KR20170044802A

KR20170044802A - 차량용 전동압축기

Info

Publication number: KR20170044802A
Application number: KR1020150144134A
Authority: KR
Inventors: 이우용
Original assignee: 동아전장주식회사
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2017-04-26

Abstract

본 발명은 차량용 전동압축기에 관한 것으로, 차량용 압축기, 상기 차량용 압축기의 양측 축 방향으로 연장되는 샤프트, 상기 샤프트의 일 측에 연결되는 제1 모터, 상기 샤프트의 다른 일 측에 연결되는 제2 모터, 및 상기 차량에서 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환시켜 상기 제1 모터와 제2 모터를 각기 구동하는 인버터를 포함한다.

Description

차량용 전동압축기{ELECTROMOTIVE COMPRESSOR FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 전동압축기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 압축기에 두 개의 모터를 사용하여 압축기를 제어할 수 있도록 하는 차량용 전동압축기에 관한 것이다.

일반적으로 엔진으로부터 구동력을 전달받아 동작되는 기계식 압축기를 구비한 차량의 공조기는 엔진의 회전수나 차속에 따라 공조장치의 압축기 성능이 달라진다. 즉, 엔진 회전수가 높은 경우에는 공조장치의 압축기 성능이 높지만 엔진 회전수가 낮은 경우에는 공조장치의 압축기 성능 또한 상대적으로 낮아진다. 따라서 차량에서는 온도조절도어의 개도를 조절함으로써 낮아진 성능을 보상한다.

한편 하이브리드 차량이나 전기 차량에서는 전동압축기가 사용된다.

상기 전동압축기는 일반적인 압축기와 구성이나 동작원리에 큰 차이가 없으나 배터리에 충전된 전원을 구동력으로 사용하여 구동되는 전동모터의 회전력을 전달받아 냉매를 토출한다.

이러한 경우 전동압축기는 배터리에 충전된 전원을 이용하여 구동되므로 차량의 차속이나 엔진 회전수에 무관하게 일정한 성능을 발휘할 수 있는 특징이 있다. 따라서 전동압축기를 구비한 공조장치의 경우, 기계식 압축기를 구비한 공조장치와 달리 차속 및 엔진 회전수가 낮은 차량 아이들(idle) 상태에서도 고속주행 상태에서와 같은 출력으로 전동압축기를 제어할 수 있다.

그러나 이와 같이 전동압축기를 제어하는 경우, 기계식 압축기를 이용하여 차량 내부를 냉방하는 경우에 비하여 공조장치에서 더 많은 전원이 소모될 수 있다. 기계식 압축기의 경우 차량 아이들 상태에서는 압축기 구동을 위하여 소모되는 전원이 주행 상태에 비하여 적은 반면, 전동압축기의 경우에는 차량 아이들 상태에서도 압축기 구동에 소모되는 전원이 주행 상태와 같기 때문이다.

따라서 전동압축기를 사용하는 경우에는 기계식 압축기를 사용하는 경우에 비하여 전원 소모가 크고, 그에 따라 차량 부하가 증대되고 배터리 전원의 방전 속도가 증가함에 따라 차량 주행에 요구되는 전원 공급에 악영향을 줄 수 있다.

한편 차량용 공조장치의 성능을 향상시키기 위해서는 용량이 큰 압축기를 사용해야 하며, 용량이 큰 압축기를 사용하기 위해서는 용량이 큰 모터를 이용해 압축기를 구동시켜야 하며, 또한 용량이 큰 모터를 구동시키기 위해서는 인버터의 용량도 커져야 한다. 그런데 구동 모터와 인버터 용량을 증가시킴에 있어서 그 증가되는 용량 대비 소모되는 비용은 단순 비례하지 않고 수 배 또는 수십 배로 증가되는 문제점이 있다.

이에 따라 기존 대비 가능한 적은 비용으로 고용량의 압축기를 사용할 수 있도록 하는 방안이 요구되고 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2010-0092720호(2010.08.23.공개, 차량용 공조장치의 전동압축기 제어방법)에 개시되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 하나의 압축기에 두 개의 모터를 사용하여 압축기를 제어할 수 있도록 하는 차량용 전동압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량용 전동압축기는, 차량용 압축기; 상기 차량용 압축기의 양측 축 방향으로 연장되는 샤프트; 상기 샤프트의 일 측에 연결되는 제1 모터; 상기 샤프트의 다른 일 측에 연결되는 제2 모터; 및 상기 차량에서 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환시켜 상기 제1 모터와 제2 모터를 각기 구동하는 인버터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 인버터는, 상기 제1 모터와 제2 모터를 각기 구동하는 제1 인버터와 제2 인버터로 구현되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 인버터와 제2 인버터가 일체형인 하나의 인버터로 구현되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 압축기는, 내부에 복수의 스크롤을 포함하여 상기 제1 모터와 제2 모터에 의해 각 스크롤이 독립적으로 구동되게 구현된 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 제1 모터와 제2 모터에 의해 상기 스크롤을 독립적으로 구동하기 위하여 상기 복수의 스크롤 사이에서 상대 측 모터의 동력을 전달받거나 차단하기 위한 클러치 수단이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 클러치 수단을 제어하여 제1 모터 또는 제2 모터의 동력이 각기 연결된 스크롤에 전달되게 하거나 동시에 복수의 스크롤에 전달되게 하고, 상기 제1 모터 또는 제2 모터의 출력을 제어하는 인버터를 제어하여 각 모터의 출력을 동일하게 조절하거나 선택적으로 다르게 조절하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 압축기는, 전동 압축기인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 하나의 압축기에 두 개의 모터를 사용하여 압축기를 제어할 수 있도록 함으로써 기존 대비 상대적으로 적은 비용으로 고용량의 압축기를 사용할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 전동압축기의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 전동압축기의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 전동압축기의 개략적인 구성을 보인 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 전동압축기의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 전동압축기의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 전동압축기는, 압축기(100), 제1 모터(110), 제2 모터(120), 제1 인버터(220), 제2 인버터(230), 및 제어부(210)를 포함한다.

