JP3065173B2 - 発電機の励磁電流制御装置 - Google Patents

発電機の励磁電流制御装置

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JP3065173B2
JP3065173B2 JP4132103A JP13210392A JP3065173B2 JP 3065173 B2 JP3065173 B2 JP 3065173B2 JP 4132103 A JP4132103 A JP 4132103A JP 13210392 A JP13210392 A JP 13210392A JP 3065173 B2 JP3065173 B2 JP 3065173B2
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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、発電機の励磁コイルの
通電の断続を行って励磁電流を制御する励磁電流制御装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の技術として、特開昭62−104
500号に開示された技術が知られている。この技術
は、図7の電気回路に示すように、励磁コイルの通電量
が設定値を越えたことを比較器101で判定し、この比
較器101によって励磁電流が設定値を越えた際に制御
トランジスタ102をONしてスイッチング素子103を
OFF し、励磁コイルの通電を停止する。この励磁コイル
の通電停止時間は、コンデンサ104の放電時間によっ
て設定される。そして、コンデンサ104の放電が終了
すると再びスイッチング素子103がONして、励磁コイ
ルの通電が開始され、上記を繰り返す。この技術によっ
て、励磁コイルの温度が変化しても、励磁電流の最大値
が一定に制限される。このため、低温時における発電機
出力電流の増加を抑えることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記に示す技
術では、励磁コイルの温度変化によってスイッチング素
子103のスイッチング周波数が大きく変動する。つま
り、低温では励磁コイルの抵抗が小さいため、励磁コイ
ルの遮断比率(DOFF )を大きくとる必要がある。その
ため、スイッチング周期(T)は、T=t0 /DOFF と
なる(t0 はコンデンサ104の放電時間によって定ま
る励磁コイルの遮断時間)。つまり、低温では、スイッ
チング周波数が高くなり、スイッチングノイズが発生し
たり、スイッチング損失が増大する。また、高温では、
スイッチング周波数が低くなり、励磁電流変動が発生し
て発電機の出力が変動し、ランプ類のちらつきが発生し
たり、発電機ノイズの変動を生じる。
【0004】
【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、励磁コイルの温度が変動しても、
励磁電流を一定電流に制御するスイッチング周波数を安
定化させた発電機の励磁電流制御装置の提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の発電機の励磁電
流制御装置は、次の技術的手段を採用した。励磁電流制
御装置は、磁界を発生する励磁コイルおよびこの励磁コ
イルの発生する磁界と相対的に回転して電力を発生する
電機子コイルを備えた発電機と、前記励磁コイルの通電
と遮断とを繰り返して励磁電流を制御する励磁電流制御
装置とを備える。そして、前記励磁電流制御装置は、前
記励磁コイルの励磁電流値が設定値を越えてから、所定
時間の遅れ後に励磁電流の遮断を行い、その遮断時の励
磁電流値と前記設定値との差が大きくなるに従って遮断
時間を長くするとともに、遮断時の励磁電流値と前記設
定値との差が小さくなるに従って遮断時間を短くする。
【0006】
【発明の作用】励磁コイルの低温時は、励磁コイルの抵
抗値が低い。このため、励磁電流制御回路が、励磁電流
が設定値を越えてから、所定時間後に励磁コイルの通電
を遮断した時、その遮断時の励磁電流値と設定値との差
が大きい。そして、励磁電流制御回路は、その差が大き
い時は、遮断時間を長くする。この結果、励磁コイルの
通電の断続周期が従来に比較して長くなる。逆に、励磁
コイルの高温時は、励磁コイルの抵抗値が高い。このた
め、励磁電流制御回路が、励磁電流が設定値を越えてか
ら、所定時間後に励磁コイルの通電を遮断した時、その
遮断時の励磁電流値と設定値との差が小さい。そして、
励磁電流制御回路は、その差が小さい時は、遮断時間を
短くする。この結果、励磁コイルの通電の断続周期が従
来に比較して短くなる。
【0007】
