하이브리드 드라이브 라인의 연소 엔진 시동 방법(METHOD FOR STARTING A COMBUSTION ENGINE IN A HYBRID DRIVELINE)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(11) 공개번호 10-2016-0133561
(43) 공개일자 2016년11월22일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
F02N 11/04 (2006.01) B60K 1/02 (2006.01)
B60K 6/365 (2007.10) B60K 6/547 (2007.10)
F02N 11/00 (2006.01) F02N 15/02 (2006.01)
F02N 15/04 (2006.01) F16D 41/00 (2006.01)
F16H 3/00 (2006.01) F16H 3/091 (2006.01)
F16H 3/72 (2006.01)
(52) CPC특허분류
F02N 11/04 (2013.01)
B60K 1/02 (2013.01)
(21) 출원번호 10-2016-7029155
(22) 출원일자(국제) 2015년03월17일
심사청구일자 2016년10월19일
(85) 번역문제출일자 2016년10월19일
(86) 국제출원번호 PCT/SE2015/050307
(87) 국제공개번호 WO 2015/142267
국제공개일자 2015년09월24일
(30) 우선권주장
1450318-9 2014년03월20일 스웨덴(SE)
(71) 출원인
스카니아 씨브이 악티에볼라그
스웨덴공화국 쇠데르텔리에 151 87
(72) 발명자
린드스트룀 요한
스웨덴 에스-611 37 뉘셰핑 스트린드베리스가탄 5
비
비예르크만 마티아스
스웨덴 에스-146 50 툴링에 스토크로스배겐 11
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
박장원
전체 청구항 수 : 총 12 항
(54) 발명의 명칭 하이브리드 드라이브 라인의 연소 엔진 시동 방법
(57) 요 약
본 발명은 하이브리드 파워트레인(3)의 연소 엔진(4)을 시동하는 방법에 관한 것으로, 하이브리드 파워트레인
(3)은, 입력축(8)과 출력축(20)을 구비하는 기어박스(2); 입력축(8)과 제1 메인축(34)에 연결되어 있는 제1 유성
기어(10); 제1 유성기어(10)와 제2 메인축(36)에 연결되어 있는 제2 유성기어(12); 제1 유성기어(10)에 연결되어
(뒷면에 계속)
대 표 도
공개특허 10-2016-0133561
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있는 제1 전기 기계(14); 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 제2 전기 기계(16); 제1 메인축(34) 및 이에 따라
제1 유성기어(10)와 출력축(20)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G1, 60, 72); 및 제2 메인축(36) 및 이
에 따라 제2 유성기어(12)와 출력축(20)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G2, 66, 78)을 포함하고, 연소
엔진(4)은 입력축(8)을 통해 제1 유성기어(10)에 연결되어 있는 제1 유성휠 캐리어(50)에 연결되며, 제2
메인축(36)은 제2 유성기어(12)에 배치되어 있는 유성휠 캐리어(51)에 연결된다. 상기 방법은, a) 출력축(20)의
소망 토크(TDrv)를 결정하는 단계; b) 연소 엔진(4)을 시동하는데에 요구되는, 연소 엔진(4)의 출력축(97)의 토
크(TFlywheel)를 결정하는 단계; 및 c) 출력축(20)의 소망 토크(TDrv) 및 연소 엔진(4)의 출력축(97)에 요구되는 토
크(TFlywheel)가 달성되도록 제1 전기 기계(14) 및 제2 전기 기계(16)를 제어하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명
은 연소 엔진(4)을 시동하기 위한 컴퓨터 프로그램(P) 및 본 발명에 따른 방법을 구현하기 위해 전자 제어
장치(48) 또는 다른 컴퓨터(53)에 대한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
(52) CPC특허분류
B60K 6/365 (2013.01)
B60K 6/547 (2013.01)
F02N 11/006 (2013.01)
F02N 15/022 (2013.01)
F02N 15/046 (2013.01)
F16D 41/00 (2013.01)
F16H 3/006 (2013.01)
F16H 3/091 (2013.01)
F16H 3/728 (2013.01)
(72) 발명자
페터슨 니클라스
스웨덴 에스-117 27 스톡홀름 룬다가탄 44 비
베르그퀴스트 미카엘
스웨덴 에스-141 69 후딩에 아자리배겐 9
공개특허 10-2016-0133561
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명 세 서
청구범위
청구항 1
하이브리드 파워트레인(3)의 연소 엔진(4)을 시동하는 방법으로,
하이브리드 파워트레인(3)은, 입력축(8)과 출력축(20)을 구비하는 기어박스(2); 입력축(8)과 제1 메인축(34)에
연결되어 있는 제1 유성기어(10); 제1 유성기어(10)와 제2 메인축(36)에 연결되어 있는 제2 유성기어(12); 제1
유성기어(10)에 연결되어 있는 제1 전기 기계(14); 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 제2 전기 기계(16); 제1
메인축(34) 및 이에 따라 제1 유성기어(10)와 출력축(20)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G1, 60, 72);
및 제2 메인축(36) 및 이에 따라 제2 유성기어(12)와 출력축(20)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G2,
66, 78)을 포함하고, 연소 엔진(4)은 입력축(8)을 통해 제1 유성기어(10)에 연결되어 있는 제1 유성휠 캐리어
(50)에 연결되며, 제2 메인축(36)은 제2 유성기어(12)에 배치되어 있는 유성휠 캐리어(51)에 연결되는, 연소 엔
진 시동 방법에 있어서,
a) 출력축(20)의 소망 토크(TDrv)를 결정하는 단계;
b) 연소 엔진(4)을 시동하는데에 요구되는, 연소 엔진(4)의 출력축(97)의 토크(TFlywheel)를 결정하는 단계;
c) 출력축(20)의 소망 토크(TDrv) 및 연소 엔진(4)의 출력축(97)에 요구되는 토크(TFlywheel)가 달성되도록 제1 전
기 기계(14) 및 제2 전기 기계(16)를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 엔진 시동 방법.
청구항 2
제1항에 있어서,
단계 c)에서 제1 유성기어(10)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G1, 60, 72) 및/또는 제2 유성기어(12)에
연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G2, 66, 78)을 통해 제1 및/또는 제2 전기 기계(14, 16)에 의해 출력축
(20)의 소망 토크(TDrv)가 달성되는 것을 특징으로 하는 연소 엔진 시동 방법.
청구항 3
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
단계 c)에서 출력축(20)의 소망 토크(TDrv)가 출력축(20)과 카운터축(18) 사이에 배치되어 있는 제5 기어쌍(G3,
21)을 통해 달성되되, 상기 제5 기어쌍에 의해 제 유성기어(10)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G1, 60,
72)과 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G2, 66, 78)이 카운터축(18)에 연결되는 것을
특징으로 하는 연소 엔진 시동 방법.
청구항 4
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
제1 유성기어(10)에 배치되어 있는 제1 썬휠(26) 및 제1 유성휠 캐리어(50)가 서로 분리되고; 제2 유성기어(1
2)에 배치되어 있는 제2 썬휠(32) 및 제2 유성휠 캐리어(51)가 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 연소 엔진 시
동 방법.
청구항 5
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
d) 제1 유성기어(10)에 배치되어 있는 제1 유성휠 캐리어(50)를 기어박스의 기어 하우징(42)에 함께 잠금시키는
잠금 장치(102)를 잠금 해제하는 단계를 포함하되, 상기 단계 d)는 단계 a) 이전에 수행되는 것을 특징으로 하
는 연소 엔진 시동 방법.
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청구항 6
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 유성기어(10)에 배치되어 있는 제1 썬휠(26) 및 제1 유성휠 캐리어가 함께 잠금되고; 제2 유성기어(12)에
배치되어 있는 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어가 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 연소 엔진 시동 방법.
청구항 7
제6항에 있어서,
단계 c)에서 출력축(20)에 소망 토크(TDrv)가 달성되도록 제2 전기 기계(16)가 제어되고, 연소 엔진(4)의 출력축
(97)에 요구 토크(TFlywheel)가 달성되도록 제1 전기 기계(14)가 제어되며, 제1 전기 기계(14)는 제2 전기 기계
(16)로부터의 반작용 토크에 대응하는 것을 특징으로 하는 연소 엔진 시동 방법.
청구항 8
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
출력축(20)의 소망 토크(TDrv)는 제로보다 큰 것을 특징으로 하는 연소 엔진 시동 방법.
청구항 9
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
출력축(20)의 소망 토크(TDrv)는 제로인 것을 특징으로 하는 연소 엔진 시동 방법.
청구항 10
하이브리드 드라이브 라인(3)을 포함하는 차량으로,
하이브리드 드라이브 라인(3)은, 입력축(8)과 출력축(20)을 구비하는 기어박스(2); 입력축(8)과 제1 메인축(3
4)에 연결되어 있는 제1 유성기어(10); 제1 유성기어(10)와 제2 메인축(36)에 연결되어 있는 제2 유성기어(12);
제1 유성기어(10)에 연결되어 있는 제1 전기 기계(14); 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 제2 전기 기계(16);
제1 메인축(34) 및 이에 따라 제1 유성기어(10)와 출력축(20)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G1, 60,
72); 및 제2 메인축(36) 및 이에 따라 제2 유성기어(12)와 출력축(20)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍
(G2, 66, 78)을 포함하고, 연소 엔진(4)은 입력축(8)을 통해 제1 유성기어(10)에 연결되어 있는 제1 유성휠 캐
리어(50)에 연결되며, 제2 메인축(36)은 제2 유성기어(12)에 배치되어 있는 유성휠 캐리어(51)에 연결되는, 차
량에 있어서,
하이브리드 파워트레인(3)은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법에 따라 연소 엔진의 시동을 제어하도록 배
치되어 있는 전자 제어 장치(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.
청구항 11
연소 엔진(4)을 시동하기 위한 컴퓨터 프로그램(P)으로,
상기 컴퓨터 프로그램(P)은, 전자 제어 장치(48) 또는 상기 전자 제어 장치(48)에 연결되어 있는 다른 컴퓨터
(53)가 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 단계를 수행하도록 하는 프로그램 코드를 포함하는 것을 특징으
로 하는 컴퓨터 프로그램.
청구항 12
컴퓨터 프로그램 코드가 전자 제어 장치(48) 또는 상기 전자 제어 장치(48)에 연결되어 있는 다른 컴퓨터(53)에
서 실행될 때, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 단계를 수행하도록 하는, 컴퓨터-판독가능 매체에 저장
되어 있는 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
발명의 설명
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기 술 분 야
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 하이브리드 파워트레인의 연소 엔진을 시동하는 방법에 관한 것이다.[0001]
또한, 본 발명은, 청구항 제10항의 전제부에 따른 하이브리드 파워트레인을 포함하는 차량, 청구항 제11항의 전
제부에 따른 연소 엔진을 시동하는 컴퓨터 프로그램 및 청구항 제12항의 전제부에 따른 프로그램 코드를 포함하
는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
배 경 기 술
하이브리드 차량은 연소 엔진일 수 있는 주 기관과 전기 기계일 수 있는 보조 기관에 의해 구동될 수 있다. 전[0002]
기 기계에는 예컨대, 전력을 저장하기 위해 전기 화학 에너지 저장장치와 같은 적어도 하나의 에너지 저장장치
및 에너지 저장장치와 전기 기계 사이에 전기 동력의 흐름을 제어하는 제어 기구가 구비된다. 이에 따라, 전기
기계는 차량의 작동 모드에 따라 모터 및 발전기로서 교대로 작동할 수 있다. 차량이 제동될 때, 전기 기계는
전력을 발생시키고, 상기 전력은 에너지 저장장치에 저장된다. 일반적으로 회생 제동은 차량이 전기 기계 및 연
소 엔진에 의해 감속되는 것을 의미한다. 저장된 전력은 이후에 차량을 구동시키는데에 사용된다.
