CN1071951C

CN1071951C - 车辆用发电机的控制装置

Info

Publication number: CN1071951C
Application number: CN97125544A
Authority: CN
Inventors: 岩谷史朗; 小紫启一; 渡辺宽典
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2001-09-26
Anticipated expiration: 2017-12-12
Also published as: KR100278886B1; EP0881739B1; EP0881739A1; KR19980086484A; CN1200588A; JPH10327541A; TW346703B; US5886500A; DE69736277D1; DE69736277T2

Abstract

一种车辆用发电机的控制装置包括：根据电池电压VB调整发电电压VG并输出电压检测信号D的电压检测电路；响应电压检测信号而输出渐增控制信号E的渐增控制电路；对励磁电流进行断续控制的开关元件，渐增控制电路包括：根据充电时间常数和放电时间常数对电压检测信号进行平滑的平滑电路；将平滑信号与三角波电压进行比较并输出渐增控制信号的比较器，平滑电路的充电时间常数和放电时间常数都设定为1秒以上，渐增控制信号在电池电压上升时变成使励磁电流逐渐减小的波形。

Description

车辆用发电机的控制装置

本发明涉及当因加上负载而电池电压降低时通过开关元件的通断控制发电机的电流、使励磁电流逐渐增大的车辆用发电机的控制装置，特别是涉及当负载反复接通和断开时抑制电池电压周期性降低的车辆用发电机的控制装置。

在以往的车辆用发电机的控制装置中，当瞬时响应电池电压的降低而增大发电电流时会产生转矩冲击，所以，通过一边接通和断开开关元件一边逐渐增大导通率(duty)使励磁电流逐渐增大，从而控制发电机的发电电流，使其逐渐增大。

图2是表示例如实开昭64-34900号公报中记载的先有的车辆用发电机的控制装置的电路图。

图中，由内燃机(未图示)驱动的发电机1具有电枢线圈101和励磁线圈102，装在车辆内部。

对发电机1的交流输出进行全波整流的整流器2具有作为发电电压VG的主输出端的输出端子201、用于激励励磁线圈102的输出端子202和接地用的输出端子203。

控制发电机1的励磁电流IF(发电电流IG)的控制装置由将发电机1的输出电压VG(电池电压VB)调整到规定值的电压调整器4、对电池电压的电压检测信号D进行平滑的平滑电路5、响应平滑电路5的输出信号电平而动作的比较电路7和用于生成恒压源A的恒压源电路8构成。

平滑电路5和比较电路7构成渐增控制电路，用于当电池电压VB降低时逐渐增大发电机1的励磁电流IF。

车载电池9由发电机1产生的经过整流器2的发电机输出充电。钥匙开关10与电池9的一端连接。前灯和空调等车辆的电路负载11连接在电池9的两端。接通电路负载11的开关12插在电路负载11的一端和电池9的一端之间。

电压调整器4包括：将电池9的电压VB分压并生成检测电压VB的电阻401和402；将恒压源A分压并生成基准电压VR的电阻403和404；将检测电压VB与基准电压VR进行比较并输出电压检测信号D的比较器405；串接在励磁线圈102中且对励磁电流IF进行通断控制的发射极接地晶体管407；用于吸收因晶体管407的通断而引起的电涌的二极管408；插在晶体管407的基极和输出端202之间的电阻409。

此外，电压调整器4还包括：集电极接在晶体管407的基极上的发射极接地晶体管410；插在比较器405的输出端子和晶体管410的基极之间且相互反极性串接的一对二极管411和412；插在恒压源A和二极管411与412的连接点之间的电阻413。

平滑电路5包括：接在比较器405的输出端子上且相互反极性串接的一对二极管511和512；插在恒压源A和二极管511与512的连接点之间的充电用的电阻513；插在二极管512的阴极和地之间的电容器503；与电容器503并联的放电用的电阻515。

比较电路7包括：将由三角波发生器701生成的三角波电涌VT与来自电容器503的电容电压VC进行比较、并输出渐增控制信号E的比较器702；插在晶体管407的基极和地之间的发射极接地晶体管712；插在晶体管712的基极与比较器702的输出端子的连接点和恒压源A之间的电阻713。

由此，比较电路7通过根据渐增控制信号E生成通断控制信号来接通和断开晶体管407并产生对励磁线圈102的通断控制信号F，逐渐增大励磁电流IF，控制发电机1的发电电流使其逐渐增大。

