KR20180066416A - 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템 - Google Patents

친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템 Download PDF

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서정우
오능섭
심소영
임성엽
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템에 관한 것으로서, 디프 기어의 오일 처닝 방식을 이용하고 있는 종래의 변속기 윤활 시스템과, 냉각 성능 측면에서 불리한 수냉식 간접 냉각방식을 이용하고 있는 종래의 모터 냉각 시스템을 개선하여, 모터의 냉각 성능이 향상될 수 있는 동시에, 변속기 윤활로 인한 처닝 손실 및 구동력 손실 발생의 문제점이 해결될 수 있는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 오일이 저장되는 리저버; 상기 리저버에서 모터와 변속기로 연결되는 오일공급라인; 상기 오일공급라인에 설치되어 리저버에 저장된 오일을 압송하는 오일 펌프; 및 상기 오일 펌프의 하류측 오일공급라인에 설치되어 상기 모터측과 변속기측으로의 오일 흐름을 제어하는 전자식 유동제어밸브를 포함하고, 상기 오일공급라인은 유동제어밸브에서 모터와 변속기로 각각 연결되어 오일을 공급하는 모터측 공급라인과 변속기측 공급라인을 포함하며, 상기 모터측 공급라인은 모터의 고정자를 향해 오일을 분사하도록 구성됨과 더불어, 상기 변속기측 공급라인은 변속기 내부로 오일을 분사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템이 개시된다.

Description

친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템{Integrated lubrication and cooling system for eco-friendly vehicle}
본 발명은 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모터의 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 동시에 변속기 윤활로 인한 구동력 손실 발생의 문제점이 해결될 수 있는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템에 관한 것이다.
하이브리드 차량(Hybrid Electric Vehicle, HEV)은 서로 다른 두 종류 이상의 구동원을 사용하는 차량으로서, 일반적으로 연료를 연소시켜 구동력을 생성 및 제공하는 엔진(Internal Combustion Engine, ICE)과, 배터리 전력으로 구동력을 생성하여 제공하는 모터에 의해 구동되는 차량을 의미한다.
일례로, 차량 주행을 위한 구동원으로 엔진과 모터를 탑재하고 모터와 변속기가 붙어 있는 TMED(Transmission Mounted Electric Device) 방식의 하이브리드 차량이 알려져 있다.
TMED 하이브리드 차량에서는 차량 구동을 위한 모터의 출력측에 변속기가 장착되어 모터 출력축이 변속기 입력축과 연결되어 있고, 엔진과 모터 사이에 동력을 연결하거나 차단하기 위한 엔진 클러치가 개재되어 있다.
또한, 모터를 구동시키기 위한 인버터, 및 모터의 동력원(전력원)으로서 상기 인버터를 통해 모터에 충, 방전 가능하게 연결된 배터리를 구비하고 있다.
엔진 클러치는 유압에 의해 체결(close) 또는 해제(open) 작동하여 엔진과 모터 사이를 동력 전달 가능하게 연결하거나 차단하고, 인버터는 모터 구동을 위해 배터리의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 모터에 인가한다.
또한, 변속기는 모터의 동력 또는 엔진과 모터의 복합 동력을 변속하여 구동축에 전달하며, 자동변속기나 DCT(Dual Clutch Transmission)가 될 수 있다.
한편, 도 1은 종래기술에 따른 하이브리드 차량의 모터 냉각 및 변속기 윤활 방식을 설명하기 위한 도면으로, TMED 하이브리드 차량에 널리 적용되고 있는 DCT(변속기)(20)의 경우, 수동변속기와 마찬가지로 디프(diff.) 기어(21)의 처닝(churning)을 이용하는 자체 윤활 시스템을 가지고 있다.
도 1에서 도면부호 11은 모터의 회전자를 나타내고, 도면부호 22는 변속기 클러치를 나타낸다.
그러나, 디프 기어(21)의 오일 처닝은 처닝 손실을 야기하고, 이는 구동력 손실로 이어진다.
