KR102651406B1 - 압전소자를 이용한 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압전소자를 이용한 충전장치에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 압전소자를 이용한 충전장치는, 차량이 출발 또는 정지할 때 관성에 의해 제1 이동체를 직진 운동시켜 적어도 일측의 제1 압전소자 모듈에 충격에 의한 전력을 발생시키는 제1 충전부, 제1 충전부와 수직하게 구비되며 차량이 좌회전 또는 우회전할 때 관성에 의해 제2 이동체를 제1 이동체와 수직한 방향에서 직진 운동시켜 적어도 일측의 제2 압전소자 모듈에 충격에 의한 전력을 발생시키는 제2 충전부, 및 제1 충전부와 제2 충전부의 전력을 제공받아 충전하는 배터리를 포함할 수 있다.

Description

압전소자를 이용한 충전장치{Charging Device by Using Piezoelectric Element}

본 발명은 압전소자를 이용한 충전장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가령 전기자동차 등의 차량에 사용되어 압전소자와 차량의 관성을 이용하여 자동차 배터리를 충전하는 압전소자를 이용한 충전장치에 관한 것이다.

최근에는 전기자동차 또는 하이브리드 차량 등 배기가스를 절감할 수 있는 친환경 차량이 출시되고 있으며, 승용차를 비롯하여 버스와 같은 상용차에도 엔진 및 모터를 포함하는 하이브리드 시스템이 탑재되고 있다. 이러한 전기자동차 및 하이브리드 차량은 고전압 배터리를 탑재하여 주전원으로 사용하고 있고, 회생제동을 통하여 얻어진 발전 전력 등을 충전하여 보조 전원으로 사용하고 있다. 따라서, 전기자동차 및 하이브리드 차량은 어떠한 방법으로든지 자체적인 전기를 발전 생산하여 배터리에 충전하거나, 교류발전기(알터네이터), 파워 스티어링, 에어컨 등 엔진 구동을 보조하는 각종 보조기계류 전장부품의 전원으로 사용할 수 있도록 하는 보조 전원 충전 장치가 필요하다. 물론, 일반 가솔린 및 디젤 차량에서도 전장품의 과부하를 방지하기 위하여 메인배터리 전원 외에 보조 전원으로 사용할 수 있도록 하는 보조 전원 충전 장치가 필요하다.

그런데, 기존의 전기차는 배터리 충전을 위해 정차를 해야 하고, 또 충전에 장시간이 소요되는 문제가 있다. 물론 종래에는 주행과정에서 배터리의 충전이 가능한 제품의 개발이 시도되고 있으나 배터리 충전 효율이 낮은 문제가 있다.

한국공개특허공보 제10-2015-0018158호(2015.02.23) 한국공개특허공보 제10-2021-0001532호(2021.01.06)

본 발명은 가령 전기자동차 등의 차량에 사용되어 압전소자와 차량의 관성을 이용하여 자동차 배터리를 충전하는 압전소자를 이용한 충전장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 압전소자를 이용한 충전장치는, 차량이 출발 또는 정지할 때 관성에 의해 제1 이동체를 직진 운동시켜 적어도 일측의 제1 압전소자 모듈에 충격에 의한 전력을 발생시키는 제1 충전부, 상기 제1 충전부와 수직하게 구비되며, 상기 차량이 좌회전 또는 우회전할 때 상기 관성에 의해 제2 이동체를 상기 제1 이동체와 수직한 방향에서 직진 운동시켜 적어도 일측의 제2 압전소자 모듈에 충격에 의한 전력을 발생시키는 제2 충전부, 및 상기 제1 충전부와 상기 제2 충전부의 전력을 제공받아 충전하는 배터리를 포함한다.

상기 제2 충전부는 상기 충전장치의 외연을 구성하는 본체부의 양측에 구비되는 상기 제1 충전부의 사이에 배치될 수 있다.

상기 제1 이동체 및 상기 제2 이동체는, 상기 직진 운동 및 상기 충격시 소음 저감을 위한 고무, 우레탄 또는 실리콘 재질로 형성될 수 있다.

