KR20190040329A - 차량용 동력 구동 시스템 및 차량 - Google Patents

차량용 동력 구동 시스템 및 차량 Download PDF

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KR20190040329A
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위보 리엔
허핑 링
젼 쟈이
페이 우
요우빈 쉬
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Abstract

본 발명은 차량용 동력 구동 시스템 및 차량을 개시하며, 상기 동력 구동 시스템은: 엔진(1); 복수의 입력축; 복수의 출력축; 상기 엔진(1)과 상기 복수의 입력축 사이에 배치되어 상기 엔진(1)이 상기 복수의 입력축 중 적어도 하나와 선택적으로 결합하게 하는 제1 클러치 장치(5d); 모터 동력축(41), 상기 모터 동력축(41)에는 동일한 방향으로 기어비의 구동 기어와 동시에 움직이는 모터 동력축 제1 기어(42)가 아이들 방식으로 제공되며, 상기 복수의 출력축과 상기 모터 동력축(41)은 차량의 차동 장치와 연동됨; 상기 모터 동력축(41)과 연동되도록 구성된 제1 전동 발전기(4); 및 제2 전동 발전기(6)를 포함하고, 상기 제 2 전동 발전기(6)와 상기 엔진(1)은 상기 제1 클러치 장치(5d)의 입력측에 위치되고, 상기 복수의 출력축은 상기 제1 클러치 장치(5d)의 출력측에 위치되며, 상기 제2 전동 발전기(6)는 차량을 주차할 때 상기 엔진(1)으로부터의 동력의 적어도 일부를 사용하여 주차 발전을 수행하도록 설정된다.

Description

차량용 동력 구동 시스템 및 차량
본 발명은 차량의 기술 분야에 관한 것으로, 특히 차량용 동력 구동 시스템 및 동력 구동 시스템을 갖는 차량에 관한 것이다.
에너지의 지속적인 소비와 함께, 새로운 에너지 차량의 개발 및 이용은 점차적으로 추세가 되고 있다. 새로운 에너지 차량 중 하나인 엔진 및/또는 모터에 의해 구동되는 하이브리드 차량은 다양한 모드를 가지며 구동 효율과 연비를 향상시킬 수 있다.
그러나, 종래 기술에 있어서, 하이브리드 차량은 적은 구동 모드, 낮은 구동 효율 및 주차 발전 조건 하에서 낮은 발전 효율을 갖는다.
본 발명은 종래 기술의 적어도 하나의 기술적인 문제를 어느 정도는 해결하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, 본 발명의 실시예들은 차량에 대해 풍부한 구동 모드, 높은 구동 효율 및 높은 주차 발전 효율을 갖는 차량용 동력 구동 시스템을 제안한다.
본 발명의 실시예는 차량을 더 제안한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 동력 구동 시스템은, 엔진, 복수의 입력축, 복수의 출력축, 제1 클러치 장치, 모터 동력축, 제1 전동 발전기, 및 제2 전동 발전기를 포함하며, 기어-위치 구동 기어가 각 입력축에 배치되고, 기어-위치 피동 기어가 각 출력축에 배치되며, 상기 기어-위치 피동 기어는 상기 기어-위치 구동 기어와 상응하여 맞물리며, 상기 제1 클러치 장치는 상기 엔진과 상기 복수의 입력축 사이에 배치되어 상기 엔진이 상기 복수의 입력축 중 적어도 하나와 선택적으로 결합되도록 하고, 상기 모터 동력축에 결합될 수 있는 모터 동력축 제1 기어가 상기 모터 동력축 상에 슬리브되며, 상기 모터 동력축 제1 기어는 하나의 기어-위치 구동 기어와 동일한 방향으로 연동하며, 상기 복수의 출력축과 상기 모터 동력축은 차량의 차동 장치와 연동되고, 상기 제1 전동 발전기는 상기 모터 동력축과 연동되도록 구성되며, 상기 제2 전동 발전기 및 상기 엔진은 상기 제1 클러치 장치의 입력측에 위치되고, 상기 복수의 입력축은 상기 제1 클러치 장치의 출력측에 위치되며, 상기 제2 전동 발전기는 차량이 파킹된 상태에서 상기 엔진의 동력의 적어도 일부를 사용하여 주차 발전을 수행하도록 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 동력 구동 시스템은 구동 모드가 풍부하고 순수 전기 모드와 하이브리드 모드에서 구동 효율이 높기 때문에, 차량의 동적 특성(dynamic property) 및 경제성을 향상시킬 수 있다. 또한 차량이 파킹된 상태에서 주차 발전(stationary power generation) 효율이 높다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 제1 클러치 장치는 이중 클러치이고 입력단, 제1 출력단 및 제2 출력단을 가지며, 상기 입력단은 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 적어도 하나와 선택적으로 결합한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 입력단에는 입력단 외측 톱니가 설치되고, 상기 제2 전동 발전기는 상기 입력단 외측 톱니와 연동된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 제2 전동 발전기는 상기 입력단과 동축으로 연결된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제2 클러치 장치가 상기 제2 전동 발전기와 상기 엔진 사이에 배치된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 제2 클러치 장치는 상기 제2 전동 발전기의 로터의 내부에 배치된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 