JPH02131333A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野》 本発明は、重両等に搭載されたバッテリに対してエンジ
ンの回転に基づいたオルタネータからの充電電流を通電
し、バッテリの端子電圧を一定の電圧に保持するための
充電制御をする充電装置に関する。

（従来の技術） 従来、車両には、エンジンの回転力を受けて駆動ざれる
オルタネータと、オルタネータで発電された交流電圧を
直流電圧に整流するための整流器と、この整流器からの
出力電流により充電されるバッテリの端子電圧を所定の
電圧に保つためにオルタネータの発電電圧を定電圧に制
御する集積回路型のレギ７，レータを備えた充電装置が
採用されていた。

上記車両用の充電装置はオルタネータ、整流器、レギュ
レータ等が一体的に組付けられたものであり、・前記バ
ッテリは充電装置から離れた位置に設けられている。ま
た、充電装置の周りの外気温度とバッテリの周りの外気
温度の違い、あるいはバッテリの充放電の状況により上
記レギュレータとバッテリの温度が異なるということが
一般的であった。

（発明が解決しようとする課ｆｆｌ） 上記従来の充電装置において、前記集積回路型のレギュ
レータがバッテリを充電制御するために前記オルタネー
タの発電電圧を定電圧制御するとき、上記レギュレータ
の温度変化に伴うオルタネー夕の発電電圧変動係数に基
づいたレギュレータ温度電圧特性と、前記バッテリの温
度変化に伴うバッテリ端子電圧変動係数に基づいたバッ
テリ温度電圧特性とが異なり、例えばレギュレータの温
度電圧特性は、温度が１℃上界すると、オルタネータの
発電電圧が０．００６ボルト負に変動するという特性を
持ってい）のに対して、バッテリ温度電圧特性は、温度
が１℃上胃すると、バッテリの端子電圧が０．０１２ボ
ルト負に変動するという特性を持っている。そのため、
温度が上胃するとバッテリの端子電圧の低下度のほうが
オルタネー夕の発Ｎ電圧の低下度より大きいため、バッ
テリの充電電流が増加されるように作用し、それによっ
てバッテリが過充電状態になるという傾向があった。

また、レギュレータによる発電制御において、オルタネ
ータの発電電圧の設定値は一つの値、例えば、２５℃に
おいて、１４．５±０．３ボルトに設定されていたため
、オルタネータはバッテリが過放電の状態であっても１
４．５±０．３ボルトしか発電することが出来なかった
。ところがバッテリからの電力の供給を受けて駆動され
る負荷機器の稼鉤状態によってはバッテリが過放電状態
になることが多く、バッテリの過放電状態を適正な充電
状態に回復させるときは上記設定値１４．５±０．３ボ
ルト以上の電圧でオルタネー夕を発電させる必要がある
が、上記設定値１４．５±０．３ボルトを越える電圧を
発電させることが出来ず、そのためバッテリの過放電状
態を回復することが出来ないことがあった。

そこで本発明では集積回路型のレギュレータ（以後ＩＣ
レギュレータと記載する）をバッテリの壁面に取付け、
外気温度、あるいは充放電状態によりバッテリの温度が
上昇してもＩＣレギュレータの温度とバッテリの温度と
をほぼ等しくし、更にＩＣレギュレータの温度電圧特性
をバッテリの温度電圧特性に冑しくすることによって温
度上昇に伴うパッテリの過充電を防止する一方、ＩＣレ
ギュレータによるオルタネータの発電制御の際に、バッ
テリの端子電圧を所定の電圧に保持するように制御し、
且つバッテリの端子電圧の設定値を可変にすることによ
り、バッテリの負荷機器の稼動率が高くてもバッテリが
過放電にならないように、或いは上記負荷機器の稼動率
が低くてもバッテリが過充電にならないようにすること
を解決すべき技術的課題とするものである３，（課題を
解決するための手段） 上記課題解決のための技術的手段は、エンジンの回転力
を受けて駆動されるオルタネータと、このオルタネータ
で発電された交流電圧を直流電圧に整流するための整流
器と、この整流器からの出力電流により充電されるバッ
テリの端子電圧を倹出して同バッ゛ｊりの端子電圧を所
定の電圧に保つために前記オルタネータの発電電圧を制
御するＩＣレギュレータとを備えた充電装置において、
萌記ＩＧレギュレータを前記バッテリに隣接させて取付
けた構成にするとともに、温度変化に伴うオルタネータ
の発電電圧変動係数に基づいた濡度電圧特性を、前記バ
ッテリの温度変化に伴うバッテリ端子電圧変動係数に基
づいたバッテリ温度電圧特性に対応させ、更に前記ＩＣ
レギュレータが前記バッテリの端子電圧を定電圧に保持
するために前記オルタネー夕の発電電圧を制御ずるとき
のバッテリ端子における設定電圧をバッテリの負荷機器
の稼動率に応じて任意に設定するための設定手段を備え
た構成にすることである。

