KR101792434B1

KR101792434B1 - 전기 자동차의 발전기 겸용 인휠모터

Info

Publication number: KR101792434B1
Application number: KR1020160103855A
Authority: KR
Inventors: 소치재
Original assignee: 소치재
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2017-11-20

Abstract

본 발명은 전기 자동차의 발전기 겸용 인휠모터에 있어서, 특히 인휠모터에 전기를 공급하여 구동회전에 의해서 전기 자동차를 움직이도록함은 물론 감속과 같은 특별한 조건에 해당할 경우 인휠모터를 발전기로 활용하여 전기를 저장토록함으로서 인휠모터의 사용효율을 극대화시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 발전기 겸용 인휠모터에 관한 것으로,
내부에 제어전자장치가 설치되는 소정의 공간이 형성되도록 일측이 개구되고 타측이 폐쇄된 실린더 형상으로 형성되고, 폐쇄된 일측외면에 돌출되게 샤프트가 형성되는 하우징; 상기 하우징의 외주면에 결합되고, 내부에 상기 제어전자장치와 전기적으로 연결되는 다수개의 권선이 설치되어 회전을 위한 전자석 역할을 하는 스테이터; 상기 스테이터 및 상기 하우징이 내부에 위치할 수 있도록 소정의 공간이 형성되도록 일측이 개구되고 타측이 폐쇄된 실린더 형상으로 형성되고, 그 중앙에 상기 샤프트가 결합되어 상기 하우징에 상대적으로 회전가능하도록 결합되며, 내면에 다수개의 영구자석이 구비되는 로터; 상기 하우징의 개구된 측면에 결합되고, 그 중앙에 상기 하우징의 내부 공간 방향으로 요입되게 중공공간이 형성되는 어댑터 플레이트와; 상기 제어전자장치에 설치되며 위치에너지를 전력으로 바꾸거나 전력을 위치에너지로 바꾸는 인버터 회로부를 포함하여 구성함이 특징이다.

Description

전기 자동차의 발전기 겸용 인휠모터{INWHEEL MOTOR FOR VEHICLE}

본 발명은 전기 자동차의 발전기 겸용 인휠모터에 관한 것으로, 특히 인휠모터에 전기를 공급하여 구동회전에 의해서 전기 자동차를 움직이도록함은 물론 감속과 같은 특별한 조건에 해당할 경우 인휠모터를 발전기로 활용하여 전기를 저장토록함으로서 인휠모터의 사용효율을 극대화시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 발전기 겸용 인휠모터에 관한 것이다.

화석 연료의 희소성으로 인한 가격 상승과 함께, 화석 연료를 사용하는 차량의 배기 가스로 인한 대기 오염 및 온실 가스의 배출 문제가 점점 심각해지고 있다. 이에 따라, 차량의 연비를 높이고 그 배기 가스를 감소시키기 위하여, 차량 업체뿐만 아니라 관련된 다양한 산업 분야에서 이 문제를 해결하기 위한 노력이 행해지고 있다.

예를 들어, 화석 연료에 의해 작동되는 내연 기관을 주 동력 공급 장치로서 이용하고 전기 모터를 보조 동력 공급 장치로서 이용하는 하이브리드 차량(hybrid vehicle)와, 충전식 배터리에 의해 구동되는 전기 모터에 의해 동력을 제공하는 전기 차량와, 화학 반응을 이용하는 연료 전지를 통해 구동되는 전기 모터에 의해 동력을 제공하는 연료전지 차량 등이 개발 및 실용화되고 있다.

이러한 기술적 배경하에서, 엔진의 효율을 높임과 동시에 실용화가 가능할 정도로 차량의 가격을 낮추는 것이 중요한 개발 목표가 되고 있다. 전기 모터에 의해서만 동력을 제공하는 전기 차량 및 연료전지 차량은 상대적으로 고가의 배터리 및 전기 모터를 필요로 하므로, 아직까지는 실용화하기에는 한계를 가지고 있다.

이에 따라, 내연 기관을 주 동력 공급 장치로서 이용하고 전기 모터를 보조 동력 공급 장치로서 이용하여 연비 즉, 단위 연료당 주행거리를 증가시키는 하이브리드 차량에 대한 기술 개발이 진행되고 있다.

이와 같이 보조 동력 공급 장치로서 전기 모터를 이용하는 경우, 전기 모터와 차량의 구동축을 연결하여 보조 동력을 차축에 전달하기 위한 변속기, 클러치 및 유성 기어 기구 등과 같은 복잡한 동력 전달 기구가 전기 모터에 대해서도 추가로 구비되어야 한다. 즉, 내연 기관을 위한 동력 전달 기구에 부가하여, 전기 모터를 위한 동력 전달 기구가 추가로 필요하므로, 차량의 파워트레인(power train)의 무게 및 부피가 증가할 뿐만 아니라 궁극적으로 차량의 생산 단가가 증가한다.

최근에는, 차량의 보조 동력 공급 장치로서 전기 모터를 이용할 경우의 상기 설명된 문제점들을 해결하기 위하여, 이와 같은 전기 모터 대신에 차륜의 휠에 직접 장착되어 별도의 동력 전달 기구를 이용하지 않고도 휠에 직접 동력을 공급할 수 있는 인휠 모터(in-wheel motor)가 개발되고 있다.

인휠 모터를 이용하는 종래 기술로서, 대한민국 특허출원공개 제10-2009-0062321호(공개일 : 2009년 6월 17일)에는 "인휠 드라이브 전기차량의 독립구동 주행시스템과 그 제어방법"(이하, "종래 기술 1"이라 한다)과, 대한 민국 특허출원공개 제10-2006-0087412호(공개일 : 2006년 8월 2일)에는 "하이브리드 차량"(이하, 종래 기술 2"라고 한다) 등이 공개되어 있다.

종래 기술 1은 인휠 모터를 4개의 차륜에 각각 장착하여 인휠 모터를 주 동력 공급 장치로서 이용하는 것에 대해 개시하고 있으며, 종래 기술 2는 인휠 모터를 4개의 차륜에 각각 장착하여 인휠 모터를 보조 동력 공급 장치로서 이용하는 것에 대해 개시하고 있다.

