WO2011062307A1 - 차량용 발전장치 - Google Patents

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WO2011062307A1
WO2011062307A1 PCT/KR2009/006763 KR2009006763W WO2011062307A1 WO 2011062307 A1 WO2011062307 A1 WO 2011062307A1 KR 2009006763 W KR2009006763 W KR 2009006763W WO 2011062307 A1 WO2011062307 A1 WO 2011062307A1
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power generation
wheel
generation module
rotating disk
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PCT/KR2009/006763
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공종현
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주식회사 도시환경이엔지
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    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle power generation apparatus, and more particularly, to generate electricity by using pressure applied to a wheel of a vehicle while the vehicle is driving, and for providing a power source of a vehicle driven by using electricity such as an electric vehicle or a hybrid vehicle. It relates to a power generation device.
  • automobiles obtain driving power by rotating wheels through the power generated from burning fossil fuels such as gasoline or diesel.
  • fossil fuels such as gasoline or diesel.
  • the conventional automobile is evaluated as one of the main factors of environmental pollution because of greenhouse gases such as carbon dioxide generated in the combustion process of fossil fuel and various pollutants.
  • Hybrid cars currently in mass production often use an electric motor and an internal combustion engine selectively according to the speed section of the car.
  • the low speed section uses the electric motor to drive the wheels.
  • the operating time in the low speed section becomes long, such as the congestion situation in the city, it is difficult to secure enough power to the electric motor. There was a problem that could cause problems such as increase.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0008137 discloses a self-powered device for an electric vehicle.
  • the disclosed electric vehicle is fixedly mounted to the rear wheels on both sides of the vehicle, and a bevel gear device is installed on a wheel shaft mounted to rotate simultaneously with the rear wheel by a bearing, and a large rotary wheel rotated by the bevel gear device is installed. It is provided with a high speed generator which is driven by a large rotary wheel to charge a battery.
  • Korean Patent Laid-Open No. 2000-010126 discloses an auxiliary charging device for an electric vehicle.
  • the disclosed electric vehicle includes a hopper for collecting air flowing through the front or both sides of the vehicle, a fan for generating rotational force through the wind flowing through the hopper, and a hand driving force intermitter for transmitting and shortening the driving force of the fan to the generator. And a rotation speed detection sensor for detecting the rotation speed of the fan by an electrical signal, and a solar cell installed at the stake of the vehicle.
  • the above-described conventional techniques cannot generate power using the pressure that the wheels receive while the vehicle is in contact with the ground.
  • the present invention has been made to solve the above problems, by generating power through the pressure applied to the wheels of the driving of the vehicle for generating a vehicle power generation apparatus that can achieve a stable supply of electricity used for driving an electric vehicle or a hybrid vehicle
  • the purpose is to provide.
  • Vehicle power generation apparatus is mounted on the wheel of the vehicle, when the wheel rotates, a power generation module including a plurality of piezoelectric elements to be generated by the pressure transmitted through the wheel from the ground, and the electricity generated from the power generation module And a connection unit for electrically connecting the capacitor with the power generation module and the capacitor.
  • the power generation module includes a support member installed to be wrapped by a tire on a flange of the wheel, and the piezoelectric element installed on the support member, and the connection unit is installed on an axle supporting the wheel and is circumferentially formed on one side thereof.
  • Rotating disk having the same contact terminal extending along the direction, one side is electrically connected to the power generation module and the other side is connected to the rotating disk, the power supply member connected to the rotating disk, the vehicle body or the frame of the vehicle is supported on the two contact terminals It is preferred to have a contact connection with a brush in contact.
  • the auxiliary power generation unit may further include an auxiliary power generation unit that generates power by vibrating force of the vehicle, wherein the auxiliary power generation unit is installed on the frame or axle of the vehicle and has an auxiliary power generation module having piezoelectric elements, and when the vehicle vibrates up and down, It includes a pressing member mounted to the vehicle body so as to press the auxiliary power generation module, the pressing member is preferably formed of a cushioning material having an elastic force.
