KR101312093B1 - 차량용 태양광 발전장치 - Google Patents

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Abstract

자동차 본체 내외로 출몰 가능하게 설치되며 외부로 노출시 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 채광판과, 채광판을 상하 회동 가능하게 지지하는 지지유닛과, 지지유닛을 전기자동차의 내부에서 외부로 출몰 가능하게 승강 구동시키는 승강유닛과, 채광판이 전기자동차의 외부로 노출된 상태에서 수평상태로 펼쳐지도록 회동시키는 채광판 회동유닛 및, 승강유닛 및 채광판 회동유닛의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양광 발전장치가 개시된다.

Description

차량용 태양광 발전장치{A SOLAR POWER GENERATER FOR CAR}
본 발명은 차량용 태양광 발전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 탑재된 상태로 태양광 발전을 선택적으로 수행할 수 있는 차량용 태양광 발전장치에 관한 것이다.
최근에는 기존의 에너지원이었던 화석에너지의 사용량 증가로 인한 고유가, 화석에너지의 고갈 등으로 인하여 대체 에너지에 대한 개발이 활발해지고 있다.
대체에너지 중에서도 무공해이면서 무한하게 사용할 수 있는 태양광 에너지 분야에 큰 관심이 쏠리고 있다. 특히 태양광 발전은 발전 부위가 반도체 소자이고 제어부가 전자부품이므로 기계적인 진동이나 소음이 없고, 태양전지의 수명이 수십 년 이상으로 길고, 발전 시스템을 반자동화 또는 자동화가 가능하며, 운전 및 유지관리에 따른 비용을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 태양광 발전은 대규모 발전설비를 필요로 하지 않고 소규모 발전이 가능하기 때문에 가정용으로도 널리 보급하여 사용할 수 있는 이점이 있다.
한편, 최근에는 화석에너지의 사용을 줄이면서 환경오염의 개선을 위해서 전기자동차의 개발 및 보급이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 전기자동차의 경우에는 대용량 배터리를 이용하여 배터리에 충전된 전기에너지를 동력원으로 이용한 것으로서, 배터리에 충전된 전기에너지를 모두 사용시에는 별도의 충전소 등에서 충전을 해야 하는 번거로움이 있다.
이러한 점을 감안하여 전기자동차에 태양광을 이용하여 발전할 수 있는 태양광 발전장치를 장착하는 기술의 연구 및 개발이 시급한 실정이다.
종래기술로서 대한민국 실용신안공개공보 제20-2011-0009122호(태양광 발전기가 구비된 전기차량장치)가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 자동차에 태양광 발전장치를 장착하여 선택적으로 사용하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 하는 자동차용 태양광 발전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 태양광 발전장치는, 자동차 본체 내외로 출몰 가능하게 설치되며, 외부로 노출시 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 채광판과; 상기 채광판을 상하 회동 가능하게 지지하는 지지유닛과; 상기 지지유닛을 전기자동차의 내부에서 외부로 출몰 가능하게 승강 구동시키는 승강유닛; 및 상기 채광판이 상기 전기자동차의 외부로 노출된 상태에서 수평상태로 펼쳐지도록 회동시키는 채광판 회동유닛; 및 상기 승강유닛 및 상기 채광판 회동유닛의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 승강유닛은, 상기 자동차 본체 내부에 설치되어 상기 지지유닛을 상하 슬라이딩 가능하게 가이드 하는 가이드프레임과; 상기 지지유닛에 연결되어 상기 가이드프레임의 외측으로 노출되며, 나사선이 형성된 나사공을 가지는 종동너트부와; 상기 자동차 본체 내부에 설치되는 승강구동모터와; 상기 종동너트부에 나사 결합되며, 상기 승강구동모터에 의해 회전구동되는 리드스크류;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 채광판 회동유닛은, 상기 자동차 본체 내부에 설치되는 풀리와; 상기 풀리에 선택적으로 감기거나 풀려나가도록 설치되며, 끝단이 상기 채광판에 연결되는 와이어와; 상기 지지유닛에 설치되어 상기 와이어의 이동을 가이드 하는 복수의 가이드롤러; 및 상기 풀리를 회전구동시키는 회동용 구동모터;를 포함하는 것이 좋다.
