JP3435708B2 - 車両用交流発電機の電圧制御装置 - Google Patents

車両用交流発電機の電圧制御装置

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JP3435708B2 JP20441292A JP20441292A JP3435708B2 JP 3435708 B2 JP3435708 B2 JP 3435708B2 JP 20441292 A JP20441292 A JP 20441292A JP 20441292 A JP20441292 A JP 20441292A JP 3435708 B2 JP3435708 B2 JP 3435708B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発電機の出力電圧を一
定にする車両用交流発電機の電圧制御装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】界磁コイルと電圧制御装置との間に定電
流装置を設けて、出力電圧を一定にした車両用交流発電
機が、実開昭59−63700号公報に開示されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記車
両用交流発電機の定電流装置は、電流検出のためのシャ
ント抵抗を必須とする。このため、電流検出抵抗部での
励磁電流の損失による発電効率の低下や発熱の増大をも
たらす等の問題点がある。さらに、電流検出抵抗部を有
するため、装置全体を一つの集積回路(以下ICという)
上に構成して装置の小型化を図ることができないという
問題点がある。本発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、電流検出のためのシャント抵抗を必要と
しない回路構成とした車両用交流発電機の電圧制御装置
を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の具体的手段として、界磁コイルの励磁回路に介装した
バイポーラトランジスタのオン・オフにより、励磁電流
を制限して出力電圧を一定にする車両用交流発電機の電
圧制御装置において、前記バイポーラトランジスタの
ースの電圧を入力して、該ベースの電圧と予め設定した
基準電圧と比較する比較手段と、前記ベースの電圧が
前記基準電圧以上になったときの前記比較手段の出力
基づいて前記バイポーラトランジスタをオフさせる制御
信号を前記ベースに出力する制御手段とを設けたことを
特徴とする車両用交流発電機の電圧制御装置が提供され
る。また、前記バイポーラトランジスタ、比較手段及び
制御手段を一つの集積回路上に構成することもできる。
【0005】
【作用】上記構成の車両用交流発電機の電圧制御装置
は、励磁電流を制限するバイポーラトランジスタのベー
の電圧予め設定した基準電圧以上になったときの
較手段の出力に基づいて、制御手段がバイポーラトラン
ジスタをオフさせる制御信号を前記ベースに出力する。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。図1は車両用交流発電機の電圧制御装置の回
路図である。図1において、1は三相交流発電機の固定
子コイル、2は三相全波整流器、3は三相交流発電機に
より充電されるバッテリ、4は電気負荷、5は界磁コイ
ル、6はイグニッションスイッチであり、スイッチオン
により電圧制御装置7が作動する。
【0007】電圧制御装置7は、発電機出力端子(以下
B端子という)8、励磁電流制御端子(以下F端子とい
う)9、グランド端子(以下E端子という)10及び電源
端子(以下IG端子という)11を有する。F端子9とE
端子10間には、励磁電流制御用のバイポーラトランジ
スタ(以下励磁駆動トランジスタという)12を介装する
とともに、F端子9に界磁コイル5を結線して励磁回路
13を構成する。さらに、F端子9とB端子8には、フ
ライホイールダイオード14を介装した励磁電流還流回
路15を結線する。
【0008】またB端子8には、分圧抵抗16、17及
び平滑コンデンサ18で構成した分圧・平滑回路19を
結線する。三相交流発電機の出力電圧の分圧・平滑出力
は、電圧制御コンパレータ20の(+)端子に入力する。
また、抵抗21、22からなる基準電圧回路23の分圧
出力は、電圧制御コンパレータ20の(−)端子に入力す
る。電圧制御コンパレータ20の比較出力は、遅延回路
24の入力端子24aへ入力する。そして、該遅延回路
