KR20190136161A - 전동식 오일펌프 시스템 - Google Patents

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KR20190136161A
KR20190136161A KR1020180061464A KR20180061464A KR20190136161A KR 20190136161 A KR20190136161 A KR 20190136161A KR 1020180061464 A KR1020180061464 A KR 1020180061464A KR 20180061464 A KR20180061464 A KR 20180061464A KR 20190136161 A KR20190136161 A KR 20190136161A
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김종현
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김성환
양대원
강승재
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Abstract

본 발명은 차량의 오일펌프 시스템에 관한 것으로서, 전동식 오일펌프를 탑재한 차량에서 전동식 오일펌프(EOP)와 오일펌프 제어유닛(OPU)의 냉각이 효율적으로 수행될 수 있도록 구성된 전동식 오일펌프 시스템을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 모터의 동력에 의해 펌핑부가 작동하여 오일을 흡입 및 압송하는 전동식 오일펌프; 전동식 오일펌프의 구동을 제어하는 오일펌프 제어유닛; 냉각수를 이용하여 오일펌프 제어유닛을 냉각하는 수냉식 냉각장치; 오일을 이용하여 전동식 오일펌프를 냉각하는 유냉식 냉각장치; 및 상기 수냉식 냉각장치의 냉각수와 유냉식 냉각장치의 오일이 통과하도록 구비되고, 상기 통과하는 냉각수와 오일 사이에 열교환이 이루어지도록 구성된 열교환기를 포함하는 전동식 오일펌프 시스템이 개시된다.

Description

전동식 오일펌프 시스템{Electric oil pump system}
본 발명은 차량의 오일펌프 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전동식 오일펌프를 탑재한 차량에서 전동식 오일펌프(EOP)와 오일펌프 제어유닛(OPU)의 냉각이 효율적으로 수행될 수 있도록 구성된 전동식 오일펌프 시스템에 관한 것이다.
가솔린 차량이나 디젤 차량과 같은 일반 엔진 차량에서는 엔진에 연결되어 엔진 동력으로 구동하는 기계식 오일펌프(Mechanical Oil Pump, MOP)를 주로 사용하였으나, 엔진이 부재하거나 엔진 사용이 제한되는 친환경차량에서는 전동식 오일펌프(Electric Oil Pump, EOP)를 사용하고 있다.
일례로, 하이브리드 차량에는 엔진 클러치 및 변속기 등을 구동하는데 필요한 오일을 압송하여 공급하는 오일펌프가 구비되고, 엔진을 사용하지 않는 전기차 주행 모드, 즉 EV(Electric Vehicle) 모드가 존재하므로, 엔진 동력으로 구동하는 기계식 오일펌프(MOP)와 함께, 모터 동력으로 구동하는 전동식 오일펌프(EOP)가 구비된다.
최근 하이브리드 차량에서는 연비 개선을 위해 기계식 오일펌프를 삭제하거나 용량을 축소하고 있으며, 이에 전동식 오일펌프의 사용영역 및 빈도가 늘고 있다.
차량에서 전동식 오일펌프는 차량 구동원인 엔진과 무관하게 별도 모터를 사용하여 구동하므로 오일의 공급유량을 조절할 수 있는 이점이 있다.
이와 같은 전동식 오일펌프는 하이브리드 차량(HEV)뿐만 아니라 엔진 없이 모터를 차량 구동원으로 사용하는 친환경차량, 예컨대 연료전지의 발전전력으로 모터를 구동하여 주행하는 연료전지 차량(FCEV)이나, 배터리의 충전전력으로 모터를 구동하여 주행하는 순수 전기 차량(EV)에도 적용되고 있다.
또한, 전동식 오일펌프(이하 'EOP'라 칭함)를 사용하는 차량, 예를 들어 하이브리드 차량에는 EOP와 함께, EOP를 구동하고 제어하는 일종의 제어기인 오일펌프 제어유닛(Oil Pump Control Unit, OPU)이 구비된다.
도 1은 MOP(기계식 오일펌프)와 EOP를 함께 사용하는 예를 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, MOP(3)와 EOP(4)가 오일 팬(1)에 저장된 오일을 스트레이너(2)를 통해 흡입한 뒤 밸브바디(7)로 압송하여, 압송된 오일이 상기 밸브바디(7)를 통해 변속기(8)로 공급될 수 있도록 한다.
EOP(4)는 모터(4a)와 이 모터(4a)의 동력으로 로터가 회전하여 오일을 흡입 및 압송하는 펌핑부(4b)를 포함하여 구성되고, 여기서 모터(4a)는 오일펌프 제어유닛(5)에 의해 구동 및 제어된다.
