KR101429423B1 - Power transmission apparatus for hybrid car - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 하이브리드 차량의 동력전달장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진과 구동모터 각각에서 생성되는 출력을 변속기로 전달함에 있어 엔진 및 구동모터 각각의 출력을 단속하는 클리치를 독립적으로 마련함으로써 엔진에서 생성되는 출력이 변속기로 전달되는 과정에서 구동모터가 부하로 작용하는 현상을 원천적으로 방지하는 하이브리드 차량의 동력전달장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power transmission apparatus for a hybrid vehicle, and more particularly, to a power transmission apparatus for a hybrid vehicle, which is capable of independently transmitting an output generated by an engine and a drive motor to a transmission, And more particularly, to a power transmission device for a hybrid vehicle that prevents a phenomenon in which a drive motor acts as a load in a process of transmitting a generated output to a transmission.
근자 화석연료의 고갈 상태에 대비하고, 보다 환경친화적인 이동수단을 개발하기 위한 일환으로 하이브리드 차량에 대한 관심이 높아지고 있다. 하이브리드 차량은 두 가지 이상의 동력원을 사용하는 차량으로서, 일반적으로는 동력원으로 내연기관 엔진과 모터를 사용하는 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, 이하 하이브리드 차량)을 말한다. 하이브리드 차량은 동력전달방식에 따라 직렬형, 병렬형, 혼합형으로 구분된다.Interest in hybrid vehicles is increasing as part of efforts to prepare for the depletion of recent fossil fuels and to develop more environmentally friendly means of transport. A hybrid vehicle is a vehicle that uses two or more power sources, and generally refers to a hybrid electric vehicle (hereinafter referred to as a hybrid vehicle) that uses an internal combustion engine and a motor as a power source. Hybrid vehicles are classified into series type, parallel type, and hybrid type according to the power transmission method.
직렬형은 구동력 모두를 모터로부터 얻게 되며, 엔진은 발전용으로 탑재되어 주행거리가 짧은 전기 차량의 단점을 보완하는 방식이다. 병렬형은 엔진과 모터 모두가 바퀴를 구동하는 방식으로서, 모터는 엔진의 출력을 보완하는 동시에 차량 주행 상태에 따라 고전압을 발생시켜 차량의 배터리를 충전하는 발전기의 역할도 아울러 수행한다. 혼합형은 저속에서 장점을 가지는 직렬형과 고속에서 장점을 가지는 병렬형이 혼재된 방식이다. The series type acquires all of the driving force from the motor, and the engine is a method for compensating the disadvantage of the electric vehicle mounted for power generation and having a short driving distance. The parallel type is a system in which both the engine and the motor drive the wheels. The motor also performs a role of a generator that replenishes the output of the engine and charges the battery of the vehicle by generating a high voltage according to the running state of the vehicle. The hybrid type is a combination of a serial type having advantages at low speed and a parallel type having advantages at high speed.
한편, 하이브리드 차량은 대한민국 등록특허 제0770074호 및 대한민국 등록특허 제0835771호에 각각에 개시된 것과 같이, 엔진과 모터 사이에 클러치를 매개하거나 또는 엔진과 모터 사이 및 모터와 변속기 사이 각각에 클러치를 매개한 다음, 이 클러치의 작동을 제어하여 엔진과 모터에서 생성되는 출력을 변속기로 전달하는 구조를 채용하고 있으며, 배터리를 충전시키는 수단으로서 엔진과 상시 연결되는 발전기가 구비된다.On the other hand, the hybrid vehicle may be a hybrid vehicle, as described in Korean Patent Registration No. 0770074 and Korean Patent Registration No. 0835771, respectively, as a clutch between the engine and the motor, or a clutch between the engine and the motor and between the motor and the transmission Next, a structure for controlling the operation of the clutch and transmitting the output generated from the engine and the motor to the transmission is employed. As a means for charging the battery, a generator connected to the engine is provided.
이에 따라, 클러치가 연결되면 엔진에서 생성되는 출력이 변속기로 전달되거나(엔진 모드), 또는 엔진과 모터에서 생성되는 출력 모두가 변속기로 전달될 수 있다(병렬 모드). 이와 달리, 클러치가 해제되면 배터리의 전력을 소모하며 모터에서 생성되는 출력이 변속기로 전달되거나(Electric Vehicle mode, 모터 모드), 클러치가 해제된 상태에서 엔진이 발전기를 회전시켜 발전을 하고 차량 구동은 모터로만 하거나(Series mode, 직렬형 모드), 또는 발전기 또는 모터 중의 어느 하나(또는 발전기와 모터 양자 모두)의 작동에 의해 배터리를 충전할 수 있게 된다(Regenerative braking mode, 회생 모드).Thus, when the clutch is engaged, the output produced by the engine may be delivered to the transmission (engine mode), or both the engine and the output generated by the motor may be delivered to the transmission (parallel mode). Alternatively, when the clutch is released, the battery power is consumed and the output generated by the motor is transmitted to the transmission (Electric Vehicle mode). In the state where the clutch is released, the engine rotates the generator to generate electricity, (Regenerative braking mode, regenerative mode) by the operation of either the motor (Series mode, series mode) or the operation of either the generator or the motor (or both the generator and the motor).
이럴 경우, 배터리가 충분히 충전되어 있을 때에는 모터 모드와 병렬 모드 모두를 저속영역 및 고속영역에서 선택적으로 사용할 수 있다는 점에서 동일한 출력의 통상적인 엔진 차량보다는 연비와 성능이 뛰어나다. 그런데, 하이브리드 차량에 탑재되는 배터리의 용량은 순수 전기 차량에 탑재되는 배터리의 용량보다 매우 작기 때문에 배터리가 방전된 상태이거나 또는 배터리의 잔량이 모터 모드를 사용하기에 부족한 상태에서 장시간 오르막 주행을 하는 경우에는 회생 모드 자체가 불가능하여 엔진 모드만을 사용할 수 밖에 없다.In this case, when the battery is sufficiently charged, both the motor mode and the parallel mode can be selectively used in the low-speed region and the high-speed region. However, since the capacity of the battery mounted on the hybrid vehicle is much smaller than the capacity of the battery mounted on the pure electric vehicle, when the battery is discharged or when the remaining amount of the battery is insufficient for using the motor mode, The regeneration mode itself can not be used and only the engine mode can be used.
하지만, 이러한 상황에서는 엔진에서 생성되는 출력 모두가 변속기로 전달되어 차량의 구동에 사용되지 못함에 따라 통상적인 엔진 차량에 비해 그 연비가 현저히 떨어지는 문제가 있는데, 이는 모터 및 발전기 각각이 엔진에 대하여 부하로 작용하기 때문이다. 이들 각각을 상세하게 살펴본다.However, in such a situation, since all of the output generated by the engine is transmitted to the transmission and can not be used for driving the vehicle, there is a problem in that the fuel efficiency of the motor and the generator is significantly lower than that of the conventional engine. . We will examine each of these in detail.
먼저, 모터로 인해 엔진의 출력이 저하되는 현상은 종래 하이브리드 차량의 동력전달장치의 구조적 문제로 인해 발생한다. 종래 하이브리드 차량이 엔진 모드로 작동할 때는 클러치가 작동하여 엔진과 모터의 구동축이 연결된 상태에서 변속기로 출력이 전달된다. 그런데, 모터는 하우징 내면에 일정간격 이격되어 장착되는 복수 개의 고정자(stator)와, 고정자와 일정간격 이격되어 구동축에 마련되는 회전자(rotor)로 이루어지기 때문에, 배터리로부터 전원이 공급되지 않아 정지 상태에 있는 회전자의 구동축을 강제 회전시키기 위해서는 고정자와 회전자 사이에 관성(inertia)을 극복하여야 한다. First, the output of the engine is lowered due to the motor, which is caused by the structural problem of the power transmission device of the conventional hybrid vehicle. When the conventional hybrid vehicle is operated in the engine mode, the clutch operates and the output is transmitted to the transmission in a state where the drive shaft of the engine and the motor are connected. However, since the motor is composed of a plurality of stator, which are mounted on the inner surface of the housing at a predetermined interval, and a rotor which is spaced apart from the stator by a predetermined distance and provided on the drive shaft, The inertia must be overcome between the stator and the rotor in order to forcefully rotate the drive shaft of the rotor in the rotor.
