KR100376923B1

KR100376923B1 - 차량용 교류발전기의 제어장치

Info

Publication number: KR100376923B1
Application number: KR10-2000-7007305A
Authority: KR
Inventors: 이와다니시로
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2003-03-26
Also published as: CN1275254A; EP1050945A4; CN1112752C; US6271649B1; DE69841274D1; JP3574146B2; WO2000030236A1; KR20010033778A; EP1050945A1; EP1050945B1

Abstract

계자코일(102)에 흘리는 계자전류의 조작량에 의해 그 출력전압을 조정하는 교류발전기(1)와, 계자코일(102)에 흘리는 계자전류를 일정한 듀티비로 단속제어하는 스위칭소자(308)와, 교류발전기(1)의 출력전압을 검출하는 전압검출수단(305)과, 검출된 출력전압에 따라 듀티비를 점증시키고, 도통율을 서서히 증가시키는 점증제어수단(4A)과, 교류발전기(1)의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출수단(13)을 구비하고, 점증제어수단(4A)은 회전속도 검출수단(13)에 의해 검출된 회전속도의 상승에 따라 듀티비의 점증증가율은 증가하는 것이다.

Description

차량용 교류발전기의 제어장치{CONTROLLER OF AC GENERATOR FOR VEHICLE}

도 3은 예를 들면 일본국 실원소 64-34900호 공보에 개시된 차량용 교류발전기의 제어장치의 구성을 표시하는 회로도이다.

이 회로도에 따라 종래 장치의 동작에 대해 설명한다.

엔진의 시동에 있어서, 키 스위치(8)가 닫혀지면, 축전지(7)에서 키 스위치 (8), 역류방지 다이오드(11), 초기여자용 저항(12), 파워 트랜지스터(308)의 베이스저항(309)을 통해서 파워 트랜지스터(308)에 베이스 전류가 흐르고, 파워 트랜지스터(308)는 도통된다.

파워 트랜지스터(308)가 도통되면, 계자전류가 축전지(7)로부터 키 스위치 (8), 역류방지다이오드(11), 초기여자용 저항(12), 계자코일(102), 파워 트랜지스터(308)를 통해서 계자코일(102)에 흐르고, 발전기(1)는 발전 가능한 상태가 된다.

다음, 엔진의 시동에 의해 발전기(1)가 회전구동되어 발전을 개시하면, 전압조정기(3)는 발전기(1)의 발생전압을 분압저항(301),(302)으로 분압한 분압전압과, 정전압원(A)에 의한 정전압을 분압저항(303),(304)으로 분압한 기준전압을 비교 기(305)에서 비교한다. 발전기(1)의 발생전압을 분압저항(301),(302)으로 분압을 분압전압이 정전압원(A)의 전압을 전압저항(303),(304)으로 분압해서 설정한 기준전압치 이하가 되면, 비교기(305)는 차단상태에서 도통상태로 되고, 트랜지스터(306)는 도통에서 차단으로 된다.

파워 트랜지스터(308)가 도통되어 계자코일(102)에 계자전류를 흘리려고 하나, 비교기(305)가 도통상태이므로, 평활회로(4)에 의해 평활된 전압은 콘덴서(404)에서 저항(405)으로의 방전전압이 된다.

그러나, 콘덴서(404)와 저항(405)으로 되는 방전시정수는 크고, 비교기(601)의 출력은 3각파발생기(5)로부터의 3각파의 평활회로(4)의 방전전압과의 비교에 의해 발전기(1)의 발생전압이 소정치에 도달할때까지는 일정한 주기로 도통, 차단의 단속동작을 한다.

이 결과, 트랜지스터(602)는 비교기(601)의 출력에 따라 단속되고, 파워 트랜지스터(308)는 소정의 듀티비로 단속하게 되며, 계자코일(102)에 흐르는 계자전류를 제어하고, 발전기(1)의 출력전류의 발생을 늦추고 있다.

