JPH06178441A - 充電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両用充電制御装置の構成の簡略化と、故障
時におけるフェールセーフ機能（故障の早期発見と充電
系の保護および運転者への警告）を有する装置を得る。 【構成】 マイクロコンピュータ６０１を内蔵した充電
制御装置６によって、界磁コイル１０２への励磁電流制
御による交流発電機１Ａの出力制御を行い、蓄電池３の
端子電圧入力や充電電圧値の異常が発生した時には界磁
コイル１０２への電流を強制遮断するなどの充電保護の
ための動作とチャージランプ５の点滅による運転者への
警告動作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、充電制御装置、特に
車両に搭載された内燃機関によって駆動され且つ蓄電池
を充電する交流発電機の出力電圧を制御するマイクロコ
ンピュータ内蔵式充電制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は例えば実公昭６１−１４３２０号
公報や実公昭６２−３０４８０号公報に開示されたのと
同様な充電用交流発電機および従来の一般的な充電制御
装置を示す回路図である。図において１は車両に搭載さ
れた内燃機関（図示しない）によって駆動される充電用
交流発電機例えば三相交流発電機であって、三相星形結
線された電機子コイル１０１および界磁コイル１０２並
びに電機子コイル１０１の出力側で互いに並列接続され
て三相交流出力電圧を全波整流する第１整流器１０３お
よび第２整流器１０４を有している。１０５は交流発電
機１の界磁コイル１０２に接続されて発電開始時に界磁
コイル１０２に界磁電流を供給するのに用いられる初期
励磁用端子、そして１０６は第１整流器１０３の出力側
に接続されて交流発電機１の出力電圧で後述する蓄電池
を充電するのに用いられる充電用出力端子である。２は
交流発電機１と一体に取り付けられた充電制御装置とし
ての電圧調整器であって、蓄電池をあらかじめ設定され
た充電電圧に調整するために、蓄電池の端子電圧検出端
子２０１と、この端子電圧検出端子２０１を通して得ら
れる端子電圧レベルを用いて界磁コイル１０２に流れる
界磁電流を制御する電子回路２０２と、この電子回路２
０２の出力側で界磁コイル２と直列に接続されて電子回
路２０２から出力された駆動信号によって界磁電流をＯ
Ｎ／ＯＦＦスイッチングするパワートランジスタ２０３
と、第２整流器１０４の出力側および電子回路２０２の
入力側に接続されて第２整流器１０４から電圧が入力さ
れる電圧入力端子２０４とを有している。３は車両に搭
載された蓄電池であって、その正極が充電用出力端子１
０６に接続され且つ負極がアースされている。４は車両
のキースイッチであって、その一端が蓄電池３の正極に
接続されている。５はキースイッチ４の他端と初期励磁
用端子１０５の間に接続されて交流発電機１の発電状態
を表示するチャージランプである。

【０００３】次に動作について説明する。内燃機関を始
動させるためにキースイッチ４を閉じると、蓄電池３か
ら閉じたキースイッチ４、チャージランプ５、初期励磁
用端子１０５を通して交流発電機１の界磁コイル１０２
に界磁電流が供給される（初期励磁）。内燃機関が始動
した後は電機子コイル１０１に三相交流電圧が誘起さ
れ、この三相交流電圧は第１整流器１０３によって全波
整流されて直流電圧になった後に充電用出力端子１０６
から蓄電池３に供給されてこれを充電する。同時に、第
２整流器１０４で整流された出力電圧によって初期励磁
用端子１０５での電圧が蓄電池端子電圧まで上昇する
と、蓄電池３からチャージランプ５を経由した電流は流
れなくなるとともに、第２整流器１０４から界磁コイル
１０２に励磁電流が供給されるようになる（自己励
磁）。以降、内燃機関が回転している間、交流発電機１
は自己励磁で発電する。尚、界磁電流供給時、パワート
ランジスタ２０３はＯＮ（閉）である。

