KR20140083554A - 전기자동차 - Google Patents

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KR20140083554A
KR20140083554A KR1020120153445A KR20120153445A KR20140083554A KR 20140083554 A KR20140083554 A KR 20140083554A KR 1020120153445 A KR1020120153445 A KR 1020120153445A KR 20120153445 A KR20120153445 A KR 20120153445A KR 20140083554 A KR20140083554 A KR 20140083554A
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김민철
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 전기자동차는 제 1 모터와; 제 2 모터와; 제 1 모터와 제 2 모터에 의해 회전되게 제 1 모터와 제 2 모터에 연결된 구동 샤프트와; 구동 샤프트에 설치된 구동기어와; 구동기어가 치합된 제 1 변속 기어와; 제 1 변속 기어가 설치된 변속 샤프트와; 변속 샤프트에 설치된 제 2 변속 기어와; 차축에 설치되고 제 2 변속 기어에 치합된 종동 기어를 포함하여, 제 1 모터와 제 2 모터가 간단한 구조로 변속기와 연결될 수 있고, 2개의 모터와 1개의 변속기가 2개의 모터 중 적어도 하나에서 발생된 동력을 성능 높은 변속비로 전환하여 차륜으로 전달할 수 있는 이점이 있다.

Description

전기자동차{Electric vehicle}
본 발명은 전기 자동차에 관한 것으로서, 특히 복수개의 모터가 변속기와 연결된 전기 자동차에 관한 것이다.
종래의 자동차는 크게 외관을 형성하는 바디(body)와 각종 장치들이 유기적으로 연결된 섀시(chassis)로 나눌 수 있다.
섀시는 주행의 원동력이 되는 엔진 등의 구동원을 비롯하여 동력전달 장치, 조향 장치, 현가 장치, 제동 장치 등 주요 장치를 포함한다.
자동차에 설치되는 엔진은 내연기관이 주로 사용되고, 내연기관 중 주로 휘발성 연료를 사용하는 내연기관은 연료를 공기 중의 산소와 완전연소가 이루어지도록 잘 혼합된 상태에서 압축을 한 다음 연소를 시킬 때 발생하는 열에너지를 직접 이용해 운동에너지를 얻는다.
이러한 휘발성 연료를 사용하는 내연기관은 배기가스로 인한 환경 오염과 석유 자원의 고갈을 일으키므로, 그 대안으로 전기를 동력으로 움직이는 전기자동차가 주목되고 있다.
전기자동차는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하는 자동차로서, 배기가스가 없는 무공해 자동차이고, 배터리에 축적된 전기로 모터를 회전시켜서 자동차를 구동시킨다.
전기자동차는 전기 모터가 차륜에 직결되어 차륜이 전기 모터에 의해 회전되는 것도 가능하다.
특허문헌 001 KR 10-0682489 (2007.02.07)
본 발명은 복수개 모터의 구동력이 변속기를 통해 차축으로 전달될 수 있는 전기자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전기자동차는 제 1 모터와; 제 2 모터와; 상기 제 1 모터와 제 2 모터에 의해 회전되게 제 1 모터와 제 2 모터에 연결된 구동 샤프트와; 상기 구동 샤프트에 설치된 구동기어와; 상기 구동기어가 치합된 제 1 변속 기어와; 상기 제 1 변속 기어가 설치된 변속 샤프트와; 상기 변속 샤프트에 설치된 제 2 변속 기어와; 상기 차축에 설치되고 상기 제 2 변속 기어에 치합된 종동 기어를 포함한다.
상기 구동 샤프트와 변속 샤프트 및 차축이 회전 가능하게 배치되고 상기 구동기어와 제 1 변속 기어와 제 2 변속 기어와 종동 기어를 보호하며 적어도 일부가 제 1 모터와 제 2 모터의 사이에 위치하는 기어 케이스를 포함할 수 있다.
상기 제 1 모터와 제 2 모터는 상기 기어 케이스를 사이에 두고 좌우 이격되게 배치될 수 있다.
상기 기어 케이스는 상기 구동 샤프트가 회전 가능하게 관통되는 복수개의 구동 샤프트 관통홀이 이격 형성될 수 있다.
상기 복수개의 구동 샤프트 관통홀은 좌우 방향으로 마주볼 수 있다.
상기 제 1 모터와 제 2 모터 중 하나에 연동되어 발전하는 발전기를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 제 1 모터의 하중과 제 2 모터의 하중이 좌우 분산되어 주행 안전성이 향상될 수 있는 이점이 있다.
