KR0123543B1

KR0123543B1 - 차량용 교류발전기의 전압조정기

Info

Publication number: KR0123543B1
Application number: KR1019940005878A
Authority: KR
Inventors: 시로 이와타니; 히로푸미 와타나베
Original assignee: 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 1997-12-01
Also published as: KR940022979A; JPH06284596A; US5493202A

Abstract

차량용교류발전기(1)의 전압보정기회로(3A)에는 통상의 전압검출기와 트랜지스터 이외에, 배터리(4)에서 라인(line) A를 단선(disconnection)시킬 때 출력용트랜지스터(305)의 베이스전류를 공급하는 바이패스 PNP트랜지스터(315)를 구성한다.

엔진이 시동되어 교류발전기(1)가 구동될 때 그 라인 A가 배터리(4)에서 단선될 때라도 계자코일(102)의 코어의 잔류자기력으로 인하여 아마춰코일(101)에 소량의 전압이 유도된다.

아마춰코일(101)의 상과 접지에 직렬접속시킨 저항(312)과 콘덴서(13) 사이의 접속점에서 발생한 평활전압(smoothed voltage)은 NPN트랜지스터(311)를 ON시킴으로써 저항(314)을 통하여 PNP트랜지스터(315)의 베이스전류를 접지한다.

이와 같이 하여 PNP트랜지스터(315)는 ON되어 출력용트랜지스터(305)의 베이스전류는 바이패스라인 B를 지나 PNP트랜지스터(316)를 통하여 공급된다.

Description

차량용교류발전기의 전압조정기

제1도는 이 발명에 의한 차량용교류발전기의 전압조정기를 나타낸 회로도.

제2도는 종래의 차량용교류발전기의 전압조정기를 나타낸 회로도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 교류발전기 102 : 계자코일

2 : 전파정류기 3A : 전압조정기

4 : 배터리 301,302 : 분압저항

303 : 제너다이오드 305 : 출력용트랜지스터

311 : PNP트랜지스터 315 : PNP트랜지스터

이 발명은 차량용교류발전기, 특히 농업용 및 건설용기계의 내연기관에 사용하는데 적합한 간이배전방식을 가진 교류발전기의 전압조정기에 관한 것이다.

제2도는 차량용교류발전기의 종래의 전압조정기를 나타낸 회로도이다. 예로서 제2도에서와 같은 차량용교류발전기의 전압조정기는 일본공개실공소 62-30480호 공보에 기재되어 있다.

제2도에서 아마춰코일(101)가 계자코일(102)를 가진 교류발전기(1)의 출력은 주출력단자(201)와 접지단자(202)를 포함하는 전파정류기(2)에 의해 정류된다. 그 교류발전기(1)의 출력은 전압조정기회로(3)에 의해 소정의 전압레벨로 정류되며, 그 전압조정기회로(3)에는 다음과 같은 구성요소를 포함한다 : 직렬접속된 분압저항(301)(302), 그 분압저항(301)과 (302) 사이의 접속점 J₁에 연결된 제너다이오드(303), 제어용 트랜지스터(304), 계자코일(102)을 통한 계자전류를 온·오프할 수 있는 출력용트랜지스터(305), 저항(306) 및 억제용 다이오드(307).

또, 제2도의 회로에는 교류발전기(1)와 키스위치(5)에 의해 충전된 배터리(4)가 포함되어 있어, 그 차량의 전기부하(6)의 전기공급은 부하스위치(7)에 의해 제어된다.

제2도의 회로동작은 다음과 같다. 키스위치(5)가 엔진시동 전에 작동되면 출력용트랜지스터(305)의 베이스전류가 배터리(4)에서 키스위치(5)를 통하여 저하(306)으로 공급되어, 출력용트랜지스터(305)가 ON으로 된다(동작상태로 된다) 그 결과, 계자전류는 배터리(4)에 계자 코일(102)과 출력용트랜지스터(305)를 통하여 접지로 흐르게 되고, 계자코일(102)에 의해 기자력이 발생한다.

이 상태에서 그 엔진이 시동되어 교류발전기(1)가 구동되면 교류출력전압은 교류발전기(1)의 회전수(rpm)에 대응하여 아마춰코일(101)에 유도되며, 그 출력전압은 전파정류기(2)에 의하여 정류된다. 그 전파 정류기(2)의 출력전압이 소정치레벨(즉 14.4V) 이하이면 저항(301)과 (302) 사이에 있는 접속점 J1에서의 전압은 제너다이오드(303)의 파괴전압 이하로 된다. 따라서, 그 제어용트랜지스터(304)는 off로 되고, 그 출력용트랜지스터(305)는 계속 ON되어 계자코일(102)의 계자전류 공급이 유지된다. 이와 같이 하여 교류발전기(1)의 출력전압은 엔진의 회전수(rpm)가 증가함에 따라 상승한다.

