JPH0265632A - 充電発電装置 - Google Patents
充電発電装置Info
- Publication number
- JPH0265632A JPH0265632A JP63214329A JP21432988A JPH0265632A JP H0265632 A JPH0265632 A JP H0265632A JP 63214329 A JP63214329 A JP 63214329A JP 21432988 A JP21432988 A JP 21432988A JP H0265632 A JPH0265632 A JP H0265632A
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- JP
- Japan
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- voltage
- generator
- current
- output
- battery
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Classifications
-
- 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
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Control Of Charge By Means Of 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〕
この発明は、例えば車載エンジンにより駆動される充電
発Ｔｉ装置に関するものである。
発Ｔｉ装置に関するものである。
〔従来の技術］
第４図は従来の充電発電装置の回路図を示し、１は図示
しないエンジンにより駆動される発電機で、三相星形結
線された電機子コイル１０１と界磁コイル１０２を有す
る。２８よ発電機１の交流出力電圧を整流する三相全波
整流器、３は三相全波整流器２の出力電圧を検出し、ト
ランジスタ３０１を開閉することにより界磁コイル１０
２に流れる界磁電流を制御して発電８！１の出力電圧を
所定の値に保つ電圧調整器、４ば三相全波整流器２の出
力電圧により充電されるバッテリである。
しないエンジンにより駆動される発電機で、三相星形結
線された電機子コイル１０１と界磁コイル１０２を有す
る。２８よ発電機１の交流出力電圧を整流する三相全波
整流器、３は三相全波整流器２の出力電圧を検出し、ト
ランジスタ３０１を開閉することにより界磁コイル１０
２に流れる界磁電流を制御して発電８！１の出力電圧を
所定の値に保つ電圧調整器、４ば三相全波整流器２の出
力電圧により充電されるバッテリである。
次に、動作について説明する。図示しないエンジンによ
り発電機１が駆動されろと、バッテリ４から界磁コイル
１０２及びトランジスタ３０１を介して界磁電流が流れ
ているので、電機子コイル１０１に三相交流電圧が誘起
され、この三相交流１沫三相全波整流器２により整流さ
れてバッテリ４を充電する。このとき、発電機１の出力
電圧が所定値より高いと、電圧調整器３はトランジスタ
３０１をオフして界磁電流を遮断し、このため発電８１
１の出力電圧は低下する。次に、発電機１の出力電圧が
所定値より低くなると、電圧調整器３はトランジスタ３
０１を再びオンし、界磁コイル１０２に界磁電流が流れ
て発電Ｑｌの出力電圧は再び上昇ずろ。こうして、発電
８！１は所定の電圧でバッテリ４を充電する。
り発電機１が駆動されろと、バッテリ４から界磁コイル
１０２及びトランジスタ３０１を介して界磁電流が流れ
ているので、電機子コイル１０１に三相交流電圧が誘起
され、この三相交流１沫三相全波整流器２により整流さ
れてバッテリ４を充電する。このとき、発電機１の出力
電圧が所定値より高いと、電圧調整器３はトランジスタ
３０１をオフして界磁電流を遮断し、このため発電８１
１の出力電圧は低下する。次に、発電機１の出力電圧が
所定値より低くなると、電圧調整器３はトランジスタ３
０１を再びオンし、界磁コイル１０２に界磁電流が流れ
て発電Ｑｌの出力電圧は再び上昇ずろ。こうして、発電
８！１は所定の電圧でバッテリ４を充電する。
上記１、た従来の充電発電装置では、所定の発電開始回
転速度を得ろために所定のＴｉ機壬子コイル１０１巻数
を必要とし、また電機子コイル１０１の巻数がこのよう
に決められろと、高速回転時における最大出力電流はよ
く知られているように電機子反作用で与えられろ電流に
収束する。即ち、低速充電性能を確保し、さらに高速回
転における高出力電流を得るには、特開昭６２−２８５
６９８号公報に示されているような手段で界ｇ１電流を
増すことが知られているが、この場合出力電流の増加に
伴い、Ｉ２Ｒで知られる〒壬子コイル１０１の銅損が出
