KR101207458B1 - Vehicle Braking Energy Regeneration System Using Scroll Compressor/Expander - Google Patents

Vehicle Braking Energy Regeneration System Using Scroll Compressor/Expander Download PDF

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KR101207458B1 KR1020100090328A KR20100090328A KR101207458B1 KR 101207458 B1 KR101207458 B1 KR 101207458B1 KR 1020100090328 A KR1020100090328 A KR 1020100090328A KR 20100090328 A KR20100090328 A KR 20100090328A KR 101207458 B1 KR101207458 B1 KR 101207458B1
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Abstract

본 발명은 차량의 제동시 소비되는 제동에너지를 이용하여 스크롤 압축기/팽창기(Scroll Compressor / Expander)를 구동시켜 압축공기를 생성하여 저장하도록 하고, 차량의 가속시 상기 압축공기 상태로 저장된 제동에너지를 이용하여 스크롤 압축기/팽창기로 회전력으로 변환하여 가속시 엔진부하를 줄일 수 있도록 한 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명인 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치는, 차륜에 연결되어 회전하는 차축과; 상기 차축의 회전력을 전달 및 차단하는 클러치와; 상기 클러치와 연결된 스크롤 압축기/팽창기와; 상기 스크롤 압축기/팽창기와 연통하여 압축공기를 저장하는 압축공기탱크와; 상기 스크롤 압축기/팽창기와 압축공기탱크 사이에 설치되어 압축공기의 이동을 제어하는 솔레노이드 밸브와; 상기 클러치와 솔레노이드 밸브와 연결되어 이를 제어하는 ECU를 포함하도록 구성되어,
제동시, 차축의 회전력을 전달받아 스크롤 압축기/팽창기를 구동하여 압축공기를 압축공기탱크에 저장하도록 하고, 가속시, 압축공기탱크의 압축공기로 스크롤 압축기/팽창기를 구동시켜 차축에 회전력을 전달하도록 이루어진 것이다.The present invention generates and stores compressed air by driving a scroll compressor / expander using braking energy consumed when braking the vehicle, and uses the braking energy stored in the compressed air state when the vehicle is accelerated. The present invention relates to a regenerative braking apparatus for a vehicle using a scroll compressor / expander to convert the rotational force into a scroll compressor / expander to reduce the engine load during acceleration.
The regenerative braking apparatus for a vehicle using the scroll compressor / expander according to the present invention includes: an axle connected to the wheel to rotate; A clutch for transmitting and blocking rotational force of the axle; A scroll compressor / expander associated with the clutch; A compressed air tank in communication with the scroll compressor / expander for storing compressed air; A solenoid valve installed between the scroll compressor / expander and the compressed air tank to control movement of the compressed air; It is configured to include an ECU connected to and control the clutch and the solenoid valve,
When braking, it receives the rotational force of the axle to drive the scroll compressor / expander to store the compressed air in the compressed air tank, and during acceleration, it drives the scroll compressor / expander with the compressed air of the compressed air tank to transmit the rotational force to the axle. It is done.

Description

스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치{Vehicle Braking Energy Regeneration System Using Scroll Compressor/Expander}Vehicle Braking Energy Regeneration System Using Scroll Compressor / Expander}

본 발명은 차량의 제동시 소비되는 제동에너지를 이용하여 스크롤 압축기/팽창기(Scroll Compressor / Expander)를 구동시켜 압축공기를 생성하여 저장하도록 하고, 차량의 가속시 상기 압축공기 상태로 저장된 제동에너지를 이용하여 스크롤 압축기/팽창기로 회전력으로 변환하여 가속시 엔진부하를 줄일 수 있도록 한 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치에 관한 것이다.
The present invention generates and stores compressed air by driving a scroll compressor / expander using braking energy consumed when braking the vehicle, and uses the braking energy stored in the compressed air state when the vehicle is accelerated. The present invention relates to a regenerative braking apparatus for a vehicle using a scroll compressor / expander to convert the rotational force into a scroll compressor / expander to reduce the engine load during acceleration.

일반적으로 차량의 운동에너지가 제동시 마찰력의 제동에너지로 전환되어 소모됨으로써 차량의 에너지 효율이 떨어져 연비가 낮아지는 요인이 된다.In general, the kinetic energy of the vehicle is converted to the braking energy of the frictional force during braking, which is consumed, thereby lowering the energy efficiency of the vehicle and lowering fuel efficiency.

이러한 마찰력으로 소모되어지는 제동에너지를 회수하여 차량의 에너지 효율을 높여 연비를 개선하기 위한 다양한 기술이 제공되어 있다.Various techniques for recovering braking energy consumed by such frictional force and improving fuel efficiency by increasing energy efficiency of a vehicle are provided.