그러나, 종래의 인휠모터는 단지 모터의 역할만을 진행하고 있을뿐 발전기의 역할을 별도로 제시하지 않아서 인휠모터의 사용효율이 극대화되지 못하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 인휠모터에 발전기 기능이 가능하도록 인버터를 설치하고, 상기 인버터를 적절히 제어하여 모터로의 활용과 발전기로의 활용이 모두 가능토록함으로서 인휠모터의 사용효율을 극대화시키도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 내부에 제어전자장치가 설치되는 소정의 공간이 형성되도록 일측이 개구되고 타측이 폐쇄된 실린더 형상으로 형성되고, 폐쇄된 일측외면에 돌출되게 샤프트가 형성되는 하우징; 상기 하우징의 외주면에 결합되고, 내부에 상기 제어전자장치와 전기적으로 연결되는 다수개의 권선이 설치되어 회전을 위한 전자석 역할을 하는 스테이터; 상기 스테이터 및 상기 하우징이 내부에 위치할 수 있도록 소정의 공간이 형성되도록 일측이 개구되고 타측이 폐쇄된 실린더 형상으로 형성되고, 그 중앙에 상기 샤프트가 결합되어 상기 하우징에 상대적으로 회전가능하도록 결합되며, 내면에 다수개의 영구자석이 구비되는 로터; 상기 하우징의 개구된 측면에 결합되고, 그 중앙에 상기 하우징의 내부 공간 방향으로 요입되게 중공공간이 형성되는 어댑터 플레이트와; 상기 제어전자장치에 설치되며 위치에너지를 전력으로 바꾸거나 전력을 위치에너지로 바꾸는 인버터 회로부를 포함하며; 상기 인버터 회로부는, 직류(DC)를 교류로 변환하는 복수의 전력용 반도체; 상기 복수의 전력용 반도체의 DC 입력단에 연결되는 직류링크 커패시터; 제2 단자가 상기 직류링크 커패시터의 제1 단자에 연결되는 주전원 스위치; 및 상기 주전원 스위치와 병렬 연결되는 릴레이-저항부; 를 포함하며, 상기 릴레이-저항부의 릴레이의 제1 단자는 상기 주전원 스위치의 제1 단자에 연결되고 제2 단자는 상기 릴레이-저항부의 저항의 제1 단자에 연결되고 제3 단자는 상기 직류링크 커패시터의 제2 단자에 연결되며, 상기 저항의 제2 단자는 상기 주전원 스위치의 제2 단자 및 상기 직류링크 커패시터의 제1 단자에 공통 연결되는 것이 특징이다.

또한, 상기 어댑터 플레이트는, 원판형상으로 형성되어, 그 내부가 일정량 요입되어 중공공간이 형성되고, 그 일측이 폐쇄된 폐쇄표면이며, 개방된 측면의 둘레를 따라 상기 인휠모터를 차량에 고정시키기 위한 플랜지가 일정길이 돌출되게 구비됨이 특징이다.

또한, 상기 하우징은, 일측 단부가 개구되어 개구단부가 형성되고 타측 단부가 폐쇄되어 폐쇄단부로 형성되어 실린더 형상으로 형성되는 것을 통해 내부에 제어전자장치가 위치할 수 있도록 소정의 공간이 형성되며, 개구된 개구단부의 원주방향으로 일정량 돌출되게 형성되어 상기 어댑터 플레이트의 플랜지와 함께 상기 인휠모터를 고정시키는 보조 플랜지가 구비되는 내부하우징; 상기 내부하우징이 결합될 수 있도록 내부에 상기 내부하우징의 외면과 대응되는 형상으로 내면이 형성되는 실린더 형상으로 형성되어, 그 폐쇄된 단부의 외면에 상기 샤프트가 구비되는 외부하우징을 포함하여 구성됨이 특징이다.

또한, 상기 인버터 회로부(100B)와 전기적으로 연결되는 제어부(200)와, 상기 제어부에 연결되는 에러신호 자동 출력부(1000)를 더 구비하고, 상기 제어부에서 인버터 회로부를 감시하여 인버터 회로부에 전원이 검출되지 않아 에러상황인 것으로 판단되면 에러신호 자동 출력부를 통해 경보신호를 출력하되, 상기 에러신호 자동 출력부(1000)는, 자체 전원에 의해서 전원신호를 인가시키는 전원부(1101)와; 제어부로부터 신호를 인가받아 전원 회로를 스위칭시키는 에러신호 출력부(1102)와; 상기 전원부가 온 되면 전기가 공급되어 승압된 교류 전류를 출력하는 발진 트랜스(1103)와; 상기 발진 트랜스(1103)의 출력단에 연결되어 전기적 공급에 의해서 온 되는 릴레이 작동용 스위칭부(1108)와; 상기 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 출력단에 설치되며 자기력을 발생시키는 릴레이 스위치(1107)와; 상기 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행하는 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와; 상기 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 에러신호 출력 제어부(1140)에 전원이 공급되어 에러신호가 디스플레이 되도록 유도하는 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)와; 상기 제 1 회로 연결 스위치에 접점되어 전원 유지용 스위치부를 온 시키는 회로 작동용 철편(1131)과; 상기 회로 작동용 철편에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편이 온 되면 에러신호 출력 제어부에 전원을 연결하여 경보장치가 작동되도록 유도하는 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편(1132)과; 상기 제 1 회로 연결 스위치와 베이스단이 연결되고 에미터단 및 콜렉터단이 발진 트랜스(1103) 및 릴레이 작동용 스위칭부(1108)에 연결되며, 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 작동으로 철편이 당겨지면서 폐회로를 형성하면서 스위칭이 온 되어 이후 릴레이 스위치(1107)가 작동한 것을 중단시키고, 이때 강제로 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 오프시키게 되면 폐회로가 깨지면서 스위칭이 오프되고 아울러 릴레이 작동용 스위칭부(1108)가 온 되어 릴레이 스위치가 온 됨으로서 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 온시켜 계속적으로 에러신호가 출력되도록 유도하는 전원 유지용 스위칭부(1118)를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 에러신호 자동 출력부(1000)는, 상기 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편 사이에 설치되어 미작동시 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편이 항상 오프상태를 유지하도록 유도하는 탄발 스프링(1133)과; 상기 제 1 회로 연결 스위치의 일단에 설치되며 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편이 끌어당겨져 제 1 회로 연결 스위치가 스위칭되면 회로 작동용 철편을 부착시켜 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 전원 유지용 스위칭부의 온 상태를 지속시키는 영구자석(1134)과; 상기 회로작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편에 결합되며, 경보신호 작동을 중단시키기 위해 사용자가 조작하면 회로 작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편을 오프시켜 에러신호 디스플레이부의 동작을 중단시킴으로서 더이상 경보신호가 출력되지 않토록 유도하는 수동 작동 스위치(1135)를 더 포함하여 구성함이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 인휠모터에 발전기 기능이 가능하도록 인버터를 설치하고, 상기 인버터를 적절히 제어하여 모터로의 활용과 발전기로의 활용이 모두 가능토록함으로서 인휠모터의 사용효율을 극대화시키도록 하는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 인휠모터의 구성을 보인 분해사시도.
도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 인휠모터의 구성을 보인 단면도.
도 2a 및 2b는 본 발명 실시예를 구성하는 하우징의 후면도 및 정면도.
도 3은 본 발명 실시예를 구성하는 로터의 구성을 보인 단면도.
도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 부착 어댑터 플레이트의 구성을 보인 단면도.
도 5는 본 발명 실시예에 의한 인휠모터의 단면도.
도 6은 본 발명의 인버터 제어를 위한 전체 구성 블록도.
도 7은 본 발명의 타이밍도.
도 8은 본 발명의 인버터 장치의 인버터 회로부.
도 9 내지 도 15는 인버터 회로부의 작동 원리도.
도 16은 본 발명의 에러신호 자동 출력을 위한 블록도.
도 17은 본 발명의 에러신호 자동 출력부 회로도.
도 18은 도 17의 상세도.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.

