JPS6264299A - 発電機の電圧調整回路 - Google Patents

発電機の電圧調整回路

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JPS6264299A JP61214177A JP21417786A JPS6264299A JP S6264299 A JPS6264299 A JP S6264299A JP 61214177 A JP61214177 A JP 61214177A JP 21417786 A JP21417786 A JP 21417786A JP S6264299 A JPS6264299 A JP S6264299A
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は発電機の出力電圧を調整する方法及びそのため
の電圧調整回路に関し、特に、蓄電池を充電することを
含めて自動車の電気的負荷に給電するために使用される
ダイオード整流式交流発電機の電圧調整回路に関する。
〔従来技術〕
自動車の電気的負荷に給電するダイオード整流式交流発
電機の界磁電流を制御する電圧調整回路は当業者には良
く知られている。公知の種類の電圧調整回路の1つは蓄
電池に印加される電圧を検出し、この電圧が所望の調整
電圧より高い場合、界磁電流を制御するトランジスタは
オフされる。
この電圧が所望の調整電圧より低いときは、界磁電流制
御トランジスタはオンされる。トランジスタは検出電圧
の変化に応答して繰返しオン、オフされることにより、
発電機の出力電圧を所定の所望の調整電圧に維持する。
別の種類の公知の電圧調整回路においては、発電機の出
力電圧を所望の調整電圧に維持するために界磁電流は一
定の周波数でパルス幅変調される。
この種の回路では、パルス幅は実際の出力電圧と所望の
電圧との差の関数である。この種の電圧調整回路の例は
米国特許第2,976.473号及び第4.275,3
44号に記載されている。英国特許第1.392,09
6号にも界磁電流のパルス幅制御方法が記載されている
が、この特許においては、電圧基皐は周期的階段波形の
形態をとる。
〔発明の概要〕
本発明によれば、発電機の出力電圧を調整する方法及び
発電機の電圧調整回路は特許請求の範囲第1項及び第6
項の特徴項にそれぞれ記載される特徴ををする。
本発明の電圧調整回路は発電機の界磁電流のパルス幅変
調を採用しているが、その方法は前述の特許とは異なる
。すなわち、本発明の電圧調整回路は、発電機の実際の
出力電圧と、発電機の所望の調整電圧との相対的な大き
さに応答するアップ/ダウンカウンタを含むデジタル装
置を利用する。
発電機の実際の出力電圧が所望の調整電圧より低いとき
、アップ/ダウンカウンタは増分、すなわちカウントア
ツプされ、実際の出力電圧が所望の調整電圧より高いと
きにはアップ/ダウンカウンタは減分、すなわちカウン
トダウンされる。アップ/ダウンカウンタの瞬間的カウ
ントは、発電機の界磁巻線と直列に接続される半導体ス
イッチ(MOSFETなど)のオン時間を決定するため
に、従って界磁巻線に印加される電圧のパルス幅を決定
するために使用される。実際の出力電圧が所望の調整電
圧を越えるたびに、界磁巻線制御半導体スイッチはオフ
状態にバイアスされる。すなわち、実際の出力電圧が所
望の調整電圧を上回っている期間中は磁界は励磁されず
、アップ/ダウンカウンタは減分される。実際の出力電
圧が所望の調整電圧より低く降下すると、界磁巻線はア
ップ/ダウンカウンタのカウントの大きさにより表わさ
れるパルス幅で励磁され、アップ/ダウンカウンタは増
分される。
従って、本発明の目的は、出力電圧が所望の調整電圧よ
り低いときはアップ/ダウンカウンタは増分され、出力
電圧が所望の調整電圧より高いときにはアップ/ダウン
カウンタは減分され、界磁巻線は、出力電圧が所望の調
整電圧を越えている間は消磁され、さらに、出力電圧が
所望の調整電圧より低い期間中は界磁巻線はアップ/ダ
ウンカウンタのカウントの大きさの関数であるパルス幅
でパルス幅変調されるような改良された発電機の電圧調
整回路及び発電機の出力電圧を調整する方法を提供する
ことである。
本発明の別の目的は、自動車の電気的負荷に給電し、自
動車の機関により駆動される発電機が前述の電圧調整回
路より界磁電流を制御することによって電圧調整され、
さらに、電圧調整回路は、機関及び発電機が機関アイド
ル速度のような低速で動作している時点で、大きな電気
的負荷が発電機に加えられたときに発電機により機関に
加えられるトルク負荷の増加をできる限り少なくするよ
うに制御される自動車用電気回路を提供することである
。この目的は、機関アイドル動作中はカウントアツプ速
度が低下されるように電圧調整回路のアップ/ダウンカ
ウンタのカウント速度を変化させることにより達成され
るのが好ましい。これは、発電機の出力電圧が所望の調
整電圧より低いときに界feL電圧のパルス幅の経時変
化速度を低下させる効果を有する。従って、機関アイド
ル動作中、界磁電流は大きな電気的負荷が発電機に加え
られたときに機関に急激なトルク負荷を与えることのな
いように徐々に増加される。機関回転速度がアイドル速
度を上回っている間、カウント速度は所定値まで上昇さ
れる。
本発明のさパうに別の目的は、蓄電池電圧又は発電機の
ブリッジ整流器の出力電圧を表わす検出電圧を電圧調整
回路に供給することができる改良された電圧検出セレク
タ構成を有する蓄電池を含む自動車の電気的負荷に給電
するダイオード整流式交流発電機の界磁電流を制御する
電圧調整回路を提供することである。この目的は、一方
が蓄電池電圧を検出し、他方は発電機のブリッジ整流器
電圧を検出する2つの分圧器を設けることにより達成さ
れるのが好ましい。それぞれの分圧器は複数個の抵抗器
と、感温サーミスタとから構成される。
蓄電池電圧を検出する信号線が所定値より低い電圧を有
するとき、センスセレクタはブリッジ整流器に接続され
る分圧器からの電圧を電圧調整回路に印加する。蓄電池
電圧が所定値より高いときは、センスセレクタは蓄電池
に接続される分圧器からの電圧を電圧調整回路に印加す
る。
本発明の別の目的は、アップ/ダウンカウンタを含み、
自動車の電気的負荷に給電するダイオード整流式交流発
電機の電圧調整回路であって、自動車の機関が発電機を
駆動していないとき、アップ/ダウンカウンタのカウン
トアップしているときにアップ/ダウンカウンタにより
達成できるカウントの値が所定値にクランプされるよう
な電圧調整回路を提供することである。アップ/ダウン
カウンタのクランプされたカウント値はこの動作条件の
下での界磁電圧のパルス幅を決定するために使用され、
パルス幅は界磁電流を所定値に制限するような値である
本発明の別の目的は、活動故障検出装置を使用する自動
車用電気回路の改良された故障検出回路を提供すること
である。
〔実施例〕
以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図には、本発明に従って構成される電圧調整回路を
利用する自動車用電気回路が示されている。第1図の自
動車用電気回路は交流発電機10を有し、発電機は三相
デルタ接続形の固定子巻線12と、回転自在の界磁巻線
14とを有する。第1図の発電[10は、米国特許第3
,538,362号に示されるようなY接続固定子巻線
ではなくデルタ接続固定子巻線を有する点を除いて、米
国特許第3.538.362号に記載される種類のもの
であれば良い。本発明の電圧調整回路はデルタ接続固定
子巻線又はY接続固定子巻線のいずれかを有する発電@
10と共に使用することができる。界磁巻線14は、自
動車の機関16により回転駆動される回転子アセンブリ
の一部である。図示されるように、機関16はそのアイ
ドル速度を制御するアイドル速度制御装置18に接続さ
れる。発電機10は、周知のように、機関16の回転速
度より高速でベルト及びプーリにより駆動される。
固定子巻線12の出力端子は三相全波形のブリッジ整流
器20の交流入力端子にそれぞれ接続される。ブリッジ
整流器20は3個の正半導体ダイオード22から構成さ
れ、それらのダイオードの陰極は直流電圧出力端子24
に接続される。ブリッジ整流器20は3個の負半導体ダ
イオード26をさらに有し、それらのダイオードの陽極
は接地直流電流出力端子30に接続される。一対の正半
導体ダイオード22と負半導体ダイオード26の間に接
続される接続点32は抵抗器33及び導線35を介して
導線34に接続される。接続点32に現われる電圧は脈
動電圧であり、この接続点に現われる電圧パルスの周波
数は発電機及び機関の回転速度の関数である。発電機1
0は回転し7ていないときは出力電圧を発生せず、接続
点32における電圧はゼロである。従って、導線34の
信号は発電機及び機関の回転速度を表わすと共に、発電
機10が回転しているか否かを指示する。この信号は本
発明の電圧調整回路を以下にさら゛に詳細に説明する方
式で制御するために利用される。
自動車用電気回路は蓄電池36を含み、この蓄電池の負
側は接地され、正側は接続点38に接続される。蓄電池
36は本発明の説明の中では12ボルトの蓄電池である
と仮定する。蓄電池36は、ブリッジ整流器20の直流
電圧出力端子24を接続点38に接続する導線40を含
む回路により充電される。蓄電池36と発電機10は、
図示されてはいないが、接続点38と接地点との間に接
続される自動車の様々な電気的負荷に給電する。
本発明の電圧調整回路は接続点3日と接地点との間の現
われる電圧を所望の調整電圧に調整するために界磁巻線
14を流れる電流を制御する。本発明の説明の中では、
電圧調整回路は12ボルト回路であり、接続点38と接
地点との間で維持すべき所望の調整電圧は14ボルトで
あると仮定する。この所望の調整電圧は温度に応じて変
動する。
界磁巻線14を流れる電流は、金属酸化物半導体電界効
果トランジスタ(MOSFET)42の形態をとる半導
体スイッチにより制御される。このMOSFET42は
Nチャンネルエンハンスメントモード形のトランジスタ
である。MOSFET42のゲートGは導線44に接続
され、ドレインDは接続点46に接続され、ソースSは
界磁巻線14の一方の側に接続される。界も〃巻線14
の反対側は接地される。接続点46は導線48を介して
ブリッジ整流器20の直流電圧出力端子24に接続され
る。界磁放電ダイオ−°ド49は界磁巻線14に接続さ
れる。
M OS F E T 42がドレインとソースとの間
で導通状態にバイアスされると、界磁巻線14は、直流
電圧出力端子24から導線48を介して接続点46に至
り、MOSFET4.2のドレイン電極及びソース電極
を介し、次に界磁巻線14を介して接地点に達する回路
を介して励磁される。MOSFET42は接続点38の
電圧を14ボルトであると想定した所望の調整電圧に維
持するために後述する方法でオン/オフされる。蓄電池
36から導線40及び48と、MOSFET42とを介
して界磁巻線14を励磁することもできる。
電圧調整回路は蓄電池電圧検出回路50を有し、この検
出回路は接続点38と接地点との間に接続される。蓄電
池電圧検出回路50は抵抗器50A、50B、50C1
50Dから成る第1の分圧器と、負の抵抗温度係数を有
する温度応答サーミスタ50Eと、コンデンサ50Fと
から構成される。
この蓄電池電圧検出回路50は導線52を介して接続点
38に接続され、それにより蓄電池36の両端電圧を検
出する。接続点54の電圧は蓄電池36の電圧を表わす
分割電圧であり、導線58によりリニア4?!精回路5
6に印加される。従って、導線58の電圧は蓄電池電圧
の関数であり、この電圧は温度補償調整電圧を供給する
ために温度応答サーミスタ50Eの温度変化に応答して
