KR102581251B1 - 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차에 관한 것으로, 자동차 하부의 크로스 멤버중 좌측 끝단에 좌측 로어 암 및 좌측 스트럿에 회전 가능하게 결합 및 지지되고 좌측 타이어가 장착된 좌측 휠; 상기 좌측 휠로부터 자동차 내측으로 연장된 좌측 피동 축; 상기 좌측 피동 축에 결합되어 종속비를 변경하여 출력하는 좌측 종속 장치; 상기 좌측 종속 장치에 결합되어 연장된 좌측 발전 축; 상기 좌측 발전 축에 결합되어 교류 전압을 발생시키는 좌측 발전기; 자동차 하부의 크로스 멤버중 우측 끝단에 우측 로어 암 및 우측 스트럿에 회전 가능하게 결합 및 지지되고 우측 타이어가 장착된 우측 휠; 상기 우측 휠로부터 자동차 내측으로 연장된 우측 피동 축; 상기 우측 피동 축에 결합되어 종속비를 변경하여 출력하는 우측 종속 장치; 상기 우측 종속 장치에 결합되어 연장된 우측 발전 축; 상기 우측 발전 축에 결합되어 교류 전압을 발생시키는 우측 발전기; 상기 좌측 발전기 및 상기 우측 발전기로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력하는 정류기; 및 상기 정류기로부터 출력되는 직류 전압에 의해 충전되는 배터리를 포함하는, 전기 자동차를 제공한다.
Description
본 발명은 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차에 관한 것이다.
최근, 화석연료의 고갈로 인하여 전지구적으로 에너지를 확보하고 에너지 자급력을 키우기 위해 노력하고 있다. 그리 멀지 않는 미래에 에너지 전쟁의 시대가 올 것이라는 예측은 에너지를 확보하는 것이 얼마나 중요한 일인가를 느끼게 해준다. 각국은 석유에너지를 대체할 수 있는 대체에너지 개발에 나서고 있는데, 대체에너지의 종류로는 크게 태양열·태양광발전·바이오매스·풍력·소수력·지열·해양에너지·폐기물에너지 등 재생에너지 8개 분야와 연료전지·석탄액화가스화·수소에너지 등 신에너지 3개 분야로 구분하고 있다. 즉, 대체에너지는 재생에너지를 포함해 연료전지·석탄액화가스·수소에너지·미활용에너지·핵융합에너지·열병합에너지 등을 포괄적으로 이르는 개념이다.
이와 같은 새로운 대체에너지의 개발 못지않게 현재 생활현장에서 소모되는 에너지 절감 및 에너지 재활용이 이슈화되고 있으며 미활용에너지를 개발하여 저장 및 재활용하기 위한 논의도 활발하게 이루어지고 있다. 미활용 에너지 개발의 사례로서 최근 전기자동차의 운동에너지를 저장하여 재활용하기 위한 시스템이 개발 및 연구되고 있다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차는 자동차 하부의 크로스 멤버중 좌측 끝단에 좌측 로어 암 및 좌측 스트럿에 회전 가능하게 결합 및 지지되고 좌측 타이어가 장착된 좌측 휠; 상기 좌측 휠로부터 자동차 내측으로 연장된 좌측 피동 축; 상기 좌측 피동 축에 결합되어 종속비를 변경하여 출력하는 좌측 종속 장치; 상기 좌측 종속 장치에 결합되어 연장된 좌측 발전 축; 상기 좌측 발전 축에 결합되어 교류 전압을 발생시키는 좌측 발전기; 자동차 하부의 크로스 멤버중 우측 끝단에 우측 로어 암 및 우측 스트럿에 회전 가능하게 결합 및 지지되고 우측 타이어가 장착된 우측 휠; 상기 우측 휠로부터 자동차 내측으로 연장된 우측 피동 축; 상기 우측 피동 축에 결합되어 종속비를 변경하여 출력하는 우측 종속 장치; 상기 우측 종속 장치에 결합되어 연장된 우측 발전 축; 상기 우측 발전 축에 결합되어 교류 전압을 발생시키는 우측 발전기; 상기 좌측 발전기 및 상기 우측 발전기로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력하는 정류기; 및 상기 정류기로부터 출력되는 직류 전압에 의해 충전되는 배터리를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 좌측 종속 장치, 상기 좌측 발전기, 상기 우측 종속 장치 및 상기 우측 발전기는 상기 크로스 멤버 상에 결합될 수 있다.
