KR20220093772A - 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기 - Google Patents

차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기에 관한 것으로, 일 단이 상기 교류 발전기에 구비되는 슬립링과 접촉되고, 타 단이 상기 교류 발전기에 구비되는 전압 조정기에 연결되는 카본브러쉬 바디부와, 상기 일 단 및 상기 타 단 이외의 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역에 형성되는 절연 부재를 포함하는 카본브러쉬부, 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역 및 상기 절연 부재를 선택적으로 프로빙(probing)하는 프로빙 회로부 및 상기 프로빙 회로부의 프로빙 대상에 따른 전류의 도통 여부를 파악하여 상기 카본브러쉬부의 상태를 판단하고, 전류가 도통되는 경우 고장을 알리기 위한 램프를 점등하거나 고장 코드를 외부로 전달하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기{VOLTAGE REGULATOR CAPABLE OF PREDICTING AND NOTIFYING THE REMAINING LIFE OF VEHICLE GENERATOR}
본 발명은 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 교류 발전기에 구비되는 카본브러쉬의 마모를 감지하여 차량 발전기의 잔존수명을 예측할 수 있도록 하고, 이를 사용자에게 알릴 수 있도록 하는 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기에 관한 것이다.
차량 전장 부품이 고도화됨에 따라, 차량에서 다양한 기능을 수행하는 부품들이 기계적인 동작 방식을 가지는 부품에서 전자적인 제어로 동작하는 부품으로 변경되고 있다.
또한 최근에는 하이브리드 차량, 마일드 하이브리드 차량, 전기 차량 등 전기를 동력으로 사용하는 차량이 늘어남에 따라 차량에서의 충전 등의 안전성이 차량 전체의 안전성과 직접적으로 연관 지어 지고 있다.
현재 생산되는 대부분의 차량에는 교류 발전기가 장착되어 있으며, 이러한 교류 발전기는 차량의 배터리를 충전할 뿐만 아니라, 차량의 각종 전기장치 및 전기 부하의 동력원으로서, 차량에서 필요로 하는 전기를 생성한다.
교류 발전기의 구성 요소로는 스테이터 코일과 로터 어셈블리, 전압 제어기와 정류기, 카본브러쉬와 풀리, 베어링 등이 있으며, 전압 제어기에서 미리 설정된 조정전압을 기준으로 로터 어셈블리의 코일에 인가하는 전류량을 조절하는 방식으로 전자석을 제어하여 발전 전압을 일정하게 제어한다.
실제 차량에서 교류발전기의 초기 동작 상태를 보면, 과거의 방식에서는 회로적으로 운전자가 시동키를 켜면 이그니션 스위치를 통해 배터리에서 자동차 내부의 클러스터 램프를 거쳐 필드 코일까지 여자전류가 흘러 들어가게 된다. 이때, 흐르는 전류의 흐름으로 클러스터 램프가 점등되어 운전자가 배터리의 상태를 확인할 수 있게 된다.
이후, 시동키가 스타트 상태로 가고 엔진이 회전하게 되면 발전기도 같이 회전하게 되고, 이는 전자석인 로터 어셈블리가 회전하는 것으로 자기장이 변하여 전기가 생성되는 것이다. 이와 같이 전기가 생성되어(즉, 발전하여) 발전기 출력이 배터리 전압과 동일하게 되면 양단 전압이 같게 되어 전류의 흐름이 없어지고 저절로 클러스터의 램프가 꺼지게 된다.
