JPH01503431A - 発電機用の電圧調整器 - 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】 □振 発電慎用の電圧調整器 従来技術 本発明は請求項１の上位概念に示したような、電圧調整器に関するものである。

西独荷許明細書第２７３８８９７号によって、発電々圧を基準電圧に比較するた めの差動増幅器およびそれよ−＜、少なくとも平滑コンデンサー素子、スレッシ ョールド段、制御可能な半導体スイッチおよび発電機励磁巻線を有する一連の回 路とを持つ、発電機用の電圧調整器が知られている。

単に比例的に動作する、従来技術による２位置制御器の静的状態は、発電機の定 格電流が増大するに従込、また特に装置が、ランプフリッカ−と呼ばれる現象を 防ぐために、その固有周波数よりも高い周波数で動作させられるので、益々不満 足な状態となることが、理解されてきた。

このため、総ての動作範囲において、またほとんどろらゆる定格電流に関して、 満足に動作する、そして大量生産にも容易に統合化ないし粟積化させ得る、電圧 調整４を創り出すことが、不発明の百円である。

不発明の利点 本発明による電圧調整器は、定格電流が大きな場合でさえ、その′Ａ整付注が理 想的でらると認められる。

本発明の別の利点は、サブクレームに関連して図示された実施例に関する説明か ら理解される。

図　面 第１図は、本発明による電圧調整器のブロック図であり、第２図は、本発明によ る部分の詳細を例示した図であり、そして第６図は、第２図の対象発明技術がよ り容易に理解されるために示した信号時性図である。

図示された実施例の説明 図示されている実施例は、西独特許明細蓄第２７３８８９７号による電圧調整器 に、本発明による部分を付加したものでるる。第１図では、記号Ｄ＋およびＤ− を狩っている、電圧調整器の入力端子は、１０および１１と付番されている。２ つの端子１０および１１には線１２および１３が接続され、それらの−の間には ２つの抵抗１４および１５で構成された分圧器が設けられている。分圧器のタッ プは演算′４幅器１６の負入力に接続され、その正入力には基準電圧＃１７が接 続されており、１７の他端は線１３に接続されている。

演算ｋ［−６１６の出力側には回路ブロック１８が接続され、これは例えば西独 特許Ｅ３Ａ細Ｖ第２７３ｄ　８９７号から知られるスレッショールドスイッチお よびスイッチング段と増１．Ｉｇ器の別の菓子を百むことがで適る。次のスイッ チングトランジスタ２０は、２つの城１２および１３の間で、示されていない発 電機の励磁巻？ｌ＄２１と直列に接続されている。フリーホイールダイオード２ ２は、励磁巻線２１と並列に設けられる。

２５で示されているのは、積分器でろって、これは回路ブロック１８の出力２８ からの、または励磁巻線２１とスイッチングトランジスタ２０の結合部からの、 積分されるべきスイッチング信号を、その入力２６を介して受けている。積分器 ２５の後には関数発生器２９が続く。発生器２９は、小さな内部抵抗を持つ電圧 出力３０．８るいは極めて高い内部抵抗を持つ電流出力３１のいずれかを得って いる。電流出力３１が演算増幅器１６の負入力に、または電圧出力３０が３２に おいて基準電圧源１７と直列に接続されることが必要である。

例えば西独特許明細書画２７５８８９７号において既に説明しているように、第 １図による電圧調整器の基本的装置の動作は知られている。２つの端子１０と１ １の間の入力信号は演算増幅器１６によって、基準電圧源１７からの基準電圧に 比較され、増幅器１６の出力信号により回路ブロック１８はスイッチングトラン ジスタ２０のために周期的な駆ｍａ号ｔ−発生し、トランジスタ２０は発１を愼 の励磁巻−２１の電流流入／電流流入間隔比（オン・オフ比）を決定する。励磁 電流のデユーティ比はこうして、端子１０と１１との間の入力１百号に依存して 選択され、この結果望ましい電圧がこの方法で得られる。不発明による付加回路 は、励磁電流のスイッチング信号がより多く、またはよつ少なく直接的に積分さ れて、そしてそれに依存した信号が電圧調整器の入力回路に影響するように設け られている。

第１図において、例えば２６は２７において２８に接続されている。積分器のた めのスイッチング信号はこうして、回路ブロック１８中に設げられたスレッショ ールドスイッチの後で取り出される。

