KR20180087051A - 급발진 원인 발생 방지 기능을 가지는 자동차 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, 차량에 탑재되는 보조연료탱크; 상기 보조연료탱크로부터 연료를 공급받아 수소를 발생시키는 수소발생 수단; 상기 수소발생 수단으로부터 발생된 수소를 공급받아 전원을 생성하는 스택; 상기 스택으로부터 생성되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부; 상기 전원압레벨변환부로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 배터리; 상기 배터리로 부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 제어부; 및 상기 배터리 또는 상기 스택으로 부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 구동모터를 포함하는 구동부하부로 구성되는 전기자동차 시스템이 제공된다.

Description

전기자동차 시스템 및 발전 난방기 시스템{Electric automotive system and air conditioning apparatus system for generation}
본 발명은 전기자동차 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보조연료탱크의 연료를 공급받는 연소및수소발생기의 열교환된 공기에 의해 차량 내부가 난방되도록 하고 상기 연소및수소발생기로부터 수소를 공급받는 스택에 의해 주배터리와 보조배터리가 충전 제어되도록 하여 주배터리에 의한 주행 거리가 향상되고 시동 또는 주행중 급발진이 방지되도록 할 수 있는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템에 관한 것이다.
또한, 외부의 전원입력수단으로부터 주배터리와 보조배터리가 충전 제어되도록 하여 주배터리에 의한 주행거리가 향상되고 시동 또는 주행중 급발진이 방지되도록 할 수 있는 전기자동차 시스템에 관한 것이다.
또한, 내연 엔진 기반의 발전수단으로부터 주배터리와 보조배터리가 충전 제어되도록 하여 주배터리에 의한 주행 거리가 향상되고 시동 또는 주행중 급발진이 방지되도록 할 수 있는 내연 엔진 기반의 전기자동차 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 발전 난방기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료탱크로부터 공급되는 연료와 공기중의 산소로 연소 동작을 일으키는 연소기에 열교환된 공기에 의해 난방이 이루어지고 연소기의 열기에 의해 분해된 수소를 공급받는 스택에 의해 주배터리와 보조배터리가 충전되도록 할 수 있는 발전 난방기 시스템에 관한 것이다.
연료전지(fuel cell)는 기존의 발전방식과 비교할 때 발전효율이 높을 뿐만 아니라 발전에 따른 공해물질의 배출이 전혀 없어 미래의 발전기술로 평가받고 있으며, 에너지 절약과 환경공해 문제, 그리고 최근에 부각되고 있는 지구 온난화 문제 등을 해결할 수 있는 환경 친화적인 차량 동력원으로 활발히 연구되고 있다.
그런데, 연료전지 차량에서 연료전지만을 차량 동력원으로 사용하는 경우, 차량 내부의 난방 등을 포함하는 차량 부하 모두를 연료전지가 담당하게 되므로 연료전지의 효율이 낮은 운전영역에서 동력성능의 저하가 발생하는 단점이 있다.
또한, 높은 출력을 요구하는 고속 운전영역에서 출력전압이 급격히 감소하는 출력특성에 의해 구동모터가 요구하는 충분한 전압을 공급하지 못하여 차량의 가속성능이 저하된다.
또한, 차량에 급격한 부하가 인가되는 경우 연료전지 출력전압이 순간적으로 급강하하고 구동모터에 충분한 전력을 공급하지 못하여 차량 성능이 저하될 수 있으며, 무엇보다 연료전지는 단방향성 출력특성을 가지므로 차량 제동시 구동모터로부터 인입되는 에너지를 회수할 수 없어 차량 시스템의 효율성이 저하되는 문제가 있다.
이에, 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 방안으로, 공개특허 제10-2009-0104171호 등과 같은, 전기자동차의 배터리 충전 제어 시스템이 적용된 하이브리드 차량이 개발되고 있다.
여기서, 종래의 전기자동차의 배터리 충전 제어 시스템은, 보조동력원인 고전압 배터리(주 배터리)와, 주동력원으로 사용되는 연료전지 스택과, 고전압 배터리와 연료전지 스택 사이에 병렬로 연결되어 구동모터에 공급되는 전압을 안전하게 유지되도록 하면서 고전압 배터리와 연료전지 스택의 서로 다른 출력전압의 균형을 매칭시켜주고 연료전지 스택의 잉여 전압 및 회생제동 에너지가 고전압 배터리 측에 충전전압으로 제공되도록 해주는 양방향 직류변환장치인 고전압 DC/DC 컨버터(High Voltage DC/DC Converter, HV DC/DC, HDC)와, 구동모터를 회전시키기 위한 파워 모듈로 고전압 DC/DC 컨버터의 출력단과 저전압원인 연료전지 스택의 출력단에 연결되어 그로부터 직류전류를 입력받아 3상 PWM(Pulse Width Modulation)을 생성하고 모터 구동 및 회생제동을 제어하는 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU) 등을 포함한다. 또한 구동모터의 구동전력을 제공하는 고전압 배터리와 함께 차량 전장품의 구동전력을 제공하는 저전압 배터리(보조 배터리)가 탑재되고, 상기 저전압 배터리에는 고전압과 저전압 사이의 출력변환을 위한 저전압 DC/DC 컨버터(Low Voltage DC/DC Converter, LV DC/DC, LDC)가 연결된다.
그러나 상기와 같은 종래의 전기자동차의 배터리 충전 제어 시스템은, 차량의 시동시 모터 제어기(MCU) 또는 제어부에 구동모터를 회전시키기 위한 파워 모듈인 고전압 DC/DC 컨버터의 출력단으로부터 모터 구동 및 회생제동을 위한 구동전력이 공급되도록 하기 때문에, 차량의 시동시 고전압 배터리로부터 구동모터에 갑자기 구동전력이 공급되는 경우 발생하는 쇄도전류(Rush Current)에 의한 전압레벨 변화가 상기 모터제어기(MCU)에 영향을 미치게 되어 차량이 급발진되거나 오동작되는 문제점이 발생한다.
또한, 상기와 같은 구성을 가지더라도, 차량 내부의 난방이 연료전지 스택이나 고전압 배터리 등의 구동전력에 의해 구동 되는 구조를 가지기 때문에, 날씨가 추운 지역에서 사용되는 차량의 경우에는 난방에 따른 구동전력의 소비가 커지게 되는 문제점이 있고, 이로 인하여 주행 거리 저하 등의 단점이 해결되지 못하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 전기자동차에 탑재된 보조연료탱크의 연료가 공급되는 연소및수소발생기에 의해 열교환된 공기에 의해 차량 내부가 난방되도록 하여 주배터리에 의한 주행 거리가 향상되도록 할 수 있는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 연소및수소발생기로부터 수소를 공급받는 스택에 의해 주배터리와 보조배터리가 충전 제어되도록 하여 주배터리에 의한 주행 거리가 향상되고 보조배터리로부터 제어부에 동작전원이 안정적으로 공급되도록 하여 시동 또는 주행중급발진이 방지되도록 할 수 있는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 외부의 전원입력수단으로부터 주배터리와 보조배터리가 충전 제어되도록 하여 주배터리에 의한 주행거리가 향상되고 시동 또는 주행중 급발진이 방지되도록 할 수 있는 전기자동차 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 내연 엔진 기반의 발전수단으로부터 주배터리와 보조배터리가 충전 제어되도록 하여 주배터리에 의한 주행 거리가 향상되고 시동 또는 주행중 급발진이 방지되도록 할 수 있는 내연 엔진 기반의 전기자동차 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 연료탱크로부터 공급되는 연료와 공기중의 산소로 연소 동작을 일으키는 연소기에 열교환된 공기에 의해 난방이 이루어지고 연소기의 열기에 의해 분해된 수소를 공급받는 스택에 의해 주배터리와 보조배터리가 충전되도록 할 수 있는 발전 난방기 시스템을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 차량에 탑재되는 보조연료탱크; 상기 보조연료탱크로부터 연료를 공급받아 수소를 발생시키는 수소발생 수단; 상기 수소발생 수단으로부터 발생된 수소를 공급받아 전원을 생성하는 스택; 상기 스택으로부터 생성되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부; 상기 전원압레벨변환부로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 배터리; 상기 배터리로 부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 제어부; 및 상기 배터리 또는 상기 스택으로 부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 구동모터를 포함하는 구동부하부로 구성되는 전기자동차 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 외부 전원으로부터 충전을 위한 전원입력부; 상기 전원입력부로부터 입력되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부; 상기 전원압레벨변환부로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 주배터리 및 보조배터리; 상기 보조배터리로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 제어부; 및 상기 주배터리로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 구동부하부로 구성되는 전기자동차 자동차 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 차량에 탑재되는 연료탱크; 상기 연료탱크로부터 연료를 공급받아 동력를 발생시키는 내연 엔진; 상기 엔진을 시동하고, 시동후에는 상기 엔진의 동력으로 전기를 생산하는 발전기 및 시동 모터; 상기 발전기 및 시동모터로부터 생성되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부; 상기 전원압레벨변환부로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 주배터리 및 보조배터리; 상기 보조배터리로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 제어부; 및 상기 주배터리 또는 상기 발전기 및 시동모터로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 구동부하부로 구성되는 내연 엔진 기반의 전기자동차 시스템이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 연료탱크; 상기 연료탱크로부터 공급되는 연료와 공기중의 산소로 연소 동작을 일으키는 연소기; 상기 연소기 내측에 위치하며 상기 연료탱크로부터 공급되는 연료를 상기 연소기의 열기에 의하여 열분해하여 수소를 발생시키는 반응탱크; 상기 반응탱크로부터 발생된 수소를 공급받아 전원을 생성하는 스택; 상기 스택으로부터 생성되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부; 및 상기 전원압레벨변환부로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 배터리로 구성되는 발전 난방기 시스템이 제공된다.