일부 예들에서, 상기 좌측 발전기 및 상기 우측 발전기는 각각, 상기 발전축에 결합된 영구 자석을 갖는 제1회전자와, 상기 제1회전자의 외측에 위치된 코일을 갖는 제1고정자를 포함하여, 상기 제1고정자로부터 교류 전압이 출력되는 제1발전부; 상기 제1발전부로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력하는 자동 전압 조절부와, 상기 자동 전압 조절부로부터 출력되는 직류 전압을 입력받는 전자석으로 이루어진 제2고정자와, 상기 제2고정자 내측에 위치된 상기 발전축에 결합된 코일을 갖는 제2회전자를 포함하여, 상기 제2회전자로부터 교류 전압이 출력되는 제2발전부; 상기 제2발전부에서 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 출력하는 제1정류부; 및 상기 제1정류부로부터 출력되는 직류 전압을 입력받아 전자석으로 되며 상기 발전축에 결합된 제3회전자와, 상기 제3회전자의 주변에 위치된 코일을 포함하는 제3고정자를 포함하여, 상기 제3고정자로부터 교류 전압을 출력하는 제3발전부를 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 제3발전부의 출력 전압은 상기 제2발전부의 상기 자동 전압 조절부에 의해 센싱되고, 상기 자동 전압 조절부는 상기 제3발전부의 출력 전압이 일정하게 유지되도록 상기 제2발전부에 제공되는 직류 전압을 조절할 수 있다.
일부 예들에서, 상기 좌측 피동 축과 상기 좌측 종속 장치 사이에 제공된 좌측 클러치; 상기 우측 피동 축과 상기 우측 종속 장치 사이에 제공된 우측 클러치; 상기 자동차의 가속도를 센싱하는 가속도 센서; 및 상기 가속도 센서로부터 자동차가 가속되는 경우 상기 좌측 클러치 및 상기 우측 클러치를 각각 해제하여 상기 좌측 피동 축이 상기 좌측 종속 장치로부터 분리되고 상기 우측 피동 축이 상기 우측 종속 장치로부터 분리되도록 하고, 상기 가속도 센서로부터 자동차가 감속되는 경우 상기 좌측 클러치 및 상기 우측 클러치를 각각 연결하여 상기 좌측 피동 축이 상기 좌측 종속 장치에 연결되고 상기 우측 피동 축이 상기 우측 종속 장치에 연결되도록 하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명은 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차를 제공한다. 즉, 본 발명은 전륜 구동 방식의 자동차에 있어서, 후륜에 결합된 피동 축에 발전기를 더 설치함으로써, 자동차의 주행중 발생하는 후륜의 회전력을 전기로 전환하여 배터리에 저장하고, 이를 자동차의 주행에 다시 이용함으로써, 자동차의 연비 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차의 구성을 도시한 평면 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차의 구성을 도시한 후면 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차중 발전기의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차의 구성을 도시한 후면 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차중 발전기의 구성을 도시한 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
또한, 본 발명에 따른 제어기(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어기(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어기(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어기(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어기(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차(100)의 구성을 도시한 평면 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 자동차(100)는 배터리(110), 전동 모터(120) 및 발전 장치(130)를 포함할 수 있다.
배터리(110)는 자동차(100)의 전방에 설치되거나, 후방에 설치되거나, 바람직하기로, 자동차(100)의 하부 전체에 배열되어 설치될 수 있다.
전동 모터(120)는, 일례로, 전방 바퀴 구동축(101)에 설치될 수 있으며, 이는 배터리(110)로부터 전원을 인가받아 전방 바퀴 구동축(101)을 회전시킬 수 있다. 일부 예들에서, 전기 자동차(100)는 전방 바퀴 구동축(101)에 연결된 내연기관 및 변속기를 더 포함할 수도 있다.
