專利名稱：車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及當(dāng)因加上負(fù)載而電池電壓降低時通過開關(guān)元件的通斷控制發(fā)電機(jī)的電流、使勵磁電流逐漸增大的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置，特別是涉及當(dāng)負(fù)載反復(fù)接通和斷開時抑制電池電壓周期性降低的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置。
在以往的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置中，當(dāng)瞬時響應(yīng)電池電壓的降低而增大發(fā)電電流時會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩沖擊，所以，通過一邊接通和斷開開關(guān)元件一邊逐漸增大導(dǎo)通率(duty)使勵磁電流逐漸增大，從而控制發(fā)電機(jī)的發(fā)電電流，使其逐漸增大。
圖2是表示例如實(shí)開昭64-34900號公報中記載的先有的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置的電路圖。
圖中，由內(nèi)燃機(jī)(未圖示)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)1具有電樞線圈101和勵磁線圈102，裝在車輛內(nèi)部。
對發(fā)電機(jī)1的交流輸出進(jìn)行全波整流的整流器2具有作為發(fā)電電壓VG的主輸出端的輸出端子201、用于激勵勵磁線圈102的輸出端子202和接地用的輸出端子203。
控制發(fā)電機(jī)1的勵磁電流IF(發(fā)電電流IG)的控制裝置由將發(fā)電機(jī)1的輸出電壓VG(電池電壓VB)調(diào)整到規(guī)定值的電壓調(diào)整器4、對電池電壓的電壓檢測信號D進(jìn)行平滑的平滑電路5、響應(yīng)平滑電路5的輸出信號電平而動作的比較電路7和用于生成恒壓源A的恒壓源電路8構(gòu)成。
平滑電路5和比較電路7構(gòu)成漸增控制電路，用于當(dāng)電池電壓VB降低時逐漸增大發(fā)電機(jī)1的勵磁電流IF。
車載電池9由發(fā)電機(jī)1產(chǎn)生的經(jīng)過整流器2的發(fā)電機(jī)輸出充電。鑰匙開關(guān)10與電池9的一端連接。前燈和空調(diào)等車輛的電路負(fù)載11連接在電池9的兩端。接通電路負(fù)載11的開關(guān)12插在電路負(fù)載11的一端和電池9的一端之間。
電壓調(diào)整器4包括將電池9的電壓VB分壓并生成檢測電壓VB的電阻401和402；將恒壓源A分壓并生成基準(zhǔn)電壓VR的電阻403和404；將檢測電壓VB與基準(zhǔn)電壓VR進(jìn)行比較并輸出電壓檢測信號D的比較器405；串接在勵磁線圈102中且對勵磁電流IF進(jìn)行通斷控制的發(fā)射極接地晶體管407；用于吸收因晶體管407的通斷而引起的電涌的二極管408；插在晶體管407的基極和輸出端202之間的電阻409。
此外，電壓調(diào)整器4還包括集電極接在晶體管407的基極上的發(fā)射極接地晶體管410；插在比較器405的輸出端子和晶體管410的基極之間且相互反極性串接的一對二極管411和412；插在恒壓源A和二極管411與412的連接點(diǎn)之間的電阻413。
平滑電路5包括接在比較器405的輸出端子上且相互反極性串接的一對二極管511和512；插在恒壓源A和二極管511與512的連接點(diǎn)之間的充電用的電阻513；插在二極管512的陰極和地之間的電容器503；與電容器503并聯(lián)的放電用的電阻515。
比較電路7包括將由三角波發(fā)生器701生成的三角波電涌VT與來自電容器503的電容電壓VC進(jìn)行比較、并輸出漸增控制信號E的比較器702；插在晶體管407的基極和地之間的發(fā)射極接地晶體管712；插在晶體管712的基極與比較器702的輸出端子的連接點(diǎn)和恒壓源A之間的電阻713。
