KR100187542B1 - 차량용 교류 발전기의 출력전압 제어장치 - Google Patents

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다쯔끼 고우와
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다니구찌 이찌로오; 기타오카 다카시
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Abstract

AC 발전기(1)의 출력 전압을 제어하기 위한 전압 조정기(3)는 제어용 트랜지스터(309) 및 전력 트랜지스터(310)의 온/오프를 제어하는 제너 다이오드(306)에 접속된 접점(J1 및 J2)을 갖는 2개의 분압기를 포함한다. 접점(J1)에서의 전압 레벨은 제어용 트랜지스터(401)의 출력에 응답하여 단락용 트랜지스터(313)에 의해 변경된다. 통상, 접점(J1)에서의 전압은 접점(J2)에서의 전압보다 더 높고, AC 발전기(1)의 출력 전압은 접점(J1)에서의 전압에 기초하여 목표 전압 절환 단자(B)에서의 출력에 따라 정규 레벨 및 감소된 레벨로 제어된다. 그러나, 고속 충전이 요구될 때, 제어용 트랜지스터(402)는 턴-온되어 접점(J1)을 접지시켜, AC 발전기(1)의 출력 전압은 접점(J2)에서의 전압에 기초하여 더 높은 레벨로 제어된다.

Description

차량용 교류 발전기의 출력 전압 제어 장치
본 발명은 차량용 AC 발전기(vehicular AC generator)의 제어 장치 및 그 장치를 제어하는 방법에 관한 것으로 특히, 필요할 때 배터리를 고속 충전할 수 있는 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
제7도는 예를 들어 일본 실용 신안 공개 공보 제 62-30480호에 공개되어 있는 종래의 차량용 AC 발전기의 제어 장치를 도시한 회로도이다. 제7도의 회로는 AC 발전기(1), AC 발전기(1)의 출력을 정류하기 위한 전파 정류기(full-wave rectifier; 2)와, 동작 상태에 따라 여러 별개의 소정 레벨로 AC 발전기(1)의 출력 전압을 조정하기 위한 전압 조정기(3)를 포함한다. 전압 조정기(3)에 의해 AC 발전기(1)의 출력 전압이 조정되는 목표 전압(target voltage)은 엔진 제어 유닛(4)의 출력에 따라 두 개의 목표 레벨로 조정된다. 또한, 그 목표 전압은 배터리 단자 전압 검출기 단자(battery terminal voltage detector terminal; A)가 배터리(5)로부터 분리(disconnect)될 때 제3레벨로 조정된다.
AC 발전기(1)는 그 AC 발전기(1)의 고정자(도시되지 않음)에 설치된 3-상 전기자 코일(three-phase armature coil; 101)과, AC 발전기(1)의 회전자(도시되지 않음)에 설치된 자계 코일(field coil; 102)을 포함한다. 3-상 전기자 코일(101)의 출력에 접속된 전파 정류기(2)는 6개의 주 다이오드와 3개의 보조 다이오드로 구성되어 주 정류기 출력 단자(201), 보조 출력 단자(202)와, 접지된 단자(203)를 포함한다.
보조 출력 단자(202) 및 자계 코일(102)에 접속된 전압 조정기(3)는 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)와 접지 사이에 접속된 제1직렬의 분압 저항기(301, 302 및 303)와, 보조 출력 단자(202)와 접지 사이에 접속된 제2직렬의 분압 저항기(304 및 305)를 포함한다. 제1직렬 분압 저항기(301, 302 및 303)는 제1전압 검출기 회로를 구성하고, 제2직렬 분압 저항기(304 및 305)는 제2전압 검출기 회로를 구성한다. 제1분압 저항기(301, 302 및 303)의 접점(J1)은 제너 다이오드(306) 및 다이오드(307)를 통해, 보조 출력 단자(202)와 접지 사이의 저항기(311)와 직렬로 접속되어 있는 제어용 트랜지스터(309)의 베이스에 접속되고, 또한, 제2분압 저항기(304 및 305)의 접점(J2)은 제너 다이오드(306) 및 다이오드(308)를 통해, 보조 출력 단자(202)와 접지 사이의 저항기(311)와 직렬로 접속되어 있는 제어용 트랜지스터(309)의 베이스에 접속되어 있다. 제어용 트랜지스터(309)의 콜렉터는 보조 출력 단자(202)와 접지 사이의 서지 흡수용 다이오드(surge absorber diode; 312)와 직렬로 접속된 전력 트랜지스터(power transister; 310)의 베이스에 접속되어 있다. 또한, 분압 저항기(303)의 두 단자 양단에 단락용 트랜지스터(short-circuiting trasister; 313)가 접속되어 있다. 엔진 제어 유닛(4)의 목표 전압 절환 단자(target voltage change-over terminal; B)는 저항기(314)를 통해 보조 출력 단자(202)에 접속되고, 단락용 트랜지스터(313)의 베이스에 접속되어 있다.
상기 엔진 제어 유닛(4)은 예를 들어 차량 속도, 유휴 상태 및, 배터리 전압을 나타내는 제어 신호가 베이스에 인가되는 제어용 트랜지스터(401)를 포함한다. 배터리(5)와 전파 정류기(2)의 보조 출력 단자(202) 사이에는 키 스위치(6)와 충전 상태 표시 램프(7)의 직렬 접속부가 접속되어 있다. 또한, 주 정류기 출력 단자(201)와 접지 사이에는 부하 스위치(9)를 통해 전기적 부하(8)가 접속되어 있다. 배터리(5)는 주 정류기 출력 단자(201)와 접지 양단에 접속되어 있다.
통상(예를 들어, 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)가 접속되어 있는 경우), 전압 조정기(3)는 엔진 제어 유닛(4)의 출력에 따라 AC 발전기(1)의 출력 전압을 2개의 별개의 목표 전압 레벨로 조정한다. 엔진 제어 유닛(4)의 제어용 트랜지스터(401)가 턴-오프되어, 목표 전압 절환 단자(B)의 전압이 하이 레벨(H)로 될 때, 단락용 트랜지스터(313)는 턴-온되어 분압 저항기(303)를 단락시키고, 저항기(301 및 302)의 합에 대한 저항기(302)의 자항비에 의해서 결정되는 정규 목표 레벨(예를 들어, 14.4V)로 전압이 제어한다. 반면에, 엔진 제어 유닛(4)의 제어용 트랜지스터(401)가 턴-온되어 목표 전압 절환 단자(B)의 전압이 로우 레벨(L)로 될 때, 저항기(301내지 303)의 저항비에 의해 결정되는 감소된 목표 레벨(예를 들어, 12.8V)로 전압이 제어된다. 특히, 감소된 목표 레벨은 저항기(301, 302 및 303)의 직렬접속에 대한 저항기(302 및 303)의 직렬 접속의 저항비에 의해 결정된다. 이하, 회로의 동작에 대해 보다 상세히 설명한다.
엔진을 개시하기 위하여 키 스위치(6)가 닫치게 될 때, 배터리(5)로부터, 키 스위치(6), 충전 상태 표시 램프(7) 및, 저항기(311)를 통해 전력 트랜지스터(310)에 베이스 전류가 공급된다. 그로 인해, 전력 트랜지스터(310)가 턴-온되어, 배터리(5)로부터, 키 스위치(6) 및 충전 상태 표시 램프(7)를 통해 자계 코일(102)에 자계 전류(field current)가 공급된다. 따라서, 충전 상태 표시 램프(7)는 턴-온되어 배터리(5)가 현재 충전되어 있지 않음을 나타낸다. 동시에, 배터리(5)로부터, 저항기(314)를 통해 단락용 트랜지스터(313)에 베이스 전류가 공급된다. 그로 인해, 단락용 트랜지스터(313)가 턴-온되어 분압 저항기(303)를 단락시킨다. 따라서, 제1전압 검출기 회로는 단지 분압 저항기(301 및 302)만으로 구성된다.
