KR102225785B1 - 하이브리드 차량용 전기 펌프 - Google Patents

하이브리드 차량용 전기 펌프 Download PDF

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토마스 에이. 라이트
로날드 이. 데일리
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알리손 트랜스미션, 인크.
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Abstract

엔진과 변속기 사이에 위치된 하이브리드 모듈용 하이브리드 시스템은 평행하게 배열된 기계 펌프 및 전기 펌프를 포함한다. 각각의 펌프는 작동 모드에 기초하여 상기 하이브리드 시스템의 다른 부분들로 오일을 전달하도록 구성 및 배열된다. 설명되는 3개의 작동 모드들은 전기 모드, 천이 모드 및 순항 모드를 포함한다. 다양한 감시 및 제어 특징들이 상기 하이브리드 시스템 내에 합체된다.

Description

하이브리드 차량용 전기 펌프{ELECTRIC PUMP FOR A HYBRID VEHICLE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2013년 3월 14일자로 출원되고, 참고를 위해 본원에 합체된 미국 가특허출원 제61/781,458호의 이익을 청구한다.
석유 공급뿐만 아니라 지구 기온 변화에 대한 관심의 증가와 관련하여, 최근 자동 차량에 대한 다양한 하이브리드 시스템들이 발전되어 왔다. 다양한 하이브리드 시스템들이 제안되어 왔으나, 상기 시스템들은 일반적으로 차량들의 구동 트레인들에 대한 중요한 변경을 요구받게 된다. 이와 같은 변경은 기존의 차량들에 대한 상기 시스템의 새로운 장착을 어렵게 한다. 또한, 이들 시스템들의 일부는 현저한 동력 손실을 발생시키는 경향을 가지며, 이는 순차로 차량에 대한 연료 경제적 측면에서 손상을 초래하게 된다. 따라서, 그와 같은 분야에 있어서 개선이 요구되고 있다.
개선을 위한 하나의 분야는 상기 하이브리드 시스템의 구성 및 배열에 있다. 하이브리드 차량들, 특히 그와 같은 차량과 관련된 하이브리드 모듈은 엔진 상태와 작동 모드에 기초하는 다양한 윤활 및 냉각 요건들을 갖는다. 이와 같은 요건들에 접근하기 위해, 오일이 적어도 하나의 유압식 펌프에 의해 전달된다. 각각의 유압식 펌프의 작동은, 부분적으로 상기 윤활 및 냉각 요건에 기초하여 그리고 하나 이상의 유압식 펌프가 상기 하이브리드 차량의 유압 시스템의 일부로서 포함될 때 부분적인 우선 처리에 기초하여 제어된다. 상기 유압식 펌프들 사이의 우선 처리는 부분적으로 상기 요건들에 기초하여 그리고 부분적으로 상기 하이브리드 차량의 작동 상태나 또는 작동 모드에 기초한다. 이와 관련하여, 전기 (오일) 펌프는 기계 (오일) 펌프와의 결합으로 사용될 수 있다.
본 발명은 하이브리드 차량용 전기 펌프를 제공하는데 있다.
본원에 설명된 유압 시스템(및 방법)은 차량에서 사용하기에 적합하고, 또한 수송 시스템 및 다른 환경 내에서 사용하기에 적합한 하이브리드 시스템 내에서 사용되는 하이브리드 모듈의 일부이다. 연동 하이브리드 시스템은 일반적으로 대응하는 차량 또는 수송 시스템에서 다른 시스템들로부터의 자원들을 크게 소모시킬 필요 없이 기능할 수 있는 내장형 및 자립형 시스템이다. 상기 하이브리드 모듈은 전기 기기(이머신; eMachine)를 포함한다.
이와 같은 자립형 설계는,다른 시스템들의 용량이 하이브리드 시스템에 의해 발생되는 증가된 작업 부하를 보상하기 위해 증가될 필요가 없기 때문에, 변속기 및 윤활 시스템과 같은 다른 시스템들에 대해 필요한 변경량을 순차로 감소시킨다. 에를 들어, 상기 하이브리드 시스템은 변속기 및 엔진과는 독립적으로 작동할 수 있는 자체 윤활 및 냉각 시스템을 포함한다. 윤활유, 유압식 유체 및/또는 냉각수로서 작용할 수 있는 유체 순환 시스템은 필요시 기계 펌프를 위한 작업 부하를 보충하는 전기 펌프와 함께 유체를 순환시키기 위한 기계 펌프를 포함한다. 아래에서 더욱 상세히 설명하게 되겠지만, 이와 같은 이중 기계/전기 펌프 시스템은 요구되는 기계 펌프의 크기와 중량을 감소시키는데 기여하며, 원하는 경우, 상기 시스템이 전기 펌프가 단독으로 유체를 순환시키는 완전한 전기 모드에서 작동하도록 허용한다. 이와 같은 내용의 초점은 전기 펌프를 향한다.
특히, 설명된 유압 시스템(예시적 실시예를 목적으로 함)은 하이브리드 전기 차량(HEV)과 관련하여 사용된다. 설명된 유압 시스템의 일부로서 포함된 기계 오일 펌프 및 전기 오일 펌프는 평행하게 배열된다. 각 펌프의 제어 및 각 펌프의 작동 시퀀스는 부분적으로 상기 하이브리드 차량의 시동 또는 모드에 기초한다. 여기서는 다양한 시스템 모드들이 상기 하이브리드 차량과 관련하여 설명된다. 본원에서 설명된 유압 시스템과 관련하여는 구체적으로 설명된 3개의 모드들이 존재하며, 이들 3개의 모드들은 전기 모드(이모드; eMode), 천이 모드, 및 순항 모드(cruise mode)를 포함한다.
이어지는 설명으로부터 명백한 바와 같이, 상술된 유압 시스템(및 방법)은 부품 윤활의 필요성에 대처하고, 또한 차량이 작동되는 동안 온도 상승을 겪게 되는 하이브리드 모듈의 부분들을 냉각시키기 위해 구성 및 배열된다. 특수한 구성적 및 작업적 특성은 유압식 모듈을 위한 개선된 유압 시스템을 제공한다.
상기 하이브리드 모듈의 콤팩트한 설계는, 유압식 기계 및 클러치와 같은, 요구 조건 및 그의 복수의 하부 구성 요소들 상의 제약을 갖는다. 축상으로 콤팩트한 배열을 제공하기 위해, 상기 클러치에 대한 피스톤은 피스톤을 정상적으로 분리된 위치로 복귀시키는 피스톤 스프링을 수용하기 위한 리세스를 갖는다. 상기 피스톤에서 스프링을 위한 리세스는 피스톤의 마주하는 표면 영역들에서의 불균형을 초래한다. 이와 같은 불균형은, 상기 피스톤을 위한 유압식 유체로서 작용하는, 유체의 풀링(pooling)을 발생시키는 높은 원심력에 의해 악화된다. 결과적으로, 피스톤 압력에 대한 비선형 관계는 정확한 피스톤 제어를 극단적으로 어럽게 한다. 이와 같은 논점에 대처하기 위해, 피스톤은 피스톤의 양 측부들이 동일한 영역 및 직경을 갖도록 오프셋 섹션을 갖는다. 상기 영역들이 동일하게 형성됨으로써, 클러치의 작동은 견고하고 신뢰 가능하게 제어될 수 있다. 상기 클러치를 위한 유압식 기계는 또한 유압 폐색의 위험을 감소시키는 스필 오버(spill over) 특징부를 포함하여, 적절한 충전 및 윤활을 동시에 확보한다.
클러치를 위한 유압식 유체로의 작용에 더해, 상기 유압식 유체는 또한 이머신 뿐만 아니라 다른 구성 요소들을 위한 냉각수로서 작용한다. 상기 하이브리드 모듈은 냉각을 목적으로 상기 이머신을 둘러싸는 유체 채널을 한정하는 슬리브를 포함한다. 상기 슬리브는 유체를 상기 유체 채널로부터 고정자의 권선부 상으로 분무시켜, 일반적으로 상기 이머신에 대한 대부분의 열을 발생시키는 경향을 갖는, 상기 권선부를 냉각시키는 복수의 분무 채널들을 갖는다. 상기 유체는 상기 하이브리드 모듈로부터 토크 변환기 둘레로 누설되는 경향을 갖는다. 토크 변환기의 전력 손실을 방지하기 위해, 상기 토크 변환기 둘레의 영역은 상대적으로 건조하게, 즉 유체의 영향을 받지 않게 된다. 유체가 상기 토크 변환기를 드나들도록 유지시키기 위해, 상기 하이브리드 모듈은 댐(dam) 및 슬링거(slinger) 배열을 포함한다. 구체적으로는, 상기 하이브리드 모듈은 댐 부재에 형성된 윈도우 또는 개구부를 통한 이머신 내로의 유체 복귀를 추진하는 임펠러 블레이드(impeller blade)를 갖는다. 다음에, 상기 유체는 소기 및 재순환될 수 있도록 섬프 내로 배출된다.
상기 하이브리드 모듈은 다수의 상이한 작동 모드들을 갖는다. 시동 모드 동안, 배터리가 이머신 뿐만 아니라 전기 펌프에 전력을 제공한다. 일단, 전기 펌프가 요구 오일 압력에 도달하면, 클러치 피스톤이 구동되어 클러치 작업을 수행한다. 클러치 결합으로, 상기 이머신은 엔진을 시동하기 위해 전력을 제공한다. 전기-추진력 단독 모드 동안, 클러치가 분리되고, 토크 변환기에 동력을 제공하기 위해 오직 이머신만이 사용된다. 추진력 보조 모드에 있어서, 엔진의 클러치는 결합되고, 상기 이머신은 엔진 및 이머신 모두가 토크 변환기를 구동시키는 모터로서 작용한다. 추진력-충전 모드에서, 클러치는 결합되고, 내연기관만이 차량을 구동한다. 상기 이머신은 에너지 저장 시스템에 저장된 전기를 발생시키기 위한 발전기 모드에서 작동된다. 하이브리드 모듈은 또한 재생식 제동(즉, 재생식 충전)을 이용하기 위해 사용될 수 있다. 재생식 제동 동안, 엔진의 클러치는 분리되고, 이머신은 에너지 저장 시스템으로 전기를 제공하기 위한 발전기로서 작동한다. 이와 같은 시스템은 또한 엔진 압축 제동을 위해 설계되며, 엔진의 클러치가 결합되는 경우, 상기 이머신은 또한 발전기로서 작동한다.
추가로, 상기 시스템은 또한, 크레인, 냉각 시스템, 유압식 리프트 등과 같은 보조 장비를 작동하기 위해 동력 인출 장치(PTO) 및 전자 PTO(ePTO) 모드 모두를 이용하도록 설계될 수 있다. 정상 PTO 모드에서, 상기 클러치 및 PTO 시스템은 결합되고, 다음에 상기 보조 장비에 전력을 제공하기 위해 내연기관이 사용된다. ePTO 상태에 있어서, 상기 클러치는 분리되고, 상기 이머신은 상기 PTO를 통해 상기 보조 장치에 전력을 제공하기 위한 모터로서 작용한다. 이 때, 상기 PTO 또는 ePTO 작동 모드들에 있어서, 상기 변속기는 상기 요구 조건들에 기초하여 중립 또는 기어 입력 상태로 될 수 있다.
또한, 본 발명의 형태, 목적, 특징, 양태, 이익, 장점, 및 실시예들은 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 하이브리드 시스템의 일 예에 대한 선도를 설명하는 도면.
도 2는 도 1의 하이브리드 시스템에서 사용하기에 적합한 하나의 유압 시스템에 대한 선도를 설명하는 도면.
도 3은 도 1의 하이브리드 시스템에서 사용되는 변속기에 결합된 하이브리드 모듈의 사시도.
도 4는 도 4의 하이브리드 모듈-변속기 조립체의 평면도.
도 5는 도 3에 도시된 하이브리드 모듈-변속기 조립체의 부분 단면 사시도.
도 6은, 유압 시스템이 이모드(eMode)에 있을 때, 도 2의 유압 시스템의 선도를 설명하는 도면.
도 7은, 유압 시스템이 천이 모드(transition mode)에 있을 때, 도 2의 유압 시스템의 선도를 설명하는 도면.
