JPS6223399A - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車両例えば自動車等に用いられる車両用発
電機の制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来のこの種の制御装置を示し、図において、
１は図示しない機関により駆動される発電機であり、電
機子コイ／１１０１および界磁コイル１０２で構成され
ている。２は発電機１の交流出力を全波整流する整流器
であり、出力端２０１゜２０２．２０３を有しており、
２０１はメイン出力を出力する出力端であり、２０２は
界磁コイル１０２の励磁と後述する電圧調整器３の電圧
検出用の出力端であり、２０３は接地用の出力端である
。３は発電機１の出力電圧を所′定値に調整する電圧調
整器であり後述する各部品より構成されている。３０１
．３０２は整流器２の出力端２０２の出力電圧を分圧す
る分圧抵抗、３０３は分圧抵抗３０１．３０２の分圧電
位を検出し、所定値以上になると付勢されるツェナーダ
イオード、３０４はツェナーダイオード３０３が付勢さ
れると導通するトランジスタであり、後述するトランジ
スタ３０５を断続制御する。３０５は発電機１の界磁コ
イル１０２の界磁電流を断続制御するトランジスタ、３
０６はトランジスタ３０５のベース抵抗、３０７は発電
機１の界磁コイル１０２に並列接続され界磁コイルの断
続サージを吸収するダイオ−ドである０４は車両に装着
されたノ（ツテリ、５は車両の各穐電気負荷％　６はキ
ースイッチ２　Ｔは発電機１の界磁コイル１０２を初期
励磁する初期励磁用の抵抗である。第４図は従来装置に
よる発電機１の全負荷時の回転速度に対するその出力電
流の曲線Ｃおよびその駆動トルクの曲線Ｔを夫々示し、
破線は冷時を、実線は熱時を夫々表わしている。

次に動作について説明する。図示しない機関の始動に際
してキースイッチ６が閉じられると、バッテリ４よりキ
ースイッチ６．初期励磁抵抗Ｔを介して１発電機１の界
磁コイル１０２に初期励磁ｉｉ＋流が流れ発電機１は発
電可能な状態となる。次に機関が始動されると発電機１
が発？Ｉｔｅ開始し、″σ圧調幣器３は整流器２の出力
端２０２の出力電圧を受け、その出力電圧が分圧抵抗３
０１．３０２とツェナーダイオード３０３によってあら
かじめ設定された所定値金離えるとツェナーダイオード
３０３が付勢されてトランジスタ３０４が導通する。又
、上述の出力電圧が所定値以下になると、ツェナーダイ
オード３０３が非導通となり、トランジスタ３０４が非
導通となる。このトランジスタ３０４の断続によりトラ
ンジスタ３０５が断続制御され、発電機１の界磁コイル
１０２を断続して発電機１の出力電圧を所定値に調整し
ている。

この様に電圧調整器３は、発電機１がいかなる状態にあ
っても上述の動作を繰り返し１発電機１は上述の調整さ
れた出力電圧で整流器２の出力端２０１より車両のバッ
テリ４、各種電気負荷５に電力供給をしている。

以上の様に制御されている従来装置の発電機１の冷・熱
時での出力電流と駆動トルクの特性曲線は第４図となる
。つまり出力電流は発電機１が発電開始直後の発電機１
が冷時状態から、発電機１の自己発熱、雰囲気温度の上
昇に伴う発電機１の熱時状態となると第４図に示すよう
に、冷時の特性から徐々に低下し熱時の特性曲線となる
。又、発電機１の公称出力は、熱時特性により決定され
ており冷時特性は、熱時特性保証のための余裕度にしか
すぎず、理想特性としては、冷時と熱時の特性が犬きく
変わらないのが最良である。

