JPS61177129A - オルタネ−タ制御装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車等のエンジンに使用されるオルタネー
タ制御ｌ装置に関するものである。

Ｌ従来の技術］ 近時の自動車においては、バッテリの充電系にオルタネ
ータを採用し、そのオルタネータの出力電圧をＩＣレギ
ュレータによりＷＪ４整するようにしているのが一般的
である。

ところで、従来のＩＣレギュレータは、その電源入力端
子をエンジンスイッチ〔イグニッションスイッチ〕を介
して駆動用電源（バッテリ）に接続しており、前記エン
ジンスイッチを投入して電力を供給することによって周
知なレギュレート動作を行なうようになっている。すな
わち、かかるＩＣレギュレータは、バッテリに接続した
オルタネータの充電端子の電圧が予め設定した調整電圧
（例えば、１１５±Ｏ，ＳＶ）に達しない場合には、前
記オルタネータに励磁電流を供給して充電を行なわせる
が、前記充電端子の電圧が前記調整電圧を上まわると、
前記励磁電流を減衰させて発電を休止させるという動作
を繰り返し実行するようになっている。

しかして、かかるＩＣレギュレータでは、その調整電圧
が固有の値として予め設定されており、それを変更する
には、ｔＣレギュレータ内部の回路構成を変えなければ
ならない、そのため、既製のＩＣレギュレータを用いて
パフテリチャージ量の最適化を図るのは難しい場合があ
る。

このような不具合に対処するための一方策としては、前
記ＩＣレギュレータの電源入力端子と該ＩＣレギュレー
タを駆動するための電源（バッテリ）との間にエンジン
スイッチとは別のスイッチング手段を設けておき、この
スイッチング手段を電子制御波ＮｑＰにより開閉制御で
きるようにすることが考えられる。すなわち、ＩＣレギ
ュレータに対する駆動電力の供給を停止すると、オルタ
ネータの回転子巻線に供給されていた励磁電流が消勢し
て発電が不能となる。そのため、バッテリ電圧が前記Ｉ
Ｃレギュレータの調整電圧以下に設定した上限設定値Ｈ
（例えば、　１３．ＳＶ　）を上まわった場合に前記ス
イッチング手段を非通電状態に切換える発電量［上手投
と、前記バッテリ電圧が前記上限設定値Ｈよりも低位側
に設定した下限設定値Ｌ（例えば、１２．４Ｖ　）を下
まわった場合に前記スイッチング手段を通電状態に切換
える発電指令手段とを前記電子制御装置に内蔵させてお
けば、第５図に示すようにヒステリシスを持たせた状態
でオルタネータ′ｆ：ＯＮ・叶Ｆ制御することができ、
前述した調整電圧を実質的に変更することかでさる。つ
まり、このようにすれば、前記電子制御装置側で任意に
設定した上限設定値Ｈおよび下限設定値りを基準にして
、オルタネータの発電機能が発現または消勢させられ、
バッテリ電圧が制御されるわけである。

ところが、このような構成を採用した場合、前記スイッ
チング手段を短い周期でＯＮ・　ＯＦＦさせるとサージ
電圧を生じてＩＣレギュレータ内のトランジスタが破壊
してしまうおそれがある。そのため、単にこれだけのも
のでは、バフテリの充電効率が低下する低温時等に、前
記オルタネータが。

第６図に示すような挙動、つまり、発電と休止を短い周
期で繰り返すような４１ｉ勅を示すと、　ＩＣレギュレ
ータが故障し易くなるという問題がある。

なお、オルタネータ制御装置に関する先行技術として、
実公昭５５−１４０４８号や実開昭５７−１９２７３９
号に示されるように、固有のａｌｌ電電圧は別にオルタ
ネータの発電量を制御することができるようにしたもの
があるが、ここに開示されているものは、レギュレータ
内部の回路変更を前提としたものであるため、前述した
不都合を総合的に解消することはできない。

