KR101305269B1 - 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량 - Google Patents

듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량 Download PDF

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Abstract

듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량이 개시된다. 본 발명에 따른 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량은, 구동부, 전원 공급부, 제어부, 동력전달부를 포함하는 구성이며, 이때 구동부는, 평행하게 이격 배치된 두 개의 구동모터, 변속기, 그리고 이들 사이에 배치되어 두 개의 구동모터 출력을 합성시켜 변속기로 전달하는 합성 출력기로 구성되는 것을 요지로 한다.

Description

듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량{Dual motor type electric Multi-purpose Utility vehicle}
본 발명은 험로주행, 화물 및 농작물 운반, 작업기 구동 등 다양한 분야에서 다양한 목적으로 폭넓게 활용되는 다목적 운반차량에 관한 것으로, 상세하게는 전기를 동력으로 하는 두 개의 모터에 의해 움직이는 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량에 관한 것이다.
유통, 건설, 레져, 농용 등 폭넓은 분야에서 다목적 운반차량 Utility vehicle, UTV)이 최근 널리 이용되고 있다. 특히 이 다목적 운반차량은 험로주행에 유리한 구조로 되어 있기 때문에, 건설현장 또는 농업현장에서 흙이나 작물을 싣고 운반하거나 여러 가지 작업에 필요한 도구 등을 싣고 나르기 위한 운반수단으로 주로 이용된다.
또한, 기계식 엔진을 장착하던 종래와는 달리 최근에는, 배기가스가 전혀 발생되지 않고 소음이 극히 적은 전기구동식 다목적 운반차량에 대한 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있다. 전기구동식 다목적 운반차량은 기본적으로 전기구동모터 및 에너지원이 되는 배터리를 포함하는 구조로 이루어져, 배터리에서 제공되는 전기를 동력으로 하여 전기구동모터가 차량을 움직일 수 있도록 되어 있다.
종래 전기구동식 다목적 운반차량은 대부분이 단일모터로서 구동이 이루어지는 단일모터 구동식을 채택하고 있다. 하지만 이러한 단일모터 구동식은 출력이 떨어지는 단점과 함께, 구동모터 또는 이 구동모터로 전기를 공급하는 해당 배선계통에 문제가 생기면, 주행불가 상태가 되어 별도의 견인차량 등을 이용하여 정비소까지 견인 이동시켜야 하며, 그에 따른 시간적, 경제적 손실이 수반되는 문제가 있다.
또한 회전수에 관계 없이 일정한 출력을 내는 모터의 특성 때문에 종래 전기구동식 다목적 운반차량은, 비포장 도로 주행이나 경사지 등판과 같은 열악한 환경에서 안정된 저속주행이 곤란하거나 고속주행에서 배터리 소모가 급증하는 단점이 있다. 즉, 험로주행을 위한 저RPM 고토크의 구현 또는 고속주행을 위한 저RPM 고속의 구현이 불가능해 전체적인 주행성능 및 동력효율이 떨어진다는 문제점이 지적되고 있다.
한국공개특허 10-1995-0702480 (공개일 1995.7.29)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 두 개의 구동모터를 이용하는 전기구동식 다목적 운반차량으로서, 두 개의 저출력 모터를 이용해 고출력을 낼 수 있는 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 하나의 구동모터 또는 관련 배선계통에 문제가 생기더라도 나머지 하나의 구동모터로서 비상주행이 가능한 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량를 제공하고자 하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 전기를 동력으로 하여 움직이는 전기구동식 다목적 운반차량으로서, 험로주행 및 경사지 등판을 위한 저RPM 고토크 구현 및 배터리 소모는 줄이면서 안정된 고속주행을 위한 저RPM 고속을 구현할 수 있도록 하는 것이다.
상기 과제 해결을 위한 수단으로서 본 발명은, 전기를 동력으로 하여 움직이는 다목적 운반차량으로서, 구동부, 전원 공급부, 제어부, 동력전달부를 포함하며; 상기 동력전달부는 전륜 측 중앙의 전방차동장치와 후륜 측 중앙에 위치하는 후방차동장치로 구성되고; 상기 후방차동장치 전방 또는 상방의 차체 중앙에 상기 구동부가 배치되되 구동부는, 평행하게 이격 배치된 두 개의 구동모터, 변속기, 그리고 이들 사이에 배치되어 상기 두 개의 구동모터 출력을 합성시켜 변속기로 전달하는 합성 출력기로 구성되며; 상기 변속기로부터 차체 전·후방으로 전륜 및 후륜 구동축이 연장되어 상기 전방차동장치 및 후방차동장치와 각각 동력전달 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량을 제공한다.
