发电电源装置的制作方法

专利名称：发电电源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具备由内燃机驱动的磁铁式交流发电机、对该发电机的输出进行整流而供给电池的整流电路的发电电源装置。
背景技术：
作为被安装在由内燃机驱动的车辆等中的发电电源装置，如特开昭56-150933号 所示那样，使用了具备以下部件的发电电源装置由内燃机驱动的磁铁式交流发电机；对 该发电机的输出进行整流而供给电池的控制整流电路；检测电池电压(电池的两端的电 压)的电压检测部件；对控制整流电路进行控制，使得由电压检测部件检测出的电池电压 保持在设定范围内的控制部件。在专利文献1所示的发电电源装置中，使用混合桥型的控制整流电路，其中，构成 桥电路的上边的整流元件和构成桥电路的下边的整流元件中的一方由晶闸管构成，而另一
方由二极管构成。控制整流电路具备被输入交流电压的交流输入端子、输出直流电压的直流输出端 子，其中交流输入端子与交流发电机的输出端子连接，直流输出端子与电池连接。对控制整流电路进行控制的控制部件控制向晶闸管的触发信号的供给，使得在电 池电压在容许上限值以下时，使晶闸管成为ON状态而向电池供给充电电流，在电池电压超 过了容许上限值时，使晶闸管成为OFF状态而停止向电池供给充电电流，由此将电池电压 保持在容许上限值以下。在控制整流电路的全部晶闸管为OFF状态时，发电机的输出端子 之间成为OPEN状态。一般，由内燃机驱动的交流发电机被设计为即使在内燃机以空转(idling)速度 附近的极低的转速进行旋转时，也产生对电池充电所必需的电压。由于发电机的输出电压 伴随着内燃机的转速的上升而上升，所以，如果设计为在发电机进行极低速旋转时也产生 能够对电池进行充电的电压，则在内燃机的高速旋转时，其输出电压显著上升。如果发电机 的输出电压上升，则流过控制整流电路的电流增大，对整流元件的负担变大，因此，必须使 用电流容量大的昂贵的元件作为整流元件，发电电源装置的成本上升。另外，如果通过整流 元件而流过的电流增大，则从整流元件的发热变多，因此必须对整流元件安装大型的散热 片，无法避免装置的大型化。

发明内容
本发明的目的就在于提供一种发电电源装置，能够使用电流容量比现有技术小 的元件作为构成控制整流电路的整流元件而谋求降低成本，并且通过抑制从整流元件的发 热来谋求对整流元件安装的散热片的小型化，能够谋求发电电源装置的小型化。本发明是一种发电电源装置，具备由内燃机驱动的磁铁式交流发电机；桥型的 控制整流电路，其中构成桥电路的各上边的整流元件和构成桥电路的各下边的整流元件中 的至少一个由晶间管构成，在交流输入端子之间被施加上述磁铁式交流发电机的输出，在直流输出端子之间连接有电池；检测电池电压的电压检测部件；和控制部件，其中该控制部件具备对向晶闸管的触发信号的供给进行控制，使得由电压检测部件检测的电池电压 保持为所设定的容许上限值以下的充电控制单元。在本发明的发电电源装置中，设置有将反映了发电机的转速的信号作为输入而检 测发电机的转速的速度检测部件，上述控制部件具备保护控制单元，进行以下这样的保护 动作在由速度检测部件检测出的发电机的转速超过了所设定的限制值时，使设置在控制 整流电路中的全部晶闸管成为OFF状态，使发电机的输出端子之间成为OPEN状态。将上述转速的限制值设定为在对电池的充电不产生障碍的范围内尽量低的转速。 例如，在对处于正常状态的电池进行充电的状态下使发电机的转速上升时，将电池的两端 的电压比超过容许上限值时的转速电压稍高的转速设定为转速的限制值。如果内燃机的转速上升，磁铁式交流发电机的输出频率过度上升，则在晶闸管的 阳极的电位相对于阴极的电位为负电位的期间无法使晶闸管的阳极电流成为保持电流以 下，只通过停止向晶闸管供给触发信号，有可能无法使晶闸管换流。在只通过停止向晶闸管 供给触发信号而无法使晶闸管换流的情况下，为了使晶闸管换流就需要设置特别的电路， 很麻烦。因此，理想的是将上述转速的限制值设定为只通过停止向晶间管供给触发信号就 能够使晶闸管换流的转速的上限以下的转速。如上所述，如果构成为设置检测发电机的转速的速度检测部件，在速度检测部件 检测出超过所设定的限制值的转速时，使控制整流电路的全部晶闸管成为OFF状态，使发 电机的输出端子之间成为OPEN状态，则能够在内燃机的转速上升而成为设定速度以上时 使控制整流电路的整流动作停止，使构成控制整流电路的全部整流元件不流过电流，因此， 能够防止在内燃机的高速旋转时在整流元件中流过大的电流，能够减轻整流元件的负担。 