KR101876992B1 - 차량 내의 하이브리드 구성요소 설치부 - Google Patents

차량 내의 하이브리드 구성요소 설치부 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 차량의 종방향으로 뻗어 있는 프레임 레일(4)을 포함하는 차량(1) 내의 하이브리드 구성요소들의 설치부에 관한 것이다. 설치부는, 전기 에너지 저장 장치(7b)를 포함하는 제1 유닛(7)과, 냉각 시스템 내의 적어도 하나의 구성요소(8b 내지 8e)를 포함하는 제2 유닛(8)과, 제1 유닛(7)과 제2 유닛(8)이 프레임 레일(4) 상에 부착될 수 있게 하는 체결 요소(10)를 포함한다. 제1 유닛(7)은 프레임 레일(4)의 측면(4a)에 접하는 위치에 부착되고, 제2 하이브리드 구성요소(8)는, 프레임 레일(4)로부터 더 먼 거리에, 적어도 부분적으로 제1 유닛(7)의 외측의 위치에 부착된다.

Description

차량 내의 하이브리드 구성요소 설치부 {INSTALLATION OF HYBRID COMPONENTS IN A VEHICLE}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 차량 내의 하이브리드 구성요소들의 설치부에 관한 것이다.
전기와 더불어 다른 형태의 연료에 의해 작동되는 하이브리드 차량은, 모터로서 그리고 발전기(generator)로서 교대로 작동하는 전기 기계(electrical machine)와, 전력을 저장하기 위한 전기 에너지 저장 장치(electric energy storage device)와, 전기 에너지 저장 장치와 전기 기계 사이의 전력의 흐름을 제어하는 전력 전자장치(power electronics)를 구비한다. 전력 전자장치는 전기 에너지 저장 장치와 전기 기계 사이에 전력을 안내하는 DC 변환기 및 인버터(inverter)를 포함할 수 있다. 전기 에너지 저장 장치 및 전력 전자장치의 작동 중에는 불가피하게 어느 정도의 열이 발생한다. 전기 에너지 저장 장치 및 전력 전자장치는 소망 방식으로 기능하기 위해서는 과도하게 높은 온도까지 가열되지 않아야 한다. 전지(electric battery)는, 예를 들면 소정 유형의 에너지 저장 장치의 경우, 40℃ 정도일 수 있는 최고 허용 온도보다 높게 가열되지 않아야 한다. 그러나 전력 전자장치는 다소 더 높은 온도까지 가열될 수 있다. 따라서, 전기 에너지 저장 장치 및 전력 전자장치는, 적용 가능한 경우에, 작동 중에 냉각되어야 하며, 이는 적절한 유형의 냉각 시스템에 의해 실시될 수 있다.
트럭 형태의 하이브리드 차량에 있어서, 전기 기계를 제외한 대부분의 하이브리드 구성요소들은 종방향 프레임 레일(frame rail) 위에 설치된다. 전기 에너지 저장 장치는, 차량이 트럭에 측면으로부터 돌진하여 충돌하였을 때에, 화재 또는 피해를 일으킬 수 있는 전력원(power source)이다.
본 발명의 목적은, 충돌 시에 전기 에너지 저장 장치에 가해지는 손상 위험성이 실질적으로 감소하는 하이브리드 구성요소 설치부를 차량 내에 제공하는 것이다.
