KR20170050893A - 차량용 전기 안정화 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 전기 안정화 장치에 관한 것이며, 그 장치는 전기석이 포함된 제1 층; 모자나이트가 포함된 제2 층; 및 일측이 상기 제1 층에 삽입되고, 타측이 외부로 노출되어 알터네이터와 연결되는 전도판을 구비한다.

Description

차량용 전기 안정화 장치{APPARATUS FOR IMPROVING ELECTRIC STABILITY OF VEHICLE}

본 발명은 차량에 구비되는 전기 안정화 장치에 관한 것이다.

최근, 에너지 절감, 환경오염 개선 및 주행 안정성 향상 등 다양 장점에 따라, 차량의 기관, 동력 전달 장치, 현가 장치, 제동 및 조향장치 등이 전자화되었으며, 데이터 통신 시스템의 도입 등에 의해 차량의 전자화는 더욱 빠른 속도로 진행되고 있다.

특히, 최근 들어 환경에 대한 관심과 중요성이 높아지면서 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 연료전지 자동차 등에 대한 개발, 개선 및 판매가 늘어나고 있어, 차량에서의 안정적인 전기의 공급은 더욱 중요해 지고 있는 상황이며 그에 따라 고성능 배터리 및 자동차용 전기장치의 개발 및 개선 등이 활성화되고 있다.

또한, 차량의 편의 및 각종 보조장치들이 전자화되고 늘어나게 되었는데, 네비게이션, 오디오, 블랙박스, 보조 카메라 등의 이러한 장비들에 의해 알티네이터 또는 배터리가 공급하는 전류의 소모와 변화가 심해지며, 이러한 전압의 변화가 자동차 전반적인 성능에 영향을 주게되는 문제가 발생하고 있다.

그리고, 차량에 탑재되는 ECU(Electronic Control Unit)들의 개수가 늘어나고, 다양한 전자 장비들이 탑재되면서, 상호 간섭 및 진동 등 상호 영향을 미치는 현상이 늘어나고 있어, 차량 내에서의 안정적이며 고품질인 전기의 공급은 인체에서의 혈액과 같이 차량의 제반 성능에 큰 영향을 미치고 있다.

차량의 성능에 문제를 발생시킬 수 있는 전기는 고조파 전기, 정전기, 역기전기 등과 같은 3차 전기로서, 그들 중 정수배로 변형된 파형의 전기인 고조파 전기는 제어 시스템의 불안정, 과열, 소음, 전압변동, 회전기의 과부하, 오동작 및 통신 장애, 전기 제품의 잡음 및 조명기기의 깜빡임 등을 야기시키며, 특히 차량 급발진의 원인이 될 수도 있다.

본 발명은 차량에 구비되는 알터네이터(alternator)로부터 ECU(Electronic Control Unit) 등의 전장 부품으로 공급되는 전류의 흐름을 개선하기 위한 차량용 전기 안정화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일실시에에 따른 차량용 전기 안정화 장치는 차량에 구비되는 알터네이터(alternator)로부터 공급되는 전기를 안정화시키기 위한 것으로, 전기석이 포함된 제1 층; 모자나이트가 포함된 제2 층; 및 일측이 상기 제1 층에 삽입되고, 타측이 외부로 노출되어 알터네이터와 연결되는 전도판을 구비한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 전기석 층과 모자나이트 층을 포함하여 구성된 전기 안정화 장치를 차량용 알터네이터에 연결함으로써, 알티네이터 후방부의 전류의 흐름을 개선하여 전압의 변동을 안정화시키며, 그로 인해 ECU 등의 전장 부품들에 공급되는 차량 내 전기를 안정화하여 차량의 제반 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 알티네이터로부터 전장 부품들로 공급되는 가변 전압을 안정화시킴으로써, ECU에 대한 영향을 최소화시키고, 차량 전반에 흐르는 전기의 각종 노이즈를 최소화하여, 엔진 출력 향상, 소음의 감소 및 연비 개선 등의 효과를 거둘 수 있다.

