KR101029753B1 - 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차 및 그 제어방법 - Google Patents

스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차 및 그 제어방법 Download PDF

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KR101029753B1
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Abstract

본 발명은 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차에 관한 것으로서, 상세하게는 스털링엔진에서 발전기를 가동하여 축전기에 충전하는 방식을 채택하여 스털링엔진으로부터 전기를 생산하고 생산된 전기를 배터리에 충전하므로 충전없이 자동차가 주행할 수 있는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차에 관한 것이다.
본 발명의 제1실시예는 마이크로파가 조사되면 발열하는 발열체와 단열재를 포함하는 스털링엔진가열부; 상기 스털링엔진가열부의 온도가 설정된 온도범위에 도달되는 지를 감지하는 온도센서; 마그네트론을 온오프시키는 마그네트론제어부; 전기에너지를 생산하여 상기 마그네트론에 전기에너지를 출력하는 발전기; 상기 발전기에서 출력되는 전기에너지를 충전하고, 상기 스털링엔진가열부의 초기구동시에 상기 마그네트론 및 구동모터에 충전된 전기에너지를 출력하는 축전기; 상기 발전기와 축전기에서 상기 마그네트론 및 구동모터에 연결되는 전원라인을 선택적으로 연결하는 전기제어부; 상기 온도센서의 감지신호와 상기 전기제어부의 축전기 방전유무감지신호를 수신하여 상기 스털링엔진가열부의 온도가 설정온도 이상이면 상기 마그네트론을 오프시키고 상기 발전기에서 생산되는 전기에너지를 상기 축전기에 충전되도록 제어하는 자동차구동제어부를 포함한다.

Description

스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차 및 그 제어방법{Hybrid vehicle using sterling engine and the control method thereof}
본 발명은 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차에 관한 것으로서, 상세하게는 스털링엔진에서 발전기를 가동하여 축전기에 충전하는 방식을 채택하여 스털링엔진으로부터 전기를 생산하고 생산된 전기를 배터리에 충전하므로 충전 없이 자동차가 주행할 수 있는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차 및 그 제어방법에 관한 것이다.
지구온난화 방지를 위한 친환경 자동차개발을 위하여 세계각국의 개발이 가속화 되고 있으며 일본 독일 미국 중국 한국등 자동차 제조 선진국에서 전기자동차 및 하이브리드 자동차 시장을 선점하기 위하여 피나는 노력을 전개하고 있다.
현재 전기자동차 및 하이브리드 자동차의 개발 현황은 초기단계이며 2013년경 일본 및 미국 한국등에서 시판될 것으로 예상되나 전기자동차의 충전문제(충전소 설치) 및 하이브리드 자동차의 내연기관 병용 사용으로 완전한 무공해 친환경 자동차의 상용화는 아직 요원한 상태로 파악되고 있다.
현재 개발되고 있는 하이브리드 자동차는 내연기관과 전동모터를 동시에 사용하므로 탄소배출은 저감될 수 있으나 탄소의 배출을 완전히 제거하지 못하고 있는 실정이다.
또한 전기자동차는 한번 충전으로 약 100KM 정도로 주행거리가 짧기 때문에 자주 충전을 해야하는 번거로움이 있으며 충전시 장시간 충전을 해야하는 번거로움이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스털링엔진(베타, 감마, 알파 스털링엔진 포함)에서 발전기를 가동하여 축전기에 충전하는 방식을 채택하므로 별도의 충전시간이나 충전장치가 필요하지않는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 스털링엔진의 가열부를 증폭하기 위한 에너지원으로서 화석연료를 사용하지 않고 마이크로파를 이용하여 상기 스털링엔진의 가열부를 가열하는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다.
