KR20220097479A - 감속 기어박스, 전기 차량 구동 시스템, 및 전기 차량 - Google Patents

감속 기어박스, 전기 차량 구동 시스템, 및 전기 차량 Download PDF

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KR20220097479A
KR20220097479A KR1020227019084A KR20227019084A KR20220097479A KR 20220097479 A KR20220097479 A KR 20220097479A KR 1020227019084 A KR1020227019084 A KR 1020227019084A KR 20227019084 A KR20227019084 A KR 20227019084A KR 20220097479 A KR20220097479 A KR 20220097479A
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drive system
shaft
transmission
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KR1020227019084A
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이훙 정
펑위 류
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후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 출원은 감속 기어박스(100), 전기 차량 구동 시스템, 및 전기 차량을 제공한다. 감속 기어박스(100)는 모터 입력 샤프트(1a), 엔진 입력 샤프트(1b), 중간 샤프트(2), 제1 출력 샤프트(3a), 제2 출력 샤프트(3b), 및 차동 기어(4)를 포함하고, 여기서 제1 출력 샤프트(3a) 및 제2 출력 샤프트(3b)는 차동 기어(4)와 트랜스미션 연결되고; 모터 입력 샤프트(1a)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션을 연결하도록 구성된 제1 트랜스미션 어셈블리(X1); 엔진 입력 샤프트(1a)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션을 연결 또는 분리하도록 구성된 제2 트랜스미션 어셈블리(X2); 및 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션을 연결 또는 분리하도록 구성된 제3 트랜스미션 어셈블리(X3)을 추가로 포함한다. 본 출원에서 제공되는 감속 기어박스는 기존의 직렬 확장된 범위의 전기 차량의 엔진 및 발전기가 차량을 직접 구동할 수 없다는 문제를 해결할 수 있고, 그에 의해 차량의 가속 성능, 경제성, 및 조종성을 향상시킨다.

Description

감속 기어박스, 전기 차량 구동 시스템, 및 전기 차량
본 출원은 2019년 11월 15일자로 중국 특허청에 출원되고 발명의 명칭이 "REDUCTION GEARBOX, ELECTRIC VEHICLE DRIVE SYSTEM, AND ELECTRIC VEHICLE"인 중국 특허 출원 제201911116557.0호에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
본 출원은 전기 차량 기술 분야에 관한 것으로, 특히, 감속 기어박스, 전기 차량 구동 시스템, 및 전기 차량에 관한 것이다.
전지 전기 차량(battery electric vehicle)은 재충전 가능한 전지에 의해 완전히 전력을 공급받는 차량이다. 현재, 전지 전기 차량들은 짧은 구동 범위, 긴 충전 시간, 큰 전지 중량, 및 고비용과 같은 공통적인 문제들을 여전히 갖는 반면, 확장된 범위의 전기 차량들은 전지 전기 차량들의 이러한 문제를 바람직한 방식으로 해결할 수 있다. 차량의 전력 전지(power battery)의 전력이 충분할 때 순수 전기 구동 모드가 사용되고, 차량의 전력 전지의 전력이 비교적 낮을 때 확장된 범위의 구동 모드가 대신 사용된다. 따라서, 확장된 범위의 전기 차량은 현재 시장에서의 주류 신에너지 차량 솔루션들 중 하나이다.
일반적으로, 확장된 범위의 전기 차량은 직렬 구동 솔루션을 사용한다. 구체적으로, 엔진 및 발전기가 차량을 직접 구동할 수 없지만, 엔진은 발전기를 구동하여 전기를 발생시키고 전력 전지 및 구동 모터에 전력을 공급하여 차량의 구동 범위를 확장한다. 이 솔루션의 단점은 엔진 및 발전기가 차량을 직접 구동할 수 없고, 에너지 흐름의 전달 경로가 길어서, 차량의 경제성이 열악해 진다는 것이다.
본 출원은 기존의 직렬 확장된 범위의 전기 차량(existing series extended range electric vehicle)의 엔진 및 발전기가 차량을 직접 구동할 수 없다는 문제를 해결하여, 차량의 가속 성능, 경제성, 및 조종성을 향상시키기 위한 감속 기어박스, 전기 차량 구동 시스템, 및 전기 차량을 제공한다.
제1 양태에 따르면, 모터 입력 샤프트, 엔진 입력 샤프트, 중간 샤프트, 제1 출력 샤프트, 제2 출력 샤프트, 및 차동 기어를 포함하는 감속 기어박스가 제공된다. 제1 출력 샤프트와 제2 출력 샤프트 양쪽 모두는 차동 기어와 트랜스미션 연결된다. 감속 기어박스는: 모터 입력 샤프트와 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션을 연결하도록 구성된 제1 트랜스미션 어셈블리; 엔진 입력 샤프트와 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션을 연결 또는 분리하도록 구성된 제2 트랜스미션 어셈블리; 및 중간 샤프트와 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션을 연결 또는 분리하도록 구성된 제3 트랜스미션 어셈블리를 추가로 포함한다.
본 출원에서, 제1 트랜스미션 어셈블리, 제2 트랜스미션 어셈블리, 및 제3 트랜스미션 어셈블리는 감속 기어박스 내부의 전력 트랜스미션 경로를 제어할 수 있다. 구체적으로는, 다음과 같은 몇 가지 케이스가 있을 수 있다.
케이스 (1): 엔진 입력 샤프트와 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션이 분리되고, 중간 샤프트와 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션이 연결될 때, 모터가 전력 출력 장치로서 기능한다. 출력 전력은 모터 입력 샤프트, 중간 샤프트, 및 차동 기어를 연속적으로 통과한 후에 제1 출력 샤프트 및 제2 출력 샤프트로 전달되고, 최종적으로 휠들에 전달된다.
케이스 (2): 엔진 입력 샤프트와 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션이 연결되고, 중간 샤프트와 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션이 분리될 때, 모터는 발전 장치로서 기능한다. 엔진에 의해 출력된 전력은 엔진 입력 샤프트, 중간 샤프트, 및 모터 입력 샤프트를 연속적으로 통과한 후에 모터에 전달되고, 모터는 전기를 발생시킨다.
케이스 (3): 엔진 입력 샤프트와 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션이 연결되고, 중간 샤프트와 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션도 연결될 때, 모터가 전력 출력 장치로서 기능하는지 또는 발전 장치로서 기능하는지에 기초하여 2개의 케이스가 있을 수 있다.
케이스 (3a): 모터가 전력 출력 장치로서 기능할 때, 모터에 의해 출력된 전력은 모터 입력 샤프트를 통과한 후에 중간 샤프트에 전달되고, 엔진에 의해 출력된 전력도 엔진 입력 샤프트를 통과한 후에 중간 샤프트에 전달된다. 모터 및 엔진의 전력은 수렴하고, 그 후 차동 기어를 통해 제1 출력 샤프트 및 제2 출력 샤프트에 전달되고, 최종적으로 휠들에 전달된다.
케이스 (3b): 모터가 발전 장치로서 기능할 때, 엔진에 의해 출력된 전력은 엔진 입력 샤프트를 통과한 후에 중간 샤프트에 전달된다. 이 경우, 전력은 2개의 부분으로 분할된다. 전력의 일 부분은 모터 입력 샤프트를 통과한 후에 모터에 전달되고, 모터는 전기를 발생시킨다. 전력의 다른 부분은 차동 기어를 통해 제1 출력 샤프트 및 제2 출력 샤프트에 전달되고, 최종적으로 휠들에 전달된다.
케이스 (4): 엔진 입력 샤프트와 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션이 연결 또는 분리되고, 중간 샤프트와 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션이 분리될 때, 모터와 엔진이 모두 작동하지 않고, 차량의 구동을 위한 대기 보조 장치로서 기능할 수 있다. 이 경우, 차동 기어의 토크는 차량의 주행 과정에서 중간 샤프트, 모터 입력 샤프트, 및 엔진 입력 샤프트에 전달되지 않는다. 따라서, 추가적인 기계적 회전 마찰 손실이 야기되지 않는다. 이는 차량의 경제성을 향상시킨다.
요약하면, 본 출원에서 제공되는 감속 기어박스는 모터 및 엔진의 사용 기능들을 풍부하게 할 수 있고, 모터 및 엔진이 차량을 주행하도록 직접 구동할 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 에너지 전달 경로가 단축되고 에너지 변환의 횟수가 감소되어, 차량의 가속 성능, 경제성, 및 조종성을 향상시킨다.
가능한 설계에서, 제1 트랜스미션 어셈블리는: 모터 입력 샤프트 상에 슬리빙되고 모터 입력 샤프트와 트랜스미션 연결되는 모터 입력 샤프트 기어; 및 중간 샤프트 상에 슬리빙되고, 중간 샤프트와 트랜스미션 연결되며, 모터 입력 샤프트 기어와 맞물리는 중간 샤프트 기어휠을 포함한다.
모터 입력 샤프트와 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 모터 입력 샤프트 기어 및 중간 샤프트 기어휠을 사용하여 연결될 수 있다. 예를 들어, 모터에 의해 출력되고 모터 입력 샤프트 상에 있는 전력은 모터 입력 샤프트 기어 및 중간 샤프트 기어휠을 사용하여 중간 샤프트에 전달될 수 있다.
다른 예로서, 엔진에 의해 출력되고 중간 샤프트 상에 있는 전력은 모터 입력 샤프트 기어 및 중간 샤프트 기어휠을 사용하여 모터 입력 샤프트에 전달될 수 있어서, 모터가 전기를 발생시킬 수 있다.