이러한 상황에서 엔진이 개시될 때, 엔진의 rpm에 대응하는 AC 전압은 3-상 전기자 코일(101) 양단에서 유도되고, AC 발전기(1)의 출력은 전파 정류기(2)에 의해 전파 정류된다. AC 발전기(1)의 전파 정류된 출력 전압이 여전히 소정의 레벨, 즉 14.4V 보다 낮고, 엔진 제어 유닛(4)의 제어용 트랜지스터(401)가 턴-오프되어 목표 전압 절환 단자(B)의 전압이 하이 레벨(H)로 되어 있는 상태로 가정한다. 이때, 접점(J1)에서의 전압은 제너 다이오드(306)의 항복 현상(break-down)을 일으키기에 역시 불충분하게 되어, 제어 다이오드(306)는 턴-오프 상태로 유지된다. 따라서, 제어용 트랜지스터(309)도 역시 턴-오프 상태를 유지하여, 전력 트랜지스터(310)는 계속 턴-온되어 자계 전류를 자계 코일(102)에 공급한다. 엔진의 rpm 증가에 따라 AC 발전기(1)의 rpm이 증가하기 때문에, AC 발전기(1)의 출력 전압은 상승한다. 따라서, AC 발전기(1)의 출력 전압이 소정 레벨, 즉 14.4V를 초과할 때, 접점(J1)에서의 전압은 그 소정 레벨 이상으로 증가하여 제너 다이오드(306)의 항복 현상을 일으킨다. 따라서, 제너 다이오드(306)는 턴-온되고, 그로 인해, 제어용 트랜지스터(309)를 턴-온 시킨다. 따라서, 전력 트랜지스터(310)는 턴-오프된다. 그로 인해, 자계 코일(102)에 대한 전류 공급이 차단되어, AC 발전기(1)의 출력 전압을 감소시킨다. AC 발전기(1)의 출력 전압 레벨이 소정 레벨, 즉 14.4V 또는 그 이하로 떨어질 때, 제너 다이오드(306)와 제어용 트랜지스터(309)는 다시 턴-오프 되어, 전력 트랜지스터(310)를 턴-온시킨다. 자계 코일(102)에 대한 자계 전류의 공급이 다시 시작되어 AC 발전기(1)의 출력 전압을 상승시키게 된다.
상기 동작을 반복함으로써, AC 발전기(1)의 출력은 소정의 정규 목표 레벨(14.4V)로 제어된다. 배터리(5)는 AC 발전기(1)의 출력에 의해서 충전되고, 전기적 부하(8)에는 전력이 공급된다. 그로 인해, 배터리(5) 양단의 전압이 보조 출력 단자(202)로부터 공급되는 AC 발전기(1)의 출력 전압과 실제로 동일한 레벨까지 상승될 때, 충전 상태 표시 램프(7)는 턴-오프되어 배터리(5)의 충전이 현재 완료되어 있음을 나타낸다.
엔진 제어 유닛(4)의 제어용 트랜지스터(401)의 베이스는 여러 센서로부터 공급되는 정보(예를 들어, 차량 속도, 유휴 상태 및, 배터리 전압에 관한 정보)에 기초한 신호를 수신한다. 그로 인해, 엔진이 정상 상태에 있으면서 유휴 상태에 있지 않을 때, 제어용 트랜지스터(401)의 베이스는 로우 레벨에 있게 되어, 제어용 트랜지스터(401)는 턴-오프된다. 따라서, 단락용 트랜지스터(313)는 턴-온되어 분압 저항기(303)를 단락시킨다. 결과적으로, AC 발전기(1)의 출력 전압은 소정의 정규 목표 레벨로 제어된다.
반면에, 여러 센서로부터의 정보에 기초하여, 엔진이 유휴 상태에 있으면서 배터리 전압이 소정 레벨 이상이 되는 것을 엔진 제어 유닛(4)이 판단할 때, 제어용 트랜지스터(401)는 턴-온되어, 목표 전압 절환 단자(B)에서의 전압을 로우 레벨(L)로 감소시킨다. 그로 인해, 단락용 트랜지스터(313)는 턴-오프되어, 접점(J1)에서의 전압은 저항기(301, 302 및 303)에 의해서 결정된 보다 높은 레벨로 바로 상승시킨다. 따라서, 조정 목표 전압은 감소된 소정 레벨, 즉 12.8V로 조정된다. 엔진이 유휴 상태인 경우, AC 발전기(1)의 출력 전압은 감소된 목표 레벨로 조정되어 엔진에 대한 부하를 줄이고, 차량 연료의 갤런당 효율(mileage per gallon)을 개선한다.
또한, 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)가 배터리(5)로부터 분리될 때, AC 발전기(1)의 출력 전압은, 분압 저항기(304 및 305) 사이의 접점(J2)에서의 전압에 의해 결정된 고속 충전 전압, 즉 15.6V로 조정된다. 따라서, 배터리(5)의 과충전은 방지된다.
3개의 목표 전압 레벨은 저항기(301 내지 305)의 저항비에 의해 결정된다는 점을 주지한다.
전술한 바와 같이, 차량용 AC 발전기를 위한 종래의 제어 장치는, 정규 동작상태 하에서 AC 발전기(1)의 출력 전압을 정규 레벨, 즉 14.4V로 제어한다. 그러나, 엔진이 유휴 상태에 있을 때, 목표 전압은 정규 레벨보다 낮은 레벨로 절환된다. 그로 인해, 차량 연료의 갤런당 효율을 개선한다. 그러나, 종래의 제어 장치의 경우에 있어서, 배터리의 고속 충전이 요구될 때, AC 발전기(1)의 목표 출력 전압을 감소된 레벨에서 정규 레벨로 상승시키는 이외에 다른 조치는 취할 수 없다. 따라서, 제어 장치의 고속 충전 능력은 불충분하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 차량용 AC 발전기를 위한 제어 장치 및 그 장치를 제어하는 방법을 제공하여 필요시 배터리를 고속으로 충전시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
상기 목적은 본 발명의 원리에 따라, 차랑용 AC 발전기의 출력 전압을 제어하기 위한 제어 장치에 의해 실현되는데, 상기 제어 장치는, AC 발전기의 출력에 전기적으로 접속되어, AC 발전기의 출력 전압에 비례한 제1전압 레벨을 출력하기 위한 제1전압 검출기 회로수단; AC 발전기의 출력에 전기적으로 접속되어, AC 발전기의 출력 전압에 비례한 제2전압 레벨을 출력하는데, 제1전압 검출기 회로 수단으로부터 출력되는 제1전압 레벨보다 낮은 제2전압 레벨을 출력하기 위한 제2전압 검출기 회로 수단; 제1 및 제2전압 검출기 회로 수단에 접속되어, AC 발전기의 코일에 공급되는 전류를 제어하여 AC 발전기의 출력 전압을 목표 레벨로 조정하는데, 제1전압 검출 회로 수단으로부터 출력되는 제1 및 제2전압 레벨 중 높은 전압 레벨에 응답하여 AC 발전기의 코일에 공급되는 전류를 조정하는 전압 조정 수단과; 제1전압 검출기 회로 수단을 선택적으로 불능 상태로 만들어 제1전압 레벨을 제2전압 검출기 회로 수단으로부터 출력되는 제2레벨보다 실질적으로 낮은 레벨로 감소시키는 목표 조정 전압 절환 수단으로서, 이 목표 조정 전압 절환 수단에 의해 제1전압 검출기 회로 수단이 불능 상태로 될 때 제2전압 검출기 회로 수단으로부터 출력되는 제2전압 레벨에 대응하는 목표 레벨로 AC 발전기의 출력 전압을 전압 조정 수단이 조정할 수 있도록 하는 목표 조정 전압 절환 수단을 포함한다.
제1 및 제2전압 검출기 회로 수단은 각각 제1 및 제2분압기 회로로 되어 있고, 제1 및 제2분압기 회로는 AC 발전기의 출력에 전기적으로 접속되며, 제1 및 제2전압 레벨은 제1분압기 회로의 제1접점과 제2분압기 회로의 제2접점에서 각각 제공되는 것이 바람직하다.