현재까지 연구개발되거나 상용화되고 있는 차량의 회생 제동 장치는 전기모터/발전기 및 배터리로 구성된 전기에너지 회수방식, 공압식, 유압펌프/모터 및 축압기로 구성된 유압에너지 회수방식, 그리고 회전에너지 형태로 제동에너지를 저장하는 플라이 휠 방식으로 크게 분류된다. The regenerative braking system for vehicles that have been researched or developed so far is electric energy recovery method consisting of electric motor / generator and battery, pneumatic type, hydraulic energy recovery method consisting of hydraulic pump / motor and accumulator, and braking energy in the form of rotating energy. The flywheel method of storing them is largely classified.

이들 기술은 제동에너지를 회수하여 가속시 회수된 에너지를 사용함으로써 차량의 연비를 개선하는 효과는 있으나 시스템 가격이 고가여서 차량가격이 크게 상승하거나 시스템이 차량에 탑재되는 공간상의 제약 등 기술적 문제점을 갖고 있다. These technologies have the effect of improving the fuel economy of the vehicle by recovering braking energy and using the energy recovered during acceleration. However, due to the high system price, the technology has a technical problem such as a large increase in the vehicle price or a limitation in the space in which the system is mounted on the vehicle. have.

대표적인 예로 상용화되어 판매되고 있는 일본 도요타 사의 전기방식 하이브리드 자동차는 전기모터 및 배터리의 높은 가격으로 인해 일반 차량에 비해 차량 가격이 상당한 고가이다. For example, Toyota's electric hybrid vehicle, which is commercially available and sold, is considerably more expensive than a general vehicle due to the high price of an electric motor and a battery.

유압 방식 회생 제동 장치의 경우 제동에너지를 회수하고 재생시키기 위해 오일을 축압기에 공급/배출하는 유압 제어 시스템을 정밀하게 제어하여야 하기 때문에 시스템이 복잡해지고 이에 따라 장치 가격이 상승하는 단점이 있다. In the case of hydraulic regenerative braking apparatus, the hydraulic control system for supplying / exhausting oil to the accumulator must be precisely controlled in order to recover and regenerate braking energy.

플라이 휠 방식의 경우 고정밀 플라이 휠 기술 개발 등 여러 가지 기술적 난제들이 있어 상용화에 어려움이 있다.
In the case of the flywheel method, there are various technical difficulties such as the development of high precision flywheel technology, which makes it difficult to commercialize.

특허문헌 1인 특허공보 공고번호 특1995-7002호인 자동차의 제동장치는, 제동시 발생하는 제동에너지를 유압으로 변환하고, 상기 유압을 이용하여 전기를 생산하여 에너지를 회수하도록 하였다. 상기와 같이 제동에너지를 유압으로 변환하고, 상기 유압을 이용하여 전기를 생산하도록 함으로써 그 구조가 복잡하고, 유압의 변환으로 인한 에너지 손실이 커서 비효율적인 문제점이 있었다.The braking device of a motor vehicle disclosed in Patent Publication No. 1995-7002 of Patent Document 1 converts braking energy generated during braking into hydraulic pressure, and uses the hydraulic pressure to generate electricity to recover energy. As described above, by converting the braking energy into a hydraulic pressure and producing electricity using the hydraulic pressure, the structure is complicated and the energy loss due to the hydraulic pressure conversion is large, resulting in an inefficient problem.

특허문헌 2인 등록특허공보 특0145153호인 제동에너지 회수가능한 차량제동장치는, 영구자석을 사용한 발전기 원리를 이용하여 제동시 바퀴의 회전력으로부터 전기에너지를 발생시켜 에너지를 회수하도록 하였다.The braking energy recoverable vehicle braking apparatus, which is Patent Document No. 0145153, uses electric generator principle using a permanent magnet to generate electrical energy from the rotational force of the wheel during braking to recover energy.

특허문헌 3인 등록특허공보 10-0837772호인 응축기를 이용한 차량의 제동에너지 축적장치는, 차량의 제동시 발생되는 제동에너지로 응축기 내의 가스를 액화시켜 제동에너지를 축적하고 차량의 출발시 액화가스를 기화동력발생기로 유입시켜 팽창시켜 응축기 내에 축적된 제동에너지를 엔진출력의 보조에너지로 사용함으로써 차량의 에너지 효율을 증대시킴과 동시에 연비를 개선시킬 수 있도록 하였으나, 그 구조가 복잡함으로써 구조가 커짐으로써 비효율적인 문제점이 있었다.
The braking energy accumulator of a vehicle using a condenser, which is Patent Document No. 10-0837772, accumulates braking energy by liquefying gas in the condenser with braking energy generated during braking of the vehicle and vaporizes liquefied gas when the vehicle starts. By using the braking energy accumulated in the condenser as an auxiliary energy for the engine output to expand and enter the power generator, the energy efficiency of the vehicle can be increased and fuel efficiency can be improved. However, the complicated structure makes the structure inefficient. There was a problem.

