JP3307042B2 - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents

車両用発電機の制御装置

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JP3307042B2 JP32235493A JP32235493A JP3307042B2 JP 3307042 B2 JP3307042 B2 JP 3307042B2 JP 32235493 A JP32235493 A JP 32235493A JP 32235493 A JP32235493 A JP 32235493A JP 3307042 B2 JP3307042 B2 JP 3307042B2
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敏典 丸山
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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、定周波でフィードコイ
ル励磁スイッチ手段を断続しつつ、発電機の出力電圧を
調整基準電圧と一致させる車両用発電機の制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、発電機のフィードコイルを励
磁する励磁トランジスタのスイッチングの導通率を検出
して、発電機の発電状態に応じてアイドル回転数を調整
したり、あるいは発電機の出力電圧を切替えたりする考
案が知られている。この様な処理をする場合、スイッチ
ングの周期が安定していると導通率検出が容易であり、
特開平1−218333号公報に示されるように、周期
的なトリガパルスで励磁トランジスタ導通させることに
よってスイッチング周期の一定化を図ったものを適用す
ると有効である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に示された構成によると、発電機出力電圧が基準電圧
を上まわることにより、一旦励磁トランジスタがOFF
すると、次のトリガパルスが出るまで励磁トランジスタ
OFFが継続してしまう。すなわち、発電機出力電圧が
基準電圧と上まわるタイミングは安定していない。従っ
て、電気負荷状態が安定していても励磁トランジスタO
FFのタイミングにより導通率に差が生じ、検出のタイ
ミングによっては発電状態の検出に誤差が生じる恐れが
ある。従って本発明は、スイッチング周期の一定化及び
導通率の安定化を図ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、車載発電機の出力電圧が調整基準電圧と等
しくなるように、前記発電機のフィールドコイルを励磁
するスイッチ手段を断続制御する車両用発電機の制御装
置において、前記スイッチ手段を導通または遮断させる
第1発振信号を出力する第1の発振手段と、この第1の
発振手段の前記第1発振信号と同一の発振周期で第2発
振信号を発振することのできる第2の発振手段と、前記
発電機の出力電圧と前記調整基準電圧との比較結果に応
じて前記発電機の出力電圧と前記調整基準電圧との比
較結果に応じて、前記発電機の出力電圧が前記調整基準
電圧より大きい場合は、その電圧差に応じて前記第1の
発信手段の発信周期に対して前記第2の発振手段の発振
周期を短く変更し、前記発電機の出力電圧が前記調整基
準電圧より小さい場合は、その電圧差に応じて前記第1
の発信手段の発信周期に対して前記第2の発振手段の発
振周期を長く変更する変更手段と前記第1発振信号と前
記第2発振信号との位相差に依存した導通率で前記スイ
ッチ手段を導通させるスイッチング駆動信号発生手段を
備えることを特徴とする車両用発電機の制御装置を提供
する。なお、前記スイッチング駆動信号発生手段は、前
記第1発振信号で、前記スイッチ手段を導通させ、前記
第2発振信号で前記スイッチ手段を遮断させるスイッチ
ング駆動信号を発生するようにしてもよい。また、前記
第2発振信号の周期が長くなり、前回出力された前記第
1発振信号と、今回出力された前記第1発振信号との間
に、前記第2発振信号が出力されなかった場合には、今
回出力された前記第1発振信号のタイミングで前記第2
の発振手段の値をリセットするようにしてもよい。ま
た、前記第2発振信号の周期が短くなり、前回出力され
た前記第1発振信号と、今回出力された前記第1発振信
号との間に、前記第2発振信号が2回出力された場合に
は、今回出力された場合には、今回出力された前記第1
発振信号のタイミングで前記第2発振手段の値をリセッ
トするとともに、次回の前記第1発振信号が出力される
まで前記スイッチ手段を導通させないようにしてもよ
い。また、前記第2の発振手段は、アップカウンタで構
成されるようにしてもよい。また、前記第2の発振手段
は、アップ・ダウンカウンタで構成されるようにしても
よい。
【0005】
