KR100639165B1

KR100639165B1 - 자동차 시동기 제어장치

Info

Publication number: KR100639165B1
Application number: KR1020007009329A
Authority: KR
Inventors: 제라르 빌루
Original assignee: 발레오 에끼쁘망 엘렉뜨리끄 모뙤르
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1999-12-23
Publication date: 2006-10-27
Also published as: US6486625B1; EP1058785A1; ES2192875T3; CN1107799C; KR20010041237A; DE69905239D1; CN1292849A; BR9908185A; FR2787946B1; FR2787946A1; EP1058785B1; DE69905239T2; WO2000039453A1

Abstract

본 발명은 차량, 특히 자동차 시동기(D)의 전동기(M)의 파워공급을 조절하는 장치에 관한 것으로, 상기 전동기(M)와 직렬로 배치되는 파워스위치(K), 상기 파워스위치(K)를 제어하는 수단(2, B), 및 파워스위치가 개방될 때 상기 전동기를 단락시키는 보조스위치(T2)로 이루어진다. 본 발명은 상기 보조스위치가 정전자 부품(T2)인 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 시동기 제어장치{DEVICE FOR CONTROLLING A MOTOR VEHICLE STARTER}

본 발명은 자동차용 시동기를 제어하는 장치에 관한 것이다.

전통적으로, 시동기의 전동기의 파워공급은, 직접적으로 또는 시동기에 결합될 수도 결합되지 않을 수도 있는 관리전자회로를 통해, 차량의 접촉스위치의 상태의 함수에 따라 작용하는 전자기 파워접촉(코일릴레이)에 의해 조절된다.

열모터가 시동된 뒤에 시동기가 작동하지 않게 되었을 때, 전기자는 정지위치로 즉시 돌아오지 않는다. 전기자의 회전속도는 작동이 정지하는 순간에 최대가 된 다음, 시간에 따라 점차로 떨어지게 된다. 이와 같은 감속에 걸리는 시간은 최대속도, 전기자의 관성 및 마찰손실에 의존한다.

종래의 시동기에 있어서, 정지하는데 걸리는 시간은 몇 초가 될 수 있고, 이 동안에 시동기는 다른 주파수의 노이즈를 방사한다. 일반적으로, 이 노이즈는 차량객실 안에서 쉽게 느낄 수 있기 때문에 신경을 거슬리게 한다.

이러한 자극을 줄이기 위해, 감속시간이 시동기의 구조 및 부품이 공진하기 시작하는 것을 방지하기에 충분히 짧도록 이를 줄이기 위한 시도가 행해지고 있다.

이 때문에, 상기 전기자와 고정자베어링 사이에 배치된 마찰디스크를 사용하여 시동기의 전동기의 전기자를 기계적으로 제동하기 위한 제안이 이미 행해져왔 다.

그러나, 이러한 기계적 제동은 영구적이며, 특히, 시동기가 작동하는 동안 내내 나타나는 약점을 갖고 있다. 이것은 시동기의 효율을 상당하게 떨어뜨린다.

더구나, 이러한 제동은 시간적으로 확실하지 않으며, 마찰부가 마멸됨에 따라 그 유효성이 변하게 된다.

이러한 약점들을 극복하기 위해, 시동기의 파워접촉이 그 개방위치로 돌아오자마자 보조적인 기계적 접촉이 시동기 모터의 파워공급 단자를 전기적으로 접지하는 시동기 구조도 제안되었다.

본 발명의 목적 중 하나는 자동차용 시동기의 전동기가 시간적으로 확실하게 제동될 수 있게 하여 상기 시동기의 효율을 손상시키지 않는 더 간단한 장치를 제안하는 것이다.

특허출원 프랑스 제98-11,550호에 있어서, 이 출원인은 최근에 파워접촉이 가동접촉이 아니라, 파워트랜지스터와 같이, 제어 가능한 전자부품 형태의 정지릴레이인 시동기의 전동기 파워공급 조절장치를 제안하였다.

본 발명의 다른 목적은 상기 전동기가 이와 같은 정지릴레이에 의해 제어되는 경우에 사용될 수 있는 시동기의 전동기를 제동하기 위한 해결책을 제안하는 것이다.