  • Vehicle power generation apparatus is generated by the pressure received as the wheel rotates, there is an advantage that can effectively assist the charging of electricity to be used as the power of the electric vehicle or hybrid vehicle.
  • FIG. 1 is a partial excerpt perspective view showing a vehicle power generation apparatus according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the vehicle power generator of FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the vehicular power generation device of FIG.
  • FIG. 1 to 3 illustrate an embodiment of a vehicle power generation apparatus 100 according to the present invention.
  • the vehicle power generation apparatus 100 includes a power generation module 20 installed on the wheel 10, an auxiliary power generation unit 40 to generate power using the vibration force of the vehicle, a capacitor for storing the generated electricity, It includes a connection unit for electrically connecting the power generation module 20 and the capacitor.
  • the power generation module 20 generates power through the pressure received from the ground by the wheel 10 according to the rotation of the wheel 10, so as to be wrapped by the wheel 10 in the flange portion 12 of the wheel 11. Is mounted.
  • the power generation module 20 includes a support member 21 installed on the wheel 11 and a plurality of piezoelectric elements 22 installed on the support member 21.
  • the piezoelectric element 22 is also called a piezo element, and generates electricity when pressure or force is applied from the outside.
  • the wheel 10 makes a rolling motion while contacting the ground according to the driving of the vehicle, and is continuously pressurized from the ground. Therefore, the power generation module 20 including the piezoelectric element 22 is installed on the wheel 11 to generate power using this pressure.
  • the piezoelectric element 22 adjacent to the tire 16 in contact with the ground is pressurized by air pressure.
  • the piezoelectric element 22 generates power.
  • the support member 21 is provided such that the piezoelectric elements 22 can be installed along the circumferential direction of the wheel 11, and the respective piezoelectric elements 22 can be electrically connected to the support member 21.
  • the element 22 is formed of a PCB plate having a mounting hole in which the element 22 can be mounted.
  • the capacitor is for storing electricity generated by the power generation module 20 or the auxiliary power generation unit 40 to be described later, and a secondary battery or a large capacity capacitor capable of charging and discharging may be applied.
  • the electricity charged in the capacitor may be used as a driving power of an electric vehicle or a hybrid vehicle or an auxiliary power source for driving the vehicle.
  • connection unit is for interconnecting the capacitor and the power generation module 20.
  • the connecting means 30 of the present embodiment is a power connecting member 31 extending from the power generation module 20, the rotating disk 32 and the contact connecting portion 35 is installed on the axle (13) Include.
  • the power connection member 31 is an electric wire cable whose one end is electrically connected to the support member 21 so that current generated in the piezoelectric elements 22 can be transmitted, and passes through the wheel 11 to support the support member 21. And the other end is electrically connected to the rotating disk 32.
  • One side of the extension section is fixed to the rotating drum 17 so that the power connection member 31 is caught by other components in the vehicle body 15 to prevent breakage during rotation of the wheel 10. It is desirable to minimize the play distance of the connecting member 31.
  • Rotating disk 32 is a disk-shaped is installed on the axle (13) to rotate with the axle (13), the other side opposite to the one side facing the wheel 10 radially from the center of rotation of the rotating disk (32)
  • the first and second contact terminals 33 and 34 spaced apart from each other at predetermined intervals are formed in an annular shape along the circumferential direction of the rotating disk 32.
  • the contact connector 35 is connected to the rotating disk 32 so that power can be transferred to the capacitor, and the body 36 fixed to the bearing 14 supporting the axle 13 and the body 36. And first and second brushes 37 and 38 contacting the first and second contact terminals 33 and 34, respectively.
  • the body 36 is connected to one end of the cylindrical fixing member 36a and the fixing member 36a installed on the bearing 14, and has an outer diameter relatively larger than that of the fixing member 36a. Member 36b.
  • Fixing member (36a) and expansion member (36b) is to be formed so as to surround the bearing 14 is provided in the center extending in the longitudinal direction through which the bearing 14 can pass through.
