KR101103628B1 - 하이브리드 이륜차량 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료전지와 배터리를 구동원으로 사용할 수 있도록 연료전지와 배터리를 탑재한 하이브리드 이륜차량에 관한 것이다.
본 발명은, 차체 전방 상측의 헤드 파이프, 차체 후방의 리어 파이프, 차체 상측에서 상기 헤드 파이프와 상기 리어 파이프 사이에 배치되는 어퍼 파이프, 상기 헤드 파이프의 하방으로 연장된 다운 튜브, 차체 하단에서 상기 다운 튜브로부터 리어 파이프 측으로 연장된 언더 튜브, 상기 어퍼 파이프와 다운 튜브 사이에 배치되는 제1미들 파이프 및 이 제1미들 파이프 상측의 제2미들 파이프를 구비한 프레임에 연료전지 시스템과 배터리 시스템을 탑재하되, 상기 연료전지 시스템은 어퍼 파이프와 제1미들 파이프의 사이에 배치되면서 연료전지 시스템을 냉각하기 위한 냉각장치가 제1미들 파이프 상에 배치되고, 상기 배터리 시스템은 제1미들 파이프와 언더 튜브 사이에 배치되면서 배터리 시스템을 관리 및 보호하는 배터리 관리 시스템(BMS)과 배터리 보호 회로(PCM)가 제2미들 파이프 상에 배치되며, 상기 연료전지 시스템 및 상기 배터리 시스템을 제어하는 제어장치는 제2미들 파이프 사이에 배치된 하이브리드 이륜차량을 제공한다.
연료전지, 배터리, 하이브리드, 이륜차, 프레임

Description

하이브리드 이륜차량{Hybrid two-wheeled vehicle}
본 발명은 하이브리드 이륜차량에 관한 것으로서, 특히 연료전지와 배터리를 구동원으로 사용할 수 있도록 연료전지와 배터리를 탑재한 하이브리드 이륜차량에 관한 것이다.
산업 발달에 따라 석유나 석탄과 같은 화석 연료의 사용으로 인해 대기오염과 기상이변 등의 환경 문제가 심각하게 대두되고 있는 실정에서, 대기오염의 70% 내외를 차지하는 것으로 알려져 있는 자동차의 경우 배기가스나 소음 등의 문제를 해결하기 위해 전기자동차 또는 무공해 동력원을 겸용한 하이브리드 자동차의 개발이 꾸준히 이루어지고 있다.
전기자동차나 하이브리드 자동차 등에 동력원으로 사용될 전기를 생산하기 위한 수단으로서 수소를 연료로 하는 연료전지 분야에 대한 연구도 활발한데, 연료전지는 발전(發電)에 따른 공해물질의 배출이 없기 때문에 미래의 발전 기술로 평가되고 있다.
연료전지는 전해질의 종류에 따라 인산형(PAFC : Phosphoric Acid Fuel Cell), 용융탄산염형(MCFC : Molten Carbonate Fuel Cell), 고체산화물형(SOFC : Solid Acid Oxide Fuel Cell), 고체 고분자 전해질형(PEFC : Polymer Electrolyte Fuel Cell 또는 PEMFC : Proton Exchange Membrane Fuel Cell) 등으로 분류되며, 그 작동 온도는 인산형이 약 200℃, 용융탄산염형이 약 650℃, 고체산화물형이 약 1000℃, 고체 고분자 전해질형이 약 80℃ 전후이다.
이러한 연료전지를 채용하여 배터리를 함께 적용한 하이브리드 자동차에서는 탄화수소 계열의 연료에 함유되어 있는 수로를 연료전지 스택에 공급하여 전기를 생산하게 된다. 그리고, 연료전지 스택에 의해 생산된 전기로써 구동모터를 작동시켜 차량을 구동하거나, 배터리를 충전하여 구동모터를 작동시킴으로써 차량을 구동하게 된다.
이러한 하이브리드 자동차의 연료전지 시스템은, 전기 에너지를 발생시키는 연료전지 스택과, 이 연료전지 스택에 연료를 공급하는 연료공급부와, 연료전지 스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중의 산소를 공급하는 공기공급부와, 연료전지 스택의 반응열을 시스템 외부로 방출함과 아울러 연료전지 스택의 운전 온도를 낮추는 냉각 시스템 등으로 구성되어 있다.
