KR20230006412A - 저전압 모터-제너레이터를 구비한 하이브리드 파워 트레인 - Google Patents

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KR20230006412A
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low
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power train
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KR1020220081958A
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툴 데 살리스 루퍼트
산썸 다렌
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말레 파워트레인 엘엘씨
인디카 엘엘씨
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Abstract

본 발명은, 내연기관(3); 상기 내연기관(3)에 작동 가능하게 연결되는 클러치(4); 제1단부(51)에서 상기 클러치(4)에 작동 가능하게 연결되고, 제2단부(52)에서 기어박스(6)에 작동 가능하게 연결되는 구동축(5); 상기 구동축(5)에 작동 가능하게 연결되는 저전압 모터-제너레이터(2); 상기 저전압 모터-제너레이터(2)에 작동 가능하게 연결되는 인버터 유닛(7); 전자 제어 유닛(8); 상기 인버터 유닛(7)에 작동 가능하게 연결되는 전원(9)을 포함하고, 상기 저전압 모터-제너레이터(2)는 저전압 모터-제너레이터(2)의 로터(21)와 상기 구동축(5) 사이에서 구동 연결을 형성하는 방식으로 구동축(5) 주위에 동심원 형태로 배치되며, 상기 저전압 모터-제너레이터(2), 상기 인버터 유닛(7), 상기 전원(9) 및 상기 기어박스(6)는 상기 기어박스(6)의 벨 하우징(10) 안에 완전히 배치되고, 상기 전자 제어 유닛(8)은, a) 상기 벨 하우징(10) 안에 적어도 하나의 제어부가 배치되고 상기 벨 하우징(10)의 밖에는 제어부가 배치되지 않는 구성; b) 둘 또는 그 이상의 제어부를 구비하되, 상기 벨 하우징(10) 안에 적어도 하나의 제어부가 배치되고 상기 벨 하우징(10)의 밖에 적어도 하나의 제어부가 배치되는 구성; c) 상기 벨 하우징(10)의 밖에 적어도 하나의 제어부가 배치되고 상기 벨 하우징(10) 안에는 제어부가 배치되지 않는 구성을 포함하는 저전압 모터-제너레이터(2), 특히 48V 모터-제너레이터(2)를 구비한 하이브리드 파워 트레인(1)을 제공한다.

Description

저전압 모터-제너레이터를 구비한 하이브리드 파워 트레인{Hybrid power train with a low-voltage motor-generator}
본 발명은 저전압 모터-제너레이터를 구비한 하이브리드 파워 트레인에 관한 것으로, 특히 독립 청구항에 기재된 바와 같이 48V 모터-제너레이터를 구비한 하이브리드 파워 트레인에 관한 것이다.
종래의 하이브리드 파워 트레인은 내연기관, 인버터를 구비한 고전압 모터-제너레이터, 전원, 내연기관과 고전압 모터-제너레이터의 기계력을 전달하는 구동축, 그리고 상기 고전압 모터-제너레이터와 상기 인버터를 제어하는 전자 제어 유닛으로 구성되어 있다.
이러한 하이브리드 파워 트레인은 예컨대 감속시, 부분적인 연료조절 및 제동시에 차량으로부터 기계적 운동 에너지를 채취하고, 상기 고전압 모터-제너레이터와 상기 인버터를 사용하여 이를 전기에너지로 변환시키는 데에 사용된다. 상기 전기에너지는 전원으로 저장이 되고, 예를 들어 가속할 때와 같이 추가적인 동력이 필요할 때 고전압 모터-제너레이터를 구동하는 데 사용된다.
종래 기술의 하이브리드 파워 트레인은 모터-제너레이터를 구동하기 위해 고전압을 사용하여 작동하기 때문에 이러한 시스템은 시스템의 전기 전도체와 사람이 접촉할 경우 안전상의 위험을 초래한다. 전기 전도체는 고전압 모터-발전기, 인버터, 전원 및 전자 제어 유닛에 존재한다. 이러한 전기 전도체는 차량에서 종종 손상에 취약한 곳에 위치하고 있다. 따라서, 충돌이나 다른 형태의 의도하지 않은 손상의 경우와 같이 손상으로 인해 고전압 전도체가 인체 접촉에 노출될 수 있다.
