KR100201922B1 - 축전지 보호장치 - Google Patents

Abstract

축전지가 아직도 자동차에 시동을 걸수 있기위한 충분한 전력을 보유하는 일정 전압크기로 축전지전압(20)이 떨어지는 것을 감지하는 자동차 축전지 보호장치. 만약 감지된 전압이 자동차에 시동을 걸기위해 정상적으로 필요로 하는 시간보다 오랜시간동안 상기의 전압크기 또는 그이하로 유지된다면 축전지(10)가 부하(14)로부터 차단되며 히스테리시스신호(34)가 부하가 차단된후 축전지 전압이 상승하기 시작하는때 재연결을 막도로 제공한다. 자동차를 재시동시키기 위해 점화스위치(18)을 동작시키자마자 부하가 축전지에 자동으로 다시 연결된다. 한 리세트회로가 작은 시험전압(44)를 차단된 부하를 제공하며 자동차에 시동을 걸기위해 점화스위치의 작동에 의해 발생된 전압강하를 감지한다. 이같이 감지된 전압강하는 탐지되어지며 메인스위치(12)가 축전지를 부하에 다시 연결시키도록 한다.

Description

축전지 보호장치

제1도는 본 발명 원리를 이용하는 축전지 보호장치 실시예에 대한 블럭도표.

제2도는 제1도 시스템에서 사용될 수 있는 모터 구동스위치의 세로단면도.

제3도는 제2도 3-3선 단면도.

제4a도와 제4b도는 함께 제1도장치 회로도에 대한 적합한 실시예를 도시한 도면.

제5도는 본 발명에 따라 내장된 축전지 보호장치를 가지는 축전지 케이블의 부분단면도.

제6도는 본 발명의 한 바람직한 실시예의 차단 스위치를 도시한 것으로서 제5도의 6-6선 단면도.

제7a도 및 7b도는 본 발명의 축전지 보호장치에 대한 바람직한 하우징을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 자동차축전지 12 : 메인(main) 스위치

14, 16 : 부하 18 : 점화스위치

20, 22 : 단자 24 : 스위치구동기

28 : 비교기 30 : 한계전압 발생기

32 : 지연회로 33 : 불이행 펄스신호

40 : 시스템리세트회로 44 : 시험전압발생기

50 : 증폭기 52 : 비교회로

54 : 기준회로 60 : 리세트펄스발생기

61 : 엔진 운전회로 66 : 차단지연회로

70 : DC모터 74 : 축

78 : 캡(cap) 79 : 캡커버

84 : 축방향보어 90 : 접촉링

105 : 전압감지노드 108 : 증폭기

120 : 계수기/타이머 130 : 증폭기

300,304 : 축전지케이블섹션 306 : 코넥터(connecter)

310 : 하우징(housing) 320 : 회로기판

400 : 하우징 402 : 축전지단자 코넥터

406 : 축전지단자 코넥터 406 : 코넥터

420 : 양극단자 422 : 음극단자

424 : 축전지케이블

본 발명은 1990년 4월 4일자 출원된 출원번호 제 07/504,238호의 일부 계속출원이다.

본 발명은 자동차 축전지용 보호장치에 관한 것이며, 특히 축전지가 정해진 수준이하로 떨어지며 전기부하의 연결이 차단되고 조작자가 점화스위치를 작동시키는 것 이외의 다른 작동을 하지 않고도 자동차가 시동될 수 있는 장치에 관한 것이다.

축전지 보호장치는 대개 축전지가 축전되지 않고 있는 가령 자동차의 엔진이 꺼져있는 때의 축전지 상태를 감지한다. 자동차 시동이 꺼진뒤에도 부하가 걸려있다면 이같은 부하는 축전지가 완전히 방전되기 이전에 차단될 것이다. 그러나 부분적으로 방전된 축전지가 부하로부터 차단된때 축전지에서의 전압은 증가한다. 따라서 측정된 전압이 개방회로 전압으로 증가하며, 이는 부하가 다시 걸리게 할 수 있도록 하며 결국 순환적으로 동작을 차단하고 다시 동작할 수 있도록 하게할 것이다. 또한 정상적인 자동차 시동 동작중에 감지된 축전지 전압은 시동 솔레노이드의 큰 전류 드레인으로 인해 크게 떨어지게될 것이나, 시스템은 부하를 차단시키지 않아야 한다.

미국특허 제 4,902,986 호에서와 같은 몇가지 미국특허에서는 부하가 차단되어진 후에 자동차 엔진에 시동을 걸기위해서 시스템이 조작자에 의해 손으로 리세트되어야만 한다. 미국특허 제 4,493,001 호와 같은 몇가지 이들 시스템들 역시 부하를 다시 연결시키기 위해 자동차의 다른요소들로 특수한 연결을 할것을 필요로 한다. 이들 모든 특수한 요구사항과 장치들은 가격이 비싸고 자동차 조작자에게 불편한 점을 가져다 준다. 자동차 조작자들은 그저 점화 키이를 돌리므로써 자동차의 시동을 걸수 있기를 바라는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 자동차의 점화시스템(장치)를 작동시키므로써 축전지를 부하에 자동으로 연결시키는 축전지 보호장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 축전지에서의 전압이 선택된 크기이하로 떨어지는데 낮은 축전지 신호가 발생되는 축전지 보호장치가 제공된다. 이에 따라 닫혀져 있던 스위치가 부하로부터 축전지를 차단시키도록 개방하여지게된다. 선택된 크기는 점화스위치의 정상 작동에 의해서 자동차를 재시동하기에 충분한 전압으로 정해진다.

낮은 축전지 신호에 응답해서 스위치를 개방시키는 것은 진정한 낮은 전압상태가 존재하며 정상적인 시동 동작은 아님을 보장하기 위한 충분한 시간동안 축전지 전압이 선택된 크기이하로 유지될 수 있도록 지연된다. 또한 히스테리시스 수단이 제공되어 감지된 축전지 전압을 효과적으로 낮추도록하며 따라서 부하가 차단됨으로 인해 축전지 전압이 상승하는 것은 부하가 다시 연결되도록 하지 않을 것이다. 적절한 실시예에서 낮은 전압차단 동작은 엔진인 가동되고 있는동안 금지되어질 수 있다.

축전지가 차단되어진 후에 자동차를 재시동하기 위해서, 부하에 걸리는 전압의 변화에 응답해서 한 리세트펄스가 제공되게되며 전압 감지수단을 일시적으로 불가능하게하고 축전지를 부하에 다시 연결시키도록 한다. 리세트펄스는 차단된 부하에 걸리는 전압의 변화에 응답하여 발생된다. 그러나, 그와 같은 동작은 짧은 시간동안 지연되어 부하가 적절히 차단되어 있는동안 허위의 리세트가 발생되어 축전지 전압이 상승하는 것을 막도록 한다.

본 발명의 또다른 특징에 따라 전체 축전지 보호장치는 축전지 케이블의 하나속으로 집적되어 종래 케이블의 통상적인 방법에 따라 단순히 축전지 케이블을 연결시키므로써 보호 시스템이 설치될 수 있도록 한다. 또다른 바람직한 실시예에 따라 축전지 보호 시스템이 하우징내에 위치하며 한 축전지 케이블의 단부와 축전지 단자 사이를 연결시키고, 단자들 사이의 축전지 상부에 올려놓일 수 있는 크기를 갖는다.

하기에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 축전지 보호장치는 엔진이 가동되고 있지않는 동안 예정된 전압 한계값 이하로 방전되는 것을 막기위해 자동차의 축전지를 보호하도록 한다. 이같은 축전지 보호장치는 축전지에 연결된 부하로부터 전류가 빠져나가는 상태로 인해 총 방전보다큰 한계값 이하로 방전되지 않도록 한다. 이같은 장치는 자동차 조작자에 의해 어떠한 추가작동이나 정상적인 시동 작동이외의 어떠한 영향을 주지않고도 자동으로 동작하게된다.

이같은 장치는 자동차가 움직이지 않고 있는동안 축전지를 모니터하며 외견상으로는 축전지로부터 전류를 공급받는 부하가 아예 없거나 있더라하더라도 최소의 부하를 유지하게된다. 그러나 우발적으로 축전지에 부하가 걸리게되면, 이같은 장치가 자동차를 재시동시키기 위해 충분한 전력이 남아있는 일정수준으로 축전지 전압이 떨어진 이후에는 축전지로부터 모든 전기부하를 자동으로 차단시킬 것이다. 만약 자동차가 정차된 뒤에도 헤드라이트가 켜져있도록 하려한다면 그같은 상태가 일어나게될 것이다.

바람직한 전압수준은 전체 축전지 전압의 약 70% 가 될수 있다. 가령 부하가 없이 완전히 충전되었을때 12.68볼트인 리이드-산(lead-acid) 축전지에서, 본 발명의 원리를 이용한 장치는 축전지전압이 약 12.44볼트로 떨어지게되는때 부하를 차단시키게될 것이다. 따라서 모든부하는 자동차를 다시 시동시키기 위해 바람직한 정격전류를 더 이상 공급하지 못하게될 점아래로 방전되기 훨씬전에 차단되어진다. 대개 완전히 방전된 리이드-산 축전지는 약 11.89볼트의 전압을 소유한다.

