JPH05260678A - Protective circuit for electric device on vehicle - Google Patents

Protective circuit for electric device on vehicle

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Publication number
JPH05260678A
JPH05260678A JP5775792A JP5775792A JPH05260678A JP H05260678 A JPH05260678 A JP H05260678A JP 5775792 A JP5775792 A JP 5775792A JP 5775792 A JP5775792 A JP 5775792A JP H05260678 A JPH05260678 A JP H05260678A
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JP
Japan
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voltage
generator
output
electric device
armature winding
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Application number
JP5775792A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Masuno
敬一 増野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a means for solving the breakdown strength deterioration of the inner components of a generator and protecting the electric device connected to the generator when the generator goes wrong. CONSTITUTION:A surge voltage absorbing means 12 for absorbing surge voltage is provided to suppress the inner voltage of a generator. It can be accomplished without installing another component by using this surge voltage absorbing means 12 in combination with the rectifier of the generator. Moreover, a mechanism 104 is provided, which checks the operation state of the surge voltage absorbing means 12 and stops the operation of the generator when surge absorption is not performed completely. A group of rectifiers yield at the fixed voltage of 100V or thereabout, and does not generate voltage above this. Therefore, it becomes possible to design the inner components in the same shapes as before.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車載電気装置の保護回
路に係わり、自動車等の内燃機関により駆動される発電
機とその発電機により電源を供給される電気装置の保護
に関するものである。特に、近年注目されている電源電
圧の高電圧化に伴う安全性の確保に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protection circuit for an on-vehicle electric device, and more particularly to protection of a generator driven by an internal combustion engine of an automobile or the like and an electric device supplied with power by the generator. In particular, the present invention relates to ensuring safety accompanying the increase in power supply voltage, which has been attracting attention in recent years.

【0002】[0002]

【従来の技術】車載電気装置に関する技術は、特開平1
−157236 号公報等に見られるように高電圧を含む多系
統の電圧を用い、配電効率を高める試みが行われてき
た。しかし、発電機の高電圧化に関しての保護について
は論じられていない。一方、自動車の電源装置として、
米国特許第3,571,657 号記載のように、発電機の整流器
をツェナー・ダイオードに置き換えて、不慮のサージ発
生(例えばバッテリ,電気負荷を同時に解放した時に発
生するバッテリ・ロード・ダンプ・サージ)を抑制する
方法について論じられている。然るに、両者を兼備する
技術に対しては例を見ない。
2. Description of the Related Art A technique relating to an on-vehicle electric device is disclosed in JP-A-1
Attempts have been made to improve distribution efficiency by using multi-system voltage including high voltage as seen in Japanese Patent Publication No. 157236. However, there is no discussion of protection for higher voltage generators. On the other hand, as a power supply device for automobiles,
As described in US Pat. No. 3,571,657, the rectifier of the generator is replaced with a Zener diode to suppress accidental surge generation (eg battery load dump surge that occurs when the battery and electric load are released simultaneously). The method is discussed. However, there is no example of a technology that combines both.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明では、近い将来
必須となる発電機の高電圧化に伴う問題点として、 (1) 発電機の内部部品の耐圧劣化を解決する方法 (2) 発電機が故障した時に発電機に接続された電気装
置を保護する方法 についての解決手段について述べる。
DISCLOSURE OF INVENTION Problems to be Solved by the Invention In the present invention, there are problems in the near future that are required to increase the voltage of a generator. (1) A method for solving deterioration in withstand voltage of internal parts of the generator (2) Generator The solution to the method of protecting the electrical equipment connected to the generator in the event of a fault is described.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題に関して、 (1)については、発電機の内部電圧を抑制するように
サージ電圧を吸収するサージ電圧吸収手段を設けること
により達成できる。特に、このサージ電圧吸収手段を発
電機の整流器群と共用することにより、別部品を設置せ
ずに達成できる。
With respect to the above-mentioned problems, (1) can be achieved by providing surge voltage absorbing means for absorbing surge voltage so as to suppress the internal voltage of the generator. In particular, by sharing this surge voltage absorbing means with the rectifier group of the generator, this can be achieved without installing a separate component.

