JP2920955B2 - 自動車用充電装置 - Google Patents
自動車用充電装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は自動車用充電装置に関し、特に、電圧の異な
る２種類の電池に充電する装置に関する。
る２種類の電池に充電する装置に関する。
「従来の技術」 近年、車両用ハーネス重量の軽減や高電圧負荷の出現
などにより、車両用電源に多電圧電源を採用することが
検討されている。
などにより、車両用電源に多電圧電源を採用することが
検討されている。
この種の多電圧電源に対応した従来の充電装置とし
て、特開昭62−296725号公報には発電機に２組の電機子
巻線を施し、それぞれの電機子巻線により異なった電圧
の電池に充電するものが開示されている。また、特開昭
62−58835号公報には、１組の電機子巻線の出力を２組
のサイリスタブリッジ整流器に接続し、位相制御により
異なった直流電圧を得るようにしたものが提案されてい
る。
て、特開昭62−296725号公報には発電機に２組の電機子
巻線を施し、それぞれの電機子巻線により異なった電圧
の電池に充電するものが開示されている。また、特開昭
62−58835号公報には、１組の電機子巻線の出力を２組
のサイリスタブリッジ整流器に接続し、位相制御により
異なった直流電圧を得るようにしたものが提案されてい
る。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、複数巻線の発電機は出力の割にサイズ
及び重量が大きくなり、軽量化の意義が失われるという
問題点があった。
及び重量が大きくなり、軽量化の意義が失われるという
問題点があった。
また、２組のサイリスタブリッジを用いるものは、位
相制御回路が複雑化すると共に、サイリスタ及び位相制
御回路を高温になるエンジンルーム内に搭載しなければ
ならないので、熱的余裕を考慮すると高価なものになり
易いという問題点があった。
相制御回路が複雑化すると共に、サイリスタ及び位相制
御回路を高温になるエンジンルーム内に搭載しなければ
ならないので、熱的余裕を考慮すると高価なものになり
易いという問題点があった。
本発明では上記の問題点を解決するためなされたもの
であり、その目的とするところは、従来の単一の電機子
巻線とダイオードブリッジを備えた交流発電機（オルタ
ネータ）をそのまま用いて、複数の電圧を供給すること
ができる多電圧充電装置を提供することにある。
であり、その目的とするところは、従来の単一の電機子
巻線とダイオードブリッジを備えた交流発電機（オルタ
ネータ）をそのまま用いて、複数の電圧を供給すること
ができる多電圧充電装置を提供することにある。
「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、実施例図面
第１図及び第２図に例示するように、交流発電機１の励
磁巻線12への励磁電流を制御し電機子巻線11に発生する
交流出力を整流器13で整流して低電圧の第１の電池４と
高電圧の第２の電池５の２つの電池に充電するようにし
た自動車用充電装置において、前記第１の電池４の電圧
を検出しその電圧が所定の第１基準電圧より低い場合に
信号を出力する第１比較回路33と、前期第１比較回路33
の出力信号の有無に従って前記励磁巻線12の励磁電流を
オンオフする第１スイッチング素子31と、前記第２の電
池５の電圧を検出しその電圧が所定の第２基準電圧より
低い場合に信号を出力する第２比較回路34と、前記第２
比較回路34の出力信号の有無に従って前記励磁巻線12の
励磁電流をオンオフする第２スイッチング素子32と、前
記第１比較回路33の出力信号の有無に従って前記整流器
13の出力を前記２つの電池4,5のいずれかに択一的に供
給するように構成された選択スイッチング回路２と、を
備えることを特徴とする自動車用充電装置が提供され
る。
第１図及び第２図に例示するように、交流発電機１の励
磁巻線12への励磁電流を制御し電機子巻線11に発生する
交流出力を整流器13で整流して低電圧の第１の電池４と
高電圧の第２の電池５の２つの電池に充電するようにし
た自動車用充電装置において、前記第１の電池４の電圧