또한, 전압 조정 수단은, 제1 및 제2전압 검출기 회로 수단의 분압기의 접점에 접속되어, 제1 및 제2전압 레벨 중 높은 전압 레벨이 소정의 기준 레벨을 초과할 때 턴-온되는 기준 전압 검출기 수단과; AC 발전기의 코일과 직렬로 접속되어, 턴-오프 및 턴-온되는 것 처럼 각각 턴-온 및 턴-오프되는 스위칭 소자를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 목표 조정 전압 절환 수단은 AC 발전기에 전기적으로 접속된 배터리의 고속 충전의 필요성을 나타내는 제어 신호에 응답하여 제1접점을 단락시키기 위한 단락 수단을 포함할 수 있다. 선택적으로, 목표 조정 전압 절환 수단은 AC 발전기에 전기적으로 접속된 배터리의 고속 충전의 필요성을 나타내는 제어 신호에 응답하여 제1분압기를 AC 발전기의 출력으로부터 전기적으로 분리시키기 위한 분리 수단(disconnector means)을 포함할 수 있다.
제1전압 검출기 회로 수단은 AC 발전기에 전기적으로 접속된 배터리의 단자에 접속되고, 제2전압 검출기 회로 수단은 AC 발전기의 출력에 접속되는 것이 바람직하다. 또한, 목표 조정 전압 절환 수단은 제1제어 신호에 응답하여 제2전압 검출기 회로 수단에 의해 출력되는 제1전압 레벨을 두 별개의 레벨로 변경시키는 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 목표 조정 전압 절환 수단은 제2제어 신호에 응답하여 제1전압 검출기 회로 수단을 불능 상태로 만들 수 있고, 목표 조정 전압 절환 수단은 제1 및 제2제어 신호의 일치를 결정하기 위한 논리 회로 수단을 더 포함하는데, 여기서, 목표 조정 전압 절환 수단은 제1전압 레벨을 변경시키고 논리 회로 수단의 판단에 기초하여 제1전압 검출기 회로를 불능상태로 만든다.
목표 조정 전압 절환 수단은, 적어도 2개의 2-레벨 신호를 발생하기 위한 수단; 2-레벨 신호의 일치를 결정하기 위한 판단 수단과; 판단 수단이 2-레벨 신호의 불일치를 검출할 때 목표 조정 전압 절환 수단이 제1전압 검출기 회로 수단을 불능 상태로 만드는 것을 방지하기 위한 이중 안전 회로 수단(fail-safe circuit)을 포함할 수 있다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 AC 발전기의 제어 장치를 도시한 회로도.
제2도는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 AC 발전기의 제어 장치를 도시한 회로도.
제3도는 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 AC 발전기의 제어 장치를 도시한 회로도.
제4도는 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 AC 발전기의 제어 장치를 도시한 회로도.
제5도는 본 발명의 제5실시예에 따른 차량용 AC 발전기의 제어 장치를 도시한 회로도.
제6도는 본 발명의 제6실시예에 따른 차량용 AC 발전기의 제어 장치를 도시한 회로도.
제7도는 종래의 차량용 AC 발전기의 제어 장치를 도시한 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : AC 발전기 2 : 전파 정류기
3 : 전압 조정기 4 : 엔진 제어 유닛
5 : 배터리 6 : 키 스위치
7 : 충전 상태 표시 램프 8 : 전기적 부하
9 : 부하 스위치 102 : 자계 코일
본 발명의 특징은 특허 청구 범위에 기재되어 있다. 그러나 본 발명의 구조 및 동작 방법은 첨부한 도면을 참조하여 다음 상세한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 양호한 실시예를 설명한다.
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 차량용 AC 발전기의 제어장치를 도시한 회로도이다. 제1도에 있어서, 도면 부호(1 내지 3) 및 도면 부호(5 내지 9)는 제7도의 도면 부호와 동일하게 표기되어 있다. 그러나 엔진 제어 유닛(4A)은 두 개의 트랜지스터(401 및 402)를 포함한다. 제어용 트랜지스터(401)는 제7도의 제어용 트랜지스터(401)와 동일하다. 따라서, 제어용 트랜지스터(401)는 목표 전압 절환 단자(B)와 접지 사이에 접속되고, 그 제어용 트랜지스터(401)의 베이스는 엔진이 유휴 상태 등등(etc)에 따른 정보에 기초한 신호를 수신한다. 특히, 제어용 트랜지스터(401)의 콜렉터는 목표 전압 절환 단자(B)에 접속되고, 그 제어용 트랜지스터의 에미터는 접지된다. 한편, 제어용 트랜지스터(402)의 콜렉터는 다른 목표 전압 절환 단자(C)를 통해 접점(J1)에 접속되고, 그 제어용 트랜지스터(402)의 에미터는 제어용 트랜지스터(401)의 에미터와 함께 접지되어 있다.
제7도의 회로의 경우와 마찬가지로, 제어용 트랜지스터(402)가 턴-오프 상태로 유지된다고 가정하면, AC 발전기(1)의 출력 전압은, 목표 전압 절환 단자(B)에서의 신호 레벨에 응답하여, 정규 전압 레벨, 즉 14.4V 및 감소된 목표 전압 레벨, 즉 12.8V로 제어된다. 또한, AC 발전기(1)의 출력 전압은 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)가 배터리로부터 분리되어 있을 때, 제3목표 레벨, 즉 15.6V로 제어된다. 이러한 상황에서의 동작은 제7도의 회로 동작과 동일하다.
그러나, 제어용 트랜지스터(402)가 턴-온 상태로 되어 목표 전압 절환 단자(C)에서의 전압을 로우 레벨(L)로 감소시킬 때, 목표 조정 전압은, 비록 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)가 접속되어 있다 할지라도, 제3레벨 또는 고속 충전 레벨, 즉 15.6V로 절환된다. 즉, 예를 들어, 차량이 구동된 시간 동안 배터리(5)가 현저하게 방전되어 배터리(5)를 고속으로 충전시킬 필요가 있거나, 예를 들어, 엔진이 감속되어 AC 발전기(1)가 엔진에 과도한 부하를 감당하기 못한다고 가정한다. 그러면, 여러 센서로부터 외부 신호를 수신함에 따라, 엔진 제어 유닛(4A)은 제어용 트랜지스터(402)의 베이스에서의 신호 레벨을 상승시켜 그 제어용 트랜지스터(402)를 턴-온시킨다. 결과적으로, 목표 전압 절환 단자(C)에서의 전압 레벨은 로우 레벨(L)로 떨어진다. 즉, 분압 저항기(301)와 분압 저항기(302) 사이의 접점(J1)은 목표 전압 절환 단자(C) 및 제어용 트랜지스터(402)를 통해 접지되고, 분압 저항기(301, 302 및 303)로 구성된 제1전압 검출기 회로는 불능 상태로 된다. 따라서, AC 발전기(1)의 출력 전압은 제2전압 검출기 회로를 구성하는 분압 저항기(304 및 305)에 의해 결정되는 제3레벨 또는 고속 충전 레벨로 제어된다.