도 8은, 유압 시스템이 순항 모드에 있을 때, 도 2의 유압 시스템의 선도를 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 펌프의 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 도 9의 전기 펌프와 관련된 전기 설계도.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 펌프의 분해 사시도.
도 12는 조립된 도 11의 전기 펌프에 대한 사시도.
도 12a는 3개의 볼트 장착 패턴을 갖는 대안적 실시예에 대한 부분 사시도.
도 13은 다른 방향에서 본, 도 12의 전기 펌프에 대한 부분 사시도.
도 14는 도 12의 전기 펌프의 전체 부분에 대한 부분 사시도.
도 15는 도 12의 전기 펌프의 전체 부분에 대한 부분 사시도.
도 16은 도 12의 전기 펌프의 전체 부분에 대한 부분 사시도.
오 17은, O-링 위치를 나타내는, 도 12의 전기 펌프의 부분 사시도.
도 18은, 새로운 도웰 핀 위치를 나타내는, 도 12의 전기 펌프의 부분 사시도.
도 19는, 대안적 커넥터 배향을 나타내는, 도 12a의 전기 펌프의 부분 사시도.
도 20은, 짧아진 입력/출력 도관 길이를 나타내는, 도 12의 전기 펌프의 부분 사시도.
도 21은, 볼트 헤드 둘레의 증가된 여유 공간을 나타내는, 도 12의 전기 펌프의 하나의 볼트 위치에 대한 부분 사시도.
도 22는 도 12의 전기 펌프를 하이브리드 모듈 내에 설치하는 조립 순서의 단계 1을 설명하는 선도.
도 23은 상기 조립 순서의 단계 2를 설명하는 선도.
도 24는 상기 조립 순서의 단계 3을 설명하는 선도.
도 25는 상기 조립 순서의 단계 4를 나타내는 선도.
도 26은 통풍 홈을 나타내는 도웰 핀의 사시도.
도 27은 변조 방지 나사식 고정구들의 사용을 나타내는 사시도.
본 발명의 원리들에 대한 이해를 촉진시킬 목적으로, 도면들에서 설명되는 실시예들에 대한 기준이 제시될 것이며, 또한 특수 언어들이 상기 실시예들을 설명하기 위해 사용될 것이다. 그럼에도 불구하고, 그들에 의해 본 발명의 범위가 어떠한 제한을 받지 않는다는 사실을 이해해야 할 것이며, 설명되는 장치 및 그의 사용에 있어서의 대안 및 추가의 변형들과, 또한 본원에 설명된 바와 같은 본 발명의 원리들에 대한 추가의 용례들도 본 발명과 관련된 기술 분야의 당업자들에 의해 일반적으로 수행될 수 있다는 사실이 고려된다.
도 1은 일 실시예에 따른 하이브리드 시스템(100)의 선도를 나타낸다. 도 1에 설명된 상기 하이브리드 시스템(100)은 경제형 트럭 뿐만 아니라 다른 유형의 차량 또는 수송 시스템들에서 사용하기에 적합하나, 상기 하이브리드 시스템(100)의 다양한 양태들은 다른 환경들 내에 합체될 수도 있음을 예상할 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 하이브리드 시스템(100)은 엔진(102), 하이브리드 모듈(104), 자동 변속기(106), 및 상기 변속기(106)로부터 차륜들(110)로 동력을 전달하기 위한 구동 트레인(108)을 포함한다. 상기 하이브리드 모듈(104)은 일반적으로 이머신(112)으로 언급되는 전기 기기, 및 상기 엔진(102)을 상기 이머신(112) 및 상기 변속기(106)와 작동적으로 연결 및 분리시키는 클러치(114)를 포함한다.
상기 하이브리드 모듈(104)은 자립형 유닛으로서 작동하도록, 즉 일반적으로 상기 엔진(102) 및 변속기(106)와 독립적으로 작동할 수 있도록 설계된다. 특히, 그의 유압식 기계, 냉각 및 윤활은 직접 상기 엔진(102) 및 상기 변속기(106)에 의존하지 않는다. 상기 하이브리드 모듈(104)은 유압식 기계, 윤활 및 냉각을 목적으로 오일, 윤활유와 같은 유체들 또는 기타 유체들을 상기 하이브리드 모듈(104)에 저장 및 공급하는 섬프(116)를 포함한다. 오일 또는 윤활유 또는 윤활제라는 용어는 본원에서 상호 교환적으로 사용하는 반면, 넓은 의미에서 이들 용어들은 천연 또는 합성 오일들 뿐만 아니라 다른 특성들을 갖는 윤활유들과 같은 다양한 유형의 윤활유들을 포함하도록 사용된다. 상기 유체를 순환시키기 위해, 상기 하이브리드 모듈(104)은 유압 시스템(200)과 함께 작동하는 기계 펌프(118) 및 전기 펌프(120)를 포함한다(도 2 참조). 상기 기계 펌프(118)와 전기 펌프(120) 모두의 병렬 조합으로 인해, 상기 펌프들에 대한 전체 크기와 전체 비용이 감소될 수 있는 기회를 갖게 된다. 상기 전기 펌프(120)는 필요할 경우 추가의 펌핑 능력을 제공하기 위해 상기 기계 펌프(118)와 함께 작동한다. 상기 전기 펌프(120)는 또한 상기 기계 펌프(118)를 작동시키기 위한 어떠한 구동 입력부를 갖지 않을 때 하이브리드 시스템 요구를 위해 사용된다. 또한, 상기 전기 펌프(120)를 통한 유동은 상기 하이브리드 모듈(104)에 대한 낮은 유체 상태를 검출하기 위해 사용될 수 있다는 사실도 고려된다.
상기 하이브리드 시스템(100)은 또한 상기 하이브리드 모듈(104) 및 상기 하이브리드 시스템(100)의 다양한 다른 구성 요소들에 공급되는 유체 뿐만 아니라 물-에틸렌-글리콜(WEG)을 냉각시키기 위해 사용되는 냉각 시스템(122)을 포함한다. 일 변형예에 있어서, 상기 WEG은 또한 상기 이머신(112)을 냉각시키기 위해 상기 이머신(112)의 외부 자켓을 통해 순환될 수 있다. 비록 상기 하이브리드 시스템(100)이 WEG 냉각수와 관련하여 설명되었다 할지라도, 물, 알콜 용액 등과 같은 다른 유형의 부동액 및 냉각 유체들이 사용될 수 있다. 계속해서 도 1을 참고하면, 상기 냉각 시스템(122)은 상기 하이브리드 모듈(104)을 위한 유체를 냉각시키는 유체 라디에이터(124)를 포함한다. 상기 냉각 시스템(122)은 상기 하이브리드(100) 내 다양한 다른 구성 요소들을 위한 부동액을 냉각시키도록 구성된 주 라이에이터(126)를 추가로 포함한다. 일반적으로, 상기 주 라이에이터(126)는 대부분의 차량들에서 엔진 라이에이터이나, 상기 주 라디에이터(126)는 엔진 라이에이터로 될 필요는 없다. 냉각 팬(128)은 유체 라이에이터(124) 및 주 라디에이터(126) 모두를 통해 공기를 유동시킨다. 순환 또는 냉각수 펌프(130)는 부동액을 상기 주 라디에이터(126)로 순환시킨다. 상술된 것 이외의 기타 다양한 구성 요소들이 상기 냉각 시스템(122)을 사용하여 냉각될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 변속기(106) 및/또는 엔진(102)도 또한 상기 냉각 시스템(122)을 통해 냉각될 수 있다.
상기 작동 모드에 기초하는, 상기 하이브리드 모듈(104)에 있는 상기 이머신(112)은 때로는 발전기로서 작용하고 때로는 모터로서 작용한다. 모터로서 작용할 때, 상기 이머신(112)은 교류(AC)를 요구한다. 발전기로서 작용할 때, 상기 이머신(112)은 교류를 생성한다. 인버터(132)는 상기 이머신(112)으로부터 AC를 변환하고, 이를 에너지 저장 시스템(134)로 공급한다. 예시된 예에 있어서, 상기 에너지 저장 시스템(134)은 상기 에너지를 저장하고 이를 직류(DC)로서 재공급한다. 상기 하이브리드 모듈(104)에서의 이머신(112)이 모터로서 작용할 때, 상기 인버터(132)는 DC 전력을 AC로 변환하며, AC 전력은 차례로 상기 이머신(112)으로 공급된다. 상기 예시된 예에 있어서 에너지 저장 시스템(134)은 고압 전력을 상기 인버터(132)로 공급하기 위해 함께 데이지 체인 방식으로 연결된(daisy-chained) 3개의 에너지 저장 모듈들(136)을 포함한다. 상기 에너지 저장 모듈들(136)은 본질적으로 상기 이머신(112)에 의해 발생된 에너지를 저장하고, 또한 에너지를 상기 이머신(112)으로 다시 신속하게 공급하기 위한 전기 화학적 배터리이다. 상기 에너지 저장 모듈들(136), 상기 인버터(132) 및 상기 이머신(112)은 도 1에 설명된 라인에 의해 지시되는 바와 같이 고전압 배선을 통해 함께 작동적으로 결합된다. 상기 예시된 예가 3개의 에너지 저장 모듈들(136)을 포함하는 에너지 저장 시스템(134)을 나타내는 반면, 상기 에너지 저장 시스템(134)은 도시된 것보다 더 많거나 또는 더 적은 에너지 저장 모듈들(136)을 포함할 수 있다는 사실을 밝혀둔다. 또한, 상기 에너지 저장 시스템(134)은, 예를 들면, 비제한적으로, 화학적 수단, 공압식 어큐뮬레이터, 유압식 어큐뮬레이터, 스프링, 열적 저장 시스템, 플라이휠, 중력 장치, 및 축전기를 통한, 잠재적 에너지를 저장하기 위한 어떠한 시스템도 포함할 수 있다는 사실도 예상할 수 있다.
고전압 배선은 에너지 저장 시스템(134)을 고전압 탭(138)에 접속한다. 상기 고전압 탭(138)은 차량에 부착된 다양한 구성 요소들에 고전압을 제공한다. 하나 이상의 DC-DC 변환기 모듈(142)을 포함하는 DC-DC 변환기 시스템(140)은 상기 에너지 저장 시스템(134)에 의해 공급된 고전압 전력을, 종국적으로 저전압을 필요로 하는 다양한 시스템들 및 부속물들(144)에 공급되는, 저전압으로 변환한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 저전압 배선은 상기 DC-DC 변환기 모듈(142)을 저전압 시스템들 및 부속물들(144)에 접속시킨다.
상기 하이브리드 시스템(100)은 다양한 구성 요소들의 작동을 제어하기 위한 복수의 제어 시스템들을 포함한다. 예를 들어, 상기 엔진(102)은 연료 분사 등과 같은 엔진(102)의 다양한 작동 특성들을 제어하는 엔진 제어 모듈(ECM)(146)을 갖는다. 변속기/하이브리드 제어 모듈(TCM/HCM)(148)은 전통적인 변속기 제어 모듈을 대체하게 되며, 상기 하이브리드 모듈(103) 뿐만 아니라 상기 변속기(106)의 작동 모두를 제어하도록 설계된다. 상기 변속기/하이브리드 모듈(148) 및 상기 인버터(132)를 구비한 엔진 제어 모듈(146), 에너지 저장 시스템(134), 및 DC-DC 변환기 시스템(140)은 도 1에 도시된 바와 같은 통신 링크를 따라 통신한다.
상기 하이브리드 시스템(100)의 작동을 제어 및 모니터하기 위해, 상기 하이브리드 시스템(100)은 인터페이스(150)를 포함한다. 상기 인터페이스(150)는 차량이 구동 중인지, 중립 중인지 후진 중인지 등을 선택하기 위한 시프트 셀렉터(152), 및, 비제한적으로, 체크 변속기, 브레이크 압력, 및 공기 압력 계기와 같은, 상기 하이브리드 시스템(100)의 작동 상태를 나타내는 다양한 계기들을 구비하는 계기판(154)을 포함한다.
