JP4240797B2

JP4240797B2 - 車両用発電制御装置

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Publication number: JP4240797B2
Application number: JP2000316488A
Authority: JP
Inventors: 康弘高瀬
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2020-10-17
Also published as: JP2002125329A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車、トラック等に搭載される車両用発電機を制御するための車両用発電制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２には、従来の車両用発電制御装置の回路図を示す。図２に示すように、発電制御装置は、三相交流発電機１０と、同発電機１０を制御する発電制御器２０と、発電機１０の発電状態を検出する発電検出器３０とを備える。三相交流発電機１０は、三相電機子巻線１１と磁界巻線１２と全波整流器１３からなる。発電制御器２０は、トランジスタＴ２１と電圧制御器２１とを有し、同電圧制御器２１は、バッテリ電圧に応じてトランジスタＴ２１を駆動することにより磁界巻線１２に流れる磁界電流を制御するようになっている。
【０００３】
また、発電検出器３０は、チャージランプ（表示ランプ）Ｌを駆動するためのランプ駆動トランジスタＴ３１を備え、三相交流発電機１０の発電状態に応じてチャージランプＬを点灯又は消灯するように構成されている。具体的に、三相交流発電機１０に発電電圧が発生しない発電停止時には、ランプ駆動トランジスタＴ３１をオンしてチャージランプＬを点灯させ、三相交流発電機１０に発電電圧が発生する発電時には、ランプ駆動トランジスタＴ３１をオフしてチャージランプＬを消灯させている。
【０００４】
ここで、ランプ駆動トランジスタＴ３１のオン状態でチャージランプＬが短絡した場合、ランプ駆動トランジスタＴ３１に過大電流が流れて、同トランジスタＴ３１が破壊してしまうおそれがある。そのため、発電検出器３０では、ランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタ電圧を検出し、過大電流により同コレクタ電圧が上昇したときにランプ駆動トランジスタＴ３１をオフすることで、チャージランプＬの短絡によるランプ駆動トランジスタＴ３１の破壊を防止するようにしている。詳しくは、発電検出器３０において、ランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタが、直列接続された抵抗Ｒ３１，Ｒ３２を介してグランドに接続されており、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２との接続部がトランジスタＴ３２のベースに接続されている。また、トランジスタＴ３２のコレクタはランプ駆動トランジスタＴ３１のベースに接続されるとともに、トランジスタＴ３２のエミッタは接地されている。同回路構成によれば、チャージランプＬの短絡に伴い過大電流がランプ駆動トランジスタＴ３１に流れ、同トランジスタＴ３１のコレクタ電圧が上昇すると、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２間の電圧（トランジスタＴ３２のベース電圧）が上昇してトランジスタＴ３２がオンする。これにより、ランプ駆動トランジスタＴ３１がオフされて、ランプ駆動トランジスタＴ３１に過大電流が流れることが防止され、ひいてはランプ駆動トランジスタＴ３１の破壊が防止される。
【０００５】
なお、特開昭５５−９７１５１号公報において、電気負荷の短絡による過大電流で、該電気負荷を駆動するためのトランジスタの破壊を防止する技術が開示されている。同公報の装置においても、磁界巻線の駆動用のトランジスタにおけるコレクタ電圧を検出しており、トランジスタのオン時にコレクタ電圧が所定電圧以上に上昇したとき、磁界巻線が短絡したものとして、トランジスタの駆動を制限するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図２の車両用発電制御装置において、コレクタ電圧を検出するための回路（抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の直列回路）を採用することにより、ランプ駆動トランジスタＴ３１の破壊を防止することができるが、同検出回路には、微少ではあるが常に電流が流れてしまう。そのため、微少電流でも点灯するＬＥＤ（発光ダイオード）をチャージランプＬとして使用すると、検出回路を流れる微少電流によって、ランプ駆動トランジスタＴ３１のオン・オフに拘わらず常にチャージランプＬが点灯してしまう。
