JPH01283030A - 自動車用充電発電機の制御装置 - Google Patents
自動車用充電発電機の制御装置Info
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- JPH01283030A JPH01283030A JP63109058A JP10905888A JPH01283030A JP H01283030 A JPH01283030 A JP H01283030A JP 63109058 A JP63109058 A JP 63109058A JP 10905888 A JP10905888 A JP 10905888A JP H01283030 A JPH01283030 A JP H01283030A
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- duty
- chopper
- frequency
- generator
- voltage
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/08—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by manual control without auxiliary power
- H02P7/14—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual DC dynamo-electric motor by varying field or armature current by manual control without auxiliary power of voltage applied to the armature with or without control of field
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—ELECTRIC POWER NETWORKS; CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or discharging batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/16—Regulation of the charging current or voltage by variation of field
- H02J7/24—Regulation of the charging current or voltage by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
- H02J7/2434—Regulation of the charging current or voltage by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices with pulse modulation
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
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。
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〕
本発明は充電発電機の制御装置に係り、特に自動車のバ
ッテリ充電用に使用して好適な自動車用: 充電発電
機の制御装置に関する。
ッテリ充電用に使用して好適な自動車用: 充電発電
機の制御装置に関する。
1 〔従来の技術〕
1 従来の充電発電機の制御装置としては、特開昭
51−25715号、特開昭55−18839号、特開
昭57−22E338号などに記載のように、充電発電
機の界磁電流制御時のチョッピング周期を一定とする固
定周波数方式が用いられている。
51−25715号、特開昭55−18839号、特開
昭57−22E338号などに記載のように、充電発電
機の界磁電流制御時のチョッピング周期を一定とする固
定周波数方式が用いられている。
上記従来技術は充電発電機の界磁電流制御が固定周波数
方式であるため、界磁電流の脈動(リプル)がスイッチ
ングのデユーティによって変化するので、発電機の出力
電圧の脈動が負荷に悪影響を与え、特にヘッドランプ等
がちらつき現象をおこして好ましくない。またこの問題
点の対策方法としてスイッチング周波数を高くすること
も考えられるが、スイッチング周波数を高くして発電機
の出力電圧の脈動(リプル)周波数と同期すると制御が
不安定になるうえ、周波数が高くなるとチョッピングに
よる電波障害を起こしてラジオへの雑音を混入させる等
の問題があった。
方式であるため、界磁電流の脈動(リプル)がスイッチ
ングのデユーティによって変化するので、発電機の出力
電圧の脈動が負荷に悪影響を与え、特にヘッドランプ等
がちらつき現象をおこして好ましくない。またこの問題
点の対策方法としてスイッチング周波数を高くすること
も考えられるが、スイッチング周波数を高くして発電機
の出力電圧の脈動(リプル)周波数と同期すると制御が
不安定になるうえ、周波数が高くなるとチョッピングに