  • the fixing member 36a is fixed to the bearing 14 by the coupling of the fixing bolt and the nut so that the fixing member 36a is detachably attached to the bearing 14, and the expansion member 36b is exposed toward the rotating disk 32. It is preferable that the diameter is formed to correspond to the diameter of the rotating disk 32 so that the first and second brushes 37 and 38 can be installed on the side surfaces.
  • the first and second brushes 37 and 38 are in contact with the first and second contact terminals 33 and 34, and the rotating disk 32 rotates together with the axle 13 and the wheel 10. Therefore, the first and second brushes 37 and 38 are energized so that current can flow in contact with the first and second contact terminals 33 and 34 extending annularly to the rotating disk 32. Since the first and second contact terminals 33 and 34 are each formed in an annular band shape having radially different distances from the center of the rotating disk 32, the first and second brushes 37 are in contact with each other. , 38) is also different from the center of the expansion member 36b is positioned differently, and are connected to the + pole and-pole, respectively.
  • first and second contact terminals 33 and 34 and the first and second brushes 37 and 38 are in contact with the rotating disk 32, the first and second contact terminals are caused by friction. Abrasion may occur in the 33 and 34 and the first and second brushes 37 and 38 so that the contact may be released.
  • the expansion member 36b is provided with an elastic member 39 for pressing the first and second brushes 37 and 38 toward the rotating disk 32, so that abrasion occurs due to friction. Even so, the contact state between the first and second contact terminals 33 and 34 and the first and second brushes 37 and 38 is continuously maintained.
  • the current generated by the power generation module 20 through the contact connection portion 35 is moved to the capacitor to be charged.
  • the auxiliary power generation unit 40 is for generating power through the vibration force vibrating in the vertical direction while the vehicle is running.
  • the auxiliary power generation unit 41 and the vehicle body 15 are installed on the auxiliary power generation module 41 installed on the axle 13. It includes a pressing member 44 formed to press the auxiliary power generation module 41 in the vertical vibration.
  • the auxiliary power generation module 41 includes a support member 42 installed on the axle 13 and a plurality of piezoelectric elements 43 supported on the support member 42, wherein the piezoelectric element 43 is located above the vehicle body.
  • the press member 44 provided in the vehicle body 15, and electricity is produced
  • the vibration of the vehicle does not occur greatly, but when driving on a non-flat road including the speed bumps, the vibration is generated in the vehicle in the vertical direction, so that power generation is made using this vibration force.
  • the pressing member 44 is preferably formed of a cushioning material capable of elastic deformation so as to prevent the piezoelectric element 43 or the support member 42 from being damaged in the process of pressing the auxiliary power generation module 41.
  • the auxiliary power generation unit 40 is also electrically connected to a capacitor, the electricity generated in the auxiliary power generation module 41 is charged to the capacitor, and then supply the electricity charged to the capacitor as needed to supply power to the vehicle running or electric devices Can be used for
  • the auxiliary power generation module 41 has been described as being installed in the axle 13, but the auxiliary power generation module 41 may be installed in the frame of the vehicle. In addition, the installation position of the pressing member 44 and the auxiliary power generation module 41 may be opposite to each other.
  • the tire 16 which contacts the ground receives pressure from the ground, and the pressure is transmitted to the power generation module 20 mounted on the wheel 11 through the air in the tire 16. .
  • the piezoelectric element 22 of the power generation module 20 is generated by the pressure transmitted from the ground according to the rotation of the wheel 10, the electricity generated in the power generation module 20 is rotated through the power connection member 31
  • the electric current is transmitted to the disk 32 and current is generated by the contact between the first and second contact terminals 33 and 34 of the rotating disk 32 and the first and second brushes 37 and 38 of the contact connector 35. It is delivered to the capacitor and charging takes place.
  • the power generation is generated by the auxiliary power generation unit 40 by using the vibration of the vehicle, the pressing member 44 installed in the vehicle body 15 While vibrating in the vertical direction in accordance with the vibration of the vehicle to press the piezoelectric element 43 of the auxiliary power generation module 41 installed in the axle 13 to generate electricity.
