KR20210155620A

KR20210155620A - 차량용 과급장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20210155620A
Application number: KR1020200073075A
Authority: KR
Inventors: 임승택
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2020-06-16
Filing date: 2020-06-16
Publication date: 2021-12-23
Also published as: US11384682B2; US11619163B2; US20210388756A1; US20220298959A1

Abstract

본 발명은 차량용 과급장치에 관한 것으로, 외기를 압축하는 제1압축부; 제1압축부와 개별적으로 외기를 압축하는 제2압축부; 제1압축부에서 압축된 외기의 경로를 선택적으로 차량의 동력원 또는 제2압축부로 전환하고, 제2압축부에서 압축된 외기를 선택적으로 동력원으로 안내하는 제1밸브모듈; 및 제1압축부 또는 외부에서 제2압축부로 유입되는 외기를 선택적으로 차단하는 제2밸브모듈;를 포함하는 것에 의하여, 요구되는 조건에 따라 과급 조건을 정확하게 제어할 수 있으며, 구조를 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

Description

차량용 과급장치 및 그 제어방법{SUPER CHARGER FOR VEHICLE AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

본 발명은 차량용 과급장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 요구되는 조건에 따라 과급 조건을 정확하게 제어할 수 있으며, 구조를 간소화할 수 있는 차량용 과급장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

차량에는 엔진으로 유입되는 흡기량을 증가시키기 위해, 다양한 방식의 과급장치가 구비될 수 있다. 이러한 과급장치는 디젤연료를 이용한 엔진은 물론, 가솔린을 이용하는 엔진에서도 다양하게 이용되고 있다.

일반적으로 과급장치는 임펠러를 포함하는 압축부, 임펠러를 구동시키기 위한 구동력을 제공하는 모터부, 및 모터부의 작동을 제어하는 인버터부를 포함한다.

한편, 과급장치를 통해 고유량을 얻기 위해서는 임펠러의 크기가 커져야 하는데, 임펠러의 사이즈가 증가하면 불가피하게 과급장치의 전체적 사이즈가 증가하는 문제점이 있다.

반면, 과급장치를 통해 고압축비를 얻기 위해서는 임펠러가 고속으로 회전할 수 있어야 하는데, 임펠러를 고속으로 회전시키기 위해서는 임펠러의 회전 관성을 줄일 수 있도록 임펠러의 사이즈가 작아져야 하므로, 고압축비 특성을 갖는 과급장치로는 고유량을 만족시키기 어려운 문제점이 있다.

이와 같이, 기존에는 하나의 과급장치로 고유량 및 고압축비를 모두 만족시키기 어려워, 불가피하게 복수개의 과급장치를 사용해야 함에 따라 설계자유도 및 공간활용성이 저하되고, 원가가 상승하는 문제점이 있다.

이에 따라, 최근에는 고유량 및 고압축비를 모두 만족시키면서 구조를 간소화하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 아직 미흡하여 이에 대한 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 실시예는 요구되는 조건에 따라 과급 조건을 정확하게 제어할 수 있으며, 구조를 간소화할 수 있는 차량용 과급장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명의 실시예는 요구되는 조건에 따라 저유량 과급, 고유량 과급, 고압축비 과급을 정확하게 제어할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 임펠러의 크기를 증가시키지 않고도 고유량 조건으로 과급을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 고압축비 조건으로 과급을 수행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 구조를 간소화하고 원가를 절감할 수 있으며, 임펠러의 고속 회전 한계를 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

실시예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 차량용 과급장치는, 외기를 압축하는 제1압축부; 제1압축부와 개별적으로 외기를 압축하는 제2압축부; 제1압축부에서 압축된 외기의 경로를 선택적으로 차량의 동력원 또는 제2압축부로 전환하고, 제2압축부에서 압축된 외기를 선택적으로 동력원으로 안내하는 제1밸브모듈; 및 제1압축부 또는 외부에서 제2압축부로 유입되는 외기를 선택적으로 차단하는 제2밸브모듈;를 포함한다.

이는, 요구되는 조건에 따라 과급 조건을 정확하게 제어할 수 있으며, 구조를 간소화하기 위함이다.

즉, 과급장치를 통해 고유량을 얻기 위해서는 임펠러의 크기가 커져야 하는데, 임펠러의 사이즈가 증가하면 불가피하게 과급장치의 전체적 사이즈가 증가하는 문제점이 있다. 반면, 과급장치를 통해 고압축비를 얻기 위해서는 임펠러가 고속으로 회전할 수 있어야 하는데, 임펠러를 고속으로 회전시키기 위해서는 임펠러의 회전 관성을 줄일 수 있도록 임펠러의 사이즈가 작아져야 하므로, 고압축비의 과급장치로는 고유량을 만족시키기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 기존에는 하나의 과급장치로 고유량 및 고압축비를 모두 만족시키기 어려워, 불가피하게 복수개의 과급장치를 사용해야 함에 따라 설계자유도 및 공간활용성이 저하되고, 원가가 상승하는 문제점이 있다.

하지만, 본 발명의 실시예는 하나의 과급장치에 개별적으로 외기를 압축하는 제1압축부 및 제2압축부를 마련하고, 동력원의 타겟 출력에 따라 제1압축부에서 압축된 외기가 선택적으로 차량의 동력원 또는 제2압축부로 전환되고, 제2압축부에서 압축된 외기가 선택적으로 동력원으로 안내되도록 하는 것에 의하여, 하나의 과급장치로 고유량 및 고압축비를 모두 만족시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 차량용 과급장치는, 제1압축부 및 제2압축부를 내부에 수용하는 하우징을 포함한다.

이와 같이, 단 하나의 하우징의 내부에 제1압축부 및 제2압축부가 모두 수용하는 것에 의하여, 구조 및 제작 공정을 간소화하고 원가를 절감할 수 있으며, 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 하우징은, 제1압축부에 외기를 공급하는 제1입구포트, 제1압축부에서 압축된 외기를 배출하는 제1출구포트, 제2압축부에 외기를 공급하는 제2입구포트, 및 제2압축부에서 압축된 외기를 배출하는 제2출구포트를 포함할 수 있다.

제1압축부 및 제2압축부는 외기를 압축 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있다.

