JPH0538200A - 車両発電機の電圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気負荷急増時の界磁コイル励磁デューティ
の急増を防止してエンジン回転の変動発生を防止する。 【構成】 発電電圧ＶB と基準電圧Ｖｒを比較するコン
パレータ１１の出力が鋸波と比較されて、一定周期のデ
ューティパルスの比較信号Ｓ１が出力され、ゲートパル
ス信号Ｓ２によりトランジスタ１２を介して界磁コイル
２１の励磁デューティが制御される。ゲートパルス信号
が「１」レベルの間にアップカウンタ１３がカウント動
作をなし、そのカウント値が励磁デューティを示すもの
としてラッチ１４に記憶される。記憶されたカウント値
を１カウント増加せしめたパルス幅のパルスがパルス幅
発生回路１５で作成されてゲート１０２に出力される。
電気負荷４が急増し、比較信号が「１」レベルを維持す
ると上記ゲートが開き、漸次１カウントづつ増加するゲ
ートパルス信号がトランジスタに与えられて励磁デュー
ティが緩やかに増加せしめられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両発電機の電圧制御装
置に関し、特に電気負荷急変時の車両エンジンの回転変
動や発電機の駆動トルクの増加によるベルトスリップを
効果的に防止できる電圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記電圧制御装置は、エンジンに連結さ
れて回転する車両発電機の発電能力の変動や、ヘッドラ
イト等の車載電気負荷の変動に関わらず発電電圧を一定
電圧に維持するもので、発電電圧を基準電圧と比較して
比較結果に基づいて発電機界磁コイルの励磁デューティ
を増減するものである。

【０００３】ところで、大きな電気負荷の使用を開始す
ると、発電能力が不足して発電電圧が基準電圧を下回
り、上記電圧制御装置は界磁コイルの励磁デューティを
急激に増大せしめるため、発電機トルクが急増してこれ
を回転駆動するエンジンの回転数が変動するという問題
があった。

【０００４】そこで、これを防止するために図９に示す
ような電圧制御装置１が提案されており（例えば特開昭
６２−６４２９９号公報）、本装置１においては基準電
圧Ｖｒと発電電圧のフィードバック電圧ＶB をコンパレ
ータ１１で比較し、その比較結果に基づいて後段カウン
タ１０６のアップ、ダウンカウントを選択する。カウン
タ出力はパルス幅発生回路１０７に入力し、該回路１０
７はカウンタ出力に応じて出力デューティパルスのパル
ス幅を変更して後段のスイッチングトランジスタ１２を
作動せしめ、発電機２の界磁コイル２１の励磁デューテ
ィを変更する。

【０００５】かかる構成によれば、負荷変動により発電
電圧が大きく変化しても、界磁コイル２１の励磁デュー
ティは、クロックパルスが入力するカウンタ１０６のカ
ウント値に応じて時間を有して変化するからエンジン回
転数の変動が回避される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発電電圧Ｖ
B が基準電圧Ｖｒより上へ変化する場合には下へ変化す
る場合に比してより急速な応答が必要な場合が多いが、
上記従来装置では、パルス幅発生回路１０７の後段にＡ
ＮＤゲート１０８を設け、該ゲート１０８にコンパレー
タ１１の出力Ｓ１を直接入力して、発電電圧ＶB が基準
電圧Ｖｒより上回る場合には上記トランジスタ１２を即
座に遮断して界磁コイル２１の励磁を停止している。

【０００７】この場合、コンパレータ１１の比較信号Ｓ
１により直接トランジスタ１２が遮断されて励磁を停止
している間も、上記カウンタ１０６は作動を続行し緩や
かにカウントダウンを進めるから、発電機２の電気負荷
４が間欠的なものである場合、あるいはノイズの影響を
避けるためにコンパレータ１１の比較信号がデューティ
パルスとして出力される場合等には、比較信号Ｓ１によ
り即時に非導通とされるトランジスタ１２の実際の励磁
電流と、上記カウンタ１０６のカウント値が示す励磁デ
ューティの励磁電流換算値との間に差が生じる。しかし
て、発電電圧ＶB が基準電圧Ｖｒを再び下回ってゲート
１０８が開き、カウント値で指示されたパルス幅のデュ
ーティパルスがトランジスタ１２に与えられると、励磁
電流が急変してエンジン回転に変動を生じることがあっ
た。