따라서 본 발명에 의하면, 전기자동차에 탑재된 보조연료탱크의 연료가 공급되는 연소및수소발생기에 의해 열교환된 공기에 의해 차량 내부가 난방되도록 하여 주배터리에 의한 주행 거리가 향상되도록 할 수 있다.
또한, 연소및수소발생기부터 수소를 공급받는 스택에 의해 주배터리와 보조배터리가 충전 제어되도록 하여 주배터리에 의한 주행 거리가 향상되고 보조배터리로부터 공급되는 동작전원에 의해 제어부가 동작되어 시동시 발생되는 쇄도전류에도 제어부가 오동작되지 않아 급발진이 방지되도록 할 수 있다.
또한, 외부의 전원입력수단으로부터 주배터리와 보조배터리가 충전 제어되도록 하여 주배터리에 의한 주행거리가 향상되고 시동 또는 주행중 급발진이 방지되도록 할 수 있다.
또한, 내연 엔진 기반의 발전수단으로부터 주배터리와 보조배터리가 충전 제어되도록 하여 주배터리에 의한 주행 거리가 향상되고 시동 또는 주행중 급발진이 방지되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차 시스템의 구성을 나타낸 도면;
도 2는 도 1의 전기자동차 시스템에 있어서 연소및수소발생기의 구성을 나타낸 도면;
도 3은 도 1의 전기자동차 시스템에 있어서 전압레벨변환부의 구성을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 시스템의 구성을 나타낸 도면; 및
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차 시스템(100)은, 액화된 상태의 수소가스가 아니라 열분해가 용이한 액화된 형태의 LPG, 부탄, 메탄 또는 이들의 혼합물 형태(이하, LPG로 표현)가 저장된 보조연료탱크(110)와, 보조연료탱크(110)로부터 LPG를 공급받아 연소 방식의 열교환 구조를 통해 공기가 열교환되도록 하고 또한, 상기 LPG를 분해하여 수소를 발생시키는 수단의 하나로 연소및수소발생기(120)와, 연소및수소발생기(120)로부터 열교환된 공기를 차량 내부에 공급하여 난방 기능을 제공하는 난방부(130)와, 연소및수소발생기(120)로부터 발생된 수소를 공급받아 전기 에너지를 생성하는 스택(140)과, 스택(140)으로부터 생성된 전기 에너지가 충전되는 주배터리(150)와, 스택(140)으로부터 생성된 전기 에너지가 충전되는 보조배터리(160)와, 스택(140) 및 주배터리(150) 중 어느 하나 또는 적어도 어느 하나로부터 구동 전력을 공급받아 차량의 주행을 위한 구동 기능을 제공하는 구동모터(170)와, 스택(140), 주배터리(150), 보조배터리(160) 및 구동모터(170)에 전기적으로 접속되어 구동모터(170)와 스택(140), 구동모터(170)와 주배터리(150) 및 구동모터(170)와 보조배터리(160) 각각의 전기적 접속, 스택(140)과 주배터리(150) 및 스택(140)과 보조배터리(160) 각각의 전기적 접속 및 주배터리(150)와 보조배터리(160) 각각의 충전 등을 위한 스위칭 제어가 이루어지도록 하는 전압레벨변환부(180) 및 전압레벨변환부(180)를 통해 보조배터리(160)로부터 동작 전원을 공급받아 동작되고 연소및수소발생기(120)로 공급되는 LPG의 이동을 제어하는 밸브에 대한 제어, 난방부(130)의 난방 동작에 대한 제어 및 전압레벨변환부(180)의 스위칭을 제어하는 제어부(190) 등을 포함한다.
보조연료탱크(110)는, 차량의 트렁크 등에 탑재되고 LPG가 저장된 연료저장수단으로서, 알루미늄 라이너 카본 복합 탱크로 설계되고 350 바 정도의 저장 한계 압력을 가질 수 있으며, 공지의 구성을 가질 수도 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
연소및수소발생기(120)는, 차량의 해당 위치에 구성되어 보조연료탱크(110)로부터 LPG를 공급받아 연소 방식의 열교환 구조를 통해 공기가 열교환되도록 하는 연소부(120A)와, 상기 LPG를 분해하여 수소를 발생시키는 수소발생부(120B)를 포함한다.
연소부(120A)는, 보조연료탱크(110)로부터 LPG가 유입되는 연료유입구(121), 연료유입구(121)로 유입된 LPG가 분기되고 발화수단(미도시)에 의해 연소가 이루어지는 공간을 제공하는 통체 구조의 연소기(122), 연소기(122)의 단부에 연결 구성되어 연소기(122)의 연소열이 외부공기와 열교환되어 소정 온도로 방열되도록 하는 소정 공간을 제공하고 외부의 방열핀(124a)을 통해 방열효과가 극대화되도록 하는 열교환기(124) 및 열교환기(124)의 단부에 구성되어 방열처리된 연소가스가 외부로 배기되도록 하는 연소가스 배기구(125) 등을 포함한다.
여기서, 연소기(122)는, 내부에 'Y'자 구조의 노즐 또는 원통체 구조를 가지면서 분리 구성되어 외부로부터 외기유입공(123a)을 통해 공급된 공기가 보조연료 분사공(123b)을 통해 연소기(122) 내측을 향해 분사되도록 하여 LPG의 연소가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 수소발생부(120B)는, 보조연료탱크(110)로부터 LPG가 유입되고 보다 바람직하게는, 연소기(122)의 내부에 구성되어 연료유입구(121)로 유입된 LPG 중 일부가 유입되는 연료노즐(126), 연료노즐(126)로 유입된 LPG가 분사되고 보다 바람직하게는, 연소기(122)의 내부에 구성되어 연소기(122)의 연소시 소정 온도로 가열되어 LPG가 탄소와 수소로 분해되도록 하는 공간을 제공하는 반응탱크(127), 반응탱크(127)의 단부에 연결 구성되어 상기 생성된 탄소와 수소를 포집하는 포집탱크(128) 및 포집탱크(128)로부터 연장 구성되는 배출관(129a)을 통해 탄소와 수소를 공급받아 탄소는 물속에 침전시키고 스택(140)에 연결된 수소관(129b)을 통해 수소는 스택(140)으로 공급되도록 하는 냉각수조(129) 등을 포함한다.
여기서, 반응탱크(127)의 내부에서 발생되는 연료의 분해 반응은 C3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O의 화학식에 의해 이루어진다.
한편, 반응탱크(127)의 내부에는 상기 연료 즉, LPG가 탄소와 수소로 분해되는 반응이 촉진되도록 하는 탄소나노튜브와 같은 탄소성분을 소재로 하는 필터(CF)가 더 구성되도록 할 수 있고, 이때, 상기 필터(CF)가 전기 전도성 소재로 전기적 극성을 가지도록 하여 연료에서 분해된 탄소가 증착되도록 하는 것이 바람직하다.
따라서 연소및수소발생기(120)에 의하면, 연소부(120A)를 통하여 LPG의 연소에 따른 열교환기(124) 내부의 열기가 열교환기(124)외측에 구비된 방열핀(124a)과 방열 효과를 높이기 위한 냉각팬(또는 흡기팬, 미도시)의 구동을 통하여 열교환된 공기가 차량 내부로 공급되도록 할 수 있고 이를 통하여, 주배터리(150)에 난방 기능에 대한 부하가 발생되지 않도록 하여 주배터리(150)에 의한 주행 거리가 향상되도록 할 수 있다.
또한, 스택(140)에 수소를 공급하는 수소발생부(120B)가 연소부(120A)에 의해 소정 온도로 가열된 상태를 가지게 되어 연료 즉, LPG의 분해 반응이 촉진되도록 할 수 있고 이를 통하여, 스택(140)에 공급되는 수소량이 증가되어 스택(140)의 전기 생성 성능이 향상되도록 할 수 있다.
