KR101695475B1 - 차량용 전원 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 전원 공급 장치에 관한 것으로; 차량의 엔진에서 발생된 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 제1발전기; 상기 엔진에서 발생된 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 제2발전기; 상기 제1발전기에서 출력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력하는 제1정류기; 상기 제1정류기의 출력단에 연결된 제1역전류 방지용 다이오드; 상기 제2발전기에서 출력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력하는 제2정류기; 상기 제2정류기의 출력단에 연결된 제2역전류 방지용 다이오드; 상기 제1역전류 방지용 다이오드와 제2역전류 방지용 다이오드의 출력단에 병렬로 접속된 돌입전류 방지용 소자; 제1상용전원 입력단에서 입력된 제1교류전원을 변압하여 배선용 차단기 입력단으로 출력하는 제1트랜스포머; 제2상용전원 입력단에서 입력된 제2교류전원과 상기 제1트랜스포머에서 변압되어 입력된 교류전원의 단락전류이나 과전류 또는 과부하를 차단하는 배선용 차단기; 상기 돌입전류 방지용 소자의 출력단이 입력단에 접속되고, 상기 제2정류기의 출력단이 입력단에 접속되며, 상기 배선용 차단기의 출력단이 입력단에 각각 접속되고, 출력단에 모터가 접속된 드라이버;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 차량의 시동이 걸린 상태에서 차량 엔진으로부터 발전기를 구동시켜 발생된 전원을 변환하여 공급하고, 차량의 시동이 걸리지 않은 상태에서 외부에서 인가된 상용전원을 변환하여 차량에 설치된 냉동 및 냉장기기 등의 전기 및 전자기기로 공급하거나 보조전원으로 사용할 수 있어 차량 운용의 편의성 향상과 차량에 의한 환경오염의 저감 효과가 있다.

Description

차량용 전원 공급 장치{Power Supply for Vehicle}
본 발명은 차량용 전원 공급 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 차량에 탑재된 전기/전자기기를 차량용 발전기 또는 외부에서 인가된 전원으로 구동시킬 수 있도록 하는 차량용 전원 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에서 내장된 전기 및 전자기기를 사용하기 위하여 차량용 배터리로부터 전원을 공급받는다.
이때, 전기 및 전자기기는 차량용 배터리의 DC12V 또는 DC24V가 사용된다. 차량용 배터리는 시동이 꺼진 상태에서 전기 및 전자기기에 한정된 시간동안 전원을 공급할 뿐만 아니라 차량용 배터리의 정격용량(AH)을 넘도록 사용하게 되면 배터리가 방전될 수 있어 차량의 시동을 걸 수 없게 되는 상태가 된다. 그리고, 전기 및 전자기기가 교류전원을 사용하는 경우에는 인버터를 이용하여 차량용 배터리의 직류전원을 교류전원으로 변환하여 공급한다.
더욱이 냉동 및 냉장기기가 탑재된 차량의 경우에는 냉동 및 냉장을 위한 압축기를 작동시키기 위하여 차량의 시동이 걸린 상태에서 발전기로부터 전원을 공급받는다. 이와 관련하여 등록특허 제10-0350109호(참고문헌 1)가 제안된 바 있다. 이는 냉동차량 장착용 보조냉동 시스템에 관한 것으로, 냉매가스를 압축하고 냉동유를 회수, 저장하는 교류전원 냉동 압축장치 결합체와 이를 냉동차량의 주 냉동 시스템 냉동배관에 접속시키는 연결배관 키트, 주 냉동시스템과 보조 냉동시스템의 냉매량을 선택적으로 조절하는 냉매량 조절장치, 보조 냉동시스템의 작동을 조절하고 제어하는 전기제어장치 결합체 등으로 구성된다.
그런데 이와 같은 종래의 냉동차량 장착용 보조냉동 시스템들은 차량의 시동이 꺼진 상태에서는 냉동/냉장기기를 작동시킬 수 없어 냉동이나 냉장을 위한 식품 등이 실려 있는 상태에서는 항상 시동을 켜 두어야 한다.
