KR101973710B1 - 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차 - Google Patents

중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차 Download PDF

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Abstract

차체, 터보 샤프트 엔진(1), 배터리 팩(2), 발전기(3), 차량 제어 유닛(4), 구동 모터(5), 연료 가스 제어기(6), 배터리 제어기(7), 가스 저장 탱크(8) 및 공기 흡입 탱크(12)를 포함하는 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차에 있어서, 상기 차체는 차체 본체를 포함하고, 상기 차체 본체의 저부 구조는 자동차 차체 프레임을 형성하고, 상기 터보 샤프트 엔진(1)은 프런트 및 리어 액슬사이이되 리어 액슬에 가까운 자동차 차체 프레임상에 배치 및 장착되고, 터보 샤프트 엔진(1)의 출력축 축선은 자동차 차체의 대칭면상에 위치하고, 터보 샤프트 엔진(1)의 공기 흡입구는 차의 테일을 향해 있고, 상기 공기 흡입 탱크(12)는 터보 샤프트 엔진(1)의 공기 흡입구와 연통되고, 공기 흡입 탱크(12)는 파이프 라인을 통해 차체 외판상의 공기 흡입 그릴과 연통된다. 해당 전기자동차는 에너지 전환 효율이 높고, 조작 성능이 양호하고, 항속 마일리가 멀며, 차체 구조 강도가 높다.

Description

중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차
본 발명은 자동차 기술 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진 배치에 관련된 항속거리 연장형 전기자동차에 관한 것이다.
본 출원은 2015년 5월 20일 중국특허청에 제출된 출원번호201510259749.2, 발명명칭 "중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차"인 중국특허출원에 대한 우선권을 주장하고 그 전체 내용을 본 출원에 원용한다.
현대의 자동차에는 주로 종래 피스톤식 엔진을 동력원으로 하는 자동차, 순수 전기자동차, 축전지를 사용하여 에너지를 저장하는 플러그인 자동차 및 모터로 구동을 진행하는 자동차 등이 있다. 하이브리드 자동차(HEV)는, 종래 피스톤 엔진 및 모터 두 동력 시스템들을 모두 갖는 신형 자동차이다. 기존의 하이브리드 자동차는 보통 기계 동력 혼합 구조를 적용하는 것으로, 두개의 완전한 동력 시스템을 갖고, 클러치, 기어박스, 차동기 등을 포함하는바, 구조가 비교적 복잡하고, 배터리 에너지가 작아, 단지 보조 구동 및 브레이크 에너지 회수의 작용만 한다. 하지만, 직렬식 HEV, 즉 항속거리 연장형 전기자동차는 모터 다이렉트 드라이브를 적용하는 것으로, 구조가 간단하고, 배터리가 양성 플랫폼상의 비완전 충전 및 방전 상태에 처해 있어, 배터리의 사용 수명을 보장한다. 배터리 용량이 커 순수 전기 모드 주행이 가능하다. 엔진은 항상 최적 작업 상태에 처해 있고, 배출양이 작으며, 효율이 높다. 외부 접속 충전 방식을 갖고 있어, 야간의 저가격 오프피크 전기를 이용하여 충전 가능하다. 기존의 주행거리 연장형 전기자동차는 모두 피스톤식 엔진을 충전기로서 사용하는데, 피스톤식 엔진의 열효율과 연료 가스 터빈의 열효율에는 매우 큰 차이가 존재하는바, 종래의 피스톤식 엔진은 내연기관을 동력원으로 하고, 엔진 구조상 체적이 방대하여, 주행거리 연장 전기자동차의 동력 시스템의 전체 효율을 저하시킨다. 따라서, 연료 가스 터빈을 사용하여 주행거리 연장 전기자동차를 위해 전기를 발생시키는 것은 광활한 전망을 갖는다.
