JP2504993Y2 - レギュレ―タ調整電圧切り換え装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔概要〕 本考案は、オルタネータ（同期発電機）の出力電圧制
御用として使用されるレギュレータ調整電圧切り替え装
置に関し、負荷の有無に応じてレギュレータの調整電圧
の検出点を切り替えるようにすることにより、オルタネ
ータの出力電圧を調整し、バッテリの過充電及び過放電
を防止できるようにしたものである。

〔産業上の利用分野〕

本考案は、エンジン車両等に組み込まれたオルタネー
タの出力電圧を制御するためのレギュレータ調整電圧切
り替え装置に関する。

〔従来の技術〕

エンジン車両等における従来の充電系の全体回路を第
３図に示す。同図（ａ）はオルタネータ内部電圧検出型
の一例であり、同図（ｂ）はバッテリ電圧検出型の一例
である。

同図（ａ）において、オルタネータ１はロータコイル
1a、ステータコイル1b及び整流用の複数のダイオード等
からなり、その内部に出力電圧制御用のICレギュレータ
２を含んでいる。オルタネータ１の出力電圧は端子Ｂか
ら外部に取り出されるようになっており、端子Ｂはバッ
テリ３に接続されると共に、スイッチSW₁を介して負荷
（例えばランプ等）４に接続されている。その他の付随
的な構成としては、イグニッションスイッチSW₂、チャ
ージランプ５及びリレー６等を備えている。オルタネー
タ１の通常の発電時には、ICレギュレータ２がオルタネ
ータ１の内部電圧を検出し（検出点ａ）、ロータコイル
1aの励磁電流を制御することにより、オルタネータ１の
出力電圧が一定値（例えば14.5V）に調整される。すな
わち、検出点ａの電圧が一定に保される。

また、第３図（ｂ）においても、オルタネータ11は上
記オルタネータ１とほぼ同様にロータコイル11a及びス
テータコイル1b等を備えた構成であり、その中には、モ
ノリシックIC（M.IC）内蔵のハイブリッドICからなるIC
レギュレータ12を含んでいる。このような構成におい
て、オルタネータ11の通常の発電時には、ICレギュレー
タ12がバッテリ３の端子電圧を検出し（検出点ｂ）、ロ
ータコイル11aの励磁電流を制御することにより、オル
タネータ11の出力電圧が調整され、検出点ｂの電圧が一
定に保たれる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来の回路では、通常のオルタネータ発電時にお
けるレギュレータの検出点が負荷の有無にかかわらず、
ａ点もしくはｂ点に固定されている。そのため、負荷変
動に対して対応できず、よってバッテリ３の過充電及び
過放電が生じやすいという問題点があった。

例えば第３図（ｂ）において、オルタネータ11の出力
電圧は、バッテリ３への充電電圧として破線矢印Ａ方向
に流れる。無負荷時（スイッチSW₁がオフの時）には、
バッテリ３の端子電圧（検出点ｂの電圧）が一定値（1
4.5V）になるように、出力電圧（端子Ｂの電圧）が調整
されている。ところが、ここでスイッチSW₁が投入され
て、大きな負荷４に電流が流れ始めると、オルタネータ
11の負荷４の間に大きな電圧降下が生じ、負荷４の上流
の電圧が極端に低下する。これによって出力電流（上記
矢印Ａ）が影響を受け、バッテリ３の端子電圧も大きく
低下するため、バッテリ３への十分な充電ができなくな
ったり、放電したりしてしまう。すなわち、過放電が生
じる。

一方、上記負荷時の電圧降下分を考慮して検出点ｂの
調整電圧を高く設定してやると、今度は逆に、無負荷時
においてバッテリ端子に高い電圧が加わり、よって過充
電となってしまう。

本考案は、上記問題点に鑑み、負荷変動によるバッテ
リの過充電や過放電を防止できるレギュレータ調整電圧
切り替え装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕 第３図に示したａ点やｂ点のようにオルタネータの出
力電圧又はバッテリの端子電圧を検出可能な通常の場所
に、レギュレータの第１の検出点を設ける。それと共
に、負荷のすぐ上流の電圧を検出可能な場所に第２の検
出点を設ける。そして、切り替え手段により、無負荷時
（すなわち負荷がオルタネータから切り離されている
時）には上記第１の検出点に切り替え、負荷時（すなわ
ち負荷がオルタネータに接続されている時）には上記第
２の検出点に切り替えるようにする。

上記切り替え手段としては、例えば負荷電流で作動す
るリレー等を用いる。

〔作用〕

無負荷時には、レギュレータの検出点が第１の検出点
（通常の場所）に切り替えられる。この場合、第１の検
出点の電圧が一定となるようにオルタネータの出力電圧
が調整されるので、バッテリに高い電圧が加わることは
なく、よって過充電が防止される。

