KR101678878B1 - In-wheel Regenerative Braking System and Infinite Speed Variation Method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내연기관 차량에 적용이 가능한 인휠 회생제동시스템에 관한 것으로, 구동륜(100), 구동륜(100)에 장착되는 유성기어(200), 유성기어(200)에 연결된 발전기(300), 발전기(300) 및 구동륜(100)에 동력을 전달하기 위한 구동축(400) 및 발전기(300)와 구동축(400) 사이에 게재된 클러치(500)를 포함하여 구성되어, 유성기어(200)에 연결된 발전기(300)를 통해 차량 작동에 필요한 전력을 공급 받을 수 있으며, 필요시 발전기(300)를 모터로 구동하여 무한변속이 가능한 것을 특징으로 한다.
The present invention relates to an in-wheel regenerative braking system applicable to an internal combustion engine vehicle and includes a drive wheel 100, a planetary gear 200 mounted on a drive wheel 100, a generator 300 connected to the planetary gear 200, And a clutch 500 disposed between the generator 300 and the drive shaft 400 for transmitting power to the drive wheels 100 and 300. The generator 300 is connected to the planetary gear 200, 300), and the generator (300) is driven by a motor when necessary, thereby enabling an infinite shift.

Description

인휠 회생제동시스템 및 이를 이용한 무한변속방법{In-wheel Regenerative Braking System and Infinite Speed Variation Method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an in-wheel regenerative braking system and an infinite variable-

본 발명은 차량용 회생제동시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 제동 시 소실되는 운동에너지를 이용하여 차량 운행에 필요한 전기를 부가적으로 생산하며, 인휠 전기자동차와 내연기관 차량에 적용이 가능한 인휠 회생제동시스템 및 이를 이용한 무한변속방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a regenerative braking system for a vehicle, and more particularly, to a regenerative braking system for a vehicle which additionally produces electricity necessary for driving a vehicle using kinetic energy lost during braking, To a braking system and an infinitely variable transmission method using the braking system.

회생제동시스템이란 차량 제동 시 운동하고 있는 차량이 정지하면서 소실되는 운동에너지를 차량의 바퀴에 연결된 모터 또는 발전기에 발생하는 역기전력을 이용하여 전기를 생산하고 배터리를 충전하여 자동차의 에너지 효율을 높이기 위한 시스템으로서, 기존 전기자동차의 경우 제동 시 구동 모터를 발전기로 스위칭 하여 사용함으로써 회생제동을 실시하며, 하이브리드 차량의 경우는 구동원(내연기관 또는 전기모터)과 구동륜 사이의 변속기에 위치한 발전기 또는 속도제어장치를 이용하여 회생제동을 실시한다.Regenerative braking system is a system to increase the energy efficiency of automobile by generating kinetic energy that is lost when the vehicle is stopped when the vehicle is braking by using the motor or generator that is connected to the wheels of the vehicle, In the case of a conventional electric vehicle, a regenerative braking is performed by switching a drive motor to a generator during braking. In the case of a hybrid vehicle, a generator or a speed control device located in a transmission between a drive source (internal combustion engine or electric motor) And regenerative braking is performed.

도 1은 하이브리드 자동차 구동시스템의 일례로, 공개특허 제2010-0061208호의 하이브리드 자동차 구동시스템은, 주배터리(110), 인버터(101), 모터(102), 차량제어부(103), 엔진(104), 동력전달부(105), 변속기(106) 및 구동륜(107)으로 구성되며, 시내 구간을 주행할 때와 같은 모터 구동 시에는 모터(102)에 의해 동력을 발생시켜 구동륜(107)을 구동시켜 자동차를 주행시키게 되며, 운전자가 브레이크 페달을 밟아 제동을 하는 경우에는 브레이크 페달 포지션 센서 등에 의해 자동차의 감속을 감지하면 변속기(106)에 의한 감속비가 높아지도록 변속기(106)를 제어하기 위한 변속신호를 생성하여 변속기(106)로 출력하고, 차량제어부(103)는 브레이크 페달 포지션 센서 등을 기초로 하여 요구제동력을 연산하고, 모터(102)에 의한 회생량과 요구제동력에 대한 분배를 연산한다. 연산된 회생량에 따라 모터(102)는 구동륜(107)의 동력에 의해 교류전압을 발생시키고, 발전된 교류전압을 3상 전력선을 통하여 인버터(101)로 공급하여 배터리를 충전하게 된다.1 is an example of a hybrid vehicle driving system. The hybrid vehicle driving system of Patent Publication No. 2010-0061208 includes a main battery 110, an inverter 101, a motor 102, a vehicle control unit 103, an engine 104, A power transmission portion 105, a transmission 106 and a drive wheel 107. When the motor is driven as in the case of running in a city section, the motor 102 generates power to drive the drive wheels 107 When the driver depresses the brake pedal to brake the vehicle, a speed change signal for controlling the transmission 106 to increase the reduction ratio by the transmission 106 when the deceleration of the vehicle is detected by the brake pedal position sensor or the like And outputs it to the transmission 106. The vehicle control section 103 calculates the demand braking force based on the brake pedal position sensor or the like and calculates the regeneration amount by the motor 102 and the distribution of the demand braking force. The motor 102 generates an AC voltage based on the power of the drive wheels 107 and supplies the generated AC voltage to the inverter 101 through the three-phase power line to charge the battery according to the calculated regeneration amount.

