KR20020060092A

KR20020060092A - 차량용 공조시스템 및 이의 제어 방법

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Publication number: KR20020060092A
Application number: KR1020020000944A
Authority: KR
Inventors: 스이또겐; 기무라가즈야; 마쯔바라료; 가와구찌마사히로; 오다찌야스하루; 아다니야다꾸; 이에오까쇼이찌; 후꾸시마시게오; 가나이아끼노부
Original assignee: 이시카와 타다시; 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2002-07-16
Also published as: JP2002362141A; US6662580B2; EP1221392A3; BR0200116A; CN1369390A; US20020124580A1; EP1221392A2

Abstract

냉각 회로와 엔진을 포함하는 차량용 공조 시스템은 배터리, 압축기, 전기 모터, 및 부하 토크 제어 기구를 구비한다. 배터리는 전력을 공급한다. 압축기는 공조 시스템용 냉매 가스를 압축하도록 작동한다. 전기 모터는 배터리에 전기적으로 연결된다. 모터는 전력으로 구동되고, 모터에 통전될 때 압축기를 구동하도록 작동연결된다. 모터가 압축기를 구동하는 시간 동안 압축기의 부하 토크를 소정치 이하로 유지하기 위해서 부하 토크 제어 기구는 엔진의 작동상태에 반응한다.

Description

차량용 공조시스템 및 이의 제어 방법 {AIR-CONDITIONING SYSTEM FOR VEHICLE AND ITS CONTROL METHOD}

본 발명은 차량을 구동하는 엔진과 모터로 구동되는 압축기를 구비한 공조 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

최근에, 차량의 연료 효율을 개선하기 위해, 적신호일 때 차량이 가동 중지되도록 아이들 정지동안 엔진을 자동으로 정지하는 아이들 정지 제어는 점차적으로 차량에 적합하게 되었다. 일본 공개 특허 제 11-147424 호와 제 2000-142091 호에서는 엔진의 정지중 공조되도록 압축기가 모터에 의해서 구동되는 공조 시스템을 개시하였다.

배터리나 모터의 동력원은 엔진으로 작동되는 발전기에 의해서 충전된다. 엔진의 정지중 모터가 압축기를 구동하면, 배터리에 축적되는 전력양은 감소한다. 배터리에 축적되는 전력량이 감소함에 따라, 엔진은 배터리를 충전하기 시작한다. 따라서, 연료 효율을 고려하지 않는 공조 시스템을 조절하는 전술한 과정은 단시간에 아이들 정지 제어 또는 연료 효율을 개선하기 위한 장치가 효율적으로 작동되는 것을 방해한다. 따라서, 모터의 동력 소비면에서 모터는 압축기를 구동할 필요가 있다.

엔진과 모터 중 하나에 의해서 구동되는 하이브리드식 압축기에 있어서, 엔진과 동일한 구동력을 발생하기 위해서 모터가 필요함에 따라, 모터는 비교적 크고, 엔진 룸 (engine room) 에 장착될 수 없다. 부수적으로, 모터만이 압축기의 구동원이라면, 상기 유닛은 엔진 룸 내부에만 한정되어 배열되지 않고, 트렁크 룸 (trunk room) 내부에도 배열될 수 있다. 따라서, 상기 하이브리드식 압축기에 있어서, 일반적으로 소형 모터가 사용된다. 결국, 모터가 압축기를 구동함에 따라, 모터상에 과도한 부하가 작용할 수 없게 한다.

본 발명의 목적은, 압축기의 부하 토크를 제한함으로써 아이들 정지 제어로 기인하는 전술한 문제를 해결하는데 있다.

본 발명에 따르면, 냉각 회로와 엔진을 포함하는 차량용 공조 시스템은,배터리, 압축기, 전기 모터, 및 부하 토크 제어 기구를 구비한다. 배터리는 전력을 공급한다. 압축기는 공조 시스템용 냉매 가스를 압축하도록 작동한다. 전기 모터는 배터리에 전기적으로 연결된다. 모터는 전력으로 구동되고, 모터가 통전될 때 압축기를 구동하도록 연결된다. 모터가 압축기를 구동하는 동안 압축기의 부하 토크를 소정치 이하로 제어하기 위해서 부하 토크 제어 기구는 엔진의 작동 상태에 반응한다.

따라서, 엔진의 정지시 모터가 압축기를 구동하면, 모터의 동력 소비는 감소되고, 모터에 걸리는 부하도 감소된다.

본 발명은 또한 엔진을 구비한 차량용 공조 시스템을 제어하는 방법을 제공하고, 상기 공조 시스템은 냉각 회로내의 압축기와 압축기 구동용 전기 모터를 포함한다. 상기 방법은 엔진의 작동상태를 감지하는 단계와, 이 엔진의 주어진 작동상태를 감지함에 따라 압축기의 부하 토크를 소정치 이하로 유지하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 특징과 장점은 본 발명의 원리를 실시형태로 이후에 도면과 함께 설명될 것이다.

새롭다고 여겨지는 본 발명의 특징은 특히 첨부된 청구항에서 설명된다. 본 발명의 목적 및 장점과 함께 본 발명에서는 이후에 도면과 함께 바람직한 실시형태를 통하여 이해될 수 있다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 차량용 공조 시스템을 도시한 종단면도,

도 2 는 본 발명에 따른 차량용 공조 시스템의 제어 시스템을 도시한 블록 선도,

도 3 은 본 발명에 따른 제어 밸브를 도시한 종단면도,

도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 차량용 공조 시스템을 도시한 개략도,

도 5 는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 차량용 공조 시스템을 도시한 개략도, 및

도 6 은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 차량용 공조 시스템을 도시한 종단면도의 부분 확대도.

* 도면의 주요부분에 대한 설명 *

11 : 모터 하우징12 : 모터 챔버

13 : 구동축14 : 자석

15 : 코일16 : 스테이터 코어

17 : 보스18 : 로터

19 : 앵귤러 베어링20 : 벨트

21 : 허브21a : 판 스프링

22 : 전기자23 : 코일

24 : 하우징24a : 실린더 보어

25 : 크랭크 챔버26 : 구동축

27 : 러그 플레이트28 : 사판

29 : 힌지 기구30 : 단일 헤드 피스톤

31 : 밸브 플레이트 조립체32 : 압축 챔버

33 : 슈34 : 흡입실

35 : 토출실36 : 흡입 포트

37 : 흡입 밸브38 : 토출 포트

39 : 토출 밸브41 : 밸브 하우징

42 : 밸브 챔버43 : 연통 통로

44 : 압력 감지 챔버45 : 로드

46 : 밸브 본체부47 : 밸브 시트

48 : 압력 감지 부재49 : 제 1 압력 챔버

50 : 제 2 압력 챔버51 : 액츄에이터

52 : 실린더53 : 중심 기둥

54 : 플런저 챔버56 : 플런저

57 : 안내 구멍60 : 스프링

61 : 코일65 : 추기 통로

66 : 공급 통로68 : 제 1 압력 유도 통로

69 : 제 2 압력 유도 통로70 : 외부 냉각 회로

71 : 응축기72 : 팽창 밸브

73 : 증발기74 : 체크 밸브

76 : 풀리 벨트 기구77, 78 : 전자 클러치

79 : 구동축81 : 공기 조절기

82 : 엔진83, 84, 85 : 구동 회로

86 : 배터리87 : 정보 검출기

88 : 공기 조절기 스위치89 : 온도 센서

90 : 온동 설정 장치95 : 일방향 클러치

우선, 본 발명의 제 4 실시형태를 통하여 설명될 것이다. 그 다음에 제1 실시형태와의 차이점이 제 4 실시형태를 통하여 설명될 것이다. 도 1 에 있어서 좌측과 우측은 각각 전단부와 후단부에 해당된다.

본 발명의 제 1 실시형태는 도 1 내지 도 3 에서 설명될 것이다. 도 1 과 도 2 는 차량용 공조 시스템을 도시하였다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 모터 발전기 (MG) 는 동력 전달 기구 (PT) 를 통하여 엔진 (Eg) 에 작동연결된다. 냉각 회로 (냉동사이클) 를 구성하는 사판식 용량가변형 압축기 (CP) 는 모터 발전기 (MG) 에 작동연결된다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 차량은 공기 조절기 ECU (81) 와 엔진 ECU (82) 를 제공한다. 공기 조절기 ECU (81) 는 동력 전달 기구 (PT), 모터 발전기 (MG), 및 압축기 (CP) 를 제어한다. 엔진 ECU (82) 는 시동/정지 제어와 출력 제어와 같은 엔진 (Eg) 의 작동을 조절한다. 공기 조절기 ECU (81) 와 엔진 ECU (82) 각각은 컴퓨터를 포함하는 전기 제어 유닛이다. 공기 조절기 ECU (81) 와 엔진 ECU (82) 는 서로 연통하도록 상호연결된다.

