KR20030069802A - 리플 검출을 이용하는 교류기 테스트 방법 및 시스템 - Google Patents

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파엔리치리차드제이.
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고에트젤만앨런디.
윌렘스폴에이.
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스넵-온 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분에 기초하여 교류기의 동작을 평가하는 방법 및 시스템이 개시된다. 상기 방법은 상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분을 검출하는 단계, 상기 교류기 출력 신호의 상기 주파수 성분과 임계 주파수를 비교하는 단계 및 상기 비교의 결과에 기초하여 상기 교류기의 동작을 평가하는 단계를 포함한다. 상기 교류기 출력 신호의 상기 주파수 성분이 상기 임계 주파수보다 작은 경우, 상기 교류기는 결함이 있는 것으로 판정된다. 상기 주파수 성분은 상기 교류기 출력 신호와 적응 임계를 비교함으로써 얻어질 수 있다. 상기 적응 임계는 상기 최고 신호 레벨과 골짜기 신호 레벨의 평균과 같은, 상기 교류기 출력 신호의 상기 최고 신호 레벨과 상기 골짜기 신호 레벨에 기초하여 발생된다.

Description

리플 검출을 이용하는 교류기 테스트 방법 및 시스템{ALTERNATOR TESTING METHOD AND SYSTEM USING RIPPLE DETECTION}
교류기는 전자기 유도에 의해 기계적 움직임을 교류(AC)로 변환한다. 이후, AC를 DC로 변환하여, 다른 전기적 시스템들에 동력을 공급하기 위해, 상기 교류는 다이오드들을 포함하는 전파 정류기 브리지(full-wave rectifier bridge)와 같은 정류기 조립체를 통과한다. 예를 들어, 배터리 충전, 전조등에 동력 공급 등과 같은 차량의 전기적 시스템에 동력을 공급하기 위해서 차량에 있는 교류기가 엔진에 의해 구동된다.
상기 교류기 출력은, 정류되었더라도 완전히 고르지는 않다. 정류후의 교류기 출력의 파형은 일반적으로 DC 성분에 따른 저-크기 리플(low-magnitude ripple)과 유사하다. 정류후의 삼상 교류기(three-phase alternator)의 교류기 출력 신호의 예가 도 1에 도시된다.
교류기들에 이용된 상기 정류기 조립체는 다이오드들을 포함한다. 하나 또는 그 이상의 다이오드들이 개방 또는 단락과 같이 끊어질 경우, 교류기 출력 파형은 상당히 왜곡된다. 도 2a 내지 2e는 상기 정류기 조립체에 있는 하나 또는 그 이상의 다이오드들이 끊어질 때 교류기 출력 파형의 예를 도시한다. 도 2a는 보통 교류기의 출력 파형이다. 도 2b는 1개의 단락 정류 다이오드를 갖는 교류기의 파형을 도시하고, 도 2c는 2개의 단락 정류 다이오드들을 갖는 교류기의 파형을 도시하고, 도 2d는 1개의 개방 회로 다이오드를 갖는 교류기의 파형을 도시하고, 그리고 도 2e는 2개의 개방 회로 다이오드를 갖는 교류기의 파형을 도시한다. 어떤 경우에도, 상기 왜곡된 교류기 출력 파형은 상기 교류기에 의해 동력이 제공된 전기적 시스템을 손상시키기 쉽다. 따라서, 교류기 및 그것의 정류기 조립체가 정상적으로 동작하는지 여부를 아는 것은 교류기 테스트에 중요하다.
