KR102103409B1 - 풍력발전기를 구비하는 전기 자동차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력발전기를 구비하여 차량의 부가 기능의 운영을 위한 전력을 생산하여 이용하도록 함으로써, 주 배터리를 차량의 주행을 위한 전력 공급에 집중하도록 하고, 이를 통해 주행시간 및 주행효율을 향상시키도록 한 풍력발전기를 구비하는 전기자동차에 관한 것이다.
본 발명에 따른 풍력발전기를 구비하는 전기자동차는 차량의 구동 및 기능을 제어하는 운전부; 상기 운전부의 제어에 따라 동력을 생성하고, 생성된 동력을 구동샤프트 또는 바퀴에 전달하는 모터부; 상기 모터부의 동작을 위한 전원을 공급하는 주배터리; 상기 주배터리에 연결되어 상기 주배터리에 전력을 공급하는 보조배터리; 상기 주배터리 또는 상기 보조배터리에 충전을 위한 외부전원을 공급하기 위해 외부전원과 연결되는 충전단자; 및 상기 차량의 차체 내부에 마련되고 유입유로와 배출유로가 형성된 공간에 설치되고, 상기 차량의 주행에 의해 발생되는 공기 중 상기 유입유로를 통해 흡입되는 공기에 의해 발전하여 전력을 생산하며, 상기 전력을 상기 모터부에 공급하는 풍력발전부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

풍력발전기를 구비하는 전기 자동차{Electric Vehicle including wind power generator}

본 발명은 풍력발전기를 구비하는 전기자동차에 관한 것으로 특히, 풍력발전기를 구비하여 차량의 부가 기능의 운영을 위한 전력을 생산하여 이용하도록 함으로써, 주 배터리를 차량의 주행을 위한 전력 공급에 집중하도록 하고, 이를 통해 주행시간 및 주행효율을 향상시키도록 한 풍력발전기를 구비하는 전기자동차에 관한 것이다.

차량은 다양한 목적과 그에 따른 형태로 개발되어 이용되고 있다. 기존의 차량들은 화석연료인 휘발유, 경우 및 액화가스를 이용하여 발생된 동력을 주로 이용하였다.

최근에 환경문제, 신재생에너지의 이용, 전기저장 수단의 발전과 같은 이유로 전기자동차에 관심이 높아지고 있다. 특히, 최근에는 기존 연축전지에 비해 뛰어난 성능을 가지는 다양한 종류의 금속산화물 계열 이차전지가 개발되어 이용됨으로써 전기자동차가 상용화되는 결정적인 역할을 하고 있다.

이러한 금속산화물 계열의 이차전지는 에너지 저장용량이 기존 배터리들에 비해 크고, 긴 수명, 높은 전력의 출력이 가능한 장점으로 인해 개발된 에너지원 중 차량에의 적용이 가장 적합한 것으로 평가받고 있다. 또한, 이러한 평가로 인해 상용화 또는 개발중인 전기자동차에는 금속산화물 계열의 이차전지를 이용하고 있다.

금속산화물 계열의 이차전지를 사용함으로써 배터리 용량 및 수명이 비약적으로 증가하였으나, 여전히 배터리 용량에는 한계를 가지며, 필요에 따라 짧은 시간내에 충전이 곤란한 문제점이 있다.

때문에, 차량의 운행 시간을 증가시킬 수 있는 방법이 절실한 실정이다.

대한민국 등록실용신안 제20-0405620호(등록일 2006.01.03.) "풍력발전기를 이용한 전기자동차"