を検出しその電圧が所定の第１基準電圧より低い場合に
信号を出力する第１比較回路33と、前期第１比較回路33
の出力信号の有無に従って前記励磁巻線12の励磁電流を
オンオフする第１スイッチング素子31と、前記第２の電
池５の電圧を検出しその電圧が所定の第２基準電圧より
低い場合に信号を出力する第２比較回路34と、前記第２
比較回路34の出力信号の有無に従って前記励磁巻線12の
励磁電流をオンオフする第２スイッチング素子32と、前
記第１比較回路33の出力信号の有無に従って前記整流器
13の出力を前記２つの電池4,5のいずれかに択一的に供
給するように構成された選択スイッチング回路２と、を
備えることを特徴とする自動車用充電装置が提供され
る。
「作用」 上記のように構成された自動車用充電装置では、交流
発電機１の外部負荷特性における動作点が、第１の電池
４に対応する低電圧と第２の電池５に対応する高電圧と
に順次切換えて使用される。
発電機１の外部負荷特性における動作点が、第１の電池
４に対応する低電圧と第２の電池５に対応する高電圧と
に順次切換えて使用される。
すなわち、第１の電池４の電圧が第１基準電圧より低
い場合には、選択スイッチング回路２により整流器13の
出力が第１の電池４に接続され、第１比較回路33及び第
１スイッチング素子31により第１基準電圧を動作点とし
て交流発電機１が励磁され動作される。
い場合には、選択スイッチング回路２により整流器13の
出力が第１の電池４に接続され、第１比較回路33及び第
１スイッチング素子31により第１基準電圧を動作点とし
て交流発電機１が励磁され動作される。
一方、第２の電池５が第２基準電圧より低い場合に
は、選択スイッチング回路２により整流器13の出力が第
２の電池５に接続され、第２スイッチング素子32により
第２基準電圧を動作点として交流発電機１が励磁され動
作される。
は、選択スイッチング回路２により整流器13の出力が第
２の電池５に接続され、第２スイッチング素子32により
第２基準電圧を動作点として交流発電機１が励磁され動
作される。
また、２つの電池4,5が両者共にそれぞれの基準電圧
より低い場合には、選択スイッチング回路２により第１
の電池４が優先的に充電される。
より低い場合には、選択スイッチング回路２により第１
の電池４が優先的に充電される。
「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
図は第１の実施例を示す回路図である。交流発電機１
は、３相の電機子巻線11と励磁巻線12のほかに中性点ダ
イオード１を含むダイオードブリッジ13からなる整流器
を備えた、通常のオルタネータである。
図は第１の実施例を示す回路図である。交流発電機１
は、３相の電機子巻線11と励磁巻線12のほかに中性点ダ
イオード１を含むダイオードブリッジ13からなる整流器
を備えた、通常のオルタネータである。
整流器13の出力は選択スイッチング回路２に接続され
ている。選択スイッチング回路２はPNP型のスイッチン
グトランジスタ21とダイオード22とからなる回路であ
り、スイッチンズトランジスタ21のコレクタは低電圧
（たとえば12V）の第１の電池４の陽極に接続され、ダ
イオード22のカソードは高電圧（たとえば24V）の第２
の電池５の陽極に接続されている。スイッチングトラン
ジスタ21のベースはレギュレータ３に接続される。各電
池4,5にはそれぞれの負荷6,7が接続されている。
ている。選択スイッチング回路２はPNP型のスイッチン
グトランジスタ21とダイオード22とからなる回路であ
り、スイッチンズトランジスタ21のコレクタは低電圧
（たとえば12V）の第１の電池４の陽極に接続され、ダ
イオード22のカソードは高電圧（たとえば24V）の第２
の電池５の陽極に接続されている。スイッチングトラン
ジスタ21のベースはレギュレータ３に接続される。各電
池4,5にはそれぞれの負荷6,7が接続されている。
発電機１の励磁巻線12の一方の端子は第１の電池４の
陽極に接続され、他方の端子はレギュレータ３に接続さ
れて、アース端子Ｅとの間でスイッチングが行われる。
陽極に接続され、他方の端子はレギュレータ３に接続さ
れて、アース端子Ｅとの間でスイッチングが行われる。
