JPH03117400A - 車両用交流発電機の制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車両用交流発電機の制御装置に係り、詳しくは
車両に搭載された交流発電機を制御する制ｉｏ装置に関
するものである。

［従来の技術］ 一般に車両に搭載された交流発電機は制御装置にて制御
され車両の各負荷やバッテリに電力を供給するようにな
っている。第４図に示すように、交流発電機を駆動する
ために要する入力トルクと発電機の出力電流とは回転数
に応じて変化し、すでに知られているように、それぞれ
の特性曲線は温度に応じて変動する。即ち、発電機の入
力トルクは、発電を開始した直後の冷時、の特性曲線か
ら発電機の自己発熱や雰囲気温度の上昇に伴って次第に
減少して熱時の特性曲線に移行する特性を有する。又、
それに伴って出力電流も冷時の特性曲線から熱時の特性
曲線に移行する（減少する）ようになっている。

しかしながら、上記したように冷時には熱時より大きな
入力トルクを必要とするため、例えば、油圧ポンプにて
発電機を駆動するときには、冷時における大きな入力ト
ルクをまかなうことができる油圧ポンプが必要となり、
駆動源が大型化してしまうという問題があった。

又、車両走行用の内燃機関にて交流発電機を駆動してい
るときには、入力トルクが大きいことから内燃機関の回
転が不安定となり車両の走行に好ましくない上に、燃料
消Ｗｆｆｉも増加してしまうという問題がある。

そこで、特開昭６２−１０４５００号公報に記載の車両
用交流発電機の制御１１装置のように、発電機の界磁巻
線に流れる界ｔａ雷電流検出して、その界磁電流を冷時
においても熱部に相当するように制御して入力トルクを
軽減するようにしたものが提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記した発電機のように界磁電流の最大
値を熱部相当値に制御しても、冷時においてはその出力
電流が熱部のときより大きくなり、冷時の入力トルクを
熱部の入力トルクと同程度まで軽減することはできない
。従って、この発電機においては上記した内燃機関の回
転が安定しない等の不具合を完全に解消することはでき
なかった。

又、冷時においては例えば霜取り用ヒータ等のような消
費電力の大きな負荷を使用する機会が多いが、上記した
発電機のように熱部に相当する制御をすると入力トルク
を下げることができるものの出力電流も低下してしまい
、出力電流の不足から負荷を完全に作動させることがで
きないという欠点がある。

本発明の目的は、適宜、入力トルクを下げて駆動源に加
わる負荷を軽減させたり、出力電流の低下を防止して消
費電力の大きな負荷を作動させることができる車両用交
流発電機の制御装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 本発明は、車両に搭載された交流発電機と、車両のバッ
テリ電圧に基いて前記交流発電機の界磁電流を制御し、
その出力電圧を調整する電圧調整手段と、前記交流発電
機の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段
にて検出された温度が低いとき、前記電圧調整手段にて
制御されている交流発電機の界磁電流をその温度に基い
て制御する界磁電流調整手段とからなる車両用交流発電
機の制御装置において、前記界磁電流調整手段による界
磁電流の制御を適宜無効化する無効化手段を備えた車両
用交流発電機の制御装置をその要旨とするものである。

［作用］ 従って、発電開始直後等の冷時には、温度検出手段にて
発電機の温度の低いことが検出され、その時の温度に基
いて界磁電流調整手段により界磁電流が制御される。

一般に、発電機を駆動するために要する入力トルクは、
発電が継続されてステータ巻線等が発熱した熱部より上
記した冷時の方が大きい。従って、上記したように界磁
電流がυ１′＃Ｊされることから入力トルクが軽減され
、それに伴い交流発電機の駆動源への負荷が軽減される
。

しかも、界磁電流調整手段による界磁電流の制御を無効
化手段にて適宜規制することができる。

従って、例えば発電機の回転数が設定回転数より高く冷
時のときには界磁電流調整手段による界磁電流の制御を
行なわないようにして交流発電機の出力電流を増大させ
ることができる。

