KR100535410B1 - System for driving components in fuel cell vehicle using belt driving type - Google Patents
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Abstract
벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템이 개시된다. 개시된 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템은, 연료전지에서 공급된 직류전압이 MCU를 통하여 교류 3상 전압으로 변환되어 구동되는 유도모터에 연결 설치되어 구동되는 다수의 벨트와 풀리로 이루어진 벨트풀리장치에 설치되어 벨트구동방식으로 구동되는 연료전지 차량의 보기류를 포함하는 것을 특징으로 그 특징으로 한다. A bogie drive system for a fuel cell vehicle using a belt drive method is disclosed. The fuel cell vehicle accessory drive system using the disclosed belt driving system includes a plurality of belts and pulleys which are installed and driven by being connected to an induction motor driven by converting a DC voltage supplied from a fuel cell into an AC three-phase voltage through an MCU. It is characterized in that it comprises an accessory of the fuel cell vehicle is installed in the belt pulley device is driven by the belt drive method.
본 발명에 따르면, 인버터의 일체화를 통한 부수적 출력손실을 없애고, 동력전달의 단순함 구현할 수 있고, 모터가 구동되지 않은 상태(시동이 꺼진 상태)에서도 에어컨을 사용할 수 있으며, 보기류 구동모터 및 인버터 시스템을 없애고 차량 구동모터의 출력만을 이용함으로써 DC/DC 컨버터의 용량을 축소할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, it is possible to eliminate the incident output loss through the integration of the inverter, to realize the simplicity of power transmission, to use the air conditioner even when the motor is not driven (starting off), the auxiliary drive motor and inverter system By eliminating the power consumption and using only the output of the vehicle driving motor, the capacity of the DC / DC converter can be reduced.
Description
본 발명은 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인버터의 일체화를 통하여 부수적 출력 손실을 없애고, 동력전달을 단순하게 하기 위한 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell vehicle accessory drive system using a belt drive method, and more particularly, to a fuel cell vehicle view using a belt drive method for eliminating incidental output loss and simplifying power transmission through the integration of an inverter. The present invention relates to a current drive system.
연료전지 차량의 구동 시스템은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 연료전지에서 공급된 직류 전압이 MCU(Motor Control Unit)(11)를 통하여 교류 3상 전압으로 변환되어 유도모터(12)를 구동한다.As shown in FIGS. 1 and 2, a driving system of a fuel cell vehicle converts a DC voltage supplied from a fuel cell into an AC three-phase voltage through a MCU (Motor Control Unit) 11 to convert the induction motor 12. Drive.
그리고 연료전지(13) 또는 보조 배터리(14)에서 공급된 직류전압은 DC/DC 컨버터(20)를 거쳐 감압 및 승압되고 보기류 예컨대, 에어컨 컴프레셔(air con compressor)(15), 에어컴프레셔(air compressor)(15'), 수소펌프(hydrogen pump)(16), 냉각펌프(coolant pump)(17)측 인버터(18)를 통하여 교류 전압으로 변환되어 각각의 보기류 구동모터(19)를 구동하게 되는 경우와, 인버터(18) 없이 직류전압을 사용하여 보기류 구동모터(19)를 구동하게 되는 경우 두 가지로 볼 수 있다.In addition, the DC voltage supplied from the fuel cell 13 or the auxiliary battery 14 is decompressed and stepped up via the DC / DC converter 20, for example, an air conditioner compressor (air con compressor) 15, an air compressor (air compressor). The inverter 15 is converted into an alternating voltage through an inverter 18 on the compressor 15 ', hydrogen pump 16 and coolant pump 17 to drive each accessory drive motor 19. In this case, and when the accessory drive motor 19 to be driven using a DC voltage without the inverter 18 can be seen in two ways.
이를 보다 구체적으로 설명하면, 도 1을 참조하면, 연료전지 차량의 보기류 시스템을 구동하기 위해서는 연료전지(13)의 직류전압을 교류전압으로 변환시켜주는 인버터(18)가 보기류 구동모터(19) 각각에 대해 존재하여야 한다. More specifically, referring to FIG. 1, in order to drive the accessory system of a fuel cell vehicle, an inverter 18 for converting a DC voltage of the fuel cell 13 into an AC voltage is an accessory drive motor 19. ) Must exist for each.
