KR20230054515A - 차량용 발전장치 - Google Patents

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Abstract

차량용 발전장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 차량용 발전장치는: 휠드럼과 동축을 이루도록 설치되는 너클부; 휠을 제동하도록 너클부에 결합되는 캘리퍼부; 및 휠드럼의 림부에 의해 회전되도록 너클부 또는 캘리퍼부에 결합되는 발전모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 발전장치{GENERATING APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 주행시 전기 에너지를 생산하여 충전하고, 주행 거리를 증대시키며, 전기 에너지의 발전 효율을 증대시킬 수 있는 차량용 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 배터리의 전기를 이용하여 구동력을 발생시키는 차량은 다양한 형태가 존재한다. 전기를 이용한 차량에는 하이브리드차량, 전기차, 수소연료전기차 등이 있다. 하이브리드차량은 엔진과 모터를 병합 사용한다. 전기차는 배터리에 축전된 전기를 사용한다. 수소연료전기차는 연료전지를 통해 전기를 생산하고, 생산된 전기를 배터리에 축전하여 사용한다.
배터리 모듈은 차체 프레임의 하측에 전륜과 후륜 사이에 배치된다. 배터리모듈의 하측에는 배터리 모듈을 안착하기 위한 배터리 커버가 설치되고, 배터리 커버 하단에는 배터리를 냉각하기 위한 냉각 채널이 설치되고, 냉각 채널의 하측에는 냉각 채널을 보호하기 위한 보호 커버가 설치된다.
그러나, 종래에는 배터리의 1회 충전시 차량의 주행거리를 증가시키기 위해 배터리 충전 용량을 증가시키기 위해 다양한 기술을 개발하고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2021-0016128호(2021. 02. 15 공개, 발명의 명칭: 원통형 셀이 적용된 전기 차량용 배터리 팩의 열교환 냉난방 구조)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 주행시 전기 에너지를 생산하여 충전하고, 주행 거리를 증대시키며, 전기 에너지의 발전 효율을 증대시킬 수 있는 차량용 발전장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 발전장치는: 휠드럼과 동축을 이루도록 설치되는 너클부; 상기 휠을 제동하도록 상기 너클부에 결합되는 캘리퍼부; 및 상기 휠드럼의 림부에 의해 회전되도록 상기 너클부 또는 상기 캘리퍼부에 결합되는 발전모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 발전모듈은, 상기 너클부 또는 상기 캘리퍼부에 설치되는 발전기; 및 상기 발전기에 축결합되고, 상기 휠드럼의 회전력에 의해 회전되도록 상기 림부에 접촉되는 접촉 회전자를 포함할 수 있다.
상기 림부는 상기 림부의 원주방향을 따라 설치되는 기어링부를 포함하고, 상기 접촉 회전자는 상기 기어링부에 맞물려 회전되도록 설치되는 피니언부일 수 있다.
상기 림부는 상기 림부의 원주방향을 따라 설치되는 마찰링부를 포함하고, 상기 접촉 회전자는 상기 마찰링부와 마찰됨에 의해 회전되도록 설치되는 마찰롤러부일 수 있다.
상기 림부는 상기 림부의 원주방향을 따라 설치되는 기어링부를 포함하고, 상기 접촉 회전자는 상기 기어링부와 맞물려 회전되도록 설치되는 회전 스크류일 수 있다.
상기 발전모듈은, 상기 접촉 회전자를 상기 림부에 접촉 및 이격시키도록 상기 발전기에 연결되는 이동 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 이동 구동부는 상기 발전기를 이동시키도록 상기 발전기에 연결되는 스프링 실린더, 액추에이터 및 공압 실린더 중 어느 하나일 수 있다.