【0005】(2)については、(1)で述べたサージ
電圧吸収手段の稼働状態をチェックし、サージ吸収が完
全に行われていない時に発電機の作動を停止する機構を
設けることにより達成できる。
The item (2) can be achieved by checking the operating state of the surge voltage absorbing means described in (1) and providing a mechanism for stopping the operation of the generator when the surge absorption is not completely performed. ..

【0006】[0006]

【作用】上記整流器群は、一定電圧(従来の発電機はバ
ッテリ・ロード・ダンプ・サージを考慮して100V以
上の電圧に耐えるよう設計されていたことから100V
以下が適切。また、余りにも大きくては保護の役目を果
たさず、調整電圧の約4倍以下が適当である。)で降伏
し、これ以上の電圧は発生しない。このため内部部品は
従来と同等の形状(特に高電圧が印加される端子間の絶
縁距離)で設計可能となる。また、出力電圧をモニター
して、耐圧が予め設定された値(上記の例では100
V)より高くなっているときには発電機の界磁巻線に流
れる界磁電流を遮断することにより発電を停止し、発電
機内部及び外部に接続された電気装置を保護する。
The above rectifier group has a constant voltage (100V or more because the conventional generator is designed to withstand a voltage of 100V or more in consideration of battery load, dump, surge).
The following is appropriate. Further, if it is too large, it does not play a role of protection, and it is suitable that it is about 4 times or less of the regulation voltage. ), And no more voltage is generated. Therefore, the internal parts can be designed with the same shape as the conventional one (in particular, the insulation distance between terminals to which a high voltage is applied). Also, by monitoring the output voltage, the breakdown voltage is set to a preset value (100 in the above example).
When it is higher than V), power generation is stopped by interrupting the field current flowing in the field winding of the generator to protect electric devices connected inside and outside the generator.

【0007】[0007]

【実施例】本発明の一実施例を図1により説明する。図
1は自動車の電気装置の回路図であり、48Vの電圧系
であるとする。図1中1は発電機であり、電圧調整器1
0,三相の電機子巻線11,ツェナー・ダイオード6個
から構成される三相全波整流器12,界磁巻線13から
成る。2はバッテリであり、発電機の出力端子より充電
される。3は電気装置であり、スイッチ4を介して発電
機1より給電される。また、電圧調整器10は、パワー
・トランジスタ101,ダイオード102,ANDゲー
ト103,電圧調整回路104,過電圧検出回路105
より構成される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a circuit diagram of an electric device of an automobile, which is assumed to have a voltage system of 48V. In FIG. 1, reference numeral 1 is a generator, and a voltage regulator 1
0, three-phase armature winding 11, three-phase full-wave rectifier 12 composed of six Zener diodes, and field winding 13. A battery 2 is charged from the output terminal of the generator. An electric device 3 is supplied with electric power from the generator 1 through the switch 4. Further, the voltage regulator 10 includes a power transistor 101, a diode 102, an AND gate 103, a voltage regulator circuit 104, an overvoltage detection circuit 105.
It is composed of

【0008】本構成において、通常時は電圧調整回路1
05が優先的に動作し、バッテリ2の電圧に応じて界磁
巻線13に流れる電流が調整される。ここで、電圧調整
回路105の内部回路の一例を図2に示す。図2で10
51,1052は抵抗器であり、1053はコンデンサ
である。1054は比較器であり、1055は鋸歯状波
発生器である。端子aに入力されたバッテリ電圧は、抵
抗器1051,1052で分圧されコンデンサ1053で平
滑される。そして、比較器1054で鋸歯状波と比較さ
れ、一定周波数の矩形波を出力する。この矩形波は端子
aの電圧が低い時に高デューティーとなり、端子aの電
圧が高い時に低デューティーとなる。
In this configuration, the voltage adjusting circuit 1 is normally operated.
05 preferentially operates, and the current flowing through the field winding 13 is adjusted according to the voltage of the battery 2. Here, an example of the internal circuit of the voltage adjusting circuit 105 is shown in FIG. 2 in FIG.
Reference numerals 51 and 1052 are resistors, and 1053 is a capacitor. Reference numeral 1054 is a comparator, and 1055 is a sawtooth wave generator. The battery voltage input to the terminal a is divided by the resistors 1051 and 1052 and smoothed by the capacitor 1053. Then, the comparator 1054 compares it with the sawtooth wave and outputs a rectangular wave having a constant frequency. This rectangular wave has a high duty when the voltage of the terminal a is low, and has a low duty when the voltage of the terminal a is high.

