KR930001063Y1 - 차량용 교류발전기의 제어장치 - Google Patents

차량용 교류발전기의 제어장치 Download PDF

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겐지 이도
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시키모리야
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

내용 없음.

Description

차량용 교류발전기의 제어장치
제1도는 본 고안에 따른 제어장치의 한 실시예를 나타내는 전기회로도.
제2도는 그 각부동작특성을 나타내는 특성도.
제3도는 그 효과를 종래의 장치와 비교하여 나타낸 특성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 교류발전기 2 : 계자전류제어기
201, 202 : 분압저항 203 : 기준전압발생기
204 : 제1비교기 205 : 제1플립플롭
206 : 계자전류검출저항 208 : 업다운카운터
209 : D/A 변환기 210 : 제2비교기
211 : 제2플립플롭 213 : 파워트랜지스터
본 고안은 차량용 교류발전기의 제어장치에 관한 것이다.
종래의 차량용 교류발전기의 제어장치에는, 예를들어, 발전기의 출력전압 또는 배터리전압을 분압저항등으로 분압하고, 이 분압전압과 제너다이오드등으로 구성된 기준전압발생기의 출력을 비교하여, 이 비교검출에 따라 계자코일에 직렬로 연결된 스위칭수단을 단속시켜 계자전류를 제어하는 방법에 의하여 발전기의 출력전압을 소정치로 조정하도록 하고 있다.
즉, 발전기의 출력전압이 설정전압보다 높으면 스위칭수단을 차단하여 계자전류를 감소시키고, 설정전압보다 낮으면 스위칭수단을 도통시켜 계자전류를 증가시키도록 함으로써, 출력전압이 설정전압으로 유지되도록 구성되어 있다.
이와같이 구성된 제어장치에 있어서는, 전기부하의 변동 등에 따른 발전기의 소요계자전류의 변동에 대해, 계자코일의 시정수(약100mscc)에 추종한 계자전류의 연속변화가 얻어지고, 이 뛰어난 응답성에 의해 배터리전압의 안정적 제어를 달성할 수 있다.
그렇지만, 종래의 장치에서는, 이 뛰어난 응답성 때문에, 전기부하의 변동기에서 발전기의 출력전류가 급격하게 변동하고, 따라서, 이에 수반하는 구동토크(동력)의 급격한 변동이 발생하며, 이 때문에 엔진의 회전속도가 변동하는 문제가 있었다.
특히 아이들회전역에 있어서는, 엔진의 구동력이 저하되어있기 때문에, 이와 상반하는 발전기의 구동토크상승의 영향은 크다.
본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 전기부하투입시에 발생하는 발전기의 구동토크의 급격한 변동을 방지하고 엔진의 회전변동을 억제할 수 있는 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 고안에 관한 제어장치는, 교류발전기의 출력전압을 검출하는 전압검출수단과, 이 전압검출수단의 출력과 기준전압의 비교검출에 따라 상기 교류발전기의 계자전류를 단속시키기 위한 스위칭소자의 도통과 차단을 제어하는 전압제어수단을 갖춤과 함께, 상기 계자전류를 검출하는 계자전류검출수단과, 이 계자전류검출수단의 출력과 미리 설정된 계자전류제한치의 비교검출에 따라 상기 스위칭소자를 제어하는 계자전류제한수단과, 상기계자전류제한치를 상기 전압검출수단의 검출출력상태에 따라 축차변화(逐次變化) 시키는 계자전류제한치제어수단을 갖춘 것이다.
본 고안에 있어서, 계자전류는 전압제어수단과 계자전류제한수단에 의해 제어된다.
