.
차속이 시프트제어모드 2의 선택에 따라 더욱 상승하여, 모터제너레이터(MG2)의 회전수가 그 후에 발생하는 차속과 제3속도기어쌍(22)의 변속비에 따르는 회전수와 같게 되면, 상기 제1클러치기구(S1)가 맞물린다. 구체적으로는, 제1클러치기구(S1) 및 제2클러치기구(S2) 양자 모두가 맞물린다. 나아가, 모터제너레이터(MG1, MG2) 양자 모두는 도 13의 공선도에 도시된 바와 같이 아이들링된다. 그 후, 제2클러치기구(S2)가 해제되고, 제1클러치기구(S1)는 맞물린 상태로 유지되므로, 시프트제어모드 3이 성립되게 된다. 시프트제어모드 3이 성립되는 경우, 모터제너레이터(MG1)는 정회전방향으로 회전하고, 회생 제어를 겪어 엔진토크의 반동력을 취하게 되며, 동력분배장치(3)의 캐리어(57)가 출력요소로서의 역할을 한다. 나아가, 모터제너레이터(MG2)는 역행 제어를 겪게 된다.
차속이 시프트제어모드 3의 선택에 따라 더욱 상승하여, 모터제너레이터(MG1)의 회전수가 그 후에 발생하는 차속과 제4속도기어쌍(23)의 변속비에 따르는 회전수와 같게 되면, 상기 제2클러치기구(S2)가 맞물린다. 구체적으로는, 제1클러치기구(S1) 및 제2클러치기구(S2) 양자 모두가 맞물린다. 나아가, 모터제너레이터(MG1, MG2) 양자 모두가 아이들링된다. 그 후, 제1클러치기구(S1)가 해제되고, 제2클러치기구(S2)는 맞물린 상태로 유지되므로, 시프트제어모드 4가 성립되게 된다. 시프트제어모드 4가 성립되는 경우, 모터제너레이터(MG2)는 회생 제어를 겪어 엔진토크의 반동력을 취하게 되며, 동력분배장치(3)의 선기어(4)가 출력요소로서의 역할을 한다. 나아가, 모터제너레이터(MG1)는 역행 제어를 겪게 된다. 첨언하면, 제3실시예에서도, 시프트제어모드 4에서 시프트제어모드 3으로의 변경 제어, 시프트제어모드 3에서 시프트제어모드 2로의 변경 제어 및 시프트제어모드 2에서 시프트제어모드 1로의 변경 제어를 실행하는 것이 가능하다.
다음으로, 제3실시예에서 모터제너레이터에 역행 제어를 행하여 차륜(51)으로의 엔진토크의 전달없이 자동차(1)가 주행하는 EV 주행모드(전기자동차모드)를 설명하기로 한다. EV 주행모드가 선택되는 경우, 제3클러치기구(S3)가 해제된다. 그 후, 예컨대 제2클러치기구(S2)는 출력축(13)과 카운터축(18)을 링크시키도록 맞물릴 수 있고, 모터제너레이터(MG1)는 역행 제어를 겪게 될 수 있어, 도 14에 도시된 바와 같이 정회전방향으로의 토크를 생성하게 된다. 이 때, 제1클러치기구(S1)가 해제되었고, 모터제너레이터(MG2) 및 엔진(2) 모두가 정지되었다. 또한, 자동차(1)가 제1모터제너레이터(MG1)의 토크를 토대로 주행 시에 관성으로 전진하는 경 우에도, 상기 모터제너레이터(MG1)에 회생 제어가 실행된다.
제3실시예에서 모터제너레이터(MG2)에 역행 제어를 행하여 차륜(51)으로의 엔진토크의 전달없이 자동차(1)가 주행하는 또다른 EV 주행모드를 설명하기로 한다. 이 경우, 제3클러치기구(S3)는 해제된다. 그 후, 제1클러치기구(S1)는 입력축(17)과 카운터축(18)을 링크시키도록 맞물릴 수 있고, 모터제너레이터(MG2)는 역행 제어를 겪게 될 수 있어, 정회전방향으로의 토크를 생성하게 된다. 이 때, 제2클러치기구(S2)가 해제되었고, 모터제너레이터(MG1) 및 엔진(2) 모두가 정지되었다. 또한, 자동차(1)가 제2모터제너레이터(MG2)의 토크를 토대로 주행 시에 관성으로 전진하는 경우에도, 상기 모터제너레이터(MG2)에 회생 제어가 실행된다.
