KR101236333B1 - 차량용 에어컨 시스템 - Google Patents

Abstract

차량용 에어컨 시스템의 압축기를 엔진이 아닌 모터를 이용하는 구동하는 차량용 에어컨 시스템이 개시되어 있다. 차량용 에어컨 시스템은 냉매를 압축하기 위한 압축기를 포함하는 차량용 에어컨 시스템에 있어서, 상기 압축기를 구동하기 위한 모터; 상기 모터에 전원을 공급하기 위한 보조 전원; 및 상기 보조 전원을 이용하여 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 에어컨 시스템{Aircondition System For Vehicle}

본 발명의 차량용 에어컨 시스템에 관한 것으로, 특히 차량용 에어컨 시스템의 압축기를 엔진이 아닌 모터를 이용하는 구동하는 차량용 에어컨 시스템에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 차량용 에어컨 시스템의 냉동 사이클을 설명하기 위한 요부 구성도가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 차량용 에어컨의 냉동 싸이클은 도시되지 않은 차량의 엔진룸 등에 설치되는데, 냉매를 고온, 고압으로 압축하는 압축기(10)와, 압축된 냉매를 응축하는 응축기(20)와, 응축기(20)를 통과한 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브(30) 및 팽창 밸브(30)를 통과한 냉매를 상온의 공기와 열 교환을 이루며 주위의 잠열을 빼앗아 증발하는 증발기(40)로 구비된다.

또, 증발기(40)와 인접된 적당한 곳에는 상온의 공기를 증발기(40) 측으로 불어 넣는 블로워 팬(50)이 구비된다. 도면중 미설명부호 '60'은 리퀴드 탱크이다. 따라서, 팽창밸브(30)를 통하여 증발기(40)의 내측으로 유입된 저온 저압의 냉매는 브로워 팬(50)에 의해 공급되는 공기와 열 교환을 이루며 증발되는 과정에서 저온의 공기로 되고, 저온의 공기는 도시되지 않은 경로를 통해 차내로 공급되며 실내를 냉각하게 된다.

통상적으로, 현재의 차량 에어컨의 에너지 공급방식은 에어컨의 핵심 부품중의 하나로 가장 많은 전기를 소비하는 에어컨 컴프레서(압축기)는 엔진의 힘으로 가동시키고 있으며, 콘덴서 팬, 기화기(Evaporator) 등과 같이 많은 전기를 요구하지 않는 부품은 발전기가 발전한 전기로 가동시키는 방식으로 공급하는 시스템으로 설계되어 있다.

자동차 내부의 모든 에너지는 엔진 내의 타이밍 벨트부터 시작해서, 파워스테어링 벨트, 팬 벨트, 발전기 벨트, 에어컨 벨트, 등등의 다수의 벨트를 통하여 동력을 전달한다. 그 중의 하나인 에어컨 벨트가 바로 압축기와 엔진을 연결하는 벨트로서 이 벨트를 통해 엔진에서 발생하는 힘의 일부를 에어컨 압축기에 전달하여 차량용 에어컨 시스템에 에너지를 제공하는 것이 현재의 시스템이다.

압축기 내부에는 클러치가 있어 클러치의 조작을 통해, 이 벨트의 회전력으로 압축기가 가동되게 할 수도 있으며, 압축기와 상관없이 벨트만 겉돌게 할 수도 있게 설계되기도 한다.

자동차 운전 시 에어컨을 켜는 순간에 벨트의 회전력이 압축기에 걸리게 되고 이 벨트를 회전시키는 데에는 보다 많은 힘이 필요하게 된다. 그 결과 에어컨을 켜지 않을 때보다 상대적으로 엔진출력이 떨어지게 되고, 그 결과로 엑셀을 보다 깊게 밟지 않으면 원하는 속도를 낼 수 없게 된다. 엑셀을 깊게 밟으면 밟을수록 연료소비는 많아지게 되고 그만큼 연비는 떨어지게 되는 시스템이 현재의 자동차 에어컨 시스템이다.

보고에 따르면, 상기 압축기(10)는 차량 엔진에 의해 구동되어, 차량의 운행 중 작동시 엔진 힘의 대략 10% 정도를 소모하며, 실제로 300마력 정도의 차량을 운전시 에어콘을 가동하게 되는 경우 대략 60마력 정도의 에너지가 에어컨 가동에 소모되기 때문에 연비 악화문제가 개선될 필요가 있다.

이에, 본 발명은 상술한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 연비를 개선할 수 있는 새로운 차량용 에어컨 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 에어컨 시스템은 냉매를 압축하기 위한 압축기를 포함하는 차량용 에어컨 시스템에 있어서, 상기 압축기를 구동하기 위한 모터; 상기 모터에 전원을 공급하기 위한 보조 전원; 및 상기 보조 전원을 이용하여 상기 모터의 구동을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 전원은 상기 컨트롤러의 제어하에 차량의 발전기로부터 발생되는 전기에 의해 충전된다. 상기 컨트롤러는 상기 모터를 PWM 방식으로 제어하며, 상기 모터는 BLDC(Brushless Direct Current) 모터를 포함한다.

