KR102002496B1 - 토출 맥동 감소를 위한 전동압축기의 모터 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

토출 맥동 감소를 위한 전동압축기의 모터 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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이재욱
이근수
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Abstract

본 발명은 토출 맥동 감소를 위한 전동압축기의 모터 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명은 일 실시예로 고정스크롤, 선회스크롤, 토출구, 모터, 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 인버터로 구성된 전동압축기의 모터를 제어하는 시스템에 있어서, 상기 모터에 인가되는 전류 또는 전압 정보를 수집하는 정보 수집부; 상기 정보 수집부에서 수집된 정보를 토대로 상기 모터의 회전 속도 및 위치를 산출하는 연산부; 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 속도 제어부; 및 상기 연산부에서 산출된 모터의 회전 속도 및 위치를 토대로 토출구의 맥동(Pressure pulsation) 발생 시점을 파악하고, 상기 속도 제어부를 통해 맥동 발생 시점에서 모터의 회전 속도를 늦추는 맥동 보상기;를 포함하는 전동압축기의 모터 제어 시스템을 제공함으로써, 별도의 기구적인 장치를 추가하지 않고도 냉매 토출 시 토출구에서 압력이 급격하게 변화하는 것을 방지하여 소음 발생을 최소화할 수 있다.

Description

토출 맥동 감소를 위한 전동압축기의 모터 제어 시스템 및 방법{Motor control system and method of electric compressor for reduction of pressure pulsation}
본 발명은 전동압축기의 모터 제어 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 머플러와 같은 기구 장치를 추가하지 않고 모터의 회전 속도를 조절하는 것만으로 스크롤 압축기의 토출구에서 발생하는 토출 맥동을 줄일 수 있는 전동압축기의 모터 제어 방법에 관한 것이다.
자동차 내에는 차 실내의 온도, 공기 청정도, 차량 윈도우의 안개나 서리를 제거 등을 위한 공조 장치(Air Conditioning)가 설치되며, 이와 같은 공조 장치는 일반적으로 증발기로부터 인입된 저온 저압의 기상 냉매를 고온 고압의 기상 냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기를 포함한다.
압축기는 크게 피스톤의 왕복운동에 따라 냉매를 압축시키는 왕복식 압축기와 회전운동에 의해 냉매를 압축시키는 회전식 압축기로 나뉘어지며, 왕복식 압축기는 다시 구동원의 전달방식에 따라 크랭크를 사용하여 복수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식 압축기, 사판이 설치된 회전축을 사용하는 사판식 압축기 등으로 나뉘고, 회전식 압축기는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인 로터리식 압축기, 선회 스크롤과 고정 스크롤을 사용하는 스크롤식 압축기 등으로 나뉘어진다.
특히, 스크롤 압축기는 도 1에 도시된 바와 같이 고정랩(21)을 갖는 고정 스크롤(20) 및 상기 고정랩(21)과 맞물리는 선회랩(31)을 갖는 선회 스크롤(30)을 포함하고, 상기 선회 스크롤(30)이 상기 고정 스크롤(20) 상에서 선회운동을 하면서, 고정랩(21)과 선회랩(31) 사이에 형성되는 압축실의 연속적인 부피 변화를 통해서 냉매를 흡입 및 압축하는 형태의 압축기이다. 이와 같은 스크롤 압축기는 흡입, 압축 및 토출이 연속적으로 이루어지므로 작동 과정에서 발생되는 진동 및 소음의 측면에서 다른 압축기에 비해서 우수하고, 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있다는 장점이 있어 공조장치의 냉매 압축기로 널리 사용되고 있다.
스크롤 압축기가 다른 압축기에 비해 소음 측면에서 우수하다고 하더라도 도 2와 같이 선회 스크롤이 고정 스크롤을 한 바퀴 회전하면서 냉매가 토출되는 과정에서 토출구에서 급격한 압력 변화(Pressure pulsation) 발생으로 소음이 유발될 수 밖에 없다는 문제가 있고, 상기 문제점을 해결하기 위해 종래에는 압축기에 머플러와 같은 기구적인 장치를 추가하는 시도가 있었으나, 압축기에 기구적인 장치가 추가하면 압축기의 소음을 줄일 수 있는 대신 압축기 효율이 악화된다는 문제가 발생하여 종래의 시도는 스크롤 압축기의 소음을 줄이기 위한 궁극적인 해결책이라고 보기엔 어려움이 있었다.
