KR101470095B1

KR101470095B1 - 압축기 통합형 조향장치

Info

Publication number: KR101470095B1
Application number: KR1020120144944A
Authority: KR
Inventors: 정대석; 박수보; 이언구
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-12-08
Also published as: KR20140080641A

Abstract

전동모터; 전동모터의 일단에 구비되어 동력을 전달받는 조향시스템의 유압펌프; 전동모터의 타단에 구비되며 동력을 연결/차단하는 클러치; 클러치의 단부에 마련되어 클러치를 통해 전동모터의 동력이 연결/차단되며 냉매를 압축하는 공조시스템의 압축기; 및 평상시에는 전동모터를 구동하여 유압펌프를 가동제어하고, 압축기의 사용시에는 클러치를 연결하여 유압펌프와 압축기가 동시에 가동되도록 통합제어하는 제어기;를 포함하는 압축기 통합형 조향장치가 소개된다.

Description

압축기 통합형 조향장치 {STEERING APPARATUS INTEGRATED COMPRESSOR}

본 발명은 전동식 컴프레셔와 EHPS 시스템의 모터 및 제어기를 통합하여 성능을 유지하면서 원가를 절감하고 시스템을 간소화할 수 있는 압축기 통합형 조향장치에 관한 것이다.

전동식 컴프레셔와 EHPS 시스템의 모터 및 제어기를 통합하여 성능을 유지하면서 원가를 절감하고 시스템을 간소화할 수 있는 압축기 통합형 조향장치에 관한 것이다.

최근에는 연비 및 환경 문제로 인하여 환경차(HEV, EV, FCEV) 양산이 확대되고 있는 추세이며, 이와 별개로 일반 엔진 구동 차량도 위의 문제점을 개선하기 위하여 많은 연비 저감 기술들을 적용하고 있다.

이에 따라 스티어링에서는 MDPS(Motor Driven Power Steering, 전동식파워스티어링)나 EHPS(Electronical Hybrid Power Steering, 전자 하이브리드 파워 스티어링)를 확대 적용 중에 있다. 엔진 동력을 기반으로 하는 기존의 스티어링 및 에어컨 시스템은 환경차 특성(엔진이 없거나, EV 모드)으로 인하여 큰 변화가 필요하다. 따라서, 엔진과 무관한 상시 작동 가능한 시스템 개발이 필요한 것이다.

한편, 이를 해결하기 위하여 스티어링 시스템은 EHPS나 MDPS, 에어컨 시스템은 전동식 컴프레셔를 적용하고 있다. 문제는 위의 시스템은 별도의 모터와 제어기로 구성되어 있어 재료비 측면에서 상당히 불리하다는 점이다.

즉, 현재 출시되는 환경차에 장착되는 스티어링 시스템은 MDPS 또는 EHPS 이며, 에어컨 시스템은 전동식 컴프레셔를 적용하고 있다. 그리고 각각의 시스템은 모터 및 제어기로 구성되어 있어 재료비 측면에서 상당히 불리하고 시스템 패키지의 설계가 복잡하며 공수가 소요되고 중량 역시 증대되는 문제가 있었던 것이다.

종래의 KR10-2012-0018508 A "전자 하이브리드 파워 스티어링 시스템의 모터 회전 속도 설정 방법"은 "MPU를 포함하는 전자 하이브리드 파워 스티어링 시스템의 모터 회전 속도 설정 방법에 있어서, A: 차속 및 조향각을 설정하는 단계; B: MPU의 RPM을 초기속도로 설정하여 동작하는 단계; C: 조향토크값을 측정하는 단계; D: 조향각을 선형적으로 변경하는 단계; E: 선형적으로 변경되는 조향각 마다 조향 토크값을 측정하는 단계 및 F: 차속, 조향각 및 MPU의 RPM을 저장하는 단계를 포함하며, 상기 D단계에서 캐치업이 발생하면 상기 MPU의 RPM을 증가시키고 상기 C 내지 E 단계를 반복하는 것을 특징으로 하는 전자 하이브리드 파워 스티어링 시스템의 모터 회전 속도 설정 방법"을 제시한다.

그러나 상기와 같은 시스템의 경우 공조장치를 위하여는 별도의 전동모터와 제어기를 구비해야 하는바, 재료비 측면에서 상당히 불리하고 시스템 패키지의 설계가 복잡하며 공수가 소요되고 중량 역시 증대되는 문제가 있었던 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2012-0018508

A

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전동식 컴프레셔와 EHPS 시스템의 모터 및 제어기를 통합하여 성능을 유지하면서 원가를 절감하고 시스템을 간소화할 수 있는 압축기 통합형 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압축기 통합형 조향장치는, 전동모터; 전동모터의 일단에 구비되어 동력을 전달받는 조향시스템의 유압펌프; 전동모터의 타단에 구비되며 동력을 연결/차단하는 클러치; 클러치의 단부에 마련되어 클러치를 통해 전동모터의 동력이 연결/차단되며 냉매를 압축하는 공조시스템의 압축기; 및 평상시에는 전동모터를 구동하여 유압펌프를 가동제어하고, 압축기의 사용시에는 클러치를 연결하여 유압펌프와 압축기가 동시에 가동되도록 통합제어하는 제어기;를 포함한다.

