JP2011067092A - 車両用発電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発電機による発電バランスを均等に保つとともに、安価な装置構成を実現する車両用発電制御装置を得る。
【解決手段】界磁電流を断続制御することによって発電電圧を所定の電圧に調整し、発電機の発電動作を制御する制御装置３を搭載した車両用発電制御装置において、１つの機関に対して車両用発電制御装置を２台以上搭載し、２台以上の車両用発電制御装置に対応するそれぞれの発電機１ａ、１ｂを同時に作動させる際に、２台目以降の車両用発電制御装置のそれぞれは、１台目の車両用発電制御装置における界磁電流断続制御信号出力に基づいて、それぞれの発電機１ａ、１ｂの発電動作を制御し、２台目以降に相当するｎ台目の車両用発電制御装置のそれぞれは、前段である（ｎ−１）台目の車両用発電制御装置における界磁電流断続制御信号出力を起動信号として、それぞれの発電機の発電動作を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に搭載され、かつ内燃機関によって駆動される車両用発電制御装置に関し、特に、同じ構成を有する複数の発電機を用いた発電制御を行う車両用発電制御装置に関する。

従来の車両用発電制御装置としては、界磁電流を断続制御することによって発電電圧を所定の電圧に調整する制御装置を搭載したものがある。また、このような車両用発電制御装置を複数台用いて、１つの機関によって複数台の発電機を同時に発電させる構成としたものがある（例えば、特許文献１、２参照）。

図８は、一般的な車両用発電制御装置の回路図である。まず始めに、この図８を用いて、界磁電流を断続制御することによって発電電圧を所定の電圧に調整し、発電機の発電動作を制御する制御装置を搭載した車両用発電制御装置の動作について説明する。この図８の車両用発電制御装置は、発電機１、整流器２、制御装置３で構成されており、さらに、その外部に、バッテリ４、およびキースイッチ５を備えている。

図示しない機関の始動に際し、キースイッチ５が閉じられると、バッテリ４からキースイッチ５を介して制御装置３の端子Ｒに電流が供給される。これにより、抵抗３０４およびダイオード３０５を介してトランジスタ３０９のベース端子に電流が供給され、トランジスタ３０９が導通状態となる。

そして、抵抗３０８を介してトランジスタ３１０のベース電流が流れることにより、トランジスタ３１０が導通状態になり、抵抗３１１を介してツェナーダイオード３１２に電流が供給される。この電流により制御装置３の電源電圧となる一定電圧の電源Ａが構成される。

そして、電源Ａによって、コンパレータ３１７が動作可能状態になる。このコンパレータ３１７は、電源Ａを抵抗３１５、３１６で分圧して構成する一定の基準電圧値である入力（＋）と、バッテリ４の電圧を外部センシング用端子Ｓを介してモニタし、これを抵抗３１３、３１４で分圧された電圧である入力（−）とを比較し、制御する。

機関が始動するまでは、発電機１が発電していないために、バッテリ４の分圧電圧である入力（−）の電圧が、入力（＋）の電圧よりも低くなり、コンパレータ３１７からは、Ｈｉ信号が出力される。この結果、界磁電流断続制御用のトランジスタ３０１が導通状態になり、界磁コイル１０２に界磁電流が流れ、発電機１は、発電可能な状態となる。

次に、機関が始動されると、発電機１の発電が開始し、整流器２の出力端子２０１の電圧が上昇する。この電圧出力の上昇によってバッテリ４が充電され、バッテリ４の電圧が上昇する。この結果として、バッテリ４のセンシング用端子Ｓおよび分圧電圧である入力（−）の電圧が、基準電圧である入力（＋）よりも大きくなると、コンパレータ３１７の出力は、Ｌｏ出力となり、トランジスタ３０１を遮断させることとなる。このような遮断動作により、界磁コイル１０２に流れていた界磁電流が減少し、発電機１の出力電圧が低下する。

発電機１の出力電圧が低下し、コンパレータ３１７の入力（−）の電圧が、入力（＋）の電圧よりも低くなると、再びコンパレータ３１７は、Ｈｉ出力となってトランジスタ３０１を導通させることとなる。この繰り返しによって、発電機１の出力電圧は、一定の値に調整・制御される。

