KR101294178B1 - 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치에 관한 것으로, 차량 주행시 후미에서 발생하는 기저압력을 감소시킬 수 있게 됨에 따라 소음 감소 및 연비 향상을 도모할 수 있게 되고, 더 나아가 외기를 이용한 자연냉각으로 배터리룸(6)의 내부온도를 낮출 수 있게 됨에 따라 고전압 배터리(4)의 성능 향상 및 수명 연장을 도모할 수 있도록 된 것이다.

Description

하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치{ROOF SPOILER DEVICE FOR HYBRID BUS}

본 발명은 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행중 루프커버 후미에서 발생하는 공기의 난류성분을 감소시켜서 차량 후미의 공기저항인 기저압력(base pressure)을 저감시킬 수 있도록 함과 동시에, 배터리룸의 내부온도를 감소시켜서 고전압 배터리의 수명을 연장시킬 수 있도록 된 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치에 관한 기술이다.

하이브리드 버스는 도 1에 도시된 바와 같이 루프패널(1)의 전방부에 압축 천연가스(CNG)를 보관하는 연료탱크(2)가 장착되고, 상기 루프패널(1)의 중간부에는 에어컨 시스템(3)이 장착되며, 상기 루프패널(1)의 후방부에는 고전압 배터리(4)가 장착되는 바, 이들을 보호하기 위하여 루프커버(5)가 설치되어 있다.

상기와 같이 연료탱크(2)와 고전압 배터리(4)등이 루프패널에 설치되는 하이브리드 버스의 경우, 상기 루프커버(5)는 연료탱크(2)를 커버링하는 전방부가 높고 고전압 배터리(4)를 커버링하는 후방부가 낮은 전고 후저형의 커버로 형성된 것이 일반적이다.

상기 전고 후저형 루프커버(5)는 공기저항의 감소를 위해 외관이 유선형으로 형성되지만, 상기 루프커버(5)의 후미에서 발생하는 공기의 난류성분을 충분히 감소시킬 수 없음에 따라 차량의 후미에서는 공기저항의 일종인 기저압력(base pressure)이 발생하게 되고, 이에 따라 소음이 심하게 발생할 뿐만 아니라 차량의 연비가 나빠지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 루프커버(5)는 고전압 배터리(4)가 장착된 배터리룸(6)의 내부온도를 감소시킬 수 없는 구조이기에, 상기 고전압 배터리(4)의 성능 저하 및 수명을 단축시키는 문제점도 있었다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 루프커버의 후미에서 발생하는 공기의 난류성분을 충분히 감소시킴으로서 차량의 후미에서 발생하는 기저압력을 감소시킬 수 있도록 하고, 이를 통해 소음 감소 및 차량의 연비 향상으로 이룩할 수 있는 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 루프 스포일러 장치를 이용해서 고전압 배터리가 장착된 배터리룸의 내부온도를 감소시킬 수 있도록 하고, 이를 통해 상기 고전압 배터리의 성능 향상 및 수명 연장을 도모할 수 있도록 하는 데에 다른 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치는, 배터리룸과 차량 외부를 연결하거나 또는 차단시킬 수 있도록 상기 배터리룸과 연결된 루프커버에 회전 가능하게 설치된 스포일러 패널; 상기 스포일러 패널의 작동을 위해 상기 배터리룸내에 고정 설치되면서 상기 스포일러 패널과 동력전달이 가능하도록 연결된 엑추에이터; 및 상기 엑추에이터의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 장치는 차속센서 및 상기 배터리룸의 내부온도를 검출하는 온도센서를 더 포함하면서; 상기 차속센서와 상기 온도센서는 상기 컨트롤러로 전기적인 신호를 전달할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 스포일러 패널은 상기 루프커버에 회전 가능하게 설치된 회전축과 일체로 결합되고; 상기 회전축은 상기 엑추에이터와 연결되게 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 스포일러 패널은 상기 루프커버의 윗면에 위치하면서 상기 회전축을 중심으로 상하로 회전되게 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 엑추에이터는 상기 회전축의 일단에 결합된 회전축기어; 상기 회전축기어와 바깥 둘레면에 치합되도록 설치된 모터축기어; 및 상기 모터축기어와 결합된 모터축을 구비하고 상기 모터축이 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전하도록 상기 컨트롤러의 제어신호에 의해 동작하는 구동모터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 배터리룸의 전방에 에어컨룸과 연료탱크룸이 위치하고; 상기 스포일러 패널은 상기 배터리룸내에 설치된 고전압 배터리보다 차량 후방쪽으로 더 이동한 위치에 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치에 의하면, 차량 주행시 후미에서 발생하는 기저압력을 감소시킬 수 있게 됨에 따라 소음 감소 및 연비 향상을 도모할 수 있게 되고, 더 나아가 외기를 이용한 자연냉각으로 배터리룸의 내부온도를 낮출 수 있게 됨에 따라 고전압 배터리의 성능 향상 및 수명 연장을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 하이브리드 버스의 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 루프 스포일러 장치가 장착된 하이브리드 버스의 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 루프 스포일러 장치의 구성을 설명하기 위한 개략적인 도면,
도 4는 본 발명에 따른 루프 스포일러 장치의 작동 상태를 보여주기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치에 대해 살펴본다.

