KR20020005603A - 자동차 시동기 접촉자에 전력을 공급하는 방법 및 장치 - Google Patents

자동차 시동기 접촉자에 전력을 공급하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 전기 시동기 접촉자(10)에 전력을 공급하는 방법에 관한 것으로, 선택된 프로파일을 갖는 실효 전력 공급 신호(R1, R2, R3)가 접촉자(10)에 전력을 공급하는 회로(T1, B, 20, 25)상에 제공되며, 실효 전력 공급 신호(R1, R2, R3)의 프로파일의 확인을 용이하게 하기 위해 선택된 형상을 갖는 보충 신호(T, R4)가 또한 전력 공급 회로(T1, B, 20, 25)상에 제공되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 시동기 접촉자에 전력을 공급하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR POWERING A MOTOR VEHICLE ELECTRIC STARTING SWITCH WITH DETERMINABLE BEHAVIOUR}
자동차 시동기(starter)는 통상 전기 모터(M), 접촉자(contactor)(10), 및 이 접촉자(10)를 제어하기 위한 회로(20)를 구비한다(도 1 참조).
접촉자(10)는 하나의 코일(B)(또는 다수의 코일)과 스위치(K)를 구동하는 가동 코어(movable core)를 구비한다. 보다 상세하게는, 2000년 6월 28일 출원된 FR-A-2 795 884 및 특히 이 출원의 도 1을 참조하기 바란다.
그러므로, 코일(B)에 전기가 공급될 때, 예컨대 폐쇄된 점화 키(ignition key)에 의해 시동기 스의치는 작동되고, 가동 코어는 동작할 수 있으며 통상 판 형상이고 배터리의 양극 단자("+Bat"로 표시함)와 전기 모터(M)에 각각 연결된 고정된 전기 전력 공급 단자와 동작 종결시 접촉하게 되는 가동 접점에 탄성적으로 연결된 로드상에 작용할 수 있다. 그러므로 스위치(K)는 가동 접점과 단자를 구비한다. 폐쇄될 때 모터(M)에 전력이 공급된다.
제어 회로(20)는 코일(B)과 직렬로 위치한 트랜지스터(T1) 뿐만 아니라, 이 트랜지스터(T1)를 제어하기 위한 마이크로컨트롤러(25)를 구비한다.
그러므로 접촉자(10)는 전원(자동차의 배터리)과 모터(M) 사이에서 전기 스위치의 역할을 하며, 또한 모터(M)와 자동차의 내연기관 사이의 연결 수단용의 액추에이터로서 역할 한다.
보다 상세하게는, 상기 언급된 문서 FR-A-2 795 884의 도 1에 도시된 바와 같이, 접촉자(10)는 모터(M) 위에, 모터(M)와 평행하게 설치된다.
가동 코어는 투스-온-투스 스프링(tooth-on-tooth spring)으로 지칭되는 개재용 스프링으로 포크 형상 레버의 최상단에 연결된다.
레버의 하단은 허브, 피니언 및 허브와 피니언 사이에 개재된 프리 휠(free wheel)을 구비하는 관성형 드라이브(inertia-type drive)상에 작용하도록 형성되며, 상기 자유 휠은 허브와 일체인 외측 케이지 형상(cage-shaped) 부분과 피니언과 롤러와 일체인 내측 부분을 포함하며 피니언과 롤러는 내측 및 외측 부분 사이에 개재된다.
가동 코어를 통해 레버에 의해 피니언이 이동될 때, 피니언은 자동차의 내연 기관의 시동기 링과 맞물리게 되며, 관성형 드라이브의 허브는 전기 모터(M)에 의해 직간접적으로 구동되도록 형성된 출력 샤프트와 맞물리는 것으로 공지되어 있다.
접촉자의 이러한 제 2 역할 때문에, 또한 코어상의 마멸을 이유로, 코어의급격한 운동은 피하는 것이 필요하다고 입증되었다.
가동 코어와 관성형 드라이브의 동작에 대한 운동학적 제어를 위해, 특히 해당 관성형 드라이브에 특정한 다양한 기계적 매개 변수, 예컨대 관성형 드라이브가 그 정지 위치로부터 그 작동 위치로의 전진 운동시 직면하는 관성력 및 마찰력을 고려함으로써, 코일(B)내의 유용한 전류 강도에서의 변동이 선택된다.
