JPH0681430B2 - 自動車用充電発電機の制御装置 - Google Patents
自動車用充電発電機の制御装置Info
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- JPH0681430B2 JPH0681430B2 JP63109058A JP10905888A JPH0681430B2 JP H0681430 B2 JPH0681430 B2 JP H0681430B2 JP 63109058 A JP63109058 A JP 63109058A JP 10905888 A JP10905888 A JP 10905888A JP H0681430 B2 JPH0681430 B2 JP H0681430B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/08—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by manual control without auxiliary power
- H02P7/14—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by manual control without auxiliary power of voltage applied to the armature with or without control of field
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/16—Regulation of the charging current or voltage by variation of field
- H02J7/24—Regulation of the charging current or voltage by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
- H02J7/2434—Regulation of the charging current or voltage by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices with pulse modulation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は充電発電機の制御装置に係り、特に自動車のバ
ッテリ充電用に使用して好適な自動車用充電発電機の制
御装置に関する。
ッテリ充電用に使用して好適な自動車用充電発電機の制
御装置に関する。
従来の充電発電機の制御装置としては、特開昭51-25715
号、特開昭55-18839号、特開昭57-22338号などに記載の
ように、充電発電機の界磁電流制御時のチョッピング周
期を一定とする固定周波数方式が用いられている。
号、特開昭55-18839号、特開昭57-22338号などに記載の
ように、充電発電機の界磁電流制御時のチョッピング周
期を一定とする固定周波数方式が用いられている。
上記従来技術は充電発電機の界磁電流制御が固定周波数
方式であるため、界磁電流の脈動（リプル）がスイッチ
ングのデューテイによって変化するので、発電機の出力
電圧の脈動が負荷に悪影響を与え、特にヘッドランプ等
がちらつき現象をおこして好ましくない。またこの問題
点の対策方法としてスイッチング周波数を高くすること
も考えられるが、スイッチング周波数を高くして発電機
の出力電圧の脈動（リプル）周波数と同期すると制御が
不安定になるうえ、周波数が高くなるとチョッピングに
よる電波障害を起こしてラジオへの雑音を混入させる等
の問題があった。
方式であるため、界磁電流の脈動（リプル）がスイッチ
ングのデューテイによって変化するので、発電機の出力
電圧の脈動が負荷に悪影響を与え、特にヘッドランプ等
がちらつき現象をおこして好ましくない。またこの問題
点の対策方法としてスイッチング周波数を高くすること
も考えられるが、スイッチング周波数を高くして発電機
の出力電圧の脈動（リプル）周波数と同期すると制御が
不安定になるうえ、周波数が高くなるとチョッピングに
よる電波障害を起こしてラジオへの雑音を混入させる等
の問題があった。
本発明の目的は充電発電機の界磁電流の脈動（リプル）
をデューテイにかかわりなく小さくして、発電機の出力
電圧の脈動による負荷のヘッドランプ等のちらつき現象
や高周波スイッチングによる電波雑音障害等も防止でき
る自動車用充電発電機の制御装置を提供するにある。
をデューテイにかかわりなく小さくして、発電機の出力
電圧の脈動による負荷のヘッドランプ等のちらつき現象
や高周波スイッチングによる電波雑音障害等も防止でき
る自動車用充電発電機の制御装置を提供するにある。
上記目的は、充電発電機の界磁電流制御を可変周波数方
式として、界磁制御用チョッパの周波数可変形PWM制御
（パルス幅制御）手段により、チョッパの周波数をデュ
ーテイに対応して制御し、好ましくはチョッパの周波数
をデューテイαの２次関数α（１−α）に比例して制御
するようにした自動車用充電発電機の制御装置により達
成される。
式として、界磁制御用チョッパの周波数可変形PWM制御
（パルス幅制御）手段により、チョッパの周波数をデュ
ーテイに対応して制御し、好ましくはチョッパの周波数
をデューテイαの２次関数α（１−α）に比例して制御
するようにした自動車用充電発電機の制御装置により達
成される。
上記自動車用充電発電機の制御装置は、発電機の界磁制