一方１発電機１の駆動トルクについては、出力ＩＥ流の
低下に伴って冷時をピークとじて徐々に低下し熱時の曲
線となる。この発電機１の駆動トルクが、車両の機関へ
の負荷として働いている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の車両用発電機の制御装置は以上のように構成され
ているので、冷時駆動トルクと熱時駆動トルクの差が機
関への余分な負荷として働き、特に機関が始動直後にお
いては機関の発生トルクが不安定であり、発電機の冷時
駆動トルクも大きな値となるため、駆動トルクの影響度
が高く、機関の回転に円滑さを欠き不安定となると共に
機関の燃料消費量も多くなる。さらに、極低温において
は上述の影響度はさらに高くなるなどの問題点があった
。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、発電機の実効出力を損うことなく、発電機の
冷時駆動トルクの抑制ができる車両用発電機の制御装置
を得、ること金目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る車両用発電機の制御装置は、車両に装着
された発電機の界磁電流の開閉をするスイッチング手段
を制御することにより発電機の出力電圧を調整する制御
装置において、検出された発電機の温度値のレベルを温
度レベル判定手段により判定し、スイッチング制御手段
により温度レベル判定手段の出力に応じてスイッチング
手段？所定のサイクルで入・切りして制御するようにし
たものである。

〔作用〕

この発明におけるスイッチング制御手段は、温度レベル
判定手段の出力に応じて即ち冷時のときに発電機の界磁
電流を制限するようにスイッチング制御し、冷時の発電
機の出力を熱時の発電機の略出力電流並に抑朋ｊし、冷
時の発電機の駆動トルクを熱時の略駆動トルク並に抑制
する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、図中、同一符号は従来例と同一部分を示し
、Ａ１は電源、３０８は一端を電源Ａ１に他端を後述の
逆流防止用ダイオード３１０を介してトランジスタ３０
４のベースに接続されたベース抵抗、３０９はツェナー
ダイオード３０３とトランジスタ３０４のベースとの間
に接続された逆流防止ダイオード、３１０は逆流防止ダ
イオード、３Ａは上述の電源Ａ、ｂベース抵抗３０８、
逆流防止ダイオード３１０とから構成されるスイッチン
グ制御電源部である。

８は周知の定導通率発振器であり後述する各部品より構
成されている。８０１，８０２はインバータ、８０３は
コンデンサ、８０４．８０５は抵抗でありコンデンサ８
０３と双方向充放電回路を構成している。８０６，８０
７は逆流防止ダイオード、８０８はインバータ８０２の
入力保護用抵抗、８０９は逆流防止ダイオードである。

なお。

」二連のスイッチング制御電源部３Ａと定導通率発振器
８とからスイッチング制御手段の一例が構成されている
。

９は温度レベル判定手段の一例としての温度検出器であ
り後述する各部品より構成されている。

Ａ２は電源、９０１はコンパレータ、９０２゜９０３は
直列接続され、その接快点がコンパレータ９０１の（−
）入力に接続され電源Ａ２の電圧を分圧することにより
。コンパレータ９０１の基準電圧とする分圧用抵抗、９
０４は一端を電源Ａ２に接続され他端を後述する温度検
出素子１０とコンパレータ９０１の（ト）入力に接続さ
れた温度検出素子１０用のバイアス用抵抗である。

１０は温度噴出素子であり、本実施例ではダイオードの
頭方向電圧の負の温度係数金利用しており１発電機１の
内部の発熱部又は発電機１に装着された１圧調整器３．
スイッチング制御’ｚｉ部３Ａ、定導通率発振器８およ
び温度検出器９を含めた制御装置に装着されている。な
お、ベース抵抗３０８と逆流防止ダイオード３１０の接
続点には。

逆流防止ダイオード８０９のアノード側およびコンパレ
ータ９０１の出力側が接続されている。第２図はこの発
明による発電機１の全負荷時の回転速度に対する出力電
流の曲線Ｃおよび駆動トルクの曲線Ｔ金夫々示し、破線
は冷時の、実線は熱時の特性曲線を夫々示す。