상술된 바와 같이, 상기 하이브리드 시스템(100)은 전체 설계에 최소 영향을 주는 한도 내에서 기존의 차량 설계에 용이하게 개장되도록(retrofitted) 구성된다. 비제한적으로, 상기 하이브리드 시스템(100)의 기계적, 전기적, 제어 및 유압 시스템들을 포함하는 모든 시스템들은 차량의 나머지 구성 요소들이 주요한 변경을 필요로 하지 않도록 일반적으로 내장형 유닛으로 되도록 구성되었다. 변경될 필요가 있는 구성 요소들이 많으면 많을수록, 더 많은 차량 설계 노력 및 검사가 요구되며, 그 결과 덜 효율적인 기존의 차량 설계 위에 새로운 하이브리드 설계를 적용시키는 차량 제조의 기회를 감소시킨다. 다시 말해서, 하이브리드의 개장을 위한 기존 차량 설계의 레이아웃에 대한 중요한 변경이 요구되며, 이때, 차량의 적절한 작동 및 안정성을 보증하기 위한 차량 및 생산 라인 변경 및 고가의 검사, 및 그 비용은 하이브리드 시스템의 채택을 감소시키거나 또는 지연시키는 경향을 갖는다. 인지되겠지만, 상기 하이브리드 시스템(100)은 기존의 차량 설계의 기계적 시스템들에 최소의 충격을 주는 기계적 구성을 포함할 뿐만 아니라, 상기 하이브리드 시스템(100)은 또한 기존의 차량 설계의 제어 및 전기 시스템에 최소의 충격을 주는 제어/전기적 구성을 포함한다.
상기 하이브리드 시스템(100) 및 그의 다양한 서브시스템들, 제어부, 구성 요소들 및 작동 모드들에 관한 추가의 상세한 설명은 2010년 9월 10일자로 출원된 미국 가출원 제61/381,615호에 설명되어 있으며, 이는 참고를 위해 그 전체가 본원에 합체되어 있다.
도 2에는 하이브리드 시스템(100)에 사용하기 위해 적절히 구성 및 배열되는 유압 시스템(200)을 개략적 형태로 설명되어 있다. 특히, 유압 시스템(200)은 하이브리드 모듈(104)의 일부이다. 도 2의 예시가 섬프 모듈 조립체(202)와 접속되는 구성 요소들을 포함하기 때문에, 개략적인 형태로, 다른 유압식 구성 요소들로부터 상기 섬프 모듈 조립체(202)로의 오일 접속부들의 기능적 위치를 나타내기 위해 도 2에서 파단선들(204)을 사용하였다. 소문자들(204a, 204b, 등)은 다양한 파단선 위치들을 구분하기 위한 참고 번호(204)와 관련하여 사용된다. 비록 이와 같은 규정은 다소 임의적이기는 하지만, 예를 들어, 섬프(116)는 상기 섬프 모듈 조립체(202)의 일부인 반면, 기계 펌프(118) 및 전기 펌프(120)는 상기 섬프 모듈 조립체(202)의 실질적인 구성 요소 부품으로서의 기술적 고려 대상이 아니다. 상기 기계 펌프(118)와 상기 전기 펌프(120)는 각각 상기 섬프 모듈 조립체(202)와의 오일 접속을 갖는다. 섬프(116)는 자동 변속기(106)를 위한 섬프와는 별개이다. 파단선(204a)은 상기 기계 펌프 입구 도관(206)과 섬프(116) 사이의 유동 소통의 위치를 도식적으로 설명한다. 마찬가지로, 파단선(204b)은 상기 전기 펌프 입구 도관(208)과 섬프(116) 사이의 유동 소통의 위치를 나타낸다. 입구 도관(206)은 입구 도관 개구부(206a)를 한정한다. 입구 도관(208)은 입구 도관 개구부(208a)를 한정한다.
상기 2개의 오일 펌프들의 유동 배출 측면들을 상에서, 파단선(204c)은 기계 펌프(118)의 출구(210)가 상기 섬프 모듈 조립체(202)와 유동 접속(및 유동 통로)을 하는 위치를 나타낸다. 파단선(204d)은 상기 전기 펌프(120)의 출구(212)가 상기 섬프 모듈 조립체(202)와 유동 접속(및 유동 소통)을 하는 위치를 나타낸다. 이와 같은 파단선 규정은 도 2의 설명을 통해 사용된다. 그러나, 이와 같은 규정은 예시적 실시예를 편리하게 설명하기 위해 단순화되며, 어떠한 방식으로든 구조적으로 제한하려는 의도를 갖지 않는다. 상기 섬프 모듈 조립체(202)에 대한 유동 접속부를 갖는 다른 구성 요소들은 기술적으로 상기 섬프 모듈 조립체의 일부로서 고려되지 않는 반면, 상기 기계 펌프(118) 및 전기 펌프(120)와 같은 다른 구성 요소들은 전체 유압 시스템(200)의 일부로서 고려된다.
계속해서 도 2를 참고하면, 유압 시스템(200)은 주 조절 밸브(218), 주 조절 바이패스 밸브(220), 제어 주 밸브(222), 배기 백 필 밸브(exhaust back fill valve; 224), 쿨러(226), 필터(228), 윤활유 분할 밸브(230), 클러치 트립 밸브(232), 어큐뮬레이터(234), 솔레노이드(236), 및 솔레노이드(238)를 포함한다. 이와 같이 식별된 유압 시스템(200)의 구성 요소 및 서브조립체들은 다양한 유동 도관들과 연결되며, 팝 오프 밸브(pop off valve)들이 과잉 압력 레벨에 대항하여 보호하도록 전략적으로 위치된다는 사실을 알 수 있을 것이다. 또한, 상기 윤활유 분할 밸브(230)의 하류에는 오일을 수용하도록 구성된 요소들이 배치된다. 상기 윤활유 분할 밸브(230)에서 이용 가능한 오일의 제1 우선 사항은 냉각 및 윤활에 필요한 베어링(224) 및 기어들 또는 기타 부속품들의 윤활 및 냉각과 관련된다. 일단 상기 제1 수선 사항이 만족되면, 제 2 우선 사항으로서 모터 슬리브(246)에 오일을 전달하는 것을 들 수 있다.
상기 기계 펌프(118)는 도관(250)을 통해 상기 주 조절 밸브(218)로 오일을 전달하도록 구성 및 배열된다. 원웨이 밸브(248)가 도관(250)과 유동 소통하도록 구성 및 배열되며, 상기 기계 펌프(118)로부터 하류에 위치된다. 밸브(248)는 상기 엔진 및 (대응하는) 기계 펌프가 오프될 때 역류를 방지하도록 구성 및 배열된다. 밸브(248)는 5 psi의 임계값에서 볼 및 스프링 장치 세트를 포함한다. 분기 도관들(252 및 254)은 각각 상기 주 조절 밸브(218) 및 상기 주 조절 바이패스 밸브(220)에 대한 유동 연결부들을 제공한다. 상기 전기 펌프(120)는 도관(256)을 통해 상기 주 조절 바이패스 밸브(220)로 오일을 전달하도록 구성 및 배열된다. 상기 주 조절 바이패스 밸브(220)는 도관(258)을 통해 주 조절 밸브(218)와, 도관(260)을 통해 조절 주 밸브(222)와, 상기 도관(262)을 통해 클러치 트림 밸브(232)와, 도관(264)을 통해 쿨러(226)와, 그리고 도관(266)을 통해 솔레노이드(238)와 유동 소통한다.
상기 주 조절 밸브(218)는 도관(272)을 통해 도관(264)과 유동 소통한다. 도관(274)은 상기 주 조절 밸브(218)와 유동 소통하며, 제어 주 밸브(222)와 솔레노이드(236) 사이로 연장하는 도관(276)에 연결된다. 분기 도관(278)은 도관(274)과 솔레노이드(238) 사이에 유동로를 형성한다. 도관(280)은 주 조절 밸브(218)과 클러치 트림 밸브(232) 사이에 유동 소통을 형성한다. 도관(282)은 제어 주 밸브(222)와 배기 백 필 밸브(224) 사이에 유동 소통을 형성한다. 도관(284)은 배기 백 필 밸브(224)와 클러치 트림 밸브(232) 사이에 유동 소통을 형성한다. 도관(286)은 클러치 트림 밸브(232)와 어큐뮬레이터(234) 사이에 유동 소통을 형성한다. 도관(288)은 클러치 트림 밸브(232)와 도관(276) 사이에 유동 소통을 형성한다. 도관(290)은 솔레노이드(236)와 클리치 트림 밸브(232) 사이에 유동 소통을 형성한다. 도관(292)은 도관(280)과 제어 주 밸브(222) 사이에 (주) 유동로를 형성한다. 도관(294)은 도관(276)과 제어 주 밸브(222) 사이에 제어 분기 유동 연결부를 형성한다. 다른 유동 연결부 및 도관들이 도 2에 설명되어 있으며, 대응하는 유동로는 쉽게 알 수 있다.
도 2의 도식적 형태를 고려하면, 소망의 오일 유동이 소망의 유동비 및 소망의 유동 시기 및 시퀀스로 성취될 수 있는 한, 다양한 유동 연결부 및 유동 도관들은 다양한 형태들 및 구성들 중 어느 하나를 가정할 수 있다는 사실을 인식할 수 있을 것이다. 상기 유압 시스템(200) 설명은 구성 요소들과 서브조립체들 사이에 어떤 유형의 오일 유동이 요구되는지를, 그리고 각각의 유동로에 대한 작동적 이유를 분명하게 한다. 도 2에 설명된 것에 대응하는 유압 시스템(200)의 설명은 하이브리드 시스템(100) 상태 및 작동 모드에 기초하여, 어떤 구성 요소들 및 서브조립체들이 서로 오일 유동 소통 관계에 있는지와 관련된다.
유압 시스템(200)에 적용할 수 있는 3가지 작동 모드들 각각에 대해 설명하기 전에, 상기 기계 펌프(118)와 상기 전기 펌프(120)와 관련된 구조적 세부 사항들 사이의 관계 및 세부 사항들 중 일부가 설명된다. 펌프 기본 원리들 중 일부를 이해함으로써, 전반적인 유압 시스템에 관한 추가적 논의를 위해 선택되는 3가지 작동 모드들을 더욱 용이하게 이해할 수 있게 된다.
이제 기계적 구조체들의 일부와 관련하여, 도 3은 하이브리드 모듈-변속기 조립체(300)를 형성하기 위해 자동 변속기(106)에 고정된 하이브리드 모듈(104)의 사시도를 설명하고, 도 4는 상기 조립체(300)의 평면도를 도시한다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 하이브리드 모듈(104)은 하이브리드 모듈 하우징(302)을 포함하고, 하이브리드 모듈 하우징은 상기 하이브리드 모듈(104)이 엔진(102)과 결합하는 엔진 결합 측부(304)와 하이브리드 모듈(104)이 자동 변속기(106)와 결합하는 변속기 결합 측부(306)를 갖는다. 상기 하이브리드 모듈(104)은 또한 인버터(132)로부터 고전압 와이어들(310)이 수용되는 고전압 커넥터 박스(308)를 추가로 포함한다. 상기 3상 교류 전류는 상기 고전압 와이어들(310)을 통해 상기 고전압 커넥터 박스(308)로 전달된다.