또, 하이브리드 자동차에 설치되는 상기 배터리는, 예를 들면 니켈-수소, 리튬-폴리머 계열의 배터리들이 잘 알려져 있는데, 이러한 배터리는 복수 개가 직렬 또는 병렬로 조합된 대용량의 배터리 팩으로 구성되어 케이스에 수납된 상태에서 이륜차량에 설치가 된다. 배터리 팩은 배터리 관리 시스템(Battery Management System : BMS)에 의하여 과전류, 과전압, 저전압, 셀 밸런싱 등이 센싱 및 모니터링된다. 또한, 배터리 팩은 보호회로(Protection Circuit Module : PCM)에 의하여 온도, 전류, 전압 등의 조건으로부터 보호된다.
그런데, 이와 같은 연료전지와 배터리를 탑재한 종래의 하이브리드 자동차는 네 바퀴로 구동되는 일반적인 승용차 개념의 자동차로만 개발되어 있고, 좁은 도로를 주행하기에 적합하도록 두 바퀴로 구동되는 스쿠터와 같은 소형의 이륜차량으로는 개발이 진척되지 못하고 있다. 따라서, 연료전지 시스템을 기존의 배터리 시스템과 병행하여 이륜차량의 프레임에 구현한 하이브리드형 이륜차량의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 실정을 감안하여 개발된 것으로서, 연료전지 시스템을 기존의 배터리 시스템과 병행하여 이륜차량의 프레임에 안정적으로 탑재함으로써, 이륜차량에서도 연료전지와 배터리를 동력으로 사용하는 하이브리드 차량을 구현하는 데에 그 목적이 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차체 전방 상측의 헤드 파이프, 차체 후방의 리어 파이프, 차체 상측에서 상기 헤드 파이프와 상기 리어 파이프 사이에 배치되는 어퍼 파이프, 상기 헤드 파이프의 하방으로 연장된 다운 튜브, 차체 하단에서 상기 다운 튜브로부터 상기 리어 파이프 측으로 연장된 언더 튜브, 상기 어퍼 파이프와 상기 다운 튜브 사이에 배치되는 제1미들 파이프 및 이 제1미들 파이프 상측의 제2미들 파이프를 구비한 프레임에 연료전지 시스템과 배터리 시스템을 탑재하되, 상기 연료전지 시스템은 상기 어퍼 파이프와 상기 제1미들 파이프의 사이에 배치되면서 연료전지 시스템의 발생열을 냉각하기 위한 냉각장치가 상기 제1미들 파이프 상에 배치되고, 상기 배터리 시스템은 배터리 팩이 상기 제1미들 파이프와 상기 언더 튜브 사이에 배치되면서 배터리 팩의 배터리를 관리 및 보호하는 배터리 관리 시스템(BMS)과 배터리 보호 회로(PCM)가 상기 제2미들 파이프 상에 배치되며, 상기 연료전지 시스템 및 상기 배터리 시스템을 제어하는 제어장치는 상기 제2미들 파이프 상에 배치되어 구성된 하이브리드 이륜차량에 있어서, 상기 연료전지 시스템은, 복수의 단위전지들로 이루어져 상기 제1 및 제2미들 파이프 사이에 배치되는 연료전지 스택; 상기 연료전지 스택의 전방과 후방에 각각 설치되어 연료전지 스택에 공기를 공급하는 공기공급장치; 상기 제1미들 파이프 상에 배치되어 상기 연료전지 스택을 냉각시키는 냉각장치; 상기 제2미들 파이프 상에 배치되어 상기 연료전지 스택에 공급할 연료 원액을 저장 및 송출하는 연료 원액 공급장치; 상기 제2미들 파이프 상에 배치되어 상기 연료 원액 공급장치로부터 연료 원액을 공급받아 저장 및 송출하는 연료공급장치; 상기 제1미들 파이프 상에 배치되어 상기 연료공급장치로부터 연료 원액을 공급받아 희석 및 송출하는 연료희석장치; 상기 제1미들 파이프 상에 배치되어 상기 연료전지 스택에서 생성되는 부산물을 재사용할 수 있도록 재처리하여 상기 연료희석장치로 순환시키는 연료순환장치; 상기 제1 및 제2미들 파이프 사이에 배치되어 상기 공기공급장치와 상기 연료희석장치로부터 송출되는 유량을 제어하는 BOP 콘트롤러를 포함하여 이루어진다.