종래의 하이브리드 파워 트레인은 이러한 안전상의 위험들을 극복하기 위하여 절연재의 추가를 시도하기도 한다. 그러나 이러한 수단은 비용이 많이 들며, 정비 작업이나 부품 분해 또는 특히 모터스포츠에서 빈번하게 발생하는 차량 충돌시에는 적용하기가 어렵다.
본 발명은 종래 기술에서 나타나는 문제점들과 특히 차량 충돌시 운전자, 정비요원, 안전요원 등에게 미치는 위험들을 극복하거나 최소화하기 위하여 구성된 저전압 모터-제너레이터를 구비한 차량용 하이브리드 파워트레인을 제공하는 데 목적이 있다.
이러한 목적은 본 발명의 독립 청구항에 기재된 주제에 의해 해결된다. 본 발명의 유리한 양태들은 종속 청구항들의 주제이다.
본 발명은 저전압 모터-제너레이터, 특히 48V 모터-제너레이터를 구비한 차량 또는 기타 장비용 하이브리드 파워 트레인을 포함하며,
내연기관;
상기 내연기관에 작동 가능하게 연결되는 클러치;
제1단부에서 상기 클러치에 작동 가능하게 연결되고, 제2단부에서 기어박스에 작동 가능하게 연결되는 구동축;
상기 구동축에 작동 가능하게 연결되는 저전압 모터-제너레이터;
상기 저전압 모터-제너레이터에 작동 가능하게 연결되는 인버터 유닛;
전자 제어 유닛;
상기 인버터 유닛에 작동 가능하게 연결되는 전원을 포함한다.
여기서 상기 저전압 모터-제너레이터는 저전압 모터-제너레이터의 로터와 상기 구동축 사이에서 구동 연결을 형성하는 방식으로 구동축 주위에 동심원 형태로 배치된다.
여기서 상기 저전압 모터-제너레이터, 상기 인버터 유닛, 상기 전원 및 상기 기어박스는 상기 기어박스의 벨 하우징 안에 완전히 배치된다. 저전압 모터-제너레이터는 특히 일반적으로 사용되는 지정 48V에서 60V 이하로 공급되는 전력으로 작동한다.
상기 전자 제어 유닛은 a) 상기 벨 하우징 안에 적어도 하나의 제어부가 배치되고 상기 벨 하우징의 밖에는 제어부가 배치되지 않는 구성; b) 둘 또는 그 이상의 제어부를 구비하되, 상기 벨 하우징 안에 적어도 하나의 제어부가 배치되고 상기 벨 하우징의 밖에 적어도 하나의 제어부가 배치되는 구성; 또는 c) 상기 벨 하우징의 밖에 적어도 하나의 제어부가 배치되고 상기 벨 하우징 안에는 제어부가 배치되지 않는 구성을 포함한다.
상기 저전압 모터-제너레이터에서, 상기 인버터-유닛, 전원, 상기 기어박스 및 바람직하기로는 상기 전자 제어 유닛은 상기 기어박스의 벨 하우징 내부에 완전히 배치되는데, 통전 구성요소들, 즉 상기 저전압 모터-제너레이터, 상기 인버터 유닛, 상기 전원 및 바람직하기로는 상기 전자 제어 유닛은 상기 기어박스의 벨 하우징 외측으로부터 접근하기에는 직접적으로 노출되지 않는다. 따라서 암페어가 높은 이들 통전 구성요소들과 직접 접촉할 수 없기 때문에 사용자에게 훨씬 안전하다. 둘 또는 그 이상의 제어부, 즉 적어도 하나의 제어부는 상기 벨 하우징 안에 배치되고 적어도 하나의 제어부는 상기 벨 하우징의 외부에 배치되는 b)의 경우에서, 고전류 통전 제어부는 상기 벨 하우징에 안에 배치될 수 있고, 저전류 통전 제어부는 상기 벨 하우징의 밖에 배치될 수 있다.