【作用及び発明の効果】上記構成によると、スイッチ手
段の導通率は第1の発振信号と第2の発振信号の位相差
で定まる。発電機の出力電圧と調整基準電圧との比較結
果に応じて、この位相差が徐々に変化するため、導通率
の急激な変化を防止することができ、導通率を安定させ
ることができる。
【0006】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図1は本発明装置の第1実施例を示す回路構成図であ
る。この図1に基づいて構成を説明する。電圧調整器1
はイグニッションスイッチ4の投入により電源10が動
作し、発電機2の出力電流により充電されるバッテリ3
の電圧を検出し、その検出値が調整基準値Vrと等しく
なるように、前記発電機2のフィードコイル6と直列に
接続された励磁トランジスタ16を断続制御する。
【0007】比較器11は、前記バッテリ3の電圧の検
出値が基準値Vrよりも、大きい場合に、コンデンサ1
3を抵抗12を通して所定の電流値で充電し、前記検出
値が基準値Vrよりも小さい場合には、コンデンサ13
への充電電流を減少または放電させる。この充放電収支
の変化に伴って、コンデンサ13の電圧(第2の発振信
号)がVaに達するまでの時間(信号幅)が変化する。
比較器14はコンデンサ13の電圧がVa以上となった
場合に、ホールド回路15をリセットし、コンデンサ1
3を急速放電させる。
【0008】ホールド回路15は、所定の周期のクロッ
ク(ck2)17により周期的にセット信号(第1の発
振信号)が入力され、Q端子出力がHiにセットされ、
比較器14からのリセット信号により、Q端子出力がL
oにリセットされる。このホールド回路15の論理回路
を図2に示す。トランジスタ20は、ホールド回路15
のQ出力がHiからLoに切替わった時に、NOT回路
18,交流結合用コンデンサ19を通して作られたトリ
ガ信号によって導通し、Va以上の電圧に充電されたコ
ンデンサ13を放電させる。
【0009】17は所定の周期のクロック(ck2)で
あり、その周期(tck2)は、バッテリ3の電圧の検
出値が基準値Vrよりも大きい場合に、コンデンサ13
がTr20によって放電された電圧(Vo)からVaに
まで上昇するのに必要な時間(ta)よりも大きく設定
されている。次に作動を説明する。
【0010】連続してバッテリ3の電圧の検出値(V
s)が基準電圧Vrよりも低い場合、比較器11の出力
はLoとなり、コンデンサ13は充電されず電圧が上昇
することはない。従って比較器14の出力はLoとな
り、ホールド回路15をリセットすることが無いため、
周期的クロック(ck2)によって一度ホールド回路1
5がセットされると、その状態を継続する。すなわちQ
出力はHiで励磁トランジスタ16は導通状態となり、
発電機2の出力を増加させる。
【0011】バッテリ3の電圧の検出値(Vs)が基準
電圧Vrよりも連続して高い場合には、図3に示すよう
に、比較器11の出力はHiとなり、コンデンサ13は
抵抗12を通して充電される。コンデンサ13の電圧が
Va以上となると、比較器14の出力はHiとなり、ホ
ールド回路15をリセットし、励磁トランジスタ16を
遮断する。ホールド回路15がリセットされた時、Q出
力がHiからLoにリセットされるのに伴うトリガ信号
によってトランジスタ20が導通し再び、コンデンサ1
3は、低い電圧(Vo)からVaに向けて上昇すること
になる。
【0012】コンデンサ13がトランジスタ20によっ
て放電された電圧(Vo)からVaまで電圧が上昇する
のに必要な時間(ta)はクロック(ck2)の周期
(tck2)よりも小さい為、ホールド回路15のQ出
力のHi信号のデューティ(Hiの時間/tck2)は
減少してゆく。従って励磁トランジスタ12の励磁ディ
ーティも減少し、発電機2の出力も減少する。
【0013】電気負荷状態が安定した定常状態では、図
4に示す様に、バッテリ3の検出電圧(Vs)の微妙な
電圧変動(発電機2の3相交流の整流によって発生する
出力電圧リップルなど)によって比較器11の出力はH
iとLoとの間で切替り、コンデンサ13の充電電流の
平均値は比較器11の出力のHiとLoの比率で定ま
る。
【0014】コンデンサ13の電圧がVoからVaまで
上昇するのに必要な時間(ta)がクロック(ck2)
の周期(tck2)よりも小さい場合は、励磁トランジ
スタ16の励磁デューティが減少し、発電機2の出力電
流が減少し、バッテリ3の充電電圧が低下することによ
り、比較器11のHiの比率が低下し、コンデンサ13
の平均充電電流が減少する。これにより、コンデンサ1
3がVoからVaまで上昇するのに必要な時間taは増
加し、定常状態ではta=tck2となって安定する。
この状態は励磁トランジスタ12の導通デューティが異
なった場合でも、デューティが安定している状態ではt
a=tck2が成り立つ。
【0015】図5は第2実施例の回路構成図を示す。こ
の第2実施例は、先に説明した第1実施例のコンデンサ
