JP3614174B2 - 車両用交流発電機の制御装置 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は例えばエンジン始動時にエンジン負荷を軽減するために車両用交流発電機を無発電状態とする場合、車両用交流発電機の界磁電流を遮断して無発電状態を確立する車両用交流発電機の制御装置に関するものである。
背景技術
図３は例えば特公平３−47058号に示された従来の車両用交流発電機の制御装置の構成図である。交流発電機１は三相星形結線された３つの固定子巻線101R〜101Tに回転子巻線102を設けて構成されている。３つの固定子巻線101R〜101Tの各相には全波整流器２を構成するダイオードブリッジD1〜D6を設けられている。回転子巻線102より固定子巻線101R〜101Tに誘起された誘導電圧は全波整流器２で全波整流されて出力端子201よりバッテリ７の充電端子Ｂに印加される。
交流発電機１の出力電圧は、バッテリ７の充電端子Ｂより検出された充電電圧に応じて電圧調整器３により調整される。電圧調整器３は、外付けのエンジンキー７及びトランジスタ５を通してバッテリ８より電源電圧が供給される。
電圧調整器３は、バッテリ７の充電端子Ｂより充電電圧を検出し充電電圧レベルに応じた所定デユーティ比の界磁電流制御信号を出力し、また固定子巻線101Sにかかる誘導電圧より交流発電機１の無発電状態を検出すると無発電検出信号を出力する制御用モノリシックIC303、ベースに界磁電流制御信号を入力し、エミッタを接地すると共にコレクタを逆方向接続されたダイオードを通してバッテリ８の＋側に接続したパワートランジスタ306、ベースに無発電検出信号を入力し、エミッタを接地すると共にコレクタをチャージランプ６の一端に接続したパワートランジスタ301より構成される。
尚、パワートランジスタ306がオンになると、バッテリ８より回転子巻線102、パワートランジスタ306、アース間を通して界磁電流が流れる。また、パワートランジスタ301がオンになると、バッテリ８よりエンジンキー７、チャージャランプ６、パワートランジスタ301を通してアースに電流が流れてチャージランプ６を点灯させる。パワートランジスタ301と306の各ベースと制御用モノリシックIC303の電源ライン間にはパワートランジスタ301と306にベース電圧を印加する抵抗302、304が接続されている。
制御用モノリシックIC303に電源電圧を供給するトランジスタ５のベースには、外部ユニット４を構成するトランジスタ401のコレクタが抵抗402を通して接続されている。トランジスタ401のエミッタは接地され、ベースには車両の運転状態を示す信号（運転状態信号）が図示しない各種センサ、スイッチより入力される。
ここで運転状態信号とは、図示しないスタータスイッチのオン出力信号、水温センサによるエンジン冷却水温信号等である。外部ユニット４は、エンジン始動時にエンジン負荷を軽減するため各信号に基づきトランジスタ401に一定時間オフ信号を入力する。この結果、トランジスタ５はオフしてバッテリ８から制御用モノリシックIC303への電源供給を遮断して界磁電流の発生を停止する。
従来装置の動作として、エンジン始動後に制御用モノリシックIC303がバッテリ８の電圧低下を検出した場合に、パワートランジスタ306を所定のデューティ比でオンオフ動作してバッテリ８より回転子巻線102に断続的に界磁電流を流す。界磁電流を流すことで回転子巻線102に発生した磁界により、固定子巻線101R〜101Tに誘導電圧が誘起される。そして、誘起された誘導電圧は全波整流器２で全波整流されて出力端子201より充電端子Ｂに印加されてバッテリ７に充電される。
更に、エンジンキー７をオンした直後（エンジン始動直後）に、制御用モノリシックIC303がバッテリ８の電圧低下を検出した場合に、パワートランジスタ306をオン動作してバッテリ８より回転子巻線102に界磁電流を流し交流発電機１に磁界を形成する。しかし、この時エンジンは回転していないため交流発電機１は発電せず出力は無発電となる。
制御用モノリシックIC303が、無発電を固定子巻線101Sより検出すると、制御用モノリシックIC303はパワートランジスタ301を駆動してチャージランプ６を点灯し、バッテリ８が放電中であることを知らせる。
しかし、エンジン始動直後、特にバッテリの機能が低下している寒冷期に交流発電機１に磁界を形成して発電動作を起こさせようとすると、エンジンは発電機負荷トルクの変動により回転が不安定になる。従って、エンジン始動直後は外部ユニット４を構成するトランジスタ401にエンジン回転数が所定値に至るまでの一定時間運転状態信号を入力してトランジスタ401をオフさせることでトランジスタ５をオフして制御用モノリシックIC303への電源供給を遮断する。電源供給の遮断により、制御用モノリシックIC303はパワートランジスタ306への出力を停止して界磁電流を遮断し、交流発電機１を強制的に無発電状態にする。