난방부(130)는, 연소및수소발생기(120)의 연소부(120A) 중 연소기(122)나 열교환기(124)에 의해 외부의 공기가 열교환되도록 하여 소정의 온도를 가지는 공기가 차량 내부로 공급되도록 하는 수단으로서, 연소기(122)나 열교환기(124)의 일측에 위치되어 연소기(122) 주변의 공기를 흡입하여 외기유입공(123a) 으로 유입되는 공기의 양을 조절하거나 또는 열교환기(124)외부의 냉각핀(124a)을 냉각시키는 흡기팬과, 연소기나 열교환기(124)의 일측으로부터 차량 내부에 구성된 프런트 그릴까지 별도의 배관 수단(미도시)을 통하여 연통되어 상기 열교환된 공기가 차량 내부로 유입되도록 하는 덕트 등을 포함하며, 상기 흡기팬과 덕트 및 공기의 이동량 등을 제어하는 에어컨디셔너 등을 포함하는 공지의 공조수단으로 구성될 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
스택(140)은, 연소및수소발생기(120)로부터 발생된 수소를 공급받아 전기 에너지를 생성하는 전기에너지생성수단으로서, 막-전극 어셈블리(MEA)와 세퍼레이터로 이루어진 단위 연료 전지가 수개 내지 수십개 적층된 구조를 가지는 것이 바람직하다.
막-전극 어셈블리는 고분자 전해질막을 사이에 두고 애노드 전극(연료극 또는 산화전극)과 캐소드 전극(공기극 또는 환원전극)이 부착된 구조를 가지고, 세퍼레이터는 다수개의 막-전극 어셈블리 각각을 전기적으로 분리한다.
여기서, 스택(140)의 동작 원리를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 막-전극 어셈블리는 고분자 전해질막, 연료극 촉매층 및 공기극 촉매층을 포함한다. 이 상태에서, 연소및수소발생기(120)의 냉각수조(129)로부터 수소관(129b)을 통해 수소 기체 또는 수소를 함유한 연료가 연료극 촉매층에 공급되면, 연료극 촉매층에서 전기화학적 산화반응이 일어나면서 수소 이온(H+)과 전자 (e-)로 이온화되며 산화된다. 이후, 이온화된 수소 이온은 연료극 촉매층에서 고분자 전해질막을 통해 공기극 촉매층으로 이동되고, 전자는 연료극 촉매층에서 외부 전선을 통해 공기극 촉매층으로 이동된다. 이후, 공기극 촉매층으로 이동한 수소 이온은 공기극 촉매층에 공급되는 산소와 전기 화학적 환원반응을 일으켜 반응열과 물을 생성시키며 이때, 전자의 이동으로 전기 에너지가 발생되며, 상기 생성된 물은 물배출관(129c)을 통해 연소및수소발생기(120)의 냉각수조(129)에 유입되어 포집탱크(128)로 부터 공급되는 고온의 수소 가스 및 탄소 미세 분말의 유입에 의하여 증발되는 냉각수조(129) 내의 냉각수를 보충하게 된다.
주배터리(150)는, 스택(140)에서 생성된 전기 에너지가 충전되는 메인충전수단으로서, 납축전지, 리튬이온전지 및 바나듐레독스흐름전지 등과 같은 공지의 구성을 가질 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
보조배터리(160)는, 스택(140)으로부터 생성된 전기 에너지가 충전되는 보조충전수단으로서, 납축전지, 리튬이온전지 및 바나듐레독스흐름전지 등과 같은 공지의 구성을 가질 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명에 있어서 주배터리(150)와 보조배터리(160)는 비드(Bead)에 의해 접지라인이 연결되는 구조로 접지가 이루어지는 것이 바람직하며, 이를 통하여 주배터리(150)에 의하여 구동되는 구동모터(170)를 포함한 각종 구동계로 부터 유발되는 접지선의 노이즈가 보조배터리(160)에 의하여 구동되는 제어부(190)등의 접지선으로 유입되는 것을 차단하거나 완화시키도록 한다.
구동모터(170)는 스택(140) 및 주배터리(150) 중 어느 하나 또는 적어도 어느 하나로부터 구동 전력을 공급받아 차량의 주행을 위한 구동 기능을 제공하는 구동수단으로서, 공지의 구성을 가질 수 모터구동 방식에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
제어부(190)는 스택(140)의 전원을 모니터링하여 차량이 주행중인 상태에서 주배터리(150)의 잔량상태에 따라 구동모터(170)를 포함하는 구동부하부의 전원을 주배터리(150)의 전원으로 구동할 것인 지 또는 스택(140)의 출력전원으로 구동할 것인지를 판별하여 해당 전원으로 구동모터(170)에 대한 전원을 공급한다.
전압레벨변환부(180)는, 스택(140), 주배터리(150), 보조배터리(160) 및 구동모터(170)에 전기적으로 접속되는 스위칭 제어 수단으로서, 구동모터(170)와 스택(140), 구동모터(170)와 주배터리(150) 및 구동모터(170)와 보조배터리(160) 각각의 전기적 접속, 스택(140)과 주배터리(150) 및 스택(140)과 보조배터리(160) 각각의 전기적 접속 및 주배터리(150)와 보조배터리(160) 각각의 충전 등을 위한 스위칭 제어가 이루어지도록 한다.
이를 위하여, 전압레벨변환부(180)는, 스택(140)의 전기 에너지가 보조배터리(160)로 충전되도록 하는 제1보조전압레벨변환기(181), 보조배터리(160)로부터 제어부(190)에 동작 전원이 공급되도록 하는 제2보조전압레벨변환기(182), 스택(140)의 전기 에너지가 주배터리(150)로 충전 되도록 하는 제1메인전압레벨변환기(183), 스택(140) 또는 주배터리(150)로부터 구동모터(170)에 동작 전원이 공급되도록 하는 제2메인전압레벨변환기(184), 스택(140)과 제1보조전압레벨변환기(181) 사이에서 스위칭 동작되어 상호간 통전되도록 하는 제1스위치(185), 스택(140)과 제1메인전압레벨변환기(183) 및 스택(140)과 제2메인전압레벨변환기(184) 사이에서 스위칭 동작되어 상호간 통전되도록 하는 제2스위치(186) 및 제1보조전압레벨변환기(181)와 제1메인전압레벨변환기(183) 사이에서 스위칭 동작되어 상호간 통전되도록 하는 제3스위치(187) 등을 포함한다.
여기서, 전압레벨변환부(180)는, 제2보조전압레벨변환기(182)를 통해 보조배터리(160)로부터 동작 전원이 공급되는 제어부(190)에 의해 해당 동작이 제어되는데, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제어부(190)에 의해, 제1스위치(185)가 스위치 온 동작 연결되는 경우에는 제1보조전압레벨변환기(181)에 의해 스택(140)의 전기 에너지가 보조배터리(160)로 충전되고, 제2스위치(186)가 연결되는 경우에는 제1메인전압레벨변환기(183)에 의해 스택(140)의 전기 에너지가 주배터리(150)로 충전된다.
또한, 제어부(190)는 주배터리(150) 및 보조배터리(160)의 전압레벨을 모니터링하여 각각의 배터리에 대한 충전정보 즉, 배터리의 잔량 상태를 확인한 후, 스택(140)으로부터 전원이 공급되는 상태인 것으로 판단되면 차량이 주행중인 경우에는 제1스위치(185)를 온 위치로 전환하여 제1보조전압레벨변환기(181)에 의하여 보조배터리(160)를 충전하고, 제2보조전압레벨변환기(182)를 통하여 제어부(190)로 공급되는 전원을 생성한다.
전압레벨변환부(180)의 설계를 어떻게 하는 가에 따라서 상기의 상태에서 제2보조전압레벨변환기(182)는 스택(140)으로부터 직접적으로 공급되는 전원에 의하지 않고 보조배터리에 인가되는 제1보조전압레벨변환기(181)의 출력 전압을 전원으로 공급받아 제어부(190)로 공급되는 전원을 생성할 수도 있다.
만약, 차량이 주행중이 아닌 경우에는, 제2스위치(186)가 연결된 상태에서 제1메인전압레벨변환기(183)에 의해 스택(140)으로부터 공급되는 전원에 의하여 주배터리(150)가 충전된다
한편, 차량이 주행중인 경우라 할지라도 제어부(190)의 상태 모니터링 결과 스택(140)으로부터 공급되는 전원에 의하여 구동모터(170)를 구동시킴에도 불구하고 스택(140)으로부터 검출되는 출력전압이 급격히 감소하지 않은 상태인 것으로 확인되면 제1메인전압레벨변환기(183)를 통하여 주배터리(150)에 대한 충전동작을 수행한다.
또한, 상기와 같은 상태에도 불구하고, 제어부(190)에 의해 스택(140)의 출럭전원 상태가 보조배터리(160)를 충전시킴에도 불구하고 전압레벨이 현저히 떨어지지 않는 상태를 유지하는 것으로 판단되는 경우에는, 제1보조전압레벨변환기(181)에 의해 스택(140)의 전기 에너지가 보조배터리(160)로 충전된다.