코어의 관성력 및 마찰력이 또한 고려된다.
예를 들면, 관성형 드라이브의 질량은 소형 개인 승용차의 시동기 또는 대형 화물차의 시동기용인 가에 따라 1부터 4까지 변할 수 있다. 이와 마찬가지로, 관성형 드라이브의 마찰은 원뿔형(ogive-type) 피니언 시동기보다 슬라이딩-피니언 시동기에서 현저하게 크다.
FR-A-2 795 884에서는 접촉자의 코일에 가변 펄스 전류를 공급하는 것이 제안되어 있으며, 전류의 듀티 사이클(duty cycle)에서의 변동과 시간 경과에 따른 실효 전류에서의 변동은 가동 코어의 매개 변수에 따른다.
시동기의 용도에 따라, 마이크로컨트롤러(25)가 적절하게 프로그램 된다.
실제로는, 마이크로컨트롤러(25)는 전자장치 카드상에 위치하며, 카드는 마이크로컨트롤러의 프로그래밍에서만 상이하다. 예컨대, 보다 상세하게 참조될 EP-A-0 751 545에 기술된 바와 같이, 카드는 접촉자(10)내에 접촉자(10)의 고정 코어의 부근에 장착되는 것이 바람직하다. 그러므로 카드를 혼동하고 실수로 접촉자, 시동기 또는 자동차에 부적절한 카드를 장착할 위험이 크다.
또한, 일단 카드가 접촉자내에 장착되고 접촉자가 시동기내에 장착되면, 접촉자와 연관된 전자 회로가 시동기내로 통합되므로, 이러한 유형의 실수는 확인하기 어렵다.
하나의 해결책은 접촉자 상에 진단용 전자 소켓을 두는 것이다. 그러나, 이러한 소켓 때문에 접촉자가 커지게 된다. 또한, 이는 고가의 해결책이 된다.
이러한 결점을 극복하기 위해 본 발명은, 특히 이미 시동기상에 장착되었을 때에, 접촉자-제어 마이크로컨트롤러의 프로그래밍 유형을 용이하고 신뢰성 있게 확인할 수 있는 방법을 제안한다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은, 선택된 프로파일(profile)을 갖는 실효 전력 공급 신호가 접촉자에 전력을 공급하는 회로상에 제공되는 자동차 전기 시동기 접촉자에 전력을 공급하는 방법에 의해 달성되며, 실효 전력 공급 신호의 프로파일의 확인을 용이하게 하기 위해 선택된 형상을 갖는 보충 신호가 또한 전력 공급 회로상에 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 접촉자에 전력을 공급하는 회로와 선택된 프로파일을 갖는 실효 전력 공급 신호를 이 회로상에 제공하는 수단을 구비하는 자동차 시동기 접촉자에 전력을 공급하는 장치를 제안하며, 상기 장치가 또한 실효 전력 공급 신호의 선택된 프로파일의 확인을 용이하게 하기 위해 선택된 형상을 갖는 보충 신호를 전력 공급 회로상에 제공하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 하기 기술에서 보다 잘 나타나 있다.
본 발명은 자동차 시동기의 제어 방법과 제어 장치에 관한 것이다.
도 1은 당해 기술 상태에 따른 시동기 접촉자에 전력을 공급하는 레이아웃(layout)을 도시하는 도면,
도 2는 접촉자 코일로의 전력 공급의 전압 듀티 사이클의 프로파일을 도시하는 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 접촉자 코일로의 전력 공급의 전압 듀티 사이클의 프로파일을 도시하는 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 확인 펄스의 열을 도시하는 도면.
도 2에는, 가로 좌표상에, 가동 접촉자 코어의 동작 도중의 연속 순시(instant)[코어 인입(pull-in) 기간]와, 세로 좌표상에, 접촉자의 코일(B)로의 전력 공급 전압의 듀티 사이클(duty cycle)이 도시되어 있다.
도 2는 FR-A-2 795 884의 도 3과 동일하다. 따라서 코일(B)에는 트랜지스터(T)에 의해 통상의 용어에 따른 펄스-폭-변조(pulse-width-modulation; PWM) 유형의 펄스로 전력이 공급되며, 트랜지스터(T)는 마이크로컨트롤러(25)에 의해 구동된다.