이럴 경우, 상기 계자전류제한수단의 계자전류제한치는 발전기의 출력전압의 검출상태에 의해 축차변화되기 때문에, 소요계지전류가 증가할 때에 계자전류는 완만하게 상승한다.
제1도는 본 고안에 따른 제어장치의 한 실시예를 나타내는 전기회로도이다.
이 제1도에 있어서, 1은 엔진에 의해 구동되는 교류발전기이고, 전기자코일(101), 계자코일(102), 전기자코일(101)에 발생하는 출력을 3상전파정류 하는 주정류기(103)및 주로 계자전류를 공급하는 보조정류기(104)로써 구성되어 있다.
또, 2는 계자전류제어기이고, 다음의 각부로써 구성되어 있다.
201, 202는 보조정류기(104)의 출력전압을 분압하는 분압저항, 203은 기준전압발생기, 204는 제1비교기이고, 이들에 위해 발전기(1)의 출력전압을 검출한다.
205는 제1플립플롭이고 상기 제1비교기(204)의 출력을 입력으로 하고, 출력은 NOR게이트(212)의 입력단과 업다운카운터(UP-down conunter)(208)의 업/다운 카운터 절환입력단에 접속되어 있다.
206은 계자전류에 비례한 전압을 발생시키는 계자전류검출용저항, 207은 계자전류검출저항(206)의 저전압레벨을 소정의 전압레벨로 증폭하는 비반전증폭기이고, 이들에 의하여 계자전류를 검출하고 있다.
업다운카운터(208)은, 상술한 바와 같이 제1플립플롭(205)의 출력에 의하여 업/다운카운터 동작이 결정되고, 소정의 비트수에 의한 카운터치를 출력한다.
209는 상기 업다운카운터(208)의 카운터치에 비례한 출력이 얻어지는 D/A변환기이다.
또, 210은 이 D/A변환기(209)의 출력과 상기 비반전증폭기(207)의 출력을 비교하는 제2비교기, 211은 제2비교기(210)의 출력을 입력으로 하는 제2플립플롭이다.
상기 NOR게이트(212)는 제1플립플롭(205) 및 제2플립플롭(211)의 출력논리화를 취하고, 계자전류를 단속시키는 파워트랜지스터(213)의 도통과 차단을 제어한다.
214는 타이밍펄스발생기이고, 미리 설정된 주기에 있어서 원숏(one shot)펄스를 출력하고, 제1플립플롭(205), 제2플립플롭(211) 및 업다운카운터 (208)의 동작타이밍을 관장한다.
또, 215는 파워트랜지스터(213)가 차단시에 발생하는 서지(surge)를 흡수하는 서프레션 다이오드(suppression diode) 이다.
3은 계자전류제어기(2)의 구동전력을 공급하기위한 정전압회로이며, 저항(301), 제너다이오드(302)로 구성되어 있다.
4는 배터리, 5는 전기부하, 6은 키스위치, 7은 충전경고등이다.
제2도는 본 고안의 한 실시예에 의한 각부 동작특성을 나타내는 특성도이고, 도면에 있어서는, A는 타이밍펄스발생기(214)의 원숏펄스출력파형, B는 계자전류를 제한하는 제2비교기(210)의 입력파형이고, "가"는 계자전류에 비례한 비반전증폭기(207)의 출력파형, "나"는 D/A변환기(209)의 출력파형이다.
C는 제2플립플롭(211)의 출력파형, D는 출력전압을 검출하는 제1비교기(204)의 입력파형이고, "다"는 발전기(1)의 출력전압을 분압하는 분압저항(201), (202)의 분안접전압, "라"는 기준전압발생기(203)의 기준전압파형 이다.
B는 제1플립플롭(205)의 출력파형, F는 파워트랜지스터(213)의 출력파형이다.
또, 기판 T1은 계자전류가 안정된 정상전압제어동작, T2는 계자전류증가시의 천이동작, T3는 계전류증가 후의 정상전압제어동작, a점은 소요계자전류의 증가개시점을 각각 나타내고 있다.