구동 회로 (83, 84, 85) 는 공기 조절기 ECU (81) 에 연결된다. 구동 회로 (83) 는 동력 전달 기구 (PT) 를 구동한다. 인버터 (inverter) 와 컨버터 (converter) 로 구성되는 구동 회로 (84) 는 모터 발전기 (MG) 를 구동한다. 구동 회로 (85) 는 압축기 (CP) 를 구동한다. 각각의 구동 회로 (83, 84, 85) 는 이후에 설명되는 구동 물체와 배터리 (86) 사이의 동력 공급 회로에 삽입된다.

예컨대, 적신호로 차량이 가동 중지된 후, 엔진이 천천히 공전(空轉)하면, 엔진 ECU (82) 는 아이들 정지를 제어하고 오퍼레이터 (operator) 로 점화되지 않고 자동으로 엔진을 정지한다. 예컨대, 차량의 속도가 제로가 되고 소정의 시간동안 계속 천천히 공전할 때, 엔진 (Eg) 은 자동으로 정지한다. 엔진 ECU (82) 는 엔진 (Eg) 의 아이들 정지 정보를 공기 조절기 ECU (81) 로 전달한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 모터 챔버 (12) 는 모터 발전기 (MG) 의 모터 하우징 (11) 내에서 한정된다. 모터 챔버 (12) 를 통과하는 구동축 (13) 은 모터 하우징 (11) 에 의해서 회전가능하게 지지되고, 모터 하우징 (11) 을 통하여 신장한다. 구동축 (13) 은 동력 전달 기구 (PT) 를 통하여 엔진 (Eg) 에 작동연결된다.

자석 (14) 은 은 구동축 (13) 과 일체로 회전하도록 모터 챔버 (12) 의 구동축 (13) 에 고정된다. 코일 (15) 로 감겨진 다수의 스테이터 코어 (stator cores) (16) 는 자석 (14) 을 둘러싸도록 모터 하우징 (11) 의 내주연부면에 고정된다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 공기 조절기 ECU (81) 가 구동 회로 (84) 에 코일 (15) 에 전류를 공급하도록 지시하면, 코일에는 배터리 (86) 로부터 공급되는 전류로 인해 통전되고, 구동축 (13) 은 회전한다. 따라서, 모터 발전기 (MG) 는 모터로서의 역할을 한다.

반대로, 공기 조절기 ECU (81) 가 구동 회로 (84) 에 배터리 (86) 를 충전하도록 지시하면, 엔진 (Eg) 으로 구동축 (13) 를 구동함으로서 코일 (15) 에 전력이 발생하고, 이 전력은 배터리 (86) 에 축적된다.

즉, 공기 조절기 ECU (81) 의 지시로 인해 배터리 (86) 와 모터 발전기(MG) 사이의 동력 회로는 구동 회로 (84) 에 의해서 동력 공급 회로는 동력 충전 회로로, 동력 충전 회로는 동력 공급 회로로 바뀐다. 동력 공급 회로는 모터 발전기 (MG) 에 배터리 (86) 로부터의 전력을 공급한다. 동력 충전 회로는 배터리 (86) 에 모터 발전기 (MG) 로부터의 전력을 공급한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 모터 발전기 (MG) 에 있어서, 보스 (17) 는 모터 하우징 (11) 의 전단부로부터 신장한다. 회전부재로서의 로터 (18) 는 앵귤러 베어링 (19) 을 통하여 보스 (17) 에 의해서 회전가능하게 지지되고, 벨트 (20) 를 통하여 엔진 (Eg) 에 작동연결된다.

모터 발전기 (MG) 에 있어서, 허브 (21) 는 모터 하우징 (11) 외부의 구동축 (13) 의 돌출부에 고정된다. 전기자 (22) 는 허브 (21) 의 판 스프링 (21a) 에 의해서 탄력적으로 지지된다. 코일 (23) 은 모터 하우징 (11) 의 전단부에 고정되고, 로터 (18) 내에 수용된다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 공지 조절기 ECU (81) 가 구동 회로 (83) 에 코일에 통전되도록 지시하면, 코일 (23) 에는 배터리 (86) 로부터 공급되는 전류로 통전된다. 따라서, 전기자 (22) 는 판 스프링 (21a) 의 탄성지지력에 대하여 저항하고, 로터 (18) 에 가압-접촉되며, 그 후, 로터 (18) 와 전기자 (22) 는 동력 전달 기구 (PT) 를 구성하는 전자 클러치를 연결하도록 서로 연결된다. 따라서, 엔진 (Eg) 에 의해서 발생된 구동력은 모터 발전기 (MG) 와 압축기 (CP) 에 전달된다. 전자 클러치는 엔진 (Eg) 과 모터 발전기 (MG) 사이의 동력을 연결한다.

상기 상태에서, 공기 조절기 ECU (81) 가 구동 회로 (83) 에 코일 (23) 을 통전하지 않도록 지시하면, 코일 (23) 은 통전되지 않는다. 따라서, 전기자 (22) 는 판 스프링 (21a) 의 탄성지지력에 의해 움직이고, 로터 (18) 로부터 분리되어, 로터 (18) 와 전기자 (22) 는 서로 단락되고, 전자 클러치와도 단락된다. 따라서, 엔진 (Eg) 과 모터 발전기 (MG) 사이 및 엔진 (Eg) 과 압축기 (CP) 사이의 동력 전달 경로는 단락된다. 동력 전달 기구 (PT) 가 단락됨에 따라, 엔진 (Eg) 에 의해 발생되는 구동력은 모터 발전기 (MG) 와 압축기 (CP) 에 전달되지 않고, 모터 발전기 (MG) 에 의해 발생된 구동력도 엔진 (Eg) 으로 전달되지 않는다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 압축기 (CP) 의 하우징 (24) 은 모터 발전기 (MG) 의 모터 하우징 (11) 후단부에 연결된다. 제어 챔버로서의 크랭크 챔버 (25) 는 하우징 (24) 내에서 한정된다. 크랭크 챔버 (25) 를 통과하는 구동축 (26) 은 하우징 (24) 에 의해서 회전가능하게 지지된다. 하우징 (24) 으로부터 돌출된 구동축 (25) 의 전단부는 구동축 (13) 과 일체로 회전하도록 모터 발전기 (MG) 의 구동축 (13) 후단부에 연결된다. 따라서, 두개의 구동축 (13, 26) 은 하나의 구동축으로 작용한다.

러그 플레이트 (27) 는 구동축 (25) 과 일체로 회전하도록 크랭크 챔버 (25) 내에서 구동축 (26) 에 고정된다. 사판 (28) 이 크랭크 챔버 (25) 내에 제공된다. 사판 (28) 은 구동축 (26) 에 의해서 활주가능하고 경사지게 지지된다. 러그 플레이트 (27) 와 사판 (28) 사이에 힌지 기구 (hinge mechanism) (29) 가 삽입된다. 따라서 사판 (28) 은 힌지 기구 (29) 를 통하여 러그 플레이트 (27)에 연결되고, 구동축 (26) 에 의해 지지되어서, 사판 (12) 은 러그 플레이트 (27) 와 구동축 (6) 동기하여 회전하고, 구동축 (6) 의 축방향으로 활주하여 구동축 (6) 에 대하여 기울어진다.

다수의 실린더 보어 (24a) (도 1 에서는 하나만 도시됨) 는 구동축 (26) 을 둘러싸도록 하우징 (24) 내에서 한정된다. 단일 헤드 피스톤 (30) 은 관련된 실린더 보어 (24a) 내에 수용되어 왕복운동한다. 실린더 보어 (24a) 의 전방 및 후방 개구부는 피스톤 (30) 과 하우징 (24) 내에 제공되는 밸브 플레이트 조립체 (31) 에 의해서 각각 폐쇄된다. 즉 피스톤 (30) 의 왕복운동으로 인해 부피가 변하는 압축 챔버 (32) 는 실린더 보어 (24a) 내에서 한정된다. 각 피스톤 (30) 은 한 쌍의 슈 (shoes) (33) 를 통하여 사판 (28) 의 주변과 결합한다. 따라서, 구동축 (26) 의 회전으로 인한 사판 (28) 의 회전은 슈 (33) 를 통하여 피스톤 (30) 의 왕복운동으로 변환된다.

