KR100923559B1

KR100923559B1 - 전기자동차용 압축기의 소음저감방법

Info

Publication number: KR100923559B1
Application number: KR1020030001120A
Authority: KR
Inventors: 이정훈; 오세원
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2009-10-27
Also published as: KR20040063631A

Abstract

본 발명은 전기자동차용 압축기의 소음저감방법에 관한 것으로서, 송풍기가 저단구동될 경우 압축기의 구동소음이 낮아지도록 압축기의 구동을 자동적으로 제어할 수 있는 전기자동차용 압축기의 소음저감방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전기자동차용 압축기의 소음저감방법은, 전기자동차용 공조장치의 초기화상태에서 각종 입력수단(90)으로부터 입력되는 신호를 제어유니트(80)가 읽어들여 연산하는 단계와; 상기 제어유니트의 출력신호에 따라 인버터(14)에 의해 압축기(10)를 구동하는 구동모터(12)에 구동전압이 인가됨으로써 설정 회전수로 압축기가 구동되어 통상적인 공조제어가 수행되는 단계와; 상기 제어유니트에 의해 송풍기(60)의 실제구동전압(Vb)과 송풍기의 소음제한구동전압(Vc)의 크기를 판단하는 단계와; 그리고, 상기 송풍기의 실제구동전압이 송풍기의 소음제한구동전압보다 낮은 경우 제어유니트의 출력신호에 따라 인버터에 의해 압축기를 구동하도록 제어되는 구동모터에 보상구동전압이 인가됨으로써 압축기 회전수가 보상치만큼 낮은 회전수로 보상되는 단계;를 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 송풍기의 실제구동전압이 송풍기의 소음제한구동전압보다 낮은 경우 전기자동차용 공조장치의 실내측 열교환기를 거친 조화공기가 전기자동차 실내로 유동하는 공기유로의 개도를 조절하는 온도조절도어(70)를 제어유니트의 출력신호에 따라 상기 개도가 증가되도록 보상제어하는 단계가 더 포함될 수 있다.

전기자동차, 히트펌프시스템, 공조, 공기조화, 압축기소음, 송풍기소음, 블로어소음, 회전수보상

Description

전기자동차용 압축기의 소음저감방법{METHOD FOR REDUCING NOISE OF COMPRESSOR FOR ELECTRIC VEHICLE}

도 1은 본 발명에 따른 소음저감방법을 수행하기 위한 공조장치를 나타내는 구성도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전기자동차용 압축기의 소음저감방법을 나타내는 흐름도이다.

도 3은 본 발명에 따른 전기자동차용 압축기의 소음저감방법에 의하여 나타나는 송풍기와 압축기의 소음관계를 나타내는 그래프이다.

도 4는 전기자동차용 압축기의 일반적인 제어장치를 나타내는 블록도이다.

도 5는 종래 전기자동차용 압축기의 소음저감방법에 의하여 나타나는 송풍기와 압축기의 소음관계를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 구동모터, 70 : 온도조절도어,

80 : 제어유니트, 90 : 입력수단,

Vb : 실제구동전압, Vc : 소음제한구동전압

본 발명은 전기자동차용 압축기의 소음저감방법에 관한 것으로서, 특히 구동모터를 동력원으로 함으로써 정숙주행이 가능한 전기자동차에 있어서 공조장치를 구성하는 송풍기의 저단구동동안 정숙주행을 유지하기 위해 압축기의 구동소음을 줄일 수 있는 전기자동차용 압축기의 소음저감방법에 관한 것이다.

전기자동차용 공조장치는 압축기가 내연기관을 동력원으로 하여 구동되지 않고 배터리에 의해 구동되는 모터를 동력원으로 하여 구동되고, 또한 내연기관의 배제로 인하여 냉각수가 순환하지 않기 때문에, 일반적인 자동차용 공조장치와는 그 구조가 다르다. 전기자동차용 공조장치는 냉매 유동방향의 변경에 따라 냉/난방 사이클을 전환할 수 있는 구조를 가지는데, 이러한 것을 소위 히트펌프 시스템이라 일컫는다.

일반적으로 전기자동차용 히트펌프 시스템은, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리(B)의 전원으로 구동모터(12)에 의해 구동되는 압축기(10)와, 상기 구동모터(12)의 회전을 제어유니트(미도시)의 전압출력신호에 따라 제어하는 인버터(14)와, 내부를 유동하는 냉매와 표면을 거치는 송풍공기를 서로 열교환시켜 조화공기를 자동차 실내로 공급하기 위한 실내측 열교환기(20)와, 자동차 실외에서 상기 인버터(14)에 의한 냉매의 유동경로 변경에 따라 냉매를 응축 또는 증발시키기 위한 실외측 열교환기(30)와, 그리고 압축기(10) 토출측에 개재되어 압축기(10)로부터 토출되는 냉매의 유동경로를 실내측 열교환기(20) 또는 실외측 열교환기(30)로 선택적으로 전환하는 선택적으로 전환하는 사방향밸브(40)를 포함 하여 이루어진다. 미설명부호 50은 팽창밸브, 60은 송풍기, 62는 송풍기 모터, 70은 온도조절도어를 각각 나타낸다.

