JPH06276695A - 充電発電機の制御装置 - Google Patents

充電発電機の制御装置

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JPH06276695A
JPH06276695A JP5055372A JP5537293A JPH06276695A JP H06276695 A JPH06276695 A JP H06276695A JP 5055372 A JP5055372 A JP 5055372A JP 5537293 A JP5537293 A JP 5537293A JP H06276695 A JPH06276695 A JP H06276695A
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JP
Japan
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circuit
voltage
short
power element
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP5055372A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoyuki Takahashi
直行 高橋
Masanori Tsuchiya
雅範 土屋
Shuichi Kokubu
修一 國分
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Application filed by Hitachi Automotive Engineering Co Ltd, Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】界磁巻線と界磁電流制御用電力素子が接続され
た点(F端子)の電圧がバッテリ電圧のとき短絡状態と
検出し電力素子を非導通状態にする短絡保護回路をも
ち、電力素子制御用PWM出力を固定周波数・デューテ
ィー可変形とし、電力素子が非導通状態から導通状態に
切り替わる時間を一定周期の短い一定時間内にすること
で、その短い一定時間内は電力素子が短絡状態でも電力
素子をPWM出力により導通可能とすることにより、短
絡検出にリセットがかかるようにした充電発電機の制御
装置。 【効果】界磁巻線の短絡による電力素子の短絡破壊防
止、および短絡が解除された時の発電開始を簡単な回路
構成により実現することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は充電発電機の制御装置に
係り、特に発電機の界磁巻線が何らかの影響により短絡
し、界磁電流を供給する電力素子に直接バッテリ電圧が
印加されたときに電力素子の短絡破壊を防止する回路に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の装置としては、特開昭41−7362号
公報記載のように界磁巻線に界磁電流を供給する電力素
子に流れる電流を電力素子と直列に接続された電流検出
抵抗により検出し電力素子に設定値以上の電流が流れた
ときに電力素子を非導通状態にするものが挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の装置で
は電流検出用の電流検出抵抗として定格電力の大きい抵
抗器が必要であり、電力素子と電力素子を制御する制御
回路を同一絶縁板に形成する混成厚膜集積回路の面積が
大きくなってしまう。また、電流検出抵抗により電力が
消費されるため界磁電流が減少し充電発電機の出力が減
少する。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では電力素子に流れる電流を検出せずに、界
磁巻線と電力素子が接続された点の電圧と、電力素子制
御用PWM出力電圧との相関により電力素子の短絡を検
出し、電力素子の短絡破壊を防止する。
【0005】
【作用】界磁巻線と界磁電流を供給する電力素子が接続
された点の電圧がバッテリ電圧のとき短絡状態と判断
し、電力素子を非導通状態にする短絡保護回路と、電力
素子が非導通状態から導通状態に切り替わる時間を一定
周期の短い一定時間内となるように動作する電力素子制
御用PWM出力回路と、その短い一定時間内は短絡状態
でも電力素子制御用PWM出力により電力素子を導通可
能とするリセット回路により、短絡時の電力素子保護と
短絡が解除されたときの発電開始を実現する。また、通
常発電中のPWM出力により電力素子が導通状態から非
導通状態に切り替わりF端子の電圧がバッテリ電圧とな
り短絡状態の判断をしても、次のリセット信号により短
絡状態が解除され電力素子は導通可能となるので、電力
素子はPWM出力により制御される。
【0006】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
図1には、充電発電機の制御装置の全体構成を示す。充
