KR100946839B1 - Battery relay of dual magnetic structure and starter apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중여자 구조의 배터리 릴레이 및 시동장치에 관한 것으로서, 배터리 릴레이에 부가 여자코일단을 추가로 두어 차량 시동이 걸리는 순간에만 여자력을 보완함을 특징으로 한다. 본 발명은 차량 부하에 전력을 공급하는 배터리와, 차량 시동이 걸리는 순간 스위치 온(on)되는 시동 스위치와, 상기 시동 스위치 온(on)되어 차량 시동이 걸리는 순간에만 부가적인 여자력을 추가적으로 발생시켜 단락함으로써, 시동 모터에 상기 배터리의 전력을 공급하는 이중여자 구조의 배터리 릴레이를 포함한다. 상기 이중여자 구조의 배터리 릴레이는, 배터리 스위치 온(on) 유지하는 동안 여자력을 발생시키는 여자코일단과, 차량 시동 스위치 온(on)되는 순간에만 여자력을 발생시키는 부가 여자코일단과, 상기 여자코일단 및 부가 여자코일단에서 발생되는 여자력에 의해 단락되는 릴레이단을 포함한다.The present invention relates to a battery relay and a starter of the dual excitation structure, characterized in that the additional excitation coil end to the battery relay to supplement the excitation force only at the moment of starting the vehicle. The present invention provides a battery for supplying power to a vehicle load, a start switch that is switched on at the moment of starting the vehicle, and additionally generates additional excitation force only at the moment of starting the vehicle when the start switch is turned on. By a short circuit, it comprises a battery relay of a double excitation structure for supplying power to the battery to the starting motor. The dual excitation battery relay includes: an excitation coil stage for generating an excitation force while maintaining a battery switch on; an additional excitation coil stage for generating an excitation force only when the vehicle start switch is on; And a relay stage shorted by the excitation force generated at the excitation coil stage and the additional excitation coil stage.
차량, 엔진, 배터리,시동, 릴레이, 코일, 자기장 Vehicle, engine, battery, start up, relay, coil, magnetic field
Description
본 발명은 이중여자 구조의 배터리 릴레이 및 시동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery relay and a starter of the dual excitation structure.
일반적으로 차량에는 각종 전장부품 측으로 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하기 위하여 일정 수치 이상의 전류가 흐르면 순간적으로 회로를 차단하는 퓨즈 및 입력되는 값이 일정 값에 도달하는 경우에 작동되어 다른 회로를 개폐하는 릴레이가 구비된다. 차량에서는 대전류의 스위칭시 스위치의 접점을 보호하기 위하여 상기 릴레이를 이용하여 스위칭하므로 소전류를 이용하여 전장품의 작동을 제어할 수 있다.In general, in order to prevent excessive current from flowing to various electrical components, a fuse that cuts off a circuit instantaneously when a predetermined value or more flows and a relay that is operated when an input value reaches a predetermined value to open and close another circuit are provided. It is provided. In the vehicle, the switching is performed by using the relay to protect the contact point of the switch during the switching of the large current, so that the operation of the electrical appliance can be controlled using the small current.
도 1은 배터리 릴레이에 의한 시동 장치의 결선도를 도시한 그림이다.1 is a diagram showing a connection diagram of a starting device by a battery relay.
고속 버스를 비롯한 대형버스에서는 사용되는 많은 전기 부하량 때문에 차량 미운행 시에 발생될 수 있는 누설 전류로 인하여 배터리가 방전될 수가 있다. 이런 현상을 방지하기 위해 배터리 릴레이(20;battery relay)를 사용하여 차량 정지(미운행) 시에 배터리 스위치(60)를 'off'로 하여 배터리 릴레이의 양단의 회로를 개방시켜서 배터리(10)에서 차량 부하로 통전 경로를 차단시킨다.On large buses, including high-speed buses, the large amount of electrical loads used can result in battery discharge due to leakage currents that can occur when the vehicle is not running. In order to prevent this phenomenon, the
따라서 배터리 릴레이(20)는 대용량의 전류가 흐를 경우와 같은 정상적인 작동조건에서 전기적 부하를 충분히 견딜 수 있을 정도로 접점 용량이 충분히 커야할 뿐만 아니라 내구성도 확보되어야 하며, 또한, 전기를 사용하는 편의장치의 추가로 인하여 배터리 릴레이(20)의 부하는 점점 더 증가되고 있다.Therefore, the
그런데, 기온이 차가운 겨울철과 같이 엔지 시동 시에 시동 모터(starter motor)에 일시적으로 대전류(최대 1000A)가 흐를 경우, 배터리 릴레이(20)의 여자코일단(21)에 공급되는 배터리의 공급전압의 저하가 발생되고 이로 인해서 배터리 릴레이의 여자코일단(21)의 여자력이 감소되어 배터리 릴레이의 접점부인 릴레이단(22)는 여러 번 붙었다가 떨어지는 채터링(chattering) 현상에 의해 접점 아크(ARC)가 발생하는 문제가 있다. 이러한 접점 아크의 문제는 접점의 조기 손상 및 융착 문제를 일으키게 된다.However, when a large current (up to 1000 A) flows temporarily into the starter motor at the time of engine start, such as in a cold winter, the supply voltage of the battery supplied to the
만약, 배터리 전압의 일시적 저하 현상에 의한 여자력 감소 영향을 줄이기 위해 배터리 릴레이의 여자코일단(21)의 코일 권선수를 증대시키거나 코일의 굵기를 크게 해서 사용한다면, 여자 전류의 증가로 인한 발열 문제가 심각해져서 내구 수명 단축 등의 문제가 발생된다.If the coil winding number of the
본 발명은 차량 시동 시에 배터리 공급전압의 저하를 일으키는 배터리 릴레이의 여자코일단의 여자력을 보완시키는 방안이다.The present invention is a method for complementing the excitation force of the excitation coil end of the battery relay that causes a drop in the battery supply voltage when the vehicle starts.
