KR101283103B1 - 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로 - Google Patents

전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 차량의 연비 및 차량 주행 거리를 향상시킬 수 있는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 구동 모터로부터 동력을 선택적으로 공급받도록 제1, 2 클러치가 구비되고, 상기 제1, 2 클러치의 체결 또는 해방에 따라 서로 다른 속도비를 출력하는 제1 구동 기어 또는 제2 구동 기어가 입력축 상에 배치되고, 상기 제1 구동 기어 또는 제2 구동 기어의 회전에 의해 회전 동력을 공급받는 출력축이 구비되고, 이러한 출력축에 동축 상에 배치되어 구동되는 오일 펌프를 구비하는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 있어서, 유압을 생성하기 위한 오일 펌프, 상기 오일 펌프에 의해 라인압이 생성되어서 공급되는 레귤레이터 밸브를 포함하고, 상기 레귤레이터 밸브를 통하여 조절된 라인압이 제1 솔레노이드 밸브, 제2 솔레노이드 밸브로 공급되고, 상기 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브에 각각 설치되는 제1, 2 PWM 밸브로부터 제공되는 공급압을 통하여 선택적으로 상기 제1 클러치 또는 제2 클러치에 유압을 가하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로를 제공한다.

Description

전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로{INDIRECT CONTROL HYDRAULIC CIRCUIT PROVIDED WITH 2 STEP SPEED REDUCTION DEVICE FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 차량의 연비 및 차량 주행 거리를 향상시킬 수 있는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 관한 것이다.
일반적으로 전기 차량은 구동력을 얻기 위하여 내연 기관인 엔진을 적용하는 대신 고용량, 고토크(torque) 구동 모터를 적용하고, 이러한 구동 모터로부터 얻어지는 구동 토크를 사용하게 된다.
이때, 토크의 증배를 위하여 1차 감속된 기어비를 적용함으로써 차량을 구동시키는 구동 토크를 증대시키며 변속에 필요한 제어 메커니즘은 요구되지 않는다.
하지만, 특정한 감속비만을 적용하므로 저속 운전 시 경사로 등에서 구동력의 저하를 야기한다.
또한, 고속 운전 시 고속단 감속비 적용이 불가능하기 때문에 고속 주행에 한계가 따르게 된다.
만약 고속 주행을 위하여 감속비를 줄이면 저속 시 성능 저하가 발생되며, 저속 주행을 위하여 감속비를 증대시킬 경우에는 고속 성능 저하를 야기시키게 된다. 따라서, 결과적으로 연비가 악화되는 문제가 발생한다.
즉, 연비 저하 및 차량 주행 거리 단축 등의 문제를 내포한다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 전기 차량의 연비 및 차량 주행 거리를 향상시키기 위한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로를 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로는 구동 모터로부터 동력을 선택적으로 공급받도록 제1, 2 클러치가 구비되고, 상기 제1, 2 클러치의 체결 또는 해방에 따라 서로 다른 속도비를 출력하는 제1 구동 기어 또는 제2 구동 기어가 입력축 상에 배치되고, 상기 제1 구동 기어 또는 제2 구동 기어의 회전에 의해 회전 동력을 공급받는 출력축이 구비되고, 이러한 출력축에 동축 상에 배치되어 구동되는 오일 펌프를 구비하는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 있어서, 유압을 생성하기 위한 오일 펌프, 상기 오일 펌프에 의해 라인압이 생성되어서 공급되는 레귤레이터 밸브를 포함하고, 상기 레귤레이터 밸브를 통하여 조절된 라인압이 제1 솔레노이드 밸브, 제2 솔레노이드 밸브로 공급되고, 상기 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브에 각각 설치되는 제1, 2 PWM 밸브로부터 제공되는 공급압을 통하여 선택적으로 상기 제1 클러치 또는 제2 클러치에 유압을 가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1, 2 PWM 밸브의 듀티 제어를 통하여 상기 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브의 공급압을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 클러치 및 제2 클러치 중 어느 하나는 