JP2707578B2 - 車両用電圧調整器の充電表示装置 - Google Patents

車両用電圧調整器の充電表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は自動車等の充電装置に関し、その電圧調整器
の充電表示装置に関する。
「従来の技術」 充電表示装置は、キースイッチが投入された後、発電
機が発電を開始するまでの間、充電表示灯(チャージラ
ンプ)を点灯させ運転者への警告を行う装置である。こ
の種の充電表示装置を備えた電圧調整器(レギュレー
タ)では、キースイッチの投入をチャージランプの駆動
側端子(L端子)により検出し、配線の減少を図ったも
のがある。
第6図は従来の装置を示す回路図である。
バッテリ1の正極から負極に、キースイッチ2,チャー
ジランプ3,ランプ駆動用トランジスタ5,及びダイオード
6が直列に接続され、ランプ駆動用トランジスタ5の導
通によりチャージランプ3が点灯される回路が構成され
ている。チャージランプ3とランプ駆動用トランジスタ
5の接続点であるL端子4は抵抗7,8を介して投入検出
用トランジスタ9のベースに接続され、その投入検出用
トランジスタ9の導通によりPNPトランジスタ10が導通
状態とされ、ランプ駆動用トランジスタ5及び励磁電流
制御回路11内の励磁用トランジスタ12にベース電流を供
給し導通させる回路とされている。ツェナーダイオード
13は充電電圧調整用の部材であり、バッテリ電圧が調整
電圧を超えると導通し、トランジスタ14を導通させてPN
Pトランジスタ10からの電流をバイパスさせ、励磁用ト
ランジスタ12を遮断させる。発電機16のロータコイル17
(界磁コイル)を並列に接続されたダイオード15はフラ
イホイールダイオードである。発電機16は3相の電機子
巻線18,ロータコイル17及び全波整流器19を備える。
チャージランプ3を駆動するランプ駆動用トランジス
タ5のベースには、消灯用のトランジスタ21が接続され
ている。消灯用トランジスタ21は、発電機16の電機子巻
線18の電圧を検出する図示しない回路により駆動され、
電機子巻線18の電圧が上昇すると導通され、PNPトラン
ジスタ10からの電流をバイパスさせてランプ駆動用トラ
ンジスタ5を遮断させる回路としている。
「発明が解決しようとする課題」 従来の装置は、ランプ駆動用トランジスタ5と直列に
ダイオード6を挿入している。これは、チャージランプ
3が点灯するとL端子4の電圧が低くなり、ランプ駆動
用トランジスタ5のコレクタエミッタ間電圧だけでは投
入検出用トランジスタ9の作動が不安定になるため、レ
ベルシフトを図ったのである。
しかしながら、パワー素子であるダイオード6の挿入
は、発熱の増加、実装スペースの増加を招き、コストア
ップの要因になるという問題点があった。また、IC化が
困難であるという問題点があった。
さらに、従来の装置はキースイッチ2の投入を投入検
出用トランジスタ9に流入するベース電流により実質的
に検出している。該トランジスタを導通状態とするベー
ス電流値は温度の影響を強く受け高温下では極めて小さ
くなる。このため、高温下では、キースイッチ2が開放
された状態でも、L端子4に流れ込む微少なリーク電流
により電圧調整器が誤動作することがあるという問題点
があった。電圧調整器はその装着位置から高温環境下で
使用されることが多く問題であった。
本発明は上記の問題点を解決するためなされたもので
あり、パワー素子であるダイオード6の挿入を不要と
し、IC化の容易な回路構成として実装スペースの縮小を
図ると共に、高温環境下でもL端子4へのリーク電流に
対して誤動作しにくい車両用電圧調整器の充電表示装置
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」 上記の目的を達成するため、本発明では、バッテリの
正極から負極に、キースイッチ,充電表示灯,トランジ
スタが直列に接続された回路が設けられ、前記トランジ
スタの導通により充電表示灯を点灯する機能を有すると
共に、充電表示灯とトランジスタとの接続点(以下、L
端子と称する)の電圧によりキースイッチの投入を検出
し発電機の励磁を行う車両用電圧調整器の充電表示装置
