JP2850337B2 - 充電装置 - Google Patents

充電装置

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JP2850337B2
JP2850337B2 JP28216988A JP28216988A JP2850337B2 JP 2850337 B2 JP2850337 B2 JP 2850337B2 JP 28216988 A JP28216988 A JP 28216988A JP 28216988 A JP28216988 A JP 28216988A JP 2850337 B2 JP2850337 B2 JP 2850337B2
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慎一郎 笠原
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Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
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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、車両等に搭載されたバッテリに対してエン
ジンの回転に基づいたオルタネータからの充電電流を通
電し、バッテリの端子電圧を一定の電圧に保持するため
の充電制御をする充電装置に関する。
(従来の技術) 従来、車両には、エンジンの回転力を受けて駆動され
るオルタネータと、オルタネータで発電された交流電圧
を直流電圧に整流するための整流器と、この整流器から
の出力電流により充電されるバッテリの端子電圧を所定
の電圧に保つためにオルタネータの発電電圧を低電圧に
制御する集積回路型のレギュレータを備えた充電装置が
採用されていた。
上記車両用の充電装置はオルタネータ、整流器、レギ
ュレータ等が一体的に組付けられたものであり、前記バ
ッテリは充電装置から離れた位置に設けられている。ま
た、充電装置の周りの外気温度とバッテリの周りの外気
温度の違い、あるいはバッテリの充放電の状況により上
記レギュレータとバッテリの温度が異なるということが
一般的であった。
(発明が解決しようとする課題) 上記従来の充電装置において、前記集積回路型のレギ
ュレータがバッテリを充電制御するために前記オルタネ
ータの発電電圧を定電圧制御するとき、上記レギュレー
タの温度変化に伴うオルタネータの発電電圧変動係数に
基づいたレギュレータ温度電圧特性と、前記バッテリの
温度変化に伴うバッテリ端子電圧変動係数に基づいたバ
ッテリ温度電圧特性とが異なり、例えばレギュレータの
温度電圧特性は、温度が1℃上昇すると、オルタネータ
の発電電圧が0.006ボルト負に変動するという特性を持
っているのに対して、バッテリ温度電圧特性は、温度が
1℃上昇すると、バッテリの端子電圧が0.012ボルト負
に変動するという特性を持っている。そのため、温度が
上昇するとバッテリの端子電圧の低下度のほうがオルタ
ネータの発電電圧の低下度より大きいため、バッテリの
充電電流が増加されるように作用し、それによってバッ
テリが過充電状態になるという傾向があった。
また、レギュレータによる発電制御において、オルタ
ネータの発電電圧の設定値は一つの値、例えば、25℃に
おいて、14.5±0.3ボルトに設定されていたため、オル
タネータはバッテリが過放電の状態であっても14.5±0.
3ボルトしか発電することが出来なかった。ところがバ
ッテリからの電力の供給を受けて駆動される負荷機器の
稼動状態によってはバッテリが過放電状態になることが
多く、バッテリの過放電状態を適正な充電状態に回復さ
せるときは上記設定値14.5±0.3ボルト以上の電圧でオ
ルタネータを発電させる必要があるが、上記設定値14.5
±0.3ボルトを越える電圧を発電させることが出来ず、
そのためバッテリの過放電状態を回復することが出来な
いことがあった。
そこで本発明では集積回路型のレギュレータ(以後IC
レギュレータと記載する)をバッテリの壁面に取付け、
外気温度、あるいは充放電状態によりバッテリの温度が
上昇してもICレギュレータの温度とバッテリの温度とを
ほぼ等しくし、更にICレギュレータの温度電圧特性をバ
