KR100802692B1 - 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치 - Google Patents

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김용기
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 복합형 하이브리드 전기 자동차에서 전동발전기가 변속기로의 기능 구현시 전기적 경로를 통한 에너지의 흐름 과다로 인한 기계적 에너지와 전기적 에너지 사이의 상호 변환 과정에서 수반되는 동력 효율의 저하를 방지할 수 있도록 하여, 전동발전기의 용량 증대를 방지함과 더불어 연비의 저하를 배제할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 바의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 연료의 연소를 통해 구동력을 생성하는 엔진과; 전기 에너지를 공급받아 구동력을 생성함과 더불어, 운동 에너지를 공급받아 이를 전기 에너지로 출력하는 제1,2전동발전기; 상기 제1,2전동발전기로부터 제공되는 전기 에너지를 저장함과 더불어, 상기 제1,2전동발전기의 작동에 필요로 하는 전기 에너지를 공급하는 배터리; 상기 엔진과 상기 제1,2전동발전기로부터 각각 출력되는 구동력을 주행 상태에 따라 적정의 기어비로 변환시켜 구동축에 출력하는 다수의 유성기어셋트 및; 상기 다수의 유성기어셋트에 구비되어 주행 상태에 따라 결정된 기어비로 출력 회전수를 조절하는 다수의 브레이크를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치{power train for a hybrid electric vehicle}
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치의 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 동력전달장치의 구성을 도식적으로 표현한 레버 해석도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
E - 엔진 MG1,2 - 제1,2전동발전기
B+ - 배터리 PG-1,2,3 - 제1,2,3유성기어셋트
S1,2,3 - 제1,2,3선기어 C1,2,3 - 제1,2,3캐리어
R1,2,3 - 제1,2,3링기어 B1,2 - 제1,2브레이크
본 발명은 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행을 위한 적정 변속비로의 출력시 유성기어셋트중 특정 멤버를 구속하 여 전동발전기로부터 출력되는 구동 에너지를 사전에 낮출 수 있도록 하여 전기 에너지의 소비율을 낮추고, 시스템의 효율과 연비를 동시에 향상시킬 수 있도록 하는 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치에 관한 것이다.
근래에 들어 자동차에 있어 연비의 향상 요구와 배기가스 유해성분의 배출 규제의 강화에 따라 친환경 자동차에 대한 요구가 증가되어 있는 바, 이에 대한 현실적인 대안으로 하이브리드 전기 자동차가 주목받고 있는 실정이다.
즉, 하이브리드 전기 자동차는 엔진에 의한 구동과 전기 모터에 의한 구동을 복합한 차량으로서, 운전자의 필요나 차량의 주행 조건 등에 따라 엔진에 의한 구동과 전기 모터에 의한 구동 및 이들이 적절히 조합된 구동 등의 여러 구동 상태를 적절히 가변하면서 주행 상태를 유지하도록 되어 있다.
또한, 하이브리드 전기 자동차의 구동은 HEV(Hybrid Emission Vehicle) 모드와, ZEV(Zero Emission Vehicle) 모드로도 구분되며, 상기 HEV 모드는 엔진의 구동이 이루어지는 주행 모드로서 배기가스의 방출이 필연적인 상태이며, ZEV 모드는 엔진은 구동되지 않고 배터리의 전력을 공급받은 전기 모터의 동력에 의해 구동되는 주행 모드로서 배기가스의 방출이 없는 상태이다.
따라서, 상기와 같은 하이브리드 전기 자동차는 ZEV 모드 주행에 의해 종래의 차량에 비하여 배기가스에 의한 대기오염을 줄일 수 있다.
한편, 상기 하이브리드 전기 자동차에는 발전기가 탑재되어 있어서, 엔진에 의한 구동이 이루어지는 상태 또는 차량의 관성 주행시에 상기 발전기에서 발생되는 전기로 배터리를 충전할 수 있도록 되어 있다.
이러한 하이브리드 전기 자동차에 있어 동력전달의 구조는 크게 직렬형과 병렬형 및 복합형 등의 몇 가지로 구분되는 바, 그 중에서 복합형은 직렬형의 장점인 높은 발전 효율과 엔진과 모터의 동시 사용이라는 병렬형의 장점을 동시에 채택한 것으로 하이브리드 효과의 극대화 측면에서 그 우수성을 널리 인정받고 있다.
