KR20200045284A - 휠, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 차량은, 복수 개의 차륜; 복수 개의 차륜 중 적어도 하나의 차륜의 휠의 내부 공간에 마련된 모터, 배터리 및 공기 정화부; 복수 개의 차륜의 휠 속도를 각각 검출하는 휠 속도 검출부; 가속도를 검출하는 가속도 검출부; 및 검출된 복 수 개의 휠 속도와 검출된 가속도에 기초하여 구동력 인가 시점인지, 제동력 인가 시점인지를 판단하고, 구동력 인가 시점이라고 판단되면 모터의 동작을 제어하여 적어도 하나의 차륜에 구동력을 인가하고, 제동력 인가 시점이라고 판단되면 적어도 하나의 차륜에 제동력을 인가하고, 배터리를 충전시키기 위한 발전 동작을 수행하도록 모터의 회생 제동 동작을 제어하고, 배터리의 전력을 이용하여 공기 정화 동작을 수행하도록 공기 정화부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

휠, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법 {Wheel, Vehicle having the wheel and method for controlling the vehicle}
본 발명은 환경 오염을 개선하기 위한 휠, 그를 가지는 차량 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
차량은 차륜을 구동시켜 도로를 주행하는 기계로, 차량에는 탑승자 보호, 운행 보조 및 승차감의 향상을 위한 다양한 장치들이 탑재되어 있다.
이러한 차량은 휘발유, 경유와 같은 석유연료를 연소시켜 기계적인 동력을 발생시키고 이 기계적인 동력을 이용하여 주행하는 내연기관 차량(일반 엔진 차량)과, 연비 및 유해 가스 배출량을 줄이기 위해 전기를 동력으로 하여 주행하는 친환경 차량을 포함한다.
여기서 친환경 차량은 충전 가능한 전원부인 배터리와 구동 모터를 포함하고 배터리에 축적된 전기로 구동 모터를 회전시키고 구동 모터의 회전을 이용하여 차륜을 구동시키는 전기 차량과, 엔진, 배터리 및 구동 모터를 포함하고 엔진의 기계적인 동력과 구동 모터의 전기적인 동력을 제어하여 주행하는 하이브리드 차량, 수소 연료 전지 차량을 포함한다.
이와 같은 친환경 차량은, 차량의 플러그가 주차장 또는 충전소에 배치된 충전기의 유선 플러그에 연결되면 외부의 전력을 공급받고 공급된 전력을 이용하여 배터리를 충전한다.
이러한 친환경 차량을 사용하기 위해서는 충전소 인프라의 구축이 필수적이지만, 이러한 충전소 인프라의 구축은 친환경 차량의 개발 속도만큼 확보되지 못하고 있고 전력 가격 증가에 따른 차량의 충전 비용이 사용자에게 금전적 부담으로 작용하여 친환경 차량에 대한 소비자의 구매 욕구를 충족시키지 못하고 있다.
이로 인해 친환경 차량에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행 중임에도 불구하고 내연기관 차량의 구매 및 이용이 줄지 않고 있고, 내연 기관 차량의 계속적인 이용으로 인해 환경 오염이 줄지 않고 있으며, 내연 기관의 차량 외에도 산업 개발 및 황사 등으로 인해 환경 오염이 증가되고 있는 상태이다.
따라서 환경 오염을 개선할 수 있는 장치의 연구 및 개발이 요구되고 있다.
일 측면은 배터리로부터 전력을 공급받는 공기 정화부가 마련되고 팬 형상으로 형성된 휠과, 휠을 가지는 차량 및 그 제어 방법을 제공한다.
다른 측면은 감속 주행 시 회생 제동에 의해 발전 기능을 수행하여 배터리를 충전시키고 차량에 구동력을 전달하는 모터를 가지는 휠과, 휠을 가지는 차량 및 그 제어 방법을 제공한다.
일 측면에 따른 휠은, 본체; 본체의 제1면에 배치되고 흡입구와 블레이드가 마련되는 제1커버; 본체의 내부에 마련되고 충전 가능한 배터리; 본체의 내부에 배치되고, 차륜에 구동력을 인가하고 배터리를 충전시키기 위한 전력을 발생시키는 모터; 본체의 내부에 배치되고, 배터리의 전력을 이용하여 제1커버를 통해 본체의 내부로 유입된 공기를 정화시키는 공기 정화부; 및 본체의 제2면에 배치되고 배출구가 마련되고 정화된 공기를 본체의 외부로 배출시키는 제2커버를 포함한다.
일 측면에 따른 휠은, 본체의 내부에 마련되고, 대기 중의 공기의 오염도를 검출하기 위한 오염도 검출부; 및 본체의 내부에 마련되고, 검출된 오염도가 기준 오염도 이상이면 공기 정화부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
일 측면에 따른 휠의 제어부는, 배터리의 충전량을 확인하고, 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 미만이면 공기 정화부를 오프시키고, 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 이상이면 공기 정화부를 온시킨다.
일 측면에 따른 휠은 제1커버와 제2커버 사이에 배치되되 본체의 내부에 배치되고, 모터, 배터리, 공기 정화부, 오염도 검출부 및 제어부가 장착되는 지지 부재를 더 포함하고, 지지부재에는 제1커버를 통해 흡입된 공기를 본체의 내부로 토출하는 토출구가 마련된다.
일 측면에 따른 휠은 지지부재에 고정 장착된 제1기어; 및 모터의 모터축에 연결되고 제1기어에 맞물려 결합되고 모터의 회전력을 제1기어에 전달하는 제2기어를 더 포함한다.
일 측면에 따른 휠은 휠 속도 정보를 수신하는 통신부를 더 포함하고, 제어부는 수신된 휠 속도 정보에 대응하는 휠 속도를 확인하고 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 이상이면 공기 정화부를 온시키고 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 미만이면 공기 정화부를 오프시킨다.
일 측면에 따른 휠의 제1커버는, 블레이드를 이용하여 흡입구를 통해 흡입된 공기의 공기 유도 경로를 발생시킨다.
다른 측면에 따른 휠은, 본체; 본체의 제1면에 배치되고 흡입구와 블레이드가 마련되는 제1커버; 본체의 내부에 마련되고 충전 가능한 배터리; 본체의 내부에 배치되고, 차륜에 연결되고 배터리를 충전시키기 위한 전력을 발생시키는 발전기; 본체의 내부에 배치되고, 배터리의 전력을 이용하여 제1커버를 통해 본체의 내부로 유입된 공기를 정화시키는 공기 정화부; 및 본체의 제2면에 배치되고 배출구가 마련되고 정화된 공기를 본체의 외부로 배출시키는 제2커버를 포함한다.
다른 측면에 따른 휠은 본체의 내부에 마련되고, 대기 중의 공기의 오염도를 검출하기 위한 오염도 검출부; 및 본체의 내부에 마련되고, 검출된 오염도가 기준 오염도 이상이면 공기 정화부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
다른 측면에 따른 휠은 제1커버와 제2커버 사이에 배치되되 본체의 내부에 배치되고, 모터, 배터리, 공기 정화부, 오염도 검출부 및 제어부가 장착되는 지지 부재를 더 포함하고, 지지부재에는 제1커버를 통해 흡입된 공기를 본체의 내부로 토출하는 토출구가 마련된다.
다른 측면에 따른 휠은 휠 속도 정보를 수신하는 통신부를 더 포함하고, 제어부는 수신된 휠 속도 정보에 대응하는 휠 속도를 확인하고 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 이상이면 공기 정화부를 온시키고 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 미만이면 공기 정화부를 오프시킨다.
또 다른 측면에 따른 차량은, 복수 개의 차륜; 복수 개의 차륜 중 적어도 하나의 차륜의 휠의 내부 공간에 마련된 모터, 배터리 및 공기 정화부; 복수 개의 차륜의 휠 속도를 각각 검출하는 휠 속도 검출부; 가속도를 검출하는 가속도 검출부; 및 검출된 복 수 개의 휠 속도와 검출된 가속도에 기초하여 구동력 인가 시점인지, 제동력 인가 시점인지를 판단하고, 구동력 인가 시점이라고 판단되면 모터의 동작을 제어하여 적어도 하나의 차륜에 구동력을 인가하고, 제동력 인가 시점이라고 판단되면 적어도 하나의 차륜에 제동력을 인가하고, 배터리를 충전시키기 위한 발전 동작을 수행하도록 모터의 회생 제동 동작을 제어하고, 배터리의 전력을 이용하여 공기 정화 동작을 수행하도록 공기 정화부의 동작을 제어하는 제어부를 포함한다.
또 다른 측면에 따른 차량은, 복수 개의 차륜 중 구동륜인 적어도 두 개의 차륜에 구동력을 인가하는 엔진을 더 포함하고, 적어도 하나의 차륜은, 비구동륜을 포함한다.
또 다른 측면에 따른 차량은, 복수 개의 차륜 중 구동륜인 적어도 두 개의 차륜에 구동력을 인가하는 구동 모터를 더 포함하고, 적어도 하나의 차륜은, 비구동륜을 포함한다.
또 다른 측면에 따른 차량은, 적어도 하나의 휠의 내부에 마련되고, 대기 중의 공기의 오염도를 검출하기 위한 오염도 검출부를 더 포함하고, 제어부는 휠 내부에 마련되고 검출된 오염도가 기준 오염도 이상이면 공기 정화부의 동작을 제어한다.