이미 구동모터를 위한 MCU(11)가 존재함에도 불구하고 동일한 기능을 하는 인버터(18)가 보기류 장치 각각에 대하여 개별적으로 필요하게 되는 것이다. 이것은 보기류 구동시스템을 복잡하게 만드는 원인으로 작용하게 되어 시스템 효율을 감소시키고 각종 전력 흐름의 일관성을 침해하는 요인이 된다.Although the MCU 11 for the drive motor already exists, an inverter 18 having the same function is required for each accessory device separately. This acts to complicate the accessory drive system, reducing system efficiency and violating the consistency of various power flows.
그리고 도 2를 참조하면, 보기류 시스템을 구동하기 위한 보기류 구동모터(19)는 DC전압을 사용하여 직류전압을 교류전압으로 바꿀 필요가 없어 인버터(18)가 생략된 것을 볼 수 있다. 2, it can be seen that the accessory drive motor 19 for driving the accessory system does not need to change the DC voltage to an AC voltage using a DC voltage, so that the inverter 18 is omitted.
하지만, 이에 따라 연료전지에서 공급되는 직류전압을 감압 및 승압하기 위해서 더 큰 용량의 DC/DC 컨버터(20)가 사용되어야 하는 단점이 있다. However, there is a disadvantage that a larger capacity DC / DC converter 20 should be used to reduce and boost the DC voltage supplied from the fuel cell.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 인버터의 일체화를 통한 부수적 출력손실을 없애고, 동력전달의 단순함 구현할 수 있고, 보기류 구동모터 및 인버터 시스템을 없애고 차량 구동모터의 출력만을 이용함으로써 DC/DC 컨버터의 용량을 축소할 수 있도록 한 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been created to solve the above problems, eliminates incidental output loss through the integration of the inverter, can implement the power transmission simplicity, eliminates the auxiliary drive motor and inverter system and uses only the output of the vehicle drive motor Therefore, the object of the present invention is to provide a fuel cell vehicle accessory drive system using a belt driving method capable of reducing the capacity of a DC / DC converter.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템은, 연료전지에서 공급된 직류전압이 MCU를 통하여 교류 3상 전압으로 변환되어 구동되는 유도모터에 연결 설치되어 구동되는 다수의 벨트와 풀리로 이루어진 벨트풀리장치에 설치되어 벨트구동방식으로 구동되는 연료전지 차량의 보기류를 포함하고, 이때, 상기 연료전지 차량의 보기류는, 수소펌프, 냉각펌프 및 에어컴프레셔를 포함하며, 그리고 상기 연료전지 차량의 보기류 중 에어컨 컴프레셔는, 상기 MCU에 의해 제어되도록 연결된 구동모터에 의해 구동되게 설치되고, 상기 유도모터는 양축으로 동력을 전달하는 구조로 이루어져 일축은 상기 벨트풀리장치가 연결되고, 타축은 변속기에 연결된 것을 그 특징으로 한다. Fuel cell vehicle accessory drive system using the belt drive method of the present invention for achieving the above object, the DC voltage supplied from the fuel cell is connected to the induction motor is converted into AC three-phase voltage through the MCU is installed and installed It is installed in the belt pulley device consisting of a plurality of belts and pulleys driven to drive the belt of the fuel cell vehicle driven, wherein, the accessory of the fuel cell vehicle, hydrogen pump, cooling pump and air And a compressor, and among the accessories of the fuel cell vehicle, an air conditioner compressor is installed to be driven by a driving motor connected to be controlled by the MCU, and the induction motor is configured to transmit power to both axes. Belt pulley device is connected, the other shaft is characterized in that connected to the transmission.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3에는 본 발명에 따른 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도가 도시되어 있다.Figure 3 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell vehicle accessory drive system using a belt driving method according to the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템은, 연료전지(31)에서 공급된 직류전압이 MCU(32)를 통하여 교류 3상 전압으로 변환되어 구동되는 유도모터(33)에 연결 설치되어 구동되는 다수의 벨트와 풀리로 이루어진 벨트풀리장치(40)에 설치되어 벨트구동방식으로 구동되는 연료전지 차량의 보기류를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the auxiliary vehicle driving system for a fuel cell vehicle using the belt driving method according to the present invention, the DC voltage supplied from the fuel cell 31 is induced to be converted into an AC three-phase voltage through the MCU 32 is driven It is configured to include the accessory of the fuel cell vehicle is installed in the belt pulley device 40 consisting of a plurality of belts and pulleys connected to the motor 33 is driven by the belt drive method.
