KR102303946B1 - Electric Vehicle Having Rankine Cycle Using Solar Panel Unit as Heat Source - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 태양광패널유닛을 열원으로 이용하는 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차는, 작동유체의 순환계가 형성되는 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차에 있어서, 상기 랭킨사이클은, 상기 순환계를 따라 상기 작동유체를 유동시키는 펌프, 태양광을 수집하도록 구비되는 하나 이상의 태양광패널을 포함하며, 상기 펌프에 의해 유동되는 상기 작동유체에 열에너지를 전달하는 태양광패널유닛을 포함하는 열원, 상기 순환계의 경로 상에 구비되어, 상기 열원을 통과한 작동유체의 열에너지를 통해 전기에너지를 발생시키는 발전유닛 및 상기 발전유닛을 통과한 작동유체와 외기를 서로 열교환시키는 라디에이터를 포함하며, 상기 태양광패널유닛은, 상기 태양광패널에 구비되며, 내부에 상기 작동유체가 유동됨에 따라 상기 태양광패널의 열을 상기 작동유체에 전달하는 냉각모듈을 더 포함한다.An electric vehicle including a Rankine cycle using the solar panel unit according to the present invention as a heat source is an electric vehicle including a Rankine cycle in which a circulation system of a working fluid is formed, wherein the Rankine cycle includes the working fluid along the circulation system. A heat source including a photovoltaic panel unit including a pump for flowing the water, one or more photovoltaic panels provided to collect sunlight, and a photovoltaic panel unit for transferring thermal energy to the working fluid flowing by the pump, on the path of the circulatory system It is provided and includes a power generation unit for generating electrical energy through the thermal energy of the working fluid passing through the heat source and a radiator for exchanging heat with the working fluid and outdoor air that have passed through the power generation unit, wherein the solar panel unit is the solar panel unit It is provided on the photovoltaic panel, and further includes a cooling module for transferring heat of the photovoltaic panel to the working fluid as the working fluid flows therein.

Description

태양광패널유닛을 열원으로 이용하는 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차{Electric Vehicle Having Rankine Cycle Using Solar Panel Unit as Heat Source}Electric Vehicle Having Rankine Cycle Using Solar Panel Unit as Heat Source

본 발명은 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광패널유닛을 열원으로 하여 발생하는 폐열을 통해 랭킨사이클을 순환시켜 추가적인 에너지를 얻을 수 있도록 하는 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차에 관한 것이다.The present invention relates to an electric vehicle including a Rankine cycle, and more particularly, to an electric vehicle including a Rankine cycle that allows additional energy to be obtained by circulating the Rankine cycle through waste heat generated by using a solar panel unit as a heat source is about

전기자동차는(electric vehicle)은 전동기로 바퀴를 굴려 움직이는 자동차로서, 휘발유, 경유, 천연가스 등의 화석연료와 공기의 혼합물을 내연기관 내에서 폭발시켜 피스톤을 움직임으로써 움직이는 보통의 자동차와 구별된다.BACKGROUND ART An electric vehicle is a vehicle driven by rolling wheels with an electric motor, and is distinguished from an ordinary vehicle that moves by moving a piston by exploding a mixture of air and fossil fuels such as gasoline, diesel, and natural gas in an internal combustion engine.

전기자동차는 고속도로에서 장거리를 고속으로 주행할 수 있는 전기 자동차(electric car)와 주로 시내에서 저속으로 주행하는 전기 자동차(neighborhood electric vehicle)로 구분하기도 한다. 전동기의 동력원인 전기는 태양전지(solar cell)로부터 얻거나 충전된 축전지(storage battery)로부터 얻는 형태가 있다.Electric vehicles are also divided into electric vehicles that can travel at high speed over long distances on highways and neighborhood electric vehicles that can drive mainly in cities at low speeds. Electricity, which is the power source of an electric motor, is obtained from a solar cell or from a charged storage battery.

일반적으로 이와 같은 전기자동차의 경우 운행 중 배터리, 모터 등에서 열이 발생하게 되나, 이와 같은 열에너지는 폐열로서 사라지는 경우가 많다. 결과적으로 종래의 경우 전기자동차의 각부를 구동시키기 위한 에너지는 전면적으로 배터리에서 발생되는 전기에너지에 의해 공급되며, 이는 배터리의 소비전력이 커질 뿐만 아니라 배터리의 수명을 크게 낮추게 되는 원인이 된다.In general, in the case of such an electric vehicle, heat is generated from a battery, a motor, etc. during operation, but such thermal energy is often lost as waste heat. As a result, in the conventional case, the energy for driving each part of the electric vehicle is entirely supplied by the electric energy generated from the battery, which not only increases the power consumption of the battery but also greatly reduces the lifespan of the battery.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.Therefore, a method for solving these problems is required.