따라서, 종래에는 냉동 및 냉장기기를 비롯하여 차량에 설치된 전기 및 전자기기 등을 지속적으로 사용하기 위하여 차량의 시동을 켜 두어야 하므로 차량 엔진의 과열이나 소음 발생 및 유해물질의 배출에 따른 공기오염 등의 환경문제가 발생하게 된다.
참고문헌 1: 등록특허 제10-0350109호
따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 차량 엔진으로부터 발전기를 구동시켜 발생된 전원을 변환하거나 외부에서 인가된 상용전원을 변환하여 차량에 설치된 냉동/냉장기기 등의 전기/전자기기로 공급하거나 보조전원으로 사용할 수 있는 차량용 전원 공급 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
차량의 엔진에서 발생된 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 제1발전기; 상기 엔진에서 발생된 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 제2발전기; 상기 제1발전기에서 출력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력하는 제1정류기; 상기 제1정류기의 출력단에 연결된 제1역전류 방지용 다이오드; 상기 제2발전기에서 출력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력하는 제2정류기; 상기 제2정류기의 출력단에 연결된 제2역전류 방지용 다이오드; 상기 제1역전류 방지용 다이오드와 제2역전류 방지용 다이오드의 출력단에 병렬로 접속된 돌입전류 방지용 소자; 제1상용전원 입력단에서 입력된 제1교류전원을 변압하여 배선용 차단기 입력단으로 출력하는 제1트랜스포머; 제2상용전원 입력단에서 입력된 제2교류전원과 상기 제1트랜스포머에서 변압되어 입력된 교류전원의 단락전류이나 과전류 또는 과부하를 차단하는 배선용 차단기; 상기 돌입전류 방지용 소자의 출력단이 입력단에 접속되고, 상기 제2정류기의 출력단이 입력단에 접속되며, 상기 배선용 차단기의 출력단이 입력단에 각각 접속되고, 출력단에 모터가 접속된 드라이버;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 공급 장치를 제공한다.
이때, 상기 제1발전기의 출력단에 입력단이 접속된 제2트랜스포머: 상기 제1트랜스포머와 결선되어 상용전원의 입력에 따라 절환되어 제2트랜스포머에서 변압된 전원을 스위치로 개폐하는 제3릴레이; 상기 제3릴레이의 스위치를 거쳐 입력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력하는 제3정류기; 상기 제3정류기에서 출력된 전원을 일정의 크기의 보조 직류전원으로 출력하는 평활기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1트랜스포머의 출력단과 제3릴레이의 입력단 사이와, 평활기 출력단에 각각 터미널 포인트가 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 돌입전류 방지용 소자는 CR필터와 SCR이 병렬로 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1상용전원 입력단에 제1릴레이가 구비되고, 상기 제2상용전원 입력단에 제2릴레이가 구비되되, 제1릴레이와 제2릴레이는 인터록(Interlock)으로 연동되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 제1발전기와 제1정류기 사이와, 제2발전기와 제2정류기 사이와, 배선용 차단기의 입력단, 드라이버와 모터 사이에 터미널 포인트가 각각 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량의 시동이 걸린 상태에서 차량 엔진으로부터 발전기를 구동시켜 발생된 전원을 변환하여 공급하고, 차량의 시동이 걸리지 않은 상태에서 외부에서 인가된 상용전원을 변환하여 차량에 설치된 냉동 및 냉장기기 등의 전기 및 전자기기로 공급하거나 보조전원으로 사용할 수 있어 차량 운용의 편의성 향상과 차량에 의한 환경오염의 저감 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 전원 공급 장치의 회로 구성도이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 전원 공급 장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 차량용 전원 공급 장치는 차량의 엔진(1)에서 발생된 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 제1발전기(10)와; 상기 차량의 엔진(1)에서 발생된 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 제2발전기(11)와; 상기 제1발전기(10)에서 출력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력하는 제1정류기(12)와; 상기 제1정류기(12)의 출력단에 연결된 제1역전류 방지용 다이오드(D1)와; 상기 제2발전기(11)에서 출력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력하는 제2정류기(13)와; 상기 제2정류기(13)의 출력단에 연결된 제2역전류 방지용 다이오드(D2)와; 상기 제1역전류 방지용 다이오드(D1)와 제2역전류 방지용 다이오드(D2)의 출력단에 병렬로 접속된 돌입전류 방지용 소자(20)와; 제1상용전원 입력단(INPUT1)에서 입력된 제1교류전원(AC380V)을 변압하여 배선용 차단기(MCCB) 입력단으로 출력하는 제1트랜스포머(16)와; 제2상용전원 입력단(INPUT2)에서 입력된 제2교류전원(AC220V)과 상기 제1트랜스포머(16)에서 변압되어 입력된 교류전원(AC220V)의 단락전류이나 과전류 또는 과부하를 차단하는 배선용 차단기(MCCB); 및 상기 돌입전류 방지용 소자(20)의 출력단이 입력단(P)에 접속되고, 상기 제2정류기(13)의 출력단이 입력단(N)에 접속되며, 상기 배선용 차단기(MCCB)의 출력단이 입력단(R, S, T)에 각각 접속되고, 출력단(U, V, W)에 모터(15)가 접속된 드라이버(14);를 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.