상기한 바와 같은 전기자동차용 히트펌프 시스템에 있어서, 냉방사이클은 압축기(10)로부터 압축된 냉매가 실외측 열교환기(응축기)(30)를 거치면서 응축된 후 팽창밸브(50)를 거쳐 실내측 열교환기(증발기)(20)를 거치면서 송풍공기와의 열교환에 의해 증발되어 압축기(10)로 복귀한다는 점에서 기본적인 원리는 일반적인 공조장치에 있어서의 냉방사이클과 동일하다.

그러나, 전기자동차용 히트펌프 시스템에 있어서의 난방사이클은 냉각수를 열교환매체로 이용하지 않고 상기 냉매를 열교환매체로 그대로 이용한다는 점에서 일반적인 공조장치에 있어서의 난방사이클과 비교할 때 그 차이점이 크다. 즉, 전기자동차용 히트펌프 시스템에 있어서의 난방사이클을 살펴보면, 압축기(10)에 의한 냉매의 순환이 사방향밸브(40)의 유로변경동작에 의해 냉방사이클의 경우와는 역으로 이루어짐에 따라 실내측 열교환기(20) 및 실외측 열교환기(30)의 기능이 냉방사이클과는 반대로 수행된다. 따라서, 난방사이클의 경우에는 냉매가 실내측 열교환기(20)를 거치면서 송풍기(60)에 의해 송풍되는 송풍공기와의 열교환에 의해 응축되고, 실외측 열교환기(30)를 거치면서 증발된다. 따라서, 실내측 열교환기(20)의 표면을 거치는 송풍공기는 온도가 상승된 채 전기자동차의 실내로 토출됨으로써 전기자동차의 실내난방이 수행되는 것이다.

그런데, 전기자동차는 배터리의 전원에 의하여 구동되는 구동모터에 의해 주행하는 차량이기 때문에 내연기관에 의해 주행하는 차량에 비해 소음의 크기가 작 다. 따라서, 실내측 열교환기(20)쪽으로 공기를 송풍하는 송풍기(60)를 구동하기 위한 송풍기 모터(62)가 저단으로 구동될 경우에는 더욱 정숙한 주행이 도모되도록 소음원에 대한 관리가 이루어져야 한다. 그러나, 종래 전기자동차용 히트펌프 시스템에 있어서는 송풍기 모터(62)의 구동 단수에 대응하여 압축기 구동축의 회전속도가 자동적으로 변경되지는 않기 때문에, 송풍기(10)가 저단으로 회전구동될 경우 압축기(10)의 구동소음이 자동차 실내로 유입되어 정숙한 주행환경을 만들 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제는 도 5에 도시된 바와 같이 송풍기(60)가 저단(예컨대 소음제한구동전압(Vc))으로 구동될 경우 제한소음(Nc) 수준까지는 송풍기(10)에 의한 소음보다 압축기(10)에 의한 소음이 더 크기 때문에 발생하는 현상이다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 구동모터를 동력원으로 함으로써 정숙주행이 가능한 전기자동차에 있어서 공조장치(즉, 히트펌프 시스템)을 구성하는 송풍기의 저단구동동안 전기자동차의 정숙주행을 유지하기 위해 송풍기의 구동소음보다 압축기의 구동소음이 낮아지도록 압축기의 구동을 자동적으로 제어할 수 있는 전기자동차용 압축기의 소음저감방법의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기자동차용 압축기의 소음저감방법은, 전기자동차용 공조장치의 초기화상태에서 각종 입력수단으로부터 입력되는 신호를 제어유니트가 읽어들여 연산하는 단계와; 상기 제어유니트의 출력신호 에 따라 인버터에 의해 압축기를 구동하는 구동모터에 구동전압이 인가됨으로써 설정 회전수로 압축기가 구동되어 통상적인 공조제어가 수행되는 단계와; 상기 제어유니트에 의해 송풍기의 실제구동전압과 송풍기의 소음제한구동전압의 크기를 판단하는 단계와; 그리고, 상기 송풍기의 실제구동전압이 송풍기의 소음제한구동전압보다 낮은 경우 제어유니트의 출력신호에 따라 인버터에 의해 압축기를 구동하도록 제어되는 구동모터에 보상구동전압이 인가됨으로써 압축기 회전수가 보상치만큼 낮은 회전수로 보상되는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 송풍기의 실제구동전압이 송풍기의 소음제한구동전압보다 낮은 경우 전기자동차용 공조장치의 실내측 열교환기를 거친 조화공기가 전기자동차 실내로 유동하는 유로의 개도를 조절하는 온도조절도어를 제어유니트의 출력신호에 따라 상기 개도가 증가되도록 보상제어하는 단계가 더 포함될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 전기자동차용 압축기의 소음저감방법을 수행하기 위한 전기자동차용 공조장치(히트펌프 시스템)의 예가 도시되어 있으며, 도 4에 도시된 전기자동차용 공조장치와 대응하는 구성요소는 동일부호를 붙여 나타내고 여기서의 상세한 설명은 생략한다.

