JP3009976B2

JP3009976B2 - 車両用充電発電機の制御装置

Info

Publication number: JP3009976B2
Application number: JP4340360A
Authority: JP
Inventors: 修一國分; 正寿桝本; 勝二丸本
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1992-12-21
Filing date: 1992-12-21
Publication date: 2000-02-14
Anticipated expiration: 2015-02-14
Also published as: JPH06197473A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用充電発電機の制
御装置に関し、特に、内燃機関により駆動され発電を行
なう車両用充電発電機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用充電発電機においては、内燃機関
により発生された駆動トルクの回転力がベルトを介して
回転子に伝達され、回転界磁巻線が回転され、回転磁界
が発生される。そして、この回転磁界により電機子巻線
に発生される電流が整流され、この整流された電流によ
って、バッテリが一定電圧で充電されるように制御され
る。しかしながら、一般に、充電発電機の界磁巻線は、
冷時（低温時）には、界抵抗値が小さいため、充電発電
機の最大出力が高くなる。そのため、必要な駆動トルク
も大きくなり、内燃機関が発生するトルクとのバランス
が崩れ、エンストやベルトの鳴きを生じたり、ベルト寿
命を低下してしまう可能性がある。

【０００３】したがって、従来、充電発電機の界磁巻線
の冷時においては、界磁電流を制限し、温時（高温時、
常温時）における駆動トルクとほぼ等しくなるように制
御していた。これにより、冷時において、充電発電機が
必要とするトルクと内燃機関が発生するトルクとのバラ
ンスを維持させ、エンストやベルトの鳴き、ベルト寿命
の低下を防止していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、界磁電流制限値を一定値にし、充電
発電機の冷時における駆動トルクと、温時における駆動
トルクとをほぼ等しくしているため、発電機の出力も、
冷時と温時とでほぼ等しくなってしまっていた。これ
は、冷時においては、温時よりも発電出力を大とし得る
にも拘らず、低下されており、充電発電機の発電効率が
低下されてしまうという問題点があった。

【０００５】そこで、充電発電機の温度と、回転子の回
転数とを検出し、冷時と温時とで界磁電流を制御する回
転数対応形界磁電流制御（トルクリミッタ制御）が、考
えられた。

【０００６】このようなトルクリミッタ制御としては、
例えば、特開昭６２−２３４００号公報に記載された車
両用発電機の制御装置がある。この車両用発電機の制御
装置においては、温度検出素子として、直列接続された
複数のダイオードを用い、このダイオードの温度特性に
よる通過電流の変化から、充電発電機の温度を検出して
いる。そして、冷時、回転子が低回転状態では、温時と
同様な界磁電流値とし、高回転状態となると、温時より
も高い界磁電流値として、発電出力が大となるように、
制御している。

【０００７】ところが、上記公報記載の制御装置にあっ
ては、検出した充電発電機の温度に基づいて、冷時であ
ることを判定しているので、高精度な界磁電流の制御を
行うことができなかった。すなわち、界磁巻線自体の温
度を測定できればよいが、界磁巻線自体の温度測定は困
難であるため、充電発電機の温度、つまり界磁巻線の周
囲温度を検出している。このため、界磁巻線自体が冷時
状態であるにも拘らず、温時状態と判定したり、界磁巻
線が温時状態であっても、冷時状態と判定してしまう可
能性があり、充電発電機の発電能力に応じた高精度な界
磁電流制御を行うことができなかった。

【０００８】本発明の目的は、車両用充電発電機の発電
能力に高精度に応答して、エンストやベルトの鳴き等が
防止されるのみならず、発電効率が向上された車両用充
電発電機の制御装置を実現することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次のように構成される。車両用充電発電機
の制御装置において、回転子に装着される界磁巻線を有
し、バッテリを充電するための車両用充電発電機と、バ
ッテリの充電電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
界磁巻線への電流を通過及び停止させるスイッチ手段
と、界磁巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
回転子の回転数に対応する信号が供給され、上記回転数
が低速領域の場合には、車両用充電発電機の出力電流
が、上記低速領域における定格出力電流以下となる第１
の界磁電流値を設定し、上記回転数が中速領域の場合に
は、車両用充電発電機の出力電流が、上記中速領域にお
ける定格出力電流より大である最大出力電流となる第２
の界磁電流値を設定し、設定した第１又は第２の界磁電
流値と電流検出手段により検出された電流値との偏差に
応じた信号を出力する電流偏差検出手段と、バッテリ電
圧検出手段の出力信号と電流偏差検出手段の出力信号と
に基づいて、スイッチ手段の動作を制御するスイッチ動
作制御手段とを備え、界磁電流を制御して、バッテリを
一定電圧に充電させる。

