자동차 제조사가 출원한 모든 특허가 양산 차량에 적용되는 것은 아닙니다 — 하지만 이유 없이 출원되는 특허는 없습니다. 각각의 아이디어는 시장이 준비되었을 때 꽃을 피울 씨앗을 심습니다. 다음은 미국 특허청(USPTO)에 출원되어 Motor1.com에서 처음 소개된 Ford, BMW, 현대자동차의 가장 흥미로운 최근 전기차 관련 특허 모음입니다.
Ford의 차세대 금속 산화물 배터리 기술
Ford는 새로운 유형의 금속 산화물 배터리를 설명하는 특허를 출원했습니다 — 순수 리튬(또는 다른 금속)과 산소 사이의 가역적 화학 반응에 의존하는 에너지 저장 방식입니다. 이 개념은 기존 리튬 이온 배터리와 유사한 면이 있지만, 이해할 가치가 있는 중요한 차이점이 존재합니다:
- 표준 리튬 이온 배터리는 리튬을 다른 소재(탄소, 코발트, 인산철 등)에 화학적으로 결합시키며, 이는 무게를 늘리지만 안전성을 향상시킵니다.
- 금속 산화물 설계는 더 높은 에너지 밀도를 달성하기 위해 이러한 추가 요소들을 제거하는 것을 목표로 합니다.
- Ford가 특허 출원한 설계는 배터리를 두 개의 별도 블록으로 분리합니다 — 하나에는 리튬 금속이, 다른 하나에는 흡수 소재 안에 밀봉된 산소가 담겨 있습니다.
- 두 블록은 밀폐된 액체 시스템으로 연결되며, 혈액과 헤모글로빈이 체내에서 산소를 운반하는 방식과 유사하게 작동합니다.
이 구조는 현재 사용 가능한 어떤 배터리보다 훨씬 더 큰 용량을 가진 배터리를 실현할 수 있을 것으로 기대됩니다 — 전기차 주행 거리 불안을 해소하는 데 있어 중요한 도약입니다.
BMW의 전기차 실내 난방을 위한 폐열 회수 시스템
획기적인 배터리 기술이 아직 대부분 연구실에 머물러 있는 동안, 에너지 효율은 오늘날 전기차에게 여전히 중요한 과제로 남아 있습니다 — 특히 겨울철에는 더욱 그렇습니다. 전기 히터와 히트 펌프조차도 배터리에서 많은 전력을 소모하여, 추운 기후에서 주행 거리를 크게 감소시킵니다.
BMW의 특허는 우아한 해결책을 제안합니다: 순수하게 전기 난방에만 의존하는 대신, 이 시스템은 전기 모터와 전력 전자 장치가 발생시키는 폐열을 포집하여 실내 난방에 재활용합니다. 이 접근 방식의 주요 장점은 다음과 같습니다:
- 추운 날씨에 메인 배터리 팩의 소모를 줄입니다.
- 열로 손실될 에너지를 보다 효율적으로 활용합니다.
- 실제 겨울철 주행 거리가 증가할 가능성이 있습니다.
현대자동차의 가변 속도 전기차 변속기 특허
현대자동차는 전기차 효율에 다른 방식으로 접근하고 있습니다 — 가변 속도 변속기 개념을 재검토하는 것입니다. 전기 모터는 기술적으로 기어박스가 필요하지 않지만(단순 감속 유닛으로 충분), 선택 가능한 기어 비를 추가하면 전반적인 효율과 동적 성능을 모두 향상시킬 수 있습니다.
현대자동차가 특허 출원한 변속기는 다음과 같이 작동합니다:
- 전기 모터의 토크가 동력 전달을 원활하게 제어할 수 있는 서보 클러치로 전달됩니다.
- 그런 다음 동력은 출력축에 도달하기 전에 기어 세트를 통해 전달됩니다.
- 이 시스템은 구조를 비교적 단순하고 비용 효율적으로 유지하면서 동력 흐름을 끊지 않고 기어를 변경하도록 설계되어 있습니다.
이것은 전기차 세계에서 완전히 새로운 아이디어는 아닙니다. 기록을 경신한 Genovation GXE(콜벳 개조 차량)는 최고 속도를 높이기 위해 기계식 기어박스를 유지했으며, 역대 가장 강력한 전기차 중 하나인 Rimac Concept_One/S는 놀라운 가속을 가능하게 하기 위해 2단 반자동 기어박스를 사용했습니다. 현대자동차의 특허는 이러한 이점을 더 넓은 대중 시장에 가져오는 것을 목표로 합니다.
Freescale Semiconductor의 에너지 수확 스마트 타이어
이번 특허 모음의 마지막을 장식하는 것은 Freescale Semiconductor의 창의적인 개념입니다. 이 미국 기업은 타이어 내부에 장착된 유연한 레버를 중심으로 구축된 시스템을 특허 출원했습니다 — 한쪽은 타이어 내면에, 다른 쪽은 림에 연결되어 있습니다. 타이어가 굴러가며 하중 하에서 변형될 때, 레버는 이 기계적 움직임을 소형 발전 요소로 전달합니다.
이 기술이 무엇인지, 그리고 무엇이 아닌지 명확히 하겠습니다:
- 대량의 에너지를 생성하지는 않습니다 — 쇼크 업소버가 방출하는 열에너지를 의미 있는 양만큼 회수하는 회생 서스펜션 시스템과는 달리.
- 에너지 출력은 공짜가 아닙니다 — 약간의 추가 구름 저항이 발생합니다.
- 목표 사용 사례는 저전력 응용, 예를 들어 타이어 공기압 모니터링 센서(TPMS)입니다.
- 장기적으로 이 기술은 온보드 AI가 탑재된 스마트 타이어에 전력을 공급할 수 있습니다 — 이는 들리는 것만큼 먼 미래의 이야기가 아닐 수도 있습니다.
이것은 번역본입니다. 원문은 여기에서 읽을 수 있습니다: https://www.drive.ru/technic/58d3ee9eec05c4b66100006f.html
게시 9월 30, 2021 • 읽기까지 2m 소요
