KR20110137312A - 토크 벡터링을 위한 장치 - Google Patents

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보그워너 토크트랜스퍼 시스템즈 아베
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Abstract

차량에서 토크 벡터링을 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 제 1 구동축(214,314,402L) 및 제 2 구동축(216,316,402R)을 구비한 차축(110,210,310,402) 상에 배열된 차동 기구(130,220a,220b,320,406), 상기 제 1 구동축(214,314,402L)과 상기 제 2 구동축(216,316,402R) 사이에서 토크 벡터링을 위한 상기 차축(110,210,310,402)에 연결 가능한 전기 모터(140,230,330,410)에 연결된 전력 공급원(424), 및 상기 전력 공급원(424)에 연결되고, 현재의 차량 상태를 나타내는 다수의 변수(442,444)를 수신하고 상기 변수(442,444)에 의존하는 구동 전류(412)를 결정하도록 구성된 제어 수단(150,420,430,440)을 포함하되, 상기 구동 전류(412)는 토크 증가치를 상기 제 1 또는 제 2 구동축(214,216,314,316,402L,402R) 중 하나의 구동축에 도입하고, 상응하는 토크 감소치를 상기 제 1 또는 제 2 구동축(214,216,314,316,402L,402R) 중 다른 구동축에 도입하기 위해 상기 전력 공급원(424)으로부터 상기 전기 모터에 공급되는 것을 특징으로 한다.

Description

토크 벡터링을 위한 장치{A DEVICE FOR TORQUE VECTORING}
본 발명은 토크 벡터링을 위한 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 차량의 차축의 제 1 구동축과 제 2 구동축 사이에 토크 차이를 적용하기 위한 장치에 관한 것이다.
도로용 차량, 특히 자동차에서, 차량의 구동력(driving dynamics)을 향상시키기 위해 상이한 바퀴에 구동 토크를 자유롭게 분배시킬 수 있다는 이점이 있다. 이러한 목적하는 결과를 달성하기 위한 장치는 당해 기술분야에서 토크 벡터링 장치로서 지칭된다.
토크 벡터링 장치는 2륜 구동차량 또는 4륜 구동차량에서 사용될 수 있으며, 현재 후자의 경우가 더욱 통상적인 것으로 간주되어야 한다. 이는 또한 후방 또는 전방 구동축용으로 사용될 수 있으며, 전방 구동축과 후방 구동축 사이에 토크를 분배하기 위해 카르단축(cardan shaft)에 사용될 수 있다.
구동력에 대해 목적하는 결과를 수득하기 위해, 특정한 상황에서는 구동 차축 상의 기타 구동바퀴에 대해 양(positive)의 토크를 갖는 구동바퀴를 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이 같은 양의 토크는 관련 바퀴에 대한 구동축의 회전 속도를 예를 들어 10% 정도 가속하거나 증가시키기 위한 기계적 기어 장치에 의해 그 자체로서 공지된 방식으로 수득될 수 있다.
이 같은 기계적 기어 장치의 다수의 예가 공지되어 있다. 매우 무거우면서 고가인 이 같은 배열에서, 토크 벡터링 장치는 2개의 구동축에 대한 중심 차동장치의 양측에 배열된다.
따라서 2개의 바퀴 사이의 차동 회전 속도가 요구되는 경우, 선행 기술의 장치는 절대 회전 속도에 대해 회전 속도에 영향을 미치며, 이는 비교적 높은 전력 을 소비하는 무거운 장치를 초래한다.
발명의 요약
따라서 본 발명은 바람직하게는 당해 기술분야에서 상기 확인된 하나 이상의 결함 및 단점을 단독 또는 조합으로 완화, 경감 및 제거하도록 추구하며, 첨부된 특허청구범위에 따른 장치를 제공함으로써 적어도 상술한 문제점을 해결한다.
본 발명의 목적은 상술한 문제점을 극복한 토크 벡터링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 현대의 차량에서 실행될 수 있도록 구성된 효과적인 토크 벡터링 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 크기 및 에너지 소비가 유의하게 감소된 토크 벡터링 장치를 제공하는 것이다.
일 양태에 따르면, 차량에서 토크 벡터링을 위한 장치가 제공된다. 상기 장치는 제 1 구동축 및 제 2 구동축을 구비한 차축 상에 배열된 차동 기구, 상기 제 1 구동축과 상기 제 2 구동축 사이의 토크 벡터링을 위해 상기 차축에 연결 가능한 전기 모터에 연결된 전력 공급원, 및 상기 전력 공급원에 연결되고, 현재의 차량 상태를 나타내는 다수의 변수를 수신하고 상기 변수에 의존하는 구동 전류를 결정하도록 구성된 제어 수단을 포함한다. 상기 구동 전류는 토크 증가치를 상기 제 1 또는 제 2 구동축 중 하나의 구동축에 도입하고, 상응하는 토크 감소치를 상기 제 1 또는 제 2 구동축 중 다른 구동축에 도입하기 위해 상기 전력 공급원으로부터 상기 전기 모터에 공급된다. 이는, 상기 장치가 절대 회전 속도에 비례하는 회전 속도 대신에 차동 회전 속도에 비례하는 회전 속도로만 작동하도록 전기 모터를 필요로 함에 따라 상대적으로 작게 제조될 수 있다는 점에서 유리하다.
상기 전력 공급원은 축열기(accumulator)를 포함할 수 있으며, 상기 제어 수단은 상기 다수의 변수를 수집하도록 구성된 차량 통신 네트워크, 상기 변수를 수신하여 하나 이상의 제어 신호를 산정하도록 구성된 제어기, 및 상기 하나 이상의 제어 신호를 수신하고 축열기를 통해 상기 구동 전류를 제공함으로써 축열기와 전기 모터 사이의 에너지 유동을 제어하도록 구성된 전력 전자 유닛을 포함할 수 있다. 그 결과, 상기 장치는 실시간 상태 검출을 위해 사용될 수 있어, 상기 장치는 마찰이 균일하지 않은 표면에 대한 견인력 향상 특성(tractive enhancement feature)으로서 사용될 수 있다.
상기 장치는 상기 차축을 구동하도록 배열된 전기 추진용 모터를 더 포함할 수 있다. 이는, 통상의 전기 시스템이 전기 모터 및 추진용 모터용으로 사용될 수 있으며, 그 결과 상기 장치의 크기 및 복잡성을 감소시킬 수 있다는 점에서 유리하다.
