JPH03117334A - 自動車用充電装置 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は自動車用充電装置に関し、特に、電圧の異なる
２種類の電池に充電する装置に関する。

「従来の技術」 近年、車両用ハーネス重量の軽減や高電圧負荷の出現な
どにより、車両用電源に多電圧電源を採用することが検
討されている。

この種の多電圧電源に対応した従来の充電装置として、
特開昭６２−２９６７２５号公報には発電機に２組の電
機子巻線を施し、それぞれの電機子巻線により異なった
電圧の電池に充電するものが開示されている。また、特
開昭６２−５８８３５号公報には、１組の電機子巻線の
出力を２組のサイリスクブリッジ整流器に接続し、位相
制御により異なった直流電圧を得るようにしたものが提
案されている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、複数巻線の発電機は出力の割にサイズ及
び重量が大きくなり、軽量化の意義が失われるという問
題点があった。

また、２組のサイリスクブリッジを用いるものは、位相
制御回路が複雑化すると共に、サイリスク及び位相制御
回路を高温になるエンジンルーム内に搭載しなければな
らないので、熱的余裕を考慮すると高価なものになり易
いという問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、その目的とするところは、従来の単一の電機子巻線
とダイオードブリッジを備えた交流発電機（オルタネー
タ）をそのまま用いて、複数の電圧を供給することがで
きる多電圧充電装置を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため、本発明では、実施例図面第
１図及び第２図に例示するように、交流発電機１の励磁
巻線１２への励磁電流を制御し電機子巻線１１に発生す
る交流出力を整流器１３で整流して低電圧の第１の電池
４と高電圧の第２の電池５の２つの電池に充電するよう
にした自動車用充電装置において、前記第１の電池４の
電圧を検出しその電圧が所定の第１基準電圧より低い場
合に信号を出力する第１比較回路３３と、前記第１比較
回路３３の出力信号の有無に従って前記励磁巻線１２の
励磁電流をオンオフする第１スイッチング素子３１と、
前記第２の電池５の電圧を検出しその電圧が所定の第２
基準電圧より低い場合に信号を出力する第２比較回路３
４と、前記第２比較回路３４の出力信号の有無に従って
前記励磁巻ａ１２の励磁電流をオンオフする第２スイッ
チング素子３２と、前記第１比較回路３３の出力信号の
有無に従って前記第２比較回路３４の信号の出力を禁止
する禁止回路３５と、前記第１比較回路３３の出力信号
の有無に従って前記整流器１３の出力を前記２つの電池
４．５のいずれかに択一的に供給するように構成された
選択スイッチング回路２と、を備えることを特徴とする
自動車用充電装置が提供される。

「作用」 上記のように構成された自動車用充電装置では、交流発
電ｆｉｔの外部負荷特性における動作点が、第１の電池
４に対応する低電圧と第２の電池５に対応する高電圧と
に順次切換えて使用される。

すなわち、第１の電池４の電圧が第１基準電圧より低い
場合には、選択スイッチング回路２により整流器１３の
出力が第１の電池４に接続され、第１比較回路３３及び
第１スイッチング素子３１により第１基準電圧を動作点
として交流発電ａｔが励磁され動作される。

一方、第２の電池５が第２′Ｘｔ！Ｐ、電圧より低い場
合には、選択スイッチング回路２により整流器１３の出
力が第２の電池５にｆ′ｐ、続され、第２スイッチング
素子３２により第２基準電圧を動作点として交流発電機
１が励磁され動作される。

また、２つの電池４，５が胃者共にそれぞれの基準電圧
より低い場合には、禁止回路３５により第１の電池４が
優先的に充電される。

「実施例」 本発明の実施例について図面を９照し説明する。

第１図は第１の実施例を示す回路図である。交流発電１
ａｌは、３相の電機子巻線１１と励磁巻線１２のほかに
中性点ダイオード１を含むダイオードブリッジ１３から
なる整流器を備えた、通常のオルタネータである。

整流器１３の出力は選択スイッチング回路２に接続され
ている。選択スイッチング回ｎ２はＰＮＰ型のスイッチ
ングトランジスタ２１とダイオード２２とからなる回路
であり、スイッチングトランジスタ２１のコレクタは低
電圧（たとえば１２■）の第１の電池４の陽極に接続さ
れ、ダイオード２２のカソードは高電圧（たとえば２４
Ｖ）の第２の電池５の陽極に接続されている。スイッチ
ングトランジスタ２１のベースはレギュレータ３に接続
される。各電池４，５にはそれぞれの負荷６゜７が接続
されている。

発電ｆｉｌの励磁巻線１２の一方の端子は第１の電池４
の陽極に接続され、他方の端子はレギュレータ３に接続
されて、アース端子Ｅとの間でスイッチングが行われる
。

第２図はレギュレータ３の内部を示す回路図である。レ
ギュレータ３内には、励磁巻線１２と接地端子Ｅとの間
を断続する２つのスイッチングトランジスタ３１．３２
を備えている。第１スイッチングトランジスタ３１のベ
ースは第１比較回路３３に接続され、その出力信号の有
無によりオンオフされる。第２スイッチングトランジス
タ３２のベースは第２比較回路３４に接続され、その出
力信号の有無によりオンオフされる。