전술한 내용은 제1 트랜스미션 어셈블리의 조성을 설명하기 위한 예로서 2개의 기어를 사용하지만, 제1 트랜스미션 어셈블리의 조성에 대한 임의의 제한으로서 해석될 수 없다는 것을 이해해야 한다. 제1 트랜스미션 어셈블리에 포함된 컴포넌트의 수량, 및 컴포넌트의 형태 등은 본 출원에서 제한되지 않고, 전술한 전력 트랜스미션 기능들을 구현할 수 있는 임의의 트랜스미션 어셈블리(또는 단일 컴포넌트)는 본 출원의 보호 범위 내에 속할 것이다.
예를 들어, 다른 실시예에서, 제1 트랜스미션 어셈블리는 더 많은 기어를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 다른 실시예에서, 제1 트랜스미션 어셈블리의 현재 기어들의 일부 또는 전부는 체인과 같은 다른 트랜스미션 컴포넌트로 대체될 수 있다.
또 다른 예로서, 제1 트랜스미션 어셈블리는 더 양호한 트랜스미션 제어를 위한 적어도 하나의 클러치를 추가로 포함할 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 감속 기어박스에서, 샤프트 상에 슬리빙되고 샤프트와 트랜스미션 연결되는 컴포넌트에 대해, 컴포넌트와 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 키(예를 들어, 스플라인) 조인트 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
가능한 설계에서, 제2 트랜스미션 어셈블리는: 서로 끼워맞춰지는 제1 능동 부품과 제1 수동 부품를 포함하는 제1 클러치- 제1 능동 부품은 엔진 입력 샤프트와 트랜스미션 연결됨 -; 제1 수동 부품과 트랜스미션 연결되는 엔진 입력 샤프트 기어; 및 중간 샤프트 상에 슬리빙되고, 중간 샤프트와 트랜스미션 연결되며, 엔진 입력 샤프트 기어와 맞물리는 중간 샤프트 피니언을 포함한다.
전술한 내용은 제2 트랜스미션 어셈블리의 조성을 설명하기 위한 예로서 2개의 기어 및 하나의 클러치를 사용하지만, 제2 트랜스미션 어셈블리의 조성에 대한 임의의 제한으로서 해석될 수 없다는 것을 이해해야 한다. 제2 트랜스미션 어셈블리에 포함된 컴포넌트의 수량, 및 컴포넌트의 형태 등은 본 출원에서 제한되지 않고, 전술한 전력 트랜스미션 기능을 구현할 수 있는 임의의 트랜스미션 어셈블리(또는 단일 컴포넌트)는 본 출원의 보호 범위 내에 속할 것이다.
예를 들어, 다른 실시예에서, 제2 트랜스미션 어셈블리는 더 많은 기어를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 다른 실시예에서, 제2 트랜스미션 어셈블리의 현재 기어들의 일부 또는 전부는 체인과 같은 다른 트랜스미션 컴포넌트로 대체될 수 있다.
또 다른 예로서, 다른 실시예에서, 이 실시예에서의 제2 트랜스미션 어셈블리의 클러치는 대안적으로 전력 트랜스미션을 연결 및 분리하기 위해 동기화기(synchronizer)와 같은 컴포넌트로 대체될 수 있다.
전력 트랜스미션 경로에 관한 케이스 (2)의 전술한 관련 설명을 참조하면, 본 출원의 이 실시예에서, 엔진에 의해 출력된 전력은 엔진 입력 샤프트 기어, 중간 샤프트 피니언, 중간 샤프트 기어휠, 및 모터 입력 샤프트 기어와 같은 복수의 기어를 통과한 후에만 모터에 전달될 수 있어서, 모터는 모터 입력 샤프트를 엔진 입력 샤프트 기어에 트랜스미션 방식으로 직접 연결하는 대신에 전기를 발생시킨다. 모터의 최대 회전 속도는 일반적으로 엔진의 최대 회전 속도보다 크다. 따라서, 회전 속도 비율은 본 출원에서의 전술한 설정을 사용함으로써 요건에 기초하여 적절히 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 엔진 및 모터는 상이한 회전 속도로 작동하여, 그들 각각의 회전 속도 및 토크 특성을 최대한 활용할 수 있다.
가능한 설계에서, 제3 트랜스미션 어셈블리는: 중간 샤프트 피니언; 차동 기어 상에만 슬리빙되고 중간 샤프트 피니언과 맞물리는 출력 샤프트 기어; 및 서로 끼워맞춰지는 제2 능동 부품 및 제2 수동 부품을 포함하는 제2 클러치- 제2 능동 부품은 출력 샤프트 기어와 트랜스미션 연결되고, 제2 수동 부품은 차동 기어와 트랜스미션 연결됨 -를 포함한다.
구체적으로, 이 실시예에서, 제3 트랜스미션 어셈블리는 중간 샤프트 피니언을 포함한다. 전술한 분석으로부터, 중간 샤프트 피니언이 또한 제2 트랜스미션 어셈블리의 일부라는 것을 알 수 있다. 즉, 중간 샤프트 피니언은 제3 트랜스미션 어셈블리 및 제2 트랜스미션 어셈블리에 의해 공유된다. 전술한 설정을 사용함으로써, 감속 기어박스의 구조가 단순화될 수 있고, 제어 복잡성이 감소될 수 있으며, 생산 비용이 감소될 수 있다.
출력 샤프트 기어는 단지 차동 기어 상에 슬리빙되고 중간 샤프트 피니언과 맞물린다. 출력 샤프트 기어가 단지 차동 기어 상에 슬리빙된다는 것은 출력 샤프트 기어가 차동 기어 상에 슬리빙되지만 출력 샤프트 기어와 차동 기어 사이에서 직접 전력 트랜스미션이 수행될 수 없다는 것을 의미한다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어, 출력 샤프트 기어는 베어링을 사용하여 차동 기어 상에 슬리빙될 수 있다.
제2 클러치는 서로 끼워맞춰지는 제2 능동 부품과 제2 수동 부품을 포함한다. 제2 능동 부품은 출력 샤프트 기어와 트랜스미션 연결되고, 제2 수동 부품은 차동 기어와 트랜스미션 연결된다. 제2 수동 부품은 차동 기어의 전력 입력 단부로서 고려될 수 있다.
전술한 내용은 제3 트랜스미션 어셈블리의 조성을 설명하기 위한 예로서 2개의 기어 및 하나의 클러치를 사용하지만, 제3 트랜스미션 어셈블리의 조성에 대한 임의의 제한으로서 해석될 수 없다는 것을 이해해야 한다. 제3 트랜스미션 어셈블리에 포함된 컴포넌트의 수량, 및 컴포넌트의 형태 등은 본 출원에서 제한되지 않고, 전술한 전력 트랜스미션 기능을 구현할 수 있는 임의의 트랜스미션 어셈블리(또는 단일 컴포넌트)는 본 출원의 보호 범위 내에 속할 것이다.
예를 들어, 다른 실시예에서, 제3 트랜스미션 어셈블리는 더 많은 기어를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 다른 실시예에서, 제3 트랜스미션 어셈블리 및 제2 트랜스미션 어셈블리는 중간 샤프트 피니언을 공유하지 않는다. 별개의 기어가 출력 샤프트 기어와 맞물리도록 중간 샤프트 상에 배치되어, 제3 트랜스미션 어셈블리 내의 중간 샤프트 피니언을 대체할 수 있다. 대안적으로, 제3 트랜스미션 어셈블리 및 제1 트랜스미션 어셈블리는 중간 샤프트 기어휠을 공유할 수 있고, 출력 샤프트 기어는 중간 샤프트 기어휠과 맞물린다.
또 다른 예로서, 다른 실시예에서, 제3 트랜스미션 어셈블리의 현재 기어들의 일부 또는 전부는 체인과 같은 다른 트랜스미션 컴포넌트로 대체될 수 있다.
또 다른 예로서, 다른 실시예에서, 이 실시예에서의 제3 트랜스미션 어셈블리의 클러치는 대안적으로 전력 트랜스미션을 연결 및 분리하기 위해 동기화기와 같은 컴포넌트로 대체될 수 있다.
제2 양태에 따르면, 제1 구동 시스템을 포함하는 전기 차량 구동 시스템이 제공된다. 제1 구동 시스템은 제1 모터, 엔진, 및 제1 양태의 임의의 설계에서 제공되는 감속 기어박스를 포함한다. 모터 입력 샤프트는 제1 모터와 트랜스미션 연결되고, 엔진 입력 샤프트는 엔진과 트랜스미션 연결된다. 제1 모터는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하고 전기 에너지를 기계 에너지로 변환할 수 있는 이중-목적 모터이다.
선택적으로, 제1 구동 시스템은 차량의 전륜 구동 시스템일 수 있거나, 또는 차량의 후륜 구동 시스템일 수 있다. 이는 이 출원에서 제한되지 않는다.
선택적으로, 제1 구동 시스템은 차량의 고유 구동 시스템일 수 있거나, 또는 차량의 복수의(예를 들어, 2개의) 구동 시스템 중 하나일 수 있다. 이는 이 출원에서 제한되지 않는다.
가능한 설계에서, 구동 시스템은 제2 구동 시스템을 추가로 포함한다. 제2 구동 시스템은 제2 모터 및 변속 트랜스미션 장치를 포함하고, 제2 모터는 변속 트랜스미션 장치와 트랜스미션 연결된다.
가능한 설계에서, 구동 시스템의 구동 모드는 순수 전기 2륜 구동 모드를 포함한다. 순수 전기 2륜 구동 모드에서, 제1 모터 및 엔진은 정지 상태에 있고, 중간 샤프트와 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션은 분리 상태에 있고, 엔진 입력 샤프트와 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 연결 또는 분리 상태에 있으며; 제2 모터는 구동 상태에 있다.
