KR20190044522A - 전기 모터 구동식 차량 - Google Patents

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에버스파에허 클라이메이트 컨트롤 시스템 게엠베하 운트 코 카게
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Abstract

본 발명은 전기 모터 구동식 차량에 관한 것이며, 상기 전기 모터 구동식 차량은 적어도 하나의 전기 모터(18)를 구비한 구동 유닛(16); 적어도 하나의 차량 고정식 에너지 저장 장치(22); 및 적어도 하나의 전기 모터(18)와 적어도 하나의 차량 고정식 에너지 저장 장치(24) 간의 에너지 흐름을 조절하기 위한 제어 유닛(24);을 포함하며, 그에 추가로 교체용 에너지 저장 장치(38, 40)를 위한 적어도 하나의 연결 영역(32, 34, 36)을 구비한 인터페이스(30);도 포함한다.

Description

전기 모터 구동식 차량{Electric motor driven vehicle}
본 발명은 전기 모터 작동식 차량(electric motor operated vehicle)에 관한 것이다. 상기 유형의 전기 모터 작동식 차량은 예컨대 오직 전기 모터로만 작동되는 차량일 수 있지만, 그러나 그 대안으로 자체의 구동 유닛이 적어도 하나의 전기 모터와 하나의 내연기관을 포함하는 이른바 플러그인 하이브리드 구동장치(plug-in hybrid drive)의 유형에 따라서 구성되는 것인 차량일 수도 있다.
전기 모터 작동식 차량의 경우, 기본적으로 문제는, 에너지 저장 장치들, 다시 말해 차량 배터리들의 제한되는 저장 용량으로 인해 상기 유형의 차량의 운행 거리가 제한된다는 점에 있다. 비록 가용한 충전소의 개수가 증가하더라도, 충전 과정은 상기 유형의 차량의 사용자가 보통 만족할 수 없는 것으로서 생각하게 되는 시간을 요구한다. 특히 상대적으로 더 오랜 주행 동안 에너지 저장 장치를 반복해서 충전해야 하고 이와 동시에 기본적으로 이미 너무 오랜 시간으로서 생각되는 충전 시간을 반복해서 보내야 하는 필요성; 및 여러 지역에서 충분한 밀도로 제공되어 있지 않은 충전소망;은 전기 모터 작동식 차량의 조달에 반대하여 제시되는 주요 관점들로서 고려되고 있다.
본 발명의 과제는, 간단한 유형 및 방식으로 각각 전기 에너지에 대한 저장 용량이 증대될 수 있고, 변동되는 요구량에 매칭될 수도 있는 것인 전기 모터 구동식 차량을 제공하는 것에 있다.
상기 과제는, 본 발명에 따라서, 적어도 하나의 전기 모터를 구비한 구동 유닛; 적어도 하나의 차량 고정식 에너지 저장 장치; 및 적어도 하나의 전기 모터와 적어도 하나의 차량 고정식 에너지 저장 장치 간의 에너지 흐름을 조절하기 위한 제어 유닛;을 포함하며, 그리고 그에 추가로 교체용 에너지 저장 장치(exchanging energy storage device)를 위한 적어도 하나의 연결 영역(connection range)을 구비한 인터페이스;도 포함하는 전기 모터 구동식 차량을 통해 해결된다.
본 발명에 따라 구성되는 전기 모터 작동식 차량의 경우, 차량 내에 고정 내장되고 그에 따라 차량의 사용자가 기본적으로 교체할 수 없는 에너지 저장 장치에 추가로, 차량 내에 하나 또는 복수의 추가 에너지 저장 장치를 제공하는 가능성이 존재한다. 그에 따라, 상대적으로 더 오랜 주행, 또는 충전소가 충분하게 공급되지 않은 지역에서의 주행을 계획할 때, 예컨대 300 ~ 500km의 주행 거리에 충분한 저장 용량을 보유할 수 있는 고정 내장된 에너지 저장 장치에 추가로, 상기 유형 및 방식으로 상기와 같이 마련된 차량의 운행 거리를 증대하고 필요한 요구량에 매칭시킬 수 있도록 하기 위해, 추가 저장 용량을 제공하는 가능성이 달성된다.
인터페이스에 연결되는 하나 또는 복수의 교체용 에너지 저장 장치와 적어도 하나의 전기 모터 간에 전기 에너지의 신뢰성 있는 교환을 보장하기 위해, 본원의 제안에 따라서, 제어 유닛은, 적어도 하나의 전기 모터;와 연결 영역에 연결된 적어도 하나의 교체용 에너지 저장 장치; 간의 에너지 흐름을 조절하도록 형성된다.