  • Electricity generated in the auxiliary power generation unit 40 may also be charged in a capacitor and used to drive a vehicle or supply electric power as necessary.
  • the vehicle power generator of the present invention can be easily installed in a vehicle, and thus has high industrial applicability.

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Abstract

본 발명은 차량의 주행 중 차량의 바퀴에 인가되는 압력을 이용해 전기를 생산함으로써 전기자동차 또는 하이브리드 자동차와 같이 전기를 이용해 구동하는 차량의 동력원으로 제공하는 차량용 발전장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차량용 발전장치는 차량의 휠에 장착되어 바퀴가 회전할 때, 지면으로부터 상기 바퀴를 통해 전달되는 압력에 의해 발전하는 다수의 압전소자를 포함하는 발전모듈과, 상기 발전모듈에서 발전된 전기를 축전하는 축전기와, 상기 발전모듈과 상기 축전기를 전기적으로 연결하는 연결유닛을 포함한다. 상기 발전모듈은 상기 휠의 플랜지에 타이어에 의해 감싸지도록 설치되는 지지부재와, 상기 지지부재에 설치되는 상기 압전소자를 포함하며, 상기 연결유닛은 상기 바퀴를 지지하는 차축에 설치되며 일 측면에 원주방향을 따라 연장되는 접촉단자를 같는 회전디스크와, 일측이 상기 발전모듈에 전기적으로연결되어 있으며 타측이 상기 회전디스크에 연결된 전원연결부재와, 차체 또는 차량의 프레임에 지지되며 상기 두 개의 접촉단자에 접촉되는 브러시를 갖는 접촉연결부를 구비하는 것이 바람직하다.

Description

차량용 발전장치
본 발명은 차량용 발전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량의 주행 중 차량의 바퀴에 인가되는 압력을 이용해 전기를 생산함으로써 전기자동차 또는 하이브리드 자동차와 같이 전기를 이용해 구동하는 차량의 동력원으로 제공하는 차량용 발전장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 휘발유나 경유와 같은 화석연료를 연소시키는 과정에서 발생하는 동력을 통해 바퀴를 회전시켜 주행동력을 얻는다. 그런데 종래의 자동차는 화석연료의 연소 과정에서 발생하는 이산화탄소와 같은 온실가스와, 각종 오염물질 때문에 환경오염의 주된 요인 중 하나로 평가받고 있다.
따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 태양광 자동차나, 전기자동차 또는 연료전지 자동차와 같이 오염물질을 배출하지 않는 친환경 자동차에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
그 중 전기 자동차에 대한 연구와 개발이 매우 활발하게 진행되고 있으나, 아직까지 전기 자동차는 축전 기술이 미흡하여 매우 긴 충전시간과 짧은 방전시간에 따른 문제로 상용화하기 위해서는 해결해야할 난제들이 많이 있다. 따라서 현재는 화석 연료와 전기 에너지를 병행하여 사용함으로써 화석연료의 사용량을 감소시킬 수 있는 하이브리드 자동차에 대한 개발이 활발하게 진행되고 있고, 일부 차종이 현재 양산되고 있다.
현재 양산 중인 하이브리드 자동차는 자동차의 속도 구간에 따라 전기 모터와 내연기관을 선택적으로 사용하는 경우가 많은데, 일반적으로 저속 구간에서는 전기 모터를 이용해 바퀴를 구동시킨다. 그런데 도심의 정체 상황과 같이 저속 구간에서의 운행시간이 길어지게 되는 경우 전기 모터에 공급되는 전원을 충분히 확보하는 것이 어려워 내연기관을 통해 동력을 얻음으로써 비효율적인 연료의 사용과 이에 따른 오염물질 배출의 증가와 같은 문제가 발생할 수 있는 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 자동차의 중행중 배터리를 충전하는 방안이 제안되었는데, 한국 공개 특허공보 제2002-0008137호에는 전기자동차의 자가발전장치가 개시되어 있다.
