KR20110075004A - 자동차 교류발전기 및 이를 위한 전압조절기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자 조절회로(10), 그리고 교류발전기의 여기 코일로 공급되는 여기 전류를 나타내는 신호를 생성하기 위한 수단을 구비한 자동차의 교류발전기용 전압 조절기에 관한 것이다. 본 발명에 따라서, 조절기는 여기 전류를 나타내는 적어도 하나의 신호(SS; Sp, SGp, Sexc)를 입력부에서 수신하며 자동차의 전자 제어 인터페이스(3)로 송신되는 처리 신호(Srex)를 출력부에서 공급하는 프로그램가능 신호 처리 인터페이스(11)를 포함한다. 인터페이스(11)는 대표 신호(SS; Sp, SGp, Sexc)에 상이한 형태의 처리를 적용하기 위한 수단(111), 그리고 상기 신호에 적용되는 처리 형태를 프로그래밍 워드(M)를 기반으로 선택하기 위한 수단(MU130 내지 MU133)을 포함한다. 전형적으로, 대표 신호는 PWM 신호이다.

Description

자동차 교류발전기 및 이를 위한 전압조절기{ALTERNATOR VOLTAGE REGULATOR WITH A PROGRAMMABLE SIGNAL PROCESSING INTERFACE}
본 발명은 일반적으로 자동차 분야에 관한 것이다. 특히 본 발명은 자동차의 교류발전기(alternator)를 갖추도록 설계된 개선된 전압 조절기에 관한 것이다.
현재 사용가능한 교류발전기에서는 차량의 전자 제어 유닛과 교류발전기에 포함된 전압 조절기 사이의 통신 연결이 상당히 자주 제공된다.
이러한 전자 제어유닛은, 엔진 제어유닛으로 흔히 지칭되며, 자동차의 열적 동력화의 제어 및 관리를 전담하고, 또한 교류발전기의 제어 및 모니터링을 보장한다.
이와 같은 통신 연결에 의해, 전자 제어유닛은 교류발전기의 조절기와 통신할 수 있고, 그 특정 작동 모드를 제어할 수 있다. 따라서 전자 제어 유닛은 전압 커맨드와 같은 인스트럭션을 조절기에 제공하고, 이에 대한 응답으로 교류발전기의 실제 작동과 관련된 정보를 수신할 수 있다.
조절기(regulator)에 의해 전자 제어유닛으로 전송되는 정보는 종종 교류발전기의 여기 전류에 관한 정보이다. 이 정보에 기초하여, 전자 제어유닛은 제공되는 인스트럭션과 관련하여 교류발전기의 작동 상태를 확인하고, 또한 선택적으로, 조절기 그 자체에 의해 국부적으로 생성되는 루프에 추가되는 추가 조절 루프를 생성함으로써 이들 인스트럭션을 조정할 수 있다.
교류발전기의 여기 전류와 관련하여 반환되어야 할 정보를 나타내는 신호는 자동차의 제작자에 따라서 상이하다. 사실상, 어떤 제작자는 조절기에 포함된 PWM(pulse width modulated) 변조기의 출력에 제공되는 PWM 신호를 전자 제어유닛으로 제공할 수 있는 조절기를 설계하도록 부품 제작자에게 요구한다. 다른 제작자는 조절기에 제공되며 스위칭 전류를 가진 교류발전기의 여기 코일을 제공하는 전력 MOSFET 트랜지스터의 게이트 상에 제공되는 신호를 직접 나타내는 신호를 가지는 것을 더 선호하고, 또 다른 제작자는 전자 제어유닛이 교류발전기의 여기 코일의 단자에서 여기 전압을 직접 나타내는 신호를 수신하는 것을 선호한다.
후자의 경우는 상이한 클라이언트의 필요를 충족시키기 위하여 그들의 회로를 계속해서 적합화시키고 변형시켜야 하므로, 그러한 상황은 부품 제작자의 작업을 보다 어렵게 만들고 비용을 증가시키는 결과를 가져온다.
본 발명의 주목적은 전술한 단점을 가지지 않는 자동차 교류발전기용 전압 조절기를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 조절기는 교류발전기의 여기 코일을 위해 설계된 여기 전류를 생성할 수 있는 전자 조절회로를 포함하고, 상기 여기 전류는 교류발전기가 전기접속되는 차량의 전기 배터리의 단자에서 측정되는 출력 전압과 셋 전압의 차에 따라서 생성되고, 그리고 여기 전류를 나타내는 신호를 생성하며 이 신호를 차량의 전자 제어유닛으로 송신하기 위한 수단을 더 포함한다.
