JP2990874B2 - 車両発電機の電圧制御装置 - Google Patents

車両発電機の電圧制御装置

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JP2990874B2
JP2990874B2 JP3192608A JP19260891A JP2990874B2 JP 2990874 B2 JP2990874 B2 JP 2990874B2 JP 3192608 A JP3192608 A JP 3192608A JP 19260891 A JP19260891 A JP 19260891A JP 2990874 B2 JP2990874 B2 JP 2990874B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車両発電機の電圧制御装
置に関し、特に電気負荷が大きく変動した時の発電過渡
期において、エンジン負荷の変動を小さく抑えることが
できる発電制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記電圧制御装置は、エンジンに連結さ
れて回転する車両発電機の発電能力の変動や、ヘッドラ
イト等の車載電気負荷の変動に関わらず発電電圧を一定
電圧に維持するもので、発電電圧を基準電圧と比較して
比較結果に基づいて発電機界磁コイルの励磁デューティ
を増減するものがある。
【0003】ところで、大きな電気負荷の使用を開始な
いし停止すると、電気負荷と発電能力がアンバランスと
なって発電電圧が基準電圧より大きく外れ、上記電圧制
御装置は界磁コイルの励磁デューティを急激に増大ない
し減少せしめるため、発電機トルクが急変してこれを回
転駆動するエンジン回転数が変動するという問題があっ
た。
【0004】そこで、これを防止するために図8に示す
ような電圧制御装置1が提案されており(例えば特開昭
62−64299号公報)、本装置においては基準電圧
Vrと発電電圧のフィードバック電圧VB をコンパレー
タ11で比較し、その比較結果に基づいて後段カウンタ
12のアップ、ダウンカウントを選択する。カウンタ出
力はパルス幅発生回路13に入力し、該回路13はカウ
ンタ出力に応じて出力デューティパルスのパルス幅を変
更して後段のスイッチングトランジスタ14を作動せし
め、発電機2の界磁コイル21の励磁デューティを変更
する。
【0005】かかる構成によれば、負荷変動により発電
電圧が大きく変化しても、界磁コイルの励磁デューティ
は、クロックパルスが入力するカウンタのカウント値に
応じて時間を有して変化するからエンジン回転数の変動
が回避される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来装置では、発
電電圧が基準電圧より高く変化する場合には低く変化す
る場合に比してより急速な応答を実現する為、パルス幅
発生回路13の後段にアンドゲート19を設け、該ゲー
ト19にコンパレータ11の出力を直接入力して、発電
電圧が基準電圧より上回る場合には上記トランジスタ1
4の導通を即座に解消して界磁コイルの励磁を停止して
いる。
【0007】しかしながら、これでは発電の急激な停止
によるエンジン回転の一時的な上昇変動が避けられない
という問題があり、また、無条件の遮断により上記トラ
ンジスタのスイッチング周期が不安定となる為、トラン
ジスタ導通率を検出して発電状態に応じてアイドルの安
定化等のエンジン制御を行なう際に、導通率検出が困難
になるという問題がある。
【0008】本発明はかかる課題を解決するもので、発
電の急激停止等によるエンジン回転変動を解消するとと
もに、通常の電圧制御における応答性の改善をも実現し
た車両発電機の電圧制御装置を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の構成を図9で説
明すると、発電電圧と基準電圧との比較手段を有し、比
較結果に基づき車両発電機の界磁コイルの励磁デューテ
ィを変更することにより上記発電電圧を一定に維持する
車両発電機の電圧制御装置において、上記比較結果の正
負に応じて入力するクロックパルスをカウントアップな
いしカウントダウンするカウント手段と、該カウント手
段のカウント値に応じたデューティ比で上記励磁デュー
ティを変更する励磁デューティ変更手段と、上記クロッ
クパルスを発生する手段と、上記比較結果が正から負な
いしその逆の少なくとも一方の反転後所定数のクロック
パルス経過後に、反転状態の継続を確認して上記カウン
ト手段のカウントスピードを低下させる切替手段とを具
備している。また、本発明の構成において、発電電圧と
基準電圧との比較手段を有し、比較結果に基づき車両発
電機の界磁コイルの励磁デューティを変更することによ
り上記発電電圧を一定に維持する車両発電機の電圧制御
装置において、クロックパルスを発生する手段と、上記
クロックパルスを入力し上記比較結果の正負に応じてカ