본 실시예에서는, 상기 전륜과 후륜 사이의 차체 프레임 상에 운전석 공간이 마련되며, 상기 운전석 공간에는 착석을 위한 시트부가 구비되고, 상기 시트부 하부에 전원 공급부를 구성하는 배터리 팩 탑재를 위한 탑재공간이 형성된다.
또한, 상기 시트부 후방의 차체 프레임 상부에 데크가 장치되고, 데크 후방 측 하부에 후방차동장치가 배치되며, 상기 후방차동장치와 상기 배터리 탑재공간 사이로 상기 구동부가 배치된다.
또한, 상기 합성 출력기는, 케이스; 케이스 내에 회전 자유롭게 장치되며 하나의 구동모터 출력축과 전동 가능하게 연결되는 제1 입력축; 구동모터 간 이격 거리만큼 상기 제1 입력축과 평행하게 이격된 위치의 케이스 내에 회전 자유롭게 장치되며 다른 하나의 구동모터 출력축과 전동 가능하게 연결되는 제2 입력축; 및 제1 입력축과 제2 입력축 사이에 배치되며 제1, 제2 입력축에 동시에 전동 가능하게 연결되는 합성 출력축;으로 이루어진 구성일 수 있다.
이때, 상기 제1, 제2 입력축과 합성 출력축은, 각 축에 형성되는 제1, 제2 구동기어와 종동기어를 매개로 전동 가능하게 연결되는 구성일 수 있다.
본 실시예에서, 차체의 전반적인 레이아웃을 고려했을 때, 상기 구동부는 차체 프레임 폭 방향에 일치하도록 횡(橫)으로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 전원 공급부에 제공되는 직류전류를 구동부 작동에 요구되는 교류전류로 변환시키는 구동 인버터; 페달 조작에 따라 상기 전원 공급부에서 구동부를 구성하는 상기 구동모터로 공급되는 전류를 제어하는 제어기; 전원 공급부에 제공되는 직류전류를 외부기 구동에 필요한 직류전류로 승압 또는 다운시키는 DC/DC 컨버터; 및 사용자 키 조작에 따라 상기 전원 공급부로부터의 전원공급을 단속하는 릴레이;로 구성될 수 있다.
이때, 상기 제어부는 구동부로부터 상향 이격된 위치의 차체 프레임에 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전기구동식 다목적 운반차량에 의하면, 두 개의 구동모터를 이용하는 듀얼모터타입으로서, 각 구동모터에 출력된 동력이 합성 출력기에서 하나의 출력으로 합쳐져 변속기 측으로 출력될 수 있는 구성을 가진다. 이에 따라, 고출력을 내기 위해 사이즈가 큰 대형의 모터를 이용하지 않고도 고출력의 다목적 운반차량을 구현할 수 있다는 장점이 발현된다.
또한, 두 개의 모터를 이용함으로써, 어느 하나의 구동모터 또는 관련 배선계통에 문제가 생기더라도 나머지 하나의 구동모터로서 비상주행이 가능하다. 따라서 종래와 같이 주행불가 상태가 되어 별도의 견인차량 등을 이용하여 정비소까지 견인 이동시켜야 하거나, 그에 따른 시간적, 경제적 손실이 수반되는 문제 또한 해소할 수 있다는 장점이 있다.
더욱이, 구동모터에 의한 출력이 직접 차륜 구동을 위한 동력으로 전달되는 종래와는 달리, 모터 출력이 중간에 변속기를 거쳐 경사지 등판, 험로주행, 고속주행 등 주행대상지에 따라 최적의 주행을 구현할 수 있는 출력으로 변환되어 차륜에 전달되는 구조를 이룸으로써, 전체적인 주행성능 및 동력효율을 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량을 구성하는 장치요소들의 전체적인 배치구조를 보여주기 위한 평면 개략도.
