JPS64910B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車輛などに装備された内燃機関に
より駆動される交流発電機の整流出力で、蓄電池
を充電する充電発電機制御装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の従来の充電発電機制御装置を第１図に
示し説明する。第１図において１は交流発電機で
図示しない車輌などに装備され内燃機関（図示せ
ず）より駆動される。この交流発電機１は三相星
形結線された電機子コイル１０１と界磁コイル１
０２を有し、また１０３は上記電機子コイル１０
１の中性点であり、中性作動負荷（図示せず）が
接続されている。２は全波整流装置で、上記交流
発電機１の交流出力を整流し、２０１はその第１
整流出力端、２０２は第２整流出力端、２０３は
第３整流出力端で接地端である。３は電圧調整装
置で、上記界磁コイル１０２に流れる界磁電流を
制御することによつて、交流発電機１の出力電圧
を所定値に制御するもので、以下の部品で構成さ
れている。

すなわち、３０１はダイオードで、界磁コイル
１０２の両端に接続され界磁コイル１０２に生じ
断続サージを吸収する。３０２，３０３は出力ト
ランジスタで界磁コイル１０２の界磁電流を断続
し、互いにダーリントン接続されている。３０４
は抵抗でトランジスタ３０３のベース回路を構成
する。３０５は制御トランジスタで、出力トラン
ジスタ３０２，３０３を断続制御する。３０６は
ゼナーダイオードで、交流発電機１の出力電圧を
検出して所定値に達したとき導通する。３０７，
３０８は電圧の分圧回路を構成する抵抗で、それ
ぞれ第２整流出力端２０２と第３整流出力端２０
３の間、すなわち、正負出力端間に直列に接続さ
れ、ａは上記抵抗３０７，３０８の分圧点であ
る。３０９は充電表示灯６の断線保護用初期励磁
抵抗（以下、抵抗と云う）でキースイツチ５を介
して蓄電池４と第２整流出力端間２０２に接続さ
れている。

以上のように構成された従来の充電発電制御装
置の動作を説明する。まず内燃機関の始動時にキ
ースイツチ５を閉成すると、蓄電池４からキース
イツチ５、抵抗３０４を通つてトランジスタ３０
２，３０３のベースに電流が流れて、トランジス
タ３０２，３０３は導電する。したがつて、蓄電
池４から、キースイツチ５、充電表示灯６と抵抗
３０９、界磁コイル１０２、トランジスタ３０
２，３０３を介して、界磁コイル１０２に電流が
流れ、界磁起磁力が発生する。このとき、充電表
示灯６には電流が流れるので点灯し蓄電池４の非
充電状態を表示する。

この状態で、機関が始動し交流発電機１が駆動
されると、その回転速度に応じて電機子コイル１
０１に交流出力を誘起する。この交流出力は、全
波整流装置２によつて全波整流され、第１整流出
力端２０１と第２整流出力端２０２に正電圧、第
３整流出力端２０３へ負電圧が出力される。機関
の回転速度が増し、交流発電機１の上記第２整流
出力端２０２の電圧が所定値を越すと、分圧点ａ
の電位は上昇し、ゼナーダイオード３０６、トラ
ンジスタ３０５は導通し、トランジスタ３０２，
３０３は遮断され、、界磁電流を減少させる。そ
の結果、交流発電機１の出力電圧が下がり、ゼナ
ーダイオード３０６が不導通となり、再び界磁電
流が増加し、従つて交流発電機１の出力電圧が上
昇する。このように、トランジスタ３０２，３０
３が速やかに導通、不導通を繰り返して交流発電
機１の出力電圧を所定値に制御し、蓄電池４の充
電を行つている。

一方、第２整流出力端２０２が蓄電池４の端子
電圧と等しくなると、充電表示灯６の両端の電位
は減少して消灯し、蓄電池４の充電状態を表示す
る。

また、交流発電機１の中性点１０３には、第１
整流出力端２０１や第２整流出力端２０２の電圧
に比べて第1/2の電圧が発生しているので、この
電圧によつて車輌に装備された他の図示しない負
荷（例えば、スタータ再飛び込み防止リレーな
ど）を駆動している。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の充電発電機制御装置は以上のように構成
されているが、デイーゼル機関のように点火装置
が不要で機関運転に電気負荷がないものでは、蓄
電池４が満充電時に以下に述べるような問題点が
発生することがあつた。