상기 EOP(4)에서 모터(4a)의 회전축과 펌핑부(4b)의 로터는 회전력 전달이 가능하도록 기계적으로 연결되어 있다.
상기 오일펌프 제어유닛(이하 'OPU'라 칭함)(5)은 EOP(4)의 모터(4a)를 구동하고 제어하기 위한 IGBT 등의 파워 소자(즉 스위칭 소자)나 파워 모듈, 그리고 전력 공급을 단속하기 위한 릴레이(relay) 등을 포함하는 구성으로 되어 있다.
이와 같이 OPU(5)는 작동시 열을 발생시키는 파워 소자나 파워 모듈, 릴레이 등을 포함하고 있으므로 냉각이 필요하다.
도 2는 하이브리드 차량의 구성을 개략적으로 도시한 것으로, EOP와 자동변속기(Automatic Transmission, AT)를 탑재한 병렬형 하이브리드 차량(HEV)의 구성을 나타내고 있다.
도시된 바와 같이, 최근의 하이브리드 차량에서는 연비 개선을 위해 엔진에 연결되던 기존의 MOP가 삭제되고, 유량 공급을 최적화할 수 있는 EOP가 단독으로 사용되고 있다.
도 2를 참조하면, 하이브리드 차량은 차량의 구동원인 엔진(11)과 모터(13) 엔진(11)과 모터(13) 사이에 동력을 연결하거나 차단하도록 배치되는 엔진 클러치(12), 엔진(11)과 모터(13)의 동력을 변속하여 구동축(15)으로 전달하는 변속기(14), 엔진(11)과 동력 전달 가능하게 연결된 하이브리드 스타터-제너레이터(Hybrid Starter and Generator, 이하 'HSG'라 칭함)(16)를 포함한다.
또한, 차량의 동력원(전력원)이 되는 배터리(18)가 인버터(17)를 통해 모터(13)와 HSG(16)에 충, 방전 가능하게 연결되는데, 모터(13)와 HSG(16)를 구동하고 제어하기 위해 상기 인버터(17)가 배터리(18)의 직류전류를 3상 교류전류로 변환하여 모터와 HSG에 인가하게 된다.
그리고, 종래에는 도시된 바와 같이 OPU(20)가 EOP(19)와 별체로 구비되고, 상기 OPU(20)의 냉각을 위해 수냉식 냉각 시스템이 사용되고 있다.
즉, 워터펌프(Electric Water Pump, EWP)(23)가 구동하여 냉각수를 흡입 및 압송하면, 압송되는 냉각수가 OPU(20), 라디에이터(21), 리저버(22) 사이의 냉각수 라인(24)을 순환하면서 OPU(20)를 냉각하게 된다.
한편, OPU(20)에 의해 구동 및 제어되는 EOP(19) 역시 모터로 구동되기 때문에 냉각을 필요로 하며, 이에 차량에서 EOP(19)와 OPU(20)를 효율적으로 냉각할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 전동식 오일펌프(EOP)와 오일펌프 제어유닛(OPU)의 냉각이 효율적으로 수행될 수 있는 전동식 오일펌프 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 모터의 동력에 의해 펌핑부가 작동하여 오일을 흡입 및 압송하는 전동식 오일펌프; 전동식 오일펌프의 구동을 제어하는 오일펌프 제어유닛; 냉각수를 이용하여 오일펌프 제어유닛을 냉각하는 수냉식 냉각장치; 오일을 이용하여 전동식 오일펌프를 냉각하는 유냉식 냉각장치; 및 상기 수냉식 냉각장치의 냉각수와 유냉식 냉각장치의 오일이 통과하도록 구비되고, 상기 통과하는 냉각수와 오일 사이에 열교환이 이루어지도록 구성된 열교환기를 포함하는 전동식 오일펌프 시스템을 제공한다.