よる電波障害を起こしてラジオへの雑音を混入させる等
の問題があった。
本発明の目的は充電発電機の界磁電流の脈動(リプル)
をデユーティにかかわりなく小さくして、発電機の出力
電圧の脈動による負荷のヘッドランプ等のちらつき現象
や高周波スイッチングによる電波雑音障害等も防止でき
る自動車用充電発電機の制御装置を提供するにある。
をデユーティにかかわりなく小さくして、発電機の出力
電圧の脈動による負荷のヘッドランプ等のちらつき現象
や高周波スイッチングによる電波雑音障害等も防止でき
る自動車用充電発電機の制御装置を提供するにある。
上記目的は、充電発電機の界磁電流制御を可変周波数方
式とし、界磁制御用チョッパの周波数可変形P W M
制御(パルス幅制御)手段により、チョッパの周波数を
デユーティに対応して制御し、好ましくはチョッパの周
波数をデユーティαの2次間数α(1−α)あるいは1
次関数(1−α)に比例して制御するようにした自動車
用充電発電機の制御装置により達成される。
式とし、界磁制御用チョッパの周波数可変形P W M
制御(パルス幅制御)手段により、チョッパの周波数を
デユーティに対応して制御し、好ましくはチョッパの周
波数をデユーティαの2次間数α(1−α)あるいは1
次関数(1−α)に比例して制御するようにした自動車
用充電発電機の制御装置により達成される。
上記自動車用充電発電機の制御装置は、発電機の界磁制
御用チョッパの周波数可変形PWM制御により、チョッ
パの周波数をデユーティに対応して可変にしているので
、該チョッパの周波数をデユーティαの2次間数α(1
−α)あるいは1次関数(1−α)に比例して可変にす
ることにより、発電機の界磁電流の脈動(リプル)ある
いは脈動率をデユーティに無関係に一定にして界磁平均
電流の変動を抑制することができ、これにより発電機の
出力電圧の変動を少なくして負荷のヘッドランプのちら
つきなどが起こることもない。
御用チョッパの周波数可変形PWM制御により、チョッ
パの周波数をデユーティに対応して可変にしているので
、該チョッパの周波数をデユーティαの2次間数α(1
−α)あるいは1次関数(1−α)に比例して可変にす
ることにより、発電機の界磁電流の脈動(リプル)ある
いは脈動率をデユーティに無関係に一定にして界磁平均
電流の変動を抑制することができ、これにより発電機の
出力電圧の変動を少なくして負荷のヘッドランプのちら
つきなどが起こることもない。
以下に本発明の実施例を第1図からか第11図により説
明する。
明する。
第11図は本発明による自動車用充電発電機の制御装置
を適用する自動車用充電発電機の全体構成図である。第
11図において、本発明を適用する自動車等に設置され
る充電発電機の構成例を示し、1は発電機、2は電機子
巻線、3は界磁巻線、4は全波整流器、5は制御装置、
6はキースイッチ、7パツテリ、8はヘッドランプ等の
負荷である。
を適用する自動車用充電発電機の全体構成図である。第
11図において、本発明を適用する自動車等に設置され
る充電発電機の構成例を示し、1は発電機、2は電機子
巻線、3は界磁巻線、4は全波整流器、5は制御装置、
6はキースイッチ、7パツテリ、8はヘッドランプ等の
負荷である。
第11図の発電機1は3相の電機子巻線2と、界磁巻線
3と、電機子巻線の交流出力を直流に変換する3相全波
整流器4とを有し、エンジン(図示しない)により駆動
される0発電機1の出力電圧は制御装置5で界磁巻線3
に流れる電流を制御することにより制御され、バッテリ
7へ充電したり負荷8へ電力供給したりする。制御装置
5はエンジンのキースイッチ6をONすることにより作
動する。
3と、電機子巻線の交流出力を直流に変換する3相全波
整流器4とを有し、エンジン(図示しない)により駆動
される0発電機1の出力電圧は制御装置5で界磁巻線3
に流れる電流を制御することにより制御され、バッテリ
7へ充電したり負荷8へ電力供給したりする。制御装置
5はエンジンのキースイッチ6をONすることにより作
動する。
第1図は本発明による自動車用充電発電機の制御装置の
一実施例を示す全体構成図である。第1図において、本
発明を適用した第11図の制御装置1′i5の構成例を
示し、各図面を通じて同一符号は相当部分を示すものと
して、51は電圧制御装置、52は周波数可変形P W
M ffi制御装置、53は界磁巻線3に流れる電流
をスイッチング制御するパワートランジスタやFET等
のスイッチング素子からなるチョッパ、54は電圧制御
装置51とPWM制御装置52へ電源電圧Vccを供給
する定電圧電源装置で、51〜54は制御装置1¥5を
構成する。その他の構成は第11図と同様である。電圧
制御装置51において、R,、R2は分圧抵抗で、定電
圧電源装置54の電源電圧Vccを分圧してバッテリ7
の充電電圧(発電機1の出力電圧)の設定値VRCを出
力する。R3゜R4は入力分圧抵抗で、バッテリ電圧V
gをフィードバックする。AIは演算増幅器で、入力抵
抗R4〜R6を有し、フィードバック部に抵抗R7とコ
ンデンサC1で比例積分回路を構成する。PWM制御装
置5zにおいて、A2は演算増幅器で、入力抵抗R8と
帰還コンデンサC2で積分器を構成し、入力電圧に対し
て積分動作を行うとともに、入力抵抗R9を介した入力
電圧E工と他の入力抵抗R8を介した電圧EOとの加減
