KR20050028484A - 이중 전원 시스템 차량에서의 ｉｇｓ를 이용한 에어컨컴프레서 구동장치와 그 제어방법 - Google Patents

이중 전원 시스템 차량에서의 ｉｇｓ를 이용한 에어컨컴프레서 구동장치와 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 전원 시스템 차량에서의 변속기 일체형 IGS(Integrated Generator Starter)를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치와 그 제어방법에 관한 것으로서, 주행시에는 엔진의 회전력으로 컴프레서를 구동시키고, 주행간 정지시, 즉 아이들 스톱(idle stop)시에는 MCU 제어에 의해 36V 배터리로부터 전원을 인가받아 모터로서 구동되는 IGS의 회전력으로 컴프레서를 구동시키도록 구성됨으로써, 아이들 스톱시의 에어컨 컴프레서 구동을 위하여 종래에 별도로 설치되었던 컴프레서 전용 구동모터를 삭제할 수 있게 되는 IGS를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치와 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

이중 전원 시스템 차량에서의 ＩＧＳ를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치와 그 제어방법{Air conditioner compressor driving apparatus using IGS in vehicle having two electrical voltage supply system and method for controlling the same}
본 발명은 이중 전원 시스템 차량에서의 변속기 일체형 IGS(Integrated Generator Starter)를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치와 그 제어방법에 관한 것으로서, 주행시에는 엔진의 회전력으로 컴프레서를 구동시키고, 주행간 정지시, 즉 아이들 스톱(idle stop)시에는 MCU 제어에 의해 36V 배터리로부터 전원을 인가받아 모터로서 구동되는 IGS의 회전력으로 컴프레서를 구동시키도록 구성됨으로써, 아이들 스톱시의 에어컨 컴프레서 구동을 위하여 종래에 별도로 설치되었던 컴프레서 전용 구동모터를 삭제할 수 있게 되는 IGS를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치와 그 제어방법에 관한 것이다.
자동차의 전기장치는 사람의 신경계통에 비유할 수 있으며, 전기장치가 정상적으로 작동해야 비로서 자동차는 본래의 우수한 성능을 발휘할 수 있게 된다.
자동차의 전기장치로는 엔진전기장치(시동장치, 점화장치, 충전장치)와 등화장치가 일반적이나, 최근에는 차량이 보다 전자제어화 됨으로써 샤시전기장치를 포함한 대부분의 시스템들이 전기전자화 되고 있는 추세이다.
한편, 자동차에 설치되는 램프, 오디오, 히터, 에어컨 등의 각종 전장품들은 자동차 정지시에는 배터리로부터 전원을 공급받고, 주행시에는 발전기로부터 전원을 공급받도록 되어 있는데, 이때 통상의 전원 전압으로 14V계 전원 시스템의 발전용량이 사용되고 있다.
그러나, 최근 들어 정보기술 산업의 발달과 더불어 자동차의 편의성 증대를 목적으로 하는 다양한 신기술(모터식 파워 스티어링, 인터넷 등)들이 차량에 접목되고 있으며, 앞으로도 현 자동차 시스템을 최대한 이용할 수 있는 신기술의 개발이 계속될 전망이다.
따라서, 기존의 14V계 전원 시스템으로는 신기술이 적용된 차량에 충분한 전력을 공급할 수 없게 되는 바, 보다 큰 전력을 공급할 수 있는 전원 시스템의 도입이 요구되고 있으며, 이에 대응하기 위한 방안이 차량의 이중 전원 시스템이다.
즉, 자동차의 전원 시스템을 14V/42V로 이중화 하여, 고전력을 요구하는 샤시계 및 모터류에는 42V의 전압을 공급함으로써 전력효율을 증대시키고, 저전력 장치들은 기존의 14V 전원 시스템을 사용하도록 하고 있는 것이다.