상기 클러치와 압축기의 사이에는 증속기어가 마련되어 클러치의 연결시 압축기 측에는 전동모터로부터 높은 회전수의 구동력이 전달되도록 할 수 있다.

상기 클러치는 전자석 클러치이고, 제어기는 평상시에는 클러치에 전류를 인가하지 않고, 압축기의 사용시에는 클러치에 전류를 인가하여 압축기를 연결할 수 있다.

상기 제어기는 공조시스템의 에어컨 가동시 클러치를 연결하여 유압펌프와 압축기가 동시에 가동되도록 통합제어할 수 있다.

상기 제어기는 차량의 시동시 전동모터를 가동제어 할 수 있다.

상기 제어기는 클러치의 해제시 조향각과 차속을 고려하여 전동모터의 회전수를 제어할 수 있다.

상기 제어기는 클러치의 연결시 공조시스템의 필요부하와 조향각 및 차속을 고려하여 전동모터의 회전수를 제어할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 압축기 통합형 조향장치에 따르면, 전동식 컴프레셔와 EHPS 시스템의 모터 및 제어기를 통합하여 성능을 유지하면서 원가를 절감하고 시스템을 간소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 통합형 조향장치의 시스템 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 통합형 조향장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 통합형 조향장치의 제어 순서도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 압축기 통합형 조향장치에 대하여 살펴본다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 통합형 조향장치의 시스템 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 통합형 조향장치의 사시도이다.

본 발명의 압축기 통합형 조향장치는, 전동모터(200); 전동모터(200)의 일단에 구비되어 동력을 전달받는 조향시스템의 유압펌프(600); 전동모터(200)의 타단에 구비되며 동력을 연결/차단하는 클러치(300); 클러치(300)의 단부에 마련되어 클러치(300)를 통해 전동모터(200)의 동력이 연결/차단되며 냉매를 압축하는 공조시스템의 압축기(500); 및 평상시에는 전동모터를 구동하여 유압펌프를 가동제어하고, 압축기의 사용시에는 클러치를 연결하여 유압펌프와 압축기가 동시에 가동되도록 통합제어하는 제어기(100);를 포함한다.

즉, 본 발명의 압축기 통합형 조향장치는 기본적인 스티어링과 압축기의 구동원으로 하나의 모터를 공유하는 것이다. 본 발명은 기존 EHPS와 전동식 압축기의 공통 구성 부품인 모터와 제어기를 통합한 시스템이다.

각각의 기능(조타, A/C)을 기존 분리형 시스템과 동등 수준의 성능을 구현하기 위하여 구성은 다음과 같다. 회전력을 발생시키는 전동모터, 전동모터(200)의 일단에 구비되어 동력을 전달받는 조향시스템의 유압펌프(600)를 구비한다. 유압펌프의 경우에는 전동모터에 직결되어 전동모터의 작동시 항시 구동됨으로써 스티어링을 위한 압력을 항상 형성토록 하는 것이다.

그리고 클러치(300)는 전동모터(200)의 타단에 구비되며 동력을 연결/차단하도록 한다. 그리고 그러한 클러치(300)의 단부에 냉매를 압축하는 공조시스템의 압축기(500)가 마련되어 클러치(300)를 통해 전동모터(200)의 동력이 연결/차단되는 것이다. 즉, 클러치는 작동시 전동모터와 압축기를 연결하여 압축이 수행되도록 함으로써 공조시스템의 에어컨의 작동 또는 디프로스트의 작동시 냉매를 압축하게 된다.

한편, 제어기(100)는 이들 구성 즉, 전동모터와 클러치를 조작제어하는 것으로서, 평상시에는 전동모터를 구동하여 유압펌프를 가동제어하고, 압축기의 사용시에는 클러치를 연결하여 유압펌프와 압축기가 동시에 가동되도록 통합제어하는 것이다.

한편, 상기 클러치(300)와 압축기(400)의 사이에는 증속기어(400)가 마련되어 클러치(300)의 연결시 압축기측에는 전동모터(200)로부터 높은 회전수의 구동력이 전달되도록 한다. 왜냐하면, EHPS 펌프 사용의 경우 4000 rpm 정도가 소요되고 컴프레셔의 사용의 경우 7000 rpm 정도가 필요하기 때문이다.

한편, 상기 클러치(300)는 전자석 클러치이고, 제어기(100)는 평상시에는 클러치(300)에 전류를 인가하지 않고, 압축기(500)의 사용시에는 클러치(300)에 전류를 인가하여 압축기(500)를 연결하도록 한다. 이를 통하여 평상시에는 전동모터의 구동력이 유압펌프로만 전달되도록 하여 스티어링을 가동하며, 공조시 압축기의 사용이 필요한 경우에는 전자석 클러치의 작동을 통하여 압축기와 전동모터가 증속기어를 사이에 두고 연결되어 유압모터와 압축기가 동시에 모두 구동되도록 하는 것이다.

