KR20220085890A - 차량의 하이브리드 파워트레인 - Google Patents

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KR20220085890A
KR20220085890A KR1020200175429A KR20200175429A KR20220085890A KR 20220085890 A KR20220085890 A KR 20220085890A KR 1020200175429 A KR1020200175429 A KR 1020200175429A KR 20200175429 A KR20200175429 A KR 20200175429A KR 20220085890 A KR20220085890 A KR 20220085890A
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KR
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stage
driven gear
output shaft
gear
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KR1020200175429A
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채민호
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/085—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with more than one output shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/262—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators the motor or generator are used as clutch, e.g. between engine and driveshaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

본 발명은 엔진과 클러치로 연결된 제1입력축; 상기 제1입력축에 동심축을 이루어 배치된 제2입력축; 상기 제1입력축에 연결된 제1모터; 상기 제2입력축에 연결된 제2모터; 상기 제1입력축 및 제2입력축과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제1출력축; 상기 제2입력축 및 제2입력축과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제2출력축을 포함하여 구성된다.

Description

차량의 하이브리드 파워트레인{HYBRID POWERTRAIN FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 하이브리드 파워트레인의 구조에 관한 기술이다.
차량의 하이브리드 파워트레인은 차량의 운전 조건에 따라 엔진의 동력과 모터의 동력을 적절히 조합하여 차량을 구동하도록 함으로써, 차량의 연비를 크게 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 하이브리드 파워트레인은 엔진의 동력을 다단으로 변속할 수 있을수록 엔진을 보다 높은 효율의 운전점에서 작동시킬 수 있으나, 변속기의 길이가 길어져서 차량 탑재성이 불리해질 수 있다.
또한, 하이브리드 파워트레인은 다양한 운전모드 사이의 전환 및 변속이 수반된다. 따라서, 변속감 및 모드전환감이 우수하게 확보될 수 있도록 해야 하며, 또한 신속한 변속이 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
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 1020150070488 A
본 발명은 길이를 비교적 짧게 구성할 수 있어서, 차량 탑재성을 향상시키며, 모드전환감 및 변속감이 우수하고, 신속한 변속이 가능하며, 높은 동력 전달 효율을 구현하여, 차량의 연비를 크게 향상시킬 수 있도록 한 차량의 하이브리드 파워트레인을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 하이브리드 파워트레인은,
엔진과 클러치로 연결된 제1입력축;
상기 제1입력축에 동심축을 이루어 배치된 제2입력축;
상기 제1입력축에 연결된 제1모터;
상기 제2입력축에 연결된 제2모터;
상기 제1입력축 및 제2입력축과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제1출력축;
상기 제2입력축 및 제2입력축과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제2출력축;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제2입력축은 상기 제1입력축을 감싸는 중공축으로 구성되고;
상기 제1모터는 상기 제1입력축에 직결되며;
상기 제2모터는 상기 제2입력축에 직결될 수 있다.
상기 제1출력축에는 제1출력기어가 구비되고;
상기 제2출력축에는 제2출력기어가 구비되며;
상기 제1출력기어와 제2출력기어는 디퍼렌셜의 링기어에 치합되어, 상기 디퍼렌셜로 동력을 인출하도록 구성될 수 있다.
상기 제1입력축과 제1출력축은 일련의 변속단들 중, 복수의 홀수 변속단들을 구현하도록 구성되고;
상기 제2입력축과 제2출력축은 일련의 변속단들 중, 복수의 짝수 변속단들을 구현하도록 구성될 수 있다.
상기 제1입력축에는 1단구동기어와 3단구동기어가 구비되고;
상기 제1출력축에는 상기 1단구동기어에 치합된 1단피동기어와, 상기 3단구동기어에 치합된 3단피동기어가 회전 가능하게 구비되며;
상기 제1출력축에 상기 1단피동기어 또는 3단피동기어를 구속시킬 수 있는 제1쉬프터가 구비될 수 있다.
상기 제2입력축에는 2단구동기어와 4단구동기어가 구비되고;
상기 제2출력축에는 상기 2단구동기어에 치합된 2단피동기어와, 상기 4단구동기어에 치합된 4단피동기어가 회전 가능하게 구비되며;
상기 제2출력축에 상기 2단피동기어 또는 4단피동기어를 구속시킬 수 있는 제2쉬프터가 구비될 수 있다.
상기 제1입력축에는 1단구동기어, 3단구동기어, 5단구동기어, 및 7단구동기어가 구비되고;
상기 제2입력축에는 2단구동기어와, 4&6단구동기어가 구비되며;
상기 제1출력축에는 상기 5단구동기어에 치합된 5단피동기어, 상기 4&6단구동기어에 치합된 6단피동기어, 및 상기 7단구동기어에 치합된 7단피동기어가 구비되고;
상기 제2출력축에는 상기 1단구동기어와 치합된 1단피동기어, 상기 2단구동기어에 치합된 2단피동기어, 상기 3단구동기어에 치합된 3단피동기어, 및 상기 4&6단구동기어에 치합된 4단피동기어가 회전 가능하게 구비되며;
상기 제1출력축에 상기 5단피동기어 또는 7단피동기어를 구속시킬 수 있는 제3쉬프터와, 상기 6단피동기어를 구속시킬 수 있는 제4쉬프터가 구비되고;
상기 제2출력축에 상기 1단피동기어 또는 3단피동기어를 구속시킬 수 있는 제5쉬프터와, 상기 2단피동기어 또는 4단피동기어를 구속시킬 수 있는 제6쉬프터가 구비될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 하이브리드 파워트레인은,
엔진과 직결된 제1입력축;
상기 제1입력축을 감싸며 동심축을 이루어 배치된 제2입력축;
상기 제1입력축에 직결된 제1모터;
상기 제2입력축에 직결된 제2모터;
상기 제1입력축과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제1출력축;
상기 제2입력축과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제2출력축;
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1입력축에는 1단구동기어와 3단구동기어가 구비되고;
상기 제1출력축에는 상기 1단구동기어에 치합된 1단피동기어와, 상기 3단구동기어에 치합된 3단피동기어가 회전 가능하게 구비되며;
상기 제1출력축에 상기 1단피동기어 또는 3단피동기어를 구속시킬 수 있는 제1쉬프터가 구비될 수 있다.
