JPH06269136A

JPH06269136A - 車両用充電発電機の制御装置

Info

Publication number: JPH06269136A
Application number: JP5050314A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Masumoto; 正寿桝本; Masanori Tsuchiya; 雅範土屋; Shuichi Kokubu; 修一国分
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 1994-09-22
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JP3327612B2

Abstract

(57)【要約】【目的】使用温度変化の影響なく、キースイッチのオ
ン、オフ動作に連動して確実に電源を起動及び停止可能
な車両用充電発電機の制御装置を実現する。【構成】キースイッチ5が閉じるとダイオード365、36
4、363が導通し、トランジスタ370が導通しトランジス
タ31が導通する。ダイオード33により電圧VCCが発生し
コンパレータ366が動作可能状態とされトランジスタ13
が導通し充電表示灯6が点灯される。端子Lの電圧レベル
は抵抗368と367との電圧レベルVRより大となりコンパレ
ータ366の出力は”H”レベルとなりトランジスタ361が
導通する。トランジスタ370が遮断してもトランジスタ3
61が導通するので電圧VCCは安定供給される。キースイ
ッチ5が解放すると充電表示灯6が消灯する。端子Lの電
圧レベルは電圧VRより小となりコンパレータ366の出力
は”L”レベルとなりトランジスタ361、31が遮断し、電
源電圧VCCが零レベルに低下される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用充電発電機の制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用充電発電機の制御装置は、
例えば、特開平４−１５６２３４号公報に記載されてい
るように、充電発電機に接続されたバッテリの一端が、
キースイッチ、充電表示灯（チャージランプ）、抵抗素
子を介して端子電圧検出用のトランジスタのベースに接
続されている。また、充電表示灯と端子電圧検出用のト
ランジスタのベースとの接続中点は、充電表示灯の点灯
制御用であるダーリントン接続されたトランジスタのコ
レクタ、エミッタを介して接地されている。そして、キ
ースイッチがオンとされると、端子電圧検出用トランジ
スタのベース電圧が上昇して、このトランジスタが導通
状態となる。端子電圧検出用トランジスタが導通状態と
なると、電源電圧Ｖccが起動され、点灯制御用トランジ
スタが導通状態となる。すると、充電表示灯に点灯電流
が流れ、表示灯が点灯される。また、充電発電機の界磁
巻線には、バッテリからの電流が通流され、初期励磁が
行われる。

【０００３】充電発電機の回転子が回転し、電機子巻線
の１相電圧が所定の値以上となると、点灯制御用トラン
ジスタが非導通状態とされ、充電表示灯が消灯される。
また、バッテリの端子電圧レベルに従って、界磁巻線へ
の通流率が制御され、充電発電機の電圧が一定値に制御
される。そして、キースイッチがオフとされると、端子
電圧検出用トランジスタが、非導通状態となり、電源が
停止され、充電発電機の制御装置の動作が停止されるよ
うに、構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の充電発電機の制御装置にあっては、低温状態では、
キースイッチをオンとしても、制御装置の電源が起動し
なかったり、高温状態では、キースイッチをオフとして
も、制御装置の電源が停止しないことがあり、高精度の
制御を行うことができなかった。これは、端子電圧検出
用トランジスタの電流増幅率（ｈFE）の温度変化に起因
するものであり、低温時においては、キースイッチがオ
ンとなっても、端子電圧検出用トランジスタの電流増幅
率が低いため、電源が起動されない状態が発生するため
である。また、キースイッチがオフとなっても、点灯制
御用トランジスタのベース・エミッタ間には、小電流が
流れる。このため、高温時においては、端子電圧検出用
トランジスタの電流増幅率が高く、キースイッチがオフ
となっても、上記小電流によって、電圧検出用トランジ
スタは導通状態が維持され、電源が停止されない事態が
発生する。

