KR920010438B1 - 차량용 교류발전기의 제어장치 - Google Patents

차량용 교류발전기의 제어장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

차량용 교류발전기의 제어장치
제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 차량용 교류발전기의 제어장치의 회로도.
제2도는 통상의 실시예에 있어서, 배터리전해액의 온도와 충전전압의 관계를 나타낸 특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 교류발전기 2 : 정류기
3 : 전압제어장치 4 : 기준전압회로
5 : 정전압회로 12 : 배터리
101 : 전기자코일 102 : 계자코일
이 발명은 가능한 전압법위내에서 최적한 배터리충전전압 온도특성을 얻을 수 있고 또 유연한 온도특성의 설정을 가능케한 차량용 교류발전기의 제어장치에 관한 것이다.
종래, 일반적으로 일본국 특공소 61-8663호 공보에 표시되어 있는 바와 같이 기준전압회로의 분압저항회로에 정전압회로에 의하여 미리 설정된 일정한 바이러스 전압을 인가한 트랜지스터의 콜렉터를 접속시킴으로써 구성되었다.
즉 상기 트랜지스터의 베이스, 에미터간의 순방향의 전압특성을 이용하고 배터리의 전해액온도에 따라 상기 트랜지스터는 커트오프상태, 포하상태 및 그 중간의 이행상태로 구동제어됨과 동시에 상기 트랜지스터의 콜렉터가 접속된 기준전압회로는 그 기준전압을 변화시켜 제2도(가)와 같은 특성을 얻었던 것이다.
종래의 차량용 교류발전기의 제어장치는 이상과 같이 구성되어있으므로, 트랜지스터의 전류증폭작용이 고온하에서는 활성화된다는 물성상의 이유로 인하여 실제에는 배터리전압과 제어전압의 비례관계가 성립되지 않으며 이상적인 배터리 충전전압특성(다)에 접근시키는데는 한계가 있다.
또 저온영역에서는, 램프 등의 수명으로 말미암아 일정충전전압으로 고정시키는 것이 요구되는 한편, 점차로 고온화되는 엔질실내에 있어서는 일정충전저압으로 고정시키는 것이 요구되는 한편, 점차로 고온화되는 엔진실내에 있어서는 일정충전전압으로 고정시키는 것은 과충전을 초래케하여 배터리의 수명등에 좋지 않으며 양쪽을 동시에 만족시키는 수단을 갖지 못한다는 문제점이 있었다.
이 발명은 상기와 같은 문제점을 해소시키기 위하여 발명된것으로서, 이상적인 배터리충전전압특성을 실현할 수 있음과 동시에 저온, 고온의 각 영역에서 유연한 충전전압특성을 설정할 수 있고 또 소자의 불균형에 의한 이상적 충전전압특성의 오차를 없앨 수 있는 차량용 교류발전기의 제어장치를 얻는데 있다.
이 발명의 차량용 교류발전기의 제어장치는 배터리의 전압을 키스위치를 통하여 정전압으로 하는 정정전압회로와, 이 정전압을 분압시켜 제1의 분압점을 가진 제1분압회로와 분압저항과 다이오드에 의하여 정전압회로의 정전압을 각각 분압시키는 제2 및 제3의 분압회로와 제1 및 제2의 분압점간 및 제1과 제3의 분압점간에 각각 역극성으로 접속된 다이오드 등으로 되는 기준 전압회로와, 베터리 전압을 분압시키는 분압회로와, 이 분압회로의 분압전압과 기준전압회로의 제1분압점전압의 차이에 따라 계자전류를 제어하는 전압 제어회로를 설치한 것이다.
