KR20070073408A - 차량용 비상 전력 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 비상 전력 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인력을 이용하여 비상시에 차량에 전력을 공급할 수 있는 전력을 발생시키는 차량용 비상 전력 공급장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차량용 비상 전력 공급장치는 차량용 배터리에 연결되는 비상 전원 공급장치에 있어서, 전력을 생성하는 수동 발전기; 상기 수동 발전기로부터 입력받은 전력을 제어하여 캐패시터의 충전에 필요한 전력으로 변환하는 충전회로; 복수의 캐패시터를 구비하며, 상기 충전회로로부터 인가되는 에너지를 상기 캐패시터에 저장하는 캐패시터 유닛; 및 상기 캐패시터 유닛과 차량용 배터리를 연결하는 접속부;를 포함한다. 본 발명에 따르면, 복잡한 기계장치 없이 인력을 통해 비상 전력을 생성할 수 있고, 에너지 저장장치를 별도로 유지보수하지 않고, 반영구적으로 사용할 수 있다.

비상, 전력, 배터리, 에너지, 충전, 공급장치

Description

차량용 비상 전력 공급장치{Emergency power supply for car}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래기술에 따른 비상시동장치의 구성도이다.

도 2는 종래기술에 따른 비상 시동용 전력장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 비상 전력 공급장치의 상세 구성도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

100...수동발전기 200...충전회로

210...정류회로 220...정전류/정전압 회로

230...제어회로 240...표시등

300...캐패시터 유닛 310...밸런싱 회로

320....캐패시터 330...출력회로

400...접속부 500...차량용 배터리

본 발명은 차량용 비상 전력 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인력을 이용하여 비상시에 차량에 전력을 공급할 수 있는 차량용 비상 전력 공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 장착되는 각종의 전장장치에 소요되는 전원은 배터리를 통해 공급된다. 이러한 배터리는 차량의 주행에 따라 엔진과 연결된 발전기를 통해 지속적으로 충전 동작이 수행되어 반영구적으로 사용할 수 있다.

그러나, 운전자의 부주의로 인하여 자동차의 전기장치 예컨대, 실내등 또는 조향 등을 켜놓은 상태로 장시간 방치하면, 배터리가 방전되어 자동차의 시동을 걸수 없게 되는 상황이 발생한다. 이러한 경우, 일반적으로 이용하는 방법으로는 다른 자동차(방전되지 않은 자동차)로부터 점프선을 이용하여 즉, 배터리의 (+)극은 (+)극끼리 (-)극은 (-)극끼리 연결하여 다른 자동차로부터 자동차 시동에 필요한 전원을 공급받아 방전된 자동차에 시동을 걸어야 하는 불편함이 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 대한민국 특허공개 제10-2004-0029515호는 차량의 배터리 방전시 사용될 수 있는 비상시동장치를 제안한다. 구체적으로, 도 1을 참조하면, 상기 비상시동장치는 운전자의 수동조작에 의해 클러치 페달(2)을 반복적으로 작동시켜, 오일리저버 탱크(6)의 오일을 제 2오일경로(10)를 통해 유압펌프(18)까지 이동시킨다. 그러면, 유압펌프(18)의 펌핑동작에 의해 유압모터(22)가 회전하고, 유압모터(22)에 연결되는 스타팅 기어(26)는 플라이휠(28)에 회전력을 전달한다. 그 결과, 플라이휠(28)의 회전력에 의해 엔진이 구동되어 차량에 시동이 걸리게 된다. 그런데, 상기 비상시동장치는 차량용 배터리가 완전히 방전되었을 때, 임시로 차량의 시동을 걸 수는 있지만, 유압펌프를 이용하여 플라이휠을 강제 구동 시키기 위해서는 복잡한 기계장치가 요구된다는 단점이 있다.

한편, 대한민국 특허공개 제10-2005-004110호는 건전지를 이용한 자동차의 비상 시동용 전력장치를 제안한다. 구체적으로, 도 2를 참조하면, 상기 비상 시동용 전력장치를 살펴보면, 종래기술에 따른 비상 시동용 전력장치(50)는 케이스(55) 내부의 건전지 삽입부(56)에 삽입된 9V 건전지(54) 2개를 구비한다. 그리고, 상기 2개의 건전지를 직렬연결하는 직렬배선(52)과 직렬배선(52)에 의해 연결되지 않은 건전지(54)의 전극으로부터 외부로 인출된 외부배선(51)을 구비한다. 비상시에는 외부배선(51)을 차량용 배터리에 연결하여 자동차의 시동에 필요한 전력을 보조적으로 공급한다.

그러나, 상기 비상 시동용 전력장치(50)에 사용되는 건전지(54)는 자동차의 스타트 모터의 구동을 위해 고용량이어야 하므로, 건전지(54)의 부피가 크고 건전지(54)에 대한 지속적인 유지보수가 필요하다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 인력을 이용하여 소정의 전기 에너지를 생성하고, 생성된 전기 에너지를 고용량 캐패시터(ultra capacitor)에 저장하여 비상시 차량에 전력을 공급하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 차량용 비상 전력 공급장치는 차량용 배터리에 연결되는 비상 전원 공급장치에 있어서, 전력을 생성하는 수동 발전기; 상기 수동 발전기로부터 입력받은 전력을 제어하여 캐패시터의 충전에 필요한 전력으로 변환하는 충전회로; 복수의 캐패시터를 구비하며, 상기 충전회로로부터 인가되는 에너지를 상기 캐패시터에 저장하는 캐패시터 유닛; 및 상기 캐패시터 유닛과 차량용 배터리를 연결하는 접속부;를 포함한다.