이러한 목적은, 서두에 기재된 유형의 설치부에 있어서, 청구항 제1항의 특징부에 기재된 구성을 특징으로 하는 설치부에 의하여 달성된다. 전기 에너지 저장 장치는 적절한 수량의 갈바닉 전지를 구비하는 축전지로 이루어질 수 있다. 또는, 전기 에너지 저장 장치는 정전 저장(electrostatic storage)을 위한 커패시터를 포함할 수 있다. 전기 에너지 저장 장치는 일반적으로 무거운 구성요소이다. 본 발명에 따르면, 전기 에너지 저장 장치를 수용하는 제1 유닛은 프레임 레일의 외측 표면에 접한 위치에 부착된다. 이는, 프레임 레일을 실질적으로 손상시킬 수도 있는 크기의 토크를 프레임 레일에 발생시킬 수 있는 위험성을 제거한다. 냉각 시스템 내의 적어도 하나의 구성요소를 수용하는 제2 유닛은 제1 유닛의 적어도 부분적으로 외측의 위치에 부착된다. 제2 유닛은, 바람직하게는, 내측에 배치된 제1 유닛 전체를 은폐할 수 있고 따라서 전기 에너지 저장 장치를 은폐할 수 있는 크기를 갖는다. 그러나 제2 유닛이 전기 에너지 저장 장치의 일부를 은폐하여도 충분할 수 있다. 따라서, 냉각 시스템의 상기 구성요소는, 제1 유닛 및 전기 에너지 저장 장치의 전방에 배치된 물리적 보호부(physical protection)를 구성한다. 냉각 시스템 내의 많은 구성요소들은, 충돌 시에 발생하는 상당한 힘을 받게 되면, 비교적 용이하게 변형된다. 그와 같은 구성요소에 의하여, 제1 유닛과 전기 에너지 저장 장치의 전방에는 변형 구역(deformation zone)이 형성되며, 충돌 시에 다량의 운동 에너지가 제거될 수 있다. 따라서, 전기 에너지 저장 장치가 초래할 수 있는 피해가 감소한다. 에너지 저장 장치는 양호하게 보호되므로, 충돌 시에 수반되는 인적 상해 및 차량 손상의 위험성도 감소한다.
본 발명에 따르면, 제2 유닛은 방열기(radiator) 형태의 구성요소를 포함한다. 냉각 시스템 내의 방열기는, 일반적으로, 알루미늄과 같은 양호한 열 전달 특성을 가진 금속 재료로 제조된 열 전달 구성요소인 도관(conduit)들로 이루어진다. 또한, 방열기는 비교적 큰 부피를 차지한다. 이러한 특성들에 의하여, 방열기는 비교적 큰 변형 구역을 형성하며, 충돌 시에 압축될 수 있고 운동 에너지를 흡수할 수 있다. 따라서, 후방의 전기 에너지 저장 장치가 손상될 수 있는 위험성이 감소한다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제2 유닛은 방열기에 의해 적어도 부분적으로 형성된 외측 표면을 구비한다. 공랭식 방열기의 냉각 제공 능력은, 방열기를 통해 유동하는 공기의 양에 의존한다. 방열기를 통해 유동하는 공기의 양은, 예를 들면 방열기의 크기에 의존한다. 따라서, 방열기는 바람직하게는 제2 유닛의 외측 표면 전체를 차지한다.
방열기는, 주위 온도(ambient temperature)의 공기에 의해 냉각되도록 구성된 순환 냉각제를 수용한다. 전기 에너지 저장 장치의 외측에 방열기를 배치하는 구성의 부가적인 장점은, 세정 또는 점검(service)을 위하여 용이하게 접근이 가능하다는 것이다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제2 유닛은, 방열기를 통해 공기를 흡인하는 팬(fan) 및/또는 냉각 시스템 내의 냉각제를 순환시키는 펌프를 또한 포함한다. 팬의 도움으로, 주위 온도를 갖는 공기의 연속적인 흐름이 방열기를 통해 흡인될 수 있다. 따라서, 실질적으로 모든 작동 모드에서 냉각제의 양호한 냉각이 보장된다. 냉각 시스템을 통해 냉각제를 순환시키는 펌프도 바람직하게는 제2 유닛 내에 배치된다. 팬, 펌프, 팽창 탱크(expansion tank) 및 냉각제를 위한 도관은, 제2 유닛 내에서 방열기의 후방에 부가적인 변형 구역을 형성할 수 있는 냉각 시스템 내의 구성요소들이다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 냉각 시스템은 제1 유닛 내의 전기 에너지 저장 장치를 냉각시키도록 구성된다. 전기 에너지 저장 장치는 작동 중에 가열된다. 전기 에너지 저장 장치가 최적으로 기능하기 위해서는, 과도하게 높은 온도에 있지 않아야 한다. 따라서, 적용 가능한 경우에, 전기 에너지 저장 장치는 냉각되어야 한다. 전기 에너지 저장 장치의 냉각은, 주로 제2 유닛 내에 배치된 냉각 시스템에 의해 달성된다. 