또한 축전지가 부하를 차단시키지 않고 정상적인 자동차 시동작동에 의해 정해진 전압으로 떨어지도록 하는 수단이 제공된다.

중요한 것은 이같은 장치의 존재와 동작이 사용자에게 번거롭거나 복잡하지 않다는 것이다. 만약 이같은 장치가 부하를 차단시키도록 축전지에서의 드레인이 발생된다면, 충분한 전압이 축전지에 남아 있어서 점화스위치를 정상 가동시킨뒤 자동차를 재시동하기 위해 충분한 전압이 축전지에 남아있게 될것이다. 점화 스위치의 동작은 이같은 장치에 의해 감지되며 축전지를 부하에 자동으로 연결시키도록 하고, 따라서 보호되며 부분적으로 방전된 축전지의 남아있는 전력을 자동차 시동장치로 제공하도록 한다.

제1도에서 도시된 바와 같이, 자동차 축전지(10)은 평상시 닫혀져 있는 메인스위치(12)를 통해서 스위치되지 않은 부하(14)와 점화스위치(18)의 조정하에 있는 스위치된 부하(16)으로 연결된다. 부하(14)는 예를 들어 헤드라이트, 라디오등을 포함할 수 있으며, 부하(16)는 시동모터와 시동 솔레노이드일 수 있다. 일반의 자동차 전기장치는 메인스위치(12)가 사이에 끼이지 않고 축전지를 부하(14)(16)에 직접 연결시킨다. 통상의 자동차 전기시스템속에 본 발명의 장치를 적용시키기 위해서는 제1도에서 도시된 바와 같이 양극단자와 한 축전지 단자와 부하들 사이에 메인스위치(12)를 연결시키기만 하면된다.

스위치(12)는 스위치구동기(24)에 의해 결정되는 스위치 구동기에 따라 단자(20)(22)를 연결시키기도 하고 차단시키기도 한다. 스위치(12)가 닫혀져 있는 상태에서 단자(20)(22)는 서로 연결이되 있으며, 따라서 축전지가 부하에 연결되게 된다. 스위치가 개방된 상태로 되는때, 단자(20)(22)는 연결이 차단되고 부하가 축전지로부터 차단된다.

포지티브 스위치단자(20)에서의 축전지 전압은 라인(26)을 통해서 감지되며 비교기(28)로의 첫번째 입력으로 연결된다. 비교기(28)로의 두번째 입력은 기준 또는 한계전압 발생기(30)으로부터 제공된다. 비교기(28)는 단자(20)에서의 감지된 축전지 전압이 한계전압발생기(30)에 의해 결정된 한계값 이하로 떨어지는때 라인(31)을 통해서 저출력을 제공한다.

비교기출력(29)는 지연회로(32)를 통해 연결되며, 이는 스위치구동기(24)를 불이행 신호를 제공하여 감지된 전압이 지연기간동안 한계값 이하로 유지된뒤에는 메인스위치(12)를 개방하도록 한다. 불이행신호(33)의 발생은 그같은 상태를 야기시키는 부하의 크기와는 관계없이 전압이 일정 지연기간동안 한계값 이하로 떨어지게되면 발생될 것이다. 따라서 비교기 출력(29)는 시간만의 함수이며, 한계값 이하로 전압이 어느정도까지 떨어지는가 하는 것과는 무관하다.

지연회로 (32)

자동차가 점화스위치(18)에 의해서 시동되는 정상 동작시에, 라인(26)을 통해서 감지된 전압은 시동장치 솔레노이드와 시동장치 모터(도시되지 않음)가 축전지(10)으로부터 전류를 소모함에 따라 떨어지게된다. 이같은 감지된 전압강화는 대개 메인스위치(12)가 발생되는때 그 지연간격을 개시하는 지연회로(32)는 비교기(28)과 스위치(12) 사이에 끼이게되어 지연기간동안 불이행펄스(33)의 전달을 금지시키도록 한다. 만약 불이행신호(33)이 지연되지 않는다면 시동장치의 동작은 결국 축전지에서의 전압을 떨어뜨리게 될것이며, 저 축전지 전압신호(29)는 비교회로(28)의 출력에서 제공될 것이다.

65 내지 60초의 지연기간은 점화스위치(18)의 동작에 의해서 자동차에 시동을 걸기위해 필요한 시간을 충분히 커버할 시간이다. 따라서 정상적인 시동 동작에 따라 감지된 전압강하는 메인스위치(12)를 우발적으로 개방하지는 않게될 것이다. 라인(31)에서 나타나는 비교기(28)의 출력은 지연기간이 끝나기 이전에 지연회로(32)가 불능이도록 할 것이다. 따라서 지연회로는 타임아웃 되지 않을 것이고, 차단신호가 스위치구동기(24)로 전달되지 않게될 것이다. 시동동작을 끝내자마자, 시동장치 모터는 차단되어 축전지 전압은 자신의 정상상태의 보다 높은 수준으로 복귀하게될 것이다.

라인(26)을 통해서 감지된 낮은전압이 축전지에서의 드레인으로부터 기인하여 축전지 전압이 지연 기간보다 오랫동안 낮은상태로 유지되도록 한다면, 지연회로(32)는 타임아웃되어 스위치구동기(24)로 불이행신호(33)를 제공하게될 것이다. 이같은 동작은 메인스위치(12)가 개방되어 부하를 축전지로부터 차단시키도록 할것이다. 부하가 차단되는때에는 축전지에 더이상 드레인은 없게된다.

차단을 하자마자, 단자(20)(22)에서의 전압은 증가하기 시작할 것이며, 몇초가 가지 않아서 축전지의 개방된 회로 전압을 달성할 것이다. 그러나 개방된 회로 전압은 회로(30)의 한계전압 이상이 될것이다. 따라서, 전압의 이같은 증가는 비교기(28)의 출력이 상승하도록 하며 결국 부하를 재적용하게 할것이다. 이같은 순환적이니 동작을 막기 위해서는 히스테리시스 피이드백 신호가 라인(34)를 통해 비교기(28)의 전압감지 입력으로 제공되어 한계값 이하의 크기로 입력을 유지시키도록 한다. 이같은 피이드백은 메인스위치(12)를 닫음을 막도록 하며 따라서 반복적으로 온과 오프가 순환되는 것을 막는다.

리세트회로 (40)

시스템 리세트회로(40)은 차단된 부하를 계속해서 시험하고 자동차를 재시동하므로써 발생되는 부하에서의 변화를 감지한다. 시험전압 발생기(44)는 메인스위치(12)를 통해서 연결되며 포지티브단자(20)으로부터 전력을 공급받는다. 시험전압발생기(44)는 라인(46)을 통한 그 출력에서 작은 시험전압을 만들기 위해 폐쇄된 루우프인 네가티브 피이드백을 이용 한다. 이같은 시험전압에 대한 바람직한 크기는 약 3밀리볼트이다.

상기의 폐쇄된 루우프는 광범위한 부하에 대해서 라인(46)을 통해 비교적 안정된 전압을 유지시킨다. 라인(46)을 통한 전압은 증폭기(50)을 통해서 비교회로(52)로 연결된다. 비교회로(52)는 라인(46)을 통해서 증폭된 전압을 기준회로(54)에 의해 만들어진 기준전압과 비교한다. 라인(46)을 통한 피이드백 전압과 기준전압 사이의 차이는 비교회로(52)로부터 라인(55)를 통해서 하나의 출력으로 나타난다. 라인(55)를 통한 출력은 시험전압발생기(44)로의 한 입력으로 작용해서 라인(46)을 통한 전압의 변화를 최소화하므로써 발생된 전압의 크기를 변화시키도록 한다. 이같은 네가티브 피이드백은 광범위한 부하에 대해서 시험전압을 작은크기로 안정화시킨다.

라인(46)을 통한 시험전압은 라인(56)과 메인스위치(12)의 단자(22)를 통해서 두 부하(14)(16) 모두에게로 가해진다. 이같은 작은 전압은 이들 부하들이 축전지(10)으로부터 차단되 있고 메인스위치(12)가 우연한 축전지의 드레인으로 인해 개방된 이후에 부하(14)(16)으로 가해진다.

자동차의 시동을 걸기위한 점화의 동작은 점화스위치(18)을 폐쇄할 것이며 시동장치 솔레노이드(부하회로(16))를 일시적으로 부하(14)의 저항과 병렬로 연결시킬 것이다. 따라서 점화스위치(18)을 닫게되면 부하(14)에 걸리는 저항에 매우작은 변화만을 일으키게 되며, 이는 라인(46)을 통한 전압을 변경시키게된다. 전압의 이같은 변화는 한 출력이 비교회로(52)로부터 라인(55)를 통해 출현하게한다. 이같은 출력은 라인(62)를 통해서 리세트 펄스발생기(60)으로 결합된다. 리세트 펄스발생기(60)은 한 리세트신호를 한계전압회로(30)으로 제공한다. 리세트 신호는 비교기(28)의 두번째 입력에서 한계전압을 낮추도록 하며 그결과로 지연회로(32)를 리세트하도록 하고 따라서 불이행펄스를 제거시키도록 한다. 불이행 펄스의 제거는 구동장치(24)로 하여금 차단된 메인스위치(12)를 폐쇄시키도록 한다.

