KR20170089318A - 배터리 센싱을 이용하는 차량용 교류발전기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 레귤레이터를 포함하는 차량용 교류발전기는, 상기 레귤레이터와 배터리의 (-) 단자를 연결하는 센서를 포함하고, 상기 배터리의 충전상태를 센싱하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 배터리가 과충전 되는 것을 방지하여 배터리의 수명을 늘릴 수 있다. 또한 배터리가 완전히 충전되었을 경우, 교류발전기의 작동을 중지함으로써, 차량 전체적으로 볼 때, 교류발전기를 구동하는 에너지를 줄일 수 있으므로 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

Description

배터리 센싱을 이용하는 차량용 교류발전기{Automotive alternator using a battery sensing}

본 발명은 차량용 교류발전기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배터리의 충전 정도를 레귤레이터의 작동을 제어하는 차량용 교류발전기에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에는 발전기와 축전지로부터 공급되는 전력에 의하여 작동하게 되는 각종 전기 및 전자기기가 장착되며, 이들에 공급될 전력의 안정된 공급을 위하여 발전기를 중심으로 하는 충전장치를 구비하고 있다. 발전기는 직류발전기와 교류발전기가 이용되고 있으나, 저속 및 고속에서도 안정성을 유지하는 교류발전기가 보다 널리 이용된다.

자동차용 교류 발전기로는, 저속에서 발생 전압을 높게 하고, 고속에서 안정된 성능을 발휘할 수 있도록 하기 위해, 통상적으로 '얼터네이터'로 호칭되는 3상 교류 발전기가 사용된다. 이러한 3상 교류 발전기는 자동차 엔진의 크랭크축과 연결된 상태에서 엔진 회전 시 동력을 전달받아 발전을 수행하고 배터리를 충전시키는 역할을 수행한다.

도 1은 일반적인 자동차용 교류발전기를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 자동차용 교류발전기는 도 1에 도시한 바와 같이, 하우징(100)의 중심부에 회전 가능하게 배치되어 기자력을 발생시키는 회전자(110), 회전자(110)에 전류를 공급하는 브러쉬(brush 120), 하우징(100)의 내주면 둘레를 따라 회전자(110)를 둘러싸는 형태로 배치되어 발생한 기자력에 의해 유도 기전력을 발생시키는 고정자(stator 130), 자계의 세기를 조절하는 레귤레이터(140), 발생한 교류 전류를 직류 전류로 정류하는 정류기(rectifier 150), 및 엔진으로부터 동력을 전달받기 위한 것으로서 엔진의 크랭크축과 벨트를 통해 연결되는 풀리(160) 등을 포함한다.

특허문헌 1은 종래기술에 따른 차량용 교류발전기가 나타나 있다. 종래기술에 따른 차량용 교류발전기는 배터리의 충전상태를 고려하지 않고 계속적으로 배터리를 충전하는 알고리즘을 가지고 있다. 이에 배터리가 과충전 상태가 될 수 있어 배터리의 수명이 줄어들고 에너지 효율이 감소한다. 이에 본 발명은 배터리의 충전상태를 고려하여 교류발전기를 작동시키는 차량용 교류발전기를 제시한다.

한국공개특허 제10-2015-0072097호(2015.06.29. 공개)

본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 배터리의 충전상태를 고려하여 교류발전기를 작동시키는 차량용 교류발전기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 레귤레이터를 포함하는 차량용 교류발전기는, 상기 레귤레이터와 배터리의 (-) 단자를 연결하는 센서를 포함하고, 상기 배터리의 충전상태를 센싱하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 배터리가 완전히 충전된 것으로 센싱되는 경우, 상기 레귤레이터는 여자전류를 제어하여 상기 차량용 교류발전기의 작동을 중지시킨다.

상기 차량용 교류발전기의 작동이 중지된 경우, 상기 배터리에 의해 부하에 전류가 공급되는 것을 특징으로 한다.

상기 배터리의 충전량이 일정 기준 이하로 낮아진 경우, 상기 차량용 교류발전기의 작동을 재개하여 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.

상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 차량용 교류발전기에 의해 부하에 전류가 공급되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 차량용 교류발전기를 제어하는 방법은, 상기 차량용 교류발전기의 레귤레이터가 배터리의 충전량을 감지하는 단계, 상기 배터리가 완전히 충전된 것으로 감지된 경우 상기 차량용 교류발전기의 작동을 중지하는 단계 및 상기 배터리를 통해 차량 부하에 전류를 공급하는 단계를 포함한다.

상기 배터리의 충전량이 일정 기준 이하로 낮아진 경우, 상기 차량용 교류발전기의 작동을 재개하여 상기 배터리를 충전하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 배터리가 과충전 되는 것을 방지하여 배터리의 수명을 늘릴 수 있다. 또한 배터리가 완전히 충전되었을 경우, 교류발전기의 작동을 중지함으로써, 차량 전체적으로 볼 때, 교류발전기를 구동하는 에너지를 줄일 수 있으므로 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 차량용 교류발전기를 나타낸 것이다.
도 2는 종래기술에 따른 교류발전 시스템을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 교류발전 시스템을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 다른 차량용 교류발전기를 제어하는 순서도를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 차량용 교류발전기를 나타낸 것이다. 도면을 참조하면, 자동차용 교류발전기는 도 1에 도시한 바와 같이, 하우징(100)의 중심부에 회전 가능하게 배치되어 기자력을 발생시키는 회전자(110), 회전자(110)에 전류를 공급하는 브러쉬(brush 120), 하우징(100)의 내주면 둘레를 따라 회전자(110)를 둘러싸는 형태로 배치되어 발생한 기자력에 의해 유도 기전력을 발생시키는 고정자(stator 130), 자계의 세기를 조절하는 레귤레이터(140), 발생한 교류 전류를 직류 전류로 정류하는 정류기(rectifier 150), 및 엔진으로부터 동력을 전달받기 위한 것으로서 엔진의 크랭크축과 벨트를 통해 연결되는 풀리(160) 등을 포함한다.