제2 유닛은 제1 유닛의 외측에 부착되므로, 전기 에너지 저장 장치를 냉각하는 제1 유닛에 그리고 제1 유닛으로부터 냉각제를 안내함에 있어서 긴 도관이 필요하지 않게 된다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제2 유닛은 제1 유닛의 높이와 길이에 적어도 대응하는 높이와 길이를 갖는다. 따라서, 제1 유닛 전체의 외측의 위치에 제2 유닛을 배치하는 것이 가능하며, 이 위치에서 제2 유닛은 제1 유닛 전체를 은폐한다. 따라서, 충돌 시에, 차량이 우선 제2 유닛과의 접촉 없이 제1 유닛과 충돌할 위험성이 완전히 제거된다. 제1 유닛과 제2 유닛은 실질적으로 동일한 폭을 가질 수 있다. 제2 유닛은 제1 유닛의 전방에 변형 구역을 형성한다. 제2 유닛의 폭이 클수록, 제1 유닛과 전기 에너지 저장 장치의 전방에 형성된 변형 구역이 증가한다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 유닛은, 제1 유닛의 외측 표면을 형성하고 전기 에너지 저장 장치를 둘러싸는 컨테이너를 포함한다. 따라서, 전기 에너지 저장 장치는 주위의 먼지 및 오염물로부터 차폐되는 위치를 차지한다. 컨테이너는 사각 입방체(rectangular cuboid)로 구성, 즉, 실질적으로 6개의 면(plane side)을 구비하고 인접한 면(side)들이 서로 직각을 형성하는 구조로 구성될 수 있다. 차량 내의 프레임 레일의 외측 면(external side)과 관련하여, 그와 같은 형상의 제1 유닛을 부착하는 것은 비교적 복잡하지 않다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제1 유닛은, 에너지 저장 장치의 점검 시에 접근될 수 있어야 하는 구성요소들을 구비하는 면을 포함한다. 전기 에너지 저장 장치 내의 케이블 연결부(cable connection) 및 기타 구성요소들은 점검을 위하여 접근 가능하여야 한다. 제1 장치는 사각 입방체로 구성되므로, 프레임 레일과 대향하는 내측 면, 제2 유닛과 대향하는 외측 면, 상방으로 향하는 면, 하방으로 향하는 면 및 제1 유닛의 단부를 형성하는 2개의 면을 구비한다. 점검을 필요로 하는 상기 구성요소들은, 제1 유닛의 단부를 형성하는 2개의 면들 중에서 하나에 배치되는 것이 바람직하다. 제2 유닛은, 작동 위치와 점검 위치 사이에서 회전 가능하게 배치되도록, 관절형으로(articulated) 구성될 수 있는 서스펜션을 포함할 수 있다. 제2 유닛이 제1 유닛의 외측에 배치되므로, 경우에 따라서는, 전기 에너지 저장 장치의 점검 시에 제1 유닛이 방해가 될 수 있다. 이 경우에, 제2 유닛은 작동 위치로부터 점검 위치로 선회될 수 있다. 점검 위치에서, 제1 유닛은 노출됨으로써, 유닛의 단부들 중에서 한 면의 상기 구성요소들의 점검을 위한 접근 가능성을 제공한다. 그러나, 이 경우에, 점검을 필요로 하는 상기 구성요소들은 유닛의 외측 면에 배치될 수도 있다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 설치부는 전기 에너지 저장 장치와 전기 기계 사이의 전력의 흐름을 제어하도록 구성된 전력 전자장치를 구비하는 제3 유닛을 포함하며, 제3 유닛은 제1 유닛과 제2 유닛의 전방 또는 후방의 위치에서 프레임 레일에 부착된다. 제3 유닛은, 대안적으로, 제1 유닛의 외측의 위치에 제2 유닛과 정렬되어 배치될 수 있다. 이 경우에, 제3 유닛은, 프레임 레일의 길이 방향에서 보았을 때에, 제2 유닛의 전방 또는 후방에 배치될 수 있다. 제3 유닛은 이 경우에 제2 유닛에 부착될 수 있다. 전력 전자장치는 전기 에너지 저장 장치와 전기 기계 사이에 전력을 안내하는 DC 변환기 및 인버터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제3 유닛은, 제3 유닛의 외측 표면을 형성하고 상기 전력 전자장치를 둘러싸는 컨테이너를 포함한다. 따라서, 전력 전자장치는 주위의 먼지 및 오염물로부터 차폐되는 위치를 차지한다. 컨테이너는 사각 입방체로 구성, 즉, 실질적으로 6개의 면을 구비하고 인접한 면들이 서로 직각을 형성하는 구조로 구성될 수 있다. 차량 내의 프레임 레일의 외측 면과 관련하여, 그와 같은 형상의 제3 유닛을 부착하는 것은 비교적 복잡하지 않다. 제3 유닛은 제1 유닛과 제2 유닛의 전체 폭에 실질적으로 대응하는 폭을 가질 수 있다. 따라서, 제3 유닛은 제2 유닛의 외측 표면과 동일 평면에 위치하는 외측 표면을 갖는다.