차량 내에서 저장 용량의 매칭 시 높은 가변성(variability)을 보장할 수 있도록 하기 위해, 인터페이스는 복수의 연결 영역을 포함할 수 있다.
차량 내에 존재하는 저장 장치 공간의 효율적인 활용을 위해, 본원의 제안에 따라서, 적어도 하나의 연결 영역은 수하물 적재칸(luggage compartment) 내에, 그리고/또는 리어 캐리어(rear carrier) 상에, 그리고/또는 루프 박스(roof box) 내에, 그리고/또는 트렁크 리드 위쪽에, 그리고/또는 트레일러 상에 제공된다.
차량 내에 추가로 제공될 상기 유형의 에너지 저장 장치의 안정된 포지셔닝을 위해, 각각의 연결 영역에 할당되는 방식으로 에너지 저장 장치 고정 어셈블리가 제공될 수 있다. 이 경우, 차량 상에서 가변적인 배치를 위해, 적어도 하나의 에너지 저장 장치 고정 어셈블리는 수하물 적재칸 내에, 그리고/또는 리어 캐리어 상에, 그리고/또는 루프 박스 내에, 그리고/또는 트렁크 리드 위쪽에, 그리고/또는 트레일러 상에 제공될 수 있다.
상기 유형으로 구성되는 차량의 사용자에게, 교체용 에너지 저장 장치의 교체를 적시에 실행하는 가능성을 제공하기 위해, 본원의 제안에 따라서, 제어 유닛은 인터페이스에 연결된 각각의 교체용 에너지 저장 장치의 충전 상태에 대한 정보를 제공하도록 형성된다.
교체용 에너지 저장 장치들 내에 저장된 에너지의 효율적인 활용의 보장을 위해, 본원의 제안에 따라서, 제어 유닛은, 복수의 교체용 에너지 저장 장치가 인터페이스에 연결되어 있다면, 교체용 에너지 저장 장치들이 순차적으로 방전되는 방식으로 교체용 에너지 저장 장치들과 적어도 하나의 전기 모터 간의 에너지 흐름을 조절하도록 형성된다.
본 발명의 원리들은, 오직 전기 모터로만 작동되는 차량에서 적용될 수 있지만, 그러나 바람직하게는 구동 유닛이 내연기관을 포함할 때에도 운행 거리의 증대에도 기여할 수 있다.
본 발명은 하기에서 첨부한 도 1을 참조하여 상세하게 기재된다.
도 1은 전기 모터 구동식 차량을 도시한 개략도이다.
도 1에 도시된 전기 모터 구동식 차량(10)은 구동되는 휠들(12, 14)에 할당되는 방식으로 구동 유닛(16)을 포함한다. 구동 유닛(16)은 적어도 하나의 전기 모터(18)를 포함하며, 그리고 이른바 플러그인 하이브리드 구동 장치의 경우에는 내연기관(20)을 추가로 포함할 수 있다.
차량(10) 내에 고정 내장되는 에너지 저장 장치(22) 내에는 전기 에너지가 저장되며, 이 전기 에너지에서 차량(10)을 구동하기 위해 적어도 하나의 전기 모터(18)가 전기 에너지를 공급받는다. 차량(10)의 전기 시스템에 제공되는 또 다른 전기 에너지의 부하 장치들 역시도 에너지 저장 장치(22)로부터 전기를 공급받을 수 있다. 제어 장치는 에너지 저장 장치(22)와 적어도 하나의 전기 모터(18) 간의 전기 에너지의 교환을 개루프 모드로, 또는 폐루프 모드로 제어한다. 이는, 적어도 하나의 전기 모터(18)가 차량을 구동하기 위해 구동 토크를 공급하고 그에 따라 에너지 저장 장치(22)에서부터 전기 에너지를 공급받는 상태인 트랙션 상태(traction state)에 관계된다. 또한, 에너지 저장 장치(22)에서의 저장을 위한 전기 에너지를 공급하기 위해 적어도 하나의 전기 모터(18)가 발전기로서 작동할 수 있는 상태인 코스팅 상태(coasting state)에서도 역시, 제어 유닛(24)은 적어도 하나의 전기 모터(18)와 에너지 저장 장치(22) 간의 에너지 흐름을 조절할 수 있으며, 다시 말하면 개루프 모드로, 또는 폐루프 모드로 제어할 수 있다. 또한, 에너지 저장 장치(22)를 충전하기 위해, 제어 유닛(24)은, 외부 충전 유닛이 그에 연결될 수 있는 충전 단자(26)와 에너지 저장 장치(22) 간의 에너지 흐름을 개루프 모드로, 또는 폐루프 모드로 제어할 수 있거나, 또는 충전 단자(26)와 에너지 저장 장치(22) 간의 연결을 형성할 수 있다.