し発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、ＩＣレギュレータの調整電圧を変更するには
該ＩＣレギュレータの内部回路を変える必要があり、既
製の或は標準化されたＩＣレギュレータを用いてバッテ
リチャージ量を所望の値に設定するのは困難であるとい
う問題点、および、ＩＣレギュレータの駆動電源をＯＮ
・　ＯＦＦ制御することによって前記調整電圧を実質的
に変更できるようにすると、ＩＣレギュレータ自身の故
障を招き易くなるという問題点を一挙に解消することを
目的としている。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明は、以上のような目的を達成するために、エンジ
ン（Ａ）に駆動されて発電を行なうオルタネータ（１）
と、このオルタネータ（１）の発電出力を調整するため
のＩＣレギュレータ（２）と、このＩＣレギュレータ（
２）の電源入力端子（１０）と駆動用電ＩＩ　（３）と
の間に介設したスイッチング手段（６）と、オルタネー
タ（１）に接続したバッテリ（３）の電圧が前記ＩＣレ
ギュレータ（２）の調整電圧具ドに設定した上限設定値
を上まわった場合に前記スイッチング手段（６）を非通
電状態に切換える発電停止手段ＣＢ）と、前記バッテリ
（３）の電圧が前記上限設定値よりも低位側に設定した
下限設定値を下まわった場合に前記スイッチング手段（
６）を通電状態に切換える発電指令手段（Ｃ）と、前記
スイッチング手段（６〕が通電状態に切換わっだ時点か
ら一定時間が経過するまでは前記発電停止手段（Ｂ）に
よるスイッチング手段切換動作を禁■卜する切換禁止手
段（Ｄ）とを具備してなるものにしたことを特徴とする
。

［作用］ このような発明によれば、オルタネータ（１）に接続し
たバッテリ（３）の電圧が、前記上限設定値を上まわる
と、発電停止手段（Ｂ）の働きによって前記スイッチン
グ手段（６）が非通電状態に切換えられる。その結果、
前記ＩＣレギュレータ（２）への電力の供給が断たれ、
オルタネータ（１）の発電が体重させられる。そして、
バッテリ電圧が前記下限設定値を下まわると、発電指令
手段（Ｃ）の働きによって、前記スイッチング手段（６
）が通電状態に切換えられる。その結果、前記ＩＣレギ
ュレータ（２）への電力の供給が再開され、オルタネー
タ（１）による発電が行なわれる。したがって、前記上
限設定値と前記下限設定値とを実質的な調整電圧として
レギュレート動作が行なわれる。なお、オルタネータ（
１）の発電機能が回復した時点から一定時間が経過しな
いうちにバフテリ電圧が前記上限設定値を上まわってし
また場合には、切換禁止手段（Ｄ）の働きによって発電
停止手段（Ｂ）の作動が禁止されるため、前記スイッチ
ング手段（６）は、一定時間が経過するまでは通電状態
に保持される。したがって、バッテリの充電効率が悪く
、オルタネータの発電が再開されると直ちにバフテリ電
圧が上昇してしまうような場合でも、前述の一定時間よ
りも短い周期で前記スイッチング手段（６）のＯＮ・Ｏ
ＦＦが繰り返されることは起こり得ない。

［実施例］ 以下、本発明を自動車のバッテリ充電系に適用した場合
の一実施例につき第２図〜第４図を参照して説明する。

第２図は、本発明にかかるオルタネータ制御装置の一実
施例を示しており、ｌはエンジンＡにより駆動されるオ
ルタネータ、２はＩＣレギュレータ、３はバッテリ、４
は電気的な負荷、５はエンジンスイッチ、６はスイッチ
ング手段たるトランジスタ、７はこのトランジスタ６を
ＯＮ・ＯＦＦ動作させる電子制御装置である。そして、
この電子制御装置７が発電停止手段Ｂ、発電指令手段Ｃ
および切換禁止手段りとしての役割を担っている。

詳述すれば、オルタネータｌは三相星形結線とされた３
つの固定子巻線Ｌ１〜Ｌ３に１回転子巻線Ｌｆを設けて
構成されており、３つの固定予巻ｆｆ１Ｌ＋”Ｌ３の各
相にはダイオードブリッジＤ１〜Ｄ６を設けて、固定子
巻線Ｌ１〜Ｌ３に誘起された誘導電圧を余波整流して出
力する構成になっている。しかして、その充電端子Ｂは
、前記バッテリ３に接続しである。