본 발명의 제1실시예는, 본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차는, 마이크로파가 조사되면 발열하는 발열체와 상기 발열체에 의해 발열된 열이 외부로 전도됨을 차단하여 내측에 축열시키는 단열재를 포함하는 스털링엔진가열부; 상기 스털링엔진가열부의 온도가 설정된 온도범위에 도달되는 지를 감지하는 온도센서; 상기 스털링엔진가열부에 마이크로파를 출력하는 마그네트론을 온오프시키는 마그네트론제어부; 전기에너지를 생산하여 상기 마그네트론에 전기에너지를 출력하는 발전기; 상기 발전기에서 출력되는 전기에너지를 충전하고, 상기 스털링엔진가열부의 초기구동시에 상기 마그네트론 및 구동모터에 충전된 전기에너지를 출력하는 축전기; 상기 발전기와 축전기에서 상기 마그네트론 및 구동모터에 연결되는 전원라인을 선택적으로 연결하는 전기제어부; 상기 온도센서의 감지신호와 상기 전기제어부의 축전기 방전유무감지신호를 수신하여 상기 스털링엔진가열부의 온도가 설정온도 이상이면 상기 마그네트론을 오프시키고 상기 발전기에서 생산되는 전기에너지를 상기 축전기에 충전되도록 제어하는 자동차구동제어부를 포함한다.
본 발명의 제2실시예는, 제1실시예에 있어서, 상기 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차는 상기 전기제어부가 상기 축전기의 방전유무를 감지하여 상기 자동차구동제어부에 인가하면 상기 자동차구동제어부에서 상기 발전기를 구동시켜 방전된 상기 축전기를 충전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제3실시예는, 제2실시예에 있어서, 상기 자동차구동제어부는 초기구동시에 상기 발전기와 축전기를 선택적으로 제어하여 상기 스털링엔진가열부를 가열하기 위한 마그네트론의 구동에너지를 출력토록 제어한다.
본 발명의 제4실시예는, 본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차제어방법에 있어서, 자동차구동제어부의 제어에 의하여 마그네트론에서 출력되는 마이크로파에 의해 스털링엔진가열부를 가열하는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차의 제어방법은 전기에너지가 충전되는 축전기의 충전용량을 확인하여 잔류된 용량으로 상기 마그네트론 구동이 가능하다면 상기 축전기에서 출력되는 전원으로 마그네트론을 구동시키는 상기 스털링엔진가열부를 가열시키는 초기구동단계; 상기 마그네트론을 제어하여 상기 스털링엔진가열부를 설정된 온도까지 가열하는 엔진가열단계; 상기 스털링엔진가열부의 온도를 감지하여 설정된 온도범위에 해당되는 지를 판단하는 설정온도판단단계; 상기 설정온도판단단계에서 상기 스털링엔진가열부의 내부온도가 설정된 온도의 범위에 해당되면 상기 마그네트론을 오프시키는 마그네트론오프단계; 상기 마그네트론오프단계이후에 상기 마그네트론을 구동시키기 위하여 출력되었던 전기에너지를 상기 축전기에 공급하여 충전시키는 축전기충전단계를 포함한다.
본 발명의 제5실시예는, 제4실시예에 있어서, 상기 초기구동단계는 상기 축전기의 잔류된 전원의 용량이 부족하다면 상기 발전기를 구동시켜 상기 마그네트론에 전기에너지를 공급한다.
본 발명의 제6실시예는, 제5실시예에 있어서, 상기 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차의 제어방법은 상기 엔진가열단계에서 상기 축전기의 충전용량을 확인하여 상기 마그네트론의 구동에 필요한 전원이 충전되어있는지를 판단하는 방전판단단계; 및 상기 방전판단단계에서 상기 축전기가 방전상태라면 상기 축전기의 출력전원을 차단하고 발전기를 구동시켜 상기 마그네트론에 전원을 공급하는 발전기구동단계를 더 포함한다.
본 발명의 제7실시예는, 제6실시예에 있어서, 상기 발전기구동단계는 상기 방전판단단계에서 상기 축전기가 방전상태이고, 상기 스털링엔진가열부의 온도가 설정온도범위에 해당되면, 상기 마그네트론을 오프시키고 상기 발전기를 구동시켜 상기 축전기에 전기에너지를 충전시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드 자동차 및 그 제어방법은 마이크로파에 의해 스털링엔진가열부를 가열하여 엔진의 구동에 필요한 압력을 생성시키고, 자동차의 초기구동시에 발전기 또는 축전기에서 출력되는 전원을 이용하여 마이크로파를 출력하여 시동을 걸지만 이후 정상주행시에 스털링엔진 자체의 축열기능을 이용하므로 마그네트론을 계속해서 구동시킬 필요가 없기 때문에 마그네트론에 공급되는 전원을 축전기에 충전시킬 수 있어 별도의 충전장치와 시간이 필요없는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차를 도시한 블럭도,
도 3는 본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차에서 스털링엔진을 도시한 단면도,
도 2은 본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차의 제어방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는 본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차 및 그 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차를 도시한 블럭도, 도 3는 본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차에서 스털링엔진을 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차는 자동차를 구동제어하는 자동차구동제어부(1)와, 스털링엔진가열부(7)와, 상기 스털링엔진가열부(7)를 가열시키는 마그네트론(8)과, 상기 마그네트론(8)을 구동제어하는 마그네트론제어부(9)와, 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도를 감지하는 온도센서(4)와, 전기를 생산하는 발전기(2), 자동차의 동력에너지를 발생시키는 구동모터(5)와, 전기를 저장하는 축전기(3)와, 상기 축전기(3)와 발전기(2)에 연결되는 전원라인을 스위칭하는 전기제어부(6)를 포함한다.