由此，比較電路7通過根據(jù)漸增控制信號E生成通斷控制信號來接通和斷開晶體管407并產(chǎn)生對勵磁線圈102的通斷控制信號F，逐漸增大勵磁電流IF，控制發(fā)電機(jī)1的發(fā)電電流使其逐漸增大。
從比較器702輸出的漸增控制信號E響應(yīng)平滑電路5的輸出電壓、即電容器電壓VC而動作，通過逐漸增大晶體管407的導(dǎo)通時間，控制勵磁電流IF使其逐漸增大。
在鑰匙開關(guān)10和勵磁線圈102的一端之間插入由二極管111和初始勵磁用電阻112構(gòu)成的串聯(lián)電路。
恒壓源電路8插在鑰匙開關(guān)10和地之間，從上拉電阻801和齊納二極管802的串聯(lián)電路構(gòu)成。
因此，當(dāng)鑰匙開關(guān)10導(dǎo)通時，按照電池電壓VB，從上拉電阻801和齊納二極管802產(chǎn)生恒壓電源A。
下面，參照圖3和圖4的波形圖說明圖2所示先有的的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置的動作。
圖3、圖4示出電路負(fù)載11接通斷開時各信號D～F、各電壓VB和VC、以及發(fā)電機(jī)的輸出電流、即發(fā)電電流IG隨時間的變化，圖3是當(dāng)經(jīng)常處于ON狀態(tài)的前燈或霧燈等接入時的動作波形圖，圖4是當(dāng)間歇地處于ON狀態(tài)的報警器或閃光燈等接入時的動作波形圖。
這時，平滑電路5內(nèi)的充電用電阻513具有較小的電阻值，放電用電阻515具有較大的電阻值，因此，充電時間常數(shù)設(shè)定得短，為100ms左右，放電時間常數(shù)設(shè)定得長，為幾秒左右。
此外，假設(shè)在未接通負(fù)載的通常狀態(tài)下、比較器405來的電壓檢測信號D和比較器702來的漸增控制信號E顯示出大致相同的動作波形。
首先，若接通鑰匙開關(guān)10，電池9的電池電壓VB經(jīng)電阻801加給齊納二極管802，從電阻801和齊納二極管802的連接點(diǎn)、由齊納二極管802生成已被鉗位的恒壓源A。
由此，發(fā)電機(jī)1的控制裝置變成可工作的狀態(tài)，但由于發(fā)電機(jī)尚未開始發(fā)電，所以電壓調(diào)整器4內(nèi)的比較器405的非反相輸入端子(+)一側(cè)的信號電平比反相輸入端子(-)一側(cè)的基準(zhǔn)電壓VR低，比較器405輸出L(low)電平的電壓檢測信號D。
這時，因平滑電路5內(nèi)的電容器503未充電，故電容器電壓VC為零電位。從而，比較電路7內(nèi)的比較器702的非反相輸入端子(+)一側(cè)的信號電平比三角波電壓VT低，漸增控制信號E被固定在L電平，晶體管712仍然截止。
因而，晶體管407導(dǎo)通，勵磁線圈102中流過勵磁電流IF，發(fā)電機(jī)1處于可發(fā)電的狀態(tài)。
此外，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)起動而驅(qū)動發(fā)電機(jī)開始發(fā)電時，隨著電池電壓VB的上升，電壓調(diào)整器4內(nèi)的比較器405的非反相輸入端子(+)一側(cè)的信號電平上升。而且，當(dāng)非反相輸入端子(+)一側(cè)的信號電平高于基準(zhǔn)電壓VR時，電壓檢測信號D從L電平切換到H電平，晶體管407從導(dǎo)通狀態(tài)切換到截止?fàn)顟B(tài)。
這樣，電壓調(diào)整器4不斷檢測電池電壓VB，例如，當(dāng)檢測出電池電壓VB降低時，經(jīng)比較器702使晶體管407的導(dǎo)通率增大。
因晶體管407的導(dǎo)通率增大，故勵磁電流IF增大、發(fā)動機(jī)1的輸出上升，電池9被充電，所以電池電壓VB被控制在規(guī)定的電壓上。
例如，當(dāng)打開開關(guān)12接通電路負(fù)載11時，因電池電壓VB降低，故比較器702動作、使勵磁電流IF增大。
這時，響應(yīng)電池電壓VB動作的比較器405為了使勵磁電流IF的通電時間增大而生成L電平的電壓檢測信號D，但是，因平滑電路5的放電時間常數(shù)設(shè)定得比充電時間常數(shù)長，故比較電路7內(nèi)的比較器702使晶體管407的導(dǎo)通率上升來使通電時間逐漸增大。
