JP2002176797A - 車両用充電制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両用電気式補機類の電源は４２Ｖ系統用と１
４Ｖ系統用とに区別した１４Ｖ／４２Ｖ電源併用システ
ムで、３相のステータ巻線が１つからなる発電機を用
い、前記２つの電源系統に電力分配する方法は、回路構
成が複雑であった。本発明は簡単な回路構成で、かつ電
力分配切替えの必要がない２系統電源への充電制御装置
および制御方法を提供することにある。 【解決手段】車両用電気式補機類のための前記第１電源
の電圧変化に応じて前記発電機前記発電機の励磁通電量
を調整供給する電圧調整器と、前記発電機の出力に接続
され前記第１の電源への充電電力を供給する第１の電力
変換器と、前記発電機の出力に接続されスイッチング素
子の制御により時分割的に第２の電源への充電電力を供
給する第２の電力変換器とから構成したことに特徴があ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、１台の自励式同期
発電機あるいは誘導電動機と、第１電源とした高圧側
（以下、４２Ｖ系統という）と第２電源とした低圧側
（以下、１４Ｖ系統という）の２つの電源システムを充
電する充電制御装置およびその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用充電装置は、高圧側や低圧
側といった区別がなく、１４Ｖ系統の電源システムで構
成されている。それはエンジンにより駆動力を得る自励
式の三相同期発電機で電気エネルギーを発生させ、その
発電電圧をダイオードで全波整流して１４Ｖ系統の蓄電
池あるいは電気負荷に供給している。近年では、発電機
の小型化への要求が厳しい半面、車両用電装負荷が大き
くなってきている。

【０００３】これらの要求にこたえるために、例えば特
開平０８−２９８７３２号公報記載の技術がある。ここ
では、車両用同期発電機の進相電流通電を利用して常用
電圧より高い電圧の発電をおこない、高電圧負荷に供給
する技術が紹介されている。進相電流は電機子巻線の発
電電圧に対して進み位相となり、界磁束を増強するので
発電電圧が増強され発電出力が増大し、これを高圧負荷
に供給するものである。三相全波整流した出力で高圧系
の負荷に供給するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータを用
いて降圧し、低圧系の蓄電池を充電する方法である。す
なわち発電電圧を高電圧と低電圧とに切替える方法が紹
介されている。しかし、高圧と低圧とに断片的に切替え
るため電圧安定度が悪いこと、高圧のＤＣ電源からＤＣ
／ＤＣコンバータを用いて４２Ｖ系統の高電圧から１４
Ｖ系統の低電圧側へ電力供給する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年の自動車は、年々
電気負荷が大容量化している。一方、オルタネータ（以
下、発電機と言う）の出力要求が高まる反面、環境問題
よりエンジンの燃費改善の要求が厳しくなってきてい
る。これに対して発電機の発電効率の向上をはかるこ
と、エンジンの負荷を低減すること、ワイヤーハーネス
の減量化により車両の重量の低減をはかること、信号待
ちのアイドリング時のエンジン停止や迅速な再スタート
による燃費節約等が必要とされている。このように発電
機の発電容量は年々増えるが、発電機を大型化して対応
しようとすると、軽量化に相反することになってしま
う。

【０００５】軽量化については電気巻線の電流密度の増
大により発熱が大きくなる問題がある。そこで、発電電
圧（車両用電気補機類の電源電圧）を従来の１４Ｖから
４２Ｖにあげることで問題を解決しようとする試みがな
されている。

【０００６】しかし、従来の１４Ｖ系統電源電圧のほう
が都合の良い車両用電気式補機類もある。そのため、４
２Ｖ系統と１４Ｖ系統の、２つの電源システムの併用が
最適ではないかということになる。エンジンにより駆動
力を得る発電機は４２Ｖ用に高耐圧とし、４２Ｖ系統で
ある電源で駆動するスタータやエアコン等の電気負荷に
電力を供給する４２Ｖ系統高圧側の蓄電池を備える。そ
してライトや電子コントローラ等の電気負荷に電力を供
給する１４Ｖ系統である低圧側の蓄電池とを備え、これ
らに電力分配するための電力変換回路を備えねばならな
い。電源系統が２種類であるから、発電電圧を２つ用意
する必要がある。この場合、従来方式に比較して部品点
数が増えて高価、重量増、大型化してしまう。また、２
系統の分配量を制御しなければならない。そして、それ
ら全てをエンジンルームに配置されることが要求される
から、小型軽量化、耐熱性向上を図る必要性が生じてく
る。