【０００８】本発明はかかる課題を解決するもので、間
欠的電気負荷に対して、励磁停止中の励磁デューティ検
出に誤差を生じず、励磁開始時の励磁電流急変を有効に
防止してエンジン回転変動を避けることが可能な車両発
電機の電圧制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の構成を図１０で
説明すると、電圧制御装置は、車両発電機の界磁コイル
の励磁電圧を断続することにより、該発電機の発電状態
を制御する励磁手段と、該励磁手段の一定期間内の励磁
デューティを記憶する記憶手段と、上記発電機の出力電
圧と界磁コイルに流れる励磁電流の少なくとも一方を検
出する発電状態検出手段と、この検出された値が所定値
以下の場合に、上記記憶手段に記憶された励磁デューテ
ィから所定量大きなデューティ値で上記界磁コイルに励
磁電圧を印加する様に、上記励磁手段を制御するデュー
ティ制御回路手段とを具備している。

【００１０】

【作用】上記構成の電圧制御装置において、間欠的電気
負荷の下で発電電圧が一定に制御されている時の励磁デ
ューティは各周期毎に記憶されている。大きな電気負荷
が投入されると発電電圧は基準電圧を下回り、この時間
が直前の周期で記憶された励磁デューティの励磁時間以
上持続すると上記直前の周期に記憶した励磁デューティ
から所定量増加したデューティで励磁が行なわれる。こ
れにより、記憶手段が一定周期毎に動作するごとに、励
磁デューテイは急変することなく漸次増大せしめられ、
エンジン負荷の急増が防止されて回転数の変動が避けら
れる。

【００１１】

【実施例１】図１において、電圧制御装置１のコンパレ
ータ１１の「＋」端子には抵抗分圧された発電電圧ＶB
が入力し、「−」端子には基準電圧Ｖｒが入力してい
る。コンパレータ１１の出力は抵抗とコンデンサより構
成されるフィルタ回路を経てコンパレータ１０１に入力
し、ここで鋸波と比較されて一定周期の間欠的なデュー
ティパルスとして比較信号Ｓ１が出力される。

【００１２】比較信号は後述するパルス幅発生回路１５
の出力信号Ｓ４とともにＡＮＤゲート１０２に入力し、
ゲート信号Ｓ２によりスイッチングトランジスタ１２の
導通が制御されて発電機２の界磁コイル２１の励磁デュ
ーティが変更される。

【００１３】発電機２の電機子コイル２２に発生した交
流電圧は整流器２３により全波整流されてバッテリ３
と、操作スイッチ４１を介してこれに並列に接続された
電気負荷４に供給される。装置１の各回路を作動せしめ
る電源１０３はキースイッチ３１を介してバッテリ３に
接続されている。

【００１４】上記ゲート信号Ｓ２はアップカウンタ１３
へ入力し、該カウンタ１３はゲート出力Ｓ２が「１」レ
ベルの間、クロック回路１６からのクロックパルスＣＫ
２をカウントアップする。カウント値はクロックパルス
ＣＫ３のタイミングでラッチ１４に記憶され、上記パル
ス幅発生回路１５に入力する。このカウント値は一定周
期中に信号Ｓ２が「１」レベルとなる時間、すなわち界
磁コイル２１の励磁デューティを示している。

【００１５】パルス幅発生回路１５は図２に示す如く、
ダウンカウンタ１３、その後段に設けたフリップフロッ
プ１５２、およびＯＲゲート１５３より構成され、上記
ゲート１５３より上記信号Ｓ４が出力される。上記カウ
ンタ１５１にはクロックパルスＣＫ１のタイミングで、
ラッチ１４に記憶されたカウント値がセットされ、クロ
ックパルスＣＫ２のタイミングで上記カウント値がカウ
ントダウンされる。

【００１６】カウンタ１５１からはこのカウントダウン
の間「１」レベルとなる信号Ｓ３が出力され、この信号
Ｓ３はフリップフロップ１５２のＤ端子に入力してい
る。信号Ｓ３はラッチ１４に記憶されたカウント値に比
例した時間幅のパルス信号であり、これは上記信号Ｓ２
が「１」レベルを持続する時間にほぼ対応している。

【００１７】フリップフロップ１５２のＣＬＫ端子には
クロックパルスＣＫ２が入力しており、かかるフリップ
フロップ１５２の出力信号と上記信号Ｓ３の論理和たる
信号Ｓ４は、信号Ｓ３（すなわち信号Ｓ２）にクロック
パルスＣＫ２の一周期を付け加えた長さのパルスとな
る。なお、アップカウンタ１３はクロックパルスＣＫ１
のタイミングでリセットされる。