한편, 교류 발전기의 내구연한은 그 구성품인 전압제어기의 전자부품 내구성과 카본브러쉬의 마모속도에 의해 결정된다. 구체적으로, 교류 발전기의 발전 시 로터의 회전에 의해 슬립링과 접촉되어 구성되는 카본브러쉬의 마모가 발생하며, 카본브러쉬 전체가 마모될 경우 필드 코일에 전류가 공급되지 못하게 됨으로써 교류 발전기의 발전이 이루어질 수 없는 상태가 된다. 이때, 운전자의 입장에서는 카본브러쉬의 마모 정도를 파악할 수 없고, 따라서 마모된 카본브러쉬를 적시에 교체하지 못하게 되어 발전기의 발전 동작이 이루어지지 않게 됨에 따라 배터리 방전이 야기되어, 결과적으로 차량의 조향 장치, 제동 장치, 기타 전자 제어 장치의 미동작에 따른 차량 사고가 발생할 위험성이 존재한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-1689265호(2016.12.19.등록)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 차량 발전기의 전압 제어기가 카본브러쉬의 마모 정도를 센싱하여 운전자로 하여금 발전기의 잔존 수명을 파악하여 발전기의 적시 교체가 이루어질 수 있도록 하는 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면에 따른 목적은 차량 발전기의 전압 제어기가 전술한 발전기의 상태 정보를 차량의 다른 제어 장치로 전달할 수 있도록 하는 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기는 일 단이 상기 교류 발전기에 구비되는 슬립링과 접촉되고, 타 단이 상기 교류 발전기에 구비되는 전압 조정기에 연결되는 카본브러쉬 바디부와, 상기 일 단 및 상기 타 단 이외의 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역에 형성되는 절연 부재를 포함하는 카본브러쉬부; 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역 및 상기 절연 부재를 선택적으로 프로빙(probing)하는 프로빙 회로부; 및 상기 프로빙 회로부의 프로빙 대상에 따른 전류의 도통 여부를 파악하여 상기 카본브러쉬부의 상태를 판단하고, 전류가 도통되는 경우 고장을 알리기 위한 램프를 점등하거나 고장 코드를 외부로 전달하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 프로빙 회로부는, 상기 카본브러쉬 바디부의 상기 일 단으로부터 미리 정의된 제1 거리만큼 이격된 위치에서, 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역 및 상기 절연 부재를 선택적으로 프로빙하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 절연 부재는, 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역 중, 상기 카본브러쉬 바디부의 상기 타 단으로부터 미리 정의된 제2 거리 이내의 영역에 해당하는 마진 영역을 제외한 영역에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 프로빙 회로부는, 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역 및 상기 절연 부재와 선택적으로 접촉되는 프로브부와, 상기 제어부와 상기 프로브부를 결선하는 결선 와이어와, 상기 결선 와이어 상에 접속되는 결선 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 프로빙 회로부는, 초기 상태에서 상기 절연 부재를 프로빙하고, 상기 슬립링의 회전에 의해 상기 카본브러쉬 바디부가 마모됨에 따라 상기 마진 영역이 상기 제1 거리 이내로 진입한 이후에는 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역을 프로빙하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 전압 제어기의 카본브러쉬에 절연 부재가 형성된 상태에서 소정의 프로빙 회로를 통해 카본브러쉬의 외면 및 절연 부재를 선택적으로 프로빙하여 그 결과에 따라 카본브러쉬의 상태를 파악할 수 있도록 함으로써, 운전자로 하여금 카본브러쉬의 마모 정도를 확인하게 하고 그 적시 교체가 이루어지도록 할 수 있으며, 이에 따라 예측치 못한 배터리 방전을 방지하여 차량 사고의 위험성을 저감시킴으로써 주행 안전성을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은 카본브러쉬의 상태에 따라 차량의 다른 제어기로 고장 코드를 전달할 수 있도록 하여, 램프 점등 이외의 방식으로도 운전자에게 카본브러쉬의 마모 상태를 알릴 수 있도록 하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기의 구성을 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기를 설명하기 위한 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기의 카본브러쉬부의 구조를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행 안전 확보를 위한 카본브러쉬 상태 감지 장치에서 프로브부의 동작을 보인 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기의 구성을 나타낸 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기를 설명하기 위한 회로도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기의 카본브러쉬부의 구조를 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 주행 안전 확보를 위한 카본브러쉬 상태 감지 장치에서 프로브부의 동작을 보인 예시도이다.
도 1에서 볼 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기는 제어부(21) 및 램프 구동부(22)를 포함하며, 제어부(21)는 프로빙 회로부(200)와 연결되어 카본브러쉬부(100)에 포함된 카본브러쉬의 잔존수명을 파악할 수 있도록 구성된다.
또한 제어부(21)는 램프 구동부(22)를 제어할 수 있으며, 램프 구동부(22)는 램프(300)와 연결되어 램프(300)의 동작을 제어할 수 있도록 함으로써, 사용자에게 카본브러쉬의 상태를 알릴 수 있다.
한편 본 실시예는 도 2에 도시된 것과 같이 일반적인 교류 발전기와 주변 회로로서, 스테이터 코일(Stator Coil, 10), 전압 조정기(Voltage Regulator, 20), 필드 코일(Field Coil, 30), 슬립링(Slip Ring, 40), 정류기(50), 이그니션 스위치(S/W), 및 배터리(BAT, 예: 12V 배터리)를 포함한다.
