KR200316730Y1 - Voltage regulator of vehicle alternator - Google Patents
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- H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
- H02P2101/45—Special adaptation of control arrangements for generators for motor vehicles, e.g. car alternators
Abstract
본 고안은 스타트 모타 기동시 배터리로부터 인가되는 전압이 일정전압 떨어지는 현상을 이용하여, 발전기의 시동조건을 판단하고, 그 판단결과에 따라 발전기에 여자전류가 인가되도록 하므로써, 회로를 단순화하여 내구성을 향상시키고 동시에 구조적으로 배선의 수를 줄여 경제적 이득을 얻을 수 있는 차량용 교류 발전기의 전압조정기에 관한 것이다.The present invention utilizes the phenomenon that the voltage applied from the battery falls at a constant voltage when starting the start motor, thereby determining the starting condition of the generator, and applying excitation current to the generator according to the determination result, thereby simplifying the circuit and improving durability. The present invention relates to a voltage regulator of an automotive alternator, which can achieve economic benefits by reducing the number of wirings at the same time.
그 구성은, 엔진과, 크랭크 축을 강제로 회전시켜 상기 엔진을 시동하는 스타트모타와, 상기 엔진의 시동으로 발전전압을 발생하는 고정자코일과 로터코일로 구성된 교류발전기를 포함하는 차량에 있어서, 상기 배터리로부터 상기 스타트모타로의 구동전원공급시 일시 강압되는 현상을 감지하는 시동감지부와, 상기 스타트모타의 구동으로 상기 엔진이 회전될 때 상기 엔진과 연동하여 회전하는 발전기의 회전정보를 검출하는 회전수감지부와, 상기 시동감지부와 상기 회전수감지부로부터 신호가 동시에 입력되면 상기 배터리로부터 상기 로터코일로 전류가 공급되도록 스위칭소자의 턴-온 동작을 제어하는 전압조정기로 구성된 것을 특징으로 한다.The configuration of the vehicle includes an engine, a start motor for forcibly rotating the crankshaft to start the engine, and an alternator including a stator coil and a rotor coil for generating a power generation voltage at the start of the engine. A start detection unit for detecting a phenomenon of temporarily stepping down when the driving power is supplied from the start motor to the start motor, and a rotational reception for detecting rotation information of a generator rotating in conjunction with the engine when the engine is rotated by the start motor; And a voltage regulator for controlling the turn-on operation of the switching element such that a current is supplied from the battery to the branch and the start detection unit and the rotational speed detection unit at the same time.
Description
본 고안은 차량용 교류 발전기의 전압조정기에 관한 것으로, 특히 키 스위치 온시 배터리로부터 인가되는 전압이 일정전압 떨어지는 현상을 이용하여, 발전기의시동조건을 판단하고, 그 판단결과에 따라 발전기에 여자전류가 인가되도록 하므로써, 회로를 단순화하여 내구성을 향상시키고 동시에 구조적으로 배선의 수를 줄여 경제적 이득을 얻을 수 있는 차량용 교류 발전기의 전압조정기에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage regulator of an alternator for a vehicle. In particular, the starting condition of the generator is determined by using a phenomenon in which the voltage applied from the battery drops at a constant voltage, and an exciting current is applied to the generator according to the determination result. The present invention relates to a voltage regulator of an automotive alternator, which can simplify the circuit, improve durability, and at the same time, structurally reduce the number of wirings to obtain economic benefits.
차량용 전원은 배터리의 방전전류를 사용하나 배터리를 충전하지 않고 사용하면 방전이 모두 이루어져 결국은 사용불능이 된다. 따라서, 배터리는 사용할 때마다 가능한 신속하게 충전할 필요가 있다.The vehicle power source uses the discharge current of the battery, but if it is used without charging the battery, all discharge occurs and eventually becomes unusable. Therefore, the battery needs to be charged as quickly as possible every time it is used.