24の出力端子24bと前記励磁駆動トランジスタ12
のオン・オフ制御端子であるベースとを、制御信号回路
25により結線する。
【0009】前記制御信号回路25には、定電流を供給
する励磁駆動トランジスタ12のベースバイアス回路2
6を結線する。さらに、制御信号回路25と励磁電流制
限用のコンパレータ(以下電流制限コンパレータという)
27の(+)端子とを結線する。電流制限コンパレータ2
7の(−)端子には、定電流回路28、29及びトランジ
スタ30から構成される励磁電流制限基準電圧回路31
を結線する。前記電流制限コンパレータ27の比較出力
は、前記遅延回路24の入力端子24cへ入力する。
【0010】図2は、前記遅延回路24の回路図であ
る。遅延回路24は、分圧抵抗101、102及びコン
デンサ103からなる基準電圧回路104、コンパレー
タ105、前記電圧制御コンパレータ20の比較出力に
よりオン・オフするトランジスタ106及び前記電流制
限コンパレータ27の比較出力によりオン・オフするト
ランジスタ107とから構成される。
【0011】上記実施例の電圧制御装置7において、軽
負荷の場合は励磁電流は少ないので、発電機の出力電圧
を一定に制御するだけの作動状態(電圧制御モード)とな
る。また、重負荷の場合であって励磁電流が設定された
制限電流以上になると、励磁電流が制限されて発電機の
出力電圧は低下する(電流制限モード)。以下、本実施例
の作動を前記各モード毎に説明する。
【0012】(1)電圧制御モード イグニッションスイッチ6がオンされると、IG端子1
1にバッテリ3の電圧が印加され、電圧制御装置7が作
動する。B端子8の電圧は分圧・平滑回路19で分圧・
平滑され、電圧制御コンパレータ20の(+)端子に入力
される。(−)端子には基準電圧回路23の抵抗21,2
2により分圧された基準電圧が入力されて、両者が比較
される。発電機出力であるB端子電圧が基準電圧よりも
低いと、電圧制御コンパレータ20の出力は「Lo」と
なり、遅延回路24の入力端子24aに入力される。
【0013】従って、遅延回路24ではトランジスタ1
06がオフして、コンデンサ103が充電される。この
ため、図3に示すように、コンパレータ105の(+)端
子の入力電圧が次第に上昇する。そして、(−)端子に入
力される基準電圧以上に上昇すると、コンパレータ10
5の出力は「Lo」から「Hi」に切替る。従って、励
磁駆動トランジスタ12はオンし、励磁回路13を流れ
る励磁電流が増加し発電機出力が上昇する。発電機出力
が基準電圧回路23で設定される基準電圧以上に上昇す
ると、電圧制御コンパレータ20の出力が「Lo」から
「Hi」に切替る。すると、遅延回路24のトランジス
タ106がオンし、コンパレータ105の出力が瞬時に
反転して「Lo」となり、制御信号回路25により励磁
駆動トランジスタ12のベースに印加され、励磁駆動ト
ランジスタ12がオフする。このため、励磁回路13に
流れる励磁電流が減少し、発電機出力が低下する。上記
作動の繰り返しにより発電機出力は一定値に制御され
る。
【0014】(2)電流制限モード 始動時や低温時などで界磁コイル5の温度が低い場合、
励磁電流が増加する。また、電気負荷4が増加するに伴
い、励磁電流が増加する。トランジスタのベース電位は
コレクタ電流に依存するから、図4に示すように励磁駆
動トランジスタ12のベース電位VBEが上昇する。電流
制限コンパレータ27の(+)端子には、励磁駆動トラン
ジスタ12のベース電位が入力され、(−)端子には励磁
電流制限基準電圧回路31により、制御電流値ICOを流
したときの励磁駆動トランジスタ12のベース電位V
BEOに相当する電圧が印加されている。このため、励磁
電流が前記制御電流値ICO以上になると、電流制限コン
パレータ27の出力が図5に示すように、反転して「H
i」となり遅延回路24の入力端子24cに入力され
る。
【0015】このため、遅延回路24ではトランジスタ
107がオンし、コンパレータ105の出力が瞬時に反
転して「Lo」となり、制御信号回路25により励磁駆
動トランジスタ12のベースに印加され、励磁駆動トラ
ンジスタ12がオフする。従って、励磁回路13に流れ
る励磁電流が減少し、発電機出力が低下する。一方、電
流制限コンパレータ27の出力は、励磁駆動トランジス
タ12のベース電位VBEが瞬時に低下するので、数マイ
クロ秒程度で「Hi」から「Lo」に切替る。このた
め、遅延回路24のトランジスタ107がオフし、再び
コンデンサ103が充電を開始する。コンパレータ10
5の(+)端子の入力電圧が次第に上昇して、(−)端子に