본 발명의 실시 형태의 일례에 따르면, 제2 유닛 내의 냉각 시스템은 제3 유닛 내의 전력 전자장치를 냉각시키도록 구성된다. 전력 전자장치는 작동 중에 불가피하게 가열된다. 전력 전자장치가 최적으로 기능하기 위해서는 과도하게 높은 온도로 가열되지 않아야 한다. 그러나, 전력 전자장치는 전기 에너지 저장 장치보다 높은 온도로 가열될 수 있다. 동일 냉각 시스템이 제1 장치 내의 전기 에너지 저장 장치와 제3 유닛 내의 전력 전자장치 모두를 냉각할 수 있다. 냉각 시스템은, 이 경우에, 우선 전기 에너지 저장 장치의 냉각을 위하여 방열기로부터 제1 유닛까지 냉각된 냉각제를 안내하는 도관들과, 그 후에 전력 전자장치의 냉각을 위하여 제2 유닛까지 냉각제를 안내하는 도관들을 포함할 수 있다. 이 경우에, 전력 전자장치는 전기 에너지 저장 장치에 비하여 다소 높은 온도의 냉각제에 의해 냉각된다. 대안적으로, 냉각 시스템은 2개의 별개 냉각 회로를 포함할 수 있다. 냉각 시스템은, 제1 유닛 내의 전기 에너지 저장 장치를 냉각하는 제1 냉각 회로와, 제2 유닛 내의 전력 구성요소를 냉각하는 제2 냉각 회로를 포함할 수 있다. 별개의 냉각 회로들은, 그 크기에 있어서, 전력 전자장치를 냉각하는 냉각제보다 낮은 온도를 갖는 냉각제에 의하여 전기 에너지 저장 장치가 냉각되도록 구성될 수 있다.
이하에는, 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 바람직한 실시 형태에 관한 설명이 예시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 내의 하이브리드 구성요소들의 설치부를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 설치부의 상세도이다.
도 3은 도 1의 설치부를 위에서 바라본 평면도이다.
도 4는 차량 내의 하이브리드 구성요소들의 다른 설치부를 나타낸다.
도 1은 운전실 공간(2) 및 화물 공간(3)을 구비하는 대형 화물 차량(heavy goods vehicle)(1)을 나타낸다. 대형 화물 차량(1)의 본체는 2개의 종방향 프레임 레일(4)을 포함한다. 대형 화물 차량(1)은 하이브리드 차량이며, 개략적으로 표시된 연소 엔진(5)과 전기 기계(6)에 의해 작동된다. 전기 기계(6)는 모터로서 기능 하므로, 연소 엔진(5)의 도움으로 또는 도움없이 차량(1)을 구동시킨다. 차량(1)이 감속되는 경우에는, 전기 기계(6)는 발전기로서 기능을 한다. 전기 기계(6)는 어느 정도의 제동 효과(braking effect)까지는 차량의 감속을 제공할 수 있다. 더 높은 제동 효과가 요구되면, 제동 과정은 차량의 통상의 브레이크에 의하여 완료된다. 차량은 전기 기계(6)의 작동을 위하여 필요한 다수의 하이브리드 구성요소들의 설치부를 포함한다. 하이브리드 구성요소들은 대형 화물 차량(1)의 종방향 프레임 레일(4)들 중 하나에 부착된 3개의 유닛(7, 8, 9)들 내에 배치된다.
