KR20130089022A

KR20130089022A - 전기차의 구동전원공급장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20130089022A
Application number: KR1020120010344A
Authority: KR
Inventors: 김경수
Original assignee: 김경수
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-09
Also published as: WO2013115498A1; US20130192909A1

Abstract

본 발명은 전기차의 메인구동모터가 장착되지 않은 바퀴가 위치한 전기차의 회전축에 복수개 설치되고 회전축의 회전에 연동하여 설계된 재투입전력을 분할하여 생산하는 소형발전기부와; 상기 소형발전기부에 의해 생산된 전력에 의해 충전기능을 실행하고, 전기차의 전기 및 전자회로의 동작전원과 메인구동모터의 구동동력을 공급시키며, 전기차의 트렁크의 내부에 장착되는 배터리를 구비한 충전장치부와; 상기 소형발전기부의 이상여부 처리기능을 포함하여 전기차의 구동전원공급장치의 기능을 전반적으로 제어하는 제어모듈부를 포함하여 구성되는 전기차의 구동전원공급장치 및 그 제어방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명은 전기차의 회전축에 복수개의 소형발전기를 장착시키고 그 소형발전기로부터 생산된 전력을 다시 자가발전기로 투입하여 목표전력을 생산한 후 전기차 배터리를 충전시키므로써, 전기차의 회전축에 장착된 복수개의 소형발전기에 의해 생산된 전력을 다시 자가발전기로 투입하여 고효율의 목표전력을 생산하여 전기차 배터리를 충전하게 되기 때문에 전기차의 구동을 위해 별도의 구동전원을 설치할 필요가 없으므로 그에 따라 전기차의 제조비용을 상당히 저감시키는 효과가 있다.

Description

전기차의 구동전원공급장치 및 그 제어방법{driving power source supply device of electric car and controlling method therefore}

본 발명은 전기차의 구동전원공급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 전기차의 회전축에 복수개의 소형발전기를 장착시키고 그 소형발전기로부터 생산된 전력을 다시 자가발전기로 투입하여 목표전력을 생산한 후 전기차 배터리를 충전시키므로써, 전기차의 동력을 위해 별도의 구동전원을 설치할 필요가 없는 전기차의 구동전원공급장치 및 그 제어방법에 관한것이다.

일반적으로 화석에너지 고갈에 따른 에너지와 환경 문제가 주요한 이슈로 부각되면서 기존 내연기관 자동차에 대비하여 효율이 높고 배출가스가 적은 친환경 신기술 자동차를 일컫는 그린카에 대한 관심이 높아지고 있다. 이런 그린카에는 하이브리드차를 비롯해 플러그인 하이브리드차, 클린 디젤차, 연료전지차, 전기차 등이 포함된다. 최근 한국정부에서도 전기차를 2011년 양산하는 계획을 발표하는 등 전기차의 수요가 급증할 것으로 예상이 되는 상황이다. 여기서 상기와 같은 전기차라 함은 전기 충전이 필요한 모든 차량을 지칭하는데, 이러한 전기차의 경우 전문적인 충전소 이외에도 직장 및 가정의 주차장 등에서 충전이 가능한데 1회 충전 시 일반적으로 4 ~ 6시간이상 소요되고 급속 충전시에도 30분 ~ 1시간 이상 충전이 필요하다. 일반적인 주행자가 전기차를 운행하지 않는 출근전이나 퇴근 후 시간대에 대부분 충전이 집중적으로 이루어 질것으로 예상할 수 있다.

여기서 상기와 같은 전기차와 관련된 선행기술로는 이종화에 의해 출원된 한국특허출원 제 2009-0114342호(발명의 명칭:자전자력발전 방법)가 공지되어 있다.

그러면 상기와 같은 종래 전기차의 일례를 도 1을 참고로 살펴보면, 전기차(70)의 앞쪽에 구비된 바퀴(71A-B)의 회전축(72)에 각기 설치되어 회전축(72)을 통해 바퀴(71A)를 회전시키는 전기모터(73)와;

상기 전기모터(73)로 구동전원을 공급하고 전기차(70)의 트렁크(74)내에 탑재되는 배터리(75)를 포함하여 구성된다.

한편 상기와 같은 전기차의 동작은 먼저, 충전장치(76)에 의해 배터리(75)가 충전된 상태에서 시동장치(도시안됨)를 통해 전기차(70)의 앞쪽에 구비된 바퀴(71A-B)의 회전축(72)에 장착된 전기모터(73)로 배터리(75)의 동력을 인가한다. 그려면 상기와 같이 회전축(72)에 연결된 전기모터(73)가 회전되고 그에 따라 그 회전축(72)의 타단에 연결된 전기차(70)의 앞쪽에 구비된 바퀴(71A)가 회전을 하게된다. 따라서 상기와 같이 전기차(70)의 앞쪽에 구비된 바퀴(71A)가 회전을 하게 될 경우 전기차(70)의 후미쪽에 있는 바퀴(71B)도 회전을 하게되므로 전기차(70)가 운행을 하게된다.