【０００４】蓄電池３の充電電圧の制御は電圧調整器２
によって行われ、端子電圧検出端子２０１での蓄電池３
の端子電圧レベルと電子回路２０２にあらかじめ設定さ
れた出力電圧値（目標充電電圧値）とを電子回路２０２
にて比較して、蓄電池３の端子電圧が目標充電電圧値よ
り低い場合は、電子回路２０２がパワートランジスタ２
０３をＯＮ（閉）にし続けることで界磁コイル１０２に
界磁電流が供給され、ひいては電機子コイル１０１が発
電してその出力電圧で蓄電池３を充電する。蓄電池３の
端子電圧が目標充電電圧値より高い場合は、電子回路２
０２がパワートランジスタ２０３をＯＦＦ（開）にする
ことで界磁コイル１０２への電流を遮断し、交流発電機
１の発電を停止させて蓄電池３への充電を停止する。こ
のように、電圧調整器２は蓄電池３の端子電圧を検出し
て目標充電電圧値と比較し、その結果によってパワート
ランジスタをＯＮ／ＯＦＦすることで界磁コイル１０２
への電流を制御し、所定の交流発電機出力電圧が得られ
るようにしている。仮に、交流発電機１と蓄電池３の正
極とを接続している端子電圧検出端子２０１が外れるな
どして蓄電池３の端子電圧が電圧調整器２に入力されな
い場合が生じると、電子回路２０２は目標充電電圧値と
の比較を端子電圧検出端子２０１での電圧から第２整流
器１０４の出力電圧である、電圧入力端子２０４での電
圧に切り換えて制御を継続し、充電電圧異常による蓄電
池３への充電の過不足を防止するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の充電制御装置は
上述したように構成されているので、自己励磁と蓄電池
の端子電圧検出端子外れとの際の制御を正常に維持する
ために第２整流器が必要であり、また電圧調整器には専
用ＩＣを有する複雑な電子回路が必要であり、更にパワ
ートランジスタが閉故障するなどの界磁コイル通電回路
に異常が生じて充電電圧が異常になった場合に充電制御
不能に陥って充電系が破損するなどの問題点があった。

【０００６】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、交流発電機の第２整流器を不要
とし、蓄電池の端子電圧検出端子が外れた場合にも確実
な充電電圧制御を簡単な構成で実現できるとともに、充
電電圧異常時のフェールセーフ機能を有する充電制御装
置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明による充電制御
装置は、蓄電池の端子電圧に関する情報を少なくとも１
つの端子から取り込んで界磁電流を制御し、もって交流
発電機の出力電圧を制御するマイクロコンピュータを内
蔵し、このマイクロコンピュータが充電電圧異常時に界
磁コイル通電回路を強制的に遮断して警報を発生させる
ものである。

【０００８】

【作用】この発明においては、マイクロコンピュータを
内蔵した充電制御装置としての電子装置により、内燃機
関始動時の初期励磁を行うとともに、蓄電池のあらかじ
め設定された充電電圧に交流発電機の出力電圧を制御
し、蓄電池の端子電圧検出端子が外れた場合には電子装
置の動作電源の電圧値を使用して正常な充電電圧制御が
できる（内部センシング機能）ため、第２整流器および
専用の電子回路が不要となる。また、充電電圧が目標充
電電圧に対して異常値を示した時は、界磁コイル通電回
路を強制的に遮断することで過充電を防止するとともに
チャージランプを点滅させて運転者に警告する。

【０００９】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図１
の回路図について説明する。図１において、充電用交流
発電機１Ａは図３の交流発電機１と違って、第２整流器
１０４を有さず、また電圧調整器２も一体に取り付けら
れていない。従って、第１整流器１０３を以後、単に整
流器という。蓄電池３、キースイッチ４およびチャージ
ランプ５があることには変りがない。６は交流発電機１
Ａとは別体の充電制御装置例えば電子装置であり、マイ
クロコンピュータ６０１と、このマイクロコンピュータ
６０１に接続されると共に蓄電池３の正極に接続された
端子電圧検出端子６０２（図３の２０１と同じ）と、マ
イクロコンピュータ６０１の内部メモリ（図示しない）
に接続されると共に蓄電池３の正極に接続された記憶保
持用電源端子６０３と、キースイッチ４およびマイクロ
コンピュータ６０１に接続されたキースイッチ入力端子
６０４と、界磁コイル１０２およびマイクロコンピュー
タ６０１に接続されたパワートランジスタ６０５（図３
の２０３と同じ）と、チャージランプ５およびマイクロ
コンピュータ６０１に接続されたトランジスタ６０６と
を有している。７は界磁コイル１０２に励磁電流を供給
するために用いられるリレーであり、交流発電機１Ａ、
蓄電池３および充電制御装置６に接続されている。