점화스위치(18)의 동작은 리세트회로(40)에 의해서 감지되며, 이는 스위치 구동장치(24)가 즉시 메인스위치(12)를 폐쇄시키도록 한다. 스위치(12)를 폐쇄시키므로써 1초이내에 달성되게된다. 이때의 작동은 운전자가 어떠한 지연이나 작동의 차이도 알수 없도록 되며 정상적인 방법으로 자동차를 시동할 수 있게된다.

연결차단지연회로 (66)

낮은 축전지 전압이 탐지되고 그와 같은 전압이 지연기간을 초과해서 유지되는때 스위치(12)는 개방되며 단자(22)에서의 전압이 급속히 줄어들기 시작한다. 리세트회로(40)은 이같은 전압강하를 감지하며 스위치(12)를 다시 닫기위해 한 리세트펄스를 발생시킨다. 만약 이것이 발생되도록 허용된다면, 시스템은 반복적으로 온과 오프를 순환하게된다. 이와 같은 순환을 피하기 위해서는 리세트 펄스발생기(60)이 불이행신호(33)의 발생에 의해서 트리거되는 차단지연회로(66)에 의해서 일정 선택된 시간(약수초)동안 금지된다. 따라서 리세트 회로는 메인스위치(12)가 개방된뒤에 짧은 시간동안 한계전압 회로로부터 효과적으로 분리하여지게된다.

메인스위치(12)가 수초동안 개방되 있은후에 단자(22)에서의 전압은 비교적 안정되게되며, 점화스위치가 다시 작동되어질때까지 리세트펄스발생기(15)는 다시 동작하도록 허용되어진다. 그뒤에 유효한 한 리세트 펄스가 스위치(12)를 신속하게 폐쇄시키며 축전지로부터의 전류가 시동장치 솔레노이드로 공급되도록 한다.

엔진운전회로 (61)

이제까지 논의된 바있는 보호회로는 축전지 전압이 예정된 한계전압 이하로 떨어질때에는 이것이 자동차가 주차중이던 아니며 엔진이 운전중이던 관계없이 언제든지 동작하게된다. 그러나, 대부분의 경우에 있어서는 엔진이 운전중인동안 부하를 축전지로부터 차단하는 것은 바람직하지 않다. 만약 축전지 전압이 엔진이 운전중인동안 한계전압이하로 떨어진다면 메인스위치(12)는 개방될 것이다. 만약 그와 같은 상황에서 교류발전기가 전력을 공급하지 않게된다면 자동차 엔진은 멈추게 될것이다. 따라서 엔진 운전신호는 엔진 운전회로(61)에 의해서 제공되는 것이 바람직하며, 이는 감지된 축전지 신호를 발생시키며 불이행 신호의 발생을 막도록 한다.

엔진운전회로(61)은 교류발전기 또는 점화동작으로인해 부하에서의 전류의 리플(ripple)을 감지하므로써 동작되며 비교기(28)로의 입력에서 감지된 축전지 신호를 일으킨다. 교류발전기 또는 점화로부터의 리플은 일련의 연산증폭기로 구성된 고이득 증폭기를 통해서 증폭된다. 고이득 증폭기는 이같은 리플을 대략 12볼트의 구형파로 확대시킨다. 다음에 이 구형파는 비교기(28)로의 입력에서 전압을 한계전압 크기 이상으로 유지시키도록 하는 펄스 펌프회로에 연결된다.

모터구동 스위치

본 발명의 가장 바람직한 실시예는 제2도와 제3도에서 도시되는 바와 같은 기어에 의해 구동되는 스위치를 포함한다. 모터구동장치(24)(제1도에 도시됨)는 작은 양방향성 DC모터(70)을 동작시키는 회로를 포함한다. 이와 같은 작은 크기 때문에 양방향성 DC모터(70)은 자동차 동체상에는 어디든지 위치가 정해질 수 있다. 또한, 모터(70)은 약 250 밀리암페어의 작은 전류로도 동작될 수 있다. 양방향성 DC모터(70)의 양방향성 DC모터(70)의 또다른 장점은 우발적인 동작에 민감하지 않다는 것이다. 종래 기술의 단방향성 릴레이와는 달리, 양방향성 모터(70)이 어느한 방향으로 구동시키기 위해 포지티브 전압을 필요로 하기 때문에 잡음으로 인한 우발적인 동작은 잘 일어나지 않게된다.

모터(70)은 출력축(74)를 구동시키는 기어박스(72)를 가진다. 하우징(76)은 모터(70) 둘레에 제공되며 캡(78)을 가지고 있다. 그 내부에 나사선이난 보어(80)이 있으며, 이는 외부에 나사선이난 스터브축(82)를 수용한다. 나사선이난 스터브축(82)는 원형이 아닌 축방향의 보어(84)를 가지며, 이는 모터에 의해 구동되는 축(74)의 정합단부(86)를 수용한다. 따라서 모터(70)과 축(74)(75)의 회전은 스터브축(82)를 회전시킬 것이며 어느 한 방향으로든 모터를 축방향으로 구동시킨다.

스터브축(82)의 가장 바깥쪽 단부는 한쌍의 스위치접촉부(92)(94)에 접촉하거나 이로부터 떨어지도록 배치된 한 고정된 회전 접촉링(90)을 가지며, 상기 접촉부(92)(94)는 캡과 캡커버(79) 사이의 스위치캡(78)로 장착된다. 접촉부(92,94)들은 서로 전기적으로 절연이 되며 대체로 반원형의 구조(제3도)를 갖는다. 접촉부는 양방향성이며 축방향으로 구동되는 접촉링(90)과 협동하게되며 스위치단자(20)(22)를 부하(14)(16)으로부터 또는 부하로 연결시키거나 차단시키도록 한다.

바람직한 실시예에서, 12볼트의 양방향성 DC모터(70)(Copal 에 의해 제조되며 부품번호는 LA16g-324)은 직경이 약 16밀리미터이고 길이가 약 59밀리미터이다. 실시예에서의 기어박스는 1:120의 비를 가지며 공칭속도가 60rpm 이고, 회전접촉링(90)을 접촉부(92)(94)와 적절히 접촉하도록 하며 그와 같은 접촉을 유지하기 위한 높은 토르크와 충분한 도를 제공하도록 한다. 캡(78)과 축(82)는 나일론과 같은 비전도성재로 만들어지는 것이 좋다. 접촉부(92,94)와 접촉링(90)은 놋쇠로 만들어지는 것이 좋으며 필요에 따라서는 카드륨 플레이트로 만들어질 수 있다.

고속 소형모터(70)의 또다른 장점은 모터의 극관성 모멘트가 있다는 것이다. 이는 결국 구동력이 제거된 뒤에도 추가로 반회전이 돌아가도록 하게한다. 이같은 추가의 절반회전은 포지티브 접촉 또는 포지티브 접촉 허용오차를 보장하기 위해 두 운동방향 모두로 오버-트래블(over-travel)을 발생시킨다. 모터구동회로는 접촉부를 개방하거나 폐쇄하자마자 전기적 구동장치를 차단시키도록 된다. 따라서 접촉링(90)의 1/4회전만이 스위치를 개방하거나 폐소내하도록 요구되며, 이같은 스위칭 작용은 모터가 불과 몇회전을 하므로써 끝나게 된다.

제4a도와 제4b도에 도시된 상세한 회로도에서 (제4a도의 우측에 제4b도가 위치하여 완전한 도표를 형성한다), 포지티브단자(20)(제4b도)에서 나타나는 축전지 전압은 라인(26)을 통해 감지되며 다이오드(100)(제4a도)을 통해서 저항기(102)(104)로 형성된 전압 디바이더의 상측단부로 연결된다. 사이의 접합은 축전지 전압 감지노드(105)이며, 커패시터(106)을 통해 접지로 연결된다. 또한 전압 감지 노드(105)는 연산증폭기(제1도의 비교기(28)에 상응하는(108)의 비반전 입력에 연결된다.

저항기(112)와 다이오드(100)을 통해 접지와 포지티브 축전지 단자 사이에 연결된 제너다이오드(110) 음극에서 제공된 한계전압 또는 기준전압이 연산증폭기(108)의 반전입력으로 부착된다. 제너다이오드(110)에 의해 제공된 한계전압은 대새 6.2볼트의 크기로 정해지며, 축전지 전압이 전 충전전하량의 70% 이상인때 라인(114)를 통해 증폭기(108)가 공칭의 높은 출력을 제공하게 될 것이다.

