KR20220160209A

KR20220160209A - 차륜형장갑차

Info

Publication number: KR20220160209A
Application number: KR1020210068086A
Authority: KR
Inventors: 홍배근
Original assignee: 현대로템 주식회사
Priority date: 2021-05-27
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2022-12-06

Abstract

본 발명은 차륜형장갑차에 관한 것으로서, 특히 수소 연료전지시스템과 상기 수소 연료전지시스템을 통해 생성된 전력으로 액슬 모터를 통해 동력을 바퀴에 전달하는 구동시스템을 구비하여 원활한 기동성능을 유지하며, 화석연료의 연소를 통한 온실가스의 배출을 없애고 기계적 연결에 따른 동력 손실 및 차량 중량, 소음을 감소할 수 있는 차륜형장갑차에 관한 것이다. 구성은 차륜형장갑차에 있어서, 케이스와, 케이스 내부에 설치된 복수 개의 수소탱크를 포함하는 수소저장장치와; 상기 수소저장장치로부터 공급되는 수소를 주연료로 하여 전기동력을 발생시키는 연료전지시스템과; 잉여전력 또는 회생제동을 통해 생성된 전력을 저장하는 차량용 배터리와; 복수 개의 액슬 모터 제어기와, 복수 개의 액슬 모터 인버터와, 복수 개의 액슬 모터 조립체와, 복수 개의 구동축(전달축)과, 복수 개의 바퀴와, 수상추진장치를 포함하여 이루어져, 상기 연료전지시스템을 통해 발생된 전기동력으로 차량을 구동하는 구동시스템; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

차륜형장갑차{Wheel-type armored car}

본 발명은 차륜형장갑차에 관한 것으로서, 특히 수소 연료전지시스템과 상기 수소 연료전지시스템을 통해 생성된 전력으로 액슬 모터를 통해 동력을 바퀴에 전달하는 구동시스템을 구비하여 원활한 기동성능을 유지하며, 화석연료의 연소를 통한 온실가스의 배출을 없애고 기계적 연결에 따른 동력 손실 및 차량 중량, 소음을 감소할 수 있는 차륜형장갑차에 관한 것이다.

일반적으로 장갑차(裝甲車)는 차량 탑승원의 보호를 위한 경장갑 차량으로 병력 수송이나 전투용으로 사용하는 군용 차량이다.

이러한 장갑차는 주 목적에 따라 크게 두 가지로 나뉘는데, 보병과의 교전이 주 목적인 보병 전투차(IFV, Infantry Fighting Vehicle)와 병력 수송에 중점을 둔 병력 수송 장갑차(APC, Armored personnel carrier)가 있다.

또, 장갑차는 차륜형과 궤도형 두 종류로 구분되며, 차륜형장갑차는 일반적인 자동차 바퀴를 사용하는 방식이며, 궤도형장갑차는 전차와 마찬가지로 무한궤도 즉 캐터필러(Caterpillar)를 사용한다.

이와 같은 장갑차 중, 종래의 디젤엔진 등 내연기관을 이용한 차륜형장갑차 등의 군용 차량은 내구성 및 최고출력 등 성능을 우선시하여 온실가스 감축을 위한 배기가스 환경 규제 등에 큰 영향을 받지 않아왔으므로 고배기량, 고출력 내연기관을 적용하고 있다.

이로 인해 차륜형장갑차의 중량이 무거워지므로 그로 인한 동력 손실이 발생하고 있고, 이를 보상하면서 더욱 높은 성능을 발휘하기 위해 더 큰 내연기관의 적용이 지속적으로 요구되고 있다.

또한 차륜형장갑차 운용 시 배기가스로 인한 환경오염 뿐만 아니라 내연기관 특유의 과도한 소음이 발생하여 승무원 뿐만 아니라 주변 환경에도 악영향을 미치고 있다.

그러나, 유럽연합을 비롯한 세계 각국에서 지속적으로 온실가스(CO2) 배출량을 줄이기 위해 내연기관 차량의 도심 진입 제한, 2030년부터 내연기관 신차의 판매를 금지하는 등의 규제가 강화되고 있고, 이에 맞추어 차량 제조사들도 내연기관에 대한 개발을 점차 중단하고 친환경차량 개발에 역량을 쏟고 있다.

