KR101037426B1 - 전동 발전 장치를 구비하는 전기 차량 및 그 구동 방법 - Google Patents

전동 발전 장치를 구비하는 전기 차량 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동 발전 장치를 구비하는 전기 차량 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전동 장치와 발전 장치의 동작 비율을 제어할 수 있는 전동 발전 장치를 구비하는 전기 차량과 그 구동 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 전기 차량으로서, 다수의 회전 수단, 다수의 자석을 포함하는 회전자 및 다수의 유도 코일 및 다수의 발전 코일을 포함하는 고정자를 포함하는 전동 발전 장치 - 상기 전동 발전 장치는 상기 다수의 회전 수단 중 적어도 하나에 대하여 배치됨 - , 상기 전동 발전 장치에서 생성되는 전기 에너지를 충전하는 충전부, 상기 충전부로부터 전기 에너지를 전달 받아 이를 저장하는 배터리부, 상기 전기 차량의 운전자의 제어에 따라 상기 전기 차량의 가속 상태를 제어하는 가속 장치, 및 상기 전동 발전 장치의 상기 다수의 유도 코일 중 적어도 일부를 상기 가속 상태 및/또는 상기 전기 차량의 속도에 따라 발전 코일로서 동작시키거나, 상기 전동 발전 장치의 상기 다수의 발전 코일 중 적어도 일부를 상기 가속 상태 및/또는 상기 전기 차량의 속도에 따라 유도 코일로서 동작시키는 제어부를 포함하는 전기 차량이 제공된다.
전기 차량, 전동 발전 장치, 유도 코일, 발전 코일

Description

전동 발전 장치를 구비하는 전기 차량 및 그 구동 방법{ELECTRIC VEHICLE HAVING MOTOR AND GENERATOR AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 전동 발전 장치(mogen)를 구비하는 전기 차량 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전동 장치(motor)와 발전 장치(generator)의 동작 비율을 제어할 수 있는 전동 발전 장치를 구비하는 전기 차량과 그 구동 방법에 관한 것이다.
석유 등의 화석 연료의 고갈에 따른 에너지 문제와 지구 온난화 현상에 따른 환경 문제가 세계적인 관심사로 대두됨에 따라, 세계 각국에서는 기존의 엔진(예를 들면, 가솔린 엔진, 디젤 엔진 등)을 구비하는 차량을 대신할 수 있는 차세대 차량을 개발하고 있다. 대표적인 것이 2차 배터리를 이용하는 전기 자동차인데, 이러한 전기 자동차는 엔진에 의해 생성되는 연소 열 에너지가 아닌 2차 배터리에 충전되는 전기 에너지로 차량을 구동시키는 방식을 취한다.
하지만, 2차 배터리만을 이용하는 전기 자동차는 낮은 충전 효율이나 2차 배터리의 수명의 한계 등으로 인해 상용화하는데 어려움이 있다. 이를 극복하기 위해 제안된 것이 두 가지의 서로 다른 동력원을 갖는, 즉, 엔진과 2차 배터리를 모 두 이용하는 하이브리드 전기 자동차이다.
하이브리드 전기 자동차는 그 구동 방식에 따라 직렬 하이브리드 시스템(Serial Hybrid System)과 병렬 하이브리드 시스템(Parallel Hybrid System)으로 구별될 수 있다.
먼저, 직렬 하이브리드 시스템은 기본적으로 2차 배터리의 전기 에너지로 전기 자동차를 구동시킬 수 있고, 필요에 따라서는 엔진의 연소 열 에너지를 이용하여 전기 자동차를 구동시킬 수 있도록 하는 방식을 취한다. 후자의 경우, 엔진의 연소 열 에너지는 기계적 에너지로, 기계적 에너지는 다시 전기 에너지로 변환되어 2차 배터리에 충전될 수 있다.
반면에, 병렬 하이브리드 시스템은 2차 배터리의 전기 에너지로 전기 자동차를 구동시킬 수 있고, 엔진의 연소 열 에너지로도 전기 자동차를 구동시킬 수 있도록 하는 방식을 취한다. 이러한 병렬 하이브리드 시스템에 따르면, 주행 조건에 따라 전기 에너지와 연소 열 에너지를 동시에 사용하여 전기 자동차를 구동시킬 수도 있다.