御用チョッパの周波数可変形PWM制御により、チョッパ
の周波数をデューテイに対応して可変にしているので、
該チョッパの周波数をデューテイαの２次関数α（１−
α）に比例して可変にすることにより、発電機の界磁電
流の脈動（リプル）あるいは脈動率をデューテイに無関
係に一定にして界磁平均電流の変動を抑制することがで
き、これにより発電機の出力電圧の変動を少なくして負
荷のヘッドランプのちらつきなどが起こることもない。
御用チョッパの周波数可変形PWM制御により、チョッパ
の周波数をデューテイに対応して可変にしているので、
該チョッパの周波数をデューテイαの２次関数α（１−
α）に比例して可変にすることにより、発電機の界磁電
流の脈動（リプル）あるいは脈動率をデューテイに無関
係に一定にして界磁平均電流の変動を抑制することがで
き、これにより発電機の出力電圧の変動を少なくして負
荷のヘッドランプのちらつきなどが起こることもない。
以下に本発明の実施例を第１図から第11図により説明す
る。
る。
第11図は本発明による自動車用充電発電機の制御装置を
適用する自動車用充電発電機の全体構成図である。第11
図において、本発明を適用する自動車等に設置される充
電発電機の構成例を示し、１は発電機、２は電機子巻
線、３は界磁巻線、４は全波整流器、５は制御装置、６
はキースイッチ、７はバッテリ、８はヘッドランプ等の
負荷である。第11図の発電機１は３相の電機子巻線２
と、界磁巻線３と、電機子巻線の交流出力を直流に変換
する３相全波整流器４とを有し、エンジン（図示しな
い）により駆動される。発電機１の出力電圧は制御装置
５で界磁巻線３に流れる電流を制御することにより制御
され、バッテリ７へ充電したり負荷８へ電力供給したり
する。制御装置５はエンジンのキースイッチ６をONする
ことにより作動する。
適用する自動車用充電発電機の全体構成図である。第11
図において、本発明を適用する自動車等に設置される充
電発電機の構成例を示し、１は発電機、２は電機子巻
線、３は界磁巻線、４は全波整流器、５は制御装置、６
はキースイッチ、７はバッテリ、８はヘッドランプ等の
負荷である。第11図の発電機１は３相の電機子巻線２
と、界磁巻線３と、電機子巻線の交流出力を直流に変換
する３相全波整流器４とを有し、エンジン（図示しな
い）により駆動される。発電機１の出力電圧は制御装置
５で界磁巻線３に流れる電流を制御することにより制御
され、バッテリ７へ充電したり負荷８へ電力供給したり
する。制御装置５はエンジンのキースイッチ６をONする
ことにより作動する。
第１図は本発明による自動車用充電発電機の制御装置の
一実施例を示す全体構成図である。第１図において、本
発明を適用した第11図の制御装置５の構成例を示し、各
図面を通じて同一符号は相当部分を示すものとして、51
は電圧制御装置、52は周波数可変形PWM制御装置、53は
界磁巻線３に流れる電流をスイッチング制御するパワー
トランジスタやFET等のスイッチング素子からなるチョ
ッパ、54は電圧制御装置51とPWM制御装置52へ電源電圧V
ccを供給する定電圧電源装置で、51〜54は制御装置５を
構成する。その他の構成は第11図と同様である。電圧制
御装置51において、R1，R2は分圧抵抗で、定電圧電源装
置54の電源電圧Vccを分圧してバッテリ７の充電電圧
（発電機１の出力電圧）の設定値VBCを出力する。R3，R
4は入力分圧抵抗で、バッテリ電圧VBをフィードバック
する。A1は演算増幅器で、入力抵抗R4〜R6を有し、フィ
ードバック部に抵抗R7とコンデンサC1で比例積分回路を
構成する。PWM制御装置52において、A2は演算増幅器
で、入力抵抗R8と帰還コンデンサC2で積分器を構成し、
入力電圧に対して積分動作を行うとともに、入力抵抗R9
を介した入力電圧EIと他の入力抵抗R8を介した電圧E0と
の加減算を行う。後段のA3も演算増幅器で、演算増幅器
（積分器）A2の出力EIを入力抵抗R10を介して正端子へ
入力するとともに、出力E0を帰還抵抗R11を介して同様
に正端子へフィードバックして、ヒステリシスをもった
コンパレータを構成する。このコンパレータの動作レベ
ルは電源電圧Vccを分圧抵抗R12，R13で分圧してから入
力抵抗R14を介して負端子へ与えられる。このような回
路構成の積分器とコンパレータの組合せで、コンパレー
タの出力E0を積分器の入力へフィードバックすると、方
形波を出力する自励発振器として動作する（動作の詳細
は後述）。チョッパ53において、スイッチング素子のパ
ワートランジスタT1とドライバトランジスタT2とフライ
ホイールダイオードD1等でチョッパ回路が構成され、界
磁巻線３に流れる電源ifをスイッチング制御する。この
チョッパ用素子としては他にFET等のスイッチング素子
があるが、いずれの手段を用いてもよい。
一実施例を示す全体構成図である。第１図において、本
発明を適用した第11図の制御装置５の構成例を示し、各
図面を通じて同一符号は相当部分を示すものとして、51
は電圧制御装置、52は周波数可変形PWM制御装置、53は
界磁巻線３に流れる電流をスイッチング制御するパワー
トランジスタやFET等のスイッチング素子からなるチョ
ッパ、54は電圧制御装置51とPWM制御装置52へ電源電圧V
ccを供給する定電圧電源装置で、51〜54は制御装置５を
構成する。その他の構成は第11図と同様である。電圧制
御装置51において、R1，R2は分圧抵抗で、定電圧電源装
置54の電源電圧Vccを分圧してバッテリ７の充電電圧
（発電機１の出力電圧）の設定値VBCを出力する。R3，R
4は入力分圧抵抗で、バッテリ電圧VBをフィードバック
する。A1は演算増幅器で、入力抵抗R4〜R6を有し、フィ
