KR20010022178A - 내연기관에 의해서 구동되는 발전기를 제어하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전기의 제어를 위한 방법, 특히 자동차 교류 발전기의 제어 방법에 대해서 기술하였으며, 자동차 교류 발전기는 여자 코일과 고정자 코일을 구비하며, 여자 코일을 통해서 여자 자기장의 발생을 위해서 사용되고 있는 제어가능한 여자 전류(IE)가 흐르며, 또한 전류가 흐르고 있는 고정자 코일이 펄스 변환기에 의해 소모기로 유도된다. 펄스 변환기를 조정하므로써 고정자 전류는 크기와 위상에 따라서 여자 전류에 반해 가해지고, 발전기의 배출 출력은 요구되는 회전수 영역에서 최적화 된다.

Description

내연기관에 의해서 구동되는 발전기를 제어하는 방법{Method for regulating a generator capable of being driven by an internal combustion engine}

자동차에서 필요한 전기 에너지의 발전(generation)을 위해서 오늘날 일반적으로 클로폴 발전기(claw pole generator)가 사용된다. 클로폴 발전기가 바로 교류 발전기를 나타내며, 교류 발전기의 출력전류가 다이오드 브릿지(diode bridge)에 의해서 정류되어, 자동차의 전기 소모기에 전류를 공급하기 위해서 또는 밧데리의 충전을 위해서 사용된다. 도 1에서는 교류 발전기의 중요한 부품이 도시되어 있다. 전기장 발생을 위한 코일로 표시되고 있는 여자 코일(exciting coil)에 여자 전류(exciting current) 또는 전기장 전류(field current)(IF)가 흐른다. 여자 코일(10)에 걸린 전압이 바로 전기장 전압(field voltage)(UF)이 된다.

여자 코일(10)에 흐르는 전류에 의해 고정자 코일(stator coil)에서는 자기장이 유도된다. 고정자 코일에서는 자기의 흐름이 변경됨에 따라서 유도 전압이 발생하며, 유도 전압은 고정자 전류(IS)를 다이오드(14 내지 19)를 통해 전체 네트워크로 보낸다. 이 전류는 소모기(20) 또는 밧데리에 공급되기 위해 사용된다. 여자 코일로 향하는 전류의 흐름은 일반적으로 여기서는 도시되지 않은 전압 제어기(voltage regulator)에 의해서 제어되어, 발전기의 출력측에서 요구하는 전압으로 조정된다. 일반적으로 발전기(34)는 여자 코일(10)과 고정자 코일(11 내지 13)을 포함하는 전체 시스템으로 나타내고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 발전기 또는 이 발전기에 속해 있는 정류 스위치에 의해서 어떤 설정 회전수에 도달한 후부터 출력(power)이 배출되기 시작한다. 이 회전수는 발전기의 치수, 특히 고정 코일의 형태와 함수관계를 이루고 있다. 발전기의 출력이 배출되기 시작하는 회전수부터, 또는 전류가 흐르기 시작하는 회전수를 소위 컷-인(cut-in) 회전수(nE)라고 한다.

발전기에서 배출되는 출력(Pe [kW])과 발전기 회전수(n [min^-1])와의 관계를 종래의 발전기에 대해 도 3에서 도시하고 있다. 아래의 곡선(실선)은 출력 전압이 14볼트일 때를 나타내고, 위에 그려져 있는 곡선(점선)은 출력 전압이 28볼트일 때를 나타낸 것이다. 부가적으로는 접선(TG)이 기입되어 있다. 접선의 포인트는 출력 전압이 14[V]이고 발전기의 회전수(n1)가 약 1500 [1/min]일 때를 지시하고 있다. 도 3에 도시되어 있는 출력 전압 14[V]와 28[V]의 회전수에 따른 출력에 대한 계산은 일정한 상수로 된 인수(constant parameter)에 의해 실행된다. 각각에 있어서 다음의 인수가 선택된다:

고정자 스캐터 인덕턴스(scatter inductance): 19 [μH]

고정자 병렬 인덕턴스(shun inductance): 47 [μH]

고정자 직렬 인덕턴스(series inductance): 77 [μH]

고정자 저항: 12 [mΩ]

여자 전류: 3.5 [A]