상기 하이브리드 모듈(104)은 전체적인 차량 설계에 대한 어떠한 중요한 변경 없이 상기 엔진(102)과 상기 자동 변속기(106) 사이에 끼워맞춤되도록 구성된다. 본질적으로, 차량의 구동 샤프트는 단순히 짧아지고, 상기 하이브리드 모듈(104)은 상기 엔진(102)과 상기 자동 변속기(106) 사이로 삽입되어, 긴 구동 샤프트가 한동안 점유한 그 사이의 공간을 충전한다. 그와 같이, 상기 하이브리드 모듈(104)은 기존의 차량 설계 내에 용이하게 개장되도록 콤팩트한 설계를 갖도록 명확하게 설계된다. 또한, 상기 하이브리드 모듈(104) 뿐만 아니라 상기 구성 요소들의 나머지 부분도 기존의 자동 변속기(106)에 용이하게 조립 및 개장되도록 설계된다. 상술된 바와 같이, 상기 하이브리드 모듈(104)은 또한 차량의 다른 시스템들로부터의 배수 자원 없이 기능할 수 있는 내장형/자립형 유닛으로 되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 하이브리드 모듈(104)용 윤활 및 냉각 시스템은 일반적으로 엔진(102)과 자동 변속기(106)와 독립적으로 작동한다. 엄밀한 의미에서, 이는 상기 하이브리드 모듈(104)에 다양한 작동 모듈들에서 보다 큰 유연성을 준다. 이와 같은 자립형 설계는 결과적으로, 상기 하이브리드 모듈(104)에 의해 생성되는 임의의 증가된 작업 부하를 상쇄시키기 위해 다른 시스템들의 용적이 증가될 필요가 없으므로, 변속기(106)와 같은 다른 시스템들에 대한 변형 필요성에 대한 양을 감소시킨다. 도 3에서 볼 수 있는, 일 예에 있어서와 같이, 상기 하이브리드 모듈(104)은 자동 변속기(106)를 위한 섬프와는 독립적인 섬프(116)를 갖는다. 상기 전기 펌프(120)는 기계 펌프(118)를 보충하며, 이에 대하여는 하이브리드 모듈(104)을 통해 유체를 펌핑하기 위해 도 5와 관련하여 다음에 설명된다.
도 5는 하이브리드 모듈(104)의 엔진 결합 측부(304)의 사시도로부터 상기 하이브리드 모듈(104)을 통한 부분 단면을 포함하는 정면 사시도를 나타낸다. 상기 엔진 결합 측부(304) 상에서, 상기 하이브리드 모듈(104)은 상기 하이브리드 모듈 하우징(302)에 고정된 펌프 하우징(402)을 갖는 기계 펌프(118)을 구비한다. 입력 샤프트(406)에 고정된 펌프 구동 기어(404)가 상기 기계 펌프(118)를 구동시키기 위해 사용된다. 상기 구동 기어(404)는 일 예에서 스냅 링 및 키 장치를 통해 사이 입력 샤프트(406)에 고정되지만, 상기 구동 기어(404)는 다른 방식으로 고정될 수도 있다는 사실도 고려된다. 상기 전기 펌프(120)와 함께 상기 기계 펌프(118)는 윤활을 위해, 유압식 기계 및/또는 하이브리드 모듈(104)에 대한 냉각을 목적으로 유체를 공급한다. 상기 기계 펌프(118)와 전기 펌프(120)를 합체시킴으로써, 상기 기계 펌프(118)는 크기가 작아질 수 있으며, 결과적으로 장착될 요구 공간이 감소할 뿐만 아니라 상기 기계 펌프(118)와 관련된 비용도 감소시키게 된다. 또한, 상기 전기 펌프(120)는 엔진(102)이 오프될 때조차 윤활을 용이하게 한다. 이는 결과적으로 하이브리드 시스템(100)의 전기만으로 작동하는 모드들 뿐만 아니라 다른 모드들도 용이하게 한다. 상기 기계 펌프(118)와 전기 펌프(120) 모두는 상기 섬프(116)로부터 유체를 순환시킨다. 다음에, 상기 유체는 구멍들, 포트들, 개구부들 및 오일 및 종래 다른 유체들을 순환시키기 위해 변속기들에서 발견될 수 있는 다른 통로들을 통해 상기 하이브리드 모듈(104)의 나머지 부분들로 공급된다. 클러치 공급 포트(408)가 클리치(114)를 수압식으로 공급 또는 작동시키는 오일을 공급한다. 예시적 실시예에 있어서, 상기 클러치 공급 포트(408)는 튜브 형태로 존재하나, 이는 다른 예의 경우 상기 하이브리드 모듈(104) 내의 일체형 통로들과 같은 다른 형태를 취할 수도 있다.
상술된 바와 같이, 상기 하이브리드 모듈(104)은 엔진(102)과 자동 변속기(106) 모두에 용이하게 조립되도록 설계된다. 상기 엔진(102)에 상대적으로 용이하게 연결하기 위해, 상기 엔진 결합 측부(304)에 위치한 입력 샤프트(406)는 상기 엔진(102)의 입력 구동 디스크와 결합되도록 구성된 일련의 스플라인들(410)을 갖는다. 상기 스플라인들(410)은 종래 볼트 조인트 플렉스 플레이트 구동 시스템 방식으로 상기 엔진(102)에 상기 하이브리드 모듈(104)을 고정하기 위한 상기 엔진(102)의 크랭크샤프트의 재배향에 대한 필요성을 감소시킨다. 상기 입력 샤프트(406)는 또한 상기 입력 샤프트(406)와 관련된 구성 요소들 뿐만 아니라 상기 입력 샤프트(406)의 사후 관리를 용이하게 하기 위한 하이브리드 모듈 밖으로 활주할 수 있도록 구성된다. 상기 하이브리드 모듈(104)을 상기 엔진(102)에 추가로 고정하기 위해, 상기 하이브리드 모듈 하우징(302)은 볼트들(416)이 상기 하이브리드 모듈(104)을 상기 엔진(102)에 고정하기 위해 사용되는 볼트 개구부(414)를 구비하는 엔진 플랜지(412)를 갖는다.
상기 하이브리드 시스템(100)의 작동은, 본원에서 "시스템 모드들" 또는 단순히 "모드들"로서 언급된, 다양한 작동 모드들 또는 상태 조건들을 포함한다. 원칙적인 하이브리드 시스템(100) 모드들은 아래에 제공된 표 1에 요약되어 있다:
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초기 및/또는 시동 모드 동안, 상기 전기 펌프(120)는 상기 하이브리드 모듈(104)을 통해 유체가 순환되도록 상기 변속기/하이브리드 제어 모듈(148)에 의해 작동된다. 상기 전기 펌프(120)는 그의 전력을 상기 에너지 저장 시스템(134)으로부터 상기 인버터(132)를 통해 수신한다(도 1). 일단, 충분한 오일 압력에 도달하면, 상기 클러치(114)가 결합된다. 동시에 또는 이전에, 상기 PTO가 미작동하거나 또는 미작동 상태로 남고, 상기 변속기(106)는 중립이거나 또는 중립 상태로 남아 있게 된다. 상기 클러치(114)가 결합되는 것으로, 상기 이머신(112)은 모터로서 작용하며, 결과적으로 엔진을 시동시키기 위해(즉, 스핀/크랭크) 상기 엔진(102)을 크랭크운동시킨다. 모터와 같이 작용할 때, 상기 이머신(112)은 인버터(132)를 통해 상기 에너지 저장 시스템(134)으로부터 전력을 인출한다. 엔진(102) 시동 하에서, 상기 하이브리드 시스템(100)은 연료가 엔진(102) 상에 있는 충전 중립 모드로 시프트되며, 상기 클러치(114)는 결합되고, 상기 이머신(112)은 전기가 에너지 저장 모듈들(136)을 충전시키기 위해 사용되는 회전에 의해 발생되는 발전기 모드로 변환된다. 상기 충전 중립 모드에 있는 동안, 변속기는 중립 상태로 남아 있게 된다.
충전 중립 모드로부터, 상기 하이브리드 시스템(100)은 다수의 상이한 작동 모드들로 변환될 수 있다. 다양한 PTO 작동 모드들은 또한 상기 충전 중립 모드로부터 진입될 수 있다. 상기 하이브리드 시스템은 다양한 작동 모드들 사이에서 전후로 이동할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 상기 충전 중립 모드에서, 변속기는 분리되며, 즉 상기 변속기는 중립 상태로 된다. 표 1을 참조하여, 상기 하이브리드 시스템(100)은 변속기(106)를 기어 접속으로 위치시키고, 또한 모터로서 작용하는 이머신(112)을 구비함으로써 추진 어시스트 또는 이어시스트(eAssist) 추진 모드로 진입한다.
상기 이어시스트 추진 모드 동안에, PTO 모듈은 미작동 상태에 있게 되며, 엔진(102)으로의 연료는 공급된다. 상기 이어시스트 추진 모드에 있어서, 엔진(102)과 이머신(112) 모두는 차량의 전력과 관련하여 작업한다. 다시 말해서, 차량에 전력을 공급하기 위한 에너지는 상기 에너지 저장 시스템(134) 뿐만 아니라 상기 엔진(102) 모두로부터 발생한다. 상기 이어시시트 추진 모드에 있는 동안, 상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 변속기(106)를 중립으로 복귀시키고, 또한 상기 이머신(112)을 발전기 모드로 변환함으로써 상기 충전 중립 모드로 다시 천이될 수 있다.
상기 이어시스트 추진 모드로부터, 상기 하이브리드 시스템(100)은 다수의 상이한 작업 상태들로 천이될 수 있다. 예를 들어, 상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 이어시스트 추진 모드로부터 차량이 상기 이머신(112)에 의해 단독으로 구동되는 전기 또는 이드라이브(eDrive) 모드로 천이될 수 있다. 상기 이드라이브 모드에서, 상기 클러치(114)는 분리되며, 엔진(102)으로의 연료 공급은 차단되어, 엔진(102)이 정지된다. 상기 변속기(106)는 구동 기어에 위치된다. 상기 이머신(112)이 변속기(106)에 전력을 공급함에 따라, 상기 PTO 모듈은 미작동된다. 상기 이드라이브 모드에 있는 동안, 기계 펌프(118)가 정지된 엔진(102)에 의해 동력화되지 않으므로, 상기 전기 펌프(120)는 단독으로 상기 하이브리드 모듈(104)에 윤할유를 제공하고 상기 클러치(114)를 제어하기 위해 유압식 압력을 제공한다. 상기 이드라이브 모드 동안, 상기 이머신(112)은 모터로서 작용한다. 상기 이어시스트 추진 모드로 돌아가면, 상기 전기 펌프(120)는 상기 클러치(114)를 결합시키기 위해 필요한 배압을 제공하기 위해 온 상태로 남게 된다. 일단, 상기 클러치(114)가 결합되면, 상기 엔진(102)은 회전되고, 연료가 엔진(102)을 동력화시키기 위해 제공된다. 상기 이드라이브 모드로부터 상기 이어시스트 추진 모드로 돌아갈 때, 상기 이머신(112)과 상기 엔진(102) 모두는 기어 접속 상태의 변속기(106)를 구동한다.
상기 하이브리드 시스템(100)은 또한 추진 충전 모드, 재생 제동 충전 모드, 및 압축 또는 엔진-제동 모드를 갖는다. 상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 충전 중립 모드, 상기 이어시스트 추진 모드, 상기 재생 제동 충전 모드, 또는 상기 엔진-제동 모드로부터 추진 충전 모두로 천이될 수 있다. 상기 추진 충전 모드에 있을 때, 상기 엔진(102)은 차량을 추진시키는 반면, 상기 이머신(112)은 발전기로서 작용한다. 상기 추진 충전 모드 동안, 상기 클러치(114)는 상기 엔진(102)으로부터의 전력이 기어 접속 상태의 상기 변속기(106)와 이머신(112)을 구동하도록 결합된다. 또한, 상기 추진 충전 모드 동안, 상기 이머신(112)은 발전기로서 작용하며, 상기 인버터(132)는 상기 이머신(112)에 의해 생성된 교류 전류를 직류 전류로 변환한 다음, 상기 에너지 저장 시스템(134)에 저장된다. 이와 같은 모드에 있어서, 상기 PTO 모듈은 미작동 상태에 있게 된다. 상기 추진 충전 모드에 있는 동안, 상기 기계 펌프(118)는 일반적으로 오일 압력 및 윤활 요건들 대부분을 처리하는 반면, 상기 전기 펌프(120)는 이머신 냉각을 제공한다. 상기 기계 펌프(118)와 상기 전기 펌프(120) 사이의 부하는 전력 누출을 최소화하기 위해 균형화된다.
