KR20150004374A - 전기 차축 - Google Patents

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KR20150004374A
KR20150004374A KR20147031537A KR20147031537A KR20150004374A KR 20150004374 A KR20150004374 A KR 20150004374A KR 20147031537 A KR20147031537 A KR 20147031537A KR 20147031537 A KR20147031537 A KR 20147031537A KR 20150004374 A KR20150004374 A KR 20150004374A
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electric
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torque vectoring
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vectoring motor
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KR20147031537A
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크리스토퍼 닐손
구스타프 라구노프
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보그워너 토크트랜스퍼 시스템즈 아베
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Abstract

4륜 도로 차량용 전기 차축이 제공된다. 전기 차축은 상기 차축(100)에 동축으로 배치되는 전기 추진 모터(110), 상기 전기 차축(100)의 제 1 면(160)과 제 2 면(162)에 배치되는 두 개의 차륜을 구동시키기 위해 상기 전기 추진 모터에 연결된 차동 메커니즘(120), 및 상기 차축의 상기 제 1 면(160)과 상기 제 2 면(162) 사이에 토크 분배의 변화를 제공하기 위해, 상기 차축(100)에 동축으로 배치되고 상기 제 1 면(160)과 상기 제 2 면(162)에 연결된 전기 토크 벡터링 모터(132)를 포함하며, 상기 토크 벡터링 모터(132)의 직경은 상기 전기 추진 모터(110)의 직경보다 작다.

Description

전기 차축{AN ELECTRICAL AXLE}
본 발명은 4륜 차량의 전기 차축에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 상기 차축의 우측 차륜과 좌측 차륜 사이에 토크 차이를 제공하기 위한 토크 벡터링 장치(torque vectoring unit)를 갖는 전기 차축에 관한 것이다.
종래의 연소 기관보다 더욱 환경 친화적인 추진 장치를 구비한 자동차와 같은 4륜 차량에 대한 수요가 증가하고 있다. 이러한 추진 장치에 대한 특정 선택은 전기 모터의 사용을 포함한다.
전기 추진 모터는 일반적으로 차량의 구동축에 배치되고 차동장치를 통해 구동륜에 토크를 제공한다. 연소 기관을 이러한 전기 구동축으로 대체할 수 있지만, 많은 자동차 제조사에 있어서 메인 트랙은 주 연소 기관에 부가적으로 전기 차축을 제공하는 것이다. 이로 인해, 이러한 하이브리드 자동차는 환경에 미치는 영향을 줄이기 위한 추진 장치를 전환할 수 있을 뿐만 아니라 차량의 구동 특성을 향상시킬 수 있는 가능성을 가질 것이다.
전기 차축의 한 가지 예는 동일한 출원인에 의해 출원되어 공동 계류 중인 PCT/EP2011/070253에 개시되어 있으며, 여기서 전기 추진 모터는 토크 벡터링 장치와 함께 차축에 동축으로 배치된다. 토크 벡터링 장치는 작동시 동일한 차축에 배치되는 차륜 중 하나의 차륜에는 정 토크를 다른 하나의 차륜에는 반대의 토크를 제공하기 위해 전기 차축의 차동 메커니즘에 연결된 전기 모터를 포함한다.
이러한 전기 차축이 하이브리드 자동차, 예를 들어, 앞 차축에 연결된 연소 기관을 갖는 자동차에 설치되는 경우, 차량의 뒤 차축에 전기 차축을 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 일반적으로 뒤 차축에서 사용할 수 있는 공간은 매우 제한되기 때문에, 전기 차축의 매우 컴팩트한 패킹을 제공할 필요가 있다. 이는 연소 기관의 배기 시스템이 전기 차축을 통과해야 하는 하이브리드 응용에 있어서 더욱 어렵게 한다.
따라서, 전기 차축의 성능이나 기능을 저하시키기 않고 더욱 컴팩트한 패킹을 감안한 향상된 전기 차축에 대한 필요성이 있다.