전기 추진용 모터는 상기 차축에 배열되어, 상기 전기 추진용 모터의 로터(rotor)가 상기 차축의 축 둘레를 회전하고 있다. 그 결과, 차축에 토크를 전달하기 위해 어떠한 구성성분도 필요하지 않으며, 이로 인해 더욱 소형의 장치를 생성한다.
차동 기구는 차동장치를 포함할 수 있으며, 이는 용이하게 이용 가능한 구성성분이 사용될 수 있고, 전기 모터가 유성 기어 세트(planetary gear set)에 의해 상기 제 1 구동축 및 제 2 구동축에 연결될 수 있다는 점에서 유리하다. 여기서, 상기 전기 모터는 선기어(sun gear)를 구동하며, 제 1 구동축은 링기어(ring gear)에 연결되며, 상기 제 2 구동축은 유성 기어에 연결된다. 이 같은 실시형태에서, 유성 기어 세트의 기어 비율(gear ratio)은 전기 모터가 비활성화되는 경우에 어떠한 토크도 유성 기어 세트를 통해 전달되지 않도록 설계될 수 있다. 또한 유성 기어 세트의 기어 비율은 제 1 구동축 및 제 2 구동축이 동일한 회전 속도로 회전하고 있는 경우에 정지 상태로 유지되도록 설계될 수 있다. 이는 가능한 에너지 손실이 감소된다는 것을 의미한다.
차동 기구는 제 1 구동축에 연결된 제 1 유성 기어 세트, 및 제 2 구동축에 연결된 제 2 유성 기어 세트를 포함할 수 있으며, 상기 전기 모터는 서로 다른 방향으로 회전하는 2개의 기어에 의해 상기 제 1 구동축 및 상기 제 2 구동축에 연결될 수 있으며, 여기서 상기 기어는 차축을 따라 확장되는 축에 의해 서로 연결된다. 그 결과, 기어를 연결시키는 축은 제 1 구동축 및 제 2 구동축이 동일한 회전 속도로 회전하고 있는 경우에 정지 상태로 유지되도록 설계된다. 또한 축은 제 1 구동축과 제 2 구동축 사이에서 차동 회전 속도에 비례하는 속도로 회전하도록 설계된다. 대부분의 시간에 차동 회전 속도가 0이거나 0에 매우 근접할 것이기 때문에 에너지 손실은 감소될 것이다.
전기 모터는 상기 차동 기구로부터 전기 모터의 회전축을 분리하도록 구성된 클러치에 연결될 수 있다. 상기 클러치의 회전 속도가 소정의 문턱값(threshold value)을 초과하는 경우에 클러치는 자동적으로 분리될 수 있다. 대안적 또는 부가적으로, 제어 수단은 현재의 차량 상태를 나타내는 상기 다수의 변수 중 적어도 하나의 분석에 기초하여 상기 클러치의 자동적 분리를 야기하도록 구성될 수 있다. 이는, 예를 들어 ESP 개입과 같은 일시적인 차량 조건에서 전기 모터가 과부하에 대해 보호된다는 점에서 유리하다.
상기 추진용 모터는 상기 차축으로부터 추진용 모터를 분리하도록 구성된 기계적 분리 유닛에 연결될 수 있다. 대안적 또는 부가적으로, 상기 제어 수단은 상기 차축으로부터 추진용 모터를 분리하기 위해서 현재의 차량 상태를 나타내는 상기 다수의 변수의 적어도 하나의 분석에 기초하여 상기 기계적 분리 유닛의 자동적인 가동을 야기하도록 구성될 수 있다. 이는 드래그 토크(drag torque) 및 현장 약화(field weakening)로부터 발생하는 고속에서의 높은 손실이 감소되거나 제거될 수 있다는 점에서 또한 유리하다.
상기 전력 전자 유닛은 축열기를 통해 상기 추진용 모터에 구동 전류를 제공함으로써 축열기와 추진용 모터 사이에서의 에너지 유동을 제어하도록 더 구성될 수 있으며, 전력 전자 유닛은 차량의 제동 동안에 축열기를 충전하기 위한 에너지 역류를 허용하도록 더 구성될 수 있다.
따라서 회생 제동이 사용되어 차량의 에너지 소비를 감소시킬 수 있다. 상기 제어기는 다수의 제어 프로그램을 실시하도록 구성될 수 있으며, 상기 제어 프로그램 각각은 현재의 차량 상태를 나타내는 상기 다수의 변수에 기초하여 상기 전기 모터에 대한 토크 요구, 예를 들어 전력 전자 유닛에 대한 상기 하나 이상의 제어 신호로 표시되는 바와 같은 요구를 적절히 산정함으로써 차량의 구동력의 개개 측면을 제어하도록 설계된다.
상기 제어기는, 동시 토크 요구 중에서 우선순위를 결정하고 가장 적절한 것으로 간주되는 바와 같은 개개의 동시 토크 요구 각각을 허용, 결합 또는 억제함으로써 상기 제어 프로그램의 토크 요구와는 상이한 이 같은 동시 토크 요구를 처리하도록 구성된 중재 기능(arbitration functionality)을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참고하여 설명될 것이다. 도면에서:
도 1은 일 실시형태에 따른 차량의 개략도이고;
도 2는 다른 실시형태에 따른 차량의 개략도이고;
도 3은 또 다른 실시형태에 따른 차량의 개략도이고;
도 4는 또 다른 실시형태에 따른 차량의 개략도이고;
도 5는 다른 실시형태에 따른 차량의 개략도이고;
도 6은 일 실시형태에 따른 토크 벡터링 장치의 개략도이고;
도 7은 일 실시형태에 따른 토크 벡터링 장치의 단면도이고;
도 8은 또 다른 실시형태에 따른 토크 벡터링 장치의 단면도이고;
도 9는 일 실시형태에 따른 토크 벡터링 장치 내부에서 사용하기 위한 클러치의 단면도이고;
도 10은 차량의 구동력를 조절하기 위해 도 7 및 도 8의 토크 벡터링 장치가 어떻게 제어될 수 있는지를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
본 발명의 몇몇 실시형태는 당해 기술분야의 숙련자가 본 발명을 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참고하여 하기에 더욱 상세하게 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 서로 상이한 다수의 형태로 구현될 수 있으며, 본원에 개시된 실시형태에 한정되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 오히려 이들 실시형태는 본 개시내용이 면밀하고 완전하며, 당해 기술분야의 숙련자에게 본 발명의 범주를 완전히 전달할 수 있도록 제공된다. 상기 실시형태는 본 발명을 제한하지 않지만, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한된다. 또한 첨부된 도면에 예시된 특정 실시형태의 상세한 설명에 사용된 용어는 본 발명을 한정하는 것으로 이해되지 않는다.
