KR100220898B1 - 발전기의 제어장치 및 제어방법과 그것을 응용한 차량용 발전기의 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전기에 접속되는 부하상태에 응하여 계자전류의 지령치를 결정하고, 이 전류지령치와 실제의 계자전류치와에 의거하여 계자전류용의 초퍼를 제어하도록하고 있다.

바람직한 것은 초퍼의 OFF기간은, 초퍼OFF직전의 계자권선의 값에 의거하여 초퍼의 통류율을 결정하도록 하고 있다.

Description

발전기의 제어장치 및 제어방법과 그것을 응용한 차량용 발전기의 제어장치 및 제어 방법

제1도는 본 발명의 일 실시예로 되는 자동차용 충전발전기의 제어장치회로 구성을 표시하는 주요부블럭도.

제2도는 동 자동차용 충전 발전기의 제어장치의 시스템 전체의 제어블럭도.

제3도∼제5도는 본 발명의 제어동작의 일 예를 표시하는 동작도.

제6도는 제1도에 표시하는 일 실시예의 회로상세도.

제7도는 본 실시예의 전류 검출회로의 상세도.

제8도는 내지 제11도는 본 실시예의 각부의 동작 및 특성도.

제12도, 제13도는 본 실시예의 효과를 설명하는 특성도.

제14도(a)도,제(b)도는 본 실시예의 부하응답제어회로의 동작원리를 설명하기 위한 원리도.

제15도는 동 제어 동작설명도.

제16도는 동회로의 구체적 회로도.

제17도는 바이패스 공기량을 파라미터로 하였을때의 얼터네이터(Alternator)구동 토크와 엔진회전수와의 관계를 표시하는 도면.

제18도는 부하응답 제어회로의 효과를 설명하기 위한 도면.

제19도 및 제20도는 발전기의 회전수와 챠지램프의 점등상태와의 관계를 표시 하는 도면.

제21도는 S단자 전압에 대한 S-B단자 전환 상태 및 챠지램프의 점멸 상태를 표시하는 도면.

제22도는 B단자 전압에 대한 단자전환상태, 게이트록상태, 챠지램프 점멸상태를 표시하는 도면.

제23도는 게이트전압에 대한 챠지램프의 점멸상태를 표시하는 도면.

제24도는 각 이상 상태에 있어서 챠지램프의 점등, 점멸상태를 표시하는 도면.

제25도는 외부신호로서 C입력단자에 입력되는 신호를 표시 하는 도면.

제26도는 발전기의 능력제어상태를 표시하는 도면.

제27도는 마이크로컴퓨터를 사용한 차량용 발전기의 제어장치를 표시하는 기능블럭 도.

제28도는 동제어회로 블럭도.

제29도는 그 제어 플로우차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1 : 발전기 2 : 계자코일

4 : 전류지령치 발생회로 6 : 배터리

7 : 전류공급회로(PWM제어회로) 9 : 전류검출회로

A : 계자권선전류지령치 발생수단 B : 계자전류신호발생수단

C : 계자권선전류 공급수단

본 발명은 발전기의 제어장치 및 그 방법에 관한 것이고, 특히 전기부하 상태와 자동차에 적용하였을 경우는 자동차의 운전상태에 응하여 계자권선전류를 제어하는 제어장치 및 제어방법게 관한 것이다.

종래의 발전기의 제어장치 및 제어방법은, 계자전류를 제어하는데 있어서 특개소 59-76198호 공보에 표시하는바 같은 발전기의 출력 전압이 부하에 응한 목표 전압으로 되도록 계자전류를 제어하고 있다.

또, 특개소 55-29222호 공보에는 발전기의 계자전류를 검출하여 계자전류가 소정치로 되도록 제어하는 기술이 기재되어 있다.

또한, 특개소 59-83600호 공보에는 부하의 급변시에는 전압지령치를 목표전압으로 향하여 서서히 변화시키는 것에 의하여 계자전류를 서서히 변화시키는 기술이 기재되어 있다.

또, 특공평 1-56617호 공보, 및 특공평 1-56617공보에는 마이크로 컴퓨터를 사용하여 탑승물의 부하상태 및 배터리상태등에 응하여 발전기의 발전상태를 가장 적합하게 제어하는것이 제안되어있다.

상기 제1의 종래기술에 있어서는 계자전류가 오픈루프제어로 되어 있기 때문에 전류공급원의 상태나 계자전류가 오픈루프제어로 되어 있기 때문에 전류공급원의 상태나 계자코일의 저항변화에 의한 계자전류의 변화에 관해서는 제어할수없다는 문제가 있었다.

즉, 목표전압은 변하지 않는데 예를들면 계자권선저항의 변화에 의하여 전류의 크기가 변화하여 목표전압을 유지할수없게 되는 문제가 있다.

상기 제2의 종래기술에 있어서는 계자전류를 피드백(Feed Back)제어를 하도록 되어있으나 발전기의 출력전압이 항상 설정치로 되도록 피드백제어가 작동되어 있기 때문에 부하의 변동에 응한 출력 전압을 얻는 제어에는 적합하지 않다는 문제가 있었다

또, 계자전류를 변류기에서 검출하고 있고, 회로의 IC화에는 적합하지 않는다는 문제가 있었다.

상기 제3의 종래기술에 있어서는 제어비가 발전기의 출력전압의 실용적인 값 근방으로 제한되고 그다지 넓은 제어비가 얻어지지 않아서 특별하게 급격한 부하변동시 이외에는 효과가 없고 충분하게 발전기의 토크변동을 방지할 수 없다는 문제가 있다.

또, 제3, 제4의 종래예에서는 탑승물의 부하상태나 배터리상태에 응하여 발전을 제어하고자할 경우, 계자코일의 저항변화등의 회로내부요인등에 의하여 생각대로 제어할 수 없다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 계자권선전류 자신을 피드백 제어하여 전류 공급원의 상태나 계자코일의 저항 변화에 영향받지 않고 발전기의 출력전압을 부하에 응하여 넓은 범위에 걸쳐서 제어할수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 초퍼 제어되는 계자전류를 검출하는데에 적합한 전류 검출기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 부하의 변동에 의한 발전기의 구동토크의 변동을 효과적으로 완화 하는것이다.

본 발명의 다른 목적은 탑승물의 부하상태나 바테리의 상태에 응하여 정확하게 계자전류 더나아가서는 발전상태를 제어하는 것이다.

상기 목적을 달성하기위하여 발전기에 접속되는 부하상태에 응하여 계자전류지령치를 결정하고, 이 전류지령치와 실제의 계자전류에 의거하여 계자전류제어용의 초퍼를 제어하도록 한 것이다.

또, 상기 목적을 달성하기 위하여 초퍼의 OFF기간중에는 초퍼 OFF직전의 계자권선전류의 값에 의거하여 초퍼의 통류율(通流率)을 결정하도록 한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 부하의 변동시에 계자권선전류의 지령치를 서서히 목표전류에 가까히 하는것과 아울러 실제의 계자전류와 전류지령치와에 의거하여 계자전류를 피드백제어하도록 한 것이다.