상기 개시된 전기자동차는 차량 양측의 후륜에 고정 장착되고, 축받이에 의해 후륜과 동시에 회전하도록 장착된 차륜축에 베벨기어 장치가 설치되며, 이 베벨기어장치에 의해 회전되는 대형회전륜이 설치되고, 이 대형회전륜에 의해 구동되어 배터리를 충전하는 고속발전기를 구비한다.
또한 한국 공개특허공보 제2000-010126호에는 전기자동차의 보조충전장치가 개시되어 있다.
개시된 전기자동차는 자동차의 전방부 또는 양측부를 통해 유입되는 공기를 포집하는 호퍼와, 호퍼를 통해 유입되는 바람을 통해 회전력을 발생시키는 팬과, 팬의 구동력을 발전기에 전달 및 단락시키는 핸 구동력 단속부와, 팬의 회전수를 전기적 신호로 검출하는 회전수 검출센서와, 자동차의 지분에 설치되는 솔라셀을 구비한다.
상기 개시된 전기자동차의 경우 주행중에 발생되는 풍력을 이용하여 발전을 하게 되므로 자동차의 공기저항을 증가시켜 충분한 배터리 충전효과를 기대할 수 없다.
상술한 종래의 기술들은 차량이 지면에 접촉하여 주행하면서 바퀴가 받게 되는 압력을 이용한 발전은 할 수 없다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 차량의 구동중 바퀴에 인가되는 압력을 통해 발전을 함으로써 전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 구동에 사용되는 전기의 안정적인 공급을 도모할 수 있는 차량용 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 차량용 발전장치는 차량의 휠에 장착되어 바퀴가 회전할 때, 지면으로부터 상기 바퀴를 통해 전달되는 압력에 의해 발전하는 다수의 압전소자를 포함하는 발전모듈과, 상기 발전모듈에서 발전된 전기를 축전하는 축전기와, 상기 발전모듈과 상기 축전기를 전기적으로 연결하는 연결유닛을 포함한다.
상기 발전모듈은 상기 휠의 플랜지에 타이어에 의해 감싸지도록 설치되는 지지부재와, 상기 지지부재에 설치되는 상기 압전소자를 포함하며, 상기 연결유닛은 상기 바퀴를 지지하는 차축에 설치되며 일 측면에 원주방향을 따라 연장되는 접촉단자를 같는 회전디스크와, 일측이 상기 발전모듈에 전기적으로연결되어 있으며 타측이 상기 회전디스크에 연결된 전원연결부재와, 차체 또는 차량의 프레임에 지지되며 상기 두 개의 접촉단자에 접촉되는 브러시를 갖는 접촉연결부를 구비하는 것이 바람직하다.
그리고 차량의 진동력을 통해 발전하는 보조 발전유닛을 더 구비할 수 있는데, 상기 보조 발전유닛은 차량의 프레임이나 차축에 설치되며 압전소자들을 갖는 보조 발전모듈과, 차량이 상하 방향으로 진동할 때, 상기 보조 발전모듈을 가압할 수 있도록 차체에 장착되는 가압부재를 포함하며, 상기 가압부재는 탄성력이 있는 완충재로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 차량용 발전장치는 바퀴가 회전함에 따라 받게되는 압력에 의해 발전을 하게 되므로, 전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 동력으로 사용될 전기의 충전을 효과적으로 보조할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 발전장치를 도시한 부분발췌 사시도,
도 2는 도 1의 차량용 발전장치의 단면도,
도 3은 도 2의 차량용 발전장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100; 차량용 발전장치
20; 발전모듈
30; 연결수단
31; 전원연결부재
32; 회전디스크
33,34; 제1, 제2 접촉단자
35; 접촉연결부
36; 바디
37,38; 제1, 제2 브러시
40; 보조 발전유닛
41; 보조 발전모듈
44; 가압부재
50; 축전기
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 발전장치를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 차량용 발전장치(100)의 일 실시예가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 차량용 발전장치(100)는 바퀴(10)에 설치되는 발전모듈(20)과, 차량의 진동력을 이용해 발전하는 보조 발전유닛(40)과, 발전된 전기를 축전하는 축전기와, 발전모듈(20)과 축전기를 전기적으로 연결하는 연결유닛을 포함한다.