ッテリの温度電圧特性に等しくすることによって温度上
昇に伴うバッテリの過充電を防止する一方、ICレギュレ
ータによるオルタネータの発電制御の際に、バッテリの
端子電圧を所定の電圧に保持するように制御し、且つバ
ッテリの端子電圧の設定値を可変にすることにより、バ
ッテリの負荷機器の稼動率が高くてもバッテリが過放電
にならないように、或いは上記負荷機器の稼動率が低く
てもバッテリが過充電にならないようにすることを解決
すべき技術的課題とするものである。
(課題を解決するための手段) 上記課題解決のための技術的手段は、オルタネータの
発電電圧を制御してバッテリに充電させるレギュレータ
を前記バッテリの表面に取り付けることにより前記レギ
ュレータの温度変化に伴うレギュレータ温度電圧特性を
前記バッテリの温度変化に伴うバッテリ温度電圧特性に
対応させた充電装置において、前記レギュレータが前記
オルタネータの発電電圧を制御して前記バッテリに充電
させる際のバッテリの端子電圧をバッテリの負荷機器の
稼働率に応じて設定する設定手段を備えることである。
(作 用) 上記構成の充電装置によれば、外気温度あるいは充放
電等によりバッテリの温度が上昇した場合でも、ICレギ
ュレータがバッテリに隣接させて取付けられているた
め、ICレギュレータの温度はバッテリの温度に追従して
変化し、更にICレギュレータの温度電圧特性はバッテリ
の温度電圧特性に等しいため、ICレギュレータはバッテ
リの温度が上昇してもこの温度上昇に対応したバッテリ
の端子電圧降下分を補償し、バッテリの端子電圧を設定
電圧に戻すようにオルタネータを発電制御する。そのた
め、バッテリは温度が上昇しても前記従来のように過充
電になるように充電されることは無い。
また、バッテリの負荷機器の稼動率が高く、バッテリ
が過放電になる傾向が高くても、設定手段によりバッテ
リ端子における設定電圧が上記負荷機器の稼動率に合わ
せてセットされた場合、ICレギュレータは上記設定電圧
に対応して上記過放電状態を適正な充電状態に回復させ
るために要する電圧をオルタネータから発電させるとい
う作用をする。またバッテリの負荷機器の稼動率が低
く、バッテリが過充電になる場合は、前記設定電圧を低
くセットすることによりこれを防止することができる。
(実施例) 次に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。
第1図は、フォークリフト等の車両1に搭載された充
電装置と、この充電装置により充電されるバッテリ等の
配置を平面的に示した略体平面図である。
同図に示すように、エンジン2の出力軸に挿着された
プーリ3にはVベルト4が懸装され、このVベルト4
は、充電装置を構成するオルタネータ5の入力軸に挿着
されたプーリ6に懸装されている。従ってエンジン2の
出力軸が回転するとプーリ3とプーリ6の直径比に基い
てオルタネータ5が回転されるようになっている。オル
タネータ5はエンジン2の回転力により回転されると交
流電圧を発電するため、この交流電圧を直流電圧に変え
るための後述の整流器がオルタネータ5に内蔵されてい
る。上記整流器で整流された直流電圧が、車両1の後部
左側に搭載されたバッテリ7に印加されるとバッテリ7
には充電電流が通電される。
上記バッテリ7の壁面には、前記オルタネータ5の発
電電圧を制御し、バッテリ7の端子電圧を予め設定され
た電圧に保持するためのICレギュレータ(集積回路型の
レギュレータ)8が着接されている。従って外気温度、
あるいは充放電の状態に応じてバッテリ7の温度が変動
した場合でもICレギュレータ8の温度も追従して変動す
るため、バッテリ7の温度とICレギュレータ8の温度は
常にほぼ同一の温度になる。
この第1実施例において、車両1の前部左側には、バ
ッテリ7の端子電圧を、バッテリ7に接続された電気的
な負荷機器、例えば走行モータ等の稼動率に対応して設
定するための設定値切替スイッチ9が取付けられてい
る。即ちこの設定値切替スイッチ9により、上記走行モ
ータ等の負荷機器の稼動率が高い場合はバッテリ7が過
放電状態に成りがちであるためバッテリ7の端子電圧を
高く設定し、上記稼動率が低い場合は過充電を避けるた
めにバッテリ7の端子電圧を低く設定するものである。
第2図は、前記オルタネータ5、ICレギュレータ8、
バッテリ7及び設定値切替スイッチ9等のそれぞれを電
気的に接続したブロック回路図である。同図に示すよう