여기서 주지할 사항은, 에너지 저장 장치(22)가, 구조적으로 서로 연결될 수 있지만, 그러나 기본적으로 장착 공간의 효율적인 활용을 위해 차량(10)의 여러 위치에 배치될 수도 있는 복수의 에너지 저장 유닛을 포함할 수 있다는 점이다.
또한, 차량(10)은, 예를 들면, 예컨대 승용차에서의 트렁크와 같은 수하물 적재칸(28) 내에 복수의 연결 영역(32, 34, 36)을 구비한 인터페이스(30)를 추가로 포함한다. 각각의 연결 영역(32, 34, 36)에는 교체용 에너지 저장 장치(38, 40)가 연결될 수 있다. 이런 목적을 위해, 인터페이스(30) 또는 연결 영역들(32, 34, 36)의 영역에는, 각각의 연결 영역(32, 34, 36)에 할당되는 방식으로, 에너지 저장 장치 고정 어셈블리(48, 50, 52)를 각각 구비한 에너지 저장 장치 수용 영역(42, 44, 46)이 제공된다. 에너지 저장 장치 수용 영역들(42, 44, 46)은, 그 내부에 배치되는 교체용 에너지 저장 장치(38, 40)에 매칭되는 방식으로, 예컨대 형상 결합을 통해 에너지 저장 장치들(38, 40)의 소정의 포지셔닝을 사전 설정하도록 형성될 수 있으며, 상기 포지셔닝에서 에너지 저장 장치들(38, 40)은 각각의 할당된 에너지 저장 장치 고정 어셈블리(48, 50, 52)를 통해 예컨대 조임 고정 또는 삽입 고정을 통해 파지된다. 예컨대 에너지 저장 장치 고정 어셈블리들(48, 50, 52)은 각각의 교체용 에너지 저장 장치(38, 40)를 고정하기 위해 조여질 수 있는 퀵 클램핑 부재들(quick-clamping element) 또는 스터드 볼트들을 포함할 수 있다.
제어 유닛(24)은 인터페이스(30)에 연결된 교체용 에너지 저장 장치들(38, 40)과 적어도 하나의 전기 모터(18) 간의 전기 에너지의 교환을 개루프 모드로, 또는 폐루프 모드로 제어하도록 형성된다. 이런 유형 및 방식으로, 교체용 에너지 저장 장치들(38, 40) 내에 저장되는 에너지는, 차량 고정식 에너지 저장 장치(22)에 저장된 에너지에 추가로 적어도 하나의 전기 모터(18) 및 경우에 따라 전기 에너지의 또 다른 부하 장치들의 작동을 위한 에너지를 공급하기 위해 이용될 수 있다. 기본적으로, 제어 유닛(24)은, 코스팅 모드 동안, 경우에 따라 인터페이스(30)에 연결된 교체용 에너지 저장 장치(들)(38, 40) 역시도 다시 충전하기 위해, 발전기로서 작동하는 전기 모터(18)를 통해 공급되는 전기 에너지를 상기 교체용 에너지 저장 장치(들)(38, 40)로 전도하도록 형성될 수 있다. 여기서 다양한 충전 전략들이 가능하다. 이렇게, 예를 들면 제어 유닛(24)은 차량 고정식 에너지 저장 장치(22)의 충전에 우선권을 부여하도록 구성될 수 있으며, 그럼으로써 충전 모드 중에 맨 먼저 차량 고정식 에너지 저장 장치(22)가 충전되어 있게 하거나 충전되게 하며, 그런 후에 하나 또는 복수의 교체용 에너지 저장 장치(38, 40)를 충전하는 모드로 전환된다. 여러 에너지 저장 장치(22, 38, 40) 내에 저장된 에너지의 활용을 위해서도, 다양한 전략들이 선택될 수 있다. 이렇게 예를 들면 교체용 에너지 저장 장치들(38, 40)의 방전에 우선권을 부여할 수 있으며, 그럼으로써 트랙션 모드 중에는 맨 먼저 교체용 에너지 저장 장치들(38, 40)이 방전되며, 그리고 상기 교체용 에너지 저장 장치들이 차량(10) 내의 적어도 하나의 전기 모터(18) 또는 추가 부하 장치들로의 전기 공급을 위해 더 이상 이용될 수 없을 때 비로소, 차량 고정식 에너지 저장 장치(22) 내에 저장된 에너지에 대해서도 접근이 이루어지게 된다. 복수의 교체용 에너지 저장 장치(38, 40)가 인터페이스(30)에 연결되어 있다면, 바람직하게는 상기 교체용 에너지 저장 장치들을 순차적으로 방전시키며, 그럼으로써, 여전히 충전되고 있거나, 또는 완전하게 방전되지 않은 교체용 에너지 저장 장치가 우선 여전히 차량 내에 잔존할 수 있는 동안에, 이미 방전되어 적어도 하나의 전기 모터(18)로의 전기 공급을 위해 더 이상 이용될 수 없는 교체용 에너지 저장 장치는 충전된 교체용 에너지 저장 장치로 교체될 수 있게 된다. 이를 가능하게 하기 위해, 제어 유닛(24)은 인터페이스(30)에 연결된 교체용 에너지 저장 장치들(38, 40)의 충전 상태를 검출하며, 그리고 검출된 충전 상태에 상응하게, 결과적으로 교체용 에너지 저장 장치들(38, 40)을 차례로 방전시키기 위해, 개별 교체용 에너지 저장 장치들(38, 40)을 시간상 순차적으로 적어도 하나의 전기 모터(18)와 연결하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따라 구성된 차량(10)의 경우, 존재하는 요구량에 차량의 운행 거리를 매칭시키는 가능성이 달성된다. 차량(10)이 예컨대 실제 주행 거리가 차량 고정식 에너지 저장 장치(22) 내에 저장된 에너지를 통해 충족되는 운행 거리를 초과하지 않는 점이 상정되는 평상시 작동 모드에서 이용된다면, 추가적인 교체용 에너지 저장 장치들을 제공하는 점은 생략될 수 있다. 요구량이 차량 고정식 에너지 저장 장치(22) 내에 저장된 에너지를 초과한다면, 다시금 실제로 존재하는 요구량에 따라서 하나 또는 복수의 교체용 에너지 저장 장치(38, 40)가 인터페이스(30)에 연결될 수 있다. 일반적으로 상기 교체용 에너지 저장 장치들(38, 40)의 저장 용량은 기지(旣知) 사항이기 때문에, 상기와 같이 구성된 차량의 사용자는, 존재하는 요구량을 충족할 수 있도록 하기 위해, 인터페이스(30)에 연결할 교체용 에너지 저장 장치의 개수를 충분하게 판단할 수 있다.
본 발명에 따라 구성되는 차량(10)의 작동을 위해, 예를 들면 충전된 교체용 에너지 저장 장치들이 예컨대 주유소 또는 고속도로 휴게소 또는 특별히 이를 위해 제공되는 시설들에 마련되어 있게 하는 공급 시스템이 구성될 수 있다. 연료 작동식 차량의 주유 시와 유사하게, 그에 상응하는 필요성이 있는 경우, 상기 유형의 차량의 사용자는 상술한 주유소나 휴게소 또는 시설에서 방전된 교체용 에너지 저장 장치를 충전된 교체용 에너지 저장 장치로 교체할 수 있으며, 그리고 그에 따라 즉시, 그리고 충전 시간 동안 기다려야만 하는 필요성 없이 계속 주행할 수 있다. 이를 위해, 제어 유닛(24)은, 차량 고정식 에너지 저장 장치(22)의 충전 상태뿐만 아니라, 인터페이스(30)에 연결된 각각의 교체용 에너지 저장 장치(38, 40)의 충전 상태 역시도 반영하는 정보를 상기와 같이 구성된 차량의 사용자에게 제공하도록, 예컨대 표시하도록 형성될 수 있다. 이런 경우, 사용자는, 교체용 에너지 저장 장치들(38, 40) 중 어느 것이 이미 방전되었고 필요한 경우 충전된 교체용 에너지 저장 장치와 교체되어야 하는지를 판단한다. 주행의 진행 중에 비로소 필요성이 판단되는 경우에도, 상기와 같이 구성된 차량의 사용자는, 상술한 주유소나 휴게소 또는 시설에서 하나 또는 복수의 교체용 에너지 저장 장치를 제공받기 위해, 상기 주유소나 휴게소 또는 시설 쪽으로 향할 수 있다. 기본적으로, 상기 유형의 차량의 사용자들은, 필요한 경우 출발 시에 하나 또는 복수의 교체용 에너지 저장 장치를 차량 내에 배치하기 위해, 교체용 에너지 저장 장치들 역시도 비축해 두게 할 수도 있다.
추가로, 여기서 주지할 사항은, 상기 유형의 교체용 에너지 저장 장치들이 차량의 또 다른 영역들에도 배치될 수 있다는 점이다. 특히 차량 외부의 영역에서도, 예컨대 리어 캐리어 또는 루프 박스 내에도 교체용 에너지 저장 장치들을 배치할 수 있다. 트렁크 또는 트렁크 리드 상에, 또는 트레일러 내에 배치하는 점 역시도 가능하다. 또한, 기본적으로, 차량의 여러 수용 위치에 교체용 에너지 저장 장치들을 분배하여 배치할 수도 있으며, 다시 말하면 예컨대 교체용 에너지 저장 장치들 중 일부는 차량의 트렁크 또는 수하물 적재칸 내에 배치하고, 교체용 에너지 저장 장치들 중 또 다른 일부는 차량의 또 다른 영역에, 예컨대 루프 박스 내에, 또는 특히 화물 자동차들의 경우에는 트레일러 내에 배치할 수도 있다. 이 경우, 자명한 사실로서, 차량 상에, 또는 차량과 연결할 트레일러 상에 제공되어 교체용 에너지 저장 장치들이 배치되어야 하는 상기 유형의 영역들에는, 한편으로 전기 단자의 제공을 위해, 그리고 다른 한편으로는 안정된 기계적 연결을 위해, 앞에서 설명한 준비 조치들이 제공되어야 한다. 그 대안으로, 특히 차량 실내 또는 수하물 적재칸의 외부에 배치할 경우, 차량의 내부에 제공되는 연결 영역에 대한 전기 연결은 연결 케이블을 통해 수행될 수 있다.

Claims (9)

  1. 전기 모터 구동식 차량으로서,
    적어도 하나의 전기 모터(18)를 구비한 구동 유닛(16); 적어도 하나의 차량 고정식 에너지 저장 장치(22); 및 적어도 하나의 전기 모터(18)와 적어도 하나의 차량 고정식 에너지 저장 장치(24) 간의 에너지 흐름을 조절하기 위한 제어 유닛(24);을 포함하며, 그에 추가로 교체용 에너지 저장 장치(38, 40)를 위한 적어도 하나의 연결 영역(32, 34, 36)을 구비한 인터페이스(30);도 포함하는 전기 모터 구동식 차량.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛(24)은 상기 적어도 하나의 전기 모터(18)와 연결 영역(32, 34, 36)에 연결되는 적어도 하나의 교체용 에너지 저장 장치(38, 40) 간의 에너지 흐름을 조절하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동식 차량.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인터페이스(30)는 복수의 연결 영역(32, 34, 36)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동식 차량.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 연결 영역(32, 34, 36)은 수하물 적재칸(28) 내에, 그리고/또는 리어 캐리어 상에, 그리고/또는 루프 박스 내에, 그리고/또는 트렁크 리드 위쪽에, 그리고/또는 트레일러 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동식 차량.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 연결 영역(32, 34, 36)에 할당되는 방식으로 에너지 저장 장치 고정 어셈블리(42, 44, 46)가 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동식 차량.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 에너지 저장 장치 고정 어셈블리(42, 44, 46)는 수하물 적재칸(28) 내에, 그리고/또는 리어 캐리어 상에, 그리고/또는 루프 박스 내에, 그리고/또는 트렁크 리드 위쪽에, 그리고/또는 트레일러 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동식 차량.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛(24)은 상기 인터페이스(30)에 연결된 각각의 교체용 에너지 저장 장치(38, 40)의 충전 상태에 대한 정보를 제공하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동식 차량.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛(24)은, 복수의 교체용 에너지 저장 장치(38, 40)가 상기 인터페이스(30)에 연결된다면, 상기 교체용 에너지 저장 장치들(38, 40)이 순차적으로 방전되는 방식으로 상기 교체용 에너지 저장 장치들(38, 40)과 상기 적어도 하나의 전기 모터(18) 간의 에너지 흐름을 조절하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동식 차량.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 유닛(16)은 내연기관(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 모터 구동식 차량.
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