KR20210121942A - 보조 동력 유닛 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보조 동력 유닛 제어 시스템을 개시하고, 상세하게는 유체가 유입되어 압축되는 압축기와, 상기 압축기와 연결되는 엔진부와, 상기 압축기에서 토출되는 유체의 토출 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 엔진부의 회전 속도를 조절하여 상기 토출 압력을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 토출 압력을 미리 설정된 값으로 조절하기 위해 상기 엔진부의 목표 회전 속도를 산출하는 속도 산출부와, 산출된 상기 목표 회전 속도에 기초하여, 상기 엔진부의 회전 속도를 조절하는 회전 속도 조절부를 포함하는 보조 동력 유닛 제어 시스템을 개시한다.

Description

보조 동력 유닛 제어 시스템 및 방법{Auxiliary power unit control system and method}

본 발명은 보조 동력 유닛을 제어하기 위한 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

항공기 탑재용 보조 동력 유닛(Auxiliary Power Unit; APU)은 항공기 꼬리부분에 장착된 소형 터빈 엔진이다. 보조 동력 유닛의 주요기능은 전원과 에어소스를 제공하는 것이며, 일부 보조 동력 유닛은 항공기에 부가 추동력을 제공할 수도 있다.

일반적으로 보조 동력 유닛은 APU 엔진부의 회전 속도가 고정되어 있어, 압축기의 토출 압력을 제어하기 위해서 입구 가이드 베인을 설치하고, 입구 가이드 베인의 개방 정도를 조절함으로써 압축기로 유입되는 유체의 유량을 제어한다. 이러한 경우, 입구 가이드 베인에 의해 압축기 입구 측에서 압력 손실이 발생하고, 보조 동력 유닛의 전체 중량 및 비용이 증가하는 문제점이 존재한다.

본 발명의 목적은 압축기 효율을 향상시키고, 보조 동력 유닛의 컴팩트(compact)한 설계를 가능하게 하는 보조 동력 유닛 제어 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 보조 동력 유닛 제어 시스템은, 유체가 유입되어 압축되는 압축기와, 상기 압축기와 연결되는 엔진부와, 상기 압축기에서 토출되는 유체의 토출 압력을 측정하는 압력 센서와, 상기 엔진부의 회전 속도를 조절하여 상기 토출 압력을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 토출 압력을 미리 설정된 값으로 조절하기 위해 상기 엔진부의 목표 회전 속도를 산출하는 속도 산출부와, 산출된 상기 목표 회전 속도에 기초하여, 상기 엔진부의 회전 속도를 조절하는 회전 속도 조절부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 엔진부의 회전 속도를 조절함으로써 상기 압축기로 유입되는 유체의 양을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 엔진부의 회전 속도를 측정하는 속도 센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 상기 속도 센서에서 측정된 회전 속도와 상기 목표 회전 속도를 비교하여, 상기 엔진부의 회전 속도가 상기 목표 회전 속도로 조절되기 위해 상기 엔진부로 공급되어야 하는 필요 구동력을 결정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 측정된 상기 토출 압력이 상기 미리 설정된 값 보다 낮으면 상기 엔진부의 회전 속도를 상승시켜, 상기 압축기로 유입되는 유체의 양을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 측정된 상기 토출 압력이 상기 미리 설정된 값 보다 높으면 상기 제어부는 상기 엔진부의 회전 속도를 하강시켜, 상기 압축기로 유입되는 유체의 양을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 보조 동력 유닛 제어 시스템은 입구 가이드 베인 없이, 엔진부의 회전 속도를 조절하여 압축기에 유입되는 유체의 유량을 제어함으로써, 압축기의 토출 압력을 제어할 수 있으며, 이에 의해 입구 가이드 베인에 의한 압축기 입구에서의 압력 손실을 제거하여, 보조 동력 유닛의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 가이드 베인을 제거함으로써 보조 동력 유닛의 컴팩트한 설계가 가능하며, 이에 따른 보조 동력 유닛의 중량 및 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 동력 유닛 제어 시스템을 도시한다.
도 2는 도 1의 보조 동력 유닛 제어 시스템의 제어 방식을 보여주는 회로도이다.
도 3은 도 1의 보조 동력 유닛 제어 시스템에서 엔진부의 회전 속도 변화에 따른 압축기의 토출 압력 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 도 1의 보조 동력 유닛 제어 시스템의 작동 흐름을 보여주는 블록도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 각 도면에서, 구성요소는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