전압 조정기(20)는 전술한 제어부(21) 및 램프 구동부(22) 이외에도 발전기의 출력 전압 및 위상을 각각 검출하는 전압 검출부 및 위상 검출부를 포함할 수 있으며, 또한 제어부(21)는 전압 검출부, 위상 검출부를 제어할 수 있다.
이와 같은 차량 교류 발전기의 구성은 일반적인 구성에 해당하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 도 3을 참조하여 카본브러쉬부(100)에 대하여 구체적으로 설명하면, 카본브러쉬부(100)는 카본브러쉬 바디부(110), 절연 부재(120) 및 스프링부(130)를 포함할 수 있다.
카본브러쉬 바디부(110)는 일 단이 교류 발전기에 구비되는 필드 코일(30)의 슬립링(40)과 접촉되고, 타 단이 케이블을 통해 교류 발전기에 구비되는 전압 조정기(20)에 연결된다. 스프링부(130)는 카본브러쉬 바디부(110)의 상기 타 단에 연결되어 탄성력을 통해 카본브러쉬 바디부(110)를 슬립링(40) 측으로 가압한다.
이와 같은 카본브러쉬 바디부(110)를 통해 필드 코일(30)로 전류가 공급되고, 엔진 회전에 따라 로터가 회전되어 스테이터 코일(10)에 전압이 유도되며, 스테이터 코일(10)에서 발생된 전압은 정류기(50)를 거쳐 배터리(BAT)를 충전하게 된다. 이러한 발전 과정에서 슬립링(40)과 카본브러쉬 바디부(110)의 마찰에 의해 카본브러쉬 바디부(110)가 마모되어 그 길이가 짧아지게 되며, 따라서 마모된 카본브러쉬의 적시 교체를 위해서는 운전자가 카본브러쉬의 마모 정도를 가시적으로 파악할 수 있도록 해야 한다.
이를 위해, 본 실시예는 절연 부재(120)가 카본브러쉬 바디부(110)의 일 단 및 타 단 이외의 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역에 형성되는 구성을 채용하며, 절연 부재(120)는 통상의 절연 재질(예: 플라스틱)로 구현될 수 있다. 도 3은 카본브러쉬의 외면 중 제1면(예: 상면)에 절연 부재(120)가 형성된 예시를 도시하고 있다. 이때, 절연 부재(120)는 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역 중, 카본브러쉬 바디부(110)의 타 단으로부터 미리 정의된 제2 거리(D2) 이내의 영역에 해당하는 마진 영역(Area_Margin)을 제외한 영역에 형성된다. 후술하는 프로빙 회로부(200)는 절연 부재(120)와 마진 영역을 선택적으로 프로빙함으로써 카본브러쉬 바디부(110)의 상태(즉, 마모 정도)가 램프(300)를 통해 표시되도록 할 수 있다.
프로빙 회로부(200)는 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역 및 절연 부재(120)를 선택적으로 프로빙(probing)한다. 본 실시예에서 프로빙 회로부(200)는 카본브러쉬 바디부(110)의 일 단으로부터 미리 정의된 제1 거리(D1)만큼 이격된 위치에서, 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역 및 절연 부재(120)를 선택적으로 프로빙하도록 구성된다.
이를 위해, 프로빙 회로부(200)는 도 2에 도시된 것과 같이 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역 및 절연 부재(120)와 선택적으로 접촉되는 프로브부(210)와, 제어부(21)와 프로브부(210)를 결선하는 결선 와이어(220)와, 결선 와이어(220) 상에 접속되는 결선 저항(230)을 포함할 수 있다.
프로브부(210)는 카본브러쉬 바디부(110)의 일 단으로부터 미리 정의된 제1 거리(D1)만큼 이격된 위치에 고정되는 구조로 형성될 수 있으며, 프로브부(210)의 고정 구조는 소정의 하우징 내지 브라켓 구조를 이용하는 등 다양한 방식이 채용될 수 있다. 프로브부(210)와 제어부(21)는 결선 저항(230)이 접속되는 결선 와이어(220)를 통해 연결됨으로써 제어부(21)가 프로브부(210)의 검출 결과를 파악하도록 할 수 있다.
램프(300)는 차량의 배터리(BAT) 및 전압 조정기(20) 사이에 접속되며, 램프 구동부(22)의 구동에 따라 전류의 도통이 변화됨으로써 카본브러쉬부(100)의 상태를 점등 방식으로 표시할 수 있다.