이에 따라, 기구적인 장치를 추가하지 않고도 토출 맥동 발생을 감소시켜 스크롤 압축기의 소음을 최소화할 수 있는 새로운 방안이 요구되는 실정이다.
한국공개특허공보(공개번호 : 10-2018-0037403) “스크롤 압축기”
본 발명은 냉매 토출 시 모터의 회전 속도를 조절하여 기구적인 장치를 추가하지 않고도 스크롤 압축기의 토출 맥동 발생을 줄일 수 있는 모터 제어 시스템 및 방법을 제공함으로써, 스크롤 압축기에서 냉매가 토출되는 과정에서 발생하는 소음을 최소화하고자 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 일 실시예로 고정스크롤, 선회스크롤, 토출구, 모터, 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 인버터로 구성된 전동압축기의 모터를 제어하는 시스템에 있어서, 상기 모터에 인가되는 전류 또는 전압 정보를 수집하는 정보 수집부; 상기 정보 수집부에서 수집된 정보를 토대로 상기 모터의 회전 속도 및 위치를 산출하는 연산부; 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 속도 제어부; 및 상기 연산부에서 산출된 모터의 회전 속도 및 위치를 토대로 토출구의 맥동(Pressure pulsation) 발생 시점을 파악하고, 상기 속도 제어부를 통해 맥동 발생 시점에서 모터의 회전 속도를 늦추는 맥동 보상기;를 포함하는 전동압축기의 모터 제어 시스템을 제공한다.
이 때, 또한, 상기 속도 제어부는 인버터에 인가되는 전류의 크기를 조절하여 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 속도 제어부는 약계자 제어 또는 MTPA 제어를 통해 상기 모터의 회전 속도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 속도 제어부는 상기 모터의 회전 속도를 조절함으로써, 선회스크롤의 회전 속도까지 조절할 수 있다.
아울러, 상기 맥동 보상기는 압축된 냉매가 토출구를 통해 토출되는 시점을 맥동 발생 시점으로 파악하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 맥동 보상기는 맥동 발생 시점에서 상기 모터의 회전 속도를 늦춰 토출구의 압력 변화를 줄일 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또 다른 실시예로 고정스크롤, 선회스크롤, 토출구, 모터, 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 인버터로 구성된 전동압축기의 모터를 제어하는 방법에 있어서, (a) 모터에 인가되는 전압 또는 전류에 대한 정보를 수집하는 정보 수집 단계; (b) 상기 (a) 정보 수집 단계에서 수집된 정보를 토대로 모터의 회전 속도 및 위치를 산출하는 연산 단계; (c) 상기 (b) 연산 단계에서 산출된 모터의 회전 속도 및 위치 정보를 토대로 토출구의 맥동 발생 시점을 파악하는 맥동 파악 단계; 및 (d) 상기 (c) 맥동 파악 단계에서 파악한 맥동 발생 시점에서 인버터를 통해 모터에 인가되는 토크의 크기를 조절하여 모터의 회전 속도를 늦추는 보상 단계;를 포함하는 전동압축기의 모터 제어 방법을 제공한다.
여기서, 상기 (b) 연산 단계는 모터에 인가되는 전압 또는 전류의 크기와 기 저장된 데이터를 비교하여 모터의 회전 속도를 산출하고, 모터의 회전 속도를 적분하여 모터의 위치를 산출할 수 있다.
또한, 상기 (c) 맥동 파악 단계는 압축된 냉매가 토출구를 통해 토출되는 시점을 맥동 발생 시점으로 파악하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전동압축기의 모터 제어 시스템 및 방법은 압축된 냉매가 토출구를 통해 토출될 때 모터의 회전속도를 늦춤으로써 토출구에서 압력이 급격하게 변화하는 것을 방지할 수 있어, 결과적으로 스크롤 압축기 구동 시 발생되는 소음을 최소화할 수 있다.
도 1은 스크롤 압축기의 구성 요소를 도시한 분해도이다.
도 2는 스크롤 압축기를 통해 냉매가 압축되고 토출되는 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 전동압축기의 모터 제어 시스템의 구성 요소를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동압축기의 모터 제어 시스템을 통한 모터 제어 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동압축기의 모터 제어 방법의 흐름도이다.
도 6은 종래와 본 발명의 전동 압축기 모터 제어 시스템을 통한 스크롤 압축기 구동 과정에서 나타나는 선회 스크롤 위치, 회전 속도의 변화 및 맥동 발생 정도를 비교한 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치한다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 출원에서, “포함하다.” 또는 “가지다.” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 설명에 앞서 먼저 도 1 내지 도 2를 참조하여 스크롤 압축기의 냉매 압축 과정에 대해 간략하게 살펴보도록 한다.
