WO2014014132A1 - 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템 - Google Patents

하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템 Download PDF

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WO2014014132A1
WO2014014132A1 PCT/KR2012/005653 KR2012005653W WO2014014132A1 WO 2014014132 A1 WO2014014132 A1 WO 2014014132A1 KR 2012005653 W KR2012005653 W KR 2012005653W WO 2014014132 A1 WO2014014132 A1 WO 2014014132A1
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WO
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exhaust gas
battery
charging system
electrical energy
construction machine
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PCT/KR2012/005653
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Inventor
옥동철
박성철
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볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a battery charging system for a hybrid construction machine, and more particularly, by installing a blade or a turbine at the end of the diffuser (blade) or turbine (turbine) by rotating at the pressure of the exhaust gas to generate electrical energy,
  • the invention relates to a battery charging system for a hybrid construction machine, which allows for more electrical energy by mounting multiple blades or turbines inside a tail pipe through which exhaust gases pass.
  • the conventional battery charging system for a hybrid construction machine includes an engine, a generator for producing electrical energy, an inverter for converting electrical energy produced by the generator into a predetermined voltage (for example, DC 24V) for charging the battery, and in the inverter It is a battery structure that charges with the converted voltage.
  • a predetermined voltage for example, DC 24V
  • the battery is charged via the inverter.
  • the battery can be charged more efficiently with the exhaust gas discharged when the engine is running, but the existing charging system has an inefficient problem that can not yet utilize the exhaust gas discharged when the engine is operating.
  • the present invention has been developed to solve the above problems, in the battery charging system of the existing hybrid construction machine by installing a blade or a turbine in the diffuser (tailiff) and tail pipe (tail pipe) to the exhaust gas discharged to the atmosphere to the electric energy
  • the objective is to provide a more efficient battery charging system for hybrid construction machinery by reusing it in production.
  • Another object of the present invention is to provide a battery charging system for a hybrid construction machine, which allows the exhaust gas to pass through the blades and the turbine, so that the flow rate is slow and the mixing with the external air is performed, thereby lowering the exhaust temperature.
  • a battery charging system for a hybrid construction machine for achieving the above object
  • a tail pipe for guiding the exhaust gas to discharge the flow of the exhaust gas to the outside, a rotary unit installed on one side of the inner circumferential surface of the tail pipe and generating a rotational force by the pressure of the exhaust gas discharge,
  • a generator which is connected to the rotating unit and generates electrical energy by the rotational force generated by the rotating unit, an inverter which converts the electrical energy produced by the generator into a set voltage, and a battery charged by the set voltage converted by the inverter It is characterized by comprising.
  • the rotating unit is composed of any one of a blade (blade) or a turbine (turbine), characterized in that a plurality of spaced apart at a predetermined interval on one side of the inner peripheral surface of the tail pipe.
  • a battery charging system for a hybrid construction machine for achieving the above object,
  • a charging system for a hybrid construction machine that rotates a device with a power source using exhaust gas to charge a battery of a hybrid device, wherein the diffuser provides a diffusion passage for discharging the flow of the exhaust gas to the outside.
  • Diffuser a rotary unit which is installed at one end of the diffuser, generates a rotary force by the pressure of the exhaust gas discharge, the generator connected to the rotary unit, to produce electrical energy by the rotary force generated by the rotary unit, And an inverter converting the electrical energy produced by the generator into a set voltage, and a battery charged with the set voltage converted by the inverter.
  • the rotating unit is composed of any one of a blade or a turbine, characterized in that at least one or more installed on the end of the diffuser.
  • the present invention installs a blade or a turbine at the end of the diffuser (rotator) to rotate the pressure of the exhaust gas to generate electrical energy, or a plurality of inside the tail pipe through which the exhaust gas passes A system that uses blades or turbines to get more electrical energy. This generated energy can be used to charge the battery, reducing charging time and reducing engine uptime, resulting in fuel savings. .