하지만, 내연기관 차량의 경우 전기 자동차 또는 하이브리드 자동차와 달리 별도의 구동용 모터 또는 발전기를 구비하고 있지 않으므로 엔진과 변속기의 구조만으로는 회생제동기능을 사용할 수가 없으며, 따라서, 차량 제동 시 소실되는 에너지를 회수하여 자동차의 에너지 효율을 높이는 것이 현실적으로 불가능하다.However, in the case of an internal combustion engine vehicle, unlike an electric vehicle or a hybrid vehicle, a regenerative braking function can not be used only by the structure of the engine and the transmission, and thus the energy lost during the braking of the vehicle is recovered It is practically impossible to increase the energy efficiency of the automobile.

이와 별개로, 인휠 모터 드라이브 시스템은 차량의 구동륜 안쪽에 모터를 부착하여 구동륜을 구동함으로써, 별도의 구동원과 동력전달계, 변속기 등에 의한 동력 손실을 줄일 수 있고, 각 구동륜의 개별적 속도 조절이 가능한 전기 자동차의 구동시스템 중 하나이다.Separately, the in-wheel motor drive system can reduce the power loss due to the separate drive source, power transmission system, transmission, etc. by attaching the motor to the inside of the drive wheel of the vehicle, Of the drive system.

도 2는 인휠 드라이브 시스템의 일례로, 공개특허 제2012-0031392호의 인휠 드라이브 시스템은 동력원인 모터를 구비한 1차감속기(10)와, 상기 1차감속기(10)의 축과 동일축(K-K)을 갖고 휠(1)의 허브쪽에 결합되어진 2차감속기(20)와, 상기 2차감속기(20)를 통해 회전되는 휠디스크(2)를 제동하도록 장착되어진 캘리퍼(3)로 구성되며, 휠(1)의 휠축(K)과 모터의 모터축이 형성하는 구동축(K)이 동일축(K-K)으로 서로 일치하며, 캘리퍼(3)에 의해 제동되는 휠디스크(2)를 적용한 감속기타입 인휠 구동시스템을 개시하고 있다.FIG. 2 shows an example of an in-wheel drive system. The in-wheel drive system disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-0031392 includes a first reduction gear 10 having a motor as a power source, a second reduction gear 10 having the same axis KK as the axis of the first reduction gear 10, And a caliper 3 mounted for braking the wheel disk 2 rotated through the secondary reduction gear 20. The wheel 2 is rotatably supported by the wheel 1, Wheel drive system in which the wheel shaft K of the motor 1 and the drive shaft K formed by the motor shaft of the motor coincide with each other on the same axis KK and the wheel disc 2 is braked by the caliper 3, .

하지만, 위와 같은 인휠 드라이브 시스템 역시 모터를 주동력원으로 하는 전기 자동차에 대한 것으로 종래의 내연기관 자동차에 적용될 수 없는 한계를 가지고 있다.
However, the above-mentioned in-wheel drive system is also applicable to an electric vehicle having a motor as a main power source, and has a limitation that can not be applied to a conventional internal combustion engine vehicle.

