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KR102612233B1 - 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기 - Google Patents

휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기 Download PDF

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KR102612233B1
KR102612233B1 KR1020210036551A KR20210036551A KR102612233B1 KR 102612233 B1 KR102612233 B1 KR 102612233B1 KR 1020210036551 A KR1020210036551 A KR 1020210036551A KR 20210036551 A KR20210036551 A KR 20210036551A KR 102612233 B1 KR102612233 B1 KR 102612233B1
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combustion engine
internal combustion
battery
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(주)이허브
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Abstract

본 발명은 긴급 시에 다양한 방법으로 전기를 생산할 수 있는 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기에 관한 것이다. 상기 발전기는 연료의 연소로 회전력을 발생시키는 내연 기관, 상기 내연 기관에 의해 회전하여 제1 교류 전력을 생산하는 발전부, 전력을 저장하는 내장 배터리, 상기 내장 배터리에서 출력되는 전력을 제2 교류 전력으로 변환하는 인버터, 상기 제1 교류 전력 및 상기 제2 교류 전력을 제어부의 제어신호에 따라 동기화화여 출력하는 동기화부, 및 상기 내연 기관, 상기 발전부, 상기 내장 배터리, 상기 인버터, 및 상기 동기화부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기{PORTABLE HYBRID INTERNAL COMBUSTION ENGINE GENERATOR}
본 명세서는 비상 시에 간편하게 전기를 생산할 수 있는 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기에 관한 것이다.
최근에는 캠핑 등의 아웃도어 생활의 유행으로 전기가 공급되지 않는 노지에서 간편하게 전기를 생산 또는 공급할 수 있는 장치에 대한 수요가 증가하고 있다.
한편, 친환경 교통수단에 대한 관심 증가로 전기차가 급격하게 보급되고 있지만, 충전 인프라 부족으로 인한 비상 시의 전력 부족 또한 문제가 되고 있다.
한국공개특허공보 제10-2014-0022269호, 2014.02.24.
본 명세서는 전술한 노지 등의 상시 전원이 공급되지 않는 장소에서의 전력 수요를 충족하고 및 전기자동차에 대한 비상 전력 공급을 하기 위한 것으로, 본 발명은 노지에서 캠핑을 즐기는 사람들에게 간편하게 전력을 공급할 수 있으며, 비상 시에 전기자동차의 배터리도 충전할 수 있는 휴대용 하이브리드 내연 기관 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 명세서는 내연 기관 발전기에서 생산된 전력에 태양 전지로 생산한 전력 또는 가정용 상용전원으로 충전한 내장 배터리의 전력을 동기화하여 출력함으로써 고전력으로 전기자동차를 충전할 수 있는 휴대용 하이브리드 내연 기관 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 명세서는 외부의 상시 전력이 공급되는 상황에서는 공급받은 외부 전력으로 전기자동차를 충전할 수 있고, 공급받은 외부 전력에 더하여 자체적으로 생산한 전력 또는 미리 저장해둔 전력을 추가하여 고전력을 출력함으로써 고전력으로 전기자동차를 빠르게 충전할 수 있는 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서는 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기를 제시한다. 상기 발전기는 연료통으로부터 공급받은 연료의 연소로 회전력을 발생시키는 내연 기관; 상기 내연 기관에 의해 회전하여 제1 교류 전력을 생산하는 발전부; 전력을 저장하는 내장 배터리; 상기 내장 배터리의 충전과 방전을 관리하는 배터리 관리부; 상기 내장 배터리에서 출력되는 전력을 제2 교류 전력으로 변환하는 인버터; 상기 제1 교류 전력 또는 상기 제2 교류 전력 중 어느 하나의 개별 교류 전력을 출력하거나, 또는 상기 제1 교류 전력 및 상기 제2 교류 전력을 동기화하여 동기화된 교류 전력을 출력하는 전력 동기화부; 상기 전력 동기화부로부터 입력 받은 전력을 외부로 출력하는 전력 출력부; 및 상기 전력 동기화부를 제어하여 상기 개별 교류 전력 또는 상기 동기화된 교류 전력을 상기 전력 출력부로 출력시키는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 발전기 및 그 밖의 실시예는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 제어부는 상기 내연 기관(110)의 작동 상태를 검출하고, 검출된 작동 상태에 따라 상기 제1 교류 전력 또는 상기 제2 교류 전력 중 어느 하나의 개별 교류 전력을 상기 전력 출력부(180)로 선택하여 출력시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 또한, 상기 제어부는 상기 내연 기관(110)의 작동 상태의 검출 결과, 상기 내연 기관의 출력이 미리 결정된 값 아래로 떨어지면, 상기 내연 기관(110)에 의한 발전을 중지하고 상기 제2 교류 전력을 상기 전력 출력부(180)로 출력시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 또한, 상기 전력 동기화부는 상기 제어부(190)의 제어 신호에 따라 상기 제1 교류 전력 또는 상기 제2 교류 전력 중 어느 하나를 개별적으로 출력하거나, 상기 제1 교류 전력 또는 상기 제2 교류 전력 중 어느 하나를 직류 전력으로 변환하여 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 또한, 상기 전력 동기화부는 상기 제1 교류 전력 및 상기 제2 교류 전력의 전압 위상을 동기화하여 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 또한, 상기 전력 출력부는 전기차의 충전을 위한 아울렛 및 데이터 통신부를 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 또한, 상기 발전기는 외부로부터 상용 전원을 입력받는 외부전원 공급부; 태양 에너지를 변환하여 전력을 생산하는 태양전지; 및 상기 외부전원 공급부로부터 공급된 전력 또는 상기 태양전지에서 생산된 전력을 저장하기 위해 충전 전력을 관리하는 충전 관리부를 더 포함하고, 상기 내장 배터리는 상기 외부전원 공급부로부터 공급된 전력 또는 상기 태양전지에서 생산된 전력을 상기 충전 관리부로부터 수신하여 저장할 수 있다.
