KR101047048B1 - 휴대형 알터네이터 시험장치 및 그를 이용한 시험방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대형 알터네이터 시험장치 및 그를 이용한 시험방법에 관한 것으로, 배터리로부터 공급되는 공급전원을 교류전원으로 변환하는 전원변환부, 상기 공급전원과 알터네이터에서 발전되는 발전전원의 전압 및 전류를 측정하는 전원측정부, 상기 전원변환부와 전원측정부 사이에 설치되고 상기 교류전원을 전원측정부에 선택적으로 공급하는 스위칭부, 상기 공급전원 및 발전전원의 전류값과 전압값, 상기 알터네이터의 이상 발생 여부를 표시하는 표시부 및 상기 전원측정부로부터 측정된 전류값 및 전압값에 기초하여 상기 배터리와 알터네이터의 이상 발생 여부를 판단하고 이상 발생시 이상 발생부위를 표시하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 알터네이터의 B단자와 상기 스위칭부 사이에는 상기 알터네이터로부터 발전된 발전전원을 상기 스위칭부에 공급하는 제 1연결선이 구비되며, 상기 제 1연결선에서 분기된 제 2연결선과 상기 표시부의 일측에는 상기 알터네이터의 S단자 및 L단자에 접속되는 커넥터가 구비되는 구성을 마련한다.
상기와 같은 휴대형 알터네이터 시험장치 및 그를 이용한 시험방법을 이용하는 것에 의해, 본 발명은 차량에 장착된 알터네이터 및 배터리의 이상 발생 여부와 알터네이터의 과전압 발전시 고장 부위를 정확하게 검사할 수 있다.

Description

휴대형 알터네이터 시험장치 및 그를 이용한 시험방법{POTABLE ALTERNATOR TESTER AND TEST METHOD WITH THE SAME}

본 발명은 휴대형 알터네이터 시험장치 및 그를 이용한 시험방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 장착된 상태의 차량용 발전기(이하 '알터네이터'라 함)의 정확한 성능을 측정하는 휴대형 알터네이터 시험장치 및 그를 이용한 시험방법에 관한 것이다.

자동차에는 엔진의 시동장치나 점화장치의 전장품을 비롯하여 램프류, 에어컨 장치 등 많은 전기 장치가 구비되고, 이러한 전기장치에 전력을 공급하는 전원으로 배터리와 알터네이터가 구비된다.

알터네이터(Alternator)는 벨트로 엔진과 연결되어 엔진의 회전력을 이용해 구동되는 교류발전기로서, 발생된 전력을 직류로 변환해서 배터리, 점화장치, 조명장치, 그 외 전동기구에 공급하게 된다.

최근에는 자동차의 고급화로 전동기구가 증가하고 소요전력이 증대됨에 따라 알터네이터의 고속운전을 필요로 함에 따라, 알터네이터 성능의 중요성도 커지게 되었다.

자동차는 초기 시동시 축전지(배터리)에 저장되어 있는 전기에너지를 이용해 엔진을 시동하지만, 일단 시동이 걸리면 알터네이터가 작동하여 운행 중에 필요한 전기 에너지를 생산함과 동시에 잉여에너지를 축전지에 저장하여 다음번 시동을 걸 때 사용할 수 있도록 하는 역할을 한다.

이러한 알터네이터는 거의 벨트로 구동이 되는데, 벨트나 알터네이터 자체가 반영구적인 것은 아니므로 간혹 고장을 일으킨다.

어느 쪽이든 고장이 나서 정상적으로 발전이 되지 않을 때 운전석 계기판에는 배터리 모양의 빨간색 경고등이 점등되는데, 상기 경고등이 들어온다는 것은 배터리에 이상이 있는 것이 아니고 배터리를 충전시켜주는 발전장치의 이상을 표시하는 것이다.

또한 ABS 장착 차량은 ABS나 브레이크(Brake) 경고등이 같이 들어오는 경우도 있다. ABS 모터는 작동할 때 많은 전기 에너지를 소모하므로 발전장치 고장으로 차량전원장치의 전압이 강하하면 ABS를 완벽하게 작동시키지 못할 것으로 예측하고 미리 경고등을 점등한다.

그러므로 여러 개의 경고등이 동시에 들어오면서 배터리 경고등이 들어온다면 일단은 알터네이터에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

알터네이터에는 회전하는 알터네이터 축의 끝단에서 축과 회로를 연결하는 기능을 하는 브러시를 구비한다. 알터네이터의 구조적 특성상 회전하는 축에 접촉하는 브러시에는 마모가 발생할 수밖에 없다.

그러므로 아무런 외부의 자극이 없어도 단순히 사용함에 따라 알터네이터의 수명은 점점 줄어들게 된다.

또한 알터네이터는 내부에 일정한 전압을 공급하기 위한 레귤레이터나 IC 회로 등을 구비하는데, 이러한 전기 부품들은 수분이나 염분에 취약하므로 언더커버의 유무나 엔진룸의 상태에 따라 빨리 수명이 다할 수도 있다.

이와 같이 알터네이터에 결함이 발생하여 교체하는 경우에는 비용이 상당히비싸서 일반적으로 운전자는 재제조된 알터네이터를 구입하여 장착하고 있다.