이 발명에 있어서, 온도보상회로는 제1온도이하의 저온영역에서는 제1과 제2의 분압점과 제1과 제3의 분압점간의 전위차는 다이오드의 순방향전압강하 이하이고, 제1분압점의 전위에 변화가 없으며 제1의 온도이상의 좋은영역에서는, 제1의 분압점에서 제2의 분압점에 다이오드를 통하여 전류가 흘러, 제1의 분압점의 전위는 온도에 대하여 부특성((-)特性)으로 되며, 온도이상의 고온 영역에서는 제1분압점에서 제2분압점으로 또 제3분압점에서 제1분압점으로 전류가 각각 다이오드를 통하여 흘러서 제1분압점의 전압저하율을 바꾸어 기준 전압이 변화하며, 이 기준전압과 저항분압회로의 분압전압을 전압제어회로에서 비교하고, 그 비교결과에 따라 계자코일을 제어하며 배터리전압을 각 온도영역의 온도구배(slope)가 되도록 전압을 제어한다.
이 발명의 한 실시예를 도면에 의하여 설명한다.
제1도에 있어서, 1은 엔진에 의하여 구동되는 교류발전기인데, 전기자코일(101)과 계자코일(102)에 의하여 구동되는 교류발전기인데, 전기자코일(101)과 계자코일(102)에 의하여 구성된다.
2는 메인출력단자(201), 보조출력단자(202), 접지단자(203)를 가진 정류기로서, 교류발전기(1)의 출력을 전파정류한다.
3은 전압제어회로인데, 계자코일(102)의 계자전류를 단속제어하는 다알링턴구성의 출력트랜지스터(301), 정류기(2)의 정류출력에 의하여 저항(306)을 통해 전류가 공급되며 출력트랜지스터(301)의 베이스전류를 제어하는 제어트랜지스터(302), 이 제어트랜지스터(302)에 베이스전류를 공급시키는 저항(305), 제어트랜지스터(302)의 베이스 전류를 단속제어하는 비교기(303), 계자코일(102)에 발생하는 단속서지를 흡수하고 출력트랜지스터(301)의 콜랙터와 계자코일(102)간에 접속된 다이오드(304)에 의하여 구성된다.
5는 정전압회로인데, 다이오드(501),(502), 정전압다이오드(503)에 의하여 구성되며, 전원풀업저항(7), 키스위치(6)를 통하여 배터리(12)의 (+)극에 다이오드(501)의 아노드를 접속시키고, 정전압다이오드(503)의 아노드를 어스시키고 있다. 8.9는 직렬로 접속된 분압저항으로, 저항분압회로를 구성하고 있으며 이 저항 분압회로는 배터리(12)와 병렬로 접속되어 있다.
이 분압저항(8)과 (9)에 의한 분압점(13)이 비교기(303)의 (+)입력단자에 접속되어 있다. 4는 기준전압회로인데, 정전압회로(5)의 정전압을 분리저항(401)과(402)에 의한 제1분압회로에 의하여 분압시키고 그분압점(413)의 전압을 비교기(302)의 (-)입력단자에 가하도록 한다.
따라서, 비교기(303)는 이 분압점(413)의 전압과 분압점(13)의 전압의 대소를 비교한다. 또 분압저항(403), 다이오드(405),(406) 및 분압저항(404)의 직렬회로에 의하여 제2분압회로를 구성하고 있으며 이 제2분압회로에 의하여 정전압회로(5)의 정전압을 분압시키고 있다.
그리고 분압저항(403)과 다이오드(405)의 접속점을 분압점(414)으로하고 있다. 마찬가지로, 정전압회로(5)의 정전압을 분압저항(407)과 분압다이오드(409), (410), 분압저항(408)에 의한 제3분압회로에 의하여 분압시키고 있으며 분압다이오드(410)과 분압저항(408)의 접속점을 분압점(415)으로 하고 있다.
상기 분압점(413)과 (414)간, 분압점(413)과 (415)간에는 다이오드(411),(412)가 접속되어 있다.
이리하여 기준전압회로(4)를 구성하고 있다.
또 이 기준전압회로는 배터리전해액의 온도를 직접감지 또는 간접적으로 감지하는 구성으로 하고 분압점(414)는 (-)전압온도특성을 갖고 있으며, 전해액온도 또는 이에 준하는 온도 t1(50℃정도)에서 분압점(413)의 전위와 다이오드(411)의 순방향강하전압의 차와 동일하도록 분압설정되어있다.
