KR19990047922A - 차량용 보조 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 차량용 보조 충전장치는 차량의 전후 경사각을 검출하기 위한 경사각 검출기와, 차량의 휠 회전 속도를 검출하기 위한 휠속도 검출기와, 차량의 휠근방에 설치되어 회전시에 전기 에너지를 발생하기 위한 보조 발전기와, 휠의 회전력을 상기 보조 발전기에 전달하기 위한 전달부재와, 차량에 탑재되어 상기 보조 발전기로부터 공급되는 전기에너지를 충전하기 위한 보조 배터리와, 휠속도 검출기의 속도 검출신호와 경사각 검출기의 경사각 검출신호를 입력하여 차량의 내리막길에서의 휠의 잉여 회전력 발생을 판단하고 상기 전달부재를 구동하여 상기 보조 발전기에 휠의 회전력이 전달되도록 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

차량용 보조 충전장치

본 발명은 차량용 보조 충전장치에 관한 것으로서, 특히 운행중인 차량이 내리막길에서는 엔진 출력의 소모 없이 중력에 의한 잉여 회전력을 발생하는 휠의 회전력을 전기에너지로 변환하여 보조 배터리에 충전함으로써 비상시 예비 에너지를 확보할 수 있는 차량용 보조 충전장치에 관한 것이다.

일반적으로 연료 차량은 배터리에 충전된 전기에너지에 의해 엔진을 초기에 시동하고 엔진 시동 후에는 엔진 회전력에 의해 발전기를 회전시켜서 배터리를 충전하고 배터리에 충전된 전기에너지를 차량의 각 전장품의 구동전원으로 사용하고 있다. 따라서, 부주의에 의해 배터리 방전시에는 차량은 엔진 시동이 곤란할 뿐만 아니라 차량의 여러 전장품의 구동이 곤란하게 된다.

한편, 차량은 엔진 회전력이 클러치, 변속기, 추진축, 차동기어, 차축을 통하여 최종적으로 휠에 전달되어 움직이게 된다. 이와 같은 구동력은 연료를 태우므로 얻어지는 바, 엔진의 회전력에 의해 발전되어 충전되는 배터리의 전기 에너지는 결국 연료 에너지의 변환에 의한 것이다. 따라서, 엔진 회전력에 의해 별도의 보조 배터리를 충전하는 것은 결국 연료의 소모량을 증대시킨다.

또한, 전기 차량은 배터리에 충전된 전기 에너지에 의해 전동기를 회전시킴으로써 동력을 얻는다. 따라서, 배터리에 충전된 에너지 만큼의 거리 예컨대 300km정도의 주행이 가능하다. 배터리 방전시에는 전기 충전소에서 다시 배터리의 충전을 받지 않으면 안된다.

그러므로, 전기 차량에서는 차량에 태양 전지 패널을 장착하고 태양 에너지를 전기에너지로 변환하고 이 전기 에너지로 배터리를 충전하는 것에 의해 주행거리를 증가시키는 방안을 연구 개발하고 있다. 그러나, 태양 전지 패널은 매우 고가일 뿐만 아니라 그 발전환경이 기상 여건에 따라 좌우되므로 궁극적인 해결 방안이 되지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 차량 자체에서 에너지를 얻기 위한 여러 가지 방안들이 연구되고 있다.

본 발명의 목적은 이와 같은 요구에 부응하여 하나의 부가적인 방안으로, 운행중인 차량이 내리막길에서는 엔진 출력의 소모 없이 중력에 의한 잉여 회전력을 발생하는 휠의 회전력을 전기에너지로 변환하여 보조 배터리에 충전함으로써 비상시 예비 에너지를 확보할 수 있는 차량용 보조 충전장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량의 전후 경사각을 검출하기 위한 경사각 검출기와, 차량의 휠 회전 속도를 검출하기 위한 휠속도 검출기와, 차량의 휠 근방에 설치되어 회전시에 전기 에너지를 발생하기 위한 보조 발전기와, 휠의 회전력을 상기 보조 발전기에 전달하기 위한 전달부재와, 차량에 탑재되어 상기 보조 발전기로부터 공급되는 전기에너지를 충전하기 위한 보조 배터리와, 휠속도 검출기의 속도 검출신호와 경사각 검출기의 경사각 검출신호를 입력하여 차량의 내리막길에서의 휠의 잉여 회전력 발생을 판단하고 상기 전달부재를 구동하여 상기 보조 발전기에 휠의 회전력이 전달되도록 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 차량용 보조 충전장치의 구성을 나타낸 블럭도.

도 2는 도 1의 보조 발전기의 바람직한 일 실시예의 구성을 설명하기 위한 개략도.