따라서, 본 발명은 바람직하게 당해 분야의 상기한 하나 이상의 결함 및 개별적인 또는 임의의 조합의 단점을 완화하거나, 줄이거나 또는 제거하고자 하며, 첨부된 청구범위에 따른 장치를 제공함으로써 적어도 상기한 문제를 해결한다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제를 극복하는, 토크 벡터링 장치를 구비한 전기 차축을 제공하는 것이다.
본 발명의 사상은 감소된 크기의 향상된 패킹을 감안한 전기 차축을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 사상은 전기 추진 모터의 크기를 줄이지 않고 전기 차축의 더욱 컴팩트한 패킹을 가능하게 하는 것이다.
제 1 양태에 따르면, 4륜 도로 차량용 전기 차축이 제공된다. 전기 차축은 상기 차축에 동축으로 배치되는 전기 추진 모터, 상기 전기 차축의 제 1 면과 제 2 면에 배치된 두 개의 차륜을 구동시키기 위해 상기 전기 추진 모터에 연결된 차동 메커니즘, 및 상기 차축의 상기 제 1 면과 상기 제 2 면 사이에 토크 분배의 변화를 제공하기 위해, 상기 차축에 동축으로 배치되고 상기 제 1 면과 상기 제 2 면에 연결된 전기 토크 벡터링 모터를 포함하며, 상기 토크 벡터링 모터의 직경은 상기 전기 추진 모터의 직경보다 작다.
전기 토크 벡터링 모터는 상기 차축의 측면 단부에 배치될 수 있으며, 이에 따라 일반적으로 차량의 측면에 배치되는 배기 시스템이 어떠한 추가의 변경 없이 전기 차축을 통과할 수 있다.
전기 토크 벡터링 모터의 외경은 전기 추진 모터의 외경의 45 내지 80%일 수 있다. 이로 인해, 전기 토크 벡터링 모터의 필요한 성능을 여전히 제공하면 향상된 패킹을 달성할 수 있다.
전기 추진 모터, 차동 메커니즘, 및 전기 토크 벡터링 모터는 하우징 내에 둘러싸일 수 있고, 상기 하우징은 연소 기관의 배기 시스템을 위한 통로를 형성한다. 공통 하우징으로 인해, 향상된 패킹이 제공된다.
전기 토크 벡터링 모터의 최대 회전 속도는 8,000 내지 25,000 rpm일 수 있다. 이는 모터의 토크 레벨이 감소될 수 있도록 감속 기어의 높은 감속을 가능하게 한다. 전기 토크 벡터링 모터는 냉각을 향상시키기 위한 오일 냉각 시스템을 더 포함할 수 있고 따라서 감소된 직경을 가능하게 한다.
차동 메커니즘을 통해 전기 추진 모터가 제공하는 토크가 회전자의 중심부를 통해 인접한 휠축으로 통과될 수 있도록, 전기 토크 벡터링 모터의 회전자의 내경과 전기 토크 벡터링 모터의 고정자의 외경 간의 비율은 48/136 내지 65/136일 수 있다.
전기 토크 벡터링 모터는 방사상으로 배치되는 적어도 하나의 상 커넥터를 포함할 수 있다. 회전자 직경의 감소는 모터의 측면 길이를 증가시킴으로써 보상될 수 있으며, 이러한 길이의 증가는 축 방향이 아닌 방사상으로 배치되는 상 커넥터에 의해 제공될 수 있다.
전기 토크 벡터링 모터는 상기 전기 토크 벡터링 모터의 권선 내에 배치되는 적어도 하나의 온도 센서를 포함할 수 있으며, 이에 따라 전기 토크 벡터링 모터의 최대 한계를 향해 전기 토크 벡터링 모터를 구동시킬 수 있다.
차동 메커니즘은 전기 추진 모터의 일면에 배치되고 상기 전기 추진 모터에 그리고 상기 차축의 제 1 면에 연결된 제 1 유성 기어 및 전기 추진 모터와 전기 토크 벡터링 모터 사이에 배치되고 상기 전기 추진 모터에 그리고 상기 차축의 제 2 면에 연결된 제 2 유성 기어를 포함할 수 있다. 전기 토크 벡터링 모터는 제 2 유성 기어에 직접 연결되고, 그리고 전기 차축과 평행하게 연장된 밸런싱 샤프트를 통해 제 1 유성 기어에 연결될 수 있다. 이러한 차동 메커니즘은 표준 베벨 차동장치와 비해 토크 분배비의 상당한 감소를 제공하는 점에서 유리하다.
