KR20100032141A - 차량용 구동 보조장치 - Google Patents

차량용 구동 보조장치 Download PDF

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KR20100032141A
KR20100032141A KR1020080091133A KR20080091133A KR20100032141A KR 20100032141 A KR20100032141 A KR 20100032141A KR 1020080091133 A KR1020080091133 A KR 1020080091133A KR 20080091133 A KR20080091133 A KR 20080091133A KR 20100032141 A KR20100032141 A KR 20100032141A
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Abstract

본 발명은 기존에 생산되어 운행되는 화석연료 자동차의 구동축에 설치되어, 구동력을 보조함으로써 연료사용 효율을 높이도록 함과 아울러 환경오염을 저감하도록 한 차량용 구동보조 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량용 구동보조 장치는 배터리; 차량의 동력전달 샤프트에 설치되고, 상기 배터리에 저장된 전력에 의해 상기 동력전달 샤프트에 구동력을 제공하는 모터구동 및 상기 동력전달 샤프트에 제동력을 제공하고 상기 제동력에 의해 발전을 수행하여 상기 배터리를 충전하는 발전구동 중 어느 하나로 구동되는 보조엔진; 상기 보조엔진을 상기 모터구동 및 발전구동 중 어느 하나로 구동시키기 위한 입력신호를 생성하는 트리거; 및 상기 입력신호에 상기 따라 보조엔진을 모터구동 및 발전구동 중 어느 하나로 구동하도록 제어는 제어유닛;을 포함하여 구성된다.
자동차, 구동보조, 발전동기, 발전제동, 하이브리드, 전기자동차

Description

차량용 구동 보조장치{Secondary Power Device For Vehicle}
본 발명은 차량용 구동 보조장치에 관한 것으로 특히, 기존에 생산되어 운행되는 화석연료 자동차의 구동축에 설치되어, 구동력을 보조함으로써 연료사용 효율을 높이도록 함과 아울러 환경오염을 저감하도록 한 차량용 구동보조 장치에 관한 것이다.
최근 급격한 유가상승으로 인해 많은 운전자들이 경제적인 어려움을 겪고 있다. 이러한 유가상승은 직접적으로 차량을 소유하는 일반적인 자가운전자들뿐만 아니라 생계형 운전자들에게 큰 영향을 미치며, 물가상승에 의해 2차적으로 서민의 생계에 막대한 부담을 주고 있으며, 이를 악용하는 범죄도 기승하고 있다. 때문에 운전자, 국가 및 차량제조회사들 모두 나름의 노력을 통해 연료의 사용량을 줄이고 효율성을 높이려 하고 있다. 이러한 노력의 일환으로 개별 운전자들은 연비를 향상시킬 수 있는 운전방법과 주기적인 정비를 수행하는 한편, 자동차 메이커와 국가는 하이브리드 자동차 및 전기자동차 등을 생산, 지원하여 유류의존도를 낮춤과 아울러 환경오염을 줄이려 하고 있다.
하지만, 이러한 노력에는 한계가 있으며, 단 시일에 효과를 기대하기 어려운 점이 많다. 특히, 최근 기대되고 있는 하이브리드 자동차 및 전기자동차의 경우 아직까지 현실적인 대안으로써 기능하기에는 개선의 여지가 많다. 우선, 하이브리드 자동차와 전기자동차 모두 기존의 화석연료 자동차에 비해 고가의 가격으로 인해 쉽게 구입하여 운용하기가 용이하지 않다. 이 중 하이브리드 자동차의 경우 화석연료 동력계통과 전기동력계통의 2종 동력계통을 혼용함으로써 구조가 복잡하고, 차량의 무게가 증가하며, 생산비용이 상승하는 문제가 있다. 또한, 전기자동차의 경우 현재 개발된 제품의 경우 차량의 가격 대비 성능이 화석연료 사용 자동차에 비해 낮고, 사용범위의 한계 등이 존재한다. 특히 전기자동차의 경우 장시간의 충전이 필요하고, 충전에 막대한 양의 전기가 사용되며, 1회 충전에 의해 이용할 수 있는 시간과 거리가 기존 차량에 비해 매우 제한적이다. 또한, 전기자동차의 충전을 위한 전력을 확보하기 위해서는 발전소의 추가 건립, 기존 주유소 시설의 교체 등 막대한 경제적 부담으로 쉽게 이용되기 어려운 실정이다.
