KR100976345B1 - Automatic power apparatus and electric vehicle having the same and driving method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자가발전장치와 이를 구비하는 전기차량 및 그 구동방법에 관한 것으로서, 전기에너지를 제어하여 구동부에 공급하고, 스위치부를 제어하는 제어신호를 제공하는 제어부; 상기 구동부에서 제공되는 전기에너지를 회전력으로 변환하는 구동부; 상기 회전력으로 차량을 주행시키는 다수개의 회전수단; 상기 차량의 회전수단에 의해 회전운동하는 제1금속판, 상기 제1금속판 상부에 분할된 형태로 구비되는 다수개의 자석, 상기 제1금속판 상부에 일정간격을 두고 위치하되 상기 차량과 고정되는 제2금속판; 및 상기 제2금속판 하부에 구비되고 상기 다수개의 자석과는 절연되되 서로 마주보며 위치하는 다수개의 코일을 포함하는 다수개의 자가발전장치; 상기 자가발전장치 마다 생성되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 다수개의 충전부; 상기 충전부에서 공급되는 직류 전압을 상기 제어신호에 의해 배터리부에 제공하는 스위치부; 및 스위치부에서 제공되는 전기에너지를 충전하거나 상기 제어부로 방전하는, 상기 충전부마다 대응되는 메인배터리와 다수개의 보조배터리를 포함하는 배터리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치를 구비하는 전기차량을 제공한다. 또한, 그 구동방법도 제공한다.The present invention relates to a self-powered apparatus, an electric vehicle having the same, and a driving method thereof, comprising: a controller configured to control and supply electric energy to a driving unit, and provide a control signal for controlling a switch unit; A driving unit converting electrical energy provided by the driving unit into rotational force; A plurality of rotating means for driving the vehicle with the rotational force; The first metal plate to be rotated by the rotation means of the vehicle, a plurality of magnets provided in a divided form on the first metal plate, the second metal plate is positioned at a predetermined interval on the first metal plate, but fixed to the vehicle ; And a plurality of coils provided under the second metal plate, the plurality of coils being insulated from the plurality of magnets and positioned to face each other. A plurality of charging unit for converting the alternating voltage generated by the self-powered generator to a direct current voltage; A switch unit for providing a DC voltage supplied from the charging unit to the battery unit by the control signal; And a battery unit including a main battery and a plurality of auxiliary batteries corresponding to each of the charging units, which charges or discharges the electrical energy provided from the switch unit to the control unit. To provide. It also provides a driving method thereof.
따라서, 발전효율과 충전효율을 향상시킬 수 있으며, 배터리 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, power generation efficiency and charging efficiency can be improved, and battery life can be increased.
전기자동차, 배터리, 충전, 자석, 코일, 자가발전 Electric Vehicle, Battery, Charging, Magnet, Coil, Self-Generation
Description
본 발명은 자가발전장치와 이를 구비하는 전기차량 및 그 구동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자석과 코일의 회전 운동에 의해 유도되는 전기에너지를 이용하여 발전하는 자가발전장치와 이를 구비하는 전기차량 및 그 구동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a self-generating device, an electric vehicle having the same, and a driving method thereof, and more particularly, a self-generating device generating electricity using electric energy induced by a rotational motion of a magnet and a coil, and an electric vehicle having the same. And a driving method thereof.
일반적인 전기자동차는 종래의 엔진에 의한 기계적 에너지가 아닌 배터리에 의한 전기에너지로 차량을 구동하는 방식인데, 크게는 배터리 전원만을 이용하는 배터리 전기자동차와 두개 이상의 동력원을 사용하는 하이브리드 전기자동차로 나눌 수 있다.A general electric vehicle is a method of driving a vehicle by electric energy from a battery instead of a mechanical energy by a conventional engine, and can be broadly divided into a battery electric vehicle using only battery power and a hybrid electric vehicle using two or more power sources.
특히, 상기 하이브리드 전기자동차는 배터리 전기자동차의 단점인 배터리 수명을 보완하기 위하여 엔진와 배터리를 모두 동력원으로 사용하는 방식인데, 이러한 하이브리드 전기자동차는 구동방식에 따라 직렬방식과 병렬방식이 있다.In particular, the hybrid electric vehicle is a method using both the engine and the battery as a power source in order to supplement the battery life, which is a disadvantage of the battery electric vehicle, such a hybrid electric vehicle has a series method and a parallel method according to the driving method.
