KR101564136B1 - Piezoelectric harvesting system and moving means having the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템은, 자동차에 부착되어 외부로부터 외력이 가해지는 경우 전기 에너지를 발생시키는 압전소자를 구비하는 압전 하베스팅 시스템으로서, 압전소자는 타이어의 외측에서 타이어를 감싸는 타이어하우스의 외측면, 내측면 또는 저면에 선택적으로 부착될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 타이어하우스의 내측면 또는 저면, 외측면 중 적어도 어느 일면에 여러 형태 및 배치 구조를 갖는 압전소자가 장착됨으로써 전기자동차와 같은 이동 수단의 주행 시 발생되는 외력에 의해 압전소자가 진동됨으로써 전기 에너지를 생성할 수 있으며, 생성된 전기 에너지로 배터리 등을 충전할 수 있어 이동 수단의 주행 거리를 늘릴 수 있다.A piezoelectric harvesting system according to an embodiment of the present invention is a piezoelectric harvesting system having a piezoelectric element attached to an automobile and generating electric energy when an external force is applied from the outside, It may be selectively attached to the outer side, the inner side or the bottom surface of the tire house. According to the embodiment of the present invention, since the piezoelectric element having various shapes and arrangement structures is mounted on at least one of the inner surface, the bottom surface and the outer surface of the tire house, The device vibrates to generate electric energy, and the battery or the like can be charged with the generated electric energy, so that the travel distance of the moving means can be increased.

Description

압전 하베스팅 시스템 및 그를 구비한 이동 수단{PIEZOELECTRIC HARVESTING SYSTEM AND MOVING MEANS HAVING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a piezoelectric harvesting system and a moving means having the piezoelectric harvesting system.

압전 하베스팅 시스템 및 그를 구비한 이동 수단이 개시된다. 보다 상세하게는, 타이어하우스의 내측면 또는 저면, 외측면 중 선택된 적어도 어느 일면에 압전소자가 장착됨으로써 이동 수단의 주행 시 발생되는 외력에 의해 압전소자가 진동됨으로써 전기 에너지를 생성할 수 있는 압전 하베스팅 시스템 및 그를 구비한 이동 수단이 개시된다.
A piezoelectric harvesting system and a moving means having the same are disclosed. More particularly, the present invention relates to a piezoelectric haptic device capable of generating electric energy by vibrating a piezoelectric element by an external force generated when traveling of a moving means by mounting a piezoelectric element on at least one selected side of an inner surface, a bottom surface, And a moving means having the same.

최근 들어, 전기자동차(EV, Electric Vehicle)에 대한 연구가 활발히 진행 중이며 실제 상용화되어 사용되고 있다. 전기자동차는 화석연료가 아닌 전기 에너지로 움직이기 때문에 배기가스를 분출하지 않아 친환경적이며 소음이 적게 발생되는 장점이 있다.In recent years, research on electric vehicles (EVs) has been actively conducted and commercialized. Electric vehicles are not fossil fuels but because they are driven by electrical energy, so they do not emit exhaust gas, which is environmentally friendly and generates less noise.

그러나, 전기자동차의 배터리의 무게 또는 충전 시간 등으로 인해 실용화에 있어 아직 한계가 있다. 특히, 가솔린 또는 디젤 차량과는 달리 충전할 수 있는 장소가 전 지역에 걸쳐 구축되어 있지 않을뿐더러 충전을 완료하더라도 실제 운행할 수 있는 주행 가능 거리가 그리 크지 않아 실용성이 떨어지는 단점이 있다.However, due to the weight of the battery of the electric vehicle or the charging time, there is still a limit in practical use. In particular, unlike a gasoline or diesel vehicle, there is no place for charging throughout the entire area, and even if charging is completed, there is a drawback in that practicality is not so great because the distance that the vehicle can actually travel is not very large.

이에, 전기자동차를 운행하면서 배터리의 충전이 어느 정도 이루어지도록 타이어 등에 전기 에너지를 발생시키는 압전소자를 설치하는 등의 방안이 모색되고 있다.Accordingly, a method of installing a piezoelectric element for generating electric energy in a tire or the like is being sought so that the battery can be charged to some extent while the electric vehicle is running.

그런데, 압전소자를 이용한 종래의 충전 방법에 있어서는, 압전소자가 타이어의 내부에 완전히 삽입됨으로써 압전소자의 파괴 및 손상이 발생되는 경우 타이어 전체를 교체해야 하기 때문에 교체 비용이 증가되며, 타이어의 외면에 장착되는 경우 불규칙한 지면과 접촉할 가능성이 있어 파손될 우려가 있다.However, in the conventional charging method using a piezoelectric element, when the piezoelectric element is completely inserted into the tire and breakage or damage of the piezoelectric element occurs, the entirety of the tire must be replaced. Therefore, the replacement cost is increased, If mounted, there is a possibility of contact with irregular ground and there is a possibility of breakage.

따라서, 차량 운행 시 발생되는 외력으로 진동함으로써 전기 에너지를 발생시키되 장착이 쉽고 파손될 우려가 없는 새로운 구조의 차량 적용 압전 하베스팅 시스템의 개발이 요구된다.
Therefore, it is required to develop a vehicle-applied piezoelectric harvesting system of a new structure that generates electric energy by vibrating with an external force generated when the vehicle is traveling, but is easy to mount and is not damaged.

