KR100211497B1 - 차량용 보조 발전기의 전압조정 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주발전기 및 보조 발전기를 구비하여 배터리에 전원을 충전하면서 차량의 전기적 부하에 동작전원을 공급하는 차량에서 주발전기의 발전상태에 따라 보조 발전기의 발전 동작을 제어하는 것이다.

본 발명은 주발전기의 필드코일에 인가되는 전압을 검출하고, 검출한 전압을 미리 설정된 기준전압과 비교하여 주발전기가 정상으로 동작하는 지를 판별하며, 판별 결과 신호에 따라, 보조 발전기의 전압 조정기의 스위칭 트랜지스터의 온 및 오프를 제어하여 주발전기가 정상으로 동작할 경우에 보조 발전기의 전압 조정기가 배터리의 전원 충전상태에 따라 보조 발전기가 동작하도록 한다.

Description

차량용 보조 발전기의 전압조정 제어장치

제1도는 종래의 전압조정 제어장치의 구성을 보인 회로도.

제2도는 본 발명의 전압조정 제어장치의 구성을 보인 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 주발전기 2 : 보조 발전기

3,4 : 전압조정기 11 : 필드전압 검출부

12 : 기준전압 공급부 13 : 비교기

14 : 제어부 Q₂: 스위칭 트랜지스터

본 발명은 주발전기 및 보조 발전기를 구비하고, 엔진의 구동에 따라 2개의 발전기를 구동시켜 배터리에 전원을 충전하여 차량의 전기적 부하에 동작전원을 공급하는 차량에 있어서, 주발전기의 발전상태에 따라 보조 발전기의 발전 동작을 제어하는 차량용 보조 발전기의 전압보정 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 엔진의 기동장치 및 점화 장치의 전장품을 비롯하여 램플나 에어컨디셔너 등과 같은 각종 전기적 부하가 구비되어 있고, 이들 전기 장치에 전원을 공급하여 구동시키고 있다.

전기적 부하에 전원을 공급하는 것으로서는 배터리가 있다.

그러나 배터리는 전원을 충전하지 않고, 계속 사용하게 되면, 충전되어 있던 전원이 서서히 방전되어 더 이상 전원을 공급할 수 없게 된다.

그러므로 차량에는 발전기를 구비하고, 엔진의 구동시 발전기를 함께 구동시켜 전기적 부하에 전원을 공급하면서 배터리에 전원을 충전시키고 있다. 발전기는 밸트로 엔진에 연결되어 구동되는 것으로서 발전기의 발전량은 엔진의 회전수에 따라 상이하게 되고, 또한 여자코일로 흐르는 전류에 따라 상이하게 된다. 그리고 발전기의 발전량이 전기적 부하량 즉, 전기적 부하에서 사용되는 전기량보다 적을 경우에는 배터리의 전원이 방전되면서 공급하게 되고, 발전량이 부하량보다 많을 경우에는 발전기의 발전 전원이 모든 전기장치에 공급됨과 아울러 남는 전기량이 배터리에 충전된다.

배터리의 충전전압이 배터리의 정격전압 이상으로 되면, 배터리에 과전압이 충전되어 손상될 뿐만 아니라 전기장치에도 과전압이 인가되어 손상된다.

그러므로 발전기에는 전압조정기가 구비되어 발전기의 발전량을 검출하고, 검출한 발전량에 따라 발전기의 여자코일로 흐르는 전류를 제어하여 발전량을 조절 즉, 발전기의 발전량이 많을 경우에 여자코일로 흐르는 전류를 감소시켜 발전량을 줄이고, 발전량이 적을 경우에 여자코일로 흐르는 전류를 증가시켜, 발전량을 증가시켜 배터리에 항상 정격 전원이 충전되고, 전기 장치에서 항상 정격 전압이 공급되게 하고 있다.

또한 차량의 전기적 부하량이 발전기의 발전량보다 많아 배터리의 전원이 계속 방전될 경우에 배터리가 과방전되고, 이로 인하여 배터리의 사용수명이 단축된다.

그러므로 전기적 부하량이 많은 차량에는 주발전기 및 보조 발전기를 구비하고, 주발전기를 발전시켜 차량의 전기적 부하 및 배터리에 전원을 공급하며, 주발전기에 의한 발전전압이 부족할 경우에 보조 발전기로 전압을 발전시켜 부족한 전압을 공급하도록 하고 있다.