【０００７】発電機は複雑化し、巻線構成、フレーム形
状が、大きく変更されると、生産設備の変更や生産性の
低下が生じてしまう。したがって、一台の発電機から、
４２Ｖ系統と１４Ｖ系統へ電力供給可能な方式が適して
いる。特開平０８−２９８７３２では、高圧側と低圧側
への電力供給が断片的で安定度が悪い。高圧側からＤＣ
／ＤＣコンバータを用いて低圧側へ供給する方法では、
ＤＣ／ＤＣコンバータと高圧側の発電電力変換回路が別
ユニットとされ、電気的接続が増加する。電力変換回路
においては、小型軽量化が要求されるから、簡単な回路
で発電機に取り付けられる構成が適している。 発電機
は、軽量かつエンジンルームの占有面積を減らすため１
台とし、１台の発電機で１４Ｖ系統と４２Ｖ系統に供給
する電力変換回路は発電機のフレームなどに取り付けら
れることが望ましい。

【０００８】発電機が、発電しているかどうかの検出
は、従来は１４Ｖ系統の発電電圧の監視によって行われ
ていた。発電電圧が良好であれば消灯し、エンジン始動
前あるいは発電電圧が低下するとチャージランプが点灯
し警報を促すものであった。本発明のような、２つの電
源電圧システムでは、両方の発電電圧を監視し、車両の
運転者等に正常か否を知らせることが必要である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を以下の手段に
より解決する。車両用電気式補機類のための前記第１電
源の電圧変化に応じて前記発電機前記発電機の励磁通電
量を調整供給する電圧調整器と、前記発電機の出力に接
続され前記第１の電源への充電電力を供給する第１の電
力変換器と、前記発電機の出力に接続されスイッチング
素子の時分割制御により第２の電源への充電電力を供給
する第２の電力変換器とから構成したことに特徴があ
る。

【００１０】また、前記電圧調整器はロータコイルの通
電量を変えることによってステータコイルの誘起電圧を
制御し、前記第２の電力変換器は前記第２の電力変換器
の出力電圧をスイッチング素子の通電量を制御するもの
であること、また、前記第２の電力変換器は発電機の各
線間電圧の位相が１／４〜１／２周期あるいは３／４周
期〜１周期の間を時分割で通流率を制御する駆動回路を
備えたこと、前記第１の電力変換器は発電機の３相出力
を入力して３相ブリッジ構成の半導体素子で通流率を制
御する変換器、前記第２の電力変換器は発電機の３相出
力をダイオード整流により平滑化を行い第２電源系統の
電圧変化に応じて第２の電力変換器に内蔵した半導体素
子の通流率を制御する変換器、で構成したこと、前記第
１電源と第２電源系統が共に発電機より電力供給状態の
とき消灯し、どちらか一方が電力供給状態でないときは
点灯するチャージランプを備えたことに特徴がある。

【００１１】車両用電気式補機類のための前記第１電源
の電圧変化に応じて前記発電機前記発電機の励磁コイル
の通電量を制御し、前記発電機の出力に接続され前記第
１の電源への充電電力を供給する第１の位相角範囲と、
前記発電機の出力に接続されスイッチングにより第２の
電源への充電電力を前記第１の位相角範囲を超えた位相
角範囲とを時分割制御し、前記第１、第２の電源への充
電電力を供給する充電制御方法に特徴がある。前記第２
の電力変換器は発電機の各線間電圧の位相が零電位より
１／４〜１／２周期あるいは３／４周期〜１周期の間で
通流率を制御する制御方法に特徴がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の態様を、図面を用
いて説明する。図１に車両用充電装置全体のブロック構
成を示す。三相交流発電機（以下、発電機と略記する）
は交流発電電圧を発生するスター結線のステータコイル
１、回転子から磁束を発生させる励磁コイル２とから成
る。