【０００７】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、発電状態に拘わらず表示ランプが点灯してしまうことを防止できる車両用発電制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、車両用発電機によりバッテリが充電され、該車両用発電機の発電状態に応じて、スイッチング手段により表示ランプが駆動される。また、スイッチング手段のオン時に表示ランプが短絡すると過大電流が流れてスイッチング手段が破壊されるおそれがある。このため、電圧検出手段によりスイッチング手段と表示ランプとの接続点の電圧が検出され、その検出電圧が所定電圧以上である時、駆動禁止手段により、スイッチング手段の駆動が禁止される。従来では、この接続点の電圧を検出する際に、電圧検出手段に微少電流が流入し同電流は表示ランプを介して流れるため、スイッチング手段のオフ時において発電状態に拘わらず表示ランプが点灯してしまうことがあった。これに対し、スイッチング手段のオフ時にて、導通遮断手段により接続点と電圧検出手段との導通を遮断するようにしたので、表示ランプに微少電流が流れることを防止でき、発電状態に拘わらず表示ランプが点灯してしまうといった不都合を回避できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、電圧検出手段は、直列接続される２つの抵抗にて構成され、該抵抗間における電圧値により接続点の電圧が検出される。つまり、電圧検出手段を構成する抵抗に微少電流が流れ、それによる電圧降下を利用して、接続点の電圧が検出される。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、スイッチング用のトランジスタをオフすることにより接続点と電圧検出手段との導通が遮断される。この場合、スイッチング手段がオフする時、そのオフタイミングに同期して、接続点と電圧検出手段との導通を的確に遮断でき、実用上好ましいものとなる。
【００１１】
請求項４に記載の発明のように、表示ランプとして発光ダイオードを用いる場合、発光ダイオードは微少電流にて点灯してしまうが、スイッチング手段のオフ時にて、接続点と電圧検出手段との導通が遮断される。よって、発光ダイオードの点灯を的確に制御することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施の形態における車両用発電制御装置の回路図を示す。なお、図１において、図２に示す従来の発電制御装置と同じ構成については、同一の符号を付している。
【００１３】
図１に示すように、車両用発電制御装置は、三相交流発電機１０と、同発電機１０を制御する発電制御器２０と、発電機１０の発電状態を検出する発電検出器３０とを備える。
【００１４】
三相交流発電機１０は、三相電機子巻線１１と磁界巻線１２と全波整流器１３とからなり、図示しないエンジンにより駆動されることで交流起電力を発生し、同起電力を直流に変換してバッテリＢを充電するようになっている。より詳しくは、全波整流器１３は、６つのダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４，Ｄ１５，Ｄ１６を用いて三相全波整流を行うものであって、直列接続された２つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６がそれぞれバッテリＢとグランド間に接続されている。また、三相電機子巻線１１の結線はＹ結線であり、各相（一相，二相，三相）の巻線１１ａ，１１，１１ｃの一端は一カ所で結線され、各相の巻線１１ａ，１１，１１ｃの他端は全波整流器１３におけるダイオード間の接続部にそれぞれ接続されている。ここで、一相の巻線１１ａの他端は、ダイオードＤ１１とダイオードＤ１２との間、二相の巻線１１ｂの他端は、ダイオードＤ１３とダイオードＤ１４との間、三相の巻線１１ｃの他端は、ダイオードＤ１５とダイオードＤ１６との間にそれぞれ接続されている。この三相交流発電機１０による発電時には、磁界巻線１２に電流が流されることにより磁界が発生し、その磁界とエンジンの回転力とにより三相電機子巻線１１に交流起電力が発生する。その交流起電力が全波整流器１３のダイオードＤ１１〜Ｄ１６により直流に整流されてバッテリＢに供給される。
【００１５】
発電制御器２０は、トランジスタＴ２１と電圧制御器２１とを有している。トランジスタＴ２１のコレクタは前記磁界巻線１２に接続され、トランジスタＴ２１のエミッタは接地されている。また、トランジスタＴ２１のベースが電圧制御器２１に接続されている。電圧制御器２１は、バッテリ電圧を検出し、そのバッテリ電圧に応じてトランジスタＴ２１にオン又はオフの指令信号を出力する。これにより、三相交流発電機１０における磁界巻線１２の磁界電流を制御して、バッテリ電圧を一定電圧（例えば、１４Ｖ）に保つようにしている。また、発電制御器２０において、トランジスタＴ２１のコレクタとバッテリＢとの間には、逆起電力バイパス用のダイオードＤ２１が、磁界巻線１２に対して並列に接続されている。
【００１６】