상기 다이오드들의 동작 상태가 결정되는 하나의 방식은 상기 정류기 조립체를 분해하여, 개별적으로 각각의 다이오드를 측정하는 것이다. 그러나, 이러한 접근 방식은 시간 소모적이고 비효율적이다. 일부 교류기 테스트기들은 교류기 출력 신호들의 리플 진폭을 검출함으로써 교류기의 안정성을 결정한다. 도 2b 내지 2e에 예시된 상기 왜곡된 리플 파형들은 도 2a에 도시된 정규 리플 파형보다 더 큰 진폭을 갖는다. 따라서, 일부 테스트기들은 미리 설정된 임계 전압(A)(도 3a를 참조)을 갖는 비교기를 통해 상기 교류기 출력 신호를 통과한다. 상기 비교기는 리플에 의한 임계 전압과의 교차를 검출한다. 상기 비교기는 상기 리플 전압이 상기 임계 전압보다 위에 있을 때, 논리 상태 "1"을 출력하고, 상기 리플 전압이 상기 임계 전압보다 낮을 때, 논리 상태 "0"을 출력한다. 정규 출력 파형에 대해, 상기 리플 진폭은 항상 임계 전압(A)보다 위에 있다. 따라서, 상기 비교기의 출력은 논리 상태 "1"이다. 반대로, 상기 정류기 조립체에 결함이 있는 경우, 상기 리플 파형은 도 2b 내지 2e에 예시된 파형들과 유사하게 될 것이고, 상기 리플의 골짜기 전압(valley voltage)은 상기 임계 전압(A)보다 더 낮을 것이다. 결함이 있는 교류기를 나타내는 비교기의 출력에는 논리 상태 "0"이 나타날 것이다.
그러나, 이러한 접근 방식은 문제점들을 야기한다. 엔진 회전 속도의 변화와 같은 이유로, 상기 교류기 출력의 DC 성분은 서로 다른 DC 레벨 사이에서 흔들리기 쉽고, 그러므로 상기 리플 전압은 그에 따라 변동한다. 상기 임계 전압은 고정값이기 때문에, 상기 변동 파형의 레벨은 상기 임계 전압(도 3b 참조)보다 아래로 떨어질 수도 있다. 반대로, 상기 비교기는 상기 정류기 조립체가 제대로 동작하고 있을지라도 불량 교류기를 나타낼 것이다. 반대로, 상기 DC 레벨이 상기 임계 전압보다 올라갈 때, 하나 또는 그 이상의 다이오드에 결함이 있을 수도 있음에도 불구하고 상기 교류기의 출력은 논리 "1"에 있다. 이들 상황하에서, 상기 교류기의 안정성을 결정하기 위해 리플 진폭을 이용하는 것은 에러를 생성하기 쉽다.
상기 엔진 회전 속도가 상기 테스트 동안 설정되었더라도, 리플 진폭을 이용하는 방법은 여전히 문제점을 야기한다. 예를 들어, 일부 차량들은 상기 교류기로부터 멀리 떨어져서 위치한 배터리들로 설비되고, 긴 선들에 의해서 상기 교류기에 연결된다. 상기 배터리와 상기 교류기 사이의 도선 거리(spanning)는 상기 교류기에 가까운 도선 거리와 다른 임피던스를 갖는다. 이러한 임피던스의 차이는 상기 교류기 출력 신호의 DC 레벨에 영향을 주기 쉬우므로, 상기 설명된 바와 같이, 잘못된 테스트 결과를 야기한다.
본 출원은 2000년 6월 26일 출원한 미국 가 특허 출원 일련 번호 60/214,254, 제목, "자동 전기적 시스템 테스트 장치 및 방법(AUTOMATIC ELECTRICAL SYSTEM TESTING APPARATUS AND METHODS)"으로부터 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 교류기 동작의 평가에 관한 것으로, 특히 교류기 출력 신호의 주파수에 기초한 교류기의 오류 검출에 관한 것이다.
본 발명은 첨부 도면에서 제한적이 아니라 예시적으로 설명되며, 여기서 동일한 참조 부호들은 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 정류후에 삼상 교류기의 교류기 출력 신호의 예시적인 파형을 예시한다.
도 2a 내지 2e는 교류기 출력 파형들의 예들을 도시한다.
도 3a 및 3b는 고정 임계 전압을 이용하는 비교기 출력을 예시한다.
도 4는 본 발명에 따라 실시되는 교류기 테스트 시스템의 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 따라 실시되는 교류기 테스트 시스템에서 이용되는 성분들에 대한 예시적인 회로를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따라 실시되는 차량 교류기의 테스트 과정을 예시하는 흐름도이다.
따라서, 교류기의 안정성을 효율적으로 결정하기 위한 요규가 존재한다. 또한, 교류기의 안정성을 정확하게 결정하는 요구가 있다. 상기 교류기 출력 신호로부터 교류기의 안정성을 평가하는 다른 요구가 있다. 상기 배터리의 위치에 상관없이 교류기의 안정성을 정확하게 결정하는 추가 요구가 존재한다. 상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분을 나타내는 옳은 파형을 생성하기 위한 적합한 임계치에 대한 다른 요구가 존재한다.