흡입실 (34) 과 토출실 (35) 은 밸브 플레이트 조립체 (31) 에 대하여 후방 하우징 (24) 내에서 한정된다. 흡입 포트 (36) 와 흡입 밸브 (37) 는 밸브 플레이트 조립체 (31) 에서 형성된다. 토출 포트 (38) 와 토출 밸브 (39) 도 밸브 플레이트 조립체 (31) 에서 형성된다. 피스톤 (30) 이 상사점에서 하사점으로 각각 움직임으로써 흡입실 (34) 내의 냉매 가스는 흡입 포트 (36) 와 흡입 밸브 (37) 를 통하여 압축 챔버 (32) 로 토출된다. 피스톤이 하사점에서 상사점으로 움직임으로써 실린더 보어 (1a) 로 토출된 냉매 가스는 소정의 압력값으로 압축되고, 토출 포트 (38) 와 토출 밸브 (39) 각각을 통하여 토출실 (35) 로 토출된다.

하우징 (24) 에는 추기 통로 (65) 와 공급 통로 (66) 가 제공된다. 추기 통로 (65) 는 크랭크 챔버 (25) 및 흡입실 (34) 과 상호연통한다. 공급 통로 (66) 는 토출실 (35) 과 크랭크 챔버 (25) 와 상호연통한다. 제어 밸브 (CV) 는 하우징 (24) 내의 공급 통로 (66) 에 배열된다.

공급 통로 (66) 를 통하여 크랭크 챔버 (25) 로 유입되는 토출 냉매 가스양과 크랭크 챔버 (25) 로부터 전달되는 냉매 가스양의 차이는 제어 밸브 (CV) 의 개방 크기를 조절하여 제어되고, 따라서 크랭크 챔버 (25) 내의 압력은 결정된다. 크랭크 챔버 (25) 내의 피스톤 (30) 에 가해지는 압력과 압축 챔버 (32) 내의 피스톤 (30) 에 가해지는 압력간의 압력 차이는 크랭크 챔버 (25) 내의 압력 변화에 따라서 변한다. 그 결과, 피스톤 (30) 의 행정은 조절되고, 압축기 (CP) 의 토출 용량도 조절된다.

예컨대, 제어 밸브 (CV) 의 개방크기가 감소함에 따라, 크랭크 챔버 (25) 내의 압력은 감소한다. 크랭크 챔버 (25) 내의 압력이 감소함에 따라, 구동축 (26) 의 축에 수직한 평면에 대하여 사판 (28) 의 경사각은 증가하고, 압축기 (CP) 의 토출 용량도 증가한다.

반대로, 제어 밸브 (CV) 의 개방크기가 증가함에 따라, 크랭크 챔버 (25) 내의 압력은 증가한다. 크랭크 챔버 (25) 내의 압력이 증가함에 따라, 사판 (28) 의 경사각은 감소하고, 압축기 (CP) 의 토출 용량도 감소한다. 게다가, 사판 (28) 의 최소 경사각, 또는 압축기 (CP) 의 최소 토출 용량은 제로가 아니다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 냉각 회로나 냉동사이클은 압축기 (CP) 와 외부 냉각 회로 (70) 로 구성된다. 외부 냉각 회로 (70) 는 응축기 (71), 팽창 밸브 (72), 및 증발기 (73) 로 구성된다.

냉각 회로에 있어서, 체크 밸브 (check valve) (74) 는 압축기 (CP) 의 토출실 (35) 과 응축기 (71) 사이의 냉각 경로내에 배열된다. 토출실 (35) 내의 압력이 소정의 압력값보다 낮을 때, 체크 밸브 (74) 는 냉각 경로를 차단하고, 외부 냉각 회로 (70) 를 통하여 냉매 가스의 순환을 중지시킨다.

밸브 양면 사이의 압력차를 기계적으로 검출하는 일종의 밸브는 체크 밸브 (74) 로서 적절하다. 토출 압력을 검출하는 센서 (도시되지 않음) 에 의해 검출되는 값에 따라서 공기 조절기 ECU (81) 로 제어되는 일종의 전자기 밸브도 적절할 수 있다. 더욱이, 사판 (28) 의 최소 경사각으로 기계적으로 연결된 일종의 밸브는 체크 밸브 (74) 로서 적절하다.

제 1 압력 관찰점 (P1) 은 토출실 (35) 내에 위치된다. 제 2 압력 관찰점 (P2) 는 소정의 간격으로 제 1 압력 관찰점 (P1) 과 멀어지면서 응축기 (71) (제 1 압력 관찰점 (P1) 의 하류) 쪽으로 냉각 경로에 위치된다. 제 1 압력 관찰점 (P1) 과 제어 밸브 (CV) 는 제 1 압력 유도 통로 (68) (도 3 에 도시됨) 를 통하여 상호연통된다. 제 2 압력 관찰점 (P2) 과 제어 밸브 (CV) 는 제 2 압력 유도 통로 (69) (도 3 에 도시됨) 를 통하여 상호연통된다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 밸브 챔버 (42), 연통 통로 (43), 및 압력 감지 챔버 (44) 는 제어 밸브 (CV) 의 밸브 하우징 (41) 내에서 한정된다. 밸브챔버 (42) 와 연통 통로 (43) 내에 로드 (45) 가 배치되어서 로드의 축방향 (도 3 에서 수직방향) 으로 움직인다. 연통 통로 (43) 와 압력 감지 챔버 (44) 는 연통 통로 (43) 내에 삽입된 로드 (45) 의 상단부에 의해서 서로 분리되고, 상호연통되지 않는다. 밸브 챔버 (42) 는 제어 밸브 (CV) 하류의 공급 통로 (66) 를 통하여 토출실 (35) 과 연통한다. 연통 통로 (43)는 제어 밸브 (CV) 하류의 공급 통로 (66) 를 통하여 크랭크 챔버 (25) 와 연통한다. 밸브 챔버 (42) 와 연통 통로 (43) 는 공급 통로 (66) 일부분을 구성한다.

로드 (45) 의 중간에 형성된 밸브 본체부 (46) 는 밸브 챔버 (42) 내에 배치된다. 밸브 챔버 (42) 와 연통 통로 (43) 사이에 제공되는 스텝 (step) 은 밸브 시트를 구성하고, 연통 통로 (43) 는 일종의 밸브 구멍을 구성한다. 로드 (45) 가 최하점 (도 3 에 도시된 위치) 에서 밸브 본체부 (46) 가 밸브 시트 (47) 와 접촉하는 최상점으로 이동됨에 따라, 연통 통로 (43) 는 차단된다. 즉, 로드 (45) 의 밸브 본체부 (46) 는 제어 밸브 (CV) 의 개방 크기와 공급 통로 (66) 를 통하여 흐르는 냉매 가스양을 조절하는 밸브 본체로서의 역할을 한다.

벨로우 (bellows) 로 제조되는 압력 감지 부재 (48) 는 압력 감지 챔버 (44) 내에 수용된다. 압력 감지 부재 (48) 의 상단부는 밸브 하우징 (41) 에 고정된다. 로드 (45) 의 상단부는 압력 감지 부재 (48) 의 하단부에 끼워맞춰진다. 압력 감지 챔버 (44) 는 압력 감지 부재 (48) 내부의 제 1 압력 챔버 (49) 와 압력 감지 부재 (48) 외부의 제 2 압력 챔버 (50) 로 나누어지고, 제 2 압력 챔버는 한단부에서 개방부를 가진 원통형상이다. 제 1 관찰점 (P1) 에서의 압력 (PdH)은 제 1 압력 유도 통로 (68) 를 통하여 제 1 압력 챔버 (49) 에 가해지고, 제 2 관찰점 (P2) 에서의 압력 (PdL) 은 제 2 압력 유도 통로 (69) 를 통하여 제 2 압력 챔버 (50) 에 가해진다. 압력 감지 부재 (48) 와 압력 감지 챔버 (44) 는 제 1 및 제 2 압력 관찰점간의 압력차를 감지한다.

설정 압력차를 변화시키는 수단으로서의 전자기 액츄에이터 (51) 가 밸브 하우징 (41) 의 하부에 제공된다. 전자기 액츄에이터 (51) 는 하우징 (41) 의 중심에서 한단부에 개구부를 갖춘 실린더 (52) 를 제공한다. 중심 기둥 (53) 은 실린더 (52) 에 끼워맞춰지고, 실린더 (52) 의 상개방단부에 고정된다. 중심 기둥 (53) 이 실린더 (52) 에 끼워맞춰지기 때문에, 플런저 챔버 (plunger chamber) (54) 는 실린더 (52) 의 하부에서 한정된다.

플런저 (56) 는 이 플런저 (56) 의 축방향으로 움직이도록 플런저 챔버 (54) 내에 수용된다. 중심 구멍 (53) 의 축방향으로 신장하는 안내구멍 (57) 은 중심 기둥 (53) 의 중심을 통과하여 뚫어지고, 로드 (45) 의 하면은 로드 (45) 의 축방향으로 움직이도록 안내구멍 (57) 내에 배열된다. 로드 (45) 의 하단부는 플런저 (56) 의 상단부면과 접촉한다.