상기 벨 하우징의 밖에 적어도 하나의 제어부가 배치되고 상기 벨 하우징의 안에는 제어부가 배치되지 않는 c)의 경우에서, 바람직하기로는 고전류 통전 제어부는 격리 수단이나 덮개에 의해 사람의 접촉을 방지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 벨 하우징의 밖에 배치된 적어도 하나의 제어부는 상기 벨 하우징의 외측벽에 배치될 수 있다. 이것은 조밀한 배치를 가능하게 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 전자 제어 유닛은 속도와 토크를 기본적으로 제어할 수 있도록 하기 위해 모터의 위상 간 고출력 스위칭을 제어할 수 있는 하나의 제어부를 포함한다.
또한, 상기 전자 제어 유닛은 운전자의 요구, 엔진의 작동, 온도, 환경 및/또는 애플리케이션 입력과 같은 다양한 입력(input)을 기초로 하여 토크 및 속도를 제어할 수 있는 하나의 제어부를 포함한다.
상기 저전압 모터-제너레이터, 상기 인버터 유닛, 상기 전원 및 상기 기어박스는 상기 기어박스의 벨 하우징 내부에 완전히 꼭 맞게 들어갈 수 있는 크기와 형상을 갖는다. 바람직하게는, 상기 전자 제어 유닛 또한 다른 구성 요소들과 함께 상기 기어박스의 벨 하우징의 내부에 완전히 꼭 맞게 들어갈 수 있는 크기와 형상을 갖는다.
더욱이, 상기 기어박스의 벨 하우징은 상기 저전압 모터-제너레이터, 상기 인버터 유닛, 상기 전원, 상기 기어박스 및 바람직하게는 상기 전자 제어 유닛을 완전히 수용할 수 있는 크기와 형상을 갖는다.
상기 저전압 모터-제너레이터는 인체가 접촉하더라도 안전할 정도로 낮은 작동 전압에서 작동하도록 구성된다. 바람직한 실시예에서, 상기 저전압 모터-제너레이터는 60V 미만의 작동 전압에서 작동하도록 구성된다.
상기 인버터 유닛은 MOSFETs와 같은 솔리드 스테이트 스위치(solid state switches)를 포함할 수 있다.
바람직한 측면에 따르면, 상기 전원은 상기 인버터 유닛으로부터 1000㎜ 이하, 특히 500㎜ 이하 거리에 위치한다. 이를 통해, 상기 전원을 상기 인버터 유닛에 가깝게 배치할 수 있고, 상기 기어박스의 벨 하우징 내부에서 상기 전원과 상기 인버터 유닛 모두를 가깝게 배치할 수 있다.
또 다른 바람직한 측면에 따르면, 상기 인버터 유닛은 상기 저전압 모터-제너레이터로부터 1000㎜ 이하, 특히 100㎜ 이하로 이격된 위치에 배치된다. 이를 통해 상기 인버터 유닛을 상기 저전압 모터-제너레이터에 가깝게 위치시킬 수 있으며, 상기 인버터 유닛과 상기 저전압 모터-제너레이터가 모두 기어박스의 벨 하우징 내측에 위치할 수 있게 된다.
특히 바람직한 측면에 따르면, 상기 저전압 모터-제너레이터는 축방향 단극 전도체를 포함하며, 이들은 각각 최소 300암페어를 전도할 수 있도록 구성된다. 상기 인버터 유닛은 상기 저전압 모터-제너레이터의 각각의 축방향 단극 전도체에 대하여 적어도 두 개의 솔리드 스테이트 스위치를 제공하도록 구성된다. 상기 솔리드 스테이트 스위치는 각각의 단극 전도체에 직접 배치된다.