算を行う。後段のA3も演算増幅器で、演算増幅器(積
分器)A2の出力E1を入力抵抗RIGを介して1を端
子へ入力するとともに、出力EOを帰還抵抗R1+を介
して同様に正端子へフィードバックして、ヒステリシス
をもったコンパレータを構成する。このコンパレータの
動作レベルは@源電圧Vccを分圧抵抗RI2* R1
3で分圧してから入力抵抗R目を介して負端子へ与えら
れる。このような回路構成の積分器とコンパレータの組
合せで、コンパレータの出力EOを積分器の入力へフィ
ードバックすると、方形波を出力する自励発振器として
動作する(動作の詳細は後述)。
一実施例を示す全体構成図である。第1図において、本
発明を適用した第11図の制御装置1′i5の構成例を
示し、各図面を通じて同一符号は相当部分を示すものと
して、51は電圧制御装置、52は周波数可変形P W
M ffi制御装置、53は界磁巻線3に流れる電流
をスイッチング制御するパワートランジスタやFET等
のスイッチング素子からなるチョッパ、54は電圧制御
装置51とPWM制御装置52へ電源電圧Vccを供給
する定電圧電源装置で、51〜54は制御装置1¥5を
構成する。その他の構成は第11図と同様である。電圧
制御装置51において、R,、R2は分圧抵抗で、定電
圧電源装置54の電源電圧Vccを分圧してバッテリ7
の充電電圧(発電機1の出力電圧)の設定値VRCを出
力する。R3゜R4は入力分圧抵抗で、バッテリ電圧V
gをフィードバックする。AIは演算増幅器で、入力抵
抗R4〜R6を有し、フィードバック部に抵抗R7とコ
ンデンサC1で比例積分回路を構成する。PWM制御装
置5zにおいて、A2は演算増幅器で、入力抵抗R8と
帰還コンデンサC2で積分器を構成し、入力電圧に対し
て積分動作を行うとともに、入力抵抗R9を介した入力
電圧E工と他の入力抵抗R8を介した電圧EOとの加減
算を行う。後段のA3も演算増幅器で、演算増幅器(積
分器)A2の出力E1を入力抵抗RIGを介して1を端
子へ入力するとともに、出力EOを帰還抵抗R1+を介
して同様に正端子へフィードバックして、ヒステリシス
をもったコンパレータを構成する。このコンパレータの
動作レベルは@源電圧Vccを分圧抵抗RI2* R1
3で分圧してから入力抵抗R目を介して負端子へ与えら
れる。このような回路構成の積分器とコンパレータの組
合せで、コンパレータの出力EOを積分器の入力へフィ
ードバックすると、方形波を出力する自励発振器として
動作する(動作の詳細は後述)。
チョッパ53において、スイッチング素子のパワートラ
ンジスタT、とドライバトランジスタT2とフライホイ
ールダイオードD、等でチョッパ回路が構成され、界磁
巻線3に流れる電流をスイッチング制御する。このチョ
ッパ用素子としては他にF E ’I”等のスイッチン
グ素子があるが、いずれの手段を用いてもよい。
ンジスタT、とドライバトランジスタT2とフライホイ
ールダイオードD、等でチョッパ回路が構成され、界磁
巻線3に流れる電流をスイッチング制御する。このチョ
ッパ用素子としては他にF E ’I”等のスイッチン
グ素子があるが、いずれの手段を用いてもよい。
上記構成において、電圧制御回路51は実際のバッテリ
電圧(発電機出力電圧)Vsがバッテリ充電電圧設定値
(発電機出力電圧設定値)Vacと一致するようにフィ
ードバック制御を行い、電圧設定値(I!圧指令値)V
scとバッテリ電圧VRの偏差電圧E1を出力して、周
波数可変形PWM制御装置52へ与える。PWM制御装
置52は偏差電圧E、に応じてON・OFFのPWM制
御(パルス幅制御)パルスの出力EOを発生させること
により、チョッパ53を介して第2図に示すように発電
機1の界磁巻線3に断続するパルス電圧Vfを印加する
。第2図は第1図のチョッパ53のパルス電圧vfと界
磁電流i(の関係を示す動作説明図である。第2図の振
幅がバッテリ電圧Vsのパルス電圧V(によって、界磁
巻線3には界磁電流ifの脈動電流が流れる。この場合
にチョッパ53によるパルス電圧vfのON期間1゜と
OFF期間t2の関係すなわちON期間と周期(1,+
tz)の関係を示すデユーティ(比)α=t+/(t+
+t2)を変えることによって界磁電流vrc平均電流
Vr)を増減させることができる。いま界磁電流Vfの
脈動電流の最大値ifmax、最小値i(sin、平均
値(平均電流)Irとすると1、界磁電流i(の脈動(
リプル)Δj(および脈動率μm=Δit/Itは次式
で表わさせる。
電圧(発電機出力電圧)Vsがバッテリ充電電圧設定値
(発電機出力電圧設定値)Vacと一致するようにフィ
ードバック制御を行い、電圧設定値(I!圧指令値)V
scとバッテリ電圧VRの偏差電圧E1を出力して、周
波数可変形PWM制御装置52へ与える。PWM制御装
置52は偏差電圧E、に応じてON・OFFのPWM制
御(パルス幅制御)パルスの出力EOを発生させること
により、チョッパ53を介して第2図に示すように発電
機1の界磁巻線3に断続するパルス電圧Vfを印加する
。第2図は第1図のチョッパ53のパルス電圧vfと界
磁電流i(の関係を示す動作説明図である。第2図の振
幅がバッテリ電圧Vsのパルス電圧V(によって、界磁
巻線3には界磁電流ifの脈動電流が流れる。この場合
にチョッパ53によるパルス電圧vfのON期間1゜と
