KR101498742B1 - 열전소자를 이용한 차량의 쿨박스 전원 제어장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량내에 설치되는 열전소자를 이용한 쿨박스의 전원을 제어하는 차량용 쿨박스 전원 제어장치에 관한 것으로, 차량의 시동시 발전기(10) 동작신호를 감지하는 차량 시동 감지센서(20)와; 상기 차량 시동 감지센서(20)에 연결되어 키-온(Key-on) 상태에까지는 동작 대기하고, 차량에 시동이 걸려 발전기(10)의 동작신호를 받게 되며 쿨박스(40)에 일정시간 전원을 강제 인가시키는 쿨박스 전원 제어장치(30)로 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 통해 본 발명은 차량의 시동 신호 입력시 차량내 쿨박스를 강제 구동시켜 쿨박스 내부 온도를 차량의 시동 동작과 동시에 강제 하강 또는 상승시킴으로써 결정된 냉온장 조건에 도달하는 시간을 최소화 할 수 있다.
전원 제어장치, 쿨박스, 시동 신호
Description
본 발명은 차량내에 설치되는 쿨박스의 전원을 제어하는 전원제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 시동 신호 입력과 동시에 차량내 쿨박스를 강제로 구동(ON)시켜 쿨박스의 내부 온도를 강제 하강 또는 상승시킴으로써 사용자가 설정한 냉온장 조건에 도달하는 시간을 최소화 할 수 있도록 한 열전소자를 이용한 차량의 쿨박스 전원 제어장치에 관한 것이다.
최근에 생산되고 있는 자동차에는 간단한 음료수 캔이나 소량의 음식물을 그 내부에 보관할 수 있도록 쿨박스(cool-box)를 설치하고 있는데, 상기 쿨박스는 주로 열전소자(thermoelectric module)를 이용하여 제작된다.
상기한 열전소자 모듈을 이용한 쿨박스는 열전소자의 펠티에(Peltier) 효과를 이용하여 쿨박스 내의 음료 및 음식물을 냉장 또는 온장 보관하도록 구성되어 있다. 이러한 열전소자 모듈의 펠티에 효과를 활용한 냉온각 방식은 그 구성이 매 우 간단한 장점이 있으나, 열전소자 자체의 효율이 매우 낮기 때문에 다른 타입의 쿨박스(독립 컴프레서 구동 방식, RR A/CON 일체형 등)에 비해서는 초기 성능과 전체 성능이 다소 떨어지는 단점을 지니고 있다.
이러한 열전소자를 이용한 쿨박스는, 특히 여름철과 같이 차량의 내부온도가 급격히 상승하여 차량내에 핫소킹(Hot-soaking) 현상이 발생하게 되면 차량의 실내 온도 및 쿨박스 내부 저장고의 온도도 외부 온도에 비해 현저하게 상승하게 되고, 심지어 40∼50℃ 또는 그 이상의 온도까지 상승하게 되는 경우도 있다. 이 상태에서 탑승자가 차량에 탑승한 후 음료수를 보관하기 위해 쿨박스를 사용하고자 하는 경우, 또는 쿨박스 내에 보관된 음료수를 마시고자 하는 경우 음료수의 온도가 높아 그 상태로는 마시지 않고 쿨박스에 얼마동안 보관하였다가 마셔야 하는데 차량의 시동을 켠 후 쿨박스의 전원을 벌도로 켜야 하기 때문에 자칫 쿨박스의 전원을 켜는 것을 잊어버리는 경우가 많고, 이와 같이 차량 시동 후에 쿨박스 전원을 켜는 사이의 시간차가 클수록 쿨박스가 제 기능을 발휘하는 데에 많은 시간이 걸리게 되며, 여름철 차량내 핫소킹 상태에서 시동을 켜고 쿨박스의 전원을 인가하지 않은 경우에 시간에 따른 쿨박스내의 온도변화는 도 1과 같이 서서히 하강하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 열전소자 모듈을 이용하는 쿨박스가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 차량내 쿨박스를 차량의 쿨박스 전원 제어장치를 차량 시동 감지센서와 연결시켜, 차량에 시동이 걸리면 쿨박스에 일정시간 동안 전원을 강제 인가시켜 줌으로써 쿨박스의 냉온장 성능을 발휘하는데 필요한 시간을 단축시킬 수 있도록 한 열전소자를 이용한 차량의 쿨박스 전원 제어장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 차량내에 설치되는 열전소자를 이용한 쿨박스의 전원을 제어하는 차량용 쿨박스 전원 제어장치에 있어서, 차량의 시동시 발전기 동작신호를 감지하는 차량 시동 감지센서와; 상기 차량 시동 감지센서에 연결되어 키-온(Key-on) 상태에까지는 동작 대기하고, 차량에 시동이 걸려 발전기의 동작신호를 받게 되며 쿨박스에 일정시간 전원을 강제 인가시키는 쿨박스 전원 제어장치로 구성된 것에 의해 달성된다.
