KR20230118895A

KR20230118895A - 개선된 공기역학 시스템이 구비된 차량

Info

Publication number: KR20230118895A
Application number: KR1020237022716A
Authority: KR
Inventors: 루카 브론돌로
Original assignee: 이베코 에스. 피. 에이.
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2023-08-14
Also published as: CN117177873A; EP4263255A1; IT202000031532A1; WO2022130148A1

Abstract

본 발명에 의해 제공되는 차량(1)은, 캐빈(2), 공간(4)에 의하여 상기 캐빈(2)으로부터 분리된 트레일러(3), 적어도 부분적으로 상기 공간(4) 내에 수용되는 적어도 하나의 열교환기(7), 및 상기 열교환기(7)를 수용하도록 구성된 공간(11)을 한정하는 공기역학 시스템(10)을 포함하고, 상기 공기역학 시스템(10)은 상기 열교환기(7)를 떠나는 공기의 유동(F")을 상기 트레일러(3) 주위로 지향시키기 위하여 상기 유동(F")을 채널링시키는 치수를 갖는다.

Description

개선된 공기역학 시스템이 구비된 차량

[관련 출원의 상호 참조]

본원은 2020.12.18.자로 출원된 이탈리아 특허출원 제102020000031532호에 기초한 우선권주장을 수반하는바, 이 문헌의 내용은 그 전체가 참조로서 여기에 포함된다.

[기술 분야]

본 발명은 개선된 공기역학 시스템를 포함하는 대형(heavy-duty) 차량에 관한 것으로서, 특히 수소에 의해 동력을 얻는(hydrogen-powered) 대형 차량에 관한 것이다

차량 추진을 위한 화석 에너지원을 대체할 필요가 증가하고 있다. 이와 같은 필요성은 높은 추진 사양을 충족시켜야 하는 트럭과 같은 대형 및 상용 차량에서 더 크다.

화석 에너지원을 대체하기 위한 공지의 해결안은 연료 전지와 같은 수소 구동 시스템을 사용하는 것이다.

그러나, 이와 같은 연료 전지는 과열 방지를 위하여 지속적으로 컨디셔닝(conditioning)될 필요가 있다. 따라서, 보통 차량 캐빈 뒤의 공간, 즉 트럭의 캐빈과 트레일러 사이에 있는 공간 내의 높은 위치에 배치되는 추가적인 열교환기를 제공하는 방안이 공지되어 있다.

이 위치에서, 열교환기는, 열교환기 내부에서 유동하는 에어 컨디셔닝 유체(air conditioning fluid)와의 유리한 열교환을 허용하기 위하여, 캐빈의 상부 벽 위로 유동하는 공기의 유동을 받아들인다.

그러나, 이와 같은 구성에는 두 가지 문제점이 있다.

첫째, 상기 열교환기의 배치로 인하여 캐빈 뒤의 공기 유동의 난류가 증가한다. 이것은 항력으로 알려진, 차량의 운동에 대한 저항력을 발생시킨다.

또한, 가열된 채로 상기 열교환기를 이탈하는 난류 공기는 열교환기 주위를 재순환하는 경향이 있으며, 이로 인하여 열역학적 효율이 저하된다.

따라서, 대형 차량의 연료 전지의 열 성능 또는 차량의 전체적인 공기역학에 불리하지 않은, 대형 차량의 연료 전지의 냉각 회로에 전용되는 열교환기 설비를 제공할 필요가 있다.

본 발명은 경제적이고 최적화된 방식으로 전술된 요건들을 충족시킴을 목적으로 한다.

전술된 목적은 첨부된 독립항에 기재된 공기역학 시스템을 구비한 차량에 의해 달성된다.

본 발명의 추가적인 바람직한 실시예들은, 전출된 독립항에 관련된 청구항들 또는 종속항들에 기재되어 있다.

아래에서 하기 첨부 도면들을 참조로 하되 비제한적인 예로서 설명되는 본 발명의 실시예에 의하여 본 발명이 보다 잘 이해될 것이다.
도 1 에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기역학 시스템을 포함하는 대형 차량의 일부분을 나타내는 개략적 측면도가 도시되어 있다.
도 2 에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기역학 시스템을 포함하는 대형 차량의 일부분을 나타내는 사시도가 도시되어 있다.
도 3 에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기역학 시스템을 포함하는 대형 차량의 일부분의 개략적 측면도가 도시되어 있다.
도 4 에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기역학 시스템을 포함하는 대형 차량의 일부분을 나타내는 사시도가 도시되어 있다.