축방향 단극 전도체를 포함하는 상기 저전압 모터-제너레이터는 각각 최소 300암페어를 전도할 수 있도록 구성되어 있으며, 30㎾ 이상의 작동 전력을 가진 저전압 모터-제너레이터를 인체 접촉에 안전한 작동 전압, 특히 60V 미만의 작동 전압에서 작동시킬 수 있게 된다.
유리한 측면에 따르면, 상기 저전압 모터-제너레이터는 적어도 30㎾, 바람직하게는 적어도 45㎾의 작동 전력을 제공하는 방식으로 구성된다. 다른 유리한 측면에 따르면, 상기 저전압 모터-제너레이터는 적어도 75㎾, 바람직하게는 적어도 105㎾의 작동 전력을 제공하는 방식으로 구성된다. 이러한 작동 전력은 예를 들어 모터사이클과 자동차, 특히 모터 스포츠에서 제한 없이 전기 구동 모터로 사용하기에 적합한 저전압 모터-제너레이터를 제공한다.
또 다른 유리한 측면에 따르면, 상기 저전압 모터-제너레이터는 인체 접촉에 안전한 임계 전압 미만의 작동 전압으로 작동하며, 바람직하게는 60V 미만의 작동 전압을 사용한다. 이것은 예컨대 800V의 작동 전압에서 작동하는 모터-제너레이터를 사용하는 것과 같은 고전압 작동을 위해 설계된 하이브리드 파워트레인에 비하여 전기 구동시 인간 사용자에게 야기되는 위험으로부터 더욱 안전한 하이브리드 파워트레인을 제공한다.
특히 유리한 측면에 따르면, 상기 전원은 커패시터를 포함한다. 이 커패시터는 울트라 커패시터로 설계될 수 있다. 상기 전원은 커패시터를 포함함으로써, 예를 들어, 배터리에 비하여 짧은 시간 내에 더 높은 전력을 제공할 수 있다. 이는 배터리와 비교할 때 커패시터의 사용을 통한 경량화로 인해 차량의 가속도를 높일 수 있게 된다.
특히 유리한 측면에 따르면, 상기 전원은 커패시터만을 포함할 수 있다.
유익한 측면에 따르면, 상기 저전압 모터-제너레이터와 상기 구동축 사이에는 중공축이 배치된다. 상기 중공축 상기 저전압 모터-제너레이터의 로터에 연결되는 제1단부의 외측 스플라인과 상기 구동축에 연결되는 제2단부의 내측 스플라인을 포함한다.
상기 저전압 모터-제너레이터에 대한 상기 외측 스플라인의 연결과, 상기 구동축에 대한 상기 내측 스플라인의 연결은 모두, 수평 및/또는 수직 각도 오정렬(misalignment); 및/또는 상기 구동축과 상기 저전압 모터-제너레이터의 로터 사이의 수평 및/또는 수직 변위를 수용할 수 있는 방식으로 크라운 스플라인(crowned spline) 연결에 의해 이루어진다.
이와 같이, 중공축을 사용함으로써, 내연기관에 의해 발생하여 상기 구동축으로부터 상기 저전압 모터-제너레이터 및 특히 상기 저전압 모터-제너레이터에 작동 가능하게 연결된 인버터 유닛으로 전달되는 진동을 저감할 수 있다. 이와 같이 상기 저전압 모터-제너레이터와 상기 인버터 유닛은 진동에 의해 야기될 수 있는 유해한 기계적 충격으로부터 보호된다.
또 다른 유익한 측면에 따르면, 상기 하이브리드 파워 트레인은 적어도 다음의 구성 요소를 포함한다: 상기 구동축과 상기 중공축 사이에서 상기 중공축의 제1단부에 배치되는 제1댐핑 요소; 및
상기 구동축과 상기 중공축의 사이에서 상기 중공축의 제2단부에 배치되는 제2댐핑 요소;
여기서 적어도 상기 제1댐핑 요소 및 상기 제2댐핑 요소는 상기 중공축을 통해 상기 저전압 모터-제너레이터의 로터에 대한 상기 구동축의 수평 및/또는 수직 각도 이동의 전달을 감쇠시키는 방식으로 구성된다.