상기 제2입력축에는 2단구동기어와 4단구동기어가 구비되고;
상기 제2출력축에는 상기 2단구동기어에 치합된 2단피동기어와, 상기 4단구동기어에 치합된 4단피동기어가 회전 가능하게 구비되며;
상기 제2출력축에 상기 2단피동기어 또는 4단피동기어를 구속시킬 수 있는 제2쉬프터가 구비될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법은,
상기 엔진과 제1모터의 동력으로 1단을 구현하는 상태로부터, 상기 엔진과 제1모터의 동력으로 3단을 구현하는 상태로 변속하는 과정은,
상기 제2모터의 속도 제어로, 상기 제2출력축과 2단피동기어의 속도를 동기시키는 단계;
상기 제2쉬프터로 상기 제2출력축에 2단피동기어를 구속시키는 단계;
상기 제2모터의 토크를 증가시키면서, 상기 제1모터와 엔진의 토크를 감소시키는 단계;
상기 제1쉬프터로 상기 1단피동기어를 제1출력축으로부터 해제시키는 단계;
상기 제1모터의 속도 제어로, 상기 제1출력축과 3단피동기어의 속도를 동기시키는 단계;
상기 제1쉬프터로 상기 제1출력축에 3단피동기어를 구속시키는 단계;
상기 제1모터와 엔진의 토크를 증가시키면서, 상기 제2모터의 토크를 감소시키는 단계;
상기 제2쉬프터로 상기 2단피동기어를 제2출력축으로부터 해제시키는 단계;
상기 엔진의 토크가 엔진의 최적운전라인에 위치하도록 상기 제1모터와 엔진 토크를 조절하는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1모터의 속도 제어로, 상기 제1출력축과 3단피동기어의 속도를 동기시키는 단계에서는,
상기 클러치의 결합력을 저감시켰다가, 상기 제1쉬프터로 상기 제1출력축에 3단피동기어를 구속시키는 단계 수행 후, 상기 클러치의 결합력을 상승시킬 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법은,
상기 제2모터의 동력으로 2단을 구현하는 상태로부터, 상기 제2모터의 동력으로 4단을 구현하는 상태로 변속하는 과정은,
상기 제1모터의 속도 제어로, 상기 제1출력축과 3단피동기어의 속도를 동기시키는 단계;
상기 제1쉬프터로 상기 제1출력축에 3단피동기어를 구속시키는 단계;
상기 제1모터의 토크를 증가시키면서 제2모터의 토크를 감소시키는 단계;
상기 제2쉬프터로 상기 2단피동기어를 제2출력축으로부터 해제시키는 단계;
상기 제2모터의 속도 제어로, 상기 제2출력축과 4단피동기어의 속도를 동기시키는 단계;
상기 제2쉬프터로 상기 4단피동기어를 제2출력축에 구속시키는 단계;
상기 제2모터의 토크를 증가시키면서 제1모터의 토크를 감소시키는 단계;
상기 제1쉬프터로 상기 3단피동기어를 제1출력축으로부터 해제시키는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제2모터의 동력으로 2단을 구현하고 있을 때, 상기 클러치가 체결되어 있는 경우에는, 상기 클러치를 해제하는 단계를 먼저 수행할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법은,
상기 제2모터의 동력으로 2단을 구현하는 상태로부터, 냉간 상태의 엔진을 시동하여, 엔진과 제1모터의 동력으로 3단을 구현하는 상태로 변속하는 과정은,
상기 제1모터의 속도를 변속목표속도를 초과하도록 가속하는 단계;
상기 클러치를 체결하여, 상기 제1모터 및 제1입력축의 회전에너지를 엔진으로 전달하면서 엔진을 시동시키는 단계;
상기 제1모터의 속도 제어로 상기 제1출력축과 3단피동기어의 속도를 동기시키는 단계;
상기 제1쉬프터로 상기 제1출력축에 3단피동기어를 구속시키는 단계;
상기 제1모터의 토크를 증가시키면서 제2모터의 토크를 감소시키는 단계;
상기 제2쉬프터로 상기 2단피동기어를 제2출력축으로부터 해제시키는 단계;
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법은,
상기 제1모터 또는 제2모터의 동력으로만 차량을 구동하는 EV 모드와, 상기 엔진이 구동되어 제1모터로 발전을 수행하고 제2모터의 동력으로 차량을 구동하는 시리즈 모드와, 상기 엔진의 동력을 기본으로 하고, 상기 제1모터와 제2모터 중 적어도 하나 이상의 동력으로 차량을 구동하는 패러렐 모드 사이를 운전자 요구 파워와 배터리의 SOC, 및 차속에 따라 전환하는 것
을 특징으로 한다.
운전자 요구 파워 또는 차속이 커짐에 따라, 상기 EV 모드로부터 시리즈 모드로 전환하고, 시리즈 모드로부터 패러렐 모드로 전환하고;
배터리의 SOC가 낮을수록, 상기 EV 모드로부터 시리즈 모드로 전환하고, 시리즈 모드로부터 패러렐 모드로 전환하도록 할 수 있다.