한국공개실용신안 제20-1998-0055215호Korean Public Utility Model No. 20-1998-0055215

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 전기자동차에 구비되는 열원을 이용하여 랭킨사이클을 구성함에 따라, 열원에서 발생하는 폐열을 활용하여 에너지를 추가적으로 생산할 수 있도록 하는 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차를 제공하기 위한 목적을 가진다.The present invention is an invention devised to solve the problems of the prior art, and as a Rankine cycle is configured using a heat source provided in an electric vehicle, a Rankine cycle that utilizes waste heat generated from the heat source to additionally produce energy An object of the present invention is to provide an electric vehicle including a cycle.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광패널유닛을 열원으로 이용하는 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차는, 작동유체의 순환계가 형성되는 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차에 있어서, 상기 랭킨사이클은, 상기 순환계를 따라 상기 작동유체를 유동시키는 펌프, 태양광을 수집하도록 구비되는 하나 이상의 태양광패널을 포함하며, 상기 펌프에 의해 유동되는 상기 작동유체에 열에너지를 전달하는 태양광패널유닛을 포함하는 열원, 상기 순환계의 경로 상에 구비되어, 상기 열원을 통과한 작동유체의 열에너지를 통해 전기에너지를 발생시키는 발전유닛 및 상기 발전유닛을 통과한 작동유체와 외기를 서로 열교환시키는 라디에이터를 포함하며, 상기 태양광패널유닛은, 상기 태양광패널에 구비되며, 내부에 상기 작동유체가 유동됨에 따라 상기 태양광패널의 열을 상기 작동유체에 전달하는 냉각모듈을 더 포함한다.An electric vehicle including a Rankine cycle using the solar panel unit of the present invention as a heat source for achieving the above object is an electric vehicle including a Rankine cycle in which a circulatory system of a working fluid is formed, wherein the Rankine cycle is A heat source comprising a photovoltaic panel unit comprising a pump for flowing the working fluid along the circulatory system, one or more photovoltaic panels provided to collect sunlight, and transferring thermal energy to the working fluid flowing by the pump; It is provided on the path of the circulatory system and includes a power generating unit generating electric energy through thermal energy of the working fluid passing through the heat source and a radiator exchanging heat with the working fluid passing through the power generating unit and external air, the sunlight The panel unit further includes a cooling module provided in the solar panel and transferring heat of the solar panel to the working fluid as the working fluid flows therein.

이때 상기 열원은 상기 순환계의 경로 상에 구비되어, 상기 작동유체와 직접 열교환을 수행하도록 형성될 수 있다.In this case, the heat source may be provided on a path of the circulation system to directly perform heat exchange with the working fluid.

또한 본 발명은 상기 순환계의 경로 상에 상기 열원으로부터 이격되어 구비되며, 상기 열원으로부터 발생하는 열과 상기 작동유체 간을 서로 간접 열교환시키는 열교환유닛을 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention may further include a heat exchange unit provided spaced apart from the heat source on the path of the circulation system and indirectly exchanging heat generated from the heat source and the working fluid with each other.

그리고 본 발명은 상기 랭킨사이클의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.And the present invention may further include a control unit for controlling the driving of the Rankine cycle.

이때 본 발명은 상기 태양광패널유닛으로부터 전달되는 열의 온도를 센싱하는 온도센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 판단된 태양광패널유닛으로부터 전달되는 열의 온도에 대응되도록 상기 작동유체의 순환유량을 제어할 수 있다.At this time, the present invention further comprises a temperature sensor for sensing the temperature of the heat transmitted from the solar panel unit, the control unit to correspond to the temperature of the heat transmitted from the solar panel unit determined by the temperature sensor of the working fluid The circulating flow rate can be controlled.

또한 본 발명은 차량의 속도를 센싱하는 가속도센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 가속도센서에 의해 판단된 차량의 속도에 대응되도록 상기 작동유체의 순환유량을 제어할 수 있다.In addition, the present invention may further include an acceleration sensor for sensing the speed of the vehicle, and the control unit may control the circulating flow rate of the working fluid to correspond to the speed of the vehicle determined by the acceleration sensor.

여기서 본 발명은 상기 가속도센서에 의해 차량의 속도가 기준속도 미만으로 판단된 경우, 상기 라디에이터에 소정 속도를 가지는 바람을 생성하여 공급하는 냉각팬을 더 포함할 수 있다.Here, the present invention may further include a cooling fan that generates and supplies wind having a predetermined speed to the radiator when the speed of the vehicle is determined to be less than the reference speed by the acceleration sensor.

그리고 상기 냉각모듈은, 작동유체가 유입되는 제3유입구와, 작동유체가 배출되는 제3배출구와, 상기 제3유입구 및 상기 제3배출구를 서로 연통시키도록 구비되어 작동유체가 유동되는 제3열교환유로를 포함하며, 상기 태양광패널의 일면에 접촉되도록 구비되는 열교환플레이트를 포함할 수 있다.And the cooling module, a third inlet through which the working fluid is introduced, a third outlet through which the working fluid is discharged, and the third inlet and the third outlet are provided to communicate with each other, and a third heat exchange through which the working fluid flows It may include a flow path, and a heat exchange plate provided to be in contact with one surface of the solar panel.

또한 상기 작동유체는 상기 열원을 통과하는 과정에서 액체에서 기체로 상 변화되도록 형성될 수 있다.In addition, the working fluid may be formed to change phase from a liquid to a gas in the process of passing through the heat source.

한편 상기 발전유닛은, 기체 상태로 상 변화된 작동유체의 유동에 의해 회전되는 터빈, 상기 터빈에 연결되어 상기 터빈의 회전에 의해 회전되는 회전축, 상기 회전축의 일부를 감싸도록 형성되며, 상기 회전축의 회전과 함께 회전되는 내륜과, 상기 내륜의 둘레를 감싸도록 형성되는 외륜을 포함하는 가스베어링, 상기 가스베어링을 감싸도록 형성되며, 상기 가스베어링과 선택적으로 이격되거나 접촉되는 커버모듈 및 상기 내륜 및 상기 외륜 사이에 구비되며, 상기 커버모듈이 상기 회전축에 접촉되기 전에 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 구름베어링을 포함할 수 있다.On the other hand, the power generation unit, a turbine rotated by the flow of a working fluid phase-changed to a gaseous state, a rotating shaft connected to the turbine and rotated by the rotation of the turbine, is formed to surround a part of the rotating shaft, and the rotation of the rotating shaft A gas bearing including an inner ring rotated together with an inner ring and an outer ring formed to surround the circumference of the inner ring, a cover module formed to surround the gas bearing and selectively spaced apart or in contact with the gas bearing, and the inner ring and the outer ring It is provided between, before the cover module comes into contact with the rotating shaft, it may include a rolling bearing that is rotated between the inner ring and the outer ring to reduce frictional force.

