KR20150042307A - Electric-driven transmission having integrated differential and the operation method thereof - Google Patents

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KR20150042307A
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Abstract

The present invention relates to an electric-driven power transmission device having an integrated differential transmission and an operation method thereof and, more specifically, relates to an electric-driven power transmission device having an integrated differential transmission and an operation method thereof which provides various propulsion modes such as a normal mode, an emergency mode, an independent mode, an expansion mode, and the like by receiving a propulsion power from a plurality of electrical motors as a technical field related to an electric-driven system or vehicle. To achieve this, the electric-driven power transmission device having the integrated differential transmission comprises: at least two electrical motors; a power transmission device connected to each of the electrical motors supplied with a driving power of each electrical motor; and a plurality of driving devices connected to each of the power transmission devices supplied with the driving power.

Description

차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 및 그 운용 방법{ELECTRIC-DRIVEN TRANSMISSION HAVING INTEGRATED DIFFERENTIAL AND THE OPERATION METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electric propulsion power transmission apparatus,

본 발명은 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 및 그 운용 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기추진 시스템/차량 관련 기술분야로서 다수의 전기 모터로부터 추진동력을 입력받아 정상모드, 비상모드, 독립모드, 확장모드 등 다양한 추진모드를 제공해 주는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 및 그 운용 방법 에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a differential transmission integrated electric propulsion power transmission device and a method of operating the same. More particularly, the present invention relates to an electric propulsion system / , An extended mode, and the like, and a method of operating the same.

일반적으로 전기추진 시스템/차량은 전기에너지 발생장치(배터리, 울트라커패시터, 연료전지, 발전기 등), 전기에너지 전달장치(전기 모터/MCU(Motor Control Unit), 추진축, 변속기/감속기), 구동 장치(차동 장치, 구동축, 허브/휠) 등으로 대분된다. Generally, an electric propulsion system / vehicle includes an electric energy generating device (a battery, an ultracapacitor, a fuel cell, a generator, etc.), an electric energy transfer device (an electric motor / MCU (Motor Control Unit), a propeller shaft, a transmission / Differential, drive shaft, hub / wheel).

특히 전기추진 차량은 대체적으로 기존의 엔진차량(엔진-변속기-차축)에서 엔진-변속기를 1세트의 전기 모터-감속기로 대체하는 방식으로 개발되고 있는데 차량에 요구되는 최대토크 및 최대속도를 만족시키기 위해서는 통상 전기 모터의 부피가 커지므로 배치설계 상에서 공간적 제약이 많다. 또한 전기 모터가 고장인 경우에는 비상운전과 같은 선택적 수단이 없기 때문에 주행이 불가능하다.In particular, electric propulsion vehicles are generally developed in such a manner that the engine-transmission is replaced by a set of electric motor-decelerators in a conventional engine vehicle (engine-transmission-axle), which satisfies the maximum torque and maximum speed required for the vehicle In general, since the volume of the electric motor becomes large, there is a lot of space restriction on the layout design. In addition, when the electric motor is faulty, it is impossible to drive because there is no alternative means such as emergency operation.

전기 모터는 전기에너지 발생장치에서 에너지를 받아 회전력을 가지는 물리적 에너지로 변환시키는 부품으로서 그 차량이 요구하는 최대출력(통상 경사지를 주행할 경우)을 만족시켜야 하므로 용량이 큰 것으로 선정된다. 그러나 전기추진차량은 많은 시간을 낮은 출력이 요구되는 평지에서 주행하게 되는데 이 경우에는 그 선정된 전기 모터는 과도한 운용을 하게 되어 효율이 떨어진다. An electric motor is a part that converts energy from an electric energy generator to energy that has rotational power, and it is selected as having a large capacity since the maximum output required by the vehicle (normally when running a slope) is satisfied. However, the electric propulsion vehicle travels for a long time on a flat surface requiring low output. In this case, the selected electric motor is excessively operated, which results in inefficiency.

또한 차축(차동기어-구동축(좌우)-허브/휠(좌우))에서 차동기어-구동축(좌우)을 제거하고 좌우 허브/휠에 직접 전기 모터/감속기를 연결하는 방법도 제안되고 있으나 이 경우에도 마찬가지로 1개의 전기 모터라도 고장 나면 그 차량은 주행이 불가능한 취약점을 안고 있다.It has also been proposed to remove the differential gear-drive shaft (left and right) from the axle (differential gear-drive shaft (left and right) - hub / wheel (left and right)) and connect the electric motor / reducer directly to the left and right hub / Likewise, if one electric motor fails, the vehicle is vulnerable to failure to travel.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 전기 모터 동력의 입력이 가능하고, 차동 장치의 연결 및 차단, 각 전기 모터의 동력 전달 및 차단, 1단 및 2단 변속 등의 기능이 가능한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 및 그 운용 방법을 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an electric power steering apparatus capable of inputting a plurality of electric motor powers, The present invention provides a differential transmission integrated electric propulsion power transmission device capable of performing functions such as one-stage and two-stage shifting, and a method of operating the same.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치는 적어도 2개 이상 구비되는 전기 모터, 상기 각각의 전기 모터에 연결되고, 각 전기 모터의 구동력을 공급받는 동력 전달 장치 및 상기 동력 전달 장치에 각각 연결되어 구동력을 공급받는 복수개의 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided an electric propulsion power transmission apparatus including at least two or more electric motors, a plurality of electric motors connected to the electric motors, And a plurality of driving devices connected to the power transmission device and supplied with driving force, respectively.