도 1 에서, 참조번호 1 은 세미-트레일러(semi-trailer)(3)를 견인하도록 구성된 캐빈(2)을 포함하는, 예컨데 트럭인 대형 차량 전체를 지시한다.

명백히, 캐빈(2) 및 세미-트레일러(3)는 임의의 형상을 가질 수 있으며, 이들은 보통의 경우 상기 대형 차량의 종축(A)을 따라서 공간(4)에 의해 이격된다.

구체적으로, 캐빈(2)은 운전자를 위한 객실을 한정하는 복수의 벽(2')들, 특히 루프(2a) 및 후방벽(2b)을 포함한다.

바람직하게는, 공지된 바와 같이, 차량(1)이 캐빈(2)과 세미-트레일러(3) 사이에 공간(4)을 측방향에서 한정하도록 의도되고 차량의 공기역학특성을 향상시키는 측부 폐쇄 요소(5)를 포함한다.

차량(1)은 적어도 부분적으로 수소로부터 동력을 얻으며, 따라서 이를 위한 연료 전지들(미도시)을 포함한다. 따라서, 차량(1)에는 연료 전지들을 미리 정해진 작동 온도로 유지하도록 구성된 컨디셔닝 시스템이 제공된다.

유리하게는, 상기 컨디셔닝 시스템의 일부분이 상기 공간(5) 내에 배치되며, 특히 유리하게는 캐빈(2)에 보유되는 적어도 하나의 열교환기(7) 및 배기 수단(8)이 상기 공간 내에 수용된다. 도시된 예에서는, 축(A)에 대해 횡방향에서 측방향으로 접촉하게 배치된 두 개의 열교환기(7)들과 배기 수단(8)으로서 복수의 전기 팬들이 개시되어 있다.

개략적으로 도시된 바와 같이, 배기 수단(8)은 축(A)에 대해 차량의 이동방향을 따라서 적어도 하나의 열교환기(7)의 후방에 배치되는데, 이것은 유입되는 공기 유동(F')이 캐빈의 루프(2a)를 넘어 유동한 후 흡입됨과, 열교환기(7)로부터의 과열되고 배출되는 공기 유동(F")의 방출을 증진시키기 위한 것이다.

본 발명에 의하면, 도 1 및 도 2 를 참조할 때, 차량(1)에는 공간(4) 내에 수용되며 공간(11)을 한정하는 공기역학 시스템(10)이 제공되는바, 상기 공간(11) 내에는 상기 적어도 하나의 열교환기(7)와 배기 수단(8)이 수용되고, 상기 공기역학 시스템(10)은 배기 수단(8)으로부터 이탈하는 공기의 유동(F")이 세미-트레일러(3) 주위로 향함으로써 공간(4) 내에서의 와류의 형성이 방지되도록 공기의 유동(F")을 채널링시키는 치수를 갖는다. 특히, 상기 공기의 유동(F")은 세미-트레일러(3) 위로 지향됨이 유리하다.

보다 구체적으로, 공기역학 시스템(10)은 유리하게는 캐빈(2)에 의해 보유되는 박스 형상 요소(12)를 포함하며, 또한 공간(11)을 측방향에서 한정하고 축방향에서는 전방 개구(13) 및 후방 개구(14)를 형성하는 복수의 벽들을 포함한다. 특히, 상기 전방 개구(13)는 적어도 부분적으로, 그리고 바람직하게는 전체적으로 상기 적어도 하나의 열교환기(7)에 의해 점유되고, 후방 개구(14)는 비워진다.

상세히 설명하면, 상기 개구들(13, 14)은 실질적으로 사각형의 형상을 갖는다. 바람직하게는, 상기 개구들(13, 14)이 속하는 평면들에 대해 직각인 축들은, 축(A)에 대해 수직인 축에 대해 경사를 이룬다. 보다 상세하게, 상기 개구들(13, 14)은 서로 평행하지 않는 평면들 내에 포함된다.

유리하게는, 상기 유동(F")을 세미-트레일러(3) 위로 지향시키기 위하여, 후방 개구(14)는 적어도 부분적으로 상방향으로 돌려져 있다.

특히, 상기 박스(12)의 형상은 전방 개구(13)와 후방 개구(14) 사이에서 테이퍼져서 점차 감소하는 횡단면을 갖는데, 이로써 큰 표면적을 가진 열교환기(7)의 수용이 가능하게 됨과 동시에, 그로부터 이탈하는 공기의 유동(F")이 가속된다.