그러나, 이러한 문제 중에서도 가장 중요한 문제점은 기존에 운영되고 있는 차량의 경우에는 현실적인 대안이 없다는 것이다. 즉, 사용자가 연료비의 부담을 겪게 되는 경우 기존에 사용하던 차량을 포기하고, 하이브리드 차량이나 전기자동차를 선택하여 구매해야만 문제점이 있다. 이러한 선택의 제한은 차량 수명이 남아 있는 차량의 조기 폐차로 인한 자원낭비, 차량 구매 및 유지에 따른 경제적 부담이 뒤따른다. 더욱이 현재 개발된 대부분의 하이브리드 차량이나 전기자동차는 승용자동차에 한정되어, 현실적으로 유가에 의해 생활이 좌우되는 생계형 운전자들 즉, 화물차량 및 승합차량의 운행자들에게는 현실적인 도움이 되질 못하는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 기존에 생산되어 운행되는 화석연료 자동차의 구동축에 설치되어, 구동력을 보조함으로써 연료사용 효율을 높이도록 함과 아울러 환경오염을 저감하도록 한 차량용 구동보조 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 차량용 구동보조 장치는 배터리; 차량의 동력전달 샤프트에 설치되고, 상기 배터리에 저장된 전력에 의해 상기 동력전달 샤프트에 구동력을 제공하는 모터구동 및 상기 동력전달 샤프트에 제동력을 제공하고 상기 제동력에 의해 발전을 수행하여 상기 배터리를 충전하는 발전구동 중 어느 하나로 구동되는 보조엔진; 상기 보조엔진을 상기 모터구동 및 발전구동 중 어느 하나로 구동시키기 위한 입력신호를 생성하는 트리거; 및 상기 입력신호에 상기 따라 보조엔진을 모터구동 및 발전구동 중 어느 하나로 구동하도록 제어는 제어유닛;을 포함하여 구성된다.
상기 보조엔진은 상기 차량의 변속기와 디퍼런셜 기어를 연결하는 프로펠러 샤프트에 설치된다.
상기 보조엔진은 상기 동력전달 샤프트를 축으로하여 상기 동력전달 샤프트의 회전에 따라 회전하는 회전자와, 상기 회전자를 감싸도록 설치되고, 상기 차량의 차체에 고정되는 고정자를 포함하는 발전동기로 구성된다.
상기 동력전달 샤프트에는 기어가 설치되며, 상기 보조엔진의 회전자는 상기 기어에 의해 상기 동력전달 샤프트의 회전에 따라 회전한다.
상기 트리거는 상기 차량의 패달에 설치되는 패달센서, 상기 차량의 대쉬보드에 설치되는 스위치를 포함하는 입력장치 및 상기 차량의 엔진 브레이크 레버 중 어느 하나 이상으로 구성된다.
상기 배터리는 외부전원과의 연결을 위한 연결수단 및 상기 외부전원의 전압을 상기 배터리의 충전전압으로 변환하기 위한 변압기를 더 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 차량용 구동 보조장치는 기존에 생산되어 운행되는 화석연료 자동차의 구동축에 설치되어, 구동력을 보조함으로써 연료사용 효율을 높이도록 함과 아울러 환경오염을 저감하도록 하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 참조번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대한 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 구동보조 장치의 블럭 구성 예시도이고, 도 2는 보조엔진이 후륜구동 차량에 장착된 예를 도시한 예시도이다. 그리고, 도 3은 도 2의 보조엔진 설치형태를 확대하여 도시한 확대사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 구동보조 장치는 보조엔진(110), 배터리(140), 트리거(150) 및 제어유닛(190)을 포함하여 구성된다.
