JPH0246139A - 車両の充電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は車両の充電装置に関し、特にバッテリ電圧より
も高い電圧で作動する高電圧負荷を良好に作動せしめる
とともに、バッテリの充電も同時に良好になすことが可
能な車両の充電制御装置に関する。

〔従来の技術〕

近年フロントガラスの凍結やリアガラスの凍結の対策と
して、フロントガラスに挿入した電気導体や、リアガラ
スに埋設された熱線等の抵抗を用いて、これら導体や抵
抗に多くの電流を流し、ガラスを熱するものが考えられ
ている。

従来、かかる高電圧負荷（抵抗）を作動せしめる場合に
は、充電発電機と車載バッテリを結ぶ充電系中に切替え
スイッチを設けて、充電発電機の出力電圧を車載バッテ
リから高電圧負荷に切替えて印加している（例えば、特
公昭６１−３３７３５号公報）。

この時、充電発電機には、約７０（Ｖ）程度の高電圧を
発生させて、高電圧負荷に印加する。

また、高電圧負荷をバッテリと交流発電機との間に直列
接続すると共に、高電圧負荷に並列にスイッチを設け、
このスイッチのオン、オフにより、高電圧負荷に電流を
供給するか否かを行っているものもある（例えば、特開
昭５７−９０２３８号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記従来の前者のものでは、高電圧負荷に通
電する場合（ウィン“ドシールドもしくはリアウィンド
の氷を溶かす場合）には、通常、車の始動時であり、バ
ッテリの電圧は下がってしまっていると共に、高電圧負
荷に通電中は車載バ・ンテリの充電がなされないため、
バッテリが過放電状態となってしまう不具合を生じるこ
とがあった。

また、従来の後者のものでは、氷を溶かす場合には、高
電圧負荷およびバッテリに電流を供給することが可能で
あるが、氷を溶かした後に、車を動かした時に、外気温
が低い時には、氷を溶かした後の水が再び凍結してしま
い、その時にまた高電圧負荷に電流を供給しなければな
らないため、発電機に高電圧を発生させる必要があり、
そのため、発電機が負荷となり、エンジンの応答性が悪
くなったり、発電機の出力電力のほとんどを高電圧負荷
に供給しなくてはいけなく、他の負荷への電力が少なく
なるのを防止するため、発電機を大型化しなくてはいけ
ないという問題点があった。

そこで、本発明は、高電圧負荷に通電中も車載バッテリ
への充電を良好になすと共に、再凍結もしくはくちり止
めを少ない電力で行うことが可能な車両の充電制御装置
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本願発明では、電機子巻線
と、励磁巻線と、前記電機子巻線の交流出力を全波整流
する全波整流器とを有する交流発電機と、 この交流発電機の全波整流器の出力により充電されるバ
ッテリと、 前記励磁巻線と直列に接続されたスイッチ手段と、 前記バッテリ電圧よりも高い電圧で作動する高電圧負荷
と、 前記全波整流器と前記バッテリとの間の接続もしくは前
記全波整流器と前記高電圧負荷との間の接続を切り換え
る切換手段と、 この切換手段により、前記全波整流器と前記バッテリと
の間の接続状態の時に、前記全波整流器の出力を第１の
設定電圧に制御すべく、前記スイッチ手段をＯＮ、ＯＦ
Ｆ制御する第１の制御手段と、 前記切換手段により、前記全波整流器と前記高電圧負荷
との接続状態の時に、前記全波整流器の出力を第１の設
定電圧よりも大きい第２の設定電圧に制御する第２の制
御装置と、 前記バッテリに接続された第１の巻線と、前記高電圧負
荷に接続され、第１の巻線よりも巻数の多い第２の巻線
とを有する電圧変換手段と、前記切換手段により、前記
全波整流器と前記高電圧負荷との接続状態の時に、前記
第２の巻線に流れる電流を制御し、前記第１の巻線の電
圧を前記第１の設定電圧以下とし、前記バッテリに供給
する第３の制御装置と、 前記切換手段により、前記全波整流器と前記バッテリと
の間の接続状態の時に、前記第１の巻線に流れる電流を
制御し、前記第２の巻線の電圧を前記第１と第２設定電
圧との間の第３の設定電圧とし、前記高電圧負荷に供給
する第４の制御装置と、 を備えた車両の充電制御装置とすることである。