발전 장치(130)는 후방 바퀴 피동축(102)에 설치될 수 있다. 일부 예들에서, 전동 모터(120) 또는 내연기관과 변속기에 의해 전방 바퀴 구동축(101)이 회전하여 자동차(100)가 주행될 때, 후방 바퀴 피동축(102)이 지면과 마찰되어 회전하는 뒷바퀴에 의해 함께 회전할 수 있다.
본 발명은 이와 같이 지면에 마찰되어 회전하는 뒷바퀴 즉, 후방 바퀴 피동축(102)에 발전 장치(130)가 설치되어 전력을 발전함을 주요 특징으로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차(100)의 구성을 도시한 후면 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전기 자동차(100)는 좌측 휠(1071), 좌측 피동 축(1072), 좌측 클러치(1073), 좌측 종속 장치(1074), 좌측 발전 축(1075), 좌측 발전기(131), 우측 휠(1081), 우측 피동 축(1082), 우측 클러치(1083), 우측 종속 장치(1084), 우측 발전 축(1085), 우측 발전기(132), 정류기(140), 배터리(110), 제어부(150) 및 가속도 센서(160)를 포함할 수 있다.
좌측 휠(1071)은 자동차(100) 하부의 크로스 멤버(103)중 좌측 끝단에 좌측 로어 암(1051) 및 좌측 스트럿(1052)(코일 스프링(1053) 및 쇼크 업소버(1054)로 이루어짐)을 통해 회전 가능하게 결합 및 지지될 수 있다. 물론, 좌측 휠(1071)에는 좌측 타이어 또는 좌측 바퀴가 장착될 수 있다. 더불어, 좌측 스트럿(1052)은 좌측 어퍼 암을 더 포함할 수 있으며, 이밖에도 다양한 스트럿 구조를 더 포함할 수 있다.
좌측 피동 축(1072)은 좌측 휠(1071)로부터 자동차(100) 내측 방향으로 일정 길이 연장되어 있으며, 이는 좌측 휠(1071)의 회전에 따라 함께 소정 속도로 회전할 수 있다.
좌측 클러치(1073)는 좌측 피동 축(1072)과 좌측 종속 장치(1074) 사이에 설치될 수 있으며, 이는 자동차(100)의 가속 상태에 따라 좌측 피동 축(1072)과 좌측 종속 장치(1074)를 연결하거나 또는 좌측 피동 축(1072)과 좌측 종속 장치(1074)를 분리할 수 있다.
일부 예들에서, 자동차(100)가 가속중이라면 좌측 클러치(1073)가 좌측 피동 축(1072)과 좌측 종속 장치(1074)를 분리하고, 자동차(100)가 감속중이라면 좌측 클러치(1073)가 좌측 피동 축(1072)과 좌측 종속 장치(1074)를 연결할 수 있다. 일부 예들에서, 자동차(100)가 가속 또는 등속 중이라도 좌측 클러치(1073)가 좌측 피동 축(1072)과 좌측 종속 장치(1074)를 연결할 수도 있다.
좌측 종속 장치(1074)는 좌측 피동 축(1072)에 결합되어 좌측 피동 축(1072)의 회전 속도보다 더 빠른 회전 속도를 출력 축을 통해 출력할 수 있도록 기어비를 가질 수 있다.
좌측 발전 축(1075)은 좌측 종속 장치(1074)의 출력 축에 결합되어, 좌측 피동 축(1072)의 회전 속도보다 상대적으로 더 빠른 속도로 회전할 수 있다.
좌측 발전기(131)는 좌측 발전 축(1075)에 결합됨으로써, 교류 전압을 발생시킬 수 있다. 일부 예들에서, 좌측 발전 축(1075)에 회전자가 결합되고, 그 외측에 고정자가 결합됨으로써, 고정자를 통해 일정한 교류 전압이 출력될 수 있다.