본 발명은 차량 부하에 전력을 공급하는 배터리와, 차량 시동이 걸리는 순간 스위치 온(on)되는 시동 스위치와, 상기 시동 스위치 온(on)되어 차량 시동이 걸리는 순간에만 부가적인 여자력을 추가적으로 발생시켜 단락함으로써, 시동 모터에 상기 배터리의 전력을 공급하는 이중여자 구조의 배터리 릴레이를 포함한다.The present invention provides a battery for supplying power to a vehicle load, a start switch that is switched on at the moment of starting the vehicle, and additionally generates additional excitation force only at the moment of starting the vehicle when the start switch is turned on. By a short circuit, it comprises a battery relay of a double excitation structure for supplying power to the battery to the starting motor.
상기 이중여자 구조의 배터리 릴레이는, 배터리 스위치 온(on) 유지하는 동안 여자력을 발생시키는 여자코일단과, 차량 시동 스위치 온(on)되는 순간에만 여자력을 발생시키는 부가 여자코일단과, 상기 여자코일단 및 부가 여자코일단에서 발생되는 여자력에 의해 단락되는 릴레이단을 포함한다.The dual excitation battery relay includes: an excitation coil stage for generating an excitation force while maintaining a battery switch on; an additional excitation coil stage for generating an excitation force only when the vehicle start switch is on; And a relay stage shorted by the excitation force generated at the excitation coil stage and the additional excitation coil stage.
상기 부가 여자코일단은, 차량 시동이 걸리는 순간 상기 여자코일단에서 발생하는 여자력 감소분만큼의 크기를 가진 여자력을 발생시킬 수 있는 권선수의 코일을 가짐을 특징으로 한다.The additional excitation coil stage is characterized in that it has a coil of the number of turns that can generate an excitation force having a magnitude equal to the amount of excitation force generated in the excitation coil stage when the vehicle is started.
본 발명은 겨울 철에 차량 시동 시에 배터리 릴레이의 여자코일단의 여자력의 감소분에 대하여 이중여자 구조로서 이를 보완함으로서, 배터리 공급전압의 저하를 방지하는 효과를 가질 수 있다.The present invention can compensate for the decrease in the excitation force of the excitation coil end of the battery relay when the vehicle is started in winter as a double excitation structure, it can have an effect of preventing a drop in the battery supply voltage.
이하, 본 발명의 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. Hereinafter, a detailed description of embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the reference numerals to the components of the drawings it should be noted that the same reference numerals as possible even if displayed on different drawings.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이중여자 구조의 배터리 릴레이에 의한 시동장치의 결선도를 도시한 그림이다.2 is a diagram illustrating a connection diagram of a starter by a battery relay having a double excitation structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 기존의 배터리 릴레이(20)를 여자코일단(21)과 부가 여자코일단(23)의 구조로 하여 여자력을 보완하여 발생시키도록 하는 이중여자 구조의 배터 리 릴레이(80)로 구현한 것으로서, 엔진 시동 시에 일시적 배터리 전압 저하 시에 작동되도록 하는 부가 여자코일단(23)을 기존의 여자코일단(21) 이외에 추가적으로 두는 구조이다.The present invention is implemented as a battery relay (80) of the dual excitation structure to generate the complementary excitation force by the structure of the existing
우선, 차량이 운행될 때의 각 릴레이의 동작 모습을 살펴보기로 한다.First, the operation of each relay when the vehicle is driven will be described.
