KR100726735B1 - System of operating air conditioner for vehicles by pcb winding type charger - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 차량용 에어컨 작동시스템의 구성도,1 is a configuration diagram of a conventional vehicle air conditioner operating system,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 에어컨 작동시스템의 구성도,2 is a configuration diagram of a vehicle air conditioner operating system according to the present invention;
도 3은 도 2에 나타낸 PCB 권선형 충전기의 회로도.3 is a circuit diagram of a PCB winding type charger shown in FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 증발기 3: 컴프레서1: evaporator 3: compressor
5: 콘덴서 7: 팽창밸브5: condenser 7: expansion valve
15: 블러워 어셈블리 17: 에어컨 조작부15: blower assembly 17: air conditioner control panel
100: PCB 권선형 충전기 110: PCB 트랜스포머100: PCB winding type charger 110: PCB transformer
120: 충전기 본체 130: 충전지 팩120: charger body 130: rechargeable battery pack
140: 충전기 150: 보조 배터리140: charger 150: auxiliary battery
200: 내기온 센서200: temperature sensor
본 발명은 PCB 권선형 충전기를 이용한 차량용 에어컨 작동시스템에 관한 것 으로서, 더욱 상세하게는 무접전 충전회로를 이용하여 충전한 전원으로 에어컨 작동시스템을 가동하여 정지중 배터리 사용에 따른 방전과 주행중 알터네이터 사용에 따른 차량의 출력 저하를 방지할 수 있는 차량용 에어컨 작동시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle air conditioner operating system using a PCB winding type charger, and more particularly, to operate the air conditioner operating system with a power source charged using a non-discharge charging circuit, and to use an alternator during driving and driving while stopping the battery. The present invention relates to a vehicle air conditioner operating system that can prevent a decrease in output of the vehicle.
차량용 에어컨은 액체가 증발할 때의 주위의 열을 흡수하는 현상을 이용하여 차갑게 냉각된 공기를 실내에 공급함으로써, 실내의 온도를 저하시키는 역할을 한다.The vehicle air conditioner serves to lower the temperature of the room by supplying coolly cooled air to the room by using a phenomenon of absorbing ambient heat when the liquid evaporates.
이러한 에어컨 작동시스템의 전체적인 구성을 도 1을 참고로 설명한다.The overall configuration of such an air conditioner operating system will be described with reference to FIG. 1.
도 1에 나타난 바와 같이 종래 차량용 에어컨의 구성은, 액체 상태의 냉매가 통과하면서 고온 다습한 공기의 열을 흡수함으로 저온 건조한 공기를 출력시키는 증발기(1)와, 상기 증발기(1)를 통과한 기체 상태의 냉매를 압축시키는 컴프레서(3)와, 상기 컴프레서(3)에서 형성된 고압 기체 상태의 냉매가 통과함으로써 차량 외부로 열을 발산하여 액화시키는 콘덴서(5)와, 상기 콘덴서(5)로부터 고압 액상의 냉매를 공급받아 이를 저온, 저압의 안개상태의 냉매로 팽창시키는 팽창밸브(7)로 구성된다.As shown in FIG. 1, a conventional air conditioner for a vehicle includes an evaporator 1 for outputting low-temperature dry air by absorbing heat of high-temperature and humid air while a liquid refrigerant passes therethrough, and a gas passing through the evaporator 1. A
그리고 액상 파이프(8)를 통과하는 냉매를 건조시켜 증발기(5)의 열교환 효율을 향상시키도록 하는 리시버 드라이어(10)가 구성된다.And a receiver drier 10 for drying the refrigerant passing through the
차량용 에어컨의 전원으로 차량의 배터리나 알터네이터(19)를 사용하고, 차실내에는 에어컨 조작부(17)가 구비되어, 에어컨 조작부(17)를 조작하면 상기 구성의 차량용 에어컨이 주변의 공기를 냉각하여 냉각된 공기를 차실내로 공급한다.The vehicle's battery or