【０００５】本発明の目的は、使用温度の変化に影響さ
れることなく、キースイッチのオン、オフ動作に連動し
て確実に電源を起動及び停止させることが可能な車両用
充電発電機の制御装置を実現することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次のように構成される。車両用充電発電機
により充電されるバッテリと、充電発電機の界磁巻線へ
の通流電流を制限する通流電流制限手段と、バッテリの
端子電圧を検出し、通流電流制限手段の動作を制御する
電圧制御手段と、充電表示灯及びキースイッチを介して
バッテリに接続される充電表示灯駆動用トランジスタ
と、を有する車両用充電発電機の制御装置において、バ
ッテリからの発生電圧が供給され、少なくとも電圧制御
手段に、定電圧を供給する定電圧発生手段と、充電表示
灯駆動用トランジスタと充電表示灯との接続点の電圧値
である第１の電圧と充電表示灯駆動用トランジスタのベ
ース電圧である第２の電圧とを比較する比較手段と、比
較手段からの出力信号に従って、第１の電圧が第２の電
圧よりも大のときには、定電圧発生手段を起動させ、第
１の電圧が第２の電圧よりも小のときには、定電圧発生
手段の動作を停止させる起動・停止手段と、を備える。

【０００７】好ましくは、上記車両用充電発電機の制御
装置において、第２の電圧は、ベース電圧が抵抗素子に
より分圧された電圧である。また、好ましくは、上記車
両用充電発電機の制御装置において、充電表示灯駆動用
トランジスタは、ダーリントン接続された２つのトラン
ジスタである。また、好ましくは、上記車両用充電発電
機の制御装置において、起動・停止手段は、バッテリと
定電圧発生手段との間に接続される第１のスイッチ手段
と、比較手段からの出力信号に従って、第１の電圧が第
２の電圧よりも大のときには閉となり、第１のスイッチ
手段を閉として定電圧発生手段を起動させ、第１の電圧
が第２の電圧よりも小のときには開となり、第１のスイ
ッチ手段を開として定電圧発生手段の動作を停止させる
第２のスイッチ手段と、を有する。

【０００８】また、好ましくは、上記車両用充電発電機
の制御装置において、充電表示灯と充電表示灯駆動用ト
ランジスタとの接続点に直列に接続された定電圧素子
と、この定電圧素子に接続され、定電圧素子の発生電圧
が所定値以上のときに、閉となり、第１のスイッチ手段
を閉とする第３のスイッチ手段を、さらに備える。ま
た、好ましくは、上記車両用充電発電機の制御装置にお
いて、定電圧素子は、直列接続された複数のダイオード
であり、上記第１、第２、第３のスイッチ手段は、トラ
ンジスタである。

【０００９】

【作用】キースイッチが閉とされると、定電圧発生手段
が起動され、充電表示灯駆動用トランジスタが閉とさ
れ、充電表示灯が点灯される。また、第１の電圧が第２
の電圧よりも大となると、比較手段の出力信号が”Ｈ”
レベルとなる。すると、起動・停止手段が定電圧発生手
段を起動させる。そして、第１の電圧が第２の電圧より
も小となると、比較手段の出力信号が”Ｌ”レベルとな
る。すると、起動・停止手段が定電圧発生手段の動作を
停止させる。充電表示灯駆動用トランジスタは、例え
ば、コレクタが充電表示灯に接続され、エミッタが接地
される。そして、比較手段の一方の入力端子には、充電
表示灯駆動用トランジスタと充電表示灯との接続点の電
圧値である第１の電圧が供給され、他方の入力端子に
は、充電表示灯駆動用トランジスタのベース−エミッタ
間電圧に対応した電圧である第２の電圧が供給される。

【００１０】充電表示灯駆動用トランジスタのベースー
エミッタ電圧及びコレクターエミッタ電圧は、共に負の
温度特性を有している。そして、温度変化に無関係に、
キースイッチが閉の状態における第１の電圧は、第２の
電圧より大であり、キースイッチが開の状態における第
１の電圧は、第２の電圧より小である。したがって、温
度の影響を受けずに、低温時及び、高温時のキースイッ
チのオン、オフ動作に連動して確実に定電圧発生手段を
起動及び停止させることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付の図面に基づ
いて説明する。図１は、本発明の一実施例である車両用
充電発電機の制御装置の回路図である。図１において、
充電発電機１の界磁巻線１０は、図示しない回転子に装
着され、エンジンの回転と同期して回転し回転磁界を発
生する。また、界磁巻線１０に並列に接続されたフライ
ホイールダイオード１１はスイッチングノイズを吸収す
るために接続されている。

