KR20170045568A - 자가발전 가능한 전기자동차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기자동차의 주행 중 발생하는 기류(氣流)를 통해 주행에 요구되는 전력을 자가발전할 수 있는 전기자동차에 관한 것이다.
더욱 구체적으로는, 주행 중 발생하는 기류를 전력으로 변환하는 발전장치를 전기자동차의 보닛(bonnet), 지붕(roof) 및 트렁크(trunk)에 그룹 단위로 복수 개 내장하고, 제어신호에 따라 전기자동차의 외부로 개방되도록 구성하되, 발전장치는 주행 속도에 따라 개방되는 그룹의 개수를 다르게 제어할 수 있는, 자가발전 가능한 전기자동차에 관한 것이다.

Description

자가발전 가능한 전기자동차{ELECTRIC CAR CAPABLE TO SELF ELECTRONIC POWER GERNERATION }

본 발명은 전기자동차의 주행 중 발생하는 기류(氣流)를 통해 주행에 요구되는 전력을 자가발전할 수 있는 전기자동차에 관한 것이다.

더욱 구체적으로는, 주행 중 발생하는 기류를 전력으로 변환하는 발전장치를 전기자동차의 보닛(bonnet), 지붕(roof) 및 트렁크(trunk)에 그룹 단위로 복수 개 내장하고, 제어신호에 따라 전기자동차의 외부로 개방되도록 구성하되, 상기 발전장치는 주행 속도에 따라 개방되는 그룹의 개수가 다르게 제어되는, 자가발전 가능한 전기자동차에 관한 것이다.

전기자동차는, 전기를 동력으로 움직이는 자동차를 의미한다.

즉, 종래의 자동차와 같이 화석 연료의 연소로부터가 아닌 전기에너지를 통해 전력을 공급받는 자동차를 의미한다.

이러한 전기자동차는, 종래의 자동차와는 다르게 전력을 통해 구동되기 때문에 유한자원인 석유의 의존도를 줄일 수 있고, 나아가 자동차의 매연에 의해 문제가되고 있는 환경문제에 대응되기 위해 강화되는 규제에 따라 시장에서의 비중이 점차적으로 증가할 것으로 예상되고 있다.

그러나 전기자동차는 전력을 저장하기 위한 배터리가 구비되며, 전기자동차의 주행을 위해 항상 배터리에 전력을 충전해야 한다.

즉, 전기자동차는 전력 충전에 대한 번거로움이 존재하는데, 이러한 번거로움을 해결하기 위하여 구동에 요구되는 전력을 자가발전할 수 있는 기술이 개발되고 있다.

이러한 기술에 있어서, 태양 광 모듈을 구비하여 태양 전력을 이용하는 기술과 주행 중 발생하는 기류를 통해 풍력을 발전하는 기술이 대표적이다.

이 중, 태양 전력은 태양 광이 존재하는 시기(낮)에만 전력 발전이 가능하기 때문에 밤/낮 구분없이 전력 발전이 가능한 풍력발전이 주로 이용되고 있다.

왜냐하면, 차량이 주행함에 따라 기류는 무조건 발생하는 것이기 때문이다.

풍력을 이용한 전력발전 가능한 전기자동차와 관련된 기술에 있어서, 등록실용신안공보 제20-0268814호의 풍력을 이용한 전기자동차의 전력공급장치와 등록실용신안공보 제20-0290473호에 전기자동차의 자가전력발전장치가 기재되어 있다.

위에 기재된 기술들은 전기자동차의 본닛 또는 지붕에 발전장치를 설치함으로써, 주행 중 발생하는 기류를 통해 자가 발전하는 구성이다.

그러나 전기자동차 주행 중 발생하는 기류를 통해 발전하는 구성만으로는 전기자동차 구동에 요구되는 전력량을 충족시키기 어렵다.

왜냐하면, 발전되는 전력의 양이 소비되는 전력의 양보다 적기 때문이다.

이를 해소하기 위하여 위에 기재된 기술들은 각각 보조충전장치와 증폭기의 구성을 통해 전기자동차 구동에 요구되는 전력량이 부족하지 않도록 하고 있다.

그러나 보조충전장치 또는 증폭기 구성을 구비한다고 하더라도, 전기자동차 구동에 요구되는 전력량을 충족한다고 보기는 어려울 수 있다.