このように、制御用モノリシックIC303の電源電圧が遮断されることで回転子巻線102への界磁電流が流れなくなり、交流発電機１は無発電状態となる。しかし、このような構成であると外部ユニット４の外に電源遮断用の大電流容量のトランジスタ５が必要となり、回路構成が大規模になる。
また、制御用モノリシックIC303の電源端子に何らかの原因で＋電位よりリーク電流が流れた場合に、外部ユニット４により電源遮断を行おうとしても遮断できず無発電にすることができないという問題点がある。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、エンジン始動時にエンジンの負荷を軽減するために界磁電流を遮断して交流発電機を無発電状態にすることができる車両用交流発電機の制御装置に関するものである。
発明の開示
この発明は、界磁コイルを有する交流発電機の整流出力により充電される蓄電池と、界磁コイルに流れる界磁電流を制御することにより交流発電機の出力電圧を所定値に制御する電圧調整器と、交流発電機の発電、非発電状態を検出する検出手段、交流発電機の発電、非発電状態を表示する表示ランプと、検出手段に検出結果に基づいて表示ランプを点灯、消灯駆動する表示ランプ駆動手段と、表示ランプ駆動手段によるランプ点灯駆動出力により電圧調整器の電源回路を駆動する電源駆動手段と、交流発電機を無発電状態に移行時に前記ランプ点灯駆動出力を接地電位にして前記電源駆動手段を遮断する電源遮断手段とを備えている。
この発明における電源遮断手段は車両の内燃機関始動時に所定時間、ランプ点灯駆動出力を接地電位にして前記電源駆動手段を遮断することで交流発電機を無発電状態とする。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の制御装置の構成図である。
図２は、この発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の制御装置の構成図である。
図３は、従来の車両用交流発電機の制御装置の構成図である。
発明を実施にするための最良の形態
本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。なお、従来装置と同一あるいは相当する部分は同一符号を付ける。図１は本実施の形態に係る車両用交流発電機の制御装置の構成図である。本実施の形態に係る車両用交流発電機の制御装置は従来装置に対し、制御用モノリシックIC303にバッテリ電圧を直接電源として供給するトランジスタ５を削除してある。
また、本実施の形態における電圧調整器3Aは、エミッタを接地すると共にベースを抵抗309を通してチャージランプ点灯用のパワートランジスタ301のコレクタに接続したトランジスタ310と、エミッタをバッテリ８の＋端子に、コレクタを抵抗304を通して界磁電流出力用のパワートランジスタ306のベースに接続したトランジスタ308を含んでいる。また、トランジスタ307のコレクタとトランジスタ308のベースは抵抗310で接続されている。
尚、電圧調整器303、固定子巻線101Sより検出手段を、パワートランジスタ301より表示ランプ駆動手段を、トランジスタ308,309より電源駆動手段を、外部ユニット4Aより電源遮断手段をそれぞれ構成する。
次に、本実施の形態の動作について説明する。先ず、制御用モノリシックIC303にバッテリ８より電源電圧を供給する場合、エンジンキースイッチ７をオンするとバッテリ電圧がチャージランプ６、抵抗309を通してトランジスタ307のベースに印加される。この結果、トランジスタ307はオンして抵抗310、コレクタ、エミッタを通して電流が流れる。この電流が流れることでトランジスタ308はオンし、バッテリ電圧がトランジスタ308のエミッタ、コレクタを通して制御用モノリシックIC303の電源端子に印加される。
エンジン始動後に制御用モノリシックIC303がバッテリ８の電圧低下を検出した場合に、パワートランジスタ306をオン動作させてバッテリ８より回転子巻線102に断続的に界磁電流を流して交流発電機１による発電を行なわす。
また、エンジン始動時に交流発電機１の発電出力が無発電となっている状態を固定子巻線101Sの電圧より御用モノリシックIC303によって検出されると、制御用モノリシックIC303はパワートランジスタ301を駆動してチャージランプ６を点灯し、バッテリ８が放電中であることを知らせる。