第２図はレギュレータ３の内部を示す回路図である。
レギュレータ３内には、励磁巻線12と接地端子Ｅとの間
を断続する２つのスイッチングトランジスタ31,32を備
えている。第１スイッチングトランジスタ31のベースは
第１比較回路33に接続され、その出力信号の有無により
オンオフされる。第２スイッチングトランジスタ32のベ
ースは第２比較回路34に接続され、その出力信号の有無
によりオンオフされる。
レギュレータ３内には、励磁巻線12と接地端子Ｅとの間
を断続する２つのスイッチングトランジスタ31,32を備
えている。第１スイッチングトランジスタ31のベースは
第１比較回路33に接続され、その出力信号の有無により
オンオフされる。第２スイッチングトランジスタ32のベ
ースは第２比較回路34に接続され、その出力信号の有無
によりオンオフされる。
第１比較回路33は比較器A1と抵抗R1〜R4からなるヒス
テリシス特性を有する比較回路であり、比較器A1の＋端
子にはツェナーダイオードZD1の降伏電圧が分圧されて
入力され、一端子には第１の電池４の電圧が電圧検出線
８及びSL端子を経由して入力されている。第１比較回路
33はツェナーダイオードZD1の降伏電圧で決定される基
準電圧V1,V2（V1＜V2とする）と第１の電池４の電圧と
を比較する回路であり、第１の電池４の電圧が基準電圧
V1より低いときに出力がＨレベルに、基準電圧V2より高
いときに出力がＬレベルになり、基準電圧V1とV2との間
の中間電圧のときは以前の状態を維持するヒステリシス
回路である。基準電圧V1及びV2は第１の電池４の充電電
圧に対応した比較的接近した電圧に設定される。この基
準電圧V1,V2は第１基準電圧をなす。
テリシス特性を有する比較回路であり、比較器A1の＋端
子にはツェナーダイオードZD1の降伏電圧が分圧されて
入力され、一端子には第１の電池４の電圧が電圧検出線
８及びSL端子を経由して入力されている。第１比較回路
33はツェナーダイオードZD1の降伏電圧で決定される基
準電圧V1,V2（V1＜V2とする）と第１の電池４の電圧と
を比較する回路であり、第１の電池４の電圧が基準電圧
V1より低いときに出力がＨレベルに、基準電圧V2より高
いときに出力がＬレベルになり、基準電圧V1とV2との間
の中間電圧のときは以前の状態を維持するヒステリシス
回路である。基準電圧V1及びV2は第１の電池４の充電電
圧に対応した比較的接近した電圧に設定される。この基
準電圧V1,V2は第１基準電圧をなす。
第２比較回路34はツェナーダイオードZD2,トランジス
タTr1,保護用ダイオードD1,D2及び抵抗R6,R7からなる通
常のレギュレータに用いられる回路であり、ダイオード
D1の入力には第２の電池５の電圧が電圧検出線９及びSH
端子を経由して入力されている。第２比較回路34はツェ
ナーダイオードZD2の降伏電圧で決定される第２基準電
圧V3と第２の電池５の電圧とを比較する回路であり、第
２の電池５の電圧が第２基準電圧V3より高いとツェナー
ダイオードZD2が導通しトランジスタTr1がオンになって
出力がＬレベルになる。第２の電池５の電圧が第２基準
電圧V3より低いときはＨレベルの信号を第２スイッチン
グトランジスタ32に出力する。第２基準電圧V3は第２の
電池５の充電電圧に対応した電圧に設定される。
タTr1,保護用ダイオードD1,D2及び抵抗R6,R7からなる通
常のレギュレータに用いられる回路であり、ダイオード
D1の入力には第２の電池５の電圧が電圧検出線９及びSH
端子を経由して入力されている。第２比較回路34はツェ
ナーダイオードZD2の降伏電圧で決定される第２基準電
圧V3と第２の電池５の電圧とを比較する回路であり、第
２の電池５の電圧が第２基準電圧V3より高いとツェナー
ダイオードZD2が導通しトランジスタTr1がオンになって
出力がＬレベルになる。第２の電池５の電圧が第２基準
電圧V3より低いときはＨレベルの信号を第２スイッチン
グトランジスタ32に出力する。第２基準電圧V3は第２の
電池５の充電電圧に対応した電圧に設定される。
また、第１比較回路33の出力はダイオード35を介して
第２比較回路34のツェナーダイオードZD2とトランジス