또 다른 측면에 따른 차량은의 제어부는, 배터리의 충전량을 확인하고, 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 미만이면 공기 정화부를 오프시키고, 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 이상이면 공기 정화부를 온시킨다.
또 다른 측면에 따른 차량의 제어부는, 적어도 하나의 휠의 휠속도를 확인하고 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 이상이면 공기 정화부를 온시키고 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 미만이면 공기 정화부를 오프시킨다.
또 다른 측면에 따른 차량의 공기 정화부는, 기준 전압 이상의 고 전압을 발생시키는 고전압 발생부와, 발생된 전압이 인가되는 방전부재 및 집진 부재를 포함하는 것을 포함한다.
또 다른 측면에 따른 차량은의 제어 방법은, 휠과, 휠의 외곽에 장착되는 타이어를 포함하는 차륜을 가지는 차량의 제어 방법에 있어서, 휠의 내부에 마련된 배터리의 충전량을 확인하고, 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 이상이면 휠 내부에 마련된 오염도 검출부에 의해 검출된 오염도를 확인하고, 확인된 오염도가 기준 오염도 이상이면 휠의 휠 속도를 확인하고, 확인된 휠 속도가 기준 휠 속도 이상이면 휠 내부에 마련된 공지 정화부의 동작을 제어하여 대기 중의 공기를 정화시킨다.
공기 정화부의 동작을 제어하는 것은, 기준 전압 이상의 고 전압을 발생시키는 고전압 발생부의 동작을 제어하여 방전 부재와 집진 부재에 서로 다른 극성의 고전압을 인가하고, 집진 부재를 이용하여 공기 중의 오염 물질을 집진하는 것을 포함한다.
차량의 제어 방법은 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 이상이면 모터를 제어하여 차륜에 구동력을 인가하도록 하고, 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 미만이면 모터를 제어하여 차륜에 구동력을 인가하도록 하고, 공기 정화부의 동작을 오프시키는 것을 더 포함한다.
차량의 제어 방법은 확인된 오염도가 기준 오염도 미만이거나, 확인된 휠 속도가 기준 휠 속도 미만이면 공기 정화부의 동작을 오프시키는 것을 더 포함한다.
차량의 제어 방법은 차량의 가속도와 차륜의 휠 속도를 검출하고, 검출된 가속도와 휠 속도에 기초하여 차량에 구동력을 인가할 시점인지, 제동력을 인가할 시점인지를 판단하고, 차량에 구동력을 인가할 시점이라고 판단되면 모터의 동작을 제어하여 차륜에 구동력을 인가하고, 차량에 제동력을 인가할 시점이라고 판단되면 차륜에 제동력을 인가하고, 배터리를 충전시키기 위한 발전 동작을 수행하도록 모터의 회생 제동 동작을 제어하는 것을 더 포함한다.
본 발명은 차량의 주행 시 차륜의 휠의 회전에 의해 도로 위의 공기를 자동으로 정화시킬 수 있다.
본 발명은 팬 형상으로 형성된 휠의 회전을 통해 외부 공기를 압축, 유동 및 포집시킬 수 있어 공기 정화의 효율을 상승시킬 수 있고, 전기 집진을 이용하여 도로 위의 공기 내 오염물을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명은 친환경 차량을 구매하지 않고 차륜을 교체하는 것만으로도 친환경 차량의 기능을 수행할 수 있다.
본 발명은 배기 가스로 인한 환경오염의 주범으로 인식되는 내연기관 차량에 대한 이미지를 바꿀 수 있고, 휠에 마련된 모터를 이용하여 차량의 구동력을 보조하도록 함으로써 차량의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 공기 중의 미세 먼지 및 오염물질을 제거할 수 있어 사람들의 건강을 보호할 수 있다.
본 발명은 공기 정화부가 배치된 차륜을 물로 세척할 수 있어 차륜 내의 공기 정화부를 용이하게 관리할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 차량의 품질 및 상품성을 향상시킬 수 있고 나아가 사용자의 만족도를 높일 수 있으며 제품의 경쟁력을 확보할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 휠을 가지는 차량의 예시도이다.
도 2a 및 도 2b는 실시 예에 따른 휠을 가지는 차륜의 외관 예시도이다.
도 3a는 실시 예에 따른 휠의 분해 사시도이다.
도 3b는 실시 예에 따른 휠의 결합 예시도이다.
도 4 및 도 5는 실시 예에 따른 휠의 공기 유동 경로의 예시도이다.
도 6a 및 도 6b는 실시 예에 따른 휠 내 공기 정화부의 예시도이다.
도 7은 실시 예에 따른 휠을 가진 차량의 제어 구성도이다.
도 8은 실시 예에 따른 휠을 가진 차량의 제어 순서도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 장치'라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시 예들에 따라 복수의 '부, 장치'가 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 장치'가 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를"포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시 예들에 대해 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 휠을 가지는 차량의 예시도이다.
차량(1)은 외장과 내장을 갖는 차체(Body)와, 차체를 제외한 나머지 부분으로 주행에 필요한 기계 장치가 설치되는 차대(Chassis)를 포함한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 차체의 외장(100)은 차량의 외관을 형성하는 것으로, 프론트 패널과, 본네트와, 루프 패널과, 리어 패널과, 전후좌우의 도어와, 전후좌우의 도어에 개폐 가능하게 마련된 창문과, 차량의 정면과 후면에 고정 설치된 창문을 포함한다.
차량의 차대는 차체를 지지하는 틀로, 전후좌우에 각 배치된 복수 개의 차륜(200)과, 전후좌우의 차륜(200)에 구동력을 인가하기 위한 동력 장치, 조향 장치, 전후좌우의 차륜(200)에 제동력을 인가하기 위한 제동 장치 및 차량(1)의 서스펜션을 조절하기 위한 현가 장치가 마련될 수 있다.
여기서 동력 장치는 차량의 주행에 필요한 구동력을 발생시키는 동력 발생 장치와, 발생된 구동력을 적어도 두 개의 차륜에 전달하는 동력 전달 장치를 포함할 수 있다.
동력 발생 장치는 엔진, 연료장치, 냉각 및 급유 장치, 전기 장치를 포함할 수 있고 동력 전달 장치는 클러치, 변속기, 종감속 장치, 차동 장치, 차축 및 적어도 두 개의 차륜(200)을 포함할 수 있다.
아울러 차량의 엔진이 차량의 앞부분에 존재하고 후륜을 구동륜으로 이용하는 차량의 경우, 동력 전달 장치는 추진축을 더 포함할 수 있다.
차량(1)은 주행 방향을 조절하기 위한 조향 장치의 스티어링 휠과, 사용자의 제동 의지에 따라 사용자에 의해 가압되는 브레이크 페달과, 사용자의 가속 의지에 따라 사용자에 의해 가압되는 액셀러레이터 페달을 포함할 수 있다.
차량(1)은 시동모터(미도시)에 동작 명령을 입력하기 위한 시동 버튼을 더 포함할 수 있다. 이러한 차량(1)은 시동 버튼이 온 되면 시동모터(미도시)를 동작시키고 시동 모터의 동작을 통해 동력 발생 장치인 엔진(미도시)을 구동시킨다.
차량(1)은 단말기, 오디오 기기, 실내 등, 시동 모터, 그 외 전자장치들에 전기적으로 연결되어 구동 전력을 공급하는 배터리(미도시)를 더 포함한다.
복수 개의 차륜(200)은 엔진으로부터 구동력을 전달받아 회전하는 구동륜과, 구동륜의 이동력에 의해 회전하는 비구동륜을 포함할 수 있다.
복수 개의 차륜(200)은 회전을 수행하여 차량이 이동하도록 하는 것으로, 휠(210)과 타이어(220)를 각각 포함한다.
각 휠(210)은 각 타이어(220)와 함께 차량의 전체 중량을 분담하여 차량을 지지하고 구동 및 제동 시의 토크, 노면으로부터의 충격, 선회할 때의 원심력과 차량이 기울었을 때 발생하는 옆 방향의 힘 등을 견디는 기능을 수행한다.
각 타이어(220)는 각 휠(210)의 외곽에 삽입 및 결합되어 각 휠(210)과 일체로 회전하고, 주행 중 노면의 충격을 흡수하고, 제동, 구동 및 선회할 때에 노면과의 슬립이 최소화되도록 한다.
이러한 타이어(220)는 제조 회사 및 모델에 따라 성능이 달라진다.
타이어(220)는 제조 회사 및 모델에 따라 서로 다른 크기, 중량, 트레드(Tread) 패턴, 사이드월(Sidewall)을 가지고, 트레드 고무, 비드(Bead)부 등의 고무와 스틸(Steel) 및 패브릭(Fabric)이 서로 다른 함유량으로 조합되어 형성될 수 있다.
본 실시 예의 차량은 엔진에 의해 발생된 구동력을 이용하여 차륜을 회전시키지만, 모터(240)에 의해 발생된 회전력을 이용하여 차륜을 회전시키는 것도 가능하고, 차륜 회전 시 차륜에 마련된 공기 정화부(280)를 이용하여 공기 정화 기능을 수행하는 것도 가능하다.
즉, 엔진에 의해 발생된 구동력에 의해 회전하는 차륜은 전륜일 수 있고, 모터(240)에 의해 발생된 회전력에 의해 회전하는 차륜은 후륜일 수 있다.
