KR20160058667A - 자동차의 구동 장치 - Google Patents

자동차의 구동 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160058667A
KR20160058667A KR1020150055392A KR20150055392A KR20160058667A KR 20160058667 A KR20160058667 A KR 20160058667A KR 1020150055392 A KR1020150055392 A KR 1020150055392A KR 20150055392 A KR20150055392 A KR 20150055392A KR 20160058667 A KR20160058667 A KR 20160058667A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
engine
rotor
motor
crankshaft
mode
Prior art date
Application number
KR1020150055392A
Other languages
English (en)
Inventor
임호경
한승도
임준영
이석희
곽재돈
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to EP15003261.3A priority Critical patent/EP3035502A1/en
Priority to US14/942,369 priority patent/US20160137047A1/en
Priority to CN201510789230.5A priority patent/CN105599585A/zh
Publication of KR20160058667A publication Critical patent/KR20160058667A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B60K6/40—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 assembly or relative disposition of components
    • 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
    • B60K6/24—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 combustion engines
    • 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
    • B60K6/26—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 motors or the generators
    • B60L11/1809—
    • 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
    • B60L15/2009—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 for braking
    • 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
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H9/00—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members
    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
    • F16H9/04—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes
    • F16H9/12—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a pulley built-up out of relatively axially-adjustable parts in which the belt engages the opposite flanges of the pulley directly without interposed belt-supporting members
    • B60K2006/26—
    • 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
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • 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 자동차의 구동 장치에 관한 것으로서, 특히, 연료의 연소로 얻어지는 에너지를 이용하여 구동되는 엔진과, 상기 엔진의 크랭크 축에 직결된 동일한 회전 축을 가지는 로우터 및 상기 로우터의 내측에 수용되도록 상기 엔진에 결합되어 상기 로우터를 회전시키는 스테이터를 포함하는 구동 모터를 포함함으로써, 연비를 향상시킴은 물론, 하이브리드 자동차의 엔진 주변의 구조 설계의 다양화를 꾀할 수 있는 이점을 제공한다.

Description

자동차의 구동 장치{Driving apparatus for vehicles}
본 발명은 자동차의 구동 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진을 보조하는 모터가 엔진 축에 직결되게 설치된 자동차의 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 하이브리드 자동차에서 ISG(Idle Stop and Go) 기능은 엔진 시동을 오프(OFF) 시키거나 온(ON) 시키는 동작을 반복적으로 구현함으로써, 연비를 향상시키도록 한다. ISG 기능이 탑재된 자동차는 5∼15％의 연비가 좋아지는 효과를 얻을 수 있게 된다.
통상, ISG 기능이 탑재된 자동차에서는 플라이휠로 동력을 전달하는 ISG모터를 이용하여 엔진의 초기 시동은 물론 아이들스탑(Idle Stop)에서 아이들고(Idle Go)로 전환하게 된다.
상기 ISG모터는 엔진의 초기시동이나 아이들스탑(Idle Stop)에서 아이들고(Idle Go) 전환에 따른 엔진의 재시동이 요구되면, 배터리 전류로 구동되어 플라이휠을 돌려줌으로써, 엔진시동을 걸어주게 된다.
상기 ISG모터는, 설치 위치에 따라 내전형 로터 타입의 모터로서 벨트에 의하여 플라이휠과 연결되는 B-ISG 모터와, 외전형 로터 타입의 모터로서 플라이휠 축에 직결되는 C-ISG 모터로 구분된다.
도 1은 종래 기술에 따른 B-ISG 모터의 엔진에 대한 설치 사시도이고, 도 2는 도 1의 세부 구성도이며, 도 3은 도 1의 B-ISG 모터의 분해사시도이다.
종래 기술에 따른 B-ISG 모터(10)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 내전형 로터 타입으로서, 인버터(Inverter)(11)와, 브러쉬(12)와, 내부에 소정 공간을 형성하는 리어 케이스(Rear Case)(13) 및 프론트 케이스(Front Case)(14)와, 소정 공간 내부에 고정되는 스테이터(Stator)(15)와, 스테이터(15)의 내부에서 회전되게 구비된 로터 어셈블리(Rotor Assembly)(16)와, 로터 어셈블리(16)의 전단 축부와 후단 축부에 각각 결합되는 전단 베어링(Front Bearing)(17) 및 후단 베어링(Rear Bearing)(18)과 브러쉬(12)와 로터 어셈블리(16) 사이에 개재되는 슬립 링(Slip-ring)(19) 및 로터 어셈블리(16)의 전단 축부에 연결된 모터 풀리(20)를 포함한다.
