KR100999455B1 - 알터네이터 제어회로 - Google Patents

알터네이터 제어회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알터네이터 제어회로에 관한 것으로, 능동적인 전류 제어를 통해 알터네이터로 공급되는 여자전류를 설정값으로 일정하게 공급하고 필요 시에는 여자 전류량을 변화시킴으로써, 알터네이터 제어회로의 내부 구성이나 주변환경의 변화에 관계없이 알터네이터를 항상 안정적으로 동작시킬 수 있다.

Description

알터네이터 제어회로 {A Control circuit for alternator}
도 1은 종래의 일반적인 알터네이터 제어회로의 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알터네이터 제어회로의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 알터네이터 111: 계자
112: 정류부 113: 전기자코일
120: 전압 레귤레이터 130: 배터리
140: 전류 제어부 141: 스위칭 소자
142: 저항 150: 램프 제어부
160:경고 램프 IG1: 이그니션 스위치
본 발명은 알터네이터 제어회로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부 구성 및 주변 환경의 변화에 관계없이 알터네이터를 안정적으로 동작시킬 수 있는 알터네이터 제어회로에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는, 엔진에서 발생하는 회전력의 일부를 이용하여 전기를 생산함으로써, 배터리를 충전하고 차량 내 각종 부하로 전기를 공급하도록 알터네이터(alternator)가 설치되어 있다.
대개의 차량용 알터네이터는, 기동 시에 전기자코일에 인가되는 여자전류를 외부로부터 공급받고 계자코일에서 전기를 생산하여 출력하는 타여자 방식의 기기이므로, 전기자코일로 여자전류를 공급하고 계자코일에서 발전된 전력을 배터리에 충전하는 알터네이터 제어회로가 필요하게 된다.
도 1은 종래의 일반적인 알터네이터 제어회로의 개략도로서, 동도면에 도시되어 있듯이, 알터네이터 제어회로는, 계자(11)와 정류부(12)와 전기자코일(13)을 포함하는 알터네이터(10)와, 알터네이터(10)로 여자전류를 인가하고 알터네이터(10)에서 발전되는 전압을 일정한 레벨로 조절하는 전압 레귤레이터(Volatage Regulator)(20)와, 알터네이터(10)로부터 충전전압을 인가받아 충전하고 충전된 전압을 부하로 공급하는 배터리(30)를 포함한다.
또한, 알터네이터 제어회로는, 이그니션 키(Igniton Key; 도시되지 않음)에 연동하여 배터리(30)로부터 전압 레귤레이터(20)로 인가되는 전압을 스위칭하는 이그니션 스위치(Igniton Switch)(IG1)와, 이 이그니션 스위치(IG1)으로부터 전압레귤레이터(20)로 인가되는 전류에 의해 점등하고 이그니션 스위치(IG1)와 전압레귤레이터(20) 간에 일정값의 저항을 설정하기 위한 경고램프(R1) 및, 다이오드(D1)을 포함한다.
상기와 같이 구성된 알터네이터 제어회로의 동작 과정은 다음과 같다.
이용자(예컨대, 운전자)가 이그니션 키를 조작함에 따라 이그니션 스위치 (IG1)이 온(On)되면, 배터리(30)의 전압이 이그니션 스위치(IG1)를 매개로 전압 레귤레이터(20)의 'L' 단자로 인가됨에 따라, 경고램프(R1)이 점등된다. (동시에, 배터리(30)의 전압이 도시되지 않은 시동모터로 인가되어 차량의 엔진에 시동이 걸리게 된다.)
이와 더불어, 전압 레귤레이터(20)에서는 'S'단자를 통해 배터리(30)의 전압레벨을 체크하면서 배터리(30)로부터 인가되는 전압을 스위칭하여 여자전류를 발생하고 이를 알터네이터(10)의 전기자코일(13)로 인가한다.
여자전류의 인가 및 엔진의 시동에 따라 알터네이터(10)의 계자(11)에서는 각 상 코일 별로 전력이 발생되고, 계자(11)의 각 상 코일 별로 발생된 전력이 정류부(12)에서 정류되고 'B' 단자를 통해 출력되어 배터리(30)에 충전된다.
알터네이터(10)에서 발전이 개시됨에 따라, 전압 레귤레이터(20)는 배터리(30)로부터 'L'단자로 입력되는 전압을 차단함으로써, 전기자코일(13)에 대한 여자전류의 인가를 중단하고, 경고 램프(R1)를 소등하게 된다.
그런데, 상기한 종래의 알터네이터 제어회로는, 배터리로부터 전압레귤레이터를 통해 알터네이터로 인가되는 여자전류를 조절할 수 없었기 때문에, 알터네이터 제어회로의 내부 구성 및 주변환경(차량의 외부 기온 등)의 변화에 따라 여자전류값에 변동이 발생하여 알터네이터가 정상적으로 작동하지 않는 문제점이 있었다.