이러한 관성을 극복하기 위해서는 회전자에 일정 크기 이상의 힘(torque)이 지속적으로 작용하여야 하는데, 이의 작용을 위해 엔진에서 생성되는 출력 모두가 변속기로 전달되지 못하고 모터의 구동축을 지나는 과정에서 출력 중의 일부가 소모되는 것이다. 이를 해결하는 가장 손쉬운 방법은 배터리의 용량을 증대시키는 것인데 이는 발전기 자체의 용량이 커져야 한다는 점에서 후술하는 바와 같이 또 다른 문제를 야기한다.In order to overcome this inertia, a certain amount of torque must be continuously applied to the rotor. To do this, not all of the output generated by the engine is transmitted to the transmission, and some of the output It is consumed. The easiest way to solve this is to increase the capacity of the battery, which causes another problem as described below in that the capacity of the generator itself must be large.
발전기가 엔진 출력의 일부를 소모함은 모터의 경우와 유사하다. 통상적으로 발전기는 엔진에 상시 연결되어 엔진이 작동하면 배터리를 충전하게 되며, 제어장치의 작동에 따라 엔진과의 연결 접점이 단속된다. 하지만, 모터의 구성과 유사하게 발전기 역시 관성을 가지고 있기 때문에, 배터리의 충전이 필요없어 엔진과의 접점이 해제되더라도 엔진이 작동하는 한 발전기에는 일정한 힘이 지속적으로 전달됨으로 인해 엔진에서 생성되는 출력의 일부가 소모되는 것이다. 이러한 현상은 하이브리드 차량이 비단 엔진 모드로 작동하지 않더라도 엔진이 구동되는 경우에는 모두 발생하게 되며, 발전기의 용량이 커질수록 더욱 심해짐은 자명하다.The generator consumes a portion of the engine output is similar to that of a motor. Generally, the generator is connected to the engine at all times to charge the battery when the engine is operated, and the connection contact with the engine is interrupted according to the operation of the control device. However, since the generator also has inertia similar to the configuration of the motor, even if the battery is not charged and the contact with the engine is released, constant power is constantly transmitted to the generator as long as the engine is operated. Some are consumed. This phenomenon occurs when the hybrid vehicle is not operated in the silent engine mode but when the engine is driven. It is obvious that the larger the capacity of the generator, the worse the hybrid vehicle becomes.
이에 대한 구체적인 경우로서, 현재 소나타 하이브리드(현대자동차 주식회사) 및 혼다 어코드 하이브리드(혼자자동차 주식회사)라는 명칭으로 시판되고 있는 하이브리드 차량에 적용하여 살펴본다. 도 5 및 도 7 각각은 소나타 하이브리드 및 혼다어코드 하이브리드의 개략적인 동력전달장치 구성도로서, 양자 모두 클러치(2)는 하나로서 엔진(1)과 모터(3) 사이에 매개되어 변속기(7)로의 출력 전달을 단속한다. 발전기(6)는 고전압 발전기로서 엔진(1)과 동력 연결되어 상시 구동되며 배터리(5)와 연결된다.As a concrete example, the present invention will be applied to a hybrid vehicle currently marketed under the name Sonata Hybrid (Hyundai Motor Co., Ltd.) and Honda Accord Hybrid (Single Motor Co., Ltd.). 5 and 7 are schematic power train configuration diagrams of a Sonata hybrid and a Honda Accord hybrid, both of which are interposed between the
소나타 하이브리드는 엔진 및 모터 각각의 용량이 117Kw(159마력), 35Kw(47마력)이며, 혼다 어코드 하이브리드는 엔진 및 모터 각각의 용량이 105Kw(143마력), 124Kw(169마력)이다. 양자 모두 엔진 배기량 2000cc 기준이다. 엔진 및 모터의 용량을 동력전달방식 기준으로 본다면, 소나타 하이브리드는 병렬형에 가깝고 혼다 어코드 하이브리드는 직렬형에 가깝다고 할 수 있다. 즉, 소나타 하이브리드는 모터의 용량이 작기 때문에 모터는 출발과 저속 영역에서 엔진을 보완하는 방식으로 적용된 것이며, 혼다 어코드 하이브리드는 모터의 용량이 크기 때문에 엔진은 발전만 하며 모터가 차량을 구동하거나(Series mode, 이하 씨리즈 모드) 고속의 가속 영역에서 병렬 모드가 가능하게 적용된 것임을 알 수 있다.The Sonata Hybrid has a capacity of 117 kW (159 hp) and 35 kW (47 hp) for the engine and the motor, respectively. The Honda Accord Hybrid has a capacity of 105 kW (143 hp) and 124 kW (169 hp) for the engines and motors, respectively. Both are based on 2000cc engine displacement. If you look at the engine and motor capacity based on the power transmission method, the Sonata Hybrid is close to the parallel type and the Honda Accord Hybrid is close to the serial type. In other words, the Sonata Hybrid is designed to complement the engine in the starting and low-speed regions because of the small motor capacity. The Honda Accord Hybrid has a large motor capacity, so the engine only generates power and the motor drives the vehicle mode, below-serial mode) It is understood that the parallel mode is applied in the high-speed acceleration region.
동일한 엔진 베기량을 가지는 하이브리드 차량이기는 하나 소나타 하이브리드와 혼다 어코드 하이브리드가 이처럼 서로 다른 작동방식을 가지는 이유는 효율이 좋은 직렬형에 가깝게 구성하는 경우와 병렬형에 가깝게 구성하는 경우에는 서로 다른 용량의 모터와 발전기를 선택해야 하기 때문이다. 즉, 직렬형에 가까운 하이브리드 차량은 엔진 출력대비 최고 효율의 발전기와 모터가 장착이 되어야 하기 때문에 용량이 큰 모터와 발전기를 사용하게 되며, 병렬형에 가까운 하이브리드 차량은 가장 효율적인 모터 모드가 가능하면서도 엔진 모드에서 최소한의 부하로 작용하는 모터를 선택해야 하기 때문에 상대적으로 용량이 작은 모터를 사용하게 되는 것이다.The Sonata Hybrid and the Honda Accord Hybrid have different operating modes because they are hybrid vehicles with the same engine pitch. The reason for this is that when the system is configured to be close to the efficient series type and to the parallel type, And a generator. In other words, a hybrid type vehicle close to the tandem type uses a high-capacity motor and a generator because it needs to be equipped with a generator and a motor having the highest efficiency compared to the engine output. A hybrid type vehicle close to the parallel type can perform the most efficient motor mode, Mode requires a motor that operates at a minimum load, so it uses a relatively small capacity motor.
하지만, 소나타 하이브리드 및 혼다 어코드 하이브리드는 종래 하이브리드카의 전통적인 동력전달장치 구조를 전제로 구성되어 있다는 점에서 엔진의 출력 모두가 변속기로 전달되지 못하고 그 중 일부가 모터의 관성에 의해 손실되며(Parasitic Energy Consumption), 손실되는 양은 상대적으로 큰 용량의 모터를 채택하고 있는 혼다 어코드 하이브리드가 훨씬 크다. 또한 이에 부가하여, 혼다 어코드 하이브리드는 발전기 용량도 크기 때문에 엔진이 작동되는 한 발전기 자체의 관성에 의해 엔진 출력의 상당부분이 손실되며, 이는 양의 차이일 뿐 소나타 하이브리드의 경우도 동일하다. However, since the Sonata Hybrid and Honda Accord Hybrids are based on the conventional power train structure of conventional hybrid cars, not all of the engine's output is transmitted to the transmission, some of which is lost due to inertia of the motor (Parasitic Energy Consumption, the amount lost is much larger than the Honda Accord Hybrid, which employs a relatively large capacity motor. In addition, since the Honda Accord Hybrid has a large generator capacity, a significant portion of the engine power is lost due to the inertia of the generator itself as long as the engine is operating, which is also the case in the case of the Sonata Hybrid.
