KR20240059011A - 전기차량용 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액슬장치; 및 상기 액슬장치에 동력을 제공하는 것으로서, 상기 액슬장치의 중심축을 기준으로 좌, 우 양측으로 배치되는 제1, 2 모터; 를 포함하는 전기차량용 구동장치를 제공한다.

Description

전기차량용 구동장치{DRIVING APPARATUS FOR ELECTRIC VEHICLE}
본 발명은 전기차량용 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기차량의 종류에는 순수 전기 차량 외에도, 엔진에 모터의 힘을 추가하여 동력을 발생시키는 하이브리드 차량과 플러그인 하이브리드 차량이 있다.
하이브리드 차량(HEV, Hybrid Electric Vehicle)은 엔진 차량에 전기모터와 저용량 배터리를 추가한 차량이다. 플러그인 하이브리드 차량(PHEV)은 플러그를 꽂아 배터리를 충전하는 하이브리드 차량이다. 순수 전기 차량(BEV, EV)은 엔진 없이 오직 전기 모터로 움직이는 순수한 전기 차량이다. 수소 전기 차량(FCEV)은 충전된 수소를 연료전지에서 산소와 결합하여 만든 전기로 모터를 구동하여 움직이는 전기 차량이다.
전기 차량에 일렉트릭 액슬(E-Axle, Electirc Axle)이 장착될 수 있다. 일렉트릭 액슬은 구동축 중간에 모터가 장착된다. 일렉트릭 액슬은 모터가 바깥으로 노출되지 않아 내구성을 높일 수 있다. 일렉트릭 액슬에는 하나의 모터가 장착된다.
하이브라드 차량(HEV)은 엔진을 주동력원으로 사용하고 모터를 보조동력원으로 사용하기 때문에 모터의 구동력이 크지 않아도 된다. 하이브라드 차량(HEV)은 하나의 모터가 액슬의 중심에 배치된다.
순수 전기차량의 일렉트릭 액슬(E-Axle, Electirc Axle)에 장착되는 단일 모터는 주동력원으로 사용되기 때문에 큰 구동력이 요구되고 이로 인해 모터와 감속기가 커질 수밖에 없다.
그런데 모터가 커질 경우 단일 모터의 배치가 일렉트릭 액슬의 중심에 배치되지 않고 일렉트릭 액슬의 중심에서 한쪽으로 치우치게 배치되므로 일렉트릭 액슬의 무게 중심이 한쪽으로 쏠려 주행 성능 및 연비에 악영향을 줄 수밖에 없다.
대한민국 공개특허공보 제10-2010-0063304호(2010.06.11. 공개)
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 액슬장치의 중심축을 기준으로 좌, 우 양측에 제1, 2 모터를 배치함으로써, 무게 중심(center of gravity)이 액슬장치의 중심에 위치하도록 한 전기차량용 구동장치를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 이루기 위해 본 발명은, 액슬장치; 및 상기 액슬장치에 동력을 제공하는 것으로서, 상기 액슬장치의 중심축을 기준으로 좌, 우 양측으로 배치되는 제1, 2 모터; 를 포함하는 전기차량용 구동장치를 제공한다.
또한, 상기 액슬장치는 차동장치; 및 상기 차동장치의 좌, 우 양측으로 구비되는 제1, 2 드라이브 샤프트; 를 포함한다.
또한, 상기 차동장치는 케이스; 상기 케이스 내부에 장착되는 차동기어; 및 상기 케이스 외측에 장착되는 드라이브 기어; 를 포함한다.
또한, 상기 제1, 2 모터는 입력축에 의해 연결되고, 상기 제1, 2 모터의 동력은 상기 입력축과 상기 입력축과 평행을 이루는 출력축을 거쳐 상기 드라이브 기어로 전달된다.
또한, 상기 제1, 2 모터의 동력은 감속기에 의해 상기 드라이브 기어로 전달된다.
또한, 상기 감속기는 상기 입력축에 구비되는 제1 기어; 상기 제1 기어가 위치하는 상기 출력축 부위에 장착되는 것으로서, 상기 제1 기어와 치합되는 제2 기어; 및 상기 드라이브 기어가 위치하는 상기 출력축 부위에 구비되는 것으로서, 상기 드라이브 기어와 치합되는 제3 기어; 를 포함한다.