엔진, 상기 제2 클러치 장치 및 상기 제1 클러치 장치의 입력단은 동축 상에 배치된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 제1 전동 발전기의 정격 전력은 상기 제2 전동 발전기의 정격 전력보다 크다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 제1 전동 발전기의 정격 전력은 상기 제2 전동 발전기의 정격 전력의 2배 이상이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 제2 전동 발전기는 상기 제1 클러치 장치와 상기 엔진 사이에 위치된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 동력 구동 시스템은 상기 모터 동력축 제1 기어 및 상기 기어-위치 구동 기어 중 하나와 각각 연동되는 중간 아이들 기어를 더 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 중간 아이들 기어는 이중 기어이고, 상기 기어-위치 구동 기어 중 하나와 맞물리는 제1 기어부 및 상기 모터 동력축 제1 기어와 맞물리는 제2 기어부를 갖는다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 모터 동력축 제1 기어를 상기 모터 동력축과 맞물리게 하는 모터 동력축 동기 장치가 상기 모터 동력축 상에 더 배치된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 모터 동력축 동기 장치는 하나의 기어-위치 피동 기어에 대응하는 기어-위치 동기 장치와 제1 변속 장치를 공유한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 복수의 입력축은: 제1 입력축 및 제2 입력축을 포함하고, 상기 제2 입력축은 상기 제1 입력축에 슬리브되고, 상기 제1 입력축에는 제1 기어 구동 기어, 제3 기어 구동 기어, 제5 기어 구동 기어 및 제7 기어 구동 기어가 배치되고, 상기 제2 입력축에는 제2 기어 구동 기어와 제4-6 기어 구동 기어가 배치되며; 상기 복수의 출력축은: 제1 출력축 및 제2 출력축을 포함하고, 상기 제1 출력축에는 제1 기어 피동 기어, 제2 기어 피동 기어, 제3 기어 피동 기어 및 제4-기어 피동 기어가 공전(空轉)하게 슬리브되고, 상기 제2 출력축에는 제5 기어 피동 기어, 제6 기어 피동 기어 및 제7 기어 피동 기어가 공전하게 슬리브되며; 제1-3 기어 동기 장치가 상기 제1 기어 피동 기어와 상기 제3 기어 피동 기어 사이에 배치되고, 제2-4 기어 동기 장치가 상기 제2 기어 피동 기어와 상기 제4-기어 피동 기어 사이에 배치되고, 제5-7 기어 동기 장치가 상기 제5 기어 피동 기어와 상기 제7 기어 피동 기어 사이에 배치되고, 제6 기어 동기 장치가 상기 제6 기어 피동 기어의 일측에 배치된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 모터 동력축 제1 기어를 상기 모터 동력축에 결합시키기 위한 모터 동력축 동기 장치가 상기 모터 동력축 상에 더 배치되고, 상기 모터 동력축 동기 장치는 상기 제6 기어 동기 장치와 제1 변속 장치를 공유한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제1 출력축 출력 기어가 상기 제1 출력축에 고정 배치되고, 제2 출력축 출력 기어가 상기 제2 출력축에 고정 배치되고, 모터 동력축 출력 기어가 상기 모터 동력축에 고정 배치되며, 상기 제1 출력축 출력 기어, 상기 제2 출력축 출력 기어 및 상기 모터 동력축 출력 기어는 각각 상기 차량의 주 감속기 피동 기어와 맞물린다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량은 본 발명의 전술한 실시예에 따른 동력 구동 시스템을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 차량은 본 발명의 전술한 실시예들에 따른 동력 구동 시스템과 동일한 효과를 가지며, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 동력 구동 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 동력 구동 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 동력 구동 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 구조도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 예는 첨부 도면에 도시되어 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 실시예는 예시적인 것이며, 본 발명을 한정하기 보다는 설명하기 위해 사용된 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 동력 구동 시스템(100)을 상세히 설명한다. 동력 구동 시스템(100)은 하이브리드 차량(1000)과 같은 차량(1000)에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동력 구동 시스템(100)은: 엔진(1), 복수의 입력축, 복수의 출력축, 제1 전동 발전기(4), 제2 전동 발전기(6) 및 모터 동력축(41)을 포함할 수 있다. 물론, 동력 구동 시스템(100)은 다른 기계적 구성 요소, 예컨대 제1 클러치 장치(5d), 제2 클러치 장치(7) 등을 포함할 수도 있다.