発電検出器３０は、チャージランプＬを駆動するためのランプ駆動トランジスタＴ３１を備え、三相交流発電機１０の発電状態に応じてチャージランプＬを点灯又は消灯するように構成されている。本実施の形態において、三相交流発電機１０の停止時には、ランプ駆動トランジスタＴ３１をオンしてチャージランプＬを点灯し、発電時には、ランプ駆動トランジスタＴ３１をオフしてチャージランプＬを消灯する。なお、ランプ駆動トランジスタＴ３１がスイッチング手段に相当し、チャージランプＬが表示ランプに相当する。また、チャージランプＬとしては、微少電流でも点灯するＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられている。
【００１７】
詳述すると、発電検出器３０において、三相交流発電機１０の発電電圧を平滑するためのコンデンサＣ３１と抵抗Ｒ３３とが直列に接続されている。そして、同コンデンサＣ３１と抵抗Ｒ３３との直列回路の一端（抵抗Ｒ３３側）が、三相交流発電機１０における一相の巻線１１ａ（ダイオードＤ１１とダイオードＤ１２の接続部）に接続され、直列回路の他端（コンデンサＣ３１側）が接地されている。この場合、三相交流発電機１０の発電電圧により抵抗Ｒ３３を介してコンデンサＣ３１が充電される。また、コンデンサＣ３１と抵抗Ｒ３３との接続部は、比較器３１の非反転入力端子に接続されており、同入力端子には、三相交流発電機１０における発電電圧を平滑した電圧（コンデンサＣ３１の充電電圧）が入力される。一方、比較器３１の反転入力端子には、基準電圧Ｖrefが入力されている。従って、三相交流発電機１０が運転されて、コンデンサＣ３１の充電電圧が基準電圧Ｖref以上となると、比較器３１の出力はＨレベルとなり、三相交流発電機１０が停止して、コンデンサＣ３１の充電電圧が基準電圧Ｖrefよりも低くなると、比較器３１の出力はＬレベルとなる。
【００１８】
比較器３１の出力は、トランジスタＴ３３のベースと、ワンショットマルチバイブレータ３２の入力とに接続されている。トランジスタＴ３３のコレクタは、抵抗Ｒ３４を介して電源（例えば、５Ｖ）に接続され、トランジスタＴ３３のエミッタは接地されている。また、トランジスタＴ３３のコレクタは、抵抗Ｒ３５を介してランプ駆動トランジスタＴ３１のベースに接続されている。ランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタはチャージランプＬを介してバッテリＢに接続されている。つまり、バッテリＢにチャージランプＬの一端が接続され、同チャージランプＬの他端にランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタが接続されている。また、ランプ駆動トランジスタＴ３１のエミッタは接地されている。
【００１９】
ワンショットマルチバイブレータ３２の出力は、トランジスタＴ３４のベースに接続されている。なお、ワンショットマルチバイブレータ３２は、比較器３１の出力がＨレベルからＬレベルに切り替わった時に、所定時間だけＨレベルの信号をトランジスタＴ３４のベースに出力する。トランジスタＴ３４のコレクタは直列接続された抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２との間に接続され、トランジスタＴ３４のエミッタは接地されている。また、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２との接続部には、トランジスタＴ３２のベースが接続され、同トランジスタＴ３２のコレクタがランプ駆動トランジスタＴ３１のベースに接続されるとともに、トランジスタＴ３２のエミッタが接地されている。
【００２０】
本実施の形態では、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２からなる直列回路によって、ランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタ電圧（チャージランプＬとランプ駆動トランジスタＴ３１との接続点Ｐ１の電圧）を検出するための電圧検出手段が構成されている。なお、この抵抗Ｒ３１，Ｒ３２は、抵抗値の大きなものが使用されており、同抵抗Ｒ３１，Ｒ３２を流れる微少電流による電圧降下を利用してコレクタ電圧（接続点Ｐ１の電圧）を検出するようにしている。
【００２１】
また、発電検出器３０には、ランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタ（接続点Ｐ１）と、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の直列回路との導通を遮断するための導通遮断回路３５が配設されている。導通遮断回路３５は、ＮＰＮ形のトランジスタＴ３５とＰＮＰ形のトランジスタＴ３６と抵抗Ｒ３６，Ｒ３７とにより構成されている。この導通遮断回路３５が導通遮断手段に相当する。
【００２２】