도 1은 차량 내 전기 공급 시스템의 구성에 대한 일실시예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전기 안정화 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 전기 안정화 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전기 안정화 장치가 알터네이터와 연결되는 구성에 대한 일예를 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전기 안정화 장치에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 하기에 설명되는 본 발명의 실시 예는 당업자에게 본 발명의 사상을 충분하게 전달하기 위한 것임에 유의하여야 한다.

도 1은 차량 내 전기 공급 시스템의 구성에 대한 일실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도시된 전기 공급 시스템은 알터네이터(10), 배터리(20) 및 전장 부품(30)을 포함하여 구성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 알터네이터(10)는 차량의 엔진에 기계적으로 커플링되어, 엔진의 회전에 의해 전기를 발생시킨다.

구체적으로, 엔진의 구동 샤프트가 회전할 때 알터네이터(10)의 로터가 회전되어 전기가 발생되며, 상기 알터네이터(10)에서 발생된 전기는 배터리(20)의 충전을 위해 공급되거나 차량의 다양한 전기 부하들인 전장 부품(30)으로 공급될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 차량 내 전기 공급 시스템은, 배터리(20)의 전극에 장착된 센서로부터의 배터리(20)의 전류 및 전압 정보를 획득하고, 획득된 정보를 기초로 가속, 감속, 정속 및 아이들(idle) 조건 등 차량의 운전 조건에 따라 목표 발전 전압을 결정하여, 알터네이터(10)의 구동을 조절해 발전량을 제어할 수 있다.

예를 들어, 차량의 감속시, 알터네이터(10)의 발전량을 증가시켜 전기 에너지를 많이 생산하고, 전기 부하인 전장 부품(30)에서 사용되고 남는 전기 에너지로 배터리(20)를 충전시킬 수 있다.

또한, 가속, 정속 및 아이들 시에는 알터네이터(10)의 발전량을 감소시키고, 배터리(20)에 저장된 에너지를 사용하여 전기 부하인 전장 부품(30)을 작동시킴으로써, 연료 소모가 최소화될 수 있도록 할 수 있다.

알터네이터(10)에서 발생된 전기를 공급받는 전장 부품(30)은 차량 내에 구비되는 전기 전자 장치들로서, 제어 장치인 ECU(Electronic Control Unit)와, 디스플레이 장치, 모터, 센서, 액튜에이터, 스위치, CPU 및 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다.

한편, 알터네이터(10)에 의해 발생되는 전력은 엔진 속도와 로터 상의 계자 코일 전압 등의 변수들에 따라 변화되어, 엔진의 회전이 불안정한 경우 알터네이터(10)로부터 전장 부품(30)으로 공급되는 전기가 불안정해질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 전기석 층과 모자나이트 층을 포함하여 구성된 전기 안정화 장치를 알터네이터(10)에 연결함으로써, 알티네이터(10) 후방부의 전류의 흐름을 개선하여 전압의 변동을 안정화시키며, 그로 인해 ECU 등의 전장 부품들(30)에 공급되는 차량 내 전기를 안정화하여 차량의 제반 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 알티네이터(10)로부터 전장 부품들(30)로 공급되는 가변 전압을 안정화시킴으로써, ECU에 대한 영향을 최소화시키고, 차량 전반에 흐르는 전기의 각종 노이즈를 최소화하여, 엔진 출력 향상, 소음의 감소 및 연비 개선 등의 효과를 거둘 수 있다.

이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 전기 안정화 장치의 구성에 대한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전기 안정화 장치의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 차량용 전기 안정화 장치(100)는 전기석이 포함된 제1 층(110), 모자나이트가 포함된 제2 층(120) 및 전도판(130)을 구비한다.

도 2를 참조하면, 제1 층(110)에 포함된 전기석은 마찰 또는 열에 의해 전기를 발생시키는 육방정계 광물로서, 결정 양극에 플러스와 마이너스의 양극을 가지며, 불안정 상태를 유지하여 마이너스 극으로부터 플러스 극으로 미세 전류를 흐르게 한다.