본 발명의 목적은 상기 차량 이동 감지센서(20)가 차량의 키-온(Key-on) 동작신호를 감지하도록 설정되어, 차량이 키-온(Key-on) 상태가 되면 쿨박스(40)에 일정시간 전원을 강제 인가시키도록 구성된 것에 의해 달성된다.
또한 상기 쿨박스(40)의 강제 작동을 선택적으로 조절할 수 있도록 전환 스 위치를 더 구비되거나, 상기 쿨박스(40)의 예비 작동시간을 5∼15분으로 한 것으로 실시될 수 있다.
본 발명은 차량에 시동이 켜짐과 동시에 열전소자를 이용한 쿨박스를 일정시간 강제 운전시킴으로써 쿨박스의 냉온장 성능을 발휘하는데 필요한 시간을 단축시켜 주어 탑승자가 빠른 시간내에 쿨박스를 사용할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 구성과 실시 형태를 상세히 설명한다.
통상 차량의 실내 온도는 그 외부 온도보다 항상 높다. 특히 온도가 높은 여름철의 경우에는 외부의 뜨거운 열기 및 기온으로 인해 차량 내에 핫소킹(Hot-soaking) 현상이 자주 발생하게 되는데 외부 온도가 30℃ 이상이 되면 차량 실내 온도는 40∼50℃ 또는 그 이상이 된다. 이때 탑승자가 차량에 탑승한 후 음료수를 보관하고자 하거나 음료수를 마시기 위해 쿨박스(40)를 사용하고자 하는 경우에는 차량의 시동을 먼저 켠 후 쿨박스(40)의 전원을 수동으로 켜야 하는데, 탑승자가 의식하고 있지 않으면 자칫 쿨박스의 전원을 켜는데 시간이 꽤 걸리게 되며, 차량 시동시점과 쿨박스(40) 전원 인가시점 간의 시간차가 클수록 쿨박스(40)가 제 기능을 발휘할 수 있는 온도까지 내려가거나 올라가는 데에 많은 시간이 걸리게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 차량의 시동과 함께 작동되는 발전기(10)의 동작을 감지하는 차량 시동 감지센서(20)와 쿨박스(40)에 연결된 쿨박스 전원 제어장치(30)를 연결 구성한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 차량의 쿨박스 전원 제어장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 차량의 쿨박스 전원 제어장치의 동작 순서도이며, 도 4는 본 발명과 종래 차량의 차량 시동후 온도의 변화를 비교한 그래프이다.
도 2 내지 도 4를 함께 참조하여 보면 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 차량의 쿨박스 전원 제어장치는 차량의 발전기에 연결된 차량 시동 감지센서(20)와, 차량내에 설치된 쿨박스(40)에 연결된 쿨박스 전원 제어장치(30)가 서로 연결되어 구성된다.
차량 시동 감지센서(20)는 차량의 시동 동작신호를 감지하는 것으로, 차량의 키-온(KEY-ON) 상태까지는 감지하지 않고 동작 대기하고 있다가, 차량에 시동이 걸리게 되면 발전기(10, alternator)가 가동되므로 본 발명에서는 차량 시동 감지센서(20)가 발전기(10)의 작동 신호를 감지하여 차량내에 설치된 쿨박스(40)에 연결된 쿨박스 전원 제어장치(30)에 감지신호를 보내게 된다.
발전기(10)는 엔진 크랭크 풀리와 벨트로 연결되어 기계적 회전 운동을 전기 에너지로 변환하는 장치로서, 자동차 시스템에 안정적인 전기를 공급하고 배터리를 충전시키는 역할을 하는데 일반적으로 차량의 시동시에 함께 동작한다.
쿨박스 전원 제어장치(30)는 차량 시동 감지센서(20)와 쿨박스(40) 사이에 또는 쿨박스(40) 내에 구비되어 탑승자가 수동으로 전원을 인가하도록 되어 있는데 본 발명에서는 탑승자가 쿨박스(40)의 전원을 수동으로 직접 인가하기 전에 차량의 시동과 동시에 쿨박스(40)를 일정시간 동안 작동시키도록 구성된다.
차량 시동 감지센서(20)는 차량의 시동 키-온(Key-on) 조건에서도 그 동작을 감지하여 감지신호를 쿨박스 전원 제어장치(30)로 보내어 쿨박스(40)를 작동시킬 수 있다. 하지만 열전소자의 기동 전류가 매우 높기 때문에 배터리 방전 문제가 발생할 소지가 있으므로 차량의 시동 조건에서만 작동되도록 한다.
쿨박스 전원 제어장치(30)는 감지신호를 받기 전 전원 인가 동작을 대기하고 있다가 차량 시동 감지센서(20)에서 전송된 감지신호가 입력되면 쿨박스(40)에 일정시간 동안 전원을 강제 인가시켜 쿨박스(40) 내의 온도를 하강시키게 된다.