具体的には、導通遮断回路３５において、抵抗Ｒ３６の一端が前記抵抗Ｒ３４とトランジスタＴ３３との間に接続され、抵抗Ｒ３６の他端がトランジスタＴ３５のベースに接続されている。そして、トランジスタＴ３５のコレクタは、抵抗Ｒ３７を介してランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタに接続され、トランジスタＴ３５のエミッタは接地されている。また、トランジスタＴ３５のコレクタがトランジスタＴ３６のベースに接続されており、同トランジスタＴ３６のコレクタが前記電圧検出手段を構成する抵抗Ｒ３１に接続されるとともに、トランジスタＴ３６のエミッタがランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタに接続されている。
【００２３】
次に、上記のように構成された車両用発電制御装置の動作について説明する。先ず、車両においてエンジンが回転している状態から停止状態に移行する場合、三相交流発電機１０の発電が停止することにより、三相電機子巻線１１の出力電流が無くなる。これにより、コンデンサＣ３１の充電電圧が低下し、その電圧が基準電圧Ｖrefより低くなると、比較器３１の出力がＨレベルからＬレベルに切り替わる。このとき、ワンショットマルチバイブレータ３２の出力は所定時間Ｈレベルとなり、トランジスタＴ３４がオンし、トランジスタＴ３２がオフする。また、比較器３１の出力がＬレベルとなることにより、トランジスタＴ３３がオフしてランプ駆動トランジスタＴ３１がオンする。その結果、チャージランプＬに電流が流れて同ランプＬが点灯する。
【００２４】
また、トランジスタＴ３３がオフするので、導通遮断回路３５において、トランジスタＴ３５がオンし、それに伴いトランジスタＴ３６がオンする。これにより、ランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタ（接続点Ｐ１）と抵抗Ｒ３１とがトランジスタＴ３６を介して導通する。そして、比較器３１の出力が切り替わった後、所定時間が経過してワンショットマルチバイブレータ３２の出力がＬレベルとなると、トランジスタＴ３４がオフするため、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２との間の電圧は、ランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタ電圧（接続点Ｐ１の電圧）に対応して変化する。つまり、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２と間の電圧によりコレクタ電圧（接続点Ｐ１の電圧）が検出されることとなる。ここで、ランプ駆動トランジスタＴ３１がオンすることにより、そのコレクタ電圧がＨレベルからＬレベルとなり、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２と間の電圧がＬレベルとなる。そのため、トランジスタＴ３２がオフしてランプ駆動トランジスタＴ３１のオンが継続する。
【００２５】
また、ランプ駆動トランジスタＴ３１のオン状態でチャージランプＬが短絡すると、ランプ駆動トランジスタＴ３１には過大電流が流れ、ランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタ電圧が上昇する。同電圧が上昇すると、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２との間の電圧も上昇し、所定電圧以上となるときトランジスタＴ３２がオンする。このトランジスタＴ３２のオンによりランプ駆動トランジスタＴ３１がオフになって、過大電流に伴うランプ駆動トランジスタＴ３１の破壊が防止される。つまり、本実施の形態では、トランジスタＴ３２が駆動禁止手段に相当し、同トランジスタＴ３２によってランプ駆動トランジスタＴ３１の駆動が禁止されている。
【００２６】
一方、車両において、エンジンが停止している状態から回転状態に移行する場合、三相交流発電機１０が発電を開始して、エンジンの回転に伴い三相電機子巻線１１の出力電流が増加する。これにより、コンデンサＣ３１の充電電圧が上昇し、その電圧が基準電圧Ｖref以上となると、比較器３１の出力がＨレベルとなる。この場合、トランジスタＴ３３がオンして、ランプ駆動トランジスタＴ３１がオフする。また、導通遮断回路３５において、トランジスタＴ３５がオフしトランジスタＴ３６がオフするため、同トランジスタＴ３６によってランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタ（接続点Ｐ１）と抵抗Ｒ３１との導通が遮断される。ここで、ランプ駆動トランジスタＴ３１のオフ時には、同トランジスタＴ３１のコレクタ電圧（接続点Ｐ１の電圧）は、チャージランプＬを介してバッテリ電圧相当となっている。同電圧が検出回路（抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の直列回路）に加わると、同回路に微少電流が流れてチャージランプＬが点灯してしまうが、導通遮断回路３５によって抵抗Ｒ３１，Ｒ３２への導通が遮断されるので、チャージランプＬに微少電流が流れることがなく、同ランプＬは消灯する。