일 예로, 제1압축부는, 제1구동원, 및 제1구동원에 의해 회전하며 외기를 압축하는 제1임펠러를 포함하고, 제2압축부는, 제2구동원, 및 제2구동원에 의해 회전하며 외기를 압축하는 제2임펠러를 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1구동원은, 제1스테이터, 및 제1스테이터와 전기적 상호 작용에 의해 회전하는 제1로터를 포함하고, 제2구동원은, 제2스테이터, 및 제2스테이터와 전기적 상호 작용에 의해 회전하는 제2로터를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 차량용 과급장치는, 하우징의 내부에 마련되며, 제1압축부 및 제2압축부의 작동을 제어하는 인버터부를 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시에는 단 하나의 인버터부를 공용으로 사용하여, 제1압축부 및 제2압축부의 작동을 제어하도록 하는 것에 의하여, 구조를 간소화하고 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

바람직하게, 제1압축부 및 제2압축부는 인버터부를 기준으로 인버터부의 양측에 대칭적으로 배치된다. 이와 같이, 인버터부의 양측에 대칭적으로 제1압축부 및 제2압축부를 마련하는 것에 의하여, 제1압축부와 인버터부의 연결 구조, 및 제2압축부와 인버터부의 연결 구조를 공용화(동일한 종류의 연결부재로 연결)할 수 있으며, 구조 및 조립 공정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예는, 제1밸브모듈과 제2밸브모듈을 마련하는 것에 의하여, 제1압축부에서 압축된 외기의 경로를 동력원 또는 제2압축부로 전환하고, 제2압축부에서 동력원으로 공급되는 외기의 공급 여부를 선택적으로 차단할 수 있으므로, 요구되는 조건(예를 들어, 동력원의 타겟 출력)에 따라 동력원으로 공급되는 외기의 유량 및 압축비를 가변시킬 수 있다.

일 예로, 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부 및 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량보다 낮으면, 제1압축부 및 제2압축부 중 어느 하나에서만 압축된 외기가 동력원으로 공급될 수 있다.

다른 일 예로, 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부 및 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량보다 높으면, 제1압축부 및 제2압축부에서 각각 압축된 외기(제1압축부에서 압축된 외기 및 제2압축부에서 압축된 외기)가 모두 동력원으로 공급될 수 있다.

또 다른 일 예로, 동력원에 공급되는 외기의 타겟 압축비가 제1압축부 및 제2압축부 중 어느 하나의 최대 압축비보다 높으면, 제1압축부에서 압축된 외기가 제2압축부에서 재압축된 후 동력원으로 공급될 수 있다.

제1밸브모듈은, 제1압축부에서 압축된 외기의 경로를 선택적으로 차량의 동력원 또는 제2압축부로 전환하면서, 제2압축부에서 압축된 외기를 선택적으로 동력원으로 안내할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.

일 예로, 제1밸브모듈은, 제1내부유로를 포함하는 제1밸브바디, 제1내부유로와 연통되며 제1출구포트에 연결되는 제1유로포트, 제1내부유로를 선택적으로 개폐하는 제1유로제어밸브; 제1내부유로와 연통되며 동력원에 연결되는 제2유로포트, 제2유로포트와 제1유로제어밸브의 사이에서 제1내부유로와 연통되고 제2출구포트에 연결되는 제3유로포트, 제3유로포트를 선택적으로 개폐하는 제2유로제어밸브, 제1내부유로와 연통되며 제2입구포트와 연결되는 제4유로포트, 및 제4유로포트를 선택적으로 개폐하는 제3유로제어밸브를 포함할 수 있다.

제2밸브모듈은, 제1압축부 또는 외부에서 제2압축부로 유입되는 외기를 선택적으로 차단할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.

일 예로, 제2밸브모듈은, 제2내부유로를 포함하는 제2밸브바디, 제2내부유로와 연통되며, 외기가 유입되는 제1포트, 제1포트를 선택적으로 개폐하는 제1밸브, 제2내부유로와 연통되며 제2입구포트에 연결되는 제2포트, 제2내부유로와 연통되며 제4유로포트에 연결되는 제3포트, 및 제3포트를 선택적으로 개폐하는 제2밸브를 포함할 수 있다.

일 예로, 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부 및 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량보다 낮으면, 제1유로제어밸브는 개방(open)되고, 제2유로제어밸브 및 제3유로제어밸브는 차단(close)된다.

다른 일 예로, 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부 및 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량보다 높으면, 제1유로제어밸브 및 제2유로제어밸브는 개방(open)되고, 제3유로제어밸브는 차단(close)되면서, 제1밸브는 개방되고, 제2밸브는 차단된다.

또 다른 일 예로, 동력원에 공급되는 외기의 타겟 압축비가 제1압축부 및 제2압축부 중 어느 하나의 최대 압축비보다 높으면, 제1유로제어밸브는 차단(close)되고, 제2유로제어밸브 및 제3유로제어밸브는 개방(open)되면서, 제1밸브는 차단되고, 제2밸브는 개방된다.

본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 외기를 압축하는 제1압축부; 제1압축부와 개별적으로 외기를 압축하는 제2압축부; 제1압축부에서 압축된 외기의 경로를 선택적으로 차량의 동력원 또는 제2압축부로 전환하고, 제2압축부에서 압축된 외기를 선택적으로 동력원으로 안내하는 제1밸브모듈; 및 제1압축부 또는 외부에서 제2압축부로 유입되는 외기를 선택적으로 차단하는 제2밸브모듈;을 포함하는 차량용 과급장치의 제어방법은, 동력원의 타겟 출력을 감지하는 감지단계; 타겟 출력에 대응하여 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량 및 타겟 압축비를 결정하는 결정단계; 제1압축부 또는 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량 및 최대 압축비를 타겟 유량 및 타겟 압축비와 비교하는 비교단계; 및 비교단계에서 산출된 결과에 기초하여 제1압축부 및 제2압축부 중 적어도 어느 하나의 작동을 제어하는 제어단계;를 포함한다.

바람직하게, 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부 및 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량보다 낮은 조건이면, 제어단계에서는 제1압축부에서 압축된 외기를 동력원으로 공급할 수 있다.

다른 일 예로, 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부 및 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량보다 높은 조건이면, 제어단계에서는 제1압축부 및 제2압축부에서 각각 압축된 외기가 모두 동력원으로 공급될 수 있다.

또 다른 일 예로, 동력원에 공급되는 외기의 타겟 압축비가 제1압축부 및 제2압축부 중 어느 하나의 최대 압축비보다 높은 조건이면, 제어단계에서는 제1압축부에서 압축된 외기가 제2압축부에서 재압축된 후 동력원으로 공급될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 요구되는 조건에 따라 과급 조건을 정확하게 제어할 수 있으며, 구조를 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따르면 요구되는 조건에 따라 저유량 과급, 고유량 과급, 고압축비 과급을 정확하게 제어하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 단 하나의 과급장치로 고유량 및 고압축비를 모두 만족시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 임펠러의 크기를 증가시키지 않고도 고유량 조건으로 과급을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 고압축비 조건으로 과급을 수행하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 구조를 간소화하고 원가를 절감할 수 있으며, 임펠러의 고속 회전 한계를 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 과급장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 과급장치로서, 저유량 과급시 외기의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 과급장치로서, 고유량 과급시 외기의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 과급장치로서, 고압축비 과급시 외기의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 과급장치의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 과급장치의 제어방법으로서, 동력원의 타겟 출력별 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술사상은 설명되는 일부 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술사상 범위 내에서라면, 실시예들간 그 구성요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성요소와 그 다른 구성요소 사이에 있는 또 다른 구성요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속'되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성요소가 두 개의 구성요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 과급장치(10)는, 외기를 압축하는 제1압축부(100); 제1압축부(100)와 개별적으로 외기를 압축하는 제2압축부(200); 제1압축부(100)에서 압축된 외기의 경로를 선택적으로 차량의 동력원(20) 또는 제2압축부(200)로 전환하고, 제2압축부(200)에서 압축된 외기를 선택적으로 동력원(20)으로 안내하는 제1밸브모듈(500); 및 제1압축부(100) 또는 외부에서 제2압축부(200)로 유입되는 외기를 선택적으로 차단하는 제2밸브모듈(600);을 포함한다.