만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 인휠모터의 구성을 보인 분해사시도.

도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 인휠모터의 구성을 보인 단면도.

도 2a 및 2b는 본 발명 실시예를 구성하는 하우징의 후면도 및 정면도.

도 3은 본 발명 실시예를 구성하는 로터의 구성을 보인 단면도.

도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 부착 어댑터 플레이트의 구성을 보인 단면도.

도 5는 본 발명 실시예에 의한 인휠모터의 단면도.

도 6은 본 발명의 인버터 제어를 위한 전체 구성 블록도.

도 7은 본 발명의 타이밍도.

도 8은 본 발명의 인버터 장치의 인버터 회로부.

도 9 내지 도 15는 인버터 회로부의 작동 원리도.

도 16은 본 발명의 에러신호 자동 출력을 위한 블록도.

도 17은 본 발명의 에러신호 자동 출력부 회로도.

도 18은 도 17의 상세도로서,

먼저, 도 1a에는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 인휠모터의 구성이 분해사시도로 도시되어 있고, 도 1b에는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 인휠모터의 구성이 단면도로 도시되어 있으며, 도 2a 및 2b에는 본 발명 실시예를 구성하는 하우징의 후면도 및 정면도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명 실시예를 구성하는 로터의 구성이 단면도로 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명 실시예를 구성하는 어댑터 플레이트의 구성이 단면도로 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명 실시예에 의한 인휠모터가 단면도로 도시되어 있다.

이들 도면에 의하면 인휠모터(1)는 어댑터 플레이트(10), 내부하우징(30) 및 외부하우징(40)를 포함하고, 내부 및 외부하우징(30, 40)은 함께 조립되어 하우징(H)을 형성한다. 내부하우징(30) 및 외부하우징(40)은 각각 일측이 개구된 실린더(Cylinder) 형상으로 개구된 개방단부와 폐쇄된 폐쇄단부(35, 45)를 각각 구비하고 있다.

내부하우징(30)은 일측이 단부가 개구된 개구단부이고 타측 단부가 폐쇄된 폐쇄단부로 형성된 실린더 형상으로 형성됨으로써, 내부에 제어전자장치(20)가 위치하는 소정의 공간이 형성된다.

외부하우징(40)은 내부하우징(30)이 결합될 수 있도록 내부에 내부하우징(30)의 외면과 대응되는 형상으로 내면이 형성되는 실린더 형상으로 형성되어, 그 폐쇄된 단부의 외면에 샤프트(48), 브레이크 슈(71a, 71b)가 구비된다. 내부하우징(30)은 외부하우징(40)의 내부에 삽입되어 고정결합된다.

어댑터 플레이트(10)는 하우징(H)의 개구된 측면에 결합되어, 하우징(H) 내부에 위치한 제어전자장치(20)를 보호하는 역할을 한다. 어댑터 플레이트(10)는, 원판형상으로 형성되어, 그 내부가 일정량 요입되어 중공공간(14)이 형성되고, 그 일측이 폐쇄된 폐쇄표면(13)이다. 어댑터 플레이트(10)에서 하우징(H)의 제 1 측부(11) 측에는 인휠모터(1)를 차량에 장착하기 위한 플랜지(12)가 구비된다.

내부하우징(30)의 개구된 단부의 원주방향으로는 돌출되게 보조 플랜지(31)가 구비된다. 보조 플랜지(31)는 어댑터 플레이트(10)의 플랜지(12)와 함께 인휠모터(1)를 차량에 고정시키는 역할을 한다.

인휠모터(1)는 스테이터(50) 및 로터(60)를 포함하는 전기 모터를 구비하고, 상기 스테이터(50)는 상기 하우징(H)에 대해서 회전되지 않도록 고정결합되며, 상기 로터(60)는 상기 스테이터(50)의 외곽에 회전 축선(R)을 기준으로 회전가능하도록 결합된다.

스테이터(50)는 전도성 물질로 이루어진 수 많은 스테이터 권선(windings ; 도시되지 않음)을 포함하고, 이는 소위 당업계에 공지된 바와 같이 하나 또는 둘 이상의 전자석을 형성한다.

로터(60)는 회전 축선(R) 주위로 정렬되고 도 1b에서 보듯이, 내부에 하우징(H)이 삽입되는 공간이 형성되고, 그 일측면이 타이어 플레이트(64)에 의해 폐쇄된 실린더 형상으로 형성되어, 상기 타이어 플레이트(64)의 내면 중앙에는 상기 하우징(H)의 샤프트(48)가 베어링과 함께 삽입되어 설치되는 베어링 지지부(67)가 돌출되게 형성되고, 상기 베어링 지지부(67)의 둘레를 따라 브레이크 드럼(68)이 돌출되게 구비된다.

또한 로터(60)는 림(63)의 내측 둘레 표면에 근접하는 영구 자석(62)을 포함하고, 상기 림(63)은 타이어 장착을 위한 외측 둘레 표면을 가진다. 영구 자석(62)은 록킹 링(61)에 의해서 림(63) 내에서 고정된다. 좀 더 상세하게는, 로터(60)의 내면 둘레를 따라 영구자석(62)이 설치되는 다수개의 홈이 형성되고, 로터(60)의 개구된 일측면에 결합되는 원형의 록킹 링(61)에 의해 상기 영구 자석(62)이 고정된다.

로터(60)는 타이어 플레이트(64), 림 링(65), 및 타이어 커버(66)를 더 포함한다. 록킹 링(61), 영구 자석(62), 림(63), 타이어 플레이트(64), 림 링(65), 및 타이어 커버(66)는 모두 서로에 대해서 회전하지 않도록 결합되고, 그리고 영구 자석(62), 림(63), 타이어 플레이트(64), 베어링 지지부(67) 및 브레이크 드럼(68)이 일체화 되어 구성될 수 있다.

도 1a에서 보듯이, 하우징(H) 내에는 인휠모터(1)를 제어하기 위한 제어전자장치(20)를 포함하고, 그에 따라 스테이터(50) 내의 전자석은 로터(60)의 영구 자석(62)이 회전 축선(R)을 중심으로 하여 하우징(H)에 대해서 상대적으로 회전 운동하기 위한 자기장을 제공한다.