이 때, 스택(140)으로부터 출력되는 전압이 기준치 이하로 떨어지게 되면 제어부(190)은 보조연료 유량 제어 밸브를 제어하여 보조연료의 유량을 늘려서 스택(140)으로 공급되는 수소발생량을 증가시킬 수 있다.
그러나, 구현 방식을 달리하여 제어부(190)는 스택(140)의 전원을 구동모터(170)를 포함하는 구동부하부의 전원으로 공급하면서, 스택(140)으로부터 출력되는 전원을 주배터리(150)에 대한 충전동작을 시도하기에 앞서 사전에 설정된 값(Look-up Table)에 의해 보조연료 유량 제어 밸브를 제어하여 보조연료의 유량을 늘려서 스택(140)으로 공급되는 수소발생량을 증가시키는 방식으로 대체할 수 있다.
제어부(190)는 차량의 시동이 꺼진 상태에서 스택(140)으로부터 공급되는 전원이 차단된 것으로 판단되는 경우에는, 주배터리(150)와 보조배터리(160)의 각각의 전압레벨이 사전에 설정된 허용치 이상의 차이가 발생된 것으로 판단되면, 제3스위치(187)가 스위칭 온 동작된 상태에서 제1보조전압레벨변환기(181)와 제1메인전압레벨변환기(183)에 의해 전압레벨이 높은 배터리로부터 전압레벨이 낮은 배터리로 충전이 이루어지도록 하고, 이어서, 주배터리(150)와 보조배터리(160)의 각각의 전압레벨이 사전에 설정된 허용치 미만의 차이가 발생된 것으로 판단되면, 제3스위치(187)가 스위칭 오프 되도록 하여 주배터리(150)와 보조배터리(160) 상호간의 충전동작을 해제한다.
또한, 제어부(190)는 차량의 시동이 꺼진 또는 주행중이 아닌 상태에서 스택(140)으로부터 공급되는 전원이 검출되면, 제1보조전압레벨변환기(181)에 의해 스택(140)으로부터 출력되는 전원에 의해 보조배터리(160)가 충전되도록 하고, 제1메인전압레벨변환기(183)에 의해 스택(140)의 출력전원에 의해 주배터리(150)로 충전되도록 한다.
이 때, 제어부(190)는 주배터(150)리와 보조배터리(160)의 잔량상태에 따라 주배터리(150)를 충전할 것인 지 또는 보조 배터리(160)를 충전할 것이지를 판단하여 스택(140)의 출력 전원으로 해당 배터리에 대해서만 충전하거나 또는 완전 충전상태가 될 때까지 두 배터리 모두에 대한 동시 충전이 진행되도록 제1스위치(185)와 제2스위치(186)를 모두 연결된 상태로 전환할 수도 있다.
한편, 제어부(190)는 스택(140)의 전원을 구동모터(170)를 포함하는 구동부하부의 전원으로 공급하면서, 스택(140)의 전원을 주배터리(150)를 충전하는 것을 시도하기에 앞서 사전에 설정된 값(Lock-up table)에 의해 보조연료 유량 제어밸브를 제어하여 보조연료의 유량을 늘려서 스택(140)으로 공급되는 수소발생량을 증가시키도록 할 수 있다.
따라서 전압레벨변환부(180)는 제어부(190)의 제어에 따라 구동모터(170)와 스택(140), 구동모터(170)와 주배터리(150) 및 구동모터(170)와 보조배터리(160) 각각의 전기적 접속, 스택(140)과 주배터리(150) 및 스택(140)과 보조배터리(160) 각각의 전기적 접속 및 주배터리(150)와 보조배터리(160) 각각에 대한 충전을 위한 스위칭 제어가 이루어진다.
제어부(190)는 전압레벨변환부(180)를 통해 보조배터리(160)로부터 동작 전원을 공급받아 동작하고, 연소및수소발생기(120)로 공급되는 LPG의 이동을 제어하는 보조연료 유입량 제어 밸브에 대한 밸브제어모드, 난방부(130)의 난방 동작을 제어하는 난방제어모드 및 전압레벨변환부(180)의 스위칭을 제어하는 충전제어모드 등의 동작을 수행한다.
여기서, 제어부(190)는, 전압레벨변환부(180)의 제2보조전압레벨변환기(182)를 통해 보조배터리(160)로부터 동작 전원이 공급되기 때문에, 차량의 시동시 주배터리(150)리로부터 구동모터(170)에 갑자기 구동전력이 공급되는 경우에 발생되는 쇄도전류(Rush Current) 및 이에 따른 전압레벨 변화에 대한 영향이 미치지 않게 되어 차량이 급발진되거나 오동작되는 문제점이 방지된다.
상기 밸브제어모드는, 연소및수소발생기(120)로 공급되는 LPG의 이동을 제어하는 보조연료 유입량 제어 밸브에 대한 제어모드로서, 상기 난방제어모드 또는 충전제어모드 등의 동작시 연소및수소발생기(120)에 보조연료탱크(110)로부터 공급되는 LPG의 이동량이 제어되도록 보조연료 유입량 제어 밸브의 개폐가 제어되어, 난방제어모드 상에서의 난방과 충전제어모드 상에서의 배터리 충전을 조절하게 할 수 있다.
상기 난방제어모드는, 상기 밸브제어모드에 의해 연소및수소발생기(120)로부터 열교환된 공기를 차량 내부에 공급하여 난방 기능을 제공하는 제어모드로서, 연소및수소발생기(120)의 연소부(120A) 중 연소기(122)나 열교환기(124)에 의해 열교환기(124) 내/외부의 공기가 열교환되도록 하여 소정의 온도를 가지는 공기가 차량 내부로 공급되도록 할 수 있다.
상기 충전제어모드는, 전압레벨변환부(180)의 스위칭을 제어하는 제어모드로서, 제어신호는 보조배터리(160)로부터 공급되는 전원에 기반하여 동작한다.
한편, 본 발명은, 차량 내부의 이산화탄소, 유기화합물 및 먼지 등의 농도를 측정하는 센서 및 실내의 온도를 측정하는 센서등으로 구성된 센서부가 상기 제어부(190)에 일련의 흡/배기용 팬과 함께 연결되도록 하여, 제어부(190)가 상기 제어모드들 이외에, 누출된 보조연료의 탐지/알람/경고 및 차량 내부의 공기가 미리 설정된 항목에 대응되는 공기 상태를 유지하도록 할 수 있는 공기제어모드의 동작을 추가적으로 수행하도록 하여도 좋다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차 시스템의 작용에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 전기자동차의 난방 제어 시스템의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
밸브제어모드에 의해 연소및수소발생기(120)로 공급되는 보조연료탱크(110) 의 LPG 이동이 제어된 상태에서, 운전자의 조작에 의하여 난방제어모드에서 연소및수소발생기(120)의 연소부(120A) 연료유입구(121)에 보조연료탱크(110)로부터 LPG가 유입된다.
이후, 연료유입구(121)로 유입된 LPG가 연소기(122)의 내벽에 구비된 보조연료분사공(123b)을 통하여 분기되고, 연소기(122)의 일측면에 구비된 외기유입공(123a)를 통해 외부로부터 공급되는 공기가 연소기(122) 내측을 향해 분사되어 연료와 공기가 서로 혼합된 상태에서, 발화수단(미도시)에 의해 발화가 이루어져 LPG가 연소된다.
이후, 연소기(122)의 단부에 연결 구성된 열교환기(124)를 통해 연소기(122)의 연소열이 외부공기와 열교환되어 소정 온도로 방열된 상태에서, 열교환기(124)의 단부에 구성되어 연소가스 배기구(125)를 통해 외부로 배기된다.
이후, 연소기(122)나 열교환기(124)의 일측에 위치된 난방부(130)의 흡기팬에 의해 유입된 외부 공기가 연소부(120A)와 열교환된 상태에서 상기 흡기팬으로부터 차량 내부에 구성된 프런트 그릴까지 연통시키는 덕트로 유입되어 차량 내부에 난방 기능이 제공된다.
한편, 본 발명에 따른 전기자동차의 배터리 충전 제어 시스템의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 밸브제어모드에 의해 연소및수소발생기(120)로 공급되는 LPG의 이동이 제어된 상태에서, 난방제어모드에 의해 연소및수소발생기(120)의 연소부(120A) 연료유입구(121)에 보조연료탱크(110)로부터 LPG가 유입된다.
이후, 연료유입구(121)로 유입된 LPG가 연료노즐(126)을 통해 반응탱크(127)의 내부에 분사되어 연소기(122)에 의하여 가열된 반응탱크(127)의 높은 온도에 의하여 LPG가 탄소와 수소로 분해된 상태에서, 반응탱크(127)의 단부에 구성된 포집탱크(128)에 의해 상기 생성된 탄소와 수소가 포집된 후, 포집탱크(128)로부터 연장 구성되는 냉각수조(129)에서 탄소는 침전되고 수소는 스택(140)으로 공급된다.
