JPH0349599A - 車両用交流発電機の制御装置 - 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１ この発明は車両用交流発電機の制御装置に関する。

［従来の技術コ 車両用交流発電機の制御装置としては、従来、例えば第
５図に示すような回路構戒のものが知られている。この
第５図の装置の場合、交流発電機（１）は、電機子コイ
ル（１０１）と界磁コイル（１０２）を有している。そ
して、この交流発電機（１）には、交流出力電圧を整流
する整流器（２）が接続されている。整流器（２）は、
メイン出力端子（２０１）と補助出力端子（２　０　２
）と接地端子（２０３）を有する。また、界磁コイル（
ｌ０２）の一端には電圧調整器（３）が接続されている
。この電圧調整器（３）は、電圧検出用の分圧抵抗（３
０１）．（３０２）と、ベース側端子かゼナーダイオー
ド（３０３）を介し上記分圧抵抗（３０１），（３０２
）に接続された制御用トランジスタ（３０４）と、この
トランジスタ（３０４）によって制御されるパワートラ
ンジンスタ（３０５）と、抵抗（３０６），サブレッシ
ョンダイオード（３０７）とからなっている。

整流器（２）のメイン出力端子（２０１）には蓄電池（
４）が接続されている。また、界磁コイル（１０２）の
他端は上記初期励磁用抵抗（６）およびキ↓スイッチ（
５）を介して蓄電池（４）のプラス側端子に接続されて
いる。

蓄電池（４）のプラス側端子には、車両電気負荷（７）
が負荷スイッチ（８）を介して接続されている。

上記従来の装置において、キースイッチ（５）を投入す
ると、初期励磁用抵抗（３０８）を通して界磁コイル（
１０２）に初期励磁電流が流れ、まず、他励となる。そ
して、界磁電流が流れ、発電機（１）が駆動されると、
発電が開始され、電機子コイル（１０１）に交流電圧が
誘起される。

そして、界磁コイル（１０２）は発電機（１）の補助出
力端子（２０２）よりの電圧によって励磁され、自助と
なる。

電機子コイル（１０１）に誘起された交流電圧は、整流
器（２）で整流されて蓄電池（４）に印加され、それに
よって充電が行われる。その際、発電機（１）の出力電
圧が所定値より低い時は、電圧調整器（３）の分圧抵抗
（３０１）．（３０２）による分圧電圧も低く、ゼナー
ダイオード（３０３）は不導通で、よって、制御用トラ
ンジスタ（３０４）は不導通であって、パワートランジ
スタ（３　０　５）は導通し、それにより、界磁コイル
（１０２）を流れる界磁電流が増加し、発電機（ｌ）の
出力電圧が上昇する。一方、発電機（１）の出力電圧が
所定値より高い時は、分圧抵抗（３０１），（３０２）
の分圧電圧も高くてゼナーダイオード（３０３）は導通
し、したがって、制御用トランジスタ（３０４）が導通
し、パワートランジスタ（３０５）は不導通となる。よ
って、界磁電流が減少し、発電機（１）の出力電圧が下
がる。

以上の動作が繰り返され、それによって発電賎（１）の
出力電圧が所定値に調整される。なお、サブレッシタン
ダイオード（３０７）は、界磁コイル（１０２）に生じ
るサージを吸収する。

また、この場合、発電機（１）から取り出し得る最大出
力は、第４図に破線（イ）で示すように、発電機回転速
度に依存して、発電機回転速度が５０　０　０　ｒｐｌ
Ｉ１あたりより高回転側で飽和するカーブとなり、同図
に二点鎖線（二）で示す車両側総電気負荷量に対する発
電出力の過不足クロスポイントが、約２　５　０　Ｏ　
ｒｐｍ前後にあるよう設定されるのが一般的である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の装置では、発電が開姶されると界磁コイルは
発電機（１）の出力電圧によって励磁され、すなわち自
助となるため、構造上、発電機最大出力は必然的に第５
図の破線（イ）で示すような発電機回転速度に依存した
カーブとなり、二点鎖線（二）に示す車両側総電気負荷
量とのクロスポイントが上述のように２　５　０　Ｏ　
ｒｐｍあたりに設定されているため、発電機回転速度が
２５０Ｏｒｐｍあたりを境にして、高速側と低速側のそ
れぞれの運転頻度がバランスしているか、高速運転頻度
の方が多ければ蓄電池の充放電バランス上問題ないが、
交通停渋滞運転モードのように２５００ｒｐｍ以下での
低速運転頻度が多くなると、発電機出力が不足し、蓄電
池の充電不足に陥りやすくなる。

