JPH0622374B2 - 交流発電機の電圧制御装置 - Google Patents

交流発電機の電圧制御装置

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JPH0622374B2
JPH0622374B2 JP60034055A JP3405585A JPH0622374B2 JP H0622374 B2 JPH0622374 B2 JP H0622374B2 JP 60034055 A JP60034055 A JP 60034055A JP 3405585 A JP3405585 A JP 3405585A JP H0622374 B2 JPH0622374 B2 JP H0622374B2
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voltage
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battery
signal
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冬樹 前原
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NipponDenso Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車両や一般産業用に用いられる交流発電機の電
圧制御装置に関する。
〔従来の技術〕
交流発電機の電圧制御は励磁コイルの励磁電流をスイッ
チング手段にて断続して行われるがスイッチング周波数
が低くなると電圧変動が大きくなるため、スイッチング
損失が問題にならない範囲でスイッチング周波数を高く
したほうがよい。
これを達成する手段として特開昭55−18893に三
角波発生回路を用いた定周波数制御による電圧制御回路
が開示されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、モノリシックIC化するには三角波を発生させ
るために、デジタル−アナログ変換回路が必要となり回
路規模が増大するという問題点があった。
そこで、本発明は、低コストでモノリシックIC化を可
能とすることを目的とする。
〔問題点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、
励磁コイル及び、前記電機子コイルからの交流出力を直
流出力に整流する整流器を有する交流発電機の前記励磁
コイルを流れる励磁電流を断続し、前記整流器の直流出
力により充電されるバッテリの電圧が所定値になるよう
制御するスイッチング手段を有する交流発電機の電圧制
御装置において、 前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、 この電圧検出手段により検出された前記バッテリの電圧
が所定値未満の時に、前記スイッチ手段を導通させる導
通信号を、前記バッテリの電圧が所定値以上の時に、前
記スイッチ手段を遮断させる遮断信号をそれぞれ第1の
判定手段に出力するスイッチ制御手段と、 前記発電機の励磁コイルの通電、遮断及び短絡を検出
し、通電を検出した際には導通信号を遮断及び短絡を検
出した際には遮断信号を、それぞれ第2の判定手段に出
力する励磁コイル監視手段と、 周期的に導通信号、遮断信号をくり返してそれぞれ前記
第2の判定手段に出力するパルス発生手段と、を備え、
前記第2の判定手段は前記励磁コイル監視手段の出力及
び前記パルス発生手段の出力が共に遮断信号である時に
前記第1の判定手段に遮断信号を出力し、前記第1の判
定手段は、前記スイッチ制御手段及び第2の判定手段の
出力が共に導通信号である時に、前記スイッチング手段
を導通することを特徴とするものである。
〔作用〕
上記構成によると、スイッチ手段が遮断している状態で
バッテリ電圧が所定値未満に低下すると、スイッチ制御
手段から第1の判定手段へ導通信号が出力される。一
方、スイッチが遮断しているため、第2の判定手段は、
周期的に導通信号を出力するパルス発生手段の導通信号
に基づいて、第1の判定手段へ導通信号を出力し、スイ
ッチ手段が導通して発電が開始される。尚、スイッチ手
段が導通すると、励磁コイル監視手段の導通信号によ
り、スイッチ手段の導通が保持される。
発電によりバッテリ電圧が所定値以上となると、スイッ
チ制御手段からの遮断信号により、発電が停止する。
上記の如く、スイッチ手段は、パルス発生手段で決定さ
れる一定周期で断続する。
また、励磁コイルが短絡すると、励磁コイル監視手段及
びパルス発生手段の遮断信号によりスイッチ手段が遮断
する。
〔実施例〕
次に本発明の一実施例を図に基づいて説明する。
第1図は本発明の電圧制御装置の一実施例を含む車両用
発電装置の全体回路図、第2図(A),(B)は、イン
ダクタンスを含む短絡故障の場合の出力トランジスタの
発振現象を示す図である。
第1図において、1は車両用発電機で、実施例ではY結
線による三相交流電圧を整流した直流出力をバッテリ2
6および図示しない負荷に供給するものである。2は電
圧調整回路である。
次に、各ブロック1,2において、3は電機子コイル、
4は発電機の励磁コイル、5は発電機出力を全波整流す
る複数のダイオードで構成される整流器、6は励磁コイ
ル4及び逆起電力吸収用のフライホイールダイオード、
7は励磁電流を通電、遮断するスイッチング手段として
の出力トランジスタ、8は定電圧回路14の定電圧出力
を分圧抵抗19,20によって分圧した基準電圧とF端
子電圧を入力とする遅延回路21の出力とを比較するコ
ンパレータ(励磁コイル監視手段)、9は分圧抵抗1
7,18によってつくられる基準電圧とバッテリ端子
(S端子)電圧の分圧抵抗15,16を介してつくられ
る電圧とを比較するコンパレータ(スイッチ制御手
段)、10は一定周期でリセットパルスを発生するリセ
ットパルス発生回路13の出力を反転するためのインバ
ータ回路、11はインバータ回路出力とコンパレータ
8,9の出力を入力とするNAND回路(第2の判定手
段)、そして12はNAND回路出力とコンパレータ9
の出力を入力とし、その出力を出力トランジスタ7に入
力するAND回路(第1の判定手段)である。25はキ
ースイッチ、26はバッテリである。なお、前述の遅延
回路21は抵抗22,24とコンデンサ23から構成さ
れる時定数回路である。
定電圧回路14およびリセットパルス発生回路13につ
いては発明の主たる部分ではなく、又その技術も公知で
あるのでここではその説明を省略する。
次に、上記構成に基づいてその作動を説明する。
第1図において、キースイッチ25を投入すると、バッ
テリ26からIG端子を経て電圧制御装置2にパワーが
供給される。この時バッテリ電圧は調整電圧以下のた
め、コンパレータ9は+入力端子の電圧の方が−入力端
子の電圧より高いので出力レベルは1となる。一方、出
力トランジスタ7が未だ導通していないのでコンパレー
タ8の+入力端子の電圧が−入力端子の電圧より高くな
りコンパレータ8の出力は1、リセットパルスが出てな
い時インバータ回路の出力は1で、NAND回路11の
入力は全て1となるので出力は0となる。この為、AN
D回路12の出力は0となり出力トランジスタ7は導通
しない。
次にリセットパルス発生回路からリセットパルスが発生
するとインバータ回路10を経てNAND回路11の一
つの入力がリセットパルス発生期間中0となり、NAN
D回路11の出力及びAND回路12の出力は1に反転
する。この為、出力トランジスタ7は導通し、B−F間
に短絡故障が発生していなければF端子はリセットパル
ス発生期間中に0レベルになるのでコンパレータ8の出
力が0レベル、NAND回路11の出力は1レベルにな
るので、リセットパルスが無くなっても出力トランジス
タ7は導通を継続する。これにより、励磁電流は増加し
交流発電機が回転していれば発電起電力が発生しバッテ
リへ充電電流が流れバッテリ電圧が上昇する。
上記の作動によりバッテリ電圧が調整電圧以上になる
と、コンパレータ9は−入力端子の電圧の方が+入力端
子の電圧より高くなり出力レベルは0となるので、AN
D回路12の出力は0となり出力トランジスタ7は遮断
する。これにより、励磁電流は減少しバッテリ電圧が低
下する。
上述の動作を繰り返しバッテリ電圧が調整電圧付近で安
定すると、リセットパルスのタイミングで出力トランジ
スタ7が導通し、電気負荷量に応じた期間経過した後バ
ッテリ電圧が調整電圧以上になり出力トランジスタ7が
遮断する。すなわち電気負荷量に応じた一定デューティ
かつリセットパルスで決まる一定周期で出力トランジス
タ7は断続し、バッテリ電圧が調整電圧付近に制御され
る。
このとき、端子B−F間が誤って完全短絡されたとする
と、出力トランジスタ7が導通状態になった瞬間にトラ
ンジスタ7にはバッテリ26から過大電流が流入するた
めF端子電圧がバッテリに近い値まで急上昇する。する
と、コンパレータ8の出力は1レベルとなる。B−F間
の完全短絡に伴って励磁コイル4の電流がなくなり発電
も停止するのでコンパレータ9の出力も1レベルとな
る。従ってNAND回路11、AND回路12の出力は
ともに0レベルとなるから出力トランジスタ7は瞬時の
うちに非導通状態へ移行するので短絡電流に伴う電力破
壊から保護される。
又、NAND回路11にはリセットパルスが一定周期で
印加されているから、短絡保護が働いてパワートランジ
スタ7が非導通となってからは、そのリセットパルスに
よってパワートランジスタ7は一定周期で瞬時的にオン
状態を繰り返す。このとき、短絡状態が長く続いたとし
ても、出力トランジスタ7が破壊することのないよう極
めて短い時間出力トランジスタ7をオンするようにリセ
ットパルスを設定してある。この途中で、短絡が回避、
つまり、B−F間の誤結線等に気づいて正しく結線され
れば、F端子の電圧は正常動作時の低い値に復帰するの
で、コンパレータ8の出力レベルは0レベルとなって、
NAND回路11の出力を正常時の1レベルに復帰させ
る。NAND回路11が1レベルになることによって短
絡保護が解除されることになる。
上述の如く、B−F間完全短絡ではなく、インダクタン
スと抵抗との成分を有する励磁コイル4自体に層間短絡
等の短絡故障が発生した場合はB−F間に抵抗とインダ
クタンスが介在した部分的短絡となり、このインダクタ
ンスによって誘導性の短絡電流が発生する。このとき
も、F端子は短絡電流によって高い電圧レベルとなり、
コンパレータ8の短絡保護検出レベルをこえるため短絡
故障状態であることをコンパレータ8が検出して出力ト
ランジスタ7を遮断する。
従って励磁コイル4の一部に流れていた誘導性の短絡励
磁電流は遮断状態の出力トランジスタ7を流れずフライ
ホイールダイオード6を流れる。この誘導性電流は徐々
に減少して零になると、今度はフライホイールダイオー
ド6内の蓄積キャリアが完全に移行しおえるまでリカバ
リー電流がフライホイールダイオード内を逆方向に流れ
る。このリカバリー電流はフライホイールダイオード6
のコンデンサ成分の放電電流である。
蓄積キャリアが完全に移行しておえてフライホイールダ
イオード6が逆バイアス状態となってオフすると、前記
リカバリー電流の急断によって励磁コイル4の両端に逆
起電力eが発生してF端子電圧レベルは瞬間ではある
が、正常時の電圧レベルに近い値まで低下してしまう。
しかし、このF端子電圧の瞬間的な落ち込みはこのF端
子に接続されている抵抗22,24とコンデンサ23の
時定数回路による遅延回路21によってカットされ、従
ってコンパレータ8の出力も1レベルのままであり、出
力トランジスタ7を遮断状態に保つことができ、これま
でのようにインダクタンスを含む場合の短絡故障が生じ
ても出力トランジスタ7を発振させることがなく、確実
に短絡保護が行なえる。
また、インダクタンスを含む短絡の場合、前記F端子の
電圧の落ち込み時間は極めて微少であるため遅延回路2
1の時定数を小さく設定できるので、遅延回路21を設
けたことによる応答性もさほど影響を受けることなく短
絡保護することが可能になる。
なお、本実施例では、NAND回路、AND回路および
コンパレータ回路はその各々の回路構成については触れ
ていないが、そのような論理を構成する回路であれば何
でもよい。
〔発明の効果〕
以上、述べた如く本発明では、三角波を不要としたた
め、低コストでモノリシックIC化を達成でき、さら
に、励磁コイル短絡保護も同時に達成できるため、従来
回路に対して大幅な回路削減を達成することができると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の一実施例を含む車両用発電機の全
体回路図である。 1……交流発電機、2……電圧調整回路、3……電機子
コイル、4……励磁コイル、5……整流器、7……スイ
ッチング手段をなす出力トランジスタ、8……励磁コイ
ル監視手段を成すコンパレータ、9……スイッチ制御手
段を成すコンバレータ、11……第2の判定手段をなす
NAND回路、12……第1の判定手段を成すAND回
路、F……出力端子、21……遅延回路、26……バッ
テリ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電機子コイル、励磁コイル及び、前記電機
    子コイルからの交流出力を直流出力に整流する整流器を
    有する交流発電機の前記励磁コイルを流れる励磁電流を
    断続し、前記整流器の直流出力により充電されるバッテ
    リの電圧が所定値になるよう制御するスイッチング手段
    を有する交流発電機の電圧制御装置において、 前記バッテリの電圧を検出する電圧検出手段と、 この電圧検出手段により検出された前記バッテリの電圧
    が所定値未満の時に、前記スイッチ手段を導通させる導
    通信号を、前記バッテリの電圧が所定値以上の時に、前
    記スイッチ手段を遮断させる遮断信号をそれぞれ第1の
    判定手段に出力するスイッチ制御手段と、 前記発電機の励磁コイルの通電、遮断及び短絡を検出
    し、通電を検出した際には導通信号を、遮断及び短絡を
    検出した際には遮断信号を、それぞれ第2の判定手段に
    出力する励磁コイル監視手段と、 周期的に導通信号、遮断信号をくり返してそれぞれ前記
    第2の判定手段に出力するパルス発生手段と、を備え、
    前記第2の判定手段は前記励磁コイル監視手段の出力及
    び前記パルス発生手段の出力が共に遮断信号である時に
    前記第1の判定手段に遮断信号を出力し、前記第1の判
    定手段は、前記スイッチ制御手段及び第2の判定手段の
    出力が共に導通信号である時に、前記スイッチング手段
    を導通することを特徴とする交流発電機の電圧制御装
    置。
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