상기 제1 충전부 및 상기 제2 충전부를 구성하는 충전모듈의 배치구조 및 개수는 상기 차량의 종류 또는 운전자의 운전 습관에 따라 서로 다르게 구성될 수 있다.

상기 제1 충전부 및 상기 제2 충전부는, 상기 충전모듈의 배치구조 및 개수의 조정이 용이하도록 차량의 트렁크에 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면 가령 전기자동차의 경우 주행과정에서 배터리의 충전이 가능함으로써 기존과 같이 충전을 위해 정차하거나 충전에 장시간이 소요되는 문제를 해결할 수 있을 것이다.

또한 본 발명의 실시예는 메인 배터리와 연계하여 보조 배터리로 사용하는 경우에도 배터리 충전효율을 높일 수 있을 것이다.

도 1은 전기자동차의 구조를 설명하기 위한 도면,
도 2 및 도 3은 도 1의 전기자동차에 설치되는 충전장치의 세부구조를 예시한 도면, 그리고
도 4는 도 2의 충전회로부의 세부구조를 예시한 블록다이어그램이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 전기자동차의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기자동차(100)는 압전소자를 이용한 충전장치(이하, 충전장치)(110), 모터 및 감속기, 그리고 (전력)제어장치(미도시)를 포함하며, 그 이외에도 디스플레이부, 고전압 정션박스, 완속 충전기, 파워스티어링, 에어컨 등을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 충전장치(110)는 전기자동차(100)의 트렁크(또는 수납공간)(97)에 구비될 수 있다. 물론 기존의 전기자동차(100)에 탑재되는 고전압 배터리의 위치에 구비될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서는 차량의 트렁크(또는 수납공간)(97)에 설치되는 것을 예시하였지만, 차체의 하부에 구비되는 것도 얼마든지 가능할 수 있다. 예를 들어 메인 배터리인 고전압 배터리와 별도로 구성하여 보조 배터리로 사용하는 경우에는 차량의 트렁크(97)에 설치하여 사용하는 것이 바람직하다. 트렁크(97)에 설치하는 경우 배터리의 교체가 용이하게 이루어질 수 있기 때문이다. 예를 들어, 트렁크(97)의 비상용 타이어 보관부에 설치되거나 트렁크 커버의 하면 즉 트렁크 내부에서 천정에 부착되는 등 다양하게 설치될 수 있다. 이를 통해 충전장치(110)의 탈부착이 용이하게 이루어질 수 있다. 이는 도 1에서 잘 보여주고 있다. 예를 들어 충전장치(110)가 보조배터리로 사용되는 경우에는 메인 즉 주 배터리가 풀 방전이 되었을 때 전기 자동차가 보조 배터리로 동작하도록 하거나, 보조 배터리의 전력을 주 배터리에 충전하는 형태로 동작이 이루어지도록 할 수 있다. 물론 이러한 동작은 기설정된 프로그램에 따라 제어장치(예: CPU, MPU 등)의 제어하에 이루어질 수 있을 것이다.

충전장치(110)는 외부충격이나 화재 등의 위험을 줄이기 위하여 외연을 형성하는 본체부를 포함할 수 있으며, 물론 해당 본체부는 사각형상의 함체가 사용될 수 있다. 물론 함체 내부의 충전장치(110)에서 발생되는 열을 외부로 방출하기 위한 다양한 장치도 포함될 수 있을 것이다. 본체부의 외관은 전체적으로 납작한 직육면체의 형태로 구성될 수 있다. 그리고 그 함체의 내부에는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 주행시 그 관성을 이용하여 전력을 발생시키는 압전소자를 이용한 충전모듈이 구성될 수 있다. 이후에 좀더 자세히 다루겠지만, 본 발명의 실시예에 따른 충전장치(110)는 차량이 주행하는 방향(혹은 제1 방향)과 같은 방향으로 이동체가 직진 운동을 하면서 양측의 압전소자 모듈을 타격하여 전력을 발생시키는 제1 충전부, 그리고 제1 충전부와 수직하게 구비되는 제2 충전부를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어 그 구성은 다양하게 이루어질 수 있지만 본 발명의 실시예에서는 제1 방향의 양측으로 제1 충전부를 구성하는 제1 충전모듈들이 구비되도록 하고, 그 양측에 구성되는 제1 충전모듈의 사이에는 수직한 방향(혹은 제2 방향)으로 제2 충전모듈들이 구성될 수 있다. 이에 따라 제1 충전부의 충전모듈은 차량이 출발하거나 정지할 때 등에 효율적으로 동작할 수 있고, 반면 제1 충전부의 충전모듈과 수직하게 구비되는 제2 충전부의 충전모듈들은 차량이 우회전이나 좌회전을 할 때 효율적으로 동작할 수 있다.