공지된 바에 따르면, 자동차의 이중 전원 시스템은 스타터 기능을 가지면서 고전력을 발생시키는 IGS(Integrated Generator Starter; 일체형 발전기 및 스타터), 이 IGS의 발전량과 스타터 기능을 제어하는 모터 제어 유니트(MCU), 42V IGS 발전계로부터 생성되는 전력을 저장하는 36V 배터리, 이 36V 배터리를 제어 관리하는 배터리 관리 시스템(BMS), 상기 36V 배터리에 의해 구동되는 42V 모터가 장착된 각종 고전력 장치, 상기 36V 배터리로부터 전압을 직류/직류로 변환하는 양방향 DC/DC 컨버터, 이 DC/DC 컨버터로부터 변환된 전압을 충전하는 12V 배터리, 이 12V 배터리 전압으로 구동되는 저전력 장치 등을 포함한다.
이러한 이중 전원 시스템의 여러 구성요소 중에서 IGS는 기존의 알터네이터와 스타터를 대체하는 것으로, 엔진과 변속기 사이에 설치되는데(변속기 일체형 IGS), 이는 모터로서 초기 기동시 MCU(Motor Control Unit)의 제어하에 36V 배터리로부터 인가되는 42V 전원을 받음으로써 스타터로서 동작하게 되고, 엔진의 정상 운전시에는 알터네이터로 동작하게 된다.
상기 IGS에서 발생된 42V 전력은 36V 배터리에 저장되며, 이 36V 배터리의 전력이 MCU 제어에 따라 42V 모터가 적용된 워터펌프, 전동식 에어컨 컴프레서, 연료펌프, 라디에이터 팬, 와이퍼, 컨덴서 팬, 파워 윈도우 등과 같은 고전력 장치를 구동시킨다.
또한, 상기 IGS는 스타터의 기능과 알터네이터의 기능을 모두 수행하는 바, 내부적으로는 전자석과 코일, 회전축 등을 내장하고 있으며, 특히 회전축은 별도 내장된 단속기구에 의해 엔진 크랭크 축과의 회전력 전달이 단속될 수 있고, 또한 변속기의 입력축과도 별도의 단속기구에 의해 회전력 전달이 단속될 수 있게 되어 있다.
한편, 변속기 일체형 IGS가 적용된 이중 전원 시스템 차량에서는 주행간 정지상태, 즉 아이들 스톱(idle stop)시가 되면 엔진은 물론, 이 엔진의 회전력을 전달받던 IGS, 변속기가 모두 정지되며, 이에 컴프레서가 엔진의 회전력에 의해서만 구동하도록 된 에어컨의 경우 역시 정지된다.
따라서, 아이들 스톱(idle stop)시 에어컨의 작동상태를 유지하기 위해서는 36V 배터리의 전원으로 작동하여 별도로 컴프레서를 구동시키는 42V형 모터의 설치가 필수적이다.
이하, 변속기 일체형 IGS가 적용된 이중 전원 시스템 차량에서의 컴프레서 구동을 위한 종래의 장치와 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 3a와 3b는 변속기 일체형 IGS가 적용된 이중 전원 시스템 차량에서 종래의 에어컨 컴프레서 구동장치를 개략적으로 도시한 것으로, 도 3a의 차량에서는 컴프레서(40a) 구동을 위한 별도의 구동모터(52)가 채용되고 있고, 도 3b의 차량에서는 모터 일체형 컴프레서(40b)가 채용되고 있다.
도 3a와 도 3b에서 도면부호 10은 엔진을, 도면부호 20은 변속기를, 도면부호 30은 엔진(10)과 변속기(20) 사이에 설치된 변속기 일체형 IGS를 나타낸다.
기본적으로 변속기 일체형 IGS가 적용된 이중 전원 시스템 차량에서는 주행 중일 때에는 컴프레서가 엔진의 회전력을 전달받아 구동되고, 주행간 정지시, 즉 아이들 스톱(idle stop)시에는 컴프레서가 모터의 회전력을 전달받아 구동된다.
먼저, 도 3a를 설명하면, 엔진(10)의 크랭크 축(12) 상에 설치된 제1구동풀리(크랭크 축 풀리)(14)가 컴프레서(40a)의 마그네틱 클러치 내 제1종동풀리(51)와 회전력 전달이 이루어질 수 있도록 벨트(15)를 통해 연결된다.
또한, 36V 배터리(70)로부터 42V 전원을 공급받아 구동되는 컴프레서 구동용 모터(52)가 별도로 설치되며, 이 모터(52)의 회전축 상에 설치된 제2구동풀리(53)는 컴프레서(40a)의 마그네틱 클러치 내 제2종동풀리(55)와 회전력 전달이 이루어질 수 있도록 벨트(54)를 통해 연결된다.