하이브리드 차량의 기어박스는 유성기어를 포함할 수 있다. 일반적으로, 유성 기어박스는 서로에 대해 회전 가[0003]
능하게 배치되는 3개의 부품, 즉, 썬휠, 유성휠 캐리어 및 내부 링기어를 포함한다. 썬휠 및 내부 링기어의 코
그 수에 대한 지식으로 인해, 세 부품의 상호 속도는 작동 중에 결정될 수 있다. 유성기어의 부품 중 하나의 부
품은 연소 엔진에서 출력축과 연결될 수 있다. 이에 따라, 유성기어의 상기 부품은 연소 엔진에서 출력축의 회
전 속도에 상당하는 회전 속도로 회전한다. 유성기어의 제2 부품은 트랜스미션 장치의 입력축과 연결될 수
있다. 이에 따라, 유성기어의 상기 부품은 트랜스미션 장치의 입력축의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 회전한
다. 유성기어의 제3 부품은 전기 기계의 로터와 연결되어 하이브리드 작동을 달성하는 데에 사용된다. 이에 따
라, 유성기어의 상기 부품이 서로 직접적으로 연결되는 경우에, 전기 기계의 로터와 동일한 회전 속도로 회전한
다. 대안적으로, 전기 기계는 기어비를 갖는 트랜스미션을 통해 유성기어의 제3 부품과 연결될 수 있다. 이러한
경우에, 전기 기계 및 유성기어의 제3 부품은 다른 회전 속도로 회전할 수 있다. 엔진 속도 및/또는 전기 기계
의 토크는 무단으로 제어될 수 있다. 트랜스미션 장치의 입력축에 회전 엔진 속도 및/또는 토크가 제공되어야
하는 작동 상태에서, 연소 엔진의 엔진 속도에 대한 지식을 갖는 제어 장치는, 트랜스미션 장치의 입력축이 소
망하는 회전 속도를 획득하도록 제3 부품이 작동되어야 하는 회전 속도를 계산한다. 제어 장치는, 제3 부품에
계산된 엔진 속도를 제공하여 트랜스미션 장치의 입력축에 소망하는 회전 속도가 제공되도록 전기 기계를 구동
시킨다.
유성기어에 연결되어 있는 트랜스미션 장치의 설계에 따라, 기어 단계 사이의 토크 중단이 회피될 수 있다. 그[0004]
러나, 종종 토크 중단을 제거 또는 감소시키기 위해 트랜스미션 장치에는 별도의 복잡한 장치가 요구되어서, 무
단 기어 변속의 인식이 얻어진다.
연소 엔진의 출력축, 전기 기계의 로터 및 트랜스미션 장치의 입력축을 유성기어와 연결함으로써, 종래의 클러[0005]
치 기구를 사용하지 않을 수 있게 된다. 차량을 가속하는 중에, 증가되는 토크는 연소 엔진 및 전기 기계에서
트랜스미션 장치로 전달되어야 하고, 또한, 차량의 구동 휠을 따라 전달되어야 한다. 연소 엔진과 전기 기계 모
두 유성기어와 연결되기 때문에, 연소 엔진 및 전기 기계에 의해 전달되는 가능한 가장 큰 토크가 드라이브 유
닛 중 하나의 드라이브 유닛에 의해 제한되는데, 즉, 연소 엔진과 전기 기계 사이의 기어비를 고려하여 하나의
드라이브 유닛의 최대 토크가 제2 드라이브 유닛의 최대 토크보다 작다. 전기 기계와 연소 엔진 사이의 기어비
를 고려하여, 전기 기계의 가장 큰 토크가 연소 엔진의 가장 큰 토크보다 작은 경우에, 전기 기계는 유성기어에
충분히 큰 반작용 토크를 발생시킬 수 없고, 연소 엔진은 가장 큰 토크를 트랜스미션 장치 및 차량의 구동 휠에
전달할 수 없다. 따라서, 트랜스미션 장치에 전달될 수 있는 가장 큰 토크는 전기 기계의 힘(strength)에 의해
제한된다. 이는 소위 유성 방정식(planet equation)으로부터 명백하다.
기어박스 내에서 기어변속이 이루어지는 중에 기어박스의 입력축을 연소 엔진으로부터 연결 해제시키는 통상의[0006]
클러치를 사용하는 경우, 예컨대 클러치 디스크가 과열되어 디스크가 마모되며 그 결과로 더 많은 양의 연료를
소모하는 단점이 있다. 또한, 통상의 클러치 기구는 차량 내에서 상당히 넓은 공간을 차지하고, 무거우며 고가
이다.
차량 내에서 구동 장치가 설치될 수 있는 공간은 제한되어 있다. 구동 장치가 복수의 부품들 예컨대 연소 엔진,[0007]
전기 기계, 기어박스 및 유성기어를 포함하는 경우라면, 구성이 컴팩트하게 되어야 한다. 예컨대 재생 제동 장
치와 같은 추가의 부품들이 있는 경우에는, 부품들에 대한 구성을 컴팩트하게 하여야 한다는 요구가 더 크게 될
공개특허 10-2016-0133561
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것이다. 이와 동시에, 구동 장치의 부품들의 크기는 이들 부품들의 필수의 힘과 토크를 흡수할 수 있는 크기이
어야 한다.
어느 형태의 차량, 특히 중대형 트럭 및 버스는 상당히 많은 기어 단수를 필요로 한다. 이에 따라, 기어박스 내[0008]
의 부품 수는 증가하며, 이들은 그러한 중대형 차량에서 발생하는 큰 힘과 토크를 흡수할 수 있는 크기이어야
하므로, 기어박스의 크기와 중량을 증가시키게 된다.
구동 장치에 포함된 부품들도 신뢰성과 작동 안전성이 높아야만 한다. 기어박스가 다판 클러치를 포함하는 경우[0009]
에, 마모가 발생하고, 신뢰도와 사용 수명에 영향을 미치게 된다.
재생 제동하는 중에, 운동 에너지가 전력으로 변환되고, 변환된 전력은 에너지 저장장치 예컨대, 축전지에 저장[0010]
된다. 에너지 저장장치의 사용 수명에 영향을 미치는 인자는 전기 기계로부터 전력을 흡수하고 공급하는 사이클
의 수이다. 사이클의 수가 증가할수록 에너지 저장장치의 사용 수명이 짧아지게 된다.
일부 작동 조건에서는 연료를 절감하고, 연소 엔진의 배기 처리 시스템이 냉각되는 것을 방지할 목적으로 연소[0011]
엔진의 구동을 정지시키는 것이 바람직하다. 하이브리드 파워트레인에 토크 주입이 요구되거나 또는 에너지 저
장장치가 충전되어야 하는 경우에, 연소 엔진은 빠르고 효율적으로 구동되어야 한다.
EP-B1-1126987호는 듀얼 유성기어를 구비하는 기어박스를 언급하고 있다. 각 유성기어의 썬휠은 전기 기계에 연[0012]
결되어 있고, 유성기어들의 내부 휠들은 서로 연결되어 있다. 무한한 기어 단수를 제공하도록, 각 유성기어의
유성휠 캐리어는 복수 기어쌍들에 연결되어 있다. 다른 문헌, EP-B1-1280677호는 유성기어들이 연소 엔진의 출
력축 상에 제공되어 있는 기어 단수에 어떻게 연결되는지를 기재하고 있다.
US-A1-20050227803호는 2개의 유성기어들의 각 썬휠들에 연결되어 있는 2개의 전기 기계를 구비하는 차량 트랜[0013]
스미션을 기재하고 있다. 유성기어들은 트랜스미션의 입력축에 연결되어 있는 공통의 유성휠 캐리어를 구비하고
있다.
WO2008/046185-A1호는 2개의 유성기어를 구비하며, 하나의 전기 기계가 유성기어 중 어느 한 기어에 연결되어[0014]
있고, 더블 클러치가 제2 유성기어와 함께 작동하는 하이브리드 트랜스미션을 기재하고 있다. 2개의 유성기어들
은 코그휠 트랜스미션을 통해 서로가 함께 작동한다.
발명의 내용
해결하려는 과제
본 발명이 속하는 기술 분야에서 해법들이 공지되어 있음에도 불구하고, 연소 엔진의 시동을 달성하는 하이브리[0015]
드 파워트레인을 추가로 개발하여야 할 필요가 있다.
본 발명의 목적은, 하이브리드 파워트레인에서 연소 엔진의 시동을 달성하는 것이다.[0016]
본 발명의 다른 목적은, 연소 엔진의 시동을 위한 신규하면서도 유리한 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.[0017]
과제의 해결 수단
이들 본 발명의 목적들은 청구항 제1항의 특징부에 기재되어 있는 구성들을 특징으로 하는 도입부에 명시된 방[0018]
법에 의해 달성된다.
본 발명의 목적들은 청구항 제10항의 특징부에 기재되어 있는 구성들을 특징으로 하는 도입부에 명시된 차량에[0019]
의해서도 달성된다.
본 발명의 목적들은 청구항 제11항의 특징부에 기재되어 있는 구성들을 특징으로 하는 연소 엔진을 시동하기 위[0020]
한 컴퓨터 프로그램에 의해서도 달성된다.
본 발명의 목적들은 청구항 제12항의 특징부에 기재되어 있는 구성들을 특징으로 하는 연소 엔진을 시동하기 위[0021]
한 컴퓨터 프로그램 제품에 의해서도 달성된다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 제1 및/또는 제2 전기 기계가 기어박스의 출력축에 소망 토크를 제공할 때 효율적[0022]
이고 신뢰성 있는 연소 엔진의 시동이 얻어진다. 이러한 작동 모드는 하이브리드 파워트레인이 차량 내에 배치
되고, 차량이 제1 및/또는 제2 전기 기계에 의해 구동될 때 발생할 수 있다. 연료를 절감하거나 또는 연소 엔진
의 배기 후처리 시스템이 냉각되는 것을 방지할 목적으로 연소 엔진의 구동을 정지될 수 있다. 차량이 구동되거
공개특허 10-2016-0133561
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나 또는 에너지 저장장치가 충전되어야 할 때 하이브리드 파워트레인에 토크 주입이 요구되는 경우에, 출력축의
소망 토크 및 연소 엔진을 시동하는데에 요구되는 토크가 달성되도록 제1 및 제2 전기 기계를 밸런싱
(balancing)함으로써 연소 엔진이 빠르고 효율적으로 시동될 수 있다.
적절하기로는, 출력축의 소망 토크는 제1 유성기어에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍 및/또는 제2 유성기[0023]
어에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍을 통해 제1 및/또는 제2 전기 기계에 의해 달성된다.
바람직하기로는, 출력축의 소망 토크는 출력축과 카운터축 사이에 배치되어 있는 제5 기어쌍을 통해 달성되고,[0024]
상기 제5 기어쌍에 의해 제1 유성기어에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍 및 제2 유성기어에 연결되어 있는
기어쌍이 카운터축에 연결된다.
상기 방법의 일 실시예에 따르면, 제1 유성기어에 연결되어 있는 제1 썬휠과 제1 유성휠 캐리어가 서로 분리되[0025]
고, 제2 유성기어에 연결되어 있는 제2 썬휠과 제2 유성휠 캐리어가 서로 분리된다.
적절하기로는, 상기 방법은, 출력축의 소망 토크와 연소 엔진을 시동하는데에 요구되는 토크가 달성되도록 제1[0026]
및 제2 전기 기계를 제어하는 단계 이전에, 제1 유성기어에 배치되어 있는 제1 유성휠 캐리어를 기어박스의 기
어 하우징에 함께 잠금시키는 잠금 장치를 잠금 해제하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 다른 실시예에 따르면, 제1 유성기어에 배치되어 있는 제1 썬휠과 제1 유성휠 캐리어는 서로 잠금[0027]
되고, 제2 유성기어에 배치되어 있는 제2 썬휠과 제2 유성휠 캐리어는 서로 분리된다.
적절하기로는, 상기 단계는 출력축의 소망 토크와 연소 엔진을 시동하는데에 요구되는 토크가 달성되도록 제1[0028]
및 제2 전기 기계를 제어하는 단계, 출력축에 양의 토크를 달성하도록 제2 전기 기계를 제어하는 단계 및 연소
엔진의 출력축에 요구 토크를 달성하도록 제1 전기 기계를 제어하는 단계를 포함하고, 제1 전기 기계가 제2 전
기 기계로부터의 음의 반작용 토크를 방지한다.
상기 방법의 일 실시예에 따르면, 출력축의 소망 토크는 제로보다 크다.[0029]
이와는 다르게 출력축의 소망 토크는 제로이다. 하이브리드 파워트레인이 차량 내에 배치되는 경우에, 출력축의[0030]
제로 토크는 파워트레인이 차량의 가속 또는 감속에 영향을 미치지 않는 것을 의미한다. 출력축의 제로 토크는
차량이 정지 상태에 있을 때 연소 엔진이 시동되는 경우 유리할 수 있다.
유성기어들에 연결되어 있는 전기 기계들은, 소망하는 작동 모드에 따라서 전력을 발생시키거나 또는 토크를 공[0031]
급할 수 있다. 또한, 임의의 작동 상태에서, 전기 기계들은 서로 전력을 공급할 수 있다.
