JPH0447548B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電池電源を過電圧状態とすること
なく確実に充電制御する自動車等の車輌用交流発
電装置に関する。

車輌用に使用される交流発電機は、車輌エンジ
ンによつて回転駆動されるもので、その回転数は
エンジンの運転状態に応じて著るしく変化する状
態にある。したがつて、この種の発電機の出力電
圧は大きく変動する要素を有するものであり、発
電機出力電圧を制御する手段が必要である。この
出力電圧制御手段としては、通常は発電機出力電
圧を検知して、発電機の界磁用励磁巻線の励磁電
流を制御する電圧調整器が使用される。すなわ
ち、発電機出力電圧が所定の電圧となるように、
励磁巻線電流を加減制御するものである。

しかし、例えば発電機の出力端子間が外れるよ
うな状態となつた場合、発電機出力に過渡的なサ
ージ電圧が発生する。発電機はその回転数がいか
なる場合であつてもその励磁電流は全励磁状態と
なり得るものであり、発電機のサージ電圧すなわ
ち出力端子開放電圧は、電圧：Ｅ，定数：Ｋ，磁
束：Φ，発電機回転数：Ｎとすると、Ｅ：KΦN
で表わされ、回転数Ｎに直線的に比例して上昇す
る状態となる。したがつて、この発電機の許容最
高回転数の時の最大サージ電圧以上に電圧調整器
および電気負荷の耐圧を設定しなければならな
い。

すなわち、車両の通常走行でのエンジン回転数
は3000〜4000rpm以内であり、この時の交流発電
機の回転数は7000〜9000rpm以内である。この状
態で発電機の出力端子間が外れた場合、発電機出
力に最大100〜150Vのサージ電圧が発生する。し
かし、エンジンのレーシング、異常な急加速等に
おけるエンジン回転数は最大6000〜8000rpmにも
なり、この時の交流発電機の回転数は14000〜
18000rpmとなりこの状態で出力端子間が外れた
場合は、最大200〜300Vのサージ電圧が発生する
可能性があり、該サージ電圧が印加される電圧調
整器等においては、前記200〜300Vのサージ電圧
に耐える様に設計する必要があり、コスト、信頼
性確保の面で、設計を難しくしている。

この発明は上記のような点に鑑みなされたもの
で、発電機の回転数がいかなる状態となつても、
過渡的なサージ電圧の上昇を効果的に阻止し、電
気負荷等の耐圧安全性がはかれるようにする車輌
用交流発電装置を提供とようとするものである。

すなわち、この発明に係る交流発電装置は、発
電機の界磁用励磁巻線に流れる励磁電流を制御素
子によつて制御するように構成すると共に、この
制御素子は発電機出力電圧等を検知する電圧検知
制御回路、さらに発電機回転数が設定回転数を越
える状態で上記励磁電流を低減させる励磁電流制
御回路によつて制御するようにしたものである。

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。第１図はその構成を示すもので、１１は交
流発電機であり、ステータに巻かれた３相の出力
用巻線１２と、ロータに巻かれ界磁用励磁巻線１
３とを備え、出力用巻線１２で発生される交流電
圧は整流回路１４で整流して出力端子ａおよびｂ
から取り出される。そして、この出力端子ａおよ
びｂ間に車輌電池電源１５が接続されるもので、
その一方の負側端子は接地される。そして、励磁
巻線１３に対しては、電池電源１５から励磁電流
断続制御素子となるトランジスタ１６を介して励
磁電流が供給されるようになるもので、励磁巻線
１３には並列にしてフライホイールダイオード１
７が接続されている。

上記励磁電流制御用のトランジスタ１６のベー
スに対しては、電圧検出制御回路１３および励磁
電流制御回路１９からの制御信号が供給される。
電圧検出制御回路１８は、キースイツチ２０の投
入に対応して駆動され、電池電源１５の充電端子
電圧を検知して、発電機１１の発電出力電圧が所
定の電圧となるように励磁巻線１３に対する励磁
電流を制御する。

また、励磁電流制御回路１９は、キースイツチ
２０の投入時に駆動される周波数−電圧変換回路
２１および基準三角波発生回路２２を備える。周
波数−電圧変換回路２１は、発電機１１の出力用
巻線１２から交流発電電圧信号を検知し、この交
流電圧信号の周波数に対応した電圧信号を発生す
る。すなわち、この交流電圧信号の周波数は発電
機１１の回転数に対応するものであり、したがつ
てこの周波数−電圧変換回路２１からは発電機回
転数に対応した電圧信号が得られる。基準三角波
発生回路２２では、特定される周期の特定される
レベルの三角波電圧信号を発生するもので、この
三角波電圧信号は、比較回路２３で上記発電機回
転数に対応した電圧信号と比較する。そして、こ
の比較回路２３の出力信号でトランジスタ２４を
制御し、このトランジスタ２４は上記励磁電流制
御用のトランジスタ１６のベースを制御するよう
にしてなる。

