KR20190021080A - 축전지만으로 구동하는 별도의 전기식 트럭, 버스용 운전석 냉난방시스템 - Google Patents

Abstract

"1"인 엔진가동 없이 "5"인 축전지만으로도 작동할 수 있는 "2" 브라쉬레스 직류 전기 모터와 압축기 "3" 및 응축기 "4"와 실외기 "12"에 의한 트럭, 버스용 냉난방 시스템으로서 하절기에는 냉방기가동에 의한 연료소비 및 매연발생을 대폭 감소하고 동절기에는 히터가동을 위한 연료소비 및 매연발생 또한 크게 줄이는 별도의 버스, 트럭의 냉난방 복합 시스템.

Description

축전지만으로 구동하는 별도의 전기식 트럭, 버스용 운전석 냉난방시스템{Electric cooling system with heater which is operated only by electric batteries for Truck and Bus Driver room}

자동차 및 자동차 내장품의 설계 및 제조기술로서 차량의 연비를 개선하고 매연과 탄소의 배출을 저감하며 동시에 소음과 진동을 감소하여 차량주변의 대기오염 방지 및 운전자의 운전환경과 안락성을 개선함으로써 안전주행 가능성까지 높 혀 주는 기술이다.

자동차 설계 및 제조기술

냉난방기 설계 및 제조기술

차량연비 향상기술

탄소배출량 저감기술

차량운전자의 안락성 향상기술

전기전자제품 제어기술

직류 전동기 설계 및 제조기술

브라쉬레스 직류 전기 모터에 의한 전기식 냉난방시스템 기술에 의하여 기존의 엔진연결식,기계식 냉난방과는 별도의 전동식 압축기를 차량에 장착된 축전지 전원으로 구동함으로써 차량주행중에는 기존의 기계식 압축기를 연결하지 않음으로써 소음과 연비를 개선하고 등판능력을 향상시키며 정차나 주차시에는 엔진 가동 없이 전기만으로 소음 진동 매연 없는 쾌적한 친환경 냉난방을 하되 연료소비를 대폭 줄여서 에너지를 절감하여 동질기에는 난방용으로, 하절기에는 냉방용으로 공히 사용할 수 있게 한다.

트럭은 물론 대형 버스의 경우에도 승객석과 운전석이 격리되어가는 추세에 있으므로 약간의 내장만 개선하는것으로도 본 냉방시스템 적용이 가능하며 하절기 및 동질기에 다수 관광버스가 장시간 엔진을 켜둔 상태로 대기하여 연료소비와 환경침해가 막심한 현상도 근절할 수 있을것이다

일반적인 자동차 냉난방시스템은 차량주행중 엔진에 연결된 기계식 압축기로 냉매를 압축하고 압축된 냉매를 팽창증발시켜 운전실 내의 온도를 조절하게 되어있으며 이는 엔진의 동력전달손실을 포함하여 구동력을 10%에서 많게는 30%까지 소모함으로써 연료소비가 심하고 경사진 길에서는 주행토르크 손실도 발생하며, 정차 및 주차시에도 냉난방을 구동하기 위하여는 엔진을 계속 가동시켜야 하고 엔진의 가동 없이는 냉난방이 작동하지 않으므로 냉난방을 사용할 수가 없는 것이다.

특히 중대형 트럭과 버스 등에 있어서는 대마력의 엔진을 사용하며 주행 없이 대기하는 시간이나 야간 주차시 등에도 대마력의 엔진을 계속 가동할 경우 연료소비는 더욱 심하여 엄청난 매연을 발생시키고 추운 날씨의 냉난방을 위해서도 난방수의 가열을 위하여 엔진은 계속 가동되고 매연발생 및 연료소비도한 계속되어야 한다.

본 발명의 경우 엔진의 가동 없이도 냉방과 난방 공히 축전시의 전기를 사용한다.

냉방작동을 할 경우에는 축전지의 직류전기를 사용하여 브라쉬레스 직류 압축기 모터를 구동한다.

차량이 정차한 경우나, 야간주행중 취침 등으로 장시간 주차할 경우에도 엔진의 가동 없이 엔진에 연결된 기계식 압축기나 응축기를 사용하지 않고 차량에 저장된 축전지 전력만 으로도 최장시간 냉방을 할 수 있게 한다.

대형차량은 기존의 차량에 장착된 축전지만의 출력으로 바로 사용하면 되고 축전지의 용량이 200AH에 미달하는 중형차량은 100AH 정도의 추가 축전지를 사용하여 장시간 사용이 가능하며 리튬이온전지를 사용하면 훨씬 더 장시간 사용이 가능하다.

가장 큰 전력소비원인 압축기의 전기적인 효율과 모터의 내구성을 높이기 위하여 브라쉬레스 직류 모터를 사용함으로써 냉방 강약조절을 위한 속도 제어성을 높혀 전력소비를 최대한 절감하게 된다.