플런저 (56) 를 탄성지지하는 코일 스프링 (60) 은 실린더 (52) 의 내주연부면과 플런저 (56) 사이의 플런저 챔버 (54) 내에 수용된다. 스프링 (60) 은 플런저 (56) 를 로드 (45) 쪽으로 탄성지지한다. 반면, 로드 (45) 는 압력 감지 부재 (48) 나 벨로우 스프링 (48) 의 스프링 역할을 하면서 플런저 (56) 쪽으로 탄성지지된다. 따라서, 플런저 (56) 와 로드 (45) 는 상하로 일체로 움직인다.더욱이, 벨로우 스프링 (48) 의 탄성지지력은 스프링 (60) 의 탄성지지력보다 크다.

코일 (61) 은 중심 기둥 (53) 과 플런저 (56) 를 둘러싸는 실린더 (52) 의 외주연부면을 둘러싼다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 정보 검출기 (87) 로 검출된 정보에 따라서 공기 조절기 ECU (81) 의 지시를 바탕으로, 구동 회로 (85) 는 코일 (61) 에 배터리 (86) 로부터의 전류를 공급한다. 게다가, 정보 검출기 (87) 는 공조 시스템을 온 또는 오프하는 패신저 (passenger) 에 의해 조절되는 공기 조절기 스위치 (88), 실내 온도를 검출하는 온도 센서 (89), 및 실내의 목표온도를 설정하는 온도 설정 장치 (90) 로 구성된다.

코일 (61) 에 구동 회로 (85) 로부터의 전류가 공급됨에 따라, 전류밀도에 따른 전자기력이나 전자기 인력은 플런저 (56) 와 중심 기둥 (53) 사이에서 발생된다. 전자기력은 플런저 (56) 를 통하여 로드 (45) 에 전달된다. 더욱이, 코일 (61) 에 공급되는 전력은 가해지는 전압크기를 조절하여 제어되고, 펄스폭 변조 제어 (PWM 제어) 는 가해지는 전압크기를 조절하는데 적당하다.

제어 밸브 (CV) 에서, 로드 (45) 의 밸브 본체부 (46) 위치 또는 제어 밸브 (CV) 의 개방크기는 다음과 같이 결정된다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 코일 (61) 에 전류 (충격비=0%) 가 공급되면, 벨로우 스프링 (48) 의 탄성지지력은 로드 (45) 위치를 주로 결정한다. 따라서, 로드 (45) 는 최하점에 위치하고, 밸브 본체부 (46) 는 연통 통로 (43) 를 완전히 개방한다. 크랭크 챔버 (25) 내의 압력은 최대값에 도달하고, 피스톤(30) 에 가해지는 크랭크 챔버 (25) 내의 압력과 피스톤 (30) 에 가해지는 압축 챔버 (32) 내의 압력간의 차이는 증가한다. 이로 인해 사판 (28) 의 경사는 최소가 되고, 압축기 (CP) 의 토출 용량도 최소화된다.

압축기 (CP) 의 토출 용량이 최소화됨에 따라, 토출실 (35) 에 인접한 체크 밸브 (74) 에 가해지는 압력은 소정 압력값보다 낮고, 체크 밸브 (74) 는 폐쇄된다. 따라서, 냉매 가스는 외부 냉각 회로 (70) 를 통하여 순환을 정지하게 된다. 따라서, 압축기 (CP) 가 냉매 가스를 계속 압축하더라도, 공기 조절기는 실내를 냉각하지 않는다.

사판 (28) 의 최소 경사각은 제로가 아니다. 따라서, 압축기 (CP) 의 토출 용량이 최소가 되더라도, 냉매 가스는 흡입실 (34) 로부터 압축 챔버 (32) 로 토출되고, 압축되어, 압축 챔버 (32) 로부터 토출실 (35) 로 토출된다. 따라서, 압축기 (CP) 내의 내부 냉각 회로는 토출실 (35), 공급 통로 (66), 크랭크 챔버 (25), 추기 통로 (65), 흡입실 (34), 압축 챔버 (32), 및 토출실 (35) 순서로 구성된다. 또한, 냉매 가스에 포함되는 윤활유는 압축기 (CP) 내의 회로내에서 순환한다. 따라서, 윤활유는 압축기 (CP) 외부로 토출되지 않고, 사판 (28) 의 활주면과 슈 (33) 의 활주면과 같은 각 활주면의 윤활유는 유지된다.

제어 밸브 (CV) 에서, 코일 (61) 에 전류가 공급되면, 충격비는 충격비의 가변 범위내에서 최소 충격비와 같거나 크고, 전자기력과 스프링 (60) 의 상방 탄성지지력은 로드 (45) 를 상방으로 움직이게 하는 벨로우 (48) 의 하방 탄성지지력보다 크다. 상기 상태에서, 전자기력과 스프링 (60) 의 추가적인 상방 탄성지지력은 벨로우 (48) 의 하방 탄성지지력과 압력차 (△Pd (=PdH-PdL)) 를 바탕으로 하는 추가적인 하방력에 대하여 작용한다. 따라서, 밸브 시트 (47) 에 대한 밸브 본체부 (46) 의 위치는 전자기력과 스프링 (60) 에 의해 가해지는 상방력과 벨로우 (48) 에 의해 가해지는 하방력간의 균형을 바탕으로 결정된다.

예컨대, 엔진 (Eg) 의 속도가 감소하고 냉각 회로내의 냉매 가스의 유량이 감소함에 따라, 압력차 (△Pd) 를 바탕으로 하는 하방력은 감소한다. 따라서, 로드 (45) 의 밸브 본체부 (46) 는 상방으로 움직이고, 연통 통로 (43) 의 개방 크기는 감소한다. 크랭크 챔버 (25) 내의 압력은 감소하기 쉽다. 따라서, 사판 (28) 은 사판 (28) 의 경사각을 증가시키는 방향으로 기울고, 압축기 (CP) 의 토출 용량은 증가한다. 압축기 (CP) 의 토출 용량이 증가함에 따라, 냉각 회로내의 냉매 가스의 유량은 증가하고, 압력차 (△Pd) 도 증가한다.

반대로, 엔진 (Eg) 의 속도가 증가하고 냉각 회로내의 냉매 가스의 유량이 증가함에 따라, 압력차 (△Pd) 를 바탕으로 하는 하방력은 증가한다. 따라서, 로드 (45) 의 밸브 본체부 (46) 는 하방으로 움직이고, 연통 통로 (43) 의 개방 크기는 증가한다. 크랭크 챔버 (25) 내의 압력은 증가하기 쉽다. 따라서, 사판 (28) 은 사판 (28) 의 경사각을 감소시키는 방향으로 기울고, 압축기 (CP) 의 토출 용량은 감소한다. 압축기 (CP) 의 토출 용량이 감소함에 따라, 냉각 회로내에서 냉매 가스의 유량은 감소하고, 압력차 (△Pd) 도 감소한다.

예컨대, 충격비 또는 코일 (61) 에 공급되는 전류가 증가하여 상방 전자기력이 증가함에 따라, 로드 (45) 의 밸브 본체부 (46) 는 상방으로 움직이고, 연통 통로 (43) 의 개방 크기는 감소한다. 압축기 (CP) 의 토출 용량은 증가한다. 따라서, 냉각 회로내의 냉매 가스의 유량은 증가하고, 압력차 (△Pd) 도 증가한다.

반대, 충격비 또는 코일 (61) 에 공급되는 전류가 증가하여 상방 전자기력이 감소함에 따라, 로드 (45) 의 밸브 본체부 (46) 는 하방으로 움직이고, 연통 통로 (43) 의 개방 크기는 증가한다. 압축기 (CP) 의 토출 용량은 감소한다. 따라서, 냉각 회로내의 냉매 가스의 유량은 감소하고, 압력차 (△Pd) 도 감소한다.

즉, 제어 밸브 (CV) 는, 충격비 또는 코일 (61) 에 공급되는 전류를 바탕으로 결정되는 설정 압력차를 유지하도록, 압력차 (△Pd) 의 변화에 따라서 로드 (45) 의 밸브 본체부 (46) 위치를 기계적으로 결정한다. 또한, 설정 압력차는 충격비를 조절하여 외부적으로 변화될 수 있다.

엔진 (Eg) 이 시동될 때, 공기 조절기 ECU (81) 는 동력 전달 기구 (PT) 에 연결되고, 배터리 (8) 와 모터 발전기 (MG) 사이의 전기 회로를 동력 충전 회로로 바꾼다. 따라서, 모터 발전기 (MG) 와 압축기 (CP) 는 엔진 (Eg) 으로부터 전달된 구동력으로 구동된다. 모터 발전기 (MG) 는 전력을 발생시키고, 배터리 (86) 를 충전한다. 압축기 (CP) 는 냉매 가스를 압축한다.