  • FIG. 1 is a block diagram showing a battery charging system for a hybrid construction machine according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram showing a battery charging system for a hybrid construction machine according to a second embodiment of the present invention
  • Figure 3a shows a conventional tail pipe installation embodiment
  • Figure 3b shows a tail pipe installation embodiment with a rotating unit according to the invention
  • Figure 4a is a view showing a conventional diffuser installation
  • Figure 4b is a view showing a diffuser installation embodiment equipped with a rotating unit according to the present invention
  • FIG. 1 is a view showing a battery charging system for a hybrid construction machine according to a first embodiment of the present invention.
  • the present system is a charging system for a hybrid construction machine that rotates a device with a power source using exhaust gas to charge a battery of a hybrid device, wherein the flow of the exhaust gas is outside.
  • Tail pipes for guiding the exhaust gas to discharge the gas, a rotary unit installed on one side of the inner circumferential surface of the tail pipe, and generating a rotational force by the pressure of the exhaust gas discharge, the rotating unit 101 Generator 102 for producing electrical energy with the rotational force generated by the rotating unit 101, an inverter 103 for converting the electrical energy produced by the generator 102 to a set voltage, and the
  • the battery 104 includes a battery 104 that is charged at the set voltage converted by the inverter 103.
  • the rotating unit 101 is composed of any one of a blade (blade) or a turbine (turbine), the structure is characterized in that a plurality of spaced apart at a predetermined interval on one side of the inner surface of the tail pipe.
  • the tail pipe is a charging system for a hybrid construction machine that rotates the device to the power source using the exhaust gas to charge the battery of the hybrid equipment, the exhaust gas to discharge the exhaust gas flow to the outside
  • the rotation unit 101 is spaced apart a plurality of spaced apart at a predetermined interval.
  • the rotating unit 101 is installed on one side of the inner circumferential surface of the tail pipe, and generates a rotating force by the pressure of the exhaust gas discharge, and the rotating unit 101 is one of a blade or a turbine. Can be configured.
  • a plurality of spaces may be installed at a predetermined interval on one side of the inner circumferential surface of the tail pipe.
  • the generator 102 is installed between the rotary unit (eg, a blade or turbine) 101 and the inverter 103 to produce electrical energy with the rotational force generated by the rotary unit 101 to invert the inverter 103. To supply.
  • the rotary unit eg, a blade or turbine
  • the inverter 103 converts the electric energy produced by the generator 102 into a set voltage for charging the battery 104.
  • the electrical energy produced by the generator 102 is converted into DC 24V for charging the battery 104.
  • the battery 104 charges electrical energy at the set voltage converted by the inverter 103.
  • a rotation unit for example, a blade or a turbine
  • a rotation unit 101 is spaced at one side of an inner circumferential surface of the tail pipe (that is, on a path through which the exhaust gas passes) in order to discharge the exhaust gas to the outside. Install several spaces apart.
  • the generator 102 is driven by the rotary unit 101. Electric energy is produced by the generated rotational force and supplied to the inverter 103.
  • the inverter 103 converts the electrical energy produced by the generator 102 into a set voltage for charging the battery 104 and, for example, converts the electrical energy produced by the generator 102 into the battery 104. It converts into DC 24V for charging, and the battery 104 charges electrical energy by the set voltage converted by the inverter 103.
  • the present invention is a system in which a plurality of blades or turbines are installed inside a tail pipe through which exhaust gas passes to obtain more electric energy, and the generated electric energy is used to charge a battery. This results in shorter charge times and lower engine uptime for fuel savings.
  • FIG. 2 is a view showing a battery charging system for a hybrid construction machine according to a second embodiment of the present invention.
  • the present system is a charging system for a hybrid construction machine that rotates a device with a power source using exhaust gas to charge a battery of a hybrid device, wherein the flow of the exhaust gas is outside.
  • a diffuser for providing a diffusion flow path for discharging the gas
  • a rotary unit 201 installed at one end of the diffuser and connected to the rotating unit 201 and the rotating unit 201 to generate a rotating force by the pressure of the exhaust gas discharge.
  • a generator 102 for producing electrical energy with the rotational force generated by the rotating unit 201, an inverter 103 for converting the electrical energy produced by the generator 102 into a set voltage, and the inverter 103.
  • the battery 104 is configured to charge at the set voltage converted from the structure.
  • the rotating unit 201 is configured of any one of a blade (blade) or a turbine (turbine), it is a structure characterized in that at least one installed at the end of the diffuser.
