KR101509928B1

KR101509928B1 - 차량용 모터 장치 및 모터 장치 제어방법

Info

Publication number: KR101509928B1
Application number: KR20130113425A
Authority: KR
Inventors: 윤길영; 김기창
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2015-04-07
Also published as: KR20150033422A

Abstract

모터 바디부 및 상기 바디부에 결합된 감속기; 상기 감속기 측에 감속기와는 분리되어 형성되되, 오일이 저장되는 리저버; 상기 리저버 측에 마련되며 감속기와 연결되어 차량의 구동 시 리저버에 저장된 오일을 감속기로 이송하는 펌핑기어; 상기 모터 바디부의 내측에 형성되며, 상기 펌핑기어에 의해 공급된 오일이 순환되는 오일유로; 및 원판형상으로써, 상기 오일유로의 입구 측에 형성된 덮개와 덮개가 오일유로를 개폐 가능하도록 하는 액추에이터;를 포함하는 차량용 모터 장치가 소개된다.

Description

차량용 모터 장치 및 모터 장치 제어방법 {MOTOR APPARATUS FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD OF THE SAME}

본 발명은 친환경차량의 모터/제너레이터의 냉각 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 오일을 이용하여 모터를 냉각하는 구성과 그 구성을 통해 제어하는 방법을 기술한 차량용 모터 장치 및 모터 장치의 제어방법에 관한 것이다.

오늘날 환경문제가 범세계적인 관심사가 되면서, 특히 자동차와 관련되는 배기가스의 저감과 연비 향상 등 환경을 생각하는 자동차 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있는바, 그 대표적인 예로써 친환경차량에 대한 연구를 들 수 있다.

주지된 바와 같이, 친환경차량에는 하이브리드차, 전기차, 연료전지 등이 있고, 최근 연비를 개선하고 보다 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 친환경 차량에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있다.

따라서, 대한민국 특허 공개번호 10-2009-0048028 A의 "하이브리드 차량용 모터 냉각 장치 및 방법"에서는 모터 하우징내의 중심에 배치되는 샤프트와, 영구자석을 갖는 회전자 코어와, 상기 샤프트와 회전자 코어를 일체로 연결하는 스파이더와, 상기 회전자 코어의 외경쪽에 배치되는 고정자 코어와, 고정자 코어의 양측부를 감싸고 있는 코일을 포함하는 하이브리드 차량용 모터 회전자 냉각 장치에 있어서, 상기 모터 하우징의 외표면에 샤프트와 동축을 이루며 장착되는 오일펌프와; 상기 오일펌프의 출구측으로부터 상기 스파이더 안쪽면쪽으로 연장된 냉각오일 공급라인과; 상기 냉각오일이 채워진 상기 모터 하우징의 바닥면과 상기 오일펌프의 입구측을 연결하는 냉각오일 복귀라인;을 포함하는 하이브리드 차량용 모터 냉각 장치를 개시한다.

그러나, 환경차량용 구동모터는 차량의 성능 및 연비와 직접적으로 연결되어있어, 그 성능 및 효율이 매우 중요한 요소이며 초기 시범운행 단계에서의 환경차량은 성능이 조금 부족하더라도 저공해, 연비에 중점을 두어 개발되었으나, 본격적인 보급이 진행됨에 따라 요구성능이 지속적으로 증대되어, 소비자의 요구수준이 기존 엔진을 사용하는 양산차와 동등한 속도 및 성능에 근접하고 있다.

이러한 소비자의 요구에 따라 모터의 사양은 고속화, 고 토크화로 진행되고 있다. 그러나 한정된 차량공간(엔진룸)에 소비자의 요구사양에 만족하는 고사양의 모터를 그대로 장착하기에는 모터의 사이즈 증대와 현재의 장착성 및 AS성 부족 등의 이유로 그대로 장착하기에는 매우 어렵다.