아울러, 엔진에 의해 발생된 구동력에 의해 회전하는 차륜이 후륜일 경우, 모터(240)에 의해 발생된 회전력에 의해 회전하는 차륜은 전륜일 수 있다.
이와 같이, 본 실시 예는 구동륜이 아닌 차륜의 휠의 내부에 마련된 모터를 이용하여 보조 구동력을 발생시킴으로써, 차량을 사륜 차량으로 이용할 수 있고 이로 인해 연비를 향상시킬 수 있다.
또한 본 실시 예는 구동륜이 아닌 차륜의 휠의 내부에 마련된 모터를 이용하여 공기 정화를 위한 공기 정화부의 구동 전력을 공급하는 배터리를 충전할 수 있다.
이러한 차륜의 휠의 구성을 도 2a, 도 2b 내지 도 6a, 도6b를 참조하여 자세히 설명한다.
도 2a, 도2b는 실시 예에 따른 휠을 가지는 차륜의 외관 예시도이다.
휠(210)은 외관을 형성하는 본체(210a)와, 본체(210a)의 제1면에 배치되는 제1커버(210b)와, 본체(210a)의 제2면에 배치되는 제2커버(210c)를 포함하고, 본체(210a)의 내부에 삽입되어 고정된 지지부재(210d)와, 지지부재(210d)에 결합되는 축 부재(210e)를 포함한다.
본체(210a)는 원기둥 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 원기둥 형상의 본체(210a)의 아랫면과 윗면에는 개구가 각각 마련될 수 있다. 여기서 아랫면을 제1면으로, 윗면을 제2면으로 기재하도록 한다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본체(210a)의 제1면의 개구에는 제1커버(210b)가 배치될 수 있다. 즉 본체(210a)의 제1면의 개구에 배치된 제1커버(210b)는 본체(210)에 결합될 수 있다.
제1커버(210b)는 본체(210a)로부터 분리 가능하게 본체(210a)에 결합될 수 있다.
제1커버(210b)의 중앙에는 축부재(210e)가 관통하여 배치될 수 있는 제1홀(b1)이 마련될 수 있다. 제1홀(b1)은 원의 형상으로 형성될 수 있다.
제1홀(b1)은 공기가 유입되는 흡입구이다.
제1커버(210b)의 내측에는 일정 간격으로 이격 배치된 복수 개의 블레이드(b2)가 마련될 수 있다.
복수 개의 블레이드(b2)는 제1커버(210b)의 내측 면에 일정 길이만큼 돌출 형성될 수 있고, 후경깃(Backward Curved Blade)의 형상으로 형성될 수 있다.
복수 개의 블레이드(b2)는 휠(210)이 회전할 때 흡입구인 제1홀(b1)을 통해 흡입된 공기의 유동 경로를 형성하도록 하되, 휠(210)의 내측에서 외측으로의 공기 유동 경로를 형성하도록 한다.
이러한 복수 개의 블레이드(b2)는 노이즈 감소를 위해 익형 또는 다익형으로 형성되는 것도 가능하다.
아울러 복수 개의 블레이드(b2)는 후경 깃과 깃의 경사가 상이한 전경 깃(Forward Curved Blade) 또는 반지름 방향 깃(Radial Blade)의 형상으로 형성되는 것도 가능하다.
도2b에 도시된 바와 같이, 본체(210a)의 제2면의 개구에는 제2커버(210c)가 배치될 수 있다. 즉 본체(210a)의 제1면의 개구에 배치된 제2커버(210b)는 본체(210a)에 결합될 수 있다.
이러한 제2커버(210b)는 본체(210a)로부터 분리 가능하게 본체(210a)에 결합될 수 있다.
제2커버(210b)는 본체(210a) 내부에 배치된 각종 구성부를 외부 충격으로부터 보호한다.
제2커버(210b)는 본체(210a) 내부에서 유동되는 공기를 본체(210a)의 내부 공간에서 외부로 배출시키기 위한 적어도 하나 또는 복수 개의 제2홀(c1)을 포함한다. 즉 제2커버(210b)는 본체(210a) 내부에서 정화된 공기를 외부로 배출하는 복수 개의 제2홀(c1)을 포함할 수 있다. 여기서 복수 개의 제2홀(c1)은 배출구일 수 있다.
도 3a는 실시 예에 따른 휠의 분해 사시도이고 도 3b는 실시 예에 따른 휠의 결합 예시도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 휠(210)은 본체(210a)의 내부 벽면에 결합된 지지부재(210d)를 더 포함할 수 있다.
지지부재(210d)는 축 부재(210e)가 장착되는 제3홀(h1)과, 공기가 유동하는 제4홀(h2)을 포함할 수 있다.
여기서 제4홀(h2)은 복수 개일 수 있다. 제4홀(h2)은 휠의 본체(210a) 내부로 유입된 공기가 본체의 제2면측으로 토출되도록 하는 토출구이다.
제3홀(h1)은 지지부재(210d)의 중앙에 마련될 수 있고, 제1커버(210b)의 제1홀(b1)과 대응하는 위치에 마련될 수 있다.
복수 개의 제4홀(h2)은 지지부재(210d)의 외주연 측에 일정 간격으로 마련될 수 있다.
지지부재(210d)는 제3홀(h1)과 제4홀(h2) 사이에 배치되되 제3홀(h1)과 인접하게 배치되고, 모터(240)의 회전력을 휠의 본체(210a)에 전달하여 휠이 회전하도록 하는 제1기어(211)를 더 포함할 수 있다.
제1기어(211)는 지지부재(210d)에 고정 설치될 있다.
휠(210)은 차축을 포함하고, 휠의 지지부재(210d)에 결합되는 축 부재(210e)를 더 포함한다. 이러한 축 부재(210e)는 휠(210)과 볼팅되어 차량(1)과 휠(210)을 연결할 수 있다. 즉 축 부재(210e)는 지지부재(210d)에 볼트에 의해 결합될 수 있다.
축 부재(210e)는 베어링을 포함하며, 이 베어링 구조에 의해 모터(240)의 회전 시 휠(210)이 회전할 수 있도록 한다.
휠(210)은 본체(210a) 내부에 마련된 오염도 검출부(230), 모터(240), 제2기어(241), 배터리(250), 제어부(260), 구동부(270), 공기 정화부(280)를 더 포함한다.
휠에 마련된 제어부(240)와 차량 제어부와의 구별을 위해, 휠에 마련된 제어부를 제1제어부로 기재하고, 차량 제어부를 제2제어부로 기재하도록 한다.
아울러 휠(210)은 모터(240)와 제2기어(241)가 장착되는 제1플레이트(212)와, 오염도 검출부(230), 배터리(250), 제1제어부(260), 구동부(270), 공기 정화부(280)가 장착되는 제2플레이트(213)를 더 포함한다.
좀 더 구체적으로, 제1플레이트(212)의 제1면의 양 단에는 모터(240)가 각각 장착되고, 제2면의 양단에는 제2기어(241)가 각각 장착된다. 이때 두 개의 모터(240)는 제1플레이트(212)를 관통하여 장착될 수 있다. 즉 제1플레이트(212)의 제1면에 장착된 두 개의 모터(240)의 모터 축은, 제1플레이트(212)의 제2면에 장착된 제2기어(241)와 각각 연결될 수 있다.
제1플레이트(212)의 제1면의 제1단에 장착된 모터(240)의 모터 축은 제2면의 제1단으로 관통하고, 제2면의 제1단에 관통된 모터 축은 제2면의 제1단에서 제2기어(241)와 연결될 수 있다.
제1플레이트(212)의 제1면의 제2단에 장착된 모터(240)의 모터 축은 제2면의 제2단으로 관통하고, 제2면의 제2단에 관통된 모터 축은 제2면의 제2단에서 제2기어(241)와 연결될 수 있다.
제1플레이트(212)의 양 단의 제2기어(241)는 지지부재(210d)에 마련된 제1기어(211)와 맞물려 결합될 수 있다. 즉 제1플레이트(212)의 양 단의 제2기어(241)는 제1기어(211)와 치합될 수 있고, 제1기어(211)에 회전력을 인가한다.
제1플레이트(212)는 축 부재(210e)의 축이 삽입되는 제5홀(h3)을 포함할 수 있다.
이러한 제1플레이트(212)는 지지부재(210d)에 고정 장착될 수 있다. 이때 제1플레이트(212)의 제5홀(h3)을 통해 축 부재(210e)의 축이 관통되도록 한다.
제2플레이트(213)의 제1면의 제1단에는 배터리(250), 제1제어부(260), 구동부(270)가 장착되고, 제1면의 제2단에는 공기 정화부(280)가 장착될 수 있고, 제1면의 중앙에는 공기 정화부(280)가 장착될 수 있다.
제2플레이트(213)의 제1면의 제1단에는 제1제어부(260)가 장착되고, 제1제어부(260)의 일 측에 배터리(250)와 구동부(270)가 장착될 수 있다.
즉 제1제어부(260)는 배터리(250) 및 구동부(270)와 적층 구조일 수 있다. 여기서 배터리(250)와 구동부(270)는 서로 동일 레이어에 배치될 수 있다.
이러한 제2플레이트(213)에 장착되는 각 구성부의 장착 위치는 예시일 뿐이며, 공기 정화의 성능 및 효과에 따라 변경 가능하다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 제2플레이트(213)는 축 부재(210e)의 축이 삽입되는 제6홀(h4)을 포함할 수 있다. 여기서 제6홀(h4)은 제5홀(h3)과 대응하는 위치에 마련될 수 있다.