  • the diffuser is a charging system for a hybrid construction machine to charge the battery of the hybrid equipment by rotating the device to a power source using the exhaust gas, the diffusion passage for discharging the flow of the exhaust gas to the outside
  • at least one rotary unit 201 is installed at the end of the diffuser (that is, on the flow path through which the exhaust gas passes).
  • the rotary unit 201 is installed at the end of the diffuser, and generates a rotational force by the pressure of the exhaust gas flow, the rotary unit 201 may be composed of any one of a blade (blade) or turbine (turbine). have.
  • at least one end of the diffuser may be installed to generate more rotational force, that is, to produce more electrical energy to be charged in the battery.
  • the generator 102 is connected between the rotating unit (eg, a blade or a turbine) 201 and the inverter 103 to produce electrical energy with the rotational force generated by the rotating unit 201 to generate the inverter 103. To supply.
  • the rotating unit eg, a blade or a turbine
  • the inverter 103 converts the electric energy produced by the generator 102 into a set voltage for charging the battery 104.
  • the electrical energy produced by the generator 102 is converted into DC 24V for charging the battery 104.
  • the battery 104 charges electrical energy at the set voltage converted by the inverter 103.
  • the present invention provides at least one rotary unit (eg, blade or turbine) 201 at the end of the diffuser (i.e. on the passage through which the exhaust gas passes) providing a diffusion passage for discharging the flow of exhaust gas to the outside. do.
  • rotary unit eg, blade or turbine
  • the generator 102 when the rotary unit (eg, blade or turbine) 201 installed at the end of the diffuser generates a rotational force at a pressure due to the flow of exhaust gas discharge, the generator 102 generates a rotational force generated by the rotary unit 201. Produces electrical energy and supplies it to the inverter 103.
  • the rotary unit eg, blade or turbine
  • the inverter 103 converts the electrical energy produced by the generator 102 into a set voltage for charging the battery 104 and, for example, converts the electrical energy produced by the generator 102 into the battery 104. It converts into DC 24V for charging, and the battery 104 charges electrical energy by the set voltage converted by the inverter 103.
  • the present invention is a system in which a blade or a turbine is installed at the end of a diffuser and rotates at an exhaust gas pressure to generate electrical energy, and the battery is charged with the generated electrical energy. It can be used to reduce the charging time and reduce the engine uptime, resulting in fuel savings.
  • Figure 3a is a view showing a conventional tail pipe installation embodiment
  • Figure 3b is a view showing a tail pipe installation embodiment in which the rotating unit 101 according to the present invention is mounted.
  • the present invention is different from the tail pipe without conventional rotating units (e.g. blades or turbines) (see Fig. 3a), inside the tail pipe through which the exhaust gases pass. It is a system that can be equipped with several rotating units 101 (e.g. blades or turbines) at regular intervals (see FIG. 3b) to obtain more electrical energy. This results in shorter charging times and lower engine uptime, resulting in fuel savings.
  • rotating units 101 e.g. blades or turbines
  • Figure 4a is a view showing a conventional diffuser installation embodiment
  • Figure 4b is a view showing a diffuser installation embodiment is mounted a rotating unit 201 according to the present invention.
  • the present invention unlike a diffuser that is not equipped with a conventional rotary unit (e.g. blade or turbine) (see Figure 4A), has a rotary unit 201 (at the end of the diffuser) ( Example: A blade or turbine is installed (see Fig. 4b) and rotated to exhaust gas pressure to generate electrical energy, which is then used to charge the battery. This can shorten the time and reduce the engine uptime, resulting in fuel savings.
  • a conventional rotary unit e.g. blade or turbine
  • Example: A blade or turbine is installed (see Fig. 4b) and rotated to exhaust gas pressure to generate electrical energy, which is then used to charge the battery. This can shorten the time and reduce the engine uptime, resulting in fuel savings.
  • the present invention is to install a blade or a turbine in the diffuser and tail pipe (hybrid system) to implement a more efficient battery charging system by reusing the exhaust gas discharged into the atmosphere for electrical energy production It can be used for all mechanical equipment such as construction machinery equipment, automobiles and ships.