또한, 상기 동력 전달 장치는 각각의 구동 장치에 연결되는 출력 변속기 및 상기 출력 변속기 간의 동력을 선택적으로 연결 또는 해제하는 차동 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the power transmission apparatus includes an output transmission connected to each of the driving devices, and a differential device for selectively connecting or disconnecting power between the output transmission and the output transmission.

또한, 상기 동력 전달 장치에 구비되고, 상기 전기 모터에 각각 연결되며 각각의 출력 변속기와의 동력 전달을 연결 또는 해제시키기 위한 입력 변속기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The power transmission apparatus may further include an input transmission connected to the electric motor and connected to or disconnecting power transmission from the output transmission.

또한, 상기 출력 변속기에는 상기 출력 변속기와 입력 변속기 간의 동력 전달을 연결 또는 해제하는 변속 링 기어가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the output transmission is provided with a transmission ring gear for connecting or disconnecting power transmission between the output transmission and the input transmission.

또한, 상기 변속 링 기어와 차동 기어 간의 회전 동력을 연결 또는 해제하기 위한 차동 선택 기어가 구비되는 것을 특징으로 한다.Further, the present invention is characterized in that a differential selection gear for connecting or disconnecting the rotational power between the transmission ring gear and the differential gear is provided.

또한, 상기 입력 변속기는 상기 전기 모터의 구동력을 직접 전달받는 추진축, 상기 추진축의 단부에 형성되고, 1단 및 2단의 기어비를 갖는 변속 구동 피니언 및 상기 추진축과 전기 모터 간의 동력 전달 또는 해제를 선택적으로 제어하는 동력 차단기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The input transmission includes a propeller shaft directly receiving the driving force of the electric motor, a speed-change drive pinion formed at an end of the propeller shaft and having a first and second gear ratio, and a transmission / And a power circuit breaker for controlling the power circuit breaker.

또한, 상기 변속 구동 피니언은 1단 변속비를 갖는 1단 기어 치와 2단 변속비를 갖는 2단 기어 치를 구비하고, 상기 변속 링 기어에는 상기 1단 기어 치 또는 2단 기어 치와 선택적으로 체결되는 변속 체결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The speed change drive pinion includes a first gear having a first speed ratio and a second gear having a second speed ratio, wherein the speed change ring gear is provided with a speed change gear selectively engaged with the first gear or the second gear, And a fastening portion.

또한, 상기 추진축의 외주면에 돌출 형성되고, 상기 1단 기어 치와 2단 기어 치가 상기 변속 체결부에 대하여 선택적으로 체결되도록 상기 추진축을 길이 방향을 따라 왕복 운동시키기 위한 변속 돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.Further, a speed change protrusion is protruded from the outer circumferential surface of the propeller shaft and is configured to reciprocate the propeller shaft in the longitudinal direction so that the first and second gear teeth are selectively engaged with the speed change engaging portion .

또한, 상기 추진축의 외주면에 형성되고, 상기 전기 모터와 입력 변속기 간의 동력 전달을 연결 또는 해제하기 위하여 상기 추진축을 길이 방향을 따라 이동 시키도록 동력 차단기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.Further, a power breaker is formed on the outer circumferential surface of the propeller shaft so as to move the propeller shaft along the longitudinal direction to connect or disconnect power transmission between the electric motor and the input transmission.

또한, 상기 출력 변속기는 단일 유성 기어 세트로 이루어지고, 구동륜과 직결된 구동축으로 1단 또는 2단 변속비를 출력하는 것을 특징으로 한다.Further, the output transmission is constituted by a single planetary gear set, and outputs a one-stage or two-speed transmission ratio to a drive shaft directly connected to the drive wheels.

또한, 상기 구동 장치는 휠 타이어에 연결되는 허브가 구동축을 통하여 상기 출력 변속기와 연결되는 것을 특징으로 한다.Further, the driving device is characterized in that a hub connected to the wheel tire is connected to the output transmission through a drive shaft.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 운용 방법은 적어도 2개 이상 구비되는 전기 모터에 각각 연결되어 구동되는 복수의 출력 변속기가 차동 장치를 중심으로 배치되고, 상기 각각의 출력 변속기에 연결되는 구동륜을 각각 선택적으로 구동하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 운용 방법에 있어서, 정상 모드, 비상 모드, 독립 모드, 확장 모드 중 정상 모드 작동 시 각각의 전기 모터의 구동력이 각각의 출력 변속기를 통하여 구동륜으로 전달되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for operating an electric propulsion power transmission apparatus of a differential speed-change integrated type, the method comprising: a plurality of output transmission units connected to and driven by at least two electric motors, The driving force of each of the electric motors during normal mode operation of the normal mode, the emergency mode, the independent mode, and the expansion mode is To be transmitted to the drive wheel through the output transmission of the transmission.

또한, 상기 비상 모드는 상기 전기 모터 중 어느 하나가 작동하지 않는 경우 비작동 측의 출력 변속기는 차동 장치와 연결 해제되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In the emergency mode, the output transmission on the non-operating side is disconnected from the differential device when any one of the electric motors is not operated.

또한, 상기 독립 모드는 상기 출력 변속기 간의 회전 동력이 차동 장치에 의해 각각 해제된 상태에서 각각의 전기 모터에 의해 각각의 출력 변속기가 독립적으로 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The independent mode is characterized in that each of the output gears is independently driven by each of the electric motors in a state in which the rotational power between the output gears is released by the differential device.