우측 휠(1081)은 자동차(100) 하부의 크로스 멤버(103)중 우측 끝단에 우측 로어 암(1061) 및 우측 스트럿(1062)(코일 스프링(1063) 및 쇼크 업소버(1064)로 이루어짐)을 통해 회전 가능하게 결합 및 지지될 수 있다. 물론, 우측 휠(1081)에는 우측 타이어 또는 우측 바퀴가 장착될 수 있다. 더불어, 우측 스트럿(1062)은 우측 어퍼 암을 더 포함할 수 있으며, 이밖에도 다양한 스트럿 구조를 더 포함할 수 있다.
우측 피동 축(1082)은 우측 휠(1081)로부터 자동차(100) 내측 방향으로 일정 길이 연장되어 있으며, 이는 우측 휠(1081)의 회전에 따라 함께 소정 속도로 회전할 수 있다.
우측 클러치(1083)는 우측 피동 축(1082)과 우측 종속 장치(1084) 사이에 설치될 수 있으며, 이는 자동차(100)의 가속 상태에 따라 우측 피동 축(1082)과 우측 종속 장치(1084)를 연결하거나 또는 우측 피동 축(1082)과 우측 종속 장치(1084)를 분리할 수 있다.
일부 예들에서, 자동차(100)가 가속중이라면 우측 클러치(1083)가 우측 피동 축(1082)과 우측 종속 장치(1084)를 분리하고, 자동차(100)가 감속중이라면 우측 클러치(1083)가 우측 피동 축(1082)과 우측 종속 장치(1084)를 연결할 수 있다. 일부 예들에서, 자동차(100)가 가속 또는 등속 중이라도 우측 클러치(1083)가 우측 피동 축(1082)과 우측 종속 장치(1084)를 연결할 수도 있다.
우측 종속 장치(1084)는 우측 피동 축(1082)에 결합되어 우측 피동 축(1082)의 회전 속도보다 더 빠른 회전 속도를 출력 축을 통해 출력할 수 있는 기어비를 가질 수 있다.
우측 발전 축(1085)은 우측 종속 장치(1084)의 출력 축에 결합되어, 우측 피동 축(1082)의 회전 속도보다 상대적으로 더 빠른 속도로 회전할 수 있다.
우측 발전기(132)는 우측 발전 축(1085)에 결합됨으로써, 교류 전압을 발생시킬 수 있다. 일부 예들에서, 우측 발전 축(1085)에 회전자가 결합되고, 그 외측에 고정자가 결합됨으로써, 고정자를 통해 일정한 교류 전압이 출력될 수 있다.
일부 예들에서, 크로스 멤버(103) 상에는 스테빌라이저(104)가 더 결합될 수 있다.
정류기(140)는 좌측 발전기(131) 및 우측 발전기(132)로부터 각각 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력할 수 있다.
배터리(110)는 정류기(140)로부터 출력되는 직류 전압에 의해 충전될 수 있다. 일부 예들에서, 배터리(110)는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 리튬 인산철 전지, 리튬 고체 전지를 포함할 수 있다.
가속도 센서(160)는 자동차(100)의 가속 또는 감속 여부를 감지하여, 이를 제어부(150)에 전송할 수 있다.
제어부(150)는 가속도 센서(160)로부터 자동차(100)가 가속되는 경우 좌측 클러치(1073) 및 우측 클러치(1083)를 각각 해제하여 좌측 피동 축(1072)이 좌측 종속 장치(1074)로부터 분리되고 우측 피동 축(1082)이 우측 종속 장치(1084)로부터 분리되도록 한다. 또한 제어부(150)는 가속도 센서(160)로부터 자동차(100)가 감속되는 경우 좌측 클러치(1073) 및 우측 클러치(1083)를 각각 연결하여 좌측 피동 축(1072)이 좌측 종속 장치(1074)에 연결되고 우측 피동 축(1082)이 우측 종속 장치(1084)에 연결되도록 한다.
일부 예들에서, 제어부(150)는 가속도 센서(160)로부터 자동차(100)가 가속되는 경우 및/또는 등속되는 경우라도 좌측 클러치(1073) 및 우측 클러치(1083)를 각각 연결하여 좌측 피동 축(1072)이 좌측 종속 장치(1074)에 연결되고 우측 피동 축(1082)이 우측 종속 장치(1084)에 연결되도록 한다.