전기 토크 벡터링 모터는 감속 기어를 통해 제 1 및 제 2 유성 기어에 연결될 수 있고, 이에 따라 전기 토크 벡터링 모터가 제공하는 토크 레벨이 감소될 수 있다.
전기 토크 벡터링 모터는 영구자석 동기 릴럭턴스 모터또는 스위치드 릴럭턴스 모터일 수 있다. 이는 직경이 감소될 수 있도록 전기 토크 벡터링 모터의 토크 밀도가 증가될 수 있다는 점에서 유리하다.
전기 토크 벡터링 모터는 향상된 밸런싱을 제공하기 위해 엔드 플레이트를 포함할 수 있다.
전기 토크 벡터링 모터는 전기 토크 벡터링 모터의 토크-전류 비율을 증가시키기 위해 상기 전기 토크 벡터링 모터에 제어 신호를 전송하도록 구성된 제어기에 의해 제어될 수 있다. 상기 제어기는 열 모델뿐만 아니라 온도 센서 신호를 기반으로 실시간 토크 감소를 이용하도록 더 구성될 수 있다. 또한, 상기 제어기는 열 모델뿐만 아니라 온도 센서 신호를 기반으로 상기 전기 토크 벡터링 모터로의 최적의 냉각 흐름을 제어하도록 구성될 수 있다.
제 2 양태에 따르면, 제 1 양태에 따른 전기 차축을 포함하는 4륜 도로 차량이 제공된다.
이하, 본 발명이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다, 도면에서:
도 1은 일 실시형태에 따른 차량의 차축의 단면도이고; 및
도 2는 도 1에 도시된 전기 차축의 등각투상도이다.
본 기술분야의 숙련자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 몇 가지 실시형태가 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 본 발명은 그러나 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본원에서 명시한 실시형태로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이들 실시형태는, 본 개시가 철저하고 완벽하도록, 그리고 본 발명의 범위를 본 기술분야의 숙련자에게 충분히 전달할 수 있도록 제공된다. 실시형태는 본 발명을 제한하지 않으며, 본 발명은 오직 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다. 또한, 첨부한 도면에 도시된 특정 실시형태의 상세한 설명에서 사용된 용어는 본 발명을 제한하지 않는다.
도 1과 함께 시작하면, 전기 차축(100)의 일 실시형태가 도시되어 있다. 전기 차축(100)은 바람직하게 앞 차축을 구동시키는 내연 기관을 갖는 자동차와 같은 4륜 차량에서 뒤 차축으로 구현될 수 있다. 이로 인해, 전기 차축은 4륜 구동 모드를 제공할 수 있을 뿐만 아니라 전륜 구동과 후륜 구동 사이에서 구동 모드를 전환할 수 있도록 배치될 수 있다. 그러나, 다른 동력 전달 구성도 물론 가능하며, 이들은, 예를 들어, 동일한 출원인에 의해 출원되어 공동 계류 중인 WO2010101506에 개시되어 있다.
전기 차축(100)은 차축(100)에 동축으로 배치되는 전기 추진 모터(110)를 구비함으로써, 전기 추진 모터(110)의 회전자(112)가 차축(100)의 종축과 정렬된다. 회전자(112)는 일부 실시형태에서 기어박스(114)를 포함할 수 있으며, 이는 본원에서 더 이상 설명되지 않는다.
전기 추진 모터(110)는 각각의 측면에서, 두 개의 동축으로 정렬된 유성 기어(122a, 122b)로 구성된 차동 메커니즘(120)에 연결되며, 이의 선 기어(124a, 124b)를 전기 추진 모터(110)가 구동시킨다. 좌측 및 우측 휠축은 각각의 유성 기어(122a, 122b)의 유성 캐리어(126a, 126b)에 연결된다. 각각의 유성 기어(122a, 122b)의 링 기어(128a, 128b)는, 예를 들어, 톱니에 의해 토크 벡터링 장치(130)에 연결될 수 있는 외부 표면을 갖는다.
