JPS59149799A - 車輛用交流発電機の電圧調整器 - 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】 本発明は、自動車等に搭載される車輛用交流発電機の電
圧調整器に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、車輛用交流発電機は、その発電出力電圧が一定
となるように電子式の電圧調整器により制御されておシ
、この制御系統は通常、第１図に示すようになっている
。すなわち、１は発電機、２はこの発電機１に並列接続
されたバッテリ、３はこれらのバッテリ２および発電機
１から電力が供給される負荷、４および５は発電機出力
端（パワテリ出力端）の電圧を電圧調整器６に導くため
の入力回路およびノイズフィルタ（コンデンサ等よシ々
る）である。なお、上記発電機１にはフィールドコイル
７および交流発電出力を直流出力化する整流器が含まれ
ている。

前記電圧調整器６は、最近は半導体回路によシ構成され
るものが多く、従来は第２図に示すように構成されてい
る。すなわち、１０は入力電圧Ｖｉｎを基準電圧ＶＲと
比較して両室圧の大小関係に応じて異なる出力電圧を発
生する電圧比較器、１１はこの比較器１０の出力電圧に
応じて出力トランゾスタ１２をスイッチング駆動し、前
記発電機１のフィールドコイル７の励磁電流をオン、オ
フ制御する出力回路である。この場合、前記入力電圧■
ｉハが基準電圧ＶＲよシ大きいときは比較器１０の出力
が″０″′論理レベルで出力トランジスタ１２がオフと
なシ、逆にＶ、がｎ ■Ｒより小さいときは比較器１０の出力がパ１”論理レ
ベルで出力トランジスタ１２がオンとなる。

したがって、電圧調整器６は入力電圧Ｖ、の変ｎ 化に応じて発電機１の励磁電流をスイッチング制御し、
その発電出力電圧が一定になるように調整する。

ところで、第２図に示す従来回路では、負荷３の変動や
発電機１０回転数変動により発電機１の出カリノルレベ
ルが変動し、また入力回路４に発電機出力以外の他の電
流が流れ込んだ場合に入力回路４内の配線材導体抵抗に
起因して入力電圧■、が変動するので、電圧調整器６の
ｎ 出力スイッチング周波数が大きく変動する。たとえば負
荷３が重いとき、あるいは発電機１の回転数が低いとき
などには、前記スイッチング周波数が数Ｈｚの如く極端
に抑圧されることがあシ、このため発電機１の出力電圧
、出力電流が不安定となシ、この発電機出力の供給先で
あるインソケータランプのちらつきとかメータ類の針振
れなどの問題が生じることがある。逆に、負荷３が軽い
とき、あるいは発電機１の回転数が高いとき々どには、
前記スイッチング周波数が１　ｋＨｚの如く高くなシ過
ぎ、このためラジオ受信機に混入する雑音が無視できな
くなるなどの問題が生じることがある。

このような問題点を解消するために、本発明者は以前に
第３図に示すような電圧調整器を提案した。これについ
ては特願昭５７−１３５４１５号の出願に係る明細書お
よび図面に詳細に説明されているが、以下簡単に説明す
る。第３図において、３θは電圧検出回路、３１は第４
図に示すような３種のパルスＰ　（ＨＰ　１　　＋　”
２を出力する発振器、３２，３４．３９はアンドゲート
、３３はインバータ、３５．３８はオアダート、３６は
前記トランジスタ１２に対応した出力トランジスタ、３
７は比較器である。

この第３図回路では、入力電圧ｖ１ｎと基準電圧ｖＲと
の大小比較を電圧検出回路３ｏで行ない、この検出結果
に基づいて、発振器３）から出方サレるデユーティが互
いに異なる２つのノ４ルスＰ１ｙＰ冨のうちからいずれ
か一方を選択して出力トランジスタ３６０ペースに供給
するようにしている。すなわち、負荷が重いなどの理由
で発電機出力電圧が低い場合には、デユーティが９５％
のｉＺルスＰ１を選択して出力トランジスタ３６に供給
することによって発電機出力電圧を順次上昇せしめ、負
荷が軽いなどの理由で発電機出力が高い場合には、デー
−ティが５％（Ｄ）４ルスＰ２を選択して出力トランジ
スタ３６５− に供給することによって発電機出力電圧を順次降下せし
めるようにしている。