タTr1のベースとを接続する線に接続されている。第１
比較回路33の出力がＨレベルのときはツェナーダイオー
ドZD2の導通の有無にかかわらず、トランジスタTr1を導
通させ第２比較回路34の出力をＬレベルとするためであ
る。２つの比較回路33,34を接続するダイオード35は、
第１比較回路33の出力信号の有無に従って第２比較回路
34の信号の出力を禁止する禁止回路を構成する。
第２比較回路34のツェナーダイオードZD2とトランジス
タTr1のベースとを接続する線に接続されている。第１
比較回路33の出力がＨレベルのときはツェナーダイオー
ドZD2の導通の有無にかかわらず、トランジスタTr1を導
通させ第２比較回路34の出力をＬレベルとするためであ
る。２つの比較回路33,34を接続するダイオード35は、
第１比較回路33の出力信号の有無に従って第２比較回路
34の信号の出力を禁止する禁止回路を構成する。
さらに、第１比較回路33の出力信号はトランジスタTr
2により反転され、Ａ端子を経由して選択スイッチング
回路２のスイッチングトランジスタ21のベースに入力さ
れている。第１比較回路の出力はＨレベルのときは（Tr
2の出力がＬレベル）、強制的に選択スイッチング回路
２のスイッチングトランジスタ21を導通状態とし、第１
の電池４を選択して発電機１からの出力を供給するため
である。
2により反転され、Ａ端子を経由して選択スイッチング
回路２のスイッチングトランジスタ21のベースに入力さ
れている。第１比較回路の出力はＨレベルのときは（Tr
2の出力がＬレベル）、強制的に選択スイッチング回路
２のスイッチングトランジスタ21を導通状態とし、第１
の電池４を選択して発電機１からの出力を供給するため
である。
作動について説明する。一般に交流発電機１は、電機
子反作用等の影響を受け、第４図に示すような外部負荷
特性を示す。第４図では交流発電機１の回転数をパラメ
ータに示している。そして、その動作点は励磁巻線12へ
の励磁電流を変化することにより変化させ得る。
子反作用等の影響を受け、第４図に示すような外部負荷
特性を示す。第４図では交流発電機１の回転数をパラメ
ータに示している。そして、その動作点は励磁巻線12へ
の励磁電流を変化することにより変化させ得る。
本実施例では、第１の電池４を充電する低圧充電モー
ドの際と、第２の電池５を充電する高圧充電モードの際
とで交流発電機１の動作点をレギュレータ３により変
え、それぞれの電池4,5の電圧に対応した端子電圧で動
作させようとするのである。充電モードの切替えは各電
池4,5の電圧を検出することにより行い、低圧の第１の
電池４の充電を優先させる。
ドの際と、第２の電池５を充電する高圧充電モードの際
とで交流発電機１の動作点をレギュレータ３により変
え、それぞれの電池4,5の電圧に対応した端子電圧で動
作させようとするのである。充電モードの切替えは各電
池4,5の電圧を検出することにより行い、低圧の第１の
電池４の充電を優先させる。
具体的に説明する。第１の電池４の電圧が基準電圧V1
より低い場合は、第１比較回路33の出力は無条件でＨレ
ベルになり、選択スイッチング回路２のスイッチングト
ランジスタ21は導通状態にされる。このため、発電機１
からの電流は低圧の第１の電池４に供給される低圧充電
モードとなる。高圧の第２の電池５からの電流はダイオ
ード22により阻止され、低圧の第１の電池４に逆流する
ことはない。
より低い場合は、第１比較回路33の出力は無条件でＨレ
ベルになり、選択スイッチング回路２のスイッチングト
ランジスタ21は導通状態にされる。このため、発電機１
からの電流は低圧の第１の電池４に供給される低圧充電
モードとなる。高圧の第２の電池５からの電流はダイオ
ード22により阻止され、低圧の第１の電池４に逆流する
ことはない。
レギュレータ３では、第１比較回路33からダイオード
35を経由して第２比較回路34に流れる電流により第２比
較回路34の動作が禁止される。また、第１比較回路33の
出力信号により第１スイッチングトランジスタ31がオン
オフされ、発電機１の端子電圧が基準電圧V1とV2との間
に入る動作点となるようにヒステリシス動作により励磁
巻線12の励磁電流が制御される。これにより、低圧の第