즉 제2플레이트(213)는 지지부재(210d)에 고정 장착될 수 있다.
아울러 제2플레이트(213)에 장착된 구성부와 제1플레이트(212)에 장착된 구성부 간의 간섭이 발생하지 않도록, 제2플레이트(213)는 제1플레이트(212)와 교차 형상으로 지지부재(210d)에 장착될 수 있다.
이를 통해 휠 내에 마련된 각 구성부를 휠에서 용이하게 분리할 수 있도록 한다. 또한 각 구성부가 배치되는 휠 내 공간을 최소화 할 수 있다.
오염도 검출부(230)는 대기 중의 공기의 오염도를 검출하기 위한 것으로, 먼지양 및 유해 가스량 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
모터(240)는 차량의 가속 주행 및 정속 주행 시에 차륜에 구동력을 인가하고, 차량의 감속 시에 회생 제동을 수행한다.
모터(240)에서 발생된 회전력은 제2기어(241)에 전달된다. 그리고 제2기어(241)에 전달된 회전력은 제1기어(211)에 전달된다. 이때 제1기어(211)는 위치가 고정된 기어로서, 치합된 제2기어(241)의 회전력에 의해 휠의 본체(210a)를 회전 이동시킨다. 즉 모터(240)의 회전에 의해 휠(210)이 회전할 수 있고, 휠(210)의 회전에 의해 차륜(200)이 회전할 수 있다.
차량(1)은 엔진의 구동력 뿐만 아니라 후륜에 마련된 모터(240)의 회전력에 의해서도 구동력을 발생시킬 수 있다.
모터(240)는 회생 제동 시에 발전 기능을 수행함으로써 배터리(250)를 충전시킬 수 있다.
제2기어(241)는 모터(240)의 회전력을 제1기어(211)에 전달한다.
배터리(250)는 충전된 전력을 모터(240)에 인가하고, 오염도 검출부(230), 제1제어부(260), 구동부(270) 및 공기 정화부(280)에도 인가한다.
배터리(250)는 모터(240)가 발전 기능을 수행할 때 모터(240)로부터 인가된 전력을 이용하여 충전을 수행할 수 있다.
제1제어부(260)는 배터리(250)로부터 전력을 공급받아 모터의 동작, 오염도 검출부(230)의 동작 및 공기 정화부(280)의 동작을 제어한다.
구동부(270)는 제1제어부(260)의 제어 명령에 기초하여 모터(240)를 동작시킨다.
공기 정화부(280)는 제1제어부(260)의 제어 명령에 기초하여 공기 정화를 수행한다.
이러한 오염도 검출부(230), 모터(240), 제2기어(241), 배터리(250), 제어부(260), 구동부(270) 및 공기 정화부(280)의 동작 구성에 대해 추후 설명한다.
도 4 및 도 5는 실시 예에 따른 휠의 공기 유동 경로의 예시도이다.
좀 더 구체적으로, 도 4는 휠 내부 중 제1커버의 내측에서의 공기 유동 경로이고, 도 5는 휠 내부에서의 공기 유동 경로로, 공기의 흡입부터 토출까지의 유동 경로를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 휠(210) 내부의 제1커버(210b)에 형성된 복수 개의 블레이드(b2)에 의해 공기의 유동 경로가 형성되면서 휠(210) 내부의 제1커버(210b)에 형성된 제1홀(b1)인 흡입구를 통해 차량 외부의 공기가 차량의 휠(210) 내부로 흡입된다.
즉 제1커버(210b)는 복수 개의 블레이드(b2)에 의해 원심 팬 형상 및 기능을 가질 수 있다.
휠은 제1커버의 복수 개의 블레이드(b2)의 회전에 의해 원심력을 발생시키고, 이때 공기를 제1커버의 블레이드 안쪽에서 제1커버의 원주 방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 원심력에 의한 공기의 흐름에 의해 제1홀인 흡입구(b1)를 통해 차량의 외부의 공기가 휠 내부로 흡입될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 휠의 제1커버 내측에서 원주 방향(즉, 제1커번의 외주연)으로 이동한 공기는, 지지부재(210c)에 형성된 제4홀(h2)인 토출구를 통과한 후 본체(210a)의 내부 공간 중 공기 정화부(280)가 마련된 공간으로 이동한다.
그리고 휠 내부의 공기는 공기 정화부(280)에 의해 정화되고, 정화된 공기는 제2커버(210c)의 제2홀(c1)을 통해 차량의 외부로 이동한다.
이를 통해 차량은 도로의 공기를 정화시킬 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 실시 예에 따른 휠 내에 마련된 공기 정화부의 구성도이다.
공기 정화부(280)는 전기 집진 방식으로 휠의 내부로 흡입된 공기를 정화시키고 정화된 공기를 휠의 외부, 즉 도로로 배출할 수 있다.
이러한 공기 정화부(280)는 제1극성의 전기가 인가되는 방전부재와, 제2극성의 전기가 인가되는 집진부재를 포함할 수 있다. 여기서 제1극성과 제2극성은 서로 반대의 극성일 수 있다. 아울러 방전부재와 집진부재 사이에서 전기장이 형성될 수 있다.
공기 정화부(280)는 방전부재와 집진부재 사이에 전기가 인가되도록 방전 부재와 집진부재에 전압을 인가하는 전압 발생부를 더 포함할 수 있다.
이러한 공기 정화부(280)는 공기 중에 부유하고 있는 먼지를 코로나 방전을 이용하여 인위적으로 하전시키고, 하전된 먼지와 공기가 함께 전기장이 형성된 공간을 통과할 때 하전된 먼지가 쿨롱력에 의하여 집진부재로 이동하여 집진부재에 부착되고 공기만이 외부로 배출된다.
이로 인해 공기 정화부(280) 내에 먼지가 집진되고 정화된 고기만이 외부로 배출될 수 있다.
도 6a 에 도시된 바와 같이, 공기 정화부(280)는 팁 형상의 방전부재(281)와, 방전부재(281)를 둘러싸는 통 형상의 집진부재(282)와, 방전부재(281)와 집진부재(282)에 미리 설정된 전압 이상의 고 전압을 인가하는 전압 발생부(283)을 포함할 수 있다.
도 6a 에 도시된 바와 같이, 전압 발생부(283)의 음극성의 전기는 방전부재(281)에 인가될 수 있고, 전압 발생부(283)의 양극성의 전기는 집진부재(282)에 인가될 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 공기 정화부(280)는 팁 형상의 방전부재(281)와, 방전부재(281)의 양 측에 각각 배치된 판 형상의 집진부재(284, 285)와, 방전부재(281)와 집진부재(284, 285)에 미리 설정된 전압 이상의 고 전압을 인가하는 전압 발생부(283)을 포함할 수 있다.
여기서 판 형상의 집진부재는 복수 개일 수 있고, 방전 부재는 복수 개의 집진 부재 사이의 공간마다 배치될 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 전압 발생부(283)의 음극성의 전기는 방전부재(281)에 인가될 수 있고, 전압 발생부(283)의 양극성의 전기는 집진부재(284, 285)에 각각 인가될 수 있다. 아울러, 하나의 집진부재(285)는 접지될 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 공기 정화부의 구조 및 형상은 실시 예일 뿐, 전기 집진 방식의 공기 정화부의 구조 및 형상은 다양한 방식에 의해 구현 가능하다.
아울러 공기 정화부는 적어도 하나의 필터(미도시)를 포함하는 것도 가능하다.
공기 정화부는 복수 개의 필터를 포함하는 것도 가능하다. 즉 공기 정화부는 복수 개의 필터로만 이루어지는 것도 가능하다.
이와 같이, 공기 정화부에 복수 개의 필터가 마련된 경우, 복수 개의 필터는 교체 가능한 필터일 수 있다. 즉 본 실시 예는 차량의 휠에 마련된 복수 개의 필터를 교체할 수 있어 휠 내의 공기 정화부를 용이하게 관리할 수 있다.
도 7은 실시 예에 따른 차량의 제어 구성도이다.
차량은 오염도 검출부(230), 모터(240), 배터리(250), 배터리관리부(251) 제1제어부(260), 구동부(270), 공기 정화부(280)를 포함하고, 저장부(261) 및 통신부(262)를 더 포함한다.
또한 차량(1)은 차량의 주행을 제어하기 위한 휠 속도 검출부(110), 가속도 검출부(120) 및 제2제어부(130)를 더 포함한다.
차량(1)은 사용자에 의해 입력된 사용자 입력을 수신하는 입력부(미도시)와, 차량의 동작 정보를 표시하는 표시부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
입력부는 공기 정화 모드의 온오프 명령을 입력받는 것도 가능하고, 휠 내 모터(240)의 구동 온오프 명령을 입력받는 것도 가능하다.
아울러 공기 정화 모드와 모터의 구동은 디폴트된 기능으로, 자동으로 수행되는 것도 가능하다.
표시부는 공기 정화 모드의 온오프 동작 상태 및 배터리의 충전 상태를 표시하는 것도 가능하고, 대기 오염도, 미세 먼지량 또는 유해 가스량 등을 표시하는 것도 가능하다.
휠 속도 검출부(110)는 복수 개의 차륜의 주변에 각각 마련되고 복수 개의 차륜의 휠 속도를 각각 검출하며 검출된 휠 속도에 대한 휠 속도 정보를 제1제어부(130)에 전송한다.
