JPS6160652B1 - - Google Patents
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- JPS6160652B1 JPS6160652B1 JP43006778A JP677868A JPS6160652B1 JP S6160652 B1 JPS6160652 B1 JP S6160652B1 JP 43006778 A JP43006778 A JP 43006778A JP 677868 A JP677868 A JP 677868A JP S6160652 B1 JPS6160652 B1 JP S6160652B1
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- Japan
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- transistor
- resistor
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- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/007188—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters
- H02J7/007192—Regulation of charging or discharging current or voltage the charge cycle being controlled or terminated in response to non-electric parameters in response to temperature
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Description
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。
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。
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。 Vs=Vp+R21(I22+I24)、Vp=Vd+Vf、I22
=(Vd+Vf)/R22、I24=Vf/R24であるから Vs=Vd(1+R21/R22)+Vf(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。 Vs=Vd(1+K)+Vf(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Vd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Vf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Vs
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Vs、ツエナーダイオードの端子電圧Vf、
トランジスタ25のベース・エミツタ間電圧をそ
れぞれVs(25),Vd(25),Vf(25),Vs(75),Vd(7
5),Vf(75)とし、Vs(25)=Vd(25)=8V、Vf(25)
=0.6Vとすると、 Vs(25)=Vd(25)(1+K)+Vf(25)(1+K)+Vf(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、 Vd(75)=Vd(25)+(+5mV/℃) ×(75−25)=8.25V Vf(75)=Vf(25)+(−2mV/℃) ×(75−25)=0.5V よつて Vs(75)=Vd(75)(1+K)+Vf(75)(1+K)+Vf(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Vs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Vs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。
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。 Vs=Vp+R21(I22+I24)、Vp=Vd+Vf、I22
=(Vd+Vf)/R22、I24=Vf/R24であるから Vs=Vd(1+R21/R22)+Vf(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。 Vs=Vd(1+K)+Vf(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Vd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Vf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Vs
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Vs、ツエナーダイオードの端子電圧Vf、
トランジスタ25のベース・エミツタ間電圧をそ
れぞれVs(25),Vd(25),Vf(25),Vs(75),Vd(7
5),Vf(75)とし、Vs(25)=Vd(25)=8V、Vf(25)
=0.6Vとすると、 Vs(25)=Vd(25)(1+K)+Vf(25)(1+K)+Vf(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、 Vd(75)=Vd(25)+(+5mV/℃) ×(75−25)=8.25V Vf(75)=Vf(25)+(−2mV/℃) ×(75−25)=0.5V よつて Vs(75)=Vd(75)(1+K)+Vf(75)(1+K)+Vf(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Vs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Vs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。
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
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)
- 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。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB5566/67A GB1204882A (en) | 1967-02-06 | 1967-02-06 | Voltage regulators for use in battery charging systems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6160652B1 true JPS6160652B1 (ja) | 1986-12-22 |
Family
ID=9798534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP43006778A Pending JPS6160652B1 (ja) | 1967-02-06 | 1968-02-05 |
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