JPS6031200B2 - Vehicle power generator - Google Patents

Vehicle power generator

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JPS6031200B2
JPS6031200B2 JP51130618A JP13061876A JPS6031200B2 JP S6031200 B2 JPS6031200 B2 JP S6031200B2 JP 51130618 A JP51130618 A JP 51130618A JP 13061876 A JP13061876 A JP 13061876A JP S6031200 B2 JPS6031200 B2 JP S6031200B2
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voltage
generator
excitation
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battery
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一正 森
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NipponDenso Co Ltd
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  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用発電装置、中でも特に自動式発電機を備
える発電装置の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in a power generation device for a vehicle, and particularly to a power generation device equipped with an automatic generator.

従来周知のこの種発電装置は、自励式発電機が微弱な残
留誘起電圧により自励で立上る方式になっているため、
自励立上に回転が極端に遅くてもよい特定の条件でしか
使用することができなかった。
This type of power generation device, which is well known in the past, uses a self-excited generator that starts up by self-excitation due to a weak residual induced voltage.
It could only be used under certain conditions where the rotation was extremely slow due to self-excitation.

もっとも、発電機の使用回転数が広い場合には発電機を
低速回転で立上らすため、ロー夕等の残留磁気を高める
べく、磁石の併用とか、ロータの材質を選び看磁を行う
方法などが考えられるが、かくした場合、高速回転時に
出力電圧を電圧調整装置では制御できなくなるなど難し
い問題が多い。従って、自励式発電機を備える発電装置
は特別な使用条件例えば定速運転する車両など特定の用
途に限られていた。
However, if the number of revolutions used by the generator is wide, the generator will start up at a low speed, so in order to increase the residual magnetism of the rotor, etc., there are methods such as using a magnet in combination, or selecting the material of the rotor and monitoring it. However, in such a case, there are many difficult problems such as the output voltage being unable to be controlled by the voltage regulator during high-speed rotation. Therefore, power generating apparatuses equipped with self-excited generators are limited to specific usage conditions, such as vehicles operating at a constant speed.

又、この種目励式発電機は主として使用環境の悪い装置
に使用されており、発電機と外部負荷等とを結ぶ配線が
極力少ないことが必要となる。その理由はこの種装置で
は振動やドロや飛石等により配線の断線が発生する割合
も多く配線の保護に注意を要し、極力配線本数を少なく
したいからである。本発明は、従来の立上り問題を解決
し、自励式発電機を発電源とする発電装置を、一般の回
転数使用範囲が広い乗用車にも適用し得るようにするこ
とを目的とするものである。
In addition, this type of excited generator is mainly used in equipment that has a poor usage environment, and it is necessary to minimize the number of wires connecting the generator and external loads. The reason for this is that in this type of device, there is a high rate of wire breakage due to vibration, dirt, flying stones, etc., and care must be taken to protect the wires, and it is desirable to reduce the number of wires as much as possible. The present invention aims to solve the conventional start-up problem and to make a power generation device using a self-excited generator as a power generation source applicable to general passenger cars with a wide rotation speed range. .

そのため、本発明では、従来の残留譲起電圧のみに頼る
のではなく、エンジン始動時にそのスター夕の始動電流
によりバッテリ電圧が極端に下ると同時に脈流露圧が発
生する点に着目し、このバッテリ電圧拳動を信号として
用いて発電機の励磁コィリへバツテリから他励磁のため
の励磁電流を供聯合し、発電機の自滋立上りを早めるこ
とを特徴とする。
Therefore, in the present invention, instead of relying only on the conventional residual electromotive force, we focused on the fact that when the engine starts, the battery voltage drops extremely due to the starting current of the starter, and pulsating current dew pressure occurs at the same time. The system is characterized in that the voltage pumping is used as a signal to combine the excitation current for external excitation from the battery to the excitation coil of the generator, thereby speeding up the self-startup of the generator.

以下本発明を図面に示す実施例について説明する。The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings.