가속도 검출부(120)는 차량의 가속도를 검출하고 검출된 가속도에 대한 가속도 정보를 제1제어부(130)에 전송한다.
제2제어부(130)는 복수 개의 휠 속도 검출부(110)에서 각각 검출된 휠 속도 정보를 수신하고, 가속도 검출부(120)에서 검출된 가속도 정보를 수신한다.
제2제어부(130)는 수신된 휠 속도 정보와 가속도 정보를 제1제어부(260)에 전송한다.
제2제어부(130)는 복수 개의 휠 속도 정보에 기초하여 차량의 실제 주행 속도를 획득하는 것도 가능하고, 가속도 정보에 기초하여 차량의 실제 주행 속도를 획득하는 것도 가능하며, 복수 개의 휠 속도 정보와 가속도 정보에 기초하여 차량의 실제 주행 속도를 획득하는 것도 가능하다.
제2제어부(130)는 시동 온오프 정보, 실제 주행 속도 정보, 목표 주행 속도 정보, 브레이크 페달의 가압 정보, 액셀러레이터 페달의 가압 정보에 기초하여 차량의 동작 모드를 판단한다.
즉 제2제어부(130)는 차량의 동작 모드가 주행 모드인지, 정지 모드인지, 회생 제동 모드인지를 판단한다.
제2제어부(130)는 차량의 동작 모드가 주행 모드일 때, 현재 차량의 주행 속도, 액셀러레이터 페달에 인가된 압력 정보, 브레이크 페달에 인가된 압력 정보 중 적어도 하나에 기초하여 사용자의 요구 파워를 획득하고 획득된 사용자의 요구 파워에 대응하는 목표 주행 속도를 획득하며 획득된 목표 주행 속도와 실제 주행 속도에 기초하여 엔진의 동작을 제어한다.
제2제어부(130)는 획득된 목표 주행 속도와 실제 주행 속도에 기초하여 모터(240)의 동작을 제어하는 것도 가능하다.
제2제어부(130)는 브레이크 페달의 압력 정보가 수신되면 브레이크 페달을 가압하는 속도와 페달을 밟는 양에 기초하여 운전자가 요구하는 목표 제동력을 획득하고 획득된 목표 제동력에 기초하여 차량의 감속 및 정지를 제어한다.
여기서 브레이크 페달을 가압하는 속도는, 브레이크 페달의 가압에 의한 압력의 검출 시각 및 압력 변화에 의해 획득될 수 있다.
제2제어부(130)는 감속 및 정지 제어 시, 획득된 목표 제동력에 기초하여 유압 브레이크 장치(미도시)의 동작을 제어한다.
제2제어부(130)는 획득된 목표 제동력에서 기준 제동력을 제외한 나머지 제동력에 기초하여 유압 브레이크 장치(미도시)의 동작을 제어하는 것도 가능하다. 이때 제2제어부(130)는 기준 제동력을 제1제어부(260)에 전송하는 것도 가능하다.
제2제어부(130)는 회생 제동 모드에 대한 신호를 제1제어부(260)에 전송하고 휠 속도 정보를 제1제어부(260)에 전송하는 것도 가능하다.
제2제어부(130)는 입력부에 입력된 공기 정화 온오프 명령 및 모터의 구동 온오프 명령을 제1제어부(260)에 전송하는 것도 가능하다.
제2제어부(130)는 차량 내 구성부들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리와 프로세서는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리와 프로세서는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
제2제어부(130)는 차량의 주행을 제어하는 전자 제어 유닛(ECU)일 수 있고, 마이컴, CPU, 프로세서 중 어느 하나일 수 있다.
제2제어부(130)는 저장부(미도시)와, 휠 속도 검출부(110), 가속도 검출부(120)와 통신하고, 휠 내부에 마련된 제1통신부(262)와 통신을 수행하기 위한 제2통신부를 포함할 수 있다.
차량의 통신부(미도시)는 휠 내부에 마련된 제1제어부(260)와 통신을 수행하는 것도 가능하다.
차량의 통신부(미도시)는 제1제어부(260)와 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있으며, 예를 들어 근거리 통신 모듈, 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
근거리 통신 모듈은 블루투스 모듈, 적외선 통신 모듈, RFID(Radio Frequency Identification) 통신 모듈, WLAN(Wireless Local Access Network) 통신 모듈, NFC 통신 모듈, 직비(Zigbee) 통신 모듈 등 근거리에서 무선 통신망을 이용하여 신호를 송수신하는 다양한 근거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.
유선 통신 모듈은 캔(Controller Area Network; CAN) 통신 모듈, 지역 통신(Local Area Network; LAN) 모듈, 광역 통신(Wide Area Network; WAN) 모듈 또는 부가가치 통신(Value Added Network; VAN) 모듈 등 다양한 유선 통신 모듈뿐만 아니라, USB(Universal Serial Bus), HDMI(High Definition Multimedia Interface), DVI(Digital Visual Interface), RS-232(recommended standard232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 다양한 케이블 통신 모듈을 포함할 수 있다.
유선 통신 모듈은 LIN(Local Interconnect Network)를 더 포함할 수 있다.
무선 통신 모듈은 와이파이(Wifi) 모듈, 와이브로(Wireless broadband) 모듈 외에도, GSM(global System for Mobile Communication), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), UMTS(universal mobile telecommunications system), TDMA(Time Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution) 등 다양한 무선 통신 방식을 지원하는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
차량의 저장부(미도시)는 제2제어브(130)와 관련된 프로세서와 별개의 칩으로 구현된 메모리일 수 있고, 프로세서와 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
차량의 저장부(미도시)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
오염도 검출부(230)는 휠과 인접한 공기의 먼지를 검출한다. 여기서 휠과 인접한 공기는, 도로 위의 공기일 수 있고, 이는 대기 중의 공기일 수 있다.
오염도 검출부(230)는 공기 중의 먼지량을 검출하는 것도 가능하고, 공기 중의 유해 가스량을 검출하는 것도 가능하다.
즉 오염도 검출부(230)는 대기 중의 공기의 오염도를 검출하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 센서를 통해 검출된 정보를 제1제어부(260)에 전송할 수 있다.
모터(240)는 차량의 가속 주행 또는 정속 주행 시 차륜 중 비구동륜에 구동력을 인가하고, 차량의 감속 주행 또는 정지 주행 시 발전 기능을 수행한다.
배터리(250)는 충전 및 방전을 수행하는 재 충전이 가능한 배터리일 수 있다.
배터리(250)는 충전된 전력을 모터(240)에 인가하고, 오염도 검출부(230), 제1제어부(260), 구동부(270) 및 공기 정화부(280)에도 인가한다.
배터리(250)는 차량의 회생 제동 모드 시 모터(240)가 발전 기능을 수행함으로써 모터(240)로부터 인가된 전력을 이용하여 충전을 수행할 수 있다.
여기서 모터(240)가 발전 기능을 수행하는 것은, 모터(240)에서 발생되는 역기전력에 의한 전류를 이용하여 충전을 수행하는 것을 포함한다.
배터리 관리부(251)는 배터리(250)의 충전 상태(SoC: State of Charge)를 모니터링하여 배터리의 충방전을 관리하면서 배터리의 과충전 및 과방전을 방지하도록 한다.
배터리 관리부(251)는 모니터링된 배터리(250)의 충전 상태에 대한 충전 상태 정보를 제1제어부(260)에 전송한다. 여기서 배터리(250)의 충전 상태는 배터리의 충전량을 포함할 수 있다.
배터리 관리부(251)는 배터리(250)의 충전 상태를 검출하기 위한 충전 상태 검출부(미도시)를 포함할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 배터리 관리부(251)는 충전 상태 검출부(미도시)를 이용하여 배터리(250)의 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나를 검출하고 배터리의 전류, 전압 및 온도 중 적어도 하나에 기초하여 배터리의 충전 상태(SOC)를 판단하고 판단된 배터리의 충전 상태에 기초하여 배터리(250)가 충방전되도록 배터리(250)를 관리한다.
여기서 충전 상태 검출부(미도시)는 배터리(250)의 전류를 검출하는 전류 검출부를 포함하고, 배터리(250)의 출력단의 전압을 검출하는 전압 검출부 및 배터리(250)의 온도를 검출하는 온도 검출부를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
배터리 관리부(251)는 검출된 배터리(250)의 전류에 기초하여 배터리의 충전 상태를 모니터링한다.
배터리 관리부(251)는 검출된 배터리(250)의 전류와 전압에 기초하여 배터리의 충전 상태를 모니터링하는 것도 가능하다.
배터리 관리부(251)는 배터리(250)의 각 셀들의 전류, 전압, 온도에 기초하여 배터리의 충전 상태(SOC)를 모니터링하는 것도 가능하다.
휠(210)의 내부에는 모터(250)를 통해 인가되는 전력을 배터리(250)의 충전에 필요한 충전 전력으로 변환하고, 배터리(250)의 전력을 제1제어부(260), 공기 정화부(280) 및 오염도 검출부(230)의 구동에 필요한 전력으로 변환하는 전력 변환부(미도시)가 더 마련될 수 있다.
제1제어부(260)는 배터리(250)로부터 전력을 공급받아 모터의 동작, 오염도 검출부(230)의 동작 및 공기 정화부(280)의 동작을 제어한다.
제1제어부(260)는 오염도 검출부(230)에 의해 검출된 정보에 대응하는 오염도를 확인한다.