그런데 종래의 재제조된 알터네이터의 성능 및 내구성 평가시험을 하는 경우에 무부하시험을 수행하여 왔으며, 무부하시험을 수행한 결과는 엔진 벨트에 영향을 미치지 못하여 실제 차량의 조건으로 시험을 수행하지 못하기 때문에 정확한 평가가 어려운 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 차량용 알터네이터의 성능 시험장치가 대한민국 특허 등록번호 제10-0835680호(2008년 6월 5일 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함) 등에 개시되어 있다.

도 1은 특허문헌 1에 따른 차량용 알터네이터의 성능 시험장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 시험대 및 스핀들 모터 드라이브 수단의 부분사시도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 특허문헌 1에 따른 차량용 알터네이터의 성능 시험장치는 알터네이터(1)가 장착되는 시험대(2), 시험대(2)의 일측에 설치되며 시험대(2)에 장착된 알터네이터(1)를 회전시켜 전기를 발생시키는 스핀들 모터 드라이브 수단(3), 시험대(2)의 일측에 설치되며 알터네이터(1)의 성능을 시험하기 위하여 시험항목을 지시하고 시험결과를 그래프와 수치로 기록·표시하는 마이컴(4) 및 알터네이터(1)와 연결되어 알터네이터(1)에 인가된 부하로 인해 알터네이터(1)에 흐르는 전류 및 인가되는 전압을 마이컴(4)에서 받아들이기 용이한 전류 및 전압레벨로 맞추어서 전달하는 시그널 컨버터(도면 미도시)를 포함한다.

시험대(2)는 알터네이터(1)를 안착시켜 수평방향으로 이동시키는 가이드레일(5a)이 형성된 프레임(5), 프레임(5)의 가이드레일(5a)에 슬라이딩 가능하게 장착된 슬라이딩 테이블(6), 슬라이딩 테이블(6)의 상측에 위치하게 되며 엔진의 프런트 케이스와 같은 구조로 이루어져 알터네이터(1)의 프런트 레그(1b)와 스페이스(7a)로 결합되어 알터네이터(1)를 슬라이딩 테이블(6)에 고정되도록 하는 클램프 유니트(7) 및 클램프 유니트(7)의 일측에 결합되어 에어 솔레노이드 밸브의 구동에 의해 알터네이터(1)를 가압하여 고정시키는 푸시 실린더(8)를 구비한다.

스핀들 모터 드라이브 수단(3)은 차량의 엔진과 같은 구조로 알터네이터(1)에 구동력을 제공하는 스핀들 모터(3a), 스핀들 모터(3a)의 구동력을 알터네이터(1)에 전달되도록 스핀들 모터(3a)의 회전축과 알터네이터(1)의 풀리(1a)와 연결되어 회전하는 벨트(3b) 및 파워서플라이 또는 배터리(도면 미도시)로 구성된다.

스핀들 모터(3a)의 회전축과 알터네이터(1)에 설치된 풀리(1a)를 벨트(3b)로 연결시키고, 실제 차량의 주행조건에 따른 RPM 수준으로 알터네이터(1)를 회전시켜 전기를 발생시키면 배터리(도면 미도시)에 충전된다.

이에 따라, 특허문헌 1에 따른 차량용 알터네이터의 성능 시험장치는 차량용 알터네이터의 재제조 업체에 제공되어 재제조된 알터네이터의 성능을 사전에 검사하여 양질의 품질을 가진 알터네이터를 공급할 수 있는 효과가 있다.

하지만, 특허문헌 1에 따른 차량용 알터네이터의 성능 시험장치는 새로 제조되거나 재제조된 알터네이터를 시험대에 안착시키기 위해 프레임, 슬라이딩 테이블, 클램프 유니트, 푸시 실린더와 같은 장치들을 구비해야만 하고, 실제 차량에서와 동일한 조건으로 알터네이터를 회전시키기 위한 스핀들 모터 구동수단을 구비함에 따라 시험장치의 구성이 복잡하고, 크기가 대형화되어 일정 장소에 설치됨에 따라 휴대하기에는 어려움이 있었다.

특히, 실제 차량에 장착된 알터네이터에 이상이 발생한 경우, 특허문헌 1은알터네이터의 성능검사를 위해 차량으로부터 탈착해야만 함에 따라 탈착 작업에 따른 불편을 야기하고, 성능 검사 시간이 지연되는 문제점이 있었다.

한편, 차량에 장착된 상태의 알터네이터의 이상 여부를 시험하는 경우, 차량의 시동을 건 후 차량을 들어올려서 바퀴를 회전시키는 실제 주행중인 상태에서 멀티 테스터기를 이용해 알터네이터로부터 배터리로 출력되는 전압 및 전류를 측정하여 알터네이터의 이상 여부를 검사하기도 한다.

하지만, 상기와 같은 멀티 테스터기를 이용한 알터네이터의 성능 검사방법은 알터네이터에서 발생되는 전압 및 전류의 값 이상 여부만을 확인할 수 있을 뿐, 배터리와 알터네이터를 연결하는 연결선, 알터네이터 내부의 다이오드 이상 여부 등 다양한 부위에서 단선이나 단락, 과전류, 과전압 등 다양한 형태로 발생되는 알터네이터의 정확한 고장 부위 및 원인을 찾아내는데 한계가 있었다.

특히, 재제조된 알터네이터를 차량에 장착한 후 이상이 발생된 경우, 재제조된 알터네이터 자체의 문제인지 알터네이터를 제외한 다른 부위의 문제인지를 구분할 수 없어 알터네이터를 불필요하게 교환하는 경우가 발생하였다.