엔진(1)은 복수의 입력축 중 적어도 하나와 선택적으로 결합하도록 구성된다. 즉, 엔진(1)이 동력을 출력하면, 엔진(1)은 복수의 입력축 중 하나와 결합하여 동력을 전달할 수 있다. 물론, 엔진(1)은 복수의 입력축 중 몇 개와 동시에 결합하여 동력을 전달할 수 있다. 각 입력축에는 기어-위치 구동 기어(gear-position driving gear)가 배치되고, 각 출력축에는 기어-위치 피동 기어(gear-position driven gear)가 배치되고, 기어-위치 피동 기어가 기어-위치 구동 기어에 대응하여 맞물린다. 입력축과 출력축 사이의 동력 전달은 기어-위치 구동 기어와 기어-위치 피동 기어 사이의 맞물림에 의해 실현될 수 있다. 출력축의 출력 속도는 기어-위치 구동 기어와 기어비가 다른 기어-위치 피동 기어를 선택하여 변경할 수 있다.
제1 클러치 장치(5d)는 엔진(1)과 복수의 입력축 사이에 배치되고, 제1 클러치 장치(5d)는 엔진(1)을 복수의 입력축 중 적어도 하나에 선택적으로 결합시킬 수 있다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 클러치 장치(5d)는 이중 클러치일 수 있고, 입력단(51d), 제1 출력단(52d) 및 제2 출력단(53d)을 갖는다. 입력단(51d)은 제1 출력단(52d) 및 제2 출력단(53d) 중 적어도 하나와 선택적으로 결합할 수 있다. 즉, 입력단(51d)은 제1 출력단(52d)과 결합하거나 제2 출력단(53d)과 결합할 수 있고, 또는 제1 출력단(52d) 및 제2 출력단(53d)과 동시에 결합할 수 있다.
예를 들어, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 입력축은 제1 입력축(21) 및 제2 입력축(22)을 포함하고, 제1 출력단(52d)은 제1 입력축(21)과 연결되고, 제2 출력단(53d)은 제2 입력축(22)과 연결된다.
제1 입력축(21)에는 제1 기어 구동 기어(1a), 제3 기어 구동 기어(3a), 제5 기어 구동 기어(5a) 및 제7 기어 구동 기어(7a)가 배치되어 있다. 제2 입력축(22)에는 제2 기어 구동 기어(2a)와 제4-6 기어 구동 기어(46a)가 배치되어 있다. 제2 입력축(22)은 제1 입력축(21)에 슬리브되어 동력 구동 시스템(100)의 축 방향 길이를 효과적으로 단축할 수 있으며, 동력 구동 시스템(100)이 차지하는 차량(1000)의 공간을 작게할 수 있다. 제4-6 기어 구동 기어(46a)는 제4-기어 구동 기어 또는 제6-기어 구동 기어로서 사용될 수 있음을 의미하며, 따라서 제2 입력축(22)의 축 방향 길이를 단축시키고, 동력 구동 시스템(100)의 크기를 더 효과적으로 감소시킬 수 있다.
엔진(1)으로부터 점차 멀어지는 방향으로, 제2 기어 구동 기어(2a), 제4-6 기어 구동 기어(46a), 제7 기어 구동 기어(7a), 제3 기어 구동 기어(3a), 제5 기어 구동 기어(5a) 및 제1 기어 구동 기어(1a)가 순차적으로 배치된다. 복수의 기어-위치 구동 기어를 적절히 배치함으로써, 복수의 기어-위치 피동 기어 및 복수의 출력축이 합리적으로 배열될 수 있으며, 따라서 동력 구동 시스템(100)은 구조가 간단하고 소형화할 수 있다.
복수의 출력축은: 제1 출력축(31) 및 제2 출력축(32)을 포함한다. 제1 출력축(31)에는 제1 기어 피동 기어(1b), 제2 기어 피동 기어(2b), 제3 기어 피동 기어(3b) 및 제4-기어 피동 기어(4b)가 공전하게 슬리브된다. 제2 출력축(32)에는 제5 기어 피동 기어(5b), 제6-기어 피동 기어(6b) 및 제7 기어 피동 기어(7b)가 공전하게 슬리브된다.
제1 기어 구동 기어(1a)는 제1 기어 피동 기어(1b)와 맞물리고, 제2 기어 구동 기어(2a)는 제2 기어 피동 기어(2b)와 맞물리고, 제3 기어 구동 기어(3a)는 제3 기어 피동 기어(3b)와 맞물리고, 제4-6 기어 구동 기어(46a)는 제4 기어 피동 기어(4b)와 맞물리고, 제5 기어 구동 기어(5a)는 제5 기어 피동 기어(5b)와 맞물리고, 제4-6 기어 구동 기어(46a)는 제6 기어 피동 기어(6b)와 맞물리고, 제7 기어 구동 기어(7a)는 제7 기어 피동 기어(7b)와 맞물린다.
제1 기어 피동 기어(1b)와 제3 기어 피동 기어(3b) 사이에는 제1-3 기어 동기 장치(13c)가 배치되고, 제1-3 기어 동기 장치(13c)는 제1 기어 피동 기어(1b)를 제1 출력축(31)과 동기시키고, 제3 기어 피동 기어(3b)를 제1 출력축(31)과 동기시키는데 사용될 수 있다.