상기 각 모드 사이에는 히스테리시스 구간을 포함하여, 모드전환에는 히스테리시스 효과가 발휘되도록 할 수 있다.
본 발명은 길이를 비교적 짧게 구성할 수 있어서, 차량 탑재성을 향상시키며, 모드전환감 및 변속감이 우수하고, 신속한 변속이 가능하며, 높은 동력 전달 효율을 구현하여, 차량의 연비를 크게 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 하이브리드 파워트레인의 구성도,
도 2는 도 1의 파워트레인이 제2모터로 EV 모드를 구현하는 것을 예시한 도면,
도 3은 도 1의 파워트레인이 제1모터와 제2모터를 이용하여 EV 모드를 구현하는 것을 예시한 도면,
도 4는 도 1의 파워트레인이 시리즈 모드를 구현하는 것을 예시한 도면,
도 5는 도 1의 파워트레인이 패러렐 모드를 구현하는 것을 예시한 도면,
도 6은 도 1의 파워트레인을 패러렐 모드 1단에서 패러렐 모드 3단으로 변속시키는 제어방법을 도시한 순서도,
도 7은 도 6의 변속과정을 설명한 도면,
도 8은 도 6의 변속과정에 따른 주요 구성의 속도와 토크의 변화를 도시한 그래프,
도 9는 도 1의 파워트레인을 EV 모드 2단에서 EV 모드 4단으로 변속시키는 제어방법을 도시한 순서도,
도 10은 도 9의 변속과정에 따른 주요 구성의 속도와 토크의 변화를 도시한 그래프,
도 11은 도 1의 파워트레인을 EV 모드 2단인 상태로부터 엔진을 냉시동하여 패러렐 모드 3단으로 변속시키는 제어방법을 도시한 순서도,
도 12는 도 11의 변속과정에 따른 주요 구성의 속도와 토크의 변화를 도시한 그래프,
도 13은 본 발명에 따른 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법을 설명한 것으로서, 운전자 요구파워와 배터리 SOC 및 차속에 따른 운전모드의 전환 방법을 설명한 도면,
도 14는 본 발명에 따른 차량의 하이브리드 파워트레인의 제2실시예를 도시한 도면,
도 15는 본 발명에 따른 차량의 하이브리드 파워트레인의 제3실시예를 도시한 도면이다.
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 1은 본 발명에 따른 차량의 하이브리드 파워트레인의 제1실시예를 예시한 것으로서, 엔진(E)과 클러치(CL)로 연결된 제1입력축(IN1); 상기 제1입력축(IN1)에 동심축을 이루어 배치된 제2입력축(IN2); 상기 제1입력축(IN1)에 연결된 제1모터(MG1); 상기 제2입력축(IN2)에 연결된 제2모터(MG2); 상기 제1입력축(IN1) 및 제2입력축(IN2)과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제1출력축(OUT1); 상기 제2입력축(IN2) 및 제2입력축(IN2)과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제2출력축(OUT2)을 포함하여 구성된다.
상기 제2입력축(IN2)은 상기 제1입력축(IN1)을 감싸는 중공축으로 구성되고; 상기 제1모터(MG1)는 상기 제1입력축(IN1)에 직결되며; 상기 제2모터(MG2)는 상기 제2입력축(IN2)에 직결된 구성이다.
상기 제1출력축(OUT1)에는 제1출력기어(OG1)가 구비되고; 상기 제2출력축(OUT2)에는 제2출력기어(OG2)가 구비되며; 상기 제1출력기어(OG1)와 제2출력기어(OG2)는 디퍼렌셜(DF)의 링기어(R)에 치합되어, 상기 디퍼렌셜(DF)로 동력을 인출하도록 구성된다.
즉, 본 발명 실시예는 상기 엔진의 동력이 상기 클러치(CL)를 통해 제1입력축(IN1)으로 전달될 수 있고, 상기 제1입력축(IN1)에는 제1모터(MG1)가 직결되어 있으며, 상기 제1입력축(IN1)을 감싸며 동심축으로 설치된 제2입력축(IN2)에는 제2모터(MG2)가 직결되어, 상기 제1출력축(OUT1)과 제2출력축(OUT2)을 통해 변속된 동력을 상기 디퍼렌셜(DF)로 인출할 수 있도록 구성된 것이다.
특히, 상기 클러치(CL)는 듀얼클러치가 아니라 단일 클러치로서, 상기 엔진과 제1입력축(IN1) 사이만 단속하도록 구성되고, 상기 제2입력축(IN2)은 상기 제2모터(MG2)에만 연결된 구성으로서, 파워트레인의 길이를 축소시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.
상기 제1입력축(IN1)과 제1출력축(OUT1)은 일련의 변속단들 중, 복수의 홀수 변속단들을 구현하도록 구성되고, 상기 제2입력축(IN2)과 제2출력축(OUT2)은 일련의 변속단들 중, 복수의 짝수 변속단들을 구현하도록 구성된다.
상기 제1입력축(IN1)에는 1단구동기어(D1)와 3단구동기어(D3)가 구비되고; 상기 제1출력축(OUT1)에는 상기 1단구동기어(D1)에 치합된 1단피동기어(P1)와, 상기 3단구동기어(D3)에 치합된 3단피동기어(P3)가 회전 가능하게 구비되며; 상기 제1출력축(OUT1)에 상기 1단피동기어(P1) 또는 3단피동기어(P3)를 구속시킬 수 있는 제1쉬프터(S1)가 구비된 구성이다.