기어박스에는 카운터축에 기구적으로 고정 및 해제될 수 있는 코그휠을 포함하는 복수의 기어쌍이 구비되는 것[0032]
이 바람직하다. 제1 메인축과 제2 메인축은 연결 및 연결해제될 수 있는 복수의 기어쌍을 포함하는 트랜스미션
장치에 연결되는 것이 바람직하다. 기어쌍은 카운터축에 기구적으로 고정 및 연결해제되는 코그휠을 포함한다.
이에 따라, 토크 중단 없이 변속될 수 있는 복수의 고정 기어 단계가 얻어진다. 또한, 카운터 축 상에 고정될
수 있는 코그휠들은 높은 신뢰성과 의존성으로 컴팩트한 구성을 초래할 수도 있다. 따라서, 코그휠이 카운터축
에서 분리될 때 대응하는 기어쌍도 분리될 수 있고, 코그휠이 카운터축에 연결되면 대응하는 기어쌍이 연결될
수 있다. 또는, 기어쌍의 피니언 기어들이 제1 또는 제2 메인축에 고정 및 분리될 수 있도록 배치될 수 있다.
각각의 기어쌍은 차량의 소망하는 작동 특성에 알맞은 기어비를 가지고 있다. 다른 기어쌍에 비해 가장 높은 기[0033]
어비를 갖는 기어쌍은 가장 낮은 기어가 체결될 때 적절하게 연결된다.
제1 유성기어의 제1 유성휠 캐리어는 입력축을 통해 연소 엔진에 직접 연결되는 것이 적절하다. 또는, 제1 유성[0034]
휠 캐리어는 결합 장치를 통해 연소 엔진에 연결된다. 바람직하기로는, 제2 유성기어의 제2 유성휠 캐리어는 제
2 메인축에 직접 연결되고, 또한 트랜스미션 장치에 연결된다. 이에 따라, 출력축 및 출력축에 연결되어 있는
구동휠에 큰 토크를 전달할 수 있는 하이브리드 파워트레인은 에너지 저장장치로부터의 전력에 의존하지 않고
모든 작동 모드에서 큰 토크를 전달할 수 있다.
제1 유성기어의 제1 유성휠 캐리어는 제2 유성기어의 제2 썬휠에 연결되는 것이 바람직하다. 제1 유성기어의 제[0035]
1 썬휠은 제1 메인축에 연결되고, 제2 유성기어의 제2 유성휠 캐리어는 제2 메인축에 연결되는 것이
바람직하다. 이에 따라, 토크 중단없이 기어를 변속하는 트랜스미션이 얻어진다. 또는, 제1 유성기어의 제1 유
성휠 캐리어가 제2 유성기어의 제2 내부 링기어에 연결된다. 또는, 제1 메인축이 제1 유성기어에 배치되어 있는
제1 내부 링기어에 연결된다.
제1 유성기어의 제1 유성휠 캐리어를 제2 유성기어의 제2 썬휠에 연결하고, 제1 유성기어의 제1 썬휠을 제1 메[0036]
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인축에 연결하며, 제2 유성기어의 제2 유성휠 캐리어를 제2 메인축에 연결함으로써, 토크 중단 없이 기어들을
변속하는 트랜스미션이 될 수 있다.
본 발명에 따른 기어박스를 사용하면, 연소 엔진과 기어박스 사이에 종래의 슬립 클러치들을 사용하지 않아도[0037]
될 수 있다.
잠금 기구가 연소 엔진의 출력축을 기어박스 하우징에 견고하게 연결하도록 배치된다. 이에 따라, 제1 유성휠[0038]
캐리어도 기어박스 하우징에 고정된다. 연소 엔진의 출력축을 잠금 기구에 고정하고, 제1 유성휠 캐리어를 기어
박스 하우징에 고정함으로써, 기어박스 및 이에 따라 차량이 전기 기계에 의한 전기 작동에 알맞게 된다. 이에
따라, 전기 기계들은 기어박스의 출력축에 토크를 방출한다.
각 유성기어들의 유성휠 캐리어와 썬휠 사이에 제1 및 제2 결합 장치가 배치된다. 결합 장치는 각 유성휠 캐리[0039]
어를 썬휠에 고정시키는 기능을 한다. 유성휠 캐리어와 썬휠이 서로 연결될 때, 연소 엔진으로부터의 전력이 유
성휠 캐리어, 결합 장치, 썬휠 및 기어박스를 따라 통과하고, 유성휠은 임의의 토크를 흡수하지 않는다. 이는,
유성휠의 크기가 연소 엔진의 토크 대신에 전기 기계의 토크에 알맞도록 되어서, 유성휠이 작은 크기로 설계될
수 있음을 의미한다. 따라서, 본 발명에 따라 컴팩트한 구성을 갖으며 낮은 중량과 제조 비용을 갖는 드라이브
장치가 얻어진다.
유성기어의 유성휠 캐리어와 썬휠을 서로 분리하기 위해, 유성기어에 토크 균형이 이루어지도록 제1 및/또는 제[0040]
2 전기 기계가 제어된다. 토크 균형은 유성기어에 배치되어 있는 내부 링기어 상에 작용하는 토크와 유성기어의
썬휠 상에 작용하는 토크 상태에 관련된 것으로, 내부 링기어 상에 작용하는 토크는 유성기어의 유성휠 캐리어
상에 작용하는 토크와 유성기어의 기어비의 곱을 나타내는 것이고, 썬휠 상에 작용하는 토크는 유성휠 캐리어
상에 작용하는 토크와 (1- 유성 기어의 기어비)의 곱을 나타내는 것이다. 유성기어의 부품들 즉, 썬휠, 링기어
또는 유성휠 캐리어 중 2개의 부품이 결합 장치에 의해 연결되는 경우에, 토크 균형이 발생하면, 상기 결합 장
치는 유성기어의 부품 간에 임의의 토크를 전달하지 못한다. 이에 따라, 결합 장치는 용이하게 이동될 수 있고,
유성기어의 부품들은 분리된다.
결합 장치와 잠금 기구는 연결 상태와 해제 상태 사이에서 축 방향으로 이동되는 환형 슬리브를 포함하는 것이[0041]
바람직하다. 상기 슬리브는 기어박스의 회전 부품들을 실질적으로 동심으로 둘러싸고, 동력 요소에 의해 연결
상태와 해제 상태 사이에서 이동된다. 이에 따라, 낮은 중량 및 제조 비용을 갖는 컴팩트한 구성이 얻어진다.
도면의 간단한 설명
이하에서 첨부된 도면들을 참고하여 예시적인 방식으로 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다.[0042]
도 1은 본 발명의 방법에 따라 시동되도록 배치되어 있는 연소 엔진을 구비한 차량의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 방법에 따라 시동되도록 배치되어 있는 연소 엔진을 구비한 하이브리드 파워트레인의 개략적
인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 방법에 따라 시동되도록 배치되어 있는 연소 엔진을 구비한 하이브리드 드라이브 라인의 개략
도이다.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 파워트레인의 연소 엔진을 시동하는 방법의 흐름도이다.
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
도 1은 하이브리드 파워트레인(3)에 포함되어 있는 기어박스(2)와 연소 엔진(4)을 포함하는 차량(1)의 개략적인[0043]
측면도이다. 연소 엔진(4)은 기어박스(2)에 연결되어 있고, 기어박스(2)는 프로펠러축(9)에 의해 차량(1)의 구
동휠(6)에 연결되어 있다. 구동휠(6)에는 차량(1)을 제동시키기 위한 제동 장치(7)가 제공되어 있다.
도 2는, 입력축(8), 각각의 제1 및 제2 유성기어(10, 12), 각각의 제1 및 제2 전기 기계(14, 16), 카운터축[0044]
(18) 및 출력축(20)을 포함하는 기어박스(2)를 구비하는 하이브리드 파워트레인(3)의 개략적인 측면도이다. 하
이브리드 파워트레인은 기어박스(2)에 연결되는 연소 엔진(4)을 포함한다. 연소 엔진(4)은 기어박스의 입력축
(8)을 통해 기어박스(2)와 연결된다. 연소 엔진은 출력축(97)을 구비한다. 연소 엔진(4)의 출력축(97)은 기어박
스(2)의 입력축(8)에 연결된다. 제1 유성기어(10)는, 제1 전기 기계(14)의 제1 로터(24)가 연결되어 있는 제1
내부 링기어(22)를 구비한다. 또한, 제1 유성기어(10)는 제1 썬휠(26) 및 제1 유성휠 캐리어(50)를 구비한다.
제2 유성기어(12)는 제2 전기 기계(16)의 제2 로터(30)가 연결되어 있는 제2 내부 링기어(28)를 구비한다. 제2
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유성기어(12)는 제2 썬휠(32) 및 제2 유성휠 캐리어(51)를 구비한다. 각각의 제1 및 제2 썬휠(26, 32)은 동축으
로 배치되어서, 도시되어 있는 실시예에서, 제1 썬휠(26)에 배치되어 있는 제1 메인축(34)이 제2 유성휠 캐리어
(51)에 배치되어 있으며 중앙 보어(38)가 제공되어 있는 제2 메인축(36) 내로 연장된다. 제1 메인축(34)을 제2
메인축(36)과 평행으로 옆에 배치하는 것이 가능하다. 또한, 제1 및 제2 썬휠(26, 32)을 서로 평행하게 배치할
수 있고, 서로 옆으로 배치할 수도 있다. 이러한 경우에, 카운터축(18)은 제1 메인축(34)과 제2 메인축(36) 사
이에 적절히 배치되고, 토크는 카운터축(18)으로부터 직접적으로 추출될 수 있다. 이에 따라, 상기 경우에, 카
운터축(18)은 출력축(20)이 된다.
연소 엔진(4)은 제1 유성휠 캐리어(50)에 연결되고, 제1 유성휠 캐리어(50)는 제2 썬휠(32)에 연결된다.[0045]
제1 전기 기계(14)에는, 기어박스(2)를 둘러싸는 기어 하우징(42)에 의해 차량(1)에 연결되어 있는 제1 스테이[0046]
터(40)가 제공되어 있다. 제2 전기 기계(16)에는, 기어박스(2)를 둘러싸는 기어 하우징(42)에 의해 차량(1)에
연결되어 있는 제2 스테이터(44)가 제공되어 있다. 제1 전기 기계(14) 및 제2 전기 기계(16)는 예컨대 배터리인
에너지 저장장치(46)에 연결되어 있고, 차량(1)의 작동 모드에 따라 상기 에너지 저장장치는 제1 전기 기계(14)
및 제2 전기 기계(16)를 각각 작동시킨다. 다른 작동 모드에서, 각각의 전기 기계(14, 16)는 제너레이터로 기능
하며, 이 경우 전력이 에너지 저장장치(46)로 공급된다. 전자 제어 장치(48)는 에너지 저장장치(46)에 연결되어
있으며, 각각의 전기 기계(14, 16)로의 전력 공급을 제어한다. 에너지 저장장치(46)는 제어 장치(48)에 연결되
어 있는 스위치(49)에 의해 각각의 전기 기계(14, 16)에 연결되는 것이 바람직하다. 일부 작동 모드에서, 전기
기계들(14, 16)은 서로 작동시킬 수 있다. 이에 따라, 각각의 전기 기계(14, 16)는 서로 작동시킬 수 있다. 전
력은 전기 기계들(14, 16)에 연결되어 있는 스위치(49)를 통해 전기 기계들(14, 16) 중 하나의 전기 기계에서
제2 전기 기계(14, 16)로 유도된다. 이에 따라, 전기 기계들(14, 16) 사이의 전력 균형이 이루어질 수 있다. 다
른 컴퓨터(53)가 제어 장치(48)와 기어박스(2)에 연결될 수도 있다.
제1 유성기어(10)에는 제1 유성휠 세트(52)가 위에 장착되어 있는 제1 유성휠 캐리어(50)가 제공되어 있다. 제2[0047]
유성기어(12)에는 제2 유성휠 세트(54)가 위에 장착되어 있는 제2 유성휠 캐리어(51)가 구비되어 있다. 제1 유
성휠 세트(52)는 제1 내부 링기어(22) 및 제1 썬휠(26)과 함께 작동한다. 제2 유성휠 세트(54)는 제2 내부 링기
어(28) 및 제2 썬휠(32)과 함께 작동한다. 기어박스(2)의 입력축(8)은 제1 유성휠 캐리어(50)와 연결된다.