하지만, 위와 같은 두 가지의 하이브리드 전기 자동차 모두 그 에너지 이용 효율이 그다지 뛰어나지 않다. 대표적으로, 하이브리드 전기 자동차의 주행에 따른 바퀴의 회전을 이용하여 자가발전을 하더라도 차량이 어느 정도 일정한 주행 속도를 유지하는 경우 외에는, 여러 복잡한 주행 조건, 주행 상태에 따라 자가발전의 효율이 크게 낮아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전기 차량의 주행 상태에 따라 최적화된 전동 및 발전이 이루어지도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전기 차량의 제동과 연계하여 발전을 해내는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다양한 발전원을 갖는 전기 차량을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 전기 차량으로서, 다수의 회전 수단, 다수의 자석을 포함하는 회전자 및 다수의 유도 코일 및 다수의 발전 코일을 포함하는 고정자를 포함하는 전동 발전 장치 - 상기 전동 발전 장치는 상기 다수의 회전 수단 중 적어도 하나에 대하여 배치됨 - , 상기 전동 발전 장치에서 생성되는 전기 에너지를 충전하는 충전부, 상기 충전부로부터 전기 에너지를 전달 받아 이를 저장하는 배터리부, 상기 전기 차량의 운전자의 제어에 따라 상기 전기 차량의 가속 상태를 제어하는 가속 장치, 및 상기 전동 발전 장치의 상기 다수의 유도 코일 중 적어도 일부를 상기 가속 상태 및/또는 상기 전기 차량의 속도에 따라 발전 코일로서 동작 시키거나, 상기 전동 발전 장치의 상기 다수의 발전 코일 중 적어도 일부를 상기 가속 상태 및/또는 상기 전기 차량의 속도에 따라 유도 코일로서 동작시키는 제어부를 포함하는 전기 차량이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 전기 차량의 구동 방법으로서, 전기 차량의 출발 시에 전동 발전 장치의 고정자에 포함되어 있는 다수의 코일이 실질적으로 모두 유도 코일로서 동작하도록 스위칭하는 단계, 및 상기 전기 차량이 가속되지 않는 경우 상기 다수의 코일이 실질적으로 모두 발전 코일로서 동작하도록 스위칭하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 전기 차량의 주행 상태에 따라 최적화된 전동 및 발전이 이루어지게 되므로, 전기 차량의 주행 성능이나 발전 효율이 크게 향상될 수 있다.
본 발명에 의하면, 전기 차량의 제동과 연계하여 발전을 해낼 수 있게 되므로, 효율적인 에너지 재생산이 가능하게 된다.
본 발명에 의하면, 다양하고도 친환경적인 발전원을 갖는 전기 차량이 제공된다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 구성
[실시예 1]
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전동 발전 장치(100)를 구비하는 전기 차량의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량은 전동 발전 장치(100), 회전 수단(200), 충전부(300), 가속 장치(400), 배터리부(500) 및 제어부(600)를 포함하여 구성된다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 발전 장치(100)는 전기 차량의 다수의 회전 수단(200) 중 적어도 하나에 대하여 대응, 위치될 수 있고, 바람직하게는 개별 회전 수단(200)마다 대응, 위치될 수 있다. 전동 발전 장치(100)는 전기 에너지를 회전 운동 에너지로 변환하여 회전 수단(200)을 회전시키거나, 회전 수단(200)의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 전동 발전 장치(100)는, 회전 수단(200)과 결합되어 회전 운동하는, 다수의 자석을 포함하는 자석부가 배열된 회전자와, 상기 회전자와 일정 간격을 두고 절연되어 위치하는, 다수의 유도 코일과 다수의 발전 코일이 교대로 배열된 코일부를 포함하는 고정자를 포함할 수 있다.