물론 제1 충전부와 제2 충전부를 구성하는 충전모듈의 배치구조는 다양하게 이루어질 수 있을 것이다. 예를 들어 상기의 구조는 차량의 종류나 운전자의 운전 습관 등에 따라 다양하게 구성되는 것도 얼마든지 가능하다. 예를 들어, 경차가 중형차보다는 전력 소모량이 적으므로 차량의 유형에 따른 전력 소모량을 고려하여 제1 충전부 및 제2 충전부의 배치가 조정될 수 있다. 또한, 운전자의 운전 습관은 대표적으로 차량운행이 많을 때와 즉 영업용 차량일 때와 차량이 운행이 적은 차량을 구분해 볼 수 있다. 따라서 영업용 차량의 경우에는 전력 소모량이 많으므로 전력을 많이 생산할 수 있는 구조로 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이동체가 압전소자 모듈을 타격하는 충격량은 거리에 비례할 수 있다. 다시 말해, 거리가 길면 가속도에 의해 충격량은 커질 수 있다. 이때 차량의 주행방향으로 배치되는 충전모듈의 경우 거리를 길게하면 더 많은 전력을 얻을 수 있다.

반면, 주행방향과 수직한 방향으로 배치되는 제2 충전부의 충전모듈의 경우에는 발전 효율을 위하여 거리를 짧게 구성하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다. 다시 말해 본 발명의 실시예에서는 제1 충전부의 충전모듈을 구성하는 이동체의 이동 거리를 동일하게 해서 차량의 좌회전과 우회전시에 제2 충전부의 충전모듈을 이용한 충전이 이루어지도록 하려는 것이지만, 이동체의 이동거리를 짧게 하는 것도 가능할 수 있는 것이다. 물론 이를 통한 전력 생산은 이동체의 재질이나 크기, 또 압전소자의 특성 등에 따라서도 얼마든지 달라질 수 있다. 예를 들어 이동체의 재질이 금속에 가깝거나 질량이 크면 발전 효율은 증가할 것이다. 또한 질량이 크면 압전소자와의 충격 면적이 증가하므로 전력 생산량이 증가할 것이다. 이와 같이 다양한 변수들을 고려하여 충전모듈의 구성 및 배치가 이루어질 수 있으며, 다만 본 발명의 실시예에서는 차량의 주행 방향이나 이동체의 이동 거리를 기반으로 전력 생산량을 조절하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 실시예의 경우 차량의 성능 등을 고려할 때 이동체를 금속으로 사용하는 것은 소음을 증가시킬 수 있다. 물론 금속의 사용을 배제하려는 것은 아니지만, 이동체는 소음 저감을 위해 고무, 우레탄 또는 실리콘 등의 재질을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 물론 원활하게 전후진이 가능하다면 구형이 아니라 원통형이거나 육면체 등 다양한 형태로 형성될 수 있을 것이다.

지금까지 충전장치(110)와 관련해 간략하게 살펴보았으며 자세한 내용은 이후에 도 2 및 도 3을 참조하여 좀더 자세히 다루기로 한다.