また、制御装置３は、トランジスタ３０１の導通時に信号を外部へ出力できるように構成された、界磁電流断続制御信号出力用の端子Ｍを備えている。これによって、端子Ｍからは、トランジスタ３０１の動作に同期した信号を出力することが可能であり、トランジスタ３０１が導通時にはＨｉ出力、トランジスタ３０１が遮断時にはＬｏ出力が出力される。

１台の発電機１がもつ最大出力で、機関が必要とする電気負荷全てに対応できない場合には、同じ構成を有する発電機１を複数台用いて、１つの機関に対して動作させる場合がある。図９は、複数の発電機１を１つの機関に対して動作させる際の従来の車両用発電制御装置の構成図である。この図９では、１台目の車両用発電制御装置をＧ１、２台目の車両用発電制御装置をＧ２として示しており、同じ構成を有した２台の発電機を含む２台の車両用発電制御装置を例示している。

このように、同じように構成された発電機を１つの機関によって複数台同時に発電させた場合には、制御装置３による調整電圧の製造バラツキや、機関に搭載したときに生じる発電制御装置とバッテリ間の配線の差などのさまざまな要因によって、それぞれの制御装置３内のトランジスタ３０１の導通状態が同じにはならない。

図１０は、同じ構成を有する発電機を１つの機関によって複数台同時に発電させた場合における制御装置内の各部の動作波形を示した図である。より具体的には、先の図８に示した２台の車両用発電制御装置Ｇ１、Ｇ２のそれぞれにおける制御装置内の端子Ｒ、トランジスタ３０１、端子Ｍの状態を示している。

図１０に示すように、種々の要因によって、それぞれの制御装置３内におけるトランジスタ３０１の導通状態が同じにはならないこととなる。この結果、２つの発電機の発電状態が同じでないため、電圧が不安定になるという問題があった。

また、例えば、複数の車両用発電制御装置のうちの１台だけ発電機の発電状態が大きい等の状態が継続した場合には、その発電機の寿命が他の発電機に対して短くなってしまうという問題もあった。さらに、寿命のばらつきに伴って、従来よりも、メンテナンス等に時間やコストを費やすという問題があった。

このような問題に対する改善策としては、それぞれの発電機のアンバランスを調整するための構成が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許第３０６１７００号公報 特開平４−３８１３１号公報

しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
特許文献１、２に示すような従来技術においては、いずれも車両用発電制御装置の構成が複雑なものとなっている。そのため、車両用発電制御装置自体のコストが高くなる、あるいは複数の発電機の構成が同一ではなくなってしまうという問題があった。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、複数の発電機による発電バランスを均等に保つとともに、安価な装置構成を実現する車両用発電制御装置を得ることを目的とする。

本発明に係る車両用発電制御装置は、界磁電流を断続制御することによって発電電圧を所定の電圧に調整し、発電機の発電動作を制御する制御装置を搭載した車両用発電制御装置において、１つの機関に対して、同一構成の車両用発電制御装置を２台以上搭載し、２台以上の車両用発電制御装置に対応するそれぞれの発電機を同時に作動させる際に、２台目以降の車両用発電制御装置のそれぞれは、１台目の車両用発電制御装置における界磁電流断続制御信号出力に基づいて、それぞれの発電機の発電動作を制御し、２台目以降に相当するｎ台目（ｎは２以上の整数）の車両用発電制御装置のそれぞれは、前段である（ｎ−１）台目の車両用発電制御装置における界磁電流断続制御信号出力を起動信号として、それぞれの発電機の発電動作を制御するものである。