제1 결합 장치(56)는 제1 썬휠(26)과 제1 유성휠 캐리어(50) 사이에 마련된다. 제1 결합 장치(56)를 적용하여,[0048]
제1 썬휠(26)과 제1 유성휠 캐리어(50)가 서로 연결되며, 이에 따라 서로에 대해 회전하지 못하게 됨에 따라,
제1 유성휠 캐리어(50)와 제1 썬휠(26)은 동일한 속도로 회전하게 될 것이다.
제2 결합 장치(58)는 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51) 사이에 마련된다. 제2 결합 장치(58)를 적용하여,[0049]
제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51)가 서로 연결되며, 이에 따라 서로에 대해 회전하지 못하게 됨에 따라,
제2 유성휠 캐리어(51)와 제2 썬휠(32)은 동일한 속도로 회전하게 될 것이다.
제1 및 제2 결합 장치(56, 58)는, 각각의 제1 및 제2 유성휠 캐리어(50, 51)의 스플라인-장착부에 대해, 그리고[0050]
각각의 썬휠(26, 32)의 스플라인-장착부에 대해 축 방향으로 이동할 수 있는 제1 및 제2 스플라인-장착형 결합
슬리브(55, 57)를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 각각의 결합 슬리브(55, 57)를 통해 스플라인-장착부가 연결
되도록 각 결합 슬리브(55, 57)가 이동함으로써, 제1 유성휠 캐리어(50)와 제1 썬휠(26), 그리고 제2 유성휠 캐
리어(51)와 제2 썬휠(32)이 서로 잠기도록 하여 서로에 대해 회전할 수 없게 된다.
도 2에 도시되어 있는 실시예에서, 제1 및 제2 결합 장치(56, 58)는 제1 썬휠(26)과 제1 유성휠 캐리어(50) 사[0051]
이에 위치하고 있고, 제2 결합 장치(58)는 제2 썬휠(28)과 제2 유성휠 캐리어(51) 사이에 위치하고 있다. 그러
나, 제1 내부 링기어(22)와 제1 유성휠 캐리어(50) 사이에 추가의 혹은 다른 결합 장치(미 도시)가 있을 수 있
으며, 제2 내부 링기어(28)와 제2 유성휠 캐리어(51) 사이에 추가의 혹은 다른 결합 장치(미 도시)가 있을 수
있다.
상기 실시예에서, 제1 유성기어(10)의 제1 유성휠 캐리어(50)는 제2 유성기어(12)의 제2 썬휠(32)에 견고하게[0052]
연결된다.
제1 유성기어(10)와 출력축(20) 사이에 위치하며, 제1 기어쌍(60)을 포함하는 트랜스미션 장치(19)가 제1 및 제[0053]
2 메인축(34, 36)에 연결되어 있다. 제1 기어쌍(60)은, 서로 맞물려 있는 제1 피니언 기어(62)와 제1 코그휠
(64)을 포함한다. 제2 기어쌍(66)은 제2 유성기어(12)와 출력축(20) 사이에 마련되어 있다. 제2 기어쌍(66)은
서로 맞물려 있는 제2 피니언 기어(68)와 제2 코그휠(70)을 포함한다. 제3 기어쌍(72)은 제1 유성기어(10)와 출
력축(20) 사이에 마련되어 있다. 제3 기어쌍(72)은 서로 맞물려 있는 제3 피니언 기어(74)와 제3 코그휠(76)을
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포함한다. 제4 기어쌍(78)은 제2 유성기어(12)와 출력축(20) 사이에 마련되어 있다. 제4 기어쌍(78)은 서로 맞
물려 있는 제4 피니언 기어(80)와 제4 코그휠(82)을 포함한다.
제1 및 제3 피니언 기어(62, 74) 각각은 제1 메인축(34) 상에 위치된다. 제1 및 제3 피니언 기어(62, 74) 각각[0054]
은 제1 메인축(34)에 견고하게 연결되어서, 제1 및 제3 피니언 기어는 제1 메인축(34)에 대해 회전하지 못한다.
제2 및 제4 피니언 기어(68, 80) 각각은 제2 메인축(36) 상에 위치된다. 제2 및 제4 피니언 기어(68, 80) 각각
은 제2 메인축(36)에 견고하게 연결되어서, 제2 및 제4 피니언은 제2 메인축(36)에 대해 회전하지 못한다.
카운터축(18)은 각 제1 및 제2 메인축(34, 36)과 실질적으로 평행하게 연장된다. 제1, 제2, 제3 및 제4 코그휠[0055]
(64, 70, 76 및 82)은 카운터축(18) 상에 장착된다. 제1 피니언 기어(62)는 제1 코그휠(64)과 맞물리고, 제2 피
니언 기어(68)는 제2 코그휠(70)과 맞물리며, 제3 피니언 기어(74)는 제3 코그휠(76)과 맞물리고, 제4 피니언
기어(80)는 제4 코그휠(82)과 맞물린다.
제1, 제2, 제3 및 제4 코그휠(64, 70, 76, 82)은 개별적으로 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 결합 요소(84, 86,[0056]
88, 90)에 의해 카운터축(18)과 맞물리거나 물림해제될 수 있다. 바람직하기로는, 각각의 결합 요소(84, 86,
88, 90)는 각 코그휠(64, 70, 76, 78) 상에서 그리고 카운터축(18) 상에서 스플라인-장착부로 구성되며, 제1 내
지 제4 코그휠(64, 70, 76, 82)과 카운터축(18)의 스플라인-장착부와 기구적으로 체결하는 제5 및 제6 결합 슬
리브(83, 85)와 함께 동작한다. 제1 및 제3 결합 요소(84, 88)에는 공통 결합 슬리브(83)가 구비되는 것이 바람
직하고, 제2 및 제4 결합 요소(86, 90)에는 공통 결합 슬리브(85)가 구비되는 것이 바람직하다. 해제 상태에서,
코그휠(64, 70, 76, 82)과 카운터축(18) 사이에 상대 회전이 일어날 수 있다. 각 결합 요소(84, 86, 88, 90)는
마찰 클러치로 구성될 수도 있다. 제5 코그휠(92)은 카운터축(18) 상에 배치되며, 기어박스(2)의 출력축(20) 상
에 배치되어 있는 제6 코그휠(94)과 맞물린다.
카운터축(18)은 각각의 제1 및 제2 유성기어(10, 12)와 출력축(20) 사이에 위치되어서, 카운터축(18)이 제5 및[0057]
제6 코그휠(92, 94)을 포함하는 제5 기어쌍(21)에 의해 출력축(20)과 연결된다. 제5 코그휠(92)은 제5 결합 요
소(93)에 의해 카운터축(18)에 연결 및 해제될 수 있도록 배치되어 있다.
카운터축(18)으로부터 연결해제 가능하게 배치되어 있는 제5 코그휠(92)을 연결해제함으로써, 예컨대, 제2 유성[0058]
기어(12)로부터 제2 기어쌍(66)을 통해 카운터축(18)으로 토크를 전달할 수 있으며, 또한 카운터축(18)으로부터
제1 기어쌍(60)을 통해 출력축(20)으로 토크를 전달할 수 있다. 그 결과 여러 기어단계를 거쳐, 유성기어(10,
12) 중 하나로부터의 토크가 카운터축(18)으로 전달되며, 또한 상기 카운터축(18)을 따라 제2 유성기어(10, 1
2)에 연결되어 있는 메인축(34, 36)에 토크가 전달되며, 최종적으로 기어박스(2)의 출력축(20)으로 토크가 전달
된다. 그러나, 이는 아래에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 제1 메인축(34)과 출력축(20) 사이에 위치하는 결
합 기구(96)가 연결되어 있는 상황을 상정한 것이다.
제5 결합 요소(93)에 의해 제5 코그휠(92)이 카운터축(18)에 고정 및 연결해제될 수 있다. 결합 요소(93)는 제5[0059]
코그휠(92) 상과 카운터축(18) 상에 형성되어 있는 스플라인-장착부로 구성되어, 상기 스플라인-장착부가 제5
코그휠(92)과 카운터축(18)의 스플라인-장착부와 기구적으로 체결하는 제9 결합 슬리브(87)와 함께 동작하는 것
이 바람직하다. 해제 상태에서, 제5 코그휠(29)과 카운터축(18) 사이에는 상대 회전이 일어날 수 있다. 제5 결
합 요소(93)는 마찰 클러치로 구성될 수도 있다.
기어박스(2)의 입력축(8)에서부터 기어박스(2) 출력축(20)으로의 토크 전달은 각 제1 유성기어(10) 혹은 제2 유[0060]
성기어(12)와 카운터축(18)을 통해 이루어질 수 있다. 토크 전달은, 제1 메인축(34)을 통해 연결되어 있는 제1
썰휠(26)을 구비하는 제1 유성기어(10)에 의해, 결합 기구(96)를 통해 기어박스(2) 출력축(20)에 직접 전달될
수도 있다. 결합 기구(96)는, 제1 메인축(34)과 출력축(20)의 스플라인-장착부 상에서 축 방향으로 움직일 수
있는 스플라인-장착형 제7 결합 슬리브(100)를 포함하는 것이 바람직하다. 제7 결합 슬리브를(100) 통해 스플라
인-장착부들이 연결되도록 제7 결합 슬리브(100)가 이동함으로써, 제1 메인축(34)이 출력축(20)에 고정되고, 이
에 따라 회전 시에 제1 메인축(34)과 출력축(20)이 동일한 속도로 회전하게 된다. 카운터축(18)으로부터 제5 기
어쌍(21)의 제5 코그휠(92)을 연결해제함으로써, 제2 유성기어(12)에서 카운터축(18)으로 토크가 전달되며, 또
한 상기 카운터축(18)을 따라 제1 유성기어(10)에 연결되어 있는 제1 메인축(34)으로 토크가 전달되고, 최종적
으로 결합 기구(96)에 의해 기어박스(2)의 출력축(20)에 토크가 전달된다.
일부 작동 모드의 작동 중에, 기어박스(2)는 썬휠(26)과 썬휠(32) 중 하나가 각각의 제1 및 제2 결합 장치(56,[0061]
58)에 의해 각각의 제1 및 제2 유성휠 캐리어(50, 51)에 고정되도록 작동한다. 그런 다음, 썬휠(26)과 썬휠(3
2)이 각 유성휠 캐리어(50, 51)에 고정되어 있는지 여부에 따라, 각각의 제1 및 제2 메인축(34, 36)이 기어박스
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(2)의 입력축(8)과 동일한 속도로 회전하게 된다. 전기 기계(16) 중 하나 혹은 두 전기 기계 모두가 제너레이터
로 기능하여 에너지 저장장치(46)에 전력을 생성할 수 있다. 또는, 각 전기 기계(14, 16)는 토크 주입
(injection)을 제공하여 출력축(20)의 토크를 증가시킬 수 있다. 어느 작동기간에서는, 에너지 저장장치(46)와
독립되어 전기 기계들(14, 16)이 서로에 대해 전력을 공급할 것이다.
제1 전기 기계(14)와 제2 전기 기계(16) 모두가 에너지 저장장치(46)에 전력을 생성하게 하는 것도 가능하다.[0062]
엔진이 제동되는 중에, 운전자는 차량(1)의 가속 페달(미 도시)에서 발을 뗀다. 그런 다음, 연소 엔진(4)과 각
전기 기계들(14, 16)이 엔진 브레이크를 가하는 동시에, 기어박스(2)의 출력축(20)은 전기 기계들(14, 16) 중
하나 혹은 전기 기계들 모두를 구동한다. 이러한 경우에, 각 전기 기계들(14, 16)은 전력을 발생시켜 차량(1)의
에너지 저장장치(46)에 저장된다. 이러한 동작 상태를 재생 제동(regenerative braking)이라 부른다. 강력한 제
동 효과를 용이하게 하기 위해, 연소 엔진(4)의 출력축(97)이 고정될 수 있으며, 이에 따라 회전이 방지된다.