그러나 상기와 같은 종래 전기차의 동력공급장치는 전기차의 회전축에 구비된 구동모터가 충전된 배터리로부터 동력을 전달받아 구동하는 방식인데, 이러한 배터리를 충전하기위해서 일반 가정에서 혹은 전기충전소에서 충전을 해야하나 기 설정된 전력피크용량이 있기 때문에 그 충전이 매우 어려울뿐만아니라 그러한 충전용 전력을 생산하기위해 별도로 발전소를 다수 증설해야하기 때문에 그로인해 환경오염문제를 야기시키게 되었다.

더나아가 상기와 같은 종래 전기차의 동력공급장치는 설령, 전기차의 내부에 자가발전기를 장차한 후 이 자가발전기를 통해 배터리의 전력을 충전시킨다하더라도 일정기간마다 재충전하지 않는한 전기차의 연비가 매우 저하시킨다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기위해 발명된 것으로, 전기차의 회전축에 장착된 복수개의 소형발전기에 의해 생산된 전력을 다시 자가발전기로 투입하여 고효율의 목표전력을 생산하여 전기차 배터리를 충전하게 되기 때문에 전기차의 동력을 위해 별도의 구동전원을 설치할 필요가 없는 전기차의 구동전원공급장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 복수개의 소형발전기에 장착된 회전기어의 직경을 회전축에 장착된 회전기어의 직경에 대해 일정기어비 이하로 작게 형성하여 회전시키기 때문에 소형발전기의 회전기어가 고속회전을 하게되어 소형발전기들이 이론생산전력 이상으로 전력을 생산할 수 있는 전기차의 구동전원공급장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전기차의 메인구동모터가 장착되지 않은 바퀴가 위치한 전기차의 회전축에 복수개 설치되고 회전축의 회전에 연동하여 설계된 재투입전력을 분할하여 생산하는 소형발전기부와;

상기 소형발전기부에 의해 생산된 전력에 의해 충전기능을 실행하고, 전기차의 전기 및 전자회로의 동작전원과 메인구동모터의 구동동력을 공급시키며, 전기차의 트렁크의 내부에 장착되는 배터리를 구비한 충전장치부와;

상기 소형발전기부의 이상여부 처리기능을 포함하여 전기차의 구동전원공급장치의 기능을 전반적으로 제어하는 제어모듈부를 포함하여 구성되는 전기차의 구동전원공급장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징은 전기차에서 전체 재투입전력를 전기차의 회전축에 장착되는 소형발전기의 개수로 나눠 그 개별 소형발전기가 개별적으로 생산할 분할된 전력을 설정함과 더불어 각 개별 소형발전기들이 개별적으로 분할 생산한 교류전력을 모아 재투입전력으로 출력시키는 재투입전력생산과정과;

상기 재투입전력생산과정후에 소형발전기들에 의해 생산된 교류형태의 재투입전력을 직류상태의 전력으로 변환하는 직류전력 변환과정과;

상기 직류전력 변환과정후에 소형발전기들에 의해 생산된 교류형태의 재투입전력을 동작전원으로 하여 배터리의 충전전력을 생산하는 최종전력생산과정을 포함하여 구성되는 전기차의 구동전원공급장치의 제어방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 전기차의 회전축에 복수개의 소형발전기를 장착시키고 그 소형발전기로부터 생산된 전력을 다시 자가발전기로 투입하여 목표전력을 생산한 후 전기차 배터리를 충전시키므로써, 전기차의 회전축에 장착된 복수개의 소형발전기에 의해 생산된 전력을 다시 자가발전기로 투입하여 고효율의 목표전력을 생산하여 전기차 배터리를 충전하게 되기 때문에 전기차의 구동을 위해 별도의 구동전원을 설치할 필요가 없으므로 그에 따라 전기차의 연비효율을 극대화시키는 효과가 있다.

상기와 같은 본 발명은 복수개의 소형발전기에 장착된 회전기어의 직경을 회전축에 장착된 회전기어의 직경에 대해 일정기어비 이하로 작게 형성하여 회전시키기 때문에 소형발전기의 회전기어가 고속회전을 하게되어 소형발전기들이 이론생산전력 이상으로 전력을 생산할 수 있으므로 그에 따라 생산전력에너지의 고효율화를 이룰 수 있는 효과도 있다.