또한, 컴프레서 축(41)에 연결 설치된 클러치 판(56)은 엔진(10)의 회전력을 전달받게 되는 제1종동풀리(51)와 모터(52)의 회전력을 전달받게 되는 제2종동풀리(55) 사이에서 컴프레서 축(41)과 종동풀리(51,55)간 회전력 전달을 단속하게 되는데, 에어컨 가동시 제1종동풀리(51)와 제2종동풀리(55) 중 어느 한쪽으로 접속되어 회전력을 전달받게 된다.
즉, 이중 전원 시스템 차량이 주행 중일 때에는 컴프레서(40a)가 엔진(10)의 회전력을 전달받아 구동되는 바, 주행시 에어컨을 켜게 되면 컴프레서(40a)의 클러치 판(56)이 공회전되던 제1종동풀리(51)에 접속되며, 이때 엔진 크랭크 축(12)의 회전력이 제1구동풀리(14) →벨트(15) →제1종동풀리(51) →클러치 판(56) →컴프레서 축(41)으로 전달되면서 컴프레서(40a)가 구동된다.
이후, 이중 전원 시스템 차량이 주행간 정지한 상태, 즉 아이들 스톱(idle stop)시가 되면 컴프레서(40a)가 모터(52)의 회전력을 전달받아 구동상태를 유지하는 바, 에어컨 온(on)상태에서 아이들 스톱시 컴프레서(40a)의 클러치 판(56)이 제2종동풀리(55)에 접속되며, 이때 MCU(60) 제어에 의해 42V 전원을 공급받은 모터(52)가 구동하여 그 회전축의 회전력이 제2구동풀리(53) →벨트(54) →제2종동풀리(55) →클러치 판(56) →컴프레서 축(41)으로 전달되면서 컴프레서(40a)가 구동된다.
다음으로, 도 3b를 설명하면, 36V 배터리(70)로부터 42V 전원을 공급받아 구동되는 모터(별도의 도면부호로 표시하지 않음)와 일체형으로 된 컴프레서(40b)가 설치된다.
또한, 엔진(10)의 크랭크 축(12) 상에 설치된 구동풀리(크랭크 축 풀리)(14)가 컴프레서(40b)의 마그네틱 클러치 내 종동풀리(컴프레서 풀리)(51)에 벨트(15)로 연결된다.
이 컴프레서(40b)는 기본적으로 엔진(10)의 회전력을 전달받아서 구동되는 바, 컴프레서 축(41)에 설치된 클러치 판(56)은 컴프레서 축(41)과 종동풀리(51)간 회전력 전달을 단속하게 되며, 일체형 모터의 회전축(도시하지 않음)은 컴프레서 축(41)과 별도의 연결구조를 통해 연결되어 있다.
이와 같이 모터 일체형의 컴프레서(40b)가 채용된 경우도 앞서 설명한 도 3a의 경우와 마찬가지로 주행 중일 때에는 컴프레서(40b)가 엔진(10)의 회전력을 전달받아 구동되고, 주행간 정지시, 즉 아이들 스톱(idle stop)시에는 일체형 모터의 회전력을 전달받아 구동된다.
즉, 이중 전원 시스템 차량의 주행 중 에어컨을 켜게 되면 컴프레서(40b)의 클러치 판(56)이 엔진(10)의 회전력을 전달받아 공회전되던 컴프레서 풀리(51)에 접속되며, 이때 엔진 크랭크 축(12)의 회전력이 크랭크 축 풀리(14) →벨트(15) →컴프레서 풀리(51) →클러치 판(56) →컴프레서 축(41)으로 전달되면서 컴프레서(40b)가 구동된다.
이후, 이중 전원 시스템 차량이 에어컨 온(on)상태에서 주행간 정지한 상태, 즉 아이들 스톱(idle stop)시가 되면 MCU(60) 제어에 의해 42V 전원을 공급받은 일체형 모터가 구동되면서 모터 회전축의 회전력이 컴프레서 축을 회전시키게 되고, 이에 의해 컴프레서(40b)의 구동상태가 유지된다.
