KR20090114355A

KR20090114355A - 스포츠 및 이코노미 모드를 포함한 하이브리드 변속기의 고정속도 작동

Info

Publication number: KR20090114355A
Application number: KR1020097012919A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 에이. 툭필드
Original assignee: 크라이슬러 엘엘씨; 다임러 아게; 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스, 인코포레이티드; 바이에리셰 모토렌 베르케 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2009-11-03
Also published as: JP5346814B2; WO2008076418A1; EP2094518B1; JP2010513141A; CN101674950B; US20080146407A1; EP2094518A1; CN101674950A; US7678005B2; KR101260419B1

Abstract

본 발명은 두 가지 전기 기계 52, 56 및 둘 또는 그 이상의 유성 기어셋 36, 38, 40을 포함하는 하이브리드 변속기를 작동하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 드라이브 모드에 따라 변속기 34를 제어하는 방법을 제공하는데, 이는 계속적인 다양한 속도 관계를 포함하며, 또한 자동 혹은 수동의 다소 고정된 속도 관계 모드에 따라 변속기를 제어하는 방법에 관한 것이다. 상기 모드는 중간에 연결장치 C1, C2, C3, C4 및 가상의 기어비 VG2, VG4, VG6을 사용하여 얻는 복수의 기계적 기어 비 MG1, MG3, MG5, MG7을 포함한다. 운전자는 이코노미 혹은 스포츠 모드 중 어느 한 모드에서 변속기 작동을 요청할 수 있으며, 그때에 변속기는 요청한 이코노미 혹은 스포츠 모드 내에서 작동된다. 본 발명의 목적은 운전자의 차량 행동에 대한 효과를 향상시키는 것이다.

하이브리드, 변속기, 스포츠, 이코노미, 파워트레인

Description

스포츠 및 이코노미 모드를 포함한 하이브리드 변속기의 고정속도 작동{FIXED SPEED OPERATION IN A HYBRID TRANSMISSION INCLUDING SPORT AND ECONOMY MODES}

본 발명은 차량용 변속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하이브리드 변속기에 관한 것이다.

종래의 자동차는 기계적 동력을 발생시키는 드라이브 트레인(drive train)을 포함하며, 그 기계적 동력을 노면에 공급함으로써 차량을 추진시킨다. 하이브리드 파워트레인(power train)은 보통 기계적 엔진과 전기적 모터와 같이 적어도 두 가지 다른 원동력기(prime mover)와 결합된 변속기를 포함한다. 일련의 하이브리드 전동 기구는 일반적으로 차량을 추진시키는 배터리와 전기모터와 결합되는 엔진추진 발전기를 포함한다. 이와 같은 병렬 하이브리드 파워 트레인은 일반적으로 드라이브 트레인과 모두 기계적으로 결합된 엔진과 모터를 포함하고, 그것은 고정 기어비를 갖는 변속기를 쉬프팅(shifting)하는 분리기어를 포함한다. 혼합형 하이브리드 파워트레인은 보통 여러 가지 구성형태 중 하나로 직렬과 병렬 하이브리드 엘리 먼트를 포함한다. 혼합형 하이브리드 파워트레인은 유성기어 셋과 이 유성기어 셋과 선택적으로 결합되거나 또한 엔진과 선택적으로 결합되는 집적식 전기모터를 갖는 연속적으로 변속 가능한 변속기를 포함한다.

하이브리드 변속기를 작동시키는 최근의 가장 바람직한 방법의 일 실시예에 있어서, 변속기는 구동모드에 따라 제어되며 연속적으로 변속관계를 포함하며, 자동과 수동 고정 속도 관계 모드에서는 기계적 기어비와 가상 기어 관계를 포함하는 복수개의 고정속도 관계를 포함한다. 이 방법은 이코노미(economy) 모드나 스포츠(sport) 모드 중 어느 하나에 있어서 변속동작을 위한 운전자의 요구가 받아들이는 것과 요청된 이코노미 모드나 스포츠 모드에서 변속기를 작동하는 것을 포함한다. 바람직한 실시 예에 따르면, 변속기는 자동 고정 속도 관계 모드에 위치하고 자동고정 속도 관계모드의 디폴트 쉬프트 스케줄과 다른 스포츠 쉬프트 스케줄에 따라 혹은 자동 고정 속도 관계 모드의 디폴트 쉬프트 스케줄(default shift schedule)과 다른 스포츠 쉬프트 스케줄에 따라 작동된다. 바람직한 다른 실시 예에 따르면, 변속기는 자동 고정 속도 관계 모드에 위치하고, 자동 고정 속도 관계 모드의 디폴트 쉬프트 스케줄과 다른 스포츠 쉬프트 스케줄에 따라 혹은 자동 고정 속도 관계 모드의 디폴트 쉬프트 스케줄과 다른 이코노미 쉬프트 스케줄에 따라 작동 된다. 다른 바람직한 실시예에 따르면, 변속기는 자동 고정 속도 관계 모드에 위치하고, 자동 고정 속도 관계 모드의 디폴트 토크 리저브(reserve)와 다른 스포츠 혹은 이코노미 토크 리저브 중 어느 하나에 따라 작동한다.

도면 1은 전형적인 엔진 및 전형적인 하이브리드 변속기를 갖는 전형적인 하이브리드 파워트레인을 포함하고 있는 차량 드라이브 트레인 시스템의 전형적인 실시예의 개략도이다.

도면 2는 연속적 가변 속도 관계의 작동 범위 내에서의 연속적 가변속도 관계 경로의 예를 도시하고, 도면 1의 하이브리드 파워트레인에 대한 변속기 출력 속도 에 관한 엔진 속도를 나타낸 도면이다.

도면 3은 도면 1의 하이브리드 파워트레인의 변속기의 출력속도에 대한 엔진 속도와, 기계적 기어 비율과 가상 기어관계를 포함하는 고정 속도 관계를 나타내고, 도면 1의 하이브리드 파워트레인에 대한 변속기의 출력 속도에 대한 엔진 속도를 나타낸 도면이다.

도면 4는 수동 고정 속도 관계 모드 내에서 고정 속도 관계를 나타내고, 수동 고정 속도 관계 모드에 대하여 연속적인 가변속도 관계 모드로부터 변화를 나타내며, 고정 속도 관계 사이의 쉬프트(이동)를 나타내고, 도면 1의 하이브리드 파워트레인에 대한 변속기 출력 속도에 대한 엔진 속도를 나타낸 도면이다.

도면 5는 자동 고정 속도 관계 모드에서 고정 속도 관계를 나타내고, 연속적 가변 속도 관계 모드로부터 자동 고정 속도 관계 모드로의 변화를 나타낸 도면이다.

도면 6은 이코노미모드와 스포츠 모드를 연관시킨 토크 리저브 한계를 나타내고, 엔진속도에 대한 엔진 토크를 나타낸 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도면을 참조하여 보다 자세히 설명하면, 도면 1은 프로펠링 차량에 대한 드라이브 트레인 시스템 10의 일예로 나타낸다. 드라이브 트레인 시스템 10 은 일반적으로 기계적 동력을 발생시키도록 하이브리드 파워트레인 12와 파워트레인 12로부터 기계적 동력을 노면에 전달하여 차량을 추진시키는 드라이브 라인 14를 포함 한다. 드라이브 트레인 시스템 10 은 외부로 부터의 입력을 수신하고 차량 드라이버로 출력을 내보내는 드라이버 인터페이스 16을 포함하거나 그것과 상통한다.

드라이버 인터페이스 16은 일반적으로 운전자 그리고 운전자에게 다시 돌아오는 구동트레인의 정보를 송신하는 출력장치 20으로부터 요구 또는 지령을 받아들이는 적절한 입력장치 18을 포함할 수 있다. 드라이버 인터페이스 16의 출력장치 20은 P는 Park, R은 Reverse, N은 Neutral, D는 Drive 로써 (CV)연속적으로 다양한 속도모드, (AF)자동변환 모드, (MF)수동변환 모드 를 표시하는 선택 디스플레이를 포함할 수 있다. 드라이버 인터페이스 출력장치 20의 수동변환 모드의 디스플레이는 고정 속도의 관계 디스플레이의 차이를 역시 포함 할 수 있다. 아래에서 상세하게 설명되어 지는, 수동고정 속도 관계 모드는 변속기 변환의 제어상태와 변속이 보다 공격적이게 수행되는지를 운전자에게 알리는 파워트레인 12를 포함한다.

