KR20110009122U - 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 대체에너지인 태양광을 이용해 전기에너지를 생산하는 태양전지모듈을 구비하여 에너지를 절약할 수 있고, 충전시간을 감소시키며, 주행 시간을 증가시킬 수 있는 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치를 제공하기 위한 것이다.
본 고안의 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치는, 차량의 상부에 장착되어 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하는 태양전지모듈과; 상기 태양전지모듈에서 생산된 전기 에너지를 축적하는 축전지와; 회전축이 구비되며, 상기 축전지에 저장된 전기 에너지를 이용하여 상기 회전축을 회전시키는 구동모터와; 상기 회전축과 상기 구동축을 연결하여 상기 회전축의 회전력을 차량의 구동축에 전달하는 밸트부재; 를 포함하여 이루어진다.

Description

태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치 { Electric Vehicle With Solar Photovoltaic Generation }

본 고안은 전기 차량장치에 관한 것으로서, 특히 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하고, 그 전기 에너지로 모터를 회전시켜 주행하는 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 가솔린이나 디젤을 연료로 사용하는데, 가솔린이나 디젤은 연소시 유해한 가스를 발생하여 대기오염을 일으킬 뿐만 아니라 가솔린이나 디젤을 만드는 원유가 지구상에 얼마 남아있지 않기 때문에 각 산업분야에서 대체에너지 개발을 서두르고 있으며, 그 해결책으로 전기자동차의 개발이 완료되어 시범운행 중에 있다.

그러나, 전기자동차는 한 번의 축전지 충전으로 기존의 자동차보다 먼 거리를 달릴 수 없으므로 자주 축전지를 충전시켜야 하고, 그 때문에 운행이 자주 중단되며 축전지 충전에 소요되는 시간도 기존의 가솔린 또는 디젤의 주유 시간보다 많이 소요되므로 운행에 큰 지장을 초래하는 문제점이 있다.

또한, 전기자동차가 일반화될 경우에도 자주 축전지를 충전시켜야 하므로 축전지 충전소를 기존의 주유소보다 훨씬 많이 건설하여야 하는 문제가 있으며, 특히 고속도로와 같이 장거리 운행을 할 경우에는 축전지 충전소가 있는 곳이면 반드시 들러야 하고, 축전지 충전에 많은 시간이 허비되어 장거리 운행에 큰 불편을 겪게 된다.

그리고 가까운 미래에 전기자동차의 사용자가 증가함에 따라 전기자동차의 충전에 따른 전력소모가 급속히 증가할 것으로 보이며, 기존의 발전소만으로는 이를 감당하기 어려움은 물론이고 새로운 발전소를 다수 건설하기 위해서는 상당한 경제적 부담이 따른다.

본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대체에너지인 태양광을 이용해 전기에너지를 생산하는 태양전지모듈을 구비하여 에너지를 절약할 수 있고, 충전시간을 감소시키며, 주행 시간을 증가시킬 수 있는 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치는, 차량의 상부에 장착되어 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하는 태양전지모듈과; 상기 태양전지모듈에서 생산된 전기 에너지를 축적하는 축전지와; 회전축이 구비되며, 상기 축전지에 저장된 전기 에너지를 이용하여 상기 회전축을 회전시키는 구동모터와; 상기 회전축과 상기 구동축을 연결하여 상기 회전축의 회전력을 차량의 구동축에 전달하는 밸트부재; 를 포함하여 이루어진다.

상기 태양전지모듈은, 태양 에너지를 전기에너지로 전환하는 태양전지와; 상기 태양전지의 둘레를 따라 상기 태양전지와 멀어지는 방향으로 상향 경사지게 장착되어 태양광을 상기 태양전지 방향으로 반사하는 반사판; 을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치.

차량의 구동축에 장착되어 상기 구동축과 함께 회전하는 회전자와; 상기 회전자의 외측에 배치되며, 상기 회전자의 회전시 내부에 전기 에너지가 발생하는 고정자; 를 더 포함하여 이루어지되, 상기 축전지에는 상기 회전자의 회전시 상기 고정자에서 발생하는 전기 에너지가 축적된다.

상기 회전자는 마그네트로 이루어지고, 중공의 원통형 형상으로 이루어져 원주 방향으로 극성이 분리되며, 상기 고정자는 상기 구동축과 직교되는 선을 중심으로 권취된 다수개의 코일로 이루어져 상기 회전자의 원주방향으로 배치된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 고안의 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치는 다음과 같은 효과가 있다.

차량의 상부에 상기 태양전지모듈을 장착하여 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하고, 그 전기 에너지를 상기 축전지에 축적되게 함으로써, 별도의 충전소에 들르지 않고 주행을 계속 할 수 있어 충전시간을 감소시키면서 주행시간을 증가시키는 효과가 있으며, 대체 에너지를 통해 전기 에너지를 생산함에 따라 원유 등의 화석에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.