상기 휠드럼의 회전 속도가 기 설정된 속도 미만이면 상기 접촉 회전자를 상기 림부에서 이격시키고, 상기 휠드럼의 회전 속도가 기 설정된 속도 이상이면 상기 접촉 회전자를 상기 림부에 접촉시키도록 상기 이동 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 발전모듈은, 상기 너클부 또는 상기 캘리퍼부에 설치되는 발전기; 및 상기 발전기에 축결합되고, 상기 휠드럼에 이격되게 배치되며, 상기 휠드럼의 회전시 발생되는 유도기전력에 의해 회전되는 비접촉 회전자를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 휠드럼에서 발전모듈의 발전량이 가장 큰 림부에서 전기 에너지를 생산할 수 있으므로, 배터리모듈의 전기 충전량을 가장 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 배터리모듈을 1회 충전하고 차량을 주행할 경우, 발전모듈에 의해 계속적으로 배터리모듈이 충전되므로, 배터리모듈의 1회 충전시 차량의 주행거리를 현저히 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 너클부와 캘리퍼부를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 발전모듈을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 발전모듈의 제1실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 발전모듈의 제2실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 발전모듈의 제3실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 이동 구동부의 제1실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 이동 구동부의 제2실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 이동 구동부의 제3실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 발전모듈의 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치의 제어방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 발전장치의 일 실시예를 설명한다. 차량용 발전장치를 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 너클부와 캘리퍼부를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 발전모듈을 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치(100)는 너클부(120), 캘리퍼부(130) 및 발전모듈(140)을 포함한다.
차량에는 전방휠(미도시)과 후방휠(미도시)이 설치되고, 전방휠과 후방휠은 휠드럼(110)을 포함한다. 휠드럼(110)은 타이어(미도시)의 중심부를 이루도록 설치된다. 휠드럼(110)은 휠허브(111)(wheel hub)와, 휠허브(111)의 중심에서 회전반경이 가장 큰 위치에 배치되는 림부(113)(rim)를 포함한다. 휠드럼(110)의 내측에는 너클부(120)가 설치되고, 너클부(120)의 외측에는 캘리퍼부(130)가 배치된다.
너클부(120)는 너클 바디(121), 제1너클암(122), 제2너클암(123), 제3너클암(124) 상부 토크암(125) 및 하부 토크암(126)을 포함한다.
너클 바디(121)에는 휠베어링(미도시)이 설치된다. 너클 바디(121)에는 제1너클암(122), 제2너클암(123), 제3너클암(124) 상부 토크암(125) 및 하부 토크암(126)이 일체로 연결된다. 따라서, 너클 바디(121)에 제1너클암(122), 제2너클암(123), 제3너클암(124) 상부 토크암(125) 및 하부 토크암(126)을 연결하기 위해 별도의 체결볼트와 같은 체결부재를 사용하지 않아도 되므로, 차량의 중량을 감소시킬 수 있다. 또한, 차량의 조립 시간을 단축시키고, 조립 공차가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
제1너클암(122)은 너클 바디(121)의 상측으로 연장되고, 쇽업쇼버(미도시)에 연결된다. 제2너클암(123)은 너클 바디(121)의 하측으로 연장되고, 로어암(미도시)에 연결된다. 제3너클암(124)은 제1너클암(122)과 제2너클암(123) 사이에서 너클 바디(121)로부터 연장되고, 타이로드 엔드부(미도시)에 연결된다. 상부 토크암(125)은 너클 바디(121)의 일측에서 연장된다. 하부 토크암(126)은 너클 바디(121)의 일측에서 상부 토크암(125)의 하측에 형성된다.
캘리퍼부(130)는 상부 토크암(125)과 하부 토크암(126)에 결합된다. 캘리퍼부(130)는 캘리퍼 바디(131), 캘리퍼 바디(131)의 내측에 배치되는 브레이크 디스크(133)를 포함한다. 캘리퍼 바디(131)는 캘리퍼 체결볼트(135)에 의해 상부 토크암(125)과 하부 토크암(126)에 결합된다.