모터 및 감속기(120)는 ECU(Electronic Control Unit) 등과 같은 제어장치의 제어하에 동작할 수 있으며, 모터는 제어장치의 제어하에 배터리의 전력을 제공받아 전기자동차를 가속시킬 수 있다. 모터의 회전에 의해 자동차의 구동륜을 빠르게 회전시킬 수 있는 것이다. 반면 감속기는 브레이크장치가 될 수 있다. 운전자가 속도를 줄이고자 할 때 제어장치의 제어하에 제어되어 감속 동작을 수행할 수 있다. 모터 및 감속기(120)는 차량의 전륜이나 구륜에 구비되어 제어장치의 제어하에 동작할 수 있다.

(전력)제어장치는 전기자동차의 핵심 제어기이다. CPU나 MPU 등의 프로세서를 포함할 수 있으며, 인쇄회로기판(PCB) 등에 구성될 수 있다. 제어장치는 전기자동차를 구성하는 구성요소들의 전반적인 제어동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전기자동차의 가속이나 감속을 위하여 모터 및 감속기(120)를 제어할 수 있으며, 사용자와의 인터페이스에 의해 에어컨을 작동시킬 수도 있다. 또한, 제어장치는 내부 디스플레이부에 다양한 정보를 표시하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다. 제어장치는 차량의 곳곳에 구비되는 센서 등으로부터 센싱 데이터를 제공받아 이를 분석하여 차량의 상태를 운전자에게 디스플레이부를 통해 알릴 수도 있다.

무엇보다 본 발명의 실시예에 따른 제어장치는 충전장치(110)와 관련하여 다양한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 충전장치(110)를 구성하는 충전모듈의 배치가 변경되는 등의 이벤트(event)가 발생하게 될 때 이를 인식하여 그에 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 제어장치는 충전장치(110)의 효율적인 활용을 위하여 차량에 설치되는 센서들로부터 센싱 데이터를 수집 및 분석하여 운전자의 운전 습관을 분석하는 등의 동작을 수행할 수 있다. 이에 따라 현재 충전장치(110)를 구성하는 충전모듈 다시 말해 제1 충전부 및 제2 충전부의 배치를 변경하도록 요청할 수 있다. 예를 들어, 제어장치는 운전자의 운전 습관을 분석한 결과 현재 설치되는 충전장치(110)의 용량이 부적합하다는 통지를 운전자에게 통지할 수 있다. 이에 따라 운전자는 가까운 카센타 등을 방문하여 효율적인 동작이 가능하도록 충전장치(110)를 구성하는 제1 충전부 및 제2 충전부의 배치를 변경할 수 있다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에서는 충전장치(110)를 구성하는 충전모듈의 탈부착이 용이하도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 고전압 정션 박스는 자동차 구동에 필요한 전기를 직접 구동 및 제어하고, 완속 충전기는 배터리에 충전할 경우 전원을 연결하는 동작을 수행한다.

도 2 및 도 3은 도 1의 전기자동차에 설치되는 충전장치의 세부구조를 예시한 도면이며, 도 4는 도 2의 충전회로부의 세부구조를 예시한 블록다이어그램이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 충전장치(110) 즉 압전소자를 이용한 충전장치(110)는 외연을 구성하는 본체부(200), 본체부(200)의 일측에 구비되는 배터리(210), 본체부(200)의 양측에 구비되는 제1 충전부(220) 및 양측에 구비되는 제1 충전부(220)의 사이에 구성되는 제2 충전부(230), 그리고 제1 충전부(220)와 제2 충전부(230)의 전력을 배터리(210)에 충전시키는 충전회로부(215)의 일부 또는 전부를 포함한다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 배터리(210)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 충전장치(110)가 구성되거나, 충전회로부(215)와 같은 일부 구성요소가 배터리(210)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

본체부(200)는 납작한 판상형으로 제작될 수 있으며, 예를 들어 전기차의 트렁크 내부에 탈부착식으로 설치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 본체부(200)는 트렁크(97)의 비상용 타이어 보관부에 설치되거나 트렁크 커버의 하면 즉 트렁크 내부의 천정에 부착되는 형태로 설치되는 것도 얼마든지 가능할 수 있다. 물론 이는 본 발명의 실시예에 따른 충전장치(110)가 전기차용 충전 보조장치로서 동작하는 것을 예시하였지만, 가령 충전 주장치로서 동작하는 경우에는 운전석의 하부에 배치되어 동작하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다. 본체부(200)는 이동체의 움직임 및 충격에 따른 소음과 진동을 저감하기 위하여 본체부(200)의 내면에 방음/방진소재가 부착될 수 있다. 또는 본체부(200) 자체가 방음/방진효과가 있는 소재로 제조될 수도 있다.

