JPH05276799A - 車両用交流発電機の電圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】車両用交流発電機の電圧制御装置において、初
期励磁電流を制限しかつラジオノイズの発生を抑える構
成を提供する。 【構成】初期励磁電流制限用の発振回路８を設け、この
発振回路８が励磁コイル３を駆動するスイッチング手段
６に発振信号を与えてオン・オフ制御することにより初
期励磁電流を制限する。スイッチング手段６にダーリン
トントランジスタ６１を用い、発信回路８がダーリント
ントランジスタ６１に与える発振信号の周波数ｆC を２
０Ｈｚ〜１５０Ｈｚとすることにより中波帯のラジオノ
イズの発生を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用交流発電機の電圧
制御装置に係わり、特に発電機からの電圧サージにより
発生するラジオノイズを低減するための電圧制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用交流発電機においては、バッテ
リーから初期励磁電流を流し、エンジンの回転とともに
発電機が回転して電圧を立ち上げる方法が主に採用され
ている。しかしこのとき運転手の過ちによりキースイッ
チを投入したままエンジンを始動せず放置すると、短時
間でバッテリーが放電してしまうという欠点がある。そ
こでこのバッテリーの放電を抑える方法として、特開昭
５４−１４０１１２に示される以下の２つの方法があ
る。第一の方法は励磁コイルと直列に抵抗を接続するこ
とにより初期励磁電流を立ち上がりに必要な最小限の量
に制限する方法であり、第二の方法は初期励磁電流制限
用の発振回路を設け、この発振回路が電流励磁コイルを
駆動するスイッチング手段に発振信号を与えて断続制御
することにより初期励磁電流を制限する方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法にはそれぞ
れ以下の問題点が存在する。

【０００４】第一の方法は、約１０Ｗの電力用抵抗が必
要であり、発熱によるロスが生じまた構造が複雑となり
組立性が低い等の問題がある。

【０００５】第二の方法は、発熱によるロスは少なく組
立性の問題も生じないが、スイッチング手段が励磁電流
をオン・オフする際の電圧サージによりラジオ等にノイ
ズを発生させやすいという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、初期励磁電流を制限しか
つラジオノイズの発生を抑える車両用交流発電機の電圧
制御装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は電機子コイルと、励磁コイルと、前記電機
子コイルの交流出力を整流する整流器と、前記励磁コイ
ルの励磁電流を断続するスイッチング手段と、前記整流
器の直流出力により充電されるバッテリーと、前記整流
器の出力若しくは前記バッテリーの電圧に応じて前記ス
イッチング手段を制御する電圧検出手段と、発電機の作
動が所定の状態に達したことを検出して検出信号を発生
する発電検出手段と、キースイッチの投入時点より前記
検出信号の発生時点までの間、前記スイッチング手段に
発振信号を与えて前記スイッチング手段を断続制御する
断続制御手段とを有する車両用交流発電機の電圧制御装
置において、前記断続制御手段は前記スイッチング手段
に与える発振信号の周波数を２０Ｈｚから１５０Ｈｚま
での範囲内に設定する。

【０００８】また、望ましくは前記スイッチング手段は
ダーリントントランジスタであり、またはＭＯＳ−ＦＥ
Ｔであってもよい。

【０００９】

【作用】以上のように構成した本発明においては、初期
励磁電流制限用の発振手段に設けたスイッチング手段に
断続制御手段が与える発振周波数を２０Ｈｚ〜１５０Ｈ
ｚの範囲に設定することにより、ラジオノイズの発生を
抑えつつ初期励磁電流を制限できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図８により説
明する。

【００１１】図１は、車両用交流発電機及びその電圧制
御装置の概要を示す回路図であり、発電機１と、電圧制
御装置５と、キースイッチ１１と、バッテリー１２とか
ら構成される。発電機１は回転による誘導電圧を発生す
る電機子コイル２と、初期励磁用の励磁コイル３と、電
機子コイル２により発電された３相交流を整流する全波
整流器４とから構成されている。電圧制御装置５は、励
磁コイル３を断続制御するスイッチング手段６と、全波
整流器４の出力電圧若しくはバッテリー１２側の充電電
圧を検出する電圧検出回路７と、キースイッチ１１の投
入によりイグニッション端子ＩＧに電源が供給されると
発振動作する発振回路８と、発電機１の１相電圧を検出
する発電検出回路９と、電圧検出回路７、発振回路８及
び発電検出回路９からの出力に応じてスイッチング手段
６の作動を制御する断続制御回路１０とから構成され
る。

【００１２】図２は、本発明の実施例の電圧制御装置５
の構成を示す回路図である。スイッチング手段６はダー
リントントランジスタ６１であり、そのコレクタ側には
励磁コイル３及び逆起電力吸収用のフライホイルダイオ
ード２１が接続されている。励磁コイル３の他端は全波
整流器４の出力端子Ａに接続され、またフライホイルダ
イオード２１の他端とも接続されている。ダーリントン
トランジスタ６１のベースは、抵抗２２を介してイグニ
ッション端子ＩＧ、キースイッチ１１に接続されてい
る。

【００１３】電圧検出回路７はＢ端子の電圧を分圧する
抵抗７１，７２と、分圧電圧を判別して導通・遮断する
定電圧ダイオード７３とトランジスタ７４とから構成さ
れ、エンジン始動後において入力端子Ｂの電圧すなわち
バッテリー１２の充電電圧を所定の電圧に調整する。

【００１４】発振回路８はコンパレータ８１と、ツェナ
ーダイオード８２と、抵抗８３と、コンデンサ８４と、
定電流源８５，８６と、トランジスタ８７とから構成さ
れる。この発振回路の動作原理を以下に説明する。コン
デンサ８４の充電時において定電流源８５，８６から電
流が流れコンデンサ８４の端子電圧が上昇する。さらに
端子電圧が上昇してツェナーダイオード８２の電圧を越
えるとコンパレータの出力レベルがＨＩとなり、トラン
ジスタ８７をＯＮさせて抵抗８３とコンデンサ８４との
三角波発生回路を形成し、これらの時定数でコンデンサ
ー８４からの放電をおこなう。このようにして充電と放
電をくり返し発振する。

【００１５】発電検出回路９は抵抗９１，９２とコンデ
ンサ９３とから構成される平滑回路とトランジスタ９４
とを有し、発電機１の一相電圧が一定値に達するとトラ
ンジスタ９４を導通する。

【００１６】断続制御回路１０はトランジスタ１０１と
ベース抵抗１０２とから構成され、発振回路８の発振信
号によって断続制御回路１０のトランジスタ１０１が断
続する。

【００１７】本実施例は以上の構成であり、その動作を
以下に説明する。

【００１８】運転者によりキースイッチ１２が投入され
てイグニッション端子ＩＧに電源が供給されると、発振
回路８の発振信号によって断続制御回路１０のトランジ
スタ１０１が断続する。その結果ダーリントントランジ
スタ６１が断続的に作動して一定の割合で導通し、この
導通比に応じた励磁電流が励磁コイル３に流れる。この
時の励磁電流の平均値は発電機１を立ち上げられる程度
に、オン・オフ制御パルスの周波数ｆC を２０Ｈｚ〜１
５０Ｈｚになるようにコンデンサ８４及び抵抗８３を設
定しておく。

【００１９】スタータによりエンジンが始動し発電機１
の回転数が上昇して一定の回転数に達すると、上記励磁
電流によって発電機１の出力電圧が立ち上がる。これに
より発電検出回路９のトランジスタ９４が導通してトラ
ンジスタ１０１を強制的に遮断するので、発振回路８の
発振信号はダーリントントランジスタ６１のベースには
伝達されなくなり、初期励磁を終了する。したがって、
以降ダーリントントランジスタ６１は電圧検出回路７に
よって通常の電圧調整動作を行う。つまり、抵抗７１，
７２と定電圧ダイオード７３の設定により、出力端子Ｂ
の電圧がある所定値、例えば１４．４Ｖに達した時トラ
ンジスタ７４を導通するように構成すれば、検出電圧が
所定値以下の時励磁コイル３を励磁し所定値以上の時は
励磁しない。その結果出力端子Ｂの電圧は所定値１４．
４Ｖになるように調整される。

【００２０】本実施例における装置の構成及び動作は以
上のようであるが、本実施例の要部は、ダーリントント
ランジスタ６１を断続的に作動させる発振回路８のオン
・オフ制御パルスの周波数ｆC の設定にある。以下この
周波数設定について図３〜図５を用いて説明する。初期
励磁時のトランジスタ６１及び励磁コイル３に流れる電
流の様子をそれぞれ図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す。
ダーリントントランジスタ６１の導通状態すなわちＯＮ
状態の時間をｔ１、非導通状態すなわちＯＦＦ状態の時
間をｔ２とするとオン・オフ制御パルスの周波数はｆC
＝１／（ｔ１＋ｔ２）で表される。このオン・オフ制御
パルスの周波数ｆC をどの値に設定するかにより、発生
するノイズ分布の周波数特性が異なる。

【００２１】図４に初期励磁時の出力端子Ｂのノイズレ
ベルを周波数（ＦＦＴ）分析し、オン・オフ制御パルス
の周波数ｆC が１００Ｈｚの場合と２００Ｈｚの場合に
ついてその結果を比較して示す。中波帯にあたるノイズ
周波数ｆR ＝５００ＫＨｚ〜１６００ＫＨｚの範囲で６
０〜７０ｄＢμ／Ｖ程度のレベルのノイズが発生する。

【００２２】図５にＮＨＫラジオの発信周波数付近であ
るｆR ＝５００ＫＨｚの場合について、横軸にオンオフ
周波数ｆC （ＫＨｚ）をとってノイズレベルのオンオフ
周波数分布特性を示す。図のようにダーリントントラン
ジスタを用いた本実施例によるノイズのレベルは１５０
Ｈｚ付近を境に急激に上昇するのでノイズ低減の効果は
オンオフ周波数ｆC ＝１５０Ｈｚ以下の領域で大きい。
したがってオン・オフ制御パルスの周波数ｆC を１５０
Ｈｚ以下になるようにコンデンサ８４及び抵抗８３を設
定すればノイズ低減は達成できる。しかし２０Ｈｚ以下
ではキースイッチ１１投入時チャージランプ等のランプ
類の明暗が問題となるので、本実施例の適用範囲として
はｆC ＝２０Ｈｚ〜１５０Ｈｚが適当と考えられる。

【００２３】本実施例によれば、励磁コイル３を断続制
御するスイッチング手段６としてダーリントントランジ
スタ６１を設け、このダーリントントランジスタ６１を
断続的に作動させる発振回路８のオン・オフ制御パルス
の周波数ｆC を２０Ｈｚ〜１５０Ｈｚに設定したので、
ラジオノイズの発生を抑えつつ初期励磁電流を制限する
ことができる。

【００２４】次にスイッチング手段６についての他の実
施例を図６〜図９により説明する。本実施例はスイッチ
ング手段としてＭＯＳ−ＦＥＴを用いる。図６と図７に
ダーリントントランジスタ６１とＭＯＳ−ＦＥＴの回路
図をそれぞれ示す。ＭＯＳ−ＦＥＴはダーリントントラ
ンジスタ６１よりオン・オフスピードがさらに遅いとい
う特性を有する。この特性を、横軸に時間縦軸に電圧を
とって入力端子Ｂの電圧の変化とコレクタ電圧若しくは
ドレイン電圧の変化により図８に示す。図のように、Ｍ
ＯＳ−ＦＥＴのほうがダーリントントランジスタ６１よ
りもＢ端子電圧の変化が少なく、ドレイン電圧の時間的
変化が緩やかである。一方ノイズの発生は電圧の変化が
速いほどまた変化量が大きいほど増加する性質があるの
で、ＭＯＳ−ＦＥＴのほうがダーリントントランジスタ
６１よりもノイズ低減の効果が大きい。図９にＭＯＳ−
ＦＥＴのオンオフ周波数ｆC によるノイズ低減効果をダ
ーリントントランジスタ６１と比較して示す。ｆC ＝２
０Ｈｚ〜１５０Ｈｚにおいてノイズ低減効果があるのは
前述したダーリントントランジスタの実施例の場合と同
様であるが、ＭＯＳ−ＦＥＴでは前記適用範囲において
ダーリントントランジスタに比べさらに約２ｄＢμ／Ｖ
程度ノイズを低減することができる。

【００２５】本実施例によれば、励磁コイル３を断続制
御するスイッチング手段６としてＭＯＳ−ＦＥＴを用い
たのでノイズ低減効果がさらに大きくなる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、断続制御回路が与える
発振周波数を２０Ｈｚ〜１５０Ｈｚにしたので、ラジオ
ノイズの発生を抑えつつ初期励磁電流を制限できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両用交流発電機及びその電圧制御装置の概要
を示す回路図である。

【図２】本発明の実施例における電圧制御装置の構成を
示す回路図である。

【図３】初期励磁時におけるトランジスタ及び励磁コイ
ルに流れる電流の様子を示す図である。

【図４】初期励磁時の出力端子のＦＦＴ分析波形図であ
る。

【図５】ノイズレベルのオンオフ周波数分布特性を示す
図である。

【図６】ダーリントントランジスタの回路図である。

【図７】ＭＯＳ−ＦＥＴの回路図である。

【図８】ＭＯＳ−ＦＥＴ及びダーリントントランジスタ
の電圧の経時的変化の様子を示した図である。

【図９】ＭＯＳ−ＦＥＴを用いた実施例の場合のノイズ
低減効果を示した図である。

【符号の説明】

１ 発電機 ３ 励磁コイル ５ 電圧制御装置 ６ スイッチング手段 ６１ ダーリントントランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 哲男 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電機子コイルと、励磁コイルと、前記電
   機子コイルの交流出力を整流する整流器と、前記励磁コ
   イルの励磁電流を断続するスイッチング手段と、前記整
   流器の直流出力により充電されるバッテリーと、前記整
   流器の出力若しくは前記バッテリーの電圧に応じて前記
   スイッチング手段を制御する電圧検出手段と、発電機の
   作動が所定の状態に達したことを検出して検出信号を発
   生する発電検出手段と、キースイッチの投入時点より前
   記検出信号の発生時点までの間、前記スイッチング手段
   に発振信号を与えて前記スイッチング手段を断続制御す
   る断続制御手段とを有する車両用交流発電機の電圧制御
   装置において、前記断続制御手段は前記スイッチング手
   段に与える発振信号の周波数を２０Ｈｚから１５０Ｈｚ
   までの範囲内に設定したことを特徴とする電圧制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電圧制御装置において、
   前記スイッチング手段はダーリントントランジスタ若し
   くはＭＯＳ−ＦＥＴであることを特徴とする電圧制御装
   置。