상기 스털링엔진가열부(7)는 압축압력을 생성하기 위하여 일정온도로 가열되면 압력이 상승되어 스털링엔진의 실린더를 구동시키도록 한다. 여기서 상기 스털링엔진가열부(7)는 도 3에 도시된 바와 같다.
도 3를 참조하면, 상기 스털링엔진가열부(7)는 상기 마그네트론(8)에서 조사되는 마이크로파에 의해 가열되는 발열체(71)와, 상기 발열체(71)에서 발열된 열을 단열시키는 제1 내지 제3단열재(72~74)를 포함한다.
상기 발열체(71)는 마이크로파에 의해 최소 800도 이상의 고온으로 가열되며 상기 스털링엔진가열부(7)의 헤드(75)의 상면에서 삽입되거나 또는 하우징의 내측에서 단열재(72~74)와 상기 헤드(75)사이에 설치된다. 여기서 상기 헤드(75)의 상면에 삽입된 발열체(71)는 상기 헤드(75)의 내측으로 삽입되어 열전도성 금속판에 의해 고정된다. 상기 마이크로파에 의해 가열되는 발열체의 구성이나 특징은 일반적으로 공지된 발열체를 게시한 것으로 이는 공지된 기술로서 그 상세한 설명을 생략한다.
상기 제1 내지 제3단열재(72~74)는 상기 발열체(71)와 상기 스털링엔진가열부(7)의 하우징 내측에 적층되어 순차적으로 고정된 것으로서 상기 발열체 및 상기 스털링엔진가열부(7)에서 가열된 열이 외부로 전도되는 것을 방지함과 동시에 내부의 온도를 일정시간동안 유지할 수 있도록 축열기능을 갖는다.
상기 온도센서(4)는 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도를 감지하여 상기 자동차구동제어부(1)에 인가한다.
상기 마그네트론제어부(9)는 상기 자동차구동제어부(1)의 제어에 의해 상기 마그네트론(8)을 구동시켜 상기 스털링엔진가열부(7)에 상기 마이크로파를 조사하도록 제어한다. 여기서 상기 마그네트론제어부(9)는 상기 온도센서(4)의 감지신호를 수신한 상기 자동차제어부의 제어에 의해 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도가 설정된 온도에 도달되면 상기 마그네트론(8)을 오프시킨다.
상기 전기제어부(6)는 상기 발전기(2)와 축전기(3)로부터 상기 구동모터(5)와 마그네트론(8)에 각각 연결되는 전원라인을 스위칭하여 상기 발전기(2)와 축전기(3)에서 출력된 전원을 마그네트론(8)과 구동모터(5)에 각각 인가하고, 또는 상기 축전기(3)의 출력 전기에너지를 차단하는 대신 상기 발전기(2)에서 생산된 전기에너지를 상기 축전기(3)에 인가하여 충전시킨다. 또는 상기 전기제어부(6)는 상기 발전기(2)에서 출력된 전원라인을 스위칭하여 차단하는 대신 상기 축전기(3)에 연결되는 전원라인을 출력하여 상기 마그네트론(8)과 구동모터(5)에 상기 축전기(3)에서 출력되는 전기에너지를 인가한다.