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또, 상기 연료전지 시스템과 상기 배터리 시스템의 출력을 분배하는 전력분배장치가 상기 언더 튜브 측에 구비될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 기존의 동력원인 배터리 시스템과 병 행하여 연료전지 시스템을 이륜차량의 기본 골격을 이루는 프레임에 안정적으로 탑재함으로써, 사륜차량뿐만 아니라 이륜차량에서도 연료전지와 배터리가 겸비된 하이브리드 차량을 구현할 수 있게 된다. 따라서, 스쿠터나 오토바이 등에 본 발명의 구성이 적용되는 경우, 공해물질의 배출이 없고 연료의 효율적인 사용이 가능하여, 환경적인 측면과 에너지 효율성 면에서 유리한 효과가 기대된다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 이륜차량의 외관을 예시한 사진이고, 도 2는 도 1에 예시된 하이브리드 이륜차량의 내부 장치들을 개략적으로 표현한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 이륜차량의 내부 장치들의 구성을 예시한 블록도로서, 특히 도 2에서 각 구성 요소들 간의 연결 관계는 당업자에게 자명한 사항이므로 배선 및 배관의 도시는 번잡함을 피하기 위해 생략되었다.
먼저, 도 1에 예시된 하이브리드 이륜차량에서 외장 커버를 탈거하면 도 2에서 볼 수 있는 것처럼 이륜차량의 섀시 형성을 위한 기본 골격인 프레임이 나타난다. 이 프레임은 헤드 파이프(1), 리어 파이프(2), 어퍼 파이프(3), 다운 튜브(4), 언더 튜브(5), 제1미들 파이프(6) 및 제2미들 파이프(7) 등의 구조물로 구성되어 있다. 이러한 프레임 구조물은 이륜차량의 분류에 따라 그 형태와 구조 및 개수가 각기 다르지만, 본 발명에서 예시되는 하이브리드 이륜차량에서는 위와 같이 7개의 프레임 구조물들을 기본적으로 구비하게 된다.
상기 헤드 파이프(1)는 이륜차량 차체의 전방 상측에 위치하게 되며, 통상적인 이륜차량에서와 같이 여기에 프론트 포크가 조립되어 이륜차량의 방향전환을 결정하는 역할을 하게 된다. 그리고, 리어 파이프(2)는 차체의 후방에 배치되고, 어퍼 파이프(3)는 차체 상측에서 상기 헤드 파이프(1)와 리어 파이프(2)의 사이에 배치된다. 또, 상기 다운 튜브(4)는 헤드 파이프(1)의 하방으로 연장되어 있고, 언더 튜브(5)는 차체 하단에서 다운 튜브(4)로부터 리어 파이프(2) 측으로 연장된 프레임 구조물이다. 또한, 제1미들 파이프(6)와 제2미들 파이프(7)는 어퍼 파이프(3)와 다운 튜브(4) 사이에 배치가 되는데, 제2미들 파이프(7)는 제1미들 파이프(6)의 상측에 배치된다.
