KR100753736B1 - 차량용 시동기의 전기 모터의 전원 공급을 제어하는 장치 및 차량용 시동기 - Google Patents

Abstract

전기 모터에 직렬로 접속되어 전원을 제어하는 전원 스위치를 포함하며, 전동 차량 및 특히 자동차의 시동기(D)의 전기 모터(M)의 전원 공급을 제어하는 장치에 있어서, 상기 스위치는 제어 가능 전자 전원 유닛(T2)을 포함함을 특징으로 한다.

Description

차량용 시동기의 전기 모터의 전원 공급을 제어하는 장치 및 차량용 시동기{DEVICE FOR CONTROLLING THE POWER SUPPLY OF AN ELECTRIC STARTER MOTOR OF A MOTOR VEHICLE AND A STARTER UNIT CONTAINING SUCH A DEVICE}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

M : 모터 D : 시동기

T2 : 회로 제동기 2 : 조절 유닛

본 발명은 전동 차량, 특히 자동차의 전기 시동 모터의 전원 공급을 제어하는 장치에 관한 것이다.

전통적으로, 전기 시동 모터에 대한 전원 공급은, 차량의 회로 제동기(circuit braker)의 상태에 따라 가동되는 전자-기계적 전원 접속(코일 릴레이)에 의해, 직접적으로 또는 전자 조절 장치를 통해 제어되며, 이때 전자 조절 장치는 시동기에 통합되어 있거나 그렇지 않을 수도 있다.

어쨋든, 자동차 시동기의 전원 접속은 전기적 시동 모터의 단말에서 과잉 전압 강하(drop)을 일으킨다. 그러한 전압 강하는 접촉 부식, 아크 방전으로 인한 산화, 아크 방전에 의해 발생되는 구리 가루의 침착으로 인한 단락, 접속시의 균열, 피니언(pinon)이 시동 크라운 휠(crown wheel)에 충분히 맞물리기 전에 이루어지는 조기 접속 등을 포함하는 다양한 이유 때문에 발생된다.

본 발명의 일 목적은 이러한 문제를 처리하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 차량, 특히 자동차의 전기 시동 모터의 전원 공급을 제어하는 장치가 제공된다. 이 장치는 상기 모터에 대한 전원 공급을 제어하기 위해 상기 전기 모터에 직렬로 접속된 전원 스위치를 포함한다. 전원 스위치는 제어 가능 전자 전원 부품을 포함한다.

바람직한 특징은 단독의 또는 모든 기술적으로 가능한 조합에 의거하여 후술하는 것을 포함한다.

-전자 부품은 전력 트랜지스터이다.

-전자 부품은 조절 유닛에 의해 제어된다.

-시동 피니언의 운동은 코일이 제어 가능한 제 2 전자 전원 부품에 직렬로 연결된 전자석에 의해 제어되고, 제 2 전자 전원 부품은 조절 유닛에 의해 제어되고 상기 코일의 전원 공급을 제어한다.

-제 2 전자 전원 부품은 전력 트랜지스터이다.

- 제 2 전자 전원 부품은 순환 펄스 폭 변조 신호에 의해 제어된다.

-조절 유닛은 입력단을 통해 코일(B)의 단자 전압을 수신하고, 이 전압의 안정화를 검출하는 수단과, 이 안정화가 검출될 경우, 상기 펄스 폭 변조 신호의 주기를 수정하는 수단을 포함한다.

- 조절 유닛은 이 전압 안정화가 검출되는 경우에 전기 모터에 대한 전원 공급을 제어하는 전원 부품(T2)의 변화 상태에 대한 천이를 제어하는 수단을 포함한다.

전력 트랜지스터는 MOSFET이다.

본 발명의 제 2 측면에 따르면, 전기 모터(M), 상기 모터(M)에 의해 시동되는 피니언, 상기 피니언을 정지 위치에서 연소 엔진의 크라운 휠과 맞물리는 위치로 이동시키는 매체, 전기 모터(M)의 전원 공급을 제어하는 장치를 포함하는 전동 차량 및 자동차용 시동기를 제공하되, 상기 장치는 제 1 측면에 따른다.

본 발명의 기타 다른 특징 및 장점은 후술할 상세한 설명으로부터 얻을 수 있다. 본 발명은, 본 발명의 모든 실시예에 따른 장치를 나타낸 첨부된 도면과 함께 이해되어야 한다.

도면을 참조하면, 시동기(D)의 모터(M)는 차량 밧데리로부터 공급되는 전압 단자 B+와 접지 사이의 회로 제동기(T2)에 접속된다.

