KR20110037562A - 듀얼모터 구동장치 - Google Patents

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KR20110037562A
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김남숙
신정호
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장영윤
강민균
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(주)아진게네시스
강민균
권오선
장영윤
김남숙
신정호
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Abstract

본 발명은 전기모터만으로 구동력을 전달할 수 있어서 환경오염을 줄일 수 있고 이 구동력에 의해 형성되는 에너지를 저장하면서도 추가적으로 구동력을 전달할 수 있는 듀얼모터 구동장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 배터리(13)와, 이 제1배터리(13)로부터 전력을 공급받아 구동되는 제1직류모터(10)와, 이 제1직류모터(10)의 구동축(11)에 동력전달수단으로 연결된 피동축(24)과, 이 피동축(24)에 구비된 피동기어(25)와 치합되는 구동기어(21)가 축결합된 제2직류모터(20)와, 상기 피동축(24)의 회전력을 전달받아 회전되는 회전력발생부(30)와, 상기 제1직류모터(10)의 회전수(rpm)를 측정하여 기준치 미만이면 제2직류모터(20)의 구동을 정지시키고 기준치 이상이면 제2직류모터(20)를 구동시키는 컨트롤러(40)를 포함하며, 제2직류모터(20)의 구동이 정지되면 제1직류모터(10)의 구동에 따라 제2직류모터(20)가 발전을 하여 상기 배터리(13)에 전기를 충전하는 것을 특징으로 하는 듀얼모터 구동장치가 제공된다.
배터리, 직류모터, 구동축, 피동축, 회전축