참고로, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 과급장치(10)는 차량의 동력원(20)에 외기(예를 들어, 공기)를 과급하기 위해 사용될 수 있으며, 차량용 과급장치(10)가 적용되는 차량의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 차량용 과급장치(10)는 차량의 엔진에 외기를 과급하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 차량용 과급장치가 엔진이 아닌 다른 동력원(예를 들어, 연료전지 스택)에 외기를 과급하도록 구성하는 것도 가능하다.

제1압축부(100) 및 제2압축부(200)는 각각 개별적으로 외기를 압축할 수 있도록 마련된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 차량용 과급장치(10)는, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)를 내부에 수용하는 하우징(400)을 포함한다.

이와 같이, 단 하나의 하우징(400)의 내부에 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)가 모두 수용하는 것에 의하여, 구조 및 제작 공정을 간소화하고 원가를 절감할 수 있으며, 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

한편, 전술 및 도시한 본 발명의 실시예에서는, 단 하나의 하우징(400)의 내부에 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)가 모두 수용되는 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1압축부 및 제2압축부가 개별적으로 마련된 서로 다른 하우징의 내부에 각각 수용되도록 구성하는 것도 가능하다.

바람직하게, 하우징(400)은, 제1압축부(100)에 외기를 공급하는 제1입구포트(412), 제1압축부(100)에서 압축된 외기를 배출하는 제1출구포트(414), 제2압축부(200)에 외기를 공급하는 제2입구포트(422), 및 제2압축부(200)에서 압축된 외기를 배출하는 제2출구포트(424)를 포함할 수 있다.

제1입구포트(412), 제1출구포트(414), 제2입구포트(422), 제2출구포트(424)의 위치 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 제1입구포트(412), 제1출구포트(414), 제2입구포트(422), 제2출구포트(424)의 위치 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 도 1 기준으로, 하우징(400)의 좌측 단부에는 제1입구포트(412)가 형성되고, 하우징(400)의 좌측 상단부에는 제1출구포트(414)가 형성될 수 있고, 하우징(400)의 우측 단부에는 제2입구포트(422)가 형성되고, 하우징(400)의 우측 상단부에는 제2출구포트(424)가 형성될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 하우징의 하단부 또는 여타 다른 위치에 출구포트 또는 입구포트를 형성하는 것도 가능하다.

제1입구포트(412)에 유입된 외기는 제1압축부(100)를 통해 압축된 후 제1출구포트(414)를 통해 배출될 수 있고, 제2입구포트(422)에 유입된 외기는 제2압축부(200)를 통해 압축된 후 제2출구포트(424)를 통해 배출될 수 있다.

제1압축부(100)는 외기를 압축 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 제1압축부(100)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 제1압축부(100)는, 제1구동원(110), 및 제1구동원(110)에 의해 회전하며 외기를 압축하는 제1임펠러(120)를 포함할 수 있다.

제1구동원(110)은 제1임펠러(120)를 회전시키기 위한 구동력(회전력)을 제공하도록 마련되며, 제1구동원(110)의 종류 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

일 예로, 제1구동원(110)은, 제1스테이터(112), 및 제1스테이터(112)와 전기적 상호 작용에 의해 회전하는 제1로터(114)를 포함할 수 있다.

제1스테이터(112)는 하우징(400)의 내부에 수용되고, 제1로터(114)는 제1스테이터(112)의 내측에 일정 공극을 두고 회전 가능하게 마련되고, 제1로터(114)의 제1샤프트(미도시)는 제1임펠러(120)와 결합된다.

제1스테이터(112)에는 제1로터(114)와 전기적 상호 작용을 유발하기 위한 제1코일(미도시)이 권선되고, 제1코일에 전원이 인가됨에 따른 제1스테이터(112)와 제1로터(114) 간의 전기적 상호 작용에 의해 제1로터(114)가 회전한다.

제1임펠러(120)는 제1구동원(110)에 의해 회전하며, 제1입구포트(412)로 유입된 외기를 압축하도록 마련된다.

제1임펠러(120)의 종류, 구조 및 사이즈는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 제1임펠러(120)의 종류, 구조 및 사이즈에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

제2압축부(200)는 외기를 압축 가능한 다양한 구조로 제공될 수 있으며, 제2압축부(200)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 제2압축부(200)는, 제2구동원(210), 및 제2구동원(210)에 의해 회전하며 외기를 압축하는 제2임펠러(220)를 포함할 수 있다.

제2구동원(210)은 제2임펠러(220)를 회전시키기 위한 구동력(회전력)을 제공하도록 마련되며, 제2구동원(210)의 종류 및 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

일 예로, 제2구동원(210)은, 제2스테이터(212), 및 제2스테이터(212)와 전기적 상호 작용에 의해 회전하는 제2로터(214)를 포함할 수 있다.

제2스테이터(212)는 하우징(400)의 내부에 수용되고, 제2로터(214)는 제2스테이터(212)의 내측에 일정 공극을 두고 회전 가능하게 마련되고, 제2로터(214)의 제2샤프트(미도시)는 제2임펠러(220)와 결합된다.

제2스테이터(212)에는 제2로터(214)와 전기적 상호 작용을 유발하기 위한 제2코일(미도시)이 권선되고, 제2코일에 전원이 인가됨에 따른 제2스테이터(212)와 제2로터(214) 간의 전기적 상호 작용에 의해 제2로터(214)가 회전한다.

제2임펠러(220)는 제2구동원(210)에 의해 회전하며, 제2입구포트(422)로 유입된 외기를 압축하도록 마련된다.

제2임펠러(220)의 종류, 구조 및 사이즈는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 제2임펠러(220)의 종류, 구조 및 사이즈에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 차량용 과급장치(10)는, 하우징(400)의 내부에 마련되며, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)의 작동을 제어하는 인버터부(300)를 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시에는 단 하나의 인버터부(300)를 공용으로 사용하여, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)의 작동을 제어하도록 하는 것에 의하여, 구조를 간소화하고 설계자유도 및 공간활용성을 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

인버터부(300)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리 및/또는 스토리지에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치를 포함할 수 있다. 메모리 및 스토리지는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.