도 1은 스크롤 압축기의 구성 요소를 도시한 분해도이고, 도 2는 스크롤 압축기를 통해 냉매가 압축되고 토출되는 과정을 도시한 도면이다.
스크롤 압축기(10)는 고정랩(21)을 갖는 고정 스크롤(20)과 상기 고정 스크롤(20)의 고정랩(21)과 맞물리는 선회랩(31)을 갖는 선회 스크롤(30)을 포함한다.
특히, 상기 선회 스크롤(30)은 모터(40)의 회전축(41)에 부착되어, 상기 모터(40)의 회전에 의해 상기 고정 스크롤(20) 상에서 선회운동을 할 수 있고, 선회 스크롤(30)이 선회(회전) 운동함에 따라 서로 맞물린 고정 스크롤(20)의 고정랩(21)과 선회 스크롤(30)의 선회랩(31)에 의해 형성되는 압축실의 부피가 연속적으로 변화하여 도 2 (a)와 같이 냉매를 압축실 내로 흡입할 수도 있고, 도 2 (b), (c)와 같이 압축실 내로 흡입된 냉매를 압축할 수 있다.
이 때, 상기 스크롤 압축기는 냉매 압축 시, 고정자(42)와 회전자(43)로 구성된 모터(40)를 활용하므로 전동압축기라고 지칭하기도 한다.
또한, 고정 스크롤(20)과 선회 스크롤(30)에 의해 압축된 냉매는 도 2 (d)와 같이 고정 스크롤(20)에 형성된 토출구(50)를 통해 스크롤 압축기(10)의 외부로 토출될 수 있는데, 종래에는 냉매가 토출구(50)를 통해 압축기 외부로 토출되는 과정에서 토출구(50)의 압력이 급격하게 변화하는 토출 맥동(Pressure pulsation)이 발생하여 소음이 유발된다는 문제가 있었다.
소음 발생을 저감시키기 위해 머플러와 같은 기구적인 장치를 추가하려는 시도들도 있었으나, 이 경우 소음은 줄일 수 있지만 압축기 전체의 효율을 악화시킨다는 문제가 발생하여 토출 맥동에 의한 소음을 줄이기 위해 압축기에 기구적인 장치를 추가하기에는 어려움이 있었다.
이에 따라, 본 발명은 스크롤 압축기에 기구적인 장치 추가 없이 소프트 웨어 제어를 통해 냉매 토출 시 토출구(50)에서 발생하는 급격한 압력 변화(또는 토출 맥동)을 최소화할 수 있는 전동압축기의 모터 제어 시스템 및 방법을 제공함으로써, 종래의 문제점을 해결하고자 한다.
먼저, 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전동압축기의 모터 제어 시스템에 대해 구체적으로 살펴 본다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 전동압축기의 모터 제어 시스템의 구성 요소를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전동압축기의 모터 제어 시스템을 통한 모터 제어 과정을 도시한 도면이다.
본 발명은 고정랩이 형성된 고정 스크롤, 상기 고정랩에 맞물리는 선회랩이 형성된 선회 스크롤, 고정 스크롤과 선회 스크롤에 의해 압축된 냉매가 외부로 토출되는 토출구, 상기 선회스크롤을 회전시키는 모터, 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 인버터로 구성된 전동압축기의 모터를 제어하는 시스템에 있어서, 상기 모터에 인가되는 전류 또는 전압 정보를 수집하는 정보 수집부(100); 상기 정보 수집부(100)에서 수집된 모터에 인가되는 전류 또는 전압 정보를 토대로 상기 모터의 회전 속도 및 위치를 산출하는 연산부(200); 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 속도 제어부(300); 및 상기 연산부(200)에서 산출된 모터의 회전 속도 및 위치를 토대로 토출구의 맥동(Pressure pulsation) 발생 시점을 파악하고, 상기 속도 제어부(300)를 통해 맥동 발생 시점에서 모터의 회전 속도를 늦추는 맥동 보상기(400);를 포함하는 전동압축기의 모터 제어 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전동압축기의 모터 제어 시스템은 상기 정보 수집부(100), 연산부(200)에서 수집 또는 산출된 정보를 토대로 맥동 보상기(400)에서 토출구에서 맥동이 발생하는 시점을 파악하고, 해당 시점에서 모터의 회전 속도를 늦춰 선회스크롤이 고정스크롤 상에서 회전하는 속도를 늦춤으로써, 냉매 토출 시 토출구의 압력이 급격하게 변화하는 것을 방지하고, 그에 따라 발생하는 소음을 최소화할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예인 전동압축기의 모터 제어 시스템을 구성하는 요소들에 대해 보다 구체적으로 살펴 보면, 먼저 상기 정보 수집부(100)는 위치 센서 등과 같은 별도의 센서를 추가하지 않고도 모터의 회전 속도 및 위치를 파악하기 위해 모터에 인가되는 전류 및 전압의 크기를 측정하고, 측정된 모터의 전류 및 전압의 크기를 연산부(200)에 송신하는 역할을 한다.