또한, 상기 제어기(100)는 공조시스템의 에어컨 가동시 클러치(300)를 연결하여 유압펌프(600)와 압축기(500)가 동시에 가동되도록 통합제어한다. 그리고 상기 제어기(100)는 차량의 시동시 전동모터(200)를 가동제어 하도록 한다. 시동시에는 바로 전동모터를 가동함으로써 스티어링을 위한 유압펌프가 바로 작동되어 안정성을 보장하기 위함이다.

그리고 상기 제어기(100)는 클러치(300)의 해제시 조향각과 차속을 고려하여 전동모터(200)의 회전수를 제어하도록 한다. 한편, 상기 제어기(100)는 클러치(300)의 연결시 공조시스템의 필요부하와 조향각 및 차속을 고려하여 전동모터(200)의 회전수를 제어하도록 한다. 즉, 스티어링을 위한 유압펌프의 제어시에는 전동모터의 구동 정도를 통하여 스티어링의 조정력을 조절해야 하는바, 차속과 조향각을 통하여 그 정보를 바탕으로 제어기가 전동모터의 속도 또는 토크를 제어하도록 한다.

한편, 공조시스템의 압축기가 가동될 경우에는 그러한 차속과 조향각을 기본 제어기준으로 하되, 압축기에서 필요한 가동량을 전달받아 이를 함께 고려하여 전동모터의 토크 또는 속도를 제어하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 통합형 조향장치의 제어 순서도로서, 본 발명에 따른 제어순서는, 먼저, 차량 주행가능상태(EV/HEV/FCEV Ready)가 되면 모터는 즉시 조타를 할 수 있는 최소 RPM(IDLE RPM)으로 회전한다.

이때에는 운전자가 A/C 기능 활성화 여부에 따라 A/C ON시 모터와 압축기사이에 위치한 전자석 클러치에 전류를 공급하여 모터와 압축기를 연결한다.

그리고 모터 회전수는 공조시스템에서 받은 압축기 필요 RPM과 스티어링 성능을 확보 위한 스티어링 요구 RPM(튜닝 인자)을 고려하여 모터를 구동하도록 한다.

그리고, A/C OFF시에는 모터와 압축기 사이에 위치한 전자석 클러치에 전류를 차단하여 모터와 압축기의 연결을 해제한다. 모터 회전수는 스티어링 성능을 확보 위한 스티어링 요구 RPM(튜닝 인자)을 고려하여 모터를 구동제어하는 것이다.

이를 통하여 효과적인 배터리의 전력 사용을 도모하고, 조향과 공조 모두의 기능을 훼손하지 않으며 시스템의 설계가 가능하고, 더욱이 모터와 제어기의 축소를 통하여 원가 및 중량의 절감이 가능한 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 제어기 200 : 전동모터
300 : 클러치 400 : 증속기어
500 : 압축기 600 : 유압펌프

Claims

전동모터(200);
전동모터(200)의 일단에 구비되어 동력을 전달받는 조향시스템의 유압펌프(600);
전동모터(200)의 타단에 구비되며 동력을 연결/차단하는 클러치(300);
클러치(300)의 단부에 마련되어 클러치(300)를 통해 전동모터(200)의 동력이 연결/차단되며 냉매를 압축하는 공조시스템의 압축기(500); 및
평상시에는 전동모터를 구동하여 유압펌프를 가동제어하고, 압축기의 사용시에는 클러치를 연결하여 유압펌프와 압축기가 동시에 가동되도록 통합제어하는 제어기(100);를 포함하며,
상기 제어기(100)는 클러치(300)의 해제시 조향각과 차속을 고려하여 전동모터(200)의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 통합형 조향장치.
청구항 1에 있어서,
상기 클러치(300)와 압축기(400)의 사이에는 증속기어(400)가 마련되어 클러치(300)의 연결시 압축기(400) 측에는 전동모터(200)로부터 높은 회전수의 구동력이 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 압축기 통합형 조향장치.
청구항 1에 있어서,
상기 클러치(300)는 전자석 클러치이고, 제어기(100)는 평상시에는 클러치(300)에 전류를 인가하지 않고, 압축기(500)의 사용시에는 클러치(300)에 전류를 인가하여 압축기(500)를 연결하는 것을 특징으로 하는 압축기 통합형 조향장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기(100)는 공조시스템의 에어컨 가동시 클러치(300)를 연결하여 유압펌프(600)와 압축기(500)가 동시에 가동되도록 통합제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 통합형 조향장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기(100)는 차량의 시동시 전동모터(200)를 가동제어 하는 것을 특징으로 하는 압축기 통합형 조향장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제어기(100)는 클러치(300)의 연결시 공조시스템의 필요부하와 조향각 및 차속을 고려하여 전동모터(200)의 회전수를 제어하는 것을 특징으로 하는 압축기 통합형 조향장치.