본 발명에 따라서, 생성 및 송신을 위한 수단은 여기 전류를 나타내는 다수의 신호를 입력으로서 수신하는 프로그램가능 신호 처리 인터페이스를 포함하고, 상기 인터페이스는 복수의 대표 신호들 중에서 대표 신호를 선택하기 위한 제 1 수단, 선택된 대표 신호에 상이한 형태의 처리를 적용하는 수단, 그리고 선택된 상기 대표 신호에 적용되는 처리를 선택하기 위한 제2 수단을 포함하고, 선택된 대표 신호와 적용되는 처리는 프로그래밍 워드에 따라 선택된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 여기 전류를 나타내는 신호는 "PWM"으로 알려진 펄스폭 변조 유형의 신호이다.
본 발명의 다른 특정한 특성에 따라서, 상이한 형태의 처리 적용을 위한 수단은 다음을 포함할 수 있다:
- 처리되는 대표 신호의 사이클 비율(cyclical ratio)의 제한에 대한 처리를 수행하고, 사전결정된 최소값과 사전결정된 최대값 사이에서만 사이클 비율의 변경을 허가하기 위한 수단,
- 처리되는 대표 신호 상에 슬라이딩 평균(sliding mean) 계산을 위한 처리를 수행하기 위한 수단,
- 처리되는 대표 신호 상에 저역통과 필터링을 수행하기 위한 수단, 및/또는
- 처리되는 대표 신호 상의 주파수 변경 처리를 수행하기 위한 수단.
본 발명의 또 다른 특성에 따라서, 인터페이스는 디지털 유형이고, 사이클 비율을 가진 아날로그-디지털 변환기, 그리고 대표 신호의 해당 변환을 위한 사이클 비율을 가진 디지털-아날로그 변환기를 포함한다.
다른 양상에 따라서, 본 발명은 또한 간단히 전술한 바와 같이 조절기를 포함한 자동차용 교류발전기, 그리고 이 유형의 교류발전기를 사용하는 자동차에 관한 것이다.
본 발명의 다른 장점 및 특성은 첨부 도면을 참조하여 몇몇 특정 실시예의 후속된 설명을 읽음으로써 보다 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따라서 프로그램가능 신호 처리 인터페이스를 구비한 전압 조절기를 포함하는, 자동차용 교류발전기의 일반적 블록도.
도 2는 도 1의 프로그램가능 신호 처리 인터페이스에 구현되는 사이클 비율 제한을 보여주는 곡선을 도시하는 도면.
도 3은 도 1의 인터페이스에 포함된 평균 회로의 실시예를 도시하는 도면.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 인터페이스에 포함된 평균 회로의 특정한 두 실시예의 스펙트럼 응답을 도시하는 도면.
도 6a 내지 도 6d는 도 1의 인터페이스에 포함된 저역필터링 회로의 4개의 특정 실시예의 스펙트럼 응답을 도시하는 도면.
이제, 도 1을 참조하여 회전 전기머신(ME), 정류기 브리지(REC) 및 전압 조절기(1)를 구비한 교류발전기(ALT)의 설명을 제공한다.
머신(ME)은 3상 유형의 예이며, 정류기 브리지(REC)의 (표현되지 않은) 대응 브랜치로 연결된 상 고정자 와인딩(phase stator windings)을 포함한다.
정류기 브리지(REC)는 차량의 온보드 전기 네트워크(RE)를 공급하는 전압 +Vb를 제공하고, 네트워크(RE)와 관련된 전기 배터리(BAT)를 충전으로 유지시킨다.
도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 전기머신(ME)은 회전 전기머신(ME)의 (표현되지 않은) 회전자(rotor)에 수용되는 여기 코일(EX)를 구비한다.
기지의 방식으로, 출력 전압(+Vb)은 여기 코일(EX)에서 순환하는 여기 전류의 평균 세기에 개입하여 조절된다.
본 발명에 따른 교류발전기를 위한 전압 조절기(1)의 특정 실시예가 도 1에 도시된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 조절기(1)는 전자 조절회로(10)와 프로그램가능 신호처리 인터페이스(11)를 포함한다.
전자 조절회로(10)는 주로, 오류 계산 감산기(100), PWM으로 알려진 펄스폭 변조기(101), 여기 제어회로(102), 상태 머신(103), 그리고 MOSFET 트랜지스터(104) 및 프리 휠 다이오드(free wheel diode)(105)를 구비한 전력단을 포함한다.