즉, 증폭기를 구성하는 경우, 증폭기를 지속적으로 구동시켜야 하므로, 이를 위한 전력이 지속적으로 소모되며, 보조충전장치를 구성한다고 하더라도, 전력발전을 효율적으로 수행하지 못하는 이상, 주행과 충전으로 인해 소모되는 전력량이 발전되는 전력량보다 커서 보조충전장치의 구성이 무의미할 수밖에 없다.

이에 따라 본 발명자는 전기자동차의 주행 중에 발생하는 기류를 통해 전력을 자가발전하되, 전기자동차의 보닛, 지붕 및 트렁크에 그룹 단위의 발전장치를 복수 개 내장하고, 전기자동차의 주행속도에 따라 개방되는 발전장치 그룹의 개수를 다르게 제어할 수 있는, 자가발전 가능한 전기자동차를 제안하고자한다.

등록실용신안공보 제20-0268814호(2002.03.07.) 등록실용신안공보 제20-0290473호(2002.09.13.)

위와 같은 제안에 따라 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 전기자동차의 주행 중 발생하는 기류(氣流)를 통해 주행에 요구되는 전력을 자가발전할 수 있는 전기자동차에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 주행 중 발생하는 기류를 전력으로 변환하는 발전장치를 전기자동차의 보닛(bonnet), 지붕(roof) 및 트렁크(trunk)에 그룹 단위로 복수 개 내장하고, 제어신호에 따라 전기자동차의 외부로 개방되도록 구성하되, 주행 속도에 따라 개방되는 그룹의 개수를 다르게 제어할 수 있는, 자가발전 가능한 전기자동차를 제공하는 데 있다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 자가발전 가능한 전기자동차는, 발전장치, 충전장치 및 제어장치를 포함하는 전기자동차에 있어서, 주행 중 발생하는 기류를 전력으로 변환하는 발전장치를 전기자동차의 보닛(bonnet), 지붕(roof) 및 트렁크(trunk)에 그룹 단위로 복수 개 내장하고, 발전장치와 유선 또는 무선통신하는 제어장치의 제어신호에 따라 발전장치가 전기자동차의 외부로 개방되도록 구성하되, 발전장치는 주행 속도에 따라 개방되는 그룹의 개수를 다르게 제어되는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자가발전 가능한 전기자동차는, 주행 중 발생하는 기류의 흐름 방향에 따라 전기자동차의 보닛, 지붕 및 트렁크에 발전장치를 구성함으로써, 기류를 최대한 활용할 수 있는 효과를 보유한다.

또한 본 발명은, 발전장치를 전기자동차의 보닛(bonnet), 지붕(roof) 및 트렁크(trunk)에 그룹 단위로 복수 개 내장하고, 제어신호에 따라 전기자동차의 외부로 개방되도록 구성하되, 주행 속도에 따라 개방되는 그룹의 개수를 다르게 제어할 수 있기 때문에, 기류를 통해 수행하는 전력발전을 최대 효율로 수행할 수 있는 효과를 보유한다.

도 1은 종래의 전기자동차의 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 종래의 전기자동차의 다른 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 자가발전 가능한 전기자동차의 구성을 간략히 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 자가발전 가능한 전기자동차에서 발전장치의 구성을 사시도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 자가발전 가능한 전기자동차에서 발전장치, 충정장치 및 제어장치의 구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가발전 가능한 전기자동차에서 수소전지를 채용하는 경우를 나타낸 것이다.

명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 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 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

본 발명은 전기자동차의 주행 중 발생하는 기류(氣流)를 통해 주행에 요구되는 전력을 자가발전할 수 있는 전기자동차에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 주행 중 발생하는 기류를 전력으로 변환하는 발전장치를 전기자동차의 보닛(bonnet), 지붕(roof) 및 트렁크(trunk)에 그룹 단위로 복수 개 내장하고, 제어신호에 따라 전기자동차의 외부로 개방되도록 구성하되, 주행 속도에 따라 개방되는 그룹의 개수를 다르게 제어할 수 있는, 자가발전 가능한 전기자동차에 관한 것이다.

먼저, 종래의 풍력발전을 수행하는 전기자동차의 구성을 도 1 및 도 2를 통해 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하여 보면, 발전장치는 전기자동차의 보닛(bonnet) 또는 지붕(roof)에 형성되어 있다.

이러한 구성은 전기자동차 주행 중 발생하는 기류를 최대한 이용하지 못하는 단점이 있다.

왜냐하면, 기류는 일반적으로 차량의 진행 방향에 따라 직진 주행 중에는 보닛에서부터 지붕을 거쳐 공기의 기압으로 인해 전기자동차의 트렁크 측으로 흐르기 때문이다.