次に、エンジン始動時に、エンジンの負荷を軽減するため交流発電機１を無発電とする場合の動作について説明する。エンジン始動時に、外部ユニット4Aを構成するトランジスタ401に運転状態信号を入力してトランジスタ401をオンさせることで、チャージランプ６にかかる電圧はトランジスタ401を通してアース電位となる。
従って、トランジスタ309のベース電圧はアース電位となりオフ状態なることでトランジスタ308のベース電流が遮断されてオフ状態となる。トランジスタ308がオフ状態となること制御用モノリシックIC303に印加されるバッテリ電圧は遮断される。この結果、制御用モノリシックIC303より界磁電流制御信号がパワートランジスタ306入力されないためオフとなり、回転子巻線102に界磁電流を流して磁界を発生させることはなく無発電状態となる。
以上のように本実施の形態によれば、電圧調整器3Aとバッテリ８の出力端子間に外部ユニット4A以外の外付けの電源電圧遮断用のトランジスタを不要とすることで、装置を安価に構成できると共に小型化できる。
また、本実施例に係る装置は、制御用モノリシックIC303の電源端子にバッテリ８より直接電源電圧を供給する構成ではないため、電源端子に正電位よりリーク電流が生じて電源遮断動作を不能とし、無発電状態を実現できなくなるという問題点は解消して装置の信頼性を高めることができる。
実施の形態２．
上記実施の形態１は、制御用モノリシックIC303の動作を停止することで回転子巻線102への界磁電流を止め、交流発電機１を無発電状態とした。しかし、本実施の形態は制御用モノリシックIC303の動作を継続させ回転子巻線102への界磁電流のみを遮断するものである。
図２は本実施の形態に係る車両交流発電機の制御装置の構成図である。尚、図中、図１と同一符号は同一または相当部分を示す。本実施の形態における外部制御ユニット4Bはチャージランプ６の一端に接続する代わりに界磁電流出力用のパワートランジスタ306のベースに接続される。
尚、パワートランジスタ306より開閉手段を、外部ユニット4Bより界磁電流遮断手段をそれぞれ構成する。
従って、この構成によれば、エンジン始動時に回転子巻線102への界磁電流を止めて交流発電機１を無発電状態にする場合は、外部ユニット4Bを構成するトランジスタ401に運転状態信号を一定時間入力してトランジスタ401をオンさせることで、パワートランジスタ306のベースをアース電位としてオフ状態にする。
この結果、回転子巻線102への界磁電流を遮断して交流発電機１を無発電状態にすることができる。この時、制御用モノリシックIC303は交流発電機１の固定子巻線101Sを通して無発電状態を検出しているため、パワートランジスタ301にベース電流を流してオン状態に、チャージランプ６を点灯して無発電状態を知らせる。
以上のように本実施の形態によれば実施の形態１の効果に加えて制御用モノリシックIC303の稼働状態を保った状態で一時的に回転子巻線102への界磁電流を止めるため、交流発電機１の発電動作への立ち上げをスムーズに行える。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明はエンジン始動時にエンジン負荷を軽減させるために交流発電機を強制的に無発電状態にする装置を、回路規模を小さくすると共に信頼性を高めて構成するのに適している。

Claims (2)

1. 界磁コイルを有する交流発電機の整流出力により充電される蓄電池と、前記界磁コイルに流れる界磁電流を制御することにより前記交流発電機の出力電圧を所定値に制御する電圧調整器と、前記交流発電機の発電、非発電状態を検出する検出手段、前記交流発電機の発電、非発電状態を表示する表示ランプと、前記検出手段に検出結果に基づいて前記表示ランプを点灯、消灯駆動する表示ランプ駆動手段と、この表示ランプ駆動手段によるランプ点灯駆動出力により前記電圧調整器の電源回路を駆動する電源駆動手段と、前記交流発電機を無発電状態に移行時に前記ランプ点灯駆動出力を接地電位にして前記電源駆動手段を遮断する電源遮断手段とを備えたことを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
2. 電源遮断手段は車両の内燃機関始動時に所定時間、ランプ点灯駆動出力を接地電位にして前記電源駆動手段を遮断することで交流発電機を無発電状態とすることを特徴とする請求項１に記載の車両用交流発電機の制御装置。

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