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KR20110108318A - 자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스 및 이 조절 디바이스를 포함하는 자동차용 다상 회전형 전기 기계 - Google Patents

자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스 및 이 조절 디바이스를 포함하는 자동차용 다상 회전형 전기 기계 Download PDF

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KR20110108318A
KR20110108318A KR1020110027502A KR20110027502A KR20110108318A KR 20110108318 A KR20110108318 A KR 20110108318A KR 1020110027502 A KR1020110027502 A KR 1020110027502A KR 20110027502 A KR20110027502 A KR 20110027502A KR 20110108318 A KR20110108318 A KR 20110108318A
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voltage
rotary electric
automotive
control
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KR1020110027502A
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스테판 포우미
레이몬드 레크단
Original Assignee
발레오 에뀝망 엘렉뜨리끄 모떼르
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Abstract

본 발명에 따른 조절 디바이스(1, 2)는 자동차의 내장형 전기 네트워크의 직접 전압(B+)을 사전 결정된 설정값의 제어 하에서 유도할 수 있는 유형이다. 여기 전류(EXC)가 교류기에 공급되고, 사전 결정된 설정값과 전기 네트워크의 직류 전압 사이의 에러 전압에 기초하여 디지털 프로세싱 블록(9)에 의해 결정된 듀티 사이클(RC)을 갖는다. 본 발명에 따르면, 디지털 블록을 전기적으로 자급성이 되게 하기 위한 시스템(11)이 제공된다. 시스템은 자급 캐패시터(110) 및 자급 제어 수단(111)을 갖는 전압 유지 수단을 포함한다.