［実施例コ 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。

第１図は本実施例の制御装置の全体の構成を示す電気回
路図である。同図に示すように、発電機１は図示しない
車両走行用の内燃機関によって駆動されるようになって
おり、スター結線されたステータ巻線２と界磁巻線３と
により構成されている。発電機１の交流出力はダイオー
ド４ａ〜４ｆで構成された全波整流回路５により全波整
流され、その直流電源を出力端６から界磁巻線３及び車
両の負荷９に供給するとともに、バッテリ１０を充電す
るようになっている。又、界磁巻線３の他端は後記する
界磁電流制御回路１１の入力部Ｆに接続されているとと
もに、界磁巻線３にはフライホイールダイオード１２が
並列接続され、界磁巻線３の断続接続によるサージを吸
収するようになっている。

前記ステ〜り巻線２には温度検出手段としてのサーミス
タ１３が取り付けられ、このステータ巻線２の温度、即
ち交流発電機１の発熱温度に応じてその抵抗値が変化す
る。このサーミスタ１３の一端はアースされ、他端は界
磁電流制御回路１１の入力部Ｒと接続されている。

第２図は前記界磁電流制御回路１１の詳細を示す電気回
路図である。同図に示すように、電圧調整器１４は入力
部Ｓ及び入力部Ａを介して前記バッテリ１０と接続され
るとともに、トランジスタ１５のベースと接続されてい
る。又、トランジスタ１５のコレクタは入力部Ｆを介し
て界磁巻線３と接続されている。

そして、電圧調整器１４はトランジスタ１５とで電圧調
整手段を構成し、入力部Ｓを介して印加されるバッテリ
電圧が所定値未満のとき、入力部Ａからのバッテリ電圧
をトランジスタ１５のベースに印加してオンさせる。又
、バッテリ電圧が所定値以上のときにはトランジスタ１
５をオフ状態に保つ。従って、バッテリ１０の電圧が低
（その残量が少ないときにはトランジスタ１５がオンす
ることで界磁巻線３に電流が流れ発電機１の出力電圧に
よりバッテリ１０が充電される。又、バッテリ１０の電
圧が高くその残量が多いときにはトランジスタ１５がオ
フすることで界磁巻線３に電流が流れなくなりバッテリ
１０の充電が中止される。

又、前記サーミスタ１３は入力部Ｒ１抵抗１６及び入力
部Ａを介してバッテリ１０に接続されているとともに、
抵抗１７を介して増幅器１８の反転入力端子に接続され
、このサーミスタ１３と抵抗１６との分圧電位、即ち抵
抗１６．１７の接続点ａの電位が反転入力端子に印加さ
れるようになっている。又、このサーミスタ１３と抵抗
１６には抵抗１９．２０が並列接続され、その接続点す
は抵抗２１を介して増幅器１８の非反転入力端子に接続
されている。従って、抵抗１９．２０の分圧電位が非反
転入力端子に印加されることになる。

又、増幅器１８には抵抗２２を介して負帰還がかけられ
ている。

そして、ステータ巻線２の温度が低いとき（冷時）は、
サーミスタ１３の抵抗値が低く増幅器１８の反転入力端
子の印加電圧が低くなり、増幅器１８の出力電圧Ｖａは
高くなる。反対に、ステータ巻線２の温度が高いときく
熱部）は、サーミスタ１３の抵抗も高くなることから増
幅器１８の反転入力端子の印加電圧が高くなり、増幅器
１８の出力電圧Ｖａは低くなる。

抵抗２４とコンデンサ２５とよりなる平滑回路２６は抵
抗２４の一端が入力部Ｆを介して界磁巻１ｉ１３に接続
され、コンデンサ２５に充電される充電電圧ｖｂにて前
記界磁巻線３の導通度、即ち、界磁電流に近似した値を
検出する。