상기 연료전지 차량의 보기류는, 수소펌프(51), 냉각펌프(52) 및 에어컴프레셔(53)를 포함한다. 그러나, 상기 연료전지 차량의 보기류는 벨트풀리장치(40)에 설치되어 벨트구동방식으로 구동될 수 있으면 이에 한정되지 않는다.The accessory of the fuel cell vehicle includes a hydrogen pump 51, a cooling pump 52, and an air compressor 53. However, the accessory of the fuel cell vehicle is not limited to this if it is installed in the belt pulley device 40 and can be driven by a belt driving method.
그리고 상기 연료전지 차량의 보기류 중 에어컨 컴프레셔(54)는, 벨트풀리장치(40)에 의해 구동되지 않고 상기 MCU(32)에 의해 제어되도록 연결된 구동모터(34)에 의해 구동되게 설치된다.The air conditioner compressor 54 of the fuel cell vehicle is installed to be driven by a drive motor 34 connected to be controlled by the MCU 32 and not driven by the belt pulley device 40.
또한 상기 유도모터(33)는 양축으로 동력을 전달하는 구조로 이루어져 일축은 상기 벨트풀리장치(40)가 연결되고, 타축은 변속기(TM) 예컨대, 자동변속기 (AT)(60)에 연결된다.In addition, the induction motor 33 has a structure that transmits power to both shafts, one shaft is connected to the belt pulley device 40, the other shaft is connected to a transmission (TM), for example, automatic transmission (AT) (60).
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the fuel cell vehicle accessory drive system using a belt driving method according to the present invention having the configuration as described above are as follows.
도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템은, 종래의 각각의 보기류 구동모터와 인버터에 의해 전기적으로 작동되는 시스템을 벨트구동을 이용한 기계적 시스템으로 바꾼 것이 가장 큰 특징이라고 할 수 있다. Referring back to the drawings, the accessory drive system for a fuel cell vehicle using the belt drive method according to the present invention, by replacing each conventional system driven by the drive motor and inverter with a mechanical system using a belt drive This is the biggest feature.
즉, 본 발명에 따른 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템은, 상기 유도모터(33)의 출력을 이용하여 각각의 보기류 시스템을 구동시키는 직접 벨트구동방식을 채택한 새로운 형태의 보기류 구동 시스템이다.That is, the auxiliary vehicle drive system for a fuel cell vehicle using the belt driving method according to the present invention is a new type of accessory using a direct belt driving method for driving each accessory system using the output of the induction motor 33. Drive system.
이를 보다 구체적으로 설명한다.This will be described in more detail.
상기 유도모터(33)(구동모터)와 같이 벨트구동방식으로 맞물려 돌아가는 펌프(51,52)나 에어컴프레셔(53) 등과 같은 보기류는 유도모터(33)와 같이 동작해도 별 무리가 없어 별도의 독립적인 제어가 필요하지 않지만, 에어컨의 경우는 유도모터(33)에 종속되어 동작할 경우, 유도모터(33)가 돌아갈 때만 이용할 수 있어 시동이 걸리지 않은 상태에서는 에어컨을 사용할 수 없는 불편함이 예상된다. As shown in the induction motor 33 (drive motor), the accessories such as pumps 51 and 52, which are engaged in a belt driving method and return to the air compressor 53, may operate as the induction motor 33. Independent control is not required, but in the case of air conditioners, which operate in dependence on the induction motor 33, the induction motor 33 can be used only when the return is inconvenient because the air conditioner cannot be used without starting. do.
따라서 에어컨의 경우 유도모터(33)와 연결된 직접벨트구동에서 분리하여 주행상태에 상관없이 온/오프(on/off) 제어가 가능한 알고리즘이 부착된 MCU(32)와 연결시킨다.Therefore, in the case of the air conditioner is separated from the direct belt drive connected to the induction motor 33 and connected to the MCU 32 attached to the algorithm capable of on / off (on / off) control regardless of the driving state.
그리고 본 발명에서는 상기 유도모터(33)가 양축으로 동력을 전달하는 구조가 특징이다. 한 축으로는 자동변속기(AT)(60)를 통하여 차량의 구동력을 바퀴에 전달하고, 다른 축으로는 벨트 체결을 이용하여 보기류 시스템을 구동시키는 동력을 전달하게 되는 것이다. In the present invention, the induction motor 33 is characterized by a structure for transmitting power to both shafts. One axis transmits the driving force of the vehicle to the wheels through the automatic transmission (AT) 60, the other axis is to transfer the power to drive the accessory system using the belt fastening.