또한, 상기 제2입력축(IN2)에는 2단구동기어(D2)와 4단구동기어(D4)가 구비되고; 상기 제2출력축(OUT2)에는 상기 2단구동기어(D2)에 치합된 2단피동기어(P2)와, 상기 4단구동기어(D4)에 치합된 4단피동기어(P4)가 회전 가능하게 구비되며; 상기 제2출력축(OUT2)에 상기 2단피동기어(P2) 또는 4단피동기어(P4)를 구속시킬 수 있는 제2쉬프터(S2)가 구비된 구성이다.
즉, 본 실시예의 파워트레인은 1단 내지 4단의 일련의 변속단을 구현할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 제1쉬프터(S1)와 제2쉬프터(S2)는 종래 싱크로나이저링(Synchronizer Ring)으로 동기작용을 수반하는 동기장치의 메커니즘이 사용될 수도 있고, 싱크로나이저링을 구비하지 않은 도그클러치(Dog Clutch)의 메커니즘이 사용될 수도 있을 것이다.
이는 후술하는 바와 같이 본 발명의 파워트레인에서는 동기작용을 모터의 속도 제어에 의해 수행하므로, 도그클러치의 메커니즘 사용이 가능할 수 있는 것이다.
상기 제1실시예의 파워트레인은 도 2 내지 도 5에 예시한 바와 같은 다양한 모드의 구현이 가능하다.
도 2에서는 제2모터(MG2)의 동력으로 구현되는 EV 모드를 예시하고 있는 바, 2단구동기어(D2)와 2단피동기어(P2)를 통한 EV 모드 2단을 표현하고 있으며, 이외에도 상기 4단구동기어(D4)와 4단피동기어(P4)를 통한 EV 모드 4단의 구현도 가능하다.
도 3은 상기 제1모터(MG1)의 동력과 제2모터(MG2)의 동력 모두를 이용한 EV 모드(Electric Vehicle Mode)를 예시하고 있는 바, 상기 제1모터(MG1)의 동력은 1단구동기어(D1)와 1단피동기어(P1)를 통해 디퍼렌셜(DF)로 전달되고, 상기 제2모터(MG2)의 동력은 2단구동기어(D2)와 2단피동기어(P2)를 통해 상기 디퍼렌셜(DF)로 전달되는 상태를 표현하고 있다.
물론, 상기 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)를 모두 구동하여 구현할 수 있는 EV 모드는 상기 제1쉬프터(S1)와 제2쉬프터(S2)의 상태를 전환하여, 상기한 상태 이외에도 3가지를 더 구현할 수 있어서, 총 4가지의 상태를 구현할 수 있다.
도 4는 상기 제1모터(MG1)는 상기 엔진(E)에 의해 구동되는 발전기로 기능하고, 상기 제1모터(MG1)에서 발전된 동력으로 상기 제2모터(MG2)를 구동하는 시리즈 모드(Series Mode)를 예시하고 있다.
도 5는 상기 클러치(CL)를 결합하여, 엔진(E)의 동력을 함께 이용하는 패러렐 모드(Parallel Mode)를 예시하고 있다.
한편, 도 14에는 본 발명 차량의 하이브리드 파워트레인의 제2실시예를 도시하고 있는 바, 변속단을 추가하여 7단 변속이 가능하도록 한 것으로서, 상기 제1입력축(IN1)에는 1단구동기어(D1), 3단구동기어(D3), 5단구동기어(D5), 및 7단구동기어(D7)가 구비되고; 상기 제2입력축(IN2)에는 2단구동기어(D2)와, 4&6단구동기어(D4&6)가 구비되며; 상기 제1출력축(OUT1)에는 상기 5단구동기어(D5)에 치합된 5단피동기어(P5), 상기 4&6단구동기어(D4&6)에 치합된 6단피동기어(P6), 및 상기 7단구동기어(D7)에 치합된 7단피동기어(P7)가 구비되고; 상기 제2출력축(OUT2)에는 상기 1단구동기어(D1)와 치합된 1단피동기어(P1), 상기 2단구동기어(D2)에 치합된 2단피동기어(P2), 상기 3단구동기어(D3)에 치합된 3단피동기어(P3), 및 상기 4&6단구동기어(D4&6)에 치합된 4단피동기어(P4)가 회전 가능하게 구비된다.
또한, 상기 제1출력축(OUT1)에 상기 5단피동기어(P5) 또는 7단피동기어(P7)를 구속시킬 수 있는 제3쉬프터(S3)와, 상기 6단피동기어(P6)를 구속시킬 수 있는 제4쉬프터(S4)가 구비되고; 상기 제2출력축(OUT2)에 상기 1단피동기어(P1) 또는 3단피동기어(P3)를 구속시킬 수 있는 제5쉬프터(S5)와, 상기 2단피동기어(P2) 또는 4단피동기어(P4)를 구속시킬 수 있는 제6쉬프터(S6)가 구비된 구성이다.
물론, 상기한 바와 같은 구성 이외에도 변속단을 구성하기 위한 기어들과 쉬프터들을 상기한 바와 같은 방식으로 증감하여, 최고 변속단이 다른 다양한 파워트레인의 구성이 가능할 것이다.
한편, 도 15는 본 발명 차량의 하이브리드 파워트레인의 제3실시예를 도시한 것으로서, 엔진과 직결된 제1입력축(IN1); 상기 제1입력축(IN1)을 감싸며 동심축을 이루어 배치된 제2입력축(IN2); 상기 제1입력축(IN1)에 직결된 제1모터(MG1); 상기 제2입력축(IN2)에 직결된 제2모터(MG2); 상기 제1입력축(IN1)과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제1출력축(OUT1); 상기 제2입력축(IN2)과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제2출력축(OUT2)을 포함하여 구성된다.