因此，能够使用电流容量小的廉价的元件作为整流元件，能够谋求发电电源装置的成本降 低。另外，由于能够抑制从整流元件的发热，所以能够谋求对整流元件安装的散热片的小型 化，能够谋求发电电源装置的小型轻量化。在本发明的理想的形式中，还设置有温度检测部件，直接或间接地检测构成上述 控制整流电路的整流元件的温度。该温度检测部件也可以构成为使温度传感器与构成控 制整流电路的多个整流元件中的任意一个热结合，由该温度传感器直接检测整流元件的温 度，还可以构成为使温度传感器与安装了构成控制整流电路的整流元件的电路基板热接 合，由该温度传感器间接地检测整流元件的温度。在这样设置温度检测部件的情况下，上述保护控制单元不只是进行以下这样的保 护动作在由速度检测部件检测出的发电机的转速超过了所设定的限制值时，使设置在控 制整流电路中的全部晶闸管成为OFF状态，使发电机的输出端子之间成为OPEN状态，还进 行以下这样的保护动作在由温度检测部件检测出的温度在设定温度以上时，使设置在控 制整流电路中的全部晶闸管成为OFF状态，使发电机的输出端子之间成为OPEN状态。如上所述，如果构成为设置直接或者间接地检测构成控制整流电路的整流元件的 温度的温度检测部件，在整流元件的温度为设定温度以上时，使设置在控制整流电路中的 全部晶闸管为OFF状态，使发电机的输出端子之间成为OPEN状态，则即使在内燃机的转速 为限制值以下的状态下，也能够在整流元件的温度上升到设定温度以上时使晶闸管成为 OFF状态，使流过控制整流电路的电流为0，因此能够确实地谋求整流元件的保护。
在本发明的其他理想的形式中，代替上述温度检测部件，而设置有检测流过构成 控制整流电路的整流元件的电流的电流检测部件。在该情况下，保护控制单元不只是进行 以下这样的保护动作在由速度检测部件检测出的发电机的转速超过了限制值时，使设置 在控制整流电路中的全部晶闸管成为OFF状态，使发电机的输出端子之间成为OPEN状态， 还进行以下这样的保护动作在由电流检测部件检测的电流的值超过了所设定的限制值 时，使设置在控制整流电路中的全部晶闸管成为OFF状态，使发电机的输出端子之间成为 OPEN状态。
将上述电流的限制值设定为整流元件的额定电流值、或比额定电流值稍大的值。如上所述，如果构成为设置检测流过构成控制整流电路的整流元件的电流的电流 检测部件，在由电流检测部件检测的电流的值超过了所设定的限制值时，也使设置在控制 整流电路中的全部晶闸管成为OFF状态，则在流过整流元件的电流过大时，能够使控制整 流电路的动作停止，由此能够确实地谋求整流元件的保护。作为上述控制整流电路，可以使用以下这样的电路构成桥电路的各上边的整流 元件和构成桥电路的各下边的整流元件中的一方由晶闸管构成，另一方由二极管构成，也 可以使用以下这样的电路构成桥电路的各上边的整流元件和构成桥电路的各下边的整流 元件中的一方由晶闸管构成，另一方由MOSFET构成。另外，上述控制整流电路也可以是以下这样的电路构成桥电路的各上边的整流 元件和构成桥电路的各下边的整流元件双方都由晶闸管构成。在本发明的理想的形式中，对发电机的转子的磁轭设置有磁阻，并且设置有分别 检测该磁阻的旋转方向的前端侧边沿和后端侧边沿而产生脉冲信号的脉冲发生器。在该情 况下，速度检测部件可以构成为将脉冲发生器输出的脉冲信号作为输入，根据产生该脉冲 信号的周期，检测发电机的转速。速度检测部件的结构并不只限于上述例子。例如，也可以构成为将在对内燃机进 行点火的点火装置内与点火动作同步地产生的信号作为输入，根据产生该信号的周期，检 测上述发电机的转速。作为在内燃机用点火装置内与点火动作同步地产生的信号，可以使用为了确定点 火定时而向点火电路提供的点火信号、在点火动作时在点火线圈的一次线圈中感应出的电
压等ο另外，速度检测部件也可以构成为根据发电机的输出电压或输出频率，检测发电 机的转速。根据本发明，设置检测发电机的转速的速度检测部件，在速度检测部件检测出超 过所设定的限制值的转速时，使控制整流电路的全部晶闸管成为OFF状态，使发电机的输 出端子之间成为OPEN状态，因此，在内燃机的转速上升而超过了限制值时，能够停止控制 整流电路的整流动作，而成为在构成控制整流电路的全部整流元件中不流过电流的状态。 因此，根据本发明，能够减轻整流元件的负担，使用电流容量小的廉价的元件作为整流元 件，能够谋求降低发电电源装置的成本。另外，根据本发明，能够抑制从整流元件的发热，因此，能够谋求对整流元件安装 的散热片的小型化，能够谋求发电电源装置的小型轻量化。在本发明中，在构成为设置直接或间接地检测构成控制整流电路的整流元件的温度的温度检测部件，在整流元件的温度超过了所设定的限制值时，使设置在控制整流电路中的全部晶闸管为OFF状态，使发电机的输出端子之间成为OPEN状态的情况下，即使在发 电机的转速为限制值以下的状态下，也可以在整流元件的温度上升时使晶闸管成为OFF状 态，而谋求构成控制整流电路的整流元件的保护，因此能够确实地谋求整流元件的保护。在本发明中，在构成为设置检测流过构成控制整流电路的整流元件的电流的电流 检测部件，在由电流检测部件检测的电流的值超过了所设定的限制值时，使设置在控制整 流电路中的全部晶闸管成为OFF状态的情况下，在流过整流元件的电流过大时，能够停止 控制整流电路的动作，因此能够谋求整流元件的保护。