일부 예들에서, 좌측 클러치(1073), 좌측 종속 장치(1074), 좌측 발전기(131) 그리고 우측 클러치(1083), 우측 종속 장치(1084), 우측 발전기(132)는 크로스 멤버(103) 상에 직접 결합되어 안정적으로 자동차(100)에 위치될 수 있다. 도 2에 도시된 스테빌라이저(104)는 실질적으로 좌측 클러치(1073), 좌측 종속 장치(1074), 좌측 발전기(131) 그리고 우측 클러치(1083), 우측 종속 장치(1084), 우측 발전기(132)를 관통하지 않고 우회하여 크로스멤버(103)에 설치됨을 당업자라면 이해할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차(100)중 발전기(130)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 좌측 발전기(131) 및 우측 발전기(132)는 각각, 제1발전부(1321), 제2발전부(1322), 제1정류부(1323) 및 제3발전부(1324)를 포함할 수 있다. 여기서는, 우측 발전기(132)를 기준으로 설명하며, 좌측 발전기(131) 역시 동일하거나 유사한 구성을 포함할 수 있다.
제1발전부(1321)는 제1회전자(1321a) 및 제1고정자(1321b)를 포함할 수 있다. 제1회전자(1321a)는 발전 축(1085)에 직접 결합된 영구 자석을 포함할 수 있다. 제1고정자(1321b)는 제1회전자(1321a)의 외측에 이격되어 위치된 코일을 포함할 수 있다. 따라서, 제1회전자(1321a)(영구자석)가 제1고정자(1321b)(코일)에 자력을 미쳐 플레밍의 오른손 법칙에 따라 제1고정자(1321b)에 전류가 유도된다. 결국, 제1발전부(1321)는 발전 축(1085)이 회전함에 따라 제1고정자(1321b)로부터 교류 전압을 출력할 수 있다.
제2발전부(1322)는 자동 전압 조절부(1322a)와, 제2고정자(1322b)와, 제2회전자(1322c)를 포함할 수 있다. 자동 전압 조절부(1322a)는 제1발전부(1321)(제1고정자(1321b))로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력할 수 있다. 제2고정자(1322b)는 자동 전압 조절부(1322a)로부터 출력되는 직류 전압을 입력받는 전자석(코일)을 포함할 수 있다. 제2회전자(1322c)는 제2고정자(1322b) 내측에 위치된 발전 축(1085)에 직접 결합된 코일을 포함할 수 있다. 따라서, 제2발전부(1322)는 발전 축(1085) 즉, 제2회전자(1322c)가 회전함에 따라 제2회전자(1322c)로부터 자기력을 받아 교류 전압이 출력될 수 있다.
제1정류부(1323)는 제2발전부(1322)(제2회전자(1322c))로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 제3발전부(1324)에 출력할 수 있다.
제3발전부(1324)는 제3회전자(1324a)와, 제3고정자(1324b)를 포함할 수 있다. 제3회전자(1324a)는 제1정류부(1323)로부터 출력되는 직류 전압을 입력받아 전자석(코일)을 포함할 수 있으며, 이는 발전 축(1085)에 직접 결합될 수 있다. 제3고정자(1324b)는 제3회전자(1324a)의 주변에 이격되어 위치된 코일을 포함할 수 있다. 따라서, 제3발전부(1324)는 발전 축(1085) 즉, 제3회전자(1324a)가 회전함에 따라 제3고정자(1324b)에 자기력을 인가하여 교류 전압이 출력될 수 있다. 이와 같이 제3발전부(1324)로부터 출려되는 교류 전압을 정류기(140)에 입력된다.
