KR101284043B1 - 전기차량의 전복 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

전기차량의 전복 방지 시스템이 개시된다. 본 발명의 전기차량의 전복 방지 시스템은, 중앙의 고정축을 중심으로 다수의 권선으로 형성된 고정자와, 상기 고정자의 둘레를 이격된 상태로 감싸는 형상을 하며 다수의 자석이 설치되어 상기 권선으로 흐르는 전류의 세기에 따라 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 고정자가 내부에 위치하며 외측 둘레에 타이어가 장착되는 원통형상의 림을 포함하는 전기차량의 전복 방지 시스템에 있어서, 상기 고정자에 설치되어 상기 림의 회전속도를 측정하는 회전속도 센서; 상기 고정축에 설치되어 상기 전기차량의 주행중 상기 타이어의 좌우 회전한 정도를 감지하는 타이어 회전각 센서; 상기 전기차량에 설치되며, 상기 주행중인 전기차량이 지면에 대해 기울어진 정도를 감지하는 차량 중심축 센서; 및 상기 회전속도 센서, 상기 타이어 회전각 센서 및 상기 차량 중심축 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 차량 중심축 센서로부터 감지된 값이 기설정된 범위 내에 있는지의 여부에 따라 상기 고정자에 공급되는 전류값을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 차량 중심축 센서로부터 감지된 값이 기설정된 범위 내에 있는지의 여부를 판단한 후, 고정자로의 전류 인가 수치를 조절함으로써 전기차량의 전복 사고 발생을 방지할 수 있다.

Description

전기차량의 전복 방지 시스템{ROLLOVER PROTECTION SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은, 전기차량의 전복 방지 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지면에 대한 주행차량의 기울어진 정도에 따라 림의 회전속도를 자동 조절하여 특히 급커브 주행시 전기차량의 전복사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있는 전기차량의 전복 방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 주행중의 차량의 전복사고는 인명피해를 크게 일으키는 주요 원인이며, 최근 스포츠 유틸리티 차량(SUV) 또는 오픈 카와 같은 차량의 비중의 증가로 차량의 전복사고의 원인인 롤오버(Rollover)가 차량의 설계에서 중요한 이슈로 제기되어 왔다.

한편, 차량에서 사고시에 운전자 또는 승객의 보호를 위해 몇 가지 안전장치가 구비되어 있는데, 그 중에 대표적인 것으로는 에어백과 안전 벨트이다. 하지만, 차량에서 전복사고시에 이와 같은 에어백이나 안전벨트는 탑승객들의 기본적인 안전을 지켜주는 데에는 적절하지만, 외부로부터의 충격력이 대단히 큰 경우에는 상해의 정도를 조금 낮출 뿐 근본적인 보호가 되지 못한다는 문제점이 있다.

현재 전기차량의 개발이 활발히 이루어지고 있는 현 시점에서, 전기차량의 전복사고, 특히 급커브 주행시 전기차량이 전복되는 것을 미연에 방지할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.

일 예로, 전기버스의 경우 전원 연결 배선 및 배터리의 안정적 설치 및 설치 공간의 협소함 등을 이유로 배터리를 버스 지붕에 설치하는 경우가 발생하고 있는데 이러한 경우 완성된 전기버스의 무게 중심이 높아지게 되어 전술한 바와 같이 특히 급커버 주행시 무게중심의 영향을 받아 전기버스가 쉽게 전복되는 현상이 발생할 가능성을 증가시키게 된다. 따라서, 전기차량이 보다 안정적인 주행(급 커브 주행 포함)을 가능하도록 하는 기술의 개발이 요구된다.

대한민국특허청 공개특허공보 제10-2009-0024019호(2009.03.06.)

본 발명의 목적은, 지면에 대한 주행차량의 기울어진 정도에 따라 림의 회전속도를 자동 조절하여 특히 급커브 주행시 전기차량의 전복사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있는 전기차량의 전복 방지 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 중앙의 고정축을 중심으로 다수의 권선으로 형성된 고정자와, 상기 고정자의 둘레를 이격된 상태로 감싸는 형상을 하며 다수의 자석이 설치되어 상기 권선으로 흐르는 전류의 세기에 따라 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 고정자가 내부에 위치하며 외측 둘레에 타이어가 장착되는 원통형상의 림을 포함하는 전기차량의 전복 방지 시스템에 있어서, 상기 고정자에 설치되어 상기 림의 회전속도를 측정하는 회전속도 센서; 상기 고정축에 설치되어 상기 전기차량의 주행중 상기 타이어의 좌우 회전한 정도를 감지하는 타이어 회전각 센서; 상기 전기차량에 설치되며, 상기 주행중인 전기차량의 고정축이 지면에 대해 기울어진 정도를 감지하는 차량 중심축 센서; 및 상기 회전속도 센서, 상기 타이어 회전각 센서 및 상기 차량 중심축 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 차량 중심축 센서로부터 감지된 값이 기설정된 범위 내에 있는지의 여부에 따라 상기 고정자에 공급되는 전류값을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 전복 방지 시스템에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 회전속도 센서는 상기 전기차량의 모든 림에 설치될 수 있다.