즉, 전술된 기류의 특성상, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이 발전장치(100)를 전기자동차의 보닛, 지붕 및 트렁크에 설치함이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 자가발전 가능한 전기자동차를 첨부된 도면의 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 자가발전 가능한 전기자동차의 구성을 간략히 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명에 따른 자가발전 가능한 전기자동차에서 발전장치의 구성을 사시도로 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명에 따른 자가발전 가능한 전기자동차에서 발전장치, 충정장치 및 제어장치의 구성을 블록도로 나타낸 것이다.

설명에 앞서, 본 발명은 종래의 풍력발전을 적용한 전기자동차에 관한 것으로, 풍력을 통해 전력을 발전하고, 이를 충전하는 기술 및 충전된 전력을 활용하는 기술은 종래의 기술을 응용할 수 있다.

즉, 종래의 전기자동차와 중복되는 일반적인 구성의 설명은 생략할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 풍력 발전장치를 본 명세서에서는 자동차에 적용하는 것으로 기재하고 있지만, 다른 실시예에서는 기차, 배, 비행기 등 동력을 사용하는 기관에 적용할 수도 있으며, 이 경우에는 본 발명에 기재된 바와 같이 기류의 흐름을 이용할 수 있는 위치에 발전장치를 구성함이 타당하다.

도 3에 도시된 발전장치를 보다 구체적으로 살펴보면, 도 4와 같을 수 있다.

즉, 발전장치(100)는 도 4와 같이 복수 개가 그룹으로 편성될 수 있다.

이러한 발전장치(100)는 도 3과 같이 전기자동차의 보닛, 지붕 및 트렁크에 복수 개로 설치될 수 있다.

이때, 발전장치(100)는 전기자동차에 내장되도록 설계되어야 한다.

그리고 제어장치의 제어에 따라 전기자동차 외부로 개방되도록 설계될 수 있다.

이를 위해 본 발명은, 발전장치(100), 충전장치(200) 및 제어장치(300)를 포함할 수 있는데, 이를 도 5를 통해 설명한다.

발전장치(100)는 풍력을 통해 전력을 발전하는 기능을 수행할 수 있으며, 후술될 제어장치(300)와 통신하도록 설계될 수 있다.

또한, 발전장치(100)는 제어장치 통신모듈(110), 개방모듈(120), 전력발전모듈(130) 및 전력송신모듈(140)을 포함할 수 있다.

제어장치 통신모듈(110)은 후술될 제어장치(300)와 유선 또는 무선으로 통신하는 기능을 수행할 수 있다.

개방모듈(120)은 전기자동차에 내장된 발전장치(100)가 전기자동차 외부로 개방되도록 할 수 있다.

전력발전모듈(130)은 도 4와 같이 팬을 구비하고 있는 발전장치(100)가 기류에 따라 회전됨으로써 전력으로 발전하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.

전력송신모듈(140)은 전력발전모듈(130)에서 발전된 전력을 후술된 충전장치(200)로 송신하는 기능을 수행할 수 있다.

여기서, 상기 발전장치(100)는 상술된 바와 같이, 보닛, 지붕 및 트렁크 외에도 차체 내부(예컨대 보닛, 트렁크 내부 및 엔진실 등)에도 형성될 수 있는데, 이는 전기자동차가 운행 중 바람의 기류가 차체 표면으로만 흐르지 않고 차체 내부로도 유입되어 흐르는 점을 감안하여, 전기자동차가 운행 중에 발생되는 모든 기류를 활용하여 전력을 발전하고자 함에 있다.

충전장치(200)는 발전장치(100)에서 발전된 전력을 충전하는 기능을 수행할 수 있는데, 이를 위해 전력수신 및 저장모듈(210), 그리고 전력사용모듈(220)을 포함할 수 있다.

전력수신 및 저장모듈(210)은 발전장치(100)에서 전송된 발전전력을 수신하여 저장하는 기능을 수행할 수 있다.

전력사용모듈(220)은 전력수신 및 저장모듈(210)에 저장된 전력을 전기자동차 구동을 통해 소비하는 기능을 수행할 수 있다.

설계 조건에 따라서, 충전장치(200)는 별도의 보조 충전수단으로써 제2 충전장치를 더 포함할 수 있다.

다른 설계 조건에 따라서, 충전장치(200)는 충전된 전력을 증폭하여 사용할 수 있는 증폭기를 더 포함할 수도 있다.

또 다른 설계 조건에 따라서, 본 발명은 충전장치(200) 외에 탈부착 될 수 있는 배터리(도면에 미도시)를 더 포함할 수 있다.