그 교류발전기(1)의 출력전압이 엔진회전수의 증가결과로 소정치레벨(14.4V) 이상 올라가면 저항(301)과 (302) 사이의 접속점 J₁에서의 전압은 상승되어 제너다이오드(303)를 ON으로 한다. 이와 같이 함으로써 제어용트랜지스터(304)에 베이스전류를 공급한다.

제어용트랜지스터(304)가 ON으로 됨으로써 출력용트랜지스터(305)의 베이스전류를 접지한다. 그 결과, 출력용트랜지스터(305)는 off로 되어 계자코일(102)로 공급되는 계자전류를 차단하도록 한다. 따라서, 교류발전기(1)의 출력전압이 저하된다. 출력전압이 소정치레벨 이하로 저하되면 제너다이오드(303) 및 제어용트랜지스터(304)는 다시 off로 되고 출력용트랜지스터(305)는 ON으로 된다. 이와 같이 하여 계자코일(102)은 도통되어 교류발전기(1)의 출력전압은 다시 상승한다.

위 동작을 반복하여 교류발전기(1)의 출력은 소정치레벨(14.4V)로 제어되어, 배터리(4)는 소정의 전압레벨로 충전된다. 그러나, 계자전류를 차단할 때 계자코일(102)에 발생한 써어지전류는 억제다이오드(307)에 의하여 흡수된다.

그러나, 제2도의 전압조정기는 다음의 결점이 있다.

즉, 베이스전류 공급선 A가 끊어지거나 그 코넥터가 배터리(4)에서 단선될 때 출력용트랜지스터(305)로 인가되는 베이스전류 공급은 더 이상 불가능하다. 그 결과 출력용트랜지스터(305)는 계속해서 off로 되며, 그 교류발전기(1)는 발전을 중지한다. 이와 같이 엔진이 최종적으로 정지할 때까지 그 배터리(4)는 교류발전기(1)에 의해 더 이상 충전됨이 없이 계속해서 방전하게 된다.

따라서, 이 발명의 목적은 베이스전류 공급선이 끊어지거나 그 커넥터가 배터리에서 단선되어도 발전할 수 있으며 배터리를 충전할 수도 있고, 교류발전기와 결합한 엔진이 베이스전류 공급선이나 그 커넥터를 배터리로 부터 단선시킨 후에도 동작할 수 있는 차량용교류발전기의 전압조정기를 제공하는 데 있다.

이 발명에 의한 위 목적은 배터리에 의해 접속된 출력단자를 가진 정류기회로에 접속시켜, 그 배터리를 충전하는 제1코일(first coil)고, 그 배터리에 의해 접속시켜 자계를 발생시킴으로써 그 배터리에서 전류를 공급할 때 제1코일에 의해 출력전압을 유도하는 제2코일(second coil)을 구성하는 차량용교류발전기의 전압조정기에 있어서, 그 차량용교류발전기의 제2코일과 직렬접속시켜 그 배터리에서 제2코일로 전류 공급을 제어하는 제1개폐소자(first switching element means)와, 그 정류기회로의 출력단자에 접속시켜 그 정류기회로의 출력단자에 의한 출력전압이 소정의 기준치레벨을 초과하는지의 여부를 판정하는 출력전압레벨검출수단(output voltage level detector means)고, 그 배터리의 단자와 제1개폐소자의 제어압력단자에 접속시켜 제어전류의 1차공급을 제1개폐소자의 제어입력단자에 제공하여 제2개폐소자를 ON으로 하는 전류공급라인(current supply line means)과, 그 출력전압레벨검출수단에 접촉시켜 제어입력단자를 구비하여 그 정류기 회로의 출력단자를 통한 출력전압이 소정의 기준치전압을 초과할 때 제1개폐소자의 제어전류의 1차 공급을 off시키는 제어수단과, 제1개폐소자의 제어입력단자와 정류기회로의 출력에 접속시켜 제1개폐소자의 제어전류의 2차공급을 제어하는 제2개폐소자(second switching element means)와, 그 차량용교류발전기의 제1코일에 접속시켜 제1코일에 유도되는 전압의 존재를 검출하며, 제2개폐소자를 ON으로 하여 제1개폐소자의 제어전류의 2차공급을 제2개폐소자에 의해 공급하는 전압발생검출수단(voltage generation detector means)을 구성함을 특징으로 하는 전압조정기에 의해 달성된다.