즉, 컴프레서(3)는 냉매를 압축하여 고온, 고압의 기체 상태로 만들어 고압 호스(4)를 통해 콘덴서(5)로 압송하고, 상기 콘덴서(5)에서 냉매는 쿨링팬(9) 등에 의해 강제 냉각되어 열을 방출하면서 저온 고압의 액체 상태로 변화하여 액상 파이프(8)를 통해 액상 파이프 도중의 팽창밸브(7)에 의해 증발기(1)로 분사된다.That is, the
상기 증발기(1)에서 열을 흡수하면서 증발하여 저온 저압의 기체 상태가 되어 저압호스(2)를 통해 다시 컴프레서(3)로 회송된다.The evaporator 1 absorbs heat and evaporates to form a gas at low temperature and low pressure, and is then returned to the
따라서 상기 냉매는 증발기(1)에서 기화되면서 외부의 열을 흡수하게 되는데, 이로 인해 팬(11)과 팬모터(13)로 이루어진 블로워 어셈블리(15)에서 공급되는 공기가 상기한 증발기를 통과하면서 공기에 포함되어 있던 수분은 증발기(1)의 표면에 응축되고, 열을 빼앗겨 건조한 찬 공기로 차실내에 공급되어 냉방을 이루게 되는 것이다.Therefore, the refrigerant absorbs external heat while vaporizing in the evaporator 1, whereby the air supplied from the
상기한 에어컨 작동시스템은 FATC(Full Automatic Temperature Controller)에 의해 제어되며, 그 전원으로 밧데리 또는 알터네이터(19)에 의한 전원을 직접 사용하기 때문에 방전 또는 차량 출력 저하의 문제를 야기할 수 있다.The air conditioner operating system is controlled by a Full Automatic Temperature Controller (FATC), and may directly cause a problem of discharge or vehicle output deterioration since the power is directly used by the battery or the
즉, 종래 차량용 에어컨은 차량 정지 중에는 배터리 전원을, 주행 중에는 알터네이터의 전원을 이용하여 동작한다.That is, the conventional vehicle air conditioner operates by using battery power while the vehicle is stopped and power supply of the alternator while driving.
따라서 차량 정지 중에 키셋을 IGN 위치에 놓고 장시간 에어컨을 동작하면 배터리를 방전시킬 위험이 있으며, 차량 운행 중에 에어컨을 동작하면 차량에 부하가 7% 이상 증대하여, 차량 출력 저하 및 연비 저하를 유발시킨다.Therefore, if the air conditioner is operated for a long time while the keyset is in the IGN position while the vehicle is stopped, there is a risk of discharging the battery. If the air conditioner is operated while the vehicle is running, the load on the vehicle increases by 7% or more, leading to a decrease in vehicle output and fuel economy.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 피씨비 권선형 충전기를 이용하여 충전해서 얻은 전원을 차량용 에어컨 작동시스템의 전원으로 사용하고 내기온을 감지하는 내기온 센서를 구비하여 정지중에 배터리 사용에 따른 방전과 주행중에 알터네이터 사용에 따른 차량의 출력 저하를 방지할 수 있는 피씨비 권선형 충전기를 이용한 차량용 에어컨 작동시스템을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, using the power obtained by charging using a PCB winding-type charger as a power source of the vehicle air conditioning operating system and equipped with an air temperature sensor that senses the air temperature during use of the battery It is an object of the present invention to provide a vehicle air conditioner operating system using a PCB winding type charger that can prevent the output of the vehicle due to the use of the alternator during the discharge and driving.