이때 상기 커버모듈은, 작동유체가 기 설정된 압력 이상으로 공급됨에 따라 상기 가스베어링과 일정 간격 이격되도록 형성되어 상기 가스베어링의 회전으로부터 독립된 상태를 유지하도록 형성될 수 있다.In this case, the cover module may be formed to be spaced apart from the gas bearing by a predetermined interval as the working fluid is supplied at a pressure greater than or equal to a preset pressure to maintain a state independent from rotation of the gas bearing.

또한 상기 구름베어링은, 작동유체가 기 설정된 압력 미만으로 공급됨에 따라 상기 커버모듈이 상기 가스베어링에 접촉될 경우, 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키도록 형성될 수 있다.In addition, the rolling bearing may be formed to reduce frictional force by rotating between the inner ring and the outer ring when the cover module comes into contact with the gas bearing as the working fluid is supplied below a preset pressure.

그리고 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따른 태양광패널유닛을 열원으로 이용하는 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차는, 작동유체의 순환계가 형성되는 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차에 있어서, 상기 랭킨사이클은, 상기 순환계를 따라 상기 작동유체를 유동시키는 펌프, 태양광을 수집하도록 구비되는 하나 이상의 태양광패널을 포함하며, 상기 펌프에 의해 유동되는 상기 작동유체에 열에너지를 전달하는 태양광패널유닛을 포함하는 열원, 상기 순환계의 경로 상에 구비되어, 상기 열원을 통과한 작동유체의 열에너지를 통해 전기에너지를 발생시키는 발전유닛 및 상기 발전유닛을 통과한 작동유체와 외기를 서로 열교환시키는 응축기를 포함하며, 상기 태양광패널유닛은, 상기 태양광패널에 구비되며, 내부에 상기 작동유체가 유동됨에 따라 상기 태양광패널의 열을 상기 작동유체에 전달하는 냉각모듈을 더 포함한다.And an electric vehicle including a Rankine cycle using a solar panel unit as a heat source according to another aspect of the present invention for achieving the above object is an electric vehicle including a Rankine cycle in which a circulation system of a working fluid is formed, the The Rankine cycle includes a pump for flowing the working fluid along the circulatory system, and one or more photovoltaic panels provided to collect sunlight, and a photovoltaic panel unit for transferring thermal energy to the working fluid flowing by the pump. A heat source comprising: a power generation unit that is provided on the path of the circulation system and generates electric energy through the heat energy of the working fluid passing through the heat source, and a condenser for exchanging heat with the working fluid passing through the power generation unit And, the solar panel unit, provided in the solar panel, as the working fluid flows therein further comprises a cooling module for transferring the heat of the solar panel to the working fluid.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 태양광패널유닛을 열원으로 이용하는 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차는 열원, 즉 태양광패널유닛으로부터 발생하는 폐열을 이용하여 랭킨사이클을 순환시켜 추가적인 에너지를 얻을 수 있으므로, 이와 같은 추가적인 에너지를 전기자동차의 다양한 부분에 공급함에 따라 배터리 자체의 사용시간을 증가시킬 수 있으며, 배터리의 수명 역시 증가시킬 수 있는 장점이 있다.An electric vehicle including a Rankine cycle using the solar panel unit of the present invention as a heat source for solving the above problems can obtain additional energy by circulating the Rankine cycle using the heat source, that is, waste heat generated from the solar panel unit. Therefore, as such additional energy is supplied to various parts of the electric vehicle, the use time of the battery itself can be increased, and there is an advantage that the lifespan of the battery can also be increased.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차의 구조를 개략적으로 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차의 구조를 개략적으로 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 각 실시예에 따른 전기자동차에 적용되는 태양광패널유닛의 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 각 실시예에 따른 전기자동차에 적용되는 발전유닛의 모습을 나타낸 도면; 및
도 5 및 도 6은 본 발명의 각 실시예에 따른 전기자동차에 적용되는 발전유닛의 동작을 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the structure of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention;
2 is a view schematically showing the structure of an electric vehicle according to another embodiment of the present invention;
3 is a view showing the appearance of a solar panel unit applied to an electric vehicle according to each embodiment of the present invention;
4 is a view showing a state of a power generation unit applied to an electric vehicle according to each embodiment of the present invention; and
5 and 6 are views showing the operation of the power generation unit applied to the electric vehicle according to each embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention in which the object of the present invention can be specifically realized will be described with reference to the accompanying drawings. In describing the present embodiment, the same names and the same reference numerals are used for the same components, and an additional description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차(V)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically showing the structure of an electric vehicle (V) according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기자동차(V)는 작동유체의 순환계가 형성되는 랭킨사이클을 포함한다. 이에 따라, 본 발명은 전기자동차(V)의 열원으로부터 발생하는 폐열을 이용하여 랭킨사이클을 순환시켜 추가적인 에너지를 얻을 수 있으며, 이와 같은 추가적인 에너지를 전기자동차의 다양한 부분에 공급할 수 있다.As shown in FIG. 1 , the electric vehicle V according to an embodiment of the present invention includes a Rankine cycle in which a circulating system of a working fluid is formed. Accordingly, in the present invention, additional energy can be obtained by circulating the Rankine cycle using waste heat generated from the heat source of the electric vehicle V, and such additional energy can be supplied to various parts of the electric vehicle.

구체적으로 본 발명의 일 실시예에서 상기 랭킨사이클은, 펌프(600)와, 태양광패널유닛(50)를 포함하는 열원(W)과, 발전유닛(100)과, 라디에이터(500)를 포함한다.Specifically, in an embodiment of the present invention, the Rankine cycle includes a pump 600 , a heat source W including a solar panel unit 50 , a power generation unit 100 , and a radiator 500 . .