상기 제어부는, 상기 차량 중심축 센서와 상기 회전속도 센서의 측정값을 전달받아 상기 전기차량의 모든 림에 설치되어 있는 고정자로의 전류 인가정도를 각각 별도로 제어할 수 있다.

상기 전기차량에는 GPS 수신부가 설치되며, 상기 제어부는 상기 GPS 수신부로부터 수신된 위치 정보를 전달받은 후 상기 전기차량이 설정된 구역에 있는 것으로 판단되면 상기 고정자로 인가되는 전류의 정도를 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 전기차량의 전복 방지 시스템에 따르면 다음과 같은 기술적 효과가 있다.

첫째, 차량 중심축 센서로부터 감지된 값이 기설정된 범위 내에 있는지의 여부를 판단한 후, 고정자로의 전류 인가 수치를 조절함으로써 전기차량의 전복 사고 발생을 방지할 수 있다.

둘째, 회전속도 센서가 전기차량의 모든 림에 각각 설치되어 있으므로, 전기차량의 주행 방향성 제어를 보다 용이하게 할 수 있다.

셋째, 제어부가 GPS 수신부에 연결되므로, 전기차량이 설정된 위험 지역을 주행할 경우, 제어부는 전기차량의 주행속도를 자동으로 조절할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기차량의 전복 방지 시스템의 차륜을 나타내는 측단면도이다.
도 2는 도 1의 정단면도이다.
도 3은 전기차량이 기울어진채로 주행하는 상태를 나타내는 상태도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기차량의 전복 방지 시스템의 제어관계를 나타내는 블록도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해될 수 있도록, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부 도면들을 참조하여 설명된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하며, 각 도면에서 동일한 참조부호(도면부호)는 동일한 구성을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기차량의 전복 방지 시스템의 차륜을 나타내는 측단면도이고, 도 2는 도 1의 정단면도이며, 도 3은 전기차량이 기울어진채로 주행하는 상태를 나타내는 상태도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기차량의 전복 방지 시스템의 제어관계를 나타내는 블록도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 전기차량의 전복 방지 시스템은, 전기차량의 주행시 특히 급커브 주행이나 DATA 서버에 기저장되어 있는 특정지역에 진입하였을 경우, 전기차량의 방향 전환 주행속도 및 주행속도를 자동으로 조절하여 전기차량의 전복 사고가 발생하는 것을 최소화하고자 하는 것으로서, 중앙의 고정축(11)을 중심으로 다수의 권선(12)으로 형성된 고정자(10)와, 고정자(10)의 둘레를 이격된 상태로 감싸는 형상을 하며 다수의 자석(14)이 설치되어 권선(12)으로 흐르는 전류의 세기에 따라 회전하는 회전자(13)와, 회전자(13)와 고정자(10)가 내부에 위치하며 외측 둘레에 타이어(17)가 장착되는 원통형상의 림(16)을 포함한다.

구체적으로, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 회전자(13)에는 외면판(19)이 나사 체결되며, 외면판(19)에는 림(16)이 나사 체결되며, 림(16)의 외측 둘레에는 타이어(17)가 장착된다. 또한, 림(16)을 기준으로 외면판(19)에 대향되는 위치에는 회전축(22)이 중심에 결합되는 내면판(21)이 구비된다.

또한, 내면판(21)과 림(16)은 상호 간에 나사 결합된다. 고정축(11)과 회전축(22) 사이에는 베어링(24)이 구비되며, 이에 따라 회전축(22)은 자유롭게 회전이 가능하다.

한편, 본 실시예에서, 회전축(22)에는 전기차량의 주행 정지를 위한 브레이크 패드와 브레이크 로터를 구비하는 브레이크부(미도시)가 설치되며, 회전축(22)과 고정축(11)에는 전기차량의 주행시 발생하는 차체의 진동을 흡수하기 위한 별도의 댐핑부(미도시)가 설치되지만, 이에 대한 구조는 통상적으로 적용되는 구조와 유사하므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 전기차량의 전복 방지 시스템의 실질적인 특징부에 대해 설명하기로 한다.