본 발명에 따른 하이브리드 이륜차량은 위와 같이 구성된 프레임에 이륜차량의구동모터를 작동시키기 위한 동력을 제공하는 수단으로서 연료전지 시스템과 배터리 시스템을 함께 탑재하게 된다. 상기 연료전지 시스템은, 복수의 단위전지들로 이루어진 연료전지 스택(10)과, 이 연료전지 스택(10)에 공기를 공급하는 공기공급장치(20), 연료전지 스택(10)을 냉각시키는 냉각장치(30), 연료전지 스택(10)에 공급할 연료 원액을 저장 및 송출하는 연료 원액 공급장치(40), 연료 원액 공급장치(40)로부터 연료 원액을 공급받아 저장 및 송출하는 연료공급장치(50), 이 연료공급장치(50)로부터 연료 원액을 공급받아 희석 및 송출하는 연료희석장치(60), 연료전지 스택(10)에서 생성되는 부산물을 재사용할 수 있도록 재처리하여 연료희석장치(60)로 순환시키는 연료순환장치(70), 그리고 상기 공기공급장치(20)와 연료희석장치(60)로부터 송출되는 유량을 제어하는 BOP 콘트롤러(Balance of Plant Controller : 80)를 포함한 구성으로 이루어져 있다. 또, 상기 배터리 시스템은, 예컨대 리튬 이온 또는 리튬-폴리머 계열의 배터리 여러 개를 직렬 또는 병렬로 조합한 배터리 팩(90)과, 이 배터리 팩(90)의 배터리를 관리 및 보호하는 통상적인 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS : 100)과 배터리 보호 회로(Protection Circuit Module, PCM : 110)를 포함한 구성으로 이루어져 있다.
위와 같이 구성된 연료전지 시스템과 배터리 시스템이 하이브리드 이륜차량의 프레임에 탑재되는 구조를 설명하면 다음과 같다. 먼저, 연료전지 시스템은 상기 어퍼 파이프(3)와 제1미들 파이프(6)의 사이에 배치되는데, 연료전지 스택(10)을 냉각함으로써 연료전지 시스템에서 발생하는 열을 냉각하는 냉각장치(30)는 하중 분배를 고려하여 상기 연료전지 스택(10)의 아래쪽 전방 및 아래쪽 후방의 제1미들 파이프(6) 상에 각각 배치된다. 그리고, 배터리 시스템의 배터리 팩(90)은 하중이 무거우므로 상기 제1미들 파이프(6)와 언더 튜브(5) 사이에 배치되는데, 배터리 팩(90)의 배터리를 관리 및 보호하는 상기 BMS(100)와 PCM(110)은 가벼운 하중과 설치 작업의 용이성을 고려하여 제2미들 파이프(7) 상에 배치가 된다. 또, 상기 연료전지 시스템 및 상기 배터리 시스템을 제어하기 위한 제어장치(120)는 설치 작업 및 유지 보수시의 접근 용이성을 고려하여 어퍼 파이프(3)와 제2미들 파이프(7) 사이에서 차체의 전방측에 배치된다.
다음에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 상기와 같은 연료전지 시스템과 배터리 시스템의 구성 요소별로 보다 구체적인 구성과 배치 구조에 대해 예를 들어 설명한다.
먼저, 연료전지 시스템의 구성 요소들 중, 공기극(캐소드)과 연료극(애노드)를 구비하고 있는 상기 연료전지 스택(10)은, 예컨대 액상의 메탄올 연료를 사용하는 직접 메탄올형 연료전지(Direct Methanol Fuel Cell : DMFC)의 단위전지들이 적층된 것으로서, 고분자 전해질형 연료전지와 달리 개질기를 사용하지 않기 때문에 소형화에 매우 유리하다. 이러한 소형화된 연료전지 스택(10)은 하중이 무거운 배터리 팩(90)보다 상측인 제1미들 파이프(6)와 제2미들 파이프(7)의 사이에 배치되며, 특히 제2미들 파이프(7)의 바로 아래쪽에 배치되는데, 본 실시예에서 연료전지 스택(10)은 두 개로 구성되어 차체의 전후방향으로 나란히 배치되어 있다.
그리고, 상기 연료전지 스택(10)의 공기극으로 공기를 공급하는 공기공급장치(20)는 블로어(blower)로 구성되어 연료전지 스택(10)의 전방과 후방에 각각 한 쌍이 설치된다.
상기 냉각장치(30)는 캐소드 열교환기(31)와 애노드 열교환기(32)로 구성되어 연료전지에서 반응 후 발생하는 열을 냉각하게 되는데, 캐소드 열교환기(31)는 연료전지 스택(10)의 공기극 측에 배관으로 연결되어 공기극으로부터 유출되는 수 증기를 강제로 응축시키도록 연료전지 스택(10)의 아래쪽 후방에서 제1미들 파이프(6) 상에 배치되고, 애노드 열교환기(32)는 연료전지 스택(10)의 아래쪽 전방에서 제1미들 파이프(6) 상에 배치된다.
