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車両用交流発電機の制御装置 - 三菱電機株式会社
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発明の名称 車両用交流発電機の制御装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−89358(P2007−89358A)
公開日 平成19年4月5日(2007.4.5)
出願番号 特願2005−277856(P2005−277856)
出願日 平成17年9月26日(2005.9.26)
代理人 【識別番号】100057874
【弁理士】
【氏名又は名称】曾我 道照
発明者 西村 慎二 / 宮地 若木
要約 課題
簡単な回路で回転子コイルの界磁電流を減衰させて、信頼性を向上させるとともにコストを低減した車両用交流発電機の制御装置を得る。

解決手段
電機子コイル12、整流回路13、回転子コイル15、電圧制御回路100を備え、整流回路13は、交流入力端A、正出力端B、負出力端Cを有する。電圧制御回路100は、発電電圧VGが第1の所定電圧VR1を超えたときに界磁電流iFを遮断し、発電電圧VGが第1の所定電圧VR1以下を示すときに界磁電流iFを通電して、発電電圧VGをほぼ一定に制御するとともに、界磁電流iFが遮断されたときに、界磁電流iFを還流させるダイオード103および電流減衰素子104からなる還流回路と、電流減衰素子104を短絡する短絡回路105と、発電電圧VGが第2の所定電圧VR2を超えたときに短絡回路105を開放する短絡制御回路106とを含む。
特許請求の範囲
【請求項1】
固定子鉄心に巻かれた電機子コイルと、
前記電機子コイルに接続された整流回路と、
前記電機子コイルに対して相対的に回転するように支持された回転子と、
前記回転子の磁極をN極およびS極に励磁する回転子コイルと、
前記整流回路から出力される発電電圧をほぼ一定に制御する電圧制御回路とを備え、
前記整流回路は、前記電機子コイルに発生する交流電圧を取り込んで直流に整流するための交流入力端と、直流の正電圧を出力する正出力端と、直流の負電圧を出力する負出力端とを有し、
前記電圧制御回路は、前記発電電圧が第1の所定電圧を超えたときに前記回転子コイルの界磁電流を遮断し、前記発電電圧が第1の所定電圧以下を示すときに前記界磁電流を通電することにより、前記発電電圧をほぼ一定に制御する車両用交流発電機において、
前記電圧制御回路は、
前記界磁電流が遮断されたときに、前記界磁電流を還流させるダイオードおよび電流減衰素子の直列回路からなる還流回路と、
前記電流減衰素子を短絡する短絡回路と、
前記発電電圧が第2の所定電圧を超えたときに前記短絡回路を開放する短絡制御回路と
を含むことを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項2】
前記第2の所定電圧は、前記第1の所定電圧よりも高く設定されたことを特徴とする請求項1に記載の車両用交流発電機の制御装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、車両用交流発電機の制御装置に関し、特に信頼性向上およびコスト低減を実現するための新規な技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来の車両用交流発電機の制御装置は、界磁電流を速やかに低減させるために、抵抗やダイオードを用いて、界磁電流によるエネルギを消費する回路に切り替えている(たとえば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2003−174799号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の車両用交流発電機の制御装置では、減衰する第1の回路と、減衰しない第2の回路とを2つのスイッチで切り替えているので、構造が複雑になって高価になるという課題があった。
また、第1および第2の回路が個々にダイオードを有しているので、部品点数が多くなり、さらに高価になるという課題があった。
さらに、2つのスイッチが同時にオフした場合に、過電圧破壊してしまう可能性があるので、これを回避するための別の回路が必要となり、構造がさらに複雑になるという課題があった。
【0005】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡単な回路で回転子コイルの界磁電流の減衰を可能にすることにより、信頼性の向上およびコストの低減を実現した車両用交流発電機の制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明による車両用交流発電機の制御装置は、固定子鉄心に巻かれた電機子コイルと、電機子コイルに接続された整流回路と、電機子コイルに対して相対的に回転するように支持された回転子と、回転子の磁極をN極およびS極に励磁する回転子コイルと、整流回路から出力される発電電圧をほぼ一定に制御する電圧制御回路とを備え、整流回路は、電機子コイルに発生する交流電圧を取り込んで直流に整流するための交流入力端と、直流の正電圧を出力する正出力端と、直流の負電圧を出力する負出力端とを有し、電圧制御回路は、発電電圧が第1の所定電圧を超えたときに回転子コイルの界磁電流を遮断し、発電電圧が第1の所定電圧以下を示すときに界磁電流を通電することにより、発電電圧をほぼ一定に制御する車両用交流発電機において、電圧制御回路は、界磁電流が遮断されたときに、界磁電流を還流させるダイオードおよび電流減衰素子の直列回路からなる還流回路と、電流減衰素子を短絡する短絡回路と、発電電圧が第2の所定電圧を超えたときに短絡回路を開放する短絡制御回路とを含むものである。
【発明の効果】
【0007】
この発明によれば、簡単な回路で回転子コイルの界磁電流を減衰させることができ、信頼性を向上させるとともに、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機の制御装置を概念的に示す回路図である。