상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 추진 충전 모드로부터 다수의 작동 모드들로 천이될 수 있다. 예를 들어, 상기 하이브리드 시스템(100)은 변속기(106)를 중립 상태로 위치시킴으로써 상기 추진 충전 모드로부터 상기 충전 중립 모드로 천이될 수 있다. 상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 변속기(106)를 기어 내에 위치시킴으로써 상기 추진 충전 모드로 복귀될 수 있다. 상기 추진 충전 모드로부터, 상기 하이브리드 시스템(100)은 또한 전기가 상기 에너지 저장 시스템(134)으로부터 상기 이머신(112)으로 인출되는 전기 모터로서 작용하는 이머신(112)을 구비함으로써, 상기 엔진(102)과 함께 상기 이머신(112)이 상기 변속기(106)를 구동시키도록 상기 추진 어스시트 모드로 변환될 수 있다. 상기 재생 충전 모드는 제동 동안 정상적으로 소실되는 에너지의 일부를 포획하도록 사용될 수 있다. 상기 하이브리드 시스템(100)은 단순히 상기 클러치(114)를 분리시킴으로써 상기 추진 충전 모드로부터 상기 재생 충전 모드로 천이될 수 있다. 일부 예에 있어서, 차량을 추가로 감속시키고 및/또는 브레이크의 마모를 감소시키기 위해 상기 엔진 제동 모드를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 엔진 제동 모드로의 천이는 엔진(102)으로의 연료를 차단시킴으로써 상기 추진 충전 모드로부터 수행될 수 있다. 상기 엔진 제동 모드 동안, 상기 이머신(112)은 발전기로서 작용한다. 상기 하이브리드 시스템(100)은 연료를 엔진(102)으로 복귀시킴으로써 상기 추진 충전 모드로 복귀될 수 있다. 마찬가지로 상기 클러치(114)를 분리시킴으로써, 상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 재생 충전 모드로 변환된다.
상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 재생 제동/충전 모드를 사용함으로써 제동되는 동안 정상적으로 소실되는 에너지를 보호할 수 있다. 상기 재생 충전 모드 동안, 상기 클러치(114)는 분리된다. 상기 이머신(112)은 발전기로서 작동하는 반면, 상기 변속기(106)는 기어 접속 상태로 된다. 차량의 휠들로부터 전력은 변속기(106)를 통해 상기 이머신(112)으로 전달되며, 이는 상기 제동 에너지의 일부를 회복하기 위한 발전기로서 작용하며, 결과적으로 차량을 감속시키도록 돕는다. 상기 인버터(132)를 통한 재생 에너지는 상기 에너지 저장 시스템(134)에 저장된다. 상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 이와 같은 모드 동안 상기 PTO 모듈은 미작동 상태로 있게 된다.
상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 재생 충전 모드로부터 임의의 다수의 상이한 작동 모드들로 천이될 수 있다. 예를 들어, 상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 클러치(114)를 결합하고, 또한 모터로서 작용하는 상기 이머신(112)을 변환함으로써 상기 추진 어시스트 모드로 복귀될 수 있다. 상기 재생 충전 모드로부터, 상기 하이브리드 시스템(100)은 또한 상기 클러치(114)를 결합하고, 또한 상기 이머신(112)을 발전기 역할로 변환함으로써 상기 추진 충전 모드로 복귀될 수 있다. 상기 하이브리드 시스템(100)은 또한 상기 엔진(102)으로의 연료를 차단시키고, 또한 상기 클러치를 결합시킴으로써 상기 재생 충전 모드로부터 상기 엔진 제동 모드로 변환될 수 있다.
상기 재생 제동 모드에 추가하여, 상기 하이브리드 시스템(100)은 또한 상기 엔진(102)의 압축 제동이 차량을 감속시키도록 사용되는 엔진 제동 모드를 사용할 수 있다. 상기 엔진 제동 모드 동안, 상기 변속기(106)는 기어 접속 상태에 있게 되고, 상기 PTO 모듈은 미작동 상태에 있게 되며, 상기 이머신(112)은 만약 필요한 경우 제동 에너지의 일부를 회복하도록 발전기로서 작용한다. 그러나, 상기 엔진 제동 모드의 다른 변형이 발생되는 동안, 상기 이머신(112)은 발전기로서 작용할 필요가 없게 되어, 상기 이머신(112)은 상기 에너지 저장 모듈(134)을 위한 어떠한 전력도 인출하지 않게 된다. 차량의 휠들로부터 에너지를 전달하기 위해, 엔진 클러치(114)는 결합되고, 다음에 상기 전력은 연료가 차단되는 동안 엔진(102)으로 전달된다. 다른 대안으로서, 이중 재생 및 엔진 제동 모드가 제동을 위해 사용되는 엔진(102)과 이머신(112) 모두에서 사용될 수 있으며, 상기 이머신(112)으로부터 제동 에너지의 일부는 상기 에너지 저장 시스템 모듈(134)에 의해 회복된다.
상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 엔진 제동 모드로부터 임의의 다수의 상이한 작동 모드들로 천이될 수 있다. 예로서, 상기 하이브리드 시스템(100)은 엔진(102)으로의 연료를 재개하고, 또한 전기 모터로서 작용하도록 이머신(112)을 변환함으로써 엔진 제동 모드로부터 추진 어시스트 모드로 변환될 수 있다. 상기 엔진 제동 모드로부터, 상기 하이브리드 시스템(100)은 또한 상기 엔진(102)으로의 연료를 다시 재개시킴으로써 상기 추진 충전 모드로 변환될 수 있다. 또한, 상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 엔진(102)으로의 연료를 재개시키고, 또한 상기 클러치(114)를 분리시킴으로써 상기 엔진 제동 모드로부터 상기 재생 충전 모드로 변환될 수 있다.
상기 PTO가 사용될 때, 상기 차량은 정지되거나 또는 (예를 들면, 냉동 시스템을 위해) 운전될 수 있다. 상기 충전 중립 모드로부터, 상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 PTO를 결합함으로써 PTO 모드로 진입한다. PTO 모드에 있는 동안, 상기 클러치(114)는 상기 엔진(102)으로부터의 전력이 미작동 PTO로 전달되도록 결합된다. 이와 같은 PTO 모드 동안, 상기 이머신(112)은 상기 엔진(102)으로부터 보충 전력을 인출하고 상기 전력을 인버터(132)를 통해 상기 에너지 저장 시스템 모듈(134)로 전달하는 발전기로서 작용한다. 동시에, 상기 변속기(106)는 필요할 경우 차량이 상대적으로 정지 상태로 있게 되도록 중립 상태로 된다. 상기 PTO 작동에 있어서, 리프트 버켓들 등과 같은 보조 장비가 사용될 수 있다. 상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 PTO를 미작동 상태로 함으로써 충전 중립 모드로 복귀될 수 있다.
상기 PTO 모드 동안, 상기 엔진(102)은 일정하게 작동하여, 연료를 소모하는 경향을 가질 뿐만 아니라 일부 작업 시나리오에서 불필요한 배출을 형성한다. 작동의 ePTO 모드 또는 전기로 변환함으로써 상기 하이브리드 시스템(100)으로부터 연료는 보호될 수 있고, 또한 배출은 감소될 수 있다. 상기 ePTO 모드로 천이될 때, 상기 엔진(102)으로부터 전력을 전달하는 클러치(114)는 분리되고 상기 엔진(102)은 정지된다. 상기 ePTO 모드 동안, 상기 이머신(112)은 전기 모터로서 작용하도록 변환되고 상기 PTO는 작동된다. 동시에 상기 변속기(106)는 중립 상태에 있게 되고 상기 엔진(102)은 정지된다. 엔진(102)을 정지시킴으로써 배출량이 감소될 뿐만 아니라 연료가 보호된다. 상기 하이브리드 시스템(100)은 상기 전기 펌프(120)를 연속 작동시키고, 상기 클러치(114)를 결합시키고, 또한 시동자로서 작용하는 이머신(112)을 갖는 엔진(102)을 시동시킴으로써 상기 ePTO 모드로부터 상기 PTO 모드로 복귀될 수 있다. 일단 엔진(102)이 시동되면, 상기 이머신(112)은 발전기로서 작용하도록 변환되고, 상기 PTO는 상기 엔진(102)으로부터 전력으로 작동될 수 있다.
다음은, 하이브리드 시스템(100)의 작동 또는 시스템 모드들과 관련하여(표 1 참조), 상기 유압 시스템(200)이 3개의 작동 모드 상황으로 추가로 설명된다. 이들 3개의 모드들은 전기 모드(이모드: eMode), 천이 모드, 및 순항 모드를 포함한다. 유압 시스템 모드의 상태와 조건들의 관점으로부터, 상기 이모드 조건들은 개략적으로 도 6에 설명되어 있다. 상기 천이 모드 조건들은 개략적으로 도 7에 도시되어 있다. 상기 순항 모드 조건들은 개략적으로 도 8에 도시되어 있다.
먼저 도 6과 관련하여, 유압 시스템(200a)에 의해 표시된 바와 같은 상기 이모드 조건에 있어서, 상기 엔진과 클러치는 각각 "오프(OFF)" 상태에 있고, 각각의 솔레노이드(236 및 238)은 "오프" 상태에 있게 된다. 상기 전기 펌프(120)는 상기 주 조절 밸브(218)로 오일 유동의 100 퍼센트(100%)를 제공한다. "오프" 상태의 솔레노이드(238)에 있어서, 상기 주 조절 바이패스 밸브(220)로의 어떠한 솔레노이드 신호도 존재하지 않으며, 이와 같은 구성 요소는 또한 "오프" 상태에 있는 것으로 고려된다. 주 압력은 오직 상기 전기 펌프(120)만을 사용하고, 또한 그의 성능 한계를 고려함으로써 90 psi로 "넉다운(knocked down)"된다. 쿨러(226)로의 임의의 윤활/냉각 유동은 상기 주 조절 밸브(218) 잉여의 결과이다.
도 7과 관련하여, 유압 시스템(200b)에 의해 표시된 바와 같은 상기 천이 모드 조건에 있어서, 상기 엔진은 "온" 또는 "오프(OFF)" 상태로 있을 수 있고, 상기 클러치는 "온" 상태에 있게 되고, 솔레노이드(238)는 "오프" 상태에 그리고 솔레노이드(236)는 "온" 상태에 있게 된다. 상기 전기 펌프(120)와 상기 기계 펌프(118)는 상기 주 조절 밸브(218)로 오일 유동을 공급할 수 있다. 상기 주 압력은 90 psi로 넉다운되고, 쿨러(226)로의 임의의 윤활/냉각 유동은 상기 주 조절 밸브(218) 잉여의 결과이다.
도 8과 관련하여, 유압 시스템(200c)에 의해 표시된 바와 같은 순항 모드에 있어서, 상기 엔진과 클러치는 각각 "온" 상태에 있게 되고, 각각의 솔레노이드(236 및 238)는 "온" 상태에 있게 된다. 이와 같은 조건에 있어서, 상기 기계 펌프(118)는 상기 주 조절 밸브(218)와 상기 클러치 제어 유압식 기계로 오일 유동의 100 퍼센트(100%)를 제공한다. 상기 전기 펌프(120)는 추가 쿨러 유동(또는 쿨러 유동 "부스트(boost)"로서 언급되는 것)을 제공한다. 상기 주 압력은 205 psi의 "정상" 상태에 있게 된다(즉, 넉다운되지 않는다). 상기 쿨러(226)로의 유동은 상기 주 조절 밸브(218)에 의해 잉여 상태로 되고 상기 전기 펌프(120)로부터 유동에 의해 보충된다.
도 6 내지 도 8에 설명 및 도시된 3개의 모드들은 각각 유압 시스템들(200a, 200b, 및 200c)과 연관되어 식별된다. 접미 문자들을 갖는 부호화 도식은 유압 시스템(200)의 하드웨어, 구성 요소, 서브조립체, 및 도관들이 상이한 작동 모드들과 함께 변화되지 않는다는 사실을 나타낸다. 그러나, 상기 하드웨어, 구성 요소, 및서브조립체들의 작동 상태, 다양한 온/오프 상태들은 특정항목 및 특정 작동 모드에 기초하여 변화될 수 있다.
상기 유압 시스템(200)에 대한 상술된 3가지 모드들이 부분적으로 엔진의 상태 또는 조건에 기초하는 반면, 이들 모드들은 또한 적어도, 상기 기계 펌프(118)와 상기 전기 펌프(120)를 포함하는, 상기 참조된 하드웨어, 구성 요소, 및 서브조립체들의 온/오프 상태에 기초한다. 상기 기계 펌프(118)는 상기 엔진(102)에 직접 연결되어, 상기 엔진이 온일 때. 상기 기계 펌프(118)는 온으로 된다. 상기 엔진(102)이 오프일 때, 상기 기계 펌프(118)는 오프가 된다. 온일 때, 상기 기계 펌프(118)는 오일을 전체 유압 시스템으로 전달한다. 상기 주 조절 밸브(218)로부터의 임의의 잉여분은 상기 쿨러(226)로 전달된다.
