KR20110138036A - 하이브리드 차량의 변속기 - Google Patents

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KR20110138036A
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박종술
이창욱
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 엔진으로부터의 토크가 보다 효과적으로 출력축으로 전달될 수 있도록 함은 물론, WOT 발진시에 충분한 동력성능을 제공하며, 모드 변환이 부드럽고 자연스럽게 이루어질 수 있도록 하여 제어성이 우수하고 변속충격의 발생이 없도록 하며, 가속 응답성이 향상되도록 한 하이브리드 차량의 변속기를 제공한다.

Description

하이브리드 차량의 변속기{Transmission for Hybrid Electric Vehicle}
본 발명은 하이브리드 차량의 변속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나 이상의 유성기어세트와 모터를 이용하여 연속적인 변속비를 구현하는 EVT(Electrically Variable Transmission)에 관한 것이다.
종래 EVT는 단일모드 타입과 멀티모드 타입으로 구분될 수 있는데, 단일모드 타입은 대표적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 유성기어세트(500)를 사용하며, 엔진으로부터의 입력이 캐리어(C)로 공급되고 출력은 링기어(R)를 통해 이루어지며, 선기어(S)에는 제1모터제너레이터(MG1)가 연결되고 제2모터제너레이터(MG2)는 링기어(R)에 연결된 구성을 가지고 있다.
이 EVT에서는 토크의 관계를 도 2에 도시한 바와 같이 간략화하여 표시할 수 있는데, 엔진으로부터 캐리어(C)로 제공되는 토크에 대하여 제1모터제너레이터(MG1)와 출력축의 토크가 양쪽에서 작용하여 서로 균형을 유지하는 상태이다.
따라서, 엔진의 토크가 출력축으로 제대로 전달되기 위해서는 상기 제1모터제너레이터(MG1)가 항상 적절한 반력을 제공해야 하므로, 결과적으로 출력축의 토크는 엔진의 토크보다 작아질 수 밖에 없는 단점이 있고, 차량의 가속 주행 구간에서는 상기 엔진으로부터의 동력이 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)를 통과하여 전달되는 전기적 경로를 통해서 전달되는 양이 매우 커지게 되어 효율이 저하되고, 큰 용량의 모터제너레이터를 필요로 하게 된다.
상기한 바와 같은 단점들을 극복하기 위하여 멀티모드 타입의 EVT가 제시되고 있지만, 이러한 대부분의 EVT들은 배터리 및 모터제너레이터의 특성상 여러 가지 제약으로 차량의 발진시에 대비한 ENGINE ONLY 모드를 구비하는 경향이 있다.
즉, 운전자가 가속페달을 최대로 밟아 하이브리드 차량을 급격히 출발시키는 WOT(Wide Open Throttle) 발진시에, 종래의 멀티모드 타입의 EVT에서는 배터리 및 모터제너레이터의 제약으로 충분한 출력축 토크를 확보하기 어려우므로, 엔진만에 의해 급 가속 출발할 수 있도록 하는 별도의 ENGINE ONLY 모드를 준비하여, 사용자의 요구에 부응할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 상기한 바와 같이 배터리 및 모터제너레이터의 현실적인 제약을 극복하기 위하여, ENGINE ONLY 발진모드들 포함한 여러 가지 모드를 구비하고 이를 전환할 수 있도록 하기 위해서는 사용되는 클러치의 개수가 증가하게 되는데, 이처럼 클러치를 다수 부가하게 되면, 결과적으로는 EVT의 전달효율이 저하되고, 모드 변환에 따른 제어의 복잡성과 모드 변환시의 충격 발생 등과 같은 새로운 문제점이 대두되게 된다.