도 3 내지 도 7은 각각, 도 2에 따른 좌측면도, 우측면도, 정면도, 배면도, 저면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량의 주요부 내부 구조를 보인 요부 확대 단면도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명은 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량의 사시도이며, 도 1에 나타난 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량을 구성하는 장치요소들의 전체적인 배치구조를 보여주기 위한 평면 개략도이다. 그리고, 도 3, 4, 5, 6, 7은 도 2의 평면도로 도시된 본 발명에 따른 운반차량의 좌, 우측면도, 정면도, 배면도, 저면도를 각각 가리킨다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기구동식 다목적 운반차량은, 구동부(7), 전원 공급부(5), 제어부(8), 동력전달부(9)로 구성된다. 동력전달부(9)는 전륜 측 중앙의 전방차동장치(9a)와 후륜 측 중앙의 후방차동장치(9b)로 구성되며, 구동부(7)로부터 차체 전·후방으로 전륜 및 후륜 구동축(10a)(10b)이 연장되며, 전륜 및 후륜 구동축(10a)(10b)은 전방차동장치(9a) 및 후방차동장치(9b)에 동력전달 가능하게 연결된다.
전방차동장치(9a) 및 후방차동장치(9b)로부터 좌, 우로 연장된 축에는 좌, 우 한 쌍의 전륜(1a)과 후륜(1b)이 회전 자유롭게 장착되며, 전륜(1a)과 후륜(1b) 사이의 차체 프레임 상에 운전자 및 동승자가 탑승할 수 있는 운전석 공간(2)이 마련된다. 그리고 운전석 공간(2)에는 착석을 위한 시트부(3)가 구비되며, 운전석 공간(2) 전방 측 대쉬보드 패널 쪽에는 조향을 위한 스티어링(부호 생략)을 포함, 각종 조작장치가 배치된다.
시트부(3) 아래 쪽에 위치한 차체 프레임에는 배터리 탑재공간(4)이 형성되고, 이 배터리 탑재공간(4) 내에 차량 구동을 위한 에너지를 공급하는 전원 공급부(5) 구체적으로, 배터리 팩이 탑재된다. 그리고 상기 시트부(3) 후방에는 소화물 또는 작물 등을 탑재할 수 있는 데크(deck, 6)가 장치되며, 데크(6) 하부로 후륜(1b) 구동을 위한 상기 후방차동장치(9b)가 배치되고 이와 배터리 탑재공간(4) 사이로 상기 구동부(7)가 배치된다.
구동부(7)는 차량 구동을 위한 동력을 발생시키는 두 개의 구동모터(70a)(70b)와(도 8참조), 두 개의 구동모터(70a)(70b) 출력을 주행에 적합한 동력으로 변속시켜 출력하는 변속기(72)와, 이들(구동모터와 변속기) 사이에 배치되어 두 개의 구동모터(70a)(70b) 출력을 합성시켜 상기 변속기(72)로 전달하는 합성 출력기(74)로 구성되며, 상기 변속기(72)로부터 차체 전·후방으로 상기 전륜 및 후륜 구동축(10a)(10b)이 연장된다.
구동부(7)를 이루는 구동모터(70)와 변속기(72)는, 도 2 또는 도 7의 도시와 같이 차체 프레임 폭 방향을 따르는 횡(橫)방향 배치를 이루도록 설치되는 것이 좋다. 구동부가 이처럼 차체 프레임에 대해 횡으로 배치되는 구성을 이루면, 변속기(72)를 통해 출력되는 동력이 전륜 및 후륜 구동축을 통해 전,후방차동장치(9a)(9b) 측으로 전달됨에 있어 유리하고, 또한 전체 레이아웃 상 공간을 보다 효율적으로 이용함에 있어 유리하기 때문이다.
구동부(7)와 이 구동부, 구체적으로는 구동부를 이루는 두 개의 구동모터(70a)(70b)에 동력원인 전기에너지를 제공하는 상기 전원 공급부(5)는 제어부(8)를 매개로 상호 전기적으로 연결되며, 상기 제어부(8)는 운전자 조작에 의거하여 시동 및 상기 구동부(7)의 동작을 전반적으로 제어한다. 본 실시예에 적용된 제어부(8) 구성에 대해 이하 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
제어부(8)는 구동부(7)와 전원 공급부(5)를 전기적으로 연결하며, 또한 운전석에 배치되는 모터 구동과 관련한 신호입력수단(12) 예컨대 페달 또는 핸드레버 등과 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 상기 신호입력수단(12)으로부터 구동모터(70) 동작을 위한 동작명령이 입력되면, 신호입력수단(12)을 통해 입력 설정된 값을 기반으로 상기 제어부(8)에 의해 모터의 회전속도를 유지시키는 제어가 행해지게 된다.
