KR101416360B1 - 전기자동차의 모터 룸 - Google Patents

전기자동차의 모터 룸 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차의 모터 룸에 장착되는 부품들이 전기, 기계 및 물리적 특성에 적합하도록 배치된 전기자동차의 모터 룸에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은, 전기자동차의 구동원인 모터; 상기 모터의 구동력을 전달받아 상기 모터의 구동력을 감속하여 차륜에 전달하는 감속기; 자동차 에어컨 시스템의 냉매를 압축하는 전동 에어컨 컴프레셔; 및 상기 전기자동차의 히트 펌프 시스템을 형성하는 칠러(chiller)와 어큐뮬레이터(accumulator);를 포함한 전기자동차의 모터 룸으로서, 상기 전동 에어컨 컴프레셔는 상기 감속기의 측방에 배치되고, 상기 칠러와 어큐뮬레이터는 상기 모터 측 상부에 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

전기자동차의 모터 룸 {Motor room of electric vehicle}
본 발명은 전기자동차의 모터룸에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전기자동차의 모터 룸에 장착되는 부품들이 전기, 기계 및 물리적 특성에 적합하도록 배치된 전기자동차의 모터 룸에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 전기자동차(electric vehicle)는 배터리의 전원을 이용하여 주행이 가능한 자동차로서, 배터리만의 전원을 이용하여 주행하는 순수전기자동차(pure electric vehicle), 전통적인 내연기관 엔진(internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용하는 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle) 등을 포함한다.
이러한 전기자동차의 모터 룸(motor room)(또는, 전방 부품 룸(front compartment room))에는 모터, 감속기 및 전동 에어컨 컴프레셔, 차량 내부 충전기(OBC; On-Board Charger), 고전압 정션박스 및 히트펌프 시스템 등의 주요 부품이 설치될 수 있다. 전기자동차에서 상기 모터 룸은 일반 내연기관 엔진을 구동원으로 하는 자동차의 엔진 룸에 상당하는 곳이다.
도 1은 종래기술의 실시예에 따라 전기자동차의 주요 부품이 모터 룸에 배치된 정면도이다. 도 2는 종래기술의 실시예에 따라 전기자동차의 주요 부품이 모터 룸에 배치된 평면도이다.
도 1을 참조하면, 모터(12)와 감속기(14)가 모터 룸(10)의 하측 중앙에 나란히 배치된다. 전동 에어컨 컴프레셔(16)는 모터(12) 옆에 배치되고, 칠러(chiller; 18)는 전동 에어컨 컴프레셔(16) 상부에 배치된다. EPCU(Electric Power Control Unit; 22)와 OBC(On-Board Charger; 24)는 모터(12)/감속기(14) 상부에 차례 대로 배치된다. HPU(Heat Pump Unit; 26)는 EPCU(22) 좌측에 배치되고, 저전압 배터리(28)는 OBC(24) 우측에 배치된다.
도 2를 참조하면, OBC(24)가 중앙부에 배치되고, OBC(24) 우측에 저전압 배터리(28)가 배치된다. OBC(24) 상부에 고전압 정션박스(34)가 배치되고, 저전압 배터리(28) 전방에 어큐뮬레이터(32)가 배치된다.
도 2에서 점선 영역AB(dot-AB)로 표시된 영역에는 히트펌프 시스템의 파이프 및 에어컨 시스템의 쿨링 루프(cooling loop)가 배치되며, 점선 영역C(dot-C)로 표시된 영역에는 고전압 정션박스(34)에서 분기되는 전선(배선)을 포함한 각종 배선이 배치된다.
상기한 전기자동차의 각종 부품들은 공지된 것들이고 그 역할이나 작용 및 동작 또한 널리 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 설명의 단순 명료화를 위해 이들의 역할, 작용 및 동작에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
그런데, 도 1 및 도 2에 도시된 종래기술의 실시예와 같이 전기자동차의 주요 부품을 배치하는 경우, 아래와 같은 문제점이 발생할 수 있다.