발전모듈(140)은 휠드럼(110)의 림부(113)에 의해 회전되도록 너클부(120) 또는 캘리퍼부(130)에 결합된다. 림부(113)는 휠드럼(110)의 회전중심에서 가장 반경이 큰 위치에 원주방향을 따라 환형으로 배치되는 구성이다. 발전모듈(140)은 배터리모듈(163)에 전기적으로 연결된다. 배터리모듈(163)은 차량의 하측 플로어(미도시)에 설치된다. 발전모듈(140)이 림부(113)에 의해 회전되므로, 휠드럼(110)의 회전시 회전반경이 가장 큰 림부(113)에 의해 발전모듈(140)이 구동됨에 따라 발전모듈의 회전 속도가 가장 빨라진다.
따라서, 휠드럼(110)에서 발전모듈(140)의 발전량이 가장 큰 림부(113)에서 전기 에너지를 생산할 수 있으므로, 배터리모듈(163)의 전기 충전량을 가장 증대시킬 수 있다. 또한, 배터리모듈(163)을 1회 충전하고 차량을 주행할 경우, 발전모듈(140)에 의해 계속적으로 배터리모듈(163)이 충전되므로, 배터리모듈(163)의 1회 충전시 차량의 주행거리를 현저히 증가시킬 수 있다.
발전모듈(140)은 4개의 휠에 각각 설치되거나, 일부의 휠에만 설치될 수 있다. 발전모듈(140)의 설치 개수는 차량의 중량 및 차량의 제조 비용을 고려하여 적절하게 변경될 수 있다. 본 발명에서는 발전모듈(140)이 휠드럼(110)에서 가장 큰 회전반경을 갖는 림부(113)에 의해 발전되는 한 다양한 형태가 적용될 수 있다.
발전모듈(140)은 너클부(120) 또는 캘리퍼부(130)에 설치되는 발전기(143)와, 발전기(143)에 축결합되고, 휠드럼(110)의 회전력에 의해 회전되도록 림부(113)에 접촉되는 접촉 회전자(141)를 포함한다. 발전기(143)는 브라켓(147)에 의해 너클부(120), 캘리퍼 바디(131) 또는 캘리퍼 체결볼트(135)에 설치될 수 있다. 발전모듈(140)은 너클부(120)와 캘리퍼부(130)에 하나씩 설치되거나 너클부(120)나 캘리퍼부(130)에 2개 이상씩 설치될 수도 있다.
발전기(143)는 브라켓(147)에 결합되는 모터 하우징(미도시)의 내부에 배치되는 스테이터(144)와, 스테이터(144)의 내부에 회전 가능하게 배치되는 로터(145)를 포함한다. 접촉 회전자(141)는 로터(145)의 중심축에 축결합된다. 접촉 회전자(141)가 휠드럼(110)에서 가장 큰 회전반경을 갖는 림부(113)에 접촉되므로, 휠의 1회전시 접촉 회전자(141)의 회전 속도가 가장 커짐에 따라 발전모듈(140)의 발전량을 극대화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 발전모듈의 제1실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 림부(113)는 림부(113)의 원주방향을 따라 설치되는 기어링부(113a)를 더 포함하고, 접촉 회전자(141)는 기어링부(113a)에 맞물려 회전되도록 설치되는 피니언부(141a)(pinion)일 수 있다. 기어링부(113a)의 직경은 림부(113)의 직경과 유사하게 대략 40-45cm 정도로 형성되고, 피니언부(141a)의 직경은 대략 3cm 정도로 형성되어 기어비를 극대화시킬 수 있다. 기어링부(113a)에는 림부(113)에 원주방향을 따라 톱니부가 형성된다. 피니언부(141a)의 외주면에 기어링부(113a)에 맞물리도록 톱니부가 형성된다. 휠의 회전시 피니언부(141a)가 기어링부(113a)에 맞물로 회전되므로, 기어링부(113a)와 피니언부(141a)의 기어비를 극대화시켜 발전모듈(140)의 발전량을 현저히 증가시킬 수 있다. 