감산기(100)는 전압 출력 단자가 차량의 온보드 전기 네트워크(RE)의 전기 배터리(BAT)로 연결되는 교류발전기의 포지티브 전압 단자(+)에서 측정되는 전압(+Vb)과 셋 전압(SP:set voltage)(106) 간의 오류를 통상적 방식으로 계산한다.
셋 전압(SP)은 일반적으로 엔진 제어유닛(3)에 의해 조절기(1)로 공급된다. 조절기(1)와 엔진 제어유닛(3) 사이의 양방향 통신 연결부(4)는 이들 두 요소(1, 3) 간의 정보 교환을 허가한다.
감산기(100)에 의해 계산된 오류는 PWM 변조기(101)의 입력으로 공급된다.
PWM 변조기(101)는 변조된 펄스폭을 가진 신호(Sp) 및 감산기(100)에 의해 계산된 오류를 나타내는 사이클 비율을 제공한다. 신호(Sp)는 여기 제어회로(102)에 입력으로서 공급된다.
여기 제어회로(102)는 상태 머신(103)에 의해 제어되고, 여기 제어회로(102) 내에는 조절기(1)의 작동을 제어하는 논리부가 탑재된다. 이 유형의 회로는 당업자에게 알려져 있으므로, 여기서 상세히 기술하지 않을 것이다. 통상적 방식으로, MOSFET 트랜지스터(104)의 제어를 위해 설계된 신호의 작동 모드에 따른 선택을 위해 멀티플렉서를 포함할 수 있다. 또한 회로(102)는 트랜지스터(104)의 게이트 전극을 구동할 수 있는 신호를 생성하기 위하여 부하 펌프(load pumps) 등과 같은 구동기로 알려진 구동 회로를 통상 필요로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 여기 제어회로(102)는 두 신호 출력을 포함한다. 제1 출력은 트랜지스터(104)의 게이트를 구동한다. 제2 출력은 게이트 제어 이미지 신호(SGp)를 제공하는데, 이 신호는 트랜지스터(104)의 게이트에 제공되는 신호를 직접 나타내지만 신호 처리 인터페이스(11)로 공급하기 위해 설계된 레벨을 가진다. 정상적인 조절 모드에서, 게이트 제어 이미지 신호(SGp)는 PWM 변조 상태에 있고, MOSFET 게이트(104)로 인가되는 신호에 대응한다.
통상적 방식으로, 상태 머신(103)은 국부적으로 얻은 정보(예를 들면 전기 머신 ME의 온도), 엔진 제어유닛(3)에 의해 공급되는 외부 정보 및 인스트럭션을 고려하고, 상황에 적당한 작동 모드를 결정한다.
여기 제어회로(102)는 예를 들어 전기머신(ME)에서 비정상적으로 높은 온도의 경우에 사이클 비율을 제한함으로써 상태 머신(103)에 의해 명령되는 작동 모드를 구현한다.
MOSFET 트랜지스터(104)와 프리 휠 다이오드(105)를 구비한 전력단이 도 1에 개략적으로 도시된다.
P형 MOSFET 트랜지스터와 소위 "하이측(high-side)" 어셈블리를 가진 특정 실시예에서, 트랜지스터(104)의 소스(source) 전극은 전압(+Vb)으로 연결되고, 트랜지스터의 드레인(drain) 전극은 프리 휠 다이오드(105)의 캐소드(cathode)와 여기 코일(EX)의 단부의 모두에 연결된다. 프리 휠 다이오드(105)의 애노드(anode)는 여기 코일(EX)의 다른 단부와 함께 접지된다.
소위 여기 신호(Sexc)는 트랜지스터(104)의 드레인, 프리 휠 다이오드(105)의 캐소드, 그리고 코일(EX)의 대응 연결 단부 사이의 연결점의 레벨에서 생성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 신호(Sp, SGp, Sexc)는 프로그램가능 신호 처리 인터페이스(11)에 입력으로서 공급된다.
또한 도 1에 도시된 바와 같이, 프로그램가능 신호 처리 인터페이스(11)는 주로 입력 선택회로(110), 신호 처리회로(111), 출력 선택회로(112), 구동기(113) 및 트랜지스터(114)를 포함한다.