또한 다이오드와 스위치를 이상적인 구조물로 가정한다. 모든 연산은 벡터다이어그램(vector diagram)에서 실행된다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 종래의 교류 발전기는 약 1500 [1/min]의 회전수에서 낮은 출력을 공급하고 있다. 이렇게 낮은 회전수의 경우 발전기는 매우 적은 전류를 출력한다. 전류가 흐르기 위해서는 정류된 일시적 발전 전압값이 전체 네트워크 전압 보다도 커야한다. 따라서 이러한 가정하에서만이 발전기는 완전한 전류(정규값)를 공급할 수 있게 된다. 회전수가 증가함에 따라 여자 코일(10)에서 고정자 코일(11, 12, 13)로 유도된 전압이 증가하며, 이 유도 전압을 회전 자계 전압(revolving field voltage)이라 한다. 회전수가 증가함에 따라서 고정자 코일 출력측에서 발생하는 단자 전압(terminal voltage)은 회전 자계 전압에 비해 매우 작으므로, 발전기는 거의 단락(shot circuit) 상태로 운전된다. 상기의 근거로 회전수의 증가에 따라 출력은 단지 미미하게 증가한다.

네트워크 전압이 증가하므로써, 단락포인트에서 발전기의 출력은 뚜렷하게 증가하게 된다. 전압이 두배가 될 경우, 즉 발전기에서 28[V]의 출력 전압이 되는 경우 출력은 14[V]의 발전 전압일 때 보다 거의 두배의 회전수가 된다. 이유는 단락 전류에 도달하기 때문에 따라서 출력이 두배에 이르게 된다. 발전 전압이 두배가 되는 대신 코일의 감김(number of turn)의 수가 1/2로 감소하면 발생 전류는 두배가 되어, 출력 또한 두배가 된다. 발전기에서는 상기 두가지 방법(전압 증가 방법과 코일 감김수를 감소하는 방법)을 통해서 자기적으로 동일한 상태(결과)에 이르게 된다. 따라서 다음에 제시된 관찰은 단지 방법, 즉 코일의 감김이 변경되지 않으면서 전압이 두배가 되는 방법으로 설명되어야 한다.

이미 실시된 바와 같이, 발전 전압이 두배가 되면 고속의 회전수로서 뚜렷한 출력 증가를 가져오게 된다. 그러나 발전기의 회전수가 작을 경우에는 전압 증가는 단점을 가져오게 된다. 전류가 흐르기 시작하는 컷-인 회전수(nE)는 밧데리 전압과 비례관계를 갖는다. 따라서 밧데리 전압이 증가할 때는 컷-인 회전수(nE)가 증가하며, 그리고 발전기 회전수가 낮을 경우에는 출력을 배출하지 못한다. 종래의 발전기는 회전수를 대략 1800[1/min] 내지 6000[1/min] 사이에서 운용되도록 설계되었기 때문에, 이 회전수(1800[1/min]) 아래에서는 문제가 발생하게 된다. 접선 포인트는 가장 큰 기울기를 가진 발전기 특성 곡선과의 접촉점에 의해서 나타나게 되며, 이러한 접선 포인트를 발전기의 회전수에 대한 발전 출력 특성 곡선이라고 한다. 도 3에서와 같이 간단한 밧데리 전압의 경우에 접속 포인트는 약 1500[1/min]에 놓여있기 때문에, 두 밧데리 전압(14V와 18V)의 접선 포인트에 있어서 회전수(n2)는 두배에 도달하게 된다. 그리고 회전수가 회전수(n1)로 될 때 28[V]의 경우 발전기의 출력은 0 [kW]가 된다(도 3).

부분적으로 발전기 운전 회전수로서 1800 [1/min] 보다도 낮은 회전수로 낮아져야만 하기 때문에, 이러한 낮은 회전수로 접선 포인트를 이동시키기 위해서, 반드시 밧데리 전압을 감소시키거나, 아니면 코일 감김수를 증가시켜야 할 것이다. 그러나 상기 두 경우에는 발전기의 최대 출력이 감소하게 되어, 이러한 발전기의 상기 변경은 적당하지 않다. 이와는 달리 다음의 발전기는 더 큰 출력의 배출을 가능하게 한다. 약 5[kW] 이상을 요구하고 출력에 있어서는 발전기가 더 커질 수 있다. 회전수에 대한 내성을 갖기 위한 강도의 한계성 때문에 발전기의 클로우의 길이를 더 길게 설계할 수 없으며, 또한 고정자 보어 직경을 증가시키는 것 또한 가능하지 않기 때문에 현재로서는 복식 발전기(dobble-current generator)의 사용이 제안되지만, 그러나 복식 발전기는 가격이 비싸며, 또한 상대적으로 관성모멘트가 크다는 단점을 가지고 있다.