전술한 구성에 기초하여, 이하에서는 카본브러쉬부(100)의 상태를 감지하여 램프(300)를 통해 표시하기 위한 본 실시예의 동작을 구체적으로 설명한다. 전술한 것과 같이 카본브러쉬 바디부(110)의 상태라 함은 슬립링(40)의 회전에 의해 야기되는 카본브러쉬 바디부(110)의 마모 정도를 의미할 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이 전압 조정기(20)의 F 단자 및 F- 단자는 카본브러쉬부(100)와 연결되어 있으며(편의상 F 단자 및 F- 단자에 각각 연결된 카본브러쉬부(100)를 제1 및 제2 카본브러쉬부로 명명하며, 도 2는 프로빙 회로부(200)가 제2 카본브러쉬부를 프로빙하는 예시를 도시하고 있다), 차량의 이그니션 키가 온 되면 F 단자로부터 F- 단자로 전류가 흘러 필드 코일(30)이 자화되며, 스테이터 코일(10)로 유도되는 전압이 정류기(50)를 통해 정류되어 배터리(BAT)를 충전시키게 된다.
상기와 같은 초기의 교류 발전기의 발전 동작 및 배터리(BAT) 충전 동작 과정에서 프로빙 회로부(200)의 프로브부(210)는 카본브러쉬부(100)의 절연 부재(120)를 프로빙하게 되므로, 프로빙 회로부(200)에 의한 결선에 의해 전기가 도통되지 않으므로, 제어부(21)는 이를 통해 카본브러쉬의 잔존수명이 충분히 남아 있음을 파악할 수 있다.
슬립링(40)에 의해 카본브러쉬 바디부(110)의 마모가 진행되면, 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역에 형성된 절연 부재(120)도 카본브러쉬 바디부(110)와 함께 마모가 진행되게 되며, 카본브러쉬 바디부(110)와 절연 부재(120)의 마모가 진행될수록 전술한 마진 영역이 프로브부(210)의 위치로 접근하게 되어, 결과적으로 프로브부(210)는 마진 영역을 프로빙하게 된다. 카본브러쉬부(100)의 F- 단자는 GND로 기능하므로, 제어부(21)는 결선 와이어(220)를 통해 카본브러쉬부(100)의 F- 단자(GND)로 형성되는 전류 경로에 전기가 도통되는 것을 감지하여 카본브러쉬가 마모되었음을 파악할 수 있다.
도 4(a)에 도시된 것과 같이 프로빙 회로부(200)는 초기 상태에서는 절연 부재(120)를 프로빙하고, 도 4(b)에 도시된 것과 같이 슬립링(40)의 회전에 의해 카본브러쉬 바디부(110)가 마모됨에 따라 마진 영역이 전술한 제1 거리(D1) 이내로 진입한 이후에는 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역을 직접 프로빙하게 된다.
이때, 제어부(21)는 프로빙 회로부(200)가 절연 부재(120)를 프로빙하는 경우에는 전기가 도통되지 않음을 감지하여 램프 구동부(22)를 통해 램프(300)가 소등 동작하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 램프 구동부(22)를 통해 램프(300)의 일단에 배터리(BAT)와 같은 전압을 제공하여 그 양단 전압이 동일하게 형성됨에 따라 소등 동작하게 할 수 있다.
한편 제어부(21)는 프로빙 회로부(200)가 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역을 프로빙하는 경우 결선 와이어(220)를 통해 형성되는 전류 경로에 의해 전기가 도통되는 것을 감지하여 램프 구동부(22)를 통해 램프(300)가 점등 동작하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 램프 구동부(22)를 통해 램프(300)의 일단에 배터리(BAT)보다 낮은 전압을 제공하거나 그라운드로 결선이 이루어지도록 하는 등의 방식으로 램프에 전류가 흐를 수 있도록 하여 램프(300)가 점등 동작하도록 제어할 수 있다.
본 실시예의 램프(300)는 차량 내부의 클러스터 램프(예: 배터리 경고등)일 수 있으며, 이에 따라 운전자는 램프의 점등을 가시적으로 확인하여 카본브러쉬의 마모 정도를 파악할 수 있다.