도 2는 종래기술에 따른 교류발전 시스템을 나타낸 것이다. 도면을 참조하여 설명하면, 종래기술에 따른 교류발전 시스템은 레귤레이터의 동작 시 배터리의 충전 상태에 대해 모니터링 하지 않고, 시스템 전압을 유지하므로 배터리가 과충전 상태가 될 수 있고, 과충전된 경우 배터리의 수명저하를 야기한다.

배터리가 과충전 상태인 경우임에도 불구하고, 차량용 교류발전기의 레귤레이터가 시스템 전압을 유지하기 위해 교류발전기가 작동함으로써, 에너지가 낭비되고 차량 전체적으로는 연비저하로 이어진다.

도 3은 본 발명에 따른 교류발전 시스템을 나타낸 것이다. 도면을 참조하여 설명하면, 레귤레이터를 포함하는 차량용 교류발전기는, 상기 레귤레이터와 배터리의 (-) 단자를 연결하는 센서를 포함하고, 상기 배터리의 충전상태를 센싱한다.

그리고, 상기 배터리가 완전히 충전된 것으로 센싱되는 경우, 상기 레귤레이터는 여자전류를 제어하여 상기 차량용 교류발전기의 작동을 중지시킨다. 상기 차량용 교류발전기의 작동이 중지된 경우, 상기 배터리에 의해 부하에 전류가 공급된다.

상기 배터리의 충전량이 일정 기준 이하로 낮아진 경우, 상기 차량용 교류발전기의 작동을 재개하여 상기 배터리를 충전한다. 상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 차량용 교류발전기에 의해 부하에 전류가 공급된다.

도 3에 나타난 차량용 교류발전기 또는 교류발전 시스템을 제어하는 방법은, 상기 차량용 교류발전기의 레귤레이터가 배터리의 충전량을 감지하는 단계, 상기 배터리가 완전히 충전된 것으로 감지된 경우 상기 차량용 교류발전기의 작동을 중지하는 단계 및 상기 배터리를 통해 차량 부하에 전류를 공급하는 단계를 포함한다.

상기 배터리의 충전량이 일정 기준 이하로 낮아진 경우, 상기 차량용 교류발전기의 작동을 재개하여 상기 배터리를 충전하는 단계를 더 포함한다.

도 4는 본 발명에 다른 차량용 교류발전기를 제어하는 순서도를 나타낸 것이다. 도면을 참조하여 차량용 교류발전기를 제어하는 순서를 설명하면, 배터리의 충전량을 감지하는 단계(S410), 배터리가 완전히 충전된 것으로 감지된 경우 차량용 교류발전기의 작동을 중지하는 단계(S420), 배터리를 통해 차량 부하에 전류를 공급하는 단계(S430) 및 배터리의 충전량이 일정 기준 이하로 낮아진 경우, 차량용 교류발전기의 작동을 재개하여 배터리를 충전하는 단계(S440)로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 배터리가 과충전 되는 것을 방지하여 배터리의 수명을 늘릴 수 있다. 또한 배터리가 완전히 충전되었을 경우, 교류발전기의 작동을 중지함으로써, 차량 전체적으로 볼 때, 교류발전기를 구동하는 에너지를 줄일 수 있으므로 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

1. 레귤레이터를 포함하는 차량용 교류발전기에 있어서,
   상기 레귤레이터와 배터리의 (-) 단자를 연결하는 센서를 포함하고, 상기 배터리의 충전상태를 센싱하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 배터리가 완전히 충전된 것으로 센싱되는 경우, 상기 레귤레이터는 여자전류를 제어하여 상기 차량용 교류발전기의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 차량용 교류발전기의 작동이 중지된 경우, 상기 배터리에 의해 부하에 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 배터리의 충전량이 일정 기준 이하로 낮아진 경우, 상기 차량용 교류발전기의 작동을 재개하여 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
5. 청구항 4에 있어서
   상기 배터리를 충전하는 경우, 상기 차량용 교류발전기에 의해 부하에 전류가 공급되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기.
6. 차량용 교류발전기를 제어하는 방법에 있어서,
   상기 차량용 교류발전기의 레귤레이터가 배터리의 충전량을 감지하는 단계;
   상기 배터리가 완전히 충전된 것으로 감지된 경우 상기 차량용 교류발전기의 작동을 중지하는 단계; 및
   상기 배터리를 통해 차량 부하에 전류를 공급하는 단계;
   를 포함하는 차량용 교류발전기의 제어방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 배터리의 충전량이 일정 기준 이하로 낮아진 경우, 상기 차량용 교류발전기의 작동을 재개하여 상기 배터리를 충전하는 단계를 더 포함하는 차량용 교류발전기의 제어방법.

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