즉, 전동 발전 장치(100)에서 회전 수단(200)이 회전하면 다수의 자석을 포함하는 회전자도 함께 회전하게 되므로, 결국 전기 차량이 주행함과 동시에 고정자의 다수의 유도 코일과 다수의 발전 코일 각각에서는 자기장의 변화가 초래된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 유도 코일에 흐르는 전류에 따라, 전동 발전 장치(100)의 회전자를 회전시키는 회전력이 발생할 수 있게 되고, 각 발전 코일에서는 유도 기전력에 의한 유도 전류가 흐르게 되어, 전동 발전 장치(100)가 세기와 방향이 주기적으로 변하는 교류 전류를 얻을 수 있게 된다. 이에 관하여는 후술하기로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 수단(200)은 전동 발전 장치(100)로부터의 회전력에 의해 전기 차량을 주행시키는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 회전 수단(200)은 일반적으로 차량에 사용되는 바퀴일 수 있다. 상술한 바와 같이, 이러한 회전 수단(200)은 하나의 전기 차량에 다수 구비될 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전 수단(200)은 전동 발전 장치(100)의 회전자 와 연동할 수 있는데, 이에 관하여는 후술하기로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전부(300)는 전동 발전 장치(100)에 의해 생성된 전기 에너지를 수집하여 이를 배터리부(500)에 충전하는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 충전부(300)는, 도시되지는 않았지만, 변압기, 정류 회로, 평활 회로 등을 포함하여 구성될 수 있는데, 전동 발전 장치(100)로부터 제공되는 교류 전압은, 상기 변압기를 통해 변압될 수 있고, 상기 정류 회로에 의해 정류될 수 있으며, 이어서, 상기 평활 회로에 의해 상기 정류 회로로부터 출력된 정류 전압에 포함된 리플이 제거될 수 있다.
여기서, 상기 정류 회로는 브릿지 회로를 이용한 전파 정류 회로일 수 있으며, 상기 평활 회로는 저항 소자와 축전 소자를 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전부(300)는 전동 발전 장치(100)에 의해 생성된 교류 전압을 안정적인 직류 전압으로 변환하여 배터리부(500)를 충전할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전부(300)는 외부 충전 수단(예를 들면, 플러그인 충전 장치)에 접속될 수 있도록 구성되어, 사용자가 집, 사무실 또는 주차장 등에서 편리하게 충전을 실시할 수 있게끔 구성되어 있을 수도 있다. 이에 따르면, 배터리부(500)가 완전히 방전된 경우에도 충전이 가능하게 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가속 장치(400)는 전기 차량의 가속 페달에 연동되어 있어서, 전기 차량의 운전자가 가속 페달을 제어하는 바에 따라 가속 상태가 달라질 수 있고, 이에 따라 전기 차량의 주행 속도와 전동 발전 장치(100)의 전동 장치와 발전 장치의 동작 비율이 제어될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리부(500)는 전기 에너지를 충전할 수 있는 전기 저장 수단이다. 이러한 배터리부(500)로는 충전과 방전이 가능한 전기 저장 수단을 제한 없이 사용할 수 있는데, 일례로는, 납 축전지, 니켈카드뮴(NiCd) 전지, 니켈수소(NiMH) 전지, 리튬이온(Li-ion) 전지, 리튬이온 폴리머(Li-ion polymer) 전지와 같은 2차 배터리를 들 수 있다. 또한, 이러한 배터리부(500)는 하나가 아닌 다수의 분할된 배터리(미도시됨)로 구성될 수도 있다. 이러한 다수의 분할된 배터리는 전기적으로 서로 연결될 수 있으나, 서로 독립적일 수도 있다.