본 발명의 실시예에 따른 목적은, 타이어하우스의 내측면 또는 저면, 외측면 중 적어도 어느 일면에 여러 형태 및 배치 구조를 갖는 압전소자가 장착됨으로써 전기자동차와 같은 이동 수단의 주행 시 발생되는 외력에 의해 압전소자가 진동됨으로써 전기 에너지를 생성할 수 있으며, 생성된 전기 에너지로 배터리 등을 충전할 수 있어 이동 수단의 주행 거리를 늘릴 수 있는 압전 하베스팅 시스템 및 그를 구비한 이동 수단을 제공하는 것이다.An object of an embodiment of the present invention is to provide a tire house in which a piezoelectric element having various shapes and arrangement structures is mounted on at least one of an inner surface, a bottom surface and an outer surface of a tire house, The present invention provides a piezoelectric harvesting system capable of generating electric energy by vibrating a piezoelectric element and capable of charging a battery or the like with generated electric energy, thereby increasing a travel distance of the moving means, and a moving means having the piezoelectric harvesting system.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 목적은, 타이어하우스에 압전소자가 노출되지 않도록 부착 가능하여 압전소자의 손상 또는 파손을 방지할 수 있으며, 타이어를 감싸는 타이어하우스에 장착됨으로써 타이어에 가해지는 물리적 변화 정도가 실질적으로 압전소자에 전달되어 전기 에너지 발생량을 증대시킬 수 있는 압전 하베스팅 시스템 및 그를 구비한 이동 수단을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a tire house which is capable of preventing a piezoelectric element from being exposed to damage or breakage of a piezoelectric element and being mounted on a tire house surrounding the tire, Of the piezoelectric resonator is substantially transmitted to the piezoelectric element to increase the amount of generated electric energy, and a moving means having the piezoelectric harvesting system.

본 발명의 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템은, 자동차에 부착되어 외부로부터 외력이 가해지는 경우 전기 에너지를 발생시키는 압전소자를 구비하는 압전 하베스팅 시스템으로서, 상기 압전소자는 타이어의 외측에서 타이어를 감싸는 타이어하우스의 외측면, 내측면 또는 저면에 선택적으로 부착될 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 타이어하우스의 내측면 또는 저면, 외측면 중 적어도 어느 일면에 여러 형태 및 배치 구조를 갖는 압전소자가 장착됨으로써 전기자동차와 같은 이동 수단의 주행 시 발생되는 외력에 의해 압전소자가 진동됨으로써 전기 에너지를 생성할 수 있으며, 생성된 전기 에너지로 배터리 등을 충전할 수 있어 이동 수단의 주행 거리를 늘릴 수 있다.A piezoelectric hovering system according to an embodiment of the present invention is a piezoelectric hovering system having a piezoelectric element attached to an automobile and generating electric energy when an external force is applied from the outside, The tire can be selectively attached to the outer side surface, the inner side surface, or the bottom surface of the wrapping tire house. By this configuration, the piezoelectric element having various shapes and arrangement structures is mounted on at least one of the inner surface, bottom surface, Thus, the piezoelectric element is vibrated by the external force generated when the moving means such as the electric vehicle travels, so that the electric energy can be generated. The battery or the like can be charged by the generated electric energy, and the traveling distance of the moving means can be increased.

일측에 의하면, 상기 압전소자는 상기 타이어하우스의 내측면에 부착되며, 상기 타이어하우스의 형상에 대응되는 곡선 형태를 가질 수 있다.According to one aspect, the piezoelectric element is attached to the inner surface of the tire house, and may have a curved shape corresponding to the shape of the tire house.

일측에 의하면, 상기 압전소자는 직선 형태를 갖도록 복수 개로 마련되어, 상기 타이어하우스의 내측면에 부착될 수도 있다.According to one aspect, the piezoelectric elements may be provided in a plurality of linear shapes so as to be attached to the inner surface of the tire house.

일측에 의하면, 상기 압전소자는 복수 개 마련되어 상기 타이어하우스의 내측면에 적층되도록 부착될 수 있다.According to one aspect, a plurality of the piezoelectric elements may be provided and laminated on the inner surface of the tire house.

일측에 의하면, 상기 압전소자는 상기 타이어하우스의 내측면에서 부분적으로 부착되거나, 상기 타이어하우스의 내측면 전 영역에 걸쳐 부착될 수 있다.According to one aspect, the piezoelectric element may be partially attached to the inner surface of the tire house, or may be attached over the entire inner surface of the tire house.

일측에 의하면, 상기 압전소자는 공진 주파수가 상호 다른 복수 개의 압전소자로 마련될 수 있다.According to one aspect, the piezoelectric element may be provided with a plurality of piezoelectric elements having mutually different resonance frequencies.

일측에 의하면, 상기 압전소자는 폴리머, 세라믹 또는 폴리머와 세라믹의 하이브리드 중 적어도 어느 하나의 재료로 마련되고, 단결정체 또는 다결정체로 마련될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the piezoelectric element is made of a polymer, a ceramic, or a hybrid of a polymer and a ceramic, and may be a monocrystalline or polycrystalline body.

일측에 의하면, 상기 압전소자는 ABO3형인 압전 세라믹이거나, 압전 세라믹에 비해 압전 변형률이 정수배인 고무로 제작될 수 있다.According to one aspect, the piezoelectric element may be a piezoelectric ceramic of ABO 3 type, or a rubber having an integral multiple of piezoelectric strain as compared with a piezoelectric ceramic.