도 3은 도 1의 제어부의 제어 프로그램을 설명하기 위한 플로챠트.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 차량용 보조 충전장치의 구성을 나타낸다.

도 1에서 장치는 휠(10)에 구동력을 전달하는 차축(12)의 하우징(14)에 보조 발전기 박스(20)을 장착한다. 보조 발전기 박스(20)는 케이스(22) 내에 보조 발전기(24) 및 전달부재(26)을 포함한다. 따라서, 휠(l0)의 회전력이 차축(12), 전달부재(26)을 통하여 보조 발전기(22)의 회전축에 전달되어 발전이 이루어지게 된다. 보조 발전기(24)에서 발생된 전기 에너지는 발전기 조정기(30)를 통하여 보조 배터리(40)에 충전되게 된다. 발전기 조정기(30)에는 차량의 다른 휠(미도시)로부터 휠 회전력을 전기 에너지로 변환하기 위한 보조 발전기들(20)이 또한 접속된다.

휠(10)의 백플레이트(16)에는 휠(10)의 회전 속도를 검출하기 위한 휠 속도 검출기(50)가 설치된다. 휠 속도 검출기(50)는 휠(10)의 회전수에 비레하는 펄스열을 발생한다.

또한, 경사각 검출기(60)는 차량의 소정 장소에 설치되어 차량의 전후 경사도에 대응하는 전기적 신호를 출력한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 경사각 검출기(60)는 오르막길에서는 차량의 전방이 후방보다 높으므로 +경사각을 나타내고, 차량의 전방이 후방 보다 낮을 경우에는 -경사각을 나타낸다.

제어부(70)는 휠 속도 검출기(50)의 속도 검출신호와 경사각 검출기(60)의 경사각 검출신호를 입력하여 차량의 내리막길에서의 휠의 잉여 회전력 발생을 판단하고 구동신호를 구동부(80)출력한다. 구동부(80)은 구동신호에 응답하여 상기 보조 발전기 박스(20)내의 전달부재(26)를 구동하여 상기 보조 발전기(24)의 회전축에 차축(12)의 회전력이 전달되도록 구동한다.

상기 제어부(70) 및 구동부(80)는 주 배터리(100)으로부터 시동키(110)을 통하여 구동전압(Vcc)을 공급받는다. 주 배터리(100)는 엔진(130)에 의해 구동되는 주 발전기(120)으로부터 전기에너지를 공급받아서 충전한다.

도 2는 도 1의 보조 발전기 박스의 바람직한 일 실시예의 구성을 나타낸다.

도 2의 보조 발전기 박스(20)는 케이스(22)가 차축 하우징(14)에 장착된다. 케이스(22)내에는 보조 발전기(24) 및 전달부재(26)이 장착된다. 전달부재(26)는 아이들러(26a), 회전 로드(26b), 인장 스프링(26c), 솔레로이드(26d)로 구성된다.

아이들러(26a)는 회전로드(26b)의 일단에 회전 가능하게 장착되고, 회전로드(26b)는 회전축(26e)을 중심으로 회동된다. 솔레노이드(26d)의 철심바는 코일에 전류가 흐르게 되면 도면에서 우측으로 이동하여 회전로드(26b)를 회동시켜서 아이들러(26a)가 보조 발전기(24)의 회전축(24a)과 차축(12)의 사이에 끼어서 차축(12)과 회전축(24a)에 마찰에 의해 회전력이 전달되도록 한다. 솔레노이드(26d)의 코일에 전류공급이 중단되면 인장 스프링(26c)의 복원력에 의해 아이들러(26a)는 대기 위치(이점쇄선)로 복원되고 솔레노이드(26d)의 철심은 좌측으로 이동되게 된다. 따라서, 차축(12)으로부터의 회전축(24a)으로 회전력 전달이 차단되게 된다.

도 3은 도 1의 제어부의 제어 프로그램을 설명하기 위한 플로챠트를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 제어부(70)는 먼저, 시동키에 의한 전원 공급 여부를 판단한다(300). 전원 공급시에는 시스템을 초기화하고(302) 휠 속도 검출기(50)을 통하여 휠 속도 검출기의 출력이 있는가를 체크한다(304). 출력이 없으면 차량이 움직이지 않고 있는 것으로 판단하여 계속 체크를 하고 출력이 있으면 경사각 검출기(60)를 통하여 차량의 경사도를 체크한여 경사각이 10도 이상인가를 체크한다(306).