일부 예들에서, 제3발전부(1324)의 출력 전압은 제2발전부(1322)의 자동 전압 조절부(1322a)에 의해 센싱되고, 자동 전압 조절부(1322a)는 제3발전부(1324)의 출력 전압이 일정하게 유지되도록 제2발전부(1322)에 제공되는 직류 전압을 조절할 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명은 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차를 제공할 수 있다. 즉, 본 발명은 전륜 구동 방식의 자동차에 있어서, 후륜에 결합된 피동 축에 발전기를 더 설치함으로써, 자동차의 주행중 발생하는 후륜의 회전력을 전기로 전환하여 배터리에 저장하고, 이를 자동차의 주행에 다시 이용함으로써, 자동차의 연비 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 예시적 바퀴의 회전력을 전기로 전환하여 운행하는 전기 자동차를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 전기 자동차 101; 전방 바퀴 구동축
102; 후방 바퀴 피동축 110; 배터리
120; 전동 모터 130; 발전 장치
131; 좌측 발전기 132; 우측 발전기
1321; 제1발전부 1321a; 제1회전자
1321b; 제1고정자 1322; 제2발전부
1322a; 자동 전압 조절기 1322b; 제2고정자
1322c; 제2회전자 1323; 제1정류부
1324; 제3발전부 1324a; 제3회전자
1324b; 제3고정자 103; 크로스 멤버
104; 스테빌라이저 1051; 좌측 로어 암
1052; 좌측 스트럿 1053; 좌측 코일 스프링
1054; 좌측 쇼크 업소버 1071; 좌측 휠
1072; 좌측 피동 축 1073; 좌측 클러치
1074; 좌측 종속 장치 1075; 좌측 발전 축
1061; 우측 로어 암 1062; 우측 스트럿
1063; 우측 코일 스프링 1064; 우측 쇼크 업소버
1081; 우측 휠 1082; 우측 피동 축
1083; 우측 클러치 1084; 우측 종속 장치
1085; 우측 발전 축 140; 정류기
150; 제어부 160; 가속도 센서
102; 후방 바퀴 피동축 110; 배터리
120; 전동 모터 130; 발전 장치
131; 좌측 발전기 132; 우측 발전기
1321; 제1발전부 1321a; 제1회전자
1321b; 제1고정자 1322; 제2발전부
1322a; 자동 전압 조절기 1322b; 제2고정자
1322c; 제2회전자 1323; 제1정류부
1324; 제3발전부 1324a; 제3회전자
1324b; 제3고정자 103; 크로스 멤버
104; 스테빌라이저 1051; 좌측 로어 암
1052; 좌측 스트럿 1053; 좌측 코일 스프링
1054; 좌측 쇼크 업소버 1071; 좌측 휠
1072; 좌측 피동 축 1073; 좌측 클러치
1074; 좌측 종속 장치 1075; 좌측 발전 축
1061; 우측 로어 암 1062; 우측 스트럿
1063; 우측 코일 스프링 1064; 우측 쇼크 업소버
1081; 우측 휠 1082; 우측 피동 축
1083; 우측 클러치 1084; 우측 종속 장치
1085; 우측 발전 축 140; 정류기
150; 제어부 160; 가속도 센서
Claims (5)
- 전방 바퀴 구동축(101)에 연결된 변속기 및 상기 변속기에 연결된 내연기관을 포함하는 자동차(100)에 있어서,
자동차 하부의 크로스 멤버(103)중 좌측 끝단에 좌측 로어 암(1051) 및 좌측 스트럿(1052)에 회전 가능하게 결합 및 지지되고 좌측 타이어가 장착된 좌측 휠(1071);
상기 좌측 휠(1071)로부터 자동차 내측으로 연장된 좌측 피동 축(1072);
상기 좌측 피동 축(1072)에 결합되어 종속비를 변경하여 출력하는 좌측 종속 장치;
상기 좌측 종속 장치(1074)에 결합되어 연장된 좌측 발전 축(1075);
상기 좌측 발전 축(1075)에 결합되어 교류 전압을 발생시키는 좌측 발전기(131);
자동차 하부의 크로스 멤버(103)중 우측 끝단에 우측 로어 암(1061) 및 우측 스트럿(1062)에 회전 가능하게 결합 및 지지되고 우측 타이어가 장착된 우측 휠(1081);