한편, 바람직하게는 다수인 전동 발전 장치(100)의 각각에 대응되는 배터리부(500)가 구비될 수 있고, 이러한 배터리부(500)는 외부 충전 수단에 의해 충전되는 배터리와는 구분될 수도 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(600)는 전동 발전 장치(100), 회전 수단(200), 충전부(300), 가속 장치(400) 및 배터리부(500)를 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 제어부(600)는 위의 구성요소들과 전기 차량 내의 다른 미도시된 구성요소들(예를 들면, 부하) 사이에서 교환되거나 흐르는 제어 신호를 제어하여 각 구성요소가 고유의 기능을 수행하도록 할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(600)는 전동 발전 장치(100)의 고정자의 유도 코일과 발전 코일의 비율을 제어할 수 있으므로 전동 발전 장치(100) 의 전동 장치와 발전 장치의 동작 비율을 최적화함으로써 전동 효율 내지는 발전 효율을 높일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 발전 장치(100)의 내부 구성 및 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 전동 발전 장치(100)를 구비하는 전기 차량의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 발전 장치(100)는 회전자(110)와 고정자(120)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.
먼저, 회전자(110)는 회전 수단(200)과 결합되어 회전 운동하는 다수의 자석을 포함하는 자석부를 포함하는데, 이러한 자석부는 제1 원형판(미도시됨) 상에 영구 자석을 방사상(radial to shaft)으로 구비하는 형태일 수 있다. 이때, 회전자(110)의 극의 수는 고정자(120)의 상(phase)의 수에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 보다 간단한 구성을 위해, 전동 발전 장치(100)에 별도의 제1 원형판을 구비할 필요 없이 회전 수단(200)의 회전 프레임(220)에 회전자(110)가 수납되도록 구성할 수도 있다. 특히, 제1 원형판 또는 회전 프레임(220)은 원형 구조를 가지고 중앙에는 개구부가 구비되어 여기에 고정축(50)이 착설될 수 있고, 고정축(50)은 전기 차량의 몸체(10), 로드암(20), 지지대(30)와 같은 구조물에 연결되어 차량의 주행 회전의 중심축으로서 기능할 수 있다.
한편, 고정자(120)는 회전자(110)와 일정 간격을 두고 절연되어 위치하고, 다수의 유도 코일과 다수의 발전 코일이 교대로 배열된 코일부를 포함하는데, 이러한 코일부에서는, 전류가 흐르면 회전자(110)를 회전시키는 유도 코일과 회전되는 회전자(110)에 의해 발생되는 유도 기전력에 따라 전류가 흐르게 되는 발전 코일이 제2 원형판(미도시됨)에서 교대로 방사상(radial to shaft)으로 구비될 수 있다. 이 외에도, 위에서 설명된 바와 같은 회전자(110)와 고정자(120)의 기능이 실현되는 이상, 회전자(110)와 고정자(120)의 구성은 당업자의 필요에 따라 자유로이 변경될 수 있을 것이다.
한편, 이상의 설명에 따른, 본 발명의 일 실시예의 전동 발전 장치(100)에 관하여는 본 발명의 출원인이 출원하여 등록 받은 '무변출력 무정류자 직류전동기를 이용한 발전장치'에 관한 한국특허 제10-0815429호를 더 참조할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전동 발전 장치(100)의 고정자(120)에 포함된 다수의 코일(유도 코일 및/또는 발전 코일)로 구성된 코일부의 스위칭을 제어함으로써 전동 발전 장치(100)의 전동 장치와 발전 장치의 동작 비율을 제어할 수 있다. 이러한 코일부의 스위칭은 제어부(600)에 의해 수행될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일부의 스위칭을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 고정자(120)는 제2 원형판(미도시됨) 상에 방사상으로 배열되는데 고정자(120)에 포함되어 있는 코일(L1 내지 L6; 기본적으로는 L1, L3, L5는 유도 코일, L2, L4, L6은 발전 코일일 수 있음)의 스위칭은 제어부(600)에 의해 아래의 표 1에서와 같이 제어될 수 있다(물론, 표 1에서 표시된 각 주행 상태는 본 발명의 설명을 위해 예시적으로 가정된 것이며 이 외에도 다양한 주행 상태를 가정할 수 있다). 즉, 유도 코일 및/또는 발전 코일은 전기 차량의 주행 상태에 따라 발전 코일 및/또는 유도 코일로서 기능할 수 있다.