이 때, 냉각수조(129) 내부에는 좌/우측에 전극이 형성되어 있어서 침전된 탄소의 농도가 높아지면 높아질 수록 좌/우측 전극간에 흐르는 전류량의 변화를 전압의 변화로 변환하여 이를 제어부(190)가 감지하도록 함으로써 냉각수조(129)에 고농도로 침전된 탄소를 별도의 수거통으로 배출하도록 하고, 일정량의 물을 보충하도록 한다.
한편, 스택(140)은, 연소및수소발생기(120)로부터 발생된 수소를 공급받아 전기 에너지를 생성한다.
이후, 충전제어모드에 의해 구동모터(170)와 스택(140), 구동모터(170)와 주배터리(150) 및 구동모터(170)와 보조배터리(160) 각각의 전기적 접속, 스택(140)과 주배터리(150) 및 스택(140)과 보조배터리(160) 각각의 전기적 접속 및 주배터리(150)와 보조배터리(160) 각각의 충전 등을 위한 전압레벨변환부(180)의 스위칭 제어가 이루어진다.
따라서 상술한 바에 의하면, 전기자동차에 탑재된 보조연료탱크(110)로부터 연료(LPG)가 공급되는 연소및수소발생기(120)에 의해 열교환된 공기에 의해 차량 내부가 난방되도록 하며, 가열된 반응탱크(127) 내부에서 연료로부터 추출된 수소를 스택(140)에 공급하으로써 발생되는 전기에 의하여 냉방용 모터등을 구동함으로써 주배터리(150)를 되도록이면 차량의 주행목적으로만 사용될 수 있도록하여 전기자동차의 제시된 사양에 의한 주행 거리가 상시적으로 보장될 수 있도록 한다.
아울러, 장거리 운행중 주배터리(150)의 잔량이 얼마 남지 않은 상태이고 배터리 충전소가 근접한 위치에 있지 않은 경우라 할지라도 운전자로 하여금 보조연료탱크(110)의 연료에 의하여 추출된 수소를 스택(140)에 공급함으로써 발생되는 전기에 의하여 구동 모터(170)를 직접 구동할 수 있는 환경으로 제공함으로써 주행거리 연장외에 운전자의 심리적인 안정감을 유지할 수 있다.
또한, 주행중 연소및수소발생기(120)로부터 수소를 공급받는 스택(140)에 의해 주배터리(150)와 보조배터리(160)가 충전 제어되도록 하여 주배터리(150)에 의한 주행 거리가 향상되고, 보조배터리(160)로부터 공급되는 동작전원에 의해 제어부(190)가 동작되어 시동시 발생되는 쇄도전류에도 제어부(190)가 오동작되지 않아 급발진이 방지되도록 할 수 있다.
또한, 차량의 시동이 꺼진 상태에서도 차량용 블랙박스와 같이 상시구동을 요하는 상시구동부(200)를 장시간 가동하게 되는 경우 주배터리(150)를 사용하지 않고 보조배터리(160)로 전환된 전원에 의하여 기기를 구동하도록 함으로써 주배터리(150)가 상시구동부(200)에 의하여 방전되는 것을 미연에 방지할 수 있고, 이에 따라 보조 배터리(160)의 잔량이 일정 수준 이하로 저하되는 경우에는 보조연료탱크(110)에 탑재된 연료에 의하여 연소및수소발생기(120)를 가동함에 의하여 생성되는 전기에 의하여 다시 보조 배터리(160)를 자동으로 충전하거나, 차량의 장기간 미운행으로 인한 배터리의 방전시에도 제어부(190)의 제어에 의하여 동일한 방범으로 연소및수소발생기(120)를 가동함에 의하여 생성되는 전기에 의하여 주배터리(150)를 잔량상태를 상시적으로 완속의 만충전된 상태로 유지할 수 있다.
제어부(190)는 차량이 장기간 미운행으로 인하여 주배터리(150)나 또는 보조배터리(160) 중 일측의 배터리가 허용 기준치 이하의 배터리 잔량 상태로 모니터링되는 경우 보조연료 유량 제어밸브 및 연소및수소발생기(120)를 제어하여 수소가 발생되도록 하고, 연소및수소발생기(120)에 의하여 생성된 수소가 스택(140)으로 공급되어 스택(140)으로부터 출력되는 전원에 의하여 허용 잔량 기준치 이하의 해당 배터리 또는 주배터리 및 보조배터리 모두에 대한 충전동작을 수행하도록 할 수 있다.
마지막으로, 장거리 운행으로 피곤한 상태에서 다음날 차량의 운행을 위하여 충전기를 통하여 충전을 해 두어야 하나 상황이 여의치 않아 충전이 곤란한 경우, 연소및수소발생기(120)를 약한 단계로서 장시간 가동을 함으로써 완속모드로 배터리를 충전함과 동시에 겨울철 차량의 실내를 약 난방상태로 유지하도록 하여 눈이오는 날씨라 하더라도 전면 유리창에 눈이 쌓이지 않아 차량을 바로 운행할 수 있는 환경을 제공한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차 시스템(100)은, 주배터리(150), 보조배터리(160), 구동모터(170) 및 제어부(190)가 액화된 상태의 수소가스가 아니라 열분해가 용이한 액화된 형태의 LPG, 부탄, 메탄 또는 이들의 혼합물 형태(이하, LPG로 표현)가 저장된 보조연료탱크(110)에 의해 수소를 공급받는 스택(140)에 연결되어 동작 제어되도록 하고 있다.
그러나 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 시스템(100A)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 주배터리(150), 보조배터리(160), 구동모터(170) 및 제어부(190)가 전원입력부를 통해 외부 전원으로부터 입력되는 전원에 연결되어 동작 제어되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 시스템(100A)은, 외부 전원으로부터 충전을 위한 전원입력부, 상기 전원입력부로부터 입력되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부(180), 상기 전원압레벨변환부로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 주배터리(150) 및 보조배터리(160), 상기 보조배터리로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 제어부(190) 및 상기 주배터리(150)로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 구동모터(170)를 포함하는 구동부하부로 구성된다.
여기서, 상기 주배터리와 상기 보조배터리간의 접지선은 직접연결되지 않고 추가적으로 구비되는 비드(BEAD)에 의하여 연결되어 상기 주배터리에 의한 구동부하측의 접지선 노이즈가 상기 보조배터리에 의하여 구동되는 제어부측의 접지선의 접지신호 레벨에 영향을 주지 않도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보조배터리의 출력 전원에 의하여 구동되는 상시구동부(200)를 추가적으로 구비하는 것이 좋다.
또한, 상기 제어부는 상기 보조배터리로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인하고, 상기 보조배터리의 출력 전원에 의하여 구동되는 상시부하부에 의하여 상기 보조배터리의 잔량이 기준치 이하로 저하되었을 때 차량의 시동을 위하여 상기 보조배터리로부터 상시부하부로 공급되는 전원을 차단한다.
또한, 상기 제어부는 상기 보조배터리로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인한 결과 상기 보조배터리의 출력 전압이 향후 상기 제어부를 구동하기에도 충분치 않은 사전에 설정된 충전요구 잔량치로 확인되는 경우 상기 주배터리로부터 상기 보조배터리를 일정수준 이상의 잔량이 될 때까지 충전을 시킨다.
또한, 상기 제어부는 상기 보조배터리로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인한 결과 상기 보조배터리의 출력 전압이 향후 상기 제어부를 구동하기에도 충분치 않은 사전에 설정된 충전요구 잔량치로 확인되는 경우 상기 제어부는 차량의 시동시 보조 배터리를 대신하여 주배터리의 전원을 제어부로 공급상태에서 상기 발전기 및 시동모터를 구동한다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차 시스템(100)은, 주배터리(150), 보조배터리(160), 구동모터(170) 및 제어부(190)가 액화된 상태의 수소가스가 아니라 열분해가 용이한 액화된 형태의 LPG, 부탄, 메탄 또는 이들의 혼합물 형태(이하, LPG로 표현)가 저장된 보조연료탱크(110)에 의해 수소를 공급받는 스택(140)에 연결되어 동작 제어되도록 하고 있다.
그러나 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 시스템(100B)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 주배터리(150), 보조배터리(160), 구동모터(170) 및 제어부(190)가 연료를 공급받는 엔진(320)에 연결된 발전기 및 시동모터(340)에 연결되어 동작 제어되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 시스템(100B)은, 차량에 탑재되는 연료탱크(310), 연료탱크(310)로부터 연료를 공급받아 동력를 발생시키는 엔진(320), 엔진(320)을 시동하고 시동후에는 엔진(320)의 동력으로 전기를 생산하는 발전기 및 시동 모터(340), 발전기 및 시동모터(340)로부터 생성되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부(180), 전원압레벨변환부(180)로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 주배터리(150) 및 보조배터리(160), 보조배터리(160)로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 제어부(190) 및 주배터리(150) 또는 발전기 및 시동모터(340)로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 구동모터(170)를 포함하는 구동부하부를 포함한다.