그러나, 종래 복합형 하이브리드 전기 자동차의 동력전달구조에서는 2개의 전동발전기가 모터와 제너레이터의 역할을 수행하여 구동력을 발생하는 기능 외에 변속기로서 동작을 하기 때문에, 변속기로서의 동작시 전기적인 경로를 통하게 되는 에너지의 흐름이 많아지게 되어 기계적 에너지의 전기적 에너지로의 변환 및 그 역의 변환 과정에서 필수적으로 고려되어야 할 변환 효율의 적용으로 인하여 전반적인 동력 전달계의 효율이 저하되는 문제를 야기하고 있다.
특히 상기와 같은 동력전달의 효율 저하에 대한 문제는 고속의 저부하 및 저속의 고부하 작동영역에서 확연하게 드러나게 되는 데, 전기적 전달 경로의 증가는 결국 전동발전기의 용량 증대를 요구하게 되고, 이로 인해 연비의 저하를 초래하게 되는 문제가 있어 왔다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 복합형 하이브리드 전기 자동차에서 전동발전기가 변속기로의 기능 구현시 전기적 경로를 통한 에너지의 흐름 과다로 인한 기계적 에너지와 전기적 에너지 사이의 상호 변환 과정에서 수반되는 동력 효율의 저하를 방지할 수 있도록 하여, 전동발전기의 용량 증대 를 방지함과 더불어 연비의 저하를 배제할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연료의 연소를 통해 구동력을 생성하는 엔진과;
전기 에너지를 공급받아 구동력을 생성함과 더불어, 운동 에너지를 공급받아 이를 전기 에너지로 출력하는 제1,2전동발전기;
상기 제1,2전동발전기로부터 제공되는 전기 에너지를 저장함과 더불어, 상기 제1,2전동발전기의 작동에 필요로 하는 전기 에너지를 공급하는 배터리;
상기 엔진과 상기 제1,2전동발전기로부터 각각 출력되는 구동력을 주행 상태에 따라 적정의 기어비로 변환시켜 구동축에 출력하는 다수의 유성기어셋트 및;
상기 다수의 유성기어셋트에 구비되어 주행 상태에 따라 결정된 기어비로 출력 회전수를 조절하는 다수의 브레이크를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 다수의 유성기어셋트는 상기 엔진과 상기 제1,2전동발전기와 직결되는 제1유성기어셋트와, 상기 제1유성기어셋트에 연결된 제2유성기어셋트 및, 상기 제1유성기어셋트와 상기 제2유성기어셋트에 각각 연결된 제3유성기어셋트로 이루어지고;
상기 제1유성기어셋트는 전기 자동차로의 주행모드시 상기 제1,2전동발전기로부터 출력되는 구동력의 조절에 의해 무단으로의 변속을 가능하게 하고;
상기 제2유성기어셋트는 하이브리드 주행모드중 고속 저부하로 주행시 기계 적 경로를 통해 상기 엔진의 구동력을 전달하고 저단 기어비로의 고속 전용의 유단 상태에서 상기 배터리의 전기 에너지를 이용한 동력의 보조 기능을 수행하며;
상기 제3유성기어셋트는 하이브리드 주행모드중 저속 고부하로 주행시 기계적 경로를 통해 상기 엔진의 구동력을 전달하고 고단 기어비로의 저속 전용의 유단 상태에서 상기 배터리의 전기 에너지를 이용한 동력의 보조 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 연소실내에서 연료를 연소시켜 차량의 주행에 필요로 하는 구동력을 생성하는 엔진(E)과, 배터리(B+)에 저장된 전기 에너지와 발전된 전기 에너지를 매개로 각각 차량의 주행에 필요로 하는 구동력을 생성함과 더불어 외부로부터 제공되는 운동 에너지로부터 전기 에너지를 생성하여 이를 상기 배터리(B+)에 저장시키도록 외부로 출력하는 제1,제2전동발전기(MG1,MG2), 상기 엔진(E)과 상기 제1,제2전동발전기(MG1,MG2)로부터 각각 출력되는 구동력을 차량의 주행 상태에 따라 적정의 기어비로 변환시켜 이를 구동축에 출력하는 제1,제2,제3유성기어셋트(PG-1,PG-2,PG-3) 및, 상기 제2,제3유성기어셋트(PG-2,PG-3)에 구비되어 차량의 주행 상태에 따라 결정된 기어비로 출력 회전수를 조절하도록 구비된 제1,제2브레이크(B1,B2)를 포함하여 구성된다.
