JPS6032428B2 - 車両用発電機の発電制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用発電機の発電制御装置に関し、特に電圧
検出端子、発電機出力端子及び発電機の励磁巻線よりス
イッチング素子を介して接地に至る励磁回路が断線して
もそれを報知できるようにした装置に関する。

通常、この種の装置は、電圧検出端子又は発電機出力端
子の段線についていえば実公昭５２−５０３２７号公報
や袴公昭５１一１４磯５号公報の如く２重検出方式（ダ
ブルセンシング）であり、バッテリーの端子電圧（第１
電圧検出点）及び発電機電圧（第２電圧検出点）を検出
している。

まず、電圧検出線（第１電圧検出線）が断線すると電圧
検出点は自動的に第２電圧検出点に移るが表示は特に行
わない。また、発電機出力端子開放に対しても電圧検出
点‘ま第２電圧検出点に移るが、表示は特にしない。ま
た、励磁回路の断線については第２整流回路６の出力端
子とアース間に断線検出用の抵抗を挿入する構成が知ら
れており、励磁回路断線時には発電表示灯を前記抵抗を
介して駆動し、断線表示を行なわせるものがある。従来
のように単に電圧検出端子をバッテリー端子及び発電機
出力端子より取り出したダブルセンシングの場合、正常
時はバッテリー端子電圧により制御し、他方出力端子線
の断線時又は出力端子線の電圧降下が大きい時には発電
機出力端子電圧により劉御すべく、バッテリー検出端子
電圧はバッテリー充電に最適となるように電圧を設定し
、発電機出力端子側の電圧をやや高めに設定した。

その設定電圧差をＶＲとすると、この電圧差ＶＲを比較
的小さく設定したとき、出力端子線の電圧降下が大とな
った場合にはそのＶＲを超えると電圧調整器は発電機の
出力端子電圧で制御を始めるため、バッテリー充電にと
って好ましくない状況となる。また、ＶＲを比較的大き
く設定したとき、出力端子線開放時又はバッテリー電圧
検出線開放時には発電機は高電圧で制御されることにな
り、そのため電気負荷の焼損、破損につながる。また、
出力端子が開放しても発電表示灯は何の警報も運転者に
与えないので、そのまま走行した場合はバッテリー上が
りの路上故障につながり非常に問題になる。また、励磁
回路の断線を検出するためにＬ端子とアース端子間に断
線検出用抵抗を用いた場合には、断線時のランプ輝度を
ある程度以上確保しようとすると、この断線検出用抵抗
は小さな抵抗値に設定せねばならず、正常時には全く不
要（無だ）な発熱（エネルギーの損失）が発生する。

本発明者等の一実験によれば断線検出用抵抗は断線時の
ランプ輝度を確保するために約１００が必要となり、正
常発電時には無だな発熱が２２Ｗを超える。このため断
線検出用抵抗が大型となり、取付上又は熱保護上大きな
マイナス原因となるばかりでなく、第２整流回路の電気
負荷として上記断線検出用抵抗が接続されるため各ダイ
オードに大容量の素子を用いる必要があるばかりでなく
、発電機の有効出力がその抵抗消費電流分だけ減少する
という欠点がある。本発明は上述の点に鑑みてなされた
ものである。

第１番目の発明は、発電機の励磁回路に断線事故等の故
障が発生したときその旨を充電表示用の表示手段を用い
て運転者に報知できるようにすると共に、正常発電時に
はその表示手段制御用の通電用抵抗による電力消費を極
力抑えるように構成して、この抵抗の電力容量を従来と
比べて格段に小さく設定でき、またその寸法、形状も小
型化してＩＣ化を有利にでき、かつ正常発電時には第２
整流回路の出力をほとんど励磁専用に用いることができ
るため発電出力を増大でき、さらに、バッテリー電圧検
出線の断線時には強制的に発電を停止して、その旨を前
記表示手段を用いて報知できる、車両用発電機の発電制
御装置を提供することを目的とする。そのため本発明で
は、車載発電機の第２整流回路の出力端子と接地間に通
電回路形成用の抵抗とスイッチング手段とからなる直列
回路を設け、また、常時第２整流回路の出力端子の電圧
でもつて発電機の発電状態を監視する回路及びその電圧
に応じて表示動作をする表示手段を設け、さらにバッテ
リー電圧検出線より入力される電圧を監視する回路を設
け、これら回路が少なくとも発電不良等を検出したとき
前記スイッチング手段を導通させて、バッテリーよりキ
ースィッチ、及び前記通電用抵抗を介して通電経路を形
成し、第２整流回路の出力端子に所定の電圧を与えて表
示手段を作動させることにより、発電機の発電不良等、
特に励磁回路やバッテリー電圧検出線が断線した場合に
確実にその旨を運転者に報知できるようにしたものであ
る。

