JP2767835B2

JP2767835B2 - 車両用充電制御装置

Info

Publication number: JP2767835B2
Application number: JP26887888A
Authority: JP
Inventors: 敏典丸山; 俊明松橋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1988-03-26
Filing date: 1988-10-25
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: JPH01315229A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、温度に応じて、発電機の発電電圧を制御す
る車両用充電制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の充電制御装置は、第７図に示すように抵抗60,6
1,63、ツェナーダイオード62、トランジスタ64により、
調整電圧に負の温度特性を作っているものがある（USP
3,718,849）。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の充電制御装置にあっては、トランジスタ64のベ
ース電流を無視して、バッテリ５の調整電圧V_Bを求める
とすると、となる。ここで、V_BE（64）はトランジスタ64のベース
・エミッタ間電圧、V_Z（62）はツェナーダイオード62の
降伏電圧、R₆₀,R₆₁,R₆₃は抵抗60,61,63の抵抗値であ
る。

次に、調整電圧の温度特性を求めると、である。上述の２式より明らかな如く、温度特性dV_B/dT
と、調整電圧V_Bをそれぞれ独立して設定することはでき
ず、温度特性と調整電圧を決めようとすると、抵抗60,6
1,63をあわせこみにより決定しなければならなくなり、
工数が非常に増してしまうという問題点があった。

本発明は、充電制御装置に、温度特性を有する調整電
圧を作る際に、温度特性と調整電圧をそれぞれ独立に設
定するために、調整電圧の温度特性の傾きを変化させず
に任意の電圧値に設定することのできる充電制御装置を
実現することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の充電制御装置に
おいては、電機子コイル及び界磁コイルを有する交流発
電機と、この電機子コイルの出力により充電されるバッテリ
と、前記電機子コイルの出力側に直列接続された第１、第
２の抵抗体と、この第２の抵抗体と並列接続された第３
の抵抗体および温度検出素子とを有する電圧検出手段
と、前記界磁コイルに直列接続されたスイッチ手段と、一端が、前記電圧検出手段の第２の抵抗体に接続さ
れ、他端が基準電圧源に接続されると共に、前記スイッ
チ手段を制御して前記発電機の出力電圧を所定の調整電
圧に制御する制御手段とを備え、前記調整電圧を所定値に設定するために、前記第２の
抵抗体を調整可能としたことを特徴としている。

また、警告信号を取り出す際にも、第１、第２の基準
電圧を形成するだけで、検出電圧に温度特性を持たせる
ことができる。

さらに、温度検出素子を、正の温度特性を有するツェ
ナーダイオードとすることで、調整電圧を負の温度特性
とすることができる。

〔作用〕

上記のように構成された充電制御装置では、温度特性
の傾きについては、第１の抵抗体もしくは第３の抵抗体
を変化させて、任意の温度の傾きが設定でき、一方、調
整電圧は第２の抵抗体を変化させれば、独立して任意の
調整電圧値が設定できる。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、
以下に記載されているような効果を奏する。

請求項１の制御装置においては、温度特性を変えるこ
となく調整電圧を正確に設定することができる。

請求項２の制御装置においては、第１、第２の基準電
圧を得るだけの簡単な構成で、警告信号を正確に、発生
することができる。

〔実施例〕

以下本発明を図に示す一実施例について説明する。第
１図に示す第１実施例において、１は車両用交流発電機
で、３相電機子コイル２、界磁コイル３、全波整流器４
を有する。５は上記電機子コイル２の出力を全波整流器
４にて整流さた出力にて充電されるバッテリ、６はイグ
ニッションスイッチ、７は警告ランプである。

10は電圧の調整器であり、図に示す如く、端子B,P,F,
IG,L,Eをそれぞれ備えている。11はスイッチ手段をなす
出力トランジスタであり、界磁コイル３と端子Ｆを介し
て、直列接続されている。12は、界磁コイル３と並列接
続され、出力トランジスタ11のOFF時に界磁コイル３に
電流を流すためのフリーホイールダイオードである。

20は電圧調整器10内の温度を検出すると共に、前波整
流器４の出力電圧を検出するための温度、電圧検出手段
である。この検出手段20は、Ｂ端子とＥ端子との間に接
続された第１の抵抗体（抵抗21）と第２の抵抗体（抵抗
22,23）との直列回路と、第２の抵抗体（抵抗22,抵抗2
3）と並列接続された第３の抵抗体をなす抵抗24および
正の温度特性を有する第１のツェナーダイオード25とか
ら構成される。そして、抵抗21〜24は、基板上に厚膜抵
抗として形成されている。