にICレギュレータ8は、2極切替え型の設定値切替スイ
ッチ9、及び設定値切替スイッチ9のそれぞれのa極、
b極(接点)に接続された抵抗R1,R2を介してバッテリ
7の端子に接続されている。尚、抵抗R1の抵抗値は抵抗
R2の抵抗値より小さく設定されている。また、IGSWはイ
グニッションスイッチを示す。
設定値切替スイッチ9、抵抗R1,R2から成る上記設定
値切替回路において、設定値切替スイッチ9を接点a側
に倒すと、バッテリ7の端子から抵抗R1を通してICレギ
ュレータ8に電流が通電されるため、ICレギュレータ8
は上記電流の値に基ずきバッテリ7の端子電圧を例えば
14.1±0.3ボルト(25℃)に設定する。また、上記設定
値切替スイッチ9を接点b側に倒すと、バッテリ7の端
子から抵抗R2を通してICレギュレータ8に電流が通電さ
れるため、ICレギュレータ8は上記電流の値に基ずきバ
ッテリ7の端子電圧を例えば13.8±0.3ボルト(25℃)
に設定する。即ち、設定値切替スイッチ9を接点a側に
倒してバッテリ7の端子電圧を14.1±0.3ボルトに設定
する場合は、車両1のバッテリ7の負荷機器の稼動率が
常に高く、バッテリ7が常に過放電に成りがちな車両使
用状態のときであり、設定値切替スイッチ9を接点b側
に倒してバッテリ7の端子電圧を13.8±0.3ボルトに設
定する場合は、車両1のバッテリ7の負荷機器の稼動率
が一般に低く、バッテリ7が過充電に成りがちな車両使
用状態のときである。
第3図は、オルタネータ5と、ICレギュレータ8との
接続状態を示した結線図である。同図に示すように、オ
ルタネータ5には3組のステータコイル11,12,13が巻装
されており、上記それぞれのステータコイルの一端は中
性点14として一点接続されている。即ちステータコイル
11,12,13はY型結線されている。ステータコイル11,12,
13それぞれの端末は、整流器15,16,17及び整流器18,19,
20のそれぞれに接続されており、整流器15,16,17のカソ
ード側は1点接続され、端子Bを介して前記バッテリ7
の正極側端子と接続されている。一方、整流器18,19,20
のアノード側は1点接続され、端子Eを介してバッテリ
7の負極側に接続されている。また、中性点14には中性
点ダイオード21,22が接続されており、同ダイオード21
のカソード側は前記整流器15,16,17のカソード側に接続
されている。また中性点ダイオード22のアノード側は前
記整流器18,19,20のアノード側に接続されている。
一方、オルタネータ5にはフィールドコイル23が設け
られており、このフィールドコイル23に流れる直流電流
の大きさに応じてオルタネータ5の発電電圧が調整され
る。即ちフィールドコイル23の一端は前記ICレギュレー
タ8の端子Fに接続されており、ICレギュレータ8は前
記バッテリ7の端子電圧を検出し、同バッテリ7の端子
電圧を前記設定値切替スイッチ9により設定されたバッ
テリ端子設定電圧に保持するような電圧をオルタネータ
5から発電させるため、フィールドコイル23に流れる界
磁電流を制御する。
上記のような定電圧制御をするため、ICレギュレータ
8の端子Bはバッテリ7の端子電圧を検出可能に接続さ
れており、ICレギュレータ8はこの端子Bを介してバッ
テリ7の端子電圧を検出する。また、ICレギュレータ8
の端子Fに接続されたフィールドコイル23に通電する界
磁電流を調整するため、ICレギュレータ8にトランジス
タ24が内蔵されており、このトランジスタ24のコレク
タ、エミッタ間の電気的抵抗をベース電圧を変えること
により調整したり、あるいはトランジスタ24をデューテ
ィ制御によりオンオフすることによって界磁電流を調整
する。
また、従来のICレギュレータの場合は端子Bと端子F
の間に1個のダイオードが接続されており、それにより
オルタネータ5に対する発電電圧制御時の温度電圧特性
が、第4図の温度電圧特性図に破線で示した特性線28に
従うような特性を持っていた。また、バッテリ7の温度
電圧特性は特性線29に従うような特性を持っている。従
って従来は同一温度変化に対する電圧変化の度合いがバ
ッテリ7の方が大きく、そのため前記従来の充電装置は
前述したように温度が高くなるとバッテリの過充電傾向
が生じた。
上記従来の過充電傾向を直すためには、温度変化に伴