さらに、第２番目の発明では、第１番目の発明の要件に
加えて発電機の出力電圧が設定値以上になったとき発電
を強制的に停止させる過電圧保護機能を付加することに
より、過電圧発生時には速やかに発電を抑制して各種機
器を保護でき、かつその旨を前記表示手段を共通に用い
て運転者に報知できる、車両用発電機の発電制御装置を
提供することを目的とする。

第１図は車両用発電機概要の一実施例を示す。

１は図示していない車載エンジンによって駆動される発
電機で、この場合、Ｙ結線により三相交流電圧を整流し
た直流出力を発生するものである。

２は本発明の要部となる発電制御装置を示すブロック１
，２において、３は電機子巻線、４は発電機励磁用の励
磁巻線、５は全波整流用の第１整流回路、６は励磁巻線
駆動用の電源をとり出す第２整流回路、７は励磁巻線４
の通電を断線するスイッチング回路、８一１はバッテリ
ーの充函々圧を検出するバッテリー電圧検出回路、８一
２はバッテリー電圧検出線の断線、開放の有無を検出す
るＳ端子断線検出回路、９は発電機出力電圧を検出する
発電機電圧検出回路で、出力電圧が設定値以上となった
か否かに応じた信号を発生する。

１０はホールド回路であり、バッテリー電圧検出端子が
外れた場合にはＳ端子断線検出回路８−２から、さらに
発電出力端子が開放となった場合には発電機電圧検出回
路９から信号を受けて（または一旦信号を授けると）ス
イッチング回路７中の出力トランジスタをＯＦＦさせる
信号を発生するものである。

また、１１は警報回路で、励磁回路（すなわち励磁巻線
及び出力段回路等を含む）の断線時に表示手段であるラ
ンプ１４を駆動して運転者に警報を与えるものである。
次に、前記発電制御装置２の具体的な一実施例を第２図
に示し、以下これについて説明する。

まず、スイッチング回路７は、ダーリントントランジス
タ７１及びフライホイールダイオード７２、抵抗７３か
らなり、そのコレクタ側には励磁コイル４及び逆起電力
吸収用のフライホイールダイオード７２が接続されてい
る。そして、その励磁コイル４の他端は励磁用ダイオー
ド６の出力端子Ｌに接続され、またフライホイールダイ
オード７２の他端もＬ端子に接続されている。またダー
リントントランジスタ７１のベースは抵抗７３を介して
Ｌ端子に接続される。また、バッテリー電圧検出回路８
ーーは、Ｓ端子からのバッテリー電圧を分圧する抵抗８
４，８５，８６、及び定電圧ダイオード８３を有し、Ｓ
端子電圧がある設定値以上になると定電圧ダイオードを
○Ｎして制御トランジスタ８ １を○Ｎし、ダーリント
ントランジスタ７１をＯＦＦさせるものである。また、
Ｓ端子断線検出回路８一２は、トランジスタ８２と抵抗
８７，８８からなり、Ｓ端子の断線、開放時にホールド
回路１０を作動させるようにしてある。発電機電圧検出
回路９、抵抗９１，９２、及び定電圧ダイオード９３よ
りなり、発電機出力電圧が設定値以上となると定電圧ダ
イオードカミ○Ｎしてホールド回路１川こ信号を発生す
る。また、ホールド回路１０は、トランジスタ１０１，
１０２，１０３，１０４，１０５、ダイオード１０６、
及び抵抗１０７，１０８，１０９，１０９１，１０９２
，１０９３よりなり、Ｓ端子断線検出回路８−２又は発
電機電圧検出回路９の信号により制御トランジスタ８１
をＯＮにすべ〈信号を発生する。