因此，伴隨晶體管407導(dǎo)通率的上升勵磁電流IF逐漸增大，發(fā)電機(jī)1的輸出逐漸增大并抑制了隨之而來的電涌。
例如，當(dāng)接人經(jīng)常處于ON狀態(tài)的電路負(fù)載11(前燈或霧燈等)時，如圖3所示，電壓檢測信號D在電路負(fù)載11為ON時成為L電平并使其導(dǎo)通時間增大。但是，電容器電壓VC以長的時間常數(shù)降低，漸增控制信號E的L電平的間隔逐漸增大，所以，發(fā)電電流IG不是立即到達(dá)其響應(yīng)值，而是逐漸增大并抑制了電涌。
這時，電池電壓VB在接人電路負(fù)載11時只暫時降低一個下降量ΔVB。
此外，當(dāng)關(guān)掉開關(guān)12而斷開電路負(fù)載11時，從比較器405輸出的H電平的電壓檢測信號D加在晶體管407上，所以，斷續(xù)控制信號F與電壓檢測信號D的動作波形相同，電壓檢測信號D比較快地恢復(fù)到電路負(fù)載接11接入之前的波形。
這時，由平滑電路5內(nèi)的電阻513和電容器503所決定的充電時間常數(shù)短，如圖所示，因電容器電壓VC被快速充電，故比較器702來的逐漸增大信號E也比較迅速地恢復(fù)到電路負(fù)載11接入之前的波形(L電平的區(qū)間間隔小的波形)。
同樣，當(dāng)接入間歇地處于ON狀態(tài)的電路負(fù)載11(報警器或閃光燈等)時，如圖4所示，電池電壓VB在電路負(fù)載接入時，也只暫時降低一個下降量ΔVB。
其后，在因電路負(fù)載11周期性地接通斷開而處于OFF狀態(tài)時，從比較器702輸出的漸增控制信號E恢復(fù)到接入前的波形。
這時，在電路負(fù)載11的OFF狀態(tài)時，如上所述，逐漸增大信號E迅速地恢復(fù)到電路負(fù)載接入前的波形，故在下次接入電路負(fù)載時，電池電壓VB與最初接入時一樣，也只暫時降低一個下降量ΔVB。
因此，在圖4的情況下，每當(dāng)電路負(fù)載11反復(fù)地處于ON狀態(tài)時，電池電壓VB周期性地降低，所以，已經(jīng)接入的前燈的光通量周期性地降低，從而給駕駛?cè)藛T造成不愉快的感覺。
先有的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置如上所述，為了抑制電路負(fù)載接入時的轉(zhuǎn)矩沖擊，通過由平滑電路5和比較電路7構(gòu)成的漸增控制電路使勵磁電流(發(fā)電電流)逐漸增大，但是，因充電時間常數(shù)設(shè)定得短，故當(dāng)電路負(fù)載11斷開時在短時間內(nèi)完成對平滑電路5內(nèi)的電容器503的充電，所以，特別是在電路負(fù)載11反復(fù)接通和斷開的情況下，如圖4所示，每當(dāng)電路負(fù)載11接通時，電池電壓VB下降得厲害，存在給駕駛?cè)藛T造成不愉快的感覺的問題。
本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于得到一種車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置，在抑制因電路負(fù)載接入而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩沖擊的同時，還抑制了電路負(fù)載反復(fù)接通時的電池電壓的降低。
與本發(fā)明有關(guān)的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置是根據(jù)電池電壓調(diào)整用于對車載的電池進(jìn)行充電的發(fā)電機(jī)的輸出電壓的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置，包括將電池電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出電壓檢測信號的電壓檢測電路；響應(yīng)電壓檢測信號而輸出漸增控制信號的漸增控制電路；響應(yīng)漸增控制信號而對發(fā)電機(jī)的勵磁電流進(jìn)行斷續(xù)控制的開關(guān)元件，漸增控制電路包括對電壓檢測信號進(jìn)行平滑的平滑電路；生成三角波電壓的三角波發(fā)生器；將平滑電路的輸出信號與三角波電壓進(jìn)行比較并輸出漸增控制信號的比較器，平滑電路包括時間常數(shù)電路，用以對電壓檢測