바람직하게, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)는 인버터부(300)를 기준으로 인버터부(300)의 양측에 대칭적으로 배치된다. 이와 같이, 인버터부(300)의 양측에 대칭적으로 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)를 마련하는 것에 의하여, 제1압축부(100)와 인버터부(300)의 연결 구조, 및 제2압축부(200)와 인버터부(300)의 연결 구조를 공용화(동일한 종류의 연결부재로 연결)할 수 있으며, 구조 및 조립 공정을 간소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

제1밸브모듈(500)은, 제1압축부(100)에서 압축된 외기의 경로를 선택적으로 차량의 동력원(20) 또는 제2압축부(200)로 전환하고, 제2압축부(200)에서 압축된 외기는 선택적으로 동력원(20)으로 안내하도록 마련된다.

또한, 제2밸브모듈(600)은, 제1압축부(100) 또는 외부에서 제2압축부(200)로 유입되는 외기를 선택적으로 차단하도록 마련된다.

이와 같이, 제1밸브모듈(500)과 제2밸브모듈(600)을 마련하는 것에 의하여, 제1압축부(100)에서 압축된 외기의 경로를 동력원(20) 또는 제2압축부(200)로 전환하고, 제2압축부(200)에서 동력원(20)으로 공급되는 외기의 공급 여부를 선택적으로 차단할 수 있으므로, 요구되는 조건(예를 들어, 동력원(20)의 타겟 출력)에 따라 동력원(20)으로 공급되는 외기의 유량 및 압축비를 가변시킬 수 있다.

일 예로, 저유량 과급 조건(동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 어느 하나의 최대 유량보다 낮은 조건)에서는, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 어느 하나에서만 압축된 외기가 동력원(20)으로 공급될 수 있다.

다른 일 예로, 고유량 과급 조건(동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 어느 하나의 최대 유량보다 높은 조건)에서는, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)에서 각각 압축된 외기(제1압축부(100)에서 압축된 외기 및 제2압축부(200)에서 압축된 외기)가 모두 동력원(20)으로 공급될 수 있다.

또 다른 일 예로, 고압축비 과급 조건(동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 압축비가 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 어느 하나의 최대 압축비보다 높은 조건)에서는, 제1압축부(100)에서 압축된 외기가 제2압축부(200)에서 재압축된 후 동력원(20)으로 공급될 수 있다.

여기서, 동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량이라 함은, 동력원(20)의 타겟 출력(목표 출력)에 대응하여 결정되는 외기의 과급 유량(동력원으로 공급되는 외기의 유량)으로 이해될 수 있다. 또한, 동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 압축비라 함은, 동력원(20)의 타겟 출력(목표 출력)에 대응하여 결정되는 외기의 과급 압축비(동력원으로 공급되는 외기의 압축 정도)로 이해될 수 있다.

제1밸브모듈(500)은, 제1압축부(100)에서 압축된 외기의 경로를 선택적으로 차량의 동력원(20) 또는 제2압축부(200)로 전환하면서, 제2압축부(200)에서 압축된 외기를 선택적으로 동력원(20)으로 안내할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 제1밸브모듈(500)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 제1밸브모듈(500)은, 제1내부유로(510a)를 포함하는 제1밸브바디(510), 제1내부유로(510a)와 연통되며 제1출구포트(414)에 연결되는 제1유로포트(512), 제1내부유로(510a)를 선택적으로 개폐하는 제1유로제어밸브(522); 제1내부유로(510a)와 연통되며 동력원(20)에 연결되는 제2유로포트(514), 제2유로포트(514)와 제1유로제어밸브(522)의 사이에서 제1내부유로(510a)와 연통되고 제2출구포트(424)에 연결되는 제3유로포트(516), 제3유로포트(516)를 선택적으로 개폐하는 제2유로제어밸브(524), 제1내부유로(510a)와 연통되며 제2입구포트(422)와 연결되는 제4유로포트(518), 및 제4유로포트(518)를 선택적으로 개폐하는 제3유로제어밸브(526)를 포함할 수 있다.

제1밸브바디(510)는 내부에 제1내부유로(510a)를 갖는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 제1밸브바디(510)의 형상 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1밸브바디(510)는 내부에 제1내부유로(510a)를 갖는 관형(tubular)으로 형성될 수 있다.

제1유로포트(512)는 제1내부유로(510a)와 연통되게 제1밸브바디(510)의 일측에 형성될 수 있으며, 제1유로포트(512)와 제1출구포트(414)는 제1연결라인(미도시)을 통해 연결될 수 있다.

제1유로포트(512)의 위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 제1유로포트(512)는 제1내부유로(510a)와 연통되게 제1밸브바디(510)의 좌측 하단부(도 1 기준)에 형성될 수 있다.

제1유로제어밸브(522)는 제1내부유로(510a)를 선택적으로 개폐하도록 마련된다. 여기서, 제1유로제어밸브(522)가 제1내부유로(510a)를 선택적으로 개폐한다 함은, 제1내부유로(510a)를 완전히 차단 또는 완전히 개방시키거나 개도(valve opening angle)를 조절(개방된 정도를 조절)할 수 있는 것으로 정의된다.

제1유로제어밸브(522)로서는 제1내부유로(510a)를 선택적으로 개폐할 수 있는 다양한 밸브가 사용될 수 있으며, 제1유로제어밸브(522)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1유로제어밸브(522)는 회전축(미도시)을 중심으로 회전하며 제1내부유로(510a)를 선택적으로 개폐할 수 있다.

제2유로포트(514)는 제1내부유로(510a)와 연통되게 제1밸브바디(510)의 다른 일측에 형성될 수 있으며, 제2유로포트(514)와 동력원(20)은 제2연결라인(미도시)을 통해 연결될 수 있다.

제2유로포트(514)의 위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 제2유로포트(514)는 제1내부유로(510a)와 연통되게 제1밸브바디(510)의 상단부(도 1 기준)에 형성될 수 있다.

제3유로포트(516)는 제1내부유로(510a)와 연통되게 제1밸브바디(510)의 다른 일측에 형성될 수 있으며, 제3유로포트(516)와 제2출구포트(424)는 제3연결라인(미도시)을 통해 연결될 수 있다.

제3유로포트(516)의 위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 제3유로포트(516)는 제1내부유로(510a)와 연통되게 제1밸브바디(510)의 우측 상단부(도 1 기준)에 형성될 수 있다.

제2유로제어밸브(524)는 제3유로포트(516)를 선택적으로 개폐하도록 마련된다. 여기서, 제2유로제어밸브(524)가 제3유로포트(516)를 선택적으로 개폐한다 함은, 제3유로포트(516)를 완전히 차단 또는 완전히 개방시키거나 개도량을 조절(개방된 정도를 조절)할 수 있는 것으로 정의된다.

제2유로제어밸브(524)로서는 제3유로포트(516)를 선택적으로 개폐할 수 있는 다양한 밸브가 사용될 수 있으며, 제2유로제어밸브(524)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제2유로제어밸브(524)는 회전축(미도시)을 중심으로 회전하며 제3유로포트(516)를 선택적으로 개폐할 수 있다.