토크 벡터링 장치(130)는 차축(100)에 동축으로 배치되는 전기 토크 벡터링 모터(132)를 포함함으로써, 전기 토크 벡터링 모터(132)의 회전자(134)의 회전축이 전기 추진 모터(110)의 회전축과 정렬된다. 전기 토크 벡터링 모터(132)는 또한 차동 메커니즘(120)에서 멀리, 예를 들어, 어느 하나의 유성 기어(120a, 120b) 및 인접한 휠축 사이에 배치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기 토크 벡터링 모터(132)의 직경은 실질적으로 전기 추진 모터(110)의 직경보다 작다.
전기 토크 벡터링 모터(132)는 감속 기어(140)를 통해 링 기어(128a, 128b)에 연결된다. 감속 기어(140)는 전기 토크 벡터링 모터(132)에 의해 구동되며, PCT/EP2011/070253에 개시된 바와 같은 사이클로이드(cycloidal) 구동 기어, 이중 사이클로이드 구동 기어, 또는 차동 유성 기어일 수 있다.
감속 기어(140)의 출력은 바람직하게 제 2 유성 기어(122b)의 링 기어(128b)에 직접 연결되고, 회전 밸런싱 샤프트(미도시)를 통해 제 1 유성 기어(122a)의 링 기어(128a)에 연결되며, 유성 기어(122a)의 링 기어(128a)와의 체결을 위한 기어를 구비한다. 밸런싱 샤프트의 기어는 밸런싱 샤프트가 회전할 때 유성 기어(122a)에 토크를 전달하도록 구성되며, 유성 기어(122a)에 전달되는 토크는 다른 유성 기어(122b)에 직접 전달되는 토크에 비해 반대 방향을 갖는다.
이제 전기 토크 벡터링 모터(132)의 세부사항을 살펴보면, 모터(132)의 성능을 증가시키기 위해 다수의 실시형태가 가능하다. 전기 토크 벡터링 모터(132)의 감소된 직경은 성능의 상당한 감소로 이어질 것이다. 그러나, 이는 전기 토크 벡터링 모터(132)의 일부 기능을 개선함으로써 보상될 수 있다.
일 실시형태에서, 감속 기어(140)의 감속은 모터(132)의 토크 레벨을 감소시키기에 충분히 크다. 토크 레벨을 감소시킴으로써, 모터(132)의 직경을 작게 할 수 있으며, 감속 기어(140)는 이를 위해 30:1 내지 40:1, 바람직하게 34:1의 감속을 제공할 수 있다.
큰 감속에도 불구하고, 감속 기어(140)는 토크가 마찰에 의해 손실되지 않도록 높은 효율을 가질 수 있다. 이로 인해, 토크가 감소될 수 있고, 전기 토크 벡터링 모터(132)의 직경도 그에 따라 감소될 수 있다. 이를 위해, 감속 기어(140)는 고 효율의 감속 기어로부터 선택되어야 하며, 필요한 효율에 대해 더 최적화되어야 한다.
또 다른 실시형태에서, 전기 토크 벡터링 모터(132)가 제공하는 토크가 최소한의 마찰 손실로 차동 메커니즘(120)에 전달될 수 있도록 차동 메커니즘(120)의 토크 분배비를 줄이는 것이 바람직할 수 있다. 이는, 예를 들어, 이중 유성 기어(122a, 122b)로서 종래의 베벨 차동장치보다 상당히 감소된 토크 분배비를 갖는 차동 메커니즘(120)을 제공함으로써 달성될 수 있다. 이에 더해서, 토크 분배비는 차동 메커니즘의 나선형 톱니의 각도를 최적화함으로써 더 감소될 수 있으며, 이에 따라 마찰을 유발하는 반력이 최소화된다. 또한, 마찰 토크를 최소화하기 위해 링 기어(128a, 128b)의 베어링을 개선하는 것이 바람직하다. 이는, 예를 들어, 유성 차동 메커니즘(120)의 차축 슬라이드 와셔용 저마찰 소재를 선택함으로써 달성될 수 있다. 일반적으로, 이중 유성 기어(122a, 122b)에 의해 차동 메커니즘(120)을 제공함으로써, 토크 분배비는 1.1 이하이다. 이 값은 1.2 내지 1.5 범위에 있는 토크 분배비의, 원뿔형 톱니를 갖는 종래의 차동장치에서의 일반적인 값보다 아래이다. 이로 인해, 토크가 감소될 수 있고, 전기 토크 벡터링 모터(132)의 직경이 더 감소될 수 있다.
