KR101449275B1 - 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 장치 및 그 방법 - Google Patents

태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량내 설치된 에어컨 장치의 전력 공급원으로 태양광 발전을 이용하고 이 태양광 발전을 통해 생성된 전력량을 모니터링할 수 있도록 한 태양광을 이용한 차량 전원 공급 시스템에 관한 것으로, 차량의 외측에 설치되어 태양에너지를 집적시켜 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지판과, 상기 태양광 전지판에 의해 생산된 전원을 충전하는 축전지와, 상기 축전지에 축전된 전원량을 수치로 표시하는 전원량 표시부와, 상기 축전지에 의해 구동되어 에어컨 압축기에 회전력을 전달하는 압축기 구동모터와, 차량 엔진의 회전동력을 전달받는 원동자와 상기 압축기 구동모터의 회전력을 전달받는 종동자로 구성된 마그네틱 클러치와, 상기 엔진의 회전을 감지할 경우 상기 마그네틱 클러치에 전류를 인가하여 상기 원동자의 회전력이 상기 종동자에 전달하게 하는 한편, 상기 엔진의 회전을 감지하지 않을 경우 상기 마그네틱 클러치로의 전류를 차단하도록 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 장치 및 그 방법{Apparatus for providing electric power to air conditioner of vehicle using solar light and method for providing the same}
본 발명은 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차량내 설치된 에어컨 장치의 전력 공급원으로 태양광 발전을 이용하고 이 태양광 발전을 통해 생성된 전력량을 모니터링할 수 있도록 한 태양광을 이용한 차량 전원 공급 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량내의 전원 공급은 배터리에 의존한다. 배터리의 충전은 엔진에서 발생된 운동에너지가 전기에너지로 변환됨으로써 이루어진다. 즉, 배터리의 충전 시스템은 엔진 동력을 받아 전기 신호를 발생시키는 발전기와, 발전기에서 발생된 교류신호를 직류로 변환시키는 정류기와 변환된 직류 전압을 배터리에 일정하게 공급하기 위한 레귤레이터로 구성된다. 엔진 출력에 의해 발생한 전력은 배터리에 충전되며, 충전된 배터리는 차량의 여러 가지 전장품, 즉 에어컨, 히터, 블랙박스 등을 작동시킨다.
이들 전장품 중 에어컨의 경우, 발전기로부터 발전되어 정류된 직류 전력은 베터리에서 충전되고, 배터리에 충전되어 있는 전력은 차량의 에어컨의 초기 구동 및 지속적인 구동을 위해 계속적으로 공급되도록 이루어진다.
그러나, 최근 차량의 전장품이 다양화됨에 따라 늘어나는 전력량을 차량의 배터리가 전부 제공하기에는 문제가 있어서 배터리의 효율적인 에너지 활용이 절실하게 요구된다. 또한, 주차 중 에어컨을 구동하기 위해서는 엔진의 구동이 항상 수반되어야 하므로, 엔진 구동원의 차량 연료가 소모되는 것은 피할 수 없으며, 차량의 배기가스로 인한 환경오염을 유발할 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해, 태양광을 이용한 축전지를 별도로 차량에 구성시킴으로써 차량에 장착된 에어컨의 구동을 위해 엔진을 작동시키지 않더라도 에어컨에 필요한 전력을 효율적으로 제공할 수 있는 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 장치 및 그 방법을 제시하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 태양광에 의해 생성된 전원을 수시로 모니터링할 수 있도록 하여 사용자가 에어컨 이외의 차량의 전장품에도 효율적으로 축전지의 전원을 분배할 수 있도록 한 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 장치 및 그 방법을 제시하는 데에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 장치는, 차량의 외측에 탈착가능하게 설치되어 태양에너지를 집적시켜 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지판과, 상기 태양광 전지판에 의해 생성된 전원을 충전하는 축전지와, 상기 축전지에 축전된 전원량을 수치로 표시하는 전원량 표시부와, 상기 축전지에 의해 구동되어 에어컨 압축기에 회전력을 전달하는 압축기 구동모터와, 차량 엔진의 회전동력을 전달받는 원동자와 상기 압축기 구동모터의 회전력을 전달받아 상기 에어컨 압축기를 회전시키는 종동자로 구성된 마그네틱 클러치와, 상기 엔진의 회전을 감지할 수 있는 엔진 회전 감지 센서를 구비하고, 상기 감지 센서가 상기 엔진의 회전을 감지할 경우 상기 마그네틱 클러치에 전류를 인가하여 상기 엔진의 회전력을 전달받은 상기 원동자가 그 회전력을 상기 종동자에 전달하게 하는 한편, 상기 감지 센서가 상기 엔진의 회전을 감지하지 않을 경우 상기 마그네틱 클러치로의 전류를 차단하고 상기 압축기 구동모터의 회전력이 상기 종동자에 전달하도록 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 시스템을 제공한다.