또한, 상기 와이어는 상기 채광판의 상기 지지유닛에 대한 회동축으로부터 이격된 위치에 연결되며, 상기 와이어를 감으면 상기 채광판이 수평으로 펼쳐지고, 와이어를 풀어 놓으면 수평상태의 채광판이 수직으로 접혀지게 되어 상기 자동차 본체의 내외로 간섭없이 이동 가능한 자세로 변경되는 것이 좋다.
또한, 상기 자동차의 주정차 여부를 감지하기 위한 주정차 감지센서와; 태양광의 유무를 감지하기 위한 태양광 감지센서;를 더 포함하여, 상기 제어부는 상기 주정차 감지센서 및 상기 태양광 감지센서 각각에서의 신호를 근거로 하여 자동차가 주정차 상태이고, 태양광이 감지된 상태에서 상기 승강유닛 및 상기 채광판 회동유닛을 구동시켜 상기 채광판이 상기 자동차 본체 외부로 노출되어 펼쳐지도록 제어하는 것이 좋다.
본 발명의 자동차용 태양광 발전장치에 따르면, 자동차의 주정차 상태를 확인하고, 태양의 노출 상황을 확인한 후에 태양광 발전장치에 의한 발전동작을 수행하도록 제어함으로써, 불필요한 동작을 자제할 수 있고, 최상의 시간 및 상태에서만 발전하도록 하여 유지 및 관리비용을 줄이고 효율적인 운영이 가능하게 된다.
또한, 자동차 본체의 내부에 태양광 발전장치를 최소한의 공간에서 수용시킨 상태로 보관하다가, 자동차 본체 외부로 돌출시킨 상태에서 채광판을 펼쳐지도록 하여 태양광 발전을 할 수 있도록 할 수 있다. 따라서 태양광 발전장치의 사이즈를 최소화하고, 설치공간을 최소화하면서도 최대의 태양광 발전효율을 얻을 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 태양광 발전장치를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 태양광 발전장치가 적용된 자동차를 나타내 보인 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 태양광 발전장치가 자동차 본체 내부에 장착된 상태를 나타내 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 태양광 발전장치가 자동차 본체 외부로 돌출된 상태를 나타내 보인 도면이다.
도 6은 채광판이 접힌 상태를 보인 평면도이다.
도 7은 채광판이 펼쳐진 상태를 나타내 보인 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 태양광 발전장치에 대해 자세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 태양광 발전장치(100)는, 자동차 본체(10)의 내외로 출몰 가능하게 설치되어 외부로 노출시 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하여 자동차의 운행에 필요한 에너지로 사용할 수 있도록 하기 위한 것이다.
이러한 자동차용 태양광 발전장치(100)는, 자동차 본체(10) 내외로 출몰 가능하게 설치되며 외부로 노출시 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 채광판(20)과, 상기 채광판(20)을 상하 회동 가능하게 지지하는 지지유닛(30)과, 상기 지지유닛(30)을 자동차의 내부에서 외부로 출몰 가능하게 승강 구동시키는 승강유닛(40)과, 채광판(10)이 자동차의 외부로 노출된 상태에서 수평상태로 펼쳐지도록 회동시키는 채광판 회동유닛(50)과, 태양광 감지센서(60)와, 주정차 감지센서(70) 및, 승강유닛(40) 및 채광판 회동유닛(50)의 구동을 제어하는 제어부(80)를 구비한다.
상기 채광판(20)은 복수가 지지유닛(30)을 기준으로 양측에 서로 대칭되게 설치되며, 회동축(21)을 기준으로 하여 상하로 회동 될 수 있게 설치된다. 이러한 채광판(20)은 자동차 본체(10) 내부에서는 도 3 및 도 4와 같이 접힌 상태에서, 자동차 본체(10) 외부로 돌출된 상태에서는 도 5와 같이 상부로 회동되어 수평상태로 펼쳐짐으로써 태양광을 받아 전기에너지를 생산할 수 있게 된다.
