KR102374071B1 - Electric vehicle installed high efficiency generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리와 전동기로 구동되는 전기자동차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 4륜 조향이 가능하며 고효율의 발전기를 탑재하여 전력효율이 향상된 전기자동차에 관한 것이다.The present invention relates to an electric vehicle driven by a battery and an electric motor, and more particularly, to an electric vehicle capable of four-wheel steering and having improved power efficiency by mounting a high-efficiency generator.
전기자동차는 배터리에 축적된 전기에너지로 모터를 회전시켜서 차량을 구동하는 자동차이며, 18세기 초반 최초 개발된 후 원유가 대량으로 발굴 및 공급되기 전까지는 초기 자동차 시장에서 널리 사용되었다.An electric vehicle is a vehicle that drives a vehicle by rotating a motor with electric energy accumulated in a battery.
이와 같은 전기자동차는 배터리전기차(BEV), 플러그인 하이브리드(PHEV), 주행거리 확장차(eREV) 등으로 세분화하여 구분되고 있다. 배터리전기차(BEV)는 모터를 구동원으로하며 배터리만을 에너지원으로 하여 차량을 구동하는 방식으로 배기가스를 배출하지 않는 무공해 친환경 차량이다. 그러나, 배터리 충전에 많은 시간이 소요되며, 배터리 용량이 아직까지는 내연기관을 따라가기에는 부족하여 주행거리가 짧은 문제점이 있다.Such electric vehicles are subdivided into battery electric vehicles (BEVs), plug-in hybrids (PHEVs), and mileage extension vehicles (eREVs). A battery electric vehicle (BEV) uses a motor as a driving source and only a battery as an energy source to drive the vehicle. However, it takes a lot of time to charge the battery, and the battery capacity is still insufficient to keep up with the internal combustion engine, so there is a problem in that the mileage is short.
하이브리드(HEV) 및 플러그인 하이브리드(PHEV)는 엔진을 주 구동원으로 하며 모터를 보조적 구동수단으로 하여 내연기관과 전기 모터를 선택적으로 사용하고 있으며, 플러그인 하이브리드는 배터리 충전이 가능한 차량이다. 그러나, 내연기관을 주 구동수단으로 사용하고 있기 때문에 여전히 배기가스 등의 공해가 발생하고 있는 문제점이 있다.Hybrid (HEV) and plug-in hybrid (PHEV) use an engine as a main driving source and a motor as a secondary driving means to selectively use an internal combustion engine and an electric motor. A plug-in hybrid is a vehicle capable of charging a battery. However, since an internal combustion engine is used as a main driving means, there is a problem in that pollution such as exhaust gas is still generated.
이와 같은 전기자동차는 긴 충전시간과 짧은 주행거리 등의 문제로 인하여 기술보급화에 어려움을 겪고 있었으나, 최근 환경규제 강화, 각국 정부의 지원 및 배터리 가격 하락으로 점차 대중화되고 있는 추세이다. 그러나, 현재 상용화되어 있는 전기자동차 들은 배터리의 에너지 충전효율이 높지 못하여 전기에너지 효율을 높이는데 한계가 있다는 문제점이 있다.Although such electric vehicles have had difficulties in disseminating technology due to problems such as long charging times and short driving distances, they are gradually becoming more popular due to strengthening environmental regulations, support from governments in each country, and falling battery prices. However, currently commercialized electric vehicles have a problem in that there is a limit to increasing the electric energy efficiency because the energy charging efficiency of the battery is not high.
본 발명은 고효율의 발전기를 이용하여 에너지 효율을 극대화한 전기자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an electric vehicle that maximizes energy efficiency by using a high-efficiency generator.
본 발명은 4륜 조향이 가능한 고효율의 발전기를 이용한 전기자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an electric vehicle using a high-efficiency generator capable of four-wheel steering.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 명세서의 일실시예에 따른 4륜 조향이 가능한 전기자동차는 전륜휠을 구동하는 전동기; 상기 전동기를 구동하기 위한 전기에너지가 저장되는 배터리; 후륜휠의 회전에너지를 전기에너지로 변환하여 상기 배터리 또는 상기 전동기로 전기에너지를 공급하는 발전기; 상기 후륜휠과 제1 풀리로 연결되며, 상기 발전기와 제2 풀리로 연결되는 플라이휠; 및 상기 배터리의 충방전 상태를 모니터링하여 제어하며, 상기 전동기의 요구 전력을 모니터링하여 상기 발전기에서 생성된 전기에너지를 상기 배터리로 충전하거나 상기 전동기로 직접 공급되도록 제어하는 제어기를 포함하며, 상기 후륜휠과 상기 플라이휠은 실질적으로 동일한 기어비로 구성되어 상기 제1 풀리로 연결되며, 상기 플라이휠과 상기 발전기는 상기 플라이휠의 기어비가 더 높게 구성되어 상기 제2 풀리로 연결되는 것을 특징으로 한다.An electric vehicle capable of four-wheel steering according to an embodiment of the present specification includes an electric motor for driving a front wheel; a battery storing electric energy for driving the electric motor; a generator converting the rotational energy of the rear wheel into electric energy and supplying electric energy to the battery or the electric motor; a flywheel connected to the rear wheel wheel and a first pulley, and connected to the generator and a second pulley; and a controller that monitors and controls the charging/discharging state of the battery, and controls the electric energy generated by the generator to be charged to the battery or directly supplied to the electric motor by monitoring the required power of the electric motor, wherein the rear wheel wheel And the flywheel is configured to have substantially the same gear ratio and is connected to the first pulley, and the flywheel and the generator are configured to have a higher gear ratio of the flywheel and are connected to the second pulley.