또한, 상기 확장 모드는 상기 출력 변속기 간의 회전 동력이 상기 차동 장치를 통하여 모두 연결된 상태에서 모든 전기 모터에 의해 출력 변속기가 함께 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
The expansion mode is characterized in that all of the electric motors control the output transmission to be driven together when the rotational power between the output transmission and the differential gear is all connected through the differential gear.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 및 그 운용 방법에 의하면, 1개의 차동 장치와 2개의 변속 장치가 통합된 전기 추진 장치로서 다수의 전기 모터를 선택적으로 운용할 수 있고, 차동 장치 분리 또는 연결, 1단 및 2단 변속, 전기 모터 동력 차단 또는 연결 기능을 포함하는 다양한 기능을 구현할 수 있게 된다.As described above, according to the differential transmission integrated type electric propulsion power transmission device and method of operating the same, as described above, it is possible to selectively operate a plurality of electric motors as an electric propulsion device in which one differential device and two transmission devices are integrated , Differential or disconnection of the differential, connection of one or two speeds, power interruption or connection of the electric motor, or the like.

또한, 기존의 단일 대용량 전기 모터 적용에 따른 배치공간의 제한성 및 고장시의 기동불가 문제점을 해결할 뿐만 아니라, 다수의 전기 모터를 통합적으로 운용할 수 있는 정상모드, 전기 모터가 고장 나더라도 비상으로 차량을 기동할 수 있는 비상모드, 차동 장치와는 분리되어 각 전기 모터를 운용할 수 있는 독립모드, 4개의 전기 모터까지도 전기 모터 수량을 확대 운용할 수 있는 확대모드가 가능하므로 전기추진차량의 추진장치 설계에 효과적으로 적용할 수 있다.In addition, in addition to solving the limitation of the layout space due to the application of the existing single large-capacity electric motor and the impossibility of starting at the time of failure, a normal mode in which a plurality of electric motors can be integrally operated, , An independent mode in which each electric motor can be operated separately from the differential device, and an enlarged mode in which the number of electric motors can be expanded to four electric motors. Therefore, And can be effectively applied to the design.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치가 적용된 전체적인 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 내부 구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 1단 및 2단 변속 시 입력 변속기와 출력 변속기의 작동 상태를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 1단 변속 시의 동력 전달 흐름을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 정상 모드 시 작동 상태를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 비상 모드 시 작동 상태를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 독립 모드 작동 시 상태를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 확장 모드 작동 시 상태를 나타낸 것이다.FIG. 1 shows a general configuration to which an electric propulsion power transmission apparatus of a differential speed-change integrated type according to an embodiment of the present invention is applied.
2 shows an internal structure of an electric propulsion power transmission apparatus of a differential transmission integrated type according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows the operating states of the input transmission and the output transmission at the first and second speeds of the electric propulsion power transmission apparatus of the differential transmission integrated type according to the embodiment of the present invention.
4 is a view showing a power transmission flow in one-stage shift of an electric propulsion power transmission apparatus of a differential transmission integrated type according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating an operating state of the electric power transmission apparatus of the differential transmission integrated type according to the embodiment of the present invention in a normal mode.
FIG. 6 is a diagram illustrating an operating state of the electric power transmission system of the differential speed-change integrated type according to the embodiment of the present invention in the emergency mode.
FIG. 7 shows a state in which the differential transmission integrated type electric propulsion power transmission apparatus operates in independent mode according to an embodiment of the present invention.
8 is a view illustrating a state in which the differential transmission integrated type electric propulsion power transmission apparatus according to the embodiment of the present invention is operated in the extended mode.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치가 적용된 전체적인 구성을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 내부 구조를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 1단 및 2단 변속 시 입력 변속기와 출력 변속기의 작동 상태를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 1단 변속 시의 동력 전달 흐름을 나타낸 것이다.FIG. 1 is a view showing the overall structure of an electric propulsion power transmission apparatus with a differential transmission integrated type according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing an internal structure of an electric propulsion power transmission apparatus of a differential transmission integrated type according to an embodiment of the present invention. And FIG. 3 is a view showing an operating state of the input and output transmission at the first and second speed shift of the electric power transmission system of the differential speed-change integrated electric propulsion system according to the embodiment of the present invention. 1 shows an example of a power transmission flow in the case of one-speed shifting of an electric propulsion power transmission apparatus of a differential transmission integrated type.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치는 중간에 동력 전달 장치(200)를 배치하고 좌우에 각각 구동 장치(300)를 연결하며 전방 또는 후방에서 에너지 변환장치(400)를 연결하도록 이루어지며 동력전달은 에너지 변환장치(400), 동력 전달 장치(200), 구동 장치(300) 순서로 전달되도록 한다. As shown in FIGS. 1 to 4, the power transmission apparatus 200 is disposed in the middle of the electric power transmission apparatus of the differential speed-change integrated type according to an embodiment of the present invention, the driving apparatus 300 is connected to the right and left, Or the energy conversion device 400 from the rear, and the power transmission is transmitted in the order of the energy conversion device 400, the power transmission device 200, and the driving device 300.

