(57)【要約】本発明は、圧電素子を車輪部に設けて、車輪の回転により圧電素子を加圧することで発電がなされるようにする車両充電装置を提供する。本発明の実施例による車両充電装置は、車両のホイール及びタイヤの半径方向に伸縮可能に、前記ホイールとタイヤとの間に介設される弾性部と、前記弾性部の一方又は両方の端部に設けられて前記弾性部から圧力を受けて電力を発生させ、前記車両の電池と連結されて、発生した電力で前記電池を充電する圧電素子と、を含んでなる。【選択図】図１
2015502725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のホイール及びタイヤの半径方向に伸縮可能に、前記ホイールとタイヤとの間に介設される弾性部と、
前記弾性部の一方又は両方の端部に設けられて前記弾性部から圧力を受けて電力を発生させ、前記車両の電池と連結されて、発生した電力で前記電池を充電する圧電素子と、
を含む車両充電装置。
【請求項２】
前記圧電素子の外側の一面又は両面に設けられ、印加された圧力を前記圧電素子に伝達する圧力印加板をさらに含む、請求項１に記載の車両充電装置。
【請求項３】
前記圧電素子は、前記弾性部の前記タイヤ側の端部、前記弾性部の前記ホイール側の端部、又は前記弾性部の両側の端部から選択される何れか一位置に設けられる、請求項１に記載の車両充電装置。
【請求項４】
前記圧電素子は、前記タイヤの中心を中心として複数個が放射状に配設される、請求項１に記載の車両充電装置。
【請求項５】
前記圧電素子が前記タイヤの内部に配設される、請求項１に記載の車両充電装置。
【請求項６】
前記圧電素子で発生した電力は、前記弾性部又は別の電線を介して集電されて前記電池に伝達される、請求項１に記載の車両充電装置。
【請求項７】
電池と、
車両のホイール及びタイヤの半径方向に伸縮可能に、前記ホイールとタイヤとの間に介設される弾性部、及び前記弾性部の一方又は両方の端部に設けられて前記弾性部から圧力を受けて電力を発生させ、前記電池と連結されて、発生した電力で前記電池を充電する圧電素子を含む車両充電装置と、を含み、
前記圧電素子で発生した電力が、前記弾性部又は別の電線を介して集電されて前記電池に伝達される、車両充電装置を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両充電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両には、車両内の様々な部品の動作のための電気を供給する電池が備えられる。この電池は、通常、蓄電池の形態であって、車両内の部品に電気を供給するとともに、車両の走行時に車輪の回転運動により駆動される発電機（ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）によって充電がなされるように構成される。
【０００３】
ところが、技術の発展に伴い、車両で用いられる電気部品の数が益々増加しており、車両の運行時に消費される電気量も増加する傾向にある。このような問題を克服するために、最も単純な方法としては、電池の容量を増加させる方法が考えられる。しかし、燃費などの問題を考慮して、車両内の部品が小型化及び軽量化しつつある。したがって、電池の容量を増加させる方法は、このような傾向に逆行するだけでなく、容量の増加には限界がある。そのため、電池の電力不足の問題を解決するために、一方では、車両内の電気部品の電力消費を低減するための多様な研究が行われており、他の一方では、電池の充電量をより増加させるための方法が研究されている。
【０００４】
韓国実用新案公開第１９９８‐００２８３３４号（「圧電素子を用いた電池充電装置」、１９９８．０８．０５）、韓国特許公開第２００３‐００３９６９２号（「車両懸架装置を用いた補助発電機」、２００３．０５．２２）、日本特許公開第２０１１‐０４１３４４号（「発電装置」、２０１１．０２．２４）などには、発電機による充電とともに、電池を補助的にさらに充電するための様々な技術が開示されている。前記全ての技術は、車両の懸架装置（ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）に備えられた圧電素子（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を用して補助充電がなされるようにしている。公知のように、懸架装置とは、弾性作用により車体の重量を支持するとともに、車輪の上下振動を緩和する装置のことである。即ち、車両の走行時に上下方向への圧力変化が随時発生する装置であり、この懸架装置に圧電素子を設けることで、非常に大きい補助充電効果を期待することができる。
【０００５】
しかし、このように懸架装置に設けられた圧電素子による補助充電効果は、路面状態（即ち、車両の上下振動程度）や様々な走行条件による変動幅が大きいため、安定した補助充電手段として用いるには、その効果が十分ではないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国実用新案公開第１９９８‐００２８３３４号（「圧電素子を用いた電池充電装置」、１９９８．０８．０５）
【特許文献２】韓国特許公開第２００３‐００３９６９２号（「車両懸架装置を用いた補助発電機」、２００３．０５．２２）
