충전 장치(Charging System) 점검 방법

[윤박사]

충전 장치(Charging System) 점검

충전장치 계통의 고장은 배터리의 충전불량으로 인한 배터리 성능의 저하 및 전기 관련 회로의 불완전한 공급으로 인한 성능 불량을 야기하게 된다. 물론, 불완전한 충전으로 인한 배터리 기능의 저하로 인해 시동성 불량 및 시동 후 충전에 필요로 하는 엔진의 출력을 많이 요구하므로 이로 인한 엔진성능에도 큰 영향을 미치게 된다

김영진「한국자동차학점은행대학 교수」

충전계통의 고장은 대부분 발전기 구동벨트의 장력부족, 와이어 링, 커넥터, 전압 레귤레이터의 작동 불량 때문에 발생한다. 충전계통의 고장을 진단하는데 있어 중요한 것 중에 하나는 그 고장이 배터리의 과충전 혹은 충전 부족인지를 구별하는 것이다.

그러므로 알터네이터를 점검하기에 앞서 배터리의 상태를 점검해야 한다. 물론 모든 전기계통을 정비하는데 있어서 가장 중요한 사항은 취급 때에 주의사항을 숙지하고 충분히 관련회로의 지식기반이 정립이 된 상태에서 작업을 하면 작업시간을 단축할 뿐만 아니라 안전사고에도 미연에 방지가 될 것이다.

먼저 충전장치를 점검하는데 있어서 발생되는 원인에 따른 고장원인을 간단히 요약을 하면 다음 아래와 같다.

◎ 충전 장치의 취급상 주의 사항

ⓐ 접지 극성에 주의할 것

ⓑ 점화 스위치를 분명히 조작할 것

ⓒ B단자를 풀어 놓은 채 고속회전하지 말 것

ⓓ B단자와 F단자를 접지시키지 말 것

ⓔ 모터링 테스트를 하지 말 것

ⓕ 급속 충전 때 주의할 것

ⓖ 발전기에 물이 묻지 않도록 할 것

◎ 충전이 잘 되지 않는 원인

ⓐ 전압 조정기의 회로 불량

ⓑ 구동 벨트의 장력이 약할 때

ⓒ 부싱 및 슬립 링의 불량

ⓓ 브러시와 슬립 링의 접촉 불량

ⓔ 로터 코일의 개회로

ⓕ 충전 회로의 개회로

ⓖ 스테이터 코일의 개회로

ⓗ 다이오드의 개회로

◎ 충전 비율이 낮고 충전 경고등이 불안정할 때

ⓐ 구동 벨트의 장력이 약해져 있다

ⓑ 축전지 터미널의 높은 저항이 있다

ⓒ 충전회로에 높은 저항이 걸려 있다

ⓓ 접지선의 높은 저항이 걸려 있다

ⓔ 스테이터 코일이 단락되었다

◎ 발전기 출력이 낮고 축전지 전압이 낮을 때

ⓐ 충전회로에 높은 저항이 있을　때

ⓑ 조정 전압이 낮을 때

ⓒ 다이오드의 단락 및 단선이 되었을 때

ⓓ 스테이터 코일이 단락되었을 때

◎ 축전지가 과충전되는 원인

ⓐ 조정전압이 높을 때

ⓑ 전압 조정기 코일이 단선되었을 때

ⓒ 조정기의 접지가 불량할 때

◎ 발전기에서 소음이 발생되는 원인

ⓐ 발전기 설치 볼트가 이완되었을 때

ⓑ 구동 벨트의 장력이 약하다

ⓒ 베어링의 불량

ⓓ 다이오드 및 스테이터 코일의 단선

충전 장치 기본점검

충전 장치의 고장은 전기적인 결함과 기계적인 결함으로 충전 부족 현상이 발생된다. 그러므로 기본적인 내용부터 숙지해 항상 점검하기 쉬운 곳에서부터 차근차근 점검 및 수리를 해나가는 것이 정석이다. 진단 절차는 시동 전 점검과 시동 후 점검으로 나눌 수 있다.

1. 시동 전 점검

 (1) 충전 경고등 점등 여부 확인(점화 스위치를 IG 위치에서)

정상적으로 작동등이 들어오면 알터네이터 여자 전류를 공급한다는 것이며, 점등이 되질 않으면 알터네이터에 여자 전류 공급회로의 단선유무를 확인해야 한다. 물론 결과적으로 충전이 되질 못한다. 배선상의 문제가 없으면 알터네이터를 교환해야 한다.

<그림 1> 충전 경고등 확인

 (2) 알터네이터의 구동벨트와 장력 점검 확인

알터네이터 벨트의 장력은 경험이 풍부한 정비사인 경우에는 벨트의 텐션(tension)을 손으로 눌러 감각의 의존만으로도 장력검사가 가능하지만 초심자의 경우에는 약 5분정도 차량을 구동시킨 후 10kg의 힘으로 누를 때 10mm 정도의 처짐량이 있는지를 확인한다. 만약 벨트가 느슨하거나 하면 발전을 하기위한 회전력이 비정상적으로 전달되면 저속 및 고부하 때 배터리 방전과 벨트 미끄러짐이 발생해 조기노화 및 소음을 유발하게 된다. 장력 조정볼트를 이용하여 조정하면 된다.

