WO2012029104A1 - 発電制御装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power generation control device for a vehicular generator driven by an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as a “generator”), and in particular, a plurality of generators are mounted on one internal combustion engine and simultaneously operated in parallel.
- the present invention relates to a power generation control device that performs field current control on a field coil.
- FIG. 7 is a block diagram showing a conventional general generator control device together with a generator ACG.
- the generator ACG includes a stator coil 1, a field coil 2 that is rotationally driven by an internal combustion engine (not shown), and a three-phase full-wave rectifier 3.
- the output terminal A of the three-phase full-wave rectifier 3 is connected to the positive terminal of the battery 5, the electric load 7 and the power generation control device 400, and the field coil 2 is connected to the power generation control device 400.
- the power generation control device 400 includes an output sensing terminal a, an activation terminal b, an external sensing terminal c, an external output terminal d, a grounding terminal e, and a field current control terminal f. .
- the output sensing terminal a is connected to the output terminal A of the generator ACG and the positive terminal of the battery 5, and the activation terminal b is connected to the positive terminal of the battery 5 via the key switch 6,
- the external sensing terminal c is directly connected to the positive terminal of the battery 5
- the terminal f is connected to the field coil 2 of the generator ACG
- the terminal e is grounded together with the three-phase full-wave rectifier 3.
- the power generation control device 400 includes a series circuit including a switching transistor 401 and a free-wheeling diode 402 inserted between the output sensing terminal a and the terminal e in order to conduct and block the field current to the field coil 2. Yes.
- a potential obtained by dividing the potential of the terminal f by the resistors 403 and 404 is output from the external output terminal d of the power generation control device 400 as a signal synchronized with the field current control signal from the terminal f.
- the power generation control device 400 divides the reference power supply V by dividing the NOR circuit 405 connected to the gate terminal of the switching transistor 401, the comparators 406 and 407 connected to the input terminal of the NOR circuit 405, and the comparator.
- Resistors 408 and 409 for generating an inverting input voltage ( ⁇ ) to 406, resistors 412 and 413 for dividing the voltage at the external sensing terminal c to generate a non-inverting input voltage (+) to the comparator 406, and a reference Resistors 410 and 411 that divide the power supply V to generate an inverted input voltage ( ⁇ ) to the comparator 407, and a voltage at the output sensing terminal a to generate a non-inverted input voltage (+) to the comparator 407 Resistors 414 and 415, and a resistor 416 and a Zener diode 417 for generating a reference power source V from the voltage of the start terminal b.
- a current is supplied to the Zener diode 417 via the resistor 416 in the power generation control device 400, and a constant voltage reference power source V that serves as a power source for the entire circuit in the power generation control device 400 is generated.
- the control operation by the device 400 is enabled.
- the comparator 406 calculates the input voltage (+) obtained by dividing the battery voltage input from the external sensing terminal c by the resistors 412, 413 and the voltage of the reference power supply V.
- the reference voltage ( ⁇ ) divided by the resistors 408 and 409 is compared.
- the comparator 406 outputs a Lo (low) potential when the input voltage (+) is lower than the reference voltage ( ⁇ ), and Hi when the input voltage (+) is equal to or higher than the reference voltage ( ⁇ ). (High) potential is output.
- the power generation control device 400 includes a comparator 407 as a backup when an abnormality (disconnection, etc.) occurs in the external sensing terminal c, and the comparator 407 has an output terminal A input from the output sensing terminal a. Is compared with the reference voltage ( ⁇ ) obtained by dividing the voltage of the reference power source V by the resistors 410 and 411. The comparator 407 outputs the Lo potential when the input voltage (+) is lower than the reference voltage ( ⁇ ), and outputs the Hi potential when the input voltage (+) is equal to or higher than the reference voltage ( ⁇ ). To do.
- the output potential of the comparator 406 with respect to the external sensing terminal c and the output potential of the comparator 407 with respect to the output sensing terminal a are used.
- the target voltage value of the generated voltage based on the reference voltage ( ⁇ ) of the comparator 407 is set to a value higher than the target voltage value based on the reference voltage ( ⁇ ) of the comparator 406, and the comparator 406,
- the output potential of 407 can be appropriately controlled via the NOR circuit 405.
- the NOR circuit 405 outputs the Hi potential only when the output potentials of both the comparators 406 and 407 are Lo potentials, turns on the switching transistor 401, and energizes the field current to the field coil 2. .
- the NOR circuit 405 outputs the Lo potential, turns off the switching transistor 401, and cuts off the field current to the field coil 2. To do.
- the target voltage value of the comparator 407 is higher than the target voltage value of the comparator 406, when there is no abnormality in the external sensing terminal c, the output potential of the comparator 407 is always the Lo potential. Therefore, the control operation to the switching transistor 401 is not affected, and the control operation of the switching transistor 401 is an operation depending on the output of the comparator 406.
- the input voltage (+) of the comparator 406 becomes lower than the reference voltage ( ⁇ ), and the comparator 406 outputs the Lo potential.
- the comparator 406 outputs the Lo potential
- the output potential of the NOR circuit 405 becomes the Hi potential
- a voltage is applied to the gate terminal of the switching transistor 401, and the source and drain of the switching transistor 401 become conductive.
- the generated voltage generated in the stator coil 1 also increases.
- the AC voltage generated in the stator coil 1 is rectified to a DC voltage by the three-phase full-wave rectifier 3 and supplies current to the battery 5 and the electric load 7.
- the battery voltage increases, so that the input voltage (+) of the comparator 406 also increases.
- the output of the NOR circuit 405 becomes the Lo potential and is applied to the gate terminal of the switching transistor 401. No voltage is applied.
- the source and drain of the switching transistor 401 are cut off, the supply of field current to the field coil 2 is cut off, the magnetomotive force of the field coil 2 is lowered, and the generated voltage of the generator ACG is also reduced. It goes down. At this time, the potential of the external output terminal d is Lo potential.
- the power generation control device 400 performs field current control that repeats the field current energization operation and the cutoff operation on the field coil 2 to adjust the power generation voltage of the generator ACG to the target voltage value, A signal synchronized with the field current control signal is output to the outside from the external output terminal d.
- the comparator 407 is connected to the output sensing terminal a.
- field current control is performed in the same manner as the operation of the comparator 406 described above, and the generated voltage of the generator ACG is adjusted to the target voltage value.
- FIG. 8 is a block diagram schematically showing the connection state of a conventional generator (including a power generation control device), in the case where two generators (main generator ACG1, subordinate generator ACG2) are operated in parallel at the same time. The connection relationship is shown only for each terminal.
- the output terminals A1 and A2 of the main generator ACG1 and the subgenerator ACG2 and the power generation control devices 400 (see FIG. 7) of the main generator ACG1 and the subgenerator ACG2 are started.
- Terminals b1 and b2, external sensing terminals c1 and c2, and external output terminals d1 and d2 are shown.
- External sensing terminals c1 and c2 of the main generator ACG1 and the subgenerator ACG2 are connected to the battery 5.
- the power generation control devices 400 of the main generator ACG1 and the sub-generator ACG2 can be controlled by supplying current from the start terminals b1 and b2 in conjunction with the key switch 6.
- the power generation control devices 400 of the main generator ACG1 and the sub-generator ACG2 use the input voltages from the external sensing terminals c1 and c2 or the output sensing terminals a1 and a2 as the comparators 406 ( Compared with the target voltage value of the generated voltage based on the reference voltage of FIG. 7), the field current control to the field coil 2 is performed.
- the generator having the power generation control device having a lower target voltage value In the generator having the power generation control device that starts to cut off the field current to the field coil 2 first and has a high target voltage value, the energization time of the field current to the field coil 2 becomes longer.
- a generator having a power generation control device with a low target voltage value is first applied to the field coil due to variations in manufacturing. Since a generator having a power generation control device with a high target voltage value starts to cut off the field current of the field coil, the field current energization time to the field coil becomes long. There is a problem that the load of the battery becomes large and a difference in life occurs.
- the present invention has been made to solve the above-described problems.
- the field current control of each of the power generation control devices is synchronized, and the load balance is achieved.
- An object of the present invention is to obtain a power generation control device with equalization.
- the power generation control device is for obtaining a stable and uniform operation when a plurality of generators including a main generator and a subordinate generator mounted on one internal combustion engine are simultaneously driven by the internal combustion engine. It is a power generation control device, and includes a first power generation control device connected to the main generator and a second power generation control device connected to the subordinate generator.