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Abstract

본 발명은 배기가스의 흐름을 외부로 배출하기 위하여 배기가스를 안내하는 테일 파이프(tail pipe), 상기 테일 파이프의 내주면 일측에 설치되며, 배기가스 배출의 흐름에 의한 압력으로 회전력을 발생시키는 회전 유닛, 상기 회전 유닛과 연결되어, 상기 회전 유닛에 의해 발생된 회전력으로 전기에너지를 생산하는 제너레이터, 상기 제너레이터에서 생산한 전기에너지를 설정 전압으로 변환시키는 인버터 및, 상기 인버터에서 변환시킨 설정 전압으로 충전하는 배터리를 포함하여 이루어지는 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템에 관한 것으로, 충전 시간을 단축하고, 엔진 가동 시간을 줄여 연비절감 효과를 얻을 수 있다.

Description

하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템
본 발명은 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디퓨저(Diffuser) 끝단에 블레이드(blade) 혹은 터빈(turbine)을 설치하여 배기가스의 압력으로 회전시켜 전기 에너지를 생성하고, 아울러 배기가스가 지나가는 테일 파이프(tail pipe) 안쪽에 여러 개의 블레이드 혹은 터빈을 장착해 더 많은 전기 에너지를 얻을 수 있도록 한, 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템에 관한 것이다.
종래의 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템은 엔진과, 전기 에너지를 생산하는 제너레이터, 제너레이터에서 생산한 전기 에너지를 배터리에 충전하기 위한 소정의 전압(예: DC 24V)로 변환시키는 인버터 및, 상기 인버터에서 변환시킨 전압으로 충전하는 배터리로 된 구조이다.
즉, 엔진이 제너레이터를 가동해 전기 에너지를 생산하면, 인버터를 거쳐 배터리를 충전시키는 방식이다
하지만, 이런 기존 충전 시스템은 엔진 가동 시에 배출되는 배기가스를 배터리 충전에 활용할 수 없는 비효율적인 문제점이 있다.
즉, 엔진 가동 시에 배출되는 배기가스로 배터리 충전을 더욱 효율적으로 할 수가 있는데, 기존 충전 시스템은 아직까지 엔진 가동 시에 배출되는 배기가스를 배터리 충전에 활용할 수 없는 비효율적인 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 기존 하이브리드 건설기계의 배터리 충전 시스템에서 디퓨저(diffuser) 및 테일 파이프(tail pipe)에 블레이드 또는 터빈을 설치하여 대기 중으로 배출되는 배기가스를 전기 에너지 생산에 재사용하여 더욱 효율적인 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 또 다른 목적은 배기가스가 블레이드 및 터빈을 통과하면서 유속이 느려지고 외부공기와의 혼합이 잘 이루어지게 되므로 배출 온도도 떨어뜨릴 수 있도록 하는, 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템은,
배기가스를 이용한 동력원으로 장치를 회전하여 하이브리드(Hybrid) 장비의 배터리(Battery)를 충전하는 하이브리드 건설기계용 충전 시스템에 있어서,
상기 배기가스의 흐름을 외부로 배출하기 위하여 배기가스를 안내하는 테일 파이프(tail pipe), 상기 테일 파이프의 내주면 일측에 설치되며, 배기가스 배출의 흐름에 의한 압력으로 회전력을 발생시키는 회전 유닛, 상기 회전 유닛과 연결되어, 상기 회전 유닛에 의해 발생된 회전력으로 전기에너지를 생산하는 제너레이터, 상기 제너레이터에서 생산한 전기에너지를 설정 전압으로 변환시키는 인버터 및, 상기 인버터에서 변환시킨 설정 전압으로 충전하는 배터리를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 회전 유닛은 블레이드(blade) 또는 터빈(turbine) 중 어느 하나로 구성되고, 상기 테일 파이프 내주면 일측에 소정 간격을 두고 다수 개가 이격 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템은,