이 공조장치는 자동차 실내/외의 센서나 스위치와 같은 각종 입력수단(90)들, 예컨대 내/외기 온도감지센서, 일사량감지센서, 실내/외측 열교환기 온도감지센서, 공기압력센서 등으로부터 전기자동차 실내/외의 각종 정보가 제어유니트(80)에 입력되어 연산처리됨으로써 공조장치의 공조모드가 자동적으로 제어되도록 되어 있다. 여기서는 미도시되었으나 공조모드의 제어는 전기자동차 실내의 인스트루먼트 패널에 설치되는 조작부의 각종 버튼을 조작함으로써 수동으로도 수행될 수 있다.

이 전기자동차용 공조장치에 있어서 냉방사이클을 살펴보면, 압축기(10)는 배터리(B)의 전원으로 인버터(14)에 의해 제어되는 구동모터(12)에 의해 구동되며, 압축기(10)로부터 압축되어 토출되는 냉매는 사방향밸브(40)의 유로변경에 따라 실외측 열교환기(30)쪽으로 유동한다. 실외측 열교환기(30)는 응축기의 기능을 함으로써 냉매를 응축시키고, 실외측 열교환기(30)에 의해 응축된 냉매는 팽창밸브(50)을 거쳐 실내측 열교환기(20)쪽으로 유동한다. 실내측 열교환기(20) 내부를 냉매가 유동하는 과정에서 송풍기(60)에 의해 실내측 열교환기(20)의 표면을 거치도록 송풍되는 송풍공기와 상기 냉매가 서로 열교환됨으로써 송풍공기는 냉기로 바뀌어 실내로 토출됨으로써 전기자동차의 실내냉방이 수행되고, 냉매는 사방향밸브(40)를 거쳐 압축기(10)로 복귀한다. 상기 냉기의 유동과정에서 온도조절도어(70)는 공기유로의 개도를 조절하는 기능을 한다.

한편, 난방사이클을 살펴보면, 압축기(10)로부터 토출되는 냉매는 사방향밸브(40)의 유로변경에 따라 실내측 열교환기(20)쪽으로 유동한다. 냉매가 실내측 열 교환기(20)를 거치는 과정에서 송풍기(60)에 의한 송풍공기와 상기 냉매가 서로 열교환됨으로써 송풍공기는 온기로 바뀌어 전기자동차의 실내로 토출됨으로써 전기자동차의 실내난방이 수행되고, 냉매는 실내측 열교환기(20)에서 응축되어 팽창밸브(50)를 거쳐 실외측 열교환기(30)쪽으로 유동한다. 실외측 열교환기(30)를 냉매가 거치는 과정에서 증발되고, 이 냉매는 사방향밸브(40)를 거쳐 압축기(10)로 복귀한다.

상기한 바와 같은 냉/난방사이클에 있어서 제어유니트(80)는 입력수단(90)들의 입력신호를 받아 압축기(10)를 구동하기 위한 인버터(14), 송풍기(60)를 구동하기 위한 송풍기 모터(82), 송풍기(60)의 내/외기의 선택적 흡입을 위한 전환도어(미도시) 구동부, 유로변경을 위한 사방향밸브(40), 공기유로의 개도를 조절하기 위한 온도조절도어(70) 구동부에 대한 출력전압을 각각 피드백 제어함으로써, 내/외기유입, 풍량, 온도 및 풍향에 대한 각종 공조모드 및 압축기(10)의 구동을 제어하게 된다.