상기 펌프(600)는 랭킨사이클의 순환계를 따라 작동유체를 유동시키는 구성요소로서, 제1순환라인(f1)을 통해 작동유체를 열원(W) 측으로 유동시키게 된다.The pump 600 is a component that flows the working fluid along the circulation system of the Rankine cycle, and flows the working fluid toward the heat source W through the first circulation line f 1 .

그리고 열원(W)은 상기 펌프(600)에 의해 유동되는 상기 작동유체에 열에너지를 전달하는 태양광패널유닛(50)을 포함할 수 있다. 여기서 태양광패널유닛(50)은 전기자동차(V)의 외부에 노출되도록 구비되는 하나 이상의 태양광패널을 포함할 수 있으며, 상기 태양광패널은 태양광을 통해 전기에너지를 생성하게 된다. 한편, 이와 같은 태양광패널은 태양열에 의해 가열되므로, 본원발명은 이를 열원(W)으로서 사용하게 된다.And the heat source (W) may include a photovoltaic panel unit (50) for transferring heat energy to the working fluid flowing by the pump (600). Here, the photovoltaic panel unit 50 may include one or more photovoltaic panels provided to be exposed to the outside of the electric vehicle V, and the photovoltaic panel generates electric energy through sunlight. On the other hand, since such a solar panel is heated by solar heat, the present invention uses it as a heat source (W).

특히 본 실시예에서, 상기 열원(W)은 상기 순환계의 경로 상에 구비되어, 상기 작동유체와 직접 열교환을 수행하도록 형성된다. 이에 따라 작동유체는 열원(W)을 통과하는 과정에서 온도가 증가하게 되며, 태양광패널유닛(50)은 냉각될 수 있다.In particular, in this embodiment, the heat source W is provided on the path of the circulation system, and is formed to directly heat exchange with the working fluid. Accordingly, the temperature of the working fluid is increased in the process of passing through the heat source (W), and the solar panel unit 50 can be cooled.

또한 본 실시예에서는 상기 작동유체가 상기 열원을 통과하는 과정에서 액체에서 기체로 상 변화되도록 온도 및 압력을 제어할 수 있다. 이는 기체 형태의 작동유체를 통해 이후 전기에너지 생성 과정을 용이하게 수행할 수 있도록 하기 위한 것이다.In addition, in the present embodiment, the temperature and pressure may be controlled so that the phase changes from a liquid to a gas while the working fluid passes through the heat source. This is to facilitate the subsequent electrical energy generation process through the gaseous working fluid.

그리고 열원(W)을 통과한 작동유체는 제2순환라인(f2)을 통해 발전유닛(100) 측으로 유동된다.And the working fluid passing through the heat source (W) flows toward the power generation unit 100 through the second circulation line (f 2 ).

상기 발전유닛(100)은 상기 순환계의 경로 상에 구비되어, 상기 열원(W)을 통과한 작동유체의 열에너지를 통해 전기에너지를 발생시키는 역할을 수행한다.The power generation unit 100 is provided on the path of the circulation system, and serves to generate electric energy through the thermal energy of the working fluid passing through the heat source (W).

이와 같이 발전유닛(100)에 의해 생성된 추가적인 에너지는 전기자동차의 다양한 부분에 공급될 수 있으며, 따라서 본 발명의 전기자동차(V)는 배터리 자체의 사용시간을 증가시킬 수 있으며, 배터리의 수명 역시 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 그리고 상기 발전유닛(100)의 보다 자세한 구조에 대해서는 후술하도록 한다.As such, the additional energy generated by the power generation unit 100 can be supplied to various parts of the electric vehicle, and thus, the electric vehicle V of the present invention can increase the use time of the battery itself, and the lifespan of the battery is also There are advantages to increase. And a more detailed structure of the power generation unit 100 will be described later.

그리고 상기 발전유닛(100)에 의해 생성된 전기에너지는 차량에 구비되는 에너지 저장 시스템(ESS, Energy Sporage System)에 축전될 수 있으며, 이는 이후 전기에너지를 필요로 하는 차량의 각부에 공급될 수 있다.And the electric energy generated by the power generation unit 100 may be stored in an energy storage system (ESS, Energy Sporage System) provided in the vehicle, which may then be supplied to each part of the vehicle that requires electric energy. .

상기 발전유닛(100)을 경유한 작동유체는 이후 제3순환라인(f3)을 통해 라디에이터(500)를 통과하게 되며, 상기 라디에이터(500)는 상기 발전유닛(100)을 통과한 작동유체와 외기를 서로 열교환시키게 되고, 열교환이 이루어진 상태의 작동유체는 제4순환라인(f4)을 통해 다시 펌프(600) 측으로 유동되어 1사이클을 형성하게 된다.The working fluid passing through the power generation unit 100 is then passed through the radiator 500 through the third circulation line f 3 , and the radiator 500 is the working fluid passing through the power generation unit 100 and The outside air exchanges heat with each other, and the working fluid in the heat exchanged state flows back toward the pump 600 through the fourth circulation line f 4 to form one cycle.

이때 본 발명의 전기자동차(V)는 상기 라디에이터(500)를 통한 작동유체와 외기 간의 열교환을 위해, 일반적인 전기자동차(V)에서 구비하지 않는 그릴이 형성될 수도 있다.At this time, in the electric vehicle (V) of the present invention, a grill not provided in the general electric vehicle (V) may be formed for heat exchange between the working fluid and the outside air through the radiator 500 .