도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 제어 전자장치(20)는 인버터(100B)를 이용하여 인휠 모터(1)를 발전 모드로 구동시킬 수 있다.

이와 관련하여, 도 7의 타이밍도는 회생 제동에 의해 인휠 모터(1)가 발전 모드로 구동될 경우의 차량의 각종 상태를 도시하고 있다.

도 7의 A의 시점에서, 차량 속도가 감소하고 브레이크는 OFF에서 ON으로 변화된다. 따라서, A 시점 직후, 제어전자장치(20)는 인휠 모터(1)를 발전 모드로 구동시키며, 브레이크의 작동에 의해 차량 속도가 완전히 0으로 될 때까지, 즉, 도 7에서 B 시점이 될 때까지 인휠 모터(1)를 계속 발전 모드로 구동시킨다.

전술한 바와 같이 인휠 모터(1)가 발전 모드로 구동되면, 일반적인 전기 모터의 회생 제동과 유사하게 인휠 모터(1)의 회생 제동이 발생한다.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 전력용 반도체 모듈 내의 인버터 회로부(100B)는, 제1 인버터(101A), 제2인버터(101B), 직류링크 커패시터(Ci) 및 인버터 전원 제어부(105)를 구비한다. 인버터 회로부(100B)는 배터리 메인 스위치(SW1)를 통해 배터리(B)로부터 전력을 공급받는다.

인버터 회로부(100B)에 있어서, 제1 인버터(101A)는 복수의 전력용 반도체(Q1 ~ Q6)를 통해 직류(DC)를 3상 교류로 변환한다. 그리고, 제2 인버터(101B)는 복수의 전력용 반도체(T1 ~ T6)를 통해 직류(DC)를 3상 교류로 변환한다. 본 실시예에서 전력용 반도체(Q1 ~ Q6 및 T1 ~ T6)는 IGBT이다.

직류링크 커패시터(Ci)는 제1 인버터(101A)와 제2 인버터의 DC 입력단에 공통 연결된다. 직류링크 커패시터(Ci)는 인버터장치의 초기 동작 시 큰 서지형 펄스 전류가 유입되는 것을 방지한다.

직류링크 커패시터(Ci)의 용량은 제1 인버터의 개별 이용시에 요구되는 제1 직류링크 커패시터의 제1 용량과 제2 인버터의 개별 이용시에 요구되는 제2 링크 커패시터의 제2 용량의 합보다 작다. 그것은 두 전력변환기(MCU, GCU)가 동시 동작하더라도 대부분 정상 상태 운전이므로 커패시터의 과도 특성이 없어 개별 전력변환장치로서 가지는 용량의 합만큼 필요하지 않기 때문이다.

이러한 직류링크 커패시터(Ci)는 차량의 수명을 고려하여 수명이 비교적 긴 필름 커패시터를 적용할 수 있고, 필름 커패시터 적용시, 제품의 형상을 고려하여 MCU와 GCU의 스위칭 소자와 연결할 수 있는 부스바와 배터리(혹은 배전반)를 연결할 수 있는 부스바 일체형 인버터장치를 구현하는 것도 가능하다.

인버터 전원 제어부(105)는 주전원 스위치(SW2)와 릴레이-저항부를 구비한다. 여기서, 릴레이-저항부는 릴레이(Relay)와 저항(R1)을 구비한다. 주전원 스위치(SW2)는 제1 단자 및 제2 단자를 구비하고, 제2 단자가 직류링크 커패시터(Ci)의 제1 단자에 연결된다. 릴레이(Relay)는 제1 단자(제1 접점, a), 제2 단자(제2 접점, b) 및 제3 단자(제3 접점, c)를 구비하고, 제1 단자가 주전원 스위치(SW2)의 제1 단자에 연결되고 제2 단자는 저항(R1)의 제1 단자에 연결되고 제3 단자는 직류링크 커패시터(Ci)의 제2 단자에 연결된다. 그리고, 저항(R1)의 제2 단자는 주전원 스위치(SW2)의 제2 단자 및 직류링크 커패시터(Ci)의 제1 단자에 공통 연결된다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에서 초기충전과 방전의 기능을 선택적으로 수행할 수 있는 릴레이-저항부는 제품(통합형 인버터장치) 내부에 장착될 수도 있고 제품 외부에 장착될 수 있다.

도 9 내지 도 15는 도 8의 인버터 회로부의 작동 원리를 설명하기 위한 회로도들이다.

먼저, 정상 충전 및 모터링 시 통합형 인버터는 도 9에 도시한 바와 같이 제1 전류 패스(P1)를 통해 배터리의 전력을 변환하여 모터에 제공한다.

모터의 회생 동작 시 통합형 인버터는 도 10에 도시한 바와 같이 제2 전류 패스(P2)를 통해 모터에서 생성된 전력을 변환하여 배터리에 충전한다.

발전기용 엔진 Idle 동작 시 통합형 인버터는 도 11에 도시한 바와 같이 제3 전류 패스(P3)를 통해 배터리의 전력을 발전기에 공급한다.

발전기 동작 시 통합형 인버터는 도 12에 도시한 바와 같이 제4 전류 패스(P4)를 통해 발전기에서 생성되는 교류 전력을 직류 전력으로 변환하여 고전압 배터리를 충전한다.

발전기 동작, 고전압 배터리 동작 및 저출력 모터링 시, 통합형 인버터는 도 13에 도시한 바와 같이 제5 전류패스(P5)를 통해 발전기에서 생성한 교류 전력을 변환하여 전동기와 고전압 배터리에 전송하여 전달한다.

엔진 발전 및 고출력 모터링 시 통합형 인버터는 도 14에 도시한 바와 같이 제6 전류 패스(P6)를 통해 발전기에 서 생성한 전력과 고전압 배터리의 전력을 전동기에 공급한다.

방전 모드 시, 통합형 인버터는 도 14에 도시한 바와 같이 주전원 스위치를 턴오프하고, 릴레이를 제2 단자 접속 모드로 제어한 후 제7 전류 패스(P7)를 통해 직류링크 커패시터의 충전 전하를 방전시킨다.

또한, 본 발명은 인버터 회로부(100B)와 전기적으로 연결되는 제어부(200)와, 상기 제어부에 연결되는 에러신호 자동 출력부(1000)를 더 구비하고, 상기 제어부에서 인버터 회로부를 감시하여 인버터 회로부에 전원이 검출되지 않아 에러상황인 것으로 판단되면 에러신호 자동 출력부를 통해 경보신호를 출력토록 한다.