본 실시예에서 제어부(8)는 구체적으로, 구동 인버터(80), 제어기(82), DC/DC 컨버터(84) 및, 릴레이(86)를 포함한다. 구동 인버터(80)는 전원 공급부(5)에 제공되는 직류전류를 구동부(7) 작동에 요구되는 교류로 변환시키는 역할을 하며, 제어기(82)는 상기 신호입력수단(12) 예컨대, 페달 조작 시 상기 전원 공급부(5)에서 구동부(7)를 구성하는 상기 구동모터(70)로 공급되는 전류를 제어함으로써 실질적으로 차량주행을 제어한다.
DC/DC 컨버터(84)는 전원 공급부(5)에 제공되는 직류전류를 외부기 구동에 필요한 직류전류로 승압 또는 다운시키는 기능을 하며, 릴레이(86)는 사용자 키 조작에 따라 상기 전원 공급부(5)로부터의 전원공급을 단속한다. 이와 같은 구성의 제어부(8)는 전원 공급부(5) 및 구동모터(70)로부터 복사열에 의한 영향이 최소화될 수 있도록, 전원 공급부(5) 후방의 구동부(7)로부터 상향 이격된 위치의 차체 프레임에 배치하는 것이 좋다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량의 주요부 내부 구조를 보인 요부 확대 단면도이다.
도 8을 참조하면, 두 개의 구동모터(70a)(70b)는 각 출력축(71a)(71b)이 차량 폭 방향을 향해 상호 평행을 이루는 병렬배치구조를 갖고, 합성 출력기(74)는 두 개의 구동모터(70a)(70b)와 변속기(72) 사이에 배치되어 그 일측과 타측이 각각, 상기 구동모터(70a)(70b) 측과 변속(72)기 측에 결합되도록 연결된다.
합성 출력기(74)는 구체적으로 도면의 도시와 같이, 케이스(74c), 케이스(74c) 내에 배치되는 제1 입력축(74a) 및 제2 입력축(74b), 그리고 이들 입력축(74a)(74b) 사이로 배치되는 합성 출력축(74d)으로 구성된다.
제1 입력축(74a)과 제2 입력축(74b)은 구동모터(70a)(70b) 간 이격 거리만큼의 거리를 두고 평행을 이루면서 케이스(74c) 내에 회전 자유롭게 장치되되, 각각의 입력축(74a)(74b) 선단은 두 개의 구동모터(70a)(70b)의 각 출력축(71a)(71b)과 결합하고, 케이스(74c) 내 상기 제1 입력축(71a)과 제2 입력축(71b) 사이에는 상기 제1, 제2 입력축과 동시에 전동 가능하게 연결가능 하도록 합성 출력축(74d)이 회전 자유롭게 설치된다.
제1, 제2 입력축(74a)(74b)과 합성 출력축(74d)이 전동 가능하게 연결되어 출력의 합성을 구현함에 있어서는, 제1, 제2 입력축(74a)(74b) 각각에 형성된 제1, 제2 구동기어(740a)(740b)가 합성 출력축(74d)에 형성된 종동기어(740d)에 동시에 맞물려 동 방향으로 회전함으로써 두 개의 구동모터 출력을 합성시키는 구성이 채택되며, 다른 실시예로서 유성기어 방식 등과 같이 힘을 합성시켜 출력할 수 있는 구성이 채택될 수도 있다.
도면에서 미설명 부호 B는 각 축을 회전 자유롭게 지지하는 베어링을 가리킨다.
이상에서와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 두 개의 구동모터를 이용하는 듀얼모터타입으로서, 각 구동모터에 출력된 동력이 합성 출력기에서 하나의 출력으로 합쳐져 변속기 측으로 출력될 수 있는 구성을 가진다. 이에 따라, 고출력을 내기 위해 사이즈가 큰 대형의 모터를 이용하지 않고도 고출력의 다목적 운반차량을 구현할 수 있다는 장점이 발현된다.