일측에 의하면, 상기 압전소자의 두께는 상기 타이어하우스에서 발생되는 주파수를 통해 획득되는 임피던스 매칭(impedance matching)에 기반하여 결정될 수 있다.According to one aspect, the thickness of the piezoelectric element may be determined based on an impedance matching obtained through a frequency generated in the tire house.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템은, 타이어의 외측에서 타이어를 감싸는 타이어하우스 자체로 마련되어 이동 수단의 이동 시 발생되는 외력에 의해 진동되어 전기 에너지를 생성하는 압전소자를 포함할 수 있다.The piezoelectric hovering system according to an embodiment of the present invention may include a piezoelectric element that is provided in the tire house itself surrounding the tire outside the tire and generates electric energy by being vibrated by an external force generated when the moving means moves have.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 이동 수단은, 타이어의 외측에서 타이어를 감싸는 타이어하우스의 외측면, 내측면 또는 저면에 선택적으로 장착되는 압전소자를 갖는 압전 하베스팅 시스템을 포함할 수 있다.On the other hand, the moving means according to the embodiment of the present invention may include a piezoelectric harvesting system having a piezoelectric element selectively mounted on an outer side, an inner side or a bottom surface of a tire house surrounding a tire outside the tire.

일측에 의하면, 상기 타이어 방향을 향하는 상기 타이어하우스의 일측 부분은 상기 압전소자의 부착 영역을 확대하기 위하여 톱니 형상 또는 요철 형상으로 형성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, the one side portion of the tire house facing the tire direction may be formed in a saw-tooth shape or a concavo-convex shape to enlarge an attachment region of the piezoelectric element.

일측에 의하면, 상기 타이어하우스의 양단부에는 상기 타이어의 작동 시 발생 가능한 소음을 차단하기 위하여 외측 방향으로 연장된 연장부재가 마련될 수 있다.
According to one aspect of the present invention, at both ends of the tire house, an extension member extending in the outward direction may be provided in order to block noise that can be generated when the tire is operated.

본 발명의 실시예에 따르면, 타이어하우스의 내측면 또는 저면, 외측면 중 적어도 어느 일면에 여러 형태 및 배치 구조를 갖는 압전소자가 장착됨으로써 전기자동차와 같은 이동 수단의 주행 시 발생되는 외력에 의해 압전소자가 진동됨으로써 전기 에너지를 생성할 수 있으며, 생성된 전기 에너지로 배터리 등을 충전할 수 있어 이동 수단의 주행 거리를 늘릴 수 있다.According to the embodiment of the present invention, since the piezoelectric element having various shapes and arrangement structures is mounted on at least one of the inner surface, the bottom surface and the outer surface of the tire house, The device vibrates to generate electric energy, and the battery or the like can be charged with the generated electric energy, so that the travel distance of the moving means can be increased.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 타이어하우스에 압전소자가 노출되지 않도록 부착 가능하여 압전소자의 손상 또는 파손을 방지할 수 있으며, 타이어를 감싸는 타이어하우스에 장착됨으로써 타이어에 가해지는 물리적 변화 정도가 실질적으로 압전소자에 전달되어 전기 에너지 발생량을 증대시킬 수 있다.
In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the piezoelectric element from being damaged or damaged by being able to attach the piezoelectric element to the tire house without being exposed, and it is possible to prevent damage or breakage of the piezoelectric element by attaching to the tire house surrounding the tire, It can be substantially transferred to the piezoelectric element to increase the amount of electric energy generated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템이 차량에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 타이어하우스의 내측면에 곡선 형태의 압전소자가 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 타이어하우스의 내측면에 직선 형태의 압전소자가 장착된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 타이어하우스의 내측면에 적층 구조로 압전소자가 부착된 상태를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 1에 도시된 타이어하우스의 내측면에 부분 또는 전체적으로 부착되는 압전소자를 도시한 도면들이다.
도 6은 도 1에 도시된 타이어하우스의 내측면에 공진 주파수가 다른 압전소자들이 부착된 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템이 장착되는 차량의 부분을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템이 장착되는 차량의 부분을 도시한 도면이다.
1 is a schematic view showing a state where a piezoelectric harvesting system according to an embodiment of the present invention is mounted on a vehicle.
FIG. 2 is a view showing a state where a curved piezoelectric element is mounted on the inner surface of the tire house shown in FIG. 1. FIG.
Fig. 3 is a view showing a state in which a linear piezoelectric element is mounted on the inner surface of the tire house shown in Fig. 1. Fig.
FIG. 4 is a view showing a state in which a piezoelectric element is attached to the inner surface of the tire house shown in FIG. 1 in a laminated structure.
5A to 5D are views showing a piezoelectric element which is partially or totally attached to the inner surface of the tire house shown in Fig.
FIG. 6 is a view showing a state in which piezoelectric elements having different resonance frequencies are attached to the inner surface of the tire house shown in FIG. 1;
7 is a view showing a portion of a vehicle on which a piezoelectric harvesting system according to another embodiment of the present invention is mounted.
8 is a view showing a part of a vehicle on which a piezoelectric harvesting system according to another embodiment of the present invention is mounted.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, configurations and applications according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description forms part of a detailed description of the present invention.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail for the sake of clarity and conciseness.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템이 차량에 장착된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic view showing a state where a piezoelectric harvesting system according to an embodiment of the present invention is mounted on a vehicle.