모터(12) 옆에 전동 에어컨 컴프레셔(16)를 배치함으로써 모터(12) 센서인 레졸버(미도시)의 공극을 가변시켜 모터(12)의 제어 성능을 확보하기가 불리하다. 그리고, 모터(12) 및 전동 에어컨 컴프레셔(16)에서 발행하는 고주파 소음 및 이들 소음의 간섭 및 중첩 효과로 소음진동(NVH; Noise Vibration Harshness)을 줄이는데 불리하다.
전기자동차에 히트펌프 시스템이 적용될 때, 전동 에어컨 컴프레셔(16)가 모터(12) 및 감속기(16) 옆쪽에 나란히 배치되면서, 히트펌프 시스템의 냉난방 관련 파이프와 폐열 활용을 위한 전장용 호스류가 경로 중첩되어 시스템 효율을 저하시킬 수 있고, 모터 룸(10)의 미려화를 해칠 수 있다.
운전자를 기준으로 OBC(24)를 LH(Left Hand) 측에, 고전압 정션박스(34)를 RH(Right Hand) 측에 배치하는 경우, 전륜 좌우 축중 배분이 불리할 수 있고, 고전압 정션박스(34)에 연결되는 배선(wiring)의 길이가 증대되어 모터 룸의 미려화가 불리할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 전기자동차의 주요 부품에 대한 효율적인 배치를 통하여 전동 에어컨 컴프레셔 관련 NVH 최적화; 전륜 적정 축중 배분 확보로 토크스티어(torque steer) 발생 억제; 히트 펌프 시스템을 형성하는 어큐뮬레이터, 칠러 등의 적정 배치를 통한 히트 펌프 시스템 최적화 및 모터 룸의 미려화; 모터와 고전압 정션박스 간 최단거리 배선 경로 설정이 실현될 수 있는 전기자동차의 모터 룸을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 모터 룸은, 전기자동차의 구동원인 모터; 상기 모터의 구동력을 전달받아 상기 모터의 구동력을 감속하여 차륜에 전달하는 감속기; 자동차 에어컨 시스템의 냉매를 압축하는 전동 에어컨 컴프레셔; 및 상기 전기자동차의 히트 펌프 시스템을 형성하는 칠러(chiller)와 어큐뮬레이터(accumulator);를 포함한 전기자동차의 모터 룸으로서, 상기 전동 에어컨 컴프레셔는 상기 감속기의 측방에 배치되고, 상기 칠러와 어큐뮬레이터는 상기 모터 측 상부에 배치된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전기자동차의 히트 펌프 시스템의 파이프 경로는 상기 모터의 발생 열을 손실이 적게 하면서 회수할 수 있도록 상기 모터 쪽으로 근접 설정하여 배치된 구조를 갖을 수 있다.
바람직하게는, 상기 전기자동차에 입력되는 상용 교류전원을 상기 전기자동차의 배터리에 충전하는 완속 충전기(OBC; On-Board Charger)는 상기 모터 상부측에 근접 배치된 구조를 갖을 수 있다.
바람직하게는, 상기 전기자동차의 고전압 정션박스(junction box)는 상기 감속기 상부 측에 배치된 구조를 갖을 수 있다.
바람직하게는, 상기 모터룸에는, 상기 히트 펌프 시스템의 파이프가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역과, 상기 전동 에어컨 컴프레셔와 관련하여 상기 전기자동차의 냉각 루프(cooling loop)를 형성하는 파이프가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역 및 상기 고전압 정션박스에 접속되는 전선이 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역이 독립적으로 설정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 전기자동차는 좌측 핸들 차량으로서, 상기 히트 펌프 시스템의 파이프가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역은 모터 룸의 우측 영역에 마련될 수 있다.
바람직하게는, 상기 냉각 루프를 형성하는 파이프가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역은 상기 모터 룸 전방 영역에 마련될 수 있다.