그 제2개폐소자는 제1트랜지스터와 ; 저항과 차량용교류발전기의 제1코일 일점에 접속한 콘덴서와 접지(ground level)로 구성되는 직렬회로와, 제1트랜지스터의 제어단자와 일정 전압레벨에 접속시키며, 그 저항과 콘덴서 사이의 접속점에 접속한 제어단자를 가진 제 2 트랜지스터를 구성하는 것이 바람직하다.

종래의 전압조정기의 경우에서와 같이, 그 제1개폐소자는 그 전류 공급선을 통하여 배터리에 접속시킨 제어단자를 가진 출력용트랜지스터로 구성시킬 수 있으며, 그 출력전압레벨검출수단은, 그 정류기회로이 출력단자에 직렬접속시킨 한 쌍의 저항으로 구성한 전압분압기와 ; 제1개폐소자의 제어단자와 일정전압레벨에 접속시킨 제어단자와 ; 전압분압기의 한 쌍의 저항과 제어용 트랜지스터의 제어단자 사이의 접속점에 접속시킨 제너다이오드(zener diode)를 구성한다.

이 발명에 의한 특징을 특히 첨부된 청구범위에서 설명하나, 이 발명자체의 구성 및 그 조작방법을 첨부도면에 따르는 다음의 구체적 설명에서 알 수 있다.

첨부도면에서 동일한 부호는 동일한 부분 및 동일한 부(portion)를 나타낸다.

다음으로 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 따라 설명한다.

제1도는 이 발명에 의한 차량용 교류발전기의 전압조정기를 나타낸 회로도이다.

제1도의 회로는 위에서의 구체적인 설명을 제외하고는 제2도의 회로와 동일하다.

따라서, 제1도의 회로에는 교류발전기(1)와, 전파정류기(2) 및 전압조정기회로(3A)가 포함되어 있다.

그 교류발전기(1)에는 출력전압을 유도하는 3상 아마춰코일(101)와, 자계를 발생시켜 자계전류를 공급할 때 그 아마춰코일(101)에 출력전압을 유도하는 계자코일(102)을 구성한다.

그 전파정류기(2)에는 정류기브리지회로 내에서 그 아마춰코일(101)의 3상 권선에 접속시킨 6개의 다이오드를 구성함으로써, 주출력단자(201)와 접지단자(202)에 정류된 직류출력전압을 제공한다.

그 전파정류기(2)의 주출력단자(201)와 접지단자(202)는 배터리(4)의 (+)단자와 접지단자에 접속된다.

그 전압정류기회로(3A)는 제1도의 종래의 전압조정기회로(3)와 동일한 부분을 포함한다.

따라서, 그 출력용트랜지스터(305)는 주출력단자(201)에 통하는 계자코일(102)과 접지에 직렬접속되어 있다.

그 분압저항(301) 및 (302)은 전파정류기(2)의 주출력단자(201)와 접지에 직렬접속되어 있다.

저항(301)과 (302) 사이의 접속점 J₁은 제너다이오드(303)을 통하여 제어용트랜지스터(304)의 베이스전류에 접속되어 있다.

그 제어용트랜지스터(304)는 배터리(4)로 통하는 키스위치(5) 및 저항(306)과 직렬접속되어 있다.

그 저항(306)과 제어용트랜지스터(304)의 접속점(즉 제어용트랜지스터(304)의 콜렉터단자)는 출력용트랜지스터(305)의 베이스전류에 접속되어 있다.

억제용 다이오드(suppression diode)(307)는 계자코일(102)에 접속되어 그 자계코일(102)을 통하여 발생하는 써어진 전류를 흡수한다.

위에서 설명한 종래의 부분이외에 그 전압조정기회로(3A)에는 그 아마춰코일(101)의 유도전압존재를 검출하는 전압발생검출수단(a)과, 그 아마춰코일(101)의 전압존재를 그 전압발생검출수단(a)에 의해 검출될 때 출력용트랜지스터(305)의 베이스저항(306)에 전파정류기(2)의 주출력단자(201)를 전기접속시키는 개폐수단(b)을 구성한다.

그 개폐수단(b)은 전파정류기(2)의 주출력단자(201)를 통하는 저항(306)과 출력용트랜지스터(305)의 베이스전류를 직렬접속한 PNP트랜지스터(315)로 구성되어 있다.

