KR20010111642A - 하이브리드 자동차의 압축기 구동장치 및 이 압축기구동장치의 제어방법 - Google Patents

하이브리드 자동차의 압축기 구동장치 및 이 압축기구동장치의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내연기관과 축전지를 동력원으로 병행사용하는 하이브리드 자동차에 관한 것으로, 동력원으로 내연기관 또는 축전지를 선택적으로 이용할 경우, 각각의 주행 모드에 대응하여 공조장치의 압축기가 구동되도록 하여 동력원으로 내연기관 또는 축전지중 어느 것을 이용하든 냉방시스템을 가동할 수 있도록 함으로써, 무더운 여름철 등에 시가지 주행중 굳이 내연기관을 운전하지 않고도 공해가 없는 축전지를 동력원으로 이용하여 주행하면서 냉방시스템을 가동시킬 수 있는 하이브리드 자동차의 압축기 구동장치 및 이 압축기 구동장치를 제어하는 방법을 제공한다.

Description

하이브리드 자동차의 압축기 구동장치 및 이 압축기 구동장치의 제어 방법{CONTROL METHOD OF APPARATUS FOR DRIVING THE COMPRESSOR AND APPARATUS FOR DRIVING COMPRESSOR IN HYBRID VEHICLES}
본 발명은 하이브리드 자동차의 압축기 구동장치 및 이 압축기 구동장치의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내연기관과 축전지를 동력원으로 병행사용하는 하이브리드 자동차에 있어서, 동력원으로 내연기관 또는 축전지를 선택적으로 이용할 경우, 각각의 주행 모드에 대응하여 공조장치의 압축기가 구동되도록 하여 동력원으로 내연기관 또는 축전지중 어느 것을 이용하든 냉방시스템을 가동할 수 있도록 한 하이브리드 자동차의 압축기 구동장치 및 이 압축기 구동장치의 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차는 그 동력원으로 화석연료를 연소시키면서 동력을 발생시키는 내연기관 자동차가 보편화되어 양산되고 있으나, 이러한 내연기관 자동차는 연료의 연소에 따른 유해한 배기가스 문제와 화석연료의 고갈 등의 이유로 최근에는 대체에너지를 이용한 자동차가 급속도로 개발되고 있는 추세에 있다.
이와 같은 대체 에너지로서 태양열과, 전기가 충전된 축전지를 그 동력원으로 사용하는 자동차들이 최근에 실용화되고 있는데, 전기자동차의 경우 축전지의 전원으로 작동하는 전동기의 구동에 의하여 주행하는 구조로 이루어져 있다.
하지만, 이와 같은 전기자동차는 축전지의 충전시간이 오래 걸리고, 충전전력량의 제한이 있어서 내연기관과 축전지를 혼성동력원으로 병행사용토록 한 하이브리드 자동차가 개발되었다.
이러한 하이브리드 자동차는 납축전지나 알칼리축전지와, 내연기관을 결합한 방식이며 직렬 하이브리드 방식 및 병렬 하이브리드 방식 등이 있다.
먼저, 직렬 하이브리드 방식은 도 1a에 도시된 바와 같이, 내연기관의 동력을 발전기에서 일단 전력으로 바꾸어 축전지에 충전한 다음, 축전지의 전력으로 전동기를 구동하여 주행한다. 따라서, 공해문제가 되는 시가지등에서 주행할 경우에는 일단 내연기관을 정지시키고 충전지에 기충전된 전력을 이용하여 주행함으로써, 공해가 없는 주행을 할 수 있고, 교외에서 주행할 경우에는 내연기관을 효율적으로 운전하여 축전지를 충전시키면서 주행하면 공해를 적게 할 수 있게 된다.
그리고, 병렬 하이브리드 방식은 도 1b에 도시된 바와 같이, 내연기관이 발전기와 구동장치에 기계적으로 직접 연결되어 있어서 내연기관의 동력으로 주행하면서 여유구동력으로 축전지에 충전하고, 축전지의 전력으로 주행하면서 내연기관으로 발전기를 구동하여 축전지에 전력을 공급할 수도 있다.
이러한 방식은 내연기관으로 구동장치를 직접 구동할 수 있기 때문에 효율이 좋고, 또 기관의 동력과 발전기의 동력으로 동시에 주행할 수 있어 모터 컨트롤러의 제어량이 적어도 되나, 기계적인 연결이 복잡하여 장치면에서 값이 비싼 단점이 있으나, 자동차 주행에 따른 동력원으로 내연기관과 축전지를 선택적으로 이용할 수 있기 때문에 가속시 또는 고속주행시에 축전지의 전력을 동력원으로 이용하여주행하고, 정속 구간에서는 내연기관을 동력원으로 이용하여 주행함으로써, 연비를 향상시킬 수 있게 되는 등의 잇점이 있다.
한편, 위에서 설명한 하이브리드 방식의 자동차도 차 실내의 냉난방을 위한 공조장치가 설치되는데, 이러한 공조장치에서 냉방시스템의 필수구성으로서 증발기로부터 인입된 저온저압의 기상냉매를 고온고압의 기상냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 압축기는 종래 내연기관 자동차의 압축기가 그대로 적용되고 있다.