【００１０】好ましくは、上記車両用充電発電機の制御
装置において、発電機の固定子巻線の電流信号に基づい
て、回転子の回転周波数を電圧値に変換する周波数電圧
変換手段を、さらに備え、回転数に対応する信号は、周
波数電圧変換手段からの出力信号である。また、好まし
くは、上記車両用充電発電機の制御装置において、回転
数に対応する信号は、車両に搭載された車両制御用コン
トローラからの出力信号である。また、好ましくは、上
記車両用充電発電機の制御装置において、電流偏差検出
手段は、回転数に対応する信号に従って、複数の基準電
圧値のうちの一つの電圧値を設定する基準電圧設定部
と、電流検出手段によって検出された電流値に対応する
電圧信号と基準電圧設定部により設定された基準電圧と
を比較する比較部とを有する。また、好ましくは、上記
車両用充電発電機の制御装置において、電流偏差検出手
段は、周波数電圧変換手段からの電圧値信号に基づい
て、複数の基準電圧値のうちの一つの電圧値を設定する
基準電圧設定部と、電流検出手段によって検出された電
流値に対応する電圧信号と基準電圧設定部により設定さ
れた基準電圧とを比較する比較部とを有する。また、好
ましくは、車両用充電発電機の制御装置において、上記
電流偏差検出手段は、上記回転数が高速領域の場合に
は、車両用充電発電機の出力電流が、上記高速領域にお
ける定格出力電流以上の電流となり、かつ、上記第１の
界磁電流値より小である第３の界磁電流値を設定し、設
定した第１、第２又は第３の界磁電流値と上記電流検出
手段により検出された電流値との偏差に応じた信号を出
力する。

【００１１】

【作用】回転子の回転数に対応して、界磁電流値が設定
される。この界磁電流設定値は、回転子の回転数が、例
えば、低速の場合は温時に適した値に設定され、中高速
の場合は冷時に適した値に設定される。そして、設定さ
れた界磁電流値と実際の界磁電流値とが、電流偏差検出
手段により比較され、偏差が検出される。この偏差とバ
ッテリ電圧検出手段からの出力信号に基づいて、スイッ
チ手段の動作が制御され、バッテリが一定電圧に充電さ
れる。回転子の回転数が中高速の場合に、界磁電流値を
冷時に適した値に増加させても、内燃機関のトルクとの
アンバランスの発生は抑制される。したがって、回転子
の回転数が中高速であって、冷時の場合には、発電出力
が上昇され、発電効率が向上される。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例について添付の図面を参照
にしながら説明する。図１は、本発明の一実施例である
制御装置の概略構成図である。図１において、１は、バ
ッテリ３１を充電するための車両用充電発電機であり、
この充電発電機１の発電出力は、制御装置２により制御
される。充電発電機１は、エンジンの回転に同期して回
転する回転子（図示せず）に取り付けられ、回転磁界を
発生する界磁巻線１１と、上記回転子と空隙を持って対
向する固定子鉄心（図示せず）に取り付けられ、界磁巻
線１１が発生する回転磁界の大きさに応じた三相交流電
圧を出力する電機子巻線１２と、この電機子巻線１２か
ら出力された三相交流電圧を全波整流する三相全波整流
機１３とにより構成される。なお、３は、バッテリ３
１、イグニッションスイッチ３４、チャージランプ３５
からなる蓄電池部であり、３Ａは、エアコン、カーステ
レオ等の補機３３とそのスイッチ３２からなる補機部で
ある。

