KR20100124175A

KR20100124175A - 배터리로 열전모듈을 작동시키는 차량용 보조 공조장치

Info

Publication number: KR20100124175A
Application number: KR1020090043290A
Authority: KR
Inventors: 신상용
Original assignee: 신상용
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2010-11-26
Also published as: WO2010134720A3; WO2010134720A2

Abstract

본 발명에 따른 공조장치는 차량 배터리의 전기에너지로 열전모듈을 작동시켜 구동되는 차량용 보조 공조장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 보조 공조장치는 열전모듈을 이용하여 작동되는 보조 공조장치; 차량의 엔진 작동시 전기에너지가 충전되는 메인 배터리; 차량의 엔진 작동시 전기에너지가 충전되며, 하나 이상의 서브 배터리가 구비된 서브 배터리부; 및 상기 메인 배터리와 서브 배터리부의 충전, 및 보조 공조장치와의 전기적 연결을 조절하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따른 보조 공조장치는 차량의 엔진의 미 작동시에 서브 배터리부 또는 메인 배터리에 기 충전된 전기에너지를 이용하여 작동되는 것을 특징으로 한다.

차량, 공조장치, 서브 배터리부, 열전모듈

Description

배터리로 열전모듈을 작동시키는 차량용 보조 공조장치{AUXILIARY AIR CONDITIONING APPARATUS FOR VEHICLE TO RUN THERMOELECTIC MODULE BY BATTERY}

본 발명은 차량용 보조 공조장치에 관한 것이다. 구체적으로는 차량 엔진의 미 작동시에도 배터리에 충전된 전기에너지를 이용하여 구동될 수 있는 차량용 보조 공조장치에 관한 것이다.

종래의 차량용 공조장치는 일반적으로 엔진의 구동축에 연결되어 작동되므로, 차량의 주정차시에도 공조장치를 사용하기 위해서는 엔진 시동을 걸어야 하는 문제가 있었다.

따라서 주정차 중에 차량용 공조장치를 사용하기 위해서는 엔진의 시동에 따른 연료의 소모 및 엔진 스트레스로 인한 마모와 수명단축의 문제점이 발생 되었다. 이는 경제적 문제뿐 아니라 환경적 문제를 발생시켰다. 본 발명은 이러한 문제점을 개선 시키기 위한 기술에 해당된다.

이와 같은 본 발명에 따른 보조 공조장치는 배터리로 구동가능하도록 하기 위하여, 열전모듈로 구동되는 공조시스템을 제안한다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치는 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.

첫째, 전술한 문제점을 개선하기 위하여 배터리의 전기에너지로 구동되는 차량용 보조 공조장치를 제안한다. 이로써 주차 시에도 엔진을 구동시키지 않고 보조 공조장치를 작동할 수 있도록 한다.

둘째, 배터리로 구동 가능하도록 하기 위하여, 열전모듈이 구비된 공조시스템을 채택하고자 한다.

셋째, 각 배터리에 충전된 전기에너지가 소모됨에 따라, 공조장치에 연결될 적절한 배터리를 선택할 수 있도록 하고자 한다.

넷째, 배터리에 충전된 전기에너지의 잔량을 측정하여 보조 공조장치를 작동하지 못할 상태에 이르면, 차량 사용자에게 신호로 알려주고자 한다.

다섯째, 차량 내부의 온도를 측정하여 보조 공조장치의 공조성능을 조정함으로써 충전된 전기에너지를 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 공조장치는 차량 배터리의 전기에너지로 열전모듈을 작동시켜 구동되는 차량용 보조 공조장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 보조 공조장치는 열전모듈을 이용하여 작동되는 보조 공조장치; 차량의 엔진 작동시 전기에너지가 충전되는 메인 배터리; 차량의 엔진 작동시 전기에너지가 충전되며, 하나 이상의 서브 배터리가 구비된 서브 배터리부; 및 상기 메인 배터리와 서브 배터리부의 충전, 및 보조 공조장치와의 전기적 연결을 조절하는 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 보조 공조장치는 차량의 엔진의 미 작동시에 서브 배터리부 또는 메인 배터리에 기 충전된 전기에너지를 이용하여 작동되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치에 있어서, 메인 배터리와 서브 배터리부는 각각 직렬 또는 병렬로 연결된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치에 있어서, 메인 배터리와 서브 배터리부에 충전된 전기에너지의 상태를 측정하는 측정센서가 구비되고, 제어부는 측정센서로부터 정보를 입력받아 메인 배터리 또는 서브 배터리부 중 먼저 충전완료된 배터리의 충전은 중단하고, 충전이 완료되지 못한 배터리를 충전시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치에 있어서, 서브 배터리부의 서브 배터리가 복수 개인 경우, 제어부는 각 서브 배터리 중 먼저 충전완료된 서브 배터리의 충전은 중단하고, 충전이 완료되지 못한 서브 배터리를 충전시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치에 있어서, 서브 배터리부의 서브 배터리가 복수 개인 경우, 일 서브 배터리에 충전된 전기에너지가 보조 공조장치를 작동시키지 못하는 상태라고 제어부가 판단하면, 제어부는 기충전된 타 서브 배터리로 전기적 연결을 전환하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치에 있어서, 서브 배터리부에 충전된 전기에너지가 보조 공조장치를 작동시키지 못하는 상태라고 제어부가 판단하면, 차량 내부의 일측에 구비된 출력부를 통해 신호를 출력하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치에 있어서, 서브 배터리부에 충전된 전기에너지가 보조 공조장치를 작동시키지 못하는 상태라고 제어부가 판단하면, 제어부는 기 충전된 메인 배터리로 전기적 연결을 전환하고, 차량 내부의 일측에 구비된 출력부를 통해 신호를 출력하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치에 있어서, 메인 배터리의 충전 상태가 차량 구동에 불가한 상태라고 제어부가 판단하면, 제어부는 메인 배터리와 보조 공조장치의 전기적 연결을 차단하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치에 있어서, 출력부를 통해 출력되는 신호는 소리, 발광 또는 향기 중 적어도 어느 하나의 신호인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치에 있어서, 차량 내부공간의 일측에 온도센서가 배치되고, 제어부는 상기 온도센서로부터 받은 정보에 따라 보조 공조장 치로 전달되는 서브 배터리부의 전기적 흐름을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치는 서브 배터리부 또는 필요에 따라 메인 배터리부로 보조 공조장치를 구동시킴으로써, 엔진을 구동시키지 않고도 보조 공조장치를 사용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치는 제어부를 통하여 각 배터리의 충전방식, 보조 공조장치를 구동시키기 위한 배터리의 연결 등을 제어함으로써 보다 효율적인 보조 공조장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치는 출력부를 통해 배터리에 충전된 전기에너지의 상태를 차량의 사용자에게 알려줄 수 있도록 함으로써, 배터리의 방전을 사전 방지하고, 보조 공조장치의 중단에 사용자가 대응할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치는 차량 내부의 온도에 따라 보조 공조장치의 성능을 제어함으로써 보다 효율적인 보조 공조장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 차량용 보조 공조장치에 관하여 구체적으로 설명하겠다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 차량용 보조 공조장치의 보조 공조장치(100), 엔진(200), 메인 배터리(300), 서브 배터리부(400), 엔진(200) 및 제어부(500)가 도시된 구성도이다. 도 2는 도 1에 도시된 제어부(500), 측정센서(510), 온도센서(520) 및 출력부(600)가 도시된 구성도이다.

본 발명에 따른 보조 공조장치(100)는 차량 배터리의 전기에너지로 열전모듈을 작동시켜 구동되는 차량용 보조 공조장치에 관한 것이다.

종래 차량에는 엔진의 구동력을 이용하여 압축기(compresssor)를 작동시키는 방식의 공조장치가 일반적으로 설치되어 있었다. 그런데, 엔진 미 작동시에 배터리의 전원만을 이용하여 종래의 압축기를 작동시키는 것이 곤란하며, 설사 가능하더라도 효율 저하 뿐만 아니라 배터리가 완전방전되어 차량의 시동을 할 수 없는 문제점이 있다.

이에 본 발명에 따른 보조 공조장치(100)는 열전모듈(thermoelectric module)을 이용한 공조시스템을 채택하는 것이 가능하다.

열전모듈 방식은 통상 서로다른 P-type과 N-type이 열전반도체 소자를 이용하여 모듈을 구성한 후 여기에 전류를 흘려주면 펠티에 효과(peltier effect)에의해 열전소자 양단에 흡열현상과 발열현상이 발생하여 온도를 제어할 수 있는 방식 을 의미한다.