우선 상기 차량의 엔진(1)에는 제1발전기(10)와 제2발전기(11)가 각각 연결된다.
이때, 상기 제1발전기(10)와 제2발전기(11)는 차량의 엔진(1)에서 발생된 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 것이다. 이 경우 상기 제1발전기(10)와 제2발전기(11)의 규격은 대략 200~220V, 200Hz, 3.5KW가 될 수 있다.
이때, 상기 제1발전기(10)의 출력단에는 제1정류기(12)의 입력단이 접속되어 제1발전기(10)에서 출력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력한다.
그리고 상기 제2발전기(11)의 출력단에는 제2정류기(13)의 입력단이 접속되어 제2발전기(11)에서 출력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력한다. 제1정류기(12)와 제2정류기(13)의 규격은 대략 800V/50A 가 적용될 수 있다.
아울러 상기 제1정류기(12)의 출력단에는 역전류가 유입되는 것을 차단하는 제1역전류 방지용 다이오드(D1)가 연결되고, 상기 제2정류기(13)의 출력단에도 역전류가 유입되는 것을 차단하는 제2역전류 방지용 다이오드(D2)가 연결된다.
한편 상기 제1역전류 방지용 다이오드(D1)와 제2역전류 방지용 다이오드(D2)의 출력단은 병렬로 접속되고, 여기에 CR필터와 SCR이 병렬로 결합된 돌입전류 방지용 소자(20)가 접속된다. 그리고 SCR의 지연시간(Delay Time)은 대략 100msec 인 것이 바람직하다.
또한 상기 제1트랜스포머(16)는 제1상용전원 입력단(INPUT1)에서 입력된 제1교류전원(AC380V)을 변압하여 배선용 차단기(MCCB)의 입력단으로 출력한다. 제1트랜스포머(16)는 델타(△)-Y결선으로 이루어진 것이 적용되는 것이 좋다.
아울러 상기 배선용 차단기(MCCB)는 제2상용전원 입력단(INPUT2)에서 입력된 제2교류전원(AC220V)과 상기 제1트랜스포머(16)에서 변압되어 입력된 교류전원(AC220V)의 단락전류이나 과전류 또는 과부하를 차단하는 것으로, 상기 배선용 차단기(MCCB)는 드라이버(14)의 입력단(R, S, T)에 구비된다.
그리고 상기 드라이버(14)는 상기 돌입전류 방지용 소자(20)의 출력단이 입력단(P)에 접속되고, 상기 제2정류기(13)의 출력단이 입력단(N)에 접속된다. 그리고 상기 배선용 차단기(MCCB)의 출력단이 입력단(R, S, T)에 각각 접속되고, 출력단(U, V, W)에 모터(15)가 접속된다. 이 경우 상기 드라이버(14)는 인버터 등이 적용될 수 있다.