순시(t0)로부터 순시(t1)까지 지속되는 제 1 위상 동안, 100%에 근사하거나 또는 100%와 동일한 듀티 사이클(R1)이 적용된다. 이 위상 동안, 고 실효 전류가코일(B)를 통과하고 가동 코어는 가동 코어를 그 정지 위치로부터 탈착시키고 동작시키기에 충분한 인력을 받는다. 이 위상은 가동 코어를 탈착시키는 것을 제외하고는 코어상에 높은 인력을 발생할 만큼 길지 않다.
순시(t1)로부터 순시(t3)까지 지속되는 제 2 위상 동안, 코일(B)내의 실효 전류가 가동 코어의 탈착후 감소되는 잔류 마찰력을 극복하기에 충분하도록 트랜지스터(T1)는 우선 실질적으로 50%인 듀티 사이클(R2)에 위치한다[순시(t2)까지 임]. 그러므로, 이러한 제 1 간격동안, 가동 코어는 접촉자가 폐쇄될 때까지 과속 없이 그 동작을 계속한다.
이러한 제 2 위상의 순시(t2)로부터 순시(t3)까지 지속되는 제 2 간격에 있어서, 특히 접촉자, 포크, 관성형 드라이브 및/또는 모터(M)내에 비정상적으로 높은 힘이 존재 할 때 스위치(K)가 폐쇄되지 않을 수도 있는 사고의 경우에 결정되거나 또는 이미 결정된 시간 후에[스위치(K)의 가동 접점은 전기 전력-공급 단자와 접촉하지 않음], 마이크로컨트롤러는 비율(R2)에서 출발하고 비율(R1)로 복귀하는 듀티 사이클에서의 연속적이고 점진적인 증가를 실행한다. 이러한 간격으로 인해 접촉자(10)의 폐쇄가, 실효 전류 강도의 점진적인 증가를 통해, 가능할 수 있다.
순시(t3)로부터 순시(t4)까지 지속되는 이 후의 위상에서, 가동 코어가 접촉자의 고정 코어로 튀는 것을 방지하는 높은 인력으로 가동 코어를 그 접촉 위치[스위치(K)는 폐쇄되어 있음]에 유지하도록 듀티 사이클은 R1에서 유지된다.
이러한 구성으로 인해 내연기관의 시동으로 인한 전기 모터(M)에 의한 전류스파이크(spike)를 흡수할 수 있다. 이 후, 제 3 위상에서, 스위치를 폐쇄 위치에 유지하기 위해 R2보다 작은 듀티 사이클(R3)이 적용된다. 언급할 필요도 없이, 순시(t3)와 순시(t4)사이에, 예컨대, R1보다 높은 듀티 사이클이 적용될 수 있다.
도 3의 그래프는 지속기간과 듀티 사이클 값이 관련된 접촉자의 특정한 기계적 특성에 대응되는 듀티 사이클의 프로파일의 이러한 특별한 형상을 반복한다.
그러나, 본 발명의 일 특징에 따르면, 단순한 장치를 사용함으로써 사용자에 의해 용이하게 검사되고, 동시에 용이하게 인식될 수 있도록 선택되는, 즉 용이하게 인식되고 또 다른 신호와 혼동될 것 같지 않은 특정한 형상 특성을 나타내는 펄스 열(pulse train)을 코일(B)이 수용하는 동안 순시(t-1)로부터 순시(t0)까지 지속되는 예비 위상을 도 3의 그래프는 나타낸다.
펄스 열은 상술된 듀티 사이클 프로파일로 특정하게 적용되며, 펄스 열이 이러한 특별한 프로파일과 함께 동시에 마이크로컨트롤러(25)내로 프로그램 되므로, 듀티 사이클 프로파일과 불가분의 관계에 있다.
본 실시예에 있어서, 이러한 펄스 열(L)은 선행하는 듀티 사이클 프로파일과는 배타적으로 관련된 특별한 형상을 나타내기 때문에, 펄스 열(L)은 확인할 대상, 즉 마이크로컨트롤러(25)의 행동에 내재된 이러한 특별한 제어 신호의 본질적인 지침 또는 표시를 구성한다.