따라서 차륜형장갑차와 같은 군용 차량 역시 이와 같은 추세를 따르도록 점차 요구되고 있다.

그러나, 종래의 차륜형장갑차는 내연기관을 대체하기 위한 여러 방식 중 배터리만으로 전력을 발생하도록 배터리 충전식 전기 차륜형장갑차를 구성할 경우, 방호 조건으로 인한 차량의 높은 중량과 전투 임무 수행을 위한 요구 성능의 구현을 위해 고용량 배터리가 필요하며, 이 경우 배터리의 과도한 충전 시간 및 짧은 전력 지속 시간 등으로 인해 전장 환경에서 운용하기엔 불리한 요소가 많은 문제점이 있다.

또, 종래의 내연기관 군용차량인 차륜형장갑차에서 엔진과 변속기를 통해 전달되는 동력을 요구조건에 맞게 변형하기 위해 부변속기, 기어장치, 구동축 등의 기계식 동력전달장치를 사용함으로써 차량 내부 공간 활용성이 떨어지고, 동력 손실이 발생하며 차량 중량이 증대되는 문제점이 있다.

공개번호 제10-2019-0083436호 등록번호 제10-1364640호

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전장 환경에서 운용시 불리한 요소를 최소화하고, 배기가스로 인한 환경오염을 방지하는 차륜형장갑차를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 기계식 동력전달장치 중 일부 부품을 사용하지 않고 복수의 모터를 사용함으로써 원활한 기동성능을 유지하며, 차량 내부 공간 활용성을 높이며, 기계적인 동력 연결에 따른 손실 감소 및 차량 중량, 내연기관 작동소음을 감소할 수 있는 차륜형장갑차를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 차륜형장갑차에 있어서, 케이스와, 케이스 내부에 설치된 복수 개의 수소탱크를 포함하는 수소저장장치와; 상기 수소저장장치로부터 공급되는 수소를 주연료로 하여 전기동력을 발생시키는 연료전지시스템과; 잉여전력 또는 회생제동을 통해 생성된 전력을 저장하는 차량용 배터리와; 복수 개의 액슬 모터 제어기와, 복수 개의 액슬 모터 인버터와, 복수 개의 액슬 모터 조립체와, 복수 개의 구동축(전달축)과, 복수 개의 바퀴와, 수상추진장치를 포함하여 이루어져, 상기 연료전지시스템을 통해 발생된 전기동력으로 차량을 구동하는 구동시스템; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차륜형장갑차에 있어서, 상기 수소저장장치는 기체 수소 또는 액화 수소를 저장 및 공급할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차륜형장갑차에 있어서, 상기 연료전지시스템은 기체 수소 또는 액화 수소를 주 연료로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차륜형장갑차에 있어서, 상기 차량용 배터리는 연료전지시스템으로부터 생성된 전력 중 각 액슬 모터 조립체의 작동 후 남은 잉여전력과 회생제동을 통해 생성된 전력을 저장하고 다시 이용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차륜형장갑차에 있어서, 상기 차량용 배터리는 각 액슬 모터 조립체의 작동 후 남은 잉여전력 및 회생제동으로 발생된 전력을 각 액슬 모터 인버터와 각 액슬 모터 제어기를 거쳐 충전하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차륜형장갑차에 있어서, 상기 각 액슬 모터 조립체는 모터와 모터로부터 전달되는 회전력을 변환하여 각 좌우 한 쌍의 바퀴를 차동구동 하기 위한 기어장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차륜형장갑차에 있어서, 상기 차륜형장갑차는 차량용 배터리의 전력만으로 구동시스템을 작동하게 하거나 또는 연료전지시스템의 전력과 동시에 구동시스템을 작동하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차륜형장갑차에 있어서, 상기 구동시스템은 운전자(사용자)의 선택 또는 노면 상황에 따라 각 구동축 중, 일부만 구동시켜 주행할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 차륜형장갑차는 수소를 주 연료로 하는 수소동력으로 구동함으로써 온실가스의 배출을 원천 차단하여 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명은 전기식 차량에 비해 수소연료의 충전시간이 짧기 때문에 전장 환경에서 운용시 불리한 요소를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 복수의 모터를 사용함으로써, 기계식 동력전달장치 중 일부 부품을 사용하지 않고도 원활한 기동성능을 유지하며, 차량 내부 공간 활용성을 높이며, 기계적인 동력 연결에 따른 손실 및 차량 중량, 내연기관의 작동소음을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차륜형장갑차의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 기능 구조를 단순 도식으로 표현한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 차륜형장갑차가 최대출력으로 모든 구동축과 바퀴를 구동할 때의 전력 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 연료전지시스템에서 생성된 전력 중 액슬 모터 조립체를 구동하고 남은 잉여전력과 주행 간 회생제동에 의해 발생된 전력을 차량용 배터리에 충전하고, 다시 배터리를 통해 액슬 모터 조립체를 구동하는 전력 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 차륜형장갑차의 일부 구동축과 바퀴 구동 시의 전력 흐름을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 차륜형장갑차의 수상추진 시 모든 구동축과 바퀴를 구동 하지 않고 수상추진장치에 집중하여 추력 및 수소 연비를 향상시키기 위한 전력 흐름을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 차륜형장갑차(100)는 수소저장장치(110)와; 연료전지시스템(120)과; 차량용 배터리(130) 및 구동시스템(140)으로 대별되어 이루어진다.