【００１３】高圧系、例えば４２Ｖ系統の回路は、交流
発電電圧を三相半波整流させる整流回路４、励磁コイル
２の電流を調整し交流発電機の発電電圧を制御するため
のＩＣレギュレータ３、電気負荷である高圧系統負荷、
例えば４２Ｖの蓄電池６、さらにステータコイル１の端
子間の電力を整流するツェナーダイオードによる整流回
路５から構成されている。

【００１４】また、低圧系統の回路は、電力供給回路２
７，２８，２９から構成され、電気負荷、例えば１４Ｖ
系統蓄電池７を充電する。電力供給回路はサイリスタの
通流角（率）を制御して充電制御がおこなわれる。

【００１５】リレースイッチ１８は、エンジン始動時に
オンされ、励磁コイル２に供給される電流は蓄電池６か
ら供給され、発電機電圧確立後は整流装置４から供給さ
れる。次にこれらの構成の詳細について、図２を用いて
説明する。はじめに高圧系統であるが、整流回路４はこ
こでは三相半波整流回路の場合を示した。しかし全波整
流であってもよい。そしてＩＣレギュレータ３により励
磁コイル２の電流を調整し、交流発電電圧を制御する。
リレースイッチ１８はエンジン始動時のみオンされ、発
電機電圧が確立された後はオフされ、その後は整流回路
４から励磁コイル２に励磁電流が供給される。

【００１６】５はツェナーダイオードを用いた全波整流
回路を示している。ノイズ吸収あるいはツェナーダイオ
ードの特性から決まる電圧以上で整流を行わせることが
できるので、ここではツェナーダイオードを用いたが、
もちろん通常のダイオードであってもよい。ＩＣレギュ
レータ３により励磁コイル２が直流励磁されたとき、エ
ンジンにより励磁コイル２が巻かれたロータが回転力を
得て、ステータコイル１に誘起電圧が生じる。その誘起
電圧は直流励磁電流量により調整され、整流回路４を介
して、励磁コイル２に供給される。この励磁電流は、エ
ンジン始動前はリレー１８がＯＮされ、蓄電池６から供
給される。エンジンが起動され、エンジン駆動によりス
テータコイル１に起電力を得た場合、高圧負荷（蓄電池
６）への電力は、ステータコイル１に発生した電圧によ
り、整流回路５を介して供給される。この部分は従来も
行われていたことであるが、１４Ｖ系統の蓄電池が負荷
となっていた。しかし今回の蓄電池は４２Ｖ系統蓄電池
６であり、ステータコイルの誘起電圧を蓄電池に十分充
電できるレベルに上げねばならない。また整流回路４、
ツェナーダイオードによる整流回路５などの各素子は、
耐圧を考慮して選定する必要がある。

【００１７】次に低圧系統について説明する。電力供給
回路２７，２８，２９から構成されているが、はじめに
Ｕ−Ｗ電力供給回路２７について説明する。ステータコ
イル１の１Ｕ―１Ｗ端子間の電力を整流する整流回路１
３とサイリスタ１１，１２、サイリスタ１１の駆動回路
１９、サイリスタ１２の駆動回路２０、その端子間の電
圧を分圧し位相と電圧のモニタ用である発電電圧検知回
路１４、充電電圧検知回路１０、充電量制御部８、電気
負荷の１４Ｖ系統蓄電池７から構成され、１４Ｖ系統の
電力供給量を制御する。ダイオード３３は逆流防止用と
して用意されている。

【００１８】このように本発明では高圧系統４２Ｖの回
路接続点１Ｕ，１Ｖ，１Ｗと同じ箇所からステータコイ
ルに誘起した電圧を利用するようにし、１４Ｖ系統へ電
力供給を行う（接続点が多いと製造時の作業工程が増え
るため同一とした方がいい）。整流回路１３と定電圧回
路１５は、１４Ｖ系統の充電制御回路の電源として利用
する。制御回路８は、ステータコイル１の端子間電圧が
正極側の半波のときに動作させるようにサイリスタ１１
の駆動制御回路１９を制御する。すなわち制御回路８の
出力信号はサイリスタ１１を転弧させる信号である。サ
イリスタ１１の通流量は、制御回路８の出力信号で制御
される。制御回路８で制御対象となるステータコイル１
の出力電力は、接続点１Ｕと１Ｗ間の電圧である。発電
電圧検知回路１４の入力電位は、ステータコイル１の端
子間電圧が蓄電池７のグランド電位より高い場合に現
れ、電位波形は正弦波状の半波である。

