KR101751511B1 - 전기 자동차용 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전기 자동차용 구동장치에 관한 것으로, 선기어부와, 선기어부가 내측에 맞물려 회전되는 캐리어부와, 캐리어부가 내측에 맞물려 회전되는 링기어부와, 링기어부에 맞물려 회전되고 바퀴부와 연결되는 차동기어부와, 캐리어부와 연결되고 캐리어부에 동력을 제공하는 발진모터부와, 선기어부와 연결되고 선기어부에 동력을 제공하는 운전모터부를 포함하여, 구동 성능이 개선되면서 소형화 제작이 가능하다.

Description

전기 자동차용 구동장치{DRIVING DEVICE FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기 자동차용 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이중 모터가 적용되어 모터 자체의 크기를 줄이고, 구동 성능이 개선되는 전기 자동차용 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차는 배기가스의 배출이 전혀 없는 친환경 차량을 말하며, 주행을 위한 에너지를 공급하는 배터리와, 배터리로부터 출력되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환시키는 인버터와, 인버터로부터의 교류 전력을 공급받아 회전력을 발생시켜 차량의 주행을 도모하는 주행용 모터 등이 필수적으로 탑재되어 있고, 모터의 회전동력이 감속기에 감속된 후 구동축을 통해 휠로 전달되어 전기자동차의 주행이 이루어진다.
종래에는 바퀴에 동력을 제공하기 위해 하나의 모터가 사용되므로, 모터 자체 크기의 소형화를 구현하기가 어렵고, 주행 시 운전자의 페달 가압에 따른 응답성이 저하되는 문제점이 있었다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2015-0142292호(2015.12.22. 공개, 발명의 명칭 : 전기 자동차 구동 장치)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 2개의 모터를 사용하여 소형 모터 사용이 가능하고, 구동 성능이 개선되는 전기 자동차용 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전기 자동차용 구동장치는: 선기어부; 상기 선기어부가 내측에 맞물려 회전되는 캐리어부; 상기 캐리어부가 내측에 맞물려 회전되는 링기어부; 상기 링기어부에 맞물려 회전되고, 바퀴부와 연결되는 차동기어부; 상기 캐리어부와 연결되고, 상기 캐리어부에 동력을 제공하는 발진모터부; 및 상기 선기어부와 연결되고, 상기 선기어부에 동력을 제공하는 운전모터부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발진모터부와 상기 캐리어부는 웜기어 또는 랙앤피니언기어 방식으로 연결되어 동력이 전달되는 것을 특징으로 한다.
상기 운전모터부는 비엘디씨 모터를 사용하고, 회전자가 상기 선기어부와 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 운전모터부는 4상 모터인 것을 특징으로 한다.
상기 운전모터부는 이중 코일형 모터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기 자동차용 구동장치는: 상기 선기어부와 연결되고, 상기 선기어부에 제동력을 제공하는 제동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전기 자동차용 구동장치는 발진모터부와 운전모터부를 적절하게 구동시켜 자동차에 동력을 제공하므로, 소형 제작이 가능하다.
본 발명에 따른 전기 자동차용 구동장치는 발진모터부와 캐리어부가 웜기어 또는 랙앤피니언기어 방식으로 연결되므로, 캐리어부의 외측에서 동력 제공이 가능하다.
본 발명에 따른 전기 자동차용 구동장치는 운전모터부로 4상 모터가 채택되어, 구동력이 증대되고 고속 회전시 반력의 영향이 줄어들 수 있다.
본 발명에 따른 전기 자동차용 구동장치는 운전모터부로 이중 코일형 모터가 채택되어, 회전력이 증대될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 자동차용 구동장치는 제동부가 발진 초기에 선기어부 자체 회전을 제한하므로, 발진모터부의 구동력 감소를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치에서 4상 모터인 운전모터부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치에서 이중 코일형 모터인 운전모터부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에서 제동부가 추가된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치에서 차속에 따른 출력 회전수를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전기 자동차용 구동장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치(1)는 선기어부(10)와, 캐리어부(20)와, 링기어부(30)와, 차동기어부(40)와, 발진모터부(50)와, 운전모터부(60)를 포함한다.