{특허문헌 1} 공개특허 제2010-0061208호{Patent Document 1} Published Patent Application No. 2010-0061208 {특허문헌 2} 공개특허 제2012-0031392호{Patent Document 2} Published Application No. 2012-0031392

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 내연기관 차량에서도 회생제동을 통해 배터리를 충전할 수 있는 시스템을 제공하는데 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a system that can charge a battery through regenerative braking even in an internal combustion engine vehicle.

또한, 본 발명의 목적은 필요에 따라 발전기를 모터로 이용하여 구동륜의 회전속도를 제어함으로써, 차량의 전후진 전환 시 필요한 클러치를 삭제할 수 있는 시스템을 제공하는데 있다. It is also an object of the present invention to provide a system capable of eliminating a clutch required for forward / reverse switching of a vehicle by controlling the rotational speed of a drive wheel using a generator as a motor as needed.

아울러, 본 발명의 목적은 구동륜에 장착된 발전기를 모터로 이용하여 무한변속을 구현함과 동시에 주동력원인 내연기관과 함께 하이브리드 효과를 구현할 수 있는 시스템을 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide a system capable of realizing infinite shifting by using a generator mounted on a drive wheel as a motor and implementing a hybrid effect with an internal combustion engine as a main power source.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 인휠 회생제동시스템은 구동륜(100), 상기 구동륜(100)과 연결되는 링기어(210)를 포함하는 유성기어(200), 상기 유성기어(200)의 선기어(230)에 연결되는 발전기(300), 상기 유성기어(200)의 캐리어(220)에 연결되는 구동축(400)을 포함하고, 상기 구동축(400)은 자동차의 내연기관에 연결되는 인휠 회생제동시스템(1000)에 있어서, 상기 발전기(300)의 회전축은 발전기 하우징을 관통하여 일단은 상기 유성기어(200)의 선기어(230)와 연결되고, 타단은 상기 구동축(400)과 연결된 클러치(500)와 연결되며, 운전자가 제동 페달을 밟지 않는 일반 구동 시에는 상기 클러치(500)가 결합되어 엔진의 구동력이 상기 발전기(300)의 회전축에 직접 전달되어 발전을 통해 차량의 구동 시 필요한 차량 전원을 공급하거나 배터리를 충전하게 되며, 운전자가 제동 페달을 밟아 제동이 시작되면 차량 ECU에서 검출된 제동신호를 이용해 상기 클러치(500)가 해제되어 발전기의 회전속도와 구동축의 회전속도가 달라지고, 상기 선기어(230)에 작용하는 토크가 발전기의 발전용 토크로 작용하여 회생제동이 이루어지고, 엔진의 시동을 끄지 않는 상태에서 차량이 정지한 경우 상기 클러치(500)의 결합을 해제하여 발전기와 구동축이 분리된 상태에서, 상기 유성기어(200)의 선기어에 연결된 발전기의 속도와 회전방향을 제어함으로써, 링기어에 연결된 구동륜의 속도를 0으로 유지하고, 차량의 발진시 상기 발전기(300)를 전기모터로 사용하여 차량을 시동하여 발진시키고, 클러치(500)의 결합을 해제하여 발전기(300)와 구동축(400)을 분리하고, 내연기관의 구동축이 유성기어의 캐리어(220)와 연결되어 회전하는 상태에서, 유성기어의 선기어(230)에 연결된 발전기(300)의 속도를 제어함으로써, 링기어(210)에 연결된 구동륜(100)의 속도를 가감속할 수 있으며, 클러치(500)의 결합을 해제하여 발전기(300)와 구동축(400)이 분리된 상태에서, 상기 유성기어(200)의 선기어(230)에 연결된 발전기(300)의 속도와 회전방향을 제어함으로써, 링기어(220)에 연결된 구동륜(100)의 속도를 정회전 또는 역회전으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention provides an in-wheel regenerative braking system including a planetary gear set including a driving wheel, a ring gear connected to the driving wheel, A generator 300 connected to the sun gear 230 and a drive shaft 400 connected to the carrier 220 of the planetary gear 200. The drive shaft 400 is connected to an internal combustion engine of an automobile, In the system 1000, the rotary shaft of the generator 300 passes through the generator housing, one end is connected to the sun gear 230 of the planetary gear 200, and the other end is connected to the clutch 500 connected to the drive shaft 400, When the driver does not step on the braking pedal, the clutch 500 is engaged and the driving force of the engine is directly transmitted to the rotary shaft of the generator 300 to supply the vehicle power required for driving the vehicle through the power generation Or charge the battery. When the driver starts braking by depressing the brake pedal, the clutch 500 is released using the braking signal detected by the vehicle ECU, so that the rotational speed of the generator and the rotational speed of the drive shaft are changed, and the torque acting on the sun gear 230 When the vehicle is stopped in a state in which the engine is not turned off, the clutch 500 is disengaged so that the generator and the drive shaft are separated from each other, The speed of the drive wheel connected to the ring gear is maintained at zero by controlling the speed and the direction of rotation of the generator connected to the sun gear of the engine 200. The generator 300 is used as an electric motor to start the vehicle, The generator 300 is separated from the drive shaft 400 by releasing the clutch 500 and the drive shaft of the internal combustion engine is connected to the carrier 220 of the planetary gear, The speed of the drive wheel 100 connected to the ring gear 210 can be increased or decreased by controlling the speed of the generator 300 connected to the sun gear 230 of the planetary gear, The speed of the generator 300 connected to the sun gear 230 of the planetary gear 200 and the direction of rotation of the generator 300 are controlled in a state in which the drive shaft 300 and the drive shaft 400 are separated from each other, ) Can be controlled by forward rotation or reverse rotation.