상기 지지유닛(30)은 상기 승강유닛(40)에 대해 상하 승강 가능하게 설치되며, 그 상부의 양측에 채광판(20)이 각각 회동 가능하게 설치된다. 이러한 지지유닛(30)은 내부가 빈 통형 구조를 가질 수 있으며, 이외에도 다양한 구성이 가능하다.
상기 승강유닛(40)은 지지유닛(30)을 상하 방향으로 승강 구동시키기 위한 것으로서, 가이드프레임(41)과, 종동너트부(43)와, 승강구동모터(44)와, 리드스크류(45)를 구비한다. 가이드프레임(41)은 자동차 본체(10)의 내부 바람직하게는 자동차의 트렁크 부분(11)에 설치되는 것이 좋으며, 그 트렁크 부분(11)에 상하로 직립되게 설치된다. 이러한 가이드프레임(41)은 내부가 빈 통형 구조를 가지며, 그 내부에 지지유닛(30)이 상하 슬라이딩 가능하게 설치된다. 그리고 이 가이드프레임(41)의 측면에는 상기 종동너트부(43)가 외부로 돌출된 상태에서 가이드 되는 가이드슬릿(41a)이 형성된다.
종동너트부(43)는 지지유닛(30)의 하부에 연결되어 가이드슬릿(41a)을 통해 가이드프레임(41) 외측으로 돌출되게 설치되고, 리드스크류(45)가 나사 결합되는 나사공이 형성된다.
승강구동모터(44)는 자동차 본체(10)의 내부에 설치되며, 종동너트부(43)에 연결되는 리드스크류(45)를 정방향 및 역방향으로 구동시킨다. 이와 같은 구성에 의하며, 승강구동모터(44)를 구동시켜서, 리드스크류(45)를 회전시키게 되면, 종동너트부(43)가 도 3의 상태에서 도 4와 같이 상부로 이동되어 지지유닛(30)을 자동차 본체(10) 외부로 돌출되게 상승시킬 수 있으며, 반대로 구동시에는 지지유닛(30)을 하강시켜서 자동차 본체(10) 내부로 진입되도록 할 수 있다.
상기 채광판 회동유닛(50)은 도 4의 상태에서 도 5와 같이 채광판(20)과 지지유닛(30)이 자동차 본체(10) 외부로 돌출된 상태에서, 채광판(20)을 수평상태로 회동시키고, 다시 원위치로 복귀될 수 있도록 회동시키기 위한 것이다. 이러한 채광판 회동유닛(50)은, 상기 자동차 본체 내부에 설치되는 풀리(51)와, 풀리(51)에 선택적으로 감기거나 풀려나가도록 설치되며 끝단이 채광판(20)에 연결되는 와이어(52)와, 지지유닛(30)에 설치되어 와이어(52)의 이동을 가이드 하는 복수의 가이드롤러(53) 및 풀리(51)를 회전구동시키는 회동용 구동모터(54)를 구비한다.
풀리(51)는 채광판(20)의 수에 대응되는 수로 복수가 가이드프레임(41) 내부의 하부에 회전 가능하게 설치된다.
와이어(52)는 풀리(51)에 감긴 상태에서 그 끝단은 상기 가이드롤러(53)를 경유하여 채광판(20)에 연결된다. 구체적으로 와이어(52)의 끝단은 채광판(20)에 연결되되, 회동축(21)으로부터 이격된 위치의 고정부(22)에 연결된다.
상기 가이드롤러(53)는 지지유닛(30) 내부에 복수의 위치에 회전 가능하게 설치되어 상기 와이어(52)의 이동이 자연스럽게 이루어지도록 가이드 한다.