여기서, 주배터리(150)와 보조배터리(160)간의 접지선은 직접 연결되지 않고 추가적으로 구비되는 비드(BEAD)에 의하여 연결되어 주배터리(150)에 의한 구동부하부 측의 접지선 노이즈가 보조배터리(160)에 의하여 구동되는 제어부(190) 측의 접지선의 접지신호 레벨에 영향을 주지 않도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기자동차 시스템(100B)은, 보조배터리(160)의 출력 전원에 의하여 구동되는 상시구동부(200)가 추가적으로 구비될 수 있다.
제어부(190)는 보조배터리(160)로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인하고, 보조배터리(160)의 출력 전원에 의하여 구동되는 상시구동부(200)에 의하여 보조배터리(160)의 잔량이 기준치 이하로 저하되었을 때 차량의 시동을 위하여 보조배터리(160)로부터 상시구동부(200)로 공급되는 전원을 차단한다.
또한, 제어부(190)는 보조배터리(160)로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인한 결과 보조배터리(160)의 출력 전압이 향후 제어부(190)를 구동하기에도 충분치 않은 사전에 설정된 충전요구 잔량치로 확인되는 경우 주배터리(150)로부터 보조배터리(160)를 일정수준 이상의 잔량이 될 때까지 충전을 시킨다.
또한, 제어부(190)는 보조배터리(160)로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인한 결과 보조배터리(160)의 출력 전압이 향후 제어부(190)를 구동하기에도 충분치 않은 사전에 설정된 충전요구 잔량치로 확인되는 경우 차량의 시동시 보조 배터리를 대신하여 주배터리(150)의 전원을 제어부(190)로 공급되도록 한 상태에서 발전기 및 시동모터(340)를 구동한다.
따라서 상술한 바에 따르면, 주배터리, 보조배터리, 구동모터 및 제어부가 연료를 공급받는 엔진에 연결된 발전기 및 시동모터에 연결되어 동작 제어되는 내연 엔진 기반의 자동차 시스템을 제공할 수 있다.
한편, 본 발명은, 스택(140)이 수소를 공급받아 주배터리(150) 및 보조배터리(160)에 충전이 이루어지도록 하고 있으나, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 연료탱크로부터 공급되는 연료와 공기 중의 산소로 연소 동작을 일으키는 연소기에 열교환된 공기에 의해 난방이 이루어지고 연소기의 열기에 의해 분해된 수소를 공급받는 스택에 의해 주배터리와 보조배터리가 충전되도록 할 수 있는 발전 난방기 시스템이 제공될 수 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 발전 난방기 시스템은, 연료탱크(110 또는 310), 상기 연료탱크로부터 공급되는 연료와 공기중의 산소로 연소 동작을 일으키는 연소기(122), 상기 연소기 내측에 위치하며 상기 연료탱크로부터 공급되는 연료를 상기 연소부의 열기에 의하여 열분해하여 수소를 발생시키는 반응탱크(127), 상기 반응탱크로부터 발생된 수소를 공급받아 전원을 생성하는 스택(140), 상기 스택으로부터 생성되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부(180) 및 상기 전원압레벨변환부로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 배터리(150,160)로 구성된다.
여기서, 본 발명의 발전 난방기 시스템은, 상기 연료탱크와 연소기 및 반응탱크 사이에 연료의 유입량을 제어하기 위한 연료 유량 제어밸브를 추가적으로 구비할 수 있고, 상기 연료탱크에 구비되는 연료는 열분해가 용이한 액화된 형태의 LPG, 부탄, 메탄 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 발전 난방기 시스템은, 연료탱크로부터 유입되는 연료가 열분해되는 반응탱크와 상기 연료탱크로부터 연료를 공급받으며 상기 반응탱크와의 사이에 일정간격의 연소공간을 구비한 형태로 상기 반응탱크의 외벽을 둘러싼 형태의 연소기로 구성된다.
여기서, 상기 연소기는 상기 반응탱크와 인접한 면에 일련의 연료분사공(123b)을 구비함과 동시에 연료 유입구(121) 일면에 외부 공기가 유입되도록 하는 외기유입공(123a)을 구비하도록하여 상기 반응탱크와 상기 연소기 사이의 공간에서 발생되는 연소동작에 의하여 상기 반응탱크가 가열되도록 한다.
상기 반응탱크는 연료유입구(121) 측에 상기 반응탱크로 유입되는 연료가 반응탱크 내부로 분사되도록 함과 동시에 상기 연소기로부터 발생되는 열에 의하여 상기 연료가 수소와 탄소로 분해되는 과정에서 연료유입구측으로 열분해된 결과물이 역류하는 것을 방지하는 연료분사노즐(126)을 추가적으로 구비하고, 연료유입구 반대측에는 열분해된 수소와 탄소를 포집하기 위한 포집탱크(128)를 포함한다.
상기 반응탱크와 상기 포집탱크사이에 열분해반응을 촉진하기 위한 탄소성분의 필터(CF)가 추가적으로 구비된다.
또한, 본 발명의 발전 난방기 시스템은, 상기 연소기와 결합되어 상기 반응탱크와 상기 포집탱크를 내장하며, 상기 연소기의 연소열이 외부 공기와 열교환이 원활하게 이루어지도록 외피면는 일련의 방열핀(124a)을 구비하며, 상기 연소기 반대측의 종단면에는 상기 연소기의 연소가스를 배출하기 위한 배기구(125)를 구비하는 열교환기(124)를 구비한다.
본 발명은, 상기 열교환기의 외측에 열교환을 촉진하는 방열팬 및 상기 열교환기 또는 상기 연소기의 가스누출 상태를 검출하기 위한 센서부로 구성되는 난방부(130)를 구성한다.
여기서, 상기 센서부는 제어부를 추가적으로 구비하고, 연료누출 감지센서, 이산화탄소 농도 검출센서 또는 온도센서중의 하나 또는 혼성된 형태의 센서로 구비되며, 상기 제어부는 상기 센서부의 검출결과에 따라 상기 연료 유량 제어밸브와 연계된 제어를 수행한다.
또한, 본 발명은, 상기 포집탱크로부터 유입되는 고온의 수소는 냉각시켜 저온의 상태로 배출하고, 고온의 탄소는 물에 침전을 시키기 위한 목적으로 냉각수조(129)를 추가적으로 구비한다.
따라서 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 연료탱크로부터 공급되는 연료와 공기 중의 산소로 연소 동작을 일으키는 연소기에 열교환된 공기에 의해 난방이 이루어지고 연소기의 열기에 의해 분해된 수소를 공급받는 스택에 의해 주배터리와 보조배터리가 충전되도록 할 수 있는 발전 난방기 시스템이 제공될 수 있다.