Description

자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스 및 이 조절 디바이스를 포함하는 자동차용 다상 회전형 전기 기계{DEVICE FOR REGULATION OF A ROTARY ELECTRICAL MACHINE FOR A MOTOR VEHICLE, AND MACHINE COMPRISING THIS REGULATION DEVICE}
본 발명은 특히 교류기 또는 교류기-시동기 유형으로 자동차에 장비되는 다상 회전형 전기 기계의 조절을 위한 디바이스에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이 디바이스를 사용하는 회전형 전기 기계에 관한 것이다.
자동차의 분야에서, 소위 "조절기(regulator)" 디바이스에 의해 장비의 전기 소비 또는 엔진의 회전 속도에 무관하게, 차량 교류기에 의해 내장형(on-board) 전기 네트워크에 공급되는 전압을 사전 결정된 설정값으로 유지하는 것이 잘 알려져 있다.
최근에, 차량 부품 제조업자들은 디지털 기술에 기초하는 전자 조절기를 사용함으로써 매우 높은 성능의 교류기 및 교류기 시동기를 개발하고 있다.
그러나, 전자 조절기는 이들의 전기 공급의 마이크로 차단(micro-cut) 및 내장형 네트워크에 의해 전달되는 일시적인 장애에 민감할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 전기 공급의 마이크로 차단에 대한 그리고 차량의 내장형 네트워크에 의해 전달되는 일시적인 장애에 대한 전기 조절기의 저항성을 향상시키는 것이다.
본 발명의 목적은 구체적으로는, 사전 결정된 설정값과 내장형 전기 네트워크의 직류 전압 사이의 에러 전압에 기초하여, 디지털 프로세싱 블록에 의해 결정된 듀티 사이클을 갖는 주기적 여기 전류를 아날로그 제어 블록에 의해 제어함으로써, 기계에 의해 공급된 내장형 전기 네트워크의 직류 전압을 사전 결정된 설정값의 제어 하에서 유도할 수 있는 유형의 자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스에 의해 달성되는데, 이 디바이스는 디지털 프로세싱 블록이 전기 자급식(electrically self-sufficient)이 되도록 하는 시스템을 포함하고, 이 시스템은 디지털 프로세싱 블록에 배타적으로 공급되는 자급 공급 전압을 제공하기 위해 자급 캐패시터를 갖는 전압 유지 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 조절 디바이스는 자급 공급 전압의 진폭에 따라 디지털 프로세싱 블록의 자급성을 제어하기 위한 자급 제어 수단을 포함하고, 자급 제어 수단은 자급 공급 전압이 디지털 블록의 기준 공급 전압보다 낮을 때 디지털 프로세싱 블록의 적어도 하나의 클럭을 정지시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
게다가, 이들 동일 자급 제어 수단은 유리하게 자급 공급 전압이 디지털 블록의 기준 재초기화 전압보다 작을 때, 디지털 프로세싱 블록의 적어도 하나의 디지털 제어 회로의 재초기화를 위한 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 자동차용 다상 회전형 전기 기계의 조절을 위한 디바이스는 자급 캐패시터를 갖는 전압 유지 수단의 캐패시터가 적어도 하나의 안티 리턴 다이오드(anti-return diode)에 의해 내장형 네트워크에 접속되는 것을 또한 특징으로 한다.
매우 유리하게, 자급 캐패시터를 갖는 전압 유지 수단은 자급 공급 전압의 제한을 위한 수단을 포함하고, 이 제한 수단은 적어도 하나의 제너 다이오드(Zener diode)를 포함한다.
선택적으로, 자급 캐패시터를 갖는 전압 유지 수단은 자급 공급 전압의 조절을 위한 수단을 포함하고, 이 조절 수단은 바람직하게 적어도 하나의 비교기 및 트랜지스터와 같은 스위칭 소자를 포함한다.
본 발명은 또한, 전술된 특징을 갖는 조절 디바이스를 포함하며 발전기로서 기능할 수 있는 자동차용 다상 회전형 전기 기계에 관한 것이다.
이들 소수의 본질적인 설명으로써, 종래 기술과 비교하여 본 발명에 따른 조절 디바이스에 의해 제공되는 장점이 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백할 것이다.
본 발명의 상세한 설명은 첨부 도면과 관련하여 제공된 이하의 설명에 제공된다. 이들 도면은 단지 설명의 본문을 예시하기 위한 것이고, 본 발명의 범주의 임의의 방식의 한정을 구성하는 것은 아니라는 점에 주의하여야 한다.
도 1은 종래 기술에 따라 공지된 디지털 프로세싱 블록 및 아날로그 제어 블록을 포함하는 자동차용 다상 회전형 전기 기계의 조절을 위한 디바이스의 개략 다이어그램.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 다상 회전형 전기 기계의 조절을 위한 디바이스의 디지털 프로세싱 블록 및 아날로그 제어 블록의 배치를 도시하는 개략 다이어그램.
도 3은 본 발명에 따른 조절 디바이스 내에 포함된 자급 캐패시티(self-sufficient capacity)를 갖는 전압 유지 회로의 기능을 도시하는 다이어그램.
도 4는 본 발명에 따른 조절 디바이스 내에 포함된 자급 캐패시티를 갖는 전압 유지 회로의 특정 실시예를 도시하는 도면.
도 1의 개략 다이어그램은 본 발명에 따른 상이한 조절 디바이스형 요소(1, 2)를 포함하는 종래 기술에 따른 디바이스에 관한 것이다.
이 조절 디바이스(1, 2)는 실질적으로 2개의 부분, 즉 제어 회로(1)와, 회전형 전기 기계의 여기 코일(3)에 인가된 여기 전류(+EXC, -EXC)를 제어하기 위한 MOSFET형(절연 게이트 전계 효과를 갖는 트랜지스터)의 트랜지스터(8)를 포함하는 전력 전자 기기(2)를 포함한다. 회로(1, 2)는 소위 모노리식(monolithic) 타입의 단일의 ASIC의 형태로 제조될 수 있다는 것이 주목될 수 있다.
제어 회로(1)는 특히,
- 디지털 제어 회로(4) 및 실시간 클럭 시스템(5)을 포함하는 디지털 프로세싱 블록(9)과,