제4유로포트(518)는 제1내부유로(510a)와 연통되게 제1밸브바디(510)의 다른 일측에 형성될 수 있으며, 제4유로포트(518)는 제4연결라인(미도시)을 통해 제2밸브모듈(600)을 거쳐 제2입구포트(422)와 연결될 수 있다.

제4유로포트(518)의 위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 제4유로포트(518)는 제1내부유로(510a)와 연통되게 제1밸브바디(510)의 우측 하단부(도 1 기준)에 형성될 수 있다.

제3유로제어밸브(526)는 제4유로포트(518)를 선택적으로 개폐하도록 마련된다. 여기서, 제3유로제어밸브(526)가 제4유로포트(518)를 선택적으로 개폐한다 함은, 제4유로포트(518)를 완전히 차단 또는 완전히 개방시키거나 개도량을 조절(개방된 정도를 조절)할 수 있는 것으로 정의된다.

제3유로제어밸브(526)로서는 제4유로포트(518)를 선택적으로 개폐할 수 있는 다양한 밸브가 사용될 수 있으며, 제3유로제어밸브(526)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제3유로제어밸브(526)는 회전축(미도시)을 중심으로 회전하며 제4유로포트(518)를 선택적으로 개폐할 수 있다.

제1유로제어밸브(522)가 개방(open)되고, 제2유로제어밸브(524) 및 제3유로제어밸브(526)가 차단(close)되면, 제1압축부(100)에서 과급된 외기는 동력원(20)으로 공급될 수 있다.

반면, 제1유로제어밸브(522)가 차단(close)되고, 제3유로제어밸브(526)가 개방(open)되면, 제1압축부(100)에서 과급된 외기는 제2밸브모듈(600)을 거쳐 제2압축부(200)로 공급될 수 있다.

또한, 제2유로제어밸브(524)가 개방(open)되면, 제2압축부(200)에서 과급된 외기는 동력원(20)으로 공급될 수 있다. 아울러, 제2유로제어밸브(524)가 개방된 상태에서, 제1유로제어밸브(522) 및 제3유로제어밸브(526)는 개방되거나 차단될 수 있다.

제2밸브모듈(600)은, 제1압축부(100) 또는 외부에서 제2압축부(200)로 유입되는 외기를 선택적으로 차단할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 제2밸브모듈(600)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

일 예로, 제2밸브모듈(600)은, 제2내부유로(610a)를 포함하는 제2밸브바디(610), 제2내부유로(610a)와 연통되며, 외기가 유입되는 제1포트(612), 제1포트(612)를 선택적으로 개폐하는 제1밸브(622), 제2내부유로(610a)와 연통되며 제2입구포트(422)에 연결되는 제2포트(614), 제2내부유로(610a)와 연통되며 제4유로포트(518)에 연결되는 제3포트(616), 및 제3포트(616)를 선택적으로 개폐하는 제2밸브(624)를 포함할 수 있다.

제2밸브바디(610)는 내부에 제2내부유로(610a)를 갖는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 제2밸브바디(610)의 형상 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제2밸브바디(610)는 내부에 제2내부유로(610a)를 갖는 관형(tubular)(예를 들어, T자형 관)으로 형성될 수 있다.

제1포트(612)는 제2내부유로(610a)와 연통되게 제2밸브바디(610)의 일측에 형성될 수 있으며, 제1포트(612)에는 외부로부터 외기가 유입될 수 있다.

제1포트(612)의 위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 제1포트(612)는 제2밸브바디(610)의 우측 단부(도 1 기준)에 형성될 수 있다.

제1밸브(622)는 제1포트(612)를 선택적으로 개폐하도록 마련된다. 여기서, 제1밸브(622)가 제1포트(612)를 선택적으로 개폐한다 함은, 제1포트(612)를 완전히 차단 또는 완전히 개방시키거나 개도량을 조절(개방된 정도를 조절)할 수 있는 것으로 정의된다.

제1밸브(622)로서는 제1포트(612)를 선택적으로 개폐할 수 있는 다양한 밸브가 사용될 수 있으며, 제1밸브(622)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제1밸브(622)는 회전축(미도시)을 중심으로 회전하며 제1포트(612)를 선택적으로 개폐할 수 있다.

제2포트(614)는 제2내부유로(610a)와 연통되게 제2밸브바디(610)의 다른 일측에 형성될 수 있으며, 제2포트(614)와 제2입구포트(422)는 연결라인(미도시)을 통해 연결될 수 있다.

제2포트(614)의 위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 제2포트(614)는 제2내부유로(610a)와 연통되게 제2밸브바디(610)의 좌측 단부(도 1 기준)에 형성될 수 있다.

제3포트(616)는 제2내부유로(610a)와 연통되게 제2밸브바디(610)의 다른 일측에 형성될 수 있으며, 제3포트(616)와 제4유로포트(518)는 제4연결라인(미도시)을 통해 연결될 수 있다.

제3포트(616)의 위치는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 제3포트(616)는 제2내부유로(610a)와 연통되게 제2밸브바디(610)의 상단부(도 1 기준)에 형성될 수 있다.

제2밸브(624)는 제3포트(616)를 선택적으로 개폐하도록 마련된다. 여기서, 제2밸브(624)가 제3포트(616)를 선택적으로 개폐한다 함은, 제3포트(616)를 완전히 차단 또는 완전히 개방시키거나 개도량을 조절(개방된 정도를 조절)할 수 있는 것으로 정의된다.

제2밸브(624)로서는 제3포트(616)를 선택적으로 개폐할 수 있는 다양한 밸브가 사용될 수 있으며, 제2밸브(624)의 종류 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제2밸브(624)는 회전축(미도시)을 중심으로 회전하며 제3포트(616)를 선택적으로 개폐할 수 있다.

제1밸브(622)가 개방(open)되고, 제2밸브(624)가 차단(close)되면, 외기가 제2압축부(200)로 공급될 수 있다.

반면, 제1밸브(622)가 차단(close)되고, 제2밸브(624)가 개방(open)되면, 제1압축부(100)에서 과급된 외기가 제2압축부(200)로 공급될 수 있다.

이와 같은 구조에 의하여, 요구되는 조건(예를 들어, 동력원(20)의 타겟 출력)에 따라 동력원(20)으로 공급되는 외기의 유량 및 압축비를 선택적으로 가변할 수 있다.

일 예로, 도 2를 참조하면, 저유량 과급 조건(동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 어느 하나의 최대 유량보다 낮은 조건)에서는, 제1유로제어밸브(522)를 개방(open)하고, 제2유로제어밸브(524) 및 제3유로제어밸브(526)는 차단(close)함으로써, 제1압축부(100)에서 압축된 외기만이 동력원(20)으로 공급될 수 있다.

