KR20010016441A - 전기 자동차의 자가 발전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차의 네 바퀴 쪽에 배터리 외에 별도로 발전장치와 보조충전장치를 개별적 또는 복합적으로 설치하여 구동바퀴의 회전력을 이용하여 자가발전으로 축전지에 충전함으로써 주행거리를 연장시킬 수 있도록 한 전기 자동차의 자가 발전 장치에 관한 것이다.

본 발명은 전기자동차의 바퀴(1)에 자동기어(2)를 통하여 감속기(3) 및 모터(4)가 연결되고, 상기 모터(4)를 제어하는 제어장치(5)에 퓨즈연결통로(6)를 통하여 충전지(7) 및 배터리(8)가 연결된 전기자동차에 있어서, 상기 각 바퀴(1) 쪽에 바퀴(1)의 회전력에 따른 운동에너지를 전기에너지로 전환시킬 수 있는 회전자(41)와 고정자코일(42)을 가진 발전장치(21-24)를 구비하고, 상기 발전장치(21-24)에 의해 발전된 전기를 보조 충전장치(31-34)를 통해 충전지(7)로 공급하여 전기자동차에 보조 전기를 더 공급해줄 수 있도록 함으로써 주행시간을 연장시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

전기 자동차의 자가 발전 장치{An independent powerplant of electromobile}

본 발명은 전기자동차에 관한 것으로, 특히 전기자동차의 네 바퀴쪽에 배터리 외에 별도로 발전장치와 보조충전장치를 개별적 또는 복합적으로 설치하여 구동바퀴의 회전력을 이용하여 자가발전으로 축전지에 충전함으로써 주행거리를 연장시킬 수 있도록 한 전기 자동차의 자가 발전 장치에 관한 것이다.

일반적으로 배터리전용 자동차는 배터리의 전원을 이용하여 모터를 구동하고 전원이 모두 소모되면 재충전하였다.

또한, 하이브리드 자동차는 엔진을 가동하여 전기발전을 하여 배터리에 충전을 하고 이 전기를 이용하여 전기 모터를 구동하여 차를 움직이게 하는 것으로 이에는 직렬방식과 병렬방식이 있다.

먼저, 직렬방식은 엔진에서 출력되는 기계적 에너지를 발전기를 통하여 전기적 에너지로 바꾸고 이 전기적 에너지가 배터리나 모터로 공급되어 항상 모터로 차가 구동되도록 하였다.

병렬방식은 배터리 전원으로 차를 움직이게 할 수 있고 엔진만으로 차량을 구동시키는 2가지 동력원을 사용하여 주행조건에 따라 병렬방식은 엔진과 모터가 동시에 차량을 구동할 수 있으며, 전륜은 엔진이 위치하고 후륜은 모터가 위치하여 각각의 동력원이 전륜, 후륜을 구동시킨다.

한편, 태양에너지 차량은 태양의 빛 에너지를 전기적 에너지로 변환하여 배터리에 충전하고 배터리의 전기를 이용하여 전기모터를 구동하여 차를 움직이게 한다.

이러한 태양에너지 차량은 낮에는 태양 빛의 에너지를 이용하여 모터를 구동하는 배터리의 전원에 보조전원으로 공급하고, 밤이면 순수배터리의 전원을 이용하였으며, 이의 설치는 태양 전기 셀은 차량의 지붕이나 본네트에 부착된 전원을 배터리에 충전하였다.

통상, 전기자동차는 재충전이 가능한 주축전지와 구동용 전동기, 전동기속도제어장치, 보조전지 및 보조 충전지, 충전용 직류변환기, 충전기 등과 기계적 부품으로 구성되었다.

이러한 전기 자동차는 무공해 또는 저공해이며 초저소음이고, 운전 및 유지보수가 용이하며, 수송에너지 다변화가 가능하고, 충전부하로 수요 창출할 수 있는 등의 장점이 있다.

이와 반대로 전기 자동차는 주행 성능이 나쁘고, 1회 충전 주행거리가 짧으며, 고가이면서 전기 자동차 사용여건이 미비한 단점이 있다.