상기 발전모듈(20)은 바퀴(10)의 회전에 따라 바퀴(10)가 지면으로부터 받는 압력을 통해 발전을 하는 것으로서, 휠(11)의 플랜지부(12)에 바퀴(10)에 의해 감싸지도록 장착된다.
상기 발전모듈(20)은 휠(11)에 설치되는 지지부재(21)와, 상기 지지부재(21)에 설치되는 다수의 압전소자(22)들을 포함한다.
압전소자(22)는 피에조 소자라고도 하며, 외부로부터 압력 또는 힘이 인가되면 전기를 발전하는 것이다.
바퀴(10)는 차량의 구동에 따라 지면과 접촉하면서 구름운동을 하게되는데, 지면으로부터 지속적으로 압력을 받게 된다. 따라서 이 압력을 이용해 발전이 이루어질 수 있도록 압전소자(22)를 포함하는 발전모듈(20)을 휠(11)에 설치하게 된다.
바퀴(10)가 회전하면서 타이어(16)가 지면에 접촉하여 지면으로부터 압력이 인가되면, 지면과 접촉하는 타이어(16)와 인접한 압전소자(22)는 공기압에 의해 압력을 받게 되며, 이 압력에 의해 압전소자(22)에서 발전이 이루어진다.
지지부재(21)는 압전소자(22)들이 휠(11)의 원주방향을 따라 설치될 수 있도록 되어 있으며, 지지부재(21)에는 각각의 압전소자(22)들이 전기적으로 연결될 수 있도록 각각의 압전소자(22)가 장착될 수 있는 장착홀을 갖는 피씨비(PCB)판으로 형성되는 것이 바람직하다.
축전기는 상기 발전모듈(20) 또는 후술하는 보조 발전유닛(40)에서 발전된 전기를 저장하기 위한 것으로서, 충방전이 가능한 2차 전지 또는 대용량 컨덴서가 적용될 수 있다. 축전기에 충전된 전기는 전기자동차 또는 하이브리드 자동차의 구동 동력 또는 차량의 구동에 필요한 보조 전원으로 사용될 수 있다.
연결유닛은 상기 축전기와 발전모듈(20)을 상호 연결하기 위한 것이다.
상기 발전모듈(20)이 설치된 바퀴(10)는 차량의 구동에 따라 바퀴(10)와 함께 회전하기 때문에 회전상태의 발전모듈(20)로부터 생산된 전기를 축전기로 연결하기 위한 별도의 연결수단(30)이 필요한데, 본 실시예의 연결수단(30)은 상기 발전모듈(20)로부터 연장되는 전원연결부재(31)와, 차축(13)에 설치되는 회전디스크(32) 및 접촉연결부(35)를 포함한다.
전원연결부재(31)는 일단이 지지부재(21)에 전기적으로 연결되어 압전소자(22)들에서 발전된 전류가 전달될 수 있도록 형성된 전선케이블이며, 상기 휠(11)을 관통하여 지지부재(21)로부터 연장되어 회전디스크(32)에 타단이 전기적으로 연결된다.
상기 전원연결부재(31)는 차체(15) 내의 다른 구성요소들에 걸려 바퀴(10)의 회전 중 파단이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 연장 구간의 일측이 회전드럼(17)에 고정되어 있어서 전원연결부재(31)의 유격거리를 최소화하는 것이 바람직하다.
회전디스크(32)는 차축(13)에 설치되어 차축(13)과 함께 회전하는 원판형이며, 바퀴(10)와 마주보는 일측면과 대향되는 타측면에는 회전디스크(32)의 회전 중심으로부터 방사상으로 상호 소정간격 이격된 제1, 제2 접촉단자(33,34)가 회전디스크(32)의 원주방향을 따라 환형으로 형성되어 있다.
접촉연결부(35)는 상기 회전디스크(32)와 접촉되어 전원이 축전기로 전달될 수 있게 연결하는 것으로서, 차축(13)을 지지하는 축받이(14)에 고정된 바디(36)와, 바디(36)에 설치되며 상기 제1, 제2 접촉단자(33,34)와 각각 접촉하는 제1, 제2 브러시(37,38)를 포함한다.