특히, 기어의 오일 처닝이 이루어지는 윤활 시스템에서는 윤활에 쓰이는 일부를 제외한 대부분의 오일이 처닝되었다가 아래로 하강하는데, 차속에 따라 처닝량이 커질 경우 처닝 손실 및 구동력 손실 또한 증가한다.
더욱이 기어 처닝을 이용하는 방식에서는 오일 점도의 영향을 많이 받게 되는데, 오일의 온도가 저온일수록 처닝 손실은 더욱 커지게 된다.
또한, 모터(구동모터)(10)의 경우, 주로 냉각수를 이용하는 수냉식 간접 냉각방식을 적용하고 있으며, 발열량이 많은 차량의 고전압 전장부품들, 예컨대 인버터나 제어기 등의 PE 부품들(Power Electronic Parts)과 냉각라인을 공유하고 있다.
보다 상세하게는, 모터(10)의 경우, 구동시 고정자(12)에 권선되어 있는 코일 부분에서 많은 열이 발생하는데, 고정자 바깥쪽에 위치하는 모터 하우징 등에 워터 재킷(13)을 형성하고, 이 워터 재킷(13)을 통해 냉각수를 순환시켜 고정자 코일 등의 발열 부위를 수냉하고 있다.
이때, 워터재킷을 포함하여 냉각수가 순환하는 모터의 냉각라인은 인버터나 제어기 등의 냉각라인과 연결되어 있고, 따라서 냉각수가 모터, 인버터, 제어기 등의 PE 부품들을 순환하면서 냉각을 수행하고 있다.
그러나, 이러한 수냉식 냉각은 고정자 바깥쪽에서 순환하는 냉각수에 의한 간접 냉각방식이므로 냉각유 등을 이용한 직접 냉각방식에 비해 냉각 성능에 있어서 불리함을 갖는다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 디프 기어의 오일 처닝 방식을 이용하고 있는 종래의 변속기 윤활 시스템과, 냉각 성능 측면에서 불리한 수냉식 간접 냉각방식을 이용하고 있는 종래의 모터 냉각 시스템을 개선하여, 모터의 냉각 성능이 향상될 수 있는 동시에, 변속기 윤활로 인한 처닝 손실 및 구동력 손실 발생의 문제점이 해결될 수 있는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 오일이 저장되는 리저버; 상기 리저버에서 모터와 변속기로 연결되는 오일공급라인; 상기 오일공급라인에 설치되어 리저버에 저장된 오일을 압송하는 오일 펌프; 및 상기 오일 펌프의 하류측 오일공급라인에 설치되어 상기 모터측과 변속기측으로의 오일 흐름을 제어하는 전자식 유동제어밸브를 포함하고, 상기 오일공급라인은 유동제어밸브에서 모터와 변속기로 각각 연결되어 오일을 공급하는 모터측 공급라인과 변속기측 공급라인을 포함하며, 상기 모터측 공급라인은 모터의 고정자를 향해 오일을 분사하도록 구성됨과 더불어, 상기 변속기측 공급라인은 변속기 내부로 오일을 분사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템을 제공한다.
이로써, 본 발명에 따른 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템에서는 하나의 오일 펌프와 전자식 유동제어밸브를 구비하여, 오일을 이용한 모터 직접 냉각 시스템과 변속기의 오일 분사형 윤활 시스템이 통합된 구성을 가지는바, 종래와 같은 처닝 손실의 최소화 및 구동력 손실의 최소화, 동력 전달 효율의 향상이 가능해진다.
또한, 모터 냉각을 위해 직접 냉각방식이 적용되므로 냉각 성능이 향상될 수 있고, 차량 연비 향상(통상적으로 모터 온도가 낮을수록 효율이 높아짐) 또한 기대할 수 있게 된다.
또한, 모터 냉각과 변속기 윤활을 위한 오일을 공용으로 사용하므로 모터에서 뺏은 열로 변속기의 온도 및 변속기 윤활유의 온도를 높일 수 있고, 이를 통해 효율 향상을 도모할 수 있다.