또, 상기 목적을 달성하기위하여 탑승물의 부하상태와 바테리의 상태에 응하여 계자권선전류의 지령치를 구하여 그것에 응하여 계자전류, 더나아가서는 발전상태를 제어하도록 한 것이다.

상기와같이 구성한 본 발명에 의하면, 발전기의 출력전압은 계자전류공급원의 상태나 계자권선저항의 온도에 의한 변화가 있어도 부하의 요구에 응한 최적의 출력전압으로 제어할수가 있다.

즉, 부하가 변동하면 그것에 걸맞게 발전기의 출력전압을 제어할수있는것과 아울러 부하가 변화하지 않을때에 전류변화가 생겼을 경우에는 자동적으로 전류의 공급량을 제어하여 목표전압을 유지할수 있다.

또, 본 발명에 의하면 변류기를 사용하지않고 초퍼전류의 검출을 할수있으므로 전류검출회로의 IC화가 용이하다.

본 발명에 의하면 계자전류의 피드백제어를 행하면서 계자전류지령치를 목표전류치까지 서서히 변화시키므로 계자전류의 급변없이, 또한 변동폭의 대소에 관계없이 전류 영(零)에서 최대전류치까지의 넓은 범위에 걸처서 원활한 제어가 가능하게되고, 발전기의 구동토크의 변동을 적게할수 있다.

또, 회로의 내부요인에 의하여 계자권선전류가 변화하는 일이 없으므로 탑승물의 운전상태나 바테리의 상태에 응하여 정확하게 발전상태를 제어할수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명을 자동차용의 발전기의 제어에 적용한 예를 근원으로 하여 상세하게 설명 한다.

자동차용의 발전기에는 제1도에 표시하는 바와같이 직류전류로서의 바테리(6)와 이 바테리를 전원으로하는 직류부하 혹은 발전기의 교류전력을 직접전원으로 하여 사용하는 교류부하등, 여러 가지의 부하가 접속되어있다.

당연히 바테리자신도 발전기(1)의 부하의 하나이다.

발전기(1)는 자동차의 엔진에 의하여 구동되고 3상 교류전류가 출력된다.

이 교류전류는 정류기(3)에 의하여 정류되어 바테리(6)에 공급된다.

바테리(6)에는 스위치군을 사이에두고 직류부하군이 복수개 접속되어있다.

부하로서는 카에이콘, 조명장치, 음향기기 , 연료제어용전자장치 등이다.

또, 발전기의 교류전력을 직접전원으로하는 부하가 접속되는 경우도 있다.

예를들면, 창문에서 성애를 급속하게 해빙하는 퀵 클리어그라스시스템등이 있다.

발전기(1)는 계자권선(2)을 가지고 있고, 이 계자권선에 흐르는 전류를 제어하는 것에 의하여 바테리(6)의 전압을 소정치로 유지하는데에 충분한 발전기의 출력전압(전류)이 얻어지도록 발전기를 제어한다.

또한, 2a는 플라이 휠 다이오드이다.

이하 계자권선 전류의 제어에 대하여 설명한다.

바테리(6)의 전압을 전압검출회로(13)에 의하여 검출한다.

검출전압에 응한 신호(V_Bd)는 바테리설정전압(14.6±0.25V)(V_BC)과 비교되고, 그 편차를 편차증폭기(12)에서 증폭하여 전압편차신호(ε₂)을 출력한다.

전압-전류지령치 변환회로(11)는 전압편차신호(ε₂)에 응하여 바테리전압을 설정전압으로 유지하는데 필요한 계자전류(목표계자전류)에 대응한 전류지령치(I_f1)를 출력 한다.

전환회로(17)를 후술하는 초기여자회로(14)로부터의 전류지령치(I_f2), 부하응답 제어회로로부터의 전류지령치(I_f3), 온도검출회로(16)로부터의 전류지령치(I_f4)의 어느전류지령치를 목표전류지령치(I_f0)로서 출력하는가를 선택하여 전환한다.

편차증폭회로(10)는 목표전류지령치(I_f0)와 후술하는 계자전류검출회로(9)로부터의 실전류치신호(I_ff)와를 비교하여 그 편차를 증폭하고 최종전류지령치로서의 전류편차신호(ε₁)를 출력한다.

전류공급회로(7)는 예를들면 PWM(Pulse Width Modulation)제어회로와 이 출력으로 구동되는 예를들면 FET(전계효과 트랜지스터)로 이루어지고 전류편차신호(ε₁))에 응한 듀티(duty)로 계자권선전류(icH)를 초퍼제어한다.

전류검출회로(9)는 계자권선회로에 직렬로 접속된 전류검출저항(8)의 단자전압으로부터 그것에 흐르는 전류를 검출하고 검출전류에 응하여 정전류신호(I_ff)를 출력 한다.

계자전류의 전류원은, 정류기(3)에서 정류된 직류전류와 바테리로부터의 직류전류의 2종류이고, 통상운전시에는 정류기(3)의 출력전류에 의하여 자기여자 된다.

엔진의 스타트시와 같이 발전기의 회전수(NG)가 낮을때는 충분한 발전전류가 얻어지지않으므로 이때는 바테리(6)로부터 전류가 공급된다.

초기여자회로(14)는 이와같이 엔진의 회전수가 소정치(NGO)보다 낮고 발전기의 구동토크가 엔진에 부담으로되는 것같은 운전상태일때 제4도에 표시하는 바와 같이 계자전류를 필요 최소치로하기 위하여 현재의 전류지령치(I_fm)를 I_fL로 세트하는 기능을 가진다.

부하응답회로(15)는 부하의 투입을 바테리전압의 급변에 의하여 검출하고 엔진의 회전수가 아이들 회전수와 같이 저회전일때는 제3도에 표시하는바와 같이 저류지령치를 2∼3초 걸려서 목표전류지령치(I_fa)까지 서서히 증가시키는 램프상 전류지령치(If3)를 출력한다.

온도검출회로(16)는 초퍼용의 반도체스위칭소자의 온도를 검출하고 이 온도가 소정치(Ta)이상으로 고온으로 되었을때는 제5도에 표시하는바와 같이 전류 지령치(I_fm)를 온도에 응하여 감소하는 지령치(I_f4)를 출력한다.

이상 설명한 실시예에 의거하여 본 발명의 기본적인 생각을 설명한다.

즉, 계자권선 전류지령치 발생수단(A)은 바테리전압과 소정의 설정전압과의 전압편차(ε₂)에 응한신호(I_fo)와 계자전류신호 발생수단(B)으로부터의 신(I_ff)와에 의거하여 계자전류지령치(ε₁)를발생하고, 이 전류지령치(ε₁)에 의거하여 계자권선전류공급수단(c)으로부터 계자권선에 소정의 전류가 공급된다.

이와같이 구성되어 있으므로 바테리에 접속되어있는 부하가 투입되어서 바테리전압이 강하하면 그것에 걸맞게 전류지령치(ε₂)가 증대하고, 계자권선전류(iCH)가 증가한다.

그 결과, 발전기의 출력전압(전류)이 증가하여 바테리가 소정전압까지 충전된다.

이 상태에서 계자권선의 온도가 상승하여 저항치가 온도의 영향으로 크게되었다고 하면 계자전류가 흐르지 않게되어 불시에 전류가 저하한다.