도 1은 종래 전기차의 일례를 설명하는 설명도.
도 2는 본 발명에 의한 전기차의 구동전원공급장치에서 회전축에 4개의 소형발전기가 장착된 상태를 설명하는 설명도.
도 3은 본 발명에 의한 전기차의 구동전원공급장치에서 회전축에 2개의 소형발전기가 장착된 상태를 설명하는 설명도.
도 4는 본 발명에 의한 전기차의 구동전원공급장치에서 주발전기가 추가로 더 장착된 상태를 설명하는 설명도.
도 5는 본 발명에 의한 전기차의 구동전원공급장치에서 보조전원공급장치를 설명하는 설명도.
도 6은 본 발명에 의한 전기차의 구동전원공급장치에 적용되는 자가발전기의 구조를 설명하는 설명도.
도 7은 본 발명의 플로우차트.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 메인구동모터(1)가 장착되지 않은 바퀴(2B)가 위치한 전기차(3)의 회전축(4)에 복수개 설치되고 회전축(4)의 회전에 연동하여 설계된 재투입전력을 분할하여 생산하는 소형발전기부(5)와;

상기 소형발전기부(5)에 의해 생산된 전력에 의해 충전기능을 실행하고, 전기차(3)의 전기 및 전자회로의 동작전원과 메인구동모터(1)의 구동동력을 공급시키며, 전기차(3)의 트렁크(도시안됨)의 내부에 장착되는 배터리(6)를 구비한 충전장치부(7)와;

상기 소형발전기부(5)의 이상여부 처리기능을 포함하여 전기차(3)의 구동전원공급장치(8)의 기능을 전반적으로 제어하는 제어모듈부(9)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 회전축(4)에는 회전축(4)의 회전과 연동하는 동심원 형태의 회전기어부재(10)가 설치된다.

또한 상기 소형발전기부(5)의 제1 실시예로, 도 3에 도시된 바와같이 메인구동모터(1)가 장착되지 않은 바퀴(2B)에 위치한 전기차(3)의 회전축(4)의 양측에 소형발전기(11)를 각기 1개씩 설치하는 구조로 구성될 수 있다. 여기서 상기 제1 실시예의 경우, 소형발전기부(5)의 각 소형발전기들(11)과 충전장치부(7)의 사이에는 각각의 소형발전기(11)로부터 생산된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충전장치부(7)로 전달함과 더불어 소형발전기(11)의 생산전력의 상태를 체킹하여 그 이상여부를 제어모듈부(9)로 출력시키는 생산전력변환부(12)가 설치된다.

더나아가, 상기 소형발전기부(5)의 제2 실시예로, 도 2에 도시된 바와같이 메인구동모터(1)가 장착되지 않은 바퀴(2B)에 위치한 전기차(3)의 회전축(4)의 양측에 2개의 소형발전기(11)를 한조로 하여 2조가 각각 설치되는 구조로 구성할 수 있다.

한편, 상기와 같은 제1 및 제2 실시예의 소형발전기(11)는 일정길이로 몸체의 외부로 돌출된 그 로터축(13)에 회전축(4)과 연동하는 회전기어부재(10)의 직경에 대해 일정기어비 예컨대, 1/2 혹은 1/3 이하의 기어비를 갖도록 고속회전기어부재(14)를 작게 형성한다.

이때, 상기와 같이 소형발전기(11)의 고속회전기어부재(14)를 회전기어부재(10)의 직경에 대해 일정기어비 예컨대, 1/2 혹은 1/3 이하의 기어비를 갖도록 그 크기를 작게 형성하는 것은 고속회전기어부재(14)가 회전기어부재(10)와 맞물려서 회전할 때 고속회전을 하도록 하기위해서이다.

더나아가서, 상기 소형발전기(11)는 그 몸체의 일측에, 고속회전하는 소형발전기(11)의 발열을 냉각시키도록 팬부재(15)가 설치된다.

여기서, 상기와 같은 회전기어부재(10)는 회전축(4)에 복수개 예컨대, 2개를 한조로 하여 바퀴(2B)의 좌, 우측에 각기 설치되어 역시 2조를 한조하여 바퀴(2B)의 좌, 우측에 각기 설치된 소형발전기(11)의 고속회전기어부재(14)와 각기 맞물려 연동하도록 구성된다.

한편 상기와 같은 본 발명 장치의 다른 실시예로, 도 4에 도시된 바와같이 상기 소형발전기부(5)의 소형발전기(11)들의 출력단에 각기 개별적으로 연결되어 각각의 소형발전기(11)로부터 생산된 교류전력을 개별적으로 체킹한 후 각 소형발전기(11)의 이상상태여부 검출신호를 제어모듈부(9)로 출력시키는 한편, 각 소형발전기(11)로부터 정상적으로 분할생산된 교류전력을 재투입전력으로 합하여 출력시키는 생산전력체킹부(16)와;

상기 생산전력체킹부(16)로부터 출력되는 교류상태의 재투입전력을 직류전력으로변환하여 출력시키는 전력변환부(17)와;

상기 전력변환부(17)의 출력단과 충전장치부(7)사이에 연결되고 전력변환부(17)로부터 출력된 직류상태의 재투입전력을 동작전원으로 하여 구동되어 배터리(6)의 충전전력을 생산하는 주발전기(18)와;

상기 주발전기(18)에 의해 생상된 교류상태의 생산전력을 직류상태로 변환하여 충전장치부(7)로 전달하는 주발전기 전력변환부(19)를 더 포함하여 구성된다.