제2 기어 피동 기어(2b)와 제4 기어 피동 기어(4b) 사이에는 제2-4 기어 동기 장치(24c)가 배치되고, 제2-4 기어 동기 장치(24c)는 제2 기어 피동 기어(2b)를 제1 출력축(31)과 동기시키고, 제4 기어 피동 기어(4b)를 제1 출력축(31)과 동기시키는데 사용될 수 있다.
제5 기어 피동 기어(5b)와 제7 기어 피동 기어(7b) 사이에는 제5-7 기어 동기 장치(57c)가 배치되고, 제5-7 기어 동기 장치(57c)는 제5 기어 피동 기어(5b)를 제2 출력축(32)과 동기시키고, 제7 기어 피동 기어(7b)를 제2 출력축(32)과 동기시키는데 사용될 수 있다. 제6 기어 피동 기어(6b)의 일측에는 제6 기어 동기 장치(6c)가 배치되고, 제6 기어 동기 장치(6c)는 제6 기어 피동 기어(6b)를 제2 출력축(32)과 동기시키는데 사용될 수 있다.
모터 동력축 제1 기어(42)는 모터 동력축(41) 상에 공전하게 슬리브될 수 있고, 모터 동력축 출력 기어(47)는 모터 동력축(41) 상에 고정식으로 배치될 수 있으며, 모터 동력축 제1 기어(42)는 모터 동력축(41)과 선택적으로 결합할 수 있다. 구체적으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 모터 동력축 동기 장치(42c)는 모터 동력축(41) 상에 배치될 수 있고, 모터 동력축 동기 장치(42c)는 모터 동력축 제1 기어(42)를 모터 동력축(41)과 결합시키는데 사용된다.
모터 동력축(41) 및 복수의 출력축은 차량(1000)의 차동 장치와 연동한다.
상술한 "연동(link)"은 복수의 구성 요소(예를 들어, 두 개)의 관련 이동(associated movement)으로서 이해될 수 있음을 알아야 한다. 두 개의 구성 요소의 연동을 예로 들면, 구성 요소 중 하나가 이동하면 다른 구성 요소도 이동한다.
예를 들어, 본 발명의 일부 실시예에서, 기어와 축의 연동은, 기어가 회전할 때, 기어와 연동된 축도 또한 회전하거나, 또는 축이 회전할 때, 축과 연동된 기어도 회전하는 것으로 이해될 수 있다.
다른 예로서, 축들의 연동은, 축들 중 하나가 회전할 때, 축과 연동된 다른 축도 또한 회전하는 것으로 이해될 수 있다.
다른 예로서, 기어들의 연동은 기어들 중 하나가 회전할 때, 기어와 연결된 다른 기어도 또한 회전하는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명의 하기 설명에서, 달리 언급하지 않는 한, "연동"은 동일하게 이해된다.
모터 동력축 제1 기어(42)는 하나의 기어-위치 구동 기어와 동일한 방향으로 연동된다. 동일한 방향으로의 연동은 모터 동력축 제1 기어(42)와 하나의 기어-위치 구동 기어가 동일한 방향으로 회전하고, 상관적으로 움직이는 것을 나타낸다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 중간 아이들 기어(43)는 모터 동력축 제1 기어(42)와 하나의 기어-위치 구동 기어 사이에 배치될 수 있어서, 중간 아이들 기어(43)는 모터 동력축 제1 기어(42)가 하나의 기어-위치 구동 기어와 동일한 방향으로 연동되는 것을 보장할 수 있다. 따라서, 차량(1000)이 후진 기어 작동을 수행할 때, 엔진(1)의 동력은 하나의 기어-위치 구동 기어, 중간 아이들 기어(43), 모터 동력축 제1 기어(42), 모터 동력축(41) 및 모터 동력축 출력 기어(47)을 통해 차동 장치에 전달되어, 차량(1000)의 역방향 작동을 달성한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 중간 아이들 기어(43)는 이중 기어(duplicate gear)일 수 있으며, 하나의 기어-위치 구동 기어와 맞물리는 제1 기어부 및 모터 동력축 제1 기어(42)와 맞물리는 제2 기어 부를 갖는다. 중간 아이들 기어(43)는 제2 출력축(32) 상에 슬리브되므로, 중간 아이들 기어(43)의 위치가 적절하고, 동력 구동 시스템(100)의 구조가 신뢰성이 있다.
구체적으로, 하나의 기어-위치 구동 기어는 제2 기어 구동 기어(2a), 즉, 중간 아이들 기어(43)가 제2 기어 구동 기어(2a) 및 모터 동력축 제1 기어(42)와 각각 맞물려서, 제2 기어 구동 기어(2a)와 모터 동력축 제1 기어(42) 사이의 동력 전달을 실현한다.
