JPH0570371B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、１つのレギユレータを兼用して、電
圧制御された交流を出力したり、あるいは電圧制
御された直流を出力したりすることができる車両
用オルタネータに関する。

〔従来の技術〕

車両用オルタネータは例えば３相の交流発電機
であり、交流負荷に供給する時には発生した交流
をそのまま供給し、直流負荷に供給する時には発
生した誘起電圧を整流してバツテリを充電し、こ
のバツテリを介して供給する。バツテリの電圧
は、通常、交流負荷の電圧よりも低い（例えば、
交流負荷電圧55Vに対し、バツテリ電圧12V）の
で、直流出力は、発電機巻線の中間の位置から取
り出した誘起電圧を整流して用いる。

１つのレギユレータを兼用して出力電圧を制御
するには、検出電圧をレギユレータに入力すると
ころに分圧比切換回路を設けておき、交流出力時
と直流出力時との電圧の大きさに違いに対応させ
て、分圧比を切り換えるようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記した従来の車両用オルタネータでは、１つ
のレギユレータを兼用しているので、分圧比の切
り換えにより、交流なら交流だけ、直流なら直流
だけというように、一時には１つの種類の出力し
か得ることができなかつた。しかしながら、近
時、交流負荷に供給している時でも、同時にバツ
テリを充電し、直流負荷へも供給したいという要
望が強くなつてきた。従来の車両用オルタネータ
では、このような要望に応えることが出来ないと
いう問題点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

前記問題点を解決するため、本発明では、発電
機巻線に、直流出力時に使うタツプよりも低い位
置のタツプを設け、このタツプより取り出した誘
起電圧を整流してバツテリに充電する、バツテリ
充電用整流回路を設けた。

〔実施例〕

第１図に本発明の実施例を示す。

(A) 回路構成について 第１図において、１はオルタネータ、２−１な
いし２−３は発電巻線、３は界磁巻線、４−１，
４−２は補助巻線、４−３は励磁用補助巻線、
５，６は整流回路、７はレギユレータ、８はダイ
オード、９は交流負荷、１０はバツテリ、１１な
いし１３はスイツチ、１８は整流回路、１９はコ
ンデンサ、２０ないし２５は抵抗、２６はスイツ
チ、２７は直流変換回路、２８はバツテリ充電用
整流回路、２９はスイツチ、TR₁ないしTR₃はト
ランジスタ、D_Zは定電圧ダイオードを表してい
る。

回路構成の概要を説明する。

オルタネータ１の３相発電巻線２−１および２
−２には補助巻線４−１および４−２が対応して
巻回されており、３相発電巻線２−３には励磁用
補助巻線４−３が対応して巻回されている。上記
補助巻線４−１，４−２は、該補助巻線４−１，
４−２にそれぞれ発生した電圧が対応する３相発
電巻線２−１，２−２の各電圧に加算されるべ
く、直列に結線されている。直列に結線されたそ
れぞれの端部Ｘ，Ｙから取り出されるＶ結線の昇
圧された電圧は、スイツチ１１を介して交流負荷
９へ印加される。直流負荷へは、発電電圧を整流
回路５で整流し、バツテリ１０を介して供給され
る。発電電圧の制御は、界磁電流を制御すること
によつて行う。その界磁電流の制御は、レギユレ
ータ７内のトランジスタTR₃のオンオフによつて
行う。

励磁用補助巻線４−３は、交流負荷９が例えば
ヒータのように容量が大なもので、オルタネータ
１に大出力を要求する場合、それに対処するため
に設けられたものである。励磁用補助巻線４−３
に発生した電圧は直流変換回路２７に入力され
る。交流負荷９が大出力を要求するようなもので
ある場合、スイツチ２６をオンしてやる。する
と、該直流変換回路２７で変換された直流電圧は
スイツチ２６を介して界磁巻線３に印加され、整
流回路６から供給される界磁電流に加えて更に新
たな界磁電流が追加されることとなり、大出力に
対応することが出来る。

