KR100234148B1 - 보호회로를 갖춘 영구자석형 발전기의 전압조정기 - Google Patents
보호회로를 갖춘 영구자석형 발전기의 전압조정기 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 발전기의 과온으로 인하여 전압조정기가 파손되거나 발전기에 과부하가 걸려 발전기의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있는 보호회로를 갖춘 영구 자석형 발전기의 전압조정기를 제공한다.
즉, 발전기(100)의 온도를 검출하며 검출된 온도에 상응하는 전압신호가 출력되도록 발전기(100)에 장착된 온도감지부(30)와, 온도감지부(30)로부터 출력된 전압신호를 마이크로컨트롤러(22)가 연산가능하도록 증폭시키며 온도감지부(30)와 접속된 신호처리부(31)와, 신호처리부(31)로부터 출력된 증폭신호를 전기적으로 절연시켜 상기 마이크로컨트롤러(22)로 입력되도록 상기 신호처리부(31)와 마이크로컨트롤러(22) 사이에 접속된 절연부(32)와, 절연부(32)를 통하여 수신된 증폭신호에 근거하여 마이크로컨트롤러(22)가 발전기(100)의 과온이 검출한 경우에 마이크로컨트롤러(22)로부터 제어신호를 수신하여서 발전기(100)의 과온상태를 경보하도록 마이크로컨트롤러(22)와 접속된 경보램프(23)를 구비함으로써 과온으로부터 발전기를 보호할 수 있다.
Description
본 발명은 보호회로를 갖는 영구자석형 발전기의 전압조정기에 관한 것으로, 특히 영구자석형 발전기를 과온으로부터 보호할 수 있는 보호회로를 갖춘 영구자석형 발전기의 전압조정기에 관한 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 영구자석형 발전기의 전압조정기를 나타낸 것이다. 동도에 나타낸 바와 같이 영구자석형 발전기의 전압조정기는, 크게 영구자석형 발전기(100)와 전압조정수단(200)으로 구성되어 있다.
영구자석형 발전기(100; 이하 '발전기'라 한다)는, 영구자석으로 이루어진 회전자(10)와 이 회전자의 회전력에 의해 자속이 쇄교함에 따라 3상의 교류전압이 유도되는 고정자코일(11-13) 및 상기 고정자코일(11-13)의 각 상에 연결된 다이리스터(15~17)와 다이오드(18~20)로 이루어진 정류부(40)를 포함하고 있다.
또, 전압조정수단(200)은, 상기 다이리스터(15~17)의 각 제어전극에 접속되어 배터시(BAT)의 충전상태에 따라 이들 다이리스터(15~17)의 도통각을 제어하는 게이트제어부(21), 상기 배터리(BAT)와 접속되어 배터리(BAT)의 전압을 전원전압(Vcc)으로 변환하여 각 전자소자에 공급하는 DC/DC컨버터(24), 상기 DC/DC컨버터(24)와 배터리(BAT)에 접속되어 발전기(24)의 출력에 따른 과전압을 감지하는 전압 감지부(28), 상기 발전기(24)와 배터리(BAT) 사이에 접속되어 전로(電路)를 분류하는 션트저항(26), 상기 션트저항(26)에 의해 분류된 전로를 통하여 발전기(24)의 출력에 따른 과전류를 검출하는 전류감지부(27), 상기 션트저항(26)측과 배터리(BAT)측 사이에 접속되어 발전기(100)로부터 배터리(BAT)로의 전원공급을 차단하는 스위치부(25), 상기 전압감지부(28)를 통해서 과전압을 검출하고 상기 전류감지부(27)를 통해서 과전류를 검출하여 상기 게이트 제어부(21)를 제어하기 위한 제어신호를 송출함과더불어 상기 스위치부(25)을 차단하기 위한 제어신호를 송출하는 마이크로 컨트롤러(22) 및; 상기 마이크로 컨트롤러(22)에 접속되어 과전압 및 과전류가 검출된 경우에 이를 경보하는 경보램프(23)를 포함하고 있다.