바람직한 실시예에서, 상기 전동식 오일펌프는 흡입한 오일을 밸브바디로 압송하여 상기 밸브바디를 통해 변속기에 공급하는 오일펌프인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 전동식 오일펌프와 오일펌프 제어유닛이 열교환기를 사이에 두고 일체로 결합된 일체형 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수냉식 냉각장치는, 냉각수의 열을 방출하기 위한 라디에이터; 상기 라디에이터와 열교환기 사이를 연결하는 냉각수 라인; 및 냉각수를 흡입 및 압송하여 상기 라디에이터와 열교환기 사이의 냉각수 라인을 따라 순환시키는 워터펌프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 열교환기는 냉각수가 통과하는 냉각수 유로를 구비하고, 상기 열교환기의 냉각수 유로를 통과하는 냉각수에 의해 오일펌프 제어유닛의 냉각이 이루어질 수 있도록 상기 열교환기와 오일펌프 제어유닛이 열전달 가능하게 일체로 결합된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유냉식 냉각장치는, 상기 전동식 오일펌프에서 압송되는 오일 중 일부가 분류된 뒤 열교환기로 흐를 수 있도록 전동식 오일펌프 내에 형성된 제1 오일 유로; 상기 열교환기 내에 형성되고, 상기 제1 오일 유로와 연결되며, 상기 제1 오일 유로에서 들어온 오일이 통과하는 동안, 통과하는 오일과 상기 열교환기 내 냉각수 유로를 통과하는 냉각수 사이의 열교환이 이루어지도록 하는 제2 오일 유로; 및 상기 전동식 오일펌프 내에 형성되고, 상기 제2 오일 유로와 연결되며, 상기 제2 오일 유로에서 들어온 오일이 통과하는 동안, 통과하는 오일에 의해 전동식 오일펌프의 모터 냉각이 이루어지도록 하는 제3 오일 유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전동식 오일펌프의 펌핑부에는 오일이 흡입되어 들어오는 흡입포트, 및 오일이 압송되어 배출되는 배출포트가 구비되고, 상기 제1 오일 유로는, 전동식 오일펌프의 펌핑부에서 상기 배출포트로 연결되도록 형성되어 배출포트로 압송되는 오일이 흐르도록 된 출구측 유로로부터 분기되어 상기 열교환기 내 제2 오일 유로로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3 오일 유로는, 전동식 오일펌프의 펌핑부에서 상기 흡입포트와 연결되도록 형성되어 흡입포트에서 흡입되는 오일이 흐르도록 된 입구측 유로로부터 상기 열교환기 내 제2 오일 유로로 연결되는 것을 특징으로 한다.
이로써, 본 발명에 따른 전동식 오일펌프 시스템에 의하면, 냉각수와의 열교환을 통해 냉각된 오일이 EOP의 모터를 냉각하게 되므로 모터 효율이 증대될 수 있고, 모터에 있어서 전류밀도가 증가하여 사이즈 축소와 같은 설계 변경이 가능해진다.
결국, 펌프 모터의 원가 절감을 달성할 수 있고, 펌프 모터의 효율 증대에 따른 연비 개선의 효과를 기대할 수 있다.
또한, OPU와 EOP를 일체형으로 구성함으로써 양측을 연결하는 와이어(케이블)의 사용을 최소화할 수 있고, 이를 통해 원가 절감 및 중량 저감을 달성할 수 있으며, 와이어를 통한 전자파 노이즈의 방출을 축소할 수 있어 전자파 성능의 향상을 기대할 수 있다.
또한, 와이어로 인한 전기적 손실이 최소화됨으로써 모터 효율 상승 및 연비 개선의 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 통상의 차량용 오일펌프 시스템을 예시한 것으로서, 기계식 오일펌프와 전동식 오일펌프를 함께 사용하는 예를 도시한 구성도이다.
도 2는 전동식 오일펌프와 자동변속기를 탑재한 병렬형 하이브리드 차량(HEV)의 구성을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프 시스템의 구성을 나타내는 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.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전동식 오일펌프 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명은 전동식 오일펌프(EOP,110)와 오일펌프 제어유닛(OPU,130)의 냉각이 효율적으로 수행될 수 있는 전동식 오일펌프 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 전동식 오일 펌프 시스템이 장착되는 차량은, 기존에 전동식 오일펌프를 사용하던 차량은 물론, 하이브리드 차량, 연료전지 차량, 순수 전기 차량과 같은 친환경차량이 될 수 있다.
본 발명에서 전동식 오일펌프(110)는 모터(111)에 의해 구동되는 것으로서, 오일펌프 제어유닛(130)을 통해 배터리의 전력을 공급받아 구동 및 제어되는 모터(111)와, 상기 모터(111)의 동력에 의해 로터가 회전되면서 오일을 흡입 및 압송하는 펌핑부(112)를 포함하는 것이 될 수 있다.
전동식 오일펌프(110)에서 모터(111)의 회전축과 펌핑부(112)의 로터는 회전력 전달이 가능하도록 기계적으로 연결된다.
