KR20200032383A - 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차 - Google Patents

개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휠베이스 길이의 가변이 가능한 개방형 플랫폼이 적용되어 단일의 생산라인에서 다품종의 생산이 가능하고, 주행상태에 따라 전륜 및 후륜의 작동을 제어하여 주행효율이 우수한 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차에 관한 것이다.
본 발명에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차는 전기자동차에 있어서, 차체와; 상기 차체에 장착되는 배터리와; 상기 배터리로부터 전기를 공급받아 앞바퀴를 구동하는 전륜모터와; 상기 배터리로부터 전기를 공급받아 뒷바퀴를 구동하는 후륜모터와; 상기 전륜모터와 상기 후륜모터의 작동을 제어하는 구동제어부를; 포함하되, 상기 차체는, 단일의 생산라인에서 다품종의 생산이 가능하도록 휠베이스 길이의 가변이 가능한 개방형 플랫폼이 적용된 것을 특징으로 하는 개방형 플랫폼이 적용된 것을 특징으로 한다.

Description

개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차{4WD ELECTRIC VEHICLE WITH OPEN PLATFORM}
본 발명은 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휠베이스 길이의 가변이 가능한 개방형 플랫폼이 적용되어 단일의 생산라인에서 다품종의 생산이 가능하고, 주행상태에 따라 전륜 및 후륜의 작동을 제어하여 주행효율이 우수한 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차에 관한 것이다.
전기자동차는 배터리에 저장된 전기에너지를 동력원으로 사용할 수 있는 자동차이다.
전기자동차는 매연이 없고, 소음이 적으며, 차체가 가볍다는 장점이 있다.
통상적인 전기자동차는 전륜 또는 후륜 구동을 채택하여 구동력이 약하다는 문제점이 있었다.
이에 종래기술로 등록특허공보 제10-0254421호(2000.05.01. 공고)에는 전륜과 후륜을 모두 구동할 수 있는 "전기 자동차용 4륜 구동장치"가 제안된 바 있다.
상기 종래기술에 따른 전기 자동차용 4륜 구동장치는 바퀴의 회전을 감지하는 휠 센서와; 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서와; 동력을 공급하는 배터리와; 상기한 배터리의 출력을 온 또는 오프하는 온/오프 스위치와, 상기한 휠 센서와 상기한 차속 센서의 출력을 입력받으며, 제어 신호를 출력하는 제어부와; 상기한 배터리의 동력을 상기한 온/오프 스위치를 통해 입력받고 상기한 제어부로부터 구동 신호를 입력받는 모터와; 상기한 모터에 의해 구동되며, 자동차가 커브길을 회전시 좌우바퀴가 원활하게 회전하도록 하는 차동장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
하지만, 종래기술은 단일의 생산라인에서 하나의 품종만이 생산할 수 있는 한계가 있었고, 상기 종래기술에 따른 전기 자동차용 4륜 구동장치는 차량의 다양한 주행상태에 따라 전륜 또는 후륜 모터의 작동을 효율적을 제어할 수 없는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 단일의 생산라인에서 다품종의 생산이 가능하고, 주행효율이 우수한 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차는 전기자동차에 있어서, 차체와; 상기 차체에 장착되는 배터리와; 상기 배터리로부터 전기를 공급받아 앞바퀴를 구동하는 전륜모터와; 상기 배터리로부터 전기를 공급받아 뒷바퀴를 구동하는 후륜모터와; 상기 전륜모터와 상기 후륜모터의 작동을 제어하는 구동제어부를; 포함하되, 상기 차체는, 단일의 생산라인에서 다품종의 생산이 가능하도록 휠베이스 길이의 가변이 가능한 개방형 플랫폼이 적용된 것을 특징으로 하는 개방형 플랫폼이 적용된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 배터리는, 무게중심을 고려하여 차체의 중앙부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차는 앞바퀴 또는 뒷바퀴의 회전력을 이용하여 상기 배터리에 전기를 충전할 수 있는 발전기와; 차량의 주행상태를 감지할 수 있는 주행상태감지부를; 더 포함하되, 상기 구동제어부는, 상기 주행상태감지부에 내리막이 감지되는 경우 상기 전륜모터 및 상기 후륜모터의 작동을 정지시키고, 상기 발전기를 작동시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전륜모터는 상기 후륜모터에 비해 용량 및 토크는 높고, 회전수는 낮게 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 주행상태감지부는, 차량의 