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 피씨비 권선형 충전기를 이용한 차량용 에어컨 작동시스템은 액체 상태의 냉매가 통과하면서 고온 다습한 공기의 열을 흡수함으로 저온 건조한 공기를 출력시키는 증발기와, 상기 증발기를 통과한 기체 상태의 냉매를 압축시키는 컴프레서와, 상기 컴프레서에서 형성된 고압 기체 상태의 냉매가 통과함으로써 차량 외부로 열을 발산하여 액화시키는 콘덴서와, 상기 콘덴서로부터 고압 액상의 냉매를 공급받아 이를 저온 저압의 안개상태의 냉매로 팽창시키는 팽창밸브와, 차실내 구비되는 에어컨 조작부로 이루어지는 차량용 에어컨 작동시스템에 있어서,A vehicle air conditioner operating system using a PCB winding-type charger according to the present invention for achieving the above object is an evaporator for outputting low-temperature dry air by absorbing heat of high-temperature and humid air while the refrigerant in the liquid state passes, the evaporator A compressor for compressing the gaseous refrigerant that has passed, a condenser for dissipating heat to the outside of the vehicle by liquefying the high-pressure gaseous refrigerant formed in the compressor, and a high pressure liquid refrigerant supplied from the condenser, In a vehicular air conditioner operating system comprising an expansion valve for expanding with a refrigerant in a fog state and an air conditioner operating portion provided in a vehicle cabin,
상기 차량의 제너레이터로부터 발생하는 교류전압을 무접점 에너지 전달소자인 PCB 트랜스포머를 이용하여 충전회로에 공급함으로써 보조 배터리를 충전하는 PCB 권선형 충전기와, 차실내에 구비되어 차량 내부의 온도를 감지하는 내기온센서가 구비되되, 상기 에어컨 조작부를 조작한 후 내기온 센서에서 감지된 내기온이 기설정된 기준온도 이상인 경우에 상기 보조 배터리의 충전된 전압을 이용하여 차 량용 에어컨을 작동하는 것을 특징으로 한다.The PCB winding type charger which charges the auxiliary battery by supplying the AC voltage generated from the generator of the vehicle to the charging circuit using the PCB transformer which is a contactless energy transfer device, and is provided in the cabin to sense the temperature inside the vehicle. A temperature sensor is provided, and the air conditioner for the vehicle is operated using the charged voltage of the auxiliary battery when the air temperature sensed by the air temperature sensor is higher than a preset reference temperature after the air conditioner manipulation unit is operated.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 에어컨 작동시스템의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a vehicle air conditioner operating system according to the present invention.
종래기술과 같은 구성요소는 종래기술의 설명에서 사용된 부호가 그대로 인용된다.Components such as the prior art are referred to as symbols used in the description of the prior art.
도 2에 도시된 바와 같이, 액체 상태의 냉매가 통과하면서 고온 다습한 공기의 열을 흡수함으로 저온 건조한 공기를 출력시키는 증발기(1)와, 상기 증발기(1)를 통과한 기체 상태의 냉매를 압축시키는 컴프레서(3)와, 상기 컴프레서(3)에서 형성된 고압 기체 상태의 냉매가 통과함으로써 차량 외부로 열을 발산하여 액화시키는 콘덴서(5)와, 상기 콘덴서(5)로부터 고압 액상의 냉매를 공급받아 이를 저온, 저압의 안개상태의 냉매로 팽창시키는 팽창밸브(7)와, 차실내 구비되는 에어컨 조작부(17)으로 구성된다.As shown in FIG. 2, the evaporator 1 outputs low-temperature dry air by absorbing heat of hot and humid air while the liquid refrigerant passes therein, and compresses the gaseous refrigerant passing through the evaporator 1. A compressor (3), a condenser (5) for dissipating heat to the outside of the vehicle to liquefy by passing the high pressure gas refrigerant formed in the compressor (3), and a high pressure liquid refrigerant supplied from the condenser (5). It comprises an expansion valve (7) for expanding it with a low-temperature, low-pressure fog state refrigerant, and the air conditioner operating unit (17) provided in the cabin.