그러나, 변속기 일체형 IGS가 적용된 이중 전원 시스템 차량에서 아이들 스톱(idle stop)시 컴프레서의 구동 유지를 위한 모터의 설치는 다음과 같은 문제를 발생시킨다.
1) 별도의 컴프레서 구동용 모터를 장착할 경우 엔진룸 내에서의 장착공간 제약과 중량 증대의 문제가 있게 되고, 고가인 모터의 추가로 인하여 비용이 증가하는 문제가 있다.
2) 모터 일체형 컴프레서에서는 모터 이외에 모터 구동에 의해 컴프레서 축이 회전되도록 하는 별도의 기구가 컴프레서 내에 추가되어야 하므로 컴프레서 크기가 커지게 되고, 결국 공간 제약, 비용 및 중량 중대의 문제를 발생시킨다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 주행시에는 엔진의 회전력으로 컴프레서를 구동시키고, 주행간 정지시, 즉 아이들 스톱(idle stop)시에는 MCU 제어에 의해 36V 배터리로부터 전원을 인가받아 모터로서 구동되는 변속기 일체형 IGS의 회전력으로 컴프레서를 구동시키도록 구성됨으로써, 아이들 스톱시의 에어컨 컴프레서 구동을 위하여 종래에 별도로 설치되었던 컴프레서 전용 구동모터를 삭제할 수 있게 되는 변속기 일체형 IGS를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치와 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 MCU(160)의 제어하에 스타터 및 알터네이터의 기능을 수행하는 변속기 일체형 IGS(130)가 설치된 이중 전원 시스템 차량의 에어컨 컴프레서 구동장치에 있어서,
상기 에어컨 컴프레서(140)의 컴프레서 축(141)에 연결 설치된 클러치 판(158)이 회전력 전달의 단속을 위해 선택적으로 접속/해제하게 되는 마그네틱 클러치 내 제1종동풀리(151)와 제2종동풀리(157)가 설치되고, 상기 제1종동풀리(151)가 엔진(110)의 크랭크 축(112) 상에 설치된 구동풀리(114)와 회전력 전달이 가능하게 벨트 연결되며, 상기 제2종동풀리(157)는 별도의 동력전달수단을 매개로 하여 상기 변속기 일체형 IGS(130)의 내부 회전축(131)과 회전력 전달이 가능하게 연결된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 별도의 동력전달수단이, 상기 IGS 회전축(131)의 회전력을 외부로 전달하기 위하여 IGS(130) 내부에 설치된 내부 동력전달수단(152)과, 이 내부 동력전달수단(152)과 연결되어 회전력을 전달받게 되어 있고 일단의 구동풀리(155b)가 상기 제2종동풀리(157)와 회전력 전달이 가능하게 벨트 연결된 구동축(154)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내부 동력전달수단(152)이, 상기 IGS 회전축(131) 상에 설치된 풀리(153a)와, 이 풀리(153a)와 상기 구동축(154) 타단의 종동풀리(155a)를 연결하는 벨트(153b)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은 이중 전원 시스템 차량에서 엔진과 변속기 사이에 설치된 변속기 일체형 IGS를 이용하여 에어컨 컴프레서를 구동시키는 장치의 제어방법에 있어서,
에어컨 온 조작시 현재의 차량상태가 아이들 스톱(idle stop)시인가를 판단하는 제1단계와; 현재의 차량상태가 아이들 스톱시가 아님을 판단한 경우 컴프레서 축에 설치된 클러치 판을 엔진 회전력을 전달받게 되는 제1종동풀리에 접속시키는 제2단계와; 현재의 차량상태가 아이들 스톱시임을 판단한 경우 상기 변속기 일체형 IGS의 회전축을 엔진 크랭크 축과 변속기 입력축으로부터 분리시키는 제3단계와; 상기 제3단계 이후 36V 배터리의 전원을 상기 IGS에 인가하여 IGS 회전축을 회전시키는 단계와; 상기 제3단계 이후 상기 클러치 판을 동력전달수단을 통해 IGS 회전축의 회전력을 전달받게 되는 제2종동풀리에 접속시켜 IGS 회전력에 의해 컴프레서를 구동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 이중 전원 시스템 차량에서의 변속기 일체형 IGS를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치와 그 제어방법에 관한 것으로서, 주행시에는 엔진의 회전력으로 컴프레서를 구동시키고, 주행간 정지시, 즉 아이들 스톱(idle stop)시에는 MCU 제어에 의해 36V 배터리로부터 전원을 인가받아 모터로서 구동되는 변속기 일체형 IGS의 회전력으로 컴프레서를 구동시키도록 구성한 에어컨 컴프레서 구동장치와 그 제어방법에 관한 것이다.