本発明によれば、２台目以降の制御装置は、１台目の制御装置の界磁電流断続制御信号出力に基づいて、発電制御動作を行うことにより、複数の発電機による発電バランスを均等に保つとともに、安価な装置構成を実現する車両用発電制御装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１における車両用発電制御装置の回路図である。 本発明の実施の形態１に係る同じ構成を有する発電機を１つの機関によって複数台同時に発電させた場合における各部の動作波形を示した図である。 本発明の実施の形態１における３台の発電機を１つの機関に対して動作させる際の車両用発電制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態２における３台の発電機を１つの機関に対して動作させる際の車両用発電制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態３における複数台の発電機を１つの機関に対して動作させる際の車両用発電制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態４における界磁電流断続制御信号の取り出し方法を示す回路図である。 本発明の実施の形態４における界磁電流断続制御信号の別の取り出し方法を示す回路図である。 一般的な車両用発電制御装置の回路図である。 複数の発電機を１つの機関に対して動作させる際の従来の車両用発電制御装置の構成図である。 同じ構成を有する発電機を１つの機関によって複数台同時に発電させた場合における制御装置内の各部の動作波形を示した図である。

以下、本発明の車両用発電制御装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における車両用発電制御装置の回路図であり、２つの発電機１ａ、１ｂを制御する場合の具体的な回路構成を示している。それぞれの車両用発電制御装置の内部の基本構成は、先の図８の構成と同じである。なお、図１の記載および以下の説明においては、２台の車両用発電制御装置を区別するために、１台目の各回路素子には添字ａを付し、２台目の各回路素子には添字ｂを付している。

また、１台目の制御装置３ａ、および２台目の制御装置３ｂのそれぞれの内部構成は、先の図８に示した制御装置３の内部構成と同じであるが、図的には省略して記載している。

複数の車両用発電制御装置を用いる場合の従来技術の構成では、先の図９に示したように、それぞれの制御装置３のＲ端子は、ともにキースイッチ５に接続されていた。これに対して、本実施の形態１の構成では、図１に示すように、１台目の制御装置３ａの端子Ｒは、キースイッチ５に接続されているが、２台目の制御装置３ｂの端子Ｒは、１台目の制御装置３ａの界磁電流断続制御信号出力用の端子Ｍに接続されている。

このように配線することにより、１台目の発電機１ａが発電しようとして制御装置３ａ内のトランジスタ３０１ａが導通状態となった場合に、抵抗３０３ａを介して、１台目の制御装置３ａの端子Ｍから、２台目の制御装置３ｂの端子Ｒへ電流が供給される。これによって、１台目の制御装置３ａのトランジスタ３０１ａが導通状態のときのみ、２台目の制御装置３ｂは、動作が可能となって、トランジスタ３０１ｂが導通状態になる。

逆に、１台目の制御装置３ａのトランジスタ３０１ａが遮断状態のときには、２台目の制御装置３ｂは、動作不可能となり、トランジスタ３０１ｂが遮断状態となる。この結果、それぞれの制御装置３ａ、３ｂのトランジスタ３０１ａ、３０１ｂの導通率は、ほぼ同じに制御され、２つの発電機１ａ、１ｂの発電バランスを均等に保つことが可能となる。

図２は、本発明の実施の形態１に係る同じ構成を有する発電機を１つの機関によって複数台同時に発電させた場合における各部の動作波形を示した図である。より具体的には、先の図１に示した２台の制御装置３ａ、３ｂのそれぞれにおける端子Ｒ、トランジスタ３０１ａ、３０１ｂ、端子Ｍの状態を示している。

先の図１０に示した従来の動作波形と比較すると、図２では、１台目の制御装置３ａのトランジスタ３０１ａと２台目の制御装置３ｂのトランジスタ３０１ｂの導通状態がほぼ同じタイミングになっており、発電バランスが均等に保たれていることが分かる。

このようにして、２台目以降の制御装置の端子Ｒを、１台目の制御装置の端子Ｍと接続する構成をとることにより、１つの機関に搭載される発電機の数が３台以上に増加した場合においても、発電バランスを均等に保った制御が可能である。

図３は、本発明の実施の形態１における３台の発電機を１つの機関に対して動作させる際の車両用発電制御装置の構成図である。このように２台目の車両用発電制御装置および３台目の車両用発電制御装置のそれぞれの端子Ｒを、１台目の車両用発電制御装置の端子Ｍと接続することにより、３台全ての車両用発電制御装置のトランジスタ導通状態をほぼ同じタイミングにすることができる。