다음으로, 모터제너레이터(MG1)의 토크를 차륜(51)으로 전달하는 제어와 모터제너레이터(MG2)의 토크를 차륜(51)으로 전달하는 제어간의 절환의 경우를 설명하기로 한다. 이 경우, 정지된 모터제너레이터는 역행 제어를 겪게 되고, 상기 모터제너레이터의 회전수는 그 후에 발생하는 차속과 클러치기구의 맞물림에 의해 성립되는 변속비에 따르는 회전수와 같게 되며, 상기 클러치기구가 맞물리고, 맞물린 클러치기구가 해제된다. 따라서, 제1속도와 제2속도간의 시프팅과 제3속도와 제4속도간의 시프팅 양자 모두는 어느 경우의 시프팅에서도 상기 제3클러치기구(S3)가 해제되기 때문에 정지된 상태로 남아 있는 엔진(2)에 의해 수행될 수 있다.
나아가, 두 모터제너레이터(MG1, MG2)의 토크를 차륜(51)으로 전달하는 제어를 설명하기로 한다. 이 경우, 제1클러치(S1) 및 제2클러치(S2) 양자 모두가 맞물리고, 제3클러치기구(S3)가 해제된다. 그 후, 모터제너레이터(MG1, MG2) 양자 모두 는 역행 제어를 겪게 되고, 엔진(2)은 정지된 상태로 유지된다. 그러므로, 구동력이 상승될 수 있다. 따라서, 제3실시예에서는, 제3클러치기구(S3)를 해제하는 것이 가능하므로, 모터제너레이터 중 하나 이상의 토크가 엔진(2)이 정지된 상태 동안 차륜(51)으로 전달될 수 있다. 구체적으로는, 모터제너레이터의 토크가 차륜(51)으로 전달되는 경우, 상기 엔진(2)의 피구동된 또는 드래깅된 회전을 피할 수 있으므로, 동력전달효율의 저하를 억제할 수 있게 된다. 또한, 모터제너레이터 중 하나의 토크가 차륜(51)으로 전달되는 경우, 타 모터제너레이터의 피구동된 또는 드래깅된 회전을 피할 수 있으므로, 동력전달효율의 저하를 억제할 수 있게 된다. 그러므로, 자동차(1)가 타 자동차를 견인하는 경우에도, 단 하나의 구동력원을 구비한 자동차에 필적하는 견인능력을 얻을 수 있게 된다.
제1실시예 및 제2실시예와 유사하게, 제3실시예는 모터제너레이터(MG1, MG2)의 토크가 변속기(19)를 통해 차륜(51)으로 전달되도록 구성된다. 그러므로, 회전수가 변속기(19)에 의해 감소될 때 토크가 증폭되므로, 상기 모터제너레이터(MG1, MG2)의 최대요구토크가 감소될 수 있다. 나아가, 동력분배장치(3) 및 변속기(19)가 조합되어 사용되므로, 상기 모터제너레이터(MG1, MG2)의 최대회전수가 상기 변속기(19)의 변속비의 제어에 의하여 감소될 수 있다.