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 목적은 풍력발전기를 구비하여 차량의 부가 기능의 운영을 위한 전력을 생산하여 이용하도록 함으로써, 주 배터리를 차량의 주행을 위한 전력 공급에 집중하도록 하고, 이를 통해 주행시간 및 주행효율을 향상시키도록 한 풍력발전기를 구비하는 전기자동차를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 풍력발전기를 구비하는 전기자동차는 차량의 구동 및 기능을 제어하는 운전부; 상기 운전부의 제어에 따라 동력을 생성하고, 생성된 동력을 구동샤프트 또는 바퀴에 전달하는 모터부; 상기 모터부의 동작을 위한 전원을 공급하는 주배터리; 상기 주배터리에 연결되어 상기 주배터리에 전력을 공급하는 보조배터리; 상기 주배터리 또는 상기 보조배터리에 충전을 위한 외부전원을 공급하기 위해 외부전원과 연결되는 충전단자; 및 상기 차량의 차체 내부에 마련되고 유입유로와 배출유로가 형성된 공간에 설치되고, 상기 차량의 주행에 의해 발생되는 공기 중 상기 유입유로를 통해 흡입되는 공기에 의해 발전하여 전력을 생산하며, 상기 전력을 상기 모터부에 공급하는 풍력발전부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따른 풍력발전기를 구비하는 전기자동차는 풍력발전기를 구비하여 차량의 부가 기능을 운영하기 위한 전력을 생산하고, 이를 이용함으로써, 주 배터리를 차량의 주행을 위한 전력 공급에 진중하도록 하는 것이 가능하며, 이를 통해 주행시간 및 차량의 주행효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기를 구비하는 차량의 구성을 개략적으로 도시한 측면예시도.
도 2는 풍력발전기가 도 1과는 다른 위치에 구성되는 경우의 예를 도시한 측면예시도.
도 3은 도 1의 평면예시도.
도 4는 풍력발전부의 터빈과 발전기의 연결을 설명하기 위한 예시도.
도 5는 차량에서 설치된 풍력발전부를 개략적으로 도시한 예시도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 뙤는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력발전기를 구비하는 차량의 구성을 개략적으로 도시한 측면예시도이고, 도 2는 풍력발전기가 도 1과는 다른 위치에 구성되는 경우의 예를 도시한 측면예시도이며, 도 3은 도 1의 평면예시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 풍력발전기를 구비하는 차량은 운전부(10), 모터부(20), 주배터리(30) 및 풍력발전부(50)를 포함하여 구성된다.

운전부(10)는 차량의 기능을 제어하기 위한 명령이 입력되며, 입력된 명령을 모터부(20)와 같은 구성에 전달한다. 이를 위해 운전부(10)는 사용자가 차량의 기능을 조작할 수 있도록 하는 조향장치, 스위치, 패달과 같은 수단이 구비된다. 아울러, 운전부(10)는 차량의 상태를 확인할 수 있는 각종 정보를 출력하여 사용자에게 제공할 수 있으며, 이를 위해 표시장치를 포함하여 구성될 수 있다.

모터부(20)는 운전부(10)의 명령에 따라 동작하여 차량을 주행하게 한다. 이를 위해, 모터부(20)는 주배터리(30) 또는 주배터리(30)와 풍력발전부(50)로부터 전력을 공급받는다. 이를 위해, 모터부(20)는 주배터리(30) 및 풍력발전부(50)의 컨버터(51)와 연결된다.

이러한 모터부(20)는 전원을 공급받아 동력을 생산하는 모터, 모터의 동작을 제어하는 동작제어부, 모터에 의해 발생된 회전을 바퀴(71) 또는 구동축(72)에 전달하기 위한 기어부, 주배터리(30) 또는 풍력발전부(50)로부터 공급되는 전원의 전압을 승압하기 위한 인버터와 같은 장치를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 인버터는 주배터리(30) 또는 풍력발전부(50)에서 공급되는 전원의 전압크기와 모터의 종류에 따라 생략되거나, 주배터리(30)에 포함되어 구성될 수 있다. 또한, 모터부(20)가 회생제동원으로 이용되는 경우 모터에 의해 생성된 전력을 주배터리(30)에 충전 가능한 전력으로 변환하기 위한 컨버터가 포함되어 구성될 수도 있다.

한편, 도 1 내지 도 3에서는 모터가 하나로 구성되어 구동축(72)을 통해 바퀴(71)에 동력을 전달하는 형태의 예가 도시되어 있으나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 모터와 감속기(또는 기어부)가 복수로 구성되어 복수의 바퀴(71)에 직접 결합되거나, 복수의 모터가 서로 독립된 구동축에 의해 지정된 바퀴(71)에 결합되도록 구성될 수도 있다.

주배터리(30)는 외부 전원 및 풍력발전부(50)에 의해 공급되는 전원이 충전되고, 모터부(20)의 구동 또는 운전부(10)의 구동을 위한 전원을 공급한다. 이를 위해 주배터리(30)는 충전단자(40)에 의해 외부전원과 연결되어 충전을 위한 전원을 공급받는다. 이러한 주배터리(30)는 정지상태에서는 충전을 위해 외부에서 AC전력을 공급받아 충전이 이루어질 수 있다. 그리고, 주배터리(30)는 주행중에는 풍력발전부(50)로부터 전원을 공급받아 충전이 이루어질 수 있다.