차량의 구동 라인(drive line) 구성의 일례가 도 1 내지 도 6에 도시되어 있다. 이들 실시형태에서, 차량(10)은 후방 차축(14)에 연결되어 있는 전방 차축(12), 및 토크 벡터링 장치(16)를 구비하고 있다. 도 1에서, 전방 차축(12)은 변속장치(18)에 의해 구동되고, 후방 차축(14)은 전기 모터(20)에 의해 구동된다. 토크 벡터링 장치(16)는 후방 차축(14)에 배열된다. 도 2에서, 유사한 구성이 도시되지만, 본원에서 후방 차축은 변속장치(18)에 의해 구동되고, 전방 차축은 전기 모터(20)에 의해 구동된다. 결과적으로, 토크 벡터링 장치(16)는 전방 차축에 배열된다. 도 3 및 도 4는 전방 차축(12) 또는 후방 차축(14)이 전기 모터(20)에 의해 구동되는 구성을 나타내며, 여기서 토크 벡터링 장치(16)는 피동 차축(12,14)에 배열된다. 또 다른 예로서, 도 5는 전방 차축(12) 및 후방 차축(14)이 전기 모터(20)에 의해 구동되는 구성을 나타낸다.
도 6을 참고하면, 토크 벡터링 장치(100)의 기본적인 구성이 도시되어 있다. 차량의 구동 차축(110)은 변속장치(120)에 의해 구동되고, 구동 차축(110)의 맞은편 단부에 연결된 2개의 바퀴(112a,112b)를 구비하고 있다. 변속장치(120)는 바퀴(112a,112b)가 상이한 속도로 회전하도록 하기 위해 차동 기구(130)에 결합된다. 전기 모터(140)는 차축(110)의 맞은편 단부에 토크 차이를 제공하기 위해 차동 기구(130)에 연결된다. 제어 수단(150)은 전기 모터(140)에 추가로 연결되며, 제어 신호를 산정하여 이를 전기 모터(140)에 전달하도록 구성된다.
차량이 직선 방향으로 이동하고 있는 경우, 바퀴(112a,112b) 둘 모두는 동일한 속도로 회전할 것이다. 이러한 상황에서, 전기 모터(140)는 정지 상태로 유지할 것이다. 차량이 마찰이 균일하지 않은 표면을 통과하는 경우, 토크 벡터링 장치(100)는 구동 차축(110)의 견인 잠재력(traction potential)을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 이 같은 경우, 제어 수단(150)은 토크를 활성화하여 적용할 전기 모터(140)에 신호를 보낸다. 이때 토크의 증가치는 차축(110)의 단부 중 하나에 제공될 것이고, 상응하는 토크 감소치는 차축(110)의 맞은편 단부에 제공될 것이다.
토크 벡터링 장치의 일 실시형태가 도 7에 도시되어 있다. 전기 추진용 모터(200)는 기어(204,205,206,207,208)를 통해 회전축(202)에서 구동 차축(210)으로 토크를 전달한다. 구동 차축(210)은 중앙부(212), 및 제 1 및 제 2 구동축(214,216)을 구비하고 있다. 중앙부(212)는 2개의 유성 기어(220a,220b)에 의해 제 1 및 제 2 구동축(214,216)에 연결된다. 중앙부(212)는 선기어(222)에 연결되고, 제 1 구동축(214) 및 제 2 구동축(216)은 다수의 유성 기어(224)에 연결된다. 링기어(226)는 토크 벡터링 모터(230)와 연동을 위해 그 외부 표면 상에 티스(teeth)가 구비된다. 토크 벡터링 모터(230)는 활성화 시 축(232) 및 기어(234,236)를 통해 회전축(240)에 회전을 전달하는 전기 모터이다. 회전축(240)은 구동 차축(210)의 축을 따라 확장되며, 제 1 유성 기어(220a)의 링기어(226)와 연동되는 제 1 기어(242), 및 중간 기어(246)를 통해 제 2 유성 기어(220b)의 링기어와 연동되는 제 2 기어(244)를 구비한다. 토크 벡터링 모터(230)가 활성화되는 경우, 모터(230)는 토크를 제공할 것이다. 결과적으로, 토크 벡터링 모터(230)가 회전하는 경우, 링기어(226)의 맞은편 회전이 유도될 것이며, 이때 토크 벡터링 모터(230)의 회전은 실제 상태에 의해 결정될 것이다. 그 결과, 토크의 증가치는 구동축(214,216) 중 하나의 구동축에 제공되고, 토크의 감소치는 유성 기어(220a,220b)를 통해 상기 구동축(214,216)의 다른 구동축에 제공된다.
선택적으로, 전기 추진용 모터(200)는 구동 차축(210)의 중앙부(212) 상에 배열될 수 있다. 그러나 추진용 모터(200)가 차축(210)으로부터 일정 거리에 배열되는 경우에 다수의 이점이 수득된다. 예를 들어, 이 같은 배열은 이하에 더욱 상세하게 개시될 추진용 모터(200)의 기계적 분리 기능의 실행을 조장할 것이다. 또한 유성 기어(220a,220b)는 추진용 모터(200)의 치수에 상응할 필요가 없기 때문에 보다 작게 제조될 수 있다. 또 따른 이점은 차축(210)의 냉각이 단순화된다는 것이며, 이는 추진용 모터(200)가 차축(210)으로부터 일정 거리에 위치하는 경우에 접속이 용이하게 허용되기 때문이다.
토크 벡터링 장치의 다른 실시형태가 도 8에 도시되어 있다. 전기 모터(미도시)는 차동 유닛(320)을 통해 구동 차축(310)에 토크를 전달한다. 토크는 차동 유닛(320)에 의해 제 1 및 제 2 구동축(314,316) 사이에 동일하게 분배된다. 제 1 구동축(314)에는 외측 티스(outer teeth)를 구비하고 제 1 구동축(314)과 동일한 중심축 둘레를 회전하도록 구성된 기어(318)가 구비된다. 제 2 구동축(316)에는 외측 티스를 구비하고 제 2 구동축(316)과 동일한 중심축 둘레를 회전하도록 구성된 기어(319)가 구비된다.