그러므로 이러한 예비 신호가 구성하는 표시와 마이크로컨트롤러(25)에 의해 실제로 발생된 제어 신호 사이에는 어떠한 오류도 있을 수가 없다.
이러한 펄스 열로부터 기인한 실효 전류 강도가 가동 코어의 어떠한 동작도 발생시키지 않도록, 본 명세서의 펄스 열은 R2보다 낮은 듀티 사이클(R4)을 특징으로 하며, 그 결과 접촉자에 어떠한 기계적 영향도 미치지 않는다.
도 4에는 이러한 펄스 열이 보다 상세하게 도시되어 있다. 여기서, 듀티 사이클(R4)은 듀티 사이클(R3)보다 높다. 변형예에서는 듀티 사이클(R4)은 비율 R3보다 낮다.
이러한 펄스 열의 특정한 형상 특성은 그 전체 지속 기간(T)(t0와 t-1사이의 차이에 해당함)에 있다.
그러므로, 본 실시예에 있어서, 상이한 지속 기간(T)은 상이한 행동을 보이는 카드용으로 선택된다.
따라서, 전기 시동기에 사용된 카드의 조회는 이러한 지속 기간(T)을 통해, 시동기상에 임의의 추가적인 회로 없이, 제조 라인상에서 또한 완성된 시동기 또는 자동차에 장착된 시동기상에서 용이하게 확인될 수 있다. 또한, 이러한 확인은 어떠한 분해도 필요로 하지 않는다.
이러한 지속 기간(T)은 또한 사전에 결정된 펄스의 수에 상응한다.
순시 전류 강도를 측정하는 오실로스코프를 사용함으로써, 조작자는 이러한 예비 위상동안 나타난 이러한 펄스의 수를 용이하게 확인할 수 있다. 이 목적을 위해 조작자는, 예컨대 마이크로컨트롤러(25)의 출력에서, 트랜지스터(T1)의 입력에서, 또한 트랜지스터(T1)의 출력에서 제어 신호의 표본을 취하거나, 또는 그 밖에 코일(B)의 단자에서의 그 외의 전압의 표본을 취한다.
이러한 확인 신호는 또한 확인 신호를 인식하도록 형성된, 예컨대 예상된 신호에 반응하도록 사전에 프로그램 된 검출 장치를 사용함으로써 검출될 수 있다.
변형예로서, 이러한 확인 신호는 부호화(coding)되어 위치됨으로써 전력 공급 모드를 나타낼 수 있다.
이러한 부호화된 펄스 열은 특히 시동시 카드에 의해 코일(B)로 전달된 전류 강도에서의 변동 특성이 되는 높은 상태와 낮은 상태 사이에서의 지속 기간의 비율을 나타낼 수도 있다.
확인은 또한 높은 상태에서 적어도 2개의 지속 기간의 레벨을 포함하는 부호화된 펄스 열을 통해 실행될 수 있다.
확인 신호는, 예컨대, 펄스-폭-변조(PWM)형 신호이다. 일 실시예에 있어서, t0후에 사용된 주파수와는 상이한 t-1부터 t0까지의 신호의 펄스-폭-변조 주파수가 프로그램 되며, 주파수를 측정함으로써 확인이 행해진다. 다른 실시예에 있어서, 확인 신호는 소정의 부호에 따른 주파수 변조로 프로그램 된다.
이러한 다양한 경우에 있어서, 접촉자의 코일 또는 다수의 코일의 전력 공급 회로상의 펄스 열은[본 명세서에서는 접촉자(10)의 작동에 선행함], 이러한 펄스 열이 가동 코어를 동작하게 하지 않고서(제한적이지는 않음), 마이크로컨트롤러(25)에 사용된 프로그램 유형의 확인을 가능하게 하는 부호를 나타낸다.
따라서 접촉자에 어떠한 기계적 영향을 미치지 않도록 보충 신호가 선택될 수 있다.
펄스 열은 특정한 프로그래밍을 나타내며, 예컨대, 서로 매우 유사할 수 있고 식별하기가 어려운 제어 프로그래밍을 구별하는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 프로그래밍이 실행하는 적용 유형을 밝힘으로써 적합한 프로그래밍을 식별하는 것이 가능하다.