도 1은 이러한 충전기능을 수행하는 종래 차량용 교류발전기의 전압조정기의 회로를 도시한 것이다.1 illustrates a circuit of a voltage regulator of a conventional vehicle AC generator which performs such a charging function.
동도에서 운전자가 키를 꽂아 키 스위치(sw1)를 온으로 하면 배터리(1)의 전류가 표시램프(2) 및 다이오드(3)를 지나 교류발전기의 로터코일(4), 그리고 접지단으로 흘러 표시램프(2)가 점등되고 로터코일(4), 즉 교류발전기의 회전자에 자계가 발생한다. 또, 운전가가 키를 더 돌려 스타터스위치(sw2)를 온으로 하면, 배터리(1)의 전류가 스타트 모타(5)에 공급된다. 이로 인하여 엔진의 크랭크축이 강제 회전되어 시동이 걸리게 된다. 이때 운전자가 키로부터 손을 뗌과 동시에 스타터 스위치(sw2)가 오프되어 스타트 모타(5)는 정지한다.When the driver inserts a key and turns on the key switch sw1, the current of the battery 1 flows through the display lamp 2 and the diode 3 to the rotor coil 4 of the alternator and the ground terminal. The lamp 2 is turned on and a magnetic field is generated in the rotor coil 4, i.e., the rotor of the alternator. When the driver turns the starter switch sw2 further by turning the key, the current of the battery 1 is supplied to the start motor 5. As a result, the crankshaft of the engine is forcibly rotated and started. At this time, the driver releases the key and the starter switch sw2 is turned off, and the start motor 5 stops.
엔진의 시동으로 발전기의 회전자가 회전을 시작하면 로터코일(4)과 상호작용하여 고정자코일(6)에 발전작용이 일어나 3상 교류가 발생한다. 발생된 3상 교류는 다이오드(D1-D6)에 의해 전파정류되어 배터리 전압보다 높을 때는 즉각 배터리(1)에 충전되고, 각 부하(7)로 전류가 공급된다.When the rotor of the generator starts to rotate by the start of the engine to interact with the rotor coil (4) to generate a power generation action to the stator coil (6) occurs three-phase alternating current. The generated three-phase alternating current is full-wave rectified by the diodes D1-D6 and immediately charged to the battery 1 when it is higher than the battery voltage, and a current is supplied to each load 7.
또, 정상적인 발전동작시 배터리(1)에서 여자전류가 공급되지 않고다이오드(D7-D9)에 의해 정류된 전류가 여자전류로 공급된다.In the normal power generation operation, the exciting current is not supplied from the battery 1, but the rectified current is supplied to the exciting current by the diodes D7-D9.
또한, 발전전압을 감지하는 단자가 배터리(1)의 +단자측에 마련되는데, 이로부터 전압조정기(10)는 발전기의 발전전압을 감지하여 발전전압이 규정치에 달하면 로터코일(4)단의 스위칭소자(9)를 제어하여 로터코일(4)에의 전류를 감소시켜 교류발전기의 발전작용을 제어하여 발전전압을 규정치 이하로 제어하므로서, 발전전압을 안정적으로 제어하는 효과가 있다.In addition, a terminal for detecting the generated voltage is provided on the side of the + terminal of the battery 1, from which the voltage regulator 10 detects the generated voltage of the generator and when the generated voltage reaches a prescribed value, switching of the rotor coil 4 stage. The element 9 is controlled to reduce the current to the rotor coil 4 to control the power generation action of the alternator to control the power generation voltage below a prescribed value, thereby stably controlling the power generation voltage.
그러나 종래 차량용 교류발전기의 전압조정기는 다음과 같은 단점이 있었다.However, the voltage regulator of the conventional vehicle AC generator has the following disadvantages.
즉, 키 스위치의 온동작에 따라 발전기의 초기여자 전류를 공급하기 위한 단자와, 여자전류를 전류를 제한할 목적으로 발전전압을 감지하기 위한 단자가 필요하게 되어, 외부배선을 줄이는데 한계가 있었다.That is, according to the ON operation of the key switch, a terminal for supplying an initial exciting current of the generator and a terminal for sensing a generated voltage for the purpose of limiting the exciting current are required to limit external wiring.