도 2 및 도 3은 설치부를 더욱 상세히 나타낸다. 도 2는 설치부를 측면도로 나타내고, 도 3은 설치부를 평면도로 나타낸다. 설치부는 3개의 유닛(7, 8, 9)들을 포함한다. 유닛(7, 8, 9)들은, 다수의 콘솔(console)(10) 형태의 부착 요소(attaching element)의 도움으로, 종방향 프레임 레일(4)의 외측(4a)에 부착된다. 콘솔(10)은, 외측 표면(4a)에 부착되도록 구성된 수직 부분과, 유닛(7, 8, 9)을 위한 하부 지지부(underlying support) 및 체결 영역(fastening area)을 형성하도록 구성된 수평 부분을 구비한다. 제1 유닛(7)은 프레임 레일의 외측 표면(4a)에 접하는 위치에 부착되고, 제2 하이브리드 구성요소(8)는 제1 유닛(7)의 외측의 위치에 부착된다. 개별적 유닛(7, 8, 9)들은 이 경우에 사각 입방체로서 구성된다. 따라서, 유닛들은 6개의 면들을 구비하며, 인접한 면들은 서로 직각을 형성한다. 제1 유닛(7)과 제2 유닛(8)은 대응하는 치수를 갖는다. 따라서, 이 유닛들은 길이와 높이에 있어서 대응하는 치수를 갖는다. 따라서, 제2 유닛(8)은 제1 유닛(7)을 완전히 덮을 수 있다. 또한, 제1 유닛(7)과 제2 유닛(8)은 동일한 폭을 갖는다. 제3 유닛은, 설치된 상태에서, 제1 유닛(7)과 제2 유닛(8)의 전체 폭에 대응하는 폭을 갖는다. 따라서, 그와 같은 3개의 유닛(7, 8, 9)을 구비하는 설치부는 소형으로 이루어질 수 있고, 종방향 프레임 레일(4)의 비교적 작은 부분을 차지한다.
제1 유닛(7)은 사각 입방체의 외측 표면을 형성하는 박스형 구조체(7a) 형태의 컨테이너를 포함한다. 박스형 구조체(7a)의 벽들은 전기 에너지 저장 장치(7b)를 둘러싼다. 박스형 구조체(7a)는 주위의 먼지 및 오염물로부터 전기 에너지 저장 장치(7b)를 보호한다. 전기 에너지 저장 장치(7b)는 다수의 갈바니 전지를 구비하는 축전지를 포함할 수 있다. 전기 에너지 저장 장치(7b)는 바람직하게는 비교적 높은 전압의 전력을 공급할 수 있다. 전기 에너지 저장 장치(7b)는 비교적 고중량이다. 전기 에너지 저장 장치(7b)를 둘러싸는 제1 유닛(7)은 프레임 레일의 외측 표면(4a)에 접하는 위치에 부착되므로, 전기 에너지 저장 장치(7b)의 중력은 종방향 프레임 레일(4) 상에 토크를 인가하는 작은 힘 벡터를 가질 뿐이다. 따라서, 프레임 레일(4)은 에너지 저장 장치(7b)에 의하여 작은 토크만을 받을 뿐이다. 전기 에너지 저장 장치(7b)는 내부 저항(inner resistance)을 가지며, 이로 인하여 작동 중에 가열된다. 대부분의 유형의 전기 에너지 저장 장치(7b)는, 예를 들면 15o 내지 30o의 범위일 수 있는 비교적 좁은 온도 구간 내의 적절한 작동 온도를 갖는다. 작동 온도가 너무 높으면, 전기 에너지 저장 장치(7b)의 성능은 상당히 감소된다. 따라서, 전기 에너지 저장 장치는 적용 가능한 경우에는 작동 중에 냉각될 필요가 있다.