또한, 상기 제1, 2 모터, 상기 입력축, 상기 출력축, 상기 감속기는 하우징 내부에 장착되고, 상기 하우징은 상기 케이스와 연결된다.
또한, 상기 제1 모터는 제1 인버터와 연결되고, 상기 제2 모터는 제2 인버터와 연결된다.
또한, 상기 제1, 2 인버터는 배터리와 연결된다.
또한, 상기 제1 드라이브 샤프트는 일측 구동륜과 동력이 연결되고, 상기 제2 드라이브 샤프트는 타측 구동륜과 동력이 연결된다.
또한, 상기 입력축에 파킹장치가 구비된다.
본 발명은 액슬장치의 중심축 좌, 우 양측으로 제1, 2 모터를 배치함으로써 무게 중심(center of gravity)이 액슬장치의 중심에 위치하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 제1, 2 모터에 의해 고성능, 고토크 및 큰 구동력을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 기존 전기차량의 모터를 제1, 2 모터로 사용함으로써, 기존 전기차량의 모터, 인버터와 공용화할 수 있고, 이로 인해 재료비를 절약할 수 있다.
또한, 본 발명은 모터, 감속기 및 차동장치를 포함하는 일체형 구조로서 조립공정을 단순화할 수 있다.
또한, 본 발명은 스포츠유틸리티차량(SUV, Sports Utility Vehicle), 트럭(TRUCK), 버스(BUS) 등과 같은 고토크를 요구하는 차량에 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기차량용 구동장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기차량용 구동장치의 동력 이동을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기차량용 구동장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 액슬장치(10) 및 액슬장치(10)에 동력을 전달하는 제1, 2 모터(31, 32)를 포함한다.
액슬장치(10)는 차동장치(11) 및 차동장치(11)와 연결되어 차동장치(11)의 동력을 구동륜으로 전달하는 제1, 2 드라이브 샤프트(12, 13)를 포함한다.
차동장치(11)는 케이스(110), 케이스(110) 내부에 장착되는 차동기어 및 케이스(110)의 외측에 장착되는 드라이브 기어(130)를 포함한다.
차동기어는 복수로 구성되고 서로 치합되는 피니언 기어(121) 및 사이드 기어(122)를 포함한다. 사이드 기어(122)는 좌, 우 양측으로 형성된다.
좌측 사이드 기어(122)는 제1 드라이브 샤프트(12)와 연결되고 우측 사이드 기어(122)는 제2 드라이브 샤프트(13)와 연결될 수 있다.
제1 드라이브 샤프트(12)는 일측 구동륜(91)과 동력이 연결될 수 있다. 일측 구동륜(91)은 좌측 구동륜일 수 있다. 제2 드라이브 샤프트(13)는 타측 구동륜(92)과 동력이 연결될 수 있다. 타측 구동륜(92)은 우측 구동륜일 수 있다.
제1, 2 모터(31, 32)의 동력은 드라이브 기어(130)를 통해 케이스(110)로 전달될 수 있다. 케이스(110)로 전달된 동력은 케이스(110) 내부의 좌, 우 양측 사이드 기어(122)를 거쳐 제1, 2 드라이브 샤프트(12, 13)로 전달될 수 있다. 제1, 2 드라이브 샤프트(12, 13)로 전달된 동력은 일측 구동륜(91)과 타측 구동륜(92)으로 전달될 수 있다.
제1, 2 모터(31, 32)는 액슬장치(10)의 중심축(C)을 기준으로 좌, 우 양측으로 대칭 구조로 배치될 수 있다. 제1 모터(31)는 로터(311) 및 스테이터(312)로 구성될 수 있다. 제2 모터(32)는 로터(321) 및 스테이터(322)로 구성될 수 있다.
제1, 2 모터(31, 32)는 입력축(40)에 의해 연결될 수 있다. 제1, 2 모터(31, 32)의 동력은 입력축(40)으로 전달될 수 있다. 출력축(50)은 입력축(40)과 간격을 두고 입력축(40)과 평행을 이루도록 구성될 수 있다. 입력축(40)과 출력축(50)은 2열 배열 구조로 구성될 수 있다.
