KR20090029678A - 차량용 배터리 충전 장치 및 차량용 발전기의 발전 동작 제어 장치 - Google Patents

차량용 배터리 충전 장치 및 차량용 발전기의 발전 동작 제어 장치 Download PDF

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Abstract

차량용 충전기는 차량에 장착된 배터리를 충전한다. 상기 장치에서, 발전기는 전력을 발전시켜 배터리를 충전하는 전압을 출력하고, 발전기의 외부에 위치하는 제어기는 발전기의 발전 상태를 제어하는 펄스 신호를 출력한다. 수신 장치는 제어기로부터 출력된 펄스 신호를 수신한다. 상기 수신된 신호는 필터에서 필터링되고, 여기서 그 주기가 소정의 주기와 상이한 펄스 신호는 제거된다. 또한, 필터로부터 출력된 펄스 신호를 이용하여, 펄스 신호의 듀티 비율이 계산된다. 발전기로부터 출력된 전압이 계산된 듀티 비율에 기초하여 조정된다.
Figure P1020080091779
차량용 충전 장치, 차량용 제어 장치, 배터리 충전, 발전 제어

Description

차량용 배터리 충전 장치 및 차량용 발전기의 발전 동작 제어 장치{APPARATUS FOR CHARGING ON-VEHICLE BATTERY AND APPARATUS FOR CONTROLLING GENERATING OPERATION OF ON-VEHICLE GENERATOR}
본 발명은 승용차 및 트럭과 같은 차량에 장착된 발전기(즉, 교류발전기(alternator))에 의해 배터리를 충전하는 차량 충전 장치 및 차량용 발전기의 발전 상태를 제어하는 제어 장치에 관한 것이다.
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2007년 9월 18일자로 출원된 일본특허 제2007-241067호에 관한 것이며, 이를 참조로서 인용한다.
대부분의 차량은 전력을 발전시키기 위하여 차량용 엔진에 의해 구동되는 교류(Alternating current : AC) 발전기(즉, 교류발전기)를 구비한다. 이러한 발전기의 동작은 발전기의 출력 전압이 지정된 값이 되도록 IC 조정기(IC regulator)라고 불리는 제어 장치에 의해 제어된다. 한편, 엔진의 아이들링 회전 속도(idling rotation speed)가 낮고, 차량에 장착된 전기 부하의 양이 커지고, 및/또는 엔진이 보다 적은 연료를 소비하는 경우에도 여전히 동작가능한 발전기가 필요하다. 이러한 요구는 최근 엔진들에서 일반적이다.
이러한 요구를 충족하기 위하여, 차량용 AC 발전기의 출력 전압이 차량 주행 상태, 엔진 동작 상태 및 배터리 충전 상태에 기초하여 제어되는 일본특허공개 제3070788호에 의해 하나의 종래의 제어 기술이 제공된다. 보다 실제적으로, 이러한 제어 기술에서, 그 듀티 비율(duty ratio)이 기준 전압에 대응하는 듀티 신호는 엔진 제어 장치(엔진 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit : ECU))로부터 IC 조정기로 송신됨으로써, IC 조정기는 발전기의 출력 전압을 기준 전압이 되게 제어한다.
차량 주행 기간 동안 연료 소비를 감소시키기 위한 최근의 요구는 차량 주행 상태 및 배터리 충전 상태에 따라 발전기의 작동량을 적절히 제어함으로써 발전기가 최소한의 연료를 소비하면서 충분한 전력을 발전시키는 것을 요구한다. 일례는 차량이 가속하는 경우, 연료 소비를 낮추기 위하여 엔진으로의 물리적 부하가 감소하도록 발전기의 출력 전압이 보다 낮은 값으로 제어된다(예를 들어, 12 V의 최소 전압으로 낮추어진다)는 것이다. 반면, 차량이 감속하는 경우, 배터리를 급속히 충전시키기 위하여 발전기로부터의 발전량이 증가하도록 발전기의 출력 전압은 보다 높은 값으로 제어된다(예를 들어, 15 V의 최대 전압으로 높인다). 이것은 전력으로 변환되는 엔진의 관성 에너지(inertia energy)를 허용하고, 그에 따라 연료를 효율 적으로 이용한다.