보조엔진(110)은 제어유닛(190)의 제어에 따라 모터구동 또는 발전구동을 수행하여 차량의 주행에 필요한 동력 및 제동력을 부가하며, 제동시 발전에 의해 발생한 힘을 변환한다. 이를 위해 보조엔진(110)은 동기기 중 발전구동과 모터구동을 함께 수행하는 발전동기를 이용하여 구성될 수 있으며, 차량의 동력전달 샤프트(9)를 축으로하여 회전하는 회전자(111)와 차체에 고정되어 설치되는 고정자(113)로 구성된다. 이 보조엔진(110)은 차량의 주행시 배터리(140)로부터 공급되는 전력을 이용하여 모터구동을 하고, 모터구동에 의해 발생한 힘을 동력전달 샤프트(9)에 부가함으로써 차량의 구동력을 보조한다. 즉, 차(1)의 엔진에 의해 발생된 힘이 동력전달 샤프트(9)에 전달됨과 동시에 보조엔진(110)에 의해 보조동력이 동일한 동력전달 샤프트(9)에 부가됨으로써 차량의 엔진 단독 운전시보다 적은 힘, 적은 연료소모에 의해 종래와 동일한 속도, 가속도로 차량을 움직일 수 있게 된다. 또한, 보조엔진(110)은 차량의 제동시 발전구동을 하게 되고, 발전구동에 의해 구동축에 제동력을 가하게 된다. 이때 차량은 바퀴에 설치된 제동장치에 의 한 제동력에 보조엔진(110)에 의한 제동력이 가해짐으로써 제동장치의 부담을 경감시키면서 제동을 수행하게 된다. 특히, 보조엔진(110)은 제동시 제동력을 이용하여 발전구동을 하게되고, 발전에 의해 발생된 전력은 배터리(140)로 회수 및 충전되어 모터구동시에 사용된다. 이러한 동작을 위해 보조엔진(110)은 바퀴(5)가 회전하는 동안 같이 회전을 하게 되는 동력전달 샤프트(9)에 설치된다. 즉, 후륜차량의 경우 프로펠러 샤프트(10)라고 불리우는 동력전달 샤프트(9)에 설치될 수 있다. 보조엔진(110)이 동력전달 샤프트(9)에 설치되지 않는 경우 발전제동을 위해서 부가적인 장치를 필요로 하거나 발전제동이 이루어지지 않을 수 있기 때문에, 엔진으로부터의 동력이 끊기더라도 차량의 주행이 지속되는 동안 회전력을 생성하는 동력전달 샤프트(9)에 보조엔진(110)이 설치되는 것이 바람직하다. 아울러, 보조엔진(110)은 회전자(111)와 고정자(113)로 구성되는데, 고정자(113)는 보조엔진(110)의 케이스 역할과 함께 보조엔진(110)을 차량의 차체에 고정하는 역할을 하게 된다. 여기서, 보조엔진(110)은 고정자(113) 외부에 결합되는 별도의 외부 케이스를 구비할 수 있으나, 본 발명에서는 고정자(113)가 외부 케이스를 겸하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 고정자(113)가 케이스의 기능을 겸하는 경우 고정자(113)에는 차체와의 결합을 위한 플렌지와 같은 결합수단과 함께 차체 또는 샤프트(9)로부터 발생되는 진동을 감쇄하기 위한 완충장치가 포함되어 구성될 수 있다. 아울러, 도 2에 도시된 것과 같이 보조엔진(110)이 후륜 차량에 설치되는 경우, 보조엔진(110)은 프로펠러 샤프트(10)의 유니버셜 조인트(11)와 디퍼런셜기어(5)의 사이에 설치될 수 있다. 그리고, 보조엔진(110)으로 다양한 형태의 발전동기가 사 용될 수 있다. 예를 들어, 보조엔진(110)으로 사용되는 발전동기는 고정자에 발전용 코일과 전동기 코일을 각각 권취하여 사용하는 형태, 고정자(113)와 회전자(111)가 발전 또는 구동에 따라 각각 역할을 달리하도록 하는 형태와 같이 다양한 형태로 이용이 가능하며, 제시된 바에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 특히, 본 발명의 보조엔진(110)은 새로이 생산하는 차량 외에 기존의 차량에도 부착이 가능하도록, 설치하고자 하는 차량의 바닥 공간에 적합하도록 가늘고 긴 형태로 차량별로 길이와 굵기를 달리하여 사용하는 것이 바람직하다.