본 발명에 따른 보조 공조장치(100)는 열전모듈 방식으로 구동되는 다양한 형태의 공조장치에 적용가능하다.

본 발명에 따른 메인 배터리(300)는 차량의 주요 전기계통에 연결되어 전기에너지를 공급하는 것으로, 엔진(200)의 구동시 제너레이터(도면 미도시)에 연결되어 전기에너지를 충전한다. 이러한 메인 배터리(300)는 차량에 설치되는 통상의 배터리이다.

본 발명에 따른 서브 배터리부(400)는 하나 이상의 서브 배터리를 가지며, 예로 제1 서브 배터리(410)와 제2 서브 배터리(420)를 갖고 메인 배터리(300)에 연결되어 전기에너지를 충전하는 것으로, 보조 공조장치(100)에 전기에너지를 공급한다.

본 발명에 따른 메인 배터리(300)와 서브 배터리부(400) 사이의 충전순서는 메인 배터리(300)와 서브 배터리부(400) 사이에 연결된 제어부(500)를 통해 다음과 같이 제어된다.

먼저, 제어부(500)가 메인 배터리(300)와 서브 배터리부(400)를 병렬로 연결시키는 경우, 메인 배터리(300)와 서브 배터리부(400)는 동시에 충전이 된다.

반대로, 제어부(500)가 메인 배터리(300)와 서브 배터리부(400)를 직렬로 연 결시키는 경우, 메인 배터리(300)와 서브 배터리부(400)는 순서를 정하여 충전될 수 있다.

이때 메인 배터리(300)와 서브 배터리부(400)의 충전순서도 제어부(500)를 통해 설정할 수 있다. 다만, 메인 배터리(300)가 차량의 주요 전기계통에 연결되어 전기에너지를 공급하는 것을 고려할 때, 메인 배터리(300)를 먼저 충전시킨 뒤 서브 배터리부(400)를 충전시키는 것이 바람직하다.

이러한 전기에너지의 충전시 메인 배터리(300)와 서브 배터리부(400)의 연결관계는 전술한 내용에 한정되지는 않으며, 다양한 방식으로 변경이 가능하다.

서브 배터리부(400)에 설치되는 제1 서브 배터리(410)와 제2 서브 배터리(420)는 서브 배터리부(400)에 전달되는 전기에너지를 충전하고, 기 충전된 전기에너지를 보조 공조장치(100)에 공급한다.

도 1에 도시된 실시 예에서는 서브 배터리부(400)에 2개의 서브 배터리(410, 420)를 설치하였다. 하지만, 서브 배터리부(400)에 설치되는 서브 배터리의 개수는 이에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 서브 배터리부(400)에 설치되는 제1 서브 배터리(410)와 제2 서브 배터리(420)는 제어부(500)에 의해 직렬 또는 병렬로 연결되어, 동시에 충전되거나 순서를 정하여 순차적으로 충전될 수 있다.

본 발명에 따른 제1 서브 배터리(410)와 제2 서브 배터리(420)는 병렬 또는 직렬로 연결되어 보조 공조장치(100)에 전기에너지를 공급할 수 있다.

제1 서브 배터리(410)와 제2 서브 배터리(420)가 병렬로 연결된 경우, 제1 서브 배터리(410)와 제2 서브 배터리(420)는 동시에 보조 공조장치(100)에 전기에너지를 공급할 수 있다.

반대로 제1 서브 배터리(410)와 제2 서브 배터리(420)가 직렬로 연결된 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 서브 배터리측정센서(511), 제2 서브 배터리측정센서(512)를 설치하여 저장된 전기에너지의 양을 비교하여, 상대적으로 많이 충전된 서브 배터리를 먼저 사용하고 그 서브 배터리에 충전된 전기에너지가 소모된 경우, 다른 서브 배터리를 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 보조 공조장치(100)에 전기에너지를 공급하는 방식은 앞에서 살펴본 바와 같이 서브 배터리부(400)에 설치된 서브 배터리의 개수 및 종류에 따라 다양한 방식으로 제어부(500)에 의해 변경이 가능하다.

본 발명에 따른 서브 배터리부(400)에 설치된 측정센서(510)는 제1 서브 배터리(410)와 제2 서브 배터리(420)에 충전된 전기에너지를 측정하는 제1 서브 배터리측정센서(511)와 제2 서브 배터리측정센서(512)로 이루어진다.