상술한 본 발명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

Claims (50)

  1. 차량에 탑재되는 보조연료탱크;
    상기 보조연료탱크로부터 연료를 공급받아 수소를 발생시키는 수소발생 수단;
    상기 수소발생 수단으로부터 발생된 수소를 공급받아 전원을 생성하는 스택;
    상기 스택으로부터 생성되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부;
    상기 전원압레벨변환부로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 배터리;
    상기 배터리로 부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 제어부; 및
    상기 배터리 또는 상기 스택으로 부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 구동모터를 포함하는 구동부하부로 구성되는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 배터리는 주배터리와 보조배터리로 분리되어 구성되고, 상기 주배터리는 구동부하를 구동시키기 위한 전원을 공급하고, 상기 보조배터리는 제어부를 구동시키기 위한 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 주배터리와 상기 보조배터리간의 접지선은 직접연결되지 않고 추가적으로 구비되는 비드(BEAD)에 의하여 연결되어 상기 주배터리에 의한 구동부하측의 접지선 노이즈가 상기 보조배터리에 의하여 구동되는 제어부측의 접지선의 접지신호 레벨에 영향을 주지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 보조연료탱크와 상기 수소발생수단 사이에 보조연료의 유입량을 제어하기위한 보조연료 유량 제어밸브를 추가적으로 구비하고, 상기 보조연료 유량 제어밸브는 상기 제어부의 의하여 제어되는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 보조연료탱크에 구비되는 연료는 액화수소가스가 아니라 열분해가 용이한 액화된 형태의 LPG, 부탄, 메탄 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  6. 제 1항 및 제 5항에 있어서,
    상기 수소발생 수단은 보조연료탱크로부터 유입되는 연료가 열분해되는 반응탱크와 상기 보조연료탱크로부터 연료를 공급받으며 상기 반응탱크와의 사이에 일정간격의 연소공간을 구비한 형태로 상기 반응탱크의 외벽을 둘러싼 형태의 연소기로 구성되는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 연소기는 상기 반응탱크와 인접한 면에 일련의 연료분사공을 구비함과 동시에 연료 유입구면에 외부 공기가 유입되도록 하는 유기유입공을 구비하도록하여 상기 반응탱크와 상기 연소기 사이의 공간에서 발생되는 연소동작에 의하여 상기 반응탱크가 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 반응탱크는 연료유입구 측에 상기 반응탱크로 유입되는 연료가 반응탱크 내부로 분사되도록 함과 동시에 상기 연소기로부터 발생되는 열에 의하여 상기 연료가 수소와 탄소로 분해되는 과정에서 연료유입구측으로 열분해된 결과물이 역류하는 것을 방지하는 연료분사노즐을 구비하고, 연료유입구 반대측에는 열분해된 수소와 탄소를 포집하기 위한 포집탱크를 구비하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 반응탱크와 상기 포집탱크사이에 열분해반응을 촉진하기위한 탄소성분의 필터를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  10. 제 6항 및 제 8항에 있어서,
    상기 연소기와 결합되어 상기 반응탱크와 상기 포집탱크를 내장하며, 상기 연소기의 연소열이 외부 공기와 열교환이 원활하게 이루어지도록 외피면는 일련의 방열핀을 구비하며, 상기 연소기 반대측의 종단면에는 상기 연소기의 연소가스를 배출하기 위한 배기구를 구비하는 열교환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 열교환기는 외측에 열교환을 촉진하는 방열팬;
    상기 열교환기의 외피면의 열기를 차량의 타측으로 보내기 위한 배관;
    상기 열교환기 또는 상기 배관의 비정상적인 상태를 검출하기 위한 센서부로 구성되는 난방부를 구성하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  12. 제 1항, 제6항 및 제 11항에 있어서,
    상기 센서부는 연료누출 감지센서, 이산화탄소 농도 검출센서 또는 온도센서중의 하나 또는 혼성된 형태로 구비되며, 상기 제어부는 상기 센서부의 검출결과에 따라 상기 구동부하부를 구성하는 환기팬 또는 보조연료 유량 제어밸브와 연계된 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 포집탱크로부터 유입되는 고온의 수소는 냉각시켜 저온의 상태로 배출하고, 고온의 탄소는 물에 침전을 시키기 위한 목적으로 냉각수조를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  14. 제 1항 및 제 13항에 있어서,
    상기 포집탱크로부터 유입되는 고온의 수소 및 탄소에 의하여 증발되는 상기 냉각수조의 물을 일정수준으로 유지시키기 위하여 상기 스택의 동작시 발생되는 물을 이용하여 상기 냉각수조의 증발된 물을 보충하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  15. 제 1항 및 13항에 있어서,
    상기 냉각수조는 일측 벽면과 반대측 벽면에 전극을 구비하고, 침전되는 탄소의 양에 따라 상기 전극사이에 흐르는 전류의 변화량을 전압의 변화량으로 변환하여 제어부가 탄소의 침전량을 인식하도록 하여 탄소의 침전량이 사전에 설정된 일정 수준 이상의 침전량으로 판단될 경우에는 냉각수조를 침전물을 신선한 냉각수로 교체할 것을 알리는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  16. 제 2항에 있어서,
    상기 전압레벨변환부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 스택으로부터 출력되는 전원을 입력받아 주배터리 또는 보조배터리를 충전하기 위한 전압으로 변환하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  17. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 주배터리와 보조배터리의 출력전압을 모니터링하여 각각의 배터리에 대한 잔량상태를 파악하고, 상기 스택으로부터 전원이 출력되는 되는 것을 모니터링하여 구동부하부의 구동모터를 구동하거나, 주배터리를 충전하거나, 보조배터리를 충전하거나 또는 제어부 구동을 위한 전원을 보조배터리로 할 것인지 아니면 스택의 출력전원으로 할 것인 지를 결정하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제어부는 스택의 전원을 모니터링하여 차량의 시동이 꺼진 상태이거나 또는 주행중인 상태가 아니면 주배터리와 보조배터리의 잔량상태에 따라 주배터리를 충전할 것인 지 또는 보조 배터리를 충전할 것이지를 판단하여 스택의 출력 전원으로 해당 배터리에 대해서만 충전하거나 또는 완전 충전상태가 될 때까지 두 배터리에 대해 동시에 충전하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  19. 제 4항 및 제 17항에 있어서,
    상기 제어부는 차량이 장기간 미운행으로 인하여 상기 배터리중 일측의 배터리가 허용 기준치 이하의 배터리 잔량 상태로 모니터링되는 경우 상기 보조연료 유량 제어밸브 및 상기 수소발생수단을 제어하여 수소가 발생되도록 하고, 상기 수소발생수단에 의하여 생성된 수소가 상기 스택으로 공급되어 스택으로부터 출력되는 전원에 의하여 상기 허용 잔량 기준치 이하의 배터리 또는 주배터리 및 보조배터리 모두에 대한 충전동작을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 제어부는 스택의 전원을 모니터링하여 차량이 주행중인 상태가 아니고 차량용 블랙박스와 같은 상시구동계 켜진것으로 판단되면 보조배터리의 잔량상태에 따라 보조배터리의 전원으로 동작시킬 것인 지 아니면 스택의 전원으로 동작시킬 것인 지를 판단하여 해당 스위치를 절환하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 제어부는 스택의 전원에 의하여 상기 상시구동계가 동작중 보조배터리의 잔량 전원이 사전에 설정된 기준치 이하로 되었을 때 보조연료 유량 제어밸브 및 상기 수소발생수단을 제어하여 수소가 발생되도록 하고, 상기 수소발생수단에 의하여 생성된 수소가 상기 스택으로 공급되어 스택으로부터 출력되는 전원에 의하여 상기 상시구동계 및 상기 보조배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 제어부는 스택의 전원을 모니터링하여 차량이 주행중인 상태이면 주배터리의 잔량상태에 따라 구동모터를 포함하는 구동부하부의 전원을 주배터리의 전원으로 구동할 것인 지 또는 스택의 출력전원으로 구동할 것인지를 판별하여 스위치를 해당 전원으로 절환하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 제어부는 스택의 전원을 구동모터를 포함하는 구동부하부의 전원으로 공급하면서, 스택의 전원을 주배터리를 충전하는 것을 시도하였음에도 불구하고 스택의 출력 전압이 급격히 떨어지지 않는 것으로 판단되면 구동부하부의 구동 전원과 주배터리의 충전 전원을 동시에 공급하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 제어부는 스택의 전원을 구동모터를 포함하는 구동부하부의 전원으로 공급하면서, 스택의 전원을 주배터리를 충전하는 것을 시도하여 스택의 출력 전압이 급격히 떨어지는 것으로 모니터링되면 보조연료 유량 제어밸브를 제어하여 보조연료의 유량을 늘려서 스택으로 공급되는 수소발생량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차 시스템.
  25. 제 22항에 있어서,
    상기 제어부는 스택의 전원을 구동모터를 포함하는 구동부하부의 전원으로 공급하면서, 스택의 전원을 주배터리를 충전하는 것을 시도하기에 앞서 사전에 설정된 값에 의해 보조연료 유량 제어밸브를 제어하여 보조연료의 유량을 늘려서 스택으로 공급되는 수소발생량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  26. 제 17항에 있어서,
    상기 제어부는 차량이 운행중이 아닌 상태이면 주배터리와 보조배터리의 출력전압을 모니터링하여 출력전압이 높은 배터리에서 출력전압이 낮은 배터리로 충전하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  27. 제 1항 및 제 2항에 있어서, 상기 전압레벨변환기는
    상기 스택의 출력 전원이 상기 보조배터리로 충전되도록 하는 제1보조전압레벨변환기;
    상기 보조배터리로부터 상기 제어부에 동작 전원이 공급되도록 하는 제2보조전압레벨변환기;
    상기 스택의 전원이 상기 주배터리로 충전 되도록 하는 제1메인전압레벨변환기;
    상기 스택 또는 상기 주배터리로부터 구동모터를 포함하는 상기 구동부하계에 동작 전원이 공급되도록 하는 제2메인전압레벨변환기;
    상기 스택과 제1보조전압레벨변환기 사이에서 스위칭 동작되어 상호간 통전되도록 하는 제1스위치;
    상기 스택과 제1메인전압레벨변환기 및 상기 스택과 제2메인전압레벨변환기 사이에서 스위칭 동작되어 상호간 통전되도록 하는 제2스위치; 및
    제1보조전압레벨변환기와 제1메인전압레벨변환기 사이에서 스위칭 동작되어 상호간 통전되도록 하는 제3스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 주행거리 연장형 전기자동차 시스템.