13の替わりに、カウンター131を用いたものであ
る。バッテリ3の検出電圧Vsが基準値Vrよりも大き
い場合に、カウンター131は所定の周期(tck1)
のクロック(ck1)によってカウントアップを行うn
段バイナリーカウンターである。カウンター131のカ
ウントが進みカウント値が2n になるとホールド回路1
5にリセット信号を送り、次のクロック(ck1)のパ
ルスによってカウント値は2°になる。
【0016】また、バッテリ3の検出電圧Vsが基準値
Vrよりも小さい場合は、比較器11の出力がLoとな
りAND回路133によってカウンター131に入力さ
れるクロック(ck1)を停止させる。またカウンター
131はリセット端子(R端子)に入力されるトリが信
号によってカウント値が2°にリセットされる機能を持
つ。また分周回路172で発生する、クロック(ck
2)の周期tck2はtck1×2n+1 となっている
(図6参照)。従って、バッテリ3の検出電圧Vsが基
準値Vrよりも大きい場合に、カウンター131が2°
から2n までカウントする時間はクロック(ck2)の
周期tck2の約1/2となる。以上の構成により、実
施例1のコンデンサ13の電圧値(Vc)に相当する値
をバイナリーカウンター131のカウント値で構成する
ことができる。
【0017】また、ホールド回路15のQ出力はDフリ
ップフロップ(DFF)21のD入力に接続される。D
FF21は、CP端子に入力されるクロック(ck1)
の立下がりで、D入力がHiの場合にQ出力がHiとな
る。DFF21のQ出力がHiの時にクロック(ck
2)の立上がり信号がAND回路22に入力されると、
交流結合用コンデンサ23を通して、カウンター131
のカウント値は2°の値にリセットされる。
【0018】次に作動を説明する。Vs<Vrの比率が
Vs>Vrの比率よりも大きい場合すなわちVs>Vr
の比率が1/2以下の場合は、図7に示すように、カウ
ンター131のカウント値がカウントアップする確率は
1/2以下になる為、カウント値が2°から2nまで変
化するのに必要な時間はtck1×2n+1よりも大きく
なる。
【0019】この時、図7の一点鎖線で示すように、励
磁トランジスタ16を導通状態に維持すべく出力された
クロック(ck2)とカウンター131のカウント値の
位相差がck2の周期以上になると、ホールド回路15
のQ出力が意に反して励磁トランジスタ16を遮断して
しまうという問題が発生する。そこで、DFF21,A
ND回路22,コンデンサ23によって、ホールド回路
15のQ出力がHiのまま、クロック(ck2)の立上
りとなった時は、カウンター131のカウント値を2°
にリセットすることで位相差をtck2の1周期以内に
制限することで上記不具合を解消している。
【0020】また、逆に、Vs>Vrの比率が1/2
上の場合は、図8に示すように、カウンター131のカ
ウント値2°から2nまで変化するのに必要な時間はc
k2の周期(tck1×2n+1)よりも小さくなり、そ
の位相差はしだいに小さくなるが、位相差が小さくなり
すぎて負の極性にならない様NOT回路24とOR回路
25が接続されている。カウンター131のカウント値
が2nとなりホールド回路15のQ出力がLoにリセッ
トされた後、カウンター131のカウント値は再び2°
からカウントアップを行ない、次のck2のクロックが
立上がる前に、カウント値が2n−1の値になると、N
OT回路24の出力はLo,ck2はクロック立上りま
ではLo,ホールド回路15の出力はLoとなり、OR
回路25の出力はck2のクロックの立上りまでLoと
なる。
【0021】従ってカウンター131のクロック端子
(CP)に入力されるクロックは、ck2のクロックの
立上りまで、停止されて、カウンター131のカウント
値は2 n −1の値にホールドされる。その後ck2の立
上りでカウンタ131のカウント値は2n となり、リセ
ット優先のホールド回路15のQ出力は、Loとなり、
その後、カウンタ131のカウント値はck1のクロッ
クに従い2°から再びカウントアップを行ない、またホ
ールド回路15は次のck2のクロックの立上りまでQ
出力のLoをホールドする。以上の動作を行うことによ
り、位相差が負の極性になるのを防止している。
【0022】また、先に示した第1実施例のコンデンサ
13に代えて、アップダウンカウンターを適用してもよ
い。この場合、Vs<Vrとなった時に、ダウンカウン
トすることで、図7で示す、カウンター131のck2
のタイミングでのリセットが不要となる為、DFF2
1,AND回路22,コンデンサ23が省略できる。ま
た、先に示した第1実施例において、バッテリ3の検出
電圧Vsの電圧リップルが小さい場合は、図9に示す様
に、電圧検出用比較器11の出力をNOT回路111で
基準電圧Vrにフィードバックすることで、比較器11
の負入力端子電圧を発振させて、凝似的に電圧リップル
を検出した状態と同様の状態にすることができる。
