KR20130066225A - 하이브리드 시스템의 동력 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드 시스템의 동력 구조에 관한 것으로서, 특히 선기어(101), 캐리어(103) 및 링기어(102)로 이루어지는 유성기어부(100)와; 상기 선기어(101)와 연결되는 제1모터(110)와; 상기 링기어(102)와 연결되는 제2모터(120)와; 상기 캐리어(103)와 연결되는 엔진(131) 및 브레이크(132)로 구성되어, 하이브리드 자동차에서 EV 주행 시 2개의 모터로 구동 가능하게 하여 주행 성능을 향상시키는 동시에 모터 증가 없이 EV 영역을 증대시켜 연비를 향상시키는데 효과가 있도록 하는 것이다.

Description

하이브리드 시스템의 동력 구조{Power structure of hybrid system}
본 발명은 하이브리드 시스템의 동력 구조에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 자동차의 모터 크기 증대 없이 EV(Electric Vehicle) 주행 속도를 상향시켜 연비를 향상시키기 위한 하이브리드 시스템의 동력 구조에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 자동차는 엔진과 전기모터, 배터리의 구성으로 이루어지며, 차량의 가속 시에 전기모터에 의한 동력보조로 엔진의 운전점을 연료 소모율이 최소인 최적의 동작 라인(OOL : Optimal Operating Line) 가까운 곳으로 보내 연비가 향상되도록 구성된다.
이러한 하이브리드 자동차는 엔진으로 발전기를 구동함으로서 생성된 전력을 이용하여 전기모터를 돌리는 직렬형 하이브리드 자동차와, 엔진을 전기모터로 보조하여 엔진의 부담을 경감시키는 병렬형 하이브리드 자동차로 구분되고 있다.
한편, 종래의 하이브리드 자동차의 동력 전달을 살펴보면 엔진(50)의 구동축 동력은 선기어, 캐리어 및 링기어를 포함하는 유성기어의 캐리어를 매개로 하여 선 기어 및 링기어에 전달된다.
이때, 선기어로 전달된 동력은 발전기를 구동하게 되고, 상기 발전기에서 발전된 전력은 구동모터를 동작시키거나 배터리에 축전된다.
또한, 링기어의 회전력 및 상기 구동모터의 구동력은 파이널 드라이브로 연결됨으로 인해 상기 파이널 드라이브의 양측에 마련된 차륜을 회전시키도록 한다.
그러나, 종래의 하이브리드 자동차는 구동모터의 동작에 한계가 있기 때문에 주행 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 하이브리드 시스템의 동력 구조에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 자동차의 모터 크기 증대 없이 EV 주행 속도를 상향시켜 연비를 향상시키기 위한 것을 목적으로 한다.
이러한 본 발명은 선기어, 캐리어 및 링기어로 이루어지는 유성기어부와; 상기 선기어와 연결되는 제1모터와; 상기 링기어와 연결되는 제2모터와; 상기 캐리어와 연결되는 엔진 및 브레이크;를 포함함으로써 달성된다.
또한, 상기 제1모터와 제2모터는 배터리와 연결되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2모터는 차량의 휠을 연결하는 드라이브와 연결되도록 하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 하이브리드 자동차에서 EV 주행 시 2개의 모터로 구동 가능하게 하여 주행 성능을 향상시키는 동시에 모터 증가 없이 EV 영역을 증대시켜 연비를 향상시키는데 효과가 있는 발명인 것이다.
도 1은 본 발명의 하이브리드 시스템의 동력 구조를 도시하는 구성도,
도 2는 본 발명의 하이브리드 시스템의 동력 구조의 제1실시예의 동력흐름을 도시하는 구성도,
도 3은 본 발명의 하이브리드 시스템의 동력 구조의 제2실시예의 동력흐름을 도시하는 구성도,
도 4는 본 발명의 하이브리드 시스템의 동력 구조의 제3실시예의 동력흐름을 도시하는 구성도.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 하이브리드 시스템의 동력 구조에 관한 것으로, 도 1은 본 발명의 하이브리드 시스템의 동력 구조를 도시하는 구성도이며, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 하이브리드 시스템의 동력 구조의 실시예의 동력흐름을 도시하는 구성도이다.
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 하이브리드 시스템의 동력 구조는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 유성기어부(100)의 선기어(101)와 연결되는 제1모터(110)와, 링기어(102)와 연결되는 제2모터(120)와, 캐리어(103)와 연결되는 엔진(131) 및 브레이크(132)로 이루어져 하이브리드 자동차의 주행 성능을 향상시키게 되는 것을 그 기술상의 기본 특징으로 한다.
이하 본 발명의 하이브리드 시스템의 동력 구조에 대한 각 구성요소를 첨부한 도면을 참조하여 하나씩 살펴보면 다음과 같다.
우선 본 발명은 유성기어부(100)가 구비되며, 상기 유성기어부(100)의 선기어(101), 링기어(102), 캐리어(103)가 제1모터(110)와, 제2모터(120)와, 엔진(131) 및 브레이크(132)와 연결되고, 상기 링기어(102)와 연결된 제2모터(120)는 드라이브(150)와 연결되어 출력시키는 것을 기본으로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 유성기어부(100)는 선기어(101), 캐리어(103) 및 링기어(102)로 이루어진다.