즉, 제어용 트랜지스터(309) 및 전력 트랜지스터(310)의 온/오프는 제너 다이오드(306)의 온/오프에 의해 제어된다. 제너 다이오드(306)는, 캐소드(cathode) [다이오드(307 및 308)에 접속된 단자]에서의 전압이 그 제너 다이오드의 선정된 레벨 이상으로 상승할 때, 턴-온된다. 따라서, 제너 다이오드(306)의 캐소드에서 전압이 선정된 레벨[제너 다이오드(306)의 브레이크-다운(break-down)] 아래로 떨어질 때, 전력 트랜지스터(310)는 턴-온되어, 자계 코일(102)에 자계 전류를 공급한다. 제너 다이오드(306)의 캐소드에서의 전압이 소정 레벨 이상으로 될 때, 전력 트랜지스터(310)는 턴-오프되어 자계 코일(102)에 자계 전류가 공급되는 것을 저지한다. 제너 다이오드(306)의 캐소드는 다이오드(307 및 308)를 통해 접점(J1) 및 접점(J2)에 각각 접속되어 있다. 따라서, 전력 트랜지스터(310)의 온/오프는 접점(J1)에서의 전압과 접점(J2)에서의 전압 중 보다 높은 전압에 응답하여 제어된다. 상기 상술된 바와 같이, 접점(J1)에서의 전압 레벨은 단락용 트랜지스터(313)의 턴-온 및 턴-오프에 의해 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)에서의 전압에 비례하는 제1 및 제2레벨로 제어된다. 즉, 단락용 트랜지스터(313)가 턴-온되어 분압 저항기(303)를 단락시킬 때, 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)에서의 전압에 대한 접점(J1)에서의 전압의 비율은 분압 저항기(301 및 302)의 저항비에 의해 결정된다. 한편, 단락용 트랜지스터(313)가 턴-오프될 때, 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)에서의 전압에 대한 접점(J1)에서의 전압의 비율은 분압 저항기(301, 302 및 303)의 직렬 접속의 저항에 대한 분압 저항기(302 및 303)의 저항 합의 저항비에 의해 결정된다.
접점(J1)에서의 전압이 접지 레벨로 감소될 때, 제너 다이오드(306)의 온/오프와 그로 인한 제어용 트랜지스터(309) 및 전력 트랜지스터(310)의 온/오프는 분압 저항기(304)와 분압 저항기(305) 사이의 접점 (J2)에서의 전압 레벨에 의해 배타적으로 결정된다. 보조 출력 단자(202)에서의 전압에 대한 접점(J2)에서의 전압의 비율은 분압 저항기(304 및 305)의 저항 합계에 대한 분압 저항기(305)의 저항 비율에 의해 결정된다. 그로 인해, AC 발전기(1)의 출력 전압은 저항기(304 및 305)의 저항 비율에 의해 결정되는 제3레벨 또는 고속 충전 레벨로 제어된다. 따라서, 배터리(5)는 필요시에 고속 충전될 수 있다.
제2도는 본 발명의 제2실시예에 따른 차량용 AC 발전기의 제어 장치를 도시한 회로도이다. 제2도의 회로는 엔진 제어 유닛(4B)을 제외하고, 제1도의 회로와 동일하다. 엔진 제어 유닛(4B)은, 목표 전압 절환 단자(B)와 접지 사이에 접속된 제어용 트랜지스터(401)와 함께, 저항기(404)와 직렬 접속된 제어용 트랜지스터(403)와, 배터리(5)로부터 제1전압 검출기 회로에 공급되는 전압을 접속 및 분리시키기 위하여 그 제1전압 검출기 회로[분압 저항기(301, 302 및 303)]와 직렬 접속된 온/오프 트랜지스터(405)를 포함한다. 제어용 트랜지스터(403)의 콜렉터는 저항기(404)를 통해 온/오프 트랜지스터(405)의 베이스에 접속되고, 그 제어용 트랜지스터(403)의 에미터는 제어용 트랜지스터(401)의 에미터와 함께 접지되어 있다. 온/오프 트랜지스터(405)의 에미터는 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)를 통해 배터리(5)의 양극 단자(positive terminal)에 접속되어 있고, 온/오프 트랜지스터(405)의 콜렉터는 제1전압 검출기 회로의 한 단자[즉, 접점(J1)에 접속된 단자와 반대편에 있는 분압 저항기(301)의 단자]에 접속되어 있다.
통상적으로, 제어용 트랜지스터(403)는 턴-온 상태를 유지하여 온/오프 트랜지스터(405)의 베이스를 접지시키며, 그로 인해, 온/오프 트랜지스터(405)도 또한 턴-온 상태로 유지된다. 이런 상황하에서, AC 발전기(1)의 출력 전압은, 목표 전압 절환 단자(B)에서의 전압 레벨에 응답하여, 정규 전압 레벨 및 감소된 목표 전압 레벨, 즉, 14.4V 및 12.8V로 제어된다. 이러한 동작은 제1도 및 제7도의 회로에서의 동작과 유사하다. AC 발전기(1)의 출력 전압은, 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)가 분리되어 있을 때, 제3레벨, 즉 15.6V로 제어된다.
또한, 제2도에 도시된 회로의 고속 충전 동작은 아래에 설명을 제외하고, 제1도에 도시된 회로의 동작과 유사하다. 즉, 급속 충전이 필요하거나, 또는 AC 발전기(1)의 출력 전압이 정규 레벨 또는 감소된 목표 레벨로 제어되는 상황하에서 엔진이 감속된다고 가정한다. 그러면, 고속 충전의 필요성 또는 엔진의 감속을 나타내는 외부 신호가 여러 센서로부터 엔진 제어 유닛(4B)에 공급된다. 그러한 신호에 응답하여, 엔진 제어 유닛(4B)은 제어용 트랜지스터(403)를 턴-오프시켜 온/오프 트랜지스터(405)의 베이스에서의 전압 레벨을 상승시킨다. 그로 인해, 온/오프 트랜지스터(405)는 턴-오프되어, 배터리(5)의 양극 단자로부터 제1전압 검출기 회로[저항기(301, 302 및 303)로 구성됨]를 전기적으로 분리시킨다. 그 결과, 접점(J1)에서의 전압 레벨은 저항기(302 및 303)와, 분압 저항기(304 및 305)사이의 접점(J2)에서의 전압 레벨에 의하여 배타적으로 결정되는 제너 다이오드(306) 및 제어용 트랜지스터(309)의 온/오프를 통하여 접지 레벨로 감소된다. 따라서, AC 발전기(1)의 출력 전압은 저항기(304 및 305)의 저항 비율에 의해 결정되는 제3레벨 또는 고속 충전 레벨로 제어되고, 그로 인해, 배터리(5)는 필요시에 고속 충전될 수 있다.
제3도는 본 발명의 제3실시예에 따른 차량용 AC 발전기를 위한 제어 장치를 도시한 회로도이다. 제3도의 회로는 아래의 설명을 제외하고, 제1도의 회로와 유사하다. 제1도의 부분에 대응하는 부분(301 내지 314)과 함께, 제3도의 전압 조정기(3A)는 분압 저항기(302 및 303)의 직렬 접속부와 병렬로 접속된 단락용 트랜지스터(315)와, 보조 출력 단자(202)와 단락용 트랜지스터(315)의 베이스 양단에 접속된 저항기(316)를 포함한다. 또한, OR 게이트(111)와 NOR 게이트(112)를 포함하는 이중 안전 조정 전압 절환 회로(fail-safe regulation voltage change-over circuit; 10)가 엔진 제어 유닛(4A)과 전압 조정기(3A) 사이에 삽입되어 있다. OR 게이트(111)와 NOR 게이트(112)의 단자에서의 원모양(bubble)은 논리적 부정(즉, 반전)을 나타낸다. OR 게이트(111)의 비반전 입력 단자와 반전 입력 단자는 제어용 트랜지스터(401)와 제어용 트랜지스터(402)의 콜렉터에 각각 접속된다. OR 게이트(111)의 출력 단자는 전압 조정기(3A)의 단락용 트랜지스터(313)의 베이스에 접속된다. NOR 게이트(112)의 반전 입력 단자와 비반전 입력 단자는 제어용 트랜지스터(401)와 제어용 트랜지스터(402)의 콜렉터에 각각 접속된다. NOR 게이트(112)의 출력 단자는 전압 조정기(3A)의 단락용 트랜지스터(315)의 베이스에 접속된다. 게이트(111 및 112)는 양의 논리(positive logic)에 따라 작동하는 것으로 가정한다. 즉, 하이 레벨(H)은 논리 1에 대응하고, 로우 레벨(L)은 논리 0에 대응한다. OR 게이트(111)의 출력은 목표 전압 절환 단자(B)에서의 신호 레벨과 목표 전압 절환 단자(C)에서의 신호 레벨의 반전 신호의 OR 조합에 대응한다. 한편, NOR 게이트(112)의 출력은 목표 전압 절환 단자(B)에서의 신호 레벨의 반전 신호와 목표 전압 절환 단자(C)에서의 신호 레벨의 ADN 조합에 대응한다. 단락용 트랜지스터(313) 및 단락용 트랜지스터(315)는 OR 게이트(111) 및 NOR 게이트(112)의 출력에 응답하여 각각 턴-온 및 턴-오프된다.