모터 동력축 동기 장치(42c)는 하나의 기어-위치 피동 기어에 대응하는 기어-위치 동기 장치와 제1 변속 기구를 공유한다. 이는 변속 기구를 절약할 수 있어서, 동력 구동 시스템(100)의 비용이 감소될 수 있고, 동력 구동 시스템(100)의 구조가 간단하고 신뢰성 있다.
구체적으로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 모터 동력축 동기 장치(42c)는 제6-기어 동기 장치(6c)와 제1 변속 기구를 공유한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제1 변속 기구가 모터 동력축 동기 장치(42c) 및 제6-기어 동기 장치(6c)를 좌측으로 이동시키면, 제6 기어 피동 기어(6b)는 제2 출력축(32)으로부터 분리되고, 모터 동력축 제1 기어(42)는 모터 동력축(41)과 맞물린다. 제1 변속 기구가 모터 동력축 동기 장치(42c) 및 제6 기어 동기 장치(6c)를 우측으로 이동시키면, 제6 기어 피동 기어(6b)는 제2 출력축(32)과 맞물리고, 모터 동력축 제1 기어(42)는 모터 동력축(41)으로부터 분리된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 출력축(31)에는 제1 출력축 출력 기어(31e)가 고정 배치되고, 제2 출력축(32)에는 제2 출력축 출력 기어(32e)가 고정 배치되며, 모터 동력축 출력 기어(47), 제1 출력축 출력 기어(31e) 및 제2 출력축 출력 기어(32e)는 각각 차량(1000)의 주 감속기 피동 기어(8)와 맞물린다. 제1 출력축(31) 및 제2 출력축(32)으로 전달된 동력은 각각 제1 출력축 출력 기어(31e) 및 제2 출력축 출력 기어(32e)를 통해 주 감속기 피동 기어(8)에 전달될 수 있으며, 따라서 해당 휠을 회전 구동할 수 있음을 이해할 수 있다. 주 감속기 피동 기어(8)와 차동 장치 사이에는 동력 전달이 존재한다. 구체적으로, 주 감속기 피동 기어(8)는 차동 장치에 동력을 전달하여 휠을 구동하여 회전시킨다.
제1 전동 발전기(4)는 모터 동력축(41)과 연동된다. 제1 전동 발전기(4)가 모터로서 사용되는 경우, 제1 전동 발전기(4)는 모터 동력축(41)에 동력을 전달할 수 있다. 제1 전동 발전기(4)가 발전기(generator)서 사용되는 경우, 모터 동력축(41)은 발전(power generation)을 위해 제1 전동 발전기(4)에 동력을 전달할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 전동 발전기(4)와 모터 동력 축 사이에 구동 기어가 배치될 수 있다. 각각 제1 구동 기어(44), 제2 구동 기어(45) 및 제3 구동 기어(46)의 세 개의 구동 기어가 제공된다. 제1 구동 기어(44)는 제1 전동 발전기(4)의 모터 축(motor shaft) 상에 고정되고, 제3 구동 기어(46)는 모터 동력축(41)에 고정적으로 연결되고, 제2 구동 기어(45)는 제1 구동 기어(44)와 제3 구동 기어(46) 사이에 맞물린다.
제2 전동 발전기(6)와 엔진(1)은 제1 클러치 장치(5d)의 입력측에 위치하고, 제2 전동 발전기(6)는 제1 클러치 장치(5d)와 엔진(1) 사이에 위치할 수 있다. 제2 전동 발전기(6)는 제1 클러치 장치(5d)의 입력측에 배치되어, 동력 구동 시스템(100)의 축 길이를 효과적으로 감소시킬 수 있고, 제2 전동 발전기(6)를 합리적으로 배치하여 동력 구동 시스템 (100)의 구조적 콤팩트함을 개선할 수 있다.
제2 전동 발전기(6)는 용량이 작고 크기가 작은 전동 발전기일 수 있어, 변속기의 소형화 요건을 충족시킨다. 변속기의 내부 구조는 공간에 대한 엄격한 요구 조건을 가지며, 크기가 작은 제2 전동 발전기(6)는 변속기의 작은 공간을 차지하므로, 제2 전동 발전기(6)가 다른 구성 요소(예를 들어, 제1 클러치 장치(5d))와 간섭하는 것을 방지하고, 변속기의 구조가 합리적이고 콤팩트하다.
복수의 입력축은 제1 클러치 장치(5d)의 출력측에 위치한다. 제2 전동 발전기(6)는 차량(1000)이 파킹된 상태에서 엔진(1)의 동력의 적어도 일부를 사용하여 주차 발전(stationary power generation)을 수행하도록 구성된다. 차량(1000)이 파킹된 경우, 엔진(1)의 동력의 적어도 일부는 발전을 위해 제2 전동 발전기(6)에 직접적으로 전달되거나, 또는 엔진(1)의 동력의 적어도 일부가 발전을 위해 입력단(51d)을 통해 간접적으로 제2 전동 발전기(6)로 전달될 수 있다.