一方、負荷時には、レギュレータの検出点が負荷側の
第２の検出点に切り替えられる。この場合、大きな負荷
がかかったとしても、負荷のすぐ上流の電圧が一定とな
るようにオルタネータの出力電圧が調整されるので、バ
ッテリの端子電圧及び負荷側の電圧はいずれも安定して
いて、極端に低下するようなことはない。よって、バッ
テリの過放電が防止される。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は、エンジン車両等において、本考案のレギュ
レータ調整電圧切り替え装置の一実施例を適用した充電
系の全体回路図であり、第２図は同実施例の主要部（２
点鎖線内）を具体的に示す要部回路図である。

第１図において、オルタネータ11は第３図（ｂ）に示
したものと同一構成であり、すなわちロータコイル11
a、ステータコイル11b及び整流用の複数のダイオード等
を有すると共に、その中に出力電圧制御用のICレギュレ
ータ12を備えている。このICレギュレータ12はモノリシ
ックIC（M.IC）内蔵のハイブリッドICからなっており、
M.ICの他には、各端子（IG,P,S等）の電圧に基づきM.IC
によってオン・オフ制御されるトランジスタTr₁,Tr₂,Tr
₃を含んでいる。

また、オルタネータ11の出力電圧は端子Ｂから外部に
取り出されるようになっており、この端子Ｂはバッテリ
３に接続されると共に、スイッチSW₁を介してランプ等
の負荷４に接続されている。バッテリ３の一方の端子
は、イグニッションスイッチSW₂を介して、オルタネー
タ11の端子IGとチャージランプ５の一方の端子に接続さ
れ、チャージランプ５のもう一方の端子はオルタネータ
11の端子Ｌに接続されている。

更に、オルタネータ11の端子Ｓが、リレー13を介して
バッテリ３のプラス側端子（点ｂ）と負荷４のすぐ上流
の位置（点ｃ）とに、互いに切り替え可能に接続されて
いる。上記リレー13は、具体的には第２図に示すよう
に、負荷側のスイッチSW₁が開いている時には接点13a,1
3b間を閉じたままであり、一方スイッチSW₁が投入され
た時に負荷電流により励磁されて接点13c,13d間を開く
切り替えスイッチとなっている。

次に、上記構成からなる充電系の動作を説明する。

（ｉ）エンジン停止時にイグニッションスイッチSW₂が
オンされた時 端子IGにバッテリ電圧が加わるので、これをM.ICが検
出し、トランジスタTr₁を間欠的にオン・オフさせる。
これにより、ロータコイル11aには小さな初期励磁電流
が流れる。この時点では、オルタネータ11はまだ回転し
ていないので発電が行われず、よって端子Ｐの電圧は0V
のままである。これをM.ICが検出し、トランジスタTr₃
をオンさせることにより、チャージランプ５が点灯す
る。

（ii）オルタネータ11の発電時（調整電圧以下） エンジンが始動されオルタネータ回転が上昇すると、
端子Ｐの電圧が上昇する。これをM.ICが検出し、トラン
ジスタTr₁を間欠的なオン・オフ動作から連続オン動作
とすることにより、ロータコイル11aには十分な励磁電
流が流れ、発電電圧が急速に立ち上がる。そしてまた、
トランジスタTr₃をオフさせ、トランジスタTr₂をオンさ
せることにより、チャージランプ５が消灯する。端子Ｂ
の電圧がバッテリ電圧を越えると、バッテリ３に充電電
圧が流れる。

（iii）オルタネータ11の発電時（調整電圧を越えた
時） 〈1.無負荷時〉 トランジスタTr₁のオン状態が続くと、端子Ｂの電圧
が上昇していく。無負荷時（スイッチSW₁がオフ状態の
時）には、リレー13の接点13a,13b間が閉じていること
から、バッテリ端子電圧（点ｂの電圧）が端子Ｓの電圧
となる。そして、この端子Ｓの電圧が所定の調整電圧
（例えば14.5V）を越えると、これをM.ICが検出して、
トランジスタTr₁をオフさせる。これにより、ロータコ
イル11aの励磁電流が逆起電力吸収用ダイオードD₁を経
由して減衰し、これに伴い端子Ｂの電圧も低下してい
く。そして、端子Ｓの電圧が調整電圧よりも低下する
と、これをM.ICが検出して再びトランジスタTr₁をオン
させる。これによりロータコイル11aの励磁電流が増加
し、端子Ｂの電圧も上昇していく。以下、この動作を繰
り返すことにより、検出点ｂの電圧（バッテリ３の端子
電圧）を一定値（調整電圧）に制御する。

