KR102394340B1

KR102394340B1 - 차량용 레귤레이터 장치

Info

Publication number: KR102394340B1
Application number: KR1020210113843A
Authority: KR
Inventors: 윤경덕
Original assignee: 아이케이세미콘주식회사
Priority date: 2021-08-27
Filing date: 2021-08-27
Publication date: 2022-05-06
Also published as: WO2023027355A1

Abstract

본 발명은 엔진 회전수, 배터리 전압상태, 차량 내 부하조건 및 온도 변화 등과 같은 차량 상태에 따라 로터 코일로 인가되는 전류의 PWM 듀티비를 조절하여 최적의 배터리 충전 상태를 유지할 수 있도록 구성한 차량용 레귤레이터 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 차량의 전자제어유닛(ECU)과 통신을 수행하며, 알터네이터(Alternator)의 발전 전압을 제어하는 차량용 레귤레이터 장치에 있어서, 차량 상태에 따라 세팅 전압값을 다르게 설정하여 전달하는 전자제어유닛; 및 상기 전자제어유닛과 린(LIN) 통신으로 연결되어 상기 전자제어유닛으로부터 전달받은 상기 세팅 전압값과 차량의 배터리 전압값 및 로터의 회전 속도를 통해 여자 코일로 인가되는 전류를 제어하는 레귤레이터;를 포함하는 차량용 레귤레이터 장치에 관한 것이다.

Description

차량용 레귤레이터 장치{REGULATOR APPARATUS}

본 발명은 차량용 레귤레이터 장치에 관한 것으로서, 특히, 엔진 회전수, 배터리 전압상태, 차량 내 부하조건 및 온도 변화 등과 같은 차량 상태에 따라 로터 코일로 인가되는 전류의 PWM 듀티비를 조절하여 최적의 배터리 충전 상태를 유지할 수 있도록 구성한 차량용 레귤레이터 장치에 관한 것이다.

자동차용 발전기는 교류발전기의 형태로 교류를 직류로 변환하는 정류기 부문과 정류된 직류(여자전류)를 제어하여 정해진 조정(Setting) 전압을 유지할 수 있도록 하는 전압 레귤레이터로 구성된다.

배터리의 충전 특성상 발전기의 조정 전압은 온도에 따라 변화, 즉, 고온에서는 저전압으로 변화하고, 저온에서는 고전압으로 변화하는 특성을 갖는다. 또한, 엔지 회전수, 배터리 전압상태, 차량 내 부하조건 등에 따라 달라질 수 있다. 이는 배터리의 안정성과 충전 효율을 저하시킴은 물론, 수명을 단축시키는 문제점이 있다.

(0001) 국내등록특허 제10-1035362호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 엔진 회전수, 배터리 전압상태, 차량 내 부하조건 및 온도 변화 등과 같은 차량 상태에 대응하여 능동적으로 배터리 충전 상태를 조절 및 유지할 수 있도록 구성한 차량용 레귤레이터 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명인 차량용 레귤레이터 장치는, 차량의 전자제어유닛(ECU)과 통신을 수행하며, 알터네이터(Alternator)의 발전 전압을 제어하는 차량용 레귤레이터 장치에 있어서, 차량 상태에 따라 세팅 전압값을 다르게 설정하여 전달하는 전자제어유닛; 및 상기 전자제어유닛과 린(LIN) 통신으로 연결되어 상기 전자제어유닛으로부터 전달받은 상기 세팅 전압값과 차량의 배터리 전압값 및 로터의 회전 속도를 통해 여자 코일로 인가되는 전류를 제어하는 레귤레이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 레귤레이터는, 차량의 배터리와 상기 알터네이터에 연결되어 동작 전원을 공급받으며, 상기 배터리의 전압값이 입력되는 VBA 단자; 상기 알터네이터의 로터 코일과 연결되며, 설정된 PWM 듀티값으로 여자 전류가 출력되는 EXC 단자; 상기 알터네이터의 스테이터 코일과 연결되어 피크 투 피크 전압이 임계점 이상이면 주파수를 감지하는 PH 단자; 상기 전자제어유닛과 LIN 통신을 수행하는 LIN 단자; 상기 LIN 단자를 통해 상기 전자제어유닛과 통신 연결되는 린 인터페이스 블록; 상기 VBA 단자 및 상기 PH 단자를 통해 입력되는 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하고, 설정된 PWM 듀티값을 아날로그 값으로 변환하여 상기 EXC 단자로 전달하는 레귤레이션 블록; 상기 레귤레이션 블록과 연결되며, 상기 레귤레이터의 내부 온도, 상기 배터리 전압값, 상기 세팅 전압값 및 상기 로터의 회전 속도를 통해 상기 PWM 듀티값을 설정하고, 기 설정된 제어 로직으로 연산처리하는 메인 컨트롤 블록; 상기 린 인터페이스 블록, 상기 레귤레이션 블록 및 상기 메인 컨트롤 블록과 연결되며, 상기 레귤레이터로 입력되는 데이터를 저장하고, 상기 메인 컨트롤 블록에서 연산한 결과 데이터가 일시적으로 저장되는 레지스터 블록; 및 상기 레귤레이션 블록과 상기 메인 컨트롤 블록에 연결되며, 상기 PH 단자를 통해 입력되는 피크 투 피크 전압이 임계점 이상이면 주파수를 측정하는 스테이터 모니터링 블록;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 레지스터 블록과 연결되며, 상기 전자제어유닛과의 통신 두절시 기 설정된 상기 세팅 전압값을 상기 레지스터 블록으로 전달하는 코어 펑션 블록을 더 포함하며, 상기 코어 펑션 블록은 로터의 회전 속도 데이터와 온도 기준 데이터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 레귤레이터는, 차량을 이용하지 않는 차량 미운전 상태(Stand-by), 차량의 차체 전원만 온(ON) 상태로 전환된 상태(Comactive), 주행을 위해 시동을 켠 상태(Pre-excitation), 정상 주행 상태(Normal Operation), 주행 중 전자제어유닛과 통신이 두절된 상태(Default Operation), 배터리의 전압이 높은 상태에서 차량 RPM이 높아진 상태(Excitation-Off) 및 상기 레귤레이터의 온도가 임계치 이상 상승한 상태(Overtemperature) 별로 기 설정된 상태로 동작하는 것을 특징으로 한다.

상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.