노멀 클로즈드(normally closed type)타입의 클러치이고, 다른 하나는 노멀 릴리즈드 타입(normally released type)의 클러치인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 클러치와 제2 클러치에는 각각 압력을 서서히 해방시키기 위한 제1 어큐뮬레이터 밸브 및 제2 어큐뮬레이터 밸브가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 솔레노이드 밸브와 제2 솔레노이드 밸브의 공급압을 받도록 연결되어서 상호 인터록을 방지하기 위한 페일 세이프 밸브가 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오일 펌프로부터 공급되는 오일의 이물질을 걸러내기 위한 오일 스트레이너가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 의하면, 전기 차량의 연비 및 차량 주행 거리를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 적용되는 감속기를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 PWM이 적용된 상태를 나타낸 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 VFS가 적용된 상태를 나타낸 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 적용되는 압력 제어 밸브의 작동표이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 적용되는 감속기를 나타낸 것이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 적용되는 감속기는 구동 모터(M), 상기 구동 모터(M)로부터 회전 동력을 공급받도록 제1 입력축(IN1) 및 제2 입력축(IN2) 상에 배치되는 제1 구동 기어(D1)와 제2 구동 기어(D2), 상기 각각의 제1 구동 기어(D1)와 제2 구동 기어(D2)에 대응되어 회전 동력을 전달받을 수 있도록 제1 입력축(IN1) 및 제2 입력축(IN2)이 동축 상에 배치되고, 상기 제1 입력축(IN1) 및 제2 입력축(IN2)의 회전 동력을 전달받을 수 있도록 제1 피동 기어(미도시) 및 제2 피동 기어(미도시)가 출력축(OUT) 상에 배치된다. 이와 같이 선택적으로 동력이 전달되는 구조는 통상적으로 적용할 수 있는 구조이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. 또한, 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)가 구비되고, 이러한 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)를 선택적으로 체결 또는 해방함으로써 상기 제1 구동 기어(D1) 또는 제2 구동 기어(D2)를 선택적으로 구동시키도록 한다.
상기 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2) 중 어느 하나의 클러치는 평상시에 체결 상태를 유지하는 노멀 클로즈 타입(Normally closed type)로 이루어질 수 있고, 다른 하나의 클러치는 평상시에 해방 상태를 유지하는 노멀 릴리즈드 타입(Normally released type)으로 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 PWM이 적용된 상태를 나타낸 회로도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로는 오일 펌프(110), 레귤레이터 밸브(120), 제1 솔레노이드 밸브(140), 제1 PWM 밸브(141), 제2 솔레노이드 밸브(150) 및 제2 PWM 밸브(151)를 포함한다.
상기 오일 펌프(110)는 오일 팬(100)에 저장된 오일을 토출시킴과 동시에 유압을 생성하도록 한다. 여기서, 상기 오일 펌프(110)의 하류 측에는 오일에 생성되는 이물질을 걸러내기 위하여 오일 스트레이너(111)가 더 포함될 수 있다.
상기 오일 펌프(110)는 종래의 자동 변속기와는 다른 특성을 갖는 전기 차량에 적용되므로, 상기 출력축(OUT)에 적용되어 상기 구동 모터(M)의 회전수가 대략 최대 12000rpm 수준인 경우, 상기 오일 펌프(110)의 최대 회전수는 7000rpm 수준으로 감속이 되어 작동되는 내접형 기계식 오일 펌프가 적용될 수 있다.
그리고, 상기 오일 펌프(110)에 의하여 유량을 공급받아 상기 레귤레이터 밸브(120)에서 라인압을 릴리프시키는 유압 리턴 라인(101) 및 라인압이 공급되는 유압 공급 라인(102)을 이용하여 8~8.5bar 수준의 단일화된 시스템 압을 만들게 되며, 여기서 형성된 시스템압을 공급받아 후술하는 제1 PWM 밸브(141) 및 제2 PWM 밸브(151)에서 클러치를 제어(작동/해제)하기 위한 클러치 제어압을 생성, 제어하게 된다.