ードバック部に抵抗R7とコンデンサC1で比例積分回路を
構成する。PWM制御装置52において、A2は演算増幅器
で、入力抵抗R8と帰還コンデンサC2で積分器を構成し、
入力電圧に対して積分動作を行うとともに、入力抵抗R9
を介した入力電圧EIと他の入力抵抗R8を介した電圧E0と
の加減算を行う。後段のA3も演算増幅器で、演算増幅器
（積分器）A2の出力EIを入力抵抗R10を介して正端子へ
入力するとともに、出力E0を帰還抵抗R11を介して同様
に正端子へフィードバックして、ヒステリシスをもった
コンパレータを構成する。このコンパレータの動作レベ
ルは電源電圧Vccを分圧抵抗R12，R13で分圧してから入
力抵抗R14を介して負端子へ与えられる。このような回
路構成の積分器とコンパレータの組合せで、コンパレー
タの出力E0を積分器の入力へフィードバックすると、方
形波を出力する自励発振器として動作する（動作の詳細
は後述）。チョッパ53において、スイッチング素子のパ
ワートランジスタT1とドライバトランジスタT2とフライ
ホイールダイオードD1等でチョッパ回路が構成され、界
磁巻線３に流れる電源ifをスイッチング制御する。この
チョッパ用素子としては他にFET等のスイッチング素子
があるが、いずれの手段を用いてもよい。
上記構成において、電圧制御回路51は実際のバッテリ電
圧（発電機出力電圧）VBがバッテリ充電電圧設定値（発
電機出力電圧設定値）VBCと一致するようにフィードバ
ック制御を行い、電圧設定値（電圧指令値）VBCとバッ
テリ電圧VBの偏差電圧E1を出力して、周波数可変形PWM
制御装置52へ与える。PWM制御装置52は偏差電圧E1に応
じてON・OFFのPWM制御（パルス幅制御）パルスの出力E0
を発生させることにより、チョッパ53を介して第２図に
示すように発電機１の界磁巻線３に断続するパルス電圧
vfを印加する。第２図は第１図のチョッパ53のパルス電
圧vfと界磁電流ifの関係を示す動作説明図である。第２
図の振幅がバッテリ電圧VBのパルス電圧vfによって、界
磁巻線３には界磁電流ifの脈動電流が流れる。この場合
にチョッパ53によるパルス電圧vfのON期間t1とOFF期間t
2の関係すなわちON期間と周期（t1＋t2）の関係を示す
デューテイ（比）α＝t1／（t1＋t2）を変えることによ
って界磁電流if（平均電流If）を増減させることができ
る。いま界磁電流ifの脈動電流の最大値ifmax、最小値i
fmin、平均値（平均電流）Ifとすると、、界磁電流ifの
脈動（リプル）Δifおよび脈動率μＩ＝Δif／Ifは次式
で表わされる。
圧（発電機出力電圧）VBがバッテリ充電電圧設定値（発
電機出力電圧設定値）VBCと一致するようにフィードバ
ック制御を行い、電圧設定値（電圧指令値）VBCとバッ
テリ電圧VBの偏差電圧E1を出力して、周波数可変形PWM
制御装置52へ与える。PWM制御装置52は偏差電圧E1に応
じてON・OFFのPWM制御（パルス幅制御）パルスの出力E0
を発生させることにより、チョッパ53を介して第２図に
示すように発電機１の界磁巻線３に断続するパルス電圧
vfを印加する。第２図は第１図のチョッパ53のパルス電
圧vfと界磁電流ifの関係を示す動作説明図である。第２
図の振幅がバッテリ電圧VBのパルス電圧vfによって、界
磁巻線３には界磁電流ifの脈動電流が流れる。この場合
にチョッパ53によるパルス電圧vfのON期間t1とOFF期間t
2の関係すなわちON期間と周期（t1＋t2）の関係を示す
デューテイ（比）α＝t1／（t1＋t2）を変えることによ
って界磁電流if（平均電流If）を増減させることができ
る。いま界磁電流ifの脈動電流の最大値ifmax、最小値i
fmin、平均値（平均電流）Ifとすると、、界磁電流ifの
脈動（リプル）Δifおよび脈動率μＩ＝Δif／Ifは次式
で表わされる。
Δif＝ifmax−ifmin （１） μＩ＝Δif／If＝（ifmax−ifmin）If （２） また第１図の回路での界磁電流if（平均電流If）の脈動
（リプル）Δifおよび脈動率μＩ＝Δif／Ifは回路定数
から一般に次式のように表わすことができる。
（リプル）Δifおよび脈動率μＩ＝Δif／Ifは回路定数
から一般に次式のように表わすことができる。
Δif＝VB・α（１−α）/L・ （３） μＩ＝VB・α（１−α）/L・If・ （４） ここにバッテリ電圧VB、界磁パルス電圧デューテイα、
界磁巻線インダクタンスＬ、界磁パルス周波数、界磁
平均電流Ifである。
界磁巻線インダクタンスＬ、界磁パルス周波数、界磁
平均電流Ifである。
いまパルス周波数（チョッピング周数）を固定する
と、（３）式から脈動（リプル）Δifは第３図に一点鎖
線で示す特性となる。第３図はチョッパ53のデューティ
αと界磁電流ifの脈動（リプル）Δifの関係を示す動作
特性図である。上記の固定周波数の場合には脈動Δif
がデューテイαにより変化し、α＝０およびα＝１でΔ
if＝０、α＝0.5でΔif＝最大となる２次関数の特性を
示す。そこで可変パルス周波数（可変チョッピング周波
数）とデューテイαの関係を次式の２次関数で与え
る。
と、（３）式から脈動（リプル）Δifは第３図に一点鎖
線で示す特性となる。第３図はチョッパ53のデューティ
αと界磁電流ifの脈動（リプル）Δifの関係を示す動作
特性図である。上記の固定周波数の場合には脈動Δif
がデューテイαにより変化し、α＝０およびα＝１でΔ
if＝０、α＝0.5でΔif＝最大となる２次関数の特性を
示す。そこで可変パルス周波数（可変チョッピング周波
数）とデューテイαの関係を次式の２次関数で与え
る。
