JPS6258835A - 自動車用充電装置 - 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〕 本発明は車載充電器の充電に供する磁石式交流発電機の
出力をもって、サイリスタとダイオードからなる混合ブ
リッジを位相制御して、かつ電圧調整しながら、例えば
１２Ｖ系負荷および２４Ｖ系負荷給電用として別々に設
けられた各蓄電器を同時に充電する自動車用充電装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来、巻線式交流発電機を使用してその複数の蓄電器の
充電制御システムとしては種々のものがある。いずれの
場合にも発電機の電機子巻線に発生した電圧をダイオー
ドブリッジで全波整流して主蓄電器を充電し、レギュレ
ータによって界磁を制御して出力電圧の調整を行なって
いることば同じであるので、副蓄電器を充電する方法に
ついてのみ言及する。例えば、特開昭５２−２１６０５
号公報で先行技術とされているものに、トランスを設け
てこのトランスの１次側を発電機の電機子巻線の２端子
に接続し、その２次側は主蓄電器の出力を整流するダイ
オードブリッジとは別のダイオードブリッジを介して副
蓄電器を充電するようになっている。

又、特開昭５２−２１６０５号公報は、副蓄電器を充電
するのにトランスを使用しないかわりに、発電機の電機
子に主蓄電器充電用巻線とは別個に出力巻線を重ね巻き
等して設けたものを開示している。この場合には、その
出力巻線に発生する電圧をサイリスタとダイオードから
なる混合ブリッジで整流して副蓄電器を充電するもので
あり、副蓄電器の電圧調整は主蓄電器充電系とはやはり
別個に設けた位相制御回路でサイリスタを位相制御する
ことによってなされるものである。

又、ＤＣ−ＤＣコンバータで副蓄電器の充電を行なうも
のもある。この方法ではＤＣ−ＤＣコンバータのトラン
スの１次側中間タップを主蓄電器のプラス側端子に接続
し１次側コイルの両端をエミッタが共通に接地されたト
ランジスタのコレクタにそれぞれ接続されでいる。トラ
ンスの２次側中間タップは同様に主蓄電器のプラス側端
子に接続されると共に、２次側コイルはそれぞれダイオ
ードを介して副蓄電器に接続されている。前記のトラン
ジスタをコンバータ制御回路で０Ｎ−ＯＦＦ＄ｌＩ御す
るが、そのパルス幅を変えることによりトランスの２次
側出力、つまり副蓄電器を充電するための出力を制御し
ている。

更に、特開昭５９−１３９８８７号公報では、誘導コイ
ル、トランジスタおよびダイオードからなる昇圧回路を
用いて副蓄電器を充電する方法が開示されている。この
場合、誘導コイルの一端は主蓄電器のプラス側端子に接
続し、他端をエミッタ接地されたトランジスタのコレク
タと接続すると共にダイオードを介して副蓄電器に接続
されており、昇圧回路の出力電圧制御は、その出力電圧
を検知してトランジスタをスイッチング制御することに
よって為されるものである。

［発明が解決しようとする問題点〕 上述の巻線式交流発電機の副蓄電器を充電する方法にお
いては、例えばトランスを使用する場合は、界磁電流制
御をレギュレータにて行ない出力電圧調整をしているの
でトランスの出力電圧も巻数比に応じてほぼ一定にでき
るが、１２Ｖつまり主蓄電器系の負荷変動に影響されや
すい。又、２４■系つまり副蓄電器系の電気負荷がスタ
ータのみというような始動時のみにしか使用されない負
荷の時には過充電の恐れがあり、併せてトランスの巻数
比の設定が非常に難しいという難点もある。

トランス等の重量物が不可決なため、小型、軽量化にも
不向きである。

別個の出力巻線を重ね巻きするタイプのものは位相制御
回路で出力電圧を調整しているから、上述のトランス使
用例と比べれば、主蓄電器系の電気負荷の変動に対して
は安定した出力を維持でき充電不足、過充電という問題
はない。ところが副蓄電器充電用の出力巻線を別体とし
て設ける必要から、その取付および収納スペースの制約
上大きな出力巻線とすることは不可能で、結果として副
蓄電器系（２４Ｖ系）として大きい出力を得ようとする
ことは無理である。

ＤＣ−ＤＣコンバータや昇圧回路を用いた例にしても、
それぞれ、高価な装置となったり、誘導コイルに体格の
大きなものが必要となる割には出力は小さいものしか期
待できないという不具合をの出力巻線やトランス又はコ
イルが必要であり、副蓄電器の充電（２４Ｖ）として高
出力のものは望めない。