Description

듀얼모터 구동장치{A drive system having dual motor}
본 발명은 전기자동차 등의 전후륜 구동장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기모터만으로 구동력을 전달할 수 있어서 환경오염을 줄일 수 있고 이 구동력에 의해 형성되는 에너지를 저장하면서도 추가적으로 구동력을 전달할 수 있는 듀얼모터 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 전후륜의 구동장치로는 화석연료에 의해 구동되는 엔진이 사용되고 있는데, 자동차의 보급이 계속적으로 증가되면서 화석연료 사용시 발생되는 배기가스에 의한 환경오염이 심각해지고 있다. 이에 따라, 화석연료에 비해 배기가스가 없어서 환경오염을 줄일 수 있는 전기에너지를 이용하는 전기자동차가 활발히 개발되고 있다.
그런데, 이러한 전기자동차는 에너지원인 전기를 배터리에 충전한 후에 그 배터리의 전력에 의해 구동되는데, 일정시간 주행후에는 배터리의 전력량이 소진되므로 전력이 다 소모되기 전에 미리 배터리를 충전해야만 하는 불편함이 있었다. 이런 문제로 인해, 엔진과 모터를 함께 사용하는 하이브리드 형태의 자동차가 최근 많이 출시되고 있다. 이러한 하이브리드 형태는 배터리가 완전히 방전되더라도 엔진의 구동력으로 자동차를 주행할 수 있게 되며 엔진과 모터를 함께 사용함으로써 출력을 높일 수 있다. 하지만, 이러한 하이브리드 형태는 엔진의 구동을 위해 화석연료를 사용해야 하고, 더욱이 엔진의 구동력이 충분히 발휘되기 위해서는 소정 배기량 이상의 대형엔진을 장착해야 하므로 환경오염이 여전히 발생되는 문제가 있다. 한편, 상기에서는 자동차에 관해서만 언급하였으나, 기존에 엔진을 사용하는 경운기, 전동자전거 등과 같은 장치에도 상기와 같은 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전기모터만으로 구동력을 전달하여 환경오염을 줄일 수 있음은 물론 이 구동력에 의해 형성되는 에너지를 전기에너지로 변환하여 저장하면서도 추가적으로 구동력을 전달할 수 있도록 하여 전기소모량을 감소시킨 듀얼모터 구동장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 배터리(13)와, 이 제1배터리(13)로부터 전력을 공급받아 구동되는 제1직류모터(10)와, 이 제1직류모터(10)의 구동축(11)에 동력전달수단으로 연결된 피동축(24)과, 이 피동축(24)에 구비된 피동기어(25)와 치합되는 구동기어(21)가 축결합된 제2직류모터(20)와, 상기 피동축(24)의 회전력을 전달받아 회전되는 회전력발생부(30)와, 상기 제1직류모터(10)의 회전수(rpm)를 측정하여 기준치 미만이면 제2직류모터(20)의 구동을 정지시키고 기준치 이상이면 제2직류모터(20)를 구동시키는 컨트롤러(40)를 포함하며, 제2직류모터(20)의 구동이 정지되면 제1직류모터(10)의 구동에 따라 제2직류모터(20)가 발전을 하여 상기 배터리(13)에 전기를 충전하는 것을 특징으로 하는 듀얼모터 구동장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 동력전달수단은 구동축(11) 및 피동 축(24)에 구비된 풀리(12, 26)와, 상기 풀리(12, 26)들을 연결하는 벨트(29)를 포함하며, 상기 풀리(12, 26) 중 하나는 가변풀리(12)로 이루어져서, 구동축(11)의 회전수 대비 피동축(24)의 회전수가 변하는 것을 특징으로 하는 듀얼모터 구동장치가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 제1 및 제2직류모터(10, 20)에 의해 구동력을 전달할 수 있어서 종래 엔진을 사용하는 것에 비해 환경오염을 줄일 수 있다. 그리고, 제1직류모터(10)의 회전수를 감지하여 기준치 미만이면 제2직류모터(20)는 발전을 하여 전기를 저장시키고 기준치 이상이면 상기 저장된 전기에너지에 의해 제2직류모터(20)를 구동시키는 컨트롤러(40)를 구비함으로써, 기존에 하나의 모터를 사용하는 것에 비해 고속회전이나 가속이 보다 용이하게 이루어지며 출력을 보다 용이하게 높일 수 있을 뿐만 아니라 전기소모량을 획기적으로 감소시킬 수 있어서 배터리를 자주 충전해야 하는 불편함을 해소할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 제1직류모터(10)의 구동축(11)과 제2직류모터(20)의 피동축(24)을 가변풀리(12)와 벨트(29)를 이용하여 변속비를 계속적으로 변화시킴으로써, 정격전류를 감소시킬 수 있어서 에너지소모량을 줄일 수 있다. 따라서, 이와 같이 변속이 가능함은 물론 발전도 할 수 있으며, 에너지의 손실을 보다 더욱 줄일 수 있는 발전 및 변속기능이 구비된 듀얼모터 구동장치를 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 듀얼모터 구동장치의 바람직한 일실시예를 도시한 측단면도이고, 도 2는 상기 실시예의 작동상태를 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명 듀얼모터 구동장치는 제1직류모터(10)의 구동축(11)과 동력전달수단에 의해 연결된 피동축(24)에 피동기어(25)가 축결합되고, 이 피동기어(25)에 치합되는 구동기어(21)가 제2직류모터(20)에 축결합되며, 상기 구동축(11)의 회전에 따라 구동력을 전달받아 회전력발생부(30)가 회전하여, 컨트롤러(40)의 작동에 의해 제2직류모터(20)는 발전을 하거나 구동을 하도록 구성된 것이다.