なお、図３では、３台の発電機を搭載した場合を例示したが、さらに発電機の数量が増加しても、同じ制御動作が可能である。また、車両用発電制御装置自身の構成は、全て従来と同じであるため、図３においては、外部配線のみを記載している。

以上のように、実施の形態１によれば、同じ構成を有する複数の発電機を用いて１つの機関によって複数の発電機を同時に発電させる場合に、２台目以降の制御装置の端子Ｒを、１台目の制御装置の端子Ｍと接続する構成をとっている。これにより、複数の発電機の発電バランスを均等に保った制御が可能となり、複数の発電機の発電状態が安定する。

さらに、複数の発電機の発電状態のバランスがとれることにより、製品寿命の偏りが少なくなり、メンテナンス時期が容易に判断できる。さらに、複数の発電機自体の構成を同一とすることができるとともに、発電機の調整電圧のバラツキや、車両配線の構成を考慮する必要がなくなり、また、それぞれの発電状態を調整する複雑な装置も不要であり、装置コストの低減を図ることができる。

さらに、１台目の車両用発電制御装置以外の発電機の起動信号は、近い位置に配置された１台目の車両用発電制御装置の信号出力に接続されるため、配線長さを短縮することが可能となり、装置全体として、さらなるコストの低減を図ることができる。

実施の形態２．
本実施の形態２では、３台以上の発電機による発電のバランスを均等に保った制御を実現するための、先の実施の形態１とは異なる構成について説明する。図４は、本発明の実施の形態２における３台の発電機を１つの機関に対して動作させる際の構成図である。

先の実施の形態１では、同じ構成を有する複数の発電機を１つの機関によって同時に発電させる場合に、２台目以降の制御装置の端子Ｒを、１台目の制御装置の端子Ｍと接続する構成とした。これに対して、本実施の形態２では、同じ構成を有する複数の発電機を１つの機関によって同時に発電させる場合に、２台目以降の制御装置の端子Ｒを、前段の制御装置の端子Ｍと接続する構成としている。

図４は、本発明の実施の形態１における３台の発電機を１つの機関に対して動作させる際の構成図である。図４に示すように、２台目の車両用発電制御装置の端子Ｒは、その前段の１台目の車両用発電制御装置の端子Ｍと接続されている。さらに、３台目の車両用発電制御装置の端子Ｒは、その前段の２台目の車両用発電制御装置の端子Ｍと接続されている。このように接続した場合においても、先の実施の形態１における図３に示した接続と同様に、３台全ての車両用発電制御装置のトランジスタ導通状態をほぼ同じタイミングにすることが可能である。

なお、図４では、３台の発電機を搭載した場合を例示したが、さらに発電機の数量が増加しても、同じ制御動作が可能である。また、車両用発電制御装置自身の構成は、全て従来と同じであるため、図４においては、外部配線のみを記載している。

以上のように、実施の形態２によれば、同じ構成を有する複数の発電機を１つの機関によって同時に発電させる場合に、２台目以降の制御装置の端子Ｒを、前段の制御装置の端子Ｍと接続する構成をとることによっても、先の実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
本実施の形態３では、複数台の発電機による発電のバランスを均等に保った制御を実現するための、先の実施の形態１、２とは異なる構成について説明する。図５は、本発明の実施の形態３における複数台の発電機を１つの機関に対して動作させる際の車両用発電制御装置の構成図であり、３台の場合を例示している。

先の実施の形態１、２では、複数台すべての制御装置の電圧センシング用の端子Ｓが、バッテリ４の電圧をモニタするように接続されている。これに対して、本実施の形態３では、１台目の制御装置の電圧センシング用の端子Ｓのみが、バッテリ４の電圧をモニタするように接続されており、２台目以降の車両用発電制御装置のそれぞれの電圧センシング用の端子Ｓは、バッテリ４に接続されていない。また、２台目以降の制御装置の端子Ｒは、先の実施の形態１と同様に、１台目の制御装置の端子Ｍに接続されている。