상기 에러신호 자동 출력부(1000)는, 회로 전원부(1101)와, 에러신호 출력부(1102)와, 발진 트랜스(1103)와, 릴레이 작동용 스위칭부(1108)와, 릴레이 스위치(1107)와, 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와, 통신 단말기 전원 스위치(sw2)와, 전원 유지용 스위칭부(1118)을 포함하여 이루어진다.

즉, 자체 전원에 의해서 전원신호를 인가시키는 전원부(1101)와;

상기 제어부에서 경보신호를 출력하면 전원 회로를 스위칭시키는 경보신호 출력부(1102)와;

상기 발진 트랜스(1103)는 전원부가 온 되면 전기가 공급되어 승압된 교류 전류를 출력한다.

상기 릴레이 작동용 스위칭부(1108)는 발진 트랜스(1103)의 출력단에 연결되어 전기적 공급에 의해서 온 된다.

상기 릴레이 스위치(1107)는 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 출력단에 설치되며 자기력을 발생시킨다.

상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)는 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행한다.

상기 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)는 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 에러신호 출력 제어부(1140)에 전원이 공급되어 에러신호가 디스플레이 되도록 유도하는 역할을 한다.

상기 전원 유지용 스위칭부(1118)는 제 1 회로 연결 스위치와 베이스단이 연결되고 에미터단 및 콜렉터단이 발진 트랜스(1103) 및 릴레이 작동용 스위칭부(1108)에 연결되며, 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 작동으로 철편이 당겨지면서 폐회로를 형성하면서 스위칭이 온 되어 이후 릴레이 스위치(1107)가 작동한 것을 중단시킨다. 그리고, 이때 강제로 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 오프시키게 되면 폐회로가 깨지면서 스위칭이 오프되고 아울러 릴레이 작동용 스위칭부(1108)가 온 되어 릴레이 스위치가 온 됨으로서 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 온시켜 계속적으로 에러신호가 출력되도록 유도한다.

또한, 본 발명은 회로 작동용 철편(1131)과, 경보신호 작동 제어부 전원 연결용 철편(1132)과, 탄발 스프링(1133)과, 영구자석(1134)과, 수동 작동 스위치(1135)를 더 포함하여 구성한다.

상기 회로 작동용 철편(1131)은 제 1 회로 연결 스위치에 접점되어 전원 유지용 스위치부를 온 시킨다.

상기 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편(1132)은 상기 회로 작동용 철편에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편이 온 되면 에러신호 출력 제어부에 전원을 연결하여 경보장치가 작동되도록 유도한다.

상기 탄발 스프링(1133)은 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편 사이에 설치되어 미작동시 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편이 항상 오프상태를 유지하도록 유도한다.

상기 영구자석(1134)은 제 1 회로 연결 스위치의 일단에 설치되며 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편이 끌어당겨져 제 1 회로 연결 스위치가 스위칭되면 회로 작동용 철편을 부착시켜 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 전원 유지용 스위칭부의 온 상태를 지속시킨다.

상기 수동 작동 스위치(1135)는 회로작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편에 결합되며, 경보신호 작동을 중단시키기 위해 사용자가 조작하면 회로 작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편을 오프시켜 에러신호 디스플레이부의 동작을 중단시킴으로서 더이상 경보신호가 출력되지 않토록 한다.

이하에서 에러신호 자동 출력부(1000)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 에러신호 출력부(1102)가 온 되면 직류 전원이 연결되어 발진 트랜스에 전원이 인가되고, 발진 트랜스의 2차측에 높은 전압이 인가된다.

2차측에 유기된 전원은 정류다이오드를 통해 반파의 직류 전원이 되고, 이 반파 직류전원은 콘덴서의 충방전 작용으로 인하여 보다 안정된 직류 전원이 된다.

이 직류 전원은 릴레이 스위치(1107)의 코일을 거쳐 사이리스터의 애노드단에 인가되고, 한편 이 직류 전원은 저항을 통해 콘덴서에 충전작용을 하게 된다. 상승된 전압은 다이악을 통과하면서 릴레이 작동용 스위칭부(1108)를 트리거하여 에노드단과 케소드단이 스위칭되어 릴레이 스위치의 동작이 이루어지도록하고, 이에 따라 릴레이 스위치(1107)의 작동으로 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)가 온 되면서 에러신호 출력 제어부(1140)에 전원이 인가되어 에러신호가 디스플레이 된다.

상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)가 작동하면 전원 유지용 스위칭부(1118)의 베이스단을 활성화시키면서 전원 유지용 스위칭부(1118)의 에미터단 및 콜렉터단에 폐회로를 유도하여 트랜스로 향하는 전원을 오프시키게 된다.

즉, 저항(1109)과 콘덴서(1110) 사이의 전압이 다이오드(1120)를 통해 전원 유지용 스위칭부(1118)의 에미터 단자 및 콜렉터 단자 사이로 흘러 바이패스되며 이 바이패스에 의한 저항과 콘덴서 사이의 전압이 낮아지게 되고, 이렇게 저항과 콘덴서 사이의 전압이 낮아지게 되면 릴레이 작동용 스위칭부(1108)로 향하는 트리거 신호를 멈추게 되어 에노드단과 케스단이 오프되면서 릴레이 스위치(1107)에 전류가 흐르지 않아서 스위칭을 위해 계속 전원이 공급되는 것을 멈추게 된다.

한편, 만약 작업자가 에러신호가 출력되는 도중에 제 1 회로 연결 스위치 및 에러신호 출력용 전원 스위치를 오프시키게 되면 폐회로의 전류 흐름이 없게 되고 이에 따라 전원 유지용 스위칭부의 에미터단과 베이스단 사이에 흐르는 바이어스 전압이 사라져서 전원 유지용 스위칭부(1118)가 오프된다.

상기 전원 유지용 스위칭부(1118)가 오프되면서 다이오드(1120)를 통한 저항과 콘덴서 사이의 바이패스 전압이 없어지고 이 전압은 콘덴서(1110)에 충전된다.

이 충전된 전압이 다이악(1111)의 브레이크 오버 현상을 이르키게 되고 다이악에서 트리거 신호를 보조 스위치 작동용 스위칭부(1108)로 출력하여 철편을 이동시키면서 폐회로를 유지시키고 동시에 에러신호 제어부(1140)로 출력되는 전원을 복귀시켜 계속적으로 에러신호 디스플레이부(1150)를 작동시킬 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 에러요인을 치유하지 않으면 계속적으로 경고음을 출력시키도록하여 반드시 에러요인을 치유하도록 유도한다.

즉, 에러신호 출력부(1102)가 온 상태에서는 사용자가 수동 스위치(1135)를 작동시켜 경보신호를 오프시키게 되더라도, 다시 전원을 복귀시켜 경보신호가 자동으로 출력되며, 이에 따라 에러상황이 완전히 제거되는 것을 인지하지 못하여 경보신호를 차단하더라도 다시 재작동되므로 에러신호를 완전히 차단하는 것을 유도할 수 있다.

