KR20100094134A - 차량용 하이브리드 시스템 교육 장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 하이브리드 시스템 교육 장비에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 휘발유를 연료로 하여 가동하는 내연엔진부(1)와, 배터리에서 공급되는 전력에 의해 가동되는 모터엔진부(2)와, 상기 내연엔진부(1)와 모터엔진부(2)에서 발생한 동력이 변속기를 통해 구동축에 전달되는 것을 제어하는 하이브리드 컨트롤러(3)와, 상기 내연엔진부(1)에서 발생한 동력을 이용해 배터리를 충전하는 발전기로 구성된 차량용 하이브리드 엔진 시스템에 있어서,

상기 차량용 하이브리드 엔진을 거치하는 거치대를 상면에 형성한 본체(4)와, 상기 내연엔진부(1)와 모터엔진부(2)를 각각 구동시키는 감속모터(5)가 설치된 구동부와, 상기 하이브리드 엔진을 여러 가지 운행 상태별로 구분하여 각 운행 상태별 작동이 가능하도록 구동부를 제어하는 구동제어부(6)와, 상기 본체(4) 상면에 설치되어 하이브리드 엔진의 작동 상태를 표시하는 교육패널(7)로 구성함으로써, 차량용 하이브리드 시스템의 작동 원리를 쉽게 이해할 수 있도록 하여 차량용 하이브리드 시스템의 고장 진단과 정비 수리에 필요한 전문 기술 교육의 효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

자동차, 하이브리드 시스템, 내연엔진부, 모터엔진부, 교육장비

Description

차량용 하이브리드 시스템 교육 장비 {Hybrid Electric Vehicle of educating system}

본 발명은 차량용 하이브리드 시스템 교육 장비에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 교육생으로 하여금 차량용 하이브리드 시스템의 구조적 원리를 이해하고, 하이브리드 시스템의 다양한 작동 상태를 경험케 함으로써 하이브리드 시스템의 고장 진단과 정비 수리에 필요한 전문 기술을 보다 효과적으로 교육할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 하이브리드 자동차는 기존의 가솔린 엔진이나 디젤 엔진과 같은 내연엔진만을 장착한 차량에 비해 유해가스 배출량을 획기적으로 줄인 친환경 차량의 생산을 위하여 개발된 것으로서, 유해가스 배출량 감소와 차량의 운행 연비를 극대화하기 위하여 가솔린 엔진이나 디젤 엔진과 같은 내연엔진과 전기 에너지를 동력원으로 하는 모터엔진을 동시에 장착한 것이 가장 보편적인 구조이다.

이러한 하이브리드 자동차는 기존의 일반 차량에 비해 연비(燃費)가 크게 향상됨과 동시에 유해가스 배출량은 대폭적으로 줄어들기 때문에 연비 절감에 의한 경제성뿐만 아니라 유해가스 감소에 따른 환경 개선 효과가 우수하여 전세계 모든 자동차 관련 회사들이 사활을 걸고 관련 기술을 개발하고 있다.

그리하여 일본의 도요타 자동차는 이미 1997년에 세계 최초로 하이브리드 차량의 양산화에 성공하였으며, 2004년에는 2세대, 2009년에는 3세대 하이브리드 자동차를 출시하면서 하이브리드 차량의 판매 비중을 늘이고 있는 실정이며, 현재 우리나라의 주요 자동차 회사들도 하이브리드 차량의 출시를 위하여 관련 기술 개발에 집중하고 있는 실정이다.

그런데 상기한 바와 같은 일반적인 하이브리드 자동차는 내연엔진과 모터엔진을 동시에 장착하고, 차량의 운행 조건에 따라서 두 엔진에서 발생하는 동력이 구동바퀴로 전달되는 과정을 제어함으로써, 내연엔진과 모터엔진에서 발생한 동력 소비를 효과적으로 조절하여 내연엔진의 연료 소모량을 최소화하게 된다.

따라서, 하이브리드 자동차는 내연엔진과 모터엔진 및 각 엔진의 동력을 제어하기 위한 구동제어부와, 모터엔진의 구동을 위한 대용량의 배터리 등 기존의 자동차보다 더 복잡한 구조로 이루어질 뿐만 아니라, 그러한 구조적 특징으로 인해 고장 진단 및 정비 수리 등이 기존 차량에 비해 까다로운 문제점이 있었다.

