KR101781747B1 - 전동식 듀얼 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 내측으로 제1 모터가 배치되는 제1 모터 하우징과, 상기 제1 모터 하우징의 일측으로 배치되고 내측으로 제1 임펠러가 배치되는 제1 펌프 하우징을 포함하고, 차량 변속기로 오일을 공급하는 전동오일펌프; 내측으로 로터와 스테이터를 포함하는 제2 모터가 배치되는 제2 모터 하우징과, 상기 제2 모터 하우징의 일측으로 배치되고 내측으로는 제2 임펠러가 배치되어 냉각수를 공급하는 제2 펌프 하우징을 포함하고, 차량 엔진으로 냉각수를 공급하는 전동워터펌프; 상기 전동오일펌프와 상기 전동워터펌프의 동작을 제어하는 제어부; 상기 전동오일펌프에서 공급하는 오일의 일부를 상기 전동워터펌프로 공급하는 오일 순환관; 및 상기 제어부를 통해 상기 전동오일펌프와 상기 전동워터펌프로 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하고, 상기 제1 모터 하우징과 상기 제2 모터 하우징은 일체로 결합되는 전동식 듀얼 펌프를 제공한다.
본 발명은, 차량 엔진의 냉각수를 순환시키는 전동워터펌프와 차량 변속기의 오일을 순환시키는 전동오일펌프를 이웃하여 배치되도록 하여 전체 배치 공간이 감소될 수 있고, 전동워터펌프와 전동오일펌프가 단일의 제어부에 의해 동작 제어될 수 있도록 하여 배선이 간소될 수 있고 사용 부품이 감소될 수 있으며, 전동오일펌프에서 공급되는 오일의 일부를 전동워터펌프를 동작시키는 모터로 공급하고, 공급된 오일에 의해 전동워터펌프 모터의 냉각이 이루어지도록 할 수 있다.

Description

전동식 듀얼 펌프{Electric dual pump}
본 발명은 전동식 듀얼 펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 엔진의 냉각수를 순환시키는 전동워터펌프와 차량 변속기의 오일을 순환시키는 전동오일펌프가 서로 이웃하여 배치되는 전동식 듀얼 펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 전동오일펌프(Electric Oil Pump; EOP)는 자동차 변속기의 원활한 변속 기능을 위해 내부에 일정한 압력을 유지하기 위해 오일을 공급하는 장치이다. 특히, HEV(Hybrid electric vehicle) 차량의 경우 운행 정지 시 엔진이 정지됨으로 변속기에 일정한 압력을 유지하지 못하게 되는 문제가 있는데, 이를 보완하기 위해 전동오일펌프를 사용하여 엔진 정지 시에도 오일 압력을 유지할 수 있다.
차량의 워터펌프는 엔진냉각 및 히터를 위한 냉각수를 순환시키는 장치로서, 전동식으로 동작하는 전동워터펌프(Electric Water Pump; EWP)는 엔진 조건에 따른 전류량 변화에 의해 제어됨으로써, 엔진운전 조건에 따른 필요 최소 유량제어로 과냉 방지는 물론 냉시동시에는 유량정지를 통한 빠른 웜업(Wormup)이 구현될 수 있다.
전동워터펌프가 엔진의 회전수와 상관없이 독립 제어됨으로써 엔진의 회전수가 아닌 엔진의 부하 조건에 따라 펌핑량을 제어할 수 있다.
이로 인해 전동워터펌프는 엔진이 정지한 상태에서도 워터펌프의 기동이 가능하도록 배터리 전원공급을 위한 제어회로를 더 갖춤으로써, 기계식 워터펌프와 달리 열점(Hot Spot)현상을 방지하기 위한 냉각수를 공급할 수 있게 된다.
상기와 같이 전동오일펌프와 전동워터펌프는 차량 내에 별도로 배치되어 있어, 많은 공간을 차지하는 문제점이 있다.
