KR20220142634A

KR20220142634A - 전기차용 변속기 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20220142634A
Application number: KR1020210048913A
Authority: KR
Inventors: 이재준
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-04-15
Filing date: 2021-04-15
Publication date: 2022-10-24

Abstract

본 발명은 제1모터 및 제2모터; 제1회전요소가 상기 제1모터로부터 일정한 변속비로 동력을 전달받을 수 있도록 연결된 제1유성기어장치; 상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 연결된 출력축; 상기 제1유성기어장치의 제3회전요소를 선택적으로 고정시킬 수 있도록 설치된 제1클러치; 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소와 제3회전요소 사이를 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치; 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소를 상기 제2모터에 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제3클러치; 상기 출력축에 상기 제2모터를 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제4클러치를 포함하여 구성된다.

Description

전기차용 변속기 및 그 제어방법{TRANSMISSION FOR ELECTRIC VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 전기차용 변속기 및 그 제어방법에 관한 기술이다.

전기차는 모터의 동력만으로 차량의 구동이 이루어질 수 있도록 파워트레인이 구성되어 있어서, 배기가스 없이 차량의 주행이 이루어지므로, 친환경 차량으로 각광받고 있다.

상기 전기차에 사용될 수 있는 모터는 정격 회전속도가 10000RPM 이상의 수준으로, 차량의 구동 동력원으로 사용되기 위해서는 적절한 감속이 필요하다.

차량에서 가급적 사용되는 모터의 용량을 최소화하면서도, 차량의 최대 등판 능력 및 최고 속도 주행 능력을 모두 확보하도록 하기 위해서는 단순한 감속기로는 부족하고, 적어도 2개의 감속비 이상을 제공하는 변속기의 사용이 요구된다.

동일한 단간비를 가진 두 변속단 사이에 변속을 수행할 때, 모터가 연결된 전기차용 변속기에서는, 종래 일반적인 차량에서의 변속기에 비하여, 모터의 관성력 등에 의해 변속 충격 및 변속에 사용되는 마찰요소 등의 발열이 더 심하게 발생될 수 있고, 전기차의 자체적인 정숙성으로 인해 상기와 같은 변속 충격은 차량의 감성 품질에 매우 큰 악영향을 미칠 수 있다.

상기 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 1020170062634 A

본 발명은 2개의 변속단을 제공하여 가급적 적은 모터의 용량으로도 차량의 최대 등판 능력 및 최고 속도 주행 능력을 모두 확보할 수 있도록 하며, 변속 시, 마찰요소의 발열이나 변속충격이 거의 발생하지 않도록 함으로써, 우수한 변속감을 확보할 수 있도록 하여, 궁극적으로 차량의 상품성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 전기차용 변속기 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기차용 변속기는,

제1모터 및 제2모터;

제1회전요소가 상기 제1모터로부터 일정한 변속비로 동력을 전달받을 수 있도록 연결된 제1유성기어장치;

상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 연결된 출력축;

상기 제1유성기어장치의 제3회전요소를 선택적으로 고정시킬 수 있도록 설치된 제1클러치;

상기 제1유성기어장치의 제1회전요소와 제3회전요소 사이를 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치;

상기 제1유성기어장치의 제3회전요소를 상기 제2모터에 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제3클러치;

상기 출력축에 상기 제2모터를 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제4클러치;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1모터는 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소에 직결될 수 있다.

상기 제1모터는 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소에 일정한 감속비를 형성하는 감속장치를 통하여 연결될 수 있다.

상기 감속장치는 제1회전요소가 상기 제1모터에 직결되고, 제2회전요소가 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소에 직결되며, 제3회전요소가 고정된 제2유성기어장치로 구성될 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기차용 변속기는,

제1모터와 제2모터;

출력축;

상기 제1모터에 상시 연결된 제1회전요소와, 상기 출력축에 상시 연결된 제2회전요소와, 상기 제2모터에 선택적으로 연결되는 제3회전요소를 구비한 제1유성기어장치;

상기 제1유성기어장치의 제3회전요소를 고정시킬 수 있도록 설치된 제1클러치;

상기 제1유성기어장치의 임의의 두 회전요소를 서로 연결시키거나 해제시킬 수 있도록 설치된 제2클러치;

상기 제2모터와 상기 제1유성기어장치의 제3회전요소 사이에 설치된 제3클러치;

상기 출력축과 제2모터 사이에 설치된 제4클러치;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제1모터는 일정한 감속비를 형성하는 감속장치를 통하여 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소에 상시 연결될 수 있다.