엔진 (Eg) 작동중 스위치 (88) 가 꺼지면, 공기 조절기 ECU (81) 는 제어 밸브 (CV) 의 코일 (61) 에 전류 공급을 중단하고, 압축기 (CP) 내의 냉매 가스를순환한다.

동력 전달 기구 (PT) 가 단락되거나 압축기 (CP) 가 멈춘다는 것은 스위치 (88) 의 꺼짐에 해당될 수 있다. 하지만, 동력 전달 기구 (PT) 가 단락되면, 엔진 (Eg) 은 모터 발전기 (MG) 를 구동하지 않는다. 그 결과, 배터리 (86) 는 충전되지 않고, 배터리 (86) 에 축적된 전력은 감소한다. 배터리 (86) 는 모터 발전기 (MG) 외의 다른 전기 기구에 전류를 공급하기 때문에, 가능한 완전히 충전된 배터리 (86) 는 엔진 (Eg) 의 아이들 정지 제어에 바람직하다는 것을 고려하면, 배터리가 충전가능한 상태 또는 엔진 (Eg) 작동중 배터리 (86) 가 충전되지 않는 것은 바람직하지 않고, 아이들 정지 제어는 이후에 설명될 것이다.

엔진 ECU (82) 로부터 아이들 정지 신호를 수신하면, 공기 조절기 ECU (81) 는 동력 전달 기구 (PT) 를 단락시킨다. 따라서, 모터 발전기 (MG) 와 압축기 (CP) 는 엔진 (Eg) 으로부터 단락된다. 정보 검출기 (87) 로부터 전달된 정보를 바탕으로 요구되는 공기 조절 (공기 냉각) 을 결정하면서, 공기 조절기 ECU (81) 는 모터 발전기 (MG) 에 전력을 공급하도록 구동 회로 (84) 에 지시한다. 따라서, 모터 발전기 (MG) 는 시동하고, 압축기 (CP) 는 모터 발전기 (MG) 에 의해서 구동된다. 엔진 (Eg) 의 정지시 차량 실내의 공조가 행해진다.

반면, 공기 조절기 ECU (81) 는 일정속도, 예컨대 1000 rpm 의 속도로 모터 발전기 (MG) 를 회전하도록 구동 회로 (84) 에 지시한다. 냉각 부하가 변함에 따라, 공기 조절기 ECU (81) 는 제어 밸브 (CV) 의 코일 (61) 이 통전되도록 충격비를 변화시킨다. 즉, 냉각 부하의 변화에 따라서 냉각 회로내의 냉매 가스 유량 (단위시간당 압축기 (CP) 로부터 토출되는 냉매 가스양) 의 변화는 모터 발전기 (MG) 의 속도 변화에 의해서가 아니라 압축기 (CP) 의 토출 용량 (단위회전당 압축기로부터 토출되는 냉매 가스양) 을 변화시킴으로써 조절된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 엔진 (Eg) 의 정지시 모터 발전기 (MG) 가 압축기 (CP) 를 구동하면, 압축기 (CP) 의 부하 토크는 소정치 (예컨대, 모터 발전기 (MG) 의 최대 출력 토크) 이하로 유지된다.

즉, 모터 발전기 (MG) 가 압축기 (CP) 를 구동하면, 공기 조절기 ECU (81) 는 최대 충격비 또는 제어 밸브 (CV) 에 공급되는 전류, 즉 설정 압력차를 설정하도록 구동 회로 (85) 를 제어하고, 최대 충격비를 초과하지 않고 정보 검출기 (87) 로부터 전달된 신호에 따라 충격비를 변화시킨다. 즉, 정보 검출기 (87) 로부터 전달된 정보에 따라서 계산되는 충격비가 최대 충격비를 초과할 때, 공기 조절기 ECU (81) 는 계산된 충격비가 아니라 최대 충격비를 구동 회로 (85) 에 전달한다. 예컨대, 최대 충격비는 충격비의 변화 범위내에서 중간값으로 설정된다.

전술한 바와 같이, 냉각 회로내의 냉매 가스 유량 또는 단위시간당 압축기 (CP) 로부터 토출된 냉매 가스양은 압력차 (△Pd) 에 해당하고, 압축기 (CP) 로부터 토출된 냉매 가스양은 압축기 (CP) 의 부하 토크를 나타내는 물리량이다. 따라서, 최대 충격비 또는 설정 압력차를 설정하는 것은 단위시간당 압축기 (CP) 로부터 토출된 냉매 가스의 최대량 설정 또는 압축기 (CP) 의 최대 부하 토크 설정에 해당한다. 이로 인해, 설계 부하를 초과하는 상태에서 모터 발전기 (MG)의 구동은 억제된다.

다음의 유리한 효과는 본 발명의 실시형태에서 구해질 수 있다.

(1) 엔진 (Eg) 이 정지하는 동안 모터 발전기 (MG) 가 압축기 (CP) 를 구동하면, 압축기 (CP) 의 부하 토크는 소정치 이하로 유지된다. 따라서, 모터 발전기 (MG) 에서 전력의 과도한 손실은 억제되고, 배터리 (86) 에 축적된 전력은 저장된다. 그 결과, 엔진 (Eg) 의 아이들 정지 제어중 배터리 (86) 를 충전하기 위한 엔진 (Eg) 의 재시동은 연기된다. 따라서, 차량 실내에서 공기 조절을 유지하고 연료 효율을 개선하기 위해서 아이들 정지를 제어하는 것은 높은 레벨에서 달성된다. 게다가, 모터 발전기 (MG) 를 구동하는 과도한 부하가 배터리 (86) 에 작용하지 않기 때문에, 배터리 (86) 의 수명이 연장될 수 있다.

더욱이, 압축기 (CP) 의 부하 토크가 모터 발전기 (MG) 의 설정 부하를 초과하지 않도록 설정되면, 모터 발전기 (MG) 는 소형화된다. 모터 발전기 (MG) 가 소형화되기 때문에, 압축기 (CP) 는 엔진 (Eg) 에 의해서만 구동된다고 가정하면 모터 발전기 (MG) 는 현차량 및 배열된 엔진 룸에 쉽게 적용된다. 즉, 모터 발전기 (MG) 가 압축기 (CP) 를 구동하면서 압축기 (CP) 의 부하 토크를 소정치 이하로 유지하는 것은 엔진 (Eg) 으로 구동되는 하이브리드식 압축기 (CP) 를 제어하는데 효과적이다.

(2) 압축기 (CP) 의 부하 토크를 소정치 이하로 유지하기 위해서, 냉각 회로의 냉매 가스 유량은 소정치 이하로 유지된다. 따라서, 압축기 (CP) 의 부하 토크를 직접 검출하는 값비싼 부하 토크 검출기가 필요하지 않기 때문에, 공조시스템은 저비용으로 제공된다.

(3) 용량가변형 압축기는 본 발명의 실시형태에서 압축기 (CP) 로 사용된다. 따라서, 모터 발전기 (MG) 의 속도를 변화시키지 않고도 냉각 회로내의 냉매 가스의 유량은 변화되며, 구동 회로 (84) 와 공기 조절기 ECU (81) 인, 구동용 모터 발전기 (MG) 의 기구는 간단해진다.

(4) 제어 밸브 (CV) 는, 충격비 또는 코일 (61) 에 공급되는 전류에 의해 결정되는 설정 압력차를 유지하기 위해서 압력차 (△Pd) 의 변화에 따라서 압축기 (CP) 의 토출 용량을 자체적으로 조절한다. 즉, 제어 밸브 (CV) 는 냉매 가스의 유량, 즉 압축기 (CP) 의 부하 토크를 나타내는 유량을 직접 조절한다. 따라서, 냉매 가스 유량을 검출하는 센서를 사용하지 않고도, 압축기 (CP) 로부터 토출되는 냉매 가스양 또는 단위시간당 냉매 가스 유량을 소정치 이하로 유지하는 것은 정확하고 민감하게 제어된다.

(5) 압축기 (CP) 와 모터 발전기 (MG) 는 결합된다. 따라서, 공조 시스템이 차량에 설치될 때, 압축기 (CP) 와 모터 발전기 (MG) 는 쉽게 취급된다.

(6) 압축기 (CP) 와 모터 발전기 (MG) 는 두개의 구동축 (13, 26) 이 하나의 구동축으로 형성되도록 일렬로 배열된다. 따라서, 구동축 (13, 26) 사이의 동력을 전달하기 위한 벨트와 풀리와 같은 동력 전달 기구가 필요없고, 구성은 간단해진다.