따라서, 모터의 냉각 효율은 높이면서도 사이즈의 증대는 되지 않아 기존의 엔진룸에도 충분히 장착 가능한 차량용 모터 장치 및 모터 장치 제어방법이 필요한 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2009-0048028

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 모터의 냉각 효율은 높이면서도 사이즈의 증대는 되지 않아 기존의 엔진룸에도 충분히 장착 가능한 차량용 모터 장치 및 모터 장치의 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 모터 장치는 모터 바디부 및 상기 바디부에 결합된 감속기; 상기 감속기 측에 감속기와는 분리되어 형성되되, 오일이 저장되는 리저버; 상기 리저버 측에 마련되며 감속기와 연결되어 차량의 구동 시 리저버에 저장된 오일을 감속기로 이송하는 펌핑기어; 상기 모터 바디부의 내측에 형성되며, 상기 펌핑기어에 의해 공급된 오일이 순환되는 오일유로; 및 원판형상으로써, 상기 오일유로의 입구 측에 형성된 덮개와 덮개가 오일유로를 개폐 가능하도록 하는 액추에이터;를 포함한다.

상기 펌핑기어는 톱니형상으로써, 리저버에 기어의 일부가 잠겨있어 펌핑기어의 구동 시 리저버의 오일이 톱니에 의해 감속기측으로 비산될 수 있다.

상기 펌핑기어는 감속기의 입력기어와 연결될 수 있다.

상기 오일유로는 모터의 바디부 회전자의 외측으로 형성되어 회전자의 외주면을 따라 오일이 이동될 수 있다.

상기 액추에이터는 모터의 온도가 일정 이상이면 덮개를 구동하여 오일유로를 개방하여 리저버의 오일이 오일유로로 공급될 수 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 모터 장치의 제어방법은 차량이 주행 중인지를 확인하고, 차량이 주행 중이면 모터의 내부온도센서를 통해 모터 내부의 온도를 측정하는 온도측정단계; 상기 온도측정단계에서 측정된 온도값이 냉각필요온도보다 큰지를 비교하는 냉각필요온도 비교단계; 상기 온도비교단계에서 측정된 온도값이 냉각필요온도보다 크면, 액추에이터를 구동하여 오일유로를 개방하는 오일유로 개방단계; 상기 오일유로 개방단계에서 오일유로를 개방한 후 모터 내부의 온도가 냉각종료온도 보다 작은지를 비교하는 냉각종료온도 비교단계; 및 상기 냉각종료온도 비교단계의 온도값이 냉각종료온도보다 작으면 액추에이터를 구동하여 오일유로를 폐쇄하는 오일유로 폐쇄단계;를 포함한다.

상기 냉각필요온도 비교단계에서는 측정된 온도값이 냉각필요온도보다 작으면 상기 온도측정단계를 반복적으로 수행할 수 있다.

상기 냉각종료온도 비교단계에서는 측정된 온도값이 냉각종료온도보다 크면 상기 온도측정단계를 반복적으로 수행할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 차량용 모터 장치 및 모터 장치의 제어방법에 따르면 모터를 냉각하되 오일냉각방식과 수냉식의 장점만을 채용하여 오일에 의한 효율 저하를 최소화하면서도 냉각사이즈를 줄이고, 냉각 성능을 확보할 수 있어 원가가 절감되고 중량이 감소되는 장점이 있다.