배터리(140)는 보조엔진(110)과 전기적으로 연결되어, 보조엔진(110)이 모터구동을 하는 경우 모터구동에 필요한 전력을 공급하고, 보조엔진(110)이 발전구동을 하는 경우 보조엔진(110)으로부터 공급되는 전력을 충전하여 저장한다. 이 배터리(140)에의 충방전은 제어유닛(190)에 의해 제어되고, 잔여 충전량을 계측하기 위한 센서, 배터리(140)의 안전상태를 유지하기 위한 안전수단이 부가되어 구성될 수 있다. 또한, 배터리(140)에는 제어유닛(190)과는 별도로 과충전 방지를 위한 회로가 더 포함되어 구성될 수 있다. 이러한 배터리(140)는 충방전이 수회 이상 가능하고, 충방전시에도 정전압 특성 정전류 특성이 비교적 양호한 배터리(140)이면 어떤 종류라도 사용가능하다. 다만, 배터리(140)로 납축전지를 사용하는 경우 저렴한 가격은 장점이지만 충방전 효율 및 중량 효율이 나쁘므로, 리튬이온, 리튬-카드뮴 이차전지를 사용하는 것이 바람직하다. 아울러, 배터리(140)는 차량의 바닥면에 일정한 공간을 점유하여 설치되거나, 차량의 적재함 일부, 트렁크 또는 화물차 좌석 뒷부분의 여분의 공간에 설치될 수 있다. 하지만, 이로써 본 발명을 한 정하는 것은 아니다. 한편, 배터리(140)는 발전구동에 의한 충전량이 부족한 경우, 배터리의 초기사용, 배터리의 방전 후 사용, 장거리 운행을 위한 배터리(140) 충전을 위해 외부전력을 이용하여 충전을 수행할 수 있으며, 이를 위한 수단을 구비할 수 있다. 즉, 배터리(140)에는 외부전력과 연결되어 외부전력을 배터리(140)에 제공하기 위한 소켓, 플러그 및 이의 등가장치를 포함하는 연결수단과, 상기 연결수단을 통해 공급되는 외부전압을 배터리(140) 충전을 위한 전압으로 변환하기 위한 변압기를 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 외부전원을 직접 변환하여 배터리(140)에 공급하는 경우 변압기는 생략될 수 있다. 제어유닛(190) 및 배터리(140)에 포함되는 회로는 외부전원에 의한 충전시 과충전을 방지하고, 완충전시 배터리(140)와 외부전원의 연결을 내부적으로 분리하여 과도한 전력의 공급 및 낭비를 방지하도록 하는 것이 가능하다. 이러한 외부전원은 상용전원인 110V 및 220V, 380V 외에도 자가발전장치에 의해 발전되는 직류전압일 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 아울러, 배터리(140)에 충전된 전력은 상기 연결수단 또는 시거잭과 같은 차량장치에 의해 별도의 장치에 공급될 수 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 그리고, 배터리(140)에는 슈퍼캐패시터(미도시)(또는 울트라 캐패시터, 또는 초고용량 캐패시터)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 슈퍼캐패시터는 전기화학식 캐패시터라 불리우며, 일반적인 캐패시터나 이차전지에 비해 급속충방전, 높은 충방전효율, 높은 에너지 밀도 및 반영구적인 싸이클 수명을 갖는 캐패시터이다. 본 발명의 배터리(140)는 보조엔진(110)의 모터구동시 필요한 대전류의 공급을 보조하도록 하고, 발전시 발전전력을 충분 히 수용하도록 하기 위해 슈퍼캐패시터를 포함하여 구성될 수 있다. 이 슈퍼캐패시터는 보조엔진(110)과 배터리(140)의 사이에 설치되거나, 배터리(140)를 구성하는 복수의 셀 중 일부로 구성되어 이용될 수 있다. 하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
트리거(150)는 제어유닛(190)으로 하여금 현재의 차량 상태가 가속, 주행, 제동, 정지 상태인지 인식할 수 있도록 신호를 발생하는 장치이다. 이 트리거(150)로는 각종 센서가 사용될 수 있으며, 운전석에 설치되는 패달센서(170) 및 각종 입력장치(160)에 의해 구현이 가능하다. 패달센서(170)는 가속패달에 설치되는 가속패달센서, 클러치 패달에 설치되는 클러치패달센서(수동 차량의 경우), 브레이크패달에 설치되는 브레이크 패달센서를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 패달센서의 경우 각 센서등을 이용하여 용이하게 구현이 가능하며, 패달의 눌림 정도, 패달의 눌림 속도, 패달의 눌림 및 해제의 반복을 인지하여 제어유닛(190) 급가속, 가속, 급정지, 감속을 구분하고 이에 따라 보조엔진(110)의 발전구동 및 모터구동을 선택하도록 할 수 있다. 