バツテリ充電用整流回路２８は、交流出力時
に、同時にバツテリ１０も制御された電圧で充電
し、直流負荷へも給電するためのもので、本発明
の特徴をなす部分である。

(B) 回路の動作について 次に、この車両用オルタネータの動作を、起動
時の動作、直流出力のみの時の動作、交流出力の
みの時の動作、直流交流同時出力の時の動作に分
けて説明する。

（Ｂ−１） 起動時の動作 バツテリ１０によつて初期励磁し、オルタネー
タ１の電圧が上がつてきたところで自励式の励磁
に移行させるという手順で起動させる。

スイツチ１２をオンする。バツテリ１０よりダ
イオード８，１５を経て抵抗２１，２２に電流が
ながれる。この場合、抵抗２２両端の電圧は、定
電圧ダイオードD_Zをオンさせない電圧になるよ
うに、回路素子の値を選んでおく。定電圧ダイオ
ードD_Zがオフだから、トランジスタTR₁もオフ
である。したがつて、バツテリ１０よりダイオー
ド８、レギユレータ７内の抵抗２３及びトランジ
スタTR₂，TR₃のベース・エミツタを経て電流が
流れ、トランジスタTR₃がオンする。すると、バ
ツテリ１０よりダイオード８を経て界磁巻線３に
界磁電流が流れる。この界磁電流により初期励磁
がなされる。オルタネータ１の回転に伴い徐々に
発電電圧は上昇する。発電電圧は整流回路６によ
り整流される。整流電圧が未だバツテリ１０の電
圧より小さい相は、整流回路６内のダイオードは
逆バイアスされ、電流は流れ出さない。しかし、
整流回路６の整流電圧がバツテリ１０の電圧より
大になると、ダイオード８は逆バイアスされてオ
フとなり、一方、整流回路６内のダイオードはオ
ンとなる。従つて、この時以後界磁巻線３への界
磁電流およびレギユレータ７の動作電流は、専ら
整流回路６より供給される。かくして起動は完了
する。起動時の動作は、直流出力時でも、交流時
でも同じである。

（Ｂ−２） 直流出力のみの時の動作 直流負荷のみに電力を供給する時は、起動後、
まずスイツチ１３をオンする。スイツチ１１，１
６，１７，２６，２９はオフのままである。この
時オルタネータ１の発電巻線２−１ないし２−３
から取り出された交流電圧は、整流回路５によつ
て整流され、バツテリ１０を充電しつつ直流負荷
へ供給される。

電圧の制御は、次のようにして行われる。発電
巻線２−１ないし２−３より得られる交流電圧
は、整流回路６によつても整流される。この整流
電圧は、界磁電圧として用いられるとともに、出
力電圧検出用の電圧としても用いられる。すなわ
ち、界磁巻線３に印加されるとともに、ダイオー
ド１５を経て抵抗２１，２２にも印加される。抵
抗２１，２２は出力電圧を分割し、抵抗２２両端
の電圧が、検出用にもちいられる。抵抗２２の両
端電圧の波形は、３相の正弦波を整流した波形で
あるから、時間と共に上下する。従つて、定電圧
ダイオードD_Zにより規定される一定電圧を越え
ている期間だけ、定電圧ダイオードD_Zはオンす
る。出力電圧が大であれば抵抗２２両端の電圧も
大となり、定電圧ダイオードD_Zをオンしている
時間も長くなる。定電圧ダイオードD_Zがオンす
るとトランジスタTR₁もオンし、トランジスタ
TR₃はオフとなるから、定電圧ダイオードD_Zが
オンしている時間が長くなると、トランジスタ
TR₃がオフしている時間も長くなる。そのため、
界磁巻線３に流れる電流は少なくなる。その結
果、出力電圧が下がり、所定値に引き戻される。
逆に、出力電圧が小になつた場合は、トランジス
タTR₃がオフしている時間が短くなり、界磁電流
が大きくなる。その結果、出力電圧は上がり、や
はり所定値に引き戻される。