또한, 구동모터에서 워터 재킷이 삭제될 수 있으므로 모터의 사이즈 및 전장 축소가 가능해지고, 이에 출력 향상을 위한 추가적인 모터 설계 및 대응이 가능해지며, 중량 및 원가 절감이 가능해진다.
또한, 전동식 오일 펌프 제어를 활용하여 필요할 때에만 변속기 윤활 및 모터 냉각이 가능하므로, 이를 통해 추가적인 연비 향상을 도모할 수 있다.
예를 들어, 차량의 시동 초기 또는 극저온 조건에서 변속기 윤활을 최소화하여 펌프 소모 전력을 저감할 수 있고, 모터 온도가 높지 않을 경우 모터 냉각을 하지 않을 수 있으므로 이 역시 펌프 소모 전력을 저감시키는데 기여하게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 하이브리드 차량의 모터 냉각 및 변속기 윤활 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 윤활 및 냉각 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 윤활 및 냉각 시스템에서 모터측의 고정자 코일을 향해 오일이 공급되는 상태를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 윤활 및 냉각 시스템에서 각 고정자 코일에 오일이 분사되는 방향을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 윤활 및 냉각 시스템에서 오일 분배기를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 윤활 및 냉각 시스템에서 오일 분배유로를 구성하는 모터 하우징의 홀을 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 윤활 및 냉각 시스템에서 오일을 분사하기 위한 변속기측의 분사구가 설치되는 위치를 예시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 모터를 구동원으로 사용하면서 변속기를 가지는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 차량 주행을 위한 구동원으로 엔진과 모터를 탑재하고 모터의 출력측에 변속기가 장착된 TMED 방식의 하이브리드 차량에 적용될 수 있는 윤활 및 냉각 시스템에 관한 것이다.
여기서, 본 발명에 의해 냉각이 이루어지는 모터는 변속기와 붙어 있는 모터, 즉 차량을 구동하는 구동모터가 될 수 있다.
또한, 본 발명은 변속기로서 건식 DCT를 탑재한 하이브리드 차량에 유용하게 적용될 수 있는 윤활 및 냉각 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 디프(diff.) 기어의 오일 처닝 방식을 이용하는 종래의 변속기 윤활 시스템과, 냉각 성능 측면에서 불리한 수냉식 간접 냉각방식을 이용하는 종래의 모터 냉각 시스템을 개선하여, 모터의 냉각 성능이 향상될 수 있는 동시에, 변속기 윤활로 인한 처닝 손실 및 구동력 손실 발생의 문제점이 해결될 수 있는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
이와 같이 본 발명은 변속기 부품의 윤활 및 냉각을 위한 변속기 윤활 시스템과, 고정자 코일 등 모터 부품의 냉각을 위한 모터 냉각 시스템을 포함하는 것으로서, 종래와 같은 기어의 오일 처닝 방식이 배제된 오일 분사 방식의 변속기 윤활 시스템과, 냉각수를 이용하는 수냉식 간접 냉각방식이 아닌 오일 직접 분사 방식의 모터 냉각 시스템을 포함하는 것이다.
또한, 본 발명은 변속기 윤활 시스템과 모터 냉각 시스템을 통합한 시스템 구성을 가지는 것으로서, 하나의 오일 펌프와 전자식 유동제어밸브를 이용하여 모터와 변속기로의 오일 공급 및 유량 배분, 오일 공급량을 제어하는 통합형 윤활 및 냉각 시스템이다.
요컨대, 본 발명은 하나의 오일 펌프와 전자식 유동제어밸브를 구비하여, 오일을 이용한 구동모터 직접 냉각 시스템과 변속기의 오일 분사형 윤활 시스템이 통합된 구성을 가지는바, 종래와 같은 처닝 손실 해소 및 구동력 손실 최소화, 차량 연비 및 효율 향상, 냉각 성능 향상을 도모할 수 있는 통합형 윤활 및 냉각 시스템에 관한 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 통합형 윤활 및 냉각 시스템에 대해 상술하기로 한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 윤활 및 냉각 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2에서 도면부호 11과 12는 모터의 회전자와 고정자를 각각 나타내며, 고정자에는 코일(고정자 코일)(도 4에서 도면부호 12a임)이 권선되어 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 통합형 윤활 및 냉각 시스템은, 오일이 저장되는 리저버(110)와, 상기 리저버(110)의 출구측에서 모터(10)와 변속기(20)측으로 연결되는 오일공급라인(101)과, 상기 오일공급라인(101)에 설치되어 리저버(110)에 저장된 오일을 흡입하여 압송하는 오일 펌프(130)와, 상기 오일 펌프(130)의 하류측 오일공급라인에 설치되어 모터(10)측과 변속기(20)측으로의 오일 흐름을 제어하는 전자식 유동제어밸브(140)를 포함한다.