각 구성요소의 설명에 있어서, 상(on)에 또는 하(under)에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(on)과 하(under)는 직접 또는 다른 구성요소를 개재하여 형성되는 것을 모두 포함하며, 상(on) 및 하(under)에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 동력 유닛 제어 시스템을 도시한다. 도 2는 도 1의 보조 동력 유닛 제어 시스템의 제어 방식을 보여주는 회로도이다. 도 3은 도 1의 보조 동력 유닛 제어 시스템에서 엔진부의 회전 속도 변화에 따른 압축기의 토출 압력 변화를 나타내는 그래프이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 보조 동력 유닛 제어 시스템(10)은 압축기(100)와, 엔진부(300)와, 제어부(400)를 포함할 수 있다. 또한, 보조 동력 유닛 제어 시스템(10)은 서지 제어 밸브(200)를 더 포함할 수 있다.

압축기(100)는 일정한 입구 조건을 갖는 유체를 흡입하여 압력을 상승시켜 운용 중인 유체 시스템이나 설비에 압축된 유체를 공급할 수 있다. 압축기(100)에는 원심형 압축기 또는 축류형 압축기 등 다양한 형식의 압축기가 사용될 수 있다.

일반적으로 압축기(100)의 입구(110)에 공급 배관이 연결되고 압축기(100)의 출구(120)에 배출 배관이 연결되므로, 압축기(100)가 공급 배관으로 공급되는 유체를 흡입하여 압축된 유체를 배출 배관으로 배출할 수 있다. 이때, 압축기(100)의 출구(120)에는 압축기(100)로부터 토출되는 유체의 압력을 측정하는 압력 센서(11)가 구비될 수 있다.

압축기(100)를 통과하는 유체는 기체 또는 유체는 액체일 수 있으나, 이하에서는, 압축기(100)를 통과하는 유체가 기체인 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.

압축기(100)가 전체 유체 제어 시스템의 압력 저항보다 큰 압력을 생산하지 못하는 경우, 압축기(100)의 내부에서 주기적인 유동의 역류 현상이 발생하는데, 이를 '서지(surge)'라고도 한다. 서지 현상이 발생하면 유동이 주기적으로 역류함으로 인하여 압력과 유량이 섭동함으로써 기계적인 진동을 발생시켜, 압축기(100)의 성능을 저하시키고 압축기(100)의 수명을 단축시킬 수 있다. 따라서, 압축기 제어에 있어서 서지 현상의 발생을 방지하는 것이 중요하다.

서지 제어 밸브(200)는 압축기(100)에서의 서지 현상을 방지할 수 있다. 서지 제어 밸브(200)는 압축기(100)의 입구(110)와 출구(120)를 연결하는 바이패스 라인(B)에 배치될 수 있다. 이때, 서지 제어 밸브(200)는 바이패스 라인(B)의 개폐를 제어할 수 있다.

바이패스 라인(B)은 압축기(100)를 경유하지 않고 압축기(100)의 출구(120)와 압축기(100)의 입구(110)를 연결할 수 있다. 즉, 바이패스 라인(B)이 개방되면 압축기(100)에서 유출된 유체가 압축기(100)의 입구(110)로 흘러, 압축기(100)의 출구(120) 측의 압력과 입구(110) 측의 압력의 차이는 감소되고 압축기(100)로 유입되는 유량은 증가할 수 있다.

따라서, 서지 제어 밸브(200)는 바이패스 라인(B)의 개폐를 제어함으로써, 압축기(100)의 역류를 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 일 예로, 서지 제어 밸브(200)는 전자적 제어가 가능하도록 전자 제어 밸브로서 구현될 수 있다.

엔진 압축기(310)와, 구동력부(320)와, 터빈 유닛(330)을 포함할 수 있다. 이러한 경우 엔진부(300)는 압축기(100)와 연결될 수 있으며, 이때 압축기(100)로부터 토출되는 유체는 엔진부(300)로 유입되어 엔진 압축기(310)를 지나 터빈 유닛(330)으로 진입하여 샤프트(R)를 작동시켜 엔진부(300)를 회전시킬 수 있다.

엔진 압축기(310)는 엔진부(300)를 작동시키는 구동력을 발생시키기 위한 압축 기체를 구동력부(320)로 제공할 수 있다.

구동력부(320)는 구동력부(320) 내에 저장된 동력원을 이용하여 보조 동력 유닛을 작동시키기 위한 구동력을 발생시킬 수 있다.