＝K1・α（１−α） （６） ここにK1は定数である。（６）式から可変周波数は第
４図に実線で示す特性となる。第４図は第１図の周波数
可変チョッパ53のデューテイαと周波数の関係を示す
動作特性図である。この場合の可変周波数はα＝０お
よびα＝１で＝０、α＝0.5で＝最大となる２次関
数の特性を示す。したがってこの場合の脈動Δifは
（３），（６）式から次式となる。
４図に実線で示す特性となる。第４図は第１図の周波数
可変チョッパ53のデューテイαと周波数の関係を示す
動作特性図である。この場合の可変周波数はα＝０お
よびα＝１で＝０、α＝0.5で＝最大となる２次関
数の特性を示す。したがってこの場合の脈動Δifは
（３），（６）式から次式となる。
Δif＝VB/L・K1 （７） （７）式から上記の可変周波数の場合の脈動（リプ
ル）Δifは第３図に実線で示すようにαに無関係に一定
となる。なお可変周波数をデューテイαの（６）式に
よる２次関数とするほか、近似的にαの台形形状関数ま
たは３角形状関数等とすることもできる。このようにチ
ョッパ53の周波数可変形PWM制御を（６）式の２次関数
によって行えば、界磁巻線３の界磁電流ifの脈動（リプ
ル）Δifまたは脈動率μ１をデューテイαに無関係に一
定にできることがわかる。
ル）Δifは第３図に実線で示すようにαに無関係に一定
となる。なお可変周波数をデューテイαの（６）式に
よる２次関数とするほか、近似的にαの台形形状関数ま
たは３角形状関数等とすることもできる。このようにチ
ョッパ53の周波数可変形PWM制御を（６）式の２次関数
によって行えば、界磁巻線３の界磁電流ifの脈動（リプ
ル）Δifまたは脈動率μ１をデューテイαに無関係に一
定にできることがわかる。
つぎに第１図の上記したようにチョッパ53の周波数とデ
ューテイを関連づけて同時に制御する周波数可変形PWM
制御装置52の動作の詳細を上記（６）式による場合につ
いて第５図により説明する。第５図は第１図の周波数可
変形PWM制御装置52の基本回路図である。第５図におい
て、52aは積分器、52bはヒステリシスをもつコンパレー
タで、積分器52aの出力EIをコンパレータ52bに入力し、
コンパレータ52bの出力E0と制御入力電圧（アナログ
量）E1との差を積分器52aへ入力して自励発振させる構
成とする。第６図は第５図のコンパレータ出力E0と積分
器出力EIの動作波形図である。上記の構成において、コ
ンパレータ出力E0とすると積分器出力EIは次式で与えら
れ、第６図に示す動作波形となる。
ューテイを関連づけて同時に制御する周波数可変形PWM
制御装置52の動作の詳細を上記（６）式による場合につ
いて第５図により説明する。第５図は第１図の周波数可
変形PWM制御装置52の基本回路図である。第５図におい
て、52aは積分器、52bはヒステリシスをもつコンパレー
タで、積分器52aの出力EIをコンパレータ52bに入力し、
コンパレータ52bの出力E0と制御入力電圧（アナログ
量）E1との差を積分器52aへ入力して自励発振させる構
成とする。第６図は第５図のコンパレータ出力E0と積分
器出力EIの動作波形図である。上記の構成において、コ
ンパレータ出力E0とすると積分器出力EIは次式で与えら
れ、第６図に示す動作波形となる。
EI＝（E1−E0）・ｔ （10） ここにｔは時間である。いまコンパレータ出力E0＝０の
間に積分器出力EIが制御入力E1により上昇してEI＝Eaに
達すると、コンパレータ特性によりコンパレータ出力E0
＝Vccとなって積分器出力EIが低下する。このさいEI＝E
aからEbまでに低下する時間t1とすると、時間t1は（1
0）式を用いて次式で与えられる。
間に積分器出力EIが制御入力E1により上昇してEI＝Eaに
達すると、コンパレータ特性によりコンパレータ出力E0
＝Vccとなって積分器出力EIが低下する。このさいEI＝E
aからEbまでに低下する時間t1とすると、時間t1は（1
0）式を用いて次式で与えられる。
t1＝ΔE/（Vcc−E1） （11） ただしΔＥ＝Ea−Ebで、積分器出力EI＝Ebに達するとヒ
ステリシスをもつコンパレータ特性によりコンパレータ
出力E0＝０となる。この結果から積分器出力EIは制御入
力E1により上昇する。このさいEI＝EbからEaに達するま
での時間t2とすると、時間t2は次式となる。
ステリシスをもつコンパレータ特性によりコンパレータ
出力E0＝０となる。この結果から積分器出力EIは制御入
力E1により上昇する。このさいEI＝EbからEaに達するま
での時間t2とすると、時間t2は次式となる。
t2＝ΔE/E1 （12） このようにしてコンパレータ52bの出力E0は期間t1にはE
0＝Vccとなり、期間t2にはE0＝０となる方形波パルスと
なる。この方形波パルス電圧E0のデューテイαで周波数
とすると、αとは、（11），（12）式から次式で与
えられる。
0＝Vccとなり、期間t2にはE0＝０となる方形波パルスと
なる。この方形波パルス電圧E0のデューテイαで周波数
とすると、αとは、（11），（12）式から次式で与
えられる。
α＝t1／（t1＋t2） ＝｛ΔE/（Vcc−E1）｝／｛ΔE/（Vcc−E1）＋ΔE/E1｝ ＝E1/Vcc （13） ＝1/（t1＋t2） ＝1/｛ΔE/（Vcc−E1）＋ΔE/E1｝ ＝（Vcc−E1）・E1／ΔＥ・Vcc （14） （14）式に（13）式を代入してE1を消去すると次式とな
る。
る。
＝（Vcc/ΔＥ）・α（１−α） （15） （13）式から電源電圧Vccが一定とするとデューテイα
は制御入力電圧E1に比例する。また（15）式からコンパ