본 발명의 전동식 오일펌프 시스템에서 전동식 오일펌프를 구성하고 있는 모터와 펌핑부의 구성에 대해서는, 기존의 전동식 오일펌프의 구성과 비교하여 차이가 없음은 물론 통상의 기술자에게 잘 알려진 공지의 기술 구성이므로, 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명에서 전동식 오일펌프로는, 모터의 회전축과 펌핑부의 로터가 회전력 전달 가능하게 연결되어 모터의 회전력에 의해 로터가 회전될 때 펌핑부가 오일을 흡입하고 압송할 수 있는 구성을 가지는 것이라면, 적용이 가능하고, 공지의 전동식 오일펌프 중 하나의 형태가 채택 가능하다.
예를 들면, 하이브리드 차량에서 널리 사용되고 있는 전동식 오일펌프의 형태인 내접 기어식 오일펌프(internal gear type oil pump)의 적용이 가능하다.
공지된 바와 같이, 로터리 기어 펌프 중 한 형태인 내접 기어식 오일펌프에서는, 펌핑부가 치 형상을 가지는 두 로터, 즉 이너 로터와 아우터 로터를 포함하여 구성되고, 상기 이너 로터가 모터의 회전축에 회전력 전달 가능하게 연결된다.
그 밖에, 본 발명에서 전동식 오일펌프는 로터에 베인이 설치된 펌핑부를 가지는 베인 펌프의 형태가 될 수 있고, 또는 로터에 구동기어가 설치되고 구동기어에 피동기어가 치합된 펌핑부를 가지는 외접 기어식 펌프의 형태가 될 수도 있다.
또한, 본 발명에서 모터(111)와 펌핑부(112)를 포함하여 구성되는 전동식 오일펌프(110)(이하 'EOP'라 칭함)는, 도시된 바와 같이, 오일필터(141)를 통해 오일을 흡입한 뒤 밸브바디(142)로 압송하여, 압송된 오일이 상기 밸브바디(142)를 통해 변속기(Auto transmission, AT)(140)로 공급될 수 있도록 한다.
이러한 전동식 오일펌프(110)에서, 모터(111)가 오일펌프 제어유닛(130)(이하 'OPU'라 칭함)에 의해 구동 및 제어될 때, 모터(111)의 동력에 의해 회전되는 펌핑부(112)가 조절된 유량의 오일을 흡입 및 압송하게 된다.
본 발명에서 EOP(110)가 공급하는 오일은 상기와 같이 자동변속기(140)에서 작동유로 사용되는 것일 수 있고, 그 밖에 엔진 클러치 등에서 작동유로 사용되는 것일 수 있으며, 그 밖에 차량에서 윤활, 냉각, 유압 제공의 목적으로 사용되는 것일 수 있다.
예를 들면, 차량 구동원인 모터, 즉 차량을 구동하기 위한 구동모터의 경우 본 발명의 EOP(110)가 공급하는 오일에 의해 냉각 및 윤활될 수 있고, 감속기에서도 본 발명의 EOP(110)가 공급하는 오일에 의해 윤활될 수 있다.
한편, OPU(130)는 내부의 발열부품(131)으로서 EOP(110)의 모터(111)를 구동하고 제어하기 위한 파워 모듈과, 전력 공급을 단속하기 위한 릴레이 등을 포함한다.
여기서, 파워 모듈은 IGBT(Insulated/Isolated Gate bi-polar Transistor)와 같은 복수의 파워 소자(즉 스위칭 소자)들을 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같이 OPU(130)를 구성하는 소자나 부품들은 모두 작동 중에 열을 방출하는 발열부품이므로 냉각이 필요하다.
또한, EOP(110) 역시 구동 중에 코일 등에서 열을 방출하는 모터(111)를 가지므로 코일 등 모터 부품의 냉각이 필요하다.
이러한 OPU(130)와 EOP(110)의 동시 냉각 및 효율적인 냉각을 위해, 본 발명에서는 OPU(130)가, 종래와 같이 EOP(110)와 별체로 구성되는 것(도 1 및 2 참조)이 아닌, EOP(110)와 일체로 결합되어 구성되고, 이때 OPU(130)와 EOP(110)가 열교환기(120)를 사이에 두고 일체로 결합된 구성을 가질 수 있다.
또한, 본 발명에서 OPU(130)는 수냉식으로, EOP(110)는 유냉식으로 냉각이 이루어지도록 냉각장치가 구성될 수 있다.