상기 전기 펌프(120)의 온/오프 상태와 상기 전기 펌프(120)의 속도는 상기 하이브리드 모듈(104)의 전자 장치에 의해 제어된다. 상기 전기 펌프(120)는 오일을 상기 유압 시스템(200) 및/또는 상기 쿨러(226)로 전달한다. 상기 기계 펌프(118)가 온일 때 또는 그의 오일 전달이 불충분할 때, 상기 전기 펌프(120)는 오일을 상기 유압 시스템으로 전달한다. 상기 기계 펌프로부터 오일의 전달이 불충분할 때, 상기 전기 펌프(120)는 윤활 및 모터 냉각을 위해 상기 쿨러로 오일을 전달하기 위해 사용될 수 있다.
특정 작업 모드들에 대한 저압 레벨로의 넉다운에 대해 언급되었다. 이와 같은 넉다운 압력은 상기 전기 펌프(120)의 작동과 관련된다. 다양한 압력 레벨 및 유동비를 고려하면, 상기 기계 펌프(118)의 주 압력은 205 psi이다. 상기 전기 펌프(120)의 주 압력은 90 psi이다. 윤활 및 냉각에 대해, 약 30 psi에서 유동의 처음 5.0 1pm이 윤활을 위해 사용된다. 약 15.0 1pm에 이르는 임의의 과다 유동이 상기 모터 냉각 슬리브(246)로 전달된다. 상기 윤활/냉각 기능을 위한 최대 50 psi가 오직 상기 모터 냉각 슬리브(240)가 오일로 충전된 후에만 달성된다. 상기 클러치 인가 압력은 통상 205 psi(1410 kPa) 및 최소 188 psi(1300 kPa)이다.
도 9에는 적합한 전기 펌프(120)의 하나의 실시예에 대한 추가의 세부 사항들이 설명 및 도시되어 있다. 상기 펌프 기구(500)는 펌프 입구(502) 및 펌프 출구(504)를 포함한다. 여기서 상기 펌프 입구(502)와 섬프(116) 사이의 기계적 연결부에 대한 정확한 형태는 무시하며, 입구 도관(208)에 의해 또는 일부 다른 유사한 구조체에 의해, 입구(502)는 일반적으로 원통형 형상을 가지며 펌프 출구(504)를 둘러싼다. 펌프 출구(504)는 일반적으로 원통형 형상을 가지며 또한 일반적으로 펌프 입구(502)와 동심을 이룬다. 상기 펌프 입구(502)의 외부면(502a)은 O-링(506) 수용을 위한 환상 리세스형 채널(502b)을 형성한다. 마찬가지로, 펌프 출구(504)의 외부면(504a)은 O-링(508) 수용을 위한 환상 리세스형 채널(504b)을 형성한다.
상기 전기 모터 및 제어기 조립체(514)는 전기 커넥터(516) 및 환상 장착 플랜지(518)를 포함한다. 수나사산 장착 스터드들(520)의 볼트 원형으로 설명된 장착 플랜지(518)는 대안적으로 복수의 암나사산, 블라인드 홀들로 제조 및 배열될 수 있다. 상기 전기 모터(조립체(514)의 일부)의 활성화 또는 에너지화는, 상술된 바와 같이, 상기 유압 시스템의 요건부 또는 수용부 하류로 오일을 전달하고, 또한 섬프(116)로부터 오일을 인출하기 위해 상기 펌프 기구(500)를 작동시킨다.
도 10에는 전기 펌프(120)와 관련되고 상기 전기 펌프(120)를 위한 회로도가 설명되어 있다. 도 10에 설명된 전기 펌프 개략도는 전기 펌프(120) 및 일체형 전기 모터 제어기(526)를 포함한다. 설명된 바와 같이, 상기 펌프(120)와 제어기(526)를 포함하는 전기 펌프 조립체(524)는 샌드위치 하우징(528)에 장착된다. 제어기(526)는 차량 배터리(530)에 전기적으로 연결된다. 특히, 제어기(526) 내의 전기 구성 요소들 중 일부는 각각 포지티브 및 네거티브 배터리 연결부들(532, 534)을 통해 배터리(530)에 의해 전력화된다. 하이브리드 시스템의 점화를 감지하기 위해, 점화 스위치(536)가 차량 배터리(530)의 포지티브 단자와 제어기(526) 사이의 전기 연결부(538) 상에 배치된다. 차량 배터리(530)는 용례에 기초하여 몇가지 예를 말하자면 12 볼트 또는 24 볼트와 같은 다양한 에너지 레벨을 제공한다.
전기 펌프(120)를 작동시키기 위해, 에너지 저장 시스템(540)이 상기 전기 펌프 조립체(524)에 전기적을 연결된다. 일 실시예에 있어서, 전기 펌프(120)는 2 암페어 300 볼트 직류에서 작동한다. 용례에 기초하여, 에너지 저장 시스템(540)은 300 볼트 초과의 에너지 레벨을 지속할 수 있다. 이와 같은 예에 있어서, 에너지 저장 시스템(540)으로부터 이용할 수 있는 전압 레벨은 펌프(120)에 제공되기 전에 제어기(526) 내에 또는 상기 전기 펌프 조립체(524)에 제공되기 전에 단계적으로 감소될 수 있다.
상기 전기 펌프 조립체(524) 내에 위치된 고전압 구성 요소들 때문에, 고전압 인터록(HVIL)(542)이 또한 안전 예방책으로서 제공될 수 있다. 예시적 실시예에 있어서, HVIL(542)은 전기 모터 제어기(526)에 전기적 및 통신적으로 연결된다. 따라서, 제어기(526)는, 만약 고전압 전기 상태가 불안정할 경우, 상기 전기 펌프 조립체(524)를 상기 차량의 나머지 부분으로부터 전기적으로 분리시키기 위해 HVIL(542)을 트리거하도록 구성된다.
상기 전기 펌프 조립체(524)는 하이브리드 제어 모듈(HCM)(544)에 의해 활성화 및 작동된다. HCM(544)은 제어기 영역 네트워크 (CAN) 버스(546)를 통해 전기 모터 제어기(526)에 통신적으로 연결된다. 예를 들어, 상기 CAN 버스(546)는 몇가지 예로만 말하자면 250 k J1939-유형 데이터 링크, 500 k J1939-유형 데이터 링크, 1000 k J1939-유형 데이터 링크, 또는 PT-CAN 유형 데이터 링크일 수 있다. 이 모든 유형의 데이터 링크들은 몇가지 예로만 말하자면 금속 배선, 광섬유, 무선주파수, 및/또는 그들의 결합과 같은 임의의 다수 형태들을 취할 수 있다. 당업자들에 의해 알려진 바와 같이, CAN 버스(546)와 같은 전기 통신 링크들은 전자기 간섭 또는 EMI에 의해 악영향을 받을 수 있다. 설명된 바와 같이, CAN 버스(546)는 EMI의 부정적 영향을 회피하기 적절한 CAN 차폐부를 포함한다. 추가적으로, CAN 버스(546)를 적절하게 접지시키기 위해 CAN 단자(548)가 제공된다. 다른 실시예에 있어서, HVIL(542)은 HCM(544)에 의해 제어된다.
SAE J1939는, 원래 미국의 자동차 및 중형 트럭 산업에 의해, 차량 구성 요소들 사이의 통신과 진단을 위해 사용된 차량 버스 표준이다. J1939는 차량의 통신을 위한 상업 차량 분야에서 사용된다. 상이한 물리적 층으로, 그것은 트렉터와 트레일러 사이에서 사용된다. 이는 ISO 11992에 명시된다. SAE J1939는 7-층 OSI 네트워크 모델에서 5개 층들을 한정하며, 이는 물리적 및 데이터-링크 층들을 위한 CAN 2.0b 사양(오직 29-bit/ "확장" 식별자만을 사용)을 포함한다. 세션 및 프레젠테이션(session and presentation) 층들은 상기 사양의 일부가 아니다. 모든 J1939 패킷(packet)들은 8개의 데이터 바이트들 및 PGN라는 인덱스(파라미터 그룹 수)를 함유하는 표준 헤더를 포함하며, 상기 메시지의 29-비트 식별자에 매설된다. PGN는 메시지의 기능 및 관련 데이터를 식별한다. J1939는 자동, 농업, 해상 및 오프-로드 차량 목적의 폭넓은 범위를 포함하도록 표준 PGN들을 한정하도록 시도한다.
제어기-영역 네트워크(CAN 또는 CAN-버스)는 마이크로콘트롤러 및 디바이스들이 호스트 컴퓨터 없는 차량 내에서 서로 통신할 수 있도록 설계된 차량 버스 표준이다. CAN은 특히 자동차 용례로서 설계된 메시지 기반 프로토콜이나, 요즘은 산업 자동 및 의료 장비와 같은 다른 영역들에서도 사용된다. CAN은 OBD-II 차량 진단 루틴 표준에서 사용되는 5개의 프로토콜들 중 하나이다. 상기 OBD 표준은 199년 이후 미국에서 판매되는 모든 자동차들 및 경량 트럭에 있어서 의무 사항이며, EOBD 표준은 2001년 이후 유럽 연합에서 판매되는 모든 휘발유 차량 및 2004년 이후 판매되는 모든 디젤 차량에 있어서 의무 사항이다.
상술된 전기 펌프(120), 유압 시스템 작동 모드, 및 전체 하이브리드 모듈의 기계적 및 전기적 세부 사항들을 고려하면, 전기 펌프(120)에 관련된 일부 새로운 그리고 불명확한 양태들이 설명된다.
도 11에는 본원에 설명된 하이브리드 전기 차량의 유형 또는 스타일을 위한 적합한 전기 펌프(600)의 다른 실시예가 설명되어 있다. 도 11은 아래의 표 2에 개재되어 있는 바와 같은 대응 참고 번호들을 갖는 일차 구성 요소 부품들에 대한 분해도를 나타낸다.
Figure 112015098707551-pct00002
도 11의 예시적 실시예에 있어서, 4개의 육각 헤드 볼트(hex head bolt)들(654)이 사용된다(또한, 도 12, 17, 18 및 20 참조). 다른 실시예는(도 12a 참조), 육각 헤드 볼트 패턴 관점에서, 3개의 육각 헤드 볼트들을 사용한다. 이와 같은 3-볼트 패턴들의 전기 펌프는 전기 펌프(600a)로서 식별된다. 입구 도관(644a) 및 출구 도관(646a)은 배향 전기 펌프(600a)를 돕기 위해 식별된다. 상기 3개의 볼트 위치들은 3개의 플랜지 구멍들(609)로 표시된다. 상기 볼트 패턴 상의 결정 또는 선택은 다른 하우징, 캐스팅 및 패키징 사항에 기초한다. 비록 4-볼트 패턴이 다른 도면들에 도시되었다 할지라도, 상기 3-볼트 패턴이 하우징/캐스팅 구조 및 배열에 기초하여 적합한 것으로 고려된다.
도 12는, 도 11에 의해 제공된 분해도의 대향 단부로부터 볼 수 있는, 전기 펌프(600) 조립체의 사시도를 제공한다. 도 13은 다른 각도 또는 방향에서 본 부분 사시도이다. 도 14 내지 도 16은 전기 펌프(600)의 내부에 대한 부분 단면도들을 제공한다. 각각 지로터(627)를 포함하는 내부 및 외부 회전자들(626 및 634)가 포함된다. 계속해서 도 14를 참조하면, (전기 펌프(600a)를 포함하는) 전기 펌프(600) 내에 합체되는 기준 "지로터"(627)는 일반적으로 모터(629)와 동심을 이루도록 위치된다. 대표적으로, 지로터 및 모터는 축상 스택 또는 시퀀스 시리즈로 단부 대 단부로 배열된다. 상기 지로터(627) 및 모터(629)가 동심(및 동축)이 되도록 각각의 위치들을 변경시킴으로써, 더욱 콤팩트한 패키지를 형성하는 중요한 공간 보존이 존재한다. 상기 내부 회전자(626)는 또한 상기 지로터(627)의 내부 기어(626)로서 언급된다(도 11 참조). 상기 외부 회전자(634)는 또한 상기 지로터(627)의 외부 기어(634)로서 언급된다(도 11 참조).
