KR101352850B1 - 냉동 탑차용 인버터 시스템 및 그 인버터 시스템을 구비하는 냉동 탑차 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉동 탑차용 인버터 시스템 및 그 인버터 시스템을 구비하는 냉동 탑차에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 냉동시스템을 구동하는 기능과 냉동 탑차의 엔진의 시동을 거는 기능을 함께 구비하여 시동모터를 제거할 수 있으므로 차량 제작비를 감소시킬 수 있고 전력 변환 효율을 향상시켜 차량의 연비를 개선할 수 있는 냉동 탑차용 인버터 시스템 및 그 인버터 시스템을 구비하는 냉동 탑차에 관한 것이다.

Description

냉동 탑차용 인버터 시스템 및 그 인버터 시스템을 구비하는 냉동 탑차{Inverter system for refrigerated vehicle and refrigerated vehicle having the inverter system}
본 발명은 냉동 탑차용 인버터 시스템 및 그 인버터 시스템을 구비하는 냉동 탑차에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 냉동시스템을 구동하는 기능과 냉동 탑차의 엔진의 시동을 거는 기능을 함께 구비하여 시동모터를 제거할 수 있으므로 차량 제작비를 감소시킬 수 있고 전력 변환 효율을 향상시켜 차량의 연비를 개선할 수 있는 냉동 탑차용 인버터 시스템 및 그 인버터 시스템을 구비하는 냉동 탑차에 관한 것이다.
식생활의 향상 및 다양화로 고품질의 식음료에 대한 요구가 증대되면서 인스턴트 식품, 육류, 냉동 생선, 채소류, 청과물 등의 저온유통이 날로 증가하고 하고 있으며 이러한 식음료의 운송을 위해 냉동시스템을 탑재한 냉동 탑차가 널리 사용되고 있다.
일반적으로 냉동 탑차는 차량의 엔진과 기계적으로 결합된 냉동 시스템을 이용하여 적재 공간의 온도를 제어하므로 온도제어가 용이하지 않고, 엔진의 효율이 떨어져 연비가 낮아지는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 엔진의 발전기 전압을 이용하여 냉각시스템을 구동함으로써, 엔진과 기계적으로 분리될 수 있는 인버터 시스템(한국등록특허:10-0465933, 명칭:냉동 차량용 냉동장치 제어장치)이 개발된바 있다.
도 1은 종래의 냉동 탑차용 인버터 시스템을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면 종래의 냉동 탑차용 인버터 시스템은 차량의 엔진(11)과 연결된 발전기(12)로부터 전압을 인가받아 배터리(14)를 충전하거나 배터리(14)의 전압을 냉동시스템(16)으로 공급하는 충전기(13) 및 상기 충전기를 제어하는 제어장치(15)를 포함하여 이루어진다.
또한, 종래의 냉동 탑차는 배터리(14)의 전원이 시동모터(18)로 공급되게 하는 시동스위치(17)를 포함하고, 상기 시동모터(18)는 상기 엔진의 시동을 거는 역할을 한다.
즉, 종래의 냉동 탑차용 인버터 시스템은 엔진(11)과 냉동시스템이 서로 기계적으로 분리되므로 엔진의 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
그러나, 종래의 냉동 탑차용 인버터 시스템은 발전기(12)에서 생성되는 전원을 단순히 배터리에 충전하거나 냉동 시스템(16)으로 공급하는 역할만을 하므로 차량의 제작 단가를 낮추거나 연비를 개선하는 효과가 없다.