제1 층(110)에 포함된 전기석은 수분이 함유된 것일 수 있으며, 전기석은 수분을 만나면 전기분해를 하여 전자를 발생시킨다. 전기 분해 시 음이온과 양이온이 분리되어, 양이온은 극에 중성화되고 음이온만이 남아 전자를 더욱 활성화 시키는 역할을 할 수 있다.

또한, 상기와 같은 전기석의 특성을 향상시키기 위하여, 전기석 분말과 영구자석 분말이 혼합되어 제1 층(110)에 포함될 수 있다.

상기 영구자석은 외부에서 전기 에너지를 공급받지 않아도 전기장을 유지하는 물질로서, 자장을 발생시키는 물질에 강한 자장을 가하여 자기 방향을 동일 방향으로 정렬시킬 수 있다.

그에 따라, 제1 층(110)에 포함된 전기석에 의해 활성화된 전자는, 상기 영구자석 분말에 의한 자계의 영향으로 이동이 보다 용이해져, 전자의 밀도 및 전도도가 향상되어 전기 에너지의 전달효율이 높아질 수 있다.

상기 제1 층(110)에서 전기석과 혼합되는 영구자석은 325 메쉬 이상의 자철광 분말일 수 있다.

또한, 제2 층(120)에 포함된 모자나이트는 전자의 이동을 돕기 위한 희토류로서, 음이온을 방출하여 전자의 흐름을 개선할 수 있다.

상기 모자나이트는 방사선을 방출하므로, 소성화를 거쳐 350 메쉬 이상의 분말 형태로 제2 층(120)에 포함될 수 있다.

한편, 전도판(130)은 일측(131)이 전자석이 포함된 제1 층(110)에 삽입되고, 타측(132)이 외부로 노출되어 알터네이터(10)와 연결되어, 차량용 전기 안정화 장치(100)에 의해 활성화된 전자가 전도판(130)을 통해 전력 모선에 연결될 수 있다.

예를 들어, 상기 전도판(130)은 이온 및 전자의 농도를 포화시킬 수 있는 구리 또는 알루미늄 등의 재질로 구성될 수 있다.

도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전기 안정화 장치(100)가 전기석이 포함된 제1 층(110), 모자나이트가 포함된 제2 층(120) 및 전도판(130)을 구비함으로써, 자유전자를 생성시키고, 자유전자가 전력계통의 전자 밀도 및 이동도를 높여주며 임피던스를 낮추어 차량 내의 전장 부품들(30)에 안정적이로 고품질의 전기가 공급되도록 할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 차량용 전기 안정화 장치(100)의 구성들이 서로 상호 작용을 일으켜, 전자의 이동과 효율을 좋게 만들어 전류의 흐름이 개선되며, 그로 인해 임피던스, 열손실 및 고조파 등 간섭전기를 감소시켜, 차량 내에서의 손실 전기를 최소화할 수 있다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 전기 안정화 장치의 구성을 단면도로 도시한 것으로, 도시된 차량용 전기 안정화 장치(100)의 구성들 중 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 3을 참조하면, 전기석이 포함된 제1 층(110)의 상측과 하측에 별도로, 모자나이트가 포함된 제2 층들(120, 121)이 각각 배치되어, 제1 층(110)에 포하됨 전기석과 영구자석의 상호 작용을 도울 수 있다.

또한, 전기석이 포함된 제1 층(110)과 모자나이트가 포함된 제2 층(120) 사이에 콘덴서의 역할을 수행하는 전리판(140)이 구비되어, 제1 층(110)과 제2 층(120) 사이의 분리 및 이온/전자의 농도를 강화시키는 역할을 할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 구리 또는 알루미늄으로 구성된 전리판들(140, 141)이 제1 층(110)과 상측의 제2 층(120) 사이, 제1 층(110)과 하측의 제2 층(121) 사이에 각각 배치될 수 있다.