그러나, 전류가 저하하려고 하면 전류지령치가 증대하여 공급량을 자동적으로 증대하기 때문에 발전기의 출력은 계자권선의 저항치가 증대하여도 변화하는 일없이 부하(바테리도 포함한다)의 요구에 응한 출력을 유지할수 있다.

이하 제6도에 표시하는 구체적인 회로도에 대하여 설명한다.

각 도면을 통하여 동일부호는 해당부분을 표시한다.

71은 계자권선(3)에 흐르는 전류를 스위칭제어하는 파워트랜지스터나 FET등의 스위칭소자로 이루어지는 초퍼, 17은 상기 각 제어회로에 전원전압(Vcc)을 공급하는 정전압 전원장치, 18은 직류부하이다.

기타의 구성은 제1도와 마찬가지이다.

전압-전류 지령치 변환회로(11)에 있어서 R_l,R₂는 분압저항이고 정전압전원회로(17)의 출력전원전압(Vcc)을 분압하여 바테리(6)의 충전전압의 설정치(VBC)를 출력 한다.

R₃,R₄는 입력분압저항이고 바테리전압(V_B)을 피드백한다.

A_l은 연산증폭기이고, 입력저항(R₄∼R₆)및 피드백저항(R₇)을 가지고 있고 편차증폭기를 구성한다.

전류제어회로(10)에 있어서 A₂는 연산증폭기이고, 입력저항(R₈,R₉,R₁₀) 및 피드백저항(R_ll)을 가지고 있고 11의 전압제어회로로부터의 전류지령(I_f1) 혹은 보조회로부터의 지령치(I_f2,I_f3,I_f4)의 어느것인가가 선택된 지령치(I_f0)와 계자전류검출회로(I_ff)와의 편차를 연산하는 편차증폭기이다.

PWM제어회로(7)에 있어서, A₃는 연산증폭기이고 입력저항(R_l2,R_l3,R_l4)과 귀환콘덴서(C_l)로 적분기를 구성하고, 입력전압에 대하여 적분동작을 행하는 것과 아울러 입력저항(R_l3)을 사이에 두고 입력되는 입력신호(ε₁)와 다른입력저항(R_l2)을 사이에 두고 입력되는전압(eo)과의 가감산을 행한다.

후단의 A₄도 연산증폭기이고, 상기 적분기의 출력(el)을 입력저항(R₁₅)을 사이에 두고 양극단자에 입력하는것과 아울러 출력(eo)을 귀환저항(R_l6)을 사이에 두고 마찬가지로 양극단자에 피드백하여 히스테리시스를 가진 콤패레이터를 구성한다.

이 콤패레이터(A₄)의 동작레벨은 전원전압(Vcc)을 분압저항(R_l7,R₁₈)으로 분압하고 입력저항(R₁₉)을 사이에두고 음극단자에 주어진다.

상기와 같은 회로구성의 적분기와 콤패레이터의 조합으로 콤패레이터의 출력(eo)을 적분기의 입력에 피드백하면 방형파(方形波)를 출력하는 자여발진기(自勵發振器)로서 동작한다.

즉, 입력전압(ε₁)에 비례하여 듀티가 변화하는 PWM제어회로로해서 기능한다.

다음에 71은 초퍼이고, 스위칭소자의 파워트랜지스터(T₁)와 드라이버트랜지스터(T₂)와 플라이휠다이오드(D_l), 파워트랜지스터(T₁)의 전류검출용샨트(shunt) 저항(8)등으로 초퍼회로가 구성되고, 계자권선(2)에 흐르는 전류(i_f)를 상기 PWM제어회로의 출력신호(eo)에 의하여 스위칭제어한다.

상기 초퍼용소자로서는 다른FET등의 스위칭소자가 있으며 어느수단을 사용하여 도 좋다.

9는 전류검출회로이다. A5는 연산증폭기이고, 입력저항(R_2O∼R₂₂), 귀환저항(R₂₃)으로 구성 된다.

91은 아날로그스위치이고 2개의 버퍼를 사이에 두고 7의 PWM회로의 출력(eo)으로 구동된다. C₂는 출력전압홀드용 콘덴서이다.

다음에 상기 구성에 있어서의 각부의 동작을 설명한다.

우선 계자전류검출회로(9)의 동작을 다음에 표시한다.

제7도는 전류검출회로(9)의 구성도이고, 제8도는 각부동작측형을 표시한다.

상기 전류검출회로에 의한 전류검출은 제8도와 같이 단속전류인 파워소자의 전류(iCH)를 검출하고 있다.

즉, 샨트저항(8)에서 초퍼전류(iCH)를 검출하여 연산증폭기(A₅)에서 증폭하여 VCH신호로 한다.

초퍼의 검출신호(VCH)는 아날로그스위치(91)와 홀드콘덴서(C₂)의 회로에 의하여 샘플홀드되어 모의 계자전류신호(V_ff)로 변환된다.

더 상세하게 설명하면 PWM제어회로(7)의 출력의 PWM신호(eo)에 동기시켜서 아날로그스위치(91)를 OFF하고, 초퍼가 OFF기간중의 초퍼전류(iCH)는 초퍼 OFF하기 직전의 전류치를 홀드하여 이때의 검출신호를 V_f5신호로 한다.

또, 초퍼가 ON기간중에는 아날로그스위치(91)를 ON하여 초퍼전류(iCH)의 검출신호(VCH)를 그대로 V_ff신호로 한다.

또한 아날로그스위치(91)의 ON,OFF동작은 상기한 PWM제어신호(eo)에 의하여 버퍼(92)를 사이에두고 행하여진다.

상기의 동작에 의하여 제8도에 표시한바와같이 초퍼전류(iCH)로부터 얻어진 모의 계자전류검출전압(Vff)의 파형은 단속(斷續)하는 일 없이, 거의 계자전류(i_f)에 가까운 동작파형으로 된다.

이 결과 계자전류검출회로의 정(靜)특성은 제9도와 같이 직선성이 좋은 특성이 얻어지는것과 동시에 작은 계자전류로부터 큰계자전류까지 넓은 범위에 걸쳐서 검출할수 있다.

또, 절연형의 검출기를 필요로하지 않으므로 전류검출기를 염가로 구성할수 있다.

다음에 전류제어동작에 대해서 설명한다.

제6도에 되돌아와서 PWM제어회로(7)는 초퍼(71)를 PWM제어하기 위한 것으로 증폭기(A₃), 적분콘덴서(C_l), 적분저항(R_l2)등으로 구성되는 적분기와 증폭기(A₄)의 출력을 저항기(R_l6)에서 양극귀환시켜서 히스테리시스를 가진 비교기로 구성된다.

그리고, 비교기(A₄)의 출력(eo)을 적분입력저항(R_l2)에 피드백하는 것으로 듀티제어 가능한 PWM제어 회로로 된다.

상기 PWM제어회로는 입력신호(전압)(ε₁)에 대하여 출력신호(eo)의 통전듀티(통유율)를 비례적으로 제어할수있는 기능을 가지고 있다.

그리고 PWM의 입력신호(ε₁)는 10의 편차증폭기로부터 얻어진다.

