KR100490589B1 - Phee(pneumatic hybrid electric engine) - Google Patents
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Abstract
운전상태에 따라 2개의 동력발생수단을 스위칭하여 최대한의 경제성을 갖는 PHEE(Pneumatic Hybrid Electric Engine)가 개시된다. 그러한 전기모터 배합 공압식 엔진은 전원부와, 상기 전원부와 연결되어 공기를 압축하며, 압축된 공기를 저장하는 공기 공급부와, 상기 공기공급부와 연결되어 상기 공기공급부로부터 공급된 압축공기에 의하여 동력을 발생하는 공압식 엔진부와, 모터와, 제2 전자클러치로 이루어짐으로써 인가된 전원에 의하여 구동하여 동력을 발생하는 전기 엔진부와, 제1 풀리와 제2 풀리와, 밸트와, 회전감지센서로 이루어짐으로써 상기 공압식 엔진부 및 전기 엔진부로부터 발생한 동력을 사용처에 전달하는 동력 전달부와, 그리고 카운터 회로와, 제1 및 제2 카운터 스위치와로 이루어짐으로써, 상기 공압식 엔진부와 전기 엔진부를 선택적으로 구동시켜 큰 토르크가 필요한 영역과 그 이외의 영역에서 상기 2개의 엔진부 구동이 스위칭 될 수 있도록 하는 제어부를 포함하며, 상기 제2 카운터 스위치와 전기 엔진부의 사이에는 펄스 발진회로와, 펄스 폭 설정회로와, 전력반도체와, 과전류 검출저항과, 역기전압 검출회로를 포함한다.A Pneumatic Hybrid Electric Engine (PHEE) having maximum economical efficiency by switching two power generating means in accordance with an operating state is disclosed. Such an electric motor-combined pneumatic engine is connected to the power supply unit, the air supply unit to compress the air, the air supply unit for storing the compressed air, and is connected to the air supply unit to generate power by the compressed air supplied from the air supply unit It consists of a pneumatic engine part, a motor, an electric engine part driven by an applied power source by the second electromagnetic clutch and generating power, a first pulley, a second pulley, a belt, and a rotation sensor. A power transmission unit for transmitting power generated from the pneumatic engine unit and the electric engine unit to the user, and a counter circuit, and the first and second counter switches, selectively drive the pneumatic engine unit and the electric engine unit, Control unit to switch the driving of the two engine units in the area where torque is required and other areas Includes, and is between the second counter switch and the electric engine part includes a pulse oscillator circuit, and a pulse width setting circuit with the power semiconductor and the overcurrent detection resistor, a counter electromotive voltage detection circuit.
Description
본 발명은 전기모터 배합 공압식 엔진(PHEE(Pneumatic Hybrid Electric Engine))에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 압축식 엔진과 전기구동모터를 결합하여 운전상태에 따라 공기 압축식 엔진과 전기구동모터를 스위칭함으로써 초기 기동력을 충분히 확보할 수 있는 전기모터 배합 공압식 엔진에 관한 것이다. The present invention relates to an electric motor combination pneumatic engine (PHEE (Pneumatic Hybrid Electric Engine)), and more specifically, to combine the air compression engine and the electric drive motor switching the air compression engine and the electric drive motor according to the operating state The present invention relates to an electric motor compound pneumatic engine capable of sufficiently securing initial starting force.
일반적으로 엔진은 동력을 발생시키는 장치이며, 이러한 엔진은 산업화의 발달에 따라 여러 종류가 개발되었으며 주로 자동차, 선박 등에 장착된다.In general, engines are power generating devices, and these engines have been developed in various types according to the development of industrialization, and are mainly installed in automobiles and ships.
산업혁명 초창기의 엔진들은 증기를 이용한 증기기관이 주로 사용되었으나, 증기기관을 사용한 증기 기관차 또는 증기 기선은 그 연료로 석탄등을 사용하여 그로 인한 공해배출과 낮은 에너지의 효율성 등 많은 문제가 있었다.In the early days of the industrial revolution, steam engines using steam were mainly used, but steam locomotives or steam steamers using steam engines had many problems such as pollution emissions and low energy efficiency by using coal as the fuel.
그 후, 증기기관을 대체하여 가솔린, 경유 등을 연소시켜 동력을 얻는 내연기관이 개발되어 어느 정도의 공해문제를 해결하였으며, 연료의 연소효율을 향상시킴으로 증기기관과 대비, 높은 에너지의 효율을 얻게 되었으며, 최근까지 이러한 내연기관을 장착한 자동차가 주로 생산되고 있다.Subsequently, an internal combustion engine was developed, which replaced the steam engine to obtain power by burning gasoline, diesel, etc. to solve some pollution problems, and improved fuel combustion efficiency, resulting in higher energy efficiency than steam engines. Until recently, automobiles equipped with such internal combustion engines have been mainly produced.
그러나, 최근 환경규제가 과거에 비해 더 한층 강화됨으로 이러한 내연기관을 대체하는 공해의 유발이 적은 동력발생장치의 필요성이 대두되었고, 이에 전기에너지 등 무공해 연료를 이용하는 기관의 개발이 활발히 이루어 지고 있다.However, as environmental regulations have been strengthened more recently than in the past, the necessity of a power generation device that causes less pollution to replace these internal combustion engines has emerged. Accordingly, the development of engines using pollution-free fuels such as electric energy has been actively conducted.
그러나, 전기를 이용하는 기관을 장착한 자동차는 상기의 장점에도 불구하고 다음과 같은 문제점으로 인하여 상용화가 지연되고 있는 실정이다.However, the vehicle equipped with the engine that uses electricity, despite the above advantages, the commercialization is delayed due to the following problems.
즉, 자동차의 초기 기동시 대용량의 기동력이 필요한 바, 현재의 모터로서는 모터에 공급되는 전류의 순간적인 과공급으로 인하여 모터의 수명을 단축시키며, 또한 장시간 고갯길을 등판 할 경우, 이 또한 모터 공급전류의 과공급으로 모터의 수명을 단축시킨다.In other words, a large amount of maneuverability is required at the initial start of the car. As a current motor, the motor life is shortened due to the instantaneous oversupply of the current supplied to the motor. Oversupply reduces the life of the motor.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 공압식 엔진과 전기구동모터를 일체로 연결하여 초기 기동시에는 공압식 엔진에 의하여 기동함으로써 대용량의 기동력을 확보하고 주행시에는 전기모터로 변환 주행함으로써 연료연소로 인한 공해문제를 해결할 수 있는 전기모터 배합 공압식 엔진을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to connect a pneumatic engine and an electric drive motor integrally to start a pneumatic engine at initial startup to secure a large capacity of driving force and to drive a vehicle. It is to provide a pneumatic engine with an electric motor that can solve the pollution problem caused by fuel combustion by converting and driving to an electric motor.