次に動作について説明する。定導通率発撮器８はインバ
ータによる公知の非安定マルチバイブレータ全利用した
ものであり、その動作について電圧調整器３のツェナー
ダイオード３０３が非導通であり、温度検出器９のコン
パレータ９０１の出力が“Ｈ″レベルあるとして説明す
る。ヱずインバータ８０１の出力が“Ｈ″レベルあると
するとインバータ８０２の出力は“Ｌ”レベルであり、
インバータ８０１の出力端→コンデンサ８０３→逆流防
止ダイオード８０６→抵抗８０４→インバータ８０２の
出力端の径路で電流が流れる。これにより、ａ、ａｔ位
つまりインバータ８０２の入力電位が徐々に低下し、つ
いにはインバータ８０２の入力が“Ｌ″レベル検出電位
となりインバータ８０２は“Ｈ″レベル出力し、インバ
ータ８０１は“Ｌ”レベル金出力する。このように、出
力が反転すると、インバータ８０２の出力端→抵抗８０
５→逆流防止ダイオード８０７→コンデンサ８０３→イ
ンバータ８０１の出力端の径路でｔＲ。

が流れる初期とは逆方向の順方向充電回路が形成され、
逆転と同時にａ点電位をさらに下げインバータ８０２の
入力の“Ｌ″レベル確実なものとし動作を安定させる。

次に上述の順方向充電回路によってａ点電位が徐々に上
昇し、ついには、インバータ８０２の入力が“Ｈ″レベ
ル検出電位となってインバータ８０２は″Ｌルベル全出
出カシインバータ８０１゛ば“Ｈ”レベルを出力して初
期の状態に戻る。インバータ８０１が初期の状態に反転
すると同時にコンデンサ８０３の順方向充電回路が初期
の回転へと反転し、その結果ａ、ａ％！位がさらに上昇
してインバータ８０２の入力の“Ｉ−ｆ”レベルを確実
なものとし動作を安定させる。

上述の説明で明らかなように、インバータ８０１の出力
“Ｈ″レベル時間は、コンデンサ８０３と抵抗８０４で
決定され、′Ｌ″レベルの時間は、コンデンサ８０３と
抵抗８０５で決定される。従って″Ｈ″レベル　ＩＩＬ
″レベルの時間は異なった値となっており、１周期に対
する“Ｈ”レベルの時間の比率、つまり、導通率をある
一定値としており、キースイッチ６の閉成と同時に上述
の動作を繰り返している。

次に定導通率発振器８と電圧調整器３とスイッチング制
御厄源部３Ａの動作を温度検出器９の出力が“Ｈ”レベ
ルにあるとして説明する。

まず電圧調整器３のツェナーダイオード３０３が非導通
とし、定導通率発振器８の出力、つｆリインバーク８０
１が“Ｈ”レベルにある時は、トランジスタ３０４は電
源Ａ１からベース抵抗３０８゜逆流防止ダイオード３１
０ｔ−介してベース電流が供給され導通状態となりトラ
ンジスタ３０５を非導通にする。次に定導通率発振器８
の出力がＬ”レベルとなると、ベース抵抗３０Ｂは逆流
防止ダイオード８０９を介してインバータ８０１の出力
端に接地されるため、トランジスタ３０４は非導通とな
り、トランジスタ３０５を導通させる。上述のように定
導通率発振器８の出力によってトランジスタ３０４が発
電機１の出力電圧に関係なく強制的に断続制御される。

つまり発電機１の界磁コイル１０２の界磁電流がトラン
ジスタ３０５の断続制御により断続され、その界磁電流
が強制的に制限される。−５発電機１の出力は界磁コイ
ル１０２による界磁起磁力によって決定されるため。

界磁コイル１０２に流れる界磁電流を制限すると発電機
１の出力が制限されることになる。又、発電機１の制限
された出力に対して車両の電気負荷５がさらに小さい場
合は２発電機１は発電能力に余裕があり、その出力電圧
が上昇する。この出力電圧が電圧調整器３の所定の調整
電圧即ちツェナーダイオード３０３のンエナー電圧を越
えるとツェナーダイオード３０３が導通し、定導通率発
振器８が“Ｌ″レベル時にもトランジスタ３０４を導通
させてトランジスタ３０５を非導通として界磁コイル１
０２に界磁を流を流さないようにすることによって発電
機１の出力電圧を所定値に調整する。