바람직하게, 전기 토크 벡터링 모터(132)의 토크 밀도가 증가되며, 이에 따라 모터(132)의 직경을 작게 할 수 있다. 이는, 예를 들어, 높은 비율의 릴럭턴스 토크(reluctance torque), 고품질의 철과 자석, 및 모터 작동부에 대해 길이를 증가시키기 위해 증가된 밀도의 권선을 갖는 PMSRM 모터로서 전기 토크 벡터링 모터(132)를 제공함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 증가된 밀도의 권선뿐만 아니라 비교적 낮은 기저 속도(base speed)를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor)를 선택함으로써 토크 밀도를 또한 증가시킬 수 있으며, 따라서 적은 전류와 이에 따라 감소된 구리 손실이 냉각 필요성과 관련하여 더욱 작은 모터 크기를 허용한다.
바람직한 실시형태에서, 전기 토크 벡터링 모터(132)는 20,000 rpm과 같은 고속에서 작동하도록 구성된다. 이는 모터(132)의 토크 레벨이 감소될 수 있도록 감속 기어(140)의 높은 감속을 가능하게 한다. 전기 모터(132)는 이를 위해 스위치드 릴럭턴스 모터 또는 PMSM 모터로 제공될 수 있다.
통상적으로, 전기 토크 벡터링 모터(132)로 구현되기에 적합한 전기 모터는 모터의 회전부를 냉각시키기 위한 물 맨틀(water mantle)을 구비한다. 그러나, 더욱 효율적인 냉각이 제공되는 경우 이러한 토크 벡터링 모터(132)의 외경은 더 감소될 수 있다. 이를 위해, 전기 토크 벡터링 모터(132)는 대신에 오일 냉각 시스템을 구비할 수 있다.
전기 토크 벡터링 모터(132)의 크기를 줄이는 또 다른 유리한 특징은 어떠한 중간부 없이 전기 차축(100)의 하우징(150) 내에 이를 직접 배치한다는 것이다.
또 다른 실시형태에서, 차동 메커니즘(120)을 통해 전기 추진 모터(110)가 제공하는 토크가 회전자(134)의 중심부를 통해 휠축(미도시)으로 통과될 수 있도록, 전기 토크 벡터링 모터(132)의 회전자(134)의 직경이 고정자(135)의 외경에 비해 비교적 크다. 회전자(134)의 직경과 고정자(135)의 직경 간의 비율은 바람직하게 50/136 내지 60/136 사이일 수 있으며, 이는 일반적으로 40/136 이하의 범위에 있는 종래 기술의 전기 토크 벡터링 모터의 해당 비율과 비교된다.
또한, 전기 토크 벡터링 모터(132)의 토크 특성은 토크 벡터링에 필요한 저속에 대해서만 높은 토크를 제공하도록 설계될 수 있다. 이는 매우 높은 약자속비(field weakening ratio)를 갖는 스위치드 릴럭턴스 모터를 선택함으로써, 또는 바람직하게 과전압으로부터 모터를 보호하기 위해 매우 높은 속도에서 활성 단락(active short circuiting)을 구현하기 위한 옵션을 구비하는, 가능하면 높은 약자속비를 갖는 PMSRM 모터를 선택함으로써 달성될 수 있다.
회전자(134)의 직경 감소는 모터(132)의 측면 길이를 증가시킴으로써 더 보상될 수 있다. 이러한 길이의 증가를 가능하게 하기 위해, 전기 토크 벡터링 모터(132)는 축 방향이 아닌 방사상으로 배치되는 상 커넥터(phase connector, 136)를 구비할 수 있다. 상 커넥터(136)는 하우징(150)의 외부에 방사상으로 배치되는 하우징(138) 내에 배치된 전력 전자기기에 연결될 수 있다.