이러한 종래의 기술을 제1도의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 종래의 전압조정 제어장치의 구성을 보인 회로도이다. 이에 도시된 바와 같이, 차량의 엔진(도면에 도시되지 않았음)이 구동됨에 따라 발전하여 배터리(BAT)에 전원을 충전시키면서 전기적 부하(LOAD)에 동작전원을 공급하는 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)와, 이그니션 스위치(IGS)가 온될 경우에 동작하고 상기 배터리(BAT)의 충전전압에 따라 상기 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)의 필드코일(FL₁)(FL₂)로 흐르는 전류를 제어하여 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)의 발전전압을 조절하는 전압조정기(3)(4)로 구성하였다.

그리고 전압조정기(3)(4)는 동일한 구성으로서 배터리(BAT)에 저항(R₁,R₂)을 직렬로 접속하고, 저항(R₁,R₂)의 접속점을 정전압 다이오드(ZD₁)를 통해 트랜지스터(Q₁)의 베이스에 접속하여 트랜지스터(Q₁)의 콜렉터를 저항(R₃) 및 스위칭 트랜지스터(Q₂)의 베이스에 접속하며, 트랜지스터(Q₂)의 콜렉터는 다이오드(D₁)의 애노드 및 필드코일(FL₁)(FL₂)에 접속하였다.

제1도의 도면 설명중 미설명 부호 LP₁및 LP₂는 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)에 의한 전원의 충전을 표시하는 표시램프이다.

이와 같이 구성된 종래의 전압조정 제어장치는 이그니션 스위치(IGS)를 접속시키면서 엔진을 시동시키면, 배터리(BAT)의 전원이 이그니션 스위치(IGS)를 통해 전압조정기(3)(4)에 인가되므로 전압조정기(3)(4)가 정상으로 동작하게 된다. 이와 같은 상태에서 엔진이 시동되어 정상으로 구동되면, 엔진의 구동에 따라 주발전기(1) 또는 보조 발전기(2)의 회전자가 회전하게 되면서 필드코일(FL₁)(FL₂)로 흐르는 전류의 레벨에 따른 전압을 발생하게 된다.

주발전기(1) 및 보조 발전기(2)가 발생한 전압은 전기적 부하(LOAD)에 동작 전원으로 공급되고, 잉여분의 전압은 배터리(BAT)에 충전된다.

이와 같은 상태에서 전압조정기(3)(4)는 배터리(BAT)의 충전전압을 저항(R₁)(R₂)으로 분할하여 정전압 다이오드(ZD₁)의 캐소드에 인가된다.

이때, 배터리(BAT)의 충전전압이 낮아 정전압 다이오드(ZD₁)의 캐소드에 인가되는 전압이 그의 제너전압보다 낮으면, 정전압 다이오드(ZD₁)가 차단상태로 되고, 트랜지스터(Q₁)가 오프되므로 스위칭 트랜지스터(Q₂)가 온되고, 필드코일(FL₁)(FL₂)로 흐르는 전류가 증가하여 발전전압이 증가하게 된다.

그리고 배터리(BAT)의 충전전압이 높아 정전압 다이오드(ZD₁)의 캐소드에 인가되는 전압이 그의 제너전압보다 높으면, 상기와는 반대로 정전압 다이오드(ZD₁)가 도통상태로 되고, 트랜지스터(Q₁)가 온되므로 스위칭 트랜지스터(Q₂)가 오프되고, 필드코일(FL₁)(FL₂)로 흐르는 전류가 감소하여 발전전압이 감소하게 된다. 이러한 종래의 전압조정 제어장치는 배터리(BAT)의 전원 충전상태에 따라 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)가 선택적으로 발전하는 것으로서 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)의 발전을 제어하는 전압조정기(3)(4)의 전압조정값이 서로 상이하게 설정되어 있다.

예를 들어 배터리(BAT)의 정격 충전전압이 24V라고 가정할 경우에 주발전기(1)의 발전을 제어하는 전압조정기(3)의 전압조정값은 28.5±0.5V로 설정되고, 보조 발전기(2)의 발전을 제어하는 전압조정기(4)의 전압조정값은 27.5±0.5V로 설정된다.

그러므로 전압조정폭이 약 2V로서 비교적 넓고, 이로 인하여 출력되는 전압 레벨이 불안정함은 물론 전압조정값이 높은 전압으로 설정될 경우에 배터리(BAT)에 전원이 과충전되어 배터리(BAT)의 사용수명이 단축됨은 물론 전압조정값이 낮은 전압으로 설정될 경우에 배터리(BAT)에 충전부족이 발생하여 전기적 부하에 안정되게 동작전원을 공급하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