１の電池４が充電される。
35を経由して第２比較回路34に流れる電流により第２比
較回路34の動作が禁止される。また、第１比較回路33の
出力信号により第１スイッチングトランジスタ31がオン
オフされ、発電機１の端子電圧が基準電圧V1とV2との間
に入る動作点となるようにヒステリシス動作により励磁
巻線12の励磁電流が制御される。これにより、低圧の第
１の電池４が充電される。
第１の電池４の電圧が基準電圧V1以下に低下しなくな
るまで充電されると、第１比較回路33の出力はＬレベル
になり、選択スイッチング回路２のスイッチングトラン
ジスタ21は遮断状態にされる。このため、発電機からの
電流は高圧の第２の電池５に供給される高圧充電モード
になる。
るまで充電されると、第１比較回路33の出力はＬレベル
になり、選択スイッチング回路２のスイッチングトラン
ジスタ21は遮断状態にされる。このため、発電機からの
電流は高圧の第２の電池５に供給される高圧充電モード
になる。
レギュレータ３では、第１比較回路33の出力がＬレベ
ルであるので第１スイッチングトランジスタ31は休止
し、第２比較回路34の動作が許容される。第２の電池５
の電圧が第２基準電圧V3より低い場合は、第２の比較回
路34の出力信号により第２スイッチングトランジスタ32
がオンされる。第２スイッチングトランジスタ32のオン
オフにより、発電機１の端子電圧が第２基準電圧V3とな
る動作点となるように励磁巻線12の励磁電流が制御さ
れ、高圧の第２の電池５が充電される。
ルであるので第１スイッチングトランジスタ31は休止
し、第２比較回路34の動作が許容される。第２の電池５
の電圧が第２基準電圧V3より低い場合は、第２の比較回
路34の出力信号により第２スイッチングトランジスタ32
がオンされる。第２スイッチングトランジスタ32のオン
オフにより、発電機１の端子電圧が第２基準電圧V3とな
る動作点となるように励磁巻線12の励磁電流が制御さ
れ、高圧の第２の電池５が充電される。
この間に、第１の電池４の放電が進み、その電圧が第
１基準電圧V1より低下した場合は、第１比較回路33によ
り低圧充電モードに切換わり、第１の電池４の充電が優
先して再開される。
１基準電圧V1より低下した場合は、第１比較回路33によ
り低圧充電モードに切換わり、第１の電池４の充電が優
先して再開される。
第３図は第２の実施例を示す回路図である。本実施例
では、第２の電池５′が第１の電池４に直列に接続され
て高電圧負荷７用の電源を構成している。また、発電機
１の励磁巻線12の一端が低圧の電池４ではなく、高圧の
第２の電池５′の陽極に接続されている。その他の構成
は第１図及び第２図に示すものである。
では、第２の電池５′が第１の電池４に直列に接続され
て高電圧負荷７用の電源を構成している。また、発電機
１の励磁巻線12の一端が低圧の電池４ではなく、高圧の
第２の電池５′の陽極に接続されている。その他の構成
は第１図及び第２図に示すものである。
本実施例は、高電圧用と低電圧用との２つの電圧を供
給する電池4,5′が、全体としてコンパクトに構成でき
る利点がある。また、高電圧の電池５′から励磁電流を
供給することにより、発電機１により高い励磁力を与え
ることができ、出力に比較して発電機１を小型化するこ
とができる。
給する電池4,5′が、全体としてコンパクトに構成でき
る利点がある。また、高電圧の電池５′から励磁電流を
供給することにより、発電機１により高い励磁力を与え
ることができ、出力に比較して発電機１を小型化するこ
とができる。
また、いずれの実施例においても、レギュレータ３及
び選択スイッチング回路２は交流発電機１から離して設
けることができるから、レギュレータ３及び選択スイッ
チング回路２をエンジンレーム内で比較的温度変化の少
ない電池4,5の近傍に配慮することにより、基準電圧V1,
V2,V3の温度による変動をより少なくして動作の安定性
を向上させることができる。また、比較的大電流が流れ
発熱が問題になる選択スイッチング回路２のトランジス
タ21及びダイオード22の放熱も、電池4,5の近傍に配置
すれば周辺温度が比較的低いため容易になる。この放熱
は、高温になるエンジン近傍の交流発電機１に搭載され