드라이버 인터페이스 입력장치 18은 악셀 페달과 센서, 또는 브레이크 페달과 센서, 또는 동력장치를 제어하는 어떠한 장치와도 연결된 센서가 연결되어, 변속기 모드의 선택과 다른 모드의 변속기 작동의 요구를 운전자로부터 받으면 그러한 변속기 모드를 선택한다.

모드 선택 자는 스티어링-칼럼-마운티드(steering-column-mounted) 또는 컨트럴-마운티드(control-mounted)의 기어변환 레버, 누름버튼, 그래픽컬 유저 인터 페이스 터치스크린, 또는 비슷한 방법으로 선택할 수 있다. 변속기 모드의 선택자는 P는 Park, R은 Reverse, N은 Neutral, D는 Drive 로써 연속적이게 다양한(cv) 속도모드, (AF)자동변환 모드, (MF)수동변환 모드를 설정할 수 있다. 또한, 변환장치 모드 설정자는 속도차이를 설정하고 이와 유사한 센서들과, 또는 +, -를 설정하고 센서들과 유사하게 운전자의 요구에 따른 고속기어로 바꾸거나 저속기어로 바꿀 수 있다. +, - 선택 자는 페달, 누름버튼 스위치, 또는 이와 비슷한 것들의 구분된 장치를 대신하고, 센서들과도 마찬가지이다.

동력라인(drive line)14는 하이브리드 파워트레인 12에서 도로로 전송되는 토크를 위해 적당한 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 동력라인 14는 일반적으로 도로와 접촉되는 동안 타이어바퀴 22를 포함할 수 있고, 또한 구동축 24는 토크를 받는 동안 파워트레인 12와 결합된다. 동력라인 14는 마지막 드라이브 유닛26(차축 또는 차동)을 드라이브 쉐프트(구동축) 24와 바퀴 22사이에 결합되어 포함된다. 예를 들면, 파워트레인 12와 차축 28 또는 그와 같은 축을 거쳐 바퀴 22 로 전달된 토크를 배가시키고 방향을 변경한다.

일반적으로, 하이브리드 파워트레인 12는 기계적 힘과 작동에너지의 어떠한 형태를 전환하기 위한 원동력기의 다른 형태들의 적당한 배열로 포함되고, 그 원동력기(prime mover)으로부터 받게 되는 증가된 토크를 위한 원동력기이 하나 또는 둘이상의 변속기에 결합되어 있다. 그러나, 특별히 도면 1에서 보여 지는 바와 같 이 하이브리드 파워트레인 12는 하이브리드 변속기34에서 선택적으로 연결기32를 거쳐 연결된 내부의 연소 엔진30의 첫 번째 외부 원동력기가 포함할 수 있다.

엔진30은 디젤엔진, 가솔린엔진, 그 밖의 적절한 엔진으로 할 수 있다. 여하튼, 엔진30은 변속기34의 연결기에 크랭크축 31과 같이 도출된 축을 포함한다. 첫 번째 원동력기 30은 또한 다양한 작동기 30a와 센서 30s, 제어기와 연료분사기를 포함하고, 그와 관련된 센서, 그리고 속도센서, 다양한 공기 압력 센서, 그 밖의 센서를 포함할 수 있다.

하이브리드 변속기34는 연속적으로 다양한 속도 관계 즉, 변속기 출력33과 변속기 출력35사이에 고정된 속도 관계를 산출하는 적절한 장치를 구비할 수 있다. 예를 들어, 하이브리드 변속기 34는 이미 업계에서 능통하게 숙련된 형태의 전기적인 다양한 변속기를 가질 수 있다. 변속기34는 일반적으로 36, 38, 40의 토크를 증폭시키는 기어 셋, 하나 또는 그 이상의 결합된 원동력기42, 44 와 같은 그러한 전기 모터들, 기계적으로 결합되어 엔진에 흡수된다. 그리고/또는 자동차의 토크의 시작점부터 전달된 모터의 토크 감속기36, 38 을 포함한다. 이와 같이 사용되어짐으로써, 전기 모터는 모터, 발전기, 또는 모터와 발전기가 결합된 어떤 적절한 전기기계를 포함할 수 있다.

기어 셋 36, 38, 40은 파워트레인 속도관계를 제어하는 원동력기를 30, 42, 44에서 받고 토크를 증폭하는 어떤 적절한 장치를 가질 수 있다. 그리고 그것에 의하여 동력라인 14에서 출력하는 파워트레인 토크를 제어한다.

예를 들면, 기어 셋 36, 38, 40은 일반적으로 업계에서 숙련되게 잘 알려진 유성기어 셋들을 포함할 수 있다. 기어 셋들은 어떤 적절한 수로 사용되어 질수 있다, 그러나 전형적인 변속기 34는 적절한 방식 안에서 변속기 출력 33과 결합된 출력 기어 셋 36을 포함하는 3가지 기어 셋을 포함하고, 마지막 기어 셋 40은 적절한 방식에 변속기 출력 35와 결합 되고, 그리고 중앙의 기어 셋 38은 출력과 마지막 기어 셋36, 40 사이에 결합된다. 유성기어 셋 36, 38, 40은 중앙에 배치된 태양톱니바퀴기어 36s, 38s, 40s, 링 기어 36r, 38r, 40r에 포함될 수 있고, 일반적으로 태양톱니바퀴 기어 36s, 38s, 40s 와 링 기어 36r, 38r, 40r 사이에 외접하여 둘러싼 태양톱니바퀴기어 36s, 38s, 40s,와 유성기어 운반 장치 36c, 38c, 40c 를 포함할 수 있다. 운반 장치 36c, 38c, 40c는 복수의 유성기어 36p, 38p, 40p를 태양톱니바퀴기어 36s, 38s, 40s 와 링 기어 36r, 38r, 40r 사이에 맞물려서 포함할 수 있다. 그러한 유성기어 36p, 38p, 40p 는 운반 장치 36c, 38c, 40c가 상대적인 그곳을 회전할 때, 그 유성기어들 각각의 태양톱니바퀴 기어 36s, 38s, 40s를 궤도 한다. 이와 같이 숙련되어진 기술은 기어 셋 36, 38, 40 이 다양한 기어의 적절한 수의 기어이빨을 사용하는 적절한 기계적 기어비와 또 다른 어떠한 적절한 형태에 결합되어 사용될 수 있음을 정의하여 인정할 것이다.

기어 셋 36, 38, 40은 어떤 적절한 장치들이 사용되고 있는 적절한 형태의 다른 변속기 구성요소와 함께 결합될 수 있다. 예를 들면, 창, 바퀴통, 드럼 또는 이와 같은 것들의 어떤 결합은 다른 기어 셋의 다른 구성요소 사이에 적절한 형태로 고정되어 질 수 있거나 또는 선택적으로 결합되거나 선택적 연결 장치 또는 그와 같은 것과 같이 선택적 결합이 될 수 있다. 어떤 적절한 수와 형태의 선택적인 연결 장치는 자동차 클러치 마찰, 브레이크 밴드, 그리고/또는 그와 유사한 것들을 포함할 수 있는 네 개의 선택적 연결 장치 C1-C4와 같이 사용되어 질 수 있다. 입력 링 기어 36은 링 기어 38r 중앙에 장착되고, 출력 운반 장치 40c 는 운반 장치 38c 중앙에 장착되고 마지막 운반 장치 40c는 두 번째 CV모드 선택적 연결 장치 C2을 통과하여 선택적으로 결합되어 진다. 중앙 태양기어장치 38s은 마지막 태양 기어장치 40s에 장착되고, 그 장치 중간에 운반 장치 36c가 1번째/3번째 기어 연결 장치 C4를 통과하여 선택적으로 결합되고, 변속기 하우징은 4번째 기어 연결 장치 C3와 선택적으로 결합된다. 결국, 마지막 링 기어 40r은 하우징, 중앙 지지 장치, 후방 지지 장치, 또는 그와 비슷한 것과 같은 변속기 지지 장치 50에 선택적 기초를 두고, 첫 번째 CV 모드 선택적 연결 장치 C1을 통하고, 마지막 운반 장치 40c는 두 번째 CV모드 연결 장치 C2를 통하여 선택적으로 결합 된다.