즉, 편차증폭기(10)에서는 전압제어회로로부터의 신호(I_fo)와 상기한 계자전류 검출신호( I_ff)와의 차를 게인(Gain)배(G=R_l1/R₈=R₁₀/9)하여 PWM제어 회로(7)의 입력신호(ε₁)로서 출력한다.

따라서, 전류제어는 10의 편차증폭기, 7의 PWM제어회로, 9의 계자전류검출회로, 71의 초퍼회로, 이 계자권선등으로 구성되는회로를 사용하여 행하여진다.

지금, 계자전류지령(I_fo) 주어지면 편차증폭기(10)에서는 전류의 피드백신호(I_ff)로부터 얻어지는 편차신호(ε₁)를 발생하고 PWM신호회로(7)에 준다.

PWM제어회로(7)에서는 출력의 PWM신호(eo)에 의하여 초퍼(71)를 동작시켜서 계자전류(i_f)가 지령치와 일치하도록 피드백제어를 행한다.

따라서 제10도에 표시하는바와같이 전류지령치(I_fo)를 변화하는 것에 의하여 계자전류를 임의로 설정할수 있다.

또한, 도면에 표시하는 PWM회로는 가변주파수의 PWM회로로서 구성되어 있다.

이와같은 PWM제어회로는 통류율을 표시하는 eo에 응하여 eo가 50%일때에 주파수가 최대로되고, 그 점에서 eo가 크거나 적어도 주파수가 작게되도록 제어되고, 계자전류의 맥류율(脈流率)을 일정한 좁은 범위내로 억제할수가 있다.

또, 제11도에 표시하는바와같이 전류지령(Ifo)을 급변시컸을 경우에도 계자전류(i_f)는 지령치에 추종한 동작으로 된다.

따라서, 본발명을 사용하면 예를들면 제12도에 표시하는바와 같이 종래의 통류율제어의 경우는 발전기의 구동토크가 계자권선의 온도 변화에 의하여 냉온시에는 크게되고 고온시에는 적게되는 변화를 표시하는 특성으로 된다.

이 결파 발전기의 계자권선이나 초퍼의 소자의 용량을 냉온시에 견디도록 설계하지 않으면 아니되고 오버스펙(over spec)로 되는 문제가 있었으나 본 발명의 전류제어를 사용하는것에 의하여 제13도에 표시하는바와 같이 계자권선의 냉온차가 있어도 목표로하는 전류에 제어가능하기 때문에 냉온차에 의한 영향은 나타나지 않는다.

또, 전원전압등의 변화에 의한 전류의 변동등의 영향도 받지않는다.

따라서, 얼터네이터의 계자권선이나 초퍼등의스위칭소자도 오버스펙의 설계는 불필요하여 파워업이 도모된다.

즉, 통상 상태에 있어서의 동작의 최대치를 냉온시의 특성까지 업(up)하면 그 만큼 용량업으로되고 얼터네이터로서는 고출력화가 도모 된다.

그 업율은 수 10% 도 되어 그 효과가 크다.

상기한 전류제어회로를 사용한 전압제어회로의 동작은 다음과 같다.

제6도로 되돌아와서 전압제어회로(11)에서는 실제의 바테리전압(발전기출력전압)(V_B)이 바테리 충전전압치(V_BC)와 일치하도록 피드백제어를 행한다.

즉, 편차증폭기(A_l)에 의하여 바테리의 설정전압(V_BC)과 바테리전압(V_B)의 편차 신호(I_fo)(전류지령)를 출력하고, 전류제어회로(10)로 인가한다.

그리고, 상기한 바와같이 전류제어회로(10)의 출력신호(ε₁)가 발생된다.

PWM제어회로(7)는 상기출력신호(ε₁)에 응하여 ON,OFF의 PWM제어(펄스폭제어) 펄스출력(eo)을 발생시켜, 초퍼(71)를 개재해서 발전기(1)의 계자권선(2)에 단속하는 펄스전압(V_f)을 인가하고 계자전류(i_f)를 제어한다.

상기 제어동작에 이어서 계자전류(i_f)를 상기한바와같이 샨트저항(8)에 의하여 검출된 전류검출회로(9)를 사이에두고 전류제어회로(10)에 피드백되어 전류제어를 행한다.

그 결과 발전기(1)의 전기자(電氣子)권선 출력전압이 제어되어 3상정류기(3)를 사이에 두고 바테리(6)에의 충전이나 부하(18)에 전류를 공급한다.

그리고 발전기(1)의 출력전압(V_B)은 전압제어회로(11)에 피드백되고, 출력전압이 바테리설정전압(V_BC)과 일치하도록 피드백 제어된다.

다음에 제2도에 의거하여 본 실시예의 주변의 기술을 설명한다.

1. 클럭회로

이 회로는 1MHz의 기본클럭 및 그것을 분주(分周)한 클럭신호를 발생한다.

CL₁은 1MHz의 기본클럭으로 챠지·펌프회로를 구동하고, FET(1)의 게이트에 고전압을 챠지 한다.

CL₂∼CL₁₀은 CL₁을 분주한 클럭신호로 각 타이머회로의 클럭신호를 공급한다.

2. 회전검출판별회로

이 회로는 발전기의 회전수를 검출하고 회로동작을 전환하기위한 회전수신호를 출력 한다.

회전수의 검출은 P단자(전기자 권선의 1상)의 주파수(f_p)가

(단; N는 발전기의 회전수(r.p.m); q는 발전기의 극수; 2는 전파(全波)정류시의 정수)로 표시되므로, 이 주파수(f_p)와 클럭펄스(CL₉,CL₁₀)를 주파수 비교하는 것에 의하여 행하여진다.

Nl 출력은 발전기가 500 r.p.m 이상일때 「1」로 되며 미만일때는 「0」으로 된다.

N2 출력은 발전기가 1000 r.p.m이상일때 「1」로 되며 미만일때는 「0」으로 된다.

N3 출력은 발전기가 2500 r.p.m이상일때 「1」로 되며 미만일때는 「0」으로 된다.

3. 발전정지 겅보회로

이 회로의 역활은 계자권선, 전기자권선이 단선하던지 FET(1)가 오픈 파괴되었을 시에 바테리가 챠지되지 않고 최종적으로 엔진스톱되고마는 것을 방지하기위하여 발전을 정지하고 있을때(엔진이 회전하고 있지 않을때도 포함)에 차지램프를 점등하여 알린다.

그 동작은 발전기가 1000 r.p.m미만일때 차지램프를 점등한다.

1000 r.p.m에 달하면 챠지램프를 소등한다.

엔진회전수가 재차 내려가서 500 r.p.m이하로 되면 재차 챠지램프를 점등한다.

엔진의 아이들 회전수를 700 r.p.m 크랭크 플리와 발전기의 플리의 플리비를 2로 하면 아이들시의 발전기회전수는 1400 r.p.m이다.

고로, 발전기가 정상인 경우에는 챠지램프가 소등한다.

또, 발전하고 있지 않을때에는 회전수 0 이면 챠지램프를 점등한다.

중요한 점은 Nl과 N2와의 사이에서 히스테리시스를 갖게한 것에 있다

이것을 크랭킹시등에 램프가 점멸하는일 없이 운전자에 불안감을 주지 않는다는 효과가 있다(제19도, 제20도 참조).