특히, 본 발명에서는 정지상태에서 이루어지는 외부전원을 이용한 충전에서는 컨버터(51)에 의해 충전단자(40)와 주배터리(30)가 연결되어 충전되고, 주행중에는 컨버터(51)에 의해 풍력발전부(50)로부터 전원을 공급받는다.

주배터리(30)는 리튬, 니켈과 같은 금속이온, 금속산화물을 이용하는 이차전지일 수 있다. 이러한 주배터리(30)는 복수의 셀로 구성되며, 복수의 셀을 직병렬로 연결하여 구성될 수 있다.

한편, 주배터리(30)는 풍력발전부(50)가 차량의 후방에 배치되는 경우 모터부(20)와 풍력발전부(50)의 사이에 배치될 수 있다. 이때, 모터부(20)와 풍력발전부(50)의 중량 비율에 따라 모터부(20) 또는 풍력발전부(50)에 치우치도록 배치될 수 있다. 이를 통해, 주배터리(30)가 모터부(20)와 풍력발전부(50)의 배치에 따른 중량의 편중을 완화하고, 바퀴들에 고른 하중분포가 이루어지도록 할 수 있다. 반면에, 풍력발전부(50)가 차량의 중앙 또는 중앙보다 앞쪽에 배치되는 경우 차량의 후방에 배치될 수 있다.

이러한 주배터리(30) 외에 보조배터리를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 보조배터리(35)는 주배터리(30)와 풍력발전부(50) 사이에 배치될 수 있다. 이 보조배터리(35)는 주배터리(30)에 높은 출력전력이 요구되는 경우 이를 보조하는 역할 또는 주배터리(30)의 방전을 대비한 예비배터리의 역할을 수행하도록 구성될 수 있다.

이러한 보조배터리(35)가 구성되는 경우 컨버터(51)와 주배터리(30)는 보조배터리(35)를 경유하여 연결될 수 있다. 이를 통해, 별도의 충전회로를 구성하지 않고 외부전원에 의해 보조배터리(35)를 충전함과 아울러 주배터리(30)도 충전할 수 있게 된다. 또는 컨버터(51)와 주배터리(30)가 연결되고, 주배터리(30)에 의해 보조배터리(35)를 충전하도록 구성될 수 있다. 이러한 주배터리(30), 보조배터리(35) 및 컨버터(51)의 연결관계는 차량의 설계에 따른 것으로 전장부품의 수, 길이를 증가시키지 않고 효율적인 전력전달이 가능한 범위내에서 변형이 가능하다.

또한, 본 발명에서는 보조배터리(35)가 구성되는 예를 도시하고는 있으나, 보조배터리(35)의 구성은 생략이 가능한 것으로 제시된 바에 의해서 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 이러한 보조배터리(35)도 주배터리(30)와 같이 금속산화물 이차전지로 구성될 수 있다.

풍력발전부(50)는 주행 중에 발생되는 공기흐름을 이용해 발전을 수행하고, 발전전력을 주배터리(30)에 공급한다. 여기서, 풍력발전부(50)는 컨버터(51)를 통해 주배터리(30)뿐만 아니라 모터부(20)에 직접연결될 수 있다. 이를 통해, 풍력발전부(50)는 발전전력이 주배터리(30)에 충전되는 과정에서 발생되는 소모 없이 동력 또는 운전부(10)와 같은 차량의 기능을 수행하기 위한 구성에 사용되도록 하는 것이 가능해진다. 또한, 이와 같이 풍력발전부(50)가 주배터리(30) 및 모터부(20)에 연결되는 경우 모터부(20)에 의해 사용되고 남은 전력이 발생하는 경우 이를 주배터리(30)에 저장할 수 있게 된다. 도 3에는 컨버터(51)와 모터부(20)가 직접연결되고 이와 동시에 주배터리(30)와 컨버터(51)가 연결된 경우가 도시되어 있다. 그러나, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 풍력발전부(50)는 주배터리(30)를 통해 모터부(20)에 전원을 공급하도록만 구성될 수 있다.