본 발명에 따른 방법은 상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분을 검출하는 단계와, 상기 교류기 출력 신호의 상기 주파수 성분과 임계 주파수를 비교하는 단계와, 그리고 상기 비교의 결과에 기초하여 상기 교류기의 동작을 평가하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하여 교류기의 동작을 평가하는 시스템은 상기 교류기의 출력을 나타내는 교류기 출력 신호를 수신하는 단자와, 상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분을 검출하는 주파수 검출 장치와, 상기 교류기 출력 신호의 상기 주파수 성분을 임계 주파수와 비교하여 비교 결과에 기초하여 표시 신호(indication signal)를 발생시키는 제어기와, 그리고 상기 교류기의 동작을 표시하는 상기 표시 신호의 내용에 응답하는 표시 장치를 포함한다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 상기 주파수 검출 장치는 예를 들어, 기준 전압을 발생시는 임계 장치(threshold device)와, 상기 교류기 출력 신호의 레벨과 상기 기준 전압을 비교하는 비교기를 포함할 수 있다. 상기 비교기는 상기 교류기 출력 신호의 상기 주파수 성분을 나타내는 주파수 신호를 생성한다. 본 발명의 일 양상에 따르면, 상기 기준 전압은 소정의 규칙에 따라 상기 교류기 출력 신호의 레벨에 기초하여 발생될 수 있다. 상기 기준 전압은 최고 신호 레벨과 상기 교류기 출력 신호의 골짜기 신호 레벨 사이의 값일 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 임계는 상기 최고 신호 레벨과 상기 골짜기 신호 레벨의 평균일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 교류기의 동작을 평가하는 시스템은 상기 교류기의 출력을 나타내는 교류기 출력 신호를 수신하는 단자와, 소정의 규칙에 따라 상기 교류기의 출력 신호의 레벨에 기초하여 기준 임계를 발생시키는 적응 임계 장치(adaptive threshold deviece)와, 그리고 상기 교류기 출력 신호의 레벨과 상기 기준 전압을 비교하여 상기 비교 결과에 기초하여 상기 교류기 출력 신호의 상기 주파수 성분을 표시하는 주파수 신호를 발생시키는 비교기를 포함한다. 상기 주파수 신호에 응답하는 제어기는 상기 교류기 출력 신호의 상기 주파수 성분과 임계 주파수를 비교하고, 상기 주파수 성분과 상기 임계 주파수의 비교 결과에 기초하여 상기 교류기의 동작을 나타내는 표시 신호를 발생시킨다. 상기 표시 신호의 내용에 응답하는 표시 장치는 상기 교류기의 동작을 표시한다.
교류기의 안정성을 평가하기 위해 상기 교류기 출력 신호의 상기 주파수 성분을 이용하는 것은 상기 교류기의 동작의 효율적이고 정확한 표시를 제공한다. 상기 교류기 출력 신호의 DC 레벨이 변동할지라도, 잘못된 진단은 감소된다.
본 발명의 다른 장점들 및 신규한 특성은 이에 한정되는 것은 아니나, 단지 본 발명의 예시의 방법에 의한 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 알게될 것인 바, 본 발명은 다른 그리고 서로 다른 실시예들이 가능하고, 그것의 여러 상세한 설명들은 모두 본 발명으로부터 벗어나지 않고, 다양한 명백한 관계로 수정이 가능하다. 따라서, 상기 도면과 설명은 제한으로서가 아니라, 사실상 예시로서 생각되는 것이다.
예시의 목적으로, 차량에 있는 교류기의 동작을 평가하는 방법 및 시스템을 제공하는 실시예들이 설명될 것이다. 하기의 설명에서, 본 발명의 충분한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세 설명들이 규정된다. 그러나, 본 발명이 이들 특정 상세 설명들이 없이 실시될 수 있음은 이 기술 분야의 당업자에게 명백해질 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 구조들 및 장치들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 블럭도의 형태로 도시된다.
도 2b 내지 2e에 도시된, 불량 정류기 조립체를 갖는 교류기의 출력 파형은 도 2a에 도시된 안정된 교류기 즉, 설계 방식대로 기능을 하는 교류기의 출력 파형과 비교된 저주파수(lower frequency)를 가진다. 본 발명에 따라 실시되는 방법 및 시스템은 상기 파형의 리플 주파수에 기초하여 교류기의 안정성을 결정한다. 상기 리플 주파수가 임계 주파수보다 낮을 경우, 상기 교류기는 결함이 있는 것으로 결정된다.