다른 일 예로, 도 3을 참조하면, 고유량 과급 조건(동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 어느 하나의 최대 유량보다 높은 조건)에서는, 제1유로제어밸브(522) 및 제2유로제어밸브(524)는 개방(open)하고, 제3유로제어밸브(526)는 차단(close)하면서, 제1밸브(622)는 개방하고, 제2밸브(624)는 차단함으로써, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)에서 각각 압축된 외기(제1압축부(100)에서 압축된 외기 및 제2압축부(200)에서 압축된 외기)가 모두 동력원(20)으로 공급될 수 있다.

또 다른 일 예로, 도 4를 참조하면, 고압축비 과급 조건(동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 압축비가 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 어느 하나의 최대 압축비보다 높은 조건)에서는, 제1유로제어밸브(522)는 차단(close)하고, 제2유로제어밸브(524) 및 제3유로제어밸브(526)는 개방(open)하면서, 제1밸브(622)는 차단하고, 제2밸브(624)는 개방함으로써, 제1압축부(100)에서 압축된 외기는 제2압축부(200)로 안내되어 재압축(2차적으로 압축)된 후 동력원(20)으로 공급될 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 과급장치(10)의 제어방법을 설명하기 위한 블록도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 과급장치(10)의 제어방법으로서, 동력원(20)의 타겟 출력별 제어방법을 설명하기 위한 블록도이다.

아울러, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당 부분에 대해서는 동일 또는 동일 상당한 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 다른 분야에 따르면, 외기를 압축하는 제1압축부(100); 제1압축부(100)와 개별적으로 외기를 압축하는 제2압축부(200); 제1압축부(100)에서 압축된 외기의 경로를 선택적으로 차량의 동력원(20) 또는 제2압축부(200)로 전환하고, 제2압축부(200)에서 압축된 외기를 선택적으로 동력원(20)으로 안내하는 제1밸브모듈(500); 및 제1압축부(100) 또는 외부에서 제2압축부(200)로 유입되는 외기를 선택적으로 차단하는 제2밸브모듈(600);을 포함하는 차량용 과급장치(10)의 제어방법은, 동력원(20)의 타겟 출력을 감지하는 감지단계; 타겟 출력에 대응하여 동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량 및 타겟 압축비를 결정하는 결정단계; 제1압축부(100) 또는 제2압축부(200) 중 어느 하나의 최대 유량 및 최대 압축비를 타겟 유량 및 타겟 압축비와 비교하는 비교단계; 및 비교단계에서 산출된 결과에 기초하여 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 적어도 어느 하나의 작동을 제어하는 제어단계;를 포함한다.

단계 1:

먼저, 동력원(20)의 타겟 출력을 감지한다.(S10)

감지단계(S10)에서는 각종 센서 및 스위치 등으로부터 동력원(20) 제어유닛(ECU 또는 FCU)에 수신되는 신호를 통해 동력원(20)(엔진 또는 연료전지 스택)의 타겟 출력을 감지할 수 있다.

단계 2:

다음, 타겟 출력에 대응하여 동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량 및 타겟 압축비를 결정한다.(S20)

결정단계(S20)에서는 동력원(20)의 타겟 출력에 대응하여 동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량 및 타겟 압축비를 각각 결정한다.

바람직하게, 타겟 유량과 타겟 압축비는 타겟 출력별로 룩업테이블(Lookup Table)에 미리 저장될 수 있으며, 룩업테이블에 미리 저장된 정보를 이용하여 타겟 출력별 타겟 유량과 타겟 압축비를 빠르게 결정할 수 있다.

그리고, 룩업테이블에 미리 저장되지 않는 정보(타겟 출력별 타겟 유량과 타겟 압축비)는, 미리 저장된 인접한 정보에서의 오차를 이용한 보간법(interpolation)으로 산출될 수 있다.

단계 3:

다음, 제1압축부(100) 또는 제2압축부(200) 중 어느 하나의 최대 유량 및 최대 압축비를 타겟 유량 및 타겟 압축비와 비교한다.(S30)

예를 들어, 비교단계(S30)에서는 제1압축부(100)에 의해 발휘될 수 있는 최대 유량 및 최대 압축비를 타겟 유량 및 타겟 압축비와 비교할 수 있다.

여기서, 타겟 유량이라 함은, 동력원(20)의 타겟 출력(목표 출력)에 대응하여 결정되는 외기의 과급 유량(동력원(20)으로 공급되는 외기의 유량)으로 이해될 수 있다. 또한, 타겟 압축비라 함은, 동력원(20)의 타겟 출력(목표 출력)에 대응하여 결정되는 외기의 과급 압축비(동력원(20)으로 공급되는 외기의 압축 정도)로 이해될 수 있다.

단계 4:

다음, 비교단계에서 산출된 결과에 기초하여 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 적어도 어느 하나의 작동을 제어한다.(S40)

제어단계(S40)에서는 비교단계에서 산출된 결과(최대 유량과 타겟 유량을 비교한 결과, 및 최대 압축비와 타겟 압축비를 비교한 결과)에 기초하여, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 적어도 어느 하나의 작동을 제어할 수 있다.

일 예로, 도 2를 참조하면, 동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 어느 하나의 최대 유량보다 낮은 조건(저유량 과급 조건)이면, 제어단계(S40)에서는 제1압축부(100)에서 압축된 외기를 동력원(20)으로 공급할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 저유량 과급 조건이면, 제어단계에서는 제2압축부에서 압축된 외기를 동력원으로 공급하는 것도 가능하다.

다른 일 예로, 도 3을 참조하면, 동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량이 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 어느 하나의 최대 유량보다 높은 조건(고유량 과급 조건)이면, 제어단계(S40)에서는 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)에서 각각 압축된 외기(제1압축부(100)에서 압축된 외기 및 제2압축부(200)에서 압축된 외기)가 모두 동력원(20)으로 공급될 수 있다.

또 다른 일 예로, 도 4를 참조하면, 동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 압축비가 제1압축부(100) 및 제2압축부(200) 중 어느 하나의 최대 압축비보다 높은 조건(고압축비 과급 조건)이면, 제어단계(S40)에서는 제1압축부(100)에서 압축된 외기가 제2압축부(200)에서 재압축된 후 동력원(20)으로 공급될 수 있다.