제어용 트랜지스터(401)의 베이스에 대한 입력은 엔진의 유휴 상태 등을 나타내고, 목표 레벨이 감소되어야 할 때 하이 레벨(H)로 상승된다. 한편, 제어용 트랜지스터(402)의 베이스에 대한 입력은 배터리(5)의 고속 충전이 필요함을 나타낸다. 그로 인해, 트랜지스터(401 및 402)의 베이스에 인가되는 두 신호는 특성면에 있어 서로 상보적이고, 동시에 하이 레벨(H)로 상승하지 않는다. 트랜지스터(401 및 402)의 콜렉터에 접속된 단자(B 및 C)에서의 신호 레벨(B 및 C)은 트랜지스터(401 및 402)의 베이스에 인가되는 신호들의 각각 반전된 신호이다. OR 게이트(111)의 출력은 신호(B)와 신호(C)의 반전 신호의 논리적 OR 조합이 된다. 따라서, OR 게이트(111)의 출력은 신호(B)가 로우 레벨(L)이면서 신호(C)가 하이 레벨(H)인 경우에만 로우 레벨(L)로 감소되어 단락용 트랜지스터(313)를 턴-오프(그로 인해, 목표 전압을 감소된 레벨로 조정)시킨다. 한편, NOR 게이트(112)의 출력은 신호(B)가 하이 레벨(H)이면서 신호(C)가 로우 레벨(L)인 경우에만 하이 레벨(H)로 상승되어 단락용 트랜지스터(315)를 턴-온(그로 인해, 제1전압 검출기 회로를 불능 상태로 만들고, 목표 전압을 제3레벨 도는 고속 충전 레벨로 상승)시킨다.
트랜지스터(401 및 402)의 출력(B 및 C), 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10)의 출력들과, 조정 전압 레벨들 사이의 관계는 표 1과 같이 도시될 수 있을 것이다.
표 1에 있어서, 상태(S1 내지 S4)는 다음과 같다. 상태(S1)에서는 트랜지스터(401 및 402)가 모두 턴-온되어 단자(B 및 C)를 접지시킨다. 그로 인해, 엔진 제어 유닛(4A)은 불능 상태에 있다. 상태(S2)에서는 목표 전압이 감소된 레벨로 조정되고, 엔진의 토크(torque)에 대한 부하는 최소화되어 연료 소모를 감소시킨다. 상태(S3)에서는 배터리의 고속 충전이 실행된다. 상태(S4)는 엔진의 정상 동작 상태에 대응하거나, 또는 단자(B 및 C)가 분리된 상태에 대응한다.
또한, 표 1에 있어서, 가장 좌측 열(B 및 C)은 트랜지스터(401 및 402)의 콜렉터에 접속된 단자(B 및 C)에서의 신호 레벨을 각각 나타낸다. 다음의 두 열은 단자(B 및 C)에서의 신호 레벨의 반전 신호를 나타내며, 다음 두 열은 OR 게이트(111) 및 NOR 게이트(112)의 출력 신호 레벨을 각각 나타낸다.
통상적으로, 엔진 제어 유닛(4A)의 제어용 트랜지스터(401) 및 제어용 트랜지스터(402)는 턴-오프된다[(표 1의 상태(S4)]. 따라서, OR 게이트(111)의 출력은 하이 레벨(H)이 되고, 그로 인해, 단락용 트랜지스터(313)는 턴-온된다. 한편, NOR 게이트(112)의 출력은 로우 레벨(L)이 되고, 그로 인해 단락용 트랜지스터(315)는 턴-오프된다. 그로 인해, 분압 저항기(301, 302 및 303)중에서, 단지 분압 저항기(303)만이 단락된다. 따라서, AC 발전기(1)의 출력 전압은 저항기(301 및 302)의 저항 비율에 의해 결정된 정규 목표 레벨(14.4V)로 제어된다.
한편, 배터리(5)가 현저하게 방전되어 그 배터리(5)를 고속으로 충전해야 할 때, 또는, 엔진이 감속하고 있을 때, 제어용 트랜지스터(402)는 외부 신호[표 1의 상태(S3)]에 응답하여 턴-온된다. 그로 인해, 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10)의 NOR 게이트(112)의 출력은 하이 레벨(H)로 상승하여 단락용 트랜지스터(315)를 턴-온시킨다. 이어서, 접점(J1)은 단락용 트랜지스터(315)를 통해 접지된다. 그러므로, 제너 다이오드(306) 및 제어용 트랜지스터(309)의 온/오프는 분압 저항기(304 및 305) 사이의 접점(J2)에서의 전압 레벨에 의해 배타적으로 결정된다. 따라서, AC 발전기(1)의 출력 전압은 저항기(304 및 305)의 저항 비율에 의해 결정되는 제3레벨 또는 고속 충전 레벨(15.6V)로 제어되고, 그에 따라, 배터리(5)는 고속 충전될 수 있다.
또한, 예를 들어, 엔진이 유휴 상태이면서 AC 발전기(1)에 기인하는 엔진의 토크에 대한 부하가 차량 연료의 갤런당 효율(연비)을 개선하기 위해 감소되어야 할 때, 제어용 트랜지스터(401 및 402)의 베이스에 인가되는 외부 신호에 응답하여, 제어용 트랜지스터(401)는 턴-온되고, 제어용 트랜지스터(402)는 턴-오프된다. 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10)의 OR 게이트(111) 및 NOR 게이트(112)의 출력은 모두 로우 레벨(L)로 감소된다. 그로 인해, 단락용 트랜지스터(313 및 315) 모두는 턴-오프된다. AC 발전기(1)의 출력 전압은 접점(J1)에서의 전압 레벨에 의해 결정되는 감소된 목표 레벨, 즉 12.8V로 제어된다. 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)에서의 전압에 대한 접점(J1)에서의 전압 레벨의 비율은, 저항기(302 및 303)의 직렬 접속부와 저항기(301 내지 303)의 직렬 접속부의 저항비에 의해서 결정된다.
목표 전압 절환 단자(B 및 C) 모두가 분리[상태(S4)]되거나, 또는 엔진 제어 유닛(4A)이 불능 상태가 되어 제어용 트랜지스터(401 및 402) 모두를 턴-온시키고 단자(B 및 C) 모두가 접지[상태(S1)]될 때, OR 게이트(111)의 출력은 하이 레벨(H)이 되고, NOR 게이트(112)의 출력은 로우 레벨(L)로 된다. 그로 인해, 단락용 트랜지스터(313)는 턴-온되고, 단락용 트랜지스터(315)는 턴-오프된다. 그 결과, AC 발전기(1)의 출력 전압은 정규 목표 레벨(14.4V)로 제어된다. 따라서, 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10)는 이중 안전 기능을 제공한다.
제4도는 본 발명의 제4실시예에 따른 차량용 AC 발전기를 위한 제어 장치를 도시한 회로도이다. 제4도의 회로는 제2도의 회로와 부분적으로 유사하고, 또한 제3도의 회로와 부분적으로 유사하다. 즉, 제3도의 이중 안전 조정 전압 절환 회로와 유사한 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10)는 제2도의 엔진 제어 유닛(4B)의 중간부에 삽입된다. 전압 조정기(3B)는 제2도의 저항기(404)에 대응하는 저항기(317)와, 제2도의 온/오프 트랜지스터(405)에 대응하는 온/오프 트랜지스터(318)를 포함한다. 한편, 엔진 제어 유닛(4C)은 제2도의 저항기(404) 및 온/오프 트랜지스터(405)를 포함하지 않는다. 부분(1,2,5, 내지 10)은 제2도의 부분과 유사하다.