상기의 구성으로 된 본 발명은, 발전동작이 개시됨에 따라 DC/DC컨버터(24)가 배터리(BAT)의 전압을 전자소자가 동작하기에 적당한 전압으로 변환하여 각각의 전자소자에 공급한다.
또, 게이트제어부(21)는 다이리스터(15-17)의 제어전극에 신호를 인가 또는 인가하지 않음으로써 도통각을 제어하여 발전기(100)의 출력전압을 소망하는 전압으로 조정한다.
또한, 마이크로 컨트롤러(22)는 전압감지부(28)로부터 과전압이 검출되거나 전류감지부(27)로부터 과전류가 검출되면 상기 게이트 제어부(21)를 통해 다이리스터(15-17)의 도통각을 제어하기 위한 제어신호를 게이트 제어부(21)로 송출함과 더불어 경보램프(23)를 통해 과전압 또는 과전류의 검출을 알리며, 발전기(100)로부터 배터리(BAT)로의 전원공급이 차단되도록 스위치부(25)를 작동시킨다.
그러나 상술한 바와 같은 종래기술에 따른 영구자석형 발전기의 전압조정기에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 발전기의 과온에 대한 보호회로가 없어서 과부하가 따른 비정상동작시(즉, 과전압이나 과전류 발생기)에 전압조정기가 파손되거나, 과온으로 인하여 발전기의 수명이 단축될 우려가 있었다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창안된 것으로서, 그 목적은 발전기가 과온될 경우 이를 경보하여 줌으로써 과온으로 인하여 전압조정기가 파손되거나 발전기의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있는 보호회로를 갖춘 영구자석형 발전기의 전압조정기를 제공하는데 있다.
제1도는 종래기술에 따른 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정기를 나타낸 회로구성도,
제2도는 본 발명에 따른 보호회로를 갖춘 하이브리드차량용 영구자석형 발전기의 전압조정기를 나타낸 회로구성도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 발전기 10 : 영구자석 회전자
11, 12, 13 : 고정자코일 15, 16, 17 : 다이리스터
18, 19, 20 : 다이오드 200' : 전압조정수단
21 : 게이트 제어부 202 : 마이크로 컨트롤러
23 : 경보램프 24 : DC/DC컨버터
25 : 스위치부 26 : 션트저항
27 : 전류감지부 28 : 전압감지부
29 : 부하 30 : 온도센서
31 : 신호처리부 32 : 절연부
33 : 충전전류감지용 션트저항 BAT : 배터리
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 보호회로를 갖는 영구자석형 발전기의 전압조정기는, 엔진에 의해 구동되며 영구자석회전자와 고정자코일로 이루어진 발전기, 상기 발전기가 구동됨에 따라 상기 고정자코일에 유도되는 교류전압이 직류전압으로 출력되도록 상기 고정자코일과 접속된 정류부, 상기 정류부로부터 출력된 직류전압에 의해 충전되도록 상기 정류부와 접속된 배터리, 상기 배터리로 공급되는 상기 정류부의 직류전압이 과전압인가를 감지하도록 상기 배터리의 입력단에 접속된 전압감지부, 상기 전압감지부로부터 과전압에 따른 감지신호가 입력되면 상기 정류부로부터 상기 배터리로의 전원공급이 차단되도록 상기 정류부와 상기 배터리 사이에 접속된 스위치부에 차단신호를 출력하며 상기 전압감지부 및 스위치부와 접속된 마이크로컨트롤러를 구비한 보호회로를 갖춘 영구자석형 발전기의 전압조정기에 있어서, 상기 발전기의 온도를 검출하며 검출된 온도에 상응하는 전압신호가 출력되도록 상기 발전기에 장착된 온도감지부와, 상기 온도감지부로부터 출력된 전압신호를 상기 마이크로컨트롤러가 연산가능하도록 증폭시키며 상기 온도 감지부와 접속된 신호처리부와, 상기 신호처리부로부터 출력된 증폭신호를 전기적으로 절연시켜 상기 마이크로컨트롤러로 입력되도록 상기 신호처리부와 상기 마이크로컨트롤러 사이에 접속된 절연부와, 상기 절연부를 통하여 수신된 증폭신호에 근거하여 상기 마이크로컨트롤러에서 상기 발전기의 과온이 검출된 경우에 상기 마이크로컨트롤러로부터 제어신호를 수신하여서 상기 발전기의 과온상태를 경보하도록 상기 마이크로컨트롤러와 접속된 경보램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 보호회로에 의해 발전기의 온도가 과온으로 검출된 경우에 마이크로컨트롤러로부터 스위치부를 차단하기 위한 제어신호를 송출함과 더불어 상기 경보램프를 제어하기 위한 제어신호를 송출하고, 그에 따라 상기 스위치부를 차단하여 상기 발전기와 배터리를 전기적으로 분리하거나, 혹은 상기 경보램프를 통해 경보를 울려 줌으로써, 과온으로부터 발전기를 보호할 수 있게 된다.