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또한, 클러치의 결합을 해제하여 발전기와 구동축을 분리하고, 내연기관의 구동축이 유성기어의 캐리어와 연결되어 회전하는 상태에서, 유성기어의 선기어에 연결된 발전기의 속도를 제어함으로써, 링기어에 연결된 구동륜의 속도를 가감속할 수 있는 무한 변속 방법을 제공할 수 있다.Further, by releasing the engagement of the clutch and separating the generator from the drive shaft, and controlling the speed of the generator connected to the sun gear of the planetary gear in a state in which the drive shaft of the internal combustion engine is connected to the carrier of the planetary gear, The speed of the vehicle can be increased or decreased.

또한, 클러치의 결합을 해제하여 발전기와 구동축이 분리된 상태에서, 유성기어의 선기어에 연결된 발전기의 속도와 회전방향을 제어함으로써, 링기어에 연결된 구동륜의 속도를 정회전 또는 역회전으로 제어할 수 있는 무한 변속 방법을 제공할 수 있다.The speed of the generator connected to the sun gear of the planetary gear and the direction of rotation of the generator are controlled in a state where the generator is disengaged from the drive shaft by releasing the engagement of the clutch so that the speed of the drive wheel connected to the ring gear can be controlled Thereby providing an infinite variable shifting method.

또한, 발전기와 내연기관의 구동축이 동시에 구동륜의 속도를 제어하여 차량을 발진시킬 수 있는 하이브리드 시스템을 제공할 수 있다.
Further, it is possible to provide a hybrid system in which the drive shaft of the generator and the internal combustion engine simultaneously control the speed of the drive wheel to oscillate the vehicle.

본 발명의 인휠 회생제동시스템은 내연기관 차량의 구동륜에 유성기어와 발전기를 장착함으로써, 주행 시 차량의 전기장치의 작동에 필요한 전기에너지를 발전할 수 있을 뿐 아니라, 내연기관 차량에서도 제동 시 소비되는 차량의 운동에너지(구동륜의 회전에너지)를 전기에너지로 변환 저장하는 회생제동기능을 구현할 수 있다.The in-wheel regenerative braking system of the present invention not only can generate electric energy necessary for operation of the electric apparatus of the vehicle while driving, but also can be used for braking in the internal combustion engine vehicle by mounting the planetary gear and the generator to the drive wheels of the internal- It is possible to implement a regenerative braking function for converting and storing the kinetic energy of the vehicle (rotational energy of the drive wheel) into electric energy.

또한, 본 발명은 위와 같은 효과를 통해 기존 차량의 내연기관에 연결된 발전기(알터네이터)를 삭제하고 이를 대체할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of eliminating the generator (alternator) connected to the internal combustion engine of an existing vehicle and replacing it with the above effect.

또한, 본 발명은 필요에 따라 발전기를 모터로 이용하여 구동륜의 회전속도를 제어함으로써, 차량의 전후진 전환 시 필요한 클러치를 삭제할 수 있는 효과가 있다. Further, according to the present invention, the rotation speed of the drive wheel is controlled by using the generator as a motor, if necessary, thereby eliminating the clutch necessary for shifting the vehicle forward and backward.

