JP3326880B2

JP3326880B2 - 車両用発電機の電圧制御装置

Info

Publication number: JP3326880B2
Application number: JP17704193A
Authority: JP
Inventors: 靖之渡辺; 敏典丸山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 2002-09-24
Anticipated expiration: 2017-09-24
Also published as: JPH0739200A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用発電機の電圧制御
装置に関し、特に励磁電流の通電及び発電機の出力電圧
を制御する電圧制御特性の変更を指令する指令信号を受
け取る単一の入力端子を有する車両用発電機の電圧制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用発電機の電圧制御装置にお
いて、励磁電流の通電（発電開始）を指令する通電指令
信号が入力される入力端子と、電圧制御特性の変更（例
えば、発電機出力電圧の目標となる所定レベルの変更）
を指令する制御特性変更指令信号が入力される入力端子
とを別々に有し、これら入力端子に入力される両指令信
号に基づいて発電開始及び制御特性の変更を行う方式が
提案されていた。なお、上記制御特性の変更は、例えば
ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）から発せら
れ、エンジンのトルク変動の抑止や登板時のトルクアシ
スト（発電抑止）を行う為に、発電機の出力電圧の目標
値を変更したり、励磁電流の変化速度を制限するなどの
各種の場合に行われる。

【０００３】本出願人の出願になる特開昭６０ー６６６
９８号公報は、電圧が異なる上記通電指令信号及び発電
機出力電圧目標レベルの変更指令信号を単一の入力端子
（以下、Ｃ端子という）に入力し、この入力端子に入力
される信号電圧を互いに異なる２種類のしきい値電圧に
より判別して、通電指令信号か発電機出力電圧目標レベ
ルの変更指令信号かを区別することを開示している。こ
のようにすれば発電制御装置の端子数の低減が可能とな
る。

【０００４】図６によりその一例を具体的に説明すれ
ば、Ｖｔｈ１は励磁電流の通電しきい値電圧であり、Ｖ
ｔｈ２は電圧目標レベル変更のしきい値電圧である。こ
こで、Ｃ端子電圧がＶｔｈ１を超過すれば励磁電流の通
電がなされて発電機の出力電圧目標レベルがローレベル
ＶＬとされ、Ｃ端子電圧がＶｔｈ２を超過すれば励磁電
流の通電がなされたまま、発電機の出力電圧目標レベル
がハイレベルＶＨとされる。ローレベルＶＬは発電機の
出力電流停止状態を含む所定の低電圧であり、ハイレベ
ルＶＨはロ−レベルＶＬより高い所定の電圧である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
入力端子共用型の電圧制御装置では、入力端子数の節約
は可能となるものの、Ｃ端子電圧を複数のしきい値電圧
にて３種類以上の電圧状態に判別するためにはマージン
が小さくなり、外部ノイズ、温度及び電源電圧の変動な
どにより誤動作確率が増大するので、その分だけ、回路
の耐ノイズ特性の向上及び温度や電源電圧による特性変
動の抑止を図らねばならないという問題が生じた。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、励磁電流の通電指令信号及び発電機の出力電圧の
電圧制御特性を変更する制御特性変更指令信号の入力端
子を共用するにもかかわらず、高い動作信頼性を有する
車両用発電機の電圧制御装置を提供することを、その目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用発電機の
電圧制御装置は、発電機の出力電圧に応じて励磁電流を
断続制御して該出力電圧を所定レベルに制御する電圧制
御部と、前記励磁電流の通電を指令する通電指令信号及
び前記電圧制御部の制御特性の変更を指令する制御特性
変更指令信号が入力される指令信号入力端子と、等しい
電圧値を有して前記指令信号入力端子に入力される前記
両信号に基づいて前記電圧制御部に前記励磁電流の通電
及び前記制御特性の変更を指令する指令制御部とを備
え、前記指令制御部は、発電を検出し、発電検出信号を
出力する発電検出部と、発電中の場合は、前記発電検出
部からの発電検出信号に基づいて前記電圧制御部に励磁
電流の通電を指令し、発電停止の場合には、前記指令信
号入力端子に入力される信号を前記通電指令信号として
認識して前記通電指令信号に基づき前記電圧制御部に励
磁電流の通電を指令する通電指令部と、発電中は前記指
令信号入力端子に入力される信号を前記制御特性変更指
令信号として認識して前記制御特性変更指令信号に基づ
き前記電圧制御部の制御特性の変更を指令する制御特性
変更指令部とを備えることを特徴としている。