여기에서, 상기 전원량 표시부는 축전지의 충전량을 측정하여 표시하는 축전지 충전량 표시부와 에어컨의 전력 사용량을 표시하는 에어컨 전력 사용량 표시부를 포함하고, 상기 충전지 충전량 표시부는 축전지의 전류와 전압을 측정하는 센서부와, 상기 센서부에서 측정된 전류 및 전압값을 필터링하여 상기 축전지의 충전량을 연산 측정하는 신호처리부와, 상기 신호처리부에서 연산된 충전량을 디스플레이 패널에 표시하는 충전량 표시부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 원동자는 내측이 빈 하우징 형태를 가지며, 그 내측벽에는 전자코일이 권취된 고정자들이 환형으로 배치되어 있으며, 상기 하우징의 외측에 형성된 원동자 회전축에는 상기 엔진의 회전력을 수용할 수 있도록 원동자 풀리가 형성될 수 있다.
여기에서, 상기 종동자는 그 선단부에 상기 원동자의 내측 중공부에 수용되어 상기 고정자와 대향하고 있는 회전자가 설치되고, 그 외측에는 상기 압축기 구동모터의 회전력을 수용할 수 있도록 종동자 풀리가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 방법은, 상기 차량의 엔진 회전 여부를 판단하는 판단 단계와, 상기 엔진의 회전을 감지하지 않은 경우 냉방 입력 여부를 판단하는 단계와, 냉방 입력인 경우 축전지의 충전 잔량이 상기 차량의 에어콘 압축기를 작동할 정도로 충분한지 여부를 체크하는 단계와, 충전 잔량이 충분한 경우 압축기 구동 모터를 작동시키는 단계와, 상기 압축기 구동모터의 회전력을 전달받아 압축기를 작동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 태양광을 이용한 차량 전원 공급 장치 및 그 방법에 의하면, 차량이 정차하여 엔진이 구동하지 않더라도 별도의 축전지를 이용하여 에어컨 등을 작동할 수 있어 연료 소비량을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 태양광에 의해 발생하는 축전량을 모니터링하여 축전 잔량을 수시로 체크할 수 있어서 에어컨 등을 포함한 전장품의 에너지 소비량을 고려하여 차량내 설치된 배터리의 충전량을 효율적으로 이용할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 장치의 일실시예를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 전원량 표시부의 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 시스템의 제어 방법을 나타낸 순서도.
이하에 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 설명한 블록도이다. 도 1에 따르면, 본 발명에 따른 태양광을 이용한 차량 전원 공급 장치는 태양광 전지판(10), 축전지(20), 전원량 표시부(30), 압축기 구동모터(40), 에어컨 압축기(50), 마그네틱 클러치(60), 제어 유닛(70) 등을 포함한다.
상기 태양광 전지판(10)은 차량의 외측에 설치되어 태양에너지를 집적시켜 전기에너지로 변환시킨다. 바람직하게는, 상기 태양광 전지판(10)은 태양에너지를 집적하기에 용이한 형태로 차량의 지붕에서 분리 가능하도록 탈착형으로 설치될 수 있다. 또한, 상기 태양광 전지판(10)에는 태양에너지의 집적 효율을 높이기 위해, 태양을 따라 추적하는 통상의 추적기를 부가 설치할 수도 있다.
상기 축전지(20)는 상기 태양광 전지판(10)에 의해 생성된 전원을 충전한다. 상기 축전지(20)에 충전된 전원량은 전원량 표시부(30)에 의해 표시된다.
상기 전원량 표시부(30)는 도 2에 도시된 바와 같이 축전지의 충전량을 측정하여 표시하는 축전지 충전량 표시부(31)와 에어컨의 전력 사용량을 표시하는 에어컨 전력 사용량 표시부(35)로 구성된다.
도 2를 참조하면, 상기 충전지 충전량 표시부(31)는 축전지의 전류와 전압을 측정하는 센서부(32)와, 상기 센서부(32)에서 측정된 전류 및 전압값을 필터링하여 상기 축전지(20)의 충전량을 연산 측정하는 신호처리부(33)와, 상기 신호처리부(33)에서 연산된 충전량을 디스플레이 패널에 표시하는 충전량 표시부(34)로 포함한다.
상기 신호처리부(33)는 상기 센서부(31)에서 측정된 아날로그 전류 및 전압의 값을 디지털로 변환하는 A/D 변환부(33a), 상기 A/D 변환부(33a)에서 변환된 전류 및 전압에 포함된 노이즈를 제거하는 필터링부(33b), 상기 축전지(20)의 충전량을 연산하여 측정하는 충전량 측정부(33c)로 구성된다.