또한, 모터의 온도에 따라 모터의 오일에 의한 냉각이 결정되므로 연비저하를 최소화할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 모터 장치를 도시한 도면.
도 2는 감속기, 리저버 및 기어장치를 상세히 도시한 도면.
도 3은 모터 내부의 오일유로를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치의 제어방법에 따른 순서도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 모터 장치 및 모터 장치의 제어방법에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 모터 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 감속기(200), 리저버(300) 및 펌핑기어(400)를 상세히 도시한 도면이며 도 3은 모터 내부의 오일유로(500)를 도시한 도면이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량용 모터 장치는 모터 바디부(100) 및 상기 바디부(100)에 결합된 감속기(200); 상기 감속기(200) 측에 감속기(200)와는 분리되어 형성되되, 오일이 저장되는 리저버(300); 상기 리저버(300) 측에 마련되며 감속기(200)와 연결되어 차량의 구동 시 리저버(300)에 저장된 오일을 감속기(200)로 이송하는 펌핑기어(400); 상기 모터 바디부(100)의 내측에 형성되며, 상기 펌핑기어(400)에 의해 공급된 오일이 순환되는 오일유로(500); 및 원판형상으로써, 상기 오일유로(500)의 입구 측에 형성된 덮개(700)와 덮개(700)가 오일유로(500)를 개폐 가능하도록 하는 액추에이터(600);를 포함한다.

즉, 가로로 형성된 모터의 바디부(100)와 바디부(100)에 결합된 감속기(200)가 형성되고, 감속기(200)와 분리되어 형성되되 감속기(200) 측에 리저버(300)가 마련되되 리저버(300)는 감속기(200)의 하측에 형성된다. 종래에는 냉각을 위한 오일이 감속기에서만 순환하도록 형성되었으나, 본 발명에서는 감속기 뿐만 아니라, 모터의 내부까지도 오일이 순환하여 모터를 보다 빠르게 냉각시키도록 한다.

상기 리저버(300)가 감속기(200)의 하측에 형성됨에 따라, 리저버(300)에 저장된 오일은 모터의 구동 중에는 필요한 때에는 오일유로(500)를 따라 모터의 내부에서 유동되지만, 모터가 구동되지 않을 때에는 별도의 동력이나 장치를 사용하지 않더라도 중력에 의해 자연적으로 리저버(300)로 모이게 되어 모터 내부에 냉각이 필요할 때를 대비하게 된다.

상기 리저버(300)에는 모터의 출력축과 감속기(200)의 입력기어와 연결되어 차량의 구동 시 즉, 모터의 구동 시 자동적으로 구동되게 되는 펌핑기어(400)가 형성된다. 상기 펌핑기어(400)는 톱니형상으로써, 리저버(300)에 기어의 일부가 잠겨있어 펌핑기어(400)의 구동 시 리저버(300)의 오일이 톱니에 의해 감속기(200) 측으로 비산되어 감속기(200)와 모터에 오일이 공급되게 된다.

모터의 온도가 일정 이상으로 상승하게 되면, 제어부(미도시)에 의해 감속기(200)의 상측에 형성된 액추에이터(600)가 구동되어 오일유로(500)를 폐쇄하고 있던 덮개(700)를 개방하여 모터 내부에 형성된 오일유로(500)에 리저버(300)의 오일을 공급하게 되는데, 오일유로(500)는 모터의 바디부(100) 내의 회전자의 외측 즉, 모터의 회전자의 외주면과 모터 케이스의 사이에 형성되어 별도로 구성품을 추가하지 않더라도 모터의 회전자와 케이스 사이의 간격을 조금 벌리거나 넓히는 것만으로도 충분히 오일의 유동이 가능하게 되어 오일에 의해 모터가 냉각되게 된다.

상기 오일유로(500)의 입구는 액추에이터(600)가 형성된 감속기(200)의 상측에 위치하고, 리저버(300)는 감속기(200)의 하측에 위치하여 펌핑기어(400)의 회전에 의해 감속기(200) 하측에 위치한 리저버(300)의 오일이 감속기(200) 상측에 위치한 오일유로(500)의 입구로 공급되며, 모터의 내부로 유입된 오일은 중력에 의해 자연적으로 하측으로 이동되면서 모터를 냉각한 후 다시 리저버(300)로 리턴하게 된다.

상기 액추에이터(600)에 의해 덮개(700)가 개방된 후 모터의 온도가 일정 온도 이하로 떨어지면 액추에이터(600)의 구동이 중지되어 오일유로(500)의 입구에 형성된 덮개(700)가 다시 오일유로(500)를 폐쇄하게 된다.