배기가스를 이용한 동력원으로 장치를 회전하여 하이브리드(Hybrid) 장비의 배터리(Battery)를 충전하는 하이브리드 건설기계용 충전 시스템에 있어서, 상기 배기가스의 흐름을 외부로 배출하기 위한 확산 유로를 제공하는 디퓨저(Diffuser), 상기 디퓨저의 일단에 설치되며, 배기가스 배출의 흐름에 의한 압력으로 회전력을 발생시키는 회전 유닛, 상기 회전 유닛과 연결되어, 상기 회전 유닛에 의해 발생된 회전력으로 전기에너지를 생산하는 제너레이터, 상기 제너레이터에서 생산한 전기에너지를 설정 전압으로 변환시키는 인버터 및, 상기 인버터에서 변환시킨 설정 전압으로 충전하는 배터리를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 회전 유닛은 블레이드 또는 터빈 중 어느 하나로 구성되고, 상기 디퓨저 끝단에 적어도 하나 이상 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 디퓨저(Diffuser) 끝단에 블레이드(blade) 혹은 터빈(turbine)을 설치하여 배기가스의 압력으로 회전시켜 전기 에너지를 생성하는 시스템, 또는 배기가스가 지나가는 테일 파이프(tail pipe) 안쪽에 여러 개의 블레이드 혹은 터빈을 장착해 더 많은 전기 에너지를 얻을 수 있도록 한 시스템으로, 이렇게 생성된 전기 에너지를 배터리(battery) 충전에 사용함으로 충전 시간을 단축하고, 엔진 가동 시간을 줄여 연비절감 효과를 얻을 수 있다.
더불어, 배기가스가 블레이드 및 터빈을 통과하면서 유속이 느려지고 외부공기와의 혼합이 잘 이루어지게 되므로 배출 온도도 떨어뜨릴 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템을 도시한 블록구성도
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템을 도시한 블록구성도
도 3a는 종래 테일 파이프 설치 양태를 도시한 도면
도 3b는 본 발명에 따른 회전 유닛이 장착된 테일 파이프 설치 양태를 도시한 도면
도 4a는 종래 디퓨저 설치 양태를 도시한 도면
도 4b는 본 발명에 따른 회전 유닛이 장착된 디퓨저 설치 양태를 도시한 도면
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101, 201 : 회전 유닛 102 : 제너레이터
103 : 인버터 104 : 배터리
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
다만, 이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 시스템은 배기가스를 이용한 동력원으로 장치를 회전하여 하이브리드(Hybrid) 장비의 배터리(Battery)를 충전하는 하이브리드 건설기계용 충전 시스템에 있어서, 상기 배기가스의 흐름을 외부로 배출하기 위하여 배기가스를 안내하는 테일 파이프(tail pipe), 상기 테일 파이프의 내주면 일측에 설치되며, 배기가스 배출의 흐름에 의한 압력으로 회전력을 발생시키는 회전 유닛(101), 상기 회전 유닛(101)과 연결되어, 상기 회전 유닛(101)에 의해 발생된 회전력으로 전기에너지를 생산하는 제너레이터(102), 상기 제너레이터(102)에서 생산한 전기에너지를 설정 전압으로 변환시키는 인버터(103) 및, 상기 인버터(103)에서 변환시킨 설정 전압으로 충전하는 배터리(104)를 포함하여 이루어진 구조이다.
그리고, 상기 회전 유닛(101)은 블레이드(blade) 또는 터빈(turbine) 중 어느 하나로 구성되고, 상기 테일 파이프 내주면 일측에 소정 간격을 두고 다수 개가 이격 설치된 것을 특징으로 하는 구조이다.
여기서, 테일 파이프는 배기가스를 이용한 동력원으로 장치를 회전하여 하이브리드(Hybrid) 장비의 배터리(Battery)를 충전하는 하이브리드 건설기계용 충전 시스템에 있어서, 상기 배기가스의 흐름을 외부로 배출하기 위하여 배기가스를 안내하는 것으로, 상기 테일 파이프 내주면 일측(즉, 배기가스가 지나가는 경로 상)에는 회전 유닛(101)이 소정 간격을 두고 다수 개가 이격 설치된다.