4. S단자 오픈경보회로

이 회로의 역할은 S단자(바테리전압검출단자)가 배선이 빠져있는 등의 이유로 오픈상태로 되었을때에

①발전기가 무제어로 되는것을 방지한다.

②챠지·램프를 점멸시켜, 운전자에 경보를 준다.

는 것이다.

그 동작은

①통상은 S단자의 전압을 기준전압과 비교하여 전압 제어를 행하고 있다.

S단자가 오픈으로 되면, 바테리전압(V_c)이 저하하고 일정치(7V)이하 일때에 S.B단자 전압전환회로에 의하여 단자를 S에서 B로 전환한다.

②동시에 챠지·램프를 점멸시킨다.

이 점멸은 챠지·램프를 1초 간격으로 점등, 소등시킨다(제21도 참조).

5. B단자 오픈 경보회로

이 회로의 역활은 B단자(발전기의 출력케이블)가 배선이 빠져있는 등의 이유로 오픈상태로 되었을때는,

①발전기가 무제어로 되는것을 방지한다.

②챠지·램프를 점멸시켜 운전자에 경보를 준다.

는 점에 있다

B단자가 오픈상태로 차의 운전을 계속하면, 바테리가 충전되지 않으므로 바테리가 방전하고 최후에는 엔진스톱한다.

그 동작은

①B단자가 빠져 있을경우, 바테리에 충전되지 않으므로 S단자의 압이 저하한다(정상시 14.5V에 대하여 11∼12V정도).

그결과, 계자전류지령치가 증대하여 B단자 전압이 증대한다.

이것에 의하여 VB일정치(18V)이상으로 되면, S.B단자 전압전환회로에서 전압 검출단자를 S단자에서 B단자로 전환한다.

이것에 의하여 V_B가 14.5V로 제어된다.

②동시에 챠지·램프의 점멸을 행한다.

③①∼②의 동작을 일정시간(1분)마다 리세트된다.

이것은 B단자 오픈상태가 정상상태로 복귀하였을 경우, 바테리전압(=Vs)을 정상으로 되돌리기 위한 것이다. (제22도 참조).

6. 과전압경보회로

이 회로의 역할은 어떠한 이유에 의하여 전압제어불능으로 되었을 경우에 경보를 행하는 점에 있다.

여기서 전압제어불능으로 되는 경우라는 것은

①FET1가 단락파괴하였을 경우

②B단자와 F단자가 외부에서 단락하였을 경우(금속편이 단자간에 끼워졌을 경우)가 고려 된다.

전압제어불능대로 운전을 속행하면,

(i)바테리가 과충전으로 되고, 수소가스가 엔진·룸내에 충만하여 폭발할 위험이 있다.

(ii)고회전시에 과전압이 발생하고, 럼프·전자기기등의 차에 실린 전기부하를 손상시킨다.

등의 좋지않은 상태가 발생하지만, 이 회로에서 알리는 것에 의하여 미연에 방지한다 .

그 동작은 상기모드일때는 계자전류지령치는 0으로되고 FET(1)의 게이트 전압을 연속적으로 0V로 되지만 일정시간(3초)이상 게이트 전압이 0V로 되었을 경우에는 과전압 모드라고 판단하여 챠지·램프를 점멸한다.

이 점멸주기는 0.25초 점등, 0.25초 소등이다(제23도 참조).

7. 게이트회로

이 회로의 역활은 S단자 오픈, B단자오픈, 과전압, 발전정지 일때에 챠지램프를 점멸시켜서 그 경보를 행하는점에 있다.

그리고, 그 동작은 상기 4개의 신호의 논리합(OR)를 연산하고 FET(2)의 게이트를 구동하는것에 의하여 행하는 것이다.

여기서 중요한것은 점멸주기를 사상(事象)마다 정수배로 하였기 때문에 챠지·램프의 점멸 패턴을 보는것에 의하여 어디가 나쁜가를 판단할수 있다. 또 램프 표시에 중요도가 높은 쪽에서 우선순위를 정할수도 있다.

예를들면. ①발전정지, ②과전압. ③B단자 오픈, ④S단자오픈 순으로 주파수를 낮게 하여두는 등이다(제24도 참조).

8. 과전류보호

이 회로의 역활은 계자권선이 단락하였을때에 FET(1)에 과전류가 흘러서 파괴하는 것을 방지하는 점에 있다.

그 동작은 eo가 High인데도 불구하고 F단자의 전압이 낮은 그대로 있을때에 FET(1)의 게이트를 록(LOCK)한다.

9. 초기여자회로

이 회로의 역활은 발전기의 회전수(NG)가 예를들면 회전수N(=500r.p.m)와 같은 저회전으로 자여 발전율 할수없는 상태를 검출하여 초퍼의 통류율이 약30%정도로 되도록 그 전류지령치(I_f2)를 출력하고, 그것에 의거하여 목표전류지령치(Ifo)가 전환회로로 부터 출력된다.

10. S·B 단자 전압전환회로

이 회로의 역활은 상기 S단자전압(바테리 단자에서 직접 인출한 전압)을 필터회로를 사이에두고 피드백하여, 전압제어를 행하고 있을 경우에서 S단자가 빠졌을 경우에는 B단자 전압(발전기와 바테리간의 도중 배선에서 인출한 전압)을 입력하고, 전압제어를 계속하여 행하고 발전기로부터 바테리에 무충전상태로 되는것을 방지한다.

그 동작은 B단자의 전압과 S단자 전압을 상시 입력한다.

그리고, S단자 오픈경보회로로부터의 신호가 발생하면 검출단자를 S단자로부터 B단자로 전환한다.

또, B단자 오픈경보회로로부터 신호가 발생하면 전압신호를 S단자로 부터 B단자로 전환하여 B단자 전압을 필터회로로 출력한다.

11. 필터회로

이 회로의 역활은 S,B단자전압에 포함되어있는 발전기의 정류리플 전압등을 평활하게하고, 전압피드백제어를 안정하게하는 점에 있다.

그 동작은 미러적분방식의 로우패스 필터를 사용하여 리플전압을 제거하여 바테리의 평균전압을 출력하고 전압-전류지령치 변환회로에 바테리전압을 피드백한다.

이것에 의하여 바테리전압의 평균치가 정밀도 좋게 검출할수 있고 전류지령치(I_fl)가 리플에 영향주지 않는 제어신호로 할수가 있다.

12. 정전압회로

바테리전압을 소정의 값의 정전압으로 변환하고 그후 각제어회로에 전류로서 공급한다.

13. 전압-전류지령치 변환회로

이 회로의 역활은 바테리전압의 설정치(VBC)에 응하여 바테리의 단자전압이 일정치로 되도록 얼터네이터의 계자전류를 제어하는 전류지령치(I_f1)를 발생한다.

그 동작은 설정치전환회로로부터의 전압지령치(V_BC')와 필터회로의 출력(V_BC)과의 편차를 취하여 게인배증폭하여 전류지령치(I_f1)를 발생한다.

14. 설정치전환회로

이 회로의 역활은 바테리의 목표전압을 설정하는 내부기준치, 즉 설정치(V_BC)를 발전 커트제어회로로부터의 신호가 발생하였을 경우에는 설정치를 낮게하고 발전을 커트하는 점에 있다.