편의상 본 실시예에서는 상기 구성요소들(100~120, 210~230)의 기능을 별도로 구분하여 설명하지만, 다른 실시예에서는 상기 구성요소들(100~120, 210~230)이 선택적으로 조합되어 일체로 구현될 수도 있다. 가령 상기 제1 모터(110), 및 제2 모터(120)가 상기 압축기(100) 내에 일체형으로 구현될 수도 있다.

상기 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)는 전동 모터로서, 차량에서 공급되는 전원(예 : 배터리)을 이용하여 회전력을 발생시킨다.

상기 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)의 용량은 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 반드시 동일한 용량의 모터를 사용해야 되는 것은 아니다. 가령 어느 일 측 모터(예 : 제1 모터)의 용량이 다른 일 측 모터(예 : 제2 모터)의 용량보다 작은 것이 사용될 수도 있다.

상기 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)에서 발생한 회전력을 상기 압축기(100)에 전달하는 샤프트는 상기 압축기(100)의 양 측에 각기 연결된다.

통상적으로 압축기에 모터의 동력을 전달하기 위해 연결되는 샤프트는 압축기의 일 측 방향으로만 노출되어 있지만, 본 실시예에 따른 상기 압축기(100)는 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)로부터 각기 동력을 전달받기 위해서 양 측의 축 방향으로 노출된다. 따라서 본 실시예에서는 상기 압축기(100)의 양 측에 전동 모터(110, 120)가 각기 연결될 수 있다.

상기 압축기(100)는 상기 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)에 의해 구동되는 전동압축기이다.

상기 압축기(100)는 스크롤 방식의 전동압축기를 포함한다. 그러나 상기 전동압축기를 반드시 스크롤 방식의 압축기로 한정하는 것은 아니다.

상기 제1 모터(110)는 상기 압축기(100)에 회전력을 전달하는 샤프트의 일 측(예 : 좌 측)에 연결되고, 상기 제2 모터(120)는 상기 압축기(100)에 회전력을 전달하는 샤프트의 다른 일 측(예 : 우 측)에 연결된다.

이때 상기 제1 모터(110)와 제2 모터(120)는 동일한 용량의 전동 모터(예 : 제1 모터 = 제2 모터)가 연결될 수도 있고, 용량에 차이가 있는 전동 모터(예 : 제1 모터>제2 모터, 제1 모터<제2 모터)가 연결될 수도 있다.

상기 제1 인버터(220)와 제2 인버터(230)는 차량에서 공급되는 직류 전원(예 : 배터리 전원)을 교류 전원으로 전환하여 상기 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)를 각기 구동한다.

설명의 편의상 본 실시예에서는 상기 제1 인버터(220)와 제2 인버터(230)를 구분하여 설명하지만, 도 2에 도시된 제2 실시예와 같이, 상기 제1 인버터(220)와 제2 인버터(230)가 일체형으로 결합된 하나의 단일 인버터로 구현되어 상기 제1 모터(110)와 제2 모터(120)를 모두 구동하거나, 상기 두 인버터(220, 230) 중 어느 하나의 인버터(예 : 제1 인버터(220))가 상기 제1 모터(110)와 제2 모터(120)를 모두 통합하여 구동할 수도 있다.

상기 제어부(210)는 상기 제1 인버터(220)와 제2 인버터(230)를 통해 상기 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)에 공급되는 전력을 조절한다.

가령 상기 압축기(100)의 출력에 따라, 상기 제어부(210)는 상기 제1 인버터(220)와 제2 인버터(230)를 통해 상기 제1 모터(110)와 제2 모터(120)에 인가되는 전력을 조절할 수 있다. 또한 상기 제어부(210)는 상기 제1 인버터(220)와 제2 인버터(230)를 통해 상기 제1 모터(110)와 제2 모터(120)의 회전 방향을 제어할 수도 있다.