도 4는 본 발명에 따라 실시되는 교류기 테스트 시스템의 블럭도를 도시한다. 예시의 목적으로, 상기 테스트 시스템의 동작은 차량의 배터리를 충전하는 교류기로 설명된다. 차량에서, 상기 교류기(미도시)는 전기를 발생시키기 위해 이 차량(미도시)의 엔진에 의해 구동된다. 상기 교류기의 출력은 한 세트의 배터리 단자들(333)을 통해 배터리(334)에 연결된다.
테스트 시스템(300)은 상기 교류기의 출력을 나타내는 교류기 출력 신호(330)를 수신하는 단자들을 가질 수 있다. 상기 교류기 출력 신호는 배터리(334)를 충전하는 상기 교류기에 의해 발생된 전압 및/또는 전류일 수 있다.대안적으로, 교류기 출력 신호(330)는 상기 교류기의 출력을 나타내는 내장형 자동 컴퓨터 또는 다른 테스트 장비로부터의 신호일 수 있다. 어떤 경우에도, 상기 논의된 교류기 출력 신호(330)는 상기 교류기 출력의 리플을 나타내는 신호 성분을 포함한다.
동작에서, 테스트 시스템(300)은 교류기 출력 신호(330)를 수신하는 상기 교류기의 출력 단자에 직접 연결될 수 있거나, 대안적으로, 상기 교류기가 연결된 상기 배터리 단자에 연결될 수도 있다. 대안적으로, 테스트 시스템(300)은 상기 교류기의 출력을 나타내는 교류기 출력 신호를 수신하는 내장 컴퓨터에 연결하도록 신호 플러그를 사용할 수 있다.
상기 테스트는 상기 교류기 또는 상기 엔진의 임의의 회전 속도에서 수행될 수 있고, 상기 엔진은 바람직하게는 상기 교류기가 배터리(334)에 안정된 교류기 출력 신호를 발생시키도록 하기 위해서 1500rpm과 같은 안정된 회전 속도로 구동된다. 대안적으로, 상기 테스트는 상기 엔진이 이상적인 회전 속도에 있을 때 수행될 수 있다.
테스트 시스템(300)은 마이크로컨트롤러(302)와 디스플레이(304)를 갖는다. 마이크로컨트롤러(302)는 데이터를 처리하고 제어 신호들을 발생시킨다. 디스플레이(304)는 사용자에게 통신 인터페이스를 제공하는 수단이며, LCD 화면 또는 LED 표시기 등일 수 있다. 마이크로컨트롤러(302)는 부하(322)를 상기 교류기에 선택적으로 연결하는, FET 스위치와 같은 스위치 장치(324)를 제어할 수 있어, 상기 교류기는 부하하에서 테스트될 수 있다. 부하(322)는 미크롬 코일(Michrome coil) 또는다른 저항성 선 등이거나, 상기 교류기로부터 전류를 이끌어내는 다른 형태의 부하일 수 있다. 대안적으로, 부하(322)는 전조등, 후부 유리 서리제거 장치(rear window defroster) 또는 이와 유사한 것과 같은 차량의 전기적 부속품을 동작시킴으로써 제공될 수 있다. 다른 대안으로서, 상기 테스트는 상기 배터리가 상기 교류기로부터 큰 전류를 이끌어내는 경우 상기 교류기에 부하를 외부적으로 연결하지 않고 수행될 수 있다. 마이크로컨트롤러(302)에 의해 제어되는 냉각 팬(326)은 부하(322)에 의해 발생된 열의 제거를 돕기 위해 제공될 수 있다. 이러한 구성 요소의 설명을 위해 동일 발명자에 의해 본원과 동시에 출원되고 발명 명칭이 __________인 공동 양도된 출원 번호 _________가 본원에서 참조된다.
상기 테스트 동안, 마이크로컨트롤러(302)는 상기 배터리 단자들을 통해 상기 교류기에 부하(322)를 연결하기 위해 스위치(324)를 제어하는 스위치 제어 신호(328)를 발생시킨다. 배터리(334)는 배터리 단자들(333)을 통해 상기 교류기에 연결되기 때문에, 상기 교류기는 이제 부하하에서 동작하며, 교류기 출력 신호(330)는 생성된다.