가능한 설계에서, 구동 시스템의 구동 모드는 순수 전기 4륜 구동 모드를 포함한다. 순수 전기 4륜 구동 모드에서, 제1 모터는 구동 상태에 있고, 엔진은 정지 상태에 있고, 중간 샤프트와 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있고, 엔진 입력 샤프트와 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 분리 상태에 있으며; 제2 모터는 구동 상태에 있다.
가능한 설계에서, 구동 시스템의 구동 모드는 확장된 범위의 직렬 구동 모드를 포함한다. 확장된 범위의 직렬 구동 모드에서, 제1 모터는 발전 상태에 있고, 엔진은 구동 상태에 있고, 중간 샤프트와 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션은 분리 상태에 있고, 엔진 입력 샤프트와 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있으며; 제2 모터는 구동 상태에 있다.
가능한 설계에서, 구동 시스템의 구동 모드는 확장된 범위의 병렬 구동 모드를 포함한다. 확장된 범위의 병렬 구동 모드에서, 제1 모터는 구동 또는 발전 상태에 있고, 엔진은 구동 상태에 있고, 중간 샤프트와 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있고, 엔진 입력 샤프트와 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있으며; 제2 모터는 구동 상태에 있다.
가능한 설계에서, 제1 구동 시스템은 전륜 구동 시스템이고, 제2 구동 시스템은 후륜 구동 시스템이거나; 또는 제1 구동 시스템은 후륜 구동 시스템이고, 제2 구동 시스템은 전륜 구동 시스템이다.
가능한 설계에서, 구동 시스템은 차량 제어기(예를 들어, 전자 제어 유닛(electronic control unit, ECU)일 수 있음), 제1 모터 제어기, 제2 모터 제어기, 엔진 제어기, 전력 전지, 감속 기어박스 제어기, 및 변속 트랜스미션 장치 제어기를 추가로 포함한다.
제1 모터 제어기는 제1 모터와 차량 제어기의 양쪽에 전기적으로 연결되고, 제2 모터 제어기는 제2 모터와 차량 제어기의 양쪽에 전기적으로 연결되고, 엔진 제어기는 엔진과 차량 제어기의 양쪽에 전기적으로 연결되고, 감속 기어박스 제어기와 변속 트랜스미션 장치 제어기는 차량 제어기에 전기적으로 연결된다. 전력 전지는 제1 모터, 제2 모터, 및 차량 제어기 모두에 전기적으로 연결된다.
제3 양태에 따르면, 휠들, 하프샤프트들, 및 제2 양태의 임의의 설계에서 제공되는 구동 시스템을 포함하는 전기 차량이 제공된다. 구동 시스템은 전기 차량을 주행하도록 구동하기 위해 하프샤프트들을 통해 휠들과 트랜스미션 연결된다.
도 1은 기존의 직렬 확장된 범위의 전기 차량(existing series extended range electric vehicle)의 구동 원리도이고;
도 2는 본 출원의 실시예에 따른 감속 기어박스의 구조의 개략도이고;
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 전기 차량 구동 시스템의 구조의 예시적인 개략도이고;
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 전기 차량 구동 시스템의 구조의 다른 예시적인 개략도이고;
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 전기 차량 구동 시스템의 구조의 또 다른 예시적인 개략도이고;
도 6은 순수 전기 2륜 구동 모드에서의 구동 시스템의 전력 트랜스미션 경로에 대한 개략도이고;
도 7은 순수 전기 4륜 구동 모드에서의 구동 시스템의 전력 트랜스미션 경로에 대한 개략도이고;
도 8은 확장된 범위의 직렬 구동 모드에서의 구동 시스템에 대한 전력 트랜스미션 경로의 개략도이고;
도 9는 확장된 범위의 병렬 구동 모드에서의 구동 시스템에 대한 전력 트랜스미션 경로의 개략도이고;
도 10은 본 출원의 실시예에 따른 전기 차량 구동 시스템의 제어 원리도이다.
본 출원의 기술적 솔루션들, 및 이점들을 더 명확하게 하기 위해, 이하에서는 추가로 첨부 도면들을 참조하여 본 출원의 구현들을 상세히 설명한다. 달리 정의되지 않는 한, 본 개시내용의 실시예들에서 사용되는 모든 기술적 용어들은 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
계속되는 지구 환경의 가혹함으로 인해, 전기 차량에 대한 사람들의 욕구가 더 강해졌다. 전지 전기 차량들은 제로 방출, 제로 오염, 높은 효율, 및 오일에 대한 의존성 없음과 같은 특징들을 갖는다. 그러나, 전기 차량들이 필요로 하는 축전지의 에너지 밀도 및 구동 범위는 현재 사람들의 요건들을 만족시킬 수 없기 때문에, 전기 차량들은 종래의 내연 기관들에 비해 경쟁력이 없다. 구동 범위가 증가될 수 있고 하이브리드 전기 차량과 전지 전기 차량의 장점들을 통합하는 전기 차량으로서, 확장된 범위의 전기 차량은 내연 기관 차량으로부터 전지 전기 차량으로의 양호한 이행일 수 있다.
오리지널 전지 전기 차량에 기초하여, 차량내 전력 공급 시스템(in-vehicle power supply system)이 확장된 범위의 전기 차량에 추가로 제공된다. 이와 같이, 전지의 전력이 불충분할 경우, 차량내 전력 공급 시스템은 전지에 전력을 공급할 수 있고, 그 후 전지는 확장된 범위의 전기 차량의 구동 시스템에 전력을 공급할 수 있거나, 또는 차량내 전력 공급 시스템은 구동 시스템에 전력을 직접 공급할 수 있어, 확장된 범위의 전기 차량의 구동 범위가 증가될 수 있게 된다.
기존의 확장된 범위의 전기 차량은 일반적으로 직렬 구동 모드를 사용한다. 도 1은 기존의 직렬 확장된 범위의 전기 차량의 구동 원리도이다. 차량내 재충전 가능한 전력 전지 시스템이 차량의 구동 범위 요건을 충족시킬 수 없을 때, 차량-장착형 보조 전력 공급 장치가 턴온되어 전력 시스템에 에너지를 제공함으로써 전기 차량의 구동 범위를 확장할 수 있다. 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 이 경우, 엔진은 발전기를 구동하여 전기를 발생시키고 전력 전지에 전력을 공급하도록 제어될 수 있고, 전력 전지는 모터에 전력을 공급하고, 모터는 감속 기어박스 또는 트랜스미션을 사용하여 휠들을 구동하여 주행한다. 대안적으로, 엔진이 발전기를 구동하여 전기를 발생시킨 후에, 발전기는 모터에 전력을 직접 공급할 수 있고, 모터는 감속 기어박스 또는 트랜스미션을 사용하여 휠을 구동하여 주행한다.
그러나, 전술한 구동 솔루션에서, 엔진과 발전기는 모두 단일 기능을 가지며 차량을 직접 구동할 수 없고, 확장된 범위의 직렬 구동 모드가 사용될 때 차량의 경제성이 열악한데, 그 이유는 에너지 흐름의 전달 경로가 길고(구체적으로, 엔진은 발전기를 구동하여 전기를 발생시키고 → 발전기는 전기를 발생시킨 후에 전력 전지를 충전하고 → 전력 전지는 전력 전지가 방전된 후에 모터에 전력을 공급하고 → 모터는 차량을 주행하도록 구동함), 여러 번의 변환이 수행된 후에 많은 에너지가 손실되기 때문이다.
전술한 분석에 기초하여, 본 출원의 실시예들에서, 구동 시스템의 감속 기어박스가 최적화되고 개선되어, 기존의 직렬 확장된 범위의 전기 차량 내의 엔진 및 발전기가 차량을 직접 구동할 수 없다는 문제를 해결하고, 그에 의해 차량의 가속 성능, 경제성 및 조종성을 개선한다.
제1 양태에 따르면, 본 출원은 먼저 전기 차량 구동 시스템에 적용될 수 있는 감속 기어박스를 제공한다. 도 2는 본 출원의 실시예에 따른 감속 기어박스(100)의 구조의 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 감속 기어박스(100)는 모터 입력 샤프트(1a), 엔진 입력 샤프트(1b), 중간 샤프트(2), 제1 출력 샤프트(3a), 제2 출력 샤프트(3b), 차동 기어(4), 제1 트랜스미션 어셈블리 X1, 제2 트랜스미션 어셈블리 X2 및 제3 트랜스미션 어셈블리 X3을 포함한다.
제1 출력 샤프트(3a) 및 제2 출력 샤프트(3b)는 모두 차동 기어(4)와 트랜스미션 연결된다.
제1 트랜스미션 어셈블리 X1은 모터 입력 샤프트(1a)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션을 연결하도록 구성된다.
제2 트랜스미션 어셈블리 X2는 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션을 연결 또는 분리하도록 구성된다.
제3 트랜스미션 어셈블리 X3은 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션을 연결 또는 분리하도록 구성된다.
구체적으로, 본 출원의 이 실시예에서, 감속 기어박스(100)의 모터 입력 샤프트(1a)는 모터의 출력 샤프트와 트랜스미션 연결되도록 구성되며, 예를 들어, 스플라인(spline)을 통해 모터의 출력 샤프트에 연결될 수 있다.
모터는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하고 전기 에너지를 기계 에너지로 변환할 수 있는 이중-목적 모터일 수 있다. 즉, 모터는 구동 모터로서 기능할 수 있고, 전력의 작용 하에 전력을 출력할 수 있고, 또한 발전기로서 기능할 수 있고(이 경우, 모터의 출력 샤프트는 입력 샤프트임), 외부 구동력의 작용 하에 전기를 발생시킨다.