만약에 에러신호 출력부가 오프되면 이때에는 수동 스위치(1135)를 사용자가 조작하여 경보신호를 수동으로 차단시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 내부하우징(30) 및 외부하우징(40)에는 서로 대응되는 위치에 관통 홀(37a, 37b, 37c, 47a, 47b, 47c)을 구비하고, 그러한 관통 홀(37a, 37b, 37c, 47a, 47b, 47c)을 통해서 전력 공급 라인(도시하지 않음)이 제어전자장치(20)로부터 스테이터(50)의 전자석으로 연결될 수 있다.

외부하우징(40)은 샤프트(48)를 구비하고, 상기 샤프트(48)는 인휠모터(1)의 제 1 측부(11)로부터 이격되고 그리고 하우징(H)의 외부하우징(40)의 폐쇄 단부로부터 돌출한다. 샤프트(48)는 로터(60)에 구비된 베어링 지지부(67)에 베어링(도시하지 않음)에 의해서 회전가능하게 연결된다.

샤프트(48)는 회전축선(R)을 기준으로 인휠모터(1) 폭의 1/4 보다 짧은 길이를 가진다. 샤프트(48)가 비교적 짧기 때문에, 즉, 회전축선(R)을 따라서 인휠모터(1)의 실질적인 전체 폭을 따라 연장하지 않기 때문에, 제어전자장치(20)와 같은 부품이 외부하우징(40) 내에 구비되어 이용할 수 있는 공간이 보다 커진다.

인휠모터(1)가 조립되었을 때, 어댑터 플레이트(10), 그리고 외부하우징(40) 및 하우징(H)의 내부하우징(30)이, 어댑터 플레이트(10)의 플랜지(12) 상에 위치되고 그리고 각각의 외부하우징(40) 및 내부하우징(30)의 개방 단부에 위치되는 볼트-홀(80, 81, 82)을 통해서 조임 볼트(도시되지 않음)에 의해서, 함께 고정될 수 있다.

도 2a 및 2b는 본 발명 실시예에 따른 외부하우징(40)의 구성이 상세하게 도시되어 있다.

외부하우징(40)은 앞서 설명한 바와 같이 일측이 개구된 실린더 형상으로 일측이 개방된 개방 단부이고 타측이 폐쇄된 폐쇄 단부(45)로 내부에 소정의 공간이 형성된다.

도 2b는 외부하우징(40)의 실질적으로 폐쇄된 단부(45) 내의 관통홀(47a, 47b, 47c)을 보다 명확하게 도시한다.

이들 관통홀(47a, 47b, 47c)은 스테이터(50)의 전기 권선들과 연결하기 위한 하우징(H) 내부의 제어전자장치(20)로부터 하우징(H) 외부로의 제어 리드(leads) 및/또는 전력 리드의 통과를 위해서 구성된다. 그에 따라, 외부하우징(40) 및 내부하우징(30) 그리고 제어 전자장치(20)가 이미 조립되었을 때, 스테이터(50)는 제어전자장치(20)와 전기적으로 용이하게 연결될 수 있을 것이다.

외부하우징(40)은 하우징(H)의 제 1 측부(11)로부터 하우징(H)의 실질적으로 폐쇄된 반대쪽의 단부(45)까지 연장하는 2개의 추가적인 관통 개구부(49a, 49b)를 포함하고, 그리고 브레이크 슈(71a)와 연결되는 브레이크 와이어(도시되지 않음) 및 브레이크 실린더(72)와 연결하기 위한 유압 브레이크 호스(도시되지 않음)가 통과된다.

본 발명에 따른 타이어가 통상적인 차량에 장착될 때, 차량 내에 이미 존재하는 브레이크 호스 및 와이어가 타이어에 용이하게 부착되어 기계적인 제동 성능을 차량에 제공할 수 있을 것이고, 즉 전자 부품의 기능에 의존하지 않는 브레이크 시스템을 차량에 제공할 수 있을 것이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 내부하우징(30)은 대응하는 관통 홀(39a, 39b)들을 구비하며, 그에 따라 전력 리드, 하나 또는 둘 이상의 유압 브레이크 호스 및/또는 브레이크 와이어가 하우징(H) 내부로부터 하우징(H) 외부로 연장될 수 있다.

도 2b에는 본 발명 실시예를 구성하는 브레이크 시스템(70)이 보다 상세하게 도시되어 있다.

브레이크 시스템(70)은, 상기 외부하우징(40)의 폐쇄된 외면에 상기 샤프트(48)를 중심으로 일정 길이의 원주형태로 형성되어 서로 대응되도록 형성되는 한 쌍의 브레이크 슈(71a, 71b)와 한 쌍의 상기 브레이크 슈(71a,71b)의 서로 마주보는 단부의 사이에 구비되어 상기 브레이크 슈(71a, 71b)를 탄성변형시켜 상기 브레이크 슈의 동작을 제어하는 유압브레이크 실린더(72), 후술할 로터(60)의 폐쇄된 내면 중심에 원주형상으로 돌출되게 형성되어 구비되어 상기 브레이크 슈(71a, 71b)와 선택적으로 접하여 로터(60)의 회전을 제어하는 한 쌍의 브레이크드럼(68)을 포함하여 구성될 수 있다.

브레이크 시스템(70)은 기계적인 브레이크 시스템이고, 브레이크 슈(71a, 71b) 및 유압 브레이크 실린더(72)가 도 2b에 도시되어 있다. 브레이크 실린더(72)가 팽창될 때, 브레이크 슈(71a, 71b)가 로터(60)의 브레이크 드럼(68)과 결합한다. 브레이크 실린더(72)는 하우징(H)의 외부하우징(40)에 회전하지 않도록 고정되고, 유압 호스를 이용하여 공지된 방식으로 작동될 것이다.

브레이크 슈(71a, 71b)는 일정 곡률을 갖는 원주형상으로 형성되고, 브레이크 드럼(68)은 이와 대응되는 형상의 원주율을 갖는 형상으로 형성되며, 브레이크 슈(71a, 71b)와 브레이크 드럼(68)은 서로 일정거리 이격되는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 대응되는 형상으로 형성되어야 접촉면적이 넓어져 브레이크의 효율이 높아지기 때문이다.

추가적으로, 도시하지는 않았지만, 브레이크 시스템은 또한, 바람직하게 브레이크 실린더(72)와 독립적으로, 주차 드럼과 결합하는 위치에서 브레이크 슈(71a, 71b)를 배치하기 위한 별도의 주차 브레이크 레버를 포함할 수 있다. 즉, 브레이크 실린더(72)의 도움 없이 별도로 브레이크 슈(71a, 71b)가 별도의 주차 드럼과 결합하도록 주차브레이크 레버를 두어 파킹 브레이크(Parking break)의 역할을 할 수도 있는 것이다.