한편, 상기 전력 사용량 표시부(35)는 에어컨에 전원이 인가되는 곳에 설치되어 전력 사용량을 실시간 측정하는 전력측정부(36)와, 상기 전력측정부(36)에서 측정된 에어컨 전력 사용량을 디스플레이 패널에 표시하는 전력사용량 표시부(37)를 포함한다. 상기 전력측정부(36)를 통해 에어컨의 전력 사용량을 측정하는 동작 원리는 종래의 전력량 측정기와 동일하므로 생략하기로 한다.
상기 압축기 구동모터(40)는 상기 축전지(20)로부터 전원을 공급받아 에어컨 압축기(50)에 회전력을 전달한다. 구체적으로는 상기 압축기 구동모터(40)의 모터 회전축(41)에는 동력전달벨트(V1)의 일측이 걸치는 모터 풀리(42)가 형성되어 있다. 상기 모터 회전축(41)의 회전력은 상기 동력전달벨트(V1)를 매개로 후술할 에어컨 압축기(50)의 압축기 회전축(또는 종동자)(51)에 전달된다.
상기 마그네틱 클러치(60)는 원동자(61)와 종동자(51)로 크게 구분된다. 상기 원동자(61)는 내측이 빈 하우징 형태를 가지며, 그 내측벽에는 전자코일이 권취된 고정자(63)들이 환형으로 배치되어 있다. 상기 종동자(51)의 선단부에는 상기 원동자(61)의 내측 중공부에 수용되어 상기 고정자(63)와 대향하고 있는 회전자(53)가 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 상기 마그네틱 클러치(60)는 내장된 고정자(62)의 전자코일에 의해서 발생된 전자력으로 상기 종동자(51)로 회전력을 전달한다. 한편, 상기 원동자(61)가 더 이상 회전하지 않을 경우, 즉, 엔진이 구동하지 않을 경우, 상기 종동자(51)는 상기 원동자(61)와의 전기적 결합으로부터 분리됨으로써, 상기 원동자(61)로부터의 종속 연결에서 벗어나 능동적으로 회전할 수 있는 상태에 놓이게 된다.
여기에서, 상기 종동자(51)는 상기 압축기(50)의 회전축과 동일한 의미로 사용되므로, 이하에서는 상기 종동자(51)로 그 명칭을 통일하기로 한다.
상기 원동자(61)의 외측에 형성된 원동자 회전축(62)에는 상기 엔진(80)의 회전력을 수용할 수 있도록 원동자 풀리(64)가 형성되어 있고, 상기 종동자(51)의 외측에는 상기 압축기 구동모터(40)의 회전력을 수용할 수 있도록 종동자 풀리(52)가 형성되어 있다.
상기 원동자 풀리(64)는 상기 엔진(80)의 엔진 풀리(81)와 동력전달벨트(V2)를 매개로 연결되어 있는 한편, 상기 종동자 풀리(52)는 상술한 바와 같이 상기 모터 풀리(42)와 동력전달벨트(V1)를 매개로 연결되어 있다.
상기 제어유닛(70)은 엔진(80)의 회전을 감지할 경우 상기 마그네틱 클러치(60)에 전류를 인가하여 상기 원동자(61)의 회전력이 상기 종동자(51)에 전달하게 하는 한편, 엔진(80)의 회전을 감지하지 않을 경우 상기 마그네틱 클러치(60)로의 전류를 차단하는 기능을 가진다.
엔진(80)의 회전 감지를 위해 상기 제어유닛은(70)은 바람직하게는 엔진의 회전 여부를 감지할 수 있는 감지 센서(90)를 구비한다.
도2을 참조하여 본 발명에 따른 태양광을 이용한 전원 공급 장치의 제어 방법을 설명하기로 한다.
본 발명은 제어 방법은 상기 제어유닛(70)이 차량의 엔진 회전 여부를 판단하는 판단 단계(S100)와, 상기 엔진의 회전을 감지하지 않은 경우 냉방 입력 여부를 판단하는 단계(S200)와, 냉방 입력인 경우 축전지의 충전 잔량이 에어콘 압축기를 작동할 정도로 충분한지 여부를 체크하는 단계(S300)로 구분된다.
상기 엔진 회전 판단 단계(S100)에서 상기 엔진의 회전을 감지한 경우에는 마그네틱 클러치(60)에 전류를 인가하는 단계(S110)와, 전류 인가로 인해 원동자의 회전력이 종동자로 전달되어 압축기를 작동하는 단계(S120)를 수행한다.