본체부(200)의 일측에는 가령 도 3에서 볼 때 하측으로는 배터리(210)가 구성될 수 있다. 배터리(210)는 가령 본체의 측면에 설치될 수 있다. 충전회로부(215)와 전기적으로 연결되며 충전회로부(215)에서 생성된 충전전압에 의하여 충전이 이루어지게 된다. 배터리(210)는 보조 배터리로 사용되는 경우 전기차의 주행거리 연장 효과를 발휘할 수 있다.

충전회로부(215)는 압전소자 모듈(225, 235)과 전기적으로 연결되어 압전소자 모듈(225, 235)에서 발생된 기전력을 바탕으로 충전전압을 발생시킨다. 이를 위하여 충전회로부(215)는 도 4에서와 같이 정류회로부(400) 및 전압생성부(410)를 포함할 수 있다. 정류회로부(400)는 압전소자 모듈(225, 235)에서 제공되는 전압을 정류한다. 다시 말해 압전소자 모듈(225, 235)의 전압은 교류전압이 될 수 있으며, 스윙(swing) 전압이 될 수 있다. 따라서 정류회로부(400)는 해당 스윙전압을 DC 전압으로 변환할 수 있다. 또한 전압생성부(410)는 정류회로부(400)에서 변환된 DC 전압을 평활하거나 또는 배터리(210)의 정격전압으로 변환할 수 있다. 평활한다는 것은 정류전압이 리플이 있는 맥류전압이므로 이를 리플이 없는 안정적인 DC 전압으로 변환하며, 이의 과정에서 배터리(210)의 정격전압으로 DC/DC 변환하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다. 따라서 정류회로부(400)는 다이오드 등을 이용한 반파 또는 전파, 나아가 브리지 형태의 정류회로를 포함하지만, 전압생성부(410)는 평활회로, 나아가 DC-DC 컨버터 등을 포함할 수 있다.

본체부(200)의 양측에는 다시 말해, 차량의 주행 방향(혹은 제1 방향)을 따라 길게 배치되는 제1 충전부(220)가 설치될 수 있다. 제1 충전부(220)는 가령 우측에서 제1 방향으로 구비되는 적어도 하나의 제1 충전모듈과, 좌측에서 제1 방향으로 구비되는 적어도 하나의 제2 충전모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 제1 충전부(220)는 복수의 충전모듈로 구성될 수 있는 것이다. 본 발명의 실시예에 따라 충전부는 충전모듈의 상위개념으로 설명한다. 충전모듈은 외연을 형성하는 프레임(또는 본체)의 내부에 이동체(240)를 포함하고, 또 해당 이동체(240)의 타격에 의해 전력을 발생시키는 양측의 압전소자 모듈(225)을 포함하는 개념이 될 수 있다. 따라서 충전부는 이러한 충전모듈을 복수 개를 포함하는 것을 의미할 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 충전부나 충전모듈과 같은 그러한 용어의 사용에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

제1 방향의 충전모듈은 볼 즉 이동체(240)가 제1 방향으로 전후진할 수 있는 공간이 형성된다. 충전모듈의 외연을 구성하는 프레임 본체의 외관은 전체적으로 납작한 직육면체일 수 있으며, 내부에는 볼 형태의 이동체(240)가 전후진하도록 구성될 수 있다. 다수개의 공간이 구획될 수 있으며 이동체(240)가 공간의 단부에 충돌하면 단부에 설치된 압전소자에 충격이 전달되어 전력이 발생한다.