본 발명의 제 2 실시형태는 도 4 와 함께 설명될 것이다. 도 4 에 도시된 바와 같이, 차량용 공조 시스템은 서로 분리된 모터 발전기 (MG) 와 압축기(CP) 를 구비한다. 모터 발전기 (MG) 의 구동축 (13) 과 압축기 (CP) 의 구동축 (26) 은 서로 동기하여 회전하도록 풀리 벨트 기구 (76) 를 통하여 서로 작동연결된다. 풀리 벨트 기구 (76) 는 전자 클러치 (77) 를 통하여 엔진 (Eg) 에 작동연결된다. 풀리 벨트 기구 (76) 와 전자 클러치 (77) 는 본 발명의 실시형태에서 동력 전달 기구 (PT) 를 구성한다. 전자 클러치 (77) 는 공기 조절기 ECU (81) 와 제 1 실시형태에서 동력 전달 기구 (PT) 의 전자 클러치로부터 전달된 신호로 작동된다(연결 또는 단락).

제 1 실시형태에 있어서 단락 (1) 내지 (4) 에 추가로, 제 2 실시형태에서는 다음의 유리한 효과를 더 얻을 수 있다. 모터 발전기 (MG) 와 압축기 (CP) 는 서로 분리되기 때문에, 모터 발전기 (MG) 와 압축기 (CP) 가 서로 결합된 경우와 비교하여, 모터 발전기 (MG) 와 압축기 (CP) 는 엔진 (Eg) 에 대하여 보다 더 선택적으로 배열되고, 특히 작은 엔진 룸에 배열하기에 적절하다.

본 발명의 제 3 실시형태는 도 5 와 함께 설명될 것이다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 차량용 공조 시스템은 서로 분리된 모터 (M) 와 발전기 (G) 를 구비한다. 모터 (M) 와 발전기 (G) 는 엔진 (Eg) 에 작동연결된다. 전자 클러치 (78) 는 모터 (M) 와 엔진 (Eg) 사이의 동력 전달 경로내에 배열된다.

압축기 (CP) 는 모터 (M) 에 의해서만 구동된다. 즉, 차량 실내에 공조가 필요하기 때문에, 엔진 (Eg) 의 작동 또는 정지되더라도 공기 조절기 ECU (81) (도시되지 않음) 는 모터 (M) 를 일정속도로 구동하도록 구동 회로 (79) 에 지시한다. 반면, 공기 조절기 ECU (81) 는 전자 클러치 (78) 를 단락하고, 모터(M) 가 엔진 (Eg) 에 동력을 전달하는 것을 방지한다.

모터 (M) 는 엔진의 시동이나 크랭킹 (cranking) 용으로도 사용된다. 즉, 엔진 (Eg) 이 시동될 때, 공기 조절기 ECU (81) 는 엔진 (Eg) 시동용 신호, 즉 엔진 ECU (82) (도 2 참조) 으로부터 전달된 신호를 바탕으로 전자 클러치 (78) 를 연결하고, 모터 (M) 에 전력을 공급하도록 구동 회로 (79) 에 지시한다. 반면, 공기 조절기 ECU (81) 는 제어 밸브 (CV) 의 코일 (61) 에 공급되는 전류를 중지하고, 엔진 (Eg) 을 순조롭게 시동하기 위해서 압축기 (CP) 의 토출 용량을 최소화한다. 즉, 엔진 (Eg) 의 시동시 공기 조절된다면, 공기 조절기 ECU (81) 는 공조를 중지하고 우선 엔진 (Eg) 을 시동한다.

엔진 (Eg) 이 정지하는 동안 또는 발전기 (G) 가 정지하는 동안 공조되면, 압축기 (CP) 의 부하 토크는 제 1 실시형태에서와 같이 소정치 이하로 유지된다.

제 2 실시형태에서와 같이 본 발명의 실시형태에서도 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 4 실시형태는 도 6 과 함께 설명될 것이다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 전술한 제 1 실시형태에 있어서, 모터 발전기 (MG) 의 모터 하우징 (11) 이 제거되고, 동력 전달 기구 (PT) 는 압축기 (CP) 의 하우징 (24) 에 배열된다. 코일 (23) 과 같은 전자 클러치가 제거되고, 로터 (18) 와 허브 (21) 사이에 일방향 클러치 (95) 가 삽입된다. 따라서, 동력 전달 기구 (PT) 를 구동하는 동력 회로 (83) (도 2 참조) 는 공조 시스템의 제어 시스템으로부터 제거된다. 모터 발전기 (MG) 는 동력 전달 기구 (PT) 내에 수용되고, 허브 (21) 에선택적으로 연결된다.

일방향 클러치 (95) 는 허브 (21) 에서 로터 (18) 로의 동력 전달을 차단하기 때문에, 모터 발전기 (MG) 에 의해 발생되는 구동력은 엔진 (Eg) 으로 전달되지 않는다. 반면, 일방향 클러치 (95) 는 로터 (18) 에서 허브 (21) 로의 동력 전달을 허용한다. 따라서, 엔진 (Eg) 의 작동중 엔진 (Eg) 에 의해서 발생된 구동력은 로터 (18) 와 허브 (21) 를 통하여 압축기 (CP) 와 모터 발전기 (MG) 에 전달된다.

제 1 실시형태에 있어서 단락 (1) 내지 (5) 에 추가로, 제 4 실시형태에서는 다음의 유리한 효과를 더 얻을 수 있다. 추가적으로, 모터 발전기 (MG) 는 압축기 (CP) 의 하우징 (24) 에 배열된 동력 전달 기구 (PT) 내에 수용된다. 즉, 모터 발전기 (MG) 는 동력 전달 기구 (PT) 의 한정된 공간에 설치되고, 모터 발전기는 비교적 소형이고 동력면에서 빈약하다. 따라서, 상기 상태에서, 모터 발전기 (MG) 는 압축기 (CP) 를 구동하면서 압축기 (CP) 의 부하 토크가 소정치 이하로 유지되기 때문에, 모터 발전기 (MG) 는 모터로서 일정하게 작동하게 된다.

본 발명은 전술한 실시형태에만 한정되지 않고, 이후의 실시예로 변형될 수 있다.

압축기 (CP) 의 부하 토크를 유지하기 위해서, 모터 (제 1 실시형태, 제 2 실시형태, 및 제 4 실시형태에서는 모터 발전기 (MG), 제 3 실시형태에서는 모터 (M)) 에 공급되는 전류값은 소정치 이하로 유지된다. 모터 (MG 또는 M) 에 공급되는 전류값은 모터 (MG 또는 M) 의 출력 토크, 즉 압축기 (CP) 의 부하 토크를나타낸다. 상기 방법으로, 압축기 (CP) 의 부하 토크를 직접 검출하는 값비싼 부하 토크 검출기가 필요하지 않기 때문에, 공조 시스템은 저비용으로 제공된다.

더욱이, 예컨대, 모터 (MG 또는 M) 에 공급되는 전류값은 구동 회로 (84) 내의 센서에 의해 검출되고, 검출된 전류값의 정보는 공기 조절기 ECU (81) 에 전달된다. 공기 조절기 ECU (81) 는 구동 회로 (84) 로부터 전달된 검출된 전류값을 소정치와 비교한다. 검출된 전류값이 소정치를 초과할 때, 공기 조절기 ECU (81) 는 압축기 (CP) 의 부하 토크가 과도하다고 판단하고, 충격비 또는 코일 (61) 에 공급되는 전류, 즉 압축기 (CP) 의 부하 토크를 감소하기 위해서 설정 압력차의 단위양을 감소하도록 구동 회로 (85) 에 지시한다.

제어 밸브 (CV) 의 설정 압력차의 단위양이 감소함에 따라, 압축기 (CP) 의 토출 용량은 조금 감소하고, 압축기 (CP) 의 부하 토크도 조금 감소한다. 압축기 (CP) 의 부하 토크가 감소함에 따라, 모터 (MG 또는 M) 에 공급되는 전류값은 감소한다. 상기 방법으로, 압축기 (CP) 의 부하 토크를 소정치 이하로 유지한 결과, 모터 (MG 또는 M) 에 공급되는 전류값은 소정치 이하로 유지된다.

게다가, 상기 소정치는 모터 (MG 또는 M) 의 최대 출력 토크에 해당될 수 있다. 특히, 모터 (MG 또는 M) 는 구동 회로 (84) 에 의해서 유지되는 전술한 일정속도인 1000 rpm 속도로 구동하면서 40 암페어의 공급 전류로 인해 최대 토크를 출력하게 되면, 상기 소정치는 40 암페어이다.