【００１２】上記回転子と空隙を持って対向する固定鉄
心（図示せず）に巻回された電機子巻線９は、上記界磁
巻線１０が発生する回転磁界の大きさに応じて、交流電
圧を出力する。この交流出力は、三相全波整流器８で全
波整流される。三相全波整流器８の出力は、充電発電機
１の出力端子Ｂを介してバッテリ２に供給され、バッテ
リ２が充電される。また、同時に、三相全波整流器８の
出力は、この出力端子Ｂから、負荷スイッチ４を介し
て、ランプ等の電気負荷３に供給される。

【００１３】バッテリ２は、端子Ｂ、抵抗２８、コンデ
ンサ２９を介して接地されている。そして、抵抗２８と
コンデンサ２９との接続点は、トランジスタ３１（第１
のスイッチ手段）のエミッタ及びコレクタ、抵抗３２、
ツェナーダイオード３３を介して接地されている。ま
た、トランジスタ３１のベースは、抵抗３０を介してエ
ミッタに接続される。さらに、トランジスタ３１のベー
スは、抵抗３４を介して、スイッチ手段であるトランジ
スタ３６１のコレクタ及びトランジスタ３７０のコレク
タに接続されている。これらトランジスタ３６１及び３
７０のエミッタは、ともに接地されている。なお、抵抗
２８、３０、３２、コンデンサ２９、ＰＮＰ形トランジ
スタ３１、ツェナーダイオード３３は、レギュレータ
（電圧調整器）７の電源回路（定電圧発生手段）を構成
し、バッテリ２の出力から、各回路に一定電圧を供給す
る。

【００１４】また、界磁巻線１０は、端子Ｆを介してダ
ーリントン接続されたパワートランジスタ（スイッチ手
段）１２のコレクタに接続される。そして、このトラン
ジスタ１２のエミッタは、端子Ｅを介して接地される。
また、トランジスタ１２のベースは、抵抗２２を介し
て、抵抗３２とツェナーダイオード３３との接続点に接
続される。さらに、トランジスタ１２のベースは、トラ
ンジスタ２３のコレクタ及びエミッタを介して接地され
る。このトランジスタ２３のベースは、抵抗２４を介し
て接地される。さらに、このトランジスタ２３のベース
は、ツェナーダイオード２５、抵抗２７を介して接地さ
れる。そして、ツェナーダイオード２５と抵抗２７との
接続点は、抵抗２６、端子Ｓを介してバッテリ２に接続
される。なお、抵抗２２、２４、２６、２７、ツェナー
ダイオード２５、トランジスタ２３により電圧調整回路
（通流電流制限手段）が構成され、この電圧調整回路に
よりパワートランジスタ１２のオン、オフ動作制御が行
われ、界磁巻線１０の通流率が制御される。

【００１５】電機子巻線９の１相分の巻線が端子Ｐ、抵
抗１４、抵抗１５を介して、接地されている。そして、
抵抗１４と１５との接続点は、ダイオード１６を介して
トランジスタ１８のベースに接続され、ダイオード１６
とトランジスタ１８のベースとの接続点は、コンデンサ
１７を介して接地されている。また、トランジスタ１８
のコレクタは、抵抗３２とツェナーダイオード３３との
接続点に接続されている。さらに、トランジスタ１８の
エミッタは、抵抗１９、２０を介して接地されている。
また、抵抗１９と２０との接続点は、トランジスタ２１
のベースに接続される。このトランジスタ２１のエミッ
タは、接地され、コレクタは、ダーリントン接続された
充電表示灯駆動用トランジスタ１３のベースに接続され
る。トランジスタ１３のエミッタは、接地され、コレク
タは、端子Ｌ、充電表示灯６、キースイッチ５を介して
バッテリ２に接続されている。また、トランジスタ１３
のベースは、抵抗３５を介して、ツェナーダイオード３
３と抵抗３２との接続点に接続される。発電機１が発電
を開始すると、上記抵抗１４、１５、１９、２０、ダイ
オード１６、コンデンサ１７、トランジスタ１８、２１
で構成された回路により、電機子巻線９の１相電圧が検
出され、検出した電圧値が、設定値以上になると、トラ
ンジスタ１３が非導通状態となり、充電表示灯６が消灯
される。