차량 운행이 이루어지고자 차량 시동이 걸리면, 시동 스위치(70;stater switch)는 순간적으로 'on'이 된다. 아울러 배터리 스위치(60;battery switch)는 'on'이 되고, 배터리(10)의 전류가 이중여자 구조의 배터리 릴레이(80) 내의 여자코일단(21)에 인가됨으로써 여자코일단에서 자기장이 여기되고, 이로 인한 여자력으로 인해 이중여자 구조의 배터리 릴레이(80) 내의 릴레이단(22)이 단락된다. When the vehicle starts to be driven, the
따라서 이러한 이중여자 구조의 배터리 릴레이(80)의 단락으로 인해 배터리의 전류가 시동 서브 릴레이(40;starter sub relay)의 여자코일단(41) 및 릴레이단(42)에 제공되어 서브 시동 릴레이(40)가 단락된다. 아울러, 이중여자 구조의 배터리 릴레이(의 단락을 거친 배터리의 전류는 시동 릴레이(starter relay)의 릴레이단으로 흘러간다. Therefore, due to the short circuit of the double-excitation structure of the
상기 단락된 서브 시동 릴레이(40)에서 출력되는 전류는 시동 릴레이(30)의 여자코일단(31)을 여자시켜, 시동 릴레이(30)를 단락시키게 되고, 결과적으로 전류는 단락된 시동 릴레이(30)를 거쳐 시동 모터(50)에 시동 전력으로서 도달한다.The current output from the shorted
만약, 본 발명의 부가 여자코일단(23)의 결선 부분이 없는 구조를 가진 상태라면, 추운 날씨에서 차량 시동이 걸릴 때 종래 기술에 설명한 바와 같이 여자코일단에서의 여자력 감소가 발생하고, 이로 인해 배터리 릴레이의 접점부는 여러 번 붙었다가 떨어지는 채터링(chattering) 현상에 의해 접점 아크(ARC)가 발생하는 문제를 가진다.If the state of the additional
그러나, 본 발명과 같이 서브 시동 릴레이(40)의 출력단을 시동 릴레이(30)와 병렬로 하여 이중여자 구조의 배터리 릴레이(80)의 부가 여자코일(23)에 연결하는 구조를 가진다면, 차량 시동이 걸리는 순간 시동 스위치(70)는 'on'이 되고, 시동 서브 릴레이(40)는 단락되어 이것의 출력 전류가 부가 여자코일단(23)으로 전류가 흘러감으로써, 부가 여자코일단(23)에서 여자력을 발생시켜, 여자코일단(21)에서의 여자력 감소를 보완시킬 수 있다.However, if the output terminal of the
즉, 시동 순간에 배터리전압 저하로 전류량이 줄어들면서 여자코일단(21)에서 감소되는 여자력을, 시동 순간의 짧은 순간 동안만 부가 여자코일단(23)을 작동시켜 부족한 여자력을 보완하는 것이다.That is, the excitation force that is reduced in the
따라서 본 발명의 이중여자 구조의 배터리 릴레이(80)는 여자코일단(21)과, 부가 여자코일단(23), 릴레이단(22)을 구비하는데, 상기 여자코일단(21)은 배터리 스위치가 온(on) 유지하는 동안 여자력을 발생시키며, 상기 부가 여자코일단(23)은 차량 시동 스위치 온(on)되는 순간에만 여자력을 발생시키며, 상기 릴레이단(22)은 여자코일단 및 부가 여자코일단에서 발생되는 여자력에 의해 단락된다.Accordingly, the dual-
한편, 도 3은 부가 여자코일을 갖지 않는 일반적인 배터리 릴레이의 구조를 도시한 것으로서, 일반적인 릴레이의 자기력(여자력)은 권선수와 권선에 흐르는 전류의 크기에 비례한다. On the other hand, Figure 3 shows a structure of a general battery relay having no additional excitation coil, the magnetic force (excitation force) of the general relay is proportional to the number of windings and the magnitude of the current flowing through the winding.
B = μNI (B:자속밀도, μ:투자율, N: 권선수, I: 권선에 흐르는 전류) B = μNI (B: magnetic flux density, μ: permeability, N: number of turns, I: current through the winding)
만일 시동 시에 배터리의 전압강하가 정상 전압의 1/2 수준으로 낮아진다면 이상적일 경우 배터리 릴레이의 여자코일단의 코일의 전류도 1/2배 낮아질 것이고, 자속밀도 역시 절반으로 줄어든다. 따라서 본 발명은 시동 스위치가 작동되면, 이 신호에 의해서 부가 여자코일단이 작동되어 배터리 전압강하로 절반 정도 수준으로 낮아진 자속밀도를 정상수준으로 보완해준다.If the voltage drop of the battery at start-up is lowered to 1/2 of the normal voltage, ideally, the current in the coil of the excitation coil of the battery relay will be reduced by 1/2 times, and the magnetic flux density is also reduced by half. Therefore, in the present invention, when the start switch is activated, the additional excitation coil stage is activated by this signal to compensate the magnetic flux density lowered to about half level by the battery voltage drop to the normal level.