이상에서 상술한 본 발명에 의한 차량용 레귤레이터 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

먼저, 엔진 회전수, 배터리 전압상태, 차량 내 부하조건 및 온도 변화 등과 같은 차량 상태에 따라 로터 코일로 인가되는 전류의 PWM 듀티비를 조절하여 최적의 배터리 충전 상태를 유지할 수 있으며, 과전압 충전 및 저전압 방전을 방지할 수 있다.

또한, 배터리 수명은 과전압 충전 및 완전한 충전이 되지 않았을 때 배터리의 사용 수명을 단축시키게 되나, 정확한 배터리 전압 유지를 실현함으로써 배터리의 수명을 연장시킬 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명인 차량용 레귤레이터 장치의 일 실시례에 따른 블록 다이어그램,
도 2는 본 발명인 차량용 레귤레이터 장치의 일 실시례에 따른 동작 상태 다이어그램,
도 3은 본 발명인 차량용 레귤레이터 장치의 대표적인 7가지 동작 상태를 설명한 도면,
도 4는 내부 린 타이머의 파라미터값을 나타낸 표,
도 5는 Self start wake up Data를 나타낸 표,
도 6은 Ncut1 Data를 나타낸 표,
도 7은 Normal operation으로 진행하기 위한 속도 측정 횟수를 나타낸 표,
도 8은 fixed Duty cycle Pre-excitation state를 나타낸 표,
도 9는 본 발명에 따른 레귤레이터 NVM-VSET Data를 나타낸 표,
도 10은 상태 간 RVSET의 전환 기울기를 나타낸 표,
도 11은 NVM-EOFF를 설명한 표.

이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명인 차량용 레귤레이터 장치의 일 실시례에 따른 블록 다이어그램이며, 이를 참조하여 본 발명인 차량용 레귤레이터 장치를 설명하면 다음과 같다.

본 발명인 차량용 레귤레이터 장치는 IC(Integrated Circuit) 칩 형태로 제작되어 배터리(Battery) 및 레귤레이터(Regulator)의 공통 단자에 연결되는 것으로, 5개의 외부 단자(Terminal)와 6개의 내부 블록(Block)으로 구성될 수 있다.

먼저, 상기 외부 단자는 VBA 단자(1), GND 단자(2), EXC 단자(3), PH 단자(4) 및 LIN 단자(5)로 구성될 수 있다.

VBA 단자(1) 및 GND 단자(2)는 본 발명인 차량용 레귤레이터 장치(이하, '레귤레이터'라 함)가 동작하기 위한 전압을 차량용 배터리(이하, '배터리'라고 함)로부터 공급받는 단자로써, VBA 단자(1)를 통해 배터리 전압을 실시간으로 파악할 수 있다. VBA 단자(1)를 통해 파악된 실시간 배터리 전압값(Vba)은 후술할 레귤레이션 블록(10, Regulation Block)에서 디지털 데이터(Digital Data)로 변환될 수 있다. 변환된 데이터는 후술할 린 인터페이스(Lin Interface) 블록(30)을 통해 전자제어유닛(ECU : Electronic Control Unit, 미도시)으로 전송될 수 있다. 전자제어유닛은 전송된 데이터와 차량의 온도 정보, 배터리 사용 정보, 차량 속도 등과 같은 차량상태정보를 기반으로 최적의 세팅 전압값(Vset)을 설정할 수 있으며, 세팅 전압값 설정 동작 자체는 공지의 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.

EXC 단자(3)는 로터(Rotor)의 코일(Coil)과 연결되며, 레귤레이터에서 설정된 여자 전류(Excitation Current)를 PWM(Pulse-Width Modulation) 듀티(Duty) 값에 따라 출력할 수 있다. 일례로, PWM Duty 사이클(Cycle)이 70%라면 여자 전류의 70%를 출력할 수 있다. 즉, 여자 코일로 인가되는 전류의 인가 시간을 조절, 예컨데 10분이 100%라고 가정한다면 70%를 출력시 7분 동안만 여자 코일로 전류를 인가시켜 조절할 수 있다. 여자 전류의 PWM 듀티 사이클은 후술할 메인 컨트롤(Main Control) 블록(50)에서 결정할 수 있다. 메인 컨트롤 블록(50)은 전자제어유닛으로부터 수신한 세팅 전압값(Vset)과 배터리 전압값(Vba)을 비교하여 PWM 듀티 사이클을 결정할 수 있다.

PH 단자(4)는 알터네이터의 내부 장치인 스테이터(Stator) 코일과 연결될 수 있다. PH 단자(4)를 통해 교류 전압의 피크 투 피크 전압(Peak to Peak V)과 주파수를 감지할 수 있다. 감지된 피크 투 피크 전압은 알터네이터의 동작 상태 변경 조건으로 사용될 수 있다. 즉, 피크 투 피크 전압이 임계점 이상인 경우 주파수 측정을 통하여 로터의 회전 속도를 측정할 수 있으며, 로터의 회전 속도는 동작 상태 변경 조건으로 사용될 수 있다. 또한, 자동차가 주행중일 때도 로터의 회전 속도는 전자제어유닛으로 전달되며, 송신된 로터의 회전 속도는 전자제어유닛에서 세팅 전압값(Vset)을 결정하는데 사용될 수 있다.

LIN 단자(5)는 본 발명인 레귤레이터가 전자제어유닛과 연결되기 위한 통신 단자이다. LIN 단자(5)와 전자제어유닛의 통신 단자가 린(LIN : Local Interconnect Network) 통신으로 유선 연결될 수 있다. LIN 통신은 마스터 및 슬레이브 노드로 구성되며, 전자제어유닛은 마스터 노드로 동작하고 레귤레이터는 슬레이브 노드로 동작할 수 있다. 즉, 기본적으로 LIN 통신의 모든 명령은 마스터로 동작하는 전자제어유닛에서 하달하며, 슬레이브로 동작하는 레귤레이터는 응답만 가능한 구조이다. 따라서, 전자제어유닛은 세팅 전압값(Vset)을 구하기 위하여 배터리 전압값(Vba), 레귤레이터의 전류나 온도와 같은 데이터를 전자제어유닛으로 송신할 수 있다.

다음으로, 상기 내부 블록은 레귤레이션(Regulation) 블록(10), 메인 컨트롤(Main Control) 블록(50), 레지스터(Register) 블록(40), 린 인터페이스(LIN Interface) 블록(30), 코어 펑션(Core Function) 블록(60) 및 스테이터 모니터링(Stator Monitoring) 블록(20)으로 구성될 수 있다.