変化する。このように、電圧調整回路は接続点38の電
圧を14ボルトに維持するが、低温状態ではこの電圧は
高くなり、高温状態においてこの電圧は低下するものと
仮定した。
電圧調整回路は、接続点4Gと接地点との間に接続され
る別の電圧検出回路60を有する。この電圧検出回路6
0は抵抗器60A、60B、60C160Dから成る第
2の分圧器と、負の抵抗温度係数を有する温度感知サー
ミスタ60Eと、コンデンサ60Fとから構成される。
この電圧検出回路60は導線62により接続点46に接
続される。接続点64は接続点46と接地点との間に現
われる電圧を表わす分割電圧を発生し、従って、ブリッ
ジ整流器20の直流電圧出力端子24と接地点との間に
現われる電圧を分割したものを表わす。接続点64の電
圧は導線66を介してリニア集積回路56に印加される
リニア集積回路56は後述するセンスセレクタ172を
含む。このセンスセレクタ172は電圧調整回路を導線
58の蓄電池電圧を表わす電圧又は導線66のブリッジ
整流器電圧を表わす電圧のいずれか一方に応答させる。
通常の条件の下では、電圧調整回路は導線58の蓄電池
電圧に応答するが、導線52が接続点38から遮断され
るなどの誤動作の場合には、電圧調整回路は導線66の
ブリッジ整流器電圧に応答することにより動作し続ける
。いずれの場合にも、蓄電池電圧検出回路50と検出回
路60は共に温度応答サーミスタ50E及び60Hの形
の感温回路素子を有するので、温度補償調整電圧が発生
される。
電圧調整回路は、導線70と自動車のイグニションスイ
ッチであっても良い手動操作自在のスイッチ72との間
に接続される信号ランプ68を含む。手動操作自在のス
イッチ72は導線74により接続点38に接続される。
後述するように、信号ランプ68はいくつかの誤動作状
態において自動車の運転者に誤動作の発生を指示するた
めに動作される。
リニア集積回路56は、機関及び発電機の回転速度の関
数であるパルス周波数をリニア集積回路56に供給する
導線34に接続される。リニア集積回路56は、前述の
ようにM OS F E T 42のゲートに接続され
る導線44に接続される。
リニア集積回路56は電力接地導線78を有する。電力
接地導線78は抵抗器80を介して自動車の接地点に接
続される。リニア集積回路56はリニア集積回路56の
信号接地接続部を形成する信号接地導線82をさらに有
する。信号接地導線82は導線86を介して自動車の接
地点に接続されると共に、導線92を介してデジタル集
積回路90に接続される。
リニア集積回路56は、第1図及び第2図には接地され
るように示されているいわゆる遠隔検出導線93を有す
る。電圧調整回路が製造されるとき、遠隔検出導線93
は図示されるように信号接地点、すなわち自動車の接地
点に接続されるか、あるいは遠隔検出導線93を浮動さ
せる、すなわち接地点に接続しないでおくことも可能で
ある。
電圧調整回路の製造中に遠隔検出導線93が接続される
方法、すなわち接地されか否かは、導線52が偶発的に
接続点38から遮断された場合に電圧調整回路が信号ラ
ンプ68を動作させることができるか否かを決定する。
蓄電池36が自動車のトランクのような離れた場所に配
置される場合は、導線52が接続点38から遮断された
ことを信号ランプ68を動作させることにより自動車の
運転者に指示するのが望ましい。そのような指示が望ま
れるときには、遠隔検出導線93は接地点に接続されな
い。指示を与えることが望まれないならば、遠隔検出導
線93は接地される。望まれる機能を提供するだめの構
成を実現する方法については後に詳細に説明する。
導線48及び直流電圧出力端子24に接続される接続点
46は導線94に接続される。導線94の電圧は直流電
圧出力端子24の所望の調整電圧とほぼ等しい。リニア
集積回路56は抵抗器96及び導線98を介して導線9
4に接続される。以下にさらに詳細に説明するように、
導線98は、電圧調整回路において利用される倍電圧器
200の形態の電圧増倍回路に電圧を供給する。リニア
集積回路56は抵抗器100及び導線102を介して導
線94にさらに接続される。コンデンサ104は導線1
02と接地点との間に接続される。
導線102の電圧は電圧VLINとして示されている。
リニア集積回路56とデジタル集積回路60とは導線1
08.110.112.114.116及び118によ
り互いに接続される。後述するように、導線108はほ
ぼ一定の電圧VDIGをデジタル集積回路90に印加す
る。導線110は設定点信号をデジタル集積回路90に
印加する。導線112は発電機10が回転しているか否
かを示すデジタル集積回路90からの信号をリニア集積
回路56に印加する。導線114は機関16及び発電機
10の高速状態を示すデジタル集積回路90からの信号
をリニア集積回路56に印加する。
導線116はパルス幅、すなわちMOS F ET42
のオン時間を制御するデジタル集積回路90からの信号
をリニア集積回路90に供給する。導線118は方形波
信号をデジタル集積回路90に供給し、この信号の周波
数は機関及び発電機の回転速度の関数である。
前述のように、本発明の電圧調整回路は倍電圧器200
を利用する。この倍電圧器200のためのコンデンサ1
20は第1図に示されている。このコンデンサ120は
以下にさらに詳細に説明するように導線121及び12
2によりリニア集積回路56に接続される。
リニア集積回路56は第2図に示され、第2図にブロッ
クとして示されるセンスセレクタ172及び倍電圧器2
00の特定の回路は第3図及び第4図に詳細に示されて
いる。
次に、第2図に示されるリニア集積回路56に関して説
明する。第2図において、回路内の様々な点は通常の接
地記号により示されている。それらの記号は回路内の特
定の接地点が信号接地点と自動車の接地点の双方に接続
されることを示すが、先に指摘したように、リニア集積
回路56の信号接地点は1vAs2により自動車の接地
点に接続される。リニア集積回路56は第1図及び第2
図において同じ図中符号により示される環線により第1
図の自動車用電気回路に接続される。導線102の電圧
V L I Nは温度安定電源、すなわち内部電圧調整
器124の入力端子に印加される。内部電圧調整回路1
24の目的は、導線108の約8ボルトのほぼ一定の電
圧VDIGを維持することである。内部電圧調整器12
4は、この種の調整器は当業者には良く知られているた
め、幾分概略的に図示されている。従って、内部電圧調
整器124は導線102及び108の間に直列に接続さ
れるNPN )ランジスタ126から構成される。NP
Nl−ランジスタ126のベースは、N P N トラ
ンジスタ126の導通を制御するための制御素子128
に接続される。制御素子128は導線130を介して導
線108の電圧に応答し、導線108の定電圧VDIC
を維持するためにi’J P N トランジスタ126
の導通を制御する。制御素子128は信号線134を介
して低電圧比較器132の出力にさらに応答する。低電
圧比較器132は導線70の電圧を基準電圧Vaと比較
する。導線70は信号ランプ68の一方の側に接続され
ると共に、導線136により低電圧比較器132に接続
される。導線136の電圧が所定のある最小値を越えな
い場合、低電圧比較器132の出力は制御素子128に
NPNトランジスタ126を非導通状態にバイアスさせ
ることにより、導線102及び108を互いに遮断する
。導線136の電圧が所定の最小値を越えると、N P
 N )ランジスタ126は導通するように制御され、
それにより、定電圧VDIGが導線108に現われる。
リニア集積回路56は、導線108と接地点との間に直
列に接続される抵抗器138.140.142.144
及び146から構成される分圧器を有する。この分圧器
138〜146は接続点148.150.152及び1
54にこの順序で徐々に低くなる分割電圧を供給する。
これら全ての接続点148〜154における電圧は、分
圧器138〜146が導線108の定電圧VDTGに接
続されているために、安定した電圧である。分圧器13
8〜146と内部電圧調整器124は基準電圧手段を規
定する。リニア集積回路56は、接続点160と接地点
との間に接続される抵抗器156及び158と、抵抗器
161及び163から成る付加的分圧器を有する。接続
点162及び165の電圧は、それぞれ、電圧VLJN
の分割電圧である。
第2図のリニア集積回路56はフェイルセーフ比較器1
64と、過電圧比較器166と、設定点比較器168と
、不足電圧比較器170とを有する。
前述のように、本発明の電圧調整回路は導線58の蓄電
池電圧を表わす分割電圧又は導線66のブリッジ整流器
電圧を表わす分割電圧のいずれか一方に応答することが
できる。これはセンスセレクタ172により行なわれる
。第3図に詳細に示されるセンスセレクタ172に関し
て説明する。
第2図及び第3図かられかるように、センスセレクタ1
72は導線58及び66と接続され、導線174により
設定点比較器168に接続される。
センスセレクタ172の詳細な回路は第3図に示されて
おり、定電圧VDICが印加される導線180及び18
2を含む。第3図の回路はNPNトランジスタQ11、
Q12、Q15、Q16及びQ17を利用する。導線5
8 (蓄電池電圧)は抵抗器184を介してN P N
 )ランジスタQ15及びQ12のベースに接続される
。導線66(ブリッジ整流器電圧)は抵抗器186を介
してNPNトランジスタQllのベースに接続される。
NPN )ランジスタQ16及びQ17のベースは接続
点188に接続され、この接続点188は抵抗器を介し
て接地される。NPN )ランジスクQ11及びQ12
のエミッタは導線174に接続されると共に、抵抗器1
90を介して接地される。
NPN )ランジスタQ16のコレクタはN P N 
)ランジスタQllのベースに接続され、NPN l−
ランジスタQ16及びQ17のエミッタは接地される。
NPN)ランジスタQ17のコレクタは導線191に接
続される。導線191には定電圧VDIG(導線108
)からの電圧が図示されない回路により供給される。
NPNトランジスタQ15は導線58と接地点との間に
現われる電圧(蓄電池電圧)を検出し、この電圧が所定
のレヘルより高いとき、pJ P N )ランジスタQ
15は導通状態にバイアスされる。
NPN )ランジスタQ15を導通させるために必要な
電圧レベルは約4から6ボルトであれば良い。
蓄電池電圧(12ボルト)が導線58に印加されたもの
とすると、N P N トランジスタQ15は導通状態
にバイアスされる。NPN l−ランジスタQ15の導
通により、NPN I−ランジスタQ16及びQ17は
導通状態にバイアスされる。NPNトランジスタQ16
が導通するようにバイアスされると、NPN )ランジ
スタQllのベース電圧はそれが非導通状態にバイアス
される点まで低下する。N P N トランジスタQ1
7の導通により導線191の電圧は接地電位に向かって
低下する。
上述のような動作条件の下で、NPNトランジスタQ1
2は電圧フォロアとして動作することにより、導線58
の電圧を表わす検出電圧を導線174に印加する。すな
わち、この時点で導線174は蓄電池電圧を検出してし
・ることになる。
導線58の電圧はN P N トランジスタQ15がそ
れ以上の導通状態にバイアスされない値(4から6ボル
ト以下)まで降下すると、回路は導線66の発電機電圧
、すなわちブリッジ整流器電圧を表わす検出電圧を導線
174に発生させる。導線58の電圧は、たとえば、導
線52が接続点38から遮断されるなどの理由により低
下することがあり、その場合、導線58の電圧はゼロに
なると考えられる。導線58の電圧がNPN )−ラン
ジスタQ15を非導通状態にバイアスする値まで降下す
