KR20100080129A - 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널에 관한 것으로, 차량에 구비되는 인스트루먼트 패널과, 상기 인스트루먼트 패널 상부면에 구비되어 태양으로부터 태양광을 조사받아 전기 에너지로 변환하는 태양 전지 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 이와 같이 구성되는 본 발명은 태양광을 통해 차량의 배터리 충전과 전기장치로 전원을 공급함에 따라 전기소모를 절감할 수 있으며, 방전의 위험을 최소화 할 수 있는 이점이 있다.
태양 전지, 인스트루먼트 패널, 배터리, 충전, 컨트롤러
Description
본 발명은 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널에 관한 것으로, 차량의 배터리와 전기장치의 전원을 공급하는 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널에 관한 것이다.
자동차 산업의 발달로 인하여 운전자를 위한 다양한 편의성, 안정성 목적의 자동차 관련 기술은 끝없이 개발되어지고 있다.
자동차에는 다양한 장치들이 설치되어 있는데, 일반적으로 헤드라이트, 에어백(air bag), 오디오 장치, 네비게이션, 비디오 장치, 냉/난방 장치 등 전기장치, 안전장치, 편의장치들이 운전자 및 탑승자들을 위해 마련된다.
이처럼 차량의 각종 장치들을 동작시키기 위해 필요한 전기는 차량의 배터리를 통해 공급받는다.
도 1은 차량의 전기장치로 전기를 공급하기 위한 구성도를 나타낸 것으로, 오디오, 시거잭, 네비게이션 등 각종 전기장치는 배터리(10)에서 인가되는 전원이 퓨즈박스를 통해 연결되어 있고, 전기장치를 동작시키기 위해서는 키(key)를 온(on)이나 ACC 위치에 놓여져야만 전기장치로 전원이 공급되게 된다.
한편 헤드라이트나 비상등의 경우 키가 온 상태에 위치하지 않더라도 동작할 수 있는 작동구조를 가지고 있기 때문에 자칫 운전자가 작동을 멈추지 않고 하차 시 배터리가 방전되는 경우가 빈번이 발생되고 있다.
전기장치를 작동시키면서 소용되는 배터리 전원은 차량이 주행하는 동력으로 제너레이터를 통해 발전하여 충전이 이루어지기 때문에 배터리가 방전된 경우 외부 전기장치를 통해 일시적인 전기를 공급받고 일정시간을 주행하여야 정상적인 배터리 충전이 완료된다.
이처럼 차량 배터리는 각종 전기장치들의 사용으로 인해 방전되는 우려가 있고 키를 온(on)상태로 위치시켜야만 작동되는 번거로움이 있다.
한편, 여름철이나 겨울철 차량 탑승 시 운전자에게 쾌적한 실내온도를 유지시켜주기 위한 다양한 기술들이 개발되어 왔다. 실내온도를 최적으로 유지시켜주기 위해서는 차량의 냉/난방장치를 가동시켜야 하는데, 이 역시 배터리 전기를 사용한다.
하지만, 이러한 냉/난방장치는 높은 전기소모를 요구하기 때문에 배터리가 쉽게 방전되고 방전 방지를 위해서는 차량의 시동상태를 유지하여야 하기 때문에 연료소모가 크게 발생되는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 여름철 차량의 전면유리와 후면유리로 조사되는 강한 태양광을 이용하여 전기 에너지를 발전시킴으로써 차량 배터리를 사용하지 않거나 소모를 최소화하여 차량의 전기장치를 효과적으로 동작시키고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 태양광을 통해 발전되는 전기에너지를 이용하여 차량 실내 온도를 조절하여 운전자 탑승 시 쾌적한 환경을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량에 구비되는 인스트루먼트 패널과, 상기 인스트루먼트 패널 상부면에 구비되어 태양으로부터 태양광을 조사받아 전기 에너지로 변환하는 태양 전지 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양 전지 모듈에서 발전되는 전기 에너지를 제공받아 차량의 배터리로 인가하여 충전시키고, 차량의 전기장치로 인가하는 컨트롤러를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양 전지 모듈은, 상기 인스트루먼트 패널에 일체로 성형되거나, SPRAY 인쇄, 스크린 인쇄 또는 페인팅 공정을 통해 상기 인스트루먼트 패널에 직접 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양 전지 모듈은, 일측면으로 상기 인스트루먼트 패널의 상부면과 대응하는 면을 가지는 보조패널을 성형시킨 후 상기 보조패널을 이용하여 상기 인스트루먼트 패널에 고정시키나 별도의 고정부재를 통해 고정시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러는, 별도로 구비되어 차량 에어벤트를 통해 외부공기를 차량 