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특허문헌 1. 국내 특허공보 공고번호 특1995-7002호(공고일자 : 1995.06.26)Patent Documents 1. Domestic Patent Publication No. 1995--7002 (Date: 1995.06.26) 특허문헌 2. 국내 등록특허공보 특0145153호(등록일자 : 1998.04.07)Patent Document 2. Domestic Patent No. 0145153 (Registration Date: 1998.04.07) 특허문헌 3. 국내 등록특허공보 10-0837772호(등록일자 : 2008.06.05)Patent Document 3. Domestic Patent Publication No. 10-0837772 (Registration Date: 2008.06.05)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 발명된 것으로, The present invention is invented to solve the above problems,

본 발명은 제동시 마찰력으로 소모되어 낭비되는 차량의 운동에너지를 압축공기 상태로 회수하여 축적하고, 압축공기 상태로 축적된 제동에너지를 가속시 가속에 필요한 회전력으로 변환시켜 가속에너지로 이용하도록 함으로써 가속시 사용함으로써 엔진의 부하를 줄임으로써 차량의 에너지 효율을 증대시킴으로써 연비를 개선할 수 있는 차량의 회생 제동 장치를 제공하자 한다.The present invention recovers and accumulates the kinetic energy of a vehicle that is wasted and wasted by friction during braking in compressed air, and converts the braking energy accumulated in compressed air into a rotational force necessary for acceleration to accelerate the acceleration energy. The present invention aims to provide a regenerative braking device for a vehicle that can improve fuel efficiency by increasing the energy efficiency of the vehicle by reducing the load on the engine.

또한, 제동에너지를 압축공기로 전환하여 회수하고, 회수된 압축공기를 회력력으로 전환하도록 하는 차량의 회생 제동 장치의 구조를 간소화하고자 한다.
In addition, it is intended to simplify the structure of the regenerative braking apparatus for a vehicle which converts the braking energy into compressed air and recovers it, and converts the recovered compressed air into a rotating force.

상기 목적을 달성하기 위한 차량의 회생 제동 장치는,The regenerative braking device for a vehicle for achieving the above object,

청구항 1과 같이, 차륜에 연결되어 회전하는 차축과; 상기 차축의 회전력을 전달 및 차단하는 클러치와; 상기 클러치와 연결된 스크롤 압축기/팽창기와; 상기 스크롤 압축기/팽창기와 연통하여 압축공기를 저장하는 압축공기탱크와; 상기 스크롤 압축기/팽창기와 압축공기탱크 사이에 설치되어 압축공기의 이동을 제어하는 솔레노이드 밸브와; 상기 클러치와 솔레노이드 밸브와 연결되어 이를 제어하는 ECU를 포함하도록 구성되어,An axle connected to the wheel and rotating as in claim 1; A clutch for transmitting and blocking rotational force of the axle; A scroll compressor / expander associated with the clutch; A compressed air tank in communication with the scroll compressor / expander for storing compressed air; A solenoid valve installed between the scroll compressor / expander and the compressed air tank to control movement of the compressed air; It is configured to include an ECU connected to and control the clutch and the solenoid valve,

제동시, 차축의 회전력을 전달받아 스크롤 압축기/팽창기를 구동하여 압축공기를 압축공기탱크에 저장하도록 하고,When braking, it receives the rotational force of the axle to drive the scroll compressor / expander to store the compressed air in the compressed air tank,

가속시, 압축공기탱크의 압축공기로 스크롤 압축기/팽창기를 구동시켜 차축에 회전력을 전달하도록 이루어짐을 특징으로 한다.When accelerating, it is characterized in that it is made to transmit the rotational force to the axle by driving the scroll compressor / expander with the compressed air of the compressed air tank.

상기 클러치와 스크롤 압축기/팽창기 사이에는 변속기가 더 설치될 수 있으며, 상기 변속기는 ECU와 연결되고, 상기 ECU는 차량속도(Vehicle Speed)를 감지하여 설정된 계산식에 의하여 차축의 회전속도를 산축하여 스크롤 압축기/팽창기가 적절한 회전수에서 작동되도록 변속기의 기어비와 회전방향(제동시에는 정방향, 가속시에는 역방향)을 조절하도록 한다.A transmission may be further installed between the clutch and the scroll compressor / expander, wherein the transmission is connected to the ECU, and the ECU detects the vehicle speed and compresses the rotational speed of the axle according to a set formula to scroll the compressor. Adjust the gear ratio and the direction of rotation (forward when braking and reverse when accelerating) so that the inflator is operated at the proper speed.

