JPH0297236A - 車両用電源装置 - 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〕 本発明は低電圧と高電圧の負荷にそれぞれ給電する２種
類の発電機を有し、高電圧負荷が不要の時に高電圧発電
機は低電圧負荷へ給電する様にした車両用電源装置に関
するものである。

（発明が解決しようとする課題〕 ところが、上述した従来のものでは、解氷機能を作動さ
せない夏の期間は、トランスは何の働きもせず、車両の
重量を増加させているだけであった。

そこで、本発明は上記欠点を解消するもので、低電圧用
と高電圧用とにそれぞれ発電機を設け、高電圧負荷が不
要のときは高電圧発電機出力を低電圧発電機出力に加算
して出力することにより、電源装置を小型・軽量化する
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するだめの手段〕

そこで、本発明は、車両のバッテリを含む電気負荷へ供
給する第１の発電機と、バッテリ電圧よりも高い電圧で
駆動される高電圧負荷へ給電する第２の発電機とを備え
、前記第２の発電機は高電圧負荷へ接続されたときは高
電圧で発電し、高電圧負荷を使用しない期間は、前記バ
ッテリが所定電圧以下の時に、前記バッテリに充電する
ことを特徴とする車両用電源装置とすることである。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明においては、高電圧負荷用発電
機は高電圧負荷を使用しないとき、低電圧負荷へ給電す
るようにしたので、以下に述べる優れた効果を有する。

従来に比べて、高電圧負荷を要求されない期間でも、高
電圧発電手段を有効に活用できる。

車両電気負荷は高電圧負荷が要求される冬季よりも夏季
の方が多く、夏季は第２の発電機で第１の発電機出力を
おぎなうので、第１の発電機は従来よりも小容量のもの
を使用することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明装置の第１実施例で、１はバッテリ、２
はバッテリ１を充電する第１の発電機をなす低電圧発電
機、３は発電機２の励磁巻線、４は低電圧発電機２の出
力電圧を安定化する第１の電圧調整器である。この第１
の電圧調整器は、トランジスタ５，６、第１のツェナー
ダイオード７、抵抗８．９．１０を有している。ＩＩは
励磁巻線３に並列接続されたフリーホイールダイオード
である。

２０は第２の発電機をなす高電圧発電機、２１は高電圧
発電機２０の励磁巻線、２２は発電機２０の出力電圧を
安定化する第２の電圧調整器であリ、この第２の電圧調
整器２２は、トランジスタ２３，２４、第２のツェナー
ダイオード２５、抵抗２６，２７．２８を存している。

２９は励磁巻線２１のフリーホイールダイオードである
。

３０は高電圧負荷としてのウィンドシールドに蒸着され
た透明な抵抗体、４０は高電圧発電機２０の出力を抵抗
体３０とバッテリ１とに切換える切換スイッチであり、
バッテリ１に接続された常閉接点４０ａ、抵抗体３０に
接続された常閉接点／Ｊｏｂおよび切換スイッチ４０の
励磁コイル４０Ｃとからなる。

５０は車両の一般的な電気負荷で、例えばヘッドライ）
・等、５１は負荷５０の操作スイフチである。

６０は運転者により操作される解氷指示スイッチ、６１
及び６２ばダイオード、６３はリレー６３ａの励磁コイ
ル、６４は比較器、６５．６６゜６７及び６８は抵抗、
６９はツェナーダイオードである。

次に、上記構成に於いて、作動を説明する。

冬季に車両を始動する際、ウィンドガラスが氷結してい
ると、運転者は解氷指示スイッチ６０をオンする。する
と、励磁コイル４０ｃ及び６３が付勢されて、切換スイ
フチ４０は接点４０ｂ側へ接続され、リレー６３ａは投
入される。よって、バッテリ１より励磁巻線２１に励磁
電流が流れ、高電圧発電機２０は高電圧を発生ずる。高
電圧発電機２０の出力電圧を制御する第２の電圧調整器
２２は、高電圧負荷３０に所定の電圧が供給される様、
高電圧発電機２０の出力電圧を制御する。