바람직하게는 상기 제어기는, 차량의 정지상태에서 소정 속도 이하까지는 상기 배터리를 방전모드로 운용하여 충전된 전기에너지가 상기 전동기로 공급되도록 제어하며, 소정 속도를 초과하는 경우에는 상기 후륜휠의 회전력을 통하여 상기 발전기에서 생성된 전기에너지가 상기 배터리로 충전되도록 상기 배터리를 충전모드로 운용하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the controller operates the battery in a discharging mode from a vehicle stop state to a predetermined speed or less to supply the charged electric energy to the electric motor. It characterized in that the control to operate the battery in the charging mode so that the electric energy generated by the generator is charged to the battery through the.
또한, 바람직하게는 상기 제어기는, 차량의 운행상태를 모니터링하여 상기 전동기에서 요구되는 전기에너지가 소정 범위 이상인 경우에는, 상기 배터리에 충전된 전기에너지 및 상기 발전기에서 생성되는 전기에너지를 계산하여 상기 전동기에서 요구되는 전기에너지량을 각각 상기 배터리 및 상기 발전기로 분배하여 상기 배터리 및 상기 발전기에서 동시에 상기 전동기로 전기에너지를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.Also, preferably, the controller monitors the driving state of the vehicle and, when the electric energy required by the electric motor is greater than or equal to a predetermined range, calculates the electric energy charged in the battery and the electric energy generated by the generator to calculate the electric energy of the electric motor. It is characterized in that by distributing the amount of electrical energy required in the battery and the generator, respectively, to control to supply the electrical energy to the electric motor from the battery and the generator at the same time.
본 발명의 일실시예에 따르면, 고효율의 발전기를 이용하여 후륜의 회전력을 지속적으로 유지하면서 전기에너지로 충전하거나 전륜 구동을 위한 에너지로 활용함으로써, 에너지 효율을 극대화한 전기자동차가 제공될 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, an electric vehicle maximizing energy efficiency can be provided by using a high-efficiency generator to continuously maintain the rotational force of the rear wheel while charging it with electric energy or using it as energy for driving the front wheel there is
또한, 본 발명은 조향축과 조향 가이드바를 이용하여 4륜 조향이 가능한 전기 자동차를 제안함으로써 좁은 면적에서도 원하는 각도로 조향이 가능하다는 장점이 있다.In addition, the present invention has the advantage of being able to steer at a desired angle even in a small area by proposing an electric vehicle capable of four-wheel steering using a steering shaft and a steering guide bar.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 전기자동차의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 전기바이크의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 발전기와 후륜휠의 연결관계를 개략적으로 도시한 참고도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차에서 에너지 충전모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차에서 에너지 방전모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 4륜 조향이 가능한 전기자동차를 도시하고 있다.1 and 2 are diagrams schematically showing the structure of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically showing the structure of an electric bike according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram schematically showing the configuration of an electric vehicle equipped with a high-efficiency generator according to an embodiment of the present invention.
5 is a reference diagram schematically illustrating a connection relationship between a generator and a rear wheel according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are diagrams for explaining an energy charging mode in an electric vehicle equipped with a high-efficiency generator according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining an energy discharge mode in an electric vehicle equipped with a high-efficiency generator according to an embodiment of the present invention.
9 illustrates an electric vehicle capable of four-wheel steering according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, it should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical spirit of the present invention is not limited thereto and may be variously implemented by those skilled in the art without being limited thereto.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 전기자동차의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.1 and 2 are diagrams schematically showing the structure of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차는 2륜, 3륜, 4륜 바이크 또는 전기자동차이며, 전기에너지를 주동력원 또는 보조 동력원으로 구동되는 이동수단이라면 어떠한 것이라도 적용될 수 있다. 따라서, 배터리전기차(BEV), 주행거리 확장차(eREV) 뿐만 아니라 하이브리드(HEV) 및 플러그인 하이브리드(PHEV) 등도 포함될 수 있다.The electric vehicle according to an embodiment of the present invention is a two-wheeled, three-wheeled, or four-wheeled bike or electric vehicle, and any means of movement that is driven by electric energy as a main power source or an auxiliary power source may be applied. Accordingly, battery electric vehicles (BEVs) and extended range vehicles (eREVs) may be included as well as hybrids (HEVs) and plug-in hybrids (PHEVs).