상기 ECU는, 제동신호시 클러치를 연결하고, 솔레노이드밸브를 개방하여 차축의 회전력이 스크롤 압축기/팽창기에 전달되도록 함으로써 스크롤 압축기/팽창기가 압축공기를 생성하고, 상기 압축공기는 압축공기탱크에 저장되며, 가속신호시 클러치를 연결하고 솔레노이드밸브를 조작하여 압축공기탱크의 압축공기가 스크롤 압축기/팽창기에 공급되도록 함으로써 스크롤 압축기/팽창기가 회전력을 발생시키고, 상기 회전력은 차축에 전달되도록 한다.The ECU connects the clutch upon the braking signal, opens the solenoid valve so that the rotational force of the axle is transmitted to the scroll compressor / expander, so that the scroll compressor / expander generates compressed air, and the compressed air is stored in the compressed air tank. When the acceleration signal is connected, the clutch is connected and the solenoid valve is operated so that the compressed air of the compressed air tank is supplied to the scroll compressor / expander, so that the scroll compressor / expander generates a rotational force, and the rotational force is transmitted to the axle.

상기 ECU는, 압축공기탱크에 설치된 압력센서로 압력을 측정하고, 설정압력 범위의 이상 또는 이하일 경우에는 솔레노이드밸브를 닫고, 클러치를 차단한다.The ECU measures the pressure with a pressure sensor installed in the compressed air tank, and closes the solenoid valve and shuts off the clutch when it is above or below the set pressure range.

상기 클러치는 전자식 클러치를 사용한다.
The clutch uses an electronic clutch.

상기와 같이 이루어진 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치는 제동에너지를 스크롤 압축기/팽창기를 이용하여 압축공기로 전환시켜 저장하고, 상기 압축공기 상태로 저장된 제동에너지를 스크롤 압축기/팽창기를 이용하여 회전력으로 전환시켜 차량의 가속시 보조적인 가속에너지로 사용하도록 함으로써 차량의 연비를 대폭 향상시키고, 배출가스를 줄여 대기오염을 줄일 수 있다. The regenerative braking apparatus for a vehicle using the scroll compressor / expander as described above converts the braking energy into compressed air using the scroll compressor / expander and stores the braking energy stored in the compressed air using the scroll compressor / expander. By converting the rotational force to be used as auxiliary acceleration energy when the vehicle is accelerated, the fuel economy of the vehicle can be greatly improved, and the emission can be reduced to reduce air pollution.

또한, 기존의 회생 제동 장치에 비하여 그 구조가 간소하여 내구성이 좋고, 유지보수가 용이하며, 설치비용이 저렴할 뿐 아니라 차량 연비가 더욱 향상되는 장점을 가지고 있다.In addition, compared with the conventional regenerative braking device, the structure is simple and durable, easy to maintain, low installation cost and has the advantage of further improved vehicle fuel economy.

즉, 본 발명인 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치의 기계적인 주요 부분은 스크롤 기구, 압축공기저장 탱크, 클러치 및 변속기 등 3가지 핵심부품으로만 구성되기 때문에 종래의 타 기술에 비해 단순한 구조를 가지고 있으며, 제어 부분에서도 ECU에서는 주로 브레이크, 엑셀레이터, 차량속도 신호 데이터를 중심으로 제어가 이루어지기 때문에 전자제어도 단순한 로직으로 운영이 가능하다. 이와 같이 시스템 구성이 전체 기존 차량의 회생 제동 장치의 구조를 간소화하여 현재의 상당한 고가의 회생 제동 장치 가격을 낮출 수 있다. 또한, 기술의 난이도에 있어서도 스크롤 기구, 압축공기 저장탱크 및 클러치 및 변속기 등 기계적인 핵심부품들은 이미 완성된 기술들이어서 기술적 난제는 거의 없다고 할 수 있으며, 특히, 스크롤 기구는 왕복동 기구에 비해 흡입밸브 및 배기밸브가 필요 없고 직선운동을 회전운동으로 전환하는 부분이 필요 없어 작동 메커니즘이 간단하여 구조가 단순하다.That is, the mechanical main part of the regenerative braking device of the vehicle using the scroll compressor / expander of the present invention is composed of only three key parts such as a scroll mechanism, a compressed air storage tank, a clutch, and a transmission, so that the structure is simpler than other conventional technologies. In the control part, the ECU mainly controls brake, accelerator, and vehicle speed signal data, so electronic control can be operated with simple logic. As such, the system configuration simplifies the structure of the regenerative braking system of the entire existing vehicle, thereby lowering the price of the presently expensive regenerative braking system. In addition, even in the difficulty of the technology, the mechanical components such as the scroll mechanism, the compressed air storage tank, the clutch and the transmission are already completed technologies, so there are few technical difficulties. In particular, the scroll mechanism has a suction valve in comparison with the reciprocating mechanism. And since there is no need for an exhaust valve and a part for converting linear motion into rotational motion, the operation mechanism is simple and the structure is simple.

본 발명에 이용되는 스크롤 압축기/팽창기는 1개의 부품으로 압축기 기능과 팽창기 기능인 2가지 기능을 동시에 함으로써 시스템 구조의 간소화가 가능하며, 저렴한 비용으로 제작이 가능함으로 낮은 가격으로 회생 제동 장치 적용이 가능하다.
The scroll compressor / expander used in the present invention can simplify the system structure by simultaneously performing two functions of a compressor function and an expander function in one part, and can be manufactured at low cost, so that a regenerative braking device can be applied at a low price. .