트랜지스터(114)는 오픈 콜렉터 또는 오픈 드레인에 맞춰지고(fitted), 통신 연결부(4)에 의해 엔진 제어유닛(3)으로 송신되는 여기 반환 신호(Srex)를 출력으로서 공급한다.
입력 선택회로(110)는 3개의 입력과 1개의 출력을 가진 멀티플렉서이다. 입력 선택회로(110)의 입력부는 신호(Sp, SGP 및 Sexc)를 각각 수신한다. 회로(110)는 신호 (Sp, SGp 및 Sexc) 중에서 선택된 신호에 대응한 신호(SS)를 출력으로서 공급한다.
프로그래밍 워드 MP=<<B0B1B2B3B4B5B6>>의 비트 B0와 B1는 회로 선택입력부(110)로 인가되고, 그들의 상태에 의해 회로(110)의 출력에 제공되는 선택된 신호 SS=Sp, SS=SGp 또는 SS=Sexc를 결정한다. 프로그래밍 워드(MP)는 인터페이스(11)에 저장되고, 관심있는 애플리케이션에 따라서 후자의 구성을 허용한다.
다음의 표는 비트 B0, B1을 기반으로 수행되는 선택 예를 가리킨다:
Figure pct00001
신호 처리회로(111)는 사이클 비율 아날로그-디지털 변환기(1110), 사이클 비율 제한회로(1111), 평균, 필터링 및 데시메이션(decimation) 회로(1112), 그리고 사이클 비율 디지털-아날로그 변환기(1113)를 포함한다.
사이클 비율 아날로그-디지털 변환기(1110)는 입력 선택회로(110)에 의해 공급되는 아날로그 신호(SS)를 디지털 신호(DCs0)로 변환하는데, 이 디지털 신호는 신호(SS)의 사이클 비율의 시간값을 나타내는 연속된 이진 워드에 의해 형성된다. 디지털 신호(DCs0)는 디지털 회로 다운스트림에 의해 처리되도록 설계된다.
사이클 비율 제한회로(1111)는 비교기(C11)와 멀티플렉서(MU11)를 포함한다.
비교기(C11)는 디지털 신호 DCs0를 입력으로서 수신하고, 후자의 사이클 비율을 최소 기준값(%MinRef) 및 최대 기준값(%MaxRef)과의 이중 비교를 수행한다.
비교기(C11)의 제1 및 제2 출력은 비트 A0와 A1, 다음 비교 결과를 각각 나타내는 이진 상태를 공급한다:
Figure pct00002
상기 비교 결과는 교류발전기(ALT)의 정상 작동 모드인 제1 작동 모드에서 사이클 비율 제한회로(1111)에 의해 사용된다. 이 제1 모드에서, %MinRef 값 및 %MaxRef 값은 엔진 제어유닛(3)에 영향을 주는 값들의 윈도우를 정의한다. 또한 신호의 사이클 비율의 하한 및 상한(%MinRef 및 %MaxRef)은 통신 연결부(4)의 반환 경로 상에 활동성을 가지는 신호를 유지하는 이점을 가지므로, 이 경우 0% 또는 100%의 사이클 비율을 가지고 전개되지 않는 신호를 막는다. 상기 신호의 이와 같은 활동성이, 유닛(3)에 의한 양호한 연결 연속성 검출과 후자가 실제로 작동중이라는 사실을 검출할 수 있게 한다는 것을 주목해야 할 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 멀티플렉서(MU11)는 비트 A0, A1 및 비트 A2를 각각 수신하는 3개의 선택 입력뿐만 아니라 4개의 데이터 입력포트와 1개의 데이터 출력포트를 포함한다.
멀티플렉서(MU11)의 4개의 데이터 입력포트는 디지털 신호(DCs0), 그리고 사전결정된 디지털값(%DCmin, %DCmax 및 %F)을 각각 수신한다.
MU11의 데이터 출력은 기준(DCs1)을 가지고, 선택 입력(A0, A1, A2)의 상태에 따라서 데이터 입력포트에 제공되는 4개의 입력 중의 하나와 동일하게 된다.
전술한 바와 같이, 비트 A0 및 A1의 상태는 회로(C11)에서 행해진 비교에 의해 결정된다. 비트 A2는 모드 선택 비트이고, 이진 상태 "0" 또는 "1"는 상태 머신(103)에 의해 결정된다. 아래의 표는 비트 A0 내지 A2의 상태에 따른 출력(DCs1)을 가리킨다.
Figure pct00003
표에서 문자 "x"는 관심 비트에 대해 "상관없는(indifferent)" 상태를 가리킨다.