そこで本発明では、磁石式発電機においては界磁が一定
であるため、回転数によって電機子巻線に必要以上の回
転数に比例した電圧が発生する特徴を利用し、この電圧
を主蓄電器用整流回路と副蓄電器用整流回路を介して主
蓄電器と副蓄電器を充電するが、その際、電機子巻線出
力端子の電圧を同期積分して、これを主および副蓄電回
路の各検出電圧と比較しその比較信号をもって主蓄充電
系のそれぞれのサイリスタへの制御信号としているので
、別個に出力巻線、トランス又は誘導コイルを設けるこ
となく電機子巻線のみで主副蓄電器を電圧制御しながら
、かつ両蓄電器を同時に充電することを目的とするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため、本発明では、 界磁磁束が一定の磁石式発電機（１１と、互いに異なる
電気負荷（９，１１）へ給電するための主副各蓄電器（
８２，８１）とを有し、該主蓄電器（８２）の一方の極
に接続された複数のサイリスタ（３２）を有し、前記副
蓄電器（８１）の一方の極には前記複数のサイリスタ（
３２）とは別の複数のサイリスタ（３１）が接続され、
前記の主副各蓄電器（８２，８１）の少なくとも１つの
蓄電器の他方の極に複数のダイオード（４）が接続され
、前記各サイリスタ（３Ｌ３２）と前記ダイオード（４
）との接続点には前記磁石式発電機（１）の交流出力端
子が接続されていて前記各サイリスタ（３１）　、　（
３２）と前記ダイオード（４）とで全波整流回路を構成
しており、かつ、前記主副各蓄電器（８２，８１）にそ
れぞれ接続された複数のサイリスタ毎巻線、３２）は２
系統で夫々独立に位相制御回路により位相制御される構
成としたものである。

〔作用〕

発電機の各電機子巻線出力端子は主蓄電器充電系サイリ
スタと副蓄電器充電系サイリスタの両方にそれぞれ結線
されているから、その接続点に発生する電圧の１サイク
ルに着目すれば、その一部は無負荷状態、一部は主蓄電
器の充電に、又一部は副蓄電器の充電のために供される
こととなる。

この時、もし副蓄電器系のサイリスタが主蓄電器系のサ
イリスタより先に点孤した場合は、そのサイリスタを介
して、直列接続された副蓄電器および主蓄電器を充電す
る。その後、主蓄電器系のサイリスタが点孤されると、
副蓄電器系のサイリスタに逆電圧が印加され消弧されて
、主蓄電系サイリスタで主蓄電器を充電する。又、主蓄
電系サイリスタが先に点孤していれば、上述の如く副蓄
電系サイリスタには逆電圧が印加されているのでこの間
に点弧信号があっても点孤されずに、従って、主蓄電系
サイリスタのみ動作することになる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示す磁石式発電機を含む
自動車用充電装置の全体回路図、第２図〜第６図はそれ
ぞれ本発明装置の第２〜第６実施例である。

１は磁石式発電機で電機予巻ｖＡ２に接続された電機子
巻線出力端子２１，２２．２３に３相の交流出力を発生
する公知のものである。複数のダイオード４と、副蓄電
器８１を充電するための複数のサイリスタ３１および主
蓄電器８２を充電するだめの複数のサイリスタ３２とで
主副蓄電器８２゜８１の充電のたあの２系統の混合ブリ
ッジを構成し、サイリスタ３１．３２はカソード共通で
それぞれの蓄電器の工種側に接続されて本発明の一部と
なる整流回路を構成している。

１００は本発明の一部をなす位相制御回路で、主蓄電器
系制御回路５、副蓄電器系制御回路６、主蓄電器系電圧
検出回路５１、副蓄電器系電圧検出回路６１および各相
銀に設けられた同期積分回路７１の主副蓄電器系の２系
統により構成されている。主蓄電器系制御回路５、副蓄
電器系制御回路６は共に、各サイリスタ毎に比較器５２
．６２とゲート回路５３．６３を含んだ回路構成となっ
ている。９は１２Ｖ負荷（主蓄電器充電系）、１０は２
４Ｖ始動スタータ、１１は２４Ｖ負荷（副蓄電器充電系
）であり、スイッチ５ｌ−３３は前記の各種電気負荷駆
動用スイッチである。