【特許文献３】日本特許公開第２０１１‐０４１３４４号（「発電装置」、２０１１．０２．２４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、圧電素子を車輪部に設けて、車輪の回転により圧電素子を加圧することで発電がなされるようにする、車両充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明の実施例による車両充電装置は、車両のホイール及びタイヤの半径方向に伸縮可能に、前記ホイールとタイヤとの間に介設される弾性部と、前記弾性部の一方又は両方の端部に設けられて前記弾性部から圧力を受けて電力を発生させ、前記車両の電池と連結されて、発生した電力で前記電池を充電する圧電素子と、を含んでなる。
【０００９】
この際、前記圧電素子の外側の一面又は両面に設けられ、印加された圧力を前記圧電素子に伝達する圧力印加板をさらに含むことが好ましい。
【００１０】
また、前記圧電素子は、前記弾性部の前記タイヤ側の端部、前記弾性部の前記ホイール側の端部、又は前記弾性部の両側の端部から選択される何れか一位置に設けられることが好ましい。
【００１１】
また、前記圧電素子は、前記タイヤの中心を中心として複数個が放射状に配設されることが好ましい。
【００１２】
また、前記圧電素子が前記タイヤの内部に配設されることができる。
【００１３】
また、前記圧電素子で発生した電力は、前記弾性部又は別の電線を介して集電されて前記電池に伝達されることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の車両充電装置を備える車両は、電池と、車両のホイール及びタイヤの半径方向に伸縮可能に、前記ホイールとタイヤとの間に介設される弾性部、及び前記弾性部の一方又は両方の端部に設けられて前記弾性部から圧力を受けて電力を発生させ、前記電池と連結されて、発生した電力で前記電池を充電する圧電素子を含む車両充電装置と、を含み、前記圧電素子で発生した電力が前記弾性部又は別の電線を介して集電されて前記電池に伝達されることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、発電機により充電される車両の電池に加えて、補助充電がさらになされる効果がある。これにより、車両の電池から各種車両部品への電力供給がより安定してなされることができる。
【００１６】
また、本発明によれば、車両の運行時に、走行条件にかかわらず所定レベル以上の電力を安定して発生させることができる大きい効果がある。これにより、本発明による補助充電効果を考慮して電池の要求性能を低減することができるため、電池をより小型化する効果も奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例による車両充電装置の断面図である。
【図２】本発明の車両充電装置の様々な実施例の断面図である。
【図３】本発明の車両充電装置の様々な実施例の断面図である。
【図４】本発明の車両充電装置の様々な実施例の断面図である。
【図５】本発明の車両充電装置の様々な実施例の断面図である。
【図６】本発明の一実施例による車両充電装置の作動原理を示した図面である。
【図７】本発明の一実施例による車両充電装置を備えた車両を示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、上記の構成を有する本発明による車両充電装置を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の車両充電装置の代表的な実施例を図示したものである。本発明の実施例による車両充電装置１００は、図１に図示したように、ホイール２００及びタイヤ３００を含む車輪に設けられた弾性部１１０及び圧電素子１２０を含んでなる（参照に、本発明の車両充電装置を明確に示すために、図面では実際よりやや誇張されたサイズに図示している）。図７は、この車両充電装置を備えた車両５００の一実施例を図示したものであって、電池４００と前記車両充電装置１００とが互いに連結されて備えられた車両５００を概略的に図示したものである。図１の下側には、本発明の実施例による車両充電装置１００の拡大図が図示されている。図１を参照して各部についてより詳細に説明する。
【００２０】
弾性部１１０は、図示したように、車両のホイール２００及びタイヤ３００の半径方向に伸縮可能に、前記ホイール２００とタイヤ３００との間に介設される。即ち、弾性部１１０は、ホイール２００とタイヤ３００との間の間隔の変化に伴って伸長又は収縮される。前記弾性部１１０としては、例えば、バネのように弾性を発生させることができる構造物、又はゴムなどのように弾性を有する材質からなるブロックなどのように、外部力により伸長又は収縮されて、元の形状に戻ろうとする弾性を有するものであればよい。
【００２１】
圧電素子１２０は、弾性部１１０の一方又は両方の端部に設けられる。前記圧電素子１２０は、加圧されて電気を発生させる材質であればよく、例えば、水晶、トルマリン、チタン酸バリウムなどの材質などからなることができる。
【００２２】