特に、ヘッドライトを使用する夜間の低速運転時で電気
負荷が多い場合には、蓄電池上がりが生じ、エンジンス
トップを起こすことさえある。

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、車両用交流発電機の低速・過負荷時におけ
る出力不足によって蓄電池の充電不足が生じ、さらには
蓄電池上がりが生ずるのを効率良く防ぐことのできる車
両用交流発電機の制御装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段コ この発明に係る車両用交流発電機の制御装置は、少なく
とも交流発電機の出力電圧よりも高い出力電圧を有する
界磁コイル励磁用電源と、交流発電機の回転速度に応じ
て界磁電流断続用の開閉素子の最大導通率を制限する界
磁電流制限器を設けて、低速域では界磁力を弱め、高速
域では界磁力を制限するようにしたものである。

［作用］ この発明において、交流発電機の低速域では界磁コイル
励磁用電源による昇圧された励磁電圧が界磁コイルに印
加され、それによって低速域での発電機出力が高められ
る。また、高速域では交流発電機の回転速度に応じて界
磁電流断続用開閉素子の最大導通率が制限され、発電機
出力は必要レベルに抑えられる。

［実施例コ 第１図はこの発明による車両用交流発電機の制御装置の
一実施例を示す回路図である。この実施例において、交
流発電機（１）は電機子コイル（ｌ０１）と界磁コイル
（１０２）を有し、これに整流器（２）が接続されてい
る。整流器（２）は出力端子（２０１）および接地端子
（２　０　２）を有し、出力端子（２０１）には蓄電池
（４）が接続されている。そして、電圧検出用の分圧抵
抗（３０１），（３０２）と、ベースがゼナーダイオー
ド（３０３）を介して上記分圧抵抗（３０１）（３　０
　２）に接続された制御用トランジスタ（３０４）と、
この制御用トランジスタ（３０４）によって制御される
パワートランジスタ（３　０　５）と、抵抗（３０６）
．サブレッシタンダイオード（３０７）とからなる電圧
調整器（３）が界磁コイル（１０２）の一端に接続され
ている。界磁コイル（１０２）の他端は、後述するＤＣ
−ＤＣ変換器（１０）に接続され、さらに、キースイッ
チ（５）を介して整流器（２）の出力端子に接続されて
いる。また、整流器（２）の出力端子には、車両側電気
負荷（７）が負荷スイッチ（８）を介して接続されてい
る。また、定電圧源（Ａ）を構成する抵抗（９０１）お
よびゼナーダイオード（９０２）と、発電機（１）の回
転速度と相関のある１相出力の周波数を電圧量｛こ変換
する周波数一電圧変換器（９０３）と、この変換器（９
０３）よりの出力電圧である第１図の（Ｂ）点電圧を所
定値にクランブする分圧抵抗（９０５），（９０６）と
、ダイオード（９０７）と、抵抗（９０４）と、一定周
期で繰り返す三角波状電圧信号を発生する三角波発生器
（９０８）と、該三角波信号すなわち第１図の（Ｃ）点
電圧と上記変換器（９０３）の出力電圧すなわち（Ｂ）
点電圧とを比較出力するコンパレータ（９　０　９）と
からなる、界磁電流制限器（９）が設けられている。こ
の界磁電流制限器（９）の上記コンパレータ（９　０　
９）の出力端は上記パワートランジスタ（３　０　５）
のベースに接続されている。

界磁コイル（１０２）に接続された上記ＤＣＤＣ変換器
（ｌＯ）は、発電機出力電圧を１２Ｖから２４Ｖに昇圧
するものであって、界磁コイル（１０２）の励磁用電源
となる。