도 1, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명은, 고정자(10)에 설치되어 림(16)의 회전속도를 측정하는 회전속도 센서(100)와, 고정축(11)에 설치되어 전기차량의 주행중 타이어(17)의 좌우 회전한 정도를 감지하는 타이어 회전각 센서(200)와, 전기차량에 설치되며, 주행중인 전기차량의 고정축(11)이 지면에 대해 기울어진 정도를 감지하는 차량 중심축 센서(300)와, 회전속도 센서(100), 타이어 회전각 센서(200) 및 차량 중심축 센서(300)와 전기적으로 연결되며, 차량 중심축 센서(300)로부터 감지된 값이 기설정된 범위 내에 있는지의 여부를 판단한 후 이에 따라 고정자(10)에 공급되는 전류값을 조절하는 제어부(400)를 포함한다.

즉, 본 발명은 고정자(10)에 인가되는 전류의 세기에 따라 회전자(13)의 회전속도가 조절되는데, 제어부(400)는 전기차량의 급커브 주행시 이를 자동으로 판단하여 고정자(10)에 공급되는 전류의 세기를 감소하여 주행속도를 감소시키게 된다.

구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 회전속도 센서(100)는 일종의 rpm센서로서, 고정자(10)에 설치되어 회전자(13), 즉 림(16)의 회전속도를 측정하게 된다. 이러한 회전속도 센서(100)는 발광부와 수광부가 일체로 형성된 적외선 센서, 레이저 센서 중 선택된 하나로 적용 가능하다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서, 회전속도 센서(100)는 전기차량의 모든 림(16)의 회전속도를 각각 측정하도록 설치된다. 일 예로, 전기차량의 차륜이 4개 설치되는 경우, 회전속도 센서(100)는 4개의 림(16)의 회전속도를 측정하도록 각각의 림(16)과 연결되는 고정자(10)에 설치된다. 즉, 회전속도 센서(100)는 4개의 림(16)의 회전속도를 별도로 감지하게 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 타이어 회전각 센서(200)는, 고정축(11)에 설치되어 전기차량의 주행중 타이어(17)의 좌우 회전한 정도를 감지하게 된다. 이러한 타이어 회전각 센서(200)는 일종의 거리 감지센서로서 림(16)의 내벽과의 사이 거리 측정을 통해 타이어(17)가 좌우 회전한 정도를 감지할 수 있다. 이러한 타이어 회전각 센서(200) 또한 전술한 회전속도 센서(100)와 마찬가지로 4개의 고정축(11)에 각각 설치된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 차량 중심축 센서(300)는 전기차량의 하부 구조물에 적어도 하나 이상 설치되며, 주행중인 전기차량의 고정축(11)이 지면(W)에 대해 기울어진 각도(α)를 감지하게 된다.

제어부(400)는 4개의 회전속도 센서(100), 4개의 타이어 회전각 센서(200) 및 차량 중심축 센서(300)와 전기적으로 연결되며, 차량 중심축 센서(300)로부터 감지된 값을 전달받아 감지된 값이 기설정된 범위 내에 있는지의 여부에 따라 고정자(10)에 공급되는 전류값을 조절한다.

구체적으로, 예를 들면, 차량 중심축 센서(300)로부터 감지된 전기차량의 기울어진 각도(α)가 기준 범위 미만이면 제어부(400)는 현재 주행중인 전기차량의 주행속도를 유지하도록 고정자(10)에 전류값이 인가되도록 하고, 반대로 전기차량의 기울어진 각도(α)가 기준 범위를 초과이면 고정자(10)에 인가되는 전류값을 감소시켜 실질적으로 림(16)의 회전속도를 감소시킨다.

덧붙여, 제어부(400)는, 차량 중심축 센서(300)와 회전속도 센서(100)의 측정값을 전달받아 전기차량의 모든 림(16)에 설치되어 있는 고정자(10)로의 전류 인가정도를 각각 별도로 제어한다. 보다 상세하게, 전기차량이 좌측 또는 우측방향으로 급커브 주행시 제어부(400)는 4개의 림(16)의 회전속도를 별도로 조절할 수 있다. 즉, 필요에 따라 선택된 적어도 하나의 림(16)의 회전속도를 증가 또는 감소시킬 수 있다.