도 1은 대표적인 4륜 전기자동차를 예시적으로 도시한 것으로서, 전륜휠(FW)과 후륜휠(BW), 전륜휠(FW) 및/또는 후륜휠(BW)을 구동하는 전동기(10), 전동기를 구동하기 위한 전기에너지가 충전 및 방전되는 배터리(20), 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기(30) 및 제어기(50)를 포함한다. 발전기(30)는 후륜, 전륜 또는 차량의 중앙에 장착될 수 있으나, 도시된 바와 같이 후륜(BW) 부위에 장착되어 후륜휠과 용이하게 연동될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 발전기(30) 내부에는 보조휠 또는 플라이휠(도시하지 않음)이 구성되어 플라이휠을 통해서 후륜휠과 연결됨으로써, 후륜휠의 회전에너지를 전기에너지로 변환할 수 있다.1 illustrates a representative four-wheeled electric vehicle by way of example, and an
도 2는 대표적인 2륜 전기자동차를 예시적으로 도시한 것으로서, 전동기(10)가 전륜휠(FW)에 설치되어 전륜으로 구동되며, 후륜휠(BW)은 플라이휠을 통해서 발전기(30)와 연결되어 후륜휠의 회전에너지가 전기에너지로 변환된다.FIG. 2 shows a typical two-wheeled electric vehicle by way of example, and the
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 전동 오토바이의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram schematically showing the structure of an electric motorcycle according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에서는 전동 오토바이를 예로 들어 설명하지만, 본 발명이 전동 오토바이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에 따른 전동 오토바이는 2륜 또는 삼륜 이상의 다륜 오토바이일 수 있다.In the present embodiment, an electric motorcycle is described as an example, but the present invention is not limited to the electric motorcycle. The electric motorcycle according to the present embodiment may be a two-wheeled or three-wheeled or more multi-wheeled motorcycle.
본 실시예에 따른 전동 오토바이는 일반적인 전동 오토바이와 마찬가지로 충전이 가능한 배터리(20)를 보유한다. 이 배터리(20)는 일반적으로 사용되는 배터리와 실질적으로 동일하므로 여기에서 설명을 생략한다.The electric motorcycle according to the present embodiment has a
이러한 배터리(20)는 일반 가정에서 사용하는 220V 전원을 이용하여 쉽게 충전할 수 있으며, 비교적 저렴한 가격인 심야 전기를 이용하여 충전하여 주간에 사용할 수 있는 장점이 있다. 또한 일반적인 배터리보다 우수한 배터리가 있다면 그 배터리를 이용하면 될 것이다. 따라서 본 실시예에 따른 오토바이는 동일한 배터리를 사용하면서도 그 에너지 이용 효율이 높은 것을 특징으로 한다.Such a
다음으로 바퀴의 배치구조나 본체와의 결합구조, 조향시스템, 충격흡수 시스템 등도 일반적인 전동 오토바이와 실질적으로 동일하므로 여기에서 설명하지 않는다. 다만, 본 실시예에 따른 전동 오토바이는 2륜 오토바이인 경우에는 모든 바퀴가 독립적으로 구동하는 독립 구동 바퀴로 구성될 수도 있다. 따라서 전륜(FW)과 후륜(BW)이 모두 독립구동 바퀴로 구비되고, 각각 별도의 구동수단에 의하여 구동될 수도 있다. 이렇게 전륜(FW)과 후륜(BW)이 독립적으로 구동하면 힘이 분산되어 전체적인 에너지 소모량을 감소시킬 수 있다.Next, the arrangement structure of the wheels, the coupling structure with the body, the steering system, the shock absorption system, etc. are substantially the same as those of a general electric motorcycle, and thus will not be described herein. However, when the electric motorcycle according to the present embodiment is a two-wheeled motorcycle, all wheels may be configured as independent driving wheels independently driven. Therefore, both the front wheel FW and the rear wheel BW are provided as independent driving wheels, and they may be driven by separate driving means. When the front wheel (FW) and the rear wheel (BW) are driven independently in this way, the force is dispersed and the overall energy consumption can be reduced.
또한 본 실시예에서는 전륜(FW)과 후륜(BW)이 독립적으로 구동하므로 전륜과 후륜의 회전 속도에 차이가 발생할 가능성이 있으므로, 전륜(FW)과 후륜(BW)의 회전 속도를 동기화시키는 회전 속도 동기화 시스템이 더 구비될 수 있다.In addition, in this embodiment, since the front wheel (FW) and the rear wheel (BW) are driven independently, there is a possibility that a difference may occur in the rotation speed of the front wheel and the rear wheel, so the rotation speed for synchronizing the rotation speed of the front wheel (FW) and the rear wheel (BW) A synchronization system may further be provided.