토크 벡터링 모터(330)는 제 1 구동축(314)에서 제 2 구동축(316)로, 또는 그 반대로 토크를 전달하기 위해 구비된다. 토크 벡터링 모터(330)는 유성 기어(340)의 선기어(342)에 연결된다. 링기어(346)는 기어(318,348)에 의해 제 1 구동축(314)에 연결된다. 또한 유성 캐리어(planetary carrier, 344)는 축(350) 및 기어(319,349)에 의해 제 2 구동축(316)에 연결된다.
토크 벡터링 모터(330)가 활성화되는 경우, 모터(330)는 기어(318,319)에 반대 토크를 제공할 것이다. 그 결과, 토크의 증가치는 구동축(314,316) 중 하나의 구동축에 제공되고, 토크의 감소치는 유성 기어 세트(340)를 통해 상기 구동축(314,316) 중 다른 구동축에 제공된다.
기어(318,348)와 기어(319,349)의 기어 비율이 유성 기어 세트(340)의 기어 비율에 각각 상응하는 경우, 토크 벡터링 모터(330)는 제 1 및 제 2 구동축(314,316)이 동일한 회전 속도를 갖는 경우에 정지 상태를 유지할 것이다. 만약 그렇다면, 하기 조건이 충족되어야 한다:
Figure pct00001
상기 식에서, i1은 기어(318,348) 사이의 기어 비율이고, i2는 기어(318,348) 사이의 기어 비율이고, r01 및 r02는 유성 기어 세트(340)의 기준 반경이다. 상기 파라미터는 토크 벡터링 모터에 대한 적당한 속도 및 토크 요건을 달성하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 특정한 구성에서, i1은 3으로 설정되고, i2는 2,67로 설정되며, r01 및 r02는 각각 8 및 28로 설정된다.
상술한 임의의 실시형태에서, 토크 벡터링 모터(230,330)는 변속 가역적 전기 모터(variable speed reversible electrical motor)일 수 있다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 토크 벡터링 모터(230,330)는 ESP 개입과 같은 일시적인 차량 조건에서 과부하에 대해 기계적 보호를 제공하는 장치(260,360)에 연결될 수 있다. 따라서 자동 클러치(260,360)는 회전 속도가 탈-클러치 제한치(de-clutch limit)를 초과하는 경우에 토크 벡터링 모터(230,330)를 분리하기 위해 제공된다. 이 같은 자동 클러치(260,360)의 일례가 도 9에 도시되어 있다. 자동 클러치(260,360)는 축(240,350)에 연결된 클러치 드럼(265), 및 피봇 조인트(pivot joint, 262)에 의해 드럼(265)에 연결되어 있는 적어도 2개의 레버 암(lever arm, 263)을 구비하고 있다. 허브(hub, 261)는 탈-클러치 제한치 미만의 회전 속도가 레버 암(263)과 허브(261) 사이의 마찰을 통해 허브(261)에서 드럼(265)으로 전달되도록 모터(230,330)에 연결된다. 회전 속도가 탈-클러치 제한치에 도달한 경우, 레버 암(263)에 작용하는 원심력은 스프링력(spring force)을 초과할 것이고, 따라서 어떠한 토크도 전달될 수 없다. 그 결과, 원심 클러치(260,360)는 토크 벡터링 모터(230,330)를 과속으로부터 보호하기 위해 특정 회전 속도에서 토크 벡터링 모터(230,330)를 분리시킬 것이다. 다른 예에서, 제어 수단(150,420,430,440)은 현재의 차량 상태를 나타내는 상기 다수의 변수(442,444)의 적어도 하나의 분석에 기초하여 클러치(260,360)의 자동적인 분리를 야기하도록 구성된다. 예를 들어, 클러치(260,360)의 자동적인 분리는 전기 모터(230,330)의 회전 속도의 분석에 기초할 수 있으며, 여기서 상기 회전 속도는 측정된 값을 변수(442,444) 중 하나로서 제공하는 적어도 하나의 센서에 의해 측정된다.
또 다른 실시형태에서, 추진용 모터(200)의 기계적 분리 유닛이 제공된다. 이 같은 분리 유닛은 도 9를 참고하여 설명된 클러치와 유사한 원심 분리 유닛, 또는 예를 들어 마이크로프로세서에 의해 제어되는 도그 클러치(dog clutch) 또는 제한형 슬립 클러치(limited slip clutch)에 의해 특정 속도에서 추진용 모터를 분리하도록 개조될 수 있다. 추진용 모터의 특정한 유형에 의존하여, 고속에서의 높은 손실이 드래그 토크 및 현장 약화로부터 발생할 수 있다. 추진용 모터를 분리함으로써 이 같은 손실은 최소화될 수 있으며, 그 결과 연료 저장 가능성(fuel saving potential)이 최대화될 수 있다. 추진용 모터가 분리되어 있는 경우, 토크 벡터링 모터가 여전히 사용될 수 있으며, 따라서 차량 안정성에 영향을 미치도록 항상 이용될 수 있다. 특정 실시형태에서, 제어 수단(150,420,430,440)은 차축(110,210,310,402)으로부터 추진용 모터(20,200,400)를 분리하기 위해서 현재의 차량 상태를 나타내는 상기 다수의 변수(442,444)의 적어도 하나의 분석에 기초하여 기계적 분리 유닛의 자동적인 가동을 야기하도록 구성된다.
변속 기어는 추진용 모터(200)와 구동 차축(110,210,310) 사이에 배열될 수 있다. 따라서 그 자체로 공지된 변속장치와 같은 변속 기어는 추진용 모터의 속도 및 토크를 변환하기 위해 사용된다. 이는, 전기 추진용 모터(200)가 이의 최적의 속도 간격(speed interval)으로 작동하도록 하여, 차량의 전체 에너지소비를 감소시킨다는 점에서 유리하다.