보다 구체적으로, 도 6을 참조하면, 저유량 과급시 제어방법(LQ)은, 동력원(20)의 타겟 출력을 감지하는 감지단계(S110); 타겟 출력에 대응하여 동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량 및 타겟 압축비를 결정하는 결정단계(S120); 제1압축부(100)(또는 제2압축부)의 최대 유량과 타겟 유량을 비교하는 단계(S130); 타겟 유량이 최대 유량보다 작으면, 제1압축부(100)(또는 제2압축부)의 최대 압축비와 타겟 압축비를 비교하는 단계(S140); 타겟 압축비가 최대 압축비보다 작으면, 제1밸브모듈(500) 및 제2밸브모듈(600)을 제어(제1유로제어밸브(522) 개방, 제2유로제어밸브(524) 및 제3유로제어밸브(526) 차단, 제1밸브(622) 및 제2밸브(624) 차단)하는 단계(S150); 제1압축부(100)(또는 제2압축부)를 작동하는 단계(S160); 제1압축부(100)의 작동에 따른 실제 유량(동력원(20)에 공급되는 외기의 실제 유량) 및 실제 압축비(동력원(20)에 공급되는 외기의 실제 압축비)가 타겟 유량 및 타겟 압축비에 도달했는지 여부를 판별하는 단계(S170); 타겟 유량 및 타겟 압축비를 실제 유량 및 실제 압축비와 비교하는 단계(S180); 타겟 유량 및 타겟 압축비가 실제 유량 및 실제 압축비보다 높으면, 제1압축부(100)의 RPM(회전수)을 제어(제1구동원(110)의 RPM 상승)하고, 제1밸브모듈(500)을 제어(제1유로제어밸브(522) 개도 조정)하는 단계(S192); 및 타겟 유량 및 타겟 압축비가 실제 유량 및 실제 압축비보다 낮으면, 제1압축부(100)의 RPM을 제어(제1구동원(110)의 RPM 하강)하고, 제1밸브모듈(500)을 제어(제1유로제어밸브(522) 개도 조정)하는 단계(S194);를 포함할 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 고유량 과급시 제어방법(HQ)은, 동력원(20)의 타겟 출력을 감지하는 감지단계(S210); 타겟 출력에 대응하여 동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량 및 타겟 압축비를 결정하는 결정단계(S220); 제1압축부(100)(또는 제2압축부)의 최대 유량과 타겟 유량을 비교하는 단계(S230); 타겟 유량이 최대 유량보다 높으면, 제1밸브모듈(500) 및 제2밸브모듈(600)을 제어(제1유로제어밸브(522) 및 제2유로제어밸브(524) 개방, 제3유로제어밸브(526) 차단, 제1밸브(622) 차단, 제2밸브(624) 개방)하는 단계(S240); 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)를 작동하는 단계(S250); 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)의 작동에 따른 실제 유량(동력원(20)에 공급되는 외기의 실제 유량) 및 실제 압축비(동력원(20)에 공급되는 외기의 실제 압축비)가 타겟 유량 및 타겟 압축비에 도달했는지 여부를 판별하는 단계(S260); 타겟 유량 및 타겟 압축비를 실제 유량 및 실제 압축비와 비교하는 단계(S270); 타겟 유량 및 타겟 압축비가 실제 유량 및 실제 압축비보다 낮으면, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)의 RPM을 제어(제1구동원(110) 및 제2구동원(210)의 RPM 하강)하고, 제1밸브모듈(500)을 제어(제1유로제어밸브(522) 및 제2유로제어밸브(524) 개도 조정)하는 단계(S282); 및 타겟 유량 및 타겟 압축비가 실제 유량 및 실제 압축비보다 높으면, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)의 RPM을 제어(제1구동원(110) 및 제2구동원(210)의 RPM 상승)하고, 제1밸브모듈(500)을 제어(제1유로제어밸브(522) 및 제2유로제어밸브(524) 개도 조정)하는 단계(S284);를 포함할 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 고압축비 과급시 제어방법(HC)은, 동력원(20)의 타겟 출력을 감지하는 감지단계(S310); 타겟 출력에 대응하여 동력원(20)에 공급되는 외기의 타겟 유량 및 타겟 압축비를 결정하는 결정단계(S320); 제1압축부(100)(또는 제2압축부)의 최대 유량과 타겟 유량을 비교하는 단계(S330); 타겟 유량이 최대 유량보다 작으면, 제1압축부(100)(또는 제2압축부)의 최대 압축비와 타겟 압축비를 비교하는 단계(S340); 타겟 압축비가 최대 압축비보다 높으면, 제1밸브모듈(500) 및 제2밸브모듈(600)을 제어(제1유로제어밸브(522) 차단, 제2유로제어밸브(524) 및 제3유로제어밸브(526) 개방, 제1밸브(622) 차단, 제2밸브(624) 개방)하는 단계(S350); 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)를 작동하는 단계(S360); 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)의 작동에 따른 실제 유량(동력원(20)에 공급되는 외기의 실제 유량) 및 실제 압축비(동력원(20)에 공급되는 외기의 실제 압축비)가 타겟 유량 및 타겟 압축비에 도달했는지 여부를 판별하는 단계(S370); 타겟 유량 및 타겟 압축비를 실제 유량 및 실제 압축비와 비교하는 단계(S380); 타겟 유량 및 타겟 압축비가 실제 유량 및 실제 압축비보다 낮으면, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)의 RPM을 제어(제1구동원(110) 및 제2구동원(210)의 RPM 하강)하고, 제1밸브모듈(500)을 제어(제2유로제어밸브(524) 개도 조정)하는 단계(S392); 및 타겟 유량 및 타겟 압축비가 실제 유량 및 실제 압축비보다 높으면, 제1압축부(100) 및 제2압축부(200)의 RPM을 제어(제1구동원(110) 및 제2구동원(210)의 RPM 상승)하고, 제1밸브모듈(500)을 제어(제2유로제어밸브(524) 개도 조정)하는 단계(S294);를 포함할 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 차량용 과급장치
20 : 동력원
100 : 제1압축부
110 : 제1구동원
112 : 제1스테이터
114 : 제1로터
120 : 제1임펠러
200 : 제2압축부
210 : 제2구동원
212 : 제2스테이터
214 : 제2로터
220 : 제2임펠러
300 : 인버터부
400 : 하우징
412 : 제1입구포트
414 : 제1출구포트
422 : 제2입구포트
424 : 제2출구포트
500 : 제1밸브모듈
510 : 제1밸브바디
510a : 제1내부유로
512 : 제1유로포트
514 : 제2유로포트
516 : 제3유로포트
518 : 제4유로포트
522 : 제1유로제어밸브
524 : 제2유로제어밸브
526 : 제3유로제어밸브
600 : 제2밸브모듈
610 : 제2밸브바디
610a : 제2내부유로
612 : 제1포트
614 : 제2포트
616 : 제3포트
622 : 제1밸브
624 : 제2밸브