ウントアップないしカウントダウンするカウント手段
と、該カウント手段のカウント値に応じたデューティ比
で上記励磁デューティを変更する励磁デューティ変更手
段と、上記比較結果の正から負ないしその逆の少なくと
も一方の反転が所定期間生じないことを判定する判定手
段と、判定手段が比較結果の反転が所定期間生じないこ
とを判定したときに、カウント手段のカウントスピード
を低下させるカウントスピード切替手段とを具備すると
いう構成にしてもよい。 また、上記判定手段は上記所定
期間を計測するカウンタを含み、該カウンタが所定数の
カウントをしたときに、上記カウントスピード切替手段
が上記カウントスピードを低下させるとしてもよい。
た、上記カウンタのカウントスピードは上記カウントス
ピード切替手段により切替えられるとしてもよい。
【0010】
【作用】電気負荷の変化が小さい場合には発電電圧は基
準電圧付近を比較的短周期で上下動する。この結果、比
較手段の比較結果は頻繁に反転し、所定数のクロックパ
ルス経過後にも同様の反転状態が維持されるていること
はないから、カウント手段のカウント値は急速に変化し
て励磁デューティが充分な応答性を有して変更される。
【0011】電気負荷の変化が大きいと発電電圧は基準
電圧より大きくはずれ、比較手段の比較結果は反転した
後しばらくこの状態を維持し、所定数のクロックパルス
経過後も同様の反転状態にあるから上記カウント手段の
カウントスピードは低速に切り替えられる。しかして、
この場合はカウント値は充分な時間を有して変化し、励
磁デューティの急速な変化が回避されてエンジン回転数
の変動が避けられる。
【0012】
【実施例1】図1において、電圧制御装置1のコンパレ
ータ11の「−」端子には抵抗分圧された発電電圧VB
が入力し、「+」端子には基準電圧Vrが入力してい
る。コンパレータ11の比較信号Sは判定回路15とア
ップダウンカウンタ12に入力し、判定回路15は比較
信号Sの二値レベルを検出して後段のクロック切替回路
16を作動せしめる。クロック回路17からは一定周波
数のクロックパルスが出力され、クロック切替回路16
は判定回路15からの判定信号に基づいて、上記クロッ
クパルスとこれを分周した低周波のクロックパルスを切
り替えて上記カウンタ12に出力する。
【0013】アップダウンカウンタ12は比較信号Sの
二値レベルに応じてこれに入力する上記クロックパルス
をアップカウントないしダウンカウントする。パルス幅
発生回路13は上記カウンタ12のカウント値に応じて
出力デューティパルスのパルス幅を変更して、後段のス
イッチングトランジスタ14の導通を制御し、発電機2
の界磁コイル21の励磁デューティを変更する。
【0014】発電機2の電機子コイル22に発生した交
流電圧は整流器23により全波整流されてバッテリ3
と、操作スイッチ41を介してこれに並列に接続された
電気負荷4に供給される。装置1の各回路を作動せしめ
る電源18はキースイッチ31を介してバッテリ3に接
続されている。
【0015】判定回路15は、図2に示す如く、直列接
続したフリップフロップ151,152より構成され、
各フリップフロップ151,152のCLK端子にクロ
ック回路17からのクロックパルスCK1が入力し、初
段のフリップフロップ151のD端子には上記コンパレ
ータ11からの比較信号Sが入力している。
【0016】クロック切替回路16は、クロック分周回
路161とゲート群162〜166よりなり、上記クロ
ックパルスCK1を分周した低周波のクロックパルスC
K2が作られて、比較信号Sとフリップフロップ出力信
号S2の論理積信号S3により選択されてクロックパル
スCKXとしてアップダウンカウンタ12へ出力され
る。
【0017】上記構成の電圧制御装置1の作動を図3を
参照して説明すると、電気負荷4の大きさがそれ程変化
しない状態では発電電圧分圧値(以下、単に発電電圧と
いう)VB は基準電圧Vrに対して比較的短い周期で上
下し、比較信号Sはこの短い周期で二値的にレベルが変
化する(図の左端部の状態)。信号S3は「0」レベル
を維持し、クロックパルスCKXとして高周波のパルス
CK1が出力される。この結果、カウンタ12のカウン
ト値は比較信号Sの二値レベルに応じて速やかに変化
し、発電機界磁コイル21の励磁デューティが変更され
て発電電圧VB が一定の基準電圧Vr付近に応答性良く
維持される。
【0018】大きな電気負荷4が使用されて発電電圧V
B が基準電圧Vrを大きく下回ると、比較信号Sはクロ
ックパルスCKXの2周期以上「1」レベルを維持する
から(図の中間部の状態)信号S3は「1」レベルに反
転し、クロックパルスCKXとして高周波のパルスCK
1に代えて低周波のパルスCK2が出力される。この結
果、カウンタ12のカウント値はゆっくりアップカウン
トされ、励磁デューティの増大も緩やかになされるか
ら、エンジン回転数の変動を生じることはない。
【0019】上記電気負荷4の使用を停止すると発電電
圧VB が基準電圧Vrを大きく上回り、比較信号Sが