상기 바디(36)는 축받이(14)에 설치되는 원통형의 고정부재(36a)와, 고정부재(36a)의 일단부에 연결되며, 상기 고정부재(36a)보다 상대적으로 외경이 크게 형성되어 있는 확장부재(36b)를 포함한다.
고정부재(36a)와 확장부재(36b)는 축받이(14)를 둘러쌀 수 있도록 형성되어야 하므로 중앙에 길이방향을 따라 연장되어 축받이(14)가 관통할 수 있는 중공이 마련되어 있다.
도시되지는 않았으나, 고정부재(36a)는 축받이(14)에 탈착 가능하도록 고정볼트와 너트의 결합에 의해 축받이(14)에 고정되며, 확장부재(36b)는 회전디스크(32)를 향해 노출되는 측면에 상기 제1, 제2 브러시(37,38)를 설치할 수 있도록 직경이 상기 회전디스크(32)의 직경과 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.
제1, 제2 브러시(37,38)는 상기 제1, 제2 접촉단자(33,34)와 접촉하는 것으로서, 상기 회전디스크(32)가 차축(13) 및 바퀴(10)와 함께 회전하기 때문에 제1, 제2 브러시(37,38)가 회전디스크(32)에 환형으로 연장되어 있는 제1, 제2 접촉단자(33,34)에 접촉된 상태로 전류가 흐를 수 있도록 통전된다. 상기 제1, 제2 접촉단자(33,34)는 각각 회전디스크(32)의 중심으로부터 방사상으로 이격 거리가 상호 다른 환형의 띠형태로 형성되므로, 이에 각각 접촉하는 제1, 제2 브러시(37,38) 역시 확장부재(36b)의 중심으로부터의 이격거리가 상호 다르게 위치하며, 각각 +극과 -극으로 연결된다.
상기 회전디스크(32)가 회전하는 상태로 제1, 제2 접촉단자(33,34)와 상기 제1, 제2 브러시(37,38)가 접촉되기 때문에 마찰에 의해 제1, 제2 접촉단자(33,34) 및 제1, 제2 브러시(37,38)에 마모가 발생하여 접촉이 해제될 수 있다.
따라서 도 1에 도시된 것처럼, 상기 확장부재(36b)에는 제1, 제2 브러시(37,38)를 회전디스크(32) 측으로 가압하는 탄성부재(39)가 마련되어 있어서, 마찰에 의해 마모가 발생하더라도 제1, 제2 접촉단자(33,34)와 제1, 제2 브러시(37,38)의 접촉상태가 지속적으로 유지되도록 한다.
상기 접촉연결부(35)를 통해 발전모듈(20)에서 생성된 전류는 축전기로 이동하여 충전이 이루어지게 된다.
보조 발전유닛(40)은 차량이 주행 중 상하방향으로 진동하는 진동력을 통해 발전을 하기 위한 것으로, 차축(13)에 설치되는 보조 발전모듈(41)과, 차체(15)에 설치되어 차량의 상하방향 진동시 상기 보조 발전모듈(41)을 가압할 수 있도록 형성된 가압부재(44)를 포함한다.
보조 발전모듈(41)은 차축(13)에 설치되는 서포트부재(42)와, 서포트부재(42)에 지지되는 복수개의 압전소자(43)들을 포함하는데, 상기 압전소자(43)가 상방의 차체(15)가 하강할 때, 차체(15)에 설치된 가압부재(44)에 의해 가압될 수 있도록 설치되어 있어서, 가압부재(44)가 누르는 압력에 의해 압전소자(43)에서 전기가 생성된다.
일반적인 주행상황에서는 차량의 진동이 크게 발생하지 않지만, 과속방지턱을 비롯하여 평탄하지 않은 도로를 주행할 때에는 차량에 상하방향 진동이 발생하게 되므로, 이 진동력을 이용해 발전이 이루어진다.