집적원동기 42, 44는 첫 번째 CV모드 모터 42 와 두 번째 CV모드 모터 44 의 3상 모터와 같은 적절한 전기모터를 포함할 수 있다. 집적원동기 42, 44는 적당한 형태의 변속기 34의 내부로 융합되고, 적당한 형태의 기어 셋36, 38, 40에 결합된다. 업계의 숙련된 기술자들은 모터 42, 44가 변속기 하우징50에 기초를 둔 상처 고정자(wound stator)와, 적절한 형태로 각각의 변속기 구성요소를 설치한 회전자(rotor)를 포함할 수 있다는 것을 깨달을 수 있을 것이다. 예를 들면, 첫 번째 CV모드 모터 42는 마지막에 설치되고, 중앙에 태양톱니바퀴 40s, 38s, 그리고 두 번째 CV모드 모터44는 태양톱니바퀴 36s와 중앙의 링 기어 38r에 투입되어 설치된다. 더불어, 전기력 52의 근원은 모터 42, 44에 적절한 형태로 결합되고, 하나 또는 그이상의 배터리, 연료전지, 캐패시터 등을 포함할 수 있다. 또한, 하나 또는 그이상의 적절한 모터 제어기 54는 전원 52와 모터 42, 44 사이에 적절하게 설치되고, 어떤 적절한 DC/AC파워 인버터를 포함해도 무방하다.

마지막으로, 하이브리드 변속기34는 어떤 적절한 작동장치 34a와 센서 34s를 포함할 수 있다. 예를 들면, 변속기 작동장치 34a는 가변 력, 진동 간격 제어, 그리고/또는 온-오프 솔레노이드 밸브, 또는 이 같은 것들을 포함할 수 있다. 또한, 변속기 센서 34s는 수준(레벨)측정 센서, 압력센서, 온도센서, 입 출력 속도 센서와 같은 속도센서 등을 포함할 수 있다.

도면 1을 참조하면, 파워트레인 제어시스템 56은 엔진 30과 결합된 엔진제어기 58, 하이브리드 변속기 34와 결합된 변속기 제어기 60, 그리고 엔진과 변속기 제어기 58, 60이 서로 전달 될 수 있게 집중 또는 관리하는 제어기 62를 포함한다. 대신, 업계의 통상의 지식을 가진 자들은 제어기 58, 60, 62의 어떠한 결합도 서로 융합될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한 제어시스템 56은 수신, 저장, 데 이터 전송, 그리고 수신, 저장, 실행하는 소프트웨어 프로그램구조를 위한 적절한 전기 장치를 포함 할 수 있고, 적절한 메모리와 프로세서 장치, 시계, 타임어, 인터페이스 등의 보조적인 장치들을 포함할 수 있다. 데이터와 프로그램의 명령은 엔진작동 알고리즘 또는 맵 그리고 관련된 데이터를 포함할 수 있고, 변속기의 쉬프트 스케줄 또는 속도관계 알고리즘 그리고 관련된 데이터와 그 밖의 것들을 포함할 수 있다.

엔진 제어기 58은 적절한 엔진 상태의 입력신호들을 받음으로써 또한, 적절한 엔진 제어 프로그램의 실행에 의해, 그리고 엔진 30에 돌아오는 적절한 엔진제어 출력신호들의 발생에 의해 엔진 30의 작동 제어를 형성한다. 보다 구체적으로, 엔진 제어장치 58은 트로틀 센서와 속도센서와 같은 다양한 엔진 센서 30s로부터 입력신호를 받을 수 있다. 엔진 제어기 58은 그 때 작동하고 달리고 있는 엔진 30에 적절하게 제어한 연료와 점화변수(spark parameter)와 같은 작동과 출력을 조절하여 트로틀(조절판)과 연료분사기와 같은 다양한 엔진 작동장치 30a에 엔진 제어 출력신호들을 발생하여 적절한 엔진 제어 프로그램을 실행한다.

변속기 제어기 60은 적절한 변속기상태 입력 신호들을 받음으로써 변속기 34의 작동 조절을 위해 구성되고 또한, 그러한 입력에 기초한 적절한 프로그램을 실행하고, 변속기 34에서 돌아오는 변속기 제어 출력신호 발생에 의해 작동이 조절된다. 보다 구체적으로, 변속기 제어 장치 60은 입력과 출력의 속도센서나 유압센서 와 같이 다양한 변속기 센서 34s로부터 입력되는 신호들을 받을 수 있다. 변속기 제어장치 60은 선택적 연결 장치 32, C1-C4와 같은 다양한 변속기 작동장치 34a에서 출력 신호를 발생하기 위한 속도관계 알고리즘 또는 적절한 변속기 쉬프트 스케줄을 실시 할 수 있다. 예를 들면, 변속기 제어장치60은, 유성기어 36, 38, 40을 연결하고 연결하지 않고 하는 선택적 연결 장치 C1-C4의 작동과 정지를 위한 변속기의 수력순환장치 내부에 전자-수력-솔레노이드 밸브의 제어를 할 수 있다. 그리고 그것에 의하여 기계적 그리고/또는 가상기어 관계의 효과를 바꿀 수 있다. 게다가, 변속기 제어장치 60은 모터 속도 그리고/또는 설정된 토크를 제어하고, 연속적으로 다양한 속도관계 그리고/또는 가상기어 관계, 또는 베터리 충전이나 드라이브라인 또는 엔진으로부터 흡수된 토크에 발전기 설정을 제어하기 위해 모터 제어기 54에 적절한 신호를 보낼 수 있다.

감시 제어장치 62는 토크 그리고/또는 파워트레인(전동기) 12의 속도요구 그리고 엔진 30의 제어 그리고/또는 그러한 요구가 변속기 34와 일치되는지 감시할 수 있다. 일반적으로, 감시 제어장치 62는 엔진과 변속기 제어장치 58, 60과의 소통을 위해 거기서부터 다른 적절한 자동차 결합장치, 적절한 입력 신호들의 수신, 입력신호에 바탕을 둔 적절한 프로그램의 실행, 제어장치 58, 60으로 돌아오는 적절한 출력 신호들의 발생에 의한 제어장치 58, 60의 제어 기능성을 구성한다. 보다 구체적으로, 감시 제어장치 62는 자동차 점화 스위치, 악셀 센서, 자동차 속도 센서, 변속기 모드 센서, 자동차 브레이크 센서, 그리고/또한 다른 입력 장치들과 같 은 다양한 센서 62s로부터 입력신호를 받을 수 있다. 감시 제어장치 62는 그 때 제어장치 58, 60에 적절한 출력신호를 발생하기 위해 적절한 파워트레인 제어 프로그램들이 실행된다. 여하튼, 감시 제어장치 62 그리고/또는 다른 제어장치58, 60은 엔진 30의 출력 토크와 속도 제어를 위한 엔진 조절과 연료 보급, 결합장치 32의 결합과 분리, 변속기 결합장치 C1-C4의 결합과 분리, 그리고/또는 변속기 속도 관계의 효과 변화를 위한 제어를 할 수 있다. 변속기 34의 알맞은 속도 관계를 결정하기 위해, 제어시스템 56은 변속기 34의 현재 속도 관계를 포함하여 자동차의 현재 속도, 엔진 트로틀의 위치, 그리고 엔진 출력 속도의 많은 요소의 분석을 할 수 있다. 변속기 34가 동작중인 현재 속도 관계 변속기 입력 속도, 또는 엔진 출력 속도는 변속기 출력 속도와 비교되어 진다.

작동 중에 있어, 변속기 34는 일반적으로 엔진 30으로부터 받은 토크를 증폭시키며 작동에 후진 R, 중립 N, 주차 P를 포함하여 몇몇 일반적인 모드, 그리고 계속적으로 변하는 속도 관계 모드의 운전을 위한 D, 자동 고정 속도 관계 모드 AF, 그리고 수동 속도 관계 모드 MF와 같이 연속적으로 변화 하거나 고정되어 있는 다양한 속도 관계를 가능하게 한다. 속도 관계는 변속기의 입력속도와 출력속도를 부합시키며 정지 상태에서부터 바람직한 작동 속도로 발진하기 위해 변속기 34 가 공급하는 "레버레이지(leverage)”의 회전을 나타내며, 그 반대로도 작용한다. 속도 관계가 높을수록 보다 큰 레버레이지가 공급되고, 그 반대로도 그러하다.

