KR0151781B1 - Multifunction voltage controlling apparatus of permanent magnet type generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 출력전압을 일정하게 유지하고, 과부하시에도 배터리의 전압이 떨어지는 일없이 고정전압을 유지하기에 적당하도록 한 출력전류제한회로를 갖춘 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치를 제공한다.The present invention provides a permanent magnet generator for a hybrid vehicle having an output current limiting circuit adapted to maintain a constant output voltage of the hybrid magnet permanent generator for a hybrid vehicle and to maintain a fixed voltage without dropping the battery voltage even when overloaded. It provides a voltage regulator of.
이를 위해 본 발명은, 발전기의 출력전압을 일정하게 조정하기 위한 전압조정부를 갖춘 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치에 있어서, 상기 발전기의 출력전류의 양을 전압강하분으로 표시하는 션트저항과, 이 션트저항에 의해 표시된 전압강하분을 일정전압으로 증폭하여 출력하는 차동증폭기, 이 차동증폭기에서 증폭된 신호를 기준전압과 비교하여 출력하는 2개의 비교기를 포함하고 있는 출력전류제한회로를 구비한 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention, in the voltage adjusting device of a permanent magnet generator for a hybrid vehicle having a voltage adjusting unit for constantly adjusting the output voltage of the generator, a shunt resistor for indicating the amount of output current of the generator as the voltage drop; And an output current limiting circuit including two comparators for amplifying and outputting the voltage drop indicated by the shunt resistor to a constant voltage, and comparing the signal amplified by the differential amplifier with a reference voltage. It is characterized by.
Description
제1도는 종래기술에 따른 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치를 나타낸 회로구성도.1 is a circuit diagram showing a voltage regulating device of a permanent magnet generator for a hybrid vehicle according to the prior art.
제2도는 본 발명에 따른 출력전류제한회로를 갖춘 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치를 나타낸 회로구성도.2 is a circuit diagram showing a voltage regulating device of a permanent magnet generator for a hybrid vehicle having an output current limiting circuit according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 전압분배기 12 : 증폭기11: voltage divider 12: amplifier
13 : 포토커플러 14 : 비교기13: photocoupler 14: comparator
15 : 1차 경보전류 비교기 16 : 2차 경보전류 비교기15: primary alarm current comparator 16: secondary alarm current comparator
17 : 고정주파수 발진기 18 : 제한주파수 발진기17: fixed frequency oscillator 18: limited frequency oscillator
19 : 션트저항 20 : 차동증폭기19: shunt resistor 20: differential amplifier
21 : 펄스 트랜스 22 : 전자식 접촉기21: pulse transformer 22: electronic contactor
23,24 : 트랜지스터 25 : 다이리스터23,24: transistor 25: thyristor
26 : 다이오드 27 : 저항26 diode 27 resistance
본 발명은 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치에 관한 것으로, 특히 과부하 발생시에도 배터리의 전압이 떨어지는 일없이 고정전압을 유지하기에 적당하도록 한 출력전류제한회로를 갖춘 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage regulating device of a permanent magnet generator for a hybrid vehicle, and more particularly, to a permanent magnet generator for a hybrid vehicle having an output current limiting circuit suitable for maintaining a fixed voltage without dropping the battery voltage even when an overload occurs. It relates to a voltage regulator.
제1도는 종래기술에 따른 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치를 나타낸 회로구성도이다.1 is a circuit diagram showing a voltage regulating device of a permanent magnet generator for a hybrid vehicle according to the prior art.