즉, 도 3에 예시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전동식 오일펌프 시스템은, EOP(110), 및 이 EOP(110)의 구동을 제어하는 OPU(130)와 더불어, OPU(130) 냉각을 위한 수냉식 냉각장치(101), EOP(110) 냉각을 위한 유냉식 냉각장치(102), 그리고 수냉식 냉각장치(101)의 냉각수와 유냉식 냉각장치(102)의 오일이 각각 통과하도록 구비되고 냉각수와 오일 사이에 열교환이 이루어지도록 구성된 열교환기(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 열교환기(120)가 EOP(110) 및 OPU(130)와 일체형으로 구성될 수 있고, 실시예에서 상기 열교환기(120)가 OPU(130)와 EOP(110) 사이에 개재되는 배치 형태로 일체화될 수 있다.
상기 수냉식 냉각장치(101)는 차량에서 냉각수를 이용하여 발열부품을 냉각하는 통상의 PE 부품(Power Electric Parts)용 냉각장치의 구성을 가질 수 있다.
즉, 수냉식 냉각장치(101)는 냉각수의 열을 방출하기 위한 라디에이터(151), 냉각수가 저장되는 리저버(152), 상기 라디에이터(151)와 리저버(152), 열교환기(120) 사이를 연결하는 냉각수 라인(154), 그리고 상기 냉각수 라인(154)에서 냉각수를 흡입 및 압송하여 냉각수 라인(154)을 따라 순환시키는 워터펌프(153)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 워터펌프(153)는 전동식 워터펌프(Electric Water Pump, EWP)가 될 수 있으며, 워터펌프(153)가 구동하여 냉각수를 흡입 및 압송하게 되면, 열교환기(120), 라디에이터(151), 리저버(152) 사이의 냉각수 라인(154)을 따라 냉각수가 순환된다.
이때, 도 3에서 상세히 예시하지 않았으나, 냉각수가 OPU(130)의 파워 소자 등 발열부품(131)에서 발생하는 열을 효과적으로 흡수할 수 있도록 하기 위해, OPU(130)의 케이스나 하우징에 상기 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수 유로가 구비될 수 있다.
예컨대, 케이스나 하우징의 내부에 워터 재킷(water jacket)과 같은 형태로 마련되는 냉각수 유로가 구비될 수 있고, 이 냉각수 유로를 통과하는 냉각수가 OPU(130) 내 발열부품(파워 소자나 파워 모듈, 릴레이 등, 131)으로부터 열을 흡수함으로써 OPU(130)의 냉각이 이루어지도록 할 수 있다.
또한, OPU(130)의 냉각수 유로를 통과한 냉각수가, 이후에 열교환기(120) 내 냉각수 유로(123)를 통과하는 동안 오일과 열교환을 한 뒤, 열교환기(120)로부터 배출되어 냉각수 라인(154)을 따라 라디에이터(151)로 흐르도록 하고, 결국 냉각수가 라디에이터(151)를 통과하는 동안 열을 방출할 수 있도록 한다.
라디에이터(151)에는 공지된 바와 같이 차량이 주행할 때 유입되는 주행풍이나 라디에이터 팬(미도시)에 의해 송풍되는 공기가 통과하게 되고, 이에 라디에이터 핀 주변을 통과하는 공기와 라디에이터 코어 내부를 통과하는 냉각수 사이에 열교환이 이루어지면서 냉각수로부터 열이 방출된다.
상기와 같은 구성에서는 OPU(130)의 케이스나 하우징에 파워 소자나 파워 모듈 등의 발열부품(131)을 냉각하기 위한 냉각수가 유입되는 입구포트가 구비되고, 이 입구포트가 케이스나 하우징 내 냉각수 유로(즉 상기 냉각수 재킷)와 연통된다.
이때, 열교환기(120)에는 OPU(130) 냉각 및 오일과의 열교환을 마친 냉각수가 배출되는 출구포트가 구비된다.
상기 출구포트는 냉각수 라인(154)을 통해 라디에이터(151)와 연결되므로, 열교환기(120)에서 출구포트를 통해 배출되는 냉각수가 냉각수 라인(154)을 통해 라디에이터(151)로 공급될 수 있다.
결국, 수냉식 냉각장치(101)에서 워터펌프(153)가 구동하여 냉각수를 압송하면, 압송된 냉각수가 냉각수 라인(154)을 따라 이동한 뒤 상기 입구포트를 통해 OPU(130)의 케이스나 하우징 내 냉각수 유로로 유입되어 흐르게 된다.
이로써 냉각수가 냉각수 유로를 흐르는 동안 OPU(130)를 냉각하게 되고, 상기 냉각수는 OPU(130)를 냉각하는 동안 열을 전달받은 뒤 열교환기(120)로 흐르게 된다.
이후 냉각수는 열교환기(120)를 통과하는 동안 후술하는 유냉식 냉각장치(102)의 오일과 열교환을 하게 되고, 이때 오일로부터 열을 전달받게 된다.