【００１６】次に、電源の起動・停止回路３６の構成に
ついて、説明する。端子Ｌは、抵抗３６９、定電圧素子
としてのダイオード３６５、３６４、３６３を介して、
トランジスタ３７０（第３のスイッチ手段）のベースに
接続される。また、ダイオード３６３と、トランジスタ
３７０のベースとの接続点は、抵抗３６２を介して接地
されている。上記端子Ｌと抵抗３６９との接続点は、コ
ンパレータ３６６（比較手段）の非反転入力端子に接続
される。このコンパレータ３６６の反転入力端子は、抵
抗３６７を介して接地されるとともに、抵抗３６８を介
してトランジスタ１３のベースに接続されている。そし
て、コンパレータ３６６の出力端子は、トランジスタ３
６１（第２のスイッチ手段）のベースに接続されてい
る。また、このコンパレータ３６６には、ツェナーダイ
オード３３と抵抗３２との接続点から電源電圧Ｖccが供
給される。

【００１７】以上の構成において電源の起動、停止動作
について、図１及び図２を参照して、説明する。図２の
（Ａ）に示すように、時点ｔ0にて、キースイッチ５が
閉じられると、電圧ＶIGが立ち上がり、Ｌ端子電圧ＶL
（第１の電圧：図２の（Ｂ））は、ほぼバッテリ２の電
圧と等しくなる。すると、ダイオード３６５、３６４、
３６３が導通し、トランジスタ３７０のベース電圧Ｖ
_BE370（図２の（Ｃ））が”Ｈ”レベルとなる。これに
よって、トランジスタ３７０が導通し、トランジスタ３
１が導通する。トランジスタ３１が導通すると、ツェナ
ーダイオード３３により電源電圧ＶCCが発生し（図２の
（Ｆ））、コンパレータ３６６にこの電圧ＶCCが供給さ
れ動作可能状態とされる。また、電源電圧ＶCCは、抵抗
３５を介してトランジスタ１３のベースにも供給され、
ベース−エミッタ間電圧Ｖ_BE13が生じ、トランジスタ１
３が導通を開始する。これによって、充電表示灯６が点
灯される。

【００１８】ここで、端子Ｌの電圧レベルＶL1（コンパ
レータ３６６の非反転入力端子に供給）と、ベース−エ
ミッタ電圧Ｖ_BE13を抵抗３６８と３６７とで分圧した電
圧ＶR（第２の電圧：コンパレータ３６６の反転入力端
子に供給）との関係は、ＶL1＞ＶRであるため、コンパ
レータ３６６の出力は、”Ｈ”レベルとなる。すると、
トランジスタ３６１のベース−エミッタ間電圧Ｖ_BE361
（図２の（Ｄ））も、”Ｈ”レベルとなり、トランジス
タ３６１が導通する。端子Ｌの電圧ＶLが３×Ｖ_BE以下
に下がると、ダイオード３６５、３６４、３６３、トラ
ンジスタ３７０は、遮断してしまうが、すでにトランジ
スタ３６１が導通しているため、電源電圧ＶCCは、安定
して供給される。したがって、充電表示灯６が消灯され
てしまうことはない。なお、抵抗３６８、３６７の分圧
値ＶRは、次式（１）で表される。ＶR ＝Ｒ₃₆₇×Ｖ_BE13／（Ｒ₃₆₇＋Ｒ₃₆₈） −−− （１）ただし、Ｒ₃₆₇は抵抗３６７の抵抗値、Ｒ₃₆₈は抵抗３６
８の抵抗値である。