이에 따라, 재제조된 알터네이터의 불량률이 높아지고, 교환 후에도 동일한 문제가 발생하는 경우, 또다시 다른 부위의 고장 발생 여부를 검사해야만 하므로 성능 시험작업의 작업성이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0835680(2008년 6월 5일 등록)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 간편하게 휴대하여 실제 차량에 장착된 상태에서 알터네이터의 성능을 시험할 수 있는 휴대형 알터네이터 시험장치 및 그를 이용한 시험방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 알터네이터의 성능 시험과 동시에 배터리와 알터네이터를 연결하는 연결선이나 커넥터, 퓨즈의 단선이나 접촉불량 여부 및 배터리의 이상 여부를 검사할 수 있는 휴대형 알터네이터 시험장치 및 그를 이용한 시험방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 배터리로부터 공급되는 공급전원을 교류전원으로 변환하는 전원변환부, 상기 공급전원과 알터네이터에서 발전되는 발전전원의 전압 및 전류를 측정하는 전원측정부, 상기 전원변환부와 전원측정부 사이에 설치되고 상기 교류전원을 전원측정부에 선택적으로 공급하는 스위칭부, 상기 공급전원 및 발전전원의 전류값과 전압값, 상기 알터네이터의 이상 발생 여부를 표시하는 표시부 및 상기 전원측정부로부터 측정된 전류값 및 전압값에 기초하여 상기 배터리와 알터네이터의 이상 발생 여부를 판단하고 이상 발생시 이상 발생부위를 표시하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 알터네이터의 B단자와 상기 스위칭부 사이에는 상기 알터네이터로부터 발전된 발전전원을 상기 스위칭부에 공급하는 제 1연결선이 구비되며, 상기 제 1연결선에서 분기된 제 2연결선과 상기 표시부의 일측에는 상기 알터네이터의 S단자 및 L단자에 접속되는 커넥터가 구비된다.

상기 제 2연결선에는 상기 알터네이터의 발전전원이 미리 설정된 기준전압 및 전류 범위를 초과하는 과전압 및 과전류인 경우, 전류통로를 차단하는 메인휴즈가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 전원변환부와 스위칭부 사이에는 상기 교류전원을 개폐하는 제 1스위치가 구비되고, 상기 전원측정부와 표시부 사이에는 상기 배터리로부터 표시부로 공급되는 공급전원을 개폐하는 제 2스위치가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 전원변환부는 상기 배터리로부터 공급되는 공급전원을 상용교류전원으로 변환하는 인버터이고, 상기 스위칭부는 상기 교류전원이 흐르는 경로를 형성하는 제 1 및 제 2핀, 상기 제 1 및 제 2핀을 통해 교류전원이 흐르면 서로 연결되는 제 3 및 제 5핀과 제 4 및 제 6핀을 구비한 릴레이인 것을 특징으로 한다.

상기 전원측정부는 상기 배터리와 알터네이터 사이에 직렬로 연결되는 전류측정부와 상기 배터리와 알터네이터 각각에 대해 병렬로 연결되는 전류측정부를 구비하고, 상기 전류측정부와 전압측정부 각각은 측정된 전류값과 전압값을 수치로 표시하는 제 1 및 제 2표시창을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 표시부는 상기 제 2스위치가 온 조작되어 상기 배터리로부터 공급전원이 공급되면 점등되는 제 1표시등, 차량의 충전경고등 역할을 수행하도록 상기 알터네이터의 L단자에 연결되어 상기 알터네이터로부터 과전압 발생시 점등되는 제 2표시등, 상기 알터네이터의 발전전원이 상기 배터리에 정상적으로 충전되면 점등되는 제 3표시등 및 상기 알터네이터 내부의 정류회로에 구비된 다이오드에 이상 발생시 점등되는 제 4표시등을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 (a) 전원변환부에서 배터리로부터 공급전원을 교류전원으로 변환하고 변환된 교류전원을 이용하여 스위칭부와 전원측정부를 구동하는 단계, (b) 상기 전원측정부에서 상기 공급전원의 전류값 및 전압값을 측정하여 표시하는 단계, (c) 엔진 시동시 상기 전원측정부에서 알터네이터로부터 발전되는 발전전원의 전류값 및 전압값을 측정하여 표시하는 단계, (d) 상기 제 (c)단계에서 측정된 상기 알터네이터의 전압이 미리 설정된 기준전압을 초과하는 과전압 발생시, 메인퓨즈를 이용하여 상기 알터네이터의 B단자와 S단자를 연결하는 전류통로를 차단하는 단계 및 (e) 상기 제 (d)단계에서 전류통로를 차단한 상태에서 상기 발전전원의 전류값 및 전압값을 측정하여 표시하는 단계를 포함한다.

상기 제 (b)단계는 (b1) 상기 측정된 전류값을 미리 설정된 기준전류와 비교하는 단계 및 (b2) 상기 측정된 전류값이 상기 기준전류보다 작은 경우, 상기 알터네이터 내부의 정류회로에 구비된 다이오드 이상 발생을 표시하도록 표시부의 제 4표시등을 점등하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (d)단계에서 과전압은 상기 제 (e)단계에서 측정된 전압값이 기준전압을 초과하면 상기 알터네이터의 이상으로 인해 발생하고, 상기 측정된 전압값이 기준전압 범위 이내이면 상기 알터네이터를 제외한 타 부위의 이상으로 인해 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 표시부는 상기 제 (a)단계에서 상기 배터리로부터 공급전원이 상기 표시부로 공급되면 제 1표시등을 점등하고, 상기 제 (d)단계에서 상기 알터네이터로부터 과전압 발생시 차량의 충전경고등 역할을 수행하도록 상기 알터네이터의 L단자에 연결된 제 2표시등을 점등하며, 상기 제 (c)단계에서 상기 알터네이터의 발전전원이 상기 배터리에 정상적으로 충전되면 제 3표시등을 점등하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 배터리 전원을 이용해서 구동되는 전원측정부를 이용하여 알터네이터의 전류값 및 전압값을 측정하여 알터네이터의 이상 발생 여부를 검사한다.