반면에, 그 아마춰코일(101)의 전압존재를 검출하는 그 전압발생검출수단(a)에는 NPN트랜지스터(311), 저항(312) 및 콘덴서(313)를 포함하며, 그 저항(312)과 콘덴서(313)는 그 아마춰코일(101)의 1상과 접지를 통하여 직렬접속되어 있다.

그 저항(312)과 콘덴서(313)의 접속점은 NPN트랜지스터(311)의 베이스전류에 접속되어 있다.

그리고, 저항(314)과 NPN트랜지스터(311)는 PNP트랜지스터(315)의 베이스전류와 접지를 통하여 직렬접속되어 있다.

그 배터리(4), 키스위치(5), 전기부하(6) 및 부하스위치(7)는 제 2도의 것과 동일하다.

그 전압조종기회로(3A)의 작동은 그 베이스전류 공급선 A가 키스위치(5)를 통하여 배터리(4)에 접속되어 있다.

따라서, 그 키스위치(5)가 작동되면(ON) 출력용트랜지스터(305)의 베이스전류가 배터리(4)에서 키스위치(5)를 통하여 베이스전류 공급선 A를 지나 저항(306)으로 공급된다. 이와 같이 하여 그 출력용트랜지스터(305)는 ON으로 되어 배터리(4)에서 그 트랜지스터(305)를 통하여 계자코일(102)로 계자전류를 공급한다.

그 제너다이오드(303)와 제어용트랜지스터(304)는 off로 되어 출력용트랜지스터(305)를 ON으로 유지시킨다.

그리고 그 전파정류기(2)의 출력전압은 소정의 기준치레벨(14.4V) 이하로 된다. 반면에, 그 전파정류기(2)를 통하여 출력전압은 그 기준치를 초과하여 그 제너다이오드(303)와 제어용트랜지스터(304)는 ON으로 함으로써 그 출력용트랜지스터(305)를 off로 한다.

그 출력용트랜지스터(305)의 ON/OFF로 계자코일(102)을 통하여 흐르는 계자전류의 공급을 제어하며, 그 전파정류기(2)의 출력을 소정의 기준치레벨로 조정하여 그 배터리(4)를 소정의 기준치레벨로 충전한다.

그 엔진이 시동되어 교류발전기(1)를 구동시킨 후 그 아마춰코일(101)에서 출력전압이 발생될 때, PNP트랜지스터(315)는, 베이스전류 공급선 A 또는 그 커넥터가 배터리(4)에서 단선될 때의 작동에 대한 다음 설명에서 명백하게 알 수 있는 바와 같이 ON으로 된다.

그러나, PNP트랜지스터(316)의 ON/OFF는 그 어떤 특정의 방법으로도 출력용트랜지스터(305)의 ON/OFF에 영향을 주지 않는다. 단, 그 베어스전류 공급선 A가 배터리(4)에 접속되어 고정되어 있는 경우, 그 베이스전류 공급선 A가 파괴되거나 또는 그 커넥터가 배터리(4)에서 단선될 경우 전압조정기회로(3A)의 작동은 다음과 같다.

그 엔진이 시동되어 교류발전기(1)를 구동하기 전에, 전압은 교류발전기(1)의 아마춰코일(101)에 유도되지 않으며 전압은 그 콘덴서(313)를 통하여 발생되지 않는다.

따라서, 그 NPN트랜지스터(311)가 off로 된다.

그 결과, PNP트랜지스터(315)는 역시 off로 되며, 그 출력용트랜지스터(305)의 베이스전류는 그 키스위치(5)가 작동되어 엔진을 시동할 때에도 공급되지 않는다.

이와 같이 그 계자전류는 그 계자코일(102)에 공급되지 않는다.

그러나, 그 계자코일(102)의 코어는 잔류자기의 저화(remanence magnetization)가 잔류한다.

따라서, 그 엔진이 시동되어 교류발전기(1)의 회전수가 상승될 때 소량의 상전압(약 1V)은, 그 자계코일(102)의 코어의 잔류자기에 의해 발생한 잔류자계에 의해 그 아마춰코일(101) 상권선(phase winding) 각각의 출력단자에서 발생한다.

그 아마춰코일(101) 상의 출력단자는 정류기브리지회로 내에서 전파정류기(2)의 6개 다이오드와 접속시켜, 그 전파정류기(2)의 (-)출력단자(202)를 접지시킨다.

이와 같이 하여, 그 교류발전기(1)가 회전될 때 주로 사인곡선으로 변화되며, 저항(312)에 접속된 아마춰코일(101) 상의 전압레벨은 접지레벨 이상으로 유지한다.