발전기의 출력 전압을 제어함에 있어서, ECU는 주기(펄스 반복 시간)가 지정되고 일정한 펄스 신호를 IC 조정기로 송신한다. 그러나, 예를 들어, 상이한 제품은 그 펄스 주기가 서로 다른 ECU를 생성할 수 있다. 그리고, 차량용 IC 조정기로 펄스 신호를 송신하기 위하여 이러한 ECU를 차량용 ECU로서 채용하는 것이 종종 필요하다. 따라서, IC 조정기는 상이한 주기를 가지는 펄스 신호를 수신하기 위하여 마진(margin)을 가져야 한다. 그러나, 펄스 신호에 노이즈(noise)가 중첩될 수 있다. 이러한 경우, IC 조정기가 주기에 대한 큰 마진량을 가지면, 노이즈의 양도 보다 커지는 경향이 있고, 이것은 IC 조정기가 펄스 신호를 잘못 인식하도록 야기할 수 있다. 결과적으로, 발전기의 출력 전압이 적절히 제어될 수 없고, 그에 따라 출력 전압에 원하지 않는 변화가 발생한다.
본 발명은 상기의 상황을 고려하여 이루어졌으며, 본 발명의 목적은 충전 장치 및 제어 장치를 제공하는 것으로, 이것은 차량에 장착될 수 있고, 차량용 AC 발전기(교류발전기)의 출력 전압을 제어하는 펄스 신호의 잘못된 검출을 방지하는 능력을 가질 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 하나의 형태로서, 본 발명은 차량에 장착된 배터리를 충전시키기 위하여 차량에 장착되는 충전 장치를 제공하고, 이 충전 장치는 전력을 발전시켜 배터리를 충전하는 전압을 출력하는 발전기, 발전기의 외부에 위치하고, 발전기의 발전 상태를 제어하는 펄스 신호를 출력하는 제어기, 제어기로부터 출력된 펄스 신호를 수신하는 수신 장치, 수신된 펄스 신호의 필터 - 여기서, 상기 필터는 펄스 신호 자체에 관하여 설정되는 소정의 주기와 상이한 주기(주기 시간 또는 펄스 반복 시간)를 가지는 펄스 신호를 제거함 - , 필터의 필터링된 결과에 의존하여 소정의 주기와 일치하는 주기를 가지는 펄스 신호의 듀티 비율을 계산하는 계산기, 및 계산기에 의해 계산된 듀티 비율에 따라 발전기로부터 출력된 전압을 조정하는 전압 조정기를 포함한다.
다른 형태로서, 본 발명은 차량용 발전기의 발전을 제어하는 제어 장치를 제공하고, 이 제어 장치는 제어 장치의 외부로부터 공급되는 펄스 신호를 수신하는 수신 장치, 수신된 펄스 신호의 필터 - 여기서, 상기 필터는 펄스 신호 자체에 관하여 설정되는 소정의 주기와 상이한 주기를 가지는 펄스 신호를 제거함 - , 필터의 필터링된 결과에 의존하여 소정의 주기와 일치하는 주기를 가지는 펄스 신호의 듀티 비율을 계산하는 계산기, 및 계산기에 의해 계산된 듀티 비율에 따라 발전기로부터 출력된 전압을 조정하는 전압 조정기를 포함한다.
따라서, 펄스 신호의 주기가 소정의 주기와 상이할 경우에 예를 들어 노이즈에 의해 영향을 받은 펄스 신호가 제거되도록, 수신 장치에 의해 수신된 펄스 신호는 필터에서 필터링된다. 이러한 소정의 주기는 펄스 신호 자체를 이용하여 설정된 다. 예를 들어, 장치의 기동(activation)에 응답하여 수신된 펄스 신호의 초기의 주기는 소정의 주기로서 설정된다. 따라서, 예를 들어 펄스에 포함된 노이즈로 인한 발전기의 잘못된 제어를 피할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 차량에 장착된 발전기에 의해 배터리를 충전하는 차량 충전 장치 및 차량용 발전기의 발전 상태를 제어하는 제어 장치를 제공함으로써, 차량용 AC 발전기(교류발전기)의 출력 전압을 제어하는 펄스 신호의 잘못된 검출을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 충전 장치 및 차량에서 전력 발전을 제어하는 제어 장치로서 실행되는 본 발명의 실시예를 설명할 것이다.
(제1 실시예)
이하, 도 1 내지 도 4a 및 4b를 참조하여 본 발명의 제1 실시예를 설명할 것이다.
도 1은 차량에 장착된 충전 장치의 구성을 도시하고 있다. 본 충전 장치는 차량 내의 전력 발전을 제어하는 발전 제어 장치(generation control apparatus)(1), 차량에 장착된 AC 발전기(2)(즉, 교류발전기, 이하 간략히 "발전 기"라 칭함), 배터리(3), 엔진 제어를 위한 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit : ECU)(80)을 구비한다.