[표 1]
주행 상태 제1 상태 제2 상태 제3 상태 제4 상태
속도 0(정지) 저 고 최고
가속도 최고 고 저 0 미만(운전자에 의하여 가속되지 않음)
스위칭
제어		 L1 내지 L6 모두
유도 코일로서 기능		 L2, L4, L6 중 일부를 제외하고는 모두 유도 코일로서 기능 L1, L3, L5 중 일부를 제외하고는 모두 발전 코일로서 기능 L1 내지 L6 모두 발전 코일로서 기능
이상과 같은 표 1을 참조하면, 전기 차량에 있어서 큰 동력이 필요한 출발 순간에는 코일 L1 내지 L6이 모두 전동 장치와 연결되도록 스위칭하고, 전기 차량에 있어서 상대적으로 적은 동력이 필요한 경우에는 유도 코일 중 일부가 전동 장치 대신에 발전 장치에 연결되도록 스위칭하며, 전기 차량에 추가적인 가속이 필요하지 않은 경우에는 코일 L1 내지 L6이 모두 발전 장치와 연결되도록 스위칭할 수 있다는 점을 알 수 있다. 제어부(600)에 의한 이러한 스위칭은 전동 발전 장치(100)의 전동 효율 및 발전 효율을 극대화하는 데에 기여한다.
[실시예 2]
본 발명의 실시예 2에 따른 전기 차량은, 도 1을 참조하여 설명된 실시예 1의 전기 차량과 비교하여, 제동 발전 장치를 추가적으로 구비한다는 점 외에는 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 실시예 2에 관한 설명에서는 제동 발전 장치를 제외한 다른 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 제동 발전 장치(700)를 구비하는 전기 차량의 구성도이다. 그리고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예 2에 따른 제동 발전 장치(700)를 구비하는 전기 차량의 일부를 도시하는 단면도이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량은 전동 발전 장치(100), 회전 수단(200), 충전부(300), 가속 장치(400), 배터리부(500), 제어부(600) 및 제동 발전 장치(700)를 포함하여 구성된다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제동 발전 장치(700)는 전기 차량의 발전식 제동과 연계하여 발전을 수행할 수 있는 장치이다.
다음으로, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 이러한 제동 발전 장치(700)는 접착 장치(710), 발전기(720) 및 연결 기어(730)를 포함하여 구성될 수 있고, 접착 장치(710)는 다시 공회전 기어(711), 전자석(712) 및 접착판(713)으로 구성될 수 있다.
먼저, 공회전 기어(711)는 회전 수단(200)으로부터 회전을 전달 받는 구성요소로서, 회전 수단(200)의 회전에 따라 수동적으로 회전하게 되는 구성요소이다.
한편, 전자석(712)은 운전자의 제어에 따라 전원이 공급되면 자화되어 공회전 기어(711)와 접착판(713)을 접착시킴으로써 공회전 기어(711)의 회전을 연결 기어(730)에 전달할 수 있도록 하는 구성요소이다. 이러한 전자석(712)의 작용에 의해 결국 회전 수단(200)의 회전은 공회전 기어(711), 연결 기어(730), 발전기(720)의 자석을 회전시키는 축에 연결되어 있는 기어에 차례대로 전달되어 발전기(720)가 발전을 할 수 있게 된다. 이와 함께, 발전기(720)의 발전 부하로 인해 회전 수 단(200)의 회전이 방해되어 차량이 제동될 수 있다. 이 경우, 발전 부하는 발전기(720)의 발전량과 양의 상관 관계를 갖는다. 한편, 공회전 기어(711)에 대한 회전 수단(200)의 지름 비나 발전기(720)의 회전축에 연결되어 있는 기어에 대한 연결 기어(730)의 지름 비가 큰 것이 바람직하다.
한편, 접착판(713)은 전자석(712)에 의해 자성을 띌 수 있고, 공회전 기어(711)와 접착하여 회전 수단(200)의 회전을 감소시키면서도 견딜 수 있는 내마모성이 높은 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로, 발전기(720)는 회전 수단(200)의 회전으로 인한 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치인데, 이에 관하여는 이미 공지된 발전기 기술을 제한 없이 사용할 수 있으므로 본 명세서에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 연결 기어(730)는 접착 장치(710)와 발전기(720) 사이에 위치하며, 다수의 기어와 회전축을 개입시켜 많은 회전비를 갖고 접착 장치(710)로부터 발전기(720)로 회전이 전달되도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 이상과 같은 구성을 갖는 제동 발전 장치(700)는 전기 차량의 회전 수단(200)인 바퀴마다 하나 이상 설치되어 제동 및 발전을 함께 수행할 수 있다.
