KR20150069932A - 전기자동차의 파워시스템 및 그것의 제어방법 - Google Patents

전기자동차의 파워시스템 및 그것의 제어방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150069932A
KR20150069932A KR1020130156678A KR20130156678A KR20150069932A KR 20150069932 A KR20150069932 A KR 20150069932A KR 1020130156678 A KR1020130156678 A KR 1020130156678A KR 20130156678 A KR20130156678 A KR 20130156678A KR 20150069932 A KR20150069932 A KR 20150069932A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
motor
torque
motors
motor controller
point
Prior art date
Application number
KR1020130156678A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101550612B1 (ko
Inventor
김용기
김달철
최룡
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020130156678A priority Critical patent/KR101550612B1/ko
Priority to DE102014109844.7A priority patent/DE102014109844A1/de
Priority to US14/332,101 priority patent/US9487105B2/en
Priority to CN201410429728.6A priority patent/CN104709114B/zh
Publication of KR20150069932A publication Critical patent/KR20150069932A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101550612B1 publication Critical patent/KR101550612B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02—Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2054—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed by controlling transmissions or clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K6/387—Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/12—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/48—Drive Train control parameters related to transmissions
    • B60L2240/486—Operating parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/50—Drive Train control parameters related to clutches
    • B60L2240/507—Operating parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/91—Electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2304/00—Optimising design; Manufacturing; Testing
    • B60Y2304/05—Reducing production costs, e.g. by redesign
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/74—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors
    • H02P5/747—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors controlling two or more ac dynamo-electric motors mechanically coupled by gearing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Abstract

본 발명은 2개의 모터에 서로 다른 감속비를 갖는 감속기를 장착하여 동일 축에 연결하고, 주행 요구 토크에 따라 제1,2모터를 선택 혹은 조합하여 요구 성능 확보 및 성능 개선이 제공될 수 있도록 하는 전기자동차의 파워시스템이 개시된다.
본 발명은 동력원으로 구성되는 제1,2모터; 제1,2모터에 연결되며 서로 다른 감속비를 갖는 제1,2감속기; 제1,2감속기의 출력을 동축으로 연결하는 구동축; 구동축을 통해 전달되는 동력은 좌우측 차륜에 전달하는 종동기어; 운전요구와 운행 상황에 따라 제1,2모터가 대응할 수 있는 운전점을 결정하여 제1,2모터의 출력토크를 제어하는 모터제어기를 포함한다.

Description

전기자동차의 파워시스템 및 그것의 제어방법{POWER SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE AND METHOD CONTROL THEREOF}
본 발명은 전기자동차의 파워시스템 및 그것의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2개의 모터에 서로 다른 감속비를 갖는 감속기를 장착하여 동일 축에 연결하고, 주행 요구 토크에 따라 제1,2모터를 선택 혹은 조합하여 요구 성능 확보 및 성능 개선이 제공될 수 있도록 하는 전기자동차의 파워시스템 및 그것의 제어방법에 관한 것이다.
차량에 대한 끊임없는 연비 향상의 요구와 각 나라의 배출가스 규제의 강화에 따라 친환경 자동차에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이에 대한 현실적인 대안으로 전기자동차가 제공되고 있다.
전기자동차는 좁은 의미로, 순수 전기자동차 만을 의미할 수 있으나 본 발명에서는 플러그인 하이브리드 전기자동차를 포함한다.
전기자동차는 배터리에 축적된 에너지로 구동모터를 동작시켜 주행을 제공하고, 감속 혹은 정지시 회생제동으로 에너지를 회수하여 배터리를 충전한다.
전기자동차는 회생제동 에너지만으로 배터리의 충전상태를 안정적으로 유지할 수 없으므로 일정거리를 주행한 이후 혹은 주행을 마친 상태에서 상용전원을 이용하여 배터리를 충전하는 플러그 인(Plug in) 충전방식이 적용된다.