바람직하게는, 상기 고접압 정션박스에 접속되는 전선이 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역은 좌측 핸들 운전 기준으로 모터 룸의 좌측, 후방 영역에 마련될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전동 에어컨 컴프레셔를 고주파를 발생시키는 모터로부터 최대한 이격 가능하도록 감속기 측면에 장착하여 상기 모터와 전동 에어컨 컴프레서 간의 고주파 중첩 효과를 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 쿨링 루프(cooling loop)를 형성하는 파이프와 히트 펌프 시스템의 난방 파이프의 경로를 분리 설정하여 모터 룸(motor room)을 미려화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 쿨링 루프를 형성하는 파이프와 히트 펌프 시스템의 난방 파이프의 경로를 최단 거리로 설정할 수 있어, 부품 원가를 절감할 수 있고, 냉난방 시스템 효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고전압 정션박스 대비 무거운 완속 충전기(OBC)를 우측(RH)측에 배치함으로써 주행시(좌측 핸들 운전(LHD) 기준) 중량 배분을 보다 최적화하여 주행시 토크스티어 발생을 최소화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고전압 정션박스 및 배터리를 연결하는 배선을 일정 영역에 집중 배치함으로써 모터 룸을 미려화해 전기자동차의 상품성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술의 실시예에 따라 전기자동차의 주요 부품이 모터 룸에 배치된 정면도이다.
도 2는 종래기술의 실시예에 따라 전기자동차의 주요 부품이 모터 룸에 배치된 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 전기자동차의 주요 부품이 부품 특성에 적합하도록 배치된 모터 룸의 구성도이다.
도 4은 본 발명의 실시예에 따라 전기자동차의 주요 부품이 부품 특성에 적합하게 배치된 모터 룸의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 전기자동차의 주요 부품이 부품 특성에 적합하게 배치된 모터 룸의 평면도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따라 칠러, 어큐뮬레이터 및 증발기 등의 부품과 이들 부품과 연관된 배관 경로가 특성에 적합하게 배치된 것을 상세하게 도시한 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 모터 룸의 실시예에 따른 전동 에어컨 컴프레셔, 고전압 정션박스 및 완속 충전기의 배치 상태를 구체적으로 도시한 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예가 적용되는 전기자동차는 배터리의 전원을 이용하여 주행이 가능한 자동차로서, 배터리만의 전원을 이용하여 주행하는 순수전기자동차(pure electric vehicle), 전통적인 내연기관 엔진(internal combustion engine)과 배터리 전원을 함께 사용하는 하이브리드 전기자동차(hybrid electric vehicle) 등을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예가 적용되는 전기자동차에는 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이 전기자동차의 모터 룸(100)에 전기자동차의 구동원인 모터(120)와, 모터(120)의 구동력을 전달받아 감속기어(미도시)를 통해 모터 구동력을 감속하여 차동 기어 및 구동 샤프트를 통해 차륜(WH)에 동력을 전달하는 감속기(140) 및 자동차 에어컨 시스템 및/또는 히트 펌프 시스템을 형성하는 전동 에어컨 컴프레셔(160)와 칠러(chiller)(180) 및 어큐뮬레이터(accumulator)(320)를 포함한 전기자동차의 부품들이 조립 설치된다. 본 명세서에서 모터 룸(100)은 내연기관 엔진이 구동원인 일반적인 자동차의 엔진 룸에 상당하는 것이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 전동 에어컨 컴프레셔160)는 감속기(140)의 측면에 배치된다. 본 발명의 실시예는 전기자동차의 모터 룸에 장착되는 부품들이 부품 특성에 맞게 최적으로 배치된 모터 룸에 관한 것이고, 본 발명에 따라 배치된 부품들은 모두 당업자에게 공지된 기술을 통해 조립 설치 가능한 것이므로, 본 발명의 실시예에 따라 배치되는 부품들의 조립 설치에 대한 구체적인 언급은 생략한다.
전기자동차의 에어컨 시스템 및/또는 히트 펌프 시스템에 포함되는 칠러(180)와 어큐뮬레이터(320)는 도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이 모터(120) 측 상부에 배치된다.