次に上記構成に基づいてその動作を説明する。

磁石式発電機１は界磁が一定であるため、回転によって
必要以上の回転数に比例した電圧が電機予巻ｖＡ２に発
生する。電機子巻線出力端子２１，２２．２３の電圧は
主蓄電器系サイリスタ３２と副蓄電器系サイリスタ３１
およびダイオード４の整流口路で直流出力として取り出
し各蓄電器８１゜８２を充電する。第１実施例では整流
回路のダイオード４が主蓄電器８２の接地側に結線され
ているので、前記の電機子巻線出力端子２１，２２゜２
３に発生する電圧はこのダイオード４により主蓄電器８
２のマイナス側にクランプされるので正の方向に高い電
圧を発生する。

位相制御回路１００は主副蓄電器系１．８２を充電する
ため、例えば１２Ｖ系と２４Ｖ系の２系統によって構成
される。同期積分回路７１は電機子巻線出力端子２１，
２２．２３の電圧を検出して位相制御用突き合わせ信号
を出力する。この突き合わせ信号は発電機の回転数に比
例して信号の傾きが変化するような、発電機の回転数の
変化に対して広いダイナミックレンジをもつ信号である
。主蓄電器系電圧検出回路５１および副蓄電器系電圧検
出回路６１は主副蓄電器系の各出力電圧を検出して検出
信号を出力する。比較器５２は主蓄電器系電圧検出回路
５１の検出信号と同期積分回路７１の突き合わせ信号を
比較して主蓄電器系サイリスタ３２の点弧角を決定する
。この比較信号をゲート回路５３で増幅して主蓄電器系
サイリスタ３２のゲートへ供給することにより点孤させ
、主蓄電器系の出力を一制御する。副蓄電器系の出力制
御は、副蓄電器系電圧検出回路６１、同期積分回路７１
、比較器６２、ゲート回路６３および副蓄電器系サイリ
スタ３１により同様に行なう。

次に主副蓄電器系のサイリスタ３１．３２の動作につい
て述べる。電機予巻ＭＡ　２に発生する電圧の１サイク
ルに着目すると、仮りに、電機子巻線出力端子２１に接
続されている主蓄電器系サイリスタ３２と副蓄電器系サ
イリスタ３１が上述したような同期積分信号を基本とし
た制御信号によってそれぞれの充電系で位相制御されて
いる場合に、主蓄電器系サイリスタ３２のＯＦＦ期間に
副蓄電器系サイリスタ３１が上述の点弧信号によって点
孤した場合は、副蓄電器系サイリスタ３１は導通してそ
の出力でもって直列接続された副蓄電器８２と主蓄電器
８１を充電する。その後、主蓄電器系サイリスタ３２が
点弧信号を受けて導通した時は、電機子巻線出力端子（
２１、２２，２３）の電圧はほぼ主蓄電器８２の端子電
圧まで下がり、この結果、それまで導通状態であった副
蓄電器系サイリスタ３１のアノードとカソード間は逆電
圧が印加されてサイリスタ３１は強制的に消弧されて、
主蓄電器系の充電が開始される。

上記とは逆に、主蓄電器系サイリスタ３２が副蓄電器系
サイリスタ３１より先に点孤した場合には、副蓄電器系
サイリスタ３２には逆電圧が印加されるようになってい
るから、点弧信号を受けても副蓄電器系サイリスタ３１
は導通せず、もって主蓄電器系サイリスタ３２のみ点孤
し主蓄電器８２のみ充電する。従って、主副蓄電器充電
用サイリスタ３１．３２の駆動を上述の位相制御回路１
００の如くの構成にて行なっているから、主および副蓄
電器８２．８１の端子電圧つまり主副蓄電器系の整流出
力電圧を定電圧化するために主副蓄電器系サイリスタ３
２．３１へ与える制御角信号に応じて、主副蓄電器８２
．８１の同時充電が可能となり、その際、主蓄電器８２
の充電が優先されることになる。

〔他の実施例〕

第２図に示す第２実施例においては、整流回路を構成す
るダイオード４の共通カソード端子を主蓄電器８２のプ
ラス端子に接続し、主副蓄電器系サイリスタ３２．３１
をそれぞれ主副蓄電器８２゜８１のマイナス側に結線さ
れている点が第１実施例と異なる。この場合、直列接続
された主副蓄電器８２．８１の中間接続点を接地しであ
るから、主蓄電器系の１２Ｖ負荷９はスイッチＳ、を介
して主蓄電器８２の両端子間に、又、副蓄電器系の２４
Ｖ始動スタータ１０および２４Ｖ負荷１１はそれぞれス
イッチＳ、、Ｓ２を介して主蓄電器８２のプラス端子と
副蓄電器８１のマイナス側端子との間にそれぞれ結線さ
れることになる。この第２実施例の作動については、整
流回路のダイオード４が主蓄電器８２のプラス側端子に
接続されているので、電機子巻線出力端子２１．２２．
２３に発生する電圧はこのダイオード４により主蓄電器
８２のプラス側にクランプされるので負の方向に高い電
圧を発生することになる。従って、充電は蓄電器８２の
プラス側を基準として主蓄電器系、副蓄電器系への充電
となる。しかし、この第２実施例の場合も主蓄電器系サ
イリスタ３２と副蓄電器系サイリスタ３１の動作も、主
蓄電器系サイリスタ３２の点弧により主蓄電器８２の充
電が副蓄電器８１の充電より優先されることは、第１実
施例の場合と全く同様である。