상기 캐패시터 유닛은 상기 캐패시터들의 충전전압에 대한 균형을 조절하는 밸런싱 회로; 및 상기 캐패시터들 각각에 저장된 에너지를 합하여 출력하는 출력회로;를 포함한다.

상기 출력회로는 역접속을 방지하는 회로를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 캐패시터 유닛은 상기 밸런싱 회로와 출력회로를 선택적으로 연결시킬 수 있는 선택수단을 포함한다.

바람직하게, 상기 접속부는 차량의 배터리에 연결되는 시거잭일 수 있다.

상기 수동 발전기는 직류발전기 또는 교류발전기일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 비상 전력 공급장치의 상세 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 비상 전력 공급장치는 수동 발전기(100), 충전회로(200), 캐패시터 유닛(300), 및 접속부(400)를 구비한다.

수동 발전기(100)는 통상적인 발전기의 구조와 같이 하우징, 하우징 내에 실장되어 회전하는 마그네트, 및 상기 마그네트를 감싸도록 하우징 내측에 고정된 발전 코일을 구비한다.상기 마그네트의 중심에는 회전 샤프트가 구비되고 회전 샤프트의 일단은 인력에 의한 수동회전을 위해 하우징의 외부로 연장 노출된다. 연장 노출된 회전 샤프트에는 수동회전을 위한 회전 손잡이가 체결된다.

충전회로(200)는 수동 발전기(100)로부터 인가되는 교류전류를 캐패시터의 충전에 필요한 직류전류로 변환하여 캐패시터 유닛(300)에 인가한다.

캐패시터 유닛(300)은 충전회로(200)로부터 직류전류를 인가받아 차량용 배터리(500)의 충전에 필요한 에너지로 저장한다.

접속부(400)는 캐패시터 유닛(300)의 출력단자와 차량용 배터리(500)의 입력단자를 전기적으로 연결하는 수단이다.

바람직하게, 상기 접속부(400)는 배터리의 단자와 금속의 자동차 몸체가 접 촉하여 발생하는 단락 현상을 방지하기 위하여, 통상적으로 자동차에 구비되는 시거잭일 수 있다.

비록, 본 발명의 실시예에서는 접속부(400)를 시거잭으로 예시하였지만, 본 발명이 이에 한정하는 것은 아니다. 따라서, 접속부(400)는 캐패시터 유닛(300)의 출력단자와 차량용 배터리(500)의 단자를 전기적으로 연결할 수 있는 것이라면 어느 것이라도 가능하다.

이하에서, 충전회로(200)와 캐패시터 유닛(300)의 상세 구성을 살펴본다.

우선, 충전회로(200)는 정류회로(210), 정전압/정전류 회로(220), 제어회로(230), 및 표시등(240)을 구비한다.

정류회로(210)는 수동 발전기(100)로부터 입력되는 교류전류를 직류전류로 변환하고, 일정한 레벨의 직류전류로 평탄화하여 정전압/정전류 회로(220)로 전달한다.

정전압/정전류 회로(220)는 캐패시터 유닛(300)에 정전압/정전류 모드로 충전전력을 공급한다. 즉, 캐패시터 유닛(300)의 초기 충전시점에서는 정전류 모드를 유지하다가 캐패시터 유닛(300)의 충전전압이 포화상태가 되면, 정전압 모드로 전환한다.

제어회로(230)는 일종의 마이크로 프로세서로서 충전 전류와 충전 전압을 모니터링하고 그 결과에 따라 정전압/정전류 회로(220)를 제어하여 정전압 모드와 정전류 모드를 적절히 전환한다.

또한, 제어회로(230)는 캐패시터 유닛(300)의 충전 전압을 모니터링하여 충 전이 완료되었다고 판단되면, 표시등(240)을 턴온하여 캐패시터 유닛(300)이 완충되었음을 사용자에게 알린다.

캐패시터 유닛(300)은 밸런싱 회로(310), 복수의 캐패시터(320), 및 출력회로(330)를 구비한다.

밸런싱 회로(310)는 충전회로(200)로부터 입력되는 충전전력을 각각의 캐패시터(320)에 충전이 균일하게 이루어질 수 있도록 각 캐패시터(320)에 배분되는 충전전력을 밸런싱한다.

캐패시터(320)는 충전전력을 인가받아 전기 에너지로 저장한다. 바람직하게, 캐패시터(320)는 대용량의 충전 에너지 저장이 가능한 전기이중층 캐패시터이다. 하지만, 본 발명이 이에 한정하는 것은 아니다.

출력회로(330)는 복수의 캐패시터(320)에 구비된 전극을 직렬로 연결하여 한 쌍의 전극(+,-)을 통해 외부로 충전전력을 방출한다.