교류기 출력 신호(330)는 우선 고조파 뿐만 아니라 배터리 단자들(333)에 의해 획득된 잡음을 제거하기 위해 대역 통과 필터(308)를 통과할 수 있다. 대역 통과 필터(308)는 100Hz와 4kHz 사이의 대역을 통과할 수 있다. 이후, 교류기 출력 신호(330)는 상기 신호 레벨을 증폭하기 위해 증폭기(310)를 통과한다.
이후, 교류기 출력 신호(330)는 적응 임계 회로(332)와 비교기(318)로 공급된다. 적응 임계 회로(332)는 비교기(318)에서 사용하기 위한 기준 전압과 같은 적응 임계를 발생시킨다. 비교기(318)는 리플 신호 레벨과 상기 적응 임계 간의 비교에 기초하여 주파수 신호(320)를 발생시키는 바, 교류기 출력 신호(330)의 상기 리플 신호 레벨이 상기 적응 임계보다 더 클 경우, 비교기(318)는 논리 "1"을 발생시키고, 교류기 출력 신호(330)의 상기 리플 신호 레벨이 상기 적응 임계보다 더 작을 경우, 비교기(318)는 논리 "0"을 발생시킨다. 따라서, 비교기(318)의 출력은 교류기 출력 신호(330)의 상기 리플 성분에 의한 상기 적응 임계의 교차를 나타내는 클럭 신호와 유사하다. 이 기술 분야의 당업자에게 공지되어 있는 바와 같이, 비교기(318)는 상기 비교 결과를 나타내기 위해 역논리(inverse logic)를 사용할 수 있다.
적응 임계 회로(332)는 골짜기 레벨 검출기(312), 최고 레벨 검출기(314) 및 적응 임계 발생기(316)를 포함할 수 있다. 골짜기 레벨 검출기(312)와 최고 레벨 검출기(314)는 리플 파형의 최고 및 골짜기의, 전압과 같은 신호 레벨을 검출하고, 적응 임계 발생기(316)에 결과를 보낸다. 적응 임계 발생기(316)는 최고 및 골짜기 신호 레벨 변화로서 값을 변화시키는 적응 임계를 발생시킨다. 예를 들어, 상기 적응 임계는 상기 최고 신호 레벨과 상기 골짜기 신호 레벨의 평균이거나, 입력에 의해 변하는 다른 값들일 수 있다.
적응 임계의 사용은 리플의 DC 레벨을 변화시킴으로써 생기는 부정확한 교차 판독을 방지한다. 적응 임계의 레벨은 교류기 출력 신호(320)의 최고 레벨 및 골짜기 레벨에 의해 결정되기 때문에, 고정 임계와 달리 상기 적응 임계는 교류기 출력 신호(320)의 변하는 DC 레벨에 의해 흔들린다(float). 그러므로, 리플에 의한 상기적응 임계의 교차는 더 정확하게 리플 파형의 변화를 나타낸다. 비록 적응 임계가 시스템의 동작을 예시하는데 이용되지만은, 고정 임계는 비용과 설계의 복잡성을 감소시키는데 이용될 수 있다.
상기 설명된 바와 같이, 비교기(318)는 리플 전압과 기준 전압 간의 비교에 기초하여 주파수 신호(320)를 발생시킨다. 주파수 신호(320)는 리플 파형에 의한 기준 신호의 교차를 나타내기 때문에, 상기 주파수 신호(320)는 교류기 출력 신호(330)에 포함된 고주파수 리플을 나타낸다.
이후, 주파수 신호(320)는 AD/DA 변환기(미도시)로 지나가고, 그러고 나서 주파수 분석을 위해 마이크로컨트롤러(302)로 지나간다. 마이크로컨트롤러(302)는 각각의 위상 간의 시간 주기를 측정함으로써 주파수 신호(320)의 주파수를 계산할 수 있다. 주파수의 결정시, 마이크로컨트롤러(302)는 상기 교류기의 안정성을 결정하기 위해 리플 주파수와 임계 주파수를 비교한다.