또한, 별도로 배치된 전동오일펌프와 전동워터펌프 각각에 대하여 제어부가 배치되고, 각각의 제어부에 대하여 별도의 신호선이 연결되므로, 차량의 전장 배선이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 전동오일펌프와 전동워터펌프는 동작 중 발생하는 열의 방열을 위해 각각 소정의 방열 구조를 갖고 있다. 전동오일펌프와 전동워터펌프 각각에 대하여 방열 구조를 적용하게 되므로, 방열 구조의 적용을 위한 많은 공간이 사용되고, 방열 구조의 제작을 위해 비용이 사용되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량 엔진의 냉각수를 순환시키는 전동워터펌프와 차량 변속기의 오일을 순환시키는 전동오일펌프가 이웃하여 배치되도록 하는 전동식 듀얼 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전동워터펌프와 전동오일펌프가 단일의 제어부에 의해 동작 제어될 수 있도록 하는 전동식 듀얼 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전동오일펌프에서 공급되는 오일의 일부를 전동워터펌프를 동작시키는 모터로 공급하고, 공급된 오일에 의해 전동워터펌프 모터의 냉각이 이루어지도록 하는 전동식 듀얼 펌프를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 내측으로 제1 모터가 배치되는 제1 모터 하우징과, 상기 제1 모터 하우징의 일측으로 배치되고 내측으로 제1 임펠러가 배치되는 제1 펌프 하우징을 포함하고, 차량 변속기로 오일을 공급하는 전동오일펌프; 내측으로 로터와 스테이터를 포함하는 제2 모터가 배치되는 제2 모터 하우징과, 상기 제2 모터 하우징의 일측으로 배치되고 내측으로는 제2 임펠러가 배치되어 냉각수를 공급하는 제2 펌프 하우징을 포함하고, 차량 엔진으로 냉각수를 공급하는 전동워터펌프; 상기 전동오일펌프와 상기 전동워터펌프의 동작을 제어하는 제어부; 상기 전동오일펌프에서 공급하는 오일의 일부를 상기 전동워터펌프로 공급하는 오일 순환관; 및 상기 제어부를 통해 상기 전동오일펌프와 상기 전동워터펌프로 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하고, 상기 제1 모터 하우징과 상기 제2 모터 하우징은 일체로 결합되는 전동식 듀얼 펌프를 제공한다.
상기 전동워터펌프는, 내측으로 로터와 스테이터가 배치되는 모터 하우징과, 상기 모터 하우징의 내측에서 상기 로터를 감싸도록 배치되어 상기 로터와 상기 스테이터의 배치 공간을 격리하는 격리벽과, 상기 모터 하우징의 일측으로 배치되고 내측으로는 임펠러가 배치되어 냉각수를 펌핑하는 펌프 하우징을 포함할 수 있다.
상기 오일 순환관은, 상기 전동오일펌프에서 출력되는 오일의 일부를 상기 모터 하우징 내측의 상기 스테이터 측으로 공급하는 오일 공급관과, 상기 스테이터 측에서 상기 전동오일펌프로 오일을 배출시키는 오일 배출관을 포함할 수 있다.
상기 전원 공급부는, 전원과 함께 상기 제어부로 유입되는 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 회로와, 상기 제어부를 통해 제어되어 출력되는 전류를 상기 전동오일펌프와 상기 전동워터펌프의 구동에 필요한 전원으로 변환하여 각각 출력하는 제1 및 제2 모터 구동 소자를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 차량 엔진의 냉각수를 순환시키는 전동워터펌프와 차량 변속기의 오일을 순환시키는 전동오일펌프가 이웃하여 배치되도록 하여 전체 배치 공간이 감소될 수 있다.
또한, 본 발명은 전동워터펌프와 전동오일펌프가 단일의 제어부에 의해 동작 제어될 수 있도록 하여 배선이 간소될 수 있고 사용 부품이 감소될 수 있다.