상기 에너지 변환 장치(400)는 적어도 2개 이상의 전기 모터(401), DC입력전원(402), 인버터(403), AC출력 전원(404), 냉각 라인(405) 및 냉각 장치(406)로 이루어진다. 여기서 상기 전기 모터는 용량이 큰 전기 모터에 따른 단점인 큰 부피 및 고장시 기동불가 등을 해결하기 위해 우선적으로 다수의 전기 모터를 사용할 수 있도록 한다. 즉 전기 모터의 크기 및 용량이 작아질 경우 배치설계가 유리하고 다수의 전기 모터는 다양한 운용모드가 가능하므로 설계유연성을 가지게 되는 장점을 갖게 된다.The energy conversion device 400 includes at least two electric motors 401, a DC input power source 402, an inverter 403, an AC output power source 404, a cooling line 405 and a cooling device 406 . Here, the electric motor allows a large number of electric motors to be used first in order to solve a large volume, which is a disadvantage of an electric motor having a large capacity, and inability to start when a fault occurs. That is, when the size and the capacity of the electric motor are small, the layout design is advantageous, and a plurality of electric motors can have various operating modes, thereby providing design flexibility.

상기 전기 모터(401)의 동력을 전달받기 위해 차동 장치(240)의 좌우에 2개의 변속 링 기어(240)를 연결하고, 차동 장치 연결 및 구동 장치 직접 연결(차동 장치 차단)을 선택적으로 수행하기 위해 변속 링 기어(240)과 차동 장치(230) 사이에 출력 변속기(210)를 연결한다. 여기서 상기 차동 장치(230)의 연결 또는 차단을 위하여 입력 변속기(220) 및 출력 변속기(210)를 연결하며, 차동 장치(230)의 연결 시 상기 전기 모터(401)의 입력 동력을 입력 변속기(220)가 전달받아 차동 장치(230)로 전달하고 이 동력은 좌우 출력 변속기(210)를 통해 좌우 구동축(301)으로 전달한다. 차단을 위해서는 전기 모터(401)의 입력 동력을 입력 변속기(220)가 전달받지만 차동 장치(230)를 거치지 않고 바로 좌우 출력 변속기(210)로 전달되게 한다.Two transmission ring gears 240 are connected to the right and left of the differential device 240 to receive the power of the electric motor 401 and selectively perform the differential device connection and the drive device direct connection And the output transmission 210 is connected between the differential transmission ring gear 240 and the differential device 230. Here, the input transmission 220 and the output transmission 210 are connected to connect or disconnect the differential device 230, and the input power of the electric motor 401 is transmitted to the input transmission 220 And transmits the power to the left and right drive shafts 301 through the left and right output transmission 210. [ The input power of the electric motor 401 is transmitted from the input transmission 220 to the left and right output transmission 210 without passing through the differential device 230. [

즉 차동 장치(230)의 연결 상태에서는 모든 전기 모터(401)의 동력을 차동 장치(230)가 통합하여 운용하지만 차동 장치(230)의 차단 상태에서는 차동 장치(230)와는 동력이 차단되므로 각각의 구동 장치(300)가 독립적인 동력사용이 가능하게 된다.In other words, in the connected state of the differential device 230, the power of all the electric motors 401 is integrally operated by the differential device 230, but since the power of the differential device 230 is cut off in the disconnected state of the differential device 230, So that the driving device 300 can use independent power.

또한 각각의 전기 모터(401)의 동력을 연결하거나 차단하며 전기 모터(401)의 입력속도를 1단(토크 모드) 또는 2단(고속 모드)으로 감속시키기 위해 변속 링 기어(240)와 전기 모터(401) 사이에 입력 변속기(220)가 연결된다.The speed change ring gear 240 and the electric motor 401 are connected to each other to connect or disconnect the power of the electric motor 401 and to decelerate the input speed of the electric motor 401 to the first stage (torque mode) or the second stage And an input transmission (220) is connected between the input shaft (401).

상기 입력 변속기(220)는 상기 전기 모터(401)로부터 입력 동력을 공급받으며 변속 구동 피니언(221), 변속 돌기(222), 추진축(223), 동력 차단 기어(224), 동력 차단기(225)로 이루어진다. 동력 차단기(225)는 상기 추진축(223)을 길이 방향을 따라 선택적으로 이동시킴으로써 동력 차단 기어(224)와 연결되어 입력 동력을 연결하거나 차단하는 기능을 수행한다.The input transmission 220 receives input power from the electric motor 401 and includes a speed change drive pinion 221, a speed change protrusion 222, a propeller shaft 223, a power cutoff gear 224, a power cutter 225 . The power circuit breaker 225 is connected to the power cutoff gear 224 by selectively moving the propeller shaft 223 along the longitudinal direction to connect or disconnect the input power.