예를 들어 제1 방향이 차량 진행방향이므로 차량이 출발하거나 정지시에 이동체(240)가 제1 방향의 통로 또는 경로를 따라 전진 또는 후진할 수 있다. 다시 말해 이동체(240)는 직진 운동을 할 수 있는 것이다. 직진 운동을 통해 일측과 타측에 각각 구비되는 압전소자 모듈 즉 복수의 압전소자들로 이루어지는 모듈을 타격하면서 그 충력량에 따라 전력을 발생시킬 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 전력 생산 효율을 위하여 이동체(240)가 직진 운동을 하면 양측의 압전소자 모듈(225)을 타격하도록 구성하지만, 이동 경로를 곡선 형태로 구성하거나 복수의 경로를 갖고 또 복수의 이동체를 포함하도록 구성하는 것도 얼마든지 가능하므로 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

제1 압전소자 모듈(225)은 이동체(240)가 제1 압전소자 모듈(225)을 타격하는 과정에서 기전력을 발생시킨다. 압전소자는 압전기(壓電氣) 현상을 나타내는 소자이며 대표적인 예로는 수정, 전기석, 로셸염 등이 있다. 피에조 전기소자라고도 한다. 수정, 전기석, 로셸염 등이 일찍부터 압전소자로서 이용되었으며, 근래에 개발된 타이타늄산바륨, 인산이수소암모늄, 타타르산에틸렌다이아민 등의 인공결정도 압전성이 뛰어나다. 압전기는 어떤 종류의 결정판(結晶板)에 일정한 방향에서 압력을 가하면 판의 양면에 외력에 비례하는 양·음의 전하가 나타나는 현상을 이용한 것이다. 본 발명의 실시예에서는 다양한 형태의 압전소자 사용될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 이동체(240)는 제1 방향의 충전모듈의 내부에서 제1 방향으로 전후진할 수 있다. 소음을 저감하기 위하여 공의 재질은 고무, 우레탄, 실리콘 등이 사용될 수 있지만, 금속 등이 사용될 수도 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다. 또한, 이동체의 충돌에 의한 소음을 저감시키기 위하여 본체부(200)에는 방음소재 또는 방진소재가 부착되거나 본체 자체가 방음/방진소재로 제조될 수 있다.

또한, 이동체(240)는 볼과 같이 구 형상일 수 있지만, 원활하게 전후진이 가능하다면 원통형이거나 육면체일 수도 있을 것이다. 이동체(240)는 압전소자에 충돌하여 압력을 전달할 수 있을 정도의 무게를 가진 물체이면 적절하며, 구 형상이 바람직하다.

제2 충전부(230)는 양측의 제1 충전부(220)의 사이에 구성되며, 제1 충전부(220)와 서로 수직한 방향 즉 제2 방향으로 배치된다. 물론 제2 충전부(230)를 구성하는 복수의 충전모듈의 경우에도 제1 충전부(220)를 구성하는 충전모듈과 같이 제1 방향으로 구성될 수 있지만, 이러한 배치 구조는 전력 생산량에 관련될 수 있기 때문에 다양한 상황을 고려하여 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제2 충전부(230)는 차량이 우회전하거나 좌회전할 때 전력을 효율적으로 생산할 수 있다.