상기 수소저장장치(110)는 케이스(111)와, 케이스(111) 내부에 설치된 복수 개의 수소탱크(112)와, 상기 수소탱크(112)의 압력을 일정하게 유지하여 외부로 보내는 레귤레이터(미도시)와, 상기 레귤레이터를 통해 일정한 압력으로 수소를 공급하는 밸브 및 수소탱크(112)를 포함한 케이스(111) 전체를 차량에 조립이 용이하도록 설치된 퀵커넥터(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다.

또, 상기 수소탱크(112)는 케이스(111) 내부에서 병렬로 배관 및 연결구로 피팅되므로 마지막 수소탱크(112)에 저장된 수소가 모두 외부로 배출될 때까지 사용가능하며, 수소탱크(112)의 수소를 모두 사용한 경우 외부에서 충전포트를 통해 수소연료를 충전한다.

그리고, 연료인 수소의 저장 방식은 액체 수소저장, 고압압축방식의 기체 수소저장 및 수소저장재료(금속수산화물, 다공성 나노재료)를 이용한 수소저장방식 등이 있다.

상기 수소탱크(112)는 기체 상태의 수소 또는 액화 수소 등 다양한 형태로 충전되는 수소를 저장하고 발전에 필요한 수소를 연료전지시스템(120)으로 공급하는 장치로서, 원통형, 원통형과 반구형의 조합인 봄베형 또는 다각형 등 다양한 형태로 형성될 수 있고, 충전을 위한 유입구와 탱크 간의 연결을 위한 연결구를 구비한다.

이러한 구성의 상기 수소저장장치(110)는 다양한 형태로 차량 등에 적용되고 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 연료전지시스템(120)은 상기 수소저장장치(110)로부터 수소를 공급받아 전력을 발생시키기 위해 연료전지 스택(미도시)과, 수소 및 공기 공급장치(미도시)와, 열관리장치(미도시)를 포함한다.

상기 연료전지시스템(120)은 기체 수소 또는 액화 수소를 주 연료로 하는 것이 바람직하다.

상기 연료전지 스택은 상기 수소저장장치(110)로부터 공급받는 수소와 외기를 통해 공급받는 산소의 화학반응을 통해 전기를 생산해내는 구조를 갖는다.

아울러, 상기 연료전지 스택은 수소재순환장치, 가습기, 수소포집/희석 장치 등과 연결되며, 배기라인을 통해 캐소드에서 생성된 물과 퍼지가스 등을 배출할 수 있도록 구성된다.

상기 수소 및 공기 공급장치는 상기 연료전지 스택으로 연료인 수소를 공급하는 수소공급장치와 상기 연료전지 스택으로 공기(산소)를 공급하는 공기공급장치를 포함한다.

여기서, 상기 수소공급장치는 수소탱크, 고압/저압 레귤레이터, 수소 재순환 장치 등을 포함한다.

그리고, 상기 수소공급장치의 수소탱크로부터 공급되는 고압의 수소는 고압/저압 레귤레이터를 차례로 거친 뒤 낮은 압력으로 별도의 공용분배기를 통해 연료전지 스택으로 공급되며, 수소 재순환 장치에서는 재순환 라인에 블로워를 설치하여 연료전지 스택의 수소극(애노드)에서 사용하고 남은 미반응 수소를 다시 수소극으로 재순환시킴으로써 수소의 재사용을 도모한다.