여기서, B-ISG 모터(10)는, 도 2에 참조된 바와 같이, 엔진(1)의 크랭크 축(도면부호 미표기)에 구비된 플라이 휠(5)과 모터 풀리(20) 사이에 구동 벨트(7)가 연결되어 동력을 전달하는 구조를 취한다.
그러나, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은, 종래 기술에 따른 B-ISG 모터(10)는, 토크 출력값의 조절이 어려운 한편, 고토크를 발생시키기 위하여 부피를 증가시키는 방안이 있으나, 이 경우에는 엔진(1) 주변 부위의 파손 현상이 빈번하게 발생하여 부피의 증가 설계도 어렵고, 구동 벨트(7)를 통한 동력 전달 구조를 채택하는 것이어서 소정의 풀리비(크랭크 풀리:모터 풀리 = 2.5:1)를 갖도록 상술한 플라이 휠(5) 및 모터 풀리(20)를 설계하여야 하고, 이에 따라 고속의 운전이 필요하며, 구동 벨트(7)의 동력 손실(Belt loss)로 인해 NEDC(유럽연비시험기준)로 5％의 연비 효과를 얻는데 그치는 단점이 있다.
참고로, 종래 기술에 따른 B-ISG 모터(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 모터를 제어하기 위한 상기 인버터(11)와, 12V 전원 공급을 위한 컨버터(LDC)(21)가 연결되어 있고, 엔진(1)의 플라이 휠(5)에는 상술한 바와 같이 구동 벨트(7)에 의하여 동력 전달이 되도록 연결된다. 또한, 엔진(1)으로부터 출력되는 동력은 경우에 따라서는, 별도의 벨트(도 2의 도면부호 7B 참조)로 연결되어 워터 펌프(30)나 파워 스티어링 펌프(40) 및 공조부의 압축기(50)를 구동시키는 동력원으로 사용될 수 있다.
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 엔진의 크랭크 축에 직결되도록 배치되는 것은 물론 워터펌프, 파워 스티어링 펌프 및 공조부의 압축기와의 벨트 연결을 위한 구동 풀리의 역할을 동시에 수행되도록 구비됨으로써 연비를 향상시키고 소형화를 추구할 수 있는 자동차의 구동장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 자동차의 구동장치의 바람직한 일실시예는, 연료의 연소로 얻어지는 에너지를 이용하여 구동되는 엔진과, 상기 엔진의 크랭크 축에 직결된 동일한 회전 축을 가지는 로우터 및 상기 로우터의 내측에 수용되도록 상기 엔진에 결합되어 상기 로우터를 회전시키는 스테이터를 포함한다.
여기서, 상기 로우터의 외주는 구동 벨트가 감김되는 풀리 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 구동 벨트의 구동력을 전달받는 워터 펌프와, 파워 스티어링 펌프 및 공조부의 압축기를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 로우터는, 상기 엔진의 크랭크 축 선단에 결합되어 상기 엔진의 크랭크 축 외측을 차폐시키는 로우터커버와, 상기 로우터 커버의 테두리에서 상기 엔진 측으로 연장되어 상기 스테이터가 수용되는 내부 공간을 형성함과 아울러, 구동 벨트가 감김되도록 형성된 풀리부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 로우터커버와 상기 풀리부는 일체로 형성될 수 있다.
또한, 상기 풀리부의 내측면에는 복수의 마그네틱이 고정될 수 있다.
또한, 상기 풀리부는, 상기 구동 벨트가 감김될 때 일부가 수용되는 홈 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 구동 모터는, 영구자석 매입형 전동기(IPM : Interior Permanent Magnet motor)일 수 있다.
또한, 상기 구동 모터는, 상기 구동 모터의 동력만을 이용하는 전기자동차 모드인 EV 모드(Electric Vehicle mode)와, 상기 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 상기 구동 모터의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 HEV 모드(Hybrid Electric Vehicle mode)와, 자동차의 제동 또는 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 상기 구동 모터의 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동 모드(RB : Regenerative Braking mode)로 구동 가능하게 구비될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차의 구동장치의 바람직한 일실시예에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.