信號設(shè)定充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)，充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)設(shè)定成當(dāng)電池電壓降低時、接通斷開比較器的開關(guān)元件使勵磁電流逐漸增大，開關(guān)元件的導(dǎo)通率在電池電壓降低時響應(yīng)漸增控制信號而逐漸增大、當(dāng)電池電壓上升時不受漸增控制信號的影響而瞬時減小，在這樣的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置中，通過將平滑電路的充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)設(shè)定為1秒以上，漸增控制信號在電池電壓上升時逐漸減小，同時，當(dāng)在逐漸減小的途中電池電壓降低時，從逐漸減小途中的電平開始逐漸增大，控制開關(guān)元件的導(dǎo)通率，使其在電池電壓降低時，從響應(yīng)了逐漸減小途中的漸增控制信號的導(dǎo)通率開始逐漸增大。
此外，與本發(fā)明有關(guān)的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置的時間常數(shù)電路是由包含電阻和電容的CR電路構(gòu)成的。
此外，與本發(fā)明有關(guān)的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置的時間常數(shù)電路是由恒流電路和電容器構(gòu)成的。


圖1是為了說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1在電路負(fù)載接通和斷開時的動作的波形圖。
圖2是表示先有的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置的電路圖。
圖3是為了說明先有的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置在一直處于接通狀態(tài)的電路負(fù)載接入時的動作的波形圖。
圖4是為了說明先有的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置在間歇地處于接通狀態(tài)的電路負(fù)載接通斷開時的動作的波形圖。
實(shí)施形態(tài)1下面，參照圖1的波形圖，同時參照圖2說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的動作。
再有，本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的電路構(gòu)成如圖2所示，只有平滑電路5內(nèi)的電阻513的電阻值大、電容器503的充電時間常數(shù)設(shè)定為1秒以上(例如，1秒～5秒左右的最佳范圍)這一點(diǎn)與上述不同。
圖1是表示對間歇地處于ON狀態(tài)的電路負(fù)載11(報警器或閃光燈等)進(jìn)行接通斷開時、各信號D～F、各電壓VB、VC和發(fā)電電流IG隨時間變化的動作波形圖。
在圖1中，當(dāng)電路負(fù)載11開始接入時電池電壓VB下降的狀態(tài)與過去是一樣的，但是，在電路負(fù)載11第2次接通之后的電池電壓VB的下降量ΔVB2可以被抑制。
這時，由于將構(gòu)成漸增控制電路的平滑電路5(參照圖2)內(nèi)的電阻513的電阻值設(shè)定得較大，電容器503的充電時間常數(shù)(例如，最好是1秒～5秒)設(shè)定得較長，所以，電容電壓VC的充電和放電都慢。
因而，漸增控制信號E在電池電壓VB上升時(電路負(fù)載11斷開時)變成逐漸減小的波形，從比較器702輸出的漸增控制信號E若要恢復(fù)到電路負(fù)載11接入之前的波形則需要1秒以上(最好在5秒以內(nèi))的時間。
因此，當(dāng)電路負(fù)載11在剛斷開之后就再接通時，漸增控制信號E的L電平的時間間隔維持在較大的狀態(tài)下，所以，發(fā)電電流IG并不是立即處于漸增控制狀態(tài)，而是象圖1那樣，在暫時猛增到與漸增控制信號E的占空比相當(dāng)?shù)闹抵?，才變成漸增控制狀態(tài)。
