KR20090042386A - Integrated motor system for hybrid electric vehicle using 2-step magnetic clutch - Google Patents

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KR20090042386A KR1020070108105A KR20070108105A KR20090042386A KR 20090042386 A KR20090042386 A KR 20090042386A KR 1020070108105 A KR1020070108105 A KR 1020070108105A KR 20070108105 A KR20070108105 A KR 20070108105A KR 20090042386 A KR20090042386 A KR 20090042386A
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Abstract

An integrated type motor device for hybrid vehicle using a two-stage magnetic clutch is provided to remove the need of radiator fan motor by allowing the integrated motor to serve engine start, electricity generation, and radiator fan driving. An integrated type motor device for hybrid vehicle using a two-stage magnetic clutch comprises an integrated motor(120) charging the generated power to a battery, and a two-stage magnetic clutch(122) which is mounted on a rotation axis of the integrated motor. The two-stage magnetic clutch includes a clutch plate mounted on the rotation axis into one body, first and second magnetic coils installed on a stationary yoke, an engine crank shaft connection pulley(131) belted with an engine crank shaft pulley, and a radiator fan pulley(133) belted with a radiator fan pulley.

Description

2단 마그네틱 클러치를 이용한 하이브리드 차량용 통합형 모터 장치{Integrated motor system for hybrid electric vehicle using 2-step magnetic clutch}Integrated motor system for hybrid electric vehicle using 2-step magnetic clutch}

본 발명은 2단 마그네틱 클러치를 이용한 하이브리드 차량용 통합형 모터 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터 발전기(MG)와 라디에이터 팬 모터(CFM)를 2단 마그네틱 클러치를 이용하여 하나의 구동모터로 통합 구성하여, 통합된 모터가 엔진 시동 및 발전, 라디에이터 팬 구동을 통합적으로 수행하도록 한 하이브리드 차량용 통합형 모터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated motor device for a hybrid vehicle using a two-stage magnetic clutch. More specifically, the motor generator (MG) and the radiator fan motor (CFM) are integrated into one driving motor by using a two-stage magnetic clutch. The present invention relates to an integrated motor unit for a hybrid vehicle, in which an integrated motor performs engine start and power generation and radiator fan driving integrally.

일반적으로 넓은 의미의 하이브리드 차량은 서로 다른 두 종류 이상의 동력원을 효율적으로 조합하여 차량을 구동시키는 것을 의미하나, 대부분의 경우는 연료를 사용하여 구동력을 얻는 엔진과 배터리의 전력으로 구동되는 전기모터에 의해 구동력을 얻는 차량을 의미하며, 이를 하이브리드 전기 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)이라 부르고 있다.In general, a hybrid vehicle in a broad sense means to drive a vehicle by efficiently combining two or more different power sources, but in most cases, an electric motor driven by an electric motor driven by an engine and a battery that uses a fuel to obtain driving power A vehicle that obtains driving power is referred to as a hybrid electric vehicle (HEV).

최근 연비를 개선하고 보다 환경친화적인 제품을 개발해야 한다는 시대적 요청에 부응하여 하이브리드 차량에 대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있고, 상용차의 경우에는 하이브리드 버스나 트럭이 이미 상용화되어 판매되고 있는 상태이다.In response to the recent demand for improving fuel economy and developing more environmentally friendly products, research on hybrid vehicles is being actively conducted, and in the case of commercial vehicles, hybrid buses and trucks are already commercialized and sold.

주지된 바와 같이, 하이브리드 시스템은 모터로 엔진을 시동하고 차량 주행시 모터가 엔진의 차량 구동을 보조하며 감속시 감속에너지를 모터로 발전하여 배터리에 충전하는 풀(full) 하이브리드 시스템과, 차량 시동시에만 모터로 시동하고 감속시는 잉여에너지를 모터로 발전하여 배터리에 충전한 뒤 그 에너지로 냉각모듈(cooling module)을 작동하는 마일드(mild) 하이브리드 시스템으로 나눌 수 있다. As is well known, the hybrid system is a full hybrid system in which the engine is started by a motor, the motor assists the vehicle in driving the vehicle, and the deceleration energy is generated by the motor and charged in the battery when the vehicle is driven, and only when the vehicle is started. When starting with a motor and decelerating, it can be divided into a mild hybrid system in which surplus energy is generated by the motor, charged to a battery, and then driven by a cooling module.

첨부한 도 1은 종래의 마일드 하이브리드 시스템의 구성을 도시한 개략도이고, 도 2는 종래의 마일드 하이브리드 시스템에서 동력 전달을 위한 풀리의 연결상태를 도시한 개략도이다.1 is a schematic view showing the configuration of a conventional mild hybrid system, Figure 2 is a schematic diagram showing the connection state of the pulley for power transmission in the conventional mild hybrid system.

도 1을 참조하면, 기본적으로 고전력 배터리(24V Battery)(1), 각종 제어기(VCU, MCU1,2)(2,3,4), 인버터(INV1,2)(5,6), DC/DC 컨버터(DC/DC Converter)(7)를 구비하고 있으며, 또한 차량 구동원인 엔진(10)과 배터리 전력으로 구동하는 모터 발전기(Motor Generator;MG)(20)를 구비하고 있다.Referring to FIG. 1, basically, a high power battery (24V battery) 1, various controllers (VCU, MCU1,2) (2, 3, 4), inverters INV1, 2 (5, 6), DC / DC A converter (DC / DC converter) 7 is provided, and a motor generator (MG) 20 driven by battery power and an engine 10 as a vehicle driving source are provided.