상기 연료 원액 공급장치(40)는, 예를 들어 직접 메탄올형 연료전지에서 연료로 사용되는 액상의 메탄올 연료 원액을 저장하는 탱크(미도시)와 이 탱크에 저장된 원료 원액을 송출하는 펌프(미도시)로 구성되어 있으며, 연료 원액 공급의 용이성을 고려하여 제2미들 파이프(7) 상에 배치된다.
상기 연료공급장치(50)는 연료 원액 공급장치(40)로부터 송출된 원료 원액을 공급받아 저장하는 연료공급탱크(51)와 이 연료공급탱크(51)로부터 연료를 송출하는 연료공급펌프(52)로 구성되어 있으며, 연료 원액 공급장치(40)와의 근접성을 고려하여 제2미들 파이프(7) 상에서 차체의 후방 쪽으로 배치된다.
상기 연료희석장치(60)는 연료전지 스택(10)으로 연료 공급이 용이하도록 제1미들 파이프(6) 상에서 연료전지 스택(10)의 아래쪽에 배치되는데, 상기 연료공급장치(50)로부터 공급된 연료를 물로 희석하여 저장하는 희석연료탱크(61)와 이 희석연료탱크(61)로부터 희석연료를 송출하는 희석연료펌프(62)를 구비하고 있다. 희석연료탱크(61)의 희석연료는 연료전지 스택(10)으로 송출되고, 연료전지 스택(10)의 연료극으로부터 유출되는 미반응 연료는 회수된다. 희석연료탱크(61)로 유입되는 물은 연료전지 스택(10)의 공기극으로부터 유래하게 되며, 상기 냉각장치(30) 및 연료순환장치(70)를 통해서도 수증기와 물을 공급받게 된다.
상기 연료순환장치(70)는 연료전지 스택(10)의 전기화학적 반응으로부터 생 성되는 미반응 연료나 물과 같은 부산물을 연료로 재사용할 수 있도록 재처리하여 연료희석장치(60)로 순환시키게 되며, 연료전지 스택(10) 및 연료희석장치(60)의 위치와 근접하도록 제1미들 파이프(6) 상에서 상기 연료희석장치(60)의 후방쪽에 배치된다.
상기 BOP 콘트롤러(80)는 상기 공기공급장치(20)로부터 연료전지 스택(10)으로 송출되는 공기의 유량을 제어함과 아울러 상기 연료희석장치(60)로부터 연료전지 스택(10)으로 송출되는 유량을 제어할 수 있도록 어퍼 파이프(3)와 제2미들 파이프(7) 사이에 배치된다.
한편, 앞서 언급한 바와 같이, 배터리 시스템의 배터리 팩(90)은 다른 요소들에 비해 하중이 무거우므로 제1미들 파이프(6)와 언더 튜브(5) 사이에 배치되지만, 배터리 팩(90)의 배터리를 관리 및 보호하는 BMS(100)와 PCM(110)은 하중이 가볍고 설치 용이성을 고려하여 제2미들 파이프(7) 상에 배치된다. 상기 BMS는 배터리 팩(90)의 모든 배터리의 상태(전압, 전류, 온도 등)을 검출하고, 검출된 데이터를 기본으로 배터리 팩(90) 전체를 통합 관리하게 되는데, 과충전과 과전류 및 방전을 방지하고 온도 변화에 따른 배터리의 손상을 방지함과 아울러 소비전력을 관리할 뿐만 아니라, 배터리 팩(90)의 충전시 각각의 배터리에 균등한 충전이 이루어지도록 하고, 배터리의 과충전을 방지하도록 배터리들의 전압 밸런싱을 수행하게 된다. 이러한 BMS(100)는 배터리 팩(90)의 전체 충전 상태를 조정하는 기능을 가지며, 배터리 팩(90)의 충/방전 전류를 적산 및 저장하여 배터리의 충/방전량을 디스플레이와 인디케이터 등으로 표시하여 방전 한계점에 도달하기 전에 사용자에게 충 전을 경고하는 기능도 수행한다. 또한, BMS(100)는 충/방전 회수를 계산하여 배터리 팩(90)의 라이프 사이클을 예측하고, 배터리 팩(90)의 수명을 계산하며, 배터리 팩(90)의 과충전/과방전 회수와 과전류의 회수 등을 표시하고 기록하여 최적의 작동 조건을 유지시키게 된다. 또, BMS(100)는 사용자의 편리를 목적으로 하는 배터리 이력 관리, 데이터 통신 기능, 정보 제공 기능 등을 관리하여 안전성과 편의성을 제공하게 된다. 그리고, 상기 PCM(110)은 배터리의 성능을 최적으로 유지하기 위해 과충전 및 과방전으로부터 배터리를 보호하게 되는데, 공지된 바와 같이 단위 배터리의 전압에 따라 작동하는 과충전 방지 회로와 과방전 보호 회로를 구비하고 있다.