電発電機は、制御装置5,電機子巻線1,前記電機子巻
線1の出力を整流する三相全波整流器2,前記電機子巻
線1に磁束を供給する界磁巻線3により構成される。ま
た、制御装置5は界磁電流を制御するパワー・トランジ
スタ52,フライホイル・ダイオード51,電源回路5
3,電圧偏差回路54,鋸歯状信号発生回路55,パワ
ーMOS−FET状態検出回路56,比較器57,NO
R回路58,59により構成される。
【0007】次に、各回路ブロックの動作について説明
する。電圧偏差回路54は、抵抗544,545,増幅
回路546により反転増幅回路を構成し、抵抗541,
542によりバッテリ電圧が分圧された電圧VS1と予
め設定された基準電圧Vref との偏差を出力する。増幅
回路543は増幅率1倍のバッファアンプである。電圧
偏差回路54の出力54aの電圧VC1は次式により表
わされる。
【0008】 VC1=Vref−(((Vref−VS1)/R544)*R545) 鋸歯状信号発生回路55は比較器5501の出力がロー
レベルのとき、比較器のマイナス入力はトランジスタ5
505が非導通状態のため、抵抗5502,5503に
よりVCCが分圧された値VHとなる。このとき比較器
のプラス入力はトランジスタ5510が非導通状態のた
め、定電流源5507によりコンデンサ5508に電荷
が充電され徐々に電位が上昇する。そして、比較器のプ
ラス入力電圧が比較器のマイナス入力電圧を越えたとき
比較器の出力はローレベルからハイレベルに切り換わ
る。比較器の出力がローレベルになると比較器のマイナ
ス入力はトランジスタ5505が導通状態となるため抵
抗5502と抵抗5503,5504の並列抵抗により
VCCが分圧された値VLとなる。このとき比較器のプ
ラス入力はトランジスタ5510が導通状態となるた
め、定電流源5507の電流はトランジスタ5510を
介し定電流源5508に流れ込み、コンデンサ508の
電荷もトランジスタ5510を介し定電流源5508に
放電され徐々に電位が低下する。そして、比較器のプラ
ス入力がマイナス入力を下回ったとき、比較器の出力は
ハイレベルからローレベルに切り換わる。以上の動作の
繰返しにより比較器のプラス入力端子55aに鋸歯状信
号を発生する。また、比較器の出力端子55bはコンデ
ンサが放電している時間のみハイレベルを出力するよう
に動作する。鋸歯状信号の上下限電圧VH,VL、およ
びコンデンサの充電時間T1,放電時間T2は次式のよ
うに表わされる。
【0009】 VH=(R5503/(R5503+R5502))*VCC VL=(RX/(RX+R5502))*VCC RX=(R5503*R5504)/(R5503+R5504) T1=(C5508*(VH−VL))/i5507 T2=(C5508*(VH−VL))/(i5509−i5507) パワーMOS−FET状態検出回路56は、パワーMO
S−FET52が非導通状態のとき、および界磁巻線3
が短絡したときには図中F端子の電圧がバッテリ電圧に
なるため、トランジスタ566は導通状態、出力56a
はローレベルとなり、パワーMOS−FET52が導通
状態のときには、F端子の電圧が0Vに近い値となるた
め、トランジスタ566は非導通状態、出力56aはハ
イレベルとなる。
【0010】比較器57は鋸歯状信号55aをプラス入
力、電圧偏差回路54の出力54aをマイナス入力とし
ており、出力57aには固定周波数のPWM出力が得ら
れる。
【0011】次に、NOR回路58,59の動作につい
て説明する。NOR回路は2入力がともにローレベルの
とき出力にハイレベルを出力し、それ以外の状態ではロ
ーレベルを出力するように動作する。つまり、NOR回
路59は入力58aがローレベルのときにはPWM出力
57aの信号によりパワーMOS−FET52を駆動す
ることを許可し(PWM出力57aがローレベルのとき
パワーMOS−FET52は導通状態、57aがハイレ
ベルのとき非導通状態)、58aがハイレベルのときは
禁止する(パワーMOS−FET52はPWM出力57
aに依らず非導通状態)ように構成されている。また、
NOR回路58は鋸歯状信号の電位が下降している領域
にいる間ハイレベルを出力する55b(リセット信号)
とパワーMOS−FET状態検出回路56の出力56a
を入力としているため、鋸歯状信号の電位が上昇してい
る領域においてF端子の電圧が設定値より高い場合に出
力58aはハイレベルを出力し、その他の状態ではロー
レベルを出力するように構成されている。以上から、N
OR回路58,59は、鋸波状信号の電位が上昇してい
る領域においてF端子の電圧がバッテリ電圧になった場
合には、PWM出力57aによらずパワーMOS−FE
T52を停止させるように動作する。
【0012】図2は、時間t0 にて界磁巻線3の短絡が
発生し、時間t1 にて短絡が解除されたときの各部の電
圧波形である。図中(c)PWM出力57aは図中
(a)鋸波状信号55aと図中(b)電圧偏差回路出力
54aを比較器57により比較した出力になるので、時
間t0まではバッテリ電圧が設定電圧(例えば、14.
4V)になるようにPWM出力57aの通流率が決定さ
れる。時間t0 で界磁巻線3が短絡すると界磁巻線3に
界磁電流が供給できなくなり充電発電機は発電できずバ
ッテリ電圧は設定電圧以下となり、(b)電圧偏差回路
出力54aの電位は急激に上昇し(c)PWM出力57
aの通流率は100%になる。そして、時間t1 で短絡
が解除されると界磁巻線3に界磁電流が供給されるので
充電発電機はバッテリ電圧が設定電圧になるように発電
を開始する。しかし、界磁巻線3が短絡した状態でパワ
ーMOS−FET52が導通状態になるとドレインから
ソースへ短絡電流が流れ破壊に至り、充電発電機が発電
不能となってしまう。そこで、NOR回路58,59に
より、(e)リセット信号55bがローレベルの領域
(鋸波状信号55aの電位が上昇しているとき)におい
て、(d)F端子電圧56aの電圧がバッテリ電圧にな
ったときには、(f)短絡検出信号58aをハイレベル
としPWM出力57aの出力によらず、パワーMOS−
FET52を非導通状態にすることで界磁巻線3短絡時
のパワーMOS−FET52の短絡破壊を防止する。ま
た、(f)短絡保護信号58aは(e)リセット信号5
5bよりに鋸波状信号55aの電位が下降状態にある短
い時間内(コンデンサ放電時間T1)は(f)短絡検出
信号58aがローレベルになるため(c)PWM出力5
7aがローレベルになっていれば、パワーMOS−FE
T52は導通状態となる。つまり、界磁巻線3短絡状態
では前述のように(c)PWM出力は通流率100%と
なっているため(e)リセット信号55bがハイレベル
の短時間の間パワーMOS−FET52はドレインから
ソースへ短絡電流が流れる。ここで、時間t1 で界磁巻
線3の短絡が解除されると、(e)リセット信号55b
が短絡解除後初めてハイレベルにあるとき、(c)PW
M出力57aの通流率は100%となっているためパワ
ーMOS−FET52は導通状態となり、(d)F端子
電圧56aは0Vに近い値に、(f)短絡検出信号58
aはローレベルになる。従って、(c)PWM出力57
aの出力によりパワーMOS−FET52は制御され
る。また、通常発電中の(c)PWM出力57aにより
電力素子が導通状態から非導通状態に切り替わりF端子
の電圧がバッテリ電圧となり短絡状態の判断をしても、
(e)リセット信号55bが次にハイレベルを出力して
いる時間内に(c)PWM出力によりパワーMOS−F
ET52が導通状態となるので短絡状態が解除され、パ
ワーMOS−FET52はPWM出力により制御され
る。
【0013】
【発明の効果】以上の説明のように、界磁巻線の短絡時
に界磁電流制御用電力素子の短絡破壊を防止し、さらに
短絡が解除されたときの発電開始を簡単な回路により実
現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】各回路動作電圧の波形図である。
【符号の説明】
1…電機子巻線、2…整流器、3…界磁巻線、4…バッ
テリ、5…制御装置、51…フライホイール・ダイオー
ド、52…パワーMOS−FET、53…電源回路、5
4…電圧偏差回路、55…鋸歯状信号発生回路、56…
パワーMOS−FET状態検出回路比較器、57…比較
器、58,59…NOR回路、82…ディレー回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土屋 雅範 茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地 3 日立オートモティブエンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 國分 修一 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンの回転により回転し回転磁界をつ
    くる界磁巻線と、前記界磁巻線を受けて電流を発生し整
    流器を介してバッテリを充電する電機子巻線と、前記バ
    ッテリの電圧と予め設定された基準電圧との偏差出力を
    得る差動増幅回路と、一定の電圧領域内において鋸歯状
    電圧を発生する鋸歯状信号発生回路と、偏差出力と鋸歯
    状信号を比較する比較器と、前記比較器のPWM出力で
    前記界磁巻線に供給する電流値を制御する電力素子によ
    り、バッテリ電圧を一定に保つ充電発電機の制御装置に
    おいて、前記界磁巻線と前記電力素子が接続された点の
    電圧を検出する電力素子状態検出回路と、鋸歯状信号の
    電圧が下降している間のみ信号を出力するリセット信号
    発生回路を持ち、鋸歯状信号の電位が上昇している間に
    界磁巻線と電力素子の接続された点の電位が設定値より
    高くなったときには、前記PWM出力によらず電力素子
    を非導通状態とし、その他の状態では前記PWM出力に
    より電力素子を導通・非導通にすることを特徴とする充
    電発電機の制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記鋸歯状電圧の電位
    が下降状態となる時間を電力素子が短絡状態となっても
    破壊に至らない時間に設定することを特徴とする充電発
    電機の制御装置。
  3. 【請求項3】請求項1において、鋸歯状信号発生回路
    (55)のコンデンサ(5508)の充放電を切り替え
    る比較器(5501)の出力を前記リセット信号とする
    ことを特徴とする充電発電器の制御装置。
JP5055372A 1993-03-16 1993-03-16 充電発電機の制御装置 Pending JPH06276695A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990006822A (ko) * 1997-06-11 1999-01-25 가나이 쯔도무 충전발전기의 제어장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990006822A (ko) * 1997-06-11 1999-01-25 가나이 쯔도무 충전발전기의 제어장치
US5990666A (en) * 1997-06-11 1999-11-23 Hitachi, Ltd. Charging generator having a short protection circuit
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