【０００８】

【作用】電圧制御部は、発電電圧に応じて励磁電流を断
続制御して発電機の発電電圧を所定レベルに制御する。
指令信号入力端子（Ｃ端子）には、励磁電流の通電を指
令する通電指令信号と、電圧制御部の制御特性の変更を
指令する制御特性変更指令信号とが入力される。指令制
御部は発電検出部と通電指令部と制御特性変更指令部と
を備え、発電検出部は、発電機が発電中であることを検
出し、電圧制御部に励磁電流の通電を指令する。

【０００９】また、通電指令部は、発電停止の場合に指
令信号入力端子に入力される通電指令信号に基づき電圧
制御部に励磁電流の通電を指令する。制御特性変更指令
部は、発電中に指令信号入力端子に入力される制御特性
変更指令信号に基づき電圧制御部の制御特性の変更を指
令する。

【００１０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の車両用発電
機の電圧制御装置は、指令信号入力端子（Ｃ端子）に通
電指令信号と電圧制御部の制御特性の変更指令信号とを
入力するとともに、発電中かどうかを検出し、発電中で
あればＣ端子入力信号を制御特性の変更指令信号と見做
して制御特性の変更（例えば、電圧目標レベルの変更）
を行い、発電停止中であればＣ端子入力信号を通電指令
信号と見做して励磁電流の通電を指令する構成を採用し
ているので、上記両指令信号を電圧レベルにより判別可
能とする必要がなく、上記両指令信号の判別マージンを
縮減する必要がない。

【００１１】すなわち本発明では、通電指令信号が発電
機の発電停止中にのみ指令信号入力端子に入力され、一
方、電圧制御部の制御特性の変更指令信号が発電中にの
み入力され、発電中かどうかを判別すればＣ端子入力信
号の種類を特定できるという知見に基づいてなされてい
る。したがって、本発明によれば端子数低減及び動作信
頼性向上の両立が可能な車両用発電機の電圧制御装置を
実現することができる。

【００１２】

【実施例】（実施例１）本発明の一実施例を図１を参照
して説明する。１はエンジン（図示せず）により駆動さ
れる発電機２の出力電圧を制御するレギュレータ（電圧
制御装置）であり、３０は発電機２から充電線１００を
通じて充電されるバッテリである。

【００１３】発電機２は、３相ステータコイル２４とそ
の発電電圧を整流する三相全波整流器２０と励磁コイル
２１とを備えている。７はバッテリ３０の高位端に接続
される電気負荷であり、それらの低位端は接地されてい
る。レギュレータ１のＣ端子（本発明でいう指令信号入
力端子）には、エンジンコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ）３から信号（本発明でいう通電指令信号及び制御特
性変更指令信号）Ｖｃが入力される。ＥＣＵ３には、イ
グニッションスイッチ４を通じてバッテリ電圧が入力さ
れる。

【００１４】Ｃ端子は、コンパレータ１１の＋入力端及
び電圧切替回路５の入力端に接続され、コンパレータ１
１の出力はオア回路９及びベース電流制限抵抗ｒ１を通
じてエミッタ接地ｎｐｎトランジスタ８のベースに接続
され、そのコレクタはベース電流制限抵抗ｒ２を通じて
エミッタ接地ｐｎｐトランジスタ１２のベースに接続さ
れている。トランジスタ１２のエミッタは内部電源ライ
ンＨＬに接続され、そのコレクタは抵抗ｒ３を通じて基
準電圧ライン３００に接続されている。