브라쉬리스 직류 모터는 냉방능력의 조절을 위한 제어 성도 우수하여 더욱 효율적인 냉방이 가능하다.

냉난방의 강약조절 등의 제어는 마이크로컴퓨터가 내장된 전자제어박스에서 운전자가 원하는대로 자동으로 하게 된다.

난방작동을 할 경우에는 동절기나 기후급변시에 난방이 필요하므로 이에 대비하여 냉난방 실내기에 카트리지히터를 내장시켜 팬모터로 열기를 불어냄으로써 엔진가동 없이도 장시간 난방을 가능하게 한다.

이로써 냉난방을 모두 축전지 전력만으로 상당시간 계속할 수 있고 따라서 통합적인 일체형 냉난방시스템이 구성되는것이다.

냉방시 차량의 크기나 축전지 전류용량에 따라 차이는 있으나 중대형트럭, 버스는 일반적으로 200AH 전후의 대용량이므로 약 480w의 일반적 소형사무실용 벽부형 에어컨(냉방능력 1400Kcal/h, 40㎥ 실내용)과 비슷한 용량의 본 발명 냉방기를 사용하여도 소비전류는 20 ah(24v*20a=480w)로서, 시동시를 위한 예비전력을 감안하여도 6시간 이상 연속 사용 가능하며 실제로는 20AH로 완전가동하는 시간뿐 아니라 10AH 이하로 약 냉방으로 가동하는 시간의 비율도 상당히 높으므로 일반적으로 10시간 이상 사용이 가능하게 된다. 따라서 야간에 취침이 필요한 경우에도 충분히 냉방을 할 수 있다.

상기한 소비전류 계산에서 실제 차량의 운전석 내부공간이 6㎥ 이하로 작은 공 간이지만 단열부족, 직사광선 유입 등을 고려하여 약7배의 사무실 실내공간용 냉방기와 비슷한 용량을 적용한 것이며(실내면적 13㎡형:4평형의 벽부형 에어컨의 경우 실내 높이가 자동차 케빈보다 두 배 높은 3M이므로 실내공간 체적은 39㎥가 된다)운전석 지붕에 고효율 단열재를 사용하고 유리창에 반사형 차폐필름 등을 적용하면 냉방효과는 더욱 높아지고 에너지 절약은 더욱 커지게 되며 연속사용 가능한 시간은 더욱 길어질 수 있게 된다.

난방시는 360W의 카트리지 히터를 사용하여도 운전실 공간이 작으므로 난방이 충분하며 이때의 소비전류는 15A H(24V*15A=360W)로서 밧데리 예비전력을 감안하여도 9시간 이상 연속사용이 가능하다.

정차 및 주차시에는 엔진가동 없는 전기 만에 의한 냉난방이므로 대형엔진의 소음

및 진동 매연이 없어짐으로써 주위환경도 해치지 않는 쾌적하고 안락한 휴식을 가능하게 하고 운전자의 피로도를 줄여 안전운행에도 기여하게 되며 연료손실 또한 크게 줄어들게 된다.

엔진의 동력전달손실 감소

연비 대폭 향상

등판능력 향상

엔진의 진동 소음 감소

매연 및 탄소배출량 감소

저소음 저진동 쾌적 안락 냉난방으로 충분한 휴식

과로운전예방, 운전중 사고율 감소

제1도 본 발명의 장치도

차량의 냉방을 위하여는 엔진 "1"에 연결된 기계식 압축기 대신에 실외기 "12"에 내장된 "2"인 브라쉬레스 전동모터와 "3"인 압축기를 사용하여 냉매를 압축하고 압축된 냉매를 증발기 "13"에서 팽창증발시키고 응축기 "14"로써 응축시켜 "10"인 실내기에 내장된 "8"인 플로우모터로 운전실 "4"의 온도를 조절하게 되며 모터의 전원으로는 차량에 장착된 축전지 "5"에서 출력되는 직류 전기를 사용하게 된다.냉난방 전환이나 강약의 조절등 제어는 "6"인 전자제어기에 내장된 모터변속장치 "9"와 컨버터 "11"을 통하여 수동또는 자동으로 하게 된다.

난방작동을 할 경우에도 축전지의 직류전기를 사용하며 증발기 "13"이 내장되고 냉온풍 배출기능을 하는 실내기 "10"에 내장된 카트리지히터 "7"에 전압을 투입하고 따라서 실내 온도에 맞추어 히터의 발열량을 조절하게 되며 이러한 강약의 조절등 제어는 전자제어기에서 자동으로 하게 되며 필요한 경우 수동으로 운전자가 선택할 수 도 있게된다.