제1 작동 모드(A2="0")에서 회로(111)에 의해 수행되는 기능은 도 2에서 곡선에 의해 도시된다.
이 특정 실시예에서는 일반적으로, 제한값 %DCmin과 %DCmax는, 제한값 %MinRef=%DCmin과 %MaxRef=%DCmax 중으로부터 실제 상황의 이미지인 여기 반환 신호를 엔진 제어유닛(3)에 제공하기 위하여, %MinRef 및 %MaxRef와 각각 동일하다. 그러나 %MinRef, %MaxRef, %DCmin, %DCmax는 본 발명의 소정 애플리케이션에서 예를 들면 비례계수에 의해 상이할 수 있다는 것을 배제하지 않는다.
비트 A2="0"는 여기서 특히 더 기술된 제1 작동 모드를 선택한다.
비트 A2="1"는 상태 머신(103)에 의해 결정된 제2 작동 모드를 선택한다. 이 제2 작동 모드는 예를 들어 인스트럭션 또는 대응 정보를 엔진 제어유닛(3)으로부터 수신할 때에 선택된다.
이 제2 작동 모드는 예를 들면 엔진 제어유닛(3)이 열 엔진의 축으로부터 기계적 토크 수집을 막기 위하여 교류발전기(ALT)의 불활성을 명령하는 단계(phase)와 같은, 차량의 특정 작동 단계에 대응할 수 있다. 이러한 경우, 엔진 제어유닛(3)과 조절기(1) 간에 협의된 통신 프로토콜은, 유닛(3)에게 이 제2 작동 모드에 관한 유닛(3)의 인스트럭션이 고려되었음을 나타내기 위하여 사전결정된 확인 값을 조절기(1)에 의해 엔진 제어유닛(3)으로 전송하는 것을 포함할 수 있다. 이 사전결정된 확인 값은 도 1에 값 %F로 표현된다.
본 발명이 전술한 이 제2 작동 모드만으로 제한되지 않지만, 유형 A2의 몇몇 비트에 의해 선택될 것이며 유형 %F의 다른 상이한 사전결정된 확인 값의 전송이 대응할 수 있는, 다른 상이한 제2 작동 모드를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 사이클 비율 제한회로(1111)에 의해 공급되는 디지털 신호 DCs1은 평균, 필터링 및 데시메이션 회로(1112)로 입력으로서 제공된다.
회로(1112)의 기능은 평균화, 필터링 및/또는 데시메이션에 의해 신호(DCs1)의 처리를 수행하는 것이다. 수행되는 처리의 정확한 특성은 프로그래밍 워드 MP=<<B0B1B2B3B4B5B6>>의 비트 B2 내지 B5의 각 상태에 의해 결정된다.
회로(1112)는 사실상 평균 회로(C130), 제1 저역 필터링회로(C131), 데시메이션 회로(C132), 제2 저역 필터링회로(C133), 그리고 2 데이터 입력포트와 1 데이터 출력포트를 가진 유형의 멀티플렉서(MU130, MU131, MU132, MU133)를 포함한다.
멀티플렉서(MU130, MU131, MU132, MU133)는 대응한 선택 입력에서 프로그래밍 비트 B2, B3, B4 및 B5를 각각 수신한다.
신호(DCs1)는 평균 회로(C130)의 데이터 입력 포트와 멀티플렉서(MU130)의 제1 데이터 입력 포트로 인가된다. 멀티플렉서(MU130)의 제2 데이터 입력 포트는 신호(DCs1)를 입력으로 수신한다.
멀티플렉서(MU130)는 그의 데이터 출력포트를 통해 디지털 신호(DCs2)를 공급한다. 프로그래밍 비트 B2의 상태에 따라서, 멀티플렉서(MU130)는 MU11에 의해 공급되는 대로의 신호(DCs1)에 대응하는 신호(DCs2)를, 또는 평균 회로(C130)에 의한 처리 후 신호(DCs1)에 대응하는 신호(DCs2)를, 그의 데이터 출력포트를 통해 공급한다.
신호(DCs2)는 제1 저역 필터링회로(C131)의 데이터 입력포트로, 그리고 멀티플렉서(MU131)의 제1 데이터 입력포트로 인가된다. 멀티플렉서(MU131)의 제2 데이터 입력포트는 신호(DCs2)를 입력으로서 수신한다.