이와 같이, 상기 댐핑 요소를 사용함으로써, 연소 엔진에 의해 발생되어 구동축으로부터 저전압 모터-제너레이터 및 특히 저전압 모터-제너레이터에 작동 가능하게 연결된 인버터 유닛으로의 진동 전달을 저감시킬 수 있다. 이와 같이 상기 저전압 모터-제너레이터와 상기 인버터 유닛은 진동에 의해 야기될 수 있는 유해한 기계적 충격으로부터 보호된다.
상기 댐핑 요소들은 상기 구동축 및/또는 상기 중공축의 주위에 위치하는 링 요소들로 설계될 수 있으며, 바람직하게는 고무 재질을 포함하는 링 요소들로 설계될 수 있다. 특히 유익한 측면에 따르면, 상기 중공축의 제1단부에 있는 외측 스플라인과 상기 중공축의 제2단부에 있는 내측 스플라인 사이에서 상기 중공축의 길이는 상기 저전압 모터-제너레이터의 길이의 20％ 및 200％ 사이의 범위, 바람직하게는 상기 저전압 모터-제너레이터의 길이의 50％ 및 100％ 사이의 범위를 갖는다.
이처럼, 상기 중공축은 다음을 수용할 수 있도록 구성된다.
상기 구동축과 상기 저전압 모터-제너레이터의 로터 사이에서
- 수평 및/또는 수직 각도 오정렬 및/또는
- 수평 및/또는 수직 변위
본 발명에 따르면, 연소 엔진에 의해 발생하여 구동축으로부터 저전압 모터-제너레이터 및 특히 저전압 모터-제너레이터에 작동 가능하게 연결된 인버터 유닛으로의 진동의 전달을 저감할 수 있으며, 저전압 모터-제너레이터와 인버터 유닛을 진동에 의해 발생할 수 있는 유해한 기계적 충격으로부터 보호할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 또한, 종래 기술에서 나타나는 문제점들과 특히 차량 충돌시 운전자, 정비요원, 안전요원 등에게 미치는 위험들을 극복하거나 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 이점은 다음의 도면을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.
도 1은 기어박스의 벨 하우징 내부에 전부 배치된 저전압 모터-제너레이터, 인버터 유닛, 전자 제어 유닛, 전원 및 기어박스를 나타낸 것이다.
도 2는 구동축에 배치되는 중공축을 나타낸 것이다.
도 1은 기어박스의 벨 하우징(10 : 점선으로 표시) 내부에 완전히 배치된 저전압 모터-제너레이터(2), 인버터 유닛(7), 전자 제어 유닛(8), 전원(9)을 보여주고 있다. 이것은 저전압 모터-제너레이터(2)의 로터(도시되지 않음)와 구동축(5) 사이에 구동 연결을 형성하도록 저전압 모터-제너레이터(2)가 구동축(5)의 주위에 동심원상으로 배치됨으로써 가능해진다.
저전압 모터-제너레이터(2), 인버터 유닛(7), 전자 제어 유닛(8), 전원(9)이 기어박스의 벨 하우징(10) 내부에 전부 배치되어 있기 때문에, 통전 구성요소, 즉 저전압 모터-제너레이터(2), 인버터 유닛(7), 전자 제어 유닛(8) 및 전원(9)은 기어박스의 벨 하우징(10) 외측으로부터의 접근에 직접적으로 노출되지 않는다.
도 1에는 또한 벨 하우징의 외측, 본 실시예에서는 벨 하우징의 외측벽에 배치된 전자 제어 유닛(8)의 추가 제어부(81)가 나타나 있다. 바람직하게는, 상기 추가 제어부는 운전자 요구, 엔진 작동, 온도, 환경 및/또는 애플리케이션 입력과 같은 다양한 입력에 기초하여 토크 및 속도를 제어할 수 있는 저전류 통전 제어부이다.
상기 전자 제어 유닛(8)은 속도 및 토크의 기본 제어를 가능하게 하기 위해 모터의 위상 간 고출력 전환을 제어할 수 있는 벨 하우징에 하나의 제어부를 포함한다.