OFF期間t2の関係すなわちON期間と周期(1,+
tz)の関係を示すデユーティ(比)α=t+/(t+
+t2)を変えることによって界磁電流vrc平均電流
Vr)を増減させることができる。いま界磁電流Vfの
脈動電流の最大値ifmax、最小値i(sin、平均
値(平均電流)Irとすると1、界磁電流i(の脈動(
リプル)Δj(および脈動率μm=Δit/Itは次式
で表わさせる。
Δif=i(max−ifmin
(1)μm= Δir/Ir=(ilmax−ifm
in)/Ir (2)また第1図の回路での界磁
電流Arc平均電流It)の脈動(リプル)Δifおよ
び脈動率μl=Δir/Irは回路定数から一般に次式
のように表わすことができる。
(1)μm= Δir/Ir=(ilmax−ifm
in)/Ir (2)また第1図の回路での界磁
電流Arc平均電流It)の脈動(リプル)Δifおよ
び脈動率μl=Δir/Irは回路定数から一般に次式
のように表わすことができる。
Δ1l==VB・α(1g)/ L−f
(3)μm=VB・α(1−α)/L・工f−f
(4)ここにバッテリ電圧vR1界磁パルス電圧デ
ユーティα、界磁巻線インダクタンスL、界磁パルス周
波数f、界磁平均電流Ifである。さらに界磁平均電流
Ifは一般的にデユーティαの関数(1次関数)として
次式で与えられる。
(3)μm=VB・α(1−α)/L・工f−f
(4)ここにバッテリ電圧vR1界磁パルス電圧デ
ユーティα、界磁巻線インダクタンスL、界磁パルス周
波数f、界磁平均電流Ifである。さらに界磁平均電流
Ifは一般的にデユーティαの関数(1次関数)として
次式で与えられる。
If=f(α)=に・α (5)こ
こにKは定数である。
こにKは定数である。
いまパルス周波数(チョッピング局数)fを固定すると
、(3)式から脈動(リプル)Δi「は第3図に一点鎖
線で示す特性となる。第3図はチョッパ53のデユーテ
ィαと界磁電流i(の脈動(リプル)Δitの関係を示
す動作特性図である。上記の固定周波数fの場合には脈
動Δifがデユーティαにより変化し、α=0およびα
=1でΔ1f=o、α=0.5でΔi(=最大となる2
次関数の特性を示す。
、(3)式から脈動(リプル)Δi「は第3図に一点鎖
線で示す特性となる。第3図はチョッパ53のデユーテ
ィαと界磁電流i(の脈動(リプル)Δitの関係を示
す動作特性図である。上記の固定周波数fの場合には脈
動Δifがデユーティαにより変化し、α=0およびα
=1でΔ1f=o、α=0.5でΔi(=最大となる2
次関数の特性を示す。
そこで可変パルス周波数(可変チョッピング周波数)f
とデユーティαの関係を次式の2次関数で与える。
とデユーティαの関係を次式の2次関数で与える。
f工Kl・α (1−α)(6)
ここにに1は定数である。(6)式から可変周波数fは
第4図に実線で示す特性となる。第4図は第1図の周波
数可変チョッパ53のデユーティαと周波数fの関係を
示す動作特性図である。この場合の可変周波数fはα=
0およびα=1でf=o、α=0.5でf=最大となる
2次関数の特性を示す。
第4図に実線で示す特性となる。第4図は第1図の周波
数可変チョッパ53のデユーティαと周波数fの関係を
示す動作特性図である。この場合の可変周波数fはα=
0およびα=1でf=o、α=0.5でf=最大となる
2次関数の特性を示す。
したがってこの場合の脈動Δirは(3) ? (6)
式から次式となる。
式から次式となる。
Δir = Va/ L−Kt (
7)(7)式から上記の可変周波数fの場合の脈動(リ
プル)Δifは第3図に実線で示すようにαに無関係に
一定となる。なお可変周波数fをデユーティαの(6)
式による2次関数とするほか、近似的にαの台形形状関
数または3角形状関数等とすることもできる。また第2
の場合として、可変パルス周波数(可変チョッピング周
波数)fとデユーティαの関係を(6)式のかわりに次
式の1次関数で与える。
7)(7)式から上記の可変周波数fの場合の脈動(リ
プル)Δifは第3図に実線で示すようにαに無関係に
一定となる。なお可変周波数fをデユーティαの(6)
式による2次関数とするほか、近似的にαの台形形状関
数または3角形状関数等とすることもできる。また第2
の場合として、可変パルス周波数(可変チョッピング周
波数)fとデユーティαの関係を(6)式のかわりに次
式の1次関数で与える。
f=Kz(1−α)(8)
ここにに2は定数である。この場合の脈動率μmは(4
) 、 (5) 、 (8)式から次式となる。
) 、 (5) 、 (8)式から次式となる。
μm=vB/L−に−に2 (9)(9
)式から(8)式による可変周波数fの場合には脈動Δ
irのかわりに脈動率μi=Δit/Itがαに無関係
に一定となる。このようにチョッパ53の周波数可変形
PWM制御を(6)式の2次関数または(8)式の1次
関数によって行えば、界磁巻線3の界磁電流i(の脈!
l!l+(リプル)Δifまたは脈動率μmをデユーテ
ィαに無関係に一定にできることがわかる。
)式から(8)式による可変周波数fの場合には脈動Δ
irのかわりに脈動率μi=Δit/Itがαに無関係
に一定となる。このようにチョッパ53の周波数可変形
PWM制御を(6)式の2次関数または(8)式の1次
関数によって行えば、界磁巻線3の界磁電流i(の脈!