다음으로, 연산부(200)는 상기 정보 수집부(100)에서 수집된 모터에 인가되는 전류 및 전압의 크기를 토대로 모터의 현재 회전 속도 및 위치를 산출하는 역할을 한다. 이 때, 모터의 위치는 모터가 구동되기 시작한 시점부터 모터가 회전한 각도를 의미하며, 이하에서도 동일한 의미로 사용된다.
구체적으로, 상기 연산부(200)는 ⅰ) 기 저장된 모터에 인가되는 전류 및 전압의 크기에 대응되는 모터의 회전속도 값에 대한 데이터와 현재 모터에 인가되는 전류 및 전압의 크기를 비교하여 모터의 회전 속도를 산출하고, ⅱ) 산출된 모터의 회전 속도의 변화량을 시간에 대해 적분함으로써 모터의 현재 위치까지 산출할 수 있다.
다음으로, 상기 속도 제어부(300)는 맥동 보상기(400)에서 전달되는 신호에 따라 모터의 회전 속도를 조절하여, 상기 모터의 회전축에 결합된 선회 스크롤의 회전 속도까지 조절하는 역할을 한다.
구체적으로, 상기 속도 제어부(300)는 인버터에 인가되는 전류의 크기를 조절함으로써, 모터에 인가되는 토크의 크기를 달리 할 수 있으므로, 결과적으로 모터의 회전 속도와 그에 따른 선회 스크롤의 회전 속도를 제어할 수 있으며, 특히 상기 속도 제어부(300)는 동일한 전류에서 발생 토크가 최대가 되도록 제어하는 MTPA(Maximum Torque Per Ampere) 제어 내지 약계자 제어(Field weakening control)을 통해 모터 속도 제어 과정에서 시간 지연(Time delay) 발생을 최소화함으로써, 모터의 회전 속도 및 그에 따른 선회 스크롤의 회전 속도를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 핵심이 되는 맥동 보상기(400)는 ⅰ) 상기 연산부(200)에서 산출된 모터의 회전 속도 및 위치 정보를 기초로 선회 스크롤이 고정 스크롤을 한 바퀴 회전하면서 압축된 냉매가 토출구를 통해 외부로 토출되는 시점을 파악하고, ⅱ) 상기 속도 제어부(300)를 제어하여 압축된 냉매가 토출되는 시점에서는 모터의 회전 속도가 기존에 비해 늦춰질 수 있도록 제어하는 역할을 한다.
이 때, 선회 스크롤이 고정 스크롤 상을 한 바퀴 회전하면서 압축된 냉매가 토출될 때, 토출구에서는 급격한 압력 변화로 인해 토출 맥동(Pressure pulsation)이 발생하므로, 냉매가 토출되는 시점을 맥동 발생 시점이라고 지칭하고 이하에서도 동일한 의미로 사용한다.
상기 맥동 보상기(400)가 속도 제어부(300)를 통해 맥동 발생 시점에서 모터의 회전 속도를 낮춤으로써, 모터의 회전축에 결합된 선회 스크롤의 회전 속도까지 낮출 수 있다.
또한, 선회 스크롤의 회전 속도가 늦춰지면서 선회 스크롤과 고정 스크롤 사이에 형성되는 압축실의 부피 변화 속도 또한 줄어들게 되어, 압축된 냉매가 토출될 때 토출구의 압력이 급격하게 변하지 않게 되고, 결과적으로 맥동 발생의 정도가 줄어들어 스크롤 압축기에서 발생하는 소음을 줄일 수 있다.
예를 들어, 모터가 기존에는 2000rpm의 회전속도로 회전하다가도 맥동 발생 시점에서는 상기 맥동 보상기(400)가 상기 속도 제어부(300)를 제어함으로써, 1800rpm으로 회전 속도가 늦춰져 토출 맥동 발생을 최소화할 수 있다.