이를 위해, 풍력발전부(50)는 블레이드와 블레이드가 결합되는 샤프트로 구성되는 터빈, 샤프트의 양단에 결합되어 전력을 생산하는 발전기, 블레이드의 보호 및 풍량을 조절하기 위한 가이드를 포함하여 구성된다.

이러한 풍력발전부(50)는 도 1에 도시된 바와 같이 차량(70)의 트렁크(73)인근과 같이 승객의 탑승 및 모터부(20)의 구성에 방해되지 않는 위치에 마련된다. 또는 도 2에 도시된 바와 같이 차량의 중간 승객석과 승객석 사이의 공간 예를 들어, 운전석 하단부에 배치될 수 있다.

이러한 풍력발전부(50)는 차량(70)의 외부로 노출되지 않도록 전술한 위치에 마련되고, 주행 중에 차체의 표면을 따라 흐르는 공기 일부가 풍력발전부(50)의 블레이드에 전달되도록 구성된다.

이를 위해 차량(70)의 차체 하부에는 터빈(61)의 회전을 보장하고, 풍력발전부(50)의 설치를 위한 공간이 마련된다. 이러한 공간은 풍력발전부(50)의 설치를 위한 공간의 역할과 함께 풍력발전부(50)로 유입되는 공기가 원활하게 흐르도록 하기 위한 공기통로의 역할을 한다.

풍력발전부(50)의 터빈(61)은 차체를 가로질러 횡(차량의 전후를 잇는 방향을 종방향이라 하고, 이와 교차되는 방향을 횡 방향이라 한다)방향으로 설치되고, 샤프트(63)의 양측 종단 즉, 차량의 측면에 발전기(53)가 마련된다. 이때 발전기(53)는 샤프트의 양측 종단에 하나씩 한쌍이 마련될 수 있다. 여기서, 샤프트(63)의 일측에만 발전기(53)가 마련되고 타측에는 샤프트(63)의 회전을 위한 베어링수단이 마련될 수 있으나, 무게 배분을 고려할 때 양측에 발전기(53)가 마련되는 것이 차량 하중 분포의 조정에 있어서 유리하다.

이러한 발전기는 컨버터(51)와 연결되어 발전기에 의해 생산된 전력을 컨버터(51)에 전달하여 DC 전원으로 변환하게 된다. 이러한 풍력발전부(50)와 이의 설치에 대해서는 하기에서 다른 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 풍력발전부의 터빈과 발전기의 연결을 설명하기 위한 예시도이고, 도 5는 차량에서 설치된 풍력발전부를 개략적으로 도시한 예시도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 풍력발전부(50)는 터빈(61)과 발전기(53: 53a, 53b)를 포함하여 구성된다.

터빈(61: 61a, 61b)은 차량(70)의 차체를 따라 흐르는 공기를 공급받아 회전하고, 회전력을 발전기(53)에 전달한다. 이를 위해 터빈(61)은 블레이드(62), 블레이드(62)와 결합하여 블레이드(62)와 발전기(53)를 연결하고 블레이드(62)가 회전할 수 있게 하는 샤프트(63)를 포함하여 구성된다.

특히, 터빈(61)은 제1 터빈(61a)과 제2터빈(61b)와 같이 복수로 구성될 수 있다. 즉, 지지수단(65)을 사이에 두고 제1터빈(61a)과 제2터빈(61b)으로 구분될 수 있다. 이러한 터빈(61)의 구분은 샤프트(63)의 길이가 길어짐에 따라 샤프트(63) 및 터빈(61)의 휘어짐이 발생하는 것을 방지하고, 차량의 구조에 따라 터빈(61)의 설계 자유도를 높이기 위함이다.

이를 위해, 제1터빈(61a)과 제2터빈(61b)의 사이에는 지지수단(65)이 마련된다. 지지수단은 샤프트(63)가 관통결합되고, 관통부위에 베어링(65a)이 마련되어 샤프트(63)의 회전이 가능하게 한다.

특히, 지지수단(65)은 지지프레임(65a)가 차량(70)의 차체에 결합되어 샤프트(63)를 회전가능하게 지지함으로써 샤프트(63)가 풍압 및 회전력에 의해 휘거나 변형되는 것을 방지하게 된다. 여기서, 도 4에서는 터빈(61)의 샤프트(63)가 지지수단(65)을 관통하는 예를 설명하고 있지만, 이로써 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 샤프트(63)가 지지수단(65)을 관통하지 않고 샤프트(63)의 일단이 지지수단(65)의 베어링(65b)에 구분되어 결합되도록 하는 것이 가능하다.