〔作用〕

切換手段により、交流発電機と、高電圧負荷とを接続す
ると共に、交流発電機の出力を第２の設定電圧まで上昇
させて、高電圧負荷に高い電圧を印加することができる
。

また、電圧変換手段および第３の制御手段により、交流
発電機の出力を第１の設定電圧以下まで低減させて、バ
ッテリに供給する。

さらに、第４の制御手段により、第１の巻線に流れる電
流を制御し、第２の巻線の電圧を第３の設定電圧として
高電圧負荷に供給する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明においては、高電圧負荷を駆
動する時は、交流発電機の出力電圧の第２の設定電圧を
高電圧負荷に印加しつつ、第１の設定電圧以下の電圧を
バッテリに供給できる。また、電圧変換手段によりバッ
テリの電圧を昇圧し、第３の設定電圧として、高電圧負
荷に供給でき、再凍結もしくはくもり等を防止できると
いう優れた効果がある。

そして、第２の設定電圧を第１の設定電圧に変換する場
合と、バッテリ電圧を第３の設定電圧に変換する場合も
１つの電圧変換手段を用いることで、容易に達成できる
。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例について説明する。第１
図および第２図に本発明充電制御装置の一実施例を示す
。

ｌは車両用交流発電機であり、２は三相交流発電機ｌの
電機子巻線を示す。３は交流発電機１の励磁巻線、４は
電機子巻線２の交流出力を整流する三相全波整流器であ
る。

５はバッテリ、６はキースイッチである。

７は発電機１の出力電圧を設定値に制御するレギュレー
タで、励磁巻線３と直列接続された第１のトランジスタ
７１と、このトランジスタ７１を制御する第２のトラン
ジスタ７２を有する。ツェナーダイオード７３は、アノ
ード側が第２のトランジスタ７２のヘースに、カソード
側が第１、第２の抵抗７５．７６の接続点に接続される
。そして、第１の抵抗７５は、ダイオード７４を介して
キースイッチ６に、また、ダイオード７７、第３の抵抗
７８を介して、発電機１の全波整流器３に接続される。

７９は第１のトランジスタ７１の保護用抵抗、８０は励
磁巻線３の両端に接続されたフライホイールダイオード
である。

８は高電圧負荷をなすウィンドシールドに蒸着された透
明な抵抗体、９は抵抗体８側へ接続するか、バッテリ５
側に接続するか否かの切換スイッチである。

第１のスイッチ１１は、このスイッチ１１が閉じること
で、第１のリレー１０にバッテリ５から電流が供給され
て、切換スイッチ９を抵抗体８側の端子９２に接続する
ものである。

１２はバッテリ５に第３のスイッチ１３を介して接続さ
れた電気負荷（例えば、車両の点火時期を決定するため
の点火時期回路、ヘッドライト等）である。

１６はエンジンであり、発電機駆動ヘルドによって、発
電機１の励磁巻線３が巻装された回転子を駆動するもの
である。

１７は、このエンジン１６の回転数を制御するアイドル
回転数制御装置である。

１８はＡＮＤ回路であり、第１のスイッチ１１の閉状態
と車両停止検出手段１９との信号を入力して、回転数制
御回路１７の作動を開始させるものである。

２０はＤＣ−ＤＣコンバータであり、後で詳細に説明す
る。

上記構成において、その作動を説明すると、エンジン１
６の始動により、交流発電機１も発電を開始する。通常
では、第１の切換スイッチ９は第１の接点９Ｉ側（バッ
テリｌ側）に接続されている。

従って、バッテリ５の電圧は、キースイッチ６および第
１のダイオード７４を介して、第１、第２の抵抗７５と
７６で分圧されて、ツェナーダイオード７３へ印加され
る。ここで、第１、第２の抵抗７５．７６およびツェナ
ーダイオード７３においては、バッテリ５の電圧が第１
の設定電圧である１４．５（Ｖ）以上の時に、第２のト
ランジスタ７２を導通するように設定しである。

そして、通常状態においては、第２のトランジスタ７２
を介して、第１のトランジスタ７１をバッテリ５の電圧
が１４．５（Ｖ）以上か否かにより遮断、導通を行い、
励磁巻線３に流れる電流を制御することで、バッテリ５
の電圧１４．５（Ｖ）に制御している。

次に、寒冷地等で、ウィンドシールドに氷が付着した状
態で、かつ氷を溶かすために抵抗体８に電流を供給する
場合を考える。

まず、抵抗体８について説明すると、抵抗体８はウィン
ドシールドに蒸着された透明な抵抗体であり、フロント
ガラスの表面積（０，８〜１．０（ｒｒｆ））あたり、
この抵抗体の抵抗値は、約３〔Ω〕である。つまり、抵
抗体はガラスに蒸着している関係上、抵抗体を薄クシて
、抵抗値を低くすることが難しい。