본 실시예에서, 제어부(400)는, 전기차량의 주행속도 및 지면에 대한 전기차량의 기울어진 각도 등을 전달받은 후 고정자(10)로의 전류 인가수치를 조절하는데, 먼저, 주행속도가 일정 이하이면서 전기차량이 일정 이상 각도로 기울어진 상태인 것으로 판단되면, 고정자(10)로의 전류 인가수치를 유지하도록 한다. 다음, 제어부(400)는, 주행속도가 일정 이상이면서 전기차량이 일정 이하 각도로 기울어진 상태인 것으로 판단되면, 마찬가지로 고정자(10)로의 전류 인가수치를 유지하도록 한다. 다음, 주행속도가 일정 이상이면서 전기차량이 일정 이상 각도로 기울어진 상태인 것으로 판단되면, 고정자(10)로의 전류 인가수치를 감소하도록 한다.

본 발명은, 전술한 바와 같이 회전속도 센서(100)가 전기차량의 모든 림(16)에 각각 설치되어 있으므로, 제어부(400)는 전기차량의 주행 방향성 제어를 보다 용이하게 할 수 있다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서, 전기차량에는 주행중 차량의 위치를 확인할 수 있는 GPS 수신부(500)가 더 설치된다. 여기서, 제어부(400)는 GPS 수신부(500)로부터 수신된 위치 정보를 전달받은 후, 전기차량이 설정된 구역에 있는 것으로 판단되면 고정자(10)로 인가되는 전류의 정도를 조절한다.

구체적으로, 제어부(400)는 내비게이션과 같은 GPS 수신부(500)와 전기적으로 연결되며, 제어부(400)에는 특정 지역, 예를 들면 계곡, 고갯길, 사고 다발 지역, 특정 위험 지역(이하, '설정 위험 지역'이라 한다) 등에 대한 위치 정보가 미리 저장되어 있다.

제어부(400)는 GPS 수신부(500)를 통해 전기차량의 위치 정보를 실시간으로 전송받은 후, GPS 수신부(500)로부터 수신된 전기차량의 위치 정보가 내부에 저장된 설정 위험 지역에 대한 위치정보와 동일하다면, 고정자(10)로 인가되는 전류의 수치를 감소시킨다.

이때, 전술한 바와 같이 고정자(10)로의 전류 인가 수치를 감소시켜 전기차량의 주행속도를 감소시킬 때, 사전에 미리 운전자에게 이러한 일의 발생을 통보하여 주는 것이 바람직하며, 이를 위해 전기차량의 내부에는 제어부(400)와 연결된 별도의 경보장치(600)가 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 경보장치(600)는 통상의 LED 램프 또는 스피커 등으로 적용 가능하다.

본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

10: 고정자
11: 고정축
12: 권선
13: 회전자
14: 자석
15: 볼트공
16: 림
17: 타이어
19: 외면판
21: 내면판
22: 회전축
24: 베어링
100: 회전속도 센서
200: 타이어 회전각 센서
300: 차량 중심축 센서
400: 제어부
500: GPS 수신부

Claims (4)

1. 중앙의 고정축을 중심으로 다수의 권선으로 형성된 고정자와, 상기 고정자의 둘레를 이격된 상태로 감싸는 형상을 하며 다수의 자석이 설치되어 상기 권선으로 흐르는 전류의 세기에 따라 회전하는 회전자와, 상기 회전자와 고정자가 내부에 위치하며 외측 둘레에 타이어가 장착되는 원통형상의 림을 포함하는 전기차량의 전복 방지 시스템에 있어서,
   상기 고정자에 설치되어 상기 림의 회전속도를 측정하는 회전속도 센서;
   상기 고정축에 설치되어 상기 전기차량의 주행중 상기 타이어의 좌우 회전한 정도를 감지하는 타이어 회전각 센서;
   상기 전기차량에 설치되며, 상기 주행중인 전기차량의 고정축이 지면에 대해 기울어진 정도를 감지하는 차량 중심축 센서; 및
   상기 회전속도 센서, 상기 타이어 회전각 센서 및 상기 차량 중심축 센서와 전기적으로 연결되며, 상기 차량 중심축 센서로부터 감지된 값이 기설정된 범위 내에 있는지의 여부에 따라 상기 고정자에 공급되는 전류값을 조절하는 제어부를 포함하며,
   상기 회전속도 센서는 상기 전기차량의 모든 림에 설치되며,
   상기 제어부는, 상기 차량 중심축 센서와 상기 회전속도 센서의 측정값을 전달받아 상기 전기차량의 모든 림에 설치되어 있는 고정자로의 전류 인가정도를 각각 별도로 제어하며,
   상기 전기차량에는 GPS 수신부가 설치되며, 상기 제어부는 상기 GPS 수신부로부터 수신된 위치 정보를 전달받은 후 상기 전기차량이 설정된 구역에 있는 것으로 판단되면 상기 고정자로 인가되는 전류의 정도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전기차량의 전복 방지 시스템.
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