상기 회동용 구동모터(54)는 자동차 본체(10) 내부에 설치되어 풀리(51)를 선택적으로 정방향 및 역방향으로 회전시킴으로써, 풀리(51)에서 와이어(52)를 감아서 채광판(20)이 수평상태로 펼쳐지도록 하거나, 와이어(52)를 풀리(51)에서 풀려나가도록 하여 수평상태로 펼쳐졌던 채광판(20)이 다시 접히도록 할 수 있다. 따라서 채광판(20)을 자동차 본체(10) 내외로 출몰시키기 위한 출입구(13)를 자동차 본체(10)에 형성시, 그 사이즈를 최소화할 수 있게 된다. 여기서 출입구(13)는 별도로 구동되는 셔터(12)에 의해 선택적으로 개폐될 수 있으며, 이러한 셔터(12)는 제어부(80)에 의해 구동제어될 수 있다. 이러한 셔터(12)의 구체적인 구성 및 그 구동방식은 다양한 예가 가능하며, 예를 들어 차량에 설치되는 선루프의 구성 및 구동방식과 동일한 구성으로 마련될 수도 있다.
상기 태양광 감지센서(60)는 자동차 본체(10)에 설치되어, 태양광 즉, 가시광선을 감지함으로써 태양이 노출된 상태인지, 아니면 태양이 구름 또는 건물 등에 가려진 상태인지를 확인할 수 있게 된다. 그리고 태양광 감지센서(60)에서 감지된 결과는 제어부(80)로 전달된다. 따라서, 제어부(80)는 차량이 주정차 상태이고, 일출에서 일몰 사이의 시간대이더라도, 태양광 감지센서(60)에서 태양광을 감지하지 못하거나, 또는 기준량 이하로 감지할 경우에는 태양광 발전을 하기에 부적합한 환경으로 판단하여 태양광 발전장치(100)를 이용한 태양광 발전동작을 진행하지 않게 된다. 즉, 차량이 지하주차장에 주차되거나, 또는 건물 등에 의해 태양이 가려지는 음지에 주정차 되어 있거나, 또는 날씨가 흐려서 태양이 노출되지 않는 날씨인 경우에는 태양광 발전장치(100)를 자동차 본체(10)의 외부로 노출시키는 것이 의미가 없기 때문이다.
상기 주정차 감지센서(70)는 자동차 본체(10)에 설치되어 차량의 주차 또는 정차 상태를 감지하게 된다. 이러한 주정차 감지센서(70)는 일반적으로 자동차에 널리 채용되는 주차브레이크 작동 감지센서를 포함할 수 있으며, 차량 엔진이 멈춘 경우에도 차량의 주차상태로 감지할 수 있는 엔진구동 감지센서 등을 포함할 수 있다. 이외에도, 차량의 주정차 상태를 감지할 수 있는 다양한 종류의 감지센서가 적용될 수 있다.
상기 제어부(80)는 태양광 감지센서(60) 및 주정차 감지센서(70) 각각에서 감지된 정보를 근거로 하여, 태양광 발전장치(100)의 동작여부를 결정하여 실행시킨다. 즉, 제어부(80)는 주정차 감지센서(70) 및 태양광 감지센서(60) 각각에서의 신호를 근거로 하여 자동차가 주정차 상태이고, 태양광이 감지된 상태에서 승강유닛(40) 및 채광판 회동유닛(50)을 구동시켜 채광판(20)이 자동차 본체(10) 외부로 노출되어 펼쳐지도록 제어한다.
이하에서는 상기 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 태양광 발전장치(100)의 동작을 자세하게 설명하기로 한다.
먼저, 자동차가 운행을 하게 되며, 운행하는 상태에서는 태양광 발전장치(100)의 동작은 이루어지지 않고, 도 2 및 도 3과 같이 자동차 본체(10) 내부에 감춰진 상태로 유지된다.
이러한 상태에서, 주정차 감지센서(70)에서는 자동차의 주정차 여부를 감지하게 된다.
자동차가 주정차 상태인 것이 확인되면, 제어부(80)는 태양광 감지센서(60)에서 태양광이 검출되었는지 확인한다.
태양광이 검출된 것이 확인되면, 제어부(80)는 셔터(12)를 도 4와 같이 이동시켜 오픈시키고 승강 구동유닛(40)을 구동 제어하여 도 5에 도시된 바와 같이 지지유닛(30)과 채광판(20)을 자동차 본체(10) 밖으로 노출되게 이동시킨다.