본 발명의 다른 목적은, 언덕길 등의 등판시에는 공압식 엔진과 전기모터와의 상호결합으로 주행함으로서 안전하고 월등한 등판능력을 가진 전기모터 배합 공압식 엔진을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an electric motor combination pneumatic engine having a safe and superior climbing capability by traveling by mutual coupling between a pneumatic engine and an electric motor during hill climbing or the like.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전원부; 상기 전원부와 연결되어 공기를 압축하며, 압축된 공기를 저장하는 공기 공급부; 상기 공기공급부와 연결되어 상기 공기공급부로부터 공급된 압축공기에 의하여 동력을 발생하는 공압식 엔진부; 상기 전원부에 연결되어 구동하는 모터와, 상기 모터의 회전축에 장착되어 동력을 차단/연결하는 제2 전자클러치로 이루어짐으로써 인가된 전원에 의하여 구동하여 동력을 발생하는 전기 엔진부; 상기 공압식 엔진부의 변속기에 연결되는 제1 풀리와, 상기 전기 엔진부의 제2 전자클러치에 연결되는 제2 풀리와, 상기 제1 및 제2 풀리를 서로 연결함으로써 동력을 전달하는 밸트와, 상기 제2 풀리의 인접위치에 장착되어 검출된 회전수를 상기 제어부에 송출하는 회전감지센서로 이루어짐으로써 상기 공압식 엔진부 및 전기 엔진부로부터 발생한 동력을 사용처에 전달하는 동력 전달부; 그리고 상기 회전감지센서로부터 송출된 회전수 신호를 수신하는 카운터 회로와, 상기 카운터 회로에 연결되며 상기 회전수가 일정치 이하인 경우 작동하여 상기 전자변을 폐쇄시키는 제1 카운터 스위치와, 상기 카운터 회로에 연결되며 상기 회전수가 일정치 이상인 경우 작동하여 상기 전기 엔진부를 구동시키는 제2 카운터 스위치로 이루어짐으로써, 상기 공압식 엔진부와 전기 엔진부를 선택적으로 구동시켜 큰 토르크가 필요한 영역과 그 이외의 영역에서 상기 2개의 엔진부 구동이 스위칭 될 수 있도록 하는 제어부를 포함하며, 상기 제2 카운터 스위치와 전기 엔진부의 사이에는 상기 제2 카운터 스위치가 온상태인 경우 일정 폭의 펄스를 발생시키는 펄스 발진회로와, 상기 펄스 발진회로에 연결되어 펄스의 폭을 변화시키는 펄스 폭 설정회로와, 상기 펄스 발진회로와 연결되어 전기 엔진부에 인가되는 전력을 제어하는 전력반도체와, 전기 엔진부의 모터에 흐르는 전류를 검출하는 과전류 검출저항과, 모터의 공전시 발생하는 역기전압을 검출하여 상기 펄스 폭 설정회로에 인가하는 역기전압 검출회로를 포함하는 전기모터 배합 공압식 엔진을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a power supply; An air supply unit connected to the power supply unit to compress air and storing compressed air; A pneumatic engine unit connected to the air supply unit and generating power by compressed air supplied from the air supply unit; An electric engine unit configured to be driven by an applied power source, the motor being connected to the power supply unit and a second electromagnetic clutch mounted to a rotating shaft of the motor to block / connect power; A first pulley connected to a transmission of the pneumatic engine unit, a second pulley connected to a second electromagnetic clutch of the electric engine unit, a belt for transmitting power by connecting the first and second pulleys to each other, and the second A power transmission unit configured to be mounted at a position adjacent to the pulley and configured to transmit a detected rotation speed to the control unit, thereby transmitting power generated from the pneumatic engine unit and the electric engine unit to a user; And a counter circuit for receiving a rotational speed signal sent from the rotation detection sensor, a first counter switch connected to the counter circuit and operating when the rotational speed is equal to or lower than a predetermined value to close the electronic valve, and the counter circuit. And a second counter switch which operates when the rotation speed is above a predetermined value to drive the electric engine part, thereby selectively driving the pneumatic engine part and the electric engine part to provide a large torque and the two engines in other areas. And a control unit for switching the sub-drive, wherein the pulse oscillation circuit generates a pulse having a predetermined width when the second counter switch is in an on state between the second counter switch and the electric engine unit, and the pulse oscillation circuit. A pulse width setting circuit connected to and changing the width of the pulse, The pulse width is detected by detecting a power semiconductor connected to the pulse oscillation circuit for controlling the power applied to the electric engine unit, an overcurrent detection resistor for detecting a current flowing through the motor of the electric engine unit, and a counter electromotive voltage generated when the motor is idle. An electric motor combination pneumatic engine including a counter electromotive voltage detection circuit applied to a setting circuit is provided.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공압식 하이브리드 엔진을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a pneumatic hybrid engine according to an embodiment of the present invention.
도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기모터 배합 공압식 엔진의 구조를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도2 는 도 1에 도시된 전기모터 배합 공압식 엔진의 구조도이며, 도4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기모터 배합 공압식 엔진의 전자회로 계통도이다.Figure 1 is a perspective view schematically showing the structure of the electric motor compound pneumatic engine according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a structural diagram of the electric motor compound pneumatic engine shown in Figure 1, Figure 4 is a preferred embodiment of the present invention Electronic circuit diagram of an pneumatic engine with an electric motor according to an example.
도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 전기모터 배합 공압식 엔진(하이브리드엔진)은 압축공기를 발생시키는 공기 공급부(100)와, 상기 공기 공급부(100)로부터 발생한 압축공기에 의하여 동력을 발생하는 공압식 엔진부(60)와, 그리고 상기 공압식 엔진부(60)의 부하상태에 따라 구동함으로써 동력을 발생하는 전기 엔진부(200)를 포함한다. As shown, the electric motor combination pneumatic engine (hybrid engine) proposed by the present invention is a pneumatic engine for generating power by the air supply unit 100 for generating compressed air and the compressed air generated from the air supply unit 100 The unit 60 and the electric engine unit 200 for generating power by driving in accordance with the load state of the pneumatic engine unit 60.
그리고, 상기 공압식 엔진부(60)와 전기 엔진부(200)는 제어부(300)에 연결됨으로서 선택적으로 제어되어, 부하가 큰 초기 기동시에는 상기 공압식 엔진부(60)를 기동함으로써 기동력을 얻고, 상기 공압식 엔진부(60)의 출력축의 회전수가 일정 이상 도달하면 상기 전기 엔진부(200)를 구동시킴으로써 기동력을 얻는다.In addition, the pneumatic engine unit 60 and the electric engine unit 200 are selectively controlled by being connected to the control unit 300 to obtain a maneuvering force by activating the pneumatic engine unit 60 at the time of initial start with a large load, When the rotation speed of the output shaft of the pneumatic engine unit 60 reaches a predetermined level or more, the driving force is obtained by driving the electric engine unit 200.
상기 공기 공급부(100)와 공압식 엔진부(60)는 본 출원인이 "압축공기를 동력매체로 하는 엔진" 이라는 명칭으로 출원한 특허등록 제 103015호에 개시된 엔진과 유사한 구조의 엔진이 사용될 수 있다.The air supply unit 100 and the pneumatic engine unit 60 may be an engine having a structure similar to that of the engine disclosed in Patent Registration No. 103015 filed by the present applicant as an "engine using compressed air as a power medium."
즉, 상기 공기 공급부(100)는 전원을 공급하는 전원부(7)와, 상기 전원부(7)에 전기적으로 연결되는 컴프레셔 모터(Compressor Motor;1)와, 상기 컴프레셔 모터(1)의 회전축에 연결되어 공기를 압축하는 컴프레셔(Compressor;2)와, 상기 컴프레셔(2)로부터 발생한 공기를 저장하여 공압식 엔진부(60)에 순차적으로 공급하는 공기탱크(5)를 포함한다.That is, the air supply unit 100 is connected to a power supply unit 7 for supplying power, a compressor motor 1 electrically connected to the power supply unit 7, and a rotation shaft of the compressor motor 1. Compressor (2) for compressing air, and an air tank (5) for storing the air generated from the compressor (2) and sequentially supply to the pneumatic engine (60).
상기 전원부(7)는 배터리, 태양열 전지등도 사용가능하나 바람직하게는 2차전지 또는 연료전지를 사용하게 되며, 상기 컴프레셔 모터(1) 또한 교류모터가 사용가능하나 바람직하게는 직류모터를 사용한다.The power supply unit 7 may also use a battery, a solar cell, but preferably a secondary battery or a fuel cell, and the compressor motor 1 may also use an AC motor, but preferably a DC motor. .