다음에, 엔진(1)과 제2 전동 발전기(6)와의 접속 관계에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 입력단 외측 톱니(54d)는 입력단(51d) 상에 배열될 수 있고, 제2 전동 발전기(6)는 입력단 외측 톱니(54d)와 연동된다. 따라서, 엔진(1)의 동력은 입력단(51d) 및 입력단 외측 톱니(54d)를 통해 제2 전동 발전기(6)에 전달될 수 있고, 제2 전동 발전기(6)는 주차 발전을 위한 발전기(generator)로서 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제2 전동 발전기(6)와 입력단(51d)은 동축으로 연결될 수 있다. 제2 전동 발전기(6)는 입력단(51d)과 엔진(1) 사이에 배치되어, 엔진(1)의 동력이 입력단(51d)으로 전달될 때 반드시 제2 전동 발전기(6)를 통과해야 하며, 따라서 제2 전동 발전기(6)는 주차 발전용 발전기로 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제2 클러치 장치(7)는 제2 전동 발전기(6)와 엔진(1) 사이에 배치된다. 제2 클러치 장치(7)는 단일 클러치이고, 제2 클러치 장치(7)는 엔진(1)과 제2 전동 발전기(6) 사이의 결합 및 분리를 제어할 수 있으며, 엔진(1)과 입력단(51d) 사이의 결합 및 분리를 제어할 수 있다. 제2 클러치 장치(7)를 설치함으로써, 제2 전동 발전기(6)의 주차 발전 상태를 합리적으로 제어할 수 있으며, 동력 구동 시스템(100)은 구조가 간단하고 구동 모드 변환이 신뢰성이 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제2 클러치 장치(7)는 제2 전동 발전기(6)의 로터의 내부에 배치된다. 이렇게 하여, 동력 구동 시스템(100)의 축 길이를 보다 짧게할 수 있으므로, 동력 구동 시스템(100)의 소형화를 도모할 수 있고, 차량(1000)에 대한 동력 구동 시스템(100)의 배치 유연성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제2 전동 발전기(6)는 스타터(starter)로서도 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 엔진(1), 제2 클러치 장치(7) 및 제1 클러치 장치(5d)의 입력단(51d)은 동축으로 배치된다. 따라서, 동력 구동 시스템(100)은 구조가 콤팩트하고 크기가 작다.
상술한 세 개의 실시예에 따른 동력 구동 시스템(100)에 있어서, 제2 전동 발전기(6)는 축 방향으로 엔진(1)과 제1 클러치 장치(5d) 사이에 위치되므로, 동력 구동 시스템(100)의 축 방향 길이를 효율적으로 단축할 수 있고, 제2 전동 발전기(6)를 합리적으로 배치할 수 있으며, 동력 구동 시스템(100)의 구조적인 콤팩트성이 개선될 수 있다.
제1 전동 발전기(4)는 동력 구동 시스템(100)의 주 구동 모터이기 때문에, 제1 전동 발전기(4)의 용량 및 크기가 크다. 모터 동력축(41)은 동력 구동 시스템(100)의 크기를 최소화하고, 제1 전동 발전기(4)와 제2 전동 발전기(6) 사이의 간섭을 피하기 위해 제공된다.
본 발명의 실시예에서, 제1 전동 발전기(4)의 정격 전력(rated power)은 제 2 전동 발전기(6)의 정격 전력보다 크다. 제2 전동 발전기(6)는 크기가 작고 정격 전력이 작은 전동 발전기일 수 있으므로, 동력 구동 시스템(100)은 구조가 간단하고 크기가 작다. 또한, 주차 발전 중에, 제2 전동 발전기(6)와 엔진(1) 사이의 전달 경로가 짧고, 발전 효율이 높으며, 엔진(1)의 동력의 일부는 효율적으로 전기 에너지로 변환될 수 있다. 또한, 제1 전동 발전기(4)의 피크 전력(peak power)은 제2 전동 발전기(6)의 피크 전력보다 크다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제1 전동 발전기(4)의 정격 전력은 제2 전동 발전기(6)의 정격 전력의 2배 이상이다. 제1 전동 발전기(4)의 피크 전력은 제2 전동 발전기(6)의 피크 전력의 2배 이상이다. 예를 들어, 제1 전동 발전기(4)의 정격 전력은 60kW, 제2 전동 발전기(6)의 정격 전력은 24kW, 제1 전동 발전기(4)의 피크 전력은 120kW, 제2 전동 발전기(6)는 44kW 일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 차량용 동력 구동 시스템(100)의 동작 모드를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2 및 도 3에 도시된 동력 구동 시스템(100)과 도 1에 도시된 동력 구동 시스템(100) 사이의 차이점은 주로 제2 전동 발전기(6)의 배열에 있지만, 제2 전동 발전기(6)의 배열은 동작 모드에 거의 영향을 미치지 않으므로, 도 2 및 도 3에 도시된 동력 구동 시스템(100)의 동작 모드는 도 1에 도시된 동력 구동 시스템(100)의 동작 모드와 실질적으로 동일하다. 다음은 도 1에 도시된 동력 구동 시스템(100)의 동작 모드를 예시로서 상세하게 설명하고 있다.