첨부한 도 1a와 1b는 본 발명에 따른 변속기 일체형 IGS를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치의 구성과 동작상태를 보인 개략도로서, 도 1a는 주행시 컴프레서 구동을 위한 동작상태를, 도 1b는 아이들 스톱(idle stop)시 컴프레서 구동을 위한 동작상태를 나타낸 것이다.
먼저, 엔진(10)의 크랭크 축(112) 상에 설치된 구동풀리(크랭크 축 풀리)(114)가 컴프레서(140)의 마그네틱 클러치 내 제1종동풀리(151)와 회전력 전달이 이루어질 수 있도록 벨트(115)를 통해 연결된다.
또한, 본 발명에 따른 에어컨 컴프레서 구동장치는 아이들 스톱(idle stop)시 컴프레서(140)의 구동을 위하여 종래의 모터를 사용하는 대신 엔진(110)과 변속기(120) 사이에 설치된 IGS(130)를 이용한다.
이 변속기 일체형 IGS(130)는 스타터와 알터네이터의 기능을 모두 수행하는 바, 회전축(131)과 도시되지 않은 전자석 및 코일 등을 내장하고 있으며, 상기 회전축(131)은 별도 내장된 단속기구(132)에 의해 엔진 크랭크 축(112)과의 회전력 전달이 단속될 수 있고, 변속기(120)의 입력축(121)과도 별도의 단속기구(133)에 의해 회전력 전달이 단속될 수 있게 되어 있다.
이러한 변속기 일체형 IGS의 기본 구성은 종래기술에서 설명한 바와 같으며, 그 기능 또한 종래기술에서 설명한 바와 같다.
특히, 상기 변속기 일체형 IGS(130)가 컴프레서(140)를 구동시킬 수 있도록 하기 위하여, 본 발명에서는 변속기 일체형 IGS(130)가 하우징 내부에 설치된 회전축(131)의 회전력을 하우징 외부로 출력하여 IGS(130) 외부에 마련된 구동축(154)을 회전시키는 별도의 내부 동력전달수단(152)을 가진다.
이 내부 동력전달수단(152)은 IGS(130) 내부의 회전축(131) 상에 설치된 풀리(153a)와, 이 풀리(153a)와 상기 구동축(154)의 일단에 설치된 종동풀리(155a)를 연결하는 벨트(153b)로 실시될 수 있다.
물론, IGS(130) 내부의 회전축(131)으로부터 외부의 구동축(154)으로 회전력 전달이 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 상기 회전축(131)과 구동축(154)을 회전력 전달이 가능하게 상호 연결하는 상기 내부 동력전달수단(152)을, 상기와 같은 풀리(153a) 및 벨트(153b) 구조가 아닌, 다수개의 기어 조합과 이들에 연결된 별도의 축으로도 구성할 수도 있다.
즉, IGS 내부 회전축(131)의 회전력을 그와 나란히 배치되는 외부 구동축(154)의 종동풀리(155a)로 전달할 수 있는 구조라면 공지된 어떠한 동력전달기구로 실시하여도 무방한 것이다.
단, IGS(130)의 내부 오염을 방지하기 위하여 IGS 내부 회전축(131)에서 외부로 연결되는 구조가 외부로 노출이 되지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 구동축(154)은 변속기 일체형 IGS(130) 외부에 설치되는 또 다른 동력전달수단으로서, 엔진(110)의 크랭크 축(112) 및 IGS(130)의 회전축(131)과 나란히 배치되어, 일단의 종동풀리(155a)가 IGS(130) 내부에 설치되는 동력전달수단(152)과 연결되고, 타단의 구동풀리(153b)가 제2종동풀리(157)와 회전력 전달이 이루어질 수 있도록 벨트(156)를 통해 연결된다.