이에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 하베스팅 시스템(100)은, 예를 들면 전기자동차(1)의 타이어(3)를 감싸는 타이어하우스(10)에 부착되어 전기자동차(1)가 구비하는 배터리를 충전하기 위한 전기 에너지를 발생시키는 복수 개의 압전소자(110, 120)를 포함할 수 있다. 여기서, 압전소자(110, 120)는 자세히 후술하겠지만, 여러 형태 또는 구조로 타이어하우스(10)의 내측면 또는 외측면 또는 저면에 부착될 수 있다.A piezoelectric hovering system 100 according to an embodiment of the present invention is attached to a tire house 10 that encloses a tire 3 of an electric vehicle 1, And a plurality of piezoelectric elements 110 and 120 for generating electrical energy for charging the battery. Here, the piezoelectric elements 110 and 120 may be attached to the inner surface, the outer surface, or the bottom surface of the tire house 10 in various shapes or structures, as will be described later in detail.

이러한 구성에 의해서, 전기자동차(1) 보급의 중대한 걸림돌 중 하나인 배터리 용량 문제를 해결할 수 있으며, 아울러 주행 중 차체의 무게 및 이동에 의해 발생되는 지속적이면서도 반복적인 변형 또는 진동이 타이어하우스(10)의 압전소자(110, 120)에 그대로 전달되어 주행 중 전기 에너지의 발생량을 비약적으로 향상시킬 수 있음은 물론 이로 인해 주행 가능 거리를 증대시킬 수 있다. With this configuration, it is possible to solve the battery capacity problem, which is one of the major obstacles to the diffusion of the electric vehicle 1, and the continuous and repeated deformation or vibration caused by the weight and movement of the vehicle body during running can be prevented, The amount of electric energy generated during traveling can be dramatically improved, and thus the travelable distance can be increased.

전술한 것처럼, 본 실시예의 압전 하베스팅 시스템(100)의 압전소자(110, 120)는 타이어하우스(10)의 내측면 또는 외측면 또는 저면에 부착될 수 있다. 도 1에서는 압전소자(110, 120)가 타이어하우스(10)의 내측면과 저면에 장착되는 상태를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 타이어하우스(10)의 외측면에 장착될 수 있음은 물론 외측면에 함몰 부분을 형성하여 내측에 장착시킬 수 있음은 물론이다.As described above, the piezoelectric elements 110 and 120 of the piezoelectric hubbing system 100 of this embodiment can be attached to the inner or outer surface or the bottom surface of the tire house 10. 1 shows a state in which the piezoelectric elements 110 and 120 are mounted on the inner and lower surfaces of the tire house 10; however, the present invention is not limited thereto and may be mounted on the outer surface of the tire house 10 It is of course possible to form the recessed portion on the outer side surface and mount it on the inner side.

이하에서는, 도면을 참조하여 압전 하베스팅 시스템(100)의 압전소자(110, 120)가 타이어하우스(10)에 장착되는 여러 형태 및 구조 등을 설명하기로 한다. Hereinafter, various forms, structures and the like in which the piezoelectric elements 110 and 120 of the piezoelectric hubbing system 100 are mounted on the tire house 10 will be described with reference to the drawings.

도 2는 도 1에 도시된 타이어하우스의 내측면에 곡선 형태의 압전소자가 장착된 상태를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a view showing a state where a curved piezoelectric element is mounted on the inner surface of the tire house shown in FIG. 1. FIG.

이에 도시된 것처럼, 압전소자(110)는 타이어하우스(10)가 갖는 곡선 형태에 대응되도록 반원의 곡률을 갖는 곡선 형태로 제작될 수 있으며, 타이어하우스(10)의 내측면에 부착될 수 있다.The piezoelectric element 110 may be formed in a curved shape having a curvature of a semicircle to correspond to the curved shape of the tire house 10 and may be attached to the inner surface of the tire house 10. [

이와 같이, 타이어하우스(10)의 내측면에 압전소자(110)가 장착되는 경우 외부로 노출되지 않음으로써 손상되는 것을 저지함은 물론 타이어하우스(10)의 내측면 전체 영역에 대응되는 형상을 갖기 때문에 전기 에너지 생성량을 증대시킬 수 있다.When the piezoelectric element 110 is mounted on the inner surface of the tire house 10 as described above, it is possible to prevent the piezoelectric element 110 from being damaged by being not exposed to the outside, Therefore, the amount of electric energy generated can be increased.

이러한 압전소자(110)는 다양한 재질로 제조될 수 있다. 예를 들면, 압전소자(110)는 폴리머 또는 세라믹으로 마련될 수 있고, 폴리머 및 세라믹이 혼합된 하이브리드 형태로 마련될 수도 있다. 아울러 단결정체 또는 다결정체로 마련될 수 있다.The piezoelectric element 110 may be made of various materials. For example, the piezoelectric element 110 may be formed of a polymer or a ceramic, or may be provided in a hybrid form in which a polymer and a ceramic are mixed. It may be prepared as a single crystal or polycrystal.