入力される基準電圧以上に上昇すると、コンパレータ1
05の出力は「Lo」から「Hi」に切替る。従って、
励磁駆動トランジスタ12はオンし、励磁回路13を流
れる励磁電流が増加し発電機出力が上昇する。上記作動
の繰り返しにより、励磁電流のピーク値が制限電流値I
COに制御される。
【0016】上記実施例では、励磁駆動トランジスタ1
2のベース電位VBEと比較する励磁電流制限基準電圧
を、ダーリントン接続したトランジスタ30のベース電
圧VBEを利用した励磁電流制限基準電圧回路31を用い
て発生することにより、励磁駆動トランジスタ12のベ
ース電位の温度特性との整合性を持たせ、電圧制御装置
7の温度に関係なく制限電流値を一定にするようにして
いる。
【0017】さらに、図6に示すように励磁駆動トラン
ジスタ12を含む電圧制御装置7を、一つのモノリシッ
クIC110上に構成して、励磁駆動トランジスタ12
と励磁電流制限基準電圧回路31との温度差を少なくす
ることにより、制御電流値の温度依存性を回避すること
ができる。
【0018】
【発明の効果】本発明の車両用交流発電機の電圧制御装
置は上記した構成を有し、励磁電流を制限するバイポー
ラトランジスタのベースの電圧予め設定した基準電圧
以上になったときの比較手段の出力に基づいて、制御手
段がバイポーラトランジスタをオフさせる制御信号を
記ベースに出力するようにしたから、電流検出用シャン
ト抵抗が不用となり、励磁電流損失による発電効率の低
下や発熱が生じることがない。また、電流検出用シャン
ト抵抗を用いないため、IC上に電圧制御回路を構成す
ることができるから、小型化とともに信頼性を向上でき
る等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両用交流発電機の電圧制御装置
の回路図である。
【図2】遅延回路の構成を示す回路図ある。
【図3】電圧制御モードでの遅延回路の作動を示すタイ
ムチャートである。
【図4】トランジスタのベース電位とコレクタ電流の相
関関係を示す特性図である。
【図5】電流整合モードでの遅延回路の作動を示すタイ
ムチャートである。
【図6】電圧制御装置をモノリシックIC上に構成した
状態を示す概略図である。
【符号の説明】
1...固定子コイル 5...界磁コイル 7...電圧制御
装置 12...励磁駆動トランジスタ 13...励磁回路
24...遅延回路 25...制御信号回路 27...電
流制限コンパレータ 28,29...定電流回路 3
0...トランジスタ 31...励磁電流制限基準電圧回路 110...モノリシ
ックIC
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−328800(JP,A) 特開 平3−239129(JP,A) 特開 平4−197045(JP,A) 特開 平4−31171(JP,A) 特開 平2−131362(JP,A) 特開 昭61−293124(JP,A) 特開 昭61−46134(JP,A) 特開 昭64−83156(JP,A) 特開 昭58−43106(JP,A) 特開 昭63−92231(JP,A) 特開 平5−316667(JP,A) 特開 平5−122864(JP,A) 実開 平3−26299(JP,U) 実開 昭59−63700(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/24 H02P 9/30

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 界磁コイルの励磁回路に介装したバイポ
    ーラトランジスタのオン・オフにより、励磁電流を制限
    して出力電圧を一定にする車両用交流発電機の電圧制御
    装置において、 前記バイポーラトランジスタのベースの電圧を入力し
    て、該ベースの電圧と予め設定した基準電圧と比較す
    る比較手段と、前記ベースの電圧が前記基準電圧以上になったときの前
    比較手段の出力に基づいて前記バイポーラトランジス
    タをオフさせる制御信号を前記ベースに出力する制御手
    段とを設けたことを特徴とする車両用交流発電機の電圧
    制御装置。
  2. 【請求項2】 前記バイポーラトランジスタ、比較手段
    及び制御手段を一つの集積回路上に構成したことを特徴
    とする請求項1記載の車両用交流発電機の電圧制御装
    置。
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