【００１３】また、発電機の制御装置２は、界磁巻線１
１に流れる界磁電流を制御するパワートランジスタ（ス
イッチ手段）２１と、このパワートランジスタ２１のス
イッチングノイズを吸収するためのフライホイールダイ
オード２２と、制御装置２の電源電圧を発生する電源回
路２３とを有する。また、制御装置２は、バッテリ３１
の充電電圧を制御する電圧制御回路２４と、電機子巻線
１２の回転数を検出する回転数検出回路（周波数電圧変
換手段）２５と、パワートランジスタ２１のエミッタと
アース間に接続され界磁電流を検出する電流検出抵抗２
９とを有する。さらに、制御装置２は、トランジスタ２
１のエミッタからの出力信号ｉと検出回路２５の出力信
号ｆ、ｇにより変化する基準信号とを比較することによ
り界磁電流を制御する電流検出回路（電流偏差検出手
段）２６と、電圧制御回路２４からの電圧制御信号と電
流検出回路２６からの電流制御信号ｊとのＡＮＤを取り
界磁電流・バッテリ電圧制御信号を出力するＡＮＤ回路
（スイッチ動作制御手段）２７と、検出回路２５の出力
信号ｅによりチャージランプ３５を点灯又は消灯するチ
ャージランプ駆動回路２８とを有している。

【００１４】図２は、電源回路２３の回路構成例であ
る。図２において、ツェナーダイオード２３１と抵抗２
３２とが直列に接続され、このダイオード２３１と抵抗
２３２の一方端との接続中点にＰＮＰトランジスタ２３
４のベースが接続される。このトランジスタ２３４のエ
ミッタは、抵抗２３３を介して、抵抗２３２の他方端に
接続される。また、トランジスタ２３４のコレクタは接
地される。

【００１５】また、上記電圧制御回路２４は、入力端子
Ｓを介してバッテリ３１の電圧を検出する電圧検出回路
２４１と、バッテリ３１を一定電圧に制御するための基
準電圧を発生する基準電圧回路２４２と、電圧検出回路
２４１の出力信号ａと基準電圧回路２４２の出力信号ｂ
との偏差を演算する電圧偏差回路２４３と、基準電圧三
角波ｄを発生する三角波発生回路２４４と、電圧偏差回
路２４３の出力信号ｃ（電圧偏差）と三角波発生回路２
４４の出力信号ｄ（三角波）とを比較して電圧制御信号
を出力するコンパレータ２４５とより構成される。

【００１６】電圧検出回路２４１は、図３に示すよう
に、抵抗２４１１及び２４１２から構成され、入力端子
Ｓからのバッテリ電圧を抵抗２４１１、２４１２にて分
圧して出力信号ａとして出力する。基準電圧回路２４２
は、図４に示すように、抵抗２４２１とツェナーダイオ
ード２４２２とからなり、この抵抗２４２１とツェナー
ダイオード２４２２との接続中点から信号ｂが出力され
る。また、電圧偏差回路２４３は、図５に示すように、
電圧検出回路２４１からの信号ａが、抵抗２４３２を介
して増幅器２４３３の反転入力端子に供給される。増幅
器２４３３の反転入力端子は、抵抗２４３１を介して増
幅器２４３３の出力端子に接続される。さらに、基準電
圧回路２４２からの信号ｂが、増幅器２４３３の非反転
入力端子に供給される。そして、増幅器２４３３の出力
端子から信号ｃが出力される。

【００１７】三角波発生回路２４４は、図６に示すよう
に、電圧源Ｖccが抵抗２４４２、ダイオード２４４３、
ツェナーダイオード２４４４を介して、接地される。ま
た、電源Ｖccは、抵抗２４４１、コンデンサ２４４６を
介しても接地される。コンパレータ２４４５の反転入力
端子は、抵抗２４４２とダイオード２４４３との接続中
点に接続され、非反転入力端子は、抵抗２４４１とコン
デンサ２４４６との接続中点に接続される。そして、コ
ンパレータ２４４５の出力端子は、トランジスタ２４４
８及び２４４９のベースに接続される。このトランジス
タ２４４９のコレクタは、ダイオード２４４３とツェナ
ーダイオード２４４４との接続中点に接続され、エミッ
タは接地される。また、トランジスタ２４４８のコレク
タは、抵抗２４４７を介してコンデンサとコンパレータ
との接続中点に接続され、エミッタは接地される。そし
て、抵抗２４４７とコンデンサ２４４６との接続中点か
ら信号ｄが出力される。

【００１８】チャージランプ駆動回路２８は、図７に示
すように、電源Ｖccが抵抗２８１を介してトランジスタ
２８２のベースに接続される。トランジスタ２８２のコ
レクタは、端子Ｌに接続され、エミッタは接地される。
そして、トランジスタ２８２のベースに信号ｅが供給さ
れ、この信号ｅに応じてトランジスタ２８２のコレクタ
から端子Ｌに信号が出力される。これにより、イグニッ
ションスイッチ３４の投入時、信号ｅに応じてチャージ
ランプ３５が点灯又は消灯される。

