KR101765925B1 - 차량용 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법 - Google Patents

Abstract

전동압축기 일체형 인버터에 있어서 모터 및 인버터회로를 열손상으로부터 보호하기 위한 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법이 제공된다. 일체형 인버터 과열방지 방법은, 인버터의 온도를 측정하는 단계와, 인버터의 온도가 제 1 온도일 때의 시간 t1을 검출하는 단계와, 인버터의 온도가 제 2 온도일 때의 시간 t2을 검출하는 단계와, 상기 시간 t1 및 t2에 의거하여 인버터의 온도상승율 X를 구하는 단계 및, 인버터의 온도상승율에 따라 구동모터의 회전수의 증가량을 차등적으로 증감하는 단계를 포함한다. 인버터의 온도상승율을 구하고, 그에 따라서 구동모터의 회전수의 증가량을 차등적으로 증가 또는 감소함으로써 효율적으로 사전에 인버터의 과열을 방지할 수 있다.

Description

차량용 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법{A method for preventing the overheat of one body type inverter for electric compressor of a vehicle}

본 발명은 압축기와 모터 및 인버터회로가 일체로 구성된 전동압축기 일체형 인버터에 있어서 모터 및 인버터회로를 열손상으로부터 보호하기 위한 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동압축기의 모터구동 제어장치인 인버터를 부하에 의한 과전류 발생으로부터 방지하고, 차량의 공조장치를 정지시키지 않고도 압축기 구동모터의 회전수의 증가량을 감소시켜 인버터가 과열되지 않도록 사전에 방지할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 공조시스템에서 사용되는 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 냉매를 흡입하여 액화하기 쉬운 고온과 고압상태로 만들어 응축기로 전달한다. 이와 같은 압축기로는 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 회전식 압축기는 엔진을 구동원으로 하여 회전을 수행하는 기계식과, 모터를 구동원으로 하는 전동식으로 구분된다.

차량용 공조장치에 사용되는 전동식 압축기는, 통상 냉매를 흡입 및 토출하는 압축기 본체와, 압축기를 구동하는 모터 및, 모터의 구동을 제어하는 인버터장치를 구비한다.

한편, 이러한 인버터장치는 통상 모터 구동회로 및 제어부를 포함하여 구성되는데, 회로를 구성하는 반도체 스위칭 소자 등의 발열에 의하여, 모터 구동회로가 고온으로 되는 경우가 있다. 이 경우, 고온으로 인하여 인버터 내부의 반도체 소자의 전류 제어치가 감소하고, 제어치 이상의 전류를 흘리면 반도체 소자가 파손되는 경우가 발생하게 된다. 아울러, 전동압축기가 엔진룸내에 배치되므로, 엔진의 발열에 의해 인버터가 고온으로 되는 경우도 있다.

이와 같은 인버터의 과열을 방지하기 위하여, 종래에는 인버터가 소정온도 이상으로 상승하는 경우, 인버터의 온도가 충분히 저하될 때까지 압축기를 정지하는 것에 의해 인버터를 보호하고 있다.

즉, 도 1에서 나타낸 바와 같이, 종래에는 압축기를 구동하는 경우 현재의 인버터 온도를 항상 검출하면서 그 온도가 인버터의 온도 제한치보다 높아지게 되는 경우에는 압축기의 작동을 정지시키도록 하고 있다. 이와 같이 압축기의 작동을 정지하면, 인버터가 자연냉각되어 온도가 저하되고, 인버터의 온도가 리셋값보다 낮아지게 되면 다시 압축기를 구동할 수 있도록 하고 있다.