상기 우측 휠(1081)로부터 자동차 내측으로 연장된 우측 피동 축(1082);
상기 우측 피동 축(1082)에 결합되어 종속비를 변경하여 출력하는 우측 종속 장치(1084);
상기 우측 종속 장치(1084)에 결합되어 연장된 우측 발전 축(1085);
상기 우측 발전 축(1085)에 결합되어 교류 전압을 발생시키는 우측 발전기(132);
상기 좌측 발전기(131) 및 상기 우측 발전기(132)로부터 입력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력하는 정류기(140); 및
상기 정류기(140)로부터 출력되는 직류 전압에 의해 충전되는 배터리(110)를 포함하고,
상기 좌측 발전기(131) 및 상기 우측 발전기(132)는 각각,
상기 발전 축(1075,1085)에 직접 결합된 영구 자석을 갖는 제1회전자(1321a)와, 상기 제1회전자(1321a)의 외측에 위치된 코일을 갖는 제1고정자(1321b)를 포함하여, 상기 제1고정자(1321b)로부터 교류 전압이 출력되는 제1발전부(1321);
상기 제1발전부(1321)로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력하는 자동 전압 조절부(1322a)와, 상기 자동 전압 조절부(1322a)로부터 출력되는 직류 전압을 입력받는 전자석으로 이루어진 제2고정자(1322b)와, 상기 제2고정자(1322b) 내측에 위치된 상기 발전 축(1075,1085)에 직접 결합된 코일을 갖는 제2회전자(1322c)를 포함하여, 상기 제2회전자(1322c)로부터 교류 전압이 출력되는 제2발전부(1322);
상기 제2발전부(1322)에서 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 정류하여 출력하는 제1정류부(1323); 및
상기 제1정류부(1323)로부터 출력되는 직류 전압을 입력받아 전자석으로 되며 상기 발전축(1075,1085)에 직접 결합된 제3회전자(1324a)와, 상기 제3회전자(1324a)의 주변에 위치된 코일을 포함하는 제3고정자(1324b)를 포함하여, 상기 제3고정자(1324b)로부터 교류 전압을 출력하는 제3발전부(1324)를 포함하며,
상기 제3발전부(1324)의 출력 전압은 상기 제2발전부(1322)의 상기 자동 전압 조절부(1322a)에 의해 센싱되고, 상기 자동 전압 조절부(1322a)는 상기 발전 축(1075,1085)의 회전중 상기 발전 축(1075,1085)의 회전 속도에 관계없이 상기 제3발전부(1324)의 출력 전압이 일정하게 유지되도록 상기 제2발전부(1322)에 제공되는 직류 전압을 조절하며,
상기 좌측 종속 장치(1074), 상기 좌측 발전기(131), 상기 우측 종속 장치(1084) 및 상기 우측 발전기(132)는 상기 크로스 멤버(103) 상에 결합되고, 상기 자동차는
상기 좌측 피동 축(1072)과 상기 좌측 종속 장치(1074) 사이에 제공된 좌측 클러치(1073);
상기 우측 피동 축(1082)과 상기 우측 종속 장치(1084) 사이에 제공된 우측 클러치(1083);
상기 자동차의 가속도를 센싱하는 가속도 센서(160); 및
상기 가속도 센서(160)로부터 자동차가 가속되는 경우 상기 좌측 클러치(1073) 및 상기 우측 클러치(1083)를 각각 해제하여 상기 좌측 피동 축(1072)이 상기 좌측 종속 장치(1074)로부터 분리되고 상기 우측 피동 축(1082)이 상기 우측 종속 장치(1084)로부터 분리되도록 하고, 상기 가속도 센서(160)로부터 자동차가 감속되는 경우 상기 좌측 클러치(1073) 및 상기 우측 클러치(1083)를 각각 연결하여 상기 좌측 피동 축(1072)이 상기 좌측 종속 장치(1074)에 연결되고 상기 우측 피동 축(1082)이 상기 우측 종속 장치(1084)에 연결되도록 하는 제어부(150)를 더 포함하는, 자동차.
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| WO2024101872A1 (ko) | 2024-05-16 |
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