따라서, 전기 기계들(14, 16) 중 하나 혹은 모두가 브레이크로 기능하여 에너지 저장장치(46)에 저장되는 전력
을 발생시키게 된다. 연소 엔진(4)의 출력축(97)의 고정(locking)은, 차량이 전기 기계들(14, 16) 중 하나 혹은
모두에 의해 가속되어질 때 수행될 수도 있다. 기어비를 감안하여 전기 기계들(14, 16) 중 하나 혹은 두 개의
토크가 유성기어(10, 12)를 통해 연소 엔진(4)의 토크를 견뎌내는 경우에, 전기 기계들(14, 16)에 의해 발생되
는 큰 토크를 연소 엔진(4)이 견뎌낼 수 없게 되며, 이에 따라 연소 엔진(4) 출력축(97)의 고정이 필수적으로
필요하게 된다. 연소 엔진(4) 출력축(97)의 고정은 제1 유성휠 캐리어(50)와 기어 하우징(42) 사이에 위치하는
잠금 장치(102)에 의해 이루어지는 것이 바람직하다. 제1 유성휠 캐리어(50)와 기어 하우징(42)을 잠그면 연소
엔진(4)의 출력축(97)을 잠그게 되는데, 이는 연소 엔진(4)의 출력축(97)이 기어박스의 입력축(8)을 통해 제1
유성휠 캐리어(50)에 연결되어 있기 때문이다. 잠금 장치(102)는, 제1 유성휠 캐리어(50)의 스플라인-장착부와
기어 하우징의 스플라인-장착부 상에서 축 방향으로 이동할 수 있는 스플라인-장착형 제8 결합 슬리브(104)를
포함하는 것이 바람직하다. 제8 결합 슬리브(104)를 통해 스플라인-장착부들이 연결되도록 제8 결합 슬리브
(104)가 이동됨으로써, 제1 유성휠 캐리어(50)와 궁극적으로 연소 엔진(4)의 출력축(97)이 회전되지 않도록 한
다.
제어 장치(48)는 각 전기 기계(14, 16)를 제어하도록 전기 기계(14, 16)에 연결되어 있어서, 어느 동작 기간 중[0063]
에, 구동력을 기어박스(2)의 출력축(20)에 부여하기 위해 저장된 전력을 사용하고, 다른 동작 기간 중에, 기어
박스(2)의 출력축(20)의 운동 에너지를 추출하여 전력을 저장하는 데에 사용한다. 이에 따라 제어 장치(48)는,
정보를 획득하여 각 전기 기계들(14, 16)이 전기 모터 혹은 제너레이터로 작동하도록 하기 위해, 전기 기계(14,
16)에 배치되어 있는 센서들(98)을 통해 연소 엔진(4) 출력축(97)의 회전 속도 및/또는 토크와, 기어박스(2) 출
력축(20)의 속도 및/또는 토크를 검출한다. 제어 장치(48)는 이러한 목적을 달성하기 위한 적절한 소프트웨어를
구비한 컴퓨터일 수 있다. 또한, 제어 장치(48)는 에너지 저장장치(46)와 전기 기계들(14, 16)의 각 스테이터
(40, 44) 간의 전력 흐름을 제어한다. 각 전기 기계(14, 16)가 엔진으로 작동하는 상황에서, 저장된 전력은 에
너지 저장장치(46)에서 각 스테이터(40, 44)로 공급된다. 전기 기계(14, 16)가 제너레이터로 작동하는 상황에서
는, 각 스테이터(40, 44)에서 에너지 저장장치(46)로 전력이 공급된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 어느 작동
상황에서는, 각 전기 기계(14, 16)는 에너지 저장장치(46)와는 무관하게 서로에 대해 전력을 공급할 수도 있다.
제1 및 제2 결합 장치(56, 58), 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 결합 요소(84, 86, 88, 90, 93), 제1 메인축(34)과[0064]
출력축(20) 사이의 결합 기구(96), 및 제1 유성휠 캐리어(50)와 기어 하우징(42) 사이의 잠금 장치(102)들이 각
각의 결합 슬리브들에 의해 제어 장치(48)에 연결되어 있다. 이들은 제어 장치(48)로부터 오는 전기 신호들에
의해 작동되거나 작동되지 않는 것이 바람직하다. 결합 슬리브들은 도시되어 있지 않은 동력 수단 예컨대 유압
혹은 공압 작동식 실린더에 의해 움직이는 것이 바람직하다. 결합 슬리브들이 전기적으로 동작하는 동력 수단에
의해 이동될 수도 있다.
도 2의 예시적인 실시예에는 각각의 전기 기계(14, 16)와 연관되어 있는 2개의 유성기어(10, 12)와 4개의 피니[0065]
언 기어(62, 68, 74, 80) 그리고 4개의 코그휠(64, 70, 76, 82)이 도시되어 있다. 그러나, 기어박스(2)에는 전
기 기계와 관련되어 더 많은 유성기어들과, 더 많거나 혹은 더 적은 피니언 기어와 코그휠이 제공될 수 있다.
이하에서는, 차량(1) 내에 있는 기어박스(2)에서 제1 기어에서 제7 기어로 업-시프트하는 것에 대해 설명될 것[0066]
이다.
기어박스(2)의 입력축(8)은 차량(1)의 연소 엔진(4)의 출력축(97)에 연결되어 있다. 기어박스(2)의 출력축(20)[0067]
은 차량(1)의 구동축(99)에 연결되어 있다. 연소 엔진(4)이 공회전하고 차량(1)이 정지되어 있는 경우, 기어박
스의 출력축(20)은 정지되어 있는 상태에서, 입력축(8)은 회전한다. 잠금 장치(102)가 작동하지 않으면, 연소
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엔진(4)의 출력축(97)은 자유롭게 회전할 수 있다. 기어박스(2)의 입력축(8)이 회전함에 따라, 제1 유성휠 캐리
어(50)도 회전하게 되며, 이는 제1 유성휠 세트(52)의 회전을 유발한다. 제1 유성휠 캐리어(50)가 제2 썬휠(3
2)에 연결되어 있기 때문에, 이러한 제2 썬휠 및 제2 유성휠 세트(54)도 회전하게 된다. 제1 및 제2 전기 기계
들(14, 16)에 전력을 공급하지 않음에 따라, 전기 기계들(14, 16)의 제1 및 제2 로터(24, 30) 각각에 연결되어
있는 제1 및 제2 내부 링기어(22, 28)가 자유롭게 회전하게 되며, 내부 링기어들(22, 28)이 아무런 토크를 흡수
하지 않게 된다. 각각의 제1 및 제2 결합 장치(56, 58)는 분리되고 구동되지 않는다. 이에 따라, 연소 엔진(4)
에서 제1 유성기어(10)의 썬휠(26) 또는 제2 유성기어(12)의 유성휠 캐리어(51)로 토크가 전달되지 않게 된다.
제1 메인축(34)과 출력축(20) 사이에 있는 결합 기구(96)가 분리되고, 이에 따라 제1 메인축(34)과 출력축(20)
은 서로에 대해 자유롭게 회전할 수 있게 된다. 이 시점에서, 기어박스(2)의 출력축(20)은 정지되어 있기 때문
에, 카운터축(18)도 정지되어 있다. 제1 단계로, 제4 코그휠(82)과 제3 코그휠(76)이 각각 제4 결합 요소(90)와
제3 결합 요소(88)에 의해 카운터축(18)에 연결된다. 제1 코그휠(64)과 제2 코그휠(70)이 카운터축(18)으로부터
분리되어 있다. 이에 따라, 제1 코그휠(64)과 제2 코그휠(70)이 카운터축(18)에 대해 자유롭게 회전할 수 있게
된다. 제5 기어쌍(21)의 제5 코그휠(92)이 제5 결합 요소(93)에 의해 카운터축(18)에 고정된다.
차량(1)을 구동시킬 목적으로, 기어박스(2)의 출력축(20)을 회전시키기 위해, 카운터축(18) 상에 있는 제4 피니[0068]
언 기어(80)와 제4 코그휠(82)이 회전하게 된다. 제4 피니언 기어(80)와 제4 코그휠(82)의 회전은 제2 유성휠
캐리어(51)를 회전시킴으로써 이루어진다. 제2 유성휠 캐리어(51)가 회전하면, 제2 메인축(36)도 회전하게
되며, 이에 따라 제2 메인축(36) 상에 위치하는 제4 피니언 기어(80)도 회전하게 된다. 제2 전기 기계(16)로 제
2 내부 링기어(28)를 제어함으로써, 제2 유성휠 캐리어(51)가 회전하게 된다. 제2 전기 기계(16)를 작동시키고
연소 엔진(4)을 적절한 엔진 속도로 제어함에 따라, 제2 메인축(36)이 회전하기 시작하며 차량(1)이 움직이기
시작한다. 제2 유성휠 캐리어(51)와 제2 썬휠(32)이 동일한 속도에 도달하면, 제2 결합 장치(58)에 의해 제2 썬
휠(32)이 제2 유성휠 캐리어(51)에 고정된다. 전술한 바와 같이, 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51)가 서로
기구적으로 체결되도록 제2 결합 장치(58)가 구성되는 것이 바람직하다. 또는, 제2 결합 장치(58)는 제2 썬휠
(32)을 제2 유성휠 캐리어(51)에 부드럽게 연결시키는 슬립 브레이크 혹은 다판 클러치일 수 있다. 제2 썬휠
(32)이 제2 유성휠 캐리어(51)에 연결되면, 제2 유성휠 캐리어(51)가 연소 엔진(4)의 출력축(97)과 동일한 속도
로 회전하게 된다. 이에 따라 연소 엔진(4)에 의해 발생되는 토크가 제4 피니언 기어(80), 카운터축(18) 상의
제4 코그휠(82), 카운터축(18) 상의 제5 코그휠(92) 및 기어박스(2)의 출력축(20) 상의 제6 코그휠(94)을 통해
기어박스(2)의 출력축(20)으로 전달된다. 이에 따라, 차량이 움직이기 시작하며, 제1 기어로 추진된다.
제1, 제2, 제3 및 제4 기어쌍(60, 66, 72, 78) 각각은 차량(1)의 소망하는 작동 특성에 알맞은 기어비를 가지고[0069]
있다. 도 2에 도시되어 있는 예시적인 실시예에서, 제4 기어쌍(78)은 제1, 제2 및 제3 기어쌍(60, 66, 72)보다
높은 기어비를 가지고 있어서, 가장 낮은 기어가 체결될 때 제4 기어쌍이 연결되게 된다. 제4 기어쌍과 마찬가
지로, 제2 기어쌍(66)은 제2 메인축(36)과 카운터축(18) 사이에 토크를 전달하며, 나머지 기어쌍(60, 72, 78)보
다 높은 기어비를 가질 수 있으며, 이 경우 가장 낮은 기어가 체결될 때 제2 기어쌍(66)이 연결될 수도 있다.
카운터축(18) 상의 제4 코그휠(82)에 의해 카운터축(18)이 회전하기 시작하면, 카운터축(18) 상의 제3 코그휠[0070]
(76)도 회전하게 된다. 이에 따라, 카운터축(18)이 제3 코그휠(76)을 구동시키고, 차례로 제3 코그휠(76)이 제1
메인축(34) 상의 제3 피니언 기어(74)를 구동시킨다. 제1 메인축(34)이 회전하면, 제1 썬휠(26)도 회전하게 되
며, 이에 따라 연소 엔진(4)의 출력축(97)의 회전 속도와 제1 유성휠 캐리어(50)의 회전 속도에 따라서는, 제1
전기 기계(14)의 제1 로터(24)와 제1 내부 링기어(22)도 회전하도록 하게 한다. 이에 따라, 제1 전기 기계(14)
가 제너레이터로 작동하여 에너지 저장장치(46) 및/또는 제2 전기 기계(16)에 전력을 공급할 수 있게 된다. 또
한, 제2 전기 기계(16)가 제너레이터로 작동될 수 있다. 대안적으로, 제1 전기 기계(14)는 구동 토크를 제공하
기 위해 제1 전기 기계(14)를 제어하는 제어 장치(48)에 의해 토크 주입을 발할 수 있다.
제1 기어에서 제2 기어로 변속하기 위해, 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51) 간의 잠금이 종료되어야 하고,[0071]
이는, 제2 유성기어(12) 내에 토크 균형이 이루어지도록 제1 및/또는 제2 전기 기계(14, 16)가 제어됨으로써 이
루어진다. 이어서, 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51)가 서로로부터 분리되도록 제2 결합 장치(58)가 제어
된다. 제1 유성휠 캐리어(50)와 제1 썬휠(26)을 고정시켜 제1 유성휠 캐리어(50)와 제1 썬휠(26) 간에 동기 회
전 속도가 발생하도록 연소 엔진(4)을 제어하는 제어 장치(48)에 의해 제2 기어가 체결된다. 이는 제1 유성휠
캐리어(50)와 제1 썬휠(26)이 서로 기구적으로 연결되도록 제1 결합 장치(56)를 제어함으로써 이루어진다. 이와
는 다르게, 제1 결합 장치(56)는 제1 썬휠(26)을 제1 유성휠 캐리어(50)에 부드럽게 연결시키는 슬립 브레이크
혹은 다판 클러치로 구성될 수 있다. 각각의 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)와 연소 엔진(4)의 제어가 동기화됨
에 따라, 제1 기어에서 제2 기어로의 변속이 부드럽고 연속적으로(disruption-free transition) 이루어지게 된
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다.