진동을 줄이기 위해 전자 토크 벡터링 모터(132)의 증가된 밸런싱을 제공하는 것이 또한 유리하다. 이는 특히, 예를 들어 20,000 rpm의 고속에서 작동하는 모터(132)에 대해 바람직하다. 증가된 밸런싱은, 예를 들어 엔드 플레이트를 구비한 전기 토크 벡터링 모터(132)를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또 다른 중요한 매개변수는 전기 토크 벡터링 모터(132)의 온도이다. 모터 내의 열 방산을 줄임으로써, 크기가 감소될 수 있다. 이는 전자 토크 벡터링 모터(132)의 활성화와 동작이 차량의 구동 특성에 대해 최적화되는 향상된 제어 알고리즘을 제공함으로써 달성될 수 있다. 이를 위해, 토크의 피드백 제어가 구현될 수 있는데, 이에 의해 오직 필요한 토크만이 제공된다. 또 다른 바람직한 선택은, 작동이 높은 토크-전류 비율에 대해 최적화되도록 전기 토크 벡터링 모터(132)용 제어 알고리즘을 제공하는 것이다. 또 다른 실시형태는 열 모델 및 포함된 온도 센서로부터의 신호를 기반으로 하는 실시간 토크 감소(derating)를 이용한다. 이러한 제어 알고리즘은 따라서 온도 마진에 대한 필요 없이 모터 용량의 전체 활용을 가능하게 한다. 모터(132)의 온도 센서로부터의 입력을 이용하여, 모터로의 최적의 냉각 흐름을 허용하기 위해 열 모델이 또한 제공될 수 있다.
이외에도, 토크 벡터링 모터(132)의 권선 내부에 하나 또는 다수의 온도 센서(미도시)를 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 제공은 모터의 최대 한계를 향해 모터(132)를 구동시킬 수 있게 한다. 모터(132) 작동의 이러한 최적화는 또한 모터(132)의 크기, 특히 외경을 더 줄일 수 있게 한다.
이제 도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 전기 차축(100)의 사시도가 도시되어 있다. 추진 모터(110), 차동 메커니즘(120), 토크 벡터링 장치(130)(감속 기어(140)를 포함함)가 두 개의 격실(152, 154)을 형성하는 하우징(150) 내에 둘러싸여 있다. 제 1 격실(152)은 전기 차축(100)의 제 1 면(160)에서 축(100)의 반대면(162)을 향해 측면으로 확장되고 전기 추진 모터(110)와 차동 메커니즘(120)을 둘러싼다. 또한, 제 1 격실(152)은 토크 벡터링 장치(130)를 차동 메커니즘(120)에 연결하는 밸런싱 샤프트를 둘러싸는 돌출부(153)를 포함한다.
제 2 격실(154)은 제 1 격실(152)의 단부로부터 차축의 제 2 면(162)으로 측면으로 연장된다. 제 2 격실(154)은 따라서 토크 벡터링 모터(132)를 둘러싸는데, 그 이유는 제 2 격실(154)의 반경 크기가 제 1 격실(152)의 반경 크기보다 훨씬 작기 때문이다. 이에 더해서, 배기 시스템이 전기 차축(100)을 통과하도록 배치된 경우 이러한 시스템으로부터 방출되는 과도한 열로부터 제 2 격실(154)을 보호하기 위해 커버 플레이트 또는 열차폐막(156)이 제 2 격실(154)에 부착된다.
향상된 패킹을 제공하기 위해, 모터(110, 132)의 크기는 신중하게 결정되어야 한다. 추진 모터(110)의 외경은 200 내지 240 mm, 바람직하게는 대략 220 mm가 되어야 하는 것으로 밝혀졌다. 이에 비해, 전기 토크 벡터링 모터(132)의 외경은 100 내지 150 mm, 바람직하게는 대략 135 mm가 되어야 한다.
첨부된 특허 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상술한 실시형태들이 결합될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 발명이 특정 실시형태를 참조로 설명되었지만, 본원에 명시된 특정 형태에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되며, 상기한 구체적인 것 이외의 다른 실시형태도 이러한 첨부된 청구범위 내에서 동일하게 가능하다.