상기 제1입력축(IN1)에는 1단구동기어(D1)와 3단구동기어(D3)가 구비되고; 상기 제1출력축(OUT1)에는 상기 1단구동기어(D1)에 치합된 1단피동기어(P1)와, 상기 3단구동기어(D3)에 치합된 3단피동기어(P3)가 회전 가능하게 구비되며; 상기 제1출력축(OUT1)에 상기 1단피동기어(P1) 또는 3단피동기어(P3)를 구속시킬 수 있는 제1쉬프터(S1)가 구비된다.
상기 제2입력축(IN2)에는 2단구동기어(D2)와 4단구동기어(D4)가 구비되고; 상기 제2출력축(OUT2)에는 상기 2단구동기어(D2)에 치합된 2단피동기어(P2)와, 상기 4단구동기어(D4)에 치합된 4단피동기어(P4)가 회전 가능하게 구비되며; 상기 제2출력축(OUT2)에 상기 2단피동기어(P2) 또는 4단피동기어(P4)를 구속시킬 수 있는 제2쉬프터(S2)가 구비된 구성이다.
즉, 상기 제1실시예에서 엔진과 제1입력축(IN1) 사이에 위치하던 클러치(CL)를 제거한 구성으로, 파워트레인의 길이를 더욱 축소하여 차량 탑재성을 더욱 향상시킬 수 있고, 원가 절감과 동력전달 효율의 향상을 도모할 수 있다.
다만, 상기 클러치(CL)가 제거됨으로써, 제어의 복잡성이 증가하는 등의 단점이 발생할 수 있다.
이하에서는 상기 제1실시예의 파워트레인을 기준으로 변속 및 모드전환을 수행하는 제어방법을 살펴본다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 상기 엔진(E)과 제1모터(MG1)의 동력으로 1단을 구현하는 상태로부터, 상기 엔진(E)과 제1모터(MG1)의 동력으로 3단을 구현하는 상태로 변속하는 과정은,
상기 제2모터(MG2)의 속도 제어로, 상기 제2출력축(OUT2)과 2단피동기어(P2)의 속도를 동기시키는 단계(S10); 상기 제2쉬프터(S2)로 상기 제2출력축(OUT2)에 2단피동기어(P2)를 구속시키는 단계(S20); 상기 제2모터(MG2)의 토크를 증가시키면서, 상기 제1모터(MG1)와 엔진(E)의 토크를 감소시키는 단계(S30); 상기 제1쉬프터(S1)로 상기 1단피동기어(P1)를 제1출력축(OUT1)으로부터 해제시키는 단계(S40); 상기 제1모터(MG1)의 속도 제어로, 상기 제1출력축(OUT1)과 3단피동기어(P3)의 속도를 동기시키는 단계(S50); 상기 제1쉬프터(S1)로 상기 제1출력축(OUT1)에 3단피동기어(P3)를 구속시키는 단계(S60); 상기 제1모터(MG1)와 엔진(E)의 토크를 증가시키면서, 상기 제2모터(MG2)의 토크를 감소시키는 단계(S70); 상기 제2쉬프터(S2)로 상기 2단피동기어(P2)를 제2출력축(OUT2)으로부터 해제시키는 단계(S80); 상기 엔진(E)의 토크가 엔진(E)의 최적운전라인(OOL: Optimal Operating Line)에 위치하도록 상기 제1모터(MG1)와 엔진(E) 토크를 조절하는 단계(S90)를 포함하여 구성된다.
즉, 패러렐 모드 1단 상태로부터 중간에 EV 모드 2단 상태를 경유하여, 최종적으로 패러렐 모드 3단 상태로 전환되는 것이며, 패러렐 모드에서는 상기한 바와 같이 상기 제1모터(MG1)와 엔진(E) 토크를 조절함에 의해, 엔진(E)이 최적운전라인 상에서 운전되도록 함으로써, 엔진(E)의 효율을 극대화하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 하는 것이다.
또한, 상기와 같은 변속과정에서 동기과정은 상기 제1모터(MG1) 또는 제2모터(MG2)의 속도제어에 의해 신속하고 정확하게 이루어짐에 따라 신속하고 우수한 변속감 및 모드전환감을 얻을 수 있다.
한편, 상기 제1모터(MG1)의 속도 제어로, 상기 제1출력축(OUT1)과 3단피동기어(P3)의 속도를 동기시키는 단계에서는, 상기 클러치(CL)의 결합력을 저감시켰다가, 상기 제1쉬프터(S1)로 상기 제1출력축(OUT1)에 3단피동기어(P3)를 구속시키는 단계 수행 후, 상기 클러치(CL)의 결합력을 상승시키는 제어를 수행할 수 있다.
이는, 상기 클러치(CL)의 결합력을 약간 저감시켜 슬립을 유도함에 의해 엔진(E)과의 연결성을 저하시킨 상태에서, 상기 제1모터(MG1)로 신속하게 동기작용을 수행함으로써, 보다 신속한 변속 속도를 구현할 수 있도록 한다.
다만, 상기 클러치(CL)의 결합력을 다시 상승시킬 때, 상기 엔진(E)이 연결됨에 의해 파워트레인에 충격이 발생할 수 있으나, 이는 엔진(E) 제어와 상기 클러치(CL)의 슬립제어 및 제1모터(MG1) 제어의 적절한 조화를 통해 극복할 수 있을 것이다.