본 발명의 실시예가 적용되는 전기자동차의 히트 펌프 시스템의 파이프(PH)는 모터(120) 측으로 설정하여 배치할 수 있다.
그리고, 전기자동차에 입력되는 상용 교류전원을 전기자동차의 배터리에 충전하는 완속 충전기(OBC; On-Board Charger)(240)도 모터(120)의 상부측에 배치할 수 있다.
본 발명의 실시예가 적용되는 전기자동차의 고전압 정션박스(junction box)(340)는 감속기(140)가 배치된 상부 측에 배치할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 히트 펌프 시스템의 파이프(PH; 도면에서 빗금 표시된 파이프)가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역(A100)과, 전동 에어컨 컴프레셔(160)와 관련하여 전기자동차의 냉각 루프(cooling loop)를 형성하는 파이프(PC; 도면에서 체크 표시된 파이프)가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역(B100), 및 고전압 정션박스(340)에 접속되는 전선(EW)이 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역(C100)이 독립적으로 설정될 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 히트 펌프 시스템의 파이프(PH)가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역(A100)은 좌측 핸들 운전(LHD; Light-Hand Drive) 기준으로 모터 룸(100)의 우측 영역에 마련될 수 있다.
그리고, 상기 냉각 루프를 형성하는 파이프(PC)가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역(B100)은 모터 룸(100) 전방 영역에 마련될 수 있다.
고접압 정션박스(340)에 접속되는 전선(EW)이 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역(C100)은 좌측 핸들 운전(LHD) 기준으로 모터 룸(100)의 좌측, 뒤쪽 영역에 마련될 수 있다.
도 3 내지 도 8에서 EPCU(Electric Power Control Unit)(220)은 전기자동차의 전력을 제어하는 제어 유닛이고; 저전압 배터리(280)는 전기자동차에서 필요한 저전압을 제공하는 저전압 배터리; 인너 콘덴서(inner condenser)(350)은 전기자동차의 히트 펌프 시스템의 내부 응축기이고; 증발기(360)는 전기자동차의 히트 펌프 시스템의 증발기이다.
상기한 EPCU(220), 저전압 배터리(280), 인너 콘덴서(350), 증발기(360) 및 본 발명과 관련된 부품들의 작용, 동작 및/또는 역할은 널리 공지되어 있기 때문에, 설명의 단순 명료화를 위해 이들 부품들의 작용, 동작 및/또는 역할에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 모터 룸의 작용을 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시예에서 전동 에어컨 컴프레셔160)가 도 3, 도 4 및 도 7에 도시한 바와 같이 감속기(140)의 측면에 배치됨으로써 모터(120)에서 발생하는 고주파와 진동이 중첩되어 NVH를 저감시키는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 고주파를 발생하는 모터(120)가 전동 에어컨 컴프레셔(160)으로부터 최대한 떨어져서 배치되기 때문에 전동 에어컨 컴프레셔(160)의 NVH가 최적화되는 것이다.
전기자동차의 에어컨 시스템 및/또는 히트 펌프 시스템에 포함되는 칠러(180)와 어큐뮬레이터(320)가 도 3, 도 4, 도 6 및 도 8에 도시한 바와 같이 모터(120) 측 상부에 배치됨으로써 모터(120) 및 전장품들(미도시)에서 발생하는 열을 효과적으로 회수 가능하게 되어 히트 펌프 시스템의 효율을 높일 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 칠러(180)와 어큐뮬레이터(320)를 RH(Right Hand) 측에 배치하면, 이에 따라 히트 펌프 시스템을 형성하는 파이프(PH)가 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 모터 룸(100)의 RH 영역(A100)에 상대적으로 집중 배치됨으로써 히트 펌프 시스템의 효율 및 모터 룸(100)의 미관을 좋게 할 수 있다.