【００１８】装置作動時の各信号のタイミングを図３に
示す。図より知られる如く、ラッチ１４のセットはパル
スＣＫ３の立ち上がり（図中ａ点）、ダウンカウンタ１
５１のセットとアップカウンタ１３のリセットはパルス
ＣＫ１の立ち上がりになされ（図中ｂ点）、また、カウ
ンタ１３におけるアップカウントはパルスＣＫ２の立ち
上がり（図中ｃ点）、カウンタ１５１におけるダウンカ
ウントはパルスＣＫ２の立ち下がりでなされる（図中ｄ
点）。なお、パルスＣＫ３の時間間隔は例えば１６０ｍ
ｓとする。

【００１９】電気負荷と発電能力が均衡し、発電電圧が
一定に制御されている状態では、比較信号Ｓ１は比較的
短い周期でレベルが反転する（図の左端部）。この状態
ではアップカウンタ１３は信号Ｓ２（すなわち信号Ｓ
１）が「１」レベルを示す間カウント動作をなし、本実
施例ではクロックパルスＣＫ１の周期中にカウント値は
「２」となっている。このカウント値は既述の如くラッ
チ１４に記憶され、パルス幅発生回路１５からはカウン
ト値「３」に対応する幅のパルス信号Ｓ４が出力される
が、ゲート１０２において上記信号Ｓ１によりカットさ
れる。

【００２０】大きな電気負荷が投入されて発電能力を越
えると発電電圧ＶB が基準電圧Ｖｒを大きく下回り比較
信号Ｓ１は「１」レベルに反転してこの状態を持続する
（図の中央部）。しかして、ゲート信号Ｓ２として、こ
れまでよりもパルスＣＫ２のほぼ１周期分だけ長い幅の
パルスが出力されて、この分励磁デューティが増大せし
められる。

【００２１】この状態が次のパルスＣＫ３が入力するま
で持続していると、該パルスＣＫ３のタイミングでラッ
チ１４にカウント値「３」が記憶され（図の右端部）、
これ以後パルス幅発生回路１５からはカウント値「４」
に対応する長さのパルス信号Ｓ４が出力される。比較信
号Ｓ１は「１」レベルを維持しているからゲート信号Ｓ
２のパルス幅はさらに一周期分増加し、この分励磁デュ
ーティが増加する。

【００２２】比較信号Ｓ１が「１」レベルを維持してい
る間、ゲート信号Ｓ２のパルス幅はパルスＣＫ３が入力
する毎に一周期分づつ増加せしめられ、これに伴って励
磁デューティが漸次増大せしめられる。パルスＣＫ３の
一周期分の増加が励磁デューティの３％の増加に相当す
ると、励磁デューティ５０％の状態から１００％まで増
加するのに約２．５ｓを要することになる。かくして、
電気負荷増大時には励磁デューティはその直前の値から
急変することなく時間を有して増加せしめられ、エンジ
ンの回転変動を生じることはない。

【００２３】発電量が増大し、発電電圧ＶB が基準電圧
Ｖｒを越えると比較信号Ｓ１は「０」レベルになり、ゲ
ート信号Ｓ２は即座に「０」レベルに反転して界磁コイ
ル２１の励磁が停止する。アップカウンタ１３はパルス
ＣＫ１でリセットされた後、ゲート信号Ｓ２が「０」レ
ベルの間はカウント作動せず、以後は再び、周期的にレ
ベルが反転する比較信号Ｓ１の、「１」レベルを示す時
間（励磁デューティ）がカウントされる。

【００２４】

【実施例２】図４には本発明の他の実施例を示し、上記
実施例１のラッチ１４に代えてダウンカウンタ１７を設
けるとともに、スイッチングトランジスタ１２に直列に
電流検出抵抗１０５を設けてその電圧を新たに設けたコ
ンパレータ１０４の「＋」端子に入力し、「−」端子に
入力する定電圧Ｖｒ１と比較している。

【００２５】上記ダウンカウンタ１７は図５に示す如く
パルスＣＫ３の立ち上がりでアップカウンタ１３のカウ
ント値を記憶するとともに、コンパレータ１０４の出力
信号が「１」レベルの時に、上記パルスＣＫ３の立ち下
がりでダウンカウントする（図中ｅ点）。他の構成は実
施例１と同様である。