먼저, 상기 직렬방식은 배터리로 차량을 구동함과 동시에, 필요에 따라서는 엔진에서 출력되는 기계적 에너지를 발전기를 통해 전기적 에너지로 바꾸고, 상기 전기적 에너지로 차량을 구동하는 방식이다.First, the series system is a method of driving a vehicle with a battery, and converting mechanical energy output from an engine into electrical energy through a generator, if necessary, and driving the vehicle with the electrical energy.
반면에, 상기 병렬방식은 배터리 전원으로 차량을 움직이게 할 수 있고, 엔진만으로도 차량을 구동시킬 수 있는 방식이다. 이러한, 병렬방식은 주행조건에 따라 엔진과 모터가 동시에 차량을 구동할 수 있으며, 전륜은 엔진이 위치하고 후륜은 모터가 위치하여 각각의 동력원이 전륜, 후륜을 구동할 수 있다.On the other hand, the parallel method is a method in which the vehicle can be moved by battery power, and the vehicle can be driven only by the engine. In such a parallel method, the engine and the motor can simultaneously drive the vehicle according to the driving conditions, and the front wheel is located in the engine and the rear wheel is located in the motor so that each power source can drive the front wheel and the rear wheel.
하지만, 이러한 하이브리드 전기자동차도 종래의 전기자동차의 단점인 배터리 수명과 전기에너지 효율성 측면에서는 한계가 있다.However, such hybrid electric vehicles also have limitations in terms of battery life and electric energy efficiency, which are disadvantages of conventional electric vehicles.
이를 극복하고자, 차량의 주행에 따른 바퀴의 회전력을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 자가발전기를 구비하는 전기자동차가 제안되었으나, 이러한 종래의 자가발전 전기자동차도 단순히 자석원판에 코일원판을 회전시켜 발전되기 때문에 발전 효율성이 저하되며, 전기에너지가 충전되는 회로부에서도 불균일한 직류전압에 의한 충전효율성 저하가 발생하는 문제점이 있다. In order to overcome this problem, an electric vehicle having a self-generator which generates electric energy by using a rotational force of a wheel according to the driving of a vehicle has been proposed, but such a conventional self-powered electric vehicle is developed by simply rotating a coil disc on a magnet disc. Therefore, power generation efficiency is lowered, and there is a problem in that charging efficiency is lowered due to nonuniform DC voltage even in a circuit part in which electric energy is charged.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 자석과 코일을 서로 대응되게 다수개로 분할하여 회전시키는 자가발전장치와 상기 자가발전 장치에서 생성된 전기에너지를 균일한 직류전압으로 변환하여 메인배터리 및 보조배터리에 각각 충전시키는 자가발전장치와 이를 구비하는 전기차량 및 그 구동방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, a self-powered device that rotates by dividing a plurality of magnets and coils corresponding to each other and the electric energy generated by the self-powered device to a uniform DC voltage The purpose of the present invention is to provide a self-powered apparatus and an electric vehicle having the same, and a method of driving the same, each of which is converted into a main battery and a secondary battery.
본 발명의 상기 목적은 차량의 회전수단에 의해 회전운동하는 제1금속판;The object of the present invention is a first metal plate that rotates by the rotation means of the vehicle;
상기 제1금속판 상부에 분할된 형태로 구비되는 다수개의 자석; A plurality of magnets provided in a divided form on the first metal plate;
상기 제1금속판 상부에 일정간격을 두고 위치하되 상기 차량과 고정되는 제2금속판; 및 A second metal plate positioned at a predetermined interval on the first metal plate and fixed to the vehicle; And
상기 제2금속판 하부에 구비되고 상기 다수개의 자석과는 절연되되 서로 마주보며 위치하는 다수개의 코일;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치에 의해 달성된다.And a plurality of coils provided under the second metal plate and insulated from the plurality of magnets and positioned to face each other.