선기어부(10)와, 캐리어부(20)와, 링기어부(30)는 하나의 유성기어세트를 이룬다. 선기어부(10)는 캐리어부(20)의 내측에 맞물려 회전되고, 캐리어부(20)는 링기어부(30)의 내측에 맞물려 회전된다. 일 예로, 캐리어부(20)는 캐리어몸체부(21)와, 캐리어기어부(22)와, 캐리어연장부(23)를 포함할 수 있다. 캐리어몸체부(21)에는 복수개의 캐리어기어부(22)가 회전 가능하게 장착되며, 캐리어기어부(22)는 선기어부(10)와 링기어부(30) 사이에 맞물려 동력을 전달할 수 있다. 캐리어연장부(23)는 캐리어몸체부(21)의 단부에서 링기어부(30)의 외측으로 연장되어 발진모터부(50)와 연결될 수 있다.
차동기어부(40)는 링기어부(30)에 맞물려 회전되고, 바퀴부(100)와 연결된다. 일 예로, 캐리어부(20)를 감싸는 링기어부(30)는 일측 방향으로 연장되어 측면 혹은 내면에 차동기어부(40)가 연결될 수 있다. 차동기어부(40)의 양측으로 구동축(41)이 각각 연결되고, 구동축(41)은 바퀴부(100)에 동력을 전달할 수 있다. 구동축(41)은 선기어부(10)를 관통할 수 있다.
발진모터부(50)는 캐리어부(20)와 맞물리고, 캐리어부(20)에 동력을 제공한다. 운전모터부(60)는 선기어부(10)와 연결되고, 선기어부(10)에 동력을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치(1)는 발진모터부(50)와 운전모터부(60)가 동시에 또는 개별적으로 구동되어 링기어부(30)에 동력이 전달된 후, 차동기어부(40)를 통해 바퀴부(100)가 구동될 수 있다.
발진모터부(50)와 캐리어부(20)는 웜기어 또는 랙앤피니언기어 방식으로 연결되어 동력이 전달된다. 일 예로, 캐리어몸체부(21)는 링기어부(30)의 내측에 배치되고, 캐리어몸체부(21)에서 연장되는 캐리어연장부(23)는 링기어부(30)의 외측으로 돌출될 수 있다. 발진모터부(50)는 유성기어세트의 외측에서 캐리어연장부(23)와 연결되되, 웜기어 또는 랙앤피니언기어 방식으로 맞물려 동력을 전달할 수 있다.
운전모터부(60)는 권선이 감기어 자장을 이루는 고정자(61)와, 영구자석을 주위의 자장에 노출하여 회전을 유도하는 회전자(62)를 포함하고, 회전자(62)가 선기어부(10)에 연결되어 선기어부(10)를 회전시킬 수 있다. 일 예로, 회전자(62)는 선기어부(10)의 외측면에 장착되거나, 외측면에 일체로 형성될 수 있다.
도 1을 기준으로, 캐리어부(20)의 내부에 선기어부(10)가 연결되고, 캐리어부(20)의 외부에 링기어부(30)가 연결될 때, 선기어부(10)는 좌측 방향으로 연장되어 운전모터부(60)와 연결되고, 링기어부(30)는 우측 방향으로 연장되어 내측면이 차동기어부(40)와 연결될 수 있다.
운전모터부(60)는 비엘디씨 모터(Brushless Direct Cuttent Motor)를 사용하고, 회전자(62)가 선기어부(10)와 연결된다. 일반적으로 비엘디씨 모터는 장수명과 저소음의 AC모터와, 소형이며 고출력인 DC모터의 장점을 결합하여 만든 것으로서 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치에서 4상 모터인 운전모터부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 운전모터부(60)는 4상 모터가 적용될 수 있다. 일 예로, 4상 모터는 기존 좌우 2극을 3극으로 분할하여 형성될 수 있으며, 권선 입력 선로가 기존 3선에서 4선으로 변경됨에 따라 전선의 굵기를 가늘게 할 수 있다. 또한, 동일한 구간을 4등분하여 모터를 설계하므로, 동력의 단절이 적고, 구동력의 증대가 가능하며, 인접한 동일 위상끼리의 거리차가 멀어져 고속 회전시 반력의 영향이 적어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치에서 이중 코일형 모터인 운전모터부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1과 도 4를 참조하면, 운전모터부(60)는 이중 코일형 모터가 적용될 수 있다. 일 예로, 영구자석의 내측과 외측에 코일을 부설하여, 회전자(62)의 내외측에 고정자(61)의 자장이 형성될 수 있다. 이때, 회전자(62)가 동일한 방향으로 회전하도록 고정자(61)의 전류 방향을 설정할 수 있다. 이러한 회전자(62)는 회전력이 증대될 수 있다.