도 3 및 도 4 에 도시된 대안적 실시예에 따르면, 공기역학 시스템(10)은 캐빈(2) 주위, 특히 캐빈(2) 위로 통과하는 공기 유동(F')이 적어도 하나의 열교환기(7)를 통과하게끔 운반하도록 구성된다.

이 경우, 공기역학 시스템(10)은 유리하게는 캐빈(2)에 보유되고 내부 공간(16)을 한정하는 추가 박스 요소(15)를 포함한다. 특히, 추가 박스 형상 요소(15)는 측방향에서 공간(16)을 한정하고 축방향으로는 전방 개구(17) 및 후방 개구(18)를 형성하는 복수의 벽들을 포함한다. 특히, 전방 개구(17)는 비어 있으며, 후방 개구(18)는 전방 개구(13)를 대면한다.

유리하게는, 상기 두 개의 박스들(12, 15)이 단일체로 제작될 수 있으며, 이로써 후방 개구(18)와 전방 개구(13)는 일치하게 된다. 또한, 추가 박스(15)와 관련하여, 상기 개구들(16, 17)은 실질적으로 사각형인 형상을 가지며, 이들이 속하는 평면들에 대해 직각인 축들은 축(A)에 대해 수직인 축에 대해 경사를 이룬다. 구체적으로, 상기 개구들(16, 17)도 서로 평행하지 않은 평면들에 포함된다.

유리하게는, 상기 전방 개구(17)가 적어도 부분적으로 캐빈(2)의 루프(2a)의 위에 배치된다.

특히, 상기 박스(15)의 형상은 전방 개구(17) 및 후방 개구(18) 사이에서 테이퍼져서 횡단면적이 점진적으로 증가하는바, 이것은 큰 표면적을 가진 열교환기(7)의 수용을 가능하게 함과 동시에, 유입되는 유동(F')의 채널링을 가능하게 하되 와류 형성으로 인한 분산없이 그 채널링을 가능하게 하기 위한 것이다.

도시되지 않은 대안적 실시예에서, 상기 개구(14), 그리고 존재한다면 개구(17)는 개별의 박스 형상 요소(12, 15)의 단부 부분에 한정되되, 개별의 개구(14 또는 17)의 위치 및/또는 경사가 변화될 수 있게끔 상기 단부 부분이 조정가능하게 구성되는데, 이것은 캐빈(2) 및 세미-트레일러(3)의 상이한 구성, 즉 상이한 기하형태를 커버할 수 있도록 하기 위한 것이다.

특히, 상기 조정가능한 단부 부분은 다양한 방식으로 제작될 수 있는바, 예를 들면 벨로우즈 부분(bellows portion) 또는 텔레스코픽 부분(telescopic portion)으로 구성되고, 이들은 예를 들어 전자기계적 액추에이터 또는 유압 액추에이터와 같은 특정의 액추에이터에 의해 작동될 수 있다. 유리하게는, 상기 유동(F")이 세미-트레일러 위로, 그리고 존재한다면 캐빈(2)의 루프(2a)에 위치하는 개구(17)를 통해 통과함이 허용되게 하는 개구(14)의 위치가 상기 조정에 의하여 얻어질 것이다.

전술된 본 발명에 따른 공기역학 시스템이 구비된 차량의 실시예의 작동은 다음과 같다.

도 1 및 2 를 참조하면, 캐빈(2)의 루프(2a)를 넘어 유동하는 공기의 유동(F')은 직접 열교환기(7)들과 맞닥뜨리며, 배기 수단(8)의 흡입에 의해 강제되어 박스(12)를 통과하고, 상기 박스(12)는 유동(F')을 세미-트레일러(3) 위로 지향시킨다.

도 3 및 도 4 를 참조하면, 캐빈(2)의 루프(2a)를 넘어 유동하는 공기의 유동(F')은 열교환기(7)들에 걸쳐 유동하도록 채널링되고, 배기 수단(8)의 흡입에 의해 강제되어 박스(12)를 통과하고, 상기 박스(12)는 유동(F')을 세미-트레일러(3) 위로 지향시킨다.

전술된 내용으로부터, 본 발명에 따른 공기역학 시스템이 구비된 차량의 장점들을 명확히 알 수 있다.

여기에서 개시된 공기역학 시스템에 의하면, 공기역학적 항력을 대략 4% 감소시킴이 가능하고, 또한 공간(4) 내의 낮은 온도로 인하여 열교환기(7)들의 효율을 증가시킴이 가능하다.

재차 설명하건데, 추가 박스를 포함하는 실시예의 경우, 공기 유동을 열교환기들로 채널링시킴이 가능하며, 이로써 열교환기들의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 여기에서 개시된 공기역학 시스템은 캐빈(2) 및 트레일러(3)의 어떠한 유형 및 기하형태에 대하여도 조정 및 사용될 수 있다.