그런데, 인버터에서 전동압축기의 구동을 정지하는 경우에는, 과전류 및 열로부터 인버터는 보호되지만, 압축기의 정지중에는 저온냉매에 의한 모터구동회로의 냉각이 행해지지 않고 자연냉각되므로, 모터 구동회로의 온도강하에 장시간을 필요로 하고, 그 사이는 냉매가 순환하지 않기 때문에, 냉방운전을 필요로 하는 경우에도 냉방을 제공할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 차량용 공조장치의 압축기를 정지시키지 않고도 구동모터의 회전수를 효율적으로 관리함으로써 인버터를 부하에 의한 과전류로부터 보호하고, 과열되지 않도록 사전에 방지할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 차량용 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법은, 인버터의 온도를 측정하는 단계와, 인버터의 온도가 제 1 온도일 때의 시간 t1을 검출하는 단계와, 인버터의 온도가 제 2 온도일 때의 시간 t2을 검출하는 단계와, 상기 시간 t1 및 t2에 의거하여 인버터의 온도상승율 X를 구하는 단계 및, 인버터의 온도상승율에 따라 구동모터의 회전수의 증가량을 차등적으로 증감하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 인버터의 온도 상승율 X는 다음 식:

에 의하여 구해진다.

바람직하게는, 구동모터의 회전수는 인버터의 온도상승율이 증가함에 따라 증가한다.

바람직하게는, 상기 제 1 온도는 90℃이며, 상기 제 2 온도는 95℃이다.

바람직하게는, 상기 인버터의 온도상승율이 X ≥ 1℃/sec 일 때, 구동모터의 회전수는 100% 증가한다.

바람직하게는, 상기 인버터의 온도상승율이 1℃/sec > X ≥ 0.1℃/sec 일 때, 구동모터의 회전수는 40% 증가한다.

바람직하게는, 상기 인버터의 온도상승율이 0.1℃/sec > X 일 때, 구동모터의 회전수는 20% 증가한다.

바람직하게는 본원 발명의 방법은 현재의 구동모터의 회전수가 3000rpm이하인 경우에만 적용한다.

본 발명에 따르면, 차량용 전동압축기의 일체형 인버터의 온도상승율을 구하고, 그에 따라서 구동모터의 회전수의 증가량을 차등적으로 증가 또는 감소함으로써 효율적으로 사전에 인버터의 과열을 방지함과 동시에, 그러한 과열 방지에 의하여 인버터 내부의 전자부품들의 성능을 최적의 상태로 유지할 수 있으며, 인버터의 수명이 저하하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 전동압축기 일체형 인버터 과열방지 방법을 나타낸 플로우 챠트.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 전동압축기 일체형 인버터의 과열방지 방법을 나타낸 플로우 챠트이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 전동압축기 일체형 인버터의 과열방지방법의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 실시예는 스크롤(scroll)형의 전동압축기에 적용하기에 적절한 것이지만, 반드시 이에 한하는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 전동압축기 일체형 인버터의 과열방지 방법을 나타낸 플로우 챠트로서, 차량용 공기조화장치가 냉방운전을 필요로 하면, 공기조화장치의 전동압축기가 구동하게 된다 (S100).

전동압축기의 인버터에 설치된 온도센서는 냉방운전시 현재의 인버터의 온도를 상시 모니터링하면서 인버터의 온도가 상승하여 제 1 의 설정온도, 예를 들면 90℃로 되는 지의 여부를 검출한다 (S200). 그리고, 인버터의 온도가 90℃일 때의 시간(t1)을 저장한다(S300).

인버터의 온도가 계속적으로 상승하여 제 2 의 설정온도, 예를 들어 95℃로 되는 지의 여부를 검출한다 (S400). 그리고, 앞서의 S300에서와 마찬가지로 인버터의 온도가 95℃ 일 때의 시간(t2)을 저장한다(S500).

계속해서 S500단계에서, 온도센서에서 제 1 및 제 2 의 설정온도가 측정되고, 제 1 의 설정온도 및 제 2 의 설정온도일 때의 시간 t1 및 t2가 인버터 제어부내의 프로세서등에 입력되면, 제어부는 하기 식:

에 의하여 인버터의 온도 상승율 X(℃/sec)를 구한다.