상기 제1직류모터(10)의 구동축(11)과 소정거리 이격되어 평행하게 피동축(24)이 위치되고, 구동축(11)과 피동축(24)은 동력전달수단에 의해 연결된다. 이때, 제1직류모터(10)는 배터리(13)의 전력을 공급받아 구동된다. 그리고, 상기 동력전달수단은 구동축(11)에 구비된 가변풀리(12) 및 피동축(24)의 일단에 구비된 풀리(26)와, 이 가변풀리(12)와 풀리(26)를 연결하는 벨트(29)로 이루어진다. 이때, 가변풀리(12)는 구동축(11)과 피동축(24)에 모두 구비될 수 있으며, 이 가변풀리(12)는 유압에 의해 풀리홈이 변화되는 것으로 종래부터 사용되는 것이다. 따라서, 구동축(11)의 회전수 대비 피동축(24)의 회전수가 계속적으로 변화하는 무단변 속의 형태가 되어, 초기기동시에 정격전류를 감소시킬 수 있어서 저출력의 모터를 사용할 수 있으므로 전기소모량을 줄일 수 있다.
그리고, 피동축(24)의 일단에는 클러치(28)가 구비되고, 타단에는 제2직류모터(20)에 축결합된 구동기어(21)와 치합되는 피동기어(25)가 축결합된다. 이때, 구동기어(21)와 피동기어(25)의 기어비(n:1, n>2)를 크게 하여(n을 상당히 크게 하여) 피동축(24)의 회전에 의해 제2직류모터(20)가 고속회전하여 발전할 수 있도록 구성된다. 또한, 상기 피동축(24)의 중간부에는 중앙기어(27)가 구비되고, 이 중앙기어(27)에는 회전축(31)이 복수개의 기어열(32, 33, 34)에 의해 구동적으로 접속된다. 그리고, 회전축(31)에는 베벨기어(35)에 의해 회전력을 전달받아 회전되는 구동휠인 회전력발생부(30)가 구비되어, 피동축(24)의 회전에 따라 회전력발생부(30)가 회전된다. 한편, 상기 제2직류모터(20)는 상기 배터리(13)에 연결되어 구동됨은 물론 제2직류모터(20)가 발전하여 얻어진 전기를 배터리(13)에 충전하도록 구성된다. 경우에 따라서는, 제2직류모터(20)가 별도의 배터리에 연결되어 이 별도의 배터리에 전기를 충전하며 여기서 전력을 공급받아 구동되도록 구성할 수도 있다.
상기 컨트롤러(40)는 제1직류모터(10)의 회전수(rpm)를 측정하는 RPM측정수단(41)과, 이 RPM측정수단(41)으로부터 데이터를 입력받아 그 회전수(rpm)를 설정된 기준치와 비교하여 제2직류모터(20)를 제어하는 제어수단(42)으로 이루어진다. 이때, 제어수단(42)은 제1직류모터(10)의 회전수가 2000rpm미만이면 제2직류모터(20)가 발전모드가 되도록 하며, 발전하여 얻어진 전기는 충전회로부(23)를 통해 배터리(13)에 충전된다. 또한, 제어수단(42)은 제1직류모터(10)의 회전수(rpm)가 2000rpm이상이면 제2직류모터(20)를 구동모드로 전환시키는데, 제2직류모터(20)는 배터리(13)에 충전되었던 전기에너지에 의해 구동된다. 한편, 상기 컨트롤러(40)는 제1 및 제2직류모터(10, 20)의 구동을 제어할 수 있도록 구성되며, 도시안된 브레이크의 작동에 따라 제1 및 제2직류모터(10, 20)의 구동을 전기적으로 정지시킨다. 즉, 제1 및 제2직류모터(10, 20)에 전력을 공급하는 배터리(13)의 전원을 차단한다.
그리고 한편, 상기 제1 및 제2직류모터(10, 20)는 SR(Switched Reluctence) 모터를 사용할 수 있으며, 이에 따라 제1직류모터(10)에서 발생된 구동력이 제2직류모터(20)로 인해 손실되지 않으면서 회전력발생부(30)에 전달될 수 있다. 뿐만 아니라, 제2직류모터(20)에서는 상기 구동력에 의해 발전을 할 수 있으며, 더욱이 하이브리드 형태의 SR 모터를 사용하면 에너지 손실을 최소화하면서 발전을 할 수 있어서 전기소모량을 상당히 줄일 수 있게 된다.
이와 같이 구성된 본 발명 구동장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
우선, 제1직류모터(10)가 초기 구동되면 피동축(24)이 회전되어 제2직류모터(20)가 발전을 하게 된다. 이때, 제1직류모터(10)의 회전수(rpm)가 2000rpm이 될 때까지 컨트롤러(40)에 의해 제2직류모터(20)는 발전을 하게 되며 이에 의한 전기에너지는 배터리(13)에 충전되므로, 배터리(13)는 제1직류모터(10)에 전력을 공급함과 동시에 제2직류모터(20)의 발전에 의해 전기가 충전된다. 그리고, 피동축(24)의 회전에 따라 회전축(31)이 회전되어 회전력발생부(30)가 회전하게 된다.
또한, 제1직류모터(10)의 회전수(rpm)가 점차 증가하여 2000rpm에 도달하게 되면, 컨트롤러(40)에 의해 제2직류모터(20)는 구동된다. 따라서, 회전력발생부(30)가 일정한 회전수에 도달하면 제1직류모터(10)와 함께 제2직류모터(20)가 구동되어 종래 하나의 모터를 사용하는 것에 비해 단시간내에 회전력발생부(30)를 고속회전시킬 수 있으며 가속 및 고출력을 얻을 수 있다. 그리고, 제2직류모터(20)가 제1직류모터(10)의 구동에 의해 발전할 뿐만 아니라 발전하여 저장한 에너지를 다시 사용하므로, 전기소모량을 절반정도로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 차량이 관성의 법칙에 의한 탄력주행을 하거나 또는 내리막길로 접어드는 경우 등 회전력발생부(30)가 모터의 구동없이도 회전되는 경우, 사용자가 브레이크를 밟게 되면 컨트롤러(40)에 의해 배터리(13)의 전력공급이 차단되어 전기에 의한 제1 및 제2직류모터(10, 20)의 구동이 정지된다. 이때, 제1직류모터(10)의 회전수(rpm)가 2000rpm미만에 도달되면 회전력발생부(30)의 회전에 따라 제2직류모터(20)가 발전을 하게 되어 전기에너지가 충전회로부(23)에 의해 배터리(13)에 충전된다. 따라서, 전기에너지를 효율적으로 저장하여 재사용하므로 종래와 같이 배터리를 자주 충전해야 하는 불편을 해소할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 듀얼모터 구동장치의 일실시예를 도시한 측단면도
도 2는 상기 실시예의 작동상태를 도시한 블록도