마지막으로, 청구범위에 기재된 보호범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 본 발명에 따른 공기역학 시스템에 대해 다양한 변형 및 변경이 가해질 수 있다.

명백히, 열교환기 및 배기 수단의 유형 및 갯수는 임의적이다. 이와 같은 점은 캐빈 및 트레일러의 유형 및 기하형태에 있어서도 마찬가지이다.

또한, 상기 박스 또는 개구들의 테이퍼진 형상은 상이할 수 있다.

Claims

캐빈(cabin)(2)을 포함하고 또한 트레일러(trailer)(3)를 견인하도록 구성된 차량(1)으로서,
견인될 때 상기 트레일러(3)와 상기 캐빈(2) 사이에는 공간(4)이 한정되고, 상기 차량(1)은 상기 공간(4) 안에 적어도 부분적으로 수용되는 적어도 하나의 열교환기(7)를 포함하며, 상기 차량(1)은 공간(11)을 한정하는 공기역학 시스템(aerodynamic system)(10)을 포함하고,
상기 공간(11)은, 상기 열교환기(7)를 수용하도록 구성되고, 또한 상기 열교환기(7)로부터 나오는 공기의 유동(F")을 상기 트레일러(3) 주위로 지향시키도록 상기 유동(F")을 안내하게끔 구성되는, 차량.
제1항에 있어서,
상기 공기역학 시스템(10)은 상기 공기의 유동(F")을 상기 트레일러(3) 위로 안내하는, 차량.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 공기역학 시스템(10)은, 상기 공간(11), 상기 캐빈(2)을 향해 대면하는 전방 개구(front opening)(13), 및 상기 트레일러(3)를 대면하는 후방 개구(14)를 한정하는 박스(box)(12)를 포함하고,
상기 후방 개구(14)는 비어있는 한편, 상기 전방 개구(13)는 상기 적어도 하나의 열교환기(7)를 수용하는, 차량.
제3항에 있어서,
상기 박스(12)는 상기 전방 개구(13)와 상기 후방 개구(14) 사이에서 테이퍼진 단면(tapered cross section)을 가지며, 상기 후방 개구(14)는 상기 전방 개구(13)보다 작은 면적의 통로를 한정하는, 차량.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공기역학 시스템(10)은, 상기 캐빈(2) 주위에서 유동하는 공기 유동(F')의 유입을 상기 적어도 하나의 열교환기(7)를 향해 안내하도록 더 구성되는, 차량.
제5항에 있어서,
상기 공기역학 시스템(10)은 상기 캐빈(2)의 루프(2a)를 통해 유동하는 상기 공기의 유동(F')을 채널링(channelling)시키는, 차량.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 공기역학 시스템(10)은, 상기 공간(16), 상기 캐빈(2)을 향해 대면하는 전방 개구(13), 및 후방 개구(14)를 한정하는 추가 박스(15)를 포함하고,
상기 전방 개구(17)는 비어있는 한편, 상기 후방 개구(18)는 상기 박스(12)의 상기 전방 개구(13)를 대면하는, 차량.
제7항에 있어서,
상기 박스형상의 박스들(12, 15)은 단일체로 제작되는, 차량.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 추가 박스(15)는 상기 전방 개구(17)와 상기 후방 개구(18) 사이에서 테이퍼진 단면을 가지고, 상기 후방 개구(18)는 상기 전방 개구(17)보다 큰 면적의 통로를 한정하는, 차량.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 후방 개구(14)는 상기 박스(12)의 단부 부분(end portion)에 만들어지고, 상기 단부 부분은 상기 후방 개구(14)의 위치 및/또는 경사를 변화시키게끔 조정 가능한, 차량.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전방 개구(17)는 상기 추가 박스(15)의 단부 부분에 만들어지고, 상기 단부 부분은 상기 전방 개구(17)의 위치 및/또는 경사를 변화시키게끔 조정 가능한, 차량.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량은 배기 수단(ventilation means)(8)을 포함하고,
상기 배기 수단(8)은 상기 유동(F', F")과 관련하여 상기 열교환기(7)로부터의 하류에서 상기 공기역학 시스템(10)에 수용되는, 차량.
앞선 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차량은 적어도 하나의 연료 전지(fuel cell) 및 상기 연료 전지를 위한 컨디셔닝 시스템(conditioning system)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 열교환기(7)는 상기 컨디셔닝 시스템의 일부를 형성하는, 차량.