（作　用） 上記構成の充電装置によれば、外気温度あるいは充ｒＩ
ｔｉ電等によりバッテリの温度が上昇した場合でも、Ｉ
Ｃレギｌレータがバッテリに隣接させて取付けられてい
るため、ＩＣレギュレータの温度はパッテリの温度｛−
追従して変化し、更にＩＣレギュレータの温度雷圧特性
はバッテリの温度電圧特性に等しいため、ＩＣレギュレ
ータはバッテリの温度が上胃し−（しこの湿度上昇に対
応したバッテリの端子電圧降下分を補償し、バッテリの
端子電圧を設定電圧に戻すようにオルタネー夕を発電制
御する。そのため、バッテリは温度が上胃しても前記従
来のように過充電になるように充電されることは無い。

また、バッテリの負荷機器の稼動率が高く、バッテリが
過放電になる傾向が高くても、設定手段によりバッテリ
端子における設定電圧が上記負荷機器の稼動率に合わせ
てセットされた場合、ＩＣレギュレータは上記設定電圧
に対応して上記過放電状態を適正な充電状態に回復させ
るために要する電圧をオルタネー夕から発電させるとい
う作用をする。またバッテリの負荷機器の稼動率が低く
、バッテリが過充電になる場合は、前記設定電圧を低く
セットすることによりこれを防止することができる。

（実施例） 次に、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図は、フォークリフト等の車両１に搭載された充電
装置と、この充Ｉｔ装置により充電されるバッテリ等の
配置を平面的に示した略体平面図である。

同図に示すように、エンジン２の出力軸に挿着されたブ
ーり３にはＶベルト４が懸装され、この■ベルト４は、
充電装置を構成するオルタネータ５の入力軸に挿着され
たブーり６に懸装されている。従ってエンジン２の出力
軸が回転するとブーリ３とプーり６の直径比に基いてオ
ルタネータ５が回転されるようになっている．．オルタ
ネータ５はエンジン２の回転力により回転されると交流
電圧を発電するため、この交流電圧を直流電圧に変える
ための後述の整流器がオルタネータ５に内蔵されている
。上記整流器で整流された直流電圧が、車両１の後部左
『に搭戟されたバッテリ７に印加されるとバッテリｔに
は充Ｍ電流が通電ざれる。

上記バッテリ７の壁面には、前記オルタネータ５の発電
電圧をｆ”ｌ　ｌｇＪＬ，、バッテリ７の端子電圧を予
め設定された電圧に保持するためのＩＣレギュレータ（
集積回路〒のレギュレータ）８が着接されている。従っ
て外気湿度、あるいは充放電の状態に応じてバッテリ７
の温度が変動した場合でもＩＣレギュレータ８の温度も
追従して変動するため、バッテリ７のＲＪ度とＩＣレギ
ュレータ８の温麿は常にほぼ同一の温度になる，， この第１実施例において、車両１の前部左側には、バッ
テリ７の喘子電圧を、バッ゛ｊり７に接続された電気的
な負荷ａ器、例えば走行モータ等の稼動率に対応して設
定するための設定値切替スイッチ９が取付けられている
。即ちこの設定値切替スイッチ９により、上記走行モー
タ等の負荷機器の稼動率が高い場合はバッテリ７が過放
電状態に成りがらであるためバッテリ７の端子電圧を高
く設定し、上記稼動率が低い場合は過充電を避けるだめ
にバッテリ７の端子電圧を低く設定するものである。

第２図は、前記オルタネータ５、ＩＣレギュレータ８、
バッテリ７及び設定値切替スイッチ９等のそれぞれを電
気的に接続したブロック回路図である。同図に示すよう
にＩＣレギュレータ８は、２極切替え型の設定値切替ス
イッチ９、及び設定値切替スイッチ９のそれぞれのａ極
、ｂ極（接点）に接続された抵抗Ｒｌ．Ｒ２を介してバ
ッテリ７の端子に接続されている。尚、抵抗Ｒ１の抵抗
値は抵抗Ｒ２の抵抗値より小さく設定されてぃる１．ま
た、Ｉ　ＧＳＷはイグニッションスイッヂを丞す。