그 동작은 통상, 전압설정치(V_BC)를 전압지령치로서 전압-전류지령치 변환회로에 출력하고 있으나 발전커트 제어회로의 신호가 발생되면 전압지령치(V_BC)를 통상보다 낮게하여 발전이 행하여지지 않도록한다.

15. 발전커트제어회로

이 회로의 역활은 차량의 가속시등 부하증대시에 발전기의 구동토크를 감소시켜(발전정지), 가속성의 향상을 도모한다.

구체적으로는, 챠지램프와 직렬로 들어가 있는 스로틀 개도(開度) 검출스위치(SW1)가 예를들면 플,스로틀시에 오픈으로 되었을 경우에는 가속이 종료할 때 까지의 시간(예를들면 10수초)발전커트를 행한다.

그 동작은 발전커트검출은, 전압검출단자에 램프점등용의 FET(2)의 드레인 전압을 사용하므로, 램프점등과 발전커트 검출을 공용한다.

즉, 발전커트 제어회로에서는 FET(2)의 드레인소스전압(VDS)과 FET(2)의 검출저항(R_g2)을 통하여 흐르는 전류(I_DS)를 입력한다.

지금, SW1이 오픈되면, FET(2)의 V_DS가 저하하고 또. FET(2)의 전류가 흐르고 있지 않을 경우에는 차량의 가속시간(약 10수초)동안 발전을 커트하기 때문에 설정치전환회로에 설정치의 전환신호를 출력하는것과 동시에 게이트록회로에 초퍼의 게이트를 록신호를 발생한다.

16. 출력전류제어회로

이 회로의 역활은 발전기의 최대발전량을 외부콘트롤러로 부터의 신호로 제어하고 발생토크를 억제하는것으로 차량의 가속성 향상, 연료비향상, 엔진스톱 방지등을 도모한다.

그 동작은 외부콘트롤러로부터 C단자를 사이에 두고 출력전류제어회로에 듀티의 신호를 입력하고, 그 제어회로로부터의 출력신호에 의하여 PWM제어회로의 동작 정지를제어 한다.

제25도에 표시하는 바와같이 외부부하(차량의 부하)량에 응하여 C단자에 입력되는 부하신호의 듀티를 선형으로 변화시키면 제26도에 표시하는바와같이 연속적으로 발전기의 출력전류-전압 특성을 제어할수 있다.

제26도에서는 대표예로해서 듀티100% 일 경우와 50% 일 경우의 예를 표시한다.

18. 부하응답제어회로

본 실시예에서는 전기부하의 급변에 의한 엔진회전수의 변동이나 그것에 의하여 생기는 진동을 저감하기 위하여 부하응답제어기능을 설치하고 있다.

제14도(a),(b)도에 그 동작원리를 표시한다.

통상부하응답제어가 없을 경우에 있어서 부하가 투입되면 제어전압(바테리단자전압)이 강하하지만, 제어계의 귀환동작에 의하여 전류지령치를 스텝상으로 응답시켜 급속하게 충전한다.

이때에 엔진에 대하여 발전기가 부하로 되기 때문에 엔진회전수는 저하한다(제14 도(a)도).

이것은 특히 엔진회전수가 낮은 아이들 동작부근에 있어서 문제로되고, 아이들 보정까지의 동안에 급격하게 회전수가 변동하면 엔진스톱을 이르킬 위험성이 생긴다 .

이것에 대하여, 부하응답제어에서는 아이들 보정까지의 동안에 발전기가 엔진의 부하가 되지않도록 제어하는것이다.

부하투입에 의하여 제어전압이 강하하여도 전류지령치가 일정한 패턴에서 천천히 증가하도록 제어하면 제어전압이 회복하는 것은 늦지만, 엔진회전수의 변동량은 저감할수 있다(제14(b)도).

그러므로, 제어루프내에 전압제어의 전류지령치 출력을 회전수에 응하여 변화시키는 일정한 정수의 지연회로를 설치하고 있다.

전류지령치의 패턴을 제15도에 표시하지만, 이것은 부하응답제어의 유무에 의한 지령치 패턴의 변화를 표시하고 있다.

제어없는 경우에 스텝상으로 변화한 전류지령치는 제어있는 경우 기준치를 초과한 시점에서 기준치 그 자체의 값으로 전환되고 일정시간 고정된다.

그후 다음의 기준치를 초과하고 있는가를 판단하여 지령치도 다음의 기준치에로 순순히 전환해가면 전류지령치는 천천히 단계적으로 상승하게 된다.

최종적으로 최후의 기준치에 고정한후, 제어없이도 같은 값으로 된다.

전류지령치가 강하하였을 경우에는 기준치와의 전환동작은 행하지 않고 제어없이도 같은 값으로 한다.

따라서, 부하투입이전에 어떠한 전류지령치 일지라도 기준치를 초과한 시점에서만 지령치가 고정되기 때문에 과충전이나 과방전을 방지할수 있다.

부하응답제어는 아이들 회전수부근에서 행하는것으로 하고, 얼터네이터회전수 2500 rpm 이하에서 동작하도록 하였다.

실제의 지령치 패턴을 발생시키기위한 회로블럭을 제16도에 표시한다.

지령치 전환에는 아날로그스위치를 기준전압과 지령치와의 비교에는 콤패레이터를 제어동작의 콘트롤에는 타이머, 래치를 포함하는 디지탈 논리회로를 사용하여 구성된다.

IC내장화를 고려하여 회로규모가 크게되지 않도록 기준치와의 비교단수를 3단계로 하고 있다.

이상에 설명한 부하응답제어의 효과의 검증을 위하여 시뮬레이숀을 행하였다.

제17도는 아이들 콘트롤에 의한 바이패스 공기량을 파라미터로 한 외부토크-엔진 회전수 특성의 모델을 표시한다.

이 모델을 사용하여 전기부하(20A상당)를 투입하였을때의 아이들 회전수의 스텝응답을 제18도에 표시한다.

부하응답제어를 행하는것에 의하여 회전수의 저하량이 100rpm로부터 25 rpm이하로 저감할수 있는 것을 확인하였다.

또한, 본 실시예에서는 비교단수를 3단계로 하였으나, 특히 이것에 한정되는 것은 아니고 무단계로 할수도 있다.

다음에 차량에 탑재한 마이크로컴퓨터에 의하여 제어하는 경우의 제어상태를 하기 에서 설명 한다.

제27도에 표시하는 기능 블록도에 의해 원리를 설명한다.

바테리전압의 설정치(V_BC)와 실제의 값(V_S)과의 편차를 전압편차증폭기에서 증폭하여 리미터로 출력한다.

리미터는 전압편차 증폭기로부터의 입력에 응하여 전류지령치(I_fo)를 출력한다.

전류지령치(I_fo)의 결정에서는 전기부하에 공급되고 있는 부하전류의 크기 및 차량의 엔진에 대한 부하정보 혹은 환경정보를 마이크로컴퓨터에 입력하여 그때그때의 최적전류지령치의 최대치(I_fmax)를 산출하고, 전류지령치(I_fo)를 그 범위내에서 전압편차에 응하여 결정하고 출력한다.