본 발명에 의하면, 차량의 에어컨 시스템에 있어서 에어컨 압축기 구동용 전용 모터와 전용 보조 배터리를 이용하여 에어컨 가동 시 발생하는 연비의 악화를 개선할 수 있다. 또한, 향후 수소 및 전기 자동차의 대중화를 대비하여 전기 시스템의 활용도를 향상시킬 수 있으며, 연비의 향상에 따른 차량의 배기량을 줄일 수 있어 이산화탄소 발생을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 차량용 에어컨 시스템의 냉동 사이클을 설명하기 위한 요부 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 에어컨 시스템의 요부 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 에어컨 시스템을 나타낸 요부 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 에어컨 시스템은 압축기(207)를 구동하기 위한 모터(206), 상기 모터(206)에 전원을 공급하기 위한 보조 전원(205), 및 상기 보조 전원(205)을 이용하여 상기 모터(206)의 구동을 제어하기 위한 컨트롤러(202)를 포함한다.

실시 예에 따라서는, 상기 컨트롤러(202)는 상기 모터(206)를 PWM 방식으로 제어한다. 또한, 상기 모터(206)는 BLDC(Brushless Direct Current) 모터이다.

상기 보조 전원(205)은 상기 컨트롤러(202)의 제어하에 차량의 발전기(203)로부터 발생되는 전기에 의해 충전된다. 차량의 발전기(203)는 스위치의 제어에 의해 주 배터리와 보조 베터리에 충전하도록 제어기에 의해 제어된다. 이를 본 발명의 실시예에서는 주 배터리와 모조 배터리의 잔량을 감지하여 컨트롤러(202)에 이를 통지하는 센서 수단(미도시)을 더 포함할 수도 있다.

상기 구성에서, 차량의 운전자가 에어컨 스위치(도시하지 않음)를 온시키면, 상기 컨트롤러(202)는 상기 스위치로부터의 온 신호에 따라, 에어컨을 구동시키기 위해 에어컨 시스템의 블로워 팬(도시하지 않음)을 가동시켜, 차량 내부에 냉각된 공기를 공급한다.

한편, 상기 냉매를 압축하기 위해 상기 컨트롤러(202)는 상기 압축기(207)를 구동시키기 위해, 상기 보조 배터리(205)의 전원을 사용하여 상기 BLD 모터(206)를 가동시킨다. 상기 컨트롤러(202)는 상기 BLD 모터(206)의 회전력을 제어하기 위해 PWM 방식을 이용하여 상기 BLD 모터(206)의 회전 속도를 제어한다.

따라서, 상기 구성에 의하면, 기존 차량의 구조적인 변경 없이 적용이 가능하며, 에어컨 시스템의 압축기(207)의 상태를 계측하고, 계측 결과에 따라 BLDC 모터(206)를 제어할 수 있다. 또한, 주 배터리(204)와는 별도로 압축기(207) 구동을 위해 보조 배터리(205)를 채용함으로써, 주 배터리(204)에 과부하나 과방전을 방지할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이런 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10, 207: 압축기 20: 응축기
30: 팽창 밸브 40: 증발기
50:블로워 팬 60: 리퀴드 탱크
201: 엔진 202: 컨트롤러
203: 발전기 204: 주 배터리
205: 보조 배터리 206: BLD 모터

Claims (5)

1. 냉매를 압축하기 위한 압축기를 포함하는 차량용 에어컨 시스템에 있어서,
   차량 구동시 에너지를 생성하는 발전기;
   상기 발전기에 의해 생성된 에너지에 의해 충전되고, 차량 구동시에 필요한 에너지를 공급하는 주 배터리;
   상기 압축기를 구동하기 위한 모터;
   상기 모터에 전원을 공급하기 위한 보조 배터리;
   상기 주 배터리 및 보조 배터리의 에너지 잔량을 체크하기 위한 센싱 수단; 및
   상기 주 배터리 및 보조 배터리의 에너지 공급을 제어하기 위한 컨트롤러를 포함하고,
   
   상기 컨트롤러는 에어콘의 구동시 필요한 에너지를 상기 보조 배터리로부터 상기 모터로 공급하도록 동작하고,
   
   상기 주 배터리 및 보조 배터리는 상기 센싱 수단으로부터의 센싱 결과에 기반하여 상기 컨트롤러가 상기 발전기를 스위칭 제어하여 선택적으로 충전되는 것을 특징으로 하는 차량용 에어컨 시스템.
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