l!l+(リプル)Δifまたは脈動率μmをデユーテ
ィαに無関係に一定にできることがわかる。
つぎに第1図の上記したようにチョッパ53の周波数と
デユーティを関連づけて同時に制御する周波数可変形P
WM制御装置+!52の動作の詳細を上記(6)式によ
る場合について第5図により説明する。
デユーティを関連づけて同時に制御する周波数可変形P
WM制御装置+!52の動作の詳細を上記(6)式によ
る場合について第5図により説明する。
第5図は第1図の周波数可変形PWM制御装置52の基
本回路図である。第5図において、52aは積分器、5
2bはヒステリシスをもつコンパレータで、積分器52
aの出力Elをコンパレータ52bに入力し、コンパレ
ータ52bの出力EOと制御入力電圧(アナログ量)E
工との差を積分器52aへ入力して自励発振させる構成
とする。第6図は第5図のコンパレータ出力Eoと積分
器出力E!の動作波形図である。上記の構成において、
コンパレータ出力Eoとすると積分器出力Elは次式で
与えられ、第7図に示す動作波形となる。
本回路図である。第5図において、52aは積分器、5
2bはヒステリシスをもつコンパレータで、積分器52
aの出力Elをコンパレータ52bに入力し、コンパレ
ータ52bの出力EOと制御入力電圧(アナログ量)E
工との差を積分器52aへ入力して自励発振させる構成
とする。第6図は第5図のコンパレータ出力Eoと積分
器出力E!の動作波形図である。上記の構成において、
コンパレータ出力Eoとすると積分器出力Elは次式で
与えられ、第7図に示す動作波形となる。
EI= (E、 Eo)・t (
10)ここにtは時間である。いまコンパレータ出力E
O=0の間に積分器出力E、が制御人力E工により上昇
してEI=Eaに達すると、コンパレータ特性によりコ
ンパレータ出力E6=Vccとなって積分器出力E、が
低下する。このさいEI=EaからE、までに低下する
時間1+とすると、時間11は(10)式を用いて次式
で与えられる。
10)ここにtは時間である。いまコンパレータ出力E
O=0の間に積分器出力E、が制御人力E工により上昇
してEI=Eaに達すると、コンパレータ特性によりコ
ンパレータ出力E6=Vccとなって積分器出力E、が
低下する。このさいEI=EaからE、までに低下する
時間1+とすると、時間11は(10)式を用いて次式
で与えられる。
tl= Δ E/ (Vcc−E、)
(11)ただし八E=Ea−Eb
で、積分器出力EI=Ebに達するとヒステリシスをも
つコンパレータ特性によりコンパレータ出力Eo=Oと
なる。この結果から積分器出力E、は制御人力E1によ
り上昇する。
(11)ただし八E=Ea−Eb
で、積分器出力EI=Ebに達するとヒステリシスをも
つコンパレータ特性によりコンパレータ出力Eo=Oと
なる。この結果から積分器出力E、は制御人力E1によ
り上昇する。
このさいEI=EbからEaに達するまでの時間t2と
すると1時間t2は次式となる。
すると1時間t2は次式となる。
t2=ΔE/E、(12)
このようにしてコンパレータ52bの出力EOは期間t
1にはEO:VCCとなり、期間t2にはE o =
0となる方形波パルスとなる。この方形波パルス電圧E
Oのデユーティαで周波数fとすると、αとfは、 (
11)、(12)式から次式で与えられる。
1にはEO:VCCとなり、期間t2にはE o =
0となる方形波パルスとなる。この方形波パルス電圧E
Oのデユーティαで周波数fとすると、αとfは、 (
11)、(12)式から次式で与えられる。
α= t+/ (t+ + tz)
=(ΔE/(Vcc−E−))/ (ΔE/(Vcc−
Et)+ΔE/EL)=E、/Vcc
(13)f=1/ (t++
tz) =1/(ΔE / (V cc−E 1) + A E
/ E −)=(Vce−E、) ・El/ΔE−v
CC(14)(14)式に(13)式を代入してE、を
消去すると次式となる。
Et)+ΔE/EL)=E、/Vcc
(13)f=1/ (t++
tz) =1/(ΔE / (V cc−E 1) + A E
/ E −)=(Vce−E、) ・El/ΔE−v
CC(14)(14)式に(13)式を代入してE、を
消去すると次式となる。
f=(Vcc/ΔE)・a (1−a)
(15)(13)式から11i源電圧Vccが一定
とするとデユーティαは制御入力電圧E、に比例する。
(15)(13)式から11i源電圧Vccが一定
とするとデユーティαは制御入力電圧E、に比例する。
また(15)式からコンパレータ52bの特性による電
圧差ΔEが一定とすると周波数fは(6)式と同等のα
の2次関数で表わされ、第4図に示した特性と同等とな
る。すなわち積分器52aとヒステリシスをもつコンパ
レータ52bで自励発振器を構成した周波数可変形PW
M制御装置52により、デユーティαが制御入力電圧E
ユに比例すると同時に周波数fが(6)。
圧差ΔEが一定とすると周波数fは(6)式と同等のα
の2次関数で表わされ、第4図に示した特性と同等とな
る。すなわち積分器52aとヒステリシスをもつコンパ
レータ52bで自励発振器を構成した周波数可変形PW
M制御装置52により、デユーティαが制御入力電圧E
ユに比例すると同時に周波数fが(6)。
(15)式によるαの2次関数として変化する周波数可
変形PWM制御を行うことができ、これにより上記した
発電機1の界磁主流ifの脈動(リプル)ΔL(をデユ
ーティαによらず一定に抑制できる。
変形PWM制御を行うことができ、これにより上記した
発電機1の界磁主流ifの脈動(リプル)ΔL(をデユ
ーティαによらず一定に抑制できる。
第7図は第1図の周波数可変形PWM制御装置52の他
の実施例を示す回路図である。第7図において、55.
56は単安定マルチバイブレータ−RI5yRIBは外
部抵抗−C3yC4はコンデンサ、el*e2は入力信
号、f、αは出力周波数とデユーティである。第7図に
示したコンデンサC3* C4と外部抵抗RI5* R
IBとの組合せで単安定マルチバイブレータ55.56
の時間を決定し、単安定マルチバイブレータ55.56
の入・出力をそれぞれたすきかけに接続することにより
無安定バイブレータ(発振器)として動作する。第8図
は第715!lの制御入力E1に対する人力信号el、
82の入力電圧関係の特性図である。第9図は第7図の
制御人力E□に対するデユーティαと周波数fの出力特
性図である。
の実施例を示す回路図である。第7図において、55.
56は単安定マルチバイブレータ−RI5yRIBは外
部抵抗−C3yC4はコンデンサ、el*e2は入力信
号、f、αは出力周波数とデユーティである。第7図に
示したコンデンサC3* C4と外部抵抗RI5* R
IBとの組合せで単安定マルチバイブレータ55.56
の時間を決定し、単安定マルチバイブレータ55.56
の入・出力をそれぞれたすきかけに接続することにより
無安定バイブレータ(発振器)として動作する。第8図
は第715!lの制御入力E1に対する人力信号el、
82の入力電圧関係の特性図である。第9図は第7図の
制御人力E□に対するデユーティαと周波数fの出力特
性図である。
第7図の制御人力E、に対応する入力信号al t C
2の入力電圧関係を差動入力にすると、第9図示すよう
に本制御装置の制御人力E1に対する出力のデユーティ
αと周波数fを制御することができる。
2の入力電圧関係を差動入力にすると、第9図示すよう
に本制御装置の制御人力E1に対する出力のデユーティ
αと周波数fを制御することができる。
この制御入力E1に対する出力のデユーティαと周波数
fは第1図(第5図)の網波数可変形PWM制御装置5
2の実施例と同等の特性である。
fは第1図(第5図)の網波数可変形PWM制御装置5
2の実施例と同等の特性である。
第1O図は第111!Iの負荷変動時の過度動作説明図
である。第10図において、負荷8が変化した場合の各
部動作波形を動作時間tを拡大して示し、負荷8が時刻
toに急増すると、バッテリ電圧VSが急減するので、
電圧制御装置i!(51が動作して偏差電圧E4を出力
し、これを制御入力電圧E、として周波数可変形PWM
制御装置5zより可変周波PWM制御パルスEOを発生
させ、チョッパ通流率α(Eo)と周波数f(Eo)の
チョッパ53を介して発車機1の界磁電流ifを増加さ
せ、バッテリ電圧v8が設定値vBcになるように制御
する。とのさいチョッパ通流率α(Eo)はαaからα
bに増加すると同時に周波数f(Eo)もfaからfb
へ変化し、これにともない界磁電流i(の平均値Ifが
IfaからIcbへ増加するが、周波数f(Eo)が(
6)、 (15)式により可変なため脈動(リプル)Δ
i(は一定となり変化しない、したがって図示していな
いが界磁電流ifの脈動Δi(の影響によるバッテリ電
圧VBの変動が現われない。
である。第10図において、負荷8が変化した場合の各
部動作波形を動作時間tを拡大して示し、負荷8が時刻
toに急増すると、バッテリ電圧VSが急減するので、
電圧制御装置i!(51が動作して偏差電圧E4を出力
し、これを制御入力電圧E、として周波数可変形PWM
制御装置5zより可変周波PWM制御パルスEOを発生
させ、チョッパ通流率α(Eo)と周波数f(Eo)の
チョッパ53を介して発車機1の界磁電流ifを増加さ
せ、バッテリ電圧v8が設定値vBcになるように制御
する。とのさいチョッパ通流率α(Eo)はαaからα
bに増加すると同時に周波数f(Eo)もfaからfb
へ変化し、これにともない界磁電流i(の平均値Ifが
IfaからIcbへ増加するが、周波数f(Eo)が(
6)、 (15)式により可変なため脈動(リプル)Δ
i(は一定となり変化しない、したがって図示していな
いが界磁電流ifの脈動Δi(の影響によるバッテリ電
圧VBの変動が現われない。
なお上記実施例において、周波数可変形PWM制御装f
152の可変周波数fをデユーティαの(6)。
152の可変周波数fをデユーティαの(6)。
(15)式による2次関数とするほか、近似的にデユー
ティαの台形波関数または3角波関数としてもよい。ま
た他の実施例として1周波数可変形PWM制御装置5z
の可変周波数fをデユーティαの(8)式による1次関
数としてもよく、この実施例では界磁電流ifの脈動率
μm=Δit/Itをデユーティαに無関係に一定に抑
えることができる0以上のように本発明による周波数可
変形PWM制御装置52の可変周波数fはデユーティα
に対応するが、その対応関係が上記関数関係に限定され
るものではない。
ティαの台形波関数または3角波関数としてもよい。ま
た他の実施例として1周波数可変形PWM制御装置5z
の可変周波数fをデユーティαの(8)式による1次関
数としてもよく、この実施例では界磁電流ifの脈動率
μm=Δit/Itをデユーティαに無関係に一定に抑
えることができる0以上のように本発明による周波数可
変形PWM制御装置52の可変周波数fはデユーティα
に対応するが、その対応関係が上記関数関係に限定され
るものではない。
[発明の効果〕
本発明によれば、自動車用等充電発電機の界磁電流を周
波数可変形PWM制御によりデユーティに対応の可変周
波数で制御しているので、デユーティと周波数の対応関
係により界磁電流の脈動(リプル)あるいは脈動率をデ
ユーティに無関係に一定にすることなどが可能となり、
充電発電機の出力電圧の安定化などが計れるため負荷の
ヘッドランプ等のちらつきを防止したり、スイッチング
による電波障害を低減できるうえ、さらにスイッチング
局波数を高くする必要がなくなるため充電発電機の高速
回転時の制御を安定化できるなどの効果がある。
波数可変形PWM制御によりデユーティに対応の可変周
波数で制御しているので、デユーティと周波数の対応関
係により界磁電流の脈動(リプル)あるいは脈動率をデ
ユーティに無関係に一定にすることなどが可能となり、
充電発電機の出力電圧の安定化などが計れるため負荷の
ヘッドランプ等のちらつきを防止したり、スイッチング
による電波障害を低減できるうえ、さらにスイッチング
局波数を高くする必要がなくなるため充電発電機の高速
回転時の制御を安定化できるなどの効果がある。
第1図は本発明による自動車用充電発電機の制御装置の
一実施例を示す全体構成図、第21!!Iは第1図のチ
ョッパの動作説明図、第3図は同じくチョッパの動作特
性図、第4図は同じくチョッパの)−4波数動作特性図
、第5図は第1図の周波数可変形PWM制御装置の基本
■路図、第6図は第5図の動作波形図、第7図は第11
1!lの周波数可変形PWM制御装置の他の実施例の回
路図、第8図は第7図の制御入力特性図、第9図は同じ
く出力特性図、第10図は第1図の過渡動作説明図、第
11図は本発明を適用する自動車充電発電機の全体構成
図である。 1・・・発電機、2・・・電機子巻線、3・・・界磁巻
線、4・・・全波整流器、5・・・制御装置、51・・
・電圧制御装置、52・・・周波数可変形PWM制御装
置、53・・・チョッパ、54・・・定電圧電源装置、
7・・・バッテリ、8・・・負荷、52a・・・持分器
、52b・・・コンパレータ、55゜56・・・単安定
マルチバイブレータ。 代理人弁理士 秋 本 正 実 纂 2図 第3刃 察−4−7 察 57 第 6 V 第 77 瑚8Σ 第qm 集 to Vi 挑 Hm 手続辛由正書(自発) 昭和63年12月20日
一実施例を示す全体構成図、第21!!Iは第1図のチ
ョッパの動作説明図、第3図は同じくチョッパの動作特
性図、第4図は同じくチョッパの)−4波数動作特性図
、第5図は第1図の周波数可変形PWM制御装置の基本
■路図、第6図は第5図の動作波形図、第7図は第11
1!lの周波数可変形PWM制御装置の他の実施例の回
路図、第8図は第7図の制御入力特性図、第9図は同じ