第1図において、符号1にて総括的に示す発電機は、車
両のエンジンにより駆動され、負荷に直流電力を供給す
るために全波整流装置を具有する交流発電機の形をした
直流出力型目励発電機であって、3相Y型電機子コイル
2、励磁コイル3、3相全波整流装置4、励磁用整流装
置5、電圧調整装置6、更には本発明の特徴とする初期
励磁制御回路7を内蔵しており、図示しない発電機外崖
には唯一の直流出力端子8を備えている。9は点火装置
などの常用負荷、101まスター夕、11はバッテリ、
12は充電表示のァソメータ、13はキースイツチでイ
グニツシヨンスイツチ13aとスタータスイツチ13b
よりなる。
In FIG. 1, the generator, generally designated by the reference numeral 1, is of the DC output type, in the form of an alternator driven by the engine of the vehicle and equipped with a full-wave rectifier for supplying DC power to the load. This exciter generator includes a 3-phase Y-type armature coil 2, an excitation coil 3, a 3-phase full-wave rectifier 4, an excitation rectifier 5, a voltage regulator 6, and an initial excitation which is a feature of the present invention. It has a built-in control circuit 7, and is provided with the only DC output terminal 8 on the outer wall of the generator (not shown). 9 is a regular load such as an ignition system, 101 is a starter, 11 is a battery,
12 is an assometer for displaying charge, and 13 is a key switch, which is an ignition switch 13a and a starter switch 13b.
It becomes more.

これらの負荷群と発電機1の直流出力端子8とは唯一の
配線14によって接続してある。しかして、電圧調整装
置6および初期励磁制御回路7の一例は第2図に示す通
りで、電圧調整装置6はトランジスタ15,16,17
、ツエナ‐ダイオード18、フライホイールダイオード
19および抵抗20,21,22,29よりなり、初期
励磁制御回路7はダイオード23、トランジスタ24、
ッェナーダイオード25および抵抗26,27,28よ
りなる。
These loads and the DC output terminal 8 of the generator 1 are connected by a single wire 14. An example of the voltage regulator 6 and the initial excitation control circuit 7 is as shown in FIG.
, a Zener diode 18, a flywheel diode 19, and resistors 20, 21, 22, 29, and the initial excitation control circuit 7 includes a diode 23, a transistor 24,
It consists of a Zenner diode 25 and resistors 26, 27, and 28.

上記構成において、キースィッチ13をィグニッション
スィッチ13aに引続いてスタータスィツチ13bも閉
成すると、バッテリ11よりもスター夕10‘こ通電が
開始され、このとき、バッテリ11の端子電圧は第3図
に示すごとく、V8の電圧であったものが、VRの電圧
まで一旦低下し、スター夕10の回転につれて脈動しな
がら上昇するVsの電圧波形で示すような脈流露圧とな
る。
In the above configuration, when the key switch 13 is closed following the ignition switch 13a, and the starter switch 13b is also closed, the starter 10' starts to be energized rather than the battery 11, and at this time, the terminal voltage of the battery 11 is As shown in the figure, the voltage V8 once drops to the voltage VR, and becomes a pulsating current exposure pressure as shown by the voltage waveform of Vs which pulsates and rises as the starter 10 rotates.