積分器２５０入力信号のための別の可能性は、励磁巻線２１とスイッチングトラ ンジスタ２０との結合点において得られる信号を積分のために選択することであ る。

その後の関数発生器２９は、実際の設置場所における望ましい電圧条件に整合さ せるために使用される。

これは１方では、発電機電流は平均界磁電流によって十分良好に表現されていな いこと、また他方では全体としての発電ｄ／オンボード供給装置もまた配慮され なければならない程の非直―性を含んでいることによって、積分器出力信号を直 接的に処理することは、有利ではないことによる。関数発生６２９は、オンボー ド供給装置の電圧偏差が、はとんどどのような発電機とオンボード供給装置にお いても動作範囲の全域において最少】置に近くなるような方法で、出力３０また は３１における信号を′ｖＩ４′！ｆＪするために用いることができる。

第１図による装置の位相関係は、位相を回転させることのない回路ブロック１８ に関して示される。積分器２５および関数発生器２９によって形成される位相関 係は、スイッチングトランジスタ２０の相対動作時間が増加するに従い、動作時 間に関する電流増加が演算増幅器１６の反転入力から減じられるか、あるいは動 作時間に関する電圧増加が基準電圧源１７と直列に接続されるかの、どちらかと なるような方法で選択されるべきでるる。当然ながら、専門家は位相関係を配置 しながら、全体的な要素内に供給するために回路中の別の点を選択することも可 能である。

関数発生器２９を積分器２５の出力に接続する代わりに、積分器自体を非線形的 に動作するよう構成することも可能でるる。

一般に、積分器２５はコンデンサーを使用する。しカシ、このコンデンサーの代 わりに、励磁巻［２１（７）インダクタンスもまた、その中を流れる電流が既に 平均；ｉを表現しているために、利用できる。これは、処理されるべき電圧中の 低抵抗の感知抵抗３３によって変換される。この配置においては、感知抵抗３３ は励磁巻ｆＭ２１の電流供給線中に設けられる。第１図の実施例においては、こ れは励磁巻？Ｔ！Ａ２１と縁１２との間に接続されている。しかしまた、励磁巻 ５Ｉ２１の反対側に設げることも可能である。

第２図は、第１図中に見られた結合点２６．２７および２８と共に、積分器２５ および関数発生器２９に関する可能な実施例を示している。コンデンサー３６と 共に抵抗３５は、回路ブロック１８の出力２８と線１３との間の積分部分２５を 形成してめる。

コンデンサー３６両端の電圧は演算項幅器３７に導かれ、そこで積分１直を表わ しているコンデンサー３６両端の電圧は電流ｌ３７ＫＫ決される。こうして、要 素３５，３６および３７は第１図の積分器２５に相当している。第２図の主要部 においては、関数発生器２９は、増幅６３７の出力と−１３との間の、電流平衡 回路と接続されている定電流源４０を有しており、この平衡回路は２つのトラン ジスタ４１および４２かうなり、その出力電流Ｉ３１は巣１図の演算増幅器１６ の反転入力に供給される。

電流源４０の電流Ｉ４０は積分器の電流１３７かう減らされて、そしてその差が トランジスタ４１および４２の電流平衡回路に供給されるが、この平衡回路はそ れがより容易に整合することができるように分流器として構成されている。トラ ンジスタ４１はトランジスタ４２のエミッタ数のｎ倍のエミッタを有しており、 ｎの、直は１〜２０（１≦ｎ≦２０）であって、その櫃の１つまたはそれ以上を 、ウニ７アサンプルの場合に集積補正を校正するために除云可距な形で構成する ことも可能でるる。

関数発生器２日の動作は、第６図に示されており、これはスイッチングトランジ スタ２０の相対動作時間Ｔの、または当然直接的にＴに比例している平均界磁電 流の関数としての相応する電流を表現しているものである。電流工およびＴも、 各々標準的な場合を示している。出力電ＲＩ　３７はトランジスタ２０の相対動 作時間Ｔに関して線形的に０から１０（１に相応ンまで上昇すると考えられる。

定電流Ｘ４０−この例では０．３３　Ｘ　Ｉ。−がこの出力電流から減じられる 。積分ランジスタ４２には何の電流も流れない。電流が流れるのは、撰分器電流 工３７がより大きな時だけである。

工３１＝ａ（ｘ３７−Ｉ４０）、但しＩ３１≧Ｏａは電流平衡回路のに換係数を 表わす。

必要であれば電子回路技術の手法を用いて別の任意の複雑な関数も形成すること が可能である。加えて、回路や装置からの温度応答結果は、それに応じて補償す ることができる。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成１年１月２５日 特許庁長官　吉　１）文・毅　殿 １、国際出願番号 ＰＣＴ／ＤＥ　８７１００１４７ ２、発明の名称 発電機用の電圧調整器 ３、特許出願人 名称　ローベルト　ゼツシュ　ゲゼルシャフト　ミットベシュレンクテル　ハフ ラング ４、代理人 住所　〒１００東京都千代田区丸の内３丁目３番１号５、補正書の提出年月日 昭和６３年　７月　１３日 明　細　薔 一 発電機用の電圧調整器 従来技術 不発明は請求項１の上位概念に示したような、電圧調整器に関するものである。

西独特許第２７３８８９７号Ｆ！Ａｌ１ｄＩ書によって、発電々圧を基準電圧に 比較するための差動増＠器およびそれに統く、少なくとも平滑コンデンサー素子 、スレッショールド段、制御可能な半導坏スイッチおよび発電機励磁巻−ｔ−有 する一連の回路とを付つ、発電機用の電圧調整器が知られている。

しかし、単に比例的に動作する、従来技術による２位置制御器の静的時ａないし 状態は、発電機の定格電流が１大するに従い、また特に装置が、ランプ７リツカ ーと呼ばれる現象を防ぐために、その固有周波数よりも制い周波数で動作させら れるので、益々不満足な状態となることが理解されてきた。

米国特許明細書第４５５５６５７号によって、負荷および回転速度に依存せず、 発電機電圧をほぼ一定に維狩するために、界伍電ｖｔｔ、ｔ−オンまたはオフと なるようスイッチングすることによって、発電機の励磁電界中に平均界磁電流を 生じさせるような、自動車用発’ｉｔ機のための電圧調整器が知られている。こ の電圧調整器は、電流の相対動作時間かり励磁巻線によって発生され、積分部分 を介して電圧調整器の制御ループ内にフィードパンクされる積分要＝Ｘｔ利用し ている。しかし、この装置においてはその要素フィードバックは単に３段階に変 化するに過ぎない。

米国特許明細書画３８６８５５８号からも、オンボード自動車搭載電源のための 電圧調整器が知られており、そこでは発電機出力電圧が基準電圧と比較さ几、そ してこの基準電圧は電池劣化の充電状態時に増加させられるものでおる。そのた め、この電圧調整器においては、ある程度の周期で充電レベルが増加する。

最後に英国特許明細書画１１７４８７５号によって、励磁電流が接続または切断 されることによって電圧が調整されるような発電機が知られており、ここでは励 磁電流の動作時間の接続は基本的に、感知抵抗の両端の、励磁電流によって生じ る電圧降下を介して、信顆できる調整が実行される。

本発明の目的は、総ての動作範囲において、そしてほとんどあらゆる定格電流に 関して、満足に動作する、さらに加えて、大量生産の観点から容易に集積化がで きる電圧調整器を創ることでわる。

請求の範囲 １、　負荷および口伝速度に無関係に、発電機電圧がほとんど一定１！ヲ維持す るよう、界磁電流をオンまたはオフさせることによって発電機の励磁磁界中に平 均界磁電流を発生させる、例えば自動車に使用される発電機の電圧調整器で６っ て、発電機の励磁巻線を通過する電流の相対動作時間から発生され、また電圧Ｎ ！４整器の制御ループ内にフィードバックされる、積分ｗＪ作要素を有する電圧 調ｆ器において、上記積分動作要素は連続的に可変できることを考徴とする電圧 調整器。

２、上記積分動作要素は、界磁電流の相対動作時間と電圧′ｖ４整器の制御ルー プ内にフィードバックされる要素との闇に非−形の関係を庄じさせる関数発生器 （２９）の配属された積分器（２５）によって、積分動作要素が発生されるよう な、請求項１に記載の電圧調整器。

６、積分動作要素が非−形に動作する積分器によって発生されるような、請求項 １に記載の電圧調整器。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　τ０Ｔ１（Ｅ　工ＮＴ二Ｒ−ＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＳＥＡ只ＣＭ　Ｒ 三ＰＯＲＴ　、ＯＮ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．負荷や回転速度に依存することなく、発電機電圧がほぼ一定と女るように、 界磁電流をオンおよびオフにスイツチすることにより発電機の励磁々界中に平均 界磁電流を発生させる発電機の、例えば自動車に用いられる発電機の電圧調整器 において、電圧調整器は発電機の励磁巻線（２１）を通過する電流の相対動作時 間から、積分器（２５）によつて発生させられ、そして電圧調整器の制御ループ 内にフイードバツクされる積分動作要素を有することを特徴とする電圧調整器。
2. ２．積分器（２５）には、界磁電流の相対動作時間と制御ループにおける補償と しての動作要素との間に非線形の関係を生じさせる関数発生器（２９）とが配設 されているような、請求項１に記載の電圧調整器。
3. ３．積分器（２５）の個別モジユールと関数発生器（２９）とがまとめられてお り、そして非線形的に動作する積分器によつて実現されるような、請求項２に記 載の電圧調整器。
4. ４．積分動作要素は、感知抵抗（３３）の両端の電圧降下を介して、界磁電流の 相対動作時間に直接的に比例する、界磁電流から得られるような、請求項１から ３のいずれかに記載の電圧調整器。