レータ52bの特性による電圧差ΔＥが一定とすると周波
数は（６）式と同様にαの２次関数で表わされ、第４
図に示した特性と同等となる。すなわち積分器52aとヒ
ステリシスをもつコンパレータ52bで自励発振器を構成
した周波数可変形PWM制御装置52により、デューテイα
が制御入力電圧E1に比例すると同時に周波数ｆが
（６），（15）式によるαの２次関数として変化する周
波数可変形PWM制御を行うことができ、これにより上記
した発電機１の界磁電流ifの脈動（リプル）Δifをデュ
ーテイαによらず一定に抑制できる。
は制御入力電圧E1に比例する。また（15）式からコンパ
レータ52bの特性による電圧差ΔＥが一定とすると周波
数は（６）式と同様にαの２次関数で表わされ、第４
図に示した特性と同等となる。すなわち積分器52aとヒ
ステリシスをもつコンパレータ52bで自励発振器を構成
した周波数可変形PWM制御装置52により、デューテイα
が制御入力電圧E1に比例すると同時に周波数ｆが
（６），（15）式によるαの２次関数として変化する周
波数可変形PWM制御を行うことができ、これにより上記
した発電機１の界磁電流ifの脈動（リプル）Δifをデュ
ーテイαによらず一定に抑制できる。
第７図は第１図の周波数可変形PWM制御装置52の他の実
施例を示す回路図である。第７図において、55,56は単
安定マルチバイブレータ、R15，R16は外部抵抗、C3，C4
はコンデンサ、e1，e2は入力信号、，αは出力周波数
とデューテイである。第７図に示したコンデンサC3，C4
と外部抵抗R15，R16との組合せで単安定マルチバイブレ
ータ55,56の時間を決定し、単安定マルチバイブレータ5
5,56の入・出力をそれぞれたすきがけに接続することに
より無安定バイブレータ（発振器）として動作する。第
８図は第７図の制御入力E1に対する入力信号e1，e2の入
力電圧関係の特性図である。第９図は第７図の制御入力
E1に対するデューテイαと周波数の出力特性図であ
る。第７図の制御入力E1に対応する入力信号e1，e2の入
力電圧関係を差動入力にすると、第９図示すように本制
御装置の制御入力E1に対する出力のデューテイαと周波
数を制御することができる。この制御入力E1に対する
出力のデューテイαと周波数は第１図（第５図）の周
波数可変形PWM制御装置52の実施例と同等の特性であ
る。
施例を示す回路図である。第７図において、55,56は単
安定マルチバイブレータ、R15，R16は外部抵抗、C3，C4
はコンデンサ、e1，e2は入力信号、，αは出力周波数
とデューテイである。第７図に示したコンデンサC3，C4
と外部抵抗R15，R16との組合せで単安定マルチバイブレ
ータ55,56の時間を決定し、単安定マルチバイブレータ5
5,56の入・出力をそれぞれたすきがけに接続することに
より無安定バイブレータ（発振器）として動作する。第
８図は第７図の制御入力E1に対する入力信号e1，e2の入
力電圧関係の特性図である。第９図は第７図の制御入力
E1に対するデューテイαと周波数の出力特性図であ
る。第７図の制御入力E1に対応する入力信号e1，e2の入
力電圧関係を差動入力にすると、第９図示すように本制
御装置の制御入力E1に対する出力のデューテイαと周波
数を制御することができる。この制御入力E1に対する
出力のデューテイαと周波数は第１図（第５図）の周
波数可変形PWM制御装置52の実施例と同等の特性であ
る。
第10図は第１図の負荷変動時の過度動作説明図である。
第10図において、負荷８が変化した場合の各部動作波形
を動作時間ｔを拡大して示し、負荷８が時刻t0に急増す
ると、バッテリ電圧VBが急減するので、電圧制御装置51
が動作して偏差電圧E1を出力し、これを制御入力電圧E1
として周波数可変形PWM制御装置52より可変周波PWM制御
パルスE0を発生させ、チョッパ通流率α（E0）と周波数
（E0）のチョッパ53を介して発電機１の界磁電流ifを
増加させ、バッテリ電圧VBが設定値VBCになるように制
御する。このさいチョッパ通流率α（E0）はαａからα
ｂに増加すると同時に周波数（E0）もａからｂへ
変化し、これにともない界磁電流ifの平均値IfがIfaか
らIfbへ増加するが、周波数（E0）が（６），（15）
式により可変なため脈動（リプル）Δifは一定となり変
化しない。したがって図示していないが界磁電流ifの脈
動Δifの影響によるバッテリ電圧VBの変動が現われな
い。
第10図において、負荷８が変化した場合の各部動作波形
を動作時間ｔを拡大して示し、負荷８が時刻t0に急増す
ると、バッテリ電圧VBが急減するので、電圧制御装置51
が動作して偏差電圧E1を出力し、これを制御入力電圧E1
として周波数可変形PWM制御装置52より可変周波PWM制御
パルスE0を発生させ、チョッパ通流率α（E0）と周波数
（E0）のチョッパ53を介して発電機１の界磁電流ifを
増加させ、バッテリ電圧VBが設定値VBCになるように制
御する。このさいチョッパ通流率α（E0）はαａからα
ｂに増加すると同時に周波数（E0）もａからｂへ
変化し、これにともない界磁電流ifの平均値IfがIfaか
らIfbへ増加するが、周波数（E0）が（６），（15）
式により可変なため脈動（リプル）Δifは一定となり変
化しない。したがって図示していないが界磁電流ifの脈
動Δifの影響によるバッテリ電圧VBの変動が現われな
い。
なお上記実施例において、周波数可変形PWM制御装置52
の可変周波数をデューテイαの（６），（15）式によ
る２次関数とするほか、近似的にデューテイαの台形波
関数または３角波関数としてもよい。以上のように本発
明による周波数可変形PWM制御装置52の可変周波数は