【００１９】その入力電位が零電位にもっとも近いレベ
ルから、半波の電位が立ち上がるときの位相を０°とす
る。０°から９０°の間はサイリスタ１１の転弧対象外
とする。サイリスタ１１の通電期間は、入力電位が最大
値の９０°を超えたところから１８０°までの間であ
る。その通電期間は、１４Ｖ系統蓄電池７の電位で決ま
る。１Ｕ−１Ｗの電圧は、実際には４２Ｖ系統に供給す
るためも利用されるから、接続点１Ｕの電位がたとえば
４２Ｖ以上の場合はサイリスタ１１を通電しない。

【００２０】そして、４２Ｖ系統への電力供給ができな
い電位以下になった場合、蓄電池７に見合った位相でサ
イリスタ１１を転弧させる。蓄電池７の電位が低い場合
は、サイリスタ１１の転弧を早めて通電率を大きくし、
電位が高めの場合は転弧を遅らせて通電率を低くする。
これらの制御は、上記制御手段８でおこなわれる。詳細
は後述する。サイリスタ１１がＯＦＦするのは、アノー
ド端子とカソード端子の電位が逆転すればよく、１８０
°過ぎればまたはアノード端子が１４Ｖ系統の電位より
低くなるとＯＦＦする。サイリスタ１１の駆動回路１９
は一般的に知られているサイリスタ転弧回路を使用する
ことが出来る。このようなサイリスタの通電制御はマイ
クロコンピュータを用いればより高精度な制御が可能で
ある。しかし安価な充電装置とするためには簡単なコン
パレータを使ったアナログ回路でも実現することができ
る。このように低圧側の１４Ｖ系統に電力を供給するこ
とによって無効電力が減少する効果がある。また調相機
のような励磁電流を不足励磁や過励磁させる量を減らす
ことができる。

【００２１】次にこの制御回路８の制御内容、すなわち
サイリスタ１１の転弧制御について、図３のフローチャ
ートにより説明する。このルーチンの周期は、ステータ
コイル１が誘起する、例えば端子電圧１Ｕの０〜３６０
°を１周期とする。まず、ステップＳ００１では、端子
電圧１Ｕの位相が零点時を０°とすると、上述したよう
に位相が０〜９０°と１８０〜３６０°の間はサイリス
タ１１をＯＮしないようにする処理ステップである。す
なわちこの範囲内かどうかを判断する。０〜９０°のと
きは戻ってもう一度判断し、９０°を越えたときは次の
ステップＳ００２に処理が移行する。

【００２２】ここでは誘起端子電圧が４２Ｖ系統の電圧
（４２ｖ）より高いときはサイリスタ１１がＯＮしない
ようにし、４２Ｖ系統の電圧より高いときは高圧系の蓄
電池の充電期間であり、低圧系の充電するに適さない期
間なので、ステップＳ００２の処理を繰り返すことにな
る。そして端子電圧が４２Ｖ系統電圧よりも低いとき、
すなわち高圧系の充電が出来なくなった期間のときに、
次のステップＳ００３に移行する。ステップＳ００３で
は１４Ｖ系統の蓄電池７の電圧値を読み込む。そして、
次のステップＳ００４では、１４Ｖ系統の蓄電池電圧が
例えば所定のＢ（＝１４．０）［Ｖ］以上のとき（Ｙの
とき）は、サイリスタ１１は転弧せずに１周期の処理を
終える。否のとき（Ｎのとき）は、次の処理ステップＳ
００５に移る。

【００２３】ステップＳ００５では、１４Ｖ系統の蓄電
池電圧が例えばＣ（＝１２．０）［Ｖ］以下の時であれ
ばステップＳ００６の処理に移る。そしてこのステップ
Ｓ００６では端子電圧１Ｕが例えば１４［Ｖ］以下にな
るまで転弧を待つ。またステップＳ００５で蓄電池電圧
がＣ［Ｖ］以下でないときは、処理ステップＳ００７へ
移る。処理ステップＳ００７では端子電圧１Ｕが１４Ｖ
系統の電圧値よりあらかじめ定められたＡ［Ｖ］以上高
い場合にそのまま待ち、低くなり次第次の処理ステップ
Ｓ００８へ移る。