그뿐만 아니라, 국내에는 현재까지 하이브리드 자동차를 생산하는 자동차 회사가 전혀 없고, 외국 자동차 회사의 하이브리드 자동차가 수입 판매되고 있는 실정이라, 수입 판매된 하이브리드 자동차의 고장 진단 및 정비 수리를 위해서는 반드시 해당 자동차 회사의 지정 정비 공장을 찾아야 하지만, 외국 자동차 회사의 경우에 전국에 걸친 서비스망을 갖추지 못한 것이 현실이고, 지정 정비 공장을 찾더라도 하이브리드 자동차에 대한 고장 진단 및 정비 교육을 이수한 정비기사가 소수이기 때문에 하이브리드 자동차에 대한 고장 진단 및 정비 수리할 수 있는 전문 인력의 충원이 절실한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로서, 교육생으로 하여금 차량용 하이브리드 시스템의 구조적 원리를 이해하고, 하이브리드 시스템의 다양한 작동 상태를 경험케 함으로써 하이브리드 시스템의 고장 진단과 정비 수리에 필요한 전문 기술을 보다 효과적으로 교육할 수 있도록 한 차량용 하이브리드 시스템 교육 장비를 제공하는데 그 목적이 있다.

휘발유를 연료로 하여 가동하는 내연엔진부(1)와, 배터리에서 공급되는 전력에 의해 가동되는 모터엔진부(2)와, 상기 내연엔진부(1)와 모터엔진부(2)에서 발생한 동력이 변속기를 통해 구동축에 전달되는 것을 제어하는 하이브리드 컨트롤러(3)와, 상기 내연엔진부(1)에서 발생한 동력을 이용해 배터리를 충전하는 발전기로 구성된 차량용 하이브리드 엔진 시스템에 있어서,

상기 차량용 하이브리드 엔진을 거치하는 거치대를 상면에 형성한 본체(4)와,

상기 내연엔진부(1)와 모터엔진부(2)를 각각 구동시키는 감속모터(5)가 설치된 구동부와,

상기 하이브리드 엔진을 여러 가지 운행 상태별로 구분하여 각 운행 상태별 작동이 가능하도록 구동부를 제어하는 구동제어부(6)와,

상기 본체(4) 상면에 설치되어 하이브리드 엔진의 작동 상태를 표시하는 교육패널(7)로 이루어진 구성이다.

한편, 상기 구동부는 본체(4) 내부에 한 쌍의 감속모터(5)를 설치하고 각 감속모터(5)의 구동축에는 체인풀리를 설치하여 상기 내연엔진부(1)의 구동축에 설치된 체인풀리 및 모터엔진부(2)의 구동축에 설치된 체인풀리와 상기 각 감속모터(5)의 구동축에 설치된 체인풀리를 각각 구동체인으로 연결한 구성이다.

또한, 상기 구동제어부(6)는 하이브리드 엔진의 각 구동 상태별로 작동버튼을 구비하여 본체(4)의 상면에 설치하는 것을 포함한다.

또한, 상기 구동제어부(6')는 터치스크린과 스피커를 구비하고, 구동부 제어프로그램을 내장한 키오스크인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 교육패널(7)은 하이브리드 시스템의 주요 구성부를 도시하고, 도시된 구성부 사이에 점멸이 자동 제어되는 LED를 일정 간격으로 설치하여 LED의 점멸을 통해 동력 전달 과정을 표시하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체(4)는 저면에 정지 제어가 가능한 회전식 캐스터(8)를 설치하는 것을 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 하이브리드 엔진의 주요부를 절개하여 보여줌으로써, 차량용 하이브리드 시스템의 구조적 원리를 쉽게 이해할 수 있을 뿐 만 아니라, 절개된 하이브리드 엔진을 실제 자동차에 사용되는 하이브리드 엔진의 다양한 작동 상태와 같이 인위적으로 작동시킴으로써, 차량용 하이브리드 시스템의 작동 원리를 쉽게 이해할 수 있도록 하여 차량용 하이브리드 시스템의 고장 진단과 정비 수리에 필요한 전문 기술 교육의 효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 주요 구성을 나타낸 정면 예시도로서, 도면에서 도시한 바와 같이 본 발명은 본체(4) 상면에 차량용 하이브리드 엔진을 거치하고, 본체(4) 내부에는 상기 차량용 하이브리드 엔진을 구동시키는 구동부를 설치하되, 상기 구동부를 제어하기 위한 구동제어부(6)를 본체(4) 상부에 설치함과 동시에 구동제어부(6)에 의해 작동하는 하이브리드 엔진의 작동 상태를 표시하는 교육패널(7)로 이루어진 구성이다.