한편, 위에서는 프로빙 회로부(200)는 카본브러쉬 바디부(110)의 일 단으로부터 미리 정의된 "제1 거리(D1)"만큼 이격된 위치에서 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역 및 절연 부재(120)를 선택적으로 프로빙하도록 구성되고, 또한 절연 부재(120)가 형성되는 마진 영역이 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역 중 카본브러쉬 바디부(110)의 타 단으로부터 미리 정의된 "제2 거리(D2)" 이내의 영역인 것으로 설명하였다. 이러한 제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)는 설계자의 의도에 따라 적절하게 설계될 수 있다.
예를 들어, 제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)를 클수록 프로빙 회로부(200)가 마진 영역을 프로빙하는데까지 소요되는 시간이 감소하게 되며, 이는 램프(300)의 점등 시기가 앞당겨짐을 의미하므로, 설계자는 제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)를 크게 정의함으로써 운전자로 하여금 카본브러쉬의 이른 교체를 유도할 수 있을 것이다. 반대로, 제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)가 작을수록 프로빙 회로부(200)가 마진 영역을 프로빙하는데 소요되는 시간이 증가하게 되며, 이는 램프(300)의 점등 시기가 늦춰짐을 의미하므로, 설계자는 제1 거리(D1)와 제2 거리(D2)를 작게 정의함으로써 발전기의 정상 발전 동작이 보장되는 범위에서 카본브러쉬의 교체 시기를 지연시켜 교체 비용의 감소를 유도할 수 있을 것이다.
한편 제어부(21)는 운전자가 시동키를 스탠바이상태로 돌리면 이를 감지하거나 관련된 신호를 전달 받아 램프(300)를 점등하여 발전 준비단계를 나타낼 수 있고, 발전이 정상적으로 이루어지면 이를 감지해서 다시 램프(300)를 끄게 동작할 수 있다.
또한 제어부(21)는 비정상 전압 등을 감지한 경우에도 램프(300)를 점등하도록 더 구성될 수 있다.
또한 제어부(21)는 결선 와이어(220)를 통해 형성되는 전류 경로에 의해 전기가 도통되는 것을 감지하는 경우에 고장 코드를 차량의 다른 제어기(ECU 등)으로 전달할 수 있다.
즉, 램프(300)의 점등 이외의 방식(예: 디지털 클러스터에 표시)을 이용하여서도 사용자에게 카본브러쉬의 상태를 알릴 수 있도록 구성될 수 있다.
이러한 경우 고장 코드를 전송할 수 있도록 미리 설정된 전압 또는 프로토콜 신호를 생성할 수 있는 회로가 부가될 수 있으며, 이때 이러한 회르는 각각의 자동차 제조사에서 사용하는 통신방식이나 프로토콜 규격에 의거해, 차량시스템에서 인지가능한 고장코드나 경고 신호를 송출할 수 있도록 구성될 수 있다.
한편 본 발명의 다른 실시예에서, 프로빙 회로부(200)는 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역 및 절연 부재(120)와 선택적으로 접촉되는 프로브부(210)와, 전압 조정기(20) 및 램프(300) 간의 접속 노드(도 2의 L 단자)와 프로브부(210)를 결선하는 결선 와이어와, 결선 와이어 상에 접속되는 결선 저항을 포함할 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 제어부(21)로 인가되는 결선 와이어가 L 단자로 연결되도록 하여, 프로브부(210)가 자체적으로 램프(300)를 점등하도록 구성될 수 있다.
이러한 경우 실시예에 따라 결선 와이어가 램프(300)와 제어부(21)에 같이 연결되는 경우와 제어부(21)에는 결선 와이어가 연결되지 않는 경우가 존재할 수 있다.
초기의 교류 발전기의 발전 동작 및 배터리(BAT) 충전 동작 과정에서 프로빙 회로부(200)의 프로브부(210)는 카본브러쉬부(100)의 절연 부재(120)를 프로빙하게 되므로, 프로빙 회로부(200)에 의한 결선에 의해 영향을 받지 않고 발전 동작 및 배터리(BAT) 충전 동작이 이루어질 수 있다. 프로빙 회로부(200)가 절연 부재(120)를 프로빙하는 초기 상태에서는 램프(300)의 양단 전압이 동일하게 형성되기 때문에 램프(300)는 소등 동작한다.