전술한 바와 같은 연료전지 시스템과 배터리 시스템으로부터 출력되는 전력을 분배하기 위한 수단으로서 전력분배장치(Power Distribution Circuit, PDC : 130)가 구비되어 언더 튜브(5) 측에 배치될 수 있다. 이 전력분배장치(130)는 연료전지 시스템과 배터리 시스템으로부터 출력되는 전력을 이륜차량의 바퀴에 장착된 구동모터인 인휠 모터((In-wheel motor : 미도시)에서 요구하는 전력으로 변환하게 되며, DC/DC 컨버터 및 DC/AC 컨터버 등으로 구성될 수 있다. 전력분배장치(130)는 연료전지 시스템의 출력과 배터리 시스템의 출력을 조합하여 구동모터에 공급하거나 두 출력 중 하나를 선택적으로 공급할 수도 있다. 또한, 연료전지 시스템의 출력을 구동모터에 공급하면서 잉여 전력은 배터리 시스템을 충전할 수도 있다.
한편, 제2미들 파이프(7) 상에는, 이륜차량의 초기 구동 및 연료전지 시스템의 구동시 전력 분배를 통해 제어장치(120)와 BOP 콘트롤러(80) 및 펌프 등의 주변 장치에 전력을 공급하는 보조전원장치(140)가 탑재될 수도 있다. 그리고, 연료전지 시스템과 배터리 시스템의 동력으로 이륜차량의 구동모터를 구동하게 되는 제어 회로 장치인 모터 드라이브(150)는 연료전지 스택(10)과 배터리 팩(90)과 근접하도록 제1미들 파이프(6) 상에서 차체의 전방쪽에 배치된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 이륜차량은 섀시 형성을 위한 기본 골격인 프레임에 연료전지 시스템과 배터리 시스템이 하중과 설치 작업의 용이성 및 접근성을 고려하여 안정적으로 탑재된 구성을 가짐으로써, 기존의 사륜차량뿐만 아니라 이륜차량에서도 연료전지와 배터리를 동력으로 함께 사용할 수 있는 하이브리드 이륜차량을 구현하게 된다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 이륜차량의 외관을 예시한 사진이다.