한편 본 실시예의 전기자동차(V)는 상기 랭킨사이클의 구동을 제어하는 제어부(700)와, 상기 태양광패널유닛(50)으로부터 전달되는 열의 온도를 센싱하는 온도센서(720)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the electric vehicle V of this embodiment may further include a control unit 700 for controlling the driving of the Rankine cycle, and a temperature sensor 720 for sensing the temperature of heat transmitted from the solar panel unit 50. have.

이와 같은 상기 제어부(700)는 상기 온도센서(720)에 의해 판단된 태양광패널유닛(50)으로부터 전달되는 열의 온도에 대응되도록 상기 작동유체의 순환유량을 제어하도록 할 수 있다. 즉 본 실시예는 태양광패널유닛(50)의 온도에 따른 상기 라디에이터(500)에서의 작동유체 및 외기 간의 열교환량을 고려하여 작동유체의 순환량을 제어하도록 한다.As such, the control unit 700 may control the circulation flow rate of the working fluid to correspond to the temperature of the heat transmitted from the solar panel unit 50 determined by the temperature sensor 720 . That is, in this embodiment, the circulation amount of the working fluid is controlled in consideration of the amount of heat exchange between the working fluid and the outside air in the radiator 500 according to the temperature of the solar panel unit 50 .

이와 더불어, 본 실시예의 전기자동차(V)는 차량의 속도를 센싱하는 가속도센서(710)를 더 포함할 수 있다.In addition, the electric vehicle V of the present embodiment may further include an acceleration sensor 710 for sensing the speed of the vehicle.

이와 같은 상기 제어부(700)는 상기 가속도센서(710)에 의해 판단된 차량의 속도에 대응되도록 상기 작동유체의 순환유량을 제어하도록 할 수 있다. 즉 본 실시예는 차량의 속도에 따른 상기 라디에이터(500)에서의 작동유체 및 외기 간의 열교환량을 고려하여 작동유체의 순환량을 제어하도록 한다.As such, the control unit 700 may control the circulating flow rate of the working fluid to correspond to the vehicle speed determined by the acceleration sensor 710 . That is, in this embodiment, the circulation amount of the working fluid is controlled in consideration of the amount of heat exchange between the working fluid and the outside air in the radiator 500 according to the speed of the vehicle.

예컨대, 상기 제어부(700)는 차량의 속도가 기준속도 미만으로 판단된 경우에는 작동유체의 순환이 이루어지지 않도록 하고, 차량의 속도가 기준속도 이상인 것으로 판단된 경우에는 작동유체의 순환이 이루어지도록 제어할 수 있다.For example, when it is determined that the speed of the vehicle is less than the reference speed, the control unit 700 prevents the circulation of the working fluid, and when it is determined that the speed of the vehicle is equal to or greater than the reference speed, controls the circulation of the working fluid. can do.

또한 이와 달리 차량의 속도가 기준속도 미만으로 판단된 경우에도 작동유체를 순환시켜 랭킨사이클을 운용할 수 있도록, 본 실시예는 상기 라디에이터(500)에 소정 속도를 가지는 바람을 생성하여 공급하는 냉각팬(미도시)을 더 포함할 수도 있다.In addition, in this embodiment, the cooling fan generates and supplies wind having a predetermined speed to the radiator 500 so that the Rankine cycle can be operated by circulating the working fluid even when the speed of the vehicle is determined to be less than the reference speed. (not shown) may be further included.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차(V)의 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a diagram schematically showing the structure of an electric vehicle V according to another embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 본 발명의 다른 실시예 역시, 전술한 일 실시예와 전체적으로 동일한 구성요소들을 포함하며, 중복되는 구성요소에 대한 설명은 생략하도록 한다.Another embodiment of the present invention shown in FIG. 2 also includes the same components as the above-described embodiment as a whole, and a description of the overlapping components will be omitted.

다만, 본 실시예는 상기 순환계의 경로 상에 상기 열원(W)으로부터 이격되어 구비되며, 상기 열원(W)으로부터 발생하는 열과 상기 작동유체 간을 서로 간접 열교환시키는 열교환유닛(800)을 더 포함하는 형태를 가진다.However, this embodiment is provided on the path of the circulation system spaced apart from the heat source (W), further comprising a heat exchange unit 800 for indirectly exchanging heat generated from the heat source (W) and the working fluid with each other have a form

즉 본 실시예는 열원(W) 자체가 순환계의 경로에 위치되지 않도록 형성되며, 대신 열교환유닛(800)이 순환계의 경로 상에 구비되어, 열원(W)과 작동유체 간을 간접적으로 열교환할 수 있도록 한다.That is, in this embodiment, the heat source (W) itself is formed so that it is not located in the path of the circulation system, instead, the heat exchange unit 800 is provided on the path of the circulation system, so that the heat source (W) and the working fluid can indirectly exchange heat. let it be

이때 상기 열원(W)은 태양광패널유닛(50)과 열교환유닛(800) 사이에서 작동유체의 순환경로를 형성하는 열교환라인(f6)을 독립적으로 가질 수 있으며, 이에 따라 상기 열교환유닛(800)은 메인 순환계와 열교환라인(f6) 사이에서 열교환을 수행하게 된다. In this case, the heat source W may independently have a heat exchange line f 6 that forms a circulation path of the working fluid between the solar panel unit 50 and the heat exchange unit 800, and accordingly, the heat exchange unit 800 ) is to perform heat exchange between the main circulation system and the heat exchange line (f 6 ).

그리고 도시되지는 않았으나, 상기 열교환라인(f6)의 경로 상에는 작동유체를 순환시키기 위한 별도의 보조펌프가 더 구비될 수도 있다.And although not shown, a separate auxiliary pump for circulating the working fluid may be further provided on the path of the heat exchange line f 6 .