첫째, 엔진의 크랭크 축에 직결되도록 모터가 구비됨으로써, 벨트 구동에 의한 동력 손실(Belt Loss)을 줄여 연비를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
둘째, 엔진의 동력을 벨트로 전달받는 워터펌프, 파워 스티어링 펌프 및 공조부의 압축기 등에 구동 풀리로서 제공되므로 제품의 컴팩트화를 실현할 수 있는 효과를 가진다.
셋째, 듀얼 텐셔너(Dual Tensioner)를 삭제하여 비용을 절감할 수 있는 효과를 가진다.
넷째, 기존의 엔진 개조를 최소화하더라도 충분히 적용할 수 있는 범용성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 B-ISG 모터의 엔진에 대한 설치 사시도이고,
도 2는 도 1의 세부 구성도이며,
도 3은 도 1의 B-ISG 모터의 분해사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 자동차의 구동장치의 바람직한 일실시예를 나타낸 사시도이며,
도 5는 도 4의 세부 구성도이고,
도 6은 도 4의 분해 사시도이다.
이하, 본 발명에 따른 자동차의 구동장치의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 자동차의 구동장치의 바람직한 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 세부 구성도이며, 도 6은 도 4의 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 자동차의 구동장치의 바람직한 일실시예는, 도 4 내지 도 6에 참조된 바와 같이, 연료의 연소로 얻어지는 에너지를 이용하여 구동되는 엔진(101)과, 엔진(101)의 시동 모터로서 초기 기동력을 제공하는 구동 모터(100)를 포함한다.
주지하는 바와 같이, 하이브리드 자동차는, 엔진(101)과 배터리 전원으로 구동되는 구동 모터(100)를 함께 사용하여 가장 효율적인 연비를 가지도록 함으로써 경제성을 향상시키기 위한 자동차이다.
하이브리드 자동차는, 도면에 도시되지 않았으나, 자동차의 전체 동작을 제어하는 하이브리드 제어기(HCU : Hybrid Control Unit)(미도시)와, 엔진(101)의 동작을 제어하는 엔진 제어기(ECU : Engine Control Unit)(미도시)과, 변속기의 동작을 제어하는 변속 제어기(TCU : Transmission Control Unit)(미도시) 및 배터리를 제어하고 관리하는 배터리 제어기(BCU : Battery Control Unit)(미도시)을 포함할 수 있고, 구동 모터(100)의 제어는 인버터(170)를 통하여 이루어진다.
여기서, 구동 모터(100)는, 시동 발전기의 기능을 수행하는 점에서 ISG(Integrated Starter ＆ Generator) 또는 HSG(Hybrid starter ＆ Generator)라고 호칭되기도 한다.
이와 같은 구성으로 이루어진 하이브리드 자동차는, 구동 모터(100)의 동력만을 이용하는 순수 전기자동차 모드인 EV 모드(Electric Vehicle mode)와, 엔진(101)의 회전력을 주동력으로 하면서 구동 모터(100)의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 HEV 모드(Hybrid Electric Vehicle mode)와, 차량의 제동 혹은 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 구동 모터(100)의 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동 모드(RB : Regenerative Braking mode) 등의 주행모드로 운행함으로서 보다 효율적인 연비를 창출하게 된다.
본 발명에 따른 자동차의 구동 장치의 바람직한 일실시예는, 종래 구동 모터(100)와 엔진(101) 사이의 동력 전달 구성을 벨트 동력 전달 방식에서 탈피하여 획기적인 연비 향상을 도모하는 것을 골자로 하여 개시하고 있다.
이를 위해, 구동 모터(100)는, 엔진(101)의 크랭크 축(105)에 직결된 동일한 회전 축을 가지는 로우터(120) 및 로우터(120)의 내측에 수용되도록 엔진(101)에 결합되어 로우터(120)를 회전시키는 스테이터(110)를 포함한다.
즉, 종래의 벨트 구동 방식의 경우, 엔진(1)의 일측에 구동 모터(10)가 설치되기 위한 소정의 공간을 마련한 후 그곳에 구동 모터(10)를 설치하고, 엔진(1)의 크랭크 축에 구비된 플라이 휠(5)과 구동 모터(10)의 회전 축에 구비된 모터 풀리(20)를 벨트 연결시켜 동력이 전달되도록 하였으나, 본 발명의 바람직한 일실시예는, 별도의 구동 모터(100)의 설치를 위한 공간을 마련할 필요 없이 플라이 휠이 장착된 공간에 곧바로 외전형 로우터로 이루어진 구동 모터(100)를 장착하되, 로우터(120)가 직접 크랭크 축(105)에 결합되도록(직결되도록) 구비된다.