레귤레이션 블록(10)은 VBA 단자(1) 및 PH 단자(4)에서 측정된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 블록으로써, 메인 컨트롤 블록(50)으로부터 설정된 PWM 듀티값을 수신하여 아날로그 값으로 변환한 후에 여자 전류 출력을 제어할 수 있다.

메인 컨트롤 블록(50)은 레귤레이터의 동작 상태를 결정하고, 레귤레이터의 온도와 배터리 전압값(Vba)과 세팅 전압값(Vset) 및 로터의 회전 속도를 통해 레귤레이터의 발전 전압을 위한 PWM 듀티값을 설정하는 블록이다. 레지스터 블록(40)에 저장된 데이터를 이용하여 기 설정된 제어 로직으로 연산/처리를 수행할 수 있다.

레지스터 블록(40)은 레귤레이터로 입력되는 데이터를 저장하고, 저장된 데이터는 린 인터페이스 블록(30)을 통해 전자제어유닛으로 전송되거나, 메인 컨트롤 블록(50)에서 연산 수행 시 저장된 데이터를 연산 데이터로 제공할 수 있다. 또한, 메인 컨트롤 블록(50)에서 연산한 결과 데이터를 일시적으로 저장할 수 있다.

린 인터페이스 블록(30)은 레귤레이터와 전자제어유닛 상호간의 유선 통신을 위한 통신 블록이다. 명령은 마스터 노드인 전자제어유닛에서만 할당 할 수 있으며, 슬레이브 노드인 레귤레이터는 명령에 대한 응답만 가능하다. 단, 예외적으로 린 인터페이스 블록(30)을 동작시키기 위한 린 웨이크 업(LIN wake up) 신호는 슬레이브 노드인 레귤레이터에서도 전송할 수 있다.

코어 펑션 블록(60)은 EEPROM을 포함할 수 있으며, 레귤레이터의 내부 기능 데이터가 저장되어 있는 블록이다. 즉, 내부 기능 데이터는 레귤레이터와 전자제어유닛 상호간의 통신 연결이 끊어졌을 때 필요한 자체 세팅 전압값(Vset) 데이터나 레귤레이터의 동작 변경 조건에 필요한 로터의 회전 속도 기준 데이터 및 온도 기준 데이터를 포함할 수 있다.

스테이터 모니터링 블록(20)은 위상 신호의 피크 투 피크(Peak-to-Peak) 전압과 주파수를 측정하는 블록이다. 측정된 신호는 레귤레이션 블록(10)을 통하여 디지털 데이터로 변환된다. 또한, 변환된 데이터를 이용하여 셀프 스타트 웨이크 업(Self Start wake up) 동작이나 로터의 회전 속도 측정할 수 있다.

본 발명인 차량용 레귤레이터 장치의 정상적인 주행단계(Normal Operation)에서 여자 전류 제어 프로세스는 다음과 같다.

먼저, 전자제어유닛에서 배터리 전압값(Vba)과 로터의 회전 속도 데이터를 본 발명인 레귤레이터에 요청한다. 이와 같이 요청된 명령 Data는 LIN 단자(5)와 린 인터페이스 블록(30)을 통하여 레지스터 블록(40)에 저장된다. 메인 컨트롤 블록(50)에서 레지스터 블록(40)에 등록된 데이터를 진단하고, VBA 단자(1)를 통해 배터리 전압값(Vba)을 감지하고, PH 단자(4)와 스테이터 모니터링 블록(20)을 통해 주파수를 감지한다.

이후 레귤레이션 블록(10)을 통해 감지된 배터리 전압값(Vba), 주파수를 통해 취득된 로터의 회전 속도 데이터를 디지털 값으로 변환하여 레지스터 블록(40)에 저장한다. 레지스터 블록(40)에 저장된 배터리 전압값(Vba) 및 로터의 회전 속도 데이터는 린 인터페이스 블록(30)을 통해 전자제어유닛으로 전달된다. 이와 같이 전달된 데이터와 차량 상태 정보 등을 통해 전자제어유닛은 세팅 전압값(Vset) 설정하고, 설정된 세팅 전압값(Vset)을 린 인터페이스 블록(30)을 통해 다시 레귤레이터로 전달한다. 레귤레이터로 전달된 세팅 전압값(Vset)은 레지스터 블록(40)에 등록된다.

메인 컨트롤 블록(50)은 레지스터 블록(40)에 등록된 세팅 전압값(Vset) 및 배터리 전압값(Vba)을 진단하고, 이를 통해 PWM 듀티값을 설정한다. 설정된 PWM 듀티값은 레귤레이션 블록(10)을 통해 아날로그 값으로 변환된 후 EXC 단자(3)로 출력되어 여자 전류를 제어한다.

한편, 차량 주행 중 전자제어유닛과 레귤레이터 상호간의 통신 연결이 끊어진 경우(Default Operation)의 여자 전류 제어 프로세스는 다음과 같다.

먼저, 전자제어유닛에 오류가 발생하거나 전자제어유닛으로부터 3초 이상 데이터를 송신하지 못한 경우 메인 컨트롤 블록(50)은 린 통신 오프(OFF) 상태를 감지 후 Default Operation 동작 상태로 전환된다. 동작 상태 변경에 따라 코어 펑션 블록(60)의 EEPROM에 저장되던 세팅 전압값(Vset) 데이터를 레지스터 블록(40)에 등록한다. 메인 컨트롤 블록(50)은 레지스터 블록(40)에 등록된 세팅 전압값(Vset) 데이터와 배터리 전압값(Vba)을 진단하여 전술한 PWM 듀티값을 설정한다. 설정된 PWM 듀티값은 레귤레이션 블록(10)을 통해 아날로그 값으로 변환된 후 EXC 단자(3)로 출력되어 여자 전류를 제어한다.

또한, 차량 주행 중 배터리의 전압이 높은 상태에서 빠르게 주행하는 경우(Excitation-off)에 배터리의 전압을 감소시키는 방향으로 동작할 수 있으며, 이에 따른 여자 전류 제어 프로세스는 다음과 같다.

먼저, 전자제어유닛에서 세팅 전압값(Vset)을 배터리의 최소 전압값인 10.6V로 설정하고, 동작 상태 변경을 위한 Excitation-off 데이터를 린 인터페이스 블록(30)을 통해 레지스터 블록(40)에 등록한다. 메인 컨트롤 블록(50)에서 레지스터 블록(40)에 등록된 Excitation-off 데이터를 진단하고, 동작 모드 변경 후 전술한 PWM 듀티값을 0%로 설정한다. 즉, 레귤레이션 블록(10)에서 EXC 단자(3)로 출력되는 여자 전류를 오프(Off)시킨다.