한편, 상기한 바와 같은 전기석이 포함된 제1 층(110), 모자나이트가 포함된 제2 층들(120, 121)과 전리판들(140, 141)은, 차량용 전기 안정화 장치(100)의 케이스(150) 내부에 배치될 수 있다.

이 경우, 제1 층(110)에 삽입된 전도판(130)의 일부분은 케이스(150)의 외부로 노출되어, 알터네이터(10)와 연결될 수 있다.

상기 케이스(150)는 차량의 동적 특성상 방열 및 방진의 특성을 지니는 소재로 제작될 수 있으며, 예를 들어 절연성 및 안정성 등을 고려하여 내부에 아연 코팅된 플라스틱 재질로 구성될 수 있으며, 실리콘 등을 이용하여 방수 처리될 수 있다.

도 4를 참조하면, 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 바와 같은 구성을 가지는 차량용 전기 안정화 장치(100)는 알터네이터(10)와 병렬로 연결될 수 있다.

예를 들어, 차량용 전기 안정화 장치(100)에서 외부로 노출된 전도판(130)을 통해 알터네이터(10)와 ECU(35) 사이에 병렬로 연결되어, 알터네이터(10)로부터 ECU(35)로 공급되는 전기를 안정화시킬 수 있다.

상기에서는, 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전기 안정화 장치(100)가 알터네이터(10)와 ECU(35) 사이에 병렬로 연결되는 것을 예로 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 차량의 제조사 및 상용 등 차량의 특성에 따라 연결되는 위치 및 방식 등이 변경될 수 있으며, 2 이상의 위치들에 복수개의 차량용 전기 안정화 장치(100)들이 연결될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전기 안정화 장치(100)는 차량용 알터네이터(10)의 교류 정류장치에 의해 발생되는 맥동 직류 양자에 모두 이용될 수 있으며, 발전기 또는 정류기를 통한 전기가 전력 모선을 통해 부하에 전달되는 과정에서 발생하는 임피던스 및 각종 이상 파형으로 변형되는 것을 최소화하고 개선하여 전기가 각 부하에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전기 안정화 장치(100)는 가솔린 또는 디젤 등과 같은 연료 자동차 뿐 아니라, 하이브리드 및 전기 자동차의 전기 안정화를 위해서도 이용될 수 있으며, 한 개 또는 복수개의 차량용 전기 안정화 장치(100)들이 직렬, 병렬 및 각개 위치에 따라 다양하게 응용되어 장착될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.

Claims (11)

1. 차량에 구비되는 알터네이터(alternator)로부터 공급되는 전기를 안정화시키기 위한 장치에 있어서,
   전기석이 포함된 제1 층;
   모자나이트가 포함된 제2 층; 및
   일측이 상기 제1 층에 삽입되고, 타측이 외부로 노출되어 알터네이터와 연결되는 전도판을 구비하는 차량용 전기 안정화 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 층은
   수분이 함유된 전기석 분말에 영구자석 분말이 혼합되어 구성되는 차량용 전기 안정화 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 영구자석 분말은
   325 메쉬 이상의 자철광 분말인 차량용 전기 안정화 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 층은
   소성화를 거친 350 메쉬 이상의 모자나이트 분말로 구성되는 차량용 전기 안정화 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 위치하여, 콘덴서의 역할을 수행하는 전리판을 더 구비하는 차량용 전기 안정화 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 전리판은
   구리 또는 알루미늄으로 구성되는 차량용 전기 안정화 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 전도판의 타측은 상기 알터네이터와 병렬로 연결되는 차량용 전기 안정화 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 전도판은
   구리 또는 알루미늄으로 구성되는 차량용 전기 안정화 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 제2 층은
   상기 제1 층의 상측과 하측에 각각 별도로 구비되는 차량용 전기 안정화 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 층과 제2 층이 내부에 배치되는 케이스를 더 구비하며,
    상기 전도판은 상기 케이스의 외부로 노출되는 차량용 전기 안정화 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 케이스는
    아연 코팅된 플라스틱 재질로 구성되는 차량용 전기 안정화 장치.

Images