주행상태를 기동, 오르막, 일반(저속), 논밭, 눈길, 빗길, 일반(고속), 내리막, 일반(과적) 상태로 구분하여 감지하고, 상기 구동제어부는, 상기 주행상태감지부에 기동, 오르막, 논밭, 눈길, 빗길, 일반(과적) 주행상태가 감지되는 경우에는 상기 전륜모터 및 상기 후륜모터를 동시에 작동시키고, 상기 주행상태감지부에 일반(저속) 주행상태가 감지되는 경우 상기 전륜모터를 작동시키고 상기 후륜모터의 작동은 정지시키며, 상기 주행상태감지부에 일반(고속) 주행상태가 감지되는 경우 상기 전륜모터는 정지시키고 상기 후륜모터를 작동시키는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차는 휠베이스 길이의 가변이 가능한 개방형 플랫폼이 적용되어 단일의 생산라인에서 다품종의 생산이 가능하고, 주행상태에 따라 전륜 및 후륜의 작동을 제어하여 초기 구동시 저전력 구동이 가능하고, 정속 주행구간 진입이 빠르며, 효율이 우수한 구간의 선별 사용이 가능하여 주행효율이 우수한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차의 구성도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차의 평면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차의 측면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가변형 플랫폼의 적용 예시도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 주행상태감지부의 감지 상태 및 그에 따른 구동제어부의 제어 방식을 도시한 개념도
도 6은 단일구동, 다중구동 전륜, 다중구동 후륜 및 본 발명에 다른 사륜구동 전기자동차의 성능 비교 그래프
도 7은 단일구동, 일반 사륜구동 및 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차의 전력소모량을 비교한 그래프
도 8은 싱글모터, 엔진 및 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차의 토크를 비교한 그래프
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차의 속도 대비 효율을 비교한 그래프
도 10은 이륜구동과 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차의 정속 주행을 비교한 그래프
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차의 구성도이과, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가변형 플랫폼의 적용 예시도이다.
도 1 내지 도 4를 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차는 차체(10)와, 배터리(20)와, 전륜모터(30)와, 후륜모터(40)와, 발전기(50)와, 주행상태감지부(60)와, 구동제어부(70)를 포함하여 구성된다.
상기 차체(10)는 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차의 뼈대가 되는 구성으로 본 발명의 일실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 휠베이스(11) 길이의 가변이 가능한 개방형 플랫폼이 적용된다.
즉, 본 발명에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차는 휠 베이스(11)의 길이의 가변이 가능한 개방형 플랫폼이 적용되어 단일의 생산라인에서 다품종의 생산이 가능하게 된다.
한편, 본 발명에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차는 상기 차체(10)의 길이가 길어지는 경우라도 최소 회전 반경을 가질 수 있도록 전, 후륜 동시 조향이 가능한 4WS(4 Wheel Steering) 조향 시스템을 채택하는 것이 바람직하다.
상기 배터리(20)는 본 발명에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차의 동력원으로서 상기 차체(10)에 장착되는데, 본 발명의 일실시예에서는 무게중심을 고려하여 상기 차체(10)의 중앙부에 배치된다.
상기 전륜모터(30)는 상기 배터리(20)로부터 전기를 공급받아 앞바퀴(31)를 구동하는 구성이고, 상기 후륜모터(40)는 상기 배터리(20)로부터 전기를 공급받아 뒷바퀴(41)를 구동하는 구성이다.
본 발명의 일실시예에서 상기 전륜모터(30)는 상기 후륜모터(40)에 비해 용량 및 토크는 높고, 회전수는 낮게 형성된 것을 특징으로 한다.
예를 들면, 본 발명의 일실시에에서는 상기 전륜모터(30)는 5:1의 기어와 5Kw의 구동모터를 장착하고, 후방에는 10:1의 기어와 10Kw의 구동모터를 장착하게 된다.
상기 발전기(50)는 앞바퀴(31) 또는 뒷바퀴(41)의 회전력을 이용하여 상기 배터리(20)에 전기를 충전하는 구성이다.