따라서, 이러한 구조를 갖는 공기 공급부(100)는 상기 전원부(7)로부터 전원이 인가되는 경우 컴프레셔 모터(1)가 회전함으로써 상기 컴프레셔(2)를 구동시켜 압축공기를 발생하게 된다. 발생된 압축공기는 관로에 의하여 연결된 공기탱크(5)에 압축저장된다. 이때, 상기 공기탱크(5)에는 에어 압력계(3)가 장착되어 공기탱크(5) 내부의 압력을 확인할 수 있으며 이 공기탱크(5)내의 압력에 따라 컴프레셔(2)의 구동을 제어하기 위하여 전원부(7)와 컴프레셔 모터(1)의 사이에 압력 스위치(4)가 설치된다.Therefore, the air supply unit 100 having such a structure generates compressed air by driving the compressor 2 by rotating the compressor motor 1 when power is applied from the power supply unit 7. The generated compressed air is compressed and stored in the air tank 5 connected by the pipeline. At this time, the air tank (5) is equipped with an air pressure gauge (3) can check the pressure inside the air tank (5) and the power supply unit for controlling the drive of the compressor (2) in accordance with the pressure in the air tank (5) A pressure switch 4 is provided between the 7 and the compressor motor 1.
따라서, 상기 공기탱크(5)의 내부압력이 소정압력 이하로 떨어지는 경우 상기 압력 스위치(4)가 온(ON) 상태가 됨으로써 전원부의 전원이 상기 모터(2)에 인가되어 컴프레셔(2)의 작동에 의하여 상기 공기탱크(5)의 내부에 공기가 압축저장 된다.Therefore, when the internal pressure of the air tank 5 falls below a predetermined pressure, the pressure switch 4 is turned on, so that power of the power supply unit is applied to the motor 2 to operate the compressor 2. By the air is compressed and stored in the interior of the air tank (5).
반대로, 상기 공기탱크(5) 내부의 압력이 상한 설정치에 도달하여 상기 공기압력계(3)의 바늘이 상한을 지시하면, 상기 압력스위치(4)가 오프(OFF)상태가 됨으로써 전원부로부터 인가되는 전원을 차단하게 된다. 따라서, 모터(2)의 구동이 정지되어 컴프레셔(2)가 작동하지 않게 됨으로 공기가 공기탱크(5) 내부에 더 이상 저장되지 않는다.On the contrary, when the pressure inside the air tank 5 reaches the upper limit set value and the needle of the air pressure gauge 3 instructs the upper limit, the pressure switch 4 is turned OFF to power applied from the power supply. Will block. Therefore, the driving of the motor 2 is stopped and the compressor 2 is not operated so that air is no longer stored in the air tank 5.
상기 공기탱크(5)는 공압식 엔진부(60)와 공기관로에 의하여 연결됨으로써 공압식 엔진부(60)에 압축공기를 공급하게 된다. 그리고, 상기 공기관로상에는 전자변(6)과 공기밸브(8)가 배치됨으로써 공압식 엔진부(60)에 공급되는 공기를 제어하여 공압식 엔진부(60)를 구동 혹은 정지시킨다. The air tank 5 is connected by the pneumatic engine unit 60 and the air pipe to supply compressed air to the pneumatic engine unit 60. Then, the electromagnetic valve 6 and the air valve 8 is disposed on the air line to control the air supplied to the pneumatic engine unit 60 to drive or stop the pneumatic engine unit 60.
상기 공압식 엔진부(60)는 상기 공기탱크(5)로 부터 공급된 압축공기를 이용하여 피스톤(62)을 상하 왕복운동 시킴으로써 동력을 발생하게 된다. The pneumatic engine unit 60 generates power by reciprocating the piston 62 up and down using the compressed air supplied from the air tank 5.
그리고, 상기 공기밸브(8)는 전자변(6)과 일정거리 떨어져 장착되며 가속 페달(11)과 연결된다. 따라서, 가속페달(11)의 움직임에 따라 상기 공기밸브(8)의 개방각도 조절됨으로써 공압식 엔진부(60)에 공급되는 공기의 양에 따라 엔진의 출력이 조절된다.In addition, the air valve 8 is mounted away from the electromagnetic valve 6 by a predetermined distance and is connected to the accelerator pedal 11. Therefore, the opening angle of the air valve 8 is also adjusted according to the movement of the accelerator pedal 11 to adjust the output of the engine according to the amount of air supplied to the pneumatic engine unit 60.
이러한 공압식 엔진부(60)은 실린더 블록(61)과, 상기 실린더 블록(61)의 내부에 다수개의 피스톤(62)이 적절하게 배치되어 상하로 왕복운동이 가능한 상태로 설치된 구조이다.The pneumatic engine unit 60 has a structure in which a cylinder block 61 and a plurality of pistons 62 are properly disposed in the cylinder block 61 so as to reciprocate up and down.
그리고, 상기 피스톤(62)들은 크랭크축(63)과 컨넥팅 로드(64)로 연결되어 피스톤(62)의 직선운동을 크랭크축(63)의 회전운동으로 변환시킨다.The pistons 62 are connected to the crankshaft 63 and the connecting rod 64 to convert the linear motion of the piston 62 into the rotational motion of the crankshaft 63.
또한, 상기 실린더 블록(61)의 상부에는 실린더 헤드(66)가 결합되며, 상기 실린더 헤드(66)에는 다수개의 로커아암(도시안됨)이 설치된다. 그리고, 상기 로커 아암들은 각각 흡배기 밸브(65)의 스템상단부와 접촉하여 밸브(65)를 개폐시킬 수 있는 구조로 되어 있다.In addition, a cylinder head 66 is coupled to an upper portion of the cylinder block 61, and a plurality of rocker arms (not shown) are installed in the cylinder head 66. The rocker arms are in contact with the stem upper end of the intake and exhaust valve 65 to open and close the valve 65.
따라서, 밸브(65)가 개방되는 경우 압축공기가 실린더 내부로 유입됨으로써 피스톤(62)을 하방으로 밀어내며, 피스톤(62)의 하방운동에 의하여 크랭크축(63)이 회전하여 다른 피스톤(62)이 상승하게 된다.Therefore, when the valve 65 is opened, the compressed air flows into the cylinder to push the piston 62 downward, and the crankshaft 63 rotates by the downward movement of the piston 62, causing the other piston 62 to rotate. Will rise.
그리고, 상기 크랭크축(63)은 로커아암을 작동시키는 흡배기 캠들이 설치된 캠축과 타이밍 밸트(67)로 전동 가능하게 연결된다. 따라서, 상기 크랭크축(63)이 회전함에 따라 상기 캠축이 회전함으로써 압축공기가 실린더 내부로 공급되어 피스톤(62)을 상하로 왕복운동 시키게 된다.The crankshaft 63 is electrically connected to the camshaft and timing belt 67 provided with the intake and exhaust cams for operating the rocker arm. Therefore, as the crankshaft 63 rotates, the camshaft rotates so that compressed air is supplied into the cylinder to reciprocate the piston 62 up and down.
결국, 이러한 피스톤(62)의 상,하 왕복운동과정을 반복함으로서 크랭크축 (63)이 회전하게 되어 동력이 발생하게 된다.As a result, by repeating the up and down reciprocating process of the piston 62, the crank shaft 63 is rotated to generate power.
한편, 이러한 구조를 갖는 공압식 엔진부(60)는 전기 엔진부(200)와 동력전달부(400)에 의하여 연결됨으로써 발생된 동력을 전기엔진부(200)에 전달하게 된다.On the other hand, the pneumatic-type engine unit 60 having such a structure transmits the power generated by the electric engine unit 200 and the power transmission unit 400 to the electric engine unit 200.
즉, 상기 공압식 엔진부(60)의 일측에는 제1 전자클러치(17) 및 변속기(18)가 장착되며, 변속기(18)로부터 돌출된 회전축의 단부에는 제1 풀리(19)가 장착된다. 또한, 상기 전기 엔진부(25)는 상기 전원부(7)에 연결되어 구동하는 모터(25)와, 상기 모터(25)의 일측에 장착된 제2 전자클러치(23)와, 상기 제2 전자클러치 (23)의 일측에 연결된 제2 풀리(21)를 포함한다. 따라서, 상기 제1 및 제2 풀리(19,21)는 밸트(20)에 의하여 서로 연결됨으로써 동력이 전달된다.That is, the first electromagnetic clutch 17 and the transmission 18 are mounted at one side of the pneumatic engine unit 60, and the first pulley 19 is mounted at the end of the rotation shaft protruding from the transmission 18. In addition, the electric engine unit 25 may include a motor 25 connected to and driven by the power supply unit 7, a second electromagnetic clutch 23 mounted on one side of the motor 25, and the second electronic clutch. It includes a second pulley 21 connected to one side of (23). Accordingly, the first and second pulleys 19 and 21 are connected to each other by the belt 20 so that power is transmitted.