본 발명에 따른 하이브리드 버스는 도 2에 도시된 바와 같이 루프패널(1)상에 압축 천연가스(CNG)를 보관하는 다수개의 연료탱크(2)와 에어컨 시스템(3) 및 고전압 배터리(4)가 장착되는데, 상기 연료탱크(2)가 전방쪽에 위치하고 상기 고전압 배터리(4)가 후방쪽에 위치하며, 상기 연료탱크(2)와 고전압 배터리(4) 사이의 중간위치에 상기 에어컨 시스템(3)이 위치하도록 설치된 구조이다.

이를 위해, 루프패널(1)의 전방부 위치에 연료탱크룸(7)이 구비되고, 그 후방에 에어컨룸(8)이 구비되며, 그 후방에 배터리룸(6)이 구비된다.

또한, 하이브리드 버스는 상기 연료탱크(2)와 에어컨 시스템(3) 및 고전압 배터리(4)를 보호하기 위하여 루프커버(5)가 설치된 구조이다.

상기와 같이 연료탱크(2)와 고전압 배터리(4)등이 루프패널(1)에 설치된 하이브리드 버스의 경우, 상기 루프커버(5)는 연료탱크(2)를 커버링하는 전방부가 높고 고전압 배터리(4)를 커버링하는 후방부가 낮은 전고 후저형의 커버로 형성된다.

상기 전고 후저형 루프커버(5)는 공기저항의 감소를 위해 외관이 유선형으로 형성되지만, 상기 루프커버(5)의 후미에서 발생하는 공기의 난류성분을 충분히 감소시킬 수 없음에 따라 차량의 후미에서는 공기저항의 일종인 기저압력(base pressure)이 발생하는 단점이 있다.

본 발명은 전고 후저형 루프커버(5)의 후미에서 발생하는 기저압력을 줄일 수 있도록 상기 루프커버(5)에 루프 스포일러 장치를 설치한 것으로, 즉 본 발명에 따른 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 배터리룸(6)과 차량 외부를 연결하거나 또는 차단시킬 수 있도록 상기 배터리룸(6)과 연결된 루프커버(5)에 회전 가능하게 설치된 스포일러 패널(11)과, 상기 스포일러 패널(11)의 작동을 위해 상기 배터리룸(6)내에 고정 설치되면서 상기 스포일러 패널(11)과 동력전달이 가능하도록 연결된 엑추에이터(12)와, 상기 엑추에이터(12)의 작동을 제어하는 컨트롤러(13)와, 차속을 검출하는 차속센서(14)와, 상기 배터리룸(6)의 내부온도를 검출하는 온도센서(15)를 포함하여 구성된다.

상기 차속센서(14)와 상기 온도센서(15)는 상기 컨트롤러(13)로 전기적인 신호를 전달할 수 있도록 구성된 것으로, 특히 상기 온도센서(15)는 배터리룸(6)내에 설치된 구조이다.