다만, 모터의 회전 속도가 2000rpm에서 1800rpm으로 낮아지는 것은 본 발명의 모터 제어 시스템을 설명하기 위한 일 실시예에 불과하며, 스크롤 압축기 구동 환경에 따라 회전 속도 변화를 달리할 수 있음은 당연하다.
다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동압축기의 모터 제어 방법에 대하여 살펴본다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동압축기의 모터 제어 방법의 흐름도이다.
본 발명은 또 다른 실시예로 고정 스크롤, 선회 스크롤, 토출구, 모터, 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 인버터로 구성된 전동압축기의 모터를 제어하는 방법에 있어서, (a) 모터에 인가되는 전압 또는 전류에 대한 정보를 수집하는 정보 수집 단계(S210); (b) 상기 (a) 정보 수집 단계(S210)에서 수집된 정보를 토대로 모터의 회전 속도 및 위치를 산출하는 연산 단계(S220); (c) 상기 (b) 연산 단계(S220)에서 산출된 모터의 회전 속도 및 위치 정보를 토대로 토출구의 맥동 발생 시점을 파악하는 맥동 파악 단계(S230); 및 (d) 상기 (c) 맥동 파악 단계(S230)에서 파악한 맥동 발생 시점에서 인버터를 통해 모터에 인가되는 토크의 크기를 조절하여 모터의 회전 속도를 늦추는 보상 단계(S240);를 포함하는 전동압축기의 모터 제어 방법을 제공한다.
특히, 상기 (b) 연산 단계(S220)는 모터에 인가되는 전압 또는 전류의 크기와 기 저장된 데이터를 비교하여 모터의 회전 속도를 산출하고, 모터의 회전 속도를 적분하여 모터의 위치를 산출 할 수 있다.
또한, 상기 (c) 맥동 파악 단계(S230)는 선회 스크롤이 고정 스크롤을 한 바퀴 회전하면서 압축된 냉매가 토출구를 통해 토출되는 시점을 맥동 발생 시점으로 파악하고, 상기 (d) 보상 단계(S240)에서는 상기 (c) 맥동 파악 단계(S230)에서 파악된 맥동 발생 시점에서 모터의 회전 속도를 늦춤으로써, 선회 스크롤과 고정 스크롤에 의해 형성되는 압축실의 부피 변화 속도를 늦출 수 있어, 결과적으로 토출구에서의 토출 맥동 발생을 최소화할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전동압축기의 모터 제어 방법에 관한 구체적인 설명은 앞서 설명한 정보 수집부, 연산부, 속도 제어부, 맥동 보상기가 모터 제어 과정에서 수행하는 역할과 동일하므로, 여기에서는 각 단계에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
마지막으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 전동압축기 모터 제어 시스템 및 방법의 효과에 대하여 살펴 본다.
여기서, 도 6 (a)는 종래의 스크롤 압축기 구동 과정에서 나타나는 선회 스크롤 위치, 회전 속도의 변화 및 맥동 발생 정도를 나타낸 그래프이고, 도 6 (b) 본 발명의 전동 압축기 모터 제어 시스템을 통한 스크롤 압축기 구동 과정에서 나타나는 선회 스크롤 위치, 회전 속도의 변화 및 맥동 발생 정도를 나타낸 그래프이다.