상기 세 번째 예인 (c)는 도 1의 그림으로부터도 알 수 있는 것처럼 벨 하우징의 밖에 적어도 하나의 제어부가 배치되고 벨 하우징 안에는 제어부가 배치되지 않는데, 여기서 바람직하게는 격리 수단(도시되지 않음) 또는 덮개(도시되지 않음)에 의해 인체의 접촉으로부터 모든 고전류 통전 제어부를 커버할 수 있다.
상기 저전압 모터-제너레이터(2), 인버터 유닛(7), 전자 제어 유닛(8), 전원(9) 및 기어박스는 기어박스의 벨 하우징(10)의 내부에 완전히 꼭 맞게 들어갈 수 있는 크기와 형상을 갖는다.
상기 저전압 모터-제너레이터(2)는 축방향 단극 전도체들을 포함하는데, 각각 최소 300암페어를 전도할 수 있도록 구성된다. 이를 통해 저전압 모터-제너레이터(2)를 30㎾ 이상의 작동 전력 및/또는 45 ㎾ 이상의 작동 전력 및/또는 75㎾ 이상의 작동 전력 및/또는 105㎾ 이상의 작동 전력으로 작동시킬 수 있으며, 각 경우 인체 접촉에 안전한 작동 전압 및 특히 60V 미만의 작동 전압에서 작동한다.
상기 인버터 유닛(7)은 저전압 모터-제너레이터(2)의 축방향 단극 전도체 각각에 대해 적어도 두 개의 솔리드 스테이트 스위치를 제공하도록 구성되어 있다. 상기 솔리드 스테이트 스위치는 각각의 단극 전도체에 직접 배치된다.
상기 전원(9)은 커패시터만으로 구성될 수 있다. 이 커패시터는 울트라 커패시터로 설계될 수 있다. 전원(9)은 캐패시터만으로 구성된다는 점에서 배터리에 비해 단시간 내에 높은 전력을 제공하는 데 유리하다. 이에 따라 차량 또는 다른 장비의 더 높은 가속을 가능케 한다.
도 2는 구동축(5)에 배치되는 중공축(12)을 보여주고 있다. 중공축(12)은 저전압 모터-제너레이터(2)의 로터(21)에 접속되는 제1단부(122)의 외측 스플라인(121)과 구동축(5)에 접속되는 제2단부(124)의 내측 스플라인(123)을 포함한다.
저전압 모터-제너레이터(도시되지 않음)의 로터(도시되지 않음)에 대한 외측 스플라인(121)의 연결 및 구동축(5)에 대한 내측 스플라인(123)의 연결은 모두 구동축(5)과 저전압 모터-제너레이터(도시되지 않음)의 로터(도시되지 않음) 사이에서 수평 및/또는 수직 각도 오정렬 및/또는 수평 및/또는 수직 변위를 수용할 수 있도록 크라운 스플라인 연결에 의해 이루어진다.
구동축(5)과 저전압 모터-제너레이터(도시되지 않음)의 로터(도시되지 않음) 사이에서 수평 및/또는 수직 각도 오정렬; 및/또는 수평 및/또는 수직 변위를 수용할 수 있도록, 중공축(12)의 제1단부(122)에 있는 외측 스플라인(121)과 중공축(12)의 제2단부(124)에 있는 내측 스플라인(123) 사이에서 중공축(12)의 길이는 저전압 모터-제너레이터(도시되지 않음)의 길이의 100%로 이루어진다.
아울러, 중공축(12)의 제1단부(122)에는 구동축(5)과 중공축(12) 사이에 제1댐핑 요소(131a,131b)가 배치되고, 중공축(12)의 제2단부(124)에는 구동축(5)와 중공축(12) 사이에 제2댐핑 요소(132a,132b)가 배치된다.