【００２４】処理ステップＳ００８ではサイリスタ１１
を転弧させて導通状態にし、１４Ｖ系統に電力を供給
し、蓄電池を充電させる。サイリスタはアノードとカソ
ード間の電位が逆転すると非導通状態になるので、位相
が１８０°を越えたかどうかを処理ステップＳ００９で
判断し、位相が１８０°を超えたとき、ステップＳ０１
０に示したようにデバイスの特性でサイリスタ１１はＯ
ＦＦし、１４Ｖ系統の電力供給を止める。実際には端子
電圧１Ｕが１４Ｖ系統の電位より下がったときにＯＦＦ
する。

【００２５】次にサイリスタ１２の制御方法であるが、
基本的にはサイリスタ１１の制御方法と同様である。端
子１Ｗと端子１Ｕ間の電圧で１Ｗの方が高いときに、サ
イリスタ１２の通電率を制御する。制御は、制御回路９
でサイリスタ１２の駆動回路２０を制御する。サイリス
タ１１と同様のやり方なので詳しい説明は省略する。

【００２６】発電電圧検知回路１４の入力電位は、ステ
ータコイル１の端子間電圧が蓄電池７のグランド電位よ
り高い場合に現れ、接続点１Ｗの電位は正弦波状の半波
である。その入力電位が零電位にもっとも近いレベルか
ら半波の電位が立ち下がるとき（１８０°）の位相を０
°とする。０°〜９０°（１８０°〜２７０°）の間は
転弧せず、サイリスタ１２の通電期間は９０°〜１８０
°（２７０°〜３６０°）までの間で、蓄電池７の電位
で決まる。実際には４２Ｖ系統にも供給するため接続点
１Ｗの電位がたとえば４２Ｖ以上の場合はサイリスタ１
２を通電しない。４２Ｖ系統に電力供給できない電位に
なった場合、蓄電池７に見合った位相で転弧する。蓄電
池７の電位が低い場合サイリスタ１２の転弧を早め、電
位が高めの場合は転弧を遅らせて通電率を低くする。サ
イリスタ１２がＯＦＦするときはアノード端子とカソー
ド端子の電位が逆転すればよく、１８０°過ぎまたはア
ノード端子が１４Ｖ系統の電位より低くなるとＯＦＦす
る。制御内容は制御回路８と同様なので詳しい説明は省
略する。

【００２７】上記の動作を表わすサイリスタの転弧波形
を図４に示す。図４の（Ａ）は１Ｕ、１Ｗの線間電圧波
形を示している。図４の（Ｂ）はサイリスタ１１の転弧
動作を表している。サイリスタ１１は、１Ｕ−１Ｗ線間
電圧の、０からαだけ遅れたときに通電を開始する。そ
してβは通電しているときの位相角である。サイリスタ
に逆バイアスがかかったときに通電は終了する。図４の
（Ｃ）はサイリスタ１２の転弧角を示している。サイリ
スタ１２については１Ｕ−１Ｗ線間電圧の０から１８０
°＋α遅れたときに通電を開始する。βは通電している
ときの位相角を示している。そしてサイリスタ１２に逆
バイアスがかかったときに通電は終了する。そして消弧
する位相位置は実際にはコンデンサ１７の電位によって
決まるから、１８０°まで通電することはない。したが
って、例えば図４の（Ｂ）でいうと、βは低圧系統に利
用され、γの位相範囲は高圧系の充電に利用されること
になる。このようにステータコイルの誘起電圧のうち、
高圧系と低圧系の両方を、位相を変えて充電用に使用し
ていることになる。発電機の出力電圧をいわゆる時分割
的に利用して、高電圧系および低電圧系の蓄電池の充電
用に利用していることに本発明の特徴がある。

【００２８】以上の説明は１相分の１４Ｖ系統、すなわ
ちＵ−Ｗ電力供給回路２７に関連した説明であるが、他
の同一回路であるＵ−Ｖ電力供給回路２８、Ｖ−Ｗ電力
供給回路２９についても同様である。これら三つを組み
合わせ、三相全波整流回路として図２を構成している。
平滑用のコンデンサ１７の電位はＵ−Ｗ整流ダイオード
３３を通って１４Ｖ系統蓄電池７に流れる。同様に１Ｕ
−１Ｖ間はＵ−Ｖ整流ダイオード３４、１Ｖ−１Ｗ間は
Ｖ−Ｗ整流ダイオード３５を介して１４Ｖ系統蓄電池７
に充電を行う。