제1제어부(260)는 공기 중의 먼지량에 대응하는 오염도를 확인하는 것도 가능하고, 유해 가스량에 대응하는 오염도를 확인하는 것도 가능하며, 공기 중의 먼지량과 유해 가스량에 대응하는 오염도를 확인하는 것도 가능하다.
제1제어부(260)는 오염도 검출부(230)에서 검출된 오염도를 확인하고 확인된 오염도가 기준 오염도 이상이면 공기 정화부(280)의 동작을 제어하고, 확인된 오염도가 기준 오염도 미만이면 공기 정화부(280)의 동작을 정지 제어한다.
아울러 제2제어부(130)는 검출된 오염도와 무관하게 입력부를 통해 공기 정화 모드의 오프 명령이 수신되면 공기 정화부(280)의 동작을 정지시키고, 입력부를 통해 공기 정화 모드의 온 명령이 수신되면 공기 정화부(280)를 동작시키는 것도 가능하다.
제1제어부(260)는 공기 정화 모드의 온 명령이 수신되면 오염도 검출부(230)에서 검출된 오염도를 확인하고 확인된 오염도가 기준 오염도 이상이면 공기 정화부(280)의 동작을 제어하고, 확인된 오염도가 기준 오염도 미만이면 공기 정화부(280)의 동작을 정지 제어하는 것도 가능하다.
제1제어부(260)는 휠 속도 정보와 가속도 정보가 수신되면 수신된 휠 속도 정보와 가속도 정보에 기초하여 모터(240)의 동작을 제어한다.
즉 제1제어부(260)는 수신된 휠 속도 정보와 가속도 정보에 기초하여 차량이 가속 주행 중인지 감속 주행 중인지 판단하고, 차량이 가속 주행 중이라고 판단되면 모터(240)의 구동을 제어하여 차량에 구동력을 인가하도록 하고, 차량이 감속 주행 중이라고 판단되면 모터(240)의 회생 제동을 제어하여 배터리의 충전 기능이 수행되도록 한다.
제1제어부(260)는 제2제어부(130)로부터 회생 제동 모드가 수신되면 모터(240)의 회생 제동을 제어하여 배터리의 충전 기능이 수행되도록 하는 것도 가능하다.
제1제어부(260)는 제2제어부(130)로부터 기준 제동력이 수신되면 수신된 기준 제동력에 기초하여 회생 제동 모드의 수행을 제어하는 것도 가능하다.
제1제어부(260)는 회생 제동 시, 모터(240)에 작용하는 힘이 역방향으로 작용하도록 모터(240)의 동작을 제어함으로써 모터(240)가 발전기로 동작될 수 있도록 한다. 이때 발전기의 기능을 수행하는 모터(240)를 통해 인가되는 전력에 의해 배터리가 충전될 수 있다.
제1제어부(260)는 배터리 관리부(251)로부터 배터리의 충전 상태에 대한 충전 상태 정보를 수신하고 수신된 충전 상태 정보에 기초하여 배터리(250)의 충전이 필요한지 판단하고 배터리(250)의 충전이 필요하다고 판단되면 회생 제동 모드의 수행 시 모터(240)가 발전기로 동작될 수 있도록 한다.
제1제어부(260)는 배터리(240)의 충전량에 기초하여 회생 제동 모드에 의한 충전을 제한하는 것도 가능하다. 즉 제1제어부(260)는 배터리(240)의 충전량이 미리 설정된 허용 충전량이면 배터리의 충전을 정지 제어한다.
제1제어부(260)는 제2제어부(130)로부터 모터(240)의 구동 온 명령이 수신되면 차량(1)의 구동력 인가 기능 및 배터리(250)의 충전 기능을 모두 수행하기 위해 모터(240)의 동작을 제어한다.
제1제어부(260)는 제2제어부(130)로부터 모터(240)의 구동 오프 명령이 수신되면 차량의 주행 시 엔진의 구동력만을 이용하여 차량이 주행하도록 한다. 즉 제1제어부(260)는 차량의 구동력 인가 기능을 정지시키기 위한 모터(240)의 동작을 정지 제어하는 것도 가능하다. 이때 제1제어부(260)는 회생 제동 모드 시, 배터리(250)의 충전 기능을 수행할 때에만 모터(250)의 발전 기능을 제어하는 것도 가능하다.
제1제어부(260)는 배터리의 충전량을 확인하고 확인된 충전량이 기준 충전량 이상이면 공기 정화부(280)의 동작을 제어하고, 확인된 충전량이 기준 충전량 미만이면 공기 정화부(280)의 동작을 정지 제어하고, 차량의 구동력 인가 기능만을 수행하도록 모터(240)의 동작을 제어하는 것도 가능하다.
제1제어부(260)는 제2제어부(130)로부터 모터(240)의 구동 오프 명령이 수신되면 배터리의 충전량과 무관하게 오염도에 기초하여 공기 정화부(280)의 동작을 제어하는 것도 가능하다.
제1제어부(260)는 공기 정화부가 마련된 휠의 휠 속도를 확인하고 확인된 휠 속도가 기준 휠 속도 이상이면 공기 정화부(280)의 동작을 제어하는 것도 가능하다.
이는, 휠의 회전에 의해 휠의 본체(210a) 내부로 흡입되는 공기가 유동될 때에만 공기 정화부(280)가 동작되도록 하기 위함이다.
이에 따라 휠의 회전이 정지 상태일 때, 즉 차량이 정지된 상태일 때, 휠 내부에 정체되어 있는 공기에 대한 계속적인 공기 정화 동작이 수행되는 것을 방지할 수 있다.
여기서 공기 정화부가 마련된 휠은 비구동륜의 휠일 수 있다. 아울러 공기 정화부가 마련된 휠은 후륜의 휠일 수 있다.
아울러 제1제어부(260)는 휠 속도와 무관하게 오염도에 기초하여 공기 정화부(280)의 동작을 제어하는 것도 가능하다.
제1제어부(260)는 공기 정화부(280)의 동작 제어 시, 공기 정화부의 전압 발생부(283)의 동작을 제어할 수 있다.
저장부(261)는 기준 충전량, 허용 충전량, 기준 오염도 및 기준 휠 속도를 저장한다.
저장부(261)는 먼지량에 대응하는 오염도, 유해 가스량에 대응하는 오염도, 먼지량과 유해 가스량에 대응하는 오염도를 저장할 수 있다.
저장부(261)는 제1제어부(260)와 관련된 프로세서와 별개의 칩으로 구현된 메모리일 수 있고, 프로세서와 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
저장부(261)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
통신부(262)는 제1제어부(260) 및 제2제어부(130)와의 통신을 수행한다.
이러한 통신부(262)는 제2제어부(130)로부터 휠 속도 정보와 가속도 정보를 수신하고 수신된 휠 속도 정보와 가속도 정보를 제1제어부(260)에 전송한다.
통신부(262)는 제2제어부(130)의 통신 방식과 동일한 통신 방식으로 통신을 수행할 수 있다.
통신부(262)는 제1제어부(260)와 공기 정화부(280) 사이에서 통신을 수행한다.
통신부(262)는 제1제어부(260)로부터 수신된 공기 정화부(280)의 온 신호 및 오프 신호를 공기 정화부(280)에 전송한다.
구동부(270)는 제1제어부(260)의 제어 명령에 기초하여 모터(240)를 동작시킨다. 여기서 구동부(270)는 인버터일 수 있다.
인버터는 배터리(250)에서 전달받은 충전 전압에 대응하여 직류(DC) 전압을 3상의 교류(AC) 전압으로 변환하고 변환된 3상의 AC전압을 모터(250)에 인가한다.
즉 인버터는 모터(250)의 구동 전력 출력 시, 목표 주행 속도에 대응하는 구동 모터(250)의 구동 전력을 출력한다. 여기서 모터(250)의 구동 전력은 목표 속도에 대응하는 전류를 출력하기 위한 스위칭 신호 및 목표 주행 속도에 대응하는 전압을 출력하기 위한 스위칭 신호일 수 있다.
이러한 인버터는 복수 개의 스위치 소자를 포함할 수 있고, 복수 개의 스위치 소자에 각각 연결된 다이오드를 더 포함할 수 있다.
인버터는 차량의 회생 제동 모드 시 모터(250)의 회생 에너지를 배터리(250)로 전달하여 배터리(250)가 충전될 수 있도록 한다.
공기 정화부(280)는 제1제어부(260)의 제어 명령에 기초하여 공기 정화를 수행한다.
공기 정화부(280)는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 전기 집진 방식으로 휠 내부로 흡인된 공기 중의 먼지를 집진한 후 공기만을 휠의 외부로 배출한다.
공기 정화부(280)의 집진 부재에 집진된 먼지는, 외부로부터 인가된 충격에 의해 집진 부재로부터 분리될 수 있다.
공기 정화부(280)의 집진 부재에 집진된 먼지는, 물에 의해 집진 부재로부터 분리될 수 있다. 즉, 본 실시 예는 물을 이용하여 공기 정화부(280)를 세척할 수 있다.
본 실시 예는 엔진을 이용하여 차량의 구동력을 발생시키는 내연 기관의 차량에 구현된 예에 대해서만 설명하였지만, 엔진과 모터를 이용하여 차량의 구동력을 발생시키는 하이브리드 차량 또는 모터를 이용하여 차량의 구동력을 발생시키는 전기 차량에서도 구현 가능하다.