【００１９】次に、時点ｔ1にて、キースイッチ５が解
放されると、充電表示灯６に流れ込む電流が遮断され、
充電表示灯６が消灯される。ここで、トランジスタ１３
のベースからコレクタに電流が流れ込むため、端子Ｌの
電圧ＶLは、０Ｖにならずに電圧ＶL2となる。電圧ＶL2
と電圧ＶRとの関係は、ＶL2＜ＶRであるため、コンパレ
ータ３６６の出力は、”Ｌ”レベルとなる。これによ
り、トランジスタ３６１は遮断され、トランジスタ３１
も遮断される。そして、電源電圧ＶCCが零レベルに低下
される。

【００２０】ところで、電圧ＶL1と、ＶR1と、ＶR2との
温度に対する関係は、図３に示すように、マイナスの温
度特性であり、温度勾配もほぼ同一で、互いに略平行し
て変化する関係である。これは、電圧ＶL1、ＶL2は、ト
ランジスタ１３のコレクタ−エミッタ間電圧ＶCEと等価
であり、電圧ＶR1は、トランジスタ１３のベース−エミ
ッタ間電圧Ｖ_BE13の分圧値であるからである。そして、
温度変化に拘らず、電圧ＶL1は、電圧ＶR1より大であ
り、電圧ＶL2は、電圧ＶL2より小という関係が維持され
る。これにより、温度変化に拘らず、図２の（Ｅ）に示
すように、トランジスタ３６１及び３７０からなるＮＯ
Ｒ回路の出力は、キースイッチ５が閉とされる時点ｔ0
にて、確実に”Ｌ”レベルとなり、キースイッチ５が開
とされる時点ｔ1にて、確実に”Ｈ”レベルとなる。

【００２１】以上のように、本発明の一実施例によれ
ば、使用温度が変化して、ＶL1、ＶL2が変化しても、Ｖ
R1も同様に変化し、このＶL1、ＶL2とＶR1とをコンパレ
ータ３６６にて比較して、電源の起動及び停止動作を制
御するように構成されている。したがって、温度変化に
影響されることなく、キースイッチ５のオン、オフ動作
に連動して、確実に電源を起動及び停止させることがで
きる。さらに、電源起動、停止用半導体スイッチ３６１
及び３７０は、モノリシックＩＣの中に内臓可能であ
り、厚膜基板上での部品点数を最小限に減らすことがで
きる。

【００２２】なお、電圧ＶR1は、上記式（１）に示すよ
うに、抵抗３６７、３６８の抵抗値を変えることによ
り、電圧ＶL1とＶL2との間であれば、任意の電圧値に設
定することが可能である。また、上述した動作説明は、
発電停止時であるが、発電時においては、端子Ｐからの
電圧印加によりトランジスタ２１が導通し、トランジス
タ１３が遮断されるため充電表示灯６が消灯される。こ
の場合においても、電圧ＶLはＶRより大であるので、コ
ンパレータ３６６の出力は、”Ｈ”レベルとなる。した
がって、トランジスタ３６１、３１は、導通状態を維持
し、電源電圧ＶCCが安定して供給される。

【００２３】また、上述した例においては、トランジス
タ１３は、ダーリントン接続されたトランジスタとした
が、これに限らず、ダーリントン接続されていないトラ
ンジスタを使用することもできる。また、上記例はスイ
ッチ手段として、トランジスタ１２、３６１及び３７０
を使用したが、トランジスタに限らず、他の構成のスイ
ッチ手段を用いてもよい。さらに、上記例においては、
定電圧素子として、ダイオード３６５、３６４、３６３
を接続したが、ダイオードに代えて、抵抗等の他の定電
圧素子を用いてもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下のような効果がある。バッテリと、界
磁巻線への通流電流を制限する通流電流制限手段と、通
流電流制限手段の動作を制御する電圧制御手段と、充電
表示灯及びキースイッチを介してバッテリに接続される
充電表示灯駆動用トランジスタと、を有する車両用充電
発電機の制御装置において、定電圧発生手段と、充電表
示灯駆動用トランジスタと充電表示灯との接続点の第１
の電圧値と充電表示灯駆動用トランジスタのベース電圧
値である第２の電圧値とを比較する比較手段と、第１の
電圧値が第２の電圧値よりも大のときには、定電圧発生
手段を起動させ、第１の電圧値が第２の電圧値よりも小
のときには、定電圧発生手段の動作を停止させる起動・
停止手段と、を備える。したがって、使用温度の変化に
影響されることなく、キースイッチのオン、オフ動作に
連動して、確実に電源を起動及び停止可能な車両用充電
発電機の制御装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における車両用充電発電機の
制御装置の回路図である。