30は基準値を作るための基準電源回路である。この回
路30は、IG端子とＥ端子との間に接続された抵抗31,ダ
イオード32,第２のツェナーダイオード33の直列回路
と、ダイオード32,第２のツェナーダイオード33と並列
接続された抵抗34,35,36とから構成される。

第１の比較器40は、＋側入力に基準電源回路30の抵抗
35と抵抗36との接続点ｅが接続され、一方、−側入力に
は、電圧検出手段20の抵抗22と抵抗23との接続点ｂが接
続されている。また、第１の比較器40の出力は出力トラ
ンジスタ11のベースに接続されている。

第２の比較器41は、＋側入力に電機子コイル２の一端
に接続された端子Ｐが接続され、一方、−側入力には、
基準電源回路30の抵抗31と抵抗34との接続点ｃが接続さ
れている。

第３の比較器42は、＋側入力に基準電源回路30の抵抗
34と抵抗35との接続点ｅが接続され、一方、−側入力に
は、第１の比較器40と同様に、電圧検出手段20の抵抗22
と抵抗23との接続点ｂが接続されている。43はNOR回路
であり、−側の入力には、インバータ44を介して、第２
の比較器41の出力に、他方の入力には、インバータ45を
介して第３の比較器42の出力にそれぞれ接続されてい
る。

ランプ駆動用トランジスタ46は、ランプ７に接続され
たＬ端子とＥ端子との間に接続されている。このトラン
ジスタ46のベースはインバータ47を介して、ダイオード
48とコンデンサ49との間に接続されている。また、ダイ
オード48のアノード側は、NOR回路43の出力に接続され
ている。

次に、温度、電圧検出手段20および基準電源回路30に
おける回路特性について説明する。この手段20および回
路30内の抵抗21〜24および抵抗34〜36の抵抗値をそれぞ
れγ₂₁〜γ₂₄,γ₃₄〜γ₃₆と表す。また、ツェナーダイ
オード25の降伏電圧をV_Zと、ダイオード32,ツェナーダ
イオード33による基準電圧（抵抗31とダイオード32との
間）をVrefとそれぞれ表わす。

また、上記抵抗および電圧の一実施例の値としては、
γ₂₁＝3kΩ，γ₂₃＝3kΩ，γ₃₄＝3.9kΩ，γ₃₅＝0.3k
Ω，γ₃₆＝3kΩ，γ₂₂およびγ₂₄は調整抵抗、25℃での
V_Z＝6.5V,Vref＝7.2Vとする。一方、ツェナーダイオー
ド25の温度特性とすると共に、Vrefについては、ダイオード32の負の温
度特性とツェナーダイオード33の正の温度特性により、
それぞれの温度特性を打ち消すことで、温度に対し、基
準電圧Vrefが変化しないようにしている。

そして、端子Ｂにおける調整電圧V_Bは以下の式で表わ
すことができる。

温度Ｔにて偏微分することで、温度特性dV_B/dTを求め
る。

となる。そして、各パラメータを挿入すると、となる。

そして、dV_B/dT（つまり、V_Bの温度特性）を−10mV/
℃に設定しようとすれば、γ₂₄＝0.6kΩとすればよい。

この状態で、抵抗22のγ₂₂をトリミングすることで、
dV_B/dTを変化させることなく、V_Bを定めることができ
る。例えば、常温（25℃）にて、V_B＝14.5Vと設定する
場合には、上述の（１）式より、調整抵抗22を、γ₂₂＝
4.333kΩとすればよい。

つまり、上記構成とすることで、ツェナーダイオード
25の温度特性を利用して、電圧調整器10内の温度に応じ
て、交流発電機１の出力電圧を、第２図の直線Ａに示す
如く、−10mV/℃の傾きで調整することができる。

従って、まず抵抗24をトリミングして温度特性を決定
した後、抵抗22をトリミングして、温度特性を変えるこ
となく調整電圧を設定することができる。抵抗24の代わ
りに抵抗21を、抵抗22の代わりに抵抗23を調整しても同
様の効果が得られる。また、（１），（３）式よりわか
る様に、抵抗22がなくても（r₂₂＝０Ω）、同様の効果
を得ることができる。