한편, 엔진 회전 판단 단계(S100)에서 엔진의 회전을 감지하지 않은 경우 사용자의 냉방 입력 여부 판단 단계(S200)를 수행한다. 여기에서, 냉방 입력으로 판단한 경우에는 전원량 표시부(30)에서 축전지의 충전 잔량이 충분한지 체크 단계(S300)를 수행하고, 그렇지 않은 경우에는 축전지 충전 단계(S210)에 놓이게 된다.
상기 체크 단계(S300)에서, 충전 잔량이 충분한 경우에는 마그네틱 클러치(60)로의 전류를 차단하는 단계(S310)와, 압축기 구동 모터(40)를 작동시키는 단계(S320)와, 압축기 구동모터(40)의 회전력을 종동자(51)가 전달받아 압축기를 작동시키는 단계(S330)를 순차적으로 수행한다. 만일 축전지(20)의 충전 잔량이 불충분할 경우에는 상기 축전지는 충전 단계(S340)로 있게 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의하여 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 이하에 기재될 특허청구범위의 균등범위내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
10 : 태양광 전지판, 20 : 축전지
30 : 전원량표시부, 40 : 압축기 구동 모터
50 : 에어컨 압축기, 60 : 마그네틱 클러치
70 : 제어 유닛, 80 : 엔진
90 : 감지 센서

Claims (5)

  1. 차량의 외측에 탈착가능하게 설치되어 태양에너지를 집적시켜 전기에너지로 변환시키는 태양광 전지판과,
    상기 태양광 전지판에 의해 생성된 전원을 충전하는 축전지와,
    상기 축전지에 축전된 전원량을 수치로 표시하기 위해 축전지의 충전량을 측정하여 표시하는 축전지 충전량 표시부와 에어컨의 전력 사용량을 표시하는 에어컨 전력 사용량 표시부를 포함하고, 상기 축전지 충전량 표시부는 축전지의 전류와 전압을 측정하는 센서부와, 상기 센서부에서 측정된 전류 및 전압값을 필터링하여 상기 축전지의 충전량을 연산 측정하는 신호처리부와, 상기 신호처리부에서 연산된 충전량을 디스플레이 패널에 표시하는 충전량 표시부를 포함하는 전원량 표시부와,
    상기 축전지에 의해 구동되어 에어컨 압축기에 회전력을 전달하는 압축기 구동모터와,
    차량 엔진의 회전동력을 전달받는 원동자와 상기 압축기 구동모터의 회전력을 전달받아 상기 에어컨 압축기를 회전시키는 종동자로 구성된 마그네틱 클러치와,
    상기 엔진의 회전을 감지할 수 있는 엔진 회전 감지 센서를 구비하고, 상기 감지 센서가 상기 엔진의 회전을 감지할 경우 상기 마그네틱 클러치에 전류를 인가하여 상기 엔진의 회전력을 전달받은 상기 원동자가 그 회전력을 상기 종동자에 전달하게 하는 한편, 상기 감지 센서가 상기 엔진의 회전을 감지하지 않을 경우 상기 마그네틱 클러치로의 전류를 차단하고 상기 압축기 구동모터의 회전력이 상기 종동자에 전달하도록 제어하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 원동자는 내측이 빈 하우징 형태를 가지며, 그 내측벽에는 전자코일이 권취된 고정자들이 환형으로 배치되어 있으며, 상기 하우징의 외측에 형성된 원동자 회전축에는 상기 엔진의 회전력을 수용할 수 있도록 원동자 풀리가 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 종동자는 그 선단부에 상기 원동자의 내측 중공부에 수용되는 회전자가 설치되고, 그 외측에는 상기 압축기 구동모터의 회전력을 수용할 수 있도록 종동자 풀리가 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 장치.
  5. 태양광 전지판을 이용하여 차량 에어컨에 전원을 공급하는 방법에 있어서,
    상기 차량의 엔진 회전 여부를 판단하는 판단 단계와,
    상기 엔진의 회전을 감지하지 않은 경우 냉방 입력 여부를 판단하는 단계와,
    냉방 입력인 경우 상기 태양광 전지판에 의해 생성된 전원을 충전하는 축전지에 축전된 전원량을 수치로 표시하는 전원량 표시부를 통해 축전지의 충전 잔량이 상기 차량의 에어콘 압축기를 작동할 정도로 충분한지 여부를 체크하는 단계와,
    상기 전원량 표시부에서 충전 잔량이 충분한 경우 압축기 구동 모터를 작동시키는 단계와,
    상기 압축기 구동모터의 회전력을 전달받아 압축기를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광을 이용한 차량 에어컨 전원 공급 방법.
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