제3도의 회로의 경우에서 처럼, 게이트(111 및 112)의 논리는 양의 논리에 따르게 된다. 즉, 하이 레벨(H)은 논리 1에 해당하고, 로우 레벨(L)은 논리 0에 해당한다. OR 게이트(111)의 출력은 목표 전압 절환 단자(B)에서의 신호 레벨과 목표 전압 절환 단자(D)에서의 신호 레벨의 반전 신호의 OR 조합에 대응한다. 한편, NOR 게이트(112)의 출력은 목표 전압 절환 단자(B)에서의 신호 레벨의 반전 신호와 목표 전압 절환 단자(D)에서의 신호 레벨의 AND 조합에 대응한다. 단락용 트랜지스터(313) 및 온/오프 트랜지스터(318)는 OR 게이트(111) 및 NOR 게이트(112)의 출력에 응답하여 각각 턴-온 및 턴-오프된다. 따라서, 트랜지스터(401 및 403)의 출력(B 및 D), 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10)의 출력들과, 조정 전압 레벨들 사이의 관계는 표 2에 도시된 것 처럼 요약될 수 있다.
표 2에 있어서, 상태(S1 내지 S4)는 표 1에서의 상태와 유사하다. 상태(S1)에서는 트랜지스터(401 및 403) 모두가 턴-온되어 단자(B 및 D)를 접지시킨다. 엔진 제어 유닛(4C)은 불능 상태가 된다. 상태(S2)에 있어서, 목표 레벨은 감소되고, 엔진의 토크에 대한 부하는 최소화되어 연료 소모를 감소시킨다. 상태(S3)에서는 배터리의 고속 충전이 실행된다. 상태(S4)에서는 엔진의 정규 동작 상태에 대응하거나 또는, 단자(B 및 D)가 분리된 상태에 대응한다.
또한, 표 2에 있어서, 가장 좌측 열(B 및 D)은 트랜지스터(401 및 403)의 콜렉터에 접속된 단자(B 및 D)에서의 신호 레벨을 각각 나타낸다. 다음 두 열은 단자(B 및 D)에서의 신호 레벨의 반전 신호이고, 열(OR 111 및 NOR 112)은 OR 게이트(111) 및 NOR 게이트(112)의 출력 신호 레벨을 각각 나타낸다.
통상적으로, 엔진 제어 유닛(4C)의 제어용 트랜지스터(401) 및 제어용 트랜지스터(403)는 턴-오프[표 2의 상태(S4)] 된다. 그로 인해, OR 게이트(111)의 출력은 하이 레벨(H)이 되어, 단락용 트랜지스터(313)는 턴-온된다. 따라서, 분압 저항기(303)는 단락된다. 한편, NOR 게이트(112)의 출력은 로우 레벨(L)로 되어, 온/오프 트랜지스터(318)를 턴-온 시킨다. 따라서, AC 발전기(1)의 출력 전압은 저항기(301 및 302)의 저항비에 의해 결정되는 정규 목표 레벨(14.4V)로 제어된다.
한편, 배터리(5)가 현저하게 방전되어 그 배터리(5)를 고속 충전해야 할 때, 또는, 엔진이 감속하고 있을 때, 제어용 트랜지스터(403)는 베이스에 인가되는 외부 신호에 응답하여 턴-온[표 2의 상태(S3)]된다. 따라서, 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10)의 NOR 게이트(112)의 출력은 하이 레벨(H)로 상승되어 온/오프 트랜지스터(318)를 턴-오프시킨다. 그로 인해, 배터리(5)의 단자는 분압 저항기(301, 302 및 303)를 포함하는 제1전압 검출기 회로와 전기적으로 분리된다. 그러므로, 제너 다이오드(306) 및 제어용 트랜지스터(309)의 온/오프는 분압 저항기(304)와 분압 저항기(305) 사이의 접점(J2)에서의 전압 레벨에 의해 배타적으로 결정된다. 따라서, AC 발전기(1)의 출력 전압은 저항기(304 및 305)의 저항비에 의해서 결정되는 고속 충전 레벨(15.6V)로 제어되어, 배터리(5)가 고속으로 충전될 수 있다.
또한, 예를 들어, 엔진이 유휴 상태에 있으면서 AC 발전기(1)에 기인하는 엔진의 토크에 대한 부하가 차량 연료의 갤런당 효율(연비)을 개선시키기 위해 감소되어야 할 때, 외부 신호에 응답하여 트랜지스터(401) 및 제어용 트랜지스터(403)는 각각 턴-온 및 턴-오프[표 2의 상태(S2)]된다. 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10)의 OR 게이트(111) 및 NOR 게이트(112)의 출력은 모두 로우 레벨(L)로 감소된다. 그로 인해, 단락용 트랜지스터(313)는 턴-오프되고, 온/오프 트랜지스터(318)는 턴-온 된다. 다라서, AC 발전기(1)의 출력 전압은 접점(J1)에서의 전압 레벨에 의해 결정되는 감소된 목표 레벨, 즉 12.8V로 제어된다. 이러한 상황하에서, 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)에서의 전압에 대한 접점(J1)에서의 전압 레벨의 비율은 저항기(301 내지 303)의 직렬 접속부에 대한 저항기(302 및 303)의 직렬 접속부의 저항비에 의해서 결정된다.
목표 전압 절환 단자(B 및 D) 모두가 분리[상태(S4)]될 때, 또는 엔진 제어 유닛(4C)이 불능 상태가 되어 제어용 트랜지스터(401 및 403)를 턴-온시키고, 단자(B 및 D) 모두가 접지[상태(S1)]될 때, OR 게이트(111)의 출력은 하이 레벨(H)로 되고, NOR 게이트(112)의 출력은 로우 레벨(L)로 된다. 그로 인해, 단락용 트랜지스터(313) 및 온/오프 트랜지스터(318) 모두는 턴-온된다. 그 결과, AC 발전기(1)의 출력 전압은 정규 목표 레벨(14.4V)로 제어된다. 따라서, 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10)는 이중 안전 기능을 제공한다.
제5도는 본 발명의 제5실시예에 따른 차량용 AC 발전기를 위한 제어 장치를 도시한 회로도이다. 부분(1,2, 및 5 내지 9)은 제1도의 부분과 동일하다. 전압 조정기(3C)는 제1도의 전압 조정기(3C)와 구별되는데, 전압 조정기(3C)가 제1도의 분압 저항기(303), 단락용 트랜지스터(313) 및 저항기(314)를 포함하지 않는다는 점에서 구별된다. 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10A)는 단일 OR 게이트(113)로 이루어져 있다. 엔진 제어 유닛(4D)은 제어용 트랜지스터(406)와 저항기(407)를 포함한다. 제어용 트랜지스터(406)의 에미터는 접지된다. 제어용 트랜지스터(406)의 콜렉터는 목표 전압 절환 단자(C1)를 통해 OR 게이트(113)의 비반전 입력 단자에 접속된다. 저항기(407)는 OR 게이트(113)의 반전 입력 단자와 제어용 트랜지스터(406)의 베이스 양단에 접속된다. 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10A)의 OR 게이트(113)의 출력은 분압 저항기(301 및 302) 사이의 접점(J1)에 접속된다.
제5도의 회로의 경우에 있어서, AC 발전기(1)의 출력 전압은 두 개의 목표 레벨, 즉 감소된 레벨(14.4V) 및 정규 레벨(15.6V)로 제어된다. 감소된 목표 레벨은 분압 저항기(301 및 302)의 저항비에 의해 결정된다. 정규 목표 레벨은 분압 저항기(304 및 305)의 저항비에 의해 결정된다. OR 게이트(113)의 출력이 하이 레벨(H)로 될 때, AC 발전기(1)의 출력 전압은 분압 저항기(301 및 302)에 의해 결정되는 정규 레벨로 제어된다. 반면에, OR 게이트(113)의 출력이 로우 레벨(L)로 될 때, AC 발전기(1)의 출력 전압은 분압 저항기(304 및 305)에 의해 결정되는 제2레벨로 제어된다.