전기자동차는 통상적으로 구동모터 출력단에 고정단 감속기를 적용하고 있다.
따라서, 전기자동차는 요구하는 동력 성능을 만족시키기 위해서 내연기관이 장착되는 일반 차량의 엔진 출력에 준하는 대용량의 고출력 전기모터가 적용되고 있으며, 차량의 발진과 저속 대응을 위한 고 토크요구 및 차량의 최고 속도 확보를 위한 고속 회전 요구에 대응되어야 한다.
이러한 다면적 측면의 여러 요구를 충분히 만족시키기 위한 전기모터의 개발은 아직 상용화 측면에서 어려움이 있는 상황이며, 이를 보완하기 위한 시도로 변속기의 적용이 논의되고 있다.
그러나, 고출력 모터에 대한 요구는 불변하고 변속 구현으로 인한 비용과 에너지의 손실이 크게 발생되며, 불가피한 변속질 저감으로 인해 효용성이 확정적으로 확인되지 못하고 있는 현실이다.
또한, 고출력 단일 모터는 중속/중부하 이상에서 고효율 영역이 나타나 차량 최대 동력 성능을 만족시킬 수 있으므로, 통상의 운행 상황인 저속/저부하 영역에서는 비효율적인 운행이 제공되는 문제점이 있다.
또한, 변속기의 적용으로 구조가 복잡하고, 고토크/고속 주행에서 변속질의 저감이 제공되며 변속 과정에서 동력 손실이 발생되는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2012-0052559호(2012.05.24.) 공개특허공보 제10-2011-0008993호(2011.01.27.)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 개발된 것으로, 그 목적은 2개의 모터에 서로 다른 감속비를 갖는 감속기를 장착하여 동일 축에 연결하고, 주행 요구 토크에 따라 제1,2모터를 선택 혹은 조합하여 요구 토크를 만족시키는 출력 성능이 제공될 수 있는 전기자동차의 파워시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적인 대용량의 구동모터를 소용량의 2개 모터로 대체하여 제작 원가를 절감하고, 동력성능 및 전력소모율의 최적화를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따르는 특징은 소정의 기어비를 갖는 제1감속기가 연결되는 제1모터; 소정의 기어비를 갖는 제2감속기가 연결되는 제2모터를 포함하고, 요구토크와 운행 상황에 따라 제1모터가 대응할 수 있는 운전영역(운전점)과 제2모터가 대응할 수 있는 운전영역(운전점)을 판정하고, 제1모터와 제2모터 중 어느 하나의 토크만으로 운행을 제어하는 모터제어기를 포함하는 전기자동차의 파워시스템이 제공된다.
상기 제1감속기에 구성되는 제1피동기어와 제2감속기에 구성되는 제2피동기어는 하나의 구동축에 연결될 수 있다.
상기 제1모터에 연결되는 제1감속기와 제2모터에 연결되는 제2감속기는 서로 다른 감속비로 구성될 수 있다.
상기 제1모터와 제2모터는 동일하거나 서로 다른 출력 토크를 갖는 모터로 적용될 수 있다.
상기 모터제어기는 요구토크와 운행 상황에 따라 운전영역(운전점)이 결정된 제1모터와 제2모터의 조합 토크로 운행을 제어할 수 있다.
상기 모터제어기는 요구토크와 운전 상황에 따라 운전영역(운전점)을 결정할 때 휠토크와 차속 조건에 따라 구분되는 격자화 테이블을 적용할 수 있다.
상기 모터제어기는 제1모터와 제2모터의 조합 토크를 결정할 때 전력소모를 감안하여 결정할 수 있다.
상기 모터제어기는 중속/중토크의 도심 운행에서 제1모터 혹은 제2모터 중 어느 하나의 출력토크로 운행을 제어할 수 있다.
상기 모터제어기는 고속/고토크의 고속 운행에서 제1모터 혹은 제2모터 중 어느 하나의 출력토크로 운행을 제어할 수 있다.