상기 변속 돌기(222)는 변속 구동 피니언(221)과 추진축(223)에 연결되며 상기 추진축(223)을 길이 방향을 따라 왕복 운동시켜 변속 링 기어(240)의 변속 체결부(241)와 선택적으로 회전 동기됨으로써 입력 회전속도를 1단 및 2단으로 감속시킨다. 즉 도 3의 (a) 및 도 4에 도시한 바와 같이 변속 돌기(222)가 도면 상 하측으로 작동되는 경우 추진축(223)이 하측으로 이동되어 1단 변속부(601)가 변속 체결부(241)와 연결됨으로써 회전 동기 되어 1단의 변속비를 구현하게 되며, 이와 반대로 도 3의 (b)와 같이 상기 변속 돌기(222)에 의해 추진축(223)이 상측으로 이동되어 2단 변속부(602)가 변속 체결부(241)와 회전 동기 됨으로써 2단의 변속비를 구현할 수 있게 된다. 또한 도 3의 (c)는 상기 추진축(223)과 전기 모터(401)간의 동력 전달 또는 해제를 선택적으로 제어하는 동력 차단기(225)가 상측으로 이동하는 경우 추진축(223)과 전기 모터(401)의 연결이 차단되는 부분(603)을 나타낸다.The transmission protrusion 222 is connected to the speed change drive pinion 221 and the propeller shaft 223 and selectively reciprocates the propeller shaft 223 along the longitudinal direction to selectively engage with the speed change engaging portion 241 of the speed change ring gear 240 By rotating synchronously, the input rotation speed is decelerated to the first and second stages. 3 (a) and FIG. 4, when the shifting projection 222 is operated downward as viewed in the drawing, the propelling shaft 223 is moved downward so that the one-speed transmission portion 601 is engaged with the speed change engaging portion 241 The transmission shaft 223 is moved upward by the shifting projection 222 as shown in FIG. 3 (b) so that the two-speed transmission portion 602 is rotated, So that the two-speed transmission ratio can be realized. 3C shows a state in which the propeller shaft 223 and the electric motor 401 rotate in the upward direction when the power interrupter 225 selectively controls transmission or release of power between the propeller shaft 223 and the electric motor 401. [ (603) in which the connection of the first and second electrodes is interrupted.

상기 변속 링 기어(240)는 상기 입력 변속기(220)로부터 입력된 동력을 출력 변속기(210)의 선택에 따라 차동 장치(230)나 구동 장치(210)로 전달하는 역할을 수행하는 것으로서 차동 장치(230)와는 차동 연결 기어(211)를 통해 연결되며, 구동 장치와는 출력 변속기(210)를 통해 연결된다.The transmission ring gear 240 transmits the power input from the input transmission 220 to the differential gear 230 or the driving gear 210 according to the selection of the output gearbox 210, 230 via a differential connection gear 211 and connected to the drive unit via an output transmission 210. [

상기 차동 장치(230)는 차동 케이스(231), 차동 사이드 기어(232), 차동축(233) 및 차동 피니언(234)로 구성되고 차동 케이스에는 차동 연결 기어(211)가 좌우로 체결되어 입력 동력을 받아들이며 출력 변속기(210)의 선택에 따라 차동축(233)의 출력단이 차단되거나 출력 변속기(210)를 통해 구동 장치(300)로 연결되어 출력동력이 전달된다. 여기서, 상기 구동 장치(300)는 휠 타이어(303)에 연결되는 허브(302)가 구동축(301)을 통하여 상기 출력 변속기(210)와 연결되는 구조를 갖는다.The differential device 230 includes a differential case 231, a differential side gear 232, a differential shaft 233 and a differential pinion 234. And the output end of the differential shaft 233 is cut off or connected to the drive unit 300 through the output transmission 210 according to the selection of the output transmission 210 to transmit the output power. The driving device 300 has a structure in which a hub 302 connected to a wheel tire 303 is connected to the output transmission 210 through a driving shaft 301.

상기 출력 변속기(210)는 차동 연결 기어(211), 차동 선택 기어(212), 중간기어(213), 구동 연결축(214), 구동 입력 선택 기어(215), 변속부(216)로 이루어져 입력 동력을 변속 링 기어(240) 및 차동 장치(230)로 전달하고 차동 장치(230)의 동력을 전달받아 상기 구동 장치(300)로 전달하거나 변속 링 기어(240) 및 출력 변속기(210)로 직접 연결하여 동력을 구동 장치(300)로 직접 전달한다. 여기서, 상기 변속부(216)는 다수의 변속비를 구현할 수 있는, 일 예로 선 기어, 유성 캐리어 및 링 기어로 이루어지는 유성 기어 세트를 적용할 수 있을 것이다.The output transmission 210 includes a differential connection gear 211, a differential selection gear 212, an intermediate gear 213, a drive connection shaft 214, a drive input selection gear 215, and a transmission portion 216, And transmits the power to the drive gear 300 or to the transmission ring gear 240 and the output gearbox 210 directly to the transmission ring gear 240 and the differential gear 230, And directly transmits the power to the driving device 300. [ Here, the transmission portion 216 may be a planetary gear set having a plurality of gear ratios, for example, a sun gear, a planetary carrier, and a ring gear.

상기 출력 변속기(210)의 변속부(216)는 차동 선택 기어(212)와 구동 입력 선택 기어(215)가 연결되어 있고, 차동 선택 기어(212)가 변속 링 기어(240) 및 차동 연결 기어(211)를 연결시키거나 변속 링 기어(240), 출력 변속기(210) 및 구동 장치(300)를 직접 연결시킨다.
The speed change portion 216 of the output transmission 210 is connected to the differential select gear 212 and the drive input select gear 215 and the differential select gear 212 is connected to the speed change ring gear 240 and the differential connective gear 211, or directly connects the transmission ring gear 240, the output transmission 210, and the drive device 300.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 운용 방법은 첨부된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of operating an electric propulsion power transmission apparatus of a differential transmission integrated type according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