이와 같이 본 발명은, 보기류를 구동하기 위해 직류전압을 사용하는 모터를 이용하는 연료전지 시스템의 경우, 교류전압을 사용하는 경우와 비교하여 상대적으로 연료전지의 출력량을 조절하는 더욱 큰 용량의 DC/DC 컨버터(71)의 필요성에 대한 부담에서 벗어날 수 있다. As described above, the present invention relates to a fuel cell system using a motor using a direct current voltage to drive an accessory, in which a larger capacity DC / The burden on the need for the DC converter 71 can be freed.
또한 보기류를 구동시키기 위해 교류전압을 사용하는 경우 연료전지의 직류전압을 교류전압으로 변환하는 인버터가 오직 하나만 존재하게 된다. 각각의 보기류를 구동시키기 위해 필요한 보기류 구동모터/인버터 시스템이 삭제되고, 에어컨을 제외한 모든 동력이 오로지 유도모터(33)의 출력을 통해서만 시스템에 전달되는 것이다. In addition, when the AC voltage is used to drive the accessory, there is only one inverter for converting the DC voltage of the fuel cell into the AC voltage. The accessory drive motor / inverter system necessary to drive each accessory is deleted, and all power except the air conditioner is transmitted to the system only through the output of the induction motor 33.
차량 후미에 장착된 유도모터(33)에 벨트로 체결된 보기류 구동축이 유도모터(33)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하면서 각각의 보기류 장치를 구동시키는 동력을 전달하는 것이다. The accessory drive shaft fastened by the belt to the induction motor 33 mounted on the rear of the vehicle rotates in the same direction as the rotation direction of the induction motor 33 to transmit power for driving each accessory.
동일한 역할을 하는 인버터의 중복 장착을 없앰으로써 시스템의 부가장치가 줄어듦으로 인한 재료비 감소 효과를 가져올 수 있고, 대용량의 DC/DC 컨버터(71)의 사용으로 인한 연료전지 출력량을 줄여 좀 더 효율적인 에너지의 이용이 가능하다. By eliminating redundant installation of inverters that play the same role, it can reduce the material cost due to the reduction of additional equipment of the system, and reduce the fuel cell output caused by the use of the large-capacity DC / DC converter 71. Available.
또한 동력전달 효율이 우수한 벨트 구동방식을 채용함으로써 부수적인 인버터 출력의 손실을 없애고 동력전달의 단순함과 일체성을 구현하였다. In addition, by adopting the belt driving method with excellent power transmission efficiency, it eliminates the loss of ancillary inverter output and realizes the power transmission simplicity and integrity.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.As described above, the accessory drive system for a fuel cell vehicle using the belt driving method according to the present invention has the following effects.
인버터의 일체화를 통한 부수적 출력손실을 없애고, 동력전달의 단순함 구현할 수 있고, 모터가 구동되지 않은 상태(시동이 꺼진 상태)에서도 에어컨을 사용할 수 있다.By eliminating incidental output loss through the integration of the inverter, simplicity of power transmission can be realized, and the air conditioner can be used even when the motor is not driven (starting off).
또한 보기류 구동모터 및 인버터 시스템을 없애고 차량 구동모터의 출력만을 이용함으로써 DC/DC 컨버터의 용량을 축소할 수 있다. 따라서 보기류 구동모터와 인버터의 삭제로 인한 코스트 절감 효과가 있다.In addition, the capacity of DC / DC converters can be reduced by eliminating accessory drive motors and inverter systems and using only the outputs of vehicle drive motors. Therefore, there is a cost reduction effect by deleting accessory drive motor and inverter.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments are possible. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.
도 1 및 도 2는 종래의 기술에 따른 연료전지 차량용 보기류 구동시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.1 and 2 is a view schematically showing the configuration of a fuel cell vehicle accessory drive system according to the prior art.
도 3은 본 발명에 따른 벨트구동방식을 이용한 연료전지 차량용 보기류 구동시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.3 is a view schematically showing the configuration of a fuel cell vehicle accessory drive system using a belt driving method according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
31. 연료전지31. Fuel Cell
32. MCU32. MCU
33. 유도모터33. Induction motor
40. 벨트풀리장치40. Belt Pulley Device
51. 수소펌프51. Hydrogen Pump
52. 냉각펌프52. Cooling pump
53. 에어컴프레셔53. Air Compressor
54. 에어컨 컴프레셔54. Air Conditioning Compressor
60. 변속기60. Transmission
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