회전 유닛(101)은 상기 테일 파이프의 내주면 일측에 설치되며, 배기가스 배출의 흐름에 의한 압력으로 회전력을 발생시키는 것으로, 상기 회전 유닛(101)은 블레이드(blade) 또는 터빈(turbine) 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 그리고, 회전력을 보다 많이 발생시키기 위하여 즉, 배터리에 충전할 전기 에너지를 보다 많이 생산하기 위해서, 상기 테일 파이프 내주면 일측에 소정 간격을 두고 다수 개가 이격 설치될 수 있다.
제너레이터(102)는 상기 회전 유닛(예: 블레이드 또는 터빈)(101)과 인버터 (103) 사이에 연결 설치되어, 상기 회전 유닛(101)에 의해 발생된 회전력으로 전기에너지를 생산하여 인버터(103)로 공급하는 것이다.
인버터(103)는 상기 제너레이터(102)에서 생산한 전기에너지를 배터리(104)에 충전하기 위한 설정 전압으로 변환시키는 것이다. 예를 들어, 상기 제너레이터(102)에서 생산한 전기에너지를 배터리(104)에 충전하기 위한 DC 24V로 변환시키는 것이다.
배터리(104)는 상기 인버터(103)에서 변환시킨 설정 전압으로 전기 에너지를 충전하는 것이다.
이러한 도 1의 본 발명의 제1 실시예에 따른 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템의 동작은 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 배기가스의 흐름을 외부로 배출하기 위하여 배기가스를 안내하는 테일 파이프 내주면 일측(즉, 배기가스가 지나가는 경로 상)에 회전 유닛(예: 블레이드 또는 터빈)(101)을 소정 간격을 두고 다수 개 이격 설치한다.
다음, 상기 테일 파이프의 내주면 일측에 설치된 회전 유닛(예: 블레이드 또는 터빈)(101)이 배기가스 배출의 흐름에 의한 압력으로 회전력을 발생하면, 제너레이터(102)는 상기 회전 유닛(101)에 의해 발생된 회전력으로 전기에너지를 생산하여 인버터(103)로 공급한다.
그러면, 인버터(103)는 상기 제너레이터(102)에서 생산한 전기에너지를 배터리(104)에 충전하기 위한 설정 전압으로 변환시키고 예를 들어, 상기 제너레이터(102)에서 생산한 전기에너지를 배터리(104)에 충전하기 위한 DC 24V로 변환시키고, 배터리(104)는 상기 인버터(103)에서 변환시킨 설정 전압으로 전기 에너지를 충전하는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 배기가스가 지나가는 테일 파이프(tail pipe) 안쪽에 여러 개의 블레이드 혹은 터빈을 장착해 더 많은 전기 에너지를 얻을 수 있도록 한 시스템으로, 이 생성된 전기 에너지를 배터리(battery) 충전에 사용하여 충전 시간을 단축하고, 엔진 가동 시간을 줄여 연비절감 효과를 얻게 된다.
더불어, 배기가스가 블레이드 및 터빈을 통과하면서 유속이 느려지고 외부공기와의 혼합이 잘 이루어지게 되므로 배출 온도도 떨어뜨릴 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 시스템은 배기가스를 이용한 동력원으로 장치를 회전하여 하이브리드(Hybrid) 장비의 배터리(Battery)를 충전하는 하이브리드 건설기계용 충전 시스템에 있어서, 상기 배기가스의 흐름을 외부로 배출하기 위한 확산 유로를 제공하는 디퓨저(Diffuser), 상기 디퓨저의 일단에 설치되며, 배기가스 배출의 흐름에 의한 압력으로 회전력을 발생시키는 회전 유닛(201), 상기 회전 유닛(201)과 연결되어, 상기 회전 유닛(201)에 의해 발생된 회전력으로 전기에너지를 생산하는 제너레이터(102), 상기 제너레이터(102)에서 생산한 전기에너지를 설정 전압으로 변환시키는 인버터(103) 및, 상기 인버터(103)에서 변환시킨 설정 전압으로 충전하는 배터리(104)를 포함하여 이루어진 구조이다.
그리고, 상기 회전 유닛(201)은 블레이드(blade) 또는 터빈(turbine) 중 어느 하나로 구성되고, 상기 디퓨저 끝단에 적어도 하나 이상 설치된 것을 특징으로 하는 구조이다.