실시 예에 따라, 또한, 상기 전력 동기화부는 상기 제1 교류 전력 및 상기 제2 교류 전력 중 적어도 하나의 교류 전력에 상기 외부전원 공급부에 입력된 상기 상용 전원으로부터 공급받은 교류 전력을 동기화하여 동기화된 교류 전력을 출력할 수 있다.
실시 예에 따라, 또한, 상기 연료는 휴대용 부탄가스, 휘발유, 경유 중 어느 하나일 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기는 휴대용 부탄가스, 휘발유 및 경유로 내연 기관을 운전하여 전력을 생산할 뿐만 아니라 태양 에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기는 내연 기관 발전기에서 생산된 전력에 태양 전지로 생산한 전력 또는 가정용 상용 전원으로 충전한 내장 배터리의 전력을 동기화하여 출력함으로써 고전력으로 전기 자동차를 충전할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기는 외부의 상용 전원으로부터 공급받은 교류 전력에 상기 내장 배터리에 저장된 전력을 동기화하여 출력함으로써 고전력으로 전기 자동차를 충전할 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기를 이용하여 전기자동차를 충전하는 방법에 대한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기의 구성을 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기의 구성 요소 간의 전력의 흐름을 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기의 구성 요소 간의 전력의 흐름을 도시한다.
본 명세서에 개시된 기술은 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기에 적용될 수 있다. 그러나 본 명세서에 개시된 기술은 이에 한정되지 않고, 상기 기술의 기술적 사상이 적용될 수 있는 모든 장치 및 방법에도 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥 상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하에서는 첨부의 도 1 내지 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기를 이용하여 전기자동차를 충전하는 방법에 대한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 명세서에서 개시된 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)는 사용자의 스마트디바이스 또는 원격조정장치(2000)에 의해 운전이 제어될 수 있으며, 전기자동차나 캠핑카 같은 외부의 부하(3000)에 교류 또는 직류 등 요구되는 형태로 전력을 공급할 수 있다.
휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)는 휴대용 가스버너용 부탄가스, 휘발유, 경유 등 다양한 연료를 사용할 수 있는 내연 기관과, 내연 기관의 운전에 의한 회전력을 전달받아 발전하는 발전기를 구비하고 있다. 또한, 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)는 태양전지 모듈을 구비하여 전력을 생산할 수 있으며, 태양전지에서 생산된 전력 또는 외부의 상용전원으로 공급받은 전력을 저장할 수 있는 내장 배터리와, 내장 배터리의 전력을 교류로 전환하는 인버터를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)는 저전력뿐만 아니라, 발전기에서 생산된 전력과 내장 배터리에 저장된 전력을 함께 출력하여 고전력을 사용자에게 공급할 수 있다.