- 그 듀티 사이클(RC)이 디지털 제어 회로(4)에 의해 결정되는 PWM 펄스 발생기(6) 및 전력 전자 기기(2)의 트랜지스터(8)를 위한 제어 신호(EXC)를 생성하는 이들 PWM 펄스를 위한 드라이버로서 알려진 신호 적응 회로(7) - 여기서 회로(7)는 증폭기 및 부스터 펌프 회로를 포함한다는 것이 주목될 수 있음 - 를 포함하는 아날로그 제어 블록(10)을 포함한다.
조절 루프의 설정값은 이 경우에 통신 라인(COM)에 의해 차량의 엔진 제어 유닛(미도시)에 접속된 인터페이스 회로를 경유하여 설정된다.
디지털 제어 회로(4) 및 클럭 시스템(5)에 의해 구성된 디지털 프로세싱 블록(9)과, PWM 펄스 발생기(6) 및 그 신호 적응 회로(7)에 의해 구성된 아날로그 제어 블록(10)은 내장형 전기 네트워크(B+)에 의해 병렬로 공급된다.
일반적으로, 조절기(1, 2)의 제어 회로(1)의 최소 작동 전압(minimum operating voltage)는 5 V 내지 8 V이다.
내장형 전기 네트워크(B+) 상의 특정의 일시적인 장애는, 그 레벨이 조절기(1, 2)의 최소 작동 전압 미만으로 강하하고 고장의 원인이 될 수 있는 전압 "갭" 또는 마이크로 차단을 생성한다.
본 발명에 따르면, 디지털 프로세싱 블록(9)을 전기적으로 자급식이 되게 하기 위한 시스템이 제어 회로(1) 내에 배치되어 있는바, 이는 내장형 전기 네트워크(B+)의 마이크로 차단의 경우에도 조절기(1, 2)의 만족스러운 동작을 허용한다.
도 2는 상기 문제점에 대한 기술적인 해결책을 개략적으로 도시하는 바, 본 발명에 따르면 이는 내장형 네트워크(B+)의 마이크로 차단 중에도 디지털 프로세싱 블록(9)이 자급 공급 전압(V0)을 계속 공급받도록 전기 자급성(electrical self-sufficiency)의 생성을 위한 시스템(11)을 제어 회로(1) 내에 배치하는 것으로 이루어진다.
전기 자급성의 생성을 위한 시스템(11)은 자급 캐패시터(self-sufficient capacitor)(C) 및 자급 제어 회로(11)를 갖는 전압 유지 회로(110)를 포함한다.
본 발명은 유리하게 특정 실시예에 따라 예를 들어 대략 600 pF와 같은 낮은 값을 갖는 자급 캐패시터(C)를 사용하는 것을 가능하게 한다. 이하 본 명세서에서 더 명백하게 될 것인바, 이는 첫째로 단지 디지털 블록(11)을 위해 캐패시터(C)에 의해 공급 전압이 유지되는 사실에 기인하여, 그리고 둘째로 회로(111)에 의해 수행되는 자급 제어에 기인하여 가능하게 된다. 본 발명에 의해 허용된 자급 캐패시터의 낮은 값은 ASIC의 형태로 생성된 본 발명에 따른 조절기 내에 이 캐패시터(C)를 용이하게 집적(integration)할 수 있도록 한다는 것이 여기서 주목될 수 있다.
이 특정 실시예에서, 자급 전압 유지 회로(110)는 자급 캐패시터(C), 다이오드(D), 저항기(R) 및 제너 다이오더(Z)를 포함한다.
다이오드(D)는 캐패시터(C)와 내장형 전기 네트워크(B+) 사이의 안티 리턴 다이오드이다. 이 다이오드(D)는 마이크로 차단 및 전기 장애 중에 네트워크(B+) 상으로의 이 캐패시터(C)의 방전을 방지한다.
저항기(R) 및 제너 다이오드(Z)는 자급 공급 전압(V0)의 레벨링(levelling) 및 제한을 보장한다.
자급 제어 회로(111)에 의해 구현되는 자급 제어 전략이 이제 도 3을 또한 참조하여 설명된다.
도 3의 다이어그램에 도시되어 있는 바와 같이, 이 전략은 자급 공급 전압(V0)이 자급 전압 유지 회로(110)에 의해 디지털 블록(9)의 기준 공급 전압(V1)과 적어도 동일한 값으로 더 이상 유지될 수 없을 때, 디지털 프로세싱 블록(9)의 클럭 시스템(5)의 정지를 위한 자급 수단(12)의 생성을 위한 시스템(11) 내에서의 구현으로 이루어진다. 디지털 블록(9)의 기준 공급 전압(V1)은 이 특정 실시예에서 대략 3 V이다.
클럭 시스템(5)에 의해 공급된 클럭의 정지는 디지털 블록(9) 및 특히 디지털 제어 회로(4)가 무시할 만한 소비 상태가 되게 한다. 이 상태에서, 디지털 블록(9)의 레지스터 내에 포함된 디지털 값은 완전히 보호된다. 전술된 바와 같이, 이 디지털 블록(9)의 무시할 만한 소비 상태는 낮은 값을 갖는 자급 캐패시터(C)의 사용을 허용한다.
디지털 제어 회로(4)는 자급 공급 전압(V0)이 디지털 블록(9)의 기준 재초기화 전압(V2) 미만으로 강하할 때까지 레지스터 내의 디지털 값을 보호하는 데 충분한 전압 진폭을 자급 전압 유지 회로(110)에 의해 공급받는다.
자급 공급 전압(V0)이 V2 미만으로 강하할 때, 자급 제어 회로(111)가 포함하는 재초기화 수단(13)은 디지털 제어 회로(4)의 재초기화를 발생시킨다.
디지털 블록(9)의 기준 재초기화 전압(V2)은 디지털 제어 회로(4)의 레지스터가 재초기화가 발생하기 전에 결정 상태에 남아 있기에 충분한 일반적으로 대략 1 V의 레벨을 가져야 한다.
도 4는 도 2의 회로와 비교하여 향상된 자급 전압 유지 회로의 실시예(110')를 도시한다.
이 실시예에서, 자급 전압 유지 회로(110')의 캐패시터(C)의 단자에서 얻어지는 자급 공급 전압(V0)을 최적값으로 조절하기 위한 비교기(16)뿐만 아니라 트랜지스터(15)와 같은 스위칭 소자가 제공된다.
본 발명은 상세한 설명에 설명된 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
특히, 언급된 전자 부품의 유형은 순전히 예로서 보여져 있다. 동일한 기능성을 갖는 임의의 다른 유형의 부품의 구현은 단지 변형 실시예를 구성할 수 있다.
이들 다른 실시예는 조절 디바이스의 특징이 이하의 청구범위에 따른 것이면 본 발명의 범주 외에 있지 않을 것이다.
1, 2: 조절 디바이스 3: 여기 코일
4: 디지털 제어 회로 5: 실시간 클럭 시스템
6: PWM 펄스 발생기 7: 신호 적응 회로
9: 디지털 프로세싱 블록 10: 아날로그 제어 블록
11: 시스템 110: 자급 전압 유지 회로
111: 자급 제어 회로 V0: 자급 공급 전압
V1: 기준 공급 전압 C: 자급 캐패시터
D: 다이오드 R: 저항기
Z: 제너 다이오드

