JPS6160652B1 - - Google Patents

Description

【図面の簡単な説明】

第１図は交流発電機を用いた蓄電池充電装置に
応用したこの発明の１実施例の回路図、第２図は
種種の電圧調整器に於ける調整電圧と周囲温度と
の関係を示すグラフ第３図は第１図に示した回路
の要部である。

【発明の詳細な説明】

この発明は路上走行車にのせる蓄電池充電装置
用の電圧調整器に関する。 この発明による電圧調整器は、蓄電池に接続さ
れる１対の端子と、該１対の端子の間に接続され
ていて、電圧感応装置および抵抗を含み、蓄電池
の電圧が予定の電圧より高くなると該電圧感応装
置が導電して上記抵抗の両端に電圧を発生するよ
うになつている直列回路と、ベース・エミツタ接
合が上記抵抗の間に接続されているトランジスタ
と、該トランジスタのコレクタ電流に感応して蓄
電池を充電している発電機の出力を変える手段と
から成り、調整が予定のコレクタ電流で始まり、
上記抵抗の値はトランジスタの特性および他の回
路定数に関連して、調整が始まる時の蓄電池の電
圧が予定の所望の態様で温度につれて変るように
なつている。 温度補償をするのにサーミスタを使うのが普通
であるが、この発明によれば、サーミスタを使う
必要がなく、トランジスタの特性によつて補償が
なされる。 この種路上走行車用の電気回路は非常に荷酷な
環境条件で使用されるため、特にその回路部品数
を減少し、、故障の原因を少しでも少なくしてそ
の作動を確実にすることが必要である。本発明は
前述のごとく、先行技術に何らの部品を付加する
ことなくサーミスタを省略し、なおかつ、先行技
術と同様の温度補償効果が達成できるものであ
り、サーミスタを省略することによりその価格も
軽減でき、また回路構成も簡略化されるものであ
る。 第１図で、交流発電機１１が両波整流器１２を
介して正負の給電線１３，１４に給電し、この間
に路上走行車の蓄電池１５が接続されている。交
流発電機は更に別の３つのダイオード１６を介し
て正の給電線１７に給電する。使用中、線１７は
正の給電線１３と略同じ電位にある。線１７，１
３は警告ランプ１Ｂおよび直列に入つている走行
車の点火スイツチ１９を介して相互接続され、抵
抗２０がランプ１８と並列に接続されている。 線１３，１４の間に１対の抵抗２１，２２が直
列に接続されている。これらの抵抗の値は走行車
を使わない時の消費電流が無視し得るようにす
る。抵抗２１，２２の中間の点がツエナ・ダイオ
ード２３の陰極に接続され、その陽極は抵抗２４
を介して線１４に接続されると共に、npnトラン
ジスタ２５のベースに接続されている。トランジ
スタ２５はエミツタが線１４に接続され、コレク
タが抵抗２６を介して線１７に接続されると共
に、npnトランジスタ２７のベースに接続されて
いる。トランジスタ２７はコレクタが抵抗２８を
介して線１７に接続され、エミツタがnpnトラン
ジスタ２９のベースに接続されている。トランジ
スタ２９はエミツタが線１４に接続され、コレク
タが交流発電機の界磁巻線３１を介して線１７に
接続され、界磁巻線３１と並列にダイオード３２
が接続されている。トランジスタ２９のコレクタ
は直列の抵抗３３およびコンデンサ３４を含む饋
還路を介してトランジスタ２５のベースにも接続
されている。 動作について説明すると、点火スイツチ１９を
閉じた時、警告ランプ１８を通る電流でトランジ
スタ２７，２９がオンになり、警告ランプが点灯
する。この時一杯の界磁電流が界磁巻線３１に流
れる。交流発電機１１が出力を発生するや否や、
線１７の電位が線１３の電位まで上昇する為、警
告ランプが消灯するが、トランジスタ２７，２９
はダイオード１６を介して給電され、依然導電状
態に保たれる。 予定の電圧に達すると、ツエナ・ダイオード２