스마트디바이스 또는 원격조정장치(2000)는 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)와 무선으로 통신하여 발전기의 제어 및 조작을 위한 명령을 전송할 수 있으며, 스마트디바이스 또는 원격조정장치(2000) 외에 발전기(1000)의 하우징에 구비된 조작패널을 통해서도 발전기(1000)를 제어할 수 있다. 또한, 스마트디바이스(2000)는 고출력의 전력을 필요로 하는 전기자동차(3000)의 충전 시에는 충전을 위한 데이터를 송수신하기 위하여 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)와 무선으로 통신할 수 있다. 스마트디바이스(2000)는 설치된 전용 어플리케이션 프로그램을 통해 발전기(1000)를 제어할 수 있으며, 상기 어플리케이션을 통해서 전기자동차의 충전에 필요한 충전관련 절차를 수행할 수 있다. 한편, 사용자는 충전케이블(3001)을 사용하여 전기자동차(3000)를 충전할 수 있으며, 충전 시에는 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)를 통해서 사용자의 스마트디바이스(2000)와 통신을 할 수도 있다. 충전케이블(3001)은 그 일단에는 전기자동차의 충전을 위한 충전용 커넥터가 연결되어 있어 충전용 커넥터를 통해 전기자동차(3000)에 연결될 수 있으며, 충전케이블(3001)의 타단에는 데이터 통신 및 전력 공급을 위한 커넥터가 구비되어 있어 이를 통해 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)의 본체에 연결되거나 별도의 커넥터 없이 직접 연결될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기의 구성을 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 명세서에서 개시된 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)는 연료통(100), 내연 기관(110), 발전부(120), 외부전원 공급부(200), 태양전지(300), 충전 관리부(130), 내장 배터리(140), 배터리 관리부(150), 인버터(160), 전력 동기화부(170), 전력 출력부(180), 및 제어부(190)를 포함하여 구성될 수 있으며, 전력 출력부(180)에는 전력의 출력을 위한 여러가지 교류, 직류 아울렛(400)이 연결되어 있을 수 있다.
사용자는 스마트디바이스(2000)에 설치된 앱, 원격조정장치(2000), 또는 메인 판넬(도시하지 않음)을 통해 사용 전력의 유형을 선택하고 발전기(1000)의 작동을 시작할 수 있다.
연료통(100)은 내연 기관(110)에 연소되는 연료를 보관하고 있으며, 연료의 형태에 따라 적합한 용기가 채용될 수 있다. 연료는 휴대용 부탄가스, 휘발유, 경유 중 어느 하나가 사용될 수 있으며, 전술한 연료들이 혼합되어 사용될 수도 있다. 연료로서 휴대용 부탄가스가 사용될 때는 연료 공급 장치(도시되지 않음)에 부탄가스 용기 또는 소형 가스봄베가 연결 및 고정되는 커넥터가 구비되며, 휘발유 또는 경유가 사용될 때는 별도의 연료용기가 연결될 수 있다.
내연 기관(110)은 연료통(100)으로부터 공급받은 연료의 연소로 회전력을 발생시킬 수 있다. 이 때, 제어부(190)는 내연 기관(110)이 작동하기 시작하면 남은 연료량을 체크하고 연료량을 메인 판넬과 스마트디바이스의 APP에 표시하고, 연료량이 부족할 경우 경고 알람을 표출할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 내연 기관(110)의 연료주입, 시동, 내연 기관(110)의 회전속도 등 구동 상태를 제어 및 모니터링한다.
발전부(120)는 내연 기관(110)에서 발생된 회전력을 전달받아 교류 전력을 생산할 수 있다.
외부전원 공급부(200)는 구비된 인렛 또는 전력 케이블을 통해 외부로부터 상시 상용 전원을 공급받을 수 있다.
태양전지(300)는 태양 에너지를 변환하여 전력을 생산하며, 발전기(1000) 자체의 하우징의 표면에 구비되거나, 별도의 모듈 형태로 제작되어 케이블을 통해서 발전기(1000)에 연결될 수도 있다.
충전 관리부(130)는 외부전원 공급부(200)로부터 공급된 전력 또는 태양전지(300)에서 생산된 전력을 내장 배터리(140)에 효율적으로 저장하기 위해 충전 전력을 관리하기 위한 것으로, 태양전지(300)에서 생산되는 직류 전력을 낮은 전압에서도 손실없이 저장하기 위하여 최대 전력 점 추적(Maximum Power Point Tracking; MPPT) 컨트롤러를 포함할 수 있다.
내장 배터리(140)는 외부전원 공급부(200)로부터 공급된 전력 또는 태양전지(300)에서 생산된 전력을 충전 관리부(130)로부터 수신하여 저장할 수 있다.
배터리 관리부(150)는 BMS(Battery Management System)로서 내장 배터리(140)의 충전과 방전의 밸런싱 제어를 관리하는 등 배터리 팩을 모니터링하여 최적의 상태로 유지 관리하며, 인버터(160)로 출력되는 직류를 제어할 수 있다.
인버터(160)는 내장 배터리(140)에서 출력되는 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.