이러한 모터(25)는 상기 전원부(7)에 연결됨으로써 전원이 인가되어 구동된다. 또한, 상기 모터(25)의 인접위치에는 모터(25)의 온도를 감지하는 제1 온도센서(71)가 장착되어, 모터(25)의 온도신호를 제어부(300)에 출력하게 된다.The motor 25 is driven by being supplied with power by being connected to the power supply unit 7. In addition, a first temperature sensor 71 for sensing a temperature of the motor 25 is mounted at an adjacent position of the motor 25 to output a temperature signal of the motor 25 to the controller 300.
그리고, 상기 모터(25)의 제2 풀리(21)의 인접위치에는 회전감지센서(12)가 장착됨으로써 제2 풀리(21)의 회전속도를 감지하게 된다. 상기 회전감지센서(12)는 제어부(300)의 카운터 회로(13)에 전기적으로 연결됨으로써 엔진의 회전수 신호를 출력하게 된다.In addition, the rotational sensor 12 is mounted at an adjacent position of the second pulley 21 of the motor 25 to detect the rotational speed of the second pulley 21. The rotation sensor 12 is electrically connected to the counter circuit 13 of the control unit 300 to output the engine speed signal.
상기 제어부(300)는 이러한 회전수 신호를 입력받아, 회전수(RPM)가 소정치 이하이면 상기 공압식 엔진부(60)를 구동시키고 소정치 이상이면 전기 엔진부(200)를 구동시키게 된다.The control unit 300 receives the rotational speed signal and drives the pneumatic engine unit 60 if the rotational speed RPM is less than or equal to a predetermined value, and drives the electric engine unit 200 if it is greater than or equal to a predetermined value.
이러한 제어부(300)는 카운터 회로(13)와, 전자변 스위치(9)와, 그리고 제1 및 제2 카운터 스위치(15,27)를 포함하며, 상기 제어부(300)의 온도를 감지하기 위한 제2 온도 감지센서(70)가 장착된다.The controller 300 includes a counter circuit 13, an electronic valve switch 9, and first and second counter switches 15 and 27, and a second sensor for sensing a temperature of the controller 300. The temperature sensor 70 is mounted.
그리고, 상기 카운터 회로(13)는 전기엔진부(200)의 제1 및 제2 풀리(19,21)의 인접위치에 장착되는 회전감지센서(12)에 연결된다. The counter circuit 13 is connected to the rotation sensor 12 mounted at adjacent positions of the first and second pulleys 19 and 21 of the electric engine unit 200.
따라서, 상기 전기엔진부(200)가 소정 RPM 이하로 회전하는 경우, 상기 회전감지센서(12)의 전기신호가 상기 카운터 회로(13)에 전달되어 제1 카운터 스위치(15)가 개방되고, 전자변 스위치(9)가 닫히게 됨으로써 전자변(6)이 작동하게 된다. 결국, 압축공기가 상기 공기 공급부(100)로부터 공압식 엔진부(60)에 공급되어 동력을 발생하게 된다. Therefore, when the electric engine unit 200 rotates below a predetermined RPM, the electrical signal of the rotation sensor 12 is transmitted to the counter circuit 13 to open the first counter switch 15, the electronic valve As the switch 9 is closed, the electromagnetic valve 6 is operated. As a result, compressed air is supplied to the pneumatic engine unit 60 from the air supply unit 100 to generate power.
그리고, 상기 전기엔진부(200)가 소정 RPM 이상으로 회전하는 경우, 상기 회전감지센서(12)의 전기신호가 상기 카운터 회로(13)에 전달되어 제1 카운터 스위치(15)가 닫히고, 전자변 스위치(9)가 열리게 됨으로써 전자변(6)이 작동을 멈추게 된다. 따라서, 공압식 엔진부(60)의 작동이 멈추게 된다. In addition, when the electric engine unit 200 rotates at a predetermined RPM or more, the electrical signal of the rotation sensor 12 is transmitted to the counter circuit 13 to close the first counter switch 15, and the electronic valve switch. By opening (9), the electromagnetic valve 6 stops working. Therefore, the operation of the pneumatic engine unit 60 is stopped.
그리고, 상기 제1 카운터 스위치(15)가 닫히는 경우, 제어부(300)에 의해 상기 제2 카운터 스위치(27)가 작동함으로써 전자변(6)이 오프(OFF)상태가 되고 전기엔진부(200)가 작동하게 된다.When the first counter switch 15 is closed, the second counter switch 27 is operated by the controller 300 so that the electromagnetic valve 6 is turned off and the electric engine unit 200 is turned off. It works.
즉, 전원부(7)로부터 전원이 모터(25)에 인가됨으로써 전기엔진모드로 전환되어 하이브리드 엔진은 전기엔진부(200)에 의하여 작동하게 된다.That is, power is applied from the power supply unit 7 to the motor 25 to be switched to the electric engine mode so that the hybrid engine is operated by the electric engine unit 200.
상기한 바와 같이 회전감지센서(12)에 의하여 감지된 엔진의 회전수(RPM)를 기준으로 공압식 엔진부(60) 혹은 전기 엔진부(200)를 선택적으로 작동시킨다.As described above, the pneumatic-type engine unit 60 or the electric engine unit 200 is selectively operated based on the engine speed (RPM) detected by the rotation sensor 12.
다른 실시예로써 본 발명에 의한 하이브리드 엔진이 차량에 탑재되는 경우에는 차량의 속도계와 전기적으로 연결함으로써 차량의 속도를 기준으로 상기 공압식 엔진부(60) 혹은 전기 엔진부(200)를 선택적으로 작동시킬 수도 있다.In another embodiment, when the hybrid engine according to the present invention is mounted on a vehicle, the pneumatic engine unit 60 or the electric engine unit 200 may be selectively operated based on the speed of the vehicle by electrically connecting with the speedometer of the vehicle. It may be.
즉, 차량의 속도가 예를 들어 시속 21㎞ 이하인 경우 공압식 엔진부(60)를 작동시키고, 시속 21㎞ 이상이면 전기 엔진부(200)를 작동시킬 수도 있다. That is, when the speed of the vehicle is, for example, 21 km or less, the pneumatic engine unit 60 may be operated. If the vehicle speed is 21 km or more, the electric engine unit 200 may be operated.
한편, 상기 카운터 회로(13)는 회전수가 소정 RPM 이상이면 전기신호를 인가하여 제1 변속 스위치(41)를 연결시킴으로써 제1 전자클러치(17)의 연결상태를 해제하여 공압식 엔진부(60)와 변속기 사이의 동력전달을 차단하게 된다. 따라서, 모터(25)는 제2 전자 클러치(23)에 의하여 동력을 전달하게 된다.On the other hand, the counter circuit 13 releases the connection state of the first electromagnetic clutch 17 by connecting the first shift switch 41 by applying an electric signal when the rotation speed is more than a predetermined RPM and the pneumatic engine unit 60 and It cuts off power transmission between transmissions. Therefore, the motor 25 transmits power by the second electromagnetic clutch 23.
그리고, 상기 카운터 회로(13)는 제2 및 제3 변속 스위치(42,43)와 연결되어, 기어 변속을 하는 경우 제1 및 제2 전자 클러치(17,23)를 선택적으로 연결 혹은 차단하게 된다.In addition, the counter circuit 13 is connected to the second and third shift switches 42 and 43 to selectively connect or disconnect the first and second electromagnetic clutches 17 and 23 when shifting gears. .