Claims

외기를 압축하는 제1압축부;
상기 제1압축부와 개별적으로 외기를 압축하는 제2압축부;
상기 제1압축부에서 압축된 외기의 경로를 선택적으로 차량의 동력원 또는 상기 제2압축부로 전환하고, 상기 제2압축부에서 압축된 외기를 선택적으로 상기 동력원으로 안내하는 제1밸브모듈; 및
상기 제1압축부 또는 외부에서 상기 제2압축부로 유입되는 외기를 선택적으로 차단하는 제2밸브모듈;
을 포함하는 차량용 과급장치.
제1항에 있어서,
상기 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량이 상기 제1압축부 및 상기 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량보다 낮으면,
상기 제1압축부 및 상기 제2압축부 중 어느 하나에서 압축된 외기가 상기 동력원으로 공급되는 차량용 과급장치.
제1항에 있어서,
상기 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량이 상기 제1압축부 및 상기 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량보다 높으면,
상기 제1압축부 및 상기 제2압축부에서 각각 압축된 외기가 상기 동력원으로 공급하는 차량용 과급장치.
제1항에 있어서,
상기 동력원에 공급되는 외기의 타겟 압축비가 상기 제1압축부 및 상기 제2압축부 중 어느 하나의 최대 압축비보다 높으면,
상기 제1압축부에서 압축된 외기가 상기 제2압축부에서 재압축된 후 상기 동력원으로 공급되는 차량용 과급장치.
제1항에 있어서,
상기 제1압축부 및 상기 제2압축부를 내부에 수용하는 하우징을 포함하는 차량용 과급장치.
제5항에 있어서,
상기 하우징은,
상기 제1압축부에 외기를 공급하는 제1입구포트;
상기 제1압축부에서 압축된 외기를 배출하는 제1출구포트;
상기 제2압축부에 외기를 공급하는 제2입구포트; 및
상기 제2압축부에서 압축된 외기를 배출하는 제2출구포트;
를 포함하는 차량용 과급장치.
제6항에 있어서,
상기 제1밸브모듈은,
제1내부유로를 포함하는 제1밸브바디;
상기 제1내부유로와 연통되며, 상기 제1출구포트에 연결되는 제1유로포트;
상기 제1내부유로를 선택적으로 개폐하는 제1유로제어밸브;
상기 제1내부유로와 연통되며, 상기 동력원에 연결되는 제2유로포트;
상기 제2유로포트와 상기 제1유로제어밸브의 사이에서 상기 제1내부유로와 연통되고, 상기 제2출구포트에 연결되는 제3유로포트;
상기 제3유로포트를 선택적으로 개폐하는 제2유로제어밸브;
상기 제1내부유로와 연통되며, 상기 제2입구포트와 연결되는 제4유로포트; 및
상기 제4유로포트를 선택적으로 개폐하는 제3유로제어밸브;
를 포함하는 차량용 과급장치.
제7항에 있어서,
상기 제2밸브모듈은,
제2내부유로를 포함하는 제2밸브바디;
상기 제2내부유로와 연통되며, 외기가 유입되는 제1포트;
상기 제1포트를 선택적으로 개폐하는 제1밸브;
상기 제2내부유로와 연통되며, 상기 제2입구포트에 연결되는 제2포트;
상기 제2내부유로와 연통되며, 상기 제4유로포트에 연결되는 제3포트; 및
상기 제3포트를 선택적으로 개폐하는 제2밸브;
를 포함하는 차량용 과급장치.
제8항에 있어서,
상기 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량이 상기 제1압축부 및 상기 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량보다 낮으면,
상기 제1유로제어밸브는 개방(open)되고, 상기 제2유로제어밸브 및 상기 제3유로제어밸브는 차단(close)되는 차량용 과급장치.
제8항에 있어서,
상기 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량이 상기 제1압축부 및 상기 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량보다 높으면,
상기 제1유로제어밸브 및 상기 제2유로제어밸브는 개방(open)되고, 상기 제3유로제어밸브는 차단(close)되면서, 상기 제1밸브는 개방되고, 상기 제2밸브는 차단되는 차량용 과급장치.
제8항에 있어서,
상기 동력원에 공급되는 외기의 타겟 압축비가 상기 제1압축부 및 상기 제2압축부 중 어느 하나의 최대 압축비보다 높으면,
상기 제1유로제어밸브는 차단(close)되고, 상기 제2유로제어밸브 및 상기 제3유로제어밸브는 개방(open)되면서, 상기 제1밸브는 차단되고, 상기 제2밸브는 개방되는 차량용 과급장치.
제5항에 있어서,
상기 하우징의 내부에 마련되며, 상기 제1압축부 및 상기 제2압축부의 작동을 제어하는 인버터부를 포함하는 차량용 과급장치.
제12항에 있어서,
상기 제1압축부 및 상기 제2압축부는 상기 인버터부를 기준으로 상기 인버터부의 양측에 배치되는 차량용 과급장치.
제1항에 있어서,
상기 제1압축부는,
제1구동원; 및 상기 제1구동원에 의해 회전하며 외기를 압축하는 제1임펠러;를 포함하고,
상기 제2압축부는,
제2구동원; 및 상기 제2구동원에 의해 회전하며 외기를 압축하는 제2임펠러;를 포함하는 차량용 과급장치.
제14항에 있어서,
상기 제1구동원은,
제1스테이터; 및 상기 제1스테이터와 전기적 상호 작용에 의해 회전하는 제1로터;를 포함하고,
상기 제2구동원은,
제2스테이터; 및 상기 제2스테이터와 전기적 상호 작용에 의해 회전하는 제2로터;를 포함하는 차량용 과급장치.
외기를 압축하는 제1압축부; 상기 제1압축부와 개별적으로 외기를 압축하는 제2압축부; 상기 제1압축부에서 압축된 외기의 경로를 선택적으로 차량의 동력원 또는 상기 제2압축부로 전환하고, 상기 제2압축부에서 압축된 외기를 선택적으로 상기 동력원으로 안내하는 제1밸브모듈; 및 상기 제1압축부 또는 외부에서 상기 제2압축부로 유입되는 외기를 선택적으로 차단하는 제2밸브모듈;을 포함하는 차량용 과급장치의 제어방법으로서,
상기 동력원의 타겟 출력을 감지하는 감지단계;
상기 타겟 출력에 대응하여 상기 동력원에 공급되는 외기의 타겟 유량 및 타겟 압축비를 결정하는 결정단계;
상기 제1압축부 또는 상기 제2압축부 중 어느 하나의 최대 유량 및 최대 압축비를 상기 타겟 유량 및 상기 타겟 압축비와 비교하는 비교단계; 및
상기 비교단계에서 산출된 결과에 기초하여 상기 제1압축부 및 상기 제2압축부 중 적어도 어느 하나의 작동을 제어하는 제어단계;
를 포함하는 차량용 과급장치의 제어방법.
제16항에 있어서,
상기 타겟 유량이 상기 최대 유량보다 낮으면,
상기 제어단계에서는 상기 제1압축부 및 상기 제2압축부에서 각각 압축된 외기를 상기 동력원으로 공급하는 차량용 과급장치의 제어방법.
제16항에 있어서,
상기 타겟 유량이 상기 최대 유량보다 높거나 같으면,
상기 제어단계에서는 상기 제1압축부 및 상기 제2압축부 중 어느 하나에서 압축된 외기를 상기 동력원으로 공급하는 차량용 과급장치의 제어방법.
제16항에 있어서,
상기 타겟 압축비가 상기 최대 압축비보다 높으면,
상기 제어단계에서는 상기 제1압축부에서 압축된 외기를 상기 제2압축부에서 재압축한 후 상기 동력원으로 공급하는 차량용 과급장치의 제어방법.