멀티플렉서(MU131)는 그의 데이터 출력포트를 통해 디지털 신호(DCs3)를 공급한다. 프로그래밍 비트 B3의 상태에 따라서, 멀티플렉서(MU131)는 신호(DCs2)에 대응하는 신호(DCs3), 또는 제1 저역 필터링회로(C131)에 의한 처리 후에 신호(DCs2)에 대응하는 신호(DCs3)를 그의 출력포트를 통해 공급한다.
신호(DCs3)는 데시메이션 회로(C132)의 데이터 입력포트로, 그리고 멀티플렉서(MU132)의 제1 데이터 입력포트로 공급된다. 멀티플렉서(MU132)의 제2 데이터 입력포트는 신호(DCs3)를 입력으로서 수신한다.
멀티플렉서(MU132)는 그의 데이터 출력 포트를 통해 디지털 신호 DCs4를 공급한다. 프로그래밍 비트 B4의 상태에 따라서, 멀티플렉서(MU132)는 신호(DCs3)에 대응한 신호(DCs4), 또는 데시메이션 회로(C132)에 의한 처리 후에 신호(DCs3)에 대응한 신호(DCs4)를 그의 데이터 출력 포트를 통해 공급한다.
신호 DCs4는 제2 저역 필터링회로(C133)의 데이터 입력포트로, 그리고 멀티플렉서(MU133)의 제1 데이터 입력포트로 공급된다. 멀티플렉서(MU133)의 제2 데이터 입력포트는 신호(DCs4)를 입력으로서 수신한다.
멀티플렉서(MU133)는 그의 데이터 출력포트를 통해 디지털 신호(DCs5)를 공급한다. 프로그래밍 비트 B5의 상태에 따라서, 멀티플렉서(MU133)는 신호(DCs4)에 대응한 신호(DCs5), 또는 제2 저역 필터링회로(C133)에 의한 처리 후에 신호(DCs4)에 대응한 신호(DCs5)를 그의 데이터 출력포트를 통해 공급한다.
디지털 신호(DCs5)는 평균, 필터링 및 데시메이션 회로(1112)의 출력 신호를 구성한다. 그 후, 이 디지털 신호(DCs5)는 사이클 비율 디지털-아날로그 변환기(1113)에 의해 처리되고, 변환기(1113)는 변환기(1110)에 의해 수행된 바와 역이되는 처리를 수행하고, 처리된 아날로그 여기 반환 신호(SSt)를 출력으로서 공급한다.
아날로그 신호(SSt)는 출력 선택 멀티플렉서(112)의 제1 입력으로 직접 공급되고, 인버터(inverter)(1120)를 통해 멀티플렉서(112)의 제2 입력으로 제공된다. 프로그래밍 워드(MP)의 비트 B6는 멀티플렉서(112)의 선택 입력으로 공급되고, 신호(SSt) 또는 그의 보수(SSt/)인 멀티플렉서의 출력을 결정한다. 멀티플렉서(112)는 엔진 제어유닛(3)에 의해 예상되는 파형을 통신 연결부(4)로 최종 전송하는 것과 같이 처리된 신호의 출력 반전으로 허가한다.
구동 회로(113)는 멀티플렉서(112)에 의해 공급되는 신호 SSt 또는 SSt/를 수신하고, 트랜지스터(114)의 게이트 전극을 구동하도록 설계된 신호를 공급한다. 트랜지스터(114)는 오픈 콜렉터에 맞으며, 처리된 여기 반환 신호를 통신 연결부(4)를 통해 엔진 제어유닛(3)으로 전송한다.
평균, 필터링 및 데시메이션 회로(1112)의 작동은 다음의 단락에서 기술된다.
도 3은 본 발명을 위해 설계된 평균 회로(C130)의 실시예를 도시한다. 이 도면에서, 참조문자 "fe"는 주파수 샘플링 신호 fe에 대응하고, 입력 데이터는 X로서 설계되고, 출력 데이터는 "Y"로서 설계되며, 인덱스 "n"은 임시 연속된 데이터에서 관심있는 데이터 항목을 식별한다.
도 3에서 평균 회로(C130)는 다음의 점화식에 따라서 슬라이딩 평균을 제공하는 당업자에게 알려진 디지털 필터이다:
Figure pct00004
회로(1112) 중에서, 회로(C130)는 특히 신호(CDss1)의 주파수 스펙트럼의 감쇠 부분에서의 함수를 가지고, 이 부분은 처리열에서 다운스트림으로 배치된 데시메이션 회로(C132)의 기능에 지장을 줄 수 있다.