【００２９】このように、瞬時電圧波形のうち高圧系統
の充電に使用する部分と低圧系統の充電に使用する部分
とに位相分担をしていることに本発明の特徴がある。本
発明はＤＣ／ＤＣコンバータを用いたいわゆるカスケー
ド方式で低圧系統の蓄電池を充電するのではない。発電
機電圧を瞬時値的には利用時間をずらして充電している
ので、カスケード方式とは違う充電を行うことに特徴が
ある。

【００３０】図２におけるツェナーダイオードによる整
流回路５に代えて、三相ブリッジ構成のＰＷＭ駆動によ
る電力変換器５０を用いた場合を、図５に示す。発電機
は三相誘導電動機６１（以下誘導発電機という）を用い
る。エンジンに駆動される誘導発電機６１と、３相ブリ
ッジで６個のスイッチング素子からなる電力変換回路５
０、各スイッチング素子のドライブ回路５４、各スイッ
チング素子の駆動信号を出力するＡＣ−ＤＣ電力変換器
の制御手段５１、充電電圧を検出する検出回路５２から
構成されている。エンジンより駆動力を得た誘導発電機
５１は、ステータコイルに励磁電流を通電させて回転子
に起電力を生じさせ、４２Ｖ系統への電力供給を行う。
このような三相発電電圧の制御（ＡＣ−ＤＣ変換）は一
般的に知られているので説明は省略する。

【００３１】次に、１４Ｖ系統の電力供給方法について
であるが、本発明の第１の実施例（図２）に記載した１
４Ｖ系統の電力供給方法と同一である。接続は、電力変
換回路５２によるスイッチング波形を平準化させるため
にリアクトル５３を介して接続されている点が異なるの
みである。端子１Ｕ，１Ｖ，１Ｗの電圧の乱れで、位相
αが読み取り間違えをしないためである。

【００３２】また、本発明の他の実施例を図６に示す。
発電機は３相誘導電動機６１（以下、発電機という）を
使い、三相ブリッジで６個のスイッチング素子からなる
電力変換回路５０からなる。エンジンより駆動力を得た
発電機６１はステータコイルに励磁電流を通電させて回
転子に起電力を生じさせ、４２Ｖ系統への電力供給を行
う。このような３相発電電圧の制御（ＡＣ−ＤＣ変換）
は一般的に知られているので説明は省略する。充電電圧
検出回路５２の検出電圧Ｖｄｅｔ１により充電電圧が制
御される。

【００３３】次に、１４Ｖ系統の電力供給方法について
説明する。４２Ｖ系統の電力変換器の電圧指令により発
生した発電機の誘起電圧を利用して三相整流用ダイオー
ドで整流回路１３−１を構成し、平滑用のコンデンサ１
７の組み合わせた整流方式により直流電源に電力変換を
おこなう。得た直流源は１４Ｖ系統の電圧値に応じて、
スイッチング素子である充電量制御トランジスタ５５を
用いて供給量を調整する。充電電圧検知回路１０では電
圧Ｖｄｅｔ２を検出する。スイッチングによる断続的な
電流供給となるため、出力にインダクタ５３を設けた手
段でも可能である。なお、このスイッチングの制御方式
は汎用のＤＣ−ＤＣコンバータ用の電源ＩＣ５６を用い
た方法でもよい。この方式では、半導体を使用したスイ
ッチングによる高圧ドロッパ方式としたことで、安価な
回路構成と簡単な制御で電力を供給することができる。