도 1은 본 발명의 실시예를 나타낸 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예인 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치의 제동시 상태를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예인 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치의 가속시 상태를 나타낸 개략도.1 is a schematic diagram of a regenerative braking apparatus for a vehicle using a scroll compressor / expander showing an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the braking state of the regenerative braking apparatus of a vehicle using a scroll compressor / expander which is an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic diagram showing an acceleration state of the regenerative braking device of a vehicle using a scroll compressor / expander which is an embodiment of the present invention.

첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

본 발명인 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치는 도 1과 같이 차량의 엔진의 동력을 전달받아 구동하는 차륜(11)을 포함하는 차축(10)으로부터 제동시 제동에너지를 압축공기 전환하여 저장하고, 압축공기 상태로 저장된 제동에너지를 이용하여 가속시 보조 회전력으로 전환하여 공급함으로써 차량의 초기구동부하를 감축시켜 차량의 연비를 개선하고, 이로 인하여 에너지(연료) 소비를 줄이고, 대기 환경오염을 예방하도록 한다.
The regenerative braking device for a vehicle using the scroll compressor / expander according to the present invention stores and converts the braking energy when the braking energy is braked from the axle (10) including the wheel (11) for driving by receiving the power of the engine of the vehicle as shown in FIG. In addition, by using the braking energy stored in the compressed air state, it converts to supplementary rotational force when accelerating to reduce the initial driving load of the vehicle to improve the fuel efficiency of the vehicle, thereby reducing energy consumption and reducing air pollution. Prevent it.

도 1과 같이 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치는, 차륜(11)에 연결되어 회전하는 차축(10)과, 상기 차축(10)의 회전력을 전달 및 차단하는 클러치(20)와, 상기 클러치(20)와 동력이 전달되도록 연결되고, 회전속도를 변환시키는 변속기(30)와, 상기 변속기(30)와 연결되어 제동에너지를 압축공기로 전환하거나 또는 압축공기를 회전력으로 전환하는 스크롤 압축기/팽창기(40)와, 상기 스크롤 압축기/팽창기(40)와 연통하도록 설치되어 압축공기를 저장하는 압축공기탱크(50)와, 상기 스크롤 압축기/팽창기(40)와 압축공기탱크(50) 사이에 설치되어 연통하도록 설치되는 연통관 상에 압축공기의 이동을 제어하는 솔레노이드 밸브(60)와, 상기 클러치(20)와 변속기(30)와 솔레노이드 밸브(60)와 연결되어 이를 제어하는 ECU(70)를 포함하도록 구성된다.The regenerative braking apparatus for a vehicle using a scroll compressor / expander as shown in FIG. 1 includes an axle 10 connected to a wheel 11 to rotate, a clutch 20 to transmit and block a rotational force of the axle 10, A transmission 30 connected to the clutch 20 so as to transmit power, and a transmission compressor for converting rotational speed, and a scroll compressor connected to the transmission 30 to convert braking energy to compressed air or to convert compressed air to rotational force. / Between the expander (40), the compressed air tank (50) installed in communication with the scroll compressor / expander (40) for storing compressed air, and between the scroll compressor / expander (40) and the compressed air tank (50). The solenoid valve 60 for controlling the movement of the compressed air on the communication tube is installed and installed to communicate with, the clutch 20, the transmission 30 and the ECU 70 for controlling it connected to the solenoid valve 60 It is configured to include.

이와 같이 구성되는 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치는, 제동시, 차축(10)의 회전력을 전달받아 스크롤 압축기/팽창기(40)를 구동하여 압축공기를 압축공기탱크(50)에 저장하도록 하고, 가속시, 압축공기탱크(50)의 압축공기로 스크롤 압축기/팽창기(40)를 구동시켜 차축(10)에 회전력을 전달하도록 이루어진다.
The regenerative braking apparatus for a vehicle using the scroll compressor / expander configured as described above receives the rotational force of the axle 10 when braking and drives the scroll compressor / expander 40 to store the compressed air in the compressed air tank 50. In the case of acceleration, the scroll compressor / expander 40 is driven by the compressed air of the compressed air tank 50 to transmit rotational force to the axle 10.

상기 클러치(20)는 보통 전자식 클러치가 사용되며, ECU(전자제어장치, 70)에 의하여 제어되어 동력을 전달하거나 차단하게 된다.The clutch 20 is usually an electronic clutch, and is controlled by the ECU (electronic control device) 70 to transmit or cut power.

즉, 제동을 하기 위하여 브레이크 장치의 작동시나 또는 가속을 위하여 엑슬레이터의 작동시 클러치(20)는 ECU(전자제어장치, 70)의 신호를 받아 동력이 전달되도록 연결되며, 그 외에는 클러치(20)는 동력의 전달을 차단한다.
That is, the clutch 20 is connected to receive power from the ECU (electronic control device) 70 when the brake device is operated for braking or the accelerator is operated for acceleration, and the clutch 20 is otherwise transmitted. Cuts off the transmission of power.