회로(C130)는 처리된 신호를 위한 통과대역을 유지하는 반면에, 클록 주파수(Fc)와, 데시메이션 회로(C132)의 2에 의해 제산되는 클록 주파수(Fc/2)의 강한 제거(rejection)를 허가하는 특정한 특징을 가진다.
도 4a는 4/4 평균의 경우 다음의 정의로써 평균 회로(C130)에 대해 얻은 스펙트럼 응답을 도시한다:
- fe = 375 Hz
- M=3 지연 셀(블록 Z-1에 의해 도 3에 표현됨)
- 전달함수(z로 변환)
Figure pct00005
전술한 예에 따라서, 데시메이션 회로(C132)를 위한 클록 주파수(Fc)는 유리하게도 187.5 Hz와 동일할 것이다. 93.75 Hz에서 제거를 얻는다(도 4a 참조).
도 4b는 6/4의 평균의 경우 다음의 정의로써 평균 회로(C130)에 대해 얻은 스펙트럼 응답의 다른 예를 도시한다:
- fe = 375Hz
- M=5 지연셀
- 전술한 바와 같은 동일 전달함수.
이 예에 따라서, 데시메이션 회로(C132)를 위한 클록 주파수(Fc)는 유리하게도 125 Hz와 동일할 것이다. 62.5 Hz에서 제거를 얻는다(도 4b 참조). 이 실시예는 저 주파수에서 3.1 dB의 이득을 제공한다.
특히 도 5, 도 6a 내지 도 6d를 더 참조하면, 이제 필터링 회로(C131 및 C133)에 의해 수행되는 저역 필터링 기능에 대해 설명한다.
저역 필터링 기능은 엔진 제어유닛(3)의 통과대역과 양호한 호환성을 보장하기 위하여 처리된 신호의 통과대역을 제한하기 하는 것과 같이 설계된다.
수행되는 필터링의 전달함수는 예를 들어 다음 수식에 의해 주어진다:
Figure pct00006
그리고 점화식은 다음이 된다:
Figure pct00007
여기서 x는 입력 데이터를 나타내고, Y는 출력 데이터를 나타낸다.
도 5는 위의 점화식을 기반으로 얻은 디지털 필터를 도시한다.
다음의 표는 위의 점화식을 기반으로 수행된 4 필터링 예를 도시한다. 이들 상이한 예의 경우, 선택된 샘플링 주파수(Fs)는 250Hz와 동일하다. 얻은 차단 주파수의 범위는 2.5Hz에서 28.7Hz이다.
표의 라인 1 내지 4의 각각은 1/24=0.0625, 1/23=0.125, 1/22=0.25, 1/2=0.5의 계수 "a"의 값에 각각 대응하고, 도 6a 내지 도 6d에 도시된 스펙트럼 응답에 각각 대응한다.
Figure pct00008
다른 필터링도 가능하고, 예상되는 애플리케이션에 대해 가장 적절한 필터링의 선택은 당업자의 범주 내에 있다는 것을 알 것이다.
데시메이션 회로(C132)에 관한 한, 이것은 처리되는 신호에서 주파수 변경(주파수 분할)이 필요할 때에 처리열(precess chain) 안으로 들어온다. 사실상, 몇몇 애플리케이션에서는 엔진 제어유닛(3)이 실제 신호의 주파수보다 낮은 주파수를 가진 여기 반환 신호를 요구할 수 있다. 회로(C132)는 주파수 클록 신호(Fc)를 수신하는 카운터로 통상적으로 생성될 수 있다.
일반적으로, 평균, 필터링 및 데시메이션 회로(1112)는 신호의 샘플링을 위한 기법과 관련이 있는 제한사항(constraints)에 응답할 수 있게 하는 제1 및 제2 작동 구성에 따라 사실상 프로그램된다. 이들 제한사항은 당업자에게 알려져 있으므로 여기서 기술하지 않을 것이다.
회로(1112)의 제1 구성에 따르면, 처리된 신호에 대한 주파수 분할은 구현되지 않는다. 그 후, 신호는 평균 회로(C130), 저역 필터링 회로(C131)에 의해 처리되고, 그 다음 신호 처리열의 출력으로 직접 공급되어, 변환기(1113)에 의해 아날로그 신호(SSt)로 변환된다. 멀티플렉서(MU130, MU131, MU132, MU133)는 신호가 실제로 회로(C130, C131)의 처리로부터 단지 유리하도록 비트 B2, B3, B4, B5에 의해 각각 제어된다.