이제 연소 엔진(4)의 출력축(97)에 의해 구동되는 제1 메인축(34)이 회전하게 되며, 제1 메인축(34)은 제3 피니[0072]
언 기어(74)를 구동시킨다. 이에 따라, 제1 유성휠 캐리어(50)가 제1 썬휠(26) 및 제1 메인축(34)을 통해 제3
피니언(74)을 구동하게 한다. 제3 코그휠(76)은 제3 피니언 기어(74)와 맞물려 있고, 카운터축(18)에 연결되어
있기 때문에, 제3 코그휠(76)이 카운터축(18)을 구동시키고, 차례로 상기 카운터축(18)은 카운터축(18) 상에 위
치하는 제5 코그휠(92)을 구동시킨다. 제5 코그휠(92)은 기어박스(2)의 출력축(20) 상에 위치하는 제6 코그휠
(94)을 통해 기어박스(2)의 출력축(20)을 구동시킨다. 이제 차량(1)이 제2 기어로 운행하게 된다.
제3 코그휠(76)에 의해 카운터축(18)이 회전되면, 제4 코그휠(82)도 회전하게 된다. 이에 따라, 카운터축(18)은[0073]
제4 코그휠(82)을 구동시키고, 차례로 제4 코그휠(82)은 제2 메인축(36) 상의 제4 피니언 기어(80)를 구동시킨
다. 제2 메인축(36)이 회전하면, 제2 유성휠 캐리어(51)도 회전하기 시작하며, 이에 따라 연소 엔진(4)의 출력
축(97)의 회전 속도와 제1 유성휠 캐리어(50)의 회전 속도에 따라서는, 제2 내부 링기어(28)와 제2 전기 기계
(16)의 제2 로터(30)도 회전하게 된다. 따라서, 제2 전기 기계(16)가 제너레이터로 작동하여 에너지 저장장치
(46) 및/또는 제1 전기 기계(14)에 전력을 공급할 수 있게 된다. 제2 전기 기계(16)가, 추진 토크를 제공하도록
제2 전기 기계(16)를 제어하는 제어 장치(48)에 의해 토크 주입을 발할 수 있다.
제2 기어에서 제3 기어로 변속하기 위해, 카운터축(18) 상의 제4 코그휠(82)이 제4 결합 요소(90)에 의해 카운[0074]
터축(18)으로부터 분리되어야 하며, 이에 따라 제4 코그휠(82)이 카운터축(18)에 대해 자유롭게 회전할 수
있다. 이어서, 제2 결합 요소(86)를 통해 카운터축(18)이 카운터축(18) 상의 제2 코그휠(70)에 연결된다. 카운
터축(18)과 해당 카운터축(18) 상의 제2 코그휠(70) 간의 연결은, 제2 전기 기계(16)가 카운터축(18)과 카운터
축(18) 상의 제2 코그휠(70) 간에 동기 회전속도가 발생하도록 제어됨으로써 이루어지는 것이 바람직하다. 제2
전기 기계(16)의 제2 로터(30)의 회전 속도와 출력축(20)의 회전 속도를 측정함으로써, 동기 회전 속도가 결정
될 수 있다. 이에 따라, 지정된 기어비에 의해, 제2 메인축(36)의 회전 속도와 카운터축(18)의 회전 속도가 결
정될 수 있다. 각 축들(18, 36)의 회전 속도가 제어되고, 카운터축(18)과 제2 코그휠(70) 간에 동기 회전 속도
에 발생하면, 제2 결합 요소(86)에 의해 카운터축(18)과 제2 코그휠(70)이 연결된다.
제2 기어에서 제3 기어로의 변속을 완료하기 위해, 제1 썬휠(26)과 제1 유성휠 캐리어(50) 간의 잠금이 종료되[0075]
어야 하고, 이는, 제1 유성기어(10) 내에 토크 균형이 발생하도록 제1 및/또는 제2 전기 기계(16)를 제어하고,
제1 결합 장치(56)가 제1 썬휠(26) 및 제1 유성휠 캐리어(50)를 서로로부터 해제시키도록 제어됨으로써 이루어
진다. 이어서, 제2 유성휠 캐리어(51)와 제2 썬휠(32) 간에 동기 회전 속도가 발생하도록 연소 엔진(4)이 제어
되어서, 결합 슬리브(57)를 통해 제2 썬휠(32)을 제2 유성휠 캐리어(51)에 연결하기 위해, 제2 결합 장치(58)가
체결될 수 있다. 연소 엔진(2)과 각각의 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)의 제어가 동기화됨에 따라, 제2 기어에
서 제3 기어로의 변속이 부드럽고 연속적으로 이루어지게 된다.
카운터축(18)과 제3 코그휠(76) 간에 실질적으로 제로 토크 상태가 이루어지도록 제1 전기 기계(14)를 제어함으[0076]
로써 제3 코그휠(76)이 해제된다. 실질적으로 제로 토크 상태가 이루어질 때, 제3 결합 요소(88)를 제어함으로
써 제3 코그휠(76)이 카운터축(18)으로부터 해제되어, 카운터축(18)으로부터 제3 코그휠(76)이 해제된다. 이어
서, 카운터축(18)과 제1 코그휠(64) 간에 동기 회전 속도가 발생하도록 제1 전기 기계(14)가 제어된다. 동기 회
전 속도가 발생하면, 제1 결합 요소(84)를 제어함으로써 제1 코그휠(64)이 카운터축(18)에 연결되어, 카운터축
(18) 상에 제1 코그휠(64)이 연결된다. 동기 엔진 속도가 발생하도록 제1 전기 기계(14)의 제1 로터(24)의 회전
속도가 측정되고, 출력축(20)의 회전 속도가 측정되며, 축들(18, 34)의 회전 속도가 제어되기 때문에, 동기 회
전 속도가 결정될 수 있다. 이에 따라, 제1 메인축(34)과 카운터축(18)의 회전 속도가 지정된 기어비에 의해 결
정될 수 있다.
이제 제2 메인축(36)이 연소 엔진(4) 출력축(97)과 동일한 속도로 회전하게 되며, 제2 메인축(36)은 제2 피니언[0077]
기어(68)을 구동시킨다. 제2 코그휠(70)은 제2 피니언 기어(68)와 맞물리고, 카운터축(18)에 연결되어 있기 때
문에, 제2 코그휠(70)은 카운터축(18)을 구동시키게 되며, 차례로 카운터축(18)은 해당 카운터축(18) 상의 제5
코그휠(92)을 구동시킨다. 제5 코그휠(92)은 기어박스(2)의 출력축(20) 상에 위치하는 제6 코그휠(94)을 통해
기어박스(2)의 출력축(20)을 구동시킨다. 이제 차량(1)은 제3 기어로 운행하게 된다.
카운터축(18) 상의 제2 코그휠(70)에 의해 카운터축(18)이 회전하면, 카운터축(18) 상의 제1 코그휠(64)도 회전[0078]
하게 된다. 이에 따라, 카운터축(18)은 제1 코그휠(64)을 구동시키고, 제1 코그휠(64)은 제1 메인축(34) 상의
제1 피니언 기어(62)를 구동시킨다. 제1 메인축(34)이 회전하면, 제1 썬휠(26)도 회전하게 되며, 이에 따라, 연
소 엔진(4)의 출력축(97)의 회전 속도와 제1 유성휠 캐리어(50)의 회전 속도에 따라서는, 제1 내부 링기어(22)
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와 제2 전기 기계(16)의 제1 로터(24)도 회전하게 한다. 따라서, 제1 전기 기계(14)가 제너레이터로 작동하여
에너지 저장장치(46) 및/또는 제2 전기 기계(16)에 전력을 공급할 수 있게 된다. 또는, 제1 전기 기계(14)가,
추진 토크를 제공하도록 제1 전기 기계(14)를 제어하는 제어 장치(48)에 의해 토크 주입을 발할 수 있다.
제3 기어에서 제4 기어로의 변속을 완료하기 위해, 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51) 간의 잠금이 종료되[0079]
어야 하고, 이는, 제2 유성기어(12) 내에 토크 균형이 발생하도록 제1 및/또는 제2 전기 기계(14, 16)를 제어하
고, 제2 결합 장치(58)가 제2 썬휠(32) 및 제2 유성휠 캐리어(51)를 서로로부터 해제시키도록 제어됨으로써 이
루어진다. 이어서, 연소 엔진(4)을 제어하는 제어 장치(48)에 의해 제4 기어가 연결되고, 이에 따라, 제1 유성
휠 캐리어(50)와 제1 썬휠(26) 간에 동기 회전 속도가 발생하여 제1 유성휠 캐리어(50)와 제1 썬휠(26) 간에 잠
금이 이루어진다. 이는, 제1 유성휠 캐리어(50)와 제1 썬휠(26)이 서로 기구적으로 연결되도록 제1 결합 장치
(56)를 제어함으로써 이루어진다. 연소 엔진(4)과 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)의 제어를 동기화함으로써, 제3
기어에서 제4 기어로의 변속이 부드럽고 연속적으로 이루어지게 된다.
이제 연소 엔진(4)의 출력축(97)에 의해 구동되는 제1 메인축(34)이 회전하고, 제1 메인축(34)은 제1 피니언 기[0080]
어(62)를 구동시킨다. 이에 따라, 제1 유성휠 캐리어(50)는 제1 썬휠(26)과 제1 메인축(34)을 통해 제1 피니언
기어(62)를 구동시킨다. 제1 코그휠(64)은 제1 피니언 기어(62)와 맞물리고, 카운터축(18)에 연결되어 있기 때
문에, 제1 코그휠(64)은 카운터축(18)을 구동시키고, 차례로 카운터축(18)은 카운터축(18) 상의 제5 코그휠(9
2)을 구동시킨다. 제5 코그휠(92)은 기어박스(2)의 출력축(20) 상에 위치하는 제6 코그휠(94)을 통해 기어박스
(2)의 출력축(20)을 구동시킨다. 이제 차량(1)이 제4 기어로 운행된다.
제1 코그휠(64)에 의해 카운터축(18)이 회전하면, 제2 코그휠(70)도 회전하게 된다. 이에 따라, 카운터축(18)은[0081]
제2 코그휠(70)을 구동시키고, 차례로 제2 코그휠(70)은 제2 메인축(36) 상의 제2 피니언 기어(68)를 구동시킨
다. 제2 메인축(36)이 회전하면, 제2 유성휠 캐리어(51)도 회전하게 되며, 이에 따라, 연소 엔진(4)의 출력축
(97)의 회전 속도와 제1 유성휠 캐리어(50)의 회전 속도에 따라서는, 제2 내부 링기어(28)와 제2 전기 기계(1
6)의 제2 로터(30)도 회전하게 한다. 따라서, 제2 전기 기계(16)가 제너레이터로 작동하여 에너지 저장장치(46)
및/또는 제1 전기 기계(14)에 전력을 공급할 수 있게 된다. 제2 전기 기계(16)는, 추진 토크를 제공하도록 제2
전기 기계(16)를 제어하는 제어 장치(48)에 의해 토크 주입을 발할 수 있다.
제4 기어에서 제5 기어로 변속하기 위해, 제4 기어가 분리되도록 카운터축(18)으로부터 제1 코그휠(64)이 분리[0082]
되어야 한다. 이는, 제1 코그휠(64)이 카운터축(18)에 대해 실질적으로 제로 토크 상태가 되도록 연소 엔진(4)
및 제1 전기 기계(14)를 제어함으로써 이루어진다. 실질적으로 제로 토크 상태가 발생하면, 제1 코그휠(64)이
카운터축(18)으로부터 분리되도록 제1 결합 요소(84)가 분리된다.
이어서, 제1 메인축(34)의 회전 속도가 출력축(20)의 회전 속도와 동기화되고, 제1 메인축(34)을 출력축(20)에[0083]
연결하도록 결합 기구(96)가 제어된다.