한편 본 실시예에 따른 전동 오토바이가 삼륜 오토바이 또는 사륜 오토바이인 경우에는 전체 바퀴 중에서 2개 이상의 바퀴가 독립 구동 바퀴로 구비된다. 물론 전체 바퀴가 독립 구동 바퀴로 구비될 수도 있다. 이 경우에는 각 독립 구동 바퀴의 회전 속도를 동기화시키기 위한 회전 속도 동기화 수단이 더 구비될 수 있다.Meanwhile, when the electric motorcycle according to the present embodiment is a three-wheeled motorcycle or a four-wheeled motorcycle, two or more wheels are provided as independent driving wheels among all wheels. Of course, the entire wheel may be provided as an independent driving wheel. In this case, rotation speed synchronization means for synchronizing the rotation speed of each independent driving wheel may be further provided.
이하에서는 설명의 편의상 전륜휠(FW)로 구동되는 경우를 가정하여 설명한다.Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that the vehicle is driven by the front wheel (FW).
전동기(10)는 전륜휠(FW)에 설치되어 배터리(20) 또는/및 발전기(30)로부터 전기에너지를 공급받아서 전륜휠(FW)을 구동한다.The
발전기(30)는 후륜휠(BW)의 회전에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리(20) 또는 전동기(10)로 전기에너지를 공급한다.The
플라이휠(40)은 후륜휠(BW)과 제1 풀리로 연결되며, 발전기(30)와는 제2 풀리로 연결되며, 후륜휠(BW)의 회전력을 전기에너지로 변환한다.The
제어기(50)는 배터리(20)의 충방전 상태를 모니터링하여 제어하며, 전동기(10)의 요구 전력을 모니터링하여 발전기(30)에서 생성된 전기에너지를 배터리(20)로 충전하거나 전동기(10)로 직접 공급되도록 제어한다. 이때, 후륜휠(BW)과 플라이휠(40)은 실질적으로 동일한 기어비로 구성되어 제1 풀리로 연결되며, 플라이휠(40)과 발전기(30)는 플라이휠의 기어비가 더 높게 구성되어 제2 풀리로 연결될 수 있다.The
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.4 is a block diagram schematically illustrating the configuration of an electric vehicle equipped with a high-efficiency generator according to an embodiment of the present invention.
전동기(10)는 감속기(70)를 통해서 전륜휠(FW)과 연결되며, 전륜휠(FW)을 구동하는 구동모터에 해당된다. 이때, 모터를 회전체인 전륜휠(FW)과 직접 연결하면 회전체가 회전하면서 발생하는 힘이 모터로 전달되어 모터의 수명이 단축되거나 마모가 발생하여 모터가 파손되는 문제가 발생한다. 따라서, 감속기(70)를 통해서 구동모터인 전동기(10)와 회전체인 전륜휠(FW)을 연결함으로써, 전동기(10)를 보호하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 전동기(10)의 동력이 일정한 상태에서 회전수를 줄이면 토크가 증가하게 되는데, 감속기(70)는 전동기(10)의 작동속도를 줄임으로써 더 큰 힘을 회전체인 전륜휠(FW)로 전달할 수 있게 된다.The
발전기(30)는 후륜휠(BW)의 회전에너지를 전기에너지로 변환하여, 도시된 바와 같이 생성된 전기에너지를 배터리(20)로 충전하거나 또는 전동기(10)로 직접 공급할 수 있다. 이때, 발전기(30)의 효율을 높이기 위해서 플라이휠(40)을 통해서 발전기(30)와 후륜휠(BW)을 연결한다.The
플라이휠(40)은 고중량물 회전체로서 원심력 발생을 극대화하는 수단이며, 후륜휠(BW)과 풀리로 연결되어 동기화하면서 함께 회전하되, 자체 중량에 의한 원심력의 크기가 커지게 되어, 회전력이 배가될 수 있다. 즉, 플라이휠(40)은 고중량의 회전체로서 관성모멘트가 증가될 수 있도록 구성되며, 후륜휠(BW)의 회전력을 전달받으면서 플라이휠(40)이 가지고 있는 관성모멘트를 통해서 큰 원심력이 발생되어 회전에너지의 손실을 최소화하거나 증대시킬 수 있다. 따라서, 후륜휠(BW)에서 발생한 회전에너지는 플라이휠(40)을 통해서 발전기(30)로 전달되기 때문에, 차량의 속도 변화나 부하량 증가에 따른 회전에너지의 저하를 방지하면서 발전기(30)에서 보다 큰 전기에너지를 생성할 수 있게 된다.The
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 후륜휠(BW)과 플라이휠(40)은 실질적으로 동일한 기어비로 구성되어 제1 풀리로 연결됨으로써 어느정도 회전력이 발생한 상태에서 후륜휠(BW)이 부하로 작용하는 것을 최소화하거나 플라이휠(40)이 과회전되는 것을 방지하도록 한다.At this time, according to an embodiment of the present invention, the rear wheel BW and the