또한 차량이 주행하는 도중에 주변의 온도, 습도 및 부하량 등의 사용조건에 의하여 주발전기(1)의 전압조정값이 보조 발전기(2)의 전압조정값보다 낮아지게 되면, 주발전기(1)의 N상 전원 및 P상 전원을 이용하는 전기적 부하에는 전원이 공급되지 못하여 정상으로 동작하지 못하게 되는 등의 여러 가지 문제점이 있었다. 따라서 본 발명의 목적은 주발전기가 정상으로 동작할 경우에 배터리의 전원 충전상태에 따라 보조 발전기가 동작하도록 하는 차량용 보조 발전기의 전압 조정 제어장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 주발전기 및 보조 발전기의 전압조정값을 동일하게 설정할 수 있도록 하여 전압조정폭을 낮게 설정할 수 있도록 하는 차량용 보조 발전기의 전압조정 제어장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 보조 발전기의 전압 조정 제어장치는 주발전기의 필드코일에 인가되는 전압을 검출하고, 검출한 전압을 미리 설정된 기준전압과 비교하여 주발전기가 정상으로 동작하는 지를 판별하며, 판별결과 신호에 따라, 보조 발전기의 전압 조정기의 스위칭 트랜지스터의 온 또는 오프를 제어하여 주발전기가 정상으로 동작할 경우에 보조 발전기의 전압 조정기가 배터리의 전원 충전상태에 따라 보조 발전기가 동작하도록 하는 것을 특징으로 한다. 이하, 첨부된 제2도의 도면을 참조하여 본 발명의 차량용 보조 발전기의 전압조정 제어장치를 상세히 설명하겠으며, 여기서 종래와 동일한 부위에는 동일 부호를 부여하였다.

제2도는 본 발명의 전압조정을 제어장치의 구성을 보인 회로도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명의 전압조정 제어장치는, 차량의 엔진이 구동됨에 따라 발전하여 배터리(BAT)에 전원을 충전시키면서 전기적 부하(LOAD)에 동작전원을 공급하는 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)와, 이그니션 스위치(IGS)가 온될 경우에 동작하고 상기 배터리(BAT)의 충전전압에 따라 상기 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)의 필드코일(FL₁)(FL₂)로 흐르는 전류를 제어하여 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)의 발전전압을 조절하는 전압조정기(3)(4)로 구비하였다.

그리고 상기 전압조정기(3)의 필드단자(F)의 다이오드(D₁₁) 및 저항(R₁₁)을 통해 접지 저항(R₁₂) 및 접지 콘덴서(C₁₁)에 접속되어 필드전압 검출부(11)가 구성된다.

또한 이그니션 스위치(IGS)가 다이오드(D₁₂) 및 접지 콘덴서(C₁₂)를 통해 레귤레이터(REG)의 입력단자에 접속되고, 레귤레이터(REG)의 출력단자는 접지 콘덴서(C₁₃) 및 저항(R₁₃)을 통해 정전압 다이오드(ZD₁₁)의 캐소드에 접속되어 기준전압 공급부(12)가 구성된다.

필드전압(11)의 출력단자인 저항(R₁₁)(R₁₂) 및 접지 콘덴서(C₁₁)의 접속점이 비교기(13)의 반전 입력단자(-)에 접속되고, 기준전압 공급부(12)의 출력단자인 저항(R₁₃) 및 정전압 다이오드(ZD₁₁)의 캐소드의 접속점이 비교기(13)의 비반전 입력단자(+)에 접속되며, 비교기(13)의 출력단자는 저항(R₁₄)을 통해 트랜지스터(Q₁₁)의 베이스에 접속되며, 트랜지스터(Q₁₁)의 콜렉터는 상기 전압조정기(4)의 스위칭 트랜지스터(Q₂)의 베이스에 접속되어 제어부(14)가 구성된다.

이와같이 구성된 본 발명의 전압조정 제어장치는 종래와 마찬가지로 이그니션 스위치(IGS)를 접속시키면서 엔진을 시동시키면, 배터리(BAT)의 전원이 이그니션 스위치(IGS)를 통해 전압조정기(3)(4)에 인가되므로 전압조정기(3)(4)가 정상으로 동작하게 된다.

그리고 엔진이 정상으로 구동되면, 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)의 회전자가 회전하게 되면서 필드코일(FL₁)(FL₂)로 흐르는 전류의 레벨에 따른 전압을 발생하게 된다.

주발전기(1) 및 보조 발전기(2)가 발생한 전압은 전기적 부하(LOAD)에 동작 전원으로 공급되고, 잉여분의 전압은 배터리(BAT)에 충전된다.