設定値切替スイッチ９、抵抗Ｒ１．Ｒ２がら成る上記設
定値切替回路において、設定値切替スイッチ９を接点ａ
ｔｓに倒すと、バッテリ７の端子がら抵抗Ｒ１を通して
ＩＣレギュレータ８に電流が通電されるため、ＩＣレギ
ュレータ８は上記電流の値に基ずきパッテリ７の端子電
圧を例えば１４，１±０．３ボルト（２５℃）に設定す
る。また、上記設定値切替スイッチ９を接点ｂ側に倒す
と、バッテリアの端子から抵抗Ｒ２を通してＩＣレギュ
レータ８に電流が通電されるため、ＩＣレギュレータ８
は上記電流の値に基すきバッテリ７の端子電圧を例えば
１３．８±０．３ボルト（２５℃）に設定する。即ち、
設定値切替スイッチ９を接点ａ側に倒してバッテリ７の
端子電圧を１４、１±０．３ボルトに設定する場合は、
車両１のバッテリ７の負荷機器の稼動率が常に高く、バ
ッテリ７が常に過放電に成りがちな車両使用状態のとき
であり、設定値切替スイッチ９を接点ｂ側に倒してバッ
テリ７の端子電圧を１３．８±０．３ボルトに設定する
場合は、車両１のバッデリ７の負荷機器の稼動率が一般
に低く、バッテリ７が過充電に成りがちな車両使用状態
のときである。

第３図は、オルタネータ５と、ＩＣレギュレータ８との
接続状態を示した結線図である。同図に示すように、オ
ルタネータ５には３相のステータコイル１１，１２．１
３が巻装されており、上記それぞれのステータコイルの
一端は中性点１４として一点接続されている。即ちステ
ータコイル１１．１２．１３はＹ型結線されている。ス
テータコイル１１．１２．１３それぞれの端末は、整流
器１５，１６．１７及び整流器１８．１９．２０のそれ
ぞれに接続されており、整流器１５，１６．１７のカソ
ード側は１点接続され、端子Ｂを介して眞記バッテリ７
の正極側端子と接続されている。

一方、整流器１８．１９．２０のアノード側は１点接続
され、端子Ｅを介してバッテリ７の負極側に接続されて
いる。また、中性点１４には中性点ダイオード２１，２
２．ぺ接続されており、同ダイオード２１のカソード側
は前記整流器１５．１６．１７のカソード側に接続され
ている１．また中性点ダイオード２２のアノード側は萌
記整流器１８，１９．２０のアノード側に接続されてい
る。

一方、オルタネータ５にはフィールドコイル２３が設け
られており、このフィールドコイル２３に流れる直流電
流の大きさに応じてオルタネータ５の発電電圧が調整さ
れる。即ちフィールドコイル２３の一端は前記ＩＣレギ
ュレータ８の端子Ｆに接続されており、ＩＣレギュレー
タ８は前記バッテリ７の端Ｉ電圧を検出し、同バッテリ
７の端子電圧を前記設定値切替スイッチ９により設定さ
れた．バッテリ端子設定電圧に保持するような電圧をオ
ルタネータ５から発電させるため、フィールドコイル２
３に流れる界磁電流を制御する。

上記のような定電圧制御をするため、ＩＣレギュレータ
８の端子Ｂはバッテリ７の端子電圧を検出可能に接続さ
れており、ＩＣレギュレータ８はこの端子Ｂを介してバ
ッテリ７の端子電圧を検出する。また、ＩＣレギュレー
タ８の端子Ｆに接続されたフィールドコイル２３に通電
する界ｌａ電流を調整するため、ＩＣレギュレータ８に
トランジスタ２４が内蔵されており、このトランジスタ
２４のコレクタ、エミツタ間の電気的抵抗をベース電圧
を変えることにより調整したり、あるいはトランジスタ
２４をデューテイ制御によりオンオフすることによって
界磁電流を調整する。

また、従来のＩＣレギュレータの場合は端子Ｂと端子Ｆ
の間に１個のダイオードが接続されており、それにより
オルタネータ５に対する発電電圧制御時の温度電圧特性
が、第４図の温度電圧特性図に破線で示した特性線２８
に従うような特性を持っていた。また、パッテリ７の温
度電圧特竹は特性線２９に従うような特性を持っている
。従って従来は同一温度変化に対する電圧変化の度合い
がバッテリ７の方が大きく、そのため萌記従来の充電装
置は前述したように温度が高くなるとバッテリの過充電
傾向が生じた。