また、一旦そのホールド状態になるとキースイツチをＯ
ＦＦするまで解除しない。また、警報回路１１は、発電
機の発電状態を検出する発電検出回路と、故障発生時に
ランプ１４を駆動する駆動回路とから主要構成されてい
る。そのうち、発電検出回路は、トランジスタ１１１，
１１２、定電圧ダイオード１１４、抵抗１１８，１１９
，１１８１，１１９１、及びコンデンサー１５，１１６
からなり、無安定マルチパイプレータなる発振回路を構
成してある。また駆動回路は、トランジスタ１１３と、
断線検出用兼ランプ駆動用の通電抵抗１１７、及びベー
ス抵抗１１７１からなる。その機能は、励磁回路断線時
にＬ端子電圧を低レベルに下げて充電表示ランプ１４を
動作せしめることにある。次に、この電圧調整回路の作
動を説明すると、キースィッチ１５の投入時は、発電機
１がまだ発電していないため第２整流回路６の出力端子
Ｌには電圧が現われず、バッテリー１６より、ランプ１
４及び初期励磁抵抗１２を介して制御回路に電流が流れ
トランジスタ７１がＯＮする。そこで、ランプ１４が点
灯するとともに励磁巻線４が初期励磁される。その後、
ヱンジソが始動されて発電が開始され、第２整流回路６
よりバッテリー１６の端子電圧とほぼ等しい電圧が発生
するようになると、ランプ１４両端の電位差が小さくな
ってランプ１４は消灯するようになる。そして、さらに
発電電圧が上昇すると充電動作によりバッテリー電圧が
上昇し所定値を超えると定電圧ダイオード８３が〇Ｎし
、トランジスタ８ １が○Ｎし、トランジスタ７１が○
ＦＦして励磁巻線４への通電、励磁を停止する。そのた
め発電電圧は下降して行き、バッテリー電圧が所定値よ
り小さくなると定電圧ダイオード８３が再びＯＦＦし、
トランジスタ８１がＯＦＦ、トランジスタ７１が○Ｎし
て励磁巻線４への通電、励磁を開始する。以下、上記の
作動を繰返し、バッテリー１６の充電電圧をッェナー電
圧等によって決めた前記所定値（通常１４〜１５Ｖ）に
調整するものである。次に、本発明の第１の要部である
励磁回路の断線時の警報回路１１について説明する。

まず、励磁回路が正常の場合、キースイッチ１５の投入
時には、トランジスタ７１が○Ｎして第２整流回路６の
出力端子Ｌの電圧をバッテリー電圧より低い所定分圧値
にするため、発振回路は回路設定により定電圧ダイオー
ド１１４をＯＮできず発振作動しない。そのためトラン
ジスタ１ １３が○Ｎしている。もちろん、ランプ１４
は点灯している。この状態で、エンジンが始動して発電
電圧が約バッテリー電圧まで上昇すると、ランプ１４は
消灯する。この時、発振回路には第２整流回路６より充
分な電圧が供給されるようになるため、定電圧ダイオー
ド１ １４が○Ｎして発振作動を開始し、トランジスタ
１１３はその発振周期に従って断続する。この際、トラ
ンジスター１３のＯＮ時のデューティ比を小さくするこ
とによって抵抗１ １７による実質的な消費電力を極力
小さくするように設定してある。今、励磁回路中の例え
ば励磁巻線４あるいはトランジスタ７１の断線等で、発
電機１の発電作動が停止した場合、第２整流回路６の出
力端子Ｌ‘こは所定の電圧が発生しなくなる。