尚、電圧調整器１４にてトランジスタ１５がオンしてい
ると入力部Ｆはアースされることになり、コンデンサ２
５の電圧はｏＶとなる。

比較器２３はその非反転入力端子に前記増幅器１８の出
力電圧Ｖａを入力するとともに、反転入力端子に前記平
滑回路２６のコンデンサ２５の充電電圧ｖｂを入力する
。又、前記比較器２３の出力端は抵抗２７を介してトラ
ンジスタ２８のベースに接続され、同トランジスタ２８
のコレクタは前記トランジスタ１５のベースに接続され
ている。

本実施例においては、抵抗１６，１７．１９〜２２．２
７、増幅器１８、比較器２３、平滑回路２６及びトラン
ジスタ２８等により界磁電流調整手段が構成されている
。

そして、比較器２３は平滑回路２６からの充電電圧ｖｂ
と増幅器１８からの出力電圧Ｖａとを比較し、出力電圧
Ｖａが高いときはトランジスタ２８をオンさせ、反対に
充電電圧Ｖｂが高いときにはトランジスタ２８をオフさ
せる。トランジスタ２８がオンすると電圧調整器１４か
らトランジスタ１５への電圧印加が規制され、同トラン
ジスタ１５がオフされる。従って、トランジスタ２８は
電圧調整器１４にてオンされているトランジスタ１５を
強制的にオフさせることになる。

ここで、仮に電圧調整器１４にてトランジスタ１５がオ
ンされており、かつ出力電圧Ｖａが充電電圧Ｖｂ、（＝
Ｏ）より高いとき、比較器２３はトランジスタ２８をオ
ンさせ、その結果、トランジスタ１４が強制的にオフさ
れて界磁巻線３の界磁電流が遮断される。すると、それ
に伴い平滑回路２６のコンデンサ２５の充電電圧ｖｂが
上昇して出力電圧Ｖａより高くなる。その結果、比較器
２３にてトランジスタ２８がオフされ、トランジスタ１
５のオン動作に伴って再び界磁電流が同トランジスタ１
５に流れる。このトランジスタ１５のオンに基いてコン
デンサ２５は放電し、充電電圧ｖｂが出力電圧Ｖａより
低くなり再びトランジスタ１５が強制的にオフされて界
磁電流が遮断される。このようにトランジスタ１５はオ
ン・オフ動作を繰り返し、それに応じて界磁電流の通電
と遮断が繰り返される。

そして、上記したトランジスタ１５の導通率は増幅器１
８からの出力電圧Ｖａに応じて変化する。

即ち、冷時であって出力電圧ｖａの高いとき、トランジ
スタ２８の導通率は高くなり、逆にトランジスタ１５の
導通率は低くなる。従って、この場合には上記した電圧
調整器１４により界磁電流が制御される。反対に、熱部
であって出力電圧Ｖａが常に充電電圧ｖｂより低いとき
、比較器２３はトランジスタ２日をオフ状態に保つ。従
って、トランジスタ１５は強制的にオフされることなく
通常どおりバッテリ電圧に基き電圧調整器１４にて制御
されることになる。

Ｆ／Ｖ変換器（周波数・電圧変換器）２９は入力部Ｐを
介して前記全波整流回路５のダイオード４ａ、４ｄの接
続点８に接続され、交流発電機１のステータ巻線２の１
相分の交流電圧を入力する。

そして、Ｆ／Ｖ変換器２９は発電機１の１相からの出力
電圧の周波数（発電機１の回転数）に比例した電圧Ｖｃ
を比較器３０の反転入力端子に印加する。

又、比較器３０の非反転入力端子は、入力部Ａを介して
バッテリ１０と接続された抵抗３１，３２の接続点Ｃと
接続され、両抵抗３１．３２の分圧電位Ｖｄが印加され
るようになっている。さらに、比較器３０の出力端は逆
流防止ダイオード３３を介して前記トランジスタ２８の
ベースに接続されている。この分圧電位Ｖｄは本実施例
では発ｉ？１１の回転数が予め設定されたＮ１のとき、
Ｆ／Ｖ変換器２９から比較器３ｏの反転入力端子に出力
される電圧Ｖｃと同じ値となるように設定されている。

従って、発電機１の回転数がＮ１以下のときには常に分
圧電位Ｖｄが電圧Ｖｃより高いため、比較器３０は高電
位の出力電圧を出力端に設りた逆流防止ダイオード３３
のカソードに印加する。又、反対に発電機１の回転数が
Ｎ１を超えるとき、比較器３０の反転入力端子の印加電
圧Ｖｃは非反転入力端子の分圧電位Ｖｃより高くなるた
め、比較器３０の出力端は０■となる。従って、このと
き前記比較器２３の出力は遮断されることになり、トラ
ンジスタ２８がオフ状態に保たれる。その結果、発電機
１の回転数がＮ１を超えるときには、上記した比較器２
３によるステータ巻線２の温度に応じた界磁電流の制御
は行なわれない。

本実施例においては、Ｆ／Ｖ変換器２９にて回転数検出
手段が構成され、比較器３０にて無効化手段が構成され
ている。

次に、上記したように構成した車両用交流発電機の制御
装置の作用を第３図に従って説明する。

尚、この第３図は本実施例の交流発電機１の冷時と熱部
における発電機回転数に対する出力電流及び入力トルク
の特性曲線を示すものである。

バッテリ１０の電圧が低くその残量が少ないとき、電圧
調整器１４にてトランジスタ１５がオンされて界磁巻線
３に電流が流れ発電機１の出力電圧によりバッテリ１０
が充電される。このとき電圧調整器１４からの出力電圧
はトランジスタ２８にて制御され、発電を開始してから
時間が経過して発電機１の温度が高（なっている熱部に
おいては、比較器２３にてトランジスタ２８がオフ状態
に保たれることから電圧調整器１４による本来の界磁電
流制御が行なわれる。従って、入力トルク及び出力電流
の特性曲線は第３図に破線で示すようになる。

又、発電を開始した直後で発電機１の温度が低い冷時に
おいては、比較器２３にてトランジスタ２８の導電率が
制御されることから温度が低いときほど界磁電流が制限
される。さらに、この冷時において発電機１の回転数が
Ｎ１を超えると、比較器３０にて前記比較器２８の出力
が遮断されてトランジスタ２８がオフ状態に保たれる。

その結束、上記した熱部と同様に電圧調整器１４による
本来の界磁電流制御が行なわれる。

従って、冷時において発電機１の回転数がＮ１以下のと
きには界磁電流が制限されるため、通常は熱部より高く
なる冷時の入力トルク及び出力電流の特性曲線が第３図
に実線で示すように熱部と同じ値まで制限される。又、
冷時において発Ｎ機１の回転数がＮ１を超えたときには
、界磁電流が制限されなくなり、入力トルク及び出力電
流の特性曲線が冷時の特性曲線に移る。

一方、前記バッテリ１０の電圧が高くその残量が多いと
き、トランジスタ２８のオン・オフに関係なく電圧調整
器１４にてトランジスタ１５がオフ状態に維持される。

従って、界磁巻線３に電流が流れなくなりバッテリ１０
への充電が中止される。

このように本実施例の車両用交流発電機の制御装置は、
発電機回転数Ｎ１以下において冷時の入力トルクを熱部
と同程度まで下げることから、この回転域に生じる入力
トルクのピークを軽減することができる。従って、本実
施例のように車両走行用の内燃機関にて交流発電機１を
駆動しているときには、内燃機関の暖機が完了し℃いな
い冷時であってもその回転を安定させることができると
ともに、燃料消費量を軽減させることができる。

又、例えば、油圧ポンプにて発電機１を駆動するときに
は、冷時においても入力トルクが熱部と同程度に軽減さ
れているため、小型の油圧ポンプで充分に駆動すること
ができる。

さらに、本実施例の車両用交流発電機の制御装置は、発
電機１の回転数がＮ１を超えると界磁電流を発熱温度に
基いて制御しなくなることから、冷時であれば熱部に比
較して出力電流を増大させることができる。従って、例
えば、車両のウィンドガラスに付着した氷や霜等を解氷
する金属薄膜ヒータ等のように、特に冷時の使用頻度が
高く消費電力の大きな負荷を作動させるときには、内燃
機関をアイドルアップさせて発電機回転数がＮ１を超え
るようにするだけで出力電流が増大して前記負荷を容易
に作動させることができる。又、このようにすると発電
機回転数がＮ１を超えた領域の入力トルクが熱部より高
くなってしまうが、上記したように入力トルクのピーク
はＮ１以下の回転域にあるため駆動源に加わる最大負荷
が増大することはない。従って、上記した負荷の増大に
よる内燃機関の回転ムラ等の不具合を回避することがで
きる。

尚、この発明は上記実施例に限定されることはなく、例
えば、上記実施例においては、発電機回転数がＮ１以上
になると冷時であってもステータ巻線２の温度に基く界
磁電流の制限を規制するようにしたが、この操作を発電
機回転数に応じて行なう代わりに運転席に設けたヒータ
用スイッチの操作に応じて行なうようにしてもよい。即
ち、このように構成した場合、ヒータ用スイッチをオン
せず消費電力の大きなヒータ作動していないときに界磁
電流を制限することで冷時の入力トルク及び出力電流を
熱部と同程度に下げて駆動源への負荷を軽減し、冷時に
おいてヒータを使用するときにはヒータ用スイッチのオ
ン操作とともに出力電流を増大させることでヒータが消
費する電力をまかなうことになる。

又、上記実施例においては、界磁巻線３に流れる界磁電
流を検出するために平滑回路２６を設けたが、この平滑
回路２６に代えてシャント抵抗により直接界磁電流を検
出するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の車両用交流発電機のＩｌｌ
　＃装置によれば、適宜、入力トルクを下げて駆動源に
加わる負荷を軽減させたり、出力電流の低下を防止して
消費電力の大きな負荷を作動させることができるという
優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の制御装置の電気的構成を示す電気回路
図、第２図は界磁電流制御回路の詳細を示す電気回路図
、第３図は実施例のｉｌｉ制御装置の発電機回転数に対
する入力トルクと出力電流の特性曲線を示す図、第４図
は従来の制御装置の発電機回転数に対する入力トルクと
出力電流の特性曲線を示す図である。 １は交流発電機、１３は温度検出手段としてのサーミス
タ、１４は電圧調整手段を構成する電圧調整器、１５は
電圧調整手段を構成するトランジスタ、１６，１７．１
９〜２２．２７は界磁電流１１手段を構成する抵抗、１
８は界磁電流調整手段を構成する増幅器、２３は界磁電
流調整手段を構成する比較器、２６は界磁電流調整手段
を構成する平滑回路、２８は界磁電流調整手段を構成す
るトランジスタ、２９は回転数検出手段としてのＦ／Ｖ
変換器、３０は無効化手段としての比較器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、車両に搭載された交流発電機と、 車両のバッテリ電圧に基いて前記交流発電機の界磁電流
   を制御し、その出力電圧を調整する電圧調整手段と、 前記交流発電機の温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段にて検出された温度が低いとき、前記
   電圧調整手段にて制御されている交流発電機の界磁電流
   をその温度に基いて制御する界磁電流調整手段と からなる車両用交流発電機の制御装置において、前記界
   磁電流調整手段による界磁電流の制御を適宜無効化する
   無効化手段を備えたことを特徴とする車両用交流発電機
   の制御装置。