또한 트리거(150)는 차량의 운전석 대쉬보드에 설치되는 버튼일 수도 있다. 즉, 운전자의 의도에 따라 버튼을 조작하여 모터구동 및 발전구동을 선택하도록 하는 것이 가능하다. 이러한 예 중 대형차량에 주로 사용되는 엔진브레이크 레버와 같이 구성하거나, 이를 대체하도록 하는 것이 가능하다. 대형차의 경우 감속을 위해 바퀴에 설치되는 제동장치만을 이용하면 제동장치에 가해지는 부담이 크게되어, 배기가스의 배출을 막아 엔진의 회전을 줄임으로써 제동력을 발생시키는 엔진브레이크가 사용된다. 이를 보조엔진(110)을 사용하여 대신하도록 하거나, 엔진브레이크와 보조엔진(110)을 함께 사용하여 엔진의 부담을 줄이고, 제동력을 향상시켜 운전성능을 향상시키는 것이 가능하다. 혹은 전술한 패달센서(170)와 입력장치(160)를 함께 사용하여 보조엔진(110)의 동작으로 보다 정밀하게 제어하는 것도 가능하며, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
제어유닛(190)은 트리거(150)로부터의 입력에 따라 보조엔진(110)의 구동을 결정하여, 보조엔진(110)이 모터구동 또는 발전구동을 수행하도록 한다. 또한, 제어유닛(190)은 배터리(140)의 충전량 및 상태를 파악하고, 배터리(140)가 안정적인 상태를 유지하도록 하는 역할을 한다. 그리고, 제어유닛(190)은 차량에 기 설치된 전자제어유닛(ECU : Electornic Control Unit, 미도시)과의 통신을 통해 차량의 상태에 따라 보조엔진(110)의 구동을 조절할 수 있다. 이 제어유닛(190)은 보조엔진(110)의 구동 조절을 위해 보조엔진(110)의 구동필요를 판단한다. 예를 들어 제어유닛(190)은 차량의 주행시 패달센서(170) 등으로부터 정보를 토대로 보조엔진(110)의 모터구동 여부를 판단한다. 즉, 제어유닛(190)은 보조엔진(110)의 구동에 필요한 시동전력보다 차량에서 필요로 하는 구동력의 크기가 크다고 판단하면, 보조엔진(110)을 모터구동하도록 제어하여 차량에 필요한 구동력을 보조한다. 이러한 구동력의 보조는 주행 중 가속, 고갯길에서 등판 주행, 중량물 적재상태에서의 주행 및 이의 등가 상황일 수 있다. 반면에, 제어유닛(190)은 보조엔진(110)에서 필요한 시동전력보다 작은 구동력이 필요한 경우 전력낭비를 방지하기 위해 보조엔진(110)이 구동하지 않도록 제어하며, 특히 이 경우 보조엔진(110)이 구동력을 감소시키는 것을 방지하기 위해 보조엔진(110)에 약한 전류를 공급하는 등의 방법 을 이용하여 보조엔진(110)에 의한 저항력을 감소시킨다. 또한, 제어유닛(190)은 차량이 초기 출발하는 경우 즉, 정차 후 출발하는 경우 운전자에 의한 패달 조작과 함께 또는 엔진의 회전력 상승과 함께 보조엔진(110)을 모터구동하도록 제어한다. 한편, 제어유닛(190)이 패달조작에 따른 패달센서(170)로부터의 입력에 의해 판단하는 경우, 운전자가 패달센서를 누르는 깊이 즉, 패달의 눌림 정도, 패달의 눌림 속도, 패달의 눌림과 해제의 반복에 따라 보조엔진(110)의 구동여부 및 구동종류를 결정하게 된다. 즉 제어유닛(190)은 사용자가 패달을 급하게 밟거나, 깊게 밟는 경우 가속 상황 또는 급브레이크 상황으로 판단하여 이에 따라 보조엔진(110)을 모터구동 또는 발전구동하도록 제어한다. 또는 패달의 눌림과 해제가 반복되는 경우 제어유닛(190)은 보조엔진(110)의 구동 반복에 따른 과도한 전력소모를 방지하기 위해 보조엔진(110)을 비구동 상태로 전환할 수 있다. 한편, 제어유닛(190)은 보조엔진(110)의 구동을 엔진회전수 또는 토크 대 속도비로 고려하여 보조엔진(110)의 구동을 결정할 수도 있다. 하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 제어유닛(190)은 배터리(140)의 충전을 위한 발전구동 조건을 별도로 판단할 수 있다. 즉, 제어유닛(190)은 사용자의 브레이크 패달 조작이 감지되는 경우, 가속하지 않는 상태에서의 속도 증가가 있는 경우 보조엔진(110)을 발전구동 상태로 전환하여 배터리(140)를 충전하도록 할 수 있다. 