また、ＩＣレギュレータ２は、２つのトランジスタＴ　
ｒ　ｌ、Ｔｒ２をＯＮ・　ＯＦＦ制御する構成としてお
り、一方のトランジスタＴｒｌを０Ｎ−ＯＦＦさせて公
知のレギュレート動作をする。つまり、実施例のもので
は、トランジスタＴ　ｒ　ｌをＯＮさせることによって
オルタネータ１の回転子巻線Ｌｆに励磁電流を流して、
オルタネータｌの固定子巻線Ｌｌ　〜Ｌ３に電流を誘起
させて発電を行い、他方のトランジスタＴ　ｒ　２をＯ
Ｎさせることによってチャージランプｌｌを点灯させる
。なお、ダイオードブリッジＤ１〜Ｄ６に並列に設けた
２つのダイオード０７　、ｎｏとより成る直列接続体１
２は中性点ダイオードであり、オルタネータｌの作動時
に固定子巻線Ｌｌ−Ｌ３の中性点に生じる電位変動を還
元してエネルギーの有効利用を図るものである。

そして、このＩＣレギュレータ２の電源入力端子ＩＧを
前記トランジスタ６を介して駆動用電源たるバッテリ３
に接続し、このトランジスタ６を電子制御装置７の出力
信号によって０Ｎ−ＯＦＦ動作させるようにしている。

すなわち、電子制御装置７は、マイクロコンピュータを
主体にして構成されており、その電源端子８は、エンジ
ンスイッチ５を介して前記バッテリ３に接続しである。

そして、この電子制御装置７には、第３図に示すような
プログラムが内蔵させである。すなわち、まず、ステッ
プ２０で、少なくとも前記バッテリ３の電圧ＢＡ丁を入
力する０次いで、ステップ２１で、オルタネータｌの発
電機能が停＋ｈ中であるか否かを判断し、発電機能停止
中なら直接ステップ２４へ移り、発電機能発揮中ならス
テップ２２へ進む、そして、ステップ２２で、インクリ
メントカウンタＧＡＬＴＯＮが一定時間、例えば、１秒
未満か否かを判断し、１秒未満の場合には、直接ステッ
プ２８へ移るが、１秒以上にカウントアツプしている場
合にはステップ２３へ進む、ステップ２３では、オルタ
ネータ１の発電機能が停止中であるか否かを判断し、発
電機能停止中ならステップ２４へ進み、発電機能発揮中
ならステップ２５へ進む、ステップ２４では、バッテリ
３の電圧ＢＡＴが下限設定値Ｌ　（１２，４Ｖ）以上か
否かを判断し、下限設定値り以上ならステップ２６へ移
るが、下限設定値りを下まわっている場合には、ステッ
プ２８へ進む、一方、ステップ２３で、オルタネータ１
の発電機能が停止ヒされていないと判断してステップ２
５へ進んだ場合には、バッテリ３の電圧ＢＡＴが一ヒ限
設定値Ｈ（ＩＬ９Ｖ）以上か否かを判断し、上限設定値
Ｈに達していない場合には前記ステップ２８へ進むが、
上限設定値Ｈ以上に達している場合にはステップ２６で
、前記インクリメントカウンタＣＡＬ〒ＯＮをクリアし
た後にステップ２７へ進む、ステップ２７では、オルタ
ネータｌの発電機能を休止させるべき旨の信号を出力し
、前記トランジスタ６を非通電状態に切換える。一方、
前述したステー２プ２８では、オルタネータｌを発電状
態にすべき旨の信号を出し、前記トランジスタ６を通電
状態にする。そして１以上の手順を、エンジンスイッチ
５がＯＮに維持されている間中繰り返し実行する。