분압점(415)은 (+)전압온도 특성을 갖고 있으며 전해액온도 또는 이에 준하는 온도 t2(90℃ 정도)에서 분압점(413)의 전위와 다이오드(412)의 순방향 강하전압의 합과 동일하도록 각각 분압설정되어있다. 또 10은 다이오드, 11은 저항이며, 상기 키스위치(6)와 함께 배터리(12)의 (+)극과 계자코일(102) 및 정류기(2)의 보조출력단자(202)에 접속되고 다이오드(10)과 키스위치(6)의 접속점에 저항(7)의 일단이 접속되어있다.
다음에 동작에 관하여 설명한다.
우선, 키스위치(6)를 닫으면 출력트랜지스터(301)가 도통하고 다이오드(10), 저항(11)을 통하여 계자코일(102)에 여자전류가 흘러 초기여자를 개시한다. 그리고 엔진이 구동되고 이에 따라 교류발전기(1)의 반전전압이 상승하여 정류기(2)의 메인 출력단자(201)의 출력전압으로 배터리(12)를 충전하기 시작한다. 한편, 전압제어회로(3)에서는 배터리(12)의 전압을 분압저항(8),(9)에 의하여 분압되고, 그 분압점(13)의 전압과 기준전압회로(4)의 분압점(413)의 전위를 비교기(303)에서 대소비교되며 이에 따라 제어트랜지스터(302)를 ONㆍOFF시켜 출력트랜지스터(301)를 ONㆍOFF제어하고 교류발전기(1)의 여자전류를 제어하여 배터리(12)의 전압을 일정치로 제어할 수 있다.
그런데, 통상 배터리(12)는 화학반응속도나 전하축적용량등의 관계로 배터리(12)의 전해액의 온도에 따라 이상적인 충전전압치가 상이하여 제2의 특성(다)와 같은 충전전압으로 충전되는 것이 배터리(12)의 성능유지, 수명등에 있어서 바람직하다는 것은 자명한 것이다. 그렇지만 차량에 있어서는, 각종 전기부하의 허용 전압범위가 규정되어 있으며 충전전압은 그 허용범위(특성(라)이하)로 억제할 필요가 있으며 또한 고온화되는 엔진실내에 있어서는, 고온영역 t2이상에서 과충전을 피하게되고 부족충전도 되지 않는 유연한 설정이 요구되며, 결론적으로 특성(라),(마)에 의하여 제약되는 범위내에서 특성(다)에 가깝게 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
이 발명은 상기한 것을 만족시키는 제2도의 특성(나)를 실현하든네 있으며 다음에 이점에 관하여 제1도에 의하여 설명한다.
먼저 설명한 바와 같이 온도가 높아짐에 따라 분압점(413)의 전위는 변하지 않지만 분압점(414)의 전위는 저하하고 분압점(415)의 전위는 상승하도록 다이오드(405),(406),(409,(410)의 순방향전압특성을 이용하여 분압구성된다.
온도 t1이하에서는, 분압점(413)과 (414) 분압점(415)과 (413)의 전위차는 모두 다이오드(411),(412)의 순방향강하전압이하이며 분압점간에서의 전류의 유출입은 없으며 온도 t1에서 분압점(413)과 (414)의 전위 차가 다이오드(411)의 순방향 강하전압과 동이하도록 설정되어 있다.
즉 온도 t1이상에서는, 분압점(413)에서 분압점(414)으로 전류가 유출되기 때문에 분압점(413)의 전위는 온도에 대하여(-)특성을 나타낸다. 또한 t2에서 분압점(415)과 (413)의 전위차는 다이오드(412)의 순방향 강하전압과 동일하도록 설정되어있다
즉 온도 t2이상에서는, 분압점(413)에서 분압점(414)으로 전류가 유출하는 한편, 분압점(415)에서 분압점(413)으로 전류가 유입하기 때문에 분압점(413)의 전압저하가 완화되고 분압점(413)과 다른 분압점의 전류유출입량의 밸런스에 의하여 분압점(413)의 전압저하율을 바꿀 수 있으며 따라서 제2도의 특성(나)를 얻을 수 있다.