- Each of the first and second power generation control devices includes an external sensing terminal that detects an external voltage of each generator to which the first power generation control device belongs, an output sensing terminal that detects a power generation voltage of each generator, An external output terminal that outputs a signal synchronized with the field current control signal for each field coil, and by performing field current control for intermittently energizing the field current for each field coil, A power generation control device that adjusts the power generation voltage to a target voltage value.
- an external output terminal of the first power generation control device and an external sensing terminal of the second power generation control device To be connected.
- the sub generator by connecting the external output terminal of the main generator and the external sensing terminal of the sub generator, the sub generator performs power generation control in synchronization with the field current control of the main generator.
- the load balance of each generator and the power generation control device can be made uniform.
- Example 1 It is a block block diagram which shows typically the connection state of the generator and power generation control apparatus which concern on Example 1 of this invention.
- Example 1 It is a block diagram which shows the generator control apparatus which concerns on Example 1 of this invention.
- Example 1 It is a block diagram which shows the generator control apparatus which concerns on Example 2 of this invention.
- Example 2 It is a flowchart which shows the operation
- Example 2 It is a block block diagram which shows typically the connection state of the generator and power generation control apparatus which concern on Example 3 of this invention.
- Example 3 It is a block block diagram which shows typically the connection state of the generator and power generation control apparatus which concern on Example 4 of this invention.
- Example 4 It is a block diagram which shows the conventional common generator control apparatus with a generator. It is a block block diagram which shows typically the connection state of the conventional generator and a power generation control apparatus.
- Example 1 1 is a block diagram schematically showing a connection state of a power generation control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
- a main generator ACG1 and a sub-generator ACG2 are shown as two generators operated in parallel.
- the generators ACG1 and ACG2 are respectively connected to first and second generators connected individually.
- a control device (described later with reference to FIG. 2) is included.
- the output terminals A1 and A2 of the main generator ACG1 and the subgenerator ACG2 are connected to the battery 5 and the electric load 7.
- the output terminals A1 and A2 are connected to output sensing terminals a1 and a2 (not shown) of the power generation control devices of the generators ACG1 and ACG2.
- the start terminals b1 and b2 of the power generation control devices of the main generator ACG1 and the subgenerator ACG2 are connected to the battery 5 via the key switch 6.
- the external sensing terminal c1 of the main generator ACG1 is connected to the battery 5, and the external sensing terminal c2 of the sub generator ACG2 is connected to the external output terminal d1 of the main generator ACG1.
- Each power generation control device of each of the generators ACG1 and ACG2 is in a state in which a control operation can be performed by supplying current from the battery 5 via the start terminals b1 and b2 in conjunction with the key switch 6.
- FIG. 2 is a block diagram showing a power generation control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
- the main generator ACG1 (or the subordinate generator ACG2)
- the battery 5, the key switch 6, and the electric load 7 are omitted, but the first and second power generation controls having the circuit configuration of FIG.
- the device 4 is individually connected to the main generator ACG1 and the subgenerator ACG2. Similarly to the above, each power generation control device 4 is also connected to the battery 5, the key switch 6, and the electric load 7.
- Each power generation control device 4 includes an output sensing terminal a, an activation terminal b, an external sensing terminal c, an external output terminal d, a grounding terminal e, and a field current control terminal f. Yes.
- the power generation control device 4 includes a resistor 418 connected to a connection point of resistors 410 and 411 that generate the reference voltage ( ⁇ ) of the comparator 407. And a grounded-emitter transistor 419 having a collector terminal connected to the resistor 418, a comparator 420 that detects the input state of the external sensing terminal c (c2) and turns on / off the transistor 419, and a reference power source V. And resistors 421 and 422 for generating a non-inverting input voltage (+) to the comparator 420.
- the inverting input terminal ( ⁇ ) of the comparator 420 is connected to a connection point of resistors 412 and 413 that divide the voltage of the external sensing terminal c.
- the resistor 418, the transistor 419, and the comparator 420 have a function of switching the reference voltage ( ⁇ ) of the comparator 407 in accordance with the input state of the external sensing terminal c.
- the comparator 420 divides the voltage input from the external sensing terminal c by the resistors 412 and 413 and takes it as an inverted input voltage ( ⁇ ), and the reference voltage (+) obtained by dividing the reference power supply V by the resistors 421 and 422. Compare with The reference voltage (+) of the comparator 420 is set to a value lower than the reference voltage ( ⁇ ) of the comparator 406.
- the comparator 420 outputs the Hi potential when the inverting input voltage ( ⁇ ) is lower than the reference voltage (+), and the Lo potential when the inverting input voltage ( ⁇ ) is equal to or higher than the reference voltage (+). Is output.
- the transistor 419 When the comparator 420 outputs the Hi potential, the transistor 419 is turned on, so that the reference voltage ( ⁇ ) of the comparator 407 is obtained by dividing the reference power source V by the combined resistance (resistors 410, 411, 418). The voltage value is switched to a voltage value (a voltage value lower than that when the voltage is divided only by the resistors 410 and 411).
- the comparator 420 when the comparator 420 outputs the Hi potential (the inverting input voltage ( ⁇ ) is lower than the reference voltage (+)), the target voltage value of the generated voltage based on the reference voltage ( ⁇ ) of the comparator 407 is The value is switched to a value lower than the target voltage value of the comparator 406.
- the comparator 420 outputs the Lo potential because the input voltage ( ⁇ ) is higher than the reference voltage (+).
- the transistor 419 remains off. Therefore, the target voltage value of the generated voltage of the comparator 407 in the main generator ACG1 remains higher than the target voltage value of the comparator 406, and the output potential of the comparator 407 is fixed at the Lo potential.
- the first power generation control device 4 performs field current control depending on the output potential of the comparator 406.
- a field current control signal from the external output terminal d1 of the first power generation control device 4 (ACG1) is connected to the external sensing terminal c2 of the second power generation control device 4 (see FIG. 2). Is entered.
- the switching transistor 401 of the first power generation control device 4 (ACG1) is turned on and a field current is supplied to the field coil 2 (see FIG. 7)
- the outside of the main generator ACG1 Since the output terminal d1 is at the Hi potential, the Hi potential is also input to the external sensing terminal c2 of the slave generator ACG2.
- the comparator 420 of the second power generation control device 4 (ACG2) outputs the Lo potential because the input voltage ( ⁇ ) is higher than the reference voltage (+).
- the target voltage value of the generated voltage by the comparator 407 of the second power generation control device 4 (ACG2) remains higher than the target voltage value of the comparator 406.
- the Hi potential of the field current control signal input to the external sensing terminal c2 of the second power generation control device 4 is the potential of the terminal f of the first power generation control device 4 (ACG1). Since the voltage value is divided by the resistors 403 and 404, the input voltage (+) of the comparator 406 is always lower than the reference voltage ( ⁇ ) and outputs the Lo potential.
- the second power generation control device 4 performs a control operation depending on the output of the comparator 407 through the output sensing terminal a2. Therefore, the first power generation control device 4 (ACG1) performs field current control with the comparator 406 with respect to the external sensing terminal c1, whereas the second power generation control device 4 (ACG2) has an output sensing terminal.
- the field current control is performed by the comparator 407 for a2.
- the target voltage value of the generated voltage by the comparator 407 is higher than the target voltage value of the generated voltage by the comparator 406.
- the non-inverting input voltage (+) is lower than the reference voltage ( ⁇ ), and the comparator 407 outputs the Lo potential, so that the field current to the field coil 2 is energized.
- the first power generation control device 4 (ACG1) turns off the switching transistor 401 and cuts off the field current to the field coil 2, the first power generation control device 4 (ACG1)
- the external output terminal d1 becomes Lo potential, and the Lo potential is also input to the external sensing terminal c2 of the second power generation control device 4 (ACG2).
- the comparator 420 of the second power generation control device 4 outputs the Hi potential because the input voltage ( ⁇ ) is lower than the reference voltage (+). Therefore, the comparator 407 The target voltage value of the generated voltage is set to a value lower than the target voltage value of the generated voltage of the comparator 406. As a result, the comparator 407 of the second power generation control device 4 (ACG2) has the input voltage (+) higher than the reference voltage ( ⁇ ), outputs the Hi potential, and the field current to the field coil 2 Shut off.
- the power generation control device includes a plurality of generators including the main generator ACG1 and the subgenerator ACG2 mounted on one internal combustion engine.
- a first power generation control device 4 connected to the main generator ACG1 and a second power generation control device 4 connected to the sub power generator ACG2 are provided for simultaneous driving by the internal combustion engine.
- Each of the first and second power generation control devices 4 includes an external sensing terminal c (c1, c2) that detects an external voltage of each generator to which the first and second power generation control devices 4 belong, and an output sensing that detects the power generation voltage of each generator.
- Terminal a (a1, a2) and an external output terminal d (d1, d2) for outputting a signal synchronized with a field current control signal for each field coil 2 of each generator.
- Each power generation control device 4 of the plurality of generators adjusts the generated voltage of each generator to a target voltage value by performing field current control in which the field current to each field coil 2 is intermittently energized. Moreover, when driving a several generator simultaneously, the external output terminal d1 of the 1st power generation control apparatus 4 and the external sensing terminal c2 of the 2nd power generation control apparatus 4 are connected.
- the second power generation control device 4 detects the field current control signal of the main generator ACG1 through the external sensing terminal c2, and performs power generation control synchronized with the field current control of the main generator ACG1 on the sub-generator ACG2. Against. Furthermore, the second power generation control device 4 includes a comparator 420 that compares the detection voltage of the external sensing terminal c2 with a reference voltage, and resistors 410 and 411 that switch and set the target voltage value in response to the output potential of the comparator 420. 418 (resistor circuit), and when it is detected that the field current control signal of the main generator ACG1 is in the cut-off state, the target voltage value of the generated voltage for the output sensing terminal a2 is reduced. Switch to voltage.
- the field current control signal of the main generator ACG1 is an energization signal
- the field current to the field coil 2 is also energized in the sub-generator ACG2.
- the field current control signal of the main generator ACG1 is a cut-off signal
- the field current to the field coil 2 is cut off also in the sub-generator ACG2.
- the field current control of the main generator ACG1 and the sub generator ACG2 is synchronized with each other, so the main generator ACG1 (and its power generation control device 4) and the sub power generator ACG2 (and its power generation control device).
- the load balance with 4) can be made uniform, and it becomes possible to eliminate the life difference between each generator and the power generation control device.
- FIG. 3 is a block diagram showing a power generation control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. Components similar to those described above (see FIG. 2) are denoted by the same reference numerals as those described above, and detailed description thereof is omitted.
- the power generation control device 4A includes a transistor 423 and a frequency detection circuit 424 in addition to the configuration described above (FIG. 2).
- the frequency detection circuit 424 detects the frequency of the signal input to the external sensing terminal c (c2).
- the transistor 423 is turned on in response to the output potential of the frequency detection circuit 424 to invalidate the output potential of the comparator 420.
- FIG. 4 is a flowchart showing the switching operation according to the second embodiment of the present invention. 4, first, the comparator 420 and the frequency detection circuit 424 detect the input state (voltage, frequency) from the external output terminal d1 on the main generator ACG1 side to the external sensing terminal c (c2) (step S41). .
- the frequency detection circuit 424 compares the frequency input to the external sensing terminal c (c2) with a predetermined frequency, and determines whether or not the relationship of frequency ⁇ predetermined frequency is satisfied (step S42).
- step S42 If it is determined in step S42 that the frequency is less than the predetermined frequency (that is, NO), the frequency detection circuit 424 turns on the transistor 423, invalidates the output potential of the comparator 420, and sets the reference of the comparator 407.
- the target voltage value of the generated voltage by the voltage ( ⁇ ) is fixed to be higher than the target voltage value of the comparator 406. That is, the target voltage value of the output sensing terminal a (a2) is set to a high voltage (step S44).
- step S42 determines whether or not a relationship of ⁇ reference voltage is satisfied.
- step S43 If it is determined in step S43 that voltage ⁇ reference voltage (that is, YES), the process proceeds to step S44. On the other hand, if it is determined in step S43 that voltage ⁇ reference voltage (ie, NO), the comparator 420 turns on the transistor 419 and switches the reference voltage of the comparator 407 to a low voltage for output. The target voltage value of the sensing terminal a (a2) is set to a low voltage (step S45). Thus, the target voltage value switching control routine (FIG. 4) ends.
- the external sensing terminal c2 of the second power generation control device 4A (ACG2) Is supplied with a field current control signal from the external output terminal d1 of the first power generation control device 4A (ACG1).
- the field current control signal input to the external sensing terminal c2 is an intermittent on / off signal of the switching transistor 401, it becomes a rectangular wave signal having a frequency component. Therefore, if each power generation control device 4A is in a normal state, a frequency signal of a predetermined frequency or higher is input to the frequency detection circuit 424 of the second power generation control device 4A, so that the transistor 423 is turned off, and the comparator 420 The output potential is activated.
- the reference voltage ( ⁇ ) of the comparator 406 can be switched in response to the input state (voltage) of the external sensing terminal c (c2), and the slave generator ACG2 synchronized with the field current control described above. Does not affect the operation.
- any of the power generation control devices 4A when an abnormality such as disconnection or ground fault occurs and the input state of the external sensing terminal c (c2) is fixed at the Lo potential, the frequency detection circuit 424 ( 3 and FIG. 4), the target voltage value of the comparator 407 of the second power generation control device 4A (ACG2) is fixed to a value lower than the target voltage value of the comparator 406. As a result, the state where the power generation voltage of the second power generation control device 4A (ACG2) is low continues and an appropriate current cannot be supplied to the battery 5 and the electric load 7 (see FIG. 1).
- the target voltage value of the comparator 407 can be fixed to a state higher than the target voltage value of the comparator 406. Therefore, field current control by the output sensing terminal a (a2) becomes possible, and a stable control operation can be obtained.
- the second power generation control device 4A determines the frequency of the field current control signal input to the output sensing terminal a (a2).
- a frequency detection circuit 424 for detection is provided. When the frequency of the detected field current control signal is lower than the predetermined frequency, the frequency detection circuit 424 invalidates the output potential of the comparator 420, and the subordinate power generation in which the field current control is synchronized with the main generator ACG1.
- the power generation control for the machine ACG2 is interrupted.
- the field current control of the main generator ACG1 and the sub-generator ACG2 can be operated in synchronization, and the load balance can be made uniform. Furthermore, even when the signal line between the main generator ACG1 and the sub generator ACG2 becomes abnormal, a stable control operation can be performed.
- Example 3 In the first embodiment and the second embodiment (FIG. 1), the case where two generators (ACG1, ACG2) are operated in parallel at the same time is shown. However, the present invention is not limited to this. Needless to say, even when three or more (n) generators (ACG1 to ACG3) are used, parallel operation in which the field current control of each generator is synchronized is possible.
- another subordinate generator ACG3 is additionally arranged, and the external sensing terminal c3 of the third power generation control device (ACG3) is connected to the external output terminal d1 of the first power generation control device (ACG1).
- the field current control signal is input.
- an output sensing terminal a3 (not shown) is connected to the output terminal A3 of the sub generator ACG3.
- one main power generator ACG1 is set, and all the subordinate generators are connected from the external output terminal d1 of the first power generation control device (ACG1).
- a field current control signal is input to the external sensing terminals c2 and c3 of ACG2 and ACG3.
- Example 4 Further, not limited to the connection state of FIG. 5, it is also possible to simultaneously operate an arbitrary number (n) of generators ACG1 to ACGn in parallel as shown in FIG.
- each power generation control device ACG1 to ACGn shown in FIG. 6
- one main generator ACG1 is set, and the external sensing terminals c2 to cn of each power generation control device (subordinate generators ACG2 to ACGn) are set.
- the field current control signal is input from the external output terminal dn-1 of the power generation control device (ACGn-1) at the preceding stage.
- An output sensing terminal an (not shown) is connected to the output terminal An of the sub generator ACGn.
- the power generation control device of each generator has the same configuration, and is not limited to the case where a plurality of power generators are controlled simultaneously. Needless to say, the field current of the generator can be controlled even when it is used.
- the battery voltage is set in the same manner as described above.
- the field current control of the generator can be performed.
- the power generation control device can be shared regardless of whether it is used alone or when a plurality of units are used.
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Abstract
複数台の発電機を同時に並列運転させる際に、それぞれの発電制御装置の界磁電流制御を同期させて、負荷バランスを均等にした発電制御装置を得る。 主発電機ACG1に接続された第1の発電制御装置と、従属発電機ACG2に接続された第2の発電制御装置とは、それぞれ、自身が属する各発電機の外部電圧を検知する外部センシング端子c1、c2と、各発電機の自身の発電電圧を検知する出力センシング端子と、各発電機の各フィールドコイルに対する界磁電流制御信号と同期した信号を出力する外部出力端子d1、d2とを備える。複数の発電機を同時に駆動させる際に、第1の発電制御装置の外部出力端子d1と、第2の発電制御装置の外部センシング端子c2とが接続される。
Description
この発明は、内燃機関により駆動される車両用発電機(以下、単に「発電機」という)の発電制御装置に関し、特に、1つの内燃機関に複数台の発電機を載置して同時に並列運転させた場合において、フィールドコイルに対して界磁電流制御を行う発電制御装置に関するものである。
図7は従来の一般的な発電機制御装置を発電機ACGとともに示す構成図である。
図7において、発電機ACGは、ステータコイル1と、内燃機関(図示せず)により回転駆動されるフィールドコイル2と、三相全波整流器3とにより構成されている。
図7において、発電機ACGは、ステータコイル1と、内燃機関(図示せず)により回転駆動されるフィールドコイル2と、三相全波整流器3とにより構成されている。
三相全波整流器3の出力端Aは、バッテリ5の正端子、電気負荷7および発電制御装置400に接続され、フィールドコイル2は、発電制御装置400に接続されている。
発電制御装置400は、出力センシング端子aと、起動用端子bと、外部センシング端子cと、外部出力端子dと、接地用の端子eと、界磁電流制御用の端子fとを備えている。
発電制御装置400において、出力センシング端子aは、発電機ACGの出力端Aおよびバッテリ5の正端子に接続され、起動用端子bは、キースイッチ6を介してバッテリ5の正端子に接続され、外部センシング端子cは、バッテリ5の正端子に直接接続され、端子fは、発電機ACGのフィールドコイル2に接続され、端子eは三相全波整流器3とともに接地されている。
発電制御装置400は、フィールドコイル2に対する界磁電流を導通および遮断するために、出力センシング端子aと端子eとの間に挿入されたスイッチング用トランジスタ401および還流ダイオード402からなる直列回路を備えている。
発電制御装置400の外部出力端子dからは、端子fからの界磁電流制御信号に同期した信号として、端子fの電位を抵抗403、404で分圧した電位が出力される。
発電制御装置400の外部出力端子dからは、端子fからの界磁電流制御信号に同期した信号として、端子fの電位を抵抗403、404で分圧した電位が出力される。
また、発電制御装置400は、スイッチング用トランジスタ401のゲート端子に接続されたNOR回路405と、NOR回路405の入力端子に接続された比較器406、407と、基準電源Vを分圧して比較器406への反転入力電圧(-)を生成する抵抗408、409と、外部センシング端子cの電圧を分圧して比較器406への非反転入力電圧(+)を生成する抵抗412、413と、基準電源Vを分圧して比較器407への反転入力電圧(-)を生成する抵抗410、411と、出力センシング端子aの電圧を分圧して比較器407への非反転入力電圧(+)を生成する抵抗414、415と、起動用端子bの電圧から基準電源Vを生成する抵抗416およびツェナーダイオード417とを備えている。
次に、図7に示した従来の発電制御装置400による発電機ACGの界磁電流制御動作について説明する。
まず、キースイッチ6をオン(閉成)して、発電制御装置400の起動用端子bとバッテリ5との間を導通させると、バッテリ5から、キースイッチ6および起動用端子bを介して、発電制御装置400内に電流が供給される。
まず、キースイッチ6をオン(閉成)して、発電制御装置400の起動用端子bとバッテリ5との間を導通させると、バッテリ5から、キースイッチ6および起動用端子bを介して、発電制御装置400内に電流が供給される。
これにより、発電制御装置400内の抵抗416を経由して、ツェナーダイオード417に電流が供給され、発電制御装置400内の全体回路の電源となる一定電圧の基準電源Vが生成されて、発電制御装置400による制御動作が可能な状態となる。
発電制御装置400が制御動作可能な状態となると、比較器406は、外部センシング端子cから入力されるバッテリ電圧を抵抗412、413で分圧した入力電圧(+)と、基準電源Vの電圧を抵抗408、409で分圧した基準電圧(-)とを比較する。
比較器406は、入力電圧(+)が基準電圧(-)よりも低い場合には、Lo(ロー)電位を出力し、入力電圧(+)が基準電圧(-)以上の場合には、Hi(ハイ)電位を出力する。
比較器406は、入力電圧(+)が基準電圧(-)よりも低い場合には、Lo(ロー)電位を出力し、入力電圧(+)が基準電圧(-)以上の場合には、Hi(ハイ)電位を出力する。
また、発電制御装置400は、外部センシング端子cに異常(断線など)が発生した場合のバックアップとして、比較器407を備えており、比較器407は、出力センシング端子aから入力される出力端Aの電圧を抵抗414、415で分圧した入力電圧(+)と、基準電源Vの電圧を抵抗410と抵抗411で分圧した基準電圧(-)とを比較する。
比較器407は、入力電圧(+)が基準電圧(-)よりも低い場合には、Lo電位を出力し、入力電圧(+)が基準電圧(-)以上の場合には、Hi電位を出力する。
比較器407は、入力電圧(+)が基準電圧(-)よりも低い場合には、Lo電位を出力し、入力電圧(+)が基準電圧(-)以上の場合には、Hi電位を出力する。
以上のように、従来の発電制御装置400においては、1つのスイッチング用トランジスタ401のゲート端子に対し、外部センシング端子cに対する比較器406の出力電位と、出力センシング端子aに対する比較器407の出力電位とが用いられる。
このとき、比較器407の基準電圧(-)に基づく発電電圧の目標電圧値を、比較器406の基準電圧(-)に基づく目標電圧値よりも高い値に設定しておき、比較器406、407の出力電位を、NOR回路405を介して適正に制御可能な構成としている。
このとき、比較器407の基準電圧(-)に基づく発電電圧の目標電圧値を、比較器406の基準電圧(-)に基づく目標電圧値よりも高い値に設定しておき、比較器406、407の出力電位を、NOR回路405を介して適正に制御可能な構成としている。
つまり、NOR回路405は、比較器406、407の両方の出力電位がLo電位の場合のみ、Hi電位を出力し、スイッチング用トランジスタ401をオンして、フィールドコイル2への界磁電流を通電する。
一方、比較器406、407のどちらか一方の出力電位がHi電位になると、NOR回路405は、Lo電位を出力し、スイッチング用トランジスタ401をオフして、フィールドコイル2への界磁電流を遮断する。
一方、比較器406、407のどちらか一方の出力電位がHi電位になると、NOR回路405は、Lo電位を出力し、スイッチング用トランジスタ401をオフして、フィールドコイル2への界磁電流を遮断する。
ただし、比較器407の目標電圧値は、比較器406の目標電圧値よりも高いので、外部センシング端子cに異常がない場合は、比較器407の出力電位は、常にLo電位となる。したがって、スイッチング用トランジスタ401への制御動作に影響を与えることはなく、スイッチング用トランジスタ401の制御動作は、比較器406の出力に依存した動作となる。
内燃機関の始動直後において、バッテリ電圧が低い状態であった場合には、比較器406の入力電圧(+)は基準電圧(-)よりも低くなり、比較器406はLo電位を出力する。
比較器406がLo電位を出力すると、NOR回路405の出力電位がHi電位となり、スイッチング用トランジスタ401のゲート端子に電圧が印加され、スイッチング用トランジスタ401のソース-ドレイン間は導通状態となる。
比較器406がLo電位を出力すると、NOR回路405の出力電位がHi電位となり、スイッチング用トランジスタ401のゲート端子に電圧が印加され、スイッチング用トランジスタ401のソース-ドレイン間は導通状態となる。
これにより、バッテリ5から、出力センシング端子a、スイッチング用トランジスタ401および端子fを経由して、フィールドコイル2に界磁電流が通電され、フィールドコイル2の起磁力が増加する。また、このとき、外部出力端子dからは、Hi電位が出力される。
この状態で、内燃機関の始動にともなって、発電機ACGの回転速度が増加していくと、ステータコイル1に発生する発電電圧も増加していく。
ステータコイル1で発生した交流電圧は、三相全波整流器3で直流電圧に整流され、バッテリ5および電気負荷7に電流を供給する。
ステータコイル1で発生した交流電圧は、三相全波整流器3で直流電圧に整流され、バッテリ5および電気負荷7に電流を供給する。
発電機ACGの発電電圧の増加にともない、バッテリ電圧も増加することによって、比較器406の入力電圧(+)も増加する。
その後、比較器406の入力電圧(+)が基準電圧(-)よりも高くなり、比較器406がHi電位を出力すると、NOR回路405の出力はLo電位となり、スイッチング用トランジスタ401のゲート端子に電圧が印加されなくなる。
これにより、スイッチング用トランジスタ401のソース-ドレイン間が遮断状態となるので、フィールドコイル2への界磁電流の供給が遮断され、フィールドコイル2の起磁力が低下し、発電機ACGの発電電圧も低下していく。また、このときの外部出力端子dの電位は、Lo電位となる。
その後、比較器406の入力電圧(+)が基準電圧(-)よりも高くなり、比較器406がHi電位を出力すると、NOR回路405の出力はLo電位となり、スイッチング用トランジスタ401のゲート端子に電圧が印加されなくなる。
これにより、スイッチング用トランジスタ401のソース-ドレイン間が遮断状態となるので、フィールドコイル2への界磁電流の供給が遮断され、フィールドコイル2の起磁力が低下し、発電機ACGの発電電圧も低下していく。また、このときの外部出力端子dの電位は、Lo電位となる。
このように、発電制御装置400は、フィールドコイル2に対し、界磁電流の通電動作と遮断動作とを繰り返す界磁電流制御を行い、発電機ACGの発電電圧を目標電圧値に調整すると同時に、外部出力端子dから界磁電流制御信号に同期した信号を外部に出力する。
発電制御装置400において、万一、外部センシング端子cが断線するなどの異常が発生し、比較器406による界磁電流制御が不能となった場合には、比較器407が、出力センシング端子aから入力された発電機ACGの出力電圧に対して、前述の比較器406の動作と同じように界磁電流制御を行い、発電機ACGの発電電圧を目標電圧値に調整する。
次に、図7内の発電制御装置400を搭載した発電機を2台用いて、2台の発電機を同時に並列運転する場合について説明する。
図8は従来の発電機(発電制御装置を含む)の接続状態を図式的に示すブロック構成図であり、2台の発電機(主発電機ACG1、従属発電機ACG2)を同時に並列運転する場合の接続関係を各端子のみで示している。
図8は従来の発電機(発電制御装置を含む)の接続状態を図式的に示すブロック構成図であり、2台の発電機(主発電機ACG1、従属発電機ACG2)を同時に並列運転する場合の接続関係を各端子のみで示している。
図8においては、簡略的に、主発電機ACG1および従属発電機ACG2の各出力端A1、A2と、主発電機ACG1および従属発電機ACG2の各発電制御装置400(図7参照)の起動用端子b1、b2、外部センシング端子c1、c2および外部出力端子d1、d2と、が示されている。
主発電機ACG1および従属発電機ACG2の外部センシング端子c1、c2はバッテリ5に接続されている。
また、主発電機ACG1および従属発電機ACG2の各発電制御装置400は、キースイッチ6に連動して起動用端子b1、b2からの電流供給によって、制御動作が可能な状態となる。
また、主発電機ACG1および従属発電機ACG2の各発電制御装置400は、キースイッチ6に連動して起動用端子b1、b2からの電流供給によって、制御動作が可能な状態となる。
前述のように、主発電機ACG1および従属発電機ACG2の各発電制御装置400は、それぞれの外部センシング端子c1、c2、または、出力センシング端子a1、a2からの入力電圧を、各比較器406(図7参照)の基準電圧に基づく発電電圧の目標電圧値と比較して、フィールドコイル2への界磁電流制御を行う。
このとき、主発電機ACG1および従属発電機ACG2の各発電制御装置400の目標電圧値には、製造時のばらつきが存在するので、目標電圧値が低い発電制御装置を有する発電機の方が、先にフィールドコイル2への界磁電流を遮断し始め、目標電圧値が高い発電制御装置を有する発電機は、フィールドコイル2への界磁電流の通電時間が長くなる。
従来の発電制御装置は、2台の発電機を同時に並列運転する場合に、製造時のばらつきに起因して、目標電圧値が低い発電制御装置を有する発電機の方が、先にフィールドコイルへの界磁電流を遮断し始め、目標電圧値が高い発電制御装置を有する発電機は、フィールドコイルへの界磁電流の通電時間が長くなるので、目標電圧値の高い発電機および発電制御装置への負荷が大きくなり、寿命差が生じてしまうという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数台の発電機を同時に並列運転させる際に、それぞれの発電制御装置の界磁電流制御を同期させて、負荷バランスを均等にした発電制御装置を得ることを目的とする。
この発明に係る発電制御装置は、1つの内燃機関に搭載された主発電機および従属発電機を含む複数の発電機を、内燃機関により同時に駆動する際に、安定した均等な動作を得るための発電制御装置であり、主発電機に接続された第1の発電制御装置と、従属発電機に接続された第2の発電制御装置と、からなる。第1および第2の発電制御装置は、それぞれ、自身が属する各発電機の外部電圧を検知する外部センシング端子と、各発電機の自身の発電電圧を検知する出力センシング端子と、各発電機の各フィールドコイルに対する界磁電流制御信号と同期した信号を出力する外部出力端子と、を備え、各フィールドコイルに対する界磁電流を断続的に通電する界磁電流制御を行うことにより、各発電機の発電電圧を目標電圧値に調整する発電制御装置であり、これらの発電機を同時に駆動させる際に、第1の発電制御装置の外部出力端子と、第2の発電制御装置の外部センシング端子とが接続されるものである。
この発明によれば、主発電機の外部出力端子と、従属発電機の外部センシング端子とを接続することにより、従属発電機は、主発電機の界磁電流制御に同期した発電制御を行うので、各発電機および発電制御装置の負荷バランスを均等にすることができる。
(実施例1)
図1はこの発明の実施例1に係る発電制御装置の接続状態を図式的に示すブロック構成図である。
図1においては、並列運転される2台の発電機として、主発電機ACG1および従属発電機ACG2を示しており、各発電機ACG1、ACG2は、個別に接続された第1および第2の発電制御装置(図2とともに後述する)を含むものとする。
図1はこの発明の実施例1に係る発電制御装置の接続状態を図式的に示すブロック構成図である。
図1においては、並列運転される2台の発電機として、主発電機ACG1および従属発電機ACG2を示しており、各発電機ACG1、ACG2は、個別に接続された第1および第2の発電制御装置(図2とともに後述する)を含むものとする。
主発電機ACG1および従属発電機ACG2の各出力端A1、A2は、バッテリ5および電気負荷7に接続されている。
なお、各出力端A1、A2には、各発電機ACG1、ACG2の各発電制御装置の出力センシング端子a1、a2(図示せず)が接続されている。
なお、各出力端A1、A2には、各発電機ACG1、ACG2の各発電制御装置の出力センシング端子a1、a2(図示せず)が接続されている。
主発電機ACG1および従属発電機ACG2の各発電制御装置の起動用端子b1、b2は、キースイッチ6を介してバッテリ5に接続されている。
主発電機ACG1の外部センシング端子c1は、バッテリ5に接続され、従属発電機ACG2の外部センシング端子c2は、主発電機ACG1の外部出力端子d1に接続されている。
主発電機ACG1の外部センシング端子c1は、バッテリ5に接続され、従属発電機ACG2の外部センシング端子c2は、主発電機ACG1の外部出力端子d1に接続されている。
各発電機ACG1、ACG2の各発電制御装置は、キースイッチ6に連動して、起動用端子b1、b2を介したバッテリ5からの電流供給により、制御動作が可能な状態となる。
図2はこの発明の実施例1に係る発電制御装置を示す構成図である。
図2においては、主発電機ACG1(または、従属発電機ACG2)、バッテリ5、キースイッチ6および電気負荷7が省略されているが、図2の回路構成を有する第1および第2の発電制御装置4は、主発電機ACG1および従属発電機ACG2にそれぞれ個別に接続されている。
また、前述と同様に、各発電制御装置4は、バッテリ5、キースイッチ6および電気負荷7にも接続されている。
図2においては、主発電機ACG1(または、従属発電機ACG2)、バッテリ5、キースイッチ6および電気負荷7が省略されているが、図2の回路構成を有する第1および第2の発電制御装置4は、主発電機ACG1および従属発電機ACG2にそれぞれ個別に接続されている。
また、前述と同様に、各発電制御装置4は、バッテリ5、キースイッチ6および電気負荷7にも接続されている。
各発電制御装置4は、出力センシング端子aと、起動用端子bと、外部センシング端子cと、外部出力端子dと、接地用の端子eと、界磁電流制御用の端子fとを備えている。
また、発電制御装置4は、従来の発電制御装置400(図7)の回路構成に加えて、比較器407の基準電圧(-)を生成する抵抗410、411の接続点に接続された抵抗418と、抵抗418にコレクタ端子が接続されたエミッタ接地のトランジスタ419と、外部センシング端子c(c2)の入力状態を検知してトランジスタ419をオン/オフ動作させる比較器420と、基準電源Vを分圧して比較器420への非反転入力電圧(+)を生成する抵抗421、422と、を備えている。
比較器420の反転入力端子(-)は、外部センシング端子cの電圧を分圧する抵抗412、413の接続点に接続されている。
抵抗418、トランジスタ419および比較器420は、外部センシング端子cの入力状態に応じて、比較器407の基準電圧(-)を切り替える機能を有する。
抵抗418、トランジスタ419および比較器420は、外部センシング端子cの入力状態に応じて、比較器407の基準電圧(-)を切り替える機能を有する。
比較器420は、外部センシング端子cから入力される電圧を、抵抗412、413で分圧して反転入力電圧(-)として取り込み、基準電源Vを抵抗421、422で分圧した基準電圧(+)と比較する。
比較器420の基準電圧(+)は、比較器406の基準電圧(-)よりも低い値に設定されている。
比較器420の基準電圧(+)は、比較器406の基準電圧(-)よりも低い値に設定されている。
比較器420は、反転入力電圧(-)が基準電圧(+)よりも低い場合には、Hi電位を出力し、反転入力電圧(-)が基準電圧(+)以上の場合には、Lo電位を出力する。
比較器420がHi電位を出力した場合には、トランジスタ419がオンされるので、比較器407の基準電圧(-)は、基準電源Vを合成抵抗(抵抗410、411、418)で分圧した電圧値(抵抗410、411のみで分圧した場合よりも低い電圧値)に切り替えられる。
したがって、比較器420がHi電位を出力した(反転入力電圧(-)が基準電圧(+)よりも低い)場合には、比較器407の基準電圧(-)に基づく発電電圧の目標電圧値が、比較器406の目標電圧値よりも低い値に切り替えられる。
次に、図2の回路構成からなる第1および第2の発電制御装置4をそれぞれ搭載した主発電機ACG1および従属発電機ACG2を、図1のように接続して、同時に並列運転させたときの界磁電流制御動作を説明する。
まず、主発電機ACG1の外部センシング端子c1には、バッテリ電圧が印加される。
まず、主発電機ACG1の外部センシング端子c1には、バッテリ電圧が印加される。
このとき、主発電機ACG1に接続された第1の発電制御装置4(図2参照)において、比較器420は、入力電圧(-)が基準電圧(+)よりも高くなり、Lo電位を出力するので、トランジスタ419はオフのままである。
したがって、主発電機ACG1での比較器407の発電電圧の目標電圧値は、比較器406の目標電圧値よりも高いままであり、比較器407の出力電位は、Lo電位に固定される。
この結果、第1の発電制御装置4は、比較器406の出力電位に依存した界磁電流制御を行う。
したがって、主発電機ACG1での比較器407の発電電圧の目標電圧値は、比較器406の目標電圧値よりも高いままであり、比較器407の出力電位は、Lo電位に固定される。
この結果、第1の発電制御装置4は、比較器406の出力電位に依存した界磁電流制御を行う。
一方、従属発電機ACG2において、第2の発電制御装置4(図2参照)の外部センシング端子c2には、第1の発電制御装置4(ACG1)の外部出力端子d1からの界磁電流制御信号が入力される。
このとき、第1の発電制御装置4(ACG1)のスイッチング用トランジスタ401がオンし、フィールドコイル2(図7参照)への界磁電流を通電している場合には、主発電機ACG1の外部出力端子d1はHi電位となるので、従属発電機ACG2の外部センシング端子c2に対してもHi電位が入力される。
このとき、第1の発電制御装置4(ACG1)のスイッチング用トランジスタ401がオンし、フィールドコイル2(図7参照)への界磁電流を通電している場合には、主発電機ACG1の外部出力端子d1はHi電位となるので、従属発電機ACG2の外部センシング端子c2に対してもHi電位が入力される。
また、第2の発電制御装置4(ACG2)の比較器420は、入力電圧(-)が基準電圧(+)よりも高くなるので、Lo電位を出力する。
これにより、第2の発電制御装置4(ACG2)の比較器407による発電電圧の目標電圧値は、比較器406の目標電圧値よりも高いままとなる。
これにより、第2の発電制御装置4(ACG2)の比較器407による発電電圧の目標電圧値は、比較器406の目標電圧値よりも高いままとなる。
さらに、従属発電機ACG2において、第2の発電制御装置4の外部センシング端子c2に入力される界磁電流制御信号のHi電位は、第1の発電制御装置4(ACG1)の端子fの電位を抵抗403、404で分圧した電圧値なので、比較器406の入力電圧(+)は、基準電圧(-)よりも常に低く、Lo電位を出力する。
この結果、第2の発電制御装置4(ACG2)は、出力センシング端子a2によって比較器407の出力に依存した制御動作を行う。
したがって、第1の発電制御装置4(ACG1)は、外部センシング端子c1に対して比較器406で界磁電流制御を行うのに対し、第2の発電制御装置4(ACG2)は、出力センシング端子a2に対して、比較器407で界磁電流制御を行う。
したがって、第1の発電制御装置4(ACG1)は、外部センシング端子c1に対して比較器406で界磁電流制御を行うのに対し、第2の発電制御装置4(ACG2)は、出力センシング端子a2に対して、比較器407で界磁電流制御を行う。
ここで、第2の発電制御装置4(ACG2)において、比較器406による発電電圧の目標電圧値よりも、比較器407による発電電圧の目標電圧値の方が高いことから、比較器407への非反転入力電圧(+)は、基準電圧(-)よりも低く、比較器407がLo電位を出力するので、フィールドコイル2への界磁電流を通電する。
また、第1の発電制御装置4(ACG1)がスイッチング用トランジスタ401をオフして、フィールドコイル2への界磁電流を遮断している場合には、第1の発電制御装置4(ACG1)の外部出力端子d1は、Lo電位となり、第2の発電制御装置4(ACG2)の外部センシング端子c2に対しても、Lo電位が入力される。
さらに、従属発電機ACG2において、第2の発電制御装置4の比較器420は、入力電圧(-)が基準電圧(+)よりも低くなることから、Hi電位を出力するので、比較器407での発電電圧の目標電圧値は、比較器406の発電電圧の目標電圧値よりも低い値に設定される。
この結果、第2の発電制御装置4(ACG2)の比較器407は、入力電圧(+)が基準電圧(-)よりも高くなり、Hi電位を出力して、フィールドコイル2への界磁電流を遮断する。
この結果、第2の発電制御装置4(ACG2)の比較器407は、入力電圧(+)が基準電圧(-)よりも高くなり、Hi電位を出力して、フィールドコイル2への界磁電流を遮断する。
以上のように、この発明の実施例1(図1、図2)に係る発電制御装置は、1つの内燃機関に搭載された主発電機ACG1および従属発電機ACG2を含む複数の発電機を、内燃機関により同時に駆動するために、主発電機ACG1に接続された第1の発電制御装置4と、従属発電機ACG2に接続された第2の発電制御装置4と、を備えている。
第1および第2の発電制御装置4は、それぞれ、自身が属する各発電機の外部電圧を検知する外部センシング端子c(c1、c2)と、各発電機の自身の発電電圧を検知する出力センシング端子a(a1、a2)と、各発電機の各フィールドコイル2に対する界磁電流制御信号と同期した信号を出力する外部出力端子d(d1、d2)と、を備えている。
複数の発電機の各発電制御装置4は、各フィールドコイル2に対する界磁電流を断続的に通電する界磁電流制御を行うことにより、各発電機の発電電圧を目標電圧値に調整する。
また、複数の発電機を同時に駆動させる際に、第1の発電制御装置4の外部出力端子d1と、第2の発電制御装置4の外部センシング端子c2とが接続される。
また、複数の発電機を同時に駆動させる際に、第1の発電制御装置4の外部出力端子d1と、第2の発電制御装置4の外部センシング端子c2とが接続される。
第2の発電制御装置4は、外部センシング端子c2によって、主発電機ACG1の界磁電流制御信号を検知し、主発電機ACG1の界磁電流制御に同期した発電制御を、従属発電機ACG2に対して行う。
さらに、第2の発電制御装置4は、外部センシング端子c2の検知電圧を基準電圧と比較する比較器420と、比較器420の出力電位に応答して目標電圧値を切替設定する抵抗410、411、418(抵抗回路)と、を備えており、主発電機ACG1の界磁電流制御信号が遮断状態であることを検知した場合には、出力センシング端子a2に対する発電電圧の目標電圧値を、低電圧に切り替える。
さらに、第2の発電制御装置4は、外部センシング端子c2の検知電圧を基準電圧と比較する比較器420と、比較器420の出力電位に応答して目標電圧値を切替設定する抵抗410、411、418(抵抗回路)と、を備えており、主発電機ACG1の界磁電流制御信号が遮断状態であることを検知した場合には、出力センシング端子a2に対する発電電圧の目標電圧値を、低電圧に切り替える。
すなわち、主発電機ACG1の界磁電流制御信号が通電信号の場合には、従属発電機ACG2においても、フィールドコイル2への界磁電流が通電される。
一方、主発電機ACG1の界磁電流制御信号が遮断信号の場合には、従属発電機ACG2においても、フィールドコイル2への界磁電流が遮断される。
一方、主発電機ACG1の界磁電流制御信号が遮断信号の場合には、従属発電機ACG2においても、フィールドコイル2への界磁電流が遮断される。
これにより、主発電機ACG1および従属発電機ACG2の界磁電流制御は、互いに同期したものとなるので、主発電機ACG1(およびその発電制御装置4)と従属発電機ACG2(およびその発電制御装置4)との負荷バランスを均等にすることができ、各発電機および発電制御装置の寿命差をなくすことが可能となる。
(実施例2)
上記実施例1(図2)では、第2の発電制御装置4に、抵抗418、トランジスタ419および比較器420を設けたが、図3のように、トランジスタ423および周波数検知回路424を設けることでより良い制御が可能である。
図3はこの発明の実施例2に係る発電制御装置を示す構成図であり、前述(図2参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
上記実施例1(図2)では、第2の発電制御装置4に、抵抗418、トランジスタ419および比較器420を設けたが、図3のように、トランジスタ423および周波数検知回路424を設けることでより良い制御が可能である。
図3はこの発明の実施例2に係る発電制御装置を示す構成図であり、前述(図2参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図3において、発電制御装置4Aは、前述(図2)の構成に加えて、トランジスタ423と、周波数検知回路424とを備えている。
周波数検知回路424は、外部センシング端子c(c2)に入力された信号の周波数を検知する。
トランジスタ423は、周波数検知回路424の出力電位に応答して、導通(オン)されて比較器420の出力電位を無効化する。
周波数検知回路424は、外部センシング端子c(c2)に入力された信号の周波数を検知する。
トランジスタ423は、周波数検知回路424の出力電位に応答して、導通(オン)されて比較器420の出力電位を無効化する。
次に、図1、図3および図4を参照しながら、複数の発電機を同時制御する場合での、この発明の実施例2に係る発電制御装置の動作について説明する。
図4はこの発明の実施例2による切替動作を示すフローチャートである。
図4において、まず、比較器420および周波数検知回路424は、主発電機ACG1側の外部出力端子d1から外部センシング端子c(c2)への入力状態(電圧、周波数)を検知する(ステップS41)。
図4はこの発明の実施例2による切替動作を示すフローチャートである。
図4において、まず、比較器420および周波数検知回路424は、主発電機ACG1側の外部出力端子d1から外部センシング端子c(c2)への入力状態(電圧、周波数)を検知する(ステップS41)。
続いて、周波数検知回路424は、外部センシング端子c(c2)に入力された周波数と所定周波数とを比較し、周波数≧所定周波数の関係を満たすか否かを判定する(ステップS42)。
ステップS42において、周波数<所定周波数(すなわち、NO)と判定されれば、周波数検知回路424は、トランジスタ423を導通(オン)させて、比較器420の出力電位を無効化し、比較器407の基準電圧(-)による発電電圧の目標電圧値を、比較器406の目標電圧値よりも高い状態に固定する。
すなわち、出力センシング端子a(a2)の目標電圧値を高電圧に設定する(ステップS44)。
すなわち、出力センシング端子a(a2)の目標電圧値を高電圧に設定する(ステップS44)。
一方、ステップS42において、周波数≧所定周波数(すなわち、YES)と判定されれば、続いて、比較器420は、外部センシング端子c(c2)に入力された電圧と基準電圧とを比較し、電圧≧基準電圧の関係を満たすか否かを判定する(ステップS43)。
ステップS43において、電圧≧基準電圧(すなわち、YES)と判定されれば、ステップS44に移行する。
一方、ステップS43において、電圧<基準電圧(すなわち、NO)と判定されれば、比較器420は、トランジスタ419を導通(オン)させて、比較器407の基準電圧を低電圧に切り替えて、出力センシング端子a(a2)の目標電圧値を低電圧に設定する(ステップS45)。
以上により、目標電圧値の切替制御ルーチン(図4)は終了する。
一方、ステップS43において、電圧<基準電圧(すなわち、NO)と判定されれば、比較器420は、トランジスタ419を導通(オン)させて、比較器407の基準電圧を低電圧に切り替えて、出力センシング端子a(a2)の目標電圧値を低電圧に設定する(ステップS45)。
以上により、目標電圧値の切替制御ルーチン(図4)は終了する。
図3の回路構成からなる各発電制御装置4Aを図1のように接続して、各発電機ACG1、ACG2を同時に並列運転する際、第2の発電制御装置4A(ACG2)の外部センシング端子c2には、第1の発電制御装置4A(ACG1)の外部出力端子d1からの界磁電流制御信号が入力される。
このとき、外部センシング端子c2に入力される界磁電流制御信号は、スイッチング用トランジスタ401の断続的なオン/オフ信号であることから、周波数成分をもった矩形波信号となる。
したがって、各発電制御装置4Aが正常状態であれば、第2の発電制御装置4Aの周波数検知回路424に所定周波数以上の周波数信号が入力されるので、トランジスタ423はオフ状態となり、比較器420の出力電位は有効化される。
したがって、各発電制御装置4Aが正常状態であれば、第2の発電制御装置4Aの周波数検知回路424に所定周波数以上の周波数信号が入力されるので、トランジスタ423はオフ状態となり、比較器420の出力電位は有効化される。
この結果、外部センシング端子c(c2)の入力状態(電圧)に応答して、比較器406の基準電圧(-)を切り替えることが可能となり、前述の界磁電流制御に同期した従属発電機ACG2の動作に影響を与えることはない。
しかし、各発電制御装置4Aのいずれかにおいて、断線または地絡などの異常が発生して、外部センシング端子c(c2)の入力状態がLo電位で固定された場合には、周波数検知回路424(図3、図4)を備えていなければ、第2の発電制御装置4A(ACG2)の比較器407の目標電圧値は、比較器406の目標電圧値よりも低い値に固定されてしまう。
この結果、第2の発電制御装置4A(ACG2)の発電電圧が低い状態が継続して、バッテリ5および電気負荷7(図1参照)に対して適正な電流を供給できなくなる。
この結果、第2の発電制御装置4A(ACG2)の発電電圧が低い状態が継続して、バッテリ5および電気負荷7(図1参照)に対して適正な電流を供給できなくなる。
そこで、第2の発電制御装置4A内に周波数検知回路424を追加することにより、比較器407の目標電圧値を、比較器406の目標電圧値よりも高い状態に固定することができる。
したがって、出力センシング端子a(a2)による界磁電流制御が可能となり、安定した制御動作が得られる。
したがって、出力センシング端子a(a2)による界磁電流制御が可能となり、安定した制御動作が得られる。
以上のように、この発明の実施例2(図3、図4)によれば、第2の発電制御装置4Aは、出力センシング端子a(a2)に入力された界磁電流制御信号の周波数を検知する周波数検知回路424を備えている。
周波数検知回路424は、検知した界磁電流制御信号の周波数が所定周波数よりも低い場合には、比較器420の出力電位を無効化して、界磁電流制御が主発電機ACG1と同期した従属発電機ACG2に対する発電制御を中断する。
周波数検知回路424は、検知した界磁電流制御信号の周波数が所定周波数よりも低い場合には、比較器420の出力電位を無効化して、界磁電流制御が主発電機ACG1と同期した従属発電機ACG2に対する発電制御を中断する。
これにより、前述の実施例1と同様に、主発電機ACG1および従属発電機ACG2の界磁電流制御が同期した動作が可能となり、負荷バランスを均等にすることができる。
さらに、主発電機ACG1と従属発電機ACG2との間の信号線が異常となった場合でも、安定した制御動作が可能となる。
さらに、主発電機ACG1と従属発電機ACG2との間の信号線が異常となった場合でも、安定した制御動作が可能となる。
(実施例3)
上記実施例1、実施例2(図1)では、2台の発電機(ACG1、ACG2)を同時に並列運転する場合を示したが、これに限定されることはなく、たとえば、図5のように、3台以上(n台)の発電機(ACG1~ACG3)を使用する場合でも、各発電機の界磁電流制御を同期させた並列運転が可能なことは言うまでもない。
上記実施例1、実施例2(図1)では、2台の発電機(ACG1、ACG2)を同時に並列運転する場合を示したが、これに限定されることはなく、たとえば、図5のように、3台以上(n台)の発電機(ACG1~ACG3)を使用する場合でも、各発電機の界磁電流制御を同期させた並列運転が可能なことは言うまでもない。
図5においては、別の従属発電機ACG3が追加配置されており、第3の発電制御装置(ACG3)の外部センシング端子c3には、第1の発電制御装置(ACG1)の外部出力端子d1からの界磁電流制御信号が入力されている。また、従属発電機ACG3の出力端A3には、出力センシング端子a3(図示せず)が接続されている。
図5に示す各発電制御装置(ACG1~ACG3)の接続状態においては、主発電機ACG1を1台設定し、第1の発電制御装置(ACG1)の外部出力端子d1から、すべての従属発電機ACG2、ACG3の外部センシング端子c2、c3に対して界磁電流制御信号が入力される。
図5に示す各発電制御装置(ACG1~ACG3)の接続状態においては、主発電機ACG1を1台設定し、第1の発電制御装置(ACG1)の外部出力端子d1から、すべての従属発電機ACG2、ACG3の外部センシング端子c2、c3に対して界磁電流制御信号が入力される。
(実施例4)
また、図5の接続状態に限らず、図6のように、任意数(n台)の発電機ACG1~ACGnを同時に並列運転することも可能である。
図6に示す各発電制御装置(ACG1~ACGn)の接続状態においては、主発電機ACG1を1台設定し、各発電制御装置(従属発電機ACG2~ACGn)の外部センシング端子c2~cnには、それぞれ、前段の発電制御装置(ACGn-1)の外部出力端子dn-1からの界磁電流制御信号が入力される。また、従属発電機ACGnの出力端Anには、出力センシング端子an(図示せず)が接続されている。
図5、図6のいずれの接続状態においても、前述と同様に、界磁電流制御が同期した並列運転が可能である。
また、図5、図6の接続の組み合わせにより、外部センシング端子(c)をいずれかの発電機の外部出力端子(d)に、接続することによっても同期した並列運転が可能なことは言うまでもない。
また、図5の接続状態に限らず、図6のように、任意数(n台)の発電機ACG1~ACGnを同時に並列運転することも可能である。
図6に示す各発電制御装置(ACG1~ACGn)の接続状態においては、主発電機ACG1を1台設定し、各発電制御装置(従属発電機ACG2~ACGn)の外部センシング端子c2~cnには、それぞれ、前段の発電制御装置(ACGn-1)の外部出力端子dn-1からの界磁電流制御信号が入力される。また、従属発電機ACGnの出力端Anには、出力センシング端子an(図示せず)が接続されている。
図5、図6のいずれの接続状態においても、前述と同様に、界磁電流制御が同期した並列運転が可能である。
また、図5、図6の接続の組み合わせにより、外部センシング端子(c)をいずれかの発電機の外部出力端子(d)に、接続することによっても同期した並列運転が可能なことは言うまでもない。
なお、上記実施例1~4では、特に言及しなかったが、各発電機の発電制御装置は同じ構成であり、複数の発電機を同時制御する場合に限らず、1つの発電機を単体で使用する場合にも、発電機の界磁電流制御が可能なことは言うまでもない。
たとえば、この発明の実施例1または実施例2(図2、図3)の発電制御装置を搭載した発電機を、相互接続せずに単体で使用する場合にも、前述と同様にバッテリ電圧を外部センシング端子cで検知することにより、発電機の界磁電流制御を行うことができる。
また、発電機(発電制御装置)の単体使用時に、外部センシング端子cが断線した場合には、出力センシング端子aで発電機の出力端電圧を検知することにより、発電機の界磁電流制御を行うことができるので、単体使用時または複数台使用時によらず、発電制御装置を共用化することができる。
1 ステータコイル、2 フィールドコイル、3 三相全波整流器、4、4A 発電制御装置、5 バッテリ、6 キースイッチ、7 電気負荷、401 スイッチング用トランジスタ、402 還流ダイオード、405 NOR回路、406、407、420 比較器、403、404、408、409、410、411、412、413、414、415、416、418、421、422 抵抗、417 ツェナーダイオード、419、423 トランジスタ、424 周波数検知回路、a、a1、a2、・・・、an 出力センシング端子、 A、A1、A2、・・・、An 出力端、ACG1 主発電機、ACG2、ACG3、ACGn 従属発電機、b、b1、b2、・・・、bn 起動用端子、c、c1、c2、・・・、cn 外部センシング端子、d、d1、d2、・・・、dn 外部出力端子、e、f 端子、V 基準電源。
Claims (5)
- 1つの内燃機関に搭載された主発電機および従属発電機を含む複数の発電機を、前記内燃機関により同時に駆動するための発電制御装置であって、
前記主発電機に接続された第1の発電制御装置と、
前記従属発電機に接続された第2の発電制御装置と、からなり、
前記第1および第2の発電制御装置は、それぞれ、
自身が属する各発電機の外部電圧を検知する外部センシング端子と、
前記各発電機の自身の発電電圧を検知する出力センシング端子と、
前記各発電機の各フィールドコイルに対する界磁電流制御信号と同期した信号を出力する外部出力端子と、を備え、
前記各フィールドコイルに対する界磁電流を断続的に通電する界磁電流制御を行うことにより、前記各発電機の発電電圧を目標電圧値に調整する発電制御装置において、
前記複数の発電機を同時に駆動させる際に、前記第1の発電制御装置の外部出力端子と、前記第2の発電制御装置の外部センシング端子とが接続されることを特徴とする発電制御装置。 - 前記第2の発電制御装置は、外部センシング端子によって、前記主発電機の界磁電流制御信号を検知し、前記主発電機の界磁電流制御に同期した発電制御を、前記従属発電機に対して行うことを特徴とする請求項1に記載の発電制御装置。
- 前記第2の発電制御装置は、
前記外部センシング端子の状態を検知する検知回路と、
前記検知回路の出力電位に応答して目標電圧値を切替設定する切替回路と、を備え、
前記主発電機の界磁電流制御信号が遮断状態であることを検知した場合には、出力センシング端子に対する発電電圧の目標電圧値を、低電圧に切り替えることを特徴とする請求項2に記載の発電制御装置。 - 前記第2の発電制御装置は、入力された界磁電流制御信号の周波数を検知する周波数検知回路を備えたことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の発電制御装置。
- 前記周波数検知回路は、検知した界磁電流制御信号の周波数が所定周波数よりも低い場合には、界磁電流制御が前記主発電機と同期した前記従属発電機に対する発電制御を中断することを特徴とする請求項4に記載の発電制御装置。
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