즉, 제2 변속 스위치(42)는 공압식 엔진부(60)가 구동하는 경우 기어변속을 위하여 제1 전자 클러치(17)의 연결상태를 해제시킴으로써 공압식 엔진부(60)와 변속기(18)의 동력전달을 차단하게 된다.That is, when the pneumatic engine unit 60 is driven, the second shift switch 42 releases the connection state of the first electromagnetic clutch 17 for the gear shift, thereby powering the pneumatic engine unit 60 and the transmission 18. It will block delivery.
그리고, 제3 변속 스위치(43)는 전기 엔진부(200) 구동시 기어변속을 위하여 제2 전자 클러치(23)의 연결상태를 해제시킴으로써 전기 엔진부(200)의 동력전달을 차단하게 된다.In addition, the third shift switch 43 disconnects the power transmission of the electric engine unit 200 by releasing the connection state of the second electromagnetic clutch 23 to shift the gear when the electric engine unit 200 is driven.
또한, 상기 하이브리드 엔진은 가속페달(11)에 의하여 출력조절을 함으로써 차량의 속도조절이 가능하다.In addition, the hybrid engine is capable of adjusting the speed of the vehicle by adjusting the output by the accelerator pedal (11).
상기 가속페달(11)은 가변저항기(26)에 전기적으로 연결되어 있으며, 이러한 가변 저항기(26)는 펄스발진회로(32) 및 전력 반도체(35)를 통하여 전기엔진부 (200)의 모터(25)에 연결된다. 따라서, 상기 공압식 하이브리드 엔진이 전기엔진부 (200)에 의하여 구동하는 경우, 상기 가속페달(11)을 밟음에 따라 상기 가변저항기 (26)의 저항값이 변화하게 되며, 결과적으로 펄스발진회로(32)에서 발생하는 펄스의 폭이 넓어지게 되므로 모터(25)에 공급되는 전압이 높아지므로 모터(25)의 구동속도가 증가하게 된다. The accelerator pedal 11 is electrically connected to the variable resistor 26. The variable resistor 26 is a motor 25 of the electric engine unit 200 through the pulse oscillation circuit 32 and the power semiconductor 35. ) Therefore, when the pneumatic hybrid engine is driven by the electric engine unit 200, the resistance value of the variable resistor 26 changes as the user presses the accelerator pedal 11, and as a result, the pulse oscillation circuit 32 Since the width of the pulse generated in the) is widened, the voltage supplied to the motor 25 is increased, so that the driving speed of the motor 25 is increased.
결과적으로, 상기 가속페달(11)을 밟음에 따라 저항값의 변화에 따라 모터 (25)의 회전수가 조절됨으로 이러한 회전력은 사용처, 바람직하게는 차량의 바퀴에 전달됨으로서 차량의 속도를 제어할 수 있다.As a result, since the rotation speed of the motor 25 is adjusted according to the change of the resistance value as the pedal pedal 11 is pressed, the rotational force is transmitted to the place of use, preferably the wheel of the vehicle, thereby controlling the speed of the vehicle. .
상기한 바와 같이, 공압식 하이브리드 엔진은 공압식 엔진모드에서는 공기밸브(8)에 의하여 엔진출력을 조절하며, 전기엔진모드에서는 가변저항기(26)에 의하여 엔진출력을 조절한다.As described above, the pneumatic hybrid engine regulates the engine output by the air valve 8 in the pneumatic engine mode, and the engine output by the variable resistor 26 in the electric engine mode.
본 발명의 다른 실시예로써 도 3에 도시된 바와 같이 공압식 엔진부(50)가 모터(51)에 직결방식에 의하여 연결되는 것도 가능하다.As another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the pneumatic engine unit 50 may be connected to the motor 51 by a direct connection method.
즉, 공압식 엔진부(50)의 일측에 제1 전자클러치(52)가 장착되며, 모터(51)의 일측에는 제2 전자클러치(53)가 장착된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 전자클러치(52,53)는 회전축(54)에 의하여 일체로 연결된다. 따라서, 상기 공압식 엔진부(50)로부터 발생된 동력은 제1 및 제2 전자클러치(52,53)를 통하여 모터 (51)에 전달된다. 반대로, 상기 모터(51)로부터 발생된 동력은 제2 전자클러치(53)를 통하여 베벨기어(59)로 전달된다.That is, the first electromagnetic clutch 52 is mounted on one side of the pneumatic engine unit 50, and the second electromagnetic clutch 53 is mounted on one side of the motor 51. The first and second electromagnetic clutches 52 and 53 are integrally connected by the rotation shaft 54. Therefore, the power generated from the pneumatic engine unit 50 is transmitted to the motor 51 through the first and second electromagnetic clutches 52 and 53. On the contrary, the power generated from the motor 51 is transmitted to the bevel gear 59 through the second electromagnetic clutch 53.
즉, 상기 회전축(54)의 중간부에는 베벨기어(59)가 장착되며, 상기 베벨기어 (59)는 변속기(56)에 일체로 연결된다. 따라서, 공압식 엔진부(50) 혹은 모터(51)로부터 발생된 동력이 회전축(54)에 의하여 전달되어 베벨기어(59)를 통하여 변속기(18)로 전달된다.That is, the bevel gear 59 is mounted to the middle portion of the rotation shaft 54, the bevel gear 59 is integrally connected to the transmission 56. Therefore, the power generated from the pneumatic engine unit 50 or the motor 51 is transmitted by the rotating shaft 54 and transmitted to the transmission 18 through the bevel gear 59.
한편, 도4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하이브리드 엔진의 제어부를 설명하기 위한 도면으로서, 전원공급원으로서 전원부(7)가 구비되며, 이러한 전원부(7)는 전력 스위치(40)가 연결되는 경우 전원을 전력제어 반도체(35)를 통하여 인가함으로써 모터(25)를 구동하게 된다.On the other hand, Figure 4 is a view for explaining a control unit of a hybrid engine according to a preferred embodiment of the present invention, the power supply unit 7 is provided as a power source, the power supply unit 7 is connected to the power switch 40 The motor 25 is driven by applying power through the power control semiconductor 35.
그리고, 상기 모터(25)에는 가속페달(11)이 연결되며, 이 가속페달(11)을 밟음으로써 모터(25)의 회전속도가 조절가능하다. 즉, 가속페달(11)의 일측에는 가변 저항기(26)가 연결되며, 이러한 가변저항기(26)는 펄스 폭 설정회로(31)와 전기적으로 연결된다. In addition, an accelerator pedal 11 is connected to the motor 25, and the rotation speed of the motor 25 is adjustable by stepping on the accelerator pedal 11. That is, the variable resistor 26 is connected to one side of the accelerator pedal 11, and the variable resistor 26 is electrically connected to the pulse width setting circuit 31.
그리고, 상기 펄스 폭 설정회로(31)는 가변 저항기(26)의 저항 변화값과 역기전압 검출회로(33)의 전압의 차이에 의하여 펄스 폭을 설정하게 된다.The pulse width setting circuit 31 sets the pulse width by the difference between the resistance change value of the variable resistor 26 and the voltage of the counter electromotive voltage detection circuit 33.
설정된 펄스폭 신호는 펄스 발진회로(32)에 인가되며, 상기 펄스 발진회로(32)는 펄스 폭 설정회로(31)로부터 입력되는 펄스폭 신호에 따라 펄스를 발생시킨다. 이 펄스 발진회로(32)는 직접 IC로 구성되며, 약 35㎑의 구형파 발진회로이며 발진하는 구형파 출력파형은 "H"와 "L"의 비율이 0 내지 100％ 범위 이내에서 가변할 수 있는 회로이다. 이러한 "H"와 "L"의 비율은 가변 저항(26)의 값으로 결정된다.The set pulse width signal is applied to the pulse oscillation circuit 32, and the pulse oscillation circuit 32 generates a pulse in accordance with the pulse width signal input from the pulse width setting circuit 31. This pulse oscillation circuit 32 is composed of a direct IC, a square wave oscillation circuit of about 35 kHz, and the square wave output waveform oscillating is a circuit in which the ratio of "H" and "L" can vary within a range of 0 to 100%. to be. This ratio of "H" and "L" is determined by the value of the variable resistor 26.