본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 키 스위치 온시 배터리로부터 인가되는 전압이 일정전압 떨어지는 현상을 이용하여, 발전기의 개시조건을 판단하고, 그 판단결과에 따라 발전기에 여자전류가 인가되도록 하므로써, 회로를 단순화하여 내구성을 향상시키고 동시에 구조적으로 배선의 수를 줄여 경제적 이득을 얻을 수 있는 차량 발전기용 전압조정기에 관한 것이다.The present invention has been made to solve the above-described problems, the purpose of which is to determine the starting condition of the generator using the phenomenon that the voltage applied from the battery when the key switch on the constant voltage, and excitation to the generator according to the determination result The present invention relates to a voltage regulator for a vehicle generator that can simplify the circuit to improve durability and at the same time reduce the number of wires structurally to obtain economic benefits.
도 1은 종래 차량용 교류 발전기의 전압조정기를 보인 회로도,1 is a circuit diagram showing a voltage regulator of a conventional vehicle alternator,
도 2는 본 고안에 따른 차량용 교류 발전기의 전압조정기를 보인 회로도이다.2 is a circuit diagram showing a voltage regulator of a vehicle alternator according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
11:고정자코일 12:로터코일11: Stator coil 12: Rotor coil
13:배터리 14:스위칭소자13: Battery 14: Switching element
15:전압조정기 16:전압감지부15: Voltage regulator 16: Voltage detector
161:시동신호감지부 162:발전전압감지부161: start signal detection unit 162: power generation voltage detection unit
17:회전수감지부 18:엔드게이트17: rotation speed detection unit 18: end gate
19:래치회로 20:스타트모타19: Latch circuit 20: Start motor
21:부하 D1-D6:다이오드21: Load D1-D6: Diode
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안의 구성은, 엔진과, 크랭크 축을 강제로 회전시켜 상기 엔진을 시동하는 스타트모타와, 상기 엔진의 시동으로 발전전압을 발생하는 고정자코일과 로터코일로 구성된 교류발전기를 포함하는 차량에있어서, 상기 배터리로부터 상기 스타트모타로의 구동전원공급시 일시 강압되는 현상을 감지하는 시동감지부와, 상기 스타트모타의 구동으로 상기 엔진이 회전될 때 상기 엔진과 연동하여 회전하는 발전기의 회전정보를 검출하는 회전수감지부와, 상기 시동감지부와 상기 회전수감지부로부터 신호가 동시에 입력되면 상기 배터리로부터 상기 로터코일로 전류가 공급되도록 스위칭소자의 턴-온 동작을 제어하는 전압조정기로 구성된 것을 특징으로 한다.The construction of the present invention for achieving the technical problem, an alternator comprising an engine, a start motor for forcibly rotating the crankshaft to start the engine, and a stator coil and a rotor coil for generating a generation voltage by starting the engine. In the vehicle comprising a start detection unit for detecting a phenomenon that is temporarily stepped down when the driving power supply from the battery to the start motor, and rotates in conjunction with the engine when the engine is rotated by the drive of the start motor A voltage regulator for controlling a turn-on operation of a switching element such that a current is supplied from the battery to the rotor coil when signals are input from the rotation detection unit for detecting rotation information of the generator and the start detection unit and the rotation speed detection unit at the same time. Characterized in that consisting of.
이하, 본 고안에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, one preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 고안에 따른 차량용 교류발전기의 전압조정기의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a voltage regulator of an automotive alternator according to the present invention.
동도에서, 11은 발전기의 고정자에 권선된 고정자코일, 12은 발전기의 회전자에 권선된 로터코일, 그리고 13은 배터리이다.In the figure, 11 is a stator coil wound on the stator of the generator, 12 is a rotor coil wound on the rotor of the generator, and 13 is a battery.