본 발명자들은 냉동 탑차의 연비를 개선하고 제작 단가를 낮출 수 있으며, 전력변환효율을 향상시키고자 연구 노력한 결과, 시동모터를 구비하지 않고도 차량의 시동을 걸 수 있고, PFC 인버터로 기능하는 양방향 인버터를 구비하여 전력변환효율을 향상시킬 수 있는 냉동 탑차용 인버터 시스템 및 그 인버터 시스템을 구비하는 냉동 탑차의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 냉동 탑차의 제작 단가를 낮추고 전력변환효율을 향상시켜 차량의 연비를 개선할 수 있는 냉동 탑차용 인버터 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 인버터 시스템이 구비된 냉동 탑차를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 냉동 탑차에 구비되고 상기 냉동 탑차의 발전기의 전압을 냉동시스템의 모터로 공급함으로써 상기 냉동시스템이 작동되게 하는 냉동 탑차용 인버터 시스템으로써, 직류전압이 충전되거나 방전될 수 있는 DC링크; 상기 DC링크와 상기 발전기 사이에 연결되며, 상기 발전기의 교류전압을 정류하여 상기 DC링크를 충전하거나, 상기 DC링크의 직류전압을 교류로 변환하여 상기 발전기로 공급함으로써 상기 발전기가 회전하게 하는 양방향 인버터; 상기 DC링크와 상기 냉동시스템 사이에 연결되며, 상기 DC링크 전압을 교류전압으로 변환하여 상기 냉동시스템의 모터를 구동하는 냉동용 인버터; 및 상기 DC링크와 상기 냉동 탑차의 배터리와 연결되며, 상기 DC링크의 전압을 상기 배터리에 충전하거나 상기 배터리의 전압을 상기 DC링크에 충전하는 양방향 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 탑차용 인버터 시스템을 제공한다.
바람직한 실시 예에 있어서, 상기 양방향 인버터는 상기 발전기가 회전하게 하여 상기 발전기와 연결된 엔진을 기동시킴으로써 상기 엔진의 시동이 걸리게 한다.
바람직한 실시 예에 있어서, 상기 양방향 컨버터는 상기 엔진 시동시 부스트 컨버터로 동작하여 상기 배터리의 전압을 승압하여 상기 DC에 충전한다.
바람직한 실시 예에 있어서, 상기 양방향 인버터는 상기 발전기의 전압을 정류할 때, PFC 인버터(Power Factor Correction Inverter)로 동작한다.
바람직한 실시 예에 있어서, 상기 양방향 인버터의 입력단에 연결되고, 상기 DC링크 및 상기 배터리의 전원이 방전되었을 때, 외부의 상용전원을 입력받기 위한 외부 전원 입력단자가 더 포함된다.
또한, 본 발명은 상기 냉동 탑차용 인버터 시스템; 상기 인버터 시스템에 공급하기 위한 전원을 생성하는 발전기; 상기 발전기를 회전시켜 전원이 생성되게 하는 엔진; 및 상기 인버터 시스템에 의해 냉동동작을 하는 냉동시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 탑차를 더 제공한다.
바람직한 실시 예에 있어서, 상기 엔진의 시동을 걸기 위한 시동 모터가 구비되지 않고, 상기 인버터 시스템이 공급하는 전원에 의해 상기 발전기가 회전함으로써 상기 엔진의 시동이 걸리게 한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 냉동 탑차용 인버터 시스템 및 그 인버터 시스템을 구비하는 냉동 탑차에 의하면 엔진의 시동을 위한 별도의 시동모터 없이 인버터 시스템을 이용하여 시동을 걸 수 있으므로 냉동 탑차의 제작 단가를 낮출 수 있고, 기존의 시동모터는 때어내어 타 차량에 이용할 수 있으므로 매우 친환경적인 장점이 있다.
또한, 본 발명의 냉동 탑차용 인버터 시스템 및 그 인버터 시스템을 구비하는 냉동 탑차에 의하면 냉동 시스템이 직접 엔진과 기계적으로 연결되지 않고, 양방향 인버터가 PFC 정류를 이용하여 DC링크를 충전하므로 전력변환효율이 높아져 연비를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 냉동 탑차용 인버터 시스템 및 그 인버터 시스템을 구비하는 냉동 탑차에 의하면 배터리가 완전히 방전되더라도 외부의 상용전원을 인가받아 충전할 수 있으므로 배터리의 교체나 별도의 정격전압이 없는 환경에서도 엔진의 시동을 걸 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 냉동 탑차용 인버터 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉동 탑차용 인버터 시스템 및 냉동 탑차를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉동 탑차용 인버터 시스템(100)은 냉동 탑차(200)에 탑재되어 상기 냉동 탑차(200)의 냉동시스템(240)으로 전원을 공급하며, 상기 냉동시스템(240)이 적재공간의 온도를 조절하게 한다.
또한, 상기 인버터 시스템(100)은 기존의 냉동 탑차에 구비되는 인버터 시스템을 대체하도록 제공될 수 있고, 엔진(210), 발전기(220) 및 냉동시스템(240)과 함께 하나의 완성된 냉동 탑차(200)로 제공될 수도 있다.