본 발명의 일실시예에서는 상기 발전기(50)는 주행상태가 내리막 상태에서 동작하도록 구성되는데 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
상기 주행상태감지부(60)는 차속, 부하, 노면 상태 등을 통해 차량의 주행상태를 감지하는 구성으로 본 발명의 일실시예에서는 도 5에 도시된 바와 같이 차량의 주행상태를 기동, 오르막, 일반(저속), 논밭, 눈길, 빗길, 일반(고속), 내리막, 일반(과적) 상태로 구분하여 감지하도록 구성된다.
상기 구동제어부(70)는 상기 전륜모터(30)와, 상기 후륜모터(40) 및 상기 발전기(50)의 작동을 제어하는 구성이다.
본 발명의 일실시예에서 상기 구동제어부(70)는 상기 주행상태감지부(60)에 내리막이 감지되는 경우 상기 전륜모터(30) 및 상기 후륜모터(40)의 작동을 정지시키고, 상기 발전기(50)를 작동시키도록 구성된다.
또한, 본 발명의 일실시예에선 상기 구동제어부(70)는 상기 주행상태감지부(60)에 기동, 오르막, 논밭, 눈길, 빗길, 일반(과적) 주행상태가 감지되는 경우에는 상기 전륜모터(30) 및 상기 후륜모터(40)를 동시에 작동(사륜구동)시키고, 상기 주행상태감지부(60)에 일반(저속) 주행상태가 감지되는 경우 상기 전륜모터(30)를 작동시키고 상기 후륜모터(40)의 작동은 정지(전륜구동)시키며, 상기 주행상태감지부(60)에 일반(고속) 주행상태가 감지되는 경우 상기 전륜모터(30)는 정지시키고 상기 후륜모터(40)를 작동(후륜구동)시키도록 구성된다.
본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차는 접지력이 높아 타이어의 슬립현상이 낮기 때문에 기존의 시스템에 비해 효율이 50%이상 상승하는 효과가 있다.
또한, 상기 주행상태감지부(60)에서 주행상태를 일반(저속)과 일반(고속)으로 구분하여 감지하고 상기 구동제어부(70)가 저속과 고속의 영역을 분리하여 영역에 맞는 상기 전륜모터(30) 또는 상기 후륜모터(40)의 구동이 가능하므로 전체 전력 사용량을 낮추며 장시간 주행이 가능하게 된다.
도 6은 단일구동, 다중구동 전륜, 다중구동 후륜 및 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)의 성능 비교 그래프이다.
도 6을 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차(E-4WD)는 변속기어는 없지만 엔진과 동일한 성능의 구현이 가능하고, 10Kw 독립모터를 사용할 때보다 에너지 사용 효율이 상승되며, 초기 구동시 저전력 구동이 가능하고, 정속 주행 구간 진입이 빠르며, 효율이 우수한 구간 선별 사용이 가능함을 확인할 수 있다.
도 7은 단일구동(Single Drive), 일반 사륜구동(4WD) 및 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)의 전력소모량을 비교한 그래프이다.
도 7을 살펴보면, 기존의 단일구동(Single Drive)과 본 발명에 다른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)의 전류를 비교할 시 최대(Max) 전류가 140[A] vs 110[A]으로 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)의 최대 전류가 더 작음을 확인할 수 있다.
또한, 일반 사륜구동(4WD)과 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)의 소모전력을 비교하면 1.5kW vs 0.7kW로 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)의 소모전력이 더 작음을 확인할 수 있다.
도 8은 싱글모터(Single motor), 엔진(Engine) 및 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)의 토크를 비교한 그래프이다.
도 8을 살펴보면, 통상은 엔진(Engine)과 같은 토크곡선이 가장 이상적인데, 현재의 전기자동차는 싱글모터(Single motor)처럼 동작하는게 일반적이고, 싱글모터(Single motor)의 경우 엔진(Engine)과 비교했을 때 A면적만큼 전력손실이 발생하게 된다.
그러나, 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)는 상기 전륜모터(30)와 상기 후륜모터(40) 이렇게 두 대의 모터를 제어하면 엔진(Engine)과 같은 토크곡선을 얻을 수 있기 때문에 기어변속기능과 함께 에너지 소비도 줄일 수 있는 장점이 발생된다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차(E-4WD)의 속도 대비 효율을 비교한 그래프이다.