또한, 상기 제1상용전원 입력단(INPUT1)에는 제1릴레이(K1)가 구비되고, 제2상용전원 입력단(INPUT2)에는 제2릴레이(K2)가 구비된다. 여기서, 제1릴레이(K1)와 제2릴레이(K2)는 인터록(Interlock)으로 연동된다. 즉, 제1릴레이(K1)가 스위칭 온(ON)되면 제2릴레이(K2)는 스위칭 오프(OFF)되고, 제2릴레이(K2)가 스위칭 온(ON) 되면 제1릴레이(K1)는 스위칭 오프(OFF) 된다.
한편, 제2트랜스포머(17)는 제1발전기(10)의 출력단에 입력단이 접속되어 제1발전기(10)에서 출력된 교류전원(AC220V)을 변압하여 출력한다. 제2트랜스포머(17)는 Y-델타 결선으로 이루어진 것이 적용되는 것이 좋다.
또한, 상기 제3릴레이(K3)는 상기 제1트랜스포머(16)와 결선되어 상용전원의 입력에 따라 절환되어 상기 제2트랜스포머(17)에서 변압된 전원을 스위치로 개폐한다. 그리고 상기 제3릴레이(K3)의 입력단에는 제1트랜스포머(16)와 델타(△) 결선으로 접속되되, 상기 제3릴레이(K3)는 상용전원의 입력에 따라 스위칭된다.
또한, 상기 제3정류기(18)는 상기 제3릴레이(K3)의 스위치를 거쳐 입력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력한다. 이때, 상기 제3정류기(18)의 출력단에는 제1커패시터(C1), 제2커패시터(C2) 및 저항(R)으로 이루어진 평활기(19)가 구비된다. 상기 평활기(19)는 제3정류기(18)에서 출력된 전원을 일정의 크기의 보조 직류전원으로 출력한다.
또한, 본 발명의 차량용 전원 공급 장치는 상기 제1트랜스포머(16)의 출력단과 제3릴레이(K3)의 입력단 사이에 터미널단자가 구비된 터미널 포인트(TP5)가 구성되고, 상기 평활기(19) 출력단에도 터미널 포인트(TP6, TP7)가 구비된다. 또한, 상기 제1발전기(10)와 제1정류기(12) 사이와, 제2발전기(11)와 제2정류기(13) 사이와, 배선용 차단기(MCCB)의 입력단, 그리고 드라이버(14)와 모터(15) 사이에도 각각 터미널단자가 구비된 터미널 포인트(TP1-TP4)가 각각 구성된다.
이하, 도 1을 참고로 본 발명에 따른 차량용 전원 공급 장치의 작동을 설명한다.
먼저, 차량의 시동이 걸린 온 상태에서는 엔진(1)에서 발생된 회전에너지가 제1발전기(10)와 제2발전기(11)를 기동시켜 각각 교류전원이 생성되도록 한다.
이와 같이 상기 제1발전기(10)와 제2발전기(11)에서 생성된 교류전원은 각각 제1정류기(12)와 제2정류기(13)를 통해 직류전원으로 변환된 다음 제1역전류 방지 다이오드(D1) 및 제2역전류 방지 다이오드(D2)와 CR필터와 SCR로 이루어진 돌입전류 방지용 소자(20)를 거쳐 드라이버(14)의 입력단(P, N)으로 입력된다.
따라서 상기 드라이버(14)는 입력된 전원으로 출력단(U, V, W)에 접속된 모터(15)를 기동시킨다. 이때, 차량이 냉동/냉장기기가 설치된 차량인 경우에는 압축기를 작동시켜 냉동 또는 냉장이 이루어진다.
한편, 차량의 시동이 꺼진 오프 상태에서는 상기 드라이버(14)는 차량의 엔진(1)으로 동력을 얻지 못하게 된다. 이때, 상기 드라이버(14)는 제1상용전원 입력단(INPUT1)에서 제1트랜스포머(16)를 통해 제1상용전원(AC380V)을 공급받거나 또는 제2상용전원 입력단(INPUT2)에서 제2상용전원(AC220V)을 공급받을 수 있다.
더욱이 제1상용전원이나 제2상용전원 중 어느 하나가 입력되면 제1상용전원 입력단(INPUT1)에 구비된 제1릴레이(K1)와 제2상용전원 입력단(INPUT2)에 구비된 제2릴레이(K2)의 인터록에 의하여 어느 하나의 상용전원만 인가된다.