상기 변속기(30)는 차축(10)으로부터 전달되는 동력전달 축의 회전수를 변환하여 스크롤 압축기/팽창기(40)에 전달하는 것으로, 스크롤 압축기/팽창기(40)의 작동시 ECU(70)는 차량속도(Vehicle Speed)를 감지하여 변속기(30)의 기어비를 조절하여 축의 회전수를 적당하게 변환하여 스크롤 압축기/팽창기(40)에 전달하도록 한다.
The transmission 30 converts the rotational speed of the power transmission shaft transmitted from the axle 10 to the scroll compressor / expander 40, and when the scroll compressor / expander 40 is operated, the ECU 70 controls the vehicle speed. (Vehicle Speed) is sensed to adjust the gear ratio of the transmission 30 to appropriately convert the number of revolutions of the shaft to be delivered to the scroll compressor / expander 40.

상기 스크롤 압축기/팽창기(40)는 제동시에는 제동에너지를 압축공기로 전환하며, 가속시에는 압축공기를 이용하여 가속시 보조 회전력으로 이용될 있도록 회전력(회전운동력)으로 전환하는 것으로, 도 2와 같이 제동시에는 변속기(30)에서 적당한 회전수로 변환하여 전달되는 회전력으로 스크롤 압축기/팽창기(40)는 구동하여 압축공기를 생성하여 압축공기탱크(50)에 공급하여 저장되도록 하고, 도 3과 같이 가속시에는 스크롤 압축기/팽창기(40)는 압축공기탱크(50)로부터 압축공기를 공급받아 회전력을 발생시켜 차축(10)에 전달하여 보조 회전력으로 사용하도록 한다.
여기서, 상기 스크롤 압축기/팽창기(Scroll Compressor / Expander)는 압축기 기능과 팽창기 기능인 2가지 기능을 가지는 단일품(압축기-팽창기 겸용)이다. 즉, 스크롤 압축기/팽창기(Scroll Compressor / Expander)는 압축기로 작동시에는 대기중의 공기를 흡입하여 압축한 후 고압의 공기를 토출시키고, 역으로 고압의 공기가 들어가면 역회전하면서 압축공기를 팽창시키면서 동력을 발생시키는 작동원리를 가진다.
The scroll compressor / expander 40 converts braking energy into compressed air during braking, and converts the braking energy into rotating force (rotational kinetic force) so as to be used as an auxiliary rotational force during acceleration by using compressed air. As shown in FIG. 3 and the scroll compressor / expander 40 is driven to generate the compressed air by supplying the compressed air to the compressed air tank 50 at the time of braking. Likewise, during acceleration, the scroll compressor / expander 40 receives compressed air from the compressed air tank 50 to generate rotational force and transmit the rotational force to the axle 10 for use as an auxiliary rotational force.
Here, the scroll compressor / expander is a single product (compressor-expander combined) having two functions, a compressor function and an expander function. In other words, when the scroll compressor / expander is operated as a compressor, the scroll compressor / expander inhales and compresses the air in the atmosphere and then discharges the high pressure air. It has a working principle that generates power.

상기 솔레노이드밸브(60)는 ECU(70)의 신호를 받아 제동시에는 스크롤 압축기/팽창기(40)에서 생성된 압축공기가 압축공기탱크(50)로 이동하여 저장되도록 하고, 가속시에는 압축공기탱크(50)의 압축공기가 스크롤 압축기/팽창기(40)로 이동하도록 하여 상기 스크롤 압축기/팽창기(40)가 회전력(회전운동력)을 생성하도록 한다.
The solenoid valve 60 receives the signal from the ECU 70 to allow the compressed air generated by the scroll compressor / expander 40 to be moved to and stored in the compressed air tank 50 when braking, and at the time of acceleration, the compressed air tank. The compressed air of 50 is moved to the scroll compressor / expander 40 so that the scroll compressor / expander 40 generates a rotational force (rotational motion force).

상기 압축공기탱크(50)에는 안전을 위하여 탱크의 압력을 감지하는 압력센서(51)와, 압력변(52)이 설치되며, 상기 압력센서(51)는 ECU(70)와 연결되고, 상기 ECU(70)는 압력센서(51)에서 측정된 압력이 설정압력 이상으로 올라갈 경우에는 솔레노이드밸브(60)를 닫아 더 이상 압축공기가 공급되지 않도록 하는 동시에 클러치(20)를 차단하여 스크롤 압축기/팽창기(40)에서 압축공기가 생성되지 않도록 한다.
The compressed air tank 50 is provided with a pressure sensor 51 for detecting the pressure of the tank for safety, and a pressure valve 52, the pressure sensor 51 is connected to the ECU 70, the ECU When the pressure measured by the pressure sensor 51 rises above the set pressure, the solenoid valve 60 is closed so that the compressed air is no longer supplied, and the clutch 20 is blocked to block the scroll compressor / expander. 40) do not produce compressed air.

