KR0169479B1 - 차량용 전원장치 - Google Patents

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Abstract

본원 발명은 차량에 장착된 엔진에 의해서 구동되는 발전기로부터의 전력 및 축전지에 의해서 충전되는 대용량 콘덴서를 갖춘 차량용 전원장치에 있어서 충전시 대용량 콘덴서의 엔진 작동의 악영향을 경감하기 위해 발전기 및 축전지에 접속된 대용량 콘덴서와, 그 콘덴서와 상기 발전기 및 축전지를 접속하는 충전속도 가변수단과, 차량이 운전상태를 검출하는 검출수단으로부터의 검출신호에 기초하여 그 충전속도 가변수단을 제어하는 제어수단을 갖는 차량용 전원장치를 제공한다.

Description

차량용 전원장치
제1도는 본 발명에 의한 차량용 전원장치의 한 실시예를 나타내는 회로도.
제2도는 제1도에 나타낸 차량용 전원장치에서 제어회로의 한 예를 나타내는 회로도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
G : 발전기 B : 축전지
L : 차량 부하 R1,R2,R3: 릴레이회로
CC : 제어회로 C : 콘덴서
γ : 저항기 ST : 시동기
D : 제너 다이오드 G1,G2: 앤드 게이트(AND gate)
SG : 기어단 스위치 SA : 액셀러레이터 페달 스위치
SW : 수온센서 SS : 차량속도센서
SB : 브레이크 스위치
본 발명은 차량에 장착된 엔진의 시동시에 시동엔진의 전원이 되는 차량용 전원장치에 관한 것이다.
차량에는 엔진의 시동기나 다른 부속품 등의 전기부하의 전원으로서 납축전지(밧데리)가 장착되어 있다.
엔진 시동시에는 축전지로부터 시동모터전력을 공급하여 구동하고, 그 시동모터의 피니언기어를 엔진의 크랭크 축에 부착된 링기어에 이 맞물림시켜 크랭크 축을 회전하는 것에 의해 엔진의 시동을 행한다.
이 엔진 시동시에 축전지로부터 시동모터에 공급되는 전류는, 단시간이지만, 예를들면 1000A 이상으로 소비전력이 상당히 많아, 축전지 용량의 설정에 있어서는 엔진 시동성을 우선 중점으로 고려하여 결정하고 있는 것이 현상태이다. 그리고, 엔진 시동시에 소비된 대전력의 공급은, 차량에 장착된 엔진에 의해서 구동되는 발전기(alternator)로부터의 전력을 축전지에 충전하는 것에 의해서 행하여진다.
그런데, 차량용의 축전지에는 2차 전지로서 공지의 납축전지가 이용되고 있고, 전극과 전해액의 화학작용에 의해 충방전이 행하여진다. 이와같은 축전지는 단시간내에는 대전류의 방전은 가능하지만, 충전은, 예를들면 10A 이하의 전류를 장시간 공급하여 서서히 화학 변화시켜 행하기 때문에, 대전류를 충전용으로 공급하면 발열이나 전극의 변형이 일어나 파손에 이르는 문제가 있다.
따라서, 주행거리가 짧고, 승차시간이 길지 않은 통근 차량이나, 정차나 발진의 반복이 많은 배달차량 등의 경우에는, 엔진의 시동회수가 많은 것에 비해 승차시간이 적기 때문에, 엔진시동시의 축전지의 방전전력을 충분히 충전할 수 없어, 이른바 축전지 멈춤이 생겨 엔진의 시동이 걸리지 않는 문제가 있다.
이와같은 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은, 차량에 장착된 축전지에 의해서 충전되는 대용량 콘덴서를 갖추고, 엔진의 시동시에 그 대용량 콘덴서에 축전된 전하에 의해서 엔진시동기가 구동되도록 한 차량용 전원장치를 일본국 특허 출원 소화 63년 제329,846호, 미국 특허출원 제454,267호, EPC 특허 출원 제89313559.0호로서 제안했다.
그런데, 상기 제안에 따른 차량용 전원장치는, 대용량 콘덴서에 축전된 전하에 의해서 엔진 시동기가 구동되도록 하였으므로, 대용량 콘덴서로부터의 전류는 집중적으로 공급되며, 축전지 전압이 다소 저하되어 있어도, 충전된 콘덴서의 전하에 의해 엔진의 시동이 가능해지는 이점은 있지만, 방전후의 콘덴서의 충전은, 충전시의 내부 저항이 적기 때문에 급격한 대전류를 요하며 발전기의 부하가 크다는 문제가 있다. 특히 저온시에 있어서 엔진이 아이들링(idling) 운전중일 경우에는, 발전기의 부하가 크면 엔진고장을 일으킬 우려가 있고, 또한, 차량의 발전시나 가속시에는 엔진회전의 응답성이 좋지 않은 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 차량에 장착된 엔진에 의해서 구동되는 발전기로부터의 전력 및 축전지에 의해서 충전되는 대용량 콘덴서를 갖춘 차량용 전원장치에 있어서, 대용량 콘덴서의 충전시에 있어서의 엔진 작동의 악영향을 경감할 수 있는 차량용 전원장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따르면, 차량에 장착된 엔진에 의해서 구동되는 발전기와 그 발전기에 의해서 발전되는 전력에 의해서 충전되는 축전지를 갖는 차량용 전원장치에 있어서, 상기 발전기 및 축전지에 접속된 대용량 콘덴서와, 그 콘덴서와 상기 발전기 및 축전지를 접속하는 회로 중에 배설되어 콘덴서의 충전속도를 가변하게 하는 충전속도 가변수단과, 차량의 운전상태를 검출하는 검출수단으로부터의 검출신호에 기초하여 그 충전속도 가변 수단을 제어하는 제어수단을 갖는 차량용 전원장치가 제공된다.
본 발명에 의한 다른 목적 및 특징은, 이하의 설명에 의해 보다 명백하게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 관해서 도면에 의해 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명의 한 실시예의 구성을 나타내는 회로도이고, 제2도는 본 실시예의 제어회로의 한 예를 나타내는 회로도이다.
