KR19990027798A - 발전기의 과전압 방지장치 - Google Patents

Abstract

발전기의 과전압발생 방지장치는 발전기에 과전압이 발생되게 되면 이를 감지하여 발전기의 구동을 정지시켜 주변의 전장품 및 축전지에 손상을 입히지 않도록 한 것으로서, 발전기를 구비한 차량의 충전장치에 있어서, 상기 발전기의 B⁺단자와 연결되어 상기 B⁺단자로부터 출력되는 전압에 따라 온/오프구동되는 제 1 스위칭부와; 상기 제 1 스위칭부와 연결되어 상기 제 1 스위칭부의 온/오프동작에 따라 오프/온되어 상기 발전기의 구동 및 정지를 제어하는 제 2 스위칭부를 포함하여 구성되고, 상기 제 1 스위칭부는 상기 발전기에서 발생되는 전압이 기준전압보다 큰 전압일 경우 턴온되는 트랜지스터, 상기 제 2 스위칭부는 상기 제 1 스위칭부가 턴온되면 오프되고, 턴오프되면 턴온되는 노말 클로우즈 타입 릴레이로 이루어짐에 그 요지가 있다.

Description

발전기의 과전압 방지장치

본 발명은 차량의 발전기에 관한 것으로서, 특히 발전기의 과전압(overcharge)발생에 의한 차량의 전장품(각종부하) 및 축전지의 수명단축을 방지하기 위한 발전기의 과전압 방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 기간의 기동장치나 점화장치의 전장품을 비롯하여 램프류, 에어콘장치 등 많은 전기장치가 있으며, 이러한 전기장치에 전력을 공급하는 전원으로 축전지와 발전기가 있다.

도 1은 일반적인 차량의 충전장치를 나타낸 도면으로서, 도 1에 도시된 발전기(10)는 벨트로 기관가 연결되어 구동되며, 그 발전량은 기관의 회전수에 따라 다르고, 발전기(10)의 발전량이 각종전기부하(13)에서 발생되는 부하량보다 적은경우에는 축전지(12)가 전원이 되어 일시 방전한다. 따라서, 축전지(12)에서 방전된 전원이 각종전기부하(13)로 공급되어 각종전기부하(13)들이 동작되는 것이다.

그러나, 발전기(10)에서 발전된 전기량이 각종전기부하(13)에서 발생되는 부하량보다 많은 경우에는 발전기(10)만으로 모든전기장치에 전력을 공급하고, 축전지(12)도 발전기(10)에 의해 충전된다.

도 에 도시된 바와 같이 발전기(10)와 같이 사용되는 전압조정기(Voltage Generator)(11)는 발전기(10)의 계자코일에 흐르는 전류(계자전류)를 제어하여 발전기(10)의 출력전압을 제어한다. 그리하여 각종 전기부하(13)에 알맞은 전력을 공급하고, 또하느 축전지(12)에 규정용량으로 충전하는 기능을 가지고 있으며, 특히 발전기(10)와 전압조정기(11)는 축전지(12)를 충전하는 기능을 가졌기 때문에 충전장치(Charging System)이라고도 부른다.

발전기(10)에서 발생하는 교류전기를 전기직류로 바꾸는 전류방식에 따라 직류발전기(정류자 정류방식)와 교류발전기(반도체 정류방식)로 분류된다.

교류발전기(10)는 3상교류발전기의 출력을 실리콘 다이오드에 의해 전파정류하여 직류오 바꾸는 방식이며 현재는 직류발전기보다 교류발전기를 많이 사용하게 된다. 여기서, 교류발전기를 많이 사용하는 이유는 첫째, 그 크기가 작고 가볍기 때문이고, 둘째 내구성이 있고 공회전이나 저속시에 충전이 가능하다. 셋째, 출력전류의 제어작용을 하고 전압조정기(11)의 구조가 간단하다. 넷째, 브러시의 수명이 길고 불꽃발생이 적기 때문이다.

이와 같은 교류발전기(10)의 교뷰잘생의 원리를 도 2 및 도 3을 참조하여 살펴보기로 하자. 먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형으로 된 철심(14)내면에 A-A', B-B', C-C'으 3조의 코일을 120。간격으로 감고 그 안의 연구자석(15)을 회전시키면서 각 코일(A-A', B-B', C-C')에는 각각 같은 형의 단상교류전압이 발생된다.

그러나, B코일은 A코일보다 120。늦게 전압의 변화가 생기고, C 코일은 B코일보다 120。 늦게 전압의 변화가 생긴다.

그러므로 A, B, C 3조의 코일에 생기는 교류파형을 나타내면 도 3과 같이 된다. 이것을 3상교류라하며, 3상교류를 발생하는 발전기를 3상교류발전기라고 한다. 이때, 자동차에 사용되는 발전기는 도 2에서와 같은 영구자석(15)을 사용하지 않고, 도 4에 도시된 바와 같이 철심(16)에 커일(17)을 감아 자장의 크기를 조정할 수 있게 한 전자석을 사용한다.