【0009】図1に戻って、通常時は端子dが“1”
(ハイレベル)であるとすると、端子bのデューティー
信号に従いパワー・トランジスタ101がオン・オフ
し、バッテリ2の電圧が低電圧の時に界磁巻線13に流
れる平均電流が増加し、バッテリ2の電圧が高電圧の時
に界磁巻線13に流れる平均電流が減少する。界磁巻線
13に流れる電流が大きくなると発電機1の出力電圧が
高くなるので、負帰還がかかり、バッテリ2の電圧は一
定値に制御される。
Returning to FIG. 1, normally, the terminal d is "1".
If it is (high level), the power transistor 101 is turned on / off according to the duty signal of the terminal b, the average current flowing through the field winding 13 increases when the voltage of the battery 2 is low, and the battery 2 When the voltage is high, the average current flowing through the field winding 13 decreases. When the current flowing through the field winding 13 increases, the output voltage of the generator 1 increases, so that negative feedback is applied and the voltage of the battery 2 is controlled to a constant value.

【0010】ここで、電気装置3は必要に応じて投入さ
れるが、電気装置3に大きな電流が流れていて急激にス
イッチ4が切断された時を想定すると、界磁巻線13の
電流が急激に減少できないことから過電圧が発生する。
バッテリ2が接続されている時はこの過電圧は吸収され
てしまうが、バッテリ2が何等かの原因で外れている時
や、バッテリ液が枯渇している時には吸収しきれない。
この現象をバッテリ・ロード・ダンプ・サージと称し、
12V系発電機で100V,24V系発電機で150
V,48V系発電機で200V程度の過電圧が観測され
る。
Here, the electric device 3 is turned on as needed, but assuming that a large current is flowing through the electric device 3 and the switch 4 is suddenly cut off, the electric current of the field winding 13 is Overvoltage occurs because the voltage cannot be rapidly reduced.
This overvoltage is absorbed when the battery 2 is connected, but cannot be absorbed when the battery 2 is disconnected for some reason or when the battery fluid is exhausted.
This phenomenon is called battery load dump surge,
100V with a 12V generator, 150 with a 24V generator
An overvoltage of about 200V is observed with a V, 48V generator.

【0011】従って、48V系では従来の12V系と比
較して高電圧が印加される可能性がある。しかし、図1
の三相全波整流器12がツェナー特性を有しており、こ
の様なサージに対して降伏を起こし、高電圧が発生する
のを抑制する。一般によく知られたツェナー・ダイオー
ドの特性は図4のごとくであり、逆電圧Vzで降伏を起
こす。図1で、例えば瞬間的に電機子巻線11a,11
bが高電圧を発しているとすると(電機子巻線11aが
高電圧側とする)ツェナー・ダイオード12dが降伏
し、発電機の出力電圧としてはVz+Vfの電圧が発生
する。ここで、Vfはツェナー・ダイオード12a〜1
2fの順方向電圧降下で1V程度の値である。Vzを1
00Vとすると、Vz+Vf=101Vであり、12V
系と同等のサージ電圧に抑制できる。
Therefore, in the 48V system, a higher voltage may be applied than in the conventional 12V system. However,
The three-phase full-wave rectifier 12 has a Zener characteristic, and suppresses generation of a high voltage due to breakdown against such a surge. The generally well-known characteristics of the Zener diode are as shown in FIG. 4, which causes breakdown at the reverse voltage Vz. In FIG. 1, for example, the armature windings 11a, 11a are momentarily
If b is emitting a high voltage (the armature winding 11a is on the high voltage side), the zener diode 12d breaks down, and a voltage of Vz + Vf is generated as the output voltage of the generator. Here, Vf is Zener diode 12a-1
The forward voltage drop of 2f is about 1V. Vz is 1
Assuming 00V, Vz + Vf = 101V, and 12V
It can be suppressed to the same surge voltage as the system.