이 때문에, 본 발명은 차량, 특히, 자동차용 시동기의 전동기 파워공급 제어장치를 제안하며, 이 장치는 상기 전동기와 직렬로 접속된 파워스위치, 상기 파워 스위치를 제어하는 수단, 및 파워스위치가 개방될 때 상기 전동기를 단락시키는 보조스위치를 구비하며, 상기 보조스위치는 정전자(static electronic) 부품인 것을 특징으로 한다.

이 해결책은 매우 간단한 구조로 전기자의 감속을 조절할 수 있게 한다.

시동기의 파워스위치를 생산하기 위해 정전자 파워 부품을 부가적으로 겸용할 수 있다.

또한, 본 발명에 의해 제안된 장치는, 단독으로 또는 모든 가능한 조합으로, 아래 여러 가지 특징들로 유리하게 보완된다:

- 정전자 부품은 트랜지스터이다;

- 보조스위치는 전동기 파워공급의 제어를 관리하는 마이크로제어기에 의해 제어된다;

- 스위치를 구성하는 정전자 부품은 저항과 직렬로 접속된다;

- 보조스위치를 구성하는 정전자 부품은 펄스폭 변조된 펄스신호에 의해 제어된다;

- 보조스위치를 구성하는 정전자 부품은 개방루프방식으로 제어된다;

- 보조스위치를 구성하는 정전자 부품은 그것을 통과하는 전류의 세기의 함수에 따라 제어된다;

- 장치는 마이크로제어기의 아날로그/디지털 입력에 접속되어 상기 입력에 스위치를 구성하는 정전자 부품을 통과하는 전류의 세기에 비례하는 전압을 전송하는 분로형 수단을 갖는다;

- 장치는 시동기의 접촉스위치와 파워스위치(K)가 개방되면 보조스위치를 온 시키고, 그렇지 않으면 그것을 오프 시키는 수단을 갖는다.

본 발명은 또한 전동기, 상기 모터에 의해 구동되는 기어휠, 상기 기어휠을 정지위치로부터 열모터(thermal motor)의 링기어와 맞물리는 위치로 이동시키는 수단을 구비한 차량용, 특히 자동차용 시동기에 관한 것이며, 또한 전동기의 파워공급을 제어하는 전술한 형태의 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 가능한 한 실시예에 관련된 제어장치를 갖는 시동기의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 가능한 다른 실시예에 관련된 제어장치를 갖는 시동기의 개략도이다.

도 1에 도시한 시동기(D)는 전동기(M)와 파워접촉편(1)을 갖는다.

이 전동기(M)는 접지와 배터리 파워공급 전압의 단자(+Bat) 사이에 접속된다.

도면에 도시한 상세한 예에서, 파워접촉편(1)은 기계적 릴레이이다. 이것은 파워스위치(K)를 이루어, 파워공급단자(+Bat)와 모터(M) 사이에 삽입되고, 동력이 공급될 때 코일(B)은 시동기의 기어휠을 가동시켜 파워스위치(K)를 닫는다.

이 코일(B)은 단자(+Bat)와 접지 사이에서 제어스위치(T1)와 직렬로 접속된다. 예컨대, 이 스위치(T1)는 MOSFET형 트랜지스터이고, 그 게이트전압은 관리장치(2)의 출력단자(s1)에 의해 제어된다.

스위치(T2)는 모터(M) 양단에 병렬로 접속된다. 이 스위치(T2)도 관리장치(2)에 의해 제어된다. 예컨대, 이것은 MOSFET형 트랜지스터의 형태이고, 그 게이트전압은 상기 관리장치(2)의 출력단자(s2)에 의해 제어된다. 트랜지스터(T2)의 게이트와 접지 사이에 접속된 저항(R2)은 출력(s2)에서 어떠한 신호도 없을 때는 상기 게이트를 트랜지스터(T2)의 소스와 같은 전위가 되게 한다.

관리장치(2)는 한 아날로그 입력(e1)이 차량의 시동스위치를 구성하는 스위치(3)를 통해 파워공급단자(+Bat)에 접속되는 마이크로제어기의 형태이다.

관리장치(2)는 여러 가지 기능들을 제공한다:

- 시동스위치(3)의 개폐상태의 분석과 모터(M)의 파워공급 시퀀스 관리는 이 정보를 기초로 한다;

- 열모터가 시동했을 때 시동기의 자동정지; 어떠한 과부하 또는 오작동에 대한 시동기의 보호.