【００３４】発電状態の良否を知るには、１４Ｖ系統用
のチャージランプと４２Ｖ系統の両者のチャージランプ
が必要である。そのチャージランプを共有化させた構成
を図７に示す。従来方式では、１４Ｖ系統の発電装置の
ＩＣレギュレータは、発電していないときチャージラン
プが点灯し、発電状態に至ると消灯するチャージランプ
点灯機能を備えていた。４２Ｖ系統の場合は、電圧に違
いがあるものの、基本的には同じ方法である。１４Ｖ系
統はスイッチング素子後の出力の電圧値をモニタする。
発電状態の判定は、４２Ｖ系統ではダイオード整流によ
り得た電圧値を判定する。例えば３６Ｖ以下の電圧しか
得られない場合は発電状態にないと判断し、１４Ｖ系統
はスイッチング素子通過後の電圧値により判定し、例え
ば１２Ｖ以下の電圧しか得られない場合は発電状態にな
いと判断する。４２Ｖ系統のチャージランプは４２Ｖ系
統用に発電していないとき点灯し、発電状態に至ると消
灯するチャージランプ点灯機能を備える。

【００３５】１４Ｖ系統用においては、４２Ｖ系統のチ
ャージランプを使う。１４Ｖ系統と４２Ｖ系統のどちら
か１方でも発電状態ではないときにチャージランプが点
灯し、１４Ｖ系統と４２Ｖ系統がともに発電状態に至っ
たときチャージランプを消灯させる。この論理構成を示
すと図７のようになる。１４Ｖ系統の充電電圧７３と、
充電電圧の良否の判定基準電圧７６を比較器入力抵抗Ｒ
１、Ｒ２Ｗ介し比較器７１で比較し、充電電圧７３の方
が高いと比較器７１はＨＩＧＨ出力し、低いとＬＯＷ出
力する。同様に４２Ｖ系統の充電電圧７４と充電電圧の
良否の判定基準電圧７７を比較器入力抵抗Ｒ３、Ｒ４Ｗ
介し比較器７２で比較し、充電電圧７４の方が高いと比
較器７２はＨＩＧＨ出力し、低いとＬＯＷ出力する。２
つの比較器の出力はＡＮＤ回路７５につながり、比較器
が共にＨＩＧＨのときはチャージランプを消灯し、どち
らかがＬＯＷのときは点灯する。このように２電源系統
であっても図７に示した警報論理により、チャージラン
プの表示を行うことができる。このように、チャージラ
ンプを共用することで部品点数を軽減できる効果もあ
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、一台の発電機の出力電
圧を共用し、時分割手法により高圧系統用の蓄電池と低
圧系統用の蓄電池の充電を、簡単な構成で省スペースを
はかった充電制御装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体構成を表わすブロック図である。