다음에 전류지령치(I_fo)와 실제의 전류치(I_f)와의 편차를 검출하고 그 편차를 증폭기에서 증폭하여 펄스폭변조회로(PWM)의 구동신호를 출력한다.

PWM는 계자권선 구동회로의 초퍼를 구동신호에 응한 듀티로 구동하고 계자권선 전류(I_f)를 제어한다.

이것에 의하여 발전기의 전기자권선에 발생한 출력에 의하여 바테리를 적정하게 충전한다.

다음에 제28도에 표시하는 블럭회로도 및 제29도에 표시하는 제어플로우차트에 의하여 엔진 제어와의 관계를 설명한다.

스텝(200)에서 레지스터의 초기설정이 종료된 마이크로컴퓨터는 A-D변환기를 사이에두고 스텝(201)에서 엔진회전수, 매니홀드흡기압, 노크신호, 스로틀 개도 신호 및 바테리부하 전류등의 입력신호를 검출하고 랜덤액세스 매모리RAM 입력한다.

또한, 부하전류는 부하투입상태의 스위치의 ON,OFF로 검출하고 입력레지스터를 사이에 두고 취하는 방법으로도 좋다.

스텝(202)에서는 입력신호에 의거하여 리드·온리·메모리(ROM)내에 기억되어 있는 연산플로우에 따라서 점화계의 제어신호, 연료계의 제어신호 및 배기계의 제어신호를 연산하여 출력한다.

다음의 스텝(203)은 엔진부하의 크기를 흡기압에서 검출하는 스텝이고 흡기압이 소정의 압력(Pa)보다 낮다(음압)고 판단하면 발전기가 엔진이 부하토크로 되지않도록 계자전류가 영으로 되도록 그 지령치의 최대치(I_fmax)를 0으로 설정한다 .

흡기압이 소정치(Pa)보다 높다고 판단하면 엔진이 정상부하운전이라고 판단하여 다음의 스텝으로 진행한다.

스텝(204)에서는 스로틀의 개도가 완전히 열려있는가 아닌가를 검출하고 완전히 열렸다고 판단하였을때는 가속상태라고 판단하고, 그때도 전류지령치의 최대치(I_fo)를 0으로 설정하여 발전기를 엔진의 부하로 되지않도록 한다.

스로틀이 완전히 열려 있지 않았으면 통상주행상태라고 판단하여 다음의 스텝으로 진행한다.

스텝(205)에서는 노크신호로부터 헤비노크(Heavy knock)상태인가 아닌가를 판정하고 헤비노크상태라고 판단되었을 경우에는 전류지령치의 최대치(I_fo)를 0으로 설정하여 발전기를 엔진의 부하로 되지 않도록 한다.

헤비노크상태가 아닌경우에는 다음의 스텝으로 진행한다.

스텝 (206)에서는 노크신호로부터 라이트노크(Light knock)상태인가 아닌가를 판정하고, 라이트노크상태라고 판단되었을 경우에는 전류지령치의 최대치(I_fo)를 2A로 설정하여 발전능력을 낮게 억제하는 것에 의하여 엔진에 대한 발전기의 부하토크를 경감한다.

라이트노크도 아닌 경우는 노크가 없다고 판단하여 다음의 스텝으로 진행한다.

스텝(207)에서는 엔진의 회전수가 1500 r.p.m이하인가 아닌가를 판정하고 그 이하라고 판단하였을 경우는 전기부하의 변동량을 부하전류 혹은 부하스위치 ON의 수동에 의하여 계산하고 그것에 의거하여 최적한 전류지령치(I_fmax)를 계산하여 출력 한다.

회전수가 1500 r.p.m 이상이면, 전류지령치의 최대치(I_fmax)를 4.5A의 최대허용 전류치로 설정하고 최대출력이 얻어지도록 제어한다.

이렇게하여 결정된 전류지령치의 최대치(I_fmax)가 D-A변환기를 사이에 두고 제27도의 발전기제어회로의 리미터에 입력된다.

또, 마이크로컴퓨터의 출력레지스터로 부터 듀티신호로서 계자전류지령치의 최대치(DI_fmax)를 출력하는 것도 가능하다.

이 경우, 발전기제어회로 PWM의출력(eo)와 DI_fmax를 AND게이트를 사이에 두고 계자권선구동회로에 입력하도록 하는 것에 의하여 제어할 수가 있다.

이상 설명한 본 발명에 의하면,

1. 기관의 흡기압에 응하여 계자전류를 커트제어하도록 하였으므로 상승시와 같이 급격한 부하가 엔진에 작용하였을 때에는 발전기가 엔진의 부하로 되지않도록 할 수있으므로 엔진스톱등을 미연에 방지할 수 있다.

또, 스로트가 완전히 열렸을때에도 발전커트제어하도록 하였으므로 가속시에는 충분히 엔진의 출력을 가속하기위하여 이용할 수 있고 가속성능을 향상할 수가 있다.

또, 엔진의 후크(hook)상태에 응하여 발전기의 발전상태능력을 제어하도록 한것이므로 노크발생시와 같이 점화시키가 지연하여 엔진 출력이 저하하고 있을때에 발전기를 위한 구동토크를 경감할 수 있으므로 출력저하에 의한 엔진스톱이나 노크상태를 용장(redundancy)하는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 엔진의 회전수가 낮을경우에는 부하전류, 즉 전기부하상태에 응하여 최적한 계자전류제어를 할 수 있으므로 저회전수일때의 회전수의 감소에 의한 엔진스톱을 방지할 수 있다.

본 실시예에 의하면 자동차용 충전발전기의 계자전류를 제어하는 것에 의하여 계자권선의 냉온차에 의한 계자전류의 변동을 방지할 수 있다.

따라서, 종래 냉온차에 의한 전류변동분을 짐작하여 여유를 갖고 멀터네이트(충전발전기)를 설계하고 있었으나 변동을 짐작할 필요가 없기 때문에 얼터네이터 동일 체격에 있어서는 출력의 파워업이 도모된다.

혹은, 동일 출력으로하면 체격이 소형화가 가능하게 된다.

그리고, 계자전류제어용 초퍼의 반도체소자의 소용량화도 실현할 수 있다.

또, 부하 급변시에는 외부신호에 의하여 계자전류의 상승동작을 제어하는 것에 의하여 자동차의 엔진에의 급부하 변동을 방지하는 것도 가능하다.

즉, 외부의 신호에 응하여 계자전류치를 최소치로부터 최대치까지 연속적으로 임의로 가변하는 것이 가능하다.

따라서, 외부의 요구에 의하여 예를들면 엔진제어로 부터의 얼터네이터의 발전의 저감이나 정지등이 용이하게 실현될 수 있다.

또, 얼터네이터의 저속회전시의 발전량이 적은상태에서는 계자전류를 필요최소한으로 한다.

소위, 초기여자상태로 하여 바테리의 방전량을 줄이는 것과 동시에 계자손실을 억제하는 것도 가능하다.

또, 본 발명의 전류검출법을 사용하면 계자전류를 직접검출하지 않아도 초퍼소자에 흐르는 단속전류에서 연속하는 계자 전류를 등가적으로 검출하는 것이 가능하기 때문에 고가인 절연형의 전류검출기등이 불필요하게 된다.