상기한 열전소자 모듈을 이용한 타입의 쿨박스(40)는 쿨박스(40) 저장고 내의 부하(음료수, 음식물 등)를 열전도 방식과 자연 대류 방식으로 냉각시키므로 쿨박스(40) 사용 시점의 저장고 외부 온도가 바로 냉장 성능에 직접적인 영향을 끼치게 된다.
차량 시동과 동시에 쿨박스(40)에 전원이 인가되면 아래의 표 1에서와 같이 여름철 차량내에 핫소킹 현상이 발생되어 온도가 25∼50℃일때 급격히 온도가 내려가면서 10분 경과후 15.4∼41.6℃가 되는 것을 시험을 통한 결과표에서 알 수 있다.
<표 1>
TIME | ||||
Soaking Temp. | 3분 | 5분 | 8분 | 10분 |
25℃ | 22.0 | 19.6 | 16.9 | 15.4 |
40℃ | 31.8 | 29.4 | 27.1 | 26.0 |
50℃ | 47.5 | 45.3 | 42.6 | 41.6 |
이를 종래와 비교하기 위해 도 4의 본 발명과 종래 차량의 시동후 온도의 변화를 비교한 그래프를 살펴보면, 종래 차량내의 쿨박스 내부 온도가 일정하게 서서히 내려가는 것에 비해 본 발명은 차량의 쿨박스 내부 온도가 종래보다 현저하게 급격히 내려가는 것을 확인할 수 있다.
쿨박스(40) 내의 온도를 하강시키기 위해 강제적으로 쿨박스를 작동시키는 시간은 5∼15분 정도가 적당하며, 이는 탑승자가 차량 운전시 반드시 쿨박스(40)를 사용하는 것이 아니므로 그 이상 쿨박스(40)를 작동시킬 필요성은 없기 때문이다.
하지만 쿨박스의 강제 작동시간이 5∼15분에 한정되는 것은 아니고 기후 조건, 날씨의 상태 및 탑승자(사용자)의 기호에 따라 탑승자가 임의 조절을 할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
이때 도 3에 도시된 바와 같이 일정시간이 내에 탑승자에 의해 쿨박스(40)의 전원이 인가되는 경우 쿨박스 전원 제어장치(30)는 쿨박스(40)를 지속적으로 운전시키고, 전원이 인가되지 않으면 강제 작동시간 운전 후 작동이 정지되도록 제어되는데, 이는 강제 작동시간 내에 탑승자가 전원을 인가하지 않는 것은 탑승자가 쿨박스(40)의 사용을 필요로 하지 않는 것으로 볼 수 있고, 이에 따라 불필요한 전력 소모를 방지하기 위함이다.
상기와 같이 쿨박스(40)는 차량의 시동시 강제로 일정 시간 작동하도록 구성 되어 있으나, 쿨박스(40)에 별도의 전환 스위치(미도시)를 구비하여 강제 작동을 선택적으로 할 수도 있다.
상기에서는 쿨박스(40)를 여름철에 주로 냉장고로 사용할 때를 예를 들어 설명하였으나, 겨울철에 주로 온장고로 사용할 시에는 동일한 순서와 로직에 의해 온도가 상승하는 조건으로 수행되므로 이에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 종래 발명의 차량 시동후 쿨박스내의 온도 변화 그래프,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 차량의 쿨박스 전원 제어장치의 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열전소자를 이용한 차량의 쿨박스 전원 제어장치의 동작 순서도,
도 4는 본 발명과 종래의 차량 시동후 온도의 변화를 비교한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 발전기 20: 차량 시동 감지센서
30: 쿨박스 전원 제어장치 40: 쿨박스
Claims (4)
- 차량내에 설치되는 열전소자를 이용한 쿨박스의 전원을 제어하는 차량용 쿨박스 전원 제어장치에 있어서,차량의 시동시 발전기(10) 동작신호를 감지하는 차량 시동 감지센서(20)와;상기 차량 시동 감지센서(20)에 연결되어 키-온(Key-on) 상태에까지는 동작 대기하고, 차량에 시동이 걸려 발전기(10)의 동작신호를 받게 되면 쿨박스(40)를 작동시키는 쿨박스 전원 제어장치(30)로 이루어지고,상기 쿨박스 전원 제어장치(30)는, 탑승자에 의해 상기 쿨박스(40)에 전원이 인가되면, 상기 쿨박스(40)가 지속적으로 작동하도록 제어하고,차량의 초기 시동시 일정시간 내에 탑승자가 수동으로 쿨박스(40)의 전원을 인가하지 않으면, 일정시간 동안 상기 쿨박스(40)를 강제 작동시킨 다음, 정지하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 차량의 쿨박스 전원 제어장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 쿨박스(40)의 강제 작동을 선택적으로 조절할 수 있도록 전환 스위치를 더 구비한 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 차량의 쿨박스 전원 제어장치.
- 청구항 1에 있어서,상기 쿨박스(40)의 강제 작동시간은 5∼15분인 것을 특징으로 하는 열전소자를 이용한 차량의 쿨박스 전원 제어장치.
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