において、比較的低い第1の設定電圧と、より高い第2
の設定電圧とをそれぞれ与える設定電圧付与回路と、前
記L端子の電圧を検出し前記第1の設定電圧を越えた場
合に検出信号を出力する投入検出回路と、その検出信号
により発電機の励磁を開始する励磁電流制御回路と、前
記L端子の電圧を検出し前記第2の設定電圧との差に従
って増減されるベース電流を前記トランジスタに供給可
能なベース電流制御回路と、を備えることを特徴とする
車両用電圧調整器の充電表示装置が提供される。
「作用」 上記のように構成された装置では、キースイッチ投入
時に、L端子の電圧が第2の設定電圧より低いとトラン
ジスタへのベース電流が減少され、トランジスタのコレ
クタエミッタ間の電圧が上昇する。このため、充電表示
灯の点灯時でもL端子の電圧は第2の設定電圧付近以上
の電圧に維持され第1の設定電圧より高い電圧に保持さ
れるから、投入検出回路は確実にキースイッチの投入を
検出する。
「実施例」 本発明の実施例について図面を参照し説明する。
第1図は実施例装置を示す回路図である。発電機16及
び励磁電流制御回路11は第6図に示す従来の装置と同じ
であるから、同一の符号を付し説明を省略する。
バッテリ1の正極から、キースイッチ2,チャージラン
プ3,L端子4を経由してランプ駆動用トランジスタ5が
順次直列に接続され、バッテリの負極(接地線31)に至
る回路が形成されている。従来装置のようにレベルシフ
ト用のダイオード6は挿入されていない。L端子4と接
地線31との間にランプ駆動用トランジスタ5と並列に接
続された抵抗はリーク補償用抵抗32である。
L端子4は、比較器からなる投入検出回路33の負側端
子と、差動増幅器からなるベース電流制御回路34の正側
端子とにそれぞれ接続されている。また、バッテリ1の
正極に接続する電源線35と接地線31との間に、3つの抵
抗36,37,38からなる分圧回路が設けられている。第1の
結接点41は比較的低い第1の設定電圧V1を与え、投入検
出回路33の正側端子に接続されている。第2の結接点42
は第1の設定電圧V1よりは高い第2の設定電圧V2を与
え、ベース電流制御回路34の負側端子に接続されてい
る。3つの抵抗36,37,38からなる分圧回路は設定電圧付
与回路を構成している。
投入検出回路33の出力は、PNPトランジスタ10のベー
スに接続されている。PNPトランジスタ10は電源線35と
制御電源線43との間をスイッチングする素子であり、投
入検出回路33の出力に従い励磁電流制御回路11及びベー
ス電流制御回路34に電流を供給する。
ベース電流制御回路34の出力は、ランプ駆動用トラン
ジスタ5のベースに接続されている。また、同じ出力に
は消灯用トランジスタ21が接続され、電機子巻線18の電
圧を検出する図示しない回路により導通され、充電時に
ランプ駆動用トランジスタ5をオフとしてチャージラン
プ3を消灯するようになっている。
第2図はベース電流制御回路34を示す回路図である。
この制御回路は、入力段が定電流回路51及びPNPトラン
ジスタ52からなる差動増幅回路で構成され、出力段は抵
抗53及びNPNトランジスタ54で構成されている。入力の
一つは第2の設定電圧V2を与える結接点42に接続され、
他の入力はL端子4に接続される。また、電源入力は前
記制御電源線43に接続される。本実施例はベース電流制
御回路34に差動増幅回路を用いているので高精度の制御
が可能になる。
以上の構成に基づき作動について説明する。
キースイッチ2が開放されている場合は、L端子4の
電圧VLはOVとなり、第1の設定電圧V1より低いため投入
検出回路33の出力はハイレベルとなり、PNPトランジス
タ10をオフとする。このため、励磁用トランジスタ12に
ベース電流が供給されることなく、該トランジスタ12は
オフとされ、ロータコイル17が励磁されることがない。
このとき、L端子4に微少なリーク電流が流れ込んで
も、リーク補償用抵抗33に流されるためL端子4の電圧
上昇は比較的小さく、分圧抵抗36,37,38により確立され
た第1の設定電圧V1を超えるおそれはない。
キースイッチ2が投入されるとL端子4の電圧VLが上
昇する。L端子4の電圧VLが少なくとも第1の設定電圧