이에 더하여, 상기와 같은 본 발명 장치의 또다른 실시예로 보조전원공급장치(20)로 구성하여 전기차(3)의 트렁크내에 장착시키거나 혹은 보조전원공급장치(20)만을 전기차(3)로부터 별도로 분리하여 사용할 수도 있는데, 상기 보조전원공급장치(20)는 도 5에 도시된 바와같이 상기 소형발전기부(5)의 소형발전기(11)들의 출력단에 각기 개별적으로 연결되어 각각의 소형발전기(11)로부터 생산된 교류전력을 개별적으로 체킹한 후 각 소형발전기(11)의 이상상태여부 검출신호를 제어모듈부(9)로 출력시키는 한편, 각 소형발전기(11)로부터 정상적으로 분할생산된 교류전력을 재투입전력으로 합하여 출력시키는 생산전력체킹부(16)와;

상기 생산전력체킹부(16)의 출력단에 연결되어 생산전력체킹부(16)를 경유하여 출력되는 재투입전력을 동작전원으로 하여 회전구동하고, 그 내부에 복수개의 전자석코일로 이루어지는 회전자부재(21)와;

상기 회전자부재(21)의 회전구동축(22)에 결합되어 회전연동되고 회전구동 기어부재(23)와;

상기 회전구동 기어부재(23)에 맞물려 회전연동되고 회전구동 기어부재(23)의 직경에 대해 일정기어비 예컨대, 1/2 혹은 1/3 이하의 기어비를 갖도록 작게 형성되는 고속회전기어부재(14)와;

상기 고속회전기어부재(14)를 그 로터축(13)에 결합시키고 고속회전기어부재(14)의 회전에 따라 전력을 생산하여 충전장치부(7)의 배터리(6)를 충전시키는 보조발전기(24)와;

상기 보조발전기(24)의 로터축(13)에 설치되어 보조발전기(24)에서 발생되는 발열을 냉각시켜주는 보조팬부재(15)를 더 포함하여 구성된다.

여기서, 상기와 같은 보조전원공급장치(20)가 가정용으로 사용될 경우 상기 회전자부재(21)에 임시로 설정된 용량의 시동 배터리(6)를 연결하고 상기 보조발전기(24)의 출력단에는 가정용 배전반(25)을 연결하여 사용하게된다.

한편, 상기 소형발전기(11)와 주발전기(18) 및 보조발전기(24)는 자가발전기의 구조를 가지는데, 이들은 도 6에 도시된 바와같이 외부의 동력에 의하여 회전하는 회전자(13)와; 상기 회전자(13)를 회전시키는 회전부(26A-B)와, 상기 회전자(13)의 둘레 면에 감기는 스테이터(Stator) 코일(27)과 상기 요소들을 수용하는 케이스(28)로 구성된다.

(상기와 같은 자가발전기는 본발명의 출원인과 동일 출원인이 출원하여 등록받은 한국등록특허 제10-1087704호에 상세히 설명되어 있다.)

다음에는 상기와 같은 본 발명의 실시예들의 제어방법을 설명한다.

본 발명은 도 7에 도시된 바와같이 초기상태(S1)에서 전기차에서 전체 재투입전력를 전기차의 회전축에 장착되는 소형발전기의 개수로 나눠 그 개별 소형발전기가 개별적으로 생산할 분할된 전력을 설정함과 더불어 각 개별 소형발전기들이 개별적으로 분할 생산한 교류전력을 모아 재투입전력으로 출력시키는 재투입전력생산과정(S2)과;

상기 재투입전력생산과정(S2)후에 소형발전기들에 의해 생산된 교류형태의 재투입전력을 직류상태의 전력으로 변환하는 직류전력 변환과정(S3)과;

상기 직류전력 변환과정(S3)후에 소형발전기들에 의해 생산된 교류형태의 재투입전력을 동작전원으로 하여 배터리의 충전전력을 생산하는 최종전력생산과정(S4)을 포함하여 구성된다.

그리고. 상기 재투입전력생산과정(S2)은 전기차의 회전축에 장착되는 각 개별 소형발전기들이 개별적으로 분할 생산한 교류전력을 모아 직류전력으로 변환한후 그 직류변환된 전력으로 전기차의 배터리의 충전전력으로 생산하는 직접배터리 충전과정를 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기 재투입전력생산과정(S2)에는 분할 전력을 개별적으로 생산하는 그 개별 소형발전기의 이상상태를 그 개별 소형발전기가 생산할 분할 전력을 기준값으로 하여 비교한 후 그 결과에 따라 이상상태여부를 전기차의 제어모듈부가 처리하는 소형발전기의 이상상태판별과정을 더 포함한다.