발전기(1)의 출력전류가 스위치(10)에 의해 통전된 차량의 전기부하(9) 상당의 전류에 도달해서 발전기(1)의 발생전압이 일정치에 도달했을 때에는 비교기(601)이 출력은 발전기(1)의 출력전류에 필요한 계자전류를 단속제어하는 도통ㆍ차단의 듀티비가 된다.

그리고, 트랜지스터(602)는 비교기(601)의 출력에 따라 단속함으로써, 파워트랜지스터(308)를 제어하고, 계자코일(102)에 흐르는 계자전류를 제어해서 발전기 (1)의 발생전압을 일정치에 조정한다.

이와같이, 종래 장치의 경우는 평활회로(4)에서의 콘덴서(404)의 충전용 저항(402)을 작게, 또 방전용 저항(405)을 크게 함으로써, 충전시정수는 짧게(예를 들어 0.5초 이하), 방전시정수는 길게(예를들어 0.5초 이상을) 설정하고 있으며, 통상은 비교기(601)의 출력과 전압검출회로를 구성하는 비교기(305)의 출력은 대략 등가인 동작으로 되어 있다.

도 4는 스위치(10)의 ON에 의해 차량용 전기부하(예를 들어 헤드라이트)를 ON했을 때의 발전기 출력전압 파형 및 방전특성에 따른 파워 트랜지스터(308)의 도통율 변화를 표시한다.

상기와 같은 종래 장치의 경우는 평활회로의 충전시정수가 짧게, 방전시정수는 길게 설정되어 있고, 그 각 시정수는 항상 고정이다. 이 때문에, 파워 트랜지스터(308)의 도통율은 전기부하(9)를 ON시킨 경우는 방전시정수의 길이에 따라 점증하고, 일정시간후에 도통율이 된다. 따라서, 발전기 출력전압은 전기부하(9)가 ON했을 때에 일시적으로 ΔV1 떨어지고, 그후 파워 트랜지스터(308)의 도통율에 맞추어서 점증해간다.

이 종래 장치는 발전기를 구동하는 엔진이 아이들링인 경우는 발전기출력을 점차 증가시킴으로써, 엔진회전수의 감소를 방지하는 효과는 있으나, 엔진출력에 여유가 있는 고속회전시에도 같은 점증동작이 되므로, 항상 전기부하를 ON할 때마다 전압이 떨어져서 계기판, 램프, 룸램프 등의 기투입부하에 명암현상이 생겨서 드라이버에 불쾌감을 주는 문제점이 있었다.

(발명의 개시)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소시키기 위해 된 것으로 엔진의 저속회전시에 필드듀티(계자전류의 듀티비)의 점증시간을 길게해서 전기부하 ON시의 엔진회전수가 떨어지는 것을 저감하고, 엔진의 고속회전시에 필드듀티(계자전류의 듀티비)의 점증시간을 짧게해서 전기부하 ON시의 발전기 출력전압의 저하를 저감할 수 있는 차량용 교류발전기의 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 차량용 교류발전기의 제어장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 차량용 교류발전기의 제어장치의 구성도,

도 2 (a)~(c)는 본 실시의 형태에서의 발전기 출력전압과 파워 트랜지스터 도통율과의 관계를 표시한 특성도,

도 3은 종래의 차량용 교류발전기의 제어장치의 구성도,

도 4는 종래 장치에서의 발전기 출력전압과 파워 트랜지스터 도통율과의 관계를 표시하는 특성도.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

도 1은 본 실시의 형태에 관한 차량용 교류발전기의 제어장치의 구성도이다.또, 도면중 도 3과 같은 부호는 동일, 또는 상당부분을 표시한다. 도 2(a)는 엔진 아이들링시의 발전기 출력전압과 파워 트랜지스터 도통율과의 관계를 표시하는 특성도, 동도면(b)은 엔진 중속회전시의 발전기 출력전압과 파워 트랜지스터 도통율과의 관계를 표시하는 특성도, 동도면(c)은 엔진 고속회전시의 발전기 출력전압과 파워 트랜지스터 도통율과의 관계를 표시한 특성도이다.

도 1에서, 13은 회전속도 검출수단을 구성하는 F-V변환기이고, 이 F-V변환기 (13)는 전기자코일(101)에 발생한 교류발전전압의 주파수로부터의 발전기 (1)의 회전주파수를 검출하고, 그 회전주파수(F)를 DC전압(V)로 변환한다. 이 변환된 DC전압(V)은 회전주파수(F)에 비례해서 큰 값이 된다.

407은 정전류회로를 구성하는 NPN 트랜지스터이고, 이 NPN 트랜지스터(407)의 에미터는 장치의 그라운드에 접속되고, 콜렉터와 베이스는 F-V변환기(13)의 전압출력단자에 전류제한저항(408)을 통해서 공통 접속되어 있다.

또, 본 실시의 형태에서의 평활회로(4A)는 콘덴서(404)에 대해 방전저항 (405) 대신에 PNP 트랜지스터(406)의 콜렉터, 에미터를 병렬접속하고, 베이스를 NPN 트랜지스터(407)의 베이스에 접속하고 있다.

다음, 본 실시의 형태의 동작을 상기 도 1 및 도 2를 참조해서 설명한다.

우선, 엔진 아이들링시와 같이 엔진회전수가 낮을때에 스위치(10)의 ON에 의해 전기부하(9)가 투입되면, 엔진회전수의 저하를 저감하도록, 파워 트랜지스터의 도통율을 조정해서 필드듀티의 점증시간을 길게하도록 한다.

그러기 위해, F-V변환기(13)는 엔진 아이들링시에서의 발전기(1)의 회전주파수를 검출하면, 회전주파수를 DC전압으로 변환하고, 저항(408)을 통해서 정전류회로를 구성하는 트랜지스터(407)의 베이스에 출력한다.

트랜지스터(407)는 저항(408)과 변환전압치 등으로 결정되는 정전류를 평활회로(4A)를 구성하는 트랜지스터(406)의 베이스에 흘린다.

트랜지스터(406)의 베이스에 전류가 흐르면, 콘덴서(404)의 충전전하가 콜렉터 전류로서 방출되고, 비교기(601)의 반전입력단자에 방전전압이 인가된다. 이때, 콜렉터에 흐르는 전류는 작고 방전전압의 상승이 완만하므로, 방전시정수는 큰 것으로 보인다.

트랜지스터(602)는 평활회로(4)로부터의 방전전압과 3각파 발생기(5)의 3각파와의 비교에 의해 발전기(1)의 출력전압이 일정치에 도달할때까지는 ON/OFF 듀티비를 서서히 증가시키면서 주기적으로 도통, 차단의 단속동작을 한다.

이 결과, 파워 트랜지스터(308)는 트랜지스터(602)의 단속동작에 맞춘 듀티비로 동작한다. 계자코일(102)에 흐르는 계자전류는 파워 트랜지스터(308)에 의해 단속제어됨으로써, 발전기(1)의 출력전압은 방전시정수로 결정되는 방전특성에 따라 완만하게 점차 증가해서 일정치가 됨으로써, 엔진회전의 저하를 저감시킬 수가 있다.

또, 동도면 (b)에 표시한 바와 같이, 엔진이 시동을 개시해서 일정시간후에 엔진 회전속도가 중속에 이르렀을 때에 전기부하(9)가 투입되면, F-V변환기(13)는 엔진 아이들링시보다 더 큰 변환전압을 정전류회로에 입력해서 엔진 중속회전시에서의 베이스전류를 트랜지스터(406)의 베이스에 흘린다.

트랜지스터(406)는 아이들링시보다 큰 베이스전류가 흐르므로, 콘덴서(404)에 충전된 전하의 방출은 빨라지고, 방전전압의 시간변화율은 아이들링시보다 커진다. 따라서, 방전시정수는 아이들링시보다 작은 것으로 간주된다.

트랜지스터(602)는 평활회로(4)로부터의 방전전압과 3각파 발생기(5)의 3각파와의 비교에 의해 발전기(1)의 출력전압이 일정치에 도달할때까지는 ON/OFF 듀티비를 아이들링시보다 빠른 시간으로 서서히 증가하면서 주기적으로 도통, 차단의 단속동작을 한다.

이 결과 파워 트랜지스터(308)는 트랜지스터(602)의 단속동작에 맞춘 듀티비로 단속동작한다. 계자코일(102)에 흐르는 계자전류는 파워 트랜지스터(308)에 의해 단속제어됨으로써, 발전기(1)의 출력전압은 방전시정수로 정해지는 방전특성에 따라 점차 증가해서 일정치가 됨으로써 발전기 출력전압의 저하를 저감시킬 수가 있다.

또, 동도면(c)에 표시하는 바와같이, 엔진이 시동을 개시해서 일정시간후에 엔진회전속도가 고속이 되었을때 전기부하(9)가 투입되면, F-V변환기(13)는 엔진 중속시보다 큰 변환전압을 정전류회로에 입력해서 엔진의 고속회전시에서의 정전류를 트랜지스터(406)의 베이스에 흘린다. 트랜지스터(406)의 베이스에는 엔진중속회전시보다 큰 정전류가 흐르므로, 콘덴서(404)에 충전된 전하는 급속히 방출되고, 방전전압의 시간변화율은 엔진 중속회전시보다 커진다. 따라서, 방전시정수는 엔진 중속회전시보다 작은 것으로 간주한다.

트랜지스터(602)는 평활회로(4)로부터의 방전전압과 3각파 발생기(5)의 3각파와의 비교에 의해 발전기(1)의 출력전압이 일정치에 도달할때까지는 ON/OFF 듀티비를 급속히 증가시키면서 주기적으로 도통, 차단의 단속동작을 한다.

이 결과, 파워 트랜지스터(308)는 트랜지스터(602)의 단속동작에 맞춘 듀티비로 단속동작한다. 계자코일(102)에 흐르는 계자전류는 파워 트랜지스터(308)에 의해 단속제어됨으로써, 발전기(1)의 출력전압은 방전시정수로 결정되는 방전특성에 따라 급속히 점증하고, 일정치가 됨으로써, 발전기 출력전압의 저하를 엔진의 중속회전시에 비해 보다 저감시킬 수가 있다.

본 발명은 엔진의 회전수에 따른 발전기의 회전속도에 따라, 발전기 출력전압의 점증증가율을 증가시켜서, 엔진 저속시에는 발전기 출력전압의 점증시간을 길게 해서 엔진회전의 저하를 저감시키고, 엔진 고속시에는 발전기 출력전압의 점증시간을 짧게 해서 발전기 출력전압의 저하를 저감시킨다.

Claims

계자코일에 흘리는 계자전류의 조작량에 의해, 그 출력전압을 조정하는 교류발전기와, 상기 계자코일에 흘리는 계자전류를 일정한 듀티비로 단속제어하는 스위칭소자와, 상기 교류발전기의 출력전압을 검출하는 전압검출수단과, 검출된 출력전압에 따라, 상기 듀티비를 점증시키고, 도통율을 서서히 증가시키는 점증제어수단을 구비한 제어장치에서, 상기 교류발전기의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출수단을 구비하고, 상기 점증제어수단은 상기 회전속도 검출수단에 의해 검출된 회전속도의 상승에 따라, 상기 듀티비의 점증증가율을 증가하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기의 제어장치.
제 1 항에 있어서,

점증제어수단은 전압검출수단에 의한 검출전압을 평활하는 동시에 회전속도검출수단에 의해 검출된 회전속도의 상승에 따라 방전시정수를 감소시키는 평활회로와, 이 평활회로로부터 출력된 방전전압과의 비교대상이 되는 3각파를 발생하는 3각파발생수단과, 상기 방전전압과 상기 3각파를 비교해서 스위칭소자의 단속제어신호를 출력하는 비교수단을 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기의 제어장치.
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제 2 항에 있어서,

평활회로는 회전속도의 상승에 따라 전류치가 증가하는 정전류회로와, 평활콘덴서로 구성되고, 이 평활콘덴서의 방전전압의 점증증가율은 상기 전류치의 상승에 의해 증가하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기의 제어장치.
삭제