图1是表示本发明的发电电源装置的实施例1的结构的电路图。图2是表示图1的实施例的控制部件的具体结构例子的电路图。图3是表示本发明的发电电源装置的实施例2的结构的电路图。图4是表示本发明的发电电源装置的实施例3的结构的电路图。图5是表示本发明的发电电源装置的实施例4的结构的电路图。图6是表示本发明的发电电源装置的实施例5的结构的电路图。图7是表示本发明的发电电源装置的实施例6的结构的电路图。
具体实施例方式以下，参考附图，详细说明本发明的理想的实施例。图1表示本发明的发电电源装置的实施例1，在该图中，1是由未图示的内燃机驱 动的磁铁式交流发电机，2是对发电机1的交流输出进行整流而变换为直流输出的控制整 流电路，3是由控制整流电路2的输出充电的电池，4是检测电池3的电压的电压检测部件， 5是对晶闸管Thx Thz进行控制的控制部件，6是检测发电机1的转速的速度检测部件，7 是直接或间接地检测构成控制整流电路2的整流元件的温度的温度检测部件。磁铁式交流发电机1是公知的，具备被安装在内燃机的曲柄轴上的磁铁转子 101 ；被固定在内燃机的机壳等上的定子102。磁铁转子101由在用铁等铁磁性材料形成为 杯状的转子磁轭103的内周上所固定的圆弧状的永磁铁104构成。在图示的例子中，2个圆 弧状的永磁铁104被固定在转子磁轭103的内周上，使这些永磁铁的磁化方向不同而在直 径方向上励磁在磁轭103的内周构成2极的磁铁磁场。通过将设置在杯状的转子磁轭103 的底壁部分的中央的凸起部(boss)配合固定在内燃机的曲柄轴上，而将磁铁转子101安装 在内燃机上。另外，在本发明中，磁铁磁场的极数是任意的，磁铁转子可以构成为使磁铁磁场具 有4极以上的磁极。在构成4极以上的多极的磁铁转子的情况下，可以设置极的个数的永 磁铁，由各永磁铁构成1个磁极，也可以对1个永磁铁设置多个励磁区域，使相邻的励磁区 域的磁化方向不同而在直径方向上励磁，由此形成多极的磁极。例如，可以通过对图1所示的2个永磁铁104、104分别设置3个励磁区域，并使各 励磁区域在直径方向上励磁，从而构成6极的磁铁磁场。磁铁发电机的定子102由以下部分构成被配置在磁铁转子的内侧的电枢铁心(未图示)； 卷装在该电枢铁心上而被卷线为具有规定的相数的线圈。在图示的例子中，通过对卷装在电枢铁心上的线圈进行三相星形卷线，从而在定 子侧构成U、V、W三相的电枢线圈Lu、Lv和Lw。在本实施例中，在转子磁轭103的外周上形成由弧状的突起构成的磁阻(感应元 件)105，在磁铁转子101的外侧，配置有脉冲信号发生器106，该脉冲信号发生器106分别 检测磁阻105的旋转方向的前端侧边沿el和后端侧边沿e2，产生极性不同的脉冲信号。脉冲信号发生器106是公知的，例如具备在前端具有与磁阻105相对的磁极部分 的铁心；与该铁心磁耦合的永磁铁；卷绕在铁心上的信号线圈，该脉冲信号发生器106被定 位固定在内燃机的机壳等上，从而按照规定的定时检测磁阻的边沿，产生脉冲信号。脉冲信 号发生器106的信号线圈在铁心的磁极部分开始与磁阻106相对时(检测出磁阻的前端侧 边沿el时)、以及结束与磁阻的相对时(检测出磁阻的后端侧边沿e2时)，与分别在铁心 中产生的磁通的变化响应地，产生极性不同的脉冲信号Sl和S2。另外，也可以代替在转子磁轭103的外周设置磁阻105，而安装永磁铁，并且构成 脉冲信号发生器106，使其检测该永磁铁而产生脉冲信号。控制整流电路2具备多个晶闸管，是具有通过该晶闸管的开关(0N/0FF)而对整流 输出进行开关控制的功能的桥型整流电路，其构成为对从三相的电枢线圈Lu Lw输出的 三相交流电压进行全波整流。图示的控制整流电路2由以下部分构成阴极被共通连接了的二极管Du、Dv和 Dw ；阳极被共通连接，并且阴极分别与二极管Du、Dv和Dw连接的晶闸管Thx、Thy和Thw。 