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전기자전거의 주행거리 향상

  • 김윤수
  • 인천대학교
  • 작품구분일반형
  • 공개여부비공개
  • 카테고리전기
  • 등록일2018-06-21
  • 팀원(공동개발자)김준형, 서형원, 이한솔, 김세용
  • 출품 경진대회2018년 -1학기 산학 캡스톤디자인 경진대회(학생팀 & 멘토 모집)

상세설명

1. 수행배경

  • 최근 높아진 유가와 친환경 정책 때문에 많은 사람들이 자동차를 대체 할 수 있는 이동 수단 을 찾고 있다, 이러한 수요에 발맞추어 전기 자전거 시장은 급속히 성장하고 있는 중이다. 전 기 자전거 핵심 중 하나는 바로 배터리이다. 전기 자전거의 주행거리는 배터리의 용량에 크게 좌우된다. 배터리 제조 기술과 가격적인 문제로 인해 배터리의 용량을 무한히 늘릴 수 없는 상 황에서 다른 방법으로 전기 자전거의 주행거리를 늘릴 수는 없는지 생각해보게 되었다.
    사람들이 자전거를 찾는 다른 이유는 직접 페달을 밟아 주행하면서 스포츠로써 자전거를 이 용하기도 한다. 또한 자전거를 타다보면 인력을 들이지 않더라도 주행하는 경우가 있다. 이는 바로 언덕길이다. 비록 오르막길을 오를 때는 많은 힘을 사용하지만 내리막길의 경우 페달을 직접 밟지 않더라도 자전거는 주행을 멈추지 않는다. 위의 두 가지 이유로 우리는 전기 자전거 에 발전기를 연결하여 스포츠로써 이용하는 경우와 내리막길의 도움을 받아 주행할 때의 소비 되는 에너지를 전기에너지로 바꾸어 저장하였다가 원할 때 사용 할 수 있는 자가 발전 자전거 를 만들어 보려 한다.

2. 수행기간

  • 추진일정표

    일련번호

    주요내용

    제작일정

    기간

    ()

    4

    5

    6

    1

    아이디어 고안

     

     

     

    1

    2

    제안서 작성

     

     

     

    1~2

    3

    부품 리스트 작성 및 구매진행

     

     

     

    2~3

    4

    제품 설계 및 제작

     

     

     

    3~7

    5

    제품 성능 시험 및 보완

     

     

     

    7~10

    6

    결과 보고서 및 제출

     

     

     

    10

    상세설명...

3. 작품 소개




      -  rpm에 따른 충전 전류  -

전기 자전거의 단점 중 하나인 짧은 주행거리를 개선하기 위하여 발전 시스템을 도입하였다. 발전기로부터 정류회로-컨버터-충전회로-배터리로 이어지는 이러한 시스템을 활용하면, 충전된 배터리의 전력을 소모함과 동시에 주행 시 발생하는 페달의 토크로 전력을 생산함으로써 자전거의 주행거리를 향상 시킬 수 있다. 또한 모터와 발전기 회로를 분리하였기 때문에, 모터 구동 시 발전기 회로를 개방상태로 유지한다면, 불필요한 전력소모를 최소화 할 수 있다. 주행거리의 향상을 주행시간의 측면에서 나타내면 다음과 같다. 먼저 7[Ah] 용량의 배터리로, 평지에서 70[kg]의 사람이 탑승 시 최대 속도에서 모터가 소비하는 전류가 25[A]이다. 완전히 충전된 배터리로 모터를 돌렸을 때의 자전거 주행시간은 7[Ah]/25[A]=0.28[h]로 약 16.8분이다. 충전회로의 출력전류는 1.2A 이므로, 1시간 충전하였을 때 배터리 충전량은 (1.2[A]*1[h])/1.2=1[Ah] 와 같다. 따라서, 이와 같은 발전시스템을 활용한다면, 자전거 주행시간은 (7[Ah]+1[Ah])/25[A]=0.32[h]  19.2분이며, 기존 주행시간의 약 15%를 더 사용할 수 있게 된다.

 

4. 활용방안

      
  •   

    전기 자전거에 발전기를 응용하여 전력의 생산과 소비를 한 번에 가능하게 함으로써 이전의 전기 자전거의 요소인 배터리와 모터를 장착하여 운전자가 페달을 돌릴 때 이를 감지하여 모터의 힘으로 주행을 도울 뿐 아니라 자전거의 특색을 이용하여 모터를 이용하지 않고 페달만 을 돌릴 때에는 자가 발전을 하여 배터리에 전력을 회생시킬 수 있다. 이렇게 전력을 자체적으 로 생산함으로써 생산된 전력을 배터리에 공급할 수 있기 때문에 보다 긴 시간동안 배터리 및 모터를 사용할 수 있을 것이고 주행거리도 늘어나게 될 것이다. 이후 활용방안으로 발전기 및 컨버터를 하나의 구성으로 기존의 전기자전거에 부착할 수 있게 만든다면 상품화 하여 기존 전기저전거의 응용 상품으로 활용하여 상품화 가능성이 있다. 발생되는 전기 자전거와 자전거 발전기의 결합의 기초와 전기 자전거에서 모터와 발전기가 결합된 상품의 기초를 제시 할 수 있을 것이다. 이밖에도 전기 자동차 등과 같이 배터리와 모터를 사용하는 또 다른 시스템에서 도 적용 가능하다.

         

소개 영상

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소개 슬라이드

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