특히, 본 발명은 알터네이터를 차량으로부터 탈착하지 않고 차량에 장착된 상태에서 알터네이터를 검사함에 따라 시험작업에 소요되는 시간을 절감하고, 작업성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은 알터네이터로부터 과전압이 발생된 경우, 알터네이터의 이상으로 인한 과전압인지, 또는 타 부위의 이상으로 인한 과전압인지 여부를 정확하게 검사할 수 있다.

그리고 본 발명은 엔진 미시동시 배터리의 전류 및 전압을 측정하여 배터리의 이상 발생 여부를 정확하게 검사할 수도 있다.

또 본 발명은 차량의 배터리 전원을 이용하여 시험장치를 구동하므로, 별도의 축전지나 전원케이블을 구비할 필요가 없어 시험장치의 구성을 간소화하여 용이하게 휴대할 수 있고, 시험장치의 제작비용을 절감할 수 있다.

결국, 본 발명은 차량에 장착되어 사용 중인 알터네이터나 재제조된 알터네이터를 차량에 장착한 후 과전압이 발생한 원인을 정확하게 규명하므로, 과전압 발생시 알터네이터를 탈착하여 시험해야만 하는 불편을 제거하고, 타 부위의 이상에 의한 과전압 발생시 불필요하게 알터네이터를 교체하는 오류를 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 차량용 알터네이터의 성능 시험장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 시험대 및 스핀들 모터 드라이브 수단의 부분사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 알터네이터 시험장치의 사시도.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 휴대형 알터네이터의 시험장치의 블록구성도 및 상세 구성도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 알터네이터 시험장치를 이용한 시험방법을 단계별로 설명하는 흐름도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 알터네이터 시험장치 및 그를 이용한 시험방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 알터네이터 시험장치의 사시도이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 휴대형 알터네이터의 시험장치의 블록구성도 및 상세 구성도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 알터네이터 시험장치(이하 '시험장치'라 약칭함)(10)는 차량에 장착된 알터네이터의 용이한 시험을 위하여 휴대가 가능하도록 직육면체 형상의 케이스(11) 내부에 설치된다.

이러한 시험장치(10)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리(12)로부터 공급되는 직류전원인 공급전원을 교류전원으로 변환하는 전원변환부(20), 배터리(12)의 공급전원과 알터네이터(13)에서 발전되는 발전전원의 전압과 전류를 측정하는 전원측정부(30), 전원변환부(20)와 전원측정부(30) 사이에 설치되고 상기 교류전원을 전원측정부(30)에 선택적으로 공급하는 스위칭부(40), 공급전원 및 발전전원의 전류값, 전압값 및 알터네이터(13)의 이상 발생 여부를 표시하는 표시부(50) 및 전원측정부(30)로부터 측정된 전류값 및 전압값에 기초하여 배터리(12)와 알터네이터(13)의 이상 발생 여부를 판단하고 이상 발생시 이상 발생부위를 표시하도록 제어하는 제어부(60)를 포함한다.

그리고 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전원변환부(20)와 스위칭부(40) 사이에는 전원변환부(20)로부터 스위칭부(40)로 공급되는 교류전원을 개폐하는 제 1스위치(14)가 구비되고, 전원측정부(30)와 표시부(50) 사이에는 배터리(12)로부터 표시부(50)로 공급되는 공급전원을 개폐하는 제 2스위치(15)가 구비된다.

알터네이터(13)는 배터리의 (+)단자에 직접 연결되는 B단자, 차량의 계기판(도면 미도시)에 구비된 충전 경고등 단자(도면 미도시)와 시동 스위치를 통해 배터리 (+)단자와 연결되는 L단자 및 차량의 메인퓨즈를 통해 배터리 (+)단자와 연결되어 상시 전원을 공급받는 S단자를 구비한다.

알터네이터(13)의 B단자와 스위칭부(40)의 제 6핀(P6) 사이에는 제 1연결선(16)이 구비된다.

그리고 제 1연결선(16)에서 분기된 제 2연결선(17)과 표시부(50)의 제 2표시등(52) 일단에는 알터네이터(13)의 L단자 및 S단자에 연결되는 커넥터(18)가 구비된다.

커넥터(18)는 다양한 차종에 적용되는 서로 다른 알터네이터(13)의 형상 및 L단자와 S단자 형상에 대응되도록 다양한 형상으로 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 제 2연결선(17)에는 알터네이터(13)로부터 약 40A 이상의 과전류가 발생하면 자동적으로 전류통로를 차단하는 메인퓨즈(19)가 구비된다.

커넥터(18)가 알터네이터(13)의 L단자 및 S단자에 연결됨에 따라 메인퓨즈(19)는 차량의 메인퓨즈와 동일한 역할을 수행하게 된다.