在图示的例子中，由晶闸管Thx与二极管Du的串联电路、晶闸管Thy与二极管Dv的串联电 路、以及晶闸管Thz与二极管Dw的串联电路，分别构成由2个整流元件的串联电路构成的 3个臂，通过将这3个臂并联连接起来，而构成桥型的控制整流电路。在该控制整流电路中，二极管Du Dw分别构成三相桥电路的3个上边，晶闸管 Thx Thz分别构成三相桥电路的3个下边。在图示的控制整流电路2中，二极管Du Dw各自的阳极与晶闸管Thx Thz各 自的阴极的连接点成为三相的交流输入端子2u、2v和2w，二极管Du Dw的阴极的共通连 接点和晶闸管Thx Thz的阳极的共通连接点分别成为正侧和负侧的直流输出端子2p和 2n。控制整流电路2的交流输入端子2u 2w分别与磁铁式交流发电机1的三相的输 出端子(电枢线圈Lu Lw的非中性点侧端子)连接。另外，控制整流电路2的直流输出 端子2p和2η分别与电池3的正极端子和负极端子连接。控制整流电路2在向晶闸管Thx Thz的栅极提供了触发信号时，阳极相对于阴 极成为正电位的晶闸管成为ON状态，由此对发电机1的交流输出进行整流，而向电池3提 供充电电流。 电压检测部件4是检测电池电压(电池3两端的电压)的部分，向控制部件5提 供包含电池电压的信息的检测信号。电压检测部件4产生的检测信号可以是表示电池电压 超过了设定值的检测信号，也可以是表示各瞬时的电池电压的信号。电池电压的设定值是在对电池进行浮动充电时所容许的电池电压的上限值，是比 电池的额定电压稍高的电压。在电池电压的额定值是12V的情况下，电池电压的设定值例如是14V。控制部件5是对控制整流电路2向晶闸管Thx Thz的栅极供给触发信号进行控制的部分。在本实施例中，控制部件5具备对向晶闸管的触发信号的供给进行控制，使得 由电压检测部件4检测的电池电压保持在设定值以下的充电控制单元；在发电机的转速超 过了限制值时、以及控制整流电路的整流元件的温度成为设定温度以上时，进行保护控制 整流电路的整流元件的保护动作的保护控制单元。上述充电控制单元控制向晶闸管Thx Thz的触发信号供给，使得在由电压检测 部件4检测的电池电压为设定值以下时，向晶闸管Thx Thz供给触发信号，使这些晶闸管 成为ON状态，在电池电压超过了设定值时，停止向晶闸管Thx Thz供给触发信号，使晶闸 管Thx Thz成为OFF状态。在此，在电池的额定电压是12V、设定值例如是14V的情况下，充电控制单元在电 池电压为14V以下时，向晶闸管Thx Thz供给触发信号，在电池电压超过了 14V时，停止 向晶闸管供给触发信号。另外，为了防止晶闸管频繁地重复通断，有时也如下这样地构成上述充电控制单 元在电池电压低于第一设定值时，开始向晶闸管供给触发信号，在电池电压超过了被设定 为比第一设定值高的第二设定值时，停止向晶闸管供给触发信号。在本实施例中，为了进行保护动作，即防止在发电机的转速上升时在控制整流电 路的整流元件中流过过大的电流而对整流元件产生很大的负担，而设置有速度检测部件6， 该速度检测部件6将反映了发电机1的转速的信号作为输入，而检测发电机的转速。在本实施例中使用的速度检测部件6构成为根据脉冲信号发生器106产生的脉 冲信号Sl或S2的产生周期或频率，检测发电机的转速。该速度检测部件例如可以构成为 通过用计时器测量脉冲信号Sl或S2的产生周期，而取得包含发电机的转速的信息的信号。 另外，也可以如下这样构成速度检测部件6 将脉冲信号输入到泵电路(利用脉冲信号对按 照一定的时间常数使其放电的电容器进行充电的电路)等，将脉冲信号的频率变换为电压 信号，由此得到包含发电机的转速的信息的信号。由速度检测部件6检测出的发电机的转 速的信息被提供给控制部件6。在本实施例中，还设置有直接或间接地检测构成控制整流电路的整流元件的温度 的温度检测部件7，由该温度检测部件7检测出的整流元件的温度的信息被提供给控制部 件5。在此，“直接检测”整流元件的温度是指使温度传感器与构成控制整流电路的多 个整流元件中的至少一个整流元件(在预测出在多个整流元件的温度之间产生差的情况 下，是被预测出温度变高的整流元件)热接合，得到具有整流元件的温度的信息的检测信号。另外，“间接检测”整流元件的温度是指使温度传感器与如安装了整流元件的电 路基板或散热片那样反映了整流元件的温度的部件热结合，取得具有整流元件的温度的信 息的检测信号。在本实施例中，与充电控制单元一起设置在控制部件5中的保护控制单元构成为 进行以下的保护动作在由速度检测部件5检测出的发电机的转速超过了所设定的限制值 时，停止向被设置在控制整流电路2中的全部晶闸管Thx Thz供给触发信号，使全部晶闸管Thx Thz成为OFF状态，由此使发电机的输出端子之间成为OPEN状态；在由温度检测 部件7检测的温度是设定温度以上时，使设置在控制整流电路2中的全部晶闸管Thx Thz 成为OFF状态，使发电机1的输出端子之间成为OPEN状态。