상기 고정자 코일의 출력단에는 출력되는 교류를 정류하는 정류용 다이오드(D1-D6)가 결선되며, 상기 정류용 다이오드는 배터리(13)의 (+)단자와 결선된다.The rectifying diodes D1-D6 are rectified at the output terminal of the stator coil, and the rectifying diodes are connected to the positive terminal of the battery 13.
또, 배터리(13)와 상기 정류용 다이오드(D1-D6) 간에는 로터코일(12)에 여자전류를 공급하는 전원공급선이 결선되며, 상기 배터리(13)에서 상기 로터코일(12)로 공급되는 전류를 제어하는 스위칭소자(14) 및 상기 스위칭소자(14)를 제어하는 전압조정기(15)가 결선된다.In addition, a power supply line for supplying an excitation current to the rotor coil 12 is connected between the battery 13 and the rectifier diodes D1-D6, and the current supplied from the battery 13 to the rotor coil 12. The switching element 14 for controlling the and the voltage regulator 15 for controlling the switching element 14 is connected.
또한, 배터리(13)와 상기 정류용 다이오드간(D1-D6)의 배터리(13) 전압을 감지하는 전압감지부(16)가 마련되는데, 상기 전압감지부(16)는 배터리(13)의 전압을감지하여 여자전류의 통전조건을 감지하는 시동신호감지부(161)와, 상기 고정자코일(11)에서 발생된 발전전압을 감지하는 발전전압감지부(162)로 구성되며, 상기 발전전압감지부(162)에서 감지된 감지신호(T1)는 전압조정기(15)에 제공된다.In addition, a voltage sensing unit 16 for sensing a voltage of the battery 13 between the battery 13 and the rectifying diodes D1-D6 is provided, and the voltage sensing unit 16 is a voltage of the battery 13. And a start signal detecting unit 161 detecting the energizing condition of the excitation current and a generating voltage detecting unit 162 detecting the generating voltage generated from the stator coil 11. The sensing signal T1 sensed at 162 is provided to the voltage regulator 15.
또, 상기 고정자 코일(11)의 적어도 어느 한 상에는 출력전류의 상전압을 통한 회전수를 감지하는 회전수감지부(17), 예를 들면 프리퀀시 컨버터(Frequency convter)로 구성된다.In addition, at least one phase of the stator coil 11 is composed of a rotation speed sensing unit 17, for example, a frequency converter that senses the rotation speed through the phase voltage of the output current.
또한, 상기 시동신호감지부(161)와 상기 회전수감지부(17)로부터 시동신호가 감지(S3)되고 회전신호(S4)가 감지된 경우 하이 신호를 출력하는 엔드게이트(18)가 구성되며, 엔드게이트(18)의 신호는 래치회로(19)에 의해 일시적으로 유지, 기억되어 전압조정기(15)에 제공된다.In addition, an end gate 18 is configured to output a high signal when a start signal is detected from the start signal detection unit 161 and the rotation speed detection unit 17 and a rotation signal S4 is detected. The signal of the end gate 18 is temporarily held and stored by the latch circuit 19 and provided to the voltage regulator 15.
그리고 20은 스타트 모타로 스타트 스위치(SW11)의 온동작으로 배터리(13)로부터 전류를 공급받아 크랭크 축을 강제 회전시켜 엔진을 시동시킨다.In operation 20, the engine is started by forcibly rotating the crankshaft by receiving current from the battery 13 by the start operation of the start switch SW11.
전술한 구성부를 참조하여 본 고안에 따른 작용효과를 설명한다.With reference to the above-described configuration will be described the operation and effect according to the present invention.
운전자가 키를 꽂아 키 스위치를 온으로 하면, 각 부하에 배터리(13) 전원이 공급된다. 그러나 본 발명에서는 종래와 다르게 로터코일(12)에 여자전류가 공급되지 않는다.When the driver inserts a key and turns on the key switch, the battery 13 power is supplied to each load. However, in the present invention, the exciting current is not supplied to the rotor coil 12 unlike the conventional art.