상기 엔진(10)과 모터 발전기(20)는 엔진 크랭크축 풀리(11)와 모터 발전기 풀리(21) 사이에 벨트(22)로 연결되어 상호 간 동력 전달이 가능하도록 되어 있다.The engine 10 and the motor generator 20 are connected to each other by a belt 22 between the engine crankshaft pulley 11 and the motor generator pulley 21 to allow power transmission to each other.

이에 따라, 엔진 시동시에는 모터 발전기(20)가 배터리 전력으로 구동하는 동시에 벨트(22)를 통해 회전력을 전달하여 엔진(10)을 시동하고, 감속시에는 엔진 회전력을 벨트(22)를 통해 전달받아 발전기로 작동하여 이때 생산된 전력을 배터리(1)에 충전할 수 있게 된다. Accordingly, when the engine is started, the motor generator 20 is driven by battery power and at the same time transmits the rotational force through the belt 22 to start the engine 10, and at the time of deceleration, transmits the engine rotational force through the belt 22. It operates as a generator to be able to charge the power produced at this time to the battery (1).

또한 도시된 바와 같이 종래의 마일드 하이브리드 차량에는 냉각모듈의 라디에이터 팬(35)을 구동시키기 위한 별도의 라디에이터 팬 모터(Cooling Fan Motor;CFM)(31)가 탑재되는데, 라디에이터 팬 모터(31)의 구동풀리(32)와 라디에이터 팬 풀리(36) 사이 및 크랭크축 풀리(11)와 크랭크축 연결 풀리(33) 사이가 각각 벨트(37,38)로 연결되어 있고, 크랭크축 연결 풀리(33)와 쿨랭 팬 모터(31)의 구동풀리(32) 사이에는 마그네틱 클러치(34)가 개재되어 있다.In addition, as shown, a conventional mild hybrid vehicle is equipped with a separate radiator fan motor (CFM) 31 for driving the radiator fan 35 of the cooling module, the driving of the radiator fan motor 31 Between the pulley 32 and the radiator fan pulley 36 and between the crankshaft pulley 11 and the crankshaft connecting pulley 33 are connected by belts 37 and 38, respectively, the crankshaft connecting pulley 33 and the cool cooling The magnetic clutch 34 is interposed between the drive pulleys 32 of the fan motor 31.

이에 따라, 라디에이터 팬(35)은 라디에이터 팬 모터(31)의 회전력 또는 엔진(10)의 회전력을 전달받아 구동될 수 있는데, 라디에이터 팬 모터(31)의 회전력을 구동풀리(32), 벨트(37), 라디에이터 팬 풀리(36)의 경로를 통해 전달받게 되며, 엔진(10)의 회전력을 클러치(34)가 연결된 상태에서 크랭크축 풀리(11), 벨트(38), 크랭크축 연결 풀리(33), 클러치(34), 구동풀리(32), 벨트(37), 라디에이터 팬 풀리(36)의 경로를 통해 전달받게 된다.Accordingly, the radiator fan 35 may be driven by receiving the rotational force of the radiator fan motor 31 or the rotational force of the engine 10. The radiator fan 35 may drive the rotational force of the radiator fan motor 31 to drive the pulley 32 and the belt 37. ), The radiator fan pulley 36 is transmitted through the crankshaft pulley 11, the belt 38, and the crankshaft connection pulley 33 while the clutch 34 is connected to the rotational force of the engine 10. , Clutch 34, drive pulley 32, belt 37, the radiator fan is pulled through the path of the pulley (36).

한편, 상기와 같은 종래의 하이브리드 시스템에서는 다음과 같은 문제점이 있었다. On the other hand, the conventional hybrid system as described above has the following problems.

도시한 예에서와 같이 모터 발전기(20)와 라디에이터가 엔진(10)을 기준으로 서로 반대쪽에 위치하는 경우에는 레이아웃 구성에 어려움이 없으나, 협소한 공간 내에서 모터 발전기(10)와 라디에이터를 같은 쪽에 탑재하기는 매우 어렵게 되어 있다.When the motor generator 20 and the radiators are located opposite to each other with respect to the engine 10 as in the illustrated example, there is no difficulty in configuring the layout, but the motor generator 10 and the radiator may be placed on the same side in a narrow space. It is very difficult to mount.

이러한 탑재공간의 제약 문제와 더불어, 모터 발전기(20)와 라디에이터를 같은 쪽에 탑재하는 경우에는 두 개의 고전력 모터(모터 발전기 및 라디에이터 팬 모터)를 가까이 탑재해야 하기 때문에 위험성이 매우 높아지게 된다.In addition to the limitation of the mounting space, when mounting the motor generator 20 and the radiator on the same side, the risk is very high because two high-power motors (motor generator and radiator fan motor) must be mounted close together.