도 2는 본 발명인 차량용 레귤레이터 장치의 일 실시례에 따른 동작 상태 다이어그램이고, 도 3은 본 발명인 차량용 레귤레이터 장치의 대표적인 7가지 동작 상태를 설명한 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명인 차량용 레귤레이터 장치의 동작 상태 및 대표적인 7가지 모드(Mode)를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 7가지 동작 모드는 Stand-by, Comactive, Pre-excitation, Normal Operation, Default Operation, Excitation-Off 및 Overtemperature 모드로 구분할 수 있다.

먼저, Stand-by 모드는 자동차의 시동과 전자 장치 모두 오프(Off)된 상태로 엔진은 물론 전자제어유닛과의 통신이 오프(Off)된 상태를 말하며, 예컨데 운전자가 자동차에 탑승하지 안은 경우라 할 수 있다.

Comactive 모드는 차량 동작 준비를 하는 단계로 자동차 시동은 오프된 상태지만, 전자 장치는 온(On) 상태로 유지되고, 엔진은 오프 상태로 유지되며, 전자제어유닛과의 통신은 가능한 상태를 말하며, 예컨데, 운전자가 자동차에 탑승하여 차체 전원을 온(ON) 시킨 경우라 할 수 있다.

Pre-excitation 모드는 전압 생성 전 단계로 자동차 시동 및 전자 장치가 온(On) 상태로 유지되고, 엔진과 전자제어유닛도 온(On) 상태로써, 예컨데 주행을 하기 위해 시동을 켠 상태라 할 수 있다.

Normal Operation 모드는 전자제어유니의 명령을 받아 로터 전류를 제어하는 상태로, 예컨데 정상적인 주행 단계라 할 수 있다.

Default Operation 모드는 전자제어유닛과의 통신이 끊긴 상태이며, 내부에 저장된 데이터를 이용하여 로터 전류를 제어하는 상태로, 예컨데 주행 중 전자제어유닛의 오류로 레귤레이터와의 통신 연결이 끊어진 경우라 할 수 있다.

Excitation-Off 모드는 배터리의 전압이 충분한 상태에서 엔진이 빠르게 회전하는 경우로 로터의 전류 방출이 없는 상태이며, 예컨데 주행 중 배터리의 전압이 높은 상태에서 빠르게 주행하는 경우 배터리의 전압을 감소시키는 방향으로 동작하는 경우라 할 수 있다.

Overtemperature 모드는 레귤레이터 자체의 과열을 감지하여 모든 회로 동작을 오프(Off)시킨 단계로, 예컨데 레귤레이터 내부에서 설정된 임계 온도 이상의 온도가 감지되어 온도가 임계점 이하로 떨어질 때까지 동작하지 않는 경우라 할 수 있다.

도 4는 내부 린 타이머의 파라미터값을 나타낸 표이고, 도 5는 Self start wake up Data를 나타낸 표이며, 도 6은 Ncut1 Data를 나타낸 표이고, 도 7은 Normal operation으로 진행하기 위한 속도 측정 횟수를 나타낸 표이며, 도 8은 fixed Duty cycle Pre-excitation state를 나타낸 표이고, 도 9는 본 발명에 따른 레귤레이터 NVM-VSET Data를 나타낸 표이며, 도 10은 상태 간 RVSET의 전환 기울기를 나타낸 표이고, 도 11은 NVM-EOFF를 설명한 표이다.

도 1 내지 도 3과 함께 도 4 내지 도 11을 참조하여, 본 발명에 따른 7가지 동작 모드 특성에 대해 보다 자세히 설명하도록 한다.

Stand-by 모드에서는 배터리 전압으로 다음 동작 상태를 감지할 수 있는 "LIN 웨이크 업(Wake up)" 및 "셀프 시동 감지" 회로만 활성화된다. 이때, 배터리 방전을 방지하기 위해 소비전류는 매우 낮은 상태이다.

Stand-by 모드에서는 하기 조건에 해당되면 다음 단계인 Comactive 모드로 동작한다.

첫번째 조건은 LIN activity(LIN Wake up) 상태로, 자동차의 전자 장치가 온(On) 상태가 되면, 전자제어유닛(ECU)와 레귤레이터 상호간의 통신이 연결되고, 레귤레이터는 다음 단계로 동작 변경한다. 즉, 레귤레이터와 ECU의 LIN 통신이 활성화되는 조건을 만족할 경우, Stand-by Mode에서 Comactive Mode로 동작 상태가 변경된다.

이때, LIN 통신이 활성화되는 조건은 'CTO(Communication time out) = 0'이 되는 조건이다. 참고로, 'CTO = 1'은 tCTO time 동안 레귤레이터의 린 인터페이스 블록에서 신호를 받지 못하는 경우(평균 3초)를 나타낸다. 또한, 'CTO = 0'은 ECU에서 송신한 wake-up Data 신호가 감지되어 LIN 통신이 활성화되거나 tCTO time 동안 린 인터페이스 블록에서 신호가 들어오는 경우를 나타낸다.

도 4는 내부 린 타이머의 파라미터값을 나타낸 표로써, t_cto 데이터가 3초 이내에 송수신되면 LIN 통신이 활성화됨을 알 수 있다.

LIN Wake up 과정은 ECU에서 Wake up 신호를 전송하면 린 인터페이스 블록의 LIN Transceiver에서 tLINWK 이상의 펄스를 감지한다. Wake up 신호 인식 후 LIN 통신이 활성화되면 메인 컨트롤 블록에 의해 Comactive 모드로 동작이 변경된다.

두번째 조건인 Self-start wake-up(set CTO=1) 상태는 자체 시작 감지(Self-start detection) 상태로, 자동차의 전자 장치가 On인 상태이지만 ECU의 불량과 같은 이유로 레귤레이터와 LIN 통신이 OFF인 경우이다.

위상 신호의 전압 Peak-to-peak가 특정 임계값 이상이면 본 발명에 따른 레귤레이터가 상태 시스템을 자동으로 웨이크업하고, 이 경우 LIN 통신이 중단되거나 끊어져도 Comactive Mode로 상태가 변경된다. 위상 신호가 감지된다는 것은 로터가 회전한다는 것이고, 이는 엔진이 구동한다는 것을 의미한다. 즉, 자동차가 곧 주행한다는 의미이므로 레귤레이터에서 동작 상태 변경 후 LIN Wake Up 신호를 ECU에 송신한다.