た回路では大きな余裕を見なければならず、困難なもの
の一つである。
び選択スイッチング回路２は交流発電機１から離して設
けることができるから、レギュレータ３及び選択スイッ
チング回路２をエンジンレーム内で比較的温度変化の少
ない電池4,5の近傍に配慮することにより、基準電圧V1,
V2,V3の温度による変動をより少なくして動作の安定性
を向上させることができる。また、比較的大電流が流れ
発熱が問題になる選択スイッチング回路２のトランジス
タ21及びダイオード22の放熱も、電池4,5の近傍に配置
すれば周辺温度が比較的低いため容易になる。この放熱
は、高温になるエンジン近傍の交流発電機１に搭載され
た回路では大きな余裕を見なければならず、困難なもの
の一つである。
「発明の効果」 本発明は、上記の構成を有し単一の交流発電機の動作
点を順次切換えて異なった端子電圧で動作させ、それぞ
れの電圧の電池に充電するようにしたものであるから、
簡単な回路構成で、別巻線を設けることなく単一巻線の
交流発電機を用いて電圧の異なる電池に充電することが
できるという優れた効果がある。このため、コンパクト
で、かつ、安価な多電圧の充電装置を提供することがで
きる。
点を順次切換えて異なった端子電圧で動作させ、それぞ
れの電圧の電池に充電するようにしたものであるから、
簡単な回路構成で、別巻線を設けることなく単一巻線の
交流発電機を用いて電圧の異なる電池に充電することが
できるという優れた効果がある。このため、コンパクト
で、かつ、安価な多電圧の充電装置を提供することがで
きる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す回路図、第２図は
レギュレータを示す回路図、第３図は第２の実施例を示
す回路図、第４図は外部負荷特性を示す特性図である。 １……交流発電機、２……選択スイッチング回路、３…
…レギュレータ、４……第１の電池、５……第２の電
池、11……電機子巻線、12……励磁巻線、13……整流
器、31……第１スイッチングトランジスタ（素子）、32
……第２スイッチングトランジスタ（素子）、33……第
１比較回路、34……第２比較回路、35……ダイオード
（禁止回路）。
レギュレータを示す回路図、第３図は第２の実施例を示
す回路図、第４図は外部負荷特性を示す特性図である。 １……交流発電機、２……選択スイッチング回路、３…
…レギュレータ、４……第１の電池、５……第２の電
池、11……電機子巻線、12……励磁巻線、13……整流
器、31……第１スイッチングトランジスタ（素子）、32
……第２スイッチングトランジスタ（素子）、33……第
１比較回路、34……第２比較回路、35……ダイオード
（禁止回路）。
Claims (1)
- 【請求項１】交流発電機の励磁巻線への励磁電流を制御
し電機子巻線に発生する交流出力を整流器で整流して低
電圧の第１の電池と高電圧の第２の電池の２つの電池に
充電するようにした自動車用充電装置において、 前記第１の電池の電圧を検出しその電圧が所定の第１基
準電圧より低い場合に信号を出力する第１比較回路と、 前記第１比較回路の出力信号の有無に従って前記励磁巻
線の励磁電流をオンオフする第１スイッチング素子と、 前記第２の電池の電圧を検出しその電圧が所定の第２基
準電圧より低い場合に信号を出力する第２比較回路と、 前記第２比較回路の出力信号の有無に従って前記励磁巻
線の励磁電流をオンオフする第２スイッチング素子と、 前記第１比較回路の出力信号の有無に従って前記整流器
の出力を前記２つの電池のいずれかに択一的に供給する
ように構成された選択スイッチング回路と を備えることを特徴とする自動車用充電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25091389A JP2920955B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 自動車用充電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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