도 6 (a)에 도시된 바와 같이 종래에는 선회 스크롤이 고정 스크롤 상을 일정한 속도로 회전하도록 제어됨에 따라, 선회 스크롤이 고정 스크롤 상을 한 바퀴 다 돌면서 압축된 냉매가 토출될 때 토출구에서 급격한 압력 변화가 발생하여 토출 맥동이 심하게 발생할 수 없었고, 이로 인해 스크롤 압축기 구동 과정에서 소음이 발생하여 자동차 운전자 등에게 불편함을 주었으나,
본 발명은 도 6 (b)에 도시된 바와 같이 토출 맥동 발생 시점에서 모터의 회전 속도를 조절하여 선회 스크롤의 회전 속도를 늦춤으로써, 선회 스크롤과 고정 스크롤 사이에 형성되는 압력실의 부피 변화 속도를 늦출 수 있어 토출구에서 급격한 압력 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 전동압축기 모터 제어 시스템 및 방법은 기구적인 장치를 추가하지 않고도 모터의 회전 속도를 조절함으로써 토출 맥동 발생을 최소화시킬 수 있어 종래의 스크롤 압축기와 비교하였을 때 소음 발생을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
또한, 본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 스크롤 압축기
20 : 고정 스크롤
21 : 고정랩
30 : 선회 스크롤
31 : 선회랩
40 : 모터
41 : 회전축
42 : 고정자
43 : 회전자
50 : 토출구
100 : 정보 수집부
200 : 연산부
300 : 속도 제어부
400 : 맥동 보상기

Claims (9)

  1. 고정 스크롤, 선회 스크롤, 토출구, 모터, 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 인버터로 구성된 전동압축기의 모터를 제어하는 시스템에 있어서,
    상기 모터에 인가되는 전류 또는 전압 정보를 수집하는 정보 수집부;
    상기 정보 수집부에서 수집된 정보를 토대로 상기 모터의 회전 속도 및 위치를 산출하는 연산부;
    상기 모터의 회전 속도를 조절하는 속도 제어부; 및
    상기 연산부에서 산출된 모터의 회전 속도 및 위치를 토대로 토출구의 맥동(Pressure pulsation) 발생 시점을 파악하고, 상기 속도 제어부를 통해 맥동 발생 시점에서 모터의 회전 속도를 늦추는 맥동 보상기;
    를 포함하는 전동압축기의 모터 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 속도 제어부는,
    인버터에 인가되는 전류의 크기를 조절하여 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 속도 제어부는,
    약계자 제어 또는 MTPA 제어를 통해 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 제어 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 속도 제어부는,
    상기 모터의 회전 속도를 조절함으로써, 선회 스크롤의 회전 속도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 맥동 보상기는,
    압축된 냉매가 토출구를 통해 토출되는 시점을 맥동 발생 시점으로 파악하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 맥동 보상기는,
    맥동 발생 시점에서 상기 모터의 회전 속도를 늦춰 토출구의 압력 변화를 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 제어 시스템.
  7. 고정 스크롤, 선회 스크롤, 토출구, 모터, 상기 모터의 회전 속도를 조절하는 인버터로 구성된 전동압축기의 모터를 제어하는 방법에 있어서,
    (a) 모터에 인가되는 전압 또는 전류에 대한 정보를 수집하는 정보 수집 단계;
    (b) 상기 (a) 정보 수집 단계에서 수집된 정보를 토대로 모터의 회전 속도 및 위치를 산출하는 연산 단계;
    (c) 상기 (b) 연산 단계에서 산출된 모터의 회전 속도 및 위치 정보를 토대로 토출구의 맥동 발생 시점을 파악하는 맥동 파악 단계; 및
    (d) 상기 (c) 맥동 파악 단계에서 파악한 맥동 발생 시점에서 인버터를 통해 모터에 인가되는 토크의 크기를 조절하여 모터의 회전 속도를 늦추는 보상 단계;
    를 포함하는 전동압축기의 모터 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (b) 연산 단계는,
    모터에 인가되는 전압 또는 전류의 크기와 기 저장된 데이터를 비교하여 모터의 회전 속도를 산출하고, 모터의 회전 속도를 적분하여 모터의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 (c) 맥동 파악 단계는,
    압축된 냉매가 토출구를 통해 토출되는 시점을 맥동 발생 시점으로 파악하는 것을 특징으로 하는 전동압축기의 모터 제어 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010005320A1 (en) * 1999-11-30 2001-06-28 Matsushita Elecric Industrial Co., Ltd. Linear compressor driving device, medium and information assembly
KR20090052605A (ko) * 2007-11-21 2009-05-26 엘지전자 주식회사 모터 제어 장치 및 그 제어 방법
KR101304665B1 (ko) * 2013-05-08 2013-09-06 영남대학교 산학협력단 교류 모터의 제어 방법
US20150311845A1 (en) * 2014-04-23 2015-10-29 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Motor drive device and electric compressor
KR20180037403A (ko) 2016-10-04 2018-04-12 한온시스템 주식회사 스크롤 압축기

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010005320A1 (en) * 1999-11-30 2001-06-28 Matsushita Elecric Industrial Co., Ltd. Linear compressor driving device, medium and information assembly
KR20090052605A (ko) * 2007-11-21 2009-05-26 엘지전자 주식회사 모터 제어 장치 및 그 제어 방법
KR101304665B1 (ko) * 2013-05-08 2013-09-06 영남대학교 산학협력단 교류 모터의 제어 방법
US20150311845A1 (en) * 2014-04-23 2015-10-29 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Motor drive device and electric compressor
KR20180037403A (ko) 2016-10-04 2018-04-12 한온시스템 주식회사 스크롤 압축기

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