도 5는 Self start wake up Data로써, 평균적으로 Vpeak-peak가 1450mv 이상이면 Self Start up 동작이 진행됨을 알 수 있다. Self Start Wake up 과정은 스테이터 모니터링 블록에서 PH 단자를 통해 로터의 Vpeak-peak 신호를 감지하여 Vpeak 검출하고, 검출된 값이 레지스터 블록에 저장되면, 메인 컨트롤 블록에서 저장된 값을 통해 Vdet < V 진단하고 Comactive Mode 동작 상태를 변경한다.

또한, Comactive Mode에서 이전 동작 상태로 회귀하는 조건은 다음과 같다.

먼저, CTO=1(일정 기간 동안 유효한 Data 송/수신 X and PH=0)인 상태로, ECU와의 LIN 통신이 OFF되고 위상 신호를 감지하지 못하였을 때, 레귤레이터는 자동차의 전원 OFF로 인식하여 동작 모드를 변경한다. 즉, 스테이터 모니터링 블록에서 PH 단자를 통해 로터의 Vpeak-peak 신호를 감지하지 못해 Vpeak를 검출하지 못하거나, 평균 3초동안 ECU와 데이터를 송수신하지 모하는 'CTO = 1'의 상태일 경우 메인 컨트롤 블록은 레지스터를 통해 'PH=0, CTO= 1'로 진단하고 동작 상태를 Stand-by Mode로 회귀시킨다.

또한, ECU가 송신한 LIN Sleep Command를 IC가 수신한 경우로, ECU에서 LIN Sleep Command를 송신했다는 의미는 LIN 통신의 OFF 상태를 의미하고, 레귤레이터는 자동차의 전자장치 전원이 OFF된 상태로 인식하여 동작 모드를 변경한다. 즉, ECU에서 Sleep Command 신호를 전송하면, 린 인터페이스 블록의 LIN Transceiver에서 LIN Sleep Command 데이터를 수신하고, 메인 컨트롤 블록은 레지스터를 통해 LIN Sleep 상태로 진단하고 동작 상태를 Stand-by Mode로 회귀시킨다.

Comactive 모드는 차량이 동작할 준비를 하는 단계로, 배터리 전압으로 레귤레이터가 동작한다. 즉, 통신할 준비가 되어 있지만 교류 발전기의 로터 코일에 아직 Excitation Output 전류가 흐르지 않는 상태이다.

Comactive 모드에서 다음 단계인 Pre-excitation Mode로 동작하기 위해서는 다음의 두 가지 조건을 만족해야 한다.

첫 번째 조건은 LIN Data가 인식되고, 전압 설정이 10.6V 이상으로 되는 경우이다. 즉, LIN 통신이 활성화된 상태에서 ECU로부터 10.6V 이상의 Vset Data를 수신 할 경우 Pre-excitation 동작 상태로 전환될 수 있다.

Vset > 10.6V로의 설정 과정은 다음과 같다. 먼저, ECU에서 Vset 데이터를 전송(Vset > 10.6V)한다. 린 인터페이스 블록을 통해 Vset Data를 수신한다. 레지스터 블록은 Vset Data를 인식하고, 메인 컨트롤 블록에서 Pre-excitation Mode로 전환한다. 참고로, Vset은 10.6V ~ 16V 사이에서 형성된다.

두 번째 조건은 LIN 통신이 비활성화되고, 로터의 회전 속도(nR)가 ncut2(기준점)보다 높은 경우이다. 즉, LIN 통신이 비활성화된 상태이므로, ECU로부터 Vset을 받을 수 없는 상황이다. 즉, 엔진이 구동되어 알터네이터의 로터가 회전하게 되면 배터리의 전압이 제어되어야 하는 상황인데, ECU와 연결하지 못하는 상황이므로 레귤레이터 자체적으로 Pre-excitation 동작 상태로 전환해야 한다. 이 경우 레귤레이터 자체에서 로터의 회전 속도를 감지하여 내부 EEPROM에 저장된 ncut2 보다 로터의 회전 속도인 nR이 더 큰지 진단한 후에 'nR > ncut2'일 경우 Pre-excitation 동작 상태로 전환된다.

'nR > ncut' 진단 과정은 다음과 같다. 먼저, 스테이터 모니터링 블록은 PH 단자를 통해 주파수를 측정한다. 코어 펑션 블록은 EPROM에 저장되어 있는 Pole pair 값을 검출한다. 메인 컨트롤 블록은 레지스터에 저장된 Pole pair 수와 연산하여 Rotational Speed(RPM)를 검출하고, 'nR > ncut2'로 진단하여 Pre-excitation 동작 상태로 변경한다.

Ncut1 Data 500 ~ 610rpm 사이에서 형성되며, 로터의 회전 속도가 평균 560rpm 이상이면 동작 상태가 변경된다. 또한, Normal operation으로 진행하기 위한 속도 측정 횟수, 즉 'nR > ncut1' 측정이 8회 연속 감지되면 Pre-excitation Mode에서 Normal Operation Mode로 동작 상태가 변경되며, 3회 연속 'nR < ncut1' 측정을 감지하면 동작 변경이 취소된다.

Comactive Mode에서 Stand-by Mode로 회귀 조건은 다음과 같다.

첫 번째 조건은 Comactive Mode에서 Lin sleep Command 명령을 받는 경우로, ECU에서 LIN Sleep Command를 송신했다는 의미는 LIN 통신의 OFF 상태를 의미하고, 레귤레이터는 자동차의 전자장치 전원 OFF 상태로 인식하여 동작 모드를 변경한다. 즉, ECU에서 Sleep Command 신호를 전송하고, 린 인터페이스 블록의 LIN Transceiver에서 LIN Sleep Command Data를 수신하여 레지스터에 저장한다. 메인 컨트롤 블록은 레지스터에 저장된 정보를 통해 LIN Sleep 신호를 인식하고, 동작 상태를 Stand-by Mode로 변경한다.