하이브리드 변속기는 연속적으로 다양한 속도 관계와 몇몇의 고정 속도 관계를 제공한다. 속도 관계는 두 가지 CV 속도 관계 모드를 포함하여 몇몇 작동 모드에 따라 제공되어 질 수 있고, 자동 또는 수동의 일정한 속도 관계 모드도 그러하다. CV 속도 관계 모드는 파워트레인의 작동 효율과 파워트레인의 성능 사이의 균형을 위해 실행되는데, 무엇보다도 모터 42, 44의 출력을 바꾸고 실질적으로 엔진 30의 일정한 출력을 유지시킴으로써 실행된다. 대조적으로, 자동고정속도관계 모드는, 예를 들면, 일반적 자동 변속기 변환의 느낌을 제공한다. 그리고/또는 파워트레인 작동 효율과 파워트레인 성능 사이의 균형을 위하고, 무엇보다도 엔진 30에 의해 운전되어지는 유성 기어 셋 36, 38, 40과 모터 42, 44에 의해 실행된다. 마찬가지로, 수동 고정 속도 관계 모드는, 예를 들어, 운전자가 요구하는 공격적인 변속기 작동, 그리고/또는 수동변속기의 느낌을 위해 변속기 34의 수동식 변속기 제어에 응답하여 실행된다.

도면 1과 도면 2를 참조하면, 두 가지 CV의 속도 관계모드는 기계적 및 전기적 이점을 통하거나 혹은 전기적 이점만에 의해 파워트레인 효율과 성능의 균형을 위해 실행된다. 도면 2는 엔진 속도에 대한 변속기 출력 속도를 나타내는 것으로, 엔진 30과 변속기 34가 선택적 연결 장치 32와 결합될 때 사실상 변속기 출력 속도와 같아진다. 도면 2에서 보이는 바와 같이, 그늘진 구역은 최고 속도 관계의 한계와 운전자에 선택 된 운전모드 D 내에 가능한 속도 관계의 한계를 나타내는 왼쪽과 위쪽의 경계를 나타낸다. 이상적인 순간 속도 관계 Di는 CV 운전 모드 D에서 주 어진 짧은 시간에서의 이상적 속도 관계를 나타내고, 진한 선은 속도 관계 Di에 앞서 입증된 속도 관계 PCV의 이상적인 연속적으로 다양한 길을 나타낸다. 속도 관계 Di로부터 방사되는 화살표는 속도 관계 Di가 어떠한 방향, 즉 자동차 성능의 상태, 파워트레인 요구에 즉시 변화 될 수 있음을 의미한다.

CV속도 관계 모드는 약 6에서 약 0.6까지의 넓이 범위에서 연속적으로 다양한 속도 관계를 제공한다. 변화하는 선 T는 느린 속도 또는 첫 번째 CV 속도 관계 모드에 상응하는 첫 번째 CV 속도 관계 한계 R1을 구분하고, 빠른 속도 또는 두 번째 CV 속도 관계 모드에 상응하는 두 번째 CV 속도 관계 한계 R2를 구분한다. 두 가지 모드 모두 CV 속도 관계 범위 한계 R1, R2 내에 걸쳐 연속적으로 다양한 속도관계를 제공하기 위한 모터 42, 44의 적절한 제어에 의해 먼저 실행된다.

첫 번째 CV 속도 관계 모드는 첫 번째 CV 모드 연결 장치 C1이 마지막 링 기어 40r에 접지되기 위해 적용될 때, 두 번째 CV 모드 연결 장치 C2가 열릴 때 실행된다. 반면, 두 번째 CV 속도 관계 모드는 첫 번째 CV 모드 연결 장치 C1이 열리고 두 번째 CV 모드 연결 장치 C2가 마지막 운반 장치 40c에서 다른 운반 장치 36c, 38c로 연결되기 위해 적용될 때 실행된다. 모드 변화곡선 T는 첫 번째와 두 번째 CV 속도 관계 모드 사이의 기계적인 기어비 MG에 의해 정의되고, 그것은 첫 번째 와 두 번째 CV 모드 연결 장치 C1, C2 모두가 적용되어 질 때 증명된다. 이상적인 속도 관계는 첫 번째 CV 속도 관계 모드에서는 약 6에서 1.6까지의 범위이고, 두 번째 CV 속도 관계모드에서는 약 1.6에서 0.6에서의 범위이다. 그러므로, 첫 번째에서 두 번째 CV 속도 관계 모드로의 전환은 고속기어나 그 반대의 전환으로 고려 될 수 있다.

첫 번째 CV 속도 관계 모드 내에서, 운전자가 정지한 상태로부터 앞으로 나가길 요구할 때 제어 시스템 56은 어떠한 속도로의 자동차의 가속, 엔진 연결 장치 32가 엔진 30과 하이브리드 변속기 34와 연결되어 적용중인지, 그리고 엔진 연결 장치 32가 자동차가 앞으로 나감으로 해서 작동을 유지하는지가 결정된다. 또한, 첫 번째 CV 모드 연결 장치 C1이 적용되고, 두 번째 CV 모드 연결 장치 C2가 적용되지 않거나, 그리고/또는 풀린 상태로 유지된다. 엔진 30은 변속기 입력 33과 입력 링 기어 36r에 엔진 연결 장치 32를 통해서 운행 힘이 적용된다. 또한, 첫 번째 모터 42는 자동차가 효율적으로 앞으로 움직이기 위하여 접지된 마지막 링 기어 42r의 반대로 마지막 운반 장치 40c가 회전하기 위해 마지막 태양톱니바퀴 기어 40s의 모토와 같이 작동될 수 있다. 첫 번째 모터 42의 회전은 역시 회전하는 입력을 위해 태양톱니바퀴 기어 38의 중앙에서 회전하고. 운반 장치 36c, 38c의 중앙에서 조화되어 회전한다. 그리고 엔진 30은 입력 태양톱니바퀴 기어 36s와 중간의 링 기어 38r에 연결된 입력 링 기어 36r을 움직인다. 결과적으로, 두 번째 모터 44는 엔진 30 그리고/또는 첫 번째 모터 42로부터 회전되어 운전된다. 그리고, 이런 식의, 발전기와 같은 역할을 할 수 있다. 첫 번째 CV 속도 관계모드는 어느 곳에서나 약 20에서 70MPH까지의 전진하는 자동차 속도를 안전하게 늘릴 수 있다. 자동차 속 도가 약 20에서 70MPH보다 크면, 변속기는 두 번째 CV 속도 관계 모드로 작동된다.

두 번째 CV속도 관계모드에 있어서, 첫 번째와 두 번째 모터 42, 44의 하나 또는 다른 한 가지는 마지막 태양톱니바퀴 기어 40s 또는 두 번째 CV 모드 연결 장치 C2를 통해 마지막 운반 장치 40c가 하나 또는 다른 운전을 위하여 하나 또는 다른 모터로써 작동을 한다. 그러한 것은 자동차의 효율적 전진을 위한 마지막 운반 장치 40c가 회전하는 것이다. 예를 들면, 첫 번째 모터 42는 어떤 곳에서나 자동차의 속도가 약 30에서 약 90MPH에 도달하기까지 모터로써 작동이 계속되는데, 그 도달 지점에서 발전기로 작동을 전환할 수 있고, 발전기로서의 작동이 그 후로 계속될 수 있다. 반대로, 두 번째 모터 44는 자동차의 속도가 약 30에서 약 90MPH에 도달하기까지 발전기로의 작동이 계속되는데, 그 후로는 모터로써 작동한다. 업계의 숙련된 자들은 두 가지 CV 모드에 의해 전환되는 자동차 속도 비율이 각각의 유성기어장치 비율에 의해 정의되는데, 이러한 것들은 유성기어 셋 그리고 태양톱니바퀴, 링, 유성기어들 사이에 가상적으로 선택된 기어 이빨 수와의 상호 접속에 기초한 것이라는 것을 알 수 있을 것이다. 다시 말해서, 그러한 기어 비율의 선택은 모터 42, 44가 모터 또는 발전기로써 작동하는지 그렇지 않은지 또한 어떤 주어진 적용이 어떤 주어진 순간까지 자유회전장치인지 고정되어 있는지에 따라 정의된다.