모터는 모터 입력 샤프트(1a)와 트랜스미션 연결된다. 모터가 구동 모드로 작동할 때, 모터는 모터 입력 샤프트(1a)를 통해 감속 기어박스(100)에 전력을 전달할 수 있다. 모터가 발전 모드에서 작동할 때, 감속 기어박스(100)의 전력은 모터 입력 샤프트(1a)를 통해 모터에 전달될 수 있어서, 모터가 전기를 발생시킨다.
감속 기어박스(100)의 엔진 입력 샤프트(1b)는, 엔진의 출력 샤프트와 트랜스미션 연결되도록 구성되며, 예를 들어, 스플라인을 통해 엔진의 출력 샤프트에 연결될 수 있다. 엔진에 의해 출력된 전력은 엔진 입력 샤프트(1b)를 통해 감속 기어박스(100)에 전달된다.
제1 출력 샤프트(3a) 및 제2 출력 샤프트(3b)는 각각 차량의 좌측의 휠 C 및 우측의 휠 C에 트랜스미션 연결되어 휠 C에 전력을 전달하여 차량을 구동하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 출력 샤프트(3a) 및 제2 출력 샤프트(3b)는 각각 하프샤프트를 통해 2개의 측부 상의 휠들과 트랜스미션 연결될 수 있다.
차동 기어(4)는 좌우(또는 전방 및 후방) 구동 휠이 상이한 회전 속도로 회전할 수 있게 하고, 차량이 회전하거나 불균일한 도로 상에서 주행할 때 양측에서 구동 휠의 순수한 롤링 운동(rolling motion)을 보장할 수 있다.
차동 기어(4)는 하나의 전력 입력 단부 및 2개의 전력 출력 단부를 포함한다. 제1 출력 샤프트(3a) 및 제2 출력 샤프트(3b)는 차동 기어(4)의 2개의 전력 출력 단부와 각각 트랜스미션 연결된다.
제1 트랜스미션 어셈블리 X1, 제2 트랜스미션 어셈블리 X2, 및 제3 트랜스미션 어셈블리 X3은 감속 기어박스(100) 내부의 전력 트랜스미션 경로를 제어할 수 있다. 구체적으로는, 다음과 같은 몇 가지 케이스가 있을 수 있다.
케이스 (1): 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션이 분리되고, 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션이 연결될 때, 모터는 전력 출력 장치로서 기능한다. 출력된 전력은 모터 입력 샤프트(1a), 중간 샤프트(2), 및 차동 기어(4)를 연속적으로 통과한 후에 제1 출력 샤프트(3a) 및 제2 출력 샤프트(3b)에 전달되고, 최종적으로 휠들에 전달된다.
케이스 (2): 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션이 연결되고, 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션이 분리될 때, 모터는 발전 장치로서 기능한다. 엔진에 의해 출력된 전력은 엔진 입력 샤프트(1b), 중간 샤프트(2), 및 모터 입력 샤프트(1a)를 연속적으로 통과한 후에 모터에 전달되고, 모터는 전기를 발생시킨다.
케이스 (3): 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션이 연결되고, 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션도 연결될 때, 모터가 전력 출력 장치로서 기능하는지 또는 발전 장치로서 기능하는지에 기초하여 2가지 케이스가 있을 수 있다.
케이스 (3a): 모터가 전력 출력 장치로서 기능할 때, 모터에 의해 출력된 전력은 모터 입력 샤프트(1a)를 통과한 후에 중간 샤프트(2)에 전달되고, 엔진에 의해 출력된 전력도 엔진 입력 샤프트(1b)를 통과한 후에 중간 샤프트(2)에 전달된다. 모터 및 엔진의 전력은 수렴하고, 그 후 차동 기어(4)를 통해 제1 출력 샤프트(3a) 및 제2 출력 샤프트(3b)에 전달되고, 최종적으로 휠들에 전달된다.
케이스 (3b): 모터가 발전 장치로서 기능할 때, 엔진에 의해 출력된 전력은 엔진 입력 샤프트(1b)를 통과한 후에 중간 샤프트(2)에 전달된다. 이 경우, 전력은 2개의 부분으로 분할된다. 전력의 일 부분은 모터 입력 샤프트(1a)를 통과한 후에 모터에 전달되고, 모터는 전기를 발생시킨다. 전력의 다른 부분은 차동 기어(4)를 통해 제1 출력 샤프트(3a) 및 제2 출력 샤프트(3b)에 전달되고, 최종적으로 휠들에 전달된다.
케이스 (4): 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션이 연결 또는 분리되고, 중간 샤프트(2)과 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션이 분리될 때, 모터와 엔진이 모두 작동하지 않고, 차량의 구동을 위한 대기 보조 장치로서 기능할 수 있다. 이 경우, 차동 기어(4)의 토크는 차량의 주행 과정에서 중간 샤프트(2), 모터 입력 샤프트(1a), 및 엔진 입력 샤프트(1b)에 전달되지 않는다. 따라서, 추가적인 기계적 회전 마찰 손실이 야기되지 않는다. 이는 차량의 경제성을 향상시킨다.
요약하면, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 감속 기어박스(100)는 모터 및 엔진의 사용 기능들을 풍부하게 할 수 있고, 모터 및 엔진이 차량을 주행하도록 직접 구동할 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 에너지 전달 경로가 단축되고 에너지 변환의 횟수가 감소되어, 차량의 가속 성능, 경제성, 및 조종성을 향상시킨다.
제1 트랜스미션 어셈블리 X1은 모터 입력 샤프트(1a)와 중간 샤프트(2) 사이에서 전력 트랜스미션을 연결하도록 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예에서, 제1 트랜스미션 어셈블리 X1은 모터 입력 샤프트 기어(5) 및 중간 샤프트 기어휠(6)을 포함한다.
구체적으로, 모터 입력 샤프트 기어(5)는 모터 입력 샤프트(1a) 상에 슬리빙되고 모터 입력 샤프트(1a)와 트랜스미션 연결된다. 중간 샤프트 기어휠(6)은 중간 샤프트(2) 상에 슬리빙되고, 중간 샤프트(2)와 트랜스미션 연결되고, 모터 입력 샤프트 기어(5)와 맞물린다. 모터 입력 샤프트(1a)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션은 모터 입력 샤프트 기어(5) 및 중간 샤프트 기어휠(6)을 사용하여 연결될 수 있다.
예를 들어, 모터에 의해 출력되고 모터 입력 샤프트(1a) 상에 있는 전력은 모터 입력 샤프트 기어(5) 및 중간 샤프트 기어휠(6)을 사용하여 중간 샤프트(2)로 전달될 수 있다.
다른 예로서, 엔진에 의해 출력되고 중간 샤프트(2) 상에 있는 전력은 모터 입력 샤프트 기어(5) 및 중간 샤프트 기어휠(6)을 사용하여 모터 입력 샤프트(1a)에 전달될 수 있어서, 모터가 전기를 발생시킬 수 있다.
전술한 내용은 제1 트랜스미션 어셈블리 X1의 조성을 설명하기 위한 예로서 2개의 기어를 사용하지만, 제1 트랜스미션 어셈블리 X1의 조성에 대한 임의의 제한으로서 해석될 수 없다는 것을 이해해야 한다. 제1 트랜스미션 어셈블리 X1에 포함된 컴포넌트의 수량, 및 컴포넌트의 형태 등은 본 출원에서 제한되지 않고, 전술한 전력 트랜스미션 기능들을 구현할 수 있는 임의의 트랜스미션 어셈블리(또는 단일 컴포넌트)는 본 출원의 보호 범위 내에 속할 것이다.
예를 들어, 다른 실시예에서, 제1 트랜스미션 어셈블리 X1은 더 많은 기어를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 다른 실시예에서, 제1 트랜스미션 어셈블리 X1의 현재 기어들의 일부 또는 전부는 체인과 같은 다른 트랜스미션 컴포넌트로 대체될 수 있다.
또 다른 예로서, 제1 트랜스미션 어셈블리 X1은 더 양호한 트랜스미션 제어를 위한 적어도 하나의 클러치를 추가로 포함할 수 있다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 감속 기어박스(100)에서, 샤프트 상에 슬리빙되고 샤프트와 트랜스미션 연결되는 컴포넌트에 대해, 컴포넌트와 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 키(예를 들어, 스플라인) 조인트 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
제2 트랜스미션 어셈블리 X2는 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션을 연결 또는 분리하도록 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서, 제2 트랜스미션 어셈블리 X2는 제1 클러치(7), 엔진 입력 샤프트 기어(8), 및 중간 샤프트 피니언(9)을 포함한다.
구체적으로, 제1 클러치(7)는 서로 끼워맞춰지는 제1 능동 부품 및 제1 수동 부품을 포함하고, 제1 능동 부품은 엔진 입력 샤프트(1b)와 트랜스미션 연결되고;
엔진 입력 샤프트 기어(8)는 제1 수동 부품과 트랜스미션 연결되고,
중간 샤프트 피니언(9)은 중간 샤프트(2) 상에 슬리빙되고, 중간 샤프트(2)와 트랜스미션 연결되며, 엔진 입력 샤프트 기어(8)와 맞물린다.
엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션은 제1 클러치(7)의 제1 능동 부품과 제1 수동 부품을 함께 조인트함으로써 연결될 수 있고, 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션은 제1 능동 부품을 제1 수동 부품으로부터 분리함으로써 분리될 수 있다.