또한 종래의 하이브리드 시스템에서는 라디에이터 팬을 구동하기 위한 별도 모터(31)가 구비되므로 모터 발전기(20)와 라디에이터 팬 모터(31)의 2개 모터를 탑재함에 따른 원가 상승의 문제가 있게 된다. In addition, in the conventional hybrid system, since a separate motor 31 for driving the radiator fan is provided, there is a problem of cost increase due to mounting two motors of the motor generator 20 and the radiator fan motor 31.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 종래 마일드 하이브리드 차량에 적용되었던 모터 발전기(MG)와 라디에이터 팬 모터(CFM)를 2단 마그네틱 클러치를 이용하여 하나의 구동모터로 통합 구성하여, 통합된 모터가 엔진 시동 및 발전, 라디에이터 팬 구동을 통합적으로 수행하도록 함으로써, 종래와 같은 별도의 라디에이터 팬 모터가 삭제될 수 있게 되며, 협소한 공간에 두 개의 모터를 탑재해야 하는 문제점, 및 두 개의 고전력 모터를 가까이 위치시켜야 하는 위험성 문제점을 해소할 수 있게 됨은 물론, 두 개의 모터를 하나의 모터로 통합함으로써 원가를 획기적으로 절감할 수 있게 되는 하이브리드 차량용 통합형 모터 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was invented to solve the above problems, and integrates a motor generator (MG) and a radiator fan motor (CFM), which are conventionally applied to a mild hybrid vehicle, into a single driving motor by using a two-stage magnetic clutch. By configuring the integrated motor to perform engine starting and power generation and radiator fan driving integrally, a separate radiator fan motor can be eliminated as in the prior art, and two motors should be mounted in a narrow space. In addition, it is possible to solve the problem of having two high-power motors located close to each other, and to provide an integrated motor device for a hybrid vehicle that can reduce costs by integrating two motors into one motor. have.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 하이브리드 차량에서 엔진 시동 및 라디에이터 팬 구동을 위한 구동력을 제공하면서 엔진 회전력을 전달받아 발전기로 작동하여 발전 전력을 배터리에 충전하기 위한 통합 모터와; 상기 통합 모터의 회전축 상에 장착되어 엔진과 통합 모터, 라디에이터 팬 사이의 회전력을 단속하기 위한 2단 마그네틱 클러치;를 포함하여 구성되는 2단 마그네틱 클러치를 이용한 하이브리드 차량용 통합형 모터 장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an integrated motor for operating the generator while receiving the engine rotational force to provide a driving force for starting the engine and driving the radiator fan in the hybrid vehicle to charge the generated power to the battery; The integrated motor device for a hybrid vehicle using a two-stage magnetic clutch configured to include a two-stage magnetic clutch mounted on a rotation shaft of the integrated motor to control the rotational force between the engine, the integrated motor and the radiator fan.

여기서, 상기 2단 마그네틱 클러치는, 상기 통합 모터의 회전축에 일체로 장착된 클러치판과; 선택적으로 전류를 인가받도록 고정 요크에 설치된 제1 및 제2마그네틱 코일과; 엔진 크랭크축 풀리와 벨트 연결되고 상기 제1마그네틱 코일의 전류 인가 및 자화시에 상기 클러치판에 일체 회전되도록 면착되는 엔진 크랭크축 연결 풀리와; 라디에이터 팬 풀리와 벨트 연결되고 상기 제2마그네틱 코일의 전류 인가 및 자화시에 상기 클러치판에 일체 회전되도록 면착되는 라디에이터 팬 연결 풀리;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The two-stage magnetic clutch may include: a clutch plate integrally mounted to a rotation shaft of the integrated motor; First and second magnetic coils mounted to the fixed yoke to selectively receive current; An engine crankshaft connection pulley belt-connected to an engine crankshaft pulley and faced to be integrally rotated to the clutch plate upon application of current and magnetization of the first magnetic coil; And a radiator fan connection pulley belt-connected to a radiator fan pulley and faced to be integrally rotated to the clutch plate upon application of current and magnetization of the second magnetic coil.

상기한 특징을 갖는 본 발명의 하이브리드 차량용 통합형 모터 장치에 의하면, 통합 모터가 엔진 시동 및 발전, 라디에이터 팬 구동을 통합적으로 수행하는 바, 종래와 같은 별도의 라디에이터 팬 모터가 삭제될 수 있게 되며, 협소한 공간에 두 개의 모터를 탑재해야 하는 문제점, 및 두 개의 고전력 모터를 가까이 위치시켜야 하는 위험성 문제점을 해소할 수 있게 된다.According to the integrated motor device for a hybrid vehicle of the present invention having the above-described features, the integrated motor performs engine starting and power generation and radiator fan driving integrally, so that a separate radiator fan motor as in the related art can be eliminated and is narrow. The problem of mounting two motors in one space and the danger of placing two high power motors in close proximity can be solved.

또한 두 개의 모터를 하나의 모터로 통합함으로써 원가를 획기적으로 절감할 수 있게 된다. In addition, by integrating two motors into one motor, costs can be significantly reduced.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 하이브리드 버스 등의 종래 마일드 하이브리드 차량에 적용되었던 모터 발전기(MG)와 라디에이터 팬 모터(CFM)를 2단 마그네틱 클러치를 이용하여 하나의 구동모터로 통합하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for integrating a motor generator (MG) and a radiator fan motor (CFM), which have been applied to a conventional mild hybrid vehicle such as a hybrid bus, into a single driving motor using a two-stage magnetic clutch.

