KR20150081195A - 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치 및 방법 - Google Patents

차량용 전동 압축기 전원 공급 장치 및 방법 Download PDF

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이영훈
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Abstract

본 발명은 친환경 차량에 적용되는 전동 압축기의 인버터 내에서 절연타입 레귤레이터를 이용하여 고전압 측의 전원을 저전압 측의 전원으로 사용할 수 있도록 함으로써 별도의 저전압의 전원을 입력받지 않도록 하는 차량용 전동 압축기 인터버 전원 공급 장치에 관한 것으로써, 고전압(HV) 전원을 입력받아 고전압 전원 체계의 제1전압 전원으로 변환하는 제1변환부; 상기 제1전압 전원을 입력받아 제2전압 전원으로 변환하는 제2변환부; 및 상기 고전압 전원 체계의 제1전압 전원을 입력받아 저전압 전원 체계의 제3전압 전원으로 변환하는 절연 레귤레이터(Isolated Regulator)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 전동 압축기 전원 공급 장치 및 방법{Vehicle type electric compressor power supply apparatus and method}
본 발명은 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치 및 방법에 관한 것으로써, 더욱 자세하게는 친환경 차량에 적용되는 전동 압축기의 인버터 내에서 고전압 측의 전원을 절연타입 레귤레이터(Isolated Regulator)를 이용하여 저전압 측의 전원으로 사용할 수 있도록 하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.
HEV 등 친환경 차량에 적용되는 전동 압축기의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이 고전압(288V)과 저전압(12V)의 두 가지 전원을 사용하고 있으며, 고전압 시스템과 저전압 시스템의 Ground 레벨이 다르기 때문에 인버터 내에서도 두 시스템은 서로 절연되어야 한다. 도 1은 종래 차량용 전동 압축기의 전원 체계를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래 전동 압축기의 고전압 전원 체계는 288V의 고전압(HV)을 입력받아 15V의 전원으로 변환하고 이를 다시 3.3V의 전원으로 변환하여 DSP 및 통신용 Optocoupler 소자의 전원으로 사용하고 있다.
또한, 저전압 전원 체계는 12V의 저전압(LV)을 입력받아 5V의 전원으로 변환하여 CAN 전송기(Transceiver) 및 통신용 Optocoupler 소자의 전원으로 사용하고 있다.
따라서, 종래 전동 압축기는 고전압과 저전압의 두 전원이 모두 인가되어야만 FATC와의 통신 및 압축기 구동이 가능하다는 문제점이 있다.
대한민국 특허공개공보 제10-2011-0137674호(공개일 : 2011년12월23일)
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 친환경 차량에 적용되는 전동 압축기의 인버터 내에서 절연타입 레귤레이터(Isolated Regulator)를 이용하여 고전압 측의 전원을 저전압 측의 전원으로 사용할 수 있도록 함으로써 별도의 저전압의 전원을 입력받지 않도록 하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치 및 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 고전압(HV) 전원을 입력받아 고전압 전원 체계의 제1전압 전원으로 변환하는 제1변환부; 상기 제1전압 전원을 입력받아 제2전압 전원으로 변환하는 제2변환부; 및 상기 고전압 전원 체계의 제1전압 전원을 입력받아 저전압 전원 체계의 제3전압 전원으로 변환하는 절연 레귤레이터(Isolated Regulator)를 포함하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치가 제공된다.
여기서, 상기 절연 레귤레이터와 저전압 접지(GND) 사이에 변압기(transformer)가 연결된다.
또한, 상기 변압기의 일측과 상기 절연 레귤레이터 사이에 제2저항(R2)이 연결된다.
또한, 상기 절연 레귤레이터와 고전압 접지(GND) 사이에 제1저항(R1)이 연결되고, 상기 절연 레귤레이터로부터 피드백 선이 제1저항(R1)을 통해 고전압 접지(GND)에 연결된다.
또한, 상기 절연 레귤레이터로부터 고전압 접지(GND) 사이에 연결된 피드백 선과 제1저항(R1)의 접점에, 상기 변압기의 일측과 연결된 상기 제2저항(R2)이 연결된다.
그리고, 상기 변압기의 출력단과 저전압 접지(GND) 사이에 전원 충전용 캐패시터(C)가 병렬로 연결될 수 있다..
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1변환부와 제2변환부, 절연 레귤레이터, DSP, Optocoupler 및 CAN 전송기를 포함하는 차량용 전동 압축기의 전원 공급 방법으로써, (a) 상기 제1변환부가 고전압(HV) 전원을 입력받아 고전압 전원 체계의 제1전압 전원으로 변환하는 단계; (b) 상기 제2변환부가 상기 제1전압 전원을 입력받아 제2전압 전원으로 변환하는 단계; (c) 상기 절연 레귤레이터가 상기 고전압 전원 체계의 제1전압 전원을 입력받아 저전압 전원 체계의 제3전압 전원으로 변환하는 단계; (d) 상기 DSP 및 상기 Optocoupler가 상기 제2전압 전원을 인가받아 동작하는 단계; 및 (e) 상기 Optocoupler 및 상기 전송기가 상기 제3전압 전원을 인가받아 동작하는 단계를 포함하는 차량용 전동 압축기의 전원 공급 방법이 제공된다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 절연 레귤레이터와 저전압 접지(GND) 사이에 변압기(transformer)가 연결되고, 상기 절연 레귤레이터와 고전압 접지(GND) 사이에 제1저항(R1)이 연결되며, 상기 절연 레귤레이터와 상기 제1저항(R1)의 연결점에 상기 변압기의 일측에 접속된 제2저항(R2)이 연결된 상태에서, 상기 절연 레귤레이터가 상기 고전압 전원 체계의 15V 제1전압 전원을 입력받아 상기 제1저항(R1)과 제2저항(R2) 및 상기 변압기를 통해 저전압 전원 체계의 5V 제3전압 전원으로 변환하여 출력하게 된다.
그리고, 상기 (c) 단계는, 상기 변압기의 출력단과 저전압 접지(GND) 사이에 병렬로 연결된 전원 충전용 캐패시터(C)를 통해 상기 저전압 체계의 5V 제3전압 전원을 충전한 후 출력하게 된다.
본 발명에 의하면, 고전압 전원만 인가되어도 통신 및 구동이 가능한 차량용 전동 압축기를 구현할 수 있다.
또한, 기존의 5V 레귤레이터 및 저전압 전원 체계를 제거하게 됨으로써 제조 원가를 절감할 수 있다.
그리고, 기존의 12V 배터리를 사용하지 않게 됨에 따라 전압 흔들림 등 저전압 전원 체계가 외란에 영향을 받지 않고 안정하게 동작할 수 있다.
도 1은 종래 차량용 전동 압축기의 전원 체계를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치의 전반적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 절연 레귤레이터의 회로 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전동 압축기의 전원 공급 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 특정한 실시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
냉매가 압축되는 압축기는, 필요로 하는 공조 열량에 따라서 다른 양만큼의 냉매가 압축되기 위하여, 압축기의 회전수가 가변되는 인버터 압축기가 널리 사용되고 있다.
인버터 압축기는 회전수가 가변될 수 있기 때문에, 사용자가 원하는 공조환경을 신속하게 조성할 수 있는 장점이 있고, 압축기가 온/오프 제어되지 않으면서도 필요한 양 만큼의 냉매가 압축될 수 있기 때문에, 압축기의 온/오프 시에 발생되는 소음이 없어지는 장점이 있다.
인버터 압축기는 압축기를 제어하는 운전 주파수에 의해서, 인버터 압축기의 회전수 및 인버터 압축기에 의한 냉매의 압축량, 및 공조기의 공조 열량이 조절될 수 있다. 인버터 압축기는 요구되는 공조 환경에 따라서 냉매의 압축량이 달라지게 되는데, 공조환경을 결정짖는 요인으로는, 사용자가 요구하는 희망온도, 실제 실내온도, 실제 실외온도, 실내기의 운전대수 등이 있을 수 있다.
그러므로, 사용자가 원하는 실내온도를 설정하게 되면, 공조기는 실제 실내온도, 실제 실외온도, 실내기의 운전대수 등에 기초하여 인버터 압축기의 운전 주파수를 결정하여 압축기의 운전을 수행한다. 또한, 외부조건은 일정 주기 별로 측정되고, 인버터 압축기의 운전 주파수도 공조 환경에 맞추어서 일정 주기 별로 서로 다르게 결정되도록 함으로써, 보다 신속하게 원하는 공조 환경이 조성될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치 및 방법의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 첨부도면을 참조하여 설명함에 있어 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치의 전반적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치(200)는, 제1변환부(210)와 제2변환부(220), 절연 레귤레이터(Isolated Regulator)(230), DSP(240), Optocoupler(250) 및 CAN 전송기(Transceiver)(260) 등을 포함한다.
제1변환부(210)는 288V 고전압(HV) 전원을 입력받아 고전압 전원 체계의 15V 제1전압 전원으로 변환하게 된다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 절연 레귤레이터와 저전압 접지(GND) 사이에 변압기(transformer)(232)가 연결된다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 절연 레귤레이터의 회로 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 변압기(232)의 일측과 절연 레귤레이터(230) 사이에 제2저항(R2)이 연결되고, 절연 레귤레이터(230)와 고전압 접지(GND) 사이에 제1저항(R1)이 연결되며, 절연 레귤레이터(230)와 제2저항(R2)의 연결점(a)에 변압기(232)의 일측과 접속된 제2저항(R2)이 연결된다.
즉, 절연 레귤레이터(230)로부터 피드백(Feedback) 선이 제1저항(R1)을 통해 고전압 접지(GND)에 연결되고, 절연 레귤레이터(230)로부터 고전압 접지(GND) 사이에 연결된 피드백 선과 제1저항(R1)의 접점(a)에, 변압기(232)의 일측과 연결된 제2저항(R2)이 연결된다.
그리고, 변압기(232)의 출력단(Output)과 저전압 접지(GND) 사이에 전원 충전용 캐패시터(C)가 병렬로 연결된다..
제2변환부(220)는 고전압 전원 체계의 15V 제1전압 전원을 입력받아 3.3V 제2전압 전원으로 변환한다. 이때, 3.3V 제2전압 전원은 DSP(240), Optocoupler(250)에 공급된다.
절연 레귤레이터(230)는 고전압 전원 체계의 15V 제1전압 전원을 입력받아 저전압 전원 체계의 5V 제3전압 전원으로 변환한다. 이때, 5V 제3전압 전원은 Optocoupler(250) 및 CAN 전송기(260)에 공급된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전동 압축기의 전원 공급 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치(200)는 제1변환부(210)가 고전압(HV) 전원을 입력받아 고전압 전원 체계의 제1전압 전원으로 변환한다(S410).
즉, 제1변환부(210)는 고전압 배터리 등으로부터 288V 고전압(HV)을 입력받아 고전압 전원 체계의 15V 제1전압 전원으로 변환하여 제2변환부(220)에 인가한다.
이어, 제2변환부(220)가 제1전압 전원을 입력받아 제2전압 전원으로 변환한다(S420).
즉, 제2변환부(220)는 고전압 전원 체계의 15V 제1전압 전원을 제1변환부(210)로부터 입력받아 고전압 전원 체계의 3.3V 제2전압 전원으로 변환하여 DSP(240) 및 Optocoupler(250)에 공급한다.
이어, 절연 레귤레이터(230)가 고전압 전원 체계의 제1전압 전원을 입력받아 저전압 전원 체계의 제3전압 전원으로 변환한다(S430).
이때, 도 3에 도시된 바와 같이 절연 레귤레이터(230)와 저전압 접지(GND) 사이에 변압기(232)가 연결되고, 절연 레귤레이터(230)와 고전압 접지(GND) 사이에 제1저항(R1)이 연결되며, 절연 레귤레이터(230)와 제1저항(R1)의 연결점(a)에 변압기(232)의 일측에 접속된 제2저항(R2)이 연결된 상태에서, 절연 레귤레이터(230)가 고전압 전원 체계의 15V 제1전압 전원을 입력받아 제1저항(R1)과 제2저항(R2) 및 변압기(232)를 통해 저전압 전원 체계의 5V 제3전압 전원으로 변환하여 Optocoupler(250) 및 CAN 전송기(Transceiver)(260)에 공급하게 된다.
또한, 변압기(232)의 출력단과 저전압 접지(GND) 사이에 병렬로 연결된 전원 충전용 캐패시터(C)를 통해 저전압 체계의 5V 제3전압 전원이 충전된 후 Optocoupler(250) 및 CAN 전송기(Transceiver)(260)에 공급된다.