아울러, 본 발명은 구동륜에 장착된 발전기를 모터로 이용하여 구동륜의 속도를 제어함으로써 별도의 무단변속기 없이도 무한변속을 구현할 수 있으며, 주동력원인 내연기관과 함께 하이브리드 효과를 구현할 수 있다.
Further, according to the present invention, the speed of the drive wheel is controlled by using the generator mounted on the drive wheel as a motor, so that an infinite shift can be realized without a separate continuously variable transmission, and a hybrid effect can be realized together with an internal combustion engine as a main power source.

도 1은 종래의 하이브리드 자동차 구동시스템의 예시도
도 2는 종래의 인휠 구동시스템의 예시도
도 3은 본 발명의 인휠 회생제동시스템의 개념도 1 is an exemplary diagram of a conventional hybrid vehicle drive system
2 is an exemplary diagram of a conventional in-wheel drive system
3 is a conceptual diagram of the in-wheel regenerative braking system of the present invention

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

도 3은 본 발명의 인휠 회생제동시스템의 개념도를 나타낸 것으로, 본 발명의 인휠 회생제동시스템(1000)은 구동륜(100), 구동륜(100)에 연결되는 유성기어(200), 유성기어(200)에 연결되는 발전기(300), 내연기관(Internal combustion engine)의 동력원을 전달받아 구동륜(100)을 구동시키는 구동축(400), 발전기(300)와 구동축(400)의 동력을 전환하는 클러치(500)를 포함하여 구성된다.3 is a conceptual diagram of an in-wheel regenerative braking system according to the present invention. The in-wheel regenerative braking system 1000 includes a drive wheel 100, a planetary gear 200 connected to the drive wheel 100, a planetary gear 200, A drive shaft 400 that drives the drive wheel 100 by receiving a power source of the internal combustion engine, a clutch 500 that switches the power of the generator 300 and the drive shaft 400, .

상기 유성기어(200)는 링기어(210), 캐리어(220) 및 선기어(230)를 포함하여 구성된다.The planetary gear 200 includes a ring gear 210, a carrier 220, and a sun gear 230.

본 발명에서 제안한 구조에서 회생제동용 발전기는 클러치를 사이에 두고 구동축과 연결되어 있다. 따라서 발전기의 회전축(로터)은 발전기 하우징을 관통하여 한쪽 끝은 선기어에 연결되고, 다른 끝은 클러치에 연결된다. 클러치는 전자식 클러치 또는 원웨이클러치의 사용이 가능하다.In the structure proposed in the present invention, the generator for regenerative braking is connected to the drive shaft via a clutch. Thus, the rotary shaft (rotor) of the generator passes through the generator housing, one end connected to the sun gear and the other end connected to the clutch. The clutch can use an electronic clutch or a one-way clutch.

또한, 도 3의 실시 예에서는 선기어와 링기어, 캐리어가 각각 한 개인 단순 유성기어를 도시하고 있으나, 회생제동효율이나 속도-토크 용량에 따라 복합 유성기어를 장착하여 사용할 수도 있다.In the embodiment of FIG. 3, the simple planetary gear having one sun gear, one ring gear, and one carrier is shown, but a compound planetary gear may be mounted and used depending on the regenerative braking efficiency and the speed-torque capacity.

이하, 본 발명의 인휠 회생제동시스템의 작동을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the in-wheel regenerative braking system of the present invention will be described in more detail.

먼저, 단순 유성기어를 사용한 경우 유성기어 입출력과 발전기의 속도관계식은 아래 식(1) 및 (2)와 같다.First, when a simple planetary gear is used, the speed relation between the planetary gear input / output and the generator is expressed by the following equations (1) and (2).