이를 통해 제1 및 제2터빈(61)이 서로 다른 회전수로 회전하도록 하는 것도 가능하다. 이 경우 샤프트(63)의 일단은 발전기(53)에 결합되고, 타단은 지지수단의 베어링(65b)에 결합되게 된다. 즉, 샤프트(63)는 터빈(61)의 수로 구분될 수 있다. 아울러, 도 4에서는 제1 및 제2터빈(61a, 61b)인 한쌍의 터빈(61)이 구성된 예가 도시되어 있으나, 터빈(61)의 수는 차량의 종류, 크기, 프레임의 구조에 따라 증가 또는 감소될 수 있다.

또한, 터빈(61)을 구성하는 블레이드(62)는 제조의 편의를 위해 다수의 편블레이드를 적층한 형태로 구성될 수 있다. 즉, 얇은 블레이드편을 복수 형성하고, 이를 샤프트(63)에 끼움결합하여 하나의 블레이드(62)가 구성될 수 있다. 그리고 고정편(64)에 의해 블레이드(62)를 샤프트(63)의 길이방향으로 가압함으로써 하나의 블레이드(62)로 구성하는 것이 가능하다.

이를 통해, 본 발명의 터빈(61)에 적용되는 블레이드(62)는 차량의 크기와 종류에 따라 블레이드(62)의 폭을 자유롭게 조정할 수 있으며, 블레이드(62)가 주행 중 손상되는 경우 손상된 블레이드편(62)만을 교체하여 교체비용을 절감하는 것이 가능해진다.

한편, 도 4를 참조하여 설명된 풍력발전부(50)는 전술한 바와 같이 차량의 트렁크와 후열 승객석 사이, 운전석하부와 후열의 승객석 사이에 설치될 수 있다. 이때 풍력발전부(50)는 외부에서 풍력발전부(50)를 확인할 수 없도록 차체의 내부에 수납되고 유입유로(P)와 배출유로(O)가 풍력발전부(50)의 주변에 형성된다. 이때 발전기(53)는 브라켓(54)에 의해 차체 측면에 결합되어 고정됨으로써, 지지수단(65)과 함께 터빈(61)을 차량(70)에 결합시키는 역할을 한다. 이러한 발전기(53)는 차량의측면 차체 마련되는 공간에 수납되어 차량의 외부 또는 터빈이 위치하는 유로에 노출되지 않도록 구성된다.

유입유로(P)는 풍력발전부(50)를 기준으로 차량의 전방방향에 배치되고, 배출유로(O)는 차량의 후방방향에 배치된다. 차체에는 풍력발전부(50)의 터빈(61)이 회전할 공간을 제공함과 아울러 부드러운 공기흐름이 만들어지도록 아치형의 만곡면(73)이 만들어진다. 이 만곡면(73)은 반원, 타원 또는 아치형태로 차체를 형성하여 유입유로(P)와 배출유로(O)를 잇는 형태로 형성된다.

이를 위해 차체의 내면은 비대칭 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로 가상의 기준선(X)를 기준은 앞쪽 반구(73a)는 원형에 가까운 곡률을 가지고, 뒤쪽 반구(73b)는 사선에 가까운 형태로 형성될 수 있다. 이를 통해 유입되는 공기가 앞쪽 반구(73a)의 곡면에 의해 회전력을 갖게 할 수 있다. 그리고 터빈(61)에 회전력을 공급한 공기가 뒤쪽 반구(73b)의 형태로 인해 차량(70)의 후방을 향해 자연스럽게 흐르게 되어, 차량의 하부에서 공기의 와류현상이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.

이러한 차체의 하부에는 터빈(61)의 보호와 공기의 유입을 위한 가이드부(80)가 마련된다. 이러한 가이드부(80)는 차량(70)의 바닥면과 나란하게 설치되어, 차체와의 사이에 터빈(61)이 위치하도록 구성된다. 이를 통해 가이드부(80)는 주행중에 차량으로 튀어드는 돌과 같은 충격체, 도로 바닥에 돌출된 구조물과 충돌하여 손상되는 것을 방지하게 된다.