デューテイαに対応するが、その対応関係が上位関数関
係に限定されるものではない。
の可変周波数をデューテイαの（６），（15）式によ
る２次関数とするほか、近似的にデューテイαの台形波
関数または３角波関数としてもよい。以上のように本発
明による周波数可変形PWM制御装置52の可変周波数は
デューテイαに対応するが、その対応関係が上位関数関
係に限定されるものではない。
本発明によれば、自動車用等充電発電機の界磁電流を周
波数可変形PWM制御によりデューテイに対応の可変周波
数で制御しているので、デューテイと周波数の対応関係
により界磁電流の脈動（リプル）あるいは脈動率をデュ
ーテイに無関係に一定にすることなどが可能となり、充
電発電機の出力電圧の安定化などが計れるため負荷のヘ
ッドランプ等のちらつきを防止したり、スイッチングに
よる電波障害を低減できるうえ、さらにスイッチング周
波数を高くする必要がなくなるため充電発電機の高速回
転時の制御を安定化できるなどの効果がある。
波数可変形PWM制御によりデューテイに対応の可変周波
数で制御しているので、デューテイと周波数の対応関係
により界磁電流の脈動（リプル）あるいは脈動率をデュ
ーテイに無関係に一定にすることなどが可能となり、充
電発電機の出力電圧の安定化などが計れるため負荷のヘ
ッドランプ等のちらつきを防止したり、スイッチングに
よる電波障害を低減できるうえ、さらにスイッチング周
波数を高くする必要がなくなるため充電発電機の高速回
転時の制御を安定化できるなどの効果がある。
第１図は本発明による自動車用充電発電機の制御装置の
一実施例を示す全体構成図、第２図は第１図のチョッパ
の動作説明図、第３図は同じくチョッパの動作特性図、
第４図は同じくチョッパの周波数動作特性図、第５図は
第１図の周波数可変形PWM制御装置の基本回路図、第６
図は第５図の動作波形図、第７図は第１図の周波数可変
形PWM制御装置の他の実施例の回路図、第８図は第７図
の制御入力特性図、第９図は同じく出力特性図、第10図
は第１図の過渡動作説明図、第11図は本発明を適用する
自動車充電発電機の全体構成図である。 １……発電機、２……電機子巻線、３……界磁巻線、４
……全波整流器、５……制御装置、51……電圧制御装
置、52……周波数可変形PWM制御装置、53……チョッ
パ、54……定電圧電源装置、７……バッテリ、８……負
荷、52a……積分器、52b……コンパレータ、55,56……
単安定マルチバイブレータ。
一実施例を示す全体構成図、第２図は第１図のチョッパ
の動作説明図、第３図は同じくチョッパの動作特性図、
第４図は同じくチョッパの周波数動作特性図、第５図は
第１図の周波数可変形PWM制御装置の基本回路図、第６
図は第５図の動作波形図、第７図は第１図の周波数可変
形PWM制御装置の他の実施例の回路図、第８図は第７図
の制御入力特性図、第９図は同じく出力特性図、第10図
は第１図の過渡動作説明図、第11図は本発明を適用する
自動車充電発電機の全体構成図である。 １……発電機、２……電機子巻線、３……界磁巻線、４
……全波整流器、５……制御装置、51……電圧制御装
置、52……周波数可変形PWM制御装置、53……チョッ
パ、54……定電圧電源装置、７……バッテリ、８……負
荷、52a……積分器、52b……コンパレータ、55,56……
単安定マルチバイブレータ。
Claims (4)
- 【請求項１】電機子巻線と界磁巻線を有してエンジンに
より駆動される発電機と、上記界磁巻線の界磁電流を制
御するチョッパと、上記発電機の出力電圧を検出して設
定値との偏差値を出力する電圧制御手段と、上記偏差値
を入力として上記発電機の出力電圧を上記設定値に制御
すべく上記チョッパのデューテイを制御するパルス幅制
御手段とから成る自動車用充電発電機の制御装置におい
て、上記パルス幅制御手段は上記チョッパの周波数をデ
ューテイに対応して制御することを特徴とする自動車用
充電発電機の制御装置。 - 【請求項２】上記パルス幅制御手段は上記チョッパの周
波数をデューテイαの２次関数α（１−α）に比例して
制御することを特徴とする請求項１記載の自動車用充電
発電機の制御装置。 - 【請求項３】上記パルス幅制御手段は上記チョッパの周
波数をデューテイの台形波関数として制御することを特
徴とする請求項１記載の自動車用充電発電機の制御装
置。 - 【請求項４】上記パルス幅制御手段は上記チョッパの周
波数をデューテイの２角波関数として制御することを特
徴とする請求項１記載の自動車用充電発電機の制御装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63109058A JPH0681430B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 自動車用充電発電機の制御装置 |
| KR1019890006019A KR890017859A (ko) | 1988-05-06 | 1989-05-04 | 자동차용 충전발전기의 제어시스템 |
| US07/347,199 US5105143A (en) | 1988-05-06 | 1989-05-04 | Control system for automotive charging generator |