Figure 112014013373646-pat00001
Figure 112014013373646-pat00001

Figure 112014013373646-pat00002
Figure 112014013373646-pat00002

여기서,

Figure 112014013373646-pat00003
는 캐리어 즉 구동축의 회전속도,
Figure 112014013373646-pat00004
은 링기어 즉 구동륜의 회전속도,
Figure 112014013373646-pat00005
는 선기어 즉 회생제동용 발전기의 회전속도를 나타내며, 또한,
Figure 112014013373646-pat00006
는 유성기어 기어비로서 선기어잇수(
Figure 112014013373646-pat00007
)와 링기어잇수(
Figure 112014013373646-pat00008
)의 비를 나타낸다.here,
Figure 112014013373646-pat00003
The rotation speed of the carrier, i.e., the drive shaft,
Figure 112014013373646-pat00004
The rotation speed of the ring gear, that is,
Figure 112014013373646-pat00005
That is, the rotational speed of the generator for regenerative braking,
Figure 112014013373646-pat00006
Is the planetary gear ratio and the number of sun gear teeth (
Figure 112014013373646-pat00007
) And the number of teeth of the ring gear
Figure 112014013373646-pat00008
). ≪ / RTI >

먼저, 본 발명의 인휠 회생제동시스템의 내연기관 차량의 발전기(알터네이터)로서의 역할을 설명하면 다음과 같다. First, the role of the generator (alternator) of the internal combustion engine vehicle of the in-wheel regenerative braking system of the present invention will be described.

제동을 하지 않는 일반 구동 시에는 클러치가 결합하여 엔진의 구동력이 발전기의 로터축에 직접 전달되어 기존 차량의 발전기의 역할을 할 수 있으며, 따라서 기존에 엔진에 연결되어 있는 발전기(알터네이터)를 삭제할 수 있다.The clutch is engaged and the driving force of the engine is transmitted directly to the rotor shaft of the generator to serve as the generator of the existing vehicle. Therefore, the generator (alternator) connected to the engine can be eliminated have.

구동 시 클러치가 결합되어 구동축과 선기어에 연결된 발전기의 회전속도가 같게 되어 식 (1)에서 구동륜은 구동축의 회전속도와 같게 되고 발전기는 발전을 통해 차량의 구동 시 필요한 차량 전원을 공급하거나 배터리를 충전할 수 있다.(1), the rotational speed of the drive shaft becomes equal to the rotational speed of the drive shaft, and the generator supplies the vehicle power necessary for driving the vehicle through the power generation or charges the battery can do.

다음으로, 본 발명의 인휠 회생제동시스템의 내연기관 차량의 회생제동 기능을 설명하면 다음과 같다. Next, the regenerative braking function of the internal combustion engine vehicle of the in-wheel regenerative braking system of the present invention will be described.

운전자가 제동 페달을 밟게 되어 제동이 시작되면 차량 ECU에서 검출된 제동신호를 이용해 클러치가 해제되게 된다. 이로 인해 발전기의 회전속도와 구동축의 회전속도는 달라진다. 식 (1)에서 회생제동용 발전기의 회전속도와 발전용 토크는 아래 식 (3) 및 (4)와 같다.When the driver starts braking by stepping on the braking pedal, the clutch is released using the braking signal detected by the vehicle ECU. As a result, the rotation speed of the generator and the rotation speed of the drive shaft are different. In equation (1), the rotational speed of the generator for regenerative braking and the generator torque are given by the following equations (3) and (4).

Figure 112014013373646-pat00009
Figure 112014013373646-pat00009

Figure 112014013373646-pat00010
Figure 112014013373646-pat00010

여기서

Figure 112014013373646-pat00011
와
Figure 112014013373646-pat00012
은 각각 선기어와 링기어(구동륜)에 작용하는 토크를 나타낸다. 링기어에 작용하는 토크는 차량의 부하토크와 제동토크의 합과 같으며, 선기어에 작용하는 토크는 회생제동용 발전기의 발전용 토크와 같다here
Figure 112014013373646-pat00011
Wow
Figure 112014013373646-pat00012
Represent the torque acting on the sun gear and the ring gear (drive wheel), respectively. The torque acting on the ring gear is equal to the sum of the load torque of the vehicle and the braking torque and the torque acting on the sun gear is equal to the generation torque of the generator for regenerative braking

다음으로, 본 발명의 인휠 회생제동시스템의 무한변속 기능을 설명하면 다음과 같다.Next, the infinite shift function of the in-wheel brake regenerative braking system of the present invention will be described.

일반적으로 차량이 정지하게 되면 엔진의 시동을 끄지 않는 경우 변속장치의 클러치를 사용하여야 하지만, 본 발명의 인휠 구조에서는 엔진이 정지하지 않아도 발전기가 회전하여 차량륜의 회전속도가 0이 되므로 클러치 없이 제동이 가능하다.Generally, when the vehicle is stopped, the clutch of the transmission is to be used when the engine is not turned off. However, in the in-wheel structure of the present invention, since the generator rotates and the rotational speed of the vehicle wheel becomes zero even if the engine is not stopped, This is possible.