출력을 증가시킬수 있는 또다른 종래의 방법은 발전기의 단자 전압을 각각의 요구에 맞추는 것이다. 이러한 방법은 자유 전압일 때의 발전기 운전을 나타내고 있다. 발전기는 콘덴서로서도 역할을 하며, 그리고 전압 변환기는 네트워크로 향하는 출력을 변압시켜, 예를 들어 네트워크 전압을 14[V]로 안정시키게 된다. 각각의 회전수에 대한 전압을 적절하게 선택하므로써 각각의 회전수에 대한 접선 포인트에서 발전기가 작동한다. 14[V]의 접선 포인트(n1) 또는 28[V]의 접선 포인트(n2)의 회전수 보다 더 큰 회전수를 위해 콘덴서 전압을 네트워크 전압 보다 더 크게 선택한다. 반드시 콘덴서 전압을 네트워크 전압으로 변환하기 위한 전압 변환기는 저속 설정 장치(tiefsetzsteller)로서 작용하여, 전압은 낮은 값으로 변환된다. 또한 각각의 회전수(n1, n2)보다 작은 회전수를 위해서 전압 변환기는 고속 설정 장치(hochsetzsteller)로 작용한다. 이러한 고속 설정 장치가 바로 전압 변환기로서 사용되어, 낮은 콘덴서 전압을 높은 네트워크 전압으로 변환시키게 된다. 두개의 접선 포인트에서 시작될 수 있기 때문에 가변의 발전기 전압을 포함하는 종래의 처방은 도 3에 따른 두 밧데리 전압의 장점을 하나로 통합하게 된다. 회전수(n1)에서 규정 출력(norminal power)을 배출할 수 있을 때에는 회전수가 고속일 경우에도 고출력에 도달하게 된다.

고전압으로 작용할 수 있으며, 또한 전압 변환기에 의해 전압이 변환될 수 있는 콘덴서를 구비한 발전기가 독일 특허 DE-P 196 460 43 호에 공개되어 있다. 그러나 발전기, 중간 콘덴서 그리고 전압 변환기에 의해서 이루어지는 처방의 단점은 시스템 전체 효율의 악화를 초래할 수 있는 효율의 연쇄적인 현상을 가져온다. 예를 들어서 저속 설정 장치는 넓은 전압 영역으로 설계되어야 하며, 따라서 최적의 효율을 얻기가 어렵다. 즉, 얻을 수 있는 최상의 효율이 90%에 이른다. 이러한 운전에 있어서 발전기의 효율은 약 80% 까지 도달하며, 따라서 전체 효율은 단지 70%가 된다. 종래 처방의 또다른 단점은 저속 설정 장치가 너무 크고 비싸며, 또한 무겁다는 점이며, 이는 다수의 출력스위치가 콘덴서와 코일을 포함하고 있기 때문이다.

이러한 종래의 시스템은 도 5에 도시되어 있다. 도 1에 따른 이러한 시스템의 부품 주변에 부가적으로 전압 변환기(23)와 콘덴서(24)를 구비하게 된다. 독일 특허 196 460 43호에 공개된 전압 공급을 위한 종래의 장치에서는 순수한 수동형 다이오드 정류 브리지 대신에 전기 장치에 의해 조정가능한 6개의 펄스 교류 변환기 소자를 포함한 펄스 교류 변환기를 구비하고 있다. 조정 전략 또는 제어 전략과 관계해서 독일 특허 DE-P 196 460 43호에서 확실히 정보를 제시하고 있으며, 펄스 변환기의 적절한 조정이 이루어지기 위해서 발전기의 운전에서 전압은 확실한 한계치를 가지고 요구성에 맞도록 되어 있다.