상기 모터제어기는 전개가속을 포함하여 최대토크가 요구되는 운행 상황에서 제1모터와 제2모터의 출력 토크 합으로 운행을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 동력원으로 구성되는 제1,2모터; 상기 제1,2모터에 연결되며 서로 다른 감속비를 갖는 제1,2감속기; 상기 제1,2감속기의 출력을 동축으로 연결하는 구동축; 상기 구동축을 통해 전달되는 동력은 좌우측 차륜에 전달하는 종동기어; 운전요구와 운행 상황에 따라 제1,2모터가 대응할 수 있는 운전점을 결정하여 제1,2모터의 출력토크를 제어하는 모터제어기를 포함하는 전기자동차의 파워시스템이 제공될 수 있다.
상기 모터제어기는 운전요구와 운전 상황에 따라 제1,2모터가 대응할 수 있는 운전점을 결정하고, 제1모터 혹은 제2모터의 단독 토크로 운행을 제어할 있다.
상기 모터제어기는 운전요구와 운전 상황에 따라 제1,2모터가 대응할 수 있는 운전점을 결정하고, 제1,2모터의 조합 토크로 운행을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 운전 요구토크가 검출되면 운전상황과 효율을 감안하여 제1,2모터의 운전점을 결정하는 과정; 상기 제1,2모터의 운전점에 따라 제1,2모터의 조합을 결정하는 과정; 제1,2모터의 조합에 따라 출력 토크를 제어하는 과정을 포함하는 전기자동차의 파워시스템 제어방법이 제공된다.
상기 제1,2모터의 운전점에 따라 제1모터 혹은 제2모터 중 어느 하나의 출력 토크만을 제어할 수 있다.
상기 제1,2모터의 운전점에 따라 제1,2모터의 출력 토크를 동시에 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 전기자동차에서 고토크/고출력/고속 특성을 갖는 고가의 대용량 단일 모터 대신에 저토크/저출력/저속 특성을 갖는 저가의 소용량 모터 2개를 적용하여 파워시스템을 구성함으로써 원가 절감을 제공할 수 있어 가격 경쟁력을 확보하는 효과가 있다.
본 발명은 소용량 모터 2개로 파워시스템을 구성하여 운행 상황에 따라 모터를 적절하게 조합하여 모든 운전영역에서 고효율을 확보할 수 있는 효과가 있다.
예를 들어, 통상적인 운행에서 소용량 모터 1개를 이용하여 대응이 가능하며, 이 경우 모터는 중속/중부하 이상의 영역에서 운행되므로 고효율 확보가 가능해진다.
또한, 소용량 모터 2개의 동력을 조합하여 교차 영역에서 보다 더 고효율의 운행이 제공될 수 있다.
본 발명은 서로 다른 감속비를 가진 2개 모터의 조합으로 고토크 및 고출력을 확보할 수 있어 고속 운행에서 안전성 및 신뢰성 향상이 적용되는 효과가 있다.
본 발명은 변속기를 적용하지 않아 변속 이질감 발생되지 않고, 동력 손실이 발생되지 않아 효율적인 운행이 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 파워시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 파워시스템에서 각 모터의 운전영역을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차 파워시스템의 제어 절차를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성은 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차의 파워시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 모터제어기(100)와 제1모터(210), 제1감속기(220), 제2모터(310), 제2감속기(320) 및 구동축(400)을 포함한다.
상기 모터제어기(100)는 운전자의 요구토크를 분석하여 운행 상황에 따라 제1감속기(220)가 연결되는 제1모터(210)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역(운전점)을 판정하고, 제2감속기(320)가 연결되는 제2모터(310)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역(운전점)을 판정하여 제1모터(210)와 제2모터(310) 중 어느 하나의 출력 토크가 구동축(400)으로 출력될 수 있도록 한다.