(イ) 例えば昼間に、デイーゼル機関をもつ車輛が
トンネル内を通過するときにヘツドライトを点
燈すると、蓄電池４に電気負荷がかかり、交流
発電機１の発電制御によつて蓄電池の充電が行
われるが、トンネルを通過後、ヘツドライトが
消燈されて蓄電池４の電気負荷が無くなり、完
全無負荷の状態が継続されると、交流発電機１
の出力で蓄電池４が連続して充電され満充電の
状態となり、充電電流を受けつけないいわゆる
バツテリーフローテイング現象が発生する。こ
のとき、発電機制御所定値V_G（第１の所定値）
と蓄電池電圧V_Bの間には、V_GV_Bの関係にあ
り、蓄電池４の負荷が無いため蓄電池４の自己
放電によつてV_G＞V_Bとなるまで数秒間要する。
この間はゼナーダイオード３０６、トランジス
タ３０５は導通していてトランジスタ３０２，
３０３は遮断されているので界磁電流が流れな
い。従つて交流発電機１の電機子コイル１０１
に誘起される電圧は、界磁コイル１０２の巻か
れた界磁鉄心の残留磁束によるものだけとなり
非常に低くなる。このため交流発電機１の中性
点１０３に接続された負荷は作動しなくなる。

(ロ) 通常動作時には、第１、第２整流出力端２０
１，２０２の電圧は電機子コイル１０１の発生
電圧を整流した正味の電圧であり、この電圧値
を蓄電池４の充電に最適な所定値に制御する。
ところが(イ)に述べた状態が発生し界磁電流の遮
断状態が続くと、界磁電流はＯ(A)となり交流発
電機１は、ほとんど電圧を発生していない。し
かしこの時第２整流出力端２０２には、蓄電池
４の電圧が充電表示灯６を介して間接的に印加
されている。従つて数秒間はあたかも交流発電
機１の出力を、所定値以下に低下しないよう制
御しているかのようにみえる。

(ハ) 蓄電池４の満充電状態が続き、界磁電流がＯ
(A)となつた後に、トランジスタ３０２，３０３
を導通して界磁コイル１０２に通電しても、界
磁コイル１０２の有する回路定数により界磁電
流の立上りが遅れる。このため発電機出力が所
定値に達するまでに時間遅れが生じる。

この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたものである。即ち蓄電池の満充電時、
交流発電機の界磁電流が遮断され出力が低下し、
交流発電機の中性点に接続された負荷が作動不良
を起すのを防止し、かつ交流発電機の正確な制御
が出来る充電発電機制御装置を得ることを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る充電発電機制御装置は界磁コイ
ルと電機子コイルとを有し、該電機子コイルの端
に負荷が接続され、上記界磁コイルの界磁電流に
よつて上記電機子コイルの出力電圧が制御される
交流発電機と、この交流発電機の出力端に接続さ
れその出力の整流を行う整流装置と、この整流装
置の出力によつて充電される蓄電池と、上記蓄電
池の電圧を直接または間接に検出して上記交流発
電機の出力電圧を上記蓄電池の充電に最適な第１
の所定値に制御する第１の回路と、この第１の回
路とともに電圧調整回路を構成しかつ、上記交流
発電機の電機子コイル端の電圧を検出し、この検
出電圧に基づき、上記蓄電池の電圧が上記第１の
所定値を超えた場合に、上記交流発電機の電機子
コイル端電圧を上記第１の所定値よりも低い第２
の所定値に制御する第２の回路を備えたことによ
り中性点負荷の動作不良を防止し、かつ、交流発
電機の正確な制御を行うものである。

〔作用〕

この発明における充電発電機制御装置は、交流
発電機の電機子コイル端の電圧を検出し、この検
出電圧に基づいて交流発電機の界磁電流を制御す
る第２の回路を設け、蓄電池の充電に最適な第１
の所定値に交流発電機の出力電圧を制御すると共
に、この交流発電機の電機子コイル端電圧を第１
の所定値の1/2よりも低い第２の所定値に制御す
るようにしたので、交流発電機の出力電圧が正確
に検出されることになり、その制御も正確に行わ
れ、かつ電機子コイル端に接続された負荷の動作
不良が防止出来る。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を第２図について説
明する。第２図において第１図と同部分には同一
符号を付して説明を省略し、第１図と異なる部分
を重点的に説明する。

第２図を第１図と比較すると、電圧調整装置３
が第１図とは異なるものであり、この第２図にお
いては、トランジスタ３０３のベースよりダイオ
ード３１０を介して第１の制御トランジスタ３０
５′のコレクタに接続されている。この第１の制
御トランジスタ３０５′のコレクタは抵抗３０
４′を介して、キースイツチ５と充電表示灯６と
の接続点に接続されている。この第１の制御トラ
ンジスタ３０５′のエミツタは第３整流出力端２
０３に接続されている。

第２整流出力端２０２と第３整流出力端２０３
との間には抵抗３０７′と３０８′が直列に接続さ
れており、この抵抗３０７′と３０８′との分圧点
ａはゼナーダイオード３０６′を介して第１の制
御トランジスタ３０５′のベースに接続されてい
る。