【0023】また、比較器11の極性を反転し、ホール
ド回路15の反転出力
【0024】
【外1】
【0025】で励磁トランジスタ16を制御することも
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す回路構成図である。
【図2】上記第実施例のホールド回路の一例を示す論理
回路図である。
【図3】上記第1実施例の作動説明に供するタイムチャ
ートである。
【図4】上記第1実施例の作動説明に供するタイムチャ
ートである。
【図5】本発明の第2実施例を示す回路構成図である。
【図6】上記第2実施例の作動説明に供するタイムチャ
ートである。
【図7】上記第2実施例の作動説明に供するタイムチャ
ートである。
【図8】上記第2実施例の作動説明に供するタイムチャ
ートである。
【図9】上記第1実施例の変形例を示す回路構成図であ
る。
【符号の説明】
1 電圧調整器 2 発電機 6 フィールドコイル 11 比較器(変更手段も兼ねる第2の発振手段) 12 抵抗 (変更手段も兼ねる第2の発振手段) 13 コンデンサ(変更手段も兼ねる第2の発振手段) 16 励磁トランジスタ(スイッチ手段) 17 クロック(第1の発振手段) 20 トランジスタ(第2の発振手段) Vr 調整基準電圧 Vs 発電機の出力電圧
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−203600(JP,A) 特開 平5−38200(JP,A) 特開 平5−23000(JP,A) 特開 平5−328799(JP,A) 特開 平5−276687(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/14 - 7/24 H02P 9/30

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車載発電機の出力電圧が調整基準電圧と
    等しくなるように、前記発電機のフィールドコイルを励
    磁するスイッチ手段を断続制御する車両用発電機の制御
    装置において、前記 スイッチ手段を導通または遮断させる第1発振信号
    を出力する第1の発振手段と、 この第1の発振手段の前記第1発振信号と同一の発振周
    期で第2発振信号を発振することのできる第2の発振手
    段と、 前記発電機の出力電圧と前記調整基準電圧との比較結果
    に応じて、前記発電機の出力電圧が前記調整基準電圧よ
    り大きい場合は、その電圧差に応じて前記第1の発信手
    段の発信周期に対して前記第2の発振手段の発振周期を
    短く変更し、前記発電機の出力電圧が前記調整基準電圧
    より小さい場合は、その電圧差に応じて前記第1の発信
    手段の発信周期に対して前記第2の発振手段の発振周期
    を長く変更する変更手段と、 前記第1発振信号と前記第2発振信号との位相差に依存
    した導通率で前記スイッチ手段を導通させるスイッチン
    グ駆動信号発生手段を備えることを特徴とする車両用発
    電機の制御装置。
  2. 【請求項2】 前記スイッチング駆動信号発生手段は、
    前記第1発振信号で、前記スイッチ手段を導通させ、 前記第2発振信号で前記スイッチ手段を遮断させるスイ
    ッチング駆動信号を発生することを特徴とする請求項1
    に記載の車両用発電機の制御装置。
  3. 【請求項3】 前記第2発振信号の周期が長くなり、前
    回出力された前記第1発振信号と、今回出力された前記
    第1発振信号との間に、前記第2発振信号が出力されな
    かった場合には、今回出力された前記第1発振信号のタ
    イミングで前記第2の発振手段の値をリセットすること
    を特徴とする請求項2に記載の車両用発電機の制御装
    置。
  4. 【請求項4】 前記第2発振信号の周期が短くなり、前
    回出力された前記第1発振信号と、今回出力された前記
    第1発振信号との間に、前記第2発振信号が2回出力さ
    れた場合には、今回出力された場合には、今回出力され
    た前記第1発振信号のタイミングで前記第2発振手段の
    値をリセットするとともに、次回の前記第1発振信号が
    出力されるまで前記スイッチ手段を導通させないことを
    特徴とする請求項2または3に記載の車両用発電機の制
    御装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の発振手段は、アップカウンタ
    で構成されることを特徴とする請求項1から4のいずれ
    か1つに記載の車両用発電機の制御装置。
  6. 【請求項6】 前記第2の発振手段は、アップ・ダウン
    カウンタで構成されることを特徴とする請求項1から4
    のいずれか1つに記載の車両用発電機の制御装置。
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