지금까지 개시된 모든 실시형태에 있어서, 토크 벡터링 모터(230,330)는 차량 내에 배열된 제어 수단으로부터 제어 신호를 수신하는 것으로 추정된다. 제어 수단은 다수의 차량 변수를 수신하고, 토크 벡터링 모터에 전달되는 상응하는 출력 신호를 결정하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 제어 수단은 다수의 차량 변수를 수집하도록 구성된 차량 네트워크 통신 인터페이스(vehicle network communication interface), 상기 차량 변수를 수신하여 출력 신호를 산정하도록 구성된 제어기, 및 전력 공급원과 전기 모터 사이의 에너지 유동을 제어하기 위해 출력 신호에 대해 반응하여 전기 모터에 구동 전류를 제공하도록 구성된 전력 전자 유닛을 포함한다. 예를 들어, 전력 공급원은 배터리 또는 연료 전지와 같은 전기 축열기이거나, 발전기일 수 있다. 토크 벡터링 장치(100,200,300)가 연소 엔진에 의해 적어도 부분적으로 구동되는 차량에서 실행되는 하나의 특정한 실시형태에서, 전력 공급원은 상기 연소 엔진에 의해 구동되는 발전기일 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 발전기는 개별 연소 엔진에 의해 구동될 수 있다. 그러나 하기 단락에 개시된 실시형태에서, 전력 공급원은 전기 축열기이다.
상기에 언급된 임의의 실시형태에 따른 토크 벡터링 장치가 어떻게 자동차와 같은 현대의 도로용 차량에 적용될 수 있는지에 대한 설명이 도 10을 참고하여 후술될 것이다. 도 10에 나타나 있는 바와 같이, 자동차(400)는 제 1 차축 구동 기구(404)에 의해 구동되는 제 1 차축(402)을 포함한다. 그 자체로 공지된 바와 같이, 제 1 차축(402) 상의 차동 기구(406)는 제 1 차축(402)의 좌측 구동축(402L) 및 이에 장착된 좌측 바퀴(408L)가 제 1 차축(402)의 우측 구동축(402R) 및 이에 장착된 우측 바퀴(408R)와는 상이한 속도로 회전하도록 한다. 예를 들어, 상기에서 개시된 전기 모터(140,230 또는 330)에 의해 실행될 수 있는 토크 벡터링 모터(410)는 토크 증가치(411I)를 구동축(402L,402R) 중 하나의 구동축 상에 제공하고, 상응하는 토크 감소치(411D)를 구동축(402v,402L)의 다른 구동축 상에 제공하도록 배열되며, 이는 이전 도면을 참고하여 이미 설명된 바와 같다. 도 10에서, 토크 증가치(411I)는 좌측 구동축(402L)에 적용되는 반면, 토크 감소치(411D)는 우측 구동축(402R)에 적용된다. 그러나 토크 벡터링 모터(410)의 회전을 역행함으로써 상기 상황은 반대가 될 것이다.
토크 벡터링 모터(410)는 전력 전자 유닛(420)을 통해 축열기(424)의 형태로 전력 공급원으로부터 공급되는 구동 전류(412)에 의해 구동된다. 이어, 전력 전자 유닛(420)은 토크 벡터링 제어기(430)로부터 하나 이상의 제어 신호(422)에 의해 제어된다. 구동 전류(412)의 진폭 및 극성은 토크 벡터링 모터(410)의 회전 속도 및 방향을 결정할 것이며, 결과적으로 좌측 및 우측 구동축(402L,402R)에 적용된 토크 증가치/감소치(411I/411D)의 크기 및 방향을 결정할 것이다.
임의의 전기 기계와 같이, 토크 벡터링 모터(410)는 모터로서 작용할 뿐만 아니라, 제 1 차축(402)의 회전으로부터 얻어진 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위해 발전기로서 구동될 수 있으며, 이때 전기 에너지는 축열기(424)에 수신되어 저장된다. 이는 차량의 전기 에너지 소비를 감소시키고, 축열기(424)의 재충전 주기수(recharging periodicity)를 늘이기 위해 회생 제동용으로 사용되는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위해, 전력 전자 유닛(420)은 각각 축열기(424)에서 토크 벡터링 모터(410)로의 전기 에너지의 유동을 엄밀히 제어하고(모터로서 작동하는 경우), 축열기(424)에서 토크 벡터링 모터(410)로의 전기 에너지의 유동을 엄밀히 제어하도록(모터로서 작동하는 경우) 각각 개조된다. 따라서 전력 전자 유닛(420)은 토크 벡터링 모터(410)(모터의 경우)로의 구동 전류(412)의 정확한 제어, 및 축열기(424)(발전기의 경우)에 공급된 발생 전류의 정확한 제어가 가능한 고효율의 고상 회로(solid-state circuitry)를 포함한다. 정확한 제어는 후자의 경우에 특히 중요한데, 이는 축열기(424)(예를 들어, 하나 이상의 최첨단 고에너지 리튬 전지의 형태임)의 용량, 수명 및 안전성이 다르게는 위태롭게 될 수 있기 때문이다.
차량(400)의 실시형태에서, 제 1 차축 구동 기구(404)는 또한 전기 모터를 포함할 수 있다. 이 같은 경우, 이러한 전기 모터(404)는 또한 전력 전자 유닛(420)으로부터의 구동 전류(414)에 의해 구동될 수 있으며, 그 반대로는 전기 모터(404)는 또한 전력 전자 유닛(420)의 제어 하에 축열기(424)를 충전하기 위해 발전기로서 사용될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 전력 전자 유닛(420)은 이어 토크 벡터링 제어기(430)로부터의 하나 이상의 제어 신호(422)에 의해 제어된다. 상술한 제어 수단(150)과 동일할 수 있는 토크 벡터링 제어기(430)는 마이크로프로세서(PLC, CPU, DSP)로서 실행되거나, 또는 의도된 임무를 수행할 수 있는 임의의 기타 적합한 디지털 및/또는 아날로그 회로로서 실행되는 것이 바람직하다. 토크 벡터링 모터(410)의 제어를 수행하고 제어 신호(422)를 생성하기 위해, 토크 벡터링 제어기(430)는 프로그래밍되거나, 그렇지 않는 경우에 전기 모터 제어 기능(432)을 구비하게 된다.
토크 벡터링 제어기(430)의 전기 모터 제어 기능(432)은 다양한 제어 변수의 실시간 산정을 가능케 하고, 이는 현재의 차량 상태에 기초하여 제어 신호(422)를 결정한다. 이를 위해, 다수의 외부 차량 변수(442) 형태인 차량 상태 데이터는 차량을 전반에 분배되어 있는 다수의 센서에 의해 수집된다. 외부 차량 변수(442)는 차량 통신 네트워크(440) 상에서 연속적으로 브로드캐스팅(broadcasting)되며, 따라서 이러한 네트워크를 통해 전기 모터 제어 기능(432)에 접속 가능하게 된다. 예를 들어, 차량 통신 네트워크(440)는 CAN("제어기 영역 네트워크(controller area network)") 및/또는 FlexRay와 같은 산업 표준 프로토콜에 순응적일 수 있다.