【発明の効果】本発明の発電機の励磁電流制御装置は、
上記の作用で示したように、励磁コイルの温度が低いと
きは、従来に比較して励磁コイルの通電の断続周期が長
くなり、逆に励磁コイルの温度が高いときは、従来に比
較して励磁コイルの通電の断続周期が短くなり、結果的
に励磁コイルの通電の断続周期を、励磁コイルの温度に
関係なく、安定したスイッチング周期とすることができ
る。この結果、低温時のスイッチングノイズおよびスイ
ッチング損失を低減することができるとともに、高温時
の発電機の出力変動を防ぐことができる。
【0008】
【実施例】次に、本発明の発電機の励磁電流制御装置
を、図に示す一実施例に基づき説明する。 〔実施例の構成〕図1ないし図4は本発明の実施例を示
すもので、図1は自動車用発電機の励磁電流制御装置の
構成を示す電気回路図である。発電機1は、通電を受け
て磁界を発生する励磁コイル2と、この励磁コイル2の
発生する磁界に対して相対回転することにより電力を発
生する電機子コイル3とを備え、励磁コイル2あるいは
電機子コイル3の一方がエンジン(図示しない)によっ
て駆動される。そして、電機子コイル3の発生する交流
電流は整流回路4で直流に変換されて、バッテリ5およ
び車両の各電気負荷5aへ出力される。この発電機1の
発生する電力は、エンジンの回転速度と励磁コイル2の
通電量(励磁電流値)によって変化する。そして、励磁
コイル2に供給される励磁電流は、励磁電流制御装置6
によって制御される。
【0009】励磁電流制御装置6は、励磁コイル2の通
電および遮断を行うスイッチング素子7を備る。このス
イッチング素子7は、バッテリ5の電圧が所定電圧以下
に低下したことを検出する比較器8と、励磁電流が最大
値を越えないようにスイッチング素子7を制御するため
の電流調節回路9とが接続されたノア回路10の出力に
よって制御される。この電流調節回路9は、図2の電気
回路図に示すように、励磁電流を検出する励磁電流検出
回路11と、検出された励磁電流値によって励磁電流の
遮断時間の設定を行う遮断時間設定回路12とからな
る。
【0010】励磁電流検出回路11は、励磁コイル2の
励磁電流を電圧変化するためのシャント抵抗13で検出
された励磁電流に応じた電圧を差動増幅して出力するオ
ペアンプ14を備える。一方、遮断時間設定回路12
は、励磁電流検出回路11の出力が設定電圧に達した時
(励磁コイル2の励磁電流値が設定値を越えた時)に、
Hiの出力信号を発生するコンパレータ15を備えるとと
もに、このコンパレータ15からHiの出力信号を受けて
から、所定時間の遅れ後にスイッチング素子7をOFF す
るHiの出力信号を発生する遅延回路16を備える。ま
た、遮断時間設定回路12は、遅延回路16によって励
磁コイル2の通電が遮断された時の励磁電流値(シャン
ト抵抗13で検出される電圧値)に応じたオペアンプ1
4からの出力信号を記憶するコンデンサ18を備える。
励磁電流が遮断されている間は、放電回路20によって
コンデンサ18の放電が行なわれ、励磁コイルに流れる
電流の減少をコンデンサ18の出力電圧v3 によってシ
ュミレートしている。
【0011】〔実施例の作動〕次に、上記実施例の作動
を、図3の(a)、(b)に示すタイムチャートを用い
て簡単に説明する。励磁コイル2に流れる励磁電流が増
大し、シャント抵抗13を流れて発生する電圧v1 が、
オペアンプ14のマイナス端子に印加される電圧v2 よ
りも大きくなると、オペアンプ14の出力によってコン
デンサ18が充電される。逆に、電圧v1 が、電圧v2
よりも小さいとコンデンサ18は放電されて、電圧v2
が電圧v1 と等しくなるようにコンデンサ18は充電さ
れる。この結果、コンデンサ18に発生する電圧v3
は、次式に示すように、励磁電流に比例した値となる。
【数1】 v3 =k×ir(ダイオード21の降下電圧は無視) irは励磁電流 k=R1 ×(R2 +R3 )/R2 R1 はシャント抵抗13の抵抗値、R2 およびR3 はオ
ペアンプ14のマイナス端子に印加される電圧を設定す
る抵抗体22、23の抵抗値である。ここで、励磁電流
が増加し、オペアンプ14の出力側の電圧v3 が設定電
圧vaを越えると、コンパレータ15の出力がHiとな
り、その後、遅延回路16によって所定時間td遅れた
後にトランジスタ24がONし、励磁電流が減少する。こ
のトランジスタ24がONすると、スイッチング素子7が
OFF するため、シャント抵抗13に印加される電流もOF
F され、電圧v1 はほぼ0Vになる。このため、オペア
ンプ14の出力はLow に反転し、電圧v3 は放電回路2
0の放電電流によって減少してゆき、電圧v3 が設定電
圧vaよりも低下すると、コンパレータ15の出力がLo