전력 동기화부(170)는 발전부(120)에서 생산된 교류 전력 또는 인버터(160)로부터 출력된 교류 전력 중 어느 하나의 교류 전력을 개별적으로 출력하거나, 또는 발전부(120)에서 생산된 교류 전력과 인버터(160)로부터 출력된 교류 전력을 동기화하여 전력이 합성된 교류 전력을 출력할 수 있다. 전력 동기화부(170)는 발전부(120)에서 생산된 교류 전력과 인버터(160)로부터 출력된 교류 전력의 전압 위상을 동기화하여 출력함으로써 발전부(120)에서 생산된 교류 전력과 인버터(160)로부터 출력된 교류 전력을 합한 고전력을 출력할 수 있다. 예를 들어, 발전부(120)에서 생산된 교류 전력이 2kW이고, 인버터(160)로부터 출력된 교류 전력이 2kW이면, 전력 동기화부(170)는 두 교류 전력을 동기화함으로써 4kW의 교류전력을 출력할 수 있다.
전력 출력부(180)는 전력 동기화부(170)로부터 입력 받은 전력을 외부로 출력할 수 있다. 전력 출력부(180)에는 소형 전자제품을 충전하기 위한 USB A타입 또는 C타입의 직류 5V용 및 12V용 아울렛(400)을 비롯하여 가정용 상용 전력(예를 들어 220V)을 공급할 수 있는 교류 전력용 아울렛(400)이 구비될 수 있다.
또한, 전력 출력부(180)에는 전기자동차의 충전을 위한 전용 커넥터(400)도 구비될 수 있으며, 전력 출력부(180) 또는 발전기(1000)의 내부에는 전기자동차의 충전을 위한 충전 회로 및 데이터 통신부가 구비될 수도 있다. 상기 전용 커넥터(400)는 전기자동차의 충전 커넥터에 연결되는 건(gun) 형태의 커넥터로서 연결된 전력케이블(도 1의 참조번호 3001)의 타단은 분리되지 않도록 전력 출력부(180)에 일체형으로 연결되어 있거나, 타단에 구비된 커넥터를 통해 전력 출력부(180)에 연결될 수 있다. 따라서, 사용자는 전기자동차의 충전을 위한 상기 전용 커넥터(400)를 전기자동차에 연결하여 충전 전력을 공급하고, 상기 데이터 통신부와 스마트디바이스(2000)를 통해 충전을 위한 데이터 처리를 할 수 있다.
제어부(190)는 전력 동기화부(170)를 제어하여 개별 교류 전력 또는 상기 동기화된 합성 교류 전력을 전력 출력부(180)로 출력시킬 수 있다. 전력 동기화부(170)는 제어부(190)의 제어 신호에 따라 발전부(120)에서 생산된 교류 전력 또는 인버터(160)로부터 출력된 교류 전력 중 어느 하나의 교류 전력을 개별적으로 출력하거나, 발전부(120)에서 생산된 교류 전력 또는 인버터(160)로부터 출력된 교류 전력 중 어느 하나를 직류 전력으로 변환하여 출력할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)는 내연 기관(110)과 발전부(120)에 의해 생산되거나 배터리에 저장된 전력으로 직류를 사용하는 소형 전자장치나 교류를 사용하는 전자장치와 전기자동차에 필요로 하는 전력을 공급할 수 있다. 특히 전기자동차의 경우 발전부(120)에서 생산된 상용 교류 전력으로 충전하거나, 내장배터리(140)에 저장된 전력을 인버터(160)를 통해서 상용 교류 전력으로 변환하여 충전할 수 있을 뿐만 아니라, 두 교류 전력을 동기화하여 합성한 고전력으로 충전할 수도 있는 효과가 있다.
또한, 제어부(190)는 내연 기관(110)의 작동 상태를 검출하고, 검출된 내연 기관(110)의 작동 상태에 따라 발전부(120)에서 생산된 교류 전력 또는 인버터(160)로부터 출력된 교류 전력 중 어느 하나의 개별 교류 전력을 선택하여 전력 출력부(180)로 출력시킬 수 있다. 제어부(190)는 내연 기관(110)의 작동 상태를 검출한 결과, 내연 기관(110)의 출력이 미리 결정된 값 아래로 떨어지면, 내연 기관(110)에 의한 발전을 중지하고 인버터(160)로부터 출력된 교류 전력을 전력 출력부(180)로 출력시킴으로써 발전부(120)에서 생산된 교류 전력 또는 인버터(160)로부터 출력된 교류 전력 중 어느 하나로 외부로 전력을 공급할 때, 전력의 급격한 하강없이 일정하게 전력을 공급할 수 있다.