상기 덮개(700)는 여러가지 형식으로 형성될 수 있으며, 스로틀바디 내의 스로틀밸브처럼 회전축 개폐형이거나 입구의 일측에 회전축을 가지는 회전형 원판 형식 혹은 랙 앤 피니언 기어 형식 등으로 사용할 수 있다. 물론, 이러한 내용은 설계나 환경에 따라 얼마든지 변형 가능하며 특정한 형상으로 한정하는 것은 아니다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 장치의 제어방법에 따른 순서도로써, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량용 모터 장치의 제어방법은 차량이 주행 중인지를 확인하고, 차량이 주행 중이면 모터의 내부온도센서를 통해 모터 내부의 온도를 측정하는 온도측정단계(S100); 상기 온도측정단계(S100)에서 측정된 온도값이 냉각필요온도보다 큰지를 비교하는 냉각필요온도 비교단계(S300); 상기 냉각필요온도 비교단계(S300)에서 측정된 온도값이 냉각필요온도보다 크면, 액추에이터를 구동하여 오일유로를 개방하는 오일유로 개방단계(S500); 상기 오일유로 개방단계(S500)에서 오일유로를 개방한 후 모터 내부의 온도가 냉각종료온도 보다 작은지를 비교하는 냉각종료온도 비교단계(S700); 및 상기 냉각종료온도 비교단계(S700)의 온도값이 냉각종료온도보다 작으면 액추에이터를 구동하여 오일유로를 폐쇄하는 오일유로 폐쇄단계(S900);를 포함한다.

먼저 차량이 주행을 시작하면 상기한 바와 같이 모터의 출력축과 감속기의 입력기어와 연결된 펌핑기어가 자동으로 회전하게 되므로, 계속적으로 회전함에 따라 모터의 온도가 상승된다. 따라서, 주행 중인 경우에 모터의 냉각이 필요하므로, 먼저 냉각이 필요한지를 확인하기 위해 주행 중인지를 확인한다.

상기 온도측정단계(S100)에서는 차량이 주행 중인지를 확인하여 차량이 주행 중이라고 확인되면, 모터 역시 구동 중이므로, 모터의 온도가 상승하게 되므로, 지속적으로 모터의 온도를 측정한다.

상기 온도측정단계(S100)를 수행하고, 측정된 온도값을 제어부로 보내어 측정된 온도값과 제어부에 기 저장된 오일냉각 필요온도를 비교하는 냉각필요온도 비교단계(S300)를 수행한다. 상기 냉각필요온도 비교단계(S300)에서는 측정된 온도값이 오일냉각 필요온도보다 크면 감속기측에 마련된 액추에이터를 구동하여 오일유로를 폐쇄하고 있는 덮개를 개방하는 오일유로 개방단계(S500)를 수행한다.

만약 상기 냉각필요온도 비교단계(S300)에서 측정된 온도값이 냉각필요온도보다 작으면 차량이 주행 중인지를 확인하고 모터의 온도를 반복적으로 측정하는 상기 온도측정단계(S100)를 반복적으로 수행한다.

상기 오일유로 개방단계(S500)를 수행하여 리저버의 오일을 오일유로를 통해 순환시켜 모터를 냉각시키면서도 지속적으로 모터의 온도를 측정하게 된다. 오일유로를 개방한 후 모터의 온도를 측정하여 측정된 온도값과 제어부에 기 저장된 냉각종료온도와 비교하는 냉각종료온도 비교단계(S700)를 수행한다.

상기 냉각종료온도 비교단계(S700)에서 측정된 모터의 온도값이 냉각종료온도보다 작으면 모터가 충분히 냉각되었으므로, 액추에이터를 구동하여 오일유로를 폐쇄하는 오일유로 폐쇄단계(S900)를 수행하고, 측정된 모터의 온도값이 냉각종료온도보다 크면 상기 온도측정단계(S100)를 반복적으로 수행하여 지속적으로 모터 내부의 오일유로에 오일을 공급하여 모터를 충분히 냉각하게 된다.

