JPH03150099A - 車輌用発電機 - 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］ この発明は、２系統の電圧を必要とする車輌に用いられ
る車輌用発電機に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、車輌には電気負荷にたいする電源として、バッ
テリーと、バッテリーを充電するだめの充電発電機が装
備される。その際、バッテリーを含む電気回路の電圧と
しては、バッテリーの系電圧に対し適正な充電性を考慮
した所定の電圧が採用され、また、充電発電機の出力電
圧は、所定のほぼ一定電圧となるよう電圧調整器によっ
て調整される。

ところで、近年、特に自動車において居住性及び快適性
を向上させるべく、例えば寒冷時において窓ガラスに氷
結が生じた場合にこれを素早く融氷する装置や、機関の
冷却水が暖まるまでの補助ヒータや、あるいは座席ヒー
タ等を装備することの要請が高まっている。これらの装
備品は、車輌の機関が一定レベルまで暖まるまでの間、
例えば機開始動後５〜１０分程度作動すればよいもので
あるが、大きな発熱量が必要であるため、発熱体に供給
する必要電力は例えば１〜２ＫＷ程度と太きくなる。ま
た、実際にはこれら、発熱体の特性からくる要求や、配
線及び開閉器での損失低減のための要求もあることから
、これら発熱体の印加電圧はバッテリ一電圧の数倍程度
と高いものとし、電流の方は抑制するという方法がとら
れ、そのためにバッテリーを含む電気回路とは別の独立
した電源及び電気回路を設けるのが普通である。そして
、このような融氷又は補助暖房装置の電気発熱体の電源
としては、バッテリー充電用の充電発電機とは別体の専
用発電機を設けたり、あるいはケーシングと駆動軸を共
通にした２系統の発電エレメントと電気回路を機構上一
体に設けたものが提案されている。後者の例は、例えば
特開昭５ロー１１２８６６号公報、実開昭５フー４２５
６５号公報等に示されている。すなわち、これらの例で
は充電用（低圧）及び高電圧負荷用としての２組の電機
子と界磁を持つ発電装置がケーシングと駆動軸を共通化
して一体的に構成されている。

［発明が解決しようとする課！ｉ］ ２系統の電圧を必要とする車輌に用いられる従来の発電
装置は以上のようなものであって、いずれにせよ実質上
は充電用と高電圧負荷用の二つの発電機によって構成さ
れるため、コストが高く、重量、体積共に大きくなると
いう欠点を有していた。

また、このような従来の装置では、高電圧負荷側の発ｒ
ｉ機は必要機会としては前述のように限られた短時間の
ものとなり、その他の多くの時間は無負荷運転というこ
とになるため、この点でも不経済であり、また、車輌機
関に対してエネルギーロスにもなるという欠点もあった
。

この発明は上記のような問題を解消するためになされた
ものであって、重量及び体積は通常の充電発電機とほぼ
同程度で、必要に応じてパブテリー充電用（低圧）と高
電圧負荷用の２系統の電圧を同時に出力することのでき
る小型で高出力の車輌用発電機を得ることを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る車輌用発電機は、共通の電機子コアに並
列に巻回された第１の電機子コイル及びこの第１の電機
子コイルよりも巻数の多い第２の電機子コイルと、これ
ら第１及び第２の電機子コイルの出力を各々整流する互
いに直列接続の第１の整流器及び第２の整流器と、これ
ら第１及び第２の整流器の出力端に接続され上記第１及
び第２の電機子コイルに対し共通に設けられた界磁コイ
ルと、この界磁フィルの電流を上記第１の整流器の出力
電圧に基づいて調整するとともに電流制限回路によって
上記界磁コイルの最大電流を制限する電圧調整器とを備
えたものである。