第１比較回路３３は比較器Ａ１と抵抗Ｒ１〜Ｒ４からな
るヒステリシス特性を有する比較回路であり、比較器Ａ
１の子端子にはツェナーダイオードＺＤ１の降伏電圧が
分圧されて入力され、一端子には第１の電池４の電圧が
電圧検出線８及びＳＬ端子を経由して入力されている。

第１比較回路３３はツェナーダイオードＺＤ１の降伏電
圧で決定される基準電圧Ｖ　ｌ、Ｖ　２　（Ｖ　＋　＜
　Ｖ　！とする）と第１の電池４の電圧とを比較する回
路であり、第１の電池４の電圧が基準電圧ｖｌより低い
ときに出力がＨレベルに、基準電圧■、より高いときに
出力がＬレベルになり、基準電圧■１と■２との間の中
間電圧のときは以前の状態を維持するヒステリシス回路
である。基準電圧■１及び■２は第１の電池４の充電電
圧に対応した比較的接近した電圧に設定される。この基
準電圧ｖ、、Ｖ２は第１基準電圧をなす。

第２比較回路３４はツェナーダイオードＺＤ２゜トラン
ジスタＴｒｉ、保護用ダイオードＤｉ、Ｄ２及び抵抗Ｒ
６，Ｒ７からなる通常のレギュレータに用いられる回路
であり、ダイオードＤ１の入力には第２の電池５の電圧
が電圧検出線９及びＳＨ端子を経由して入力されている
。。第２比較回路３４はツェナーダイオードＺＤ２の降
伏電圧で決定される第２基準電圧ｖ３と第２の電池５の
電圧とを比較する回路であり、第２の電池５の電圧が第
２基準電圧■、より高いとツェナーダイオードＺＤ２が
導通しトランジスタＴｒｉがオンになって出力がＬレベ
ルになる。第２の電池５の電圧が第２基準電圧Ｖ、より
低いときはＨレベルの信号を第２スイッチングトランジ
スタ３２に出力する。

第２基準電圧Ｖ、は第２の電池５の充電電圧に対応した
電圧に設定される。

また、第１比較回路３３の出力はダイオード３５を介し
て第２比較回路３４のツェナーダイオードＺＤ２とトラ
ンジスタＴｒｉのベースとを接続する線に接続されてい
る。第１比較回路３３の出力がＨレベルのときはツェナ
ーダイオードＺＤ２の導通の有無にかかわらず、トラン
ジスタＴｒ１を導通させ第２比較回路３４の出力をＬレ
ベルとするためである。２つの比較回路３３．３４を接
続するダイオード３５は、第１比較回路３３の出力信号
の有無に従って第２比較回路３４の信号の出力を禁止す
る禁止回路を構成する。

さらに、第１比較回路３３の出力信号はトランジスタＴ
ｒ２により反転され、Ａ端子を経由して選択スイッチン
グ回路２のスイッチングトランジスタ２１のベースに入
力されている。第１比較回路の出力はＨレベルのときは
（Ｔｒ２の出力がＬレベル）、強制的に選択スイッチン
グ回路２のスイッチングトランジスタ２１を導通状態と
し、第１の電池４を選択して発電機１からの出力を供給
するためである。

作動について説明する。一般に交流発電機１は、電機子
反作用等の影響を受け、第４図に示すような外部負荷特
性を示す、第４図では交流発電機１の回転数をパラメー
タに示している。そして、その動作点は励磁巻線１２へ
の励磁電流を変化することにより変化させ得る。

本実施例では、第１の電池４を充電する低圧充電モード
の際と、第２の電池５を充電する高圧充電モードの際と
で交流発電機１の動作点をレギュレータ３により変え、
それぞれの電池４，５の電圧に対応した端子電圧で動作
させようとするのである。充電モードの切替えは各電池
４，５の電圧を検出することにより行い、低圧の第１の
電池４の充電を優先させる。

具体的に説明する。第１の電池４の電圧が基準電圧■１
より低い場合は、第１比較回路３３の出力は無条件でＨ
レベルになり、選択スイッチング回路２のスイッチング
トランジスタ２１は導通状態にされる。このため、発電
機１からの電流は低圧の第１の電池４に供給される低圧
充電モードとなる。高圧の第２の電池５からの電流はダ
イオード２２により阻止され、低圧の第１の電池４に逆
流することはない。

レギュレータ３では、第１比較回路３３からダイオード
３５を経由して第２比較回１１１３４に流れる電流によ
り第２比較回路３４の動作が禁止される。また、第１比
較回路３３の出力信号により第１スイッチングトランジ
スタ３１がオンオフされ、発電機１の端子電圧が基準電
圧Ｖ１と■２との間に入る動作点となるようにヒステリ
シス動作により励磁巻線１２の励磁電流が制御される。