또한, 플라이휠(40)과 발전기(30)는 플라이휠의 기어비가 더 높게 구성되어 상기 제2 풀리로 연결됨으로써, 발전기(30)의 회전축으로 전달되는 회전에너지가 배가될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 발전기와 후륜휠의 연결관계를 개략적으로 도시한 참고도이다.5 is a reference diagram schematically illustrating a connection relationship between a generator and a rear wheel according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 후륜휠(BW)과 플라이휠(40)을 동일한 기어비로 제1 풀리(81)로 연결될 수 있으며, 플라이휠(40)과 발전기(30)는 플라이휠(40)의 기어비가 더 높게 구성되어 제2 풀리(82)로 연결될 수 있다.As shown, the rear wheel (BW) and the
본 발명의 일실시예에 따르면, 후륜휠(BW) 및 플라이휠(40)의 기어비는 대략 1:1로 구성되며, 플라이휠(40) 및 발전기(30)의 기어비는 대략 2:1로 구성된다. 즉, 후륜휠(BW), 플라이휠(40) 및 발전기(30)의 전체 기어비는 대략적으로 2:2:1의 비율로 구성될 수 있다. 이와 같은 기어비를 갖도록 함으로써, 후륜에서 발생되는 회전력을 극대화시키면서 후륜의 회전이 감소하거나 부하가 발생하더라도 플라이휠(40)을 통해서 회전력을 최대한 유지하고 이를 발전기(30)로 전달할 수 있게 되며, 이를 통해서 발전기(30)는 극대화된 회전에너지를 활용하여 고효율의 전기에너지를 생성할 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention, the gear ratio of the rear wheel BW and the
한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 발전기(30)는 1KW 용량이며, 최대 3,600rpm의 회전용량을 갖는 규격의 제품을 사용할 수 있다. On the other hand, according to an embodiment of the present invention, the
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차에서 에너지 충전모드를 설명하기 위한 도면이다.6 and 7 are diagrams for explaining an energy charging mode in an electric vehicle equipped with a high-efficiency generator according to an embodiment of the present invention.
도 6의 실시예는 전동기(10)가 전륜축에 설치된 실시예이며, 도 7의 실시예는 전동기(10)가 전륜휠(FW) 내에 인휠(In-Wheel) 형태로 설치된 실시예를 나타낸 것이다.The embodiment of FIG. 6 is an embodiment in which the
차량의 정지상태에서 소정 속도 이하까지는 후륜(BW)의 회전력이 충분하지 않기 때문에, 제어기(50)는 배터리(20)에 충전된 전기에너지를 전동기(10)로 전달하여 차량을 구동하도록 제어한다. Since the rotational force of the rear wheels BW is not sufficient from the stationary state of the vehicle to below a predetermined speed, the
한편, 소정 속도를 초과하여 후륜(BW)의 회전력이 전기에너지를 생성할 수 있는 최소 요건을 만족하는 경우에는, 후륜휠(BW)의 회전력이 플라이휠(40)을 통해서 발전기(30)로 전달되어 발전기(30)에서 회전에너지를 전기에너지로 변환하며, 제어기(50)는 발전기(30)에서 생성된 전기에너지가 배터리(20)로 충전되도록 배터리를 충전모드로 운용한다.On the other hand, when the rotational force of the rear wheel (BW) exceeds the predetermined speed and meets the minimum requirement for generating electrical energy, the rotational force of the rear wheel (BW) is transmitted to the
한편, 도 7에 도시된 인휠모터는 자동차 바퀴에 구동모터와 브레이크, 서스펜션 등을 통합하여 부착한 시스템으로, 각각의 바퀴를 차량의 주행상태에 따라 독립적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, the in-wheel motor shown in FIG. 7 is a system in which a driving motor, a brake, and a suspension are integrated and attached to a vehicle wheel, and has the advantage of independently controlling each wheel according to the driving state of the vehicle.
도 6 및 도 7의 화살표로 도시된 바와 같이, 후륜휠(BW)에서 발생되는 회전에너지는 플라이휠(40)을 통해서 발전기(30)에서 전기에너지로 변환된 후, 배터리로 충전된다.6 and 7, the rotational energy generated from the rear wheel BW is converted into electric energy in the
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차에서 에너지 방전모드를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining an energy discharge mode in an electric vehicle equipped with a high-efficiency generator according to an embodiment of the present invention.