抵抗３０７′，３０８′は蓄電池４の端子電圧を
間接的に検出する第１の電圧分圧回路を構成して
いる。また、ゼナーダイオード３０６′は抵抗３
０９および充電表示灯６を介して、間接的に蓄電
池４の端子電圧を検出し、この端子電圧が蓄電池
４の充電に最適な第１の所定値に達したときに導
通するものである。

また、充電表示灯６とキースイツチ５との接続
点より抵抗３１２を介してトランジスタ３１３の
コレクタが接続されており、このコレクタはダイ
オード３１１を介してトランジスタ３０３のベー
スに接続されている。

トランジスタ３１３のベースは第２のゼナーダ
イオード３１４を介して抵抗３１５と３１６との
分圧点ｂに接続されている。この第２のゼナーダ
イオード３１４は交流発電機１の電機子コイル１
０１の中性点１０３が、蓄電池４の充電に最適な
第１の所定値の1/2よりも低い第２の所定値に達
したときに導通するものである。

また、抵抗３１５と３１６は中性点１０３と第
３整流出力端２０３間に直列に接続され、交流発
電機１の中性点電圧を検出する第２の電圧分圧回
路を構成している。抵抗３１６に並列に接続され
たフイルタコンデンサ３１７は、交流発電機１の
中性点１０３に発生するリツプル電圧を平滑する
ためのものである。

次に、以上のように構成されたこの発明の充電
発電機制御装置の動作について説明する。

(イ) 機関始動から通常運転時の交流発電機制御と
蓄電池充電及びその表示 機関の始動時にキースイツチ５を閉成すると、
蓄電池４からキースイツチ５を通り抵抗３０４′、
ダイオード３１０および抵抗３１２、ダイオード
３１１を経てトランジスタ３０２，３０３にベー
ス電流が流れ、トランジスタ３０２，３０３が導
通する。

これにより、蓄電池４からキースイツチ５、充
電表示灯６および抵抗３０９、界磁コイル１０
２、トランジスタ３０２，３０３を介して界磁コ
イル１０２に電流が流れ、界磁起磁力が発生す
る。このとき充電表示灯６には電流が流れるので
点灯し蓄電池４の非充電状態を表示する。

この状態で機関が始動し、交流発電機１が駆動
されると、その回転速度に応じた交流出力が電機
子コイル１０１に誘起する。この交流出力は全波
整流装置２によつて全波整流され、第１整流出力
端２０１と第２整流出力端２０２へ正電圧が発生
し、中性点１０３にはその約1/2の正電圧が発生
する。また、第３整流出力端２０３には負電圧を
発生する。

交流発電機１の出力電圧が除々に上昇していく
と共に、分圧点ｂの電圧が上昇し、中性点１０３
の電圧が第２の所定値に達すると第２のゼナーダ
イオード３１４トランジスタ３１３は導通し、ト
ランジスタ３０２，３０３に供給していた抵抗３
０２を通る電流は遮断される。しかしこのときト
ランジスタ３０５′はまだ遮断しているので、抵
抗３０４′を経たベース電流はトランジスタ３０
２，３０３に供給されつづけている。このため、
トランジスタ３０２，３０３は導通し、界磁コイ
ル１０２に界磁電流を流しつづけている。

さらに交流発電機１の回転速度が上昇して、第
２整流出力端２０２の出力電圧が上記第１の所定
値を越えると、ゼナーダイオード３０６′、トラ
ンジスタ３０５′が導通し、抵抗３０４′を経たベ
ース電流が遮断されてトランジスタ３０２，３０
３は遮断され界磁電流を減少させる。その結果交
流発電機１の出力電圧が下がり、ゼナーダイオー
ド３０６′が不導通となり再び界磁電流が増加し
交流発電機１の出力電圧が上昇する。この動作を
繰り返し、交流発電機１の出力電圧を蓄電池４の
充電に最適な第１の所定値に制御する。

一方、第２整流出力端２０２の電圧が上昇し、
蓄電池４の端子電圧にほぼ等しくなると充電表示
灯６の両端電位は減少して消灯して、蓄電池４の
充電状態を表示する。

(ロ) 蓄電池満充電状態になつたときの交流発電機
制御 デイーゼル機関など点火装置が不要で、昼間に
ヘツドライト等の点燈がなく、交流発電機１の電
気負荷が蓄電池４の充電用のみのとき、蓄電池４
は連続して充電され満充電となる。このとき、発
電機制御所定値V_Gと蓄電池電圧V_BとはV_BV_Gの
関係にあり蓄電池４は充電電流を受けつけない。
通常の交流発電機制御が行えるV_G＞V_Bとなるに
は蓄電池の自己放電によるが、この間数秒要す
る。この間トランジスタ３０２，３０３は遮断し
ているので界磁電流が流れず、交流発電機１の出
力電圧は、回路定数により指数関数的に減少す
る。したがつて、中性点１０３の電圧値も第２整
流出力端２０２の端子電圧値の約1/2で減少し、
この電圧値が上記第２の所定値より低下すると、
ゼナーダイオード３１４、トランジスタ３１３は
遮断し、蓄電池４からキースイツチ５、抵抗３１
２、ダイオード３１１を経てトランジスタ３０
２，３０３に再びベース電流が流れトランジスタ
３０２，３０３は導通する。

