JPH02184300A - 車両用交流発電機の制御装置 - 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】 「産業上の利用分野コ この発明は車両用交流発電機の制御装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来の車両用交流発電機の制御装置では、例えば発電機
の出力電圧あるいはバッテリ電圧を分圧抵抗等により分
圧し、その分圧電圧とゼナーダイオード等により構成さ
れた基準電圧発生器の出力とを比較して、その比較検出
に基づき界磁コイルに直列に設けられたスイッチング手
段を断続して界磁電流を制御することで発電機の出力電
圧を所定値に調整するようにしている。つまり、発電機
の出力電圧が設定電圧より高ければスイッチング手段を
遮断して界磁電流を減少させ、設定電圧よりも低ければ
スイッチング手段を導通して界磁電流を増加させること
により、出力電圧が設定電圧に維持されるよう構成して
いる。このように構成された制御装置においては、電気
負荷の変動等による発電機の所要界磁電流の変動に対し
、界磁コイルの時定数（約１００　ｍ５ｅｃ）に追従し
た界磁電流の連続変化が得られ、その優れた応答性によ
ってバッテリ電圧の安定制御が達成される。

しかしながら、従来の装置では、この優れた応答性の故
に、電気負荷の変動期には発電機の出力電流が急激に変
動し、したがって、これに伴う駆動トルク（動力）の急
激な変動が生じ、そのためにエンジン回転速度が変動す
るという問題がある。

特にアイドル回転域においては、エンジンの駆動力が低
下しているために、これと相反する発電機の駆動トルク
上昇の影響は大きい。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、電気負荷投入時に生じる発電機の駆動トルク
の急激な変動を防止しエンジンの回転変動を抑制するこ
とのできる制御装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る制御装置は、交流発電機の出力電圧を検
出する電圧検出手段と、この電圧検出手段の出力と基準
電圧との比較検出に基づいて上記交流発電機の界磁電流
を断続させるためのスイッチング素子の導通、遮断を制
御する電圧制御手段とを備えるとともに、上記界磁電流
を検出する界磁電流検出手段と、この界磁電流検出手段
の出力と予め設定された界磁電流制限値との比較検出に
基づいて上記スイッチング素子を制御する界磁電流制限
手段と、上記界磁電流制限値を上記電圧検出手段の検出
出力状態に基づいて逐次変化させる界磁電流制限値制御
手段とを設けたものである。

［作用］ この発明においては、界磁電流は電圧制御手段と界磁電
流制限手段により制御される。その際、前記界磁電流制
限手段の界磁電流制限値は発電機の出力電圧の検出状態
により逐次変化せしめられるために、所要界磁電流の増
加時において界磁電流は緩やかに上昇する。

［実施例］ 第１図はこの発明による制御装置の一実施例を示す電気
回路図である。この第１図において（１）はエンジンに
よって駆動される交流発電機であり、電機子コイル（１
０１）、界磁コイル（１０２）。

電機子コイル（ｌｏｔ）に発生する出力を三相余波整流
する主整流器（１０３）および主として界磁電流を供給
する補助整流器（２０４）にて構成されている。また、
（２）は界磁電流制御器であり、次の各部より構成され
ている。（２０１）（２０２）は補助整流器（１０４）
の出力電圧を分圧する分圧抵抗、（２０３）は基準電圧
発生器、（２０４）は第１の比較器であり、これらによ
って発電機（１）の出力電圧を検出する。（２０５）は
第１のフリップフロップであって、上記第１の比較器（
２０４）の出力を人力とし、出力はＮ。

Ｒゲート（２１２）の入力端とアップダウンカウンタ（
２０８）のアップ／ダウンカウント切替入力端に接続さ
れている。（２０６）は界磁電流に比例した電圧を発生
させる界磁電流検出用抵抗、（２０７）は界磁電流検出
抵抗（２０６）の低電圧レベルを所定の電圧レベルに増
幅する非反転増幅器であり、これらによって界磁電流を
検出している。アップダウンカウンタ（２０８）は、藺
述したように第１のフリップフロップ（２０５）の出力
によりアップ／ダウンカウント動作が決定され、所定ビ
ット数によるカウント値を出力する。

（２０９）は、上記アップダウンカウンタ（２０８）の
カウント値に比例した出力が得られるＤ／Ａ変換器であ
る。また、（２１０）は、このＤ／Ａ変換器（２０９）
の出力と上記非反転増幅器（２０７）の出力を比較する
第２の比較器、（２１１）は第２の比較器（２１０）の
出力を入力とする第２のフリップフロップである。上記
ＮＯＲゲート（２１２）は第■のフリップフロップ（２
０５）および第２の７リツプフロツブ（２＋１）の出力
論理和をとり、界磁電流を断続させるパワートランジス
タ（２１３）の導通、遮断を制御する。（２１４）はタ
イミングパルス発生器であり、予め設定された周期にお
いてワンショットパルスを出力し、第１のフリップフロ
ップ（２０５）、第２のフリップフロップ（２１１）お
よびアップダウンカウンタ（２０８）の動作タイミング
をつかさどる。また、（２１５）はパワートランジスタ
（２１３）の遮断時に発生するサージを吸収するサプレ
ッションダイオードである。（３）は界磁電流制御器（
２）の駆動電力を供給するだめの定電圧回路であり、抵
抗（３０１）、ゼナーダイオード（３０２）により構成
されている。（４）はバッテリ、（５）は電気負荷、（
６）はキースイッチ、（７）は充電警告灯である。

第２図は本発明の一実施例による各部動作特性を表す特
性図であり、図においてＡはタイミングパルス発生器（
２１４）のワンショットパルス出力波形、Ｂは界磁電流
を制限する第２の比較器（２１０）の入力波形であり、
イは界磁電流に比例した非反転増幅器（２０７）の出力
波形、口はＤ／Ａ変換器（２０９）の出力波形である。

Ｃは第２のフリップフロップ（２１１）の出力波形、Ｄ
は出力電圧を検出する第１の比較器（２０４）の入力波
形であり、ハは発電機（１）の出力電圧を分圧する分圧
抵抗（２０１）、（２０２）の分圧点電圧、二は基準電
圧発生器（２０３）の基準電圧波形である。Ｅは第１の
フリップフロップ（２０５）の出力波形、Ｆはパワート
ランジスタ（２１３）の出力波形である。また、期間Ｔ
Ｉは界磁電流が安定している定常電圧制御動作、Ｔ２は
界磁電流増加時の遷移動作、Ｔ３は界磁電流増加後の定
常電圧制御動作、ａ点は所要界Ｍ！雷電流増加開始点を
それぞれ示している。

第３図は、この実施例による効果を電気負荷の投入時に
て示した特性図であり、Ｇは発電機（１）の出力電流波
形、Ｈは界磁電流波形、■は発電機（１）の駆動トルク
であり、Ｊはエンジン回転速度の変動を示している。こ
こで、実線は本発明による動作特性、破線は従来装置の
動作特性であり、ｂ点は電気負荷投入時を示している。

次に本発明による実施例の動作について説明する。エン
ジンが始動され発電機（１）が発電状態にあれば、タイ
ミングパルス発生器（２１４）のワンショットパルス出
力（第２図Ａ）の１周期間において発電機（１）の出力
電圧および界磁電流が検出される。まず、最初のワンシ
ョットパルスにより、第１および第２のフリップフロッ
プ（２０５）、（２１２）はｒＬＪレベルに設定され、
ＮＯＲゲート（２１２）を通じ、パワートランジスタ（
２１３）は導通される。発電機（１）の出力電圧は分圧
抵抗（２０１）、（２０２）、基準電圧発生器（２０３
）および第１の比較器（２０４）にて構成される電圧検
出手段により常時検出されており、また、界磁電流はパ
ワートランジスタ（２１３）の導通により界磁電流検出
用抵抗（２０６）による検出か開始され、それが非反転
増幅器（２０７）により増幅された出力と界磁電流制限
値を決定するＤ／Ａ変換器（２０９）の出力とか第２の
比較器（２１０）にて比較検出される。

この状態において発電機（１）の出力電圧が基準電圧発
生器（２０３）による設定電圧を越えた場合には、第１
の比較器（２０４）の出力が反転し、これにより第１の
フリップフロップ（２０５）がｒＬＪレベルよりｒＨＪ
レベルに反転する。一方、界磁電流に比例した非反転増
幅器（２０７）の出力がＤ／Ａ変換器（２０９）の出力
を越えた場合には、第２のフリップフロップ（２１１）
がｒＬＪレベルよりｒＨＪレベルに反転される。ＮＯＲ
ゲート（２１２）は、これら第１および第２のフリップ
フロップ（２０５）、（２１１）のいずれかが「Ｈ」レ
ベル出力に反転された場合を検出し、パワートランジス
タ（２１３）の通電を遮断する。

そして、パワートランジスタ（２１３）は、次のタイミ
ングパルス到達まで遮断状態に保持される。

ところで、第１のフリップフロップ（２０５）の出力は
アップダウンカウンタ（２０８）に入力されており、タ
イミングパルス１周期間において「Ｌ」レベルからｒＨ
Ｊレベルに反転されれば、次のタイミングパルスにより
所定のダウンカウント動作がなされ、Ｄ／Ａ変換器（２
０９）の出力電圧が一定量減少される。逆に、ｒＬＪレ
ベルのままであれば、所定のアップカウント動作がなさ
れ、Ｄ／Ａ変換器（２０９）の出力は一定量増加するよ
うになっている。このように、タイミングパルスの１周
期間における出力電圧の検出状態により界磁電流の制限
値を逐次変化させるような帰還路が構成されていること
によって、発電機（１）の所要界磁電流一定時の定常電
圧制御動作は、第２図の期間ＴＩに示されるように、出
力電圧の検出（第１のフリップフロップ（２０５））に
よるパワートランジスタ（２１３）の遮断動作と、界磁
電流の検出（第２のフリップフロップ（２１１））によ
るパワートランジスタ（２１３）の遮断動作の交互動作
上なり、更に、Ｄ／Ａ変換器（２０９）の出力が逐次漸
増域されるようにアップダウンカウンタ（２０８）のカ
ウント変化値が設定されているために、安定した出力電
圧が得られ、かつ、界磁電流制限値がほぼ所要界磁電流
と平衡する作動状態となる。

以上の定常電圧制御動作時から所要界磁電流が増加した
場合（第２図ａ点）は、発電機（１）の出力電圧は瞬時
に低下して、第１のフリップフロップ（２０５）の出力
はｒＬＪレベルに維持される。

よって、アップダウンカウンタ（２０８）はアップカウ
ント状態となってＤ／Ａ変換器（２０９）の出力電圧が
増加し、界磁電流制限値が上昇する。

そして、Ｄ／Ａ変換器（２０９）の出力電圧増加による
界磁電流上昇時間は界磁コイル（＋０２）の時定数より
も長く設定され、一方で、所要界磁電流の増加時（第２
図ａ点）における界磁電流制限値は以前（第２図期間Ｔ
Ｉ）の界磁電流値とほぼ平衡しているので、界磁電流が
増加する期間Ｔ２には界磁電流制限が常作動して緩慢な
界磁電流増加となる。そして、界磁電流が所要値に達し
、発電機（１）の出力電圧が設定電圧に達すれば、期間
ＴＩと同様な定常電圧制御動作となり、出力電圧は一定
に維持される（第２図期間Ｔ３）。

第３図の特性図（実線はこの実施例の特性、破線は従来
装置の特性）に示されるように、この実施例の装置によ
る界磁電流（第３図Ｈ）は従来装置と比べて増加が緩慢
になる。ところで、定回転数における発電機の界磁電流
、出力電流および駆動トルクの三者はほぼ比例関係にあ
るため、発電機（１）の出力電流および駆動トルクも、
第３図Ｇ、Ｉに実線で示すように界磁電流と同様緩慢な
増加となる。そして、この駆動トルクの緩慢増加により
、第３図Ｊに示すようにエンジンの回転速度の変動が抑
制される。

「発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、発電機の界磁電流が電
圧制御手段と界磁電流制限手段により制御され、かつ界
磁電流制限手段の界磁電流制限値が発電機の出力電圧に
よって制御されるように構成したので、所要界磁電流の
増加時には界磁電流制限手段が作動して、車両の電気負
荷投入に伴い発電機の駆動トルクが急激に変動するのを
防止し、エンジン回転速度の変動を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による制御装置の一実施例を示す電気
回路図、第２図はその各叩動作特性を示す特性図、第３
図はその効果を従来装置と比較して示す特性図である。 図において、（１）は交流発電機、（２）は界磁電流制
御器、（２０１）、（２０２）は分圧抵抗、（２０３）
は基準電圧発生器、（２０４）は１１の比較器、（２０
５）は第１のフリップフロップ、（２０６）は界磁電流
検出抵抗、（２０８）はアップダウンカウンタ、（２０
９）はＤ／Ａ変換器、（２１０）は第２の比較器、（２
１１）は第２のフリップフロップ、（２’１３）はパワ
ートランジスタである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンによって駆動される交流発電機の出力電
   圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段の出力と
   基準電圧との比較検出に基づいて上記交流発電機の界磁
   電流を断続させるためのスイッチング素子の導通、遮断
   を制御する電圧制御手段とを備えた車両用交流発電機の
   制御装置において、上記界磁電流を検出する界磁電流検
   出手段と、該界磁電流検出手段の出力と予め設定された
   界磁電流制限値との比較検出に基づいて上記スイッチン
   グ素子を制御する界磁電流制限手段と、上記界磁電流制
   限値を上記電圧検出手段の検出出力状態に基づいて逐次
   変化させる界磁電流制限値制御手段とを設けたことを特
   徴とする車両用交流発電機の制御装置。