아울러 상기 전기제어부(6)는 상기 축전기(3)의 충전용량을 감지하는 축전기(3)감지센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그러므로 상기 전기제어부(6)는 상기 자동차구동제어부(1)의 제어에 의해 상기 발전기(2)를 구동시켜 상기 발전기(2) 또는 축전기(3)에서 인가되는 전기에너지를 상기 마그네트론(8)에 인가한다. 이후 상기 전기제어부(6)는 상기 마그네트론제어부(9)의 마그네트론(8) 오프신호를 수신하면 상기 발전기(2)에서 생산되어 상기 마그네트론(8)에 인가되는 전기에너지를 상기 축전기(3)에 충전시킨다.
상기 구동모터(5)는 자동차가 주행하기 위한 동력을 발생시키며, 상기 축전기(3) 또는 발전기(2)에서 출력되는 전기에너지에 의해 구동된다.
상기 자동차구동제어부(1)는 초기구동시에 상기 발전기(2)와 축전기(3)를 선택적으로 제어하여 상기 스털링엔진가열부(7)의 가열하기 위한 에너지를 출력토록 하고, 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도를 확인하여 상기 마그네트론(8)의 구동을 위해 인가되는 전기에너지를 축전기(3)에 충전시키도록 제어한다.
도 2은 본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차의 제어방법을 도시한 블럭도이다.
도 2을 참조하면, 본 발명에 따른 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차의 제어방법은 스터링엔진가열부를 가열하기 위한 초기구동단계(S10)와, 마그네트론(8)을 구동시켜 상기 스털링엔진가열부(7)를 가열하는 엔진가열단계(S20)와, 상기 축전기(3)에 충전된 전기에너지의 방전유무를 판단하는 방전판단단계(S30)와, 상기 방전판단단계(S30)에서 축전기(3)가 방전되었다면 발전기(2)를 온하는 발전기온단계(S40)와, 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도가 설정된 온도이상이 되는 지를 판단하는 설정온도판단단계(S50)와, 상기 마그네트론(8)을 오프시키는 마그네트론오프단계(S60)와, 상기 발전기(2)에서 출력되는 전기에너지를 상기 축전기(3)에 충전시키는 축전기충전단계(S70)와, 상기 축전기(3)에서 충전된 전기에너지를 구동모터(5)에 공급하는 모터전원공급단계(S80)를 포함한다.
상기 초기구동단계(S10)는 상기 자동차구동제어부(1)가 상기 축전기(3)의 충전용량을 확인하여 잔류된 용량으로 상기 구동모터(5)와 마그네트론(8) 구동이 가능하다면, 상기 전기제어부(6)를 제어하여 축전기(3)의 출력된 전원으로 마그네트론(8)과 구동모터(5)에 전원을 인가하는 단계이다. 여기서 상기 자동차구동제어부(1)는 상기 축전기(3)에 잔류된 전원의 용량이 초기 구동이 가능하지 않는 용량이라면 상기 발전기(2)를 구동시켜 전원을 생산하도록 제어한다.
따라서 상기 전기제어부(6)는 상기 발전기(2) 또는 상기 축전기(3)에서 출력되는 전원을 상기 마그네트론(8)과 구동모터(5)에 각각 인가한다. 그러므로 상기 마그네트론제어부(9)는 상기 자동차구동제어부(1)의 제어신호에 따라서 상기 마그네트론(8)을 구동시켜 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도를 가열시킨다. 아울러 상기 구동모터(5)는 구동되어 자동차의 주행에 필요한 동력을 출력한다.
상기 엔진가열단계(S20)는 상기 자동차구동제어부(1)에서 상기 마그네트론제어부(9)를 제어하여 상기 스털링엔진가열부(7)를 설정된 온도까지 가열하는 단계이다. 여기서 상기 스털링엔진가열부(7)는 상기 마그네트론(8)에 의해 출력된 마이크로파가 조사되므로 내부온도가 상승하므로 엔진구동에 필요한 에너지를 얻게 된다. 여기서 상기 스털링엔진가열부(7)의 헤드(75)에 고정되는 발열체(71)는 상기 마그네트론(8)에 의해 출력되는 마이크로파가 도파관을 통해 입사되므로 발열하여 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도를 상승시킨다. 이때 상기 단열재(72~74)는 상기 마이크로파를 투과시키는 세라믹계열의 소재로 제작되어 상기 마그네트론(8)에서 출력되는 마이크로파를 투과시키고 상기 발열체(71)에 의해 발생된 열이 외부로 전도되는 것을 차단한 것으로 공지된 기술을 적용하였다.