ところが、第３図のものでは、出力トランジスタ３６は
デユーティが９５ｑ６あるいは５％の２つのノ母ルスＰ
ｌ＋Ｐ２のいずれか一方で制御されているために、負荷
が極めて重くなった場合または極めて軽くなった場合に
、発電機出力電圧が所定値に設定できなくなる欠点があ
る。

さらに第３図のものでは、デユーティが異なる２つのパ
ルスＰ１ｓＰ２　を選択して出力トランゾスタ３６に供
給するようにしているため、５チから９５％にあるいは
９５％から５チにというよりにデユーティが急激に変化
し、これによシ回路動作の不安定さが増加するという欠
点がある。

〔発明の目的〕 この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
、その目的は負荷が極めて重い場合あるいは極めて軽い
場合にも発電機出力電圧を所定値に設定することができ
るとともにデュ一６一 ティが急激に変化することがなく安定した回路動作を得
ることができる一定周波数制御による車輛用交流発電機
の電圧調整器を提供することにある。

〔発明の概要〕

この発明によれば、予め第１ないし第４の基準電圧を設
定し、交流発電機出力を整流して得られる出力端電圧を
この第１ないし第４の基準電圧それぞれと比較し、出力
端電圧が、最も大きな第１の基準電圧よυも大きいとき
には発電機のフィールドコイルを０チのデユーティのパ
ルスで駆動し、最も小さな第４の基準電圧よシも出力端
電圧が小さいときには発電機のフィールドコイルを１０
０％のデユーティのパルスで駆動し、出力端電圧が、第
１の基準電圧よシも小さくこの第１の基準電圧の次に大
きな第２の基準電圧よりも大きいときには発電機のフィ
ールドコイルを例えば５％のデユーティのパルスで駆動
し、出力端電圧が、第４の基準電圧よシも大きくこの第
４の基準電圧の欠に小さな第３の基準電圧よシも小さい
ときには発電機のフィールドコイルを例えば９５チのデ
ユーティのパルスで駆動し、出力端電圧が第２と第３の
基準電圧の範囲内にあるときには一定周波数信号電圧と
出力端電圧との大小を比較することによってデユーティ
が５ｑ６から９５％まで変化するノ９ルスを得て、この
ノｆルスで発電機のフィールドコイルを駆動するように
した車輛用交流発電機の電圧調整器が提供されている。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第５図に示す電圧調整器において、入力電圧Ｖ、　　（
前記交流発電機１の整流出力電圧）は４ｎ つの電圧比較器４０〜４３それぞれの正側（＋）に入力
される。上記電圧比較器４０〜４３の負側（−）には互
いに値が異なる４種の基準電圧Ｖ□。