즉, 알터네이터(13)로부터 약 15V 이상의 과전압 및 40A 이상의 과전류가 발생하면, 제 2연결선(17)에 구비된 메인퓨즈(19)가 녹으면서 제 2연결선(17)의 전류통로가 차단된다.

이와 같이, 커넥터(18)가 알터네이터(13)의 L단자 및 S단자에 연결되고 메인퓨즈(19)가 제 2연결선(17)의 전류통로를 차단한 상태에서 알터네이터(17)로부터 과전압이 출력되면, 검사원은 알터네이터(13) 자체의 이상으로 판단한다.

반면, 알터네이터(13)로부터 미리 설정된 기준전압 범위 이내의 발전전압이 출력되면, 검사원은 알터네이터(13)를 제외한 타 부위, 예컨대 알터네이터(13)와 배터리(12)를 연결하는 각종 케이블, 전선, 커넥터, 퓨즈 등의 이상 발생으로 판단하고, 타 부위의 단선이나 접촉불량 등을 검사한다.

이와 같이, 본 발명은 알터네이터의 고전압 발생시 알터네이터 자체의 이상인지 타 부위의 이상인지 여부를 정확하게 검사할 수 있다.

한편, 시험장치(10)는 전원케이블(도면 미도시)을 이용하여 배터리(12)의 각 단자에 연결되고, 상기 전원케이블의 선단에는 연결작업을 용이하게 수행할 수 있도록 집게 형상의 연결부재(도면 미도시)가 구비되는 것이 바람직하다.

전원변환부(20)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리(12)로부터 공급되는 공급전원, 예컨대 약 12V의 전압레벨을 약 220V의 교류전원으로 변환하는 인버터(inverter)로 구비된다.

전원변환부(20)에서 변환된 약 220V의 교류전원은 제 1스위치(14)를 통해 전원측정부(30)로 공급된다.

전원측정부(30)는 배터리(12)와 알터네이터(13) 사이에 직렬로 연결되는 전류측정부(31)와 배터리(12)와 알터네이터(13) 각각에 대해 병렬로 연결되는 전압측정부(32)를 포함한다.

전류측정부(31)는 배터리(12)로부터 공급되는 공급전원의 전류 및 알터네이터(13)에서 발전된 발전전원의 전류를 측정하고, 측정신호를 제어부(60)로 전달한다.

이러한 전류측정부(31)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리(12)와 알터네이터(13)에 직렬 연결되는 분기저항(33) 및 분기저항(33)의 저항값과 분기저항(33)에 의한 전압 강하에 기초하여 분기저항(33)에 흐르는 전류를 측정하는 전류센서(도면 미도시)를 구비한다.

전압측정부(32)가 배터리(12) 및 알터네이터(13)와 병렬 연결되도록, 도 5에 도시된 바와 같이, 전압측정부(32)의 일측 단자는 분기저항(33)의 출력단자에 연결되고, 타측 단자는 스위칭부(40)의 5번 단자(P5) 및 3번 단자(P3)를 통해 배터리(12)의 (-)단자에 연결된다.

한편, 전류측정부(31) 및 전압측정부(32)는 측정된 전류값과 전압값을 수치로 표시하는 디지털 측정기로서, 도 3에 도시된 바와 같이 케이스(11)의 전면에 각각 측정된 전류 및 전압을 표시하는 제 1 및 제 2표시창(34,35)을 구비한다.

제 1 및 제 2표시창(34,35)은 액정표시장치(Liquid Crystal Display)나 7세그먼트(seven segment)와 같은 표시모듈로 구비되는 것이 바람직하다.

스위칭부(40)는 전원변환부(20)로부터 약 220V의 교류전원을 공급받아 내부의 전류통로를 전환 동작하는 릴레이로 구비된다.

예를 들어, 상기 릴레이는 도 5에 도시된 바와 같이, 교류전원이 흐르는 경로를 형성하는 제 1 및 제 2핀(P1,P2), 제 1 및 제 2핀(P1,P2)을 통해 교류전원이 흐름에 따라 연결되어 전류통로를 형성하는 제 3 및 제 5핀(P3,P5)과 제 4 및 제 6핀(P4,P6)을 구비한다.

즉, 제 1스위치(14)가 온 조작되어 전원변환부(20)로부터 교류전원이 인가되면, 개방 상태인 제 3 및 제 5핀(P3,P5)과 제 4 및 제 6핀(P4,P6)이 연결되면서 전류통로를 형성함에 따라, 교류전원을 공급받은 전원측정부(30)는 전압 및 전류의 측정동작을 수행하게 된다.

본 실시 예에서는 전원변환부(20)를 이용하여 배터리(12)의 12V 공급전원을 220V의 교류전원으로 변환한 후, 변환된 교류전원을 이용해 스위칭부(40), 전류측정부(31) 및 전압측정부(32)를 구동하는 것으로 설명하였다.

최근에 출시되는 차량은 주행 조건에 따라 배터리(12) 또는 알터네이터(13)로부터 최대 약 150A 이상의 전류를 공급받기 때문에, 본 실시 예에서 인버터(20)로부터 변환된 교류전원을 이용하여 전류측정부(31)를 구동함으로써 전류측정부(31)의 전류측정 범위를 높일 수 있다.

하지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 배터리로부터 100A 이하의 전류를 공급하는 종래의 차량에 적용된 알터네이터를 시험하는 경우, 전원변환부(20)를 제거하고, 배터리(12)의 12V 공급전원을 이용해서 스위칭부(40), 전류측정부(31) 및 전압측정부(32)를 구동하도록 변경될 수 있다.