상기 방전판단단계(S30)는 상기 자동차구동제어부(1)에서 상기 축전기(3)의 충전용량을 확인하여 상기 마그네트론(8) 또는 구동모터(5)의 구동에 필요한 전원이 충전되어있는지를 판단하는 단계이다. 상기 축전기(3)는 충전가능한 용량이 한정되어 있으며 잔류용량을 확인하여 새로이 충전시켜줘야 되므로 상기 전기제어부(6)에서 상기 축전기(3)의 잔류용량을 감지하여 상기 자동차구동제어부(1)에 감지신호를 인가한다. 따라서 종래에는 상기 축전기(3)의 충전이 장시간걸리게 되므로 하이브리드자동차의 사용에 불편함을 주는 주원인이 된다.
그러나 본 발명은 상기 방전판단단계(S30)에서 축전기(3)의 충전용량이 부족하다면 상기 자동차구동제어부(1)에서 상기 전기제어부(6)를 제어하여 상기 축전기(3)에서 출력되는 전원을 차단하는 대신 상기 발전기(2)를 구동시켜 상기 마그네트론(8)에 전기에너지를 공급급한다. 그리고 상기 자동차구동제어부(1)는 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도가 설정온도이상으로 가열되면 상기 마그네트론(8)에 인가되는 전원을 차단하고 상기 축전기(3)로 출력하여 충전시킨다.
상기 발전기구동단계(S40)는 상기 자동차구동제어부(1)가 상기 방전판단단계에서 상기 축전기(3)가 방전되었다면, 상기 발전기(2)를 구동시켜 상기 마그네트론(8)에 전기를 공급하는 단계이다.
그리고 상기 자동차구동제어부(1)는 상기 발전기구동단계(S40)에서 발전기(2)를 구동시켜 상기 마그네트론(8)에 전기를 공급하면서 상기 온도센서(4)를 통해 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도를 확인하여 상기 스털링엔진가열부(7)가 설정온도의 범위로 상승된다면 상기 마그네트론제어부(9)를 제어하여 상기 마그네트론(8)을 오프시킨다.
상기 설정온도판단단계(S50)는 상기 자동차구동제어부(1)에서 상기 온도센서(4)의 감지신호를 수신하여 상기 마그네트론(8)의 동작을 오프시키는 것을 판단하는 단계이다. 여기서 상기 온도센서(4)는 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도를 감지하여 그 감지신호를 상기 자동차구동제어부(1)에 인가한다. 물론 상기 온도센서(4)는 후술되는 마그네트론(8)의 제어를 위해서 상기 마그네트론제어부(9)에 감지신호를 인가하는 것도 바람직하다.
아울러 상기 스털링엔진가열부(7)는 마이크로파가 지속적으로 입사된다면 내부에 축열된 열에너지에 의해 온도가 무한으로 상승되고, 일정온도에 도달된다면 상기 마이크로파를 오프시켜 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도를 일정온도로 유지해줘야된다. 따라서 상기 자동차구동제어부(1) 또는 상기 마그네트론제어부(9)는 상기 스털링엔진가열부(7)의 한계온도를 설정하여 해당 온도에 도달되는 지를 지속적으로 감시하여 상기 마그네트론(8)을 오프시켜야 된다.
상기 마그네트론오프단계(S60)는 상기 설정온도판단단계(S50)에서 상기 스털링엔진가열부(7)의 내부온도가 설정된 온도의 범위에 해당되면 상기 마그네트론(8)을 오프시키거나 또는 상기 방전판단단계(S30)에서 상기 축전기(3)에 저장된 전기용량이 부족하여 방전이 되었다고 판단된다면 발전기(2)에 의해 마그네트론(8)을 구동시켜 스털링엔진가열부(7)의 온도를 상승시킨 뒤에 상기 마그네트론(8)을 오프시키는 단계이다.
여기서 상기 자동차구동제어부(1)는 상기 온도센서(4)의 감지신호를 수신하여 상기 축전기(3)에서 마그네트론(8)으로 인가되는 전원을 차단하도록 상기 마그네트론제어부(9)에 마그네트론오프신호를 인가한다. 그러므로 상기 마그네트론(8) 제어부는 상기 마그네트론(8)을 오프시킨다. 아울러 상기 전기제어부(6)는 상기 자동차구동제어부(1)의 제어에 따라서 상기 축전기(3)에서 출력되는 전원을 차단하여 충전된 전기용량을 유지한다.