この電圧が下った状態で脈流電圧の発生を初期励磁制御
回路7により検出し、電圧調整装贋6へ信号を送ってト
ランジスタ15をONさせるので、発電機1の励磁コイ
ル3にはバツテリ11から配線14→出力端子8→電圧
調整装置6のトランジスタ15→接地の経路で励磁電流
が流れ、発電機1は低速回転であるが、電機子コイル2
から励磁用整流装置5を経て目励で立上るに十分な電圧
を発生する。この場合の発生電圧と、先に述べた完全目
励残留誘起電圧との比較を第4図に示す。第4図におい
て、縦軸が整流装置5の出力電圧VG(V)、機軸が発
電機1の回転数N(rpm)を示しており、残留誘起電
圧S線に対し、励磁電流2Aのときa線、3Aのときb
線、4Aのときc線となり、S線に比較し十倍以上の誘
起電圧ご発生することがわかる。今仮りに、スター夕1
0により発電機1を10仇pm(エンジン回転数では5
びpm)で回転させていたとすると、自励立上りに必要
なVG′電圧に到達するには1,弘程度の励磁電流で良
く、通常の発電励磁電流4Aの約1/3と4・さし・値
で良いので鰭源鰭圧の低下も無視できる。次に、前述せ
る電圧調整装置6と初期励磁制御回路7との動作を補足
説明する。
When this voltage drops, the initial excitation control circuit 7 detects the occurrence of pulsating voltage and sends a signal to the voltage adjustment device 6 to turn on the transistor 15. An exciting current flows through the wiring 14 → output terminal 8 → transistor 15 of voltage regulator 6 → ground, and although the generator 1 rotates at a low speed, the armature coil 2
From there, a voltage sufficient to rise by eye excitation is generated through the excitation rectifier 5. FIG. 4 shows a comparison between the generated voltage in this case and the fully-excited residual induced voltage described above. In FIG. 4, the vertical axis shows the output voltage VG (V) of the rectifier 5, and the machine axis shows the rotational speed N (rpm) of the generator 1. When the excitation current is 2 A with respect to the residual induced voltage S line, When the line is 3A, b
It can be seen that when the line is 4A, the line becomes the c line, and an induced voltage more than ten times that of the S line is generated. Just now, Star Yuu 1
0 causes generator 1 to run at 10 pm (engine speed is 5
Assuming that the motor is rotated at a constant speed of 1.5 A, the excitation current required to reach the VG' voltage required for self-excitation rises is approximately 1.4 A, which is approximately 1/3 and 4 A of the normal power generation excitation current of 4 A.・Since the value is sufficient, the decrease in fin source fin pressure can also be ignored. Next, the operations of the voltage regulator 6 and the initial excitation control circuit 7 described above will be supplementarily explained.

スタータ始動時のバッテリ電圧は前述のごとく、第3図
に示されるようにV8電圧からVs電圧と変化する。通
常の状態では、バッテリ電圧V8によりッェナーダィオ
ード25がONになり、トランジスタ24はONとなり
、トランジスタ16がOFF、従ってトランジスタ15
がOFFとなって、励磁コイル3には励磁電流が流れな
い。先のバッテリ電圧がVS電圧に変化すると、前記ッ
ヱナーダィオード25のッェナー電圧yzより下り、ト
ランジスタ24がOFFとなるため、バッテリ11から
抵抗26→ダイオード23→トランジスタ16→トラン
ジスタ15へとべ‐ス電流が流れ、トランジスタ16が
ON、従てトランジスタ15もONとなり、バッテリ1
1から励磁コイル3に励磁電流が流れる。これはVsの
電圧がッェナー電圧Vzより高くなるまで続く。この励
磁電流により、発電機1は低速回転でも自励立上にり必
要な無負荷電圧を発生することになる。なお、ッェテー
電圧Vzの値はバッテリ11が放電気味のとき励磁電流
が流れない程度の電圧Vz=10.8〜11.0V位の
電圧を選べば良いoしかして、整流装置5にVG′以上
の電圧が発生するようになれば、該整流装直5から抵抗
29を介してトランジスタ16に充分なべ−ス髪流が流
れ、該トランジスタ16がON、従ってトランジスタ1
5がONを持続し、かつ一方全波整流装置4から励磁コ
イル3に励磁電流が流れるようになり自励発電を確立す
る。
As described above, the battery voltage at the time of starting the starter changes from the V8 voltage to the Vs voltage as shown in FIG. Under normal conditions, the battery voltage V8 turns on the Jenner diode 25, turns on the transistor 24, turns off the transistor 16, and therefore turns on the transistor 15.
is turned off, and no excitation current flows through the excitation coil 3. When the previous battery voltage changes to the VS voltage, the voltage falls below the voltage yz of the voltage diode 25, and the transistor 24 turns off. current flows, transistor 16 is turned on, transistor 15 is also turned on, and battery 1
An excitation current flows from the excitation coil 1 to the excitation coil 3. This continues until the voltage of Vs becomes higher than the Zener voltage Vz. Due to this excitation current, the generator 1 is self-excited even when rotating at low speed, and generates the necessary no-load voltage. Note that the value of the voltage Vz should be selected to be a voltage Vz = 10.8 to 11.0 V that does not cause the excitation current to flow when the battery 11 is discharged. When a voltage of
5 continues to be ON, and on the other hand, an exciting current flows from the full-wave rectifier 4 to the exciting coil 3, establishing self-excited power generation.