또한, 그 이후에 냉각수는 상기 출구포트를 통해 열교환기(120)에서 배출된 뒤 냉각수 라인을 통해 라디에이터(151)로 흐르게 된다.
이에 냉각수는 라디에이터(151)에서 열을 방출하여 냉각된 뒤 리저버(152)로 이동될 수 있고, 이후 리저버(152)에서 냉각수는 워터펌프(153)에 의해 다시 흡입 및 압송되어 냉각수 라인(154)을 따라 순환하므로, 이러한 순환 과정에서 계속해서 OPU(130)를 냉각하게 된다.
또한, 상기 열교환기(120)에서 오일은 냉각수와의 열교환에 의해 냉각되고, 이후 열교환기(120)에서 냉각된 오일이 유냉식 냉각장치(102)를 순환하면서 EOP(110)의 모터(111)를 냉각하게 된다.
위의 설명에서 냉각수가 OPU(130)의 케이스나 하우징 내 냉각수 유로(워터 재킷)를 통과한 뒤 열교환기(120)로 유입됨을 설명하였으나, 이와 달리, 도 3에 나타낸 바와 같이, 냉각수가 냉각수 라인(154)을 통해 바로 열교환기(120)로 공급되도록 할 수도 있다.
이때에는 열교환기(120)에 냉각수가 유입되는 입구포트(121)와, OPU(130) 냉각 및 오일과의 열교환을 마친 냉각수가 배출되는 출구포트(122)가 모두 구비된다.
상기 열교환기(120)의 입구포트(121)는 워터펌프(153)와 냉각수 라인(154)을 통해 연결되고, 상기 열교환기(120)의 출구포트(122)는 라디에이터(151)와 냉각수 라인(154)을 통해 연결된다.
이 경우, 냉각수가 열교환기(120) 내 냉각수 유로(123)를 통과하는 동안, OPU(130)에서 발생하는 열을 냉각수가 흡수하는 동시에, 이 냉각수가 열교환기(120) 내 오일 유로(124)를 통과하는 오일과도 열교환을 하게 된다.
이러한 구성에서 열교환기(120)를 통과하는 냉각수에 의해 OPU(130)의 발열부품(131)이 냉각될 있도록 열교환기(120)와 OPU(130)는 열 전달 가능하게 접촉된 상태가 되도록 일체화되어야 한다.
그리고, 상기 열교환기(120)에서 냉각수와 오일의 열교환에 따르면, EOP(110)의 모터(111)를 냉각한 오일로부터 냉각수가 열을 전달받게 되고, 이에 열교환기(120)에서는 오일이 냉각수에 의해 냉각된다.
한편, 유냉식 냉각장치(102)에서는, EOP(110)에 의해 압송되는 오일, 즉 EOP(110)에 의해 변속기(140)로 공급될 오일 중 일부가 EOP(110)의 내부에서 분류된 뒤 열교환기(120)로 흐르도록 하는 오일 유로가 구성되고, 더불어 상기 분류된 오일이 열교환기(120)를 통과한 후에는 모터(111)를 냉각하기 위해 EOP(110)의 모터 측 내부로 이동하도록 하는 오일 유로가 구성된다.
보다 상세히 설명하면, EOP(110)의 펌핑부(112)에는 오일이 흡입되어 들어오는 흡입포트(113)와, 오일이 압송되어 배출되는 배출포트(118)가 구비된다.
상기 흡입포트(113)는 자동변속기(140)를 순환한 오일을 오일필터(141)를 통해 흡입할 수 있도록 상기 오일필터(141) 측과 오일 라인(144)을 통해 연결된다.
상기 배출포트(118)는 압송되는 오일이 밸브바디(142)를 거쳐 자동변속기(140)로 공급될 수 있도록 상기 밸브바디(142) 측과 오일 라인(143)을 통해 연결된다.
또한, 유냉식 냉각장치(102)의 오일 유로는, 오일이 압송되는 펌핑부(112)의 출구측 유로(117), 즉 펌핑부(112)에서 상기 배출포트(118)로 연결되는 출구측 유로(117)로부터 분기되어 모터(111)와 열교환기(120), 다시 모터(111)의 내부를 차례로 거친 뒤 입구측 유로(114)로 연결되는 유로 구조를 가질 수 있다.