控制部件5可以使用微处理器构成，也可以使用模拟电路构成。如果参考图2，则表示出由模拟电路构成的控制部件的具体结构例子。在图2中， 发电机1的结构和控制整流电路2的结构与图1所示的例子一样。在图2所示的例子中，将电阻器R1 R3的一端连接到晶闸管Thx Thz的栅极 上，在电阻器R1 R3的另一端上分别连接二极管D1 D3的阴极。二极管D1 D3的阳 极被共通连接，在其共通连接点上，连接有PNP晶体管TR1的集电极，该PNP晶体管TR1的 发射极被连接在控制整流电路的正侧直流输出端子2p上。另外，PNP晶体管TR2的发射极 和集电极被分别连接在晶体管TR1的发射极和基极上，在晶体管TR1的基极和控制整流电 路的负侧直流输出端子2n之间连接有电阻器R4。在该例子中，由电阻器R1 R4和二极管 D1 D3、晶体管TR1和TR2构成充电控制单元5A。另外，在控制整流电路2的正侧直流输出端子2p上连接有电阻器R5的一端，在电 阻器R5的另一端上通过电阻器R6连接有齐纳二极管ZD1的阴极。齐纳二极管ZD1的阳极 被连接在控制整流电路2的负侧直流输出端子2n上，在电阻器R5与R6的连接点上，连接 有晶体管TR2的基极。在该例子中，由电阻器R5、R6和齐纳二极管ZD1构成电压检测部件 4。电压检测部件4在电池电压超过了容许上限值时，齐纳二极管ZD1成为ON状态，在晶体 管TR2中流过基极电流(输出表示电池电压超过容许上限值的检测信号)，该晶体管TR2成 为0N状态。在控制整流电路2的正侧直流输出端子2p上还连接有PNP晶体管TR3的发射极， 晶体管TR3的集电极被连接在晶体管TR1的基极上。晶体管TR3的基极与NPN晶体管TR4 和TR5的集电极连接，该NPN晶体管TR4和TR5的发射极被共通连接在控制整流电路2的 负侧直流输出端子2n上。在该例子中，由晶体管TR3 TR5构成保护控制单元5B。晶体管TR4的基极被连接在速度检测部件6的输出端子上，晶体管TR5的基极被 连接在温度检测部件7的输出端子上。速度检测部件6构成为在检测出发电机的转速超过了限制值时，使晶体管TR4流 过基极电流，使该晶体管TR4成为0N状态。温度检测部件7构成为根据与控制整流电路2的电路基板热(传导热地)结合 了的温度传感器7a的输出，检测整流元件的温度，在检测出的温度为设定温度以上时，使 晶体管TR5流过基极电流，使该晶体管TR5成为0N状态。图2所示的发电电源装置的动作如下。如果通过内燃机驱动发电机1的转子101，则在发电机1的电枢线圈Lu Lw中感 应出三相交流电压。在发电机的转速为限制值以下时，速度检测部件6在晶体管TR4中不 流过基极电流，因此，晶体管TR4为OFF状态。另外，在构成控制整流电路2的整流元件的 温度未满设定温度时，温度检测部件7在晶体管TR5中不流过基极电流，因此晶体管TR5为 OFF状态。在发电机的转速为限制值以下，并且构成控制整流电路2的整流元件的温度未满 设定温度时，晶体管TR4和TR5双方为OFF状态，因此在晶体管TR3中不流过基极电流，晶 体管TR3为OFF状态。这时，保护控制单元5B不进行保护动作。
在此，如果假设电池3的电压是设定值以下，则在晶体管TR2中不流过基极电流， 因此，电流流过晶体管TR1的发射极和基极以及电阻器R4，晶体管TR1成为ON状态。因此， 从控制整流电路2的正侧直流输出端子2p，通过晶体管TR1的发射极 集电极之间、二极 管D1 D3和电阻器R1 R3，向晶闸管Thx Thz的栅极提供触发信号。在这样向晶闸管 Thx Thz的栅极提供触发信号时，在晶闸管Thx Thz中，阳极相对于阴极为正电位(在 阳极和阴极之间施加顺方向电压)的晶闸管成为ON状态，对发电机1的输出进行整流。发 电机1的整流输出被供给电池3。如果继续进行电池3的充电并且电池电压超过设定值，则齐纳二极管ZD成为ON 状态，晶体管TR2成为ON状态，该晶体管TR2使晶体管TR1的发射极 基极之间短路，因此 晶体管T1成为OFF状态。由此，停止向晶闸管Thx Thz供给触发信号，因此，对于各晶闸 管，其阳极的电位相对于阴极的电位成为负电位，在阳极电流衰减到未满保持电流的时刻， 各晶闸管成为OFF状态。如果电池电压降低到容许上限值以下，则齐纳二极管ZD成为OFF 状态，在晶体管TR2中不再流过基极电流，由此，晶体管TR2成为OFF状态，晶体管TR1成为 OFF状态。