또한, 전기에너지를 제어하여 구동부에 공급하고, 스위치부를 제어하는 제어신호를 제공하는 제어부;In addition, the control unit for controlling the electrical energy is supplied to the drive unit, and provides a control signal for controlling the switch unit;
상기 제어부에서 제공되는 전기에너지를 회전력으로 변환하는 구동부;A driving unit converting electrical energy provided by the control unit into rotational force;
상기 회전력으로 차량을 주행시키는 다수개의 회전수단;A plurality of rotating means for driving the vehicle with the rotational force;
상기 차량의 회전수단에 의해 회전운동하는 제1금속판, 상기 제1금속판 상부에 분할된 형태로 구비되는 다수개의 자석, 상기 제1금속판 상부에 일정간격을 두고 위치하되 상기 차량과 고정되는 제2금속판; 및 상기 제2금속판 하부에 구비되고 상기 다수개의 자석과는 절연되되 서로 마주보며 위치하는 다수개의 코일을 포함하는 다수개의 자가발전장치;The first metal plate to be rotated by the rotation means of the vehicle, a plurality of magnets provided in a divided form on the first metal plate, the second metal plate is positioned at a predetermined interval on the first metal plate, but fixed to the vehicle ; And a plurality of coils provided under the second metal plate, the plurality of coils being insulated from the plurality of magnets and positioned to face each other.
상기 자가발전장치 마다 생성되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 다수개의 충전부;A plurality of charging unit for converting the alternating voltage generated by the self-powered generator to a direct current voltage;
상기 충전부에서 공급되는 직류 전압을 상기 제어신호에 의해 배터리부에 제 공하는 스위치부; 및A switch unit for providing a direct current voltage supplied from the charging unit to the battery unit by the control signal; And
상기 스위치부에서 제공되는 전기에너지를 충전하거나 상기 제어부로 방전하는, 상기 충전부마다 대응되는 메인배터리와 다수개의 보조배터리를 포함하는 배터리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치를 구비하는 전기차량에 의해서도 달성된다.An electric vehicle having a self-powered device, comprising: a battery unit including a main battery and a plurality of auxiliary batteries corresponding to each of the charging units, charging or discharging electric energy provided from the switch unit to the controller. It is also achieved by
또한, 메인배터리의 전기에너지로 차량을 구동하여 회전력을 생성하는 제1단계;In addition, a first step of generating a rotational force by driving the vehicle with the electric energy of the main battery;
상기 회전력에 의해 회전수단이 회전되어 차량이 주행함과 동시에 전기에너지를 생산하는 제2단계;A second step of rotating the rotating means by the rotational force to produce electric energy while the vehicle is traveling;
상기 전기에너지를 보조배터리에 충전하는 제3단계; A third step of charging the electrical energy to the auxiliary battery;
상기 보조배터리의 충전을 완료하면 상기 보조배터리로 차량을 구동하고, 상기 전기에너지로는 상기 메인배터리를 충전하는 제4단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전장치를 구비하는 전기차량의 구동방법에 의해서도 달성된다.And a fourth step of driving the vehicle with the auxiliary battery and charging the main battery with the electric energy when the charging of the auxiliary battery is completed. It is also achieved by
따라서, 본 발명의 자가발전장치와 이를 구비하는 전기차량 및 그 구동방법은 발전효율과 충전효율을 향상시킬 수 있으며, 배터리 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, the self-generating device of the present invention, an electric vehicle having the same, and a driving method thereof may improve power generation efficiency and charging efficiency, and may increase battery life.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object, technical configuration and effects according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.
또한, 이하의 실시 예에서는 설명의 편의를 위해 자가발전장치를 구비하는 전기자동차를 중심으로 하여 설명하지만, 본 발명의 자가발전장치가 자동차에만 한정되어 적용되는 것은 아니며, 회전수단에 의해 주행이 가능한 차량분야에 널리 적용될 수 있다. In addition, in the following embodiments will be described with reference to the electric vehicle having a self-powered device for the convenience of description, but the self-powered device of the present invention is not limited to the vehicle, it can be driven by the rotating means It can be widely applied to the vehicle field.
< 실시 예1 ><Example 1>
본 발명의 실시 예1에서는 일 예로 바퀴가 4개인 배터리 전기자동차를 중심으로 설명한다.In the first embodiment of the present invention will be described with reference to the battery electric vehicle having four wheels as an example.