Claims (2)

  1. 배터리(13)와, 이 배터리(13)로부터 전력을 공급받아 구동되는 제1직류모터(10)와, 이 제1직류모터(10)의 구동축(11)에 동력전달수단으로 연결된 피동축(24)과, 이 피동축(24)에 구비된 피동기어(25)와 치합되는 구동기어(21)가 축결합된 제2직류모터(20)와, 상기 피동축(24)의 회전력을 전달받아 회전되는 회전력발생부(30)와, 상기 제1직류모터(10)의 회전수(rpm)를 측정하여 기준치 미만이면 제2직류모터(20)의 구동을 정지시키고 기준치 이상이면 제2직류모터(20)를 구동시키는 컨트롤러(40)를 포함하며, 제2직류모터(20)의 구동이 정지되면 제1직류모터(10)의 구동에 따라 제2직류모터(20)가 발전을 하여 상기 배터리(13)에 전기를 충전하는 것을 특징으로 하는 듀얼모터 구동장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동력전달수단은 구동축(11) 및 피동축(24)에 구비된 풀리(12, 26)와, 상기 풀리(12, 26)들을 연결하는 벨트(29)를 포함하며, 상기 풀리(12, 26) 중 하나는 가변풀리(12)로 이루어져서, 구동축(11)의 회전수 대비 피동축(24)의 회전수가 변하는 것을 특징으로 하는 듀얼모터 구동장치.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160041191A (ko) * 2014-10-07 2016-04-18 장진만 에이취비에스알 듀얼 모터(HBSR Dual Motor)를 이용한 친환경 전동관리기
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KR20190107650A (ko) * 2019-09-16 2019-09-20 김용수 차량의 흔들림 방지 및 주행성능 향상 장치
KR20200069854A (ko) * 2018-12-07 2020-06-17 호남대학교 산학협력단 전기 차량용 듀얼모터 구동 시스템
KR20220055536A (ko) * 2020-10-26 2022-05-04 한국기술교육대학교 산학협력단 듀얼 모터를 이용한 구동 장치 및 이를 이용한 전기자동차

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