【００１０】次に図１に示した装置の動作を、図２のフ
ローチャートと共に説明する。内燃機関を始動させるた
めにキースイッチ４を閉じると、充電制御装置６中のマ
イクロコンピュータ６０１は界磁コイル通電回路中のパ
ワートランジスタ６０５をＯＮにし且つリレー７を励磁
してその接点をＯＮ（閉）にする（ステップＳ１）。従
って、蓄電池３から閉じたリレー接点を通して交流発電
機１Ａの界磁コイル１０２に界磁電流が供給される（初
期励磁）。内燃機関が始動した後も、蓄電池３から界磁
コイル１０２に界磁電流が供給される（他励磁）。この
ようにして、電機子コイル１０１に三相交流電圧が誘起
され、この三相交流電圧は整流器１０３によって全波整
流されて直流電圧になった後に充電用出力端子１０６か
ら蓄電池３に供給されてこれを充電し、又リレー７を通
して界磁コイル１０２に供給されてこれを自己励磁す
る。

【００１１】交流発電機１Ａの出力電圧従って蓄電池３
の充電電圧の制御もまた充電制御装置６によって行わ
れ、マイクロコンピュータ６０１はまず端子電圧検出端
子６０２に蓄電池３からその端子電圧に関する入力が有
るかどうかを判定する（ステップ２）。もし入力が有れ
ば、ステップＳ３に進んで蓄電池３の端子電圧レベルが
目標充電電圧値より高いかどうかを判定する。端子電圧
の方が低い場合はパワートランジスタ６０５のＯＮ
（閉）を継続して界磁コイル１０２に界磁電流を供給し
続けることで電機子コイル１０１が発電し且つその発電
電圧で蓄電池３を充電する（ステップＳ４）。しかしな
がら、蓄電池３の端子電圧が目標充電電圧値よりも高い
場合は、パワートランジスタ６０５をＯＦＦ（開）して
界磁コイル１０２への界磁電流を遮断することで発電を
停止させ、もって蓄電池３への充電を停止する（ステッ
プＳ５）。

【００１２】このようにしてマイクロコンピュータ６０
１は交流発電機１Ａの出力電圧を制御して蓄電池３の目
標充電電圧を得る。仮に、マイクロコンピュータ６０１
と蓄電池３の正極とを接続している端子電圧検出端子６
０２が外れるなどして蓄電池３の端子電圧が端子電圧検
出端子６０２を通して充電制御装置６に入力されない場
合が生じる（ステップＳ２）と、マイクロコンピュータ
６０１は目標充電電圧値との比較を端子電圧検出端子６
０２からキースイッチ入力端子６０４での蓄電池端子電
圧との比較に切り換えて（ステップＳ６）制御を継続し
（ステップＳ３〜Ｓ５の内部センシング）、もって蓄電
池３への充電の過不足を防止する。この時、運転者に異
常を知らせるためマイクロコンピュータ６０１はトラン
ジスタ６０６をＯＮ／ＯＦＦしてチャージランプ５を点
滅させる。