도 1은 본 발명의 실시 예1에 의한 자가발전장치(40)를 구비하는 전기차량의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an electric vehicle including a
도 2a는 본 발명에 의한 자가발전장치(40)의 사시도이다.2A is a perspective view of a self-generating
도 2b는 도 2a의 코일(44)의 분해도이다. FIG. 2B is an exploded view of the
도 2c는 본 발명에 의한 자가발전장치(40)와 회전수단(30)의 결합도이다.Figure 2c is a coupling diagram of the self-generating
도 2d는 본 발명의 실시 예1에 의한 전기차량의 일부 사시도이다.2D is a partial perspective view of the electric vehicle according to the first embodiment of the present invention.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 자가발전장치(40)를 구비하는 전기차량은 제어부(10), 구동부(20), 회전수단(30), 자가발전장치(40), 충전부(50), 스위치부(60), 배터리부(70)를 포함하며 구성된다.First, referring to FIG. 1, an electric vehicle having a self-powered
상기 제어부(10)는 차량의 상태에 따라 제어신호를 생성하고 상기 제어신호에 의해 스위치부(60)를 제어하여, 배터리부(70)에서 제공되는 전기에너지로 차량을 주행시키는 제어장치이다.The
보다 자세하게, 차량의 시동 및 주행 시에는 메인배터리(71)와 보조배터리(72)를 포함하는 배터리부(70) 중 메인배터리(71)에서 제공되는 전기에너지를 이용하여 구동부(20)를 구동하고, 보조배터리(72)는 자가발전장치(40)로 충전한다. In more detail, when the vehicle starts and runs, the
반면에, 메인배터리(71)의 충전량이 기준량 이하로 소모되면, 메인배터리(71) 대신에 보조배터리(72)의 전기에너지를 제공하여 차량을 구동시키고 메인배터리(71)는 자가발전장치(40)로 충전하는 과정을 제어하게 되는데, 보다 상세한 구동방법은 도 11을 참조한 이하의 상세한 설명에 의해 이해될 것이다.On the other hand, when the charge amount of the
다음으로, 상기 구동부(20)는 상기 제어부(10)에서 전기에너지를 제공받아 모터과 같이 차량을 주행시킬 수 있는 회전력(동력)을 발생시키는 장치이다. 이때, 상기 모터는 전기에너지에 의해 기계적인 에너지인 회전력을 생성하는 동력장치이다.Next, the
다음으로, 상기 회전수단(30)은 상기 구동부(20)에서 제공되는 회전력을 회전축에 의해 전달받아 회전되는 장치인데, 일반적으로 차량에 사용되는 휠(31)과 타이어(32)를 포함하는 바퀴에 해당된다. 이러한, 회전수단(30)은 차량의 앞/뒤에 4개가 구비되어 실질적으로 차량을 주행시키는 이동수단이 된다. Next, the rotating
다음으로, 상기 자가발전장치(40)는 상기 회전수단(30) 마다 구비되어 회전수단(30)의 회전력에 의해 유도되어 전기에너지를 생성하는 발전장치이다.Next, the self-
보다 자세하게 도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 자가발전장치(40)는 차량의 회전수단(30)에 고정되어 회전운동하는 제1금속판(41), 상기 제1금속판(41) 상부에 분할된 형태로 구비되는 다수개의 자석(42), 상기 제1금속판(41) 상부에 일정간격을 두고 위치하는 제2금속판(43), 및 상기 제2금속판(43) 하부에 구비되고 상기 자석(42)과는 절연되되 서로 대응되는 위치에 마주보며 위치하는 다수개의 코일(44)을 포함하며 구성된다. 2A to 2D, the self-generating
상기 제1금속판(41)과 제2금속판(43)은 원형이고, 다수개인 상기 자석(42) 및 코일(44)은 부채꼴 형상으로 동일한 간격을 형성하며 제1금속판(41)과 제2금속판(43)에 각각 구비된다. The
보다 자세하게, 상기 회전수단(30)은 휠(31)과 타이어(32)로 구성될 수 있으며, 상기 휠(31) 내부에 제1금속판(41)이 수납된 형태로 고정된다. In more detail, the rotating
상기 제1금속판(41)과 제2금속판(43)은 원형으로 중앙부에는 개구부가 형성되어 구동부(20)에서 제공되는 회전력을 전달하는 회전축(34)이 관통되게 된다. 이때, 상기 제2금속판(43)은 차량의 몸체에 의해 고정되며, 상기 제1금속판(41)은 상기 회전축(34)에 의해 회전수단(30)과 함께 회전된다. The
이와 같이 상기 제1금속판(41)이 회전수단(30)에 의해 회전되면, 자석(42)도 회전되어 일정간격을 두고 위치하는 코일(44)에서 자기장의 변화가 초래된다. 결 국, 코일(44)의 양끝에는 유도 기전력에 의한 유도 전류가 흐르게 된다. 상기 자가발전기(40)는 이러한 원리를 이용한 것으로 생성되는 전류는 세기와 방향이 주기적으로 변화되는 교류전류이다.As such, when the
이때, 상기 유도 기전력은 하기의 수학식 1을 만족한다.In this case, the induced electromotive force satisfies Equation 1 below.