【００１９】図８に示すように、電流検出回路２６にお
いて、上記信号ｉが抵抗２６１を介してコンパレータ２
６２の反転入力端子に供給される。また、電源Ｖccが、
抵抗２６３、２６４、２６５、２６６を介して接地され
る。抵抗２６３と２６４との接続中点は、コンパレータ
２６２の非反転入力端子に接続され、抵抗２６４と２６
５との接続中点は、トランジスタ２６７のコレクタに接
続される。そして、このトランジスタ２６７のエミッタ
は接地され、ベースに信号ｆが供給される。さらに、抵
抗２６５と２６６との接続中点は、抵抗２６９を介して
トランジスタ２６８のコレクタに接続される。そして、
このトランジスタ２６８のエミッタは接地され、ベース
に信号ｆが供給される。これら抵抗２６３〜２６６、２
６９とトランジスタ２６７、２６８とにより、基準電圧
設定部が構成される。これらの信号ｆ及びｇにより、コ
ンパレータ２６２の非反転入力端子へ供給される基準電
圧が変更され、これに応じた信号ｊがコンパレータ２６
２から出力される。

【００２０】図９に示すように、回転数検出回路２５に
おいて、信号ｈが、コンデンサ２５０１、抵抗２５０３
を介してコンパレータ２５０６、２５０９、２５１２の
非反転入力端子に供給される。コンデンサ２５０１と抵
抗２５０３との接続中点は、抵抗２５０２を介して接地
され、抵抗２５０３と、コンパレータ２５０６、２５０
９、２５１２の非反転入力端子との接続中点は、コンデ
ンサ２５０４を介して接地される。コンパレータ２５０
６の反転入力端子は、抵抗２５０７を介して接地される
とともに、抵抗２５０５を介して電源Ｖccに接続され
る。そして、コンパレータ２５０６から信号ｆが出力さ
れる。また、コンパレータ２５０９の反転入力端子は、
抵抗２５１０を介して接地されるとともに、抵抗２５０
８を介して電源Ｖccに接続される。そして、コンパレー
タ２５０９から信号ｅが出力される。さらに、コンパレ
ータ２５１２の反転入力端子は、抵抗２５１３を介して
接地されるとともに、抵抗２５１１を介して電源Ｖccに
接続される。そして、コンパレータ２５１２から信号ｇ
が出力される。上記出力信号ｅ、ｆ、ｇは、回転数を示
す信号ｈに応じて”Ｈ”レベル又は”Ｌ”レベルとな
る。

【００２１】上記構成において、イグニッションスイッ
チ３４が投入されると、回転子（図示せず）は、まだ回
転をしないため固定子巻線１２の１相信号ｈ及び出力信
号ｅは、”Ｈ”レベルとなり、駆動回路２８のトランジ
スタ２８２は導通し、チャージランプ３５が点灯する。
次に、内燃機関が始動し始めると、回転子（図示せず）
も内燃機関に同期して回転し始め、回転子の回転数がＰ
１に達すると固定子巻線１２の１相信号ｈの周波数が高
くなり、コンパレータ２５０９の非反転入力端子の電圧
値がＶ１となる。すると、コンパレータ２５０９の出力
信号ｅは、”Ｌ”レベルとなるので、トランジスタ２８
２は、非導通となり、チャージランプ３５が消灯する。

【００２２】また、スイッチ３４を投入すると、電圧制
御及び電流制限が開始される。電圧制御回路２４の電圧
検出回路２４１は、端子Ｓを介してバッテリ３１の充電
電圧を検出する。検出された充電電圧信号ａは、電圧偏
差回路２４３により、基準電圧回路２４２から発生され
た基準電圧信号ｂと比較され、その偏差が演算される。
そして、コンパレータ２４５により、上記偏差値ｃと、
三角波発生回路２４４からの三角波信号ｄとが比較さ
れ、電圧制御信号が出力される。

【００２３】次に、上記回転子の回転数が、０からＰ１
を経てＰ２に達する間は、回転数検出回路２５の出力信
号ｆ、ｇが、共に”Ｌ”レベルとなり、電流検出回路２
６のトランジスタ２６７及び２６８を遮断させる。そし
て、このとき、コンパレータ２６２の基準電圧が、次式
（１）に示す基準電圧Ｖ２となり、界磁電流制限値がＩ
f1（温時の場合のトルクに制限するための値）に設定さ
れる。Ｖ２＝（Ｒ２６４＋Ｒ２６５＋Ｒ２６６）×Ｖcc／（Ｒ２６３＋Ｒ２６４＋Ｒ２６５＋Ｒ２６６） −−− （１）ただし、Ｒ２６３〜Ｒ２６６は、抵抗２６３〜２６６の
抵抗値である。