次いで、この実施例の動作を説明する。

（１）エンジンスイッチが「ＯＮ」でエンジンが停止し
ている場合 エンジンスイッチ５が投入され、スイッチング手段たる
トランジスタ６が通電状態に保持されると、ＩＣレギュ
レータ２の駆動用電源、つまりバッテリ３の電圧はＩＣ
レギュレータ２の電源入力端子ＩＧに印加される。その
ため、ＩＣレギュレータ２はこの状態を検出してトラン
ジスタＴ　ｒ　ｌを駆動する。トランジスタＴ　ｒ　１
が駆動されると、バッテリ３の電圧が回転予巻Ｗａ　Ｌ
　ｔに印加され、励磁電流が流れてオルタネータｌに界
磁が形成される。しかし、この状急においてはエンジン
が回転していないので、オルタネータｌは発電せず、し
たがってＰ端子の電圧はグランドレベルとなる。その結
果、この状態をＩＣレギュレータ２が検出すると。

トランジスタＴ　ｒ　２が駆動されて、チャージランプ
１１を点灯して、パッチ“り電源が放電中であることを
知らせる。

（２）エンジンが始動し、オルタネータｌが発電状態に
ある場合 エンジンが作動中であって、トランジスタ６が１秒置上
通電状態にある場合には、バッテリ電圧ＢＡ丁が上限設
定値Ｈ（１３，９Ｖ　）を上まわらない限り、第３図に
示す制御はステップ２２→２３→２５→２８と進行する
ため、その後もトランジスタ６は通電状態に保持され、
オルタネータ１は、発電状態を維持する。この場合には
、トランジスタＴ　ｒ　２がＯＦＦになってチャージラ
ンプ１１が消灯し、Ｂ端子からバッテリ３に充電電流が
流れる。

そして、バッテリ電圧ＢＡ↑が上昇していき、前述の上
限設定値Ｈを上回ると、第３図に示す制御がステップ２
．２→２３→２５−２６→２７と進行するため、トラン
ジスタ６が非通電状態に切換られ、ＩＣレギュレータ２
に対する駆動電流の供給が遮断され、該ＩＣレギュレー
タｚ内のトランジスタＴｒｉがＯＦＦになる。これによ
り、回転子巻線Ｌｒの励磁電流は、逆起電力吸収用ダイ
オ−Ｆ’　Ｄ　＋　を経由して減衰し、Ｂ端子電圧も低
下していく、つまり、オルタネータ１の発電機能が休止
させられる。

なお、オルタネータｌが発電状態に切換った時点（イン
クリメントカウンタＣＡＬτＯＮがクリアされなくなっ
た時点）から１秒を経過していない場合には、第３図に
示す制御は、ステップ２２→２８と進むため、たとえバ
ッテリ電圧ＢＡ丁が前記下限設定値Ｈを上回ってもトラ
ンジスタ６は非通電状態には切換られす、オルタネータ
１は発電を続行することになる。

（３）エンジンが作動中であって、オルタネータｌの発
電が体Ｉトしている場合 前記のようにして、トランジスタ６が非通電状態に切換
られ、オルタネータ１の発電が休止させられている際に
は、第３図に示す制御は、ステップ２０→２１→２４と
進行するため、バッテリ電圧が下限設定値りをヒ回って
いる間はオルタネータ１の発電が休止され続ける。そし
て、バッテリ電圧ＢＡＴが前記下限設定値りを下回ると
、制御がステップ２４からステップ２８と進むため、ト
ランジスタ６が通電状態に切換られ、オルタネータｌの
発電が再開される。

このような構成のものであれば、前述した上限設定値Ｈ
（ＩＬ９Ｖ　）　ト丁限設定値Ｌ　（１２−４Ｖ　）　
ｔ−基準にして、オルタネータｌの制御が行なわれるこ
とになり、前記ＩＣレギュレータ２の固有の調整電圧（
１４，５±０−５Ｖ）は、第３図に示す制御が実行され
ている限り無効なものになる。すなわち、前記上限設定
値Ｈを上まわるとＩＣレギュレータ２への駆動電力の供
給が遮断されるため、前記調整電圧（１４，５±０．８
Ｖ）に基く制御は行なわれなくなり、前記上限設定値Ｈ
と前記下限設定値りとを実質的な調整電圧としてレギュ
ート動作が実行される。しかも、前記上限設電値Ｈと前
記下限設定値りとは、前記ＩＣレギュレータ２の外部に
おいて、任意に設定することができる。そのため、ＩＣ
レギュレータ２の内部回路を一切変更することなしに、
オルタネータ制御用の調整電圧を実質的に変化させるこ
とが可能となり、オルタネータｌの発電領域を自在に設
定することができる。したがって、バッテリチャージ量
の要求が個々に異なる各種の車両に対して、１Ｇレギユ
レータ２の共通化を図ることができる。