따라서 상기 드라이버(14)는 배선용 차단기(MCCB)를 통해 입력단(R, S, T)으로 입력된 상용전원으로 출력단(U, V, W)에 접속된 모터(15)를 기동시킨다.
더욱이 제2트랜스포머(17)는 차량의 엔진(1)의 구동으로 제1발전기(10)에서 인가된 전원을 제3정류기(18)를 거쳐 정류한 후 평활기(19)를 통해 차량용 보조전원으로 출력한다.
이때, 상기 차량의 엔진(1)이 정지된 상태에서 외부에서 상용전원이 입력되면 제3릴레이(K3)의 입력단이 제1트랜스포머(16)로부터 인가된 전원으로 스위칭되어 상용전원이 제3정류기(18)를 거쳐 정류된 후 평활기(19)를 통해 차량용 보조전원으로 출력한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 엔진 10: 제1발전기
11: 제2발전기 12: 제1정류기
13: 제2정류기 14: 드라이버
15: 모터 16: 제1트랜스포머
17: 제2트랜스포머 18: 제3정류기
19: 평활기 20: 돌입전류 방지용 소자
MCCB: 배선용 차단기 K1-K3: 릴레이
INPUT1: 제1상용전원 입력단 INPUT2: 제2상용전원 입력단
D1, D2: 역전압 방지용 다이오드 MCCB: 배선용 차단기
C1, C2: 커패시터 R: 저항
TP1-TP7: 터미널 포인트

Claims (6)

  1. 차량의 엔진에서 발생된 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 제1발전기;
    상기 엔진에서 발생된 회전에너지를 전기에너지로 변환하는 제2발전기;
    상기 제1발전기에서 출력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력하는 제1정류기;
    상기 제1정류기의 출력단에 연결된 제1역전류 방지용 다이오드;
    상기 제2발전기에서 출력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력하는 제2정류기;
    상기 제2정류기의 출력단에 연결된 제2역전류 방지용 다이오드;
    상기 제1역전류 방지용 다이오드와 제2역전류 방지용 다이오드의 출력단에 병렬로 접속된 돌입전류 방지용 소자;
    제1상용전원 입력단에서 입력된 제1교류전원을 변압하여 배선용 차단기 입력단으로 출력하는 제1트랜스포머;
    제2상용전원 입력단에서 입력된 제2교류전원과 상기 제1트랜스포머에서 변압되어 입력된 교류전원의 단락전류이나 과전류 또는 과부하를 차단하는 배선용 차단기(MCCB); 및
    상기 돌입전류 방지용 소자의 출력단이 입력단에 접속되고, 상기 제2정류기의 출력단이 입력단에 접속되며, 상기 배선용 차단기의 출력단이 입력단에 각각 접속되고, 출력단에 모터가 접속된 드라이버;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1발전기의 출력단에 입력단이 접속된 제2트랜스포머:
    상기 제1트랜스포머와 결선되어 상용전원의 입력에 따라 절환되어 제2트랜스포머에서 변압된 전원을 스위치로 개폐하는 제3릴레이;
    상기 제3릴레이의 스위치를 거쳐 입력된 3상 전원을 단상 전원으로 정류하여 출력하는 제3정류기; 및
    상기 제3정류기에서 출력된 전원을 일정의 크기의 보조 직류전원으로 출력하는 평활기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 공급 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1트랜스포머의 출력단과 제3릴레이의 입력단 사이와, 평활기 출력단에 각각 터미널 포인트가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 돌입전류 방지용 소자는 CR필터와 SCR이 병렬로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1상용전원 입력단에 제1릴레이가 구비되고, 상기 제2상용전원 입력단에 제2릴레이가 구비되되, 제1릴레이와 제2릴레이는 인터록(Interlock)으로 연동되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1발전기와 제1정류기 사이와, 제2발전기와 제2정류기 사이와, 배선용 차단기의 입력단, 드라이버와 모터 사이에 터미널 포인트가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 전원 공급 장치.
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