기존의 하이브리드 자동차는 보통 통상의 자동차와 같이 엔진을 전방, 즉 프런트 액슬 앞쪽의 위치에 배치하고, 엔진 출력축이 세로로 배치되는데, 이러한 배치의 이점은, 배치 및 유지 보수가 간편하다는 것이다. 하지만, 전후륜과 좌우륜간 하중 균형을 이루기 어렵고, 관성 모멘트가 크며, 조종성이 나쁘다.
기존의 통상의 자동차에는, 중앙부에 엔진을 배치하거나 또는 후방에 엔진을 배치하는 자동차도 있긴 하나, 이는 보통 자동차의 조종성을 향상시키기 위해 후륜 구동 형식을 적용하는 경우들인 것이지만, 후륜 구동 자동차에 있어서, 고속 코너링시 후륜에 사이드 슬립이 발생할 경우 오버스티어가 발생하기 쉽고, 과도하게 예민한 스티어링은 차량이 더 쉽게 사이드 슬립되고 제어 불가능하도록 하는바, 이는 고속 운동중의 스포츠 카에 있어서 위험한 것이다.
순수 전기자동차에 있어서, 차체 프레임의 중부는 배터리 팩을 배치 및 장착하는데 사용될 수 있는바, 이 경우, 더욱 큰 장착 공간을 확보하여 더욱 큰 배터리 용량을 얻을 수 있게 된다. 하지만, 전방 엔진 주행거리 연장형 전기자동차에 있어서, 배터리 팩의 배치 공간은 엔진의 배치 위치 및 전후륜 균형에 대한 요구로 인해 위축되어, 자동차의 배터리 팩만으로 방전되는 구동 모드하에서의 항속거리가 크게 영향 받게 된다.
현대의 소형 자동차는 보통 유니바디 또는 바디-온-프레임을 적용하는데, 유니바디는 가공하기 쉬우나 차체 프레임 및 전체 프레임의 강도가 높지 못하고, 바디-온-프레임 또한 차체 강도가 높지 못한 결함이 존재한다.
본 발명의 발명 목적은, 동력원으로서 연료 가스 터빈을 적용하되 자동차 후륜 앞쪽의 자동차 대칭 중심선상의 위치에 배치하고, 연료 가스 터빈의 출력축은 세로로 배치되며, 에너지 전환 효율이 높고, 조작 성능이 양호하고, 항속거리가 멀며 차체 구조 강도가 높은 특징을 갖는 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차를 제공하는데 있다
본 발명의 구체적인 기술 방안으로서, 차체, 터보 샤프트 엔진, 배터리 팩, 발전기, 차량 제어 유닛, 구동 모터, 연료 가스 제어기, 배터리 제어기, 가스 저장 탱크 및 공기 흡입 탱크를 포함하는 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차에 있어서,
상기 차체는 차체 본체를 포함하고, 상기 차체 본체의 저부 구조는 자동차 차체 프레임을 형성하고,
상기 터보 샤프트 엔진은 프런트 및 리어 액슬 사이이되 리어 액슬에 가까운 자동차 차체 프레임상에 배치 및 장착되고, 터보 샤프트 엔진 출력축 축선은 자동차 차체의 대칭면상에 위치하고, 터보 샤프트 엔진의 공기 흡입구는 차의 테일을 향해 있고,
상기 공기 흡입 탱크는 터보 샤프트 엔진의 공기 흡입구와 연통되고, 공기 흡입 탱크는 파이프 라인을 통해 차체 외판상의 공기 흡입 그릴과 연통되고,
상기 배터리 팩은 터보 샤프트 엔진 전방의 자동차 차체 프레임상에 배치 및 장착되고,
상기 발전기 회전자는 터보 샤프트 엔진의 출력축과 상호 연결되고,
상기 구동 모터는 전후륜을 구동하여 회전시키고,
상기 차량 제어 유닛은 컨버터 및 인버터를 포함하고, 상기 발전기는 삼상 고속 영구자석 전기기계이고, 해당 삼상 고속 영구자석 전기기계의 삼상 출력단자는 상기 컨버터의 삼상 단자에 접속되고, 컨버터의 직류 단자는 각각 상기 배터리 제어기와 상기 인버터의 직류 입력 단자에 접속되고, 인버터의 삼상 출력단자는 상기 구동 모터의 삼상 단자에 접속되고,
상기 연료 가스 제어기는 터보 샤프트 엔진 연소실로의 연료 가스의 추가를 제어하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 차체 본체는, 프런트 서스펜션 캐빈, 리어 서스펜션 캐빈 및 안전 캐빈으로 구성되고, 상기 차량 제어 유닛은 프런트 서스펜션 캐빈내의 자동차 차체 프레임상에 배치 및 장착되고, 상기 가스 저장 탱크는 터보 샤프트 엔진 전(前)부에 배치된다.