환언하면, 본 발명 장치를 사용하려면, 먼저 재투입전력을 생산하기위하여 전기차(3)의 회전축(4)에 구비된 동심원상의 회전기어부재(10)에 소형발전기(11)를 다수개 장착시키게 된다.

예컨대, 상기와 같은 회전기어부재(10)에 소형발전기(11)의 고속회전기어부재(14)가 맞결합될 때, 메인구동모터(1)가 장착되지 않은 바퀴(2B)에 위치한 전기차(3)의 회전축(4)의 양측에 소형발전기(11)를 각기 1개씩 설치하는 구조로 구성되거나 혹은 메인구동모터(1)가 장착되지 않은 바퀴(2B)에 위치한 전기차(3)의 회전축(4)의 양측에 2개의 소형발전기(11)를 한조로 하여 2조가 각각 설치되는 구조로 구성할 수 있다.

이때, 상기와 같은 소형발전기(11)는 일정길이로 몸체의 외부로 돌출된 그 로터축(13)에 회전축(4)과 연동하는 회전기어부재(10)의 직경에 대해 일정기어비 예컨대, 1/2 혹은 1/3 이하의 기어비를 갖도록 고속회전기어부재(14)를 작게 형성한다.

그에 더하여, 상기와 같이 일정기어비 예컨대, 1/2 혹은 1/3 이하의 기어비를 갖도록 그 크기를 작게 형성하는 것은 고속회전기어부재(14)가 회전기어부재(10)와 맞물려서 회전할 때 고속회전기어부재(14)가 고속회전을 하도록 하기위해서이다.

한편 상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 구동전원공급장치(8)를 구동할 경우 전기차(3)의 제어모듈부(9)는 전체 재투입전력를 전기차(3)의 회전축(4)에 장착되는 소형발전기(11)의 개수로 나눠 그 개별 소형발전기(11)가 개별적으로 생산할 분할된 전력을 설정함과 더불어 각 개별 소형발전기들(11)이 개별적으로 분할 생산한 교류전력을 모아 재투입전력으로 출력시킨다.

이때 상기 소형발전기(11)의 생산전력이 직접 충전장치부(7)의 배터리(6)로 인가되는 구조일 경우 생산전력변환부(12)가 각각의 소형발전기(11)로부터 생산된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충전장치부(7)로 전달함과 더불어 소형발전기(11)의 생산전력의 상태를 체킹하여 그 이상여부를 제어모듈부(9)로 출력시킨다.

그러면 상기 제어모듈부(9)는 개별 소형발전기(11)가 생산할 분할 전력을 기준값으로 하고 현재 개별 소형발전기(11)가 생산한 전력이 그 기준값에 도달되는지를 비교한 후 그 결과 생산된 전력이 기준값에 도달될경우에는 재투입전력이나 충전전력으로 활용하는 반면, 그 생산된 전력이 기준값에 도달되지 못할 경우에는 해당 소형발전기(11)에 이상여부가 발생된 것으로 판단하고 그 결과를 표시부(도시안됨)를 통해 외부로 알려 적절한조치를 받게한다.

그런데, 상기 소형발전기(11)의 생산전력이 재투입전력으로 사용되는 구조일 경우 그 각각의 소형발전기(11)로부터 생산된 교류전력을 생산전력체킹부(16)가 개별적으로 체킹한 후 각 소형발전기(11)의 이상상태여부 검출신호를 제어모듈부(9)로 출력시키는 한편, 각 소형발전기(11)로부터 정상적으로 분할생산된 교류전력을 재투입전력으로 합하여 전력변환부(17)로 출력시킨다. 그리고 상기 전력변환부(17)는 상기 생산전력체킹부(16)로부터 출력되는 교류상태의 재투입전력을 직류전력으로 변환하여 주발전기(18)로 출력시킨다.

그러면 상기 주발전기(18)는 전력변환부(17)로부터 출력된 직류상태의 재투입전력을 동작전원으로 하여 구동되어 배터리(6)의 충전전력을 생산하여 주발전기 전력변환부(17)로 출력시킨다. 그리고 상기 주발전기 전력변환부(17)는 상기 주발전기(18)에 의해 생상된 교류상태의 생산전력을 직류상태로 변환하여 충전장치부(7)의 배터리(6)를 충전시킨다.

따라서, 상기와 같은 배터리(6)에 충전된 전력을 전기차(3)의 구동전력으로 사용된다.

여기서, 본 발명의 기술적 특징은 상기와 같이 소형발전기(11)의 고속회전기어부재(14)의 직경이 회전축(4)에 장착된 회전기어부재(10)의 직경에 대해 일정기어비 예컨대, 1/2 혹은 1/3 이하의 기어비를 갖도록 그 크기를 작게 형성하는 것에 있다.