즉, 종래의 압축기는 내연기관의 풀리와 벨트로 연결되어서 상기 내연기관의 운전시 냉방시스템을 가동시킴에 따라 구동하게 된다.
그러나, 상기 압축기는 축전지와 별도의 연결구성이 없기 때문에 축전지를 동력원으로 이용하여 주행중일 경우에 냉방시스템을 가동시킬 수 없었으며, 축전지를 동력원으로 주행중인 상태에서 냉방시스템을 가동시키면 무조건 내연기관을 동력원으로 하는 주행모드로 변환되게 시스템설비되어 있었다.
따라서, 내연기관과 축전지가 직렬연결방식인 하이브리드 자동차는 무더운 여름철에 시가지 등을 주행하게 될 때, 냉방시스템 가동을 위하여 공해문제가 되는 내연기관을 운전해야만 하고, 병렬연결방식인 하이브리드 자동차도 무더운 여름철에 연비가 좋지 않은 가속 또는 고속주행을 하게 될 때, 축전지를 동력원으로 이용할 수 없어서 연비성능의 저하를 감수하고서라도 내연기관을 동력원으로 이용하여 주행할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 내연기관 또는 축전지를 임의선택하여 어느 하나를 동력원으로 이용하더라도 각각의 주행 모드에 대응하여 공조장치의 압축기가 구동되도록하여 냉방시스템을 가동할 수 있도록 한 하이브리드 자동차의 압축기 구동장치 및 이 압축기 구동장치의 제어 방법를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a는 종래에 내연기관과 축전지가 직렬식인 하이브리드 자동차의 작동구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 1b는 종래에 내연기관과 축전지가 병렬식인 하이브리드 자동차의 작동구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 압축기의 결합관계를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 압축기의 연결관계를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 압축기 구동장치의 제어 방법을 도시한 순서도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
2 : 내연기관 4 : 풀리
6 : 압축기 8 : 압축기 클러치
10 : 벨트 20 : 구동축
22 : 12V 배터리 24 : 제 1스위치
26 : 축전지 28 : 제 2스위치
30 : 인버터 32 : 전동기
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 증발기로부터 인입된 저온저압의 기생냉매를 고온고압의 기상냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 것으로, 그 구동축의 양단이 축방향 돌출된 압축기와; 제 1스위치의 온/오프에 따라 12V배터리로부터 전원을 인가받아 상기 압축기의 구동축 일단과 연결/해제되고, 내연기관의 풀리와 벨트로 연결된 압축기 클러치와; 상기 압축기의 구동축 타단과 연결설치되어서 제 2스위치가 온/오프됨에 따라 축전지로부터 전원을 인가받아 회동하는 전동기를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 내연기관을 동력원으로 이용하여 주행하는 상태에서 냉방시스템을 가동시키면, 제 1스위치가 온되고, 제 2스위치는 오프되어서 12V 배터리의 전원이 압축기 클러치로 통전되어 상기 압축기 클러치가 압축기 구동축과 연결되므로써, 내연기관의 풀리와 벨트로 연결된 압축기 클러치의 회동에 따라 압축기 구동축이 구동되도록 하고, 축전지를 동력원으로 이용하여 주행하는 상태에서 냉방시스템을 가동시키면, 제 1스위치가 오프되고, 제 2스위치는 온되어서 압축기의 구동축이 압축기 클러치와 해제되도록 하고, 축전지의 전원이 인버터를 거쳐 전동기로 통전되도록 하여, 이 전동기를 회동시킴에 따라 이 전동기에 그 타측이 연결설치된 압축기의 구동축이 구동되도록 함으로써 달성된다.
한편, 내연기관을 동력원으로 이용하여 주행하는 상태에서 냉방시스템을 가동시켜서 압축기의 구동축이 구동될 경우, 상기 압축기의 구동축 타측에 연결된 전동기가 구동하면서 발생하는 기전력이 12V배터리 및 축전지로 충전되게 회로연결된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
첨부 도면 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 압축기의 연결관계를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3은 압축기 구동축의 결합관계를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 압축기(6)의 구동축(20) 양단이 압축기(6) 본체의 양측으로 축방향 돌출되어 있다.
상기 압축기 구동축(20)의 일단측에는 12V 배터리(22)로부터 전원의 통전에 따라 이 구동축(20)의 일단과 연결/해제되는 압축기 클러치(8)가 장착되어 있고, 이 압축기 클러치(8)의 외주는 내연기관(2)의 풀리(4)와 벨트(10)로 연결되어 있다.
상기 압축기 클러치(8)는 자동차의 전장품들에 전원을 인가하는 12V 배터리(22)와 제 1스위치(24)를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있으며, 상기 제 1스위치(24)의 접속 및 단락에 따라 상기 12V배터리로부터 전원을 인가받아 압축기 구동축(20)의 일단과 연결/해제 된다.
한편, 상기 압축기 구동축(20)의 타단은 축전지(26)와 전기적으로 연결된 전동기(32)에 연결설치 되어 있고, 이 전동기(32)와 축전지(26) 사이에는 제 2스위치(28)와 인버터(30)가 전기적으로 연결되어 있다.