이에 더하여, 본 발명의 실시예에 따른 통합형 윤활 및 냉각 시스템은, 모터 온도를 검출하는 온도센서(150)와, 상기 오일공급라인(101)에 설치되어 순환되는 오일을 냉각하기 위한 오일 쿨러(120)와, 상기 오일 펌프(130) 및 유동제어밸브(140)의 구동을 제어하고 특히 상기 온도센서(150)의 검출값에 따라 모터(10)측으로의 오일 흐름을 제어하기 위한 밸브 제어신호를 출력하는 제어부(170)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 통합형 윤활 및 냉각 시스템은, 오일의 오도를 검출하는 유온센서(160)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 상기 오일공급라인(101)은 리저버(110)에서 오일 쿨러(120) 및 오일 펌프(130)를 거쳐 유동제어밸브(140)로 연결되도록 연장되는 메인 공급라인(102)과, 상기 유동제어밸브(140)에서 모터(10)측으로 분기되어 모터측에 냉각용 오일을 공급하는 모터측 공급라인(103)과, 상기 유동제어밸브(140)에서 변속기(20)측으로 분기되어 변속기측에 윤활용 오일을 공급하는 변속기측 공급라인(107)을 포함하여 구성된다.
또한, 모터측 공급라인(103)은 오일을 분배하여 모터(10) 내 고정자(12)의 각 코일을 향해 분사할 수 있도록 모터 하우징(도 3에서 도면부호 10a임)에 설치된 오일 분배기(도 5에서 도면부호 105임) 또는 모터 하우징에 형성된 오일 분배유로(미도시)와, 상기 유동제어밸브(140)에서 분배된 오일을 상기 오일 분배기(105) 또는 오일 분배유로에 공급하도록 유동제어밸브(140)의 제1 출구(141)에서 오일 분배기(105)의 입구 또는 오일 분배유로의 입구로 연결되는 오일공급관(104)을 포함한다.
이로써, 모터(10) 구동시 유동제어밸브(140)에서 오일공급관(104)을 통해 모터측으로 공급되는 오일은 오일 분배기(105) 또는 오일 분배유로를 통해 모터의 고정자(12)를 향해 분사되어 고정자 코일을 냉각하고, 이어 모터 하우징에서 하측으로 흐른 뒤, 모터 하우징 하단의 배출구(미도시)와 이에 연결된 오일회수라인(108)을 통해 리저버(110)로 배출 및 회수된다.
결국, 모터(10)에서는 오일이 고정자 코일로 직접 분사된 후 드롭(drop)되는 직접 냉각방식의 냉각이 이루어지게 된다.
또한, 변속기측 공급라인(107)은 유동제어밸브(140)의 제2 출구(142)에 연결되어 유동제어밸브(140)에서 분배된 오일이 공급되는 오일공급관(107a)과, 이 오일공급관(107a)에 분기 연결되어 변속기 하우징(또는 변속기 케이스)(도 7에서 도면부호 20a)의 각 분사구(미도시)로 연결되는 분기공급유로(107b)를 포함한다.
여기서, 상기 분사구(107c)는 변속기 하우징(20a)의 정해진 복수의 위치에서 하우징 내 각 부품을 향해 오일을 분사할 수 있도록 복수 개가 설치된다.