또한, 피니언부(141a)가 기어링부(113a)에 맞물리게 설치되므로, 휠의 고속 회전시 피니언부(141a)가 기어링부(113a)에서 슬립되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 발전모듈의 제2실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 림부(113)는 림부(113)의 원주방향을 따라 설치되는 마찰링부(113b)을 더 포함하고, 접촉 회전자(141)는 마찰링부(113b)와 마찰됨에 의해 회전되도록 설치되는 마찰롤러부(141b)일 수 있다. 마찰링부(113b)는 마찰력이 높은 마찰패드로 형성될 수 있다. 마찰링부(113b)의 직경은 림부(113)의 직경과 유사하게 대략 40-45cm 정도로 형성되고, 마찰롤러부(141b)의 직경은 대략 3cm 정도로 형성되어 마찰링부(113b)의 원주방향 길이와 마찰롤러부(141b)의 직경과의 차이를 극대화시킬 수 있다. 휠의 회전시 마찰롤러부(141b)가 마찰링부(113b)의 마찰력에 의해 회전되므로, 마찰링부(113b)의 원주방향 길이와 마찰롤러부(141b)의 직경과의 차이를 극대화시켜 발전모듈(140)의 발전량을 현저히 증가시킬 수 있다. 또한, 마찰롤러부(141b)가 마찰링부(113b)에 마찰되게 설치되므로, 휠의 고속 회전시 마찰롤러부(141b)가 마찰링부(113b)에서 슬립되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 발전모듈의 제3실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 림부(113)는 림부(113)의 원주방향을 따라 설치되는 기어링부(113c)를 포함하고, 접촉 회전자(141)는 기어링부(113c)와 맞물려 회전되도록 설치되는 회전 스크류(141c)를 포함한다. 기어링부(113c)에는 반경방향에 경사지게 형성되는 웜이 형성되고, 회전 스크류(141c)에는 웜기어가 형성될 수 있다. 기어링부(113c)의 직경은 림부(113)의 직경과 유사하게 대략 40-45cm 정도로 형성되고, 회전 스크류(141c)의 직경은 대략 3cm 정도로 형성되어 기어비를 극대화시킬 수 있다. 휠의 회전시 회전 스크류(141c)가 기어링부(113c)에 맞물로 회전되므로, 기어링부(113c)와 회전 스크류(141c)의 기어비를 극대화시켜 발전모듈(140)의 발전량을 현저히 증가시킬 수 있다. 또한, 회전 스크류(141c)가 기어링부(113c)에 맞물리게 설치되므로, 휠의 고속 회전시 회전 스크류(141c)가 기어링부(113c)에서 슬립되는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 이동 구동부의 제1실시예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 이동 구동부의 제2실시예를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 이동 구동부의 제3실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 발전모듈(140)은 접촉 회전자(141)를 림부(113)에 접촉 및 이격시키도록 발전기(143)에 연결되는 이동 구동부(150)를 더 포함한다. 이동 구동부(150)가 발전기(143)를 이동시켜 접촉 회전자(141)를 림부(113)에 접촉시키거나 이격시키므로, 휠의 회전 속도가 기 설정된 속도 이상에 도달될 때에 접촉 회전자(141)를 림부(113)에 접촉시켜 발전모듈(140)을 구동시킬 수 있다.