이 경우, 상기 배터리(B+)는 상기 제1,제2전동발전기(MG1,MG2)의 작동에 필요로 하는 전기 에너지를 공급함과 더불어, 주행 상태에 따라 상기 제1,제2전동발전기(MG1,MG2)로부터 발전되는 전기 에너지를 충전하여 저장하도록 되어 있는 바, 즉 상기 배터리(B+)는 상기 제1,제2전동발전기(MG1,MG2)와의 전기 에너지를 충/방전시키도록 구성된다.
여기서, 상기 엔진(E)과 상기 제1,제2전동발전기(MG1,MG2), 상기 제1,제2,제3유성기어셋트(PG-1,PG-2,PG-3) 및, 상기 제1,제2브레이크(B1,B2)의 설치 상태는 다음과 같은 바, 설명에 앞서 상기 제1,제2,제3유성기어셋트(PG-1,PG-2,PG-3)는 도면에 도시된 바와 같이 싱글피니언 유성기어셋트로 이루어짐을 밝혀 둔다.
상기 제1전동발전기(MG1)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1선기어(S1)와 연결되고, 상기 엔진(E)은 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1캐리어(C1)와 연결되며, 상기 제2전동발전기(MG2)는 상기 제1유성기어셋트(PG-1)의 제1링기어(R1)와 연결된다.
상기 제1브레이크(B1)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2선기어(S2)와 연결되고, 상기 제1선기어(S1)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2캐리어(C2)와 연결되며, 상기 제1캐리어(C1)는 상기 제2유성기어셋트(PG-2)의 제2링기어(R2)와 연결된다.
상기 제2링기어(R2)는 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3선기어(S3)와 연결되고, 상기 제1링기어(R1)는 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3캐리어(C3)와 연결되며, 상기 제2브레이크(B2)는 상기 제3유성기어셋트(PG-3)의 제3링기어(R3)와 연결되는 데, 이때 상기 제3캐리어(C3)는 종감속장치(D)와 연결되고, 상기 종감속장치(D)는 구동축(S)과 연결된다.
이 경우, 상기 제1브레이크(B1)는 저부하 고속 주행모드로의 주행시, 동력의 전달경로를 변경시켜 상기 엔진(E)으로부터 낮은 출력을 전달받고, 상기 제2전동발전기(MG2)의 높은 회전을 이용하여 차량을 고속으로 구동시키도록 체결된다.
또한, 상기 제2브레이크(B2)는 고부하 저속 주행모드로의 주행시, 동력의 전달 경로를 변경시켜 상기 엔진(E)으로부터 높은 출력을 전달받고, 상기 제2전동발전기(MG2)의 낮은 회전에 따른 높은 토오크를 전달받아 차량을 저속에서 고 출력으로 구동시키도록 체결된다.
이하, 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치에 대한 작동을 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 동력전달장치의 주행모드는 크게 세가지로 구분할 수 있다.
첫번째로, 무단변속의 주행모드인 데, 이 주행모드에서는 상기 제1브레이크(B1)와 제2브레이크(B2)가 각각 해제되고 상기 엔진(E)과 상기 제2전동발전기(MG2)로부터 각각 입력되는 구동력에 의해 차량이 동작되는 상태이다.
이때, 차속은 상기 제2전동발전기(MG2)에 대한 속도제어를 통해 무단변속으로의 주행모드를 구현할 수 있게 되고, 이른 바, ZEV(Zero Emission Vehicle) 모드로의 구동이 가능한 상태이다.
즉, 상기 ZEV 주행모드에서는 상기 엔진(E)으로부터 발생된 구동력과 상기 제2전동발전기(MG2)로부터 발생된 구동력이 각각 다수의 유성기어셋트를 거쳐 출력되고, 출력된 구동력은 상기 종감속장치(D)를 지나 구동축(S)으로 출력되는 것이다.
이와 같은 주행모드는 도 2에 도시된 레버 해석 그래프에서 (가)로 표시된 상태이다.
두번째로, 저부하 고속의 주행모드인 데, 이 주행모드에서는 상기 제1브레이크(B1)만이 체결되고 상기 엔진(E)과 상기 제2전동발전기(MG2)로부터 각각 입력되는 구동력에 의해 차량이 동작되는 상태이다.
이때, 차량은 저기어비의 고속 전용의 유단 상태로서, 상기 배터리(B+)에 저장된 전기 에너지를 이용한 구동력의 보충을 실시할 수 있는 상태이다.