본 발명에 따른 자동차의 구동장치의 바람직한 일실시예는, 구동 모터(100)를 엔진(101)의 크랭크 축(105)에 직결시킴으로써, 종래 별도로 구동 모터(10)의 설치를 위하여 필요했던 설치 공간의 제약을 제거하여 엔진(101) 및 엔진(101) 주변 구성의 설계 자유도를 향상시켰음은 물론, 종래 벨트 동력 전달 방식에서 문제가 되었던 동력 손실(Belt Loss)이 제거되어 연비 향상을 이끌어낼 수 있는 효과를 창출한다.
특히, 벨트 동력 전달 방식에서 필수 구성이었던 모터 풀리(20)가 제거되는 것이어서, 모터 사이즈를 증대시킬 수 있고, 이 때문에 엔진(101)의 크랭크 축(105)의 회전속도와 동일한 속도로 가동 가능함은 물론, 벨트 동력 전달 방식보다 2％의 연비가 향상된다. 또한, 크랭크 축(105)에 구동 모터(100)가 직결되는 방식이므로, 모터 베어링을 구비할 필요가 없는 바, 부품수 절감으로 인한 비용절감 효과를 창출할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 자동차의 구동장치의 바람직한 일실시예는, 도 6에 참조된 바와 같이, 엔진(101)으로부터 출력되는 구동력 또는 구동 모터(100)로부터 출력되는 구동력에 의하여 작동되는 워터 펌프(130)와, 파워 스티어링 펌프(140) 및 공조부의 압축기(150)를 구동시키도록 구성될 수 있다.
워터 펌프(130)는, 엔진(101)의 과열을 방지하기 위하여 강제로 냉각수를 순환시키는 역할을 하고, 파워 스티어링 펌프(140)는, 파워 스티어링 컬럼에 오일을 강제 압송시키는 역할을 하며, 공조부의 압축기(150)는 열역학 사이클을 완성하면서 냉매 배관을 순환하는 냉매를 압축시키는 역할을 한다.
종래 엔진(1)으로부터 출력된 동력은 크랭크 축에 다단으로 구비된 다수의 풀리(플라이 휠 포함) 중 하나에 상술한 구동 모터(10)의 모터 풀리(20)와 구동 벨트(7A)로 연결됨과 아울러, 다수의 풀리 중 나머지에 각각 상술한 워터 펌프(30), 파워 스티어링 펌프(40) 및 공조부의 압축기(50)와 별도의 구동 벨트(7B)로 연결되었으나, 본 발명에 따른 자동차의 구동장치의 바람직한 일실시예는, 로우터(120)의 외주가 구동 벨트(107)가 감김되는 형상으로 형성됨으로써 워터 펌프(130), 파워 스티어링 펌프(140) 및 공조부의 압축기(150)와 로우터(120)의 외주가 구동 벨트(107)에 의하여 연결된다.
보다 상세하게는, 로우터(120)는, 도 5 및 도 6에 참조된 바와 같이, 엔진(101)의 크랭크 축(105) 선단에 결합되어 엔진(101)의 크랭크 축(105) 외측을 차폐시키는 로우터 커버(127)와, 로우터 커버(127)의 테두리에서 엔진(101) 측으로 연장되어 스테이터(110)가 수용되는 내부 공간(121)을 형성함과 아울러, 구동 벨트(107)가 감김되도록 형성된 풀리부(128)를 포함할 수 있다.
로우터 커버(127)와 풀리부(128)는, 상술한 바와 같이 그 기능은 상이하나, 제조 과정에서 일체로 형성되도록 제조될 수 있다.
로우터 커버(127)는, 대략 엔진(101) 측으로 개구된 'ㄷ'자 형상의 단면을 가지도록 형성되고, 내부 공간(121)에는 엔진(101)에 고정된 스테이터(110)가 수용될 수 있다.
로우터 커버(127)의 내측인 내부 공간(121)에는, 크랭크 축(105)의 선단이 삽입 결합되기 위한 크랭크축 결합홀(126)이 형성되고, 크랭크 축(105)과 로우터(120)를 연결시키는 커넥팅부(129)를 포함한다.