도 9와 도 10을 참조하면, 상기 제2모터(MG2)의 동력으로 2단을 구현하는 상태로부터, 상기 제2모터(MG2)의 동력으로 4단을 구현하는 상태로 변속하는 과정은,
상기 제1모터(MG1)의 속도 제어로, 상기 제1출력축(OUT1)과 3단피동기어(P3)의 속도를 동기시키는 단계(S110); 상기 제1쉬프터(S1)로 상기 제1출력축(OUT1)에 3단피동기어(P3)를 구속시키는 단계(S120); 상기 제1모터(MG1)의 토크를 증가시키면서 제2모터(MG2)의 토크를 감소시키는 단계(S130); 상기 제2쉬프터(S2)로 상기 2단피동기어(P2)를 제2출력축(OUT2)으로부터 해제시키는 단계(S140); 상기 제2모터(MG2)의 속도 제어로, 상기 제2출력축(OUT2)과 4단피동기어(P4)의 속도를 동기시키는 단계(S150); 상기 제2쉬프터(S2)로 상기 4단피동기어(P4)를 제2출력축(OUT2)에 구속시키는 단계(S160); 상기 제2모터(MG2)의 토크를 증가시키면서 제1모터(MG1)의 토크를 감소시키는 단계(S170); 상기 제1쉬프터(S1)로 상기 3단피동기어(P3)를 제1출력축(OUT1)으로부터 해제시키는 단계(S180)를 포함하여 구성된다.
즉, EV 모드 2단 상태로부터 EV 모드 3단 상태를 경유하여, EV 모드 4단 상태로 변속하는 것이다.
여기서, 초기 상기 제2모터(MG2)의 동력으로 2단을 구현하고 있을 때, 상기 클러치(CL)가 체결되어 있는 경우에는, 상기 클러치(CL)를 해제하는 단계(S100)를 먼저 수행하도록 한다.
즉, EV 모드 2단 주행 상황이더라도, 상기 클러치(CL)가 체결되어 있을 수 있으므로, 이 경우에는 상기 클러치(CL)를 먼저 해제하여 엔진(E)에 의한 드래그가 제1모터(MG1)에 작용하는 것을 방지함으로써, 상기 제1모터(MG1)를 통한 EV 모드 3단의 구현이 신속하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 11과 도 12를 참조하면, 상기 제2모터(MG2)의 동력으로 2단을 구현하는 상태로부터, 냉간 상태의 엔진(E)을 시동하여, 엔진(E)과 제1모터(MG1)의 동력으로 3단을 구현하는 상태로 변속하는 과정은,
상기 제1모터(MG1)의 속도를 변속목표속도를 초과하도록 가속하는 단계(S210); 상기 클러치(CL)를 체결하여, 상기 제1모터(MG1) 및 제1입력축(IN1)의 회전에너지를 엔진(E)으로 전달하면서 엔진(E)을 시동시키는 단계(S220); 상기 제1모터(MG1)의 속도 제어로 상기 제1출력축(OUT1)과 3단피동기어(P3)의 속도를 동기시키는 단계(S230); 상기 제1쉬프터(S1)로 상기 제1출력축(OUT1)에 3단피동기어(P3)를 구속시키는 단계(S240); 상기 제1모터(MG1)의 토크를 증가시키면서 제2모터(MG2)의 토크를 감소시키는 단계(S250); 상기 제2쉬프터(S2)로 상기 2단피동기어(P2)를 제2출력축(OUT2)으로부터 해제시키는 단계(S260)를 포함하여 구성된다.
즉, 극저온의 냉간 상태에 있는 엔진(E)의 경우, 엔진(E) 시동 시 드래그가 과다하여 신속한 시동이 어려운 점을 감안하여, 상기한 바와 같이 변속이 개시되면, 상기 제1모터(MG1)의 속도를 변속목표속도를 초과하도록 가속하였다가, 클러치(CL)를 체결하면서, 상기와 같이 초과하여 가속되었던 상기 제1모터(MG1) 및 제1입력축(IN1)의 회전에너지를 엔진(E)으로 전달하여, 엔진(E)의 시동이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
여기서, 상기 변속목표속도는 상기 변속이 2단에서 3단으로의 변속이므로, 상기 3단피동기어(P3)가 제1입력축(IN1) 속도에 동기되는 속도에 해당하며, 상기 제1모터(MG1)가 상기 변속목표속도를 어느 정도 초과하도록 가속시킬 것인지는, 다수의 실험 및 해석에 따라 미리 설계적으로 결정할 수 있을 것이고, 차량 주변 온도가 낮을수록 더 높은 속도가 되도록 함수관계 또는 맵 등으로 설정할 수도 있을 것이다.
도 13을 참조하면, 상기한 바와 같은 본 발명의 파워트레인 제어방법은, 상기 제1모터(MG1) 또는 제2모터(MG2)의 동력으로만 차량을 구동하는 EV 모드와, 상기 엔진(E)이 구동되어 제1모터(MG1)로 발전을 수행하고 제2모터(MG2)의 동력으로 차량을 구동하는 시리즈 모드와, 상기 엔진(E)의 동력을 기본으로 하고, 상기 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2) 중 적어도 하나 이상의 동력으로 차량을 구동하는 패러렐 모드 사이를 운전자 요구 파워와 배터리의 SOC(State Of Charge), 및 차속에 따라 전환하도록 구성될 수 있다.
즉, 본 발명의 파워트레인이 구현할 수 있는 3가지 운전모드를 운전자 요구 파워와 배터리 SOC 및 차속에 따라 전환하도록 하는 것으로서, 운전자 요구 파워 또는 차속이 커짐에 따라, 상기 EV 모드로부터 시리즈 모드로 전환하고, 시리즈 모드로부터 패러렐 모드로 차례로 전환하는 것이다.
또한, 배터리의 SOC가 낮을수록, 상기 EV 모드로부터 시리즈 모드로 전환하고, 시리즈 모드로부터 패러렐 모드로 전환하도록 하는 것이다.