< 수학식 1 ><Equation 1>
상기 은 유도 기전력, 상기 N은 코일의 감은 수이고, 상기 은 t초 동안 코일을 관통하는 자속의 변화량을 의미하며, 상기 (-) 부호는 유도전류가 코일을 관통하는 자속 변화의 반대방향으로 흐른다는 렌츠의 법칙을 의미한다. remind Is the induced electromotive force, N is the number of turns of the coil, Denotes the amount of change in the magnetic flux through the coil for t seconds, and the minus sign (-) indicates Lenz's law that the induced current flows in the opposite direction to the change in the magnetic flux through the coil.
이때, 상기 는 자기장의 세기와 면적의 곱을 나타내는데, 본 발명에서는 각속도에 따라 상기 면적이 변화하게 된다. At this time, Represents the product of the strength and the area of the magnetic field. In the present invention, the area changes according to the angular velocity.
이러한, 각속도는 하기의 수학식 2를 만족한다.This, the angular velocity satisfies the following equation (2).
< 수학식 2 ><Equation 2>
상기 v는 자동차의 속력이고, 상기 r은 제1금속판(41) 또는 제2금속판(43)의 반지름에 해당된다. 본 발명의 실시 예에서는 코일(44)과 자석(42)을 10개로 분 할하고 크기와 간격이 서로 동일하도록 부채꼴로 형성하여 회전 시 각속도에 의한 유도 기전력 차이를 보정할 수 있다. The v is the speed of the car, the r corresponds to the radius of the
더욱이, 상기 코일(44) 마다는 철심(44b)에 다수의 코일선(44a)을 감은 구조로 상기 N값을 증가시켜 유도 기전력 향상에 따른 발전효율 향상을 기대할 수 있다.In addition, each
또한, 상기 코일(44)의 외부에는 절연체로 형성된 덮개(44c)가 더욱 구비되어 인접하는 다른 코일(44)과의 간섭으로 인한 전압손실을 감소시킬 수 있으며, 회전수단(30)의 회전 시 외부로부터 유입되는 흙이나 돌 등의 이물질에 의한 코일(44)의 물리적인 파손 및 비나 눈이 오는 기상조건에 따라 유입될 수 있는 습기로부터의 화학적인 반응을 방지할 수 있는 보호막 효과를 얻을 수 있다.In addition, the cover 44c formed of an insulator is further provided on the outside of the
도 3은 본 발명에 의한 자가발전장치(40)의 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram of the self-
도 3을 참조하면, 다수개의 코일(44)이 제2금속판(43)에 구비됨으로 전기적으로는 직렬되며, 유도기 전력은 각 구간에 배치된 코일(44)마다 유도가 되고 바퀴가 돌아가는 상황에서는 10개 모두의 자석(42)과 코일(44)이 동등한 상태에 놓이게 된다. 따라서, 하나의 코일(44)과 자석(42)으로부터 유도되는 유도 기전력을 계산한 뒤 자석(42)과 코일(44)의 개수를 곱해주면 된다. 도면에서는 10개로 도시하였으므로 10을 곱해주면 된다. Referring to FIG. 3, a plurality of
도면에서는 자석(22)과 코일(24)을 10개로 분할하였지만, 보다 큰 자속의 변화량을 확보하기 위해서 그 이상으로 분할할 수도 있다.In the drawing, the magnets 22 and the coils 24 are divided into ten, but the magnets 22 and the coils 24 may be divided into ten or more.