상기 감속장치는 한 회전요소가 고정되고, 나머지 두 회전요소가 상기 제1모터와 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소에 각각 연결된 제2유성기어장치로 구성될 수 있다.

상기 제2클러치는 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소와 제3회전요소 사이를 단속할 수 있도록 설치될 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 전기차용 변속기 제어방법은,

제1클러치를 체결하여 제1모터의 동력이 감속되어 출력축으로 전달되는 1속 상태와, 제2클러치를 체결하여 상기 제1모터의 동력이 동일한 속도로 상기 출력축으로 전달되는 2속 상태 사이의 변속 시, 제3클러치를 체결하여 제2모터로 변속을 제어하는 것

을 특징으로 한다.

상기 1속 상태에서 2속 상태로 변속 시,

상기 제3클러치를 체결하는 단계;

상기 제2모터의 토크를 상기 제1클러치가 상기 제1유성기어장치의 제3회전요소를 정지상태로 지지하는 토크로 상승시키는 단계;

상기 제1클러치를 해제시키는 단계;

상기 제1모터의 속도는 저감시키고 상기 제2모터의 속도는 증가시키는 단계;

상기 제2클러치를 체결하는 단계;

상기 제1모터의 토크를 상승시키는 단계;

를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1클러치 해제 후, 상기 출력축으로 전달되는 토크를 일정하게 유지하도록 하면서, 상기 제1모터의 속도는 상기 출력축 속도로 저감시킴과 동시에, 상기 제2모터의 속도는 상기 출력축 속도로 증가시킬 수 있다.

상기 제2클러치를 체결한 후, 상기 제1모터의 토크를 상승시키면서, 상기 제2모터의 토크를 감소시킨 후, 상기 제3클러치를 해제시킬 수 있다.

상기 2속 상태에서 1속 상태로 변속 시,

상기 제2모터의 속도를 상기 출력축 속도에 동기시키는 단계;

상기 제3클러치를 체결하는 단계;

상기 제2모터의 토크를 상승시키면서 상기 제1모터의 토크를 감소시키는 단계;

상기 제2클러치를 해제시키는 단계;

상기 제1모터의 속도는 상승시키고 상기 제2모터의 속도는 감소시키는 단계;

상기 제2모터가 정지하면, 상기 제1클러치를 체결하는 단계;

상기 제2모터의 토크를 해제시키는 단계;

를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제3클러치를 체결한 후, 상기 출력축 속도는 일정하게 유지하도록 하면서, 상기 제2모터의 토크를 상승시킴과 동시에 상기 제1모터의 토크를 감소시킬 수 있다.

상기 제2모터의 토크를 해제한 후, 상기 제3클러치를 해제할 수 있다.

상기 출력축으로 전달되는 토크를 추가해야 할 상황이 되면, 상기 제4클러치를 체결하여, 상기 제2모터의 동력을 상기 출력축으로 제공하도록 할 수 있다.

본 발명은 2개의 변속단을 제공하여 가급적 적은 모터의 용량으로도 차량의 최대 등판 능력 및 최고 속도 주행 능력을 모두 확보할 수 있도록 하며, 변속 시, 마찰요소의 발열이나 변속충격이 거의 발생하지 않도록 함으로써, 우수한 변속감을 확보할 수 있도록 하여, 궁극적으로 차량의 상품성을 크게 향상시킬 수 있도록 한다.