회전하는 전자석에 전류가 흐르게 하려면, 도 4와 같이 회전축(18)에 부착한 두 개의 슬립링(Slip Ring)(19)에 코일(17)의 단자를 연결하고, 슬립링(19)에 접촉된 브러쉬(Brush)(20)를 통하여 전압이 정류되어 전류가 각종부하에 흐르도록 한 것이다. 또한, 이렇게 발생된 교류전압은 축전지에 충전된다.

이와 같은 교류발전기(10)는 전압조정기(11)의 전압조정에 의해 보통 13.5V에서 14V정도의 교류전압으로 유지시켜주어 각종전기부하(13)로 전력을 공급하게 되고 전압조정기(11)의 손상이나 기타의 이유로 오버차지가 발생되게 되면 또한, 발전기가 구동되지 않을 경우에는 전압조정기(11)에서 이를 감지하여 경고램프(미도시)에 제어신호를 출력하여 운전자에게 발전기의 이상을 표시하여 주게 되는 것이다.

상기와 같이 종래에는 전압조정기 즉, 레귤레이터의 손상으로 인해 교류발전기에서 발생되는 교류전압을 13. 5V - 14V정도로 유지시키지 못하게 되어 교류발전기에서 과전압(OVERCHARGE)가 발생되게 되는데 종래에는 이와 같이 교류발전기에서 과전압이 발생되는 경우를 제어할 수 있는 아무런 장치가 구비되어 있지 않아 차량의 전장품에 영향을 주게되는 문제점이 있다. 따라서, 자동차의 전장품의 손상이 생기게 되는 문제점이 있다.

또한, 교류발전기의 과전압의 발생으로 인해 축전지에도 영향을 주게되어 축전지의 수명이 단축되게 되는 다른 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 레귤레이터의 송상으로 인해 교류발전기에 과전압이 발생되게 되면 이를 감지하여 교류발전기의 구동을 정지시켜 주변의 전장품 및 축전지에 손상을 입히지 않도록 한 발전기의 과전압 방지장치를 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 차량의 충전장치 회로구성을 나타낸 도면

도 2는 일반적인 3상 교류발전기의 3상코일배치를 나타낸 도면

도 3은 도 2에서의 3상코일에서 발생되는 3상교류파형을 나타낸 도면

도 4는 일반적으로 자동차에 사용되는 교류발전기의 원리를 나타낸 도면 도 5는 본 발명에 따른 발전기의 과전압 방지장치의 회로구성을 나타낸 도면

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

30 : 축전지 31 : 발전기

32 : 릴레이 33 : 경고램프

34 : 점화스위치 35 : 트랜지스터

36 : 각종 전기부하

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전기의 과전압 방지장치의 특징은 발전기와 및 축전지를 구비한 차량의 충전장치에 있어서, 상기 발전기의 B⁺단자와 연결되어 상기 B⁺단자로부터 출력되는 전압에 따라 온/오프구동되는 제 1 스위칭부와; 상기 제 1 스위칭부와 연결되어 상기 제 1 스위칭부의 온/오프동작에 따라 오프/온되어 상기 발전기의 구동 및 정지를 제어하는 제 2 스위칭부를 포함하여 구성됨에 있다.

또한, 본 발명의 다른 특징은 상기 제 1 스위칭부는 상기 발전기에서 발생되는 전압이 기준전압보다 큰 전압일 경우 턴온되는 트랜지스터로 이루어지고, 상기 제 2 스위칭부는 상기 제 1 스위칭부가 턴온되면 오프되고, 턴오프되면 턴온되는 노말 클로우즈 타입 릴레이로 이루어짐에 있다.

이하, 본 발명에 따른 발전기의 과전압 방지장치의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 발전기의 과전압 방지장치의 회로구성을 나타낸 도면으로서, 도 5를 참조하여 그 구성을 살펴보면, 축전지(30)와 발전기(31)가 연결되고, 발전기(31)의 일 출력단자에는 발전기의 이상유무를 표시하는 경고램프가 연결되며, 또한, 발전기(31)의 전력 출력단자에는 각종전기부하(36)가 연결된다.

또한, 축전지(30)의 (+)단자는 트랜지스터(35)의 베이스(BASE)단으로 연결되고, 트랜지스터(35)의 에미터(EMITTER)단자에는 릴레이(32)의 코일이 연결되며, 트랜지스터(35)의 컬렉터(Collector)단자에는 점화스위치 및 릴레이(32)의 스위치의 일단이 연결된다. 그리고, 릴레이(32)의 스위치의 다른단자는 발전기(31)로 연결되고, 점화스위치(34)의 일단자는 축전지(30) 및 발전기(31)와 연결괴어 구성된다.

여기서, 상기 릴레이(32)는 노말 클로우즈 타입(Normal Close Type)이다.