【００２４】上記基準電圧Ｖ２と電流検出信号ｉとが、
コンパレータ２６２にて、比較され、界磁電流制限信号
ｊがＡＮＤ回路２７の一方の入力端子に供給される。こ
のＡＮＤ回路２７の他方の入力端子には、コンパレータ
２４５からの電圧制御信号が供給され、この電圧制御信
号と、上記界磁電流制限信号ｊとのアンド条件により、
ＡＮＤ回路２７の出力信号レベルが変化される。そし
て、ＡＮＤ回路２７の出力信号により、トランジスタ２
１のオン、オフ動作が制御される。これにより、界磁電
流が制御され、図１０の（Ａ）に示すように、車両用充
電発電器１の冷時において、駆動トルクＴH及び発電電
流ＩH（定格出力電流、すなわち、温時の出力電流）に
制限される（回転数Ｐ1〜Ｐ2（低速領域））。

【００２５】ここで、冷時に於いて回転子の回転数に対
する最大出力電流以上の負荷が投入されたとき、つま
り、界磁電流制限値Ｉf1以上の界磁電流が流れようとす
ると、コンパレータ２７２の出力信号ｊは、”Ｌ”レベ
ルとなるのでＡＮＤ回路２７の出力も”Ｌ”レベルとな
り、トランジスタ２１が遮断される。したがって、界磁
電流は、Ｉf1に制限される。また、界磁電流がＩf1以下
になると、トランジスタ２１が導通され、界磁電流がＩ
f1以上になると、トランジスタ２１が遮断される。この
ような一連の動作が繰り返され、車両用充電発電器１の
冷時における駆動トルク及び発電電流が図に示すように
制限される。同様に、車両用充電発電器１の温時におい
ても、界磁電流が制限値Ｉf1以上とならないように制限
される。

【００２６】次に、回転子の回転数がＰ２に達すると、
回転数検出回路２５の出力信号ｆが”Ｌ”レベル、信号
ｇが”Ｈ”レベルとなり、トランジスタ２６７が遮断、
トランジスタ２６８が導通される。これにより、コンパ
レータ２６２の基準電圧が次式（２）に示すＶ３へと変
化し、界磁電流制限値がＩf1からＩf2（冷時の場合のト
ルクに制限するための値）へと変化される。Ｖ３＝（Ｒ２６４＋Ｒ２６５＋Ｒ２６９）×Ｖcc／
（Ｒ２６３＋Ｒ２６４＋Ｒ２６５＋Ｒ２６９） −−−
（２）ただし、Ｒ２６９は抵抗２６９の抵抗値である。この基
準電圧Ｖ３と電流値検出信号ｉとが、コンパレータ２６
２にて比較され、界磁電流制限信号ｊが出力される。そ
して、冷時における車両用充電発電器１の駆動トルクＴ
H及び発電電流ＩCが図に示すように制限される（Ｐ2〜
Ｐ3（中速領域））。つまり、充電発電機１の出力電流
は、中速領域における定格出力電流IHより大の最大出力
電流（冷時における出力電流）である発電電流ICとなる
ように制御される。

【００２７】ここで、冷時において、回転子の回転数に
対する最大出力電流以上の負荷が投入されたとき、つま
り、界磁電流制限値Ｉf2以上の界磁電流が流れるとき、
コンパレータ２７２の出力信号ｊは、”Ｌ”レベルとな
るので、ＡＮＤ回路２７の出力も”Ｌ”レベルとなる。
これにより、トランジスタ２１が遮断され、界磁電流が
Ｉf2に制限される。また、界磁電流がＩf2以下になると
トランジスタ２１が導通され、界磁電流がＩf2以上にな
るとトランジスタ２１が遮断されるという一連の動作を
繰り返し車両用充電発電器１の冷時における駆動トルク
及び発電電流を図に示すように制限する。車両用充電発
電器１の温時においては、界磁電流は、Ｉf2以上となる
ことはないので、車両用充電発電機１の出力電流は制限
されない。つまり、回転数Ｐ2からＰ3までの期間は、温
時においては、実線で示す発電電流ＩH、駆動トルクＴH
となり、冷時においては、破線で示す発電電流ＩC、駆
動トルクＴCとなる。したがって、冷時においては、図
に示した電流Ｗだけ大きな発電電流が発生でき、発電効
率が向上される。この場合、発電回転数は、Ｐ2以上と
なっているので、界磁電流制限値がＩf2となっていて
も、内燃機関とのトルクバランスによるベルトの鳴き等
が発生することはない。

