JPS59103529A - 車両充電発電機用制御装置 - 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】 本発明は車両用充電発電機の発生電圧を所定電圧に制御
する車両充電発電機用制御装置に関するものである。

車両用充電発電機はエンジンに連結せしめられて、その
回転数が広範囲に変化するため、発生電圧を所定の値に
制御する制御装置（以下レギュレータという）が設けら
れる。

一般にレギュレータのうちで発電機出力電圧を検出して
発電制御する方式の場合には、レギュレータの制御設定
電圧は発電機よりバッテリに至る充電出力線中の配線抵
抗による電圧低下を見込んで通常バッテリ等の負荷の定
格電圧よシやや高くしである。ところが、上記電圧低下
分は負荷電流の大きさによって変動するため、発電機の
発生電圧を一定に保っても、実際にバッテリ等の負荷に
印加される電圧は変動する。

すなわち、負荷が小さい場合には充電出力線中の電圧低
下分が小さくなってバッテリｒ若干高目の電圧が印加さ
れるため、過電圧気味となってバッテリの過充電やラン
プ切れ等の原因となυ、負荷が大きい場合には逆に上記
の電圧低下分が大きくなってバッテリに若干低目の電圧
が印加されるため、不足電圧気味となってバッテリの過
放電の原因となり、適正なバッテリ充電制御が行われて
いない。

バッテリの端子電圧を直接検出して発電制御すれば、上
記した充電出力線中の電圧低下分による充電過不足の問
題は解決されるが負荷電流の大きさに応じて発電機出力
電圧中に含まれるリップμは大きく変動し、負荷電流人
のときにはバッテリ端子に印加される電圧中のリップμ
が大きくなって、実質的な印加電圧が低下し、バッテリ
充電不足の原因となる。

一方、近年車両の電装品は急激に増大する傾向にあるが
、これに伴なって上記電装品の使用時の負荷電流の差は
大きくなっておシ、上記問題点がクローズアップされて
きた。

本発明は上記問題点を良好に解決することを目的とする
ものである。

一般に、発電機の界磁電流を制御するスイッチング手段
の導通、非導通の時間比すなわち導通率は電気負荷（つ
まり負荷電流）の状態で変化し、電気負荷が大きくなる
程導通率は大きくなることが知られており、またレギュ
レータの制御設定電圧を高くすると平均的には充電電流
が増える傾向になることが知られている。

本発明はこれらの点に着目してなされたもので、発電機
の界磁電流を制御するスイッチング手段の導通率、好ま
しくは平均導通率の大きさに基づいて発電機の出力電流
（あるいは負荷電流）の大きさを判定するようにし、そ
の大きさに応じて発電機に対する制御設定電圧を戻更す
ることにより、負荷状順で変化するＪｊｌＥｆｆｉ力線
中の電圧低下分あるいは出力電圧中のリップμ等の影響
による充電過不足を良好に補償するようにしたことを特
徴とするものである。

種電装品をシンボル的に示す電気負荷、番は導通検出用
コンパレータ、５は例えば第２図（８）に示すようなス
イッチング手段の平均導通率りに応じた出力■ｏ　を発
する平滑回路、６は設定電圧発生回路、７は発生電圧制
御回路である。レギュレータは上記コンパレータ４、平
滑回路５、設定電圧発生回路６、電圧制御回路マで構成
される。

充電発電機２は電機子巻線２１と界磁巻線２２よシなシ
、界磁巻線２２が励磁されると、電機子巻線２１に起電
力が生じる。

電圧制御回路７はコンパレータ７１、スイッチング手段
たるトランジスタ７２、抵抗７３．９４よυ成）、設定
電圧発生回路６の出力電圧６ａと抵抗７３．７４間に現
われる発電機発生電圧（あるいはバッテリの端子電圧）
のフィードバック電圧を比較して、トランジスタ７２を
０Ｎ−ＯＦＦ制御し、発電機２の界磁巻１１！２２の電
流を断続することによって、発電機２の平均発生電圧（
あるいはバッテリ電圧）を設定電圧６ａに保つ。すなわ
ち、フィードバック電圧が設定電圧６ａよシ大きい場合
にはトランジスタ７２ｆｃ非導通状態にして発電機２の
界磁巻線２２を無励磁とし、発電機２の発生電圧を低下
せしめる。反対にフィードバック電圧が設定電圧６ａよ
り小さい場合にはトランジスタ７２を導通状態にして発
電機２の界磁巻線２２を励磁し、発電機２の発生電圧を
上昇せしめる。

導通検出用コンパレータ番の正入力端子は上記トランジ
スタ７２のコレクタ側と接続してあシ、このコレクタ電
圧はコンパレータ４の負入力端子に入力された基準電圧
Ｖｃ、と比較される。

すなわち、トランジスタ７２が導通している場合にはそ
のコレクタ電圧は低く、コンパレータ４の出力は「０」
レベμとなる。反対にトランジスタ？２が非導通の場合
にはそのコレクタ電圧は高く、コンパレータ４の出力は
「１」レベルとなる。

平滑回路５は抵抗５１とコンデンサ５２よシな、Ｄ、レ
ベルが変化する上記コンパレータ４の出力を平滑して、
そのデユーティ比に比例した出力信号５ａを発する。し
たがって、出−力信号５ａの電圧■ｏは第２図（８）に
示す如くトランジスタ７２の導通率に比例して低くなる
。

設定電圧発生回路６はコンパレータ６１．６２、抵抗６
３．６４．６５．６６およびダイオード６７．６８より
なる。コンパレータ６１．６２の各正入力端子にはそれ
ぞれ基準電圧■Ｃ２、ＶＯ２（これらは例えば平均導通
率Ｄ２：８０％、Ｄ３弁２０％に夫々相当する）が入力
しである。

そして、基準電圧Ｖｃｓは基準電圧Ｖｃｍよりも高くし
である。各コンパレータ６１．６２には電源Ｖｃｃが供
給してあシ、抵抗６３．６４は電源Ｖｃｃとアース間に
直列に接続しである。

上記平滑回路５の出力信号５ａの電圧Ｖｏ　が電圧Ｖｃ
ｚと電圧Ｖｃ、の間にある場合にはコンパレータ６１の
出力はＩｌｌレベルすなわち電圧Ｖｃｃとなシ、反対に
コンパレータ６２の出力は「０」レベルすなわち電圧Ｏ
■となる。この状態ではダイオード６’？、６Ｂはいず
れも非導通となり、電圧制御回路７への設定電圧６ａは
電源Ｖｃａを抵抗６３．６４で分割した″電圧（第１の
設定電圧Ｖａ１）となる（第２図（Ｂｌ参照）。出力信
号５ａの電圧Ｖ、　　が電圧Ｖｃ２よシ低くなると’：
１：／／＜Ｖ−夕６２の出力がｒｌＪレベルドナ９、抵
抗６３に抵抗６６が並列に接続された状を諜となって、
上記設定電圧６ａが上昇する（第２の設定電圧Ｖａ、　
）。出力１ｄ号５ａの″１梶圧がＶｃｓよシ簡くなると
コンパレータ６２の出力が「ｏ」レベμとなシ、抵抗６
４に抵抗６５が並列に接続された状態となって上記設定
電圧６ａが下降する（第３の設冗電Ｉｆ　Ｖａｎ　）。

上記の如き１１４成を有するレギュレータについてその
作動を説明する。

負荷３に電流が流れてバッテリ１が放電し、フィードバ
ック電圧が低下すると、電圧制御回路７のコンパレータ
７１の出力がｒｌＪレベルとなり、トランジスタ７２が
導通して発ｖＬａ２の界磁巻線２２が励磁され、発電機
２の出力電流によってバッテリｌが充電される。充電に
ょシバツテリ電圧が回復すると、フィードバック電圧が
上昇し、上記トランジスタ７２は非導通となって、発電
機２による電流供給が停止する。

このように間欠的にバッテリ１を充電することによシ、
バッテリｌの電圧はほぼ一定に保たれる。そして、通常
の負荷状態ではトランジスタ７２が４辿してバッテリｌ
を充電する間隔、すなわちトランジスタマ２の導通率は
所定範囲化回路６の基準電圧Ｖｃ、と基準電圧Ｖｃｘの
間の値となる。これによシ、上記発生回路６の設定電圧
６ａは電源Ｖｃｃを抵抗６３．６４で分割した所定の値
（第１の設定電圧Ｖａ、　）となり、充電時の発電機２
の発生電圧は通常の負荷電流による電圧降下分あるいは
出力電圧中のリップル変動分を見込んだ電圧値に調整さ
れて、バッテリ１の充電状態が適正に維持される。。

負荷が大きくなると、バッテリ１を充電する間隔が短か
くなシ、トランジスタ７２の導通率が大きくなる。これ
により、平滑回路５の出力信号５ａの電圧Ｌ　　が低下
して、設定電圧発生回路６の基準電圧Ｖｃ、より小さく
なシ、コンパレータ６２の出力が「１」レベルになって
、設定電圧６ａが高くなる（第２の設定電圧Ｖａ２）。

これにより、発電機２の発生電圧は大きな負荷電流によ
り増加した電圧降下分あるいは出力電圧中のリップル変
動分を見込んだ高い値に調整されて、バッテリ１の充電
状態が適正に保たれる。

負荷が平均的に小さくなった場合にはトランジスタ７２
の導通率が小さくなって設定電圧６ａが低くなり（第３
の設定電圧Ｖａ３　）、発電機２の発生電圧は低い値に
調整されて、この場合にもバッテリ１の充電状態が適正
に保たれる。

上記実施例においては、レギュレータＱ電圧センシング
対象として発電機出力電圧を用いた場合には、充電出力
線中の電圧低下分及び出力電圧中のリップル変動分を考
慮してバッテリ充電の過不足が生じないように設定電圧
Ｖａの変更が決定されておシ、一方、バッテリ電圧を用
いた場合には、出力電圧中のリップル変動分を考慮して
決定されている。

また、平均導通率りに対する設定電圧Ｖａの変更は３レ
ベルで行っているが、それ以上にレベ）ｖ数を増やして
もよいし、連続的に変化させるようにしてもよい。

また、上記実施例では平均導通率を抵抗５１とコンデン
サ５２のＯＲ時定数でもって決足しておシ、そのＯＲ時
定数を調整することによシ導通率の平均化時間間隔を任
惹に変更することができる。例えば発電機出力電圧をレ
ギュレータのセンシング対象とする方式の場合には、電
気負荷の変動に応じて配線中の電圧低下分が短時間に大
きく変化するため、バッテリ充電をよシ効果的に行なう
にはきめ細かく設定電圧Ｖａを変更するのも一手法であ
る。そこで、ＯＲ時定数を小さくして結果的に導通率の
平均化時間間隔を短かくシ（例えば秒しベ１ｖ）、短時
間の変化に応答するようにするのも好ましい。

一方、バッテリ電圧をセンシング対象トスる方式の場合
には、発電機出力電圧中のリップル変動分の大小によっ
て平均的電圧が変化するのを補償することになるが、上
記の場合に比べていくぶん長い時間間隔で考えても十分
である。

そこで、ＯＲ時定数を若干大きくして導通率の平均化時
間間隔を長くシ（例えば分しベ／Ｉ／）、比較的長時間
の変化に応答するようにした方が好ましい。

なお、上記実施例ではアナログ回路にょシ平均尋辿率の
検出を行っているが、デジタル回路を月いることもでき
る。

例えば第３図に示す如く所定経過時間に対する非導通時
間の比率を求め、その比率を各設定値と比較してレギュ
レータの設定１九圧を変更するものである。第３図は第
１図の要部を変更したもので、１０１はクロック発振器
、１ｏ２はＡＮＤゲート、１０３はトランジスタ７２の
非導通時間を積算するＭ４１カウンタ、１０４は分周器
、１０５は所定経過時間毎に信号を発生する第２カウン
タ、１０６は所定経過時間毎に第１カウンタの値を各極
膜定値１０’７と比較して現在の平均＃通学がとの設定
領域に入るかを指示しその直後第１、第２カウンタ１０
３．１０５をリセットする比較演算器、１０８は比較演
算器１０６の指示に従って設定電圧を変更する設定電圧
発生回路である。

本実施例でも上記実施例と同様の効果がある。

以上の如く、本究明のレギュレータは光電発電機の出力
電圧を設定値に保つように界磁巻線の電流を制御するト
ランジスタの導通率を検出することによシ負葡状態を知
シ、負荷の平均的な大きさに応じて上記発電機の出方設
定値を変更することによシ、負荷に至る配線途中の電圧
低下分あるいは出力電圧中のリップル変動分等による負
荷特性を補償して、バッテリの充電状態を最適に保つも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図（６）
、（ハ）は本発明の作動説明に供する特性図、第３図は
本発明の他の実施例を示すブロック図である。 １・・・・・・バッテリ ２・・・・・・充電発電機　　　　′ ３・・・・・・負　荷 ４・・・・・・導通検出用コンパレータ５・・・・・・
平滑回路 ６・・・・・・設定電圧発生回路 ７・−・・・電圧制御回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両充電発電機の界磁巻線電流を制御して該発電
   機の出力電圧を設定電圧に保つスイッチング手段と、該
   スイッチング手段の導通率を検出し、導通率に応じた出
   力信号を発する導通率検出回路と、導通率検出回路の出
   力信号に応じて上記発電機の設定電圧を発生する設定電
   圧発生回路とを具備する車両充電発電機用制御装置。
2. （２）　　上記設定室黒発生回路は基準設定電圧たる第
   １の設定電圧時におけるスイッチング手段の導通率が所
   定範囲より大きくなった時に、第１の設定電圧よシも高
   ム第２の設定電圧を発生し、上記導通率が所定範囲よシ
   小さくなった時に、第１の設定電圧よシも低い第３の設
   定電圧を発生する特許請求の範囲第１項記載の車両充電
   発電機用制御装置。