도면 1과 3에서와 같이, 수동식 고정 속도 관계 모드는 기계적 기어(MG) 비율과 가상적 기어(VG) 관계를 포함한 몇몇 고정된 속도 관계들을 포함한다. 기계적 기어비와 가상적 기어비는 가상적 일곱-속도 변속기로 하이브리드 변속기 34가 입증되기 위해 네 가지 기계적 기어비와 세 가지 가상기어 관계를 포함한다. 도면 3에서 보여지는 바와 같이, 고정된 속도 관계들은 CV 속도 관계 모드의 속도 관계 범위와 중복될 수 있다. 표 1은 일곱-속도 변속기의 일반적인 기계적 기어비율과 이상적인 기계적 기어비를 비교하고 현재 이상적 하이브리드 변속기 34의 이상적 기어 관계를 포함하여 고정된 속도 관계를 나타내는 표이다. 이러한 사실에 의해, 전문용어 속도 관계는 3.89와 같이 입력과 출력 속도 사이의 일정한 직선적 관계를 포함하고, 3.50에서 2.33 또는 1.61에서 1.26과 같이 경계 사이를 고정된 굽은 선으로 따라갈 수 있는 입력과 출력 속도 사이의 직선모양이 아닌 관계를 더 포함한다. 따라서 기계적 기어비와 가상적 기어 관계 FR1-FR7은 도면 3의 직선과 굽은 선으로 설명된다.

표1

일반적인 7-속도 변속기 고정속도 비율	하이브리드 변속기 고정 속도 관계	고정 속도 관계 / 기계적 또는 가상적 기어	적용된 선택적 연결 장치
4.377	3.89	FR1 / MG1	C1 / C4
2.859	3.50-2.33	FR2 / MG2	C1
1.921	1.80	FR3 / MG3	C1 / C2
1.361	1.61-1.26	FR4 / MG4	C2
1.0	1.00	FR5 / MG5	C2 / C4
0.82	0.85	FR6 / MG6	C2
0.728	0.72	FR7 / MG7	C2 / C3

가상 기어 관계는 CV 속도 관계 모드들의 하나 또는 다른 것 내의 고정된 속도 관계로서, 상기 모터 42, 44의 하나 또는 둘의 속도는 변속기의 출력 속도의 고 정된 관계에 따라 조절된다. 예를 들면, 엔진 속도는 모터 속도에 의해 제어될 수 있다. 그것 사이의 관계는 대략 다음과 같다. 엔진 속도=0.5 x 첫 번째 모터 속도 + 0.5 x 두 번째 모터 속도. 엔진 30은 주어진 배터리와 요구되어지는 변속기 출력 토크를 위해 최적의 작동을 위한 토크 생산을 요구할 수 있다. 그때 모터 42. 44는 요구되어 지는 배터리 그리고, 변속기 출력 토크는 원하는 속도에 모터 42, 44가 가속(또는 감속)되어 부가되는 토크만큼 힘의 토크를 생산하는 것을 제어할 수 있다. 이 모터 제어에 조절되는 엔진 30은 요구되어지는 속도다. 고정된 속도 관계는 직선에 의해 나타나는 것처럼 선으로 표현될 수 있으나, 고정된 곡선처럼 나타내어지는 것처럼 선이 아닌 것으로 나타낼 수도 있다. 연결 장치 C1-C4는 가상 기어 관계를 달성하기 위해 또 다른 하나에 의도적으로 잘려지거나 불완전해지지 않는다.

기계적 기어비는 변속기 34에 입력된 힘이 유성기어 36, 38, 40과 연결 장치 요소 C1-C4가 통하는 것처럼 변속기 34도 기계적 길을 통해 변속되는 것이다. 예를 들면, 어떤 적절한 수의 기계적 기어비는 유성 기어와 사용 되고 있는 연결 장치의 양과 배열 형태에 따라 공급될 수 있다. 보는 바와 같이, 어쨌든, 최소 4개의 기계적 기어비는 3가지 유성기어 36, 38, 40과 4개의 연결 장치 C1-C4의 배열형태로 제공될 수 있고, 모든 기어비는 최초로 기계적 운전이 제공되는 엔진30과 실질적으로 분리된 속도 관계에 의해 운전되어 진다. 기계적 기어비 모드는 첫 번째 CV 모드 연결 장치 C1은 하나 또는 그 이상의 다른 선택된 연결 장치 C2, C3, 또는 C4가 적용되고 부가된다. 그런 부가적 연결 장치가 적용될 때, 고정 변속기의 입력과 출력 까지 속도관계가 완성된다. 기계적 기어비, 모터 42, 44의 회전은 그때 변속기 입력 속도와 다양한 연결 장치 C1-C4의 적용에 의해 유성기어 36, 38,40 의 회전에 의존하여 조화된 상태가 된다. 그러나 모터 42, 44는 여전히 모터 또는 발전기로서 기능을 할 수 있다. 그리고, 일순간, 첫 번째 고정된 속도관계가 가속되는 동안, 엔진 30과 최소한 모터 42, 44의 하나로부터 힘은 자동차를 부가적으로 추진할 수 있다.

첫 번째 고정속도 관계 FR1이 기계적 기어 비율 MG1 형태 내에서 성공하기 위해 첫 번째/세 번째 연결 장치 C4가 첫 번째 CV 모드 연결 장치 C1이 남아서 적용되는 동안 적용된다. 따라서, 첫 번째 고 정속도 관계 FR1은 마지막 유성기어 셋 40에 의해 정의되는데, 어떤 점에서 첫 번째/세 번째 연결 장치 C4는 입력과 중앙의 유성기어 36, 40에 입력과 중앙의 유성기어 36, 38과 42,44 모터 두 가지가 변속기 입력속도로 회전하는 것처럼 고정된다. 이 연결 장치 C4 는 엔진 30과 모터 42, 44에 최고 가속을 위해 동시에 자동차를 추진을 위한 능력이 제공된다. 도면 3에서와 같이, 첫 번째 고정 속도 관계 FR1 은 첫 번째 CV 모드, 그리고 이상적 값의 3.89의 다양한 속도 관계 범위의 가장 왼쪽 경계에 있을 수 있다.

두 번째 고정 속도 관계 FR2는 가상 기어 관계 모드 VG2의 형태에서 첫 번째 CV 모드를 다시 들어가기 위하여 첫 번째 CV 모드 연결 장치 C1의 적용을 유지하는 동안 첫 번째/세 번째 연결 장치 C4의 연결상태를 풀고, 변속기 출력속도에 대한 고정된 관계에 따라 첫 번째 모터 42를 작동함으로써 달성된다. 두 번째 고정 속도 관계 VG2는 첫 번째 CV 모드의 다양한 속도 관계 범위 내에 있다. 두 번째 고정 속도 관계 VG2는 선형일 필요는 없다. 다시 말해서, 두 번째 고정 속도 관계 VG2는 균등하게, 혹은 이와 같은 직선이 아닌 곡선의 형태로 정의된다. 예를 들면, 도면 3에서 보여지는 바와 같이, 두 번째 고정 속도 관계 VG2는 이상적인 비율 3.50과 2.33에 의해 고정 곡선의 형태로 될 수 있다. 그 비율은 첫 번째 와 세 번째 기계적 기어 비율 MG1, MG2 사이에 상대적으로 넓은 틈의 다리를 제공한다. 또한 도면3에서, 관계 VG2는 부가적인 변속기의 회전 출력을 위해 CV 속도 관계 비율 R1과 R2의 위쪽 상한선을 넘어 확장될 수 있다.

세 번째 고정 속도 관계 FR3은 기계적 기어비 MG3의 형태에서 첫 번째 CV 모드를 다시 들어가기 위하여 첫번째 CV 모드 연결 장치 C1의 적용을 유지하는 동안 첫 번째/세 번째 연결 장치 C4의 연결 상태를 풀고, 두번째 CV 모드 연결 장치 C2를 적용함으로써 달성된다. 따라서, 모든 세 개의 유성기어 36, 38, 40은 총체적으로 세 번째 고정 속도 관계 FG3를 정의하기 위하여 활성화된다. 모터 42,44 는 첫 번째 그리고 두 번째 CV 모드 연결 장치 C1, C2가 완전히 기계적인 작동을 할 때 자유 회전 장치가 불활성화된다. 세 번째 고정 속도 관계 FR3는 첫 번째 및 두 번째 CV 속도 관계 모드 사이에 중간 또는 변화선 T로 역시 정의할 수 있는데, 어떤 점에서 첫 번째 CV 속도 관계 모드는 변화선 T의 왼쪽과 위쪽에 정의되고, 두 번째 CV 속도 관계 모드는 변화 곡선 T의 아래쪽과 오른쪽에 정의된다. 이상적인 비율은 1.80이다.