나아가, 제3실시예에서는, 동력분배장치(3) 및 변속기(19)가 제공되고, 상기 동력분배장치(3)와 변속기(19) 양자 모두의 변속비들이 제어될 수 있으며, 반동력을 취하는 모터제너레이터와 출력요소에 링크되는 모터제너레이터간의 선택적인 절환이 수행될 수 있다. 그러므로, 소위 파워 순환, 즉 엔진토크의 반동력을 취하는 모터제너레이터가 역행 제어(특히, 역회전방향으로)를 겪게 되고, 동력분배장치(3)의 출력요소에 링크되는 모터제너레이터에서 회생 제어가 수행되며, 상기 회생 제어를 통해 얻어지는 전력이 역행 제어를 겪은 모터제너레이터에 공급되는 현상을 억제하는 것이 가능하다. 그러므로, 동력이 엔진(2)으로부터 차륜(51)으로 전달되는 경우, 동력전달효율의 저하가 억제될 수 있게 된다. 나아가, 도 9에서는 동력분배장치(3)가 더블-피니언 유성기어기구로 이루어지므로, 상기 모터제너레이터(MG1, MG2)가 도 10 및 후속 도면들에 도시된 공선도에서 상기 엔진(2)의 반대쪽에 별도로 배치된다. 그러므로, 엔진토크의 반동력을 취하는 모터제너레이터 중 하나 또는 다른 것의 두 경우에, 반동토크의 크기가 실질적으로 같게 이루어질 수 있다. 그러므로, 모터제너레이터(MG1, MG2)로는, 실질적으로 동일한 기능과 구조의 모터제너레이터들이 사용될 수 있다.
첨언하면, 제3실시예에서, 제1클러치기구(S1), 제2클러치기구(S2) 및 제3클러치기구(S3)는 일종의 마찰클러치인 다판습식클러치(multiplate wet clutches)일 수도 있거나 또는 마찰 손실이 감소된 기계식 메싱 클러치일 수도 있다. 또한, 도 9에서는, 동력분배장치(3)의 외부(회전축선 B1을 중심으로 반경방향으로의 그 외부)를 둘러싸도록 모터제너레이터(mg2)를 배치하는 것도 가능하다. 나아가, 도 9에서는, 엔진(2)과 변속기(19)간의 동력전달을 차단하는 제3클러치기구가 선기어(4)와 변속기(19) 사이에 배치되어 있지만, 상기 제3클러치기구를 링기어(5)와 엔진(2) 사이에 또는 캐리어(57)와 입력축(17) 사이에 배치하는 것도 가능하다. 이러한 구성 또한 상술된 바와 실질적으로 동일한 효과들을 성취한다.
나아가, 도 9에서는, 동력분배장치(3)가 더블-피니언 유성기어기구로 이루어지지만, 자동차에서 제3클러치기구가 입력축(9)의 선기어와 제2속도구동기어(29) 사이에 배치된다면, 그 동력분배장치(3)가 제1실시예(도 1)와 연계하여 상술된 싱글-피니언 유성기어기구로 이루어지는 자동차에서도 도 9를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 동작 및 효과들이 달성될 수 있다. 나아가, 도 1에 도시된 구성에서는, 엔진(2)과 캐리어(7) 사이에 제3클러치기구를 제공하는 것 또는 모터제너레이터(MG2)의 회전자(16)와 링기어(5) 사이에 제3클러치기구를 제공하는 것도 가능하다. 이러한 구성이 채택되는 경우에도, 도 9를 참조하여 상술된 것과 실질적으로 동일한 동작 및 효과들이 성취될 수 있다. 또한, Ravigneaux식 유성기어기구로 도 9에 도시된 동력분배장치(3)를 형성하는 것도 가능하다. 이 경우에도, 상술된 것과 실질적으로 동일한 효과들을 얻을 수 있다. 나아가, 제3실시예와 연계하여 설명된 구성과 본 발명의 구성간의 대응 관계는 제1실시예 및 제2실시예의 구성과 본 발명의 구성간의 대응 관계와 동일하다.