【００２８】次に、前記回転子の回転数がＰ2からＰ3へ
達すると、回転数検出回路２５の出力信号ｆ、ｇが共
に”Ｈ”レベルとなり、電流検出回路２６のトランジス
タ２６８が導通状態となる。すると、コンパレータ２６
２の基準電圧が、次式（３）に示すＶ４に変化し、界磁
電流制限値がＩf2からＩf3へと変化される。Ｖ４＝Ｒ２６４×Ｖｃｃ／（Ｒ２６３＋Ｒ２６４）
−−− （３）そして、基準電圧Ｖ４と電流値検出信号ｉとが、コンパ
レータ２６２にて比較され、界磁電流制限信号ｊが出力
される。次に、ＡＮＤ回路２７にて、電圧制御信号と電
流制限信号ｊとのＡＮＤ条件が取られ、トランジスタ２
１のオン、オフが制御される。そして、このトランジス
タ２１により、界磁電流が制御又は制限され、車両用充
電発電器１の駆動トルク及び発電電流が図１０に示すよ
うに制限される。電流制限値Ｉf3は、電流制限値Ｉf1よ
りも小となっているが、これは、回転数がＰ3以上（高
速領域）となると、発電電流は飽和してしまうので、電
流制限値If3が電流制限値If1より小であっても、高速領
域における出力電流IHを確保し得るからである。さら
に、電流制限値If3がIf1より小となっているのは、発電
機１の出力電流のリップル分を抑制するためである。こ
のリップル分が大となると、ヒューズ等の寿命が短くな
る可能性があるが、リップル分を抑制することによっ
て、ヒューズ等の長寿命化が可能となる。

【００２９】さて、回転子の回転数に対する最大出力電
流以上の負荷が投入されたとする。つまり、界磁電流制
限値Ｉf3以上の界磁電流が流れようとすると、コンパレ
ータ２６２の出力信号ｊは、”Ｌ”レベルとなる。した
がって、ＡＮＤ回路２７の出力も”Ｌ”レベルとなり、
トランジスタ２１が遮断され、界磁電流がＩf3に制限さ
れる。また、界磁電流がＩf3以下になろうとすると、ト
ランジスタ２１が導通され、Ｉf3となるように制御され
る。このようにして、トランジスタ２１のオンオフ動作
が行われ、車両用充電発電器１の冷時、温時に拘らず駆
動トルク及び発電電流が制限される。

【００３０】以上のように、本発明の一実施例によれ
ば、電機子巻線１２の回転数Ｐが、Ｐ＜Ｐ２においては
界磁電流をＩf1に、Ｐ２≦Ｐ＜Ｐ３においてはＩf2に、
Ｐ≧Ｐ３に於いてはＩf3に制限する。したがって、エン
スト、ベルトの鳴き等が防止されるだけではなく、冷時
の発電能力に高精度に応答して、発電効率を向上するこ
とができる。

【００３１】次に、本発明の他の実施例として、外部よ
り入力する信号（Ｃ端子信号とする）により車両用充電
発電機の駆動トルクを制御する例を説明する。図１１
は、本発明の他の実施例の概略構成図であり、図１の例
と同等の部分には同一の符号を付してある。図１１にお
いて、制御装置２Ａは、界磁巻線１１に流れる界磁電流
を制御するためのパワートランジスタ２１と、このトラ
ンジスタ２１のスイッチングノイズを吸収するフライホ
イールダイオード２２と、トランジスタ２１のエミッタ
とアースとの間に接続される電流検出抵抗２９とを備え
る。また、制御装置２は、端子Ｓを介してバッテリー電
圧を検出し電圧制御信号を出力する電圧制御回路２４
と、車両制御用の外部コントローラ４からのＣ端子信号
（エンジンの回転数に応じて変化）により界磁電流の制
限基準値を演算する演算処理部２５Ａと、抵抗２９によ
り検出した界磁電流値と演算処理部（基準電圧設定部）
２５Ａからの基準値とを比較し、界磁電流制御信号を出
力するコンパレータ（電流偏差検出手段）２６Ｃとを備
える。