이동 구동부(150)는 발전기(143)를 이동시키도록 발전기(143)에 연결되는 스프링 실린더(151), 액추에이터(152) 및 공압 실린더(153) 중 어느 하나일 수 있다. 스프링 실린더(151)는 유체나 공기가 실린더에 공급됨에 따라 접촉 회전자(141)가 림부(113)에 접촉되고, 유체나 공기가 실린더에서 배출됨에 따라 접촉 회전자(141)가 림부(113)에서 이격되는 구조이다. 액추에이터(152)는 모터의 회전에 의해 접촉 회전자(141)를 이동시키는 구조이다. 공압 실린더(153)는 유체나 공기가 유입 및 배출됨에 따라 접촉 회전자(141)가 이동되는 구조이다. 이러한 이동 구동부(150)로는 다양한 형태의 구조가 적용될 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치에서 발전모듈의 변형예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 발전모듈(140)은 너클부(120) 또는 캘리퍼부(130)에 설치되는 발전기(143)와, 발전기(143)에 축결합되고, 휠드럼(110)에 이격되게 배치되며, 휠드럼(110)의 회전시 발생되는 유도기전력(induced elecromotive force)에 의해 회전되는 비접촉 회전자(142)를 포함한다. 비접촉 회전자(142)로는 n극과 s극이 교번으로 배치되는 영구자석을 적용한다. 비접촉 회전자(142)가 휠드럼(110)과 이격되게 배치되고, 휠드럼(110)과 비접촉 회전자(142)의 상대적인 회전 운동에 의해 유도기전력이 발생된다. 따라서, 비접촉 회전자(142)가 유도기전력에 의해 회전됨에 따라 발전기(143)의 로터(145)가 회전되면서 전기 에너지를 발전할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 13을 참조하면, 배터리모듈(163)은 제1구동모터(161)와 제2구동모터(162)에 연결된다. 제1구동모터(161)와 제2구동모터(162)는 배터리모듈(163)에 충전된 전기 에너지에 의해 구동됨에 따라 전방휠과 후방휠을 회전시킨다.
발전모듈(140)은 제1컨버터(165)에 연결되고, 제1컨버터(165)는 배터리모듈(163)에 연결된다. 제1컨버터(165)는 발전모듈(140)에서 발생된 교류 전기를 직류 전기로 변환하여 배터리모듈(163)에 제공한다. 발전모듈(140)은 림부(113)에 접촉되고, 휠더럼의 회전축에는 스피드 센서(167)가 설치되고, 스피드 센서(167)는 제어부(170)에 연결된다. 제어부(170)는 스피드 센서(167)에서 전송되는 신호에 의해 차량의 주행 속도를 측정한다. 제어부(170)는 주행 속도를 판단하여 발전모듈(140)의 구동 여부를 결정한다.
제어부(170)는 휠드럼(110)의 회전 속도가 기 설정된 속도 미만이면 접촉 회전자(141)를 림부(113)에서 이격시키고, 휠드럼(110)의 회전 속도가 기 설정된 속도 이상이면 접촉 회전자(141)를 림부(113)에 접촉시키도록 이동 구동부(150)를 제어한다. 따라서, 차량의 주행 속도가 전기 에너지의 유효 생산량에 도달될 때에만 발전모듈(140)을 구동시킬 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 14를 참조하면, 배터리모듈(163)은 제1구동모터(161)와 제2구동모터(162)에 연결된다. 제1구동모터(161)와 제2구동모터(162)는 배터리모듈(163)에 충전된 전기 에너지에 의해 구동됨에 따라 전방휠과 후방휠을 회전시킨다.
발전모듈(140)은 제1컨버터(165)에 연결되고, 제1컨버터(165)는 배터리모듈(163)에 연결된다. 제1컨버터(165)는 발전모듈(140)에서 발생된 교류 전기를 직류 전기로 변환하여 배터리모듈(163)에 제공한다. 또한, 발전모듈(140)은 제2컨버터(166)에 연결되고, 제2컨버터(166)는 차량 센서부(172)(각종 센서)에 연결된다. 발전모듈(140)은 림부(113)에 접촉되고, 휠더럼의 회전축에는 스피드 센서(167)가 설치되고, 스피드 센서(167)는 제어부(170)에 연결된다. 제어부(170)는 스피드 센서(167)에서 전송되는 신호에 의해 차량의 주행 속도를 측정한다. 제어부(170)는 주행 속도를 판단하여 발전모듈(140)의 구동 여부를 결정한다. 발전모듈(140)에서 차량 센서부(172)에 필요한 전기 에너지를 공급하고, 차량 센서부(172)에서 소모되고 남은 잉여 전기 에너지를 배터리모듈(163)에 제공한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치의 제어방법에 관해 설명하기로 한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 발전장치의 제어방법을 도시한 플로우차트이다.