내부로 공급하는 팬으로 전원을 공급하며, 차량 실내 온도를 측정하기 위한 온도센서를 더 구비하여 상기 온도센서의 온도 측정에 따라 상기 팬을 동작시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컨트롤러는, 차량의 냉/난방장치로 전원을 공급하며, 차량 실내 온도를 측정하기 위한 온도센서를 더 구비하여 상기 온도센서의 온도 측정에 따라 상기 냉/난방장치를 동작시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태양 전지 모듈은, 차량 내부 후면측에 구비되어 후면 유리를 통해 태양광을 조사받는 리어 셸프에 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 차량의 인스트루먼트 패널 상부면에 설치되는 태양 전지 모듈을 이용하여 태양광 에너지를 전기 에너지로 전환함으로써 차량의 각종 전기장치에 전원을 공급하여 배터리 방전을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 배터리 전원 공급 없이도 태양 전지 모듈을 통해 전기 에너지를 생산 할 수 있기 때문에 에너지 소모를 절감할 수 있고, 방전 방지를 위해 엔진을 동작시켜 차량 연료의 소모를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 태양 전지 모듈을 인스트루먼트 패널상에 일체로 형성하여 견고성을 유지할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널의 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 인스트루먼트 패널에 일체로 형성시키기 위한 실시예를 나타낸 단면도, 도 4와 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 인스트루먼트 패널에 고정시키기 위한 실시예를 나타낸 단면도, 도 6은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널의 구성도이다.
본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널은, 차량의 전면에 구비되는 인스트루먼트 패널(100) 상부면에 구비되어 태양광을 조사받아 전기 에너지로 변환하는 태양 전지 모듈(200) 및 상기 태양 전지 모듈에서 발전되는 전기 에너지를 제공받아 차량의 배터리(400)와 차량의 전기장치(500)로 공급하는 컨트롤러(300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
인스트루먼트 패널(100)은 차량의 내부 전면에 설치되는 것으로, 차량의 계기판, 핸들, 공조기, 글로브박스, 오디오 장치, 네비게이션 장치 등이 매립되기 위 한 차량 부품으로써 내부 전면을 커버링한다. 상기 인스트루먼트 패널(100)의 상부측 면으로는 차량의 전면유리를 통해 태양광에 직접적으로 노출된다.
인스트루먼트 패널의 상부면은 차량의 전면유리를 통해 외부에 완전 노출되는 위치를 가지고 있기 때문에 태양광이 용이하게 조사된다. 따라서 상기 인스트루먼트 패널(100)의 상부면으로 본 발명에 따른 주요 기술적 요지인 후술할 태양 전지 모듈(200)을 구비시킨다.
또한, 전면에 구비되는 인스트루먼트 패널뿐만 아니라, 차량 내부 후면에 구비되는 후면패널(이하 '리어 셸프 (Rear Shelf)'라고 함)에도 태양 전지 모듈을 구비한다. 차량이 주차 또는 주행시에는 전면유리 또는 후면유리를 통해 태양광으로부터 인스트루먼트 패널 또는 리어 셸프에 강한 태양광을 조사 받을 수 있기 때문에 위치적으로 모두 가능하다.
태양 전지 모듈(200)은 현재 상용화되고 있는 공지의 태양 전지 모듈(solar battery module)로써, 태양으로부터 조사받는 태양광을 전기에너지로 변환하는 장치이다. 이러한 상기 태양 전지 모듈(200)을 태양광 조사가 가장 높게 이루어지는 인스트루먼트 패널(100)의 상부면 일측에 구비된다.
상기 태양 전지 모듈(200)은 차량의 배터리 용량에 적합한 조건을 가지는 것이 바람직하다. 이것은 후술하겠지만, 태양 전지 모듈을 통해 발전되는 전기 에너지를 차량의 배터리 충전과 차량의 각종 전기장치에 사용하기 때문이다.
본 발명에 따른 또 다른 주요 기술적 요지로 상기 태양 전지 모듈(200)을 인스트루먼트 패널(100)에 견고하게 설치하기 위하여 인스트루먼트 패널을 구성하는 스킨층(110)에 일체로 사출 성형하거나 태양 전지 모듈을 인스트루먼 패널 상에 직접 형성시킨다.
우선, 사출성형을 통한 방법을 설명하면, 인스트루먼트 패널의 일반적인 구조는 스킨층(110), 폼층(120) 및 코어층(130)으로 구성되는데, 외측면에 해당하는 스킨층(110)을 성형할 때 상기 태양 전지 모듈이 일정깊이 매입되도록 일체로 사출 성형한다.