【図２】ＩＣレギュレータとサイリスタを使った充電装
置の回路構成図である。

【図３】動作説明のための制御フローチャートを示す図
である。

【図４】サイリスタの通電位相角の説明図である。

【図５】６相ＰＷＭ電力変換器とサイリスタを使った本
発明の他の実施例を示す図である。

【図６】６相ＰＷＭ電力変換器と３相ダイオード整流に
よる本発明の他の実施例である。

【図７】チャージランプの点灯と消灯の論理説明図であ
る。

【符号の説明】

１…ステータコイル、 ２…励磁コイル、 ３…ＩＣレ
ギュレータ、 ４…整流回路、 ５…ツェナ整流回路、
６…４２Ｖ系統蓄電池、 ７…１４Ｖ系統蓄電池、
８…制御部回路上、 ９…制御回路下、 １０…充電電
圧検知回路、 １１…サイリスタ、 １２…サイリス
タ、 １３…整流回路、 １４…発電電圧（正）検知回
路、 １５…定電圧回路、 １６…発電電圧（負）検知
回路、 １７…コンデンサ、 １８…リレー、 １９…
サイリスタ１１駆動回路、 ２０…サイリスタ１２駆動
回路、 ２１…サイリスタ、 ２２…サイリスタ、 ２
３…サイリスタ２１駆動回路、 ２４…サイリスタ２２
駆動回路、 ２５…サイリスタ３１駆動回路、 ２６…
サイリスタ３２駆動回路、 ２７…Ｕ−Ｗ電力供給回
路、 ２８…Ｕ−Ｖ電力供給回路、 ２９…Ｖ−Ｗ電力
供給回路、 ３１…サイリスタ、３２…サイリスタ、
３３…Ｕ−Ｗ整流ダイオード、 ３４…Ｕ−Ｖ整流ダイ
オード、 ３５…Ｖ−Ｗ整流ダイオード、 ５０…電力
変換回路、 ５１…ＡＣ−ＤＣ電力変換制御、 ５２…
充電電圧検出回路、 ５３…リアクトル、５４…ドライ
ブ回路、 ５５…充電量制御トランジスタ、 ５６…電
源ＩＣ、６１…３相誘導電動機、 ７１…比較器１、
７２…比較器２、 ７３…１４Ｖ系統の充電電圧、 ７
４…４２Ｖ系統の充電電圧、 ７５…ＡＮＤ回路、 ７
６…１４Ｖ充電電圧良否の判定基準電圧、 ７７…４２
Ｖ充電電圧良否の判定基準電圧、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ
４…比較器入力抵抗。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 7/14 Ｈ０２Ｊ 7/14 Ｈ 7/16 7/16 Ｈ Ｈ０２Ｐ 9/14 Ｈ０２Ｐ 9/14 Ｈ Ｆターム(参考） 5G003 BA02 CA12 EA02 GA01 GA02 GB01 5G060 AA08 BA06 BA08 CA02 CA03 CB03 CB12 DA01 DA02 DB01 5H590 AA03 AA30 CA07 CC01 CC08 CD01 CE05 DD25 DD64 EB02 FA06 FA08 FB03 FB05 FC12 FC15 FC17 HA02 JA02 KK02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより機械的に駆動される発電機
   と、前記発電機の出力電圧を車両用電気式補機類の電源
   電圧とする第１の電源系統用と第１電源よりも低い電圧
   の第２の電源系統用に併給するものにおいて、車両用電
   気式補機類のための前記第１電源の電圧変化に応じて前
   記発電機の励磁通電量を調整供給する電圧調整器と、前
   記発電機の出力に接続され前記第１の電源への充電電力
   を供給する第１の電力変換器と、前記発電機の出力に接
   続されスイッチング素子の時分割制御により第２の電源
   への充電電力を供給する第２の電力変換器、から構成し
   たことを特徴とする車両用充電制御装置。
2. 【請求項２】前記請求項１の記載において、前記電圧調
   整器はロータコイルの通電量を変えることによってステ
   ータコイルの誘起電圧を制御し、前記第２の電力変換器
   は前記第２の電力変換器の出力電圧をスイッチング素子
   の通電量を制御するものであること、を特徴とする車両
   用充電制御装置。
3. 【請求項３】前記請求項２の記載において、前記第２の
   電力変換器は発電機の各線間電圧の位相が１／４〜１／
   ２周期あるいは３／４周期〜１周期の間で通流率を制御
   する駆動回路を備えたことを特徴とする車両用充電制御
   装置。
4. 【請求項４】前記請求項１の記載において、前記第１の
   電力変換器は発電機の３相出力を入力して３相ブリッジ
   構成の半導体素子で通流率を制御する変換器、前記第２
   の電力変換器は発電機の３相出力をダイオード整流によ
   り平滑化を行い第２電源系統の電圧変化に応じて第２の
   電力変換器に内蔵した半導体素子の通流率を制御する変
   換器、で構成したこと特徴とする車両用充電制御装置。
5. 【請求項５】前記請求項１の記載において、前記第１電
   源と第２電源系統が共に発電機より電力供給状態のとき
   消灯し、どちらか一方が電力供給状態でないときは点灯
   するチャージランプを備えたことを特徴とする車両用充
   電制御装置。
6. 【請求項６】エンジンにより機械的に駆動される発電機
   と、前記発電機の出力電圧を車両用電気式補機類の電源
   電圧とする第１電源系統用と第１電源よりも低い電圧の
   第２電源系統用に併給するものにおいて、車両用電気式
   補機類のための前記第１電源の電圧変化に応じて前記発
   電機の励磁コイルの通電量を制御し、前記発電機の出力
   に接続され前記第１の電源への充電電力を供給する第１
   の位相角範囲と、前記発電機の出力に接続されスイッチ
   ングにより第２の電源への充電電力を前記第１の位相角
   範囲を超えた位相角範囲を時分割制御し、前記第１、第
   ２の電源への充電電力を供給することを特徴とする車両
   用充電制御方法。
7. 【請求項７】前記請求項６の記載において、前記第２の
   電力変換器は発電機の各線間電圧の位相が零電位より１
   ／４〜１／２周期あるいは３／４周期〜１周期の間で通
   流率を制御することを特徴とする車両用充電制御方法。