또, 상기 공기 공급장치는 연료전지 스택으로 공기를 공급하기 위해 외부공기를 압축하여 과급공기를 생성하는 압축기 및 과급공기의 밀도를 높이기 위하여 압축기에 의해 승온된 과급공기를 냉각시키는 인터쿨러 등으로 구성된다.

또한, 상기 수소 및 공기 공급장치는 상기 연료전지 스택의 발전 반응 시에 발생하는 수분, 공기, 연료 등을 배출시키는 배기계를 포함할 수 있다.

상기 열관리장치는 상기 연료전지 스택이 전기화학반응에 의한 발생열로 인한 온도상승을 억제하여 적정한 운전온도인 25~80℃를 유지할 수 있도록 그 내부에 구비하는 냉각수를 일정압력으로 연료전지 스택 내부로 공급하기 위해 펌핑하는 펌프(미도시)와, 연료전지 스택에서 발생한 열을 흡수한 냉각수로부터 열을 외부로 발산시키는 방열기(미도시)와, 상기 냉각수가 순환되는 순환관(미도시) 및 연료전지 스택 내부의 냉각수로(미도시)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 열관리장치는 연료전지 스택의 온도를 일정하게 유지하기 위해 필요한 것으로서, 연료전지시스템에 통상적으로 적용되는 것이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이러한 구성의 상기 연료전지시스템(120)은 상기 수소저장장치(110)로부터 수소를 공급받아 전력을 발생한다.

여기서, 상기 연료전지시스템(120)은 연료전지 스택과, 수소 및 공기 공급장치와, 열관리장치 이외 전압조정기(미도시) 및 연료전지 시스템(120)의 작동 전반을 제어하는 시스템 제어장치(미도시) 등을 포함하는 발전 시스템으로 차륜형장갑차의 요구조건에 따라 내부의 구성, 발전 방식, 최대 발전량 등을 변경할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 기체 수소 또는 액화 수소를 주 연료로 하는 상기 수소저장장치(110)와 연료전지시스템(120)을 장착하여 수소동력으로 차륜형장갑차(100)의 구동할 수 있게 함으로써, 화석연료의 연소로 인한 온실가스 대신 연료전지시스템 내 연료전지시스템(120)에서 수소와 산소 전기 화학반응 후 생성되는 물을 배출함(Zero-Emission)으로서 군용 차량의 친환경 요구사항을 만족하며, 전기 충전 대비 짧은 수소 충전 시간을 통해 효율적 전장 운용 환경을 제공할 수 있다.

상기 차량용 배터리(130)는 차륜형장갑차(100)의 잉여전력 또는 회생제동을 통해 생성된 전력을 저장하거나 추후 설명할 구동시스템(140)을 직접 구동하기 위한 배터리로서, 차륜형장갑차(100)의 요구조건에 따라 배터리의 수량, 최대 전압 및 용량을 가감할 수 있다.

즉, 상기 구동시스템(140)의 각 액슬 모터 조립체(143)의 구동 후, 주행 상황에 따라 전력이 필요 없어져 남게 되는 잉여 전력 및 감속 등 기존 회전 방향 대비 역방향의 회전이 발생하면서 각 액슬 모터가 발전기의 역할을 하게 되는 회생제동에 의해 전력이 발생되면 이 전력의 사용을 위해 저장할 필요가 있다.

이 전력은 이하에서 설명되는 상기 구동시스템(140)의 각 액슬 모터 인버터(142)와 액슬 모터 제어기(141)를 거쳐 차량용 배터리(130)에 저장되게 된다.

이와 같이, 차량용 배터리(130)에 저장된 전력은 충전의 반대 흐름으로 각 액슬 모터 인버터(142)를 통해 구동시스템(140)을 구동할 수 있다.

또, 차륜형장갑차(100)가 많은 동력이 요구될 때, 수소연료전지를 통해 생성되는 전력 뿐만 아니라 차량용 배터리(130)에 저장된 전력이 동시에 각 액슬 모터 조립체(143)에 인가되어 큰 힘으로 각 바퀴(145)를 구동할 수도 있다.