일본의 경우 종합 에너지 수급화와 석유대체에너지부회는 자동차수송분야의 성 에너지 대책 및 청정에너지도입을 촉진하기 위하여 하이브리드 전기자동차를 도입할 필요가 있다고 1945년 보고된 바 있으며, 이 보고에서 제시한 장래 비전에 단기적으로는 2000년까지 디젤자동차를 주체로 한 소형, 중형 트럭, 버스분야에서 에너지 회생식 하이브리드 자동차를 보급, 추진하고 2000년 이후 중장기적으로는 가솔린 자동차를 주체로 한 승용차나 경, 소형 트럭 분야나 대형 트럭, 장거리 버스 등의 분야에 적용 가능한 하이브리드 자동차에 대해서도 보급, 추진될 것으로 내다 보고 있다.

또한, 유럽의 경우 하이브리드 자동차 도입을 준비, 지원할 목적에서 1994년에 3개년 계획으로 추진되고 있으며 동 계획은 시뮬레이션 기법 개발, 검증, 각사 EV의 데이터 베이스 작성, 실험법 검증 등 6개의 프로그램으로 구성되어 있으나, 차량부분에서는 배터리의 수명연장, 기초기반시설인 가정용 충전설비와 공용충전설비에 많은 예산이 소요되며 폐 배터리의 처리곤란 등의 문제가 있다.

전기자동차의 요소기술에는 전지기술과 모터/제어 기술이 있다.

첫째, 전지기술은 전기자동차의 핵심 기술로 성능이 우수한 축전지의 개발이다. 구동장치나 제어장치 및 경량화를 위한 재료개발이 필요하지만 이들 기술 개발은 매우 낙관적이다.

축전지 성능 향상에 영향을 주는 주요인자로는 에너지 밀도와 출력이 있는데 에너지 밀도는 자동차 주행 거리를 결정하고, 출력은 가속력, 최고 속도를 결정하는 외에 안정성, 수명, 충전 용이성, 충전효율, 충전시간, 저온성능 등 다양한 요구를 만족하여야 한다.

둘째, 모터/제어 기술은 점점 발달하여 고출력, 소형이면서 효율이 높은 시스템이 개발되고 있으며, 최근 고출력화에 있어서는, DC모터를 AC모터로 변환함에 따라 출력과 EV의 동력 성능이 크게 향상되어 가솔린차에 비하여 손색없는 수준에 도달하고 있으며, 경량화, 소량화에 있어서는 모터가 경량, 소형화되어 탑재중량이나 용적도 크게 감소하여 최근에는 1KW/kg의 출력 밀도를 초과하는 모터가 개발되고 있다.

도 1은 종래 전기 자동차의 개략적인 개념도를 나타낸 것으로, 바퀴(1)에 설치된 자동기어(2)에 감속기(3)를 통하여 모터(4)가 설치되었으며, 이러한 모터(4)는 제어장치(5)에 의하여 그 구동이 제어되었다.

또한, 상기 제어장치(5)에는 퓨즈연결통로(6)를 통하여 충전기(7)와 배터리(8)가 연결되어 충전기(7)를 통해 배터리(8)의 전원이 충전되도록 이루어져 있었다.

도 2와 도 3은 종래 전기자동차의 배터리 설치상태를 나타낸 것으로, 도 2의 경우는 배터리(8)가 제어장치(5)를 통하여 모터(4)에 연결되도록 구성되어 있었으며, 도 3의 경우는 엔진(9)에 발전기(10)를 통하여 제어장치(5)와 모터(4)를 연결하고, 이 제어장치(5)쪽에 배터리(8)를 연결하여 전원을 공급받을 수 있도록 구성되어 있었다.

그러나 이와 같은 종래의 전기자동차에 있어서는, 하나의 배터리(8)에 의존하여 전원을 공급받아 한번 충전하면 일정한 거리를 주행 후 재충전하여야 또 다시 자동차를 구동할 수 있는 결점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 전기자동차 구동바퀴의 회전력을 이용하여 전기유도장치를 부착 자가 발전하여 축전지에 충전하여 재활용함으로써 일정구간의 주행거리를 연장시킬 수 있도록 하는 전기 자동차의 자가 발전 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 전기자동차의 개략구성도