상기 가압부재(44)는 보조 발전모듈(41)을 가압하는 과정에서 압전소자(43) 또는 서포트부재(42)가 파손되는 것을 방지할 수 있도록 탄성변형이 가능한 완충재로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 보조 발전유닛(40) 역시 축전기와 전기적으로 연결되어 있어서, 보조 발전모듈(41)에서 발전된 전기는 축전기에 충전되며, 이후 필요에 따라 축전기에 충전된 전기를 차량의 주행 또는 전기장치들의 전원 공급에 사용할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 보조 발전모듈(41)이 차축(13)에 설치된 것으로 설명되었으나, 보조 발전모듈(41)은 차량의 프레임에 설치될 수도 있다. 그리고 상기 가압부재(44)와 보조 발전모듈(41)의 설치 위치가 상호 반대가 되도록 할 수도 있다.
본 발명에 따른 차량용 발전장치(100)의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
차량의 주행이 시작되면 차축(13)의 회전과 함께 바퀴(10)가 회전하게 된다.
바퀴(10)의 회전시 지면에 접촉하는 타이어(16)는 지면으로부터 압력을 받게되며, 타이어(16) 내부의 공기를 통해 이 압력이 휠(11)에 장착된 발전모듈(20)에 전달된다. 발전모듈(20)의 압전소자(22)는 바퀴(10)의 회전에 따라 지면으로부터 전달되는 압력에 의해 발전을 하게 되며, 발전모듈(20)에서 발전된 전기는 전원연결부재(31)를 통해 회전디스크(32)로 전달되고, 회전디스크(32)의 제1, 제2 접촉단자(33,34)와 접촉연결부(35)의 제1, 제2 브러시(37,38)의 접촉에 의해 전류가 축전기에 전달되어 충전이 이루어진다.
또한 주행 중 과속 방지턱을 넘을 때 또는 지면이 평탄하지 않은 도로를 주행할 때, 차량의 진동을 이용해 보조 발전유닛(40)에서 발전을 하게 되는데, 차체(15)에 설치되어 있는 가압부재(44)가 차량의 진동에 따라 상하방향으로 진동하면서 차축(13)에 설치되어 있는 보조 발전모듈(41)의 압전소자(43)를 가압하여 전기가 생성되게 한다.
보조 발전유닛(40)에서 발전된 전기 역시 축전기에 충전되어 필요에 따라 자동차의 구동 또는 전기장치의 전원공급에 사용될 수 있다.
본 발명의 차량용 발전장치는 차량에 간단하게 설치될 수 있는 것이므로 산업상 이용가능성이 높다.

Claims (4)

  1. 차량의 휠에 장착되어 바퀴가 회전할 때, 지면으로부터 상기 바퀴를 통해 전달되는 압력에 의해 발전하는 다수의 압전소자를 포함하는 발전모듈과;
    상기 발전모듈에서 발전된 전기를 축전하는 축전기와;
    상기 발전모듈과 상기 축전기를 전기적으로 연결하는 연결유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발전모듈은 상기 휠의 플랜지에 타이어에 의해 감싸지도록 설치되는 지지부재와, 상기 지지부재에 설치되는 상기 압전소자를 포함하며,
    상기 연결유닛은 상기 바퀴를 지지하는 차축에 설치되며, 일 측면에 원주방향을 따라 연장되는 접촉단자를 같는 회전디스크와, 일측이 상기 발전모듈에 전기적으로연결되어 있으며 타측이 상기 회전디스크에 연결된 전원연결부재와, 차체 또는 차량의 프레임에 지지되며 상기 두 개의 접촉단자에 접촉되는 브러시를 갖는 접촉연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    차량의 진동력을 통해 발전하는 보조 발전유닛을 더 구비하며,
    상기 보조 발전유닛은 차량의 프레임이나 차축에 설치되며 압전소자들을 갖는 보조 발전모듈과;
    차량이 상하 방향으로 진동할 때, 상기 보조 발전모듈을 가압할 수 있도록 차체에 장착되는 가압부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가압부재는 탄성력이 있는 완충재로 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 발전장치.
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