이 관리장치(2)는 끊임없이 가동되고, 이 때문에, 시동스위치(3)를 포함하는 접속에 관계없는 접속으로 단자(+Bat)에 의해 전달된 전압의 동력이 공급된다. 이것은 차량이 가동하지 않을 때 동력소비를 제한하는데 사용되는 모니터링 시스템(도시없슴)을 결합하여 배터리가 너무 빨리 방전되는 것을 방지한다.

지금 설명한 조립품이 작동하는 방법은 다음과 같다.

예를 들어, 접촉키를 가동시켜 시동스위치(3)가 닫히면, 관리장치(2)의 입력(e1)에 단자(+Bat)로부터의 전압이 나타남으로써 모니터링 시스템이 제지되고, 시동시퀀스가 활성화된다.

만일 시동기의 여러 가지 보호기능이 어떠한 이상도 발견하지 않는다면, 전자회로의 출력(s1)은 개설된 전류법칙을 기초로 코일(B)에 동력을 공급하는 펄스폭 변조된 펄스전압을 T1의 게이트에 전달한다. 먼저, 전달된 전압은 고강도 "서지전류"가 코일(B)을 통과해 시동기의 기어휠을 가동시키고 파워스위치(K)를 닫도록 트랜지스터(T1)의 게이트를 제어한다. 그 다음, 기어휠이 열모터와 맞물리고 파워스위치(K)가 닫히면, 트랜지스터(T1)의 게이트는 저강도 "홀딩" 전류를 코일(B)로 전달하도록 제어된다.

관리장치(2)가 열모터가 시동되었다는 것을 인지하면, 그것의 출력(s1)은 로우 상태로 변하여, 트랜지스터(T1)를 오프 시켜, 시동기 작동을 정지시킨다. 동시에, 관리장치(2)의 출력(s2)은 하이 상태로 변하여, 트랜지스터(T2)를 온 시켜 전동기(M)를 단락시킨다. 전기자가 회전하는 동안, 시동기는 제너레이터로서 작용한다. 트랜지스터(T2), 모터(M)의 전기자 및 전기접속에서 회전자의 운동에너지는 줄 효과에 의해 방산된다. 그 다음 전기자는 급속도로 제동된다.

그러나, 노이즈를 동반한 기계적 과부하가 나타나는 것을 막기 위해, 너무 급하지 않게 감속하는 것이 바람직하다.

이를 이루기 위해, 첫 번째 옵션은 트랜지스터(T2)와 직렬로 부가적인 저항(도시없슴)을 배치하는 것이고, 상기 부가적인 저항은 단락전류를 줄이는데 사용된다.

그 밖의 해결책은 펄스폭 변조된 펄스전압으로 트랜지스터(T2)의 게이트를 제어하는 것이다. 이 제어전압의 듀티사이클은:

- 관리장치(2)에 기억된 듀티사이클의 변화의 법칙을 만족시키거나(개방루프제어);

- 이 전류의 순시값과 기준값을 비교함으로써 단락전류를 조절할 수 있고(폐쇄루프제어), "분로"형 수단(도시없슴)은 트랜지스터(T2)를 통과하는 전류의 세기에 비례하는 전압을 관리장치(2)의 아날로그/디지털 입력에 전송하는데 사용된다.

본 발명의 그 밖의 변형도 물론 가능하다.

특히, 한 유리한 변형에 있어서, 파워스위치(K)는 정지릴레이로 대체되어, 파워 MOSFET 트랜지스터가 되고, 예를 들어, 그 게이트는 관리장치(2)의 출력에 의해 제어된다. 따라서, 코일(B)의 파워공급은 단지 시동기의 기어휠을 가동시키기만 한다. 정지릴레이를 갖는 시동기의 전동기의 파워공급 제어장치는 이미 출원인의 특허출원 FR-98,01150호에 설명되었으며, 이를 유리하게 참조할 것이다.

다른 변형에 있어서, 도 2에 도시한 것처럼, 시동기의 접촉스위치(3)는 관리장치(2)를 통해 파워스위치(K)를 제어하는 대신에, 이를 직접 제어할 수 있다.