스테이터(110)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 원형의 링 형상으로 개구부가 형성된 바디(113)와, 바디(113)의 개구부(111) 측에 돌출 형성되어 엔진(101)의 크랭크 축(105) 주변에 볼트(119)가 고정되도록 마련된 마운팅부(115)와, 바디(113)의 외주를 따라 연속적으로 배치된 복수개의 계자(117)를 포함할 수 있다. 계자(117)는 3Phase으로 구현될 수 있으나, 5Phase 구현이 바람직하다.
또한, 풀리부(128)의 내측면에는, 마그네트(124)가 인접하는 극성이 상이하게 연속 배열 고정되고, 풀리부(128)의 외측면은 상술한 바와 같이 워터 펌프(130), 파워 스티어링 펌프(140) 및 공조부의 압축기(150)와 연결시키는 구동 벨트(107)가 감김되도록 홈 형상의 감김부(123)가 형성된다.
여기서, 구동 모터(100)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 영구자석 매입형 전동기(IPM : Interior Permanent Magnet motor)로 구비될 수 있다. 영구자석 매입형 전동기는, 기계적으로 강인하고 돌극성으로 인한 리덕턴스 토크가 파생되므로 하이브리드 자동차에 적용하기에 적합한 전동기이다.
그러나, 반드시 구동 모터(100)가 영구자석 매입형 전동기로 구비되어야 하는 것은 아니고, 영구자석 매입형 전동기의 경우, 저속영역에서 큰 토크를 얻기 위한 강한 자속은 고속영역에서의 전압 제한으로 나타나는 경향이 있으므로, 계자자속을 직접 제어할 수 있도록 계자에 권선을 도입한 계자권선형 동기전동기(WRSM : Wound Rotor Synchronous Motor)로 구비되는 것도 가능하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 자동차의 구동 장치의 작동 과정을 제어모드 별로 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, EV모드 작동 시에는, 엔진(101)이 정지한 상태에서 배터리로부터 전원을 공급받아 구동 모터(100)가 회전 가동되어 엔진(101)의 크랭크 축(105)을 회전시키고, 엔진(101)의 크랭크 축(105)이 회전됨으로써 자동차가 주행될 수 있게 된다. 크랭크 축(105)으로부터 자동차의 바퀴로의 동력 전달은 일반적인 동력 전달 방식에 따른다. 이때, 로우터(120)는 내부 공간에 수용되어 엔진(101)에 고정된 스테이터(110)를 회전 중심으로 하여 회전되면서 크랭크 축(105)을 회전시킨다.
한편, HEV 모드 작동은, 일반적으로, 엔진(101)이 구동되고 있는 경우, 연료를 절약하기 위하여 자동차의 주행과는 관계없는 구동부(워터 펌프(130), 파워 스티어링 펌프(140) 및 공조부의 압축기(150))를 작동시키기 위하여 구동 모터(100)를 구동시키거나, 엔진(101)이 일시적으로 정지한 상태에서 엔진(101)의 초기 시동에 관여하여 연비를 향상시키도록 제어되는 구동 모드 중 하나이다.
HEV 모드 작동 시에도, 배터리로부터 전원을 공급받아 로우터(120)가 스테이터(110)를 회전 중심으로 하여 회전되면서 크랭크 축(105)을 강제 회전시켜 엔진(101)을 초기 기동시키거나, 미도시의 클러치에 의하여 크랭크 축(105)으로부터 엔진(101) 방향의 동력이 차단된 상태에서 상술한 워터 펌프(130), 파워 스티어링 펌프(140) 및 공조부의 압축기(150)를 가동시키도록 동력을 전달한다.
RB 모드 작동 시에는, 배터리의 방전이 우려될 경우, 엔진(101)의 구동 시 엔진(101)의 크랭크 축(105)에 직결된 로우터(120)가 스테이터(110)를 중심으로 회전되면서 회전 운동을 전기 에너지로 변환시킨 후 배터리에 충전하게 된다.