두 번째 조건은 PH 단자에서 위상을 감지할 수 없고 'CTO = 1'인 경우로, ECU와의 LIN 통신이 OFF된 상태이고 위상 신호를 감지하지 못하였을 때, 레귤레이터는 자동차의 전원이 OFF된 상태로 인식하여 동작 모드를 변경한다. 즉, 스테이터 모니터링 블록은 PH 단자를 통해 로터의 Vpeak-peak 신호 감지 못하므로 Vpeak 값을 검출하지 못한다. 또한, 린 인터페이스 블록에서 평균 3초 동안 ECU와 Data를 송수신하지 못하면, 'CTO = 1'로 레지스터에 저장된다. 메인 컨트롤 블록은 레지스터에 저장된 값을 통해 'PH = 0, CTO= 1'로 진단하고, 동작 상태를 Stand-by Mode로 변경한다.

Pre-excitation Mode는 자동차의 시동이 걸리는 단계로, 운전자는 시동을 건 후 주행을 하는데, 주행을 하면 Normal Operation 동작 상태로 변경된다. 즉, Pre-excitation 동작 상태는 Normal Operation 동작 준비 상태이다. 이때, 알터네이터는 출력에 거의 전력을 공급하지 않지만 적절한 위상 신호를 가질 수 있는 충분한 에너지 생성이 필요하다. 따라서, 처음 예비 여자 전류는 배터리의 전압으로 생성한다. Pre-excitation state는 픽스(Fixed)된 Excitation PWM 듀티 사이클을 제공(다음 동작 상태 변경 시 여자 전류를 제어할 수 있도록 일정량의 전류를 흘려주는 것)한다. 한편, 본 발명에 따른 레귤레이터 초기 설정 시 '000b'로 Data를 입력하면 Pre-Excitation Mode에서 Duty cycle은 5%로 설정될 수 있다.

Pre-excitation Mode에서 다음 단계인 Normal Opeartion Mode로 동작하기 위한 조건은 다음과 같다. 즉, 'nR > ncut' 진단 과정으로 스테이터 모니터링 블록은 주파수를 측정한다. 코어 펑션 블록은 EEPROM에 저장되어 있는 Pole pair Data를 로드(Load)하고, 메인 컨트롤 블록은 레지스터에 저장된 값을 이용하여 Pole pair 수와 연산하여 Rotational Speed(RPM)를 측정한다. 이후 'nR > ncut1'로 진단하고 Normal operation 모드로 동작 상태를 변경한다.

Pre-Excitation Mode에서 이전 동작 상태로 회귀하는 조건, 보다 구체적으로 Pre-Excitation Mode에서 Stand-by Mode로 회귀하는 조건은 PH 단자를 통하여 위상 신호를 받을 수 없고, LIN sleep 명령을 ECU로부터 수신한 경우(엔진 Off, 전자장치 Off)이다. 즉, 스테이터 모니터링 블록에서 PH 단자를 통해 로터의 Vpeak-peak 신호를 감지하지 못해 Vpeak 값을 검출하지 못하거나, ECU에서 Sleep Command 신호를 전송하고, 린 인터페이스 블록의 LIN Transceiver에서 LIN Sleep Command Data를 수신한 경우 메인 컨트롤 블록은 'LIN Sleep Command, PH = 0'으로 인식하고 동작 상태를 Stand-by Mode로 변경한다.

Pre-Excitation Mode에서 Comactive Mode로 회귀하는 조건은 다음의 세 가지 조건을 만족해야 한다.

첫 번째 조건은 위상 신호를 받을 수 없고, CTO =1 인 경우(시동 OFF, Power OFF)이다. 즉, 스테이터 모니터링 블록에서 PH 단자를 통해 로터의 Vpeak-peak 신호를 검출하고, 평균 3초 동안 ECU와 Data 송수신을 하지 못하는 'CTO = 1'의 단계이다. 메인 컨트롤 블록은 'Vdet > V, CTO = 1'로 진단하고, 동작 상태를 Pre-Excitation Mode에서 Comactive Mode로 변경한다.

두 번째 조건은 CTO = 0일때, ECU에서 Vset = 10.6V 로 설정하는 경우 (시동이 안 걸리는 상황)이다. 즉, ECU에서 Vset = 10.6V 데이터 전송하고, 린 인터페이스 블록을 통해 Vset Data를 수신한다. 수신된 값은 레지스터에 저장되며, 메인 컨트롤 블록은 레지스터에 저장된 Vset Data를 인식하고 동작 상태를 Pre-Excitation Mode에서 Comactive Mode로 변경한다.

세 번째 조건은 PH = 1, LIN sleep Command를 ECU로부터 수신한 경우(로터가 회전하더라도 전자장치를 OFF하는 상황)이다. 즉, 스테이터 모니터링 블록은 PH 단자를 통해 로터의 Vpeak-peak 신호를 감지하여 Vpeak 값을 검출한다. 또는 ECU에서 Sleep Command 신호를 전송하고, 린 인터페이스 블록의 LIN Transceiver에서 LIN Sleep Command Data를 수신한다. 수신된 값은 레지스터에 저장되며, 메인 컨트롤 블록은 'LIN Sleep Command, PH = 1'로 인식하고 동작 상태를 Pre-Excitation Mode에서 Comactive Mode로 변경한다.

Normal Operation Mode는 자동차가 주행 단계로, 자동차 엔진이 구동되고, 로터가 회전하며 여자 전류가 흐르기 문에 알터네이터에서 전압이 생성된다. Vset 값에 따라 전류의 Duty가 결정되며 최종적으로는 Vset 값으로 배터리 전압을 제어할 수 있으며, 이에 대한 설명은 전술한 설명을 참조할 수 있다.

Normal Operation Mode에서 다른 동작상태로 전환하는 세 가지 조건은 다음과 같다.

먼저, Normal Operation Mode에서 Default Operation Mode로 전환되는 조건은 ECU와의 연결이 끊어질 경우 CTO = 1(Tcto동안 LIN BUS에 Data 송/수신이 없을 경우)인 경우이다. 즉, 린 인터페이스 블록을 통해 평균 3초 동안 ECU와 Data 송 수신이 없는 상태일 경우 레지스터 블록에 'CTO= 1'로 저장되고, 메인 컨트롤 블록은 'CTO= 1'로 진단하여 동작 상태를 Default Operation Mode로 전환한다.

다음으로, Normal Operation Mode에서 Excitation-Off Mode로 전환되는 조건은 배터리의 전압이 높은 상태에서 엔진의 속도가 높은 경우로, ECU에서 여자 전류의 Duty가 '0'으로 고정되는 동작 상태로 변경된다. 이때, ECU는 Vset = 10.6V, NVM-EOFF = 1b Data를 레귤레이터에 송신하고, 레귤레이터는 린 인터페이스 블록을 통해 Vset 및 NVM Data를 수신한다. 레지스터 블록은 Vset Data, NVM Data 인식하고, 메인 컨트롤 블록은 Vset, NVM Data 진단하여 Excitation-Off Mode로 전환한다.