한편 도 1 및 도 2에 도시된 각 실시예에서 상기 라디에이터(500)는 응축기(미도시)로 대체될 수 있다. 즉 본 발명의 전기자동차(V)는 라디에이터(500) 외에 응축기를 선택적으로 더 포함할 수 있으며, 상기 응축기는 라디에이터(500)와 마찬가지로 상기 발전유닛(100)을 통과한 작동유체와 외기를 서로 열교환할 수 있다.Meanwhile, in each embodiment shown in FIGS. 1 and 2 , the radiator 500 may be replaced with a condenser (not shown). That is, the electric vehicle (V) of the present invention may optionally further include a condenser in addition to the radiator (500), and the condenser exchanges heat with the working fluid passing through the power generation unit (100) with the outside air, like the radiator (500). can do.

도 3은 본 발명의 각 실시예에 따른 전기자동차(V)에 적용되는 태양광패널유닛(50)의 모습을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the state of the solar panel unit 50 applied to the electric vehicle (V) according to each embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 각 실시에에 적용되는 태양광패널유닛(50)은 태양광패널(52)에 구비되며, 내부에 상기 작동유체가 유동됨에 따라 상기 태양광패널(52)의 열을 상기 작동유체에 전달하는 냉각모듈을 포함하는 형태를 가진다.As shown in FIG. 3 , the solar panel unit 50 applied to each embodiment described above is provided in the solar panel 52 , and as the working fluid flows therein, the solar panel 52 . It has a form including a cooling module that transfers the heat of the working fluid.

구체적으로 상기 냉각모듈은, 작동유체가 유입되는 제3유입구(55)와, 작동유체가 배출되는 제3배출구(56)와, 상기 제3유입구(55) 및 상기 제3배출구(56)를 서로 연통시키도록 구비되어 작동유체가 유동되는 제3열교환유로(57)를 포함하며, 상기 태양광패널(52)의 일면에 접촉되도록 구비되는 열교환플레이트(54)를 포함하여 구성된다.Specifically, the cooling module includes a third inlet 55 through which the working fluid flows, a third outlet 56 through which the working fluid is discharged, and the third inlet 55 and the third outlet 56 with each other. It is provided to communicate and includes a third heat exchange passage 57 through which the working fluid flows, and includes a heat exchange plate 54 provided to be in contact with one surface of the solar panel 52 .

이때 상기 열교환플레이트(54)는 상기 태양광패널(52)에서 발생하는 열을 효과적으로 전도시킬 수 있도록, 열 전도성이 우수한 재질로 형성될 수 있을 것이다.In this case, the heat exchange plate 54 may be formed of a material having excellent thermal conductivity so as to effectively conduct heat generated from the solar panel 52 .

또한 상기 제3열교환유로(57)는 상기 열교환플레이트(54) 내부에 다양한 형태의 경로를 가지도록 형성될 수 있다. 예컨대, 상기 제3열교환유로(57)는 상기 열교환플레이트(54)의 내부에서 코일 형태로 n회의 왕복 경로를 형성하는 형태 등 효과적인 열교환을 위한 형태를 가질 수 있을 것이다.In addition, the third heat exchange passage 57 may be formed to have various types of paths inside the heat exchange plate 54 . For example, the third heat exchange passage 57 may have a form for effective heat exchange, such as a form of forming n reciprocating paths in the form of a coil inside the heat exchange plate 54 .

이와 같이 작동유체는 상기 태양광패널유닛(50)에서 태양광패널(52)과 효과적인 열교환을 수행할 수 있다.In this way, the working fluid can perform effective heat exchange with the solar panel 52 in the solar panel unit 50 .

도 4는 본 발명의 각 실시예에 따른 전기자동차에 적용되는 발전유닛(100)의 모습을 나타낸 도면이다.4 is a view showing the state of the power generation unit 100 applied to the electric vehicle according to each embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 각 실시예에 적용되는 발전유닛(100)은 기체 상태로 상 변화된 작동유체의 유동에 의해 회전되는 터빈(120)과, 상기 터빈(120)에 연결되어 상기 터빈(120)의 회전에 의해 회전되는 회전축(110)을 포함하며, 추가적으로 가스베어링(150), 커버모듈(130) 및 구름베어링(180)을 포함한다.As shown in Figure 4, the power generation unit 100 applied to each embodiment of the present invention is connected to the turbine 120 and the turbine 120 rotated by the flow of the working fluid phase-changed into a gaseous state, It includes a rotating shaft 110 that is rotated by the rotation of the turbine 120 , and additionally includes a gas bearing 150 , a cover module 130 and a rolling bearing 180 .

구체적으로 상기 가스베어링(150)은 상기 회전축(110)의 일부를 감싸도록 형성되며, 상기 회전축(110)의 회전과 함께 회전되는 내륜(160)과, 상기 내륜(160)의 둘레를 감싸도록 형성되는 외륜(170)을 포함한다.Specifically, the gas bearing 150 is formed to surround a portion of the rotation shaft 110 , and an inner ring 160 rotated with the rotation of the rotation shaft 110 , and formed to surround the circumference of the inner ring 160 . It includes an outer ring 170 that is.

그리고 상기 커버모듈(130)은 상기 가스베어링(150)을 감싸도록 형성되며, 상기 가스베어링(150)과 선택적으로 이격되거나 접촉될 수 있도록 형성된다.In addition, the cover module 130 is formed to surround the gas bearing 150 , and is formed to be selectively spaced apart from or in contact with the gas bearing 150 .