우선, 동력 전달 장치(200)는 1개의 차동 장치(230)와 2개의 변속장치(210, 220)가 통합된 전기추진 장치로서 정상모드, 비상모드, 독립모드, 확장모드 등 다양한 운용모드에서의 운용이 가능하다.The power transmission apparatus 200 is an electric propulsion apparatus in which one differential unit 230 and two speed shift units 210 and 220 are integrated and operates in various operating modes such as a normal mode, an emergency mode, an independent mode, Operation is possible.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 정상 모드 시 작동 상태를 나타낸 것이다. 도 5에 도시한 바와 같이 정상모드는 다수의 전기 모터(401)를 동시에 입력받아 통합적으로 운용하는 모드로서 각각의 변속기(210, 220)를 거쳐 차동 장치(230)로 추진출력을 전달하며 입력 동력을 선택적으로 사용할 수 있으며 1단 또는 2단 변속이 가능하므로 차량의 요구에 따라 출력토크를 올릴 수 있고 속도모드에서는 적은 수량의 전기 모터 사용으로 에너지 효율도 향상시킨다. 5 is a view illustrating an operating state of the electric power transmission apparatus of the differential transmission integrated type according to the embodiment of the present invention in a normal mode. As shown in FIG. 5, the normal mode is a mode in which a plurality of electric motors 401 are simultaneously received and operated integrally, and the propulsion output is transmitted to the differential device 230 via the respective transmissions 210 and 220, Can be selectively used. It is possible to increase the output torque according to the demand of the vehicle because it is possible to change the one or two speed. In the speed mode, the electric efficiency is improved by using a small number of electric motors.

또한, 정상모드는 다수의 전기 모터를 통합하여 운용하는 방법으로서 높은 토크와 낮은 속도가 요구되는 경우에는 2개 또는 다수의 전기 모터를 사용하고 높은 속도와 낮은 토크가 요구되는 경우에는 다수의 전기 모터 중 적은 수량의 전기 모터를 선택적으로 사용하여 에너지 효율을 높일 수 있도록 한다.
In the normal mode, two or more electric motors are used when a high torque and a low speed are required, and a plurality of electric motors are used when a high speed and a low torque are required. Of the electric motors are selectively used to increase the energy efficiency.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 비상 모드 시 작동 상태를 나타낸 것이다. 도 6에 도시한 바와 같이 정상모드는 2개의 전기 모터(401) 회전에너지를 모두 동력 전달 장치(200)의 차동 장치(230)로 전달함으로써 통합된 에너지를 운용하는 방법으로서 연결된 전기 모터(401) 수량 만큼의 토크를 차동 장치(230)가 전달받아서 출력 변속기(210)를 거쳐 구동 장치(300)로 전달한다. 적용 전기추진차량의 운용목적에 따라 전기 모터 수량을 4개까지 다양하게 체결할 수 있으며 또한 체결된 전기 모터를 선택적으로 운용할 수 있다.FIG. 6 is a diagram illustrating an operating state of the electric power transmission system of the differential speed-change integrated type according to the embodiment of the present invention in the emergency mode. 6, the normal mode is an electric motor 401 connected as a method of operating the integrated energy by transmitting the rotational energy of the two electric motors 401 to the differential device 230 of the power transmitting device 200, The differential device 230 receives the torque corresponding to the amount of the torque transmitted from the output device 210 to the driving device 300 via the output transmission 210. [ Applicable electric propulsion Depending on the purpose of operation of the vehicle, it is possible to connect up to four electric motors in various ways and selectively operate the electric motors.

또한 비상모드는 다수의 전기 모터 중 1개 또는 몇 개의 전기 모터에 고장 발생하면 해당 전기 모터의 동력을 차단하고 나머지 전기 모터만 연결하여 비상으로 운용 가능하도록 하며 종래와 같이 전기 모터만 고장나더라도 운용이 불가해지는 전기 추진 장치의 취약점을 해결할 수 있다. 즉 전기 모터(401)가 고장이 나거나 낮은 토크만 요구될 경우에는 관련 전기 모터(401)의 동력을 차단하고, 높은 토크가 요구되거나 독립적으로 운용하고자 할 경우에는 동력을 연결할 수 있도록 하기 위하여, 동력 전달 장치(200)와 전기 모터(401)간의 연결부에 배치되는 동력 차단기(225)를 작동한다.
In emergency mode, if one or more electric motors fail in a plurality of electric motors, the electric motors are shut off and only the remaining electric motors are connected so that they can operate in an emergency state. Even if an electric motor fails, It is possible to solve the weak point of the electric propulsion device which can not be realized. That is, when the electric motor 401 fails or requires only a low torque, the power of the related electric motor 401 is cut off. In order to allow the power to be connected when high torque is required or when it is desired to operate independently, The power breaker 225 disposed at the connection portion between the transmission device 200 and the electric motor 401 is operated.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 독립 모드 작동 시 상태를 나타낸 것이다. 도 7에 도시한 바와 같이 독립모드는 전기추진차량의 제자리 선회 및 조향각 확대가 가능한 방법으로서 차동 장치를 거치지 않고 전기 모터의 입력 동력을 변속장치를 거쳐 바로 구동축으로 전달하도록 하여 독립형 인휠모터 전기추진 차량의 장점도 구현할 수 있도록 하는 특징을 가진다. 즉 독립모드는 전기 모터(401)의 동력이 동력 전달 장치(200)의 차동 장치(230)와는 해제되고 바로 구동 장치(300)와 연결됨으로써 좌우 전기 모터(401)를 독립적으로 이용하는 방법으로서 입력되는 전기 모터(401) 동력은 순차적으로 입력 변속기(220), 변속 링 기어(240), 출력 변속기(210)를 통하여 구동축(301)으로 전달된다. 따라서 독립모드는 전기 추진 차량이 제자리 선회 및 조향각 확대를 할 수 있기 때문에 기동성능을 향상시켜 준다.
FIG. 7 shows a state in which the differential transmission integrated type electric propulsion power transmission apparatus operates in independent mode according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the independent mode is a method capable of turning the electric propulsion vehicle in place and enlarging the steering angle. The input power of the electric motor is directly transmitted to the drive shaft via the speed change device without passing through the differential device, It is possible to realize the advantages of the present invention. That is, the independent mode is input as a method of independently using the left and right electric motors 401 by connecting the power of the electric motor 401 to the differential gears 230 of the power transmission apparatus 200 and being directly connected to the driving apparatus 300 The electric motor 401 power is sequentially transmitted to the drive shaft 301 through the input transmission 220, the transmission ring gear 240, and the output transmission 210. [ Independent mode therefore improves maneuverability because the electric propulsion vehicle can turn in place and increase the steering angle.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치의 확장 모드 작동 시 상태를 나타낸 것이다. 도 8에 도시한 바와 같이 확장모드는 기본적으로 2개의 전기 모터를 구성하여 전기추진차량을 운용하지만 추후 더 큰 용량의 토크가 요구될 경우에도 2개의 전기 모터를 좌우 각각 1개씩 추가하여 최대 4개의 전기 모터까지도 구성할 수 있으므로 본 장치를 적용하는 전기추진차량의 설계에 설계상의 유연성을 가지도록 한다. 즉 확장모드는 본 발명을 적용하는 전기차량의 요구 및 필요에 따라 좌우 입력 변속기(220)에 각각 2개의 전기 모터(401)를 연결하여 총 4개의 전기 모터(401)를 운용할 수 있는 방법으로서 본 발명을 적용하는 전기추진차량은 기본차량 및 계열차량으로 설계의 폭을 확대할 수 있는 장점을 가진다.8 is a view illustrating a state in which the differential transmission integrated type electric propulsion power transmission apparatus according to the embodiment of the present invention is operated in the extended mode. As shown in FIG. 8, the extended mode basically constitutes two electric motors to operate the electric propulsion vehicle. However, even if a larger capacity torque is required in the future, two electric motors may be added one by one to the left and right, Since electric motors can be constructed, design flexibility is required for the design of the electric propulsion vehicle to which this device is applied. That is, the extended mode is a method of operating four electric motors 401 by connecting two electric motors 401 to the left and right input transmissions 220 according to the needs and needs of the electric vehicle to which the present invention is applied The electric propulsion vehicle to which the present invention is applied has the advantage that the width of the design can be extended to the basic vehicle and the sequential vehicle.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