한편, 보다 큰 제동력이 필요하게 되는 경우에는, 종래의 디스크 브레이크나 드럼 브레이크와 같은 브레이크 장치(40)를 더 이용하여 제동을 행할 수 있다. 또한, 종래의 브레이크 장치(40)와 제동 발전 장치(700)를 함께 이용함으로써, 라이 닝(브레이크 슈)의 마모를 극소화하고 공해 요인을 줄일 수도 있다.
[실시예 3]
본 발명의 실시예 3에 따른 전기 차량은, 도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하는 실시예 2의 전기 차량과 비교하여 볼 때에, 발전부(즉, 태양 발전 장치, 풍력 발전 장치, 연료 발전 장치)가 더 추가된 것으로서, 이를 제외한 다른 구성은 실시예 2의 전기 차량과 동일하다. 따라서, 이하에서는 설명의 중복을 피하기 위해 다른 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 전기 차량의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 차량은 전동 발전 장치(100), 회전 수단(200), 충전부(300), 가속 장치(400), 배터리부(500), 제어부(600), 제동 발전 장치(700) 및 발전부(800)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발전부(800)는 배터리부(500)와 관계 없이 추가로 전기 에너지를 제공할 수 있는 발전원이다.
이러한 발전부(800)는 태양 발전 장치(810), 풍력 발전 장치(820) 및 연료 발전 장치(830) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
먼저, 태양 발전 장치(810)는 태양 등의 외부의 광원으로부터 수광하여 전기 에너지를 생성하는 장치로서, 솔라 셀 전지 등을 포함할 수 있다.
그리고, 풍력 발전 장치(820)는 전기 차량의 주행 시에 발생되는 풍력 에너지 또는 자연풍으로부터 얻어지는 풍력 에너지를 변환하여 전기 에너지를 생성하는 장치이다.
한편, 연료 발전 장치(830)는 종래의 여러 연소될 수 있는 화석 연료를 이용하여 발전을 수행하는 장치로서 소량의 화석 연료를 연소시켜 이로부터의 연소 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 이러한 연료 발전 장치(830)의 원리는 기름을 연소시켜 점등하는 전등에 채용되어 있는 원리와 동일하다.
이상에서 상술된 발전부(800)에 포함될 수 있는 여러 발전 장치(810, 820, 830)를 구체적으로 구현하는 것은 당업자가 공지된 기술을 이용하여 해낼 수 있는 범위에 속하므로, 본 명세서에서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
이렇듯 본 발명의 실시예 3에 따라 발전부(800)에서 생성된 전기 에너지는 전기 차량의 충전부(300)에 전달되어 전기 차량의 충전에 기여할 수도 있다.
본 발명의 활용예
여기에서는, 본 발명의 여러 실시예에 따른 전기 차량이 구체적으로 구현되어 활용될 수 있는 예를 도 7a 및 도 7b를 참조하여 설명하기로 한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 전기 차량의 예를 나타내는 도면이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 전동 발전 장치(100)와 제동 발전 장치(700)는 전기 차량에 포함되어 활용될 수 있다. 이때, 전기 차량의 상부에는 태양 발전 장치(810)가 매트릭스 형태로 배치될 수 있고, 전기 차량에 있어서 풍력을 얻기에 용이한 위치에는 도시된 바와 같이 풍력 발전 장치(820)가 배치될 수 있다.
또한, 전기 차량의 내부에는 연료 발전 장치(830)가 더 구비되어 있어서 이를 이용하여 소량의 연료로 당장 필요한 전기 에너지를 공급 받을 수도 있다.