본 발명에서 상기 구동부는 첨부도면에서 도시한 바와 같이 본체(4) 내부에 한 쌍의 감속모터(5)를 설치하고 각 감속모터(5)의 구동축에는 체인풀리를 설치하여 상기 내연엔진부(1)의 구동축에 설치된 체인풀리 및 모터엔진부(2)의 구동축에 설치된 체인풀리와 상기 각 감속모터(5)의 구동축에 설치된 체인풀리를 각각 구동체인으로 연결함으로써, 각 감속모터(5)의 구동 제어를 통하여 내연엔진부(1)의 동작과 모터엔진부(2)의 동작을 제어할 수 있게 된다.

아울러, 내연엔진부(1)와 모터엔진부(2)의 전면은 내부 구조나 작동부 구조 가 보이도록 부분 절단함으로써, 구동부에 의해 구동되는 내연엔진부(1)와 모터엔진부(2)의 작동 상태를 피교육생이 한눈에 보고 쉽게 이해할 수 있게 된다.

한편, 본체(4) 상면에 설치된 구동제어부(6)에는 차량용 하이브리드 시스템의 가장 일반적인 5가지 주행 환경을 각각 구현할 수 있도록 작동버튼이 설치되어 있기 때문에 사용자가 구동제어부(6)에 설치된 작동버튼을 누르면 구동제어부(6)에 의해 사용자가 누른 버튼에 해당하는 작동 명령이 구동부로 전달되어 구동부의 모터에 의해 내연엔진부(1)와 모터엔진부(2)의 작동이 이루어지게 된다.

아울러 상기 구동제어부를 터치스크린과 스피커를 구비하고, 구동부 제어프로그램을 내장한 키오스크(kiosk)로 대체하게 되면, 키오스크의 터치스크린과 스피커를 통해 하이브리드 시스템에 대한 교육과 각종, 정비에 관련된 사항들이 본체(4) 상부에 거치된 하이브리드 엔진의 작동과 실시간 연동하여 출력되기 때문에 하이브리드 시스템에 대한 교육 효과를 극대화할 수 있게 된다.

또한, 사용자가 선택한 주행 환경에 해당하는 하이브리드 시스템의 작동 과정이 본체(4) 상부에 설치된 교육패널(7)에 표시된다.

이때, 교육패널(7)은 하이브리드 시스템의 주요 구성부를 도시하고, 도시된 구성부 사이에 점멸이 자동 제어되는 LED가 일정 간격으로 설치되어 있기 때문에 하이브리드 시스템의 동력의 진행방향에 순차적으로 연동되는 LED제어회로를 이용 하여 LED의 점멸을 제어함으로써, 하이브리드 시스템을 구성하는 구성부 간의 동력 전달 상황을 피교육자가 쉽게 파악하고 이해할 수 있게 된다.

첨부도면 도 2 내지 도 6은 차량용 하이브리드 시스템의 구조적 원리와 시스템 작동의 이해를 돕기 위하여 본체(4) 상부에 설치되는 교육패널(7)의 작동 예를 나타낸 것으로서 도면과 같이 구동제어부(6)에 사전 저장된 LED 점멸 제어를 통해 LED가 점멸하면서 구동제어부(6)에 저장된 여러 가지 하이브리드 엔진의 작동 상태에 따른 점멸이 이루어짐으로써 하이브리드에 엔진의 동력 전달 과정을 표시하게 된다.

즉, 첨부도면 도 2은 하이브리드 시스템을 장착한 차량의 저속주행 상태를 표시하는 것으로서, 차량이 출발할 때나 중속까지 가속되는 정상주행 등과 같이 내연 엔진의 효율성이 좋지 않은 영역에서는 내연엔진부(1)를 정지시키고 고출력화된 모터엔진부(2)만으로 구동이 이루어지는 과정을 표시하게 된다.

첨부도면 도 3은 하이브리드 시스템을 장착한 차량의 정속주행 상태를 표시하는 것으로서, 이때는 내연엔진부(1)에서 발생한 동력을 동력분배장치를 이용해 두 개의 경로로 분할하여, 한편은 발전기를 가동시킴으로써 그 발전기에서 발생한 전력으로 모터엔진부(2)를 가동시켜 바퀴에 구동력을 전달케 하고, 또 다른 한편은 바퀴를 직접 구동시킴으로써, 내연엔진부(1)의 효율성을 극대화하는 과정을 표시하 게 된다.