청구범위에서, "포함하다/포함하는"이란 용어는 다른 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 또한, 개별적으로 열거되었지만, 다수의 수단, 요소 또는 방법 단계는, 예를 들어, 하나의 장치 또는 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 또한, 개별적인 특징들이 서로 다른 청구항에 포함될 수 있지만, 이들은 아마도 유리하게 결합될 수 있으며, 서로 다른 청구항에서의 포함은 특징들의 조합이 가능하지 않고 및/또는 유리하지 않는다는 것을 의미하지 않는다. 또한, 단수의 언급은 복수를 배제하지 않는다. "하나", "제 1", "제 2" 등의 용어는 복수를 배제하지 않는다. 청구범위 내의 참조 번호는 단지 명확한 예로서 제공되며 어떠한 방식으로든지 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (19)

  1. 4륜 도로 차량용 전기 차축(100)에 있어서, 상기 전기 차축은,
    상기 차축(100)에 동축으로 배치되는 전기 추진 모터(110),
    상기 전기 차축(100)의 제 1 면(160)과 제 2 면(162)에 배치되는 두 개의 차륜을 구동시키기 위해 상기 전기 추진 모터에 연결된 차동 메커니즘(120), 및
    상기 차축의 상기 제 1 면(160)과 상기 제 2 면(162) 사이에 토크 분배의 변화를 제공하기 위해, 상기 차축(100)에 동축으로 배치되고 상기 제 1 면(160)과 상기 제 2 면(162)에 연결된 전기 토크 벡터링 모터(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터(132)는 상기 차축(100)의 측면 단부에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터(132)의 외경은 상기 전기 추진 모터(110)의 외경의 45 내지 80%인 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 추진 모터(110), 상기 차동 메커니즘(120), 및 상기 전기 토크 벡터링 모터(132)는 하우징(150) 내에 둘러싸여 있고, 상기 하우징(150)은 연소 기관의 배기 시스템을 위한 통로를 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터(132)의 최대 회전 속도는 8,000 내지 25,000 rpm인 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터(132)는 오일 냉각 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터의 회전자(134)의 내경과 상기 전기 토크 벡터링 모터의 고정자(135)의 외경 간의 비율은 48/136 내지 65/136인 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터(132)는 방사상으로 배치되는 적어도 하나의 상 커넥터(136)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터(132)는 상기 전기 토크 벡터링 모터(132)의 권선 내에 배치되는 적어도 하나의 온도 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차동 메커니즘(120)은 상기 전기 추진 모터(110)의 일면에 배치되고 상기 전기 추진 모터(110)에 그리고 상기 차축의 제 1 면(160)에 연결된 제 1 유성 기어(122a) 및 상기 전기 추진 모터(110)와 상기 전기 토크 벡터링 모터(132) 사이에 배치되고 상기 전기 추진 모터(110)에 그리고 상기 차축(100)의 제 2 면(162)에 연결된 제 2 유성 기어(122b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터(132)는 상기 제 2 유성 기어(122b)에 직접 연결되고, 그리고 상기 전기 차축(100)과 평행하게 연장된 밸런싱 샤프트를 통해 상기 제 1 유성 기어(122a)에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터(132)는 감속 기어(140)를 통해 상기 제 1 및 제 2 유성 기어(122a, 122b)에 연결되는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터(132)는 영구자석 동기 릴럭턴스 모터(permanent magnet synchronous reluctance motor) 또는 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor)인 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터(132)는 엔드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 토크 벡터링 모터(132)는 상기 전기 토크 벡터링 모터(132)의 토크-전류 비율을 증가시키기 위해 상기 전기 토크 벡터링 모터(132)에 제어 신호를 전송하도록 구성된 제어기에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어기는 열 모델뿐만 아니라 온도 센서 신호를 기반으로 실시간 토크 감소(derating)를 이용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 제어기는 열 모델뿐만 아니라 온도 센서 신호를 기반으로 상기 전기 토크 벡터링 모터(132)로의 최적의 냉각 흐름을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  18. 제 10 항 또는 제 1 항에 있어서,
    상기 차동 메커니즘의 토크 분배비는 1.1 이하인 것을 특징으로 하는 전기 차축.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 전기 차축(100)을 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 도로 차량.
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