从比较器702输出的渐增控制信号E响应平滑电路5的输出电压、即电容器电压VC而动作，通过逐渐增大晶体管407的导通时间，控制励磁电流IF使其逐渐增大。

在钥匙开关10和励磁线圈102的一端之间插入由二极管111和初始励磁用电阻112构成的串联电路。

恒压源电路8插在钥匙开关10和地之间，从上拉电阻801和齐纳二极管802的串联电路构成。

因此，当钥匙开关10导通时，按照电池电压VB，从上拉电阻801和齐纳二极管802产生恒压电池A。

下面，参照图3和图4的波形图说明图2所示先有的的车辆用发电机的控制装置的动作。

图3、图4示出电路负载11接通断开时各信号D～F、各电压VB和VC、以及发电机的输出电流、即发电电流IG随时间的变化，图3是当经常处于ON状态的前灯或雾灯等接入时的动作波形图，图4是当间歇地处于ON状态的报警器或闪光灯等接入时的动作波形图。

这时，平滑电路5内的充电用电阻513具有较小的电阻值，放电用电阻515具有较大的电阻值，因此，充电时间常数设定得短，为100ms左右，放电时间常数设定得长，为几秒左右。

此外，假设在未接通负载的通常状态下、比较器405来的电压检测信号D和比较器702来的渐增控制信号E显示出大致相同的动作波形。

首先，若接通钥匙开关10，电池9的电池电压VB经电阻801加给齐纳二极管802，从电阻801和齐纳二极管802的连接点、由齐纳二极管802生成已被钳位的恒压源A。

由此，发电机1的控制装置变成可工作的状态，但由于发电机尚未开始发电，所以电压调整器4内的比较器405的非反相输入端子(+)一侧的信号电平比反相输入端子(-)一侧的基准电压VR低，比较器405输出L(low)电平的电压检测信号D。

这时，因平滑电路5内的电容器503未充电，故电容器电压VC为零电位从而，比较电路7内的比较器702的非反相输入端子(+)一侧的信号电平比三角波电压VT低，渐增控制信号E被固定在L电平，晶体管712仍然截止。

因而，晶体管407导通，励磁线圈102中流过励磁电流IF，发电机1处于可发电的状态。

此外，当内燃机起动而驱动发电机开始发电时，随着电池电压VB的上升，电压调整器4内的比较器405的非反相输入端子(+)一侧的信号电平上升，而且，当非反相输入端子(+)一侧的信号电平高于基准电压VR时，电压检测信号D从L电平切换到H电平，晶体管407从导通状态切换到截止状态。

这样，电压调整器4不断检测电池电压VB，例如，当检测出电池电压VB降低时，经比较器702使晶体管407的导通率增大。

因晶体管407的导通率增大，故励磁电流IF增大、发动机1的输出上升，电池9被充电，所以电池电压VB被控制在规定的电压上。

例如，当打开开关12接通电路负载11时，因电池电压VB降低，故比较器702动作、使励磁电流IF增大。

这时，响应电池电压VB动作的比较器405为了使励磁电流IF的通电时间增大而生成L电平的电压检测信号D，但是，因平滑电路5的放电时间常数设定得比充电时间常数长，故比较电路7内的比较器702使晶体管407的导通率上升来使通电时间逐渐增大。

因此，伴随晶体管407导通率的上升励磁电流IF逐渐增大，发电机L的输出逐渐增大并抑制了随之而来的电涌。

例如，当接入通常处于ON状态的电路负载11(前灯或雾灯等)时，如图3所示，电压检测信号D在电路负载11为ON时成为L电平并使其导通时间增大。但是，电容器电压VC以长的时间常数降低，渐增控制信号E的L电平的间隔逐渐增大，所以，发电电流IG不是立即到达其响应值，而是逐渐增大并抑制了电涌。

这时，电池电压VB在接入电路负载11时只暂时降低一个下降量ΔVB。

此外，当关掉开关12而断开电路负载11时，从比较器405输出的H电平的电压检测信号D加在晶体管407上，所以，断续控制信号F与电压检测信号D的动作波形相同，电压检测信号D比较快地恢复到电路负载接11接入之前的波形。

这时，由平滑电路5内的电阻513和电容器503所决定的充电时间常数短，如图所示，因电容器电压VC被快速充电，故比较器702来的逐渐增大信号E也比较迅速地恢复到电路负载11接入之前的波形(L电平的区间间隔小的波形)。

同样，当接入间歇地处于ON状态的电路负载11(报警器或闪光灯等)时，如图4所示，电池电压VB在电路负载接入时，也只暂时降低一个下降量ΔVB。

其后，在因电路负载11周期性地接通断开而处于OFF状态时，从比较器702输出的渐增控制信号E恢复到接入前的波形。

这时，在电路负载11的OFF状态时，如上所述，逐渐增大信号E迅速地恢复到电路负载接入前的波形，故在下次接入电路负载时，电池电压VB与最初接入时一样，也只暂时降低一个下降量ΔVB。

因此，在图4的情况下，每当电路负载11反复地处于ON状态时，电池电压VB周期性地降低，所以，已经接入的前灯的光通量周期性地降低，从而给驾驶人员造成不愉快的感觉。

先有的车辆用发电机的控制装置如上所述，为了抑制电路负载接入时的转矩冲击，通过由平滑电路5和比较电路7构成的渐增控制电路使励磁电流(发电电流)逐渐增大，但是，因充电时间常数设定得短，故当电路负载11断开时在短时间内完成对平滑电路5内的电容器503的充电，所以，特别是在电路负载11反复接通和断开的情况下，如图4所示，每当电路负载11接通时，电池电压VB下降得厉害，存在给驾驶人员造成不愉快的感觉的问题。

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于得到一种车辆用发电机的控制装置，在抑制因电路负载接入而产生的转矩冲击的同时，还抑制了电路负载反复接通时的电池电压的降低。

与本发明有关的车辆用发电机的控制装置是根据电池电压调整用于对车载的电池进行充电的发电机的输出电压的车辆用发电机的控制装置，包括将电池电压与基准电压进行比较并输出电压检测信号的电压检测电路；响应电压检测信号而输出渐增控制信号的渐增控制电路；响应渐增控制信号而对发电机的励磁电流进行断续控制的开关元件，渐增控制电路包括：对电压检测信号进行平滑的平滑电路；生成三角波电压的三角波发生器；将平滑电路的输出信号与三角波电压进行比较并输出渐增控制信号的比较器，平滑电路包括时间常数电路，用以对电压检测信号设定充电时间常数和放电时间常数，充电时间常数和放电时间常数设定成当电池电压降低时、接通断开比较器的开关元件使励磁电流逐渐增大，开关元件的导通率在电池电压降低时响应渐增控制信号而逐渐增大、当电池电压上升时不受渐增控制信号的影响而瞬时减小，在这样的车辆用发电机的控制装置中，通过将平滑电路的充电时间常数和放电时间常数设定为1秒以上，渐增控制信号在电池电压上升时逐渐减小，同时，当在逐渐减小的途中电池电压降低时，从逐渐减小途中的电平开始逐渐增大，控制开关元件的导通率，使其在电池电压降低时，从响应了逐渐减小途中的渐增控制信号的导通率开始逐渐增大。

此外，与本发明有关的车辆用发电机的控制装置的时间常数电路是由包含电阻和电容的CR电路构成的。

此外，与本发明有关的车辆用发电机的控制装置的时间常数电路是由恒流电路和电容器构成的。

图1是为了说明本发明实施形态1在电路负载接通和断开时的动作的波形图。

图2是表示先有的车辆用发电机的控制装置的电路图。

图3是为了说明先有的车辆用发电机的控制装置在一直处于接通状态的电路负载接入时的动作的波形图。

图4是为了说明先有的车辆用发电机的控制装置在间歇地处于接通状态的电路负载接通断开时的动作的波形图。

实施形态1

下面，参照图1的波形图，同时参照图2说明本发明实施形态1的动作。

再有，本发明实施形态1的电路构成如图2所示，只有平滑电路5内的电阻513的电阻值大、电容器503的充电时间常数设定为1秒以上(例如，1秒～5秒左右的最佳范围)这一点与上述不同。

图1是表示对间歇地处于ON状态的电路负载11(报警器或闪光灯等)进行接通断开时、各信号D～F、各电阻VB、VC和发电电流IG随时间变化的动作波形图。

在图1中，当电路负载11开始接入时电池电压VB下降的状态与过去是一样的，但是，在电路负载11第2次接通之后的电池电压VB的下降量ΔVB2可以被抑制。

这时，由于将构成渐增控制电路的平滑电路5(参照图2)内的电阻513的电阻值设定得较大，电容器503的充电时间常数(例如，最好是1秒～5秒)设定得较长，所以，电容电压VC的充电和放电都慢。

因而，渐增控制信号E在电池电压VB上升时(电路负载11断开时)变成逐渐减小的波形，从比较器702输出的渐增控制信号E若要恢复到电路负载11接入之前的波形则需要1秒以上(最好在5秒以内)的时间。

因此，当电路负载11在刚断开之后就再接通时，渐增控制信号E的L电平的时间间隔维持在较大的状态下，所以，发电电流IG并不是立即处于渐增控制状态，而是象图1那样，在暂时猛增到与渐增控制信号E的占空比相当的值之后，才变成渐增控制状态。

这样，充分保证了电路负载11再接通时(反复接通时)的发电电流，并补偿了电池9的充电不足，由此，可以抑制电池电压VB的下降量ΔVB2，所以，不会给驾驶人员造成不愉快的感觉。

此外，在发电电流IG上升后，可以象过去那样通过对励磁电流IF的渐增控制来抑制转矩冲击。

此外，平滑电路5内的时间常数电路是由包含电阻513、515和电容器503的一般的CR电路构成的，所以，不会特别引起成本的上升。

实施形态2

再有，在上述实施形态1中，由包含电阻513、515和电容器503的一般的CR电路构成平滑电路5内的时间常数电路，但是，也可以由恒流电路和电容器(未图示)构成，这时，也不会引起成本的上升。

实施形态3

此外，在上述实施形状1中，为了决定渐增控制信号E波形的占空比，将平滑电路5内的充电时间常数设定得比过去的电路长，但在动作相位不同的电路中，在电路负载11接通时根据充电时间常数进行渐增控制，在电路负载11断开时根据放电时间常数恢复到接通前的占空比波形，所以，有必要将平滑电路5内的放电时间常数设定得较长、为1秒以上(最好是5秒以内)。

但是，无论何种情况，只要将平滑电路5内的电路常数设定得使充电时间常数和放电时间常数都较长即可。

若按照上述本发明，是一种根据电池电压调整用于对车载的电池进行充电的发电机的输出电压的车辆用发电机的控制装置，包括将电池电压与基准电压进行比较并输出电压检测信号的电压检测电路；响应电压检测信号而输出渐增控制信号的渐增控制电路；响应渐增控制信号而对发电机的励磁电流进行断续控制的开关元件，渐增控制电路包括：对电压检测信号进行平滑的平滑电路；生成三角波电压的三角波发生器；将平滑电路的输出信号与三角波电压进行比较并输出渐增控制信号的比较器，平滑电路包括时间常数电路，用以对电压检测信号设定充电时间常数和放电时间常数，充电时间常数和放电时间常数设定成当电池电压降低时、接通断开比较器的开关元件使励磁电流逐渐增大，开关元件的导通率在电池电压降低时响应渐增控制信号而逐渐增大、当电池电压上升时不受渐增控制信号的影响而瞬时减小，在这样的车辆用发电机的控制装置中，通过将平滑电路的充电时间常数和放电时间常数设定为都在1秒以上，渐增控制信号在电池电压上升时逐渐减小，同时，当在逐渐减小的途中电池电压降低时，从逐渐减小途中的电平开始逐渐增大，控制开关元件的导通率，使其在电池电压降低时，从响应了逐渐减小途中的渐增控制信号的导通率开始逐渐增大，所以，具有能够得到一种抑制了因电路负载接入时产生的转矩冲击、同时又抑制了电路负载反复接通时电池电压的降低的车辆用发电机的控制装置。

此外，若按照本发明，时间常数电路是由包含电阻和电容的CR电路构成的，所以，不会特别引起成本的上升，具有能够得到一种抑制了电路负载反复接通时电池电压的降低的车辆用发电机的控制装置。

此外，若按照本发明，时间常数电路是由恒流电路和电容器构成的，所以，不会特别引起成本的上升，具有能够得到一种抑制了电路负载反复接通时电池电压的降低的车辆用发电机的控制装置。

Claims

1、一种根据电池电压调整用于对车载的电池进行充电的发电机的输出电压的车辆用发电机的控制装置，包括：

将上述电池电压与基准电压进行比较并输出电压检测信号的电压检测电路；

响应上述电压检测信号而输出渐增控制信号的渐增控制电路；

响应上述渐增控制信号而对上述发电机的励磁电流进行断续控制的开关元件，

渐增控制电路包括：

对上述电压检测信号进行平滑的平滑电路；

生成三角波电压的三角波发生器；

将上述平滑电路的输出信号与上述三角波电压进行比较并输出渐增控制信号的比较器，

上述平滑电路包括时间常数电路，用以对电压检测信号设定充电时间常数和放电时间常数，

上述充电时间常数和上述放电时间常数设定成当上述电池电压降低时、接通断开上述比较器的上述开关元件使上述励磁电流逐渐增大，

上述开关元件的导通率在上述电池电压降低时响应上述渐增控制信号而逐渐增大、当上述电池电压上升时不受上述渐增控制信号的影响而瞬时减小，

该车辆用发电机的控制装置的特征在于，

通过将上述平滑电路的充电时间常数和放电时间常数都设定为1秒以上，

上述渐增控制信号在上述电池电压上升时逐渐减小，同时，当在逐渐减小的途中上述电池电压降低时，从上述逐渐减小途中的电平开始逐渐增大，

控制上述开关元件的导通率，使其在上述电池电压降低时，从响应了上述逐渐减小途中的渐增控制信号的导通率开始逐渐增大。

2、权利要求1记载的辆用发电机的控制装置，其特征在于，上述时间常数电路是由包含电阻器和电容器的CR电路构成的。

3、权利要求1记载的辆用发电机的控制装置，其特征在于，上述时间常数电路是由恒流电路和电容器构成的。