본 발명은 주요 청구항에 따르는 내연기관에 의해서 구동되는 발전기, 특히 자동차의 교류 발전기(current generator)를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 발전기 스위치를 각각 도시한 도면.

도 2는 펄스 변환기를 포함한 본 발명의 발전기를 도시한 도면.

도 3은 서로 다른 두 배출 전압용 발전기의 출력과 발전기의 회전수와의 관계를 도시한 도면.

도 4는 서로 다른 두 배출 전압의 각각의 진행 상태 및, 그와 동시에 수동형 다이오드 브릿지를 포함한 발전기 특성 곡선과 여러 배출 전압용 변환기(convertor)를 포함한 발전기의 특성 곡선이 여러 배출 전압에 대해서 도시된 도면.

도 5는 교류 발전기의 종래의 스위치 회로 및, 부가적으로 중간 접속된 콘덴서와 전압 변환기가 구비되어 있는 도면.

청구항 제 1 항의 기술 구성을 포함하는 발전기의 제어를 위한 본 발명에 따른 방법은 종래의 기술로부터 알려진 처방과는 달리 다음과 같은 장점을 가지고 있는데, 즉 회전수가 고속으로 될 때에도 출력 능력의 방해없이 발전기의 출력은 낮은 회전수 영역에서도 확실히 증가하도록 되어 있다.

또한 여자 코일과 고정자 코일을 포함한 교류 발전기에 있어서 크기와 위상(value and phase)에 따른 고정자 전류가 선택적인 값으로 가해지며, 또한 전류 인가(current impression)는 펄스 변환기에 의해서 이루어지며, 펄스 변환기는 제어 장치로 조정되도록 하는 장점을 가지고 있다. 여자 전류에 반해서 크기와 위상에 따른 전류가 가해지므로써 펄스 변환기의 조정을 이용해서 발전기 단자 전압이 자유로이 세팅되며, 또한 최대 가능 단자 전압과 0 볼트 사이에서 세팅되도록 하는 운전 방법을 가능하게 한다.

본 발명의 또다른 장점은 종속항에서 제시하고 있는 기술 내용을 통해 나타난다. 최대 장점은 고전압의 경우, 특히 밧데리 전압이 두배가 되는 경우 또는 이와 동일한 전압의 경우에 낮은 회전수에서도 출력 증가를 가능하도록 하는 것이다. 또한 유리한 방법으로서 전압이 두배되면 이에 따른 회전수도 두배가 되는 컷-인 회전수는, 펄스 변환기가 운전되는 발전기는 모멘트 선도를 따라서 이루어질 정도로 감소한다. 또한 유리한 방법으로서 상기 발전기의 자기 특성에 영향을 받지 않는다.

유리한 방법으로서 펄스 변환기는 MOSFETs-스위치 또는 이와 유사한 스위치가 사용된다. 또한 상기 스위치는 인버스 다이오드(inverse diode)가 집적되어 있거나 또는 정류 작용을 위해 역으로 작동하기도 한다. 유리한 방법으로서 조정을 위한 펄스(pulse)는 제어 장치에서 발생하며, 제어 장치는 마이크로 프로세서(microprocessor)의 조정에 의해서 작동하여 여자 전류에 영향을 준다. 이어서 네트워크, 특히 밧데리로부터 여자 전류가 인출된다.

종래의 기술과 같은 실시예는 도면에 도시되어 있으며 그리고 기술구성을 통해 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 발전기, 또는 이에 속해 있는 조정 스위치가 본 발명의 실시를 위해 도시되어 있다. 발전기(34)는 또다시 여자 코일(10), 고정자 코일(11, 12, 13)을 포함한다. 이러한 여자 코일 또는 전기장 코일을 통해서 전기장 전류(IE)가 흐른다. 여자 코일에 걸린 전압은 표시 부호(UF)로 나타낸다.