由此，再开始向晶闸管Thx Thz供给触发信号，各晶闸管在其阳极和阴极之间 被施加顺方向电压的期间成为0N状态，向电池3供给充电电流。通过重复进行这些动作， 电池电压保持在设定值以下。如果内燃机的转速上升，发电机1的转速超过限制值，速度检测部件6在晶体管 TR4中流过基极电流，则晶体管TR4成为0N状态，晶体管TR3中流过基极电流。由此，晶体 管TR3成为0N状态，使晶体管TR1成为OFF状态。这时，由于停止向晶闸管Thx Thz供 给触发信号，对于各晶闸管，其阳极的电位相对于阴极的电位成为负电位，在阳极电流衰减 到未满保持电流的时刻，各晶闸管成为OFF状态，停止电池的充电。如果发电机的转速降低到限制值以下，则停止向晶体管TR4供给基极电流，由此， 晶体管TR4成为OFF状态。由此，晶体管TR3成为OFF状态，晶体管TR1成为0N状态，因此， 向晶闸管Thx Thz供给触发信号，再开始电池的充电。另外，如果控制整流电路2的整流元件的温度为设定温度以上，则温度检测部件7 在晶体管TR5中流过基极电流，因此，晶体管TR5成为0N状态，在晶体管TR3中流过基极电 流。由此，晶体管TR3成为0N状态，使晶体管TR1成为OFF状态。如果晶体管TR1成为OFF 状态，则停止向晶闸管Thx Thz供给触发信号，由此，各晶闸管成为OFF状态，停止电池的 充电。如上所述，在图2所示的发电电源装置中，进行以下这样的保护动作在由速度检 测部件6检测出的发电机的转速超过了所设定的限制值时，停止向设置在控制整流电路2 中的全部晶闸管Thx Thz供给触发信号，使全部的晶闸管Thx Thz成为OFF状态，由此， 使发电机的输出端子之间成为OPEN状态；在由温度检测部件7检测的温度是设定温度以上 时，使设置在控制整流电路2中的全部晶闸管Thx Thz成为OFF状态，使发电机1的输出 端子之间成为OPEN状态。如果这样在发电机的转速超过了限制值时和整流元件的温度是设定温度以上时， 停止电池的充电，则能够减轻对构成控制整流电路的整流元件的负担。如果减轻对构成控制整流电路的整流元件Du Dw和晶闸管Thx Thz的负担， 则可以使用电流容量小的廉价的元件作为这些整流元件，由此，能够降低发电电源装置的成本。另外，如果如上述那样构成，则能够抑制从整流元件的发热，由此，能够谋求对整 流元件安装的散热片的小型化，能够谋求发电电源装置的小型轻量化。进而，如果如上述那样构成，则即使在发电机1的转速为限制值以下的状态下，在 整流元件的温度上升时，也使晶闸管成为OFF状态，减轻对控制整流电路的整流元件的负 担，由此，能够确实地谋求整流元件的保护。在图1和图2所示的实施例中，由二极管构成控制整流电路2的桥电路的上边，由 晶闸管构成下边，但也可以由晶闸管构成桥电路的上边，由二极管构成下边。另外，还可以 由晶闸管构成桥电路的上边和下边双方。在由晶闸管构成桥电路的上边和下边双方的情况 下，构成控制部件5的充电控制单元，使得向上边和下边的晶间管双方供给触发信号。图3表示了本发明的发电电源装置的实施例2。在该实施例中，使用MOSFET Fu Fw作为控制整流电路2的桥电路的上边的整流元件，使用晶闸管Thx Thz作为构成桥电 路的下边的整流元件。晶闸管Thx Thz的阳极被共通连接在控制整流电路的负侧直流输 出端子2n上，晶闸管Thx Thz的阴极分别与MOSFET Fu Fw的源极连接。MOSFET Fu Fw的漏极被共通连接在控制整流电路的正侧直流输出端子上，由晶闸管Thx Thz、形成在 MOSFET Fu、Fv和Fw各自的漏极 源极之间的寄生二极管DoiuDov和Dow，构成全波整流电 路。在该例子中，晶闸管Thx、Thv和Thz的栅极与控制部件5的触发信号输出端子连接，并 且MOSFET Fu Fw的栅极与控制部件5的控制信号输出端子连接。图3所示的实施例的控制部件5不只是在对电池3进行充电时向晶闸管Thx Thz 供给触发信号，还通过向MOSFET Fu Fw中的、寄生二极管被施加了顺方向电压的MOSFET 的栅极提供控制信号，使该MOSFET成为ON状态，来使控制整流电路2进行整流动作。另外， 控制部件5在停止电池的充电时，停止向晶闸管Thx Thz供给触发信号，同时只在为了使 晶闸管Thx Thz切断所需要的极短的时间内同时向MOSFET Fu Fw提供控制信号，从而 同时使MOSFETFu Fw成为0N状态，使发电机1的输出端子之间短路。图3所示的实施例 的其他结构与图1所示的实施例一样。如果如上所述，在对电池进行充电时，向寄生二极管被施加了顺方向电压的 MOSFET的栅极提供控制信号，使该MOSFET成为0N状态，则在对电池进行充电时，能够减少 在控制整流电路中产生的损失。