なお、発鰭機1の出力電圧が電圧調整綾直6の設定レベ
ル、要するにツェナーダィオード18のッェテー噂氏を
越えると該ダイオード18のONにより、トランジスタ
17がONと、トランジスタ15のベースを接地電位に
するため該トランジスタ15が〇FFし励磁コイル3の
通電を遮断する。
Furthermore, when the output voltage of the fin generator 1 exceeds the set level of the voltage regulator 6, in other words, the level of the Zener diode 18, the diode 18 is turned on, and the transistor 17 is turned on, and the base of the transistor 15 is turned on. In order to set the potential to the ground, the transistor 15 is turned FF and the excitation coil 3 is de-energized.

発電機1の出力電圧が低下すればッェナーダイオード1
8、トランジスタ17が○FFし、トランジスタ15が
○Nして励磁コイル3に励磁電流が流れるようにする。
以後電圧調整装置6は上述の動作を繰返し、出力端子8
に所定の出力電圧を発生させる。以上一実施例について
詳述したが、初期励磁制御回路7は第2図図示の回路構
成に何ら限定されるものではなく、スタータ始動時にお
けるバッテリ電圧の変動値の大きさを利用し、フリップ
フロツプを使ってトランジスター6のベース回路にベー
ス電流を供給するようにするとか、始動時の脈動電圧を
利用し、第5図に示すごとく、脈動電圧と平滑用コンデ
ンサ30とによってトランジスタ31,32をON,O
FFさせ、トランジスタ32のOFFのとき抵抗33、
ダイオード23を介して電圧調整装置6のトランジスタ
16,15にベース電流を供給する回路など種々の回路
構成が考えられることは勿論である。
If the output voltage of generator 1 decreases, the Jenner diode 1
8. The transistor 17 is turned FF, and the transistor 15 is turned N, so that an excitation current flows through the excitation coil 3.
Thereafter, the voltage regulator 6 repeats the above operation, and the output terminal 8
generates a predetermined output voltage. Although one embodiment has been described in detail above, the initial excitation control circuit 7 is not limited to the circuit configuration shown in FIG. Alternatively, the pulsating voltage at the time of starting can be used to turn on the transistors 31 and 32 using the pulsating voltage and the smoothing capacitor 30, as shown in FIG. O
When the transistor 32 is turned off, the resistor 33,
Of course, various circuit configurations are possible, such as a circuit that supplies base current to the transistors 16 and 15 of the voltage regulator 6 via the diode 23.

なお、第5図において34はダイオード、35,36,
37,38,39は抵抗であり、脈流露圧が生じなくな
ればトランジスタ31はON、従ってトランジスタ32
はON状態を持続する。また、上記実施例では励磁用整
流装置5を3つのダイオードで構成したが、そのうち1
つのダイオードを抵抗に置換して2つのダイオードと1
つの抵抗とで構成するようにすれば、発電機1の回転開
始時に発生する微少電圧を電圧調整装置6のトランジス
タ16,15のベース回路に効率よく印加するのに役立
ち、発電機1の自励立上り回転数を一層低くすることが
できる。
In addition, in FIG. 5, 34 is a diode, 35, 36,
37, 38, and 39 are resistors, and when the pulsating current exposure pressure is no longer generated, the transistor 31 is turned on, and therefore the transistor 32 is turned on.
remains ON. In addition, in the above embodiment, the excitation rectifier 5 is composed of three diodes, one of which is
By replacing one diode with a resistor, two diodes and one
If configured with two resistors, it will be useful to efficiently apply the minute voltage generated at the start of rotation of the generator 1 to the base circuit of the transistors 16 and 15 of the voltage regulator 6, and the self-excitation of the generator 1 will be effective. The start-up rotation speed can be made even lower.