抵抗22を調整する代わりに、抵抗34〜36のいずれかの
抵抗あるいはVrefを調整することでも、温度特性を変え
ることなく調整電圧を設定することができるが、この場
合、抵抗34〜36を調整可能な抵抗（厚膜抵抗など）にす
る必要がある。その為、従来のようにモノリシックIC内
の半導体を用いた抵抗（ベース抵抗）を利用できなくな
り、集積度が下がり、更に、モノリシックICと厚膜抵抗
の接続端子が増加するという欠点がある。

なお、抵抗21〜24を厚膜抵抗とすることは、外部から
のサージに対して、強いものとし、電圧調整器10に流れ
る電流を制限できる。

上述したものでは、基準電圧Vrefの温度特性dVref/dT
は、ダイオード32とツェナーダイオード33により、0mV/
℃と設定しているが、ダイオードとツェナーダイオード
の温度特性ばらつきにより、温度特性dVref/dTが変わる
場合があり、この温度特性が例えば−1mV/℃となった場
合について考えてみる。

この時には、温度特性を決定した後、調整電圧を決め
た場合の調整電圧に対する温度特性の変化率を求める。

上述した（１），（２）式より、一方、上記第１実施例に対し、温度特性をつける側を
基準電圧側にしたものも、比較例として、第６図に示
す。この第６図は、第１の比較器40の−側端子は２つの
抵抗74,75を調整し、一方、＋側端子は抵抗70,71,72お
よびダイオード73の直列回路の抵抗71,72との間に接続
されている。

この回路においても、上述した第１実施例と同様に、
調整電圧および温度特性を求めてみる。

抵抗72の抵抗値γ₇₂＝2.3kΩ、抵抗71の抵抗値γ₇₁＝0.
3kΩ、抵抗75の抵抗値γ₇₅＝3kΩ、ダイオード73のアノ
ード・カソード間電圧とする。

そして、調整電圧V_Bおよび温度特性dV_B/dTは以下の式
で表わされる。

従って、上式より明らかな如く、温度特性設定後、調
整電圧V_Bを調整すると、温度特性dV_B/dTが変化してしま
う。

また、上述した抵抗をあわせこんで、調整電圧とすると、γ₇₀＝7.3kΩとなる。

そして、上述した如く、Vrefについて温度特性dVref/
dTが−1mV/℃となった場合を考えると、従って、第１実施例の温度特性の変化率−0.14（mV/
℃/V）に対して、−0.77（mV/℃/V）と大きくなってし
まい、結果的に、比較例においては、正確な温度特性を
得ることができない。

次に、上記構成において、電圧調整器10についての作
動を簡単に説明する。イグニッションスイッチ６を閉じ
た時には、まだ発電機１は出力が発生していないため、
端子Ｐの電圧は基準電圧Vref以下であり、第２の比較器
41の出力は低レベルを出力する。同様に、第３の比較器
42はｂ点の電位が低いため、第３の比較器42の出力は高
レベルを出力する。従って、NOR回路は低レベルを出力
し、インバータ47を介して高レベルとなり、ランプ駆動
用トランジスタ46を導通させて、ランプ７を点灯させ、
発電機１がまだ発電状態でないことを運転者に知らせ
る。そして、コンデンサ49は、電機子コイル２の出力が
交流であり、この交流の出力を平滑するためのものであ
る。

その後、発電機１が発電し、端子Ｐの出力が基準電圧
Vref以上となることで、第２の比較器41の出力が高レベ
ルとなり、NOR回路43の出力が高レベルとなる。従っ
て、インバータ47の出力が低レベルとなり、ランプ駆動
用トランジスタ46がオフして、ランプ７が消灯する。

また、電圧の調整は、上述した如く、常温（25℃）
で、調整電圧を14.5〔Ｖ〕となるように設定し、常温よ
り電圧調整器10内の温度が高くなれば、−10mV/℃の傾
きで、調整電圧を変化させる。そして、端子Ｂ（発電機
の出力電圧）の電圧が上記調整電圧以下の時は、第１の
比較器40の出力が高レベルとなり、出力トランジスタ11
を導通させ、界磁コイル３に電流を流して、出力電圧を
増加させる。従って、第１の比較器40により、出力トラ
ンジスタ11をON,OFF制御することで、出力電圧を上記調
整電圧に制御する。