w に反転する。これによって、トランジスタ24がOFF
してスイッチング素子7がONし、再び励磁コイル2に励
磁電流が流れる。
【0012】ここで、スイッチング素子7がOFF してい
る時間をTOFF とすると、次式が成立する。
【数2】TOFF =C×SON/i なお、Cはコンデンサ18の容量、SONは遅延時間td
における電圧v3 の変化量(遮断時の励磁電流値と設定
値のと差に応じた電圧)、iは放電回路20の放電電流
値である。従って、励磁電流の遮断時間TOFF は、遅延
時間tdの間に変化した励磁電流の値(AON)に比例し
た値となる(AON=SON/kであるからTOFF =C×k
×AON/iとなる)。またスイッチングが安定した状態
では次式が成り立つ。
【数3】AOFF /td×TOFF =AON/td×TON これらの結果からスイッチング周期Tは、次式で表せ
る。
【数4】T=A×(AON+AOFF ) なお、Aは係数(A=C×k/i)、AOFF は一定時間
tdでの励磁電流の減衰量である。そして、図4の励磁
コイル2の電流の増加、減衰特性からも分かるように、
スイッチング周期Tは励磁コイル2が低温であっても高
温であっても大きく変化しない。
【0013】〔実施例の効果〕本実施例では、励磁電流
が最大値を越えないようにスイッチング素子7をON−OF
F するスイッチング周期Tは、上記の作用で示したよう
に、安定した周期とすることができる。このため、低温
時のスイッチングノイズおよびスイッチング損失を低減
することができるとともに、高温時の発電機1の出力変
動およびランプ類のちらつきを防ぐことができる。
【0014】〔第2実施例〕図5および図6は第2実施
例を示すもので、図5は電流調節回路9の電気回路図を
示す。本実施例は、励磁電流検出回路11が励磁電流の
検出電圧と設定電圧v2 との電圧差を積分して、励磁電
流の値に応じた電圧v3 を、遮断時間設定回路12のコ
ンパレータ15に出力している。積分電圧v3 は、励磁
電流検出に含まれるノイズ成分が除去されているため、
積分電圧v3 によって励磁電流を安定して検出すること
ができる。簡単に作動を説明する。図6に示すように、
積分電圧v3 が設定電圧vaを越えると、遅延回路16
で設定された遅延時間td遅れてスイッチング素子7が
OFF して、励磁電流が遮断される。遮断時間は、第1実
施例同様、遅延時間tdの間に変化した励磁電流値に応
じた電圧v3 の変化量で決定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】発電機の励磁電流制御装置の構成を示す電気回
路図である(第1実施例)。
【図2】電流調節回路の電気回路図である(第1実施
例)。
【図3】作動説明のためのタイムチャートである(第1
実施例)。
【図4】励磁コイルの電流の増加減衰の特性を示すグラ
フである(第1実施例)。
【図5】電流調節回路の電気回路図である(第2実施
例)。
【図6】作動説明のためのタイムチャートである(第2
実施例)。
【図7】電流調節回路の電気回路図である(従来技
術)。
【符号の説明】
1 発電機 2 励磁コイル 3 電機子コイル 6 励磁電流制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−233032(JP,A) 特開 昭59−175333(JP,A) 特開 昭54−91703(JP,A) 特開 平3−45200(JP,A) 特開 昭63−92231(JP,A) 実開 昭64−37347(JP,U) 実開 昭59−63699(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 9/30 H02P 9/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁界を発生する励磁コイルおよびこの励
    磁コイルの発生する磁界と相対的に回転して電力を発生
    する電機子コイルを備えた発電機と、 前記励磁コイルの通電と遮断とを繰り返して励磁電流を
    制御する励磁電流制御装置とを備える発電機の励磁電流
    制御装置において、 前記励磁電流制御装置は、 前記励磁コイルの励磁電流値が設定値を越えてから、所
    定時間の遅れ後に励磁電流の遮断を行い、その遮断時の
    励磁電流値と前記設定値との差が大きくなるに従って遮
    断時間を長くするとともに、遮断時の励磁電流値と前記
    設定値との差が小さくなるに従って遮断時間を短くする
    ことを特徴とする発電機の励磁電流制御装置。
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