上記従来の過充電傾向を直すためには、温度変化に伴う
ＩＣレギュレータ８の温度電圧特性をバッテリ７の温度
電圧特性に等しくすることが必要である。これを実現す
るために、第３図に示すようにＩＣレギュレータ８の端
子Ｂと端子Ｆの間に３個のダイオード２５．２６．２７
を直列に接続し、この間の電圧降下を大きくすることに
よって、第４図に示すようにＩＣレギュレータ８の温度
電圧特性１１３０．３１をバッテリ７の温度電圧特性線
２９に平行にさせるものである。尚、上記温度電圧特性
線３０は、前記設定値切替スイッチ９が接点ａ側に倒さ
れたときの特性線であり、温度電圧特性線３１は、館記
設定値切替スイッチ９が接点ｂ側に倒されたときの特性
線である。従ってバッテリ７の温度が変化しても、ＩＣ
レギュレータ８がオルタネータ５を発電制御するときの
発電電圧の変動値とバッ１り７の端子電圧の変動値とが
等しくなり、且つＩＣレギュレータ８がバッテリ７の壁
面に着接されているためにＩＣレギュレータ８とバッテ
リ７の温度が同一になり、バッテリ７が温度上昇して電
圧が降下した場合でも、ＩＣレギュレータ８はその降下
分だけ電圧を上昇させるようにオルタネータ５を発電制
御し、温度上昇による過充電を防」−することができる
。

また、バッテリ７に制御スイッチ３３を介して接続され
た負荷機器３２の稼動率が高い場合は、前記設定値切替
スイッチ９を接点ａ側に倒し、バッテリ７の端子電圧を
高く設定することによりオルタネータ５の発電電圧を高
め、過放電を防止できる。一方、負荷機器３２の稼動率
が比較的低い場合は、設定値切替スイッチ９を接点ｂ側
に倒し、バッテリ７の端子電圧を低く設定することによ
りオルタネータ５の発電電圧を低め、過充電を防止する
ことができる。

第５図は、第２実施例を示したブロック回路である。こ
の実施例は、前記第１実施例において用いた設定値切替
スイッヂ９の代わりに可変抵抗器４ｏを用いてバッテリ
７の端子電圧を無段階に設定可能にしたもので、その他
の構成は第１実施例と同じである。

従って可変抵抗器４０を調整し、バッテリ７の端子電圧
をバッテリ７の負Ｒ機器３２の稼動状態に応じて設定す
ることにより、バッテリ７を適正な充電状態に保つこと
ができる。

（発明の効果》 以上のように本発明によれば、オルタネータを発電制御
するためのＩＣレギュレータをバッテリに隣接させて取
付けることにより、ＩＣレギュレータの濡度をバッテリ
の潟度に追従して変化させるように構成し、かつＩＣレ
ギュレータの温度電圧特性をバッテリの温度電圧特性に
等しくすることによって温度上昇時のバッテリの過充電
を防止することができるという効果があり、更にバッテ
リの端子電圧の設定値をバッテリの負荷機器の稼動率に
応じて任だに設定することができるため、バッテリの過
放電、及び過充電を防止することができるという効梁が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示す略体平面配置図、
第２図は第１実施例の電気回路ブロック図、第３図はオ
ルタネータとＩＣレギュレータとバッテリとを電気的に
接続した結線図、第４図はバツアリとＩＣレギュレータ
の温度電圧特性を示した特性図、第５図は第２実施例の
電気回路ブロック図である，， １・・・車　　両 ２・・・エンジン ５・・・オルタネータ ７・・・バツアリ ８・・・ＩＣレギュレータ ９・・・設定値切替スイッチ ２５，２６．２７・・・ダイオード ４０・・・可変抵抗器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの回転力を受けて駆動されるオルタネー
   タと、このオルタネータで発電された交流電圧を直流電
   圧に整流するための整流器と、この整流器からの出力電
   流により充電されるバッテリの端子電圧を検出して同バ
   ッテリの端子電圧を所定の電圧に保つために前記オルタ
   ネータの発電電圧を制御する集積回路型のレギュレータ
   とを備えた充電装置において、前記レギュレータを前記
   バッテリに隣接させて取付けるとともに、前記レギュレ
   ータの温度変化に伴うオルタネータの発電電圧変動係数
   に基づいたレギュレータの温度電圧特性を、前記バッテ
   リの温度変化に伴うバッテリ端子電圧変動係数に基づい
   たバッテリ温度電圧特性に対応させた充電装置。
2. （２）前記レギュレータが前記バッテリの端子電圧を定
   電圧に保持するために前記オルタネータの発電電圧を制
   御するときのバッテリ端子における電圧を、バッテリの
   負荷機器の稼動率に応じて任意に設定するための設定手
   段を備えた請求項第１項記載の充電装置。