도 6은 닛산 하이브리드(닛산자동차 주식회사)라는 명칭으로 시판되고 있는 하이브리드 차량의 개략적인 동력전달장치 구성도이다. 닛산 하이브리드는 엔진(1)과 모터(3) 사이, 그리고 모터(3)와 변속기(7) 사이 각각에 클러치를 매개하고 있다는 점에서 하나의 클러치를 사용하는 소나타 하이브리드 및 혼다 어코드 하이브리드와 차이점이 있다. 하지만, 닛산 하이브리드의 경우에도 소나타 하이브리드 및 혼다 어코드 하이브리드에서 발생하는 모터, 발전기에 의한 부하가 엔진의 출력을 잠식하는 동일한 문제를 안고 있다.6 is a schematic view of a power transmission system of a hybrid vehicle commercially available under the name Nissan Hybrid (Nissan Motor Co., Ltd.). The Nissan hybrid differs from the Sonata Hybrid and Honda Accord Hybrids in that one clutch is used in that the Nissan hybrid mediates the clutch between the
하이브리드 차량이 근자 각광받고 있는 이유는 엔진 차량에 비해 연비와 성능이 뛰어나기 때문이며, 이 경우 모터에 의해 작동되는 영역(모터 모드 및 씨리즈 모드)을 최대한 늘리게 되면 배터리 잔량이 감소하더라도 그 만큼 충전 기회가 늘어나기 때문에 하이브리드 차량의 연비와 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 하지만, 현재 제안되거나 상용화된 기술의 경우들은 전술한 문제점으로 인해 하이브리드 차량이 가지는 이점을 제대로 살리지 못하고 있는 실정이다.Hybrid vehicles are in the spotlight because they have better fuel economy and performance than engine cars. In this case, if the motor-driven area (motor mode and serial mode) is increased as much as possible, It is possible to further improve the fuel efficiency and performance of the hybrid vehicle. However, in the case of the currently proposed or commercialized technology, the advantages of the hybrid vehicle can not be fully utilized due to the above-mentioned problems.
본 발명은 이러한 종래 하이브리드 차량의 동력전달장치의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조가 간단하여 엔진 룸에 용이하게 장착이 가능할 뿐 아니라 모터와 발전기의 부하로 인해 엔진에서 생성되는 출력이 손실되지 않는 하이브리드 차량의 동력전달장치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a power transmission device for a hybrid vehicle which is simple in structure and can be easily mounted in an engine room, The power output of the hybrid vehicle is not lost.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 제1동력원으로서의 엔진(10)과, 엔진(10)의 일측에 마련되는 배터리(50)와, 엔진(10)과 일정거리 이격되어 평행하게 위치하며 배터리(50)와 연결되는 제2동력원으로서의 모터(30)와, 엔진(10)과 동력 연결되어 상시 구동되며 배터리(50)와 연결되는 고전압 발전기(62)와, 엔진(10)에서 생성되어 변속기(70)로 전달되는 출력을 단속하는 제1클러치(20)와, 모터(30)에서 생성되어 변속기(70)로 전달되는 출력을 단속하는 제2클러치(40)를 포함하여 이루어지는 하이브리드 차량의 동력전달장치로서, 상기 변속기(70)의 입력축(72) 일측은 모터(30)를 관통하여 엔진(10)과 모터(30) 사이로 연장되며, 상기 제1클러치(20)는 엔진(10)과 모터(30) 사이에 설치되고, 상기 제2클러치(40)는 모터(30)와 변속기(70) 사이에 설치됨으로써, 엔진에서 생성되는 출력이 모터의 부하로 인해 손실됨이 없이 변속기로 전달되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an engine (10) as a first power source, a battery (50) provided at one side of the engine (10) A
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또한, 상기 변속기(70)의 입력축(72) 일측은 모터(30)를 관통하여 엔진(10)의 출력축(12) 단부와 일정간격 이격되어 위치하도록 엔진(10)과 모터(30) 사이로 연장되며, 상기 제1클러치(20)는 변속기(70)의 입력축(72) 단부에 마련되는 중앙 클러치판(76)의 일측에 설치되며, 상기 제2클러치(40)는 중앙 클리치판(76)의 타측에 설치될 수 있다.One side of the
또한, 본 발명은 제1동력원으로서의 엔진(10)과, 엔진(10)의 일측에 마련되는 배터리(50)와, 엔진(10)과 일정거리 이격되어 평행하게 위치하며 배터리(50)와 연결되는 제2동력원으로서의 모터(30)와, 엔진(10)과 동력 연결되어 상시 구동되며 배터리(50)와 연결되는 고전압 발전기(62)와, 엔진(10)에서 생성되어 변속기(70)로 전달되는 출력을 단속하는 제1클러치(20)와, 모터(30)에서 생성되어 변속기(70)로 전달되는 출력을 단속하는 제2클러치(40)를 포함하여 이루어지는 하이브리드 차량의 동력전달장치로서, 상기 변속기(70)의 입력축(72) 일측은 모터(30)를 관통하여 엔진(10)의 출력축(12) 단부와 일정간격 이격되어 위치하도록 엔진(10)과 모터(30) 사이로 연장되며, 상기 제1클러치(20)는 변속기(70)의 입력축(72) 단부에 마련되는 중앙 클러치판(76)의 일측에 설치되며, 상기 제2클러치(40)는 중앙 클리치판(76)의 타측에 설치됨으로써, 엔진에서 생성되는 출력이 모터의 부하로 인해 손실됨이 없이 변속기로 전달되는 것을 다른 기술적 특징으로 한다.The present invention is also characterized in that the
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이때, 상기 엔진(10)에는, 엔진(10)과 동력 연결되어 상시 구동하는 저전압 발전기(66)가 더 구비될 수 있다.At this time, the
이럴 경우, 상기 고전압 발전기(62)는 제3클러치(80)에 매개되어 엔진(10)과의 연결이 단속되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the
상기 제1클러치(20)는 작동시 엔진(10)과 변속기(70) 사이를 연결하는 구조로 이루어지며, 상기 제2클러치(40)는 작동시 모터(30)와 변속기(70) 사이의 연결을 해제하는 구조로 이루어질 수 있다.The
본 발명은 엔진 및 모터 각각에서 생성되는 출력을 변속기로 전달함에 있어 각기 독립적으로 작용하는 클러치를 매개하여 동력이 전달되도록 함으로써, 엔진에서 생성되는 출력이 변속기로 전달되는 과정에서 모터의 부하에 의해 손실되는 문제를 근원적으로 해결할 수 있도록 해준다.In the present invention, the output generated by the engine and the motor is transmitted to the transmission through a clutch that operates independently of each other, so that the power generated by the engine is transmitted to the transmission, And to solve the problem that is the root cause.
또한, 본 발명은 엔진에 발전기를 연결함에 있어 클러치에 의해 발전기가 엔진과 완전히 단절될 수 있도록 구성함으로써, 차량의 연비와 성능 향상을 위해 대용량의 발전기가 엔진과 연결되더라도 엔진이 작동되는 과정에서 발전기에 의해 엔진의 출력이 손실되는 현상이 발생하지 않는다는 장점이 있다.Further, in the present invention, when the generator is connected to the engine, the generator is configured to be completely disconnected from the engine by the clutch, so that even if a large-capacity generator is connected to the engine for improving fuel economy and performance of the vehicle, The output of the engine is not lost.
또한, 본 발명은 엔진과 모터를 변속기의 입력축에 평행하게 위치하도록 하고 클러치를 이 입력축에 매개하는 구성을 제안함으로써, 제한된 엔진 룸에 동력전달장치를 무난하게 설치할 수 있다는 이점이 기대된다.Further, the present invention is expected to provide an advantage that the power transmission device can be safely installed in a limited engine room by proposing a configuration in which the engine and the motor are positioned parallel to the input shaft of the transmission and the clutch is mediated to this input shaft.