ここで、フロントガラスに付着した氷（厚さ１ｍｍ程度
）を２〜３分間で解氷する場合、抵抗体３０に供給する
電力は、抵抗体３０の抵抗が約３〔Ω〕であり、１５０
０（ｗ）を必要とする。よって、抵抗体に加える電圧は
、７０［Ｖ）以上を必要とする。

また、高電圧発電機２０について説明する。この高電圧
発電機２０は、第２図に示す如く、発電機の回転数が低
回転域から高電圧（７５（Ｖ））を発生できるように、
ステータコイルの巻数を２２ターンと多くしている。そ
して、この特性図は、出力電圧を７５（Ｖ）とした場合
の出力電流の増加を示している。

そして、１５００（Ｗ）の出力を出すには、発電機の出
力電圧が７５（Ｖｌで、かつ出力電流が少なくとも２０
（Ａｌを必要とするため、第２図から明らかな如く、発
電機の回転数を４４００〔ｒｐｍ〕以上、上昇させる必
要がある。

従って、エンジンの回転数と発電機の回転数との比は、
２．８としているため、エンジンの回転数を１６００　
（ｒｐｍ）まで上昇させる必要がある。

そのため、解氷指示スイッチ６０をオンすると、その信
号を受け、アイドルアンプ装置３００により、エンジン
２００の回転数をアイドル状態から１６００　（ｒｐｍ
）まで上昇させている。

そして、第２の電圧調整器２２は、第２のツェナーダイ
オード２５、抵抗２７．２８により、励磁巻線２Ｉに流
れる電流を制御して、常に抵抗体３０に加わる電圧が７
５ｆ：Ｖ）となるように制御する。

又、同時に低電圧発電機２も第１の電圧調整器４により
出力電圧を最適値に制御される。

つまり、第１のツェナーダイオード７、抵抗９１０によ
り、励磁巻線３に流れる電流を制御して、バッテリ１の
電圧が１４．５（Ｖ）となるように制御する。

夏季に於いては、ウィン１ガラスが氷結することはなく
、高電圧発電機２０は高電圧で発電する必要はない。と
ころが、車両負荷は近年ニアコンディショナの普及等に
より、冬季よりも夏季に使用するミノｊが増大する傾向
にある。

そこで、本発明では、低電圧発電機２の出力が不足した
時に高電圧発電機２０を発電させて、バッテリ１が放電
するのを防止する。

そして、比較器６４の○入力端子はバッテリｌの電圧を
抵抗６５．６６とで分圧した電圧を入力する。一方、■
入力端子はツェナーダイオード６９で決定した基準電圧
を人力する。抵抗６７は、比較器６４のオンとオフの検
出電圧にヒステリシスを設けるための公知のフィートハ
ック抵抗であ低電圧発電１１１２の出力が負荷の要求電
力に対して余裕があると、バッテリ１の電圧は第１の電
圧調整器４で決定する調整電圧に保たれている。この時
、比較器６４の入力端子の電圧は、Ｏ入力端子の電圧が
大きくなっており、比較器６４の出力は０の状態となる
。この結果、励磁コイル６３に電流が流れず、リレー６
３　ａは開放しているので、高圧発電機２０は発電しな
い。

例えば、エアコン等を利用して、負荷の要求電力が低電
圧発電機２の最大出力よりも増大すると、バッテリ１は
放電して、バッテリ電圧は徐々に低下する。そして、バ
ッテリ電圧が１３〔Ｖ）以下となると、比較器６４の入
力端子の電圧は、θ入力端子の電圧が小さくなって、比
較器６４の出力は１の状態になる。これにより、励磁コ
イル６３は付勢されて、リレー６３ａが閉じる。すると
、バッテリ１からＪｉｉｊＪ磁巻線２１に電流が流れ、
高圧発電１！２０は発電を開始する。