이로써, 변속기(20) 구동시 유동제어밸브(140)에서 오일공급관(107a)과 분기공급유로(107b)를 통해 변속기(20)측에 공급되는 오일은 각 분사구(107c)를 통해 변속기 내 기어 등 부품으로 분사되어 이들 부품을 윤활하고, 이어 변속기 하우징 내에서 하측으로 흐른 뒤, 변속기 하우징 하단의 배출구(미도시)와 이에 연결된 오일회수라인(109)을 통해 리저버(110)로 배출 및 회수된다.
결국, 변속기(20)에서는 기어의 오일 처닝 방식이 아닌, 각 위치의 분사구를 통해 오일이 기어나 베어링, 샤프트 중공홀 등 윤활이 필요한 부위 및 부품들을 향해 개별 분사되는 분사 윤활 방식의 윤활이 이루어지게 된다.
그리고, 오일 펌프(130)는 제어부(170)가 출력하는 펌프 제어신호에 따라 구동이 제어되는 전동식 오일 펌프(Electric Oil Pump, EOP)가 될 수 있다.
또한, 유동제어밸브(140)는 제1 출구(141) 및 제2 출구(142)를 가지면서 각 출구에 모터측 공급라인(103)과 변속기측 공급라인(107)이 연결되고, 제1 출구측 및 제2 출구측으로의 내부 유로 개폐 및 그 개도량 조절을 할 수 있는 전자식 밸브로서, 상기 제어부(170)가 출력하는 밸브 제어신호에 따라 구동이 제어되도록 구비된다.
상기 유동제어밸브(140)는 모터측 공급라인(103)과 변속기측 공급라인(107)에 대한 오일 공급, 유량 배분 및 공급량 제어를 수행하게 되며, 특히 제어부(170)의 제어신호에 의해 제1 출구(141)측으로의 내부 유로를 개폐하여 모터(10)측에 대해서 오일을 선택적으로 공급하거나 차단하도록 구동된다.
또한, 제어부(170)의 제어신호에 의해 각 내부 유로의 개도량을 조절하여 모터(10)측과 변속기(20)측으로 분배되는 오일의 유량을 조절하도록 구동된다.
좀더 설명하면, 제어부(170)가 온도센서(150)에 의해 검출되는 모터의 온도(고정자 코일 온도가 될 수 있음)와, 유온센서(160)에 의해 검출되는 오일의 온도에 따라 모터(10)측으로의 오일 공급을 제어하는 제어신호를 출력하도록 설정될 수 있다.
즉, 온도센서(150)에 의해 검출된 온도가 설정온도보다 높아 모터(10)의 냉각이 필요한 경우, 또는 유온센서(160)에 의해 검출된 오일의 온도가 설정온도보다 낮아 오일의 신속한 승온이 필요한 경우, 제어부(170)가 변속기측과 더불어 모터측으로도 오일을 공급하기 위한 제어신호를 출력하고, 이 제어신호에 따라 유동제어밸브(140)가 제1 출구(141)측을 개방하여 모터(10)측에도 오일이 공급될 수 있도록 하는 것이다.
이러한 유동제어밸브(140)로는 오일 공급 방향 및 공급되는 각 방향의 오일 유량 조절이 가능한 통상의 전자식 3-웨이 밸브 또는 전자식 써모스탯(thermostat)의 사용이 가능하다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 윤활 및 냉각 시스템에서 모터측의 고정자 코일을 향해 오일이 공급되는 상태를 예시한 도면이고, 도 4는 각 고정자 코일에 오일이 분사되는 방향을 예시한 사시도이다.
또한, 도 5는 오일 분배기를 도시한 사시도이고, 도 6은 오일 분배유로를 구성하는 모터 하우징의 분사홀을 나타내는 사시도이다.
먼저, 도 2의 모터(10) 좌측에는 엔진과 모터 사이에서 동력을 전달하거나 차단하는 미도시된 엔진 클러치가 배치되는데, 도 3에서 우측 방향은 도 2의 좌측 방향이 되므로, 도 3에서 모터(10)의 우측에 엔진 클러치(E/C)(30)가 배치됨을 볼 수 있다.
또한, 도 3에서 모터 하우징(10a) 내측에 회전자(11)와 고정자(12)가 배치됨을 볼 수 있고, 이 고정자(12)에는 코일(12a)이 권선된다.