예컨대, 경고램프를 다른 규격의 제품으로 교체할 경우 저항값의 변화에 따라 배터리로부터 전압 레귤레이터로 충분한 전류가 공급되지 못하여 알터네이터가 기동하지 못하거나, 저항값이 너무 낮을 경우에는 알터네이터의 전기자코일로 과전류가 흘러 소손됨으로써 발전이 되지 않게 된다.
또 다른 예로, 차량 외부 기온이 냉온이거나 고온일 경우 시동 시 배터리 전압이 급격히 저하되면서 전압 레귤레이터로 충분한 전류가 공급되지 못하여 알터네이터가 기동하지 못 하거나, 알터네이터와 엔진을 연결하는 풀리를 다른 규격으로 교체할 경우에, 여자전류를 그에 맞게 변화시키지 않을 경우 알터네이터에서 충분한 자속이 발생하지 않아 발전개시가 되지 않을 수 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 여자 전류의 능동적인 제어를 통해 내부 구성이나 주변환경의 변화에 관계없이 알터네이터를 항상 안정적으로 동작시킬 수 있는 알터네이터 제어회로를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알터네이터 제어회로는, 배터리 전압을 절환하여 인가하는 이그니션 스위치와, 상기 이그니션 스위치 단의 전압이 감지되면 감지된 전압레벨에 따라 설정값의 여자전류를 발생하기 위한 듀티비의 펄스폭변조신호를 출력하고 상기 이그니션 스위치 단의 전압이 설정레벨 이상이 되면 펄스폭변조신호의 출력을 중단하는 전류제어부와, 상기 전류제어부로부터 출력되는 펄스폭변조신호에 따라 상기 이그니션 스위치로부터 인가되는 배터리 전압을 스위칭하여 설정값의 여자전류를 발생하는 스위칭소자와, 상기 스위칭소자로부터 발생된 여자전류를 인가받아 이를 스위칭하여 알터네이터의 전기 자코일로 인가하는 전압 레귤레이터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 알터네이터 제어회로는, 경고 램프와, 펄스폭변조신호를 인가받아 그에 따른 전류를 상기 경고 램프로 인가하여 상기 경고 램프를 점등 제어하는 램프 제어부를 더 포함하고, 상기 전류제어부가, 상기 이그니션 스위치 단의 전압이 감지되면 상기 경고 램프를 점등하기 위한 펄스폭변조신호를 발생하여 상기 램프 제어부로 인가하고 상기 이그니션 스위치 단의 전압이 설정레벨 이상이되면 램프를 점등하기 위한 펄스폭변조신호의 출력을 중단하는 제어동작을 더 수행함을 다른 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알터네이터 제어회로의 개략도로서, 동도면에 도시되어 있듯이, 본 발명의 알터네이터 제어회로는, 계자(111)와 정류부(112)와 전기자코일(113)을 포함하는 알터네이터(110)와, 알터네이터(110)로 여자전류를 인가하고 알터네이터(110)에서 발전되는 전압을 일정레벨로 조절하는 전압 레귤레이터(120)를 포함한다.
그리고, 본 발명의 알터네이터 제어회로는, 알터네이터(110)로부터 발전된 전압을 'B'단자를 통해 인가받아 충전하고 충전된 전압을 부하로 공급하는 배터리(130)를 포함하고, 이그니션 키(도시되지 않음)에 연동하여 배터리(130)로부터 출력되는 스위칭하는 이그니션 스위치(IG1)를 포함한다.
또한, 본 발명의 알터네이터 제어회로는, 이그니션 스위치(IG1) 단의 전압이 감지되면 감지된 전압레벨에 따라 설정값의 여자전류를 발생하기 위한 듀티비의 펄스폭변조신호 및 하기의 경고램프에 대한 점등을 제어하기 위한 펄스폭변조신호를 출력하고 이그니션 스위치(IG1) 단의 전압이 설정레벨 이상이 되면 펄스폭변조신호의 출력을 중단하는 전류제어부(140)와, 이 전류제어부(140)로부터 출력되는 펄스폭변조신호에 따라 이그니션 스위치(IG1)로부터 인가되는 배터리 전압을 스위칭하여 설정값의 여자전류를 발생하는 스위칭소자(141)와, 이 스위칭소자(141)와 전압 레귤레이터(120)의 'L' 단자 사이에 연결되는 소자보호용 저항(142)를 포함한다.
예컨대, 상기 스위칭소자(141)로는, 트랜지스터 또는 전계효과트랜지스터 등이 사용될 수 있다.