나아가, 상기 안전 캐빈은 탄소섬유 재료로 제작되고, 프런트 서스펜션 캐빈 및 리어 서스펜션 캐빈은 알루미늄합금 파이프 프레임 구조이다.
나아가, 상기 공기 흡입 그릴은 두개로 마련되고, 차체 양측의 뒤 펜더상에 대칭되게 위치하며, 대칭되는 두 파이프 라인들을 통해 공기 흡입 탱크와 연통된다.
나아가, 상기 전후륜의 서스펜션은 더블위시본 독립 서스펜션이다.
본 발명의 유익한 효과로서, 본 발명의 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차는 기존 기술에 비해 하기와 같은 장점들이 있다.
(1) 전기 에너지를 제공하는 발전기셋은 미니형 연료 가스 터빈으로서, 혁신 및 최적화를 거쳐, 고 출력 대 중량비, 저 전력 소모, 저 배출, 저 소음 진동, 및 유지 보수가 용이하고 수명이 긴 특성을 갖는다. 연료 가스 터빈은, 또한 출력 밀도가 극히 높고, 작동이 원활하고 소음이 낮은 장점들을 갖는다. 통상의 경우, 동등 출력의 연료 가스 터빈의 체적은 겨우 피스톤식 엔진의 4분의 1 내지 5분의 1 정도인데, 이는 연료 가스 터빈 자체가 갖는 연속 역학적 순환 본질에 의해 결정된다. 그 열효율은 심지어 30% ~ 60%에 달할 수 있는바, 피스톤식 엔진에 비해 훨씬 높다.
(2) 본 발명은 배기가스 처리 시스템을 전혀 사용할 필요가 없다. 터보 샤프트 엔진의 전반 연소 과정에서, 4 행정 피스톤식 엔진의 연소과정은 연속적이고, 중단되지 않는 터보 샤프트 연소실에 의해 대체되어 진행되므로, 연소 과정은 중단되지 않는다. 마찬가지로, 연소실은 일정한 길이를 갖고 있어, 전 연소실에 연료유가 충분히 연소되도록 넉넉한 시간을 제공할 수 있고, 산소가 충족하여, 전반 산화반응이 진행되기에 충분하다. 따라서, 터보 샤프트 엔진의 연소 배출물 구조는 종래 피스톤식 엔진보다 훨씬 우월한바, 대략 EURO 5 기준의 1/10 ~ 1/20에 해당된다. 아울러, 피스톤식 엔진의 전(全) 세트의 배기가스 처리 시스템이 생략되는 것은 물론, 배기가스 처리 시스템의 유지 및 보수가 필요 없게 된다. 따라서, 차량 배기가스 처리 시스템 고장에 따른 환경오염 또한 피하게 되는바, 진정으로 근원적으로 배출을 개선하고, 환경 보호 성능을 향상시키는 셈이 된다.