저항기(407)를 통해 제어용 트랜지스터(406)의 베이스에 인가되는 입력 신호는 배터리(5)의 고속 충전에 대한 필요성을 나타낸다. 이러한 신호는 목표 전압 절환 단자(C2)를 통해 OR 게이트(113)의 반전 입력 단자에 공급된다. 제어용 트랜지스터(406)의 작동이 정규 상태인 경우에, 목표 전압 절환 단자(C1)는 단자(C2)에서의 신호가 하이 레벨로 될 때만이 제어용 트랜지스터(406)를 통해 접지된다. OR 게이트(113)의 출력은 단자(C1)의 신호와 단자(C2)의 부정 신호의 논리적 OR 조합이 된다. 따라서, OR 게이트(113)의 출력은 급속 충전에 대한 요구를 나타내는 단자(C2)에서의 신호가 하이 레벨(H)로 상승할 때만 로우 레벨(L)로 되고, 그 로우 레벨에 응답하여, 제어용 트랜지스터(406)는 턴-온 된다. OR 게이트(113)의 로우 레벨(L) 출력은 분압 저항기(301 및 302)로 이루어지는 제1전압 검출기 회로를 불능 상태로 되게 하여, 분압 저항기(304 및 305)로 이루어지는 제2전압 검출기 회로에 의해 제공되는 접점(J2)에서의 전압은 제너 다이오드(306)의 온/오프를 결정하고, 그로 인해, AC 발전기(1)의 출력 전압의 목표 레벨을 결정한다. 따라서, 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10A)의 OR 게이트(113)는 이중 안전 기능을 제공한다.
다음 표 3은 제어용 트랜지스터(406)의 베이스에 대한 입력 신호(가장 좌측열 Tr406), 목표 전압 절환 단자(C1 및 C2)에서의 전압 레벨들, 단자(C2)의 반전신호, OR 게이트(113)의 출력, 목표 조정 전압 및, 대응 상태 사이의 관계를 나타낸다.
정규 상태, 또는 엔진 제어 유닛(4D)이 불능 상태[상태(S4)]일 때, 엔진 제어 유닛(4D)의 제어용 트랜지스터(406)의 베이스에 대한 입력 신호는 로우 레벨(L)로 되고, 그로 인해 제어용 트랜지스터(406) 턴-오프된다. 따라서, OR 게이트(113)의 비반전 입력 단자에 대한 입력 신호(C1), OR 게이트(113)의 반전 입력 단자에 대한 입력 신호(C2) 및, 신호(C2)의 반전 신호는, 표 3에 도시된 것 처럼, 각각 하이 레벨(H), 로우 레벨(L) 및, 하이 레벨(H)로 되어 있다. 결국 OR 게이트(113)의 출력은 하이 레벨(H)로 되고, AC 발전기(1)의 출력 전압은 분압 저항기(301 및 302)의 저항비에 의해 결정되는 정규 레벨로 제어된다.
한편, 배터리(5)가 현저하게 방전되어 그 배터리(5)가 고속 충전되어야 하거나, 또는 엔진이 감속되고 있을 때, 제어용 트랜지스터(406)의 베이스에 대한 입력신호는 하이 레벨(H)로 상승되고, 그로 인해, 제어용 트랜지스터(406)를 턴-온시킨다. 따라서 OR 게이트(113)의 출력은 로우 레벨(L)로 하강하여, 접점(J1)에서의 전압 레벨을 실질적으로 접지 레벨로 감소시킨다. 따라서, 분압 저항기(301 및 302)로 이루어진 제1전압 검출기 회로는 불능 상태로 되어, 더 이상 배터리(5)의 단자 전압을 검출할 수 없게 된다. 이때, AC 발전기(1)의 출력 전압은 AC 발전기(1)의 보조 출력 단자(202)에 접속된 분압 저항기(304 및 305)의 저항비에 의해 결정되는 고속 충전 레벨로 제어된다. 따라서, 배터리(5)는 고속으로 충전된다.
목표 전압 절환 단자(C1 및 C2)가 개방 또는 분리[표 3의 상태(S2)]되어 있을 때, 또는 목표 전압 절환 단자(C1 및 C2)가 접지[상태(S1)]되어 있을 때, OR 게이트(113)의 출력은 하이 레벨(H)로 유지되고, 접점(J1)에서의 전압을 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)에서의 전압에 비례하는데, 그 비례 계수는 저항기(301 및 302)의 합에 대한 분압 저항기(302)의 저항비에 의해 결정된다. 따라서, AC 발전기(1)의 출력 전압을 배터리(5)의 단자 전압 레벨에 기초한 정규 레벨로 제어된다.
제6도는 본 발명이 제6실시예에 따른 차량용 AC 발전기를 위한 제어 장치를 도시한 회로도이다. 제6도에 있어서, 부분(1,2 및 5 내지 9)은 제1도의 부분과 동일하다. 한편, 엔진 제어 유닛(4D)은 제5도의 것과 동일하다. 제6도의 전압 조정기(3D)는, 전압 조정기(3D)가 단락용 트랜지스터(313) 및 저항기(314)를 포함하지 않는다는 점에서 제4도의 전압 조정기(3B)와 구별된다.
이중 안전 조정 전압 절환 회로(10B)는 단일 NOR 게이트(114)로 구성된다. 엔진 제어 유닛(4D)은 제어용 트랜지스터(406) 및 저항기(407)를 포함한다. 제어용 트랜지스터(406)의 에미터는 접지되어 있고, 제어용 트랜지스터(406)의 콜렉터는 목표 전압 절환 단자(C1)를 통해 NOR 게이트(114)의 비반전 입력 단자에 접속되어 있다. 저항기(407)는 NOR 게이트(114)의 반전 입력 단자와 제어용 트랜지스터(406)의 베이스 양단에 접속된다. 이중 안전 조정 전압 절환 회로(10B)의 NOR 게이트(114)의 출력은 저항기(317)를 통해 온/오프 트랜지스터(318)의 베이스에 접속된다.
제6도에 도시된 회로의 동작은 제5도에 도시된 회로의 동작과 유사하다. 그러나, NOR 게이트(114)의 하이 레벨(H)의 출력에 응답하여, 온/오프 트랜지스터(318)는 턴-오프되어 저항기(301 및 302)로 구성되는 제1전압 검출기 회로로부터 배터리(5)의 단자를 분리시킨다. NOR 게이트(114)의 출력은 신호(C1)의 반전 신호와 신호(C2)의 논리 AND 조합으로 된다. 따라서, NOR 게이트(114)의 출력은, 단지 고속 충전의 필요성을 나타내는 신호가 제어용 트랜지스터(406)의 베이스에 인가될 때와, 또한 제어용 트랜지스터(406)가 그 신호에 응답하여 턴-온될 때에만, 하이 레벨(H)로 상승하여 제1분압 저항기(301 및 302)를 불능 상태로 만든다.
다음 표 4는 제어용 트랜지스터(406)의 베이스에 대한 입력 신호[좌측 열(Tr406)], 목표 전압 절환 단자(C1 및 C2)에서의 전압 레벨, C2 반전 신호, NOR 게이트(114)의 출력 신호, 목표 조정 전압 및, 그에 대응하는 상태들 사이의 관계를 나타낸다.
정규 상태 또는, 엔진 제어 유닛(4D)이 고장 상태(상태 S4)일 때, 엔진 제어 유닛(4D)의 제어용 트랜지스터(406)의 베이스에 대한 입력 신호는 로우 레벨(L)로 되고, 그로 인해, 제어용 트랜지스터(406)는 턴-오프된다. 따라서, NOR 게이트(114)의 비반전 입력 단자에 대한 입력 신호(C1), NOR 게이트(114)의 반전 입력 단자에 대한 입력 신호(C2) 및, 신호(C2)의 반전 신호는, 표 4에 도시된 것 처럼, 각각 하이 레벨(H), 로우 레벨(L) 및, 하이 레벨(H)로 된다. 그 결과, NOR 게이트의 출력은 로우 레벨(L)이 되고, 온/오프 트랜지스터(318)는 턴-온된다. 따라서, AC 발전기(1)의 출력 전압은 분압 저항기(301 및 302)의 저항비에 의해 결정되는 정규 레벨로 제어된다.