부연하면, 압전소자(110)가 세라믹으로 마련되는 경우 ABO3형인 압전 세라믹이 적용될 수 있고, 폴리머로 마련되는 경우 압전 세라믹에 비해 압전 변형률이 정수배인 고무로 제작될 수 있다. 다만, 압전소자(110)의 재질이 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, when the piezoelectric element 110 is made of ceramic, a piezoelectric ceramic of ABO 3 type can be applied. When the piezoelectric element 110 is made of a polymer, it can be made of rubber having an integral multiple of the piezoelectric strain as compared with the piezoelectric ceramics. However, the material of the piezoelectric element 110 is not limited thereto.

한편, 타이어하우스(10)에 부착되는 압전소자(110)의 두께는 주파수에 따라 결정될 수 있다. 다시 말해, 전기자동차(1)의 주행 시 타이어하우스(10)에 발생되는 주파수를 통해 획득되는 임피던스 매칭(impedance)에 기반하여 압전소자(110)의 최적화된 두께를 결정할 수 있는 것이다.Meanwhile, the thickness of the piezoelectric element 110 attached to the tire house 10 may be determined according to the frequency. In other words, the optimized thickness of the piezoelectric element 110 can be determined based on the impedance matching obtained through the frequency generated in the tire house 10 when the electric vehicle 1 travels.

이러한 구성을 갖는 압전 하베스팅 시스템(100)에, 예를 들면 전기자동차(1)의 주행으로 인해 주기적인 또는 비주기적인 외력이 가해지는 경우 타이어하우스(10)의 내측면에 장착된 압전소자(110)에 진동이 발생될 수 있으며, 이를 통해 전기 에너지가 생성되어 예를 들면 배터리를 충전시킬 수 있다.When a periodic or non-periodic external force is applied to the piezoelectric hubbing system 100 having such a configuration due to, for example, running of the electric vehicle 1, 110 may be subject to vibration, through which electrical energy may be generated to charge the battery, for example.

한편, 도 2에 도시된 것처럼 압전소자(110)가 곡선 형태로 마련될 수 있지만, 다른 형태로 마련될 수 있음은 당연하다.2, the piezoelectric element 110 may be provided in a curved shape, but it is natural that the piezoelectric element 110 may be provided in a different shape.

도 3은 도 1에 도시된 타이어하우스의 내측면에 직선 형태의 압전소자가 장착된 상태를 도시한 도면이다.Fig. 3 is a view showing a state in which a linear piezoelectric element is mounted on the inner surface of the tire house shown in Fig. 1. Fig.

이에 도시된 것처럼, 압전소자(210)는 직사각형의 플레이트 형상으로 마련될 수 있으며, 이의 경우 곡선 형태를 갖는 타이어하우스(10)에 일체로 부착이 어렵기 때문에 복수 개로 마련되어 타이어하우스(210)의 내측면에 장착될 수 있다.As shown in the figure, the piezoelectric elements 210 may be provided in a rectangular plate shape. In this case, since the piezoelectric elements 210 are difficult to integrally attach to the tire house 10 having a curved shape, Can be mounted on the side.

복수 개의 압전소자(210)는 타이어하우스(10)의 반원 형상에 따라 반원 구조로 배치되며, 전기자동차(1)의 주행 시 발생되는 외력에 의해 진동되어 전기 에너지를 생성하고, 생성된 전기 에너지는 예를 들면 배터리를 충전시킴으로써 전기자동차(1)의 주행 거리를 향상시킬 수 있다.The plurality of piezoelectric elements 210 are arranged in a semicircular shape in accordance with the semicircular shape of the tire house 10 and are generated by the vibrations caused by the external force generated when the electric vehicle 1 travels, For example, the distance traveled by the electric vehicle 1 can be improved by charging the battery.

한편, 도 4는 도 1에 도시된 타이어하우스의 내측면에 적층 구조로 압전소자가 부착된 상태를 도시한 도면이다.4 is a view showing a state in which a piezoelectric element is attached to the inner surface of the tire house shown in FIG. 1 in a laminated structure.

이에 도시된 것처럼, 압전 하베스팅 시스템(100)의 압전소자(310)는 곡선 형태를 갖도록 마련될 수 있으며, 복수 개 구비되어 적층 구조를 가질 수 있다. 다만, 도 4에서는 타이어하우스(10)의 내측면에서 판면 방향을 따라 상호 대응되는 구조를 가진 복수 개의 압전소자(310)가 배치되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 판면 방향의 수직 방향으로 복수 개의 압전소자(310)가 적층될 수 있음은 당연하다.As shown in the figure, the piezoelectric elements 310 of the piezoelectric hubbing system 100 may have a curved shape, and a plurality of the piezoelectric elements 310 may have a laminated structure. 4, a plurality of piezoelectric elements 310 having a structure corresponding to each other along the direction of the plate surface are disposed on the inner surface of the tire house 10. However, the present invention is not limited thereto, It is a matter of course that a plurality of piezoelectric elements 310 can be stacked.

이처럼, 압전소자(310)가 적층 구조를 가짐으로써 외력이 가해지는 경우 상대적으로 많은 전기 에너지를 생성할 수 있는 장점이 있다.As described above, when the piezoelectric element 310 has a laminated structure, when an external force is applied, there is an advantage that a relatively large amount of electric energy can be generated.

한편, 도 5a 내지 도 5d는 도 1에 도시된 타이어하우스의 내측면에 부분 또는 전체적으로 부착되는 압전소자를 도시한 도면들이다.5A to 5D are views showing a piezoelectric element which is partly or wholly attached to the inner surface of the tire house shown in FIG.