(3) 연료 가스 터빈의 공기 흡입구 전(前)에 공기 흡입 탱크을 적용하여, 터보 샤프트 엔진을 위해 연소에 소요되는 공기를 빠르고도 충족하게 보충 가능하여, 사용 요구를 만족시킨다.
(4) 터보 샤프트 엔진이 중앙부에 배치되어, 엔진의 중심이 프런트 및 리어 액슬사이에 놓이고, 엔진의 출력축은 차량의 대칭 중심면상에 위치함으로써, 중앙부에 배치된 엔진의 중심이 차체의 중앙에 놓이게 된다. 또한, 중앙부에 배터리 팩을 배치하고 차량 전(前)부에 차량 제어 유닛을 배치하여, 전후륜 하중이 전후 50:50인 것으로, 차체 중량 분포가 이상적이고 균형적인바, 고속 코너링 시 수평방향에서의 관성 모멘트가 작기 때문에, 차량은 양호한 조종성을 갖게 되고, 스티어링이 매우 예민하며, 브레이크시 헤드 다운 테일 업 현상이 심하지 않다. 이는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차로 하여금 최적의 운동 성능을 갖도록 한다.
(5) 만약 여전히 직선 형식을 적용하여 터보 샤프트 엔진과 발전기를 배치할 경우, 즉, 일직선상에 공기 흡입, 압축, 연소, 터빈 및 터빈 출력축을 배치한 후의 발전기일 경우, 배치 공간에 대한 수요가 너무 커져, 자동차상의 배치 요구를 만족시키지 못하게 되고 만다. 따라서, 발전기를 터보 샤프트 엔진의 공기 흡입구 쪽에 배치할 경우, 터보 샤프트 엔진 및 발전기의 전체 장착 체적을 크게 줄일 수 있게 된다. 또한, 터보 샤프트 엔진의 무게는 차량 균형에 큰 영향을 미치기 때문에, 만약 터보 샤프트 엔진의 공기 흡입구가 차량 헤드를 향해 있을 경우, 모터와 전체 공기 흡입 파이프 체계가 모두 터보 샤프트 엔진의 앞쪽에 배치되어야 하는데, 터보 샤프트 엔진의 앞쪽은 이미 좌석 캐빈이 차지하고 있어, 모터와 전체 공기 흡입 파이프 체계의 배치 요구를 만족시키지 못한다. 따라서, 터보 샤프트 엔진의 공기 흡입구가 차의 테일로 향한 배치 형식을 적용할 경우, 차량 균형의 요구를 만족시키고, 배치 공간까지 절약하게 된다.
(6) 엔진이 중앙부에 배치된 후, 주행 거리 연장 모드를 적용하기 때문에, 발전기가 케이블로 전기 에너지를 전륜의 구동 모터로 수송하고, 불필요한 컨버터 클러치, 변속 장치 및 회전축이 없어져, 배터리 팩이 엔진 배치 공간을 차지하지 않는 상황하에서 더 큰 배치 공간을 갖도록 하고, 더 큰 용량의 배터리 팩을 배치가능하도록 한다. 게다가, 엔진 또한 배터리 팩 상부에 배치할 필요 없이 직접 차체 프레임상에 장착할 수 있어, 장착이 더 견고해지고 중심이 더 낮아지는바, 이 모두는 차량 조종성에 유리하다.
(7) 전후륜 독립 구동 제어를 적용함으로써, 양호한 도로 적응 성능을 가질 뿐만 아니라, 제어 토크 출력에 대한 독립 선형 제어도 가능하다. 통상의 후륜 구동 자동차와 같이, 고속 코너링시 후륜이 사이드 슬립될 경우 오버스티어가 발생하고, 과도하게 예민한 스티어링으로 인해 차량이 더 쉽게 사이드 슬립되고 제어불가능해지지 않는다. 전후륜 독립 구동 방식은 또한 중앙부 엔진 자동차 직선 안정성이 나쁜 결함을 해결한다.