상기 모터(629)는 고정자(631), 투피스 샤프트(630) 및 상기 고정자(631)와 영구 자석 라이너(635) 사이에 동심적으로 위치된 스테인리스강 라이너(633)를 포함하며, 상기 영구 자석 라이너는 상기 스테인리스강 라이너(633)를 상기 외부 기어(634)로부터 분리시킨다(도 14 및 도 15 참조). 상기 영구 자석 라이너(635)는 스테인리스강 층에 접착 및/또는 매설된 복수의 영구 자석들을 포함한다. 이와 같은 일체형 구성 요소 부품들의 결합은 단일 구조로서 설명되며 또한 특이하게 라이너(635)로서 한정된다. 파단선(630a)은 샤프트(630)를 포함하는 2개의 섹션들 또는 부분들 사이의 분리 라인을 나타낸다.
전기 펌프(600)의 설계 특징들 중 하나는 도 17에 도시된 바와 같이 긴 O-링 랜딩(landing)을 들 수 있다. 다른 설계 특징은 도 18에 설명된 바와 같이 분리된 도웰 핀을 들 수 있다. 다른 설계 특징으로는 도 19에 설명된 바와 같이 커넥터(640)의 배열 및 배향을 들 수 있다. 다른 설계 특징으로서 도 20에 설명된 바와 같이 짧아진 입구/출구 조립체를 들 수 있다. 다른 설계 특징으로서 각각의 볼트 헤드 둘레에 여유 공간을 추가함으로써, 표준 소켓 렌치가 간섭 없이 상기 볼트 헤드에 제공될 수 있다는 사실을 들 수 있다. 이와 같은 여유 공간의 대표적인 예가 도 21에 설명되어 있다.
계속해서 도 21을 참고하면, 파단선(655)로서 나타낸, 볼트(654)의 헤드(654a)를 둘러싸는 일반적으로 원통형의 영역 또는 구역은 18㎜ 직경의 표준 소켓 렌치를 위한 볼트 헤드 여유 공간을 나타낸다. 이와 같은 여유 공간 또는 구역의 대략적인 직경 크기는 일반적으로 상기 기준 소켓 렌치에 대응하는 치수인 19.6㎜이다.
상기 하이브리드 모듈 내에 설치되는 바와 같은, 전기 펌프(600)를 위한 조립체 시퀀스는 도 22 내지 도 25에 설명되어 있다. 상기 제1 단계 또는 위상(도 22 참조)은 전기 펌프(600)의 면-밀봉 단부를 수용하도록 구성 및 배열되는 하이브리드 모듈 내에 개구부를 갖는 펌프 본체를 정렬시킨다. O-링(616) 및 도웰 핀(606)을 포함하는, 일부 접촉점들 및 결합점들이 모니터링되야만 한다.
상기 조립체 시퀀스에서 다음의 위상 또는 단계는(도 23 참조) 도웰 핀(600)과 하이브리드 모듈 내의 기계 보어 사이에 도웰 핀 결합부를 설치하는 것이다. 상기 조립체 시퀀스의 이와 같은 위상에서, 상기 O-링(616)은 미처 압축을 위해 접촉되지 않으며, 상기 면 밀봉부(602)는 미처 상기 하이브리드 모듈의 내부면에 대해 접하지 않는다.
상기 도웰 핀(606)이 상기 하이브리드 모듈의 기계가공된 보어(660) 내에 유지됨에 따라, 상기 하이브리드 모듈의 둘러싼 면이 상기 O-링(616)의 외향 돌출 부분에 대항하여 압축을 개시하여, O-링(616)의 콤팩트한 압축이 개시된다(도 24 참조). 면 밀봉부(602)의 접촉은 상기 조립체 시퀀스의 이와 같은 위상에서는 미처 발생하지 않는다. 최종 위상은(도 25 참조) 상기 수용 보어(660) 내로 완전히 삽입되는 도웰 핀(606) 및 상기 하이브리드 모듈의 내부면에 대항하여 접촉(즉, 결합) 압박되는 면 밀봉부(602)를 갖는다.
계속해서 도 11, 도 12 및 도 13을 참고하면, 상기 조립된 전기 펌프(600)는 한 단부에는 전기 커넥터(640)를 포함하고, 반대편 단부에는 각각 입구 및 출구 도관들(644 및 646)을 포함한다. 면 밀봉부(602)가 각각의 도관(644 및 646)의 단부 내로 삽입 및 고정된다. 내부적으로, 상기 출구 도관(646)은 원웨이 밸브(648)(도 16 참조) 및 압력 조절 및 감소 밸브(PRV)(650)를 포함한다. 상기 원웨이 밸브(648)는 밸브 볼(614) 및 도웰 핀(618)을 포함한다. 상기 PRV(650)는 밸브 볼(612), 밸브 스프링(610), 및 도웰 핀(604)을 포함한다(도 16 참조). 상기 PRV(650)는 상기 펌프 내의 그리고 그에 따른 출구 도관(646)을 통한 배출 유동로 내의 유압식 유체 압력을 관리하기 위해 사용된다. 밸브(648)는 상기 지로터 펌핑 기구에 의해 형성된 압력 및 유동비에 기초하여 유압식 유체가 배출되도록 허용한다. 반드시 어떠한 저항도 역류를 방지하기 위해서만 작용하는 볼(614)에 의해 제공되지 않는다. 만약 펌프(600) (또는 펌프(600a)) 내의 그리고 도관(646) 내에서 볼 수 있는 상기 유압식 유체 압력이 너무 높을 경우, 볼(612)이 스프링(610)을 압박하고, 바이패스 통로는 유압식 유체가 상기 전기 펌프를 떠나 섬프로 복귀하도록 개방된다. PRV(650)의 사용은 과다한 내부 압력으로부터 펌프(600) 내부를 보호한다. 상승된 압력은 폐색 또는 다른 제약에 기인할 수 있다. 일단 상승된 압력이 이완되면, 상기 PRV(650)는 폐쇄된다. 상기 PRV(650)를 개방시키기 위한 임계 압력은 볼(612)의 크기에 의해 그리고 스프링(610)을 위해 선택된 스프링 상수에 의해 관리된다. 예시적 실시예에 있어서, PRV(650)는 900Kpa±70Kpa로 설정된 임계 압력을 갖는다.
전기 펌프(600)(뿐만 아니라 전기 펌프(600a))의 구조 내에 합체되는 다른 설계 특징부가 하나 이상의 도웰 핀들(606 및 624)의 구성에 포함된다. 도 26에 있어서, 일반적인 도웰 핀(619)은 도웰 핀들(606) 및/또는 도웰 핀들(624)을 대표하는 것으로서 설명된다. 도웰 핀(619)은 나선형 홈(619a)으로 나타낸 와류 컷 패턴을 포함한다. 이와 같은 도웰 핀 홈(619a)은 "압력 체결(pressure lock)"을 방지하도록 구성 및 배열된다. 원활하고 밀폐된 라인 대 라인 정합 도웰 핀이 보어 내로 삽입될 때, 포획된 공기는 상기 도웰 핀의 연속 진입에 대한 접합부를 생성할 수 있다. 이와 같은 공기 압력 체결은 다른 경우 포획된 공기가 나선형 홈 또는 통풍 홈(619a)을 통해 방출하도록 허용함으로써 제거될 수 있다.
전기 펌프(600)(뿐만 아니라 전기 펌프(600a))의 구조체 내로 합체되는 다른 설계 특징부는 변조 방지 나사식 고정구들의 사용과 관련된다. 도 27에 있어서, 나사식 고정구들(638 및 642)은 각각 홈붙이 리세스(638a 및 642a)를 갖는 헤드 구성부 뿐만 아니라 중앙 포스트(center post)를 포함한다. 상기 중앙 포스트에 따른, 각각의 리세스(638a 및 642a)의 유일한 형상은 상기 변조 방지 나사식 고정구들을 설치 및 제거하기 위해 특수 공구가 요구되도록 구성된다. 플랫 블레이드 스크류드라이버(flat blade screwdriver), 필립 스크류드라이버(phillips screwdriver) 및 에일리언 렌치(alien wrench)들과 같은, 종래의 핸드 공구들은 그와 같은 나사식 고정구들을 제거하기 위한 수단으로서 적합하지 않다. 이와 같은 유형의 핸드 공구들이 그 분야에서 대표적으로 이용 가능한 유형일 수 있으므로, 특수 공구를 요하는 특수 형태를 제공함으로써 그와 같은 나사식 고정구들을 "변조 방지" 나사식 고정구들로서 제공하려는 목적을 명확하게 제공한다.
전기 펌프(600)에 의해 제공되는 설계 개선 방안들 중 하나는 육각 헤드 볼트들(654)이 조여짐에 따라 상기 하이브리드 모듈의 내부면에 대해 접하는 면(652)에 대해 각각 입구 및 출구 도관들(644 및 646)의 확장된 길이를 짧게 함으로써 더욱 콤팩트한 구조를 갖는데 있다. 상술된 바와 같이, 2개의 실시예들이 존재하며, 그 중 하나의 실시예는 4-볼트 패턴(볼트들(654))을 가지며, 다른 실시예는 3-볼트 패턴을 갖는다. 기준 거리(d)는 약 69 ㎜이다(도 20 참조). 상술된 전기 펌프(600)의 초기 원형 버전은 이 거리(d)를 약 79 ㎜로 설정한다. 이와 같이 더욱 콤팩트한 설계는 소형 전기 펌프를 유발시키고 소형 전기 펌프는 가벼운 중량을 갖는다. 가벼운 중량은 더욱 양호한 연료의 경제성을 유발한다.
이와 같은 초기 원형 버전은 또한 정렬 도웰 핀을 4개의 육각 헤드 볼트 위치들 중 하나의 부품으로서 합체시킨다. 이와 같이 "합체된' 구조는 중공형 도웰을 사용하고 상기 대응 육각 헤드 볼트는 상기 도웰을 통해 연장되어, 도웰 정렬 및 볼트 결합은 반드시 동일한 축상 위치에서(즉, 동심적으로) 발생한다. 전기 펌프(600)에 추가되는 다른 설계상의 개선 방안은 상기 도웰 핀(606)을 대응하는 육각 헤드 볼트(654)의 위치로부터 분리시키는 방법에 있다(도 12 및 도 18 참조). 분리 부분(656)은 도웰 핀(606)의 한 단부를 수용 및 안착시키기 위해 상기 펌프 본체(620)의 일부로서 포함된다. 이와 같은 재위치는 더욱 정확한 정렬 공정, 최종 조립체에서의 더욱 정확한 정렬, 및 상기 육각 헤드 볼트들이 조여짐에 따른 간섭에 대한 위험 감소에 기여한다.
전기 펌프(600) 내로 도입되는 다른 개선 방안으로는 초기 원형 버전과 비교하여 더욱 길어진 O-링 랜딩을 들 수 있다. 더욱 길어진다는 것이 의미하는 것은 상기 O-링 본체의 측면부 직경이 상기 초기 원형 버전과 비교할 때 현재 실시예에서 더욱 길어진다는 사실을 의미한다. 결과적으로, 측면부에서의 길어진 직경은 수용되는 홈이 보다 큰 직경을 가지며, 따라서 축방향 또는 길이 방향에서 더 길어진다는 사실을 의미한다. 더욱 큰 O-링을 가짐으로써, 압축을 위한 더 많은 탄성중합체 물질 및 더욱 큰 밀봉 접촉 영역이 제공된다. 그 결과 상기 하이브리드 모듈에 대한 O-링의 위치에서 더욱 크고 더욱 효과적인 밀봉 경계면이 발생한다.
도 19에 있어서, 상기 커넥터(640)는 도 12a에 도시된 3-볼트 패턴이 사용될 때 다른 배향을 갖는다. 이와 같은 변경된 배향은 조립 및 전기 접속을 더욱 용이하게 한다.