즉, 상기 고속회전기어부재(14)가 회전기어부재(10)와 맞물려서 회전할 때 고속회전기어부재(14)가 회전기어부재(10)의 직경에 비해 예컨대, 1/2 혹은 1/3 이하로 작게 형성되어 있기 때문에 매우 고속으로 회전하게되어 예컨대, 이론값(100%)이상으로 고효율의 전력을 생산하게된다.

예컨대, 상기 소형발전기(11)의 4개가 회전축(4)에 장착된다고 가정할 때 그 개별 소형발전기(11)가 이론적으로는 재투입전력(100%)의 25%씩을 담당하게되나, 본 발명장치의 각 소형발전기(11)들은 고속회전기어부재(14)가 회전기어부재(10)의 직경에 비해 예컨대, 1/2 혹은 1/3 이하로 작게 형성되어 고속으로 회전하기 때문에 25V 이상씩 교류 전력을 생산하게 되어 이들을 합한 실제 재투입전력은 100%인 100V정도가 생산된다.

그러면 상기와 같이 생산된 100V의 재투입전력(100%)은 다음의 주발전기(18)로 인가되게되고 그에 따라 이 주발전기(18)는 상기와 같은 100V의 재투입전력(100%)에 따라 발전을 하여 125%인 !25V의 전력을 생산하여 충전장치부(7)의 배터리(6)를 충전시킨다.

따라서 상기 전기차(3)는 상기와 같은 과정을 통해 충전된 배터리(6)의 전력을 이용하여 메인구동모터(1)를 구동시켜 통상의 전기차 운행을 실행하게된다.

여기서, 상기 소형발전기(11), 주발전기(18) 및 보조발전기(24)는 이론값이상으로 고속회전을 하기 때문에 그 내부에 열이 다량으로 발생되는데, 이 발열은 해당 발전기들(11)의 로터축(13)에 장착되어 연동되는 팬부재(15)에 의해 냉각되어 이들 발전기들(11)이 정상구동되도록 한다.

한편 상기와 같은 충전 과정중에 본 발명의 또다른 실시예인 보조전원공급장치(20)는 회전자부재(21)가 생산전력체킹부(16)를 경유하여 소형발전기들(11)로부터 100%(예컨대 100V)의 재투입전력을 구동전원으로 인가받아 회전구동하게된다. 그리고 상기와 같이 회전자부재(21)가 회전구동하게 될 경우 회전자부재(21)의 회전 구동축(22)에 장착되어 연동되는 회전구동 기어부재(23)도 회전을 하게되는데, 이때 상기 보조전원공급장치(20)의 보조발전기(24)에 장착된 고속회전기어부재(14)가 이 회전구동 기어부재(23)에 맞물려 회전연동하게된다.

여기서 상기와 같은 보조발전기(24)의 고속회전기어부재(14)의 직경이 회전구동축(22)에 장착된 회전구동 기어부재(23)의 직경에 대해 일정기어비 예컨대, 1/2 혹은 1/3 이하의 기어비를 갖도록 그 크기를 작게 형성되어 있기 때문에 상기 고속회전기어부재(14)가 회전구동 기어부재(23)와 맞물려서 회전할 때, 상기 고속회전기어부재(14)는 매우 고속으로 회전하게되어 상기 보조발전기(24)는 예컨대, 이론값(125%)이상으로 고효율의 전력을 생산하게된다. 그리고 상기와 같이 생산된 125%(예컨대 125V)의 전력은 배터리(6)의 충전전력으로 활용된다.

이때 상기 보조발전기(24)의 로터축(13)에 설치된 보조팬부재(15)는 로터축(13)과 함께 회전을 하면서 보조발전기(24)에서 발생되는 발열을 냉각시켜주게된다.

더나아가, 상기 보조전원공급장치(20)가 가정용으로 사용될 경우 예컨대, 해당 보조전원공급장치(20)를 전기차(3)로부터 분리하여 가정내의 특정장소에 고정한다. 그리고 상기 회전자부재(21)에 임시로 설정된 용량의 시동 배터리(6)를 연결하고 예컨대, 이론값 100%인 100V(혹은 20V배터리 5개를 직렬로 연결)를 갖는 시동배터리(6)를 회전자부재(21)에 연결시켜 회전자부재(21)를 이론값 100%인 100V에 의해 회전구동시킨다. 그리고 상기와 같이 회전자부재(21)가 회전구동하게 될 경우 회전자부재(21)의 회전 구동축(22)에 장착되어 연동되는 회전구동 기어부재(23)도 회전을 하게되는데, 이때 상기 보조전원공급장치(20)의 보조발전기(24)에 장착된 고속회전기어부재(14)가 이 회전구동 기어부재(23)에 맞물려 회전연동하게된다.