첨부한 도 3은 본 발명에 따른 2단 마그네틱 클러치와 통합 모터가 적용된 마일드 하이브리드 시스템의 구성을 도시한 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 통합형 모터 장치에서 동력전달시스템을 도시한 개략도이다.FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a mild hybrid system to which a two-stage magnetic clutch and an integrated motor are applied, and FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a power transmission system in an integrated motor device according to the present invention.

또한 첨부한 도 5는 본 발명에 따른 통합 모터의 회전축 상에 2단 마그네틱 클러치가 장착된 상태의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a state in which a two-stage magnetic clutch is mounted on a rotating shaft of the integrated motor according to the present invention.

본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이 종래의 라디에이터 팬 모터(CFM)가 삭제되는 대신 통합 모터(120)를 구비하여 상기 통합 모터(120)가 종래의 모터 발전기 및 라디에이터 팬 모터의 통합 기능을 수행하도록 한다.In the present invention, as shown in FIG. 3, instead of the conventional radiator fan motor (CFM), the integrated motor 120 is provided so that the integrated motor 120 performs the integration function of the conventional motor generator and the radiator fan motor. Do it.

이를 위해, 통합 모터(120)의 회전축(121)에 2단 마그네틱 클러치(122), 즉 2단으로 구동할 수 있는 2중의 풀리(131,133)를 장착한 마그네틱 클러치(122)를 장착하여 하나의 구동모터로 엔진 시동과 발전, 라디에이터 팬 구동을 모두 제어할 수 있는 구조로 구성한다.To this end, one drive is mounted on the rotary shaft 121 of the integrated motor 120 by mounting a two-stage magnetic clutch 122, that is, a magnetic clutch 122 equipped with two pulleys 131 and 133 capable of driving in two stages. It is composed of a structure that can control engine starting, power generation, and radiator fan driving with a motor.

또한 라디에이터 팬(113)을 포함한 냉각모듈이 엔진(110)을 기준으로 하여 통합 모터(120)와 같은 쪽에 배치되고, 이때 라디에이터 팬(113)은 2단 마그네틱 클러치(122)의 선택 연결 작동에 의해 통합 모터(120)의 회전력 또는 엔진(110)의 회전력에 의해 구동된다.In addition, the cooling module including the radiator fan 113 is disposed on the same side as the integrated motor 120 on the basis of the engine 110, wherein the radiator fan 113 is operated by the selective connection operation of the two-stage magnetic clutch 122. It is driven by the rotational force of the integrated motor 120 or the rotational force of the engine 110.

상기 2단 마그네틱 클러치(122)는 기본적으로 엔진(110)과 통합 모터(120), 라디에이터 팬(113) 사이의 회전력을 단속하는 역할을 하는 클러치로, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 2단 마그네틱 클러치가 도 5에 도시되어 있다.The two-stage magnetic clutch 122 is basically a clutch that serves to control the rotational force between the engine 110, the integrated motor 120, and the radiator fan 113, the two-stage magnetic clutch of the preferred embodiment according to the present invention Is shown in FIG. 5.

도 5를 참조하면, 2단 마그네틱 클러치(122)는 통합 모터(120)의 회전축(121)에 일체로 장착된 클러치판(123), 선택적으로 전류를 인가받을 수 있도록 설치된 제1 및 제2마그네틱 코일(127,128), 상기 제1마그네틱 코일(127)의 자화시에 상기 클러치판(123)에 면착되어 일체로 회전되는 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)와, 상기 제2마그네틱 코일(128)의 자화시에 상기 클러치판(123)에 면착되어 일체로 회전되는 라디에이터 팬 연결 풀리(133)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 5, the two-stage magnetic clutch 122 includes a clutch plate 123 integrally mounted to the rotation shaft 121 of the integrated motor 120, and first and second magnetics installed to selectively receive current. When the magnets of the coils 127 and 128 and the first magnetic coil 127 are magnetized, the engine crankshaft coupling pulley 131 rotates integrally with the clutch plate 123 and the magnetization of the second magnetic coil 128. It is configured to include a radiator fan connection pulley 133 is integrally rotated to face the clutch plate 123 at the time.

이러한 2단 마그네틱 클러치(122)에서는 선택적으로 전류를 인가받아 자화되는 두 개의 마그네틱 코일(127,128)이 고정 요크(124) 일측면에 동심원상 내측과 외측으로 각각 고정 장착되는데, 2단 마그네틱 코일(127,128)을 장착한 상기 고정 요크(124)는 통합 모터(120)의 하우징에 요크 고정부(125)에 의해 고정된다.In the two-stage magnetic clutch 122, two magnetic coils 127 and 128, which are selectively magnetized by applying current, are fixed to one side of the fixing yoke 124 and fixed to the inner and outer sides of the concentric circles, respectively. The two-stage magnetic coils 127 and 128 The fixed yoke 124 equipped with) is fixed to the housing of the integrated motor 120 by the yoke fixing portion 125.

상기 고정 요크(124)의 중심을 관통하고 있는 통합 모터(120)의 회전축(121)과 고정 요크(124)의 허브(124a) 사이에는 베어링(126)이 개재된다.A bearing 126 is interposed between the rotating shaft 121 of the integrated motor 120 and the hub 124a of the fixed yoke 124 passing through the center of the fixed yoke 124.