제2 유닛(8)은 냉각 시스템 내의 여러 구성요소들의 조립체를 위한 내부 공간을 형성하는 다수의 벽, 천장 및 바닥판을 구비하는 박스형 구조체(8a)를 포함한다. 냉각 시스템은, 바람직하게는 제2 유닛(8)의 외측의 적어도 일부를 형성하는 방열기(8b)를 포함한다. 방열기(8b)는 바람직하게는 제2 유닛(8)의 외측 표면 전체를 형성한다. 따라서, 실질적으로 제2 유닛(8)의 외측 전체는 주위 온도를 갖는 공기를 받아들이도록 이용될 수 있으며, 공기는 방열기를 통해 안내된다. 이 경우에, 방열기(8b)는, 냉각제의 수용을 위한 입구 탱크(inlet tank)와, 냉각제가 공기에 의해 냉각되는 냉각 구역과, 냉각된 냉각제가 수용되는 출구 탱크(outlet tank)를 포함한다. 냉각 시스템(8c)은, 방열기(8b)의 냉각 구역을 통해 공기를 흡인하는 팬(8c)과, 제2 유닛(8)의 내측에 부분적으로 배치된 라인 회로(line circuit)(8e) 내의 냉각제를 순환시키는 펌프(8d)를 또한 포함한다. 라인 회로(8e)는 냉각된 냉각제를 방열기(8b)로부터 제1 유닛(7)까지 안내하며, 여기에서 냉각제는 전기 에너지 저장 장치(7b)를 냉각한다. 라인 회로는, 그 후에, 전기 기계(6)와 전기 에너지 저장 장치(7b) 사이의 전력의 흐름을 제어하는 데에 사용되는 전력 전자장치의 냉각을 위하여, 냉각제를 제3 유닛(9)으로 안내한다. 냉각제는 그 후에 방열기(8b)로 회송되어 다시 냉각되며, 그 후에 제1 유닛(7)과 제3 유닛(9) 내의 상기 하이브리드 구성요소들을 냉각시키기 위하여 재사용된다.
제1 유닛(7)은, 일측에, 전기 에너지 저장 장치(7b)의 케이블 연결부(7c) 및 기타 구성요소들이 배치되어 있는 단부 표면을 포함한다. 이러한 구성요소들은 전기 에너지 저장 장치(7b)의 점검 시에 접근 가능하여야 한다. 이러한 이유로, 제1 유닛(7)은, 제3 유닛(9)으로부터 소정 거리에, 프레임 레일 상에 부착된다. 따라서, 제3 유닛(9)과 제1 유닛(7) 사이에는 공간이 형성되어, 제1 유닛(7)의 단부 표면에 배치된 케이블 연결부(7c)와 기타 구성요소들의 점검을 용이하게 한다. 점검이 필요한 케이블 연결부(7c) 및 기타 구성요소들로의 접근성을 더욱 개선하기 위하여, 제2 유닛(8)은 관절형으로 구성될 수 있는 현가장치(8f)를 구비한다. 따라서, 제2 유닛(8)은, 도 3에 파선으로 도시되어 있는 바와 같이, 작동 위치로부터 점검 위치까지 선회할 수 있다. 제2 유닛(8)이 전개된 점검 위치에 있을 때에는, 제1 유닛(7) 내의 전기 에너지 저장 장치(7b)의 점검 작업을 실시하는 작업자를 위한 양호한 접근성이 달성된다.
제3 유닛(9)은, 이 경우에 전기 기계(6)와 전기 에너지 저장 장치(7b) 사이의 전력의 흐름을 제어하는 전력 전자장치를 둘러싸는 박스형 구조체(9a) 형태의 컨테이너를 또한 포함한다. 전력 전자장치는 DC 변환기(9b) 및 인버터(9c) 형태의 구성요소들을 포함한다. 박스형 구조체(9a)는 주위의 먼지 및 오염물로부터 DC 변환기(9b) 및 인버터(9c)를 보호한다. DC 변환기(9b) 및 인버터(9c)는 작동 중에 얼마나 심하게 작동하는지에 의존하여 가열된다. 이 구성요소들은 소망대로 기능하기 위해서는 상측 문턱값의 온도를 초과하지 않아야 한다. 그러나, 이 구성요소들은 제1 유닛(7) 내의 전기 에너지 저장 장치(7b)보다 높은 온도까지 가열될 수 있다. 냉각 시스템 내의 냉각제는 DC 변환기(9b) 및 인버터(9c)를 또한 냉각시킨다. 이 경우에, 제3 유닛(9)은 제1 유닛(7)과 제2 유닛(8)의 전방의 위치에서 프레임 레일(4)에 부착된다. 따라서, 제3 유닛(9) 내의 전력 전자장치를 전기 기계(6)에 연결하는 전기 케이블의 길이는 상당히 짧을 수 있고, 전력 전자장치를 전기 에너지 저장 장치(7b)에 연결하는 전기 케이블도 짧을 수 있다.