図１に図示した代表的な実施例は、圧電素子１２０が弾性部１１０のタイヤ３００側の一方にのみ設けられた形態である。図２〜図５は本発明の車両充電装置の多様な実施例を図示しており、図２は圧電素子１２０が弾性部１１０のホイール２００側の一方にのみ設けられた実施例、図３は圧電素子１２０が弾性部１１０の両方の端部に設けられた実施例である。このように、圧電素子１２０は、弾性部１１０により加圧されることができる位置であれば、弾性部１１０のホイール２００又はタイヤ３００のうち何れか一方の端部、又は弾性部１１０の両方の端部の何れに設けられてもよい。
【００２３】
上述したように、弾性部１１０は、ホイール２００とタイヤ３００との間の間隔の変化に伴って伸縮し、これによって弾性部１００で弾性力が発生する。この弾性力により、弾性部１１０の端部に設けられた圧電素子が加圧される。このように圧電素子１２０が弾性部１１０により加圧されることで、電力が発生する。圧電素子１２０が車両の電池と電気的に連結されているため、上記のように圧電素子１２０で発生した電力は弾性部１１０や別の電線を介して集電されて電池に伝達され、充電がなされる。より詳細には、通常、弾性部１１０は金属材質からなっていて電気伝導が可能であるため、弾性部１１０そのものを伝導体として用いて、集電がなされるようにすることができる。もちろん、圧電素子１２０に別の電線をさらに連設して集電がなされるようにしてもよい。このように車輪で集電された電力を電池に伝達する過程で電線を用いる場合、車輪の回転によって電線がもつれてしまう恐れがある。これを防止するために、車輪の集電部からの電力を受信する電線に、もつれを防止するための構造を設けてもよく、又は、車両の大部分の部品が電気伝導が可能な金属材質からなるという点を利用して、車両の連結部分の部品により伝導がなされるようにし、もつれが発生しなし部分に電線を連結するなどの構造を用いてもよい。上記のように、圧電素子１２０から集電された電力を電池に伝達できる構造であれば、本発明の技術思想を外れない範囲内で如何なる構造を用いてもよい。
【００２４】
本発明の実施例による車両充電装置１００は、上述したように、弾性部１１０及び圧電素子１２０のみからなることができる。一方、弾性部１１０からの圧力が圧電素子１２０の表面に印加される際に、接触部位の面積が狭いため、圧力が圧電素子１２０の全体面に均一に分配されない恐れがあり、また、この問題により、圧電素子１２０の外皮が衝撃を受けて破損する恐れがある。したがって、本発明の実施例による車両充電装置１００は、図１、図２、図３などに図示したように、圧電素子１２０の外側の一面に設けられるか、又は図４に図示したように、両面に設けられて、印加される圧力を圧電素子１２０に伝達する圧力印加板１３０をさらに含んでなることができる。より詳細に説明すれば、圧力印加板１３０は、弾性部１１０及びタイヤ３００から伝達される圧力を圧力印加板１３０の全体面に分散させる役割をする。これにより、圧電素子１２０の面積方向に圧力が均一に分散して伝達されることができるため、圧電素子１２０での発電特性がより向上されることができる。もちろん、圧力印加板１３０により圧力が均一に分散されて、圧電素子１２０の一部に過度な圧力が伝達されることを防止することができるため、圧力印加板１３０を設けることで、圧電素子１２０の破損危険などを減少させる付加的な効果も奏することができる。
【００２５】
尚、図５に図示したように、圧電素子１２０は、タイヤ３００の内部に配設されていてもよい。通常、タイヤ３００の内部は複数の層からなる構造であるため、圧電素子１２０がタイヤ３００の内部に設けられて、安定して配置されることができる。この場合、圧力印加板１３０は、圧電素子１２０とともにタイヤ３００の内部に設けられてもよく、圧電素子１２０の位置を外部で容易に把握できるように、タイヤ３００の外部に設けられてもよい。
【００２６】
図２〜図５に図示したように、前記車両充電装置１００において、前記圧電素子１２０は、前記弾性部１１０の前記ホイール２００側の端部及び前記タイヤ３００側の端部のうち一方又は両方に設けられてもよく、前記タイヤ３００の内部に設けられてもよい。また、前記圧力印加板１３０は、前記圧電素子１２０の一面又は両面に設けられるなど、多様な変形が可能である。換言すれば、図２〜図５に本発明が限定されるものではなく、前記圧電素子１２０が前記弾性部１１０の両方の端部に設けられ、前記圧力印加板１３０が前記圧電素子１２０の両面に設けられるなど、本発明の技術思想を外れない範囲内で、前記車両充電装置１００は多様に変更実施されることができる。
【００２７】
図６は本発明の車両充電装置の実施例の作動原理を図示したものである。図６に図示したように、地面に接触する位置で、タイヤ３００は地面から垂直な方向に力を受ける。タイヤ３００が地面から受ける力３００により、ホイール２００とタイヤ３００との間の間隔が自然に細くなる。この際、図６に図示したように、車両充電装置１００がこの方向に並んで配置される場合、ホイール２００とタイヤ３００との間の間隔が細くなることにより、弾性部１１０が収縮する。これにより、弾性部１１０で弾性力が作用して、弾性部１１０の一方の端部に備えられた圧電素子１２０が加圧される。この際、地面と直接的に接触して変形することで圧力が発生する部分はタイヤ３００である。したがって、圧力がより効果的に伝達されるように、圧電素子１２０は、図１及び図６に図示されているように弾性部１１０のタイヤ３００側の端部に設けられることが好ましい。
【００２８】