전기 차량은 복수 개의 차륜 중 구동륜인 적어도 두 개의 차륜에 연결되어 적어도 두 개의 차륜에 구동력을 인가하는 구동 모터(미도시)를 포함할 수 있고, 나머지 두 개의 차륜인 비구동륜의 휠에 마련된 모터(240), 배터리(250) 및 공기 정화부(280)를 포함할 수 있다.
본 실시 예는 휠 내부에 마련된 모터(240)를 차륜 구동용과 배터리 충전용의 용도로 이용하고 있지만, 휠 내부에 마련된 모터(240)를 배터리 충전용의 용도로만 이용하는 것도 가능하다. 즉, 차량은 휠 내부에 마련된 발전기를 포함하는 것도 가능하다.
도 8은 실시 예에 따른 차량의 제어 순서도이다.
차량은 복 수개의 휠 속도 검출부에서 검출된 휠 속도 정보와 가속도 검출부에서 가속도 정보를 확인하고, 휠 속도 정보와 가속도 정보에 기초하여 휠 내에 마련된 모터를 이용하여 차량에 구동력을 인가할 시점인지, 차량에 회생 제동력을 인가할 시점인지를 판단한다.
차량은 차량에 구동력을 인가할 시점이라고 판단되면 배터리(250)의 전력을 모터(240)의 구동에 필요한 전력으로 변환하고 변환된 전력을 모터(240)에 인가함으로써 모터(240)가 회전하도록 한다.
이때 모터(240)가 회전하면, 모터의 모터 축에 연결된 제2기어(241)에 회전력이 전달되어 제2기어(241)가 회전하게 된다. 그리고 제2기어(241)의 회전에 의해 제2기어(241)와 제1기어(211)의 치합 위치가 변경되고 이로 인해 휠이 회전하게 된다. 즉 차량은 모터(240)의 회전력을 차륜의 구동력으로 이용할 수 있다.
차량은 차량에 회생 제동력을 인가할 시점이라고 판단되면 모터(240)에 작용하는 힘이 역방향으로 작용하도록 하여 모터(240)가 발전기로 동작될 수 있도록 한다. 이때 발전기의 기능을 수행하는 모터(240)를 통해 인가되는 전력에 의해 배터리(250)가 충전될 수 있다.
차량은 모터(240)의 동작 상태와 무관하게 주기적으로 배터리의 충전 상태를 확인하고, 확인된 충전 상태에 대응하는 배터리(240)의 충전량이 미리 설정된 허용 충전량이면, 회생 제동이 수행될지라도 배터리의 충전을 정지시킨다.
차량은 확인된 충전 상태에 대응하는 배터리(240)의 충전량이 허용 방전량 미만이면 회생 제동에 의해 배터리가 충전되어 배터리의 충전량이 허용 충전량이 되기 전까지 모터(240)를 이용하여 차량에 구동력을 인가하는 기능을 정지시킨다.
즉, 차량은 배터리(240)의 충전량이 허용 방전량 미만이면 모터(240)의 동작을 정지시키고, 회생 제동에 의해 배터리가 충전된 이후 배터리의 충전량이 허용 충전량 이상이 되면 차량에 구동력을 인가하기 위해 모터(240)를 동작시킬 수 있다.
차량은 확인된 배터리의 충전 상태에 대응하는 배터리(240)의 충전량을 확인(301)하고, 확인된 배터리의 충전량과 기준 충전량을 비교한다.
차량은 배터리의 충전량이 기준 충전량 이상인지를 판단(302)하고, 배터리의 충전량이 기준 충전량 미만이라고 판단되면 모터(240)만을 동작시킨다.
즉 차량은 배터리의 충전량이 기준 충전량 미만이라고 판단되면 배터리(250)의 전력을 휠(210) 내부에 마련된 구성부들 중 모터(240)에만 제공함으로써 차량에 구동력을 인가하는 기능만이 수행되도록 하고, 이때 공기 정화부(280)에 공급되는 배터리의 전력을 차단함으로써 휠 내에서 공기 정화 기능이 수행되지 않도록 한다.
여기서 기준 충전량은, 허용 충전량보다 낮은 충전량일 수 있고 허용 방전량보다 높은 충전량일 수 있다.
차량은 배터리의 충전량이 기준 충전량 이상이라고 판단되면 오염도 검출부에 의해 검출된 오염도를 확인(303)한다.
여기서 오염도를 확인하는 것은, 먼지량에 대응하는 오염도, 유해 가스량에 대응하는 오염도, 먼지량과 유해 가스량에 대응하는 오염도 중 어느 하나를 확인하는 것을 포함한다.
차량은 확인된 오염도와 기준 오염도를 비교하여 확인된 오염도가 기준 오염도 이상인지를 판단(304)하고, 확인된 오염도가 기준 오염도 미만이라고 판단되면 공기 정화가 불필요하다고 판단하여 공기 정화부(280)를 오프시킨다.
차량은 확인된 오염도가 기준 오염도 이상이라고 판단되면 휠의 속도를 확인(305)한다.
여기서 휠의 속도를 확인하는 것은, 공기 정화부가 배치된 휠의 속도를 확인하는 것을 포함한다. 즉, 휠의 속도를 확인하는 것은, 비구동륜의 휠의 속도를 확인하는 것을 포함한다.
차량은 확인된 휠 속도와 기준 휠 속도를 비교하여 확인된 휠 속도가 기준 휠 속도 이상인지를 판단(306)한다.
차량은 확인된 휠 속도가 기준 휠 속도 미만이라고 판단되면 휠(210)이 팬의 기능을 수행하지 못한다고 판단하여 공기 정화부(250)의 동작을 오프시킴으로써 공기 정화 기능이 수행되지 않도록 한다. 이후 차량은 주기적으로 휠의 속도를 확인한다.
이와 같이 휠(210)이 팬의 기능을 수행하지 못할 때, 휠의 제1커버에 의해 공기 유동 경로가 생성되지 않고, 이로 인해 휠의 내부로 공기가 흡입되지 않거나 흡입되는 공기의 량이 매우 적고, 또한 휠의 외부로 공기가 배출되지 않거나 배출되는 공기의 량이 매우 적어, 공기 정화부를 동작시켜도 공기 정화 성능이 낮게 나타난다. 이 때문에 차량은 공기 정화부의 동작을 정지시킬 수 있다.
여기서 확인된 휠 속도가 기준 휠 속도 미만이라고 판단하는 것은, 휠 내부의 공기의 유동이 정체 상태라고 판단하는 것을 포함할 수 있다.
아울러 확인된 휠 속도가 기준 휠 속도 미만일 때의 차량의 상태는, 저속 주행 상태 또는 정지 상태를 포함할 수 있다.
차량은 확인된 휠 속도가 기준 휠 속도 이상이라고 판단되면 휠(210)이 팬의 기능을 수행한다고 판단하여 공기 정화부의 고전압 발생부에 양극성의 전기와 음극성의 전기를 인가함으로써 전기 집진 방식으로 공기 정화를 수행하도록 한다(307).
이와 같이 휠(210)이 팬의 기능을 수행할 때, 휠의 제1커버에 의해 공기 유동 경로가 생성되고, 이로 인해 휠의 내부로 공기가 흡입되며, 휠의 본체 내부에 흡입된 공기는 공기 정화부(280)를 경유한 후 제2커버를 통해 휠의 외부로 배출될 수 있다.
공기가 공기 정화부(280)를 경유할 때, 공기 중의 먼지나 불순물 등이 방전 부재에 의해 하전되고, 하전된 먼지나 불순물 등이 공기 정화부(280)의 집진부재에 부착될 수 있다.
이때 중성의 공기만이 공기 정화부(280)의 외부로 배출되되 본체 내부의 공간으로 배출될 수 있고, 휠의 내부의 공간에 존재하는 정화된 공기는 휠의 외부로 배출될 수 있다.
이와 같이 본 실시 예는 팬 형상으로 형성된 휠의 회전을 통해 외부 공기를 압축, 유동 및 포집시킬 수 있어 공기 정화의 효율을 상승시킬 수 있고, 전기 집진을 이용하여 도로 위의 공기 내 오염물을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한 본 실시 예는 배기 가스로 인한 환경오염의 주범으로 인식되는 내연기관 차량에 대한 이미지를 바꿀 수 있고, 휠에 마련된 모터를 이용하여 차량의 구동력을 보조하도록 함으로써 차량의 성능을 향상시킬 수 있다.