상기 임계 주파수는 안정된 교류기 즉, 허용가능한 동작 특성을 갖는 교류기의 파라미터들에서 비롯된다. 예를 들어, 상기 임계 주파수는 특정 엔진 회전 속도에 대응하는 안정된 교류기의 리플 주파수에 기초하여 결정될 수 있다. 차량에 이용되는 교류기에 있어서, 상기 교류기 출력 신호의 리플 주파수는 교류기 로터 회전 속도(alternator rotor rotaional speed)와 교류기 로터 회전(alternator rotor revolution) 당 리플수에 비례한다. 상기 교류기는 보통 차량 엔진에 의해 구동되기 때문에, 상기 교류기 로터 회전 속도는 상기 엔진 회전 속도에 비례한다. 상기 엔진 회전 속도와 상기 교류기 로터 회전 속도 간의 관계는
교류기 로터 회전 속도 = 엔진 회전 속도·풀리비(pulley ratio)
이며, 여기서 풀리비는 크랭크축(crankshaft) 풀리 직경과 교류기 풀리 직경 사이의 비이다.
상기 교류기 출력 신호의 리플 주파수는 한번의 교류기 로터 회전 동안의 리플수와 상기 교류기 로터 회전 속도에 비례하며, 상기 리플 주파수와 상기 교류기 로터 회전 속도 간의 관계는
리플 주파수 = 교류기 로터 회전 속도·k_리플
이며, 여기서 k_리플은 로터 회전 당 리플수이다.
따라서, 상기 리플 주파수와 상기 엔진 회전 속도 간의 관계는
리플 주파수 = 엔진 회전 속도ㆍ풀리비·k_리플
이다.
풀리비와 k_리플은 둘다 특정 차량 모델을 위한 상수로 알려져 있기 때문에, 상기 리플 주파수는 상기 엔진 회전 속도를 관측함으로써 결정될 수 있다. 따라서, 특정 엔진 회전 속도에 대응하는 안정된 교류기의 리플 주파수는 결정될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 임계 주파수는 오허용오차 마진(fault tolerance margins)과 같은 걱정을 처리하기 위해 경험적으로 조정된다. 예를 들어, 삼상 교류기에 대해서, 상기 임계 주파수는 상기 엔진 회전 속도가 1500rpm일 때 1700Hz에서 설정될 수 있고, 상기 임계 주파수는 이상적인 엔진 회전 속도(700-1000rpm)에 대해 500Hz에서 설정될 수 있다. 룩업 테이블은 서로 다른 엔진 회전 속도들 또는 교류기 회전 속도들에 대응하는 임계 주파수에 대해 발생될 수 있다.
상기 교류기가 1500rpm 엔진 회전 속도하에서 테스트되는 경우, 마이크로컨트롤러(302)는 주파수 신호(320)의 주파수가 1700Hz보다 낮은지 확인할 것이다. 상기 주파수가 1700Hz보다 낮은 경우, 마이크로컨트롤러(302)는 결함이 있는 교류기 또는 정류기 조립체의 존재를 나타내는 디스플레이(304)로의 에러 신호를 발생시킬 수 있다.