すなわち、キースイツチ２０が投入されエンジ
ンによつて交流発電機１１が回転駆動されると、
出力巻線１２から交流電圧が発生され、整流回路
１４で整流されて電池電源１５に充電されるよう
になる。そして、通常の運転状態では、電池電源
１５に対する充電電圧を電圧検出制御回路１８で
検知してトランジスタ１６を制御し、励磁巻線１
３に対する励磁電流を制御して、所定の電圧の発
電出力が得られるようにしている。

また、上記のような発電動作に対応して、周波
数−電圧変換回路２１では、第２図に示すように
発電機１１の回転数に依存した電圧信号を発生す
る。そして、この変換された電圧信号は比較回路
２３の正入力端に供給される。この比較回路２３
の負入力端には、基準三角波発生回路２２からの
第３図に示すような三角波電圧信号が入力される
ものであるが、この基準三角波の発振周期は、交
流発電機１１の特性によつて決定されるが、数
ms〜数十ms程度のものである。また、この三角
波の最低電位V_bは、交流発電機１１の許容サー
ジ電圧V_BMAXを発生する回転数N_bの時の、周波数
−電圧変換回路２１の出力電圧に一致させる。た
だし、このサージ電圧V_BMAXを発生させる交流発
電機１１の回転数N_bは、車輌エンジンの回転数
に換算して、4000〜5000rpm以下となるように設
定することは、実用上で電池電源１５の充電収支
の悪化をおこす可能性があるのでさけることが望
ましい。

したがつて、発電機１１の回転数がN_bを越え
た時には、第４図Ａに示すように周波数−電圧変
換回路２１の出力電圧V_OがV_bより高くなり、比
較器２３からの出力信号は同図のＢに示すような
矩形波状となる。そして、この信号はトランジス
タ２４を制御し、励磁電流制御用のトランジスタ
１６を同図のＣに示すような波形で制御して、励
磁巻線１３に対する励磁電流を継続するようにな
る。

すなわち、第５図に示すように発電機１１の回
転数がN_bを越える状態となると、その回転数に
応じて励磁巻線１３に対する励磁電流Ａが減じら
れるようになり、サージ電圧Ｂも許容サージ電圧
V_BMAX以下となるように制御される。

以上のようにこの発明によれば、車輌用の交流
発電機が、実使用に発生頻度の低いある回転数
（例えばエンジン回転数に換算して4000〜
5000rpm）以上となつた場合、その回転数にもと
ずき励磁電流を断続して減少制御するようになる
ものであり、発電機のサージ電圧を効果的に低く
することができる。したがつて、この発電機の出
力負荷回路等における許容耐電圧を低く設定する
ことのできるものであり、コストダウンと共に信
頼性の向上に大きな効果が発揮されるようになる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る交流発電機
装置を説明する回路図、第２図は上記実施例にお
ける発電機回転数と変換電圧との関係を示す図、
第３図は同じく比較用の三角波電圧信号を示す
図、第４図は同じく信号比較状態と励磁電流制御
状態を説明する図、第５図は上記発電機装置の励
磁電流とサージ電圧との関係を示す図である。 １１……交流発電機、１２……出力用巻線、１
３……励磁巻線、１６……トランジスタ（励磁電
流制御用）、１８……電圧検出制御回路、１９…
…励磁電流制御回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 出力用巻線および界磁用励磁巻線を備える交
   流発電機と、 該交流発電機により電力供給される電気負荷お
   よび電池電源と、 該交流発電機と前記電気負荷および電池電源を
   接続する配線部と、 前記界磁用励磁巻線と直列に接続され、該励磁
   電流を制御する制御素子と、 前記発電機の出力電圧および前記電池電源電圧
   の少なくとも一方を検出し前記制御素子を制御す
   る電圧検知制御回路と、 前記発電機の回転数を検出する手段と、 この手段で検出された回転数が設定回転数を越
   える状態で前記制御素子を制御し、励磁電流を低
   減する励磁電流制御回路を有し、 前記励磁電流制御回路は、前記交流発電機の出
   力配線部断線時のサージ電圧が、少なくとも前記
   制御素子を破壊しない電圧値に前記励磁電流を低
   減させるように動作することを特徴とした車両用
   交流発電装置。 ２ 前記設定回転数を車両のエンジン回転数の
   4000rpm以上に相当する値に設定したことを特徴
   とした特許請求の範囲第１項記載の車両用交流発
   電装置。