본 실시 예는 공기 중의 미세 먼지 및 오염물질을 제거할 수 있어 사람들의 건강을 보호할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다.본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 차량 100: 외장
200: 차륜 210: 휠
220: 타이어

Claims (23)

  1. 본체;
    상기 본체의 제1면에 배치되고 흡입구와 블레이드가 마련되는 제1커버;
    상기 본체의 내부에 마련되고 충전 가능한 배터리;
    상기 본체의 내부에 배치되고, 차륜에 구동력을 인가하고 상기 배터리를 충전시키기 위한 전력을 발생시키는 모터;
    상기 본체의 내부에 배치되고, 상기 배터리의 전력을 이용하여 상기 제1커버를 통해 상기 본체의 내부로 유입된 공기를 정화시키는 공기 정화부; 및
    상기 본체의 제2면에 배치되고 배출구가 마련되고 정화된 공기를 상기 본체의 외부로 배출시키는 제2커버를 포함하는 휠.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 본체의 내부에 마련되고, 대기 중의 공기의 오염도를 검출하기 위한 오염도 검출부;
    상기 본체의 내부에 마련되고, 상기 검출된 오염도가 기준 오염도 이상이면 상기 공기 정화부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 휠.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 배터리의 충전량을 확인하고, 상기 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 미만이면 상기 공기 정화부를 오프시키고, 상기 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 이상이면 상기 공기 정화부를 온시키는 것을 포함하는 휠.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1커버와 상기 제2커버 사이에 배치되되 상기 본체의 내부에 배치되고, 상기 모터, 배터리, 공기 정화부, 오염도 검출부 및 제어부가 장착되는 지지 부재를 더 포함하고,
    상기 지지부재에는, 상기 제1커버를 통해 흡입된 공기를 상기 본체의 내부로 토출하는 토출구가 마련된 것을 포함하는 휠.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 지지부재에 고정 장착된 제1기어;
    상기 모터의 모터축에 연결되고 상기 제1기어에 맞물려 결합되고 상기 모터의 회전력을 상기 제1기어에 전달하는 제2기어를 더 포함하는 휠.
  6. 제 2항에 있어서,
    휠 속도 정보를 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 수신된 휠 속도 정보에 대응하는 휠 속도를 확인하고 상기 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 이상이면 상기 공기 정화부를 온시키고 상기 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 미만이면 상기 공기 정화부를 오프시키는 것을 포함하는 휠.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제1커버는,
    상기 블레이드를 이용하여 상기 흡입구를 통해 흡입된 공기의 공기 유도 경로를 발생시키는 것을 포함하는 휠.
  8. 본체;
    상기 본체의 제1면에 배치되고 흡입구와 블레이드가 마련되는 제1커버;
    상기 본체의 내부에 마련되고 충전 가능한 배터리;
    상기 본체의 내부에 배치되고, 차륜에 연결되고 상기 배터리를 충전시키기 위한 전력을 발생시키는 발전기;
    상기 본체의 내부에 배치되고, 상기 배터리의 전력을 이용하여 상기 제1커버를 통해 상기 본체의 내부로 유입된 공기를 정화시키는 공기 정화부; 및
    상기 본체의 제2면에 배치되고 배출구가 마련되고 정화된 공기를 상기 본체의 외부로 배출시키는 제2커버를 포함하는 휠.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 본체의 내부에 마련되고, 대기 중의 공기의 오염도를 검출하기 위한 오염도 검출부; 및
    상기 본체의 내부에 마련되고, 상기 검출된 오염도가 기준 오염도 이상이면 상기 공기 정화부의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 휠.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1커버와 상기 제2커버 사이에 배치되되 상기 본체의 내부에 배치되고, 상기 모터, 배터리, 공기 정화부, 오염도 검출부 및 제어부가 장착되는 지지 부재를 더 포함하고,
    상기 지지부재에는, 상기 제1커버를 통해 흡입된 공기를 상기 본체의 내부로 토출하는 토출구가 마련된 것을 포함하는 휠.
  11. 제 9항에 있어서,
    휠 속도 정보를 수신하는 통신부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 수신된 휠 속도 정보에 대응하는 휠 속도를 확인하고 상기 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 이상이면 상기 공기 정화부를 온시키고 상기 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 미만이면 상기 공기 정화부를 오프시키는 것을 포함하는 휠.
  12. 복수 개의 차륜;
    상기 복수 개의 차륜 중 적어도 하나의 차륜의 휠의 내부 공간에 마련된 모터, 배터리 및 공기 정화부;
    상기 복수 개의 차륜의 휠 속도를 각각 검출하는 휠 속도 검출부;
    가속도를 검출하는 가속도 검출부; 및
    상기 검출된 복 수 개의 휠 속도와 상기 검출된 가속도에 기초하여 구동력 인가 시점인지, 제동력 인가 시점인지를 판단하고, 상기 구동력 인가 시점이라고 판단되면 상기 모터의 동작을 제어하여 상기 적어도 하나의 차륜에 구동력을 인가하고, 상기 제동력 인가 시점이라고 판단되면 상기 적어도 하나의 차륜에 제동력을 인가하고, 상기 배터리를 충전시키기 위한 발전 동작을 수행하도록 상기 모터의 회생 제동 동작을 제어하고, 상기 배터리의 전력을 이용하여 공기 정화 동작을 수행하도록 상기 공기 정화부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 차량.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 복수 개의 차륜 중 구동륜인 적어도 두 개의 차륜에 구동력을 인가하는 엔진을 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 차륜은, 비구동륜을 포함하는 차량.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 복수 개의 차륜 중 구동륜인 적어도 두 개의 차륜에 구동력을 인가하는 구동 모터를 더 포함하고,
    상기 적어도 하나의 차륜은, 비구동륜을 포함하는 차량.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 휠의 내부에 마련되고, 대기 중의 공기의 오염도를 검출하기 위한 오염도 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 휠 내부에 마련되고 상기 검출된 오염도가 기준 오염도 이상이면 상기 공기 정화부의 동작을 제어하는 것을 더 포함하는 차량.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 배터리의 충전량을 확인하고, 상기 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 미만이면 상기 공기 정화부를 오프시키고, 상기 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 이상이면 상기 공기 정화부를 온시키는 것을 포함하는 차량.
  17. 제 12항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 적어도 하나의 휠의 휠속도를 확인하고 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 이상이면 상기 공기 정화부를 온시키고 상기 확인된 휠속도가 기준 휠 속도 미만이면 상기 공기 정화부를 오프시키는 것을 포함하는 차량.
  18. 제 12항에 있어서, 상기 공기 정화부는,
    기준 전압 이상의 고 전압을 발생시키는 고전압 발생부와, 상기 발생된 전압이 인가되는 방전부재 및 집진 부재를 포함하는 것을 포함하는 차량.
  19. 휠과, 휠의 외곽에 장착되는 타이어를 포함하는 차륜을 가지는 차량의 제어 방법에 있어서,
    상기 휠의 내부에 마련된 배터리의 충전량을 확인하고,
    상기 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 이상이면 상기 휠 내부에 마련된 오염도 검출부에 의해 검출된 오염도를 확인하고,
    상기 확인된 오염도가 기준 오염도 이상이면 상기 휠의 휠 속도를 확인하고,
    상기 확인된 휠 속도가 기준 휠 속도 이상이면 상기 휠 내부에 마련된 공지 정화부의 동작을 제어하여 대기 중의 공기를 정화시키는 차량의 제어 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 공기 정화부의 동작을 제어하는 것은,
    기준 전압 이상의 고 전압을 발생시키는 고전압 발생부의 동작을 제어하여 방전 부재와 집진 부재에 서로 다른 극성의 고전압을 인가하고, 상기 집진 부재를 이용하여 공기 중의 오염 물질을 집진하는 것을 포함하는 차량의 제어 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 이상이면 상기 모터를 제어하여 상기 차륜에 구동력을 인가하도록 하고,
    상기 확인된 배터리의 충전량이 기준 충전량 미만이면 상기 모터를 제어하여 상기 차륜에 구동력을 인가하도록 하고, 상기 공기 정화부의 동작을 오프시키는 것을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 확인된 오염도가 기준 오염도 미만이거나, 상기 확인된 휠 속도가 기준 휠 속도 미만이면 상기 공기 정화부의 동작을 오프시키는 것을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
  23. 제 19 항에 있어서,
    상기 차량의 가속도와 상기 차륜의 휠 속도를 검출하고,
    상기 검출된 가속도와 휠 속도에 기초하여 상기 차량에 구동력을 인가할 시점인지, 제동력을 인가할 시점인지를 판단하고,
    상기 차량에 구동력을 인가할 시점이라고 판단되면 상기 모터의 동작을 제어하여 상기 차륜에 구동력을 인가하고,
    상기 차량에 제동력을 인가할 시점이라고 판단되면 상기 차륜에 제동력을 인가하고, 상기 배터리를 충전시키기 위한 발전 동작을 수행하도록 상기 모터의 회생 제동 동작을 제어하는 것을 더 포함하는 차량의 제어 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220168680A1 (en) * 2020-11-30 2022-06-02 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Electrostatic air filter for electric vehicle motors
KR20230082973A (ko) * 2021-12-02 2023-06-09 주식회사 현대케피코 휠 장착용 미세먼지 저감 장치 및 그 제어 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62170301U (ko) * 1986-04-21 1987-10-29
EP1350652A2 (de) * 2002-04-04 2003-10-08 Alber Antriebstechnik GmbH Golfwagen
JP2006182273A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Denso Corp 電動車輪構造
KR101249296B1 (ko) * 2011-01-24 2013-04-01 자동차부품연구원 인휠 구동 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62170301U (ko) * 1986-04-21 1987-10-29
EP1350652A2 (de) * 2002-04-04 2003-10-08 Alber Antriebstechnik GmbH Golfwagen
JP2006182273A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Denso Corp 電動車輪構造
KR101249296B1 (ko) * 2011-01-24 2013-04-01 자동차부품연구원 인휠 구동 시스템

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220168680A1 (en) * 2020-11-30 2022-06-02 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Electrostatic air filter for electric vehicle motors
US11986759B2 (en) 2020-11-30 2024-05-21 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Electrostatic air filter for electric vehicle motors
KR20230082973A (ko) * 2021-12-02 2023-06-09 주식회사 현대케피코 휠 장착용 미세먼지 저감 장치 및 그 제어 방법

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