이들 도면에 도시된 것처럼, 압전소자(410a, 410b, 410c, 410d)는 곡선 형태로 마련되되. 타이어하우스(10)의 내면에 부분적으로 부착될 수 있음은 물론 전체적으로 부착될 수도 있다.As shown in these drawings, the piezoelectric elements 410a, 410b, 410c and 410d are provided in a curved shape. May be partially attached to the inner surface of the tire house 10, or may be attached as a whole.

도 5a를 참조하면, 압전소자(410a)는 타이어하우스(10)의 내측면에서 중앙 부분에 한정되도록 부착될 수 있고, 도 5b에 도시된 것처럼 타이어하우스(10)의 내측면에서 좌측 부분에 치우치게 압전소자(410b)는 부착될 수 있으며, 도 5c에 도시된 것처럼 타이어하우스(10)의 내측면에서 우측 부분에 치우치게 압전소자(410c)는 부착될 수 있다.5A, the piezoelectric element 410a may be attached to the inner side of the tire house 10 so as to be confined to a central portion thereof, and may be biased to the left side of the inner side of the tire house 10 as shown in FIG. 5B The piezoelectric element 410b may be attached and the piezoelectric element 410c may be attached to the right side portion at the inner side of the tire house 10 as shown in Fig. 5C.

반면에, 도 5d에 도시된 것처럼, 압전소자(410d)는 타이어하우스(10)의 내측면에 대응되는 형상을 가질 수 있으며 이에 따라 압전소자(410d)는 타이어하우스(10)의 내측면에 전체적으로 부착될 수 있다.5D, the piezoelectric element 410d may have a shape corresponding to the inner surface of the tire house 10, so that the piezoelectric element 410d is integrally formed on the inner surface of the tire house 10 .

한편, 도 6은 도 1에 도시된 타이어하우스의 내측면에 공진 주파수가 다른 압전소자들이 부착된 상태를 도시한 도면이다.6 is a view showing a state in which piezoelectric elements having different resonance frequencies are attached to the inner surface of the tire house shown in FIG.

이에 도시된 것처럼, 압전소자(510a, 510b, 510c)는 곡선 형태로 마련되며, 복수 개 구비되어 타이어하우스(10)의 내측면에 이격되도록 부착되는 구조를 갖는다. 다만, 복수 개의 압전소자(510a, 510b, 510c)는 상호 다른 공진주파수를 가짐으로써, 예를 들면 전기자동차(1)의 주행 시 시간에 따라 다른 진동이 가해지더라도 복수 개의 압전소자(510a, 510b, 510c)들 중 발생 진동에 대응되는 주파수를 가진 압전소자(510a, 510b, 510c)가 진동됨으로써 전기 에너지를 생성할 수 있다.As shown in the figure, the piezoelectric elements 510a, 510b, and 510c are provided in a curved shape and have a structure in which a plurality of piezoelectric elements 510a, 510b, and 510c are attached to the inner surface of the tire house 10 so as to be spaced apart. However, since the plurality of piezoelectric elements 510a, 510b and 510c have different resonance frequencies, for example, even if different vibrations are applied depending on the running time of the electric vehicle 1, the plurality of piezoelectric elements 510a, 510b, The piezoelectric elements 510a, 510b, and 510c having frequencies corresponding to the generated vibrations of the piezoelectric elements 510a, 510b, and 510c are vibrated to generate electrical energy.

예를 들면, 좌측의 압전소자(510a)는 50Hz의 공진주파수를 가질 수 있고, 가운데 압전소자(510b)는 70Hz의 공진주파수를 가질 수 있으며, 우측의 압전소자(510c)는 앞의 2개의 압전소자(510a, 510b)들과는 다른 공진주파수를 가질 수 있다.For example, the left piezoelectric element 510a may have a resonance frequency of 50 Hz, the middle piezoelectric element 510b may have a resonance frequency of 70 Hz, and the right piezoelectric element 510c may have a resonance frequency of 50 Hz, It may have a resonance frequency different from that of the elements 510a and 510b.

따라서, 가령 70Hz에 해당하는 진동이 가해지는 경우, 가운데 압전소자(510b)만이 진동함으로써 전기 에너지를 생성할 수 있다.Therefore, when vibration corresponding to 70 Hz is applied, only the middle piezoelectric element 510b can generate electrical energy by vibrating.

한편, 전술한 것처럼, 압전소자(110)는 다양한 형태 및 구조, 배치를 가질 수 있으며, 타이어하우스(10)의 내측면 또는 저면에 부착되는 구조를 가질 수 있다.Meanwhile, as described above, the piezoelectric element 110 may have various shapes, structures, arrangements, and may have a structure attached to the inner surface or the bottom surface of the tire house 10.

그런데, 타이어하우스(10)에 부착되는 압전소자(110)는 타이어하우스(10)의 형상 또는 크기에 따라 한정될 수밖에 없는데, 본 실시예의 경우 타이어하우스(10)의 형상을 다른 형상으로 구현시킴으로써 압전소자(110)의 부착 개수 및 부착 면적을 증대시킬 수 있다.However, the piezoelectric element 110 attached to the tire house 10 can not but be limited by the shape or size of the tire house 10. In the case of this embodiment, by realizing the shape of the tire house 10 in a different shape, It is possible to increase the number of the devices 110 and the mounting area thereof.

도 7을 참조하면, 타이어하우스(10a)의 저면은 톱니 형상 또는 요철 형상으로 형성될 수 있다. 따라서 타이어하우스(10a)의 저면에 부착되는 압전소자(미도시)의 개수를 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 날카롭게 형성된 타이어하우스(10a)의 톱니 부분(11a)의 양측에 각각 직사각 플레이트 형상의 압전소자를 붙일 수 있으며, 그 사이에 형성된 타이어하우스(10a)의 저면 부분(12a)에 압전소자를 부착시킬 수 있다. Referring to Fig. 7, the bottom surface of the tire house 10a may be formed in a saw-tooth shape or a concavo-convex shape. Therefore, the number of piezoelectric elements (not shown) attached to the bottom surface of the tire house 10a can be increased. For example, a rectangular plate-shaped piezoelectric element can be attached to both sides of the tooth portion 11a of the sharply formed tire house 10a, and a piezoelectric element can be attached to the bottom portion 12a of the tire house 10a formed therebetween. .

따라서, 외부로부터 가해지는 외력에 타이어하우스(10a)가 진동되는 경우 상대적으로 큰 전기 에너지를 생성할 수 있다. Therefore, when the tire house 10a is vibrated by an external force externally applied, relatively large electric energy can be generated.

한편, 도 8을 참조하면, 타이어하우스(10b)의 양단부에는 외측 방향으로 연장된 연장부재(11b)가 구비될 수 있다. 이를 통해, 타이어(3)의 회전 시 발생 가능한 소음을 차단할 수 있을 뿐만 아니라 연장부재(11b)가 더 구비됨으로써 타이어하우스(10b)의 면적은 커지게 되고 이로 인해 압전소자의 부착 면적을 확보할 수 있다.Referring to FIG. 8, the tire house 10b may have extension members 11b extending in the outward direction at both ends thereof. As a result, the noise generated during rotation of the tire 3 can be cut off, and the extension member 11b is further provided, thereby increasing the area of the tire house 10b. As a result, the mounting area of the piezoelectric element can be secured have.

즉, 추가로 압전소자를 더 구비할 수 있어 전기 에너지 생성량을 증대시킬 수 있음은 물론 소음 차단을 할 수 있는 것이다.That is, it is possible to further provide a piezoelectric element, thereby increasing the amount of electrical energy generated, and of course, blocking the noise.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 타이어하우스(10)의 내측면 또는 저면, 외측면 중 적어도 어느 일면에 여러 형태 및 배치 구조를 갖는 압전소자(110, 120, 도 1 참조)가 장착됨으로써 전기자동차(1)와 같은 이동 수단의 주행 시 발생되는 외력에 의해 압전소자(110, 120)가 진동됨으로써 전기 에너지를 생성할 수 있으며, 생성된 전기 에너지로 배터리 등을 충전할 수 있어 이동 수단의 주행 거리를 늘릴 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention, the piezoelectric elements 110 and 120 (see FIG. 1) having various shapes and arrangement structures are mounted on at least one of the inner surface, the bottom surface and the outer surface of the tire house 10 It is possible to generate electric energy by vibrating the piezoelectric elements 110 and 120 by the external force generated when the moving means such as the electric vehicle 1 travels and to charge the battery etc. with the generated electric energy, There is an advantage to increase the mileage.

또한, 타이어하우스(10)에 압전소자(110, 120)가 노출되지 않도록 부착 가능하여 압전소자(110, 120)의 손상 또는 파손을 방지할 수 있으며, 타이어(3)를 감싸는 타이어하우스(10)에 장착됨으로써 타이어(3)에 가해지는 물리적 변화 정도가 실질적으로 압전소자(110, 120)에 전달되어 전기 에너지 발생량을 증대시킬 수 있는 장점도 있다.It is also possible to prevent the piezoelectric elements 110 and 120 from being damaged or damaged because the piezoelectric elements 110 and 120 are not exposed to the tire house 10 and the tire house 10, The degree of physical change applied to the tire 3 is substantially transferred to the piezoelectric elements 110 and 120 to increase the amount of electric energy generated.

전술한 실시예에서는 압전소자가 타이어하우스의 적어도 일면에 선택적으로 부착되는 경우에 대해 상술하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 타이어를 감싸는 타이어하우스 자체가 진동 발생 시 전기 에너지를 생성하는 압전소자로 마련될 수 있음은 당연하다.Although the piezoelectric element is selectively attached to at least one surface of the tire house in the above-described embodiment, the present invention is not limited thereto. The tire house surrounding the tire may be provided with a piezoelectric element that generates electric energy when vibration occurs It is natural to be able to.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.