ると、NPN トランジスタQ16及びQ17は非導通
状態にバイアスされる。NPNI−ランジスタQllは
ここで導通状態にバイアスされ、電圧フォロアとして動
作して、導線66の電圧とほぼ等しい検出電圧を導線1
74に供給する。さらに、NPN)ランジスクQ17が
非導通状態にバイアスされると、導線191の電圧は高
くなる。
この時点で設定点比較器168にはブリッジ整流器電圧
が印加され、従って、電圧調整回路はブリッジ整流器電
圧に応答して出力電圧を調整する。
倍電圧器200は第2図にはブロックの形で示され、第
4図に詳細に示されている。倍電圧器200の目的は、
MO3FET42のゲートに印加され、このトランジス
タを導通状態にバイアスするほど十分に窩い電圧を発生
することである。
従って、MO3FET42を完全に導通状態にバイアス
するためには、自動車用電気回路で利用できる12ポル
トを12ボルトより高い値に増加させなければならない
。その理由は、界磁巻線14がMO3FET42のソー
スと接地点との間に接続されていること及びMO3FE
T42がNチャンネルエンハンスメント形であることで
ある。言いかえれば、界磁巻b%14は高電位側駆動構
成でMO3FET42により励磁されるということにな
る。倍電圧器200は導線98に接続され、従って、直
流電圧出力端子24の電圧が倍電圧器200に印加され
る。倍電圧器200は、MO3FET42を導通状態又
は非導通状態にバイアスさせる信号が発生される導線2
02にさらに接続される。
倍電圧器200の詳細な回路は第4図に詳細に示されて
おり、1対のNPN)ランジスタQ70及びQ72を含
む。NPN l−ランジスクQ70のコレクタは導線9
8に接続されると共に、抵抗器206を介して接続点2
04に接続される。接続点204は抵抗器を介してNP
N I−ランジスタQ72のベースに接続され、抵抗器
を介してNPNトランジスタQ69のベースに接続され
ると共に、NPNトランジスタQ68のコレクタにも接
続される。NPN l−ランジスタQ68のエミッタは
接地され、このNPNトランジスタのベースは導vA2
02に接続される。第4図の回路はNPNトランジスタ
Q70のエミッタに接続されるエミッタと、導線121
に接続されるベースとを有するPNP トランジスタQ
71をさらに含む。PNPトランジスタQ71のベース
とコレクタは導線207により接続され、抵抗器208
はPNP l−ランジスタQ71及びNPN)ランジス
タQ72のコレクタを互いに接続する。PNPトランジ
スタQ71のエミッターベース回路はダイオードを形成
し、このダイオードの陽極は接続点210に接続され、
陰極は導線121に接続される。導線211と、ツェナ
ーダイオード212と、順方向バイアスダイオード21
4とを含む回路はNPNトランジスタQ70のベースと
接地点との間に接続される。この回路は導線211と接
地点との間の電圧を約18ボルトに制限する。NPN 
)ランジスタQ70は絶えず導通状態にバイアスされて
おり、本質的には利得付ダイオードとして動作する。導
線126は図示されない回路を介して電圧VLINに接
続される。
次に、倍電圧器200の動作を説明する。導線202の
電圧はMO3FET42を導通状態及び非導通状態にバ
イアスさせるためにハイレベルとローレベルとの間で切
替わる。導yA202のtJfがローレベル状態にある
と仮定すると、N P N l−ランジスタQ68は非
導通状態にバイアスされる。
NPN)ランジスタQ68が非導通状態にあるとき、N
PN l−ランジスタQ72及びQ69は導通状態にバ
イアスされる。そこで、コンデンサ120は、導線98
からNPN )ランジスタQ70の導通するコレクター
エミッタ回路を介し、PNP I−ランジスタQ71の
エミッターベース間ダイオードを介し、コンデンサ12
0を介し、導通ずるNPNトランジスタQ69を介して
接地点に至る回路を経て充電される。NPN l−ラン
ジスタQ72の導通により導線44の電圧は接地電位に
近づき、導線44はMO3FET42のゲートに接続さ
れているので、MO3FET42のゲートは接地電圧に
近づき、従って、M OS F E T 42は非導通
状態にバイアスされる。以上説明した回路の状態は、電
圧調整回路がM OS F E T 42を非導通状態
にすべきであごとを決定した状態に相当する。
電圧調整回路がMO3FET42を導通状態にバイアス
することを要求すると、導線202の電圧はN P N
 トランジスタQ68を導通状態にバイアスするために
上昇される、すなわち高レベルになる。NPN )ラン
ジスタQ68が導通状態にあるとき、NPNトランジス
タQ69及びQ72は非導通状態にバイアスされる。そ
こで、コンデンサ120に蓄積された電圧と、導線94
のブリッジ整流器20の出力電圧とほぼ等しい導線98
の電圧との和にほぼ等しい電圧が導線44及びMO3F
ET42のゲートに印加される。従って、N P N 
トランジスタQ72が非導通状態にバイアスされると、
コンデンサ120の正側は導線207及び抵抗器208
を介して導線44に接続される。
コンデンサ120の負側は導線122と、導線218と
、抵抗器220と、導線222と、NPNトランジスタ
Q70のコレクターエミッタ間経路とを介して導線98
の正電圧に接続される。その結果、コンデンサ120に
蓄積された電圧は4線98と接地点との間の電圧に加え
られるので、MO3FET42のゲート電極にはこれを
導通状態にバイアスするのに十分な電圧が印加される。
導線94のブリッジ整流器20の出力電圧が約14ボル
トであるとき、MO3FET42のゲートに印加される
電圧は2倍の約28ボルトとなる。
蓄電池電圧(12ボルト)のみが導線94に印加される
場合には、MO3FET42のゲートに印加される電圧
は2倍の約24ボルトである。抵抗器96はコンデンサ
120への充電電流を制限する。
第2図のリニア集積回路56は、図示されるように接続
されるNPN l−ランジスタ228及び230から構
成されるランプ駆動回路226を有する。これら2つの
NPN )ランジスタ228.230のコレクタは21
′4iA70に接続され、この導線は信号ランプ68の
一方の側に接続される。
NPN )ランジスタ228のエミッタは電力接地導線
78に接続され、この導線は第1図に示されるように抵
抗器80を介して自動車の接地点又は電源接地点に接続
される。N P N トランジスタ230のベースは、
ORゲート234の出力端子に接続される導線232に
接続される。ORゲート234の出力がハイ状態になる
と、NPN )ランジスタ230及び228は導通状態
にバイアスされ、それにより抵抗器80を介して信号ラ
ンプ68を動作させる。
リニア集積回路56は比較器236を有する。
この比較器236の出力端子は導線118に接続され、
その入力端子は導線34に接続される。比較器236は
、ブリッジ整流器20の接続点32における電圧遷移と
同じ周波数を有する方形波パルスを導線118に供給す
るためにスクエアラとして動作する。
リニア集積回路56は第2図に示されるように接続され
るNORゲート250と、インバータ252と、AND
ゲート254とを有する。
次に、第2図に示されるリニア集積回路56の機能を説
明する。自動車の運転者が手動操作自在のスイッチ72
を閉成すると、低電圧比較器132は導線70の電圧を
検出し、この電圧が正常であれば、内部電圧調整器12
4がオンされるので、低電圧VDICは導線102から
導線108に印加される。
設定点比較器168は接続点152の電圧(基準電圧)
を導線174の検出電圧と比較する。導線174の検出
電圧は、センスセレクタ172の選択に従って、蓄電池
電圧を表わす電圧か又はブリッジ整流器電圧を表わす電
圧のいずれか一方である。導線174の検出電圧が接続
点152の基準電圧より大きいとき、導線110の出力
はローレベル、すなわち0 (第2の大きさ)である。
導線174の検出電圧が接続点152の基準電圧より低
げれば、設定点比較器168はハイ出力、すなわち1出
力(第1の大きさ)を発生する。従って、導線110の
電圧は、検出されている検出電圧が基準電圧より高いか
又は低いかに応じてハイ又はローになる。この設定点比
較器168は電圧調整回路の一次制御装置であり、以下
にさらに詳細に説明するように、導線110の設定点信
号はパルス幅、すなわちMO3FET42のオン時間を
決定するためにデジタル集積回路90に印加される。
フェイルセーフ比較器164は接続点162及び148
の電圧を互いに比較する。接続点162の電圧は電圧V
L INを表わす分割電圧であり、接続点148の電圧
は定電圧VDICの分割電圧である。接続点148の電
圧は接続点152の(設定点)基準電圧より高い、すな
わちそれよりスケールアップされている。接続点162
の電圧が接続点148の電圧より高い場合、フェイルセ
ーフ比較器164は、ORゲート234への1つの入力
線であると共にNORゲート250の1つの入力線とし
ても接続される導線258に印加される出力を発生する
。この動作条件の下で、導線258への信号の発生によ
って、NORゲート234を介して、ランプ駆動回路2
26は導通状態とされ、信号ランプ68を動作させる。
さらに、この動作条件の下で、導線202に印加される
NORゲート250の出力はロー状態になるので、N 
P N )ランジスタQ68 (第4図)は非導通状態
にバイアスされ、それにより、NPN )ランジスタQ
Q72及びQ69は導通状態にバイアスされる。その結
果、倍電圧器200はオフされるので、M OS F 
E T 42は非導通状態にバイアスされる。
フェイルセーフ比較器164及び関連回路の目的は、導
線40が接続点38から遮断された場合又は直流電圧出
力端子24から遮断された場合に電圧調整回路に14ボ
ルトの所望の調整電圧より高い電圧で調整させることで
ある。そのような遮断が起こると、ブリッジ整流器20
は蓄電池36に接続されなくなり、従って、蓄電池に電
圧を印加していない。このとき、電圧調整回路は所望の
調整電圧より低い蓄電池電圧のみを検出するので、設定
点比較器168は、連続する界磁電流を印加するために
MO3FET42を絶えず導通状態にバイアスしようと
する信号を導線110に発生する。この状態が持続して
良いならば、発電機10の出力電圧は自動車用電気回路
の構成要素を破壊するようなレベルまで上昇してしまう
と考えられる。前述のように、界磁巻線14が励磁され
ると、発電機10の出力電圧は上昇するが、導線102
の電圧VL INが約20から25ボルトに達すると、
フェイルセーフ比較器164は導線258に信号を発生
し、この信号はNORゲート250及び倍電圧器200
を介してMO3FET42を非導通状態にバイアスさせ
る。界磁電流が遮断されると、発電機10の出力電圧は
低下し、これが20から25ボルトの範囲より降下した
とき、フェイルセーフ比較器164の出力はM OS 
F E T42を導通状態にバイアスさせるようなもの
となる。このように、発電機10の出力電圧は20から
25ボルトの範囲に調整される。
過電圧比較器166は接続点150の基準電圧を導線5
8の蓄電池電圧又は導線66のブリッジ整流器電圧のい
ずれか一方である導線174の検出電圧と比較する。接
続点150の(過電圧)基準電圧は接続点152の(設
定点)基準電圧より高い、すなわちそれよりスケールア
ップされている。
導線174の検出電圧が接続点150の基準電圧を越え
ると、過電圧比較器166はNORゲート250及びO
Rゲート234に入力として印加される出力を信号線2
60に発生する。そこで、ORゲート234の出力は信
号ランプ68をランプ駆動回路226を介して動作させ