〈2.負荷時〉 スイッチSW₁が投入されると、負荷４に負荷電流が流
れると共に、リレー13が作動して接点13c,13d間が閉じ
ることにより検出点が点ｂから点ｃに切り替わる。すな
わち、負荷４のすぐ上流の電圧が端子Ｓの電圧となる。
そして、この端子Ｓの電圧に基づき無負荷時と同様な動
作を繰り返すことにより、検出点ｃの電圧（負荷４のす
ぐ上流の電圧）を一定値（調整電圧）に制御する。

（iv）異常時 万一、オルタネータ回転中にロータコイル11aが断線
した場合は、オルタネータ11が発電しなくなり、端子Ｐ
の電圧もなくなる。これをM.ICが検出し、トランジスタ
Tr₂をオフ、トランジスタTr₃をオンさせることにより、
チャージランプ５が点灯し異常を表示する。また、オル
タネータ回転中に端子Ｓが開放状態になった場合は、M.
ICが「端子Ｓからの入力なし」を検出し、上記の場合と
同様にトランジスタTr₂をオフ、トランジスタTr₃をオン
させることにより、チャージランプ５が点灯し異常を表
示する。同時に、M.ICは端子Ｓの代わりに端子Ｐの電圧
を検出し、この電圧が例えば13.5〜15.7Vになるように
トランジスタTr₁のオン・オフ制御を行う。これにより
端子Ｂの電圧もほぼ端子Ｐの電圧と同じ値に制御され、
端子Ｂの電圧の異常な上昇が防止される。

以上に述べたように、本実施例では負荷の有無に応じ
てレギュレータ12の調整電圧の検出点を点ｂ（バッテリ
側）と点ｃ（負荷側）に切り替えるようにしたことによ
り、通常のオルタネータ発電時（上述した（iii）の場
合）において以下の効果が得られる。

（Ｉ）無負荷時（スイッチSW₁が開いている時） この時、リレー13によって検出点ｂが選択されること
から、上述したようにバッテリ３の端子電圧が一定とな
るように端子Ｂの電圧が調整される。そのため、バッテ
リ３に高い電圧が加わることがなくなり、よってバッテ
リ３の過充電を防止することができる。

（II）負荷時（スイッチSW₂が閉じている時） この時は、負荷４に大きな電流が流れるために端子Ｂ
と負荷４間の電圧降下が大きく、バッテリ３の端子電圧
も降下するので、バッテリ３からは大量に放電電流が流
れようとする。しかしこの際、リレー13によってバッテ
リ側の検出点ｂから負荷側の検出点ｃに切り替えられる
ことから、前述したように負荷４のすぐ上流の電圧が一
定となるように端子Ｂの電圧が調整される。そのため、
バッテリ端子電圧及び負荷側の電圧の絶対値はいずれも
安定していて、従来のように極端に低下することがなく
なり、よってバッテリ３の過放電を防止することができ
る。

なお、上記実施例では無負荷時の検出点としてバッテ
リ側の点ｂを使用したが、この代わりに、例えば従来か
ら検出点として使用されている、オルタネータの出力電
圧又はバッテリの端子電圧を検出可能な通常の場所であ
って、しかも無負荷時にバッテリ３の適切な充電を可能
にする場所であれば、どの点を使用してもよい。例え
ば、点ｂの代わりに、第２図（ａ）に示した点ａの電圧
（オルタネータ内部電圧）を検出するようにしてもよ
い。

また、検出点の切り替え手段もリレー13に限定される
ことはなく、負荷時に負荷側の検出点に切り替え可能な
各種の切り替え手段を使用できる。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、通常のオルタ
ネータ発電時における負荷変動に対応できるので、従来
の問題点であった無負荷時の過充電と負荷時の過放電を
確実に防止して、オルタネータの出力電圧制御に対する
信頼性を一段と高めることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本考案の一実施例を適用した充電系の全体回路
図、 第２図は第１図に示した同実施例の主要部（２点鎖線
内）を具体的に示す要部回路図、 第３図（ａ）及び（ｂ）はエンジン車両における従来の
充電系の全体回路図である。 ３……バッテリ、４……負荷、11……オルタネータ、12
……ICレギュレータ、13……リレー、a,b,c……検出
点．

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】負荷（４）及びバッテリ（３）に供給され
   るオルタネータ（11）の出力電圧を所定の検出点の電圧
   に基づき調整するレギュレータ（12）に対し、前記検出
   点として、前記オルタネータの出力電圧又は前記バッテ
   リの端子電圧を検出可能な箇所に第１の検出点を設ける
   と共に、前記負荷のすぐ上流の電圧を検出可能な箇所に
   第２の検出点を設け、前記負荷が前記オルタネータから
   切り離されている時には前記第１の検出点に切り替え、
   前記負荷が前記オルタネータに接続されている時には前
   記第２の検出点に切り替えることを特徴とするレギュレ
   ータ調整電圧切り替え装置。