모터 (MG 또는 M) 에 공급되는 전류의 상한계값은 예컨대, 전술한 다른 실시형태에서 40 암페어로 설정된다. 압축기 (CP) 의 부하 토크를 소정치 이하로유지하기 위해서, 모터 (MG 또는 M) 의 속도는 소정치 이상으로 유지된다. 모터가 전류의 상한계값으로 구동되는 동안, 모터 (MG 또는 M) 의 속도 정보는 모터 (MG 또는 M) 의 출력, 즉 압축기 (CP) 의 부하 토크를 나타낸다. 상기 방법으로, 압축기 (CP) 의 부하 토크를 직접 검출하는 값비싼 부하 토크 검출기가 필요하지 않기 때문에, 공조 시스템은 저비용으로 제공된다.

더욱이, 예컨대, 모터 (MG 또는 M) 에 공급되는 전류값이 상한계값을 초과하지 않도록 구동 회로 (84) 에 조정기가 제공된다. 모터 (MG 또는 M) 의 속도는 구동 회로 (84) 에 배열된 센서에 의해서 검출되고, 검출된 속도 정보는 공기 조절기 ECU (81) 에 전달된다. 공기 조절기 ECU (81) 는 구동 회로 (84) 로부터 전달된 검출된 속도 정보와 소정치, 예컨대 800 rpm 을 비교한다. 검출된 속도 정보가 소정치 이하라면, 공기 조절기 ECU (81) 에서는 압축기 (CP) 의 부하 토크가 과도하다고 판단하고, 충격비 또는 제어 밸브 (CV) 의 코일 (61) 에 공급되는 전류, 즉 압축기 (CP) 의 부하 토크를 감소하기 위해서 설정 압력차의 단위양을 감소하도록 구동 회로 (85) 에 지시한다.

제어 밸브 (CV) 의 설정 압력차의 단위양이 감소함에 따라, 압축기 (CP) 의 토출 용량은 조금 감소하고, 압축기 (CP) 의 부하 토크도 조금 감소한다. 압축기 (CP) 의 부하 토크가 감소함에 따라, 모터 (MG 또는 M) 의 속도는 증가한다. 상기 방법으로, 압축기 (CP) 의 부하 토크를 소정치 이하로 유지한 결과, 모터 (MG 또는 M) 의 속도는 소정치 이상으로 유지된다.

차량용 공조 시스템은 압축기 (CP) 의 부하 토크를 검출하는 부하 토크 검출기를 제공한다. 엔진 (Eg) 이 정지하는 동안 공기 조절될 때, 공기 조절기 ECU (81) 는 부하 토크 검출기에 의해서 검출되는 토크가 소정치를 초과하지 않는 범위에서 충격비 또는 제어 밸브 (CV) 의 코일 (61) 에 공급되는 전류를 변화시킨다.

워블 플레이트식 (wobble plate type) 용량가변형 압축기는 압축기 (CP) 로서 적절할 수 있다.

스크롤식 압축기와 같은 로터리식 압축기는 압축기 (CP) 로서 적절할 수 있다.

고정 변위 압축기는 압축기 (CP) 로서 적절할 수 있다. 이로 인해, 압축기 (CP) 로부터 토출되는 냉매 가스양 또는 단위회전당 토출 용량은 일정하다. 따라서, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태, 및 제 4 실시형태에서의 모터 발전기 (MG) 또는 제 3 실시형태에서의 모터 (M) 는 엔진 (Eg) 이 정지하는 동안 압축기 (CP) 를 구동하면, 압축기 (CP) 의 부하 토크는 모터 발전기 (MG) 또는 모터 (M) 의 속도를 제어하여 소정치 이하로 유지된다.

더욱이, 전술한 실시형태에서, 차량용 공조 시스템은 압축기 (CP) 의 부하 토크를 검출하는 부하 토크 검출기를 제공한다. 모터 발전기 (MG) 와 모터 (M) 의 속도는 센서에 의해 검출되는 토크가 엔진 (Eg) 이 정지하는 동안 소정치를 초과하지 않는 범위내에서 변화된다. 또한, 차량용 공조 시스템은 냉각 회로에서 토출 압력 영역에서 압력을 검출하는 압력 센서를 더 제공한다. 모터 발전기 (MG) 와 모터 (M) 의 속도는 압력 센서에 의해 검출되는 압력이 엔진 (Eg) 이정지하는 동안 소정치를 초과하지 않는 범위내에서 변화된다. 게다가, 토출 압력 영역에서 압력은 압축기 (CP) 의 부하 토크를 나타내는 물리량이다.

차량용 공조 시스템은 엔진 (Eg) 의 속도 또는 엔진 (Eg) 의 속도 (예컨대, 구동축 (26) 의 속도) 를 나타내는 물리량을 검출하는 센서를 제공한다. 센서로부터 전달된 정보가 제로인 속도에 해당된다면, 공기 조절기 ECU (81) 는 엔진 (Eg) 이 아이들 정지상태에 있다고 자체적으로 판단한다.

압축기 (CP) 의 최대 부하 토크는 엔진 (Eg) 이 정지하는 동안 배터리 (86) 에 남아있는 전력에 따라서 변화될 수 있다. 예컨대, 배터리 (86) 에 남아있는 전력이 비교적 많다면, 최대 부하 토크는 상승된다. 배터리 (86) 에 남아있는 전력이 비교적 적다면, 최대 부하 토크는 낮아진다.

엔진 (Eg) 의 작동중 공조가 행해진다. 상기 상태에서, 엔진 (Eg) 이 아이들 정지로 바뀔 때, 공기 조절기 ECU (81) 는 엔진 (Eg) 이 정지하기 전에 압축기 (CP) 의 토출 용량을 최소화하고, 토출 용량을 최소화한 후 동력 전달 기구 (PT) 를 단락시킨 후, 모터 발전기 (MG) 를 시동한다. 상기 방법으로, 압축기 (CP) 의 부하 토크가 최소화되기 때문에, 모터 발전기 (MG) 는 순조롭게 시동하고, 모터 발전기 (MG) 가 순조롭게 시동함에 따라 전력의 과도한 소비가 억제된다.

엔진 (Eg) 의 작동중 공조가 행해진다. 상기 상태에서, 엔진 (Eg) 이 아이들 정지로 바뀔 때, 공기 조절기 ECU (81) 는 엔진 (Eg) 이 정지하기 전에 모터 발전기 (MG) 를 시동하고, 모터 발전기 (MG) 를 시동한 후 동력 전달 기구(PT) 를 단락시킨다. 상기 방법으로, 모터 발전기 (MG) 는 엔진 (Eg) 의 구동력을 수용하여 순조롭게 시동하고, 모터 발전기 (MG) 가 시동함에 따라 전력의 과도한 소비가 억제된다.

제 1 실시형태에 따라서, 압축기 (CP) 는 엔진 (Eg) 에 작동연결되고, 동력 전달 경로에서 모터 발전기 (MG) 하류에 배치된다. 본 발명은 전술한 실시형태에만 한정되지 않고, 압축기 (CP) 는 엔진 (Eg) 에 작동연결되고, 동력 전달 경로에서 모터 발전기 (MG) 상류에 배치된다. 즉, 압축기 (CP) 와 모터 발전기 (MG) 는 바꾸어 놓을 수 있다.

제 1 압력 관찰점 (P1) 은 증발기 (73) 및 흡입실 (34) 을 포함하면서 증발기 (73) 와 흡입실 (34) 사이에서 한정되는 흡입 압력 영역에 배치되고, 제 2 압력 관찰점 (P2) 은 제 1 압력 관찰점 (P1) 하류의 흡입 압력 영역에 배치될 수 있다.

제 1 압력 관찰점 (P1) 은 토출실 (35) 및 응축기 (71) 를 포함하면서 토출실 (35) 과 응축기 (71) 사이의 한정되는 배치 압력 영역에 배치되고, 제 2 압력 관찰점 (P2) 은 흡입 압력 영역에 배치될 수 있다.

제 1 압력 관찰점 (P1) 은 토출 압력 영역에 배치되고, 제 2 압력 관찰점 (P2) 는 크랭크 챔버에 배치되거나, 또는 제 2 압력 관찰점 (P2) 은 크랭크 챔버에 배치되고, 제 1 압력 관찰점 (P1) 은 토출 압력 영역에 배치될 수 있다.