(8) 중부 전체 차체에 탄소섬유를 적용하고 전후부에 고강도 알루미늄 합금 파이프 프레임 차체를 적용하기 때문에, 구조 강도가 완전히 요구에 부합되고, 무게 또한 가벼워, 에너지원의 경제 성능을 향상시킨다.
(9) 전후륜에 더블위시본 독립 서스펜션 시스템을 적용함으로써, 횡방향의 강도가 크고, 안티롤 성능이 우수하고, 로드 홀딩 성능이 양호하고 노면 감각이 명확하다.
도 1은 본 발명에 따른 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차의 개략적 사시도이다.
이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술방안을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차는, 터보 샤프트 엔진(1), 배터리 팩(2), 발전기(3), 차량 제어 유닛(4), 구동 모터(5), 연료 가스 제어기(6), 배터리 제어기(7), 가스 저장 탱크(8), 프런트 서스펜션 캐빈(9), 리어 서스펜션 캐빈(10), 안전 캐빈(11) 및 공기 흡입 탱크(12)를 포함한다.
상기 프런트 서스펜션 캐빈(9), 리어 서스펜션 캐빈(10) 및 안전 캐빈(11)의저부 구조는 자동차 차체 프레임을 형성한다. 전후륜 서스펜션은 더블위시본 독립 서스펜션이다. 안전 캐빈(11)은 탄소섬유 재료로 제작되고, 프런트 서스펜션 캐빈(9) 및 리어 서스펜션 캐빈(10)은 알루미늄합금 파이프 프레임 구조이다.
상기 터보 샤프트 엔진(1)은 프런트 및 리어 액슬 사이이되 리어 액슬에 가까운 자동차 차체 프레임상에 배치 및 장착되고, 터보 샤프트 엔진(1)의 출력축 축선은 자동차 차체의 대칭면상에 위치한다. 터보 샤프트 엔진(1)의 공기 흡입구는 차의 테일을 향해 있다. 게다가, 발전기(3) 또한 터보 샤프트 엔진(1)의 후측에 위치함으로써, 터보 샤프트 엔진(1)의 공기 흡입구는 실제로 환형상의 슬리브가 되고, 슬리브의 중심 위치에는 발전기(3)가 배치되고, 슬리브를 경유하여 흡입된 공기는 터보 샤프트 엔진(1)의 압축기를 통해 압축된 후 연소실로 들어가 연소되면서, 터빈을 추동하여 작동시키고, 터빈의 출력축은 발전기(3)의 회전자축과 서로 연결되고, 터보 샤프트 엔진(1)의 회전축과 발전기(3)의 회전자 축은 공기 베어링상에 장착된다.
상기 공기 흡입 탱크(12)는 터보 샤프트 엔진(1)의 후측에 배치되고, 터보 샤프트 엔진(1)의 공기 흡입구와 연통되고, 공기 흡입 탱크(12)는 파이프 라인을 통해 차체 외판상의 공기 흡입 그릴과 연통되고, 상기 공기 흡입 그릴은 두개로 마련되고, 차체 양측의 뒤 펜더상에 대칭되게 위치하며, 대칭되는 두 파이프 라인들을 통해 공기 흡입 탱크(12)와 연통된다.
상기 발전기(3) 회전자는 터보 샤프트 엔진(1)의 출력축과 서로 연결된다.
상기 배터리 팩(2)은 터보 샤프트 엔진(1) 전방의 자동차 차체 프레임상에 배치 및 장착된다.
발전기(3)는 전력을 배터리 팩(2)에 저장하고, 배터리 팩(2)은 각각 배터리 제어기(7) 및 구동 모터(5)와 서로 접속되고, 배터리 제어기(7)는 배터리에 대한 출력 파워의 조절과 제어에 사용된다.