一方、例えば、出力トランジスタ11の短絡、界磁コイ
ル３の接地等の故障が生じた場合には、第１の比較器40
により出力トランジスタ11を制御することができなくな
り、発電機１の出力電圧が急激に増加して、バッテリ５
が過充電となってしまう。

そして、出力電圧が調整電圧よりも高い第２の基準電
圧（第２図の直線Ｂに示す如く、調整電圧である直線Ａ
に対して、約１〔Ｖ〕高くなっている）以上になると、
第３の比較器42の出力が低レベルとなり、NOR回路43が
低レベルとなり、インバータ47を介して、ランプ駆動用
トランジスタ46を導通させる。このトランジスタ46の導
通により、ランプ７を点灯させて、上述の故障を運転者
に知らせることができる。

第２図にて示すように、異常時の際に、ランプ７を点
灯させる場合に、本発明では、直線Ｂに示す如く、調整
電圧（直線Ａ）に応じて、第２の基準電圧に温度特性を
つけることで、各温度に対して、常に正確な異常警報を
行って、バッテリ５の過充電も押さえることができる。
それに対して、第２の基準電圧に温度特性をつけないと
すると、低温にて、確実に、異常警報をするためには、
基準電圧を直線Ｃの如くする必要がある。そのため、一
般の電圧調整器10内の温度が80℃〜120℃になった時に
は、調整電圧（直線Ａ）に対して、直線Ｃとの間が大幅
な電圧の相違があり、直線Ｃにおいて異常警報する場合
には、時間が要して、バッテリ５への過充電が問題とな
ってしまう。

次に、第３図に示す第２実施例について説明する。

この第２実施例では、温度検出素子25のみを、電圧調
整器10から離すことで、外部温度（例えばバッテリ５の
温度）に応じた調整電圧を定めることができる。また、
温度検出素子25を電流依存性の少ない素子（例えばツェ
ナーダイオード）を用いれば、電流源50によって、温度
検出素子25の端子間に生じるリーク電流を補償すること
ができる。

なお、温度検出素子25をツェナーダイオードの代わり
に、例えばUSP4,071,813（特公昭60−27936号公報）に
示されている温度センサを用いてもよい。

温度検出素子25が外部に配置されている場合、何らか
の原因により、温度検出素子25が外れる場合や、ショー
トする場合が考えられる。この様な場合、温度検出素子
25の電圧をウインドコンパレータ54で検出して、範囲外
の場合は、温度検出素子25に影響されない別の電圧検出
回路（抵抗51,52,55、ツェナーダイオード56）に切り替
えることで、異常時の保護を行うことができる。

つまり、通常の時は、温度検出素子25によりバッテリ
５の温度を検出し、この温度に応じて、バッテリ５の電
圧を制御し、一方、異常時には電圧調整器10内のツェナ
ーダイオード56で、電圧調整器10内の温度に応じて、バ
ッテリ５の電圧を制御できる。

また、第７図に示す従来回路では、温度特性に影響を
与える素子60〜64を、電圧調整器10から離す必要がある
為、必要な端子数は３端子以上が必要となり、回路が複
雑化する等の問題が生じるのに対し、本願発明では温度
検出素子のみを調整器10外に配置するだけでよく、回路
も簡単にできる。

次に、第４図に示す第３実施例においては、ツェナー
ダイオード25の代わりに、Si系PTCサーミスタ26を用い
ている。

この場合、調整電圧V_Bおよび温度特性dV_B/dTは、以下
の式で表される。

となる。

そして、Si系PTCサーミスタの一例として、−25℃…
…0.65kΩ,25℃……0.98kΩ,75℃……1.4kΩの特性と考
えると、第５図に示す如く、非線形となる。ここで、曲
線ＡはR₂₃が1.11kΩ、曲線ＢはR₂₃が1.15kΩの場合であ
る。

つまり、PTCサーミスタ26を用いた場合に非線形とな
るが、温度特性および調整電圧を別々に設定することが
できる。

一般的に、電圧調整器10においては、バッテリ５が温
度上昇に対して、調整電圧を低くするのが普通であり、
そのため、（２）式からわかる様に、温度検出素子25と
して、正の温度特性を持ったツェナーダイオードを使用
して、負の温度特性としている。