這樣，充分保證了電路負(fù)載11再接通時(反復(fù)接通時)的發(fā)電電流，并補(bǔ)償了電池9的充電不足，由此，可以抑制電池電壓VB的下降量ΔVB2，所以，不會給駕駛?cè)藛T造成不愉快的感覺。
此外，在發(fā)電電流IG上升后，可以象過去那樣通過對勵磁電流IF的漸增控制來抑制轉(zhuǎn)矩沖擊。
此外，平滑電路5內(nèi)的時間常數(shù)電路是由包含電阻513、515和電容器503的一般的CR電路構(gòu)成的，所以，不會特別引起成本的上升。
實(shí)施形態(tài)2再有，在上述實(shí)施形態(tài)1中，由包含電阻513、515和電容器503的一般的CR電路構(gòu)成平滑電路5內(nèi)的時間常數(shù)電路，但是，也可以由恒流電路和電容器(未圖示)構(gòu)成，這時，也不會引起成本的上升。
實(shí)施形態(tài)3此外，在上述實(shí)施形態(tài)1中，為了決定漸增控制信號E波形的占空比，將平滑電路5內(nèi)的充電時間常數(shù)設(shè)定得比過去的電路長，但在動作相位不同的電路中，在電路負(fù)載11接通時根據(jù)充電時間常數(shù)進(jìn)行漸增控制，在電路負(fù)載11斷開時根據(jù)放電時間常數(shù)恢復(fù)到接通前的占空比波形，所以，有必要將平滑電路5內(nèi)的放電時間常數(shù)設(shè)定得較長、為1秒以上(最好是5秒以內(nèi))。
但是，無論何種情況，只要將平滑電路5內(nèi)的電路常數(shù)設(shè)定得使充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)都較長即可。
若按照上述本發(fā)明，是一種根據(jù)電池電壓調(diào)整用于對車載的電池進(jìn)行充電的發(fā)電機(jī)的輸出電壓的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置，包括將電池電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出電壓檢測信號的電壓檢測電路；響應(yīng)電壓檢測信號而輸出漸增控制信號的漸增控制電路；響應(yīng)漸增控制信號而對發(fā)電機(jī)的勵磁電流進(jìn)行斷續(xù)控制的開關(guān)元件，漸增控制電路包括對電壓檢測信號進(jìn)行平滑的平滑電路；生成三角波電壓的三角波發(fā)生器；將平滑電路的輸出信號與三角波電壓進(jìn)行比較并輸出漸增控制信號的比較器，平滑電路包括時間常數(shù)電路，用以對電壓檢測信號設(shè)定充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)，充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)設(shè)定成當(dāng)電池電壓降低時、接通斷開比較器的開關(guān)元件使勵磁電流逐漸增大，開關(guān)元件的導(dǎo)通率在電池電壓降低時響應(yīng)漸增控制信號而逐漸增大、當(dāng)電池電壓上升時不受漸增控制信號的影響而瞬時減小，在這樣的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置中，通過將平滑電路的充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)設(shè)定為都在1秒以上，漸增控制信號在電池電壓上升時逐漸減小，同時，當(dāng)在逐漸減小的途中電池電壓降低時，從逐漸減小途中的電平開始逐漸增大，控制開關(guān)元件的導(dǎo)通率，使其在電池電壓降低時，從響應(yīng)了逐漸減小途中的漸增控制信號的導(dǎo)通率開始逐漸增大，所以，具有能夠得到一種抑制了因電路負(fù)載接入時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩沖擊、同時又抑制了電路負(fù)載反復(fù)接通時電池電壓的降低的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置。
此外，若按照本發(fā)明，時間常數(shù)電路是由包含電阻和電容的CR電路構(gòu)成的，所以，不會特別引起成本的上升，具有能夠得到一種抑制了電路負(fù)載反復(fù)接通時電池電壓的降低的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置。
此外，若按照本發(fā)明，時間常數(shù)電路是由恒流電路和電容器構(gòu)成的，所以，不會特別引起成本的上升，具有能夠得到一種抑制了電路負(fù)載反復(fù)接通時電池電壓的降低的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置。
權(quán)利要求
1.一種根據(jù)電池電壓調(diào)整用于對車載的電池進(jìn)行充電的發(fā)電機(jī)的輸出電壓的車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置，包括將上述電池電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并輸出電壓檢測信號的電壓檢測電路；響應(yīng)上述電壓檢測信號而輸出漸增控制信號的漸增控制電路；響應(yīng)上述漸增控制信號而對上述發(fā)電機(jī)的勵磁電流進(jìn)行斷續(xù)控制的開關(guān)元件，漸增控制電路包括對上述電壓檢測信號進(jìn)行平滑的平滑電路；生成三角波電壓的三角波發(fā)生器；將上述平滑電路的輸出信號與上述三角波電壓進(jìn)行比較并輸出漸增控制信號的比較器，上述平滑電路包括時間常數(shù)電路，用以對電壓檢測信號設(shè)定充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)，上述充電時間常數(shù)和上述放電時間常數(shù)設(shè)定成當(dāng)上述電池電壓降低時、接通斷開上述比較器的上述開關(guān)元件使上述勵磁電流逐漸增大，上述開關(guān)元件的導(dǎo)通率在上述電池電壓降低時響應(yīng)上述漸增控制信號而逐漸增大、當(dāng)上述電池電壓上升時不受上述漸增控制信號的影響而瞬時減小，該車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置的特征在于，通過將上述平滑電路的充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)都設(shè)定為1秒以上，上述漸增控制信號在上述電池電壓上升時逐漸減小，同時，當(dāng)在逐漸減小的途中上述電池電壓降低時，從上述逐漸減小途中的電平開始逐漸增大，控制上述開關(guān)元件的導(dǎo)通率，使其在上述電池電壓降低時，從響應(yīng)了上述逐漸減小途中的漸增控制信號的導(dǎo)通率開始逐漸增大。
2.權(quán)利要求1記載的輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置，其特征在于，上述時間常數(shù)電路是由包含電阻器和電容器的CR電路構(gòu)成的。
3.權(quán)利要求1記載的輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置，其特征在于，上述時間常數(shù)電路是由恒流電路和電容器構(gòu)成的。
全文摘要
一種車輛用發(fā)電機(jī)的控制裝置包括:根據(jù)電池電壓VB調(diào)整發(fā)電電壓VG并輸出電壓檢測信號D的電壓檢測電路;響應(yīng)電壓檢測信號而輸出漸增控制信號E的漸增控制電路;對勵磁電流進(jìn)行斷續(xù)控制的開關(guān)元件,漸增控制電路包括:根據(jù)充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)對電壓檢測信號進(jìn)行平滑的平滑電路;將平滑信號與三角波電壓進(jìn)行比較并輸出漸增控制信號的比較器,平滑電路的充電時間常數(shù)和放電時間常數(shù)都設(shè)定為1秒以上,漸增控制信號在電池電壓上升時變成使勵磁電流逐漸減小的波形。
文檔編號H02P9/30GK1200588SQ9712554
公開日1998年12月2日 申請日期1997年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月26日
發(fā)明者巖谷史朗, 小紫啟一, 渡辺寬典 申請人:三菱電機(jī)株式會社