예를 들어, 내연 기관(110)에 의해 발전부(120)에서 생산된 교류 전력을 부하에 공급하고 있을 때, 제어부(190)는 내연 기관(110)의 작동 상태를 검출하고, 그 검출 결과, 내연 기관(110)의 출력이 미리 결정된 값 아래로 떨어지면, 내연 기관(110)에 의한 발전을 중지하고 즉시 인버터(160)로부터 출력된 교류 전력을 전력 출력부(180)로 출력시킴으로써 상기 부하에 공급되는 전력의 급격한 하강을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 부하가 전기자동차 등의 충전 장치일 경우, 일정한 전력을 지속적으로 공급함으로써 충전 효율을 높게 유지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)는 상기 외부전원 공급부(200)를 통해서 외부의 상시 상용 전력을 공급받을 때는 내연 기관(110)에 의한 발전부(120)의 발전 전력 및 내장 배터리(140)의 저장 전력을 사용하지 않은 상태에서 전력 출력부(180)의 AC 전원과 DC 전원을 사용할 수 있고, 그리고 전기자동차(3000)를 지속적으로 충전할 수 있으며, 내장 배터리(140)를 충전할 수도 있다. 또한, 상기 외부전원 공급부(200)로부터 입력된 외부의 상시 상용 전력의 위상에 인버터(160)를 통한 내장 배터리(140)의 출력 전력의 위상을 동기화하여 출력할 경우, 전기자동차(3000)의 충전을 위한 고전력의 충전 전력을 출력할 수 있다. 이 경우, 전력 동기화부(170)는 외부전원 공급부(200)로부터 외부의 상시 상용 전력을 공급받은 후, 상시 상용 전력에 인버터(160)로부터 출력된 내장 배터리(140)의 전력을 동기화하여 전력 출력부(180)로 출력할 수 있다.
앞에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)는 내연 기관(110) 및 태양전지(300)을 통해 전력을 생산하여 외부로 공급하거나 내장 배터리(140)에 저장할 수도 있고, 외부전원 공급부(200)로부터 외부의 상시 전력을 공급받아 다양한 형태로 변환하여 외부로 공급할 수도 있으며, 생산된 전력에 외부의 상시 전력을 병합하여 고출력의 전력을 외부로 공급하거나, 내연 기관(110)을 통해 생산된 발전 전력에 내장 배터리(140)에 저장된 전력까지 병합함으로써 외부로 고출력의 전력을 공급할 수 있는 효과도 있다.
도시된 구성요소들은 필수적인 것은 아니어서, 그 보다 많은 구성요소들을 갖거나, 그보다 적은 구성요소들을 갖는 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기가 구현될 수도 있다. 이러한 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합을 통해서 구현될 수 있다.
본 명세서에서 개시되는 구성요소 사이의 통신은 다음의 네트워크를 통해서 수행되며, 네트워크는 예를 들어, 무선 네트워크, 유선 네트워크, 인터넷과 같은 공용 네트워크, 사설 네트워크 등이 사용되되, 근거리 네트워크를 이용한 운영일 때는, 블루투스, NFC, ZigBee, IR/RF Remote Control 등이 사용될 수 있으며, 원격 장거리 네트워크를 이용한 운영일 때는, 모바일 통신 네트워크용 광역 시스템(Global System for Mobile communication network; GSM) 네트워크, 범용 패킷 무선 네트워크(General Packet Radio Network; GPRN), 근거리 네트워크(Local Area Network; LAN), 광역 네트워크(Wide Area Network; WAN), 거대도시 네트워크(Metropolitan Area Network; MAN), 셀룰러 네트워크, 공중 전화 교환 네트워크(Public Switched Telephone Network; PSTN), 개인 네트워크(Personal Area Network), Wi-Fi 다이렉트(Wi-Fi Direct), 초 광 대역(Ultra-Wide band), 이들의 조합, 또는 임의의 다른 네트워크일 수 있지만 이들로 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기의 구성 요소 간의 전력의 흐름을 도시한 것으로, 도 3을 참조하면, 발전기(1000)의 내부의 전기의 흐름은 직류(DC) 버스와 교류(AC) 버스로 구분되어 흘러가며, 제어부(190)가 각 버스를 제어하여 사용자가 설정한 전력이 출력되도록 한다. 도 3의 실시 예에서는 발전부(120)에서 생산된 교류 전력(마스터 전력)에 내장 배터리(140)에 저장되어 있는 직류 전력을 변환한 교류 전력(슬레이브 전력)을 동기화하여 출력하거나 외부로부터 공급된 상용 교류 전원에 내장 배터리(140)에 저장되어 있는 직류 전력을 변환한 교류 전력을 동기화하여 출력한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기의 구성 요소 간의 전력의 흐름을 도시한 것으로, 도 4를 참조하면, 도 4는 도 3의 실시 예와 달리, 발전부(120)에서 직류 전력을 생산하고, 생산된 직류 전력과 내장 배터리(140)에 저장되어 있는 직류 전력을 인버터(160)을 통해서 교류 전력으로 변환하여 전력 출력부(180)로 출력함으로써 본 발명에 따른 발전기(1000)는 발전부(120)에서 생산된 전력과 내장 배터리(140)에 저장되어 있는 전력을 합성한 고전력을 출력할 수 있다. 