상기 배터리는 충전장치(200)의 저장모듈(210, 또는 제2 충전장치가 마련된 경우 제2 충전장치까지 포함)에 전력이 완충된 경우, 충전되기 시작하는 것으로서, 이를 위해 충전장치(200)는 도면에 도시되지는 않았지만 충전량 검출모듈, 배터리 충전모듈을 더 포함할 수 있다.

충전량 검출모듈은, 충전장치(200)의 저장모듈(210)의 충전량을 검출하는 것으로, 완충 또는 미리 설정된 충전량이 검출되면 검출값을 출력하도록 구성된다.

그리고 배터리 충전모듈은, 충전량 검출모듈에서 검출값이 출력되면 발전장치(100)에 의해 충전되는 전력이 상기 배터리로 충전되도록 제어할 수 있다.

이러한 상기 배터리는, 상술된 바와 같이 탈부착 될 수 있도록 구성하여, 사용자의 요구에 의해 탈착시켜 전력이 필요한 장소(가정집, 캠핑 등의 장소)에 전력을 사용하도록 할 수 있다.

또 다른 설계 조건에 따라서, 본 발명은 상기 배터리가 탈착된 경우 이를 감지할 수 있는 센서장치(도면에 미도시)를 더 구비하고, 배터리가 탈착된 경우 상술된 배터리 충전모듈이 동작하지 않도록 할 수 있다.

이는 센서장치로부터 배터리가 탈착되었다는 센싱값을 수신하는 경우 배터리 충전모듈이 동작하지 않도록 설계함으로써 가능하다.

상술된 기능을 수행하기 위한 수신모듈 또는 제어모듈이 제어장치(300)에 마련될 수도 있다.

제어장치(300)는 전기자동차의 주행 속도를 측정하고, 측정된 주행 속도에 따라 발전장치(100)의 개방 개수를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해 제어장치(300)는, 발전장치 통신모듈(310), 속도측정모듈(320), 발전장치 개방제어모듈(330) 및 데이터베이스(340)를 포함할 수 있다.

발전장치 통신모듈(310)은 발전장치(100)와 유선 또는 무선으로 통신하는 기능을 수행할 수 있다.

속도측정모듈(320)은 전기자동차의 속도를 측정하는 기능을 수행할 수 있는데, 이때 속도의 측정은 전기자동차의 계기판 구성과 연동함으로써 속도를 측정할 수 있다.

다른 설계 조건에 따라서, 속도측정모듈(320)은 전기자동차에 구비된 네비게이션 장치와 연동하여 GPS 측정값을 기반으로 속도를 측정할 수도 있다.

발전장치 개방제어모듈(330)은 속도측정모듈(320)에서 측정된 전기자동차의 속도에 따라 발전장치(100)의 개방되는 개수를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

이때, 발전장치(100)의 개방되는 개수를 제어하는 것은, 도 3에 도시된 바와 같이 보닛에 4개의 발전장치(100) 그룹을 구비하고, 지붕에 3개의 발전장치(100) 그룹을 구비하며, 트렁크에 1개의 발전장치(100) 그룹을 구비한 경우로 예를 들면, 전기자동차의 속도가 40km/h 이하인 경우, 보닛에 구비된 발전장치(100)가 2개만 개방되도록 하고, 60km/h 이하인 경우, 보닛에 구비된 발전장치(100) 전체가 개방되도록 하며, 80km/h 이하인 경우, 보닛에 구비된 발전장치(100)는 물론, 지붕에 구비된 발전장치까지 개방되도록 하고, 100km/h 이상인 경우, 트렁크에 구비된 발전장치(100)까지 개방되도록 제어하는 것을 의미한다.

이를 위해 제어장치(300)는 데이터베이스(340)를 포함할 수 있으며, 이 데이터베이스(340)에는 전기자동차 속도와 비례하는 발전장치의 개방되는 개수 정보를 저장하고 있을 수 있다.

한편, 상술된 상기 배터리가 탈착된 상태이고 충전장치(200)의 저장모듈(210)이 완충 또는 미리 설정된 충전량을 초과하는 경우, 상술된 충전장치(100)의 개방 갯수가 달라지도록 구성할 수 있다.

이 역시 상기 데이터베이스(340)에 정보로 저장될 수 있으며, 예를 들어, 저장모듈(210)의 충전량이 완충상태이거나 미리 설정된 충전량을 초과한 경우, 발전장치(100)가 2개만 개방되어야 하는 경우 1개만 개방되도록 제어할 수 있는 것이다.