또, 본 발명은, 상기 전류 제어부(140)로부터 출력되는 펄스폭변조신호를 인가받아 그에 따른 램프 점등을 위한 전류를 출력하는 램프 제어부(150)와, 이 램프 제어부(150)로부터 출력되는 전류에 의해 점등이나 소등 또는 주기적으로 점멸되는 경고 램프(160)를 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 동작과정을 상세히 설명하면 다음과 한다.
이용자(예컨대, 운전자)가 이그니션 키를 조작함에 따라 이그니션 스위치(IG1)이 온(On)되면, 전류 제어부(140)의 전압 감지 단자(P2)를 통해 이그니션 스위치(IG1) 단의 전압이 감지된다.
이에 전류 제어부(140)에서는 설정값의 여자전류를 발생하기 위한 듀티비의 펄스폭변조신호를 및 경고 램프(160)를 점등하기 위한 펄스폭변조신호를 전류 제어 단자(P1) 및 램프 제어 단자(P3)를 통해 각각 출력한다.
전류 제어부(140)의 램프 제어 단자(P3)를 통해 출력된 펄스폭변조신호에 따라 램프 제어부(150)가 경고램프(160)로 전류를 인가함에 따라 경고램프(160)가 점등된다. (동시에, 배터리(130)의 전압이 도시되지 않은 시동모터로 인가되어 차량의 엔진에 시동이 걸리게 된다.)
이와 더불어, 상기 전류 제어부(140)의 전류 제어 단자(P1)로부터 출력된 펄스폭변조신호에 따라 스위칭소자(141)가 이그니션 스위치(IG1)로부터 인가되는 배터리 전압을 스위칭하여 전압 레귤레이터(120)의 'L' 단자로 인가한다.
전압 레귤레이터(120)는 'S'단자를 통해 배터리(130)의 전압을 체크하면서, 스위칭소자(141)로부터 인가된 여자전류를 스위칭하여 일정한 전압레벨로 조절하고 이를 알터네이터(110)의 전기자코일(113)로 인가한다.
이때, 전류 제어부(140)는 이그니션 스위치(IG1) 단의 전압이 계속적으로 체크하여 이그니션 스위치(IG1) 단의 전압에 변동이 발생할 경우 그에 따라, 펄스폭변조신호의 듀티비를 조정하는 바, 스위칭소자(141)에 스위칭동작에 의해 발생하는 여자전류가 항상 설정값으로 유지된다.
참고적으로, 여자전류 값을 변화시키고자할 경우에는, 전류 제어부(140)에 기억되는 여자전류 설정값을 조정함으로써 변동이 가능한 바, 설정 여자전류량이 증가하면 듀티비가 커지고 설정 여자 전류량이 감소하면 듀티비가 작아지게 된다.
여자전류의 인가 및 엔진의 시동에 따라 알터네이터(110)의 계자(111)에서는 각 상 코일 별로 전력이 발생되고, 계자(111)의 각 상 코일 별로 발생된 전력이 정류부(112)에서 정류되고 'B'단자를 통해 출력되어 배터리(130)에 충전된다.
알터네이터(10)에서 발전이 개시됨에 따라, 전류 제어부(140)의 전압 감지 단자(P2)를 통해 감지되는 이그니션 스위치(IG1) 단의 전압이 설정레벨(예컨대, 14 V 정도)이상이 되면서, 전류 제어부(140)는 여자전류를 발생하기 위한 펄스폭변조신호 및 경고 램프(160)를 점등하기 위한 펄스폭변조신호의 출력을 중단한다.
전류 제어부(140)로부터 펄스폭변조신호의 출력이 중단됨에 따라, 스위칭소자(141)의 스위칭동작이 중단되어 전압 레귤레이터(120)를 통한 여자전류의 공급이 중단됨과 더불어, 램프 제어부(150)로부터 경고 램프(160)로 전류 공급이 중지됨으로써 경고 램프(160)가 소등된다.
이후에도, 전류 제어부(140)는 전류 제어부(140)의 전압 감지 단자(P2)를 통해 이그니션 스위치(IG1) 단의 전압을 계속 감지하며, 만약, 이그니션 스위치(IG1) 단의 전압이 설정레벨(예컨대, 14 V 정도) 미만으로 저하될 경우에는 차량의 주행 중 시동 꺼짐 현상이 발생된 것으로 간주하여, 여자전류 발생을 위한 펄스폭변조신호를 다시 출력함으로써 알터네이터(110)의 재발전을 시도한다.
또한, 전류 제어부(140)는 경고 램프(160)를 설정주기로 점멸동작시키기 위한 펄스폭변조신호를 발생하여 램프제어부(150)로 인가하고, 램프제어부(150)가 설정주기에 따라 경고 램프(160)로 전류를 단속적으로 인가하여 경고 램프(160)를 점멸 동작시킴으로써, 이용자(예컨대, 운전자)에게 이상 상태를 경고하게 된다.