즉, 상기 레귤레이터 밸브(120)를 통하여 생성된 라인압은 상기 제1 PWM 밸브(141) 및 제2 PWM 밸브(151)로 공급되고, 상기 제1 PWM 밸브(141) 및 제2 PWM 밸브(151)의 공급 유압 제어를 통하여 상기 제1 솔레노이드 밸브(140) 및 제2 솔레노이드 밸브(150)를 제어하도록 한다. 또한, 상기 레귤레이터 밸브(120)와 상기 제1 솔레노이드 밸브(140) 및 제2 솔레노이드 밸브(150) 도중에는 라인압 배출을 위한 라인 릴리프 밸브(112)를 추가적으로 설치할 수 있다.
상기 제1 PWM 밸브(141) 및 제2 PWM 밸브(151)에 공급되는 압은 시스템압으로부터 리듀싱 밸브(130)를 거치면서 리듀싱 밸브용 어큐뮬레이터(131)에 의해 조절되어 감압된 압을 공급받게 되며, 윤활압은 리듀싱 밸브(130)에서 생성된 감압(2~3bar) 수준을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제1 PWM 밸브(141) 및 제2 PWM 밸브(151)에서 배출되는 유로에 잔압 밸브(161)를 적용하여 각 유로와 후술하는 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)의 유압이 최소 0.2bar 수준이 되도록 유지함으로써 제어 시 유압 충진 시간(fill time)을 최소화할 수 있게 된다. 그리고, 상기 제1 PWM 밸브(141) 및 제2 PWM 밸브(151)는 평상시에는 해방된 상태를 유지하는 노멀 릴리즈드 타입(normally released type) 밸브로써, 듀티 제어를 통하여 상기 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)의 공급압을 간접적으로 제어하게 된다.
아울러, 상기 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)에 제공된 라인압의 해방이 서서히 이루어질 수 있도록 일시적으로 라인압을 저장할 수 있는 제1 어큐뮬레이터 밸브(170) 및 제2 어큐뮬레이터 밸브(180)를 각각 설치할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 VFS가 적용된 상태를 나타낸 회로도이다. 도 3을 참조하면, VFS 솔레노이드 밸브를 적용하여 상기 제1 압력 제어 밸브(241) 및 제2 압력 제어 밸브(251)를 제어하여, 상기 제1 솔레노이드 밸브(140) 및 제2 솔레노이드 밸브(150)를 제어할 수 있다. 즉, 상기 VFS 솔레노이드 밸브를 적용하여 상기 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)에 압력을 인가 또는 해제함으로써 변속을 제어하는 방식으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 VFS가 적용되는 경우에는 전류 제어 및 선형 제어이므로 제어성이 향상될 수 있다. 이외의 구성 중 도 2에 도시한 실시예와 대응되는 구성은 동일하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 적용되는 압력 제어 밸브의 작동표이다. 도 4를 참조하면 변속 레버에 따른 압력 제어 밸브의 작동 관계를 알 수 있다.
즉, N단의 경우 제1 솔레노이드 밸브(140)의 압력을 인가하도록 제1 PWM 밸브(141)를 제어하거나 전기 차량의 상기 구동 모터(M)를 오프(off) 제어하면 된다.
또한, parking의 경우, 별도의 parking 시스템으로 상기 제1 입력축(IN1) 및 제2 입력축(IN2)을 로킹(locking)하도록 한다.
또한, Drive 레인지 주행 중 1-2 또는 2-1 변속 시, 상기 제1 솔레노이드 밸브(140) 및 제2 솔레노이드 밸브(150) 모두를 제어함으로써 변속감의 향상을 위해 cross 제어를 수행할 수 있다. 이때, 클러치를 제어함에 있어서 VFS로부터 압력 제어 밸브를 거치지 않고 직접 제어압을 클러치로 인가 또는 해제시킨다.