제1 능동 부품과 제1 수동 부품이 함께 조인트될 때, 엔진에 의해 출력된 전력은 엔진 입력 샤프트(1b), 제1 클러치(7), 엔진 입력 샤프트 기어(8), 및 중간 샤프트 피니언(9)을 연속적으로 통과한 후에 중간 샤프트(2)에 전달될 수 있다.
전술한 내용은 제2 트랜스미션 어셈블리 X2의 조성을 설명하기 위한 예로서 2개의 기어 및 하나의 클러치를 사용하지만, 제2 트랜스미션 어셈블리 X2의 조성에 대한 임의의 제한으로서 해석될 수 없다는 것을 이해해야 한다. 제2 트랜스미션 어셈블리 X2에 포함된 컴포넌트의 수량, 및 컴포넌트의 형태 등은 본 출원에서 제한되지 않고, 전술한 전력 트랜스미션 기능을 구현할 수 있는 임의의 트랜스미션 어셈블리(또는 단일 컴포넌트)는 본 출원의 보호 범위 내에 속할 것이다.
예를 들어, 다른 실시예에서, 제2 트랜스미션 어셈블리 X2는 더 많은 기어를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 다른 실시예에서, 제2 트랜스미션 어셈블리 X2의 현재 기어들의 일부 또는 전부는 체인과 같은 다른 트랜스미션 컴포넌트로 대체될 수 있다.
또 다른 예로서, 다른 실시예에서, 이 실시예에서의 제2 트랜스미션 어셈블리 X2의 클러치는 대안적으로 전력 트랜스미션을 연결 및 분리하기 위해 동기화기와 같은 컴포넌트로 대체될 수 있다.
전력 트랜스미션 경로에 관한 케이스 (2)의 전술한 관련 설명을 참조하면, 본 출원의 본 실시예에서, 엔진에 의해 출력된 전력은 엔진 입력 샤프트 기어(8), 중간 샤프트 피니언(9), 중간 샤프트 기어휠(6), 및 모터 입력 샤프트 기어(5)와 같은 복수의 기어를 통과한 후에만 모터에 전달될 수 있어서, 모터는 모터 입력 샤프트(1a)를 엔진 입력 샤프트 기어(1b)에 트랜스미션 방식으로 직접 연결하는 대신에 전기를 발생시킨다. 모터의 최대 회전 속도는 일반적으로 엔진의 최대 회전 속도보다 크다. 따라서, 회전 속도 비율은 본 출원에서의 전술한 설정을 사용함으로써 요건에 기초하여 적절히 조정될 수 있다. 이러한 방식으로, 엔진 및 모터는 상이한 회전 속도로 작동하여, 그들 각각의 회전 속도 및 토크 특성을 최대한 활용할 수 있다.
제3 트랜스미션 어셈블리 X3는 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션을 연결 또는 분리하도록 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서, 제3 트랜스미션 어셈블리 X3는 중간 샤프트 피니언(9), 출력 샤프트 기어(10), 및 제2 클러치(11)를 포함한다.
구체적으로, 본 실시예에서, 제3 트랜스미션 어셈블리 X3는 중간 샤프트 피니언(9)을 포함한다. 전술한 분석으로부터, 중간 샤프트 피니언(9)이 또한 제2 트랜스미션 어셈블리 X2의 일부라는 것을 알 수 있다. 즉, 중간 샤프트 피니언(9)은 제3 트랜스미션 어셈블리 X3 및 제2 트랜스미션 어셈블리 X2에 의해 공유된다. 전술한 설정을 사용함으로써, 감속 기어박스(100)의 구조가 단순화될 수 있고, 제어 복잡성이 감소될 수 있으며, 생산 비용이 감소될 수 있다.
출력 샤프트 기어(10)는 단지 차동 기어(4) 상에 슬리빙되고 중간 샤프트 피니언(9)과 맞물린다. 출력 샤프트 기어(10)가 차동 기어(4) 상에만 슬리빙된다는 것은 출력 샤프트 기어(10)가 차동 기어(4) 상에 슬리빙되지만 출력 샤프트 기어(10)와 차동 기어(4) 사이에서 직접 전력 트랜스미션이 수행될 수 없다는 것을 의미한다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어, 출력 샤프트 기어(10)는 베어링을 사용하여 차동 기어(4) 상에 슬리빙될 수 있다.
제2 클러치(11)는 서로 끼워맞춰지는 제2 능동 부품과 제2 수동 부품을 포함한다. 제2 능동 부품은 출력 샤프트 기어(10)와 트랜스미션 연결되고, 제2 수동 부품은 차동 기어(4)와 트랜스미션 연결된다. 제2 수동 부품은 차동 기어(4)의 전력 입력 단부로서 고려될 수 있다.
중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션은 제2 클러치(11)의 제2 능동 부품과 제2 수동 부품을 함께 조인트함으로써 연결될 수 있고, 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션은 제2 능동 부품을 제2 수동 부품으로부터 분리함으로써 분리될 수 있다.
제2 능동 부품과 제2 수동 부품이 함께 조인트될 때, 중간 샤프트(2) 상의 전력은 중간 샤프트 피니언(9), 출력 샤프트 기어(10), 및 제2 클러치(11)를 연속적으로 통과한 후에 차동 기어(4)에 전달될 수 있다.
전술한 내용은 제3 트랜스미션 어셈블리 X3의 조성을 설명하기 위한 예로서 2개의 기어 및 하나의 클러치를 사용하지만, 제3 트랜스미션 어셈블리 X3의 조성에 대한 임의의 제한으로서 해석될 수 없다는 것을 이해해야 한다. 제3 트랜스미션 어셈블리 X3에 포함된 컴포넌트의 수량, 및 컴포넌트의 형태 등은 본 출원에서 제한되지 않고, 전술한 전력 트랜스미션 기능을 구현할 수 있는 임의의 트랜스미션 어셈블리(또는 단일 컴포넌트)는 본 출원의 보호 범위 내에 속할 것이다.
예를 들어, 다른 실시예에서, 제3 트랜스미션 어셈블리 X3은 더 많은 기어를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 다른 실시예에서, 제3 트랜스미션 어셈블리 X3 및 제2 트랜스미션 어셈블리 X2는 중간 샤프트 피니언(9)을 공유하지 않는다. 별개의 기어가 출력 샤프트 기어(10)와 맞물리도록 중간 샤프트(2) 상에 배치되어, 제3 트랜스미션 어셈블리 X3 내의 중간 샤프트 피니언(9)을 대체할 수 있다. 대안적으로, 제3 트랜스미션 어셈블리 X3 및 제1 트랜스미션 어셈블리 X1은 중간 샤프트 기어휠(6)을 공유할 수 있고, 출력 샤프트 기어(10)는 중간 샤프트 기어휠(6)과 맞물린다.
또 다른 예로서, 다른 실시예에서, 제3 트랜스미션 어셈블리 X3의 현재 기어들의 일부 또는 전부는 체인과 같은 다른 트랜스미션 컴포넌트로 대체될 수 있다.
또 다른 예로서, 다른 실시예에서, 이 실시예에서의 제3 트랜스미션 어셈블리 X3의 클러치는 대안적으로 전력 트랜스미션을 연결 및 분리하기 위해 동기화기와 같은 컴포넌트로 대체될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 감속 기어박스(100)는 하우징(12)을 추가로 포함할 수 있다. 하우징(12)에는 모터 입력 샤프트(1a), 엔진 입력 샤프트(1b), 제1 출력 샤프트(3a), 및 제2 출력 샤프트(3b)에 대응하는 위치에 관통 구멍이 제공되어, 모터 입력 샤프트(1a) 및 엔진 입력 샤프트(1b)가 각각 모터 및 엔진에 연결되고, 제1 출력 샤프트(3a) 및 제2 출력 샤프트(3b)가 휠들에 연결된다. 중간 샤프트(2)는 하우징(12)의 내벽에 회전가능하게 고정된다.
선택적으로, 베어링이 각각의 관통 구멍 내에 추가로 배치될 수 있고, 전술한 샤프트들 각각은 베어링에 고정되어, 샤프트와 외부 컴포넌트 사이의 연결의 신뢰성을 향상시킨다.
다른 양태에 따르면, 감속 기어박스(100)의 구조에 기초하여, 본 출원의 실시예는 전기 차량 구동 시스템을 추가로 제공한다. 이하에서는 구동 시스템을 상세히 설명한다.
도 3은 본 출원의 실시예에 따른 전기 차량 구동 시스템의 구조의 예시적인 개략도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 구동 시스템은 제1 구동 시스템을 포함하고, 제1 구동 시스템은 제1 모터 M1, 엔진 E, 및 감속 기어박스(100)를 포함한다.
감속 기어박스(100)의 모터 입력 샤프트(1a)는 제1 모터 M1의 출력 샤프트와 트랜스미션 연결되고, 감속 기어박스(100)의 엔진 입력 샤프트(1b)는 엔진 E의 출력 샤프트와 트랜스미션 연결된다.
본 출원의 이 실시예에서 제공되는 제1 구동 시스템에서, 모터 입력 샤프트(1a)와 제1 모터 M1의 출력 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 키(예를 들어, 스플라인) 조인트 방식으로 구현될 수 있고, 엔진 입력 샤프트(1b)와 엔진 E의 출력 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 키(예를 들어, 스플라인) 조인트 방식으로 구현될 수 있다.
또한, 이 실시예에서, 제1 모터 M1은 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하고 전기 에너지를 기계 에너지로 변환할 수 있는 이중-목적 모터이다. 즉, 제1 모터 M1은 전력 출력 장치로서 기능할 수 있고, 모터 입력 샤프트(1a)를 사용하여 전력의 작용 하에 감속 기어박스(100)에 전력을 출력한다. 또한, 제1 모터 M1은 발전 장치로서도 기능할 수 있고, 감속 기어박스(100)는 모터 입력 샤프트(1a)를 사용하여 제1 모터 M1에 전력을 출력하여, 제1 모터가 전기를 발생시킬 수 있다.