또한, 도 3에서와 동일하게 DC/AC 인버터(160)에서 출력된 교류 전력에 외부의 상용 교류 전원으로부터 공급받은 전력을 동기화함으로써 더 높은 전력을 출력할 수도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기(1000)는 도 3 또는 도 4의 실시 예 중 어느 경우라도, 발전부(120)에서 생산된 전력과 내장 배터리(140)에 저장되어 있는 전력을 합성한 고전력 뿐만 아니라, 이에 더해 외부의 상용 전원으로부터 공급받은 전력을 병합한 더 높은 고전력으로 전기자동차(3000) 등의 높은 전력을 사용하는 장치에 필요한 전력을 공급할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "부"는(예를 들면, 제어부 등), 예를 들어, 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어(firmware) 중 하나 또는 둘 이상의 조합을 포함하는 단위(unit)를 의미할 수 있다. "부"는, 예를 들어, 유닛(unit), 로직(logic), 논리블록(logical block), 부품(component), 또는 회로(circuit) 등의 용어와 바꾸어 사용(interchangeably use)될 수 있다. "부"는, 일체로 구성된 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "부"는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수도 있다. "부"는 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있다. 예를 들어, "부"는, 알려졌거나 앞으로 개발될, 어떤 동작들을 수행하는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit) 칩, FPGAs(Field-Programmable Gate Arrays) 또는 프로그램 가능 논리 장치(programmable-logic device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는, 예컨대, 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어가 프로세서에 의해 실행될 경우, 상기 하나 이상의 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체는, 예를 들어, 메모리가 될 수 있다.
컴퓨터로 읽을 수 있는 저장매체/컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(magnetic media)(예: 자기테이프), 광기록 매체(optical media)(예: CD-ROM(compact disc read only memory), DVD(digital versatile disc), 자기-광 매체(magneto-optical media)(예: 플롭티컬 디스크(floptical disk)), 하드웨어 장치(예: ROM(read only memory), RAM(random access memory), 또는 플래시 메모리 등) 등을 포함할 수 있다. 또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 다양한 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지다.
다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술된 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 추가적인 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱(heuristic)한 방법으로 실행될 수 있다. 또한, 일부 동작은 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 "하나"는 하나 또는 하나 이상으로 정의된다. 또한, 청구 범위에서 "적어도 하나" 및 "하나 이상"과 같은 도입 문구를 사용하는 것은, 동일한 청구항에 "적어도 하나" 및 "하나 이상"과 같은 도입 문구 및 "하나" 같은 불명료한 문구가 포함되어 있는 경우라 할지라도, 불명료한 문구 "하나"에 의한 다른 청구항 요소의 도입이 그러한 요소를 하나만을 포함하는 발명에 대해 그렇게 도입된 청구항 요소를 포함하는 임의의 특정 청구항을 제한한다는 것을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다.
달리 명시하지 않는 한, "제1" 및 "제2"와 같은 용어는 그러한 용어가 설명하는 요소들을 임의로 구별하는 데 사용된다. 따라서, 이들 용어는 그러한 요소들의 시간적 또는 다른 우선 순위를 나타내도록 반드시 의도된 것은 아니며, 특정 수단이 서로 다른 청구항들에 열거되어 있다는 단순한 사실만으로 이러한 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다. 따라서, 이들 용어는 그러한 요소의 시간적 또는 다른 우선 순위를 나타내도록 반드시 의도되지는 않는다. 특정 조치가 서로 다른 주장에 인용되었다는 단순한 사실만으로 이러한 조치의 조합이 유용하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다.
도시의 단순성 및 명료성을 위해, 도면들에 도시된 요소들(요소)은 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니라는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 요소들의 치수는 명확성을 위해 다른 요소들에 비해 과장될 수 있다. 또한, 적절한 것으로 고려되는 경우, 참조 번호들은 대응되거나 유사한 요소들을 나타내기 위해 도면들 사이에서 반복될 수 있다.
동일한 기능을 달성하기 위한 구성 요소의 배열은 효과적으로 "관련"되어 원하는 기능이 달성된다. 따라서, 특정 기능성을 달성하기 위해 결합된 임의의 2 개의 구성 요소는 구조 또는 중개하는 구성 요소와 관계없이 원하는 기능이 달성되도록 서로 "관련"되는 것으로 간주될 수 있다. 마찬가지로 이와 같이 연관된 두 개의 구성 요소는 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "작동 가능하게 연결"되거나 "작동 가능하게 결합된" 것으로 간주될 수 있다.