즉, 상기 유냉식 냉각장치(102)는, EOP(110)에 의해 압송되는 오일 중 일부가 EOP(110)의 내부에서 분류된 뒤 열교환기(120)로 흐르도록 하는 제1 오일 유로(115), 상기 열교환기(120)의 내부에 구비되어 상기 제1 오일 유로(115)와 연결된 제2 오일 유로(124), 그리고 상기 EOP(110)에서 모터(111)를 냉각하기 위한 오일이 통과하도록 구비되고 상기 제2 오일 유로(124)와 연결된 제3 오일 유로(116a,116b)를 포함한다.
여기서, 상기 제1 오일 유로(115)는 오일이 압송되는 펌핑부(112)의 출구측 유로(117)에서 분기된다.
이에 펌핑부(112)에서 압송되는 오일 중 일부는 상기 출구측 유로(117)에서 제1 오일 유로(115)로 흐르게 되고, 오일 중 그 나머지는 상기 출구측 유로(117)에서 펌핑부(112)의 배출포트(118)를 통해 배출되어 밸브바디(142) 측으로 압송된다.
그리고, 상기 제1 오일 유로(115)는 열교환기(120) 내 오일 유로인 제2 오일 유로(124)와 연결되고, 상기 제2 오일 유로(124)는 모터(111)를 냉각하기 위한 오일 유로인 제3 오일 유로(116a,116b)와 연결된다.
상기 제3 오일 유로는 분기된 유로(116a), 및 이 분기된 유로가 다시 합쳐진 유로(116b)를 포함하며, 상기 합쳐진 유로(116b)가 오일이 흡입되는 펌핑부(112)의 입구측 유로(114), 즉 흡입포트(113)에 연결된 입구측 유로(114)와 연결된다.
도 3에 나타낸 바와 같이, EOP(110)의 모터(111)에서는 미도시된 회전자 및 고정자를 둘러싸도록 그 바깥쪽으로 위치되는 복수 개의 분기된 유로(116a)가 모터(111) 측 하우징의 내부에 형성될 수 있고, 상기 분기된 유로(116a)를 통과한 오일은 이후 합쳐진 유로(116b)를 통과하도록 되어 있다.
이에 따라, EOP(110)의 펌핑부(112)에서 출구측 유로(117)로 압송된 오일 중 일부가 제1 오일 유로(115)로 분류되어 흐르게 되고, 이때 오일 중 그 나머지는 밸브바디(142)로 압송된 뒤 자동변속기(140)로 공급된다.
상기와 같이 제1 오일 유로(115)로 분류되어 흐르는 오일은 열교환기(120) 내 제2 오일 유로(124)를 거치게 되는데, 이때 오일이 열교환기(120) 내 제2 오일 유로(124)를 통과하는 동안 열교환기(120) 내 냉각수 유로(123)를 통과하는 냉각수와 열교환을 하게 된다.
차량에서 냉각수는 특정 온도(예, 80℃) 이하로 관리되므로 열교환기(120)에서 오일을 냉각하는 작용을 하게 되고, 이로써 오일이 열교환기(120) 내 제2 오일 유로(124)를 통과하는 동안 냉각수와의 열교환에 의해 냉각될 수 있게 된다.
이후 냉각된 오일은 모터(111) 측 하우징 내 분기 유로(116a)를 통과하면서 모터(111)를 냉각하고, 모터(111)를 냉각한 오일은 이후 합쳐진 유로(116b)를 통해 펌핑부(112)의 입구측 유로(114)로 흐른 뒤, 자동변속기(140)로부터 흡입포트(113)를 통해 흡입된 오일과 입구측 유로(114)에서 합쳐진 뒤 펌핑부(112)의 출구측 유로(117)로 압송된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 전동식 오일펌프 시스템에서는 워터펌프(153)에 의해 순환되는 냉각수가 OPU(130)의 발열부품(131)을 냉각하고, EOP(110)에 의해 순환되는 오일이 EOP(110)의 모터(111)를 냉각한다.
또한, 열교환기(120)에서는 냉각수와 오일 사이의 열교환이 이루어지고, 이때 오일이 냉각수에 의해 냉각되며, 열교환기를 통과한 냉각수는 이후 라디에이터(151)에서 열을 방출하게 된다.
이러한 본 발명에서는 냉각수와의 열교환을 통해 냉각된 오일이 EOP의 모터를 냉각하게 되므로 모터 효율이 증대될 수 있고, 모터에 있어서 전류밀도가 증가하여 사이즈 축소와 같은 설계 변경이 가능해진다.
결국, 펌프 모터의 원가 절감을 달성할 수 있고, 펌프 모터의 효율 증대에 따른 연비 개선의 효과를 기대할 수 있다.