감속 기어박스(100)의 제1 출력 샤프트(3a)는 하프샤프트 S를 통해 차량의 좌측 상의 휠 T와 트랜스미션 연결될 수 있거나, 또는 하프샤프트 S를 통해 차량의 우측 상의 휠 T와 트랜스미션 연결될 수 있다. 이는 본 출원의 이 실시예에서 엄격하게 제한되지 않는다. 이하에서, 설명의 편의상, 달리 명시되지 않는 한, 제1 출력 샤프트(3a)가 차량의 좌측 상의 휠 C에 트랜스미션 연결되고 제2 출력 샤프트(3b)가 차량의 우측 상의 휠 C에 트랜스미션 연결되는 예가 설명을 위해 사용되며, 차량의 좌측 및 우측은 차량의 구동 방향을 기준으로 사용하여 결정된다.
구동 시스템은 전술한 실시예에서 제공된 감속 기어박스(100)를 사용하기 때문에, 구동 시스템은 또한 감속 기어박스(100)에 대응하여 기술적 효과를 갖는다. 세부사항들은 여기에서 다시 설명하지 않는다.
선택적으로, 제1 구동 시스템은 차량의 전륜 구동 시스템일 수 있거나, 또는 차량의 후륜 구동 시스템일 수 있다. 이는 이 출원에서 제한되지 않는다.
선택적으로, 제1 구동 시스템은 차량의 고유 구동 시스템일 수 있거나, 또는 복수의(예를 들어, 2개의) 구동 시스템 중 하나일 수 있다. 이는 이 출원에서 제한되지 않는다.
도 4는 본 출원의 실시예에 따른 전기 차량 구동 시스템의 구조의 다른 예시적인 개략도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 구동 시스템과 비교하여, 이 실시예에서 제공된 구동 시스템은 제1 구동 시스템 이외에 제2 구동 시스템을 포함한다. 제2 구동 시스템은 임의의 전기 차량 구동 시스템일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서, 제2 구동 시스템은 제2 모터 M2 및 변속 트랜스미션 장치(200)를 포함한다. 제2 모터 M2는 임의의 구동 모터일 수 있고, 변속 트랜스미션 장치(200)는 감속 기어박스 또는 다속(multi-speed) 트랜스미션일 수 있다. 제2 모터 M2는 전력의 작용 하에서 변속 트랜스미션 장치(200)에 전력을 전달하고, 변속 트랜스미션 장치(200)는 하프샤프트들 S를 통해 휠들 T에 전력을 전달하여 차량을 주행하도록 구동한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원의 이 실시예에서, 제1 구동 시스템은 전륜 구동 시스템이고, 제2 구동 시스템은 후륜 구동 시스템이다. 즉, 제1 구동 시스템은 차량의 헤드 방향으로 더 전진하는 구동 시스템이다.
도 5는 본 출원의 실시예에 따른 전기 차량 구동 시스템의 구조의 또 다른 예시적인 개략도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서, 대안적으로, 제1 구동 시스템은 후륜 구동 시스템일 수 있고, 제2 구동 시스템은 전륜 구동 시스템이다.
본 실시예에서 제공되는 구동 시스템에서, 제1 모터 M1은 구동, 발전, 또는 정지 상태에 있도록 제어될 수 있고, 엔진 E는 구동 또는 정지 상태에 있도록 제어될 수 있고, 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션은 연결 또는 분리 상태에 있도록 제어될 수 있고, 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션은 연결 또는 분리 상태에 있도록 제어될 수 있다. 이러한 방식으로, 구동 시스템은 순수 전기 2륜 구동(후륜 구동) 모드, 순수 전기 4륜 구동 모드, 확장된 범위의 직렬 구동 모드, 및 확장된 범위의 병렬 구동 모드와 같은 구동 모드들을 갖고, 사용을 위한 상이한 구동 모드들 사이에서 전환하여, 차량의 상이한 동작 조건들의 요건들을 충족시킬 수 있다.
이하에서는 4가지 유형의 구동 모드: 순수 전기 2륜 구동 모드, 순수 전기 4륜 구동 모드, 확장된 범위의 직렬 구동 모드, 및 확장된 범위의 병렬 구동 모드를 상세히 설명한다.
(1) 순수 전기 2륜 구동 모드
순수 전기 2륜 구동 모드는 순수 전기 모드에서 인에이블되는 2륜 구동을 의미한다. 순수 전기 2륜 구동 모드의 전형적인 응용 시나리오는 차량의 전력 전지의 전력이 충분하고(예를 들어, 전지의 충전 상태(state of charge, SOC)) ≥ 20%) 차량의 구동 토크 요건이 낮다는 것이다. 순수 전기 2륜 구동 모드에서, 제1 구동 시스템은 작동하지 않을 수 있고, 제2 구동 시스템은 차량을 주행하도록 구동한다.
구체적으로, 이 경우, 제1 모터 M1 및 엔진 E는 정지 상태에 있고, 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션은 분리 상태에 있고, 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션은 연결 또는 분리 상태에 있으며; 제2 모터 M2는 구동 상태에 있다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 순수 전기 2륜 구동 모드에서의 구동 시스템에 대한 전력 트랜스미션 경로를 추가로 설명한다.
도 6은 순수 전기 2륜 구동 모드에서의 구동 시스템에 대한 전력 트랜스미션 경로의 개략도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 구동 시스템이 순수 전기 2륜 구동 모드에 있을 때, 제1 구동 시스템은 작동하지 않고, 제2 구동 시스템은 차량을 주행하도록 구동한다. 제2 모터 M2에 의해 출력된 전력은 변속 트랜스미션 장치(200) 및 하프샤프트들 S를 통과한 후에 차량의 후방의 휠들 T에 전달되어 차량을 주행하도록 구동한다.
이 경우, 차량의 주행 과정에서 차동 기어(4)의 토크가 중간 샤프트(2), 모터 입력 샤프트(1a), 및 엔진 입력 샤프트(1b)에 전달되지 않고, 제1 모터 M1, 엔진 E, 및 감속 기어박스(100) 내의 샤프트 및 기어가 모두 정지 상태에 있도록, 제2 클러치(11)는 분리 상태에 있다. 따라서, 추가적인 기계적 회전 마찰 손실이 야기되지 않는다. 이는 차량의 경제성을 향상시킨다.
제2 클러치(11)가 분리 상태에 있기 때문에, 차동 기어(4)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션이 분리되고, 이 경우 제1 클러치(7)의 상태가 제한되지 않을 수 있다는 점에 유의해야 한다.
(2) 순수 전기 4륜 구동 모드
순수 전기 4륜 구동 모드는 순수 전기 모드에서 인에이블되는 4륜 구동을 의미한다. 순수 전기 4륜 구동 모드의 전형적인 응용 시나리오는 차량의 전력 전지의 전력이 충분하고(예를 들어, 전지의 SOC ≥ 20%) 차량의 구동 토크 요건이 높다는 것이다. 순수 전기 4륜 구동 모드에서, 제1 구동 시스템 및 제2 구동 시스템은 차량을 주행하도록 동시에 구동한다.
구체적으로, 이 경우, 제1 모터 M1은 구동 상태에 있고, 엔진 E는 정지 상태에 있고, 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있고, 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션은 분리 상태에 있으며; 제2 모터 M2는 구동 상태에 있다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 순수 전기 4륜 구동 모드에서의 구동 시스템에 대한 전력 트랜스미션 경로를 추가로 설명한다.
도 7은 순수 전기 4륜 구동 모드에서의 구동 시스템에 대한 전력 트랜스미션 경로의 개략도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 구동 시스템이 순수 전기 4륜 구동 모드에 있을 때, 제1 구동 시스템 및 제2 구동 시스템은 공동으로 차량을 주행하도록 구동한다.
이 경우, 제2 클러치(11)는 조인트 상태에 있고, 제1 클러치(7)는 분리 상태에 있다. 제1 모터 M1에 의해 출력된 전력은, 모터 입력 샤프트(1a), 중간 샤프트 기어휠(6), 중간 샤프트(2), 중간 샤프트 피니언(9), 출력 샤프트 기어(10), 및 제2 클러치(11)를 연속적으로 통과한 후에 차동 기어(4)에 전달되고, 그 후 제1 출력 샤프트(3a) 및 제2 출력 샤프트(3b) 양쪽 모두에 전달되고, 하프샤프트 S를 통해 차량의 전방의 양측, 즉 좌우측 상의 휠들 T에 전달되어, 차량을 주행하도록 구동한다. 제1 클러치(7)가 분리 상태에 있기 때문에, 제1 모터 M1에 의해 출력된 전력은 엔진 E에 전달될 수 없다.
제2 모터 M2에 의해 출력된 전력은 변속 트랜스미션 장치(200) 및 하프샤프트들 S를 통과한 후에 차량의 후방의 양측, 즉 좌우측 상의 휠들 T에 전달된다.
순수 전기 4륜 구동 모드에서, 차량 주행에 필요한 구동력은 전방 및 후방의 2개의 모터에 의해 함께 제공되고, 따라서 차량의 우수한 가속 성능 및 조종성이 달성될 수 있다.