본 발명은 상기한 구성에 무접점 충전에 의해 상기 차량용 에어컨의 전원으로 사용되는 전원을 얻는 PCB 권선형 충전기(100)와, 차실내에 구비되어 차량 내부의 온도를 감지하는 내기온센서(Incar Sensor)(200)를 더 포함하여 구성된다.The present invention is a PCB
에어컨 조작부(17)를 조작하고 내기온 센서(200)를 이용하여 내기온을 감지하여 운전자가 지정한 온도 이상이 되면 FATC가 차량 에어컨을 작동시킨다.The FATC operates the vehicle air conditioner when the air
이때 사용하는 전원은 배터리 또는 알터네이터가 아닌 PCB 권선형 충전기(100)를 사용하고, 상기 PCB 권선형 충전기(100)는 일반적인 주행 상태에서 보조 배터리(150)를 무접접으로 충전하므로 차량의 부하를 증가시키지 않는다.In this case, the power source used is a PCB
상기 PCB 권선형 충전기(100)의 충전은 차량의 운행 시에 제너레이터로부터 발생하는 교류전압을 무접점 에너지 전달소자를 이용하여 충전회로에 충전되게 하는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 무접점 에너지 전달소자로 PCB 트랜스포머(110)가 사용되며, 1차측(112) 권선과 2차측(114) 권선이 각각 단면 PCB에 형성되어 소정의 갭을 가지고 전기적 접촉없이 에너지를 전달한다.The charging of the PCB
상기 PCB 트랜스포머(110)는 에너지 전달소자에 자성체 코어를 사용하지 않으므로 전체 충전기를 박형으로 설계 제작할 수 있다.Since the
상기 PCB 권선형 충전기(100)는 상용 교류 전원을 고주파 구형파로 변환한 후, 내장된 PCB 트랜스포머 1차측(112)에 공급하는 충전기 본체(120)와, 상기 PCB 트랜스포머 1차측(112)에 인가된 구형파가 발생시킨 자계에 의해 내장된 상기 PCB 트랜스포머 2차측(114)의 권선에 유도된 기전력을 직류로 변환하여 내장된 충전회로(144)에 인가하는 충전기(140)로 구성된다.The PCB
상기 PCB 트랜스포머 2차측(114)은 충전지 팩(130)의 표면에 장착되고, 상기 충전기(140)에 관련된 회로는 상기 충전지 팩(130)의 내부에 설치된다.The PCB transformer
상기 충전기 본체(120)는 상용 교류전원을 정류하여 직류로 변환하는 저주파 정류회로(122), 상기 직류전압을 고주파 구형파로 변환하여 상기 PCB 트랜스포머 1차측(112)으로 인가하는 고주파 하프브리지(half-bridge) 직렬 공진인버터(124), 그리고 PCB 트랜스포머 1차측(112)으로 구성된다.The charger
상기 저주파 정류회로(122)는 차량의 제너레이터로부터 얻어진 교류전압을 정류하여 고주파 하프브리지 직렬 공진인버터(124)에 입력한다.The low
상기 고주파 하프브리지 직렬 공진인버터(124)는 PCB 트랜스포머(110)의 누설 인덕턴스와 공진 커패시터(C2) 사이의 직렬 공진을 이용하여 정형파 전류, 전압 파형을 인가한다.The high frequency half-bridge series
상기 고주파 하프 브리지 직렬 공진인버터(124)는 입력되는 전압을 양분하는 커패시터(C3,C4)와, 상기 커패시터(C3,C4)의 후단에 연결되어 교대로 ON/OFF하는 MOSFET(Q1,Q2)와, 상기 MOSFET(Q1,Q2)의 공통 후단에 연결되어 직류성분을 차단하는 커패시터(C1)와, 상기 커패시터(C1)와 커패시터(C2,C3)의 출력측에 연결되어 상기 MOSFET(Q1,Q2)로 인한 구형파 전압을 강압하는 강압 트랜스포머(126)로 이루어진다.The high frequency half bridge series
상기한 충전기 본체(120)는 자성체 코어를 사용하지 않으므로 PCB 트랜스포머(110)는 자화 인덕턴스가 매우 작기 때문에 과도한 순환 전류가 PCB 트랜스포머 1차측(112)의 회로에 흘러 큰 전도 손실이 발생할 수 있다.Since the charger
상기 강압 트랜스포머(126)는 이러한 순환 전류를 줄이기 위해 PCB 트랜스포머 1차측(114) 앞단에 장착된다.The step-down
상기 충전기(140)는 PCB 트랜스포머 2차측(114)과, 이에 연결된 고주파 정류회로(142)와, 입력 전압을 낮은 전압으로 변환한 후 보조 배터리(150)에 인가하는 충전회로(144)와, 상기 보조 배터리(150)의 전압과 전류를 감지하고 그 감지된 신호를 바탕으로 적절한 제어신호를 발생시켜 상기 충전회로(144)에 공급하는 제어회로(146)로 구성되고, 전체 회로가 충전지 팩(130) 내부에 장착된다.The
상기와 같이 구성된 PCB 권선형 충전기(100)로 에너지 전달은 충전기 본체의 저주파 정류회로(122)와 고주파 하프 브리지 직렬 공진인버터(124)에 의해 이루져, 충전지 팩(130) 속에 장착된 충전회로(144)에 적당한 전압을 입력시킨다.The energy transfer to the PCB