즉, 본 발명에 따른 로터코일(12)의 여자전류는 스타트 모타(20)가 작동하였을 경우 공급되는데 이는 다음과 같다.That is, the exciting current of the rotor coil 12 according to the present invention is supplied when the start motor 20 is operated, which is as follows.
운전자가 키를 더 돌려 스타터 스위치(SW11)를 온으로 하면, 배터리(13)의 전류가 스타트 모타(20)에 공급된다. 동시에 배터리(13)의 전압은 기준전압 12V에서 7V로 강압되는 경우가 발생한다. 이때, 배터리(13)의 (+)단과 결선된 시동신호 감지부(16)가 배터리(13) 전압의 강압을 감지한다.When the driver turns the starter switch SW11 further by turning the key, the current of the battery 13 is supplied to the start motor 20. At the same time, the voltage of the battery 13 is stepped down from the reference voltage of 12V to 7V. At this time, the start signal detecting unit 16 connected to the (+) terminal of the battery 13 detects the voltage drop of the battery 13.
또한, 스타트 모타(20)의 구동으로 인하여 엔진이 회전하게 되고, 회전수감지부(17)는 이에 따른 상전압을 감지하여 회전을 감지한다.In addition, the engine rotates due to the driving of the start motor 20, and the rotation speed sensing unit 17 detects the phase voltage according to the rotation of the engine.
또, 시동신호감지부(161)에서 스타트 모타(20)의 구동에 따른 시동신호가 감지되고, 로터의 회전이 감지되면 엔드게이트(18)에서 하이 신호가 출력되어 래치회로(19)를 통하여 전압조정기(15)에 제공된다.In addition, the start signal is detected by the start signal detecting unit 161 according to the driving of the start motor 20, and when the rotation of the rotor is sensed, a high signal is output from the end gate 18 to output a voltage through the latch circuit 19. To the regulator 15.
또한, 전압조절부(15)는 래치회로(19)로부터 하이신호가 제공되면 스위칭소자(14)를 제어하여 로터에 여자전류를 공급하여 로터코일(12)로부터 자계를 발생시킨다. 이에 따라, 회전하는 발전기의 로터와 고정자코일(11)이 상호작용하여 고정자코일(11)에 발전작용이 일어나 3상 교류가 발생한다.In addition, when a high signal is provided from the latch circuit 19, the voltage regulator 15 controls the switching element 14 to supply an exciting current to the rotor to generate a magnetic field from the rotor coil 12. Accordingly, the rotor of the rotating generator and the stator coils 11 interact with each other to generate power in the stator coils 11 to generate three-phase alternating current.
이때, 운전자가 키로부터 손을 떼면 스타트 스위치(SW11)가 오프되어 스타트 모타(20)는 정지하고 엔진은 계속적으로 운전되어 발전기는 발전작용을 계속적으로 수행하게 된다.At this time, when the driver releases the key, the start switch SW11 is turned off, the start motor 20 is stopped and the engine is continuously operated so that the generator continuously performs power generation.
상기 로터코일(12)에 공급되는 여자전류는 전술한 바와 같이, 스타트 모타(20)의 구동에 따른 전압강하, 즉 스타트 모타(20)의 최초 구동에 따라 발전개시 신호를 판단하고, 또 스타트 모타(20)의 구동으로 인하여 로터가 회전되는 경우 그 신호를 감지하여 로터코일(12)에 여자전류를 공급하도록 되어 있다. 이는 시동신호감지부(161)에 의해서만 로터코일(12)에의 여자전류의 공급이 결정된다면, 노이즈 등에 의해 오동작할 경우가 발생되므로 반드시 시동신호감지부(161)와 회전수감지부(17)로부터 동시에 하이신호가 제공되었을 때만 로터코일(12)에 여자전류가 공급되도록 하므로서 안정적으로 발전동작을 수행하게 할 수 있다.As described above, the exciting current supplied to the rotor coil 12 is determined by the voltage drop according to the driving of the start motor 20, that is, the power generation start signal according to the initial driving of the start motor 20, and the start motor. When the rotor is rotated due to the driving of 20, the signal is sensed to supply an exciting current to the rotor coil 12. This is because if the supply of the excitation current to the rotor coil 12 is determined only by the start signal detecting unit 161, a malfunction may occur due to noise or the like. Therefore, the start signal detecting unit 161 and the rotational speed sensing unit 17 must be simultaneously used. Only when a high signal is provided, the exciting current is supplied to the rotor coil 12, thereby stably generating power generation.