도 1a는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 1-1 실시예를 보여주는 개략적인 구성도.
도 1b는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 1-2 실시예를 보여주는 개략적인 구성도.
도 1c는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 1-3 실시예를 보여주는 개략적인 구성도.
도 2a는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 2-1 실시예를 보여주는 개략적인 구성도.
도 2b는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 2-2 실시예를 보여주는 개략적인 구성도.
도 2c는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 2-3 실시예를 보여주는 개략적인 구성도.
도 5는 소나타 하이브리드 차량의 개략적인 동력전달장치 구성도.
도 6은 닛산 하이브리드 차량의 개략적인 동력전달장치 구성도.
도 7은 혼다 어코드 하이브리드 차량의 개략적인 동력전달장치 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A is a schematic structural view showing a power transmission device of a hybrid vehicle according to the present invention, and FIG.
FIG. 1B is a schematic view showing the power transmission device of a hybrid vehicle according to the present invention, as an embodiment 1-2. FIG.
1C is a schematic structural view showing a power transmission system for a hybrid vehicle according to the present invention, and FIG.
FIG. 2A is a schematic structural view showing a power transmission apparatus of a hybrid vehicle according to a second embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2B is a schematic structural view showing a power transmission device of a hybrid vehicle according to the present invention, showing 2-2 embodiment. FIG.
FIG. 2C is a schematic view showing a power transmission device of a hybrid vehicle according to the present invention, which is shown in FIGS.
Fig. 5 is a schematic power transmission device configuration diagram of a sonata hybrid vehicle. Fig.
6 is a schematic view of a power transmission system of a Nissan hybrid vehicle.
Fig. 7 is a schematic view of a power transmission apparatus of a Honda Accord Hybrid vehicle; Fig.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the technical features of the present invention, A detailed description thereof will be omitted.
본 발명은 하이브리드 차량의 동력전달장치를 제안하며, 기본적인 특징으로 차량을 구동시키는 출력을 생성하는 엔진과 모터 각각이 변속기의 입력축에 대하여 평행하게 위치하는 것과, 엔진과 변속기의 입력축 사이에 제1클러치를 매개하고 모터와 변속기의 입력축 사이에 제2클러치를 매개하여 엔진 및 모터에서 생성되는 출력이 각기 독립적으로 변속기로 전달되는 것에 있다. 본 발명의 구체적인 각 실시예를 살펴본다.The present invention proposes a power transmission device for a hybrid vehicle, wherein a basic feature is that each of the engine and the motor, which generate an output for driving the vehicle, are located parallel to the input shaft of the transmission, and that between the input shaft of the engine and the transmission, And the output generated by the engine and the motor is transmitted to the transmission independently of each other through the second clutch between the motor and the input shaft of the transmission. Specific examples of the present invention will be described below.
도 1a는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 1-1 실시예를 보여주는 개략적인 구성도이다. 1-1 실시예(이하 1-1)는, 제1, 2동력원으로서의 엔진(10)과 모터(30), 엔진(10)의 일측에 마련되는 배터리(50), 엔진(10)에 의해 상시 구동되며 배터리(50)와 연결되는 고전압 발전기(62)를 포함한다.FIG. 1A is a schematic structural view showing a power transmission device for a hybrid vehicle according to the present invention, as an embodiment 1-1. 1-1 The embodiment (hereinafter referred to as " 1-1 ") comprises an
엔진(10)은 통상적인 내연기관으로 이루어질 수 있다. 모터(30)는 배터리(50)와 연결되며, 배터리에 충전된 전력을 소모하며 구동력을 생성한다. 모터는 하이브리드 차량의 구동원으로 사용될 수 있는 다양한 종류의 모터 중의 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 회생 모드에서는 모터가 발전기로 작동하도록 구성될 수 도 있다.The
엔진(10)과 모터(30)는 일정거리 이격되어 평행하게 위치하며, 변속기(70)에서 연장되는 입력축(72)의 일측 부위가 모터(30)를 관통하여 엔진(10)과 모터(30) 사이로 연장된다. 즉, 엔진과 모터는 변속기의 출력축을 따라 상호간에 일정간격 이격되어 배치된다. 엔진과 모터가 평행하게 배치되는 구조라는 점에서 배경기술에서 언급한 바 있는 대한민국 등록특허 제0783913호와 상이하다.The
고전압 발전기(62)는 엔진(10)에 동력 연결되며 엔진이 작동하는 경우 그 구동력 일부를 받아 발전을 하여 배터리(50)를 충전한다. 배터리(50)는 고전압 배터리(HVB)로서, 통상적으로 배터리 일측에는 직류 저전압 변환기(LDC)를 통해 충전되는 저전압 배터리(LVB)가 구비된다.The high-
또한, 엔진(10)에서 생성되어 변속기(70)로 전달되는 출력을 단속하는 제1클러(20)가 설치되며, 모터(30)에서 생성되어 변속기(70)로 전달되는 출력을 단속하는 제2클러치(40)가 설치된다. 구체적으로는, 제1클러치(20)는 엔진(10)의 출력축(12)과 변속기(70)의 출력축(72) 단부 사이에 매개되어 엔진과 모터 사이에 위치하며, 제2클러치(40)는 구동모터(30)와 변속기(70) 사이의 출력축(72)에 매개되어 설치된다.A first clutch 20 that is generated by the
이에 따라, 제1클러치(20)가 연결되고 제2클러치(40)가 해제되면 엔진(10)에서 생성되는 출력이 변속기(70)로 전달되며, 제1클러치(20)가 해제되고 제2클러치(20)가 연결되면 모터(30)에서 생성되는 출력이 변속기(70)로 전달되고, 제1, 2클러치(20, 40) 모두가 연결되면 엔진(10) 및 모터(30)에서 생성되는 출력이 변속기(70)로 함께 전달된다. 제1, 2클러치 각각은 독립적으로 제어되는 작동구성이기 때문에 제2클러치가 해제된 상태에서 제1클러치가 연결되더라도, 엔진에 의해 생성되는 출력은 모터에 의해 작용하는 부하의 영향없이 모두가 변속기로 전달된다. 즉, 엔진 모드에서 모터에 의한 출력 손실은 발생하지 않는다.Thus, when the first clutch 20 is engaged and the second clutch 40 is released, the output generated by the
한편, 본 발명은 제1, 2클러치(20, 40)를 구성함에 있어, 서로 반대로 작용하는 방식을 제안한다. 즉, 제1클러치(20)는 작동시 엔진(10)과 변속기(70) 사이를 연결하는 구조로 이루어지며, 제2클러치(40)는 작동시 모터(30)와 변속기(70) 사이의 연결을 해제하는 구조로 이루어지는 것이 바로 그것이다. 평상시에는 해제되어 있다 필요시 연결되는 제1클러치(20)가 현재 사용되고 있는 통상적인 구조의 클러치이며, 제2클러치(40)는 이와 반대로 평상시에는 연결되어 있다가 필요시에 해제되는 역클러치(counter-clutch) 구조이다.On the other hand, the present invention proposes a method in which the first and