다음으로, 상기 충전부(50)는 배터리부(70)에 전기에너지를 충전시키는 회로인데, 도 4는 본 발명에 의한 충전부(50)의 회로도이다. Next, the charging
도 4를 참조하면, 충전부(50)는 변압기(51), 정류회로(52), 평활회로(53)로 이루어지는데, 먼저, 상기 자가발전장치(40)에서 제공되는 교류전압이 변압기(51)를 통해 전압크기가 조절되고, 상기 정류회로(52)에 의해 교류전압이 한쪽 방향으로만 흐르게 하여 정류 전압으로 만드는 회로이다. 또한, 상기 평활회로(53)는 상기 정류회로(52)의 출력된 정류 전압에 포함된 리플을 제거하여 안정적인 직류로 바꾸어주는 레귤레이터(Regulator)이다. Referring to FIG. 4, the charging
이때, 상기 변압기(51)는 권선비를 조절하여 발전량을 조절할 수 있으며, 상기 정류회로(52)는 도면과 같이 브릿지 회로를 이용한 전파정류회로 일 수 있으며, 상기 평활회로(53)는 R, C를 이용할 수 있다.At this time, the
도 5a는 하나 또는 다수개의 코일에서 인가된 정류회로의 출력파형이다.5A is an output waveform of a rectifier circuit applied from one or multiple coils.
도 5a를 참조하면, 충전부(50)로 들어가기 전의 교류전압 파형이 자석(42) 하나에 코일(44) 하나로 유도 기전력을 유도했을 경우에는 도 5a의 (a)와 같이 브릿지 형태의 다이오드 정류회로(52)를 거쳐 음의 유도 기전력을 양으로 바꾸어 전파정류 전압이 출력된다. 반면에, 도 5a의 (b)는 이러한 하나의 코일(44)에 다수 개의 자석(42)을 부착하면 단상이 증가하는 현상이 나타난다. 이것은 단상의 개수를 증가시켜 리플을 없애려는 것이고 전압을 증폭시키기 위해서 다수개의 자석(42) 과 상기 개수만큼인 코일(44)의 개수도 늘려서 최대전압의 크기를 증가시키는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5A, when an AC voltage waveform before entering the charging
도 5b는 다수개의 코일(44)에서 인가된 충전부의 출력파형이다. 5B is an output waveform of a charging unit applied from a plurality of
도 5b를 참조하면, 정류회로(52)에 R, C로 구성되는 평활회로(53)를 추가로 구비하는 충전부(50) 출력파형으로 (a)는 자가발전장치(40)가 자석(42) 하나에 코일(44) 하나로 유도 기전력되는 경우이며, (b)는 자가발전장치(40)가 다수개의 자석(42)과 이와 동일한 다수개의 코일(44)로 구성되는 경우의 출력파형이다.Referring to FIG. 5B, the output portion of the charging
따라서, 평활회로(53)에 의해 리플이 제거되어 보다 안정적인 직류를 얻을 수 있으므로 배터리부(70) 충전 시 충전 효율성이 향상될 수 있다.Accordingly, since the ripple is removed by the smoothing
다음으로, 상기 스위치부(60)는 상기 충전부(50)에서 공급되는 직류전압의 경로를 제어하는 다수개의 스위치(미도시)를 포함하고 있어서, 보조배터리(72)를 충전시킬 경우에는 스위치(미도시)를 보조 배터리(72) 경로로 닫아 직류전압을 충전시킬 수 있다. 또한, 메인배터리(71)를 충전시킬 경우에는 상기 스위치를 메인배터리(71) 경로로 닫아 충전시킬 수 있는데, 이때, 상기 스위치 경로는 제어부(10)에서 인가되는 제어신호에 의해 제어된다. 이러한, 스위치부(60)의 보다 상세한 구동은 도 6 및 도 7을 참조한 이하의 상세한 설명에서 뒷받침된다.Next, the