이를 위해, 가이드부(80)는 보호플레이트(81), 가이드(82), 가이드지지체(83)를 포함하여 구성된다.

보호플레이트(81)는 터빈(61)을 외부의 충격, 바닥의 돌출물과의 충돌로부터 보호하는 역할을 한다. 이를 위해 보호플레이트(81)는 터빈(61)의 블레이드 직경에 대응되는 폭으로 형성되며, 차체의 측면 하부를 연결하는 장방형 판으로 형성될 수 있다. 이러한 보호플레이트(81)는 차체를 구성하는 강판과 동일한 재질일 수도 있고, 합성수지와 같이 경량화된 재질일 수도 있으며, 터빈(61)을 외부 충격으로부터 보호할 수 있는 재질이면 어떠한 형태를 이용해도 무방하다.

아울러, 보호플레이트(81)는 차체의 바닥을 따라 흐르는 공기 중 풍력발전부(50)로 유입된 공기를 제외한 공기가 차량의 후방으로 흐르도록 하는 역할을 한다. 즉, 터빈(61)의 회전으로 인한 와류가 차량의 바닥을 따라 흐르는 공기와 충돌하는 것을 방지하는 한편, 차량 바닥 쪽 공기의 흐름이 자연스럽게 차량 후방으로 이어지도록 하는 역할도 수행한다.

또한, 보호플레이트(81)는 가이드 지지체(83)에 의해 가이드(82)와 결합되어, 가이드(82)를 지지 및 고정하는 역할을 한다. 이를 위해, 보호플레이트(81)의 유입 유로(P)를 마주하는 일측에는 가이드 지지체(83)와 가이드(82)가 결합된다.

가이드(82)는 유입유로(P)를 형성하여 차량의 바닥을 흐르는 공기가 풍력발전부(50)의 터빈(61)을 향하도록 공기의 흐름을 안내하는 역할을 한다. 특히 가이드(82)는 터빈(61)이 회전할 수 있도록 유입되는 공기가 수용측 블레이드에 전달되도록 유입되는 공기의 흐름을 제한하는 역할을 한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 터빈(61)의 샤프트를 중심으로 상부(도면에서 윗쪽)에 위치하는 블레이드에 전달되도록 공기와 터빈(61)의 접촉부위를 제한하는 역할을 한다.

이를 위해 가이드(82)는 가이드 지지체(83)에 결합된다. 이 가이드(82)는 판상으로 형성된다. 특히, 유입유로(P)로 유입된 공기가 터빈(61)에 전달될 때 더 큰 힘을 터빈(61)에 전달할 수 있도록 공기의 노즐 역할을 수행한다. 즉, 도 5에 도시된 A부분의 간격을 유입유로(P)의 폭에 비해 작아지도록 하는 역할을 한다. 이를 통해 차량의 주행에 의해 발생된 공기흐름이 가이드(82)를 따라 이동하면서 자연압축되고, 가이드(82)의 말단을 통과하는 시점에서 압력이 최대화된 상태로 터빈(61)에 전달될 수 있게 된다.

이를 위해 가이드(82)는 도시된 바와 같이 단면이 호를 이루도록 만곡된 형태로 형성될 수 있다. 즉, 만곡된 면을 따라 공기가 진행하면서 말단에서 압축이 이루질 수 있게 된다.

이러한 가이드(82)는 속도에 따라 A부분 즉, 말단과 차체의 간격인 노즐 간격을 조절할 수 있도록 가이드지지체(83)에 가동 가능하게 결합될 수 있다. 즉, 차량의 속도가 빠른 경우 노즐간격(A)을 줄이고, 차량의 속도가 느린 경우 노즐 간격(B)을 넓힘으로써 터빈(61)의 블레이드와 공기의 접촉면을 조절할 수 있다. 이를 통해 차량이 느린 경우 블레이드가 넓은 면적에서 공기로부터 압력을 받을 수 있도록 하고, 차량이 빠른 경우 압축된 공기가 블레이드의 종단에 분사되도록 하여 터빈(61)이 효율적으로 회전하도록 하는 것이 가능하다. 특히, 이러한 가동을 통해 가이드(82)는 터빈(61)이 차량의 속도 변화에 최소한의 영향을 받으며, 일정한 회전속도를 얻도록 하는 것이 가능해진다.