변속기 34는 고정 속도 관계 모드에 따라 두 번째 CV 속도 관계 범위 R2 내에서 작동될 수 있다. 예를 들면, 변속기 34는 운전자가 고정 속도 관계 모드에 기어 변환을 선택하여 고속기어로 바꿀 때와 같은 두 번째 CV 속도 관계 모드 R2 내에서 두 번째 CV 속도 관계 모드로부터 기계적 기어비로 고속전환할 수 있다. 다른 예로, 변속기 34는 세 번째 고정 속도 관계 FR3에서 네 번째 고정 속도 관계 FR4까지 고속기어로 전환할 수 있다.

네 번째 고정 속도 관계 FR4는 첫 번째 CV 모드 연결 장치 C1과 적용된 두 번째 CV 모드 연결 장치 C2, 그리고 변속기 출력 속도의 고정 관계에 따라 작동하는 첫 번째 모터 44가 풀려짐으로 해서 이상적 기어 관계의 형태로 도달할 수 있다. 네 번째 고정 속도 관계 FR4 는 두 번째 속도 관계 범위 R2 내에 있다. 네 번째 고정된 속도 관계 FR4는 선형일 필요는 없으며, 대신, 표의 값 또는 그와 같은 것에 의해 정의되는 곡선의 형태와 같은 비선형일 수도 있다. 예를 들면, 도면 3에서 보여지는 바와 같이 네 번째 고정 속도 관계 FR4는 이상적인 속도 비율 1.61과 1.26에 의해 고정 곡선 경계의 형태로 할 수 있다. 그 비율은 세 번째 기계적 기어 비율 MG3와 다섯 번째 기계적 기어 비율 MG5 사이의 간격을 있는 다리의 역할을 한다. 게다가, 어떠한 이상적 기어 관계 VG는 비선형, 그러나 고정된, 용어로 비슷하게 정의할 수 있다. 역시 도면 3에서 관계 FR4는 변속기의 토크 출력을 더하기 위 해 CV 속도 관계 비율 R1, R2의 위쪽 한계를 넘어 확장할 수 있다.

다섯 번째 고정속도 관계 FR5는 두 번째 CV 모드 연결 장치 C2와 첫 번째/세 번째 연결 장치 C4가 동시에 적용되는 기계적 기어 비율 MG5의 형태로 도달할 수 있다. 그러한 작용은 유성기어 셋 36, 38, 40이 1:1:1의 비율로 잠겨있어 변속기 출력 35 회전이 같은 속도로 변속기 입력 33과 회전하기 때문이다. 도면 3에서, 다섯 번째 고정 속도 관계 FR5는 두 번째 CV 속도 관계 비율 R2의 직선에 의해 표출된다.

여섯 번째 고정 속도 관계 FR6은 풀린 1/3번째 연결 장치 C4와 두 번째 CV 모드 연결 장치에 의해 유지되고 있는 적용, 그리고 고정관계변속기 출력 속도에 따른 모터로써 두 번째 모터 44에 의해 이상적 기어 관계 형태로 도달한다.

일곱 번째 고정속도 관계 FR7은 두 번째 CV모드 연결 장치 C2와 고정 오버드라이브장치(overdrive)의 비율, 어떤 면에서는, 입력과 중앙의 유성기어 셋 36, 38은 유동적이고, 모터 42, 44는 토크가 없는 현재의 자유바퀴에 의해 기계적 기어 비율 MG7의 형태로 실시된다. 일곱 번째 고정속도 관계 FR7은 두 번째 CV속도 관계 비율 R2와 이상적 비율 0.72 내에 있다.

도면 1과 도면 4에서, 변속기 34는 파워트레인 토크 출력이 증가함에 따라 가속도를 높이기 위해 수동식 고정속도 관계 모드로 작동될 수 있다. 역시, 파워트레인 12의 일반적 운전 모드, 엔진 속도는 가속 동안 일정하게 수용되고 많은 운전자들이 익숙하지 않게 찾는 일정한 소리의 발생되는 엔진 30도 마찬가지다. 따라서, 수동식 고정속도 관계 모드는 수동식 변속기의 기어변환의 소리와 느낌을 제공할 수 있다.

첫 번째 예에서, 변속기 작동은 수동식 고정 속도 관계 모드에서 시작할 수 있다, 예를 들면, 어디서든 운전자가 변속기 작동을 요구하면 어떤 적절한 방식으로 운전자결합장치 16을 사용함으로써 수동식 고정 속도 관계 모드로 작동한다. 잠깐 동안, 운전자는 수동식 고정속도 관계모드의 첫 번째 고정 속도관계 FR1 내에서 Park의 설정으로부터 기어 변환 레버를 움직일 수 있다. 그 후, 변속기의 출력 속도는 모든 엔진 속도까지 첫 번째 고정 속도 관계 FR1에 따라 엔진 속도가 조화된다. 예를 들면, 운전자의 두 번째 고정 속도 관계에서 고속기어로 변속하거나, 또는 운전 D로 설정되어 기어 변속 레버를 움직이거나 자동 고정 속도 관계 AF 또는 그 외의 비슷한 것까지 다시 말해서, 운전자의 요구를 기초에 두고, 엔진 속도는 변속기 출력 속도 기능으로써 첫 번째 고정 속도 관계 FR1의 엔진 속도가 홀로 제한되어 진다.

두 번째 예를 들면, 도면 4의 순간 속도 관계 Di에 대한 설명으로써, 불이행 되면, 변속기 작동은 CV속도 관계 모드들로 작동이 가능하고, 운전자가 사용하고 있는 어떤 적절한 형태의 운전자 연결 장치 16에 의해 수동식 고정 속도 관계 모드로 수동으로 전환할 수 있다. 예를 들면, + 또는 - 상태 또는 이와 같이,요구되어 지는 인접 수동 고정 속도 관계 내의 고속 변환 또는 저속 변환을 운전자는 + 또는 - 설정이나 토글 + / - 선택기 또는 페달을 사용할 수 있어 운전 형태로부터 기어변환 움직임을 방지할 수 있다. 간단히 말하면, 어떤 적절한 방법과 장치는 수동식 고정 속도 관계 모드로 작동되어 사용되어 질 수 있다.

각각의 방법과 장치의 부주의한 사용은 고속 변한 또는 저속변환의 요구에 기초를 둔, 수동 고정 속도 관계 모드를 요청하는 특정한 방법이나 장치 없이, 운전 모드로부터 변환된 고정속도 관계가 결정된다. 예를 들면, 제어 시스템 56은 요구와 결정을 받을 수 있다. 첫째, 변속기의 순간 변수 속도 관계 Di이 결정된다. 그때, 고정 속도 관계와 근접한 순간적으로 다양한 속도 관계 Di와 일반적으로 요구되어 지는 고속변환 또는 저속변환의 방향이 확인된다. 그 후, 변속기는 어떤 적절한 형태의 고정속도 관계에 따라 작동이 조절되어 진다. 그 결과, 엔진 속도는 확인된 고정 속도 관계의 기능으로 현재의 변속기 출력 속도에 유사한 값으로 증가된다. 예를 들면, 도면 4의 이상적인 수동식 고정 속도 관계 요구사항 MFD1의 저속변환은 이상적인 속도 관계 네 번째 고정 속도 관계 FR4 선에 근접하고 속도 관계 Di보다 위의 값 사이의 Di에 유사한 속도로부터 빠르게 증가하는 엔진 속도를 포함한다. 그 후, 그리고 저속변환 요구사항 MFD1으로부터 화살표로 방사되어 지시되어 지는 것은, 운전자가 다르게 요구하는 속도까지 변속기 34가 모든 변속기 입력 속 도 관계 FR4에 따라 작동되어 지는 것이다. 예를 들면, 운전자는 고정 속도 관계 FR3, 또는 고정 속도 관계 FR5의 고속변환 MFU1, 또는 약 100ms 또는 그 이상의 범위를 미리 결정 짖기 위한 + 혹은 - 의 기어변환 레버를 수용하기 위한 운전 모드에 역 변환, 또는 고정 속도 관계 FR3와 같이 두 번째 저속변환 MFD2를 요구할 수 있다. 마찬가지로, 변속기 34는 FR3, 또는 FR5의 모든 변속기 입력 속도까지 비율에 의해 작동된다. 예를 들면, 다음의 저속 변환 MFD3, MFD4, 또는 고속 변환 MFU2, MFU3, 혹은 운전 설정에 있어, 기어변환 레버의 움직임에 의한 것과 같이 운전 모드가 운전자가 요구하는 변환이 될 때까지 요구되어 진다. 자동차는 변환의 달성을 위한 변하는 속도를 가지고 있지 않다.