상기 제 1스위치(24)와 제 2스위치(28)는 제어부(미도시됨)로부터 인가되는 신호에 의해 온/오프된다.
이와 같은 구조로 이루어진 하이브리드 자동차의 압축기 구동장치 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.
첨부 도면 도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 압축기 구동장치 제어 방법을 도시한 순서도로서, 먼저 하이브리드 자동차가 내연기관(2)을 동력원으로 이용하여 주행중인 상태에서 냉방시스템을 가동시키면, 제어부가 제 1스위치(24)를 온시켜서 12V 배터리(22)로부터 전원이 압축기 클러치(8)로 통전되도록 한다. 이에 따라 압축기 클러치(8)는 압축기 구동축(20)의 일단과 연결되므로써, 상기 내연기관(2)의 풀리(4)와 벨트(10)로 연결된 압축기 클러치(8)가 압축기 구동축(20)과 동시에 구동하게 된다.
한편, 축전지(26)를 동력원으로 이용하여 주행중인 상태에서 냉방시스템을 가동시키면, 제어부가 제 1스위치(24)는 오프되도록 하여 압축기 클러치(8)를 압축기 구동축(20)의 일단과 해제시킴과 아울러, 제 2스위치(28)를 온시켜서 축전지(26)로부터 전원이 인버터(30)와 전동기(32)에 통전되도록 함으로써, 상기 전동기(32)를 회동시키고, 이에 따라 이 전동기(32)에 그 타단이 연결설치된 압축기 구동축(20)을 구동시키게 된다.
상기 압축기 구동축(20)이 축전지(26)로부터 전원을 인가받아 회동하는 전동기(32)에 의해 구동될 경우, 상기 압축기 구동축(20) 일단이 연결/해제가능하게 장착된 압축기 클러치(8)는 상기 구동축(20)과 해제됨으로써, 내연기관(2)의 운전에 영향을 미치지 않으나, 상기 압축기 구동축(20)이 내연기관(2)으로부터 동력을 전달받아 구동될 경우, 압축기 구동축(20)의 타단이 연결설치된 전동기(32)가 회동하면서 소정의 기전력을 발생하게 될 우려가 있다.
따라서, 이와 같은 경우에 발생되는 기전력은 자동차의 축전지(26) 또는 12V배터리(22)로 보충되도록 회로연결하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 자동차의 압축기 구동장치 및 이 압축기 구동장치의 제어 방법에 따르면, 내연기관과 축전지를 동력원으로 병행사용하는 하이브리드 자동차의 냉방시스템 가동시 그 동력원이 내연기관이거나 또는 축전지이든지 무관하게 공조장치의 압축기를 구동시키게 되므로, 무더운 여름철 등에 시가지 주행중 굳이 내연기관을 운전하지 않고도 공해가 없는 축전지를 동력원으로 이용하여 주행하면서 냉방시스템을 가동시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 내연기관과 축전지를 동력원으로 병행사용하는 하이브리드 자동차에 있어서,
    증발기로부터 인입된 저온저압의 기생냉매를 고온고압의 기상냉매로 압축시켜 응축기로 보내는 것으로, 그 구동축의 양단이 축방향 돌출된 압축기와;
    제 1스위치의 온/오프에 따라 12V배터리로부터 전원을 인가받아 상기 압축기의 구동축 일단과 연결/해제되고, 내연기관의 풀리와 벨트로 연결된 압축기 클러치와;
    상기 압축기의 구동축 타단과 연결설치되어서 제 2스위치가 온/오프됨에 따라 축전지로부터 전원을 인가받아 회동하는 전동기;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 압축기 구동장치.
  2. 내연기관과 축전지를 동력원으로 병행사용하는 하이브리드 자동차에 있어서,
    내연기관을 동력원으로 이용하여 주행하는 상태에서 냉방시스템을 가동시키면, 제 1스위치가 온되고, 제 2스위치는 오프되어서 12V 배터리의 전원이 압축기 클러치로 통전되어 상기 압축기 클러치가 압축기 구동축과 연결되므로써, 내연기관의 풀리와 벨트로 연결된 압축기 클러치의 회동에 따라 압축기 구동축이 구동되도록 하고,
    축전지를 동력원으로 이용하여 주행하는 상태에서 냉방시스템을 가동시키면, 제 1스위치가 오프되고, 제 2스위치는 온되어서 압축기의 구동축이 압축기 클러치와 해제되도록 하고, 축전지의 전원이 인버터를 거쳐 전동기로 통전되도록 하여, 이 전동기를 회동시킴에 따라 이 전동기에 그 타측이 연결설치된 압축기의 구동축이 구동되도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차의 압축기 구동장치 제어 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    내연기관을 동력원으로 이용하여 주행하는 상태에서 냉방시스템을 가동시켜서 압축기의 구동축이 구동될 경우, 상기 압축기의 구동축 타측에 연결된 전동기가 구동하면서 발생하는 기전력이 12V배터리 및 축전지로 충전되게 회로연결된 것을 특징으로 하는 하이브리드 자동차용 공조장치의 압축기 구동장치의 제어 방법.
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