여기서 인스트루먼트 패널은 차량의 가격에 따라 구조가 다른데 앞서 언급한 스킨층, 폼층 및 코어층의 경우 비교적 고가의 차량에 적용되는 인스트루먼트 패널의 구조이며, 저가 차량의 경우에는 코어층만이 또는 스킨층과 코어층만 적용되는 다양한 구조를 가진다.
따라서 인스트루먼트 패널의 구조에 따라 그 성형방법을 달리하는데, 예를 들어 코어층만 구비되는 경우 태양 전지 모듈을 금형에 장착한 후 일체로 성형시키는 인서트 방법이 제안될 수 있으며, 스킨층을 포함하는 구조를 가질 경우에는 스킨층을 제조하는 과정에서 태양 전지 모듈이 매입되도록 적정과정에서 이루어질 수 있다.
이때, 도 3의 (b) 도시된 바와 같이 태양 전지 모듈에 다양한 형상의 홈을 형성시키고 스킨층 성형 시 사출물이 유입되도록 하여 견고하게 고정시킨다.
또한, SPRAY 인쇄 또는 스크린 인쇄방법으로는 인스트루먼트 패널의 스킨층 성형 후 태양 전지를 구성하는 N-형 실리콘과 P-형 실리콘을 순차적으로 스크린 인쇄방식을 통해 인쇄 형성하거나, 페인팅 공정을 통해 형성시킨 후 마지막으로 투명 코팅 처리하여 별도의 태양 전지 모듈을 부착하는 것이 아니라, 인스트루먼트 패널 자체에 형성시킬 수 있다.
이때, N-형 실리콘과 P-형 실리콘 형성 시 일반적인 태양 전지 모듈 제조공정에 따라 스킨층에 형성하는 과정에서 양극/음극 전극을 형성하면 된다.
따라서, 인스트루먼트 패널에 별도로 준비된 태양 전지 모듈을 일체로 사출성형하거나 직접적으로 형성시킴으로써 견고성을 유지할 수 있다.
또한, 상기 태양 전지 모듈(200)을 인스트루먼트 패널에 용이하게 설치하기 위하여 별도의 보조패널(140)이나 고정부재(150)를 이용하여 설치된다. 상기 보조패널(140)은 본 발명의 또 다른 주요 기술적 요지로써, 차량의 구조에 따라 다양하게 형성된 인스트루먼트 패널에 일정한 모양으로 생산되는 범용의 태양 전지 모듈(200)을 용이하게 고정하기 위한 것이다.
상기 보조패널(140)의 일측면은 태양 전지 모듈의 일면과 대응하게 형성되며, 타측면은 인스트루먼트 패널의 형상과 견고하게 접할 수 있도록 대응하게 사출 성형하여 별도로 제작한다.
따라서 차량마다 각기 다른 형상과 곡률, 크기를 가지는 인스트루먼트 패널의 상부면과 대응하도록 보조패널을 사출 성형하고, 인스트루먼트 패널에 고정한 후 그 일면으로 태양 전지 모듈을 접합 고정하게 된다. 이때 상기 보조패널은 인스트루먼트 패널의 형상에 대응하여 끼움 고정되도록 그 형상을 제작하여 유지보수 시 용이하게 탈거 가능하도록 하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고 접착제를 이용하여 고정시킬 수도 있다.
또한, 나사 등과 같은 고정부재(150)를 통해서 태양 전지 모듈을 고정시킬 수 있으며, 상기 보조패널(140)과 고정부재(150)를 모두 적용하여 태양 전지 모듈을 고정시킬 수도 있다.
앞서 설명한 바와 같이 태양 전지 모듈을 인스트루먼트 패널에 고정시키는 방법을 통해 태양광에 빈번히 노출되어 인스트루먼트 패널의 변형, 변질, 노후화 등으로 인해 패널과 모듈이 쉽게 떨어지는 문제점을 해소할 수 있는 것이다.
컨트롤러(300)는 상기 태양 전지 모듈에서 발전되는 전원을 입력받아 차량의 배터리로 전원을 충전시키거나, 차량의 전기장치로 전원을 제공한다. 즉 상기 컨트롤러(300)는 충전과 방전을 제어하는 것으로, 태양 전지 모듈의 출력 전원에 따라서 적절한 사양이 적용되어야 한다.
따라서 차량에 설치된 배터리(400)는 상기 컨트롤러(300)와 연결되어 태양 전지 모듈로부터 발전되는 전기를 인가받아 충전되고, 차량의 각종 전기장치(500)는 상기 컨트롤러와 연결되어 전원을 제공받게 된다.
여기서 차량의 키(key) 조작과 관계없이 전기장치와 컨트롤러를 직접적으로 연결시켜 동작 가능하게 구현한다. 이것은 키(key)가 온(on)상태가 아니더라도 태양 전지 모듈을 통해 발전되는 전기를 통해 전기장치를 동작시켜 배터리 소모가 되지 않기 위한 것이다.