배터리 팩(2)은 빈번한 충방전 과정에서 대량의 열을 산생시키기 때문에, 배터리 라디에이터가 더 설치되고, 두 배터리 라디에이터의 공기 흡입 그릴들은 각각차량 헤드라이트의 하방에 설치되고, 배터리 라디에이터의 냉풍 통로는 직접 배터리 팩(2)으로 통하고, 차량 주행 과정중의 냉풍을 이용하여, 배터리 팩에 대한 실시간 냉각 및 온도 저하를 진행한다.
상기 구동 모터(5)는 세개로 마련되고, 그 중 한개의 구동 모터(5)는 두 전륜 내측의 차체 프레임에 배치되고, 트랜스미션을 통하여 전륜을 구동하여 회전시키고, 다른 두개의 구동 모터(5)들은 두개의 후륜 내측들의 차체 프레임상에 대칭되게 배치되어, 트랜스미션을 통해 각각 두개의 후륜들을 구동하여 회전시킬 수 있다. 구동 모터(5)는 Brusa 760V 영구자석 DC 브러실리스 모터이다. 구동 모터(5)의 모터 제어기는 차량 제어 유닛(4)의 제어하에, 회전 속도의 변화를 실현하고, 나아가 주행거리 연장 전기자동차에 대한 구동을 실현한다.
상기 가스 저장 탱크(8)는 터보 샤프트 엔진(1)의 전(前)부의 자동차 차체 프레임상에 배치 및 장착된다. 가스 저장 탱크(8)는 홀더에 의해 지지 및 가설될 수 있고, 그 하부에는 배터리 팩(2)이 배치될 수 있는바, 가스 저장 탱크(8)는 바로 운전석의 하방 공간에 위치한다.
본 발명의 전기자동차는 압축 천연가스(CNG) 및 액화 천연가스(LNG) 두가지 에너지원 시스템을 적용할 수 있다. CNG 시스템에 있어서, 가스 저장 탱크(8)는 고압용기이고, 저장 압력은 20MPa이다. 가스 저장 탱크(8)는 파이프라인을 통해 엔진 천연가스 공기 흡입구와 연결되고, 엔진 천연가스 공기 흡입구 전(前)에 동결방지 릴리프 밸브를 갖고, 해당 동결방지 릴리프 밸브는 워터베스를 사용하여 순환 가열되며, 열원은 본 차량상의 기타 발열 부재에 있다. LNG 시스템에 있어서, 가스 저장 탱크(8)는 보온탱크이고, 엔진이 공기를 흡입해야 할 때 히트밸브가 개방되어, 액화 가스가 흡열 후 기화되게 하고, 가압기를 적용하여 0.5 MPa까지 가압시키며, 히트밸브의 급열량은 전자 제어된다.
상기 차량 제어 유닛(4)은 프런트 서스펜션 캐빈(9)내의 차체 프레임상에 배치된다. 배터리 제어기(7)는 배터리 팩(2)의 부근에 위치한다. 상기 차량 제어 유닛(4)은 차량의 스티어링 시스템 및 제동 시스템을 제어하는 외에, 또한 모터 제어기를 통해 세개의 구동 모터(5)들의 토크를 각각 분배하여 차량의 주행 시스템을 제어하고, 터보 샤프트 엔진(1)의 연료 가스 제어기(6)를 연결시켜 터보 샤프트 엔진(1) 연소실로의 연료 가스의 추가를 제어함으로써 터보 샤프트 엔진(1)의 동력 출력을 변경시키고, 상기 연료 가스 제어기(6)는 상기 터보 샤프트 엔진(1)의 전방에 위치한다.