상기 구동시스템(140)은 상기 연료전지시스템(120), 차량용 배터리(130)로부터 전력을 공급받아 구동하는 복수 개의 액슬 모터 제어기(141)와, 복수 개의 액슬 모터 인버터(142)와, 복수 개의 액슬 모터 조립체(143)와, 복수 개의 구동축(전달축)(144)과, 복수 개의 바퀴(145)와, 수상추진장치(146)을 포함하여 이루어진다.

상기 각 액슬 모터 제어기(141)는 연료전지시스템(120)의 출력단에 연결되어 PWM(Pulse Width Modulation) 제어를 통한 IGBT 스위칭으로 각 액슬 모터 조립체(143)의 거동을 제어한다.

상기 각 액슬 모터 인버터(142)는 상기 각 액슬 모터 제어기(141)와 각 액슬 모터 조립체(143)의 사이에 연결되어 각 액슬 모터 조립체(143)에 공급되는 전압이 안전하게 유지되도록 하고, 차량용 배터리(130)와 연료전지시스템(120)의 서로 다른 출력전압의 균형을 매칭시켜 주며, 연료전지시스템(120)의 잉여 전압 및 회생 제동 에너지를 차량용 배터리(130) 측에 충전 전압으로 제공되도록 한다.

상기 각 액슬 모터 조립체(143)는 각 구동축(144) 중심부에 위치하여 상기 연료전지시스템(120)에서 발전된 전력으로 구동되는 모터(미도시)와 모터로부터 전달되는 회전력을 변환하여 좌우 한 쌍의 각 바퀴(145)를 차동구동 하기 위한 기어장치(미도시)로 구성된다.

여기서, 상기 각 액슬 모터 제어기(141)와 각 액슬 모터 조립체(143)는 차량의 요구조건에 따라 모터 형태, 최대 출력, 제어 방식 등을 변경할 수 있다.

상기 각 바퀴(휠타이어)(145)는 타이어, 감속기, 유압식 또는 공압식 제동장치, 타이어 공기압 조절장치, 현가장치 등이 포함된 조립체를 말한다.

이와 같이, 본 발명은 각 구동축(144) 별로 각 액슬 모터 구동시스템(140)을 사용함으로써 종래의 내연기관 차륜형장갑차에서 사용할 수 밖에 없었던 기계식 동력전달장치 중 일부 부품을 사용하지 않게 되므로 종래 차륜형장갑차의 기동 성능과 동등 이상을 유지하면서도 차량 내부 공간 활용성 증대, 동력 연결에 따른 손실 감소 및 차량 중량 감소 등의 이점을 얻을 수 있다.

상기 수상추진장치(146)는 차륜형장갑차(100)의 최후방 액슬 모터 조립체 또는 별도의 수상추진용 액슬 모터 조립체에 연결된 기어장치에 의해 구동되는 방식으로 수상추진을 위한 액슬 모터 조립체에만 전원을 인가하여 이와 기계적으로 연결된 수상추진장치를 구동하는 방식이다.

또한, 상기 수상추진장치(146)는 별도의 유압펌프(미도시)와 회로 등으로 구성된 유압시스템(미도시)에 의해 구동될 수 있으며, 바퀴(145)의 구동을 위한 액슬 모터 조립체(143)의 전원을 차단하여 동력 손실을 막고 별도의 유압 신호를 인가하여 수상추진장치를 구동할 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 차륜형장갑차(100)는 차량 제어기(150)를 구비한다.

상기 차량 제어기(150)는 상기 연료전지시스템(110)으로부터 발생된 전기동력을 상기 구동시스템(140)으로 전달하고, 또 노면 상태 등 차량의 주행 상황에 따른 주행모드를 변경하기 위한 제어기이다.

그리고, 주행모드는 요구조건에 따라 자동 선택 모드 또는 수동 선택 모드 등으로 변경될 수 있으며 자동 선택 모드는 노면 상황에 따른 휠의 슬립, 차량 속도 등을 감지하여 자동으로 각 액슬 모터 조립체(143)를 제어하여 동력 전달을 제어하며, 수동 선택 모드는 사용자가 차량 운용 환경에 맞게 주행모드를 선택하여 동력 전달을 제어하는 것을 말한다.

이러한 차량 제어기(150)는 전기차량과 하이브리드 차량, 수소차량 등에 일반적으로 구비되는 것이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 연료전지시스템(120)과 구동시스템(140)이 구비된 차륜형장갑차(100)를 운행하고자 할 경우, 차량제어기(150)를 제어하여 상기 연료전지시스템(120)으로부터 발생된 전기동력을 상기 구동시스템(140)으로 전달하도록 한다.

이에 의해, 상기 연료전지시스템(120)으로부터 발생된 전기동력은 차륜형장갑차(100)의 각 액슬 모터 제어기(141)로 전달되고, 상기 각 액슬 모터 제어기(141)는 각 액슬 모터 인버터(142)를 작동시키고 이를 통해 각 액슬 모터 조립체(143)가 구동하게 된다.

계속해서, 상기 각 액슬 모터 조립체(143)가 구동하게 되면 상기 각 액슬 모터 조립체(143)에 연결된 각 구동축(전달축)(144)이 회전하면서 좌,우 한 쌍의 각 바퀴(145)를 구동시켜 주행이 이루어지게 된다.

이때, 자동 선택 모드의 경우, 차륜형장갑차(100)의 속도가 일정 속도 이상 (고속)이며, 차량의 적은 흔들림으로 자세 위치값 변화가 적고, 각 바퀴(145)의 적절한 접지력으로 인해 바퀴 회전수의 차이 등이 특정 값 이하인 경우 포장로 등 깨끗한 노면을 주행한다고 판단하여 연비를 아끼기 위해 1축과 4축의 액슬 모터 조립체(143)에 인가되는 전력을 차단하고 2축과 3축 액슬 모터 조립체(143)에만 전력을 인가한다.

반대로 저속에서 차량의 과한 흔들림으로 자세 위치값 변화가 크고, 설상지 또는 진흙 등 좋지 않은 노면에서 특정 바퀴(145)의 접지력 상실로 인해 회전수가 높아지는 경우 험지를 주행한다고 판단하여 각 구동축(144) 별의 액슬 모터 조립체(143)가 동일한 회전수로 회전하도록 제어하며, 전자식 또는 공압식 차동잠금 기능을 통해 좌우 바퀴의 회전수를 동일하게 할 수도 있다.

또, 수동 선택 모드는 위의 자동 선택 모드에서의 차량 상태 감지 및 제어 과정을 조종수가 판단하여 직접 제어하는 방식이다.

그리고, 차륜형장갑차(100)가 감속하거나 제동시에는 잉여전력 또는 회생제동을 통해 생성된 전력을 저장할 수 있다.

예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 차륜형장갑차(100)가 감속하거나 제동시에는 전력이 필요 없어져 남게 되는 잉여 전력과, 주행시 각 액슬 모터 조립체(143)의 회전 방향 대비 역방향의 회전이 발생하면서 액슬 모터가 발전기의 역할을 하게 되어 회생제동에 의해 전력이 발생되면 이 전력의 사용을 위해 상기 차량용 배터리(130)에 저장된다.

그리고, 상기 차량용 배터리(130)에 저장된 전력은 가속이나 언덕길의 주행시 많은 동력을 필요로 할 경우 상기 연료전지시스템(120)으로부터 발생되는 동력과 함께 큰 힘으로 각 바퀴(145)를 구동하는데 사용되거나, 저속이나 내리막길 주행 또는 항속시와 같이 동력이 많이 필요없는 경우, 차량용 배터리(130)에 저장된 전력만으로 충전의 반대 흐름으로 각 액슬 모터 인버터(142)를 통해 각 액슬 모터 조립체(143)를 구동하여 작은 힘으로 각 바퀴(145)를 구동하는데 사용될 수 있다.

또, 본 발명에 따른 차륜형장갑차(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 복수 개의 구동축(144)과 바퀴(145)를 구비하고 있으며, 운전자(사용자)의 선택 또는 노면 상황에 따라 각 구동축(144) 별의 액슬 모터 조립체(143)의 제어를 통한 바퀴(145) 동력의 차단 또는 인가할 수 있다.