【００３２】図１１に示した例の動作を、図１２のフロ
ーチャートにより説明する。図１２のステップ７１によ
りエンジンが始動されると、ステップ７２において、外
部コントローラ４により、エンジン状態あるいは負荷状
態によりＯＮｄｕｔｙ（デューティー比）が、０％から
１００％まで変化するＣ端子信号が演算処理装置２５Ａ
に供給され、Ｃ端子信号の０ＮｄｕｔｙがＤで表現され
る。次に、ステップ７３において、電圧制御回路２４か
ら電圧制御信号が、ＡＮＤ回路２７に供給される。

【００３３】続いて、ステップ７４において、０％≦Ｄ
＜３０％（高回転時）か否かが判断され、ＹＥＳであれ
ば、ステップ７９に進み、界磁電流制限値ＩFがＩf3と
設定される。ステップ７４において、ＮＯであれば、ス
テップ７５に進み、３０％≦Ｄ＜７０％（低回転時）か
否かが判断され、ＹＥＳであれば、ステップ８０に進
み、界磁電流制限値ＩFがＩf1と設定される。ステップ
７５において、ＮＯであれば、ステップ７６に進み、７
０％≦Ｄ≦１００％（中回転時）か否かが判断され、Ｙ
ＥＳであれば、ステップ８１に進み、界磁電流制限値Ｉ
FがＩf2と設定される。

【００３４】ステップ７６において、ＮＯであれば、ス
テップ７７に進む。また、ステップ７９、８０、８１に
おいて、界磁電流制限値が設定された後も、ステップ７
７に進む。そして、このステップ７７において、界磁電
流制限値が、演算処理部２５からコンパレータ２６Ｃに
供給される。次に、ステップ７８に進み、エンジンが停
止されたか否かが判断され、ＹＥＳであれば、処理は終
了され、ＮＯであれば、ステップ７２に戻る。

【００３５】図１３は、Ｃ端子信号のＯＮｄｕｔｙと界
磁電流制限値との関係を示す図である。以上のように、
図１１の例によれば、外部コントローラ４からの信号
（エンジン回転数に応じて変化）に基づいて、界磁電流
をＩf1、Ｉf2、Ｉf3に制限する。したがって、図１の例
と同様に、エンスト、ベルトの鳴き等が防止されるだけ
ではなく、冷時の発電能力に高精度に応答し、発電効率
を向上することができる。

【００３６】なお、上記図１１の例では、Ｃ端子信号の
ＯＮｄｕｔｙ（Ｄ）により界磁電流制限値を３段階に可
変したが、３段階に限らず何段階にも変化させることが
できる。また、図１４に示すように、Ｃ端子信号のＯＮ
ｄｕｔｙに関して、リニアに界磁電流制限値を制御する
こともできる。また、上記図１１の例においては、Ｃ端
子信号をＯＮｄｕｔｙ信号としたが、Ｃ端子信号を周波
数可変信号として、上記実施例と同様に車両用充電発電
機１の出力電流を制御することもできる。さらに、上記
図１１の例においては、外部コントローラ４は、制御装
置２の外部に配置されているが、外部コントローラ４を
制御装置２内に配置することもできる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下のような効果がある。車両用充電発電
機の制御装置において、バッテリを充電するための車両
用充電発電機と、バッテリ電圧検出手段と、界磁巻線へ
の電流を通過及び停止させるスイッチ手段と、界磁巻線
の電流を検出する手段と、回転子の回転数に従って界磁
電流値を設定し、設定した界磁電流値と検出された電流
値との偏差信号を出力する電流偏差検出手段と、バッテ
リ電圧検出手段の出力信号と電流偏差検出手段の出力信
号とに基づいて、スイッチ手段の動作を制御するスイッ
チ動作制御手段とを備え、界磁電流を制御して、バッテ
リを一定電圧に充電させるように構成される。したがっ
て、車両用充電発電機の発電能力に高精度に応答して、
エンストやベルトの鳴き等が防止されるのみならず、発
電効率が向上された車両用充電発電機の制御装置を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である車両用充電発電機の制
御装置の概略構成図である。