次に温度検出器９と温度検出素子１０の動作を説明する
。まず温度検出素子１０は、先にも述べた様にダイオー
ドの頭方向電圧の負の温度係数全利用し微少の順方向電
流を流すことにより発生する順方向電圧全出力するもの
である。つまり低温時においてはその出力電圧が高く、
高温時においてはその出力電圧が低くなる特性を利用し
たものである。温度検出器９はコンパレータ９０１を用
いることにより温度検出素子１０からの温度検出信号の
レベル金検出するレベル検出器であり、電源Ａ２の電圧
を抵抗９０２，９０３で分圧した分圧電位全基準電圧と
して、温度検出素子１０の出力電圧をコンパレータ９０
１を用いて比較している。つまり温度検出素子１０が低
温であってその出力電圧が基準電圧よりも高い、つまり
発電機１が冷時であるときはコンパレータ９０１は“Ｈ
”レベル全出力し、逆に高温であって温度検出素子１０
の出力電圧が基準電圧よりも低い、つまり発電機１が熱
時であるときはコンパレータ９０１は“Ｌ”レベルを出
力する。従って、コンパレータ９０１の出力が“Ｈ”レ
ベルにある時は、スイッチング制御電源部３Ａのベース
抵抗３０８と逆流防止ダイオード３１０の接続点の電位
を上昇させ、トランジスタ３０４の断続はツェナーダイ
オード３０３の状態と定導通率発振器８の発振に依存し
、“Ｌ″レベルある時はスイッチング制御電源部３Ａの
ベース抵抗３０８と逆流防止ダイオード３１０の接続点
の電位を下げ、電圧調整器３のトランジスタ３０４の断
続はツェナーダイオード３０３の状態のみに依存し従来
の電圧調整器と同様の動作となる。

以上の説明で明らかなように、機関が始動直後て発電機
１が冷時である時には発電機１による出力電流が抑制さ
れ、熱時では発電機１による通常の出力１１Ｅ流となる
。この特性を表わした特性曲線が第２図であり、この曲
線からも明らかなように冷時出力電流を略熱時出力電流
並に抑制することにより、冷時駆動トルクを熱時駆動ト
ルク並に抑制することができる。

なお、上記実施例では発電機１の冷時出力電流つまり冷
時駆動トルクを抑制して冷時の特性を熱時の特性に略一
致させていたが、これに限るものではなく、たとえば熱
時の特性を下まわる値全もつ特性又は冷時の特性と熱時
の特性との間の値を・一つ特性に設定してもよい。

又上記実施例では第１図に具体的構成例を示したが、必
ずしもこれに限るものではなく、同様の効果が得られる
ものであれば手段を選ばない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば発電機が一定温度以下
である時に界磁′ｆＩＬ流全制限することにより、発電
機の冷時出力を滝を押部１し、冷時駆動トルクを抑制す
るように１成したので、発電機の実効出力を損うことな
く機関への負荷を軽減できるので、機関の回転が安定す
ると共に機関の燃料消費量をも節約できるものが得られ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による車両用発電機の制御
装置を示す回路図、第２図はこの発明の一実施例による
発電機の特性カーブを示す特性図。 第３図は従来の車両用発電機の制御装置を示す回路図、
第４図は従来の制御装置による発電機の特性曲線を示す
特性図である。 図において、１は発電機、３は電圧調整器、３Ａはスイ
ッチング制御電源部、８は定導通率発振器、９は温度検
出器、１０は温度検出素子。 なお１図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人　　三菱電機株式会社 層□□ 代理人　弁理士　　　１）　澤　　博　　昭′　　　：
（外２名）　　−□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両に装着された発電機の界磁電流の開閉を行なうスイ
   ッチング手段を制御することにより、前記発電機の出力
   電圧を調整する車両用発電機の制御装置において、検出
   された前記発電機の温度値のレベルを判定する温度レベ
   ル判定手段と、この温度レベル判定手段の出力に応じて
   前記スイッチング手段を所定のサイクルで開閉して制御
   するスイッチング制御手段とを備えたことを特徴とする
   車両用発電機の制御装置。