상기 ECU(전자제어장치, 70)는 클러치(20), 변속기(30), 솔레노이드밸브(60)와 전기적으로 연결되어 각각 제어하는 것으로, 상기 ECU(전자제어장치, 70)는 제동신호와 가속신호와 차량속도(Vehicle Speed)와, 압축공기탱크(50)의 압력센서(51) 신호의 정보에 의하여 클러치(20), 변속기(30), 솔레노이드밸브(60)를 제어한다.The ECU (electronic control device) 70 is electrically connected to the clutch 20, the transmission 30, the solenoid valve 60 to control each, the ECU (electronic control device, 70) is a braking signal and an acceleration signal And the clutch 20, the transmission 30, and the solenoid valve 60 based on the vehicle speed and the information of the signal of the pressure sensor 51 of the compressed air tank 50.

상기 ECU(전자제어장치, 70)는 압력센서가 설정된 하한값 이하일 경우에는 가속페달 신호를 받더라도 클러치를 차단하여 스크롤 압축기/팽창기(40)가 작동되지 않도록 하여, 팽창기가 충분한 성능을 발휘할 수 있는 압력 수준까지 공기가 압축공기탱크(50)에 저장될 수 있도록 한다. 압력센서가 상한값 이상일 경우에는 압축공기탱크(50)에 저장되어 있는 압축공기를 압력변(52)을 통해 외부로 일부를 배출하여 압축공기탱크(50)의 안정성을 확보한다.
When the ECU (electronic control device) 70 is below the set lower limit value, even if the accelerator pedal signal is received, the clutch shuts off the clutch so that the scroll compressor / expander 40 does not operate, and thus the pressure level at which the expander can exhibit sufficient performance. Until the air can be stored in the compressed air tank (50). When the pressure sensor is higher than the upper limit value, the compressed air stored in the compressed air tank 50 is discharged to the outside through the pressure valve 52 to secure the stability of the compressed air tank 50.

이와 같이 이루어진 본 발명의 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치의 작동상태를 설명하면,Referring to the operating state of the regenerative braking device of the vehicle using the scroll compressor / expander of the present invention made as described above,

도 2 참조,See FIG. 2,

제동시를 알리는 브레이크페달 작동신호가 ECU(70)에 전달되면,When the brake pedal operation signal informing the braking time is transmitted to the ECU 70,

상기 ECU(70)는 클러치(20)를 연결하고, 차량속도(Vehicle Speed)에 따라 변속기(30)로 회전수를 변환시켜 적절한 회전속도로 스크롤 압축기/팽창기(40)를 구동시켜 압축공기를 생성하고, 생성된 압축공기는 솔레노이드밸브(50)를 통해 압축공기탱크(50)에 저장된다.The ECU 70 connects the clutch 20, converts the rotation speed into the transmission 30 according to the vehicle speed, and drives the scroll compressor / expander 40 at an appropriate rotation speed to generate compressed air. And, the generated compressed air is stored in the compressed air tank 50 through the solenoid valve (50).

도 3 참조, See FIG. 3,

가속을 알리는 엑셀레이터 작동신호가 ECU(70)에 전달되면,When the accelerator operation signal indicating the acceleration is transmitted to the ECU 70,

상기 ECU(70)는 솔레노이드밸브(50)를 열어 압축공기탱크(50)가 스크롤 압축기/팽창기(40)에 공급되도록 하고, 상기 스크롤 압축기/팽창기(40)에 공급된 압축공기는 스크롤 압축기/팽창기(40)를 구동시켜 회전력을 인출하고, 인출된 회전력은 변속기(30)에서 적당한 회전수로 변환되어 클러치(20)로 연결된 차축(10)에 전달되어 가속에 필요한 보조 에너지로 사용된다.
The ECU 70 opens the solenoid valve 50 so that the compressed air tank 50 is supplied to the scroll compressor / expander 40, and the compressed air supplied to the scroll compressor / expander 40 is a scroll compressor / expander The driving force 40 is driven to draw out the rotational force, and the extracted rotational force is converted into an appropriate rotational speed in the transmission 30 and transmitted to the axle 10 connected to the clutch 20 to be used as an auxiliary energy required for acceleration.

이와 같은 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치는 그 구성이 간단하고, 유지보수가 간편하며, 신뢰성을 가질 수 있음으로, 엔진과 같은 동력발생장치를 탑재하여 이동하는 차량과 같은 운송수단장치에 널리 이용될 수 있다. Such a regenerative braking device for a vehicle using a scroll compressor / expander may have a simple configuration, easy maintenance, and reliability, and thus, a vehicle device such as a vehicle moving with a power generating device such as an engine. It can be widely used in.

또한, 제작되는 차량뿐만 아니라 운행되고 있는 차량에도 설치 및 적용이 가능하다.
In addition, it is possible to install and apply to the vehicle being operated as well as the vehicle being manufactured.