이러한 효과를 증대하기 위해 차량이 저속으로 운행하는 경우 가이드(82)가 차량의 바닥방향(Y)으로 하강하도록 구성될 수 있다. 이러한 가이드(82)의 하강은 가이드(82)가 슬라이딩 가능하게 가이드 지지체(83)에 결합되도록 하거나, 가이드 지지체(83)가 보호플레이트를 축으로 회동하여 이루어질 수 있다. 주행에 의해 가이드(82)의 가동은 모터와 같은 구동장치를 구성하고 이를 ECU와 같은 제어수단에 의해 제어하도록 하여 실현될 수 있다. 또는, 스프링과 같은 탄성체에 의해 스프링의 탄성범위 내에서 가이드(82)가 하강 하거나 상승하도록 구성하는 것도 가능하다.

가이드지지체(83)는 가이드(82)를 지지함과 아울러, 가이드를 보호플레이트(83)에 결합시키는 역할을 한다. 특히 전술한 바와 같이 가이드지지체(83)에는 가이드(82)가 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있으며, 이를 위한 스프링 또는 모터와 같은 가동부재가 설치될 수 있다. 또는 가이드 지지체(83)가 회동 가능하게 보호플레이트(81)에 결합되어 구동됨으로써 가이드(82)를 승강 또는 하강시킬 수도 있다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여려가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

10: 운전부
20: 모터부
30: 주배터리
35: 보조배터리
40: 충전단자
50: 풍력발전부
61: 터빈
62: 블레이드

Claims (6)

1. 차량의 구동 및 기능을 제어하는 운전부;
   상기 운전부의 제어에 따라 동력을 생성하고, 생성된 동력을 구동샤프트 또는 바퀴에 전달하는 모터부;
   상기 모터부의 동작을 위한 전원을 공급하는 주배터리;
   상기 주배터리에 연결되어 상기 주배터리에 전력을 공급하는 보조배터리;
   상기 주배터리 또는 상기 보조배터리에 충전을 위한 외부전원을 공급하기 위해 외부전원과 연결되는 충전단자; 및
   상기 차량의 차체 내부에 마련되고 유입유로와 배출유로가 형성된 공간에 설치되고, 상기 차량의 주행에 의해 발생되는 공기 중 상기 유입유로를 통해 흡입되는 공기에 의해 발전하여 전력을 생산하며, 상기 전력을 상기 모터부에 공급하는 풍력발전부;를 포함하여 구성되고,
   상기 풍력발전부의 설치를 위한 공간은
   상기 차량의 후열 승객석과 트렁크 사이 또는 상기 차량의 운전석과 후열 승객석의 사이의 위치에 마련되며, 상기 차량의 바닥면 일부가 상기 차량의 실내방향으로 만곡되어 형성되며,
   상기 유입유로의 입구는 상기 차량의 바닥면을 향하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 전기자동차.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 풍력발전부는
   발전전력을 직류전력으로 변환하는 컨버터를 포함하여 구성되고,
   상기 컨버터는 상기 모터부, 상기 주배터리 및 상기 보조배터리 중 어느 하나 이상에 연결되어 상기 직류전력을 변환된 상기 발전전력으로 공급하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 전기자동차.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 풍력발전부는
   샤프트;
   상기 샤프트에 복수의 블레이드편이 끼움결합되어 구성되고, 상기 유입유로를 통해 유입되는 공기에 의해 회전하여 상기 샤프트를 회전시키며 복수로 구성되는 블레이드; 및
   상기 샤프트의 어느 한 끝단 또는 양 끝단에 결합되어 상기 샤프트로부터 회전력을 전달받아 발전전력을 생산하고, 상기 차량의 차체에 고정되는 발전기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 전기자동차.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 풍력발전부는
   상기 샤프트에 결합되어 상기 샤프트를 지지하되 상기 복수로 구성되는 블레이드의 사이에 배치되는 지지수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 전기자동차.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 차량의 바닥면과 나란하게 형성되고, 상기 공간을 덮어 터빈을 상기 공간에 수납하되 상기 차량의 차체와 함께 상기 유입유로와 상기 배출유로를 형성하는 보호플레이트;
   상기 보호플레이트의 상기 유입유로측의 종단에 결합되고 상기 유입되는 공기를 상기 터빈으로 안내하는 가이드; 및
   상기 가이드를 상기 보호플레이트에 결합시키는 지지수단;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전기를 구비하는 전기자동차.
   

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