力電流の自乗に比例して増加し、温度上昇が大きくなっ
てず１頼性に欠けろという課題があった。
転速度を得ろために所定のＴｉ機壬子コイル１０１巻数
を必要とし、また電機子コイル１０１の巻数がこのよう
に決められろと、高速回転時における最大出力電流はよ
く知られているように電機子反作用で与えられろ電流に
収束する。即ち、低速充電性能を確保し、さらに高速回
転における高出力電流を得るには、特開昭６２−２８５
６９８号公報に示されているような手段で界ｇ１電流を
増すことが知られているが、この場合出力電流の増加に
伴い、Ｉ２Ｒで知られる〒壬子コイル１０１の銅損が出
力電流の自乗に比例して増加し、温度上昇が大きくなっ
てず１頼性に欠けろ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成された
ものであり、出力電流を増加させろとともに、銅損全低
く抑えて１度上昇が小さく高効率の充電発電装置を得ろ
ことを目的とする。
ものであり、出力電流を増加させろとともに、銅損全低
く抑えて１度上昇が小さく高効率の充電発電装置を得ろ
ことを目的とする。
この発明に係る充電発電装置は、発電機の出力を降圧ず
ろ降圧回路と、降圧回路の出力電圧を発Ｍ＠出力より低
いものに制御する制御装置を備えたものである。
ろ降圧回路と、降圧回路の出力電圧を発Ｍ＠出力より低
いものに制御する制御装置を備えたものである。
この発明におけろ降圧回路は発電機出力を降圧し、制御
回路は降圧回路の出力を発電機出力より低い所定値に制
御する。
回路は降圧回路の出力を発電機出力より低い所定値に制
御する。
以下、この発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図において、１：よ電機子コイル１０１及び界磁コイル
１０２を有する発電機、２ば発電４５１１の交流出力電
圧を整流する三相全波整流器、３１は発［１１の出力電
圧を検出し、トランジスタ３１１を開閉することにより
界磁コイル１０２に流れる電流を制御し、発電機１の出
力電圧を所定値ｖ１に制御する電圧側！ＩＭ、５ば発電
機１の出力電圧を降圧する降圧回路で、ここではＮＰＮ
トランジスタ５０１のコレクタが三相全波整流器２の出
力端に、エミッタがリアクトル５０２を介してバッテリ
４の＋側端子に、またバッテリ４の一側端子からダイオ
ード５０３を介してトランジスタ５０１のエミッタに接
続される。さらに、バッテリ４の端子電圧を検出し、こ
れが他の所定値Ｖ２となるようトランジスタ５０１の導
通率を制御する制御回路６がトランジスタ５０１のペー
スに接続されている。ここで、Ｖ、 ＞Ｖ２であり、バ
ッテリ４は電圧ｖ２に充電されろ。
図において、１：よ電機子コイル１０１及び界磁コイル
１０２を有する発電機、２ば発電４５１１の交流出力電
圧を整流する三相全波整流器、３１は発［１１の出力電
圧を検出し、トランジスタ３１１を開閉することにより
界磁コイル１０２に流れる電流を制御し、発電機１の出
力電圧を所定値ｖ１に制御する電圧側！ＩＭ、５ば発電
機１の出力電圧を降圧する降圧回路で、ここではＮＰＮ
トランジスタ５０１のコレクタが三相全波整流器２の出
力端に、エミッタがリアクトル５０２を介してバッテリ
４の＋側端子に、またバッテリ４の一側端子からダイオ
ード５０３を介してトランジスタ５０１のエミッタに接
続される。さらに、バッテリ４の端子電圧を検出し、こ
れが他の所定値Ｖ２となるようトランジスタ５０１の導
通率を制御する制御回路６がトランジスタ５０１のペー
スに接続されている。ここで、Ｖ、 ＞Ｖ２であり、バ
ッテリ４は電圧ｖ２に充電されろ。
次に、上記構成の充電発電装置の動作を説明する。バッ
テリ４から界磁コイル１０２、トランジスタ３１１を通
って界磁電流が流れ、図示しないエンジンにより発電機
１が駆動されると電機子コイル１０１に三相交流電圧が
誘起され、三相全波！！流ＩＮＪ２により整流されて降
圧回路５に導かれる。
テリ４から界磁コイル１０２、トランジスタ３１１を通
って界磁電流が流れ、図示しないエンジンにより発電機
１が駆動されると電機子コイル１０１に三相交流電圧が
誘起され、三相全波！！流ＩＮＪ２により整流されて降
圧回路５に導かれる。
次に、各種モードの動作を従来装置と比較して説明する
と、まず発電区１の出力電圧がＶ２より低い場合、電圧
調整器３１の検出電圧はＶＩより低いのでトランジスタ
３１１はオンし、界磁電流は最大まで流れろ。又、バッ
テリ４の端子電圧もＶ２より低いので、制御回路６はト
ランジスタ５０１の導通率を最大とするが、バッテリ４
の端子電圧の方が発電機１の出力電圧より高いので充′
ｒｉ電流は流れない。又、従来装置でも電圧調整器３の
検出電圧が所定値より低いのでトランジスタ３０１はオ
ンし、界磁電流は最大値まで流れるが、バッテリ４の端
子電圧の方が発電機１より高いので、充電電流は流れな
い。
と、まず発電区１の出力電圧がＶ２より低い場合、電圧
調整器３１の検出電圧はＶＩより低いのでトランジスタ
３１１はオンし、界磁電流は最大まで流れろ。又、バッ
テリ４の端子電圧もＶ２より低いので、制御回路６はト
ランジスタ５０１の導通率を最大とするが、バッテリ４
の端子電圧の方が発電機１の出力電圧より高いので充′
ｒｉ電流は流れない。又、従来装置でも電圧調整器３の
検出電圧が所定値より低いのでトランジスタ３０１はオ
ンし、界磁電流は最大値まで流れるが、バッテリ４の端
子電圧の方が発電機１より高いので、充電電流は流れな
い。
次に、発電８１１の出力電圧がｖ２よりも高（、■。
よりも低い場合、電圧調整器３１の検出電圧ばＶよりも
低いのでトランジスタ３１１はオンし、界磁電流は最大
まで流れる。又、バッテリ４の端子電圧が発電機１の出
力電圧まで上昇しようとするので、これを検出した制御
回路６はバッテリ４の端子電圧がｖ２となるようトラン
ジスタ５０１の導通率を調整する。この際、降圧回路５
においては、トランジスタ５０１がオンしている間開［
！１から三相全波整流＠ｌ！２、トランジスタ５０１、
リアクトル５０２を通って充電電流が流れてバッテリ４
が充電されろ。又、トランジスタ５０１がオフするとり
アクドル５０２に蓄えられたエネルギによりダイオード
５０３、リアクトル５０２を通ってバッテリ４は充電さ
れる。このとき、降圧回路５の入力電圧、入力電流（即
ち発電４（Ｊｌの出力電圧、出力電流）と降圧回路５の
出力電圧、出力電流（即ちバッテリ４の充電電圧、充電
電流）の関係は（入力電圧）×（入力電流）＝（出力電
圧）×（出力電流）で表わされ、（発電機の出力電流）
＝（バッテリ充電電流）×（バッテリ充電電圧）／（発
電機出力電圧）となる。この場合、従来で（よ発電８１
１１の出力電圧を所定値に保とうとして電圧調整器３が
トランジスタ３０１をオン、オフして界磁電流を減少さ
せる。従って、（発電機の出力電圧）＝（バッテリ充電
電圧）、（発電機の出力電流）＝（バッテリ充電電流）
となる。このため、このときの’１機子コイル１０１の
銅損を比較すると、銅損は発電機１の出力電流の自乗に
比例するのでこの実施例では上記式より従来より （バ
ッテリ充電電圧）２／（発電機出力電圧）２倍となり、
従来より小さくなる。
低いのでトランジスタ３１１はオンし、界磁電流は最大
まで流れる。又、バッテリ４の端子電圧が発電機１の出
力電圧まで上昇しようとするので、これを検出した制御
回路６はバッテリ４の端子電圧がｖ２となるようトラン
ジスタ５０１の導通率を調整する。この際、降圧回路５
においては、トランジスタ５０１がオンしている間開［
！１から三相全波整流＠ｌ！２、トランジスタ５０１、
リアクトル５０２を通って充電電流が流れてバッテリ４
が充電されろ。又、トランジスタ５０１がオフするとり
アクドル５０２に蓄えられたエネルギによりダイオード
５０３、リアクトル５０２を通ってバッテリ４は充電さ
れる。このとき、降圧回路５の入力電圧、入力電流（即
ち発電４（Ｊｌの出力電圧、出力電流）と降圧回路５の
出力電圧、出力電流（即ちバッテリ４の充電電圧、充電
電流）の関係は（入力電圧）×（入力電流）＝（出力電
圧）×（出力電流）で表わされ、（発電機の出力電流）
＝（バッテリ充電電流）×（バッテリ充電電圧）／（発
電機出力電圧）となる。この場合、従来で（よ発電８１
１１の出力電圧を所定値に保とうとして電圧調整器３が
トランジスタ３０１をオン、オフして界磁電流を減少さ
せる。従って、（発電機の出力電圧）＝（バッテリ充電
電圧）、（発電機の出力電流）＝（バッテリ充電電流）
となる。このため、このときの’１機子コイル１０１の
銅損を比較すると、銅損は発電機１の出力電流の自乗に
比例するのでこの実施例では上記式より従来より （バ
ッテリ充電電圧）２／（発電機出力電圧）２倍となり、
従来より小さくなる。
又、発電機ｌの出力電圧がＶ、より高い場合、この実施
例では電圧調整器３１が発電機１の出力電圧をｖｌに保
とうとしてトランジスタ３１１をオンオフし、界磁電流
を制御する。又、降圧回路５及び制御回路６の動作は上
記と同様に行われ、充電電圧をＶ−こ制御する。又、従
来装置の動作も上記同様であり、この場合の銅損を比較
すると、この実施例の方が（Ｖ、／Ｖ、） ２倍となり
、従来より小さくなる。
例では電圧調整器３１が発電機１の出力電圧をｖｌに保
とうとしてトランジスタ３１１をオンオフし、界磁電流
を制御する。又、降圧回路５及び制御回路６の動作は上
記と同様に行われ、充電電圧をＶ−こ制御する。又、従
来装置の動作も上記同様であり、この場合の銅損を比較
すると、この実施例の方が（Ｖ、／Ｖ、） ２倍となり
、従来より小さくなる。
次に、同一回転速度におけろ最大出力電流を比較する。
第２図は外部負荷特性曲線の例であり、縦軸に電圧、横
軸に電流をとり、曲線Ｐは発電機１の回転速度を一定と
し、界磁電流を一定（ここでは最大の界磁電流）とした
ときの発電機１の出力可能な電圧、電流を表わしたもの
である。従来では、最大出力電流を得る状態は点ａで表
わされ、このときの発電ｉｌの出力電圧はｖ２、出力電
流は■。で表わされろ。一方、この実施例では発１１機
１の出力電圧として■１をとり得るから点すの状態、即
ち発電機１の出力電圧■１、出力電流■１の状態となる
。このとき、降圧回路５により充電電圧をＶ、まで下げ
、充電電流は前述したように＋２＝Ｉ、Ｘ（■ｌ／■２
）となり、図から明らかなように飛躍的な出力向上が可
能であり、出力向上にもかかわらず電機子コイル１０１
の銅損は（Ｉ、／ｌ０）２倍と従来より小さくなってい
る。なお、曲線Ｑは（Ｔｉ圧）×（電流） ＝Ｖ、 ｘ
ｉ、 ＝Ｖ２ｘｉ２＝一定を表わす双曲線である。
軸に電流をとり、曲線Ｐは発電機１の回転速度を一定と
し、界磁電流を一定（ここでは最大の界磁電流）とした
ときの発電機１の出力可能な電圧、電流を表わしたもの
である。従来では、最大出力電流を得る状態は点ａで表
わされ、このときの発電ｉｌの出力電圧はｖ２、出力電
流は■。で表わされろ。一方、この実施例では発１１機
１の出力電圧として■１をとり得るから点すの状態、即
ち発電機１の出力電圧■１、出力電流■１の状態となる
。このとき、降圧回路５により充電電圧をＶ、まで下げ
、充電電流は前述したように＋２＝Ｉ、Ｘ（■ｌ／■２
）となり、図から明らかなように飛躍的な出力向上が可
能であり、出力向上にもかかわらず電機子コイル１０１
の銅損は（Ｉ、／ｌ０）２倍と従来より小さくなってい
る。なお、曲線Ｑは（Ｔｉ圧）×（電流） ＝Ｖ、 ｘ
ｉ、 ＝Ｖ２ｘｉ２＝一定を表わす双曲線である。
なお、上記実施例では界磁電流の電源としてバッテリ４
を利用したものを示したが、例えば第３図のように発電
機１の出力電圧で界磁電流を流しても良い。即ち、キー
スイッチ９が閉じられると、バッテリ４から電流制限抵
抗８、ダイオード７、界磁コイル１０２、トランジスタ
３１１を通って界磁電流が流れ、図示しないエンジンに
より発電Ｂａ１が駆動されて発電＄３１の出力電圧がバ
ッテリ４の端子電圧より高くなると、発電機１の出力電
圧により界磁コイル１０２、トランジスタ３１１に界磁
電流が流れろ。このような構成により、同じ界磁起磁力
を得るのに界磁コイル１０２の巻数を多くでき少ない電
流でよいので、図示しないブラシの摩耗やトランジスタ
３１１の電流容量に対しても有利になる。
を利用したものを示したが、例えば第３図のように発電
機１の出力電圧で界磁電流を流しても良い。即ち、キー
スイッチ９が閉じられると、バッテリ４から電流制限抵
抗８、ダイオード７、界磁コイル１０２、トランジスタ
３１１を通って界磁電流が流れ、図示しないエンジンに
より発電Ｂａ１が駆動されて発電＄３１の出力電圧がバ
ッテリ４の端子電圧より高くなると、発電機１の出力電
圧により界磁コイル１０２、トランジスタ３１１に界磁
電流が流れろ。このような構成により、同じ界磁起磁力
を得るのに界磁コイル１０２の巻数を多くでき少ない電
流でよいので、図示しないブラシの摩耗やトランジスタ
３１１の電流容量に対しても有利になる。
又、上記実施例では降圧回路５のトランジスタ５０１に
ＮＰＮ形トランジスタを用いたが、ＰＮＰ形トランジス
タや電界効果形トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などを用
いてもよく、また降圧回路５に関しては多重チョッパな
どを用いても良い。
ＮＰＮ形トランジスタを用いたが、ＰＮＰ形トランジス
タや電界効果形トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などを用
いてもよく、また降圧回路５に関しては多重チョッパな
どを用いても良い。
以上のようにこの発明によれば、発電機の出力電圧を電
圧調整器により第１の所定値に制細し、この出力電圧を
降圧回路により降圧し、この降圧回路の出力を制御回路
により第１の所定値より低い第２の所定値に制御し、こ
の第２の所定値の電圧によりバッテリを充電するように
しており、充電電圧を下げたことにより充電電流を大き
くすることができ、出力電流を増加することができろと
ともに、発電機の電機子コイルの電流を抑制することが
できて銅損を抑制することができろ。
圧調整器により第１の所定値に制細し、この出力電圧を
降圧回路により降圧し、この降圧回路の出力を制御回路
により第１の所定値より低い第２の所定値に制御し、こ
の第２の所定値の電圧によりバッテリを充電するように
しており、充電電圧を下げたことにより充電電流を大き
くすることができ、出力電流を増加することができろと
ともに、発電機の電機子コイルの電流を抑制することが
できて銅損を抑制することができろ。
第１図はこの発明の第１実施例による充電発電装置の回
路図、第２図は従来及びこの発明装置の動作特性を説明
する外部負荷特性図、第３図１よこの発明装置の第２の
実施例による回路図、第４図は従来装置の回路図である
。 １ ・発電機、１０１・・・電機子コイル、１０２・・
界磁コイル、３１・・電圧調整器、３１１・・トランジ
スタ、４ バッテリ、５・・・降圧回路、６・・制御回
路。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
路図、第２図は従来及びこの発明装置の動作特性を説明
する外部負荷特性図、第３図１よこの発明装置の第２の
実施例による回路図、第４図は従来装置の回路図である
。 １ ・発電機、１０１・・・電機子コイル、１０２・・
界磁コイル、３１・・電圧調整器、３１１・・トランジ
スタ、４ バッテリ、５・・・降圧回路、６・・制御回
路。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 電機子コイル及び界磁コイルを有する発電機と、発電
機の出力電圧を降圧する降圧回路と、降圧回路の出力電
圧により充電されるバッテリと、バッテリまたは発電機
出力から界磁コイルに流される界磁電流を制御して発電
機出力を第１の所定値に保つ電圧調整器と、降圧回路の
出力電圧を第１の所定値より低い第２の所定値に保つ制
御回路を備えたことを特徴とする充電発電装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63214329A JPH0265632A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 充電発電装置 |
| US07/387,039 US4940928A (en) | 1988-08-29 | 1989-07-31 | Charging generator apparatus |
| EP19890114731 EP0356775A3 (en) | 1988-08-29 | 1989-08-09 | Charging generator apparatus |
| KR1019890012116A KR920010003B1 (ko) | 1988-08-29 | 1989-08-25 | 충전 발전 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63214329A JPH0265632A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 充電発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265632A true JPH0265632A (ja) | 1990-03-06 |
Family
ID=16653949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63214329A Pending JPH0265632A (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 充電発電装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4940928A (ja) |
| EP (1) | EP0356775A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0265632A (ja) |
| KR (1) | KR920010003B1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2526667B2 (ja) * | 1989-06-05 | 1996-08-21 | 三菱電機株式会社 | 充電発電装置 |
| US5144220A (en) * | 1989-11-30 | 1992-09-01 | Mitsubishi Denki K.K. | Vehicle ac generator control system |
| US5231344A (en) * | 1990-01-17 | 1993-07-27 | Hitachi Ltd. | Control apparatus for electric generator |
| IT1240981B (it) * | 1990-10-22 | 1993-12-27 | Marelli Autronica | Circuito regolatore di tensione per un impianto di ricarica della batteria di un autoveicolo |
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