즉, 상기 저부하 고속의 주행모드에서도 상기 ZEV 주행모드와 동일한 과정을 거쳐 구동력이 구동축(S)으로 전달되어 차량이 구동되는 것이다. 이때, 상기 제1브레이크(B1)의 체결이 선행됨은 물론이다.
이와 같은 주행모드는 도 2에 도시된 레버 해석 그래프에서 (나)로 표시된 상태이다.
세번째로, 고부하 저속의 주행모드인 데, 이 주행모드에서는 상기 제2브레이크(B2)만이 체결되고 상기 엔진(E)과 상기 제2전동발전기(MG2)로부터 각각 입력되는 구동력에 의해 차량이 동작되는 상태이다.
이때, 차량은 고기어비의 저속 전용의 유단 상태로서, 상기 배터리(B+)에 저장된 전기 에너지를 이용한 구동력의 보충을 실시할 수 있는 상태이다.
즉, 상기 고부하 저속의 주행모드에서도 상기 ZEV 주행모드와 동일한 과정을 거쳐 구동력이 구동축(S)으로 전달되어 차량이 구동되는 것이다. 이때, 상기 제2브레이크(B2)의 체결이 선행됨은 물론이다.
이와 같은 주행모드는 도 2에 도시된 레버 해석 그래프에서 (다)로 표시된 상태이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치에 의하면, 통상의 주행시에는 엔진과 전동발전기의 작동으로부터 필요 구동력을 생성하고, 하여 전동발전기의 속도 제어를 통한 무단의 변속 과정을 거쳐 차량을 구동시키게 된다.
그리고, 고속 주행시에는 기계적 경로를 통해 엔진과 전동발전기의 작동으로부터 필요 구동력을 생성하고, 저속 기어비의 고속 전용 유단 상태를 통해 배터리의 저장 에너지를 이용한 동력의 보조를 가능하게 한다.
또한, 저속 주행시에는 기계적 경로를 통해 엔진과 전동발전기의 작동으로부터 필요 구동력을 생성하고, 고속 기어비의 저속 전용 유단 상태를 통해 배터리의 저장 에너지를 이용한 동력의 보조를 가능하게 한다.
즉, 적정의 변속비로 구동력을 출력할 때, 다수의 유성기어셋트중 특정의 멤버를 구속하여 전동발전기로부터 출력되는 구동력을 사전에 낮출 수 있게 되므로, 전기 에너지의 소비율을 낮출 수 있고, 이로 인해 효율의 증대 및 연비의 향상을 기대할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 연료의 연소를 통해 구동력을 생성하는 엔진(E)과;
    전기 에너지를 공급받아 구동력을 생성함과 더불어, 운동 에너지를 공급받아 이를 전기 에너지로 출력하는 제1,2전동발전기(MG1,MG2);
    상기 제1,2전동발전기(MG1,MG2)로부터 제공되는 전기 에너지를 저장함과 더불어, 상기 제1,2전동발전기(MG1,MG2)의 작동에 필요로 하는 전기 에너지를 공급하는 배터리(B+);
    상기 제1전동발전기(MG1)와 연결된 제1선기어(S1)와, 상기 엔진(E)과 연결된 제1캐리어(C1) 및, 상기 제2전동발전기(MG2)와 연결된 제1링기어(R1)를 갖춘 제1유성기어셋트(PG-1);
    제1브레이크(B1)와 연결된 제2선기어(S2)와, 상기 제1선기어(S1)와 연결된 제2캐리어(C2) 및, 상기 제1캐리어(C1)와 연결된 제2링기어(R2)를 갖춘 제2유성기어셋트(PG-2) 및;
    상기 제2링기어(R2)와 연결된 제3선기어(S3)와, 상기 제1링기어(R1)와 연결되고 종감속장치(D)에 연결된 제3캐리어(C3) 및, 제2브레이크(B2)와 연결된 제3링기어(R3)를 갖춘 제3유성기어셋트(PG-3)를 포함하여 구성되는 하이브리드 전기 자동차의 동력전달장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7952306B2 (en) 2007-06-01 2011-05-31 Progress Rail Services Corp Power system with multiple generator units
KR101382792B1 (ko) 2008-08-04 2014-04-08 현대자동차주식회사 차량의 하이브리드 구동장치

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080214148A1 (en) * 2005-11-05 2008-09-04 Jorey Ramer Targeting mobile sponsored content within a social network
US8235853B2 (en) * 2006-10-18 2012-08-07 Magna Powertrain Inc. Hybrid transmissions with planetary gearsets
US7876061B2 (en) * 2007-06-01 2011-01-25 Progress Rail Services Corp. Power system with multiple generator units
WO2009067981A1 (de) * 2007-11-30 2009-06-04 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Verfahren zum steuern des betriebs eines generators in einem fahrzeugantriebsstrang sowie fahrzeugantriebsstrang
CN101590805B (zh) * 2008-05-30 2012-11-21 比亚迪股份有限公司 一种混合动力驱动***
DE102009001470A1 (de) * 2009-03-11 2010-09-16 Robert Bosch Gmbh Werkzeugmaschinenvorrichtung
US8226515B2 (en) * 2009-08-26 2012-07-24 GM Global Technology Operations LLC Two-mode hybrid powertrain with two motor/generators
DE102011051625A1 (de) * 2011-07-07 2013-01-10 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Hybridantriebsstrang