이와 같은 상태에서 전압조정기(3)(4)는 배터리(BAT)의 충전전압을 저항(R₁)(R₂)으로 분할하여 정전압 다이오드(ZD₁)의 캐소드에 인가하는 것으로 배터리(BAT)의 충전전압에 따라 정전압 다이오드(ZD₁)가 도통상태 및 차단상태로 되면서 트랜지스터(Q₁) 및 스위칭 트랜지스터(Q₂)를 제어하고, 필드코일(FL₁)(FL₂)로 흐르는 전류를 제어하여 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)의 발전전압을 조절하게 된다. 이와 같이 동작함에 있어서, 전압조정기(3)가 주발전기(1)의 발전전압을 조절하기 위하여 필드단자(F)로 출력하는 필드전압을 필드전압 검출부(11)에서 검출하게 되는데 이때, 필드단자(F)의 전압이 다이오드(D₁₁)를 통해 정류되고, 저항(R₁₁,R₁₂)에 의해 분할되며, 접지 콘덴서(C₁₁)에 의해 평활되어 비교기(13)의 반전 입력단자(-)에 검출전압을 인가하게 된다.

그리고 배터리(BAT)의 충전전원이 이그니션 스위치(IGS) 및 기준전압 공급부(12)의 다이오드(D₁₂)를 통하고, 접지 콘덴서(C₁₂)에 의해 안정화된 후 레귤레이터(REG)의 입력단자에 인가되어 레귤레이터(REG)가 안정된 동작전압을 출력하게 되고, 출력한 동작전압은 저항(R₁₃)을 통해 정전압 다이오드(ZD₁₁)의 캐소드에 인가된다.

그러면, 정전압 다이오드(ZD₁₁)가 도통상태로 되고, 정전압 다이오드(ZD₁₁)의 제너전압이 비교기(13)의 비반전 입력단자(+)에 인가된다.

이때, 전압조정기(3)가 주발전기(1)의 발전동작을 정상으로 제어하여 필드단자(F)로 소정 레벨의 전압을 출력할 경우에는 필드전압 검출부(11)의 출력전압이 정전압 다이오드(ZD₁₁)의 제너전압보다 높게 되므로 비교기(13)가 저전위를 출력하여 제어부(14)의 트랜지스터(Q₁₁)가 오프되고, 이로 인하여 전압조정기(4)는 배터리(BAT)의 충전전압 레벨에 따라 스위칭 트랜지스터(Q₂)를 정상으로 온 또는 오프시키면서 보조 발전기(2)의 발전전압을 조절하게 된다.

그리고 전압조정기(3)가 주발전기(1)의 발전동작을 정상으로 제어하지 못하여 필드단자(F)로 출력하는 필드전압의 레벨이 소정레벨보다 낮을 경우에 상기와는 반대로 필드전압 검출부(11)의 출력전압이 정전압 다이오드(ZD₁₁)의 제너전압보다 낮게 된다.

그러면, 비교기(13)가 고전위를 출력하여 제어부(14)의 트랜지스터(Q₁₁)가 온되고, 이로 인하여 전압조정기(4)의 스위칭 트랜지스터(Q₂)는 계속 오프상태를 유지하여 보조 발전기(2)가 발전동작을 수행하지 못하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 주발전기 및 보조 발전기를 구비할 경우에 주발전기가 정상으로 동작될 경우에만 보조 발전기의 동작이 정상으로 제어되게 함으로써 주발전기 및 보조 발전기의 전압조정값을 동일한 레벨로 설정할 수 있고, 이로 인하여 전압조정폭이 낮아 부하에 안정된 전원을 공급할 수 있음은 물론 차량이 주행하는 도중에 사용조건에 관계없이 주발전기가 계속 동작되게 됨으로써 주발전기의 N상 전원 및 P상 전원을 이용하는 전기적 부하에도 안정되게 동작전원을 공급하게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)를 구비하고, 배터리(BAT)의 충전전압에 따라 전압조정기(3)(4)가 주발전기(1) 및 보조 발전기(2)의 필드코일(FL₁)(FL₂)로 흐르는 전류를 제어하여 발전전압을 조절하는 차량용 보조 발전기의 전압조정 제어장치에 있어서, 상기 전압조정기(3)에서 주발전기(1)의 필드코일(FL₁)로 출력하는 필드전압을 검출하여 전압조정기(3)가 주발전기(1)를 정상으로 제어하여 발전시키는가를 파악하는 필드전압 검출부(11)와, 기준전압을 공급하는 기준전압 공급부(12)와, 상기 필드전압 검출부(11)의 검출전압과 기준전압 공급부(12)의 기준전압을 비교하여 주발전기(1)가 정상으로 동작하는 지를 판단하는 비교기(13)와, 상기 비교기(13)의 출력에 따라 주발전기(1)가 정상으로 동작하지 않을 때 전압조정기(4)가 동작하지 못하게 제어하는 제어부(14)로 구성됨을 특징으로 하는 차량용 보조 발전기의 전압조정 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 제어부(14)는 전압조정기(4)의 스위칭 트랜지스터(Q₂)를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 보조 발전기의 전압조정 제어장치.