즉, 전술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 압력 관찰점 (P1, P2) 은 냉각 회로의 주회로인 냉동사이클내에 배치될 수 있고, 냉동사이클은 외부 냉각 회로 (70)내의 증발기 (73), 흡입실 (34), 압축 챔버 (32), 토출실 (35), 및 외부 냉각 회로 (70) 내의 응축기 (71) 순서로 구성된다. 더욱이, 제 1 및 제 2 압력 관찰점 (P1, P2) 위치는 냉동사이클에서 고압 영역 및/또는 저압 영역에만 한정되지 않고, 제 1 및 제 2 압력 관찰점 (P1, P2) 은 토출 용량을 제어하는 냉각 회로를 구성하는 중간 압력 영역으로서 크랭크 챔버 (25) 내에 배치될 수 있고, 냉각 회로는 공급 통로 (66), 크랭크 챔버 (25), 및 추기 통로 (65) 순서로 구성된다. 냉각 회로는 제 2 냉각 회로로 간주한다.

제어 밸브 (CV) 의 밸브 챔버 (42) 는 연통 통로 (43) 를 통하여 공급 챔버 (66) 의 상류에서 토출실 (35) 과 연통될 수 있다. 즉, 연통 통로 (43) 는 밸브 챔버 (42) 상류의 공급 통로 (66) 내에서 한정될 수 있다. 이로 인해, 연통 통로 (43) 와 연통 통로 (43) 에 근접한 제 2 압력 챔버 (50) 간의 압력차는 감소되고, 연통 통로 (43) 와 제 2 압력 챔버 (50) 간의 압력차는 서로 힘을 가하지 못한다. 결과적으로, 토출 용량 제어가 보다 정확하게 수행될 수 있다.

압축기 (CP) 외에도 다른 로터리 장치가 모터 발전기 (MG) 또는 모터 (M) 에 작동연결될 수 있다. 예컨대, 브레이크 보조용 유압 펌프, 파워 스티어링 휠용 유압 펌프, 공기 현가 장치용 공기 펌프, 엔진 (Eg) 을 냉각하기 위한 냉동 시스템에서 냉각수를 순환하기 위한 펌프, 모터 발전기 (MG), 모터 (M), 배터리 (50), 및 외부로부터 입력된 구동력으로 구동되는 어떠한 장치도 모터 발전기 (MG) 또는 모터 (M) 에 작동연결될 수 있다.

본 발명은 하이브리드 엔진에 의해서 구동되는 차량에도 적용될 수 있다.

본 발명에 따라서, 엔진이 정지하는 것을 고려하여 엔진의 정지시 모터에 의해서 적절하게 구동된다.

따라서, 본 발명의 실시예와 실시형태는 명백하고 비한정적으로 간주되며, 본 발명은 본 명세서에서 주어진 사항에만 한정되지 않고, 첨부한 청구항의 범위내에서 변형될 수 있다.

압축기 (CP) 외에도 다른 로터리 장치가 모터 발전기 (MG) 또는 모터 (M) 에 작동연결될 수 있다. 예컨대, 브레이크 보조용 유압 펌프, 파워 스티어링 휠용 유압 펌프, 공기 현가 장치용 공기 펌프, 엔진 (Eg) 을 냉각하기 위한 냉동 시스템에서 냉각수를 순환하기 위한 펌프, 모터 발전기 (MG), 모터 (M), 배터리 (50), 및 외부로부터 입력된 구동력으로 구동되는 어떠한 장치도 모터 발전기 (MG) 또는 모터 (M) 에 작동연결될 수 있다. 본 발명은 하이브리드 엔진에 의해서 구동되는 차량에도 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따라서, 엔진이 정지하는 것을 고려하여 엔진의 정지시 모터에 의해서 적절하게 구동될 수도 있다.

Claims

냉각 회로와 엔진을 포함하는 차량용 공조 시스템으로서,

전력을 공급하는 배터리,

공조 시스템용 냉매 가스를 압축하도록 작동하는 압축기,

상기 배터리에 전기적으로 연결되고, 전력으로 구동되며, 모터가 통전될 때 압축기를 구동하도록 작동연결되는 전기 모터, 및

모터가 압축기를 구동하는 시간동안 압축기의 부하 토크를 소정치 이하로 제어하기 위해 엔진의 작동상태에 반응하는 부하 토크 제어 기구를 포함하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서, 엔진에 작동연결되고, 엔진에 의해 구동되며, 전력을 발생하여 배터리를 충전하는 발전기를 더 포함하고, 모터는 배터리로부터 공급되는 전력으로 구동되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서, 압축기는 용량가변형 압축기이고, 부하 토크 제어 기구는 압축기의 토출 용량을 제어하여 부하 토크를 소정치 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서, 부하 토크 제어 기구는 단위시간당 압축기로부터 토출되는 냉매 가스양을 소정의 냉매 가스양 이하로 유지하여 압축기의 부하 토크를 소정치 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서, 부하 토크 제어 기구는 모터에 공급되는 전류값을 소정치 이하로 유지하여 압축기의 부하 토크를 소정치 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서, 모터에 공급되는 전류의 상한계값이 설정되고, 부하 토크 제어 기구는 모터의 속도를 소정치 이상으로 유지하여 압축기의 부하 토크를 소정치 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서, 압축기는 제어 챔버를 구비한 가변식 압축기이고, 압축기의 변위는 제어 챔버내의 압력 변화에 따라서 변하고, 제어 밸브의 개방 크기를 조절하여 제어 챔버내의 압력을 변화시키며, 상기 제어 밸브는,

냉각 회로내에 위치한 제 1 및 제 2 압력 관찰점 사이의 압력차를 기계적으로 검출하는 압력 감지 기구,

설정 압력차에 기초한 검출 압력차의 변화에 역행하도록 압축기의 변위가 조절되도록 압력 감지 기구에 의해 움직이는 밸브 본체, 및

밸브 본체에 작용하는 힘을 외부 명령으로 조절하여 제어 밸브내에 배치되는 설정 압력차를 변화시키는 수단을 포함하고, 상기 제어 밸브는 설정 압력차를 변화시키는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 7 항에 있어서, 제 1 및 제 2 압력 관찰점은 토출 압력 영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 7 항에 있어서, 제 1 및 제 2 압력 관찰점은 흡입 압력 영역에 위치되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서, 엔진의 정지는 아이들 정지 제어에 의해 엔진이 자동으로 정지하는 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서, 압축기는 엔진에 작동연결되고, 엔진의 작동중 압축기의 구동원은 엔진이며, 엔진의 정지시 압축기의 구동원은 모터인 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 11 항에 있어서, 압축기의 하우징에 연결되고, 모터를 수용하며, 엔진으로부터의 구동력을 수용하는 회전부재를 포함하는 동력 전달 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 12 항에 있어서, 상기 동력 전달 기구는, 엔진과 모터간의 동력 전달경로를 연결 및 단락하는 수단을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서, 압축기의 구동원은 모터만인 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서, 압축기와 모터는 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
제 1 항에 있어서, 압축기와 모터는 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템.
엔진을 구비하여, 냉각 회로내의 압축기와 그 압축기를 구동하는 전기 모터를 포함하는 차량용 공조 시스템을 제어하는 방법으로서,

엔진의 작동상태를 감지하는 단계, 및

엔진의 주어진 작동상태를 감지함에 따라 압축기의 부하 토크를 소정치 이하로 유지하는 단계를 포함하는 차량용 공조 시스템을 제어하는 방법.
제 17 항에 있어서, 부하 토크를 유지하는 단계는 압축기의 토출 용량을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템을 제어하는 방법.
제 17 항에 있어서, 부하 토크를 유지하는 단계는 압축기로부터 토출되는 냉매 가스양을 단위시간당 소정의 냉매 가스양 이하로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템을 제어하는 방법.
제 17 항에 있어서, 부하 토크를 유지하는 단계는 모터에 공급되는 전류값을 소정치 이하로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템을 제어하는 방법.
제 17 항에 있어서, 상기 부하 토크를 유지하는 단계는,

모터에 공급되는 전류의 상한계값을 설정하는 단계, 및

모터의 속도를 소정치이상으로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템을 제어하는 방법.
제 17 항에 있어서, 제 1 및 제 2 압력 관찰점은 냉각 회로내에 위치하고, 압축기는 제어 밸브와 제어 챔버를 포함하며, 제어 밸브는 밸브 본체를 포함하고, 압축기의 토출 용량은 제어 챔버내의 압력을 바탕으로 조절되며, 제어 챔버내의 압력은 제어 밸브의 개방 크기에 따라서 변화되고, 제어 밸브의 개방 크기는 제 1 및 제 2 압력 관찰점 사이의 압력차를 바탕으로 변화되며, 부하 토크를 유지하는 단계는,

엔진의 주어진 작동상태를 감지함에 따라 밸브 본체에 작용하는 힘의 정도를 결정하는 단계,

힘과 압력차에 의해 제어 밸브의 개방 크기를 조절하는 단계, 및

제어 챔버내의 압력을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조 시스템을 제어하는 방법.