회로 제동기(T2)는 전기 기구 접속자로 구성된 것이 아니라, 조절 유닛(2)에 의해 구동되는 전력 트랜지스터로 구성된다.

이 조절 유닛(2)은, 예를들어, 마이크로컨트롤러로서, 일 입력단(e1)은 차량 회로 제동기(도 1의 참조 번호 1에 나타난 키 구동형 회로 제동기 또는 다른 타입)에 의해 전압 단자(B+)에 접속되고, 출력단(s2)은 회로 제동기(T2)를 제어한다. 또한, 마이크로컨트롤러(2)는 전원 공급 입력단(e2)에 의해 단자(B+)에 직접 접속된다.

전력 트랜지스터(T2)는, 예를들어, MOSFET 타입의 트랜지스터로서, 게이트는 마이크로컨트롤러(2)에서 생성되어 전술한 출력단(s2)에 제공되는 전압의 레벨에 의해 제어된다. 이 마이크로컨트롤러(2)를 포함한 조절 유닛은 전자석 코일(B)의 전원 공급을 제어하고, 그다음에 전자석 코일(B)은 시동기의 피니언 운동을 제어한다.

이러한 목적을 위해, 코일(B)은 밧데리로부터 전압을 공급받는 단자(B+)와 접지 사이에 연결되고, 전력 트랜지스터(T1)는 조절 유닛(2)에 의해 제어된다.

트랜지스터(T1)는, 예를들어, MOSFET 타입의 트랜지스터로서, 게이트는 조절 유닛(2)의 출력단들 중 한 출력단(도면에서는 참조번호 s1으로 도시됨)에서 조절 유닛(2)에 의해 생성된 전압을 제공받는다.

또한, 이 조절 유닛(2)은, 그것의 두 입력단(e3,e4), 즉 코일(B) 및 회로 제동기(T1)사이의 입력단(e1)과 모터(M) 및 트랜지스터(T2) 사이의 입력단(e4)을 통해 전압을 입력받는다.

코일(B)과 모터(M)에 대한 전원 공급 순서는 다음과 같다.

회로 제동기(1)가 접속되면 마이크로컨트롤러(2)가 구동 상태가 된다.

이것에 의해, 모터(M)의 전기자가 회전하지 않고 있는지(모터(M) 단자의 유도 전압 부재), 코일(B)에 전원이 공급되지 않고 있는지에 대한 검사, 또는 시동기의 온도 체크와 같은 다양한 초기화 동작이 시작된다.

일단, 이러한 작동이 실행되면, 마이크로컨트롤러(2)는 코일(B)이 펄스 폭 변조 전류에 의해 공급되는 방식으로 트랜지스터(T1)를 제어한다. 이 때문에, PWM 변조는 마이크로컨트롤러에 의해 생성되어, 트랜지스터(T1)의 게이트 지시 전압으로 작용한다. 다른 구성이 가능하다(특히, 코일(B) 공급 전류의 PWM 변조는 상기 코일(B)의 공급 회로에서 구성된 특정의 조립에 의해 생성될수 있다).

트랜지스터(T1)는, 감속된 시동기 피니언이 연소 엔진의 크라운 휠에 맞물리도록 제어한다.

입력단(e3)에서 수신된 전압으로 인해, 전압의 현황이 코일(B)의 단자에서 모니터링된다. 코일(B)에 의해 제어되는 전자석의 이동 가능 코어(core)가 이동하기 때문에, 상기 코일(B)의 단자 전압이 가변한다. 코어가 그 이동 경로를 따라 이동할 때에만 안정하다.

이러한 안정화가 마이크로컨트롤러(2)에 의해 검출되면, 출력단(s2)의 전압은 하이 상태가 되고, 이에 따라 전기 모터(M)를 제공하는 전력 트랜지스터(T2)가 온된다.

그와 동시에, 트랜지스터(T1)를 제어하는 PWM 전압의 주기는, 코일(B)의 공급 전류가 지속 전류가 되는 방식과 같이 소정의 값으로 변한다.

이 값은 전자석이 접속을 유지하기 위한 충분한 높은 값으로 선택되어야 하 나, 반면에 코일(B) 또는 트랜지스터(T1)의 과열을 초래하지 않을 정도로 충분히 낮아야 한다.

변형예로서, 트랜지스터(T1)는 시간 함수와 같은 기설정된 전압 법칙에 따라 제공될 수 있다. 이 주기의 종료점에서, 출력단(e2)은 하이 상태로 변화되어, 전력 트랜지스터(T2)를 온시킨다.