이하에서 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 보호회로를 갖춘 영구자석형 발전기의 전압조정기를 나타낸 회로구성도이다. 여기서, 도 1과 동일한 부분에는 동일한 도면번호를 병기하고, 다른 부분에 대해서만 설명하기로 한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 보호회로를 갖춘 영구자석형 발전기의 전압조정기는, 크게 영구자석형 발전기(100; 이하, '발전기'라 한다)와 전압조정수단(200')으로 구성되어 있고, 전압조정수단(200')에는 발전기(100)가 과온되는 것을 방지하기 위한 보호회로(50)가 설치되어 있다.
또, 상기 보호회로(50)는 발전기(100)의 온도를 감지하여 그에 상응하는 전압신호가 출력되도록 더미스터(thermistor)나 열전쌍(thermo-couple)으로 이루어진 온도센서(30)와, 이 온도센서(30)에서 출력된 전압신호를 증폭하여 신호처리에 적당하도록 변환하는 신호처리부(31)와, 이 신호처리부(31)에 의해 변환된 신호를 절연하여 마이크로컨트롤러(22)로 노이즈 혼입이 방지되도록 신호처리부(31)와 마이크로컨트롤러(22) 사이에 접속된 절연부(32) 및 발전기(100)의 온도가 과온으로 검출된 경우에 마이크로컨트롤러(22)로부터 인가되는 경보신호에 따라 경보동작을 수행하는 경보램프(23)로 이루어진다. 여기서, 절연부(32)는 일례로서 포토 커플러로 양호하게 구현된다.
그리고 상기 스위치부(25)과 배터리(BAT) 사이에 접속되어 전로(電路)를 분류하는 션트저항(26)과, 이 션트저항(26)에 의해 분류된 전로를 통하여 배터리(BAT)의 충전전류를 감지하고 이를 증폭하여 신호처리에 적당하도록 변환하는 신호변환부(34) 및 이 신호변환부(34)에 의해 변환된 신호를 절연시켜 마이크로컨트롤러(22)로 노이즈 혼입이 방지되도록 신호변환부(34)와 마이크로컨트롤러(22) 사이에 신호절연부(35)가 접속되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 보호회로를 갖춘 영구자석형 발전기의 전압조정기의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 발전동작이 개시됨에 따라 DC/DC컨버터(24)가 배터리(BAT)의 전압을 전자소자가 동작하기에 적당한 전압으로 변환하여 각각의 전자소자에 공급한다.
또, 게이트제어부(21)는 마이크로컨트롤러(22)로의 제어에 따라 다이리스터(15-17)의 제어전극에 신호를 인가 또는 인가하지 않음으로써 도통각을 조절하여 발전기(100)의 출력전압을 소망하는 전압으로 조정한다.
또한, 마이크로컨트롤러(22)는 보호회로(50)에 의해 발전기(100)의 온도가 과온으로 되었다고 판단되면 상기 스위치부(25)을 차단하기 위한 제어신호를 송출함과 더불어 상기 경보램프(23)를 제어하기 위한 제어신호를 송출한다.