| DE3914863A DE3914863A1 (de) | 1988-05-06 | 1989-05-05 | Steuersystem fuer einen kraftfahrzeugladegenerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63109058A JPH0681430B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 自動車用充電発電機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01283030A JPH01283030A (ja) | 1989-11-14 |
| JPH0681430B2 true JPH0681430B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=14500532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63109058A Expired - Fee Related JPH0681430B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 自動車用充電発電機の制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5105143A (ja) |
| JP (1) | JPH0681430B2 (ja) |
| KR (1) | KR890017859A (ja) |
| DE (1) | DE3914863A1 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2651030B2 (ja) * | 1990-01-17 | 1997-09-10 | 株式会社日立製作所 | 発電機の制御装置及び制御方法とそれを応用した車両用発電機の制御装置及び制御方法 |
| JP2886942B2 (ja) * | 1990-04-27 | 1999-04-26 | 株式会社日立製作所 | 車両用発電機の制御装置及び制御方法 |
| FR2667998B1 (fr) * | 1990-10-15 | 1992-12-04 | Valeo Equip Electr Moteur | Procede et dispositif de regulation d'un alternateur. |
| FR2679718B1 (fr) * | 1991-07-25 | 1993-12-24 | Valeo Equipements Elect Moteur | Circuit regulateur de la tension de charge d'une batterie par un alternateur. |
| US5225764A (en) * | 1991-11-29 | 1993-07-06 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Voltage regulating circuitry to vary the alternator field coil drive at a rate dependent upon a rotor velocity signal |
| DE4141837B4 (de) * | 1991-12-18 | 2006-08-03 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Regelung eines Generators |
| DE4306489B4 (de) * | 1992-03-02 | 2006-05-24 | Hitachi, Ltd. | Verfahren und Gerät zum Steuern des Ladens einer Batterie |
| US5448154A (en) * | 1992-07-03 | 1995-09-05 | Hitachi, Ltd. | Control device for battery charging AC generator used in motor vehicle |
| KR100193068B1 (ko) * | 1996-09-06 | 1999-06-15 | 오상수 | 차량 교류발전기의 제어장치 |
| US6555993B2 (en) * | 2000-09-28 | 2003-04-29 | Denso Corporation | Voltage regulating system of a vehicle AC generator for charging a battery |
| JP4450613B2 (ja) * | 2003-12-17 | 2010-04-14 | 三菱電機株式会社 | 車両用交流発電機の制御装置 |
| US7723899B2 (en) * | 2004-02-03 | 2010-05-25 | S.C. Johnson & Son, Inc. | Active material and light emitting device |
| JP4524663B2 (ja) * | 2005-11-02 | 2010-08-18 | 株式会社デンソー | 車両用電圧制御装置 |
| US20110056707A1 (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-10 | Jonathan Gamble | Fire-Extinguishing System and Method for Operating Servo Motor-Driven Foam Pump |
| US8297369B2 (en) * | 2009-09-08 | 2012-10-30 | Sta-Rite Industries, Llc | Fire-extinguishing system with servo motor-driven foam pump |