그리고, 이 펄스 발진회로(32)는 전자변(6)이 온(ON) 상태가 되면 동작하지 않으며, 제2 카운터 스위치(27)가 온(ON) 상태가 되면 동작하게 된다.The pulse oscillation circuit 32 does not operate when the electronic valve 6 is in an ON state, and operates when the second counter switch 27 is in an ON state.
따라서, 펄스폭의 변화에 의한 펄스를 발생시킴으로서 모터(25)에 공급되는 전압을 변화시켜 모터(25)의 출력을 조절한다.Therefore, by generating the pulse by the change in the pulse width, the voltage supplied to the motor 25 is changed to adjust the output of the motor 25.
이러한 펄스 발진회로(32)는 전력제어 반도체(35)에 전기적으로 연결되며, 상기 전력제어 반도체(35)는 게이트 신호전압에 따라 펄스 발진회로(32)로 부터 인가되는 전력을 제어하며, IGBT를 사용한다. The pulse oscillation circuit 32 is electrically connected to the power control semiconductor 35, and the power control semiconductor 35 controls the power applied from the pulse oscillation circuit 32 according to the gate signal voltage, and controls the IGBT. use.
상기 전력제어 반도체(35)에 있어서는, "H"와 "L"의 비율에 따라 전류가 모터에 공급된다. 즉, "H"가 100％이고, "L"이 0％일 때, 전류 공급이 최대가 되므로, 모터(25)는 최대 회전속도로 구동하게 된다. 또는 구형파 ""L"이 100％이고, "H"가 0％일 때 전력제어 반도체(35)는 전류가 차단되어 모터(25)는 구동할 수 없다. 그리고, 구형파 "H"와 "L"의 비율이 50％이라면 전력공급은 50％가 되어 모터 회전속도는 그에 대응하는 회전수를 갖게된다.In the power control semiconductor 35, a current is supplied to the motor in accordance with the ratio of "H" and "L". That is, when " H " is 100% and " L " is 0%, the current supply is maximized, and the motor 25 is driven at the maximum rotational speed. Or when the square wave "" L "is 100% and" H "is 0%, the electric power control semiconductor 35 cuts off a current, and the motor 25 cannot drive, and the square wave" H "and" L " If the ratio is 50%, the power supply is 50% and the motor rotation speed has a corresponding rotation speed.
그리고, 전력제어 반도체(35)와 모터(25)의 사이에는 과전류 검출저항(36)과 역기전압 검출저항(37)이 연결된다.An overcurrent detection resistor 36 and a counter electromotive voltage detection resistor 37 are connected between the power control semiconductor 35 and the motor 25.
상기 과전류 검출저항(36)은 모터(25)에 흐르는 전류를 검출하며, 또한, 상기 역기전압 검출저항(37)은 모터(25)의 자연 회전시 발생하는 역전압을 검출하게 된다.The overcurrent detecting resistor 36 detects a current flowing through the motor 25, and the counter electromotive voltage detecting resistor 37 detects a reverse voltage generated during natural rotation of the motor 25.
그리고, 역기전압 검출저항(37)은 상기 역기전압 검출회로(33)와 연결되어 역전압을 검출하게 된다. 일반적으로, 전원 미공급상태에서 관성 또는 외력에 의하여 모터(25)가 회전하면, 모터(25)에서는 발전현상으로 역전압이 발생하므로 상기 역기전압 검출회로(33)는 역전압을 검출하여 상기 펄스폭 설정회로(31)에 입력한다.The counter voltage detection resistor 37 is connected to the counter voltage detection circuit 33 to detect the reverse voltage. In general, when the motor 25 rotates due to inertia or external force in a non-powered state, since the reverse voltage is generated due to power generation in the motor 25, the counter electromotive voltage detection circuit 33 detects a reverse voltage to generate the pulse. Input to the width setting circuit 31.
과전류 검출회로(34)는 모터(25)에 흐르는 과전류를 검출하게 된다. 즉, 과전류는 역기전압 검출저항(37)의 양단에 나타나며 그 전압은 과전류 검출회로(34)에 입력된다. 그리고, 과전류 검출회로(34)는 펄스 발진회로(32)와 연결된다. 따라서, 회로내부에서 설정한 기준값 이상의 전류가 흐르면 그 신호는 비교 증폭되어 펄스 발진을 정지시킨다. 펄스 출력이 없으면 전력제어 반도체(35)의 게이트 신호는 0볼트(V)가 되어 전력제어 반도체(35)의 파손을 막는다.The overcurrent detecting circuit 34 detects overcurrent flowing in the motor 25. That is, the overcurrent appears at both ends of the counter electromotive voltage detecting resistor 37 and the voltage is input to the overcurrent detecting circuit 34. The overcurrent detection circuit 34 is connected to the pulse oscillation circuit 32. Therefore, when a current of more than the reference value set in the circuit flows, the signal is compared and amplified to stop the pulse oscillation. If there is no pulse output, the gate signal of the power control semiconductor 35 becomes 0 volts (V) to prevent damage to the power control semiconductor 35.
상기한 바와 같이 모터(25)가 구동하게 되면 모터(25)의 회전수를 감지하게 되고, 모터(25)의 회전수가 소정 RPM에 도달하였을 때 공압식 엔진을 정지시키고 모터(25)를 구동시키게 된다.As described above, when the motor 25 is driven, the rotation speed of the motor 25 is sensed, and when the rotation speed of the motor 25 reaches a predetermined RPM, the pneumatic engine is stopped and the motor 25 is driven. .
이러한 모터(25)의 회전수는 회전감지센서(12)에 의하여 감지되며, 회전감지센서(12)는 제1 풀리(19) 혹은 제2 풀리(21)의 인접위치에 설치되어 모터(25)의 회 전수를 감지하는 근접센서이다.The rotation speed of the motor 25 is detected by the rotation sensor 12, the rotation sensor 12 is installed in the adjacent position of the first pulley 19 or the second pulley 21 to the motor 25 Proximity sensor to detect the number of revolutions.
회전감지센서(25)로부터 출력된 신호는 카운터 회로(13)로 인가되며, 카운터 회로(13)는 분당 회전수로 환산하여 표시한다.The signal output from the rotation sensor 25 is applied to the counter circuit 13, and the counter circuit 13 converts and displays the revolutions per minute.
그리고, 카운터 회로(13)는 상기 회전속도가 소정 RPM 이상이 되면, 제1 카운터 스위치(15)가 개방되어 전자변(6)을 닫게된다. 따라서, 공압식 엔진에 공급되는 공기가 차단됨으로써 공압식 엔진부(60)의 구동이 정지된다.In the counter circuit 13, when the rotational speed is greater than or equal to the predetermined RPM, the first counter switch 15 is opened to close the electromagnetic valve 6. Therefore, the air supplied to the pneumatic engine is shut off, so that the driving of the pneumatic engine unit 60 is stopped.
그리고, 제2 카운터 스위치(27)가 연결됨으로써 모터(25)가 구동되어 전기 엔진 모드로 구동가능하다.Then, by connecting the second counter switch 27, the motor 25 is driven to be driven in the electric engine mode.
또한, 상기 카운터 회로(13)는, 임의의 회전속도에 도달하면 제1 제2, 제3 변속 스위치(41,42,43)를 선택적으로 작동시킨다.In addition, the counter circuit 13 selectively activates the first, second and third shift switches 41, 42, 43 when a certain rotational speed is reached.
제1 변속 스위치(41)는 카운터 회로(13)에서 임의로 선택한 회전속도에 도달하면 스위치가 개방되고, 또한 제1 전자클러치(17)의 직류전압 24V를 차단하여 공압식 엔진부(60)와 변속기(18)의 연결상태를 해제한다.When the first shift switch 41 reaches the rotation speed arbitrarily selected by the counter circuit 13, the switch is opened and the DC voltage 24V of the first electromagnetic clutch 17 is cut off so that the pneumatic engine unit 60 and the transmission ( Disconnect the connection of 18).