도 2는 도 1에 예시된 하이브리드 이륜차량의 내부 장치들을 개략적으로 표현한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 이륜차량의 내부 장치들의 구성을 예시한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 헤드 파이프 2 : 리어 파이프
3 : 어퍼 파이프 4 : 다운 튜브
5 : 언더 튜브 6 : 제1미들 파이프
7 : 제2미들 파이프 10 : 연료전지 스택
20 : 공기공급장치 30 : 냉각장치
40 : 연료 원액 공급장치 50 : 연료공급장치
60 : 연료희석장치 70 : 연료순환장치
80 : BOP 콘트롤러 90 : 배터리 팩
100 : BMS 110 : PCM
120 : 제어장치 130 : 전력분배장치
140 : 보조전원장치 150 : 모터 드라이브

Claims (3)

  1. 차체 전방 상측의 헤드 파이프, 차체 후방의 리어 파이프, 차체 상측에서 상기 헤드 파이프와 상기 리어 파이프 사이에 배치되는 어퍼 파이프, 상기 헤드 파이프의 하방으로 연장된 다운 튜브, 차체 하단에서 상기 다운 튜브로부터 상기 리어 파이프 측으로 연장된 언더 튜브, 상기 어퍼 파이프와 상기 다운 튜브 사이에 배치되는 제1미들 파이프 및 이 제1미들 파이프 상측의 제2미들 파이프를 구비한 프레임에 연료전지 시스템과 배터리 시스템을 탑재하되, 상기 연료전지 시스템은 상기 어퍼 파이프와 상기 제1미들 파이프의 사이에 배치되면서 연료전지 시스템의 발생열을 냉각하기 위한 냉각장치가 상기 제1미들 파이프 상에 배치되고, 상기 배터리 시스템은 배터리 팩이 상기 제1미들 파이프와 상기 언더 튜브 사이에 배치되면서 배터리 팩의 배터리를 관리 및 보호하는 배터리 관리 시스템(BMS)과 배터리 보호 회로(PCM)가 상기 제2미들 파이프 상에 배치되며, 상기 연료전지 시스템 및 상기 배터리 시스템을 제어하는 제어장치는 상기 제2미들 파이프 상에 배치되어 구성된 하이브리드 이륜차량에 있어서,
    상기 연료전지 시스템은,
    복수의 단위전지들로 이루어져 상기 제1 및 제2미들 파이프(6,7) 사이에 배치되는 연료전지 스택(10);
    상기 연료전지 스택(10)의 전방과 후방에 각각 설치되어 연료전지 스택(10)에 공기를 공급하는 공기공급장치(20);
    상기 제1미들 파이프(6) 상에 배치되어 상기 연료전지 스택(10)을 냉각시키는 냉각장치(30);
    상기 제2미들 파이프(7) 상에 배치되어 상기 연료전지 스택(10)에 공급할 연료 원액을 저장 및 송출하는 연료 원액 공급장치(40);
    상기 제2미들 파이프(7) 상에 배치되어 상기 연료 원액 공급장치(40)로부터 연료 원액을 공급받아 저장 및 송출하는 연료공급장치(50);
    상기 제1미들 파이프(6) 상에 배치되어 상기 연료공급장치(50)로부터 연료 원액을 공급받아 희석 및 송출하는 연료희석장치(60);
    상기 제1미들 파이프(60) 상에 배치되어 상기 연료전지 스택(10)에서 생성되는 부산물을 재사용할 수 있도록 재처리하여 상기 연료희석장치(60)로 순환시키는 연료순환장치(70);
    상기 제1 및 제2미들 파이프(6,7) 사이에 배치되어 상기 공기공급장치(20)와 상기 연료희석장치(60)로부터 송출되는 유량을 제어하는 BOP 콘트롤러(80)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 이륜차량.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연료전지 시스템과 상기 배터리 시스템의 출력을 분배하는 전력분배장치(130)가 상기 언더 튜브(5) 측에 구비된 것을 특징으로 하는 하이브리드 이륜차량.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102063652B1 (ko) * 2018-01-24 2020-02-11 삼호중장비산업 주식회사 스마트 모터사이클 및 그 구동 방법
JP7222812B2 (ja) * 2019-06-05 2023-02-15 カワサキモータース株式会社 鞍乗車両
JP7354800B2 (ja) * 2019-11-29 2023-10-03 スズキ株式会社 鞍乗型電動車両

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05105176A (ja) * 1991-03-08 1993-04-27 Honda Motor Co Ltd 電動車
JP2001069615A (ja) * 1999-08-31 2001-03-16 Yamaha Motor Co Ltd ハイブリッド駆動装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05105176A (ja) * 1991-03-08 1993-04-27 Honda Motor Co Ltd 電動車
JP2001069615A (ja) * 1999-08-31 2001-03-16 Yamaha Motor Co Ltd ハイブリッド駆動装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200120004A (ko) 2019-04-11 2020-10-21 주식회사 모헤닉게라지스 전기 이륜차용 배터리팩 장착 구조

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