KR102557963B1 - Electric vehicle installed high efficiency generator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고효율의 발전기를 탑재하여 전력효율이 향상된 전기자동차에 관한 것이다. 본 명세서의 일실시예에 따른 전기자동차는 감속기를 통해서 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.The present invention relates to an electric vehicle with improved power efficiency by mounting a high-efficiency generator. An electric vehicle according to an embodiment of the present specification includes an electric motor for driving a front wheel through a speed reducer; a battery storing electric energy for driving the electric motor; a generator that converts rotational energy of the rear wheel into electrical energy and supplies electrical energy to the battery or the electric motor; a flywheel connected to the rear wheel through a first pulley and connected to the generator through a second pulley; and a controller that monitors and controls the charge/discharge state of the battery, and monitors the required power of the electric motor to charge the electric energy generated by the generator into the battery or directly supply the electric energy to the electric motor.

Description

고효율 발전기를 탑재한 전기자동차{ELECTRIC VEHICLE INSTALLED HIGH EFFICIENCY GENERATOR}Electric vehicle equipped with a high-efficiency generator {ELECTRIC VEHICLE INSTALLED HIGH EFFICIENCY GENERATOR}

본 발명은 배터리와 전동기로 구동되는 전기자동차에 관한 것으로서, 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 relates to an electric vehicle with 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 stored 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 an electric vehicle is subdivided into a battery electric vehicle (BEV), a plug-in hybrid (PHEV), and a mileage extended vehicle (eREV). A battery electric vehicle (BEV) is a pollution-free, eco-friendly vehicle that does not emit exhaust gas by driving a vehicle using a motor as a driving source and only a battery as an energy source. 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) selectively use an internal combustion engine and an electric motor with an engine as a main driving source and a motor as an auxiliary driving means, and a plug-in hybrid is a vehicle that can charge a battery. However, since the internal combustion engine is used as the main driving means, there is still a problem in that pollution such as exhaust gas is 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.Such an electric vehicle has been experiencing difficulties in technology dissemination due to problems such as long charging time and short mileage, but is gradually becoming popular due to recent strengthening of environmental regulations, support from governments of each country, and falling battery prices. However, currently commercialized electric vehicles have a problem in that they have limitations in increasing 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 in which energy efficiency is maximized by using a high-efficiency generator.

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-mentioned matters, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 명세서의 일실시예에 따른 전기자동차는 감속기를 통해서 연결된 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 according to an embodiment of the present specification includes an electric motor for driving a front wheel connected through a speed reducer; a battery storing electric energy for driving the electric motor; a generator that converts rotational energy of the rear wheel into electrical energy and supplies electrical energy to the battery or the electric motor; a flywheel connected to the rear wheel through a first pulley and connected to the generator through a second pulley; and a controller that monitors and controls the charge/discharge state of the battery, and monitors the required power of the electric motor to charge the electric energy generated by the generator into the battery or directly supply the electric energy to the electric motor.

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 controls the battery to be operated in a discharge mode from a vehicle stop state to a predetermined speed or less so that the charged electric energy is supplied to the electric motor, and when the predetermined speed is exceeded, the battery is operated in a charging mode so that the electric energy generated by the generator is charged into the battery through the rotational force of the rear wheel.

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.Preferably, the controller monitors the driving state of the vehicle, and when the electric energy required by the electric motor exceeds a predetermined range, calculates the electric energy charged in the battery and the electric energy generated by the generator, and distributes the amount of electric energy required by the motor to the battery and the generator, respectively, so that the battery and the generator simultaneously supply electric energy to the motor.

바람직하게는, 상기 후륜휠 및 상기 플라이휠의 기어비는 1:1로 구성되며, 상기 플라이휠 및 상기 발전기의 기어비는 2:1로 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the gear ratio of the rear wheel and the flywheel is 1:1, and the gear ratio of the flywheel and the generator is 2:1.

바람직하게는, 상기 전동기는 상기 전륜휠에 포함되는 인휠 모터인 것을 특징으로 한다.Preferably, the electric motor is characterized in that the in-wheel motor included in the front wheel.

바람직하게는, 상기 발전기는 1KW 용량이며, 최대 3,600rpm으로 회전하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the generator has a capacity of 1 KW and rotates at a maximum of 3,600 rpm.

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 with maximized energy efficiency can be provided by using a high-efficiency generator to continuously maintain the rotational force of the rear wheels while charging with electric energy or using it as energy for driving the front wheels.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기자동차의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전기바이크의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발전기와 후륜휠의 연결관계를 개략적으로 도시한 참고도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차에서 에너지 충전모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차에서 에너지 방전모드를 설명하기 위한 도면이다.
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 showing a connection relationship between a generator and a rear wheel according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are views 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 diagram for explaining an energy discharge mode in an electric vehicle equipped with a high-efficiency generator 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, in adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed 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 will be omitted. In addition, although preferred embodiments of the present invention will be described below, the technical idea of the present invention is not limited or limited thereto and can be modified and implemented in various ways by those skilled in the art.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 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.An electric vehicle according to an embodiment of the present invention is a two-wheeled, three-wheeled, four-wheeled bicycle or an electric vehicle, and any means of transportation driven by electric energy as a main power source or an auxiliary power source may be applied. Accordingly, battery electric vehicles (BEVs), mileage extended vehicles (eREVs), hybrid vehicles (HEVs), and plug-in hybrids (PHEVs) may also be included.

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 shows a typical four-wheeled electric vehicle by way of example, and includes a front wheel (FW), a rear wheel (BW), an electric motor 10 that drives the front wheel (FW) and/or the rear wheel (BW), a battery 20 in which electrical energy for driving the motor is charged and discharged, a generator 30 that converts rotational energy into electrical energy, and a controller 50. The generator 30 may be mounted on the rear wheel, the front wheel, or the center of the vehicle, but as shown, it is preferably mounted on the rear wheel (BW) so that it can be easily interlocked with the rear wheel. An auxiliary wheel or flywheel (not shown) is configured inside the generator 30 and connected to the rear wheel through the flywheel, thereby converting rotational energy of the rear wheel into electrical energy.

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.2 shows a typical two-wheeled electric vehicle by way of example, in which the electric motor 10 is installed on the front wheel (FW) and driven by the front wheels, and the rear wheel (BW) is connected to the generator 30 through the flywheel. Rotational energy of the rear wheel is converted into electrical energy.

도 3은 본 발명의 일실시예에 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 this embodiment, an electric motorcycle is described as an example, but the present invention is not limited to the electric motorcycle. An electric motorcycle according to this embodiment may be a two-wheeled or three-wheeled or 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 this embodiment has a rechargeable battery 20 like a general electric motorcycle. Since this battery 20 is substantially the same as a commonly used battery, description thereof is omitted here.

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.The battery 20 can be easily charged using a 220V power supply used in general households, and has the advantage of being charged using relatively inexpensive late-night electricity and used during the daytime. Also, if there is a battery that is superior to a general battery, that battery can be used. Therefore, the motorcycle according to the present embodiment is characterized by high energy utilization efficiency while using the same battery.

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, since the arrangement structure of the wheels, the coupling structure with the main body, the steering system, and the shock absorbing system are substantially the same as those of a general electric motorcycle, they will not be described here. However, in the case of a two-wheeled motorcycle, the electric motorcycle according to the present embodiment may be configured with independent driving wheels in which all wheels are independently driven. Therefore, both the front wheel FW and the rear wheel BW are provided as independent driving wheels, and may be driven by separate driving means. In this way, when the front wheels FW and the rear wheels BW are driven independently, power is distributed and 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 the present embodiment, since the front wheels FW and the rear wheels BW are driven independently, there is a possibility that a difference may occur in the rotational speeds of the front wheels and the rear wheels, so that the rotational speeds of the front wheels FW and rear wheels BW are synchronized. A rotational speed synchronization system may be further 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.On the other hand, when the motorized motorcycle according to the present embodiment is a three-wheeled motorcycle or a four-wheeled motorcycle, two or more wheels among all wheels are provided as independent driving wheels. Of course, all wheels may be provided as independent driving wheels. In this case, rotational speed synchronizing means for synchronizing the rotational 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 electric motor 10 is installed on the front wheel FW and receives electric energy from the battery 20 or/and the generator 30 to drive the front wheel FW.

발전기(30)는 후륜휠(BW)의 회전에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리(20) 또는 전동기(10)로 전기에너지를 공급한다.The generator 30 converts the rotational energy of the rear wheel BW into electrical energy and supplies the electrical energy to the battery 20 or the electric motor 10 .

플라이휠(40)은 후륜휠(BW)과 제1 풀리로 연결되며, 발전기(30)와는 제2 풀리로 연결되며, 후륜휠(BW)의 회전력을 전기에너지로 변환한다.The flywheel 40 is connected to the rear wheel BW by a first pulley, connected to the generator 30 by a second pulley, and converts the rotational force of the rear wheel BW into electrical energy.

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 controller 50 monitors and controls the charge/discharge state of the battery 20, and monitors the required power of the electric motor 10 to charge the electric energy generated by the generator 30 to the battery 20 or to the electric motor 10. Control to supply directly. At this time, the rear wheel BW and the flywheel 40 have substantially the same gear ratio and are connected to the first pulley, and the flywheel 40 and the generator 30 have a higher flywheel gear ratio and are connected to the second pulley.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.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.

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 electric motor 10 is connected to the front wheel FW through a reducer 70 and corresponds to a driving motor that drives the front wheel FW. At this time, when the motor is directly connected to the front wheel (FW), which is a rotating body, the force generated while the rotating body rotates is transmitted to the motor, which shortens the lifespan of the motor or causes wear and tear, resulting in damage to the motor. Therefore, by connecting the electric motor 10, which is a driving motor, and the front wheel FW, which is a rotating body, through the reducer 70, it is possible to play a role of protecting the electric motor 10. In addition, torque increases when the number of rotations of the electric motor 10 is reduced in a state where the power of the electric motor 10 is constant. The reduction gear 70 reduces the operating speed of the electric motor 10 to transmit greater force to the front wheel FW, which is a rotating body.

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 generator 30 converts rotational energy of the rear wheel BW into electrical energy, and as shown, the generated electrical energy can be charged to the battery 20 or directly supplied to the electric motor 10 . At this time, in order to increase the efficiency of the generator 30, the generator 30 and the rear wheel BW are connected through the flywheel 40.

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 flywheel 40 is a means of maximizing the generation of centrifugal force as a heavy weight rotating body, and is connected to the rear wheel BW by a pulley and rotates together while synchronizing, but the magnitude of the centrifugal force due to its own weight increases, so that the rotational force can be doubled. That is, the flywheel 40 is a heavy rotating body and is configured to have an increased moment of inertia, and while receiving the rotational force of the rear wheel BW, a large centrifugal force is generated through the moment of inertia of the flywheel 40. Loss of rotational energy can be minimized or increased. Therefore, since the rotational energy generated from the rear wheel BW is transmitted to the generator 30 through the flywheel 40, the generator 30 can generate greater electrical energy while preventing a decrease in rotational energy due to a change in vehicle speed or an increase in load.

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 one embodiment of the present invention, the rear wheel BW and the flywheel 40 are composed of substantially the same gear ratio and connected to the first pulley, so that the rear wheel BW acts as a load in a state in which rotational force is generated to some extent. Minimize or prevent the flywheel 40 from over-rotating.

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, the flywheel 40 and the generator 30 are configured such that the gear ratio of the flywheel is higher and connected to the second pulley so that the rotational energy transmitted to the rotational shaft of the generator 30 can be doubled. It is preferable.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 발전기와 후륜휠의 연결관계를 개략적으로 도시한 참고도이다.5 is a reference diagram schematically showing 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 flywheel 40 may be connected to the first pulley 81 at the same gear ratio, and the flywheel 40 and the generator 30 may have a higher gear ratio of the flywheel 40 and may be connected to the second pulley 82.

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 one embodiment of the present invention, the gear ratio of the rear wheel BW and the flywheel 40 is approximately 1:1, and the gear ratio of the flywheel 40 and the generator 30 is approximately 2:1. That is, the overall gear ratio of the rear wheel BW, the flywheel 40 and the generator 30 may be approximately 2:2:1. By having such a gear ratio, while maximizing the rotational force generated in the rear wheel, even if the rotation of the rear wheel decreases or a load occurs, the maximum rotational force is maintained through the flywheel 40 and transmitted to the generator 30. Through this, the generator 30 can generate high-efficiency electrical energy by utilizing the maximized rotational energy.

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 one embodiment of the present invention, the generator 30 is a 1KW capacity, it is possible to use a standard product having a rotational capacity of up to 3,600rpm.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차에서 에너지 충전모드를 설명하기 위한 도면이다.6 and 7 are views 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 electric motor 10 is installed on the front wheel shaft, and the embodiment of FIG. 7 shows an embodiment in which the electric motor 10 is installed in the form of an in-wheel in the front wheel (FW).

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 vehicle's stop to a predetermined speed or less, the controller 50 transfers the electrical energy charged in the battery 20 to the electric motor 10 and controls the vehicle to drive.

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 a predetermined speed and satisfies the minimum requirement for generating electrical energy, the rotational force of the rear wheel BW is transmitted to the generator 30 through the flywheel 40 to convert the rotational energy into electrical energy in the generator 30, and the controller 50 operates the battery in a charging mode so that the electrical energy generated by the generator 30 is charged to the battery 20.

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.Meanwhile, the in-wheel motor shown in FIG. 7 is a system in which a driving motor, a brake, a suspension, etc. are integrated and attached to a vehicle wheel, and has the advantage of being able to independently control 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.As shown by arrows in FIGS. 6 and 7 , rotational energy generated from the rear wheel BW is converted into electrical energy in the generator 30 through the flywheel 40 and then charged into the battery.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차에서 에너지 방전모드를 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram 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 controller 50 monitors the driving state of the vehicle and periodically calculates the electrical energy Pt required by the electric motor 10 . That is, if the electric energy Pt for driving the vehicle is within the power range P2 that can be supplied from the battery, the electric energy charged in the battery 20 is controlled to be provided to the electric motor 10 .

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 motor 10 is greater than or equal to a predetermined range, the electric energy charged in the battery 20 and the electric energy generated by the generator 30 are calculated, and the electric energy required by the motor 10 is distributed to the battery and the generator, respectively, and the battery P2 and the generator P1 are controlled to supply electric energy to the motor 10 at the same time.

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 에너지 뿐만 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 the battery 20 and the generator 30 are controlled to supply energy at the same time, for example, when going uphill or when rapid acceleration is required, the electric motor 10 instantaneously requires a lot of electric energy.

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 components constituting the embodiments of the present invention described above are described as being combined or operated as one, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the object of the present invention, all of the components may be selectively combined with one or more to operate. In addition, all of the components may be implemented as one independent hardware, but some or all of the components are selectively combined to perform some or all of the combined functions in one or a plurality of hardware. It may also be implemented as a computer program having a program module. In addition, such a computer program can implement an embodiment of the present invention by being stored in a computer readable medium such as a USB memory, a CD disk, a flash memory, etc. and read and executed by a computer. A recording medium of a computer program 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. Commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and unless explicitly defined in the present invention, they are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning.

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 only illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art can make various modifications, changes and substitutions without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. The protection scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the equivalent range 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
10: motor 10: battery
30: generator 40: flywheel
50: controller 60: inverter
70: reducer 81: first pulley
82: second pulley

Claims (5)

전륜휠 및 후륜휠을 구비한 전기자동차에 있어서,
감속기를 통해서 상기 전륜휠과 연결되며, 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;
전륜휠과 후륜휠을 회전속도를 동기화시키는 회전 속도 동기화 시스템; 및
상기 배터리의 충방전 상태를 모니터링하여 제어하며, 상기 전동기의 요구 전력을 모니터링하여 상기 발전기에서 생성된 전기에너지를 상기 배터리로 충전하거나 상기 전동기로 직접 공급되도록 제어하는 제어기;를 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 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차.
In an electric vehicle having a front wheel and a rear wheel,
an electric motor connected to the front wheel through a reducer and driving the front wheel;
a battery storing electric energy for driving the electric motor;
a generator that converts rotational energy of the rear wheel into electrical energy and supplies electrical energy to the battery or the electric motor;
a flywheel connected to the rear wheel through a first pulley and connected to the generator through a second pulley;
A rotational speed synchronization system for synchronizing the rotational speed of the front wheel and the rear wheel; and
A controller that monitors and controls the charge/discharge state of the battery, monitors the required power of the electric motor, and controls the electric energy generated by the generator to be charged to the battery or directly supplied to the electric motor,
The rear wheel and the flywheel have substantially the same gear ratio and are connected to the first pulley,
The electric vehicle equipped with a high-efficiency generator, characterized in that the flywheel and the generator are configured to have a higher gear ratio of the flywheel and are connected to the second pulley.
제1항에 있어서, 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 하는 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차.
The method of claim 1, wherein the controller,
The battery is operated in a discharge mode from a stop state of the vehicle to a predetermined speed or less, and the charged electrical energy is controlled to be supplied to the motor.
An electric vehicle equipped with a high-efficiency generator, characterized in that, when the predetermined speed is exceeded, the battery is operated 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.
제1항에 있어서, 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 하는 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차.
The method of claim 1, wherein the controller,
An electric vehicle equipped with a high-efficiency generator characterized in that, when the driving state of the vehicle is monitored and the electric energy required by the electric motor exceeds a predetermined range, electric energy charged in the battery and electric energy generated by the generator are calculated, and the amount of electric energy required by the electric motor is distributed to the battery and the generator, respectively, so that the battery and the generator simultaneously supply electric energy to the electric motor.
제1항에 있어서,
상기 후륜휠 및 상기 플라이휠의 기어비는 1:1로 구성되며,
상기 플라이휠 및 상기 발전기의 기어비는 2:1로 구성되는 것을 특징으로 하는 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차.
According to claim 1,
The gear ratio of the rear wheel and the flywheel is 1:1,
An electric vehicle equipped with a high-efficiency generator, characterized in that the gear ratio of the flywheel and the generator is 2: 1.
제1항에 있어서, 상기 전동기는 상기 전륜휠에 포함되는 인휠 모터인 것을 특징으로 하는 고효율 발전기가 탑재된 전기자동차.The electric vehicle according to claim 1, wherein the electric motor is an in-wheel motor included in the front wheel.
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