この場合、発振回路はバッテリー１６よりキースイッチ
１６、及びランプ１４と初期励磁抵抗１２との並列回路
を介して供給される電圧によって発振を継続しようとす
るが、トランジスタ１１３が導通した時出力端子Ｌの電
圧はほぼバッテリー電圧をランプ１４及び初期励磁抵抗
１２の並列抵抗と断線検出用の抵抗１１７とで分圧した
値になる。この出力端子Ｌの電圧総下により発振回路中
の定電圧ダイオード１ １４をＯＮできず、そのため発
振回路の発振作動はトランジスタ１１２がＯＦＦ、トラ
ンジスタ１ １ １がＯＮの状態で停止する。従って、
トランジスタ１１３はＯＮ状態を継続し、バッテリー電
圧１１よりキースィツチ１５、ランプ１４及び抵抗１１
７の経路でランプ１４を点灯せしめ、発電機が故障した
ことを直ちに運転者に報知できる。もちろん、キースイ
ッチ１５を−旦開放し再び投入した場合には、エンジン
始動後もトランジスタ６０３がＯＮ状態を継続するため
ランプ１４は点灯し続け、発電不良を運転者に報知でき
る。なお、本発明者等の実験によれば、通電抵抗１１７
を５〜１００に選んでも、発振回路によるトランジスタ
１１３のＯＮ時のデューティ比を１／５０〜１／１００
に選ぶことにより、この抵抗１１７の消費電力を、正常
発電時には０．２〜０．３Ｗ、また断線故障時には２〜
３Ｗ以下にでき、従来の１／１０以下に消費電力を小さ
くできることを確認した。次に、本発明の第２の姿部で
ある発電機出力端子とバッテリー端子間の充電線の断線
時の発電停止及び警報機能について説明する。発電機出
力端子が開放されると発電機の出力電圧であるＢ端子電
圧及びＬ端子電圧は−豚高電圧となるので、Ｌ端子電圧
を分割する抵抗９１，９２を通して定電圧ダイオード９
３３が○Ｎし、トランジスター０３が○Ｎしてホールド
回路１０が作動する。

すなわち、トランジスタ１０３が○Ｎして各トランジス
タ１０１，１０２がＯＮすることにより、トランジスタ
１０３のＯＮ状態がホールドされる。一方、トランジス
タ１０２のＯＮによりトランジスター０４，１ ０５が
０Ｎして制御トランジスタ８１を○Ｎし、従って、出
力段トランジスタ７１を強制的に○ＦＦして発電を停止
させる。発電が停止すると、Ｌ端子電圧の電位は、警報
回路１１中の抵抗１１７によりトランジスタ１１３を介
してアースされるので所定の分圧値まで下がり、ランプ
１４が動作して運転者に警報を与える。この警報はキー
スィッチ１５を一旦ＯＦＦするまで継続する。次に、本
発明の第３の要部であるバッテリー電圧検出線の断線時
の発電機の発電表示及び警報機能について説明する。

バッテリー電圧検出線が開放されると、Ｓ端子断線検出
回路８一２中のトランジスタ８２のベースに電圧が印加
されなくなり、トランジスタ８２はＯＦＦする。

そこで抵抗８７，８８を通してトランジスタ１０３にベ
ース電流が流れトランジスター０３がＯＮする。そのた
めホールド回路１ ０が作動してトランジスタ１０５は
ＯＮ継続し、トランジスタ８１が○Ｎして出力段トラン
ジスタ７１が○ＦＦし発電を停止する。発電が停止する
と前述したように警報回路１１が作動してランプ１４を
点灯し運転者に警報を与える。本回路ではこの警報はキ
ースィッチ１５を一旦ＯＦＦするまで継続する。次に、
第３図は本発明の他の実施例を示すもので、励磁回路（
励磁巻線４及びトランジスタ７１）が断線した場合の表
示及びバッテリー電圧険出線が断線した場合の発電停止
及びその表示を組合わせたものである。

第２図に示す実施例と異なる点は、ホールド回路１０を
省略して、特に、バッテリー電圧検出線が一旦外れ再び
正常結線に戻った場合には同時に発電も開始させ、警報
のホールドを行わないようにしたことである。なお、そ
の回路作動は第２図中の回路と同様であるため省略する
。また、上述した実施例では表示手段１４としてランプ
をキースィッチ１５と端子Ｌとの間に直列関係に直接挿
入したが、表示手段１４−１として例えば第４図に示す
ようにランプ１４に代えてリレーコイル１４０１と逆流
防止用ダイオード１４０２を挿入し、このリレーコイル
１４０１のリレー孫点の開閉によってランプ１４０３を
駆動するようにしてもよい。

もちろん、上記の機械式リレーに代えて半導体式リレー
を用いてランプ１４０３を駆動するようにしてもよい。
またランプ１４０３はこの場合発光ダイオードやブザー
等の他の警報用素子を用いることもできる。上述したよ
うに、本発明装置は、従来と同様の電圧調整回路に警報
回路１１や各種保護回路を付加して、この両回路を厚膜
技術や薄膜技術等を用いて集積回路装置化することによ
り、この集積回路装置の入出力端子は従来の電圧調整回
路のみの場合と同数の端子（Ｌ，Ｆ，Ｓ，Ｅ）にするこ
とができ、また本発明装置の寸法、形状も従来と変わら
ない程度に小さでき、従って現用の発電制御装置との互
換性のある取付けが可能となる。