여기서 상기와 같은 보조발전기(24)의 고속회전기어부재(14)의 직경이 회전축(4)에 장착된 회전구동 기어부재(23)의 직경에 대해 일정기어비 예컨대, 1/2 혹은 1/3 이하의 기어비를 갖도록 그 크기를 작게 형성되어 있기 때문에 상기 고속회전기어부재(14)가 회전구동 기어부재(23)와 맞물려서 회전할 때, 상기 고속회전기어부재(14)는 매우 고속으로 회전하게되어 상기 보조발전기(24)는 예컨대, 이론값(125%)이상으로 고효율의 전력을 생산하게된다. 그리고 상기와 같이 생산된 125%(예컨대 125V)의 전력중 25%인 25V는 가정용 배전반(25)을 경유하여 가정용 전원으로 활용하고 그 나머지 100%인 100V는 상기 회전자부재(21)에서 시동배터리(6)를 제거한후 이 회전자부재(21)의 구동전원으로 활용하게된다.

따라서, 상기와 같은 본 발명은 전기차의 회전축에 복수개의 소형발전기를 장착시키고 그 소형발전기로부터 생산된 전력을 다시 자가발전기로 투입하여 목표전력을 생산한 후 전기차 배터리를 충전시키므로써, 전기차의 회전축에 장착된 복수개의 소형발전기에 의해 생산된 전력을 다시 자가발전기로 투입하여 고효율의 목표전력을 생산하여 전기차 배터리를 충전하게 되기 때문에 전기차의 구동을 위해 별도의 구동전원을 설치할 필요가 없으므로 그에 따라 전기차의 연비효율을 극대화시킬 수 있다.

또한 상기와 같은 본 발명은 복수개의 소형발전기에 장착된 회전기어의 직경을 회전축에 장착된 회전기어의 직경에 대해 일정기어비 이하로 작게 형성하여 회전시키기 때문에 소형발전기의 회전기어가 고속회전을 하게되어 소형발전기들이 이론생산전력 이상으로 전력을 생산할 수 있으므로 그에 따라 생산전력에너지의 고효율화를 이룰 수 있다.

1 : 메인구동모터 2A-B: 바퀴
3 : 전기차 4 : 회전축
5 : 소형발전기부 6 : 배터리
7 : 충전장치부 8 : 구동전원공급장치
9 : 제어모듈부 10: 회전기어부재
11: 소형발전기 12: 생산전력변환부
13: 로터축 14: 고속회전기어부재
15: 팬부재 16: 생산전력체킹부
17: 전력변환부 18: 주발전기
19: 주발전기 전력변환부 20: 보조전원공급장치
21: 회전자부재 22: 회전구동축
23: 회전구동 기어부재 24: 보조발전기
25: 배전반 26A-B: 회전부
27: 스테이터 코일 28: 케이스