1 : 전기자동차와 같은 이동 수단
3 : 타이어
10 : 타이어하우스
100 : 압전 하베스팅 시스템
110, 120 : 압전소자1: Moving means such as an electric car
3: Tire
10: Tire House
100: Piezoelectric hovering system
110, 120: piezoelectric element

Claims (13)

자동차에 부착되어 외부로부터 외력이 가해지는 경우 전기 에너지를 발생시키는 압전소자를 구비하는 압전 하베스팅 시스템에 있어서,
상기 압전소자는 타이어의 외측에서 타이어를 감싸는 타이어하우스의 외측면, 내측면 또는 저면에 선택적으로 부착되며,
상기 압전소자의 두께는 상기 자동차의 주행 시 발생되는 외력으로 인하여 상기 타이어하우스에서 발생되는 주파수를 통해 획득되는 임피던스 매칭(impedance matching)에 기반하여 결정되는 압전 하베스팅 시스템.
A piezoelectric hovering system comprising: a piezoelectric element attached to an automobile to generate electric energy when an external force is applied from the outside,
The piezoelectric element is selectively attached to an outer side surface, an inner side surface, or a bottom surface of the tire house surrounding the tire outside the tire,
Wherein the thickness of the piezoelectric element is determined based on an impedance matching obtained through a frequency generated in the tire house due to an external force generated when the automobile travels.
제1항에 있어서,
상기 압전소자는 상기 타이어하우스의 내측면에 부착되며, 상기 타이어하우스의 형상에 대응되는 곡선 형태를 갖는 압전 하베스팅 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the piezoelectric element is attached to an inner surface of the tire house and has a curved shape corresponding to the shape of the tire house.
제1항에 있어서,
상기 압전소자는 직선 형태를 갖도록 복수 개로 마련되어, 상기 타이어하우스의 내측면에 부착되는 압전 하베스팅 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the piezoelectric elements are provided in a plurality of linear shapes so as to be attached to the inner surface of the tire house.
제1항에 있어서,
상기 압전소자는 복수 개 마련되어 상기 타이어하우스의 내측면에 적층되도록 부착되는 압전 하베스팅 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of piezoelectric elements are provided so as to be stacked on the inner surface of the tire house.
제1항에 있어서,
상기 압전소자는 상기 타이어하우스의 내측면에서 부분적으로 부착되거나, 상기 타이어하우스의 내측면 전 영역에 걸쳐 부착되는 압전 하베스팅 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the piezoelectric element is partially attached to the inner surface of the tire house or attached over the entire inner surface of the tire house.
제1항에 있어서,
상기 압전소자는 공진 주파수가 상호 다른 복수 개의 압전소자로 마련되는 압전 하베스팅 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the piezoelectric element is provided with a plurality of piezoelectric elements having mutually different resonance frequencies.
제1항에 있어서,
상기 압전소자는 폴리머, 세라믹 또는 폴리머와 세라믹의 하이브리드 중 적어도 어느 하나의 재료로 마련되고, 단결정체 또는 다결정체로 마련되는 압전 하베스팅 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the piezoelectric element is made of a polymer, a ceramic, or a hybrid of a polymer and a ceramic, and is formed of a single crystal or polycrystalline material.
제7항에 있어서,
상기 압전소자는 ABO3형인 압전 세라믹이거나, 압전 세라믹에 비해 압전 변형률이 정수배인 고무로 제작되는 압전 폴리머인 압전 하베스팅 시스템.
8. The method of claim 7,
Wherein the piezoelectric element is a piezoelectric ceramic of ABO 3 type or a piezoelectric polymer made of rubber having an integral multiple of a piezoelectric strain as compared with a piezoelectric ceramic.
삭제delete 타이어의 외측에서 타이어를 감싸는 타이어하우스 자체로 마련되어 이동 수단의 이동 시 발생되는 외력에 의해 진동되어 전기 에너지를 생성하는 압전소자를 포함하며,
상기 압전소자의 두께는 상기 이동 수단의 주행 시 발생되는 외력으로 인하여 상기 타이어하우스에서 발생되는 주파수를 통해 획득되는 임피던스 매칭(impedance matching)에 기반하여 결정되는 압전 하베스팅 시스템.
And a piezoelectric element which is provided in the tire house itself surrounding the tire at the outside of the tire and generates electric energy by being vibrated by an external force generated when the moving means moves,
Wherein the thickness of the piezoelectric element is determined based on an impedance matching obtained through a frequency generated in the tire house due to an external force generated when the moving means travels.
타이어의 외측에서 타이어를 감싸는 타이어하우스의 외측면, 내측면 또는 저면에 선택적으로 장착되는 압전소자를 갖는 압전 하베스팅 시스템을 포함하며,
상기 압전소자의 두께는 상기 타이어하우스가 장착된 이동 수단의 주행 시 발생되는 외력으로 인하여 상기 타이어하우스에서 발생되는 주파수를 통해 획득되는 임피던스 매칭(impedance matching)에 기반하여 결정되는 이동 수단.
A piezoelectric hovering system having a piezoelectric element selectively mounted on an outer surface, an inner surface, or a bottom surface of a tire house surrounding a tire outside the tire,
Wherein the thickness of the piezoelectric element is determined based on an impedance matching obtained through a frequency generated in the tire house due to an external force generated when the moving means mounted on the tire house is driven.
제11항에 있어서,
상기 타이어 방향을 향하는 상기 타이어하우스의 일측 부분은 상기 압전소자의 부착 영역을 확대하기 위하여 톱니 형상 또는 요철 형상으로 형성되는 이동 수단.
12. The method of claim 11,
Wherein one side portion of the tire house facing the tire direction is formed in a saw-tooth shape or a concavo-convex shape to enlarge an attachment region of the piezoelectric element.
제11항에 있어서,
상기 타이어하우스의 양단부에는 상기 타이어의 작동 시 발생 가능한 소음을 차단하기 위하여 외측 방향으로 연장된 연장부재가 마련되는 이동 수단.12. The method of claim 11,
Wherein the tire housing is provided at both ends thereof with an extension member extending in the outward direction to block noise that may occur during operation of the tire.
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