이때 위에서 설명한 속도에 따라 개방되는 발전장치(100)의 개수는, 본 발명을 용이하게 이해하기 위하여 설명한 것으로, 본 발명의 권리범위가 상술된 내용에 한정되는 것은 아니며, 설계 조건에 따라서 전기자동차 속도와 비례하는 발전장치의 개방되는 개수 정보를 다르게 설계할 수 있음은 물론이다.

여기서, 전기자동차 속도와 비례하는 발전장치의 개방되는 개수 정보는, 상술된 40km/h에는 보닛의 발전장치 2개만 개방되는 정보 내지 100km/h에는 전체의 발전장치가 개방되는 정보 등일 수 있다.

다른 한편, 다른 설계조건에 따라서 충전장치(200)는 상술된 전기배터리의 형식이 아니라 수소전지로 형성할 수 있다.

이를 첨부된 도면의 도 6을 통해 설명한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가발전 가능한 전기자동차에서 수소전지를 채용하는 경우를 나타낸 것이다.

여기서 수소전지란, 물을 전기분해할 때 발생되는 수소와 산소되는 점을 역이용한 것으로서, 수소를 연료로 공급하고 공기 중의 산소와 반응시켜 전기와 열을 생산하는 것이다.

이러한 수소전지는 일반 전지와 달리 연료와 공기가 공급되는 한 전기를 무제한으로 생산할 수 있다.

총괄적으로, 본 발명을 구성하는데 있어서, 전기배터리와 수소전지 중 하나 이상을 구비할 수 있고, 만일 전기배터리와 수소전지 모두를 구비하는 경우,

(a) 본 발명은 풍력으로 발전된 전기에너지를 사용할 수 있음은 물론,

(b) 발전장치(100)에 유입되는 공기를 수소전지 측으로 유입시킴으로 인해 수소와 공기 중의 산소가 반응할 수 있도록 구성하여 수소전지의 전기에너지를 사용할 수도 있게 된다.

위와 같은 구성에 따라 본 발명에 따른 자가발전이 용이한 전기자동차는, 전기자동차의 속도가 느린 경우, 발전장치(100)의 개방되는 개수를 적게 함으로써, 흐름이 다소 느린 기류를 집중적으로 흡수하여 발전할 수 있다.

또한 반대로, 전기자동차의 속도가 빠른 경우, 발전장치(100)의 개방되는 개수를 많게 함으로서, 빠르게 흐르는 기류가 최대의 범위에서 발전될 수 있도록 하는 등, 전기자동차의 속도에 따라 흐름 속도가 다른 기류를 효율적으로 발전할 수 있는 현저한 효과를 보유한다.

한편, 상기에서 도 1 내지 도 6을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 1 내지 도 6의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

100 : 발전장치 110 : 제어장치 통신모듈
120 : 개방모듈 130 : 전력발전모듈
140 : 전력송신모듈 200 : 충전장치
210 : 전력수신 및 저장모듈 220 : 전력사용모듈
300 : 제어장치 310 : 발전장치 통신모듈
320 : 속도측정모듈 330 : 발전장치 개방제어모듈
340 : 데이터베이스

Claims (5)

1. 발전장치, 충전장치 및 제어장치를 포함하는 전기자동차에 있어서,
   상기 발전장치는,
   주행 중 발생하는 기류를 전력으로 변환하는 팬이 복수 개씩 그룹 단위로 편성되어 상기 전기자동차에 복수 개 내장되되,
   상기 전기자동차의 속도에 따라 개방되는 그룹 단위의 개수가 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는, 자가발전이 가능한 전기자동차.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어장치는,
   상기 전기자동차의 속도를 측정하고, 측정된 속도에 따라 개방되는 그룹 단위의 개수가 다르도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 자가발전이 가능한 전기자동차.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 발전장치는,
   상기 전기자동차의 보닛, 지붕 및 트렁크 중 선택된 하나 이상에 내장되는 것을 특징으로 하는, 자가발전이 가능한 전기자동차.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 충전장치는,
   상기 발전장치로부터 발전된 전력을 보조 저장할 수 있는 제2 충전장치 및 상기 발전장치에서 발전되는 전력을 증폭시킬 수 있는 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 자가발전이 가능한 전기자동차.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 전기자동차는 탈부착 가능한 배터리를 더 포함하되,
   상기 배터리는,
   상기 충전장치에 전력이 완충되거나 또는 미리 설정된 충전량이 초과되면 충전되는 것을 특징으로 하는, 자가발전이 가능한 전기자동차.

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