또한 차량 상태 변수(444) 형태의 차량 상태 데이터는 네트워크(440) 상에서 전기 모터 제어 기능(432)에 의해 수신될 수도 있다. 이 같은 차량 상태 변수(444)는 메인 전자 제어 유닛(electronic control unit(ECU) 450), 잠금 장지 제동 시스템(anti-lock braking system(ABS), 452) 또는 전자식 안정화 프로그램(electronic stability program(ESP), 454)에 의해서와 같이 차량 내 기타 유닛에 의해 생성될 수 있다. ECU(450), ABS(452) 및 ESP(454)는 자신의 차축 구동 기구(464)(예를 들어, 연소 엔진), 차동 기구(466) 및 한 쌍의 바퀴(468L,468R)를 구비하고 있는 제 2 구동 차축(462)을 제어할 목적으로 구비될 수 있다. 차량 내 기타 유닛으로부터 이 같은 차량 상태 변수(444)를 수신하여 이용함으로써, 전기 모터 제어 기능(432)은 토크 벡터링 모터(410)(및, 전기 모터인 경우에 제 1 차축 구동 기구(404))가 에너지 소비, 사용 기간, 차량 안정성, 견인 성능, 및 구동 안전성의 견지에서 최적으로 구동된다는 것을 확인할 수 있다.
반대로, 차량 통신 네트워크(440)를 이용함으로써 토크 벡터링 제어기(430)는 토크 벡터링 모터(410)(및, 전기 모터인 경우에 제 1 차축 구동 기구(404))에 대해 이루어졌던 제어 결정에 관해 차량 내 기타 유닛을 통지하거나 지시하도록 개조될 수 있다. 예를 들어, 연소 엔진 형태의 제 2 차축 구동 기구(464)의 제어는 이 같은 정보 및 지시를 설명함으로써 이익을 얻을 수 있는데, 이는 이러한 제어가 연료 소비를 감소시키기 때문이다. 또한 ESP 기능(454)은 토크 벡터링 제어기(430)로부터의 이러한 종류의 데이터에 의해 향상될 수 있으며, 더욱 정확하게 될 수 있다.
따라서 기타 시스템, 예를 들어 ESP(454)와 함께 토크 벡터링 시스템을 제어함으로써 상승효과에 도달할 수 있다. 토크 벡터링 시스템은 엔진 및 제동 시스템을 이용하여 ESP가 제어할 수 있는 것보다 낮은 차동 속도로 보다 원활하고 더욱 정확하게 제어될 수 있다. 따라서 제어 신호(들)는 토크 벡터링 시스템에 의해 수행된 작동에 관해 알리거나, 또는 ESP 시스템으로부터 성능을 요구하면서 ESP(454)에 브로드캐스팅될 수 있다.
하이브리드 차량에서 최적의 연료 소비를 위해, 엔진 및 전기 피동 차축은 최소 연료 소비에 도달하는 방식으로 제어되어야 한다. 이는 엔진으로부터 작용을 요구하거나 또는 엔진 제어기에서 전기 차축으로 요구를 보내는 전기 차축 브로드캐스팅 신호에서 전자 모듈에서의 최적화 제어기를 구비함으로써 수행될 수 있다. 수신된 차량 상태 데이터(442,444)로부터 전기 모터 제어 기능(432)에 제공되고 및/또는 전기 모터 제어 기능(432)에 의해 산정된 제어 변수의 예로는 운전자의 가속 또는 감속 요구(예를 들어, 가속 또는 제동 페달 위치), 바퀴 속도, 핸들 각도, 요 속도(yaw rate), 횡가속(lateral acceleration), 차량 추정 속도, 실재 타이어 슬립 값(tire slip value), 노면 마찰 운용(road friction utilization), 오버/언더 스티어 수준(level of over/under steer), 및 엔진/모터 토크 및 속도(차축 구동 기구(404 또는 464)의 경우)를 들 수 있다. 전기 모터 제어 기능(432)은 바람직하게는 다수의 제어 프로그램(433a...433e)으로 분류될 수 있다. 제어 프로그램 각각은 전력 전자 유닛(420)에 대한 제어 신호(422)로서 나타낸 바와 같은 토크 벡터링 모터(410)에 대한 토크 요구를 적절히 산정함으로써 차량의 구동력의 개개 측면을 제어하도록 설계되어, 토크 벡터링 모터(410)는 좌측과 우측 구동축(402L,402R) 사이의 토크 분배에서의 목적하는 변화를 수득하도록 작동될 것이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 전기 모터 제어 기능(432)에 포함된 제어 프로그램의 비제한적인 예로는 차량 안정성(433a), 견인 성능(433b), 회생 제동(433c), 하이브리드 제어(433d), 및 요댐핑(Yaw damping, 433e)이 있다. 개시된 실시형태에서, 이들 제어 프로그램(433a...433e) 모두 또는 적어도 일부는 서로에 대해 병렬식으로 수행된다. 다시 말해, 토크 벡터링 제어기(430)는 다중 처리 방식으로 제어 프로그램(433a...433e)을 운용할 수 있다. 동시에 운동되는 다수의 제어 프로그램(433a...433e)을 구비하는 것은 실재로 복잡한 특성을 갖는 차량의 구동력의 넓고, 탄력적이면서도 광대한 제어를 제공한다.
전기 모터 제어 기능(432) 이외에, 토크 벡터링 제어기(430)가 프로그래밍되거나, 그렇지 않는 경우에 중재 기능(434) 및 안전/진단 기능(436)을 구비하게 된다.