［作用１ この発明においては、第１の整流器の出力端がバッテリ
ー充電回路を含む低電圧負荷側に接続され、第２の整流
器が必要に応じて高電圧負荷側に接続されることによっ
て、第１の整流器の出力が低電圧負荷側に給電され、直
列接続された第１と第２の整流器の出力が必要に応じて
高電圧負荷側に給電される。その際、第１の整流器に接
続された第１の電機子コイルと第２の整流器に接続され
た第２の電機子コイルに対し共通に設けられた界磁コイ
ルは第！の整流器の出力電圧に基づいて調整され、また
、この界磁コイルに第２の整流器の高電圧出力を印加し
たときのこの高電圧出力の変動に伴う過大な界磁電流は
電流制限回路によって制限される。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図はこの発明による車輌用発電機の一実施例を示す回路
図である。この実施例において、図示しない車輌の機関
Ｊこよって駆動される車輌用発電機（１）は、三相巻線
された第１の電機子コイル（２）と、この第１の電機子
コイル（２）より巻数が多く同じ電機子コアに並列に巻
線された第２の電機子コイル（３）と、これら第１の電
機子コイル（２）及び第２の電機子コイル（３）の出力
を三相全波整流する第１の整流器（４）および第２の整
流器（５）を備えている。上記第２の整流器（５）は第
１の整流器（４）に対して直列に接続されている。また
、車輌用発電機（１）には上記第１及び第２の電機子コ
イル（２）、（３）に対し第２の整流器（５）の正極出
力端を電源とする共通の界磁コイル（６）が設けられる
とともに、この界磁コイル（６）への電流を上記第１の
整流器（４）の出力電圧に基づいて調整する電圧調整器
（７）が設けられている。

上記電圧調整器（７）は、界磁コイル（６）への通電を
断続するパワートランジスタ（７１）と、該トランジス
タ（７１）のベース抵抗（７２）と、該トランジスタ（
７１）の断続を制御するドライバトランジスタ（７３）
と、上記第■の出力電圧を分圧する分圧抵抗（７４）、
（７５）と、分圧抵抗（７４）、（７５）の分圧電位を
検出してそれが所定値以上となると導通するゼナーダイ
オード（７６）と、界磁コイル（６）に並列に接続され
断続サージを吸収するダイオード（７７）と、上記パワ
ートランジスタ（７１）のエミフタと接地間に接続され
た電流検出抵抗（７８）と、界磁コイル（６）に予め定
められた値を越える電流が流れたときドライバトランジ
スタ（７３）を導通させてパワートランジスタ（７１）
を不導通とさせろためのコンパレータ（７９）と、該コ
ンパレータ（７９）への入力電圧を定電圧に設定するた
めの抵抗（８０）およびダイオード（８■）と、コンパ
レータ（７９）の基準電圧を決定するための抵抗（８２
）、（８３）と、上記電流検出抵抗（７８）の非接地側
とコンパレータ（７９）のプラス入力端子間に挿入され
た抵抗（８４）と、発振作用防止のためのコンデンサ（
８５）と、上記入力端子設定側の抵抗（８０）と基準電
圧決定側の一方の抵抗（８２）間の接続点とコンパレー
タ（７９）の出力端との間に接続された抵抗（８６）と
、コンパレータ（７９）の出力端とドライバトランジス
タ（７３）のベース間に接続されたダイオード（８７）
とから構成される装置 上記第１の整流器（４）の出力端には車輌に搭載された
バブテリ−（９）が接続され、このバッテリー（９）と
並列に車輌の低電圧負荷（１０）が接続されている。そ
して、上記電圧調整器（７）のベース抵抗（７２）とコ
ンパレータ（７９）入力側の抵抗（８０）とがキースイ
ッチ（１　１）を介してバッテリー（９）に接続されて
いる。また、第２の整流器（５）の出力端には車輌の窓
ガラスの融氷装置や補助暖房装置などの高電圧負荷（Ｉ
２）がスイッチ（１３）を介して設けられている。

以上のように構成されたこの実施例の動作は次の通りで
ある。

キースイッチ（Ｉ　Ｉ）がＯＮにされると、バッテリー
（９）から電圧調整器（７）のベース抵抗（７２）を通
してパワートランジスタ（７１）が導通され、第２の整
流器（５）の順方向回路を介してバブテリ−（９）から
界磁コイル（６）に界磁電流が供給される。この状態か
ら車輌の機関が始動されると、発電機（１）が駆動され
て第１及び第２の電機子コイル（２）、（３）に電圧が
誘起され、第１及び第２の整流器（４）、（５）で整流
されて直流出力電圧が得られる。この直流出力電圧は、
第２の電機子コイル（３）の方が第１の電機子コイル（
２）よりも巻数が多くて誘起電圧が高いことと、第２の
整流器（５）が第１の整流器（４）に対し直列に接続さ
れていることにより、第２の整流器（５）の正極出力端
の方が第！の整流器（４）の出力端よりも２倍ないし数
倍程度高くなる。

界磁コイル（６）は第２の整流器（５）の正極出力端に
接続されており、この正極出力端の電位がバブテリ−（
９）の電位よりも高くなると、界磁電流は第２の整流器
（５）側の高い電圧で供給されて、高い起磁力を有する
自動状態となる。

第１の整流器（４）の出力電圧は、バッテリー（９）の
充電に対して所定の電圧になるよう電圧調整器（７）に
よって調整される。すなわち、第１の整流器（４）の出
力電圧を検出する分圧抵抗（７４）、（７５）の分圧点
電位が所定値より高いか低いかがゼナーダイオード（７
６）によって判定され、高い場合はドライバトランジス
タ（７３）が導通してパワートランジスタ（７Ｋ）を非
導通とし、低い場合はドライバトランジスタ（７３）が
非導通となりパワートランジスタ（７璽）を導通させる
といった動作が繰り返されて、界磁電流が調整され、出
力電圧が調整される。

更に、電圧調整器（７）は界磁コイル（６）に印加され
る電圧が必要以上に高くなった場合の過電流による界磁
コイル（６）の回路破壊を防止するため界磁電流の最大
値制限動作を行う。すなわち、界磁電流が所定値を越え
ると、電流検出抵抗（７８）の電圧降下が抵抗（８２）
、（８３）の分圧電位で与えた基準電位よりも高くなり
、コンパレータ（７９）の出力がＨｉｇｈとなってドラ
イバトランジスタ（７３）が導通し、パワートランジス
タ（７１）を非導通として界磁電流を低減し、また、界
磁電流が所定値以下なら、コンパレータ（７９）の出力
はＬｏｗで、ドライバトランジスタ（７３）が非導通と
なってパワートランジスタ（７１）を導通させるといっ
た動作が繰り返され、それにより、後述のように高電圧
負荷のオン・オフよって界磁コイル（６）に印加される
電圧が変動しても、界磁電流の最大値は予め設定された
値に制限される。

第１の整流器（４）の出力端はバッテリー（９）や車輌
の低電圧負荷（１０）に所定の定電圧で１力を供給し、
同時に、第１の整流器（４）に直列接続された第２の整
流器（５）の出力端は上記第１の整流器（４）の出力よ
りも２倍から数倍程度高い電圧で高電圧負荷（１２）に
電力を供給することができ、このようにして、２系統の
電圧が出力される。なお、上記高電圧負荷（１２）に供
給される電圧は発電機（１）の回転速度等によって変動
するため一定値とはならないが、この種高電圧負Ｒ（３
２）は予めインピーダンスが設定されているため、第２
の電機子コイル（３）の巻数を適切な値に設定すること
によって電圧の変動幅を抑え使用上不都合な変動となら
ないようにすることが可能である。また、スイッチ（１
３）を解放して高電圧負荷（１２）がＯＦＦにされた場
合、第２の整流器（５）の出力端の負荷が低減し界磁コ
イル（６）への印加電圧が必要以上に高くなるが、この
時は上記電圧Ｆ４整器（７）の電流抑制動作によって界
磁電流の最大値が制限され、界磁コイル（６）回路の過
電流破壊が防止される。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、共通の電機子コアに巻
数の異なる二つの電機子コイルを並ｉ−；に巻回し、そ
れぞれの出力を整流する二つの整流器を直列に設けると
ともに、両電機子コイルに対し共通の界磁コイルを設け
て、この界磁コイルの電流を高電圧出力端に接続し、電
圧調整器により低電圧出力端側の出力電圧に基づいて界
磁電流を調整するとともに界磁コイルの最大電流を制限
するよう構成したので、重量及び体積を通常の充電発電
機とほぼ同程度に抑えながら、必要に応じてバッテリー
充電を含む低電圧負荷用と高電圧負荷用の２系統の電圧
を同時に出力することのできる小型で高出力の車輌用発
電機が得られる。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明による車輌用発電機の一実施例の回路図で
ある。 図において、（１）は車輌用発電機、（２）は第１の電
機子コイル、（３）は第２の電機子コイル、（４）は第
１の整流器、（５）は第２の整流器、（６）は界磁コイ
ル、（７）は電圧調整器である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）共通の電機子コアに並列に巻回された第１の電機
   子コイル及びこの第１の電機子コイルよりも巻数の多い
   第２の電機子コイルと、これら第１及び第２の電機子コ
   イルの出力を各々整流する互いに直列接続の第１の整流
   器及び第２の整流器と、上記第２の整流器の出力端に接
   続され上記第１及び第２の電機子コイルに対し共通に設
   けられた界磁コイルと、この界磁コイルの電流を上記第
   １の整流器の出力電圧に基づいて調整するとともに電流
   制限回路により上記界磁コイルの最大電流を制限する電
   圧調整器とを備えた車輌用発電機。