물론, 상기 배터리는 상기 제1모터(MG1)와 제2모터(MG2)를 구동하는 전원을 공급하기 위한 배터리를 의미한다.
여기서, 상기 각 모드 사이에는 히스테리시스(Hysteresis) 구간을 포함하여, 각 모드전환에는 히스테리시스 효과가 발휘되도록 한다.
즉, 예컨대, 운전자 요구파워의 증가로 EV 모드에서 시리즈 모드로 전환할 때, 기준이 되는 운전자 요구파워가 50KW라고 하면, 운전자 요구파워의 감소로 다시 EV 모드로 전환할 때 기준이 되는 운전자 요구파워는 45KW로 하여, 과도하게 빈번한 모드 전환을 방지하도록 하는 것이다.
도 13의 두 그래프는 각각은 차속과 운전자 요구파워에 따른 모드 변환의 맵을 표현하고 있고, 두 그래프는 서로 상대적으로 높은 배터리 SOC 상태와 상대적으로 낮은 배터리 SOC 상태를 나타내고 있는 것이다.
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.
E; 엔진
CL; 클러치
IN1; 제1입력축
IN2; 제2입력축
MG1; 제1모터
MG2; 제2모터
OUT1; 제1출력축
OUT2; 제2출력축
OG1; 제1출력기어
OG2; 제2출력기어
DF; 디퍼렌셜
R; 링기어
D1; 1단구동기어
D3; 3단구동기어
P1; 1단피동기어
P3; 3단피동기어
S1; 제1쉬프터
D2; 2단구동기어
D4; 4단구동기어
P2; 2단피동기어
P4; 4단피동기어
S2; 제2쉬프터
D5; 5단구동기어
D7; 7단구동기어
D4&6; 4&6단구동기어
P5; 5단피동기어
P6; 6단피동기어
P7; 7단피동기어
S3; 제3쉬프터
S4; 제4쉬프터
S5; 제5쉬프터
S6; 제6쉬프터

Claims (18)

  1. 엔진과 클러치로 연결된 제1입력축;
    상기 제1입력축에 동심축을 이루어 배치된 제2입력축;
    상기 제1입력축에 연결된 제1모터;
    상기 제2입력축에 연결된 제2모터;
    상기 제1입력축 및 제2입력축과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제1출력축;
    상기 제2입력축 및 제2입력축과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제2출력축;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2입력축은 상기 제1입력축을 감싸는 중공축으로 구성되고;
    상기 제1모터는 상기 제1입력축에 직결되며;
    상기 제2모터는 상기 제2입력축에 직결된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1출력축에는 제1출력기어가 구비되고;
    상기 제2출력축에는 제2출력기어가 구비되며;
    상기 제1출력기어와 제2출력기어는 디퍼렌셜의 링기어에 치합되어, 상기 디퍼렌셜로 동력을 인출하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1입력축과 제1출력축은 일련의 변속단들 중, 복수의 홀수 변속단들을 구현하도록 구성되고;
    상기 제2입력축과 제2출력축은 일련의 변속단들 중, 복수의 짝수 변속단들을 구현하도록 구성된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1입력축에는 1단구동기어와 3단구동기어가 구비되고;
    상기 제1출력축에는 상기 1단구동기어에 치합된 1단피동기어와, 상기 3단구동기어에 치합된 3단피동기어가 회전 가능하게 구비되며;
    상기 제1출력축에 상기 1단피동기어 또는 3단피동기어를 구속시킬 수 있는 제1쉬프터가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2입력축에는 2단구동기어와 4단구동기어가 구비되고;
    상기 제2출력축에는 상기 2단구동기어에 치합된 2단피동기어와, 상기 4단구동기어에 치합된 4단피동기어가 회전 가능하게 구비되며;
    상기 제2출력축에 상기 2단피동기어 또는 4단피동기어를 구속시킬 수 있는 제2쉬프터가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1입력축에는 1단구동기어, 3단구동기어, 5단구동기어, 및 7단구동기어가 구비되고;
    상기 제2입력축에는 2단구동기어와, 4&6단구동기어가 구비되며;
    상기 제1출력축에는 상기 5단구동기어에 치합된 5단피동기어, 상기 4&6단구동기어에 치합된 6단피동기어, 및 상기 7단구동기어에 치합된 7단피동기어가 구비되고;
    상기 제2출력축에는 상기 1단구동기어와 치합된 1단피동기어, 상기 2단구동기어에 치합된 2단피동기어, 상기 3단구동기어에 치합된 3단피동기어, 및 상기 4&6단구동기어에 치합된 4단피동기어가 회전 가능하게 구비되며;
    상기 제1출력축에 상기 5단피동기어 또는 7단피동기어를 구속시킬 수 있는 제3쉬프터와, 상기 6단피동기어를 구속시킬 수 있는 제4쉬프터가 구비되고;
    상기 제2출력축에 상기 1단피동기어 또는 3단피동기어를 구속시킬 수 있는 제5쉬프터와, 상기 2단피동기어 또는 4단피동기어를 구속시킬 수 있는 제6쉬프터가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  8. 엔진과 직결된 제1입력축;
    상기 제1입력축을 감싸며 동심축을 이루어 배치된 제2입력축;
    상기 제1입력축에 직결된 제1모터;
    상기 제2입력축에 직결된 제2모터;
    상기 제1입력축과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제1출력축;
    상기 제2입력축과 복수의 변속단을 형성할 수 있도록 설치된 제2출력축;
    을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1입력축에는 1단구동기어와 3단구동기어가 구비되고;
    상기 제1출력축에는 상기 1단구동기어에 치합된 1단피동기어와, 상기 3단구동기어에 치합된 3단피동기어가 회전 가능하게 구비되며;
    상기 제1출력축에 상기 1단피동기어 또는 3단피동기어를 구속시킬 수 있는 제1쉬프터가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2입력축에는 2단구동기어와 4단구동기어가 구비되고;
    상기 제2출력축에는 상기 2단구동기어에 치합된 2단피동기어와, 상기 4단구동기어에 치합된 4단피동기어가 회전 가능하게 구비되며;
    상기 제2출력축에 상기 2단피동기어 또는 4단피동기어를 구속시킬 수 있는 제2쉬프터가 구비된 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인.