另外，如果如上所述，在停止充电时，同时使MOSFET Fu Fw成为ON状态，使发电 机1的输出端子之间短路，则能够在短时间内进行晶闸管Thx Thz的切断。另外，即使在 发电机的转速高，发电机的输出频率高的情况下，也能够确实地进行晶闸管的切断，所以与 图1的实施例相比，能够将发电机1的转速的限制值设定得高。在图3的实施例中，也可以调换晶闸管和MOSFET的位置。S卩，可以由晶闸管构成 控制整流电路的桥电路的上边，由MOSFET构成桥电路的下边。图4表示了本发明的实施例3，在该实施例中，构成为磁铁式交流发电机1具有单 相的电枢线圈L。在图4所示的实施例(实施例3)中，对于发电机1以外的部分的结构，除 了控制整流电路采取单相桥全波整流电路的结构、以及控制部件5只对2个晶闸管Thx和 Thy进行控制以外，其他与图1所示的实施例一样。在本发明中，磁铁式交流发电机1的相数是任意的，在磁铁式交流发电机具有比3相更多相的电枢线圈的情况下，也能够适用本发明。图5表示了本发明的实施例4，在本实施例中，代替图1所示的实施例的温度检测 部件7，而设置有检测在构成控制整流电路2的整流元件中流过的电流的电流检测部件8。 电流检测部件8由变流器等构成，从控制整流电路2向控制部件5供给与供给电池3的电 流成正比的电压信号。在该情况下，设置在控制部件5中的保护控制单元构成为进行以下这样的保护动 作在由速度检测部件6检测出的发电机的转速超过了所设定的限制值时，停止向设置在 控制整流电路2中的全部晶闸管Thx Thz供给触发信号，使这些晶闸管成为OFF状态，由 此使发电机1的输出端子之间成为OPEN状态；在由电流检测部件检测的电流的值超过了所 设定的限制值时，停止向控制整流电路2的全部晶闸管Thx Thz供给触发信号，使这些晶 闸管成为OFF状态，由此使发电机的输出端子之间成为OPEN状态。图5的实施例的其他结 构与图1所示的实施例一样。图6表示了本发明的实施例5。在该实施例中，速度检测部件6将在对驱动磁铁式 交流发电机1的内燃机9进行点火的点火装置10内与点火动作同步地产生的信号作为输 入，根据产生该信号的周期或频率，检测发电机的转速。点火装置10由以下部分构成点火线圈；对点火线圈的一次电流进行控制，使得 在供给了点火信号时使点火线圈的一次电流产生急剧变化的点火电路；在针对内燃机的 转速等控制条件决定的点火定时，向点火电路供给点火信号的点火时期控制部件。在这种 点火装置中，通过在向点火电路提供了点火信号时产生的点火线圈的一次电流的变化，而 在该点火线圈的二次线圈中产生高电压，将该高电压施加到安装在内燃机的气筒上的火花 塞，由此进行点火动作。图示的点火装置10构成为根据从脉冲信号发生器106产生的脉冲信号得到的内 燃机的旋转角度信息，决定内燃机的点火定时，在决定的点火定时下向点火电路提供点火 信号，由此，使引擎进行点火动作。作为在点火装置10内与点火动作同步地产生的信号，可以使用为了确定点火定 时而向点火电路提供的点火信号，或在点火动作时在点火线圈的一次线圈中感应出的电压 等。图6所示的实施例的其他结构与图1所示的实施例1一样。图7表示了本发明的实施例6，在该例子中，速度检测部件6构成为根据发电机1 的输出电压或输出频率，检测发电机1的转速。由于发电机1的输出电压与发电机的转速 的变化对应地变化，所以可以根据发电机1的输出电压来检测发电机的转速。另外，由于发 电机的输出频率与发电机1的转速成正比，所以可以根据发电机1的输出频率来检测发电 机的转速。图7的实施例的其他结构与图1所示的实施例一样。在图1 图5所示的实施例中，速度检测部件6也可以与图6所示的实施例一样。另外，速度检测部件6检测发电机的转速的方法是任意的，例如在设置有显示引 擎的转速的转速表的情况下，可以通过根据驱动转速表的电信号来检测出引擎的转速，从 而检测出发电机的转速。在图1、图2、图3、图4和图6所示的实施例中，保护控制单元进行以下这样的保护 动作在由速度检测部件6检测出的发电机的转速超过了所设定的限制值时，使设置在控 制整流电路2中的全部晶闸管成为OFF状态，使发电机的输出端子之间成为OPEN状态；在由温度检测部件7检测出的温度在设定温度以上时，使设置在控制整流电路2中的全部晶 闸管成为OFF状态，使发电机的输出端子之间成为OPEN状态，但也可以只进行前者的保护 动作，即在发电机的转速超过了所设定的限制值时，使控制整流电路的全部晶闸管成为OFF 状态，使发电机的输出端子之间成为OPEN状态。 同样，在图5所示的实施例中，也可以省略基于充电电流的检测值的保护动作，而 只进行以下的保护动作，即在发电机的转速超过了所设定的限制值时，使控制整流电路的 全部晶闸管成为OFF状态，使发电机的输出端子之间成为OPEN状态。