상기 모터제어기(100)는 운전자의 요구토크를 분석하여 운행 상황에 따라 제1모터(210)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역(운전점)과 제2모터(310)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역(운전점)을 판정하고, 제1모터(210)와 제2모터(310)의 조합 토크가 구동축(400)으로 출력될 수 있도록 한다.
상기 모터제어기(100)는 운전자의 요구토크에 따라 제1모터(210)와 제2모터(310)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역(운전점)을 판정할 때 제1모터(210) 및 제2모터(310)의 한계 영역이 고려되어 도출된다.
상기 모터제어기(100)는 상기 운전자의 요구토크에 따라 제1모터(210)와 제2모터(310)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역(운전점)을 판정할 때 휠 토크와 차속의 조건에 따라 다수개 구분되는 격자화 테이블에서 최적의 고효율 운전영역(운전점) 후보를 도출하여 결정한다.
상기 모터제어기(100)는 제1모터(210)와 제2모터(310)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역을 조합할 때 전력소모가 최소가 되는 조합으로 선정한다.
상기 모터제어기(100)는 예를 들어 제1모터(210)와 제2모터(310) 및 제1,2모터의 조합으로 결정되는 고효율의 운전영역(운전점)이 도 2와 같다고 가정할 때 제1모터(210)를 이용하여 도심 주행 등의 운전상황에 대응하면 제1모터(210)만의 고효율 운전영역(운전점)을 활용할 수 있어 전력 소비를 최소화할 수 있다.
상기 모터제어기(100)는 예를 들어 제1모터(210)와 제2모터(310) 및 제1,2모터의 조합으로 결정되는 고효율의 운전영역(운전점)이 도 2와 같다고 가정할 때 제2모터(210)를 이용하여 고속 주행 등의 운전상황에 대응하면 제2모터(210)만의 고효율 운전영역(운전점)을 활용할 수 있다.
상기 모터제어기(100)는 예를 들어 제1모터(210)와 제2모터(310) 및 제1,2모터의 조합으로 결정되는 고효율의 운전영역(운전점)이 도 2와 같다고 가정할 때 전개가속 등 최대토크가 요구되는 운전상황에서는 제1모터(210)와 제2모터(310)의 출력 토크 합으로 대응할 수 있다.
상기 모터제어기(100)는 운전자의 요구토크에 대하여 제1모터(210) 혹은 제2모터(310)의 단일 출력 토크로 대응하는 것과 대비하여 제1모터(210)와 제2모터(310)의 조합 토크로 대응하는 것이 추가적인 효율 향상이 가능한 경우도 있으므로, 2가지의 동력원을 적절하게 조합하여 활용한다.
상기 제1모터(210)와 제2모터(310)는 동일하거나 서로 다른 출력 토크를 갖는 소용량 모터로 적용된다.
상기 제1모터(210)는 예를 들어 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 중속/중토크에서 고효율 운전영역(운전점)을 갖는 모터로 적용되어 도심 주행 등 통상의 주행에서 대응될 수 있다.
상기 제2모터(310)는 예를 들어 도 2에서 알 수 있는 바와 같이 고속/저토크에서 고효율 운전영역(운전점)을 갖는 모터로 적용되어 고속 주행에서 대응될 수 있다.
제1감속기(220)는 제1모터(210)의 출력 축에 장착되고, 제1감속기(220)를 구성하는 제1구동기어(221)와 제1피동기어(222)는 설정된 소정의 감속비로 치 결합되어 제1모터(210)의 고효율 운전영역(운전점)을 결정할 수 있도록 한다.
제2감속기(320)는 상기 제2모터(310)의 출력 축에 장착되고, 상기 제2감속기(320)를 구성하는 제2구동기어(321)와 제2피동기어(322)는 설정된 소정의 감속비로 치 결합되어 제2모터(310)의 고효율 운전영역(운전점)을 결정할 수 있도록 한다.
구동축(400)는 상기 제1감속기(210)의 제1피동기어(222)와 제2감속기(320)의 제2피동기어(322)를 하나의 출력축으로 연결하여 제1감속기(210)나 제2감속기(320)의 출력을 하나의 출력으로 종동기어(500)에 전달한다.