상기 축전기충전단계(S70)는 상기 자동차구동제어부(1)에서 상기 전기제어부(6)를 제어하여 상기 발전기(2)에서 생산된 전기에너지를 상기 축전기(3)에 공급하여 충전시키는 단계이다.
여기서 상기 자동차구동제어부(1)는 상기 방전판단단계(S30)에서 축전기(3)가 방전되었다면, 상기 발전기(2)를 구동시켜 상기 마그네트론(8)에 전원을 인가하여 상기 스털링엔진가열부(7)를 계속 가열하도록 한다. 그리고 상기 자동차구동제어부(1)는 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도가 설정온도에 도달되면 상기 마그네트론(8)을 오프시키고 상기 발전기(2)에서 생산되는 전기에너지를 상기 축전기(3)에 충전시킨다.
또는 상기 자동차구동제어부(1)는 설정온도 판단단계(S50)에서 상기 스털링엔진가열부(7)의 온도가 설정온도에 도달되었고, 상기 마그네트론(8)을 구동시키는 전기에너지가 상기 축전기(3)에서 출력되는 전원이라면, 상기 전기제어부(6)를 제어하여 상기 축전기(3)의 출력전원을 차단하고 상기 발전기(2)를 구동시켜 축전기(3)를 충전한다. 또는 상기 자동차구동제어부(1)는 상기 발전기(2)를 구동하지 않더라도 상기 축전기(3)에서 출력되는 전원만을 차단하여 상기 축전기(3)의 충전용량을 유지하도록 제어할 수 있다.
즉, 본 발명은 상기 스털링엔진가열부(7)가 설정된 온도에 도달되면 자체 축열기능에 의해 일정온도범위에서 일정시간 유지할 수 있기 때문에 마그네트론(8)을 지속적으로 구동시킬 필요가 없다. 그러므로 본 발명은 상기 스털링엔진가열부(7)가 설정온도에 도달되면 상기 발전기(2)에서 생산되는 전기에너지를 축전기(3)에 충전시키거나 상기 발전기(2)를 구동하지 않더라도 상기 축전기(3)의 출력전원을 차단하여 축전기(3)의 충전용량의 소모를 방지할 수 있다.
예를 들면, 자동차가 고속주행하는 경우에는 통상적으로 엔진을 구동하기 위한 에너지의 소모가 적기 때문에 상기 스털링엔진가열부(7)를 지속적으로 가열할 필요가 없다. 따라서 본 발명에는 스털링엔진가열부(7)가 설정온도에 도달되면 남은 전원으로 축전기(3)를 충전시킬 수 있어 별도의 충전장치나 충전시간이 필요하지 않다.
상기 모터전원공급단계(S80)는 상기 축전기(3)에 저장된 전원을 상기 구동모터(5)에 공급하도록 제어하는 단계이다. 상기 자동차구동제어부(1)는 상기 전기제어부(6)를 제어하여 상기 축전기(3)에 충전된 전원을 구동모터(5)에 인가하여 자동차의 주행에 필요한 동력을 생산하도록 한다.