제1모터(110)는 선기어(101), 캐리어(103), 링기어(102)로 이루어진 유성기어부(100) 중에서 입력부와 출력부가 아닌 선기어(101)와 연결된다.
제2모터(120)는 출력부인 링기어(102)와 연결되어 추후 기술하게 될 드라이브(150)와 연결되도록 한다.
여기서 하이브리드 자동차에 장착된 제1모터(110)와 제2모터(120)는 하이브리드 시스템의 가장 큰 장점인 엔진 최적 운전점을 제어하는 것으로, 본 발명에서는 2개의 모터가 구비되도록 하여 운전점 제어가 가능하게 하여 주행 성능을 향상시킬 수 있게 한다.
캐리어(103)는 입력부로서 차체의 동력을 발생시키는 엔진(131)과 연결되어 상기 엔진(131)의 동력을 전달 받게 된다.
또한, 캐리어(103)는 브레이크(132)와도 연결되어 선기어(101)에 연결된 제1모터(110)와, 링기어(102)에 연결된 제2모터(120)의 구동을 제어할 수 있게 한다.
한편, 제1모터(110)와 제2모터(120)는 배터리(140)와 연결되도록 하여 상기 제1모터(110)와 제2모터(120) 작동이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 출력부인 링기어(102)와 연결된 제2모터(120)는 차량의 휠을 연결하는 드라이브(150)와 연결되어 상기 링기어(102)를 통해 출력된 동력을 상기 드라이브(150)로 전달하여 차량 구동이 가능하도록 한다.
이하, 본 발명의 하이브리드 시스템의 동력 구조에서 각각의 모드 변환에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 2는 EV모드에서 엔진 시동 시 동력 흐름을 도시하는 도면으로, 초기 차량 출발 시 모터의 동력이 바로 출력으로 전달되는 EV모드 주행을 하게 되며, 이때 EV모드 중에 엔진(131)은 정지해 있는 상태로 제1모터(110)는 무부하 회전을 할 뿐 동력을 발생시키지는 않는다. 한편 EV모드 운전 중 HEV(Hybrid Electric vehicle)모드로 주행하고자 엔진 시동을 거는 경우에는 제1모터(110)가 제너레이터로 변환 작동하여 엔진(131)을 엔진시동 가능 속도로 증가시킨 후 엔진(131) 시동을 실시하게 된다.
도 3은 EV모드에서 HEV모드 변환 시 동력 흐름을 도시하는 도면으로, 엔진(131) 시동 후 HEV 모드로 진입하게 될 때 제1모터(110)와 제2모터(120)가 각각 제너레이터와 모터 역할을 함으로써 E-CVT 즉, 엔진 운전점을 최적 운전점에서 구동하도록 제어한다. 한편, 제2모터(120)는 출력과 직결되어 있기 때문에 주로 모터 역할로 동력을 어시스트하게 된다.
도 4는 EV모드에서 다른 EV모드로 변환 시 동력 흐름을 도시하는 도면으로, EV모드에서 제2모터(120)로만 구동할 경우 등판 상황이나 차속이 높아 제2모터(120) 속도가 과다하여 토크 부족 시 브레이크(132)를 작동하여 다른 EV모드로 주행할 수 있게 한다. 이때, 제1모터(110)와 제2모터(120) 모두 동력원으로 사용할 수 있으며, 반대 모드 전환이 이루어 질 경우 상기 제1모터(110)와 제2모터(120)에 분산되어 있던 토크를 제2모터(120)로 집중한 후 브레이크(132)를 해제하여 모드 전환 충격이 최소화되도록 제어하게 된다.
이처럼, 본 발명은 제1모터(110), 제2모터(120), 그리고 브레이크(132)를 이용하여 EV 시스템을 구동할 수 있어 주행 성능을 향상시키고 EV 가능 차속을 증가시킬 수 있어 연비를 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 하이브리드 시스템의 동력 구조는 선기어, 캐리어 및 링기어로 이루어지는 유성기어부와; 상기 선기어와 연결되는 제1모터와; 상기 링기어와 연결되는 제2모터와; 상기 캐리어와 연결되는 엔진 및 브레이크로 구성되어 하이브리드 자동차에서 EV 주행 시 2개의 모터로 구동 가능하게 하여 주행 성능을 향상시키는 동시에 모터 증가 없이 EV 영역을 증대시켜 연비를 향상시키는데 탁월한 이점을 가진 발명인 것이다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 유성기어부 101 : 선기어
102 : 링기어 103 : 캐리어
110 : 제1모터 120 : 제2모터
131 : 엔진 132 : 브레이크

Claims (3)

  1. 선기어, 캐리어 및 링기어로 이루어지는 유성기어부와;
    상기 선기어와 연결되는 제1모터와;
    상기 링기어와 연결되는 제2모터와;
    상기 캐리어와 연결되는 엔진 및 브레이크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템의 동력 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1모터와 제2모터는 배터리와 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템의 동력 구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2모터는 차량의 휠을 연결하는 드라이브와 연결되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 시스템의 동력 구조.
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