ここで、高圧発電機２０は高電圧を発生する為に低電圧
発電機２に比べてステータ巻線の巻数が多い。この結果
、高圧発電機２ｏの出力電流はステータ巻線の抵抗成分
とインダクタンス成分との影響により、低電圧発電機よ
りも低く制限される。

この値は例えば低電圧発電機の出力電流が６０Ａなのに
対して、高電圧発電機２０の出力電流は、第２図から明
らかな如く、約２０Ａである。

高電圧発電機２０からの出力により、バッテリ１の電圧
が上昇してくると、比較器６４の出力は再びＯとなって
、リレー６３ａを開放するので、高圧発電機２０は発電
を停止する。

つまり、車両負荷の増加により、低電圧発電機２の出力
電流だけでは、バッテリ１への充電が不足してしまう場
合に、高電圧発電機２０の出力電流により、バッテリ１
の充電を行うことができる。

また、操作スイッチ６０をオンすると、夕・イマ回路１
００ば作動を開始して、所定時間が経過するとトランジ
スタ７３をオンにして励磁コイル４０ｃを停止する。自
動停止手段として、上記例ではタイマで説明したが、例
えば高電圧で通電加熱されるウィンドガラスの透明抵抗
体の温度を検出して設定温度に達したら、自動停止にす
る、又はウィンドガラスの結露解消を検出して自動停止
する等しても良い。

第３図は、本発明装置の第２実施例の電気回路図である
。上記第１実施例に対して、抵抗７０７１及びトランジ
スタ７２．７３を追加したものである。

バッテリ１の電圧が設定値よりも高いと、比較１ｉｉ６
４の出力は０、これにより、トランジスタ７３はオフし
ており、解氷指示スインチロ０がオンすると、トランジ
スタ７２もオンして、励磁コイル４０ｃを付勢して、切
換スイッチ４０は４０ｂ側へ接続される。バッテリ１の
電圧が設定値（例えば１２■）よりも低下すると比較器
６４の出力は１になって、トランジスタ７３がオンする
。これにより、トランジスタ７２はオフして、励磁コイ
ル４０ｃは付勢されなくなり、接点は４０ｂから４０ａ
に切り換わって、高電圧負荷３０への出力を禁止し、バ
ッテリ１への充電を開始する。

第４図は高電圧を自動で作動させるとともに、第１実施
例におけるリレー６３ａをトランジスタ８７で置換した
もので、第３実施例を示しである。

第５図は、第３実施例における自動スイッチ８０の詳細
図であり、トランジスタ８１、抵抗８２゜８３、比較器
８４、サーミスタ８５、抵抗８６およびトランジスタ８
７とからなる。

そして、サーミスタ８５は、例えばウィンドガラスの温
度を検出する。外気温が低く、ウィンドガラスが氷結す
る温度になると、サーミスタ８５の抵抗値は上昇して、
比較器８４の出力は１になって、トランジスタ８１をオ
ンする。この結果、第１実施例における操作スイッチ６
０がオンしたのと同様に、励磁コイル４０ｃを励磁して
、発電機２０の出力を高電圧負荷の抵抗体３０側へ接続
する。

ここで、サーミスタ８５が検出する温度は、ウィンドガ
ラスの温度の他、外気温や車室内温度、あるいはエンジ
ン冷却水温度等のウィンドガラスが氷結する低温状態を
検出できるものであればよい。又、サーミスタ８５は車
室内温度あるいは座席シート温度あるいはハンドル温度
を検出し、設定値温度以下であれば、第２の発電機は高
電圧で発電して高電圧負荷としてのウィンドガラスに蒸
着した透明抵抗体あるいは座席シートやハンドルに内蔵
したヒータに通電加熱するようにしてもよい。

第６図は高電圧発電機２０の出力電圧を切換えて使用で
きるようにしたもので、第４実施例を示しである。

この第４実施例では、抵抗９１およびトランジスタ９２
は、抵抗２８に並列接続され、また抵抗９０が解氷指示
スイッチ６０とトランジスタ９２のベースとの間に接続
されている。高電圧発電機２０が高電圧を発生ずる様に
、解氷指示スインチロ０をオンすると、リレー４０は接
点４０ｂへ切り換わる。同時に、抵抗９０を解して１〜
ランジスタ９２はオンするので、第２の電圧調整器２２
の設定電圧は上昇し、７５Ｖで高電圧発電機２０が発電
する様に制御する。