V1を超えると投入検出回路33の出力がロウレベルに変化
し、PNPトランジスタ10を導通状態にする。この結果、
励磁電流制御回路11及びベース電流制御回路34に電圧V
CCが供給され、両回路11,34が作動を開始する。励磁電
流制御回路11では励磁用トランジスタ12が導通され、ロ
ータコイル17の励磁を開始する。
ベース電流制御回路34ではランプ駆動用トランジスタ
5にベース電流を供給し、該トランジスタ5を導通して
チャージランプ3を点灯させる。ランプ駆動用トランジ
スタ5が導通され、L端子4の電圧VLが低下するとベー
ス電流が抑制されてL端子4の電圧VLを上昇しようとす
る。即ち、ベース電流制御回路34は差動増幅器であるか
ら、比較の基準となる第2の設定電圧V2の近傍の電圧に
L端子電圧VLが制御されることになる。従って、キース
イッチ2投入後のL端子4の電圧VLは、投入検出回路33
の検出電圧である第1の設定電圧V1より高い電圧に保持
されることになり、確実にキースイッチ2の投入を検出
することができる。
ここで、PNPトランジスタ10が導通される時のL端子
4の最小電流を第6図に示す従来の装置と比較してみ
る。従来の装置では投入検出用トランジスタ9のベース
エミッタ間の電圧をVBE9、抵抗8の抵抗値をR8とする
と、L端子電流IL′は、 IL′=VBE9/R8 …(1) 一方、本発明装置では、リーク補償用抵抗32の抵抗値を
R32として、 IL=V1/R32 …(2) となる。一般にトランジスタのベースエミッタ間電圧V
BEは大きな温度依存性を示すため、従来の装置では高温
になるとPNPトランジスタ10を導通するに要するL端子
電流IL′が減少し、僅かなリーク電流で誤動作するおそ
れが生ずる。これに対して、本実施例装置では、第1の
設定電圧V1も抵抗36,37,38の分圧比で定まり、L端子電
流ILはほとんど温度特性を有さない。このため、高温環
境下でも誤動作のおそれがなく安定した動作を行うこと
ができる。
次に、PNPトランジスタ10を導通するために必要なL
端子電圧VL0と、キースイッチ2が投入された後の定常
状態におけるL端子電圧VL1との差電圧ΔVLについて考
察する。この差電圧ΔVL=VL1−VL0が大きい程、キース
イッチ2の投入を確実にかつ安定にL端子4から検出す
ることができる。従来の装置では、抵抗7,8の抵抗値を
それぞれR7,R8,ランプ駆動用トランジスタ5のコレク
タエミッタ間電圧(飽和電圧)をVCE5,ダイオード6の
順方向電圧降下をVd6として、 VL0=VBE9×(1+R7/R8) …(3) VL1=VCE5+Vd6 …(4) 従って、 ΔVL=VCE5+Vd6−VBE9×(1+R7/R8) …(5) 一方、本発明装置では、抵抗37,38の抵抗値をそれぞれR
37,R38として、 VL0=V1 …(6) VL1=V2=V1×(1+R37/R38) …(7) 従って、 ΔVL=V1×(R37/R38) …(8) となる。従来装置では差電圧ΔVLはVCE,Vd,VBEにより決
まる温度依存性の高い変動の大きな電圧となっている
が、本実施例装置では、(8)式に示されるように、抵
抗値のみにより決定される安定した電圧となる。
以上説明した実施例は本発明の一実施例であり、回路
構成には種々の変形例が考えられる。たとえば、第2図
に示すベース電流制御回路34において、制御電源線43か
らの電源電圧VCCを安定させるため定電圧回路を挿入
し、L端子4の電圧VLをより安定させることが望まし
い。また、ランプ駆動用トランジスタ5をPNPトランジ
スタに変更し、抵抗53を省いて電源電圧VCCの変動に強
い回路構成とすることも可能である。
また逆に、第3図に示す様に、ベース電流制御回路34
の入力段をNPNトランジスタ61で構成された差動増幅器
とし、出力段をPNPトランジスタ62で構成することによ
り抵抗53を省略し回路構成を簡単にすることができる。
また、第4図に示すベース電流制御回路34では、出力
段62にコンデンサ65を付加してL端子4の電圧VLと第2
の設定電圧V1との差電圧で決まる電流を電流ミラー回路
によりランプ駆動用トランジスタ5のベースに与える回
路構成としている。この回路では、L端子4の電圧VL