중재 기능(434)의 목적은 토크 요구가 제어 프로그램(433a...433e)의 상이한 토크 요구로부터 동시에 이루어지는 상황을 취급하는 것이다. 이 같은 제어 프로그램이 관련 프로그램을 취급하도록 할당되는 특정 필요성의 고려하여 이의 토크 요구를 결정하기 때문에, 2개 이상의 동시 토크 요구가 상호 양립하지 못하고, 이들 모두가 승인되지 못하는 상황이 존재할 것이다. 중재 기능(434)은 동시 토크 요구 중에서 우선순위를 결정하고, 가장 적절한 것으로 간주되는 바와 같은 개개의 동시 토크 요구 각각을 허용, 결합 또는 억제하도록 설계된다. 그 결과, 중재 기능(434)은, 개개 제어 프로그램 각각의 작동성(operability)을 부당하게 제한하지 않는 한, 동시 토크 요구가 서로에 대해 상충되는 경우에 잠재적으로 위험한 상황이 발생하지 않도록 방지할 것이다. 중재 기능(434)은 그 자체가 중재 결정을 하는 대신에 차량 내 다른 유닛(예를 들어, 메인 ECU(450))로부터 중재 지시를 수신하고 이에 따라 작용하도록 대안적 또는 부가적으로 설계될 수 있다. 또한 제 1 차축 구동 기구(404)가 전력 전자 유닛(420)으로부터의 구동 전류(414)에 의해 구동되는 전기 모터를 포함하는 경우, 중재 기능(434)은 전기 모터(404)를 겨냥한 요구에 대한 중재만을 취급하도록 개조되는 것이 유리할 수 있다.
안전/진단 기능(436)의 목적은 유입 차량 상태 데이터(442,444), 예를 들어, 타당성 체크(plausibility check) 및 오프셋 보상(offset compensation) 중의 오차를 취급하는 것이다. 게다가, 안전/진단 기능(436)은 토크 벡터링 제어기(430) 그 자체뿐만 아니라 토크 벡터링 모터(410), 전력 전자 유닛(420) 및 축열기(424)의 상태 및 작동을 관리하며, 차량 내 다른 유닛(예를 들어, 메인 ECU(450))에 진단 정보를 브로드캐스팅하도록 설계되어 있다.
본 발명은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어(firmware) 또는 이들의 조합을 포함한 임의의 적합한 형태로 실행될 수 있다. 그러나 바람직하게는, 본 발명은 하나 이상의 데이터 프로세서 및/또는 디지털 신호 프로세서 상에서 운용되는 컴퓨터 소프트웨어로서 실행된다. 본 발명의 실시형태의 요소 및 구성성분은 임의의 적합한 방식으로 물리적, 기능적 및 논리적으로 수행될 수 있다. 실제, 기능은 단일 유닛, 다수의 유닛 또는 기타 기능성 유닛의 일부로서 실행될 수 있다. 상기와 같이, 본 발명은 단일 유닛으로 실행될 수 있거나,또는 상이한 유닛과 프로세서 사이에 물리적 및 기능적으로 분배될 수 있다.
첨부된 특허청구범위에 의해 한정되는 범주에서 벗어나지 않는 한, 상기에서 개시된 실시형태는 조합될 수 있는 것으로 인지될 것이다. 본 발명이 특정 실시형태를 참고하여 개시되었을 지라도, 본원에 개시된 특정 형태에 한정되는 것으로 의되지 않는다. 오히려, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정되고, 상기 특정한 형태가 아닌 기타 실시형태는 이들 특허청구범위의 범주 내에서 동일하게 가능하다.
특허청구범위에서, "포함하다/포함하기"란 용어는 기타 요소 및 단계의 존재를 배제하지 않는다. 또한 개별적으로 나열되었을지라도, 다수의 수단, 요소 또는 방법의 단계는, 예를 들어 단일 유닛 또는 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 부가적으로, 개개의 특성이 상이한 특허청구범위에 포함될 수 있을 지라도, 이들 특성은 가능하게도 유리하게 조합될 수 있으며, 상이한 특허청구범위에 포함된다는 것은 특성의 조합이 실행 가능하지도 및/또는 유리하지도 않다는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 단수의 인용은 복수를 배제하지 않는다. "단수", "제 1", "제 2" 등의 용어는 복수를 배제하지 않는다. 특허청구범위에서의 인용부호는 단지 구체 예로서 제공되며, 특허청구범위의 범주를 임의의 방식으로 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
토크 벡터링의 기술 분야에서 또 다른 본 발명의 개념에 따르면, 장치가 그 결과로서 제공된다. 상기 장치는 제 1 구동축 및 제 2 구동축을 구비하는 차축 상에 배열된 차동 기구, 상기 제 1 구동축과 상기 제 2 구동축 사이의 토크 벡터링을 위해 상기 차축에 연결 가능한 토크 생성 유닛, 및 제 1 구동축과 제 2 구동축 사이의 차동 회전 속도를 감소시키기 위해 적용되어야 하는 토크의 양을 결정하기 위해 상기 토크 생성 유닛에 연결된 제어 수단을 포함한다. 또 다른 이러한 본 발명의 개념의 바람직한 실시형태에서, 토크 생성 유닛은 마찰 제동장치, 점성 결합 유닛(viscous coupling unit), 도그 클러치, 또는 디스크 클러치(disc clutch)와 같은 제동 유닛이다. 특정한 실시형태에서, 토크 생성 유닛은 현재의 차량 상태를 나타내는 다수의 변수를 수신하고 상기 변수에 의존하는 출력 신호를 결정하도록 구성된 제어 수단에 연결되며, 여기서 상기 출력 신호는 제 1 구동축과 제 2 구동축 사이의 차동 회전 속도를 감소시키기 위해 상기 토크 생성 유닛에 공급된다.
도 7 및 도 8을 참고하면, 하기 변형예는 상술한 또 다른 본 발명의 개념에 따른 토크 벡터링 장치를 제공하기 위해 가능하다. 토크 생성 유닛, 예를 들어 제동장치 또는 클러치는 전기 모터(230,330) 대신에 또는 이와 조화하여 축(232, 도 7) 또는 축(342, 도 8) 상에 배열될 수 있다. 토크 생성 유닛이 또한 정지부(stationary portion)에 연결됨에 따라 축(232,342)의 회전 속도는 감소될 수 있다. 전기 모터(230,330)가 교체되는 경우, 더 이상 회전 속도를 제한할 필요가 없기 때문에 클러치(260,360)도 또한 제거될 수 있다.
점성 결합 유닛은 축(232,342)의 회전 속도에 의존하는 제동 토크를 제공할 수 있다. 도그 클러치는 2원 분리 또는 연결 결합을 제공할 수 있다. 즉, 축(232,342)은 자유롭게 회전하거나, 고정되어 있다. 마찰 제동장치 또는 디스크 클러치는 토크의 연속적인 제어를 제공할 수 있다.