그리고 나서 채광판 회동유닛(50)을 구동하여 도 6과 같이 접혀졌던 채광판(20)을 수평상태로 펼쳐지도록 하도 도 6과 같은 상태가 되도록 함으로써, 채광판(20)에서 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있도록 한다.
이와 같이, 자동차가 주정차 된 상태인 동시에 태양광이 검출되는 환경에서만 태양광 발전장치(100)를 자동차 외부로 노출시켜 동작하도록 함으로써, 실제 흐린 날씨, 음지, 건물 내부 등에서 불필요한 동작이 이루어지지 않도록 할 수 있다.
그리고 상기와 같이 태양광 발전장치(100)에서 생산된 전기에너지는 자동차에 구비된 배터리에 충전되어 자동차의 운행시 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전장치(100)가 전기에너지를 이용하여 동력을 얻는 전기자동차에 적용될 경우에는, 충전소에서 별도로 배터리를 충전할 필요 없이, 태양광을 이용하여 자체적으로 전기에너지를 생산하여 충전하여 사용할 수 있기 때문에, 전기자동차의 유지비용을 줄일 수 있음은 물론, 배터리 충전소가 없는 지역에서도 안심하게 사용할 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10..자동차 본체 20..채광판
30..지지유닛 40..승강유닛
50..채광판 회동유닛 60..태양광 감지센서
70..주정차 감지센서 80..제어부
100..태양광 발전장치

Claims (5)

  1. 자동차 본체 내외로 출몰 가능하게 설치되며, 외부로 노출시 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 채광판과;
    상기 채광판을 상하 회동 가능하게 지지하는 지지유닛과;
    상기 지지유닛을 전기자동차의 내부에서 외부로 출몰 가능하게 승강 구동시키는 승강유닛; 및
    상기 채광판이 상기 전기자동차의 외부로 노출된 상태에서 수평상태로 펼쳐지도록 회동시키는 채광판 회동유닛; 및
    상기 승강유닛 및 상기 채광판 회동유닛의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 승강유닛은,
    상기 자동차 본체 내부에 설치되어 상기 지지유닛을 상하 슬라이딩 가능하게 가이드 하는 가이드프레임과;
    상기 지지유닛에 연결되어 상기 가이드프레임의 외측으로 노출되며, 나사선이 형성된 나사공을 가지는 종동너트부와;
    상기 자동차 본체 내부에 설치되는 승강구동모터와;
    상기 종동너트부에 나사 결합되며, 상기 승강구동모터에 의해 회전구동되는 리드스크류;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양광 발전장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 채광판 회동유닛은,
    상기 자동차 본체 내부에 설치되는 풀리와;
    상기 풀리에 선택적으로 감기거나 풀려나가도록 설치되며, 끝단이 상기 채광판에 연결되는 와이어와;
    상기 지지유닛에 설치되어 상기 와이어의 이동을 가이드 하는 복수의 가이드롤러; 및
    상기 풀리를 회전구동시키는 회동용 구동모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양광 발전장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 와이어는 상기 채광판의 상기 지지유닛에 대한 회동축으로부터 이격된 위치에 연결되며,
    상기 와이어를 감으면 상기 채광판이 수평으로 펼쳐지고, 와이어를 풀어 놓으면 수평상태의 채광판이 수직으로 접혀지게 되어 상기 자동차 본체의 내외로 간섭없이 이동 가능한 자세로 변경되는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양광 발전장치.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자동차의 주정차 여부를 감지하기 위한 주정차 감지센서와;
    태양광의 유무를 감지하기 위한 태양광 감지센서;를 더 포함하여,
    상기 제어부는 상기 주정차 감지센서 및 상기 태양광 감지센서 각각에서의 신호를 근거로 하여 자동차가 주정차 상태이고, 태양광이 감지된 상태에서 상기 승강유닛 및 상기 채광판 회동유닛을 구동시켜 상기 채광판이 상기 자동차 본체 외부로 노출되어 펼쳐지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 태양광 발전장치.
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