한편, 이상에서는, 본 발명에 따른 전기 차량이 네 개의 바퀴를 갖는 전기 자동차인 것을 상정하여 설명하였지만, 오토바이와 같은 이륜 차량이나 네 개 초과의 바퀴를 갖는 차량에도 당업자의 설계 변경에 따라 본 발명의 기술적 사상이 화체될 수 있음은 자명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 전동 발전 장치(100)를 구비하는 전기 차량의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 전동 발전 장치(100)를 구비하는 전기 차량의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일부의 스위칭을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 제동 발전 장치(700)를 구비하는 전기 차량의 구성도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예 2에 따른 제동 발전 장치(700)를 구비하는 전기 차량의 일부를 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 전기 차량의 구성도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 전기 차량의 예를 나타내는 도면이다.
<주요 도면부호에 관한 간단한 설명>
100: 전동 발전 장치
200: 회전 수단
300: 충전부
400: 가속 장치
500: 배터리부
600: 제어부
700: 제동 발전 장치
800: 발전부

Claims (7)

  1. 전기 차량으로서,
    다수의 회전 수단,
    다수의 자석을 포함하는 회전자와 다수의 유도 코일 및 다수의 발전 코일을 포함하는 고정자를 포함하는 전동 발전 장치 - 상기 전동 발전 장치는 상기 다수의 회전 수단 중 적어도 하나에 대하여 배치됨 - ,
    상기 전동 발전 장치에서 생성되는 전기 에너지를 충전하는 충전부,
    상기 충전부로부터 전기 에너지를 전달 받아 이를 저장하는 배터리부,
    상기 전기 차량의 운전자의 제어에 따라 상기 전기 차량의 가속 상태를 제어하는 가속 장치, 및
    상기 전동 발전 장치의 상기 다수의 유도 코일 중 적어도 일부를 상기 가속 상태 또는 상기 전기 차량의 속도에 따라 스위칭시켜 발전 코일로서 동작시키거나, 상기 전동 발전 장치의 상기 다수의 발전 코일 중 적어도 일부를 상기 가속 상태 또는 상기 전기 차량의 속도에 따라 스위칭시켜 유도 코일로서 동작시키는 제어부
    를 포함하는 전기 차량.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전동 발전 장치의 상기 다수의 유도 코일 중 적어도 일부는 상기 전기 차량이 상기 운전자에 의하여 가속되지 않는 경우에 발전 코일로서 동작하게 되는 전기 차량.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전동 발전 장치의 상기 다수의 발전 코일 중 적어도 일부는 상기 전기 차량이 가속되는 경우에 유도 코일로서 동작하게 되는 전기 차량.
  4. 제1항에 있어서,
    태양 발전 장치, 풍력 발전 장치 및 연료 발전 장치 중 적어도 하나를 포함하는 발전부를 더 포함하고,
    상기 충전부는 상기 발전부에서 생성된 전기 에너지를 충전하는
    전기 차량.
  5. 제1항에 있어서,
    제동 발전 장치를 더 포함하고,
    상기 제동 발전 장치는,
    상기 다수의 회전 수단 중 적어도 하나에 접하여 회전하고, 전원이 공급됨에 따라 대응되는 회전 수단의 회전을 감소시키기 위한 접착 장치,
    상기 접착 장치로부터의 회전 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기, 및
    상기 접착 장치와 상기 발전기 사이에 위치하여 회전을 전달하는 연결 기어
    를 포함하는
    전기 차량.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접착 장치는,
    상기 대응되는 회전 수단의 회전에 따라 수동적으로 회전하는 공회전 기어,
    상기 전원의 공급에 따라 자화되는 전자석, 및
    상기 전자석이 자화되면 상기 공회전 기어와 접착하는 접착판
    을 포함하는 전기 차량.
  7. 전기 차량의 구동 방법으로서,
    전기 차량의 출발 시에, 전동 발전 장치의 고정자에 포함되어 있는 다수의 코일이 모두 유도 코일로서 동작하도록 스위칭하는 단계, 및
    상기 전기 차량이 그 운전자에 의하여 가속되지 않는 경우, 상기 다수의 코일이 모두 발전 코일로서 동작하도록 스위칭하는 단계
    를 포함하는 방법.
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