발전기(34)는 여기서는 도시되지 않은 내연기관에 의해서 구동된다. 이와 동시에 내연기관은 모멘트(M)를 발생시키며, 모멘트(M)는 발전기 회전수(n)로 변환된다. 회전하는 발전기의 경우 고정자 코일에서 전류(IS)를 발생시킨다. 발전기 단자 사이에서 펄스 변환기(22)에 의해서 조정가능한 단자 전압(UKL)이 세팅된다. 펄스 변환기(22)는 6개의 펄스 변환 요소(24 내지 29)를 포함하고 있으며, 또한 펄스 변환 요소(24 내지 29)는 예를 들어서 MOSFET-스위치로 형성되어 있다. 회전하는 발전기의 경우 네트워크에 필요한 네트워크 전류(IB)를 발생시킨다. 세팅된 전압이 콘덴서(30)에서 중간 저장되었다가 소모기(20) 또는 네트워크(31)의 밧데리(21)에 이르게 된다.

펄스 변환기 소자(24 내지 29)는 조정, 또는 전장 코일 또는 여자 코일(10)로 흐르는 전기장의 전류를 제어 장치(32)로 제어하며, 제어 장치(32)는 예를 들어서 마이크로 프로세서를 포함하고 있으며, 또한 정보를 보내고, 즉 회전수 센서(또는 회전수 감지 센서)(33)의 신호를 평가하여, 적당한 조정 신호, 예를 들어 펄스 변환기로 송출한다. 밧데리의 전압(UB)이나 또는 이 밧데리 전압(UB)에서 나와 제어 장치(32)에 의해 결정된 전압(UF)은 제어 장치(32)를 통해 여자 코일(10)로 송출된다. 제어 전략은 다음에서 상세히 설명하기로 한다.

네트워크 전압이 걸리게 되거나, 또는 코일 감김수가 감소할 될 때에 수동형 다이오드 정류기 대신 펄스 변환기(22)의 사용은 자유 전압의 발전기의 운전과 같은 동일한 출력 증가를 가능하게 한다. 이러한 것은 발전기 회전수가 낮은 경우에도 효율의 개선과 상당히 높은 출력 이득에 도달한다.

정류기 브리지에서 다이오드를 사용할 경우 고정자 코일로 흐르는 고정자 전류와 고정자 각도는 여자 전류 또는 전기장 전류(IF)에 반해서 세팅되며, 단자 전압(UKL)은 변환된 네트워크 전압과 일치하게 된다. 그리고 상기의 관계를 만족시키기 위한 다수의 또다른 전류와 고정자 각도가 존재한다. 각각의 전류와 이 전류에 속하는 고정자 각도에 확정된 단자 출력이 결정되어 있다. 펄스 변환기(22) 또는 펄스 변환 요소(24 내지 29)로 이루어진 브리지 스위치의 사용이 크기와 위상에 따른 전류 인가를 허용하며, 이를 통해 본 발명의 운전 방법이 가능하게 된다. 이러한 새로운 운전 방법에 의해 펄스 변환기(22)는 단자 전압(UKL)을 최대 가능한 단자 전압 사이에서 자유로이 조정 가능하도록 하고 있다. 종래의 네트워크의 경우 최대 단자 전압은 예를 들어서 14V*Π/3의 값이 된다.

각각의 회전수에서 최대로 흐를 수 있는 고정자 전류(IS)가 발전기로 가해지는 것을 전제로 하여 다음과 같은 사항이 고려된다: 회전수가 매우 낮을 경우 전압 또한 낮아지므로, 따라서 전류가 가해지며, 이 전류에 대한 최대 회전 모멘트가 발생한다. 대칭적 전기모터의 경우 전기장 전류(IF)와 고정자 전류(IS)가 서로 수직(90°)으로 교차되며, 비대칭 전기 모터의 경우에는 최대값은 약간 낮게 기울어진 각도로서, 예를 들어 74°정도를 이루고 있다. 발생한 회전 모멘트는 18[Nm]에 이르게 되며, 또한 접선 포인트상의 모멘트 보다 거의 두배가 된다. 단자 전압이 최대값에 이를 때 까지 상기 전류는 위상축과 수직을 이룬다. 기본 회전수 영역의 종단부, 즉 약 770[1/min] 정도로서 전기장 약화 영역이 시작되는 부분에서 최대값에 도달하게 된다. 또다른 회전수가 증가할 경우에 고정자 전류의 위상 각도는 여자 전류(IF)에 반해서 반드시 증가하며, 이를 통해서 발생된 전류가 서로 상반되게 저장된다. 유도(또는 여자)된 전압은 일정하게 유지된다. 회전수(n1)에서 다이오드로 작동시킬 경우 1.2 [kW]를 발생시킬 때 발전기는 단지 약 1.6 [kW]를 발생시킨다. 회전수가 증가할수록 다이오드 운전과 펄스 변환 운전 사이의 작업 포인트가 동화된다(거의 하나가 된다). 도 4는 다음과 같은 특성 곡선, 즉 두개의 서로 다른 전압에 대해, 그리고 다이오드를 포함한 운전에 대해서 또는 교류 변환기를 포함한 운전에 대해서 각각의 출력(Pe[kW])이 회전수(n[1/min])상에서 기입되는 특성 곡선이 도시되어 있다. 부가적으로 모멘트 선(MG)와 접선(TG)이 기입되어, 회전수(n1, n2)는 접선을 특정화 하고 있다.