이들의 도면에 있어서, 부호 G는 발전기로서, 도시하지 않은 엔진의 토크에 의해 구동되고, 축전지(B)의 충전을 행하여 차량 부하(L)의 전력원이 되는 것이며, 후술하는 대용량의 콘덴서(C)의 충전도 행하는 것이다.
콘덴서(C)는 전기 2중층 원리를 이용한 대정전용량의 것으로, 예를들면 활성탄을 이용한 수용액계 습식 콘덴서이며, 종래의 알루미늄 전해 콘덴서에 비하여, 수십분의 1의 체적으로 동일한 정전용량을 얻을 수 있고, 30∼50F(패럿)정도의 용량을 가지고 있다. 그리고, 엔진의 시동시에는 파워스위치(PS)를 도시한 파선과 같이 이동시키고, 시동기(ST)에 콘덴서(C)의 전하를 공급하여 비교적 날카로운 라이징 특성을 갖는 전기 에너지에 의해 시동기(ST)를 구동하여 시동시키는 것이다.
부호 R1,R2는 릴레이회로로서 후술하는 제어회로(CC)에 의해서 제어되는 것으로, 각각 콘덴서(C)의 충전회로를 개폐하는 접점(S1,S2)을 구비하여 있고, 접점(S1)에는 충전 전류를 제한하는 저항기(γ)가 직렬 접속되어 있다.
릴레이 회로(R3)는 제어회로(CC)로 전류가 통하는 것을 제어하는 항상 폐접점(S3)을 구비한 릴레이로서, 릴레이회로(R3)의 코일에는 제너 다이오드(D)가 직렬로 접속되어 있고, 콘덴서(C)가 충분히 충전되어 단자전압이 소정치 이상일때는 접점(S3)을 열어서 제어회로(CC)의 제어기능을 정지시키도록 구성되어 있다.
제2도는 본 실시예에 있어서의 차량의 운전상태에 따라 충전시간을 변경시키는 제어회로(CC) 구성의 한 예를 나타내는 회로도로서, 차량의 각 부에 설치된 스위치나 센서로부터의 신호를 입력하는 것에 의해, 상기의 릴레이회로(R1) 또는 (R2)를 작동시키는 상태를 나타낸 것이다.
도면에 있어서, 부호 SG는 기어단 스위치로 변속기가 주행단에 있으면 온이 되는 것, SA는 엑셀러레이터 페달 스위치로 페달이 눌려지면 온이 되는 것, SW은 수온센서로 엔진의 냉각수온이 소정온도에 달하면 온이 되는 것, SS는 차량 속도 센서로 소정의 속도에 도달하면 온이 되는 것, SB는 브레이크 스위치로 브레이크 페달이 눌려지면 온이 되는 것이다. 그리고 이들 스위치나 센서로부터의 신호는 도시한 바와같이, 앤드 게이트(AND gate)(G1)로는 인버터를 통한 기어단 스위치(SG)와, 인버터를 통한 액셀러레이터 페달 스위치(SA)와, 수온센서(SW)로 부터의 각각의 신호가 입력되고, 앤드게이트(G2) 또는 인버터를 통한 액셀러레이터 페달 스위치(SA)와, 차량속도센서(SS)와, 브레이크 스위치(SB)로부터의 각각의 신호가 입력되며, 앤드게이트(G1)의 출력은 상기 릴레이회로(R1)의 코일에 접속되고, 또, 앤드게이트(G2)의 출력은 상기 릴레이회로(R2)의 코일에 접속되어 있다.
다음에, 제2도와 같은 제어회로를 갖는 본 실시예의 작동을 설명한다.
콘덴서(C)의 충전시에는 파워 스위치(PS)를 제1도에 나타내는 실선의 방향으로 이동시키지만, 차량의 발진시나 가속시에는, 변속기의 기어단 스위치(SG)는 주행 기어단으로 이동되어 온(on), 액셀러레이터 페달은 눌러지지 않기 때문에 그 스위치(SA)는 온이되며, 이 때문에 제어회로(CC)의 앤드게이트(G1,G2)의 출력은 오프(off)가 되며, 릴레이회로(R1,R2)는 모두 작동되지 않고, 따라서 발전기(G)로부터의 전력은 콘덴서(C)에 공급되지 않으며, 엔진에는 발전에너지에 의한 부하가 인가되지 않고, 토크는 차량의 가속에 소비되게 된다.
다음에, 엔진의 아이들링시에는, 변속기는 중립상태이기 때문에 기어단 스위치(SG)는 오프, 액셀러레이터 페달은 개방되어 눌러져 있지 않기 때문에 액셀러레이터 페달 스위치(SA)도 오프이고, 엔진의 냉각수온이 소정온도에 도달하여 수은센서(SW)가 온인 경우는 앤드게이트(G1)가 출력을 발하여, 릴레이회로(R1)를 작동시킨다. 그리고 접점(S1)을 온으로 하기 때문에 발전기(G)로부터의 전력은 직렬의 저항기(γ)를 통하여 제한된 전류가 콘덴서(C)에 공급되어 충전이 행하여진다. 따라서 콘덴서(C)에 대하여 급격한 대전류의 공급이 억제되므로 아이들링시에도 발전기(G)의 발전에 의한 부하는 경감되어 방지되게 된다.
또한, 차량의 감속시에는, 소정의 차량속도이상에서는 차량 속도 센서로부터의 신호는 온, 액셀러레이터 페달은 개방되어 액셀러레이터 페달 스위치(SA)는 오프이고, 더욱이 브레이크 페달은 눌러져 브레이크 스위치(SB)는 온으로 되므로, 앤드게이트(G2)는 출력되어 릴레이 회로(R2)를 작동시킨다. 이 때문에 접점(S2)이 닫혀지고, 발전기(G)로 부터의 전력은 콘덴서(C)에 공급되어 충전이 행하여지지만, 이 경우, 엔진은 감속시에 그 토크에 여유가 있기 때문에 차량의 주행에 영향은 없다.
또한, 상술한 바와같이 아이들링시나 감속시에 충전이 행하여져 콘덴서(C)의 단자전압이 충전 종기의 소정전압에 달하면, 제너다이오드(D)와 릴레이회로(R3)의 작동에 의해서 제어회로(CC)로의 전류공급이 중단되고, 제어회로(CC)의 충전제어는 정지하게 된다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면, 차량의 각 부에 배치된 차량의 운전상태를 검출하는 스위치나 센서로부터의 신호에 의해서 엔진의 부하의 대소를 검지하고, 이 엔진의 부하상황에 따라 엔진이 차량의 주행에 출력을 요하는 발진시나 가속시일때는 콘덴서(C)로의 충전을 금지, 감속시에 엔진출력에 여유가 있을때는 콘덴서(C)에 충분히 충전을 행하는 등, 차량의 운전상태에 따라 충전회로를 제어하므로, 엔진의 운전에 대한 충전전력의 영향을 경감할 수 있고, 아이들링 중의 엔진고장이나 차량의 가속시 등의 응답성의 영향 등이 방지되는 효과가 있다.
이상, 본 발명은 상술의 실시예에 의해서 설명하지만, 본 발명의 요지 범위내에서 이미 변형이 가능하고, 이들을 본 발명의 범위에서 배제하는 것은 아니다.