Claims (8)

  1. 자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스(1, 2)-상기 자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스는 사전 결정된 설정값과 내장형(on-board) 전기 네트워크의 직류 전압(B+) 사이의 에러 전압에 기초하여, 디지털 프로세싱 블록(9)에 의해 결정된 듀티 사이클(RC)을 갖는 주기적 여기 전류(+EXC, -EXC)를 아날로그 제어 블록(10)에 의해 제어함으로써, 상기 기계에 의해 공급된 내장형 전기 네트워크의 직류 전압(B+)으로 하여금 사전 결정된 설정값의 제어 하에 있도록 할 수 있는 유형임-로서,
    상기 디바이스는 상기 디지털 프로세싱 블록(9)이 전기 자급식(electrically self-sufficient)이 되도록 하는 시스템(11)을 포함하고, 상기 시스템(11)은 상기 디지털 프로세싱 블록(9)에 배타적으로 공급되는 자급 공급 전압(V0)을 제공하기 위해 자급 캐패시터(110)를 갖는 전압 유지 수단을 포함하며,
    자급 공급 전압(V0)의 진폭에 따라 상기 디지털 프로세싱 블록(9)의 자급성을 제어하기 위한 자급 제어 수단(111)을 또한 포함하고, 상기 자급 제어 수단(111)은 상기 자급 공급 전압(V0)이 상기 디지털 블록(9)의 기준 공급 전압(V1)보다 낮을 때 상기 디지털 프로세싱 블록(9)의 적어도 하나의 클럭(5)을 정지시키기 위한 수단(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자급 제어 수단(111)은 상기 자급 공급 전압(V0)이 상기 디지털 블록(9)의 기준 재초기화 전압(V2)보다 작을 때, 상기 디지털 프로세싱 블록(9)의 적어도 하나의 디지털 제어 회로(4)의 재초기화를 위한 수단(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    자급 캐패시터(110)를 갖는 상기 전압 유지 수단의 상기 캐패시터(C)는 적어도 하나의 안티 리턴 다이오드(D)에 의해 상기 내장형 네트워크(B+)에 접속되는 것을 특징으로 하는
    자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자급 캐패시터(110)를 갖는 전압 유지 수단은 상기 자급 공급 전압(V0)의 제한을 위한 수단(R, Z)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제한 수단은 적어도 하나의 제너 다이오드(Z)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자급 캐패시터(110)를 갖는 전압 유지 수단은 상기 자급 공급 전압(V0)의 조절을 위한 수단(15, 16)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 조절 수단(15, 16)은 적어도 하나의 비교기(16) 및 트랜지스터와 같은 스위칭 소자(15)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스.
  8. 발전기로서 기능할 수 있는 자동차용 다상 회전형 전기 기계에 있어서,
    제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 조절 디바이스(1, 2)를 포함하는
    자동차용 다상 회전형 전기 기계.
KR1020110027502A 2010-03-26 2011-03-28 자동차용 다상 회전형 전기 기계용 조절 디바이스 및 이 조절 디바이스를 포함하는 자동차용 다상 회전형 전기 기계 KR20110108318A (ko)

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