발전 제어 장치(1)는 전압의 소정 범위 내에서 발전기(2)의 출력 전압을 제어한다. 이러한 발전 제어 장치(1)의 상세 설명은 추후에 제공될 것이다.
발전기(2)는 고정자(도면에 도시되어 있지 않음)에 권선된 3개의 위상 고정자 권선(stator winding)(21), 회전자(rotor)(도면에 도시되어 있지 않음)에 내장된 계자 권선(field winding)(22), 및 고정자 권선(21)으로부터의 3개의 위상 출력에 전파 정류(full-wave rectification)를 인가하는 전파 정류 회로(23)를 갖추고 있다. 발전기(2)의 출력 전압은 계자 권선(22)을 통과하기 위하여 만들어진 계자 전류(field current)를 조절함으로써 제어된다. 발전기(2)는 ("B" 단자라고 불리는) 출력 단자를 가지며, 이것은 배터리(3) 및 전기 부하(4)를 포함하는 다른 전기 소비 소자에 전기적으로 연결된다. 따라서, 전류, 즉, 전력은 발전기(2)로부터 배터리(3) 및 전기 소비 소자로 공급된다.
ECU(80)는 엔진(도면에 도시되어 있지 않음) 뿐만 아니라, 발전 제어 장치(1)에 이용되는 외부 제어 장치를 제어하는 제어 장치로서의 역할도 한다. 즉, ECU(80)는 배터리(3)의 변화 상태(배터리의 충/방전 전류), 차량 속도, 스로틀 개도(throttle opening) 등을 나타내는 정보에 기초하여 발전기(2)의 전력 발전 상태를 발전 제어 장치(1)에 통보한다. 이러한 제어를 위하여, ECU(80)에는 소정의 제어 프로그램과을 수행하는 중앙 처리 장치(CPU)(81), ECU(80)로 입력되고 ECU(80)로부터 출력되는 다양한 신호에 대해 지정된 입력 및 출력 프로세스를 수행하는 입 /출력 인터페이스(82)가 구비된다.
ECU(80)가 발전 제어 장치(1)로 명령을 제공하도록 허용하기 위하여, ECU(80)는 발전 제어 장치(1)로 펄스 신호를 송신한다. 펄스 신호의 듀티 비율을 변경시킴으로써 명령 컨텐츠가 송신되도록 펄스 신호의 듀티 비율(또는 간략히 듀티)은 가변적으로 설정될 수 있다. 입/출력 인터페이스(82)는 펄스 신호를 생성하는 스위칭 소자 및 레지스터(R)(84)로서의 역할을 하는 트랜지스터(83)를 구비한다. 트랜지스터(83)를 보호하기 위하여, 추가적인 레지스터(85)가 입/출력 인터페이스(82) 즉, ECU(80) 및 발전 제어 장치(1)를 연결하는 출력 라인(output line)에 삽입된다. 출력 라인을 통해, 펄스 신호는 ECU(80)로부터 발전 제어 장치(1)로 송신된다.
이하, 발전 제어 장치(1)를 상세하게 설명할 것이다. 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 발전 제어 장치(1)는 계자 전류를 인터럽트(interrupt)하는 발전기(2)의 계자 권선(22)에 전기적으로 직렬 연결된 전력 트랜지스터(11)와, 전력 트랜지스터(11)가 오프(off) 상태인 경우 계자 전류를 환류(reflux)하는 계자 권선(22)에 전기적으로 병렬 연결된 다이오드(12)를 구비한다. 전압의 지정된 범위 내에서 이러한 전압을 제어하기 위해 배터리(3)의 (배터리 전압이라고 불리는) 단자 전압이 모니터링(monitor)되도록, 발전 제어 장치(1)는 전력 트랜지스터(11)의 인터럽트 동작을 제어하는 제어 회로(50)를 더 구비한다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 제어 회로(50)는 파형 정형 회로(waveform correcting circuit)(51), 주기 카운터(cycle counter)(52), 시간 카운터(time counter)(53), 키-온 검출 회로(key-on detecting circuit)(54), 주기 설정 회로(cycle setting circuit)(55), 필터링 회로(filtering circuit)(56), 제산 회로(division circuit)(57), 명령 생성 회로(command producing circuit)(58), 오류 검출 회로(error detecting circuit)(59), PWM 회로(PWM circuit)(60) 및 전압 분배 회로(voltage dividing circuit)(61)를 포함한다.