도면 1, 3 및 4를 계속 참고하면, 자동식 고정 속도 관계 모드 AF는 기계적 기어 비율 MG1, MG3, MG5, MG7 및 이상적 기어 관계들 VG2, VG4, VG6를 포함하여 고정 속도 관계들 FR1-FR7을 포함할 수 있다. 자동식 고정 속도 관계 모드 AF에서, 제어 시스템 56은 증폭된 고정 스피드 관계들 FR1-FR7 사이에 변속기 출력 35와 입력 33 사이에 적절한 속도 관계를 제공하기 위하여 자동적으로 선택될 수 있다.

변속기 34는 자동 고정 속도 관계 모드 AF내에서 파워트레인 출력을 증가시켜 가속을 향상시키고, 전형적인 자동 변속기 변환의 느낌을 제공하고, 그리고/또한 증가된 운전자의 기능적 요구와 동력기 효율의 균형을 맞추기 위해 작동될 수 있다.

첫 번째 예로, 변속기 작동은 자동식 고정 속도 관계 모드 AF에서 시작될 수 있는데, 예를 들면, 이 모드에서는 운전자가 요구하는 자동식 고정 속도 관계 모드 AF가 어떤 적절한 형태의 운전자 연결 장치 16을 이용함으로써 작동한다. 실 예로, 운전자는 Park로부터 자동식 고정 속도 관계 설정 AF로 기어 변환 레버를 움직일 수 있다. 그 후, 예를 들어 제어 시스템 56은 변속기 34가 두 번째 속도 관계 FR2내에서 고속변환하는 것을 결정하거나, 또는 운전자가 수동으로 기어 변환 선택기를 FR2 세팅으로 움직이거나 기어 변환 선택기를 + 세팅으로 움직여서 두 번째 고정 속도 변환 관계 RP2로 고속 변환하거나, 또는 운전자가 기어 레버를 운전D 또는 그와 같은 것으로 변환할 때까지 모든 엔진 속도에 대해서 첫 번째 고정 속도 관계 FR1에 따라 엔진 속도에 비례한다.

두 번째 예에서, 도면 5의 이상적 속도 관계 Di에 의해 설명되어 지는 것과 같이, 변속기 작동은 CV 속도 관계 모드에서 일어날 수 있으며, 자동식 고정 속도 관계 모드 AF에서 자동으로 연결될 수 있게 할 수 있다. 실 예로, 변속기 34는 첫 번째 CV 속도 관계 모드에서 운전자로부터 요구되어 응답되는 세 번째 고정 속도 관계 FR3로 자동적으로 고속 변환할 수 있다. 예를 들면, 운전자가 요구하는 분명한 방향으로 기어 변환을 선택할 때 속도 관계가 고속변환된다. 다른 예로, 변속기 34는 세 번째 고정 속도 관계 FR3에서 두 번째 CV 속도 관계 비율 R2 내에 정의되는 네 번째 고정속도 관계 FR4까지 자동적으로 변환될 수 있다. 예를 들어, 이것은 자동차 속도가 정지하는 것으로부터 계속 증가할 때 변속기 34는 자동식 고정 속도 관계들 모드의 고정 속도 관계를 통해 고속 회전 될 것이다. 보다 상세히, 운전자로부터 갑자기 가속이 요구되면 이 변환은 응답을 할 수 있는 것이다. 예를 들면, 운전자가 정지한 상태의 자동차 가속 페달을 밟을 때 변환이 이루어지는 것이다.

마지막 예로, 제어 시스템 56은 운전자가 Drive 모드를 나가고 AF 모드로 들어오는 것을 요구하는 그런 공격적인 운전자의 행동의 추정이 가능하다. 제어 시스템 56은 변속기 모드 선택 센서, 가속 상태 센서, 그리고 자동차 속도 센서로부터 신호를 받으며 그런 신호의 기능으로 순간적으로 파워트레인 토크를 결정지을 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템 56은 가속 상태의 자동차 운전자에 의해 현재 요구되어 질 수 있는 변화율로, 그리고 파워트레인 토크 요구를 나타내는 변화율을 계산할 수 있다. 제어 시스템 56은 또한 파워트레인 12로부터 토크 이용을 결정지을 수 있다. 업계의 통상의 지식을 가진 자는 그런 토크 요구와 토크 이용은 자동차 또는/그리고 유일한 파워트레인 센서 또는, 하나 또는 그 이상의 토크의 조화 그리고/또는 가속도의 한계 값, 공식, 표, PID 알고리즘, 그리고/또는 이와 같은 것으로부터 얻어지는 실제적인 값으로부터 추론 할 수 있을 것이다. 여하튼, 제어 시스템 56은 현재 속도 관계에서의 엔진과 변속기로부터 토크 요구와 이용가능한 토크를 비교할 수 있다.

만약 제어 시스템 56이 드라이브 모드 내에서 현재 순간속도 관계 Di내의 변속기 34와 엔지 30으로부터 순간 토크 요구를 넘어서는 순간 토크 이용을 결정지을 수 있다면, 그때 제어 시스템56은 현재 순간 속도 관계Di에서 보다 낮은 기계적 또는 이상적 기어 관계를 저속변환으로 요구할 수 있다. 보다 상세히, 제어 시스템 56은 적절한 기어 셋과 조합된 적용되거나 풀어진 적절한 연결 장치와 같은 장치, 변속기34내의 전자-수력-솔레노이드와 같은 장치를 적절한 속도 관계 변화 에 의해 저속변화 하는 효과가 있을 수 있다. 역시, 또는 대신, 제어 시스템 56은 하나 또는 두 가지 모두의 모터 42,44 의 토크, 또는/그리고 속도제어 하는 모터 제어기 54에 적절한 제어 신호를 보낼 수 있다. 그러나 만약, 제어 시스템 56이 순간 토크 요구를 드라이브 모드의 현재 속도 관계 내에 엔진 30 그리고 변속기 34로부터 많은 토크 이용이 초과하지 않는 것을 결정짓는다면, 제어 시스템 56은 드라이브 모드의 일반적인 작동 변수에 따라 엔진 30과 변속기 34의 제어가 계속 될 수 있을 것이다. 예를 들어, 제어 시스템 56은 엔진 트로틀 또는 /그리고 증가하는 엔진출력의 연료분사, 그리고/또는 모터 토크와 그리고/또는 속도의 적절한 제어를 할 수 있다.

다른 실시 예에 따라, 운전자는 이코노미 또는 스포츠속도 관계 스케줄과 같이 보다 좋은 속도 관계 스케줄을 선택할 수 있다. 스케줄은 이코노미 또는 스포츠 모드에 해당될 수 있는데, 변속기 모드 선택기, 또는 이와 같은 기어 변화 선택기나 누르는 버튼의 일부와 같이 운전자 연결 장치 16에 의해 제공될 수 있다. 일반적 변속기 운전모드에서, 파워트레인 작동은 좋은 연료 경제와 좋은 파워트레인 성능의 밸런스에 의해 활용되어 진다. 그러나 현재 파워트레인 12는 또한 상대적으 로 보다 좋은 파워트레인 성능과 상대적으로 좋은 연료이코노미을 우선하기 위해 운전자에 선택권을 준다. 제어 시스템 56은 파워트레인 12의 효율적 이코노미 또는 스포츠모드의 목적을 실행할 수 있게 어떤 적절한 실행을 할 수 있는데, 상기 제어 시스템 56은 정의 된 프로그램과 출력이 목표하는 엔진 그리고/또는 그러한 목적이 완성된 모터 입력 속도에 따른 적절한 입력들을 진행한다.

스포츠 모드에서, 변속기 34는 좋은 가속을 위한 최대 파워트레인 토크로 고정 속도 관계들 FR1-FR7 사이에서 스포츠 쉬프트 스케줄에 따라 작동된다. 스포츠 모드에 따라, 제어 시스템 56은 자동식 고정 속도 관계 모드내의 변속기 34에 위치하고, 그 후에 주어진 고정 스피드 관계 내 유지되는 현재 관계에서 전달되어지는 토크가 실제적으로 현재 관계와 다음 관계까지로 구성된 다음 단계의 고정된 고속회전이 전달할 토크와 실질적으로 같은 현재 관계의 토크가 전달될 때까지 변속기 34의 스포츠 변환 스케줄을 실행한다. 스포츠 변환 스케줄은 일반적으로 사용되는 자동식 고정 스피드 관계 모드의 이행되지 않는 다른 변환 스케줄을 할 수 있다.

