KR20140083740A - 차량의 전력 공급용 발전 장치 - Google Patents

차량의 전력 공급용 발전 장치 Download PDF

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Abstract

차량의 전력 공급용 발전 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전력 공급용 발전 장치는 알로이 휠 상부에 삽입되는 서포트링을 구비하고, 트레드부 아래에 보강벨트부 및 카카스부가 순차적으로 적층되어 구성되는 서포트링 타입 런플랫 타이어의 서포트링 상부에 장착되는 복수개의 압전소자; 및 서포트링과 카카스부 사이에 삽입 배치되어 타이어의 회전시 상기 압전소자를 가압하는 압력링을 포함한다.

Description

차량의 전력 공급용 발전 장치{POWER DEVICE FOR ELECTRIC POWER SUPPLIER OF VEHICLE}
본 발명은 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 전력 공급용 발전 장치에 관한 것이다.
전기자동차에 있어서, 1회 충전후 주행거리는 전기차의 성능을 평가하는 중요한 지표이다. 이에 각 자동차 메이커들은 차량의 중량을 저감시키고 고용량 배터리 개발을 통하여 시스템의 효율을 향상시키는 연구를 지속적으로 수행하고 있는 실정이다.
이때, 상기 1회 충전후 주행거리를 상승시키기 위하여 압전소자를 자동차 타이어에 적용하는 방식이 제안된 바 있다. 압전소자는 기계적인 외압을 받았을 때 전기적 분극 현상이 발생하여 전위차를 일으켜 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자이다. 이러한 압전소자를 자동차 타이어에 적용할 경우에는 자동차 주행에 의하여 상기 압전소자가 가압되어 전기를 생산 가능하고, 생산된 전기를 자동차 배터리에 적용시킬 수 있다는 원리이다.
그런데 상기 압전소자의 경우 자동차의 알로이 휠(alloy wheel)에 설치가 가능한데, 이 경우에는 노면에 의해 압력이 상기 압전소자로 전달되기 어려운 구조이므로 효율적이지 않다는 문제점이 있었다. 타이어의 경우 공기압에 의해 차중을 지지하는 카카스(cacas)를 포함하여 구성되는 데, 상기 카카스와 알로이 휠 표면 사이의 거리가 멀기 때문에, 노면으로부터 전해지는 압력이 알로이 휠 표면에 설치되는 압전소자에 전달되기 어렵기 때문이다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안이 모색되고 있다.
본 발명의 실시예들은 타이어 내부에 설치되는 압전소자가 노면으로부터 압력을 보다 효율적으로 전달받을 수 있는 차량의 전력 공급용 발전 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 알로이 휠 상부에 삽입되는 서포트링을 구비하고, 트레드부 아래에 보강벨트부 및 카카스부가 순차적으로 적층되어 구성되는 서포트링 타입 런플랫 타이어의 상기 서포트링 상부에 장착되는 복수개의 압전소자; 및 상기 서포트링과 카카스부 사이에 삽입 배치되어 타이어의 회전시 상기 압전소자를 가압하는 압력링을 포함하는 차량의 전력 공급용 발전 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 카카스부의 내벽에는 내측 방향으로 돌출되는 복수개의 돌기부가 형성될 수 있다.
또한, 차량 내부에 배치되는 것으로, 상기 압전소자에서 발생하는 전기를 정류시키는 정류장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 정류장치와 연결되는 것으로, 상기 정류장치를 거친 전기에 의해 충전되는 자동차 배터리를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 카카스부와 알로이 휠 사이의 거리가 상대적으로 좁은 서포트링 타입 런플랫 타이어의 서포트링 상부에 압전소자를 장착함으로써, 노면으로부터 전달되는 압력이 압전소자를 보다 효율적으로 가압할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 서포트링과 카카스부 사이에 압력링을 추가 배치함으로써 상기 압전소자가 보다 효율적으로 가압될 수 있다.
따라서, 차량 타이어에 설치되는 압전소자로부터 보다 충분한 전기를 공급받을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전력 공급용 발전 장치에서 서포트링 타입 런플랫 타이어의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전력 공급용 발전 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전력 공급용 발전 장치에서 서포트링 타입 런플렛 타이어(10)의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 런플랫(Run Flat) 타이어는 주행 중 펑크난 타이어로도 80km/h 속도로 100km 전후 거리를 주행할 수 있는 타이어로, 이는 펑크가 날 때 공기압 누수로 인해 타이어의 외형이 주저앉는 것을 방지하는 기능이 있기 때문이다.