、NORゲート250の出力はMO3FET42を非導
通状態にバイアスするために倍電圧器200を動作させ
る。MO3FET42が非導通状態であるとき、発電機
10の出力電圧は導線174の検出電圧と同様に低下す
る。導線174の検出電圧が接続点150の(過電圧)
基準電圧より低くなると、過電圧比較器166の出力は
状態を変え、それによりMO3FET42を導通状態に
バイアスさせる。
そこで、電圧調整回路は出力電圧を所望の調整電圧より
高い値に調整する。限定的な意味をもたない一例を挙げ
ると、維持すべき発電[10の所望の出力電圧がある特
定の温度で14ボルトであるとした場合、出力電圧が約
16ボルトに達したときに信号線260に過電圧信号を
発生するために過電圧比較器166を動作させることが
できる。
換言すれば、発電機10の出力電圧が所望の調整電圧よ
り約2ボルト高いときに過電圧比較器 。
166をトリガすることができる。過電圧比較器166
は、過剰な界磁電流を発生させる障害が電圧調整回路に
起こっており且つ導線40及び52が適正に接続されて
いる場合に動作するものである。その−例はMO3FE
T42の短絡であろう。
不足電圧比較器170は接続点154の基準電圧を接続
点165の電圧と比較する。発電機IOの出力電圧が異
常なほど低(ないとき、接続点1540基準電圧は接続
点165の電圧より低い。
接続点165の電圧が接続点154の基準電圧より低く
なると、不足電圧比較器170の出力端子はANDゲー
ト254に一方の入力として印加される信号を信号線2
62に発生する。ANDゲート254の他方の入力は導
線114の高速信号であり、この信号は、発電機の回転
速度がたとえば3000rpmの所定速度より高いとき
にハイレベル、すなわちルベルになる。不足電圧状態で
、発電機回転速度が所定速度を上回っているとき、OR
ゲート234に1つの入力として印加されるANDゲー
ト254の出力はランプ駆動回路22Eyを導通状態に
駆動させ、それにより信号ランプ68を動作させる。発
電機回転速度が所定速度(3000rpm)に達しなけ
れば、導線114の信号はローになり、このときに不足
電圧状態になっていれば信号ランプ68は動作されない
。不足電圧状態は、直流電圧出力端子24の電圧が約1
1ボルトより低く降下する状態と考えることができる。
前述のように、遠隔検出導線93(第1図及び第2図)
は接地点に接続されても、接続されなくてもいずれでも
良い。遠隔検出導線93が接地点に接続されない場合、
信号ランプ68は、導線52が接続点38から遮断され
たときに動作される。遠隔検出導線93が接地点に接続
される場合には、第1図及び第2図に示したように、信
号ランプ68は導線52が接続点38から遮断されても
動作されない。これはく遠隔検出指示器)NPNトラン
ジスタ263を含む回路(第2図に示す)により実現さ
れる。このNPN )ランジスタ263のエミッタは接
地され、ベースは遠隔検出導線93に接続される。NP
N )ランジスタ263のベースは導線191に接続さ
れ、この導線191はセンスセレクタ172のNPN 
I−ランジスタQ17 (第3図)のコレクタに接続さ
れる。
遠隔検出導線93が接地されないように電圧調整回路が
製造されており、導線52が接続点38がら遮断された
とすると、センスセレクタ172は、NPN)ランジス
タQ17及び導線191のコレクタ電位をハイ状態にす
るためにNPN )ランジスタQ17が非導通状態にバ
イアスされるような状態に切替わる。導線191の電圧
はNPNトランジスタ263を導通状態にバイアスする
ので、信号線264の電圧レベルはローになる。信号線
264が多重コレクタ、N P N トランジスタ(図
示せず)の1つのコレクタを介して電圧VLINに接続
される。信号線264の電圧はORゲート234に対す
る1つの入力であり、この電圧がローになると、ORゲ
ート234の出力は信号ランプ68を動作させる。
遠隔検出導線93が接地されているとき、NPNトラン
ジスタ263のベースは常にローレベルにあるので、N
PNトランジスタ263は常に非導通状態にバイアスさ
れ、信号線264の電圧はハイ状態であるため、信号ラ
ンプ68は動作されない。この動作状態は導線52が接
続点3日から遮断されても変化しない。
第2図において、導線112の回転信号はインバータ2
52を介してORゲート234に1つの入力として印加
される。発電機10が回転していないとき、回転信号は
ORゲート234がランプ駆動回路22Gに信号ランプ
68を動作させる出力を発生するような論理レベルを有
する。これは、自動車の運転者が最初に手動操作自在の
スイッチ72を閉成したときの信号ランプ68のパルプ
連続性ヰ★査として利用される。発電機1oが回転して
いるきと、導線112の信号は状態を変え、信号ランプ
68を非作動状態にするようなレベルとなる。
デジタル集積回路90は第5図にプロ、り線図の形で示
されると共に、第6図に詳細に示される。
デジタル集積回路90の説明に進む前に、デジタル集積
回路90の動作のいくつかを概して説明しておくと本発
明を理解する上で有用であろう。デジタル集積回路90
に対する入力の1つは、導線110によりデジタル集積
回路90に印加される設定点比較器168の出力でる。
導!110の設定点信号のレベル(ハイ又はロー)は発
電機10の実際の出力電圧が所望の調整電圧より高いか
又は低いかによって決まる。導線110の設定点信号ハ
MOS F ET 42の連続するオン/オフ状態を制
御することにより界磁電圧のパレス幅を制御する。MO
3FET42のスイッチングを制御する出力信号はデジ
タル集積回路90の導線116において発生される。
導線118はデジタル集積回路90に、機関及び発電機
の回転速度と関連する周波数を有する方形波パルスを印
加する。導線118の信号の電圧は、発電機10が回転
していないときは、連続して一方の状態にどどまる。デ
ジタル集積回路9゜は導線118の信号を利用して、発
電機10の回転子アセンブリが回転しているか否か、す
なわち機関16が発電機10を駆動しているか否かを指
示する信号(ハイ又はロー)を導線112に発生する。
導線118の信号は、さらに、機関及び発電機の回転速
度が所定の速度を上回っているか否かを指示する高速信
号を導線114に発生するためにデジタル集積回路90
により利用される。
以上のことを考慮に入れて、第5図のデジタル集積回路
90をさらに詳細に説明する。デジタル集積回路90は
、サンプルアンドホールド回路272に接続されるアッ
プ/ダウンカウンタ270を有する。サンプルアンドホ
ールド回路272は導線110に接続され、従って、設
定点比較R168の出力に応答する。サンプルアンドホ
ールド回路272の出力端子はアップ/ダウンカウンタ
270に結合されると共に、信号線276により出力ラ
ッチ274に結合される。導線116に発生される出力
ラッチ274の出力はMO5FET42のスイッチング
状態(オン又はオフ)を決定する。アップ/ダウンカウ
ンタ270は7本の信号線280によりダウンカウンタ
278に接続される。ダウンカウンタ278の出力端子
は信号線282によりサンプルアンドホールド回路27
2に結合されると共に、信号線284により出力ラッチ
274に結合される。同期パルス発生器286は信号線
288によりダウンカウンタ278に結合されると共に
、信号線290により出力ラッチ274に結合される。
第5図のデジタル集積回路90は、導線112及び導線
114に信号を供給するデジタル回転速度計292を有
する。デジタル回転速度計292の別の出力端子はいわ
ゆる機関失速信号線294によりアップ/ダウンカウン
タ270に接続される。
デジタル回転速度計292は、信号線298によりデジ
タル回転速度計292に結合されるデジタルフィルタ2
96から機関回転速度パルス情報を受取る。
第5図のデジタル集積回路90はクロック方形波発振器
300を有し、この発振器の出力端子は主分周器302
に接続される。この主分周器302は第6図にMCIか
らMCI3として示されている13個の出力端子を有す
るが、そのうちいくつかは利用されない。クロック方形
波発振器300の出力周波数はΦmとして示され、この
信号はパルス端が10マイクロ秒ごとに発生されるよう
な周波数を有していても良い。主分周器302の出力端
子に発生されるパルスはΦmパルスの発生より所定の時
間周期だけ遅延する。この遅延時間の量は出力端子MQ
IからMCI3に向かって徐々に増し、第6図に示され
る出力端子MQI、MQ4、MQ?、MQ8、MQ9、
MQ11及びMQ13においてそれぞれ20マイクロ秒
、160マイクロ秒、1.28ミリ秒、2.56ミリ秒
、5.12ミリ秒、20.48ミリ秒及び81.92ミ
リ秒となっていても良い。主分周器302は、連続する
出力端子MQI〜MQ13がすぐ前の出力端子の周波数
の二分の−の周波数を存するように構成される。従って
、出力端子MQ2における周波数は出力端子MQIの周
波数の二分の−であり、これ以降も同様である。
第5図に示されるように、1つの出力端子MQ11は信
号線304によりアップ/ダウンカウンタ270に接続
される。第6図には、出力端子MQ13が信号線440
によりフリップフロップ436に接続されるように示さ
れている。第5図の信号線304と第6図の信号!44
0は主分周器302の1つの出力端子と、デジタル集積
回路の1つの素子との1本の接誂線を表わす。図面を簡
潔にするため、主分周器302の出力端子MQ1〜MQ
13と他の回路素子とのその他の接続線は線により示さ
れていない。第5図及び第6図のデジタル集積回路90
においてMQを付した短い線は主分周器302の同じM
Q出力端子に接続され、Φmと指定される信号線はΦm
であるクロック方形波発振器300の出力端子に接続さ
れるものとする。
第6図の詳細な説明に進む前に、電圧調整回路の動作を
全般的に説明する。サイクルの中のある特定の時点で、
ダウンカウンタ278にそのときアップ/ダウンカウン
タ270に存在するデータ(2進数)がロードされる。
次に、ダウンカウンタ278はクリア状態になるまで減
分、すなわちカウントダウンされる。ダウンカウンタ2
78のカウントダウンが開始されてからダウンカウンタ
278が空になるまでの経過時間は、MO3FET42
が界磁巻線14を励磁するために導通状態にバイアスさ
れている時間の長さと等しい。言いかえれば、ダウンカ
ウンタ278が空状態になるまでカウントダウンしてい
る間にMO3FET42は電圧調整回路により導通状態
にバイアスされる。ダウンカウンタ278が空状態に達
すると、MO3FET42は非導通状態にバイアスされ
、サイクル中の後続する時点でダウンカウンタ278に
アップ/ダウンカウンタ270のデータが再びロードさ
れるまで、非導通状態のままである。このように、電圧
調整回路は界磁電流を一定の周波数でパルス幅変調する
。すなわち、パルス幅、従ってMO3FET42のオン
時間は変化され、MO3FET42のオン時間は一定の
周波数で連続して起こる。ダウンカウンタ278がアッ
プ/ダウンカウンタ270にあるカウントを、アップ/
ダウンカウンタ270のカウントがダウンカウンタ27
8にロードされる時点のアップ/ダウンカウンタ270
のカウントの大きさの関数である界磁電圧のパルス幅に
繰返し変換することは以上の説明から明らかであろう。
言いかえれば、アップ/ダウンカウンタ270のカウン
トは繰返しサンプリングされ、アップ/ダウンカウンタ
270がサンプリングされるたびに、界磁電圧のパルス
幅はサンプリングされたときのアップ/ダウンカウンタ
270のカウントの関数となるように制御される。
アップ/ダウンカウンタ270にあるカウント(2進数
)の大きさは蓄電池36の電圧の高さに従って変化され