100: 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 시스템
200: 동력 전달 장치
210: 출력 변속기
211: 차동 연결 기어
212: 차동 선택 기어
213: 중간 기어
214: 구동 연결축
215: 구동 입력 선택 기어
216: 변속부
220: 입력 변속기
221: 변속 구동 피니언
222: 변속 돌기
223: 추진축
224: 동력 차단 기어
225: 동력 차단기
230: 차동 장치
231: 차동 케이스
232: 차동 사이드 기어
233: 차동축
234: 차동 피니언
240: 변속 링 기어
241: 변속 체결부
300: 구동 장치
301: 구동축
302: 허브
303: 휠 타이어
400: 에너지 변환 장치
401: 전기 모터
402: DC 입력 전원
403: 인버터
404: AC 출력 전원
405: 냉각 라인
406: 냉각 장치100: Electric transmission power train system with integrated differential transmission
200: Power transmission device
210: Output Transmission
211: Differential connecting gear
212: Differential selection gear
213: intermediate gear
214: drive connection shaft
215: Drive input selection gear
216:
220: Input Transmission
221: speed-change drive pinion
222: Shifting projection
223: Propeller shaft
224: Power cut-off gear
225: Power breaker
230: Differential
231: Differential case
232: Differential side gear
233:
234: Differential pinion
240: Transmission ring gear
241:
300:
301: drive shaft
302: Hub
303: Wheel tires
400: energy conversion device
401: Electric motor
402: DC input power
403: Inverter
404: AC Output Power
405: Cooling line
406: Cooling unit

Claims (15)