즉, 클러치의 결합을 해제하여 발전기와 구동축이 분리된 상태에서, 유성기어의 선기어에 연결된 발전기의 속도와 회전방향을 제어함으로써, 링기어에 연결된 구동륜의 속도를 0으로 유지할 수 있어, 제동상태가 유지된다.In other words, the speed of the drive wheel connected to the ring gear can be maintained at zero by controlling the speed and direction of the generator connected to the sun gear of the planetary gear in a state where the generator is disengaged from the drive shaft by releasing the engagement of the clutch. maintain.

또한, 차량의 발진시 회생제동용 발전기를 전기모터로 사용하게 되면 차량을 시동하여 발진시킬 수 있다. 회생제동용 발전기의 회전속도가 식(1)에서 계산되어 정해진 회전속도이하일 때는 발전기가 차량을 구동하게 되므로 하이브리드효과를 얻을 수 있다.Further, when the generator for regenerative braking is used as an electric motor at the time of vehicle oscillation, the vehicle can be started and oscillated. When the rotational speed of the generator for regenerative braking is calculated in Equation (1) and is less than the predetermined rotational speed, the generator will drive the vehicle, so that a hybrid effect can be obtained.

즉, 발전기와 내연기관의 구동축이 동시에 구동륜의 속도를 제어하여 차량을 발진시킬 수 있는 하이브리드 시스템을 제공할 수 있는 것이다. That is, it is possible to provide a hybrid system in which the drive shaft of the generator and the internal combustion engine simultaneously control the speed of the drive wheel to oscillate the vehicle.

또한, 클러치의 결합을 해제하여 발전기와 구동축을 분리하고, 내연기관의 구동축이 유성기어의 캐리어와 연결되어 회전하는 상태에서, 유성기어의 선기어에 연결된 발전기의 속도를 제어함으로써, 링기어에 연결된 구동륜의 속도를 가감속할 수 있는 무한 변속이 가능하다.Further, by releasing the engagement of the clutch and separating the generator from the drive shaft, and controlling the speed of the generator connected to the sun gear of the planetary gear in a state in which the drive shaft of the internal combustion engine is connected to the carrier of the planetary gear, It is possible to infinitely change the speed of the vehicle.

또한, 클러치의 결합을 해제하여 발전기와 구동축이 분리된 상태에서, 유성기어의 선기어에 연결된 발전기의 속도와 회전방향을 제어함으로써, 링기어에 연결된 구동륜의 속도를 정회전 또는 역회전으로 제어할 수 있는 무한 변속 방법을 제공할 수 있다.The speed of the generator connected to the sun gear of the planetary gear and the direction of rotation of the generator are controlled in a state where the generator is disengaged from the drive shaft by releasing the engagement of the clutch so that the speed of the drive wheel connected to the ring gear can be controlled Thereby providing an infinite variable shifting method.

즉, 회생제동용 발전기를 정지시의 회전속도보다 빠르게 회전시키면 구동륜이 반대방향으로 회전하게 되어 후진이 가능하다.That is, if the generator for regenerative braking is rotated faster than the rotational speed at the time of stopping, the drive wheel rotates in the opposite direction, and the reverse can be performed.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 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.

C : 내연기관
100 : 구동륜
200 : 유성기어 210 : 링기어
220 : 캐리어 230 : 선기어
300 : 발전기
400 : 구동축
500 : 클러치
1000 : 인휠 회생제동시스템C: Internal combustion engine
100:
200: planetary gear 210: ring gear
220: carrier 230: sun gear
300: generator
400: drive shaft
500: clutch
1000: In-wheel regenerative braking system

Claims (7)