이러한 구성요소들 중에서, 파형 정형 회로(51)는 ECU(80)로부터 제어 회로(50)의 ("C" 단자라고 불리는) 제어 단자로 주어지는 펄스 신호의 파형을 정형한다. 주기 카운터(52)는 파형 정형 회로(51)에서 파형 정형된 펄스 신호의 주기(펄스 반복 시간 또는 주기 시간)를 카운팅(count)하도록 배치된다. 주기 카운터(52)는 각각의 펄스 반복에서의 주기를 카운팅하기 위해 각 주기의 마지막 천이 에지(transition edge)를 모니터(monitor)한다. 시간 카운터(53)는 파형 정형 회로(51)에서 파형 정형된 펄스 신호의 로우 레벨 기간(low-level duration)을 카운팅하도록 배치된다. 시간 카운터(53)가 각 주기의 로우 레벨 기간을 카운팅할 수 있도록, 시간 카운터(53)는 마지막 천이 에지 이후 즉시 나타나는 첫 번째 천이 에지를 모니터한다.
키-온 검출 회로(54)는 "L" 단자라고 불리는 단자에 연결되도록 배치되므로써, L 단자에 전기적으로 연결되는 충전 램프(charge lamp)를 통해 기동 신호를 검출한다. 액티브 기동 신호(active activation signal)는 키 스위치의 턴 온(turn on)에 응답하여 발전된다. 주기 설정 회로(55)는 발전 제어 장치(1)가 초기에 기동될 시에 주기 카운터(52)로부터 출력된 신호(즉, 카운트)를 읽어들이고, 이에 ECU(80)로부터 도출된 펄스 신호의 판독 주기를 설정한다.
필터링 회로(56)는 주기 설정 회로(55)에 의해 설정된 주기를 나타내는 정보를 읽어들이고, 주기 설정 회로(55)에 의해 지정된 기준 주기와 주기 카운터(52)의 카운트를 비교한다. 주기 카운터(52)로부터 공급된 전류 주기가 설정된 기준 주기와 상이하다면, 필터링 회로(56)는 시간 카운터(53)로부터 공급된 로우 레벨 기간과 함께 전류 주기(즉, 동등하게, 설정된 기준 주기와 상이한 주기를 가지는 펄스 신호)를 제거한다.
이러한 경우, 펄스 신호의 주기는 그 정상 범위 내에 있는 것과 같이 여전히 인정되지만, 펄스 신호 송신 중에 발생하는 지터 또는 다른 것에 기인한 펄스 신호의 주기에서의 약간의 변화를 고려하여 필터링 회로(56)는 설정된 기준 주기에 마진(예를 들어, ±10 %)을 제공한다. 본 실시예에서, 필터링 회로(56)의 필터링 특징은 주기에서의 이러한 약간의 변화를 고려하여, 이러한 약간의 주기 변화를 정상 범위 내에 있는 것으로서 인정하도록 결정된다.
제산 회로(57)로의 2개의 입력이 존재하고, 그 중 하나는 시간 카운터(53)에 의해 카운팅된 펄스 신호의 카운팅된 로우 레벨 기간이며, 펄스 신호의 주기가 설정 기준 주기와 같거나 설정 기준 주기 내에 있을 시에 필터링 회로(5)를 통과하도록 만들어진다. 다른 입력은 주기 카운터(52)에 의해 카운팅된 펄스 신호의 카운팅된 주기이고, 펄스 신호의 주기가 설정 기준 주기와 같거나 설정 기준 주기 내에 있을 시에 필터링 회로(56)를 통과하도록 만들어진다. 제산 회로(57)에서는, 필터링 회로(56)에 의해 필터링된 펄스 신호의 카운팅된 주기에 의해 펄스 신호의 로우 레벨 기간이 나누어지고, 그 결과로 펄스 신호의 듀티 비율이 계산될 수 있다. 이러한 경우, 듀티 비율은 로우 레벨 듀티 비율이다.
획득된 듀티 비율을 나타내는 신호가 제산 회로(57)로부터 나오므로, 명령 생성 회로(58)가 도 3에 도시되어 있는 특징을 참조함으로써 기준 전압을 생성하기 위한 신호를 수신한다. 사전에, 그 특징은 명령 생성 회로(58)의 메모리 내에 기준 테이블로서 설정된다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 기준 전압은 로우 레벨 듀티 비율에 의해 거의 선형적으로 변경된다.