따라서, DSP(240) 및 Optocoupler(250)가 제2전압 전원을 인가받아 동작한다(S440).
또한, Optocoupler(250) 및 CAN 전송기(Transceiver)(260)가 제3전압 전원을 인가받아 동작한다(S450).
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 친환경 차량에 적용되는 전동 압축기의 인버터 내에서 절연타입 레귤레이터를 이용하여 고전압 측의 전원을 저전압 측의 전원으로 사용할 수 있도록 함으로써 별도의 저전압의 전원을 입력받지 않도록 하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치를 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 친환경 차량에 적용되는 전동 압축기의 인버터 내에서 절연타입 레귤레이터를 이용하여 고전압 측의 전원을 저전압 측의 전원으로 사용할 수 있도록 함으로써 별도의 저전압의 전원을 입력받지 않도록 하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치에 적용할 수 있다.
200 : 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치
210 : 제1변환부
220 : 제2변환부
230 : 절연 레귤레이터
240 : DSP
250 : Optocoupler
260 : CAN 전송기

Claims (10)

  1. 고전압(HV) 전원을 입력받아 고전압 전원 체계의 제1전압 전원으로 변환하는 제1변환부;
    상기 제1전압 전원을 입력받아 제2전압 전원으로 변환하는 제2변환부; 및
    상기 고전압 전원 체계의 제1전압 전원을 입력받아 저전압 전원 체계의 제3전압 전원으로 변환하는 절연 레귤레이터(Isolated Regulator);
    를 포함하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 절연 레귤레이터와 저전압 접지(GND) 사이에 변압기(transformer)가 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 변압기의 일측과 상기 절연 레귤레이터 사이에 제2저항(R2)이 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 절연 레귤레이터와 고전압 접지(GND) 사이에 제1저항(R1)이 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 절연 레귤레이터로부터 피드백 선이 제1저항(R1)을 통해 고전압 접지(GND)에 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 절연 레귤레이터로부터 고전압 접지(GND) 사이에 연결된 피드백 선과 제1저항(R1)의 접점에, 상기 변압기의 일측과 연결된 상기 제2저항(R2)이 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 변압기의 출력단과 저전압 접지(GND) 사이에 전원 충전용 캐패시터(C)가 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 차량용 전동 압축기 전원 공급 장치.
  8. 제1변환부와 제2변환부, 절연 레귤레이터, DSP, Optocoupler 및 CAN 전송기를 포함하는 차량용 전동 압축기의 전원 공급 방법으로서,
    (a) 상기 제1변환부가 고전압(HV) 전원을 입력받아 고전압 전원 체계의 제1전압 전원으로 변환하는 단계;
    (b) 상기 제2변환부가 상기 제1전압 전원을 입력받아 제2전압 전원으로 변환하는 단계;
    (c) 상기 절연 레귤레이터가 상기 고전압 전원 체계의 제1전압 전원을 입력받아 저전압 전원 체계의 제3전압 전원으로 변환하는 단계;
    (d) 상기 DSP 및 상기 Optocoupler가 상기 제2전압 전원을 인가받아 동작하는 단계; 및
    (e) 상기 Optocoupler 및 상기 전송기가 상기 제3전압 전원을 인가받아 동작하는 단계;
    를 포함하는 차량용 전동 압축기의 전원 공급 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 절연 레귤레이터와 저전압 접지(GND) 사이에 변압기(transformer)가 연결되고, 상기 절연 레귤레이터와 고전압 접지(GND) 사이에 제1저항(R1)이 연결되며, 상기 절연 레귤레이터와 상기 제1저항(R1)의 연결점에 상기 변압기의 일측에 접속된 제2저항(R2)이 연결된 상태에서, 상기 절연 레귤레이터가 상기 고전압 전원 체계의 15V 제1전압 전원을 입력받아 상기 제1저항(R1)과 제2저항(R2) 및 상기 변압기를 통해 저전압 전원 체계의 5V 제3전압 전원으로 변환하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동 압축기의 전원 공급 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 (c) 단계는, 상기 변압기의 출력단과 저전압 접지(GND) 사이에 병렬로 연결된 전원 충전용 캐패시터(C)를 통해 상기 저전압 체계의 5V 제3전압 전원을 충전한 후 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동 압축기의 전원 공급 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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