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 스위치부(60)의 구동를 보여주는 회로도이 다.6 and 7 are circuit diagrams showing the driving of the
도 6 내지 도 7을 참조하면, 자가발전기(40)에서 생성된 전기에너지(유도 기전력)는 충전부(50)를 통해 안정적인 직류전압 변환된다. 이어서, 상기 직류전압은 스위치부(60)에 의해 배터리부(70)의 메인배터리(71) 또는 보조배터리(72)의 해당 경로로 공급되는데, 도 6와 같이 스위치(S/W)가 열린 상태에서는 메인배터리(71) 또는 보조배터리(72)가 독립적으로 구동되어 방전될 수 있다. 반면에, 도 7과 같이 스위치(S/W)가 닫힌 상태에서는 메인배터리(71) 또는 보조배터리(72)로 전압이 공급되어 충전될 수 있다. 이러한, 배터리부(70)의 충방전은 상기 스위치부(60)에서 결정되며, 상기 스위치부(60)는 제어부(10)에 의해 제어되게 된다.6 to 7, electrical energy (induction electromotive force) generated by the self-
도 8a와 도 8b는 본 발명에 의한 배터리부(70)의 충전회로 등가도이다.8A and 8B are equivalent diagrams of a charging circuit of the
먼저, 도 8a를 참조하면, 상기 배터리부(70)는 도 4와 같은 충전부(50) 4개를 직렬로 배터리부(70)에 연결하여 충전하도록 할 수 있도록 설계할 수 있는데, 이때, 충전부(50) 사이의 경로는 상기 스위치부(60)에 의해 제어될 수 있다. First, referring to FIG. 8A, the
또한, 도 8b를 참조하면, 상기 배터리부(70)는 도 4과 같은 충전부(50) 4개를 병렬로 배터리부(70)에 연결하여 충전하도록 할 수도 있도록 있는데, 이때, 충전부(50) 사이의 경로는 상기 스위치부(60)에 의해 제어될 수 있다. 즉, 충전부(50)는 병렬 또는 직렬에 관계없이 필요에 따라 선택적으로 사용될 수 있다.In addition, referring to FIG. 8B, the
다음으로, 상기 배터리부(70)는 상기 충전부(60)에서 공급되는 전기에너지를 충전할 수 있는 메인배터리(71)와 다수개의 보조배터리(72)를 포함한다. Next, the
이러한, 메인배터리(71)와 보조배터리(72)는 충전과 방전이 가능한 이차전지로, 리튬 이온을 사용하여 충전하는 폴리머 전지를 사용할 수 있다. 따라서, 충전된 메인배터리(71)와 보조배터리(72)는 제어부(20)를 통해 전기에너지를 방전하여 구동부(30)를 구동시킬 수 있다. 이때, 상기 메인배터리(71)는 도 1과 같이 하나만 구비될 수 있으나, 보조 배터리와 같이 다수개가 구비될 수도 있다.The
도 9는 본 발명에 의한 배터리부(70)의 방전회로 등가도이다.9 is an equivalent diagram of a discharge circuit of the
도 9는 참조하면, 배터리부(70)는 메인배터리(71) 또는 보조배터리(72)가 4개가 병렬연결된 상태로 방전하게 되는데, 이는 병렬방식의 방전회로는 일정한 전압을 제어부(10)를 통해 공급하기 위함이다.Referring to FIG. 9, the
< 실시 예2 ><Example 2>
본 발명의 실시 예2에서는 일 예로 바퀴가 4개인 하이브리드 전기자동차 중 직렬방식을 중심으로 설명하지만, 병렬방식의 하이브리드 전기자동차에도 적용할 수 있다. In the second embodiment of the present invention, an example of a four-wheel hybrid electric vehicle will be described based on a series method, but the present invention can also be applied to a hybrid electric vehicle of a parallel type.