図1において、交流発電機の制御装置10は、車載のバッテリ1に接続されている。
バッテリ1には、各種の車載機器が電気負荷2として接続されている。
交流発電機の制御装置10は、各車載機器のON/OFFによって変動する電気負荷2に対応して発電電圧を制御する。
【0009】
交流発電機の制御装置10は、固定子鉄心11に巻かれた3相の電機子コイル12と、電機子コイル12に接続された整流回路13と、電機子コイル12に対して相対的に回転するように支持された回転子14と、回転子14の磁極をN極およびS極に励磁する回転子コイル15と、整流回路13から出力される発電電圧VGをほぼ一定に制御する電圧制御回路と100を備えている。
【0010】
整流回路13は、電機子コイル12に発生する交流電圧を取り込んで直流に整流するための交流入力端Aと、直流の正電圧を出力する正出力端Bと、直流の負電圧を出力する負出力端Cと、正出力端Bと負出力端Cとの間に挿入された複数(3対)のダイオードDとを有する。
また、回転子14および回転子コイル15は、スリップリング16およびブラシ17を介して回転可能に支持されている。
【0011】
電圧制御回路100は、回転子コイル15の界磁電流iFを通電遮断するMOSFETからなるパワートランジスタ101と、パワートランジスタ101をON/OFF制御する第1の比較器102とを備えている。
第1の比較器102において、反転入力端子(−)には、入力抵抗107を介した発電電圧VG(整流回路13の出力電圧)が入力され、非反転入力端子(+)には、比較基準となる第1の所定電圧VR1が入力されている。
【0012】
第1の比較器102は、発電電圧VGが第1の所定電圧VR1を超えたときには界磁電流iFを遮断し、発電電圧VGが第1の所定電圧VR1以下を示すときには界磁電流iFを通電することにより、発電電圧VGをほぼ一定に制御する。
【0013】
また、電圧制御回路100は、ダイオード103と抵抗(電流減衰素子)104との直列回路からなる還流回路と、抵抗104を短絡する常閉のスイッチ105(短絡回路)と、スイッチ105を開放制御する第2の比較器106(短絡制御回路)とを備えている。
ダイオード103および抵抗104からなる還流回路は、界磁電流iFが遮断されたときに、界磁電流iFを還流させる。
【0014】
第2の比較器106において、反転入力端子(−)には、入力抵抗107を介した発電電圧VGが入力され、非反転入力端子(+)には、比較基準となる第2の所定電圧VR2が入力されている。
第2の比較器106は、発電電圧VGが第2の所定電圧VR2を超えたときにスイッチ105を開放する。
なお、第2の所定電圧VR2は、第1の所定電圧VR1よりも高く設定されている。
【0015】
次に、図1に示したこの発明の実施の形態1による具体的な動作について説明する。
還流回路の抵抗104は、通常は、図示されたように、常閉のスイッチ105によって短絡されている。
電圧制御回路100内の第1の比較器102は、発電電圧VGが第1の所定電圧VR1以下を示す場合、パワートランジスタ101をONさせて、回転子コイル15に界磁電流iFを流す。
【0016】
一方、発電電圧VGが第1の所定電圧VR1を超えると、第1の比較器102は、パワートランジスタ101をOFFにして、界磁電流iFを低減させる。
すなわち、パワートランジスタ101をOFFした際に、還流回路の抵抗104は短絡されているので、スイッチ105およびダイオード103を介して還流電流が流れ、界磁電流iFはしだいに減衰する。
【0017】
その後、発電電圧VGが第1の所定電圧VR1以下に低下すると、第1の比較器102は、再びパワートランジスタ101をONさせることにより、界磁電流iFを増大させて発電電圧VGを上昇させる。
なお、通常時に流れる還流電流は、短絡中の抵抗104を流れることがないので、損失を抑制することができる。
上記通常動作については、従来のオルタネータと同様である。
【0018】
一方、電気負荷2の遮断などによって、発電電圧VGが急増して第2の所定電圧VR2(>VR1)を超えた場合には、パワートランジスタ101が第1の比較器102によってOFFされるのみならず、同時に、抵抗104を短絡していたスイッチ105は、第2の比較器106の出力信号によってOFFされる。
【0019】
これにより、還流電流は、抵抗104およびダイオード103を介して流れるので、通常時よりも速やかに減衰する。
このように、1つのスイッチ105をON/OFF制御するのみで、従来のオルタネータと同様の高効率動作を維持しつつ、電気負荷2のOFF時において、界磁電流iFを速やかに減衰させる動作に切り替えることができる。
したがって、簡単な回路で回転子コイル15の界磁電流iFを減衰させることができ、信頼性を向上させるとともに、コストを低減することができる。
【0020】
また、第2の比較器106(短絡制御回路)の判定基準となる第2の所定電圧VR2は、第1の所定電圧VR1よりも高く設定されており、通常使用時におけるスイッチ105(短絡回路)のON(短絡)状態が確保されるので、抵抗104(減衰素子)の発熱および損失が回避されて、高効率を維持することができる。
なお、抵抗104の短絡回路として、機械的に開閉されるスイッチ105を用いたが、半導体スイッチを用いてもよい。
また、還流回路内の減衰素子として、抵抗104を用いたが、ツェナーダイオードを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】この発明の実施の形態1に係る車両用交流発電機の制御装置を概念的に示す回路図である。
【符号の説明】
【0022】
1 バッテリ、2 電気負荷、10 交流発電機の制御装置、11 固定子鉄心、12電機子コイル、13 整流回路、14 回転子、15 回転子コイル、100 電圧制御回路、102 第1の比較器、103 ダイオード、104 抵抗(電流減衰素子)、105 スイッチ(短絡回路)、106 第2の比較器(短絡制御回路)、A 交流入力端、B 正出力端、C 負出力端、iF 界磁電流、VG 発電電圧、VR1 第1の所定電圧、VR2 第2の所定電圧。




 

 


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