물론 제2 충전부(230)의 경우에도 제1 충전부(220)의 구조와 크게 다르지 않으므로 그 내용들로 대신하고자 한다. 다만, 제2 충전부(230)의 경우에는 제1 충전부(220)를 구성하는 충전모듈과 조금 다른 구조를 가질 수도 있다. 다시 말해 차량의 주행방향과 수직한 방향에서 이동체(240)가 이동하도록 구성되므로 이동체(240)가 직진 운동하는 거리(d2)는 제1 충전부(210)의 이동체(240)가 이동하는 거리(d1)보다 짧을 수도 있다. 이는 전력의 발전 효율에 관련될 수 있기 때문이다. 다시 말해, 제1 충전부(220)의 충전모듈을 구성하는 이동체(240)의 이동 거리가 d1이라고 가정하면, d1 > d2의 관계식이 성립할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 전기자동차의 유형이나 운전자의 운전 습관 등을 통해 제1 충전부(220)와 제2 충전부(230)를 다양한 형태로 구성할 수 있다. 예를 들어, 차량의 주행방향으로 이동체(240)가 이동하도록 하는 경우에는 관성에 의해 이동체(240)가 긴 거리(d1)를 이동할 수 있으며, 이와 같이 거리가 길어지면 그만큼 충격량을 커질 수 있으므로 전력량은 그 충격량에 비례하여 발생될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 충전장치(110)에서 발생되는 전력량을 조절하기 위하여 위에서와 같이 제2 방향으로 제2 충전부(230)를 구성하되 제1 거리(d1)보다 짧게 d2의 거리에서 이동체(240)가 이동하도록 구성함으로써 전력 발생량을 조절하도록 할 수 있는 것이다. 예를 들어, 경차와 중형차는 전력 소모량이 다르다. 또한 영업용 차량과 직장의 출퇴근용 차량은 전력 소모량이 다르다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 이러한 다양한 상황에 따라 제1 충전부(220)와 제2 충전부(230)를 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 운전자의 운전 습관이나 상황을 분석하기 위하여 차량의 동작 데이터를 센서의 센싱 데이터를 이용해 분석한 후 이의 과정에서 인공지능의 딥러닝 프로그램 등을 활용하여 정밀 분석할 수 있으며 분석 결과를 근거로 충전장치(110)의 압전모듈에 대한 구성을 제안할 수도 있다. 이에 따라 운전자는 가까운 카센터 등을 방문하여 자신에게 맞는 압전모듈의 배치 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, A 타입은 이동체(240)의 이동거리(d1)가 긴 제1 충전부(220)만으로 차량의 주행방향으로 배치하는 경우가 될 수 있다. 또한 B 타입은 도 3에서와 같이 제2 충전부(230)를 제1 충전부(220)와 수직한 방향으로 배치하는 경우가 해당될 수 있다. 물론 이러한 배치 구조는 다양하게 이루어질 수 있으므로 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

한편, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.

여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

110: 충전장치 120: 모터 및 감속기
200: 본체부 210: 배터리
215: 충전회로부 220: 제1 충전부
225: 제1 압전소자 모듈 230: 제2 충전부
235: 제2 압전소자 모듈 240: 이동체
400: 정류회로부 410: 전압생성부

Claims (5)

1. 전기로 주행할 수 있는 차량에 설치되며 외연을 구성하는 본체부;
   상기 본체부의 양측에 구비되며, 차량이 출발 또는 정지할 때 관성에 의해 제1 이동체를 직진 운동시켜 적어도 일측의 제1 압전소자 모듈에 충격에 의한 전력을 발생시키는 제1 충전부;
   상기 제1 충전부와 수직하게 구비되며, 상기 차량이 좌회전 또는 우회전할 때 관성에 의해 제2 이동체를 상기 제1 이동체와 수직한 방향에서 직진 운동시켜 적어도 일측의 제2 압전소자 모듈에 충격에 의한 전력을 발생시키는 제2 충전부; 및
   상기 제1 충전부와 상기 제2 충전부에서 발생된 전력을 제공받아 충전하는 배터리;를 포함하고,
   상기 제2 충전부는 상기 본체부의 양측에 구비되는 상기 제1 충전부의 사이에 배치되고,
   상기 제1 이동체 및 상기 제2 이동체는, 직진 운동 및 충격 과정에서 발생하는 소음을 저감하도록 고무, 우레탄, 실리콘 중에서 적어도 어느 하나의 재질로 형성된, 압전소자를 이용한 충전장치
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 충전부 및 상기 제2 충전부를 구성하는 충전모듈의 배치구조 및 개수는 상기 차량의 종류 또는 운전자의 운전 습관에 따라 서로 다르게 구성되는, 압전소자를 이용한 충전장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 충전부 및 상기 제2 충전부는, 상기 충전모듈의 배치구조 및 개수의 조정이 용이하도록 차량의 트렁크에 설치되는, 압전소자를 이용한 충전장치.