제1도에 나타낸 바와 같이, 종래기술에 따른 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치는, 전압분배를 이용하여 전압을 감지증폭하는 부분(2)에서의 신호에 따라 이 신호를 포토커플러(3)를 통하여 비교기(4)의 (-)단자에 입력신호로서 전달하고, 이 신호의 크기에 따라 비교기(4)는 하이(High)와 로우(Low)신호를 발생한다. 하이신호가 트랜지스터(5)의 제어전극(베이스)에 인가되면, 트랜지스터(5)는 온되고, 전원전류는 저항(10)을 통해 접지로 흐르게 된다. 이때, 고정주파수 발진기(1)는 신호를 그대로 전달하여 트랜지스터(6)를 온·오프시키고, 그 신호에 따라 트랜지스터(7)도 또한 온·오프된다. 이 트랜지스터(7)의 온·오프는 펄스 트랜스(pulse-transformer:8)를 통하여 다이리스터(9)의 게이트단자에 전달되어 정류동작을 하게 한다.As shown in FIG. 1, the voltage regulating device of a permanent magnet generator for a hybrid vehicle according to the prior art, according to the signal in the portion (2) that senses and amplifies the voltage by using voltage distribution, the photocoupler (3) Is transmitted to the negative terminal of the comparator 4 as an input signal, and the comparator 4 generates high and low signals according to the magnitude of the signal. When a high signal is applied to the control electrode (base) of the transistor 5, the transistor 5 is turned on and the power supply current flows to the ground through the resistor 10. At this time, the fixed frequency oscillator 1 transfers the signal as it is, turning the transistor 6 on and off, and the transistor 7 is also turned on and off in accordance with the signal. The on / off of the transistor 7 is transmitted to the gate terminal of the thyristor 9 through a pulse transformer (8) to perform a rectifying operation.
한편, 비교기(4)의 신호가 로우인 경우는, 트랜지스터(5)가 오프되고, 전원전류는 저항(10) 및 트랜지스터(5)의 콜렉터단자에 접속된 다이오드를 통하여 트랜지스터(6)의 베이스에 전달되어 이 트랜지스터(6)를 온시킨다. 이에 따라, 트랜지스터(7)의 베이스에는 아무런 신호도 전달되지 않게 되어 정류기인 다이리스터(9)는 정류동작을 행하지 않게 된다.On the other hand, when the signal of the comparator 4 is low, the transistor 5 is turned off, and the power supply current is connected to the base of the transistor 6 via a diode connected to the resistor 10 and the collector terminal of the transistor 5. Transferred to turn on this transistor 6. Accordingly, no signal is transmitted to the base of the transistor 7 so that the rectifier thyristor 9 does not perform the rectifying operation.
상기한 바와 같은 종래기술에 따른 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치는 다음과 같은 문제를 가지고 있다. 즉, 배터리의 부하상태가 영구자석형 바전기의 출력이내에서 동작하면, 아무런 문제가 발생하지 않지만, 부하가 영구자석형 발전기의 출력을 넘게 되면, 발전기는 최대출력을 내보내게 되고, 또한 배터리의 방전이 일어난다. 배터리의 방전이 일어나면, 출력전압은 규정전압보다 하강하게 되어 정전압상태를 유지할 수 없게 된다. 또한, 발전기가 최대출력을 내보내게 되면 발전기는 발열 및 파손의 우려가 생기고, 발열상태가 지속되면 영구자석의 자력이 감소하는 감자현상이 말생하게 되어 출력이 떨어지게 된다.The voltage adjusting device of the permanent magnet generator for a hybrid vehicle according to the prior art as described above has the following problems. That is, if the load condition of the battery operates within the output of the permanent magnet type bar generator, no problem occurs. However, if the load exceeds the output of the permanent magnet type generator, the generator outputs the maximum output. Discharge occurs. When the battery is discharged, the output voltage is lower than the specified voltage, so that the constant voltage state cannot be maintained. In addition, if the generator outputs the maximum output, the generator may generate heat and damage, and if the heating state continues, the phenomenon of demagnetization of the magnetic force of the permanent magnet decreases, resulting in a decrease in output.