제어기(50)는 차량의 운행상태를 모니터링하여 전동기(10)에서 요구되는 전기에너지(Pt)를 주기적으로 계산한다. 즉, 차량 구동을 위한 전기에너지(Pt)가 배터리에서 공급가능한 전력 범위(P2) 이내라면, 배터리(20)에 충전된 전기에너지를 전동기(10)로 제공하도록 제어한다.The
그러나, 전동기(10)에서 필요로 하는 전기에너지(Pt)가 소정 범위 이상인 경우에는, 배터리(20)에 충전된 전기에너지 및 발전기(30)에서 생성되는 전기에너지를 계산하여 전동기(10)에서 요구되는 전기에너지량 Pt을 각각 배터리 및 발전기로 분배하여 배터리 P2 및 발전기 P1에서 동시에 전동기(10)로 전기에너지를 공급하도록 제어한다.However, when the electric energy Pt required by the
상기와 같이, 배터리(20)와 발전기(30)에서 동시에 에너지를 공급하도록 제어할 경우, 예를 들어, 오르막길이나 급가속이 필요한 경우 전동기(10)에서 순간적으로 많은 전기에너지를 요구하게 되며, 이와 같은 경우 배터리(20)에 충전된 에너지뿐만 아니라 발전기(30)에서 생성되는 에너지도 동시에 전동기로 공급할 수 있으므로, 차량의 구동 출력이 저하되지 않도록 할 수 있는 장점이 있다.As described above, when controlling to supply energy from the
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 4륜 조향이 가능한 전기자동차를 도시하고 있다. 이하 도 9를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 4륜 조향이 가능한 전기자동차에 대해 상세하게 알아보기로 한다.9 illustrates an electric vehicle capable of four-wheel steering according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an electric vehicle capable of four-wheel steering according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 9 .
도 9에 의하면, 4륜 조향이 가능한 전기자동차는 제1 차축, 제1 조향축, 제2 차축, 제2 조향축 및 조향 가이드바를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 본 발명에서 제안하는 4륜 조향이 가능한 전기자동차에 포함될 수 있다.Referring to FIG. 9 , an electric vehicle capable of four-wheel steering includes a first axle, a first steering shaft, a second axle, a second steering shaft, and a steering guide bar. Of course, other configurations other than the above-described configuration may be included in the electric vehicle capable of four-wheel steering proposed by the present invention.
제1 차축(902)은 전기자동차의 앞단에 위치하며, 앞단에 위치한 두 개의 전륜휠이 체결된다. 제1 차축(902)의 일단은 제1 전륜휠이 간접으로 체결되며, 제1 차축(902)의 타단은 제2 전륜휠이 간접으로 체결된다. 제1 조향축(906)은 연결부재(912, 914)를 이용하여 제1 차축(902)과 연결된다. 제1 조향축(906)의 일단은 제1 연결부재(912)의 일단과 힌지 연결되며, 제1 연결부재(912)의 절곡지점은 제1 차축(902)의 일단과 힌지 연결된다. 제1 연결부재(912)의 타단은 제1 차축(902)의 일단과 연결됨과 동시에 제1 전륜휠이 체결된다. 제1 조향축(906)의 타단은 제2 연결부재(914)의 일단과 힌지 연결되며, 제2 연결부재(914)의 절곡지점은 제1 차축(902)의 타단과 힌지 연결된다. 제2 연결부재(914)의 타단은 제1 차축(902)의 타단과 연결됨과 동시에 제2 전륜휠이 체결된다. 도 9에 도시된 바와 같이 제1 조향축(906)의 좌우 이동에 의해 제1 전륜휠과 제2 전륜휠은 조향된다.The
부연하여 설명하면, 연결부재는 일정각도로 절곡된 절곡지점이 형성되며, 절곡지점에서 자축과 힌지 결합되며, 연결부재의 타단은 전륜휠과 체결된다.In detail, the connecting member is formed at a bending point bent at a certain angle, and is hinge-coupled to the own shaft at the bending point, and the other end of the connecting member is fastened to the front wheel.