도 5는 대역 통과 필터(308), 이득 증폭기(310), 비교기 및 적응 임계 회로(332)에 대한 예시적인 회로를 도시한다. 블럭(308, 310)에서 캐패시터들과 저항들은 잡음 또는 고조파로 인해 원하지 않는 주파수 성분을 필터링한다. 증폭기(312)는 상기 교류기 출력 신호의 골짜기 전압을 검출하는 골짜기 레벨 검출기이다. 증폭기(314)는 상기 교류기 출력 신호의 최고 전압을 검출하는 최고 레벨 검출기이다. 증폭기(510)는 증폭기(312 및 314)의 출력에 기초하여 기준 전압을 발생시킨다. 상기 시스템을 구현하기 위해 이 기술 분야의 당업자들에게 알려진 다른 설계들이 이용될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따라 실시되는 자동 교류기의 테스트 과정을 예시하는 흐름도를 도시한다. 단계(603)에서, 마이크로컨트롤러(302)는 상기 사용자가 상기 엔진의 회전 속도가 1500rpm에 도달했는지를 확인해달라고 요구하는 메시지를 발생시킨다. 상기 사용자는 회전 속도계로부터 상기 엔진 회전 속도를 관측할 수 있다. 대안적으로, 숙련자들은 상기 엔진에 의해 발생된 가청 잡음에 기초하여 상기 엔진 회전 속도를 결정할 수 있다. 1500rpm에 도달했는지를 상기 사용자에 의해 표시할 때, 마이크로컨트롤러(302)는 상기 배터리 단자들(333)을 통해 상기 교류기에부하(322)를 연결하도록 스위치(324)를 제어하기 위해 스위치 제어 신호(328)를 발행한다(단계들(603-607)). 상기 교류기는 현재 부하하에서 동작하고 있다. 교류기 출력 신호(330)가 상기 시스템에 들어간 후에, 마이크로컨트롤러(302)는 교류기 출력 신호(330)의 리플 성분의 주파수를 계산한다(단계(609)). 단계(611)에서, 마이크로컨트롤러(302)는 상기 리플 주파수와 1500rpm 엔진 회전 속도에 대응하는 임계 주파수를 비교한다. 예를 들어, 상기 주파수가 상기 임계 주파수보다 현저하게 작은 경우, 마이크로컨트롤러(302)는 테스트 대상 교류기가 결함이 있음을 나타내는 에러 메시지를 발생시킬 것이다. 그렇지 않은 경우, 정규 교류기를 나타내는 메시지가 발생되어 상기 사용자에게 표시될 것이다(단계(613)).
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 테스트 시스템은 다른 테스트 시스템으로부터 상기 엔진 회전 속도를 나타내는 신호를 수신할 수 있고, 즉, 본 테스트 시스템은 상기 엔진의 회전 속도를 검출하는 감지기를 포함할 수 있다. 회전 속도의 판독은 마이크로컨트롤러(302)에 제공될 수 있다. 상기 엔진 회전 속도에 관한 이러한 정보에 의해서, 마이크로컨트롤로(302)는 상기 사용자로부터 피드백하지 않고 상기 테스트를 수행할 수 있다. 따라서, 단계들(602 및 603)은 생략될 수 있다.
본 발명에 따라 실시되는 테스트 시스템은 서로 다른 차량 모델들 및 연도에 대한 임계 주파수 데이터를 포함하는 데이터베이스를 포함하는, 플래시 메모리, 디스켓 또는 이와 유사한 것과 같은 메모리 장치(352)를 선택적으로 갖는다. 메시지는 테스트 대상의 상기 차량 모델 및 연도를 식별하도록 상기 사용자를 자극할 것이다. 따라서 마이크로컨트롤러(302)는 대응하는 임계 주파수를 액세스할 것이다.그러므로, 상기 테스트 시스템은 상기 차량들이 서로 다른 타입의 교류기를 사용할 수 있음에도 불구하고 서로 다른 차량 모델들에 설치된 교류기들의 동작을 적절하게 결정할 수 있다.
비록 전압 파형이 교류기 출력 신호들을 테스트하는 실시예들에서 설명되지만은, 다른 신호 형태들 및 매체는 또한 광 신호, 계수화된 신호 또는 이와 유사한 것과 같이 이용될 수 있다.
상기 설명된 실시예들은 임의의 원하는 시스템 또는 엔진과 함께 이용될 수 있다. 그것들의 시스템들 또는 엔진들은 휘발유, 천연 가스, 프로판 등과 같은 화석 연료, 와인딩(wind) 및 하이브리드 또는 그들의 조합을 이용하는 아이템을 포함할 수 있다. 그것들의 시스템들 또는 엔진들은 자동차, 트럭, 보트 또는 배, 오토바이, 발전기, 비행기 등과 같은 다른 시스템들에 통합될 수 있다. 상기 실시예들은 약 12볼트, 약 42볼트 등과 같은 어떤 적절한 전압 레벨과도 포함되거나 이용될 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예와 결합하여 설명되었지만, 상기 개시된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구항들의 정신 및 범위내에 포함되는 다양한 수정들 및 등가 구조들을 포함하고자 한다는 것을 이해해야 한다.