한편, 페일 세이프 밸브(160)가 설치되고, 페일세이프 모드의 경우, 제1 클러치(CL1)에 압력이 해제되는 경우, 제2 클러치(CL2)로 압력 인가되어 제1 클러치(CL1) 및 제2 클러치(CL2)가 동시에 작동되어 인터록(interlock) 또는 동시 물림을 방지하는 페일 세이프 밸브(160)를 적용하여 대략 제1 클러치(CL1)의 압이 대략 2bar 이하로 해제 시에는 제2 클러치의 압은 페일 세이프 밸브(160)에서 압력을 해제시킨다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에서 라인압은 전기차의 구동 모터의 회전수에 따라 특정 시스템압까지는 연동되어 증가하므로 저속시 라인압은 형성되지 못하고 윤활압과 유량 또한 작으나 전기차의 특성상 저속(D1) 시 클러치의 작동이 불필요하고 윤활압 및 유량이 낮아도 문제가 발생되지 않는다.
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.
CL1: 제1 클러치
CL2: 제2 클러치
D1: 제1 구동 기어
D2: 제2 구동 기어
IN1: 제1 입력축
IN2: 제2 입력축
OUT: 출력축
M: 구동 모터
100: 오일 팬
101: 유압 리턴 라인
102: 유압 공급 라인
110, 210: 오일 펌프
111, 211: 오일 스트레이너
112, 212: 라인 릴리프 밸브
120, 220: 레귤레이터 밸브
130, 230: 리듀싱 밸브
131, 231: 리듀싱 밸브용 어큐뮬레이터
140, 240: 제1 솔레노이드 밸브
141: 제1 PWM 밸브
150, 250: 제2 솔레노이드 밸브
151: 제2 PWM 밸브
160: 페일 세이프 밸브
161, 261: 잔압 밸브
170: 제1 어큐뮬레이터 밸브
180: 제2 어큐뮬레이터 밸브
241: 제1 압력 제어 밸브
251: 제2 압력 제어 밸브

Claims (6)

  1. 구동 모터로부터 동력을 선택적으로 공급받도록 제1, 2 클러치가 구비되고, 상기 제1, 2 클러치의 체결 또는 해방에 따라 서로 다른 속도비를 출력하는 제1 구동 기어 또는 제2 구동 기어가 입력축 상에 배치되고, 상기 제1 구동 기어 또는 제2 구동 기어의 회전에 의해 회전 동력을 공급받는 출력축이 구비되고, 이러한 출력축에 동축 상에 배치되어 구동되는 오일 펌프를 구비하는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로에 있어서,
    유압을 생성하기 위한 오일 펌프;
    상기 오일 펌프에 의해 라인압이 생성되어서 공급되는 레귤레이터 밸브를 포함하고,
    상기 레귤레이터 밸브를 통하여 조절된 라인압이 제1 솔레노이드 밸브, 제2 솔레노이드 밸브로 공급되고, 상기 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브에 각각 설치되는 제1, 2 PWM 밸브로부터 제공되는 공급압을 통하여 선택적으로 상기 제1 클러치 또는 제2 클러치에 유압을 가하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 2 PWM 밸브의 듀티 제어를 통하여 상기 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브의 공급압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 클러치 및 제2 클러치 중 어느 하나는 노멀 클로즈드(normally closed type)타입의 클러치이고, 다른 하나는 노멀 릴리즈드 타입(normally released type)의 클러치인 것을 특징으로 하는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 클러치와 제2 클러치에는 각각 압력을 서서히 해방시키기 위한 제1 어큐뮬레이터 밸브 및 제2 어큐뮬레이터 밸브가 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 솔레노이드 밸브와 제2 솔레노이드 밸브의 공급압을 받도록 연결되어서 상호 인터록을 방지하기 위한 페일 세이프 밸브가 포함되는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오일 펌프로부터 공급되는 오일의 이물질을 걸러내기 위한 오일 스트레이너가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 전기 차량의 2단 감속기용 간접 제어 방식 유압 회로.
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