한편, 배터리(5)가 현저하게 방전되어 그 배터리(5)가 고속으로 충전되어야 할 때, 또는 엔진이 감속될 때, 제어용 트랜지스터(406)의 베이스에 대한 입력 신호는 하이 레벨(H)로 상승되고, 그로 인해, 제어용 트랜지스터(406)를 턴-온시킨다. 따라서, NOR 게이트(114)의 출력은 하이 레벨(H)로 상승하게 되어 온/오프 트랜지스터(318)를 턴-오프시키고, 배터리(5)에 접속된 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)로부터 제1분압 저항기(301 및 302)를 전기적으로 분리시킨다. 따라서, 분압 저항기(301 및 302)로 이루어진 제1전압 검출기 회로는 불능 상태로 되어, 더 이상 배터리(5)의 단자 전압을 검출할 수 없게 된다. 이때, AC 발전기(1)의 출력 전압은 AC 발전기(1)의 보조 출력 단자(202)에 접속된 분압 저항기(304 및 305)의 저항비에 의해 결정되는 고속 충전 레벨로 제어된다. 따라서, 배터리(5)는 고속으로 충전된다.
목표 전압 절환 단자(C1 및 C2)가 개방 또는 분리[표 4의 상태(S2)]될 때, 또는 목표 전압 절환 단자(C1 및 C2)가 접지[상태(S1)]될 때, NOR 게이트(114)의 출력은 로우 레벨(L)로 유지되고, 접점(J1)에서의 전압은 배터리 단자 전압 검출기 단자(A)에서의 전압에 비례하는데, 그 비례 계수는 저항기(301 및 302)의 합에 대한 분압 저항기(302)의 저항비에 의해 결정된다. 따라서, AC 발전기(1)의 출력 전압은 배터리(5)의 단자 전압 레벨에 기초한 정규 레벨로 제어된다.

Claims (11)

  1. 코일(102)을 포함하는 차량용 AC 발전기(1)의 출력 전압을 제어하기 위하여, 상기 코일에 전류를 공급하여 상기 AC 발전기의 출력 전압을 조정하는 제어 장치에 있어서, 상기 AC 발전기의 출력에 전기적으로 접속되어, 상기 AC 발전기의 출력 전압에 비례한 제1전압 레벨을 출력하기 위한 제1전압 검출기 회로 수단(301, 302, 303, 313); 상기 AC 발전기의 출력에 전기적으로 접속되어, 상기 AC 발전기의 상기 출력 전압에 비례한 제2전압 레벨을 출력하는데, 상기 제1전압 검출기 회로 수단으로부터 출력되는 상기 제1전압 레벨보다 낮은 제2전압 레벨을 출력하기 위한 제2전압 검출기 회로 수단(304, 305); 상기 제1 및 제2전압 검출기 회로 수단에 접속되어, 상기 AC 발전기의 코일에 공급되는 전류를 제어하여 상기 AC 발전기의 출력 전압을 목표 레벨로 조정하는데, 상기 제1 및 제2전압 검출기 회로 수단으로부터 출력되는 상기 제1 및 제2전압 레벨 중 높은 전압 레벨에 응답하여 상기 AC 발전기의 상기 코일에 공급되는 전류를 조정하는 전압 조정 수단(3, 3A, 3B, 3C, 3D)과; 상기 제1전압 검출기 회로 수단을 선택적으로 불능 상태로 만들어 상기 제1전압 레벨을 상기 제2전압 검출기 회로 수단으로부터 출력되는 제2레벨보다 실질적으로 낮은 레벨로 감소시키는 목표 조정 전압 절환 수단(402, 403)으로서, 상기 목표 조정 전압 절환 수단에 의해 상기 제1전압 검출기 회로 수단이 불능 상태로 될 때 상기 제2전압 검출기 회로 수단으로부터 출력되는 상기 제2전압 레벨에 대응하는 목표 레벨로 상기 AC 발전기의 출력 전압을 상기 전압 조정 수단이 조정할 수 있도록 하는 목표 조정 전압 절환 수단(402, 403)을 포함하는 차량용 AC 발전기의 출력 전압 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2전압 검출기 회로 수단은 제1 및 제2분압기 회로로 각각 구성되고, 상기 제1 및 제2분압기 회로는 상기 AC 발전기의 출력에 전기적으로 접속되며, 상기 제1 및 제2전압 레벨은 상기 제1분압기 회로의 제1접점과 상기 제2분압기 회로의 제2접점에서 각각 제공되는 차량용 AC 발전기의 출력 전압 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전압 조정 수단은, 상기 제1 및 제2전압 검출기 회로 수단의 상기 분압기들의 상기 접점들에 접속되어, 상기 제1 및 제2전압 레벨 중 높은 전압 레벨이 소정의 기준 레벨을 초과할 때 턴-온되는 기준 전압 검출기 수단과; 상기 AC 발전기의 상기 코일과 직렬로 접속되어, 턴-온되면 턴-오프되고, 턴-오프되면 턴-온되는 스위칭 소자를 포함하는 차량용 AC 발전기의 출력 전압 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 목표 조정 전압 절환 수단은 상기 AC 발전기에 전기적으로 접속된 배터리의 고속 충전의 필요성을 나타내는 제어 신호에 응답하여 상기 제1접점을 단락시키기 위한 단락 수단을 포함하는 차량용 AC 발전기의 출력 전압 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 목표 조정 전압 절환 수단은 상기 AC 발전기에 전기적으로 접속된 배터리의 고속 충전의 필요성을 나타내는 제어 신호에 응답하여 상기 제1분압기를 상기 AC 발전기의 상기 출력으로부터 전기적으로 분리시키기 위한 분리 수단을 포함하는 차량용 AC 발전기의 출력 전압 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1전압 검출기 회로 수단은 상기 AC 발전기에 전기적으로 접속된 배터리의 단자에 접속되고, 상기 제2전압 검출기 회로 수단은 상기 AC 발전기의 출력에 접속된 차량용 AC 발전기의 출력 전압 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 목표 조정 전압 절환 수단은 상기 제1제어 신호에 응답하여 상기 제1전압 검출기 회로 수단에 의해 출력되는 상기 제1전압 레벨을 두 별개의 레벨로 변경시키는 수단을 포함하는 차량용 AC 발전기의 출력 전압 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 목표 조정 전압 절환 수단은 제2제어 신호에 응답하여 상기 제1전압 검출기 회로 수단을 불능 상태로 만들고, 상기 목표 조정 전압 절환 수단은 상기 제1 및 제2제어 신호의 일치를 결정하기 위한 논리 회로 수단을 더 포함하며, 상기 목표 조정 전압 절환 수단은 상기 제1전압 레벨을 변경시키고 상기 논리 회로 수단의 판단에 기초하여 상기 제1전압 검출기 회로를 불능 상태로 만드는 차량용 AC 발전기의 출력 전압 제어 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 목표 조정 전압 절환 수단에서 이상이 검출될 때, 상기 목표 조정 전압 절환 수단이 상기 제1전압 검출기 회로 수단을 불능 상태로 만드는 것을 방지하기 위한 이중 안전 회로 수단을 더 포함하는 차량용 AC 발전기의 출력 전압 제어 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 목표 조정 전압 절환 수단은, 적어도 2개의 2-레벨 신호를 발생하기 위한 수단; 상기 2-레벨 신호의 일치를 결정하기 위한 판단 수단과; 상기 판단 수단이 상기 2-레벨 신호의 불일치를 검출할 때 상기 목표 조정 전압 절환 수단이 상기 제1전압 검출기 회로 수단을 불능 상태로 만드는 것을 방지하기 위한 이중 안전 회로 수단을 포함하는 차량용 AC 발전기의 출력 전압 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 판단 수단은 상기 2-레벨 신호의 상기 일치를 결정하기 위한 논리 회로를 포함하는 차량용 AC 발전기의 출력 전압 제어 장치.
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