KR102422140B1 (ko) * 2017-11-07 2022-07-18 현대자동차주식회사 하이브리드 자동차 및 그를 위한 주행 모드 제어 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6371882B1 (en) 1999-12-17 2002-04-16 Caterpillar Inc. Control system and method for a multiple range continuously variable transmission using mechanical clutches
US6455947B1 (en) 2001-02-14 2002-09-24 Bae Systems Controls, Inc. Power combining apparatus for hybrid electric vehicle
JP2004150627A (ja) 2002-09-04 2004-05-27 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド変速機
JP2005112019A (ja) 2003-10-03 2005-04-28 Toyota Motor Corp ハイブリッド車の駆動装置
JP2005121090A (ja) 2003-10-15 2005-05-12 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド変速機のモータジェネレータ回転数制御装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5120282A (en) * 1990-10-16 1992-06-09 Fjaellstroem Bengt Vehicle transmission system
JP3291916B2 (ja) * 1994-06-06 2002-06-17 株式会社エクォス・リサーチ ハイブリッド型車両
US5813488A (en) * 1996-06-14 1998-09-29 Deere & Company Electric wheel drive for a utility vehicle
JP3354074B2 (ja) * 1997-04-25 2002-12-09 ジヤトコ株式会社 パラレルハイブリッド車両の制御装置
JP2000326739A (ja) 1999-05-19 2000-11-28 Kyowa Gokin Kk 自動車用駆動装置
US6579201B2 (en) * 2000-08-22 2003-06-17 New Venture Gear, Inc. Electric hybrid four-wheel drive vehicle
US6551208B1 (en) * 2001-10-18 2003-04-22 General Motors Corporation Three-mode, compound-split, electrically-variable transmission
US7223200B2 (en) * 2001-10-22 2007-05-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid-vehicle drive system and operation method with a transmission
US6962545B2 (en) * 2002-09-23 2005-11-08 Bae Systems Onctrols Multi-range parallel-hybrid continuously variable transmission
US7196430B2 (en) * 2003-02-12 2007-03-27 Tai-Her Yang Partial-powered series hybrid driving system
DE10315937A1 (de) * 2003-04-08 2004-11-11 Deere & Company, Moline Antriebsvorrichtung zum Antreiben von Zusatzgeräten für ein Fahrzeug
JP4000529B2 (ja) * 2003-12-10 2007-10-31 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 ハイブリッド駆動装置
US7264071B2 (en) * 2004-05-12 2007-09-04 General Motors Corporation Hybrid powertrain

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6371882B1 (en) 1999-12-17 2002-04-16 Caterpillar Inc. Control system and method for a multiple range continuously variable transmission using mechanical clutches
US6455947B1 (en) 2001-02-14 2002-09-24 Bae Systems Controls, Inc. Power combining apparatus for hybrid electric vehicle
JP2004150627A (ja) 2002-09-04 2004-05-27 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド変速機
JP2005112019A (ja) 2003-10-03 2005-04-28 Toyota Motor Corp ハイブリッド車の駆動装置
JP2005121090A (ja) 2003-10-15 2005-05-12 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド変速機のモータジェネレータ回転数制御装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7952306B2 (en) 2007-06-01 2011-05-31 Progress Rail Services Corp Power system with multiple generator units
KR101382792B1 (ko) 2008-08-04 2014-04-08 현대자동차주식회사 차량의 하이브리드 구동장치

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