첨언하면, 도 1, 도 8 및 도 9에 도시된 각각의 변속기가 시프트제어모드 1 내지 4 가운데 선택적으로 절환시켜 단계별 4종의 상이한 변속비들간의 절환가능한 단계식 변속기이지만, 3종의 변속단계 또는 5종 이상의 변속단계들간의 절환가능한 단계식 변속기를 구비한 자동차에서 도 3에 도시된 제어의 예시를 실행하는 것도 가능하다. 이 경우, 변속단계의 수에 대응하는 시프트제어모드들이 선택가능하다. 나아가, 도 3에 도시된 제어의 예시는 변속기로서 스텝리스 변속기를 채택하는 자동차에서 실행될 수도 있다. 첨언하면, 상기 실시예에서는, 전진 위치가 선택되면 서 복수의 시프트제어모드들간의 절환이 수행될 수 있고, 상기 변속기는 또한 후진 위치가 선택되면서 복수의 시프트제어모드들간의 절환이 수행될 수 있는 변속기일 수도 있다.
지금까지 본 발명을 그 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 상기 예시적인 실시예들 또는 구성예들로 제한되는 것은 아니라는 점을 이해하여야 한다. 이와는 대조적으로, 본 발명은 각종 변형예와 등가 형태들을 커버하도록 의도된다. 또한, 예시적인 실시예들의 각종 요소들이 각종 조합예와 구성예들로 도시되어 있지만, 더 많거나 적은 요소 또는 단 하나의 요소를 포함하는 여타의 조합예들과 구성예들도 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에 있다.

Claims (17)

  1. 하이브리드구동장치에 있어서,
    제1회전요소, 제2회전요소 및 제3회전요소가 회전가능하게 차동으로 링크되어 있는 기어기구;
    상기 제1회전요소에 링크된 제1구동력원;
    상기 제2회전요소에 링크된 제2구동력원;
    상기 제3회전요소에 링크된 제3구동력원;
    상기 기어기구의 상기 제1회전요소, 상기 제2회전요소 및 상기 제3회전요소로부터 선택된 요소로부터 차륜으로 출력되는 동력을 전달하는 피구동부재;
    상기 제2구동력원 및 상기 제2회전요소를 상기 피구동부재에 동력-전달가능하게 연결하는 제1동력전달경로; 및
    상기 제3구동력원 및 상기 제3회전요소를 상기 피구동부재에 동력-전달가능하게 연결하는 제2동력전달경로를 구비하되,
    상기 제1동력전달경로와 상기 제2동력전달경로 중 하나 이상에 변속기가 제공되는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1동력전달경로와 상기 제2동력전달경로 양자 모두에 변속기들이 각각 제공되는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 변속기는 상기 제2회전요소와 상기 제2구동력원에 링크된 제1중간회전부재, 및 상기 제3회전요소와 상기 제3구동력원에 링크된 제2중간회전부재를 구비하되,
    상기 제1중간회전부재 및 상기 제2중간회전부재는 동축으로 배치되며,
    상기 제1중간회전부재 및 상기 제2중간회전부재의 회전축과 상기 피구동부재의 회전축은 병렬로 배치되고,
    상기 제1중간회전부재와 상기 제2중간회전부재를 상기 피구동부재에 링크시키는 변속장치가 제공되는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어기구를 형성하는 상기 제1회전요소, 상기 제2회전요소 및 상기 제3회전요소는, 동축으로 배치되는 선기어와 링기어, 및 피니언기어들이 그 자신의 축을 중심으로 회전가능하고 선회가능하도록 상기 선기어 및 상기 링기어와 맞물리는 피니언기어들을 지지하는 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 변속장치는 상기 제1중간회전부재 상에 제공된 구동기어와 상기 제2중 간회전부재 상에 제공된 구동기어, 및 상기 구동기어들과 각각 맞물리는 상기 피구동부재 상에 제공된 피구동기어들로 이루어지고, 상기 제2회전요소는 상기 선기어이며, 상기 선기어 및 상기 구동기어는 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제3회전요소는 상기 링기어이고, 상기 제3구동력원은 상기 링기어의 외부를 둘러싸도록 환형으로 제공되는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어기구는 