한편, 상기 인버터 시스템(100)이 완성된 냉동 탑차(200)로 제공될 경우, 일반적인 냉동 탑차의 엔진 시동을 위한 시동 모터는 제거된다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 시스템(100)을 포함하는 냉동 탑차의 경우 기존의 냉동 탑차와 비교하여 상기 시동 모터의 비용을 절감할 수 있으므로 제작단가를 낮출 수 있다.
또한, 상기 인버터 시스템(100)을 기존의 냉동 탑차에 장착될 경우, 시동 모터를 사용하지 않고 엔진의 시동을 걸 수 있으며, 시동 모터는 분리하여 재활용할 수 있으므로 매우 친환경적인 장점이 있다.
또한, 상기 냉동시스템(240)은 응축기, 건조기, 팽창기 및 증발기 등을 포함하며, 일반적인 냉동시스템과 동일한 냉동 사이클로 냉각기능을 하는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인버터 시스템(100)은 DC링크(110), 양방향 인버터(120), 냉동용 인버터(130) 및 양방향 컨버터(140)를 포함하여 이루어진다.
상기 DC링크(110)는 직류전원을 저장할 수 있는 링크로써 대용량 커패시터를 포함한다.
또한, 상기 대용량 커패시터는 복수 개의 커패시터가 직렬 또는 병렬로 연결된 커패시터 뱅크일 수 있다.
상기 양방향 인버터(120)는 상기 DC링크(110)와 상기 냉동 탑차(200)의 발전기(220) 사이에 연결되며, 상기 발전기(220)에서 발전된 교류전압을 정류하여 상기 DC링크를 충전한다.
또한, 상기 양방향 인버터(120)는 역으로 상기 DC링크(110)의 직류전원을 스위칭하여 상기 발전기(220)로 공급하여, 상기 발전기(220)가 전동기로 동작하게 할 수 있다.
이는 상기 냉동 탑차(200)의 엔진(210)이 정지 중일 때, 상기 발전기(200)를 회전시켜, 상기 엔진(210)의 피스톤이 움직이게 하여 시동이 걸리게 하기 위함이다.
즉, 상기 양방향 인버터(120)는 상기 발전기(220)의 교류전원을 직류전원으로 변환하는 정류기의 기능과 상기 DC링크(110)의 직류전원을 교류전원으로 변환하여 상기 발전기(220)로 공급하는 인버터의 기능을 동시에 갖는다.
따라서, 본 발명의 인버터 시스템(100)을 구비하는 냉동 탑차(200)는 상기 엔진의 시동을 걸기 위한 별도의 시동모터를 구비하지 않아도 되므로 차량 제작 단가를 낮출 수 있는 것이다.
또한, 상기 양방향 인버터(120)는 여섯 개의 스위칭 소자가 풀 브릿지로 연결된 풀 브릿지 인버터일 수 있고, 상기 스위칭 소자들은 PWM방식으로 전압 전류의 위상을 조절하여 역률이 개선되도록 동작한다.
즉, 상기 양방향 인버터(120)는 PFC 인버터(Power Factor Correction Inverter)일 수 있다.
따라서, 다이오드 브릿지로 정류하는 방법보다 전력변환효율을 매우 향상시킬 수 있다.
상기 냉동용 인버터(130)는 상기 DC링크와 상기 냉동 시스템(240) 사이에 구비되며, 상기 DC링크(110)의 직류전압을 스위칭하여 상기 냉동시스템(240)에 공급하며, 차량의 전자제어장치(230)에 의해 제어된다.
또한, 상기 전자제어장치(230)는 차량의 적재공간 구비된 온도센서(도시하지 않음)로부터 온도 값을 입력받아 상기 냉동 시스템(240)으로 공급되는 전압 또는 전류를 제어한다.
또한, 상기 양방향 인버터(120) 역시 상기 전자제어장치(230)에 의해 제어된다.
그러나, 상기 인버터 시스템(100)을 제어하기 위한 별도의 인버터 드라이버가 구비될 수도 있다.
상기 양방향 컨버터(140)는 상기 DC링크(110)와 차량의 배터리(250) 사이에 연결되며, 상기 DC링크(110)의 전압을 강압하여 상기 배터리(250)에 충전하거나 상기 배터리(240) 전압을 승압하여 상기 DC링크(110)를 충전한다.
즉, 상기 양방향 컨버터(140)는 양방향 벅-부스트(Buck-Boost) 컨버터일 수 있다.