（Ｂ−３） 交流出力のみの時の動作 交流負荷のみに電力を供給する時は、起動後、
スイツチ１１，１６，１７をオンする。スイツチ
１３はオフとする。交流負荷９で要求される電圧
は直流負荷の電圧に比べて一般に高いので、発電
巻線２−１，２−２の電圧に補助巻線４−１，４
−２の電圧をそれぞれ加算する。そして、いわゆ
るＶ結線方式とし、その両端Ｘ，Ｙからスイツチ
１１を経て交流負荷９へ供給する。電圧の制御は
次のようにして行う。交流電圧検出回路１４から
得られた、交流出力電圧に比例した直流電圧は、
スイツチ１７を経てレギユレータ７の抵抗分圧回
路に印加される。直流負荷時の分圧比は抵抗２１
と２２の抵抗値の比であつたが、交流負荷時では
スイツチ１６がオンされているので、抵抗２１の
抵抗値と抵抗２２，２０の並列合成抵抗値との比
となる。分圧された電圧は定電圧ダイオードD_Z
の一定電圧と比較され、それより大の時トランジ
スタTR₁をオンする。以後、直流負荷時の制御動
作と同様にして界磁電流がオンオフされ、発電電
圧が制御される。

抵抗２２に並列に抵抗２０を接続するのは、抵
抗２１との分圧比を小さくするためである。一つ
のレギユレータ７を兼用し、同じ定電圧ダイオー
ドD_Zとの電圧の大小を比較するから、交流負荷
時にも、抵抗２２の両端に現れる電圧は、直流負
荷の時と同じぐらいの大きさにしてやる必要があ
る。しかし、交流負荷に要求される電圧（例．
55V）は直流負荷に要求される電圧（例．12V）
よりも大きい。従つて、交流負荷時には分圧比を
小さくしてやる必要があるのである。第１図で
は、抵抗２０とスイツチ１６は抵抗２２と並列に
接続し、交流負荷時にはスイツチ１６をオンし、
直流負荷時にはスイツチ１６をオフとしている
が、抵抗２１と並列に接続して、交流負荷時には
スイツチ１６をオフ、直流負荷時にはオンとして
やつてもよい。これでも交流負荷時の分圧比を、
直流負荷時のそれに比し、小さくすることができ
る。

なお、交流負荷９が例えばヒータのような大出
力をようする負荷の場合には、界磁を強めてやる
ためスイツチ２６をオンする。励磁用補助巻線４
−３で発生した交流が、直流変換回路２７で直流
に変換され、界磁巻線３に供給される。界磁巻線
３には、整流回路６からの電流に加えて、直流変
換回路２７からの電流もながれるから、界磁が一
層強められる。

（Ｂ−４） 交流直流同時出力の時の動作 起動後、スイツチ１１，１６，１７，２９およ
び必要に応じてスイツチ２６をオンする。交流出
力電圧の制御は（Ｂ−３）項で述べたように行わ
れる。直流負荷へは、バツテリ充電用整流回路２
８、スイツチ２９およびバツテリ１０を経て電力
が供給されるが、直流出力電圧の制御は次のよう
にして行われる。

発電巻線２−１ないし２−３のタツプから取り
出された交流が、バツテリ充電用整流回路２８へ
入力される。交流負荷９への交流出力電圧は、前
述のように一定に制御されているから、前記タツ
プから取り出された交流の電圧も、そのタツプの
位置に応じて定まる一定の電圧になつている。そ
こで、その一定の電圧が、ちようど直流負荷に要
求される電圧に合致するよう、タツプの位置を選
定しておいてやる。すると、交流出力電圧の制御
に伴い、自動的に直流出力電圧の制御も行われる
ことになる。

同じ理屈で、整流回路５の出力電圧も自動的に
制御されるから、ここから供給すればよいではな
いかという疑問がただちに湧く。しかし、こちら
は大きすぎてダメである。その理由は次の通りで
ある。整流回路５への入力交流は発電巻線２−１
ないし２−３から取り出される。その入力交流の
電圧は、レギユレータ７の回路構成が直流出力の
みの制御の態勢にある時（つまり、スイツチ１６
がオフで抵抗２０が切り離されている時）に、整
流回路５の出力電圧がちようど直流負荷に適合す
る電圧となるように選定されている。従つて、レ
ギユレータ７をめぐる回路構成が交流出力制御の
態勢になり（つまり、スイツチ１６がオンで抵抗
２０が抵抗２２に並列に接続され）、発電電圧が
交流負荷９に適合する大きさの電圧となるよう上
昇する時には、それにつれて、整流回路５への入
力交流を取り出していた巻線位置の電圧も上昇し
てしまい、もはや直流負荷には適さない大きさと
なつてしまうのである。