また、この第４実施例では、通常時には、トランジスタ
９２がオフしており、第２の電圧調整器２２の調整電圧
を、１４．５（Ｖ）としている。さらに、切換スイッチ
４０ば、常閉接点４０ａ側に接続されている。

従って、高電圧発電機２０ば、第７図に示す特性（出力
電圧を１３．５（Ｖ）に一定）で、出力電流をバッテリ
に供給するようにしである。

また、高電圧発電機２０は、低回転域で高電圧を発生ず
るようにしであるため、第７図に示す如く、発電機の立
ち上がりが早く、エンジン２００のアイドル状態（約６
００　（ｒｐｍ）　）の時の発電機の回転数１７００　
（ｒｐｍ）でも、２０（Ａ）の出力電流を取り出すこと
ができる。よって、アイドル時に不足がちなバッテリ電
圧を十分供給することができる。

第８図は切換リレー４０の作動時に、高電圧発電機２０
の発電を停止するものである。

１１０及び１１１は１−ランジスク、１１２はコンデン
サ、１１３及び１１４はダイオード、Ｉｔ５及び１１６
は抵抗である。発電機２０は高電圧で発電する為、操作
スイッチ６０をオンすると、励磁コイル４０ｃは直ちに
付勢されて、切換リレー４０を接点４Ｏｂ側へ切換える
。一方、励磁コイル６３は抵抗１１５とコンデンサ１１
２より成る遅延回路で、操作スイッチ６０がオン後、所
定時間後れて付勢されるので、リレー４０が接点４０ｂ
側へ切り換わってから発電機２０の励磁電流が流れる（
つまり発電が開始する）。

発電機２０の高電圧発電を中止するために、操作スイッ
チ６０をオフすると、励磁コイル６３は直ちに消勢して
接点６３ａが開放するので、発電機２０は発電を停止す
る。ところが、励磁コイル４０ｃにはフライホイールダ
イオード１１４が付加されているので、操作スイッチ６
０をオフしても直ちに消勢しない。すなわち、発電機２
０の発電が停止した後にリレー４０は接点４０ａ側へ切
り換わる。

尚、リレーが切り換わる時に発電４１２０は完全に発電
を停止していなくても最大出力に対してその出力を低減
しておけば、リレー４０の切り換わり時に発生ずるアー
クは低減でき、リレー４０の接点寿命を伸ばすことがで
きる。

ウィンドガラスの結露検出手段としては、−ｅに知られ
ているくし形電極間の抵抗値変化で検出する結露センサ
をウィンドガラスに取り付けても良い。あるいは車室内
温度と湿度から露点温度を計算で求め、一方、ウィンド
ガラスの温度を求め、該温度と露点温度とを比較して、
露点温度以下であれば、第２の発電機を高電圧で発電し
てウィンドガラスに蒸着した透明抵抗体に通電加熱して
も良い。

第２の発電機２０は、高電圧負荷３０へ給電中、高電圧
負荷の異常、例えばウィンドガラスに蒸着した透明抵抗
体がウィンドガラスの割れによって断線する等した場合
、抵抗値の変化あるいは電流の変化を検出して、高電圧
通電を停止する。

又、ヒータを内蔵したウィンドシールドやハンドルや座
席シートが過熱する可能性があるので、加熱部の温度を
検出して設定値に達したら、晶型圧の通電を停止するの
も有効な手段である。前記した高電圧負荷の異常時、及
び過大昇温時に警報を行うようにしても良い。