또한, 제 1 모터와 제 2 모터가 함께 구동되어 급가속이 가능하고, 제 1 모터와 제 2 모터 중 어느 하나의 모터로 일반적인 운전시 다른 하나의 모터가 발전시킬 수 있어 주행거리를 증대시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 제 1 모터와 제 2 모터가 간단한 구조로 변속기와 연결될 수 있고, 2개의 모터와 1개의 변속기가 2개의 모터 중 적어도 하나에서 발생된 동력을 성능 높은 변속비로 전환하여 차륜으로 전달할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차 일실시예의 주요부 구성이 개략 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차 일실시예의 변속기 내부가 도시된 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 전기 자동차 일실시예의 변속기가 도시된 일부 절결 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기 자동차 일실시예의 주요부 구성이 개략 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기 자동차 일실시예의 변속기 내부가 도시된 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기 자동차 일실시예의 변속기가 도시된 일부 절결 단면도이다.
전기자동차는 외관을 형성하는 바디(body)와, 바디에 설치된 섀시(chassis)를 포함하고, 섀시는 배터리와 차축(2)과 변속기(4)와 모터(6)(8)를 포함한다.
차축(2)은 모터(6)(8)에서 발생되어 변속기(4)로 전달된 회전력을 차륜(10)(12)으로 전달하는 것으로서, 일부가 변속기(4)의 좌,우 양측으로 돌출되게 배치된 상태에서 차륜(10)(12)을 회전시킬 수 있다. 차축(2)은 차동장치를 포함할 수 있고, 차동장치를 기준으로 좌측 륜을 회전시키는 좌측 차축과 우측 차륜를 회전시키는 우측 차축을 포함할 수 있다.
변속기(4)는 차축(2) 및 모터(6)(8)에 연결되어 모터(6)(8)의 회전력을 차축(2)으로 전달할 수 있다. 변속기(4)는 모터(6)(8)의 구동력을 차축(2)으로 전달하는 복수개의 기어를 포함할 수 있다. 변속기(4)는 복수개의 기어의 변속비에 따라 변속이 가능하게 된다. 변속기(4)는 변속기(4)의 외관을 형성하는 기어 케이스(14)를 포함할 수 있다. 기어 케이스(14)는 복수개의 기어를 보호할 수 있다.
모터(6)(8)는 제 1 모터(6)와, 제 2 모터(8)를 포함할 수 있다. 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)는 변속기(4)를 사이에 두고 좌우 이격되게 배치될 수 있다. 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)는 변속기(4)의 기어 케이스(14)를 사이에 두고 좌우 이격되게 배치될 수 있다. 제 1 모터(6)가 기어 케이스(14)의 좌우 중 일측에 위치되게 설치될 경우 제 2 모터(8)는 기어 케이스(14)의 좌우 중 타측에 위치되게 설치될 수 있다. 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)는 함께 구동되거나 둘 중 하나가 선택적으로 구동될 수 있다. 전기자동차는 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)를 제어하는 모터 컨트롤 유닛(미도시)를 포함할 수 있다. 모터 컨트롤 유닛은 배터리와 케이블로 연결되고 제 1 모터(6) 및 제 2 모터(8) 각각과 케이블로 연결되어 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)를 제어할 수 있다. 모터 컨트롤 유닛은 배터리로부터 직류 전원을 공급받아 제 1 모터(6) 및 제 2 모터(8)에 3상 교류 전압 및 전류를 인가하여 제 1 모터(6) 및 제 2 모터(8) 각각의 속도 및 토크를 제어할 수 있다.
제 1 모터(6)와 제 2 모터(8) 각각은 배터리에서 전류가 인가되면 회전될 수 있다. 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)에는 구동 샤프트(22)에 연결될 수 있다. 구동 샤프트(22)는 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)에 의해 회전되게 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)에 연결될 수 있다. 구동 샤프트(22)는 일측이 제 1 모터(6)의 회전축(23)에 연결되고, 타측이 제 2 모터(6)의 회전축(25)에 연결될 수 있다. 여기서, 구동 샤프트(22)는 일측이 제 1 모터(6)의 회전자에 연결되고 타측이 제 2 모터(8)의 회전자에 연결되는 것도 가능함은 물론이다. 이하, 편의를 위해, 구동 샤프트(22)는 제 1 모터(6)의 회전축(23)과 제 2 모터(8)의 회전축(25)에 각각 연결되는 것으로 설명한다.
구동 샤프트(22)는 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)의 사이에 위치될 수 있다. 구동 샤프트(22)는 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8) 중 적어도 하나가 구동되면 회전될 수 있고, 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)가 함께 구동되는 경우 토오크가 클 수 있다.
제 1 모터(6)는 회전축(23)이 제 2 모터(8)를 향해 돌출될 수 있다. 제 1 모터(6)는 회전축(23)이 제 1 모터(6)의 회전자에 연결되어 회전자의 회전시 구동 샤프트(22)를 회전시키는 것이 가능하다.