상기와 같이 칠러(180)와 어큐뮬레이터(320)가 모터(120) 상부에 배치되고, 전동 에어컨 컴프레셔(160)가 감속기(140)측면에 배치됨으로써 상기 컴프레셔(160)와 관련하여 냉방 루프(cooling loop)를 형성하는 파이프(PC)가 도 5에 도시한 바와 같이 모터 룸(100)의 전방 영역의 구역(B100)에 마련될 수 있어, 이에 따라 냉방, 난방 효율을 극대화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전기자동차에 입력되는 상용 교류전원을 전기자동차의 배터리에 충전하는 완속 충전기(OBC; On-Board Charger)(240)가 도 3, 도 4 및 도 7에 도시한 바와 같이 모터(120)의 상부 측에 배치되고, 고전압 정션박스(junction box)(340)는 감속기(140)의 상부 측에서 상기 완속 충전기(240) 옆에 나란히 배치됨으로써, 전륜 전기자동차의 축중 배분을 효과적으로 할 수 있고, 고전압 정션박스(340)에 연결되는 전선(EW)의 길이를 짧게 할 수 있다. 즉, 중량물인 완속 충전기(240)를 모터(120) 측 상부에 배치함으로써 전륜 전기자동차의 축중 배분을 효과적으로 할 수 있다. 그리고, 고전압 정션박스(340)를 감속기(140) 상부 측에서 완속 충전기(240)와 나란히 배치함으로써 도 5에 도시한 바와 같이 모터 룸(100)에 설치되는 전선(EW)을 도시한 구역(C100)에 상대적으로 집중 배치할 수 있기 때문에 전선 길이의 축소로 인해 원가 절감을 달성할 수 있고, 모터 룸(100)의 미관을 좋게 할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 모터 룸(motor room) 120: 모터
140: 감속기 160: 전동 에어컨 컴프레셔
180: 칠러(chiller) 240: 완속 충전기(OBC)
320: 어큐뮬레이터(accumulator) 340: 고전압 정션박스

Claims (8)

  1. 전기자동차의 구동원인 모터;
    상기 모터의 구동력을 전달받아 상기 모터의 구동력을 감속하여 차륜에 전달하는 감속기;
    자동차 에어컨 시스템의 냉매를 압축하는 전동 에어컨 컴프레셔; 및
    상기 전기자동차의 히트 펌프 시스템을 형성하는 칠러(chiller)와 어큐뮬레이터(accumulator);를 포함한 전기자동차의 모터 룸으로서,
    상기 전동 에어컨 컴프레셔는 상기 감속기의 측방에 배치되고,
    상기 칠러와 어큐뮬레이터는 상기 모터 측 상부에 배치된 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 룸.
  2. 제1항에서,
    상기 전기자동차의 히트 펌프 시스템의 파이프 경로는 상기 모터의 발생 열을 손실이 적게 하면서 회수할 수 있도록 상기 모터 쪽으로 근접 설정하여 배치된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 룸.
  3. 제1항에서,
    상기 전기자동차에 입력되는 상용 교류전원을 상기 전기자동차의 배터리에 충전하는 완속 충전기(OBC; On-Board Charger)는 상기 모터 상부측에 근접 배치된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 룸.
  4. 제1항에서,
    상기 전기자동차의 고전압 정션박스(junction box)는 상기 감속기 상부 측에 배치된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 룸.
  5. 제4항에서,
    상기 히트 펌프 시스템의 파이프가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역과, 상기 전동 에어컨 컴프레셔와 관련하여 상기 전기자동차의 냉각 루프(cooling loop)를 형성하는 파이프가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역 및 상기 고전압 정션박스에 접속되는 전선이 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역이 독립적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 룸.
  6. 제5항에서,
    상기 전기자동차는 좌측 핸들 차량으로서,
    상기 히트 펌프 시스템의 파이프가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역은 모터 룸의 우측 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 룸.
  7. 제5항에서,
    상기 냉각 루프를 형성하는 파이프가 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역은 상기 모터 룸 전방 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 룸.
  8. 제5항에서,
    상기 고전압 정션박스에 접속되는 전선이 상대적으로 집중적으로 배치되는 구역은 좌측 핸들 운전 기준으로 모터 룸의 좌측, 후방 영역에 마련되는 것을 특징으로 하는 전기자동차의 모터 룸.
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