상기 제1회전요소가 입력요소로서의 역할을 하고, 상기 제2회전요소와 상기 제3회전요소 중 어느 하나가 반동력요소로서의 역할을 하며, 상기 제2회전요소와 상기 제3회전요소 중 다른 하나가 출력요소로서의 역할을 하고, 상기 입력요소로서의 역할을 하는 상기 회전요소와 상기 출력요소로서의 역할을 하는 상기 회전요소간의 변속비가 상기 제1회전요소, 상기 제2회전요소 및 상기 제3회전요소의 차동 운전에 의해 비단계식(steplessly)으로 변경가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어기구는 동축으로 배치되는 선기어와 링기어를 구비한 싱글-피니언 유성기어기구, 및 상기 선기어와 상기 링기어와 맞물리는 피니언기어들을 유지하는 캐리어로 형성되며, 상기 제1회전요소는 상기 캐리어이고, 상기 제2회전요소는 상기 선기어이며, 상기 제3회전요소는 상기 링기어이고,
    상기 변속기는 제1중간회전부재 및 제2중간회전부재를 구비하며, 상기 제1중간회전부재는 상기 선기어에 링크되고, 상기 제2중간회전부재는 상기 링기어에 링크되며,
    상기 제1동력전달경로는 상기 제1중간회전부재 상에 제공된 복수의 제1구동기어와 상기 피구동부재 상에 제공된 복수의 제1피구동기어를 맞물려 형성되고, 상기 제2동력전달경로는 상기 제2중간회전부재 상에 제공된 복수의 제2구동기어와 상기 피구동부재 상에 제공된 복수의 제2피구동기어를 맞물려 형성되며,
    상기 제1동력전달경로 상에 제공된 제1변속기는 상기 복수의 제1구동기어 중 하나를 상기 복수의 제1피구동기어 중 하나에 연결하는 제1클러치기구를 구비하고, 상기 제2동력전달경로 상에 제공된 제2변속기는 상기 복수의 제2구동기어 중 하나를 상기 복수의 제2피구동기어 중 하나에 연결하는 제2클러치기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어기구는 동축으로 배치되는 선기어와 링기어를 구비한 더블-피니언 유성기어기구, 상기 선기어와 맞물리는 제1피니언기어, 상기 제1피니언기어와 상기 링기어와 맞물리는 제2피니언기어, 및 상기 제1피니언기어와 상기 제2피니언기어를 지지하는 캐리어로 형성되고, 상기 제1회전요소는 상기 링기어이며, 상기 제2회전요소는 상기 선기어이고, 상기 제3회전요소는 상기 캐리어이며,
    상기 변속기는 제1중간회전부재 및 제2중간회전부재를 구비하고, 상기 제1중간회전부재는 상기 선기어에 링크되며, 상기 제2중간회전부재는 상기 캐리어에 링크되고,
    상기 제1동력전달경로는 상기 제1중간회전부재 상에 제공된 복수의 제1구동기어와 상기 피구동부재 상에 제공된 복수의 제1피구동기어를 맞물려 형성되며, 상기 제2동력전달경로는 상기 제2중간회전부재 상에 제공된 복수의 제2구동기어와 상기 피구동부재 상에 제공된 복수의 제2피구동기어를 맞물려 형성되고,
    상기 제1동력전달경로 상에 제공된 제1변속기는 상기 복수의 제1구동기어 중 하나를 상기 복수의 제1피구동기어 중 하나에 연결하는 제1클러치기구를 구비하고, 상기 제2동력전달경로 상에 제공된 제2변속기는 상기 복수의 제2구동기어 중 하나를 상기 복수의 제2피구동기어 중 하나에 연결하는 제2클러치기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기어기구의 입력요소와 출력요소간의 변속비를 제어하여, 상기 제1구동력원의 회전수와 상기 피구동부재의 회전수간의 변속비를 제어하는 경우, 상기 하이브리드구동장치는 상기 제1구동력원의 회전수와 상기 피구동부재의 회전수간의 변속비의 상이한 제어 범위를 갖는 복수의 운전모드들간에 선택적으로 절환하기 위 하여 상기 기어기구의 변속비의 제어와 병행하여 상기 변속기의 변속비의 제어를 실행할 수 있고, 상기 하이브리드구동장치는 상기 제1구동력원의 회전수를 일정하게 유지하면서 상기 복수의 운전모드들간의 절환의 제1모드절환방식을 선택하는 모드절환방식선택장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모드절환방식선택장치는 상기 제1구동력원의 사전설정된 출력이 높거나 낮은 지의 여부를 판정하고, 판정 결과를 토대로 상기 제1모드절환방식을 선택하는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모드절환방식선택장치는 상기 제1구동력원의 회전수를 높이면서 상기 복수의 운전모드들간의 절환 특성을 갖는 제2모드절환방식을 선택할 수 있고, 상기 모드절환방식선택장치는 상기 제1구동력원의 출력이 높을 때에는 상기 제1모드절환방식을 선택하며, 상기 제1구동력원의 출력이 낮을 때에는 상기 제2모드절환방식을 선택하는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  13. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1변속기는 상기 제1동력전달경로 상에 제공되고, 제2변속기는 상기 제2동력전달경로 상에 제공되며, 상기 제1변속기에 의해 선택된 변속비와 상기 제2변속 기에 의해 선택된 변속비는 상이하고, 제3클러치기구는 상기 제1구동력원과 상기 제1회전요소 사이의 장소, 상기 제2구동력원과 상기 제2회전요소 사이의 장소 및 상기 제3구동력원과 상기 제3회전요소 사이의 장소 중 한 곳에 제공되는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  14. 하이브리드구동장치에 있어서,
    제1회전요소, 제2회전요소 및 제3회전요소가 회전가능하게 차동으로 링크되어 있는 기어기구;
    상기 제1회전요소에 링크된 제1구동력원;
    상기 제2회전요소에 링크된 제2구동력원;
    상기 제3회전요소에 링크된 제3구동력원;
    상기 기어기구의 한 요소로부터 차륜으로 출력되는 동력을 전달하는 피구동부재;
    상기 제2구동력원 및 상기 제2회전요소를 상기 피구동부재에 동력-전달가능하게 연결하는 제1동력전달경로;
    상기 제3구동력원 및 상기 제3회전요소를 상기 피구동부재에 동력-전달가능하게 연결하는 제2동력전달경로; 및
    상기 제1동력전달경로와 상기 제2동력전달경로 중 하나 이상에 제공된 변속기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치.
  15. 제1회전요소, 제2회전요소 및 제3회전요소가 회전가능하게 차동으로 링크되어 있는 기어기구;
    상기 제1회전요소에 링크된 제1구동력원;
    상기 제2회전요소에 링크된 제2구동력원;
    상기 제3회전요소에 링크된 제3구동력원;
    상기 기어기구의 한 요소로부터 차륜으로 출력되는 동력을 전달하는 피구동부재;
    상기 제2구동력원 및 상기 제2회전요소를 상기 피구동부재에 동력-전달가능하게 연결하는 제1동력전달경로;
    상기 제3구동력원 및 상기 제3회전요소를 상기 피구동부재에 동력-전달가능하게 연결하는 제2동력전달경로; 및
    상기 제1동력전달경로와 상기 제2동력전달경로 중 하나 이상에 제공된 변속기를 구비한 하이브리드구동장치의 제어방법에 있어서,
    상기 제1구동력원의 사전설정된 출력이 높거나 낮은 지의 여부를 판정하는 단계;
    판정 결과를 토대로 상기 기어기구의 변속비의 제어를 수행하는 단계;
    상기 판정 결과를 토대로 제1모드절환방식과 제2모드절환방식 중 하나를 선택하는 단계; 및
    선택 결과를 토대로 상기 변속기의 변속비를 절환하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치의 제어방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1모드절환방식에서, 상기 변속기의 복수의 운전모드들간의 절환은 상기 제1구동력원의 회전수가 일정하게 유지되면서 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치의 제어방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 제2모드절환방식에서, 상기 변속기의 복수의 운전모드들간의 절환은 상기 제1구동력원의 회전수가 상승하면서 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드구동장치의 제어방법.
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