출력회로(330)에 구비된 전극(+,-)이 차량용 배터리의 단자에 역 접속되는 경우, 복수의 캐패시터(320)에 저장된 에너지가 모두 방전될 수 있다. 따라서, 출력회로(330)는 역 접속을 방지하는 회로를 구비하는 것이 바람직하다.

캐패시터(320)의 충/방전은 한 쌍의 전극(+,-)을 통해 이루어진다. 따라서, 캐패시터 유닛(300)은 밸런싱 회로(310)와 출력회로(330)를 선택적으로 연결할 수 있는 스위치(미도시)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 스위치는 제어회로(230)의 동작을 통해 구동되며, 캐패시터(320)의 전극(+,-)을 밸런싱 회로(310) 또는 출력회로(330)에 선택적으로 연결시킨다.

이하, 전술한 구성요소들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 비상 전력 공급장치의 동작을 설명한다.

우선, 수동 조작을 통해 수동발전기(100)를 구동하여 유도 교류전류를 생성한다.

생성된 교류전류는 정류회로(210)를 통해 일정한 레벨의 직류전류로 변환되어 출력된다. 정류회로(210)에서 출력된 직류전류는 정전압/정전류 회로(220)를 통해 밸런싱 회로(310)에 인가된다. 이때, 제어회로(230)는 정전압/정전류 회로(220)의 출력전압과 출력전류를 상시적으로 모니터링하여 정전압/정전류 회로(220)의 구동 모드(정전압 모드 또는 정전류 모드)를 제어한다. 또한, 제어회로(230)는 모니터링한 전압치와 전류치를 참조하여 캐패시터 유닛(300)의 충전상태를 감지하고, 이를 표시등을 통해 출력한다.

다음으로, 밸런싱 회로(310)는 인가된 충전전력을 캐패시터(320)의 충전 상태를 감안하여, 캐패시터(320) 각각의 충전전압이 동일하게 유지될 수 있도록 충전전력을 배분한다.

복수의 캐패시터(320) 모두가 충전이 완료되어 정전압/정전류 회로(220)로부터 밸런싱 회로(310)로 인가되는 전류가 감소하면, 제어회로(230)는 이를 감지하여 밸런싱 회로(310)와 캐패시터(320)의 접속을 차단하고, 캐패시터(320)에 출력회로(330)를 연결한다.

배터리 방전 상황이 발생되면, 접속부(400)를 배터리에 연결한다. 그러면, 복수의 캐패시터(320)에 저장된 충전 에너지가 출력회로(330)를 통해 배터리(500) 로 인가된다. 이 상태에서, 시동을 걸면 캐패시터 유닛(300)에 저장된 에너지에 의해 스타트 모터가 회전하고 그 결과 자동차의 시동이 걸리게 된다.

본 발명의 실시예에서는 수동 발전기(100)로서 교류발전기를 채택하였다. 이를 감안하여, 충전회로(200)에 교류전류를 직류전류로 변환하는 정류회로(210)를 구비하였다. 그러나, 교류발전기에 대한 대안으로 직류발전기가 채택될 수 있으며, 이 경우 충전회로(200)에 구비되는 정류회로(210)는 생략되어도 무방하다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면, 수동 발전기를 사용함으로써, 복잡한 기계장치 없이 인력을 통해 비상 전력을 생성할 수 있다.

또한, 전기 에너지의 저장능력이 우수한 전기이중층 캐패시터에 에너지를 저장하여 사용함으로써, 에너지 저장장치를 별도로 유지보수하지 않고, 반영구적으로 사용할 수 있다.

또한, 에너지의 저장수단으로 소형의 전기이중층 캐패시터를 이용함으로써, 저 중량의 비상 전력 공급장치를 구현할 수 있다.

Claims (6)

1. 차량용 배터리에 연결되는 비상 전원 공급장치에 있어서,

   전력을 생성하는 수동 발전기;

   상기 수동 발전기로부터 입력받은 전력을 제어하여 캐패시터의 충전에 필요한 전력으로 변환하는 충전회로;

   복수의 캐패시터를 구비하며, 상기 충전회로로부터 인가되는 에너지를 상기 캐패시터에 저장하는 캐패시터 유닛; 및

   상기 캐패시터 유닛과 차량용 배터리를 연결하는 접속부;를 포함하는 차량용 비상 전력 공급장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 캐패시터 유닛은

   상기 캐패시터들의 충전전압에 대한 균형을 조절하는 밸런싱 회로; 및

   상기 캐패시터들 각각에 저장된 에너지를 합하여 출력하는 출력회로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 비상 전력 공급장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 출력회로는 역접속을 방지하는 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 비상 전력 공급장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 캐패시터 유닛은 상기 밸런싱 회로와 출력회로를 선택적으로 연결시킬 수 있는 선택수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 비상 전력 공급장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 접속부는 차량의 배터리에 연결되는 시거잭임을 특징으로 하는 차량용 비상 전력 공급장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 수동 발전기는 직류 발전기 또는 교류 발전기인 것을 특징으로 하는 차량용 비상 전력 공급장치.

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