도 4에서 명확히 도시한 것처럼, 특히 회전수가 낮은 경우 출력 배출의 결정적인 개선이 바로 펄스 변환기를 포함한 운전을 할 경우에 발생하게 된다. 밧데리 전압이 두배가 될 때의 특성 곡선과 비교해서 상기의 출력 증가는 뚜렷하게 도시되어 있다. 전압이 고정된 상태에서 다이오드 작동의 경우 컷-인 회전수(nE)는 두배가 되며, 회전수(n1)일 때에는 발전기는 출력을 배출하지 못한다. 자유 전압으로 작동될 때에는 접선(TG)에 따라서 작동하게 된다. 회전수(n1)에서의 최대 출력은 약 1.2[kW]에 이른다. 본발명은 모멘트 선(MG)에 따라서 운전이 가능하다. 회전수(n1)의 경우에 발전기는 단지 약 2.5 [kW]를 출력한다. 세가지의 운전 방법에 대해서 동일한 발전기가 각각 사용된다는 것이 전제 조건이 된다. 이미 위에서 언급했듯이 출력 증가의 효과가 밧데리 전압을 증가시키므로써, 즉 정확히 단순한 밧데리 전압에서 코일 감기수를 감소시키므로써 이루어진다.

본 발명의 방법을 시도하기 위해서 위치 센서(position sensor)와 회전수 센서(33)가 필요하며, 특히 상기 회전수 센서(33)에 의해 발전기의 회전수 또는 발전기를 구동하는 내연기관의 회전수가 얻어진다. 이 회전수는 이어서 제어 장치(32)에서 평가되어 조정 신호를 결정할 때에 고려한다. 열발생에 대해 허락되는 최대 전류의 한계값은 종래의 발전기와 거의 동일하다. 6000[1/min]의 회전수가 되면 펄스 변환기로 전류를 가할 필요가 더이상 없기 때문에 종래의 제어로 이동하게 된다. 상기의 경우에 펄스 변환기를 조정하므로써 고전적인 조정 방법으로 이동하게 되어 단지 여자 전류의 영향을 통해 출력이 제어된다.

자유 전압에 의한 운전처럼 운전 전압이 충분히 높을 때에 발전기는 약 80%에 가까운 효율에 도달하게 된다. 펄스 변환기의 효율은 무엇보다도 스위치에 의해서 결정된다. 상황에 따라서 스위치에서 발생하는 유도 손실로 인해 전체 효율은 약 70% 이상 명료하게 이르게 된다. 펄스 변환기에 의해 전압이 안정되어, 전압을 일정하게 유지하기 위해서나, 또는 전압 변환을 위해서 또다른 전기적인 단계는 더이상 필요하지 않으며, 따라서 또다른 손실은 더이상 발생하지 않는다. 회전수가 고속일 경우에 펄스 변환기는 단지 다이오드 브리지로서 구동되므로서, 손실은 다이오드의 유도 손실로 감소하게 된다.

펄스 변환기를 포함하고 있는 상기 기술된 발전기와 고도의 동(dynamic)적인 성질을 갖는 서보 모터가 기능상 일치하기 때문에, 출력 또한 고도의 동적 영향을 받게 된다. 펄스 변환기 소자를 조정하는 제어 장치에 따른 제어 설계는 종래의 발전기에 있어서 종래의 전압 제어기 보다도 뚜렷히 작은 과전압으로 하중의 이익을 이기도록 하는 것이다.