또한, OPU와 EOP를 일체형으로 구성함으로써 양측을 연결하는 와이어(케이블)의 사용을 최소화할 수 있고, 이를 통해 원가 절감 및 중량 저감을 달성할 수 있으며, 와이어를 통한 전자파 노이즈의 방출을 축소할 수 있어 전자파 성능의 향상을 기대할 수 있다.
또한, 와이어로 인한 전기적 손실이 최소화됨으로써 모터 효율 상승 및 연비 개선의 효과를 기대할 수 있다.
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.
101 : 수냉식 냉각장치 102 : 유냉식 냉각장치
110 : 전동식 오일펌프(EOP) 111 :모터
112 : 펌핑부 113 : 흡입포트
114 : 입구측 유로 115 : 제1 오일 유로
116a : 제3 오일 유로(분기된 유로) 116b : 제3 오일 유로(합쳐진 유로)
117 : 출구측 유로 118 : 배출포트
120 : 열교환기 121 : 입구포트
122 : 출구포트 123 : 냉각수 유로
124 : 제2 오일 유로 130 : 오일펌프 제어유닛(OPU)
131 : 발열부품 140 : 변속기
141 : 오일필터 142 : 밸브바디
143, 144 : 오일 라인 151 : 라디에이터
153 : 리저버 152 : 워터펌프(EWP)
154 : 냉각수 라인

Claims (8)

  1. 모터의 동력에 의해 펌핑부가 작동하여 오일을 흡입 및 압송하는 전동식 오일펌프;
    전동식 오일펌프의 구동을 제어하는 오일펌프 제어유닛;
    냉각수를 이용하여 오일펌프 제어유닛을 냉각하는 수냉식 냉각장치;
    오일을 이용하여 전동식 오일펌프를 냉각하는 유냉식 냉각장치; 및
    상기 수냉식 냉각장치의 냉각수와 유냉식 냉각장치의 오일이 통과하도록 구비되고, 상기 통과하는 냉각수와 오일 사이에 열교환이 이루어지도록 구성된 열교환기를 포함하는 전동식 오일펌프 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전동식 오일펌프는 흡입한 오일을 밸브바디로 압송하여 상기 밸브바디를 통해 변속기에 공급하는 오일펌프인 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전동식 오일펌프와 오일펌프 제어유닛이 열교환기를 사이에 두고 일체로 결합된 일체형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수냉식 냉각장치는,
    냉각수의 열을 방출하기 위한 라디에이터;
    상기 라디에이터와 열교환기 사이를 연결하는 냉각수 라인; 및
    냉각수를 흡입 및 압송하여 상기 라디에이터와 열교환기 사이의 냉각수 라인을 따라 순환시키는 워터펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 열교환기는 냉각수가 통과하는 냉각수 유로를 구비하고,
    상기 열교환기의 냉각수 유로를 통과하는 냉각수에 의해 오일펌프 제어유닛의 냉각이 이루어질 수 있도록 상기 열교환기와 오일펌프 제어유닛이 열전달 가능하게 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 유냉식 냉각장치는,
    상기 전동식 오일펌프에서 압송되는 오일 중 일부가 분류된 뒤 열교환기로 흐를 수 있도록 전동식 오일펌프 내에 형성된 제1 오일 유로;
    상기 열교환기 내에 형성되고, 상기 제1 오일 유로와 연결되며, 상기 제1 오일 유로에서 들어온 오일이 통과하는 동안, 통과하는 오일과 상기 열교환기 내 냉각수 유로를 통과하는 냉각수 사이의 열교환이 이루어지도록 하는 제2 오일 유로; 및
    상기 전동식 오일펌프 내에 형성되고, 상기 제2 오일 유로와 연결되며, 상기 제2 오일 유로에서 들어온 오일이 통과하는 동안, 통과하는 오일에 의해 전동식 오일펌프의 모터 냉각이 이루어지도록 하는 제3 오일 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전동식 오일펌프의 펌핑부에는 오일이 흡입되어 들어오는 흡입포트, 및 압송되는 오일이 배출되는 배출포트가 구비되고,
    상기 제1 오일 유로는, 전동식 오일펌프의 펌핑부에서 상기 배출포트로 연결되어 배출포트로 압송되는 오일이 흐르는 출구측 유로로부터 분기되어 상기 열교환기 내 제2 오일 유로로 연결되는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3 오일 유로는, 전동식 오일펌프의 펌핑부에서 상기 흡입포트와 연결되어 흡입포트에서 흡입되는 오일이 흐르는 입구측 유로로부터 상기 열교환기 내 제2 오일 유로로 연결되는 것을 특징으로 하는 전동식 오일펌프 시스템.
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