うICレギュレータ8の温度電圧特性をバッテリ7の温度
電圧特性に等しくすることが必要である。これを実現す
るために、第3図に示すようにICレギュレータ8の端子
Bと端子Fの間に3個のダイオード25,26,27を直列に接
続し、この間の電圧降下を大きくすることによって、第
4図に示すようにICレギュレータ8の温度電圧特性線3
0,31をバッテリ7の温度電圧特性線29に平行にさせるも
のである。尚、上記温度電圧特性線30は、前記設定値切
替スイッチ9が接点a側に倒されたときの特性線であ
り、温度電圧特性線31は、前記設定値切替スイッチ9が
接点b側に倒されたときの特性線である。従ってバッテ
リ7の温度が変化しても、ICレギュレータ8がオルタネ
ータ5を発電制御するときの発電電圧の変動値とバッテ
リ7の端子電圧の変動値とが等しくなり、且つICレギュ
レータ8がバッテリ7の壁面に着接されているためにIC
レギュレータ8とバッテリ7の温度が同一になり、バッ
テリ7が温度上昇して電圧が降下した場合でも、ICレギ
ュレータ8はその降下分だけ電圧を上昇させるようにオ
ルタネータ5を発電制御し、温度上昇による過充電を防
止することができる。
また、バッテリ7に制御スイッチ33を介して接続され
た負荷機器32の稼動率が高い場合は、前記設定値切替ス
イッチ9を接点a側に倒し、バッテリ7の端子電圧を高
く設定することによりオルタネータ5の発電電圧を高
め、過放電を防止できる。一方、負荷機器32の稼動率が
比較的低い場合は、設定値切替スイッチ9を接点b側に
倒し、バッテリ7の端子電圧を低く設定することにより
オルタネータ5の発電電圧を低め、過充電を防止するこ
とができる。
第5図は、第2実施例を示したブロック回路である。
この実施例は、前記第1実施例において用いた設定値切
替スイッチ9の代わりに可変抵抗器40を用いてバッテリ
7の端子電圧を無段階に設定可能にしたもので、その他
の構成は第1実施例と同じである。
従って可変抵抗器40を調整し、バッテリ7の端子電圧
をバッテリ7の負荷機器32の稼動状態に応じて設定する
ことにより、バッテリ7を適正な充電状態に保つことが
できる。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、オルタネータを発電制
御するためのICレギュレータをバッテリに隣接させて取
付けることにより、ICレギュレータの温度をバッテリの
温度に追従して変化させるように構成し、かつICレギュ
レータの温度電圧特性をバッテリの温度電圧特性に等し
くすることによって温度上昇時のバッテリの過充電を防
止することができるという効果があり、更にバッテリの
端子電圧の設定値をバッテリの負荷機器の稼動率に応じ
て任意に設定することができるため、バッテリの過放
電、及び過充電を防止することができるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の構成を示す略体平面配置図、
第2図は第1実施例の電気回路ブロック図、第3図はオ
ルタネータとICレギュレータとバッテリとを電気的に接
続した結線図、第4図はバッテリとICレギュレータの温
度電圧特性を示した特性図、第5図は第2実施例の電気
回路ブロック図である。 1……車両 2……エンジン 5……オルタネータ 7……バッテリ 8……ICレギュレータ 9……設定値切替スイッチ 25,26,27……ダイオード 40……可変抵抗器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】オルタネータの発電電圧を制御してバッテ
    リに充電させるレギュレータを前記バッテリの表面に取
    り付けることにより前記レギュレータの温度変化に伴う
    レギュレータ温度電圧特性を前記バッテリの温度変化に
    伴うバッテリ温度電圧特性に対応させた充電装置におい
    て、前記レギュレータが前記オルタネータの発電電圧を
    制御して前記バッテリに充電させる際のバッテリの端子
    電圧をバッテリの負荷機器の稼働率に応じて設定する設
    定手段を備えた充電装置。
JP28216988A 1988-11-08 1988-11-08 充電装置 Expired - Lifetime JP2850337B2 (ja)

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