「0」レベルとなった時点で(図の右端部の状態)信号
S3が「0」レベルとなって、高周波のクロックパルス
CK1に戻され、スイッチングトランジスタ14のスイ
ッチング周期はパルス幅発生回路13の発生周期のまま
で励磁デューティが速やかに減少せしめられて、発電電
圧VB が基準電圧Vr近くへ低下せしめられる。
【0020】
【実施例2】上記実施例では、発電電圧VB が基準電圧
Vrを上回って以後は高周波のクロックパルスCK1に
戻したが、異常過電圧の印加が生じない範囲で励磁デュ
ーティをより緩やかに減少せしめる制御を行っても良
く、これを実現する回路を図4に示す。
【0021】図において、判定回路15にはフリップフ
ロップ151,152間に排他的論理和ゲート153が
設けられて比較信号Sと初段フリップフロップ出力S1
の排他的論理和信号S2が作られ、該信号S2と後段フ
リップフロップ152の出力S3の否定論理和信号S4
がクロック切替回路16へ出力されている。
【0022】クロック切替回路16にはクロック回路1
7からのクロックパルスCK1を分周する分周回路16
7が新たに設けられて、上記パルスCK1よりも低周波
でクロックパルスCK2よりも高周波のクロックパルス
CK3が作成されている。そして、上記信号S4と比較
信号Sの論理積によりゲート信号S5,S6が作成さ
れ、これら信号S4,S5,S6の組合せによって、後
述するようにアップダウンカウンタ12へのクロックパ
ルスCKXが、パルスCK1,CK2,CK3の内より
適宜選択出力される。
【0023】かかる構成の電圧制御回路1の作動を図5
で説明すると、電気負荷4が大きく、発電電圧VB が基
準電圧Vrを下回って比較信号Sが「1」レベルを維持
している間はゲート信号S5が出力され(図の左端
部)、アップダウンカウンタ12へは最も低周波のパル
スCK2(実施例1と同様)がクロックパルスCKXと
して出力される。なお、この比較信号Sが「1」レベル
に反転する際のクロックパルスCKXの変更は実施例1
で説明した過程と同様である。
【0024】比較信号Sが「0」レベルに反転する(図
の中間部)と信号S4は「0」レベルになり、クロック
パルスCKXは即座に最も高周波のパルスCK1に切り
替えられる。比較信号Sが「0」レベルをクロックパル
スCK1の2周期以上持続すると上記信号S4は「1」
レベルに反転し、クロックパルスCKXはある程度高周
波のパルスCK3に切り替えられる。これにより、大き
な電気負荷4の使用を停止して発電電圧VB が基準電圧
Vrを大きく上回った場合には、電気負荷4に異常過電
圧がかからずかつエンジンの極端な回転変動を生じない
範囲の適切な速度でアップダウンカウンタ12がダウン
カウントされて、発電機界磁コイル21の励磁電流が低
減せしめられる。
【0025】電気負荷4に変化が少ない通常状態では比
較信号Sは短い周期でレベル反転を繰り返す(図の右端
部)。この間、選択信号S4は「0」レベルを維持し、
最も高周波のパルスCK1がアップダウンカウンタ12
へのクロックパルスCKXとして出力されて、充分な応
答性を有して上記界磁コイル21の励磁デューティが変
更され、発電電圧VB が一定の基準電圧Vr付近に良好
に維持される。
【0026】この実施例を用いた場合には、下記の様な
効果も得ることができる。すなわち、エンジンブレーキ
を用いた車両減速時は、エンジン回転数の急増に伴い、
発電機回転数も増加する。本実施例の様に励磁電流の減
少をゆるやかに行なうと、過渡的に発電機出力電流が増
加し、エンジンブレーキ効果を高めるとともに、バッテ
リ充電量を高めるという回生効果も生じる。本実施例で
クロックパルスCK3をCK1及びCK2よりも低周波
にすることでより大きな回生効果を得ることができる。
なお、車両側信号により、CK3の周期を変更して、ヘ
ッドランプ使用時は、励磁電流の減少をすみやかに行な
い、ランプのバルブ寿命に悪影響を与えない様に工夫す
ることも可能である。
【0027】
【実施例3】比較信号Sを図6に示すコンパレータ回路
11′で得ても良い。図において、コンパレータ110
の出力は抵抗111とコンデンサ112よりなるフィル
タ回路を経てコンパレータ113に入力し、ここで鋸波
と比較されて一定周期のデューティパルスとして比較信
号Sが出力される。かかる構成によれば、発電電圧VB
のフィードバック経路にノイズが重畳している場合にも
安定した制御が可能である。
【0028】
【実施例4】判定回路15は図7に示す如くカウンタ1
53、154とホールド回路155、156により構成
することができ、各カウンタ153、154は比較信号
Sが反転した後の入力パルスをカウントして所定数でカ
ウントアップ出力を発し、これはそれぞれホールド回路
155、156に記憶されてクロック切替回路16に対
するゲート信号として出力される。また、発電電圧と基
準電圧との比較手段11′′は、比較器を用いなくて
も、トランジスタとツェナーの組合せで、図示の様な構