Claims (22)

  1. 교류기의 동작을 평가하는 방법으로서,
    교류기 출력 신호의 주파수 성분을 검출하는 단계;
    상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분과 임계 주파수를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 단계의 결과에 기초하여 상기 교류기의 동작을 평가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분을 검출하기 전에 소정의 레벨에서 상기 교류기의 회전 속도를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주파수 성분이 상기 임계 주파수보다 더 작을 경우, 상기 교류기에 결함이 있는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 교류기의 동작을 평가하는 시스템으로서,
    상기 교류기의 출력을 나타내는 교류기 출력 신호를 수신하는 단자;
    상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분을 검출하는 주파수 검출 장치;
    상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분과 임계 주파수를 비교하고, 상기 비교 결과를 기초한 표시 신호를 발생시키는 제어기; 및
    상기 교류기의 동작을 표시하는 상기 표시 신호의 내용에 응답하는 표시 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 주파수 검출 장치는
    기준 전압을 발생시키는 임계 장치; 및
    상기 교류기 출력 신호의 레벨과 기준 임계를 비교하고 상기 비교 결과에 기초한 상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분을 표시하는 주파수 신호를 발생시키는 비교기를 포함하며,
    여기서 상기 주파수 신호는 상기 제어기와 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 기준 임계는 소정의 규칙에 따라서 상기 교류기 출력 신호의 레벨에 기초하여 발생되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 기준 임계는 상기 교류기 출력 신호의 최고 신호 레벨과 골짜기 신호 레벨 간의 값인 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 기준 임계는 상기 교류기 출력 신호의 최고 레벨과 골짜기 레벨의 평균인 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 교류기 출력 신호는 상기 교류기에 의해 발생된 전류 또는 전압인 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 교류기는 차량에 설치되고, 상기 차량의 엔진에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 하나 이상의 차량 모델에 대응하는 임계 주파수를 포함하며, 상기 제어기에 의해 접근가능한 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 하나 이상의 엔진 회전 속도에 대응하는 임계 주파수를 포함하며, 상기 제어기에 의해 접근가능한 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 교류기 출력 신호는 상기 차량에 설치된 차량 컴퓨터로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 4 항에 있어서, 하나 이상의 교류기 회전 속도에 대응하는 임계 주파수를 포함하며, 상기 제어기에 의해 접근가능한 데이터베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 4 항에 있어서, 상기 교류기 출력 신호는 데이터 처리 시스템으로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 교류기의 동작을 평가하는 시스템으로서,
    상기 교류기의 출력을 나타내는 교류기 출력 신호를 수신하는 단자;
    소정의 규칙에 따른 상기 교류기 출력 신호의 레벨에 기초하여 기준 임계를 발생시키는 적응 임계 장치;
    상기 교류기 출력 신호의 레벨과 상기 기준 임계를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분을 표시하는 주파수 신호를 발생시키는 비교기;
    상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분과 임계 주파수를 비교하고, 상기 주파수 성분과 상기 임계 주파수의 비교 결과에 기초하여 상기 교류기의 동작을 나타내는 표시 신호를 발생시키는 제어기; 및
    상기 교류기의 동작을 표시하는 상기 표시 신호의 내용에 응답하는 표시 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 기준 임계는 상기 교류기 출력 신호의 최고 레벨과 골짜기 레벨의 평균인 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 교류기의 동작을 평가하는 시스템으로서,
    상기 교류기의 출력을 나타내는 교류기 출력 신호를 수신하는 수단;
    상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분을 검출하는 수단;
    상기 교류기 출력 신호의 상기 주파수 성분과 임계 주파수를 비교하는 수단;
    상기 비교 결과에 기초한 표시 신호를 발생시키는 수단; 및
    상기 교류기의 동작을 표시하는 상기 표시 신호의 내용에 응답하는 표시 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 교류기 출력 신호의 주파수 성분을 검출하는 수단은
    기준 임계를 발생시키는 수단; 및
    상기 교류기 출력 신호의 레벨과 상기 기준 임계를 비교하고, 상기 비교 결과에 기초하여 상기 교류기 출력 신호의 상기 주파수 성분을 표시하는 주파수 신호를 발생시키는 수단을 포함하며,
    여기서, 상기 주파수 신호는 상기 제어기에 연결되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 기준 임계는 소정의 규칙에 따른 상기 교류기 출력 신호의 레벨에 기초하여 발생되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 기준 임계는 상기 교류기 출력 신호의 최고 신호 레벨과 골짜기 신호 레벨 간의 값인 것을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 기준 임계는 상기 교류기 출력 신호의 상기 최고 레벨과 골짜기 레벨의 평균인 것을 특징으로 하는 시스템.
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