제3도는, 이 실시예에 의한 효과를 전기부하의 투입시에 대해서 나타낸 특성도이고, G는 발전기(1)의 출력전류파형, H는 계자전류하여, I는 발전기(1)의 구동토크이고, J는 엔진회전속도의 변동을 나타내고 있다.
여기서, 실선은 본 고안에 의한 동작특성, 파선을 종래장치의 동작특성도이고, b점은 전기부하투입시를 나타내고 있다.
다음에 본 고안에 의한 실시예의 동작에 대해 설명한다.
엔진이 시동되고 발전기(1)의 발전상태에 있으면, 타이밍펄스발생기(214)의 원숏펄스 출력(제2도A)의 1주기간에 있어서 발전기(1)의 출력전압 및 계자전류가 검출된다.
우선 최초의 원숏펄스에 의해 제1 및 제2의 플립플롭(205), (211)은 "L"레벨에 설정되고, NOR게이트(212)를 통해서, 파워트랜지스터(213)은 도통된다.
발전기(1)의 출력전압은 분압저항(201), (202), 기준전압발생기(203)및 제1비교기(204)로 구성되는 전압검출수단에 의해 상시검출되고 있고, 또, 계자전류는 파워트랜지스터(213)의 도통에 의해 계자전류 검출용 저항(206)에 의한 검출이 개시되고, 그것이 비반전증폭기(207)에 의해 증폭된 출력과 계자전류제한치를 결정하는D/A변환기(209)의 출력이 제2비교기(210)에서 비교검출된다.
이 상태에 있어서, 반전기(1)의 출력전압이 기준전압발생기(203)에 의한 설정전압을 초과한 경우에는, 제1비교기(204)의 출력이 반전하고, 이것에 의해 제1플립플롭(205)가 "L"레벨에서 "H"레벨로 반전한다.
한편, 계자전류에 비례한 비반전증폭기(207)의 출력이 D/A변환기(209)의 출력을 초과한 경우에는, 제2플립플롭(211)이 "L"레베레서 "H"레벨로 반전된다.
NOR게이트(212)는, 이들 제1및 제2의 플립플롭(205), (211)중 어느것이나 하나가 "H"레벨출력으로 반전된 경우을 검출하고, 파워트랜지스터(213)의 통전을 차단한다.
그리하여, 파워트랜지스터(213)은, 다음의 타이밍펄스도달까지 차단상태로 유지된다.
그런데, 제1플립플롭(205)의 출력은 업다운카운터(208)에 입력되고 있으며, 타이밍펄스 1주기간에 있어서 "L"레벨에서 "H"레벨로 반전되면, 다음의 타이밍펄스에 의해 소정의 다운카운터동작이 이루어지고, D/A변환기(209)의 출력전압이 일정량 감소된다.
반대로, "L"레벨 그대로이며, 소정의 업카운트동작이 이루어지고, D/A변환기(209)의 출력은 일정량 증가하도록 되어 있다.
이와 같이, 타이밍펄스의 1주기간에 있어서의 출력전압의 검출상태에 의해 계자전류의 제한치를 축차 변화시키는 것과 같은 귀환로(歸還路)가 구성되어있기 때문에, 발전기(1)의 소요계자전류가 일정한 경우 정상전압제어동작은, 제2도의 기간 T1에 나타나 있는 바와 같이, 출력전압의 검출(제1플립플롭(205))에 의한 파워트랜지스터(213)의 차단동작과, 계자전류의 검출(제2플립플롭(211)에 의한 파워트랜지스터(213)의 차단동작의 교호동작(交互動作)으로 되고, 또, D/A변환기(209)의 출력이 축차 점등점감되도록 업다운카운트(208)의 카운터, 변환치가 설정되어 있으므로, 안전된 출력전압을 얻을 수 있다.
또, 계자전류제한치가 대략 소요계자전류와 평형을 이루는 작동상태로 된다.
이상의 정상전압 1제어동작때부터 소요 계자전류가 증가한 경우(제2도 a점)는, 발전기(1)의 출력전압은 순시에 저하하여, 제1플립플롭(205)의 출력은 "L"레벨로 유지된다.
따라서, 업다운카운터(208)은 업다운카운터상태로 되어 D/A변환기(209)의 출력전압이 증가하고, 계자전류제한치가 상승한다.