또한, Normal Operation Mode에서 Overtemperature Mode로 전환되는 조건은 레귤레이터 Temperature 감지 회로에서 Tsd 이상의 온도를 감지한 경우이다. 즉, 레귤레이터에서 과전류가 흐르거나 장시간의 동작으로 회로의 온도가 임계점 이상으로 높아진 상태를 의미하는 것으로, 온도 센서에서 Tsd 이상의 온도를 감지하고, 디지털 블록에서 감지된 정보를 디지털 신호로 전환한 후 전환된 디지털 신호를 데이터로 변조시킨다. 메인 컨트롤 블록은 회로 정지 명령을 통해 Overtemperature Mode로 전환한다.

Default Operation Mode는 ECU의 불량과 같은 문제로 ECU와 레귤레이터의 LIN 통신이 비활성화 됐을 때의 동작상태를 나타낸다. 이때, LIN 통신으로부터 Vset값을 받을 수 없기 때문에 레귤레이터 내부의 EEPROM 저장된 Data를 적용할 수 있다.

Default Operation Mode의 전류 제어 프로세스는 다음과 같다.

먼저, 코어 펑션 블록에서 NVM-VSET Data를 송신하고, 송신된 데이터를 수신 후 메인 컨트롤 블록에서 내부 Vset에 맞게 EXC I 설정하며, 디지털 블록에서 EXC I PWM 변조를 수행한다. Excitation Output stage에서 변조된 Duty Cycle 여자 전류를 EXC 단자를 통해 출력하여 알터네이터 전압을 제어한다. 도 9를 참조하면, 초기 설정시 '000B'를 설정하였다면 Default Operation Mode 동작 변경 시 초기 Vset은 13.5V로 설정되는 것을 알 수 있다. 또한, 도 10을 참조하면, Default operation Vset 증감 비율은 0.2V/s, Default Operation 상태에서는 1초당 0.2V씩 Vset 값이 증가하는 것을 알 수 있다.

한편, Default Opearion Mode에서 각 조건에 따라 다른 동작상태로 전환된다.

먼저, Default Opearion Mode에서 Normal operation Mode로 전환되는 조건은 LIN Data를 레귤레이터에서 수신한 경우 Normal operation으로 동작 전환(ECU와 레귤레이터가 다시 연결된 경우)된다. 즉, 린 인터페이스 블록에서 ECU와 Data를 송수신하고, 레지스터 블록에 'CTO = 0'이 저장된다. 메인 컨트롤 블록은 'CTO = 0'으로 진단하고, 동작 상태를 Normal operation Mode로 전환한다.

또한, Default operation Mode에서 Overtemperature Mode로 전환되는 조건은 레귤레이터 내부 온도 감지 회로에서 Tsd 이상의 온도를 감지했을 경우(Tj > Tsd)로, 레귤레이터에서 과전류가 흐르거나 장시간의 동작으로 회로의 온도가 임계점 이상으로 높아진 상태를 의미한다. 즉, Temperature sense에서 Tsd 이상의 온도를 감지하고, 감지된 값은 디지털 블록에서 디지털 신호로 전환한 후 전환된 디지털 신호를 Data로 변조한다. 메인 컨트롤 블록은 회로 정지 명령을 출력하며, Default operation Mode에서 Overtemperature Mode로 전환된다.

또한, Default Opearion Mode에서 Comactive Mode로 전환되는 조건은 로터의 회전 속도가 ncut1보다 낮은 경우(nr < ncut1)로, LIN 통신이 OFF인 동안 로터의 회전 속도가 기준점 보다 낮아지는 것을 의미하며, 이는 자동차의 주행을 멈추는 단계를 의미한다. 즉, 스테이터 모니터링 블록은 PH 단자를 통해 Phase V를 감지하고, 감지된 Phase V가 임계점 이상이면 주파수를 측정한다. 코어 펑션 블록은 EEPROM에 저장되어 있는 Pole pair Data를 로드하여 레지스터 블록에 저장한다. 메인 컨트롤 블록은 레지스터에 저장된 Pole pair 수와 연산하여 Rotational Speed(RPM)를 측정한다. 이때, 'nR < ncut1'로 진단되면 Normal operation Mode로 동작 상태를 변경한다.

한편, 메인 컨트롤 블록의 제어 로직은 과전류나 과열이 감지된 경우, 레귤레이터 회로가 정지된 경우 및 레귤레이터가 다시 동작하는 경우에 리셋(Reset)된다. 이때 동작 상태는 Comactive Mode로 전환된다. 일례로, 레귤레이터가 동작 정지하는 온도는 165°이지만, 레귤레이터의 온도가 160°가 되면 다시 정상 동작하며, Comactive Mode로 전환된다.

Excitation-Off Mode에서는 배터리의 전압이 높은 상태에서 엔진의 속도가 높은 경우 ECU에서 여자 전류의 Duty가 0으로 고정되는 동작 상태로 변경된다.

Excitation-off Mode 전환 조건은 ECU로부터 Vset = 10.6V, NVM-EOFF = 1b Data를 수신한 경우이다. 이 경우 여자 전류가 0%이기 때문에 알터네이터 전압이 생성되지 않는다. NVM-EOFF는 ECU에서 레귤레이터를 Excitation-off 동작 상태로 변경하기 위하여 전송하는 Data이다.

Excitation-off Mode의 동작 프로세스는 다음과 같다.

ECU는 NVM-EOFF, 1b Data, Vset = 10.6V Data를 레귤레이터로 전송하고, 레귤레이터의 린 인터페이스 블록을 통해 전송된 데이터를 수신한다. 코어 펑션 블록은 NVM-EOFF 명령을 활성화한다. 메인 컨트롤 블록은 레지스터 블록을 통해 Vset, NVM-EOFF = 1b 명령을 수행하고, Excitation-Off Mode 전환한다.

한편, Excitation-off Mode에서 각 조건에 따라 다른 동작상태로 전환된다.

먼저, 배터리의 전압이 충분히 낮아져 다시 충전을 해야하는 상황에서 Excitation-off Mode에서 Normal operation Mode로 전환된다. 전환 조건은 ECU에서 10.6V 이상의 Vset Data를 송신하고 레귤레이터에서 이를 수신한 경우 Normal operation으로 동작 전환된다. 즉, ECU에서 Vset 데이터 전송(Vset > 10.6V)하면 린 인터페이스 블록을 통하여 Vset Data를 수신한다. 레지스터 블록에서 Vset Data 값을 인식하고, 메인 컨트롤 블록에서 Normal Operation Mode 전환시킨다.