하이브리드 차량의 주행 영역을 모드별로 살펴보면 엔진 모드는 일부분에 불과하기 때문에, 모터(30)와 변속기(70) 사이에 제2클러치(40)를 매개함에 있어 그 구성을 역클러치로 하면 모터 모드나 병렬 모드에서 클러치 작동을 위해 소모되는 에너지가 낭비되지 않기 때문이다. 이럴 경우, 하이브리드 차량의 에너지 효율을 증진시킬 수 있는 장점이 있다.The engine mode is only a part of the driving range of the hybrid vehicle. Therefore, when the reverse clutch is used to transmit the second clutch 40 between the
도 1b는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 1-2 실시예를 보여주는 개략적인 구성도이다. 이 1-2 실시예(이하 1-2)는 엔진(10)에 저전압 발전기(66)가 더 구비된다는 점에서 전술한 1-1과 상이하다. 저전압 발전기(66)는 엔진(10)에 동력 연결되어 상시 구동되며 저전압 배터리(미도시)와 연결된다. 이럴 경우, 고전압 발전기는 발전 용도로만 사용될 수 있으며, 저전압 발전기는 엔진 구동시 필요한 모든 전력을 공급할 수 있다. 저전압 발전기의 용량은 크지 않아도 되기 때문에 회전자를 영구자석이 아닌 전자석으로 구성하면 발전 과정에서 엔진에 부하로 작용하지 않는다. 이 1-2는 1-1(종래 하이브리드 차량의 경우도 동일)과 달리 직류 저전압 변환기가 필요없어 장치 구성이 간편해지는 장점이 있다.FIG. 1B is a schematic configuration diagram showing a power transmission apparatus for a hybrid vehicle according to the present invention. The 1-2 embodiment (hereinafter referred to as 1-2) is different from the above-described 1-1 in that the
도 1c는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 1-3 실시예를 보여주는 개략적인 구성도이다. 이 1-3 실시예(이하 1-3)는 엔진(10)에 고전압, 저전압 발전기(62, 66)가 구비된다는 점에서 전술한 1-2와 동일하나, 고전압 발전기(62)가 제3클러치(80)에 매개되어 그 작동이 단속된다는 점에서 1-2와 상이하다. FIG. 1C is a schematic configuration diagram showing a power transmission system for a hybrid vehicle according to the present invention. FIG. The 1-3 embodiments (1-3 below) are the same as 1-2 described above in that the
1-3에서 고전압 발전기에 제3클러치를 매개한 이유는, 고전압 발전기를 구성함에 있어 발전 효율을 위해서는 회전자가 영구자석으로 구성되는 것이 좋은데, 이럴 경우 제어장치에 의해 제3클러치의 접점이 해제되더라도 엔진이 작동하는 한 엔진의 구동력 중의 일부가 고전압 발전기의 부하에 의해 잠식될 수 있다. 따라서, 엔진과 고전압 발전기 사이에 제3클러치를 매개하여 엔진과 고전압 발전기 사이의 연결을 완전하게 단절함으로써 엔진 출력의 손실을 방지할 있게 된다.The reason why the third clutch is connected to the high-voltage generator in 1-3 is that, in constructing the high-voltage generator, the rotor is preferably made of a permanent magnet for the power generation efficiency. In this case, even if the contact of the third clutch is released by the control device As long as the engine is operating, a part of the driving force of the engine can be eroded by the load of the high voltage generator. Thus, the third clutch is interposed between the engine and the high-voltage generator to completely disconnect the connection between the engine and the high-voltage generator, thereby preventing loss of the engine output.
도 2a는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 2-1 실시예를 보여주는 개략적인 구성도이다. 이 2-1 실시예(이하 2-1)는, 제1클러치(20)와 제2클러치(40) 사이에 중앙 클러치(76)을 매개하여 엔진(10) 및 모터(30) 각각에서 생성되는 출력을 단속함에 그 특징이 있다. 중앙 클러치(76)는 변속기(70)의 입력축(72) 단부에 마련될 수 있다.FIG. 2A is a schematic configuration diagram showing a power transmission device of a hybrid vehicle according to the present invention, 2-1. The 2-1 embodiment (hereinafter referred to as 2-1) is an example in which the
구체적으로 살펴보면, 변속기(70)의 입력축(72) 일측 부위를 모터(30)를 관통하여 엔진(10)의 출력축(12) 단부와 일정간격 이격되어 위치하도록 엔진(10)과 구동모터(30) 사이로 연장한 상태에서, 제1클러치(20)는 중앙 클러치판(76)의 일측에 설치하며, 제2클러치(40)는 중앙 클러치판(76)의 타측에 설치한 특징이 있다. 이럴 경우, 제1, 2클러치(20, 30)를 단일의 클러치 박스 내부에 설치할 수 있다는 점에서 동력전달장치의 크기를 대폭 감소할 수 있게 된다. A portion of the
제1클러치(20)가 작동하여 중앙 클러치(76)의 일면과 제1클러치가 연결되면 엔진(10)에서 생성되는 출력이 변속기(70)로 전달되고, 제2클러치(40)가 작동하여 중앙 클러치(76) 타면과 제2클러치가 연결되면 모터(30)에서 생성되는 출력이 변속기(70)로 전달된다. 전술한 1-1과 마찬가지로, 2-1의 경우에도 제1, 2클러치 각각은 독립적으로 제어되는 작동구성이기 때문에, 제2클러치가 중앙 클러치의 타면과 해제된 상태에서 제1클러치가 중앙 클러치의 일면과 연결되더라도 엔진에 의해 생성되는 출력은 모터에 의해 작용하는 부하의 영향없이 모두가 변속기로 전달될 수 있다. 2-1에서 설명하지 않은 나머지의 구성 및 그 작동은 1-1과 대동소이하다.When the first clutch 20 is operated and one side of the
도 2b는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 2-2 실시예를 보여주는 개략적인 구성도이다. 이 2-2 실시예(이하 2-2)는, 엔진(10)에 저전압 발전기(66)가 더 구비된다는 점에서 전술한 2-1과 상이하다. 저전압 발전기(66)의 작동구성은 1-2에서 설명한 것과 대동소이하며, 설명하지 않은 나머지 구성은 2-1과 동일하다.FIG. 2B is a schematic structural view showing a power transmission device of a hybrid vehicle according to the present invention, which is shown in FIG. 2-2. The 2-2 embodiment (hereinafter referred to as 2-2) differs from the above-described 2-1 in that a low-
도 2c는 본 발명에 따른 하이브리드 차량의 동력전달장치로서 2-3 실시예를 보여주는 개략적인 구성도이다. 이 2-3 실시예(이하 2-3)는, 엔진(10)에 고전압, 저전압 발전기(62, 66)가 구비된다는 점에서 전술한 2-2와 동일하나, 고전압 발전기(62)가 제3클러치(80)에 매개되어 그 작동이 단속된다는 점에서 2-2와 상이하다. 제3클러치(80)의 작동구성은 전술한 1-3에서 설명한 것과 대동소이하며, 설명하지 않은 나머지 구성은 2-1과 동일하다.FIG. 2C is a schematic configuration diagram showing a power transmission device of a hybrid vehicle according to the present invention in a preferred embodiment of the present invention. This 2-3 embodiment (hereinafter referred to as 2-3) is the same as the above-described 2-2 in that the
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전술한 각 실시예를 하이브리드 차량에 실제 적용하는 경우 각 주행상태에 따른 작동구성을 개략적으로 살펴본다.When the above-described embodiments are actually applied to a hybrid vehicle, an operation configuration according to each running state will be schematically described.
1. 저속영역1. Low speed area
차량이 정지상태에서 출발하여 일정 속도 이하인 영역이다. 정지상태에서 출발하기 위해서는 큰 토크가 필요한데 엔진의 출력 특성상 이를 감당하는 것은 연비에 도움이 되지 않는다. 이때는, 초기 회전부터 최고의 토크를 낼 수 있는 모터를 이용하는 모터 모드가 적용된다. This is the area where the vehicle starts from the stopped state and is at a constant speed or lower. In order to start from a standstill, a large torque is needed. In this case, a motor mode using a motor capable of producing the highest torque from the initial rotation is applied.