以上述べたように第１番目の発明では、発電機の第２整
流回路の出力端子の電圧を監視して、少なくとも発電不
良等を検出したときには充電表示用の表示手段を通電用
抵抗を通して、通電用抵抗によって形成される第２整流
回路出力端子の端子電圧に応じて駆動し、他方正常発電
時にはこの薄亀用抵抗による通電を実質的に停止してい
るから励磁回路の断線故障時等の発生時にはその旨を前
記表示手段を用いて運転者に報知できると共に、正常発
電時には前記通電用抵抗による電力消費を極力抑えるこ
とができるためこの抵抗の電力容量は小さくて済み、そ
の寸法、形状を４・型化でき、さらに正常発電時には第
２整流回路の出力をほとんど励磁専用に用いることがで
きるため、発電出力を一層増大できるという優れた効果
がある。加えて、バッテリー電圧検出線の断線、開放時
には発電を強制的に停止すると共に、その旨を前記表示
手段を共用して運転者に報知できるという優れた効果が
ある。また、第２番目の発明では、第１番目の発明の効
果を全て有し、加えて発電機の出力電圧が設定値以上に
なったとき発電を強制的に停止すると共に、その旨を前
記表示手段を共通に用いて運転者に報知できるという優
れた効果があり、従来に比べて一層信頼性の高い発電制
御装置を提供できるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す全体回路図、第２
図、第３図及び第４図はそれぞれ本発明装置の具体例を
示す電気回路図である。 １・・・発電機、２・・・発電制御装置、３・・・電機
子巻線、４…励磁巻線、５・・・第１整流回路、６・・
・第２整流回路、８一１・・・バッテリー電圧検出回路
、８一２・・・保護回路の主要部をなすＳ端子断線検出
回路、９・・・過電圧保護回路の主要部をなす発電機電
圧検出回路、１０…ホールド回路、７１・・・発電電圧
制御用のスイッチング素子をなすダーリントントランジ
スタ、１１２，１１４・・・発電検出回路の要部をなす
トランジスタ、定電圧ダイオード、１１３，１１７・・
・表示駆動回路の主要部をなすトランジスタ、通電用抵
抗。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 車両用発電機に第１整流回路及び第２整流回路が設
   けられ、この第１整流回路の第１整流出力端子がバツテ
   リーに接続され、かつ前記第２の整流回路の第２整流出
   力端子が、キースイツチを介して前記バツテリーに接続
   されると共に、励磁巻線を介して発電電圧制御用のスイ
   ツチング素子に接続されてなり、バツテリー電圧検出線
   を介して検出した前記バツテリーの端子電圧に応じて前
   記スイツチング素子が制御される車両用発電機の発電制
   御装置において、 前記第２整流出力端子から電源を供
   給され前記バツテリー電圧検出線の断線に伴い低下する
   電圧を検出する断線検出回路とこの断線検出回路からの
   出力信号により前記スイツチング素子を強制的に遮断す
   るホールド回路とからなる保護回路を有し、前記第２整
   流出力端子と前記バツテリーとの間に接続された表示手
   段を有し、前記第２整流出力端子にその一端が接続され
   ている通電用抵抗を有し、前記第２整流出力端子電圧の
   端子電圧を検出し該端子電圧が所定レベル以上のときは
   パルス状の出力信号を発し一方前記端子電圧が所定レベ
   ル以下のときは一定レベル状の出力信号を発する発電検
   出回路を有し、該発電検出回路に接続され該発電検出回
   路のパルス状又は一定レベル状の出力信号に応じて前記
   通電用抵抗の他端と接地間とを断続的又は連続的に導通
   する表示駆動回路を有することを特徴とする車両用発電
   機の発電制御装置。 ２ 前記第２整流出力端子から電源を供給されると共に
   該第２整流出力端子電圧が設定値以上になつたとき、前
   記スイツチング素子を強制的に遮断する過電圧保護回路
   を更に具備することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の車両用発電機の発電制御装置。