다음으로, ECU와 레귤레이터의 LIN 통신이 OFF된 상황에서 Excitation-off Mode에서 Default operation Mode로 전환된다. 전환 조건은 CTO = 1(tCTO time 동안 레귤레이터의 린 인터페이스 블록에서 신호를 받지 못하는 경우(평균 3초)이다. 즉, 린 인터페이스 블록에서 평균 3초 동안 ECU와 Data를 송수신 못하면 레지스터 블록에 'CTO = 1'이 저장되고, 메인 컨트롤 블록은 레지스터 블록에 저장된 값을 통해 'CTO = 1'로 진단하고, 동작 상태를 Default operation Mode 전환한다.

마지막으로, Overtemperature Mode는 레귤레이터 내부 회로에서 Tsd(레귤레이터의 Shut-down 온도로써 임계 온도는 165° ~ 185°) 이상의 온도를 감지한 경우로, Tj(레귤레이터의 온도)가 Tsd로부터 5°이하로 떨어질 때까지(Tsd -5℃) 레귤레이터의 모든 회로 동작이 정지된다. 즉, 여자 전류가 0%이기 때문에 알터네이터 전압이 생성되지 않고, LIN 통신이 비활성화 상태이다.

Overtemperature Mode 동작 상태에서 'Tj < Tsd -5℃'일 경우 Comactive Mode로 동작 상태가 변경된다. 일례로, 임계 온도가 170°인 경우 레귤레이터의 온도가 170°이상이면 레귤레이터의 동작이 멈추고, 레귤레이터의 온도가 165°이하가 되면 레귤레이터는 Comactive Mode로 동작 모드가 전환된다.

Overtemperature 감지 프로세스는 다음과 같다.

먼저, Temperature sense에서 Tsd 이상의 온도를 감지하고, 감지된 정보를 디지털 신호로 전환한다. 디지털 블록에서 디지털 신호를 Data로 변조하며, 메인 컨트롤 블록은 변조된 값을 통해 회로 정지 명령을 내리고 Overtemperature Mode로 전환한다.

이상과 같은 본 발명에 의해 엔진 회전수, 배터리 전압상태, 차량 내 부하조건 및 온도 변화 등과 같은 차량 상태에 따라 로터 코일로 인가되는 전류의 PWM 듀티비를 조절하여 최적의 배터리 충전 상태를 유지할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : VBA 단자 2 : GND 단자
3 : EXC 단자 4 : PH 단자
5 : LIN 단자
10 : 레귤레이션 블록 20 : 스테이터 모니터링 블록
30 : 린 인터페이스 블록 40 : 레지스터 블록
50 : 메인 컨트롤 블록 60 : 코어 펑션 블록

Claims

차량의 전자제어유닛(ECU)과 통신을 수행하며, 알터네이터(Alternator)의 발전 전압을 제어하는 차량용 레귤레이터 장치에 있어서,
차량 상태에 따라 세팅 전압값을 다르게 설정하여 전달하는 전자제어유닛; 및
상기 전자제어유닛과 린(LIN) 통신으로 연결되어 상기 전자제어유닛으로부터 전달받은 상기 세팅 전압값과 차량의 배터리 전압값 및 로터의 회전 속도를 통해 여자 코일로 인가되는 전류를 제어하는 레귤레이터;를 포함하며,
상기 레귤레이터는,
차량의 배터리와 상기 알터네이터에 연결되어 동작 전원을 공급받으며, 상기 배터리의 전압값이 입력되는 VBA 단자;
상기 알터네이터의 로터 코일과 연결되며, 설정된 PWM 듀티값으로 여자 전류가 출력되는 EXC 단자;
상기 알터네이터의 스테이터 코일과 연결되어 피크 투 피크 전압이 임계점 이상인 경우 주파수를 감지하는 PH 단자;
상기 전자제어유닛과 LIN 통신을 수행하는 LIN 단자;
상기 LIN 단자를 통해 상기 전자제어유닛과 통신 연결되는 린 인터페이스 블록;
상기 VBA 단자 및 상기 PH 단자를 통해 입력되는 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하고, 설정된 PWM 듀티값을 아날로그 값으로 변환하여 상기 EXC 단자로 전달하는 레귤레이션 블록;
상기 레귤레이션 블록과 연결되며, 상기 레귤레이터의 내부 온도, 상기 배터리 전압값, 상기 세팅 전압값 및 상기 로터의 회전 속도를 통해 상기 PWM 듀티값을 설정하고, 기 설정된 제어 로직으로 연산처리하는 메인 컨트롤 블록;
상기 린 인터페이스 블록, 상기 레귤레이션 블록 및 상기 메인 컨트롤 블록과 연결되며, 상기 레귤레이터로 입력되는 데이터를 저장하고, 상기 메인 컨트롤 블록에서 연산한 결과 데이터가 일시적으로 저장되는 레지스터 블록; 및
상기 레귤레이션 블록과 상기 메인 컨트롤 블록에 연결되며, 상기 PH 단자를 통해 입력되는 피크 투 피크 전압이 임계점 이상이면 주파수를 측정하는 스테이터 모니터링 블록;을 포함하는 차량용 레귤레이터 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 레지스터 블록과 연결되며, 상기 전자제어유닛과의 통신 두절시 기 설정된 상기 세팅 전압값을 상기 레지스터 블록으로 전달하는 코어 펑션 블록을 더 포함하는 차량용 레귤레이터 장치.
제3항에 있어서,
상기 코어 펑션 블록은,
로터의 회전 속도 데이터와 온도 기준 데이터를 더 포함하는 차량용 레귤레이터 장치.
제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 레귤레이터는,
차량을 이용하지 않는 차량 미운전 상태(Stand-by), 차량의 차체 전원만 온(ON) 상태로 전환된 상태(Comactive), 주행을 위해 시동을 켠 상태(Pre-excitation), 정상 주행 상태(Normal Operation), 주행 중 전자제어유닛과 통신이 두절된 상태(Default Operation), 배터리의 전압이 높은 상태에서 차량 RPM이 높아진 상태(Excitation-Off) 및 상기 레귤레이터의 온도가 임계치 이상 상승한 상태(Overtemperature) 별로 기 설정된 상태로 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 레귤레이터 장치.