첨부도면 도 4는 하이브리드 시스템을 장착한 차량의 급가속 주행 상태를 표시하는 것으로서, 급가속시에는 상기 정속주행 상태에서와 같이 내연엔진부(1)에서 발생한 동력을 동력분배장치를 이용해 두 개의 경로로 분할하여, 한편은 발전기를 가동시킴으로써 그 발전기에서 발생한 전력으로 모터엔진부(2)를 가동시켜 바퀴에 구동력을 전달케 하고, 또 다른 한편은 바퀴를 직접 구동시킴으로써, 내연엔진부(1)의 효율성을 극대화하는 동시에 배터리에 저장된 전력을 모터엔진부(2)로 추가 공급하여 모터엔진부(2)의 출력을 증강시킴으로써, 구동바퀴로 전달되는 구동력이 최대로 되고 그로 인해 가속 성능이 향상되는 과정을 표시하게 된다.

첨부도면 도 5는 하이브리드 시스템을 장착한 차량의 감속 및 제동 상태를 표시하는 것으로서, 이때는 바퀴가 모터엔진부(2)를 구동시키게 되며 모터엔진부(2)가 발전기로서 작동하여 차량의 제동에너지를 배터리 충전용 전력으로 변환함으로써, 배터리의 충전에 이용될 뿐만 아니라, 재 가속시에 보조동력으로 사용되는 과정을 표시하게 된다.

첨부도면 도 6은 하이브리드 시스템을 장착한 차량의 배터리를 충전하는 상태를 표시하는 것으로서, 일반적인 충전시에는 내연엔진부(1)의 동력을 이용해 발전기를 가동시킴으로써 충전용 전력을 생산하여 이를 배터리에 저장되는 과정을 표 시하게 된다.

도 1은 본 발명의 주요 구성을 나타낸 정면 예시도

도 2 내지 도 6은 본 발명의 교육패널의 작동 예를 나타낸 예시도이다.

도 7은 본 발명의 구동제어부의 패널을 나타낸 평면 예시도

도 8은 본 발명의 구동제어부로 사용되는 키오스크를 나타낸 예시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 내연엔진부 2: 모터엔진부

3: 하이브리드 컨트롤러 4: 본체

5: 감속모터 6: 구동제어부

7: 교육패널 8: 캐스터

Claims (6)

1. 휘발유를 연료로 하여 가동하는 내연엔진부(1)와, 배터리에서 공급되는 전력에 의해 가동되는 모터엔진부(2)와, 상기 내연엔진부(1)와 모터엔진부(2)에서 발생한 동력이 변속기를 통해 구동축에 전달되는 것을 제어하는 하이브리드 컨트롤러(3)와, 상기 내연엔진부(1)에서 발생한 동력을 이용해 배터리를 충전하는 발전기로 구성된 차량용 하이브리드 엔진 시스템에 있어서,

   상기 차량용 하이브리드 엔진을 거치하는 거치대를 상면에 형성한 본체(4)와,

   상기 내연엔진부(1)와 모터엔진부(2)를 각각 구동시키는 감속모터(5)가 설치된 구동부와,

   상기 하이브리드 엔진을 여러 가지 운행 상태별로 구분하여 각 운행 상태별 작동이 가능하도록 구동부를 제어하는 구동제어부(6)와,

   상기 본체(4) 상면에 설치되어 하이브리드 엔진의 작동 상태를 표시하는 교육패널(7)로 구성되는 차량용 하이브리드 시스템 교육 장비.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 구동부는 본체(4) 내부에 한 쌍의 감속모터(5)를 설치하고 각 감속모터(5)의 구동축에는 체인풀리를 설치하여 상기 내연엔진부(1)의 구동축에 설치된 체인풀리 및 모터엔진부(2)의 구동축에 설치된 체인풀리와 상기 각 감속모터(5)의 구동축에 설치된 체인풀리를 각각 구동체인으로 연결한 구성을 포함하는 차량용 하이브리드 시스템 교육 장비.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 구동제어부(6)는 하이브리드 엔진의 각 구동 상태별로 작동버튼을 구비하여 본체(4)의 상면에 설치하는 것을 포함하는 차량용 하이브리드 시스템 교육 장비.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 구동제어부(6)는 터치스크린과 스피커를 구비하고, 구동부 제어프로그램을 내장한 키오스크인 것을 포함하는 차량용 하이브리드 시스템 교육 장비.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 교육패널(7)은 하이브리드 시스템의 주요 구성부를 도시하고, 도시된 구성부 사이에 점멸이 자동 제어되는 LED를 일정 간격으로 설치하여 동력의 진행방향에 순차적으로 연동되는 LED제어회로를 이용하여 LED의 점멸을 제어하여 동력 전달 과정을 표시하는 것을 포함하는 차량용 하이브리드 시스템 교육 장비.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 본체(4)는 저면에 정지 제어가 가능한 회전식 캐스터(8)를 설치하는 것을 포함하는 차량용 하이브리드 시스템 교육 장비.

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