또한, 통상의 기술자는 전술한 동작들의 기능성 사이의 경계가 단지 예시적인 것임을 인식할 것이다. 복수의 동작들은 단일 동작으로 결합될 수 있고, 단일 동작은 추가 동작들로 분산될 수 있으며, 동작들은 시간적으로 적어도 부분적으로 겹쳐서 실행될 수 있다. 또한, 대안적인 실시예들은 특정 동작에 대한 복수의 인스턴스들을 포함할 수 있고, 동작들의 순서는 다양한 다른 실시예에서 변경될 수 있다. 그러나, 다른 수정, 변형 및 대안이 또한 가능하다. 따라서, 상세한 설명 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
"X일 수 있다"는 문구는 조건 X가 충족될 수 있음을 나타낸다. 이 문구는 또한 조건 X가 충족되지 않을 수도 있음을 나타낸다. 예를 들어, 특정 구성 요소를 포함하는 시스템에 대한 참조는 시스템이 특정 구성 요소를 포함하지 않는 시나리오도 포함해야 한다. 예를 들어, 특정 동작을 포함하는 방법에 대한 참조는 해당 방법이 특정 구성 요소를 포함하지 않는 시나리오도 포함해야 한다. 그러나 또 다른 예를 들면, 특정 동작을 수행하도록 구성된 시스템에 대한 참조는 시스템이 특정 작업을 수행하도록 구성되지 않은 시나리오도 포함해야 한다.
용어 "포함하는", "갖는", "구성된", "이루어진" 및 "본질적으로 이루어진"은 상호 교환적으로 사용된다. 예를 들어, 임의의 방법은 적어도 도면 및/또는 명세서에 포함된 동작을 포함할 수 있으며, 도면 및/또는 명세서에 포함된 동작만을 포함할 수 있다.
통상의 기술자는 논리 블록들 사이의 경계가 단지 예시적인 것이며, 대안적인 실시 예들이 논리 블록들 또는 회로 소자들을 병합하거나 또는 다양한 논리 블록들 또는 회로 소자들 상에 기능의 대체적인 분해를 부과할 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 여기에 도시된 아키텍처는 단지 예시적인 것이며, 사실 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처가 구현될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 예를 들어, 일 실시예에서, 도시된 예들은 단일 집적 회로 상에 또는 동일한 장치 내에 위치된 회로로서 구현될 수 있다. 대안적으로, 상기 예들은 임의의 수의 개별적인 집적 회로들 또는 적합한 방식으로 서로 상호 접속된 개별 장치들로서 구현될 수 있으며, 다른 변경, 수정, 변형 및 대안들이 또한 가능하다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.
또한, 예를 들어, 상기 예들 또는 그 일부는, 임의의 적절한 유형의 하드웨어 기술 언어와 같은, 물리적 회로 또는 물리적 회로로 변환 가능한 논리적 표현의 소프트웨어 또는 코드 표현으로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명은 비 프로그래머블 하드웨어로 구현된 물리적 장치 또는 유닛으로 제한되지 않지만, 일반적으로 본원에서는 '컴퓨터 시스템'으로 표시되는 메인 프레임, 미니 컴퓨터, 서버, 워크스테이션, 개인용 컴퓨터, 노트패드(notepad), 개인용 디지털 정보 단말기(PDA), 전자 게임(electronic games), 자동차 및 기타 임베디드 시스템, 휴대전화 및 다양한 다른 무선 장치 등과 같은, 적절한 프로그램 코드에 따라 동작함으로써 원하는 장치 기능을 수행할 수 있는 프로그램 가능한 장치 또는 유닛에도 적용될 수 있다.
이 명세서에 언급된 시스템, 장치 또는 디바이스는 적어도 하나의 하드웨어 구성 요소를 포함한다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 연결들은 예를 들어 중간 장치를 통해 각각의 노드, 유닛 또는 장치로부터 또는 각각의 노드, 유닛 또는 장치로 신호를 전송하기에 적합한 임의의 유형의 연결일 수 있다. 따라서, 묵시적으로 또는 달리 언급되지 않는 한, 연결은 예를 들어 직접 연결 또는 간접 연결일 수 있다. 연결은 단일 연결, 다수의 연결, 단방향 연결 또는 양방향 연결이라는 것을 참조하여 설명되거나 묘사될 수 있다. 그러나, 서로 다른 실시 예들은 연결의 구현을 변화시킬 수 있다. 예를 들어 양방향 연결이 아닌 별도의 단방향 연결을 사용할 수 있으며 그 반대의 경우도 가능할 수 있다. 또한, 다수의 연결은 복수의 신호를 순차적으로 또는 시간 다중화 방식으로 전송하는 단일 연결로 대체될 수 있다. 마찬가지로, 복수의 신호를 전송하는 단일 연결은 이러한 신호의 서브 세트를 전송하는 다양한 연결로 분리될 수 있다. 따라서 신호를 전송하기 위한 많은 옵션들이 존재한다.