그리하여, D/A변환기(209)의 출력전압증가에 따른 계자전류상승시간은 계자코일(102)의 시정수(時定救)보다 길게 설정되고, 한편으로, 소요계자전류의 증가시(제2도 a)점에 있어서의 계자전류제한치는 이전(제2도 기간 T1)의 계자전류치와 대략 평형되어 있으므로, 계자전류가 증가하는 기간 T2에서는 계자전류제한이 항시 작용되고 완만한 계자전류의 증가를 나타낸다.
그리하여, 계자전류가 소요치에 도달하고, 발전기(1)의 출력전압이 설정전압에 도달하면 기간 T1때와 동일한 정상전압제어동작이 되고, 출력전압은 일정하게 유지된다(제2도기간 T3).
제3도의 특성도 (실선은 이 실시예의 특성, 파선은 종래장치의 특성)에 나타나 있는 바와 같이, 이 실시예의 장치에 의한 계자전류(제3도 H)는 종래장치와 비교하여 증가가 완만하게 나타난다.
그런데, 정회전수에 있어서의 발전기의 계자전류, 출력전류 및 구동토크의 3가지는 대략 비례관계에 있으므로, 발전기(1)의 출력전류 및 구동토크도 제3도 G, I에 실선으로 나타낸 바와 같이 계자전류와 같이 완만한 증가로 된다.
그리하여, 이 구동토크의 완만한 증가에 의해, 제3도 J에 나타낸 바와 같이 엔진의 회전속도의 변동이 억제된다.
이상과 같이, 본 고안에 따르면 발전기의 계자전류가 전압제어수단과 계자전류제한수단에 의해 제어되고, 또 계자전류 제한수단의 계자전류제한치가 발전기의 출력전압에 의해 제어되도록 구성되었으므로, 소요계자전류의 증가시는 계자전류제한수단이 작동하여, 차량의 전기부하투입에 따라 발전기의 구동토크가 급격히 변동하는 것을 방지하고, 엔진의 회전수의 변동을 억제할 수 있다.
또 본 고안에 의하면 계자전류검출수단의 출력과 전압검출수단의 검출출력상태에 기준하여 축차변화되는 계자전류제한치와의 비교검출에 기준하여 스위칭소자를 제어하고 있으며 특히 계자전류제한치를 업다운카운터와 D/A변환기로부터 얻게되므로 그 계자전류제한치는 직선상이며 따라서 CR시정수에 의한 것에 비하여 부하응답특성이 우수하고 엔진의 아이들회전수가 안정되는 효과가 있다. 더욱이 계자전류를 제어하는 트랜지스터의 폐로율의 증가를 CR시정수에 의하여 점증제어함으로써 부하응답제어하는 제어회로에는 반드시 콘덴서를 필요로하여 IC화가 곤란하고 회로기판이 대형화되는데 대하여 본 고안에 의하면 콘덴서가 불필요하므로 회로의 직접도를 향상시키고 회로기판을 컴팩트화할 수 있는 효과도 있다.

Claims (1)

  1. 엔진에 의해 구동되는 교류발전기(1)의 출력전압을 검출하는 전압검출수단(201)(202)과, 이 전압검출수단의 출력과 기준전압의 비교에 의하여 검출된 신호에 기준하여 상기 발전기의 계자전류를 단속시키는 스위칭소자(213)의 "온" "오프"를 제어하는 전압제어수단(203)(204)(205)으로 구성된 차량용 교류발전기의제어장치에 있어서, 상기 계자전류를 검출하는 계자전류검출수단(206)과, 이 계자전류수단의 출력과 미리 설정된 계자전류 제한치의 비교에 의하여 검출된 신호에 기준하여 상기 스위칭소자(213)를 제어하는 계자전류제한수단(210)(211)(212)과, 상기 전압검출수단의 출력에 기준하여 상기 계자제한치를 축차 변화시키는 계자전류제한치 제어수단을 구비하고, 상기 계자제한치 제어수단은 D/A변환기(209)와 상기 전압검출수단의 검출출력상태에 의하여 제어되는 방향으로 계수하는 업다운카운터(208)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류발전기의 제어장치.
KR929225858U 1989-01-09 1992-12-19 차량용 교류발전기의 제어장치 KR930001063Y1 (ko)

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