これにより、低圧の第１の電池４が充電される。

第１の電池の電圧４が基準電圧■１以下に低下しなくな
るまで充電されると、第１比較回路３３の出力はＬレベ
ルになり、選択スイッチング回路２のスイッチングトラ
ンジスタ２１は遮断状態にされる。このため、発電機１
からの電流は高圧の第２の電池５に供給される高圧充電
モードになる。

レギュレータ３では、第１比較回路３３の出力がしレベ
ルであるので第１スイッチングトランジスタ３１は休止
し、第２比較回路３４の動作が許容される。第２の電池
５の電圧が第２基準電圧■、より低い場合は、第２の比
較回路３４の出力信号により第２スイッチングトランジ
スタ３２がオンされる。第２スイッチングトランジスタ
３２のオンオフにより、発電機１の端子電圧が第２基準
電圧Ｖ、となる動作点となるように励磁巻線１２の励磁
電流が制御され、高圧の第２の電池５が充電される。

この間に、第１の電池４の放電が進み、その電圧が第１
基準電圧Ｖ１より低下した場合は、第１比較回路３３に
より低圧充電モードに切換わり、第１の電池４の充電が
優先して再開される。

第３図は第２の実施例を示す回路図である１本実施例で
は、第２の電池５°が第１の電池４に直列に接続されて
高電圧負荷７用の電源を構成している。また、発電機１
の励磁巻線１２の一端が低圧の電池４ではなく、高圧の
第２の電池５°の陽極に接続されている。その他の構成
は第１図及び第２図に示すものと同じである。

本実施例は、高電圧用と低電圧用との２つの電圧を供給
する電池４，５°が、全体としてコンパクトに構成でき
る利点がある。また、高電圧の電池５′から励磁電流を
供給することにより、発電機１により高い励磁力を与え
ることができ、出力に比較して発電機１を小型化するこ
とができる。

また、いずれや実施例においても、レギュレータ３及び
選択スイッチング回路２は交流発電機１から離して設け
ることができるから、レギュレータ３及び選択スイッチ
ング回路２をエンジンルーム内で比較的温度変化の少な
い電池４，５の近傍に配置することにより、基準電圧Ｖ
、、Ｖ２．Ｖ。

の温度による変動をより少なくして動作の安定性を向上
させることができる。：ｔた、比較的大電流が流れ発熱
が問題になる選択スイッチング回路２のトランジスタ２
１及びダイオード２２の放熱も、電池４．５の近傍に配
置すれば周辺温度が比較的低いため容易になる。この放
熱は、高温になるエンジン近傍の交流発電機１に搭載さ
れた回路では大きな余裕を見なければならず、困難なも
のの一つである。

「発明の効果」 本発明は、上記の構成を有し単一の交流発電機の動作点
を順次切換えて異なった端子電圧で動作させ、それぞれ
の電圧の電池に充電するようにしたものであるから、簡
単な回路構成で、別巻線を設けることなく単一巻線の交
流発電機を用いて電圧の異なる電池に充電することがで
きるという優れた効果がある。このため、コンパクトで
、かつ、安価な多電圧の充電装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す回路図、第２図は
レギュレータを示す回路図、第３図は第２の実施例を示
す回路図、第４図は外部負荷特性を示す特性図である。 １９０．交流発電機、　２０９１選択スイッチング回路
、　３．２．レギュレータ、　４１９．第１の電池、５
０５．第２の電池、　１１　、、、電機子巻線、　１２
゜０．励磁巻線、　１３　、、、整流器、　３１　、、
、第１スイッチングトランジスタ（素子）、　３２．、
、第２スイッチングトランジスタ（素子）、　３３．、
、第１比較回路、　３４　、、、第２比較回路、　３５
　、、。 ダイオード（禁止回路）。 第 図 第 ３ 図 第 図 出 力 電 流 （Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 交流発電機の励磁巻線への励磁電流を制御し電機子巻線
   に発生する交流出力を整流器で整流して低電圧の第１の
   電池と高電圧の第２の電池の２つの電池に充電するよう
   にした自動車用充電装置において、 前記第１の電池の電圧を検出しその電圧が所定の第１基
   準電圧より低い場合に信号を出力する第１比較回路と、 前記第１比較回路の出力信号の有無に従って前記励磁巻
   線の励磁電流をオンオフする第１スイッチング素子と、 前記第２の電池の電圧を検出しその電圧が所定の第２基
   準電圧より低い場合に信号を出力する第２比較回路と、 前記第２比較回路の出力信号の有無に従って前記励磁巻
   線の励磁電流をオンオフする第２スイッチング素子と、 前記第１比較回路の出力信号の有無に従って前記第２比
   較回路の信号の出力を禁止する禁止回路と、 前記第１比較回路の出力信号の有無に従って前記整流器
   の出力を前記２つの電池のいずれかに択一的に供給する
   ように構成された選択スイッチング回路と、 を備えることを特徴とする自動車用充電装置。