Claims (6)

  1. 차량용 전원장치에 있어서, 차량에 장착된 엔진에 의해서 구동되는 발전기; 상기 발전기에 의해서 발전되는 전력에 의해서 충전되는 축전지; 상기 발전기 및 축전지에 접속된 콘덴서; 상기 콘덴서와 상기 발전기 및 축전지를 접속하는 회로 중에 배설되어 콘덴서의 충전속도를 가변하게 하는 충전속도 가변수단; 차량의 운전상태를 검출하는 검출수단; 상기 검출수단으로부터의 검출신호에 응하여 상기 충전 속도가변수단을 제어하는 제어수단으로 구성되는 차량용 전원장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 콘덴서는 전기 2중층 콘덴서로 구성되는 차량용 전원장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 콘덴서에의 충전속도를 가변하게 하는 충전속도가변수단은, 스위치 수단을 구비한 병렬회로로 이루어지고, 한쪽의 회로에 전류를 제한하는 저항기를 배설한 것을 특징으로 하는 차량용 전원장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 충전속도가변수단을 제어하는 제어수단은, 상기 차량의 운전상태를 검출하는 수단으로 부터의 검출신호에 응하여 차량의 발전시 및 가속시에는, 상기 스위치 수단을 개로하여 콘덴서에의 충전을 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 충전속도가변수단을 제어하는 제어수단은, 상기 차량의 운전상태를 검출하는 수단으로부터의 검출신호에 응하여 차량의 감속시에는, 상기 저항기를 구비한 회로를 통하여 콘덴서에 충전하도록 상기 스위치 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 충전속도가변수단을 제어하는 제어수단은, 상기 차량의 운전상태를 검출하는 수단으로 부터의 검출신호에 응하여 아이들링 운전시에는, 상기 저항기를 구비하지 않은 회로를 통하여 콘덴서에 충전하도록 상기 스위치 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 전원장치.
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