る。蓄電池3Gに印加される電圧が所望の調整電圧より
高いとき、アップ/ダウンカウンタ270は減分、すな
わちカウントダウンされ、蓄電池36に印加される電圧
が所望の調整電圧より低いときにはアップ/ダウンカウ
ンタ270は増分、すなわちカウントアップされる。
蓄電池36に印加される電圧が所望の調整電圧より低い
と仮定すると、アップ/ダウンカウンタ270はほぼ連
続的にカウントアツプし、アップ/ダウンカウンタ27
0のカウントの大きさは周期的にダウンカウンタ278
に・ロードされる。その結果、発生される界磁電圧のパ
ルスのパルス幅はアップ/ダウンカウンタ270がカウ
ントアツプして続けるにつれて徐々に大きくなる。界磁
電圧のパルス幅が徐々に大きくなると発電機10の出力
電圧は上昇し、最終的には蓄電池36に印加される電圧
が所望の調整電圧を越える。このとき、アップ/ダウン
カウンタ270は減分、すなわちカウントダウンされ、
同時にMO3FET42は界磁電流を遮断するために非
導通状態にバイアスされる。蓄電池電圧が所望の調整電
圧を越えると、MO3FET42は非導通状態に維持さ
れ、アップ/ダウンカウンタ270は減分し続ける。界
磁電流が遮断されると、発電機10の出力電圧は低下し
、最終的には蓄電池に印加される電圧が所望の調整電圧
より低く降下する。このとき、界磁巻線14はその時点
でアップ/ダウンカウンタ270にある減分カウントに
対応するパルス幅で励磁され、アップ/ダウンカウンタ
270は今度は増分、すなわちカウントアップされる。
発生される電圧が高すぎるときにMO5FET42を非
導通状態にバイアスされたままに維持するのは、自動車
の負荷が発電機10から急に除去又は遮断されたときに
過電圧の発生を阻止するためである。
アップ/ダウンカウンタ270が満杯であるとき、記憶
されている2進数は界磁電圧の最大パルス幅に対応する
アップ/ダウンカウンタ270がクリア状態である、す
なわち実質的にカウントを有していないとき、MO3F
ET42はゼロパルス幅を発生するために非導通状態に
バイアスされる。
アップ/ダウンカウンタ270に記憶される満杯状態と
クリア状態との間の全ての値においては、界磁電圧のパ
ルス幅はアップ/ダウンカウンタ270の2進数に従っ
て直線的に変化する。
本発明の電圧調整回路は以下に説明する4つの異なるモ
ードで動作することができる。発電機10を駆動する機
関16の回転速度が機関16のアイドル速度より速いあ
る所定の速度を越えたとき、本発明の電圧調整回路は第
1の動作モードと呼ばれるモードで動作する。この第1
の動作モードにおいては、アップ/ダウンカウンタ27
0は界磁電圧のパルス幅を制御することにより所望の調
整出力電圧を維持するように上述の方法で増分、減分さ
れる。この第1の動作モードでは、アップ/ダウンカウ
ンタ270が増分される周波数は減分されるときの周波
数と等しい。機関回転速度と関連するこの第1の動作モ
ードにおける動作に関して、本発明の電圧調整回路は、
当然のことながら機関回転速度と関連する発電機回転速
度を検出する。たとえば、以下の本発明の説明において
、この第1の動作モードの動作は発電機回転速度が30
00rpmを越えたときに起こると仮定する。
機関16と発電機10を連結するベルトとプーリの速度
比が約3.5:1であると仮定すれば、これは約850
rpmの機関回転速度に対応する。従って、これらの速
度を想定したとき、導線114の高速信号は発電機回転
速度が3000rpmを上回ったときに1つの値を有し
、発電機回転速度が3000rpmより低下したときに
は別の値を有する。所定の回転速度(3000rpm)
は機関回転速度(850rpm)がアイドル速度より高
い速度でる。速度値は例として挙げたもので、特定の機
関16のアイドル速度範囲及び特定の自動車の機関16
と発電機10の速度比に適合するように変えることもで
きる。いずれにせよ、ここでいう「所定の高速」は特定
の機関について機関アイドル速度より速い発電機及び機
の回転速度を指す。
機関回転速度が85Orpmの所定速度より低いとき、
言いかえれば、機関回転速度がアイドル範囲にあるとき
、電圧調整回路は負荷応答モードとも呼ばれる第2のモ
ードで動作される。第2の動作モードにおいては、アッ
プ/ダウンカウンタ270が増分及び減分される速度は
第1の動作モードで起こる増分及び減分の速度と比べて
低下される。この第2の動作モードの間に増分及び減分
の速度を低下するのは、発電機10に大きな電気的負荷
が急に加えられたときの機関16の振動又は失速を阻止
するためである。従って、大きな電気的負荷が加えられ
ると、発電機10の出力電圧は所望の調整電圧より低く
降下し、それによりアップ/ダウンカウンタ270は増
分されるので、界磁電圧のパルス幅は徐々に大きくなる
。この第2の動作モードにおける増分速度は機関16が
アイドル速度範囲の上で動作しているときの増分速度よ
り低いので、界磁電流はゆっくりと増加され、そのため
、機関16にもゆっくりと電気的負荷が加えられること
になる。、本質的には、ここで行なわれるのはスルーレ
ートの低下である。すなわち、界磁電圧デユーティサイ
クルの変化の時間速度は第1の動作モードと比べそ低下
され机この負荷応答特性は、機関16がアイドル速度範
囲を上回る速度で動作しているときは、機関16及び発
電機10の機械的慣性が大きな電気的負荷の印加を介し
て機関16を支持するので要求されない。
この第2の負荷応答動作モードの間のアップ/ダウンカ
ウンタ270の増分速度は減分速度より低い。
機関16が発電機10を駆動していない状態に相当する
第3の動作モードにおいては、発電機10が機関16に
より駆動されたならば発電機10の出力電圧を発生させ
るのに十分な一定のデユーティサイクルの電流が界磁巻
!14に供給される。この動作モードは発電機10を駆
動する機関16の初期始動中に、すなわち、自動車の運
転者が機関16を始動するためにイグニションスイッチ
を最初に閉成したときに起こる。本発明の電圧調整回路
は、発電機10が回転されていないことを検出し、アッ
プ/ダウンカウンタ270のカウントを、たとえば20
%であっても良い一定の界磁電圧デユーティサイクルに
対応する一定の値にクランプさせる。このデユーティサ
イクルはストローブデユーティ係数と呼ばれる。
第4の動作モードにおいては、本発明の電圧調整回路は
、発電機10を駆動する機関16が始動した後で失速し
たときに電圧調整回路が全界磁状態になるのを阻止する
ことができる。機関16が発電機10を回転させるため
にまず始動され、続いて機関16が失速した場合、電圧
調整回路はアップ/ダウンカウンタ270をパルスによ
りリセットするように動作させる。その後、アップ/ダ
ウンカウンタ270は第3の動作モードに関連して先に
説明したストローブデユーティ係数に戻るまで増分する
以上の説明を考慮に入れて、次に第6図に示されるデジ
タル集積回路を説明する。第6図において、いくつかの
フリップフロップ、たとえばフリップフロップ380の
D端子に隣接して付されている符号1は、フリップフロ
ップのその特定の端子がルベルにあること、すなわち正
電圧に接続されることを示す。
設定点比較器168の出力は負端トリガD形のフリップ
フロップ310のD端子に印加される。
このフリップフロップ310は第5図に示されるサンプ
ルアンドホールド回路272に対応する。
フリップフロップ310は信号線又は導&’1312に
接続され、フリップフロップ310のQ端子は導′fI
A314によりアップ/ダウンカウンタ270に接続さ
れる。導線314の論理レベル(ハイ又はロー)は、発
電機10の出力電圧が所望の調整電圧より低いときはア
ップ/ダウンカウンタ270をカウントアツプモードに
セットし、発電機10の出力電圧が所望の調整電圧より
高いときにはカウントダウンモードにセントするような
ものである。導線314は導線316及び318に接続
される。
導線316はD形のフリップフロップ320に接続され
る。このフリップフロップ320のD出力端子は導線1
16に接続され、R端子は信号線322に接続される。
導線314及び316の論理レベルと、フリップフロッ
プ320のQ出力端子の論理レベルは、蓄電池36に印
加される電圧が所望の調整電圧より高いときにMOS 
F ET42を非導通状態にバイアスさせる可変制御信
号が導線116に発生されるようなものである。蓄電池
36の電圧が所望の調整電圧より高い間はMO3FET
42は非導通状態に維持され、この時点でアップ/ダウ
ンカウンタ270は減分される。
導*318はANDゲート324の1つの入力端子に接
続されると共に、インバータ328を介してANDゲー
ト326の1つの入力端子に接続される。ANDゲート
324及び326の出力端子はORゲート330の入力
端子に接続され、ORゲート330の出力端子はD形の
フリップフロップ332のD端子に接続される。フリッ
プフロップ332のQ出力端子はアップ/ダウンカウン
タ270に接続され、アフプ/ダウンカウンタ270を
フリップフロップ332から印加されるパルスの周波数
でカウントアツプ又はカウントダウンさせるためにアッ
プ/ダウンカウンタにパルスを印加する。
ANDゲート324の1つの入力端子はORゲート33
4の出力端子に接続され、ORゲート334の入力端子
はANDゲート336及び338にそれぞれ接続される
。ANDゲート336の一方の入力端子は主分周器30
2のMQ11出力端子に接続され、ANDゲート336
の他方の入力端子はインバータを介して信号線340に
接続される。信号線340は導線114に接続される。
導線114の、従って信号線340の高速信号の論理レ
ベルは発電機回転速度、従って機関回転速度が所定速度
より高いか又は低いかによって決まる。ANDゲート3
38の入力端子の一方は信号線340に接続され、他方
の入力端子は主分周器302のMQ7出力端子に接続さ
れる。
ANDゲート326の1つの入力端子はORゲート34
4の出力端子に接続され、ORゲート344の入力端子
はANDゲート346及び348にそれぞれ接続される
。ANDゲート346の一方の入力端子は主分周器30
2の出力端子MQ9に接続され、他方の入力端子はイン
バータにより信号線340に接続される。ANDゲ−)
348の一方の入力端子は出力端子MQ7に接続され、
他方の入力端子は信号′!FfA340に接続される。
アップ/ダウンカウンタ270の出力端子QO〜Q6は
7つの入力としてNANDゲート350に接続される。
アップ/ダウンカウンタ270とNANDゲート350
を接続する信号線の1つはインバータ352を含む。N
ANDゲート350の出力端子はANDゲート354の
一方の入力端子に接続され、ANDゲート354の出力
端子はORゲート356の入力端子の一方に接続される
ANDゲート354の他方の入力端子は信号線358に
接続され、この信号線358は導線112に接続される
。導!i1!112の、従って信号線358の回転信号
の論理レベルは、発電機10が回転しているか否か、す
なわち機関16が発電機10を回転しているか否かによ
って決まる。ORゲート356の他方の入力端子はAN
Dゲート360の出力端子に接続され、ORゲート35
6の出力端子はANDゲート324の入力端子の1つに
接続される。ANDゲート360の入力端子の一方はイ
ンバータを介して信号線358に接続され、他方の入力
端子は信号線362に接続される。この信号線362は
NANDゲート364の出力端子に接続される。NAN
Dゲート364の入力端子の一方はアップ/ダウンカウ
ンタ270のQ4出力端子に接続され、他方の入力端子
はアップ/ダウンカウンタ270のQ3出力端子に接続
される。