상기 저주파 정류회로(122)는 교류전원을 받아 정류한 후, 고주파 하프브리지 직렬 공진인버터(124)에 입력을 공급하는 역할을 하는 바, 교류 입력전압이 저주파 정류회로(122)를 거쳐 직류전압으로 바뀌며, 2개의 MOSFET(Q1,Q2)가 게이트 신호에 의해 데드타임을 가지면서 교대로 켜지면, 정류된 직류전압은 구형파 전압으로 바뀌게 된다.The low
이 구형파 전압이 다시 강압용 트랜스포머(126)를 거쳐서 PCB 트랜스포머(110)의 입력전압이 된다.The square wave voltage again becomes the input voltage of the
이러한 입력전압은 PCB 트랜스포머(110)의 인덕턴스와 공진 커패시터(C2)로 구성된 공진회로에 의해 구형파의 기본파 성분에는 낮은 임피던스를 나타내고, 구형파의 고주파에는 상대적으로 높은 임피던스를 나타낸다.The input voltage exhibits low impedance to the fundamental wave component of the square wave and relatively high impedance to the high frequency of the square wave by the resonance circuit composed of the inductance of the
따라서, PCB 트랜스포머 1차측(112)의 전류는 구형파의 기본 주파수를 가지는 정현파 전류를 PCB 트랜스포머 2차측(114)에 전달하며, 상기 PCB 트랜스포머 2차측(62)의 고주파 정류회로(142)와 필터 커패시터(C5)를 거쳐 직류전압이 된다.Accordingly, the current of the PCB transformer
이 직류전압은 다시 충전회로(144)에 입력이 된다.This DC voltage is again input to the charging
여기서, 제어회로(146)는 보조 배터리의 전압과 전류를 감지하고 그 감지된 신호를 바탕으로 적절한 제어신호를 발생시켜 상기 충전회로(144)에 공급하며, 상기 보조 배터리(150)의 충/방전 상태를 파악한다.Here, the
상기한 에어컨 작동시스템은 충전시 부하에 영향을 주지 않고 충전할 수 있는 전원용량이 한계가 있으므로 자동 ON/OFF 되는 보조 에어컨으로 사용 가능하고, 정지상태에서 보조 에어컨을 작동시키게 되면 배터리를 소모하지 아니하므로 배터리 방전을 방지할 수 있다.The air conditioner operating system can be used as an auxiliary air conditioner that is automatically turned on and off because the power supply capacity can be charged without affecting the load during charging. As a result, battery discharge can be prevented.
본 발명은 무접접 충전회로를 이용하여 보조 배터리를 충전하고 이 보조 배터리의 전원으로 에어컨을 가동하여 정지중 배터리 사용에 따른 방전, 주행중 알터네이터 사용에 따른 차량 출력 저하를 방지할 수 있다.The present invention can be used to charge the auxiliary battery using a non-contact charging circuit and to operate the air conditioner with the power of the auxiliary battery to prevent the discharge caused by the use of the battery while stopped, the vehicle output degradation due to the use of the alternator while driving.
또한, PCB 권선을 이용하여 충전회로를 구성할 수 있기 때문에 두께에 큰 영향을 미치지 않으면서 충전기 및 충전지를 박형으로 제작할 수 있고, 차량의 레이웃상 차지하는 공간을 최소화 할 수 있으므로 차량 레이아웃 고려에 있어서 유리하다.In addition, since the charging circuit can be configured using the PCB windings, the charger and the rechargeable battery can be manufactured in a thin shape without significantly affecting the thickness, and the space occupied by the layout of the vehicle can be minimized. It is advantageous.
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