이상에서와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 발전기의 과전압 방지장치의 동작을 살펴보면, 먼저 운전자가 점화스위치(34)를 온시키게 되면 발전기(31)가 구동된다. 발전기(31)의 구동에 따라 발생되는 전압은 각종전기부하(36)에 공급되어 각종 전기부하(36)가 구동되고, 발전기(31)의 구동에 따라 발생되는 전압은 축전지(30)에 충전된다.

이때, 발전기(31)에서 발생되는 전압을 상술한 바와 같이 대략 13.5V - 14V 일정하게 유지하도록 한 레귤레이터 및 발전기(31)가 이상으로 인해 구동이 되지 않을 경우에는 발전기(31)의 전압출력(B⁺)단자가 아닌 다른출력단자를 통해 경고램프(33)로 구동전압이 출력되어 경고램프(33)가 점멸된다.

이러한 구동에 있어서, 발전기(31)내에 장착된 레귤레이터가 구동되어 발전기(310에서 발생되는 전압이 13.5V - 14V정도로 일정하게 유지되는 경우 발전기(31)이 B⁺단자에서 출력되는 상기 전압은 트랜지스터(35)의 베이스단자로 인가된다.

또한, 점화스위치(34)의 구동에 따라 발전기(31)로 인가되는 축전지의 전원을 트랜지스터(35)의 컬렉터단자로 인가시키게 된다. 따라서, 트랜지스터(35)가 턴오프(Turn Off)되어 릴레이(32)는 항상 구동상태가 되는 것이다. 릴레이(32)의 구동에 따라 발전기(31)는 계속적으로 구동되는 것이다. 여기서, 상기 트랜지스터(35)가 턴오프되는 이유는 트랜지스터(35)가 13.5V-14V이상 즉, 15V이상일 때만 턴온되는 15V 온 타입 트랜지스터(15V On Type Transistor)이기 때문이다.

그러나, 상기 발전기(31)의 B⁺단자에서 출력되는 전압이 레귤레이터의 손상이나 이상으로 인해 상기 13.5V -14V이상의 전압이 트랜지스터(35)의 베이스단자로 인가되면 트랜지스터(35)가 턴온되어 트랜지스터(35)의 에미터단자를 통해 릴레이(32)의 코일로 전류를 인가하게된다. 따라서, 릴레이(32)의 스위치가 오프되어 점화스위치(34)의 구동에 의해 축전지(30)에서 공급되는 전원을 차단하게 된다. 그러므로 발전기(31)는 구동이 정지되게 되는 것이다. 여기서, 트랜지스터(35)에서 공급되는 전류에 의해 릴레이(32)가 오프되는 이유는 상술한 바와 같이 정상적일 경우에는 항상클로우즈되어 있는 노말 클로우즈 타입 릴레이이기 때문이다.

릴레이(32)의 오프에 따라 발전기(31)의 구동이 정지되면 종래와 같이 발전기(31)의 경고램프 구동전원단자(L)를 통해 공급되는 전원에 의해 경고램프(33)는 점멸되게 되는 것이다. 따라서, 운전자는 발전기(31)의 구동여부를 확인하게 되는 것이다.

결국, 본 발명은 레귤레이터의 손상이나 이상으로 인해 발전기(31)에서 발생되는 전압이 기준전압(13.5V - 14V) 그 이상이 되어 과전압이 발생되게 되면 이를 감지하여 발전기(31)의 구동을 정지시키게 하는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 발전기의 과전압 방지장치는 레귤레이터의 손상이나 이상으로 인해 발전기에서 발생되는 전압이 기준전압(13.5V - 14V)보다 큰 과전압이 발생하게 되면 발생되는 전압을 이영하여 발전기의 구동을 정지시키게 하므로써, 과전압에 의해 손상되는 전장품들을 보호할 수 있는 효과가 있다.

또한, 발전기의 과전압이 발생되었을 경우 발전기의 구동을 정지시키게 함으로서, 축전지를 보호하여 축전지의 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 발전기를 구비한 차량의 충전장치에 있어서,

   상기 발전기의 B⁺단자와 연결되어 상기 B⁺단자로부터 출력되는 전압에 따라 온/오프구동되는 제 1 스위칭부와;

   상기 제 1 스위칭부와 연결되어 상기 제 1 스위칭부의 온/오프동작에 따라 오프/온되어 상기 발전기의 구동 및 정지를 제어하는 제 2 스위칭부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 발전기의 과전압 방지장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스위칭부는 상기 발전기에서 발생되는 전압이 기준전압보다 큰 전압일 경우 턴온되는 트랜지스터로 이루어짐을 특징으로 하는 발전기의 과전압 방지장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 스위칭부는 상기 제 1 스위칭부가 턴온되면 오프되고, 턴오프되면 턴온되는 노말 클로우즈 타입 릴레이로 이루어짐을 특징으로 하는 발전기의 과전압발생 방지장치.