특히 상기 커버모듈(130)은, 가스가 기 설정된 압력 이상으로 공급될 경우 도 5과 같이 가스의 압력에 의해 상기 가스베어링(150)과 일정 간격 이격되도록 형성되어 상기 가스베어링(150)의 회전으로부터 독립된 상태를 유지하게 되어 상기 회전축(110)의 회전 마찰력을 저감시키게 된다.In particular, when the gas is supplied above a preset pressure, the cover module 130 is formed to be spaced apart from the gas bearing 150 by a predetermined interval by the pressure of the gas as shown in FIG. 5 from the rotation of the gas bearing 150 . By maintaining an independent state, the rotational friction force of the rotating shaft 110 is reduced.

그리고 상기 구름베어링(180)은 상기 내륜(160) 및 상기 외륜(170) 사이에 구비되며, 상기 커버모듈(130)이 상기 회전축(110)에 접촉되기 전에 상기 내륜(160)과 상기 외륜(170) 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 역할을 수행한다.And the rolling bearing 180 is provided between the inner ring 160 and the outer ring 170 , before the cover module 130 comes into contact with the rotation shaft 110 , the inner ring 160 and the outer ring 170 . ) and serves to reduce frictional force.

예컨대, 가스 공급이 기 설정된 압력 미만으로 공급되거나 정상적으로 이루어지지 않을 경우 등과 같은 돌발 상황 시 도 6에 도시된 바와 같이 상기 커버모듈(130)이 자중에 의해 하강하여 상기 가스베어링(150)에 접촉되며, 이와 같은 상황에서 상기 구름베어링(180)은 상기 내륜(160)과 상기 외륜(170) 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 역할을 수행할 수 있다.For example, in an unexpected situation such as when the gas supply is supplied below a preset pressure or is not normally performed, as shown in FIG. 6 , the cover module 130 descends by its own weight and comes into contact with the gas bearing 150 , , in such a situation, the rolling bearing 180 may be rotated between the inner ring 160 and the outer ring 170 to reduce frictional force.

즉 상기 구름베어링(180)은 상기 가스베어링(150)의 구동에 문제가 발생할 경우, 상기 가스베어링(150)을 대체하여 구동됨에 따라 상기 회전축(110)의 회전 마찰력을 저감시키게 된다.That is, when a problem occurs in driving the gas bearing 150 , the rolling bearing 180 is driven to replace the gas bearing 150 , thereby reducing the rotational friction force of the rotating shaft 110 .

그리고 상기 구름베어링(180)은, 상기 외륜(170) 및 상기 내륜(160) 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 베어링 형태라면 모두 적용될 수 있으며, 그 형태에는 제한이 없다. 예컨대, 상기 구름베어링(180)으로는 볼베어링 등이 적용될 수 있으나, 이외에도 다양한 베어링이 적용될 수 있을 것이다.And, the rolling bearing 180 may be any type of bearing that is rotated between the outer ring 170 and the inner ring 160 to reduce frictional force, and there is no limitation on the form. For example, a ball bearing may be applied as the rolling bearing 180 , but various bearings may be applied in addition to it.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, preferred embodiments according to the present invention have been described, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the present invention in addition to the above-described embodiments is one of ordinary skill in the art. It is obvious to them. Therefore, the above-described embodiments are to be regarded as illustrative rather than restrictive, and accordingly, the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.

V: 전기자동차
W: 열원
50: 태양광패널유닛
52: 태양광패널
54: 열교환플레이트
100: 발전유닛
110: 회전축
115: 발전모듈
120: 터빈
130: 커버모듈
150: 가스베어링
160: 내륜
170: 외륜
180: 구름베어링
500: 라디에이터
600: 펌프
700: 제어부
710: 가속도센서
720: 온도센서V: electric vehicle
W: heat source
50: solar panel unit
52: solar panel
54: heat exchange plate
100: power generation unit
110: rotation shaft
115: power generation module
120: turbine
130: cover module
150: gas bearing
160: inner ring
170: paddle
180: rolling bearing
500: radiator
600: pump
700: control unit
710: acceleration sensor
720: temperature sensor

Claims (13)