또한 본 발명은 전원변환부(20)를 제거하거나 전원변환부(20)의 이상 발생 시 상용교류전원을 이용해 시험장치(10)를 구동할 수 있도록 스위칭부(40)의 제 1 및 제 2핀(P1,P2)에 연결되는 상용교류전원 입력용 전원코드를 구비하도록 변경될 수도 있다.

표시부(50)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 시험장치(10)의 전원공급 여부, 차량 경고등의 점등 여부, 배터리의 정상 충전 여부 및 알터네이터(13) 내부의 정류회로(도면 미도시)에 구비된 다이오드의 이상 여부를 표시하는 제 1 내지 제 4표시등(51 내지 54)을 구비한다.

제 1 내지 제 4표시등(51 내지 54)은 서로 다른 색상의 빛을 조사하는 램프나 발광다이오드(LED)와 같은 발광소자로 구비된다.

예를 들어, 제 1표시등(51)은 제 2스위치(15)가 온 조작되어 시험장치(10)에 배터리(12)로부터 공급전원이 공급되면 백색으로 점등되고, 제 2표시등(52)은 차량 경고등 점등시 적색으로 점등되며, 제 3표시등(53)은 알터네이터(12)로부터 발전전원이 정상적으로 배터리(12)에 충전되면 녹색으로 점등되고, 제 4표시등(54)은 상기 다이오드에 이상이 발생되면 황색으로 점등된다.

제어부(60)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전원측정부(30)로부터 전달되는 전압값 및 전류값을 미리 설정된 기준전압 및 기준전류와 비교하고, 비교 결과에 따라 배터리(12) 및 알터네이터(13)의 이상 발생 여부를 판단하며, 제 1 내지 제 4표시등(51 내지 54) 중에서 이상 발생된 부위에 해당하는 표시등을 점등하도록 표시부(50)를 제어한다.

즉, 제어부(60)는 알터네이터(13)로부터 발전된 발전전원의 전압값이 기준전압을 초과하면 과전압 발생으로 판단하여 표시부(50)의 제 3표시등(53)을 소등하도록 표시부(50)를 제어한다.

그리고 알터네이터(13)로부터 발전된 발전전원의 전류값이 미리 설정된 기준전류, 예컨대 약 90~150A 범위보다 작은 0A나 15~20A인 경우, 제어부(60)는 알터네이터(13) 내부의 정류회로를 구성하는 다이오드의 이상으로 판단하여 표시부(50)의 제 4표시등(54)을 점등하도록 제어한다.

이와 같이, 본 발명은 차량의 배터리 전원을 이용하여 시험장치의 전원측정부를 구동시켜 배터리 및 알터네이터의 전류값과 전압값을 측정하여 배터리 및 알터네이터의 이상 여부를 정확하게 시험한다.

다음, 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 알터네이터 시험장치를 이용한 시험방법을 상세하게 설명한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 알터네이터 시험장치를 이용한 시험방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 휴대형 알터네이터 시험장치를 이용한 시험방법은 배터리(12)로부터 전원변환부(20)에 공급전원을 공급받을 수 있도록 시험장치(10)의 전원케이블을 배터리(12)의 각 단자에 연결하고, 커넥터(18)를 알터네이터(13)의 L단자 및 S단자에 연결하며, 제 1연결선(16)을 알터네이터(13)의 B단자에 연결한다(S10).

이어서 제 1 및 제 2스위치(14,15)가 온 조작되면(S11), 전원변환부(20)는 배터리(12)의 약 12V 직류전원인 공급전원을 약 220V의 교류전원으로 변환하고, 전원측정부(30)의 전류측정부(31) 및 전압측정부(32)는 교류전원을 공급받아 구동되며(S12), 공급전원의 전류 및 전압을 측정해서 제 1 및 제 2표시창(34,35)에 표시한다(S13).

즉, 스위칭부(40)에서는 제 1 및 제 2핀(P1,P2)을 통해 교류전원이 흐름에 따라 제 3 및 제 5핀(P3,P5)과 제 4 및 제 6핀(P4,P6)이 서로 연결된다.

그래서 전압측정부(32)의 일측 단자는 제 2스위치(15)를 통해 배터리(12)의 (+)단자에 연결되고, 타측 단자는 제 3 및 제 5핀(P3,P5)을 통해 배터리(12)의 (-)단자에 연결되어 배터리(12)와 병렬로 연결된 상태가 된다.

이때, 알터네이터(13)의 L단자는 제 2스위치(15) 및 표시부(50)를 경유하여 배터리의 (+)단자에 연결되고, 알터네이터(13)의 S단자 및 B단자는 분기저항(33)과 전류통로가 형성된 제 4 및 제 6핀(P4,P6), 제 1연결선(16) 및 제 2연결선(17)을 통해 배터리(13)의 (+)단자에 연결되어 배터리(13)의 공급전원을 이용한 발전동작 준비를 완료한다.

이에 따라, 본 발명은 제 1 및 제 2표시창에 표시된 전류값과 전압값이 미리 설정된 기준전류 및 기준전압 범위에 포함되는지 여부를 비교하여 배터리의 이상 발생 여부를 검사할 수 있다.

시동 스위치가 시동 위치로 조작되면(S14), 차량의 엔진이 구동됨에 따라 알터네이터(13)는 엔진의 구동력에 연동하여 발전을 시작한다.