이럴 경우 제1클러치(20)는 해제되고, 제2클러치(40)를 변속기(70)와 연결되며(제2클러치가 역클러치 구조이면 제2클러치를 별도로 작동시키지 않더라도 변속기와 연결된 상태를 유지하며, 이는 후술할 각 영역에서도 대동소이하게 적용될 수 있다), 차량은 모터 모드로서 모터가 배터리(50)에 충전된 전력을 소모하면서 차량을 구동하게 된다. 배터리(50)의 잔량이 충분하지 않으면 제1클러치(20)가 해제된 상태에서 엔진(10)을 구동하여 고전압 발전기(62)를 작동시키거나(1-1. 2-1), 또는 고전압, 저전압 발전기(62, 66) 중의 어느 하나를 작동시키거나 또는 고전압, 저전압 발전기 모두를 작동시킬 수 있을 것이다(2-2, 2-3). In this case, the first clutch 20 is disengaged, and the second clutch 40 is connected to the transmission 70 (if the second clutch has a reverse clutch structure, the second clutch 40 is kept connected to the transmission even if the second clutch is not actuated separately , Which can be applied to each area to be described later in great detail), the vehicle is a motor mode, and the motor drives the vehicle while consuming the electric power charged in the
엔진의 출력에 비해 상대적으로 작은 용량의 모터(작은 용량의 발전기)를 이용함에 따라 한정된 속도 이하에서만 작동가능한 소나타 하이브리드에 비해, 본 발명은 대용량의 모터(대용량의 발전기)를 사용할 수 있기 때문에 혼다 어코드 하이브리드와 같이 모터 모드 및 씨리즈 모드가 적용되는 영역은 넓어질 수 있다.Since the present invention can use a large-capacity motor (large-capacity generator) as compared with a sonata hybrid which can be operated at a limited speed or less by using a motor having a relatively small capacity (a small capacity generator) The area where the motor mode and the serial mode are applied, such as a hybrid, can be widened.
2. 가속영역2. Acceleration area
차량이 출발하여 일정시간동안 속도가 지속적으로 증가하는 영역이다. 이때는 엔진의 출력에 비하여 모터의 용량이 작은 경우와, 엔진의 출력에 비교될 수 있을 정도로 모터의 용량이 큰 경우를 상정할 수 있다. This is the area where the speed of the vehicle increases continuously for a certain period of time from the start of the vehicle. In this case, the case where the capacity of the motor is smaller than the output of the engine and the case where the capacity of the motor is large enough to be compared with the output of the engine can be assumed.
먼저, 전자의 경우에는 큰 토크를 제공해 줄 수 있는 엔진(10)만을 이용하는 엔진 모드나, 엔진(10)을 주된 동력원으로 이용하고 모터(30)를 보조 동력원으로 사용하는 병렬 모드가 가능하다. 엔진 모드의 경우, 제1클러치(20)는 연결되고 제2클러치(40)는 해제된다. 이때, 엔진(10)에서 생성되는 출력은 손실없이 변속기(70)로 전달된다. First, in the case of the former, it is possible to use an engine mode using only the
병렬 모드인 경우, 제1, 2클러치(20, 40)가 연결되며, 엔진 및 모터에서 생성되는 출력이 동시에 변속기(70)로 전달된다. 배터리(50)의 충전을 위해 고전압, 저전압 발전기를 작동시키는 경우 그 작동구성은 전술한 저속영역의 경우와 대동소이하다. 다만, 이중에서 2-3의 경우에 제3클러치(80)를 작동시켜 고전압 발전기(62)와 엔진(10)과의 연결을 해제하면, 엔진(10)에서 생성되는 출력은 고전압 발전기에 의한 부하의 영향없이 변속기(70)로 곧장 전달된다.In the parallel mode, the first and
후자의 경우에는, 모터(30)만을 이용하는 모터 모드나, 모터(30)를 주된 동력원으로 이용하고 엔진(10)을 보조 동력원으로 사용하는 병렬 모드가 가능하다. 모터 모드의 경우 제1클러치(20)는 해제되고 제2클러치(40)는 연결된다. 병렬 모드의 경우에는, 전자와 동일하게 제1, 2클러치(20, 40)가 연결되며, 엔진 및 모터에서 생성되는 출력이 동시에 변속기(70)로 전달된다. 이에 따른 고전압, 저전압 발전기의 작동은 전자의 경우와 대동소이하다.In the latter case, it is possible to use a motor mode using only the
소나타 하이브리드는 엔진 모드와 병렬 모드만이 가능하고 씨리즈 모드는 불가능하며, 혼다 어코드 하이브리드는 본 발명과 달리 엔진 모드는 불가능하고 모터 모드, 씨리즈 모드, 병렬 모드가 가능하다. The Sonata Hybrid can only be in engine mode and parallel mode, and the Hitch Accord Hybrid is not capable of engine mode, and can be a motor mode, a serial mode, and a parallel mode, unlike the present invention.
3. 고속주행영역3. High-speed travel area
차량이 발휘할 수 있는 최대의 출력이 필요한 영역이다. 이때는 엔진(10)과 모터(30) 모두가 작동하여 차량을 구동하는 병렬 모드가 연비 측면에서 유리하다. 전술한 가속영역과 유사하게 제1, 2클러치(20, 40) 모두가 연결되며, 이에 따라 엔진(10) 및 모터(30) 각각에서 생성되는 출력이 변속기(70)로 전달된다. 이때는 모터(30)가 작동하고 있기 때문에 배터리(50)를 충분히 충전할 필요가 있다. 배터리(50) 충전과 관련된 고전압, 저전압 발전기(62, 66)의 작동은 전술한 가속영역의 경우와 대동소이하므로 그 설명은 생략한다.It is the area where the maximum output that the vehicle can exert is necessary. At this time, the parallel mode in which both the
한편, 최대의 출력이 필요함에도 불구하고 모터의 용량이 작은 경우, 또는 배터리(50)에 방전되어 모터(30) 구동이 불가능한 경우에는 엔진 모드로 차량을 구동해야 할 경우도 있다. 엔진 모드의 경우에는 제1클러치(20)가 연결되고 제2클러치(40)는 해제된다. 엔진(10)에서 생성되는 출력은 모터(30)에 의한 부하의 영향없이 변속기(70)로 전달된다. 즉, 엔진 모드에서의 출력 손실(Parasitic Energy Consumption)은 없다.On the other hand, when the capacity of the motor is small even though the maximum output is required, or when the
배터리(50)가 방전된 경우에는 엔진 모드에서 고전압, 저전압 발전기(62, 66)를 매개시켜 배터리(50)를 충전할 수도 있으며, 배터리(50)의 충전이 필요가 없다면 고전압 발전기(62)를 엔진(10)에서 완전히 분리시켜 고전압 발전기 부하에 의한 엔진 출력의 손실을 방지할 수 있다(1-3, 2-3). 이럴 경우, 엔진(10)에서 생성되는 출력은 손실없이 변속기(70)로 전달된다.When the
이 영역에서 소나타 하이브리드는 배터리가 떨어지면 엔진 모드만이 가능하며, 혼다 어코드 하이브리드는 이론상으로 배터리가 떨어져도 본 발명과 같이 병렬 모드, 씨리즈 모드, 엔진 모드가 가능하다. 하지만, 엔진 모드에서 소나타 하이브리드 및 혼다 어코드 하이브리드 각각은 모터의 부하에 의해 엔진 출력 중의 일부가 손실되기 때문에 본 발명에 비해 연비가 현저히 떨어진다. 또한, 병렬 모드에서 혼다 어코드 하이브리드는 고전압 발전기를 엔진으로부터 완전히 분리할 수 있는 수단이 없기 때문에 고전압 발전기의 부하로 인해 엔진의 출력이 손실되기 때문에 본 발명에 비해 연비가 낮다. In this area, the Sonata Hybrid can only operate in engine mode when the battery is low, and the Honda Accord Hybrid can operate in parallel mode, serial mode, and engine mode as in the present invention even when the battery is theoretically off. However, in the engine mode, each of the Sonata Hybrid and the Honda Accord Hybrid is significantly less fuel economy than the present invention because a part of the engine output is lost due to the load of the motor. Further, in the parallel mode, the Honda Accord Hybrid has lower fuel consumption than the present invention because the output of the engine is lost due to the load of the high voltage generator because there is no means for completely separating the high voltage generator from the engine.