제 2 모터(8)는 회전축(25)이 제 2 모터(6)를 향해 돌출될 수 있다. 제 2 모터(8)는 회전축(25)이 제 2 모터(8)의 회전자에 연결되어 회전자의 회전시 구동 샤프트(22)를 회전시키는 것이 가능하다.
전기자동차는 구동 샤프트(22)에 설치된 구동기어(30)와; 구동기어(30)가 치합된 제 1 변속 기어(34)와; 제 1 변속 기어(34)가 설치된 변속 샤프트(36)와; 변속 샤프트(36)에 설치된 제 2 변속 기어(38)와, 차축(2)에 설치되고 제 2 변속 기어(38)에 치합된 종동 기어(40)를 포함할 수 있다.
구동 샤프트(22)와, 구동기어(30)와, 제 1 변속 기어(34)와, 변속 샤프트(36)와, 제 2 변속 기어(38)와, 종동 기어(40)는 기어 케이스(14)와 함께 변속기(4)를 구성할 수 있다.
제 2 변속 기어(38)는 변속 샤프트(36)에 제 1 변속 기어(34)와 좌우 방향으로 이격되게 설치될 수 있다.
종동 기어(40)는 차동장치에 치합되는 것이 가능하고, 종동 기어(40) 자체가 차동장치 일부를 구성하는 것이 가능하다.
기어 케이스(14)에는 구동 샤프트(22)(24)와 변속 샤프트(36) 및 차축(2)이 회전 가능하게 배치될 수 있다. 기어 케이스(14)는 구동기어(30) 와 제 1 변속 기어(34)와 제 2 변속 기어(38) 및 종동기어(40)를 보호할 수 있다. 기어 케이스(14)는 적어도 일부가 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)의 사이에 위치할 수 있다.
기어 케이스(14)는 구동 샤프트(22)가 회전 가능하게 관통되는 복수개의 구동 샤프트 관통홀(42)(44)이 형성되고, 복수개의 구동 샤프트 관통홀(42)(44)은 이격될 수 있다. 기어 케이스(14)는 좌측 케이스(14A)와, 우측 케이스(14B)를 포함할 수 있고, 복수개의 구동 샤프트 관통홀(42)(44)은 좌측 케이스(14A)와 우측 케이스(14B) 중 어느 하나에 1개 형성될 수 있고, 좌측 케이스(14A)와 우측 케이스(14B) 중 다른 하나에 1개 형성될 수 있다. 복수개의 구동 샤프트 관통홀(42)(44)은 기어 케이스(14)에 좌우 방향으로 마주보게 형성될 수 있다.
기어 케이스(14)에는 구동 샤프트(22)를 회전 가능하게 지지하는 구동 샤프트 베어링(45)(46)과, 변속 샤프트(36)를 회전 가능하게 지지하는 변속 베어링(47)(48)과, 차축(2)을 회전 가능하게 지지하는 종동 베어링(49)(50)이 설치될 수 있다.
제 1 모터(4)와 제 2 모터(6) 중 하나에 연동되어 발전하는 발전기(52)를 더 포함할 수 있다. 발전기(52)는 제 1 모터(4)와 제 2 모터(6) 중 하나의 회전축에 연결될 수 있다.
구동기어(30)는 차축(2)의 수직 중심축(VX) 상에 위치되지 않고, 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8) 중 하나에 더 가깝게 위치될 수 있다. 여기서, 수직 중심축(VX)은 차축(2)의 좌우 방향 중앙에서 차축(2)의 길이 방향과 직교한 방향으로 연장된 연장선이 될 수 있다. 이때, 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8) 중 어느 하나(6)와 수직 중심축(VX) 사이의 수평 거리(L1)는 다른 하나(8)와 수직 중심축(VX) 사이의 수평 거리(L2) 보다 더 길 수 있다.
제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)는 차축(2)의 수직 중심축(VX)과 거리가 더 가까운 모터와 구동 기어(30) 사이의 거리(L3)가 차축(2)의 수직 중심축과 거리가 더 먼 모터(6)와 구동 기어(30) 사이의 거리(L4) 보다 더 길 수 있다. 예를 들어, 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8) 중 제 2 모터(8)가 수직 중심축(VX)과 더 가까울 경우, 제 2 모터(8)와 구동 기어(30) 사이의 거리(L3)는 제 1 모터(6)와 구동 기어(30) 사이의 거리(L4)보다 더 길 수 있다.
상기와 같이 구성된 전기자동차의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전기자동차의 주행시, 모터 컨트롤 유닛은 급가속 모드와, 일반 운전 모드와, 정속 주행/저속 주행 모드에 따라, 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)를 선택적으로 구동할 수 있다.
급가속 모드시, 모터 컨트롤 유닛은 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8) 모두에 3상 교류 전압 및 전류를 인가할 수 있고, 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)는 함께 구동될 수 있다.