상기 반사판은 상기 태양전지의 둘레를 따라 상기 태양전지와 멀어지는 방향으로 상향 경사지게 장착됨으로써, 태양광을 상기 태양전지 방향으로 집중시켜 태양전지의 발전 효율을 향상시키는 효과가 있다.

상기 고정자는 상기 회전자의 외측에 배치되어 상기 회전자의 회전시 내부에서 발생하는 전기 에너지를 상기 축전지에 축적함으로써, 상기 구동축을 회전시키기 위해 소비되는 에너지의 일부를 다시 전기 에너지로 변환되게 하여 에너지 소비를 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치의 측면 구조도,
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치의 저면 구조도,
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 회전자와 고정자의 구조도,

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치의 측면 구조도, 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치의 저면 구조도, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 회전자와 고정자의 구조도이다.

도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치는 태양전지모듈(100), 축전지(200), 구동모터(300), 벨트부재(400), 회전자(500) 및 고정자(600)를 포함하여 이루어진다.

상기 태양전지모듈(100)은 차량의 상부에 삽입 장착되어 태양 에너지를 전기 에너지를 전환시킨다.

구체적으로 상기 태양전지모듈(100)은 태양전지(110)와 반사판으로 이루어진다.

상기 태양전지(110)는 사각형의 넓은 판 형상으로 이루어지며, 태양광 에너지를 전기에너지로 전환한다.

좀더 자세하게 상기 태양전지(110)는 P형 반도체와 N형 반도체라고 하는 2종류의 반도체로 이루어지며, 상기 태양전지(110)에 빛을 비추면 내부에서 전자와 정공이 발생하고, 이때 발생된 전하들은 P, N극으로 이동한다.

이 현상에 의해 P극과 N극 사이에 전위차가 발생하며, 이때 상기 태양전지(110)에 상기 축전지(200)를 연결하면 전류가 흐르게 된다.

이러한 원리로 생성된 전기 에너지는 상기 축전지(200)에 저장된다.

상기 반사판은 거울로 이루어지며, 상기 태양전지(110)의 둘레를 따라 상기 태양전지(110)와 멀어지는 방향으로 상향 경사지게 장착된다.

즉 상기 반사판은 상기 태양전지(110)의 상방향으로 갈수록 점점 너비가 넓어지게 형성된다.

이러한 상기 반사판은 태양광을 상기 태양전지(110) 방향으로 반사시켜 좀더 많은 태양광이 상기 태양전지(110)에 집중되도록 한다.

이와 같이 상기 반사판은 상기 태양전지(110)의 둘레를 따라 상기 태양전지(110)와 멀어지는 방향으로 상향 경사지게 장착됨으로써, 태양광을 상기 태양전지(110) 방향으로 집중시켜 태양전지(110)의 발전 효율을 향상시키는 효과가 있다.

상기 축전지(200)는 차량의 하부에 장착되며, 상기 태양전지모듈(100)에서 생산된 전기 에너지를 축적한다.

좀더 구체적으로 상기 축전지(200)는 여러 번 충전하여 사용할 수 있는 2차 전지로써, 납축전지(200)로 이루어진다.

납축전지(200)는 (-)극인 납과 (+)극인 이산화납을 비중 1.25인 묽은 황산 용액에 넣어 만든 전지이다.

이러한 상기 축전지(200)는 상기 구동모터(300)와 전기적으로 연결되어 상기 구동모터(300)에 전기 에너지를 공급한다.

상기 구동모터(300)는 차량의 하부에 장착되며, BLDC모터(Brushless DC 모터)로 이루어진다.

일반적으로 BLDC모터는 DC모터에서 브러시, 정류자 등 기계적인 접촉부를 없애고 전자적인 정류 기구를 설치한 직류 모터를 말한다.

BLDC모터는 저속 및 고속에서 토크가 비교적 높고 고속회전이 가능하며, 무접점의 반도체 소자로 코일의 전류를 드라이브하는 관계로 수명이 매우 길다.

이러한 구동모터(300)의 일단에는 차량의 구동축(50)과 연결되는 회전축(310)이 구비된다.

상기 회전축(310)은 상기 구동축(50)과 평행하게 배치되며, 외주면에는 상기 벨트부재(400)와 맞물리게 결합되는 제1기어부(311)가 형성된다.

상기 제1기어부(311)는 원형 형상의 평기어로 이루어진다.

이러한 상기 구동모터(300)는 상기 축전지(200)에 저장된 전기 에너지를 이용하여 상기 회전축(310)을 회전시킨다.

상기 구동축(50)은 차량의 하부에 배치되며, 원통형으로 이루어져 차량의 이동방향과 직교되는 방향으로 길게 형성된다.

또한 상기 구동축(50)은 상기 회전축(310)과 평행하게 배치되어 차량의 하부에 회전되게 장착된다.

이러한 상기 구동축(50)의 양단에는 바퀴가 장착되어 상기 구동축(50)의 회전시 차량을 이동시킨다.