통상의 기술자는 논리 블록들 사이의 경계가 단지 예시적인 것이며, 대안적인 실시 예들이 논리 블록들 또는 회로 소자들을 병합하거나 또는 다양한 논리 블록들 또는 회로 소자들 상에 기능의 대체적인 분해를 부과할 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 여기에 도시된 아키텍처는 단지 예시적인 것이며, 사실 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처가 구현될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다.
청구항에서, 괄호 사이에 위치한 임의의 참조 부호는 청구항을 제한하는 것으로 해석되어서는 아니 된다. '포함하는'이라는 단어는 청구항에 나열된 요소들 또는 동작들의 존재를 배제하지 않는다.
이상에서 본 명세서의 기술에 대한 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명되었다. 여기서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 개시된 실시 예들로 한정되지 아니하고, 본 발명은 본 발명의 사상 및 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 다양한 형태로 수정, 변경, 또는 개선될 수 있다.
1000: 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기
100: 연료통 110: 내연 기관
120: 발전기 130: 충전 관리부
140: 내장 배터리 150: 배터리 관리부
160: 인버터 170: 전력 동기화부
180: 전력 출력부 190: 제어부
200: 외부 사용전원 300: 태양전지
400: AC/DC/EV 출력 아울렛
2000: 스마트디바이스/원격조정장치
3000: 전기자동차

Claims (9)

  1. 연료통으로부터 공급받은 연료의 연소로 회전력을 발생시키는 내연 기관;
    상기 내연 기관에 의해 회전하여 제1 교류 전력을 생산하는 발전부;
    전력을 저장하는 내장 배터리;
    상기 내장 배터리의 충전과 방전을 관리하는 배터리 관리부;
    상기 내장 배터리에서 출력되는 전력을 제2 교류 전력으로 변환하는 인버터;
    외부로부터 상용 전원을 입력받는 외부전원 공급부;
    태양 에너지를 변환하여 전력을 생산하는 태양전지;
    상기 외부전원 공급부로부터 공급된 상용 전력 또는 상기 태양전지에서 생산된 전력을 상기 내장 배터리에 저장하기 위해 충전 전력을 관리하는 충전 관리부;
    상기 제1 교류 전력 또는 상기 제2 교류 전력 중 어느 하나의 개별 교류 전력을 출력하거나, 또는 상기 제1 교류 전력 및 상기 제2 교류 전력을 동기화하여 동기화된 교류 전력에 상기 외부전원 공급부에 입력된 상기 상용 전원으로부터 공급받은 교류 전력을 동기화하여 전기차의 충전을 위한 고전력의 교류 전력을 출력하는 전력 동기화부;
    상기 전력 동기화부로부터 입력 받은 전력을 외부로 출력하는 전력 출력부;
    상기 전력 동기화부를 제어하여 상기 개별 교류 전력 또는 상기 동기화된 교류 전력을 상기 전력 출력부로 출력시키는 제어부;
    상기 내장 배터리로부터 직류 전기를 공급받고, 상기 인버터로 직류 전기를 공급하는 직류 버스; 및
    상기 발전부 및 상기 외부전원 공급부로부터 교류 전기를 공급받고, 상기 전력 동기화부로 교류 전기를 공급하는 교류 버스;를 포함하되,
    상기 제어부는 상기 직류 버스 및 상기 교류 버스를 제어하여 직류 전기 및 교류 전기의 흐름을 관리하고,
    상기 내장 배터리는 상기 외부전원 공급부로부터 공급된 전력 또는 상기 태양전지에서 생산된 전력을 상기 충전 관리부로부터 수신하여 저장하고,
    상기 제어부는 상기 내연 기관의 작동 상태를 검출하고, 검출된 작동 상태에 따라 상기 제1 교류 전력 또는 상기 제2 교류 전력 중 어느 하나의 개별 교류 전력을 상기 전력 출력부로 선택하여 출력시키되, 상기 내연 기관의 작동 상태의 검출 결과, 상기 내연 기관의 출력이 미리 결정된 값 아래로 떨어지면, 상기 내연 기관에 의한 발전을 중지하고 상기 제2 교류 전력을 상기 전력 출력부로 출력시키고,
    상기 전력 출력부는 전기차의 충전을 위한 아울렛 및 데이터 통신부를 포함하고,
    상기 데이터 통신부는 상기 전기차의 충전을 위한 데이터를 송수신하기 위해 외부의 스마트디바이스와 무선으로 통신하여, 상기 스마트디바이스에 설치된 어플리케이션 프로그램을 통해 상기 전기차의 충전에 필요한 충전 절차를 수행하고,
    상기 연료는 휴대용 부탄가스인 것을 특징으로 하는 휴대형 하이브리드 내연 기관 발전기.
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