第３図および第４図は本発明の第３および第４実施例で
あり、主副蓄電器系制御回路５０．６０の構成は第１図
の位相制御回路１００のものと同しであるが、主蓄電器
系サイリスタ３１が少ない分だけ、それぞれ第１および
第２実施例から副蓄電器系（２４ｖ系）の出力はその分
小さくなるが同様の効果が期待できる。

第５図および第６図は本発明の第５および第６実施例を
示す。この第５および第６実施例では上記実施例のうち
、副蓄電器系で更に高電圧負荷１１０を駆動しうるよう
に、副蓄電器８１をバラチリからコンデンサ８３に置換
したものであり、主副蓄電器系サイリスタ３２．３１を
制御する位相制御回路５０．６９の回路構成は第１実施
例の位相制御回路１００の構成−と同じである。ただ、
位相制御回路６９は高電圧を検出する必要から副蓄電器
系電圧検出回路はそのような高電圧を検出できるもので
あることが異なるのみである。

〔発明の効果〕

本発明は上述した如く、主副各蓄電器を充電するために
、主蓄電器系サイリスタと副蓄電器系サイリスタとダイ
オードからなる整流回路を有し、主および副電器系サイ
リスタをそれぞれ別系統で独立して位相制御しているの
で、自動車用発電機の如く、回転数の著しく変動する場
合にも、一定の幅のダイナミックレンジで主副蓄電器の
充電電圧を制御しながら、かつ主蓄電器系サイリスタが
０ＦＦＬ、ているときに、電機子巻線に発生している高
電圧を副蓄電器の充電に利用することによって、主副蓄
電器の２つの蓄電器を充電することができる。更に、界
磁が一定であるため、回転数だけで必要以上の出力ので
る磁石式発電機の特徴を生かして、別巻線を設けること
なく電機子巻線のみで主副各蓄電器を同時充電できると
いう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動車用充電装置の第１実施例を含む
磁石式発電機の全体回路図、第２図〜第６図はそれぞれ
本発明の第２〜第６実施例の全体回路図である。 １・・・磁石式発電機、２・・・電機子巻線、３１・・
・副蓄電器系サイリスタ、３２・・・主蓄電器系サイリ
スタ、４・・・ダイオード、１００・・・位相制御回路
、５・・・主蓄電器系制御回路、６・・・副蓄電器系制
御回路。 ７１・・・同期積分回路、５２．６２・・・比較器、５
３゜６３・・・ゲート回路、５１・・・主蓄電器系電圧
検出回路、６１・・・副蓄電器系電圧検出回路、８１・
・・副蓄電器、８２・・・主蓄電器、９・・弓２ｖ系負
荷、１０・・・２４Ｖ始動スクータ、１１・・・２４Ｖ
系負荷、Ｓ１〜Ｓ３・・・スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 界磁磁束が一定の磁石式発電機（１）と、互いに異なる
   電気負荷（９、１１）へ給電するための主副各蓄電器（
   ８２、８１）とを有し、該主蓄電器（８２）の一方の極
   に接続された複数のサイリスタ（３２）を有し、前記副
   蓄電器（８１）の一方の極には前記複数のサイリスタ（
   ３２）とは別の複数のサイリスタ（３１）が接続され、
   前記の主副各蓄電器（８２、８１）の少なくとも１つの
   蓄電器の他方の極に複数のダイオード（４）が接続され
   、前記各サイリスタ（３１、３２）と前記ダイオード（
   ４）との接続点には前記磁石式発電機（１）の交流出力
   端子が接続されていて前記各サイリスタ（３１）、（３
   ２）と前記ダイオード（４）とで全波整流回路を構成し
   ており、かつ、前記主副各蓄電器（８１、８２）にそれ
   ぞれ接続された複数のサイリスタ（３１、３２）は２系
   統で夫々独立に位相制御回路により位相制御されている
   ことを特徴とする自動車用充電装置。