그리고 상기 구동축(50)에는 제2기어부(350)가 구비된다.

상기 제2기어부(350)는 원형 형상의 평기어로 이루어지며, 상기 벨트부재(400)와 맞물리게 결합된다.

상기 벨트부재(400)는 폐곡선 형상으로 형성되며, 내주면에는 평기어와 맞물리는 치형의 기어가 형성된다.

그리고 상기 벨트부재(400)는 상기 제1기어부(311)의 외주면과 상기 제2기어부(350)의 외주면을 감싸게 배치되어 상기 제1기어부(311) 및 상기 제2기어부(350)와 맞물리게 결합된다.

이러한 상기 벨트부재(400)는 상기 제1기어부(311)의 회전시 상기 제1기어부(311)의 회전력을 상기 제2기어부(350)에 전달하여 상기 구동축(50)을 회전시킨다.

한편 상기 회전자(500)는 상기 구동축(50)에 장착되어 상기 구동축(50)과 함께 회전한다.

구체적으로 상기 회전자(500)는 마그네트로 이루어지며, 중공의 원통형 형상으로 형성된다.

그리고 상기 회전자(500)의 극성은 원주 방향으로 여러 극으로 분리된다.

즉 도 3에 도시된 바와 같이 상기 회전자(500)의 극성은 다수개의 부채꼴 형상으로 분리된다.

상기 고정자(600)는 상기 회전자(500)의 외측에 배치되며, 상기 회전자(500)의 회전시 내부에 전기 에너지가 발생한다.

구체적으로 상기 고정자(600)는 상기 구동축(50)과 직교되는 선을 중심으로 권취된 다수개의 코일로 이루어지며, 상기 회전자(500)의 외측에 상기 회전자(500)의 원주 방향으로 배치된다.

이러한 상기 고정자(600)는 전자기 유도법칙에 의해 상기 회전자(500)의 회전시 각각의 상기 코일과 마주보게 배치된 상기 회전자(500)의 극성이 변함에 따라 전위차가 발생하여 내부 전류가 흐르게 된다.

이때 발생한 전기 에너지는 상기 축전지(200)에 축적된다.

이와 같이 상기 고정자(600)는 상기 회전자(500)의 외측에 배치되어 상기 회전자(500)의 회전시 내부에서 발생하는 전기 에너지를 상기 축전지(200)에 축적함으로써, 상기 구동축(50)을 회전시키기 위해 소비되는 에너지의 일부를 다시 전기 에너지로 변환되게 하여 에너지 소비를 감소시키는 효과가 있다.

또한 차량의 상부에 상기 태양전지모듈(100)을 장착하여 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하고, 그 전기 에너지를 상기 축전지(200)에 축적되게 함으로써, 별도의 충전소에 들르지 않고 주행을 계속 할 수 있어 충전시간을 감소시키면서 주행시간을 증가시키는 효과가 있으며, 대체 에너지를 통해 전기 에너지를 생산함에 따라 원유 등의 화석에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.

본 고안인 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 고안의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

50 : 구동축, 100 : 태양전지모듈, 110 : 태양전지, 120 : 반사판, 200 : 축전지, 300 : 구동모터, 310 : 회전축, 311 : 제1기어부, 350 : 제2기어부, 400 : 벨트부재, 500 : 회전자, 600 : 고정자,

Claims (4)

1. 차량의 상부에 장착되어 태양 에너지를 전기 에너지로 전환하는 태양전지모듈과;
   상기 태양전지모듈에서 생산된 전기 에너지를 축적하는 축전지와;
   회전축이 구비되며, 상기 축전지에 저장된 전기 에너지를 이용하여 상기 회전축을 회전시키는 구동모터와;
   상기 회전축과 상기 구동축을 연결하여 상기 회전축의 회전력을 차량의 구동축에 전달하는 밸트부재; 를 포함하여 이루어진 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 태양전지모듈은,
   태양 에너지를 전기에너지로 전환하는 태양전지와;
   상기 태양전지의 둘레를 따라 상기 태양전지와 멀어지는 방향으로 상향 경사지게 장착되어 태양광을 상기 태양전지 방향으로 반사하는 반사판; 을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   차량의 구동축에 장착되어 상기 구동축과 함께 회전하는 회전자와;
   상기 회전자의 외측에 배치되며, 상기 회전자의 회전시 내부에 전기 에너지가 발생하는 고정자; 를 더 포함하여 이루어지되,
   상기 축전지에는 상기 회전자의 회전시 상기 고정자에서 발생하는 전기 에너지가 축적되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 회전자는 마그네트로 이루어지고, 중공의 원통형 형상으로 이루어져 원주 방향으로 극성이 분리되며,
   상기 고정자는 상기 구동축과 직교되는 선을 중심으로 권취된 다수개의 코일로 이루어져 상기 회전자의 원주방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 태양광 발전기가 구비된 전기 차량장치.
   

Images