車両が走行すると車輪は回転運動を継続するが、この際、一つの車両充電装置１００は、車輪が一回回転する度に、上記のような圧力を一回ずつ受けることになり、その度に電力を発生させる。車両の走行時に車輪の回転は必ず起こるため、車輪の回転により電力が発生する本発明の実施例による車両充電装置１００は、従来の懸架装置に設けられた圧電素子を用いた補助充電装置に比べ発電機会が著しく多く、したがって、従来に比べ発電量を著しく増大させるという大きい効果を奏する。
【００２９】
このような効果をさらに増大させるために、図１及び図６に図示したように、本発明の実施例による車両充電装置１００は、前記ホイール２００上に複数個が放射状に配設されることが好ましい。これにより、車輪が１回回転する度に、車両充電装置１００の個数だけの発電がなされ、発電量をさらに増大させることができる。
【００３０】
本発明は上記の実施例に限定されず、その適用範囲が多様であって、本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を外れずに多様な変形実施が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によれば、発電機により充電される車両の電池に加え、補助充電がさらになされる効果がある。これにより、車両の電池から各種車部品への電力の供給がより安定してなされることができる。
【００３２】
また、本発明によれば、車両の運行時に、走行条件にかかわらず所定レベル以上の電力を安定して発生させるという大きい効果がある。これにより、本発明による補助充電効果を考慮して電池の要求性能を低減することができるため、電池をより小型化することができる効果も奏することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１００  （本発明の）車両充電装置
１１０  弾性部
１２０  圧電素子
１３０  圧力印加板
２００  ホイール
３００  タイヤ
４００  電池
５００  車両
【図１】
2015502725.tif 000003
【図２】
2015502725.tif 000004
【図３】
2015502725.tif 000005
【図４】
2015502725.tif 000006
【図５】
2015502725.tif 000007
【図６】
2015502725.tif 000008
【図７】
2015502725.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月31日(2014.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
上述したように、弾性部１１０は、ホイール２００とタイヤ３００との間の間隔の変化に伴って伸縮し、これによって弾性部１１０で弾性力が発生する。この弾性力により、弾性部１１０の端部に設けられた圧電素子が加圧される。このように圧電素子１２０が弾性部１１０により加圧されることで、電力が発生する。圧電素子１２０が車両の電池と電気的に連結されているため、上記のように圧電素子１２０で発生した電力は弾性部１１０や別の電線を介して集電されて電池に伝達され、充電がなされる。より詳細には、通常、弾性部１１０は金属材質からなっていて電気伝導が可能であるため、弾性部１１０そのものを伝導体として用いて、集電がなされるようにすることができる。もちろん、圧電素子１２０に別の電線をさらに連設して集電がなされるようにしてもよい。このように車輪で集電された電力を電池に伝達する過程で電線を用いる場合、車輪の回転によって電線がもつれてしまう恐れがある。これを防止するために、車輪の集電部からの電力を受信する電線に、もつれを防止するための構造を設けてもよく、又は、車両の大部分の部品が電気伝導が可能な金属材質からなるという点を利用して、車両の連結部分の部品により伝導がなされるようにし、もつれが発生しなし部分に電線を連結するなどの構造を用いてもよい。上記のように、圧電素子１２０から集電された電力を電池に伝達できる構造であれば、本発明の技術思想を外れない範囲内で如何なる構造を用いてもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図６は本発明の車両充電装置の実施例の作動原理を図示したものである。図６に図示したように、地面に接触する位置で、タイヤ３００は地面から垂直な方向に力を受ける。タイヤ３００が地面から受ける力により、ホイール２００とタイヤ３００との間の間隔が自然に細くなる。この際、図６に図示したように、車両充電装置１００がこの方向に並んで配置される場合、ホイール２００とタイヤ３００との間の間隔が細くなることにより、弾性部１１０が収縮する。これにより、弾性部１１０で弾性力が作用して、弾性部１１０の一方の端部に備えられた圧電素子１２０が加圧される。この際、地面と直接的に接触して変形することで圧力が発生する部分はタイヤ３００である。したがって、圧力がより効果的に伝達されるように、圧電素子１２０は、図１及び図６に図示されているように弾性部１１０のタイヤ３００側の端部に設けられることが好ましい。
【国際調査報告】
2015502725.tif 000010
2015502725.tif 000011
2015502725.tif 000012
2015502725.tif 000013