입력축(40)과 출력축(50)에 제1, 2 모터(31, 32)의 동력을 드라이브 기어(130)로 전달하는 감속기가 구비될 수 있다.
제1, 2 모터(31, 32), 입력축(40), 출력축(50), 감속기는 하우징(20) 내부에 장착될 수 있다. 하우징(20)은 케이스(110)와 연결될 수 있다.
감속기는 제1 기어(61), 제2 기어(62) 및 제3 기어(63)를 포함한다.
제1 기어(61)는 입력축(40)에 구비된다. 제2 기어(62)는 출력축(50)에 장착된다. 제2 기어(62)는 제1 기어(61)가 위치하는 출력축(50) 부위에 장착된다. 제2 기어(62)는 제1 기어(61)와 치합된다. 제3 기어(63)는 출력축(50)에 구비된다. 제3 기어(63)는 제2 기어(62)와 간격을 두고 드라이브 기어(130)가 위치하는 출력축(50) 부위에 구비된다. 제3 기어(63)는 드라이브 기어(130)와 치합된다.
입력축(40)에 파킹장치(P)가 장착될 수 있다. 예컨대 파킹장치(P)는 파킹기어일 수 있다. 예컨대 파킹기어와 인접하여 파킹스프래그(미도시)가 구비될 수 있다. 파킹스프래그의 회전 작동에 의해 파킹스프래그가 파킹기어의 기어치에 걸려 입력축(40)의 회전이 정지되는 파킹 상태가 이루어질 수 있다.
제1, 2 모터(31, 32)의 동력은 입력축(40)을 거쳐 제1 기어(61)로 전달될 수 있다. 제1 기어(61)로 전달된 동력은 제1 기어(61)와 치합된 제2 기어(62)로 전달될 수 있다. 제2 기어(62)로 전달된 동력은 출력축(50)으로 전달될 수 있다. 출력축(50)으로 전달된 동력은 제3 기어(63)를 거쳐 제3 기어(63)와 치합된 드라이브 기어(130)로 전달될 수 있다.
제1 모터(31)는 제1 인버터(71)와 연결될 수 있다. 제2 모터(32)는 제2 인버터(72)와 연결될 수 있다. 제1, 2 인버터(71, 72)는 배터리(80)와 연결될 수 있다.
제1, 2 인버터(71, 72)는 직류(DC)를 교류(AC)로 바꾸어 주는 장치로서, 배터리(80)에서 나오는 직류(DC) 전압을 교류(AC)로 가변하여 제1, 2 모터(71, 72)에 공급할 수 있다.
다음은 본 발명의 동력 이동 과정에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전기차량용 구동장치의 동력 이동을 나타내는 도면이다.
제1, 2 모터(31, 32)의 동력은 도 2에 도시된 화살표와 같이 이동할 수 있다.
구체적으로 제1, 2 모터(31, 32)에 배터리(80) 전원이 인가되면 제1, 2 모터(31, 32)의 구동에 의해 동력이 발생할 수 있다. 제1, 2 모터(31, 32)의 동력은 입력축(40)으로 전달될 수 있다.
입력축(40)으로 전달된 동력은 입력축(40)에 구비되는 제1 기어(61)로 전달될 수 있다. 제1 기어(61)로 전달된 동력은 제1 기어(61)와 치합된 제2 기어(62)로 전달될 수 있다.
제2 기어(62)로 전달된 동력은 제2 기어(62)가 장착되는 출력축(50)으로 전달될 수 있다. 출력축(50)으로 전달된 동력은 출력축(50)에 형성된 제3 기어(63)로 전달될 수 있다.
제3 기어(63)로 전달된 동력은 제3 기어(63)와 치합되는 드라이브 기어(130)로 전달될 수 있다. 드라이브 기어(130)로 전달된 동력은 드라이브 기어(130)가 장착된 케이스(110)로 전달될 수 있다.