또한 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)와 라디에이터 팬 연결 풀리(133)는 클러치판(123)을 중심으로 고정 요크(124)의 반대쪽으로 장착된다. In addition, the engine crankshaft connection pulley 131 and the radiator fan connection pulley 133 are mounted to the opposite side of the fixed yoke 124 about the clutch plate 123.

여기서, 라디에이터 팬 연결 풀리(133)는 베어링(134)을 개재한 상태로 통합 모터(120)의 회전축(121) 상에 장착되고, 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)는 라디에이터 팬 연결 풀리(133)의 허브(133a) 외주 상에 베어링(132)을 개재한 상태로 장착되는데, 라디에이터 팬 연결 풀리(133)의 허브(133a) 내주와 통합 모터(120)의 회전축(121) 사이, 그리고 라디에이터 팬 연결 풀리(133)의 허브(133a) 외주와 엔 진 크랭크축 연결 풀리(131)의 허브(131a) 내주 사이에 베어링(132,134)이 개재된 상태가 된다. Here, the radiator fan connection pulley 133 is mounted on the rotary shaft 121 of the integrated motor 120 with the bearing 134 interposed therebetween, and the engine crankshaft connection pulley 131 is the radiator fan connection pulley 133. The bearing 132 is mounted on the outer circumference of the hub 133a, between the inner circumference of the hub 133a of the radiator fan connection pulley 133 and the rotary shaft 121 of the integrated motor 120, and the radiator fan connection. Bearings 132 and 134 are interposed between the outer circumference of the hub 133a of the pulley 133 and the inner circumference of the hub 131a of the engine crankshaft connection pulley 131.

이때, 상기 라디에이터 팬 연결 풀리(133)의 허브(133a)는 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)의 허브(131a) 내측을 통과한 상태로 되어 있고, 라디에이터 팬 연결 풀리(133)의 허브(133a) 끝단에는 클러치판(123)과 면착되는 압착부(133b)가 형성된 구조로 되어 있다.At this time, the hub 133a of the radiator fan connection pulley 133 is in a state passing through the hub 131a of the engine crankshaft connection pulley 131, and the hub 133a of the radiator fan connection pulley 133. At the end, it has a structure in which a crimping portion 133b is in contact with the clutch plate 123.

그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 클러치판(123)에 면착되는 라디에이터 팬 연결 풀리(133)의 압착부(133b)는 클러치판(123)을 사이에 두고 제2마그네틱 코일(128)의 전방에 위치되고, 클러치판(123)에 면착되는 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)의 측면은 클러치판(123)을 사이에 두고 제1마그네틱 코일(127)의 전방이 위치된다. 5, the pressing portion 133b of the radiator fan connection pulley 133 facing the clutch plate 123 is located in front of the second magnetic coil 128 with the clutch plate 123 interposed therebetween. The front side of the first magnetic coil 127 is positioned on the side surface of the engine crankshaft connecting pulley 131 which is positioned and faces the clutch plate 123 with the clutch plate 123 interposed therebetween.

이러한 2단 마그네틱 클러치(122)에서는 제1마그네틱 코일(127)에 전류가 인가될 경우에 코일 자화로 인한 자기력에 의해 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)가 당겨져 클러치판(123)에 면착되고, 이에 통합 모터(120)의 회전축(121), 클러치판(123), 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)가 일체로 회전될 수 있게 된다.In the two-stage magnetic clutch 122, when the current is applied to the first magnetic coil 127, the engine crankshaft connection pulley 131 is pulled by the magnetic force due to the magnetization of the coil and faces the clutch plate 123. The rotary shaft 121, the clutch plate 123, and the engine crankshaft connection pulley 131 of the integrated motor 120 may be integrally rotated.

또한 제2마그네틱 코일(128)에 전류가 인가될 경우에는 코일 자화로 인한 자기력에 의해 압착부(133b)가 클러치판(123)에 면착되면서 라디에이터 팬 연결 풀리(133)가 당겨지고, 이에 통합 모터(120)의 회전축(121), 클러치판(123), 라디에이터 팬 연결 풀리(133)가 일체로 회전될 수 있게 된다.In addition, when a current is applied to the second magnetic coil 128, the radiator fan connection pulley 133 is pulled while the crimping portion 133b is brought into contact with the clutch plate 123 by a magnetic force due to coil magnetization. The rotation shaft 121, the clutch plate 123, and the radiator fan connection pulley 133 of the 120 may be integrally rotated.

또한 제1마그네틱 코일(127)과 제2마그네틱 코일(128)에 전류가 동시에 인가 될 경우에는 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)와 라디에이터 팬 연결 풀리(133)가 모두 클러치판(123)에 부착된 상태로 일체 회전될 수 있게 된다. In addition, when current is simultaneously applied to the first magnetic coil 127 and the second magnetic coil 128, both the engine crankshaft connection pulley 131 and the radiator fan connection pulley 133 are attached to the clutch plate 123. It can be rotated integrally in a state.

한편, 다시 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 통합형 모터 장치의 2단 마그네틱 클러치(122)에서 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)는 엔진 크랭크축 풀리(111)와 벨트(112)로 연결되어 상호 간 동력 전달이 가능하도록 되어 있고, 2단 마그네틱 클러치(122)의 라디에이터 팬 연결 풀리(133)는 라디에에이터 팬 풀리(114)와 동력 전달이 가능하도록 벨트(115)로 연결되어 있다.Meanwhile, referring back to FIG. 3, the engine crankshaft connection pulley 131 is connected to the engine crankshaft pulley 111 and the belt 112 in the two-stage magnetic clutch 122 of the integrated motor device according to the present invention. The inter-power transmission is possible, and the radiator fan connection pulley 133 of the two-stage magnetic clutch 122 is connected to the radiator fan pulley 114 by a belt 115 to enable power transmission.

이상으로 본 발명에 따른 엔진 시동 및 발전, 라디에이터 팬 구동을 위한 통합형 모터 장치의 구성에 대해 설명하였는 바, 그 작동상태에 대해 설명하면 다음과 같다.As described above, the configuration of the integrated motor device for starting and generating the engine and driving the radiator fan according to the present invention has been described.

첨부한 도 6a와 도 6b는 엔진 시동시의 작동상태를 나타낸 도면으로서, 우선 엔진 시동시를 살펴보면, 모터 제어기의 제어하에 통합 모터(120)에 배터리 전력이 인가되어 통합 모터(120)가 구동되고, 이때 모터 회전축(121)이 회전되면서 클러치판(123)이 일체로 회전된다.6A and 6B are diagrams illustrating an operating state when the engine is started. Referring first to the engine startup, the integrated motor 120 is driven by applying battery power to the integrated motor 120 under the control of the motor controller. At this time, while the motor rotating shaft 121 is rotated, the clutch plate 123 is integrally rotated.

이와 동시에 차량 제어기의 제어하에 제1마그네틱 코일(127)에 전류가 인가되는데, 이에 클러치판(123)에 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)가 면착되면서 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)도 모터 회전력에 의해 클러치판(123)과 일체로 회전하게 된다.At the same time, a current is applied to the first magnetic coil 127 under the control of the vehicle controller, and thus the engine crankshaft connection pulley 131 adheres to the clutch plate 123 and the engine crankshaft connection pulley 131 is also applied to the motor torque. As a result, the clutch plate 123 rotates integrally.

결국, 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)의 회전에 따라 벨트(112)로 연결된 엔진 크랭크축 풀리(111)가 회전되면서 엔진 시동이 걸리게 된다.As a result, the engine crankshaft pulley 111 connected to the belt 112 is rotated in accordance with the rotation of the engine crankshaft connection pulley 131 and the engine is started.

이러한 엔진 시동은 아이들 스톱 해제시의 엔진 시동시에도 동일하게 적용되는데, 임의의 공회전시간 지속시 엔진이 정지하고 클러치 페달을 밟으면 엔진이 자동 시동되는 아이들 스톱 앤 고 기능을 갖는 하이브리드 차량에서, 아이들 스톱 해제시에 통합 모터(120)가 구동됨과 동시에 통합 모터(120)의 회전력에 의해 엔진(110)의 시동이 걸리게 된다.The same applies to starting the engine when the idle stop is released.In a hybrid vehicle having an idle stop and go function in which the engine stops at any idle time and the engine starts automatically when the clutch pedal is pressed, the idle stop At the time of release, the integrated motor 120 is driven and the engine 110 is started by the rotational force of the integrated motor 120.

다음으로, 첨부한 도 7a와 도 7b는 라디에이터 팬 구동시의 작동상태를 나타낸 도면으로서, 차량 주행 동안 통합 모터에 의해 라디에이터 팬이 구동되는 경우를 살펴보면, 모터 제어기의 제어하에 통합 모터(120)에 배터리 전력이 인가되어 통합 모터(120)가 구동되고, 이때 모터 회전축(121)이 회전되면서 클러치판(123)이 일체로 회전된다.Next, FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an operating state when the radiator fan is driven. Referring to the case in which the radiator fan is driven by the integrated motor while driving the vehicle, the integrated motor 120 is controlled by the motor controller. The battery power is applied to drive the integrated motor 120. At this time, the motor rotating shaft 121 is rotated so that the clutch plate 123 is integrally rotated.

이와 동시에 차량 제어기의 제어하에 제2마그네틱 코일(128)에 전류가 인가되는데, 이에 클러치판(123)에는 압착부(133b)가 면착되면서 라디에이터 팬 연결 풀리(133)가 모터 회전력에 의해 클러치판(123)과 일체로 회전하게 된다.At the same time, a current is applied to the second magnetic coil 128 under the control of the vehicle controller. As the crimping portion 133b faces the clutch plate 123, the radiator fan connection pulley 133 is connected to the clutch plate by the motor rotation force. 123) and rotates integrally.

결국, 라디에이터 팬 연결 풀리(133)의 회전에 따라 벨트(115)로 연결된 라디에이터 팬 풀리(114)가 회전되면서 라디에이터 팬(113)이 구동되게 된다.As a result, the radiator fan 113 is driven while the radiator fan pulley 114 connected to the belt 115 is rotated according to the rotation of the radiator fan connection pulley 133.

다음으로, 첨부한 도 8a와 도 8b는 모터 발전시의 작동상태를 나타낸 도면으로서, 감속시 엔진 회전력에 의해 통합 모터가 회전하여 발전이 이루어지는 경우(회생제동의 경우)를 살펴보면, 엔진 크랭크축과 크랭크축 풀리(111)는 회전하고 있는 상태이고, 이때 차량 제어기의 제어하에 제1마그네틱 코일(127)에 전류가 인가되어 클러치판(123)에 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)가 면착되게 된다.Next, FIGS. 8A and 8B are diagrams illustrating an operating state at the time of motor power generation. In the case where the integrated motor rotates due to engine rotational force during deceleration, power generation is performed (in case of regenerative braking), the engine crankshaft and The crankshaft pulley 111 is in a rotating state. At this time, a current is applied to the first magnetic coil 127 under the control of the vehicle controller so that the engine crankshaft connection pulley 131 faces the clutch plate 123.