これにより、界磁電流は再び増加し、電機子コ
イル１０１に誘起される交流出力電圧は上昇す
る。このようにして交流発電機１の中性点１０３
の電圧を第１の所定値の1/2よりも低い第２の所
定値にて制御する。したがつて、蓄電池４が満充
電となり、界磁電流が流れずに交流発電機１の出
力電圧が低下しても、中性点１０３の電圧は第２
の所定値以下には下がらないので、この中性点１
０３の電圧によつて駆動される中性点作動負荷が
作動不良を起すことがない。

(ハ) 蓄電池の満充電状態解放特性 交流発電機１を第２の所定値で制御すると、第
２整流出力端２０２の電圧も蓄電池４の端子電圧
よりも低い値となるので、満充電された蓄電池の
電圧を速く低下させることになる。すなわち、中
性点１０３が制御される第２の所定値を、第２整
流出力端２０２の電圧に置き換え第１の所定値と
比較すると、第２の所定値×２＜第１の所定値で
ある。蓄電池４の満充電後、交流発電機１の出力
電圧が低下し、再び電圧上昇時の出力電圧は、上
記の如く蓄電池４の端子電圧より低い。従つて満
充電状態の蓄電池４の自己放電による電圧降下を
速めることになり、第１の所定値による発電機制
御に復帰し易くなる。

なお、上記実施例では、中性点１０３の電圧を
検出する場合について説明したが、交流発電機１
の出力端電圧、すなわち中性点１０３または電機
子コイル１０１の１相の出力端電圧を検出して制
御してもよく、この場合でも上記実施例と同様の
効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、充電発電機制
御装置の交流発電機の電機子コイル端電圧を検出
し、この検出電圧に基づいて交流発電機の出力電
圧を制御する第２の回路を設け、蓄電池の充電に
最適な第１の所定値に交流発電機出力電圧を制御
すると共に、交流発電機の出力電圧を第１の所定
値よりも低い第２の所定値にも制御するようにし
たので、交流発電機の正確な出力電圧が検出され
るため、その制御も正確に行われ、従つて交流発
電機の電機子コイル端の電圧は第２の所定値以下
に下がらず、電機子コイル端電圧によつて駆動さ
れる電機子コイル端に接続された負荷が作動不良
を起こすようなことがなくなり、また、蓄電池の
満充電時、第２の所定値で制御しているとき蓄電
池の端子電圧を速く電圧低下させる効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の充電発電制御装置の回路図、第
２図はこの発明の充電発電制御装置の一実施例の
回路図である。 １…交流発電機、１０１…電機子コイル、１０
２…界磁コイル、１０３…中性点、２…全波整流
装置、２０１…第１整流出力端、２０２…第２整
流出力端、２０３…第３整流出力端、３…電圧調
整装置、３０１，３１０，３１１…ダイオード、
３０２，３０３，３０５′，３１３…トランジス
タ、３０４′，３０７′，３０８′，３０９，３１
２，３１５，３１６…抵抗、３０６′，３１４…
ゼナーダイオード、４…蓄電池、５…キースイツ
チ、６…充電表示灯。なお、図中同一符号は同一
または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 界磁コイルと電機子コイルとを有し、該電機
   子コイル端に負荷が接続され、上記界磁コイルの
   界磁電流によつて上記電機子コイルの出力電圧が
   制御される交流発電機、この交流発電機の出力端
   に接続されその出力の整流を行う整流装置、この
   整流装置の出力によつて充電される蓄電池、上記
   蓄電池の電圧を直接または間接に検出して上記交
   流発電機の出力電圧を上記蓄電池の充電に最適な
   第１の所定値に制御する第１の回路、この第１の
   回路とともに電圧調整回路を構成しかつ、上記交
   流発電機の電機子コイル端の電圧を検出し、この
   検出電圧に基づき、上記蓄電池の電圧が上記第１
   の所定値を超えた場合にに上記交流発電機の電機
   子コイル端電圧を上記第１の所定値よりも低い第
   ２の所定値に制御する第２の回路を備えたことを
   特徴とする充電発電機制御装置。