또한 이 실시예에서는 분압점(414),(415)의 전위는 온도에 대하여 (+),(-)특성을 갖게하기 위하여 다이오드(450),(406),(409),(410)의 순방향강하전압이 온도에 따라 -2mV/℃로 변화하는 것을 이용함으로써 바라는 온도 특성에 의하여 그 개수는 한정되지 않는다.
이상과 같이 이 발명에 의하면, 다이오드의 순방향 전압특성을 이용한 (-)특성, (+)특성, 플랫(Flat)특성등 3개의 온도특성을 가진 분압회로에서 (-)특성, (+)특성의 분압점과 각 플랫특성의 분압점이 다이오드 접속된 기준 전압회로를 갖도록 구성하였으므로 각 분압점간의 전위차를 적당히 설정함으로서 차량의 각종 전기부하에 의하여 제한되는 전압범위내에 있어서 배터리의 이상적충전전압특성을 실현할 수 있는 3개의 온도구배를 각각 독립시켜 설정할 수 있다.
또 이것과 함께, 제약 전압번위의 변동에 대하여도 유연하게 그 특성을 변화시킬 수 있으며 또한 온도에 의한 변동요인을 트랜지스터에서 다이오드라는 소자변경에 의하여 삭감할 수 있고 정밀도가 높은 스텝형은 도보상회를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 전기자코일(101)과 계자코일(102)을 갖춘 교류발전기(102)을 갖춘 교류발전기(1)와; 이 교류발전기의 출력을 정류하여 정해액이 포함된 배터리(12)를 충전하는 정류기(2)와; 상기 배터리의 전압을 검출하기위한 전압검출회로(8)(9)와; 키스위치(6)의 동작을 통해 상기 배터리의 전압을 기준하여 정전압을 발생하는 정전압회로(5)와; (i) 분압저항(401)과 (402)가 직렬로 접속되고 그들사이에 제1분압점(413)이 있는 제1분압회로, (ii) 분압저항(403)과 다이오드(405)(406)이 직렬로 접속되고 그들 사이에 제2분압점(414)이 있는 제2분압회로, (iii) 다이오드(409)(410)과 분압저항(408) 이 직렬로 접속되고 그들 사이에 제3분압점(415)이 있는 제3분압회로,(Ⅳ) 상기 제1,제2,제3의 분압회로는 상기 정전압회로(5)와 접지간에 접속되고 상기 제2분압점(414)은 전해액온도에 대하여 부(-)전압 온도특성이고, 상기 제3분압점(415)은 전해액온도에 대하여 정(+)전압온도특성이며, (Ⅴ) 제2분압점(414)에 접속되고 그 전위를 제1분압점(413)에 공급하는 제1결합다이오드(411)와, (Ⅵ) 제3분압점(415)에 접속되고 그 전위를 제1분압점(413)에 공급하는 제1결합다이오드(411)와 연극인 제2결합다이오드(412)로 규성된 기준전압회로(4)와; 상기 전압검출회로의 전압과 기준 전압회로의 제1분압점(413)의 전압을 비교하고 이 비교차에 따라 계자코일(102)의 계자전류를 제어하여 배터리(12)의 전압을 일정하게 공급하는 전압제어회로(3)를 구비하고,(a) 제1의 온도(t1)이하의 저온역에서는 전해액온도상승에 대하여 상기 제1분압점(413)의 전압을 변화시키지 않도록 하고, (b) 제1온도 (t1)이상 제2온도(t2)이하의 중온역에서는 전해액온도상승에 대하여 상기 제1분압점(413)의 전압을 제1전압저하율로 강하시키고, (c) 제2온도(t2) 온도이상의 고온역에서는 전해액온도상승에 대하여 상시 제1분압점(413)의 전압을 완화된 제2전압저하율로 강하시키는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기의 제어장치.
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