예컨대, 평지, 포장로 등 상대적으로 적은 접지력으로 구동이 가능한 상황에서 연비 향상 등을 위해 4개의 구동축 중, 일부 구동축(144)과 바퀴(145)만 구동시켜 주행할 수 있다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 평지, 포장로 등 상대적으로 적은 접지력으로 구동이 가능한 상황에서 연비 향상 등을 위해 차륜형장갑차(100)의 두번째 및 세번째 액슬 모터 제어기(141)로 전달하고, 상기 두번째 및 세번째 액슬 모터 제어기(141)는 두번째 및 세번째 액슬 모터 인버터(142)를 작동시키고 이를 통해 두번째 및 세번째 액슬 모터 조립체(143)가 구동하게 된다.

그리고, 상기 두번째 및 세번째 액슬 모터 조립체(143)가 구동하게 되면서 두번째 구동축(144)과 바퀴(145) 및 세번째 구동축(144)과 바퀴(145)만을 구동시켜 주행하고 있다.

또, 본 발명에 따른 차륜형장갑차(100)의 수상운행시에는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 연료전지시스템(120)으로부터 발생되는 동력을 수상추진장치(146)로 전원을 인가하여 수상추진장치(146)를 구동하여 수상운행을 이루게 된다.

이때, 상기 구동시스템(140)으로는 동력이 전달되지 않도록 액슬 모터 조립체(143)의 전원을 차단하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 차륜형장갑차는 전장 환경에서 운용시 불리한 요소를 최소화하고, 배기가스로 인한 환경오염을 방지하며, 차량 내부 공간 활용성을 높이며, 동력 연결에 따른 손실 감소 및 차량 중량을 감소시킬 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100 : 차륜형장갑차 110 : 수소저장장치
111 : 케이스 112 : 수소탱크
120 : 연료전지시스템 130 : 차량용 배터리
140 : 구동시스템 141 : 액슬 모터 제어기
142 : 액슬 모터용 인버터 143 : 액슬 모터 조립체
144 : 구동축(전달축) 145 : 바퀴
146 : 수상추진장치 150 : 차량제어기

Claims

차륜형장갑차에 있어서,
케이스와, 케이스 내부에 설치된 복수 개의 수소탱크를 포함하는 수소저장장치와;
상기 수소저장장치로부터 공급되는 수소를 주연료로 하여 전기동력을 발생시키는 연료전지시스템과;
잉여전력 또는 회생제동을 통해 생성된 전력을 저장하는 차량용 배터리와;
복수 개의 액슬 모터 제어기와, 복수 개의 액슬 모터 인버터와, 복수 개의 액슬 모터 조립체와, 복수 개의 구동축(전달축)과, 복수 개의 바퀴와, 수상추진장치를 포함하여 이루어져, 상기 연료전지시스템을 통해 발생된 전기동력으로 차량을 구동하는 구동시스템; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 차륜형장갑차.
제1항에 있어서,
상기 수소저장장치는 기체 수소 또는 액화 수소를 저장 및 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 차륜형장갑차.
제1항에 있어서,
상기 연료전지시스템은 기체 수소 또는 액화 수소를 주 연료로 하는 것을 특징으로 하는 차륜형장갑차.
제1항에 있어서,
상기 차량용 배터리는 연료전지시스템으로부터 생성된 전력 중 각 액슬 모터 조립체의 작동 후 남은 잉여전력과 회생제동을 통해 생성된 전력을 저장하고 다시 이용할 수 있는 것을 특징으로 하는 차륜형장갑차.
제1항에 있어서,
상기 차량용 배터리는 각 액슬 모터 조립체의 작동 후 남은 잉여전력 및 회생제동으로 발생된 전력을 각 액슬 모터 조립체와 액슬 모터 인버터와 액슬 모터 제어기를 거쳐 충전하는 것을 특징으로 하는 차륜형장갑차.
제1항에 있어서,
상기 각 액슬 모터 조립체는 모터와 모터로부터 전달되는 회전력을 변환하여 각 좌우 한 쌍의 바퀴를 차동구동 하기 위한 기어장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 차륜형장갑차.
제1항에 있어서,
상기 차륜형장갑차는 차량용 배터리의 전력만으로 구동시스템을 작동하게 하거나 또는 연료전지시스템의 전력과 동시에 구동시스템을 작동하도록 하는 것을 특징으로 하는 차륜형장갑차.
제1항에 있어서,
상기 구동시스템은 운전자(사용자)의 선택 또는 노면 상황에 따라 각 구동축 중, 일부만 구동시켜 주행할 수 있는 것을 특징으로 하는 차륜형장갑차.