安定して第2の設定電圧V2に合わせることができ、ラン
プ駆動用トランジスタ5の動作をより安定化することが
できる。この回路はコンデンサ65を外付けとすることに
より容易にIC化することができる。
第5図は、ベース電流制御回路として差動増幅回路を
用いない実施例を示す回路図である。
L端子4の電圧VLを抵抗7,8で分圧して投入検出用ト
ランジスタ9のベースに接続し、その投入検出用トラン
ジスタ9の導通によりPNPトランジスタ10を導通させる
回路構成は、第6図に示す従来の装置と同じである。本
実施例では、ベース電流制御回路70により、L端子4の
電圧VLに従ってランプ駆動用トランジスタ5のベース電
流が制御される。ベース電流制御回路70は、入力段が抵
抗71及びNPNトランジスタ72,73からなる増幅回路で構成
され、出力段がPNPトランジスタ74,75からなる増幅回路
で構成されている。入力段の抵抗71はL端子4に接続さ
れ、出力はランプ駆動用トランジスタ5のベースに接続
されている。
この回路構成では、PNPトランジスタ10を導通させる
第1の設定電圧VV1は次式で表される。
VV1=VBE9×(1+R7/R8) …(9) この式は前記(3)式と同じである。一方、第2の設定
電圧VV2は次式で表される。
VV2=VBE72+IR71×R71 …(10) ここでVBE72は第1段のトランジスタ72のベースエミッ
タ間電圧,IR71は抵抗71を流れる電流,R71は抵抗71の
抵抗値である。従って、各定数を適当に選定することに
より、VV2>VV1となるように設定するこが可能であり、
ダイオード6を省略することができる。
「発明の効果」 本発明は、以上説明したように構成され、ランプ駆動
用トランジスタのベース電流を制御する回路を備えるも
のであるから、次に記載する効果を奏する。
L端子によりキースイッチの投入を検出する装置であ
りながら、パワー素子であるダイオードを不要とするこ
とができる。このため、発熱を抑制すると共に実装スペ
ースの縮小を可能とし、さらに、IC化が容易になる。
また、設定電圧付与回路に、温度の影響を強く受けな
い回路を採用することにより、高温環境下でもリーク電
流により誤動作することなく、安定した動作を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は本発明の実施例を示し、第1図は電
圧調整器の充電表示装置を示す回路図、第2図はベース
電流制御回路を示す回路図、第3図及び第4図はベース
電流制御回路の第2及び第3の実施例を示す回路図、第
5図は第4の実施例を示す回路図であり、第6図は従来
の充電表示装置を示す回路図である。 1……バッテリ、2……キースイッチ、3……チャージ
ランプ(充電表示灯)、4……L端子、5……ランプ駆
動用トランジスタ、6……ダイオード、10……PNPトラ
ンジスタ、11……励磁電流制御回路、33……投入検出回
路、34……ベース電流制御回路、36,37,38……抵抗(設
定電圧付与回路)。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】バッテリの正極から負極に、キースイッ
    チ,充電表示灯,トランジスタが直列に接続された回路
    が設けられ、前記トランジスタの導通により充電表示灯
    を点灯する機能を有すると共に、充電表示灯とトランジ
    スタとの接続点(以下、L端子と称する)の電圧により
    キースイッチの投入を検出し発電機の励磁を行う車両用
    電圧調整器の充電表示装置において、 比較的低い第1の設定電圧と、より高い第2の設定電圧
    とをそれぞれ与える設定電圧付与回路と、 前記L端子の電圧を検出し前記第1の設定電圧を越えた
    場合に検出信号を出力する投入検出回路と、 その検出信号により発電機の励磁を開始する励磁電流制
    御回路と、 前記L端子の電圧を検出し前記第2の設定電圧との差に
    従って増減されるベース電流を前記トランジスタに供給
    可能なベース電流制御回路と、 を備えることを特徴とする車両用電圧調整器の充電表示
    装置。
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