权利要求
一种发电电源装置，具备由内燃机驱动的磁铁式交流发电机；桥型的控制整流电路，其中构成桥电路的各上边的整流元件和构成桥电路的各下边的整流元件的至少一方由晶闸管构成，在交流输入端子之间被施加上述磁铁式交流发电机的输出，在直流输出端子之间连接有电池；检测上述电池电压的电压检测部件；控制部件，该控制部件具备对向上述晶闸管的触发信号的供给进行控制，使得由上述电压检测部件检测的电池电压保持为所设定的容许上限值以下的充电控制单元，其特征在于上述发电电源装置包括将反映了上述发电机的转速的信号作为输入而检测发电机的转速的速度检测部件，其中上述控制部件还具备保护控制单元，进行以下这样的保护动作在由上述速度检测部件检测出的上述发电机的转速超过了所设定的限制值时，使设置在上述控制整流电路中的全部晶闸管成为OFF状态，使上述发电机的输出端子之间成为OPEN状态。
2.根据权利要求1所述的发电电源装置，其特征在于还设置有温度检测部件，直接或间接地检测构成上述控制整流电路的整流元件的温 度，其中上述保护控制单元还进行以下这样的保护动作在由上述温度检测部件检测出的温度 在设定温度以上时，使设置在上述控制整流电路中的全部晶闸管成为OFF状态，使上述发 电机的输出端子之间成为OPEN状态。
3.根据权利要求1所述的发电电源装置，其特征在于还设置有检测流过构成控制整流电路的整流元件的电流的电流检测部件，其中上述保护控制单元还进行以下这样的保护动作在由上述电流检测部件检测的电流的 值超过了所设定的限制值时，使设置在上述控制整流电路中的全部晶闸管成为OFF状态， 使上述发电机的输出端子之间成为OPEN状态。
4.根据权利要求1、2或3所述的发电电源装置，其特征在于构成上述控制整流电路的桥电路的各上边的整流元件和构成该桥电路的各下边的整 流元件中的一方由晶闸管构成，另一方由二极管构成。
5.根据权利要求1、2或3所述的发电电源装置，其特征在于构成上述控制整流电路的桥电路的各上边的整流元件和构成该桥电路的各下边的整 流元件中的一方由晶闸管构成，另一方由MOSFET构成。
6.根据权利要求1、2或3所述的发电电源装置，其特征在于构成上述控制整流电路的桥电路的各上边的整流元件和构成该桥电路的各下边的整 流元件的双方由晶闸管构成。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的发电电源装置，其特征在于对上述发电机的转子的磁轭设置有磁阻，并且设置有分别检测该磁阻的旋转方向的前 端侧边沿和后端侧边沿而产生脉冲信号的脉冲发生器，其中上述速度检测部件将上述脉冲发生器输出的脉冲信号作为输入，根据该脉冲信号的产 生周期或频率，检测发电机的转速。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的发电电源装置，其特征在于上述速度检测部件构成为将在对上述内燃机进行点火的点火装置内与点火动作同步 地产生的信号作为输入，根据该信号的产生周期或频率，检测上述发电机的转速。
9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的发电电源装置，其特征在于 上述速度检测部件根据上述发电机的输出电压或输出频率，检测上述发电机的转速。
全文摘要
本发明提供一种发电电源装置，能够使用电流容量小的元件作为对交流发电机的输出进行整流的整流元件，而谋求成本的降低和装置的小型化。该发电电源装置具备由内燃机驱动的磁铁式交流发电机；控制部件，其中该控制部件具备对发电机的输出进行整流并供给电池的桥型的控制整流电路；对向晶闸管的触发信号的供给进行控制，使得电池电压保持为所设定的范围内的充电控制单元，该发电电源装置设置有检测发电机的转速的速度检测部件，在控制部件中设置有保护控制单元，在由速度检测部件检测出的发电机的转速超过了所设定的限制值时，使设置在控制整流电路中的全部晶闸管成为OFF状态，使发电机的输出端子之间成为OPEN状态。
文档编号H02J7/24GK101807810SQ20091000434
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月12日 优先权日2009年2月12日
发明者南条广敏, 孔召银, 张红亮, 木邨贤司, 汤川秀树 申请人:国产电机株式会社;廊坊科森电器有限公司