알터네이터(13)로부터 발전된 발전전원은 B단자를 통해 출력되고, 제 1연결선(16), 스위칭부(40)의 제 6 및 제 4핀(P6,P4), 분기저항(33)을 거쳐 배터리(12)의 (+)단자로 공급되어 배터리(12)를 충전한다.

이때, 표시부(50)의 제 2표시등(52)은 제 S11단계에서 배터리(12)의 공급전원을 공급받아 점등되었다가 엔진 시동시 알터네이터(13)의 발전전원에 의해 등전위 상태가 되면서 소등된다.

반면, 제 3표시등(53)은 알터네이터(13)의 발전전원에 의해 지속적으로 점등상태를 유지하여 배터리(12)가 정상적으로 충전되고 있음을 표시한다.

전류측정부(31)는 분기저항(33)을 거쳐서 흐르는 전류를 측정하고, 전압측정부(32)는 스위칭부(50)의 제 3핀(P3)과 제 4핀(P4)을 통해 알터네이터(13)와 병렬로 연결되어 발전전원의 전압을 측정한다(S15).

이때, 전류측정부(31) 및 전압측정부(32)는 측정된 전류 및 전압을 각각 제 1 및 제 2표시창(34,35)에 표시한다.

만약, 측정된 전류값이 미리 설정된 기준전류 범위, 예컨대 약 90A 내지 150A보다 작은 0A나 15~20A인 경우, 제어부(60)는 알터네이터(13) 내부의 정류회로에 구비된 다이오드에 이상이 발생하였음을 표시하기 위해 표시부(50)의 제 4표시등(54)을 점등하도록 제어한다.

제 2표시창(35)에 표시된 전압값이 미리 설정된 기준전압 범위 이내이고 메인퓨즈가 정상적으로 연결된 상태를 유지하면(S18), 검사원은 알터네이터(13)가 정상인 것으로 판단한다(S19).

예를 들어, 기준전압 범위는 엔진의 아이들 상태에서 약 14.2~14.5V이고, 엔진의 부하 시 약 13.5V 내지 13.8V로 설정될 수 있다.

이때, 엔진 부하는 차량의 에어컨을 최대출력으로 가동하고, 전조등을 점등한 상태를 말한다.

하지만, 제 S18단계에서 알터네이터(13)에서 과전압 및 과전류가 발생하면, 메인퓨즈(19)가 녹아서 제 2연결선(17)의 전류통로를 차단한다.

이로 인해, 알터네이터(13)의 S단자로 공급되던 알터네이터(13) 및 배터리(12)로부터의 전원 공급이 중단된다.

그래서 커넥터(18)를 통해 알터네이터(13)의 L단자에 연결된 표시부(50)의 제 2표시등(52)이 L단자와 S단자 사이의 전위차에 따라 점등되고, 이를 통해 검사원은 차량의 충전경고등이 점등된 것과 마찬가지로 알터네이터(13)의 과전압 발생을 용이하게 알 수 있게 된다.

만약, 메인퓨즈(19)에 의해 전류통로가 차단된 상태에서 제 2표시창(35)에 표시된 전압값이 기준전압 범위를 초과하는 경우(S20), 검사원은 알터네이터(13)의 이상 발생으로 판단한다(S21).

반면, 제 2표시창(35)에 표시된 전압값이 기준전압 범위 이내인 경우, 검사원은 알터네이터(13)의 정상 상태 및 타 부위 이상 발생 상태로 판단하고(S22), 알터네이터(13)와 배터리(12)를 연결하는 각종 케이블, 전선, 커넥터, 퓨즈 등의 단선이나 접촉불량 여부를 검사한다.

이에 따라, 본 발명은 차량에 장착된 알터네이터를 탈착하지 않고 알터네이터의 이상 발생 여부를 정확하게 검사할 수 있다.

특히, 본 발명은 알터네이터로부터 과전압이 발생된 경우, 알터네이터의 이상으로 인한 과전압인지, 또는 타 부위의 이상으로 인한 과전압인지 여부를 정확하게 검사할 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 차량에 장착된 알터네이터 및 배터리의 이상 발생 여부와 알터네이터의 과전압 발전시 고장 부위를 정확하게 검사할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명은 차량에 장착된 알터네이터의 이상 발생 여부를 검사하는데 이용된다.

특히, 본 발명은 재제조된 알터네이터를 차량에 장착한 상태에서 이상 발생시 알터네이터 자체의 이상인지 타 부위의 이상인지 여부를 정확하게 규명하는데 이용된다.

10: 휴대형 알터네이터 시험장치 11: 케이스
12: 배터리 13: 알터네이터
14: 제 1스위치 15: 제 2스위치
16: 제 1연결선 17: 제 2연결선
18: 커넥터 19:메인퓨즈
20: 전원변환부 30: 전원측정부
31: 전류측정부 32: 전압측정부
33: 분기저항 34: 제 1표시창
35: 제 2표시창 40: 스위칭부
50: 표시부 51 내지 54: 제 1 내지 제 4표시등
60: 제어부

Claims (10)