このように、２台目以降の制御装置が電圧センシング用のモニタ端子を接続しない構成、または、２台目以降の制御装置が電圧調整機能そのものを持たない構成とした場合においても、２台目以降の制御装置は、１台目の制御装置による電圧センシング機能を加味して動作する端子Ｍからの出力信号を用いているため、１台目の制御装置と同じ制御動作（すなわち、電圧センシング機能を兼ね備えた制御動作）が可能となる。

以上のように、実施の形態３によれば、２台目以降の制御装置は、端子Ｓを開放状態にした場合にも、１台目の端子Ｍからの出力信号を端子Ｒに取り込むことにより、１台目の制御装置が有している電圧調整機能を持たせた制御動作を行うことができる。従って、２台目以降の制御装置自体には、電圧調整機能（電圧モニタ機能）そのものを持たないシンプルな構成とすることができ、さらなる装置コストの低減を図ることができる。

なお、図５の構成においては、２台目以降の制御装置の端子Ｒは、先の実施の形態１と同様に、１台目の制御装置の端子Ｍに接続されている場合について説明した。しかしながら、先の実施の形態２と同様に、２台目以降の制御装置の端子Ｒを、前段の制御装置の端子Ｍに接続することによっても、１台目の制御装置と同じ制御動作（すなわち、電圧センシング機能を兼ね備えた制御動作）が可能となり、同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
本実施の形態４では、界磁電流断続制御信号の種々の取り出し方に関して説明する。上述した各実施の形態１〜３の車両用発電制御装置における界磁電流断続制御信号は、界磁電流断続制御用のトランジスタ３０１から直接抵抗３０３を介して端子Ｍに出力する構成としていた。

しかしながら、界磁電流断続制御信号の取り出し方は、これに限定されるものではない。図６は、本発明の実施の形態４における界磁電流断続制御信号の取り出し方法を示す回路図である。図６に示すように、界磁電流断続制御用のトランジスタ３０１の制御信号部から直接抵抗３０３を介して端子Ｍに出力する構成とすることも可能である。

また、図７は、本発明の実施の形態４における界磁電流断続制御信号の別の取り出し方法を示す回路図である。図７に示すように、界磁電流断続制御用トランジスタ３０１と同じ動作をする別のトランジスタ３１８から直接抵抗３０３を介して端子Ｍに出力する構成とすることも可能である。

以上のように、実施の形態４によれば、種々の接続方法により、界磁電流断続制御信号を外部端子に取り出すことが可能となる。さらに、これら種々の方法のいずれかにより取り出された界磁電流断続制御信号を用いることによっても、先の実施の形態１〜３と同様の効果を得ることができる。

１、１ａ、１ｂ 発電機、２、２ａ、２ｂ 整流器、３、３ａ、３ｂ 制御装置、４ バッテリ、５ キースイッチ。

Claims (2)

1. 界磁電流を断続制御することによって発電電圧を所定の電圧に調整し、発電機の発電動作を制御する制御装置を搭載した車両用発電制御装置において、
   １つの機関に対して、同一構成の前記車両用発電制御装置を２台以上搭載し、２台以上の前記車両用発電制御装置に対応するそれぞれの発電機を同時に作動させる際に、２台目以降の車両用発電制御装置のそれぞれは、１台目の車両用発電制御装置における界磁電流断続制御信号出力に基づいて、それぞれの発電機の発電動作を制御し、
   前記２台目以降に相当するｎ台目（ｎは２以上の整数）の車両用発電制御装置のそれぞれは、前段である（ｎ−１）台目の車両用発電制御装置における界磁電流断続制御信号出力を起動信号として、それぞれの発電機の発電動作を制御する
   ことを特徴とする車両用発電制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用発電制御装置において、
   前記１台目の車両用発電制御装置は、電圧調整用のモニタ機能を有し、前記モニタ機能に基づいて前記界磁電流断続制御信号出力を算出し、
   前記２台目以降の車両用発電制御装置のそれぞれは、前記電圧調整用のモニタ機能を有さず、前記１台目の車両用発電制御装置により算出された前記界磁電流断続制御信号出力に基づいて、自身の界磁電流断続制御信号出力を算出する
   ことを特徴とする車両用発電制御装置。

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