ANDゲート326の入力端子の1つは信号線368に
よりNORゲート366の出力端子に接続される。NO
Rゲート366のアップ/ダウンカウンタ270の出力
端子QO−Q6にそれぞれ接続される7つの大男端子を
有する。出力端子QOとNORゲート366の入力端子
の1つとの接続線はインバータ367を含む。
アップ/ダウンカウンタ270の出力端子QO〜Q6は
ダウンカウンタ278のそれぞれ対応する入力端子PO
〜P6に接続される。ダウンカウンタ278の出力端子
DQO−DQ6は7つの入力としてNORゲート370
に接続される。
NORゲート370の出力端子は信号線332に接続さ
れ、インバータ374を介して信号線372に接続され
ると共に、インバータ374及び導線312を介してフ
リップフロップ310に接続される。信号線372はA
NDゲート376の一方の入力端子に接続され、AND
ゲート376の出力端子はダウンカウンタ278に接続
される。ANDゲート376の他方の入力端子は主分周
器302の出力端子MQIに接続される。
フリップフロップ380,382及び384は第6図に
示されるように接続される。フリップフロップ380は
出力端子MQ8に接続され、フリップフロップ382及
び384は出力端子φmに接続される。フリップフロッ
プ382及び384はANDゲート386の入力端子に
接続される。
ANDゲート386の出力端子は信号線388に接続さ
れ、この信号vA388はフリップフロップ332に接
続される。フリップフロップ384のQ!l端子はダウ
ンカウンタ278のLOAD端子に接続されると共に、
信号線390によりフリップフロップ320に接続され
る。以上挙げた素子は第5図に示される同期パルス発生
器286に対応する。これらの素子はデジタル集積回路
90を同期動作させ、界磁電圧変調の基本周期を決定す
る。
第6図ブロックとして示されているデジタルフィルタ2
96の入力端子は導線118に接続される。デジタルフ
ィルタ296の出力端子は導線404に接続され、この
導線404はフリップフロップ406に接続される。フ
リップフロップ406.408,410,412及び4
14は、第5図にはブロック線図の型で示され且つ図中
符号292により示されているデジタル回転速度計の一
部を形成する。これらのフリップフロップ406〜41
4は全てD形フリップフロップであり、同じものである
。図示の便宜上、フリップフロップ408〜414には
符号が記入されていないが、それらもフリップフロップ
406と全く同じである。導線118からデジタルフィ
ルタ296に印加される方形波入力は平滑な連続関数で
はなく、雑音を含む、この雑音を含む信号はデジタルフ
ィルタ296において調整され、グリッチが発生しても
、それが最小持続時間より短ければ無視される。この最
小持続時間より長いグリッチはデジタル回転速度計29
2に供給される。
フリップフロップ408,410,412及び414は
NANDゲート416の入力端子にそれぞれ接続される
。NANDゲート416の出力端子はフリップフロップ
418に接続される。フリップフロップ418及び42
0は導線114に印加される論理レベル(ハイ又はロー
)を決定するので、いわゆる高速フリップフロップであ
る。このように、フリップフロップ420のQ端子は導
線114に接続される。フリップフロップ418のR端
子は信号線422に、従ってフリップフロップ406〜
414のR端子に接続される。
フリップフロップ424及び426は導線112に印加
される論理レベル(ハイ又はロー)を決定するので、い
わゆる回転信号発生フリップフロップである。導線11
2の回転信号は発電機10が回転しているか否かによっ
て決まる。導線112はフリップフロップ426のQ端
子と、導線又は信号線428とに接続される。
導線428はフリップフロップ430に接続される。フ
リップフロップ430はフリップフロップ432と共に
ある動作条件の下で失速信号を信号線434に供給する
。信号線434はアップ/ダウンカウンタ270のRE
SET端子に接続される。フリップフロップ432は第
6図に示されるようにφm出力信号を受信する。
フリップフロップ436及び438は、デジタル回転速
度計292が導線404の電圧パルスの入力端をカウン
トするように時間ウィンドーを発生する。フリップフロ
ップ438にはφm出力信号が印加される。フリップフ
ロップ436は信号線440により主分周器302の出
力端子MQ13に接続される。信号線442はフリップ
フロップ436をフリップフロップ426及び420に
接続する。
次に、第6図に示されるデジタル集積回路の、電圧調整
回路の様々な動作モードにおける動作を説明する。機関
16は3000rpmの所定速度を上回る速度で発電機
10を駆動しており、さらに、(ダイオード整流交流)
発電機10のブリッジ整流器20により蓄電池36に印
加される電圧は所望の調整電圧より低いものと仮定する
と、導線314の論理レベルはアップ/ダウンカウンタ
270をカウントアツプモードにセットするようなレベ
ルとなる。この動作モードの間、導線114の高速信号
は信号線340を介してANDゲート348及び338
に印加される。発電機回転速度は所定速度を上回ってい
るので、信号線340の論理レベルはANDゲート33
8及び348に出力端子MQ7がらANDゲート324
及び326に信号を供給させるようなレベルとなる。こ
の時点で、導線314の論理レベルはANDゲート34
8を導通状態にバイアスさせるようなレベルとなるので
、出力端子MQ7がらの信号の周波数を有するパルスは
アップ/ダウンカウンタ270によりカウントアップさ
れる。アップ/ダウンカウンタ270がカウントアップ
するに従って、そのカウントは信号線390に発生され
る周期的ロード信号によってダウンカウンタ278に周
期的にロードされる。そこで、ダウンカウンタ278は
出力端子MQIの信号によりカウントダウンされ、前述
のように、ダウンカウンタ278がカウントダウンして
いる時間周期だけ界磁電圧が印加される。ダウンカウン
タ278のカウントダウン動作が終了すると、NORゲ
ート370により信号が発生され、この信号は導線31
2を介してフリップフロップ310に印加される。これ
により (サンプルアンドホールド)フリップフロップ
310はトリガされる。このような動作が行なわれるの
は、発電機10の出力かりプルのためにきわめて高い雑
音を含み、界磁電流のスイッチング、従って蓄電池36
に印加される電圧の瞬間的スナップショットを得ること
が困難であるためである。界磁電圧が印加されるとき、
それはリンギング現象を示すので、(サンプルアンドホ
ールド)フリップフロップ310がトリガされる時点に
よって、情報の良否が決定されると考えられる。最大の
安定性が見られる“時点は、リンギングは減衰されたが
界磁電圧はまだ印加されているときである。これは、ダ
ウンカウンタ278がクリア状態まで減分したとき、従
って、(サンプルアンドホールド)フリップフロップ3
10がトリガされるときに起こる。
電圧調整回路がいわゆる第1の動作モード(機関回転速
度は所定速度より高い)で動作していると仮定すると、
蓄電池36に印加される電圧が所望の調整電圧より低い
間はアップ/ダウンカウンタ270はカウントアツプし
続け、ダウンカウンタ278はロードされ、界磁電圧の
パルス幅を決定するためにカウントダウンされ続ける。
アップ7′ダウンカウンタ270がカウントアツプして
いる間は、連続する界磁電圧パルスのパルス幅は徐々に
大きくなる。ダウンカウンタ278がゼロまでカウント
ダウンするたびに、(サンプルアンドホールド)フリッ
プフロップ310はその時点で導線110に存在する電
圧(ハイ又はロー)をサンプリングし、アップ/ダウン
カウンタ270がカウントアツプすべきか又はカウント
ダウンすべきかを決定する。繰返しにはなるが、要する
に、第6図に示される導線116に対する出力を決定す
る素子は第5図にブロック274として示される出力ラ
ッチを形成する。この出力う・ノチ274はダウンカウ
ンタ278からの時間情報と、(サンプルアンドホール
ド)フリップフロップ310からの出力とを受取り、オ
ン時間、すなわちMO8FET42のパルス幅を制御す
るパルスを出力する。出カラフチ274は周期的な間隔
をおいてセットされ、ダウンカウンタ278がゼロまで
減分したときにリセットされる。出力ラッチ274がセ
ットされると、ダウンカウンタ278はアップ/ダウン
カウンタ270からロードされる。ダウンカウンタ27
8は空状態まで減分されるとパルスを発生する。このパ
ルスは、ある遅延時間をおいて、MO3FET42を非
導通状態にバイアスし且つ(サンプルアンドホールド)
フリップフロップ310をトリガする。トリガされた(
サンプルアンドホールド)フリップフロップ310はM
O3FET42が非導通状態になる前に導線110の設
定点信号の電圧レベルをサンプリングするので、導線1
10の電圧は界磁電圧がまだ印加されているときにサン
プリングされることになる。前述のように、この種の動
作は、界磁電圧のリンギングは減衰されたが界磁電圧は
まだ印加されているときに蓄電池電圧がサンプリングさ
れるという点で最大の安定性を提供するものである。ダ
ウンカウンタ278がゼロカウントに達する時点からM
O3FET42の遮断までの時間周期は数マイクロ秒で
あれば良いが、以下にこの遅延を得る方法を説明する。
蓄電池電圧が所望の調整電圧より低い間は界磁電圧のパ
ルス幅は徐々に大きくなるので、発電機10の出力電圧
は上昇する。蓄電池36に印加される電圧が所望の調整
電圧を越える点まで上昇すると、導線110の設定点信
号は状態、すなわち論理レベルを変え、フリップフロッ
プ310を介してアップ/ダウンカウンタ270をカウ
ントダウンモードにセントする。そこで、導線314の
信号はMO3FET42を非導通状態にバイアスさせる
と共に、23線318に印加されるので、ANDゲート
324はANDゲート338からの出力端子MQ7の出
力信号を阻止し、ANDゲート326はANDゲート3
48からの出力端子MQ7の出力信号を通過させる。従
って、アップ/ダウンカウンタ270は先にカウントア
ツプしたときと同じ周波数、すなわち出力端子MQ7か
らの信号の周波数でカウントダウンされる。ダウンカウ
ンタ278はカウントダウンされている間も周期的にロ
ードされ、カウントダウンするが、フリップフロップ3
20をMO5FET42が非導通状態に維持されるよう
な状態に維持するために導体314の信号が導線316
を介してフリップフロップ320のD入力端子に印加さ
れるので、ダウンカウンタ278はフリップフロップ3
20に影響を及ぼさない。アップ/ダウンカウンタ27
0はカウントダウンし続け、最終的には蓄電池36に印
加される電圧は所望の調整電圧より低(なるまで低下し
、そこで、界磁電圧のパルス幅はその時点でアップ/ダ
ウンカウンタ270にある減分されたカウント値により
決定される。次にアップ/ダウンカウンタ270は増分
され、連続する界磁電圧パルスのパルス幅は連続して増
加する。
先に概要を説明したいわゆる第2の動作モードは、機関
回転速度が所定値(たとえば850rpm)を下回り、
通常、機関16のアイドル速度範囲に゛なければならな
い動作モードである。前述のように、この動作モードを
負荷応答モードということもできる。この動作モードに
おいては、アップ/ダウンカウンタ270のカウントア
ップとカウントダウンの速度が第1の動作モードの間に
使用されるカウント速度(出力端子MQ7からの信号)
と比べ低下される。機関回転速度が所定値より降下する
と、導線114の高速信号はその状態、すなわちレベル
を変える。この高速信号は信号線340に印加され、A