ｖＭｌ、７Ｍ２．ｖＬそれぞれが入力され、各電圧比較
器４０〜４３は入力電圧ｖｉｏと各基準電圧との大小比
較を行なってその比較結果に応じた論理信号を出力する
。また、入力電圧ｖ１ｎはさらに、その正側に第６図に
示すように頂部が除去されて平担化された一定周期Ｔの
三角波信号電圧■ＭＦが入力されるもう１つの電圧比較
器４４の負側に入力される。この電圧比較器４４は、入
力電圧Ｖ（。と三角波信号電圧ｖＭＦとの大小比較を行
ないそのときの入力電圧■、ｎの値に対応して例えば５
チから例えば９５％までデユーティが変化する）４ルス
Ｐ３を出力する。上記電圧比較器４０の論理出力信号Ａ
はインバータ４５を介してアンドゲート４６の一方入力
端に入力される。電圧比較器４１の論理出力信号Ｂは上
記アンドゲート４６の他方入力端に入力されるとともに
、インバータ４７を介してアンドゲート４８の一方入力
端に入力される。電圧比較器４２の論理出力信号Ｃは上
記アンドゲート４８の他方入力端に入力されるとともに
、インバータ４９を介してアンドゲート５０の一方入力
端に入力される。電圧比較器４３の論理出力信号りは上
記アンドゲート５０の他方入力端に入力９− される。上記アンドダート４６の出力信号はアンドゲー
ト５ノの一方入力端にへカされる。このアンドゲート５
１の他方入力端には、周期がＴで５俤のデー−ティを持
つ第６図に示すような、ぐルスＰ２が入力される。上記
アンドゲート５θの出力信号はアンドゲート５２の一方
入力端に入力される。このアンドゲート５２の他方入力
端には、周期がＴで９５チのデユーティを持つ第６図に
示すようなノ臂ルスＰ０が入力される。そして上記アン
ドダート４８の出力信号は前記電圧比較器４４の出力パ
ルスＰ１とともにアンドゲート５３に入力される。さら
に３つのアンドダート５１，５２．５３の出力信号およ
び信号りを反転するインバータ５４の出力信号は並列的
にオアダート５５に入力される。このオアゲート５５の
出力信号は、前記フィールドコイル７を駆動する出力ト
ランジスタ５６のペースに入力される。なお、第５図に
おいて、予電圧比較器４０〜４３に入力される基準電Ｂ
ＥＶＨ１ｖＭ１．ｖＭ２．ｖＬの間には、ｖＨ＞ｖＭ、
〉７Ｍ２〉ｖＬな一１〇− る大小関係が成立している。またもう１つの電圧比較器
４４に入力される三角波信号電圧ｖＭＦの最大、最小値
は上記基準電圧ｖＭ１．ｖＭ２Ｖｃ設定されている。

次に第５図回路の動作を、第６図に示す波形図を参照し
て説明する。いま、たとえば第１図・中の負荷が極めて
軽いなどの理由で発電機出力電圧が大きくなり、入力電
圧ｖｉｎが最も大きい基準電圧ｖＨよシも大きくなると
する。このとき、４つの電圧比較器４０〜４３の各論理
出力信号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄはすべて′１″論理レベルと寿
り、インバータ４５．４７，４９．５４の出力信号はそ
れぞれ″′０＃論理レベルとなる。すると、アンドゲー
ト４６．４８．５０の出力信号はそれぞれ０”論理レベ
ルとなり、さらにアンドゲート５１，５３．５２の出力
信号それぞれも０”論理レベルとなる。すなわち、オア
ゲート５５に入力している。４つの入力信号がすべて”
Ｏ＃論理レベルとなって、出力トランジスタ５６は第６
図中の各周期Ｔ内においてオンすることがない。これを
いいかえれば、出力トランジスタ５６はデユーティが０
チの信号で駆動されているといえる。するとフィールド
コイル７は周期Ｔにわたって励磁されないので、発電機
出力電圧が次第に下降して所定値に近づく。

発電機出力電圧が下降して、入力電圧Ｖ、がｎ ｖＨよυも小さくかつｖＭ′、よシは大きくなったとす
る。ｖ、ｎ＜ｖＨの関係によシ、電圧比較器４０の論理
出力信号人が”０＃論理レベルに反転する。

すると、いままで′０”論理レベルになっていたインバ
ータ４５出力信号が″１＃論理レベルになり、これに続
いてアンドゲート４６の出力（１が＠１”論理レベルに
なる。これによシアンドグート５１からは第６図に示す
ような例えば５ｅＩｂのデユーティを持つ）４ルスＰ２
が出力される。