특히, 제어유닛(190)은 차량의 전자제어유닛과의 공조를 통해 발전제동에 의한 제동력과 기계식 제동수단과의 제동력을 분배하여 차량의 운행이 원활하게 진행되도록 할 수 있다. 여기서, 보조엔진(110)의 경우 발전제동에 의한 제동은 차량의 속도가 정지상태에 준하는 경우 제 동력이 미약해진다. 때문에 이러한 경우 차량의 기계적 제동수단이 반드시 필요하며 이를 위해 제어유닛(190)과 전자제어유닛이 통신 및 제어를 수행하여 이를 수행하도록 할 수 있다. 또는 기계식 제동수단이 발전제동과 함께 구동되도록 하는 것도 가능하며, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 특히, 제어유닛(190)은 트리거(150) 중 입력장치(160)로부터의 입력신호 즉, 구동신호 발생시 이를 통해 보조엔진(110)을 발전구동 또는 모터구동하도록 제어할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이 후륜 구동 차량의 경우 전륜(15) 부근의 엔진에서 발생된 구동력이 미션(17)을 거쳐 프로펠러 샤프트(10)를 통해 디퍼런셜기어(5)로 전달되고, 디퍼런셜기어(5)에 의해 후륜(3)이 회전하게 된다. 전륜 구동차량의 경우도 동력전달샤프트(9)가 후륜 구동 차량에 비해 짧은 것을 제외하면, 후륜 구동 차량과 유사하다. 이러한 차량들은 엔진과 동력전달 샤프트(9)의 연결을 미션(17)에 의해 유지하거나 해제하여 차량의 운행을 가능하게 한다. 때문에, 차량이 주행상태에 있는 경우 차량의 기어 이를테면, 디퍼런셜기어(5)와 연결된 동력전달샤프트(9)는 바퀴(3)의 회전에 따라 지속적으로 회전하게 된다. 때문에, 구동력을 전달하거나 제동력을 제공하기 위해서는 바퀴(3)가 회전하는 동안 동일하게 회전하는 부분에 보조엔진(110)이 설치되어야 한다. 단지, 본 발명에서는 일정한 수준 이상의 발전 및 동력 전달을 실현하기 위해 비교적 길이가 긴 프로펠러 샤프트(10)에 보조엔진(110)이 설치된 예를 제시하였으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 구동 보조 장치는 하이브리드 차량으로 생산되지 않은 차량에도 적용이 가능하다. 즉, 이미 생산된 차량에도 구동 보조 장치를 설치하는 것이 가능하다. 이를 위해, 본 발명에 따른 구동 보조 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 고정자(113) 또는 고정자(113)를 감싸는 케이스(미도시)에 차량의 차체와 결합되어 보조엔진(110)을 고정할 수 있는 결합수단(115)을 구비하게 된다. 특히, 보조엔진(110)을 고정하는 결합수단은 차량을 통해 가해지는 진동을 흡수하기 위한 완충장치를 더 구비할 수 있다. 하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 보조 장치를 도시한 예시도로써, 전류에 설치된 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 구동보조 장치는 등속 조인트라 불리는 드라이브샤프트(39)의 주변에 설치될 수 있다. 드라이브 샤프트(39)는 미션(17)과 연결되어 미션(17)으로부터의 구동력을 전륜(15)에 전달하는 동력전달 샤프트(9)이다. 본 발명에 따른 구동보조 장치는 이 드라이브 샤프트(39)와 연결되어 설치될 수 있다. 도 4에는 전술한 실시예에서와 같이 보조엔진(210)이 드라이브 샤프트(39)를 축으로하여 설치된 예가 도시되어 있다. 전술한 후륜 구동 차량에 장착되는 예와는 달리 전륜 부근에는 설치를 위한 공간이 부족하고, 드라이브 샤프트(39)의 길이가 짧아 원하는 용량의 보조엔진(210)을 설치하기 곤란할 수 있다. 때문에 도시된 것과 같이 반드시 드라이브 샤프트(39)를 축으로하여 설치되어야 하는 것은 아니다. 즉, 보조엔진(210)을 전륜(15)의 부근에 설치하고, 이를 피니언 기어 등을 이용하여 연결함으로써 구동력 또는 제동력을 제공하는 것이 가능하다. 전술한 후륜 구동 차량에 설치되는 보조엔진(110)의 경우에도 프로펠러 샤프트(10)에 피니언 기어와 같은 연결기어를 설치하고, 보조엔진(110)을 프로펠러 샤프트(10)와 이격하여 설치하는 것이 가능하다. 그러나, 차량 바닥의 점유 공간을 줄이고, 효율을 높이기 위해 전술한 예에서는 프로펠러 샤프트(10)에 설치된 경우를 예로 들어 설명하였다. 하지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 아울러, 전륜과 후륜 각각에 보조엔진(110, 210)을 설치하고 이를 병행하여 사용하는 경우 더욱 우수한 효과를 기대할 수도 있다. 이는 차량에 따라 고려되어야 할 사항으로, 실제 사용에서 구동 보조 기능을 확인한 후 적절한 조합을 통해 이용되어야 바람직할 것이다.