차량 제어 유닛(4)은 또한 배터리 제어기(7)의 제어단에 연결된다. 차량 제어 유닛(4)은 컨버터 및 인버터를 포함하고, 상기 발전기(3)는 삼상 고속 영구자석 전기기계이고, 발전기(3)의 베어링은 공기 베어링이다. 해당 삼상 고속 영구자석 전기기계의 삼상 출력단자는 상기 컨버터의 삼상 단자에 접속되고, 컨버터의 직류 단자는 각각 상기 배터리 제어기(7) 및 상기 인버터의 직류 입력 단자에 접속되고, 인버터의 삼상 출력단자는 상기 구동 모터(5)의 삼상 단자에 접속된다. 터보 샤프트 엔진(1)에 시동이 걸릴 때, 배터리 팩(2)에 의해 배터리 제어기(7) 및 컨버터를 경유하여 발전기(3)를 구동하여 회전시킴으로써, 터보 샤프트 엔진(1)이 초기 시동의 회전 속도를 갖도록 한다.
발전기(3)는 주로 차량의 전력을 제공하고, 에너지의 흐름방향에는 두개의 경로가 있는데, 각각 배터리 팩(2)과 구동 모터(5)이다. 이는, 터보 샤프트 엔진(1)은 단독으로 배터리 팩(2)을 충전하고, 구동 모터(5)에는 전기 에너지를 공급하지 않을 수 있음을 말해준다. 또는, 발전기(3)가 전기 제어 비율(차량 제어 유닛(4)의 중앙 제어 회로에 의해 연산 및 제어됨)에 따라 정격 파워의 전기 에너지를 동시에 구동 모터(5)와 배터리 팩(2)으로 수송한다. 심지어, 배터리 팩(2)이 전기 에너지 비축이 전혀 없음에도 불구하고, 최대 출력으로 모터(5)를 구동해야 할 경우, 발전기(3)는 충분히 모든 전기 에너지를 구동 모터(5)에 제공하여 사용하도록 하고, 잠시 배터리 충전을 진행하지 않음으로써, 최강 동력 성능을 보장할 수 있다. 따라서, 본 발명이 제시하는 항속거리 연장형 전기자동차에는 하기와 같은 몇가지 작업모드들이 있다.
1. 정지 충전 모드로서, 구동 모터(5)가 작동하지 않고, 차량이 정지된 상태에서, 차량 제어 유닛(4)의 중앙 제어 회로를 통해 발전기(3)에 의해 배터리 팩(2)에 대한 저속 충전 또는 급속 충전을 진행(사용자의 요구에 의해 결정됨)하도록 한다.
2. 주행 충전 모드로서, 구동 모터(5)가 표준 출력하에서 작동 시, 발전기(3)는 배터리 팩(2)에 전력을 공급하고, 구동 모터(5)가 초고출력하에서 작동 시, 발전기(3) 및 배터리 팩(2)이 동시에 구동 모터(5)에 대해 전력을 공급함으로써, 순식간 극고 차량 성능을 발휘한다.
3. 배터리가 다 떨어졌음에도 불구하고, 고성능 주행(고속도록 도로 상황)을 요구할 경우, 발전기(3)의 30~60kw 대출력 구동 모터는, 150-200km/h의 주행 속도를 제공하고, 배터리 팩(2)에 대한 충전을 실시하지 않고, 주행 상황 에너지 소모가 감소된 후에, 차량은 자동적으로 작업 모드 2로 진입하고, 차량이 정지된 후에 자동적으로 작업 모드로 전이된다.