【００２６】かかる構成によれば、界磁コイル２１の励
磁電流が所定値を越えるとコンパレータ１０４の出力信
号が「１」レベルとなり、この場合には図の右端部に示
すように、比較信号Ｓ１が「１」レベルを示す間に増加
せしめられて記憶されたカウント値を、パルスＣＫ３の
立ち下がりでダウンカウントして、励磁デューティの増
加を抑える。

【００２７】かかる構成によれば、冷間時の界磁コイル
の過電流を効果的に防止することができる為、余分な発
電機の駆動トルクを低減することができ、冷間時のエン
ジンアイドル回転の安定化やベルトスリップの防止、更
に発電機の過大出力の防止に効果がある。

【００２８】

【実施例３】上記実施例２のコンパレータ１０４の出力
信号で図６に示す如くダウンカウンタ１５１をリセット
するようになせば、励磁電流が所定値を越えた場合には
励磁デューティを零近くへ戻すことができる。本実施例
では実施例２のダウンカウンタ１７を使用する必要はな
い。

【００２９】

【実施例４】一周期分長いパルス幅のパルス信号Ｓ４を
作るのに上記実施例１ではダウンカウンタ１５１の後段
にフリップフロップ１５２を設けたが、これに代えて図
７に示す如く、パルスＣＫ１によってアップカウンタ１
３を「１」にセットするようになしても同様の効果があ
る。

【００３０】

【実施例５】図８には本発明のさらに他の実施例を示
し、セレクタ１８２を設けてそのＤ入力端子に比較信号
Ｓ１を入力し、Ｃ入力端子にはコンパレータ１０４の出
力信号をホールド回路１８１でホールドした信号を入力
する。上記ホールド回路１８１はパルスＣＫ１（実施例
１参照）のタイミングでリセットされる。

【００３１】セレクタ１８２は例えば、比較信号Ｓ１が
「０」レベルでホールド出力が「０」レベルの時には加
算器に＋α１を与えて、これをカウンタ１３のカウント
値に加えることによりパルス幅の増加した励磁パルス信
号をパルス幅発生回路１５を経てスイッチングトランジ
スタ１２に出力し、励磁デューティを漸次増加せしめ
る。

【００３２】また、比較信号Ｓ１が「０」レベルでホー
ルド出力が「１」レベルの時には加算器に−α３を与え
て、これをカウンタ１３のカウント値に加えることによ
りパルス幅の減少した励磁パルス信号をスイッチングト
ランジスタ１２に出力し、励磁デューティを漸次減少せ
しめて、界磁コイルの過電流を抑える。

【００３３】なお本発明は、比較信号を鋸波と比較した
デューティパルスとして得ず、単にコンパレータで発電
電圧と基準電圧を比較するだけの構成においても、電気
負荷自体が間欠的なものである場合には同様の効果があ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上の如く、本発明の電圧制御装置によ
れば、間欠的な比較信号に基づいて発電機界磁コイルを
所定デューティで励磁制御する場合に、電気負荷の急増
に対して励磁デューティを急変せしめることなく時間を
有して緩やかに増大せしめることにより、エンジン回転
数の変動を効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における装置の全体回路図である。

【図２】実施例１における装置の要部回路図である。

【図３】信号タイムチャートである。

【図４】実施例２における装置の要部回路図である。

【図５】信号タイムチャートである。

【図６】実施例３における装置の要部回路図である。

【図７】実施例４における装置の要部回路図である。

【図８】実施例５における装置の要部回路図である。

【図９】従来装置の全体回路図である。

【図１０】クレーム対応図である。

【符号の説明】

１ 電圧制御装置 １１ コンパレータ １２ スイッチングトランジスタ １３ アップカウンタ １４ ラッチ（記憶手段） １５ パルス幅発生回路（デューティ制御回路手段） １６ カウンタ回路 ２ 発電機 ２１ 界磁コイル ３ バッテリ ４ 電気負荷

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 車両発電機の界磁コイルの励磁電圧を断
   続することにより、該発電機の発電状態を制御する励磁
   手段と、該励磁手段の一定期間内の励磁デューティを記
   憶する記憶手段と、上記発電機の出力電圧と界磁コイル
   に流れる励磁電流の少なくとも一方を検出する発電状態
   検出手段と、この検出された値が所定値以下の場合に、
   上記記憶手段に記憶された励磁デューティから所定量大
   きなデューティ値で上記界磁コイルに励磁電圧を印加す
   る様に、上記励磁手段を制御するデューティ制御回路手
   段とを具備する車両発電機の電圧制御装置。