以上述べたように、本発明においては、発電機として電
圧調整装置を具有する自励発電機を備える場合において
、スタータ始動時におけるバッテリの電圧拳動を検知し
前記電圧調整装置のスィッチ手段を閉成させて前記発電
機の励磁コイルにバッテリから初期励磁電流を供給する
から、発電機と外部電気負荷との間に余分な配線を設け
なくても、発電機の直流出力端子に発生するところのス
タータ始動時におけるバッテリの電圧拳動を検知し、直
流出力端子から励磁コイルに至る通電回路に挿設される
スイッチ手段を閉成させて初期励磁をかけることができ
るため、発電機を外部電気負荷との間の配線本数を極力
少なくすることができ、断線等の確率を極力少なくする
ことができるという効果があり、また、発電機の自励立
上り回転数を低くすることができ、かつ電圧調整装置で
発電機の出力電圧を高速回転まで制御することができ、
従って乗用車などの使用運転速度範囲の広範な車両に好
適な発電装置を提供することができるという優れた効果
がある。
As described above, in the present invention, when a self-excited generator equipped with a voltage regulator is provided as a generator, the voltage fluctuation of the battery at the time of starting the starter is detected and the switch means of the voltage regulator is closed. Since the initial excitation current is supplied from the battery to the excitation coil of the generator, the DC current generated at the generator's DC output terminal can be reduced without installing extra wiring between the generator and the external electrical load. By detecting the voltage fluctuation of the battery when starting the starter, it is possible to apply initial excitation by closing the switch means inserted in the current-carrying circuit from the DC output terminal to the excitation coil. This has the effect of minimizing the number of wires between the The device can control the output voltage of the generator up to high speed rotation,
Therefore, there is an excellent effect that a power generation device suitable for vehicles such as passenger cars that can be used over a wide range of operating speeds can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明になる車両用発電装置の一実施例を示す
電気回路図、第2図は前記本発明装置の要部の詳細回路
図、第3図はスタータ始動時におけるバッテリ亀圧拳動
を示す波形図、第4図は本発明装置の動作説明に供する
特性図、第5図は本発明装置における初期励磁制御回路
の他の実施例を示す電気回路図である。 1・・・・・・発電機、2・・…・電機子コイル、3・
・・・・・励磁コイル、6・・・・・・電圧調整装置、
7・・・・・・初期励磁制御回路、8・・・・・・直流
出力端子、10・・・…スター夕、11……バッテリ、
13b……スタータスイツチ。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図
FIG. 1 is an electric circuit diagram showing an embodiment of the vehicle power generation device according to the present invention, FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the main parts of the device according to the present invention, and FIG. 3 is a battery pressure pump when starting the starter. FIG. 4 is a characteristic diagram for explaining the operation of the device of the present invention, and FIG. 5 is an electric circuit diagram showing another embodiment of the initial excitation control circuit in the device of the present invention. 1... Generator, 2... Armature coil, 3...
...Exciting coil, 6...Voltage regulator,
7...Initial excitation control circuit, 8...DC output terminal, 10...Star generator, 11...Battery,
13b...Starter switch. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電機子コイル、励磁コイルおよび直流出力端子を有
し、前記電機子コイルの出力により前記励磁コイルを励
磁する発電機と、前記直流出力端子に接続され前記発電
機によつて充電されるバツテリと、該バツテリにスター
タスイツチを介して接続されたスタータと、前記直流出
力端子から前記励磁コイルに至る通電回路に挿設される
スイツチ手段を含み、前記電機子コイルの出力電圧を検
出し前記電機子コイルから前記励磁コイルに供給される
電流を制御する電圧調整装置と、スタータ始動時におけ
る前記バツテリの電圧拳動を検知し前記スイツチ手段を
閉成させる初期励磁制御回路とを備えることを特徴とす
る車両用発電装置。
1. A generator having an armature coil, an excitation coil, and a DC output terminal, and exciting the excitation coil by the output of the armature coil; and a battery connected to the DC output terminal and charged by the generator. , a starter connected to the battery via a starter switch, and a switch means inserted in an energizing circuit extending from the DC output terminal to the excitation coil, detecting the output voltage of the armature coil, and detecting the output voltage of the armature coil. The present invention is characterized by comprising a voltage regulator that controls the current supplied from the coil to the excitation coil, and an initial excitation control circuit that detects the voltage movement of the battery at the time of starting the starter and closes the switch means. Vehicle power generator.
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