상기 스포일러 패널(11)의 회전을 위해 상기 스포일러 패널(11)은 회전축(16)과 일체로 결합된 구조이고, 상기 회전축(16)의 양단은 차량의 좌우방향으로 배치된 상태에서 상기 루프커버(5)에 대해 회전 가능하게 결합된 구조로 설치되며, 상기 회전축(16)의 일단은 상기 엑추에이터(12)와 연결되게 설치된 구조이다.

상기 스포일러 패널(11)은 상기 루프커버(5)의 윗면에 위치하도록 설치되는 바, 이를 위해 상기 루프커버(5)의 윗면에는 외부와 연결된 커버구멍(5a)이 형성된다.

따라서, 상기 스포일러 패널(11)은 상기 엑추에이터(12)의 작동에 의해 상기 회전축(16)을 중심으로 상하로 회전하면서 상기 커버구멍(5a)을 개폐시키게 된다.

또한, 상기 스포일러 패널(11)은 상기 배터리룸(6)내에 설치된 고전압 배터리(4)보다 차량 후방쪽으로 더 이동한 위치에 설치되는데, 이에 따라 상기 스포일러 패널(11)이 작동해서 커버구멍(5a)이 개방된 상태가 되면 배터리룸(6)내의 공기는 상기 커버구멍(5a)을 통해 차량 외부로 빠져나가게 되고, 이 결과 상기 배터리룸(6)내에 설치된 고전압 배터리(4)는 외기에 의한 자연냉각이 이루어지게 된다.

그리고, 커버구멍(5a)이 개방된 상태가 되도록 스포일러 패널(11)이 작동한 상태일 때, 힌지축(16)을 중심으로 상기 스포일러 패널(11)의 전방부는 배터리룸(6)속으로 삽입된 상태가 되고, 상기 힌지축(16)을 중심으로 스포일러 패널(11)의 후방부는 배터리룸(6)밖으로 돌출된 상태가 된다.

만약, 스포일러 패널(11)의 전방부가 배터리룸(6)밖으로 돌출된 상태가 되도록 상기 스포일러 패널(11)이 작동한다면, 상기 스포일러 패널(11)에 심한 공기저항이 발생함에 따라 심한 소음 발생 및 기저압력 상승에 따른 차량의 연비가 나빠지는 문제가 발생하게 된다.

한편, 상기 엑추에이터(12)는 상기 회전축(16)의 일단에 결합된 회전축기어(12a)와, 상기 회전축기어(12a)와 바깥 둘레면에 치합되도록 설치된 모터축기어(12b)와, 상기 모터축기어(12b)와 결합된 모터축(12c)을 구비하고 상기 모터축(12c)이 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전하도록 상기 컨트롤러(13)의 제어신호에 의해 동작하는 구동모터(12d)를 포함하여 이루어진 구성이다.

이하, 본 발명 장치의 작용에 대해 설명한다.

차량 속도가 저속(30km/h 이하)상태이면서 배터리룸(6)의 내부온도가 기준온도 이하(대략 50℃∼60℃ 이하)인 상태이면, 스포일러 패널(11)은 컨트롤러(13)의 제어신호에 따라 동작하지 않으며, 이때 루프커버(5)의 커버구멍(5a)은 도 2와 같이 스포일러 패널(11)에 의해 밀폐되어서 외부와 연결되지 않은 상태를 유지하고 있게 된다.

차량 저속상태에서는 차량 후미에 공기저항의 일종인 기저압력(base pressure)의 발생이 미비하기 때문에 스포일러 패널(11)을 작동시키지 않더라도 외관이 유선형으로 형성된 루프커버(5)에 의해 공기저항을 충분히 감소시킬 수 있게 된다.

그리고, 차량 속도가 저속상태이면서 배터리룸(6)의 내부온도가 기준온도 이상인 상태가 되거나, 또는 배터리룸(6)의 내부온도에 상관없이 차량 속도가 중속 이상인 상태가 되면, 컨트롤러(13)의 제어신호에 의해 구동모터(12d)가 동작하고, 상기 구동모터(12d)의 동력을 모터축기어(12b)와 회전축기어(12a)가 전달해서 회전축(16)이 회전을 하면, 스포일러 패널(11)이 회전함에 따라 루프커버(5)의 커버구멍(5a)은 외부와 연결된 개방상태로 전환된다.