【００１３】さらに、充電制御装置６中のマイクロコン
ピュータ６０１がパワートランジスタ６０５へ開信号
（ＯＦＦ信号）を出力しているにもかかわらず蓄電池３
の端子電圧が上昇して特定の時間内に特定の判定値を超
えた充電電圧異常の場合（ステップＳ７）には、界磁電
流供給系統の常時ＯＮ故障と判定してリレー７を消磁し
てその接点をＯＦＦ（開）にするとともに、トランジス
タ６０６をＯＮ／ＯＦＦしてチャージランプ５を点滅さ
せる（ステップＳ８）。一方、マイクロコンピュータ６
０１がパワートランジスタ６０５へ閉信号（ＯＮ信号）
を出力しているにもかかわらず蓄電池３の端子電圧が降
下して特定の時間内に特定の判定値を下回った充電電圧
異常の場合（ステップＳ９）には、界磁電流供給系統の
常時ＯＦＦ故障と判定してトランジスタ６０６をＯＮ／
ＯＦＦしてチャージランプ５を点滅させる（ステップＳ
１０）。

【００１４】実施例２．なお、上記実施例１では充電制
御装置６が独立して動作する例を示したが、内燃機関の
燃料制御用電子装置を有する車両では、燃料制御用電子
装置に上述した充電制御装置を付加することによっても
同様の効果を奏する。

【００１５】実施例３．また、蓄電池３の端子電圧検出
端子６０２が外れて検出不能になったことを検出した場
合は、内部センシングに切り換える際、キースイッチ入
力端子６０４での蓄電池端子電圧を使用する例を示した
が、充電制御装置６（実施例２の場合は燃料制御用電子
装置）の記憶保持用電源端子６０３での電圧を利用して
も良い。

【００１６】実施例４．また、実施例１では界磁コイル
１０２への界磁電流を制御するパワートランジスタ６０
５を充電制御装置６に内蔵した例を示したが、このパワ
ートランジスタ６０５を交流発電機１Ａに内蔵するよう
に構成しても同様の効果を奏する。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、この発明は、蓄電池の端
子電圧に関する情報を少なくとも１つの端子から取り込
んで界磁コイルへの界磁電流を制御し、もって交流発電
機の出力電圧を制御するマイクロコンピュータを内蔵
し、このマイクロコンピュータが充電電圧異常時に界磁
コイル通電回路を強制的に遮断して警報を発生させるこ
とができるので、従来の交流発電機に内蔵されている第
２整流器と電圧調整器が不要となるほか、界磁コイルへ
の電源供給系の故障を蓄電池の端子電圧との比較によっ
て検出した場合は、チャージランプを点滅させて運転者
に警告するとともに界磁コイルへの界磁電流をリレーで
強制遮断するなどのフェールセーフ機能を持たせたの
で、充電制御装置の構成が簡単でかつ故障の早期発見と
保護が可能となる装置が得られる効果がある。さらに、
充電制御を外部の電子装置で行う構成であることから、
既に車両に搭載されている燃料制御などのマイクロコン
ピュータを内蔵した電子装置にこれらの機能を付加する
ことが容易にできるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】図１中に示したマイクロコンピュータのフロー
チャートである。

【図３】従来の充電制御装置を交流発電機や蓄電池と共
に示す回路図である。

【符号の説明】

１Ａ 交流発電機 １０１ 電機子コイル １０２ 界磁コイル １０３ 整流器 ３ 蓄電池 ５ チャージランプ ６ 充電制御装置 ６０１ マイクロコンピュータ ６０２ 蓄電池の端子電圧検出端子 ６０３ 記憶保持用電源端子 ６０４ キースイッチ入力端子 ６０５ パワートランジスタ ７ リレー

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【手続補正書】

【提出日】平成５年４月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蓄電池の両端間に接続されて前記蓄電池
   から界磁電流が供給される界磁コイル、内燃機関によっ
   て駆動され前記界磁電流の供給で交流電圧を発生する電
   機子コイル、およびこの電機子コイルに接続されてその
   交流電圧を直流電圧に変換して出力する整流器を有する
   交流発電機から前記蓄電池への充電を制御するものにお
   いて、 前記蓄電池の端子電圧に関する情報を少なくとも１つの
   端子から取り込んで前記界磁電流を制御し、もって前記
   交流発電機の出力電圧を制御するマイクロコンピュータ
   を内蔵し、このマイクロコンピュータが充電電圧異常時
   に界磁コイル通電回路を強制的に遮断して警報を発生さ
   せることを特徴とする充電制御装置。