도 4는 도 1에서 제동부가 추가된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치(1)는 제동부(70)를 더 포함할 수 있다.
제동부(70)는 선기어부(10)와 연결되어 선기어부(10)에 제동력을 제공한다. 일 예로, 제동부(70)가 선기어부(10)의 회전을 제한한 상태에서 발진모터부(50)가 구동되면, 선기어부(10)가 고정된 상태에서 캐리어부(20)만 회전되면서 링기어부(30) 및 차동기어부(40)에 순차로 동력이 전달될 수 있다. 이때, 선기어부(10)의 회전이 제한되므로, 발진모터부(50)의 구동력 손실이 최소화되어 자동차의 발진이 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치에서 차속에 따른 출력 회전수를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 자동차의 발진 초기에는 구동 토오크가 큰 발진모터부(50)가 구동을 주도적으로 담당하고, 운전모터부(60)는 보조 역할을 한다. 그러나, 적정 속도에 도달하면, 운전모터부(60)가 주도적인 역할을 담당한다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
초기 자동차가 발진을 하고자 하는 경우, 제동부(70)가 선기어부(10)와 연결되어 선기어부(10)에 제동력을 제공하고, 발진모터부(50)가 구동된다. 발진모터부(50)가 구동되면 선기어부(10)의 회전이 제한된 상태에서 캐리어부(20)를 통해 동력이 링기어부(30)에 전달된다. 이와 같이 제동부(70)는 발진시 발진모터부(50)의 동력 손실이 최소화된다.
링기어부(30)가 회전되면, 링기어부(30)의 내측에 맞물린 차동기어부(40)가 회전되고, 차동기어부(40)가 회전되면 구동축(41)이 바퀴부(100)에 동력을 전달하여 자동차가 주행을 시작한다.
자동차가 설계된 속도에 도달하면, 제동부(70)의 제동이 해제되면서 발진모터부(50)의 구동이 중지되며, 운전모터부(60)의 구동만으로 자동차의 주행이 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치(1)는 발진모터부(50)와 운전모터부(60)를 적절하게 구동시켜 자동차에 동력을 제공하므로, 소형 제작이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치(1)는 발진모터부(50)와 캐리어부(20)가 웜기어 또는 랙앤피니언기어 방식으로 연결되므로, 캐리어부(20)의 외측에서 동력 제공이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치(1)는 운전모터부(60)로 4상 모터가 채택되어, 구동력이 증대되고 고속 회전시 반력의 영향이 줄어들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치(1)는 운전모터부(60)로 이중 코일형 모터가 채택되어, 회전력이 증대될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기 자동차용 구동장치(1)는 제동부(70)가 발진 초기에 선기어부(10) 자체 회전을 제한하므로, 발진모터부(50)의 구동력 감소를 억제할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 선기어부 20 : 캐리어부
21 : 캐리어몸체부 22 : 캐리어기어부
23 : 캐리어연장부 30 : 링기어부
40 : 차동기어부 41 : 구동축
50 : 발진모터부 60 : 운전모터부
70 : 제동부

Claims (6)

  1. 선기어부;
    상기 선기어부가 내측에 맞물려 회전되는 캐리어부;
    상기 캐리어부가 내측에 맞물려 회전되는 링기어부;
    상기 링기어부에 맞물려 회전되고, 바퀴부와 연결되는 차동기어부;
    상기 캐리어부와 연결되고, 상기 캐리어부에 동력을 제공하는 발진모터부; 및
    상기 선기어부와 연결되고, 상기 선기어부에 동력을 제공하는 운전모터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발진모터부와 상기 캐리어부는 웜기어 또는 랙앤피니언기어 방식으로 연결되어 동력이 전달되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 구동장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 운전모터부는 비엘디씨 모터를 사용하고, 회전자가 상기 선기어부와 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 구동장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 운전모터부는 4상 모터인 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 구동장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 운전모터부는 이중 코일형 모터인 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 구동장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 선기어부와 연결되고, 상기 선기어부에 제동력을 제공하는 제동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 구동장치.
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