순수 엔진 모드: 엔진(1)의 동력은 제1 클러치 장치(5d)를 통해 제1 입력축(21) 및/또는 제2 입력축(22)에 전달된 후, 해당 기어-위치 기어 쌍(gear-position gear pair)을 통해 제1 출력축(31) 또는 제2 출력축(32)으로 전달되고, 최종적으로 차동 장치로 전달되어 휠이 회전하도록 한다. 기어-위치 기어 쌍은 서로 대응하는 기어-위치 구동 기어 및 기어-위치 피동 기어를 포함한다. 이 모드에서, 제1 클러치 장치(5d)의 입력단(51d)은 두 개의 출력단 중 적어도 하나와 선택적으로 맞물린다.
순수 전기 모드: 제1 전동 발전기(4)가 모터로서 사용될 때, 제1 전동 발전기(4)의 동력은 모터 동력축(41) 및 모터 구동축 출력 기어(47)를 통해 순차적으로 차동 장치에 전달되어 휠이 회전하도록 구동한다.
하이브리드 모드: 순수 엔진 모드와 순수 전기 모드의 조합으로, 엔진(1)의 동력과 제1 전동 발전기(4)의 동력이 주 감속기 피동 기어(8)에서 결합된다.
주차 발전 모드: 엔진(1)의 동력은 모두 제1 클러치 장치(5d)의 입력단(51d)을 통해 제2 전동 발전기(6)에 전달되고, 제2 전동 발전기(6)는 주차 발전용 발전기로서 기능한다.
제1 구동 발전 모드: 엔진(1)의 동력의 일부는 제1 클러치 장치(5d), 입력축 및 출력축을 통해 차동 장치에 전달되어 휠을 회전 구동하고, 엔진(1)의 동력의 다른 일부는 발전을 위해 제1 클러치 장치(5d)의 입력단(51d)을 통해 제2 전동 발전기(6)에 전달된다.
제2 구동 발전 모드: 엔진(1)의 동력은 제1 클러치 장치(5d), 입력축 및 출력축을 통해 차동 장치에 전달되어 휠을 회전 구동하고, 주 감속기 피동 기어(8)는 발전을 위해 동력의 일부를 모터 동력 출력 기어(47) 및 모터 동력축(41)을 통해 제1 전동 발전기(4)에 전달할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량(1000)은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 동력 구동 시스템(100)을 포함한다.
본 명세서의 설명에서, 참조 용어 "실시예", "일부 실시예", "예시", "구체적인 예시" 또는 "일부 예시"는 실시예 또는 예시와 관련하여 기술된 특별한 특징, 구조, 재료, 혹은 특성이 본 개시내용의 적어도 하나의 실시예 또는 예시에 포함된 것을 의미한다. 본 명세서에서, 전술한 용어의 예시적인 설명은 반드시 동일한 실시예 또는 예시를 나타내는 것은 아니다. 또한, 설명된 특별한 특징들, 구조들, 재료들 또는 특성들은 임의의 하나 이상의 실시예들 또는 예들에서 적절한 방식으로 결합될 수 있다. 또한, 상호 모순이 아닌 경우에, 당업자는 본 명세서에 기술된 상이한 실시예들 또는 예시들 그리고 상이한 실시예들 또는 예시들의 특징을 조합하거나 그룹화할 수 있다.