슬립링(40)에 의해 카본브러쉬 바디부(110)의 마모가 진행되면, 카본브러쉬 바디부(110)의 외면 영역에 형성된 절연 부재(120)도 카본브러쉬 바디부(110)와 함께 마모가 진행되게 되며, 카본브러쉬 바디부(110)와 절연 부재(120)의 마모가 진행될수록 전술한 마진 영역이 프로브부(210)의 위치로 접근하게 되어, 결과적으로 프로브부(210)는 마진 영역을 프로빙하게 된다. 카본브러쉬부(100)의 F- 단자는 GND로 기능하므로, 램프(300)로부터 결선 와이어(220)를 통해 카본브러쉬부(100)의 F- 단자(GND)로 형성되는 전류 경로에 의해 램프(300)가 도통됨으로써 램프(300)는 점등 동작한다.
한편 제어부(21)에 결선 와이어가 연결되지 않는 경우에는 제어부(21)는 램프 구동부(22)를 통해 램프(300)의 점등 여부를 감지함으로써, 카본브러쉬의 상태를 파악하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 램프(300)가 점등되는 경우와 소등되는 경우에는 램프(300) 단자를 램프 구동부(22)로 유입되는 전류에 차이가 발생할 수 있고, 또한 램프(300) 양단의 전압에도 차이가 발생할 수 있다. 따라서 램프 구동부(22)는 이러한 램프(300)의 전류나 전압을 감지할 수 있는 회로를 추가로 구비하여 램프(300)의 점등 여부를 파악할 수 있다.
이렇게 파악된 램프(300)의 점등 여부는 제어부(21)로 전달되며, 제어부(21)는 이를 바탕으로 전술한 고장 코드를 통신을 통해 전송하도록 구성될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 카본브러쉬에 절연 부재가 형성된 상태에서 소정의 프로빙 회로를 통해 카본브러쉬의 외면 및 절연 부재를 선택적으로 프로빙하여 그 결과에 따라 카본브러쉬의 상태를 파악할 수 있도록 함으로써, 운전자로 하여금 카본브러쉬의 마모 정도를 확인하게 하고 그 적시 교체가 이루어지도록 할 수 있으며, 이에 따라 예측치 못한 배터리 방전을 방지하여 차량 사고의 위험성을 저감시킴으로써 주행 안전성을 확보할 수 있다.
또한 본 발명은 카본브러쉬의 상태에 따라 차량의 다른 제어기로 고장 코드를 전달할 수 있도록 하여, 램프 점등 이외의 방식으로도 운전자에게 카본브러쉬의 마모 상태를 알릴 수 있도록 하는 것이 가능하다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
20: 전압 조정기
21: 제어부
22: 램프 구동부
100: 카본브러쉬부
110: 카본브러쉬 바디부
120: 절연 부재
130: 스프링부
200: 프로빙 회로부
210: 프로브부
220: 결선 와이어
230: 결선 저항
300: 램프

Claims (5)

  1. 일 단이 상기 교류 발전기에 구비되는 슬립링과 접촉되고, 타 단이 상기 교류 발전기에 구비되는 전압 조정기에 연결되는 카본브러쉬 바디부와, 상기 일 단 및 상기 타 단 이외의 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역에 형성되는 절연 부재를 포함하는 카본브러쉬부;
    상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역 및 상기 절연 부재를 선택적으로 프로빙(probing)하는 프로빙 회로부; 및
    상기 프로빙 회로부의 프로빙 대상에 따른 전류의 도통 여부를 파악하여 상기 카본브러쉬부의 상태를 판단하고, 전류가 도통되는 경우 고장을 알리기 위한 램프를 점등하거나 고장 코드를 외부로 전달하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로빙 회로부는, 상기 카본브러쉬 바디부의 상기 일 단으로부터 미리 정의된 제1 거리만큼 이격된 위치에서, 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역 및 상기 절연 부재를 선택적으로 프로빙하는 것을 특징으로 하는 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역 중, 상기 카본브러쉬 바디부의 상기 타 단으로부터 미리 정의된 제2 거리 이내의 영역에 해당하는 마진 영역을 제외한 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로빙 회로부는, 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역 및 상기 절연 부재와 선택적으로 접촉되는 프로브부와, 상기 제어부와 상기 프로브부를 결선하는 결선 와이어와, 상기 결선 와이어 상에 접속되는 결선 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프로빙 회로부는, 초기 상태에서 상기 절연 부재를 프로빙하고, 상기 슬립링의 회전에 의해 상기 카본브러쉬 바디부가 마모됨에 따라 상기 마진 영역이 상기 제1 거리 이내로 진입한 이후에는 상기 카본브러쉬 바디부의 외면 영역을 프로빙하는 것을 특징으로 하는 차량 발전기의 잔존수명 예측 및 알림이 가능한 전압 조정기.
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