즉, 0도 이상이면 현재 차량의 전륜 부분이 후륜 부분보다 높은 상태를 나타내므로 차량이 오르막길을 주행 중임을 알 수 있다. 306단계에서 경사각이 0도 이상이 아니면 현재 차량의 전륜 부분이 후륜 부분보다 낮은 상태를 나타내므로 차량이 내리막길을 주행 중임을 알 수 있다. 즉, -경사각에서는 플래그값이 1인가를 체크하여(310) 1이면 304단계를 수행한다. 310단계에서 플래그값이 1이 아니면 오르막길에서 내리막길로 접어든 것으로 판단하여 카운터값 N을 1 디크리먼트시키고(312) 카운터값이 0인가를 체크한다(314). 314단계에서 카운터값 N이 0 아니면 304단계를 수행한다. 314단계에서 0이면 즉, 소정 시간동안 계속해서 -경사각 상태가 지속되면 내리막길 주행으로 판단하고 플래그값을 1로 세팅하고 카운터값 N에 N값을 세팅하고(316) 전달부재의 솔레노이드를 구동하여 차축의 회전력이 보조 발전기의 회전축에 전달되도록 하여 발전을 시작한 다음에(318) 304단계를 수행한다.

306단계에서 +경사각이 검출되면 플래그값이 0인가를 체크하고(320), 0이면 304단계를 수행한다. 320단계에서 플래값이 0이 아니면 카운터값 M을 1디크리먼트 시키고(322) 카운터값 M이 0인가를 체크한다(324). 324단계에서 카운터값 M이 0 아니면 304단계를 수행한다. 324단계에서 0이면 즉, 소정 시간동안 계속해서 +경사각 상태가 지속되면 오르막길 주행으로 판단하고 플래그값을 0 세팅하고 카운터값 M에 M을 세팅하고(326) 전달부재의 솔레노이드의 구동을 정지하여 차축의 회전력이 보조 발전기의 회전축에 전달되는 것을 차단하여 발전을 중지시킨 다음에(328) 304단계를 수행한다.

이상과 같이 본 발명에서는 차량의 내리막길에서 중력에 의한 휠의 회전력을 전기에너지로 변환하여 보조 배터리에 충전할 수 있으므로 연료의 추가적인 소모없이 에너지를 얻을 수 있어서 에너지 사용의 효율을 극대화시킬 수 있고, 비상시 대비할 수 있는 예비 에너지를 비축할 수 있다.

상술한 실시예에서는 차축에 보조 발전기를 설치한 구성을 예로 들었으나 본 발명은 이에 국한되지 않고 당업자에 의해 후술되는 청구의 범위에 개재된 기술적 사상과 범주내에서 여러 가지 변형 가능하다.

예를들면, 차축을 통하여 휠에 구동력이 전달되지 않는 휠, 즉 전륜구동방식에서는 리어 휠, 후륜구동방식에서는 프론트 휠에서는 전달부재가 휠에 직접 마찰접촉에 의해 보조 발전기의 회전축에 회전력을 전달하는 구성이 가능하다. 이 경우에는 보조 발전기 박스가 휠의 백 플레이트나, 너클구조에 장착되는 것이 바람직하다.

또한, 전달부재의 구동을 솔레노이드방식이 아닌 유압식 또는 공압식이 가능하고, 마찰방식이 아닌 기어나 벨트방식도 가능하다.

Claims (3)

1. 차량의 전후 경사각을 검출하기 위한 경사각 검출기, 상기 차량의 휠 회전 속도를 검출하기 위한 휠속도 검출기, 상기 차량의 휠 근방에 설치되어 회전시에 전기 에너지를 발생하기 위한 보조 발전기, 휠의 회전력을 상기 보조 발전기에 전달하기 위한 전달부재, 차량에 탑재되어 상기 보조 발전기로부터 공급되는 전기에너지를 충전하기 위한 보조 배터리 및 상기 휠속도 검출기의 속도 검출신호와 경사각 검출기의 경사각 검출신호를 입력하여 차랑의 내리막길에서의 휠의 잉여 회전력 밭생을 판단하고 상기 전달부재를 구동하여 상기 보조 발전기에 휠의 회전력이 전달되도록 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 보조 충전장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 전달부재는 구동시에는 솔레로이드에 의해 상기 휠의 차축과 상기 보조 발전기의 회전축 사이에 개재되어 마찰에 의한 회전력을 전달하고 대기시에는 스프링 인장력에 의해 상기 차축과 회전축으로부터 이격되는 아이들러로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 보조 충전장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 전달부재는 구동시에는 솔레로이드에 의해 상기 휠의 휠과 상기 보조 발전기의 회전축 사이에 개재되어 마찰에 의한 회전력을 전달하고 대기시에는 스프링 인장력에 의해 상기 휠과 회전축으로부터 이격되는 아이들러로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 보조 충전장치.