즉, 더미스터나 열전쌍으로 이루어진 온도센서(30)가 발전기(100)의 온도를 감지하여 그에 상응하는 전압신호를 출력하고, 출력된 전압신호를 신호처리부(31)가 증폭하여 신호처리에 적당하도록 변환하며, 변환된 신호를 절연부(32)가 절연시켜 마이크로컨트롤러(22)에 인가하고, 마이크로컨트롤러(22)는 절연부(32)로부터 인가된 신호를 통해 발전기(100)의 온도를 감지한다.
이때, 발전기(100)가 과온으로 감지되면 마이크로컨트롤러(22)는 발전기(100)와 배터리(BAT) 사이에 접속된 스위치부(25)을 차단하기 위한 제어신호를 송출함과 더불어 상기 경보램프(23)를 제어하기 위한 제어신호를 송출한다.
이로서, 발전기(100) 과온시 상기 스위치부(25)을 차단하여 발전기(100)와 배터리(BAT)를 전기적으로 분리하거나, 혹은 상기 경보램프(23)를 통해 경보동작을 수행함으로써, 과온으로부터 발전기(100)를 보호할 수 있게 된다.
또, 신호절연부(35)로부터 인가된 신호를 통해 과충전전류가 감지되면 마이크로컨트롤러(100)는 상기 스위치부(25)을 차단하여 상기 발전기(100)와 상기 배터리(BAT)를 분리하거나, 혹은 상기 경보램프(23)를 통해 경보동작을 수행함으로써, 과충전으로부터 배터리(BAT)를 보호할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 발전기의 온도가 상승할 경우 온도센서로부터 그에 상응하는 전압신호를 출력받아 이를 신호변환부에서 증폭하고 절연부에서 절연처리하여 마이크로컨트롤러에 인가함으로써, 발전기가 과온될 경우 경보램프를 통하여 이를 경보하여 줌으로써, 과온으로 인하여 발전기의 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
Claims (1)
- 엔진에 의해 구동되며 영구자석회전자(10)와 고정자코일(11-13)로 이루어진 발전기(100), 상기 발전기(100)가 구동됨에 따라 상기 고정자코일(11-13)에 유도되는 교류전압이 직류전압으로 출력되도록 상기 고정자코일(11-13)과 접속된 정류부(40), 상기 정류부(40)로부터 출력된 직류전압에 의해 충전되도록 상기 정류부(40)와 접속된 배터리(BAT), 상기 배터리(BAT)로 공급되는 상기 정류부(40)의 직류전압이 과전압인가를 감지하도록 상기 배터리(BAT)의 입력단에 접속된 전압감지부(28), 상기 전압감지부(28)로부터 과전압에 따른 감지신호가 입력되면 상기 정류부(40)로부터 상기 배터리(BAT)로의 전원공급이 차단되도록 상기 정류부(40)와 상기 배터리(BAT) 사이에 접속된 스위치부(25)에 차단신호를 출력하며 상기 전압감지부(28) 및 스위치부(25)와 접속된 마이크로컨트롤러(22)를 구비한 보호회로를 갖춘 영구자석형 발전기의 전압조정기에 있어서, 상기 발전기(100)의 온도를 검출하며 검출된 온도에 상응하는 전압신호가 출력되도록 상기 발전기(100)에 장착되며 더미스터로 이루어진 온도감지부(30)와, 상기 온도감지부(30)로부터 출력된 전압신호를 상기 마이크로컨트롤러(22)가 연산가능하도록 증폭시키며 상기 온도감지부(30)와 접속된 신호처리부(31)와, 상기 신호처리부(31)로부터 출력된 증폭신호를 전기적으로 절연시켜 상기 마이크로컨트롤러(22)로 입력되도록 상기 신호처리부(31)와 상기 마이크로컨트롤러(22) 사이에 접속된 절연부(32)와, 상기 절연부(32)를 통하여 수신된 증폭신호에 근거하여 상기마이크로컨트롤러(22)가 상기 발전기(100)의 과온이 검출된 경우에 상기 마이크로컨트롤러로(22)부터 제어신호를 수신하여서 상기 발전기(100)의 과온상태를 경보하도록 상기 마이크로컨트롤러(22)와 접속된 경보램프(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호회로를 갖춘 영구자석형 발전기의 전압조정기.
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