また、ウィンドシールドに付着した氷（厚さ約１（ｍｍ
））を２〜３分間程度で溶かすためには、１５００（Ｗ
）の電力が必要である。そのため、抵抗体８の抵抗を３
〔Ω〕とすると、抵抗体の両端には、約７０（Ｖ）の電
圧を印加する必要がある。

そのため、充電発電機１は、車両がアイドル回転数の時
では、７０（Ｖ）程度の出力電圧を発生させることがで
きないため、アイドル回転数を上昇させる必要がある。

上記充電発電機１の出力電圧に対する出力電力の特性図
を第３図に示す。ここで、各回転数は充電発電機１の回
転数を示している。

そして、この第３図から明らかな如（、出力電圧を７０
（Ｖ）に、かつ出力電力を１５００（Ｗ）とするために
は、点Ａに示す如＜４５００（ｒｐｍ）まで、充電発電
機ｌの回転数を上昇させなくてはいけない。

そして、氷が付着した状態に於いて、運転者はエンジン
１６を始動すると同時に、第１のスイッチ１１を閉じる
。このスイッチ１１はウィンドシールドに付着した氷等
を解氷操作スイッチで、スイッチ１１が閉じると切換え
スイッチ９のリレーｌＯは付勢されで、第１のスイッチ
１１は端子９２側へ閉じる。

また、第１のスイッチ１１を閉じると、ＡＮＤ回路１８
の一方の入力側に信号が送られる。、そして、車両停止
検出手段Ｉ９により、車両の停止を検出した後、ＡＮＤ
回路１８に信号が送られ、回転数制御装置１７の動作が
開始する。つまり、車両の停止状態以外の時に、エンジ
ン１６の回転数を上昇させると、車両の急発進等が生じ
てしまうからである。そして、アイドル回転数制御装置
ｌ７により、エンジン１６の回転数を上昇させて充電発
電機ｌの回転数を４５００　（ｒｐｍ〕にする。

そして、バッテリ５は、スタータによりエンジン１６を
始動した直後であり、また、切換スイッチ９の切換えに
より、バッテリ５への充電が中止されているので、放電
状態であり、第２のトランジスタ７２は遮断し、第１の
トランジスタ７１を導通させる。このトランジスタ７１
の導通により、励磁巻線３に電流が流れ、発電機ｌの全
波整流器４の出力に、第３図に示す如＜７０（Ｖ）程度
の高電圧を発生させる。

この時、レギュレータ７では、全波整流器４の出力を入
力し、ダイオード７７、第３の抵抗７８、第１の抵抗７
５、第２の抵抗７６およびツェナーダイオード７３によ
り、全波整流器４の出力電圧が、第２の設定電圧７０（
Ｖ）以−トになると、第１のトランジスタ１を遮断させ
ている。そして、抵抗体８には、常に７０（Ｖ’）の電
圧が印加されるようになっている。

従って、この７０（Ｖ）の高電圧で、ウィンドシールド
に付着した氷を２〜３分間で解氷することができる。

次に、ＤＣ・ＤＣコンバータ２０について、第２図に基
づいて詳細に説明する。２１はトランスの１次巻線で１
３タ一ン巻いてあり、２２はトランスの２次巻線で６３
タ一ン巻いてあり、２３゜２４は１次巻線２１の両端に
接続された第１、第２のトランジスタ、２５．２６は２
次巻線２２の両端に接続された第３、第４のトランジス
タ、２７〜３０は上記トランジスタのコレクタ・エミッ
タ間に接続されたダイオードである。これは、ブシュプ
ル型ＤＣ・ＤＣコンバータである。

また、３１は切換スイッチ、３２．３３は第１ないし第
４のトランジスタ２３〜２６のトランジスタを制御する
第３、第４の制御手段をなす第１、第２の制御回路であ
り、例えば日本電気社製スイッチングレギュレータ用コ
ントロールＩＣｒμＰＣ４９４ＣＪである。

そして、このμＰＣ４９４Ｃについて、第４図に基づい
て簡単に説明する。

第４図に［μＰＣ４９４Ｃ，を本発明に適用したものを
示す。この第４図にて、１０１，１０２゜１０３．１０
４，１０５，１０６及び１０７は抵抗、１０日はコンデ
ンサである。抵抗１０５とコンデサ１０Ｂで発振器の発
振周波数を決定する。

端子ｎは基準電圧を発生して抵抗１０２と１０３とで分
圧した値をＥ・ＲＲＯＲＡＭＰＩの一端子へ印加する。

一方、ＥＲＲＯＲＡＭＰＩの子端子は抵抗１００と１０
１とでガラスに埋設した抵抗体８へ印加した電圧を分圧
して印加する。この結果、ガラスに埋設した抵抗体８に
印加される電圧が所定値になるように、トランジスタ２
３，２４のヘース電圧を制御する。

上記構成に於いて、作動を説明する。

発電機１が高電圧を発生している解氷モード時には、入
力端子２０ａに高電圧（７０（Ｖ））が印加されている
。この時、第１のスイッチ１１の閉成により、切換スイ
ッチ３１は３１ｂ側（制御回路３３側）に閉じており、
第２の制御回路３３は作動、第１の制御回路３２は非作
動になっている。

従って、第１、第２のトランジスタ２３．２４はオフし
続けている。一方、第２の制御回路３３により、第３、
第４のトランジスタ２５．２６は交互にオン、オフして
、トランスの２次巻線２２に交流電流を発生させる。

トランスの１次巻線２１と２次巻線２２との巻数の比は
、入力端子２０ａに７０１：Ｖ）の電圧が印加しており
、なおかつ第３、第４のトランジスタ２５．２６が交互
にＯＮしている時（つまり、第３のトランジスタ２５の
ＯＮデユーティ比と第４のトランジスタ２６のＯＮデユ
ーティ比が５０％である）、出力端子２０ｂに１５（Ｖ
）程度の電圧が出力されるようにしている。

ただし、第２の制御回路３３は、１次巻線２１に発生す
る電圧は、端子３３ｃより入力され、端子２０ｂに印加
される電圧が、常に１４（Ｖ）となるように、第３、第
４のトランジスタ２５，２６のＯＮのデユーティ比を制
御する。ここで、１次巻線２１に発生する電圧を１４（
Ｖ）と設定したのは、レギュレータ７内のツェナーダイ
オード７３が１４．５（Ｖ）で導通するように設定して
いるため、１４．５（Ｖ）以上の電圧とすると、第１の
トランジスタ７１がオフしてしまって、高電圧７０（Ｖ
）が発生しなくなるのを防止するためである。

従って、抵抗体８には、７０（Ｖ）の高電圧が印加され
、一方バッテリ５には、１４（Ｖ）の電圧が印加され、
バッテリ５の放電状態を解消することができる。

また、タイマ回路４０は、第１のスイッチ１１の開成後
、所定時間（例えば、５分間程度）経過後に、第１のス
イッチ１１を自動的に切り離し、ウィンドシールドが温
まりすぎてしまうのを自動的に防止するものである。

さらに、７０（Ｖ）の高電圧にて、抵抗体８に電流を供
給し、ウィンドシールドに付着した氷を溶かした後には
、ウィンドシールド上に水が付着している。そのため、
外気温がＯ′Ｃよりも低い場合には、水が氷となってし
まう場合がある。

そこで、本発明では、外気温センサ５１にて、外気温度
を検出し、この外気温度が０°Ｃ以下の場合で、かつ第
１のスイッチ１１がＯＦＦの場合には、第２のスイッチ
１５を導通状態とさせる。

つまり、第２のスイッチ１５の導通により、ＤＣ−ＤＣ
コンバータ２０の切換スイッチ３１が端子３１ａ側に閉
じる。そして、第１の制御回路３２はバッテリ５からの
電流により作動し、第２の制御回路３３は非作動となっ
ている。

また、ウィンドシールドを温めておくには、２００（Ｗ
）程度の電力を抵抗体８に供給すればよく、そのため、
端子２０ａに第３の設定電圧である２４（Ｖ）程度の電
圧を印加すればよい。

従って、端子３２ｃから２次巻線２２の出力を検出し、
この出力が２５（Ｖ）となるように、第１、第２のトラ
ンジスタ２３．２４を交互に所定時間ＯＮさせる。そし
て、抵抗体８に常に２００（ＷＥの電力を与えることで
、走行中にウィンドシールドが氷結することを防止でき
る。

また、解氷時にウィンドシールドの温度が十分に高くな
っているのであれば、外気温の代わりにウィンドシール
ド上の温度を検出し、ウィンドシールドが再氷結する温
度以下にならない様に、第２のスイッチ１５のＯＮ、Ｏ
ＦＦを制御卸して、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力を
断続的に抵抗体８に供給する様にしてもよい。

さらに、ウィンドシールドにくもりが生じた場合には、
運転者が第２のスイッチ１５を閉じることで、上述した
如く抵抗体８に２００（Ｗ）程度の電力を供給すること
で、ウィンドシールドのくもりを防くことができる。

つまり、本願発明においては、１つのＤＣ−ＤＣコンバ
ータ２０により、第２の設定電圧７０（Ｖ）を１４　〔
Ｖ）に変換し、一方バッテリ５の電圧１４．５（Ｖ）を
第３の設定電圧２５（Ｖ）に変換することで、部品点数
を押さえることができる。