본 발명에 따르면, 일반적으로 제한소음(Nc) 수준까지는 송풍기(60)에 의한 소음보다 압축기(10)에 의한 소음이 더 크게 나타나는 송풍기(60)의 저단(예컨대 소음제한구동전압(Vc))구동동안에도 압축기(10)의 구동을 최적으로 제어하여 도 3에 도시된 바와 같이 송풍기 구동단수(V)에 관계없이 항상 송풍기(60)에 의한 소음보다 압축기(10)에 의한 소음이 더 낮게 나타나도록 할 수 있다.

본 발명의 이러한 특징을 도 2를 참조하면서 구체적으로 설명한다.

먼저 전기자동차의 시동을 켜면(S100) 공조장치가 초기화(S110)된다.

초기화 상태에서 제어유니트(100)는 각종 입력수단(90)으로부터 입력되는 신호를 입력받아(S120), 이를 읽어들여 공조제어를 위한 연산을 수행하며(S130), 그 결과 제어유니트(80)의 출력신호에 의해 통상적인 공조제어가 수행된다(S140).

이러한 통상적인 공조제어과정에서 제어유니트(80)의 연산수행결과 송풍기(60)의 실제구동전압(Vb)과 소음제한구동전압(Vc)을 비교판단(S200)하여 상기 실제구동전압(Vb)이 소음제한구동전압(Vc)보다 낮은 것으로 판단되면, 제어유니트(80)는 압축기 회전수를 보상하도록 인버터(14)를 제어한다(S210). 즉, 제어유니트(80)의 출력신호에 따라 인버터(14)에 의해 압축기(10)를 구동하도록 제어되는 구동모터(12)에 소정의 보상치만큼 낮은 보상구동전압이 인가됨으로써 압축기 회전수(We)가 보상치(C)만큼 낮은 회전수로 보상되는 것이다. 이와 같이 압축기 회전수(We)가 낮아지면 도 3에 도시된 바와 같이 송풍기 구동단수(V)가 저단인 소음제한구동전압(Vc)까지의 범위에 해당하는 제한소음(Nc) 수준까지도 송풍기(60)에 의한 소음보다 압축기(10)에 의한 소음이 더 낮거나 같게 나타나고, 송풍기 구동단수(V)가 더 높아지면 질수록 송풍기 소음보다 압축기 소음은 점차 더 낮아진다. 따라서, 송풍기(60)가 저단으로 구동될 경우 정숙한 실내분위기에 맞추어 압축기(10)의 구동소음이 줄어들므로 정숙주행을 도모할 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이 송풍기(60)가 저단으로 구동되고 압축기(10)의 회전수도 줄어들면 실내로 송풍되는 조화공기의 풍량도 따라서 감소할 우려가 있어 냉/난방 성능효율이 낮아질 우려가 있다. 이러한 점을 고려하여, 본 발명에서는 압축기 회전수가 보상제어된 경우, 온도조절도어에 의한 공기유로의 개도가 최대한 넓어지도 록 제어유니트(80)에 의해 보상제어된다(S220).

상기한 바와 같이 보상제어되어 수행되는 공조모드는 제어유니트(80)에 대한 입력신호의 변동이 없는 한 계속 유지된다(S230).

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전기자동차용 압축기의 소음저감방법에 있어서는, 송풍기(60)가 저속으로 구동될 경우에 대응하여 압축기(10)도 저속으로 구동됨으로써 송풍기(60)의 소음과 압축기(10)의 소음이 다같이 줄어들어 정숙한 실내 주행환경을 도모할 수 있다.

Claims

전기자동차용 공조장치의 초기화상태에서 각종 입력수단(90)으로부터 입력되는 신호를 제어유니트(80)가 읽어들여 연산하는 단계와;

상기 제어유니트의 출력신호에 따라 인버터(14)에 의해 압축기(10)를 구동하는 구동모터(12)에 구동전압이 인가됨으로써 설정 회전수로 압축기가 구동되어 통상적인 공조제어가 수행되는 단계와;

상기 제어유니트에 의해 송풍기(60)의 실제구동전압(Vb)과 송풍기의 소음제한구동전압(Vc)의 크기를 판단하는 단계와;

상기 송풍기의 실제구동전압이 송풍기의 소음제한구동전압보다 낮은 경우 제어유니트의 출력신호에 따라 인버터에 의해 압축기를 구동하도록 제어되는 구동모터에 보상구동전압이 인가됨으로써 압축기 회전수가 보상치만큼 낮은 회전수로 보상되는 단계와;

상기 송풍기의 실제구동전압이 송풍기의 소음제한구동전압보다 낮은 경우 전기자동차용 공조장치의 실내측 열교환기를 거친 조화공기가 전기자동차 실내로 유동하는 공기유로의 개도를 조절하는 온도조절도어(70)를 제어유니트의 출력신호에 따라 상기 개도가 증가되도록 보상제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 압축기의 소음저감방법.
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