(3) 확장된 범위의 직렬 구동 모드
확장된 범위의 직렬 구동 모드의 전형적인 응용 시나리오는 차량의 전력 전지의 전력이 불충분하고(예를 들어, 전지의 SOC < 20%) 차량이 저속이라는 것이다. 확장된 범위의 직렬 구동 모드에서, 제1 구동 시스템에서의 엔진 E는 제1 모터 M1을 구동하여 전기를 발생시키고, 제2 구동 시스템은 차량을 주행하도록 구동한다.
구체적으로, 이 경우, 제1 모터 M1은 발전 상태에 있고, 엔진 E는 구동 상태에 있고, 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션은 분리 상태에 있고, 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있으며; 제2 모터 M2는 구동 상태에 있다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 확장된 범위의 직렬 구동 모드에서의 구동 시스템에 대한 전력 트랜스미션 경로를 추가로 설명한다.
도 8은 확장된 범위의 직렬 구동 모드에서의 구동 시스템에 대한 전력 트랜스미션 경로의 개략도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 구동 시스템이 확장된 범위의 직렬 구동 모드에 있을 때, 제1 구동 시스템은 제1 모터 M1을 구동하여 전기를 발생시키고, 제2 구동 시스템은 차량을 주행하도록 구동한다.
이 경우, 제1 클러치(7)는 조인트 상태에 있고, 제2 클러치(11)는 분리 상태에 있다. 엔진 E에 의해 출력된 전력은, 엔진 입력 샤프트(1b), 제1 클러치(7), 엔진 입력 샤프트 기어(8), 중간 샤프트 피니언(9), 중간 샤프트(2), 중간 샤프트 기어휠(6), 모터 입력 샤프트 기어(5), 및 모터 입력 샤프트(1a)를 연속적으로 통과한 후에 제1 모터 M1에 전달되어, 제1 모터 M1을 구동하여 전기를 발생시킨다.
제2 모터 M2에 의해 출력된 전력은 변속 트랜스미션 장치(200) 및 하프샤프트들 S를 통과한 후에 차량의 후방의 양측, 즉 좌우측 상의 휠들 T에 전달된다.
제1 모터 M1에 의해 발생된 전기 에너지는 차량의 전력 전지를 충전하기 위해 사용되거나 또는 제2 모터 M2에 직접 공급되어 차량을 주행하도록 구동하고, 차량 주행에 필요한 구동력은 제2 모터 M2에 의해 제공된다. 이 모드에서, 엔진 E는 양호한 연비로 회전 속도 및 토크로 안정적으로 작동할 수 있고, 따라서 차량의 양호한 연비가 범위-확장 단계(range-extended phase)에서의 저속 혼잡 조건에서 달성될 수 있다.
(4) 확장된 범위의 병렬 구동 모드
확장된 범위의 병렬 구동 모드의 전형적인 응용 시나리오는 차량의 전력 전지의 전력이 불충분하고(예를 들어, 전지의 SOC < 20%) 차량이 중속 또는 고속에 있다는 것이다. 확장된 범위의 병렬 구동 모드에서, 차량의 상태 및 주행을 위한 구동력 요건에 기초하여 제1 구동 시스템 내의 제1 모터 M1에 대해 구동 또는 발전 제어가 수행될 수 있다.
확장된 범위의 병렬 구동 모드에서, 제1 구동 시스템 내의 제1 모터 M1 및 엔진 E는 차량을 주행하도록 동시에 구동할 수 있거나, 또는 엔진 E는 또한 차량을 주행하도록 구동하면서 전기를 발생시키도록 제1 모터 M1을 구동할 수 있으며; 제2 구동 시스템은 차량을 주행하도록 구동한다.
구체적으로, 이 경우, 제1 모터 M1은 구동 또는 발전 상태에 있고, 엔진 E는 구동 상태에 있고, 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있고, 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있으며; 제2 모터 M2는 구동 상태에 있다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 확장된 범위의 병렬 구동 모드에서의 구동 시스템에 대한 전력 트랜스미션 경로를 추가로 설명한다.
도 9는 확장된 범위의 병렬 구동 모드에서의 구동 시스템에 대한 전력 트랜스미션 경로의 개략도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 구동 시스템이 확장된 범위의 병렬 구동 모드에 있을 때, 제1 클러치(7)는 조인트 상태에 있고, 제2 클러치(11)도 조인트 상태에 있다. 제1 모터 M1의 상이한 동작 상태들에 기초한 전력 트랜스미션 경로에 대한 2가지 케이스가 있을 수 있다.
제1 모터 M1이 구동 상태에 있을 때, 엔진 E에 의해 출력된 전력은 엔진 입력 샤프트(1b), 제1 클러치(7), 및 엔진 입력 샤프트 기어(8)를 연속적으로 통과한 후에 중간 샤프트 피니언(9)에 전달된다. 제1 모터 M1에 의해 출력된 전력은 또한 모터 입력 샤프트(1a), 중간 샤프트 기어휠(6), 및 중간 샤프트(2)를 연속적으로 통과한 후에 중간 샤프트 피니언(9)에 전달된다. 2개의 경로의 전력은 수렴하고, 출력 샤프트 기어(10) 및 제2 클러치(11)를 연속적으로 통과한 후에 차동 기어(4)에 전달되고, 그 후 제1 출력 샤프트(3a) 및 제2 출력 샤프트(3b) 양쪽 모두에 전달되고, 하프샤프트 S를 통해 차량의 양측, 즉 좌우측의 휠들 T에 전달되어, 차량을 주행하도록 구동한다.
제1 모터 M1이 발전 상태에 있을 때, 엔진 E에 의해 출력된 전력은 엔진 입력 샤프트(1b), 제1 클러치(7), 및 엔진 입력 샤프트 기어(8)를 연속적으로 통과한 후에 중간 샤프트 피니언(9)에 전달된다. 전력은 2개의 부분으로 분할된다. 전력의 일 부분은, 출력 샤프트 기어(10)와 제2 클러치(11)를 연속적으로 통과한 후에 차동 기어(4)에 전달되고, 그 후 제1 출력 샤프트(3a)와 제2 출력 샤프트(3b) 양쪽 모두에 전달되고, 하프샤프트들 S를 통해 차량의 양측, 즉 좌우측의 휠들 T에 전달되어, 차량을 주행하도록 구동한다. 전력의 다른 부분은 중간 샤프트(2), 중간 샤프트 기어휠(6), 모터 입력 샤프트 기어(5), 및 모터 입력 샤프트(1a)를 연속적으로 통과한 후에 제1 모터 M1에 전달되어 제1 모터 M1을 구동하여 전기를 발생시킨다.
제2 모터 M2에 의해 출력된 전력은 변속 트랜스미션 장치(200) 및 하프샤프트들 S를 통과한 후에, 양측, 즉 좌우측의 휠들 T에 전달된다.
차량의 상태 및 주행을 위한 구동력 요건에 기초하여 제1 모터 M1에 대해 구동 또는 발전 제어가 수행될 수 있다. 이 모드에서, 엔진 E의 전력은 발전, 충전, 및 방전과 같은 여러 번의 에너지 변환 없이, 차량을 주행하도록 구동하기 위해 직접 출력될 수 있고, 따라서 차량의 연비는 범위-확장 단계에서 차량의 중속 또는 고속에서 개선된다.
도 10은 본 출원의 실시예에 따른 전기 차량 구동 시스템의 제어 원리도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 구동 시스템 및 제2 구동 시스템 이외에, 구동 시스템은 차량 제어기(300)(예를 들어, 전자 제어 유닛(electronic control unit, ECU)일 수 있음), 제1 모터 제어기(400), 제2 모터 제어기(500), 엔진 제어기(600), 전력 전지(700), 감속 기어박스 제어기(800), 및 변속 트랜스미션 장치 제어기(900)를 추가로 포함한다.
제1 모터 제어기(400)는 제1 모터 M1 및 차량 제어기(300)의 양쪽에 전기적으로 연결되고, 제2 모터 제어기(500)는 제2 모터 M2 및 차량 제어기(300)의 양쪽에 전기적으로 연결되고, 엔진 제어기(600)는 엔진 E 및 차량 제어기(300)의 양쪽에 전기적으로 연결되고, 감속 기어박스 제어기(800) 및 변속 트랜스미션 장치 제어기(900)는 차량 제어기(300)에 전기적으로 연결된다. 전력 전지(700)는 제1 모터 M1, 제2 모터 M2, 및 차량 제어기(300) 모두에 전기적으로 연결된다.
제1 모터 제어기(400) 및 제2 모터 제어기(500)는 각각 제1 모터 M1 및 제2 모터 M2를 제어하도록 구성된다. 일 양태에서, 제1 모터 M1 및 제2 모터 M2가 구동 상태에 있는지 또는 정지 상태에 있는지가 제어된다(제1 모터 제어기(400)는 대안적으로 제1 모터 M1을 발전 상태에 있도록 제어할 수 있다). 다른 양태에서, 제1 모터 M1 및 제2 모터 M2에 의해 출력되는 토크들은 제1 모터 M1 및 제2 모터 M2가 구동 상태에 있을 때 제어된다. 전력 전지(700)는 직류를 출력하고, 제1 모터 제어기(400) 및 제2 모터 제어기(500)는 전력에 의해 출력되는 직류를 제1 모터 M1 및 제2 모터 M2에 의해 식별될 수 있는 교류로 변환하도록 추가로 구성된다. 또한, 제1 모터 M1이 발전 상태에 있을 때, 제1 모터 제어기(400)는 제1 모터 M1에 의해 발생되는 교류를 직류로 추가로 변환하고, 이후 교류를 전력 전지(700)에 저장할 수 있다.
엔진 제어기(600)는 엔진 E를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 엔진 제어기(600)는 엔진 E를 구동 상태 또는 정지 상태가 되도록 제어할 수 있고, 또한 엔진 E에 의해 출력되는 토크를 제어할 수 있다.