即ち、交流直流同時出力の動作状態の下では交
流電圧検出回路１４からの電圧を抵抗２０にて分
圧比を調節して定電圧ダイオードD_Zに印加する
ようにされている。

このような電圧調整が行なわれている状態の下
で、交流負荷に対して所望される電圧を供給し、
かつ直流負荷に対しても所望される電圧を供給し
得るという、そのようなタツプ位置がバツテリ充
電用整流回路２８に供給するタツプ位置である。
即ち発電巻線２−１ないし２−３にもうけられて
いるタツプ位置である。当該状態の下での整流器
５の出力電圧は高すぎる値となつている。この理
由は、整流器５の出力電圧が直流負荷への給電電
圧に適する値となつているのが、上記抵抗２０を
利用しない状態の下で定電圧ダイオードD_Zに電
圧が印加される場合であるからである。

なお、交流負荷のみの運転の場合の交流電圧検
出回路１４における分圧比を選んで当該分圧され
た電圧と、直流負荷のみの運転の場合にダイオー
ド１５の出力電圧とを一致させるように設計する
ことが考慮されるが、（）交流電圧検出回路１
４における分圧比が小さくなり過ぎることや、
（）交流直流同時出力の運転の下でのダイオー
ド１５の出力電圧と、直流負荷のみの運転の下で
のダイオード１５の出力電圧とが必ずしも一致し
ないことから、十分でない。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明によれば、１つのレ
ギユレータを兼用して制御された交流や直流を出
力するオルタネータに於いて、バツテリ充電用整
流回路２８という簡単な回路を追加するだけで、
交流出力時にもバツテリの充電が行えるようにな
つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる車両用オルタネータの
一実施例構成を示している。 図中、１はオルタネータ、２−１ないし２−３
は発電巻線、３は界磁巻線、４−１，４−２は補
助巻線、４−３は励磁用補助巻線、５，６は整流
回路、７はレギユレータ、８はダイオード、９は
交流負荷、１０はバツテリ、１１ないし１３はス
イツチ、１８は整流回路、１９はコンデンサ、２
０ないし２５は抵抗、２６はスイツチ、２７は直
流変換回路、２８はバツテリ充電用整流回路、２
９はスイツチ、TR₁ないしTR₃はトランジスタ、
D_Zは定電圧ダイオードを表している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交流負荷に対してより高い電圧を給電するよ
   う構成されると共に、直流の単独負荷に対してよ
   り低い電圧にてバツテリを充電しつつ給電するよ
   う構成され、 発電巻線からの出力電圧を、前記交流負荷へ給
   電する状態と前記直流の単独負荷へ給電する状態
   とを、スイツチ手段によつて選択的に切換えると
   共に、 前記交流負荷への給電時と前記直流の単独負荷
   への給電時とで、単一のレギユレータに対する入
   力電圧を分圧比を切換えて印加して、当該単一の
   レギユレータを兼用して、発電電圧を夫々制御す
   るよう構成された 車両用オルタネータにおいて、 当該オルタネータの発電巻線に中間タツプをも
   うけ、かつ当該中間タツプからの電圧を整流する
   バツテリ充電用整流回路をもうけ、 前記交流負荷への給電時に、前記直流の単独負
   荷に対して給電する給電回路を切断した上で、前
   記バツテリ充電用整流回路からの出力電圧を前記
   バツテリにスイツチ手段を介して給電可能に構成
   し、 前記直流の単独負荷への給電状態と、前記交流
   負荷への単独給電状態と、前記交流負荷への給電
   と一緒に前記バツテリを充電しつつ直流負荷へ給
   電する交流直流同時給電状態とを、上記スイツチ
   手段にて選択するようにした ことを特徴とする車両用オルタネータ。