Claims

전기차의 메인구동모터가 장착되지 않은 바퀴가 위치한 전기차의 회전축에 복수개 설치되고 회전축의 회전에 연동하여 설계된 재투입전력을 분할하여 생산하는 소형발전기부와;
상기 소형발전기부에 의해 생산된 전력에 의해 충전기능을 실행하고, 전기차의 전기 및 전자회로의 동작전원과 메인구동모터의 구동동력을 공급시키며, 전기차의 트렁크의 내부에 장착되는 배터리를 구비한 충전장치부와;
상기 소형발전기부의 이상여부 처리기능을 포함하여 전기차의 구동전원공급장치의 기능을 전반적으로 제어하는 제어모듈부를 포함하여 구성되는 전기차의 구동전원공급장치.
제1항에 있어서, 상기 회전축에는 그 회전축의 회전과 연동하는 동심원 형태의 회전기어부재가 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치.
제1항에 있어서, 상기 소형발전기부는 메인구동모터가 장착되지 않은 바퀴에 위치한 전기차의 회전축의 양측에 소형발전기를 각기 1개씩 설치하는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치.
제3항에 있어서, 상기 소형발전기부의 각 소형발전기에는 각각의 소형발전기로부터 생산된 교류전력을 직류전력으로 변환하여 충전장치부로 전달함과 더불어 소형발전기의 생산전력의 상태를 체킹하여 그 이상여부를 제어모듈부로 출력시키는 생산전력변환부가 설치되는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치.
제1항에 있어서, 상기 소형발전기부는 메인구동모터가 장착되지 않은 바퀴에 위치한 전기차의 회전축의 양측에 2개의 소형발전기를 한조로 하여 2조가 각각 설치되는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치.
제3항 또는 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 소형발전기는 일정길이로 몸체의 외부로 돌출된 그 로터축에 회전축과 연동하는 회전기어부재의 직경에 대해 일정기어비를 갖도록 고속회전기어부재를 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치.
제6항에 있어서, 상기 일정기어비는 1/2 혹은 1/3 이하의 기어비인 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치.
제3항 또는 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 소형발전기는 그 몸체의 일측에 고속회전하는 소형발전기의 발열을 냉각시키도록 팬부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치.
제6항에 있어서, 상기 회전기어부재는 회전축에 2개를 한조로 하여 바퀴의 좌, 우측에 각기 설치되어 역시 2개를 한조하여 바퀴의 좌, 우측에 각기 설치된 소형발전기의 고속회전기어부재와 각기 맞물려 연동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치.
제5항에 있어서, 상기 소형발전기들의 출력단에는, 각기 개별적으로 연결되어 각각의 소형발전기로부터 생산된 교류전력을 개별적으로 체킹한 후 각 소형발전기의 이상상태여부 검출신호를 제어모듈부로 출력시키는 한편, 각 소형발전기로부터 정상적으로 분할생산된 교류전력을 재투입전력으로 합하여 출력시키는 생산전력체킹부와;
상기 생산전력체킹부로부터 출력되는 교류상태의 재투입전력을 직류전력으로변환하여 출력시키는 전력변환부와;
상기 전력변환부의 출력단과 충전장치부사이에 연결되고 전력변환부로부터 출력된 직류상태의 재투입전력을 동작전원으로 하여 구동되어 배터리의 충전전력을 생산하는 주발전기와;
상기 주발전기에 의해 생상된 교류상태의 생산전력을 직류상태로 변환하여 충전장치부로 전달하는 주발전기 전력변환부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치.
제3항 또는 제5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 소형발전기의 출력단에는 보조전원공급장치를 추가로 더 연결하되;
상기 보조전원공급장치는, 각기 개별적으로 연결되어 각각의 소형발전기로부터 생산된 교류전력을 개별적으로 체킹한 후 각 소형발전기의 이상상태여부 검출신호를 제어모듈부로 출력시키는 한편, 각 소형발전기로부터 정상적으로 분할생산된 교류전력을 재투입전력으로 합하여 출력시키는 생산전력체킹부와;
상기 생산전력체킹부의 출력단에 연결되어 생산전력체킹부를 경유하여 출력되는 재투입전력을 동작전원으로 하여 회전구동하고, 그 내부에 복수개의 전자석코일로 이루어지는 회전자부재와;
상기 회전자부재의 회전구동축에 결합되어 회전연동되고 회전구동 기어부재와;
상기 회전구동 기어부재에 맞물려 회전연동되고 회전구동 기어부재의 직경에 대해 일정기어비를 갖도록 작게 형성되는 고속회전기어부재와;
상기 고속회전기어부재를 그 로터축에 결합시키고 고속회전기어부재의 회전에 따라 전력을 생산하여 충전장치부의 배터리를 충전시키는 보조발전기와;
상기 보조발전기의 로터축에 설치되어 보조발전기에서 발생되는 발열을 냉각시켜주는 보조팬부재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치.
제11항에 있어서, 상기와 같은 보조전원공급장치가 가정용으로 사용될 경우 상기 회전자부재에 임시로 설정된 용량의 시동 배터리를 연결하고, 상기 보조발전기의 출력단에는 가정용 배전반을 연결하여 사용하는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치.
전기차에서 전체 재투입전력를 전기차의 회전축에 장착되는 소형발전기의 개수로 나눠 그 개별 소형발전기가 개별적으로 생산할 분할된 전력을 설정함과 더불어 각 개별 소형발전기들이 개별적으로 분할 생산한 교류전력을 모아 재투입전력으로 출력시키는 재투입전력생산과정과;
상기 재투입전력생산과정후에 소형발전기들에 의해 생산된 교류형태의 재투입전력을 직류상태의 전력으로 변환하는 직류전력 변환과정과;
상기 직류전력 변환과정후에 소형발전기들에 의해 생산된 교류형태의 재투입전력을 동작전원으로 하여 배터리의 충전전력을 생산하는 최종전력생산과정을 포함하여 구성되는 전기차의 구동전원공급장치의 제어방법.
제13항에 있어서, 상기 재투입전력생산과정은 전기차의 회전축에 장착되는 각 개별 소형발전기들이 개별적으로 분할 생산한 교류전력을 모아 직류전력으로 변환한후 그 직류변환된 전력으로 전기차의 배터리의 충전전력으로 생산하는 직접배터리 충전과정을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치의 제어방법.
제13항에 있어서, 상기 재투입전력생산과정에는 분할 전력을 개별적으로 생산하는 그 개별 소형발전기의 이상상태를 그 개별 소형발전기가 생산할 분할 전력을 기준값으로 하여 비교한 후 그 결과에 따라 이상상태여부를 전기차의 제어모듈부가 처리하는 소형발전기의 이상상태판별과정을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기차의 구동전원공급장치의 제어방법.