【0012】次に図3に過電圧検出回路の内部回路を示
す。1041,1042は抵抗器であり、1043は基
準電圧源、1044は比較器である。1045,104
6はフリップ・フロップを構成するNANDゲートであ
り、1047はパワー・オン・リセット回路である。
Next, FIG. 3 shows an internal circuit of the overvoltage detection circuit. Reference numerals 1041 and 1042 are resistors, 1043 is a reference voltage source, and 1044 is a comparator. 1045,104
Reference numeral 6 is a NAND gate forming a flip-flop, and 1047 is a power-on reset circuit.

【0013】パワー・オン・リセット回路1047は端
子cに電圧が印加された時(即ちバッテリ2が発電機1
に接続された時)にリセット信号を発生する。リセット
信号が発せられると、NANDゲート1046の出力が
“1”となり図1のANDゲート103の出力は入力b
に従う。次に何等かの原因でツェナー・ダイオードの耐
圧が高くなったり、サージ電圧が吸収できなくなった時
を想定する。この様に異常電圧が発生した場合、比較器
1044の反転入力端子(−)の電圧が基準電圧源10
43の電圧より高くなり比較器1044の出力は“0”
になる。すると、NANDゲート1045の出力が
“1”となり、この値が保持される。この時NANDゲ
ート1046の入力は全部“1”となり、出力dは
“0”となる。すると、図1のANDゲート103の出
力は“0”となり、パワー・トランジスタ101は遮断
され界磁電流は流れなくなり、発電機1は発電を停止す
る。従って過電圧の発生も無くなる。本実施例によれ
ば、過電圧の発生をツェナー・ダイオード12により抑
制でき、かつ該ツェナー・ダイオードが破損した時にも
発電を停止することができるので、自動車の電気系統の
安全性を高めることができる。また、過電圧の検出方法
としては、図5のように過電圧検出端子cを電機子巻線
の一端に接続しても良い。また、上述した様な単一電圧
システムだけでなく、異なる電圧系を有するシステムで
も同様の効果を得ることができる。
The power-on reset circuit 1047 is used when a voltage is applied to the terminal c (that is, the battery 2 is the generator 1).
A reset signal. When the reset signal is issued, the output of the NAND gate 1046 becomes "1" and the output of the AND gate 103 of FIG.
Follow Next, assume that the breakdown voltage of the Zener diode becomes high for some reason or the surge voltage cannot be absorbed. When an abnormal voltage is generated in this way, the voltage at the inverting input terminal (−) of the comparator 1044 is the reference voltage source 10
It becomes higher than the voltage of 43 and the output of the comparator 1044 is "0".
become. Then, the output of the NAND gate 1045 becomes "1" and this value is held. At this time, the inputs of the NAND gate 1046 are all "1" and the output d is "0". Then, the output of the AND gate 103 in FIG. 1 becomes "0", the power transistor 101 is cut off, the field current does not flow, and the generator 1 stops the power generation. Therefore, the occurrence of overvoltage is also eliminated. According to the present embodiment, the occurrence of overvoltage can be suppressed by the Zener diode 12, and the power generation can be stopped even when the Zener diode is damaged, so that the safety of the electric system of the automobile can be improved. .. As a method of detecting overvoltage, the overvoltage detection terminal c may be connected to one end of the armature winding as shown in FIG. Further, not only the single voltage system as described above, but also the system having different voltage systems can obtain the same effect.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明によれば、高電圧システムを採用
する自動車の電気系統の安全性を高めることができる。
そして、従来(12Vシステム)と同等のサージ電圧に
抑えることができるので発電機の内部部品の絶縁性を特
に考慮する必要が無いので、発電機の体格を小さくでき
ると言う効果がある。
According to the present invention, it is possible to enhance the safety of the electric system of an automobile which employs a high voltage system.
Further, since it is possible to suppress the surge voltage to the same level as that of the conventional (12V system), it is not necessary to particularly consider the insulating property of the internal parts of the generator, so that the size of the generator can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による車載発電機を含む電気
装置の回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram of an electric device including an on-vehicle generator according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1中の電圧制御回路105の内部回路図であ
る。
FIG. 2 is an internal circuit diagram of a voltage control circuit 105 in FIG.