또한, 본 발명은 전동오일펌프에서 공급되는 오일의 일부를 전동워터펌프를 동작시키는 모터로 공급하고, 공급된 오일에 의해 전동워터펌프 모터의 냉각이 이루어지도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 듀얼 펌프의 외형의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 듀얼 펌프의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에서 사용하는 제어부와 전동오일펌프 및 전동워터펌프의 연결 관계를 나타내는 블록도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 듀얼 펌프의 외형의 일 예를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 듀얼 펌프의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 3은 본 발명에서 사용하는 제어부와 전동오일펌프 및 전동워터펌프의 연결 관계를 나타내는 블록도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동식 듀얼 펌프(100)는 전동오일펌프(120), 전동워터펌프(130), 제어부(140), 오일 순환관(150)을 포함한다.
전동오일펌프(120)와 전동워터펌프(130)는 각각 제1 모터(M1)와 제2 모터(M2)에 의해 구동된다.
전동오일펌프(120)와 전동워터펌프(130)는 각각 캔드 모터 펌프(canned motor pump) 형태이다. 캔드 모터 펌프는 원심 펌프와 전동기를 일체로 조합한 것으로, 펌프액의 일부를 축수와 전동기로 순환시켜 회전 부분을 액속에 넣고, 윤활과 냉각 작용을 하도록 한다. 즉, 전동오일펌프(120)는 오일에 의해 윤활과 냉각 작용이 이루어지도록 한다. 그리고, 전동워터펌프(130)의 모터의 윤활과 냉각은 전동오일펌프(120)에서 공급되는 오일에 의해 이루어진다.
전동오일펌프(120)는 제1 모터 하우징(1210)과 제1 펌프 하우징(1220)을 포함한다.
제1 모터 하우징(1210)은 소정의 형상과 크기로 제작되고, 내측으로 소정의 공간을 제공한다.
제1 모터 하우징(1210)의 내측으로는 제1 모터(M1)가 배치된다.
제1 펌프 하우징(1220)은 제1 모터 하우징(1210)의 일측으로 배치되어 연결된다. 제1 펌프 하우징(1220)은 소정의 크기를 갖는 육면체 형태로 형성될 수 있다. 제1 펌프 하우징(1220)의 일측으로는 감속기(미도시) 측으로 오일이 배출되는 오일 배출구(1224)가 배치될 수 있다.
제1 펌프 하우징(1220)의 내측으로는 제1 모터(M1)의 구동축에 연결되어 오일 공급을 수행하는 제1 임펠러(1222)가 배치된다.
제1 펌프 하우징(1220)의 일측으로는 후술하는 전동워터펌프(130)가 연결되어, 전동워터펌프(130)를 지지할 수도 있다.
전동워터펌프(130)는 제2 펌프 하우징(1310), 제2 모터 하우징(1320)을 포함한다.
제2 펌프 하우징(1310)은 후술하는 제2 모터 하우징(1320)의 일측으로 배치되어 연결된다. 제2 펌프 하우징(1310)은 내측으로 제2 임펠러(1312)가 배치되어, 엔진으로의 냉각수 순환이 이루어지도록 한다.
임펠러는 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
제2 모터 하우징(1320)은 소정의 형상과 크기로 제작되고, 내측으로 소정의 공간을 제공한다.
제2 모터 하우징(1320)의 내측으로는 로터(1330)와 스테이터(1340)를 포함하는 제2 모터(M2)가 배치된다.
여기서, 로터(1330)는 중심축 상에 소정의 회전축(1332)이 배치되고, 회전축(1332)의 일측으로는 회전축(1332)의 회전을 용이하게 하는 베어링(1333)이 배치된다.
로터(1330)와 스테이터(1340)는 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 전동워터펌프(130)의 제2 모터(M2)는 격리벽(1350)을 더 포함한다.
격리벽(1350)은 제2 모터 하우징(1320)의 내측으로 배치되고, 로터(1330)를 감싸도록 배치된다. 따라서, 격리벽(1350)에 의해 제2 모터 하우징(1320)의 내측 공간은 양분되고, 양분된 공간의 일측에는 로터(1330)가 다른 일측에는 스테이터(1340)가 배치된다.