이와 같은 런플랫 타이어는 구현하는 방식에 따라서 두 가지 타입으로 구분된다. 기본 골격이 되는 사이드월의 강도를 높여 공기압이 빠져나가더라도 상기 사이드월의 강도로 타이어가 주저 앉지 않는 사이드월 강화(Sidewall Reinforced) 타입과, 타이어 내부(휠 위쪽)에 링을 삽입하여 공기압이 빠져나가더라도 상기 링의 지지를 받아 주행을 가능하게 하는 서포트 링(Support Ring) 타입이 그것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전력 공급용 발전 장치에서는 상기 언급한 런플랫 타이어의 타입 중에서 서포트 링 타입의 런플랫 타이어를 이용하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 서포트링 타입 런플랫 타이어(10)는 알로이 휠(alloy wheel, 11) 상부에 삽입되어 배치되는 서포트링(12)을 구비하고, 트레드부(15) 아래에 보강벨트부(14) 및 카카스부(13)가 순차적으로 적층되어 구성될 수 있다.
즉, 서포트링 타입 런플랫 타이어(10)는 내측에서 외측방향으로 알로이 휠(11), 서포트링(12), 카카스부(13), 보강벨트부(14) 및 트레드부(15)가 순차적으로 형성된다. 알로이 휠(11)은 휠(wheel)에 해당되고, 서포트링(12)은 공기압이 빠져나가더라도 타이어를 지지하여 주행을 가능하게 하는 부재이다. 카카스부(13)는 공기압에 의해 차중을 지지하는 역할을 수행하며, 보강벨트부(14)는 트레드부(15) 아래에 배치되어 트레드부(15)의 내구성을 보강하는 기능을 한다. 그리고 트레드부(15)는 타이어의 맨 외측에 형성되는 것으로 노면과 직접적으로 마찰되는 부분을 의미한다.
상기와 같은 구성들은 서포트링 타입 런플랫 타이어(10)에서 일반적으로 적용되고 있는 부품들이므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전력 공급용 발전 장치에서는 상술한 것과 같은 서포트링 타입 런플랫 타이어(10)에서 서포트링(12) 상부에 장착되는 압전소자(110)와, 서포트링(12)과 카카스부(13) 사이에 삽입되어 배치되는 압력링(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
압전소자(110)는 압력을 가했을 때에 전압이 발생하는 물질로, 압전현상을 일으키는 재료라면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 압전소자(110)는 PZT(Pb(Ti,Zr)O3), Ba2TiO4, BaTiO3 등의 압전재료로 제조될 수 있다. 이와 같은 압전소자(110)는 일반적인 것이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
압전소자(110)는 서포트링(12) 상부 표면에 복수개가 장착될 수 있다. 이 때, 압전소자(110) 복수개가 배열되는 방식은 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 압전소자(110)가 소정 간격 이격된 채로 서포트링(12) 표면을 따라 2열로 배치될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 압전소자(110)가 서포트링(12)에 배치되는 방법 또한 한정되지 않으며, 접착 등의 방식을 사용하여 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전력 공급용 발전 장치에서는 서포트링 타입 런플랫 타이어(10)를 채용하고, 압전소자(110)를 서포트링(12) 상부에 배치함으로써 압전소자(110)와 카카스부(13)와의 간격을 크게 좁힌 것을 일 특징으로 한다.
일반 타이어의 경우 카카스부와 알로이 휠 상부에 배치되는 압전소자사이의 간격이 상대적으로 크므로, 상기 압전소자가 노면에 의해 전달되는 압력에 의해 적절히 가압되지 못하는 문제가 있었으나, 본 발명의 일 실시예에서는 압전소자(110)가 알로이 휠(11)이 아닌 서포트링(12) 상부에 배치됨으로써 카카스부(13)와 압전소자(110)와의 간격을 크게 줄일 수 있다. 따라서, 압전소자(110)가 노면에 의해 전달되는 압력에 의해 적절히 가압될 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전력 공급용 발전 장치에서는 서포트링(12)과 카카스부(13) 사이에 압력링(120)을 배치하여 압전소자(110)의 가압이 보다 효율적으로 이루어지도록 구성한 것을 일 특징으로 한다.
관련하여, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 압력링(120)은 앞서 설명한 것과 같이 서포트링(12)과 카카스부(13) 사이에 배치된다. 압력링(120)은 서포트링(12)과 마찬가지로 링 형태로 형성되어 배치될 수도 있고, 도 2에서와 같이 압전소자(110)의 위치에 대응하여 일부에만 배치하는 것이 가능하다. 압력링(120)은 카카스부(13)와 압전소자(110)와의 간격을 보다 좁히는 역할을 함으로써, 압전소자(110)가 가압되는 정도를 보다 향상시키는 기능을 한다. 즉, 서포트 타입 런플랫 타이어(10)가 차량 주행시에 회전하면 노면에 의해 트레드부(15)가 가압되고 이때 발생하는 압력이 타이어 내부로 전달되되 카카스부(13), 압력링(120)을 거쳐 압전소자(110)로 보다 효율적으로 전달될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전력 공급용 발전 장치에서는 카카스부(13)의 내벽에 복수개의 돌기부(130)를 형성할 수 있다. 돌기부(130)는 카카스부(13)의 내벽을 따라 내측 방향으로 돌출되어 형성되는 것으로, 이러한 복수개의 돌기부(130)가 카카스부(13)의 내벽을 따라 등간격으로 형성될 수 있다. 돌기부(130)는 압력링(120)과 마찬가지로 카카스부(13)와 압전소자(110)와의 간격을 줄이는 기능을 수행하고, 돌기부(130)에 의해 압전소자(110)가 가압될 수 있으므로 보다 효율적으로 압전소자(110)를 가압시킬 수 있다. 돌기부(130)에 의해 가압력이 집중될 수 있기 때문이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전력 공급용 발전 장치(100)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 차량의 전력 공급용 발전 장치(100)는 차량 내부에 배치되는 정류장치(140)와, 자동차 배터리(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
정류장치(140)는 상술한 서포트링 타입 런플랫 타이어(10) 내부에 배치된 압전소자(110)와 연결되는 것으로, 압전소자(110)에서 발생하는 전기를 정류시키는 기능을 수행한다. 즉, 압전소자(110)에서 발생되는 전기는 정류장치(140)를 거쳐 동일한 방향으로 전류가 흐를 수 있도록 바뀔 수 있다. 이러한 정류장치(140)는 일반적인 장치이므로 구체적인 설명은 생략하기로 하고, 정류장치(140)는 차량 내부의 적절한 위치에 설치될 수 있다.
자동차 배터리(150)는 정류장치(140)와 연결되는 것으로, 정류장치(140)를 거친 전기에 의해 충전될 수 있다. 이 때, 도면에 도시되지는 않았으나 정류장치(140)와 자동차 배터리(150) 사이에는 캐패시터(미도시), 정전압회로(미도시)등이 추가적으로 마련될 수 있다. 예컨데, 정류장치(140)를 거친 전류가 직류전원으로 사용되기 위하여 상기 캐패시터와 연결되어 평활되고, 다시 상기 정전압회로를 통해 정전압원으로 변환되어 전원을 공급할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 카카스부와 알로이 휠 사이의 거리가 상대적으로 좁은 서포트링 타입 런플랫 타이어의 서포트링 상부에 압전소자를 장착함으로써, 노면으로부터 전달되는 압력이 압전소자를 보다 효율적으로 가압할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 서포트링과 카카스부 사이에 압력링을 추가 배치함으로써 상기 압전소자가 보다 효율적으로 가압될 수 있다. 따라서, 차량 타이어에 설치되는 압전소자로부터 보다 충분한 전기를 공급받을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 서포트링 타입 런플랫 타이어 11: 알로이 휠
12: 서포트링 13: 카카스부
14: 보강벨트부 15: 트레드부
100: 차량의 전력 공급용 발전 장치
110: 압전소자 120: 압력링
130: 돌기부 140: 정류장치
150: 자동차 배터리

Claims (4)

  1. 알로이 휠 상부에 삽입되는 서포트링을 구비하고, 트레드부 아래에 보강벨트부 및 카카스부가 순차적으로 적층되어 구성되는 서포트링 타입 런플랫 타이어의 상기 서포트링 상부에 장착되는 복수개의 압전소자; 및
    상기 서포트링과 카카스부 사이에 삽입 배치되어 타이어의 회전시 상기 압전소자를 가압하는 압력링을 포함하는 차량의 전력 공급용 발전 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 카카스부의 내벽에는 내측 방향으로 돌출되는 복수개의 돌기부가 형성되는 차량의 전력 공급용 발전 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    차량 내부에 배치되는 것으로, 상기 압전소자에서 발생하는 전기를 정류시키는 정류장치를 더 포함하는 차량의 전력 공급용 발전 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 정류장치와 연결되는 것으로, 상기 정류장치를 거친 전기에 의해 충전되는 자동차 배터리를 더 포함하는 차량의 전력 공급용 발전 장치.
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