이러한, 본 발명의 실시 예 2는 실시 예1에 의한 자가발전장치를 구비하는 전기차량에 동력부(80)가 추가된 것으로 동력부(80)를 제외한 다른 구성은 실시 예1과 동일함으로 중복을 피하기 위해 설명을 생략한다.In the second embodiment of the present invention, the
도 10은 본 발명의 실시 예2에 의한 자가발전장치(40)를 구비하는 전기차량의 구성도이다.10 is a configuration diagram of an electric vehicle including the self-powered
도 10을 참조하면, 상기 동력부(80)는 엔진(81)과 발전기(82)로 구성되는데, 상기 엔진(81)은 가솔린(gasoline), 디젤(Diesel), LPG(liquefied petroleum gas)와 같은 연료가 연소되면서 발생하는 열 에너지를 기계적인 에너지로 변환하여 자동차를 주행시키기 위한 회전력(동력)을 발생하는 장치이다.10, the
상기 발전기(82)는 상기 엔진(81)에서 제공되는 기계적 에너지인 회전력을 이용하여 유도 기전력의 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 따라서, 동력부(80)는 제어부(10)에 전기 에너지를 제공할 수 있는 전원장치이다.The
다음으로, 제어부(10)는 차량의 상태에 따라 제어신호를 생성하고 상기 제어신호에 의해 스위치부(60)를 제어하여, 배터리부(70) 또는 상기 동력부(80)에서 제공되는 전기에너지로 차량을 주행시키는 제어장치이다.Next, the
이상의 본 발명에 의한 자가발전장치(40)를 구비하는 전기차량은 그 구동방법을 설명하고 있는 이하의 상세한 설명에 의해보다 명확하게 이해될 것이다.The electric vehicle having the self-powered
메인배터리(71)의 전기에너지로 차량을 구동하여 회전력을 생성하는 제1단계를 진행한다.A first step of generating a rotational force by driving the vehicle with the electric energy of the
이어서, 상기 회전력에 의해 회전수단(30)이 회전되어 전기에너지를 생산하는 제2단계를 진행한다.Subsequently, the rotating
이어서, 상기 전기에너지를 보조배터리(72)에 충전하는 제3단계를 진행한다.Subsequently, a third step of charging the electrical energy to the
이어서, 상기 보조배터리(72)의 충전 완료 여부를 확인하여, 상기 보조배터리(72)로 차량을 구동하고 상기 전기에너지로는 메인배터리(71)를 충전하는 제4단 계를 진행한다.Subsequently, by checking whether the charging of the
이때, 상기 제4단계에서는 메인배터리(71)의 충전량도 확인하여 기준량 이하로 소모되었을 경우에도 상기 보조배터리(72)로 차량을 구동하고, 상기 전기에너지로는 메인배터리(71)를 충전한다.In this case, in the fourth step, the charging amount of the
이상의 도면을 참조한 상세한 설명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.The detailed description with reference to the drawings is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시 예1에 의한 자가발전장치(40)를 구비하는 전기차량의 구성도이다.1 is a configuration diagram of an electric vehicle including a
도 2a는 본 발명에 의한 자가발전장치(40)의 사시도이다.2A is a perspective view of a self-generating
도 2b는 도 2a의 코일(44)의 분해도이다.FIG. 2B is an exploded view of the
도 2c는 본 발명에 의한 자가발전장치(40)와 회전수단(30)의 결합도이다.Figure 2c is a coupling diagram of the self-generating
도 2d는 본 발명의 실시 예1에 의한 전기차량의 일부 사시도이다.2D is a partial perspective view of the electric vehicle according to the first embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 자가발전장치(40)의 등가 회로도이다.3 is an equivalent circuit diagram of the self-
도 4는 본 발명에 의한 충전부(50)의 회로도이다. 4 is a circuit diagram of the charging
도 5a는 하나 또는 다수개의 코일에서 정류회로의 출력파형이다.5A is an output waveform of a rectifier circuit in one or multiple coils.
도 5b는 다수개의 코일에서 충전부의 출력파형이다.5B is an output waveform of a charging unit in a plurality of coils.
도 6 및 도 7은 본 발명에 의한 스위치부(60)의 구동를 보여주는 회로도이다.6 and 7 are circuit diagrams showing the driving of the
도 8a와 도 8b는 본 발명에 의한 배터리부(70)의 충전회로 등가도이다.8A and 8B are equivalent diagrams of a charging circuit of the
도 9는 본 발명에 의한 배터리부(70)의 방전회로 등가도이다.9 is an equivalent diagram of a discharge circuit of the
도 10은 본 발명의 실시 예2에 의한 자가발전장치(40)를 구비하는 전기차량의 구성도이다.10 is a configuration diagram of an electric vehicle including the self-powered
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 제어부 20: 구동부10: control unit 20: drive unit
30: 회전수단 40: 자가발전장치30: rotating means 40: self-powered device
41: 제1금속판 42: 자석41: first metal plate 42: magnet
43: 제2금속판 44: 코일 43: second metal plate 44: coil
50: 충전부 51: 변압기50: charging part 51: transformer
52: 정류회로 53: 평활회로52: rectification circuit 53: smoothing circuit
60: 스위치부 70: 배터리부 71: 메인배터리 72: 보조배터리60: switch portion 70: battery portion 71: main battery 72: auxiliary battery
80: 동력부80: power unit
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