이때, 로터(1330)가 배치되는 공간으로는 후술하는 제2 펌프 하우징(1310)을 통해 공급되는 냉각수가 유입되도록 하여 로터(1330)의 냉각이 이루어지고, 스테이터(1340)가 배치되는 공간으로는 전동오일펌프(120)에서 공급되는 오일의 일부가 유입되어 냉각과 윤활이 이루어지도록 한다.
격리벽(1350)에 의해 양분된 공간 사이에는 유체의 이동이 이루어지지 않도록 서로 격리 밀폐된다. 여기서, 격리벽(1350)에 의해 양분된 공간의 격리가 유지될 수 있다면 격리벽(1350)의 재질은 다양하게 사용될 수 있다.
한편, 제1 모터 하우징(1210)과 제2 모터 하우징(1320)은 일측이 서로 결합되어 일체로 구성된다. 따라서, 전동오일펌프(120)와 전동워터펌프(130)는 차체의 소정 위치에 함께 배치될 수 있다.
오일 순환관(150)은 전동오일펌프(120)에서 차량 변속기로 공급되는 오일의 일부를 전동워터펌프(130)의 제2 모터 하우징(1320)의 내측으로 공급하고, 사용된 오일은 전동오일펌프(120) 측으로 배출한다.
오일 순환관(150)은 오일 공급관(152)과 오일 배출관(154)을 포함한다.
오일 공급관(152)은 제1 모터 하우징(1210)의 내측 공간과 제2 모터 하우징(1320)의 스테이터(1340) 측 공간을 연결하여 전동오일펌프(120)에서 공급되는 오일 일부를 제2 모터 하우징(1320)의 스테이터(1340) 측 공간으로 공급한다.
스테이터(1340) 측으로 유입된 오일은 스테이터(1340) 및 제어기 측에서 발생되는 열을 제2 모터 하우징(1320)으로 전달한다. 또한, 스테이터(1340) 측으로 유입된 오일은 로터(1330)의 동작 중 발생되어 격리벽(1350) 측으로 전달되는 열을 제2 모터 하우징(1320)으로 전달한다.
오일 배출관(154)은 제2 모터 하우징(1320)의 스테이터(1340) 측 공간과 전동오일펌프(120)를 연결하여, 스테이터(1340)측에서 전동오일펌프(120)로 오일이 배출되도록 한다.
도 3을 참조하여, 제어부(140)와 전동오일펌프(120)와 전동워터펌프(130)의 연결 관계를 살펴보기로 한다.
도 3을 참조하면, 제어부(140)에는 캔 통신 회로(10), EMC 필터 회로(20), 제1 모터 구동부(142), 제2 모터 구동부(144)가 연결된다.
제어부(140)는 차량 상에서 소정의 위치(예를 들어 엔진룸)에 배치되고, 차량에 배치되어 있는 캔 통신 회로(10)와 신호 교환이 가능하게 연결된다.
차량용 캔(CAN; Controller Area Networks, 이하 CAN 이라 함) 통신은 자동차 내에 구비된 중앙 제어기(controller) 및 서브 제어기들간의 데이터 교환을 위해 데이터 교환 경로인 CAN 통신 버스를 제공하며, 제공한 CAN 통신 버스를 통해 상호 교환되는 각종 데이터들의 우선 순위를 조정할 수 있는 일종의 자동차 최적화 시스템이다.
또한, 제어부(140)는 EMC 필터 회로(20)와 연결되어 EMC 필터 회로(20)를 통해 전원을 공급받을 수 있다. EMC 필터 회로는 차량에 배치되어 있는 다양한 전자기기에서 발생되는 전기적 잡음을 제거하는 회로이다.
제어부(140)는 제1 모터(M1)와 제2 모터(M2)에 대하여 각각 소정의 제어 신호를 인가하여, 전동오일펌프(120)와 전동워터펌프(130)가 필요로 하는 동작을 수행하도록 한다.