또한, 컴프레서 축(141)에 설치된 클러치 판(158)은 엔진(110)의 회전력을 전달받게 되는 제1종동풀리(151)와 IGS(130)의 회전력을 전달받게 되는 제2종동풀리(157) 사이에서 컴프레서 축(141)과 종동풀리(151,157)간 회전력 전달을 단속하게 되는데, 에어컨 가동시 제1종동풀리(151)와 제2종동풀리(157) 중 어느 한쪽으로 접속되어 회전력을 전달받게 된다.
즉, 이중 전원 시스템 차량이 주행 중일 때에는 컴프레서(140)가 엔진(110)의 회전력을 전달받아 구동되는데, 주행시 에어컨을 켜게 되면 컴프레서(140)의 클러치 판(158)이 공회전되던 제1종동풀리(151)에 접속되며, 이때 엔진 크랭크 축(112)의 회전력이 구동풀리(114) →벨트(115) →제1종동풀리(151) →클러치 판(158) →컴프레서 축(141)으로 전달되면서 컴프레서(140)가 구동된다.
이후, 이중 전원 시스템 차량이 주행간 정지한 상태, 즉 아이들 스톱(idle stop)시가 되면 컴프레서(140)가 모터로서 구동되는 IGS(130)의 회전력을 전달받아 구동상태를 유지하는 데, 이때 컴프레서(140)의 클러치 판(158)이 제2종동풀리(157)에 접속되고, IGS(130)가 MCU(160) 제어에 의해 36V 배터리(170)로부터 42V 전원을 인가받아 모터로서 구동되며, 결국 IGS 회전축(131)의 회전력이 IGS(130) 내부의 동력전달수단(152) →구동축 종동풀리(155a) →구동축(154) →구동축 구동풀리(155b) →벨트(156) →제2종동풀리(157) →클러치 판(158) →컴프레서 축(141)으로 전달되면서 컴프레서(140)가 구동된다.
이하, 본 발명에 따른 에어컨 컴프레서 구동장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 컴프레서 구동장치의 제어방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
본 발명의 제어방법을 설명함에 있어서, 본 발명의 컴프레서 구동장치에 채용된 변속기 일체형 IGS의 전체적인 작동상태를 명확히 보이기 위하여 이중 전원 시스템 차량의 시동시부터 설명하기로 한다.
변속기 일체형 IGS(130)는 엔진(110)과 변속기(120) 사이에서 MCU(160)의 제어하에 스타터 및 발전기로서의 역할을 수행하게 되며, 이는 종래와 동일하다.
먼저, 운전자가 차량의 시동을 걸기 위하여 시동키를 온(on) 조작하게 되면, MCU(160)가 시동신호를 입력받아 시동키가 온 조작됨을 판단하게 된다.
상기 MCU(160)가 시동키의 온 조작을 판단하게 되면, 변속기 일체형 IGS(130) 내부의 단속기구(132)를 제어하여 IGS(130)의 회전축(131)을 엔진(110)의 크랭크 축(112)에 연결하고, 36V 배터리(170)의 42V 전원을 IGS(130)에 인가하게 된다.
이에 의해 변속기 일체형 IGS(130)는 스타트 모터로서의 기능을 수행하는 바, 회전축(131)의 회전력이 엔진(110)의 크랭크 축(112)에 제공되면서 엔진을 기동시킨다.
다음으로, 엔진(110)의 시동이 걸린 아이들 상태에서 차량 주행을 위해서는 MCU(160)가 IGS(130) 내부의 또 다른 단속기구(133)를 제어하여 변속기 일체형 IGS(130)의 회전축(131)을 변속기(120)의 입력축(121)에 연결하게 된다.
차량 주행시 엔진(110)의 회전력에 의해 변속기 일체형 IGS(130)의 회전축(131)이 회전하여 생성된 전력은 36V 배터리(170)에 저장되는 바, 이때 IGS(130)는 발전기로서의 역할을 수행하게 된다.
이후, 운전자가 에어컨을 온(on) 조작하게 되면, MCU(160)가 현재 차량상태가 주행간 정지상태, 즉 아이들 스톱(idle stop)시가 아님을 판단하여 에어컨 제어부에 신호를 보내고, 신호를 받은 에어컨 제어부가 에어컨의 온 조작됨을 판단하여 컴프레서(140)의 클러치 판(158)을 엔진 크랭크 축(112)의 구동풀리(크랭크 축 풀리)(114)와 벨트 연결된 제1종동풀리(151)에 접속시키는 바, 이에 컴프레서(140)가 엔진(110)의 회전력에 의해 구동된다.