【００１５】基準電圧ライン３００はツェナーダイオー
ド１３により所定の基準電位Ｖｒに維持されており、こ
の基準電圧Ｖｒは電圧切替回路５に電源電圧として印加
され、更に抵抗ｒ４を通じてスイッチングトランジスタ
６のベースに印加されている。内部電源ラインＨＬには
発電機２から整流発電電圧（発電機２の出力電圧）を印
加されており、内部電源ラインＨＬの電圧すなわち整流
発電電圧は抵抗ｒ５，ｒ６からなる分圧回路にて分圧さ
れてコンパレータ１７の＋入力端に印加されている。コ
ンパレータ１７の−入力端には電圧切替回路５の出力電
圧Ｖａが印加され、コンパレータ１７の出力電圧はエミ
ッタ接地ｎｐｎトランジスタ１８のベースに印加され、
そのコレクタはスイッチングトランジスタ６のベースに
接続されている。Ｄ１はフライホイルダイオードであ
る。

【００１６】三相ステータコイル２４の一相発電電圧は
Ｐ端子を通じて抵抗ｒ７とコンデンサＣとからなる平滑
回路にて平滑化されてからコンパレータ１０の＋入力端
に印加され、コンパレータ１０の−入力端には参照電圧
Ｖ１が印加される。また、コンパレータ１１の−入力端
には参照電圧Ｖ２が印加される。以下、この動作を説明
する。

【００１７】エンジンの始動前にてイグニッションスイ
ッチ４が投入されると、ＥＣＵ３はＣ端子にハイレベル
電位信号（通電指令信号）を出力する。すると、コンパ
レータ１１がトランジスタ８をオンし、トランジスタ８
はトランジスタ１２をオンする。内部電源ラインＨＬに
は充電線１００を通じてバッテリ電圧が印加されてお
り、基準電圧ライン３００はトランジスタ１２を通じて
内部電源ラインＨＬから給電され、基準電圧ライン３０
０は基準電圧Ｖｒとなる。

【００１８】この時点において、電圧切替回路５にもＣ
端子からハイレベル電圧が入力されるので、電圧切替回
路５はコンパレータ１７の−入力端にハイレベル電圧を
出力する。一方、いまだ発電が開始されていないのでコ
ンパレータ１７の＋入力端には充電線１００を通じて、
整流発電電圧よりローレベルのバッテリ電圧が分圧され
て給電され、コンパレータ１７はロ−レベルを出力す
る。

【００１９】すると、トランジスタ１８がオフし、トラ
ンジスタ６がオンし、励磁コイル２１に励磁電流が給電
される。エンジン始動後、発電機２が発電し、充電線１
００を通じてバッテリ３０への充電を開始すると、コン
パレータ１７は整流発電電圧の分圧と、電圧切替回路５
からの基準出力電圧とを比較し、その比較結果に基づい
てトランジスタ６を断続して整流発電電圧を所定レベル
（例えば１４．５Ｖ）に保持する。

【００２０】三相ステータコイル２４の一相発電電圧は
Ｐ端子を通じて抵抗ｒ７とコンデンサＣとからなる平滑
回路にて平滑化されて一相平滑発電電圧Ｖｐとなる。こ
の電圧Ｖｐはコンパレータ１０にて参照電圧Ｖ１と比較
されるが、通常の発電状態ではＶｐ＞Ｖ１であるので、
発電時にはハイレベル信号をオア回路９を通じて出力
し、トランジスタ８、１２をオンさせ、ＥＣＵから通電
指令信号の入力が終了した後も、基準電圧ライン３００
への給電を維持する。

【００２１】次に、ＥＣＵ３から制御特性変更指令信号
として発電電圧切替指令信号が入力される場合の動作を
説明する。ＥＣＵ３は、当然、エンジン運転開始後、す
なわち発電開始後にこの発電電圧切替指令信号を出力す
る。この発電電圧切替指令信号は、上述したように登坂
時のトルクアシスト用の発電抑制又は発電出力の中止な
どのために実施されるが、このような発電調整は周知で
あるとともにこの実施例の要旨ではないので、説明を省
略する。

【００２２】この実施例では、発電電圧切替指令信号は
ハイレベル電位信号と、それよりも低いロ−レベル電位
信号とからなる。そして、発電電圧切替指令信号のハイ
レベル電位信号は通常の整流発電電圧（１４．５Ｖ）を
出力するためのものであり、通常においては通電指令信
号から連続してＣ端子に供給される。いま、ＥＣＵ３が
発電電圧切替指令信号のロ−レベル電位信号をＣ端子に
印加すると、電圧切替回路５はこのロ−レベル電位信号
の入力に応じて所定の基準電圧（例えば内部電源ライン
ＨＬ＝１３．５Ｖに相当する分圧）をコンパレータ１７
に出力し、その結果、コンパレータ１７は内部電源ライ
ンＨＬが１３．５Ｖになるまで発電を減少させ、その
後、コンパレータ１７は整流発電電圧がこのレベルとな
るようにデュ−ティ比制御を行う。

【００２３】図３に通電指令信号を図示し、図４に発電
電圧切替指令信号を図示する。両信号は共に１つのし
きい値にて２種類の電圧状態を判別する。そのために電
圧マージンが大きくすることができる。なお、この実施
例において、電圧切替回路５はしきい値がＶｔｈである
コンパレータ（図示せず）と、このコンパレータからハ
イレベルが出力される場合に参照電圧Ｖｒｅｆｈを出力
し、このコンパレータからローレベルが出力される場合
に参照電圧Ｖｒｅｆｌを出力する参照電圧発生回路とか
らなるが、このような回路設計自体は周知であるので図
示説明は省略する。

【００２４】なお、発電停止は、イグニッションスイッ
チ４のオフにより、ＥＣＵ３がエンジンを停止すること
により行われる。また、発電が停止すればコンパレータ
１０がオフし、また、イグニッションスイッチ４のオフ
によりＥＣＵ３はＣ端子にローレベル電位を入力するの
でコンパレータ１１もオフし、トランジスタ８、１２が
オフし、励磁電流の通電及びレギュレータ１の電流消費
がストップする。（実施例２）図５に他の実施例を示す。

【００２５】この実施例では、発電中の発電電圧切替指
令信号は３レベルを有し、これに応じて電圧切替回路５
にも２つのコンパレータが設けられ、３種類の電位Ｖ
Ｈ，ＶＭ，ＶＬが判別される。そして、電圧切替回路５
は電位ＶＨに対して通常の発電電圧よりも高いレベルで
の発電を指令し、電位ＶＭに対して通常の発電電圧レベ
ルでの発電を指令し、電位ＶＬに対して通常の発電電圧
よりも低い発電電圧レベルでの発電を指令する。

【００２６】このようにすれば、従来と同じ電圧マージ
ン（図６参照）にて３種類の発電電圧レベルにて発電を
実施することができる。更に、発電停止時の通電指令信
号を３レベルとして、指令信号がＶＬでは励磁電流の通
電を停止し、ＶＭでは、励磁電流の量を低レベルで通電
し、ＶＨではより大きな励磁電流を通電させることによ
り発電機２の発電開始回転数を切替えることができる。（実施例３）図２に他の実施例を示す。

【００２７】この実施例は、整流発電電圧とほぼ等しい
電圧が補助整流器（ハーフブリッジ）２３の出力電圧と
して内部電源ラインＨＬに給電される。一方、本発明で
いう指令信号入力端子を構成するＬ端子にはＥＣＵ３か
ら警報ランプ２６を通じて発電開始指令信号及び発電電
圧切替指令信号が入力される。以下、動作を説明する。

【００２８】エンジンの始動前にてイグニッションスイ
ッチ４が投入されると、ＥＣＵ３はＬ端子にハイレベル
電位信号（通電指令信号）を出力する。すると、Ｌ端子
からダイオ−ドＤ２を通して内部電源ラインＨＬに給電
され、内部電源ラインＨＬはダーリントトランジスタ６
のベースに給電し、励磁コイル２１に励磁電流が通電さ
れ、エンジン運転とともに発電が開始される。発電が開
始されると、内部電源ラインＨＬは発電機２から整流発
電電圧を給電される。

【００２９】発電開始後、内部電源ラインＨＬの電位が
上昇すれば、抵抗ｒ６からツェナーダイオードＺＤのカ
ソードに印加される電位が上昇し、それによりツェナー
ダイオードＺＤがオンし、トランジスタ２２がオン、ト
ランジスタ６がオフし、励磁電流が停止される。このよ
うにして内部電源ラインＨＬが所定のレベルとなるよう
に発電電圧が制御される。

【００３０】次に、発電電圧切替指令信号が入力される
場合について説明する。発電中において、ＥＣＵ３から
発電電圧切替指令信号としてローレベル電位がＬ端子に
出力されると、トランジスタ２５がオフし、これによ
り、ツェナーダイオードＺＤのカソード電位がハイレベ
ル側に変化し、これにより、内部電源ラインＨＬが比較
的低い電位であってもトランジスタ２２はオンするよう
になる。

【００３１】その結果、平均発電電圧は低下する。結
局、この実施例においても実施例１と同じ作用効果を奏
することができる。この実施例において、トランジスタ
６、２２及びツェナーダイオードＺＤは本発明でいう電
圧制御部を構成し、トランジスタ２５及びダイオ−ド２
は指令制御部すなわち発電切替指令部及び通電指令部を
構成し、補助整流器が本発明でいう発電検出部を構成す
る。

【００３２】この実施例は、実施例１（図１）におい
て、コンパレータ１０、１１を省略したものである。オ
ア回路内部の初段トランジスタのしきい値電圧を調整す
ることにより、又はオア回路の入力側に分圧回路を設け
ることによりコンパレータ１０、１１を省略しても動
作、作用効果は実施例１と同じとなる。（実施例５）図８に他の実施例を示す。

【００３３】この実施例は、実施例１（図１）において
電圧切替回路５を分圧回路ｒ３１、ｒ３２とツェナーダ
イオードＺＤとにより構成したものである。なお、ツェ
ナーダイオードＺＤは省略可能である。このようにすれ
ば、ＥＣＵ３からＣ端子に入力された発電電圧切替指令
信号を直接にコンパレータ１７に入力することができ
る。

【００３４】したがって、この場合にはＥＣＵ３はこの
分圧回路を通じて通常の基準電圧Ｖａ又はそれよりも低
い基準電圧をコンパレータ１７の−入力端に入力するこ
とになる。なお、この場合、ＥＣＵ３は電圧切替回路５
に発電電圧切替指令信号としてアナログ電圧を入力し、
これにより所望の電圧レベルでの発電を行うこともでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す回路図である。

【図２】実施例３を示す回路図である。

【図３】実施例１における通電指令信号のレベルを示す
タイミングチャートである。

【図４】実施例１における発電電圧切替指令信号のレベ
ルを示すタイミングチャートである。

【図５】実施例２における発電電圧切替指令信号のレベ
ルを示すタイミングチャートである。

【図６】従来のレギュレータにおける指令信号のレベル
を示すタイミングチャートである。

【図７】実施例４を示す回路図である。

【図８】実施例５を示す回路図である。

【符号の説明】

５は電圧切替回路（発電電圧切替指令部、指令制御
部）、６はトランジスタ（電圧制御部の一部）、１０は
コンパレータ（発電検出部、指令制御部）、１１はコン
パレータ（通電指令部、指令制御部）、１７はコンパレ
ータ（電圧制御部の一部）、１８はトランジスタ（電圧
制御部の一部）、Ｃは入力端子（指令信号入力端子）。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 9/00 - 9/48 H02J 7/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】発電機の出力電圧に応じて励磁電流を断続
制御して該出力電圧を所定レベルに制御する電圧制御部
と、前記励磁電流の通電を指令する通電指令信号及び前
記電圧制御部の制御特性の変更を指令する制御特性変更
指令信号が入力される指令信号入力端子と、等しい電圧
値を有して前記指令信号入力端子に入力される前記両信
号に基づいて前記電圧制御部に前記励磁電流の通電及び
前記制御特性の変更を指令する指令制御部とを備え、前記指令制御部は、発電を検出し、発電検出信号を出力
する発電検出部と、発電中の場合は、前記発電検出部か
らの発電検出信号に基づいて前記電圧制御部に励磁電流
の通電を指令し、発電停止の場合には、前記指令信号入
力端子に入力される信号を前記通電指令信号として認識
して前記通電指令信号に基づき前記電圧制御部に励磁電
流の通電を指令する通電指令部と、発電中は前記指令信
号入力端子に入力される信号を前記制御特性変更指令信
号として認識して前記制御特性変更指令信号に基づき前
記電圧制御部の制御特性の変更を指令する制御特性変更
指令部とを備えることを特徴とする車両用発電機の電圧
制御装置。