회전 축선(R)을 따라서 관찰할 때, 브레이크 시스템(70)은 타이어 내에 위치하고 로터(60)의 타이어 플레이트(64)와 하우징(H) 사이에 정렬된다. 따라서 타이어 축의 치수 및/또는 위치와 실질적으로 무관하게, 인휠모터(1)가 차량의 전방 또는 후방 타이어 액슬에도 장착될 수 있을 것이다.

도 3은 본원 발명에 따른 로터(60)의 일부 단면도이다. 로터는 타이어가 장착되는 림(63), 그리고 하우징(H)의 제 1 측부(11)로부터 멀어지는 방향에는 로터의 측부를 적어도 부분적으로 폐쇄하는 디스크형상의 타이어 플레이트(64)를 포함한다.

또한, 로터(60)는 기계적 록킹 링(61)에 의해서 림(63)에 대해서 회전하지 않도록 고정설치되어 유지되는 다수개의 영구 자석(62)을 포함한다. 영구자석(62)은, 스테이터(50)의 전자석들이 활성화될 때, 차량의 구동 운동을 위해서 스테이터(50)에 대해서 로터(60)로 회전력을 제공한다.

타이어 플레이트(64)는 로터를 하우징(H)의 샤프트(48)에 연결하기 위해서 베어링(도시하지 않음)을 구비하는 베어링 지지부(67)를 포함한다. 타이어 플레이트(64)는 금속 물질을 포함하는 브레이크 드럼(68)을 포함하며, 브레이크 드럼(68)은 회전 축선을 따라서 연장하고 그리고 브레이크 시스템(70)이 활성화되었을 때 브레이크 시스템(70)의 브레이크 슈(71a, 71b)와 결합하도록 구성된다.

림(63), 타이어 플레이트(64), 베어링 지지부(67) 및 드럼(68)이 함께 단일체를 형성하고, 그에 따라 로터(60)가 하우징(H)에 용이하게 장착될 수 있으며, 로터(60)에 대한 구조적으로 안정화되어 보다 견고한 인휠모터(1)를 구성할 수 있다.

도 4는 본원 발명에 따른 타이어의 어댑터 플레이트(10)의 단면도이다. 어댑터 플레이트(10)는 차량에의 부착을 위한 플랜지(12), 및 그로부터 멀어지는 쪽을 지향하는 폐쇄 표면(13)을 포함한다. 어댑터 플레이트(10)는 폐쇄 표면(13)의 반대쪽 측면에 중공공간(14)이 형성되어, 개조를 위한 차량의 타이어 액슬 또는 다른 돌출부가 중공공간(14) 내에 전부 또는 부분적으로 수용될 수 있다.

중공공간(14)의 거리(d)는 폐쇄된 표면(13)과 플랜지(12) 사이의 거리이다. 바람직하게, 상이한 거리(d)를 가지는 몇 개의 어댑터들이 이용될 수 있을 것이며, 그에 따라 본원 발명에 따른 타이어가 차량에 장착될 때, 해당 차량에 적합한 거리(d)를 가지도록 어댑터 플레이트(10)를 형성할 수 있을 것이다.

통상적으로, 개별차량에 대한 적합한 거리(d)는 타이어가 차량에 장착될 수 있게 허용하는 가장 짧은 거리가 된다. 본 발명에 의하면 제어 전자장치(20)가 내부하우징(30) 내에 위치하는데 이때, 제어전자장치(20)가 어댑터 플레이트(10)의 폐쇄표면(13) 상에 장착될 수 있을 것이다.

어댑터 플레이트(10)에 의해 인휠모터(1)가 견고하게 차량에 고정되고, 인휠모터(1) 내부에 위치한 부품들(본 실시예에서는 제어전자장치(20))이 보호될 수 있으며, 중공공간(14)에 의해 개조될 차량의 부품 일부가 인휠모터(1)의 내부에 위치할 수 있음과 동시에 인휠모터(1) 내부의 부품들과 간섭되지 않도록 보호된다.

도 5는 본원 발명에 따른 타이어를 장착된 상태에서 도시한 단면도이다. 타이어의 모든 부분들이 림(63)의 내부에 위치된다. 다시 말해서, 타이어는 제 1 측부(11)를 넘어서 또는 타이어의 타이어 플레이트(64)를 넘어서 타이어의 외부로 돌출하는 부분이 없는 것이다.

제어전자장치(20)가 하우징(H)의 내부하우징(30)에 장착되고, 상기 하우징(H)은 외부하우징(40)를 더 포함한다.

전자석(51)을 포함하는 스테이터(50)가 하우징(H)에 의해서 지지되고 그리고 그것을 실질적으로 둘러싼다. 스테이터(50)는 공기 갭(90)에 의해서 로터(60)로부터 이격된다. 림(63), 타이어 플레이트(64), 베어링 지지부(67) 및 록킹 링(61)에 의해서 정위치에서 유지되는 영구 자석(62)을 포함하는 로터(60)가 베어링 지지부(67)에 의해서 하우징(H)의 샤프트(48)에서 지지된다.

타이어 플레이트(64)는, 브레이크 시스템(70)이 활성화되었을 때 브레이크 슈(71a,71b)와 결합하기 위한, 브레이크 드럼(68)을 포함한다. 이러한 로터(60)의 구성은 몇 가지 기능을 구현한다. 로터(60)는 기계적 브레이크 시스템(70)을 위한 결합 표면을 제공하고, 타이어를 지지하며, 그리고 차량 하중의 적어도 일부를 지탱하도록 구성된다. 동시에, 로터(60)가 차량의 추진을 위해서 필요한 영구 자석(62)을 유지하기 때문에, 그러한 로터(60)는 타이어의 타이어-내 전기 모터의 일부를 형성한다 할 것이다. 마지막으로, 로터(60)는 타이어 장착을 위한 림(63)을 포함한다.

이러한 조합된 기능을 가지는 로터(60)는 개별적인 성분들의 중량의 합 보다 상당히 가벼우며, 그에 따라 본원 발명에 따른 하나 또는 둘 이상의 타이어가 차량에 장착되었을 때 중량을 상당히 감소시키며, 이는 승용차와 같이 비교적 작은 차량에서의 차량 현가 시스템에서 특히 유리하다.