터빈 유닛(330)은 구동력부(320)로부터 구동력을 공급받아 회전 운동할 수 있다. 이때 터빈 유닛(330)은 샤프트(R)와, 이러한 샤프트(R)에 연결되어 회전 운동하는 터빈을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 샤프트(R)에는 엔진 압축기(310)와 구동력부(320)가 연결될 수 있으며, 샤프트(R)에는 구동력부(320)에 의해 발생된 구동력이 전달될 수 있다. 이에 의해 샤프트(R)는 회전할 수 있으며, 이에 따라 터빈이 회전 운동할 수 있다.

일 실시예로서, 구동력부(320)는 구동력을 발생시키기 위한 동력원으로서 연료(fuel)를 사용할 수 있다. 이러한 경우, 구동력부(320)는 연소기(미도시)에서 연료를 연소시켜 고온 고압 가스를 발생시키고, 이러한 고온 고압 가스를 이용하여 터빈 유닛(330)을 회전시킬 수 있다. 다른 실시예로서, 구동력부(320)는 구동력을 발생시키기 위한 동력원으로서 전력을 이용할 수 있다. 이러한 경우, 구동력부(320)는 전기 모터를 포함하고, 이러한 전기 모터에 의해 전력을 발생시킬 수 있다. 구동력부(320)는 전력을 이용하여 터빈 유닛(330)을 회전시킴으로써, 엔진부(300)를 회전식으로 작동시킬 수 있다. 또한, 구동력부(320)는 엔진부(300)를 작동시키 위한 구동력을 다른 동력원을 이용하여 발생시킬 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해 이하에서는 구동력부(320)가 연료를 연소시켜 구동력을 발생시키는 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.

제어부(400)는 엔진부(300)의 회전 속도를 조절하여, 압축기(100)로 유입되는 유체의 양을 조절할 수 있다. 이러한 경우, 제어부(400)는 엔진부(300)와 전기적으로 연결되어 엔진부(300)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 제어부(400)는 압축기(100)의 토출 압력을 상승시키기 위해 엔진부(300)의 회전 속도를 증가시키거나, 압축기(100)의 토출 압력을 하강시키기 위해 엔진부(300)의 회전 속도를 감소시킬 수 있다. 여기서, 엔진부(300)의 회전 속도는 구동력에 의해 회전하는 샤프트(R)의 회전 속도 또는 샤프트(R)가 회전함에 따라 회전하는 터빈의 회전 속도를 의미할 수 있다.

제어부(400)는 압축기(100)의 토출 압력을 원하는 압력값으로 조절하기 위한 목표 압력을 미리 설정할 수 있으며, 이러한 미리 설정된 목표 압력을 이하에서는 미리 설정된 값으로 나타내기로 한다. 일 실시예로서, 제어부(400)는 압력 센서(11)에서 측정된 토출 압력이 미리 설정된 값 보다 낮은 경우, 엔진부(300)로 공급되는 구동력을 증가시켜 엔진부(300)의 회전 속도를 상승시킬 수 있다. 이에 의해. 압축기(100)로 유입되는 유체의 유량을 증가시킬 수 있다. 다른 실시예로서, 제어부(400)는 압력 센서(11)에서 측정된 토출 압력이 미리 설정된 값 보다 높은 경우, 엔진부(300)로 공급되는 구동력을 감소시켜 엔진부(300)의 회전 속도를 하강시킬 수 있다. 이에 의해, 압축기(100)로 유입되는 유체의 유량을 감소시킬 수 있다.

제어부(400)는 예를 들어, 보조 동력 유닛 제어 시스템(10)의 제어용 컴퓨터에 장착되는 회로기판이나, 회로기판에 장착되는 컴퓨터 칩이나, 컴퓨터 칩에 내장되거나 제어용 컴퓨터에 내장되는 소프트웨어 등의 형태로 구현될 수 있다. 일 예로, 제어부(400)는 PID 제어기일 수 있다. 이때 제어부(400)는 속도 산출부(410)와 회전 속도 조절부(420)를 포함할 수 있다.