상기와 같이 본 실시예는 하나의 압축기(100)를 두 개의 전동 모터(110, 120)를 이용해 구동함으로써, 어느 일 측의 모터에 고장이 발생하더라도 차량 공조장치(미도시)를 구동할 수 있으며, 두 개의 모터(110, 120)가 모두 정상일 경우에는 하나의 대용량 모터를 이용하여 압축기를 구동할 경우에 비하여 소모비용(예 : 대용량 모터의 비용 > 두 개의 소용량 모터의 비용)이 적게 소요되는 효과가 있다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 전동압축기의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 차량용 전동압축기는, 상기 도 1에 도시된 차량용 전동압축기에 있어서, 제어부(210), 제1 인버터(220), 및 제2 인버터(230)가 일체형 인버터(200)로 구현된다.

따라서 상기 도 1에서 설명한 구성요소에 대한 동작 설명은 생략한다.

이때 상기 제1 모터(110)와 제2 모터(120)는 동일한 출력으로 압축기(100)를 구동할 때 최고의 출력 효율을 가질 수 있다. 즉, 어느 일 측 모터가 공회전하지 않고 동일한 출력으로 압축기(100)를 구동함으로써 구동력의 분배가 균일하게 이루어짐으로써 최고의 출력 효율을 가질 수 있다.

따라서 상기 제어부(210)는 상기 제1 인버터(220)와 제2 인버터(230)가 동일한 출력으로 상기 제1 모터(110)와 제2 모터(120)를 구동할 수 있도록 제어한다.

한편, 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 본 발명의 다른 실시예(제4 실시예)에서는 상기 압축기(100) 내부에 복수의 스크롤(미도시)을 내장하여 듀얼 압축기(또는 듀얼 스크롤 압축기)를 구현할 수도 있다.

상기와 같이 복수의 스크롤(미도시)이 내장된 듀얼 압축기를 구현할 경우, 상기 제1 모터(110) 및 제2 모터(120)를 이용해 듀얼 압축기 내부의 복수의 스크롤(미도시)을 각기 구동시킬 수도 있다.

상기 복수의 스크롤(미도시)이 내장된 듀얼 압축기는 각 스크롤에 의한 압축력이 합산된 최종 압축력에 의해 유체를 압축할 수 있다.

이때 상기 듀얼 압축기 내부의 복수의 스크롤(미도시)의 경우 상대 측 모터의 동력을 전달받거나 차단하기 위한 클러치 수단(미도시)이 상기 복수의 스크롤(미도시) 사이에 설치될 수도 있다.

예컨대 상기 내부의 클러치 수단(미도시)이 연결되면 제1 모터(110)와 제2 모터(120)에 의한 구동력이 동시에 압축기(100) 내부의 복수의 스크롤에 동시에 전달되고, 만약 상기 내부의 클러치 수단(미도시)의 연결이 분리되면 제1 모터(110)에 연결된 스크롤(미도시)이 별도로 구동되고, 또한 제2 모터(120)에 연결된 스크롤(미도시)이 별도로 구동되는 것이다.

이때 상기 압축기(100) 내부의 클러치 수단(미도시)의 연결과 분리 동작은 제어부(210)가 수행할 수 있다.

상기와 같이 복수의 스크롤이 내장된 하나의 압축기(100)와 그 압축기(100)의 양 측으로 각기 연결된 제1 모터(110)와 제2 모터(120)를 각기 다른 출력이 되도록 제어하거나 동일한 출력이 되도록 제어함으로써, 배터리 충전량을 고려하여 다양한 출력을 낼 수 있도록 압축기(100)를 제어할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 압축기
110 : 제1 모터
120 : 제2 모터
210 : 제어부
220 : 제1 인버터
220 : 제2 인버터

Claims

차량용 압축기;
상기 차량용 압축기의 양측 축 방향으로 연장되는 샤프트;
상기 샤프트의 일 측에 연결되는 제1 모터;
상기 샤프트의 다른 일 측에 연결되는 제2 모터; 및
상기 차량에서 공급되는 직류 전원을 교류 전원으로 변환시켜 상기 제1 모터와 제2 모터를 각기 구동하는 인버터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기.
제 1항에 있어서, 상기 인버터는,
상기 제1 모터와 제2 모터를 각기 구동하는 제1 인버터와 제2 인버터로 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기.
제 2항에 있어서,
상기 제1 인버터와 제2 인버터가 일체형인 하나의 인버터로 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기.
제 1항에 있어서, 상기 압축기는,
내부에 복수의 스크롤을 포함하여 상기 제1 모터와 제2 모터에 의해 각 스크롤이 독립적으로 구동되게 구현된 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기.
제 4항에 있어서,
상기 제1 모터와 제2 모터에 의해 상기 스크롤을 독립적으로 구동하기 위하여 상기 복수의 스크롤 사이에서 상대 측 모터의 동력을 전달받거나 차단하기 위한 클러치 수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기.
제 5항에 있어서,
상기 클러치 수단을 제어하여 제1 모터 또는 제2 모터의 동력이 각기 연결된 스크롤에 전달되게 하거나 동시에 복수의 스크롤에 전달되게 하고,
상기 제1 모터 또는 제2 모터의 출력을 제어하는 인버터를 제어하여 각 모터의 출력을 동일하게 조절하거나 선택적으로 다르게 조절하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기.
제 1항에 있어서, 상기 압축기는,
전동 압축기인 것을 특징으로 하는 차량용 전동압축기.