본 발명의 실시예에서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 우측의 엔진 클러치(30) 쪽을 통해 모터 냉각을 위한 오일이 공급될 수 있고, 오일 분배기(105) 또는 오일 분배유로를 통해 오일이 공급되어 고정자(12)에서 원주방향을 따라 배열되어 있는 각 코일(12a)의 위치로 흐르도록 할 수 있다.
또한, 오일 분배기(105) 또는 오일 분배유로에서 각 고정자 코일(12a)의 위치로 흐른 오일은 각 고정자 코일의 위치마다 형성되어 있는 분사구(105a, 도 4에서 도면부호 106)를 통해 고정자 코일(12a)을 향해 분사되도록 할 수 있다.
이때, 오일 펌프(130)에 의해 압송되어 유동제어밸브(140)를 통과한 오일이 오일공급관(104)을 통해 오일 분배기(105) 또는 오일 분배유로로 공급되면, 이 공급된 오일이 오일 분배기(105) 또는 오일 분배유로를 따라 이동하여 각 분사구(105a,106)에서 분사되며, 이때 도 4에 나타낸 바와 같이 오일이 각 분사구(105a)를 통해 고정자 코일(12a)의 측면에서 고정자 코일을 향해 분사되도록 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 3에서와 같이 모터 하우징(10a)의 내부에서 모터(10)와 엔진 클러치(30)의 사이에 위치하도록 설치되는 오일 분배기(105)의 일부를 도시하고 있으며, 고정자 코일(12a)의 배열을 따라 배치될 수 있도록 오일 분배기(105)의 전체적인 형상은 링 형상이 될 수 있다.
이때, 오일 분배기(105)에서 분사구(105a)는 원주방향을 따라 고정자 코일 대응 위치마다 배치될 수 있도록 일정 간격으로 복수 개가 설치될 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 모터 하우징(10a)의 내부면에 형성된 분사구(106)를 도시하고 있으며, 오일공급관(104)이 일측에 연결되는 오일 분배유로(미도시)를 모터 하우징(10a)의 내부에 형성하고, 오일 분배유로의 출구가 되는 분사구(106)를 도시한 바와 같이 모터 하우징의 내부면에 홀 형태로 형성할 수 있다.
상기 오일 분배유로 또한 링 형상의 유로로 형성될 수 있고, 오일 분배유로의 분사구(106) 또한 원주방향을 따라 고정자 코일 대응 위치마다 배치될 수 있도록 일정 간격으로 복수 개가 설치될 수 있다.
한편, 도 7은 변속기 하우징(20a) 내부로 오일이 분사되는 상태를 예시하고 있으며, 분기공급유로(107b)의 끝단에 위치한 분사구를 통해 오일이 분사되어 변속기 내 부품을 윤활하는데 사용된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템에서는 하나의 오일 펌프와 전자식 유동제어밸브를 구비하여, 오일을 이용한 모터 직접 냉각 시스템과 변속기의 오일 분사형 윤활 시스템이 통합된 구성을 가지는바, 종래와 같은 처닝 손실의 최소화 및 구동력 손실의 최소화, 동력 전달 효율의 향상이 가능해진다.
또한, 모터 냉각을 위해 직접 냉각방식이 적용되므로 냉각 성능이 향상될 수 있고, 차량 연비 향상(통상적으로 모터 온도가 낮을수록 효율이 높아짐) 또한 기대할 수 있게 된다.
또한, 모터 냉각과 변속기 윤활을 위한 오일을 공용으로 사용하므로 모터에서 뺏은 열로 변속기의 온도 및 변속기 윤활유의 온도를 높일 수 있고, 이를 통해 효율 향상을 도모할 수 있다.
또한, 구동모터에서 워터 재킷이 삭제될 수 있으므로 모터의 사이즈 및 전장 축소가 가능해지고, 이에 출력 향상을 위한 추가적인 모터 설계 및 대응이 가능해지며, 중량 및 원가 절감이 가능해진다.