제너다이오드(110)에 의해 제공된 한계전압은 6.2볼트로 선택되는 것이 좋으며, 이는 광범위한 온도범위에서 대부분의 제너다이오드의 경우 가장 안정된 전압이기 때문이다. 저항기(102)(103)(104)로 구성되 있는 전압 디바이더는 축전지 단자에서의 전압이 정해진 크기로 떨어지는때(대개 전 충전전하량의 70%) 반전 입력에서 증폭기(108)로 제공되는 전압은 6.2볼트가 되도록 구성된다. 따라서 전압 디바이더 네트워크는 한계전압을 제너다이오드(110)을 위한 최적의 동작범위로 떨어뜨리게된다. 저항기(102)(103)의 병렬 컴비네이션은 6.2볼트 한계전압을 달성하기 위해 전압 디바이더 네트워크의 정확한 눈금조정을 가능하게한다.

작은크기의 포지티브 피이드백은 증폭기(108) 출력에서의 어떠한 잡음도 최소로하기 위해서 저항기(115)와 저항기(116)의 병렬 컴비네이션을 통해 증폭기(108)의 비반전 입력으로 제공된다. 이와 같은 출력은 프로그램이 가능하고 다시 세트시킴이 가능한 계수기/타이머(120)(제1도에서의 지연회로에 해당함)으로 트리거입력으로 제공된다. 계수기/타이머(120)로의 두번째 입력은 포지티브 축전지 전압과 접지 사이에 연결된 커패시터(122)와 저항기(124)의 접합으로부터 제공된다. 이같은 입력은 타이머(120)에 대한 계수 주파수를 만든다. 타이머(120)은 증폭기(108)로부터 고출력을 수신하자마자 제로로 리세트되며, 증폭기(108)로부터의 저출력에 의해 계수하도록 트리거된다.

계수하는 상태에서는 메인스위치(12)를 차단시키기 이전에 타이머가 제로로부터 바람직한 지연을 대표하는 예정된 계수로 계속해서 계수한다. 예정된 계수가 도달된 때에는 통상라인(126)을 통한 계수기의 저출력이 NPN 이미터-플로워 트랜지스터(128)를 구동시키도록 하며, 이는 고신호를 모터구동제어의 반전입력으로 제공한다. 모터구동제어는 트랜지스터(128)의 에미터로 반전입력이 연결되 있는 연산증폭기를 포함한다.

계수기/타이머(120)은 증폭기(108)로부터의 출력(114)가 저인동안은 계속해서 계수한다. 계수기가 계수하기를 시작한 뒤, 그러나 예정된 계수에 도달하기전에 출력(114)가 정상적인 고상태로 복귀하면, 타이머(120)은 제로로 리세트된다. 타이머출력(126)에서의 고신호는 증폭기(108)로부터의 출력이 타이머(120)로 프로그램된 계수의 전기간동안 저상태로 유지되지 않는다면 발생되지 않을 것이다. 앞서 언급한 바와 같이 이같은 기간은 약 55 내지 60초인 것이 바람직하며, 축전지 전압이 일시적으로 떨어지는때 축전지 보호회로가 축전지를 차단하지 않도록 할것이다.

기준전압은 저항기(134)와 다이오드(100)을 통해서 접지와 포지티브 전지전압 사이에 연결된 제너다이오드(132)의 음극으로부터 증폭기(130)의 비반전 입력으로 가해진다. 기준전압과 비교되는때 증폭기(130)의 반전입력으로 연결된 고신호는 증폭기(130)의 출력(137)에서 저신호를 제공한다. 이같은 저출력(137)은 상기에서 논의된 불이행 신호를 포함하며 이는 모터(70)의 구동회로를 동작시키어 메인스위치(12)를 개방하도록 한다.

피이드백 루우프는 라인(131)을 통해서 저항기(133)과 다이오드(139)를 거쳐서 증폭기(108)의 비반전 입력으로 제공된다. 이에 의해서 불이행 신호는 증폭기(108)의 비반전 입력으로되 공급되며 불이행 출력의 보전을 보장하기 위해서 이같은 입력을 충분히 낮은 상태로 유지시키도록 한다. 이같은 피이드백 루우프는 상기에서 설명된 바와 같이 메인스위치(12)가 개방되는때 축전지 전압이 상승할 것이고 시스템을 리세트하기 때문에 필요한 것이다.

메인스위치(12)가 닫혀져 있는동안 높은 전압이 증폭기(130)의 출력에 나타나며, 이는 라인(135)와 저항기(136)을 통해서 NPN 트랜지스터(138)로 연결된다. 트랜지스터(138)은 이미터가 라인(142), 저항기(144) 그리고 다이오드(146)를 통해서 PNP 트랜지스터(148)의 베이스로 연결된 축전지와 콜렉터로 결합되 있는 PNP 트랜지스터를 구동시킨다. 트랜지스터(148)은 이미터가 PNP 전력 트랜지스터(150)의 베이스에 연결된다. 트랜지스터(148)의 콜 라인(149)와 저항기(151)을 통해서 두번째 PNP 전력트랜지스터(152)의 베이스로 연결되며, 트랜지스터(152)는 이미터가 포지티브 축전지단자(20)으로 연결된다.

증폭기(130)의 출력에서의 고신호는 트랜지스터(138)을 전도시키는 이는 트랜지스터(140)(148)(150) 및 (152)를 작동시킨다. 트랜지스터(140)(148)(150) 및 (152)가 전도되는때 전류는 축전지 단자(20)으로부터 저항(152)를 통해서 제1모터단자(154)로 흐른다. 이같은 경로는 모터, 제2모터단자(156) 그리고 전력 트랜지스터(150)을 통해서 접지로 계속된다. 전류의 이같은 흐름은 모터(70)이 주스위치(12)를 폐쇄시키는 방향으로 동작하도록 한다. 메인스위치(12)가 폐쇄되있는때, 단자(22)는 다이오드(158)을 통해서 트랜지스터(138)의 에미터로 전달된 축전지 전압을 수신하며, 트랜지스터(138)뿐 아니라 모터구동회로의 트랜지스터(152)(150) 또한 차단시킨다.

메인스위치(12)가 닫혀져 있는동안 보호장치는 안정된 상태로 있게된다. 이같은 상태에서, 자동차의 전기장치는 마치 보호장치가 부재한 것과 같이 동작하게될 것이다. 축전지부하, 조명, 점화등은 교류발전기가 이들부하로 전력을 공급하기 때문에 보호장치에는 아무런 영향이 가해질 수 없게된다. 그러나 자동차 엔진이 꺼져 있고 헤드라이트가 켜져있을 때처럼 축전지 단자사이에 전기부하가 연결되거나 단락회로가 있거나 불이행이 발생되어 축전지에서 드레인을 일으키게된다면 축전지 출력전압은 감쇠되기 시작할 것이다.

이같은 감쇠가 계속되면, 감지노드(105)에서의 전압은 제너다이오드(110)에 의해 발생된 한계전압 이하로 떨어질 것이며, 증폭기(108)의 출력이 떨어지도록 하고 타이머(126)의 출력을 트리거할 것이다. 만약 낮은 축전지 상태가 예정된 시간보다 오랜 지속된다면, 타이머(120)의 출력은 상승될 것이고 증폭기 (130)의 출력이 낮아지도록 할것이다. 이같이 낮은출력은 PNP 트랜지스터(170)의 베이스로 연결되며, 전도되기 시작하고 따라서 NPN 트랜지스터(172)를 전도시키게된다.

트랜지스터(172)의 콜렉터는 저항기(174)와 다이오드(176)를 통해서 PNP 트랜지스터(178)의 베이스로 연결되며 그 이미터는 PNP 전력 트랜지스터(180)의 베이스로 연결된다. 트랜지스터(180)의 콜렉터는 모터단자(156)에 연결된다. 트랜지스터(178)의 콜렉터는 라인(177)과 저항기(179)를 통해서 NPN 전력 트랜지스터(182)의 베이스로 연결된다. 전력 트랜지스터(182)의 콜렉터는 모터단자(154)에 연결된다.

이에 따라 증폭기(130)의 출력에서의 저신호가 트랜지스터(170)(172)(178)(180) 및 (182)를 전도시키게된다. 이들 트랜지스터를 켜게되면 축전지의 포지티브 축으로부터 단자(22)와 전력 트랜지스터(180)을 통해 전유가 흐르도록 하며, 모터를 통해 단자(156)으로부터 (154)로(이는 메인스위치(12)가 개방되는때 전류흐름 방향과는 반대된다), 그리고 트랜지스터(182)를 통해 접지로 전류가 흐르게된다. 이같은 전류의 흐름은 스위치접촉링(90)를 접촉부(92,94)로부터 떨어져 부하를 축전지로부터 차단시키기 위해 모터동작의 방향을 반대로 향하게한다.

메인스위치(12)가 개방되 있는동안, 축전지 전압은 더 이상 단자(22)에 나타나게 되지 않으며, 트랜지스터(180)을 통해 회로의 나머지 부분으로 어떠한 구동전류도 흐르지 않게된다. 모터의 또다른 에너지화는 메인스위치(12)가 개방되자마자 정지된다. 트랜지스터(178)의 베이스와 단자 사이에 연결된 저항기(186)과 접지와 트랜지스터(148)의 베이스 사이에 연결된 저항기(188)은 전력 트랜지스터가 이들의 비동작 상태에서 차단될 수 있도록 하기위해 통과(bypass) 경로를 제공한다. 이와 같이 하므로써 마주하고 있는 트랜지스터 세트들을 동시에 전도시키어 모터(70)을 반대 방향으로 구동시킬 가능성을 배제시킨다.

바람직하게는 트랜지스터(138)(170)의 축전지로부터 이들 트랜지스터의 이미터로 포지티브 전위를 제공하도록 연결된 저항기(160)(162)(164) 및 (166)을 포함하는 한 회로에 의해 뒤로 바이어스되는 것이 좋다. 이와 같은 백바이어스(back bias) 회로는 증폭기(130)을 위한 어떠한 애매한 상태도 일어나지 않도록 하며, 그렇지 않으면 증폭기는 트랜지스터(138)과 트랜지스터(170) 모두를 동시에 전도시킬 수도 있을 것이다.

메인스위치(12)가 개방되 있는동안, 불이행 신호가 감지된 뒤에는 리세트회로가 비교적 작은 그러나 안정된 시험전류를 부하(이제는 축전지로부터 차단되있다)로 제공한다. 시험전류는 광범위한 부하저항에 대해 안정된 크기로 유지되어질 것이다. 리세트 시험전류는 PNP 트랜지스터(200)(제1도의 시험전압 발생기(44)에 상응된다)에 의해서 발생되며, 이 트랜지스터의 이미터는 저항기(202), 라인(26) 및 다이오드(100)을 통해서 충전지의 포지티브 단자로 연결된다. 이같은 트랜지스터는 메인스위치(12)의 개방에 의해서는 불능으로 되지 않는다. 트랜지스터(200)의 콜렉터는 다이오드(204)와 시험라인(206)을 통해서 메인스위치(12)의 단자(22)로 연결된다. 효과적으로 이같은 시험 전류 발생트랜지스터(200)은 메인스위치(12)와 병렬로 연결되어 축전지를 트랜지스터(200), 다이오드(204), 저항기(202) 및 다이오드(100)을 통해서 부하로 직접 연결시킨다.

트랜지스터(200)를 통해 흐르는 전류는 매우 적은 크기로 안정되 있으며 3밀리볼트의 안정된 전압이 테스트포인트(46)에서 다이오드(204)의 음극으로 유지된다. 테스트포인트(46)의 전압은 비반전 압력이 테스트포인트(48)에 연결되 있고 출력은 두번째 연산증폭기(212)의 비반전 입력에 연결되 있는 첫번째 연산증폭기(210) 포함의 폐쇄된 루우프 제어회로에 의해 조정되고 안정화된다. 증폭기(212)는 그 출력이 트랜지스터(200)의 베이스에 연결된다. 시험기준 전압은 축전지의 포지티브 단자에 연결된 저항기(216)과 접지에 연결된 다이오드(218) 사이의 포인트(214)에서 발생된다. 시험기준 전압은 저항기(220)을 통해서 증폭기(212)의 반전입력에 연결된다. 이같은 배치는 광범위한 부하저항을 수용하기 위해 테스트 포인트(48)에서 안정된 폐쇄루우프 시험전류 전압을 제공한다.

회로는 부하가 우발적으로 온상태로 있게되는것(그래서 고장이 감지되도록 한다)과는 무관하게 테스트포인트(48)에서 일정한 전압을 유지시킬 것이며 이때의 부하로는 장갑격실, 조명등 또는 헤드라이트가 있다. 그러나 시동장치 솔레노이드와 같은 두번째의 예정된 부하는 이같은 부호의 작은저항에 연결되며 이같은 부하에서의 작은 변화가 발생되면 포인트(48)에서 시험신호에서 작지만 급격한 감소를 일으키게된다. 상기 설명된 실시예에서, 두번째 예정된 부하는 시동장치 솔레노이드이다. 그러나 두번째 부하는 유사한 방법으로 연결된 다른 적절한 부하로 구성될 수도 있다.

이같은 변화는 증폭기(210)(212)에 의해 증폭되어 증폭기(212)의 출력에서 네가티브 펄스를 제공하도록 할수 있다. 이같은 네가티브 펄스는 커패시터(222)를 통해서 연산증폭기(224)의 비반전 입력으로 연결된다. 연산증폭기(224)는 다이오드(205)의 음극과 제너다이오드(228) 사이의 반전입력에 만들어진 한 기준전압을 가진다. 저항기(226), 다이오드(205) 및 제너다이오드(228)는 축전지 양극단자와 접지 사이에 위치한다. 증폭기(212)로부터의 네가티브 펄스는 NPN 트랜지스터(230)의 베이스에 연결된 증폭기(224)의 출력에서 네가티브 펄스를 제공하며, 이는 전도된 트랜지스터(230)을 차단시킨다.

트랜지스터(230)을 차단시키므로서 NPN 트랜지스터(232)를 위한 베이스 드라이브를 제공하며, NPN 트랜지스터가 전도되게된다. 트랜지스터(232)는 이미터를 저항기(236)를 통해서 축전지 양극단자에 연결시키므로서 차단된다. 트랜지스터(232)를 켜게되면 다이오드(240)에서 그리고 제너다이오드(110)의 양극과 비반전 감지증폭기(108) 사이의 한계전압 기준포인트에서 낮은 전압이 인가되게한다. 따라서 자동차를 재시동하게되는 동안 증폭기(108)의 한계전압이 낮추어지며 시스템이 리세트된다.

이와 같은 재시동중에 리세트 시스템은 부하로부터 차단되는때에 한계전압의 크기를 축전지 전압이하의 크기로 떨어뜨린다. 결과로써, 감지증폭기(108)의 출력이 상승되며, 타이머에서 낮은 출력을 제공하고 증폭기(130)의 출력에서 높은 신호를 제공한다. 앞서 논의된 바와 같이 증폭기(130)으로부터의 이같이 높은신호는 스위치를 닫는방향으로 모터를 가동시켜서 메인스위치(12)를 닫도록 한다. 메인스위치(12)가 닫혀져 있는동안, 축전지 전력은 다시 자동차 엔진을 시동할 수 있도록 된다.

차단지연회로(제1도의 요소(66))는 부하가 처음 차단되고 단자(22)에서 전압이 급속하게 떨어진뒤에 리세트회로가 축전지를 다시 연결하는 것을 막도록 제공한다. 이같은 차단 지연회로는 한쌍의 저항기(244)(246)에 연결된 연산증폭기(118)로 되어있다. 증폭기(118)로의 비반전 입력은 저항기(117)와 콘덴서(119) 사이에 연결되는데, 저항기(117)는 트랜지스터(128)의 이미터에 연결되고, 콘덴서(119)는 접지에 연결된다. 연산증폭기(118)로의 반전입력은 다이오드(225)의 음극에 연결된다. 저항기(244)(246)은 증폭기(118)의 출력과 트랜지스터(232)의 베이스 그리고 트랜지스터(230)의 콜렉터 사이에 연결된다. 다이오드(248)은 저항기(244)를 가로질러 연결되고 양극은 비교적 큰 용량의 콘덴서(250)을 통해서 접지에 연결된다.

정상적인 상태(메인스위치(12)가 닫혀진 상태)에서의 콘덴서(250)은 방전되며 증폭기(118)의 저출력으로 연결된다. 트랜지스터(232)를 위한 베이스 드라이브 저항기(246)를 통한 콘덴서의 방전으로부터 나오게된다. 따라서 트랜지스터(232)는 정상 상태에서 오프되게 된다.

메인스위치(12)가 개방된때, 트랜지스터(128)의 이미터는 하이(high)가 되며, 이는 증폭기(118)의 출력이 상승하도록 한다. 이같은 출력이 상승하는데, 콘덴서(250)은 저항기(244)를 통해 서서히 방전하기를 시작한다. 그러나 콘덴서에서의 충전은 콘덴서(250)과 저항기(244)의 시정수가 크기 때문에 수초동안 상대적으로 낮은 크기로 유지될 것이다. 따라서 트랜지스터(232)는 메인스위치(12)가 개방된 뒤에는 수초동안 전도되지 않게될 것이다. 따라서 시스템 리세트 회로는 메인스위치(12)가 개방된 직후 약수초동안에는 금지된다. 콘덴서(250)가 완전히 충전되도록 하기위해 충분한 시간동안 메인스위치(12)가 개방되어진 후에는 트랜지스터(232)가 증폭기(224)로부터 제공된 네가티브 리세트 펄스에 의해 전도되게된다.

엔진이 운전중인 동안, 교류발전기 또는 점화장치동작으로부터의 전기적 잡음이 테스트포인트(48)에 나타나게된다. 이같은 잡음은 증폭기(224)의 출력에서 약 12볼트 진폭의 일련의 구형파로 증폭된다. 포인트(48)에서 라인(206)에 나타나게되는 잡음신호는 고이득 증폭기로 작용하게되는 한쌍의 연산증폭기(210)(212)에 연결된다. 바람직한 실시예에서, 고이득 증폭기의 이득은 약 44,000 이다. 고이득 증폭기로부터의 출력은 콘덴서(222)를 통해서 증폭기(224)의 비반전 입력으로 연결된다.

증폭기(224)의 출력에 의해 구동되는 엔진 가동회로는 콘덴서(225)와 한쌍의 반대되는 극을 가진 다이오드(227)(299)를 포함한다. 다이오드(227)은 콘덴서(106)의 반대측면에 연결되며, 콘덴서 자체는 접지와 비교기 증폭기(108)의 비반전 입력 사이에 연결된다. 따라서 엔진가동회로는 하나의 펄스펌프이고, 이는 콘덴서(106)가 일정 전압수준이상으로 출력되어 있도록 하게한다.

증폭기(224) 출력에서 제공된 구형파 각각의 전연에서는 작은 전압의 증가가 콘덴서(225)로 가해진다. 이같은 증가전압은 콘덴서(225)와 콘덴서(106) 비에 역으로 비례한다. 예를 들면 0.01:2 의 비로 각 구형파는 구형파 진폭의 1/200 을 콘덴서(106)으로 추가시킨다. 구형파의 각 후연에서는 콘덴서(225)가 다이오드(229)를 통해 방전된다. 그러나 콘덴서(106)은 계속해서 방전된다. 따라서 엔진 운전상태하에서 이같은 회로는 비교기증폭기(108) 비반전 입력에서 비교적 높은 전위를 유지시키도록 동작하며, 이는 엔진이 동작하는 동안 감지된 축전지 전압이 떨어지는 것을 막는다. 감지된 축전지 전압이 떨어지는 것은 엔진 가동신호에 의해서 마스크(mask)되며, 메인스위치(12)의 개방이 막아진다.

아래의 테이블1은 상기 설명된 몇가지 요소들에 대한 적절한 컴포넌트들의 리스트이다.

축전지 케이블 하우징

축전지 보호장치는 부하와 축전지의 포지티브 단자 사이에 삽입시키므로써 어떠한 기존의 자동차에도 사용하여지게된다. 이같은 장치는 축전지의 일부로서 사용될 수 있기도 하고, 축전지상에 직접 장착되거나 축전지에 바로 인접해서 장착되는 분리된 하우징내에 제공되기도 한다. 이같은 장치는 또한 축전지 자체속에 포함하여져서 축전지와 함께 그리고 그 일부로서 자동차로 판매될 수 있기도 한다.

비록 축전지 보호장치가 자동차 전기 시스템속으로 사용될 수 있는 여러 다른 방법이 있기는 하나 보호장치는 축전지 케이블속에 장치되는 것이 바람직하다. 이같은 시스템을 설치하는 것은 기존 축전지 케이블을 새로운 축전기 케이블로 대체시킬 것을 필요로 한다. 이같은 축전지 케이블이 제5도와 제6도에 도시된다.

첫번째 케이블섹션(300)을 포함하여 코넥터(302)를 가지는 수정된 축전지 케이블은 축전지 단자에 연결되도록 된다. 코넥터(306)을 가지는 두번째 축전지 케이블섹션(304)는 자동차 부하에 연결되도록 한다. 두 섹션 사이에는 축전지 회로보호장치(308)이 끼이며, 이 보호장치는 모울딩되거나 적절하고 강한 보호성의 비전기 전도플라스틱(310)으로 제조된 하우징을 포함한다. 제2도에 도시된 모터나 스위치 조립체는 하우징(310)내에 장착되며 제5도에서 모터(370), 기어박스(372) 및 메인스위치(318)로 도시된다.

스위치(1318)은 첫번째와 두번째 측면 또는 단자(320)(322)를 각각 가지며 이들단자들은 치를 동작시키자마자 서로 연결되기도 하고 절연되기도 한다. 축전지 케이블 섹션(300)의 한 단부는 하우징(310)의 한측면을 통해 연결되며 스위치단자(320)으로 연결된다. 마찬가지로, 축전지 케이블섹션(304)의 한단부는 하우징(310)의 다른한 단부를 통해 부분적으로 연장되며 스위치단자(322)에 연결된다.

회로기판(350)은 하우징내에 단단히 장착되며 라인(352)(354)를 통해서 스위치단자(320)으로 연결되며, 라인(356,358)을 통해서 모터(370)으로 연결된다. 회로(350)는 또한 라인(360)을 통해서 자동차 접지로의 연결을 위해서 하우징의 외부에 연결되기도 한다.

비록 하우징(310)이 많은 다른형태를 취할 수 있기도 하다. 이는 도시된 모든 부분들을 효과적으로 캡슐화하므로 통상의 축전지 케이블 중간부분이 단지 확대되어지는 것에 불과한 단단한 플라스틱으로 되어있다.

제7a도 및 제7b도에 도시된 또다른 적합한 실시예에서 축전지 보호장치는 단자들 사이의 축전지 상부에 직접 위치하여질수 있다. 이같은 실시예에서, 축전지 단자는 베터리 카운슬 인터내셔날(Battery Council International) 또는 소사이어티 오브 오토모티브 엔지니어스(Society of Automotive Engineers)에 따라 표준 사이즈를 갖게된다. 이들 단자들은 끝이 가늘어진 단자 포스트이며 음극단자는 5/8인치의 작은 직경을 가지며 양극단자는 11/16 의 작은직경이고 이들 단자 모두는 피이트마다 1-1/3 테이퍼(taper)를 가지며 페이터의 최소길이는 5/8이 된다. 제5도 및 제6도와 관련해 상기 설명된 것과 유사한 방법으로 본 발명의 축전지 보호장치가 모울딩되거나 강한 보호성 비전도재 플라스틱으로 제조된 하우징(400)내에 캡슐화된다.

양극축전지단자(420)에 부착된 축전지단자코넥터(402)는 하우징(400)으로 연결된다. 이같은 코넥터(402)는 그와 같은 단자(420)에 연결시키기 위해 상기 설명된 적절한 크기를 갖는다. 하우징(400)으로는 단자(404)가 역시 연결된다. 단자(404)는 정상적인 축전지 케이블(424)가 그것으로 연결되도록 구성되는 것이 좋다. 단자(404)는 양극 축전지 단자에 대해 상기 설명된 바와 같은 크기를 갖는다. 코넥터(406)은 하우징(400)에 결합되며, 이는 음극 축전지단자(422)에서 축전지 케이블(426)에 부착된다. 코넥터(406)은 축전지 단자코넥터(402)와 같은 축전지 단자코넥터가 아닐 수도 있다. 축전지 케이블 자체는 제7b도에 도시된 실시예에서 음극단자에 부착되며 코넥터(406)은 단순히 워셔(washer)이거나 도시된 바와 같이 축전지 단자 코넥터내에 맞는 C 자형 코넥터이다.

제7b도에서 도시된 방법으로 축전지 보호장치는 기존의 축전지에 쉽게 맞추어진다. 양극 축전지케이블(424)를 축전지(420)의 양극단자에 연결시키는 대신에, 케이블이 단자(404)에 연결될 수 있다. 정상적인 방법으로 음극 축전지케이블(426)은 음극단자(422)에 연결된다. 축전지보호장치는 코넥터(402)를 통해서 양극단자(420)에서 그리고 코넥터(406)을 통해서 음극단자(422)에서 축전지에 연결된다. 하우징(400)의 크기는 축전지 보호장치가 축전지단자(420)(422)의 정상높이 이상으로 연장되지 않으며 축전지의 상측표면을 넘지않도록 한다.

축전지의 부분적인 방전을 감지하고 축전지가 자동차 엔진을 재시동시키기 위해 충분한 에너지를 가지고 있는 동안에는 모든 부하를 차단시기므로써 자동차 엔진을 시동시키기 위해 사용될 수 없는 선까지 축전지가 방전되는 것을 막는 장치가 설명되었다. 이같은 장치는 엔진 스위치를 정상적으로 동작시키므로써 제시동될 수 있다. 이같은 동작은 보호장치가 리세트 펄스를 발생시키도록 하며 이때의 리세트 펄스는 즉시 메인스위치를 닫고 시동장치 및 다른 부하로 축전지 전력을 제공한다.

Claims (48)

1. 축전지가 점화스위치를 통해서 자동차 전기부하에 연결되는 자동차용 축전지 보호장치이며, 축전지에서의 전압이 일정 수준이하로 떨어지는 때 한 불이행 신호를 발생시키기 위한 감지수단; 보통은 닫혀져 있는 축전지를 상기 부하로부터 차단시키기 위해 스위치 수단을 개방시키기 위한 수단, 그리고 상기 불이행 수단에 응답하여 축전지 전압이 일정한 시간동안 선택된 수준이하로 남아있을 때까지 상기 스위치 수단의 개방을 막도록 하기 위한 지연수단을 포함하는 바의 축전지 보호 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 예정된 시간이 점화 스위치에 의해 동작되므로써 보통 자동차를 시동시키기 위해 동작되고 일시적으로 상기 축전지 전압을 감소시키는 때 스위치 수단을 개방시킴을 막기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 지연수단이 상기 점화 스위치가 상기 자동차를 시동시키기 위해 동작되고 일시적으로 상기 축전지 전압을 감소시키는 때 스위치 수단을 개방시킴을 막기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 자동차가 한 엔진을 포함하며, 엔진이 가동되는 동안 스위치 수단의 개방을 막기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 스위치 수단을 폐쇄시키기 위해 점화 스위치의 동작에 응답하는 리세트 수단을 포함하는 바의 시시템.
6. 제5항에 있어서, 상기 리세트 수단이 상기 점화 스위치의 동작시에 발생되는 부하에서의 변화를 감지하기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
7. 제5항에 있어서, 감지를 위한 수단이 한계전위를 발생시키기 위한 수단, 축전지 전압을 감지하기 위한 수단, 감지된 축전지 전압을 상기 한계전위와 비교하기 위한 수단을 포함하며, 상기 리세트 수단이 감지된 축전지 전압에 대한 상기 한계전위를 낮추도록 하기 위해 부하에서의 변화에 응답하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하기 위한 축전지 보호장치.
8. 제1항에 있어서, 감지수단이 축전지 전압이 상기 정해진 수준이상으로 회복하여 불이행 신호가 스위치가 개방되어 축전지 전압이 증가하게되는 때 유지되는 때 불이행 신호를 발생키키도록 상기 불이행 신호에 응답하는 히스테리시스 수단을 포함하는 바의 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 감지수단이 감지된 축전지 전압신호를 발생시키기위한 수단을 포함하며, 히스테리시스 수단이 불이행 신호에 응답해서 감지된 축전지 전압신호를 낮추기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
10. 제1항에 있어서, 한 리세트 펄스를 발생시키기 위한 점화스위치의 동작에 응답하는 수단, 상기 리세트 펄스에 응답하여 감지수단과 불이행 펄스를 불가능하게 하기 위한 수단, 그리고 축전지를 상기 부하에 다시 연결시키기 위해 스위치 수단을 닫기위한 불이행 펄스이 불능에 응답하는 수단을 포함하는 바의 시스템.
11. 제10항에 있어서, 불이행 펄스이 발생후에 일정한 시간동안 리세트 펄스를 금지시키기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
12. 제10항에 있어서, 상기 부하로 비교적 안정된 전압을 가하기 위한 수단을 포함하며, 상기 자동차를 시동걸기위해 점화스위치의 동작시에 발생되는 안정된 전압의 변화를 감지하기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
13. 제1항에 있어서, 점화스위치의 동작에 응답에서 리세트 신호를 발생시키기 위한 스위치 수단과 병렬로 연결되는 수단, 그리고 상기 리세트 신호에 응답해서 스위치 수단을 닫기위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
14. 축전지가 점화스위치를 통해서 자동차, 전기부하에 연결되는 자동차용 축전기 보호시스템이며; 축전지에서 전압이 한 선택된 수준이하로 떨어지는 때; 한 불이행 신호를 발생시키기 위한 감지 수단, 축전지를 상기 부하로부터 차단시키기 위해 스위치 수단을 개방시키기 위한 상기 불이행 신호에 응답하는 수단, 리세트 펄스를 발생시키기 위해 상기 부하에서의 변화에 응답하는 수단, 그리고 축전지를 상기 부하에 재연결시키기 위해 스위치 수단을 폐쇄시키기 위한 리세트 펄스에 응답하는 수단을 포함하는 바의 축전지 보호 시스템.
15. 제14항에 있어서, 리세트 펄스를 발생시키기 위한 상기 수단이 자동차 시도을 걸기 위해 점화스위치의 동작을 감지하기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
16. 제14항에 있어서, 리세트 펄스를 발생시키기 위한 수단이 비교적 작은 시험신호를 상기 부하에 적용시키기 위한 수단, 그리고 자동차에 시동을 걸기 위해 점화스위치의 동작이 있게되는 때 발생하는 시험신호의 변화를 감지하기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
17. 제14항에 있어서, 상기 축전지 전압이 스위치 수단이 개방된 뒤에 선택된 수준이상으로 상승되는 때 불이행 신호를 유지시키기 위한 불이행 신호를 유지시키기 위한 불이행 신호에 응답하는 히스테리시스 수단을 포함하는 바의 시스템.
18. 제14항에 있어서, 상기 자동차가 엔진을 포함하며 상기 엔진의 동작을 감지하기 위한 운전수단, 그리고 운전수단에 응답해서 엔진이 운전중이 동안 불이행 신호의 발생을 막기위해 감지수단을 제어하기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
19. 제14항에 있어서, 상기 자동차가 한 엔진을 포함하며, 상기 엔진이 운전중인 때 스위치 수단의 개방을 막기위한 운전수단을 더욱 더 포함하는 바의 시스템.
20. 제14항에 있어서, 상기 자동차가 한 엔진을 포함하며, 상기 엔진의 운전에 응답하여 개방을 위한 수단에 의해 스위치 수단의 개방을 막기위한 수단을 더욱더 포함하는 바의 시스템.
21. 제20항에 있어서, 상기 운전수단이 리세트 펄스를 발생시키기 위한 수단에 응답하여 축전지가 선택된 수준이하로 떨어지는때 불이행 신호의 발생을 막기위해 상기 감지수단을 조정하도록 하는 바의 시스템.
22. 제14항에 있어서, 상ㄱ 자동차가 한 엔진을 포함하며, 리세트 펄스를 발생시키기 위한 수단이 상기 부하로 비교적 작은 시험신호를 적용하기 위한 수단을 포함하며, 상기 감지수단이 첫번째 입력이 축전지에 연결되고 두번째 입력을 가지는 한 비교기 회로를 포함하며, 한계 기준회로가 상기 두번째 입력에 연결되어 한 기준전압크기를 만들도록 하고, 상기 비교기에 응답하여 불이행신호를 발생시키기 위한 수단, 상기 엔진의 운전시에 발생되는 상기 시험전하의 변화를 감지하기 위한 운전수단, 그리고 상기 운전수단에 응답하여 엔진이 운전되는때 불이행 신호의 발생을 막기위해 비교기 회로를 조정하기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
23. 제14항에 있어서, 상기 감지수단이 축전지에 연결된 첫번째 입려과 두번째 입력을 가지며, 한계 기준회로가 상기 두번째 입력에 연결되어 기준전압크기르 ㄹ발생시키도록 하고, 비교기에 응답하여 상기 불이행 신호를 발생시키기 위한 수단, 그리고 불이행 신호에 응답하여 첫번째 비교기 입력에서 낮아진 전압을 제공하기 위한 히스테리시스 수단을 포함하는 바의 시스템.
24. 점화스위치를 통해 축전지가 자동차 전기부하에 연결된 자동차용 축저니ㅈ보호 시스템이며, 이 보호 시스템이 축전지와 부하사이에 연결된 차단스위치, 축전지와 부하사이에 연결된 차단스위치, 축전지에 연결된 첫번째 입력과 두번째 입력을 가지는 비교회로, 두번째 입력에 연결된 한 출력을 가지는 한계회로, 축전지의 전압이 예정된 크기이하로 떨어지는때 축전지에 낮은 신호출력을 제공하느 비교회로, 축전지의 낮은 신호를 수신하기 위해 연결된 한 입력을 가지며 축전지의 낮은 신호가 부재하는 때 타이밍 수단을 리세트하고 축전지의 낮은 신호가 발생하는때 한 시간 간격을 개시하기 위한 수단을 포함하는 타이밍 수단으로 상기 타이밍 간격이 끝나는때 한 불이행 신호를 제공하는 타이밍 수단, 상기 차단 스위치를 개방시키기 위해 불이행 신호에 응답하는 수단, 그리고 상기 점화 스위치의 동작시에 차단스위치를 폐쇄시키기 위한 리세트 수단을 포함하는 바의 축전지 보호시스템.
25. 제24항에 있어서, 상기 리세트 수단이 상기 자동차 부하에서의 비교적 신속한 변화에 응답해서 상기 비교회로의 첫번째와 두번째 입력의 관련 크기르 ㄹ변경시키기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
26. 제24항에 있어서, 상기 리세트 수단이 점화 스위치의 동작에 응답해서 상기 두번째 비교회로 입력에 제공된 한계 크기를 감소시키기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
27. 제24항에 있어서, 상기 리세트 수단이 한 시험신호를 발생시키기 위한 시험발생기, 시험신호를 부하에 응용하므로써 부하의 신속한 변화가 시험신호를 변화시킬 수단, 상기 시험신호의 변화에 응답하여 한계회로에 의해 두번째 비교회로 입력으로 제공된 한계 수준을 감소시키기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
28. 제27항에 있어서, 상기 차단 스위치를 개방한 뒤 곧이어 짧은 시간동안 시험발생기를 금지시키기 위한 리세트 지연수단을 포함하는 바의 시스템.
29. 제27항에 있어서, 상기 시험발생기가 상기 축전지가 부하사이의 차단 스위치 사이에 연결된 전류 조정장치, 그리고 시험신호의 크기를 안정화하기 위해 시험신호에 응답하는 네가티브 피이드 백 수단을 포함하는 바의 시스템.
30. 제27항에 있어서, 시험발생기가 상기 부하에 연결된 한출력을 가지는 전자밸브, 상기 밸브 출력에 응답하여 상기 밸브이 출력을 안정시키기 위해 연결된 한 피이드 백 신호를 발생시키기 위한 수단, 그리고 상기 피이드백 신호에 응답하여 상기 축전지 낮은 신호를 금지시키도록 비교회로로의 한 입력을 변경시키기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
31. 제24항에 있어서, 상기 불이행신호에 응답하여 첫번째 비교기 입력에서 낮아진 전압을 제공하기 위한 히스테리시스 수단을 포함하는 시스템.
32. 점화 스위치를 통해 자동차 전기부하로 연결된 축전지 보호시스템이며, 이 보호시스템이 축전지와 부하사이에 연결된 차단스위치, 축전지에 연결된 첫번째 입력과 두번째 입력을 가지는 비교기 증폭기, 두번째 입력에 연결되어 한 기준전위를 만들며, 상기 비교기 증폭기가 한 출력을 가지는 한계 회로, 비교기 증폭기 출력에 연결된 한 입력을 가지며 상기 출력이 첫번째 크기를 갖는때 한 타이밍 간격을 시작하고 두번째 크기를 갖는때 리세트 되는 것으로서 한 불이행 신호출력을 가지는 타이머 상기 차단스위치를 개방 및 폐쇄시키도록 연결된 양방향성 모터, 상기 불이행 신호출력에 응답하여 상기모터를 구동하도록 연결된 모터 구동회로, 상기 불이행 신호를 상기 증폭기의 첫번째 입력으로 전송시키기 위한 피이드백 회로, 그리고 점화 스위치의 동작에 응답해서 이에 의해 상기 차단 스위치를 폐쇄시키도록 불이행 신호를 제거시키기 위한 리세트 수단을 포함하는 바의 축전기 보호 시스템.
33. 제32항에 있어서, 상기 리세트 수단이 축전지와 부하사이의 차단 스위치를 가로질러 연결된 시험발생기 전자밸브를 포함하며 상기 밸브가 상기 부하에 연결된 출력전극과 한 제어전극, 출력전극과 제어전극사이에 연결된 피이드백 증폭수단, 한계회로에 연결된 출력전극과 한 제어전극을 가지는 한 리세트 전자밸브, 그리고 상기 피이드백 수단과 시험발생기 전자밸브의 제어전극을 리세트 전자 밸브의 제어전극에 결합시키기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
34. 제33항에 있어서, 상기 자동차가 엔진을 포함하며 상기 엔진의 동작에 응답하기 위해 상기 피이드백 수단에 결합된 운전수단, 그리고 운전수단에 응답하여 비교기 증폭기의 한 입력에 응답하도록 연결되어 엔진이 작동하는때 타이머의 타이밍 간격을 개시함을 막기 위해 비교기 증폭기의 출력을 제어하기 위한 수단을 더욱더 포함하는 바의 시스템.
35. 제33항에 있어서, 상기 타이머의 불이행 신호출력에 연결된 한 입력과 상기 리세트 전자밸브이 제어전극과 결합된 한 출력을 가지는 한 지연회로를 포함하느 바의 시스템.
36. 점화 스위치를 통해 축전지가 자동차 전기부하에 연결된 자동차용 축전지 보호시스템이며, 이같은 보호 시스템이 축전지에서의 전압이 선택된 크기이하로 떨어지는때 한 불이행 신호를 발생시키기 위한 신호수단, 축전지와 부하사이에 연결된 보통은 폐쇄되 있는 스위치 수단, 스위치 수단을 개방시키기 위해 불이행 수단에 응답하여 축전지를 부하로부터 차단시키기 위한 수단, 그리고 점화스위치의 동작에 응답해서 스위치 수단을 폐쇄시키기 위한 리세트 수단을 포함하는 바의 보호시스템.
37. 제36항에 있어서, 상기 리세트 수단이 상기 점화 스위치의 동작시에 발생되는 부하에서의 변화를 감지하기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
38. 제36항에 있어서, 상기 감지 수단이 한 한계 전위를 만들기 위한 한계 수단, 축전지 전압을 감지하기 위한 수단, 감지된 축전지 전압을 상기 한계 전위와 비교하기 위한 수단을 포함하며, 상기 리세트 수단이 부하에서의 변화에 응답하는 수단을 포함하여 감지된 축전지 전압에 대한 한계 전위를 상대적으로 낮추도록 하는 바의 시스템.
39. 제36항에 있어서, 상기 리세트 수단이 상기 축전기와 스위치 수단에 병렬안 부하사이에 연결된 한 시험신호 발생기와 상기 부하의 저항을 감지하기 위한 수단을 포함하는 바의 시스템.
40. 제39항에 있어서,상기 리세트 수단이 상기 스위치 수단을 폐쇄하기 위해 부하 저항의 감지된 변화에 응답하는 수단을 포함하는 바의 시스템.
41. 제39항에 있어서, 상기 시험신호 발생기를 안정시키기 위한 폐쇄된 두우프 피이드백 수단을 포함하는 바의 시스템.
42. 점화 스위치를 통해 자동차 부하에 연결하도록 된 축전지용 축전지 보호시스템이며, 축전지에 연결하도록 된 첫번째 섹셔노가 자동차 전기부하에 연결히도록 된 두번째 섹션을 가지는 축전지 케이블로서, 하우징내에 장착되며 첫변재와 측면을 가지는 스위치로서 개방 및 폐쇄 위치사이에서 작동이 가능하고 첫번째와 두번째 측면이 전기적으로 차단되고 전기적으로 연결되는 스위치, 상기 첫번째 측면에 연결된 축전지 케이블의 첫번째 섹션, 두번째 측면에 연결된 축전지 케이블의 두번재 측면, 상기 하우징내에 장착되며 개방과 폐쇄된 위치사이에서 스위치를 작동시키도록 연결되는 모처, 그리고 하우징내에 장착되어 축전지에서의 전압이 선택된 크기이하로 떨어지는 것을 감지하고, 모터가 스위치를 상기 개방된 위치로 구동시키기 위한 전기회로를 포함하는 바의 축전지 보호 시스템.
43. 제42항에 있어서, 상기 스위치, 모터, 그리고 상기 전기회로 수단이 모두 상기 하우징내에 캡슐화되고, 그리고 상기 케이블 섹션이 상기 하우징내의 스위치 측면에 연결되는 바의 축전지 보호시스템.
44. 제42항에 있어서, 상기 회로수단이 점화스위치의 작동에 응답하여 차단스위치를 폐쇄시키기 위해 모터를 작동시키기 위한 수단을 포함하는 바의 축전지 보호 시스템.
45. 제44항에 있어서, 상기 자동차 엔진을 포함하며, 엔진 운전에 응답하는 운전수단, 그리고 운전수단에 응답하여 엔진운전중인때 모터가 차단스위치를 개방된 위치로 작동시키는 것을 막도록 회로수단을 제어하귀 위한 수단을 포함하는 바의 보호 시스템.
46. 축전지가 점화스위치를 통해서 자동차 전기부하로 연결되는 자동차용 축전지 케이블이며, 시스템 하우징, 시스템 하우징내에 장착되는 차단스위치로서, 첫번째와 두번째 측면을 가지며 첫번재와 두번째 측면이 서로 전기적으로 차단되는 개방된 위치와 상기 첫번째와 두번째 측면이 서로 전기적으로 연결되는 폐쇄된 위치사이에서 이동가능한 차단스위치, 축전지에 연결되도록 된 한 단부를 가지며 상기 첫번째 스위치 측면에 연결된 두번째 단부를 가지는 첫번째 축전지 케이블 섹션, 자동차 부하에 연결되도록 된 첫번째 단부를 가지며 상기 두번째 스위치 단부에 연결된 두번째 단부를 가지는 두번째 축전지 케이블 섹션, 상기 개방 및 폐쇄된 위치사이에서 상기 스위치를 구동하기 위해 하우징내에 장착된 구동기 수단, 그리고 상기 하우징내에 장착된 수단, 그리고 상기 하우징내에 장착된 축전지 보호회로를 포함하며, 이때의 보호회로가 축전지 전압이 선택된 크기이하로 떨어지는때 한 불이행 신호를 발생시키기 위한 감지수단, 그리고 상기 불이행 신호에 응답하여 축전지를 부하로부터 차단시키기 위해 차단스위치를 상기 개방된 위치로 이동시키기 위한 수단을 포함하는 바의 자동차용 축전지 케이블.
47. 제46항에 있어서, 상기 보호회로가 상기 부하에서의 벼노하에 응답하여 리세트 펄스를 발생시키기 위한 수단, 그리고 상기 리세트 펄스에 응답해서 축전지를 상기 부하에 다시 연결시키기 위해 차단스위치를 폐쇄된 위치로 이동시키기 위한 수단을 포함하는 바의 보호 시스템.
48. 제47항에 있어서, 자동차가 엔진을 포함하며, 하우징내의 보호회로가 상기 엔진의 운전수단을 포함하며, 상기 운전 수단에 응답하여 축전지가 상기 선택된 크기 이하로 떨어지는대 차단스위치가 개방된 위치로 이동함을 막기위한 수단을 포함하는 바의 보호 시스템.