  11. 청구항 6의 파워트레인을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 엔진과 제1모터의 동력으로 1단을 구현하는 상태로부터, 상기 엔진과 제1모터의 동력으로 3단을 구현하는 상태로 변속하는 과정은,
    상기 제2모터의 속도 제어로, 상기 제2출력축과 2단피동기어의 속도를 동기시키는 단계;
    상기 제2쉬프터로 상기 제2출력축에 2단피동기어를 구속시키는 단계;
    상기 제2모터의 토크를 증가시키면서, 상기 제1모터와 엔진의 토크를 감소시키는 단계;
    상기 제1쉬프터로 상기 1단피동기어를 제1출력축으로부터 해제시키는 단계;
    상기 제1모터의 속도 제어로, 상기 제1출력축과 3단피동기어의 속도를 동기시키는 단계;
    상기 제1쉬프터로 상기 제1출력축에 3단피동기어를 구속시키는 단계;
    상기 제1모터와 엔진의 토크를 증가시키면서, 상기 제2모터의 토크를 감소시키는 단계;
    상기 제2쉬프터로 상기 2단피동기어를 제2출력축으로부터 해제시키는 단계;
    상기 엔진의 토크가 엔진의 최적운전라인에 위치하도록 상기 제1모터와 엔진 토크를 조절하는 단계;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제1모터의 속도 제어로, 상기 제1출력축과 3단피동기어의 속도를 동기시키는 단계에서는,
    상기 클러치의 결합력을 저감시켰다가, 상기 제1쉬프터로 상기 제1출력축에 3단피동기어를 구속시키는 단계 수행 후, 상기 클러치의 결합력을 상승시키는 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법.
  13. 청구항 6의 파워트레인을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 제2모터의 동력으로 2단을 구현하는 상태로부터, 상기 제2모터의 동력으로 4단을 구현하는 상태로 변속하는 과정은,
    상기 제1모터의 속도 제어로, 상기 제1출력축과 3단피동기어의 속도를 동기시키는 단계;
    상기 제1쉬프터로 상기 제1출력축에 3단피동기어를 구속시키는 단계;
    상기 제1모터의 토크를 증가시키면서 제2모터의 토크를 감소시키는 단계;
    상기 제2쉬프터로 상기 2단피동기어를 제2출력축으로부터 해제시키는 단계;
    상기 제2모터의 속도 제어로, 상기 제2출력축과 4단피동기어의 속도를 동기시키는 단계;
    상기 제2쉬프터로 상기 4단피동기어를 제2출력축에 구속시키는 단계;
    상기 제2모터의 토크를 증가시키면서 제1모터의 토크를 감소시키는 단계;
    상기 제1쉬프터로 상기 3단피동기어를 제1출력축으로부터 해제시키는 단계;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제2모터의 동력으로 2단을 구현하고 있을 때, 상기 클러치가 체결되어 있는 경우에는, 상기 클러치를 해제하는 단계를 먼저 수행하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법.
  15. 청구항 6의 파워트레인을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 제2모터의 동력으로 2단을 구현하는 상태로부터, 냉간 상태의 엔진을 시동하여, 엔진과 제1모터의 동력으로 3단을 구현하는 상태로 변속하는 과정은,
    상기 제1모터의 속도를 변속목표속도를 초과하도록 가속하는 단계;
    상기 클러치를 체결하여, 상기 제1모터 및 제1입력축의 회전에너지를 엔진으로 전달하면서 엔진을 시동시키는 단계;
    상기 제1모터의 속도 제어로 상기 제1출력축과 3단피동기어의 속도를 동기시키는 단계;
    상기 제1쉬프터로 상기 제1출력축에 3단피동기어를 구속시키는 단계;
    상기 제1모터의 토크를 증가시키면서 제2모터의 토크를 감소시키는 단계;
    상기 제2쉬프터로 상기 2단피동기어를 제2출력축으로부터 해제시키는 단계;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법.
  16. 청구항 1 내지 10항 중 어느 한 항의 차량의 하이브리드 파워트레인을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 제1모터 또는 제2모터의 동력으로만 차량을 구동하는 EV 모드와, 상기 엔진이 구동되어 제1모터로 발전을 수행하고 제2모터의 동력으로 차량을 구동하는 시리즈 모드와, 상기 엔진의 동력을 기본으로 하고, 상기 제1모터와 제2모터 중 적어도 하나 이상의 동력으로 차량을 구동하는 패러렐 모드 사이를 운전자 요구 파워와 배터리의 SOC, 및 차속에 따라 전환하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    운전자 요구 파워 또는 차속이 커짐에 따라, 상기 EV 모드로부터 시리즈 모드로 전환하고, 시리즈 모드로부터 패러렐 모드로 전환하고;
    배터리의 SOC가 낮을수록, 상기 EV 모드로부터 시리즈 모드로 전환하고, 시리즈 모드로부터 패러렐 모드로 전환하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 각 모드 사이에는 히스테리시스 구간을 포함하여, 모드전환에는 히스테리시스 효과가 발휘되도록 하는 것
    을 특징으로 하는 차량의 하이브리드 파워트레인 제어방법.



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