제2 변속 스위치는(42) 변속기 기어의 가변을 위하여 동력을 차단하는 경우, 직류 24V를 차단하면 공압식 엔진부(60)와 변속기(18)사이의 연결상태가 해제된다.When the second shift switch 42 cuts off power for the change of the transmission gear, when the DC 24V is cut off, the connection state between the pneumatic engine unit 60 and the transmission 18 is released.
제3 변속 스위치(43)는 모터(25)가 구동하는 경우, 변속기(18) 가변을 위하여 제2 전자클러치(23)의 직류전원을 차단하여 모터(25)와 제2 풀리(21) 사이의 연결상태를 해제한다. When the motor 25 is driven, the third shift switch 43 cuts off the DC power supply of the second electromagnetic clutch 23 for the transmission 18 variable, so that the third shift switch 43 is disposed between the motor 25 and the second pulley 21. Release the connection.
한편, 상기 모터(25)와 제어부(300)에는 제1 및 제2 온도감지센서(71,70)가 장착됨으로써 적정 온도를 유지하도록 한다.On the other hand, the motor 25 and the control unit 300 is equipped with the first and second temperature sensor (71, 70) to maintain a proper temperature.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공압식 하이브리드 엔진의 작동상태를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the operating state of the pneumatic hybrid engine according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도5 를 참조하면, 상기 공압식 하이브리드 엔진을 장착한 차량을 출발시키는 경우, 시동용 키(Key)를 회전시키면, 전원부(7)로부터 전원이 공급되어 제어부(300)는 시스템을 초기화하며(S100), 각 부분의 초기상태를 점검하게 된다. 즉, 밧데리 전압을 확인하고, 기어를 확인하며, 악셀레이터의 영점을 확인한다. 또한, 타코미터, 제1 전자 클러치, 제2 전자 클러치, 에어밸브, 컴프레셔, 구동모터의 단선을 검사하게 된다(S110).2 to 5, when starting the vehicle equipped with the pneumatic hybrid engine, when the start key is rotated, power is supplied from the power supply unit 7 so that the control unit 300 initializes the system. (S100), the initial state of each part is checked. That is, check the battery voltage, check the gear, and check the zero point of the accelerator. In addition, disconnection of the tachometer, the first electromagnetic clutch, the second electromagnetic clutch, the air valve, the compressor, and the driving motor is checked (S110).
상기 점검 후, 정상여부를 확인하고(S120), 정상이 아닌 경우에는 에러상태를 계기판의 액정화면 혹은 부저를 통하여 표시하게 된다(S130).After the check, it is checked whether it is normal (S120), and if it is not normal, an error state is displayed through an LCD screen or a buzzer (S130).
그리고, 정상인 경우에는 엔진을 시동하게 된다(S140). 즉, 전원부(7)로부터 전원이 인가되어 제1 전자 클러치(17)를 연결시키며, 공기밸브(8)를 개방한다. 또한, 컴프레셔 컴프레셔 모터(1)에 전원이 인가되어, 컴프레셔 모터(1)가 구동하여 컴프레셔(2)가 작동함으로써 압축공기가 생성되며, 이러한 압축공기는 공기탱크(5)에 저장된다. 이때, 공기탱크(5) 내부의 압력이 소정압력 이상인 경우 압력스위치(4)가 오프상태가 됨으로써 전원부(7)로부터 인가되는 전원을 차단하게 된다. 따라서, 컴프레셔 모터(1)의 구동이 정지되어 컴프레셔(2)가 작동하지 않게 됨으로 공기가 공기탱크(5)의 내부에 더 이상 저장되지 않는다.In case of normal operation, the engine is started (S140). That is, power is applied from the power supply unit 7 to connect the first electromagnetic clutch 17 and open the air valve 8. In addition, power is applied to the compressor compressor motor 1, the compressor motor 1 is driven to operate the compressor 2 to generate compressed air, which is stored in the air tank (5). At this time, when the pressure inside the air tank 5 is greater than or equal to the predetermined pressure, the pressure switch 4 is turned off to cut off the power applied from the power supply unit 7. Therefore, the driving of the compressor motor 1 is stopped so that the compressor 2 is not operated so that air is no longer stored in the air tank 5.
상기 공기탱크(5)에 저장된 공기는 상기 전자변(6) 및 공기밸브(8)를 통하여 공압식 엔진부(60)로 공급되어 공압식 엔진부(60)를 작동시키게 된다. 따라서, 하이브리드 엔진은 공압식 엔진모드에서 작동함으로써 주행을 하게 된다(S150).The air stored in the air tank 5 is supplied to the pneumatic engine unit 60 through the electromagnetic valve 6 and the air valve 8 to operate the pneumatic engine unit 60. Therefore, the hybrid engine is driven by operating in the pneumatic engine mode (S150).
그리고, 상기 공기밸브(8)는 가속페달(11)에 연결됨으로써 가속페달(11)을 밟음에 따라 개폐각이 적절하게 조절되어 공압식 엔진부(60)에 유입되는 공기의 량 을 조절함으로써 엔진의 출력이 조절된다.In addition, the air valve 8 is connected to the accelerator pedal 11 so that the opening and closing angle is appropriately adjusted as the user presses the accelerator pedal 11 so as to adjust the amount of air flowing into the pneumatic engine unit 60. The output is regulated.
또한, 상기 공압식 엔진부(60)로부터 발생된 동력은 상기 제1 전자클러치 (17) 및 변속기(18)를 통하여 제1 풀리(19)로 전달되며, 제1 풀리(19)에서 밸트 (20)를 통하여 제2 풀리(21)로 전달된다. In addition, the power generated from the pneumatic engine unit 60 is transmitted to the first pulley 19 through the first electromagnetic clutch 17 and the transmission 18, the belt 20 in the first pulley 19. It is transmitted to the second pulley 21 through.
상기 제2 풀리(21)의 인접위치에는 제2 풀리(21)의 회전수를 감지하기 위한 회전감지센서(12)가 장착된다. 따라서, 상기 공압식 엔진부(60)의 출력이 점차로 증가하여 제2 풀리(21)의 회전수가 소정 RPM 이상으로 되는 경우 모터(25)가 구동함으로써 전기 엔진부 구동모드로 주행하게 된다. The rotational sensor 12 for detecting the rotational speed of the second pulley 21 is mounted at an adjacent position of the second pulley 21. Therefore, when the output of the pneumatic-type engine unit 60 gradually increases and the rotation speed of the second pulley 21 becomes more than a predetermined RPM, the motor 25 is driven to drive in the electric engine unit driving mode.
다른 실시예로써 제어부는 차량의 속도를 지속적으로 체크/기록하며(S160), 차량의 속도가 시속 21㎞ 이상 혹은 이하인지를 판단하게 된다(S170).In another embodiment, the controller continuously checks / records the speed of the vehicle (S160), and determines whether the speed of the vehicle is 21 km or more per hour or less (S170).
주행속도가 시속 21㎞ 미만이면 공압식 엔진부(60)에 의하여 계속적으로 주행을 하게 되며(S180), 주행속도가 시속 21㎞ 이상이면 전기 엔진부(200)에 의하여 주행하게 된다(S190).If the traveling speed is less than 21km per hour is continuously driven by the pneumatic engine unit (60) (S180), if the running speed is more than 21km per hour is driven by the electric engine unit 200 (S190).
주행 속도가 시속 21㎞ 이상인 경우, 제어부(300)는 전기신호를 카운터 회로(13)에 인가한다. 상기 카운터 회로(13)는 제1 및 제2 카운터 스위치(15,27)에 연결되어 상기 제1 및 제2 카운터 스위치(15,27)를 선택적으로 작동시킨다.When the traveling speed is 21 km or more per hour, the controller 300 applies an electric signal to the counter circuit 13. The counter circuit 13 is connected to the first and second counter switches 15 and 27 to selectively activate the first and second counter switches 15 and 27.