도 4는 본 발명의 실시 예에 이중여자 구조의 배터리 릴레이의 모습을 도시한 그림으로서, 여자코일단에 기존에 있던 여자코일단 이외에도 시동 서브 릴레이에 연결된 부가 여자코일단을 더 구비하여, 차량 시동 순간에 시동 스위치의 신호에 의해 부가 여자코일단에서 여자력을 발생할 수 있도록 하였다. FIG. 4 is a diagram illustrating a battery relay having a double excitation structure according to an exemplary embodiment of the present invention. In addition to an existing excitation coil stage, the excitation coil stage may further include an additional excitation coil stage connected to a starting sub relay. At the moment, the excitation force can be generated at the additional excitation coil stage by the signal of the start switch.
상기와 같이 부가 여자코일단에서 발생되는 여자력은, 차량 시동 시에 주 여자코일에서 감소된 여자력을 보완할 수 있을 정도의 크기이다. 즉, 차량 시동이 걸리는 순간에 여자코일단에서 발생하는 여자력 감소분 만큼의 크기를 가진 여자력을 발생시킬 수 있을 정도의 크기를 갖도록 하는 권선수의 코일을 부가 여자코일단이 가진다.As described above, the excitation force generated in the additional excitation coil stage is large enough to compensate for the reduced excitation force in the main excitation coil at the time of starting the vehicle. That is, the additional excitation coil stage has a coil having a number of windings that has a size sufficient to generate an excitation force having a magnitude equivalent to an excitation force reduction occurring in the excitation coil stage at the moment when the vehicle starts.
한편, 차량 시동이 걸린 후 차량 주행이 이루어질 때는 시동 모터는 정지하고 차량 부하만 사용되며, 이때, 시동 스위치가 'off'를 유지하기 때문에 시동 서브 릴레이는 단락이 아닌 개방 상태를 유지함으로써, 도 5와 같이 주 여자코일만 동작하게 됨으로 인해 여자코일의 발열량을 최소로 유지할 수 있다.On the other hand, when the vehicle is driven after the vehicle is started, the starter motor is stopped and only the vehicle load is used. At this time, since the start switch is maintained 'off', the starter sub relay maintains the open state instead of a short circuit. Since only the main excitation coil is operated, the calorific value of the excitation coil can be kept to a minimum.
한편, 도 6과 같이 시동이 걸릴 때는 시동 스위치가 'on'을 유지하기 때문에 시동 서브 릴레이가 단락을 유지하여, 이로 인해 여자코일단 및 부가 여자코일단 모두 동작하여 단락되어, 다른 부하 및 시동 모터에 전력을 공급하고 있음을 알 수 있다.On the other hand, when starting, as shown in Fig. 6, since the start switch maintains 'on', the start sub relay maintains a short circuit, which causes both the excitation coil end and the additional excitation coil end to operate, resulting in a short circuit, which causes a different load and starting motor. You can see that it is supplying power.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not to be determined by the embodiments described above, but will be apparent in the claims as well as equivalent scope.
도 1은 배터리 릴레이에 의한 시동 장치의 결선도를 도시한 그림이다.1 is a diagram showing a connection diagram of a starting device by a battery relay.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이중여자 구조의 배터리 릴레이에 의한 시동장치의 결선도를 도시한 그림이다.2 is a diagram illustrating a connection diagram of a starter by a battery relay having a double excitation structure according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 부가 여자코일을 갖지 않는 일반적인 배터리 릴레이의 구조를 도시한 그림이다.3 is a diagram illustrating a structure of a general battery relay having no additional excitation coil.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이중여자 구조의 배터리 릴레이의 구조를 도시한 그림이다.4 is a diagram illustrating a structure of a battery relay of a double excitation structure according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 차량 부하만 사용 시에 전력 공급 모습을 도시한 그림이다.5 is a view showing a power supply when using only a vehicle load according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 차량 시동시에 전력 공급 모습을 도시한 그림이다.6 is a diagram illustrating a state in which power is supplied when a vehicle starts according to an exemplary embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10: 배터리 20: 배터리 릴레이10: battery 20: battery relay
30: 시동 릴레이 40: 시동 서브 릴레이30: start relay 40: start sub relay
50: 시동모터 80: 이중여자 구조의 배터리 릴레이50: starter motor 80: dual excitation battery relay
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