しかも、オルタネータｌが発電状態に切換わった後、一
定時間（１秒）が経過するまでに、バッテリ電圧ＢＡＴ
が上限設定値Ｈを上まわるようなことになった場合には
、その一定時間が経過するまでの間はトランジスタ６を
切換えず、ＩＣレギュレータ２への電源の供給を続行す
るようにしているので、低温時等のようにバッテリ３の
充電効率が低くバッテリ電圧が敏感に昇降するような場
合でも第６ｖ４に示すような周期の短いＩ＼ンチングは
生じない、すなわち、最悪の場合でも、第４図に示すよ
うに一定時間（１秒）以上の間隔をおいてオルタネータ
ｌのＯＮ・ＯＦＦが繰り返されることになる。そのため
、ＩＣレギュレータ２への電力供給を断続させてオルタ
ネータ１の制御を行なっても。

サージ電圧が発生してＩＣレギュレータ２内のトランジ
スタが破損するという不都合は生じない。

なお、スイッチング手段は、トランジスタに限られない
のは勿論である。

また、上限設定値および下限設定値も前記のものに限ら
れず、要求されるバッテリチャージ量等に応じて適宜設
定すればよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように１本発明は、ＩＣ，レギュレータの
駆動電源をＯＮ・　ＯＦＦ制御することによって該ＩＣ
レギュレータの調整電圧を実質的に変更することができ
るようにしているので、既製の或は標準化されたＩＣレ
ギュレータを用いてバッテリチャージ量を所望の値に設
定することが容易であり、しかも、短周期のチャタリン
グ動作を禁止出来るようにしているので、ＩＣレギュレ
ータの駆動電源をＯＮ・　０ＦＦｆｌｉＱ１１してもＩ
Ｃレギュレータ自身が故障を起し易くなるという不都合
を招くことがないオルタネータ装置を提供できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を明示するための全体構成図。 第２図は本発明の一実施例を示す概略的な回路説明図、
第３図は同実施例の制御手順を示すフローチャート図、
第４図は同実施例の作用説明図である。第５図および第
６図は、従来技術を説明するための説明図である。 ｌＩＩ＋１争オルタネータ ２・拳・ＩＣレギュレータ ３・・・駆動用電源（バッテリ） ６・争・スイッチング手段（トランジスタ）７拳・串型
子制御装置 Ａ・・・エンジン Ｂ・・φ発電停止手段 Ｃ・・・発電指令手段 Ｄ・・・切換禁【上手投 ＩＯ・・・電源入力端子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンに駆動されて発電を行なうオルタネータと、こ
   のオルタネータの発電出力を調整するためのＩＣレギュ
   レータと、このＩＣレギュレータの電源入力端子と駆動
   用電源との間に介設したスイッチング手段と、オルタネ
   ータに接続したバッテリの電圧が前記ＩＣレギュレータ
   の調整電圧以下に設定した上限設定値を上まわった場合
   に前記スイッチング手段を非通電状態に切換える発電停
   止手段と、前記バッテリの電圧が前記上限設定値よりも
   低位側に設定した下限設定値を下まわった場合に前記ス
   イッチング手段を通電状態に切換える発電指令手段と、
   前記スイッチング手段が通電状態に切換わった時点から
   一定時間が経過するまでは前記発電停止手段によるスイ
   ッチング手段切換動作を禁止する切換禁止手段とを具備
   してなることを特徴とするオルタネータ制御手段。