또한, 상기 양방향 컨버터(140)가 상기 DC링크(110)에 전압을 승압하여 충전하는 이유는 상기 엔진(210) 시동시에 충분한 전압을 공급하기 위함이다.
한편, 상기 냉동 탑차(220)가 초기 출고될 때나 상기 DC링크(110)와 상기 배터리(250)의 전압이 완전 방전되었을 경우, 상기 엔진(210)의 시동을 걸 수 없는 문제가 있는데 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 인버터 시스템(100)은 외부의 상용전원을 입력받을 수 있는 외부 전원 입력단자(150)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부 전원 입력단자(150)는 상기 양방향 인버터(120)의 입력단에 연결되며, 상기 양방향 인버터(120)는 입력되는 상용전원을 스위칭하여 상기 DC링크(110)에 충전하고, 상기 양방향 컨버터(140)는 상기 DC,링크(110)에 충전된 전원을 상기 배터리(250)에 충전한 후, 상기 배터리(250)에 충전된 전압으로 엔진의 시동을 걸 수 있다.
즉, 상기 배터리(250)가 완전 방전되었을 경우, 배터리의 교체 및 상기 배터리의 정격전원(예를 들면 12[V])을 인가받지 않더라도 상용전원(예를 들면 220[V]이 있는 곳이라면 어디서든지 상기 엔진(210)의 시동을 걸 수 있는 장점이 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100:인버터 시스템 110:DC링크
120:양방향 인버터 130:냉동용 인버터
140:양방향 컨버터 150:외부 입력 단자
200:냉동 탑차 210:엔진
220:발전기 230:전자 제어 장치
240:냉동 시스템 250:배터리

Claims (7)

  1. 냉동 탑차에 구비되고 상기 냉동 탑차의 발전기의 전압을 냉동시스템의 모터로 공급함으로써 상기 냉동시스템이 작동되게 하는 냉동 탑차용 인버터 시스템으로써,
    직류전압이 충전되거나 방전될 수 있는 DC링크;
    상기 DC링크와 상기 발전기 사이에 연결되며, 상기 발전기의 교류전압을 정류하여 상기 DC링크를 충전하거나, 상기 DC링크의 직류전압을 교류로 변환하여 상기 발전기로 공급함으로써 상기 발전기가 회전하게 하는 양방향 인버터;
    상기 DC링크와 상기 냉동시스템 사이에 연결되며, 상기 DC링크 전압을 교류전압으로 변환하여 상기 냉동시스템의 모터를 구동하는 냉동용 인버터; 및
    상기 DC링크와 상기 냉동 탑차의 배터리와 연결되며, 상기 DC링크의 전압을 상기 배터리에 충전하거나 상기 배터리의 전압을 상기 DC링크에 충전하는 양방향 컨버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 탑차용 인버터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양방향 인버터는 상기 발전기가 회전하게 하여 상기 발전기와 연결된 엔진을 기동시킴으로써 상기 엔진의 시동이 걸리게 하는 것을 특징으로 하는 냉동 탑차용 인버터 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 양방향 컨버터는 상기 엔진 시동시 부스트 컨버터로 동작하여 상기 배터리의 전압을 승압하여 상기 DC에 충전하는 것을 특징으로 하는 냉동 탑차용 인버터 시스템.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양방향 인버터는 상기 발전기의 전압을 정류할 때, PFC 인버터(Power Factor Correction Inverter)로 동작하는 것을 특징으로 하는 냉동 탑차용 인버터 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 양방향 인버터의 입력단에 연결되고, 상기 DC링크 및 상기 배터리의 전원이 방전되었을 때, 외부의 상용전원을 입력받기 위한 외부 전원 입력단자가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 냉동 탑차용 인버터 시스템.
  6. 제 5 항의 냉동 탑차용 인버터 시스템;
    상기 인버터 시스템에 공급하기 위한 전원을 생성하는 발전기;
    상기 발전기를 회전시켜 전원이 생성되게 하는 엔진; 및
    상기 인버터 시스템에 의해 냉동동작을 하는 냉동시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉동 탑차.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 엔진의 시동을 걸기 위한 시동 모터가 구비되지 않고, 상기 인버터 시스템이 공급하는 전원에 의해 상기 발전기가 회전함으로써 상기 엔진의 시동이 걸리게 하는 것을 특징으로 하는 냉동 탑차.
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