이후, 상기와 같이 변속기 일체형 IGS(130)가 적용된 이중 전원 시스템 차량에서는 주행간 정지상태, 즉 아이들 스톱(idle stop)시가 되면 엔진(110)은 물론, 이 엔진(110)의 회전력을 전달받던 IGS(130), 변속기(120)가 모두 정지되는 바, 본 발명에서는 상기 MCU(160)가 아이들 스톱시를 판단하게 될 경우 IGS(130) 내부의 각 단속기구(132,133)를 제어하여 IGS(130)의 회전축(131)을 엔진(110)의 크랭크 축(112)과 변속기(120)의 입력축(121)으로부터 분리시키게 된다.
이는 에어컨의 작동상태를 유지시키기 위한 것으로서, 이후 상기 MCU(160)는 36V 배터리(170)의 42V 전원을 변속기 일체형 IGS(130)에 인가하게 되며, 전원을 인가받은 IGS(130)는 스타터 기능을 수행할 때와 동일하게 회전축(131)이 회전된다.
즉, 아이들 스톱시 변속기 일체형 IGS(130)는 회전축(131)이 회전되는 모터로서의 역할을 수행하게 되는데, 이때 MCU(160)는 차량이 아이들 스톱상태가 됨을 알리는 신호를 에어컨 제어부로 출력하고, 신호를 입력받은 에어컨 제어부는 컴프레서(140)의 클러치 판(158)을 구동축 구동풀리(155a)와 벨트 연결된 제2종동풀리(157)에 접속시킨다.
결국, IGS 회전축(131)의 회전력이 IGS(130) 내부의 동력전달수단(152) →구동축 종동풀리(155a) →구동축(154) →구동축 구동풀리(155b) →벨트(156) →제2종동풀리(157) →클러치 판(158) →컴프레서 축(141)으로 전달되면서 컴프레서(140)가 구동된다.
이와 같이 아이들 스톱상태에서는 컴프레서(140)가 변속기 일체형 IGS(130)의 회전력을 전달받아 구동되며, 이에 차량의 아이들 스톱상태에서도 에어컨의 작동상태는 계속 유지될 수 있게 된다.
이후, 다시 주행을 위하여 IGS(130)는 MCU(160)의 제어하에 스타터로서의 역할을 수행하게 되고, 주행시 컴프레서(140)는 다시 엔진(110)의 크랭크 축(112)과 연결되어 엔진(110)의 회전력으로 구동되며, IGS(130)는 다시 발전기로서의 역할을 수행하게 된다.
물론, 컴프레서(140)가 엔진(110)의 회전력으로 구동되기 위해서는 클러치 판(158)이 엔진 크랭크 축(112)의 구동풀리(크랭크 축 풀리)(114)와 벨트 연결된 제1종동풀리(151)에 접속되어야 하며, 이는 앞서 설명한 에어컨 온 조작시의 과정과 동일하게 이루어진다.
이와 같이 하여, 본 발명의 에어컨 컴프레서 구동장치와 그 제어방법에 따르면, 주행시에는 엔진의 회전력에 의해 컴프레서가 구동되고, 아이들 스톱시에는 모터로서 구동되는 변속기 일체형 IGS의 회전력에 의해 컴프레서가 구동되는 바, 아이들 스톱시의 에어컨 컴프레서 구동을 위하여 종래에 별도로 설치되었던 컴프레서 전용 구동모터는 더 이상 필요 없게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이중 전원 시스템 차량에서의 변속기 일체형 IGS를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치와 그 제어방법에 의하면, 주행시에는 엔진의 회전력으로 컴프레서를 구동시키고, 주행간 정지시, 즉 아이들 스톱(idle stop)시에는 MCU 제어에 의해 36V 배터리로부터 전원을 인가받아 모터로서 구동되는 IGS의 회전력으로 컴프레서를 구동시키도록 구성함으로써, 아이들 스톱시의 에어컨 컴프레서 구동을 위하여 종래에 별도로 설치되었던 컴프레서 전용 구동모터는 물론 이 구동모터와 컴프레서 축간의 연결기구 등이 필요 없게 된다.