그 저항(312)에 접속된 아마춰코일(101) 상의 출력단자에서 발생한 소량의 (+)전압은 저항(312)을 통하여 콘덴서(313)를 충전한다. 따라서, (+)평활전압은 저항(312)과 콘덴서(313) 사이의 접속점에서 발생되어 그 NPN트랜지스터(311)를 ON으로 되게 함으로써, 저항(314)을 통하여 PNP트랜지스터(315)의 베이스전류를 접지시킨다.

이와 같이 그 PNP트랜지스터(315)는 ON으로 된다.

그 결과, 그 베이스전류는 배터리(4)로 부터 그 보조베이스전류 공급선 B를 지나 PNP트랜지스터(315)와 저항(306)을 통하여 출력용트랜지스터의 베이스전류에 공급한다.

그 PNP트랜지스터(315)가 ON으로 된 후의 전압조정기회로(3A)의 작동은 그 정상작동과 동일하다.

이와 같이 그 교류발전기(1)는 교류전압을 발생하여 그 배터리(4)를 소정의 전압으로 충전한다.

제1도의 회로는 이 발명의 범위 내에서 변형시킬 수 있다.

예로서, 저항(312)은 Y접속아마춰코일(101)의 중심에서의 중성점(neutral point)에 접속시킬 수 있다.

Claims

배터리에 접속된 출력단자를 가진 정류기회로에 접속시켜, 그 배터리를 충전하는 제1코일(first coil)과, 그 배터리에 의해 접속시켜 자계를 발생시킴으로써 그 배터리에서 전류를 공급할 때 제1코일에 의해 출력전압을 유도하는 제2코일(second coil)을 구성하는 차량용 교류발전기의 전압조정기에 있어서, 그 차량용 교류발전기의 제2코일과 직렬접속시켜 그 배터리에서 제2코일로 전류 공급을 제어하는 제1개폐소자(first switching element means)와, 그 정류기회로의 출력단자에 접속시켜 그 정류기회로의 출력단자에 의한 출력전압이 소정의 기준치레벨을 초과하는지의 여부를 판정하는 출력전압 레벨검출수단(output voltage level detector means)과, 그 배터리의 단자와 제1개폐소자의 제어입력단자에 접속시켜 제어전류의 1차공급을 제1개폐소자의 제어입력단자에 제공하여 제1개폐소자를 ON으로 하는 전류 공급라인(current supply line means)과, 그 출력전압 레벨검출수단에 접속시켜 제어입력단자를 구비하여 그 정류기회로의 출력단자를 통한 출력전압이 소정의 기준치전압을 초과할 때 제1개폐소자의 제어전류의 1차 공급을 off시키는 제어수단과, 제1개폐소자의 제어입력단자와 정류기회로의 출력에 접속시켜 제1개폐소자의 제어전류의 2차공급을 제어하는 제2개폐소자(second switching element means)와, 그 차량용교류발전기의 제1코일에 접속시켜 제1코일에 유도되는 전압의 존재를 검출하여, 제2개폐소자를 ON으로 하여 제1개폐소자의 제어전류의 2차공급을 제2개폐소자에 의해 공급하는 전압발생검출수단(voltage gemeration detector means)을 구성함을 특징으로 하는 위 전압조정기.
제 1항에 있어서, 제2개폐소자는 제1트랜지스터로 구성함을 특징으로 하는 위 전압조정기.
제 2항에 있어서, 전압발생 검출수단은 저항과, 차량용교류발전기의 제1코일 일점에 접속한 콘덴서와 접지(groun level)로 구성되는 직렬회로와, 제1트랜지스터의 제어단자와 일정전압레벨에 접속시키며, 그 저항과 콘덴서 사이의 접속점에 접속한 제어단자를 가진 제2트랜지스터를 구성함을 특징으로 하는 위 전압조정기.
제 1항에 있어서, 제1개폐소자는 그 전류 공급선을 통하여 그 배터리에 접속시킨 제어단자를 가진 트랜지스터를 구성함을 특징으로 하는 위 전압조정기.
제 2항에 있어서, 그 출력전압검출수단은 그 정류기회로의 출력단자에 직렬 접속시킨 한 쌍의 저항으로 구성한 분위기와, 제1개페소자의 제어단자와 일정전압레벨에 접속시킨 제어용트랜지스터와, 분압기의 한 쌍의 저항과 제어용 트랜지스터의 제어단자 사이의 접속점에 접속시킨 제너다이오드(zener diode)를 구성함을 특징으로 하는 위 전압조정기.