도 2에 도시한 예에서, 릴레이(1)는 두 개의 코일(B1, B2)을 가지며, 그 공통점은 단자(+Bat)로부터 접촉스위치(3)의 반대편 끝에 접속된다. 이 공통점으로부터 코일(B1)의 반대편 끝이 접지에 접속되는데 반해, 이 공통점으로부터 코일(B2)의 반대편 끝은 파워스위치(K)과 모터(M) 사이에 접속된다.

도 1의 조립품에서와 같은 방식으로, MOSFET 트랜지스터(T2)는 모터(M) 양단에 병렬로 접속된다.

이 트랜지스터(T2)의 게이트전압은 관리장치(2)의 출력(s1)에 의해 제어된 다.

이 관리장치(2)에는 단자(+Bat)에 의해 동력이 공급된다. 접촉스위치(3)의 끝에서 전압은 관리장치(2)의 입력(e1)에 공급된다.

관리장치(2)의 입력(e2)에는 단자(+Bat)로부터의 전압이 공급되고, 관리장치(2)의 입력(e3)에는 모터(M)와 파워스위치(K) 사이의 점에서의 전압이 공급된다.

따라서, 관리장치(2)의 입력(e1)은 상기 관리장치에 접촉키(3)의 상태(개방 또는 폐쇄)를 알려준다.

입력(e2, e3) 사이의 전압차는, 기준 임계치(Vref)와 비교하여, 상기 관리장치(2)에 파워스위치(K)의 상태(개방 또는 폐쇄)를 알려준다.

접촉스위치(3)가 닫힐 경우, 파워스위치(K)에 대한 서지자계를 발생시키는 코일(B1, B2)에 전류가 개설된다.

파워스위치(K)가 닫힐 경우, 코일(B2)은 단락되는데 반해, 코일(B1)은 상기 파워스위치(K)를 그 폐쇄위치에 고정시킨다.

트랜지스터(T2)는 접촉스위치(3)와 파워스위치(K)가 개방되면 켜지고, 그렇지 않으면 닫히도록 관리장치(2)에 의해 이와 같이 제어된다.

더 정확히, 트랜지스터(T2)는 아래 진리표에 도시한 것과 같이 제어된다:

Claims

전동기(M)와 직렬로 접속된 파워스위치(K), 상기 파워스위치(K)를 제어하는 수단(2, B), 및 파워스위치가 개방될 때 상기 전동기를 단락시키는 보조스위치(T2)를 구비한 자동차용 시동기(D)의 전동기(M) 전력공급 제어장치에 있어서, 상기 보조스위치가 정전자(static electronic) 부품(T2)인 것을 특징으로 하는 시동기의 전동기 전력공급 제어장치.
제1항에 있어서,

상기 파워스위치(K)는 정전자 파워 부품인 것을 특징으로 하는 시동기의 전동기 전력공급 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 정전자 부품(T2)은 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 시동기의 전동기 전력공급 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 보조스위치(T2)는 전동기의 전력공급의 제어를 관리하는 마이크로제어기(2)로 제어되는 것을 특징으로 하는 시동기의 전동기 전력공급 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 보조스위치를 구성하는 상기 정전자 부품(T2)은 저항과 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 시동기의 전동기 전력공급 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 보조스위치를 구성하는 상기 정전자 부품(T2)은 펄스폭 변조된 펄스신호에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 시동기의 전동기 전력공급 제어장치.
제6항에 있어서,

상기 보조스위치를 구성하는 상기 정전자 부품(T2)은 개방루프방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 시동기의 전동기 전력공급 제어장치.
제6항에 있어서,

상기 보조스위치를 구성하는 상기 정전자 부품(T2)은 이 부품을 통과하는 전류의 세기의 함수에 따라 제어되는 것을 특징으로 하는 시동기의 전동기 전력공급 제어장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 시동기의 파워스위치(K)가 차량의 접촉 스위치에 의해 직접 제어되고, 상기 시동기(D)의 접촉스위치(3)와 파워스위치(K)가 개방되면 보조스위치(T2)를 온 시키고, 그렇지 않으면 그것을 오프 시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 시동기의 전동기 전력공급 제어장치.
전동기, 상기 전동기에 의해 구동되는 기어휠, 상기 기어휠을 정지위치로부터 열모터(thermal motor)의 링기어와 맞물리는 위치로 이동시키는 수단, 및 전동기 전력공급을 제어하는 제1항 또는 제2항에 기재된 장치를 구비하는 자동차용 시동기.