1 : 터보 샤프트 엔진 2 : 배터리 팩
3 : 발전기 4 : 차량 제어 유닛
5 : 구동 모터 연료 6 : 가스 제어기
7 : 배터리 제어기 8 : 가스 저장 탱크
9 : 프런트 서스펜션 캐빈 10 : 리어 서스펜션 캐빈
11 : 안전 캐빈 12 : 공기 흡입 탱크

Claims (6)

  1. 차체, 터보 샤프트 엔진(1), 배터리 팩(2), 발전기(3), 차량 제어 유닛(4), 구동 모터(5), 연료 가스 제어기(6), 배터리 제어기(7), 가스 저장 탱크(8) 및 공기 흡입 탱크(12)를 포함하는 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차에 있어서,
    상기 차체는 차체 본체를 포함하고, 상기 차체 본체의 저부 구조는 자동차 차체 프레임을 형성하고,
    상기 터보 샤프트 엔진(1)은 프런트 및 리어 액슬 사이이되 리어 액슬에 가까운 자동차 차체 프레임상에 배치 및 장착되고, 터보 샤프트 엔진(1)의 공기 흡입구는 차의 테일을 향하고, 터보 샤프트 엔진(1)의 출력축 축선은 자동차 차체의 대칭면상에 위치하고,
    상기 공기 흡입 탱크(12)는 터보 샤프트 엔진(1)의 공기 흡입구와 연통되고, 공기 흡입 탱크(12)는 터보 샤프트 엔진(1)의 후측에 배치되고, 공기 흡입 탱크(12)는 파이프 라인을 통해 차체 외판상의 공기 흡입 그릴과 연통되고,
    상기 배터리 팩(2)은 터보 샤프트 엔진(1) 전방의 자동차 차체 프레임상에 배치 및 장착되고,
    상기 발전기(3) 회전자는 터보 샤프트 엔진(1)의 출력축과 상호 연결되고, 발전기(3)는 터보 샤프트 엔진(1)과 공기 흡입 탱크(12) 사이에 위치하며,
    상기 발전기(3) 회전자는 터보 샤프트 엔진(1)의 출력축과 상호 연결되고,
    상기 구동 모터(5)는 전후륜을 구동하여 회전시키고,
    상기 차량 제어 유닛(4)은 컨버터 및 인버터를 포함하고, 상기 발전기(3)는 삼상 고속 영구자석 전기기계이고, 해당 삼상 고속 영구자석 전기기계의 삼상 출력단자는 상기 컨버터의 삼상 단자에 접속되고, 컨버터의 직류 단자는 각각 배터리 제어기(7)와 상기 인버터의 직류 입력 단자에 접속되고, 인버터의 삼상 출력단자는 상기 구동 모터(5)의 삼상 단자에 접속되고,
    상기 연료 가스 제어기(6)는 터보 샤프트 엔진(1) 연소실로의 연료 가스의 추가를 제어하는 것을 특징으로 하는 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 차체 본체는 프런트 서스펜션 캐빈(9), 리어 서스펜션 캐빈(10) 및 안전 캐빈(11)으로 구성되고, 상기 차량 제어 유닛(4)은 프런트 서스펜션 캐빈(9)내의 자동차 차체 프레임상에 배치 및 장착되고, 상기 가스 저장 탱크(8)는 터보 샤프트 엔진(1) 전(前)부에 배치되는 것을 특징으로 하는 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 안전 캐빈(11)은 탄소섬유 재료로 제작되고, 프런트 서스펜션 캐빈(9) 및 리어 서스펜션 캐빈(10)은 알루미늄합금 파이프 프레임 구조인 것을 특징으로 하는 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공기 흡입 그릴은 두개로 마련되고, 차체 양측의 뒤 펜더상에 대칭되게 위치하며, 대칭되는 두 파이프 라인들을 통해 공기 흡입 탱크(12)와 연통되는 것을 특징으로 하는 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차.
  5. 제 1항에 있어서,
    두 배터리 라디에이터들을 더 포함하고, 두 배터리 라디에이터들의 공기 흡입 그릴들은 각각 차량 헤드라이트의 하방에 대칭되게 설치되고, 배터리 라디에이터의 냉풍 통로는 직접 배터리 팩(2)으로 통하고, 차량 주행 과정중의 냉풍을 이용하여, 배터리 팩에 대한 실시간 냉각 및 온도 저하를 진행하는 것을 특징으로 하는 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차.
  6. 제 1 내지 5항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 전후륜의 서스펜션은 더블위시본 독립 서스펜션인 것을 특징으로 하는 중앙부에 엔진을 배치한 항속거리 연장형 전기자동차.
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