高電圧発電機２０については、エンジン２００の回転数
を最大１５００〜２０００（ｒｐｍ）まで−」二昇させ
た時に、発電機の出力電圧が７０（Ｖ）以」二で、かつ
１５００（ｗ）以上の出力を出すことのできる発電機が
必要である。本実施例では、ステークコイルの巻数を、
例えば低電圧発電機では８クーンであるのに対し、２２
ターンとして立ち」二がりを早くして、出力電圧を上昇
させている。

−・方、低電圧発電機２については、エンジン２００の
回転数がアイドル状態（５００〜７００Ｃｒｐｍ）　）
の時に、出ノｊ電流が２０（Ａ）以上であり、かつ、エ
ンジンの回転数が２０００　Ｃｒｐｍｌ付近で、出力電
流が５０〜６０（Ａｌ程度出すことのできる、本実施例
ではステータコイルの巻数が８ターンである発電機であ
る。

第１図は本発明車両用電源装置の第１実施例を示す電気
回路図、第２図は第１実施例における高電圧発電機の回
転数に対する出力電流の関係を示す特性図、第３図は本
発明装置の第２実施例を示す電気回路図、第４図は本発
明装置の第３実施例を示す電気回路図、第５図は第３実
施例における自動スイッチを示す電気回路図、第６図は
本発明装置の第４実施例を示す電気回路図、第７図は第
４実施例における高電圧発電機の回転数に対する出力電
流の関係を示す特性図、第８図は本発明装置の第５実施
例を示す電気回路図である。

１・・・バッテリ、２・・・第１の発電機２４・・・第
１の電圧調整器、２０・・・第２の発電機、３０・・・
高電圧負荷をなす抵抗体、４０・・・切換スイッチ、６
０・・解氷指示スイッチ、２００・・・エンジン、３０
０・・・アイドルアップ装置。

代理人弁理士　　岡　部　　　隆

【図面の簡単な説明】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　車両のバッテリを含む電気負荷へ供給する第１
   の発電機と、 バッテリ電圧よりも高い電圧で駆動される高電圧負荷へ
   給電する第２の発電機とを備え、 前記第２の発電機は高電圧負荷へ接続されたときは高電
   圧で発電し、高電圧負荷を使用しない期間は、前記バッ
   テリが所定電圧以下の時に、前記バッテリに充電するこ
   とを特徴とする車両用電源装置。
2. （２）　車両のバッテリへ給電する第１の発電機と、こ
   の第１の発電機の出力電圧を第１の所定電圧に制御する
   第１の電圧調整器と、 前記第１の所定電圧よりも高い第２の所定電圧で駆動さ
   れる高電圧負荷へ給電する第２の発電機この第２の発電
   機の出力を、前記バッテリもしくは前記高電圧負荷に切
   り換える切換手段と、この切換手段により、前記第２の
   発電機と前記高電圧負荷が接続された時に、前記第２の
   発電機の出力電圧を前記第２の所定電圧に制御する第２
   の電圧調整器と、 前記切換手段により、前記第２の発電機と前記バッテリ
   が接続された時に、前記第２の出力電圧を前記第１の所
   定電圧に制御する第３の電圧調整器と を備えた車両用電源装置。
3. （３）　前記第２の発電機は前記第１の発電機に対して
   、ステータコイルの巻数を多くしたことを特徴とする請
   求項１もしくは２いずれか記載の車両用電源装置。
4. （４）　車両のバッテリへ給電する第１の発電機と、こ
   の第１の発電機の出力電圧を第１の所定電圧に制御する
   第１の電圧調整器と、 前記第１の所定電圧よりも高い第２の所定電圧で駆動さ
   れる高電圧負荷へ給電する第２の発電機と、 前記第２の発電機の出力電圧を前記第２の所定電圧に制
   御する第２の電圧調整器と、 この第２の発電機の出力を、前記バッテリもしくは前記
   高電圧負荷に切り換える切換手段とを備え、 この切換手段により、前記第２の発電機と前記バッテリ
   が接続され、かつ前記バッテリの電圧が前記第１の所定
   電圧よりも低い第３の所定電圧に低下した時、前記第２
   の発電機の発電を行うようにしたことを特徴とする車両
   用電源装置。