  28. 외부 전원으로부터 충전을 위한 전원입력부;
    상기 전원입력부로부터 입력되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부;
    상기 전원압레벨변환부로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 주배터리 및 보조배터리;
    상기 보조배터리로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 제어부; 및
    상기 주배터리로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 구동부하부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기자동차 자동차 시스템.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 주배터리와 상기 보조배터리간의 접지선은 직접연결되지 않고 추가적으로 구비되는 비드(BEAD)에 의하여 연결되어 상기 주배터리에 의한 구동부하측의 접지선 노이즈가 상기 보조배터리에 의하여 구동되는 제어부측의 접지선의 접지신호 레벨에 영향을 주지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 자동차 시스템.
  30. 제 28항에 있어서,
    상기 보조배터리의 출력 전원에 의하여 구동되는 상시 부하부를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 자동차 시스템.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 보조배터리로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인하고, 상기 보조배터리의 출력 전원에 의하여 구동되는 상시부하부에 의하여 상기 보조배터리의 잔량이 기준치 이하로 저하되었을 때 차량의 시동을 위하여 상기 보조배터리로부터 상시부하부로 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 내연 엔진 기반의 자동차 시스템.
  32. 제 1항 또는 제 31항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 보조배터리로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인한 결과 상기 보조배터리의 출력 전압이 향후 상기 제어부를 구동하기에도 충분치 않은 사전에 설정된 충전요구 잔량치로 확인되는 경우 상기 주배터리로부터 상기 보조배터리를 일정수준 이상의 잔량이 될 때까지 충전을 시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차 자동차 시스템.
  33. 제 1항 또는 제 31항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 보조배터리로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인한 결과 상기 보조배터리의 출력 전압이 향후 상기 제어부를 구동하기에도 충분치 않은 사전에 설정된 충전요구 잔량치로 확인되는 경우 상기 제어부는 차량의 시동시 보조 배터리를 대신하여 주배터리의 전원을 제어부로 공급상태에서 상기 발전기 및 시동모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 자동차 시스템.
  34. 차량에 탑재되는 연료탱크;
    상기 연료탱크로부터 연료를 공급받아 동력를 발생시키는 내연 엔진;
    상기 엔진을 시동하고, 시동후에는 상기 엔진의 동력으로 전기를 생산하는 발전기 및 시동 모터;
    상기 발전기 및 시동모터로부터 생성되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부;
    상기 전원압레벨변환부로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 주배터리 및 보조배터리;
    상기 보조배터리로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 제어부; 및
    상기 주배터리 또는 상기 발전기 및 시동모터로부터 출력되는 전원에 의하여 구동되는 구동부하부로 구성되는 것을 특징으로 하는 내연 엔진 기반의 전기자동차 시스템.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 주배터리와 상기 보조배터리간의 접지선은 직접연결되지 않고 추가적으로 구비되는 비드(BEAD)에 의하여 연결되어 상기 주배터리에 의한 구동부하측의 접지선 노이즈가 상기 보조배터리에 의하여 구동되는 제어부측의 접지선의 접지신호 레벨에 영향을 주지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 내연 엔진 기반의 전기자동차 시스템.
  36. 제 34항에 있어서,
    상기 보조배터리의 출력 전원에 의하여 구동되는 상시 부하부를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 내연 엔진 기반의 전기자동차 시스템.
  37. 제 36항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 보조배터리로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인하고, 상기 보조배터리의 출력 전원에 의하여 구동되는 상시구동부에 의하여 상기 보조배터리의 잔량이 기준치 이하로 저하되었을 때 차량의 시동을 위하여 상기 보조배터리로부터 상시구동부로 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 내연 엔진 기반의 전기자동차 시스템.
  38. 제 34항 또는 제 37항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 보조배터리로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인한 결과 상기 보조배터리의 출력 전압이 향후 상기 제어부를 구동하기에도 충분치 않은 사전에 설정된 충전요구 잔량치로 확인되는 경우 상기 주배터리로부터 상기 보조배터리를 일정수준 이상의 잔량이 될 때까지 충전을 시키는 것을 특징으로 하는 내연 엔진 기반의 전기자동차 시스템.
  39. 제 34항 또는 제 37항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 보조배터리로부터 출력되는 전압레벨을 모니터링하여 잔량상태를 확인한 결과 상기 보조배터리의 출력 전압이 향후 상기 제어부를 구동하기에도 충분치 않은 사전에 설정된 충전요구 잔량치로 확인되는 경우 차량의 시동시 보조 배터리를 대신하여 주배터리의 전원을 제어부로 공급하는 상태에서 상기 발전기 및 시동모터를 구동하는 것을 특징으로 하는 내연 엔진 기반의 전기자동차 시스템.
  40. 연료탱크;
    상기 연료탱크로부터 공급되는 연료와 공기중의 산소로 연소 동작을 일으키는 연소기;
    상기 연소기 내측에 위치하며 상기 연료탱크로부터 공급되는 연료를 상기 연소기의 열기에 의하여 열분해하여 수소를 발생시키는 반응탱크;
    상기 반응탱크로부터 발생된 수소를 공급받아 전원을 생성하는 스택;
    상기 스택으로부터 생성되는 전원의 전압레벨을 변환하는 전압레벨변환부; 및
    상기 전원압레벨변환부로부터 출력되는 충전 전압에 의하여 충전되는 배터리로 구성되는 것을 특징으로 하는 발전 난방기 시스템.
  41. 제 40항에 있어서,
    상기 연료탱크와 상기 연소기 및 상기 반응탱크 사이에 연료의 유입량을 제어하기 위한 연료 유량 제어밸브를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 발전 난방기 시스템.
  42. 제 40항에 있어서,
    상기 연료탱크에 구비되는 연료는 열분해가 용이한 액화된 형태의 LPG, 부탄, 메탄 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 발전 난방기 시스템.
  43. 제 40항에 있어서,
    상기 연료탱크로부터 유입되는 연료가 열분해되는 반응탱크와 상기 연료탱크로부터 연료를 공급받으며 상기 반응탱크와의 사이에 일정간격의 연소공간을 구비한 형태로 상기 반응탱크의 외벽을 둘러싼 형태의 연소기로 구성되는 것을 특징으로 하는 발전 난방기 시스템.
  44. 제 43항에 있어서,
    상기 연소기는 상기 반응탱크와 인접한 면에 일련의 연료분사공을 구비함과 동시에 연료 유입구면에 외부 공기가 유입되도록 하는 외기유입공을 구비하도록하여 상기 반응탱크와 상기 연소기 사이의 공간에서 발생되는 연소동작에 의하여 상기 반응탱크가 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 발전 난방기 시스템.
  45. 제 40항에 있어서,
    상기 반응탱크는 연료유입구 측에 상기 반응탱크로 유입되는 연료가 반응탱크 내부로 분사되도록 함과 동시에 상기 연소기로부터 발생되는 열에 의하여 상기 연료가 수소와 탄소로 분해되는 과정에서 연료유입구측으로 열분해된 결과물이 역류하는 것을 방지하는 연료분사노즐을 추가적으로 구비하고, 연료유입구 반대측에는 열분해된 수소와 탄소를 포집하기 위한 포집탱크를 구비하는 것을 특징으로 하는 발전 난방기 시스템.
  46. 제 45항에 있어서,
    상기 반응탱크와 상기 포집탱크사이에 열분해반응을 촉진하기위한 탄소성분의 필터를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 발전 난방기 시스템.
  47. 제 43항 및 제 45항에 있어서,
    상기 연소기와 결합되어 상기 반응탱크와 상기 포집탱크를 내장하며, 상기 연소기의 연소열이 외부 공기와 열교환이 원활하게 이루어지도록 외피면는 일련의 방열핀을 구비하며, 상기 연소기 반대측의 종단면에는 상기 연소기의 연소가스를 배출하기 위한 배기구를 구비하는 열교환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 발전 난방기 시스템.
  48. 제 47항에 있어서,
    상기 열교환기의 외측에 열교환을 촉진하는 방열팬; 및
    상기 열교환기 또는 상기 연소기의 가스누출 상태를 검출하기 위한 센서부로 구성되는 난방부를 구성하는 것을 특징으로 하는 발전 난방기 시스템.
  49. 제 41항 및 48항에 있어서,
    상기 센서부는 제어부를 추가적으로 구비하고, 연료누출 감지센서, 이산화탄소 농도 검출센서 또는 온도센서중의 하나 또는 혼성된 형태의 센서로 구비되며,
    상기 제어부는 상기 센서부의 검출결과에 따라 상기 연료 유량 제어밸브와 연계된 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 발전 난방기 시스템.
  50. 제 45항에 있어서,
    상기 포집탱크로부터 유입되는 고온의 수소는 냉각시켜 저온의 상태로 배출하고,
    고온의 탄소는 물에 침전을 시키기 위한 목적으로 냉각수조를 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 발전 난방기 시스템.
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