4. 정속주행영역4. Constant cruising range
차량이 일정 속도로 주행하는 영역으로서 주행에 따른 바퀴와 노면의 마찰 에너지 만큼을 보충해주면 속도가 유지된다. 이 영역에서는 엔진(10)만의 엔진 모드, 모터(30)만에 의한 모터 모드, 그리고 엔진(10)과 모터(30)를 이용하되 엔진은 발전만하고 모터로 차량을 구동하는 씨리즈 모드 모두 가능하며, 이중에서 가장 높은 연비를 제공하는 모드로 주행하는 것이 바람직하다. 큰 출력을 요하지 않으므로 엔진과 모터가 함께 구동하는 병렬 모드는 필요없다.The speed is maintained when the vehicle travels at a constant speed and replenishes the friction energy of the wheels and the road surface when traveling. In this area, both the engine mode of the
엔진 모드의 경우에는 제1클러치(20)가 연결되고 제2클러치(40)는 해제된다. 이때 모터(30)에 의한 부하가 작용하지 않으므로 엔진(10)에서 생성되는 출력은 손실없이 변속기(70)로 전달된다. 엔진 모드에서 배터리(50)를 충전할 필요가 있는 경우에 발전기를 이용할 수 있으며 이때의 작동은 고속주행영역에서 설명한 바와 같다.In the engine mode, the first clutch 20 is engaged and the second clutch 40 is released. At this time, since the load by the
모터 모드의 경우에는 제1클러치(20)는 해제되고 제2클러치(40)는 연결되어, 차량은 모터 모드로서 모터가 배터리(50)에 충전된 전력을 소모하면서 차량을 구동하게 된다. 배터리(50)의 잔량이 충분하지 않으면 고전압, 저전압 발전기를 작동시킬 수 있으며 이에 따른 작동구성은 전술한 저속영역의 경우와 대동소이하다. In the case of the motor mode, the first clutch 20 is disengaged and the second clutch 40 is engaged, so that the vehicle is in the motor mode, and the motor drives the vehicle while consuming the electric power charged in the
씨리즈 모드의 경우에는 엔진(10)이 작동하되 제1클러치(20)는 해제되고, 제2클러치(40)는 연결된다. 즉, 엔진(10)은 발전기를 돌려 모터(30)에서 소모되는 전력만큼 배터리(50)를 충전한다. 엔진과 연계되는 발전기의 작동구성은 전술한 저속영역의 경우와 대동소이하다. In the case of the serial mode, the
이 영역에서 소나타 하이브리드는 엔진 모드, 모터 모드만이 가능하며, 혼다 어코드 하이브리드는 이론상으로 본 발명과 같이 엔진 모드, 모터 모드, 씨리즈 모드 모두 가능하다. 그런데, 혼다 어코드 하이브리드는 도 6과 같이 ECVT라는 고정 기어비를 가지는 변속기가 달려 있어 변속기 자체의 무게를 없앨 수 있는 이점이 있는 반면, 정속주행영역에서 저속 정속의 경우에는 모터 모드 및 씨리즈 모드로 주행하게 되나, 고정 기어비로 인해 고속 정속의 경우에는 모터 모드 및 씨리즈 모드는 불가능하여 엔진 모드로만 주행이 가능한 단점이 있다.In this area, the Sonata Hybrid can only be in the engine mode, the motor mode, and the Honda Accord Hybrid theoretically, as in the present invention, in both the engine mode, the motor mode and the serial mode. However, the Honda Accord Hybrid has a transmission having a fixed gear ratio of ECVT as shown in FIG. 6, which can eliminate the weight of the transmission itself. On the other hand, in the case of the low speed constant speed in the constant speed running region, However, due to the fixed gear ratio, the motor mode and the series mode can not be performed in the case of the high speed constant speed, so that the vehicle can only be driven in the engine mode.
왜냐하면, ECVT는 모터는 저단 기어비가 고정적으로 물려 있으며, 엔진은 고단 기어비가 고정적으로 물려 있다는 점에서, 변속기를 없애 차량 자체의 무게를 줄이기는 했으나 고속의 정속 주행시 모터 모드 씨리즈 모드를 적극적으로 활용할 수가 없어 결과적으로 연비가 나빠지는 현상이 발생한다. 이 때문에 혼다 어코드 하이브리드는 고속 정속의 경우 엔진 모드로만 주행할 수 밖에 없다. Because the ECVT has a fixed lower gear ratio and the engine has a fixed high gear ratio, it reduces the weight of the vehicle by eliminating the transmission, but it can actively utilize the motor mode mode during high-speed cruise control. As a result, the fuel efficiency deteriorates. Because of this, the Honda Accord Hybrid can only be driven in engine mode at high speed and constant speed.
또한, 전술한 고속주행영역과 마찬가지로 엔진 모드에서 소나타 하이브리드 및 혼다 어코드 하이브리드 각각은 모터의 부하에 의해 엔진 출력 중의 일부가 손실되기 때문에 본 발명에 비해 연비가 현저히 떨어짐은 자명하다. 그리고, 고속주행영역과 동일하게 엔진 모드에서 혼다 어코드 하이브리드는 발전기를 엔진으로부터 완전히 분리할 수 있는 수단이 없기 때문에 발전기의 부하로 인해 엔진의 출력이 손실된다는 점에서 본 발명에 비해 실제 연비는 낮다. Also, in the engine mode, like the above-described high-speed travel region, it is obvious that the fuel efficiency of the sonata hybrid and the Honda Accord hybrid is considerably lower than that of the present invention because a part of the engine output is lost due to the load of the motor. In the engine mode, as in the high-speed travel region, the Honda Accord Hybrid has a lower actual fuel economy than the present invention in that the output of the engine is lost due to the load of the generator because there is no means for completely separating the generator from the engine.
5. 감속영역5. Deceleration area
차량이 일정한 속도를 유지하다 서서히 또는 급하게 속도가 감소되는 영역으로서, 전술한 고속주행영역이나 정숙주행영역과 연속하여 이어지는 것이 통상적이나 가속영역에서 곧바로 접어들 수도 있을 것이다. 이 영역은 최고의 연비보다는 최선의 연비가 구현될 수 있도록 작동되는 것이 바람직하다.As an area in which the vehicle maintains a constant speed and is gradually or rapidly reduced in speed, successive successive high-speed running regions or quiet running regions may be able to be folded directly in the acceleration region. This area should be operated so that the best fuel economy can be realized rather than the best fuel economy.
이때는, 회생 모드가 작동을 한다. 즉, 제1클러치(20)가 해제되고 제2클러치(40)가 연결되어 모터(30)가 발전을 한다. 엔진(10)이 작동 중이면 제1클러치(20)가 해제된 상태에서 엔진이 고전압 발전기(62)를 돌려 배터리(50)를 충전한다.At this time, the regenerative mode operates. In other words, the first clutch 20 is disengaged and the second clutch 40 is engaged, and the
6. 오르막영역6. Ascent zone
차량이 경사진 도로를 따라 주행하는 영역으로서, 이에는 오르막이 일시 이어져 동력을 일정 시간동안 소비해야 하는 경우와 오르막이 지속적으로 이어져 동력을 오랜 시간동안 소비해야 하는 경우로 구분할 수 있다. This is the area where the vehicle travels along a sloping road, which can be divided into two cases: an uphill run is required to consume the power for a certain period of time, and a case where the uphill runs continuously and the power is consumed for a long time.
통상적인 엔진 차량과 비교할 때 하이브리드 차량은 배터리의 잔량이 충분하면 엔진 차량에 비해 성능과 연비가 좋아지지만, 배터리가 떨어지면 하이브리드 차량은 엔진 차량에 비해 성능과 연비가 떨어진다. 따라서, 이 영역에서의 하이브리드 차량은 장점과 단점이 분명하게 부각된다. Compared to a conventional engine vehicle, a hybrid vehicle has better performance and fuel economy compared to an engine vehicle when the remaining capacity of the battery is sufficient. However, when the battery is low, the hybrid vehicle has less performance and less fuel economy than an engine vehicle. Therefore, the advantages and disadvantages of the hybrid vehicle in this area are evident.