구동륜(100);
상기 구동륜(100)과 연결되는 링기어(210)를 포함하는 유성기어(200);
상기 유성기어(200)의 선기어(230)에 연결되는 발전기(300); 및
상기 유성기어(200)의 캐리어(220)에 연결되는 구동축(400);을 포함하고,
상기 구동축(400)은 자동차의 내연기관에 연결되는 인휠 회생제동시스템(1000)에 있어서,
상기 발전기(300)의 회전축은 발전기 하우징을 관통하여 일단은 상기 유성기어(200)의 선기어(230)와 연결되고, 타단은 상기 구동축(400)과 연결된 클러치(500)와 연결되며,
운전자가 제동 페달을 밟지 않는 일반 구동 시에는 상기 클러치(500)가 결합되어 엔진의 구동력이 상기 발전기(300)의 회전축에 직접 전달되어 발전을 통해 차량의 구동 시 필요한 차량 전원을 공급하거나 배터리를 충전하게 되며,
운전자가 제동 페달을 밟아 제동이 시작되면 차량 ECU에서 검출된 제동신호를 이용해 상기 클러치(500)가 해제되어 발전기의 회전속도와 구동축의 회전속도가 달라지고, 상기 선기어(230)에 작용하는 토크가 발전기의 발전용 토크로 작용하여 회생제동이 이루어지고,
엔진의 시동을 끄지 않는 상태에서 차량이 정지한 경우 상기 클러치(500)의 결합을 해제하여 발전기와 구동축이 분리된 상태에서, 상기 유성기어(200)의 선기어에 연결된 발전기의 속도와 회전방향을 제어함으로써, 링기어에 연결된 구동륜의 속도를 0으로 유지하고,
차량의 발진시 상기 발전기(300)를 전기모터로 사용하여 차량을 시동하여 발진시키고,
클러치(500)의 결합을 해제하여 발전기(300)와 구동축(400)을 분리하고, 내연기관의 구동축이 유성기어의 캐리어(220)와 연결되어 회전하는 상태에서, 유성기어의 선기어(230)에 연결된 발전기(300)의 속도를 제어함으로써, 링기어(210)에 연결된 구동륜(100)의 속도를 가감속할 수 있으며,
클러치(500)의 결합을 해제하여 발전기(300)와 구동축(400)이 분리된 상태에서, 상기 유성기어(200)의 선기어(230)에 연결된 발전기(300)의 속도와 회전방향을 제어함으로써, 링기어(220)에 연결된 구동륜(100)의 속도를 정회전 또는 역회전으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 인휠 회생제동시스템(1000)A driving wheel 100;
A planetary gear (200) including a ring gear (210) connected to the drive wheel (100);
A generator 300 connected to the sun gear 230 of the planetary gear 200; And
And a drive shaft (400) connected to the carrier (220) of the planetary gear (200)
In the in-wheel regenerative braking system (1000), the drive shaft (400) is connected to an internal combustion engine of an automobile,
The rotary shaft of the generator 300 passes through the generator housing and is connected to the sun gear 230 of the planetary gear 200 at one end and to the clutch 500 connected to the drive shaft 400 at the other end,
When the driver does not step on the braking pedal, the clutch 500 is engaged so that the driving force of the engine is directly transmitted to the rotating shaft of the generator 300 to supply vehicle power required for driving the vehicle through power generation, In addition,
When the driver starts braking by pressing the braking pedal, the clutch 500 is released by using the braking signal detected by the vehicle ECU, so that the rotational speed of the generator and the rotational speed of the drive shaft are changed, and the torque acting on the sun gear 230 Regenerative braking is performed by acting as a power generation torque of the generator,
When the vehicle is stopped in a state in which the engine is not turned off, the clutch 500 is disengaged to control the speed and the rotational direction of the generator connected to the sun gear of the planetary gear 200 in a state where the generator and the drive shaft are separated from each other Thereby keeping the speed of the drive wheel connected to the ring gear at zero,
The generator 300 is used as an electric motor to start and oscillate the vehicle,
The generator 300 is disengaged from the drive shaft 400 by releasing the clutch 500 and the drive shaft of the internal combustion engine is connected to the carrier 220 of the planetary gear and rotated, The speed of the drive wheel 100 connected to the ring gear 210 can be increased or decreased by controlling the speed of the connected generator 300,
The speed and the rotational direction of the generator 300 connected to the sun gear 230 of the planetary gear 200 are controlled by releasing the clutch 500 so that the generator 300 and the drive shaft 400 are separated from each other, Wherein the speed of the drive wheel (100) connected to the ring gear (220) can be controlled by forward rotation or reverse rotation. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010208446A (en) * 2009-03-09 2010-09-24 Yanmar Co Ltd Working machine
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