따라서, 과부하 상태가 계속 되더라도 영국자석형 발전기의 출력을 전압이 일정하게 유지되는 범위내로 제한하는 제한회로 등의 필요성이 증대하게 되는 것이다.Therefore, even if the overload condition continues, the necessity of a limiting circuit for limiting the output of the British magnet generator to the range in which the voltage is kept constant increases.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 사정을 고려하여 안출된 것으로서, 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 출력전압을 일정하게 유지하고, 과부하시에도 배터리의 전압이 떨어지는 일없이 고정전압을 유지하기에 적당하도록 한 출력전류제한회로를 갖춘 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and the output voltage of the permanent magnet generator for a hybrid vehicle is kept constant, so that it is suitable to maintain a fixed voltage without dropping the voltage of the battery even when overloaded. The object of the present invention is to provide a voltage regulator of a permanent magnet generator for a hybrid vehicle having an output current limiting circuit.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 출력전류제한회로를 갖춘 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치는, 발전기의 출력전압을 일정하게 조정하기 위한 전압조정부를 갖춘 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치에 있어서, 상기 발전기의 출력전류의 양을 전압강하분으로 표시하는 션트저항과, 이 션트저항에 의해 표시된 전압강하분을 일정전압으로 증폭하여 출력하는 차동증폭기, 이 차동증폭기에서 증폭된 신호를 기준전압과 비교하여 출력하는 2개의 비교기를 포함하고 있는 출력전류제한회로를 구비하여 이루어지고, 상기 전압조정부는, 서로 다른 주파수를 발생하는 2개의 주파수발진기와, 배터리의 전압을 감지하는 전압분배기, 이 전압분배기의 감지전압을 일정레벨로 증폭하여 출력하는 증폭기, 이 증폭기와 상기 조정부 내부와의 연결을 완전히 차단하는 포토커플러, 이 포토커플러를 통해 전달된 신호를 일정전압과 비교하는 비교기 및 상기 발전기의 출력을 정류기에 전달하는 펄스 트랜스를 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the voltage regulating device of a permanent magnet generator for a hybrid vehicle having an output current limiting circuit of the present invention, the voltage of the permanent magnet generator for a hybrid vehicle having a voltage adjusting unit for constantly adjusting the output voltage of the generator. A regulating device, comprising: a shunt resistor indicating an amount of output current of the generator as a voltage drop, a differential amplifier for amplifying and outputting a voltage drop indicated by the shunt resistor to a constant voltage, and a signal amplified by the differential amplifier. Is provided with an output current limiting circuit including two comparators for comparing and outputting a reference voltage. The voltage adjusting unit includes two frequency oscillators for generating different frequencies and a voltage divider for sensing a voltage of a battery. An amplifier which amplifies and outputs the sensed voltage of the voltage divider at a constant level. It includes a photocoupler for completely disconnecting the connection to the inside of the adjusting unit, a comparator for comparing the signal transmitted through the photocoupler with a constant voltage, and a pulse transformer for transmitting the output of the generator to the rectifier.
이하에서는, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating an embodiment of the present invention in detail.
제2도는 본 발명에 따른 출력전류제한회로를 갖춘 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치를 나타낸 회로구성도이다.2 is a circuit diagram illustrating a voltage regulating device of a permanent magnet generator for a hybrid vehicle having an output current limiting circuit according to the present invention.
제2도에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 출력전류제한회로를 갖춘 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치는, 주(主)로서 전압을 일정하게 유지하는 전압조정부와, 발전기의 발전전류를 측정하여 과전류상태인 경우에 이를 경보해주는 전류경보부로 구성되어 있다.As shown in FIG. 2, the voltage adjusting device of a permanent magnet generator for a hybrid vehicle having an output current limiting circuit according to the present invention includes a voltage adjusting unit for maintaining a constant voltage as a main, and a generator current of the generator. It consists of a current alarm unit that measures and alerts you when there is an overcurrent condition.
상기 전압조정부는, 배터리의 전압을 감지하는 전압분배기(11)와, 증폭기(12), 2개의 주파수 발진기(17,18), 포토커플러(13), 비교기(14), 펄스 트랜스(21) 및 트랜지스터(23,24)를 포함하고 있다.The voltage adjusting unit includes a voltage divider 11 for detecting a voltage of a battery, an amplifier 12, two frequency oscillators 17 and 18, a photocoupler 13, a comparator 14, a pulse transformer 21, and Transistors 23 and 24 are included.
또, 상기 전류경보부는, 션트저항(19)과, 차동증폭기(20), 포토커플러(13) 및 2개의 경보전류 비교기(15,16)를 포함하고 있다.The current alarm section includes a shunt resistor 19, a differential amplifier 20, a photocoupler 13, and two alarm current comparators 15 and 16.