이후에, 제1 메인축(34) 및 결합 기구(96)를 통해 출력축(20)에 추진 토크가 발생한다. 제2 전기 기계(16)의 토[0084]
크를 감소시킴으로써, 제5 결합 요소(93)가 카운터축(18)에 대해 실질적으로 제로 토크 상태가 되도록 할 수 있
다. 실질적으로 제로 토크 상태가 발생하면, 제5 결합 요소(93)가 분리되어서, 제5 기어쌍(21)의 제5 코그휠
(92)이 카운터축(18)으로부터 분리된다.
이후에, 제2 전기 기계(16)에 의해 카운터축(18)의 회전 속도는 제3 코그휠(76)의 회전 속도와 동기화되고, 제3[0085]
코그휠(76)을 카운터축(18)에 연결하도록 제3 결합 요소(88)가 제어된다. 제3 코그휠(76)과 카운터축(18)의 연
결이 완료되면, 연소 엔진(4)과 제1 및 제2 전기 기계(14, 16) 사이에서 추진 토크가 공유될 수 있다. 이어서,
제1 유성기어(10)에 토크 균형이 발생되고, 제1 결합 장치(56)는 제1 유성휠 캐리어(50)와 제1 썬휠(26)을 서로
분리시킨다. 최종적으로, 제2 유성휠 캐리어(51)의 회전 속도는 제2 썬휠(32)의 회전 속도와 동기화되고, 제2
결합 장치(58)는 제2 유성휠 캐리어(51)와 제2 썬휠(32)을 서로 연결시킨다.
이제 연소 엔진(4)의 출력축(97)에 의해 구동되는 제2 메인축(36)이 회전하고, 제2 메인축(36)은 제2 피니언 기[0086]
어(68)를 구동시킨다. 제2 코그휠(70)은 제2 피니언 기어(68)와 맞물리고, 제2 결합 요소(86)에 의해 카운터축
(18)에 연결되어 있기 때문에, 제2 코그휠(64)은 카운터축(18)을 구동시키고, 차례로 카운터축(18)은 카운터축
(18) 상의 제3 코그휠(76)을 구동시킨다. 제3 코그휠(76)은 제3 피니언 기어(74)에 의해 제1 메인축(34)을 구동
시키고, 이에 따라, 기어박스의 출력축(20)은 제1 메인축(34)과 기어박스(2)의 출력축(20)을 연결시키는 결합
기구(96)를 통해 구동된다. 이제 차량(1)이 제5 기어로 운행된다.
제5 기어에서 제6 기어로 변속하기 위해, 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51) 간의 잠금이 종료되어야 하고,[0087]
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이는, 제2 유성기어(12) 내에 토크 균형이 발생하도록 제1 및/또는 제2 전기 기계(14, 16)를 제어하고, 제2 결
합 장치(58)가 제2 썬휠(32) 및 제2 유성휠 캐리어(51)를 서로로부터 분리시키도록 제어됨으로써 이루어진다.
이어서, 제1 유성휠 캐리어(50)와 제1 썬휠(26) 간에 잠금이 이루어지게 하기 위해 제1 유성휠 캐리어(50)와 제
1 썬휠(26) 간에 동기 회전 속도가 발생하도록 연소 엔진(4)을 제어하는 제어 장치(48)에 의해 제6 기어가 연결
된다. 이는, 제1 유성휠 캐리어(50)와 제1 썬휠(26)이 서로 기구적으로 연결되도록 제1 결합 장치(56)를 제어함
으로써 이루어진다. 연소 엔진(4)과 각각의 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)의 제어를 동기화함으로써, 제5 기어
에서 제6 기어로의 변속이 부드럽고 연속적으로 이루어지게 된다.
이제 연소 엔진(4)의 출력축(97)에 의해 구동되는 제1 메인축(34)이 회전하고, 제1 메인축(34)은 제1 메인축[0088]
(34)과 기어박스(2)의 출력축(20)을 연결시키는 결합 기구(96)에 의해 기어박스(2)의 출력축(20)을 구동시킨다.
이제 차량(1)이 제6 기어로 운행된다.
제6 기어에서 제7 기어로 변속하기 위해, 먼저 카운터축(18) 상의 제3 코그휠(76)은 제3 결합 요소(88)에 의해[0089]
카운터축(18)으로부터 분리되어서, 제3 코그휠(76)은 카운터축(18)에 대해 자유롭게 회전할 수 있다. 이어서,
카운터축(18)은 제1 결합 요소(84)에 의해 카운터축(18) 상의 제1 코그휠(64)에 연결된다. 카운터축(18)과 카운
터축(18) 상의 제1 코그휠(64)이 동기 회전 속도를 구비하면, 제1 코그휠(64)과 카운터축(18)이 연결되도록 제1
결합 요소(84)가 제어된다.
제6 기어에서 제7 기어로의 변속을 완료하기 위해, 제1 썬휠(26)과 제1 유성휠 캐리어(50) 간의 잠금이 종료되[0090]
어야 하고, 이는, 제1 유성기어(10) 내에 토크 균형이 발생하도록 제1 및/또는 제2 전기 기계(14, 16)를 제어하
고, 제1 썬휠(26) 및 제1 유성휠 캐리어(50)를 서로로부터 분리하도록 제1 결합 장치(56)가 제어됨으로써 이루
어진다. 이어서, 제2 유성휠 캐리어(51)와 제2 썬휠(32) 간에 동기 회전 속도가 발생하도록 연소 엔진(4)이 제
어되어서, 결합 슬리브(57)에 의해 제2 썬휠(32)을 제2 유성휠 캐리어(51)에 연결시키도록 제2 결합 장치(58)가
체결될 수 있다. 연소 엔진(4)과 각각의 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)의 제어를 동기화함으로써, 제6 기어에서
제7 기어로의 변속이 부드럽고 연속적으로 이루어지게 된다.
이제 제2 메인축(36)은 연소 엔진(4)의 출력축(97)의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 회전하게 되고, 제2 메인[0091]
축(36)은 제2 피니언 기어(68)를 구동시킨다. 제2 코그휠(70)은 제2 피니언 기어(68)와 체결되고, 카운터축(1
8)에 연결되기 때문에, 제2 코그휠(70)은 카운터축(18)을 구동시키게 되고, 차례로 카운터축(18) 상의 제5 코그
휠(64)을 구동시킨다. 제1 코그휠(64)은 제1 피니언 기어(62)를 통해 제1 메인축(34)을 구동시키고, 이에 따라
기어박스(2)의 출력축(20)은 제1 메인축(34)과 기어박스(2)의 출력축(20)을 연결하는 결합 기구(96)를 통해 구
동된다. 이제 차량(1)은 제7 기어로 운행된다.
전술한 실시예에 따르면, 회전 속도와 토크를 전달하기 위해, 기어박스(2)는 메인축(34, 36) 상에 배치되어 있[0092]
는 피니언 기어들(62, 68, 74, 80) 및 카운터축(18) 상에 배치되어 있는 코그휠들(64, 70, 76, 82)를
포함한다. 다만, 기어박스(2)에 회전 속도와 토크를 전달하기 위해, 예컨대 체인 및 벨트 드라이브와 같은 다른
형식의 트랜스미션을 사용할 수도 있다.
전술한 예시적 실시형태에서, 트랜스미션 장치(19)는 4개의 기어쌍(60, 66, 72, 78)을 구비하지만, 다른 개수의[0093]
기어쌍을 구비할 수도 있다.
도 3은 도 2의 하이브리드 파워트레인(3)을 보다 명확하게 나타내기 위해 일부 구성요소들을 생략하여 간략하게[0094]
도시하고 있다. 도 3에서 G1은 제1 메인축(34)에 연결됨에 따라 제1 유성기어(10)에 연결되어 있는 적어도 하나
의 기어쌍 형태이며, G2는 제2 메인축(36)에 연결됨에 따라 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 적어도 하나의
기어쌍 형태이다. 이들 기어쌍 G1 및 G2는 카운터축(18)을 통해 출력축(20)에도 연결되어 있다. G1 및 G2 각각
은 하나 이상의 기어쌍으로 구성될 수 있다. 제1 메인축(34)에 연결되어 있는 기어쌍 G1은, 도 2에서 설명되는
바와 같이, 예를 들어 제1 기어쌍(60) 및/또는 제3 기어쌍(72)으로 구성될 수 있다. 제2 메인축(36)에 연결되어
있는 기어쌍 G2는, 도 2에서 설명되는 바와 같이, 예를 들어 제2 기어쌍(66) 및/또는 제4 기어쌍(78)으로 구성
될 수 있다. 또한, 출력축(20)과 카운터축(18)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍 G3가 도시되어 있으며,
G3은 도 2에서 설명되는 바와 같이 제5 기어쌍(21)으로 구성될 수 있다. G3은 하나 이상의 기어쌍으로 구성될
수 있다.
제1 및 제2 전기 기계(14, 16)로부터의 총 토크가 기어박스의 출력축(20)에 소망하는 토크를 달성할 때 연소 엔[0095]
진(4)을 시동하는 실시예가 이하에서 설명된다. 차량(1) 내에 파워트레인(3)이 배치되어 있고, 총 토크가 제로
가 아닌 경우에, 제1 및/또는 제2 전기 기계(14, 16)가 차량(1)을 구동시킨다.
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제1 실시예에서, 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)는 출력축(20)에 양의 토크를 달성한다. 차량(1) 내에 파워트레[0096]
인(3)이 배치되어 있는 경우에, 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)가 차량(1)을 구동시킨다. 제1 썬휠(26)과 제1 유
성휠 캐리어(50)는 분리되고, 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51)도 분리된다. 제1 유성기어(10)에 연결되어
있는 기어쌍 G1 및 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 기어쌍 G2는 결합 요소를 통해 카운터축(18)에 연결된다
(도 2 참조). 카운터축(18)과 출력축(20)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍 G3은 카운터 축(18)에 페어링
되며 고정된다. 제1 및 제2 전기 기계(14, 16) 모두가 출력축(20)에 양의 토크를 달성하기 위해, 유성휠 캐리어
(50) 및 제2 썬휠(32)이 잠금 장치(102)를 통해 기어박스(2)의 기어 하우징(42)에 유성휠 캐리어(50)를 잠금으
로써 유지된다. 이에 따라, 상기 잠금은 연소 엔진(4)의 출력축(97)이 정지 상태로 잠금되는 것을 수반한다. 출
력축(20)에 양의 토크를 전달하도록 제1 전기 기계(14)와 제2 전기 기계(16)가 동일한 방향으로 회전한다. 연소
엔진(4)을 시동하기 위해, 제1 단계에서 잠금 장치(102)는 제1 유성휠 캐리어(50)와 연소 엔진(4)의 출력축(9
7)이 회전되도록 잠금 해제되어야 한다. 잠금 장치(102)를 잠금 해제시키기 위해, 제1 유성휠 캐리어(50)와 기
어 하우징(42) 간에 실질적으로 제로 토크 상태가 이루어지도록 각각의 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)가 제어된
다. 이어서, 제8 결합 슬리브(104)가 이동되도록 잠금 장치(102)가 제어되어서, 제1 유성휠 캐리어(50)와 기어
하우징(42)은 더 이상 서로 기구적으로 연결되어 있지 않게 된다. 이후에, 연소 엔진(4)의 출력축(97) 상에 충
분한 토크(TFlywheel)가 얻어지도록 각각의 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)가 제어되고, 동시에 사전에 정해진 소망
토크(Tdrv)가 기어박스의 출력축(20) 상에 이루어진다. 선택된 기어에 대해 각각의 제1 및 제2 전기 기계(14,
16)가 어떻게 제어되는지는 연소 엔진(4)을 시동하도록 출력축(20)의 소망 토크(Tdrv)와 요구 토크(TFlywheel) 간의
균형(balancing)을 통해 결정된다. 연소 엔진(4)에 얻어지는 토크(TFlywheel)는 아래의 식 E1에 의해 결정된다.
[0097]
TEM1은 제1 전기 기계(14)에 의해 방출되는 토크이고, TEM2는 제2 전기 기계(16)에 의해 방출되는 토크이며, S1은[0098]
제1 썬휠(26) 상의 코그수이고, R1은 제1 링기어(22) 상의 코그수이며, S2는 제2 썬휠 상의 코그수이고, R2는 제
2 링기어(28) 상의 코그수이다. 카운터축(18)과 출력축(20)에 연결되어 있는 제3 기어쌍(G3)이 카운터축(18) 상
에 연결 및 고정되고, 제1 메인축(34)과 출력축(20) 사이에 배치되어 있는 결합 기구(S6, 96)가 개방되는 경우
에, 파워트레인 토크로도 지칭되는 기어박스의 출력축(20)의 소망 토크(Tdrv)가 아래의 식 E2에 따라 제1 및 제2
전기 기계(14, 16)로부터의 토크의 결합을 통해 얻어질 수 있다.