제2 차축(904)은 전기자동차의 후단에 위치하며, 후단에 위치한 두 개의 후륜휠이 체결된다. 제2 차축(904)의 일단은 제1 후륜휠이 간접으로 체결되며, 제2 차축(904)의 타단은 제2 후륜휠이 간접으로 체결된다. 제2 조향축(908)은 연결부재(9016, 918)를 이용하여 제2 차축(904)과 연결된다. 제2 조향축(908)의 일단은 제3 연결부재(916)의 일단과 힌지 연결되며, 제3 연결부재(916)의 절곡지점은 제2 차축(904)의 일단과 힌지 연결된다. 제3 연결부재(916)의 타단은 제2 차축(904)의 일단과 연결됨과 동시에 제1 후륜휠과 체결된다. 제2 조향축(908)의 타단은 제4 연결부재(918)의 일단과 힌지 연결되며, 제4 연결부재(918)의 절곡지점은 제2 차축(904)의 타단과 힌지 연결된다. 제4 연결부재(918)의 타단은 제2 차축(904)의 타단과 연결됨과 동시에 제2 후륜휠과 체결된다. The
조향 가이드바(910)는 제1 조향축(906)과 제2 조향축(908)에 체결된다. 조향 가이드바(910)의 일단은 제1 조향축(906)에 체결되며, 조향 가이드바(910)의 타단은 제2 조향축(908)에 체결된다. 특히 조향 가이드바(910)는 제1 조향축(906) 상에서 중앙 지점을 기준으로 좌측 지점에 체결되며, 제2 조향축(908) 상에서 중앙 지점을 기준으로 우측 지점에 체결된다.The
따라서, 조향 가이드바(910)의 반시계 방향회전에 의해 제1 조향축(906)은 좌측으로 이동하며, 제2 조향축(908)은 우측으로 이동한다. 또한, 조향 가이드바(910)의 시계 방향회전에 의해 제 1조향축(906)은 우측으로 이동하며, 제2 조향축(908)은 좌측으로 이동한다. 이와 같이 본 발명은 조향축과 조향 가이드바를 이용하여 4륜 조향이 가능한 전기자동차를 제안한다.Accordingly, the
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.Even though all the components constituting the embodiment of the present invention described above are described as being combined or operated in combination, the present invention is not necessarily limited to this embodiment. That is, within the scope of the object of the present invention, all the components may operate by selectively combining one or more. In addition, all of the components may be implemented as one independent hardware, but a part or all of each component is selectively combined to perform some or all of the functions combined in one or a plurality of hardware program modules It may be implemented as a computer program having In addition, such a computer program is stored in a computer readable media such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc., read and executed by a computer, thereby implementing an embodiment of the present invention. The computer program recording medium may include a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, and the like.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In addition, all terms including technical or scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the detailed description. Terms commonly used, such as those defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains may make various modifications, changes and substitutions within the scope without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are for explaining, not limiting, the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 전동기 10: 배터리
30: 발전기 40: 플라이휠
50: 제어기 60: 인버터
70: 감속기 81: 제1 풀리
82: 제2 풀리 902: 제1 차축
904: 제2 차축 906: 제1 조향축
908: 제2 조향축 910: 조향 가이드바 10: electric motor 10: battery
30: generator 40: flywheel
50: controller 60: inverter
70: reducer 81: first pulley
82: second pulley 902: first axle
904: second axle 906: first steering axle
908: second steering shaft 910: steering guide bar
Claims (7)
상기 전륜휠을 구동하는 전동기;
상기 전동기를 구동하기 위한 전기에너지가 저장되는 배터리;
상기 후륜휠의 회전에너지를 전기에너지로 변환하여 상기 배터리 또는 상기 전동기로 전기에너지를 공급하는 발전기;
상기 후륜휠과 제1 풀리로 연결되며, 상기 발전기와 제2 풀리로 연결되는 플라이휠; 및
상기 배터리의 충방전 상태를 모니터링하여 제어하며, 상기 전동기의 요구 전력을 모니터링하여 상기 발전기에서 생성된 전기에너지를 상기 배터리로 충전하거나 상기 전동기로 직접 공급되도록 제어하는 제어기를 포함하며,
상기 후륜휠과 상기 플라이휠은 실질적으로 동일한 기어비로 구성되어 상기 제1 풀리로 연결되며, 상기 플라이휠과 상기 발전기는 상기 플라이휠의 기어비가 더 높게 구성되어 상기 제2 풀리로 연결되는 것을 특징으로 하는 4륜 조향이 가능한 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차.
In an electric vehicle having a front wheel and a rear wheel,
an electric motor driving the front wheel;
a battery storing electric energy for driving the electric motor;
a generator converting the rotational energy of the rear wheel into electric energy and supplying electric energy to the battery or the electric motor;
a flywheel connected to the rear wheel wheel and a first pulley, and connected to the generator and a second pulley; and
and a controller for controlling the charging/discharging state of the battery and controlling the electric energy generated by the generator to be charged to the battery or directly supplied to the electric motor by monitoring the required power of the electric motor,
The rear wheel and the flywheel are configured to have substantially the same gear ratio and are connected to the first pulley, and the flywheel and the generator are configured to have a higher gear ratio of the flywheel and are connected to the second pulley. An electric vehicle equipped with a high-efficiency generator capable of steering.
차량의 정지상태에서 소정 속도 이하까지는 상기 배터리를 방전모드로 운용하여 충전된 전기에너지가 상기 전동기로 공급되도록 제어하며,
소정 속도를 초과하는 경우에는 상기 후륜휠의 회전력을 통하여 상기 발전기에서 생성된 전기에너지가 상기 배터리로 충전되도록 상기 배터리를 충전모드로 운용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향이 가능한 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차.
According to claim 1, wherein the controller,
From the stationary state of the vehicle to below a predetermined speed, the battery is operated in a discharging mode to control the charged electric energy to be supplied to the electric motor,
When the predetermined speed is exceeded, a high-efficiency generator capable of four-wheel steering is mounted, characterized in that the battery is controlled to operate in a charging mode so that the electric energy generated by the generator is charged to the battery through the rotational force of the rear wheel. old electric vehicle.