여기서, 디퓨저는 배기가스를 이용한 동력원으로 장치를 회전하여 하이브리드(Hybrid) 장비의 배터리(Battery)를 충전하는 하이브리드 건설기계용 충전 시스템에 있어서, 상기 배기가스의 흐름을 외부로 배출하기 위한 확산 유로를 제공하는 것으로, 상기 디퓨저 끝단(즉, 배기가스가 지나가는 유로 상)에 회전 유닛(201)이 적어도 하나 이상 설치된다.
회전 유닛(201)은 상기 디퓨저 끝단에 설치되며, 배기가스 배출의 흐름에 의한 압력으로 회전력을 발생시키는 것으로, 상기 회전 유닛(201)은 블레이드(blade) 또는 터빈(turbine) 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 그리고, 회전력을 보다 많이 발생시키기 위하여 즉, 배터리에 충전할 전기 에너지를 보다 많이 생산하기 위해서, 상기 디퓨저 끝단에 적어도 하나 이상 설치될 수 있다.
제너레이터(102)는 상기 회전 유닛(예: 블레이드 또는 터빈)(201)과 인버터 (103) 사이에 연결 설치되어, 상기 회전 유닛(201)에 의해 발생된 회전력으로 전기에너지를 생산하여 인버터(103)로 공급하는 것이다.
인버터(103)는 상기 제너레이터(102)에서 생산한 전기에너지를 배터리(104)에 충전하기 위한 설정 전압으로 변환시키는 것이다. 예를 들어, 상기 제너레이터(102)에서 생산한 전기에너지를 배터리(104)에 충전하기 위한 DC 24V로 변환시키는 것이다.
배터리(104)는 상기 인버터(103)에서 변환시킨 설정 전압으로 전기 에너지를 충전하는 것이다.
이러한 도 2의 본 발명의 제2 실시예에 따른 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템의 동작은 다음과 같다.
먼저, 본 발명은 배기가스의 흐름을 외부로 배출하기 위한 확산 유로를 제공하는 디퓨저 끝단(즉, 배기가스가 지나가는 유로 상)에 회전 유닛(예: 블레이드 또는 터빈)(201)을 적어도 하나 이상 설치한다.
다음, 상기 디퓨저 끝단에 설치된 회전 유닛(예: 블레이드 또는 터빈)(201)이 배기가스 배출의 흐름에 의한 압력으로 회전력을 발생하면, 제너레이터(102)는 상기 회전 유닛(201)에 의해 발생된 회전력으로 전기에너지를 생산하여 인버터(103)로 공급한다.
그러면, 인버터(103)는 상기 제너레이터(102)에서 생산한 전기에너지를 배터리(104)에 충전하기 위한 설정 전압으로 변환시키고 예를 들어, 상기 제너레이터(102)에서 생산한 전기에너지를 배터리(104)에 충전하기 위한 DC 24V로 변환시키고, 배터리(104)는 상기 인버터(103)에서 변환시킨 설정 전압으로 전기 에너지를 충전하는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 디퓨저(Diffuser) 끝단에 블레이드(blade) 혹은 터빈(turbine)을 설치하여 배기가스의 압력으로 회전시켜 전기 에너지를 생성하는 시스템으로, 이 생성된 전기 에너지를 배터리(battery) 충전에 사용하여 충전 시간을 단축하고, 엔진 가동 시간을 줄여 연비절감 효과를 얻을 수 있다.
더불어, 배기가스가 블레이드 및 터빈을 통과하면서 유속이 느려지고 외부공기와의 혼합이 잘 이루어지게 되므로 배출 온도도 떨어뜨릴 수 있는 효과도 있게 된다.
도 3a는 종래 테일 파이프 설치 양태를 도시한 도면이고, 도 3b는 본 발명에 따른 회전 유닛(101)이 장착된 테일 파이프 설치 양태를 도시한 도면이다.
도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 종래 회전 유닛(예: 블레이드 또는 터빈)이 장착되지 않은 테일 파이프와는 달리(도 3a 참조), 배기가스가 지나가는 테일 파이프(tail pipe) 안쪽에 여러 개의 회전 유닛(101)(예: 블레이드 혹은 터빈)을 소정 간격을 두고 장착해(도 3b 참조) 더 많은 전기 에너지를 얻을 수 있도록 한 시스템으로, 이렇게 생성된 전기 에너지를 배터리(battery) 충전에 사용함으로써 충전 시간을 단축하고, 엔진 가동 시간을 줄여 연비절감 효과를 얻게 된다.