이상에선 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 특허청구 범위에 기재된 청구항에 의해 결정되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 구동보조 장치의 블럭 구성 예시도.
도 2는 보조엔진이 후륜구동 차량에 장착된 예를 도시한 예시도.
도 3은 도 2의 보조엔진 설치형태를 확대하여 도시한 확대사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구동 보조 장치를 도시한 예시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
3 : 바퀴 5 : 디퍼런셜기어
9 : 동력전달샤프트 10 : 프로펠러샤프트
11 : 유니버셜조인트 17 : 미션
110, 210 : 보조엔진 111 : 회전자
113 : 고정자 115 : 결합수단
140 : 배터리 150 : 트리거
160 : 입력장치 170 : 패달센서
190 : 제어유닛

Claims (6)

  1. 배터리;
    차량의 동력전달 샤프트에 설치되고, 상기 배터리에 저장된 전력에 의해 상기 동력전달 샤프트에 구동력을 제공하는 모터구동 및 상기 동력전달 샤프트에 제동력을 제공하고 상기 제동력에 의해 발전을 수행하여 상기 배터리를 충전하는 발전구동 중 어느 하나로 구동되는 보조엔진;
    상기 보조엔진을 상기 모터구동 및 발전구동 중 어느 하나로 구동시키기 위한 입력신호를 생성하는 트리거; 및
    상기 입력신호에 상기 따라 보조엔진을 모터구동 및 발전구동 중 어느 하나로 구동하도록 제어는 제어유닛;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 보조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조엔진은
    상기 차량의 변속기와 디퍼런셜 기어를 연결하는 프로펠러 샤프트에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 보조장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보조엔진은
    상기 동력전달 샤프트를 축으로하여 상기 동력전달 샤프트의 회전에 따라 회전하는 회전자와,
    상기 회전자를 감싸도록 설치되고, 상기 차량의 차체에 고정되는 고정자를 포함하는 발전동기로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 보조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 동력전달 샤프트에는 기어가 설치되며,
    상기 보조엔진의 회전자는 상기 기어에 의해 상기 동력전달 샤프트의 회전에 따라 회전하는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 보조장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 트리거는
    상기 차량의 패달에 설치되는 패달센서,
    상기 차량의 대쉬보드에 설치되는 스위치를 포함하는 입력장치 및
    상기 차량의 엔진 브레이크 레버 중 어느 하나 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 구동 보조장치.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 배터리는
    외부전원과의 연결을 위한 연결수단 및
    상기 외부전원의 전압을 상기 배터리의 충전전압으로 변환하기 위한 변압기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 구동보조장치.
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