도 2와 도 3은 종래 전기자동차의 배터리 연결방식을 나타낸 도면

도 4는 본 발명 전기 자동차의 자가 발전 장치의 개략 구성도

도 5는 본 발명의 발전장치의 분해사시도

〈 도면의 주요부분에 대한 부호설명〉

1:바퀴 2:자동기어

3:감속기 4:모터

5:제어장치 6:퓨즈연결통로

7:충전지 8:배터리

21-24:발전장치 31-34:보조 충전장치

41:회전자 42:고정자코일

44:브레이크장치 45:알루미늄 휠

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일반적인 전기자동차의 네바퀴에 각각 설치되어 바퀴의 운동에너지를 전기에너지로 전환시키는 회전자와 고정자 코일을 가진 발전장치와, 상기 발전장치에 의해 발전된 전기를 충전시켜 기존 전기자동차의 충전지로 보내는 보조충전장치를 더 구비하여 구성함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 개략적인 전체 구성도로, 바퀴(1)에 자동기어(2)를 통하여 감속기(3) 및 모터(4)가 연결되고, 상기 모터(4)를 제어하는 제어장치(5)에 퓨즈연결통로(6)를 통하여 충전지(7) 및 배터리(8)가 연결된 전기자동차에 있어서, 상기 각 바퀴(1)쪽에 장착되어 바퀴의 회전력에 따른 운동에너지를 전기에너지로 전환시키는 발전장치(20-24)와, 상기 발전장치(20-24)에 의해 발전된 전기를 충전하여 충전지(7)에 보조로 충전전기를 공급할 수 있는 보조 충전장치(31-34)를 더 구비하여 구성된 것이다.

도 5는 본 발명 전기자동차의 현가 장치에 장착되는 자가발전장치의 분해사시도로, 회전자(41)와 고정자코일(42)로 이루어지는 발전장치와, 차량이 주행을 정지시키기 위한 브레이크 장치(44)와, 차량의 바퀴(1)에 결합되는 알루미늄 휠(45)을 결합하여 바퀴의 회전력에 따라 전기를 발전시키도록 구성한 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 전기자동차의 각 바퀴(1)에는 알루미늄 휠(45)과 브레이크장치(44)가 장착되어 있어 주행시 바퀴(1)가 균형을 이룬 상태에서 주행할 수 있도록 해주며, 또한 주행을 정지시키고자 할 경우에는 브레이크장치(44)를 통하여 제동을 걸어 전기자동차의 주행을 정지시킬 수 있도록 하고 있다.

본 발명은 상기 전기자동차의 각 바퀴에 설치된 알루미늄 휠(45) 및 브레이크 장치(44)와 일체형으로 고정자 코일(42)과 회전자(41)로 이루어지는 자가발전장치(21-24)가 장착되어 있어 전기자동차의 주행시 바퀴(1)의 회전력에 따른 운동에너지를 전기에너지로 전환시키게 된다.

따라서, 발전장치(21-24)에 의해 상기 바퀴의 회전운동에 의해 발생된 운동에너지가 전기에너지로 전환되면, 이렇게 전환된 전기에너지가 보조 충전장치(31-34)에 충전된다.

또한, 상기 보조충전장치(31-34)에 충전된 전기에너지는 충전지(7)에 공급되어 퓨즈연결통로(6)를 통하여 제어장치(5)에 공급되므로 배터리(8)에 의해 공급되던 전기가 차단되어도 이러한 보조충전장치(31-34)에 충전된 전기에너지에 의해 보조전원이 일정시간 제어장치(5)를 통하여 모터(4)와 감속기(3)쪽으로 공급되어 전기자동차가 계속 주행을 할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 전기자동차의 각 바퀴에 자가발전장치와 보조 충전장치를 더 장착하여 전기자동차의 주행시 바퀴의 회전력에 따른 운동에너지를 전기에너지로 전환시켜 이를 충전지에 공급하도록 함으로써 전기자동차의 주행시간을 더 연장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 전기자동차의 바퀴에 자동기어를 통하여 감속기 및 모터가 연결되고, 상기 모터를 제어하는 제어장치에 퓨즈연결통로를 통하여 충전지 및 배터리가 연결된 전기자동차에 있어서,

   상기 각 바퀴 쪽에 장착되어 바퀴의 회전력에 따른 운동에너지를 전기에너지로 전환시키는 발전장치와, 상기 발전장치에 의해 발전된 전기를 충전하여 충전지에 보조로 충전전기를 공급할 수 있는 보조 충전장치를 더 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 자가 발전 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 발전장치가, 회전자와 고정자 코일로 이루어져 알루미늄 휠과 브레이크 장치에 일체형으로 장착되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차의 자가 발전 장치.