このｉ４ルスＰ２はオアゲート５５を介して出力トラン
ジスタ５６０ペースに入力するので、出力トランジスタ
５６はデユーティが５％のパルスＰ２によって駆動され
る。すなわち、フィールドコイル７は周期ＴＫ対して極
くわずかな期間だけ励磁されることになシ、負荷が軽け
れば発電機出力電圧はさらに下降していく。

次に発電機出力電圧が下降して、入力電圧ｖ１ｎが九、
よシも小さくかつｖＭ２よシは大きくなったとする。ｖ
ｉｎ＜ｖＭｌの関係によシ、電圧比較器４１の出力信号
ＢがＩＩｏ％論理レベルに反転する。すると、アンドゲ
ート４６の出力信号は再び′Ｏ”論理レベルとなシ、こ
れによってアンドゲート５１からいままで出力されてい
たパルスＰ２は出力されなくなる。一方、信号Ｂが１０
′論理レベルになることによシ、インバータ４７の出力
信号が″″１＃論理レベルに反転する。

これによシアンドダート４８の出力信号も″１＃論理レ
ベルになる。アンドゲート４８の出力信号が入力するア
ンドゲート５３の他方入力端には電圧比較器４４からの
出力Ａｌｌスス３が入力するようになっている。この電
圧比較器４４は入力電圧Ｖ　と第６図に示すような三角
波信号電圧Ｖ□とを比較しておシ、ｖＭ−がｖｌｎよシ
も大きい期間に“１″論理レベルとなるよりなノ母ル１
３− スＰ３を出力する。したがって、ｖｌｎがｖｌｌと７Ｍ
２の範囲内にあるときには、パルスＰ３のデユーティは
５チから９５％の範囲で変化する。

仁のノ４ルスＰ３はアンドダート５３およびオアｒ−ト
５５を介して出力トランジスタ５６のペースに入力する
ので、出力トランジスタ５６はデユーティが５チから９
５優の範囲で任意に変化するノ４ルスＰｓによって駆動
される。す匁わち、軽負荷状態が解かれて通常の負荷状
態にあるとき、フィールドコイル７は入力電圧ｖｌｎに
応じた任意のデユーティで励磁される。

次に負荷が重くなり、■１が７Ｍ２よシも小さくかつｖ
Ｌよシは大きくなったとする。ｖｉｎ＜ｖＭ□の関係に
よシ、電圧比較器４２の出力信号Ｃが１０＃論理レベル
に反転する。するとアンドゲート４８の出力信号は再び
１０”論理レベルとなシ、アンドゲート５３からはノ４
ルスＰ３が出力されなくなる。一方、信号Ｃが＠０”論
理レベルになることによシ、インバータ４９の出力信号
が″″１″論理レベルに反転する。これによシアンド１
４− ダート５０の出力信号も″′１＃論理レベルになる。

するとアンドゲート５２が開き、このアンドゲート５２
からは第６図に示すような９５％のデユーティを持つパ
ルスＰ１が出力される。すなわち、負荷が重くなった場
合、出力トランゾスタ５６はデユーティ９５％のノクル
スＰ１によって駆動され、フィールドコイル７は周期Ｔ
に対しわずかな期間を除いたはとんどの期間励磁され、
これにより発電機出方電圧は上昇していく。

一方、負荷が極めて重くなシ、ｖｉ□がＶＬよりも小さ
くなったとすると、ｖｌｎ＜ｖＬの関係にょシ、電圧比
較器４３の出力信号りも“０”論理レベルに反転する。

するといままで“０”論理レベルになっていたインバー
タ５４の出力信号が″１＃論理レベルに反転し、オアダ
ート５５の出力信号は“１″論理レベルの状態の！！ま
となる。

したがって、出力トランジスタ５６は第６図中の各周期
Ｔの期間中オンし続ける。すなわち、このときのデユー
ティは１００％となる。これによシフイールドコイル７
は励磁され続け、発電機出力電圧は次第に上昇して所定
値に近づく。