온 상태 처리의 종료점에서, 예를들어, 접속 키가 오프되거나, 마이크로컨트롤러(2)가 시작 처리의 자동 종료를 지시할 때, 마이크로컨트롤러(2)는 트랜지스터(T1,T2)를 차단하기 위해 출력단(s1,s2)의 전압이 로우 상태로 절환되도록 한다.

전기 시동기 모터에 대한 이러한 방법의 전원 제어는 많은 장점을 제공한다.

안정적 스위칭 작용으로 인해, 접촉 산화, 마모, 부식, 접촉 균열 등과 같은 잘 알려진 모든 현상을 방지할 수 있다.

또한 비용, 크기, 무게를 감소시킬 수 있으며, 접속자는 전원 접속이 이루어질 때 어떠한 힘도 더 이상 받지 않는다.

Claims (11)

1. 전동 차량의 시동기에 공급되는 전원을 제어하기 위한 장치에 있어서,

   제어가능한 전자 전원 부품을 포함하는 전원 스위치와,

   상기 전원 스위치로부터 전력을 공급받을 때에 상기 전동 차량의 연소 엔진을 시동시키기 위하여 상기 전원 스위치에 직렬로 접속되는 전기 모터와,

   상기 전원 스위치의 상기 전자 전원 부품을 제어하기 위한 조절 유닛을 포함하되,

   상기 조절 유닛은, 상기 전원 스위치를 가동하기 전에, 상기 전기 모터의 전기자(armature)가 회전 중이 아닌 지 여부, 상기 전기 모터에 동작가능하게 접속된 코일이 전원을 공급받고 있지 않은 지 여부에 대한 확인 및 상기 모터의 온도에 대한 체크 중 적어도 하나를 포함하는 초기화 동작을 수행하고, 상기 초기화 동작이 종료한 후에 상기 초기화 동작이 종료한 때에만 전기 모터에 전원이 공급되게 상기 전원 스위치를 가동하도록 동작하는

   전원 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전자 전원 부품은 제 1 전력 트랜지스터인 전원 제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 조절 유닛은 마이크로 제어기(micro-controller)를 포함하는 전원 제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 코일에 전력을 수신할 때에 상기 연소 엔진을 시동시키기 위하여 상기 코일을 갖는 전자석과,

   가동 시에 상기 코일에 전력을 공급하기 위하여 상기 코일에 직렬로 접속되며, 상기 조절 유닛에 또한 접속되는 제 2 제어가능한 전자 전원 부품을 더 포함하되,

   상기 조절 유닛은 상기 적어도 하나의 초기화 동작의 종료 시에 상기 제 2 제어가능한 전자 전원 부품을 가동하도록 동작하는

   전원 제어 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 2 전자 전원 부품은 제 2 전력 트랜지스터인 전원 제어 장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 코일은 순환 펄스-폭-변조 신호에 의해 제어되는 전원 제어 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 조절 유닛은 상기 코일의 입력단에서 전압을 수신하고, 상기 전압의 안정화를 검출하며, 상기 안정화가 검출될 경우에 상기 펄스-폭-변조 신호의 주기(cycle)를 수정하도록 또한 동작하는 전원 제어 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 조절 유닛은 상기 전압의 안정화가 상기 코일의 입력단으로부터 검출되는 경우에 상기 전기 모터에 대한 전원 공급을 제어하는 상기 전자 전원 부품을 가동하도록 또한 동작하는 전원 제어 장치.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 전력 트랜지스터는 MOSFET 타입인 전원 제어 장치.
10. 전동 차량의 연소 엔진용 시동기에 있어서,

    상기 전동 차량의 연소 엔진을 시동하기 위한 전기 모터와,

    상기 전기 모터에 전력을 선택적으로 공급하는 디바이스를 포함하되,

    상기 디바이스는 전원을 제어하기 위하여 상기 전기 모터에 직렬로 접속되는 전원 스위치를 포함하며,

    상기 전원 스위치는, 제어가능한 전자 전원 부품을 가동하기 전에, 상기 전기 모터의 전기자(armature)가 회전 중이 아닌 지 여부, 상기 전기 모터에 유효하게 접속된 코일이 전원을 공급받고 있지 않은 지 여부에 대한 확인, 및 상기 모터의 온도에 대한 체크 중 적어도 하나를 포함하는 초기화 동작을 수행하도록 동작하는 조절 유닛에 의해 제어되는 상기 제어가능한 전자 전원 부품을 포함하는,

    전동 차량의 연소 엔진용 시동기.
11. 제 5 항에 있어서,

    상기 제 2 전력 트랜지스터는 MOSFET 타입인 전원 제어 장치.

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