제 1 모터(6)의 구동시 회전력은 도 3의 A와 같이, 구동 샤프트(22)와, 구동기어(30)와, 제 1 변속 기어(34)와, 변속 샤프트(36)와, 제 2 변속 기어(38), 종동 기어(40)를 통해 차축(2)으로 전달된다.
제 2 모터(8)의 구동시 회전력은 도 3의 B와 같이, 구동 샤프트(22)와, 구동기어(30)와, 제 1 변속 기어(34)와, 변속 샤프트(36)와, 제 2 변속 기어(38), 종동 기어(40)를 통해 차축(2)으로 전달된다.
제 1 모터(6)와 제 2 모터(8)가 구동 샤프트(22)를 함께 회전시키는 경우, 구동 샤프트(22)의 토오크는 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8) 중 하나가 구동 샤프트(22)를 회전시키는 경우 보다 크고, 전기자동차는 급가속될 수 있다.
일반 운전 모드시, 모터 컨트롤 유닛은 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8) 중 어느 하나에만 3상 교류 전압 및 전류를 인가할 수 있고, 다른 하나에는 3상 교류 전압 및 전류를 인가하지 않을 수 있다. 일반 운전 모드시, 모터 컨트롤 유닛은 발전기(52)가 연결된 모터(6)로 3상 교류 전압 및 전류를 인가하지 않고, 발전기(52)가 연결되지 않은 모터(8)로 3상 교류 전압 및 전류를 인가할 수 있다. 설명의 편의를 위해 일반 운전 모드시 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8) 중 제 2 모터(8)로 3상 교류 전압 및 전류를 인가하는 것으로 설명한다. 제 2 모터(8)의 구동시, 제 2 모터(8)의 회전력은 구동 샤프트(22)와, 구동기어(30)와, 제 1 변속 기어(34)와, 변속 샤프트(36)와, 제 2 변속 기어(38), 종동 기어(40)를 통해 차축(2)으로 전달된다. 이때, 제 1 모터(6)의 회전축(23)은 구동 샤프트(22)에 의해 회전될 수 있고, 발전기(52)는 발전할 수 있다. 즉, 전기자동차는 주행과 발전이 동시에 행해질 수 있다.
정속 주행/저속 주행 모드는 모터 컨트롤 유닛은 제 1 모터(6)와 제 2 모터(8) 중 어느 하나에만 3상 교류 전압 및 전류를 인가할 수 있고, 다른 하나에는 3상 교류 전압 및 전류를 인가하지 않을 수 있다. 이때, 모터 컨트롤 유닛은 구동인 모터의 파워를 일반 운전 모드의 1/2로 줄일 수 있고, 전기자동차는 높은 효율의 운전이 가능하고 연비가 향상되게 된다.
2: 차축 6: 제 1 모터
8: 제 2 모터 14: 기어 케이스
22: 구동 샤프트 30: 구동 기어
34: 제 1 변속 기어 36: 변속 샤프트
38: 제 2 변속 기어 40: 종동 기어

Claims (6)

  1. 제 1 모터와;
    제 2 모터와;
    상기 제 1 모터와 제 2 모터에 의해 회전되게 제 1 모터와 제 2 모터에 연결된 구동 샤프트와;
    상기 구동 샤프트에 설치된 구동기어와;
    상기 구동기어가 치합된 제 1 변속 기어와;
    상기 제 1 변속 기어가 설치된 변속 샤프트와;
    상기 변속 샤프트에 설치된 제 2 변속 기어와;
    상기 차축에 설치되고 상기 제 2 변속 기어에 치합된 종동 기어를 포함하는 전기자동차.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 샤프트와 변속 샤프트 및 차축이 회전 가능하게 배치되고 상기 구동기어와 제 1 변속 기어와 제 2 변속 기어와 종동 기어를 보호하며 적어도 일부가 제 1 모터와 제 2 모터의 사이에 위치하는 기어 케이스를 포함하는 전기자동차.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 모터와 제 2 모터는 상기 기어 케이스를 사이에 두고 좌우 이격되게 배치된 전기자동차.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 기어 케이스는 상기 구동 샤프트가 회전 가능하게 관통되는 복수개의 구동 샤프트 관통홀이 이격 형성된 전기자동차.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수개의 구동 샤프트 관통홀은 좌우 방향으로 마주보는 전기자동차.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 모터와 제 2 모터 중 하나에 연동되어 발전하는 발전기를 더 포함하는 전기자동차.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160087098A (ko) 2015-01-13 2016-07-21 김동후 자동차의 보전력 제공장치
CN107512170A (zh) * 2017-08-18 2017-12-26 迪百仕电机科技（苏州）有限公司 一种复合型双电机
KR20190107650A (ko) * 2019-09-16 2019-09-20 김용수 차량의 흔들림 방지 및 주행성능 향상 장치

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