このように上記実施例回路では、ｖｌｎがｖＬよシも大
きくかつＶＨよシも小さい場合に、フィールドコイル７
のスイッチング周波数は第３図回路と同様に一定値に保
持することができる。しかも適正な負荷状態のときに、
フィールドコイル７のスイッチング信号のデユーティは
連続的に変化するので、安定した回路動作を得ることが
できる。さらに極めて軽い負荷状態のときにはデユーテ
ィをＯ襲にすることができ、またこれとは反対に極めて
重い負荷状態のときにはデユーティを１００％にするこ
とができるので、このような場合にも発電機出力電圧を
所定値に近づけるととができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
種々の変形が可能である。たとえば上記実施例では、電
圧比較器４４において入力電圧■ｉｎと比較する一定周
期Ｔの信号電圧が三角波信号電圧である場合につ−て説
明したが、これは第７図に示すような、ＣＲ時定数回路
による充放電波形電圧を用いるようにしてもよい。

さらに上記実施例では入力電圧ｖ１ｎがｖ８よシも小さ
くかつＶＭ、よシも大きい場合、７Ｍ２よシも小さくか
つｖＬよシも大きい場合にそれぞれ一定値のデユーティ
すなわち５％、９５％のパルスＰ２ｐＰ１　で出力トラ
ンジスタ５６ｆ駆動するように説明したが、これは第８
図に示すような波形を持った信号ｖＨＦ、■ＬＦそれぞ
れと入力電圧ｖｌｎとを比較する電圧比較器６１．６２
を第９図に示すように追加して、例えば５チで固定され
たデユーティおよび例えば９５％で固定されたデユーテ
ィを、最大デユーティが５％、最小デユーティが９５ｑ
６となるように変化させてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、負荷が極めて重
い場合あるいは極めて軽い場合にも発電機出力電圧を所
定値に設定することができるとともにデー−ティが急激
に変化することがなく安定した回路動作を得ることがで
きる一定１７− 周波数制御による車輛用交流発電機の電圧調整器が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は車輛用交流発電機の電圧調整制御系統を示す構
成図、第２図は第１図の電圧調整器の従来例を示すブロ
ック図、第３図はこの発明の途中の過程で考えられた電
圧調整器の回路図、第４図は第３図回路の動作説明のた
めに用いる波形図、第５図はこの発明の一実施例による
回路図、第６図は第５図回路の動作説明のために用いる
波形図、第７図は第６図中の一部波形の他の例を示す波
形図、第８図はこの発明の変形例回路で用いる信号の波
形図、第９図は第８図に示す信号を用いるこの発明の変
形例を示す回路図である。 １・・・交流発電機、２・・・パワテリ、３・・・負荷
、１０・フィールドコイル、４０〜４４，６１゜６２・
・・電圧比較器、４５　、４７　、４９　、５４１．。 インバータ、４６．４８．５０〜５３・・・アンドゲー
ト、５５・・・オアゲート、５６・・・出力トランーエ
８− シス、り。 −１，，９− ｃＯＮＣＩ：′ ｃ　　ＱＮ　ダ　　タ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流発電出力を整流して出力する出力端にバッテリおよ
   び負荷がそれぞれ接続される車輛用交流発電機と、互い
   に値が異なる２つの基準電圧が設定され、上記発電機の
   出力端電圧とこの両基準電圧それぞれとを比較する電圧
   比較手段と、上記発電機の出力端電圧が上記両基準電圧
   の範囲外にあるときに、Ｏｑ６および１００チを含む固
   定されたいくつかのデユーティを持つスイッチング駆動
   出力を前記発電機の発電制御入力として選択供給する第
   １の制御入力供給手段と、上記発電機の出力端電圧が上
   記両基準電圧の範囲内にあるときに、その出力端電圧に
   対応したデユーティを持つ一定周波数のスイッチング駆
   動出力を前記発電機の発電制御入力として供給する第２
   の制御入力供給手段とを具備したことを特徴とする車輛
   用交流発電機の電圧調整器。