또한, 상기 컨트롤러를 구비하지 않고 태양 전지 모듈에서 출력되는 용량과 적합한 일부 전원장치에 직접적으로 공급되도록 구현할 수도 있다.
한편, 상기 컨트롤러에서 출력되는 전원은 차량의 냉/난방 장치(510)로 전원 을 공급하여 가동시킨다. 여름철이나 겨울철 차량에 탑승 시 태양 전지 모듈을 통해 발전된 전원으로 에어컨이나 시트 열선과 같은 냉/난방 장치를 가동함으로써 차량에 탑승 전 적정 실내온도를 유지시켜 준다.
또한, 상기 컨트롤러에서 출력되는 전원은 별도로 구비시키거나 기존의 설치되어 차량의 에어벤트를 통해 외부 공기를 내부로 공급시키는 팬(FAN ; 520)으로 전원을 공급하여 가동시킨다.
여름철이나 겨울철 차량에 탑승 시 태양 전지 모듈을 통해 발전된 전원으로 상기 팬(510)을 가동시켜 실내/외 온도 차이가 높을 경우 외부 공기를 공급시켜준다.
이때, 차량의 내부와 외부 온도를 측정하기 위해 온도센서(530)를 더 구비하여 실내 온도와 실외 온도를 측정하여 상기 냉/난방장치(510) 또는 상기 팬(520)을 자동으로 가동시킨다. 특히 여름철의 경우에는 강한 태양광이 조사되어 차량 내부 온도를 높이 상승시키지만, 이와 더불어 태양 전지 모듈을 통해 많은 전기를 발전시킬 수 있음으로 발전된 전기를 이용하여 팬을 가동시킴으로써 외부 공기를 유입시켜 차량 실내 온도를 일정 온도 낮출 수 있다.
상기 온도센서(530)가 측정하는 실내/외 온도 환경에 따라 상기 팬의 동작여부, 동작시간, 동작범위, 동작온도 등의 제어부분은 해당업자라면 용이하게 실시할 수 있는 것으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같이 구성되는 본 발명은 인스트루먼트 패널에 구비되는 태양광 에너지를 통해 전기 에너지를 획득할 수 있는 차량 배터리 소모를 절감시킬 수 있는 장점 이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.
오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 일반적은 차량의 배터리와 전기장치의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 인스트루먼트 패널에 일체로 형성시키기 위한 실시예를 나타낸 단면도,
도 4와 도 5는 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 인스트루먼트 패널에 고정시키기 위한 실시예를 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널의 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 인스트루먼트 패널 110 : 스킨층
120 : 폼층 130 : 코어층
140 : 보조패널 150 : 고정부재
200 : 태양 전지 모듈 300 : 컨트롤러
400 : 배터리 500 : 전기장치
510 : 냉/난방장치 520 : 팬
530 : 온도센서
Claims (7)
- 차량에 구비되는 인스트루먼트 패널과, 상기 인스트루먼트 패널 상부면에 구비되어 태양으로부터 태양광을 조사받아 전기 에너지로 변환하는 태양 전지 모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널.
- 제 1항에 있어서,상기 태양 전지 모듈에서 발전되는 전기 에너지를 제공받아 차량의 배터리로 인가하여 충전시키고, 차량의 전기장치로 인가하는 컨트롤러를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 태양 전지 모듈은,상기 인스트루먼트 패널에 일체로 성형되거나, SPRAY 인쇄, 스크린 인쇄 또는 페인팅 공정을 통해 상기 인스트루먼트 패널에 직접 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 태양 전지 모듈은,일측면으로 상기 인스트루먼트 패널의 상부면과 대응하는 면을 가지는 보조패널을 성형시킨 후 상기 보조패널을 이용하여 상기 인스트루먼트 패널에 고정시키나 별도의 고정부재를 통해 고정시키는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,별도로 구비되어 차량 에어벤트를 통해 외부공기를 차량 내부로 공급하는 팬으로 전원을 공급하며,차량 실내 온도를 측정하기 위한 온도센서를 더 구비하여 상기 온도센서의 온도 측정에 따라 상기 팬을 동작시키는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 컨트롤러는,차량의 냉/난방장치로 전원을 공급하며,차량 실내 온도를 측정하기 위한 온도센서를 더 구비하여 상기 온도센서의 온도 측정에 따라 상기 냉/난방장치를 동작시키는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널.
- 제 1항에 있어서, 상기 태양 전지 모듈은,차량 내부 후면측에 구비되어 후면 유리를 통해 태양광을 조사받는 리어 셸프에 더 구비되는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈을 구비한 차량의 인스트루먼트 패널.
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