상기와 같이 커버구멍(5a)이 개방되면 루프커버(5)의 상부면을 따라 흐르는 공기의 흐름은 도 4에 도시된 화살표 M1과 같이 스포일러 패널(11)을 타고 넘어가게 되고, 이에 따라 차량 후미에 발생하는 공기저항의 일종인 기저압력이 크게 줄어들게 된다.

상기와 같이 차량 후미의 기저압력이 줄어들게 되면, 루프커버(5)의 후미에서 발생하는 공기의 난류성분이 크게 감소되는 바, 이 결과 소음 감소 및 차량의 연비를 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 스포일러 패널(11)이 작동을 해서 루프커버(5)의 커버구멍(5a)이 외부와 연결된 개방상태로 전환되면, 배터리룸(6)의 내부공기는 도 4에 도시된 화살표 M2와 같이 상기 커버구멍(5a)을 통해 외부로 빠져나가게 되는 바, 이 과정에서 상기 배터리룸(6)에 장착된 고전압 배터리(4)는 외기에 의한 자연냉각이 이루어짐에 따라 온도가 감소하게 되며, 이 결과 상기 고전압 배터리(4)의 성능 향상 및 수명 연장을 도모할 수 있게 된다.

이후, 차속이 저속상태가 되고 배터리룸(6)의 내부온도가 기준온도 이하가 되면 스포일러 패널(11)은 컨트롤러(13)의 제어신호에 의해 다시 작동해서 루프커버(5)의 커버구멍(5a)을 다시 밀폐시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 루프 스포일러 장치는 차량 주행시 후미에서 발생하는 기저압력을 감소시키고, 이를 통해 공기의 난류성분을 감소시킬 수 있게 됨에 따라 소음 감소 및 연비 향상을 도모할 수 있는 장점이 있고, 특히 외기를 이용한 자연냉각으로 고전압 배터리(4)의 온도를 감소시킬 수 있게 됨에 따라 상기 고전압 배터리(4)의 성능 향상 및 수명 연장을 도모할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

4 - 고전압 배터리 5 - 루프커버
6 - 배터리룸 11 - 스포일러 패널
12 - 엑추에이터 13 - 컨트롤러
14 - 차속센서 15 - 온도센서
16 - 회전축

Claims (6)

1. 배터리룸(6)과 차량 외부를 연결하거나 또는 차단시킬 수 있도록 상기 배터리룸(6)과 연결된 루프커버(5)에 회전 가능하게 설치된 스포일러 패널(11);
   상기 스포일러 패널(11)의 작동을 위해 상기 배터리룸(6)내에 고정 설치되면서 상기 스포일러 패널(11)과 동력전달이 가능하도록 연결된 엑추에이터(12);
   상기 엑추에이터(12)의 작동을 제어하는 컨트롤러(13);
   차속센서(14) 및 상기 배터리룸(6)의 내부온도를 검출하는 온도센서(15)를 포함하면서;
   상기 차속센서(14)와 상기 온도센서(15)는 상기 컨트롤러(13)로 전기적인 신호를 전달할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 스포일러 패널(11)은 상기 루프커버(5)에 회전 가능하게 설치된 회전축(16)과 일체로 결합되고;
   상기 회전축(16)은 상기 엑추에이터(12)와 연결되게 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 스포일러 패널(11)은 상기 루프커버(5)의 윗면에 위치하면서 상기 회전축(16)을 중심으로 상하로 회전되게 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 엑추에이터(12)는 상기 회전축(16)의 일단에 결합된 회전축기어(12a);
   상기 회전축기어(12a)와 바깥 둘레면에 치합되도록 설치된 모터축기어(12b); 및
   상기 모터축기어(12b)와 결합된 모터축(12c)을 구비하고 상기 모터축(12c)이 시계방향 또는 반 시계방향으로 회전하도록 상기 컨트롤러(13)의 제어신호에 의해 동작하는 구동모터(12d);를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 배터리룸(6)의 전방에 에어컨룸(8)과 연료탱크룸(7)이 위치하고;
   상기 스포일러 패널(11)은 상기 배터리룸(6)내에 설치된 고전압 배터리(4)보다 차량 후방쪽으로 더 이동한 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 버스용 루프 스포일러 장치.

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