| US8183810B2 (en) | 2009-09-08 | 2012-05-22 | Hoffman Enclosures, Inc. | Method of operating a motor |
| US8164293B2 (en) * | 2009-09-08 | 2012-04-24 | Hoffman Enclosures, Inc. | Method of controlling a motor |
| JP6711305B2 (ja) * | 2017-03-23 | 2020-06-17 | 株式会社デンソー | 回転電機制御装置 |
| CN108075699B (zh) * | 2017-12-29 | 2024-02-20 | 上海沪工焊接集团股份有限公司 | 一种电机控制方法及电机控制器 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3076922A (en) * | 1960-04-18 | 1963-02-05 | Kaiser Ind Corp | Voltage regulator for generators |
| JPS5125715A (ja) * | 1974-08-28 | 1976-03-02 | Nippon Denso Co | Teidenatsukoryuhatsudensochi |
| US4245183A (en) * | 1978-03-31 | 1981-01-13 | Sundstrand Corporation | RMS Circuit for voltage regulation |
| US4210857A (en) * | 1978-04-19 | 1980-07-01 | Sheller-Globe Corporation | Field exerting and regulator circuit for a brushless alternator |
| JPS5518839A (en) * | 1978-07-25 | 1980-02-09 | Nippon Denso Co | Voltage regulator for automotive generator |
| US4293904A (en) * | 1979-11-21 | 1981-10-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Power frequency converter |
| JPS5722334A (en) * | 1980-07-11 | 1982-02-05 | Nippon Denso Co | Automotive voltage regulator |
| JPS5722338A (en) * | 1980-07-11 | 1982-02-05 | Hitachi Ltd | Controller for charging generator |
| US4388587A (en) * | 1981-12-17 | 1983-06-14 | Motorola, Inc. | Fixed frequency voltage regulator |
| US4442396A (en) * | 1983-03-31 | 1984-04-10 | Sundstrand Corporation | Generator system with fault condition excitation |
| JPS60131037A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-12 | 株式会社デンソー | 車両充電発電機用制御装置 |
| US4661761A (en) * | 1985-02-11 | 1987-04-28 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Internal combustion engine electrical system |
| US4697135A (en) * | 1986-06-24 | 1987-09-29 | Textron, Inc. | Electronic voltage regulator |
-
1988
- 1988-05-06 JP JP63109058A patent/JPH0681430B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-05-04 KR KR1019890006019A patent/KR890017859A/ko not_active Application Discontinuation
- 1989-05-04 US US07/347,199 patent/US5105143A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-05 DE DE3914863A patent/DE3914863A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3914863A1 (de) | 1989-11-23 |
| US5105143A (en) | 1992-04-14 |
| KR890017859A (ko) | 1989-12-18 |
| JPH01283030A (ja) | 1989-11-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |