JP3149521B2 - 車両用発電機の電圧調整装置 - Google Patents

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調
整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人が出願した特開昭６２−８９４
３４号公報は、間欠負荷投入直前のデュ−ティ比と、間
欠負荷駆動時の初期における励磁電流の最大デュ−ティ
比との関数（例えばそれらの平均値）に基づいて、間欠
負荷駆動時の初期以降における励磁電流のデュ−ティ比
を固定することにより、この間欠負荷駆動時におけるエ
ンジン負荷の変動を抑制している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来技術では、発電機の負荷変動ひいてはエンジンの回
転数変動を低減することができるが、間欠負荷の周期に
同期して発電電圧が変動するという不具合があった。す
なわち、固定デュ−ティ比で励磁された発電機の出力電
流は一定となる（正確には出力電力が一定となるが、電
圧変化が小さいので、出力電流が一定と見なし得る）の
で、間欠負荷に給電する期間にはバッテリの充電電流が
減少（あるいは放電電流が増加）しバッテリの端子電圧
が低下し、間欠負荷に給電しない期間にはバッテリの充
電電流が増加（あるいは放電電流が減少）しバッテリの
端子電圧が上昇することによって、間欠負荷の間欠動作
に同期してバッテリの端子電圧（発電電圧にほぼ等し
い）が変動する。

【０００４】このように発電電圧が変動すると、ランプ
などの照度が変動したり、その他各種機器の電源電圧が
変動してしまう。また、上記従来の装置では記憶手段を
必要とするので装置構成が複雑となり、更にある間欠負
荷の駆動期間中に更に他の間欠負荷を駆動する場合など
においても記憶する最大デュ−ティ比が不適切となる欠
点があった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、間欠負荷駆動においてエンジン負荷の変動を抑止
するとともに、電圧変動の低減も可能な車両用発電機の
電圧調整装置を提供することをその目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用発電機の
電圧調整装置は、バッテリ及び負荷に給電する車両用発
電機の励磁電流を断続制御するスイッチ手段と、前記バ
ッテリの端子電圧に関連する入力電圧を所定の設定電圧
との差に基づいて前記断続制御のデュ−ティ比を決定す
るデュ−ティ比決定手段と、間欠作動負荷の投入を検出
する間欠負荷投入検出手段とを備える車両用発電機の電
圧調整装置において、前記デュ−ティ比決定手段は、前
記間欠作動負荷の非投入時に前記設定電圧を第一設定値
に設定する第一設定値設定手段と、前記間欠作動負荷の
投入時に前記設定電圧を前記第一設定値より低い第二設
定値に設定する第二設定値設定手段と、前記間欠作動負
荷の投入時に前記入力電圧を前記バッテリ端子電圧の平
均値とする入力電圧値設定手段とを備えることを特徴と
している。

【０００７】

【作用】電圧調整装置のデュ−ティ比決定手段はバッテ
リの端子電圧に関連する入力電圧を所定の設定電圧との
差に基づいてデュ−ティ比を決定する。電圧調整装置の
スイッチ手段は、バッテリ及び負荷に給電する車両用発
電機の励磁電流を前記デュ−ティ比で断続制御する。電
圧調整装置の間欠負荷投入検出手段は間欠作動負荷の投
入を検出する。特に、デュ−ティ比決定手段は第一設定
値設定手段と、第二設定値設定手段と、入力電圧値設定
手段とを備える。

【０００８】第一設定値設定手段は、間欠作動負荷の非
投入時に設定電圧を第一設定値に設定する。第二設定値
設定手段は間欠作動負荷の投入時に設定電圧を第一設定
値より低い第二設定値に設定する。入力電圧値設定手段
は間欠作動負荷の投入時に入力電圧をバッテリ端子電圧
の平均値とする。

【０００９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の車両用発電
機の電圧調整装置は、間欠作動負荷の投入時に設定電圧
を切り下げるとともに、平均バッテリ端子電圧がこの設
定電圧となるように励磁電流を断続制御しているので、
以下の効果を奏することができる。

【００１０】（ａ）間欠負荷駆動時においてエンジン負
荷の変動を抑制するとともに、電圧変動を抑制する。す
なわち、入力電圧をバッテリ端子電圧の平均値とするこ
とにより励磁電流の変動ひいてはエンジン負荷の変動を
抑制することができ、設定電圧を第二設定値に切り下げ
ることによりバッテリの内部インピーダンスを低減し、
それによりバッテリ内部の電圧降下を低減してバッテリ
充放電に伴うバッテリ端子電圧の変動を抑制する。

【００１１】（ｂ）従来のように間欠負荷駆動初期時に
おける最大デュ−ティ比及び間欠負荷駆動直前時のデュ
−ティ比によりデュ−ティ比を決定していないので、間
欠負荷駆動開始後のデュ−ティ比を上記平均電圧の変化
に追従させることができ、間欠負荷の大きさの変化に対
応することができる。

【００１２】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の車両用発電機の
電圧調整装置の一実施例を図１に基づいて説明する。車
両用エンジン（図示せず）により駆動されるとともにス
テータコイル１１、三相全波整流器１２及びフィールド
コイル１３を内蔵する三相交流発電機（本発明でいう車
両用発電機）１は、所定の整流電圧をバッテリ３の高位
端子に印加し、またスイッチ５を通じて間欠負荷６の一
端に印加する。バッテリ３の低位端子及び間欠負荷６の
他端は接地される。間欠負荷６はターンシグナルまたは
ハザードランプのように数秒周期で断続する負荷からな
る。

【００１３】本実施例の電圧調整装置は、デュ−ティ比
決定部（本発明でいうデュ−ティ比決定手段兼間欠負荷
投入検出手段）２と、スイッチ部（本発明でいうスイッ
チ手段）１４とからなる。デュ−ティ比決定部２は、電
圧検出部２１と、第一電圧比較部（本発明でいう第一設
定値設定手段）２２と、電圧平滑部（本発明でいう入力
電圧値設定手段）２３と、第二電圧比較部（本発明でい
う第二設定値設定手段）２４と、間欠負荷投入検出部
（本発明でいう間欠負荷投入検出手段）２５と、デュ−
ティ比信号選択部２６とからなり、電圧検出部２１、第
一電圧比較部２２、電圧平滑部２３、第二電圧比較部２
４、デュ−ティ比信号選択部２６は本発明でいうデュ−
ティ比決定手段を構成している。

【００１４】電圧検出部２１はバッテリ３の端子電圧Ｖ
ｔを検出し、端子電圧Ｖｔの分圧を出力する。第一電圧
比較部２２はこの分圧と所定の第一設定値とを比較し比
較出力をデュ−ティ比信号選択部２６に出力する。入力
電圧値設定手段２３は上記分圧の平均値を第二電圧比較
部２４に出力する。第二電圧比較部２４は第一設定値よ
り小さい第二設定値と上記分圧の平均値とを比較し比較
出力をデュ−ティ比信号選択部２６に出力する。間欠負
荷投入検出部２５は間欠負荷６の一端の電位変化を検出
して間欠負荷６の投入の有無を検出する。デュ−ティ比
信号選択部２６は間欠負荷投入検出部２５の出力信号に
基づいて、間欠負荷非投入時に第一電圧比較部２２の出
力をスイッチ部１４に出力し、間欠負荷投入時に第二電
圧比較部２４の出力をスイッチ部１４に出力する。

【００１５】スイッチ部１４は、デュ−ティ比信号選択
部２６の出力電圧をベース抵抗ｒｂを通じてベースに入
力されるエミッタ接地の初段トランジスタ１４０と、初
段トランジスタ１４０のコレクタ抵抗ｒｃと、ベースに
初段トランジスタ１４０のコレクタ電圧が入力されるエ
ミッタ接地のドライブトランジスタ１４１と、フィール
ドコイル１３と並列接続される逆流防止ダイオードｄと
からなる。バッテリ３の高位端子電圧はキースイッチ４
及びコレクタ抵抗ｒｃを通じて初段トランジスタ１４０
のコレクタに印加される。ドライブトランジスタ１４１
のコレクタはフィールドコイル１３を通じてステータコ
イル１１の高位端及びバッテリ３の高位端子に接続され
ている。

【００１６】デュ−ティ比決定部２の具体回路例を図２
に示すとともに、その作動を説明する。電圧検出部２１
を構成する直列抵抗２１１、２１２の接続接点に生じる
バッテリ３の端子電圧Ｖｔの分圧Ｖｓは、第一電圧比較
部２２としてのコンパレータ２２１の＋入力端に印加さ
れ、その−入力端には第一設定値Ｖｒ１が入力される。

【００１７】その結果、コンパレータ２２１は、分圧Ｖ
ｓが第一設定値Ｖｒ１より大きい場合にハイレベルを、
分圧Ｖｓが第一設定値Ｖｒ１より小さい場合にローレベ
ルを出力する。また分圧Ｖｓは、ボルテージホロワ２３
１を通じて抵抗２３２及びコンデンサ２３３からなる積
分回路（入力電圧値設定手段２３）に入力され、平均電
圧Ｖｓｄｃとされた後、第二電圧比較部２４としてのコ
ンパレータ２４１の＋入力端に印加され、その−入力端
には第二設定値Ｖｒ２が入力される。ここで、第二設定
値Ｖｒ２は第一設定値Ｖｒ１より低い所定の値とされて
いる。その結果、コンパレータ２４１は、平均電圧Ｖｓ
ｄｃが第二設定値Ｖｒ２より大きい場合にハイレベル
を、平均電圧Ｖｓｄｃが第二設定値Ｖｒ２より小さい場
合にローレベルを出力する。

【００１８】間欠負荷投入検出部２５は、間欠負荷６の
高位端子電圧Ｖｍが抵抗２５１を通じてカソードに印加
される定電圧ダイオード２５２からなり、定電圧ダイオ
ード２５２のアノードは接地されている。定電圧ダイオ
ード２５２のカソード電圧Ｖｍ’は間欠負荷投入検出部
２５の出力電圧としてデュ−ティ比信号選択部２６に出
力される。上記カソード電圧Ｖｍ’は、間欠負荷６に給
電される場合にハイレベルとなり、給電されない場合に
ローレベルとなる。定電圧ダイオード２５２は間欠負荷
投入検出部２５の出力電圧の一定レベル以上の上昇を禁
止する。

【００１９】デュ−ティ比信号選択部２６は、インバー
タ２６１、アンド回路２６２、２６３、ダイオード２６
４、２６５からなる。アンド回路２６２にはインバータ
２６１で反転されたカソード電圧Ｖｍ’が入力され、ア
ンド回路２６３にはカソード電圧Ｖｍ’が直接入力さ
れ、その結果、アンド回路２６２は間欠負荷６に給電さ
れない場合にコンパレータ２２１の出力をダイオード２
６４を通じてスイッチ部１４の入力端に出力し、アンド
回路２６３は間欠負荷６に給電される場合にコンパレー
タ２４１の出力をダイオード２６５を通じてスイッチ部
１４の入力端に出力する。

【００２０】以上の結果、デュ−ティ比決定部２は、間
欠負荷６の非駆動時にバッテリ３の端子電圧が第一設定
値Ｖｒ１となるように励磁電流のデュ−ティ比を制御
し、間欠負荷６の駆動時にバッテリ３の端子電圧の平均
値が第二設定値Ｖｒ２になるように制御する。ここで、
抵抗２３２及びコンデンサ２３３からなる積分回路（入
力電圧値設定手段２３）のＣＲ時定数は間欠負荷の周期
の数倍以上に設定され、それにより間欠負荷６の断続に
よる平均電圧Ｖｓｄｃのリップルは十分に低減されてい
る。

【００２１】また、バッテリ３は、図３に示すように充
電されて高電位になるほどその内部インピーダンスは高
くなるので、第二設定値Ｖｒ２は車両運行に支障が生じ
ない範囲で第一設定値Ｖｒ１より小さくされ、それによ
りバッテリ３の内部インピーダンスが低減され、その結
果として間欠負荷６の断続に伴うバッテリ３の充放電時
におけるバッテリ３の内部電圧降下の変化を低減するこ
とができる。

【００２２】図３に第二設定値Ｖｒ２の好適値を示す。
図３の特性線Ｌは、バッテリ３の端子電圧Ｖｔとその端
子に流出入する電流Ｉとの関係を示している。この実施
例では第二設定値Ｖｒ２として、バッテリ３の開放端子
電圧点（充放電電流が零の点であり、通常の車両用バッ
テリでは１１．８〜１２．８Ｖ）Ｂを採用している。ち
なみに特性線Ｌ上の点Ａは第一設定値Ｖｒ１であり、従
来の設定値に等しい。従って、従来装置では間欠負荷６
駆動時にも点Ａを中心として間欠負荷６の断続に同期し
て電流がΔＩだけ変動し、それに応じてバッテリ３の端
子電圧はΔＶ１だけ変動する。

【００２３】一方、この発明では第二設定値Ｖｒ２とし
てバッテリ３の開放端子電圧点Ｂを採用しているので、
上記と同じ電流変動ΔＩ（正確にはバッテリ３の電圧低
下に合わせて電流変動ΔＩも多少減る）において、バッ
テリ３の端子電圧はΔＶ２だけ変動する。ΔＶ２はΔＶ
１より小さいのでその結果として間欠負荷駆動時の電圧
変動を抑制できることは明白である。ちなみに、バッテ
リ３の充電レベルが低下することを許容すれば第二設定
値Ｖｒ２として図３のＣ点のように更に低いバッテリ端
子電圧を選択することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用発電機の電圧調整装置の回路
図、

【図２】図２のデュ−ティ比決定部の具体回路例を示す
回路図、

【図３】バッテリの電圧ー電流特性図、

【符号の説明】

１は発電機、２はデュ−ティ比決定部（デュ−ティ比決
定手段であり、電圧調整装置の一部）、１４はスイッチ
部（スイッチ手段であり、電圧調整装置の残部）、３は
バッテリ、６は間欠負荷、２２は第一電圧比較部（第二
設定値設定手段）、２３は電圧平滑部（入力電圧値設定
手段）、２４は第二電圧比較部（第二設定値設定手
段）、２５は間欠負荷投入検出部（間欠負荷投入検出手
段）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリ及び負荷に給電する車両用発電機
   の励磁電流を断続制御するスイッチ手段と、前記バッテ
   リの端子電圧に関連する入力電圧を所定の設定電圧との
   差に基づいて前記断続制御のデュ−ティ比を決定するデ
   ュ−ティ比決定手段と、間欠作動負荷の投入を検出する
   間欠負荷投入検出手段とを備える車両用発電機の電圧調
   整装置において、 前記デュ−ティ比決定手段は、前記間欠作動負荷の非投
   入時に前記設定電圧を第一設定値に設定する第一設定値
   設定手段と、前記間欠作動負荷の投入時に前記設定電圧
   を前記第一設定値より低い第二設定値に設定する第二設
   定値設定手段と、前記間欠作動負荷の投入時に前記入力
   電圧を前記バッテリ端子電圧の平均値とする入力電圧値
   設定手段とを備えることを特徴とする車両用発電機の電
   圧調整装置。