이때, 제어부(140)는 제1 모터 구동부(142)와 제2 모터 구동부(144)를 통해 펄스 폭 변조(PWM; Pulse Width Modulation) 신호와 전원을 함께 인가하여 제1 모터(M1)와 제2 모터(M2)의 동작을 제어한다.
제1 모터 구동부(142)와 제2 모터 구동부(144)는 제어부(140)를 통해 출력되는 전원을 제1 모터(M1)와 제2 모터(M2)의 동작에 최적의 전압과 전류로 조절하여 출력한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은, 차량 엔진의 냉각수를 순환시키는 전동워터펌프와 차량 변속기의 오일을 순환시키는 전동오일펌프를 이웃하여 배치되도록 하여 전체 배치 공간이 감소될 수 있고, 전동워터펌프와 전동오일펌프가 단일의 제어부에 의해 동작 제어될 수 있도록 하여 배선이 간소될 수 있고 사용 부품이 감소될 수 있으며, 전동오일펌프에서 공급되는 오일의 일부를 전동워터펌프를 동작시키는 모터로 공급하고, 공급된 오일에 의해 전동워터펌프 모터의 냉각이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 전동식 듀얼 펌프 110: 본체
120: 전동오일펌프 130: 전동워터펌프,
140: 제어부 150: 오일 순환관

Claims (5)

  1. 내측으로 제1 모터가 배치되는 제1 모터 하우징과, 상기 제1 모터 하우징의 일측으로 배치되고 내측으로 제1 임펠러가 배치되는 제1 펌프 하우징을 포함하고, 차량 변속기로 오일을 공급하는 전동오일펌프;
    내측으로 로터와 스테이터를 포함하는 제2 모터가 배치되는 제2 모터 하우징과, 상기 제2 모터 하우징의 일측으로 배치되고 내측으로는 제2 임펠러가 배치되어 냉각수를 공급하는 제2 펌프 하우징을 포함하고, 차량 엔진으로 냉각수를 공급하는 전동워터펌프;
    상기 전동오일펌프와 상기 전동워터펌프의 동작을 제어하는 제어부;
    상기 전동오일펌프에서 공급하는 오일의 일부를 상기 전동워터펌프로 공급하는 오일 순환관; 및
    상기 제어부를 통해 상기 전동오일펌프와 상기 전동워터펌프로 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하고,
    상기 제1 모터 하우징과 상기 제2 모터 하우징은 일체로 결합되는 전동식 듀얼 펌프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전동오일펌프와 상기 전동워터펌프는,
    캔드 모터 펌프(canned motor pump) 형태인 전동식 듀얼 펌프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전동워터펌프는,
    상기 제2 모터 하우징의 내측에서 상기 로터를 감싸도록 배치되어 상기 로터와 상기 스테이터의 배치 공간을 격리하는 격리벽을 더 포함하는 전동식 듀얼 펌프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 오일 순환관은,
    상기 전동오일펌프에서 출력되는 상기 오일의 일부를 상기 제2 모터 하우징 내측의 상기 스테이터 측으로 공급하는 오일 공급관과,
    상기 스테이터 측에서 상기 전동오일펌프로 오일을 배출시키는 오일 배출관을 포함하는 전동식 듀얼 펌프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전원 공급부는,
    전원과 함께 상기 제어부로 유입되는 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 회로와,
    상기 제어부를 통해 제어되어 출력되는 전류를 상기 전동오일펌프와 상기 전동워터펌프의 구동에 필요한 전원으로 변환하여 각각 출력하는 제1 및 제2 모터 구동 소자를 포함하는 전동식 듀얼 펌프.
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US11739756B2 (en) 2020-11-30 2023-08-29 Deere & Company Multi-pump apparatus of cooling system

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KR101506558B1 (ko) 2014-08-13 2015-04-07 주식회사 지코 엔진 보조 시스템 및 이를 위한 이중 워터펌프

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