【図２】図１における電源回路の回路図である。

【図３】図１における電圧検出回路の回路図である。

【図４】図１における基準電圧回路の回路図である。

【図５】図１における電圧偏差回路の回路図である。

【図６】図１における三角波発生回路の回路図である。

【図７】図１におけるチャージランプ駆動回路の回路図
である。

【図８】図１における電流検出回路の回路図である。

【図９】図１における回転数検出回路の回路図である。

【図１０】図１の例の電流制御特性図である。

【図１１】本発明の他の実施例である車両用充電発電機
の制御装置の概略構成図である。

【図１２】図１１の例の動作フローチャートである。

【図１３】図１１の例における界磁電流制限値とＣ端子
信号との関係の一例を示す図である。

【図１４】図１１の例における界磁電流制限値とＣ端子
信号との関係の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１充電発電機２、２Ａ制御装置３蓄電器部３Ａ補機４外部コントローラ１１界磁巻線１２電機子巻線１３三相全波整流回路２１パワートランジスタ２２フライホイールダイオード２３電源回路２４電圧制御回路２５回転数検出回路２５Ａ演算処理部２６電流検出回路２６Ｃコンパレータ２７ＡＮＤ回路２８チャージランプ駆動回路２９電流検出用抵抗３１バッテリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丸本勝二茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内審査官矢島伸一 (56)参考文献特開昭60−70936（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−92231（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−162739（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/14 - 7/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子に装着される界磁巻線を有し、バ
ッテリを充電するための車両用充電発電機と、上記バッテリの充電電圧を検出するバッテリ電圧検出手
段と、界磁巻線への電流を通過及び停止させるスイッチ手段
と、界磁巻線に流れる電流を検出する電流検出手段と、上記回転子の回転数に対応する信号が供給され、上記回
転数が低速領域の場合には、車両用充電発電機の出力電
流が、上記低速領域における定格出力電流以下となる第
１の界磁電流値を設定し、上記回転数が中速領域の場合
には、車両用充電発電機の出力電流が、上記中速領域に
おける定格出力電流より大である最大出力電流となる第
２の界磁電流値を設定し、設定した第１又は第２の界磁
電流値と上記電流検出手段により検出された電流値との
偏差に応じた信号を出力する電流偏差検出手段と、バッテリ電圧検出手段の出力信号と、上記電流偏差検出
手段の出力信号とに基づいて、上記スイッチ手段の動作
を制御するスイッチ動作制御手段と、を備え、上記界磁電流を制御して、上記バッテリを一定
電圧に充電させることを特徴とする車両用充電発電機の
制御装置。
【請求項２】請求項１記載の車両用充電発電機の制御
装置において、上記発電機の固定子巻線の電流信号に基
づいて、上記回転子の回転周波数を電圧値に変換する周
波数電圧変換手段を、さらに備え、上記回転数に対応す
る信号は、上記周波数電圧変換手段からの出力信号であ
ることを特徴とする車両用充電発電機の制御装置。
【請求項３】請求項１記載の車両用充電発電機の制御
装置において、上記回転数に対応する信号は、車両に搭
載された車両制御用コントローラからの出力信号である
ことを特徴とする車両用充電発電機の制御装置。
【請求項４】請求項１又は請求項３記載の車両用充電
発電機の制御装置において、上記電流偏差検出手段は、
上記回転数に対応する信号に従って、複数の基準電圧値
のうちの一つの電圧値を設定する基準電圧設定部と、上
記電流検出手段によって検出された電流値に対応する電
圧信号と基準電圧設定部により設定された基準電圧とを
比較する比較部とを有することを特徴とする車両用充電
発電機の制御装置。
【請求項５】請求項２記載の車両用充電発電機の制御
装置において、上記電流偏差検出手段は、周波数電圧変
換手段からの電圧値信号に基づいて、複数の基準電圧値
のうちの一つの電圧値を設定する基準電圧設定部と、上
記電流検出手段によって検出された電流値に対応する電
圧信号と基準電圧設定部により設定された基準電圧とを
比較する比較部とを有することを特徴とする車両用充電
発電機の制御装置。
【請求項６】請求項１記載の車両用充電発電機の制御
装置において、上記電流偏差検出手段は、上記回転数が
高速領域の場合には、車両用充電発電機の出力電流が、
上記高速領域における定格出力電流以上の電流となり、
かつ、上記第１の界磁電流値より小である第３の界磁電
流値を設定し、設定した第１、第２又は第３の界磁電流
値と上記電流検出手段により検出された電流値との偏差
に応じた信号を出力することを特徴とする車両用充電発
電機の制御装置。