1. 배터리로부터 공급되는 공급전원을 교류전원으로 변환하는 전원변환부,
   상기 공급전원과 알터네이터에서 발전되는 발전전원의 전압 및 전류를 측정하는 전원측정부,
   상기 전원변환부와 전원측정부 사이에 설치되고 상기 교류전원을 전원측정부에 선택적으로 공급하는 스위칭부,
   상기 공급전원 및 발전전원의 전류값과 전압값, 상기 알터네이터의 이상 발생 여부를 표시하는 표시부 및
   상기 전원측정부로부터 측정된 전류값 및 전압값에 기초하여 상기 배터리와 알터네이터의 이상 발생 여부를 판단하고 이상 발생시 이상 발생부위를 표시하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 알터네이터의 B단자와 상기 스위칭부 사이에는 상기 알터네이터로부터 발전된 발전전원을 상기 스위칭부에 공급하는 제 1연결선이 구비되며,
   상기 제 1연결선에서 분기된 제 2연결선과 상기 표시부의 일측에는 상기 알터네이터의 S단자 및 L단자에 접속되는 커넥터가 구비되고,
   상기 스위칭부는 상기 교류전원이 흐르는 경로를 형성하는 제 1 및 제 2핀, 상기 제 1 및 제 2핀을 통해 교류전원이 흐르면 서로 연결되는 제 3 및 제 5핀과 제 4 및 제 6핀을 구비한 릴레이인 것을 특징으로 하는 휴대형 알터네이터 시험장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2연결선에는
   상기 알터네이터의 발전전원이 미리 설정된 기준전압 및 전류 범위를 초과하는 과전압 및 과전류인 경우, 전류통로를 차단하는 메인휴즈가 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대형 알터네이터 시험장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 전원변환부와 스위칭부 사이에는 상기 교류전원을 개폐하는 제 1스위치가 구비되고,
   상기 전원측정부와 표시부 사이에는 상기 배터리로부터 표시부로 공급되는 공급전원을 개폐하는 제 2스위치가 구비되는 것을 특징으로 하는 휴대형 알터네이터 시험장치.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 전원변환부는 상기 배터리로부터 공급되는 공급전원을 상용교류전원으로 변환하는 인버터인 것을 특징으로 하는 휴대형 알터네이터 시험장치.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 전원측정부는 상기 배터리와 알터네이터 사이에 직렬로 연결되는 전류측정부와
   상기 배터리와 알터네이터 각각에 대해 병렬로 연결되는 전압측정부를 구비하고,
   상기 전류측정부와 전압측정부 각각은 측정된 전류값과 전압값을 수치로 표시하는 제 1 및 제 2표시창을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대형 알터네이터 시험장치.
6. 제 3항에 있어서, 상기 표시부는
   상기 제 2스위치가 온 조작되어 상기 배터리로부터 공급전원이 공급되면 점등되는 제 1표시등,
   차량의 충전경고등 역할을 수행하도록 상기 알터네이터의 L단자에 연결되어 상기 알터네이터로부터 과전압 발생시 점등되는 제 2표시등,
   상기 알터네이터의 발전전원이 상기 배터리에 정상적으로 충전되면 점등되는 제 3표시등 및
   상기 알터네이터 내부의 정류회로에 구비된 다이오드에 이상 발생시 점등되는 제 4표시등을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대형 알터네이터 시험장치.
7. (a) 전원변환부에서 배터리로부터 공급전원을 교류전원으로 변환하고 변환된 교류전원을 이용하여 스위칭부와 전원측정부를 구동하는 단계,
   (b) 상기 전원측정부에서 상기 공급전원의 전류값 및 전압값을 측정하여 표시하는 단계,
   (c) 엔진 시동시 상기 전원측정부에서 알터네이터로부터 발전되는 발전전원의 전류값 및 전압값을 측정하여 표시하는 단계,
   (d) 상기 제 (c)단계에서 측정된 상기 알터네이터의 전압이 미리 설정된 기준전압을 초과하는 과전압 발생시, 메인퓨즈를 이용하여 상기 알터네이터의 B단자와 S단자를 연결하는 전류통로를 차단하는 단계 및
   (e) 상기 제 (d)단계에서 전류통로를 차단한 상태에서 상기 발전전원의 전류값 및 전압값을 측정하여 표시하는 단계를 포함하고,
   상기 제 (d)단계에서 과전압은 상기 제 (e)단계에서 측정된 전압값이 기준전압을 초과하면 상기 알터네이터의 이상으로 인해 발생하고,
   상기 측정된 전압값이 기준전압 범위 이내이면 상기 알터네이터를 제외한 타 부위의 이상으로 인해 발생하는 것을 특징으로 하는 휴대형 알터네이터 시험장치를 이용한 시험방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 제 (b)단계는
   (b1) 상기 측정된 전류값을 미리 설정된 기준전류와 비교하는 단계 및
   (b2) 상기 측정된 전류값이 상기 기준전류보다 작은 경우, 상기 알터네이터 내부의 정류회로에 구비된 다이오드 이상 발생을 표시하도록 표시부의 제 4표시등을 점등하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 알터네이터 시험장치를 이용한 시험방법.
9. 삭제
10. 제 8항에 있어서, 상기 표시부는
    상기 제 (a)단계에서 상기 배터리로부터 공급전원이 상기 표시부로 공급되면 제 1표시등을 점등하고,
    상기 제 (d)단계에서 상기 알터네이터로부터 과전압 발생시 차량의 충전경고등 역할을 수행하도록 상기 알터네이터의 L단자에 연결된 제 2표시등을 점등하며,
    상기 제 (c)단계에서 상기 알터네이터의 발전전원이 상기 배터리에 정상적으로 충전되면 제 3표시등을 점등하는 것을 특징으로 하는 휴대형 알터네이터 시험장치를 이용한 시험방법.
    
    
    
    

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