또한, 전동식 오일 펌프(EOP) 제어를 활용하여 필요시에만 변속기 윤활 및 모터 냉각이 가능하므로, 이를 통해 추가적인 연비 향상을 도모할 수 있다.
예를 들어, 차량의 시동 초기 또는 극저온 조건에서 변속기 윤활을 최소화하여 펌프 소모 전력을 저감할 수 있고, 모터 온도가 높지 않을 경우 모터 냉각을 하지 않을 수 있으므로 이 역시 펌프 소모 전력을 저감시키는데 기여하게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 모터 10a : 모터 하우징
11 : 회전자 12 : 고정자
12a : 고정자 코일 20 : 변속기
20a : 변속기 하우징 110 : 리저버
120 : 오일 쿨러 130 : 오일 펌프
140 : 유동제어밸브 150 : 온도센서
160 : 유온센서 170 : 제어부

Claims (9)

  1. 오일이 저장되는 리저버;
    상기 리저버에서 모터와 변속기로 연결되는 오일공급라인;
    상기 오일공급라인에 설치되어 리저버에 저장된 오일을 압송하는 오일 펌프; 및
    상기 오일 펌프의 하류측 오일공급라인에 설치되어 상기 모터측과 변속기측으로의 오일 흐름을 제어하는 전자식 유동제어밸브를 포함하고,
    상기 오일공급라인은 유동제어밸브에서 모터와 변속기로 각각 연결되어 오일을 공급하는 모터측 공급라인과 변속기측 공급라인을 포함하며,
    상기 모터측 공급라인은 모터의 고정자를 향해 오일을 분사하도록 구성됨과 더불어, 상기 변속기측 공급라인은 변속기 내부로 오일을 분사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    모터 온도를 검출하는 온도센서; 및
    상기 오일 펌프 및 유동제어밸브의 구동을 제어하고, 상기 온도센서의 검출값에 따라 모터측으로의 오일 흐름을 제어하기 위한 유동제어밸브 제어신호를 출력하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 검출된 온도가 설정온도보다 높아 모터의 냉각이 필요한 경우 상기 모터측으로 오일을 공급하기 위한 유동제어밸브 제어신호를 출력하도록 된 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    오일의 온도를 검출하는 유온센서를 더 포함하고,
    상기 제어부가 유온센서의 검출값에 따라 모터측으로의 오일 흐름을 제어하기 위한 유동제어밸브 제어신호를 출력하도록 된 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는 상기 유온센서에 의해 검출된 온도가 설정온도보다 낮아 오일의 신속한 승온이 필요한 경우 상기 모터측으로 오일을 공급하기 위한 유동제어밸브 제어신호를 출력하도록 된 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어부는 상기 유온센서에 의해 검출된 온도가 설정온도보다 낮아 오일의 신속한 승온이 필요한 경우 상기 변속기측으로 오일이 공급됨과 더불어 분배된 나머지 오일이 상기 모터측으로 공급되도록 하기 위한 유동제어밸브 제어신호를 출력하도록 된 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 모터측 공급라인은,
    오일을 분배하여 모터 내 고정자의 각 코일을 향해 분사할 수 있도록 모터측에 설치된 오일 분배기 또는 오일 분배유로; 및
    상기 유동제어밸브에서 상기 오일 분배기 또는 오일 분배유로에 고정자 냉각을 위한 오일을 공급하도록 연결된 오일공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 오일 분배기 또는 오일 분배유로는 고정자의 각 코일에 대해 측면에서 오일을 분사할 수 있도록 고정자의 각 코일 대응 위치에 형성된 복수 개의 분사구를 가지는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    변속기 하우징에 변속기 내부로 오일을 분사하기 위한 복수 개의 분사구가 형성되고,
    상기 변속기측 공급라인은,
    상기 유동제어밸브에 연결되어 변속기 내 부품 윤활을 위한 오일을 공급하는 오일공급관; 및
    상기 오일공급관에서 분기되어 변속기 하우징의 각 분사구로 연결되는 분기공급유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 자동차의 통합형 윤활 및 냉각 시스템.
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