３が導電し、抵抗２４の両端に電圧が生ずる。こ
の結果、トランジスタ２５のベース・エミツタ間
に流れる電流によつて、トランジスタ２５にコレ
クタ電流が流れる。このコレクタ電流が予定の値
に達すると、抵抗２６に流れていた十分な電流が
トランジスタ２５の方へ転流され、スイツチング
動作が始まる。このスイツチング動作により、ト
ランジスタ２５は一杯に導電するようになり、ト
ランジスタ２７，２９がオフになる。この為、界
磁電流が流れなくなる。抵抗３３およびコンデン
サ３４による饋還路は、トランジスタ２５がオン
でトランジスタ２７，２９がオフである第１の状
態、およびトランジスタ２５がオフでトランジス
タ２７，２９がオンである第２の状態の間で敏速
に切換わる。従つて、界磁巻線にはパルス状の電
流が流れ、そのマーク・スペース比はツエナ・ダ
イオード２３を通る電流、従つて、蓄電池の電圧
によつてきまる。構成としては、界磁巻線３１に
流れる平均電流が蓄電池の電圧を予定の値に保つ
ようになつている。 蓄電池の温度が一定なら、回路は上述のままで
申し分ない。然し、実際には、蓄電池の温度は必
らず変動するので、温度補償をする必要がある。
普通、このような補償は抵抗２１と並列にサーミ
スタを接続して行なつている。第２図の曲線Ａ
は、サーミスタを用いた公知の電圧調整器の温度
と調整電圧の関係を示すものである。好ましい特
性は、温度があがると調整電圧が下がるようにな
つているものである。サーミスタを除くと、曲線
Ｂのようになり、これは全然不満足なものであ
る。第１図ではサーミスタを用いないが、曲線Ｃ
が得られる。これなら無論満足できる。曲線Ｃ
は、サーミスタなしでも、種種の素子の値を正し
く選べば得られる。トランジスタ２５は、予定の
コレクタ電流で、所要のベース・エミツタ間電圧
が温度につれて低下するような特性を持つてい
る。予定のコレクタ電流で調整が始まるから、ト
ランジスタ２５の温度が上がると交流発電機の出
力電圧が低下するようにして、トランジスタ２５
が蓄電池の温度に十分近い温度にさらされるよう
にすれば、所要の調整が達成されるようにするこ
とができる。この補償を有効なものにするには、
抵抗２１の値に対して抵抗２４の値を慎重に選ば
なければならない。これは補償の有効性がこれら
の抵抗の比率で倍増するからである。第１図に示
した形式で何等温度補償を施してない回路は公知
である。このような回路は、前述の問題があつ
て、蓄電池充電装置に用いるには適さない。第１
図に示す回路がこれらの回路と異なるのは、特に
抵抗２４の値の選び方である。抵抗２４は普通は
高い抵抗値を持つが、温度補償を働らかせる為に
は、その抵抗値が低いことが必須要件である。第
１図の典型的な数値例を下に示す。 部品 数値または種類 21 1000オーム 22 3000オーム 24 200オーム 26 1000オーム 28 800オーム 33 1000オーム 34 10000ビコフアラツド 25 ルーカスDT16型 27 ルーカスDT16型 29 ルーカスDT32型 23 ８ボルトのツエナ・ダイオード ここで本発明における温度補償について具体的
に説明する。 第３図は第１図に示した回路の要部を示してお
り、回路中の各部の抵抗、電流、電圧を図示した
ように表わすと次の式が成り立つ。 Ｖ_s＝Ｖ_p＋R₂₁（I₂₂＋I₂₄）、Ｖ_p＝Ｖ_d＋Ｖ_f、I₂₂
＝（Ｖ_d＋Ｖ_f）／R₂₂、I₂₄＝Ｖ_f／R₂₄であるから Ｖ_s＝Ｖ_d（１＋R₂₁／R₂₂）＋Ｖ_f（１ ＋R₂₁／R₂₂＋R₂₁／R₂₄） ここでR₂₁／R₂₂＝Ｋとおくと、上式は次のよう
に表わせる。 Ｖ_s＝Ｖ_d（１＋Ｋ）＋Ｖ_f（１＋Ｋ ＋R₂₁／R₂₄） ……(1) 上式(1)において、ツエナーダイオード２３は正
の温度係数を有するから第１項のＶ_dは温度の上
昇とともに増加するが、トランジスタ２５は負の