【図3】図1中の過電圧検出回路104の内部回路図で
ある。
3 is an internal circuit diagram of an overvoltage detection circuit 104 in FIG.

【図4】図1中の整流器12の単体特性を説明する特性
図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a single characteristic of the rectifier 12 in FIG.

【図5】本発明の他の実施例による車載電気装置の回路
図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of an in-vehicle electric device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…発電機、2…バッテリ、10…電圧調整器、12…
三相全波整流器、13…界磁巻線、104…過電圧検出
回路、105…電圧制御回路。
1 ... Generator, 2 ... Battery, 10 ... Voltage regulator, 12 ...
Three-phase full-wave rectifier, 13 ... Field winding, 104 ... Overvoltage detection circuit, 105 ... Voltage control circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電機子巻線と前記電機子巻線の交流出力を
直流に変換する整流器群と前記電機子巻線に磁束を供給
する界磁巻線と前記界磁巻線の電流を制御して前記整流
器群の直流出力を一定値に調整する電圧調整器を具備す
る発電機と、前記発電機の出力端子に接続された電気装
置群からなる車載電源システムにおいて、前記整流器群
は100V以下の降伏電圧を有することを特徴とする車
載電気装置の保護回路。
1. An armature winding, a rectifier group for converting an AC output of the armature winding into a direct current, a field winding supplying a magnetic flux to the armature winding, and a current control of the field winding. In a vehicle-mounted power supply system including a generator having a voltage regulator that adjusts the DC output of the rectifier group to a constant value, and an electric device group connected to an output terminal of the generator, the rectifier group is 100 V or less. A protection circuit for an in-vehicle electric device, which has a breakdown voltage.
【請求項2】電機子巻線と前記電機子巻線の交流出力を
直流に変換する整流器群と前記電機子巻線に磁束を供給
する界磁巻線と前記界磁巻線の電流を制御して前記整流
器群の直流出力を一定値に調整する電圧調整器を具備す
る発電機と、前記発電機の出力端子に接続された電気装
置群からなる車載電源システムにおいて、前記整流器群
は前記電圧調整器の調整電圧の150%から400%の
降伏電圧を有することを特徴とする車載電気装置の保護
回路。
2. An armature winding, a rectifier group for converting an AC output of the armature winding into a direct current, a field winding supplying a magnetic flux to the armature winding, and a current control of the field winding. Then, in a vehicle-mounted power supply system comprising a generator having a voltage regulator for adjusting the DC output of the rectifier group to a constant value, and an electric device group connected to the output terminal of the generator, the rectifier group is the voltage A protection circuit for an in-vehicle electric device, which has a breakdown voltage of 150% to 400% of a regulation voltage of a regulator.
【請求項3】電機子巻線と前記電機子巻線の交流出力を
直流に変換する整流器群と前記電機子巻線に磁束を供給
する界磁巻線と前記界磁巻線の電流を制御して前記整流
器群の直流出力を一定値に調整する電圧調整器を具備す
る発電機と、前記発電機の出力端子に接続された電気装
置群からなる車載電源システムにおいて、前記発電機の
出力電圧を測定して該電圧が前記整流器群の降伏電圧を
越えた時に前記電圧調整装置の出力を遮断するブレーカ
回路を設けたことを特徴とする車載電気装置の保護回
路。
3. An armature winding, a rectifier group for converting AC output of the armature winding into DC, a field winding for supplying magnetic flux to the armature winding, and a current control of the field winding. Then, in a vehicle-mounted power supply system comprising a generator having a voltage regulator for adjusting the DC output of the rectifier group to a constant value, and an electric device group connected to the output terminal of the generator, the output voltage of the generator And a breaker circuit for shutting off the output of the voltage regulator when the voltage exceeds the breakdown voltage of the rectifier group.
JP5775792A 1992-03-16 1992-03-16 Protective circuit for electric device on vehicle Pending JPH05260678A (en)

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