오류 검출 회호(59)는 명령 생성 회로(58)에 의해 생성된 기준 전압 및 전압 분배 회로(61)를 이용하여 배터리 전압을 분배함으로써 생성된 전압을 수신하도록 배치된다. 배터리 전압은 발전기(2)의 B 단자로 인가된 전압이다. 따라서, 오류 검출 회로(59)는 모든 기준 전압 및 분배 전압을 서로 비교하고, 비교된 결과에 의존하여 로우 레벨 또는 하이 레벨(high-level) 신호를 출력하며, 이것은 PWM 회로(60)로 공급된다.
PWM 회로(60)는 오류 검출 회로(59)로부터의 출력 신호의 하이 레벨 기간 동안 펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)를 수행함으로써 소정의 듀티 비율로 구동 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 구동 신호는 그곳에서의 구동을 위해 전력 트랜지스터(11)로 공급된다. 구동 신호는 전력 트랜지스터(11)가 소정의 듀티 비율에 따라 턴 온/오프할 수 있게 하여, 계자 권선(22)이 제어된 방법으로 단속 전류(intermittent current)를 통과하도록 허용한다. 따라서, 발전기(2)의 출력 전압은 증가할 수 있고, 이것은 배터리(3)의 단자 전압 또한 증가하도록 야기할 것이 다.
상기 구성요소들 중에서, 필터링 회로(56)는 필터로서 기능하고, 제산 회로(57) 및 시간 카운터(53)는 계산기로서 기능하며, 명령 생성 회로(58), 오류 검출 회로(59), PWM 회로(60) 및 전압 분배 회로(61)는 전압 조정기를 구성한다. 키-온 검출 회로(54), 주기 설정 회로(55) 및 주기 카운터(52)는 획득 유닛(acquisition unit)을 구성하고, 또한 주기 설정 회로는 스토리지(storage)로서 기능한다.
이하, 본 발명의 주부(main part)로서 제어 회로(50)에 의해 수행되는 ECU(80)로부터의 펄스 신호 수신의 동작 및 장점을 설명할 것이다.
본 발명에 따른 발전 제어 장치(1)에서, 펄스 신호는 ECU(80)로부터 파형 정형 회로(51)로 공급된다. 그 후, 그 파형이 이러한 회로(51)에 의해 가능한 한 많이 정형되는 펄스 신호는 그것에서 카운팅된 펄스 신호의 주기 및 로우 레벨 기간을 가지면서 2개의 카운터(52 및 53)로 공급된다.
그런데, 이러한 3개의 소자(51, 52 및 53)는 수신 장치(RC)로서 제공되고, 이 수신 장치(RC)는 상이한 제조업자들의 ECU를 대처하기 위하여 상이한 주기의 펄스 신호(즉, 주기에 대한 마진)를 수신할 수 있도록 설계된다.
본 실시예에서, 발전 제어 장치(1)의 기동에 응답하여, 주기 설정 회로(55)는 ECU(80)로부터 도출된 펄스 신호의 주기를 판독한다. 따라서, 필터링 회로(56)를 통과하는 펄스 신호의 주기가 설정된다. 따라서, 그 신호의 특징이 서로 상이할 수 있는 임의의 ECU(80)로부터 펄스 신호를 수신 및 프로세싱하는 것이 가능하다. 노이즈가 펄스 신호의 파형을 변형시키면, 변형된 펄스 신호는 시간 카운터(53)에 의해 카운팅된 로우 레벨 기간의 카운트와 함께 필터링 회로(56)에 의해 제거된다.
이러한 방식으로, 본 실시예는 상이한 ECU(80)로부터 펄스 신호를 수신하도록 구성된 발전 제어 장치(1)를 포함하는 충전 장치를 제공한다. 펄스 신호의 주기가 설정(지정)된 신호 주기와 상이해지도록 하는 노이즈에 의해 펄스 신호가 영향을 받으면, 노이즈 성분을 가지는 펄스 신호는 제거된다. 따라서, 발전기(2)의 출력 신호를 제어하는 펄스 신호는 잘못된 검출 없이 획득될 수 있다.
또한, 주기 설정 회로(55)가 채용되므로, 발전 제어 장치(1)가 기동되는 시간에 펄스 신호의 주기를 초기에 결정하는 것이 가능하다. 따라서, 새롭게 장착되는 ECU(80)가 발전 제어 장치(1)로 그 주기가 이전 ECU의 주기와 상이한 펄스 신호를 제공하지만, 새로운 ECU(80)로부터의 펄스 신호는 정상적으로 수신될 수 있다.