また、第３の設定電圧２５’［Ｖ）を発生する時ニハ、
ＤＣ−ＤＣコ７バ　？２０（７）１次巻ｆ％ｌｍ２１に
、バッテリ５から約２０（Ａ）の電流を供給して、抵抗
体８に２００（Ｗ）の電力のみでよく、発電機１の負担
は少ない。

発電機ｌの出力電力は、１７００（Ｗ）程度であり、抵
抗体８に１５００（Ｗ）の電力を供給すると、残り２０
０（Ｗ）程度になってしまうが、一般に、抵抗体８に７
０（Ｖ）の電圧を印加する時は、アイドル時であるため
、他の負荷（例えばライＩ・、ワイパ等）への供給はな
く、まかなうことができる。

また、走行中に抵抗体８にくもり、凍結防止のために電
力を供給する時でも、抵抗体８には２００〔Ｗ〕程度の
電力のみでよく、上記他の負荷への電力の供給があった
場合に、十分まかなうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明車両の充電制御装置の一実施例を示す電
気回路図、第２図は上記実施例におけるＤＣ−ＤＣコン
バータの詳細を示す電気回路図、第３図は発電機の出力
電圧に対する出力電力の関係を示す特性図、第４図はＤ
Ｃ−ＤＣコンバータ中の制御装置の詳細を示す電気回路
図である。 ｌ・・・交流発電機、２・・・電機子巻線、３・・・励
磁巻線、５・・・バッテリ、７・・・第１、第２の制御
手段をなすレギュレータ、８・・・高電圧負荷をなす抵
抗体。 ９・・・切換手段をなす第１の切換スイッチ、１１・・
・第１のスイッチ、１６・・・エンジン１．１７・・・
回転数制御装置、２０・・・ＤＣ−ＤＣコンバーク、２
１・・・１次巻線、２２・・・２次巻線、３２・・・第
３の制御手段をなす第１の制御回路、３３・・・第４の
制御手段をなす第２の制御回路、５１・・・スイッチ制
御手段。 ５２・・・外気温センサ。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 ３１ａ（３１ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電機子巻線と、励磁巻線と、前記電機子巻線の交
   流出力を全波整流する全波整流器とを有する交流発電機
   と、 この交流発電機の全波整流器の出力により充電されるバ
   ッテリと、 前記励磁巻線と直列に接続されたスイッチ手段と、 前記バッテリ電圧よりも高い電圧で作動する高電圧負荷
   と、 前記全波整流器と前記バッテリとの間の接続もしくは前
   記全波整流器と前記高電圧負荷との間の接続を切り換え
   る切換手段と、 この切換手段により、前記全波整流器と前記バッテリと
   の間の接続状態の時に、前記全波整流器の出力を第１の
   設定電圧に制御すべく、前記スイッチ手段をＯＮ、ＯＦ
   Ｆ制御する第１の制御手段と、 前記切換手段により、前記全波整流器と前記高電圧負荷
   との接続状態の時に、前記全波整流器の出力を第１の設
   定電圧よりも大きい第２の設定電圧に制御する第２の制
   御装置と、前記バッテリに接続された第１の巻線と、前
   記高電圧負荷に接続され、第１の巻線よりも巻数の多い
   第２の巻線とを有する電圧変換手段と、前記切換手段に
   より、前記全波整流器と前記高電圧負荷との接続状態の
   時に、前記第２の巻線に流れる電流を制御し、前記第１
   の巻線の電圧を前記第１の設定電圧以下とし、前記バッ
   テリに供給する第３の制御装置と、 前記切換手段により、前記全波整流器と前記バッテリと
   の間の接続状態の時に、前記第１の巻線に流れる電流を
   制御し、前記第２の巻線の電圧を前記第１と第２設定電
   圧との間の第３の設定電圧とし、前記高電圧負荷に供給
   する第４の制御装置を備えた車両の充電制御装置。
2. （２）前記切換手段により、前記全波整流器と前記高電
   圧負荷を接続した時で、かつ車両の停止を検出した時に
   、エンジンの回転数を上昇させ、前記交流発電機の回転
   数を上昇させる請求項１記載の車両の充電制御装置。
3. （３）前記高電圧負荷は、ウインドシールドに蒸着され
   た抵抗体である請求項１または２記載の車両の充電制御
   装置。
4. （４）前記第４の制御装置は、外気温もしくはウインド
   シールドの温度が所定値以下の時に、制御可能とする請
   求項１記載の車両の充電制御装置。