전기 에너지 저장 장치(7b)는 손상으로부터 보호되어야 하는 고가의 구성요소이다. 또한, 이 장치는 충돌 시에 다량의 에너지를 방출할 수 있는 강력한 에너지원이며, 화재를 일으키고 사람 또는 차량에 피해를 초래할 수 있다. 전기 에너지 저장 장치가 피해를 초래할 위험성을 감소시키기 위하여, 전기 에너지 저장 장치(7b)가 실질적인 강력한 충격(power impact)을 받을 때에, 전기 에너지 저장 장치를 지지하는 체결 요소(fastening element)(10)는 사전-설정된 방식으로 변형하도록 취약 영역(weakened area)을 구비한다. 본 발명에 따르면, 제2 유닛(8)은, 제1 유닛(7)의 외측에서, 제1 유닛(7) 전체를 덮는 위치에 배치된다. 차량의 에너지 저장 장치(7b)가 배치되어 있는 쪽으로 돌진한 또 다른 차량은, 우선은 제2 유닛(8)과 충돌하고, 그 후에 제1 유닛(7) 및 전기 에너지 저장 장치(7b)와 접촉하게 된다. 냉각 시스템의 방열기(8b)는 제2 유닛(8)의 외측을 형성한다. 방열기(8b)는, 일반적으로, 예를 들면 알루미늄과 같은 열 전달 특성이 우수한 금속 재료로 이루어진다. 방열기(8b)는 공기를 위한 다수의 유동 채널을 구비하는 구조를 갖는다. 따라서, 방열기(8b)는 충돌 시에 변형 및 운동 에너지 흡수에 매우 적합한 구조를 갖는다. 제2 유닛(8) 내의 박스형 구조체(8a), 팬(8c), 펌프(8d), 팽창 탱크 및 라인 회로(8e)와 같은 기타 구성요소들도 충돌 시에 운동 에너지를 흡수하는 변형을 제공한다. 제2 유닛(8)은 제1 유닛(7)만큼 넓으므로 제1 유닛(7)의 외측에 비교적 넓은 변형 구역을 형성한다. 따라서, 전기 에너지 저장 장치(7b)는 제2 유닛(8)의 뒤에 그리고 제1 유닛(7)의 내측에 매우 보호된 위치를 차지한다. 따라서, 구성요소 부품들을 구비하는 제2 유닛(8)은, 체결 요소(10)의 변형과 함께, 측면 충돌 시에 전기 에너지 저장 장치(7b)에 가해지는 손상의 위험성을 명백히 감소시키는 변형 구역을 형성한다.
도 4는 유닛(7, 8, 9)들의 또 다른 설치부를 나타낸다. 이 경우에, 제3 유닛(9)은 제1 유닛(7)과 제2 유닛(8)의 후방의 위치에서 프레임 레일(4)에 부착된다. 이 경우에, 유닛들은 프레임 레일(4) 상에서 서로 매우 근접하게 조립될 수 있다. 케이블 연결부(7c)는 이 경우에 노출되어 있으며, 이는 전기 에너지 저장 장치(7b)의 점검을 용이하게 한다. 그러나, 제2 유닛(8) 내의 전력 전자장치에 연결되는 전기 케이블은 어느 정도는 더 길어야 한다. 또 다른 차이점으로서, 이 경우에 제2 유닛(8)은 2개의 별도의 냉각 회로를 구비하는 냉각 시스템을 수용한다. 냉각 시스템은, 제1 유닛 내의 전기 에너지 저장 장치(7b)를 냉각하는 제1 냉각 회로와, 제3 유닛(9) 내의 전력 전자장치(9b, 9c)를 냉각하는 제2 냉각 회로를 포함한다. 각각의 냉각 회로는 각각의 방열기(8b)를 포함한다. 2개의 방열기는 함께 제2 유닛(8)의 외측 표면을 형성한다. 따라서, 방열기를 통하여 다량의 공기가 안내될 수 있고, 각각의 냉각 회로 내의 냉각제의 양호한 냉각을 제공할 수 있다. 방열기(8b)의 크기는 전기 에너지 저장 장치(7b)와 전력 구성요소(9b, 9c)에 의해 요구되는 냉각과 관련될 수 있다.