더불어, 배기가스가 블레이드 및 터빈을 통과하면서 유속이 느려지고 외부공기와의 혼합이 잘 이루어지게 되므로 배출 온도도 떨어뜨릴 수 있게 된다.
도 4a는 종래 디퓨저 설치 양태를 도시한 도면이고, 도 4b는 본 발명에 따른 회전 유닛(201)이 장착된 디퓨저 설치 양태를 도시한 도면이다.
도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 종래 회전 유닛(예: 블레이드 또는 터빈)이 장착되지 않은 디퓨저와는 달리(도 4a 참조), 디퓨저(Diffuser) 끝단에 회전 유닛(201)(예: 블레이드(blade) 혹은 터빈(turbine))을 설치하여(도 4b 참조), 배기가스의 압력으로 회전시켜 전기 에너지를 생성하는 것으로, 이 생성된 전기 에너지를 배터리(battery) 충전에 사용함으로 충전 시간을 단축하고, 엔진 가동 시간을 줄여 연비절감 효과를 얻을 수 있게 된다.
더불어, 배기가스가 블레이드 및 터빈을 통과하면서 유속이 느려지고 외부공기와의 혼합이 잘 이루어지게 되므로 배출 온도도 떨어뜨릴 수 있는 효과도 있게 된다.
본 발명은 디퓨저(diffuser) 및 테일 파이프(tail pipe)에 블레이드 또는 터빈을 설치하여 대기 중으로 배출되는 배기가스를 전기 에너지 생산에 재사용하여 더욱 효율적인 배터리 충전 시스템을 구현한 하이브리드 시스템(Hybrid system)이 적용된 건설기계 장비, 자동차, 선박 등 모든 기계 장비에 이용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 배기가스를 이용한 동력원으로 장치를 회전하여 하이브리드(Hybrid) 장비의 배터리(Battery)를 충전하는 하이브리드 건설기계용 충전 시스템에 있어서,
    상기 배기가스의 흐름을 외부로 배출하기 위하여 배기가스를 안내하는 테일 파이프(tail pipe);
    상기 테일 파이프의 내주면 일측에 설치되며, 배기가스 배출의 흐름에 의한 압력으로 회전력을 발생시키는 회전 유닛;
    상기 회전 유닛과 연결되어, 상기 회전 유닛에 의해 발생된 회전력으로 전기에너지를 생산하는 제너레이터;
    상기 제너레이터에서 생산한 전기에너지를 설정 전압으로 변환시키는 인버터; 및
    상기 인버터에서 변환시킨 설정 전압으로 충전하는 배터리를 포함하여 이루어지는 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 유닛은
    블레이드(blade) 또는 터빈(turbine) 중 어느 하나로 구성되고,
    상기 테일 파이프 내주면 일측에 소정 간격을 두고 다수 개가 이격 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템.
  3. 배기가스를 이용한 동력원으로 장치를 회전하여 하이브리드(Hybrid) 장비의 배터리(Battery)를 충전하는 하이브리드 건설기계용 충전 시스템에 있어서,
    상기 배기가스의 흐름을 외부로 배출하기 위한 확산 유로를 제공하는 디퓨저(Diffuser);
    상기 디퓨저의 일단에 설치되며, 배기가스 배출의 흐름에 의한 압력으로 회전력을 발생시키는 회전 유닛;
    상기 회전 유닛과 연결되어, 상기 회전 유닛에 의해 발생된 회전력으로 전기에너지를 생산하는 제너레이터;
    상기 제너레이터에서 생산한 전기에너지를 설정 전압으로 변환시키는 인버터; 및
    상기 인버터에서 변환시킨 설정 전압으로 충전하는 배터리를 포함하여 이루어지는 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전 유닛은
    블레이드 또는 터빈 중 어느 하나로 구성되고,
    상기 디퓨저 끝단에 적어도 하나 이상 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 건설기계용 배터리 충전 시스템.
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