적어도 2개 이상 구비되는 전기 모터;
상기 각각의 전기 모터에 연결되고, 각 전기 모터의 구동력을 공급받는 동력 전달 장치; 및
상기 동력 전달 장치에 각각 연결되어 구동력을 공급받는 복수개의 구동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치.At least two electric motors provided;
A power transmission device connected to each of the electric motors and supplied with a driving force of each of the electric motors; And
And a plurality of driving devices respectively connected to the power transmission devices and supplied with driving force. 제1항에 있어서,
상기 동력 전달 장치는
각각의 구동 장치에 연결되는 출력 변속기; 및
상기 출력 변속기 간의 동력을 선택적으로 연결 또는 해제하는 차동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치.The method according to claim 1,
The power transmission device
An output transmission connected to each drive device; And
And a differential device for selectively connecting or disconnecting the power between the output transmission and the differential transmission. 제2항에 있어서,
상기 동력 전달 장치에 구비되고, 상기 전기 모터에 각각 연결되며 각각의 출력 변속기와의 동력 전달을 연결 또는 해제시키기 위한 입력 변속기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치.3. The method of claim 2,
And an input transmission provided in the power transmission device and connected to the electric motor, respectively, for connecting or disconnecting power transmission to and from the respective output transmission. 제3항에 있어서,
상기 출력 변속기에는 상기 출력 변속기와 입력 변속기 간의 동력 전달을 연결 또는 해제하는 변속 링 기어가 구비되는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치.The method of claim 3,
Wherein the output transmission is provided with a transmission ring gear for connecting or disconnecting power transmission between the output transmission and the input transmission. 제4항에 있어서,
상기 변속 링 기어와 차동 기어 간의 회전 동력을 연결 또는 해제하기 위한 차동 선택 기어가 구비되는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치.5. The method of claim 4,
And a differential select gear for connecting or disconnecting rotational power between the transmission ring gear and the differential gear. 제5항에 있어서,
상기 입력 변속기는
상기 전기 모터의 구동력을 직접 전달받는 추진축;
상기 추진축의 단부에 형성되고, 1단 및 2단의 기어비를 갖는 변속 구동 피니언; 및
상기 추진축과 전기 모터 간의 동력 전달 또는 해제를 선택적으로 제어하는 동력 차단기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치.6. The method of claim 5,
The input transmission
A propeller shaft directly receiving the driving force of the electric motor;
A variable speed drive pinion formed at an end of the propeller shaft and having gear ratios of first and second stages; And
And a power interrupter for selectively controlling transmission or release of power between the propeller and the electric motor. 제6항에 있어서,
상기 변속 구동 피니언은 1단 변속비를 갖는 1단 기어 치와 2단 변속비를 갖는 2단 기어 치를 구비하고, 상기 변속 링 기어에는 상기 1단 기어 치 또는 2단 기어 치와 선택적으로 체결되는 변속 체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치.The method according to claim 6,
Wherein the speed-change drive pinion includes a first gear having a first speed ratio and a second gear having a second speed ratio, wherein the speed change ring gear is provided with a shift engaging portion selectively engaged with the first gear or the second gear And the electric power transmission device of the present invention. 제7항에 있어서,
상기 추진축의 외주면에 돌출 형성되고, 상기 1단 기어 치와 2단 기어 치가 상기 변속 체결부에 대하여 선택적으로 체결되도록 상기 추진축을 길이 방향을 따라 왕복 운동시키기 위한 변속 돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치.8. The method of claim 7,
And a shift protrusion protruding from the outer circumferential surface of the propeller shaft and protruding from the outer circumferential surface of the propeller shaft for reciprocating the propeller shaft in the longitudinal direction so that the first and second gear teeth are selectively engaged with the shift engaging portion. Differential transmission integrated electric propulsion power transmission device. 제8항에 있어서,
상기 추진축의 외주면에 형성되고, 상기 전기 모터와 입력 변속기 간의 동력 전달을 연결 또는 해제하기 위하여 상기 추진축을 길이 방향을 따라 이동 시키도록 동력 차단기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치.9. The method of claim 8,
Characterized in that a power interrupter is formed on an outer circumferential surface of the propeller shaft so that the propeller shaft is moved along the longitudinal direction to connect or disconnect power transmission between the electric motor and the input transmission. Device. 제9항에 있어서,
상기 출력 변속기는 단일 유성 기어 세트로 이루어지고, 구동륜과 직결된 구동축으로 1단 또는 2단 변속비를 출력하는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the output transmission is constituted by a single planetary gear set and outputs a one- or two-speed ratio to a drive shaft directly connected to the drive wheels. 제10항에 있어서,
상기 구동 장치는 휠 타이어에 연결되는 허브가 구동축을 통하여 상기 출력 변속기와 연결되는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the driving device has a hub connected to a wheel tire connected to the output transmission through a drive shaft. 적어도 2개 이상 구비되는 전기 모터에 각각 연결되어 구동되는 복수의 출력 변속기가 차동 장치를 중심으로 배치되고, 상기 각각의 출력 변속기에 연결되는 구동륜을 각각 선택적으로 구동하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 운용 방법에 있어서,
정상 모드, 비상 모드, 독립 모드, 확장 모드 중 정상 모드 작동 시 각각의 전기 모터의 구동력이 각각의 출력 변속기를 통하여 구동륜으로 전달되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 운용 방법.A plurality of electric power transmission apparatuses driven by at least two electric motors respectively connected to and driven by at least two electric motors are disposed around the differential apparatus and selectively drive drive wheels connected to the respective output transmission apparatuses, In an operating method,
Wherein the driving force of each of the electric motors is controlled to be transmitted to the drive wheels through the respective output transmission when the normal mode is selected from the normal mode, the emergency mode, the independent mode, and the extended mode. 제12항에 있어서,
상기 비상 모드는 상기 전기 모터 중 어느 하나가 작동하지 않는 경우 비작동 측의 출력 변속기는 차동 장치와 연결 해제되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 운용 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the emergency mode controls the non-operated output transmission to be disconnected from the differential device when any one of the electric motors is not operated. 제12항에 있어서,
상기 독립 모드는 상기 출력 변속기 간의 회전 동력이 차동 장치에 의해 각각 해제된 상태에서 각각의 전기 모터에 의해 각각의 출력 변속기가 독립적으로 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 운용 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the independent mode controls each of the output transmission to be independently driven by each of the electric motors in a state in which the rotational power between the output transmission is released by the differential device. Way. 제12항에 있어서,
상기 확장 모드는 상기 출력 변속기 간의 회전 동력이 상기 차동 장치를 통하여 모두 연결된 상태에서 모든 전기 모터에 의해 출력 변속기가 함께 구동되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차동 변속 통합형 전기 추진 동력 전달 장치 운용 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the expansion mode controls the output gearboxes to be driven together by all the electric motors in a state where the rotational power between the output gearboxes is connected through the differential device.
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