속도 산출부(410)는 압축기(100)의 토출 압력을 미리 설정된 값으로 조절하기 위한 엔진부(300)의 목표 회전 속도를 산출할 수 있다. 이때 속도 산출부(410)는 압력 센서(11)와 연결될 수 있다. 이러한 경우, 속도 산출부(410)는 압력 센서(11)에서 측정한 압축기(100)의 토출 압력을 전달받고, 전달받은 압축기(100)의 토출 압력과, 미리 설정된 값을 비교하여 토출 압력이 미리 설정된 값으로 조절되기 위해 요구되는 엔진부(300)의 목표 회전 속도를 산출할 수 있다. 그리고, 속도 산출부(410)는 산출된 목표 회전 속도가 포함된 제1 신호를 생성하고, 생성된 제1 신호를 회전 속도 조절부(420)로 전달할 수 있다.

회전 속도 조절부(420)는 엔진부(300)로 공급되는 구동력을 조절하여, 엔진부(300)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 이때 회전 속도 조절부(420)는 속도 산출부(410)로부터 전달받은 제1 신호에 기초하여, 엔진부(300)의 회전 속도를 목표 회전 속도로 조절하기 위해 요구되는 필요 구동력을 결정할 수 있으며, 회전 속도 조절부(420)는 구동력부(320)를 제어하기 위한 제2 신호를 생성할 수 있다. 이때 제2 신호에는 회전 속도 조절부(420)에 의해 결정된 필요 구동력이 포함될 수 있다.

회전 속도 조절부(420)는 생성된 제2 신호를 구동력부(320)에 전달할 수 있다. 이러한 경우, 구동력부(320)는 전달받은 제2 신호에 기초하여 엔진부(300)에 공급되는 구동력을 조절할 수 있다. 일 실시예로서, 엔진부(300)의 회전 속도를 상승시켜야 하는 경우, 구동력부(320)는 연소기에 공급되는 연료의 양을 증가시켜 엔진부(300)로 공급되는 구동력을 늘릴 수 있다. 다른 실시예로서, 엔진부(300)의 회전 속도를 하강시켜야 하는 경우, 구동력부(320)는 연소기에 공급되는 연료의 양을 감소시켜 엔진부(300)로 공급되는 구동력을 줄일 수 있다.

다른 실시예로서, 엔진부(300)는 엔진부(300)의 회전 속도를 측정하는 속도 센서(12)를 구비할 수 있으며, 일 예로 속도 센서(12)는 터빈 유닛(330)에 배치될 수 있고, 다른 예로 속도 센서(12)는 샤프트(R)에 배치될 수 있다. 이때 회전 속도 조절부(420)는 속도 센서(12)와 연결될 수 있으며, 이러한 경우 회전 속도 조절부(420)는 속도 센서(12)에서 측정된 엔진부(300)의 회전 속도를 전달받을 수 있다. 회전 속도 조절부(420)는 전달받은 회전 속도와 속도 산출부(410)에서 산출된 목표 회전 속도를 비교하여, 엔진부(300)의 회전 속도를 목표 회전 속도로 조절하기 위해 엔진부(300)로 공급되어야 하는 구동력의 크기(즉, 필요 구동력)를 결정할 수 있다. 그리고 회전 속도 조절부(420)는 결정된 필요 구동력을 포함하는 제2 신호를 생성하고, 생성된 제2 신호를 구동력부(320)로 전달할 수 있다. 이러한 경우, 구동력부(320)는 제2 신호 및 제2 신호에 포함된 구동력의 크기에 기초하여, 엔진부(300)에 구동력을 공급할 수 있다. 이에 의해, 엔진부(300)의 회전 속도가 목표 회전 속도와 동일 또는 유사해지도록 조절할 수 있다.

제어부(400)에 의해 엔진부(300)의 회전 속도가 조절된 이후, 속도 센서(12)는 엔진부(300)의 회전 속도를 다시 측정할 수 있다. 이러한 경우, 속도 센서(12)는 재측정된 엔진부(300)의 회전 속도를 회전 속도 조절부(420)로 전달할 수 있다. 이때 회전 속도 조절부(420)는 전달받은 재측정된 엔진부(300)의 회전 속도가 목표 회전 속도와 동일한지 여부를 판단할 수 있다.

일 실시예로서, 재측정된 엔진부(300)의 회전 속도가 목표 회전 속도보다 낮은 경우라면, 회전 속도 조절부(420)는 엔진부(300)의 회전 속도가 목표 회전 속도로 조절되기 위해 엔진부(300)로 추가적으로 공급이 필요한 필요 구동력을 결정하고, 이에 기초하여 엔진부(300)에 공급되는 구동력을 조절할 수 있다. 다른 실시예로서, 재측정된 엔진부(300)의 회전 속도가 목표 회전 속도보다 높은 경우에는, 회전 속도 조절부(420)는 구동력부(320)가 엔진부(300)로 공급하는 구동력을 감소시켜, 엔진부(300)의 회전 속도를 낮출 수 있다. 또 다른 실시예로서, 재측정된 엔진부(300)의 회전 속도가 목표 회전 속도와 동일하다면, 제어부(400)에 의한 엔진부(300)의 회전 속도 제어를 종료할 수 있다.