케이스(110)로 전달된 동력은 케이스(110) 내부의 양측 사이드 기어(122)로 전달되어 양측 사이드 기어(122)와 연결되는 제1, 2 드라이브 샤프트(12, 13)로 분배될 수 있다.
제1 드라이브 샤프트(12)로 전달된 동력은 일측 구동륜(91)으로 전달될 수 있다. 제2 드라이브 샤프트(13)로 전달된 동력은 타측 구동륜(92)으로 전달될 수 있다.
살펴본 바와 같이, 본 발명은 액슬장치의 중심축 좌, 우 양측으로 제1, 2 모터를 배치함으로써 무게 중심(center of gravity)이 액슬장치의 중심에 위치하게 할 수 있다. 또한, 본 발명은 제1, 2 모터에 의해 고성능, 고토크 및 큰 구동력을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 기존 전기차량의 모터를 제1, 2 모터로 사용함으로써, 기존 전기차량의 모터, 인버터와 공용화할 수 있고, 이로 인해 재료비를 절약할 수 있다. 또한, 본 발명은 모터, 감속기 및 차동장치를 포함하는 일체형 구조로서 조립공정을 단순화할 수 있다. 또한, 본 발명은 스포츠유틸리티차량(SUV, Sports Utility Vehicle), 트럭(TRUCK), 버스(BUS) 등과 같은 고토크를 요구하는 차량에 적용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 액슬장치 11 : 차동장치
12 : 제1 드라이브 샤프트 13 : 제2 드라이브 샤프트
20 : 하우징 31 : 제1 모터
32 : 제2 모터 40 : 입력축
50 : 출력축 61 : 제1 기어
62 : 제2 기어 63 : 제3 기어
71 : 제1 인버터 72 : 제2 인버터
80 : 배터리 91 : 일측 구동륜
92 : 타측 구동륜 110 : 케이스
121 : 피니언 기어 122 : 사이드 기어
130 : 드라이브 기어 311 : 로터
312 : 스테이터 321 : 로터
322 : 스테이터 C : 중심축
P : 파킹장치

Claims (11)

  1. 액슬장치; 및
    상기 액슬장치에 동력을 제공하는 것으로서, 상기 액슬장치의 중심축을 기준으로 좌, 우 양측으로 배치되는 제1, 2 모터;
    를 포함하는 전기차량용 구동장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액슬장치는,
    차동장치; 및
    상기 차동장치의 좌, 우 양측으로 구비되는 제1, 2 드라이브 샤프트;
    를 포함하는 전기차량용 구동장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차동장치는,
    케이스;
    상기 케이스 내부에 장착되는 차동기어; 및
    상기 케이스 외측에 장착되는 드라이브 기어;
    를 포함하는 전기차량용 구동장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1, 2 모터는 입력축에 의해 연결되고, 상기 제1, 2 모터의 동력은 상기 입력축과 상기 입력축과 평행을 이루는 출력축을 거쳐 상기 드라이브 기어로 전달되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 구동장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1, 2 모터의 동력은,
    감속기에 의해 상기 드라이브 기어로 전달되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 구동장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 감속기는,
    상기 입력축에 구비되는 제1 기어;
    상기 제1 기어가 위치하는 상기 출력축 부위에 장착되는 것으로서, 상기 제1 기어와 치합되는 제2 기어; 및
    상기 드라이브 기어가 위치하는 상기 출력축 부위에 구비되는 것으로서, 상기 드라이브 기어와 치합되는 제3 기어;
    를 포함하는 전기차량용 구동장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1, 2 모터, 상기 입력축, 상기 출력축, 상기 감속기는 하우징 내부에 장착되고, 상기 하우징은 상기 케이스와 연결되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 액슬 구동장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 모터는 제1 인버터와 연결되고, 상기 제2 모터는 제2 인버터와 연결되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 액슬 구동장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1, 2 인버터는,
    배터리와 연결되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 액슬 구동장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 드라이브 샤프트는 일측 구동륜과 동력이 연결되고, 상기 제2 드라이브 샤프트는 타측 구동륜과 동력이 연결되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 액슬 구동장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 입력축에 파킹장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 전기차량용 액슬 구동장치.
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