다음에는 상기의 구성으로 된 본 발명의 동작에 대해 설명한다.Next, the operation of the present invention having the above configuration will be described.
먼저, 전압분배기(11)에 걸리는 전압은, 증폭기(12)의 반전입력단자에 입력되고, 이 전압은 비반전입력단자로 입력되는 전압치에 따라 적절히 증폭되어 출력된다. 이렇게 증폭된 신호는 포토커플러(13)에서 분리되어 비교기(14)의 반전입력단자로 전달된다.First, the voltage applied to the voltage divider 11 is input to the inverting input terminal of the amplifier 12, and this voltage is appropriately amplified and output according to the voltage value input to the non-inverting input terminal. The amplified signal is separated from the photocoupler 13 and transferred to the inverting input terminal of the comparator 14.
배터리의 전압이 조정전압보다 높게 되어 있으면, 비교기(14)의 출력은 로우로 되고, 전원전류는 다이오드(26)를 통해 트랜지스터(23)의 베이스에 전달되어 이 트랜지스터(23)를 턴온시킨다. 이 트랜지스터(23)의 턴온에 의해, 고정주파수 발진기(17)의 발진주파수가 다이리스터(25)의 게이트에까지 전달되지 않아 정류동작이 수행되지 않게 된다. 따라서, 배터리의 전압이 하강하게 된다.If the voltage of the battery is higher than the regulated voltage, the output of the comparator 14 goes low, and the power supply current is transmitted to the base of the transistor 23 through the diode 26 to turn on the transistor 23. By the turn-on of the transistor 23, the oscillation frequency of the fixed frequency oscillator 17 is not transmitted to the gate of the thyristor 25, so that the rectifying operation is not performed. Therefore, the voltage of the battery drops.
한편, 배터리의 전압이 조정전압보다 낮게 되어 있으며, 비교기(14)는 하이를 출력하게 되고, 이에 따라 전원전류는 저항(17)을 따라 접지로 흐르게 된다. 따라서, 고정주파수 발진기(17)의 출력은 트랜지스터(23)의 베이스단에서 트랜지스터(24)를 구동하게 되고, 이 트랜지스터(24)의 온·오프에 의해 펄스 트랜스(21)가 다이리스터(15)의 게이트에 신호를 전달함으로써 다이리스터(15)가 정류동작을 수행하게 되는 것이다.On the other hand, the voltage of the battery is lower than the adjustment voltage, the comparator 14 outputs a high, so that the power supply current flows to the ground along the resistor (17). Therefore, the output of the fixed frequency oscillator 17 drives the transistor 24 at the base end of the transistor 23, and the pulse transformer 21 causes the thyristor 15 to turn on and off by the transistor 24. By transmitting a signal to the gate of the thyristor 15 is to perform the rectifying operation.
이와 같이해서, 상기한 동작을 반복함으로써, 발전기의 출력전압을 고정된 조정전압으로 일정하게 유지할 수 있게 된다.In this manner, by repeating the above operation, the output voltage of the generator can be kept constant at a fixed adjustment voltage.
이제까지의 설명은, 종래기술에 따른 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치의 동작과 유사한 바, 상술한 바와 같이 부하가 발전기의 출력이상으로 증대할 때는, 발전기는 이 출력을 내보내기 위해 최대출력으로 동작하게 되고, 이에 따라 발열현상, 이 발열현상에 의한 감자현상, 출력감소 등의 이상이 발생하게 된다.The description so far is similar to the operation of the voltage regulating device of the permanent magnet generator for hybrid vehicles according to the prior art. As described above, when the load increases beyond the output of the generator, the generator outputs the maximum output to output this output. As a result, abnormalities such as exothermic phenomenon, potato phenomenon due to the exothermic phenomenon, output reduction, and the like occur.
이러한 문제들을 해결하기 위해 본 발명에 있어서는, 부하가 발전기의 출력이내 일때는 발전기는 정상동작을 수행하고, 최대출력에 가까운 부하가 걸리기 시작하면 이것을 인지하여 출력을 제한하는 회로를 설치한 점에 특징이 있는 것이다.In order to solve these problems, in the present invention, when the load is within the output of the generator, the generator performs normal operation, and when a load close to the maximum output begins to be recognized, the circuit is installed to limit the output. Is there.