결국, 컴프레서 전용 구동모터의 설치에 의해 야기되었던 장착공간의 제약과 중량 증대의 문제가 해소될 수 있고, 고가의 모터 추가로 인한 비용 증가의 문제도 해소될 수 있다.
도 1a와 1b는 본 발명에 따른 변속기 일체형 IGS를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치의 구성과 동작상태를 보인 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 컴프레서 구동장치의 제어방법을 설명하기 위한 플로우차트,
도 3a와 3b는 변속기 일체형 IGS가 적용된 이중 전원 시스템 차량에서의 종래 에어컨 컴프레서 구동장치를 도시한 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 엔진 112 : 크랭크 축
114 : 구동풀리 120 : 변속기
130 : IGS 131 : 회전축
140 : 컴프레서 151 : 제1종동풀리
152 : 내부 동력전달수단 154 : 구동축
155a : 구동축 종동풀리 155b : 구동축 구동풀리
156 : 벨트 157 : 제2종동풀리
158 : 클러치 판 160 : MCU
170 : 36V 배터리

Claims (4)

  1. MCU(160)의 제어하에 스타터 및 알터네이터의 기능을 수행하는 변속기 일체형 IGS(130)가 설치된 이중 전원 시스템 차량의 에어컨 컴프레서 구동장치에 있어서,
    상기 에어컨 컴프레서(140)의 컴프레서 축(141)에 연결 설치된 클러치 판(158)이 회전력 전달의 단속을 위해 선택적으로 접속/해제하게 되는 마그네틱 클러치 내 제1종동풀리(151)와 제2종동풀리(157)가 설치되고, 상기 제1종동풀리(151)가 엔진(110)의 크랭크 축(112) 상에 설치된 구동풀리(114)와 회전력 전달이 가능하게 벨트 연결되며, 상기 제2종동풀리(157)는 별도의 동력전달수단을 매개로 하여 상기 변속기 일체형 IGS(130)의 내부 회전축(131)과 회전력 전달이 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 이중 전원 시스템 차량의 IGS를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 별도의 동력전달수단이,
    상기 IGS 회전축(131)의 회전력을 외부로 전달하기 위하여 IGS(130) 내부에 설치된 내부 동력전달수단(152)과, 이 내부 동력전달수단(152)과 연결되어 회전력을 전달받게 되어 있고 일단의 구동풀리(155b)가 상기 제2종동풀리(157)와 회전력 전달이 가능하게 벨트 연결된 구동축(154)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 전원 시스템 차량의 IGS를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 내부 동력전달수단(152)이,
    상기 IGS 회전축(131) 상에 설치된 풀리(153a)와, 이 풀리(153a)와 상기 구동축(154) 타단의 종동풀리(155a)를 연결하는 벨트(153b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 전원 시스템 차량의 IGS를 이용한 에어컨 컴프레서 구동장치.
  4. 이중 전원 시스템 차량에서 엔진과 변속기 사이에 설치된 IGS를 이용하여 에어컨 컴프레서를 구동시키는 장치의 제어방법에 있어서,
    에어컨 온 조작시 현재의 차량상태가 아이들 스톱(idle stop)시인가를 판단하는 제1단계와;
    현재의 차량상태가 아이들 스톱시가 아님을 판단한 경우 컴프레서 축에 설치된 클러치 판을 엔진 회전력을 전달받게 되는 제1종동풀리에 접속시키는 제2단계와;
    현재의 차량상태가 아이들 스톱시임을 판단한 경우 상기 IGS의 회전축을 엔진 크랭크 축과 변속기 입력축으로부터 분리시키는 제3단계와;
    상기 제3단계 이후 36V 배터리의 전원을 상기 IGS에 인가하여 IGS 회전축을 회전시키는 단계와;
    상기 제3단계 이후 상기 클러치 판을 동력전달수단을 통해 IGS 회전축의 회전력을 전달받게 되는 제2종동풀리에 접속시켜 IGS 회전력에 의해 컴프레서를 구동시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 전원 시스템 차량의 IGS를 이용한 컴프레서 구동장치의 제어방법.
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