成にしても良く、この場合は、トランジスタのVBEとツ
ェナー電圧で定まる電圧が基準電圧となる。
【0029】
【発明の効果】以上の如く、本発明の電圧制御装置によ
れば、電気負荷の変動が小さい通常時には充分な応答性
を有して発電電圧を一定に維持できるとともに、電気負
荷が大きく変動した場合には、エンジンの回転変動を生
じない範囲で速やかに発電機の発電量を変更して発電電
圧を上記一定値に回復することができる。更に車両減速
時のエンジンブレーキ効果を高め、減速エネルギーの回
生により燃費向上の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置回路図である。
【図2】判定回路およびクロック切替回路の回路図であ
る。
【図3】信号タイムチャートである。
【図4】本発明の他の実施例を示す装置回路図である。
【図5】信号タイムチャートである。
【図6】比較回路の他の例を示す回路図である。
【図7】判定回路の他の例を示す回路図である。
【図8】従来装置の回路図である。
【図9】本発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
1 電圧制御装置 11 コンパレータ(比較手段) 12 アップダウンカウンタ(カウント手段) 13 パルス幅発生回路(励磁デューティ変更手段) 14 スイッチングトランジスタ 15 判定回路 16 クロック切替回路(カウントスピード切替手段) 17 クロック回路(クロックパルス発生手段) 2 車両発電機 21 界磁コイル 3 バッテリ 4 電気負荷
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−184300(JP,A) 特開 昭62−64299(JP,A) 特開 平1−155397(JP,A) 特開 平3−118800(JP,A) 特開 昭62−89498(JP,A) 特開 昭59−32398(JP,A) 特開 平1−274626(JP,A) 特開 昭57−22338(JP,A) 特開 平3−270700(JP,A) 特開 平3−203600(JP,A) 特開 昭63−129900(JP,A) 特開 平1−308135(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02P 9/30 H02P 9/10

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電電圧と基準電圧との比較手段を有
    し、比較結果に基づき車両発電機の界磁コイルの励磁デ
    ューティを変更することにより上記発電電圧を一定に維
    持する車両発電機の電圧制御装置において、上記比較結
    果の正負に応じて入力するクロックパルスをカウントア
    ップないしカウントダウンするカウント手段と、該カウ
    ント手段のカウント値に応じたデューティ比で上記励磁
    デューティを変更する励磁デューティ変更手段と、上記
    クロックパルスを発生する手段と、上記比較結果が正か
    ら負ないしその逆の少なくとも一方の反転後所定数のク
    ロックパルス経過後に、反転状態の継続を確認して上記
    カウント手段のカウントスピードを低下させるカウント
    スピード切替手段とを具備する車両発電機の電圧制御装
    置。
  2. 【請求項2】 発電電圧と基準電圧との比較手段を有
    し、比較結果に基づき車両発電機の界磁コイルの励磁デ
    ューティを変更することにより上記発電電圧を一定に維
    持する車両発電機の電圧制御装置において、クロックパ
    ルスを発生する手段と、上記クロックパルスを入力し上
    記比較結果の正負に応じてカウントアップないしカウン
    トダウンするカウント手段と、該カウント手段のカウン
    ト値に応じたデューティ比で上記励磁デューティを変更
    する励磁デューティ変更手段と、上記比較結果の正から
    負ないしその逆の少なくとも一方の反転が所定期間生じ
    ないことを判定する判定手段と、上記判定手段が上記比
    較結果の反転が所定期間生じないことを判定したとき
    に、上記カウント手段のカウントスピードを低下させる
    カウントスピード切替手段とを具備する車両発電機の電
    圧制御装置。
  3. 【請求項3】 上記判定手段は上記所定期間を計測する
    カウンタを含み、該カウンタが所定数のカウントをした
    ときに、上記カウントスピード切替手段が上記カウント
    スピードを低下させることを特徴とする請求項2 に記載
    の車両発電機の電圧制御装置。
  4. 【請求項4】 上記カウンタのカウントスピードは上記
    カウントスピード切替手段により切替えられることを特
    徴とする請求項3に記載の車両発電機の電圧制御装置。
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