그런 후, 제어부는 상기에서 구해진 인버터의 온도 상승율 X의 값에 따라서 구동모터의 회전수의 증가량을 차등적으로 증감하게 된다.

예를 들어, S600과 같이 인버터의 온도상승율 X가 X ≥ 1℃/sec 의 값을 가지는 때에는, 온도상승율이 매우 급속하게 진전되고 있는 상태이므로, 전동압축기내로 공급되는 냉매의 유량을 급속하게 증가시키기 위하여 구동모터의 회전수를 100% 증가시킨다.

그러나 S700과 같이 인버터의 온도상승율 X가 1℃/sec > X ≥ 0.1℃/sec 의 범위내에 있을 때에는 온도상승율이 상대적으로 느리게 진전되고 있는 상태이므로, 구동모터의 회전수를 40% 가량만 증가하게 된다.

다른 예로 S800처럼 인버터의 온도상승율 X가 0.1℃/sec > X 인 경우에는, 온도의 상승이 비교적 늦게 진행되고 있는 상태이므로, 구동모터의 회전수를 20%만 증가하게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명에서는 차량용 전동압축기의 일체형 인버터의 온도상승율을 구하고, 그에 따라서 구동모터의 회전수의 증가량을 차등적으로 증가 또는 감소함으로써, 인버터의 온도가 제한된 값을 초과하지 않도록 사전에 효율적으로 인버터의 과열을 방지할 수 있으므로, 공기조화기의 냉방운전이 필요한 시점에 압축기의 작동을 중지해야 하는 불편이 해소될 수 있다.

다만, 상술한 바와 같은 인버터의 온도상승율에 따른 구동모터의 회전수 제어에 의한 인버터의 과열방지 기능은, 구동모터가 정상적인 상태에서 회전하고 있는 경우에, 예를 들어 3,000rpm 이하의 속도로 회전하고 있는 경우에 한하여 작용하도록 하는 것이 바람직한데, 3,000rpm 초과의 속도로 회전하는 경우는 구동모터의 급속회전에 의하여 신속한 냉방운전 필요등의 사정이 있을 때이므로, 본원발명의 과열방지 기능을 적용하는 것은 오히려 역효과를 불러 일으킬 수 있기 때문이다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 전동압축기의 일체형인버터의 온도를 측정하는 단계와,
   인버터의 온도가 제 1 온도일 때의 시간 t1을 검출하는 단계(S300)와,
   인버터의 온도가 제 2 온도일 때의 시간 t2을 검출하는 단계(S500)와,
   상기 시간 t1 및 t2에 의거하여 인버터의 온도상승율 X를 구하는 단계(S600) 및,
   인버터의 온도상승율에 따라 구동모터의 회전수의 증가량을 차등적으로 증감하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터의 온도 상승율 X는 다음 식:
   

   

   에 의하여 구해지는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 구동모터의 회전수는 인버터의 온도상승율이 증가함에 따라 증가하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법.
4. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 제 1 온도는 90℃이며, 상기 제 2 온도는 95℃인 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 구동모터의 회전수의 증가량을 차등적으로 증감하는 단계는, 상기 인버터의 온도상승율이 X ≥ 1℃/초 일 때, 구동모터의 회전수는 100% 증가하는 단계(S600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 구동모터의 회전수의 증가량을 차등적으로 증감하는 단계는, 상기 인버터의 온도상승율이 1℃/초 > X ≥ 0.1℃/초 일 때, 구동모터의 회전수는 40% 증가하는 단계(S700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 구동모터의 회전수의 증가량을 차등적으로 증감하는 단계는, 상기 인버터의 온도상승율이 0.1℃/초 > X 일 때, 구동모터의 회전수는 20% 증가하는 단계(S800)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 구동모터의 회전수가 3000rpm이하인 경우에만 적용하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기의 일체형 인버터 과열방지 방법.
   

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