이상, 본 발명에 따른 자동차의 구동 장치의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 바람직한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
100: 구동 모터 101: 엔진
105: 크랭크 축 110: 스테이터
111: 개구부 113: 바디
115: 마운팅부 117: 계자
120: 로우터 121: 내부 공간
123: 감김부 125: 마그네트
126: 크랭크축 결합홀 129: 커넥팅부
130: 워터 펌프 140: 파워 스티어링 펌프
150: 공조부의 압축기 170: 인버터

Claims (9)

  1. 연료의 연소로 얻어지는 에너지를 이용하여 구동되는 엔진과;
    상기 엔진의 크랭크 축에 직결된 동일한 회전 축을 가지는 로우터 및 상기 로우터의 내측에 수용되도록 상기 엔진에 결합되어 상기 로우터를 회전시키는 스테이터를 포함하는 구동 모터를 포함하는 자동차의 구동 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 로우터의 외주는 구동 벨트가 감김되는 풀리 형상으로 형성된 자동차의 구동 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 구동 벨트의 구동력을 전달받는 워터 펌프와, 파워 스티어링 펌프 및 공조부의 압축기를 더 포함하는 자동차의 구동 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 로우터는,
    상기 엔진의 크랭크 축 선단에 결합되어 상기 엔진의 크랭크 축 외측을 차폐시키는 로우터커버와;
    상기 로우터 커버의 테두리에서 상기 엔진 측으로 연장되어 상기 스테이터가 수용되는 내부 공간을 형성함과 아울러, 구동 벨트가 감김되도록 형성된 풀리부를 포함하는 자동차의 구동 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 로우터커버와 상기 풀리부는 일체로 형성된 자동차의 구동 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 풀리부의 내측면에는 복수의 마그네틱이 고정된 자동차의 구동 장치.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 풀리부는, 상기 구동 벨트가 감김될 때 일부가 수용되는 홈 형상으로 형성된 자동차의 구동 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 모터는, 영구자석 매입형 전동기(IPM : Interior Permanent Magnet motor)인 자동차의 구동 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 구동 모터는,
    상기 구동 모터의 동력만을 이용하는 전기자동차 모드인 EV 모드(Electric Vehicle mode)와, 상기 엔진의 회전력을 주동력으로 하면서 상기 구동 모터의 회전력을 보조 동력으로 이용하는 HEV 모드(Hybrid Electric Vehicle mode)와, 자동차의 제동 또는 관성에 의한 주행시 제동 및 관성 에너지를 상기 구동 모터의 발전을 통해 회수하여 배터리에 충전하는 회생제동 모드(RB : Regenerative Braking mode)로 구동 가능하게 구비된 자동차의 구동 장치.
KR1020150055392A 2014-11-17 2015-04-20 자동차의 구동 장치 KR20160058667A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15003261.3A EP3035502A1 (en) 2014-11-17 2015-11-16 Driver apparatus of vehicle
US14/942,369 US20160137047A1 (en) 2014-11-17 2015-11-16 Driving apparatus of vehicle
CN201510789230.5A CN105599585A (zh) 2014-11-17 2015-11-17 汽车的驱动装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140159886 2014-11-17
KR20140159886 2014-11-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160058667A true KR20160058667A (ko) 2016-05-25

Family

ID=56114547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150055392A KR20160058667A (ko) 2014-11-17 2015-04-20 자동차의 구동 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160058667A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8221284B2 (en) Automotive drive apparatus
EP1434330A1 (en) Ring mode starter/generator
KR101294071B1 (ko) 하이브리드 차량용 시스템
WO2007043161A1 (ja) 回転電機および車載回転電機システム
CN105882379B (zh) 传动系以及用于运行传动系的方法
JP2014180987A (ja) エンジンとモータジェネレータとのハイブリッドシステム
CN110401322A (zh) 无刷起动器转子组件
KR101632177B1 (ko) 자동차의 구동 장치
TWI646757B (zh) 多圈盤型動力馬達
EP3035502A1 (en) Driver apparatus of vehicle
JP3847720B2 (ja) 内燃機関用補機駆動装置
EP3771591A1 (en) Motor control system, movable object, and automobile
JP5692027B2 (ja) 二輪車用のエンジン補機システム
JP2021127015A (ja) 移動体の制御装置
KR20160058667A (ko) 자동차의 구동 장치
JP2004239155A (ja) 内燃機関用補機駆動装置
CN103219851B (zh) 一种汽车无空转系统用电机
US20160126789A1 (en) Permanent magnet motor
EP2765017B1 (en) Method and system for controlling motor
JP4341402B2 (ja) 回転電機
CN106787066B (zh) 一种用于摩托车的磁电机以及混合动力系统
JP2017115761A (ja) エンジンの始動時制御システム、ハイブリッド車両及びエンジンの始動時制御方法
JP4062472B2 (ja) 車両用回転電機
JP2017140863A (ja) ハイブリッド車両
CN110422159A (zh) 用于内燃机的受控停止的方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application