【００２７】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
（１）ランプ駆動トランジスタＴ３１のオフ時にて、導通遮断回路３５により接続点Ｐ１と抵抗Ｒ３１とを遮断するようにしたので、チャージランプＬに微少電流が流れることを防止でき、発電状態に拘わらずチャージランプＬが点灯してしまうといった不都合を回避できる。一方、ランプ駆動トランジスタＴ３１のオン時には、導通遮断回路３５により接続点Ｐ１と抵抗Ｒ３１とを接続するようにしたので、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の直列回路によって、ランプ駆動トランジスタＴ３１のコレクタ電圧を検出できる。そして、コレクタ電圧の電圧に対応する抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２との接続部の電圧が所定電圧（トランジスタＴ３２がオンする電圧）以上となると、トランジスタＴ３２によってランプ駆動トランジスタＴ３１の駆動が禁止されるので、同トランジスタＴ３１の破壊を防止できる。
【００２８】
（２）スイッチング用のトランジスタＴ３６を用いて導通を遮断するようにしたので、ランプ駆動トランジスタＴ３１がオフする時、そのオフタイミングに同期して接続点Ｐ１と抵抗Ｒ３１との導通を的確に遮断でき、実用上好ましいものとなる。
【００２９】
（３）チャージランプＬとして発光ダイオードを用いると、抵抗Ｒ３１，Ｒ３２を流れる微少電流により発光ダイオードが点灯してしまうが、ランプ駆動トランジスタＴ３１のオフ時には、接続点Ｐ１と抵抗Ｒ３１との導通が遮断されるので、発光ダイオードの点灯を的確に制御することができる。また、チャージランプＬとして発光ダイオードを用いることができるので、装置の省電力化、小型化や寿命の向上等を図ることができる。
【００３０】
なお本発明は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
上記実施の形態において、導通遮断手段としての導通遮断回路３５は、トランジスタＴ３５，Ｔ３６と抵抗Ｒ３６，Ｒ３７とにより構成するものであったが、これに限定するものではない。要は、ランプ駆動トランジスタＴ３１の駆動時において、接続点Ｐ１と抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の直列回路とを接続し、一方、ランプ駆動トランジスタＴ３１の非駆動時には、接続点Ｐ１と抵抗Ｒ３１，Ｒ３２の直列回路との接続を切り離すように導通遮断手段を構成すればよい。例えば、導通遮断回路３５において、接続点Ｐ１と抵抗Ｒ３１との間に配設されるトランジスタＴ３６は、バイポーラトランジスタに限定するものではなく、ＭＯＳＦＥＴ等を用いて導通遮断回路３５を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における車両用発電制御装置を示す回路図。
【図２】従来の車両用発電制御装置を示す回路図。
【符号の説明】
１０…車両用発電機としての三相交流発電機、Ｂ…バッテリ、Ｌ…表示ランプとしてのチャージランプ、Ｐ１…接続点、Ｒ３１，Ｒ３２…電圧検出手段を構成する抵抗、Ｔ３１…スイッチング手段としてのランプ駆動トランジスタ、Ｔ３２…駆動禁止手段としてのトランジスタ、Ｔ３６…スイッチング用トランジスタ。

Claims

バッテリを充電するための車両用発電機と、
一端が前記バッテリに接続される表示ランプと、
前記表示ランプの他端に接続され、前記車両用発電機の発電状態に応じて表示ランプを駆動するスイッチング手段と、
前記スイッチング手段と表示ランプとの接続点の電圧を検出するための電圧検出手段と、
前記電圧検出手段の検出電圧が所定電圧以上である時、前記スイッチング手段による駆動を禁止する駆動禁止手段と、
前記車両用発電機での発電により前記スイッチング手段がオフとなるときに前記接続点と電圧検出手段との導通を遮断する導通遮断手段と
を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項１に記載の車両用発電制御装置において、
前記電圧検出手段は、直列接続される２つの抵抗にて構成され、該抵抗間における電圧値により前記接続点の電圧を検出するようにしたことを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項１又は２に記載の車両用発電制御装置において、
前記導通遮断手段は、スイッチング用トランジスタを有し、該スイッチングトランジスタをオフすることにより前記接続点と電圧検出手段との導通を遮断することを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用発電制御装置において、
前記表示ランプは、発光ダイオードであることを特徴とする車両用発電制御装置。