NDゲート336に出力端子MQIIからの信号を通過
させると共に、ANDゲート346に出力端子MQ9か
らの信号を通過させる。従って、アップ/ダウンカウン
タ270は出力端子MQIIからの信号の周波数でカウ
ントアツプされ、出力端子MQ9からの信号の周波数で
カウントダウンされる。これらの周波数は共に出力端子
MQ7からの信号の周波数より低く、出力端子MQII
からの信号の周波数は出力端子MQ9からの信号の周波
数より低い。従って、アップ/ダウンカウンタ270は
この第2の動作モードにおいては負荷応答制御を実行す
るために第1の動作モードと比べて遅い速度でカウント
アツプ、カウントダウンされる。さらに、この第2の動
作モードでは、アップ/ダウンカウンタ270はカウン
トダウンされるとき(出力端子MQ9からの信号)より
遅い速度でカウントアツプされる(出力端子MQIIか
らの信号)。
いわゆる第3の動作モードは、発電機10が回転してい
ない、すなわち機関16により駆動されていない動作モ
ードである。発電機10が回転されていない動作状態の
1つは、自動車の運転者が最初にイグニションスイッチ
を閉成し、機関16を回転させるためにスタータを動作
させた状況である。この動作モードにおいては、界磁電
圧のパルス幅は一定の最小パルス幅、すなわち、たとえ
ば20%デユーティサイクルであっても良い一定の最小
デユーティサイクルに維持される。この最小デユーティ
サイクルはストローブデユーティ係数と呼ばれており、
発電機10が回転していないときにアップ/ダウンカウ
ンタ270にクランプを加えることにより実現される。
すなわち、導線112は信号′s35 Bに接続され、
信号線358はANDゲート354の一方の入力端子に
接続されると共に、インバータを介してANDゲート3
60の一方の入力端子に接続される。アップ/ダウンカ
ウンタ270は出力端子MQIIからの信号によりカウ
ントアツプされるが、アップ/ダウンカウンタ270が
所定のカウントに達すると、NANDゲート364の出
力は、ANDゲート324にアップ/ダウンカウンタ2
70の出力端子MQIIからの信号のパルスによるそれ
以上のカウントアツプ動作を阻止させるためにANDゲ
ート360にANDゲート324に対して信号を印加さ
せるようなレベルとなる。従って、アップ/ダウンカウ
ンタ270は所定のカウントアップ状態でクランプされ
、次に、この固定カウントは界磁電圧の一定パルス幅(
20%デユーティサイクル)をセットするために使用さ
れる。そこで、ダウンカウンタ278はアップ/ダウン
カウンタ270にある一定の最小デユーティサイクルカ
ウントをロードされ、界磁巻線14に一定の最小デユー
ティサイクル界磁電圧パルスを供給するためにカウント
ダウンされる。このように、連続して発生するパルス幅
電圧パルスはこの第3の動作モードの間に界磁巻vA1
4に印加される。
機関16が発電機10を駆動し始めると、導線112の
論理レベルは状態を変え、電圧調整回路を第2の動作モ
ードで、すなわち負荷応答モードで動作させる。機関1
6が所定の高速、すなわちアイドル速度範囲を上回る速
度まで加速されると、導vAl14の論理レベルは状態
を変え、電圧調整回路を第1のモードで動作させる。
第4の動作モードは失速制御モードということができる
。機関16が発電機10を駆動し始めると、導線112
に発生される回転信号はアップ/ダウンカウンタ270
にパルスを印加させる。このパルスの周波数は機関回転
速度が所定の高速を上回っているか又は下回っているか
によって決まる。機関16が失速すべきであれば、発電
機10は駆動されなくなり、導線112の回転信号は状
態を変える。蓄電池36の電圧は蓄電池電圧のみになる
ので、検出電圧は所望の調整電圧より低く、従って、こ
の状態が持続していて良いならば、MO3FET42は
導通状態にバイアスされたままになると考えられる。こ
れを阻止するために、電圧調整回路の論理は、回転が検
出された(導線112の回転信号)後に回転がない(機
関失速)ことを支持するために導線112の信号が状態
を変えた場合、アップ/ダウンカウンタ270はアップ
/ダウンカウンタ270のRESET端子に接続される
信号線434に発生されるパルスによりリセットされる
ように構成される。そこで、アップ/ダウンカウンタ2
70はストローブデユーティ係数(20%)まで増分し
て戻るので、磁界は上述の第3の動作モードと同じよう
に最小デユーティサイクルで励磁される。
界磁電圧のパルス幅変調に関して、基本タイミング周期
は、ローディングパルスが発生するたびにMO3FET
42が導通状態にバイアスされることから、連続するロ
ーディングパルスの間の時間周期である。MO3FET
42が導通状態にバイアスされるローディングパルスの
間のこの時間周期(ダウンカウンタ、278のカウント
ダウン時間)のパーセンテージはパーセントデユーティ
サイクルに相当する。信号!390のロードパルスは連
続するローディングパルスの間の等しい時間周期によっ
て一定の周波数で発生する。
アップ/ダウンカウンタ270はインバータ350及び
それと関連する論理素子により形成される上方クランプ
と、インバータ367及びそれと関連する論理素子によ
り形成される下方クランプとを有する。これらのクラン
プはカウンタのロールオーバーを阻止し、ゼロ±1のカ
ウント(・・弓11及び・・・001)のカウンタ値で
カウンタクロック信号をロックアウトする。従って、ア
ップ/ダウンカウンタ270は満杯状態までカウントア
ツプしてはならず、上方クランプにより許容される大き
さまでカウントアツプしたときは、その大きさは界磁電
圧のデユーティサイクルが127/128X100パー
セント、すなわち約99%であるようなものである。デ
ユーティサイクルが99%のとき、MO3FET42の
オフ時間は1%であるので、基本時間周期(信号線39
0のロードパルスの間の時間)の1%についてMO3F
ET42は非導通状態にバイアスされる。MO3FET
42が非導通状態にバイアスされると、コンデンサ12
0は第4図に示される倍電圧器200により充電される
。1%のオフ時間はコンデンサ120を完全に充電する
のに十分である。従って、アップ/ダウンカウンタ27
0の上方クランプは、電圧調整回路が99%の最大デユ
ーティサイクルで動作しているときにコンデンサ120
を充電するのに十分な時間が与え′られるように保証す
る。
下方クランプにより提供される最小デユーティサイクル
は約1/128X100パーセント、すなわち約0.7
パーセントとすることができる。前述のように、導線1
10の設定点信号の電圧レベル(ハイ又はロー)をサン
プリングするために(サンプルアンドホールド)フリッ
プフロップ310がトリガされる時間と、MO3FET
42が非導通状態にバイアスされる時間との間には、界
磁電圧がまだ印加されている間に導線110の電圧がサ
ンプリングされるように数マイクロ秒の遅延時間がある
。MO5FET42を非導通状態にバイアスするときの
この遅延時間はフリップフロップの遅延と、MOSFE
T’42のゲートキャパシタンスとにより発生される。
フェイルセーフ比較器164(第2図)が電圧調整回路
を制御しているとき、直流電圧出力端子24は蓄電池3
6から遮断され且つ導線52は電圧調整回路に適正に接
続されているため、導線52により検出される電圧レベ
ルは12ボルトの蓄電池電圧のみである。これは14ボ
ルトの所望の調整電圧より低いので、導線110の設定
点信号は低蓄電池電圧状態を継続して支持する。その結
果、アップ/ダウンカウンタ270は連続的にカウント
アツプするようにセットされ、最終的には最大クランプ
値までカウントアツプする。これにより、電圧調整回路
は、アップ/ダウンカウンタ270のカウントに関する
限り、99%の最大界磁電圧デユーティサイクルで動作
しようとするが、接続点162の検出出力電圧が接続点
148の基準電圧を越えるたびに、フェイルセーフ比較
器164の出力はMO5FET42を非導通状態にバイ
アスさせる。従って、アップ/ダウンカウンタ270の
カウントにより要求された99%の界磁電圧デユーティ
サイクルはMO3FET42のfU−A的スイッチング
によりさらに短いパルス幅、すなわちさらに短いデユー
ティサイクルに分断される。
本発明の詳細な説明において、アップ/ダウンカウンタ
270のカウントはダウンカウンタ278に周期的にロ
ードされ、次にカウントダウンされることを指摘した。
このローディングが起こるとき、アップ/ダウンカウン
タ270にあるカウントはダウンカウンタ278の口L
ディングによって変化せず、アップ/ダウンカウンタ2
70は場合に応じてカウントアツプ又はカウントダウン
し続ける。言いかえれば、ダウンカウンタ278の周期
的ローディングはアップ/ダウン270のカウントの大
きさに影響を及ぼさない。
ストローブデユーティサイクル(20%デユーティサイ
クル)の目的は、前述の第3及び第4の動作モードの間
にMO3FET42が処理しなければならない電流を制
限することである。
不足電圧比較器170に関して、接続点160からその
負端子に印加される電圧はほぼ平坦に温度補償されてい
る、すなわち温度の変化に伴なってほとんど変化しない
電圧である。
従って、本発明は先行技術と比べて、界磁電流をより精
密にパルス幅制御することが可能なデジタル(アップ/
ダウン)カウンタを使用するという利点を有し、電圧調
整回路がブリッジ整流器からのりプル電圧により受ける
影響は少ない。デジタル制御方法の利用により、本発明
は、界磁電流がゆっくりと増加し、それによって急激な
電気的負荷の印加を阻止する負荷応答制御を実施するこ
とができる。さらに、本発明は4つの異なるモードにお
ける動作が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に従って構成された自動車用電気回路
の電圧調整回路の概略的な回路図、第2図は、第1図に
示される電圧調整回路の一部を形成するリニア集積回路
チップの概略的な回路図、 第3図は、第2図にブロック線図の形で示されるセンス
セレクタの概略的な回路図、 第4図は、第2図にブロック線図の形で示される倍電圧
器の概略的な回路図、 第5図は、第1図に示されるデジタル集積回路の動作を
示すブロック線図、及び 第6図は、第1図及び第5図に示されるデジタル集積回
路のさらに詳細なブロック線図である。 10・・・発電機、12・・・固定子巻線、14・・・
界磁巻線、16・・・機関、20・・・ブリッジ整流器
、24・・・直流電圧出力端子、30・・・接地直流電
圧出力端子。 36・・・蓄電池、42・・・MOSFET、50・・
・蓄電池電圧検出回路、60・・・電圧検出回路、50
E。 60E・・・温度応答サーミスタ、56・・・リニア集
積回路、90・・・デジタル集積回路、12o・・・コ
ンデンサ、124・・・内部電圧調整器、138〜14
6・・・抵抗器、164・・・フェイルセーフ比較器。 166・・・過電圧比較器、168・・・設定点比較器
。 170・・・不足電圧比較器、172・・・センスセレ
クタ、200・・・倍電圧器、27o・・・アップ/ダ
ウンカウンタ、272・・・サンプルアンドホールド回
路。 274・・・出力ラッチ、278・・・ダウンカウンタ
。 286・・・同期パルス発生器、292・・・デジタル
回転速度計、302・・・主分周器、352・・・イン
バータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 固定子巻線(12)の出力電圧の大きさを検出する
    過程と、検出された出力電圧を所望の基準電圧と比較す
    る過程とから成る、界磁巻線(14)及び固定子巻線(
    12)を有する発電機(10)の出力電圧を調整する方
    法において、検出された出力電圧が所望の基準電圧より
    低いときはアップ/ダウンカウンタ(270)を増分し
    、検出された出力電圧が所望の基準電圧より高いときに
    はアップ/ダウンカウンタを減分する過程と、アップ/
    ダウンカウンタのカウントの大きさを所定の周波数で繰
    返しサンプリングする過程と、検出された出力電圧が所
    定の基準電圧より低い期間中、アップ/ダウンカウンタ
    がサンプリングされるたびに、アップ/ダウンカウンタ
    がサンプリングされた時点のアップ/ダウンカウンタの
    カウントの大きさの関数であるパルス幅を有する電圧パ
    ルスによって界磁巻線を励磁する過程と、検出された出
    力電圧が所望の基準電圧より高いときは界磁巻線を非作
    動状態に維持すると同時にアップ/ダウンカウンタを減
    分する過程とを含むことを特徴とする方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の方法において、検出さ
    れた出力電圧が所望の基準電圧より低いときは第1の大
    きさを有し、検出された出力電圧が所望の基準電圧より
    高いときには第2の異なる大きさを有する設定点信号を
    発生する過程と、設定点信号を周期的にサンプリングし
    、サンプリングされた設定点信号の値をホールドする過
    程と、サンプリングされ且つホールドされた設定点信号
    が第1の大きさを有するときはアップ/ダウンカウンタ
    (270)を増分し、サンプリングされ且つホールドさ
    れた設定点信号が第2の大きさを有するときにはアップ
    /ダウンカウンタを減分する過程とを含むことを特徴と
    する方法。 3 特許請求の範囲第3項記載の方法において、界磁巻
    線(14)を周期的に励磁する過程と、界磁巻線が励磁
    される時点で設定点信号がサンプリングされるように設
    定点信号のサンプリングを制御する過程とを含むことを
    特徴とする方法。 4 特許請求の範囲第1項から第3項のいずれか1項に
    記載の方法において、 発電機回転速度が所定速度を下回るとき、アップ/ダウ
    ンカウンタ(270)の増分及び減分の速度を発電機回
    転速度が所定速度を上回るときより低下させる過程を含
    むことを特徴とする方法。 5 特許請求の範囲第1項から第4項のいずれか1項に
    記載の方法において、 アップ/ダウンカウンタ(270)の増分中に、発電機
    に(10)が回転されていないときは、アップ/ダウン
    カウンタにより達成できるアップカウントを所定の値に
    制限し、以って、発電機(10)が回転されていないと
    きに界磁巻線(14)が励磁されるようにする過程を含
    むことを特徴とする方法。 6 固定子巻線(12)に接続され、固定子巻線の出力
    電圧の大きさの関数である検出電圧を発生する電圧検出
    回路(50、60、172)と;固定子巻線に接続され
    、設定点基準電圧を発生する基準電圧手段(124、1
    38〜146)とを具備する、固定子巻線(12)及び
    界磁巻線(14)を有する発電機(10)の電圧調整回
    路において、 アップ/ダウンカウンタ(270)と;検出電圧及び設
    定点基準電圧に応答し、検出電圧が設定点基準電圧より
    低いときはアップ/ダウンカウンタを増分し、検出電圧
    が設定点基準電圧より高いときにはアップ/ダウンカウ
    ンタを減分する設定点比較器(164)と;固定子巻線
    に接続された磁界励磁回路であって、界磁巻線と直列に
    接続される半導体スイッチ(42)を含むものと;アッ
    プ/ダウンカウンタのカウントの大きさを所定の周波数
    で繰返しサンプリングするダウンカウンタ(278)と
    ;検出電圧が設定点基準電圧より高いときは半導体スイ
    ッチを非導通状態にバイアスし、検出電圧が設定点基準
    電圧より低い期間中、アップ/ダウンカウンタがサンプ
    リングされるたびに、アップ/ダウンカウンタがサンプ
    リングされた時点のアップ/ダウンカウンタのカウント
    の大きさの関数である時間周期だけ半導体スイッチを導
    通状態にバイアスする出力ラッチ(274)とを具備す
    ることを特徴する回路。 7 特許請求の範囲第6項記載の電圧調整回路において
    、 設定点比較器(164)は、検出電圧が設定点基準電圧
    より低いときは第1の大きさの設定点信号を発生し、検
    出電圧が設定点基準電圧より高いときには第2の異なる
    大きさの設定点信号を発生することを特徴とし;設定点
    信号を周期的にサンプリングし、設定点信号が第1の大
    きさを有するときはアップ/ダウンカウンタ(270)
    が増分され且つ設定点信号が第2の大きさを有するとき
    にはアップ/ダウンカウンタが減分されるようにアップ
    /ダウンカウンタに接続されるサンプルアンドホールド
    回路 (272)を具備し、ダウンカウンタ(278)は、半
    導体スイッチ(42)が導通している時点で、半導体ス
    イッチ(42)が非導通状態に駆動される時点の直前に
    、サンプルアンドホールド回路に設定点信号をサンプリ
    ングさせ、それにより、サンプルアンドホールド回路は
    界磁巻線(14)が励磁されている時点で設定点信号を
    サンプリングすることを、特徴とする回路。 8 特許請求の範囲第7項記載の電圧調整回路において
    、 ダウンカウンタ(278)に結合され、アップ/ダウン
    カウンタ(270)のカウントの大きさをダウンカウン
    タに周期的に転送させ且つダウンカウンタを所定の状態
    までカウントダウンさせる同期パルス発生器(286)
    を具備し、同期パルス発生器により発生されるタイミン
    グパルスは一定の周波数であり、パルス間に一定の所定
    の大きさの時間周期を規定し;構成は、タイミングパル
    スが発生したときに半導体スイッチ(42)を導通状態
    にバイアスし、ダウンカウンタが所定の状態にカウント
    ダウンするまで導通状態に維持し、半導体スイッチを導
    通状態に維持する時間周期はカウントがダウンカウンタ
    に転送されたときのアップ/ダウンカウンタのカウント
    の関数であり且つ同期パルス発生器により発生されるタ
    イミングパルスの間の時間周期のあるパーセンテージで
    あり、さらに、ダウンカウンタが所定の状態までカウン
    トダウンしたときにサンプルアンドホールド回路に設定
    点信号をサンプリングするような構成であることを特徴
    とする回路。 7 特許請求の範囲第8項記載の電圧調整回路において
    、 出力ラッチ(274)は設定点信号が第2の大きさを有
    するときに半導体スイッチ(42)を非導通状態にバイ
    アスし、構成は、設定点信号が第1の大きさを有すると
    き、半導体スイッチはタイミングパルスが発生した時点
    で導通状態にバイアスされるようなものであることを特
    徴とする回路。 10 特許請求の範囲第6項から第9項のいずれか1項
    に記載の電圧調整回路において、 発電機回転速度に応答し、発電機回転速度が所定値を上
    回るとき、アップ/ダウンカウンタ(270)が増分さ
    れる速度を発電機回転速度が所定値を下回るときより高
    くするデジタル回転速度計(292)を具備することを
    特徴とする回路。 11 特許請求の範囲第10項記載の電圧調整回路にお
    いて、 デジタル回転速度計(292)は、発電機 (10)が回転していないとき、アップ/ダウンカウン
    タ(270)を所定の大きさの限界カウントまで増分す
    るように動作し、それにより、界磁巻線(14)はアッ
    プ/ダウンカウンタの一定の大きさの限界カウントに対
    応する一定のデューティサイクルで励磁されることを特
    徴する回路。 12 特許請求の範囲第11項記載の電圧調整回路にお
    いて、 デジタル回転速度計(292)は、発電機 (10)が初期回転に続いて失速する動作状態に応答し
    て、アップ/ダウンカウンタ(270)を限界カウント
    まで動作させることを特徴する回路。 13 特許請求の範囲第6項から第12項のいずれか1
    項に記載の電圧調整回路において、 固定子巻線(12)に接続され、一方が接地される正及
    び負の直流電圧出力端子(24、30)を有するブリッ
    ジ整流器(20)であって、磁界励磁回路は直流電圧出
    力端子の間に接続され、半導体スイッチはソースと、ド
    レインと、ゲートとを有する電界効果トランジスタ(4
    2)から構成され、界磁巻線(14)は電界効果トラン
    ジスタのソースとブリッジ整流器の接地された直流電圧
    出力端子との間に接続されるものと;ブリッジ整流器の
    直流電圧出力端子及び電界効果トランジスタのゲートに
    接続され、ドレインに印加される電圧より高いゲート駆
    動電圧をゲートに時折印加し、それにより電界効果トラ
    ンジスタをそのドレインとソースとの間で導通状態にバ
    イアスする電圧増倍回路(200)であって、電圧増倍
    回路は、電界効果トランジスタが非導通状態にバイアス
    されたときにブリッジ整流器から充電されるように接続
    され且つ電界効果トランジスタが導通状態にバイアスさ
    れるべきときはゲート駆動電圧を供給するためにブリッ
    ジ整流器の電圧に追加するように接続されるコンデンサ
    (120)を含み、出力ラッチ(274)は、電界効果
    トランジスタのゲート電圧を電界効果トランジスタが導
    通状態又は非導通状態のいずれかにバイアスされるよう
    に変化させる作用をする可変制御信号を電圧増倍回路に
    印加するもので;アップ/ダウンカウンタ(270)が
    達成できるカウントを、電界効果トランジスタが非導通
    状態にバイアスされる時間周期をコンデンサを完全に充
    電するのに十分なほど長くする大きさに制限するインバ
    ータ(352)とを具備することを特徴とする回路 14、特許請求の範囲第13項記載の電圧調整回路にお
    いて、 ブリッジ整流器(20)の直流電圧出力端子(24、3
    0)に接続される蓄電池(36)を具備し、電圧検出回
    路は、蓄電池に接続される第1の感温回路素子(50E
    )を有する第1の分圧器(50)と、ブリッジ整流器の
    直流電圧出力端子に接続される第2の感温回路素子 (60E)を有する第2の分圧器(60)と、第1の分
    圧器に印加される電圧の大きさが所定値より大きいとき
    は第1の分圧器の接続点 (54)を設定点比較器(168)に接続し、第1の分
    圧器に印加される電圧が所定値より小さいときには第2
    の分圧器の接続点(64)を設定点比較器に接続するセ
    ンスセレクタ(172)とを含み、それにより、設定点
    比較器に印加される検出電圧は第1の分圧器により発生
    される電圧又は第2の分圧器により発生される電圧のい
    ずれかとなることを特徴とする回路。
JP61214177A 1985-09-12 1986-09-12 発電機の電圧調整回路 Expired - Lifetime JPH0632600B2 (ja)

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