비록 상술한 바와 같이 설명하기 위한 실시예들이 나타내어지고 기술되었지만, 상기 실시예들은 본 개시를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니되며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 기술 사상 및 원리의 범위 내에서의 다양한 간단한 개조가 이루질 수 있으며, 이러한 간단한 개조들은 모두 본 개시의 보호 범위에 속함은 인정되어야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 엔진, 복수의 입력축, 복수의 출력축, 제1 클러치 장치, 모터 동력축, 제1 전동 발전기, 및 제2 전동 발전기를 포함하며,
    기어-위치 구동 기어가 각 입력축에 배치되고, 기어-위치 피동 기어가 각 출력축에 배치되며, 상기 기어-위치 피동 기어는 상기 기어-위치 구동 기어와 상응하여 맞물리며, 상기 제1 클러치 장치는 상기 엔진과 상기 복수의 입력축 사이에 배치되어 상기 엔진이 상기 복수의 입력축 중 적어도 하나와 선택적으로 결합되도록 하고, 상기 모터 동력축에 결합될 수 있는 모터 동력축 제1 기어가 상기 모터 동력축 상에 슬리브되며, 상기 모터 동력축 제1 기어는 하나의 기어-위치 구동 기어와 동일한 방향으로 연동하며, 상기 복수의 출력축과 상기 모터 동력축은 차량의 차동 장치와 연동되고, 상기 제1 전동 발전기는 상기 모터 동력축과 연동되도록 구성되며, 상기 제2 전동 발전기 및 상기 엔진은 상기 제1 클러치 장치의 입력측에 위치되고, 상기 복수의 입력축은 상기 제1 클러치 장치의 출력측에 위치되며, 상기 제2 전동 발전기는 차량이 파킹된 상태에서 상기 엔진의 동력의 적어도 일부를 사용하여 주차 발전을 수행하도록 구성되는 차량용 동력 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 클러치 장치는 이중 클러치이며, 입력단, 제1 출력단 및 제2 출력단을 가지며, 상기 입력단은 상기 제1 출력단 및 상기 제2 출력단 중 적어도 하나와 선택적으로 결합하는 차량용 동력 구동 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입력단에는 입력단 외측 톱니가 설치되고, 상기 제2 전동 발전기는 상기 입력단 외측 톱니와 연동되는 차량용 동력 구동 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 전동 발전기는 상기 입력단과 동축으로 연결되는 차량용 동력 구동 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    제2 클러치 장치가 상기 제2 전동 발전기와 상기 엔진 사이에 배치되는 차량용 동력 구동 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 클러치 장치는 상기 제2 전동 발전기의 로터의 내부에 배치되는 차량용 동력 구동 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 엔진, 상기 제2 클러치 장치 및 상기 제1 클러치 장치의 입력단은 동축 상에 배치되는 차량용 동력 구동 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전동 발전기의 정격 전력은 상기 제2 전동 발전기의 정격 전력보다 큰 차량용 동력 구동 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전동 발전기의 정격 전력은 상기 제2 전동 발전기의 정격 전력의 2배 이상인 차량용 동력 구동 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전동 발전기는 상기 제1 클러치 장치와 상기 엔진 사이에 위치되는 차량용 동력 구동 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 모터 동력축 제1 기어 및 상기 기어-위치 구동 기어 중 하나와 각각 연동되는 중간 아이들 기어를 더 포함하는 차량용 동력 구동 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 중간 아이들 기어는 이중 기어이고, 상기 기어-위치 구동 기어 중 하나와 맞물리는 제1 기어부 및 상기 모터 동력축 제1 기어와 맞물리는 제2 기어부를 갖는 차량용 동력 구동 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 모터 동력축 제1 기어를 상기 모터 동력축과 맞물리게 하는 모터 동력축 동기 장치가 상기 모터 동력축 상에 더 배치되는 차량용 동력 구동 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 모터 동력축 동기 장치는 하나의 기어-위치 피동 기어에 대응하는 기어-위치 동기 장치와 제1 변속 장치를 공유하는 차량용 동력 구동 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 입력축은 제1 입력축 및 제2 입력축을 포함하고, 상기 제2 입력축은 상기 제1 입력축에 슬리브되고, 상기 제1 입력축에는 제1 기어 구동 기어, 제3 기어 구동 기어, 제5 기어 구동 기어 및 제7 기어 구동 기어가 배치되고, 상기 제2 입력축에는 제2 기어 구동 기어와 제4-6 기어 구동 기어가 배치되며;
    상기 복수의 출력축은 제1 출력축 및 제2 출력축을 포함하고, 상기 제1 출력축에는 제1 기어 피동 기어, 제2 기어 피동 기어, 제3 기어 피동 기어 및 제4 기어 피동 기어가 공전하게 슬리브되고, 상기 제2 출력축에는 제5 기어 피동 기어, 제6 기어 피동 기어 및 제7 기어 피동 기어가 공전하게 슬리브되며;
    제1-3 기어 동기 장치가 상기 제1 기어 피동 기어와 상기 제3 기어 피동 기어 사이에 배치되고, 제2-4 기어 동기 장치가 상기 제2 기어 피동 기어와 상기 제4 기어 피동 기어 사이에 배치되고, 제5-7 기어 동기 장치가 상기 제5 기어 피동 기어와 상기 제7 기어 피동 기어 사이에 배치되고, 제6 기어 동기 장치가 상기 제6 기어 피동 기어의 일측에 배치되는 차량용 동력 구동 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 모터 동력축 제1 기어를 상기 모터 동력축에 결합시키기 위한 모터 동력축 동기 장치가 상기 모터 동력축 상에 더 배치되고, 상기 모터 동력축 동기 장치는 상기 제6 기어 동기 장치와 제1 변속 장치를 공유하는 차량용 동력 구동 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    제1 출력축 출력 기어가 상기 제1 출력축에 고정 배치되고, 제2 출력축 출력 기어가 상기 제2 출력축에 고정 배치되고, 모터 동력축 출력 기어가 상기 모터 동력축에 고정 배치되며, 상기 제1 출력축 출력 기어, 상기 제2 출력축 출력 기어 및 상기 모터 동력축 출력 기어는 각각 상기 차량의 주 감속기 피동 기어와 맞물리는 차량용 동력 구동 시스템.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 동력 구동 시스템을 포함하는 차량.
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