도 4a 및 4b는 ECU로부터 수신된 펄스 신호의 파형을 예시하고, 여기서, 도 4a에 도시되어 있는 파형은 노이즈를 가지지 않으며, 도 4b에 도시되어 있는 파형은 노이즈를 가진다. 도 4a에 도시되어 있는 예에서, 파형은 노이즈 없이 펄스 반복 시간 즉, 10 ms의 주기 및 50 %의 듀티를 가지도록 생성된다. 반면, 도 4b에 도시되어 있는 예에서, 파형은 도 4a의 파형과 동일한 주기 및 듀티 비율을 가지지만, 그에 중첩된 노이즈를 가진다. 노이즈는 8 ms 주기 및 37.5 % 듀티 비율(하이 레벨 듀티)의 파형, 2 ms 주기 및 90 % 듀티 비율의 파형, 10 ms 주기 및 50 % 듀티 비율의 파형으로 구성된 3개의 상이한 파형으로 파형을 변형한다. 종래 기술이 도 4b에 도시되어 있는 파형에 적용된다면, IC 조정기 즉, 제어 회로는 정상 파형 으로서 3개의 모든 파형을 잘못 판독한다. 반면, 본 실시예에서, 주기 8 ms 및 2 ms를 가지는 이전의 2개의 파형은 필터링 회로(56)에 의해 제거되고, 그에 따라 필터링 회로(56) 이후의 구성요소는 노이즈 제거 펄스 신호에 기초하여 발전기의 동작을 신뢰성있게 제어하도록 허용한다.
(제2 실시예)
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예를 설명할 것이다.
도 5에 도시되어 있는 충전 장치의 전체 구성은 제어 회로(50a)를 구비하는 발전 제어 장치(1a)를 제외한 제1 실시예에 도시되어 있는 것과 유사하다. 도 5는 이러한 제어 회로(50a)의 구성을 상세하게 설명하고, 제어 회로(50a)에서는 도 2에 도시되어 있는 구성요소와 동일하거나 유사한 구성요소가 도 2에 도시되어 있는 참조 번호와 동일한 참조 번호를 제공하여 설명을 간략화한다.
제1 실시예에서 제어 회로(50)와 비교되는 경우, 제어 회로(50a)는 부하 응답 제어 회로(load-response control circuit)(62), 부하 응답 제어 판정 회로(load-response control determining circuit)(63), OR (논리합) 회로(64), AND (논리곱) 회로(65) 및 전압 분배 회로(66)를 추가적으로 구비한다.
부하 응답 제어 회로(62)는 전력 트랜지스터(11) 및 계자 권선(22)을 연결하는 연결 포인트에 전기적으로 연결된다. 이러한 제어 회로(62)는 전력 트랜지스터(11)의 전기 전도성을 검출하고 이 전도성을 점차 증가시키며, 이것은 부하 응답 제어라고 칭한다. 부하 응답 제어는 차량의 아이들링 회전 범위 내에서 차량용 엔 진의 회전에서의 변화를 억제하도록 하기 위한 것이고, 이 회전 변화는 차량용 전기 부하의 양을 변경시키는데 기인한다. 통상적으로, 차량의 회전 횟수가 아이들링 회전 범위보다 더 커질 경우, 부하 응답 제어는 정지된다.
부하 응답 제어 판정 회로(63)는 부하 응답 제어가 유효하거나 유효하지 않은지 여부를 판정하기 위하여 발전기(2)의 회전 횟수를 검출한다. 이러한 판정 회로(63)는 분배 전압에 기초하여 고정자 권선(21) 중의 하나의 위상 전압을 검출하기 위하여, 전압 분배 회로(66)에 전기적으로 연결된다. 검출된 위상 전압을 이용하여, 판정 회로(63)는 부하 응답 제어가 유효하거나 유효하지 않은지 여부를 판정하기 위하여 회전 횟수를 검출한다. 예를 들어, 위상 전압의 주파수는 회전 횟수를 검출하기 위해 이용되고, 발전기(2)의 회전 횟수가 소정의 값보다 더 적은 경우, 부하 응답 제어가 유효함을 나타내는 로우 레벨 신호가 판정 회로(63)로부터 출력된다.