따라서, 구동토크는 종동기어(500)를 통해 좌우륜 휠에 전달되어 전기자동차의 주행이 제공될 수 있도록 한다.
상기 구동축(400)은 상기 제1감속기(210)의 제1피동기어(222)와 제2감속기(320)의 제2피동기어(322)를 하나의 출력축으로 연결하여 제1감속기(210)와 제2감속기(320)의 출력을 조합하여 하나의 출력으로 종동기어(500)에 전달한다.
따라서, 구동토크는 종동기어(500)를 통해 좌우륜 휠에 전달되어 전기자동차의 주행이 제공될 수 있도록 한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같다.
본 발명에 따른 파워시스템이 장착되는 전기자동차의 운행에서 모터제어기(100)는 운전자의 요구토크를 검출하며(S101), 운전자의 요구토크를 분석하여 운행 상황에 따라 제1모터(210)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역(운전점)을 결정한다(S102).
그리고, 제1모터(210)가 대응할 수 있는 고효율 운전영역(운전점)에 따라 제2모터(310)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역(운전점)을 결정한다(S103).
상기 제1모터(210)와 제2모터(310)의 고효율 운전영역(운전점)은 출력축에 각각 연결되는 감속기(220)(320)가 갖는 서로 다른 감속비가 고려된다.
상기 모터제어기(100)는 운전자의 요구토크에 따라 제1모터(210)와 제2모터(310)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역(운전점)을 판정할 때 제1모터(210) 및 제2모터(310)의 한계 영역이 고려되어 도출된다.
상기 모터제어기(100)는 운전자의 요구토크에 따라 제1모터(210)와 제2모터(310)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역(운전점)을 판정할 때 제1모터(201)의 구동축에 연결되는 제1감속기(220)와 제2모터(310)의 구동축에 연결되는 감속기(320)의 감속비가 적용되어 결정된다.
그리고, 상기 모터제어기(100)는 상기 운전자의 요구토크에 따라 제1모터(210)와 제2모터(310)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역(운전점)을 판정할 때 휠 토크와 차속의 조건에 따라 다수개로 구분되는 격자화 테이블에서 최적의 고효율 운전영역(운전점) 후보를 도출하여 결정한다.
상기 모터제어기(100)는 상기 S102와 S103에서 판정된 운전영역에 따라 제1모터(210)와 제2모터(310)의 조합을 결정하여 출력 토크가 구동축(400)으로 출력될 수 있도록 한다(S104).
상기 모터제어기(100)는 제1모터(210)와 제2모터(310)가 대응할 수 있는 고효율의 운전영역을 조합할 때 전력소모가 최소가 되는 조합으로 선정한다.
상기 모터제어기(100)는 예를 들어 제1모터(210)와 제2모터(310) 및 제1,2모터의 조합으로 결정되는 고효율의 운전영역(운전점)이 도 2와 같다고 가정할 때 도심주행의 운전상황에서는 중속/중토크의 운전영역을 갖는 제1모터(210)만의 구동으로 주행이 제공될 수 있다.
또한, 상기 모터제어기(100)는 예를 들어 제1모터(210)와 제2모터(310) 및 제1,2모터의 조합으로 결정되는 고효율의 운전영역(운전점)이 도 2와 같다고 가정할 때 고속 주행의 운전상황에서는 고속/저부하의 운전영역을 갖는 제2모터(210)만의 구동으로 주행이 제공될 수 있다.
상기 모터제어기(100)는 예를 들어 제1모터(210)와 제2모터(310) 및 제1,2모터의 조합으로 결정되는 고효율의 운전영역(운전점)이 도 2와 같다고 가정할 때 전개가속 등 최대토크가 요구되는 운전상황에서는 제1모터(210)와 제2모터(310)의 출력 토크 합으로 대응할 수 있다.
상기 모터제어기(100)는 운전자의 요구토크에 대하여 제1모터(210) 혹은 제2모터(310)의 단일 출력 토크로 대응하는 것과 대비하여 제1모터(210)와 제2모터(310)의 조합 토크로 대응하는 것이 추가적인 효율 향상이 가능한 경우도 있으므로, 2가지의 동력원을 적절하게 조합하여 활용한다.
따라서, 제1모터(210)와 제2모터(310)의 출력은 제1감속기(220)의 제1피동기어(222)와 제2감속기(320)의 제2피동기어(322)에 하나의 축으로 연결되는 구동축(400)을 통해 종동기어(500)에 전달되어 좌우륜 휠에 동력으로 전달된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 모터제어기 210 : 제1모터
220 : 제1감속기 310 : 제2모터
320 : 제2감속기 400 : 구동축

Claims (16)

  1. 소정의 기어비를 갖는 제1감속기가 연결되는 제1모터;
    소정의 기어비를 갖는 제2감속기가 연결되는 제2모터;
    를 포함하고,
    요구토크와 운행 상황에 따라 제1모터가 대응할 수 있는 운전영역(운전점)과 제2모터가 대응할 수 있는 운전영역(운전점)을 판정하고, 제1모터와 제2모터 중 어느 하나의 토크만으로 운행을 제어하는 모터제어기;
    를 포함하는 전기자동차의 파워시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1감속기에 구성되는 제1피동기어와 제2감속기에 구성되는 제2피동기어는 하나의 구동축에 연결되는 전기자동차의 파워시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1모터에 연결되는 제1감속기와 제2모터에 연결되는 제2감속기는 서로 다른 감속비로 구성되는 전기자동차의 파워시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1모터와 제2모터는 동일하거나 서로 다른 출력 토크를 갖는 모터로 적용되는 전기자동차의 파워시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모터제어기는 요구토크와 운행 상황에 따라 운전영역(운전점)이 결정된 제1모터와 제2모터의 조합 토크로 운행을 제어하는 전기자동차의 파워시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모터제어기는 요구토크와 운전 상황에 따라 운전영역(운전점)을 결정할 때 휠토크와 차속 조건에 따라 구분되는 격자화 테이블을 적용하는 전기자동차의 파워시스템.
  7. 제1항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모터제어기는 제1모터와 제2모터의 조합 토크를 결정할 때 전력소모를 감안하여 결정하는 전기자동차의 파워시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 모터제어기는 중속/중토크의 도심 운행에서 제1모터 혹은 제2모터 중 어느 하나의 출력토크로 운행을 제어하는 전기자동차의 파워시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모터제어기는 고속/고토크의 고속 운행에서 제1모터 혹은 제2모터 중 어느 하나의 출력토크로 운행을 제어하는 전기자동차의 파워시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모터제어기는 전개가속을 포함하여 최대토크가 요구되는 운행 상황에서 제1모터와 제2모터의 출력 토크 합으로 운행을 제어하는 전기자동차의 파워시스템.
  11. 동력원으로 구성되는 제1,2모터;
    상기 제1,2모터에 연결되며 서로 다른 감속비를 갖는 제1,2감속기;
    상기 제1,2감속기의 출력을 동축으로 연결하는 구동축;
    상기 구동축을 통해 전달되는 동력은 좌우측 차륜에 전달하는 종동기어;
    운전요구와 운행 상황에 따라 제1,2모터가 대응할 수 있는 운전점을 결정하여 제1,2모터의 출력토크를 제어하는 모터제어기;
    를 포함하는 전기자동차의 파워시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모터제어기는 운전요구와 운전 상황에 따라 제1,2모터가 대응할 수 있는 운전점을 결정하고, 제1모터 혹은 제2모터의 단독 토크로 운행을 제어하는 전기자동차의 파워시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 모터제어기는 운전요구와 운전 상황에 따라 제1,2모터가 대응할 수 있는 운전점을 결정하고, 제1,2모터의 조합 토크로 운행을 제어하는 전기자동차의 파워시스템.
  14. 운전 요구토크가 검출되면 운전상황과 효율을 감안하여 제1,2모터의 운전점을 결정하는 과정;
    상기 제1,2모터의 운전점에 따라 제1,2모터의 조합을 결정하는 과정;
    제1,2모터의 조합에 따라 출력 토크를 제어하는 과정;
    을 포함하는 전기자동차의 파워시스템 제어방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1,2모터의 운전점에 따라 제1모터 혹은 제2모터 중 어느 하나의 출력 토크만을 제어하는 전기자동차의 파워시스템 제어방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1,2모터의 운전점에 따라 제1,2모터의 출력 토크를 동시에 제어하는 전기자동차의 파워시스템 제어방법.
KR1020130156678A 2013-12-16 2013-12-16 전기자동차의 파워시스템 및 그것의 제어방법 KR101550612B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130156678A KR101550612B1 (ko) 2013-12-16 2013-12-16 전기자동차의 파워시스템 및 그것의 제어방법
DE102014109844.7A DE102014109844A1 (de) 2013-12-16 2014-07-14 Antriebssystem für ein Elektrofahrzeug und Steuerverfahren davon
US14/332,101 US9487105B2 (en) 2013-12-16 2014-07-15 Power system for electric vehicle and control method thereof
CN201410429728.6A CN104709114B (zh) 2013-12-16 2014-08-28 用于电动车辆的动力系统及其控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130156678A KR101550612B1 (ko) 2013-12-16 2013-12-16 전기자동차의 파워시스템 및 그것의 제어방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150069932A true KR20150069932A (ko) 2015-06-24
KR101550612B1 KR101550612B1 (ko) 2015-09-07

Family

ID=53192712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130156678A KR101550612B1 (ko) 2013-12-16 2013-12-16 전기자동차의 파워시스템 및 그것의 제어방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9487105B2 (ko)
KR (1) KR101550612B1 (ko)
CN (1) CN104709114B (ko)
DE (1) DE102014109844A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105882399A (zh) * 2015-09-25 2016-08-24 北京长城华冠汽车科技股份有限公司 电动汽车的减速箱和控制方法
GB2544763B (en) * 2015-11-25 2019-03-27 Jaguar Land Rover Ltd Controller for a motor vehicle and method
KR102359578B1 (ko) * 2016-11-16 2022-02-07 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 최적 운전점 결정 방법
FI20165891A (fi) 2016-11-24 2018-05-25 Normet Oy Menetelmä ja järjestely voimayksikön ajamiseksi
CN106864308A (zh) * 2017-03-22 2017-06-20 上海瑞昱荣科新能源汽车有限公司 纯电动汽车的驱动总成装置
JP6353576B1 (ja) * 2017-03-22 2018-07-04 株式会社ユニバンス 動力伝達装置
WO2019147587A1 (en) * 2018-01-23 2019-08-01 Cr Flight, Llc Counter-rotating electric motor system for high efficiency operation of a hybrid or electric vehicle
CN108638852B (zh) * 2018-07-18 2020-09-11 合肥工业大学 一种电动汽车动力系统及其效率提升的方法
CN111486230B (zh) * 2019-01-29 2022-04-08 宇通客车股份有限公司 一种车辆、动力系统及换挡动力不中断的换挡方法
JP7299477B2 (ja) * 2019-03-27 2023-06-28 ダイキン工業株式会社 電動機システム
CN112039284A (zh) * 2019-06-04 2020-12-04 苏州加拉泰克动力有限公司 一种电机系统及其控制方法
CN210680391U (zh) * 2019-09-24 2020-06-05 孙德清 一种用于新能源电动汽车的多个驱动装置耦合结构