1 : 인휠모터 10 : 어댑터 플레이트
12 : 플랜지 13 : 폐쇄표면
14 : 중공공간 11 : 제 1 측부
20 : 제어전자장치 30 : 내부하우징
40 : 외부하우징 48 : 샤프트
71a, 71b : 브레이크 슈 60 : 로터
61 : 록킹 링 62 : 영구자석
63 : 림 64 : 타이어 플레이트
67 : 베어링 지지부 68 : 브레이크 드럼

Claims

내부에 제어전자장치가 설치되는 소정의 공간이 형성되도록 일측이 개구되고 타측이 폐쇄된 실린더 형상으로 형성되고, 폐쇄된 일측외면에 돌출되게 샤프트가 형성되는 하우징;
상기 하우징의 외주면에 결합되고, 내부에 상기 제어전자장치와 전기적으로 연결되는 다수개의 권선이 설치되어 회전을 위한 전자석 역할을 하는 스테이터;
상기 스테이터 및 상기 하우징이 내부에 위치할 수 있도록 소정의 공간이 형성되도록 일측이 개구되고 타측이 폐쇄된 실린더 형상으로 형성되고, 그 중앙에 상기 샤프트가 결합되어 상기 하우징에 상대적으로 회전가능하도록 결합되며, 내면에 다수개의 영구자석이 구비되는 로터;
상기 하우징의 개구된 측면에 결합되고, 그 중앙에 상기 하우징의 내부 공간 방향으로 요입되게 중공공간이 형성되는 어댑터 플레이트와;
상기 제어전자장치에 설치되며 위치에너지를 전력으로 바꾸거나 전력을 위치에너지로 바꾸는 인버터 회로부(100B)를 포함하며;
상기 인버터 회로부(100B)는,
직류(DC)를 교류로 변환하는 복수의 전력용 반도체;
상기 복수의 전력용 반도체의 DC 입력단에 연결되는 직류링크 커패시터;
제2 단자가 상기 직류링크 커패시터의 제1 단자에 연결되는 주전원 스위치; 및 상기 주전원 스위치와 병렬 연결되는 릴레이-저항부; 를 포함하며,
상기 릴레이-저항부의 릴레이의 제1 단자는 상기 주전원 스위치의 제1 단자에 연결되고 제2 단자는 상기 릴레이-저항부의 저항의 제1 단자에 연결되고 제3 단자는 상기 직류링크 커패시터의 제2 단자에 연결되며, 상기 저항의 제2 단자는 상기 주전원 스위치의 제2 단자 및 상기 직류링크 커패시터의 제1 단자에 공통 연결되고;

상기 어댑터 플레이트는,
원판형상으로 형성되어, 그 내부가 일정량 요입되어 중공공간이 형성되고, 그 일측이 폐쇄된 폐쇄표면이며, 개방된 측면의 둘레를 따라 인휠모터를 차량에 고정시키기 위한 플랜지가 일정길이 돌출되게 구비되며;

상기 하우징은,
일측 단부가 개구되어 개구단부가 형성되고 타측 단부가 폐쇄되어 폐쇄단부로 형성되어 실린더 형상으로 형성되는 것을 통해 내부에 제어전자장치가 위치할 수 있도록 소정의 공간이 형성되며, 개구된 개구단부의 원주방향으로 일정량 돌출되게 형성되어 상기 어댑터 플레이트의 플랜지와 함께 상기 인휠모터를 고정시키는 보조 플랜지가 구비되는 내부하우징;
상기 내부하우징이 결합될 수 있도록 내부에 상기 내부하우징의 외면과 대응되는 형상으로 내면이 형성되는 실린더 형상으로 형성되어, 그 폐쇄된 단부의 외면에 상기 샤프트가 구비되는 외부하우징을 포함하여 구성되고;

상기 인버터 회로부(100B)와 전기적으로 연결되는 제어부(200)와, 상기 제어부에 연결되는 에러신호 자동 출력부(1000)를 더 구비하고, 상기 제어부에서 인버터 회로부를 감시하여 인버터 회로부에 전원이 검출되지 않아 에러상황인 것으로 판단되면 에러신호 자동 출력부를 통해 경보신호를 출력하되,
상기 에러신호 자동 출력부(1000)는,
자체 전원에 의해서 전원신호를 인가시키는 전원부(1101)와;
제어부로부터 신호를 인가받아 전원 회로를 스위칭시키는 에러신호 출력부(1102)와;
상기 전원부가 온 되면 전기가 공급되어 승압된 교류 전류를 출력하는 발진 트랜스(1103)와;
상기 발진 트랜스(1103)의 출력단에 연결되어 전기적 공급에 의해서 온 되는 릴레이 작동용 스위칭부(1108)와;
상기 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 출력단에 설치되며 자기력을 발생시키는 릴레이 스위치(1107)와;
상기 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행하는 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와;
상기 릴레이 스위치(1107)에 의해서 철편이 당겨지면서 에러신호 출력 제어부(1140)에 전원이 공급되어 에러신호가 디스플레이 되도록 유도하는 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)와;
상기 제 1 회로 연결 스위치에 접점되어 전원 유지용 스위치부를 온 시키는 회로 작동용 철편(1131)과;
상기 회로 작동용 철편에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편이 온 되면 에러신호 출력 제어부에 전원을 연결하여 경보장치가 작동되도록 유도하는 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편(1132)과;
상기 제 1 회로 연결 스위치와 베이스단이 연결되고 에미터단 및 콜렉터단이 발진 트랜스(1103) 및 릴레이 작동용 스위칭부(1108)에 연결되며, 릴레이 작동용 스위칭부(1108)의 작동으로 철편이 당겨지면서 폐회로를 형성하면서 스위칭이 온 되어 이후 릴레이 스위치(1107)가 작동한 것을 중단시키고, 이때 강제로 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 오프시키게 되면 폐회로가 깨지면서 스위칭이 오프되고 아울러 릴레이 작동용 스위칭부(1108)가 온 되어 릴레이 스위치가 온 됨으로서 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 에러신호 출력용 전원 스위치(sw2)를 온시켜 계속적으로 에러신호가 출력되도록 유도하는 전원 유지용 스위칭부(1118)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전기 자동차의 발전기 겸용 인휠모터.
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제 1 항에 있어서,
상기 에러신호 자동 출력부(1000)는,
상기 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편 사이에 설치되어 미작동시 제 1 회로 연결 스위치와 회로 작동용 철편이 항상 오프상태를 유지하도록 유도하는 탄발 스프링(1133)과;
상기 제 1 회로 연결 스위치의 일단에 설치되며 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편이 끌어당겨져 제 1 회로 연결 스위치가 스위칭되면 회로 작동용 철편을 부착시켜 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 전원 유지용 스위칭부의 온 상태를 지속시키는 영구자석(1134)과;
상기 회로작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편에 결합되며, 경보신호 작동을 중단시키기 위해 사용자가 조작하면 회로 작동용 철편과 에러신호 출력 제어부 전원 연결용 철편을 오프시켜 에러신호 디스플레이부의 동작을 중단시킴으로서 더이상 경보신호가 출력되지 않토록 유도하는 수동 작동 스위치(1135)를 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전기 자동차의 발전기 겸용 인휠모터.