温度係数を有するから第２項のＶ_fは温度の上昇
とともに減少する。ここで注意することは、抵抗
R₂₄が温度上昇とともに蓄電池１５の端子電圧Ｖ_s
を減少させるように作用する第２項に入つている
点である。 そこで本発明の回路構成を従来のサーミスタに
代えて使用するにはこの第２項を大きく効かすこ
とが必要であり、そのためには抵抗R₂₄の値をで
きるだけ小さく選ぶことが重要である。因みに、
ツエナーダイオード２３の温度係数を＋５ｍＶ／
℃、トランジスタ２５の温度係数を−２ｍＶ／℃
とし、抵抗２１，２２，２４の値R₂₁，R₂₂，R₂₄
の値を上に例示したように選び、周囲温度が25℃
から75℃に上昇した場合の温度補償の効果を検討
してみる。 周囲温度が25℃、75℃のときの蓄電池１５の端
子電圧Ｖ_s、ツエナーダイオードの端子電圧Ｖ_f、
トランジスタ２５のベース・エミツタ間電圧をそ
れぞれＶ_s(25)，Ｖ_d(25)，Ｖ_f(25)，Ｖ_s(75)，Ｖ_d(7
５），Ｖ_f(75)とし、Ｖ_s(25)＝Ｖ_d(25)＝8V、Ｖ_f(25)
＝0.6Vとすると、 Ｖ_s(25)＝Ｖ_d(25)（１＋Ｋ）＋Ｖ_f(25)（１＋Ｋ）＋Ｖ_f(25)・R₂₁／R₂₄＝８（１ ＋1000／3000）＋0.6（１＋1000／3000）＋0.6×1000／200＝10.67＋0.8＋3.0 ＝14.47（Ｖ） ……(2) 一方、 Ｖ_d(75)＝Ｖ_d(25)＋（＋５ｍＶ／℃） ×（75−25）＝8.25V Ｖ_f(75)＝Ｖ_f(25)＋（−２ｍＶ／℃） ×（75−25）＝0.5V よつて Ｖ_s(75)＝Ｖ_d(75)（１＋Ｋ）＋Ｖ_f(75)（１＋Ｋ）＋Ｖ_f(75)・R₂₁／R₂₄＝8.25（１ ＋1000／3000）＋0.5（１＋1000／3000）＋0.5×１０００／２００＝11＋0.667＋2.5＝14.17V ……(3) 上式(2)および(3)からわかるように、50℃の温度
上昇に対してトランジスタ２５はそれ自身として
は本来的には−２ｍＶ／℃×50＝0.1Vしか蓄電
池の端子電圧Ｖ_sの減少に寄与する能力しかない
が、本発明による回路構成によれば、 3.0−2.5＝0.5V だけ端子電圧Ｖ_sの減少に寄与しており、温度補
償効果は0.5／0.1＝５倍にも増大されていること
になる。この倍率はまさにR₂₁／R₂₄の値そのもの
であり、温度補償の有効性がR₂₁とR₂₄との比率で
増大する。従つて、温度補償を大きくするには抵
抗２４の値R₂₄を小さく選ぶことが重要である。 実際に調整電圧が温度につれて変動する仕方は
特定の用途に関係するので、色色な形があり得
る。上述のトランジスタ２５の特性は線型である
から、補償も線型になるが、希望によつては、補
償の形は、１回または種種の温度で何回か変える
ことができる。

【特許請求の範囲】

１ 蓄電池に接続される一対の端子と、電圧感応
装置と第１の抵抗とから成り且つ一端が前記一対
の端子の一方に接続され他端が第２の抵抗を介し
て前記一対の端子の他方に接続され、前記電圧感
応装置が所望の蓄電池電圧にて導通して前記第１

Claims (1)

1. の抵抗の両端に電圧を生ずるようにした直列回路
   と、ベースエミツタ接合が前記第１の抵抗の両端
   に接続されたトランジスタと、このトランジスタ
   のコレクタ電流に感応して蓄電池を充電する発電
   機の出力を変化させる手段とを備え、蓄電池の電
   圧調整が所定のコレクタ電流で始まり、前記第１
   の抵抗の値は、電圧調整が始まるときの蓄電池の
   電圧が予じめ定められた所望の態様で温度ととも
   に変化するように前記トランジスタの特性および
   他の回路定数との関係において選択されることを
   特徴とする路上走行車の蓄電池充電装置用電圧調
   整器。