도 15를 참조하면, 차량이 시동된다(S11). 이때, 배터리모듈(163)에 충전된 전기 에너지는 제1구동모터(161)와 제2구동모터(162)에 공급된다.
스피드 센서(167)에서 차량의 주행 속도를 측정한다(S12). 스피드 센서(167)는 휠의 회전 속도를 측정하여 속도에 관한 신호를 제어부(170)에 전송한다.
제어부(170)에서는 차량의 주행 속도가 기 설정 속도에 도달되는 지를 판단한다(S13). 이때, 기 설정된 속도는 제어부(170)에 미리 저장되어 있다. 제어부(170)에서 차량의 주행 속도가 기 설정된 속도에 도달되지 않았다고 판단되면, 발전모듈(140)은 구동되지 않는다.
제어부(170)에서 차량의 주행 속도가 기 설정된 속도에 도달되었다고 판단되면, 제어부(170)는 이동 구동부(150)를 구동하여 발전모듈(140)의 접촉 회전자(141)가 휠드럼(110)의 림부(113)에 접촉되게 한다(S14). 발전모듈(140)의 접촉 회전자(141)가 림부(113)에 접촉됨에 따라 발전기(143)에서 전기 에너지가 발생된다.
림부(113)는 휠드럼(110)의 회전중심에서 가장 반경이 큰 위치에 원주방향을 따라 환형으로 배치되는 구성이다. 발전모듈(140)이 림부(113)에 의해 회전되므로, 휠드럼(110)의 회전시 회전반경이 가장 큰 림부(113)에 의해 발전모듈(140)이 구동됨에 따라 발전모듈의 회전 속도가 가장 빨라진다.
따라서, 휠드럼(110)에서 발전모듈(140)의 발전량이 가장 큰 림부(113)에서 전기 에너지를 생산할 수 있으므로, 배터리모듈(163)의 전기 충전량을 가장 증대시킬 수 있다. 또한, 배터리모듈(163)을 1회 충전하고 차량을 주행할 경우, 발전모듈(140)에 의해 계속적으로 배터리모듈(163)이 충전되므로, 배터리모듈(163)의 1회 충전시 차량의 주행거리를 현저히 증가시킬 수 있다.
발전모듈(140)에서 발생되는 전기 에너지가 제2컨버터(166)에 전송된다(S15). 제2컨버터(166)는 발전모듈(140)에서 발생된 전기 에너지를 교류 전류로 변환한다.
제2컨버터(166)에서 변환된 전기 에너지가 차량 센서부(172)에 공급된다(S16). 따라서, 차량 센서부(172)가 발전모듈(140)에서 전송된 전기 에너지에 의해 구동될 수 있다.
제어부(170)에서는 차량 센서부(172)에서 소모되고 남은 잉여 전기 에너지가 잔존하는지 판단한다(S17).
제어부(170)에서는 잉여 전기 에너지를 제1컨버터(165)에 공급하고, 제1컨버터(165)는 전기 에너지를 변환하여 배터리부에 제공한다(S18).
제어부(170)에서는 발전모듈(140)의 발전량을 실시간으로 모니터링한다(S19). 모니터링되는 발전량은 디스플레이부에 다양한 방식으로 표시된다(S20). 디스플레이부는 차량에 구비된 디스플레이패널일 수 있다.
제어부(170)에서는 모니터링되는 발전량을 연산하여 최적 발전 구간을 산출한다(S21). 최적 발전 구간은 특정 운행 속도 구간에서 발전모듈(140)의 발전량이 최대로 발생될 수 있는 속도 구간을 의미한다. 따라서, 발전모듈(140)이 비효율 속도 구간에서 구동되는 것을 방지할 수 있다.