2개의 냉각 회로들 각각은, 팬(8c), 냉각제 펌프(8d), 팽창 탱크 및 냉각제를 제1 유닛(7)과 제3 유닛(9)에 각각 안내하는 라인 회로(8e)를 포함한다. 제2 유닛(8)은, 냉각 회로들 모두로부터의 구성요소들을 수용하는 외측 하우징을 형성하는 박스형 구조체(8a)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 제2 유닛(8)은 2개의 박스형 구조체(8a)를 포함할 수 있으며, 각각의 구조체는 냉각 회로들 중 하나로부터의 구성요소들을 수용한다. 또한, 이 경우에, 제2 유닛(8)은 전기 에너지 저장 장치(7b)를 수용하는 제1 유닛(7)을 완전히 덮는 크기 및 위치를 갖는다. 제2 유닛(8)의 구성요소 부품들은 그에 따라 물리적 보호부를 형성하며, 충돌 중에 운동 에너지를 흡수하는 변형 구역을 제1 유닛(7)의 앞에 형성한다. 따라서, 측면 충돌 시에 전기 에너지 저장 장치(7b)의 손상 위험성은 명백히 감소한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 형태로 제한되는 것이 결코 아니며, 특허 청구항의 범위 내에서 자유로이 변경될 수 있다.

Claims (12)

  1. 차량(1) 내의 하이브리드 구성요소 설치부로서,
    차량의 종방향으로 뻗어 있는 프레임 레일(4)을 포함하는 차량(1) 내에, 전기 에너지 저장 장치(7b)를 구비하는 제1 유닛(7)과, 냉각 시스템의 적어도 하나의 구성요소(8b 내지 8e)를 구비하는 제2 유닛(8)과, 제1 유닛(7)과 제2 유닛(8)이 프레임 레일(4) 상에 체결될 수 있게 하는 체결 요소(10)를 포함하되,
    제1 유닛(7)은 프레임 레일(4)의 외측 표면(4a)에 접하는 위치에 부착되고, 제2 유닛(8)은, 프레임 레일(4)로부터 더 먼 거리에, 제1 유닛(7)의 적어도 부분적으로 외측의 위치에 부착되어 있는 하이브리드 구성요소 설치부에 있어서,
    제2 유닛(8)은, 주위 온도의 공기에 의해 냉각되도록 구성된 순환 냉각제를 수용하는 방열기(8b) 형태의 구성요소를 포함하고,
    전기 에너지 저장 장치(7b)가 충격을 받을 때에 상기 체결 요소(10)가 사전-설정된 방식으로 변형하도록 취약 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
  2. 제1항에 있어서,
    제2 유닛(8)은 방열기(8b)에 의하여 적어도 부분적으로 형성된 외측 표면을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제2 유닛(8)은 방열기(8b)를 통해 공기를 흡인하는 팬(8c) 및 냉각 시스템 내의 냉각제를 순환시키는 펌프(8d) 중 적어도 하나를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    냉각 시스템은 제1 유닛(7) 내의 전기 에너지 저장 장치(7b)를 냉각시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제2 유닛(8)은 제1 유닛(7)의 높이와 길이에 적어도 대응하는 높이와 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 유닛(7)은, 제1 유닛(7)의 외측을 형성하고 전기 에너지 저장 장치(7b)를 둘러싸는 컨테이너(7a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제1 유닛(7)은 에너지 저장 장치의 점검 시에 접근성이 필요한 구성 요소를 구비하는 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제2 유닛(8)은, 작동 위치와 점검 위치 사이에서 회전 가능하게 배치될 수 있도록, 관절형으로 구성될 수 있는 현가장치(8f)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    전기 에너지 저장 장치(7b)와 전기 기계(6) 사이의 전력의 흐름을 제어하도록 구성된 전력 전자장치(9b, 9c)를 구비하는 제3 유닛(9)을 또한 포함하되,
    제3 유닛(9)은 제1 유닛(7)과 제2 유닛(8)의 전방 또는 후방의 위치에서 프레임 레일에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
  10. 제9항에 있어서,
    제3 유닛(9)은, 제3 유닛(9)의 외측을 형성하고 상기 전력 전자장치(9b, 9c)를 둘러싸는 컨테이너(9a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
  11. 제9항에 있어서,
    제3 유닛(9)은 제1 유닛(7)과 제2 유닛(8)의 전체 폭에 실질적으로 대응하는 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
  12. 제9항에 있어서,
    냉각 시스템은 제3 유닛(9) 내의 전력 전자장치(9a, 9b)를 냉각시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 하이브리드 구성요소 설치부.
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