본 발명에 따른 측정센서(510)는 충전된 전기에너지의 잔량 정보를 제어부(500)로 전송하며, 각각의 서브 배터리(410, 420)의 전기에너지 잔량 정보를 전달받은 제어부(500)는 우선 각각의 서브 배터리(410, 420)에 저장된 전기에너지가 보조 공조장치(100)를 구동하기 적합한 수준인지 여부를 판단한다.

본 발명에 따른 서브 배터리(410, 420)에 저장된 전기에너지가 보조 공조장 치(100)를 구동하기에 적합한 수준 이하인 경우, 제어부(500)는 서브 배터리부(400)를 메인 배터리(300)에 연결하여 메인 배터리(300)로부터 충전할 수 있다.

그러나 메인 배터리(300)는 앞에서 살펴본 바와 같이, 차량의 주요 전기계통에 연결되어 전기에너지를 공급하므로 일정수준의 전기에너지가 항상 충전되어야 한다.

따라서 본 실시예에서는 제어부(500)에 출력부(600)를 설치하여 서브 배터리(410, 420)에 저장된 전기에너지가 보조 공조장치(100)를 구동시키지 못하는 상태인 경우, 출력부(600)를 통해 차량의 사용자가 서브 배터리부(400)의 상태를 인지할 수 있도록 신호를 출력한다. 이러한 상태 판단은 제어부(500)가 담당하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 제어부(500)는 서브 배터리부(400)를 구성하는 각각의 서브 배터리의 전기에너지가 소진된 경우, 메인 배터리(300)를 이용하여 보조 공조장치의 작동을 유지한 상태에서, 사용자에게 출력부(600)를 통해 신호를 제공하는 것도 가능하다.

이 경우, 사용자에게 일단 쾌적한 실내온도 등을 제공하면서도, 차량의 메인 배터리(300)에 충전된 전기에너지의 사용이 개시되었다는 것을 알려, 사용자가 적절하게 대응할 수 있도록 할 수 있는 것이다.

또한, 메인 배터리(300)의 충전 상태가 차량 구동에 불가한 상태라고 제어 부(500)가 판단하면, 제어부(500)는 메인 배터리(300)와 보조 공조장치(100)의 전기적 연결을 차단하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서 출력부(600)를 통해 출력되는 신호는 발광신호로 차량의 실내에 설치된 실내등을 이용하여 출력되어 서브 배터리(410, 420)의 상태를 사용자에게 알려준다. 그 외에도 소리, 향기 등의 전달수단을 이용하여 사용자에게 신호를 보낼 수 있다.

이러한 신호를 통해 차량의 사용자는 엔진(200)을 다시 구동시켜 서브 배터리부(400)의 각 서브 배터리(410, 420)를 충전시킬 수 있게 된다. 또한, 경우에 따라서는 메인 배터리(300)를 충전시킬 수도 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 제어부(500)에는 차량 실내의 온도를 측정하는 온도센서(520)가 연결된다.

본 발명에 따른 온도센서(520)는 차량 실내의 온도 정보를 제어부(500)에 전달하며, 제어부(500)는 차량 실내 온도에 따른 보조 공조장치(100)의 출력수준을 결정하여 보조 공조장치(100)를 작동시키는 서브 배터리부(400)의 전기적 흐름을 제어한다.

따라서, 본 발명에 따른 보조 공조장치(100)가 냉방기능을 수행하고 있는 경우, 차량 내부의 온도가 높은 낮에는 보조 공조장치(100)의 출력이 제어부(500)에 의해 증가되는 방향으로 보조 공조장치(100)에 공급되는 전기적 흐름이 제어되며, 밤에는 이와 반대로 보조 공조장치(100)에 공급되는 전기적 흐름이 제어된다.

따라서 서브 배터리부(400)에 충전된 전기에너지를 보다 효율적으로 사용할 수 있게 된다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다.

본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량용 보조 공조장치의 보조 공조장치, 엔진, 메인 배터리, 서브 배터리부, 엔진 및 제어부가 도시된 구성도이다.

도 2는 도 1에 도시된 제어부, 측정센서, 온도센서 및 출력부가 도시된 구성도이다.