변형예에서는, 보충 신호는 펄스 열이 아니다.
언급할 필요도 없이, 본 발명은 기술된 실시예에 한정되지는 않는다. 예컨대, 제 2 위상의 제 2 간격에서, 마이크로컨트롤러(25)는 정상 작동의 경우에서조차 듀티 사이클에서의 연속적이고 점진적인 증가를 체계적으로 제공할 수도 있다. 변형예로서, 듀티 사이클에서의 이러한 증가는 비율(R1)을 회복하도록 비점진적인 방식으로 듀티 사이클에서의 급증을 통해 실행될 수 있다.
따라서, 모든 경우에 있어서, 선택된 프로파일을 갖는 실효 전력 공급 신호가 접촉자용의 전력 공급 회로에 제공되며, 본 발명에 따르면, 실효 전력 공급 신호의 프로파일의 확인을 용이하게 하기 위해 선택된 형상을 갖는 보충 신호가 또한 제공된다.

Claims (11)

  1. 자동차 전기 시동기 접촉자(10)에 전력을 공급하는 방법에 있어서,
    선택된 프로파일을 갖는 실효 전력 공급 신호(R1, R2, R3)가 상기 접촉자(10)에 전력을 공급하는 회로(T1, B, 20, 25)상에 제공되며,
    상기 실효 전력 공급 신호(R1, R2, R3)의 프로파일의 확인을 용이하게 하기 위해 선택된 형상을 갖는 보충 신호(T, R4)가 상기 전력 공급 회로(T1, B, 20, 25)상에 제공되는 것을 특징으로 하는
    전력 공급 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보충 신호(T, R4)가 상기 접촉자(10)에 어떠한 기계적 영향을 미치지 않도록 선택되는 것을 특징으로 하는
    전력 공급 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보충 신호(T, R4)가 펄스 열(pulse train)인 것을 특징으로 하는
    전력 공급 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보충 신호(T, R4)가 상기 실효 전력 공급 신호(R1, R2, R3)의 프로파일에 특정한 선택된 지속 기간(T)을 형성하는 것을 특징으로 하는
    전력 공급 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 보충 신호(T, R4)가 상기 실효 전력 공급 신호(R1, R2, R3)의 프로파일에 특정한 선택된 펄스의 수를 나타내는 것을 특징으로 하는
    전력 공급 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 펄스 열(T, R4)이 실효 전류 강도의 프로파일에 특정되는 높은 상태와 낮은 상태 사이에서의 지속 기간의 비율을 나타내는 것을 특징으로 하는
    전력 공급 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 펄스 열(T, R4)이 그 높은 상태가 적어도 2개의 상이한 지속 기간을 나타내는 부호(coding)를 구성하는 것을 특징으로 하는
    전력 공급 방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 펄스 열(T, R4)이 실효 전류 강도(R1, R2)에서의 변동을 도입하기 위해 사용된 것과는 상이한 주파수(R4)를 나타내는 것을 특징으로 하는
    전력 공급 방법.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 펄스 열(T, R4)이 선택된 주파수 변조를 나타내는 것을 특징으로 하는
    전력 공급 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 보충 신호(T, R4)가 상기 실효 전력 공급 신호(R1, R2, R3)를 발생하기 전에 발생되는 것을 특징으로 하는
    전력 공급 방법.
  11. 자동차 시동기 접촉자(10)에 전력을 공급하는 장치에 있어서,
    상기 접촉자(10)에 전력을 공급하는 회로(T1, B, 20, 25)와,
    선택된 프로파일을 갖는 실효 전력 공급 신호(R1, R2, R3)를 상기 회로(T1, B, 20, 25)상에 제공하는 수단을 포함하며,
    상기 실효 전력 공급 신호(R1, R2, R3)의 선택된 프로파일의 확인을 용이하게 하기 위해 선택된 형상을 갖는 보충 신호(T, R4)를 상기 전력 공급 회로(T1, B, 20, 25)상에 제공하는 수단을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는
    전력 공급 장치.
KR1020017010966A 1999-12-28 2000-12-08 자동차 시동기 접촉자에 전력을 공급하는 방법 및 장치 KR100714538B1 (ko)

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