제어부(170)에서는 접촉 회전자(141)가 림부(113)에 접촉되는 발전 속도 구간을 보정한다(S22). 이렇게 보정된 최적 발전 구간은 다음번 차량 운행시 발전모듈(140)이 구동되는 속도 구간이 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100: 발전장치 110: 휠드럼
111: 휠허브 113: 림부
113a,113c: 기어링부 113b: 마찰링부
120: 너클부 121: 너클 바디
122: 제1너클암 123: 제2너클암
124: 제3너클암 125: 상부 토크암
126: 하부 토크암 130: 캘리퍼부
131: 캘리퍼 바디 133: 브레이크 디스크
135: 캘리퍼 체결볼트 140: 발전모듈
141: 접촉 회전자 141a: 피니언부
141b: 마찰롤러부 141c: 회전 스크류
142: 비접촉 회전자 143: 발전기
144: 스테이터 145: 로터
147: 브라켓 150: 이동 구동부
151: 스프링 실린더 152: 액추에이터
153: 공압 실린더 161: 제1구동모터
162: 제2구동모터 163: 배터리모듈
165: 제1컨버터 166: 제2컨버터
167: 스피드 센서 170: 제어부
172: 차량 센서부

Claims (9)

  1. 휠드럼과 동축을 이루도록 설치되는 너클부;
    휠을 제동하도록 상기 너클부에 결합되는 캘리퍼부; 및
    상기 휠드럼의 림부에 의해 회전되도록 상기 너클부 또는 상기 캘리퍼부에 결합되는 발전모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발전모듈은,
    상기 너클부 또는 상기 캘리퍼부에 설치되는 발전기; 및
    상기 발전기에 축결합되고, 상기 휠드럼의 회전력에 의해 회전되도록 상기 림부에 접촉되는 접촉 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 림부는 상기 림부의 원주방향을 따라 설치되는 기어링부를 포함하고,
    상기 접촉 회전자는 상기 기어링부에 맞물려 회전되도록 설치되는 피니언부인 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 림부는 상기 림부의 원주방향을 따라 설치되는 마찰링부를 포함하고,
    상기 접촉 회전자는 상기 마찰링부와 마찰됨에 의해 회전되도록 설치되는 마찰롤러부인 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 림부는 상기 림부의 원주방향을 따라 설치되는 기어링부를 포함하고,
    상기 접촉 회전자는 상기 기어링부와 맞물려 회전되도록 설치되는 회전 스크류인 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 발전모듈은,
    상기 접촉 회전자를 상기 림부에 접촉 및 이격시키도록 상기 발전기에 연결되는 이동 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이동 구동부는 상기 발전기를 이동시키도록 상기 발전기에 연결되는 스프링 실린더, 액추에이터 및 공압 실린더 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 휠드럼의 회전 속도가 기 설정된 속도 미만이면 상기 접촉 회전자를 상기 림부에서 이격시키고, 상기 휠드럼의 회전 속도가 기 설정된 속도 이상이면 상기 접촉 회전자를 상기 림부에 접촉시키도록 상기 이동 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 발전모듈은,
    상기 너클부 또는 상기 캘리퍼부에 설치되는 발전기; 및
    상기 발전기에 축결합되고, 상기 휠드럼에 이격되게 배치되며, 상기 휠드럼의 회전시 발생되는 유도기전력에 의해 회전되는 비접촉 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005078341A (ja) * 2003-08-29 2005-03-24 Ntn Corp ワイヤレスセンサシステムおよびワイヤレスセンサ付軸受装置
KR20110002267A (ko) * 2009-07-01 2011-01-07 조현국 발전기능을 겸하는 자동차용 브레이크
KR20110127848A (ko) * 2010-05-20 2011-11-28 주식회사 이브텍 발전형 제동 장치

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