또한, 토크 어시스트 기능의 구현으로, 차량의 가속 성능을 더욱 향상시킬 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전기차용 변속기의 제1실시예를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 전기차용 변속기의 제2실시예를 도시한 도면,
도 3은 본 발명 전기차용 변속기의 작동 모드표,
도 4는 본 발명 전기차용 변속기를 1속에서 2속으로 변속시키는 과정을 도시한 순서도,
도 5는 도 4의 변속과정을 제1모터의 회전속도와 토크의 그래프로 표현한 도면,
도 6은 도 4의 변속과정을 설명한 도표,
도 7은 본 발명 전기차용 변속기를 2속에서 1속으로 변속시키는 과정을 도시한 순서도,
도 8은 도 7의 변속과정을 제1모터의 회전속도와 토크의 그래프로 표현한 도면,
도 9는 도 7의 변속과정을 설명한 도표이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명 전기차용 변속기의 실시예들은 공통적으로, 제1모터(MG1) 및 제2모터(MG2); 제1회전요소가 상기 제1모터(MG1)로부터 일정한 변속비로 동력을 전달받을 수 있도록 연결된 제1유성기어장치(PG1); 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제2회전요소에 연결된 출력축(OUT); 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소를 선택적으로 고정시킬 수 있도록 설치된 제1클러치(CL1); 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소와 제3회전요소 사이를 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치(CL2); 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소를 상기 제2모터(MG2)에 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제3클러치(CL3); 상기 출력축(OUT)에 상기 제2모터(MG2)를 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제4클러치(CL4)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소, 제2회전요소, 및 제3회전요소는 각각 제1선기어(S1), 제1캐리어(C1), 제1링기어(R1)일 수 있다.

즉, 본 발명은 기본적으로는 상기 제1모터(MG1)의 동력으로 차량이 구동되도록 하며, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1선기어(S1)로 입력된 동력은 상기 제1링기어(R1)가 고정된 상태에서 감속되어 상기 제1캐리어(C1)를 통해 출력축(OUT)으로 인출되어 1속을 구현하도록 되어 있으며, 상기 출력축(OUT)에는 차동장치(DF)가 연결되어, 상기 차동장치(DF)의 양쪽에 연결된 드라이브샤프트를 통해 차량 양쪽의 구동륜을 구동하도록 된 것이다.

한편, 상기 제2클러치(CL2)를 체결하면, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 모든 회전요소는 일체로 록킹되어 동일하게 회전되므로, 상기 제1선기어(S1)로 입력된 동력은 1:1의 변속비로 그대로 상기 출력축(OUT)으로 전달되어 2속을 구현하게 된다.

상기 제2클러치(CL2)는 본 실시예들에서는 상기 제1회전요소와 제3회전요소 사이를 연결시킬 수 있도록 설치되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 임의의 두 회전요소 사이를 연결시키거나 해제시킬 수 있도록 설치될 수 있을 것이다.

도 1의 제1실시예에서, 상기 제1모터(MG1)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소에 직결되어, 동력을 1:1의 변속비로 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소로 전달하도록 구성되어 있다.

도 2의 제2실시예에서, 상기 상기 제1모터(MG1)는 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소에 일정한 감속비를 형성하는 감속장치를 통하여 연결된 구성이다.

즉, 도 2에서, 상기 감속장치는 제1회전요소가 상기 제1모터(MG1)에 직결되고, 제2회전요소가 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1회전요소에 직결되며, 제3회전요소가 고정된 제2유성기어장치(PG2)로 구성된 것이다.

즉, 상기 제2유성기어장치(PG2)의 제1회전요소를 제2선기어(S2), 제2회전요소를 제2캐리어(C2), 제3회전요소를 제2링기어(R2)라고 할 때, 상기 제2선기어(S2)로 입력된 제1모터(MG1)의 동력은 상기 제2링기어(R2)가 고정되어 있으므로, 제2캐리어(C2)를 통해 감속된 상태로 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제1선기어(S1)로 입력되는 것이다.

따라서, 도 1의 제1실시예에 비하여, 상기 제1모터(MG1)의 동력은 상기 제2실시예에서 더욱 큰 감속비로 동력을 감속하여 상기 출력축(OUT)을 통해 구동륜으로 인출되도록 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 전기차용 변속기는, 도 3의 작동 모드표와 같이, 제1클러치(CL1)를 체결하여 제1모터(MG1)의 동력이 감속되어 출력축(OUT)으로 전달되는 1속 상태와, 제2클러치(CL2)를 체결하여 상기 제1모터(MG1)의 동력이 동일한 속도로 상기 출력축(OUT)으로 전달되는 2속 상태를 구현할 수 있다.

상기 1속과 2속의 변속단 사이를 변속할 때에는 제3클러치(CL3)를 체결하여 제2모터(MG2)로 변속을 제어하고, 상기 출력축(OUT)의 토크를 더욱 증가시키기 위한 토크어시스트 모드에서는 제4클러치(CL4)를 체결하여 상기 제2모터(MG2)로 토크를 출력축(OUT)으로 추가하며, 이를 도 3의 작동 모드표에서는 제3클러치(CL3)와 제4클러치(CL4)에 대해 괄호로 표현하고 있다.

이하에서는 상기 제1실시예를 기준으로 변속 과정을 구체적으로 살펴본다.

상기 1속 상태에서 2속 상태로 변속 시, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제3클러치(CL3)를 체결하는 단계(S10); 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상기 제1클러치(CL1)가 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소를 정지상태로 지지하는 토크로 상승시키는 단계(S20); 상기 제1클러치(CL1)를 해제시키는 단계(S30); 상기 제1모터(MG1)의 속도는 저감시키고 상기 제2모터(MG2)의 속도는 증가시키는 단계(S40); 상기 제2클러치(CL2)를 체결하는 단계(S50); 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상승시키는 단계(S60)를 차례로 수행하여, 변속을 완료한다.

즉, 상기 제3클러치(CL3)를 체결하여 상기 제2모터(MG2)의 동력을 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소에 전달할 수 있는 상태로 전환하고(S10), 상기 제1클러치(CL1)를 해제해도 상기 제3회전요소가 정지상태를 유지할 수 있는 반력을 제공할 수 있는 수준으로 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시킨 후(S20), 상기 제1클러치(CL1)를 해제하는 것이다(S30).

상기 제1클러치(CL1) 해제 후, 상기 출력축(OUT)으로 전달되는 토크를 일정하게 유지하도록 하면서, 상기 제1모터(MG1)의 속도는 상기 출력축(OUT) 속도로 저감시킴과 동시에, 상기 제2모터(MG2)의 속도는 상기 출력축(OUT) 속도로 증가시킨다(S40).

상기 제1모터(MG1)의 속도와 제2모터(MG2) 속도가 모두 출력축(OUT) 속도에 동기되면, 상기 제2클러치(CL2)를 체결한 후(S50), 상기 제1모터(MG1)의 토크를 상승시키면서(S60), 상기 제2모터(MG2)의 토크를 감소시킨 후, 상기 제3클러치(CL3)를 해제시켜서 변속을 마무리하는 것이다.

즉, 이상의 변속과정에서, 상기 제1클러치(CL1)와 제2클러치(CL2) 및 제3클러치(CL3)는 모두 속도가 동기된 상태에서 체결되므로, 마찰에 의한 발열이 거의 없으며, 변속 과정 전체에 걸쳐서 출력축의 속도 및 토크의 변동이 없어서, 변속 충격이 없이 매우 부드러운 변속이 이루어지는 것이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 상기 2속 상태에서 1속 상태로 변속 시, 상기 제2모터(MG2)의 속도를 상기 출력축(OUT) 속도에 동기시키는 단계(S110); 상기 제3클러치(CL3)를 체결하는 단계(S120); 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시키면서 상기 제1모터(MG1)의 토크를 감소시키는 단계(S130); 상기 제2클러치(CL2)를 해제시키는 단계(S140); 상기 제1모터(MG1)의 속도는 상승시키고 상기 제2모터(MG2)의 속도는 감소시키는 단계(S150); 상기 제2모터(MG2)가 정지하면, 상기 제1클러치(CL1)를 체결하는 단계(S160); 상기 제2모터(MG2)의 토크를 해제시키는 단계(S170)를 차례로 수행하여 변속을 완료한다.

즉, 상기 제3클러치(CL3)를 체결하기 전에, 상기 제2모터(MG2)의 속도를 상기 출력축(OUT) 속도에 동기시켜서(S110), 상기 제3클러치(CL3) 체결 시 충격과 마찰이 발생하지 않도록 하는 것이다.

상기 제3클러치(CL3)를 체결한 후(S120), 상기 출력축(OUT) 속도는 일정하게 유지하도록 하면서, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 상승시킴과 동시에 상기 제1모터(MG1)의 토크를 감소시킨다(S130).

이때, 상기 제2모터(MG2)의 토크 상승 및 상기 제1모터(MG1)의 토크 감소는 상기 제2클러치(CL2)를 해제하여도, 상기 제1유성기어장치(PG1)의 모든 회전요소들이 상기 출력축(OUT)과 함께 동일한 속도를 유지할 수 있는 수준으로 이루어지는 것이며, 이러한 상태가 완료되면, 상기 제2클러치(CL2)를 해제하는 것이다(S140).

상기 제2클러치(CL2)를 해제한 후에는, 가급적 상기 출력축(OUT) 속도를 일정하게 유지하면서, 상기 제1모터(MG1)의 속도는 상승시키고, 상기 제2모터(MG2)의 속도는 저감시켜서 정지상태에 이르게 한다(S150).

상기 제2모터(MG2)의 속도가 0가 되면, 상기 제1클러치(CL1)를 체결하여 상기 제1유성기어장치(PG1)의 제3회전요소를 고정시키고(S160), 상기 제2모터(MG2)의 토크를 해제하고(S170) 상기 제3클러치(CL3)를 해제하여 변속을 완료한다.

이상의 변속과정에서도, 상기 제1클러치(CL1), 제2클러치(CL2) 및 제3클러치(CL3)의 체결은 체결 대상의 동기가 이루어진 상태에서 이루어지므로, 충격이나 마찰에 의한 발열의 발생이 거의 없고, 상기 출력축(OUT)의 속도 및 토크는 일정한 상태를 유지하게 되므로, 전기차의 수준에 적합한 정숙하고 부드러운 변속감을 확보할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 전기차용 변속기는 상기 1속의 상태나 2속의 상태에서, 상기 출력축(OUT)으로 전달되는 토크를 추가해야 할 상황이 되면, 상기 제4클러치(CL4)를 체결하여, 상기 제2모터(MG2)의 동력을 상기 출력축(OUT)으로 더 제공함으로써, 토크 어시스트 모드의 구현으로 차량의 가속감을 향상시킬 수 있다.

참고로, 도면에서 T_MG1a는 상기 제1모터의 1속 상태에서의 토크이며, T_MG1b는 상기 제1모터의 2속 상태의 토크이고, T_CL1은 제1클러치가 감당하는 토크, T_CL2는 제2클러치가 감당하는 토크를 각각 의미한다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

MG1; 제1모터
MG2; 제2모터
PG1; 제1유성기어장치
OUT; 출력축
CL1; 제1클러치
CL2; 제2클러치
CL3; 제3클러치
CL4; 제4클러치
S1; 제1선기어
C1; 제1캐리어
R1; 제1링기어
DF; 차동장치
PG2; 제2유성기어장치
S2; 제2선기어
C2; 제2캐리어
R2; 제2링기어

Claims

제1모터 및 제2모터;
제1회전요소가 상기 제1모터로부터 일정한 변속비로 동력을 전달받을 수 있도록 연결된 제1유성기어장치;
상기 제1유성기어장치의 제2회전요소에 연결된 출력축;
상기 제1유성기어장치의 제3회전요소를 선택적으로 고정시킬 수 있도록 설치된 제1클러치;
상기 제1유성기어장치의 제1회전요소와 제3회전요소 사이를 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제2클러치;
상기 제1유성기어장치의 제3회전요소를 상기 제2모터에 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제3클러치;
상기 출력축에 상기 제2모터를 선택적으로 연결할 수 있도록 설치된 제4클러치;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1모터는 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소에 직결된 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1모터는 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소에 일정한 감속비를 형성하는 감속장치를 통하여 연결된 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
청구항 3에 있어서,
상기 감속장치는 제1회전요소가 상기 제1모터에 직결되고, 제2회전요소가 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소에 직결되며, 제3회전요소가 고정된 제2유성기어장치로 구성된 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
제1모터와 제2모터;
출력축;
상기 제1모터에 상시 연결된 제1회전요소와, 상기 출력축에 상시 연결된 제2회전요소와, 상기 제2모터에 선택적으로 연결되는 제3회전요소를 구비한 제1유성기어장치;
상기 제1유성기어장치의 제3회전요소를 고정시킬 수 있도록 설치된 제1클러치;
상기 제1유성기어장치의 임의의 두 회전요소를 서로 연결시키거나 해제시킬 수 있도록 설치된 제2클러치;
상기 제2모터와 상기 제1유성기어장치의 제3회전요소 사이에 설치된 제3클러치;
상기 출력축과 제2모터 사이에 설치된 제4클러치;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
청구항 5에 있어서,
상기 제1모터는 일정한 감속비를 형성하는 감속장치를 통하여 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소에 상시 연결된 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
청구항 6에 있어서,
상기 감속장치는 한 회전요소가 고정되고, 나머지 두 회전요소가 상기 제1모터와 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소에 각각 연결된 제2유성기어장치로 구성된 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
청구항 5에 있어서,
상기 제2클러치는 상기 제1유성기어장치의 제1회전요소와 제3회전요소 사이를 단속할 수 있도록 설치된 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기.
제1클러치를 체결하여 제1모터의 동력이 감속되어 출력축으로 전달되는 1속 상태와, 제2클러치를 체결하여 상기 제1모터의 동력이 동일한 속도로 상기 출력축으로 전달되는 2속 상태 사이의 변속 시, 제3클러치를 체결하여 제2모터로 변속을 제어하는 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기 제어방법.
청구항 9에 있어서,
상기 1속 상태에서 2속 상태로 변속 시,
상기 제3클러치를 체결하는 단계;
상기 제2모터의 토크를 상기 제1클러치가 상기 제1유성기어장치의 제3회전요소를 정지상태로 지지하는 토크로 상승시키는 단계;
상기 제1클러치를 해제시키는 단계;
상기 제1모터의 속도는 저감시키고 상기 제2모터의 속도는 증가시키는 단계;
상기 제2클러치를 체결하는 단계;
상기 제1모터의 토크를 상승시키는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차용 변속기 제어방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제1클러치 해제 후, 상기 출력축으로 전달되는 토크를 일정하게 유지하도록 하면서, 상기 제1모터의 속도는 상기 출력축 속도로 저감시킴과 동시에, 상기 제2모터의 속도는 상기 출력축 속도로 증가시키는 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기 제어방법.
청구항 10에 있어서,
상기 제2클러치를 체결한 후, 상기 제1모터의 토크를 상승시키면서, 상기 제2모터의 토크를 감소시킨 후, 상기 제3클러치를 해제시키는 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기 제어방법.
청구항 9에 있어서,
상기 2속 상태에서 1속 상태로 변속 시,
상기 제2모터의 속도를 상기 출력축 속도에 동기시키는 단계;
상기 제3클러치를 체결하는 단계;
상기 제2모터의 토크를 상승시키면서 상기 제1모터의 토크를 감소시키는 단계;
상기 제2클러치를 해제시키는 단계;
상기 제1모터의 속도는 상승시키고 상기 제2모터의 속도는 감소시키는 단계;
상기 제2모터가 정지하면, 상기 제1클러치를 체결하는 단계;
상기 제2모터의 토크를 해제시키는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기차용 변속기 제어방법.
청구항 13에 있어서,
상기 제3클러치를 체결한 후, 상기 출력축 속도는 일정하게 유지하도록 하면서, 상기 제2모터의 토크를 상승시킴과 동시에 상기 제1모터의 토크를 감소시키는 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기 제어방법.
청구항 13에 있어서,
상기 제2모터의 토크를 해제한 후, 상기 제3클러치를 해제하는 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기 제어방법.
청구항 9에 있어서,
상기 출력축으로 전달되는 토크를 추가해야 할 상황이 되면, 상기 제4클러치를 체결하여, 상기 제2모터의 동력을 상기 출력축으로 제공하도록 하는 것
을 특징으로 하는 전기차용 변속기 제어방법.