【図２】図１の例における動作タイミング図である。

【図３】コンパレータに入力される電圧の温度特性を示
す図である。

【符号の説明】

１充電発電機２バッテリ５キースイッチ６充電表示灯７電圧調整器８三相全波整流器９電機子巻線１０界磁巻線１１フライホイールダイオード１２パワートランジスタ１３充電表示灯駆動用トランジスタ３６電源の起動・停止回路３６１、３７０トランジスタ３６２、３６９抵抗３６７、３６８抵抗３６３〜３６５ダイオード３６６コンパレータＢ、Ｆ、Ｌ、Ｓ端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者土屋雅範茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地３日立オートモティブエンジニアリング株式会社内 (72)発明者国分修一茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定子巻線及び界磁巻線を有する車両用
充電発電機と、この車両用充電発電機により充電される
バッテリと、上記界磁巻線に直列に接続され、界磁巻線
への通流電流を制限する通流電流制限手段と、上記バッ
テリの端子電圧を検出し、検出した電圧値に基づいて、
上記通流電流制限手段の動作を制御する電圧制御手段
と、充電表示灯及びキースイッチを介して上記バッテリ
に接続される充電表示灯駆動用トランジスタと、を有す
る車両用充電発電機の制御装置において、上記バッテリからの発生電圧が供給され、少なくとも上
記電圧制御手段に、定電圧を供給する定電圧発生手段
と、上記トランジスタと充電表示灯との接続点の電圧である
第１の電圧と、上記トランジスタのベース電圧に対応す
る第２の電圧とを比較する比較手段と、この比較手段からの出力信号に従って、上記第１の電圧
が第２の電圧よりも大のときには、上記定電圧発生手段
を起動させ、上記第１の電圧が第２の電圧よりも小のと
きには、上記定電圧発生手段の動作を停止させる起動・
停止手段と、を備えることを特徴とする車両用充電発電機の制御装
置。
【請求項２】請求項１記載の車両用充電発電機の制御
装置において、上記第２の電圧は、上記ベース電圧が抵
抗素子により分圧された電圧であることを特徴とする車
両用充電発電機の制御装置。
【請求項３】請求項１記載の車両用充電発電機の制御
装置において、上記充電表示灯駆動用トランジスタは、
ダーリントン接続された２つのトランジスタであること
を特徴とする車両用充電発電機の制御装置。
【請求項４】請求項１記載の車両用充電発電機の制御
装置において、上記起動・停止手段は、バッテリと定電
圧発生手段との間に接続される第１のスイッチ手段と、
比較手段からの出力信号に従って、上記第１の電圧が第
２の電圧よりも大のときには閉となり、上記第１のスイ
ッチ手段を閉として上記定電圧発生手段を起動させ、上
記第１の電圧が第２の電圧よりも小のときには開とな
り、上記第１のスイッチ手段を開として上記定電圧発生
手段の動作を停止させる第２のスイッチ手段と、を有す
ることを特徴とする車両用充電発電機の制御装置。
【請求項５】請求項４記載の車両用充電発電機の制御
装置において、上記充電表示灯と上記充電表示灯駆動用
トランジスタとの接続点に接続された定電圧素子と、こ
の定電圧素子に接続され、定電圧素子の発生電圧が所定
値以上のときに、閉となり、上記第１のスイッチ手段を
閉とする第３のスイッチ手段とを、さらに備えることを
特徴とする車両用充電発電機の制御装置。
【請求項６】請求項５記載の車両用充電発電機の制御
装置において、上記定電圧素子は、直列接続された複数
のダイオードであり、上記第１、第２、第３のスイッチ
手段は、トランジスタであることを特徴とする車両用充
電発電機の制御装置。