く出力特性図、第10図は第1図の過渡動作説明図、第
11図は本発明を適用する自動車充電発電機の全体構成
図である。 1・・・発電機、2・・・電機子巻線、3・・・界磁巻
線、4・・・全波整流器、5・・・制御装置、51・・
・電圧制御装置、52・・・周波数可変形PWM制御装
置、53・・・チョッパ、54・・・定電圧電源装置、
7・・・バッテリ、8・・・負荷、52a・・・持分器
、52b・・・コンパレータ、55゜56・・・単安定
マルチバイブレータ。 代理人弁理士 秋 本 正 実 纂 2図 第3刃 察−4−7 察 57 第 6 V 第 77 瑚8Σ 第qm 集 to Vi 挑 Hm 手続辛由正書(自発) 昭和63年12月20日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、電機子巻線と界磁巻線を有してエンジンにより駆動
される発電機と、上記界磁巻線の界磁電流を制御するチ
ョッパと、上記発電機の出力電圧を検出して設定値との
偏差値を出力する電圧制御手段と、上記偏差値を入力と
して上記発電機の出力電圧を上記設定値に制御すべく上
記チョッパのデューティを制御するパルス幅制御手段と
から成る自動車用充電発電機の制御装置において、上記
パルス幅制御手段は上記チョッパの周波数をデューティ
に対応して制御することを特徴とする自動車用充電発電
機の制御装置。 2、上記パルス幅制御手段は上記チョッパの周波数をデ
ューティαの2次関数α(1−α)に比例して制御する
ことを特徴とする請求項1記載の自動車用充電発電機の
制御装置。3、上記パルス幅制御手段は上記チョッパの
周波数をデューティの台形波関数として制御することを
特徴とする請求項1記載の自動車用充電発電機の制御装
置。 4、上記パルス幅制御手段は上記チョッパの周波数をデ
ューティの3角波関数として制御することを特徴とする
請求項1記載の自動車用充電発電機の制御装置。 5、上記パルス幅制御手段は上記チョッパの周波数をデ
ューティαの1次関数(1−α)に比例して制御するこ
とを特徴とする請求項1記載の自動車用充電発電機の制
御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63109058A JPH0681430B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 自動車用充電発電機の制御装置 |
| US07/347,199 US5105143A (en) | 1988-05-06 | 1989-05-04 | Control system for automotive charging generator |
| KR1019890006019A KR890017859A (ko) | 1988-05-06 | 1989-05-04 | 자동차용 충전발전기의 제어시스템 |
| DE3914863A DE3914863A1 (de) | 1988-05-06 | 1989-05-05 | Steuersystem fuer einen kraftfahrzeugladegenerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63109058A JPH0681430B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 自動車用充電発電機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01283030A true JPH01283030A (ja) | 1989-11-14 |
| JPH0681430B2 JPH0681430B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=14500532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63109058A Expired - Fee Related JPH0681430B2 (ja) | 1988-05-06 | 1988-05-06 | 自動車用充電発電機の制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5105143A (ja) |
| JP (1) | JPH0681430B2 (ja) |
| KR (1) | KR890017859A (ja) |
| DE (1) | DE3914863A1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03212200A (ja) * | 1990-01-17 | 1991-09-17 | Hitachi Ltd | 発電機の制御装置及び制御方法とそれを応用した車両用発電機の制御装置及び制御方法 |
| JPH0412640A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-17 | Hitachi Ltd | 車両用発電機の制御装置及び制御方法 |
| US5448154A (en) * | 1992-07-03 | 1995-09-05 | Hitachi, Ltd. | Control device for battery charging AC generator used in motor vehicle |
| WO2018173771A1 (ja) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | 株式会社デンソー | 回転電機制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2667998B1 (fr) * | 1990-10-15 | 1992-12-04 | Valeo Equip Electr Moteur | Procede et dispositif de regulation d'un alternateur. |
| FR2679718B1 (fr) * | 1991-07-25 | 1993-12-24 | Valeo Equipements Elect Moteur | Circuit regulateur de la tension de charge d'une batterie par un alternateur. |
| US5225764A (en) * | 1991-11-29 | 1993-07-06 | Sgs-Thomson Microelectronics, Inc. | Voltage regulating circuitry to vary the alternator field coil drive at a rate dependent upon a rotor velocity signal |
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| US5444354A (en) * | 1992-03-02 | 1995-08-22 | Hitachi, Ltd. | Charging generator control for vehicles |