이 상태에서 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)는 벨트(112)를 통해 크랭크축 풀리(111)와 연결되어 있으므로, 엔진 회전력을 크랭크축 풀리(111) 및 벨트(112)를 통해 전달받아 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)도 회전하게 되고, 이때 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)가 면착된 클러치판(123)도 일체로 회전되게 된다.In this state, since the engine crankshaft connecting pulley 131 is connected to the crankshaft pulley 111 through the belt 112, the engine crankshaft is transmitted through the crankshaft pulley 111 and the belt 112 and the engine crankshaft. The connection pulley 131 also rotates, and the clutch plate 123 on which the engine crankshaft connection pulley 131 is in contact also rotates integrally.

결국, 상기와 같이 클러치판(123)이 회전되면 모터 회전축(121)도 같이 회전되므로, 모터 회전축(121)이 회전함으로써 통합 모터(120) 내 로터가 회전하여 스테이터에 유도 기전력이 생성되고, 이렇게 생산된 발전 전력이 배터리에 충전되게 된다.As a result, when the clutch plate 123 is rotated as described above, since the motor rotation shaft 121 is also rotated, the rotor in the integrated motor 120 is rotated by rotating the motor rotation shaft 121 to generate induced electromotive force in the stator. The generated generated power is charged to the battery.

다음으로, 첨부한 도 9a와 도 9b는 엔진 회전력에 의한 라디에이터 팬 구동시의 작동상태를 나타낸 도면으로서, 냉각성능 부족시에 엔진 회전력에 의해 라디에이터 팬을 구동시키는 경우를 살펴보면, 일단 통합 모터(120)의 전류를 단락시키며, 이때 통합 모터의 회전축(121)은 무부하 상태가 된다.Next, FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating an operating state when the radiator fan is driven by the engine rotational force. Referring to the case in which the radiator fan is driven by the engine rotational force when cooling performance is insufficient, the integrated motor 120 may be described. ) Short-circuit the current, and at this time, the rotating shaft 121 of the integrated motor is in a no-load state.

이 상태에서 차량 제어기의 제어하에 제1마그네틱 코일(127)과 제2마그네틱 코일(128)에 전류가 동시에 인가되고, 결국 클러치판(123)에 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)와 라디에이터 팬 연결 풀리(133)가 동시에 면착되게 된다.In this state, current is simultaneously applied to the first magnetic coil 127 and the second magnetic coil 128 under the control of the vehicle controller, and eventually the engine crankshaft connection pulley 131 and the radiator fan connection pulley are applied to the clutch plate 123. 133 will be faced at the same time.

이때, 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)와 라디에이터 팬 연결 풀리(133)는 클러치판(123)과 일체로 회전되게 되는데, 두 연결 풀리가 클러치판(123)을 매개로 동력 전달이 이루어지는 상태가 된다.At this time, the engine crankshaft connection pulley 131 and the radiator fan connection pulley 133 are rotated integrally with the clutch plate 123, and the two connection pulleys are in a state where power is transmitted through the clutch plate 123. .

결국, 엔진 회전력이 엔진 크랭크축→크랭크축 풀리(111)→벨트(112)→엔진 크랭크축 연결 풀리(131)→클러치판(123)→라디에이터 팬 연결 풀리(133)→벨 트(115)→라디에이터 팬 풀리(114)의 순으로 전달되어 라디에이터 팬(113)이 구동되게 된다. As a result, the engine torque is the engine crankshaft → crankshaft pulley (111) → belt (112) → engine crankshaft connection pulley (131) → clutch plate (123) → radiator fan connection pulley (133) → belt (115) → The radiator fan 113 is transferred in the order of the radiator fan pulley 114 to drive the radiator fan 113.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 통합형 모터 장치에 따르면, 통합 모터가 엔진 시동 및 발전, 라디에이터 팬 구동을 통합적으로 수행하는 바, 종래와 같은 별도의 라디에이터 팬 모터가 삭제될 수 있게 되며, 협소한 공간에 두 개의 모터를 탑재해야 하는 문제점, 및 두 개의 고전력 모터를 가까이 위치시켜야 하는 위험성 문제점을 해소할 수 있게 된다.In this way, according to the integrated motor device according to the present invention, the integrated motor performs the engine start and power generation, and the radiator fan drive integrally, so that a separate radiator fan motor as in the prior art can be eliminated, a narrow space It is possible to solve the problem of having two motors mounted on the motor, and the risk of having two high-power motors in close proximity.

또한 두 개의 모터를 하나의 모터로 통합함으로써 원가를 획기적으로 절감할 수 있게 된다. In addition, by integrating two motors into one motor, costs can be significantly reduced.

도 1은 종래의 마일드 하이브리드 시스템의 구성을 도시한 개략도, 1 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional mild hybrid system,

도 2는 종래의 마일드 하이브리드 시스템에서 동력 전달을 위한 풀리의 연결상태를 도시한 개략도,Figure 2 is a schematic diagram showing the connection of the pulley for power transmission in the conventional mild hybrid system,

도 3은 본 발명에 따른 2단 마그네틱 클러치와 통합 모터가 적용된 마일드 하이브리드 시스템의 구성을 도시한 개략도, 3 is a schematic diagram showing the configuration of a mild hybrid system to which a two-stage magnetic clutch and an integrated motor according to the present invention are applied;

도 4는 본 발명에 따른 통합형 모터 장치에서 동력전달시스템을 도시한 개략도,4 is a schematic view showing a power transmission system in an integrated motor device according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 통합 모터에 2단 마그네틱 클러치가 장착된 상태의 단면도,5 is a cross-sectional view of a state equipped with a two-stage magnetic clutch in the integrated motor according to the present invention;

도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 통합 모터 장치에서 엔진 시동시의 작동상태를 나타낸 도면,6a and 6b is a view showing an operating state when starting the engine in the integrated motor device according to the invention,

도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 통합 모터 장치에서 라디에이터 팬 구동시의 작동상태를 나타낸 도면, 7a and 7b is a view showing an operating state when driving the radiator fan in the integrated motor device according to the invention,

도 8a와 도 8b는 본 발명에 따른 통합 모터 장치에서 모터 발전시의 작동상태를 나타낸 도면, 8a and 8b is a view showing an operating state during motor generation in the integrated motor device according to the invention,

도 9a와 도 9b는 본 발명에 따른 통합 모터 장치에서 엔진 회전력에 의한 라디에이터 팬 구동시의 작동상태를 나타낸 도면.9a and 9b are views showing the operating state when the radiator fan is driven by the engine rotational force in the integrated motor device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110 : 엔진 111 : 엔진 크랭크축 풀리110: engine 111: engine crankshaft pulley

113 : 라디에이터 팬 114 : 라디에이터 팬 풀리113: Radiator Fan 114: Radiator Fan Pulley

120 : 통합 모터 121 : 회전축120: integrated motor 121: rotating shaft

122 : 2단 마그네틱 클러치 123 : 클러치판122: two-stage magnetic clutch 123: clutch plate

124 : 고정 요크 127 : 제1마그네틱 코일124: fixed yoke 127: the first magnetic coil

128 : 제2마그네틱 코일 131 : 크랭크축 연결 풀리128: second magnetic coil 131: crankshaft connection pulley

133 : 라디에이터 팬 연결 풀리133: Radiator Fan Connection Pulley

Claims (2)

하이브리드 차량에서 엔진 시동 및 라디에이터 팬 구동을 위한 구동력을 제공하면서 엔진 회전력을 전달받아 발전기로 작동하여 발전 전력을 배터리에 충전하기 위한 통합 모터(120)와;An integrated motor (120) for receiving engine rotational force and operating as a generator to charge the generated power to a battery while providing driving power for starting the engine and driving the radiator fan in the hybrid vehicle; 상기 통합 모터(120)의 회전축(121) 상에 장착되어 엔진(110)과 통합 모터(120), 라디에이터 팬(113) 사이의 회전력을 단속하기 위한 2단 마그네틱 클러치(122);A two-stage magnetic clutch 122 mounted on the rotation shaft 121 of the integrated motor 120 to control rotational force between the engine 110, the integrated motor 120, and the radiator fan 113; 를 포함하여 구성되는 2단 마그네틱 클러치를 이용한 하이브리드 차량용 통합형 모터 장치. Integrated motor device for a hybrid vehicle using a two-stage magnetic clutch configured to include. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 2단 마그네틱 클러치(122)는, The two-stage magnetic clutch 122, 상기 통합 모터(120)의 회전축(121)에 일체로 장착된 클러치판(123)과;A clutch plate 123 integrally mounted to the rotation shaft 121 of the integrated motor 120; 선택적으로 전류를 인가받도록 고정 요크(124)에 설치된 제1 및 제2마그네틱 코일(127,128)과;First and second magnetic coils 127 and 128 installed in the fixed yoke 124 to selectively receive current; 엔진 크랭크축 풀리(111)와 벨트 연결되고 상기 제1마그네틱 코일(127)의 전류 인가 및 자화시에 상기 클러치판(123)에 일체 회전되도록 면착되는 엔진 크랭크축 연결 풀리(131)와;An engine crankshaft connection pulley 131 which is belt-connected to the engine crankshaft pulley 111 and is faced to be integrally rotated on the clutch plate 123 when the current of the first magnetic coil 127 is applied and magnetized; 라디에이터 팬 풀리(114)와 벨트 연결되고 상기 제2마그네틱 코일(128)의 전류 인가 및 자화시에 상기 클러치판(123)에 일체 회전되도록 면착되는 라디에이터 팬 연결 풀리(133);A radiator fan connection pulley 133 which is belt-connected to a radiator fan pulley 114 and is faced to be integrally rotated to the clutch plate 123 upon application of current and magnetization of the second magnetic coil 128; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 2단 마그네틱 클러치를 이용한 하이브리드 차량용 통합형 모터 장치.Integrated motor device for a hybrid vehicle using a two-stage magnetic clutch, characterized in that comprising a.
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CN111287890A (en) * 2020-04-08 2020-06-16 湖北四通专用汽车有限公司 Structure for connecting fan belt wheel with generator of automobile engine

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