회로(1112)의 제2 구성에 따라서, 처리된 신호에 대한 주파수 분할이 구현된다. 그 후, 신호는 평균 회로(C130), 데시메이션 회로(C132), 그리고 저역 필터링 회로(C133)에 의해 처리되고, 그 다음에 신호 처리열의 출력으로 직접 공급되고, 변환기(1113)에 의해 아날로그 신호(SSt)로 변환된다. 멀티플렉서(MU130, MU131, MU132, MU133)는 신호가 실제로 회로(C130, C132, C133)의 처리로부터 단지 유리하도록 비트 B2, B3, B4, B5에 의해 각각 제어된다.
다른 구성이 가능하고, 소정 애플리케이션의 필요에 응답하는 것과 같은 것을 위해 당업자에 의해 구현될 수 있다는 것을 알 것이다. 본 발명은 전술한 특정 실시예로 제한되지 않으며 첨부된 특허청구범위의 범주에 포함된 모든 변형을 포함한다는 것을 알 것이다.

Claims (9)

  1. 자동차 교류발전기(motor vehicle alternator)용 전압 조절기에 있어서,
    상기 교류발전기(ALT)의 여기 코일(EX)을 위해 설계된 여기 전류(Sexc)를 생성할 수 있는 전자 조절회로(10) -상기 여기 전류(Sexc)는 상기 교류발전기(ALT)가 전기적으로 접속되는 상기 자동차의 전기 배터리(BAT)의 단자에서 측정되는 출력 전압(+Vb)과 셋 전압(SP:set voltage)의 차(difference)에 따라서 생성됨- 와, 상기 여기 전류를 나타내는 신호(SS; Sp, SGp, Sexc)를 생성하고 상기 신호를 상기 자동차의 전자 제어 유닛(3)으로 송신하기 위한 수단을 포함하되,
    상기 생성 및 송신을 위한 수단은 상기 여기 전류를 나타내는 복수의 신호(Sp, SGp, Sexc)를 입력으로서 수신하는 프로그램가능 신호 처리 인터페이스(11)를 포함하고, 상기 인터페이스(11)는 상기 복수의 대표 신호(Sp, SGp, Sexc) 중에서 대표 신호(SS)를 선택하기 위한 제 1 수단(110), 선택된 상기 대표 신호(SS)에 상이한 형태의 처리를 적용하기 위한 수단(111) 및 선택된 상기 대표 신호(SS)에 적용되는 처리의 선택을 위한 제 2 수단(MU130 내지 MU133)을 포함하고, 선택된 상기 대표 신호(SS)와 적용되는 상기 처리는 프로그래밍 워드(MP)에 따라서 선택되는
    전압 조절기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 여기 전류를 나타내는 상기 신호(SS; Sp, SGp, Sexc)는 펄스폭 변조(PWM:Pulse Width Modulation) 유형의 신호인
    전압 조절기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상이한 형태의 처리 적용을 위한 수단은, 처리된 상기 대표 신호의 사이클 비율(cyclical ratio)의 제한에 대한 처리를 수행하며 상기 사이클 비율의 변경을 사전결정된 최소값(%DCmin)과 사전결정된 최대값(%DCmax) 사이에서만 허가하기 위한 수단(1111)을 포함하는
    전압 조절기.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상이한 형태의 처리 적용을 위한 수단은, 처리된 상기 대표 신호상에 슬라이딩 평균(sliding mean) 계산을 위한 처리를 수행하기 위한 수단(C130)을 포함하는
    전압 조절기.

  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상이한 형태의 처리 적용을 위한 수단은, 처리된 상기 대표 신호 상에 저역 필터링 처리를 수행하기 위한 수단(C131, C132)을 포함하는
    전압 조절기.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상이한 형태의 처리 적용을 위한 수단은, 처리된 상기 대표 신호 상에 주파수 변경을 위한 처리를 수행하기 위한 수단(C132)을 포함하는
    전압 조절기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인터페이스(11)는 디지털 유형이고, 사이클 비율을 가진 아날로그-디지털 변환기(1110) 및 상기 대표 신호의 대응되는 변환을 위한 사이클 비율을 가진 디지털-아날로그 변환기(1113)를 포함하는
    전압 조절기.

  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 조절기(1)를 포함하는
    자동차용 교류발전기.
  9. 제 8 항에 따른 교류발전기(ALT)를 포함하는
    자동차.
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