또한, WOT 발진시 빈번한 모드 전환은 모드 전환에 따른 충격의 발생은 물론 차량의 가속 응답성을 저해하는 요인으로 작용하게 되는 바, 특히 종래의 멀티모드 타입 EVT에서는 WOT 발진시에 엔진의 회전수를 지속적으로 상승시키지 못하고, 모드 전환을 위해 엔진의 회전수를 일정 수준으로 저감시켜야만 하는 상황이 발생되어, 제어가 어려워지고, 변속충격이 발생하기 쉬우며 가속 응답성이 떨어지는 단점이 있다.
일 예로, 도 3에 도시된 EVT는 고정 기어비를 가진 2-모드 EVT로서 도 4와 같은 레버 다이어그램으로 표시될 수 있는바, 이 EVT에서는 WOT 발진시 제1클러치(CL1)와 제4클러치(CL4)만 체결되어 구현되는 고정 기어비 1단의 모드로 차량이 출발하도록 하며, 상기 제4클러치(CL4)의 체결에 의해 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2) 전체는 일체화 되어 입력축으로 연결된 엔진과 함께 동일한 회전수로 회전하게 되며, 제3유성기어세트(PG3)의 제3링기어(R3)가 상기 제1클러치(CL1)에 의해 고정된 상태로서 상기 제3유성기어세트(PG3)의 제3선기어(S3)로 입력되는 엔진의 동력은 감속되어 제3캐리어(C3)를 통해 출력축(Output)으로 인출되는 상황이 된다.
차속이 증가함에 따라 엔진은 최대 파워점 부근에서 운전됨으로써 최대 가속력을 얻도록 해야 하는데, 차속이 상승하면, 엔진의 운전점이 최대 회전수를 넘어가게 된다.
이때, 상기 제2클러치(CL2)를 체결하여 엔진의 동력이 제2캐리어(C2)에서 제3캐리어(C3)로 직접 공급되도록 해야 하는데, 이 상태에서 상기 제2캐리어(C2)의 회전속도와 상기 제3캐리어(C3)의 회전속도는 크게 차이가 날 수밖에 없으므로, 엔진의 속도를 낮추어 제2캐리어(C2)와 제3캐리어(C3)의 회전속도를 동기화시켜야만 제2클러치(CL2)를 체결할 수 있으므로, 결과적으로 EVT의 제어성이 떨어지고 변속충격이 발생할 가능성이 높아지며, 엔진 회전 속도를 낮춤에 따라 가속 응답성이 저하되는 문제점이 있는 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 EVT의 문제점들을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 엔진으로부터의 토크가 보다 효과적으로 출력축으로 전달될 수 있도록 함은 물론, WOT 발진시에 충분한 동력성능을 제공하며, 모드 변환이 부드럽고 자연스럽게 이루어질 수 있도록 하여 제어성이 우수하고 변속충격의 발생이 없도록 하며 우수한 가속 응답성을 확보할 수 있는 하이브리드 차량의 변속기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 차량의 변속기는
회전동력이 입력되는 입력요소 및 회전동력이 인출되는 출력요소와;
제1모터제너레이터 및 제2모터제너레이터와;
상기 입력요소, 출력요소 및 제1모터제너레이터가 연결되는 제1유성기어세트와;
상기 출력요소 및 제2모터제너레이터가 연결되고 적어도 4개 이상의 회전요소를 구비한 복합유성기어세트인 제2유성기어세트와;
제1클러치 및 제2클러치를 포함하여 구성되고,
상기 제1유성기어세트의 1번째 회전요소와 상기 제2유성기어세트의 1번째 회전요소는 상기 출력요소와 상시 연결되고;
상기 제1유성기어세트의 2번째 회전요소는 상기 입력요소와 연결되고, 3번째 회전요소는 상기 제1모터제너레이터와 연결되며;
상기 제2유성기어세트의 2번째 회전요소는 상기 제2모터제너레이터와 연결되고;
상기 제2유성기어세트의 3번째 회전요소는 상기 제1클러치에 의해 회전 가능상태가 전환되도록 설치되며;
상기 제1유성기어세트의 상기 3번째 회전요소와 상기 제2유성기어세트의 4번째 회전요소는 상기 제2클러치에 의해 선택적으로 연결상태가 전환되도록 설치된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 변속기는
입력요소와 출력요소 및 제1모터제너레이터와 각각 연결되는 3개의 회전요소를 구비한 제1유성기어세트와;
상기 출력요소에 연결된 회전요소와, 상기 제1유성기어세트의 제1모터제너레이터에 연결된 회전요소의 회전속도와 동일한 회전속도를 가지도록 구비된 회전요소와, 제2모터제너레이터에 연결된 회전요소를 포함하여 적어도 4개 이상의 회전요소를 구비한 제2유성기어세트와;
상기 제1유성기어세트의 제1모터제너레이터에 연결된 회전요소의 회전속도와 동일한 회전속도를 가지도록 구비된 상기 제2유성기어세트의 회전요소와 상기 제1유성기어세트의 제1모터제너레이터에 연결된 회전요소 사이를 단속할 수 있도록 설치된 제2클러치와;
상기 제2유성기어세트의 회전요소들 중 상기 출력요소와, 제2모터제너레이터 및 상기 제2클러치에 연결되지 않은 나머지 한 회전요소의 회전 가능상태를 전환할 수 있도록 구비된 제1클러치;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 엔진으로부터의 토크가 보다 효과적으로 출력축으로 전달될 수 있도록 함은 물론, WOT 발진시에 충분한 동력성능을 제공하며, 모드 변환이 부드럽고 자연스럽게 이루어질 수 있도록 하여 제어성이 우수하고 변속충격의 발생이 없도록 하며, 가속 응답성이 향상되도록 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 단일모드 타입 EVT의 구성도,
도 2는 도 1의 EVT의 토크 관계를 표시한 레버 다이어그램,
도 3은 종래 기술에 의한 2-모드 EVT의 구성도,
도 4는 도 3의 EVT를 표시한 레버 다이어그램,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 변속기의 실시예를 도시한 구성도,
도 6은 도 5의 실시예를 표시한 레버 다이어그램,
도 7은 도 6의 EVT의 토크 관계를 간략히 표시한 레버 다이어그램,
도 8은 도 5의 실시예의 작동모드표이다.
도 5를 참조하면, 본 발명 제1실시예는 회전동력이 입력되는 입력요소(INPUT) 및 회전동력이 인출되는 출력요소(OUTPUT)와; 제1모터제너레이터(MG1) 및 제2모터제너레이터(MG2)와; 상기 입력요소(INPUT), 출력요소(OUTPUT) 및 제1모터제너레이터(MG1)가 연결되는 제1유성기어세트(PG1)와; 상기 출력요소(OUTPUT) 및 제2모터제너레이터(MG2)가 연결되고 적어도 4개 이상의 회전요소를 구비한 복합유성기어세트인 제2유성기어세트(PG2)와; 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 1번째 회전요소와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 1번째 회전요소는 상기 출력요소(OUTPUT)와 상시 연결되고, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 2번째 회전요소는 상기 입력요소(INPUT)와 연결되고, 3번째 회전요소는 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 연결되며, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 2번째 회전요소는 상기 제2모터제너레이터(MG2)와 연결되고, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 3번째 회전요소는 상기 제1클러치(CL1)에 의해 회전 가능상태가 전환되도록 설치되며, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 상기 3번째 회전요소와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 4번째 회전요소는 상기 제2클러치(CL2)에 의해 선택적으로 연결상태가 전환되도록 설치된다.
또한 상기 제2클러치(CL2) 작동시 고정 기어단을 만들기 위해, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소들 중 상기 출력요소(OUTPUT), 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2)와 연결되지 않은 한 회전요소의 회전 가능상태를 전환할 수 있도록 구비된 제3클러치(CL3)를 더 포함한다.
본 실시예에서 상기 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소들 중 상기 출력요소(OUTPUT), 제1클러치(CL1) 및 제2클러치(CL2)와 연결되지 않은 한 회전요소는 상기 제2모터제너레이터(MG2)가 연결된 상기 제2유성기어세트(PG2)의 2번째 회전요소이므로, 상기 제3클러치(CL3)는 상기 2번째 회전요소에 연결된다.
한편, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 상기 2번째 회전요소와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 2번째 회전요소를 선택적으로 연결할 수 있도록 구비된 제4클러치(CL4)를 더 포함하여 구성할 수 있는 바, 도 5 및 도 6에는 점선으로 상기 제4클러치(CL4)를 도시하였다.
본 실시예에서, 상기 제1유성기어세트(PG1)는 싱글피니언 유성기어세트로서 1번째 회전요소는 캐리어(C1)이고, 2번째 회전요소는 링기어(R1)이며, 3번째 회전요소는 선기어(S1)이다. 물론, 이와는 달리 상기 제1유성기어세트(PG1)의 1번째 회전요소는 링기어로, 2번째 회전요소는 캐리어로, 3번째 회전요소는 선기어로 구성할 수도 있다.
상기 제2유성기어세트(PG2)는 상기 1번째, 2번째 및 3번째 회전요소를 구비한 유성기어세트(PG2-1)와, 상기 1번째, 3번째 및 4번째 회전요소를 구비한 유성기어세트(PG2-2)로 구성된 복합유성기어세트이다.
여기서, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 상기 1번째, 2번째 및 3번째 회전요소를 구비한 유성기어세트(PG2-1)의 1번째, 2번째 및 3번째 회전요소는 각각 캐리어(C2-1), 선기어(S2-1)및 링기어(R2-1)이고, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 상기 1번째, 3번째 및 4번째 회전요소를 구비한 유성기어세트(PG2-2)의 상기 1번째, 3번째 및 4번째 회전요소는 각각 선기어(S2-2), 캐리어(C2-2) 및 링기어(R2-2)이다.
물론, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 상기 1번째, 3번째 및 4번째 회전요소를 구비한 유성기어세트(PG2-2)의 상기 1번째, 3번째 및 4번째 회전요소는 각각 선기어, 링기어 및 캐리어로 구성할 수도 있다.
상기한 바와 같은 본 발명 실시예의 구성은 도 6에 도시된 레버 다이어그램으로 정리될 수 있다.
여기서, 상기 제1유성기어세트(PG1)를 표현하는 레버에 가해지는 토크의 배치상태를 다시 표현하면, 도 7과 같이 표현할 수 있다.
즉, 출력요소(OUTPUT)에 작용하는 토크에 대하여, 양쪽에서 엔진으로부터의 토크와 제1모터제너레이터(MG1)로부터의 토크가 작용하여 서로 토크 균형을 이루고 있는 상태로 볼 수 있는 것이다.
이 도 7의 상태를 종래의 도 2의 상태와 비교하여 보면, 엔진 토크 대비 더 큰 토크를 출력요소(OUTPUT)로 전달할 수 있음을 알 수 있고, 이는 엔진의 동력이 출력요소(OUTPUT)에 이르는 경로를 기계적 동력 경로와 전기적 동력 경로로 나누어 볼 때, 기계적 동력 경로를 통한 동력전달의 비중을 상대적으로 크게 할 수 있어서, 동일한 제1모터제너레이터(MG1)의 사양에 대하여 더 큰 엔진 동력을 활용할 수 있음을 나타낸다.
또한, 이는 WOT발진시 동일한 차속에서 엔진의 동력이 더 높은 고회전 운전이 가능함을 의미하는 바, 이를 통하여 종래보다 더 큰 가속력을 얻을 수 있다.
이와 같이 본 발명의 EVT는 종래의 2-모드 EVT에서 적용하고 있는 ENGINE ONLY 모드인 고정 기어비 모드보다 더 큰 가속력을 얻을 수 있어서, 발진시 ENGINE ONLY모드로의 변환 필요성이 없어지고, 이로 인해 EVT를 보다 간단하게 구성할 수 있으며, 모드 축소에 따른 클러치의 축소도 가능하여 구성의 간단화 및 동력 전달 효율의 향상도 가능하다.
도 6의 본 발명 EVT의 레버 다이어그램 및 도 8의 운전모드표를 참조하여, 본 발명 EVT의 WOT 발진시의 작용을 살펴본다.
본 발명 EVT는 WOT발진시 ENGINE ONLY모드인 고정 기어비 모드를 사용하지 않고, EVT-1과 EVT-2모드를 사용한다.
즉, WOT발진 초기에는 EVT-1모드로 구동되는 바, 상기 제1클러치(CL1)만 체결된 상태에서, 엔진의 동력은 입력요소(INPUT)를 통해 제1유성기어세트(PG1)의 2번째 요소로 공급되며, 상기 제1모터제너레이터(MG1)에서 발전된 전기로 상기 제2모터제너레이터(MG2)를 구동하여 입력분기모드를 형성하면서, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 1번째 요소 및 제2유성기어세트(PG2)의 1번째 요소를 통해 동력이 출력요소(OUTPUT)로 인출되는 것이다.
이때, 상기 제1클러치(CL1)가 체결된 상태이므로, 차속이 증가함에 따라 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 회전속도는 상기 제2유성기어세트(PG2)의 기어비에 따라 상기 출력요소(OUTPUT)로 공급되는 회전력의 회전속도에 비하여 매우 커지게 되며, 엔진이 최대 파워점 부근에서 운전되는 상황에 이르게 될 때쯤에는 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 회전수는 너무 높아져서 고회전에 따른 손실이 급격히 커지기 시작하게 된다.
본 발명의 EVT에서는 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 고회전에 따른 손실이 급격히 증가하기 전에 복합분기모드인 EVT-2모드로 전환을 하게 되는데, 이는 간단히 상기 제2클러치(CL2)를 체결하고 상기 제1클러치(CL1)를 해제하는 것으로 이루어진다.
즉, 본 발명의 EVT에서는 상기 제2유성기어세트(PG2)의 4번째 회전요소의 회전수가 상기 제1유성기어세트(PG1)의 3번째 회전요소의 회전수와 동일하게 되는 시점에서, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 3번째 회전요소와 상기 제2유성기어세트(PG2)의 4번째 회전요소 사이에 구비된 상기 제2클러치(CL2)를 별도의 동기화 과정 없이 체결하는 것이 가능하여, 모드 변환 제어가 극히 간단하며, 변속충격이 발생할 여지가 없이 자연스러운 모드 전환이 이루어질 수 있고, 그에 따라 가속 응답성도 빨라지게 되는 것이다.
또한, 상기한 바와 같은 모드 변환 전후에 상기 제1모터제너레이터(MG1)와 제2모터제너레이터(MG2)의 토크 방향이 그대로 유지되므로 더욱더 제어의 용이성이 확보된다.
상기와 같이 이루어진 EVT-2모드를 통해 엔진은 계속하여 최대 파워점에서 운전되고 상기 제2모터제너레이터(MG2)의 회전속도는 차속이 증가함에 따라 점차 줄어들어서 모터의 운전제한 범위 (예컨대 12000RPM)내에서만 운전되게 된다.
이외에도 본 발명의 EVT는 상기 제4클러치(CL4) 없이도 추가로 2개의 고정 기어비 모드가 가능하고, 상기 제4클러치(CL4)가 추가되는 경우에는 이에 더하여 2개의 추가적인 고정 기어비 모드가 더 가능하여 총 4개의 고정 기어비 모드의 구현이 가능하다.
즉, 상기 제2클러치(CL2)가 체결되어 상기 제1유성기어세트(PG1)와 제2유성기어세트(PG2)가 궁극적으로 하나의 레버로 표현될 수 있는 복합유성기어로 된 상태에서, 상기 제3클러치(CL3)를 체결하여 상기 제2유성기어세트(PG2)의 2번째 회전요소가 고정되도록 하면, 엔진 회전 속도 대비 출력요소 회전속도가 증속되는 제1고정기어비모드(FG1)가 되며;
상기 제2클러치(CL2)가 체결된 상태에서 상기 제3클러치(CL3) 대신 상기 제1클러치(CL1)를 체결하면, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 3번째 회전요소가 고정되어 상기 엔진 회전 속도 대비 출력요소 회전속도가 감속되는 제2고정기어비모드(FG2)가 된다.
또한, 상기 제1클러치(CL1)만 체결된 상태에서 상기 제4클러치(CL4)를 체결하면 상기 출력요소(OUTPUT)로는 상기 제2고정기어비모드(FG2)에서보다 더 감속된 출력이 상기 출력요소(OUTPUT)로 인출되는 제3고정기어비모드(FG3)가 구현되고, 상기 제2클러치(CL2)와 제4클러치(CL4)만 체결한 제4고정기어비모드(FG4)에서는 상기 제2클러치(CL2)와 제4클러치(CL4)에 의해 상기 제1유성기어세트(PG1) 및 제2유성기어세트(PG2)의 모든 회전요소가 일체화 됨으로써, 상기 엔진의 동력은 1:1의 변속비로 상기 출력요소(OUTPUT)로 인출되게 되는 것이다.
이상과 같은 다수의 고정기어비모드는 전기적 부하를 배제한 상태에서 차량의 주행이 가능하도록 함으로써, 차량의 연비향상에 크게 기여할 수 있다. 특히, 제2클러치(CL2)와 제3클러치(CL3)를 체결하여 구현하는 제1고정기어비모드(FG1)에서는 오버드라이브 변속비를 제공하여 차량의 고속 주행시 연비 향상에 크게 기여할 수 있다.
한편, 도 5의 본 발명 실시예는 다음과 같은 표현으로도 표시할 수 있는 바, 본 발명은 입력요소(INPUT)와 출력요소(OUTPUT) 및 제1모터제너레이터(MG1)와 각각 연결되는 3개의 회전요소를 구비한 제1유성기어세트(PG1)와; 상기 출력요소(OUTPUT)에 연결된 회전요소와, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1모터제너레이터(MG1)에 연결된 회전요소의 회전속도와 동일한 회전속도를 가지도록 구비된 회전요소와, 제2모터제너레이터(MG2)에 연결된 회전요소를 포함하여 적어도 4개 이상의 회전요소를 구비한 제2유성기어세트(PG2)와; 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1모터제너레이터(MG1)에 연결된 회전요소의 회전속도와 동일한 회전속도를 가지도록 구비된 상기 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소와 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1모터제너레이터(MG1)에 연결된 회전요소 사이를 단속할 수 있도록 설치된 제2클러치(CL2)와; 상기 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소들 중 상기 출력요소(OUTPUT)와, 제2모터제너레이터(MG2) 및 상기 제2클러치(CL2)에 연결되지 않은 나머지 한 회전요소의 회전 가능상태를 전환할 수 있도록 구비된 제1클러치(CL1)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제2모터제너레이터(MG2)와 연결된 상기 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소의 회전 가능상태를 전환할 수 있도록 제3클러치(CL3)가 더 구비되어 고정 기어비 모드가 추가로 구현될 수 있도록 하고,
상기 입력요소(INPUT)에 연결된 상기 제1유성기어세트(PG1)의 회전요소와 상기 제2모터제너레이터(MG2)에 연결된 상기 제2유성기어세트(PG2)의 회전요소 사이를 단속할 수 있도록 제4클러치(CL4)가 더 구비되도록 하여, 상기 이외에 추가로 2개의 고정 기어비 모드를 더 구현하도록 할 수 있다.
상기 제1유성기어세트(PG1)는 싱글피니언 유성기어세트로 이루어지고, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 입력요소(INPUT)에 연결된 회전요소는 링기어(R1)이며, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 출력요소(OUTPUT)에 연결된 회전요소는 캐리어(C1)이고, 상기 제1유성기어세트(PG1)의 제1모터제너레이터(MG1)에 연결된 회전요소는 선기어(S1)인 구성이다.
상기 제2유성기어세트(PG2)는 서로 상시 연결된 두 쌍의 회전요소들을 구비한 두 개의 싱글피니언 유성기어세트로 이루어지고, 상기 상시 연결된 두 쌍의 회전요소들 중 한 쌍은 상기 출력요소(OUTPUT)에 연결되며, 상기 상시 연결된 두 쌍의 회전요소들 중 나머지 한 쌍은 상기 제1클러치(CL1)에 연결되고, 상기 쌍을 이루지 않는 나머지 회전요소들은 각각 제2모터제너레이터(MG2)와 제2클러치(CL2)에 연결되는 구조이다.
여기서, 상기 제2유성기어세트(PG2)의 상시 연결된 두 쌍의 회전요소들은 한 유성기어세트(PG2-1)의 링기어(R2-1)가 다른 한 유성기어세트(PG2-2)의 캐리어(C2-2)에 연결되고, 상기 한 유성기어세트(PG2-1)의 캐리어(C2-1)가 상기 다른 한 유성기어세트(PG2-2)의 선기어(S2-2)에 연결되어 이루어진 구조이다.
INPUT; 입력요소
OUTPUT; 출력요소
MG1; 제1모터제너레이터
MG2; 제2모터제너레이터
PG1; 제1유성기어세트
PG2; 제2유성기어세트
CL1; 제1클러치
CL2; 제2클러치
CL3; 제3클러치
CL4; 제4클러치

Claims (18)

  1. 회전동력이 입력되는 입력요소 및 회전동력이 인출되는 출력요소와;
    제1모터제너레이터 및 제2모터제너레이터와;
    상기 입력요소, 출력요소 및 제1모터제너레이터가 연결되는 제1유성기어세트와;
    상기 출력요소 및 제2모터제너레이터가 연결되고 적어도 4개 이상의 회전요소를 구비한 복합유성기어세트인 제2유성기어세트와;
    제1클러치 및 제2클러치를 포함하여 구성되고,
    상기 제1유성기어세트의 1번째 회전요소와 상기 제2유성기어세트의 1번째 회전요소는 상기 출력요소와 상시 연결되고;
    상기 제1유성기어세트의 2번째 회전요소는 상기 입력요소와 연결되고, 3번째 회전요소는 상기 제1모터제너레이터와 연결되며;
    상기 제2유성기어세트의 2번째 회전요소는 상기 제2모터제너레이터와 연결되고;
    상기 제2유성기어세트의 3번째 회전요소는 상기 제1클러치에 의해 회전 가능상태가 전환되도록 설치되며;
    상기 제1유성기어세트의 상기 3번째 회전요소와 상기 제2유성기어세트의 4번째 회전요소는 상기 제2클러치에 의해 선택적으로 연결상태가 전환되도록 설치된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2클러치 작동시 고정 기어단을 만들기 위해, 상기 제2유성기어세트의 회전요소들 중 상기 출력요소, 제1클러치 및 제2클러치와 연결되지 않은 한 회전요소의 회전 가능상태를 전환할 수 있도록 구비된 제3클러치를 더 포함하여 구성된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 상기 2번째 회전요소와 상기 제2유성기어세트의 2번째 회전요소를 선택적으로 연결할 수 있도록 구비된 제4클러치를 더 포함하여 구성된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 1번째 회전요소는 캐리어인 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 1번째 회전요소는 캐리어이고, 2번째 회전요소는 링기어이며, 3번째 회전요소는 선기어인 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 1번째 회전요소는 링기어인 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유성기어세트의 1번째 회전요소는 링기어이고, 2번째 회전요소는 캐리어이며, 3번째 회전요소는 선기어인 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2유성기어세트는 상기 1번째, 2번째 및 3번째 회전요소를 구비한 유성기어세트와, 상기 1번째, 3번째 및 4번째 회전요소를 구비한 유성기어세트로 구성된 복합유성기어세트인 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2유성기어세트의 상기 1번째, 2번째 및 3번째 회전요소를 구비한 유성기어세트의 1번째, 2번째 및 3번째 회전요소는 각각 캐리어, 선기어 및 링기어인 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2유성기어세트의 상기 1번째, 3번째 및 4번째 회전요소를 구비한 유성기어세트의 상기 1번째, 3번째 및 4번째 회전요소는 각각 선기어, 캐리어 및 링기어인 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 제2유성기어세트의 상기 1번째, 3번째 및 4번째 회전요소를 구비한 유성기어세트의 상기 1번째, 3번째 및 4번째 회전요소는 각각 선기어, 링기어 및 캐리어인 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2클러치 작동시 고정 기어단을 만들기 위해 상기 제2유성기어세트의 상기 제2모터제너레이터가 연결된 상기 2번째 회전요소의 회전 가능상태를 전환할 수 있도록 제3클러치를 더 구비한 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  13. 입력요소와 출력요소 및 제1모터제너레이터와 각각 연결되는 3개의 회전요소를 구비한 제1유성기어세트와;
    상기 출력요소에 연결된 회전요소와, 상기 제1유성기어세트의 제1모터제너레이터에 연결된 회전요소의 회전속도와 동일한 회전속도를 가지도록 구비된 회전요소와, 제2모터제너레이터에 연결된 회전요소를 포함하여 적어도 4개 이상의 회전요소를 구비한 제2유성기어세트와;
    상기 제1유성기어세트의 제1모터제너레이터에 연결된 회전요소의 회전속도와 동일한 회전속도를 가지도록 구비된 상기 제2유성기어세트의 회전요소와 상기 제1유성기어세트의 제1모터제너레이터에 연결된 회전요소 사이를 단속할 수 있도록 설치된 제2클러치와;
    상기 제2유성기어세트의 회전요소들 중 상기 출력요소와, 제2모터제너레이터 및 상기 제2클러치에 연결되지 않은 나머지 한 회전요소의 회전 가능상태를 전환할 수 있도록 구비된 제1클러치;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2모터제너레이터와 연결된 상기 제2유성기어세트의 회전요소의 회전 가능상태를 전환할 수 있도록 제3클러치가 더 구비된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 입력요소에 연결된 상기 제1유성기어세트의 회전요소와 상기 제2모터제너레이터에 연결된 상기 제2유성기어세트의 회전요소 사이를 단속할 수 있도록 제4클러치가 더 구비된 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  16. 청구항 13 내지 15중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1유성기어세트는 싱글피니언 유성기어세트로 이루어지고;
    상기 제1유성기어세트의 입력요소에 연결된 회전요소는 링기어이며;
    상기 제1유성기어세트의 출력요소에 연결된 회전요소는 캐리어이고;
    상기 제1유성기어세트의 제1모터제너레이터에 연결된 회전요소는 선기어인 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제2유성기어세트는 서로 상시 연결된 두 쌍의 회전요소들을 구비한 두 개의 싱글피니언 유성기어세트로 이루어지고;
    상기 상시 연결된 두 쌍의 회전요소들 중 한 쌍은 상기 출력요소에 연결되며;
    상기 상시 연결된 두 쌍의 회전요소들 중 나머지 한 쌍은 상기 제1클러치에 연결되고;
    상기 쌍을 이루지 않는 나머지 회전요소들은 각각 제2모터제너레이터와 제2클러치에 연결되는 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 제2유성기어세트의 상시 연결된 두 쌍의 회전요소들은 한 유성기어세트의 링기어가 다른 한 유성기어세트의 캐리어에 연결되고, 상기 한 유성기어세트의 캐리어가 상기 다른 한 유성기어세트의 선기어에 연결되어 이루어진 것
    을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 변속기.

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