CN113147426A (zh) * 2021-05-14 2021-07-23 奇瑞商用车（安徽）有限公司 新能源汽车四驱扭矩分配方法
US11811352B2 (en) * 2021-06-04 2023-11-07 GM Global Technology Operations LLC Propulsion system having multiple motors with complementary torque bands
CN116039401B (zh) * 2023-04-03 2023-06-13 成都赛力斯科技有限公司 一种驱动电机的扭矩切换方法和系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11270668A (ja) * 1998-03-20 1999-10-05 Nissan Motor Co Ltd ハイブリッド車両の駆動制御装置
JP4069556B2 (ja) * 1999-10-07 2008-04-02 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置の制御方法
JP2005104215A (ja) 2003-09-29 2005-04-21 Nissan Motor Co Ltd 車両用駆動装置
JP4632846B2 (ja) 2005-04-21 2011-02-16 川田工業株式会社 可動軸駆動装置
JP4760757B2 (ja) 2007-03-30 2011-08-31 日産自動車株式会社 車両用駆動装置
KR101008486B1 (ko) 2008-06-09 2011-01-14 주식회사 에이디모터스 전기 자동차용 동력 전달 장치
KR20110008993A (ko) 2009-07-20 2011-01-27 김기원 전기자전거용 1축2전동기형 동력전달장치
KR101668876B1 (ko) 2010-11-16 2016-10-25 현대모비스 주식회사 동력전달유닛 및 이를 적용한 전동조향장치
CN103354790B (zh) * 2011-02-09 2016-04-06 铃木株式会社 混合动力车辆的驱动控制设备及混合动力车辆
JP2013129306A (ja) * 2011-12-21 2013-07-04 Mitsubishi Motors Corp ハイブリッド車両の発電制御装置
JP5737194B2 (ja) 2012-01-10 2015-06-17 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車
US8725335B2 (en) * 2012-04-30 2014-05-13 GM Global Technology Operations LLC System and methods for torque control in an electronic all wheel drive vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
US20150171774A1 (en) 2015-06-18
US9487105B2 (en) 2016-11-08
CN104709114A (zh) 2015-06-17
KR101550612B1 (ko) 2015-09-07
CN104709114B (zh) 2018-09-11
DE102014109844A1 (de) 2015-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101550612B1 (ko) 전기자동차의 파워시스템 및 그것의 제어방법
JP4462224B2 (ja) 車両のハイブリッドシステム
KR100957274B1 (ko) 하이브리드 차량의 보조 부하 보상 방법
CN103523010B (zh) 一种混合动力汽车驱动过程中速比控制方法
CN201941574U (zh) 基于贯通的混联混合动力系统
KR101580773B1 (ko) 하이브리드 자동차의 동력전달구조
CN105305713A (zh) 一种轮毂电机
CN105416033A (zh) 增程式混合动力驱动装置
JP2011188557A (ja) 力行回生配分による航続距離延長制御システム及び方法
CN105459801A (zh) 基于氢能源的车用混合动力装置及方法
US20120018236A1 (en) Electric powertrain for off-highway trucks
CN103786593A (zh) 一种电-电混合动力汽车驱动系统及其控制方法
CN101327728A (zh) 大客车混合动力驱动系统
KR20070063336A (ko) 직렬 및 병렬 하이브리드 자동차에서의 최적 운전점결정방법
CN103042941B (zh) 采用同步器的增程式电动汽车动力装置及控制方法
CN101559709A (zh) 专用汽车动力布设方法
CN104175863A (zh) 一种轮毂驱动系统及其控制方法
CN204472568U (zh) 公交车用并联式混合动力变速器
CN102019847A (zh) 混联式混合动力驱动系统
CN202827108U (zh) 基于双离合器自动变速器的重度混合动力驱动系统
CN205381136U (zh) 新能源动力总成系统
US9724988B2 (en) Drive system for vehicle
CN103921665A (zh) 一种增程式电动汽车动力系统
CN103770624A (zh) 多模式多挡位混合动力系统
CN104071017A (zh) 功率平衡式纯电驱动电动汽车的动力系统

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180829

Year of fee payment: 4