전자의 경우에는, 이 영역에서는 엔진(10)만의 엔진 모드, 모터(30)만에 의한 모터 모드, 그리고 엔진(10)과 모터(30)를 이용하되 엔진은 발전만하고 모터로 차량을 구동하는 씨리즈 모드와, 엔진(10) 및 모터(30)를 함께 이용하는 병렬 모드가 가능하며, 이중에서 가장 높은 연비를 제공하는 모드로 주행할 수 있다. 이에 대한 것은 전술한 정숙주행영역과 대동소이하다.In the former case, in this area, only the engine mode of the
후자의 경우에는 지속적으로 동력이 제공되어야 하기 때문에, 엔진(10)만의 엔진 모드 또는 씨리즈 모드가 가능하나, 모터(10)에 의한 모터 모드나 엔진(10)과 모터(30) 모두에 의한 병렬 모드는 배터리(50)의 전력이 남아 있는 상태에서만 가능한다. 이중에서 엔진 모드는 전술한 정숙주행영역의 경우와 대동소이며, 병렬 모드는 전술한 고속주행영역과 대동소이하다. 다만, 병렬 모드의 경우 최고의 연비를 구현하기 위해서는 주된 동력원으로서 어떤 것을 선택할지 여부에 달려 있는데, 이는 모터의 용량의 따라 달라질 수 있다. 이와 관련해서는 가속영역에서 상세하게 설명한 조합 중의 어느 하나로 구성하면 될 일이다.In the latter case, the
이 영역에서 소나타 하이브리드는 배터리는 물론 발전기 및 모터의 용량이 작아 엔진 모드만이 가능하기 때문에 연비는 매우 낮을 수 밖에 없는데, 이에 부가하여 모터의 부하가 작용함으로 인해 낮은 연비는 더욱 낮아지는 단점이 있다. In this area, the fuel consumption is very low because only the engine mode is possible because the capacity of the battery and the generator and the motor is small. In addition, the fuel consumption of the motor is lowered due to the load of the motor. .
이에 비해, 혼다 어코드 하이브리드는 대용량의 모터를 사용하고 있어 이론상으로 본 발명과 동일한 모드로서 주행할 수 있다. 다만, 소나타 하이브리드와 마찬가지로 엔진 모드에서는 모터의 부하로 인해 엔진 출력의 손실이 발생하며, 병렬 모드의 경우에도 고전압 발전기를 엔진으로부터 완전히 분리할 수 있는 수단이 없어 고전압 발전기의 부하로 인해 엔진의 출력이 손실됨에 따라 실제 연비는 이론 연비에 비해 현저히 낮을 수 밖에 없다.On the other hand, the Honda Accord Hybrid uses a large-capacity motor, and theoretically, it can run in the same mode as the present invention. However, as in the case of the Sonata Hybrid, there is a loss of the engine output due to the load of the motor in the engine mode, and there is no means for completely separating the high voltage generator from the engine even in the parallel mode. As a result, the actual fuel consumption is significantly lower than the theoretical fuel consumption.
7. 회생발전영역7. Regenerative power generation area
일정 속도로 달리던 차량의 속도가 감속되면 모터 또는 발전기에 의해 발전이 일어나는 회생 모드 영역으로서, 하이브리드 차량이 구현할 수 있는 모드 중의 어느 하나로 주행하다가 속도가 감속되면 즉시 회생 모드로 전환된다. A regeneration mode region where power generation by the motor or the generator occurs when the speed of the vehicle running at a constant speed decelerates, and when the speed decelerates while the vehicle travels in any of the modes that the hybrid vehicle can implement, the mode is immediately switched to the regeneration mode.
회생 모드에서 제1클러치(20)는 해제되고, 제2클러치(40)는 연결된다. 즉, 차량이 주행하는 관성을 그대로 유지하면서 모터(30)를 돌려 발전을 하는 것이다. 만일, 엔진(10)이 작동 중이면, 엔진의 구동력으로 발전기를 돌려 배터리(50)를 충전한다.In the regenerative mode, the first clutch 20 is released and the second clutch 40 is engaged. That is, the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It will be apparent that the present invention can be practiced with added features.
10 : 엔진 20 : 제1클러치
30 : 모터 40 : 제2클러치
50 : 배터리 62 : 고전압 발전기
66 : 저전압 발전기 70 : 변속기
80 : 제3클러치10: engine 20: first clutch
30: motor 40: second clutch
50: Battery 62: High voltage generator
66: Low Voltage Generator 70: Transmission
80: Third clutch
Claims (8)
상기 변속기(70)의 입력축(72) 일측은 모터(30)를 관통하여 엔진(10)과 모터(30) 사이로 연장되며, 상기 제1클러치(20)는 엔진(10)과 모터(30) 사이에 설치되고, 상기 제2클러치(40)는 모터(30)와 변속기(70) 사이에 설치됨으로써, 엔진에서 생성되는 출력이 모터의 부하로 인해 손실됨이 없이 변속기로 전달되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력전달장치.A battery 50 provided at one side of the engine 10 and a motor serving as a second power source connected to the battery 50 in parallel and spaced apart from the engine 10 by a predetermined distance, A high voltage generator 62 that is continuously driven by the engine 10 and is connected to the battery 50 and a second voltage generator 62 that is generated by the engine 10 and that interrupts the output of the engine 10 to the transmission 70, A clutch (20), and a second clutch (40) generated by the motor (30) and interrupting an output transmitted to the transmission (70)
One side of the input shaft 72 of the transmission 70 extends through the motor 30 and extends between the engine 10 and the motor 30. The first clutch 20 is connected between the engine 10 and the motor 30, And the second clutch (40) is installed between the motor (30) and the transmission (70) so that the output generated by the engine is transmitted to the transmission without being lost due to the load of the motor The power transmission of the vehicle.
상기 변속기(70)의 입력축(72) 일측은 모터(30)를 관통하여 엔진(10)의 출력축(12) 단부와 일정간격 이격되어 위치하도록 엔진(10)과 모터(30) 사이로 연장되며, 상기 제1클러치(20)는 변속기(70)의 입력축(72) 단부에 마련되는 중앙 클러치판(76)의 일측에 설치되며, 상기 제2클러치(40)는 중앙 클리치판(76)의 타측에 설치됨으로써, 엔진에서 생성되는 출력이 모터의 부하로 인해 손실됨이 없이 변속기로 전달되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력전달장치.A battery 50 provided at one side of the engine 10 and a motor serving as a second power source connected to the battery 50 in parallel and spaced apart from the engine 10 by a predetermined distance, A high voltage generator 62 that is continuously driven by the engine 10 and is connected to the battery 50 and a second voltage generator 62 that is generated by the engine 10 and that interrupts the output of the engine 10 to the transmission 70, A clutch (20), and a second clutch (40) generated by the motor (30) and interrupting an output transmitted to the transmission (70)
One side of the input shaft 72 of the transmission 70 extends between the engine 10 and the motor 30 so as to be spaced apart from the end of the output shaft 12 of the engine 10 through the motor 30, The first clutch 20 is installed at one side of the central clutch plate 76 provided at the end of the input shaft 72 of the transmission 70 and the second clutch 40 is disposed at the other side of the center clearance plate 76 So that the output generated by the engine is transmitted to the transmission without being lost due to the load of the motor.
상기 엔진(10)에는, 엔진(10)과 동력 연결되어 상시 구동하는 저전압 발전기(66)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력전달장치.The method according to claim 1 or 3,
Wherein the engine (10) is further provided with a low voltage generator (66) connected to the engine (10) by power connection.
상기 고전압 발전기(62)는 제3클러치(80)에 매개되어 엔진(10)과의 연결이 단속되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력전달장치.The method according to claim 6,
Characterized in that the high voltage generator (62) is interrupted by the third clutch (80) and connected to the engine (10).
상기 제1클러치(20)는 작동시 엔진(10)과 변속기(70) 사이를 연결하는 구조로 이루어지며, 상기 제2클러치(40)는 작동시 모터(30)와 변속기(70) 사이의 연결을 해제하는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 차량의 동력전달장치.The method according to claim 1 or 3,
The first clutch 20 is configured to connect between the engine 10 and the transmission 70 during operation and the second clutch 40 is connected to the transmission 30 via the connection between the motor 30 and the transmission 70 The power transmission mechanism of the hybrid vehicle.
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