OR 회로(64)는 부하 응답 제어 회로(62) 및 부하 응답 제어 판정 회로(63)의 출력 포인트에 전기적으로 연결되는 2개의 입력 단자를 각각 가진다. 부하 응답 제어 판정 회로(63)의 출력이 로우 레벨인 경우, 즉, 발전기(2)의 회전 횟수가 소정의 값보다 더 적은 경우, 부하 응답 제어 회로(62)의 출력은 OR 회로(64)를 통해 AND 회로(65)로 제공되고, 그에 따라 부하 응답 제어 회로(62)에 의해 수행되는 부하 응답 제어를 유효하게 한다. 반면, 부하 응답 제어 판정 회로(63)의 출력이 하이 레벨인 경우, 즉, 발전기(2)의 회전 횟수가 소정의 값과 동일하거나 소정의 값보다 더 높은 경우, OR 회로(64)의 출력은 부하 응답 제어 회로(62)의 출력 값과 독립적으로 하이 레벨로 고정된다. 따라서, 이러한 제어 회로(62)의 출력은 마스킹(mask)되고, 부하 응답 제어를 중지한다.
본 발명에서, 부하 응답 제어 회로(62)는 발전 제어 장치(1a)가 기동할 시에 수신된 펄스 신호의 주기(펄스 반복 시간 또는 주기 시간)를 나타내는 정보를 주기 설정 회로(55)로부터 수신하도록 더 구성된다. 또한, 이러한 제어 회로(62)는 수신된 주기 정보에 의존하여 전기 전도성의 증가 속도를 그 내부의 메모리에 업데이트하도록 구성된다. 따라서, 전기 전도성의 증가 속도는 발전기(2)에 대해 제어된 파라미터로서 기능한다.
예를 들어, 부하 응답 제어 회로(62)는 전기 전도성의 증가 속도가 5 ms보다 더 적은 펄수 주기에 대해서 40 %/s 가 되고, 5 ms와 같거나 5 ms보다 더 높은 펄스 주기에 대해서 20 %/s가 되며, 2개의 전도성이 서로 스위칭 가능하도록 설정된다. 이러한 경우, 차량 엔진 토오크(vehicle engine torque)가 매우 커서 차량용 전기 부하량에서의 변화의 영향이 보다 적어지는 경우, 펄스 신호의 주기가 5 ms보다 더 적어지게 될 수 있고, 그에 따라 전기 전도성의 증가 속도를 보다 많은 양의 40 %/s로 스위칭한다. 반면, 차량 엔진 토오크가 보다 작아서 차량용 전기 부하량에서의 변화의 영향이 더 커질 가능성이 있는 경우, 펄스 신호의 주기는 5 ms와 같거나 보다 높게 만들어질 수 있고, 그에 따라 20 %/s로 전기 전도성의 증가 속도를 스위칭한다. 즉, 발전기(2)의 제어 파라미터는 차량 상태에 의존하여 그 외부로부터 제어될 수 있다.
따라서, 부하 응답 제어 회로(62)는 제어 파라미터 스위칭 수단을 구성한다.
이러한 방식으로, 본 실시예에 따른 발전 제어 장치(1a)에서는, 주기 설정 회로(55)에 저장된 펄스 신호의 주기에 의존하여, 발전기(2)의 제어 파라미터가 부하 응답 제어 회로(62)에 의해 2개의 값 사이에서 스위칭된다. 따라서, 기동 시간에 ECU(80)로부터 수신된 펄스 신호의 주기에 따라, 발전기(2)의 제어 파라미터가 제어될 수 있고, 그 결과로 ECU(80)는 제어 파라미터를 변경시킬 수 있다. 특히, 설명한 바와 같이, 제어 파라미터는 발전기(2)의 계자 전류의 증가를 억제하기 위한 것이므로, 전기 부하가 실시될 시에 발생하는 발전기의 토오크에서의 변화의 영향이 차량의 전류 상태와 일치하는 특징으로 조절될 수 있다는 것이 가능하다.
본 발명은 그 사상을 벗어나지 않고 몇몇의 다른 형태로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에 의한 것이라기 보다 부가된 청구항에 의해 정의되므로, 지금까지 설명한 실시예는 제한이 아니라 단지 예시적인 것으로 의도된다. 따라서, 청구항의 경계 및 범위 내에 포함되는 모든 변경 또는 이러한 경계 및 범위의 등가물은 청구항에 포함되는 것으로 의도된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제어 장치를 포함하는 충전 장치의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 2는 충전 장치에 채용되는 제어 회로의 구성을 상세하게 설명하는 블럭도이다.
도 3은 실시예에서 이용되는 듀티 비율 및 기준 전압 사이의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 4a 및 4b는 ECU로부터 제어 회로에 의해 수신되는 펄스 신호를 각각 예시하는 시간 차트이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 충전 장치에 채용되는 제어 회로의 구성을 상세하게 설명하는 블럭도이다.