한편, 알터네이터(110)의 초기 기동 시, 전류 제어부(140)는 여자전류를 발생하기 위한 펄스폭변조신호를 출력한 후, 설정시간을 초과한 시점까지 이그니션 스위치(IG1) 단의 전압이 설정레벨(예컨대, 14 V 정도) 미만일 경우에는, 여자전류 를 발생하기 위한 펄스폭변조신호의 듀티비를 설정폭만큼 증가시킨 다음 이그니션 스위치(IG1) 단의 전압을 다시 감지한다.
만약, 펄스폭변조신호의 듀티비를 증가시킨 이후에도 계속 이그니션 스위치(IG) 단의 전압이 설정레벨 미만일 경우에, 전류 제어부(140)는 경고 램프(160)를 설정주기로 점멸동작시키기 위한 펄스폭변조신호를 발생하여 램프제어부(150)로 인가하고, 램프제어부(150)가 설정주기에 따라 경고 램프(160)로 전류를 단속적으로 인가하여 경고 램프(160)를 점멸 동작시킴으로써, 이용자(예컨대, 운전자)에게 이상 상태를 경고하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 능동적인 전류 제어를 통해 알터네이터로 공급되는 여자전류를 설정값으로 일정하게 공급하고 필요 시에는 여자 전류량을 변화시킴으로써, 알터네이터 제어회로의 내부 구성이나 주변환경의 변화에 관계없이 알터네이터를 항상 안정적으로 동작시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 알터네이터 제어회로에 있어서,
    배터리 전압을 절환하여 인가하는 이그니션 스위치와,
    상기 이그니션 스위치 단의 전압이 감지되면 감지된 전압레벨에 따라 설정값의 여자전류를 발생하기 위한 듀티비의 펄스폭변조신호를 출력하고 상기 이그니션 스위치 단의 전압이 설정레벨 이상이 되면 펄스폭변조신호의 출력을 중단하는 전류제어부와,
    상기 전류제어부로부터 출력되는 펄스폭변조신호에 따라 상기 이그니션 스위치로부터 인가되는 배터리 전압을 스위칭하여 설정값의 여자전류를 발생하는 스위칭소자와,
    상기 스위칭소자로부터 발생된 여자전류를 인가받아 이를 스위칭하여 알터네이터의 전기자코일로 인가하는 전압 레귤레이터를 포함하고,
    경고 램프와, 펄스폭변조신호를 인가받아 그에 따른 전류를 상기 경고 램프로 인가하여 상기 경고 램프를 점등 제어하는 램프 제어부를 더 포함하고,
    상기 전류제어부는, 상기 이그니션 스위치 단의 전압이 감지되면 상기 경고 램프를 점등하기 위한 펄스폭변조신호를 발생하여 상기 램프 제어부로 인가하고 상기 이그니션 스위치 단의 전압이 설정레벨 이상이되면 램프를 점등하기 위한 펄스폭변조신호의 출력을 중단하는 제어동작을 더 수행함을 특징으로 하는 알터네이터 제어회로.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전류 제어부는, 상기 이그니션 스위치 단의 전압이 감지되어 여자전류를 발생하기 위한 듀티비의 펄스폭변조신호를 출력한 후, 설정시간을 초과한 시점까지 상기 이그니션 스위치 단의 전압이 설정레벨 미만일 경우에는, 여자전류를 발생하기 위한 펄스폭변조신호의 듀티비를 설정폭만큼 증가시킨 다음 이그니션 스위치 단의 전압을 다시 감지하며, 감지결과 이그니션 스위치 단의 전압이 여전히 설정레벨 미만일 경우 상기 경고 램프를 설정주기로 점멸동작시키기 위한 펄스폭변조신호를 발생하여 상기 램프제어부로 인가하는 제어동작을 더 수행함을 특징으로 하는 알터네이터 제어회로.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 전류 제어부는, 상기 이그니션 스위치 단의 전압이 설정레벨 이상이되어 여자전류 발생을 위한 펄스폭변조신호의 출력을 중단한 후에도 계속 상기 이그니션 스위치 단의 전압을 감지하고, 감지결과 상기 이그니션 스위치 단의 전압이 상기 설정레벨 미만으로 저하될 경우 여자전류 발생을 위한 펄스폭변조신호를 다시 발생시킴과 더불어 상기 경고 램프를 설정주기로 점멸동작시키기 위한 펄스폭변조신호를 발생하여 상기 램프제어부로 인가하는 제어동작을 더 수행함을 특징으로 하는 알터네이터 제어회로.
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