차량의 운행상태를 모니터링하여 상기 전동기에서 요구되는 전기에너지가 소정 범위 이상인 경우에는, 상기 배터리에 충전된 전기에너지 및 상기 발전기에서 생성되는 전기에너지를 계산하여 상기 전동기에서 요구되는 전기에너지량을 각각 상기 배터리 및 상기 발전기로 분배하여 상기 배터리 및 상기 발전기에서 동시에 상기 전동기로 전기에너지를 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향이 가능한 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차.
According to claim 1, wherein the controller,
When the electric energy required by the electric motor is greater than or equal to a predetermined range by monitoring the driving state of the vehicle, the electric energy charged in the battery and the electric energy generated by the generator are calculated to determine the amount of electric energy required by the electric motor, respectively. An electric vehicle equipped with a high-efficiency generator capable of four-wheel steering, characterized in that it is controlled to supply electric energy from the battery and the generator to the electric motor at the same time by distributing it to the battery and the generator.
상기 후륜휠 및 상기 플라이휠의 기어비는 대략 1:1로 구성되며,
상기 플라이휠 및 상기 발전기의 기어비는 대략 2:1로 구성되는 것을 특징으로 하는 4륜 조향이 가능한 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차.
According to claim 1,
The gear ratio of the rear wheel and the flywheel is approximately 1:1,
An electric vehicle equipped with a high-efficiency generator capable of four-wheel steering, characterized in that the gear ratio between the flywheel and the generator is approximately 2:1.
The electric vehicle of claim 1, wherein the electric motor is an in-wheel motor included in the front wheel.
전륜휠은 제1 전륜휠 및 제2 전륜휠을 포함하며,
후륜휠은 제1 후륜휠 및 제2 후륜휠을 포함하며,
제1 전륜휠은 일단과 타단 사이에 절곡된 절곡지점을 갖는 제1 연결부재의 타단과 연결되며,
제1 연결부재의 절곡지점은 제1 차축의 일단과 힌지 체결되며, 제1 연결부재의 일단은 제1 조향축의 일단과 힌지 체결되며,
제2 전륜휠은 일단과 타단 사이에 절곡된 절곡지점을 갖는 제2 연결부재의 타단과 연결되며,
제2 연결부재의 절곡지점은 제1 차축의 타단과 힌지 체결되며, 제2 연결부재의 일단은 제1 조향축의 타단과 힌지 체결되며,
제1 후륜휠은 일단과 타단 사이에 절곡된 절곡지점을 갖는 제2 연결부재의 타단과 연결되며,
제3 연결부재의 절곡지점은 제2 차축의 일단과 힌지 체결되며, 제3 연결부재의 일단은 제2 조향축의 일단과 힌지 체결되며,
제2 후륜휠은 일단과 타단 사이에 절곡된 절곡지점을 갖는 제4 연결부재의 타단과 연결되며,
제4 연결부재의 절곡지점은 제2 차축의 타단과 힌지 체결되며, 제4 연결부재의 일단은 제2 조향축의 타단과 힌지 체결됨을 특징으로 하는 4륜 조향이 가능한 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차.
The method of claim 1,
The front wheel includes a first front wheel and a second front wheel,
The rear wheel includes a first rear wheel and a second rear wheel,
The first front wheel is connected to the other end of the first connecting member having a bending point bent between one end and the other end,
The bending point of the first connecting member is hingedly fastened with one end of the first axle, and one end of the first connecting member is hingedly fastened with one end of the first steering shaft,
The second front wheel is connected to the other end of the second connecting member having a bending point bent between one end and the other end,
The bending point of the second connecting member is hingedly fastened to the other end of the first axle, and one end of the second connecting member is hingedly fastened to the other end of the first steering shaft,
The first rear wheel is connected to the other end of the second connecting member having a bending point bent between one end and the other end,
The bending point of the third connecting member is hinged with one end of the second axle, and one end of the third connecting member is hinged with one end of the second steering shaft,
The second rear wheel is connected to the other end of the fourth connecting member having a bending point bent between one end and the other end,
An electric vehicle equipped with a high-efficiency generator capable of four-wheel steering, characterized in that the bending point of the fourth connecting member is hinged to the other end of the second axle, and one end of the fourth connecting member is hinged to the other end of the second steering shaft.
제1 조향축의 중앙 지점을 기준으로 좌측의 한 지점에서 일단이 체결되며,
제2 조향축의 중앙 지점을 기준으로 우측의 한 지점에서 타단이 체결되는 조향 가이드바를 포함함을 특징으로 하는 4륜 조향이 가능한 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차.7. The method of claim 6,
One end is fastened at a point on the left side of the center point of the first steering shaft,
An electric vehicle equipped with a high-efficiency generator capable of four-wheel steering, characterized in that it includes a steering guide bar to which the other end is fastened at a point on the right side of the second steering shaft based on the central point.
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