| KR100193068B1 (ko) * | 1996-09-06 | 1999-06-15 | 오상수 | 차량 교류발전기의 제어장치 |
| US6555993B2 (en) * | 2000-09-28 | 2003-04-29 | Denso Corporation | Voltage regulating system of a vehicle AC generator for charging a battery |
| JP4450613B2 (ja) * | 2003-12-17 | 2010-04-14 | 三菱電機株式会社 | 車両用交流発電機の制御装置 |
| US7723899B2 (en) * | 2004-02-03 | 2010-05-25 | S.C. Johnson & Son, Inc. | Active material and light emitting device |
| JP4524663B2 (ja) * | 2005-11-02 | 2010-08-18 | 株式会社デンソー | 車両用電圧制御装置 |
| US8183810B2 (en) | 2009-09-08 | 2012-05-22 | Hoffman Enclosures, Inc. | Method of operating a motor |
| US8164293B2 (en) * | 2009-09-08 | 2012-04-24 | Hoffman Enclosures, Inc. | Method of controlling a motor |
| US8297369B2 (en) * | 2009-09-08 | 2012-10-30 | Sta-Rite Industries, Llc | Fire-extinguishing system with servo motor-driven foam pump |
| US20110056707A1 (en) * | 2009-09-08 | 2011-03-10 | Jonathan Gamble | Fire-Extinguishing System and Method for Operating Servo Motor-Driven Foam Pump |
| CN108075699B (zh) * | 2017-12-29 | 2024-02-20 | 上海沪工焊接集团股份有限公司 | 一种电机控制方法及电机控制器 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3076922A (en) * | 1960-04-18 | 1963-02-05 | Kaiser Ind Corp | Voltage regulator for generators |
| JPS5125715A (ja) * | 1974-08-28 | 1976-03-02 | Nippon Denso Co | Teidenatsukoryuhatsudensochi |
| US4245183A (en) * | 1978-03-31 | 1981-01-13 | Sundstrand Corporation | RMS Circuit for voltage regulation |
| US4210857A (en) * | 1978-04-19 | 1980-07-01 | Sheller-Globe Corporation | Field exerting and regulator circuit for a brushless alternator |
| JPS5518839A (en) * | 1978-07-25 | 1980-02-09 | Nippon Denso Co | Voltage regulator for automotive generator |
| US4293904A (en) * | 1979-11-21 | 1981-10-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Power frequency converter |
| JPS5722338A (en) * | 1980-07-11 | 1982-02-05 | Hitachi Ltd | Controller for charging generator |
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| US4388587A (en) * | 1981-12-17 | 1983-06-14 | Motorola, Inc. | Fixed frequency voltage regulator |
| US4442396A (en) * | 1983-03-31 | 1984-04-10 | Sundstrand Corporation | Generator system with fault condition excitation |
| JPS60131037A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-12 | 株式会社デンソー | 車両充電発電機用制御装置 |
| US4661761A (en) * | 1985-02-11 | 1987-04-28 | Kokusan Denki Co., Ltd. | Internal combustion engine electrical system |
| US4697135A (en) * | 1986-06-24 | 1987-09-29 | Textron, Inc. | Electronic voltage regulator |
-
1988
- 1988-05-06 JP JP63109058A patent/JPH0681430B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-05-04 US US07/347,199 patent/US5105143A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-05-04 KR KR1019890006019A patent/KR890017859A/ko not_active Withdrawn
- 1989-05-05 DE DE3914863A patent/DE3914863A1/de not_active Ceased
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03212200A (ja) * | 1990-01-17 | 1991-09-17 | Hitachi Ltd | 発電機の制御装置及び制御方法とそれを応用した車両用発電機の制御装置及び制御方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR890017859A (ko) | 1989-12-18 |
| US5105143A (en) | 1992-04-14 |
| JPH0681430B2 (ja) | 1994-10-12 |
| DE3914863A1 (de) | 1989-11-23 |
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