이 출력전류제한회로는, 제2도에 나타낸 바와 같이 발전기와 배터리 사이의 전류흐름을 저항치가 작은 션트저항(19)을 삽입하여 전압으로 환산할 수 있다. 이 경우, 전압강하는 곧 전류의 양이며, 자동증폭기(20)는 이 미소전압을 적절한 레벨로 증폭하여 1차 및 2차 경보전류 비교기(15,16)로 전송한다. 1차 경보전류 비교기(15)는, 과전류감지단으로서, 발전기가 정상동작에서 최대출력에 가까운 임의의 점으로 접근하면, 하이를 출력하여 정상상태의 주파수발진기(17)보다 주파수가 낮은 주파수 발진기(18)쪽으로 전원전류가 흐르도록 해준다.As shown in FIG. 2, this output current limiting circuit can convert the current flow between the generator and the battery into a voltage by inserting a shunt resistor 19 having a small resistance value. In this case, the voltage drop is the amount of current, and the automatic amplifier 20 amplifies the minute voltage to an appropriate level and transmits it to the primary and secondary alarm current comparators 15 and 16. The primary alarm current comparator 15 is an overcurrent detection stage. When the generator approaches an arbitrary point close to the maximum output in normal operation, the primary alarm current comparator 15 outputs a high frequency oscillator having a frequency lower than that of the steady-state frequency oscillator 17 ( Allow power current to flow to 18).
이 동작에 의해, 다이리스터(25)의 온·오프동작이 조금 지연되게 되는데, 이것은 곧 발전기의 출력전류제한기능으로서 나타나게 되는 것이다.By this operation, the on / off operation of the thyristor 25 is slightly delayed, which is what appears as the output current limiting function of the generator.
또 다른 비교기(16)는, 상기와 같은 동작에 의해 전류를 일정한 양으로 제한했음에도 불구하고 출력전류가 계속 증가하여 발전기가 최대출력으로 동작하게 되는 경우에, 발전기의 파괴를 방지하기 위해 하이를 출력하여 전자식 접촉기(22)를 오프시킴으로써 출력전류 자체를 막아 버린다. 이러한 동작에 의해, 발전기는 배터리쪽으로의 연결이 차단되어 무부하상태로 됨으로써, 과부하상태에서도 아무런 영향을 받지 않게 된다. 과부하는 단지 배터리의 방전전류를 증가시키지만, 이것은 과부하상태가 정상부하상태로 되었을 때에 발전기를 다시 배터리와 연결시켜 충전하면 해결될 수 있는 것이므로, 하등의 문제가 없는 것이다.The other comparator 16 outputs a high to prevent the generator from being destroyed when the output current continues to increase and the generator operates at the maximum output despite limiting the current to a certain amount by the above operation. By turning off the electronic contactor 22, the output current itself is blocked. By this operation, the generator is disconnected to the battery and becomes in a no-load state, so that it is not affected by the overload state. The overload only increases the discharge current of the battery, but this can be solved by reconnecting the generator with the battery and recharging when the overload condition becomes normal load, so there is no problem at all.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 출력전류제한회로를 갖춘 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정장치에 의하면, 발전기의 부하가 정상부하일 때(즉, 발전기의 출력이내일 때)는 일반 전압조정장치와 동일한 동작을 수행하지만, 과부하시에는 발전기의 발열, 이러한 발열에 의한 감자현상, 출력감소, 수명단축 등의 문제가 발생하는 것을 방지하기 위하여 출력전류제한회로를 삽입함으로써 발전기가 안정적으로 동작하는 것이 가능하게 된다.As described above, according to the voltage regulating device of a permanent magnet generator for a hybrid vehicle having an output current limiting circuit of the present invention, when the load of the generator is under normal load (that is, when the output of the generator is within the same) as that of the general voltage regulating device. In case of overload, the generator can operate stably by inserting the output current limiting circuit to prevent problems such as heat generation of the generator, potato phenomenon caused by such heat generation, output reduction, and shortened life. do.
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