상기 댐핑 요소들(131a,131b,132a,132b)은 중공축(12)을 통해 구동축(5)의 수평 및/또는 수직 각운동이 저전압 모터-제너레이터(도시되지 않음)의 로터(도시되지 않음)에 전달되는 것을 감쇠하도록 구성되어 있다. 도 2의 댐핑 요소들(131a,131b,132a,132b)은 구동축(5) 또는 중공축(12)의 주위에 위치하는 링 요소로 설계되며 고무 재질로 이루어진다.
이와 같이, 중공축을 이용함으로써, 연소 엔진(도시되지 않음)에 의해 발생하여 구동축(5)으로부터 저전압 모터-제너레이터(도시되지 않음) 및 특히 저전압 모터-제너레이터(도시되지 않음)에 작동 가능하게 연결된 인버터 유닛(도시되지 않음)으로의 진동의 전달을 저감할 수 있다. 이처럼 저전압 모터-제너레이터(도시되지 않음)와 인버터 유닛(도시되지 않음)은 진동에 의해 발생할 수 있는 유해한 기계적 충격으로부터 보호된다.
적어도 하나의 유리한 측면에 따르면, 도 2의 댐핑 요소들(131a,131b,132a,132b)은 링 요소로 설계되고, 댐핑 요소들(131a,131b) 및/또는 댐핑 요소들(132a,132b) 사이에 윤활제(도시되지 않음)가 유지될 수 있도록 윤활제 유지 요소로서 작용할 수 있다.
1 : 하이브리드 파워 트레인 2 : 저전압 모터-제너레이터
3 : 내연기관 4 : 클러치
5 : 구동축 6 : 기어박스
7 : 인버터 유닛 8 : 전자 제어 유닛
81 : 추가 제어부 9 : 전원
10 : 벨 하우징 12 : 중공축
121 : 외측 스플라인 122 : 제1단부
123 : 내측 스플라인 124 : 제2단부
131a,131b : 제1댐핑 요소 132a,132b : 제2댐핑 요소

Claims (15)

  1. 내연기관(3);
    상기 내연기관(3)에 작동 가능하게 연결되는 클러치(4);
    제1단부(51)에서 상기 클러치(4)에 작동 가능하게 연결되고, 제2단부(52)에서 기어박스(6)에 작동 가능하게 연결되는 구동축(5);
    상기 구동축(5)에 작동 가능하게 연결되는 저전압 모터-제너레이터(2);
    상기 저전압 모터-제너레이터(2)에 작동 가능하게 연결되는 인버터 유닛(7);
    전자 제어 유닛(8);
    상기 인버터 유닛(7)에 작동 가능하게 연결되는 전원(9)을 포함하고,
    상기 저전압 모터-제너레이터(2)는 저전압 모터-제너레이터(2)의 로터(21)와 상기 구동축(5) 사이에서 구동 연결을 형성하는 방식으로 구동축(5) 주위에 동심원 형태로 배치되며,
    상기 저전압 모터-제너레이터(2), 상기 인버터 유닛(7), 상기 전원(9) 및 상기 기어박스(6)는 상기 기어박스(6)의 벨 하우징(10) 안에 완전히 배치되고,
    상기 전자 제어 유닛(8)은,
    a) 상기 벨 하우징(10) 안에 적어도 하나의 제어부가 배치되고 상기 벨 하우징(10)의 밖에는 제어부가 배치되지 않는 구성;
    b) 둘 또는 그 이상의 제어부를 구비하되, 상기 벨 하우징(10) 안에 적어도 하나의 제어부가 배치되고 상기 벨 하우징(10)의 밖에 적어도 하나의 제어부가 배치되는 구성;
    c) 상기 벨 하우징(10)의 밖에 적어도 하나의 제어부가 배치되고 상기 벨 하우징(10) 안에는 제어부가 배치되지 않는 구성을 포함하는 저전압 모터-제너레이터(2), 특히 48V 모터-제너레이터(2)를 구비한 하이브리드 파워 트레인(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 벨 하우징(10)의 외측에 배치된 상기 적어도 하나의 제어부는 상기 벨 하우징의 외측벽에 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(8)은 속도와 토크를 기본적으로 제어할 수 있도록 모터의 위상 간 고출력 스위칭을 제어할 수 있는 하나의 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  4. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(8)은 운전자의 요구, 엔진의 작동, 온도, 환경 및/또는 애플리케이션 입력과 같은 다양한 입력을 기초로 하여 토크 및 속도를 제어할 수 있는 하나의 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  5. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원(9)은 상기 인버터 유닛(7)으로부터 1000㎜ 이하, 특히 500㎜ 이하의 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  6. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인버터 유닛(7)은 상기 저전압 모터-제너레이터(2)로부터 1000㎜ 이하, 특히 100㎜ 이하로 이격된 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  7. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저전압 모터-제너레이터(2)는 축방향 단극 전도체를 포함하며, 상기 축방향 단극 전도체들은 각각 최소 300암페어를 전도할 수 있도록 구성되고, 상기 인버터 유닛(7)은 상기 저전압 모터-제너레이터(2)의 각각의 축방향 단극 전도체에 대하여 적어도 두 개의 솔리드 스테이트 스위치를 제공하도록 구성되며, 상기 솔리드 스테이트 스위치는 각각의 단극 전도체에 직접 배치되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  8. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저전압 모터-제너레이터(2)는 적어도 30㎾, 바람직하게는 적어도 45㎾ 또는 적어도 75㎾ 또는 적어도 105㎾의 작동 전력을 제공하는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  9. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저전압 모터-제너레이터(2)는 인체 접촉에 안전한 임계 전압 미만의 작동 전압으로 작동하며, 바람직하게는 60V 미만의 작동 전압으로 작동하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  10. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원(9)은 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  11. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원(9)은 커패시터만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  12. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저전압 모터-제너레이터(2)와 상기 구동축(5)의 사이에 중공축(12)이 배치되고;
    상기 중공축(12)은,
    상기 저전압 모터-제너레이터(2)의 로터(21)에 연결되는 제1단부(122)의 외측 스플라인(121)과;
    상기 구동축(5)에 연결되는 제2단부(124)의 내측 스플라인(23)을 포함하며,
    상기 저전압 모터-제너레이터(2)의 로터(12)에 대한 상기 외측 스플라인(121)의 연결과, 상기 구동축(5)에 대한 상기 내측 스플라인(123)의 연결은 모두
    - 수평 및/또는 수직 각도 오정렬; 및/또는
    - 상기 구동축(5)과 상기 저전압 모터-제너레이터(2)의 로터(21) 사이의 수평 및/또는 수직 변위를 수용할 수 있는 방식으로 크라운 스플라인 연결에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 구동축(5)과 상기 중공축(12) 사이에서 상기 중공축(12)의 제1단부(122)에 배치되는 제1댐핑 요소(131); 및
    상기 구동축(5)과 상기 중공축(12)의 사이에서 상기 중공축(12)의 제2단부(124)에 배치되는 제2댐핑 요소(132);를 포함하고,
    적어도 상기 제1댐핑 요소(131) 및 상기 제2댐핑 요소(132)는 상기 중공축(12)을 통해 상기 저전압 모터-제너레이터(2)의 로터(21)에 대한 상기 구동축(5)의 수평 및/또는 수직 각도 이동의 전달을 감쇠시키는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 댐핑 요소(131a,131b,132a,132b)들은 제1댐핑 요소(131a,131b)들 사이 및/또는 제2댐핑 요소(132a,132b)들 사이에서 윤활제를 유지시키는 윤활제 유지 요소로 작용할 수 있는 링 요소인 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
  15. 상기 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공축(12)의 상기 제1단부(122)에 있는 상기 외측 스플라인(121)과 상기 중공축(12)의 상기 제2단부(124)에 있는 상기 내측 스플라인(123) 사이에서 상기 중공축(12)의 길이는 상기 저전압 모터-제너레이터(2)의 길이의 20％ 및 200％ 사이의 범위, 바람직하게는 상기 저전압 모터-제너레이터(2)의 길이의 50％ 및 100％ 사이의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 파워 트레인(1).
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