이코노미 모드에 있어, 변속기 34는 이코노미 속도 관계 프로그램 또는 충분한 연료 이코노미과 전기적 효율을 위한 최소 에너지 사용으로 된 변속기 속도 관계 변환 스케줄에 따라 작동된다. 이코노미 모드에 따르며, 제어 시스템 56은 드라이브 모드 D나 자동식 고정 속도 관계 모드 AF 중 한 곳의 변속기 34에 위치한다. 만약 변속기 34가 드라이브 모드 D에 위치된다면, 이코노미 속도 관계 프로그 램은 일반적 드라이브 모드 프로그램, 또는 다르거나 파워트레인 성능에 비싼 최대의 연료 이코노미을 위한 실행되지 않는 드라이브 모드 프로그램보다 경제적인 속도 관계 프로그램과 같이 될 수 있다. 예를 들면, 제어 시스템 56은 연료 경제적인 지역의 가장 효율적인 구역 내에서와 같이 실질적 정상 상태로 엔진 30은 유지될 수 있고, 모터의 효율적 구역에서 각각의 가장 효율적인 지역 안에서 작동되는 모터 42, 44에 중 하나의 베어링 파워(varying power)의 입력에 의해 변속기 입력 속도를 제어할 수 있다. 그러나 만약, 변속기 34가 AF 모드에 위치된다면, 제어시스템 56은 주어진 고정 속도 관계 내에서 변속기 34가 다음 관계로 변환되고, 그렇게 된 후 속도 관계 내 연료 이코노미이 최대가 될 때까지 이코노미 변환 스케줄을 실행할 수 있다. 이코노미 속도 관계 프로그램은 일반적으로 사용되는 자동식 고정 속도 관계 모드 또는 CV 모드의 속도 관계 프로그램의 실행되지 않는 다른 것을 할 수 있다.

도면 6에서, 스포츠와 이코노미 모드는 지정된 다른 각각의 스포츠와 이코노미 엔진 토크 Rs, Re와 결합할 수 있다. 일반적으로, 파워트레인 토크의 질에 관한 토크 리저브(reserve)는 어떤 주어진 시간 안에 순간 최대로 이용되는 토크의 출력이 도달하기에 앞서 이코노미할 수 있으며, 따라서 자동차는 일정한 속도에서 갑자기 가속하거나, 경사면을 오를 수 있도록

갑자스런 토크 요구의 증가를 보정하기 위하여 주어진 속도 관계 범위 내에서 파워트레인이 토크를 보탤 수 있도록 하는 것이 토크 리저브이다.

스포츠모드 토크 리저브 RS는 이코노미 모드의 토크 RE보다 클 수 있다. 이것은 스포츠 모드의 고속 변환이 상대적으로 보다 높은 엔진 토크와 보다 좋은 가속을 위한 속도를“나중”에 일어나기 때문이다, 반면 경제 모드는 고속변환이 상대적으로 낮은 엔진 토크와 유지되는 연료에 엔진 속도가 “일찍”발생하기 때문이다. 따라서, 스포츠 모드의, 제어시스템 56은 보다 높은 변환 속도에 특정한 쪽으로 변환이 제어되며, 그 결과 상대적으로 보다 큰 토크 리저브가 일어난다. 토크 리저브 RS, RE는 자동 고정 속도 관계 모드 또는 드라이브 모드에서 디폴트 토크 리저브와 다를 수 있다.

위에서, 이 분야의 통상의 기술자들은 파워트레인 12가 운전자들의 만족을 개선시키는 것을 인정할 것이다. 하이브리드 변속기를 포함하는 현재의 파워트레인과 비교할 때 파워트레인 14는 기존의 변속기와 보다 나은 소리와 느낌을 제공하고, MF모드 그리고/또는 AF모드 내에서 더 나은 "가스 페달”반응을 제공하며, 드라이브 모드 또는 AF 모드 내의 드라이브 D 모드 또는 이코노미 모드에 보다 향상되거나 나은 연료 이코노미을 제공한다.

확실히 개선되어 구체적으로 보여 지고 묘사되는 동안, 이 분야의 통상의 기술자들은 앞선 설명에 한정된 것 보다 더 설명을 말할 수 있고, 다양한 변경과 대체가 발명의 정신과 범위로부터 떠남 없이 실행할 수 있다. 예를 들면, 그런 방법 은 어떤 적절한 변속기 구성의 사용으로 성취될 수 있다. 그리고 각각의 구성은 보여진 것에서 변형될 수 있다. 실 예로, 보다 크거나 혹은 보다 작은 유성기어 셋과 연결 장치는 보여진 것과 비슷하거나 다른 형태로 배치되어 질 수 있다. 역시, 상대적 설명으로, 첫 번째/세 번째 연결 장치 C4는 재배치될 수 있다. 예를 들면, 연결 장치 C4는 중앙 링 기어 38r에서 중앙 태양 톱니바퀴기어 38s, 또는 입력 운반 장치 36c에서 입력 링 기어36r 대신 선택적으로 연결될 수 있다.

본 발명은 운전자들의 만족을 개선시키는 것을 인정 할 것이다. 현재의 파워트레인과 비교 할 때 하이브리드 변속기, 파워트레인 14는 기존의 변속기와 보다 나은 MF모드 그리고/또는 AF 모드내의 스포츠 모드의 “가스 페달”의 소리와 느낌을 제공한다. 그리고 드라이브 모드 또는 AF 모드 내의 드라이브 D모드 또는 이코노미 모드에 보다 향상되거나 나은 연료 이코노미을 제공한다.

Claims

연속적 가변 속도 관계를 포함하는 드라이브(구동) 모드에 따라 변속기를 컨트롤하는 단계;

기계적 기어 비와 가상 기어 관계를 갖는 복수개의 고정 속도 관계를 포함하는 자동 및 수동 고정 속도 관계 모드에 따라 변속기를 컨트롤하는 단계;

이코노미 모드 또는 스포츠 모드 중 어느 하나에서 변속 작동을 위한 드라이버 요청을 수신하는 단계; 및

요청된 이코노미모드 또는 스포츠 모드에서 변속기를 작동시키는 단계로 이루어진 하이브리드 변속기 작동 방법.
제 1항에 있어서, 상기 작동 단계는,

자동 고정 관계 모드로 변속기를 위치시키고, 자동 고정 관계 모드의 디폴트 쉬프트 스케줄과 다른 이코노미 쉬프트 스케줄에 따라 복수 개의 고정 속도 관계 사이에서 쉬프팅하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기 작동 방법.
제 1항에 있어서, 상기 작동 단계는,

변속기를 자동 고정 관계 모드에 위치시키고, 자동 고정 관계 모드의 디폴트 쉬프트 스케줄과 다른 이코노미 쉬프트 스케줄에 따라 복수개의 고정 속도 관계 사이에서 쉬프팅 시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기 작동 방법.
제 1항에 있어서, 상기 작동 단계는,

변속기를 드라이브 모드에 위치시키고, 상기 드라이브 모드의 디폴트 속도 관계 프로그램과 다른 이코노미 속도 관계 프로그램에 따라 연속적 가변 속도 관계로 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기 작동 방법.
제 1항에 있어서, 상기 작동 단계는,

변속기를 자동 고정비 모드에 위치시키고, 자동 고정 관계 모드의 디폴트 토크 리저브와 다른 스포츠 토크 리저브에 따라 작동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기 작동 방법.
제 1항에 있어서, 상기 작동 단계는,

변속기를 자동 고정 관계 모드에 위치시키고, 자동고정 관계 모드의 디폴트 토크 리저브와 다른 이코노미 토크 리저브에 따라 작동시키는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기 작동 방법.
제 1항에 있어서, 상기 작동 단계는,

변속기를 자동 고정 관계 모드에 위치시키고, 자동 고정 관계 모드의 디폴트 토크 리져브와 또 다른 이코노미 토크 리저브나 스포츠 토크 리저브나 기타 다른 모드에 따라 작동 시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기 작동 방법.
제 1항에 있어서, 상기 작동 단계는,

변속기를 드라이브 모드에 위치시키고, 상기 드라이브 모드의 디폴트 속도 관계 프로그램과 다른 이코노미 속도 관계 프로그램에 따라 연속적 가변 속도 관계를 조정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변속기 작동방법.