次に上記実施例の動作を説明する。

この実施例において、キースイッチ（５）の投入から発
電開始までの動作および電圧調整の動作については、第
５図に示した従来装置と同一である。ここで、界磁電流
制限器（９）は、三角波発生器（９０８）の出力する三
角波信号の電圧巾すなわち（Ｃ）点電圧巾（Ｖｌ−Ｖ３
）に対し、第２図に示すように、周波数一電圧変換器（
９０３）の出力電圧すなわち（Ｂ）点電圧を、発電機回
転速度１　５　０　０　ｒｐｍにおける（Ｂ）点電圧が
ｖＩとなり、同じ＜　３　０　０　Ｏ　ｒｐｍにおける
（Ｂ）点電圧がＶ，とＶ３との中間値であるＶ，となる
よう設定し、３　０　０　０　ｒｐｍ以上ではＶ，にク
ランブする。これにより、コンパレータ（９０９）によ
り制限されるパワートランジスタ（３　０　５）の最大
導通率は、第３図に示すように、ｌ　５　０　０　ｒｐ
ｍまでは１００％、３　０　０　０　ｒｐｍ以上では５
０％で、１　５　０　０　ｒｐｍから３　０　０　Ｏ　
ｒｌ）ｍまではｌ００％から５０％にリニャに移行する
ようになる。したがって、パワートランジスタ（３０５
）により制御される界磁電流によって制限された発電機
最大出力は、第４図に実線（ロ）で示すカーブのものと
なる。同図に一点鎖線（ハ）で示すカーブは、励磁電圧
を単に１２Ｖから２４Ｖにした場合の発電機最大出力で
ある。この場合、発電機最大出力は（イ）で示す従来装
置の場合のほぼ２１音となり、低速域についての負荷量
を充分満たすことができるが、高速域においては出力が
必要以上に大きくなり、製品として効率の悪いものとな
る。それに対し、この実施例のものは、実線（ロ）のよ
うに、車両総電気負荷量（二）とのクロスポイントが、
内燃機関のアイドリング回転時の発電機回転数であって
車両総電気負荷量とのクロスポイントとなることが実用
上有り得ない１　５　０　０　ｒｐｍ以下となり、低速
域での負荷量を充分に満たす出力が得られる。また、高
速域では不必要に出力が上昇しないよう制限される。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、界磁コイルの励磁は常
に他励によって行われ、少なくとも交流発電機の出力電
圧よりも高い励磁電圧が界磁コイルに印加されるため、
低速域での発電機の出力不足が解消される。したがって
、蓄電池の充電不足を招くことがなく、蓄電池上がりに
よるエンジンストップの恐れもなくなる。さらに、界磁
電流制限器により、界磁電流断続用の開閉素子の最大導
通率を発電機回転速度に応じて制限するので、高速域で
の不必要な出力上昇を抑え、製品として効率を高めるこ
とができる。よって、全回転速度域において負荷量をカ
バーすることができ、低速，高速の運転モードを特に考
慮する必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による車両用交流発電機の制御装置の
一実施例を示す回路図、第２図は周波数一電圧変換器出
力電圧の特性図、第３図はそのパワートランジスタ最大
導通率の特性図、第４図はその発電機出力特性図、第５
図は従来の車両用交流発電機の制御装置を示す回路図で
ある。 （１）は交流発電機、（２）は整流器、（３）は電圧調
整器、（３０１）．（３０２）は分圧抵抗、（３　０　
５）はパワートランジスタ、（４）は蓄電池、（７）は
電気負荷、（９）は界磁電流制限器、（９０３）は周波
数一電圧変換器、（９０４）は抵抗、（９０５），（９
０６）は分圧抵抗、（９０７）はダイオード、（９０８
）は三角波発生器、（９０９）はコンパレータ、（ＩＯ
）はＤＣ−ＤＣ変換器、（Ａ）は定電圧源である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）界磁コイルを有する交流発電機と、該交流発電機
   の交流出力を整流する整流器と、該整流器の出力端に接
   続された蓄電池と、上記界磁コイルに直列に挿入された
   開閉素子を有し、上記整流器又は上記蓄電池の端子電圧
   を検出して上記開閉素子により界磁電流を断続制御し上
   記交流発電機の出力電圧を所定値に調整する電圧調整器
   と、少なくとも上記交流発電機の出力電圧よりも高い出
   力電圧を有する界磁コイル励磁用電源と、上記交流発電
   機の回転速度に応じて界磁電流断続用の上記開閉素子の
   最大導通率を制限する界磁電流制限器を備えたことを特
   徴とする車両用交流発電機の制御装置。