또한, 두 개의 모터를 이용함으로써, 어느 하나의 구동모터 또는 관련 배선계통에 문제가 생기더라도 나머지 하나의 구동모터로서 비상주행이 가능하다. 따라서 종래와 같이 주행불가 상태가 되어 별도의 견인차량 등을 이용하여 정비소까지 견인 이동시켜야 하거나, 그에 따른 시간적, 경제적 손실이 수반되는 문제 또한 해소할 수 있다는 장점이 있다.
더욱이, 구동모터에 의한 출력이 직접 차륜 구동을 위한 동력으로 전달되는 종래와는 달리, 모터 출력이 중간에 변속기를 거쳐 경사지 등판, 험로주행, 고속주행 등 주행대상지에 따라 최적의 주행을 구현할 수 있는 출력으로 변환되어 차륜에 전달되는 구조를 이룸으로써, 전체적인 주행성능 및 동력효율을 보다 향상시킬 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1a, 1b : 전륜, 후륜 2 : 운전석 공간
3 : 시트부 4 : 배터리 탑재공간
5 : 배터리 팩 6 : 데크
7 : 구동부 8 : 제어부
9 : 동력전달부
9a, 9b : 전방 차동장치, 후방 차동장치
10a, 10b : 전륜 구동축, 후륜 구동축
12 : 신호입력수단 70a, 70b : 구동모터
72 : 변속기 74 : 합성 출력기
80 : 구동 인버터 82 : 제어기
84 : DC/DC 컨버터 86 : 릴레이

Claims (8)

  1. 전기를 동력으로 하여 움직이는 다목적 운반차량으로서,
    구동부, 전원 공급부, 제어부, 동력전달부를 포함하며;
    상기 동력전달부는 전륜 측 중앙의 전방차동장치와 후륜 측 중앙에 위치하는 후방차동장치로 구성되고;
    상기 후방차동장치 전방 또는 상방의 차체 중앙에 상기 구동부가 배치되되 구동부는, 평행하게 이격 배치된 두 개의 구동모터, 변속기, 그리고 이들 사이에 배치되어 상기 두 개의 구동모터 출력을 합성시켜 변속기로 전달하는 합성 출력기로 구성되며;
    상기 변속기로부터 차체 전·후방으로 전륜 및 후륜 구동축이 연장되어 상기 전방차동장치 및 후방차동장치와 각각 동력전달 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전륜과 후륜 사이의 차체 프레임 상에 운전석 공간이 마련되며, 상기 운전석 공간에는 착석을 위한 시트부가 구비되고, 상기 시트부 하부에 전원 공급부를 구성하는 배터리 팩 탑재를 위한 탑재공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 시트부 후방의 차체 프레임 상부에 데크가 장치되고, 데크 후방 측 하부에 후방차동장치가 배치되며, 상기 후방차동장치와 상기 배터리 탑재공간 사이로 상기 구동부가 배치되는 것을 특징으로 하는 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 합성 출력기는,
    케이스;
    케이스 내에 회전 자유롭게 장치되며 하나의 구동모터 출력축과 전동 가능하게 연결되는 제1 입력축;
    구동모터 간 이격 거리만큼 상기 제1 입력축과 평행하게 이격된 위치의 케이스 내에 회전 자유롭게 장치되며 다른 하나의 구동모터 출력축과 전동 가능하게 연결되는 제2 입력축; 및
    제1 입력축과 제2 입력축 사이에 배치되며 제1, 제2 입력축에 동시에 전동 가능하게 연결되는 합성 출력축;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 입력축과 합성 출력축은, 각 축에 형성되는 제1, 제2 구동기어와 종동기어를 매개로 전동 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는 듀얼모터타입 전기구동식 다목적 운반차량.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는 차체 프레임 폭 방향에 일치하도록 횡(橫) 배치되는 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    전원 공급부에 제공되는 직류전류를 구동부 작동에 요구되는 교류전류로 변환시키는 구동 인버터;
    페달 조작에 따라 상기 전원 공급부에서 구동부를 구성하는 상기 구동모터로 공급되는 전류를 제어하는 제어기;
    전원 공급부에 제공되는 직류전류를 외부기 구동에 필요한 직류전류로 승압 또는 다운시키는 DC/DC 컨버터; 및
    사용자 키 조작에 따라 상기 전원 공급부로부터의 전원공급을 단속하는 릴레이;로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 구동부로부터 상향 이격된 위치의 차체 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 전기구동식 다목적 운반차량.
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