펄스 변환기의 개념을 이용하므로서 모터의 운전이 가능하며, 이러한 모터 운전은 발전기가 모터로서, 예를 들어 스타트모터로 사용되고 있다. 상기 기술된 약 18[Nm]의 모멘트가 정확히 모터 운전에서 발생한다. 단기적인 과전류가 흐를 경우에는 50 내지 100% 까지 과부하가 도달한다. 상기에 발생하는 회전 모멘트는 기어를 작동시킬 때에 싱크로나이징의 도움으로서 또는 기어에 해당하는 변속비를 이루어 내연기관의 시동을 위해 사용된다.

마찬가지로 기어 작동은 단기 과부하에 의해서 운전 포인트를 직선에 도달하도록 하는데, 상기 운전 포인트는 장시간의 단락 전류(sustained short current) 모멘트 선 보다도 더 기울기가 심하다. 그리고 이러한 과부하는 고정자 코일 또는 여자 코일에 적용되고 있다. 과부하 상태로 운전되는 경우에 온도 측정은 전체 시스템의 임계 위치에서 실행되며, 또한 임계 온도에 도달하면 제어 장치에 발생하는 적절한 조정 신호의 송출에 의해서 과부하가 종결된다.

Claims (13)

1. 여자 전기장을 발생하기 위해 제어가능한 여자 전류(IE)가 흐르는 여자 코일과 고정자 코일을 포함하며, 상기 고정자 코일에 전류 흐름의 변화에 의해서 하나의 교류 전압이 유도되고, 고정자 코일은 적어도 하나 이상의 펄스 변환기에 의해서 소모기와 연결되는, 내연기관에 의해서 구동되는 발전기, 특히 자동차에서의 교류 발전기를 제어하는 방법에 있어서,

   제어 장치에 의해서 발생하는 펄스 변환기의 조정을 통해서 크기와 위상에 따른 설정값에 의존하여 고정자 전류가 가해지는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 고정자 전류는 제어 장치에 의해서 발생되는 여자 전류와 관계해서 크기와 위상에 따라 가해지며, 상기 여자 전류의 크기에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전류가 가해지므로서, 단자 전압은 최대 단자 전압과 0 볼트 사이에서 조정 가능하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 장치는 송출된 크기에 따라서 가해지는 전류를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스 변환기는 전류 인가를 위해서 조정되므로써 발전기 전압이 세팅되고, 상기 세팅된 전압이 약 14 볼트 또는 28 볼트가 되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 최대 전압이 제한된 상태에서 이 전류에 대한 최대 회전 모멘트를 공급하며, 또한 회전수가 고속일 경우에, 특히 단자 전압이 자신의 최대값에 도달한 후에 전류가 가해지며, 이와 동시에 전기장의 약화를 가져오는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스 변환기는 설정된 회전수 위에서 조정되므로써 펄스 변환기 소자의 효과가 다이오드의 효과와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 펄스 변환기는 적어도 두 부분으로 나뉘어 조정되므로써 발전기가 모터로서 운전하여, 발전기가 회전 모멘트를 발생시키고, 또한 내연기관의 모터를 스타트시키기 위해서 사용되거나, 또는 싱크로나이징의 도움으로 기어를 변속할 때 또는 서보 구동을 할 때에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 펄스 변환기는 조정가능한 요소로서 MOSFET-스위치를 포함하며, 상기 MOSFET-스위치는 제어 장치와 연결되며, 그리고 직접 인버스 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항을 실행하기 위한 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 제어 장치는 내연기관의 제어 장치 또는 전압 조정 장치의 부품이며, 그리고 적어도 하나 이상의 마이크로 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 단시간에 발생하는 과부하는 모터 또는 발전기 운전에 걸리게 되며, 이와 동시에 제어 장치는 이 장치에 따른 조정 신호를 펄스 변환기로 송출하며, 상기 조정 신호가 과전류를 가져오게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 임계 운전 상태, 특히 열적인 과부하가 허락되는 운전 상태가 되면 운전은 과부하되는 영역에서 제어 장치에 의해 종결되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 발전기는 적어도 두 부분으로 나뉘어서 모터로 구동되며, 또한 펄스 변환기의 조정에 의해서 요구되는 모터 모멘트가 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.