즉, 상기 모터(25)의 RPM수가 소정 RPM에 도달하거나 혹은 차량의 속도가 시속 21㎞ 이상이면, 상기 카운터 회로(13)는 상기 제1 카운터 스위치(15)를 오프상태로 하고 동시에 제2 카운터 스위치(27)를 온(ON) 상태로 연결한다.That is, when the RPM number of the motor 25 reaches a predetermined RPM or the speed of the vehicle is 21 km or more per hour, the counter circuit 13 turns off the first counter switch 15 and at the same time the second counter. Connect the switch 27 to the ON state.
따라서, 전자변(6)이 폐쇄됨으로써 공압식 엔진부(60)가 작동을 멈추게 되며, 동시에 펄스 발진회로(32)가 작동하게 된다. 펄스 발진회로(32)가 작동하게 되면, 전원은 전력반도체(35), 과전류검출저항(36), 역기전압 검출저항(37)을 통하여 모터(25)에 인가된다. 따라서, 상기 모터(25)가 회전하게 된다.Therefore, the pneumatic engine unit 60 is stopped by the electromagnetic valve 6 is closed, and the pulse oscillation circuit 32 is operated at the same time. When the pulse oscillation circuit 32 is operated, power is applied to the motor 25 through the power semiconductor 35, the overcurrent detection resistor 36, and the counter electromotive voltage detection resistor 37. Thus, the motor 25 is rotated.
이때, 상기 카운터 회로(13)는 제1 및 제2 변속 스위치(41,42)를 오프상태로 함으로써 상기 제1 전자클러치(17)의 연결상태를 해제하여 공압식 엔진부(60)와 변속기(18) 사이의 동력전달을 차단한다. 그리고, 제2 전자 클러치(23)를 연결시킨다. 결국, 상기 모터(25)로부터 발생한 동력은 제2 전자클러치(23), 제2 풀리(21), 밸트(20), 제1 풀리(19)를 통하여 변속기(18)로 전달됨으로써 하이브리드 엔진은 전기 엔진부(200)에 의하여 구동된다.At this time, the counter circuit 13 releases the connection state of the first electromagnetic clutch 17 by turning off the first and second shift switches 41 and 42 so that the pneumatic engine unit 60 and the transmission 18 Shut off power transmission between Then, the second electromagnetic clutch 23 is connected. As a result, the power generated from the motor 25 is transmitted to the transmission 18 through the second electromagnetic clutch 23, the second pulley 21, the belt 20, and the first pulley 19 so that the hybrid engine is electrically powered. It is driven by the engine unit 200.
그리고, 전기 엔진모드상태에서 가속하고자 하는 경우, 상기 가속페달(11)을 보다 깊게 밟게 되면, 가속페달(11)에 연결된 가변 저항기(26)의 저항값이 변화하게 되며, 이러한 저항값의 변화에 의하여 펄스 폭 설정회로(31)로부터 구형파가 폭넓게 출력된다. When the accelerator pedal 11 is pressed deeper, the resistance value of the variable resistor 26 connected to the accelerator pedal 11 is changed when the acceleration pedal 11 is to be accelerated in the electric engine mode. As a result, the square wave is widely output from the pulse width setting circuit 31.
따라서, 상기 모터(25)에 공급되는 전압이 증가함으로서 모터축의 회전수가 증가하여 동력이 증가하게 된다.Therefore, as the voltage supplied to the motor 25 increases, the rotation speed of the motor shaft increases, thereby increasing power.
그리고, 상기 제어부(300)는 차량의 주행중 기어와 악셀레이터를 감지하여 적정 속도를 선정하게 되며 선정된 속도에 맞추어 모터를 구동시킨다(S200). 이때, 제어부(300)의 온도를 감지하여 체크하게 되며, 과열여부를 확인하게 된다(S210).In addition, the controller 300 detects a gear and an accelerator while the vehicle is running, selects an appropriate speed, and drives the motor according to the selected speed (S200). At this time, the temperature of the controller 300 is sensed and checked, and it is checked whether or not it is overheated (S210).
제어부(300)는 과열여부를 판단하게 되며(S220), 정상이 아닌 경우에는 에러상태를 계기판의 액정화면 혹은 부저를 통하여 표시하게 된다(S230).The control unit 300 determines whether or not overheating (S220), if it is not normal to display the error state through the LCD screen or the buzzer (S230).
정상인 경우에는 모터(25)의 온도를 체크하며(S240), 제어부(300)는 정상여부를 판단하게 된다(S250). 정상이 아닌 경우에는 상기한 바와 같이 에러상태를 계기판의 액정화면 혹은 부저를 통하여 표시하게 된다(S260).If normal, the temperature of the motor 25 is checked (S240), and the controller 300 determines whether it is normal (S250). If not normal, as described above, the error state is displayed through the LCD screen or the buzzer (S260).
정상인 경우에는 계속적으로 주행을 하게 되며, 차량 속도가 시속 21㎞ 미만으로 내려가는 경우에는 다시 공압식 엔진부(60)를 작동하여 주행하게 된다.In the normal case, the vehicle continues to run. When the vehicle speed decreases below 21 km / h, the pneumatic engine unit 60 operates again.
주행을 마치고자 하는 경우에는, 전원을 오프상태로 함으로서 엔진의 구동을 멈추게 된다(S270).When the driving is to be finished, driving of the engine is stopped by turning off the power (S270).
상기에서는 전기모터 배합 공압식 엔진이 차량에 적용되는 경우에 의하여 설명하였지만, 상기 전기모터 배합 공압식 엔진은 선박 등에도 적용될 수 있음은 물론이다.In the above, the electric motor combination pneumatic engine has been described as being applied to a vehicle, but the electric motor combination pneumatic engine may be applied to a vessel or the like.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전기모터 배합 공압식 엔진은 큰 토르크가 필요한 경우에 공압식 엔진부를 작동시키고, 소정 RPM 이상에서는 전기엔진에 의하여 구동함으로써 화석연료를 사용하지 않아 공해발생의 문제점이 없다. As described above, the electric motor-combined pneumatic engine according to the present invention does not use fossil fuel by operating the pneumatic engine part when a large torque is required, and by driving the electric engine at a predetermined RPM or more, so there is no problem of pollution generation.
또한, 언덕길 등의 등판시에는 공압식 엔진과 전기모터와의 상호결합으로 주행함으로서 안전하고 월등한 등판능력을 가지는 장점이 있다.In addition, there is an advantage in having a safe and excellent climbing ability by running in the mutual coupling of a pneumatic engine and an electric motor when climbing hills and the like.
그리고, 상기 전기모터 배합 공압식 엔진은 차량 뿐만 아니라 선박 등에도 적용될 수 있는 장점이 있다.In addition, the electric motor compound pneumatic engine has an advantage that can be applied to not only a vehicle but also a ship.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구 범위와 고안의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and it is possible to carry out various modifications within the scope of the appended drawings and the detailed description of the appended claims. Naturally, it is within the scope of the present invention.
도1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기모터 배합 공압식 엔진을 개략적으로 보여주는 사시도.1 is a perspective view schematically showing an electric motor combination pneumatic engine according to a preferred embodiment of the present invention.
도2 는 도 1에 도시된 전기모터 배합 공압식 엔진의 공기공급부의 구조도.Figure 2 is a structural diagram of the air supply unit of the electric motor combination pneumatic engine shown in FIG.
도3 은 도 2에 도시된 전기모터 배합 공압식 엔진의 동력전달부의 다른 실시예를 보여주는 구조도.3 is a structural diagram showing another embodiment of the power transmission unit of the electric motor combination pneumatic engine shown in FIG.
도4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기모터 배합 공압식 엔진의 전자회로 계통도.4 is an electronic circuit diagram of an electric motor combination pneumatic engine according to a preferred embodiment of the present invention.
도5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기모터 배합 공압식 엔진의 작동 순서도.Figure 5 is a flow chart of the operation of the electric motor combination pneumatic engine according to a preferred embodiment of the present invention.
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