또, 고정자코일(11)에서 발생된 3상 교류는 다이오드(D1-D6)에 의해 전파정류되어 배터리(13) 전압보다 높을 때는 즉각 배터리(13)에 충전되며, 또한, 각 부하(21)로 공급된다.In addition, the three-phase alternating current generated in the stator coil 11 is full-wave rectified by the diodes D1-D6 and immediately charged to the battery 13 when the voltage is higher than the voltage of the battery 13. Supplied.
또한, 정상적인 발전동작시 배터리(13)에서 여자전류가 공급되지 않고 다이오드(D1-D6)에 의해 정류된 전류가 여자전류로 공급된다.In addition, in the normal power generation operation, the excitation current is not supplied from the battery 13, but the rectified current is supplied to the excitation current by the diodes D1-D6.
또, 발전전압을 감지하는 단자가 배터리(13)의 (+)단자측에 마련되는데, 이로부터 전압조정기(15)는 발전기의 발전전압을 감지한 감지신호(S1)을 비교기를 통하여 제어를 목적으로 설정한 규정치(S2)와 비교하여 그 결과에 따른 신호(T1)를 전압조정기(15)에 제공한다.In addition, a terminal for detecting the generated voltage is provided on the (+) terminal side of the battery 13, from which the voltage regulator 15 controls the detection signal S1 detecting the generated voltage of the generator through a comparator. The signal T1 is provided to the voltage regulator 15 according to the result of comparison with the prescribed value S2 set as follows.
따라서, 전압조정기(15)는 현재 발전전압이 규정치를 넘게되면 회로를 보호할 목적으로 로터코일(12)단의 스위칭소자(14)를 제어하여 로터코일(12)에의 여자전류의 흐름을 감소시켜 교류발전기의 발전작용을 제어한다. 이에 따라, 발전기에서의 발전전압은 규정치 이하로 유지, 발전동작을 계속하게 된다.Accordingly, the voltage regulator 15 reduces the flow of the excitation current to the rotor coil 12 by controlling the switching element 14 of the rotor coil 12 stage to protect the circuit when the current generation voltage exceeds the prescribed value. Control the power generation of the alternator. As a result, the power generation voltage in the generator is kept below the specified value and the power generation operation is continued.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안에 의하면, 키 스위치 온시 배터리로부터 인가되는 전압이 일정전압 떨어지는 현상을 이용하여, 발전기의 개시조건을 판단하고, 그 판단결과에 따라 발전기에 여자전류가 인가되도록 하므로써, 회로를 단순화하여 내구성을 향상시키고 동시에 구조적으로 배선의 수를 줄여 경제적이득을 얻을 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention as described in detail above, by using the phenomenon that the voltage applied from the battery when the key switch is on, by using the phenomenon of determining the start condition of the generator, according to the determination result, the exciting current is applied to the generator, Simplify the circuit to improve the durability and at the same time have the effect of reducing the number of wires structurally gaining economic benefits.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision |
Free format text: TRIAL NUMBER: 2003101001138; TRIAL AGAINST DECISION OF REJECTION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL Free format text: TRIAL AGAINST DECISION OF REJECTION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL |
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| AMND | Amendment | ||
| B701 | Decision to grant | ||
| REGI | Registration of establishment | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |