JPS6220775B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、励磁コイルを備える車両用発電機の
電圧制御装置に関し、特に初期励磁を良好に行つ
て初期励磁抵抗を不要にすると共に、常時一定周
期でもつて、励磁電流のデユーテイ制御を良好に
行うことにより、高精度の電圧制御を期待し得る
電圧制御装置に関する。

従来、一般には、車両用発電機の電圧制御装置
は予め制御電圧の値を１点定めておき、発電電圧
がこの制御電圧より大きいかまたは小さいかを判
別することによつて、励磁コイルへの通電状態及
び非通電状態の一方を選択制御するように構成し
ている。そこで上記のような制御方式の場合、発
電機の回転数が低い時とか、あるいは電気負荷の
状態によつては、電圧制御系の応答遅れ等によつ
て現発電状態と制御状態とがずれやすく前記予定
の制御電圧を逸脱してしまうとなかなか予定の制
御電圧に安定せず、そのため発電電圧が大きな周
期で波打ち（通常ハンチング現象という）、精度
良く電圧制御できない事態が起ることがある。こ
のことは今後マイクロコンピユータ等の高精度の
電源を要求する演算システムが電気負荷として車
載、接続された場合に非常に問題となり、将来ま
すます電圧制御の高精度化が要求される傾向にあ
る。

さらに、最近は車両用発電機の電圧制御装置を
半導体集積回路化（IC化）しようとする機運に
あるが、現在の装置では、発電機の初期励磁状態
において励磁電流を最小限に抑えてバツテリーの
過放電を防止するべく、励磁コイルの通電回路に
直列に比較的大電力容量の初期励磁抵抗を挿入し
ているため、この部分のIC化が不可能であり、
またコスト高の要因ともなつている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり
発電機の初期励磁を良好に行つて初期励磁抵抗を
不要にし得、かつ車載エンジンの全回転数範囲に
おいて、そのエンジンによつて駆動される発電機
の発電電圧またはバツテリー充電電圧をより一層
高精度に制御し得るように成した車両用発電機の
電圧制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、発電電圧またはバツテリー充電電圧
と基準電圧との差に応じた検出電圧と、一定周期
で発生する三角波状の基準電圧とを比較して、前
記両電圧の高低に対応して常に一定周期となるよ
うに励磁電流のデユーテイ制御を行うことを特徴
とする。さらに、キースイツチの投入より発電機
が所定の状態に達するまでの期間は、所定周期の
発振信号に応じて励磁コイルに断続的に通電し、
励磁電流の平均値を発電機の立ち上りに必要な程
度に抑えるようにすることを特徴とする。

以下本発明を図に示す一実施例について説明す
る。第１図は本発明装置の全体構成を示す回路図
である。１は車載のエンジンによつて駆動される
交流式の発電機で、電機子コイル３、発電機励磁
用の励磁コイル４、及び全波整流用の整流器２か
ら成り、この場合Ｙ結線による三相交流電圧を整
流した直流出力を発生するものである。５は電圧
調整器で、各種の入出力端子を有し、主に励磁コ
イル４の通電制御及び発電表示手段８の通電制御
を行うものである。６は車載のバツテリー、７は
キースイツチ、８はランプや発光ダイオード等の
発電表示手段、９はバツテリー温度検出装置で、
サーミスタや感温ダイオード等の温度検出素子を
バツテリー電解液内またはバツテリー本体の一部
に取付けて、検出温度に応じた出力レベルの電気
信号を発生するものである。なお、本実施例では
電圧調整器５の回路ブロツクはこの部分をIC化
することを意図して構成されたものである。

次に、電圧調整器５の詳細構成を第２図に示し
以下これについて説明する。まずこの電圧調整器
５の各種入出力端子中、B₀は発電機の発電電圧
を検出電圧として入力する入力端子、L₁は低イ
ンピーダンスを呈して表示手段８を駆動する出力
端子、L₂は発電機が立ち上つたことを示す発電
信号を出力する出力端子、IGはキースイツチ７
が投入されそのイグニツシヨンスイツチより電源
供給を受ける入力端子、Svはバツテリー充電電
圧を検出入力する入力端子、STはバツテリー温
度に応じた信号を入力する入力端子、Ｎは発電機
の発電状態を検出する入力端子で、この場合は発
電機の中性点電圧を入力する端子、Ｅは接地電圧
を入力する入力端子、およびＦは励磁コイル４の
通電状態を制御する出力端子である。

次に、第２図に示すブロツク図において、２１
は充電電圧検出回路で、B₀端子及びSV端子より
それぞれ発電電圧及びバツテリー充電電圧を入力
し、通常はバツテリー充電電圧に応じた電圧を出
力し、一方SV端子の接触不良やその入力線の断
線等によつて、このSV端子よりバツテリー充電
電圧が得られなくなつたときには、B₀端子から
の発電電圧に応じた電圧を出力するものである。
２２は温度補償回路で、ST端子よりバツテリー
温度検出装置９からの検出信号を入力とし、電圧
調整器５の調整電圧に所定の温度特性を与えるべ
く、その検出信号に応じて基準電圧回路２５の基
準電圧を変更する働きをするものである。この所
定の温度特性とは、車両において制約された電圧
範囲内において、バツテリーの理想的な温度−充
電電圧特性に最も近づけるような特性のことであ
る。２３は発電検出回路で、この場合Ｎ端子より
発電機の中性点電圧を入力とし、この中性点電圧
が、発電機が立ち上つたと見なされる所定値に達
したとき、これを検出して発電信号を発生するも
のである。

２４は電圧検出回路で、その入力段にコンデン
サ等の平滑要素を有し、充電電圧検出回路２１か
らの出力電圧を若干平滑し、かつ所定比に分割し
た検出電圧を発生するものである。２５は基準電
圧回路で、電源供給回路４２からの一定電圧を所
定比に分割すると共に、温度補償回路２２によつ
て温度補正が加えられた基準電圧を発生するもの
である。２６は差動増幅回路で、電圧検出回路２
４の検出電圧と基準電圧とを入力し、両電圧差を
所定倍に差動増幅するものである。２７は三角波
発生回路で、電源供給回路４２より電源供給を受
けると一定周期（周波数で50〜100Hz程度）の三
角波電圧を発生するものである。２８は過電圧検
出回路で、充電々圧検出回路２１からの出力電圧
を監視し、その出力電圧が異常と見なされる過大
電圧になつたとき、これを検出して検出信号を発
生するものである。２９は波形整形回路で、三角
波電圧を一定レベル値で判別、整形して所定のデ
ユーテイ比をもつパルス信号を形成するものであ
る。３０は比較回路で、差動増幅した電圧と三角
波電圧とを入力し、両電圧の大小関係に応じた比
較信号を発生するものである。３１は分周回路
で、波形整形回路２９のパルス信号を分周して、
人が点滅を確認できる程度の周波数（１〜10Hz程
度）をもつパルス信号を形成するものである。３
２は初期励磁回路で、波形整形回路２９のパルス
信号と発電検出回路２３の発電信号を入力とし、
キースイツチの投入時点から発電信号を受けるま
での期間だけ、そのパルス信号のＨレベル及びＬ
レベル状態に応じて励磁コイル４の通電を断続さ
せる、初期励磁用の断続指令信号を発生するもの
である。

３３は論理回路で、分周回路３１のパルス信号
と、発電検出回路２３の発電信号と、過電圧検出
回路２８の過電圧検出信号とを入力とし、キース
イツチの投入時点から発電信号を受けるまでの期
間は点灯指令信号を発生し、一方過電圧検出信号
を受けている期間は分周回路３１のパルス信号を
点滅指令信号として発生するものである。

５１は第１の駆動回路で、第１の保護回路３４
と第１のスイツチング回路３５から成り、比較回
路３０の比較信号と初期励磁回路３２の断続指令
信号とを入力とし、特に断続指令信号を受けた場
合には比較信号に優先してこの指令信号を取り入
れ、第１のスイツチング回路３５を駆動して励磁
コイル４の通電を断続制御するようにしてあり、
また断続指令信号がなくなると今度は比較信号の
Ｈレベル及びＬレベル状態に応じて第１のスイツ
チング回路３５を駆動することになる。また第１
の保護回路３４は、比較信号、断続指令信号、及
び第１の駆動回路５１の出力端の電位を監視して
おり、励磁コイル４の短絡事故等により、第１の
スイツチング回路３５の作動時（電流吸込み状態
のとき）に、その出力端に電源電圧が印加された
場合には、直ちにこの第１のスイツチング回路３
５の作動を停止させて、この回路３５の出力段ト
ランジスタが過大電流により破壊に至るのを防止
するものである。さらに、第１の保護回路３４は
過電圧検出回路２８の過電圧検出信号を入力とし
ており、過電圧発生時には第１のスイツチング回
路３５を作動停止させるように構成してある。

５２は第２の駆動回路で、第２の保護回路３６
と第２のスイツチング回路３７から成り、発電検
出回路２３の発電信号を入力とし、キースイツチ
の投入時点から発電信号を受けるまでの期間は出
力端を電流押出し状態にし、一方発電信号を受け
ている期間は出力端を電流吸込み状態にするもの
である。つまり、この出力端子L₂からは発電状
態に応じた信号が出力され、この端子L₂に外部
負荷を接続することによつて、この外部負荷に、
発電状態に応じたチエツク信号または駆動指令信
号を与えることができる。また第２の保護回路３
６は、前述の第１の保護回路３４と同様の機能を
持つものであり、第２のスイツチング回路３７の
作動時すなわち電流吸込み状態または電流押出し
状態のときに、誤つてその出力端に電源電圧また
は接地電圧が印加されたとき、直ちにこのスイツ
チング回路３７を停止させてこの回路の出力段ト
ランジスタに大電流が流れるのを防止するもので
ある。

５３は第３の駆動回路で、第３の保護回路３８
と第３のスイツチング回路３９から成り、論理回
路３３より点灯指令信号または点滅指令信号を受
けると、第３のスイツチング回路３９が作動して
表示手段８を点灯または点滅駆動するものであ
る。また、第３の保護回路３８は、前述と同様で
電流吸込み状態のとき、その出力端に誤つて電源
電圧が印加された場合には第３のスイツチング回
路３９の作動を停止させるものである。

４０はキースイツチ投入検出回路で、キースイ
ツチ７が投入されてIG端子にバツテリー電圧
（電源電圧）が正常に印加された場合には、この
バツテリー電圧を電源供給回路４２に与えると共
に、端子接続不良検出回路４１の作動を停止させ
るものである。また、不良検出回路４１は、IG
端子の接触不良等によりキースイツチ７を投入し
たにも係わらず検出回路４０にバツテリー電圧が
供給されていない場合、検出回路４０より作動停
止信号が出されていないのでこの回路４１が作動
し、表示手段８を介してバツテリー電圧を電源供
給回路４２に与えるものであり、その際第３の駆
動回路５３が電流吸込み状態を呈さないように禁
止信号をこの回路５３に出力する。そこで、この
電源供給回路４２は、定電圧要素によつて安定し
た一定電圧を形成し、回路ブロツク６０中の各回
路にその一定電圧（例えば５〜8V）を供給する
ものである。ここで、不良検出回路４１は、表示
手段８を介してバツテリー電圧を入力する代り
に、第２図中破線に示す如く充電電圧検出回路２
１を介して発電電圧を入力するようにしてもよ
い。

以下、上記構成になる本発明装置の作動を説明
する。まず、キースイツチ７の投入前は、電圧調
整器５に電源が供給されておらず、Ｆ端子、L₁
端子、及びL₂端子は開放状態にある。

次に、キースイツチ７が投入されると、IG端
子を介して電圧調整器５に電源が供給され、検出
回路４０及び電源供給回路４２が作動して一定電
圧を回路ブロツク６０中の各回路に供給する。こ
こで、IG端子の接触不良やはずれ等により検出
回路４０に電源が供給されない場合には、不良検
出回路４１が働き、表示手段８または充電電圧検
出回路２１を介して電源供給回路４２に電源が供
給されることになる。

そこで、エンジンが始動するまでの期間は発電
機がまだ発電状態にないため、発電検出回路２３
が未発電であることを検出して初期励磁回路３２
を作動させる。そのため、波形整形回路２９から
のパルス信号に応じた断続指令信号を第１の駆動
回路５１に与えて、励磁コイル４の通電を断続制
御する。なお、この断続制御に際し、励磁コイル
に流れる初期励磁電流の平均電流値を発電機を立
ち上らせられる程度の小さな値（300ｍＡ程度）
になるように、断続指令信号のデユーテイ比、つ
まり導通の割合が設定されている。さらに、発電
検出回路２３の未発電状態を示す信号は第２の駆
動回路５２及び論理回路３３へも入力されるため
第２の駆動回路５２はL₂端子側へ未発電状態を
示す電流押出し状態を与え、他方論理回路３３は
分周回路３１からのパルス信号を出力して第３の
駆動回路５３を作動し、表示手段８を点灯駆動す
る。

次に、エンジンが始動されると発電機の回転子
も回転駆動され、前述した初期励磁電流によつて
発電電圧が立ち上り、中性点電圧も同様に立ち上
る。そこで、発電検出回路２３がこれを検出して
発電信号を出力する。そのため、初期励磁回路３
２は初期励磁用の断続指令信号の発生を停止しま
た第２の駆動回路５２は出力端子L₂側へ発電状
態を示す電流吸込み状態を与え、また第３の駆動
回路５３は出力端子L₁側へ発電状態を示す高イ
ンピーダンス状態を与え、表示手段の作動を停止
させる。

次に、初期励磁回路３２の作動停止によつて、
第１の駆動回路５１は比較回路３０からの比較信
号に応じて励磁コイル４の通電状態を制御するこ
とになるが、以下三角波による励磁制御方式につ
いて第３図の信号波形図を用いて説明する。

まずキースイツチ７を投入すると、三角波発生
回路２７に電源が供給され発振作動を開始する。
その時まだエンジン始動前で発電機１は発電して
いない。そのためSV端子にはバツテリー電圧
（ほぼ12V）が印加されており、電圧検出回路２
４中の分割電圧Vsは基準電圧回路２５の基準電
圧V₀より小さく差動増幅回路２６は両入力電圧
の差に応じた値でかつ基準電圧V₀より大きな検
出電圧Ｖ_Dを発生する。特に、この場合には第３
図ａ中のニに示す如く三角波発生回路２７の三角
波電圧の上限値V₂より大きくなり、比較回路３
０は常時Ｈレベルの出力電圧を発生しているが、
この時には初期励磁回路３２が働いているため、
第１の駆動回路５１においてはその出力は無視さ
れている。

次に、エンジンが駆動されそれによつて発電機
の発電電圧が徐々に立上つてくると、バツテリー
充電電圧も上昇し、電圧検出回路２４の分割電圧
Vsが高くなり、分割電圧Vsと基準電圧V₀との差
が小さくなつてくる。それゆえ、比較回路３０に
は、第３図ａに示す如く、その一方の入力端子に
はハで示される三角波状電圧が入力されており、
また他方の入力端子には例えばイで示される前述
の検出電圧Ｖ_D（この場合Vs＜V₀）が入力される
とすると、第３図ｂに示す如きパルス状の電圧が
比較回路３０から出力される。そこで第１の駆動
回路５１は、比較回路３０の出力電圧が例えばＨ
レベルのとき出力段トランジスタをONして励磁
コイル４を励磁し、一方比較回路３０の出力電圧
がＬレベルのとき出力段トランジスタをOFFし
て励磁コイル４を非励磁にするようにしている。
とりわけ、Sv端子の検出電圧が予定の制御電圧
より低い方にある場合には、第３図ｂの如く一周
期における導通比（一般にデユーテイ比のこと）
t2／Ｔをより大きくして励磁コイル４に流す平均
電流を増やし、励磁を増すようにしてある。

次に、発電機の発電電圧がさらに上昇してくる
と、バツテリー充電電圧も上昇して電圧検出回路
２４の分割電圧Vsが高くなり、バツテリー充電
電圧が予定の制御電圧を越えたときには分割電圧
Vsが基準電圧V₀よりも大きくなるように設定し
てある。それゆえ、差動増幅回路２６からの検出
電圧Ｖ_Dは基準電圧V₀より小さくなる。例えば第
３図ａ中の基準電圧レベルヘより低い側にあるロ
で示される検出電圧Ｖ_D（この場合Vs＞V₀）が比
較回路３０に入力されると、比較回路３０は第３
図ｃの如き出力電圧を発生する。すなわち、検出
電圧Ｖ_Dに応じて導通比t₂／Ｔが小さくなり、ま
た第１の駆動回路５１の出力段トランジスタを通
して励磁コイル４に流れる平均電流の値を小さく
し、その結果励磁を徐々に減らすようにして発電
電圧の上昇を抑えるようにしている。

ここで、バツテリー充電電圧が予定の制御電圧
を越えたときには、検出電圧Ｖ_Dが基準電圧V₀よ
り小さくなるように設定しているが、これは差動
増幅回路２６の演算増幅器が正電源のみを入力と
している場合のことであり、他方この差動増幅回
路２６が正電源と負電源との２電源を入力として
いる場合には、入力電圧の差に応じた負電圧を発
生することになる。

次に、何らかの原因によりバツテリー充電電圧
が予定の制御電圧を大幅に越えたときには、検出
電圧Ｖ_Dは接地電圧となり、三角波発生回路２７
において、接地電圧より若干大きな電圧を下限値
V₁とした三角波状の電圧を発生させるように設
定しておけば、比較回路３０の一方の入力端子に
はホで示される検出電圧Ｖ_D（この場合もVs＞
V₀）が入力されることになり、第３図ｄの如く常
時Ｌレベルの出力電圧を発生する。それゆえ、出
力段トランジスタはOFFして励磁コイル４を非
励磁状態にする。また、そのバツテリー充電電圧
が異常と思われる程高くなつたときには、過電圧
検出回路２８は過電圧検出信号を発生し、論理回
路３３及び第３の駆動回路５３を介して表示手段
８を点滅駆動させることになる。そして、バツテ
リー充電電圧が予定の制御電圧より低下すると、
検出電圧Ｖ_Dは電圧V₁より高くなり、若干の励磁
を再び行つてバツテリー充電電圧を高めるように
し、以上の結果バツテリー充電電圧は予定の制御
電圧に制御されることになる。

なお、発電機の励磁状態においてバツテリー充
電端子が外れると、発電電圧は瞬間的に大電圧と
なるが、このような場合、時間遅れの比較的大き
な電圧検出回路２４より先に過電圧検出回路２８
がこれを検出できるため、この回路２８の過電圧
検出信号によつて第１の駆動回路５１の作動を直
ちに停止させることになる。

以上説明したように、本実施例では差動増幅回
路２６の出力電圧である検出電圧Ｖ_Dは、予定の
制御電圧に相当する基準電圧V₀を基準として上
下方向に変化するようにし、バツテリー充電電圧
の方が予定の制御電圧より大きいときは基準電圧
V₀より下降方向に変化するようにしてある。そ
して、その変動幅は演算増幅回路２６の増幅度等
によつて設定され、特に、その検出電圧Ｖ_Dの変
動幅は三角波状電圧の変動幅V₁〜V₂との兼ね合
いでもつて決定されるものである。そして検出電
圧Ｖ_Dの電圧変動△Ｖ_D、とりわけバツテリー充電
電圧の変動△Vregに対する励磁ONに係るデユー
テイ比t₂／Ｔ＝Ｄの変動△Ｄの変動比＝△Ｄ／△
Vregについて第４図により説明する。まず、チ
の特性は、従来の１点検出方式の場合の電圧制御
方法であり、バツテリー充電電圧が予定の制御電
圧（この場合14.5V）より小のときは100％励磁
とし、一方予定の制御電圧より大のときは完全に
非励磁とするものである。

これに対し、本実施例のものは、検出電圧V₀
及び三角波状電圧の設定に応じ、かつ発電機の負
荷特性及び励磁特性に応じて、例えばリ，ヌ，ル
等の特性を与え、一定周期毎に、バツテリー充電
電圧の値に応じてデユーテイ比Ｄ（励磁ONの比
率）を連続的に調整するようにしてある。ただ、
その特性設定に際してヌやルの特性の如く設定し
た場合には、△Ｄ／△Vregが小さくなり、例え
ばこの条件下で制御される発電機に比較的大きな
電気負荷が接続された場合には、発電機の負荷特
性に従つて発電電圧が大幅に低下するが、その際
その電圧低下に比してデユーテイ比Ｄの方はあま
り増大せず、そのため予定の制御電圧に引戻すの
に時間がかかり、結局制御電圧が大きく変動して
しまうことがある。

そのため、バツテリー充電電圧Vregに対する
励磁ONに係るデユーテイ比t₂／Ｔ＝Ｄの関係△
Ｄ／△Vregを、前述したハンチング現象を起こ
さない程度に比較的急勾配の直線又は曲線関係と
した方が好ましい。

本実施例では第４図中の特性リの如く、予定の
制御電圧（14.5V程度）に対して±0.2〜0.3V程度
の電圧範囲内で０〜100％のデユーテイ比変化を
行うような勾配に設定してある。なお、各特性
リ，ヌ，ルの交点は、所定の発電機において定格
回転、定格負荷時に14.5Vの発電電圧を得るのに
必要な励磁電流を与えるためのデユーテイ比Ds
を示すものである。

次に、第２図に示したブロツク構成を具体化し
た一実施例について第５図〜第９図を用いて説明
する。まず第５図に示すものは、ブロツク２１，
２２，２４，２５，２６，２８、及びバツテリー
温度検出装置９の部分の具体的回路を示す。充電
電圧検出回路２１は、Sv端子側に設けたダイオ
ード２１１と、B₀端子側に設けた２個のダイオ
ード２１２，２１３とから成り、通常はSv端子
側のバツテリー充電電圧が出力されるものであ
る。電圧検出回路２４は分割抵抗２４１，２４２
と平滑用コンデンサ２４３から成り、分割電圧
Vsを発生するものである。また電圧調整器５の
外側に設けられたバツテリー温度検出装置９は、
一端がバツテリー端子に接続されてバツテリー６
の電解液温度を検出するサーミスタ９１と、調整
抵抗９２とから成り、電解液温度及びバツテリー
端子電圧を検出した検出電圧信号を電圧調整器５
のST端子に与えるものである。温度補償回路２
２は抵抗２２１〜２２３から成り、検出装置９か
らの検出電圧信号を調整して基準電圧の加算補正
用電圧信号を形成するものである。基準電圧回路
２５は分割用の抵抗２５１〜２５４から成り、分
割抵抗２５１〜２５３による主要な分割電圧と回
路２２からの補正用電圧とを加算して所望の基準
電圧V₀を形成するものである。また差動増幅回
路２６は演算増幅器２６１と抵抗２６２〜２６４
から成り、両入力電圧Vs，V₀を差動増幅した出
力電圧をＸ端子に発生するものである。また、過
電圧検出回路２８は、演算増幅器２８１と、分割
抵抗２８２，２８３と、入力抵抗２８４，２８５
とから成り、検出電圧が過大電圧と見なされる一
定値に達したとき、“０”レベルの検出信号をＹ
端子に発生するものである。

次に、第６図に示すものは発電検出回路２３の
具体的回路で、トランジスタ２３１と、平滑回路
をなすコンデンサ２３２及び抵抗２３３と、抵抗
２３４〜２３６から成り、Ｎ端子より中性点電圧
を入力とし、この電圧が所定値に達するとトラン
ジスタ２３１がONしてＺ端子より“０”レベル
の発電信号を発生するものである。

次に、第７図に示すものはブロツク４０，４
１，４２部分の具体的回路である。キースイツチ
投入検出回路４０は、パワートランジスタ４０１
と、抵抗４０２，４０３，４０５と、トランジス
タ４０４とから成り、IG端子よりバツテリー電
圧を受けるとパワートランジスタ４０１をONし
て後段へ電力供給すると共に、トランジスタ４０
４をONするものである。端子接続不良検出回路
４１はパワートランジスタ４１１と、抵抗４１
２，４１３，４１５と、トランジスタ４１４とダ
イオード４１６とから成り、IG端子にバツテリ
ー電圧が現われずトランジスタ４０４がOFFの
状態のときのみトランジスタ４１４をONして、
パワートランジスタ４１１をONし、L₁端子から
のバツテリー電圧を後段へ供給すると共に、Ｗ端
子に“０”レベルの電流吸込み状態を与え、第３
の駆動回路５３のトランジスタ５３６を強制的に
OFFさせてL₁端子側を開放状態にするものであ
る。また、電源供給回路４２は、ダイオード４２
１，４２２及び定電圧要素４２３から成り、入力
電圧を所定の定電圧Vc（例えば7V）に調整して
各回路へ供給するものである。この定電圧要素４
２３は定電圧ダイオード等を用いた公知の回路で
構成される。

次に、第８図に示すものは主にブロツク３２，
３３，５１，５２，５３部分の具体的回路であ
る。まず初期励磁回路３２はNANDゲート３２１
及びインバートゲート３２２から成り、Ｚ端子か
らの発電信号に応じて制御されるものである。第
１の駆動回路５１は、ANDゲート５１１，５１
５と遅延回路５１２と、NANDゲート５１３，５
１４と、インバートゲート５１６及びパワートラ
ンジスタ５１７とから成る。論理回路３３は、
NORゲート３３１と、インバートゲート３３
２，３３４と、NANDゲート３３３とから成り、
Ｙ端子及びＺ端子からの過電圧検出信号及び発電
信号によつて制御されるものである。第３の駆動
回路５３は、NANDゲート５３１，５３３と、遅
延回路５３２と、ANDゲート５３４と、インバ
ートゲート５３５及びパワートランジスタ５３６
とから成る。また第２の駆動回路５２は、ORゲ
ート５２１及びNORゲート５２３と、遅延回路
５２２と、NANDゲート５２４及びANDゲート
５２５とトランジスタ５２６，５２７と、ダイオ
ード５２８及びインバートゲート５２９とから成
り、Ｚ端子からの発電信号に応じて制御されるも
のである。

次に、第９図に示すものは三角波発生回路２７
の具体的回路であり、トランジスタ２７１，２７
２，２７４，２８０と、充放電用のコンデンサ２
７３と、定電流源２７５，２７６と、基準電圧形
成用の抵抗２７７，２７８及びダイオード２７９
等とから成り、抵抗２７７，２７８による分割電
圧またはダイオード２７９の順方向電圧に達する
までの各期間定電流i₁＋i₂による充電動作または
定電流i₃−i₁（この場合i₂＝i₃）による放電動作を
繰返すことによつて、三角波状電圧Ｖ_0UTを発生
するものである。

次に、上述した具体的回路中特に第８図に示す
主要部回路の作動について簡単に説明する。まず
キースイツチ７が投入され、かつまだ未発電状態
にあるときには、発電検出回路２３のトランジス
タ２３１がOFF状態でＺ端子は“１”レベルに
あり、通常過電圧信号はなく、Ｙ端子は“１”レ
ベルにある。そのため、ANDゲート５１１は閉
じており、従つてNANDゲート３２１よりAND
ゲート５１５を介して三角波発生回路２７及び波
形整形回路２９によるパルス信号（発振信号）が
発生し、トランジスタ５１７を断続制御すること
になる。そこで、Ｆ端子側に接続された励磁コイ
ル４に初期励磁電流が流れる。また、Ｚ端子は
“１”レベルにあるため論理回路３３のNANDゲ
ート３３３は“１”レベルとなり、またその時最
初の一定期間だけ遅延回路５３２は“０”レベル
を出すため、NANDゲート５３１は“０”レベル
となり、トランジスタ５３６をONする。また、
一旦ONするとそのコレクタ出力のフイードバツ
クによつて、NANDゲート５３１は“０”レベル
を保持する。これにより、L₁端子側に接続され
た表示手段８を点灯して未発電表示を行う。ま
た、その時第２の駆動回路５２のORゲート５２
１は“１”レベルを出してトランジスタ５２６を
ONし、一方ANDゲート５２５は“１”レベルを
出してトランジスタ５２７をOFFし、L₂端子を
電流押出し状態にする。

次に、エンジンが始動されて発電機の中性点電
圧が所定値に達すると、トランジスタ２３１が
ONするためＺ端子は“０”レベルとなる。その
ため、第１の駆動回路５１のANDゲート５１１
が開き、一方初期励磁回路３２のNANDゲート３
２１が閉じて“１”レベルを出し続ける。そこ
で、それ以後は比較回路３０からの出力に従つて
第１の駆動回路５１の作動が制御される。例えば
比較回路３０の出力が“１”レベルになると、遅
延回路５１２はその直後だけは“０”レベルを出
すため、NANDゲート５１４は“０”レベルとな
り、トランジスタ５１７がONして励磁コイル４
を通電状態にする。一方、比較回路３０の出力が
“０”レベルになるとNANDゲート５１４は
“１”レベルとなり、トランジスタ５１７がOFF
して励磁コイル４を非通電状態にすることにな
る。

なお、バツテリー充電ラインに過大電圧が到来
してきたときには、過電圧検出回路２８が検出作
動してＹ端子が“０”レベルとなり、NANDゲー
ト５１４を強制的に“１”レベルとしてトランジ
スタ５１７をOFF状態にするようにしてある。
また、その時分周回路３１の分周パルス信号が
NORゲート３３１より出力され、NANDゲート
５３１を介してトランジスタ５３６を断続して表
示手段８を点滅させることになる。

また、Ｚ端子が“０”レベルのときには、過電
圧が発生してない限りＹ端子は“１”レベルのた
め、NANDゲート３３３は“０”レベルとなり第
３の駆動回路５３のNANDゲート５３１は“１”
レベルで、トランジスタ５３６がOFFしてL₁端
子を開放状態にする。また、その時第２の駆動回
路５２のORゲート５２１は“０”レベルで、ト
ランジスタ５２６がOFFし、一方ANDゲート５
２５は“０”レベルとなり、トランジスタ５２７
がONしてL₂端子は電流吸込み状態となる。

ところで、前述の実施例では、初期励磁回路３
２は、第１の駆動回路５１に接続され、三角波発
生回路２７の三角波状電圧を波形整形した発振パ
ルス信号を、比較回路３０を介さずに直接第１の
駆動回路５１に与えて初期励磁を行うように構成
してあるが、第１の駆動回路５１を断続制御する
構成はこれに限らない。例えば第１０図に示すよ
うに初期励磁回路３２を比較回路３０の入力段に
接続し、未発電時すなわちＺ端子が“１”レベル
のときにはトランジスタ３２３をONして、差動
増幅回路２６の出力状態に係わらずＡ点の電圧を
強制的にダイオード３２４，３２５で決まる一定
の電圧に設定させるように構成してある。これに
より、比較回路３０は三角波状電圧とＡ点の電圧
とを比較し、この三角波状電圧と同じ周期で、か
つ前記両電圧関係で決まる一定のデユーテイ比を
もつた発振パルス信号を発生させれば、前述の実
施例と同様の効果が得られる。その他にも、未発
電時のみ差動増幅回路２６の出力電圧を一定値に
固定するために、この差動増幅回路２６の入力段
の電圧（基準電圧側または検出電圧側）を、発電
検出回路２３からの信号に応じて一定値に固定す
るように構成しても同様に実現できる。

以上に説明した通りであり、本実施例において
は次のような特徴がある。

(1) キースイツチが投入された時点より発電機が
立ち上るまでの間、一定の割合でON、OFFす
る発振信号を第１の駆動回路５１に与え励磁電
流を制限することによつて、初期励磁電流制限
用の抵抗等を使用することなく、初期励磁電流
の値を立ち上りに必要な電流に制限することが
でき、キースイツチを切忘れた場合に短時間で
バツテリが放電してしまうような事を防止する
ことができる。

(2) バツテリー充電電圧と基準電圧との差に応じ
た電圧と、三角波発生回路２７の出力電圧とを
比較して、両電圧の高低に対応して第１の駆動
回路５１の出力段トランジスタをON、OFFす
ることによつて、常に一定周期で励磁コイル４
をON、OFFするため、従来型のように充電電
圧と基準電圧を直接比較して不安定な周期で
ON、OFFしないので、充電電圧や充電電流が
ハンチングすることがなく、電流計、電圧計の
針が振動するような事は起らない。

(3) IG端子とは別にキースイツチ７と負荷８を
介して接続されたL₁端子からも、キースイツ
チが閉じられた状態であるかどうかを検出して
制御部に電源を供給するように冗長性をもたせ
ることによつて、コネクター等によるIG端子
の接触不良や端子外れ又はリード線が外れてア
ースへ落ちた場合でも発電機能をもたせること
ができる。

(4) 発電機が発電中であるかどうかの状態を他の
機器へ知らせるためのL₂端子を、その発電状
態によつて押出しあるいは引込み型電流端子と
することによつて、機器の入力インピーダンス
を各々干渉することなく自由に選ぶことができ
る。

(5) 電圧平滑用コンデンサを含む電圧検出回路２
４とは別に充電電圧を検出する回路２８を設
け、この電圧が異常に高くなると直ちに第１の
駆動回路５１をOFFにし、かつ表示手段８を
点滅させることによつて、 (イ) バツテリ充電端子が外れて発電電圧が急激
に立ち上つた場合コンデンサによる時間遅れ
なく第１の駆動回路５１をOFFにできるた
め、その出力段トランジスタに大電流が流れ
て破壊するような事はなくなる。また、 (ロ) 励磁コイル４が短絡故障して発電電圧が異
常に高くなつた場合、表示手段８の点滅によ
り運転者に効果的に異常状態を知らせる事が
でき、過電圧によるヘツドライト切れ等の危
険な状態となる事を防止できる。

(6) 第１、第２、第３の駆動回路５１，５２，５
３の作動時にその出力端子Ｆ，L₂，L₁に異常
な電圧が印加された場合には、各回路中のスイ
ツチング回路３５，３７，３９をOFFさせる
ことによつて、これらの回路素子を負荷短絡事
故から保護することができる。

(7) バツテリー充電電圧と比較する基準電圧を、
バツテリーの電解液温度に応じて適当な値に補
正することによつて、バツテリー充電電圧を温
度に対して最適な値に補償することができる。

一般に、発電機電圧の立ち上りは、単位時間当
りの励磁電流（励磁用磁束）と発電機の回転数と
の積で決定される関係にあり、それゆえ発振信号
として、同一周期のもとでは導通比を高くする程
平均電流が大きくなつて立ち上り回転数を低くで
きるが、他方キースイツチ７の切忘れ時には励磁
電流によるバツテリー放電量が増えてくるという
関係にある。そのため、この三角波発生回路２７
の発振条件は立ち上り回転数や励磁電流の立ち上
り特性等の設定、要求に応じて任意に決定される
ものである。

また、本発明でいう三角波発生回路２７とは、
厳密な意味でいう三角波電圧を発生するものに限
定されず、一定周期でもつて常に単調増加または
単調減少の一定波形形状の電圧を発生するものな
らば何でも良く、例えばコンデンサの充放電によ
る指数関数状の電圧を発生するものや、あるいは
カウンタの出力を用いて階段状の電圧を発生する
ものでも良い。

特に、本実施例では第４図に示す如く調整電圧
Vregに対するデユーテイ比Ｄの関係を直線関係
に設定したが、発電機の発電電圧に対する励磁電
流の特性が３次関数である点に着目し、三角波状
電圧の傾きを曲線状にして、前述のVregに対す
るデユーテイ比Ｄの関係が３次関数になるように
設定すれば、より一層効果的な発電制御が実現で
きる。

また、発電検出回路２３としては、発電機１の
中性点電圧による検出の他に、電機子コイル３の
出力や整流器２の出力により発電状態を検出して
もよい。その際、発電電圧が立ち上つた時点とは
一般にはエンジンが始動してアイドリング回転数
（600〜900RPM）以上になつた時点を示し、これ
は初期励磁電流の大きさや、発電機１の回転子
（ロータ）の着磁状態等を考慮して決定されるも
のである。それゆえ、エンジン回転数等により間
接的に発電検出することもできる。

また、キースイツチ投入時点とは、一般に運転
者がキースイツチをイグニツシヨン端子に接続し
た時点を示すが、必ずしもこれに限らず、アクセ
サリー端子、またはスタータ端子に電気的に接続
する時点も含まれるものである。

また、本実施例では発電検出表示及び過電圧検
出表示として、前者ではランプの点灯作動、後者
ではランプの点滅作動によつて前述の両状態を互
いに区別して表示しているが、この他にもランプ
の点滅周波数の切り換えによる表示とか、またラ
ンプ以外の例えば液晶やPLZT素子（電気光学効
果を有するセラミツク素子のこと）等を用いて、
前述の両状態に応じて印加電圧（電流）を切り換
え、これら素子の表示色を変化させるようにして
もよい。

また、過電圧検出回路２８は発電電圧またはバ
ツテリー電圧の過電圧状態を検出するものである
が、この過電圧状態とは、バツテリーにとつて過
充電となる電圧が生ずる状態のことであり、また
バツテリー端子に接続される各種電気負荷、とり
わけ電子的回路装置にとつて好ましくない大きさ
の電圧が生ずる状態のことである。

以上述べたように本発明においては、作動増幅
回路よつて発電電圧またはバツテリー充電電圧と
基準電圧との差に応じた検出電圧を形成し、かつ
三角波発生回路によつて所定の電圧領域内におい
て一定周期で変化する三角波状電圧を形成し、前
記検出電圧とこの三角波状電圧とを高低比較した
比較信号を前記駆動回路に与えるようにして、前
記両信号に応じて発電機の励磁状態を、制御系の
応答性を考慮した上で連続的に制御すると共に、
キースイツチの投入より発電機が所定の発電状態
に達するまでの期間は、初期励磁回路によつて、
三角波発生回路による三角波状電圧を所定レベル
で判別した初期励磁用の発信信号を発生させて、
駆動回路により、励磁コイルを初期励磁させるよ
うにしているから、従来のように初期励磁電流制
限用の電力抵抗を用いなくても初期励磁電流を制
限でき、キースイツチを切忘れた場合の放電電流
を小さくしてバツテリーの過放電を防止でき、ま
た、発電機の回転数や発電電圧（バツテリー充電
電圧）の変動に影響されることなく常に一定周期
で発電電圧（またはバツテリー充電電圧）を監
視、制御でき、それゆえ発電制御系の応答遅れに
も充分対処でき、また発電機の低回転、低負荷時
にも高精度に電圧制御できるようになるという優
れた効果がある。さらに、前記電力抵抗が不要と
なるため組付が容易となり、IC化するのに好適
な回路装置が得られると共に、初期励磁用の発信
信号と、比較信号に、同じ三角波状電圧を発生す
る三角波発生回路を共通利用しており、素子数の
低減を計ることができるという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す全体回路
図、第２図は本発明装置の具体的な一実施例を示
すブロツク図、第３図及び第４図は本発明装置の
作動説明に供する信号波形図、及び制御特性図、
第５図乃至第９図は本発明装置の具体的回路例を
示す電気回路図、第１０図は本発明装置の他の実
施例を示す電気回路図である。 １……発電機、２……整流器、３……電機子コ
イル、４……励磁コイル、５……電圧調整器、６
……バツテリー、７……キースイツチ、８……表
示手段、２３……発電検出回路、２４……電圧検
出回路、２５……基準電圧回路、２６……差動増
幅回路、２７……三角波発生回路、３０……比較
回路、３２……初期励磁回路、５１……第１の駆
動回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電機子コイル、励磁コイル、及び前記電機子
   コイルからの交流出力を整流する整流器を有する
   発電機と、 前記整流器の直流出力により充電されるバツテ
   リーと、 前記発電機または前記バツテリーの電圧を検出
   する電圧検出回路と、 基準電圧を発生する基準電圧回路と、 前記電圧検出回路からの電圧と前記基準電圧と
   を入力として差動増幅した検出電圧を発生する差
   動増幅回路と、 所定の電圧領域内において一定周期で三角波状
   電圧を発生する三角波発生回路と、 この三角波状電圧と前記差動増幅回路からの検
   出電圧とを比較する比較回路と、 キースイツチの投入より前記発電機が所定の発
   電状態に達するまでの期間、前記三角波発生回路
   による三角波状電圧を所定レベルで判別して、所
   定のデユーテイ比をもつ初期励磁用の発振信号を
   出力する初期励磁回路と、 前記比較回路の出力に応じて、前記励磁コイル
   を通電、駆動すると共に、前記初期励磁回路の出
   力および前記比較回路の出力の両方が入力された
   時には、前記比較回路の出力に対し、前記初期励
   磁回路の出力を優先させて、この初期励磁回路の
   出力に応じて、前記励磁コイルを通電、駆動する
   駆動回路と、 を備える車両用発電機の電圧制御装置。