또, 계자전류의 최소치까지 연속적으로 검출가능하게 되는 등의 효과가 있다.

이상, 설명한바와 같이 본 발명에 의하면 편차전압신호에 응한 신호와 계자권선에 흐르는 실제의 전류에 응한신호로부터 계자권선에 공급하여야 할 전류의 지령치를 구하고 이 지령치에 의거하여 계자권선에 전류를 공급하도록 한 것이므로 발전기의 출력을 부하의 요구에 응하여 광범위하게 또, 최적한 출력을 제어하면서 계자전류의 내적변동을 방지할 수가 있고 부하변동이 큰 발전기의 출력제어에 최적한 제어를 가능하게 할 수 있었다.

또, 계자전류의 검출에 관한 발명에 있어서는 변류기를 사용할 필요를 없게 하였으므로 코스트가 염가이고, IC화에 적합한 발전기의 제어장치 및 방법을 얻을수가 있었다.

또한, 부하응답제어의 발명에 있어서는 전류피드백제어와 유기적으로 조합하여 발전기의 토크변동이 적고, 원동기의 회전에 악영향을 주는 일 없는 제어장치 및 제어방법을 얻을 수가 있었다.

Claims (12)

1. 차량용엔진의 운전정보의 적어도 하나와 바테리에 접속된 전기 부하 정보를 총합적으로 판단해서 계자권선에 흐르는 전류의 지령치를 결정하고, 그 값에 응해서 바테리의 전압이 설정전압으로 되도록 발전기의 출력을 제어하도록 한 차량용발전기의 제어 방법에 있어서, 상기 바테리의 실제 값과 설정 값과의 편차에 응해서 자계권선지령치를 구하고, 이 지령치와 실제의 전류값과의 편차가 실질적으로 영이 되도록 자계권선전류를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용발전기의 제어방법.
2. 차량용엔진의 운전정보의 적어도 하나를 판단해서 계자권선전류를 제어하는 것에 의해 발전기의 출력을 제어하도록 한 차량용발전기의 제어방법에 있어서, 차량의 스로틀이 전개시에는 발전기의 발전능력을 실질적으로 영으로 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용발전기의 제어방법 .
3. 차량용엔진의 운전정보의 적어도 하나를 판단해서 계자권선전류를 제어하는 것에 의해 발전기의 출력을 제어하도록 한 차량용발전기의 제어방법에 있어서, 차량의 흡기 압력이 고부하상태를 나타내는 소정의 값보다 낮을시에는 발전기의 발전능력을 실질적으로 영으로 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용발전기의 제어방법 .
4. 차량용엔진의 운전정보의 적어도 하나를 판단해서 계자권서전류를 제어하는 것에 의해 발전기의 출력을 제어하도록 한 차량용발전기의 제어방법에 있어서, 발전기의 제어능력이 실질적으로 영으로 되어 있는 사이, 경보를 발생하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 차량용발전기의 제어방법.
5. 차량용엔진의 운전정보의 적어도 하나를 판단해서 계자권서전류를 제어하는 것에 의해 발전기의 출력을 제어하도록 한 차량용발전기의 제어방법에 있어서, 발전기 및 그 제어회로에 이상이 생긴 때 경보등을 점멸하도록 한 것에, 이상 종류에 의해 점멸주기를 다르게 한 것을 특징으로 차량용발전기의 제어방법.
6. 바테리전압과 소정의 전압설정값과의 편차전압에 응해서 상기 바테리를 충전하는 발전기의 자계전류 제어수단을 가지는 차량용발전기의 제어장치에 있어서, 상기 자계전류제어수단은 상기 발전기의 자계권선에 흐르는 전류에 응한 신호를 발생하는 자계전류신호발생수단과, 그 자계전류신호발생수단에서의 신호와 상기 편차전류에 응한 신호에 의거해서 상기 바테리의 전압을 상기 소정의 전압설정값으로 유지시키는 데 필요한 크기로 되도록 계자권선전류지령치를 인가하는 전류지령치발생수단과, 그 계자권선전류지령치 발생수단에서의 전류지령치에 의거해서 소정의 전류를 상기 계자권선에 인가하는 계자권선전류공급수단을 구비해서 되는 것을 특징으로 하는 발전기 제어장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 자계전류신호 발생수단은 상기 자계권선전류지령치발생수단에서 지령치에 응해서 ON-OFF듀티가 변화하는 펄스신호를 발생하는 펄스신호발생수단에서의 펄스에 응해서 주기적으로 ON-OFF하는 반도체스위치수단의 OFF직전의 계자권선전류값을 기억하는 기억수단을 포함하고, 상기 계자권선전류지령치 발생수단은 상기 반도체스위칭수단이 OFF상태의 기간중, 상기 기억수단에 기억된 전류값을 실제의 자계권선전류값으로 간주해서 상기 기억수단에 기억된 전류값에 응한 신호와 상기 편차전압에 응한 신호에 의거해서 상기 전류지령치를 발생하는 것을 특징으로 하는 발전기의 제어방법.
8. 발전기의 계자권선에 흐르는 전류를 초퍼제어해서 발전기의 출력를 제어하는 것에 있어서, 상기 발전기의 운전상태에 응해서 상기 자계권선의 목표전류를 결정하고, 한쪽 반도체스위칭수단의 OFF직전의 자계권선전류를 기억한 기억수단의 전류값을 실제의 자계권선전류값으로 간주해서, 그 전류값에 응한 신호와 상기 목표전류를 의거해서 상기 쵸퍼의 통류율을 결정함과 동시에, 상기 쵸퍼의 OFF기간중에 쵸퍼가 OFF하기 직전에 기억된 전류값에 의거해서 상기 쵸퍼의 통전율을 결정하도록 한 발전기의 제어방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 계자권선의 목표전류는 상기 발전기의 부하상태와 회전수의 적어도 한쪽에 응해서 결정하는 것을 특징으로 하는 발전기의 제어방법 .
10. 제9항에 있어서, 상기 발전기의 부하의 하나가 바테리이고, 이 바테리의 전압을 소정값으로 유지하도록 계자전류를 제어하는 것을 특징으로 하는 발전기의 제어방법.
11. 제8항 및 제9항중 어느 한항에 있어서, 상기 쵸퍼의 통류율의 변경은 계자권선전류가 람프함수모양으로 변화하도록 단계적으로 행하는 것을 특징으로 하는 발전기의 제어방법.
12. 전기자권선과 계자권선을 가지고 차량엔진에 의해 구동되는 발전기와, 상기 계자권선의 계자전류를 제어하는 쵸크와, 기관의 운전 상태에 응해서 상기 쵸크의 듀티를 제어하는 펄스폭제어수단과, 쵸퍼의 듀티를 결정하는 전류지령치와 계자권선에 흐르는 실전류와의 편차가 실질적으로 영으로 되도록 제어하는 수단으로 되는 발전기의 제어장치에 있어서, 상기 전류지령치를 기관의 가속시에는 소정치만큼 감소시키는 수단을 설치하는 것을 특징으로 하는 자동차전용충전 발전기의 제어장치.

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