본 발명은 상술한 바와 같이 초기구동시에 필요한 전원을 상기 발전기(2) 또는 축전기(3)에 충전된 전원중 선택적으로 출력하여 자동차를 시동하고, 시동 후 자동차의 주행중에 스털링엔진가열부(7)가 일정온도 이상으로 상승 되면 상기 스털링엔진가열부(7)에 장착된 단열재(72~74)로 인한 축열기능으로 일정시간동안 온도를 유지할 수 있기 때문에 마그네트론(8)을 오프시켜도 자동차의 주행에 지장이 없다. 그러므로 본 발명은 상기 스털링엔진가열부(7)를 가열하기 위하여 공급되는 전기에너지를 상기 축전기(3)에 인가하여 충전시키기 때문에 별도의 충전시간이나 별도의 충전장치가 필요없다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 실용신안청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1 : 자동차구동제어부 2 : 발전기
3 : 축전기 4 : 온도센서
5 : 구동모터 6 : 전기제어부
7 : 스털링엔진가열부 8 : 마그네트론
9 : 마그네트론제어부 71 : 발열체
72 ~ 74 : 단열재 75 : 헤드

Claims (7)

  1. 마이크로파가 조사되면 발열하는 발열체와 상기 발열체에 의해 발열된 열이 외부로 전도됨을 차단하여 내측에 축열시키는 단열재를 포함하는 스털링엔진가열부;
    상기 스털링엔진가열부의 온도가 설정된 온도범위에 도달되는 지를 감지하는 온도센서;
    상기 스털링엔진가열부에 마이크로파를 출력하는 마그네트론을 온오프시키는 마그네트론제어부;
    전기에너지를 생산하여 상기 마그네트론에 전기에너지를 출력하는 발전기;
    상기 발전기에서 출력되는 전기에너지를 충전하고, 상기 스털링엔진가열부의 초기구동시에 상기 마그네트론 및 구동모터에 충전된 전기에너지를 출력하는 축전기;
    상기 발전기와 축전기에서 상기 마그네트론 및 구동모터에 연결되는 전원라인을 선택적으로 연결하는 전기제어부; 및
    상기 온도센서의 감지신호와 상기 전기제어부의 축전기 방전유무감지신호를 수신하여 상기 스털링엔진가열부의 온도가 설정온도 이상이면 상기 마그네트론을 오프시키고 상기 발전기에서 생산되는 전기에너지를 상기 축전기에 충전되도록 제어하는 자동차구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차는
    상기 전기제어부가 상기 축전기의 방전유무를 감지하여 상기 자동차구동제어부에 인가하면 상기 자동차구동제어부에서 상기 발전기를 구동시켜 방전된 상기 축전기를 충전시키는 것을 특징으로 하는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차.
  3. 제2항에 있어서, 상기 자동차구동제어부는
    초기구동시에 상기 발전기와 축전기를 선택적으로 제어하여 상기 스털링엔진가열부를 가열하기 위한 마그네트론의 구동에너지를 출력토록 제어하는 것을 특징으로 하는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차.
  4. 자동차구동제어부의 제어에 의하여 마그네트론에서 출력되는 마이크로파에 의해 스털링엔진가열부를 가열하는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차의 제어방법은
    전기에너지가 충전되는 축전기의 충전용량을 확인하여 잔류된 용량으로 상기 마그네트론 구동이 가능하다면 상기 축전기에서 출력되는 전원으로 마그네트론을 구동시키는 상기 스털링엔진가열부를 가열시키는 초기구동단계;
    상기 마그네트론을 제어하여 상기 스털링엔진가열부를 설정된 온도까지 가열하는 엔진가열단계;
    상기 스털링엔진가열부의 온도를 감지하여 설정된 온도범위에 해당되는 지를 판단하는 설정온도판단단계;
    상기 설정온도판단단계에서 상기 스털링엔진가열부의 내부온도가 설정된 온도의 범위에 해당되면 상기 마그네트론을 오프시키는 마그네트론오프단계;
    상기 마그네트론오프단계이후에 상기 마그네트론을 구동시키기 위하여 출력되었던 전기에너지를 상기 축전기에 공급하여 충전시키는 축전기충전단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차의 제어방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 초기구동단계는
    상기 축전기의 잔류된 전원의 용량이 부족하다면 상기 발전기를 구동시켜 상기 마그네트론에 전기에너지를 공급하는 것을 특징으로 하는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차의 제어방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차의 제어방법은
    상기 엔진가열단계에서 상기 축전기의 충전용량을 확인하여 상기 마그네트론의 구동에 필요한 전원이 충전되어있는지를 판단하는 방전판단단계; 및
    상기 방전판단단계에서 상기 축전기가 방전상태라면 상기 축전기의 출력전원을 차단하고 발전기를 구동시켜 상기 마그네트론에 전원을 공급하는 발전기구동단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 발전기구동단계는
    상기 방전판단단계에서 상기 축전기가 방전상태이고, 상기 스털링엔진가열부의 온도가 설정온도범위에 해당되면, 상기 마그네트론을 오프시키고 상기 발전기를 구동시켜 상기 축전기에 전기에너지를 충전시키는 것을 특징으로 하는 스털링엔진을 이용한 하이브리드자동차의 제어방법.
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