전력 전지(700)는 제1 모터 M1 및 제2 모터 M2에 전기 에너지를 공급하도록 구성된다. 또한, 전력 전지(700)는 제1 모터 M1에 의해 생성된 전기 에너지를 추가로 저장할 수 있다.
감속 기어박스 제어기(800)는 감속 기어박스(100)를 제어하도록 구성된다. 구체적으로, 감속 기어박스 제어기(800)는, 엔진 입력 샤프트(1b)와 중간 샤프트(2) 사이의 전력 트랜스미션의 연결 또는 분리, 및 중간 샤프트(2)와 차동 기어(4) 사이의 전력 트랜스미션의 연결 또는 분리를 제어하도록 구성된다. 예를 들어, 전술한 목적은 제1 클러치(7)와 제2 클러치(11)의 조인트 또는 분리를 제어함으로써 달성될 수 있다.
변속 트랜스미션 장치 제어기(900)는 변속 트랜스미션 장치(200)를 제어하도록 구성된다.
차량 제어기(300)는 차량의 좌표 제어 센터이며, 차량의 동작 상태에 기초하여 제1 모터 제어기(400), 제2 모터 제어기(500), 엔진 제어기(600), 전력 전지(700), 감속 기어박스 제어기(800), 및 변속 트랜스미션 장치 제어기(900)에 제어 명령을 전송하도록 구성된다.
표 1은 각각의 구동 모드에서 구동 시스템의 엔진 E, 제1 모터 M1, 제1 클러치(7), 제2 클러치(11), 및 제2 모터 M2의 상태의 요약을 설명한다:
표 1: 4개의 구동 모드에서의 구동 시스템의 상태의 요약
구동 모드 컴포넌트들의 상태 요약 전형적인 응용 시나리오
엔진 E 제1 모터
M1		 제1 클러치 7 제2 클러치 11 제2 모터
M2
순수 전기 모드 순수 전기 2륜 휠 구동 셧다운 셧다운 분리 또는 조인됨 분리 드라이버 전력 전지의 전력이 충분하고, 차량의 구동 토크 요건이 낮다.
순수 전기 4륜 휠 구동 셧다운 드라이버 분리 조인트 드라이버 전력 전지의 전력이 충분하고, 차량의 구동 토크 요건이 높다.
확장된 범위의 모드 직렬 구동 모션 제어 전력 공급받음 조인트 분리 드라이버 전력 전지의 전력이 불충분하고, 차량이 저속이다.
병렬 구동 모션 제어 구동 또는 발전 조인트 조인트 드라이버 전력 전지의 전력이 불충분하고, 차량이 중속 또는 고속이다.
요약하면, 본 출원의 이 실시예에서 제공되는 구동 시스템은 다양한 작동 조건들에서 차량의 성능 요건들을 충족시킬 수 있고, 그에 의해 차량의 경제성, 가속 성능, 및 조종성을 개선한다.
또 다른 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 전술한 실시예들 중 어느 하나에서 제공되는 구동 시스템을 포함하는 전기 차량을 추가로 제공한다. 또한, 전기 차량은 휠들 및 하프샤프트들을 추가로 포함한다. 구동 시스템은 전기 차량을 주행하도록 구동하기 위해 하프샤프트들을 통해 휠들과 트랜스미션 연결된다.
전술한 설명들은 단지 본 출원의 구체적인 구현들이지, 본 출원의 보호 범위를 제한하도록 의도되는 것은 아니다. 본 출원에서 개시되는 기술적 범위 내에서 본 분야에서의 통상의 기술자에 의해 용이하게 도출되는 임의의 변형 또는 대체는 본 출원의 보호 범위 내에 속할 것이다. 따라서, 본 출원의 보호 범위는 청구항들의 보호 범위에 종속될 것이다.

Claims (12)

  1. 감속 기어박스로서,
    모터 입력 샤프트, 엔진 입력 샤프트, 중간 샤프트, 제1 출력 샤프트, 제2 출력 샤프트, 및 차동 기어를 포함하고, 상기 제1 출력 샤프트 및 상기 제2 출력 샤프트는 상기 차동 기어와 트랜스미션 연결되며,
    상기 모터 입력 샤프트와 상기 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션을 연결하도록 구성된 제1 트랜스미션 어셈블리;
    상기 엔진 입력 샤프트와 상기 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션을 연결 또는 분리하도록 구성된 제2 트랜스미션 어셈블리; 및
    상기 중간 샤프트와 상기 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션을 연결 또는 분리하도록 구성된 제3 트랜스미션 어셈블리를 추가로 포함하는 감속 기어박스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 트랜스미션 어셈블리는:
    상기 모터 입력 샤프트 상에 슬리빙되고 상기 모터 입력 샤프트와 트랜스미션 연결되는 모터 입력 샤프트 기어; 및
    상기 중간 샤프트 상에 슬리빙되고, 상기 중간 샤프트와 트랜스미션 연결되며, 상기 모터 입력 샤프트 기어와 맞물리는 중간 샤프트 기어휠을 포함하는 감속 기어박스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 트랜스미션 어셈블리는:
    서로 끼워맞춰지는 제1 능동 부품과 제1 수동 부품을 포함하는 제1 클러치- 상기 제1 능동 부품은 상기 엔진 입력 샤프트와 트랜스미션 연결됨 -;
    상기 제1 수동 부품과 트랜스미션 연결되는 엔진 입력 샤프트 기어; 및
    상기 중간 샤프트 상에 슬리빙되고, 상기 중간 샤프트와 트랜스미션 연결되며, 상기 엔진 입력 샤프트 기어와 맞물리는 중간 샤프트 피니언을 포함하는 감속 기어박스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 트랜스미션 어셈블리는:
    중간 샤프트 피니언;
    상기 차동 기어 상에만 슬리빙되고 상기 중간 샤프트 피니언과 맞물리는 출력 샤프트 기어; 및
    서로 끼워맞춰지는 제2 능동 부품 및 제2 수동 부품을 포함하는 제2 클러치- 상기 제2 능동 부품은 상기 출력 샤프트 기어와 트랜스미션 연결되고, 상기 제2 수동 부품은 상기 차동 기어와 트랜스미션 연결됨 -를 포함하는 감속 기어박스.
  5. 전기 차량 구동 시스템으로서,
    제1 구동 시스템을 포함하고, 상기 제1 구동 시스템은 제1 모터, 엔진, 및 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 감속 기어박스를 포함하고;
    상기 모터 입력 샤프트는 상기 제1 모터와 트랜스미션 연결되고, 상기 엔진 입력 샤프트는 상기 엔진과 트랜스미션 연결되며, 상기 제1 모터는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있고 전기 에너지를 기계 에너지로 변환할 수 있는 이중-목적 모터인 전기 차량 구동 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    제2 구동 시스템을 추가로 포함하고, 상기 제2 구동 시스템은 제2 모터 및 변속 트랜스미션 장치를 포함하며, 상기 제2 모터는 상기 변속 트랜스미션 장치와 트랜스미션 연결되는 전기 차량 구동 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 구동 시스템의 구동 모드는 순수 전기 2륜 구동 모드를 포함하고; 상기 순수 전기 2륜 구동 모드에서,
    상기 제1 모터와 상기 엔진은 정지 상태에 있고, 상기 중간 샤프트와 상기 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션은 분리 상태에 있고, 상기 엔진 입력 샤프트와 상기 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 연결 또는 분리 상태에 있으며,
    상기 제2 모터는 구동 상태에 있는 전기 차량 구동 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 구동 시스템의 구동 모드는 순수 전기 4륜 구동 모드를 포함하고; 상기 순수 전기 4륜 구동 모드에서,
    상기 제1 모터는 구동 상태에 있고, 상기 엔진은 정지 상태에 있고, 상기 중간 샤프트와 상기 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있고, 상기 엔진 입력 샤프트와 상기 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 분리 상태에 있으며,
    상기 제2 모터는 구동 상태에 있는 전기 차량 구동 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 구동 시스템의 구동 모드는 확장된 범위의 직렬 구동 모드를 포함하고; 상기 확장된 범위의 직렬 구동 모드에서,
    상기 제1 모터는 발전 상태에 있고, 상기 엔진은 구동 상태에 있고, 상기 중간 샤프트와 상기 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션은 분리 상태에 있고, 상기 엔진 입력 샤프트와 상기 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있으며,
    상기 제2 모터는 구동 상태에 있는 전기 차량 구동 시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 구동 시스템의 구동 모드는 확장된 범위의 병렬 구동 모드를 포함하고; 상기 확장된 범위의 병렬 구동 모드에서,
    상기 제1 모터는 구동 또는 발전 상태에 있고, 상기 엔진은 구동 상태에 있고, 상기 중간 샤프트와 상기 차동 기어 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있고, 상기 엔진 입력 샤프트와 상기 중간 샤프트 사이의 전력 트랜스미션은 연결 상태에 있으며;
    상기 제2 모터는 구동 상태에 있는 전기 차량 구동 시스템.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 구동 시스템은 전륜 구동 시스템이고, 상기 제2 구동 시스템은 후륜 구동 시스템이거나, 또는
    상기 제1 구동 시스템은 후륜 구동 시스템이고, 상기 제2 구동 시스템은 전륜 구동 시스템인 전기 차량 구동 시스템.
  12. 전기 차량으로서,
    휠들, 하프샤프트들, 및 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 구동 시스템을 포함하고, 상기 구동 시스템은 상기 전기 차량을 주행하도록 구동하기 위해 상기 하프샤프트들을 통해 상기 휠들과 트랜스미션 연결되는 전기 차량.
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