10 : 차축 20 : 클러치
30 : 변속기 40 : 스크롤 압축기/팽창기
50 : 압축공기탱크 60 : 솔레노이드밸브
70 : ECU10: axle 20: clutch
30: transmission 40: scroll compressor / expander
50: compressed air tank 60: solenoid valve
70: ECU

Claims (5)

차륜(11)에 연결되어 회전하는 차축(10)과; 상기 차축(10)의 회전력을 전달 및 차단하는 클러치(20)와; 상기 클러치(20)와 연결된 스크롤 압축기/팽창기(40)와; 상기 스크롤 압축기/팽창기(40)와 연통하여 압축공기를 저장하는 압축공기탱크(50)와; 상기 스크롤 압축기/팽창기(40)와 압축공기탱크(50) 사이에 설치되어 압축공기의 이동을 제어하는 솔레노이드 밸브(60)와; 상기 클러치(20)와 솔레노이드 밸브(60)와 연결되어 이를 제어하는 ECU(70)를 포함하도록 구성되어,
제동시, 차축(10)의 회전력을 전달받아 스크롤 압축기/팽창기(40)를 구동하여 압축공기를 압축공기탱크(50)에 저장하도록 하고, 가속시, 압축공기탱크(50)의 압축공기로 스크롤 압축기/팽창기(50)를 구동시켜 차축(10)에 회전력을 전달하도록 이루어지며,
상기 클러치(20)와 스크롤 압축기/팽창기(40) 사이에는 변속기(30)가 더 설치되며, 상기 변속기(30)는 ECU(70)와 연결되고, 상기 ECU(70)는 차량속도(Vehicle Speed) 신호와 브레이크 및 가속페달 신호를 받아 차축(10)의 회전속도를 계산하여 스크롤 압축기/팽창기(40)가 작동되도록 변속기(30)의 기어비 및 회전방향을 조절하며,
상기 ECU(70)는, 제동신호시 클러치(20)를 연결하여 차축(10)의 회전력이 스크롤 압축기/팽창기(40)에 전달되도록 함으로써 스크롤 압축기/팽창기(40)가 압축공기를 생성하고, 상기 압축공기는 압축공기탱크(50)에 저장되며, 가속신호시 솔레노이드밸브(60)를 조작하여 압축공기탱크(50)의 압축공기가 스크롤 압축기/팽창기(40)에 공급되도록 함으로써 스크롤 압축기/팽창기(40)가 회전력을 발생시키고, 상기 회전력은 차축(10)에 전달되며,
상기 ECU(70)는, 압축공기탱크(50)에 설치된 압력센서(51)로 압력을 측정하고, 설정압력 범위의 이상 또는 이하일 경우에는 솔레노이드밸브(60)를 닫고, 클러치(20)를 차단되며,
상기 클러치(20)는 전자식 클러치임을 특징으로 하는 스크롤 압축기/팽창기를 이용한 차량의 회생 제동 장치.An axle 10 connected to the wheel 11 and rotating; A clutch 20 for transmitting and blocking a rotational force of the axle 10; A scroll compressor / expander 40 connected to the clutch 20; A compressed air tank (50) communicating with the scroll compressor / expander (40) for storing compressed air; A solenoid valve 60 installed between the scroll compressor / expander 40 and the compressed air tank 50 to control movement of the compressed air; It is configured to include an ECU 70 connected to the clutch 20 and the solenoid valve 60 to control it,
When braking, the rotational force of the axle 10 is transmitted to drive the scroll compressor / expander 40 to store the compressed air in the compressed air tank 50. During acceleration, the compressed air of the compressed air tank 50 is scrolled. It is made to transmit a rotational force to the axle 10 by driving the compressor / expander 50,
A transmission 30 is further installed between the clutch 20 and the scroll compressor / expander 40, the transmission 30 is connected to the ECU 70, and the ECU 70 is a vehicle speed. The gear ratio and rotation direction of the transmission 30 are adjusted to operate the scroll compressor / expander 40 by calculating the rotation speed of the axle 10 by receiving the signal and the brake and accelerator pedal signals.
The ECU 70 connects the clutch 20 to the brake compressor so that the rotational force of the axle 10 is transmitted to the scroll compressor / expander 40 so that the scroll compressor / expander 40 generates compressed air. Compressed air is stored in the compressed air tank (50), by operating the solenoid valve 60 in the acceleration signal so that the compressed air of the compressed air tank (50) is supplied to the scroll compressor / expander (40) scroll compressor / expander ( 40 generates a rotational force, the rotational force is transmitted to the axle 10,
The ECU 70 measures the pressure with a pressure sensor 51 installed in the compressed air tank 50, and closes the solenoid valve 60 and shuts off the clutch 20 when the pressure sensor 51 is above or below the set pressure range. ,
The clutch 20 is a regenerative braking device for a vehicle using a scroll compressor / expander, characterized in that the electronic clutch. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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