また、抵抗24と温度検出素子25の位置を入れ替えても
よい。

さらに第１実施例では、温度特性の調整に、抵抗24を
変えたが、抵抗21を変えてもよい。また、調整電圧の調
整に、抵抗22を変えたが、抵抗23を変えてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明車両用充電制御装置の第１実施例を示す
電気回路図、第２図は電圧調整器の周囲温度に対する調
整電圧を示す特性図、第３図は本発明車両用充電制御装
置の第２実施例を示す電気回路図、第４図は本発明装置
の第３実施例の要部を示す電気回路図、第５図は第３実
施例における周囲温度に対する調整電圧を示す特性図、
第６図は第１実施例に対する比較例を示す電気回路図、
第７図は従来の車両用充電制御装置を示す電気回路図で
ある。１……交流発電機,2……電機子コイル,3……界磁コイ
ル,5……バッテリ,7……ランプ,10……電圧調整器,11…
…出力トランジスタ,20……電圧検出回路,21〜24……抵
抗,25……温度検出素子をなすツェナーダイオード,30…
…基準電源回路,40,42……第１、第３の比較器,46……
ランプ駆動用トランジスタ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電機子コイル（２）及び界磁コイル（３）
を有する交流発電機と、この電機子コイルの出力により充電されるバッテリ
（５）と、前記電機子コイルの出力側に直列接続された第１（2
1）、第２の抵抗体（22,23）と、この第２の抵抗体と並
列接続された第３の抵抗体（24）および温度特性を有す
る温度検出素子（25,26）とを有する電圧検出手段と、前記界磁コイルに直列接続されたスイッチ手段（11）
と、一端が、前記電圧検出手段の第２の抵抗体（22,23）に
接続され、他端が基準電圧源（30）に接続されると共
に、前記スイッチ手段を制御して前記発電機の出力電圧
を所定の調整電圧に制御する制御手段（40）とを備え、前記調整電圧を所定値に設定するために、前記第２の抵
抗体（22,23）を調整可能としたことを特徴とする車両
用充電制御装置。
【請求項２】界磁コイル（２）および電機子コイル
（３）を有し、この電機子コイルの出力を整流してバッ
テリ（５）に充電するための交流発電機と、第１の基準電圧と、この第１の基準電圧よりも高い第２
基準電圧とを供給する基準電圧源（30）と、前記バッテリに接続された第１（21）、第２の抵抗体
（22,23）の直列回路と、この第２の抵抗体に並列接続
された第３の抵抗体（24）および温度特性を有する素子
（25,26）との直列回路とを有する電圧検出手段（20）
と、前記基準電圧源の第１の基準電圧と、前記電圧検出手段
の第２の抵抗体（22,23）の電圧とを入力し、この電圧
を前記第１の基準電圧に一致させるべく、前記界磁コイ
ルに流れる電流を制御する電流制御手段（40）と、前記基準電圧源の第２の基準電圧と、前記電圧検出手段
の第２の抵抗体の電圧とを入力し、この電圧が前記第２
の基準電圧以上の時に、警報信号を出力する警報信号発
生手段（42,46）と、を備えた車両用充電制御装置。
【請求項３】前記温度検出素子が、正の温度特性を有す
るツェナーダイオード（33）である請求項１又は２記載
の車両用充電制御装置。
【請求項４】前記第1,第２の基準電圧は、ダイオード
（32）とツェナーダイオード（33）の直列回路の電圧を
複数の抵抗（34,35,36）により分圧して作る請求項２記
載の車両用充電制御装置。
【請求項５】前記温度検出素子（25,26）のみを前記バ
ッテリ（５）に近接することを特徴とする請求項１又は
２記載の車両用充電制御装置。
【請求項６】前記第1,第2,第３の抵抗体は（21,22,23,2
4）は、トリミング可能な厚膜抵抗で形成されており、
かつ前記複数の抵抗（34,35,36）は、モノリシックIC内
の抵抗であることを特徴とする請求項４記載の車両用充
電制御装置。
【請求項７】発電機の出力を制御信号に応答して所定の
調整電圧に制御する装置において、前記出力を検出すると共に、前記出力に対して直列接続
された第１（21）、第２の抵抗体（22,23）と、この第
２の抵抗体と並列接続された第３の抵抗体（24）および
温度検出素子（25,26）とを有する電圧検出手段（20）
と、前記第２の抵抗体（22,23）の電圧と基準電圧とを比較
すると共に、比較信号を出力する比較手段（40）と、この比較手段の比較信号に応答して、前記制御信号を出
力する手段（11）とを有し、前記第２の抵抗体（22,23）を調整することで前記調整
電圧の値を設定することを特徴とする車両用充電制御装
置。