<그림 2> 알터네이터 구동벨트 점검

 (3) 알터네이터와 외부단자 접속 상태 점검 확인

발전기 B단자 체결 너트 흔들림이 있는지에 대한 확인 점검을 한다. B단자 너트 체결 불량에 의한 단자와 B단자간 접촉으로 인한 과열 및 충전 불량이라는 결과가 발생되어서 알터네이터의 스트레스가 조성이 될 것이다. 고정너트의 체결 후 재점검을 하면 된다. 다음으로는 L-S 커넥터 이탈됨이 있는지 없는지에 대한 점검을 한다. 커넥터의 이상이 발생되면 충전경고등 점등불능과 배터리의 과충전이 발생된다. 재체결 후 테스트를 해봐야 한다.

<그림 3> 알터네이터와 외부단자 접속 상태 점검

 (4) 배터리 외부 단자 점검 확인

배터리 외부단자 전압을 측정한다. 12V이상이 나오면 정상이지만, 12V이하가 나오면 알터네이터 충전 불량 또는 저속 고부하 운전으로 인한 배터리 방전을 의심할만하다. 배터리를 급속 충전 및 시동 후 전압 점검을 확인한다.

 (5) 고부하 장치 추가 여부 점검 확인

메이커에서 출고 때에 나온 장치이외의 전장품을 장착한 차량인 경우에는 예를 들면 자동 시동 장치, 경보기, 안개등, 내비게이션, 오디오 및 앰프 등을 추가로 설치한 경우에는 설계 때 설정 부하 이상의 고부하장치가 추가됨에 따라 저속 운전 때에 배터리의 방전이 발생이 된다. 용량을 확인 후나 제거 후 재점검을 해봐야 한다.

2. 시동 후 점검

 (1) 알터네이터 충전 경고등 작동시험 상태 점검

충전 경고등이 시동이 걸린 후에는 충전이 형성되면 정상적으로 충전 경고등이 소등이 된다. 하지만 발전기의 여자회로는 정상적이나 발전 계통 부품에 이상이 있을 때에는 소등이 되질 않는다. 이때는 발전기를 교환을 해야 한다.

 (2) 시동될 때 벨트가 미끄러지면서 잡음 점검

‘삑’하면서 벨트 소음이 발생되는지에 여부를 확인해서 미끄러짐이 생기면 충전 불량이 조성되며 벨트의 수명이 단축된다. 장력 재조정을 하고난 후에 재점검을 한다.

<그림 4> 구동벨트 잡음 점검

 (3) 공회전 상태에서 배터리 전압 점검

배터리 단자 전압을 측정해 13.5～15.0V가 형성되는지를 점검해 만약에 규격에 이탈되면 발전기 내부결함에 의해 무발전, 과충전, 출력 미달 등을 의심할 수 있으며 이때는 발전기를 탈거해 검사 후 이상 유무를 판단 후에 교환 및 장착한 후 재검사를 한다.

 (4) 파형에 의한 점검

알터네이터에는 +측 다이오드 3개와 -측 다이오드 3개를 이용해 3상 전파정류를 하는 회로로 구성이 되어있다. 오실로 스코프를 이용해 파형을 점검하면 충전효율의 저하로 인한 충전 부족 현상, 과충전 상태 및 다이오드의 내부 회로 상태를 파악하기가 상당히 손쉬워 진다. 이상과 같이 현재 사용되고 있는 발전기의 점검은 윗글에 내용처럼 차분하게 점검을 하면 거의 대부분의 문제점을 해결할 수 있을 것으로 사료된다.

<그림 5> 파형 점검

충전 장치 세부점검

(1) 로터 점검

① 로터 코일의 통전과 슬립 링 사이의 통전을 점검한다. 저항이 낮으면 회로가 단락된 것이며 높으면 회로가 개방된 것이므로 로터 어셈블리를 교환한다.

② 로터 코일의 접지를 점검하고 슬립링과 코어 사이에 통전이 되지 않는가를 점검해 통전이 되면 로터 어셈블리를 교환한다.

<그림 6> 로터 코일의 단선 점검

<그림 7> 로터 접지 테스트

 (2) 스테이터 점검

① 스테이터 코일의 통전을 점검하고 코일 리드 사이가 통전되는가를 점검해 통전되는가를 점검해 통전이 되질 않으면 스테이터 어셈블리를 교환한다.

② 코일의 접지를 점검하고 코일과 코어사이에 통전이 되지 않는가를 점검하고 통전이 되면 스테이터 어셈블리를 교환한다.

<그림 8> 스테이터 코일의 단선 점검

<그림 9> 스테이터 코일의 절연 테스트

 (3) 정류기(다이오드)

① (+)다이오드시험기로 (+)정류기와 스테이터 코일리드 연결단자 사이의 통전을 점검했을 때 저항계가 한 방향으로만 통전이 되어야 한다. 만약 양쪽 방향으로 전부 통전이 되면 단락이므로 교환한다.

② (-)다이오드 시험기로 (-)정류기와 스테이터 코일리드 연결단자 사이의 통전을 점검했을 때 저항계가 한 방향으로만 통전이 되어야 한다. 만약 양쪽 방향으로 전부 통전이 되면 단락이므로 교환한다.

<그림 10> (+)다이오드 점검

<그림 11> 트리오 다이오드 점검

출처:카엔테크