이 같은 모든 토크 생성 유닛에 있어서, 축(232,342)의 회전 속도는 오직 감소되거나 제거될 수 있다. 결과적으로, 차량의 바퀴 사이의 차동 회전 속도는 오직 감소되거나 제거될 수 있다. 이는 전기 모터가 실행되어, 제 1 구동축과 제 2 구동축 사이의 차동 회전 속도의 증가를 허용하는 경우의 기능과는 상반된다.
그러나 제동장치 또는 클러치와 같은 토크 생성 유닛은 토크 벡터링 모터와 함께 실행될 수 있다. 이 같은 실시형태에서, 상기 장치는 전기 모터 단독의 능력보다 우수한 제동 토크를 제공할 수 있다.

Claims (17)

  1. 차량에서 토크 벡터링을 위한 장치에 있어서,
    제 1 구동축(214,314,402L) 및 제 2 구동축(216,316,402R)을 구비한 차축(110,210,310,402) 상에 배열된 차동 기구(130,220a,220b,320,406),
    상기 제 1 구동축(214,314,402L)과 상기 제 2 구동축(216,316,402R) 사이의 토크 벡터링을 위해 상기 차축(110,210,310,402)에 연결 가능한 전기 모터(140,230,330,410)에 연결된 전력 공급원(424), 및
    상기 전력 공급원(424)에 연결되고, 현재의 차량 상태를 나타내는 다수의 변수(442,444)를 수신하고 상기 변수(442,444)에 의존하는 구동 전류(412)를 결정하도록 구성된 제어 수단(150,420,430,440)을 포함하되,
    상기 구동 전류(412)는 토크 증가치를 상기 제 1 또는 제 2 구동축(214,216,314,316,402L,402R) 중 하나의 구동축에 도입하고, 상응하는 토크 감소치를 상기 제 1 또는 제 2 구동축(214,216,314,316,402L,402R) 중 다른 구동축에 도입하기 위해 상기 전력 공급원(424)으로부터 상기 전기 모터에 공급되는 토크 벡터링을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전력 공급원은 축열기(424)를 포함하고, 상기 제어 수단(150,420,430,440)은:
    상기 다수의 변수(442,444)를 수집하도록 구성된 차량 통신 네트워크(440),
    상기 변수(442,444)를 수신하여 하나 이상의 제어 신호(422)를 산정하도록 구성된 제어기(430), 및
    상기 하나 이상의 제어 신호(422)를 수신하고 상기 축열기(424)를 통해 상기 구동 전류(412)를 제공함으로써 상기 축열기(424)와 상기 전기 모터(140,230,330,410) 사이의 에너지 유동을 제어하도록 구성된 전력 전자 유닛(420)을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 차축(110,210,310,402)을 구동하도록 배열된 전기 추진용 모터(20,200,404)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전기 추진용 모터(20,404)는 상기 차축(12,402)에 배열되어, 상기 전기 추진용 모터(20,404)의 로터(rotor)가 상기 차축(12,402)의 축 둘레를 회전하고 있는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차동 기구(320)는 차동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전기 모터(330)는 유성 기어 세트(340)에 의해 상기 제 1 구동축(314) 및 상기 제 2 구동축(316)에 연결되고, 상기 전기 모터(330)는 선기어(sun gear, 342)를 구동하고 있고, 상기 제 1 구동축(314)은 링기어(ring gear, 346)에 연결되어 있으며, 상기 제 2 구동축(316)은 유성 기어(344)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차동 기구(220a,220b)는 상기 제 1 구동축(214)에 연결된 제 1 유성 기어 세트(220a), 및 상기 제 2 구동축(216)에 연결된 제 2 유성 기어 세트(220b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 전기 모터(230)는 서로 상이한 방향으로 회전하는 2개의 기어(242,246)에 의해 상기 제 1 구동축(214) 및 상기 제 2 구동축(216)에 연결되고, 상기 기어(242,246)는 차축(210)을 따라 확장되는 축(240)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 모터(140,230,330,410)는 상기 차동 기구(130,220a,220b,320,406)로부터 상기 전기 모터(140,230,330,410)의 회전축을 분리하도록 구성된 클러치(260,360)에 연결되는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 클러치(260,360)의 회전 속도가 소정의 문턱값(threshold value)을 초과하는 경우에 상기 클러치(260,360)는 자동적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 제어 수단(150,420,430,440)은 현재의 차량 상태를 나타내는 상기 다수의 변수(442,444) 중 적어도 하나의 분석에 기초하여 상기 클러치(260,360)의 자동적인 분리를 야기하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  12. 제 3 항에 있어서, 상기 추진용 모터(20,200,404)는 상기 차축(110,210,310,402)으로부터 상기 추진용 모터(20,200,400)를 분리하도록 구성된 기계적 분리 유닛에 연결되는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어 수단(150,420,430,440)은 상기 차축(110,210,310,402)으로부터 상기 추진용 모터(20,200,400)를 분리하기 위해서 현재의 차량 상태를 나타내는 상기 다수의 변수(442,444) 중 적어도 하나의 분석에 기초하여 상기 기계적 분리 유닛의 자동적인 가동을 야기하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  14. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 전력 전자 유닛(420)은 상기 축열기(424)를 통해 상기 추진용 모터(20,200,400)에 구동 전류(412)를 제공함으로써 상기 축열기(424)와 상기 추진용 모터(20,200,400) 사이의 에너지 유동을 제어하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 전력 전자 유닛(420)은 상기 차량의 제동 도중에 상기 축열기(424)를 충전하기 위해 에너지 역류를 허용하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어기(430)는 다수의 제어 프로그램(433a-433e)을 실시하도록 구성되며, 상기 제어 프로그램 각각은 현재의 차량 상태를 나타내는 상기 다수의 변수(442,444)에 기초하여 상기 전력 전자 유닛(420)에 대한 상기 하나 이상의 제어 신호(422)로 표시되는 바와 같이 상기 전기 모터(140,230,330,410)에 대한 토크 요구를 적절히 산정함으로써 상기 차량의 구동력의 개개 측면을 제어하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 제어기(430)는 동시 토크 요구 중에서 우선순위를 결정하고 가장 적절한 것으로 간주되는 바와 같은 개개의 동시 토크 요구 각각을 허용, 결합 또는 억제함으로써 상기 제어 프로그램(433a...433e)의 토크 요구와는 상이한 이 같은 동시 토크 요구를 처리하도록 구성된 중재 기능(arbitration functionality, 434)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 벡터링을 위한 장치.
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