<도면의 주요부분에 관한 부호의 설명>

100 : 보조 공조장치 110 : 열전모듈

200 : 엔진 300 : 메인 배터리

400 : 서브 배터리부 410 : 제1 서브 배터리

420 : 제2 서브 배터리 500 : 제어부

510 : 측정센서 511 : 제1 서브 배터리 측정센서

512 : 제2 서브 배터리 측정센서 520 : 온도센서

600 : 출력부

Claims

차량 배터리의 전기에너지로 열전모듈을 작동시켜 구동되는 차량용 보조 공조장치로서,

열전모듈을 이용하여 작동되는 보조 공조장치;

차량의 엔진 작동시 전기에너지가 충전되는 메인 배터리;

차량의 엔진 작동시 전기에너지가 충전되며, 하나 이상의 서브 배터리가 구비된 서브 배터리부; 및

상기 메인 배터리와 상기 서브 배터리부의 충전, 및 상기 보조 공조장치와의 전기적 연결을 조절하는 제어부를 포함하며,

차량의 엔진의 미 작동시에 서브 배터리부 또는 메인 배터리에 기 충전된 전기에너지를 이용하여 작동되는 것을 특징으로 하는 배터리로 열전모듈을 작동시키는 차량용 보조 공조장치.
제1항에 있어서,

상기 메인 배터리와 상기 서브 배터리부는 각각 직렬 또는 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 배터리로 열전모듈을 작동시키는 차량용 보조 공조장치.
제2항에 있어서,

상기 메인 배터리와 상기 서브 배터리부에 충전된 전기에너지의 상태를 측정하는 측정센서가 구비되고,

상기 제어부는 상기 측정센서로부터 정보를 입력받아 메인 배터리 또는 상기 서브 배터리부 중 먼저 충전완료된 배터리의 충전은 중단하고, 충전이 완료되지 못한 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는 배터리로 열전모듈을 작동시키는 차량용 보조 공조장치.
제1항에 있어서,

상기 서브 배터리부의 서브 배터리가 복수 개인 경우, 상기 제어부는 각 서브 배터리 중 먼저 충전완료된 서브 배터리의 충전은 중단하고, 충전이 완료되지 못한 서브 배터리를 충전시키는 것을 특징으로 하는 배터리로 열전모듈을 작동시키는 차량용 보조 공조장치.
제1항에 있어서,

상기 서브 배터리부의 서브 배터리가 복수 개인 경우, 일 서브 배터리에 충전된 전기에너지가 보조 공조장치를 작동시키지 못하는 상태라고 제어부가 판단하면, 상기 제어부는 기충전된 타 서브 배터리로 전기적 연결을 전환하는 것을 특징 으로 하는 배터리로 열전모듈을 작동시키는 차량용 보조 공조장치.
제1항에 있어서,

상기 서브 배터리부에 충전된 전기에너지가 보조 공조장치를 작동시키지 못하는 상태라고 제어부가 판단하면, 차량 내부의 일측에 구비된 출력부를 통해 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리로 열전모듈을 작동시키는 차량용 보조 공조장치.
제1항에 있어서,

상기 서브 배터리부에 충전된 전기에너지가 보조 공조장치를 작동시키지 못하는 상태라고 제어부가 판단하면, 상기 제어부는 기 충전된 메인 배터리로 전기적 연결을 전환하고, 차량 내부의 일측에 구비된 출력부를 통해 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리로 열전모듈을 작동시키는 차량용 보조 공조장치.
제7항에 있어서,

상기 메인 배터리의 충전 상태가 차량 구동에 불가한 상태라고 제어부가 판단하면, 상기 제어부는 메인 배터리와 보조 공조장치의 전기적 연결을 차단하는 것 을 특징으로 하는 배터리로 열전모듈을 작동시키는 차량용 보조 공조장치.
제6항 또는 제7항에 있어서,

상기 출력부를 통해 출력되는 신호는 소리, 발광 또는 향기 중 적어도 어느 하나의 신호인 것을 특징으로 하는 배터리로 열전모듈을 작동시키는 차량용 보조 공조장치.
제1항에 있어서,

차량 내부공간의 일측에 온도센서가 배치되고, 상기 제어부는 상기 온도센서로부터 받은 정보에 따라 보조 공조장치로 전달되는 서브 배터리부의 전기적 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 보조 공조장치.