"8"인블로우 모터는 냉기 또는 열기를 실내로 불어내는 역할을 하게 되며 블로어모터에는 모터변속장치인 "9"를 통하여 가변전압이 투입된다. 냉방 시의 실외기 "12"는 응축기 "14"가 내장되어 열을 외부로 방출하는 열교환 기이며 차량의 외부에 장착되어 운전석에서 분리되어 있으므로 진동 소음으로부터 자유롭게 된다.

냉방작동은 브라쉬레스 직류 압축기 모터 "2"가 주소비전력원이 되며 높은 효율 높은 제어 성을 가지므로 저장된 축전지 "5"의 전력만으로도 최장시간 냉방을 할 수 있게 한다. 이때 최장시간이란 축전지가 엔진시동모터인 스타트모터를 가동시킬 수 있도록 남겨두어야 할 여유전력 즉 축전지 총량의 약1/2이 될 때까지 사용할 수 있는 전력을 사용하여 가동할 수 있는 시간을 뜻하며 최근 디젤차량의 시동능력이 향상되어 실제로는 여유전력이 1/3만 되어도 시동에 지장이 없으므로 최장시간은 더 길어질 수 도 있다.

차량이 정차할 경우나 야간주행중 취침 등으로 장시간 주차할 경우에도 엔진의 가동 없이 엔진에 연결된 기계식 압축기나 응축기를 사용하지 않고 차량에 저장된 축전지 전력만으로도 최장시간 냉방을 할 수 있게 한다.

모터의 효율과 제어 성, 소비전력 최소화 및 내구성을 높이기 위하여 브라쉬레스 직류 모터를 사용한다.

브라쉬레스 직류 모터는 냉방능력의 조절을 위한 제어 성도 우수하여 더욱 효율적인 냉방이 가능하다.

냉방의 강약조절 등의 제어는 마이크로컴퓨터가 내장된 전자제어박스에서 운전자가 원하는데로 자동으로 하게된다.

난방작동을 할 경우에는 동절기나 동절기 이외에도 기후급변시에 난방이 필요하므로 이에 대비하여 에어컨 실내기 "10"에 카트리지히터 "7"을 내장시켜 팬모터로 열기를 불어냄으로써 엔진가동없이도 장시간 난방을 가능하게 한다.

이로써 냉난방을 모두 축전지 전력만으로 상당시간 계속할 수 있고 따라서 복합적인 냉난방 시스템이 구성되는 것이다.

차량의 크기나 축전지 전류용량에 따라 차이는 있으나 중대형트럭은 일반적으로 200AH 전후의 대용량 축전지이므로 약 480W의 일반적 벽부형 에어컨(냉방능력 1400Kcal/h, 40M 실내용)과 비슷한 용량의 본 발명 냉난방기를 사용하여도 소비전류는 20A H(24V*20A=480W)로서, 시동시를 위한 예비전력을 감안하여도 6시간 이상 연속 사용 가능하며 실제로는 20AH로 풀 가동하는 시간뿐만 아니라 10AH 이하로 약 냉방으로 가동하는 시간의 비율도 상당히 높으므로 일반적으로 10시간이상 사용이 가능하게 된다.

상기한 소비전류 계산에 있어서 실제 차량의 운전석 내부공간이 6㎥ 이하로 작은 공 간이지만 단열부족, 직사광선 유입 등을 고려하여 7배의 사무실 실내공간용 냉방기와 비슷한 용량을 적용한 것이며(실내면적 13㎡ 형: 5평형의 벽부형 에어컨의 경우 실내 높이가 자동차 케빈보다 두 배 높은 3M이므로 실내공간 체적은 39㎥가 된다)운전석 지붕에 고효율 단열재를 사용하고 유리창에 반사형 차폐필름 등을 적용하면 냉방효과는 더욱 높아지고 에너지 절약은 더욱 커지게 되며 연속사용 가능한 시간은 더욱 길어질 수 있게 된다.

난방은 360W의 카트리지 히터를 사용하여도 운전실 공간이 작으므로 난방이 충분하며 이때의 소비전류는 15A H(24V*15A=360W)로서 밧데리 예비전력을 감안하여도 9시간 이상 연속사용이 가능하다.

정차 및 주차시에는 엔진가동 없는 전기 만에 의한 냉난방이므로 대형엔진의 소음

및 진동 매연이 없어짐으로써 주위환경도 해치지 않는 쾌적하고 안락한 휴식을 가능하게 하고 운전자의 피로도를 줄여 안전운행에도 기여하게 되며 연료손실 또한 크게줄어들게 된다.

Claims (1)

1. 브라쉬레스 직류 모터구동 압축기 및 응축기와 전자제어회로 및 냉 온풍 배출 실내기, 열 교환용 실외기로 구성되며 주행중이나 비주행시에 관계없이 엔진정지중에도 작동할 수 있는 별도의 에너지 절감형, 대기환경개선형 트럭 버스용 복합냉난방 시스템.

Images