작동유체의 순환계가 형성되는 랭킨사이클을 포함하는 전기자동차에 있어서,
상기 랭킨사이클은,
상기 순환계를 따라 상기 작동유체를 유동시키는 펌프;
태양광을 수집하도록 구비되는 하나 이상의 태양광패널을 포함하며, 상기 펌프에 의해 유동되는 상기 작동유체에 열에너지를 전달하는 태양광패널유닛을 포함하는 열원;
상기 순환계의 경로 상에 구비되어, 상기 열원을 통과한 작동유체의 열에너지를 통해 전기에너지를 발생시키는 발전유닛; 및
상기 발전유닛을 통과한 작동유체와 외기를 서로 열교환시키는 라디에이터;
를 포함하며,
상기 태양광패널유닛은,
상기 태양광패널에 구비되며, 내부에 상기 작동유체가 유동됨에 따라 상기 태양광패널의 열을 상기 작동유체에 전달하는 냉각모듈을 더 포함하고,
상기 작동유체는 상기 열원을 통과하는 과정에서 액체에서 기체로 상 변화되도록 형성되며,
상기 발전유닛은,
기체 상태로 상 변화된 작동유체의 유동에 의해 회전되는 터빈;
상기 터빈에 연결되어 상기 터빈의 회전에 의해 회전되는 회전축;
상기 회전축의 일부를 감싸도록 형성되며, 상기 회전축의 회전과 함께 회전되는 내륜과, 상기 내륜의 둘레를 감싸도록 형성되는 외륜을 포함하는 가스베어링;
상기 가스베어링을 감싸도록 형성되며, 상기 가스베어링과 선택적으로 이격되거나 접촉되는 커버모듈; 및
상기 내륜 및 상기 외륜 사이에 구비되며, 상기 커버모듈이 상기 회전축에 접촉되기 전에 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전되어 마찰력을 저감시키는 구름베어링;
을 포함하며,
상기 커버모듈은,
작동유체가 기 설정된 압력 이상으로 공급됨에 따라 상기 가스베어링과 일정 간격 이격되도록 형성되어 상기 가스베어링의 회전으로부터 독립된 상태를 유지하도록 형성되고,
상기 구름베어링은,
작동유체가 기 설정된 압력 미만으로 공급되거나 정상적으로 공급되지 않아 상기 커버모듈이 자중에 의해 하강하여 상기 가스베어링에 접촉될 경우, 상기 가스베어링을 대체하여 상기 내륜과 상기 외륜 사이에서 회전 구동되어 마찰력을 저감시키도록 형성되는 전기자동차.In an electric vehicle including a Rankine cycle in which a circulating system of a working fluid is formed,
The Rankine cycle is
a pump for flowing the working fluid along the circulatory system;
a heat source comprising one or more photovoltaic panels provided to collect sunlight, and comprising a photovoltaic panel unit for transferring thermal energy to the working fluid flowing by the pump;
a power generation unit provided on the path of the circulatory system to generate electric energy through thermal energy of the working fluid that has passed through the heat source; and
a radiator for exchanging heat between the working fluid and the outside air that have passed through the power generation unit;
includes,
The solar panel unit,
It is provided in the solar panel, and further comprises a cooling module for transferring the heat of the solar panel to the working fluid as the working fluid flows therein,
The working fluid is formed to change phase from a liquid to a gas in the process of passing through the heat source,
The power generation unit is
a turbine rotated by a flow of a working fluid phase-changed into a gaseous state;
a rotating shaft connected to the turbine and rotated by rotation of the turbine;
a gas bearing formed to surround a portion of the rotation shaft, the gas bearing including an inner ring rotating along with the rotation of the rotation shaft, and an outer ring formed to surround the circumference of the inner ring;
a cover module formed to surround the gas bearing and selectively spaced apart from or in contact with the gas bearing; and
a rolling bearing provided between the inner ring and the outer ring and rotated between the inner ring and the outer ring before the cover module comes into contact with the rotating shaft to reduce frictional force;
includes,
The cover module is
Formed to be spaced apart from the gas bearing by a predetermined interval as the working fluid is supplied above a preset pressure to maintain a state independent from rotation of the gas bearing,
The rolling bearing is
When the working fluid is supplied below a preset pressure or is not normally supplied, so that the cover module descends by its own weight and comes into contact with the gas bearing, it replaces the gas bearing and is rotationally driven between the inner ring and the outer ring to reduce frictional force An electric vehicle designed to do this. 제1항에 있어서,
상기 열원은 상기 순환계의 경로 상에 구비되어, 상기 작동유체와 직접 열교환을 수행하도록 형성되는 전기자동차.According to claim 1,
The heat source is provided on a path of the circulatory system, and is formed to directly heat exchange with the working fluid. 제1항에 있어서,
상기 순환계의 경로 상에 상기 열원으로부터 이격되어 구비되며, 상기 열원으로부터 발생하는 열과 상기 작동유체 간을 서로 간접 열교환시키는 열교환유닛을 더 포함하는 전기자동차.According to claim 1,
and a heat exchange unit provided on the path of the circulation system to be spaced apart from the heat source and to indirectly exchange heat between the heat generated from the heat source and the working fluid. 제1항에 있어서,
상기 랭킨사이클의 구동을 제어하는 제어부를 더 포함하는 전기자동차.According to claim 1,
The electric vehicle further comprising a control unit for controlling the driving of the Rankine cycle. 제4항에 있어서,
상기 태양광패널유닛으로부터 전달되는 열의 온도를 센싱하는 온도센서를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 온도센서에 의해 판단된 태양광패널유닛으로부터 전달되는 열의 온도에 대응되도록 상기 작동유체의 순환유량을 제어하는 전기자동차.5. The method of claim 4,
Further comprising a temperature sensor for sensing the temperature of the heat transferred from the solar panel unit,
The control unit controls the circulation flow rate of the working fluid to correspond to the temperature of the heat transmitted from the solar panel unit determined by the temperature sensor. 제4항에 있어서,
차량의 속도를 센싱하는 가속도센서를 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 가속도센서에 의해 판단된 차량의 속도에 대응되도록 상기 작동유체의 순환유량을 제어하는 전기자동차.5. The method of claim 4,
Further comprising an acceleration sensor for sensing the speed of the vehicle,
The control unit controls the circulating flow rate of the working fluid to correspond to the vehicle speed determined by the acceleration sensor. 제6항에 있어서,
상기 가속도센서에 의해 차량의 속도가 기준속도 미만으로 판단된 경우, 상기 라디에이터에 소정 속도를 가지는 바람을 생성하여 공급하는 냉각팬을 더 포함하는 전기자동차.7. The method of claim 6,
and a cooling fan for generating and supplying wind having a predetermined speed to the radiator when it is determined by the acceleration sensor that the speed of the vehicle is less than the reference speed. 제1항에 있어서,
상기 냉각모듈은,
작동유체가 유입되는 제3유입구와, 작동유체가 배출되는 제3배출구와, 상기 제3유입구 및 상기 제3배출구를 서로 연통시키도록 구비되어 작동유체가 유동되는 제3열교환유로를 포함하며, 상기 태양광패널의 일면에 접촉되도록 구비되는 열교환플레이트를 포함하는 전기자동차.According to claim 1,
The cooling module is
A third inlet through which the working fluid is introduced, a third outlet through which the working fluid is discharged, and a third heat exchange path provided to communicate the third inlet and the third outlet with each other and through which the working fluid flows, the third heat exchange path comprising: An electric vehicle comprising a heat exchange plate provided to be in contact with one surface of a solar panel. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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