Claims (12)

  1. 차량에 장착된 배터리를 충전하기 위하여 차량에 장착되는 충전 장치에 있어서,
    전력을 발전시켜 상기 배터리를 충전하는 전압을 출력하는 발전기;
    상기 발전기의 외부에 위치하고, 상기 발전기의 발전 상태를 제어하는 펄스 신호를 출력하는 제어기;
    상기 제어기로부터 출력된 펄스 신호를 수신하는 수신 장치;
    상기 수신된 펄스 신호의 필터 - 여기서, 상기 필터는 상기 펄스 신호 자체에 관하여 설정되는 소정의 주기와 상이한 주기를 가지는 펄스 신호를 제거함 - ;
    상기 필터의 필터링된 결과에 의존하여 상기 소정의 주기와 일치하는 주기를 가지는 펄스 신호의 듀티 비율을 계산하는 계산기; 및
    상기 계산기에 의해 계산된 상기 듀티 비율에 따라 상기 발전기로부터 출력된 전압을 조정하는 전압 조정기를 포함하는
    충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 조정기는 상기 발전기로부터 출력된 전압을 상기 계산기에 의해 계산된 상기 듀티 비율에서의 변화와 실질적으로 선형적으로 변화하는 출력 전압으 로 조정하도록 구성되는
    충전 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 계산기에 의해 계산된 상기 듀티 비율은 상기 펄스 발전기의 로우 레벨 듀티 비율인
    충전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전 장치가 기동될 시에 상기 수신된 펄스 신호의 주기를 상기 소정의 주기로서 초기에 획득하는 획득 유닛; 및
    상기 획득 유닛에 의해 획득된 상기 펄스 신호의 주기를 나타내는 정보를 저장하는 스토리지(storage)를 포함하고,
    상기 필터는 그 주기가 상기 스토리지에 저장된 상기 주기를 나타내는 정보와 상이한 신호를 제거하도록 구성되는
    충전 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 스토리지에 저장된 주기를 나타내는 정보에 기초하여 상기 발전기의 제어 파라미터를 변경시키는 변경 유닛을 포함하고,
    상기 제어 파라미터는 상기 발전기의 동작 상태를 제어할 수 있는
    충전 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 파라미터는 상기 발전기의 계자 전류의 증가를 억제하는 파라미터인
    충전 장치.
  7. 차량용 발전기의 발전을 제어하는 제어 장치에 있어서,
    상기 제어 장치의 외부로부터 공급되는 펄스 신호를 수신하는 수신 장치;
    상기 수신된 펄스 신호의 필터 - 여기서, 상기 필터는 상기 펄스 신호 자체에 관하여 설정되는 소정의 주기와 상이한 주기를 가지는 펄스 신호를 제거함 - ;
    상기 필터의 필터링된 결과에 의존하여 상기 소정의 주기와 일치하는 주기를 가지는 펄스 신호의 듀티 비율을 계산하는 계산기; 및
    상기 계산기에 의해 계산된 상기 듀티 비율에 따라 상기 발전기로부터 출력 된 전압을 조정하는 전압 조정기를 포함하는
    제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전압 조정기는 상기 발전기로부터 출력된 전압을 상기 계산기에 의해 계산된 상기 듀티 비율에서의 변화와 실질적으로 선형적으로 변화하는 출력 전압으로 조정하도록 구성되는
    제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 계산기에 의해 계산된 상기 듀티 비율은 상기 펄스 발전기의 로우 레벨 듀티 비율인
    제어 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 장치가 기동될 시에 상기 수신된 펄스 신호의 주기를 상기 소정의 주기로서 초기에 획득하는 획득 유닛; 및
    상기 획득 유닛에 의해 획득된 상기 펄스 신호의 주기를 나타내는 정보를 저장하는 스토리지를 포함하고,
    상기 필터는 그 주기가 상기 스토리지에 저장된 상기 주기를 나타내는 정보와 상이한 신호를 제거하도록 구성되는
    제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 스토리지에 저장된 주기를 나타내는 정보에 기초하여 상기 발전기의 제어 파라미터를 변경시키는 변경 유닛을 포함하고,
    상기 제어 파라미터는 상기 발전기의 동작 상태를 제어할 수 있는
    충전 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 파라미터는 상기 발전기의 계자 전류의 증가를 억제하는 파라미터인
    제어 장치.
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