KR20220050251A - 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20220050251A
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KR
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vehicle
gear
motor
mode
power
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KR1020200133100A
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이승호
최재완
양병훈
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 자동화 수동 변속기를 이용하면서도 모터에 의한 드래그 상시 발생의 문제점이 해소될 수 있고, 동력 전달 효율이 우수하여 차량 연비 향상을 가능하게 하며, 원가 및 중량, 차량 탑재성 측면에서 유리하여 저가 차량 및 소형 차량에서 유용한 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 엔진 출력 측에 배치되는 클러치; 상기 클러치를 통해 엔진 동력을 선택적으로 입력 받도록 연결된 자동화 수동 변속기; 상기 자동화 수동 변속기의 출력기어에 치합된 상태로 구동륜에 동력 전달 가능하게 연결된 디프렌셜 기어; 및 모터 출력 측에 배치되고 모터와 디프렌셜 기어 사이의 동력 전달을 선택적으로 단속하는 단속기구를 포함하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템, 및 그 제어 방법이 개시된다.

Description

하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법{Power train system for hybrid electric vehicle and control method thereof}
본 발명은 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동력 전달 효율이 우수하여 차량의 연비 향상을 도모할 수 있고, 작은 엔진룸을 가지는 소형 차량에서도 탑재성이 우수하며, 원가 절감이 가능한 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
하이브리드 차량은 엔진(내연기관)과 모터를 구동원으로 이용하여 주행하는 차량이다. 하이브리드 차량의 파워트레인 형태로 엔진과 모터 사이에 엔진 클러치를 배치한 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 타입의 하이브리드 시스템이 알려져 있다.
TMED 타입의 하이브리드 시스템에서는 엔진과 모터 사이에 엔진 클러치가 배치되고, 모터 출력 측에 변속기가 연결되어 있다. 또한, 모터를 구동 및 제어하기 위한 인버터가 차량에 탑재되고, 모터가 인버터를 통해 차량 내 고전압 메인 배터리에 충, 방전 가능하게 연결된다.
인버터는 모터 구동 시 배터리로부터 공급되는 직류(DC) 전류를 교류(AC) 전류로 변환하여 전력케이블을 통해 모터에 인가하고, 모터 회생 시에는 모터에서 생성된 교류 전류를 직류 전류로 변환하여 배터리에 공급한다.
또한, 엔진과 동력 전달 가능하게 연결되어 엔진을 시동하거나 엔진에서 전달되는 회전력으로 발전을 수행하는 HSG(Hybrid Starter and Generator)가 차량에 구비된다. HSG 또한 별도 인버터를 통해 배터리에 충, 방전 가능하게 연결된다.
그리고, 하이브리드 차량을 포함하여 순수 전기 자동차(Battery Electric Vehicle, BEV)나 연료전지 자동차(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)와 같이 모터로 주행하는 전동화 차량(모터 구동 차량)에서는, 타행 주행 시나 제동 시에 차량 운동에너지를 모터의 발전 작동을 통해 전기에너지로 회수하여 배터리를 충전하는 회생 모드가 수행될 수 있다. 전동화 차량에서 차량 효율 증대 및 연비 향상을 위해 회생 모드의 기능은 필수적이다.
한편, 하이브리드 차량에서 엔진 동력이나 모터 동력, 또는 엔진과 모터의 복합 동력은 유단 변속기나 무단 변속기를 포함하는 차량의 동력 전달 시스템을 통해 구동륜에 전달된다. 여기서, 유단 변속기는 자동 변속기(Automatic Transmission, AT)와 듀얼 클러치 변속기(Dual Clutch Transmission, DCT), 자동화 수동 변속기(Automated Manual Transmission, AMT) 중 하나일 수 있다.
이 중에서 동력 단절이 없고 빠른 변속을 구현할 수 있는 듀얼 클러치 변속기(이하 'DCT'라 칭함)의 적용이 늘고 있으며, DCT에서는 두 개의 클러치(two clutch)를 통해 각각 단속적으로 동력을 전달받을 수 있는 두 개의 입력축과 각 입력축에 대응되는 두 개의 출력축이 별도의 변속기구를 구성하여 기어비에 따른 일련의 변속단을 서로 교대로 형성하도록 되어 있다.
이때, 차량 구동원의 동력이 두 개의 입력축 중 하나에 전달될 수 있도록 되어 있고, 두 개의 입력축과 출력축, 클러치가 일련의 변속단들 중 각각 홀수단과 짝수단의 변속단을 구현하도록 되어 있다. 또한, 변속단들의 순차적이고 실질적인 변속이 두 클러치 중 하나는 체결하고 다른 하나는 해제하는 토크 핸드오버에 의해 이루어지도록 하여 변속시 토크 저하 현상을 배제하면서 변속이 완료될 수 있다.
이와 같이 DCT가 적용된 통상의 하이브리드 시스템의 경우 변속감이 우수한 이점과 더불어 보통 대용량 모터를 적용하므로 EV 모드 주행 시 동력 성능과 운전성이 우수한 이점이 있다. 또한, 엔진 단독 모드에서 차량이 타행 주행할 때 모터에 의한 드래그 및 감속 느낌을 제거하는 것이 가능하고, EV 주행 및 모터 회생량, 연비 측면에서 우수한 이점이 있다. 하지만, DCT가 적용된 대부분의 하이브리드 시스템은 구성이 매우 복잡하고 부피가 크므로 차량 탑재성은 물론 원가나 중량 측면에서 불리하고, 저가 차량 및 소형 차량에 적용하기에 한계가 있다.
이러한 점을 고려하여 저가 및 소형 차량에서는 자동화 수동 변속기의 적용을 고려할 수 있다. 저가 및 소형의 하이브리드 차량에서 변속기의 조건은, 전달 효율이 우수하여 연비 강점이 있어야 하고, 소형 차량의 작은 엔진룸을 고려하여 엔진룸 내 탑재성이 좋아야 하며, 원가 경쟁력이 있어야 한다는 점이다. 이러한 점에서 저가 및 소형의 하이브리드 차량에서는 자동화 수동 변속기가 유용하다.
상기와 같이 자동화 수동 변속기를 적용하면 원가 및 중량, 차량 탑재성 측면에서 DCT에 비해 유리한 이점이 있다. 하지만, 자동화 수동 변속기를 적용한 종래의 동력 전달 시스템에서는 모터가 구동륜의 휠축에 상시 연결된 구조이므로, 엔진 단독 모드에서 타행 주행 시 감속 느낌을 제거하는 것이 불가할 뿐 아니라 모터에 의한 드래그가 상시 발생하며, 이는 연비에 불리하게 작용한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 자동화 수동 변속기를 이용하면서도 모터에 의한 드래그 상시 발생의 문제점이 해소될 수 있고, 동력 전달 효율이 우수하여 차량 연비 향상을 가능하게 하며, 원가 및 중량, 차량 탑재성 측면에서 유리하여 저가 차량 및 소형 차량에서 유용한 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 엔진 출력 측에 배치되는 클러치; 상기 클러치를 통해 엔진 동력을 선택적으로 입력 받도록 연결된 자동화 수동 변속기; 상기 자동화 수동 변속기의 출력기어에 치합된 상태로 구동륜에 동력 전달 가능하게 연결된 디프렌셜 기어; 및 모터 출력 측에 배치되고 모터와 디프렌셜 기어 사이에 선택적으로 동력 전달을 단속하는 단속기구를 포함하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템을 제공한다.
그리고 본 발명의 다른 양태에 따르면, 엔진 출력 측에 배치되는 클러치; 상기 클러치를 통해 엔진 동력을 선택적으로 입력 받도록 연결된 자동화 수동 변속기; 상기 자동화 수동 변속기의 출력기어에 치합된 상태로 구동륜에 동력 전달 가능하게 연결된 디프렌셜 기어; 및 모터 출력 측에 배치되고 모터와 디프렌셜 기어 사이의 동력 전달을 선택적으로 단속하는 단속기구를 포함하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템에 있어서, 제어기에 의해, 차량에서 수집되는 차량 상태 정보를 기초로 차량의 주행 모드가 결정되는 단계; 상기 결정된 차량의 주행 모드가 엔진 동력만으로 차량을 구동하는 엔진 단독 모드인 경우, 제어기에 의해, 엔진 단독 모드로 차량이 주행하도록 제어되는 동안 차량에서 수집되는 차량 운전 정보를 기초로 차량의 주행 상태가 판단되는 단계; 및 상기 판단된 차량의 주행 상태에 따라, 제어기에 의해, 상기 모터와 디프렌셜 기어 사이의 동력 전달이 가능한 연결 모드와, 동력 전달이 차단되는 단절 모드 중 선택된 하나로 상기 단속기구의 작동이 제어되는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템의 제어 방법을 제공한다.
이로써, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법에 의하면, 자동화 수동 변속기를 이용하면서도 모터에 의한 드래그 상시 발생의 문제점이 해소될 수 있고, 동력 전달 효율이 우수하여 차량 연비 향상이 가능해진다. 또한, 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템은 원가 및 중량, 차량 탑재성 측면에서 유리하여 저가 차량 및 소형 차량에서도 유용하다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 하이브리드 차량의 주행 모드에 따라 동력 전달 시스템이 제어되는 과정을 나타내는 순서도이다.
도 6과 도 7은 도 5의 제어 과정에서 하이브리드 차량의 주행 모드에 따른 제어 상태를 나타내는 도면이다.
발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
본 발명은 저가 차량 및 소형 차량에 적용될 수 있는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히 자동화 수동 변속기(Automated Manual Transmission, AMT)를 포함하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명은 자동화 수동 변속기를 이용하면서도 모터에 의한 드래그 상시 발생의 문제점이 해소될 수 있고, 동력 전달 효율이 우수하여 차량 연비 향상을 가능하게 하며, 원가 및 중량, 차량 탑재성 측면에서 유리하여 저가 차량 및 소형 차량에서 유용한 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
도 1과 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 구성을 나타내는 도면으로서, 도 1에는 하이브리드 차량의 차량 구동원(동력원) 및 동력 전달 시스템을 포함하는 파워트레인의 구성이 나타나 있다. 또한, 도 2는 동력 전달 시스템의 기어장치 간 연결상태를 보여주고 있다.
하이브리드 차량의 파워트레인 구성을 살펴보면, 도시된 바와 같이 차량을 구동하기 위한 구동원으로서 엔진(10)과 모터(20)가 차량에 탑재된다. 이하의 설명에서 모터(20)는 차량을 구동하는 구동모터를 의미한다. 또한, 엔진(10)의 출력 측에는 변속기(30)가 연결되고, 이때 변속기(30)는 자동화 수동 변속기(AMT)일 수 있다.
또한, 엔진(10)의 출력축에 동력을 선택적으로 연결하거나 단절하기 위한 클러치(31)가 연결된다. 이때, 클러치(31)의 입력단이 엔진(10)의 출력축에 연결되므로 엔진에서 출력되는 동력이 클러치(31)의 입력단으로 전달될 수 있게 되어 있다. 또한, 클러치(31)의 출력단은 변속기(30)의 입력축(32a)에 연결되므로 클러치 연결(clutch close) 시 엔진 동력이 클러치(31)를 통해 변속기(30)의 입력축(32a)에 전달될 수 있게 되어 있다.
상기 자동화 수동 변속기(30)는 클러치(31)를 매개로 엔진(10)의 동력을 선택적으로 전달받는 입력축(32a), 상기 입력축(32a)과 나란하게 배치된 출력축(33a), 그리고 상기 입력축(32a)과 출력축(33a)에 기어비를 달리하는 복수 개의 기어 세트가 치합 가능하게 구비되어 단속장치에 의해 선택된 기어 세트가 치합될 수 있도록 구성된 변속기어장치(32,33)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 자동화 수동 변속기(30)는 출력축(33a)에 설치되어 변속된 엔진 동력이 출력되는 출력기어(34)를 가지며, 상기 출력기어(34)는 디퍼렌셜 기어(35)에 연결되고, 디퍼렌셜 기어(35)는 미도시된 휠축을 통해 구동륜에 연결된다. 또한, 상기 자동화 수동 변속기(30)는 차량 후진을 위한 기어장치인 리버스 아이들러(reverse idler) 기어유닛(39)을 더 포함할 수 있다.
이러한 구성에서 엔진(10)의 동력이 자동화 수동 변속기(30)에 입력되도록 하기 위해서는 클러치(31)가 동력 전달 가능한 결합 상태가 되도록 제어되어야 한다. 또한, 상기한 구성의 자동화 수동 변속기(30)에서 차속 등의 차량 운전 정보에 따라 변속기어장치(32,33) 중 하나의 기어 세트가 선택되어 치합된다.
이로써, 클러치(31)가 동력 전달 가능하도록 결합된 상태이고, 선택된 기어 세트가 치합된 상태일 때, 엔진(10)의 동력이 클러치(31)를 통해 자동화 수동 변속기(30)의 입력축(32a)으로 전달되고, 입력축(32a)으로 전달된 엔진 동력이 상기 선택된 기어 세트가 가지는 변속비에 따라 변속되어 출력축(33a)으로 전달된다. 결국, 변속된 엔진 동력이 자동화 수동 변속기(30)의 출력기어(34)를 통해 디퍼렌셜 기어(35)로 전달되고, 디퍼렌셜 기어(35)로 전달된 엔진 동력이 휠축을 통해 구동륜으로 전달된다.
이러한 자동화 수동 변속기의 구성은 통상의 자동화 변속기가 가지는 구성과 비교할 때 차이가 없고, 도 1과 같이 1단 ~ 6단(1st ~ 6th) 변속을 구현할 수 있는 변속기어장치의 구성이 이미 공지되어 있으므로, 자동화 수동 변속기의 구성 및 변속 작동 상태에 대해서는 더 이상의 상세한 설명을 생략하기로 한다.
상기와 같은 자동화 수동 변속기는 구성이 간단하고 크기가 작으므로 원가 및 중량, 차량 탑재성 측면에서 DCT에 비해 우세하나, 하나의 클러치(31)를 사용하는 것으로 인해, 즉 원 클러치(one clutch) 변속기구를 사용하는 것으로 인해 변속감 측면에서는 열세이다.
또한, 자동화 수동 변속기를 적용한 종래의 동력 전달 시스템에서는, 모터가 디퍼렌셜 기어(35)와 구동륜에 동력 전달 가능하게 상시 연결된 구조로 되어 있으므로, 엔진 단독 모드 등의 타행 주행 시에도 모터에 의한 드래그가 상시 발생하는 문제가 있고, 타행 주행 시 감속 느낌을 제거하는 것이 불가하다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 동력 전달 시스템에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 모터(20)의 출력 측과 디퍼렌셜 기어(35) 사이에 별도의 단속기구(39)가 설치된다. 여기서, 단속기구(39)는 모터(20)의 회전축에 연결된 입력축(37a), 상기 입력축(37a)에 회전요소 중 하나가 연결된 유성기어장치(PG), 상기 유성기어장치(PG)의 상기 회전요소 중 다른 하나에 연결된 출력축(37b), 상기 출력축(37b)에 장착되고 디퍼렌셜 기어(35)에 치합된 출력기어(36); 및 상기 유성기어장치(PG)의 상기 회전요소 중 정해진 하나를 선택적으로 고정하여 고정요소로 작동시키는 브레이크(38)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 단속기구(39)에서는, 제어기(예, HCU)에 의해 브레이크(38)의 체결이 해제되어 유성기어장치(PG)가 입력축(37a)과 출력축(37b) 사이에 동력을 전달하지 않는 중립 상태로 제어되면, 모터(20)의 동력이 디퍼렌셜 기어(35)에 전달되지 않는 단절 모드의 상태가 된다.
반면, 제어기에 의해 브레이크(38)의 체결 상태가 되어 유성기어장치(PG)를 통해 단속기구(39)의 입력축(37a)에서 출력축(37b)으로 모터(20)의 동력이 전달될 수 있는 상태가 되면, 상기 단속기구(39)는 모터(20)의 동력이 디퍼렌셜 기어(35)에 전달될 수 있는 연결 모드의 상태가 된다.
또한, 모터(20)의 회전축이 단속기구(39)의 입력축(37a)에 일체로 연결되고, 상기 단속기구(39)의 입력축(37a)이 유성기어장치(PG)의 회전요소에 연결된다. 또한, 유성기어장치(PG)의 회전요소에 단속기구(39)의 출력축(37b)이 연결되고, 이 단속기구(39)의 출력축(37b)에는 출력기어(36)가 설치되며, 이 출력기어(36)가 디퍼렌셜 기어(35)에 치합된다.
결국, 단속기구(39)가 단절 모드의 상태이면 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이가 동력 전달이 불가능한 분리 상태가 되고, 단속기구(39)가 연결 모드의 상태이면 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이가 동력 전달이 가능한 연결 상태가 된다.
이와 같이 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이에 단속기구(39)가 개재되어, 제어기의 제어하에 단속기구(39)가 양측 사이에 동력이 전달될 수 있는 연결 모드 또는 양측 사이에 동력 전달이 차단되는 단절 모드로 제어될 수 있도록 구성됨으로써, 디퍼렌셜 기어(35)에 모터(20)가 상시 연결된 구조가 아닌, 모터(20)가 디퍼렌셜 기어(35)에 선택적으로 연결되거나 분리될 수 있는 구조가 된다.
결국, 후술하는 바와 같이 엔진 단독 모드에서 타행 주행 시 단속기구(39)를 단절 모드로 제어하여 모터(20)에 의한 드래그 발생을 방지할 수 있는바, 종래의 동력 전달 시스템이 가지는 모터에 의한 드래그 상시 발생의 문제점, 및 타행 주행 시 감속 느낌의 제거가 불리한 문제점이 모두 해소될 수 있고, 차량 연비가 향상될 수 있는 이점이 있게 된다.
한편, 도 3 및 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 전술한 도 1 및 도 2의 제1 실시예에서 단속기구(39)는 유성기어장치(PG)를 포함하는 구성인 반면, 도 3 및 도 4의 제2 실시예에서는 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이에 개재되는 단속기구(39a)가 싱크로 기구일 수 있다.
상기 싱크로 기구(39a) 역시 제어기에 의해 연결 모드와 단절 모드 중 선택된 하나의 모드로 제어된다. 즉, 제어기에 의해 싱크로 기구(39a)의 슬리브 위치가 제어됨으로써 싱크로 기구 또한 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이를 동력 전달 가능하게 연결하는 연결 모드로 제어되거나, 동력 전달이 불가하도록 분리하는 단절 모드로 제어된다.
또한, 도 3 및 도 4의 제2 실시예에서 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이에 개재되는 단속기구(39a)는 도그 클러치일 수 있다. 도그 클러치(39a) 역시 제어기에 의해 연결 모드와 단절 모드 중 선택된 하나의 모드로 제어될 수 있다. 즉, 제어기에 의해 도그 클러치(39a)의 슬리브 위치가 제어됨으로써, 도그 클러치(39a)가 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이를 동력 전달 가능하게 연결하는 연결 모드의 상태가 되거나, 동력 전달이 불가능하도록 분리되는 단절 모드의 상태가 된다.
또한, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 실시예에서 모터(20)의 회전축이 싱크로 기구(39a) 또는 도그 클러치의 입력축(37a)에 일체로 연결되고, 상기 싱크로 기구(39a) 또는 도그 클러치의 출력축(37b)에는 출력기어(36c)가 설치된다. 또한, 상기 싱크로 기구(39a) 또는 도그 클러치의 출력축(37b)에 설치된 출력기어(36c)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이에 중간기어(36b)가 개재될 수 있다.
상기 중간기어(36b)는 출력기어(36c)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이에 동력을 전달하도록 개재되는 동력 전달용 기어로서, 출력기어(36c)와 디퍼렌셜 기어(35)에 동시 치합된 상태가 되도록 별도의 기어축(36a)에 설치된다. 이때, 중간기어(36b)는 출력기어(36c) 및 디퍼렌셜 기어(35)와 각각 소정의 기어비를 가지도록 구비된다.
이러한 제2 실시예에서도, 제어기에 의해 싱크로 기구(39a) 또는 도그 클러치가 단절 모드로 제어되면 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이가 동력 전달이 불가능한 상태가 되고, 제어기에 의해 싱크로 기구(39a) 또는 도그 클러치가 연결 모드로 제어되면 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이가 동력 전달이 가능한 상태가 된다.
이와 같이 제2 실시예에서 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이에 제어기의 제어하에 선택적으로 결합 내지 분리 작동하는 싱크로 기구(39a)나 도그 클러치가 개재됨으로써, 모터(20)가 디퍼렌셜 기어(35)에 상시 연결된 구조가 아닌 선택적으로 연결되거나 분리되는 구조가 된다.
이로써, 제2 실시예에서도 엔진 단독 모드에서 타행 주행 시 싱크로 기구(39a) 또는 도그 클러치를 단절 모드로 제어함으로써 모터(20)에 의한 드래그 발생을 방지할 수 있다. 결국, 종래의 동력 전달 시스템이 가지는 모터(20)에 의한 드래그 상시 발생의 문제점, 및 타행 주행 시 감속 느김의 제거가 불가능한 문제점이 모두 해소될 수 있고, 차량 연비가 향상될 수 있는 이점이 있게 된다.
본 발명에서 차량이 EV 모드로 주행하거나, 차량이 모터 동력 보조(motor assist)가 이루어지는 HEV 모드('EV + 엔진 구동')로 주행하거나, 또는 차량이 회생제동 상태로 주행할 때에는, 단속기구(39,39a)가 제어기에 의해 연결 모드로 제어되고, 이때 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이가 동력 전달이 가능한 상태가 된다(단속기구 연결(close) 작동). 반면, 차량이 타행 주행 상태이거나, 차량이 엔진 단독(engine only) 모드로 주행할 경우, 단속기구(39,39a)가 단절 모드로 제어되고, 이때 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35) 사이가 동력 차단 상태가 된다(단속기구 분리(open) 작동).
이와 같이 하여, 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 구성에 대해 설명하였으며, 이하에서는 동력 전달 시스템의 제어 과정에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 하이브리드 차량의 주행 모드에 따라 실시예의 동력 전달 시스템이 제어되는 과정을 나타내는 순서도이고, 도 6과 도 7은 도 5의 제어 과정에서 하이브리드 차량의 주행 모드에 따른 제어 상태를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5의 S10 ~ S13에 나타낸 단속기구의 단절 모드와 연결 모드 시 제어 상태를 나타내고, 도 7은 도 5의 S17 및 S21에 나타낸 단속기구의 연결 모드 시 제어 상태를 나타낸다.
먼저, 도 5를 참조로 설명하면, S1 단계에서, IG 오프(OFF) 및 차량 오프 상태(S2)가 아닌, IG 온(ON) 상태인 경우, 차량 내 제어기들이 전원을 공급받아 웨이크 업(wake up) 된다(S3,S4). 여기서, 차량 내 제어기들은, 차량 전반의 작동을 제어하는 최상위 제어기로서 차량 상태 정보에 따라 차량의 주행 모드를 결정하는 하이브리드 제어기(Hybrid Control Unit, 이하 'HCU'라 칭함), 엔진(10)의 작동을 제어하는 엔진 제어기(Engine Control Unit, 이하 'ECU라 칭함), 모터(20)의 작동을 제어하는 모터 제어기(Motor Control Unit, 이하 'MCU'라 칭함), 그리고 변속기(30)의 작동을 제어하는 변속 제어기(Transmissin Control Unit, 이하 'TCU'라 칭함)일 수 있다.
또한, 상기 차량 내 제어기들은, 배터리 SOC(state of charge) 등 배터리 상태 정보를 수집하여 타 제어기에 제공하는 동시에 배터리를 관리하기 위한 제어를 수행하는 배터리 제어기(Battery Management System, 이하 'BMS'라 칭함)와, 저전압 DC-DC 컨버터(Low voltage DC-DC Converter, LDC)의 작동을 제어하는 컨버터 제어기일 수 있다.
이하의 설명에서 제어 주체를 HCU나 ECU, MCU, TCU, BMS 등으로 구분하여 설명하지만, 본 발명에 따른 동력 전달 시스템의 제어 과정은 복수 개의 제어기 대신 통합된 하나의 제어요소에 의해서도 실시될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 동력 전달 시스템의 제어 과정은, HCU를 최상위 제어기로 하여 제어 대상에 따라 미리 정해진 제어기들이 상기 HCU와 함께 정해진 로직 및 협조 제어를 수행함으로써 실시될 수도 있으나, 상기 제어기들의 기능을 수행하는 통합된 하나의 제어요소에 의해서도 실시될 수 있다.
상기 복수 개의 제어기와 통합된 하나의 제어요소를 모두 제어기라 통칭할 수 있고, 이 제어기에 의해 이하 설명되는 본 발명에 따른 동력 전달 시스템의 제어 과정이 실시될 수 있는바, 이때 제어기는 이하의 설명에서 HCU나 ECU, MCU, TCU, BMS를 모두 통칭하는 것이 될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 단속기구(39,39a)는 HCU에 의해 작동이 제어되도록 구비될 수 있다. 또는 단속기구(39,39a)는 HCU와 타 제어기의 협조 제어에 의해 작동이 제어되도록 구비될 수 있다. 예를 들면, 단속기구(39,39a)는 HCU와 TCU의 협조 제어 또는 HCU와 MCU의 협조 제어에 의해 작동이 제어되도록 구비될 수 있는데, HCU가 단절 모드 또는 연결 모드로 제어하기 위한 제어명령을 출력하면, 상기 HCU의 제어명령을 전달받은 타 제어기가 단속기구(39,39a)의 작동을 제어하도록 구비될 수 있다.
상기와 같이 차량 내 제어기들이 웨이크 업 되고 나면, 제어기들 중 HCU가 차량에서 수집되는 차량 상태 정보에 따라 차량의 주행 모드를 결정한다. 여기서, 차량 상태 정보는 모터(20)에 작동전력을 공급하는 차량 내 배터리의 상태 정보일 수 있다. 구체적으로는, 차량 상태 정보는 BMS가 제공하는 배터리 SOC 정보일 수 있다.
본 발명의 실시예에서 상기와 같이 BMS가 제공하는 배터리 SOC 정보에 따라 HCU가 차량의 주행 모드를 판단하도록 설정될 수 있는데, 이를 위해 HCU에는 배터리 SOC를 기준으로 주행 모드를 판단하기 위한 SOC 상임계값(도 5의 S5 단계에서 'a'임)과 SOC 하임계값(도 5의 S5 단계에서 'b'임)이 미리 입력 및 저장되어 설정된다. 이때, HCU는 BMS가 제공하는 현재의 배터리 SOC 값을 SOC 상임계값(a) 및 SOC 하임계값(b)과 비교하여 차량의 주행 모드를 결정한다(S5,S6).
여기서, 차량의 주행 모드는, 엔진(10)을 시동 및 구동하여 엔진 동력만으로 차량을 구동하는 엔진 단독 모드(Engine Only Mode), 엔진(10)과 모터(20)를 모두 구동하여 엔진(10)과 모터(20)의 복합 동력으로 차량을 구동하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle) 모드(도 5의 S15 단계에서 'EV + 엔진 모드'임), 그리고 모터(20)를 구동하여 모터 동력만으로 차량을 구동하는 EV(Electric Vehicle) 모드를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, HCU는 BMS에서 제공되는 현재의 배터리 SOC 값을 SOC 상임계값(a) 및 SOC 하임계값(b)과 비교하여(S5,S6), 현재의 배터리 SOC 값이 SOC 하임계값(b) 이하인 경우(SOC≤b) 차량의 주행 모드를 엔진 단독 모드로 결정하고(S7), 이어 HCU와 ECU가 엔진 단독 모드를 위한 협조 제어를 시작한다(S8).
즉, 제어기의 제어하에, 예를 들어 HCU와 ECU의 협조 제어하에 엔진(10)이 시동되고(S9), HCU에 의해 단속기구(39,39a)의 작동이 제어된다(S10~S13). 본 발명의 실시예에서, S5 단계 및 S6 단계를 통해 차량의 주행 모드가 결정되고 나면, HCU는 차량에서 실시간을 수집되는 차량 운전 정보를 기초로 차량의 주행 상태를 판단한 뒤, 상기 결정된 차량의 주행 모드와 함께 상기 판단된 차량의 주행 상태에 따라 단속기구(39,39a)의 작동 모드를 단절 모드와 연결 모드 중 어느 하나로 결정하게 된다. 여기서 차량 운전 정보는 운전자의 페달 입력 정보를 포함한다.
구체적으로는, 상기 차량 운전 정보는 운전자의 브레이크 페달 조작 상태에 따른 브레이크 페달 입력 정보와, 운전자의 가속 페달 조작 상태에 따른 가속 페달 입력 정보일 수 있다. 통상의 차량에서 브레이크 페달 입력 정보는 브레이크 페달 센서(Brake pedal Position Sensor, BPS)에 의해 검출되어 차량 네트워크를 통해 HCU로 입력되고, 가속 페달 입력 정보는 가속 페달 센서(Accelerator Position Sensor, APS)에 의해 검출되어 차량 네트워크를 통해 HCU로 입력된다. 이에 더하여, 상기 차량 운전 정보는 차속 센서에 의해 검출되는 차량의 현재 차속 정보를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, HCU와 ECU는 S8 단계에서 엔진 단독 모드 제어를 시작하여 S9 단계에서 엔진(10)을 시동한 뒤, S10 단계에서 HCU가 단속기구(39,39a)를 단절 모드로 제어하여 모터(20)를 디퍼렌셜 기어(35)와 분리한다. 이후 엔진 동력만으로 차량이 주행하는 상태에서 상기 차량 운전 정보(가속 페달 입력 정보 및 차속 정보)를 기초로 차량 가속 상태임을 판단한 경우에는 HCU가 단속기구(39,39a)를 계속해서 단절 모드로 유지한다(S11,S12). 이때, HCU가 가속 페달 센서의 신호가 나타내는 가속 페달 입력 정보, 및 차속 센서의 신호가 나타내는 차속 정보를 기초로 운전자가 가속 페달을 조작하고 있는 차량 가속 상태인지를 판단하고, 차량 가속 상태이면 단속기구(39,39a)를 단절 모드로 유지한다(S12).
반면, HCU는 차량 운전 정보(차속 정보 및 브레이크 페달 입력 정보)를 기초로 차량 정속 상태(차속이 일정한 상태) 또는 차량 감속 상태임을 판단한 경우 단속기구(39,39a)를 연결 모드로 제어하여 모터(20)를 디퍼렌셜 기어(35)와 연결한다(S11,S13). 이때, HCU는 브레이크 페달 센서의 신호가 나타내는 브레이크 페달 입력 정보를 기초로 운전자가 브레이크 페달을 조작하고 있는 차량 감속 상태인지를 판단하고, 차량 감속 상태이면 회생제동을 위해 단속기구(39,39a)를 연결 모드로 제어하여 모터(20)를 디퍼렌셜 기어(35)에 동력 전달 가능한 상태가 되도록 연결한다. 이로써, 구동륜의 회전력이 디퍼렌셜 기어(35) 및 단속기구(39,39a)를 통해 모터(20)로 전달되고, 이에 구동륜의 회전력이 모터(20)에 전달되면서 HCU와 MCU의 협조 제어하에 모터(20)에 의한 회생제동이 실행되게 된다. 이후 단속기구(39,39a)의 연결 모드 상태에서 S23 단계로 이동하며, S23 단계에 대해서는 뒤에서 상세히 설명하기로 한다.
한편, S5 단계에서 현재의 배터리 SOC 값이 SOC 하임계값보다 크고 SOC 상임계값보다 작은 경우(b<SOC<a), HCU는 차량의 주행 모드를 HEV 모드('EV + 엔진 모드')로 결정하고(S14), HEV 모드('EV + 엔진 모드') 제어를 시작한다(S15). 이때, HCU와 ECU, MCU가 협조 제어하여, 엔진(10)을 시동하고(S16), 이어 단속기구(39,39a)를 연결 모드로 제어하여 모터(20)를 디퍼렌셜 기어(35)와 연결한 뒤(S17), 차량이 HEV 모드('EV + 엔진 모드')로 주행할 수 있도록 한다(S18). 이러한 HEV 모드에서는 차량이 엔진(10)과 모터(20)의 복합 동력에 의해 구동하게 되며, 이후 단속기구의 연결 모드 상태 및 차량의 HEV 모드 주행 상태에서 이후 S23 단계가 실시된다.
또한, S5 단계 및 S6 단계에서 현재의 배터리 SOC 값이 SOC 상임계값(a) 이상인 경우(a≤SOC) HCU는 차량의 주행 모드를 EV 모드로 결정하고(S19), 엔진(10)을 오프 상태로 유지한 뒤 EV 모드 제어를 시작한다(S20). 이때, 단속기구(39,39a)를 연결 모드로 제어하여 모터(20)를 디퍼렌셜 기어(35)와 연결한 뒤(S21), HCU와 MCU가 협조 제어하여 차량이 EV 모드로 주행할 수 있도록 한다(S22). 이러한 EV 모드에서는 엔진 오프 상태에서 차량이 모터 동력에 의해 구동하게 되며, 이후 단속기구(39,39a)의 연결 모드 상태 및 차량의 EV 모드 주행 상태에서 이후 S23 단계가 실시된다.
도 5의 제어 과정 중 S23 단계에서 HCU는, S5 단계와 마찬가지로, BMS가 제공하는 현재의 배터리 SOC를 SOC 상임계값(a) 및 SOC 하임계값(b)과 비교하여, 현재의 배터리 SOC가 SOC 하임계값(b) 이하이면(SOC≤b) 엔진 구동을 유지한 상태에서 차량이 엔진 단독 모드로 주행할 수 있도록 제어하고(S24,S25), 이때 S12 단계로 이동하여 단속기구(39,39a)를 단절 모드로 제어하게 된다.
반면, S23 단계에서 현재의 배터리 SOC가 SOC 하임계값(b)보다 크고 SOC 상임계값(a)보다 작은 경우(b<SOC<a), HCU는 엔진 구동을 유지한 상태에서 모터(20)를 구동하여 차량이 HEV 모드('EV + 엔진 모드')로 주행할 수 있도록 제어하고(S26), 이때 단속기구를 연결 모드로 제어하여 모터(20)를 디퍼렌셜 기어(35)에 연결한다. 이에 모터 동력이 엔진 동력과 함께 디퍼렌셜 기어(35)를 통해 구동륜에 전달될 수 있게 되며, 결국 엔진 동력과 모터 동력으로 차량이 구동할 수 있게 된다.
또한, S23 단계 및 S24 단계에서 현재의 배터리 SOC가 SOC 상임계값(a) 이상인 경우(a≤SOC), HCU는 엔진(10)을 오프한 상태에서 모터(20)를 구동하여 차량이 EV 모드로 주행할 수 있도록 제어하고(S28), 이때 단속기구(39,39a)를 연결 모드로 제어하여 모터(20)를 디퍼렌셜 기어(35)에 연결한다(S27). 이에 모터 동력이 디퍼렌셜 기어(35)를 통해 구동륜에 전달될 수 있게 되며, 모터 동력만으로 차량이 구동할 수 있게 된다.
그리고, 운전자가 브레이크 페달을 조작한 브레이크 온 상태에서(S29) 차속이 0이 되면(S30), 엔진 홀드 상태로 제어하고(S31), 그 밖에 MCU 페일 세이프 에러 상태이면(S32) BMS를 통해 릴레이를 오프시키며(S33), 단속기구(39,39a)를 단절 모드로 제어하여 모터(20)를 디퍼렌셜 기어(35)와 분리한다(S34).
이상으로 본 발명의 실시예에 따른 동력 전달 시스템의 제어 과정에 대해 도 5를 참조로 설명하였으며, 도 5에서 'A'로 표기한 점선 박스 안의 S10 ~ S13 단계에서 단속기구의 제어 상태에 대해 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 5의 S5 단계 및 S6 단계에서 현재의 배터리 SOC가 SOC 하임계값(b) 이하인 것으로 판단한 경우(SOC≤b), HCU는 차량의 주행 모드를 엔진 단독 모드로 결정하고(S7), 엔진 단독 모드 제어를 시작한다(S8). 이때, HCU와 ECU의 협조 제어에 의해 엔진(10)이 시동되고, 이후 차량 운전 정보에 따라 단속기구(39,39a)의 작동이 제어된다(S10~S13).
이때, 도 6에 나타낸 바와 같이, 차량 운전 정보로부터 차량이 가속 상태인 것으로 판단한 경우, 즉 가속 페달 입력 정보로부터 운전자가 가속 페달을 조작한 상태이고 차속 정보로부터 가속 상태인 것으로 판단한 경우, HCU는 단속기구(39,39a)를 단절 모드로 제어하여 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35)(구동륜) 사이를 동력 단절되도록 분리한다. 반면, 차량이 정속이나 감속 상태인 것으로 판단한 경우, HCU는 단속기구(39,39a)를 연결 모드로 제어하여 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35)(구동륜) 사이를 동력 전달 가능하도록 연결한다.
도 6을 참조하면, 정속이나 감속 시, 단속기구(39,39a)를 연결 모드로 제어하여 모터(20)를 디퍼렌셜 기어(35) 및 구동륜에 동력 전달 가능하도록 연결하고, 모터(20)에 음의 토크인 회생 토크를 인가하고 있음을 볼 수 있다. 도 6에서 'EV + 엔진'는 엔진(10)과 모터(20)의 복합 동력으로 차량을 구동하는 HEV 모드와는 구분되는 모드로서 회생 모드를 나타내고, 이러한 회생 모드에서는 구동륜의 회전력이 단속기구(39,39a)를 통해 모터(20)에 전달되면서 모터에 의한 배터리 충전이 이루어져 배터리 SOC가 점차 상승하게 된다.
다음으로, 도 5의 S5 단계에서 현재의 배터리 SOC가 설정된 범위 이내인 것으로 판단한 경우, 즉 현재의 배터리 SOC가 SOC 하임계값(b)보다 크고 SOC 상임계값(c)보다 작은 것으로 판단한 경우(b<SOC<a), HCU는 HEV모드를 차량의 주행 모드로 결정하고(S14), HEV 모드 제어를 시작한다(S15). 이때, HCU와 ECU의 협조 제어에 의해 엔진(10)이 시동되고, 이후 HCU는 단속기구(39,39a)를 연결 모드로 제어하여 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35)(구동륜) 사이를 동력 전달 가능하게 연결한다.
또한, S5 단계 및 S6 단계에서 현재의 배터리 SOC가 SOC 상임계값(a) 이상인 것으로 판단한 경우(a≤SOC), HCU는 EV 모드를 차량의 주행 모드로 결정하고(S19), EV 모드 제어를 시작하면서 엔진(10)은 오프 상태로 유지한다(S20). 이어 HCU는 단속기구(39,39a)를 연결 모드로 제어하여 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35)(구동륜) 사이를 동력 전달 가능하도록 연결한다.
도 7을 참조하면, HCU가 배터리 SOC 정보로부터 차량의 주행 모드를 HEV 모드(도 7에서 'EV + 엔진' 모드임)나 EV 모드로 결정한 경우 단속기구(39,39a)를 연결 모드로 제어하는 것을 볼 수 있고, 이에 모터(20)와 디퍼렌셜 기어(35)(구동륜) 사이가 동력 전달 가능하게 연결된다.
이때, 차량 운전 정보로부터 차량이 가속 상태인 것으로 판단한 경우, 즉 가속 페달 입력 정보로부터 운전자가 가속 페달을 조작한 상태이고 차속 정보로부터 가속 상태인 것으로 판단한 경우, HCU와 MCU의 협조 제어에 의해 모터(20)가 양의 토크인 구동 토크를 출력하게 되고, 이에 가속 동안 차량이 엔진(10)과 모터(20)의 복합 동력에 의해 주행할 수 있게 된다. 이와 같이 모터(20)가 동력 보조를 위해 구동 토크를 출력할 때 배터리 방전이 이루어지고, 이에 도 7에 나타낸 바와 같이 배터리 SOC는 점차 낮아지게 된다.
반면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 정속 시나 감속 시에는 모터(20)에 음의 토크인 회생 토크가 인가되면서 회생 모드가 수행되고, 이러한 회생 모드에서는 구동륜의 회전력이 단속기구(39,39a)를 통해 모터(20)에 전달되면서 모터에 의한 배터리 충전이 이루어져 배터리 SOC가 점차 상승하게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 엔진 20 : 모터
30 : 자동화 수동 변속기 31 : 클러치
32 : 변속기어장치 32a : 입력축
33 : 변속기어장치 33a : 출력축
34 : 출력기어 35 : 디퍼렌셜 기어
36 : 출력기어 36a : 기어축
36b : 중간기어 36c : 출력기어
37a : 입력축 37b : 출력축
38 : 브레이크 39 : 단속기구
39a : 싱크로 기구 또는 도그 클러치(단속기구)
PG : 유성기어장치

Claims (14)

  1. 엔진 출력 측에 배치되는 클러치;
    상기 클러치를 통해 엔진 동력을 선택적으로 입력 받도록 연결된 자동화 수동 변속기;
    상기 자동화 수동 변속기의 출력기어에 치합된 상태로 구동륜에 동력 전달 가능하게 연결된 디프렌셜 기어; 및
    모터 출력 측에 배치되고 모터와 디프렌셜 기어 사이의 동력 전달을 선택적으로 단속하는 단속기구를 포함하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단속기구는,
    상기 모터의 회전축에 연결된 입력축;
    상기 입력축에 회전요소 중 하나가 연결된 유성기어장치;
    상기 유성기어장치의 회전요소 중 다른 하나에 연결된 출력축;
    상기 출력축에 장착되고 디퍼렌셜 기어에 치합된 출력기어; 및
    상기 유성기어장치의 회전요소 중 정해진 하나를 선택적으로 고정하여 고정요소로 작동시키는 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 단속기구는 싱크로 기구 또는 도그 클러치인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 싱크로 기구 또는 도그 클러치는,
    입력축이 모터의 회전축에 연결되고,
    출력축이 출력기어를 통해 디퍼렌셜 기어와 동력 전달 가능하게 연결된 것을 특징으로 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 싱크로 기구 또는 도그 클러치의 출력축에 설치된 출력기어가 별도의 기어축에 장착된 중간기어에 치합되고, 상기 중간기어가 디퍼렌셜 기어에 치합되어, 상기 싱크로 기구 또는 도그 클러치의 출력축이 상기 출력기어 및 중간기어를 매개로 디퍼렌셜 기어와 동력 전달 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템.
  6. 엔진 출력 측에 배치되는 클러치; 상기 클러치를 통해 엔진 동력을 선택적으로 입력 받도록 연결된 자동화 수동 변속기; 상기 자동화 수동 변속기의 출력기어에 치합된 상태로 구동륜에 동력 전달 가능하게 연결된 디프렌셜 기어; 및 모터 출력 측에 배치되고 모터와 디프렌셜 기어 사이의 동력 전달을 선택적으로 단속하는 단속기구를 포함하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템에 있어서,
    제어기에 의해, 차량에서 수집되는 차량 상태 정보를 기초로 차량의 주행 모드가 결정되는 단계;
    상기 결정된 차량의 주행 모드가 엔진 동력만으로 차량을 구동하는 엔진 단독 모드인 경우, 제어기에 의해, 엔진 단독 모드로 차량이 주행하도록 제어되는 동안 차량에서 수집되는 차량 운전 정보를 기초로 차량의 주행 상태가 판단되는 단계; 및
    상기 판단된 차량의 주행 상태에 따라, 제어기에 의해, 상기 모터와 디프렌셜 기어 사이의 동력 전달이 가능한 연결 모드와, 동력 전달이 차단되는 단절 모드 중 선택된 하나로 상기 단속기구의 작동이 제어되는 단계를 포함하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템의 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 차량의 주행 모드가 결정되는 단계에서,
    상기 차량 상태 정보가 모터에 작동전력을 공급하는 배터리의 SOC(state of charge) 정보이고,
    상기 제어기는 현재의 배터리 SOC를 미리 설정된 SOC 범위와 비교하여, 상기 설정된 SOC 범위 이하인 경우 엔진 단독 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템의 제어 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 단속기구의 작동이 제어되는 단계에서,
    상기 제어기는 차량의 주행 상태가 가속 상태인 경우 상기 단속기구를 단절 모드로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템의 제어 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 단속기구의 작동이 제어되는 단계에서,
    상기 제어기는 차량의 주행 상태가 정속 또는 감속 상태인 경우 상기 단속기구를 연결 모드로 제어하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템의 제어 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 결정된 차량의 주행 모드가 엔진과 모터의 복합 동력으로 차량을 구동하는 HEV 모드이거나 모터 동력만으로 차량을 구동하는 EV 모드인 경우, 제어기에 의해, 상기 모터와 디프렌셜 기어 사이의 동력 전달이 가능한 연결 모드로 상기 단속기구의 작동이 제어되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템의 제어 방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 단속기구는,
    상기 모터의 회전축에 연결된 입력축;
    상기 입력축에 회전요소 중 하나가 연결된 유성기어장치;
    상기 유성기어장치의 회전요소 중 다른 하나에 연결된 출력축;
    상기 출력축에 장착되고 디퍼렌셜 기어에 치합된 출력기어; 및
    상기 유성기어장치의 회전요소 중 정해진 하나를 선택적으로 고정하여 고정요소로 작동시키는 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템의 제어 방법.
  12. 청구항 6에 있어서,
    상기 단속기구는 싱크로 기구 또는 도그 클러치인 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템의 제어 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 싱크로 기구 또는 도그 클러치는,
    입력축이 모터의 회전축에 연결되고,
    출력축이 출력기어를 통해 디퍼렌셜 기어와 동력 전달 가능하게 연결된 것을 특징으로 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템의 제어 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 싱크로 기구 또는 도그 클러치의 출력축에 설치된 출력기어가 별도의 기어축에 장착된 중간기어에 치합되고, 상기 중간기어가 디퍼렌셜 기어에 치합되어, 상기 싱크로 기구 또는 도그 클러치의 출력축이 상기 출력기어 및 중간기어를 매개로 디퍼렌셜 기어와 동력 전달 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템의 제어 방법.
KR1020200133100A 2020-10-15 2020-10-15 하이브리드 차량의 동력 전달 시스템 및 그 제어 방법 KR20220050251A (ko)

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