상기와 같이 방식으로 제어부(400)와 속도 센서(120)에 의해 엔진부(300)의 회전 속도를 제어함으로써, 엔진부(300)의 회전 속도를 목표 회전 속도로 정밀하게 제어할 수 있고, 이에 따라 압축기(100)의 토출 압력 역시도 정밀하게 조절할 수 있다. 또한, 엔진부(300)의 회전 속도가 필요 이상으로 증가하는 것을 방지함으로써, 연료 소비의 효율성을 향상시키고, 보조 동력 유닛의 손상을 방지할 수 있다.

한편, 제어부(400)는 서지 제어 밸브(300)와 전기적으르 연결되어 서지 제어 밸브(300)의 작동을 제어할 수 있다. 이때 제어부(400)에 의해 서지 제어 밸브(300)가 작동하는 방식은 상술한 바와 동일하므로, 이에 대해 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 3을 참조하면, 보조 동력 유닛 제어 시스템(10)이 구동되면, 제어부(400)에 압축기(100)의 성능 곡선(P)이 설정되고, 상기한 성능 곡선(P)에 따른 서지라인(surge line, SL)이 설정될 수 있다. 이러한 경우, 압축기(100)는 작동점(O)을 설정하고 운전하게 된다. 이때, 도 3의 그래프 상에 나타난 제1 작동점(O1)에서 제2 작동점(O2)까지의 영역이 압축기(100)의 작동 영역(operating range)을 의미하고, 상기한 작동영역 및 성능 곡선(P)은 보조 동력 유닛(APU)의 회전 속도, 즉 엔진부(300)의 회전 속도를 제어함으로써 변할 수 있다.

구체적으로, 엔진부(300)의 회전 속도를 제어하여 압축기(100)의 토출 압력을 제어 수 있다. 여기서 토출 압력은 유체가 입구(110)를 통해 압축기(100)로 유입된 후 압축기(100)에서 가압되어 압축기(100)로부터 토출되는 유체의 압력을 의미할 수 있다. 도 3의 그래프에 도시된 바와 같이, 엔진부(300)의 회전 속도가 변경되면, 이에 따라 압축기(100)의 토출 압력도 변경될 수 있다. 이때 토출 압력은 엔진부(300)의 회전 속도에 비례하여 변할 수 있다. 예를 들어, 토출 압력을 높이기 위해서는 엔진부(300)의 회전 속도를 상승시켜 압축기(100)로 유입되는 유체의 유량을 증가시킴으로써 압축기(100)의 토출 압력을 높을 수 있다. 또한 토출 압력을 낮추기 위해서는 엔진부(300)의 회전 속도를 하강시켜 압축기(100)로 유입되는 유체의 유량을 감소시킴으로써 압축기(100)의 토출 압력을 낮출 수 있다.

도 4는 도 1의 보조 동력 유닛 제어 시스템의 작동 흐름을 보여주는 블록도이다.

도 4를 참조하면, 보조 동력 유닛 제어 시스템(10)에 의한 엔진부(300)의 회전 속도 및 압축기(100)로 유입되는 유량의 제어 순서는 아래와 같을 수 있으며, 설명의 편의를 위해 구동력부(320)가 연료를 연소시켜 구동력을 발생시키는 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.

우선, 사용자로부터 제어부(400)에 입력 신호가 인가될 수 있다(S10). 제어부(400)에 입력 신호가 인가되면, 속도 산출부(410)는 압력 센서(11)에서 측정된 토출 압력에 기초하여 엔진부(300)의 목표 회전 속도를 산출할 수 있다(S20).

구체적으로, 속도 산출부(410)는 압력 센서(11)에서 측정된 압축기(100)의 토출 압력을 전달받을 수 있다. 이때 속도 산출부(420)는 전달받은 토출 압력에 기초하여, 압축기(100)의 토출 압력이 미리 설정된 값으로 조절되기 위한 엔진부(300)의 목표 회전 속도를 산출할 수 있다. 그리고, 속도 산출부(410)는 산출된 목표 회전 속도가 포함된 제1 신호를 생성할 수 있다. 이러한 제1 신호는 회전 속도 조절부(420)로 전달될 수 있다.

다음, 회전 속도 조절부(420)는 구동력부(320)를 제어함으로써 엔진부(300)로 전달되는 구동력을 조절할 수 있다(S30). 회전 속도 조절부(420)는 속도 산출부(410)로부터 엔진부(300)의 회전 속도를 목표 회전 속도로 조절하기 위해 요구되는 필요 구동력을 결정하고, 이러한 필요 구동력을 포함하는 제2 신호를 생성할 수 있다. 회전 속도 조절부(420)는 생성된 제2 신호를 구동력부(320)에 전달할 수 있다.

다음, 구동력부(320)는 엔진부(300)의 회전 속도를 조절하여, 압축기(100)로 유입되는 유체의 유량을 조절할 수 있다(S40). 이에 의해, 압축기(100)의 토출 압력이 조절될 수 있다. 일 실시예로, 구동력부(320)는 엔진부(300)로 공급되는 구동력을 증가시켜 엔진부(300)의 회전 속도를 상승시킬 수 있다. 이에 의해 압축기(100)로 유입되는 유체의 양이 증가되어 압축기(100)의 토출 압력을 높아질 수 있다. 다른 실시예로서, 구동력부(320)는 엔진부(300)로 공급되는 구동력을 감소시켜 엔진부(300)의 회전 속도를 하강시킬 수 있다. 이에 의해 압축기(100)로 유입되는 유체의 양이 감소되어 압축기(100)의 토출 압력을 낮아질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 보조 동력 유닛 제어 시스템(10)은 입구 가이드 베인 없이, 엔진부(300)의 회전 속도를 조절하여 압축기(100)에 유입되는 유체의 유량을 제어함으로써, 압축기(100)의 토출 압력을 제어할 수 있으며, 이에 의해 입구 가이드 베인에 의한 압축기 입구에서의 압력 손실을 제거하여, 보조 동력 유닛의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 입구 가이드 베인을 제거함으로써 보조 동력 유닛의 컴팩트한 설계가 가능하며, 이에 따른 보조 동력 유닛의 중량 및 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

이상에서는 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 보조 동력 유닛 제어 시스템
11: 압력 센서
12: 속도 센서
100: 압축기
110: 압축기의 입구
120: 압축기의 출구
200: 서지 제어 벨브
300: 엔진부
310: 엔진 압축기
320: 구동력부
330: 터빈
400: 제어부
410: 속도 산출부
420: 회전 속도 조절부

Claims (6)

1. 유체가 유입되어 압축되는 압축기;
   상기 압축기와 연결되는 엔진부;
   상기 압축기에서 토출되는 유체의 토출 압력을 측정하는 압력 센서; 및
   상기 엔진부의 회전 속도를 조절하여 상기 토출 압력을 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는
   상기 토출 압력을 미리 설정된 값으로 조절하기 위한 상기 엔진부의 목표 회전 속도를 산출하는 속도 산출부; 및
   산출된 상기 목표 회전 속도에 기초하여, 상기 엔진부의 회전 속도를 조절하는 회전 속도 조절부;를 포함하는, 보조 동력 유닛 제어 시스템.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 엔진부의 회전 속도를 조절함으로써 상기 압축기로 유입되는 유체의 양을 제어하는, 보조 동력 유닛 제어 시스템.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 엔진부의 회전 속도를 측정하는 속도 센서;를 더 포함하는, 보조 동력 유닛 제어 시스템.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 속도 센서에서 측정된 회전 속도와 상기 목표 회전 속도를 비교하여, 상기 엔진부의 회전 속도가 상기 목표 회전 속도로 조절되기 위해 상기 엔진부로 공급되어야 하는 필요 구동력을 결정하는, 보조 동력 유닛 제어 시스템.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는, 측정된 상기 토출 압력이 상기 미리 설정된 값 보다 낮으면 상기 엔진부의 회전 속도를 상승시켜, 상기 압축기로 유입되는 유체의 양을 증가시키는, 보조 동력 유닛 제어 시스템.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는, 측정된 상기 토출 압력이 상기 미리 설정된 값 보다 높으면 상기 제어부는 상기 엔진부의 회전 속도를 하강시켜, 상기 압축기로 유입되는 유체의 양을 감소시키는, 보조 동력 유닛 제어 시스템.

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