도 9를 살펴보면, 상기 전륜모터(30)로만 구동되면 효율이 좋은 구간으로 빨리 도달하지만 속도유지 시간이 짧다.
반면 상기 후륜모터(40)는 속도유지는 좋지만 효율이 좋은 구간으로 가는데 시간이 오래 걸리기 때문에 에너지 손실이 많아지는 단점이 있다.
그러나 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)는 각각의 모터(30, 40)의 효율이 좋은 구간만을 사용할 수 있도록 제어가 가능하기 때문에 두 모터(30, 40)의 장점을 연결하여 사용함으로써 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.
도 10은 이륜구동(2WD)과 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)의 정속 주행을 비교한 그래프이다.
도 10을 살펴보면, 이륜구동(2WD)의 경우 초기구동 시 전력(Power) 사용시간이 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)보다 길어지는 것을 볼 수 있고 정속 속도에 도달하는 시간도 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)보다 길어지는 것을 볼 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)가 기존의 방법보다 전력사용량은 낮으면서 정격속도에 도달하는 시간이 짧아 에너지 소비가 상대적으로 작은 것을 확인할 수 있다.
이는 본 발명에 따른 사륜구동 전기자동차(E-4WD)가 높은 토크가 필요한 초기 구동시 사륜으로 동작하고, 정속으로 가면서 전륜으로만 구동하는 기술을 적용하였기 때문이라고 할 수 있다.
앞에서 설명되고 도면에서 도시된 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
10 차체
20 배터리
30 전륜모터
40 후륜모터
50 발전기
60 주행상태감지부
70 구동제어부

Claims (5)

  1. 전기자동차에 있어서,
    차체와;
    상기 차체에 장착되는 배터리와;
    상기 배터리로부터 전기를 공급받아 앞바퀴를 구동하는 전륜모터와;
    상기 배터리로부터 전기를 공급받아 뒷바퀴를 구동하는 후륜모터와;
    상기 전륜모터와 상기 후륜모터의 작동을 제어하는 구동제어부를; 포함하되,
    상기 차체는, 단일의 생산라인에서 다품종의 생산이 가능하도록 휠베이스 길이의 가변이 가능한 개방형 플랫폼이 적용된 것을 특징으로 하는 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는, 무게중심을 고려하여 차체의 중앙부에 배치되는 것을 특징으로 하는 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    앞바퀴 또는 뒷바퀴의 회전력을 이용하여 상기 배터리에 전기를 충전할 수 있는 발전기와;
    차량의 주행상태를 감지할 수 있는 주행상태감지부를; 더 포함하되,
    상기 구동제어부는, 상기 주행상태감지부에 내리막이 감지되는 경우 상기 전륜모터 및 상기 후륜모터의 작동을 정지시키고, 상기 발전기를 작동시키는 것을 특징으로 하는 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전륜모터는 상기 후륜모터에 비해 용량 및 토크는 높고, 회전수는 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주행상태감지부는, 차량의 주행상태를 기동, 오르막, 일반(저속), 논밭, 눈길, 빗길, 일반(고속), 내리막, 일반(과적) 상태로 구분하여 감지하고,
    상기 구동제어부는, 상기 주행상태감지부에 기동, 오르막, 논밭, 눈길, 빗길, 일반(과적) 주행상태가 감지되는 경우에는 상기 전륜모터 및 상기 후륜모터를 동시에 작동시키고, 상기 주행상태감지부에 일반(저속) 주행상태가 감지되는 경우 상기 전륜모터를 작동시키고 상기 후륜모터의 작동은 정지시키며, 상기 주행상태감지부에 일반(고속) 주행상태가 감지되는 경우 상기 전륜모터는 정지시키고 상기 후륜모터를 작동시키는 것을 특징으로 하는 개방형 플랫폼이 적용된 사륜구동 전기자동차.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116278796A (zh) * 2023-03-13 2023-06-23 广州雷利诺车业有限公司 非公路用旅游观光电车智能行驶控制系统及控制方法
US12071188B2 (en) 2021-11-10 2024-08-27 Hyundai Motor Company Variable chassis platform and mobility vehicle including the same

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