상기와 같은 차량용 모터 장치 및 모터 장치의 제어방법은 모터를 냉각하되 오일냉각방식과 수냉식의 장점만을 채용하여 오일에 의한 효율 저하를 최소화하면서도 냉각사이즈를 줄이고, 냉각 성능을 확보할 수 있어 원가가 절감되고 중량이 감소되는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 바디부 200 : 감속기
300 : 리저버 400 : 펌핑기어
500 : 오일유로 600 : 액추에이터
700 : 덮개
S100 : 온도측정단계 S300 : 냉각필요온도 비교단계
S500 : 오일유로 개방단계 S700 : 냉각종료온도 비교단계
S900 : 오일유로 폐쇄단계

Claims

모터 바디부 및 상기 바디부에 결합된 감속기;
상기 감속기 측에 감속기와는 분리되어 형성되되, 오일이 저장되는 리저버;
상기 리저버 측에 마련되며 감속기와 연결되어 차량의 구동 시 리저버에 저장된 오일을 감속기로 이송하는 펌핑기어;
상기 모터 바디부의 내측에 형성되며, 상기 펌핑기어에 의해 공급된 오일이 순환되는 오일유로; 및
원판형상으로써, 상기 오일유로의 입구 측에 형성된 덮개와 덮개가 오일유로를 개폐 가능하도록 하는 액추에이터;를 포함하는 차량용 모터 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 펌핑기어는 톱니형상으로써, 리저버에 기어의 일부가 잠겨있어 펌핑기어의 구동 시 리저버의 오일이 톱니에 의해 감속기측으로 비산되는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 펌핑기어는 감속기의 입력기어와 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 모터 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 오일유로는 모터의 바디부 회전자의 외측으로 형성되어 회전자의 외주면을 따라 오일이 이동되는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 액추에이터는 모터의 온도가 일정 이상이면 덮개를 구동하여 오일유로를 개방하여 리저버의 오일이 오일유로로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 장치.
차량이 주행 중인지를 확인하고, 차량이 주행 중이면 모터의 내부온도센서를 통해 모터 내부의 온도를 측정하는 온도측정단계;
상기 온도측정단계에서 측정된 온도값이 냉각필요온도보다 큰지를 비교하는 냉각필요온도 비교단계;
상기 냉각필요온도 비교단계에서 측정된 온도값이 냉각필요온도보다 크면, 액추에이터를 구동하여 오일유로를 개방하는 오일유로 개방단계;
상기 오일유로 개방단계에서 오일유로를 개방한 후 모터 내부의 온도가 냉각종료온도 보다 작은지를 비교하는 냉각종료온도 비교단계; 및
상기 냉각종료온도 비교단계의 온도값이 냉각종료온도보다 작으면 액추에이터를 구동하여 오일유로를 폐쇄하는 오일유로 폐쇄단계;를 포함하며,
상기 모터는 모터 바디부, 상기 모터 바디부에 결합된 감속기, 상기 감속기 측에 감속기와는 분리되어 형성되어 오일이 저장되는 리저버, 상기 리저버의 측면에 마련되며 상기 감속기에 연결되어 상기 차량 구동시 상기 리저버에 저장된 오일을 상기 감속기로 이송하는 펌핑 기어, 상기 모터 바디부의 내측에 형성되며, 상기 펌핑 기어에 의해 공급된 오일이 순환되는 오일 유로 및 원판형상으로써, 상기 오일 유로의 입구 측에 형성된 덮개가 오일 유로를 개폐하도록 하는 액추에이터를 포함하는, 차량용 모터 장치의 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 냉각필요온도 비교단계에서는 측정된 온도값이 냉각필요온도보다 작으면 상기 온도측정단계를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 장치의 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 냉각종료온도 비교단계에서는 측정된 온도값이 냉각종료온도보다 크면 상기 온도측정단계를 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 차량용 모터 장치의 제어방법.