본 발명의 적합한 실시예가 도면들 및 상세한 설명에 설명 및 도시되어 있으나, 이는 설명을 목적으로 고려된 것일 뿐 특징을 제한하지 아니하며, 또한 본 발명의 정신 내에서의 모든 변경 및 수정이 보호되어야 한다는 사실을 밝혀 둔다.

Claims (20)

  1. 하이브리드 차량의 하이브리드 모듈에의 접속을 위한 전기 펌프로서,
    유입 도관 및 유출 도관을 한정하는 펌프 본체;
    상기 펌프 본체 내에 위치되고, 고정자 및 상기 고정자와 동심을 이루고 상기 고정자의 방사상 내향으로 위치하는 스테인리스강 라이너를 포함하는 전기 모터;
    상기 펌프 본체 내에 위치되는 지로터(gerotor)로서, 상기 지로터는 상기 고정자와 동심을 이루고, 또한 상기 고정자의 방사상 내향으로 위치하도록 구성 및 배열되고, 상기 스테인리스강 라이너는 상기 고정자와 상기 지로터 사이에 위치되는, 상기 지로터;
    정렬 도웰 핀으로서, 상기 하이브리드 모듈내의 보어 내에 상기 정렬 도웰핀의 결합에 의해 상기 전기 펌프를 상기 하이브리드 모듈과 정렬하는데 사용하기 위해 구성 및 배열되는, 상기 정렬 도웰 핀;을 포함하는 전기 펌프.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기 모터는 투피스 샤프트(two-piece shaft)를 추가로 포함하는 전기 펌프.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 전기 모터는 상기 스테인리스강 라이너와 동심을 이루고 상기 스테인리스강 라이너의 방사상 내향으로 위치하는 영구 자석 라이너를 추가로 포함하는 전기 펌프.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 영구 자석 라이너는 스테인리스강 라이너 내에 수용되는 복수의 영구 자석들을 포함하는 전기 펌프.
  6. 제1항에 있어서, 상기 지로터는 외부 회전자 및 내부 회전자를 포함하는 전기 펌프.
  7. 제1항에 있어서, 상기 유출 도관에 위치되는 원웨이 밸브를 추가로 포함하는 전기 펌프.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유출 도관에 위치되는 압력 조절 밸브를 추가로 포함하는 전기 펌프.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 도웰 핀은 압력 체결 홈을 한정하는 전기 펌프.
  11. 제1항에 있어서, 상기 펌프 본체에 부착되는 커버를 추가로 포함하는 전기 펌프.
  12. 제11항에 있어서, 상기 커버를 상기 펌프 본체에 부착하기 위해 변조 방지 나사식 고정구가 사용되는 전기 펌프.
  13. 제11항에 있어서, 상기 커버에 부착되는 전기 커넥터를 포함하는 전기 펌프.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전기 커넥터를 상기 커버에 부착하기 위해 변조 방지 나사식 고정구가 사용되는 전기 펌프.
  15. 하이브리드 차량용 전기 펌프로서,
    펌프 본체;
    상기 펌프 본체 내에 위치되며 또한 고정자를 포함하는 전기 모터로서, 상기 고정자는 내부 용적을 한정하는, 상기 전기 모터;
    상기 펌프 본체 내에 위치되는 지로터로서, 상기 고정자와 동심을 이루고, 또한 상기 고정자의 상기 내부 용적 내에 위치되도록 구성 및 배열되는, 상기 지로터; 및
    상기 지로터 주위에 방사상으로 배치된 영구 자석 라이너 및 상기 영구 자석 주위에 방사상으로 배치된 스테인리스강 라이너;를 포함하는 하이브리드 차량용 전기 펌프.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전기 모터는 투피스 샤프트를 추가로 포함하는 하이브리드 차량용 전기 펌프.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제15항에 있어서, 상기 영구 자석 라이너는 스테인리스강 라이너 내에 수용되는 복수의 영구 자석들을 포함하는 하이브리드 차량용 전기 펌프.
  20. 하이브리드 차량의 하이브리드 모듈에의 접속을 위한 전기 펌프로서,
    유입 도관 및 유출 도관을 한정하는 펌프 본체;
    상기 펌프 본체 내에 위치되고 고정자를 포함하는 전기 모터;
    상기 펌프 본체 내에 위치되는 지로터(gerotor)로서, 상기 고정자와 동심을 이루고, 또한 상기 고정자의 방사상 내향으로 위치되도록 구성 및 배열되는, 상기 지로터;
    정렬 도웰 핀으로서, 상기 하이브리드 모듈내의 보어 내에 상기 정렬 도웰핀의 결합에 의해 상기 전기 펌프를 상기 하이브리드 모듈과 정렬하는데 사용하기 위해 구성 및 배열되는, 상기 정렬 도웰 핀;을 포함하며,
    상기 전기 모터는 스테인리스강 라이너와 동심을 이루고 스테인리스강 라이너의 방사상 내향으로 위치하는 영구 자석 라이너를 포함하고, 상기 영구 자석 라이너는 스테인리스강 라이너 내에 수용되는 복수의 영구 자석들을 포함하는, 전기 펌프.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9840143B1 (en) 2015-05-20 2017-12-12 Hydro-Gear Limited Partnership Cooling pump assembly and cooling system for utility vehicle
US10106027B1 (en) 2015-06-01 2018-10-23 Hydro-Gear Limited Partnership Generator/cooling assembly and system for utility vehicle
US10358040B1 (en) 2015-06-01 2019-07-23 Hydro-Gear Limited Partnership Drive assembly and system for utility vehicle
US10391854B1 (en) 2015-06-15 2019-08-27 Hydro-Gear Limited Partnership Drive and cooling system for utility vehicle
KR101694023B1 (ko) * 2015-06-30 2017-01-09 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 엔진 제어 장치 및 방법
US10093169B1 (en) 2015-07-09 2018-10-09 Hydro-Gear Limited Partnership Power and cooling system for utility vehicle
DE102015120440A1 (de) * 2015-11-25 2017-06-01 Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg Pumpenanordnung und Hydraulikanordnung für Kraftfahrzeug-Antriebsstrang
DE102015223804B4 (de) * 2015-12-01 2019-12-19 Zf Friedrichshafen Ag Hydraulische Steuerung für ein Automatikgetriebe sowie Verfahren zur Montage eines hydraulischen Steuergerätes
US9863528B2 (en) * 2015-12-10 2018-01-09 Hyundai Motor Company Hydraulic pressure supply system of automatic transmission
CN110168224A (zh) * 2017-01-11 2019-08-23 松下知识产权经营株式会社 电动油泵
CN106655632B (zh) * 2017-03-15 2019-04-26 北京新能源汽车股份有限公司 一种油冷回路系统、驱动电机、动力系统及汽车
CN107830079B (zh) * 2017-08-30 2019-07-30 日本电产东测（浙江）有限公司 液压控制装置以及动力传递控制装置
US10618423B2 (en) * 2017-09-15 2020-04-14 Ford Global Technologies, Llc Isolated dual bus hybrid vehicle drivetrain
DE102017221355A1 (de) * 2017-11-29 2019-05-29 Zf Friedrichshafen Ag Hydraulische Getriebesteuerung mit integrierter Pumpe
JP6965818B2 (ja) * 2018-04-19 2021-11-10 トヨタ自動車株式会社 車両用電動オイルポンプ
US11313359B2 (en) * 2019-10-01 2022-04-26 St9 Gas And Oil, Llc Electric drive pump for well stimulation
DE102020207779A1 (de) 2020-06-23 2021-12-23 Deere & Company Getriebebaugruppe, Kupplungsmodul und Fahrzeug
US11614158B2 (en) * 2020-07-13 2023-03-28 GM Global Technology Operations LLC Hydraulic Gerotor pump for automatic transmission
DE102020122867A1 (de) * 2020-09-01 2022-03-03 Schwäbische Hüttenwerke Automotive GmbH Pumpen-Motor-Einheit mit integrativem Gehäusedeckel
US11680565B2 (en) 2021-02-08 2023-06-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Motor-pump system
US20230417240A1 (en) * 2022-06-27 2023-12-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hybrid module with multi-gerotor pump

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020036434A1 (en) 2000-09-26 2002-03-28 Shigeo Tsuzuki Hybrid-vehicle drive unit
US20040052667A1 (en) 2002-09-13 2004-03-18 Xingen Dong Hydraulic device with balanced rotor
EP1145893B1 (en) 1999-10-01 2004-12-15 Aisin Aw Co., Ltd. Hybrid vehicle driving device
JP2009162146A (ja) * 2008-01-08 2009-07-23 Aisin Seiki Co Ltd 電動ポンプ
JP2011137444A (ja) * 2009-12-01 2011-07-14 Jtekt Corp 電動ポンプ
WO2012087699A1 (en) 2010-12-23 2012-06-28 Magna Powertrain Of America, Inc. Controlled gerotor actuated pre-trans parallel hybrid

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2251202A (en) * 1938-01-06 1941-07-29 Holo Krome Screw Corp Drive pin
US2223871A (en) * 1938-12-21 1940-12-03 Russell W Johnson Taper pin
US2372816A (en) * 1942-09-16 1945-04-03 Bendix Aviat Corp Engine accessory
US2711286A (en) * 1952-08-01 1955-06-21 Wetmore Hodges Motor-pump or compressor
US5145329A (en) * 1990-06-29 1992-09-08 Eaton Corporation Homoplanar brushless electric gerotor
DE4106060C2 (de) * 1991-02-27 1995-11-30 Fresenius Ag Pumpe, insbesondere gekapselte medizinische Pumpe
JP4085558B2 (ja) * 1999-10-01 2008-05-14 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 ハイブリット車用駆動装置
US6742976B2 (en) * 2001-11-20 2004-06-01 Paul Groll Ribbed dowel
US20050031465A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Dreiman Nelik I. Compact rotary compressor
US20050084392A1 (en) * 2003-10-20 2005-04-21 United Dominion Industries, Inc. Pump drive alignment apparatus and method
CN101048594A (zh) * 2004-10-28 2007-10-03 诺信公司 旋转泵
US7226277B2 (en) * 2004-12-22 2007-06-05 Pratt & Whitney Canada Corp. Pump and method
JP4237731B2 (ja) * 2005-05-31 2009-03-11 株式会社日立製作所 モータ一体型内接歯車式ポンプ及びその製造方法並びに電子機器
US7641457B2 (en) * 2006-03-28 2010-01-05 Jtekt Corporation Internal gear pump
US8257068B2 (en) * 2008-06-05 2012-09-04 White Drive Products, Inc. Cooling system for gerotor motor
US8182235B2 (en) * 2008-11-25 2012-05-22 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Multi-drive fluid pump
US8696326B2 (en) * 2009-05-14 2014-04-15 Magna Powertrain Inc. Integrated electrical auxiliary oil pump
DE102009028148A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-03 Robert Bosch Gmbh Zahnradpumpe
JP5564974B2 (ja) * 2009-12-01 2014-08-06 株式会社ジェイテクト 電動ポンプ及び電動ポンプの取付け構造
US8376720B2 (en) * 2010-03-05 2013-02-19 GM Global Technology Operations LLC Outer ring driven gerotor pump
US8840385B2 (en) * 2011-03-03 2014-09-23 Ti Group Automotive Systems, L.L.C. Positive displacement fluid pump

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1145893B1 (en) 1999-10-01 2004-12-15 Aisin Aw Co., Ltd. Hybrid vehicle driving device
US20020036434A1 (en) 2000-09-26 2002-03-28 Shigeo Tsuzuki Hybrid-vehicle drive unit
US20040052667A1 (en) 2002-09-13 2004-03-18 Xingen Dong Hydraulic device with balanced rotor
JP2009162146A (ja) * 2008-01-08 2009-07-23 Aisin Seiki Co Ltd 電動ポンプ
JP2011137444A (ja) * 2009-12-01 2011-07-14 Jtekt Corp 電動ポンプ
WO2012087699A1 (en) 2010-12-23 2012-06-28 Magna Powertrain Of America, Inc. Controlled gerotor actuated pre-trans parallel hybrid

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