[0099]
G1은 제1 메인축(34)과 카운터축(18) 간의 기어비이고, G2는 제2 메인축(36)과 카운터축(18) 간의 기어비이며,[0100]
G3은 카운터축(18)과 출력축(20) 간의 기어비이다.
카운터축(18)과 출력축(20)에 연결되어 있는 기어쌍(G3)이 카운터축(18)으로부터 분리되고, 결합 기구(S6, 96)[0101]
가 제1 메인축(34) 및 출력축(20)을 고정 및 연결하는 경우에, 기어박스의 출력축(20)의 토크(Tdrv)는 아래의 식
E2'에 의해 결정된다.
[0102]
각각의 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)가 달성해야 하는 토크를 결정하도록 연소 엔진(4)을 시동하기 위해 요구[0103]
되는 토크(TFlywheel) 및 소망하는 파워트레인 토크(Tdrv)에 대해 사전에 정해진 값에 의해, 두 식 E1, E2 또는 대
안적으로 E1, E2'가 해결될 수 있다. 이에 따라, 연소 엔진(4)이 시동될 수 있고, 동시에 차량이 전방으로 구동
된다. 제1 단계에서, 각각의 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)가 어떻게 제어되어야 하는지 결정하기 위해, 잠금
장치(102)가 잠금 해제되도록 제1 유성휠 캐리어(50)와 기어 하우징(42) 간에 실질적으로 제로 토크 상태가 이
루어져야하고, TFlywheel은 식 E1에서 제로로 설정된다.
일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)가 출력축(20)에 달성하는 총 토크는 제로이다. 파워트레인[0104]
(3)이 차량(1) 내에 배치되는 경우에, 파워트레인(3)은 차량(1)의 가속 또는 감속에 영향을 미치지 않는다. 제1
썬휠(26)과 제1 유성휠 캐리어(50)는 분리되고, 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51)도 분리된다. 제1 유성기
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어(10)에 연결되어 있는 기어쌍(G1) 및 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 기어쌍(G2)은 결합 요소를 통해 카운
터축(18)과 연결된다(도 2 참조). 카운터축(18)과 출력축(20)에 연결되어 있는 기어쌍(G3)은 카운터축(18)에 페
어링되며 고정된다. 출력축(20)은 임의의 토크를 소비하지 않기 때문에, 제1 유성휠 캐리어(50)가 기어 하우징
(42)에 잠금되지 않는다. 이에 따라, 잠금 장치(102)는 연소 엔진(4)을 시동하도록 잠금 해제되는 것이 요구되
지 않는다. 따라서, 소망하는 파워트레인 토크(Tdrv)와 연소 엔진(4)을 시동하도록 요구되는 토크(TFlywheel) 간에
균형이 이루어지도록 각각의 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)를 제어함으로써 연소 엔진(4)이 시동된다. 이러한
경우에, 소망하는 파워트레인 토크(Tdrv)는 식 E2에서 제로로 설정된다. 연소 엔진(4)의 출력축(97) 상에 양의
토크를 제공하도록 제1 전기 기계(14)가 적절하게 제어되고, 제1 전기 기계(14)의 반작용 토크에 대응하도록 제
2 전기 기계(16)가 제어됨에 따라 출력축(20)이 임의의 토크를 소비하는 것을 방지한다. 이에 따라, 연소 엔진
(4)이 시동될 수 있고, 차량은 정지 상태에 있게 된다.
다른 실시예에 따르면, 제2 전기 기계(16)는 출력축(20)에 양의 토크를 제공한다. 파워트레인(3)이 차량(1) 내[0105]
에 배치되어 있는 경우에, 제2 전기 기계(16)가 차량(1)을 구동시킨다. 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51)
는 분리되지만, 제1 썬휠(26)과 제1 유성휠 캐리어(50)는 잠금된다. 제1 유성기어(10)에 연결되어 있는 기어쌍
(G1)은 카운터축(18)으로부터 분리되고, 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 기어쌍(G2)은 결합 요소를 통해 카
운터축(18)과 연결된다(도 2 참조). 카운터축(18)과 출력축(20)에 연결되어 있는 기어쌍(G3)은 카운터축(18)에
페어링되며 고정된다. 연소 엔진(4)을 시동하도록 요구되는 토크(TFlywheel)가 연소 엔진(4)의 출력축(97)에 제공
되도록 제1 전기 기계(14)를 제어함으로써 연소 엔진(4)이 시동된다. 제2 전기 기계(16)가 출력축(20)을 구동하
기 때문에, 연소 엔진(4)의 출력축(97) 상에 음의 토크를 초래하는 반작용 토크는 제2 전기 기계(16)로부터 형
성된다. 이에 따라, 제2 전기 기계(16)의 반작용 토크가 대응되고, 연소 엔진(4)의 출력축(97)에 양의 토크를
제공하도록 제1 전기 기계가 제어된다. 이에 따라, 연소 엔진(4)은 시동될 수 있고, 차량은 전방으로 운행된다.
도 4a는 하이브리드 파워트레인(3)의 연소 엔진(4)을 시동하는 방법에 관한 흐름도로서, 하이브리드 파워트레인[0106]
(3)은, 입력축(8)과 출력축(20)을 구비하는 기어박스(2); 입력축(8)과 제1 메인축(34)에 연결되어 있는 제1 유
성기어(10); 제1 유성기어(10)와 제2 메인축(36)에 연결되어 있는 제2 유성기어(12); 제1 유성기어(10)에 연결
되어 있는 제1 전기 기계(14); 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 제2 전기 기계(16); 제1 메인축(34) 및 이에
따라 제1 유성기어(10)와 출력축(20)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G1, 60, 72); 및 제2 메인축(36)
및 이에 따라 제2 유성기어(12)와 출력축(20)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G2, 66, 78)을 포함하고,
연소 엔진(4)은 입력축(8)을 통해 제1 유성기어(10)에 연결되어 있는 제1 유성휠 캐리어(50)에 연결되며, 제2
메인축(36)은 제2 유성기어(12)에 배치되어 있는 유성휠 캐리어(51)에 연결된다. 상기 방법은,
a) 출력축(20)의 소망 토크(TDrv)를 결정하는 단계;[0107]
b) 연소 엔진(4)을 시동하는데에 요구되는 연소 엔진(4)의 출력축(97) 상의 토크(TFlywheel)를 결정하는 단계;[0108]
c) 출력축(20)의 소망 토크(TDrv) 및 연소 엔진(4)의 출력축(97)에 요구 토크(TFlywheel)가 달성되도록 제1 전기 기[0109]
계(14)와 제2 전기 기계(16)를 제어하는 단계를 포함한다.
적절하기로는, 출력축(20)의 소망 토크(TDrv)는 제1 유성기어(10)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G1,[0110]
60, 72) 및/또는 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G2, 66, 78)을 통해 제1 및/또는 제2
전기 기계(14, 16)에 의해 이루어진다.
적절하기로는, 출력축(20)의 소망 토크(TDrv)는 출력축(20)과 카운터축(18) 사이에 배치되어 있는 제5 기어쌍[0111]
(G3, 21)을 통해 이루어지고, 상기 제5 기어쌍에 의해 제 유성기어(10)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍
(G1, 60, 72)과 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 적어도 하나의 기어쌍(G2, 66, 78)은 카운터축(18)에 연결된
다.
상기 방법의 일 실시예에 따르면, 제1 유성기어(10)에 배치되어 있는 제1 썬휠(26)과 제1 유성휠 캐리어(50)는[0112]
서로 분리되고, 제2 유성기어(12)에 배치되어 있는 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51)도 서로 분리된다. 제
1 유성기어(10)에 연결되어 있는 기어쌍(G1)과 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 기어쌍(G2)은 결합 요소를 통
해 카운터축(18)과 연결된다(도 2 참조). 출력축(20)의 소망 토크(TDrv)는 단계 a)에서 제로로 결정된다.
이후에, 단계 c)에서, 연소 엔진(4)을 시동하는데에 요구되는 토크(TFlywheel)가 연소 엔진(4)의 출력축(97)에 제
공되도록 제1 전기 기계가 적절하게 제어되고, 동시에 제1 전기 기계(14)의 음의 반작용 토크에 대응하도록 제2
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전기 기계(16)가 제어되고, 따라서, 기어박스의 출력축(20)에 제로인 토크(TDrv)를 달성한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 유성기어에 배치되어 있는 제1 썬휠(26)과 제1 유성휠 캐리어(50)가 서로 고정되고,[0113]
제2 유성기어(12)에 배치되어 있는 제2 썬휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51)가 서로 분리된다. 제1 유성기어(10)
에 연결되어 있는 기어쌍(G1)은 카운터축(18)으로부터 분리되지만, 제2 유성기어(12)에 연결되어 있는 기어쌍
(G2)은 결합 요소를 통해 카운터축(18)과 연결되고(도 2 참조), 이에 따라, 제2 전기 기계(16)가 출력축(20)에
양의 토크를 제공한다. 단계 a)에서, 출력축(20)의 소망 토크(TDrv)는 양의 토크가 되도록 결정된다. 단계 c)에
서, 출력축(20)에 양의 토크를 제공하도록 제2 전기 기계(16)가 적절하게 제어되고, 연소 엔진(4)의 출력축(9
7)에 양의 토크를 제공하도록 제1 전기 기계(14)가 제어되며, 제1 전기 기계(14)는 제2 전기 기계(16)로부터의
반작용 토크에 대응하고, 연소 엔진(4)을 시동하는데에 요구되는 토크(TFlywheel)를 달성한다.
도 4b는 하이브리드 파워트레인의 연소 엔진(4)을 시동하는 방법에 관한 흐름도로서, 제1 유성기어(10)에 배치[0114]
되어 있는 제1 썬휠(26)과 제1 유성휠 캐리어(50)는 서로 분리되고, 제2 유성기어(12)에 배치되어 있는 제2 썬
휠(32)과 제2 유성휠 캐리어(51)는 서로 분리된다. 제1 유성기어(10)에 연결되어 있는 기어쌍(G1) 및 제2 유성
기어(12)에 연결되어 있는 기어쌍(G2)은 결합 요소를 통해 카운터축(18)에 연결된다(도 2 참조). 제1 전기 기계
(14)와 제2 전기 기계(16)는 출력축(20)에 양의 토크를 제공하고, 제1 유성휠 캐리어는 잠금 장치(102)에 의해
기어박스의 기어 하우징(42)에 고정된다. 연소 엔진(4)을 시동하는 방법은, d) 제1 유성기어(10)에 배치되어 있
는 제1 유성휠 캐리어(50)를 기어박스의 기어 하우징(42)에 함께 잠금시키는 잠금 장치(102)를 잠금 해제하는
단계를 포함한다. 이러한 방식으로, 연소 엔진(4)의 출력축(97)은 회전하게 되고, 이에 따라 연소 엔진(4)이 시
동될 수 있다. 또한, 본 방법은 도 4a에서 설명된 단계 a)-c)를 포함한다. 단계 a)에서, 출력축(20)의 소망 토
크(TDrv)는 양의 토크가 되도록 결정된다. 이에 따라, 제1 및 제2 전기 기계(14, 16)가 출력축(20)에 양의 토크
를 달성할 때 연소 엔진(4)이 시동될 수 있다.
본 발명에 따르면, 제어 장치(48) 및/또는 컴퓨터(53)에 저장되어 있으며, 연소 엔진(4)을 시동하는 절차를 포[0115]
함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.
컴퓨터 프로그램(P)은 메모리(M) 및/또는 판독/기록 메모리(R) 내에 압축된 형태 혹은 실행가능한 형태로 저장[0116]
될 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램 코드가 제어 장치(48) 혹은 제어 장치(48)에 연결되어 있는 다른 컴퓨터(53)에서 실[0117]
행될 때 전술한 방법 단계들을 수행하기 위해, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 매체에 저장되어 있는 프로그램 코드
를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에도 관한 것이다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터(53)에 의해 판독될 수 있는
상기 매체 상에 비-휘발성 형태로 저장될 수 있다.
다른 실시형태에 기재되어 있는 본 발명의 범위에 속하는 부품들 및 구성요소들은 서로 조합될 수 있다.[0118]
공개특허 10-2016-0133561
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도면
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