JPH03195333A - 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） 本発明は電源装置に係り、特に、車両に装備したオルタ
ネータとバッテリとに有効ば、活用することにより高低
二種類の直流電圧を発生するようにした電源装置に関す
る。

（従来技術） 従来、この種の車両用電源装置においては、例えば、特
公昭６１−３３７３５号公報に示されているように、オ
ルタネータとバッテリ及び高電圧負荷との間にスイッチ
装置を接続して、このスイッチ装置の複数の機械的スイ
ッチの選択的開閉により高電圧負荷用高電圧及び低電圧
負荷用低電圧を得るよ欠にしたものがある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような構成においては、スイッチ装置の各
スイッチが上述のように機械的なものによって構成され
ているため、信顆性が低いという不具合があった。また
、スイッチ装置が複数の機械的スイッチにより構成され
ているため、各機械的スイッチの作動音が雑音として乗
員に対し不快感を与えるという不具合もあった。

これに対しては、上述のスイッチ装置に代えて、半導体
スイッチング素子、例えば、ＭＯ３型トランジスタを採
用することが考えられる。しかし、このＭＯ３型トラン
ジスタには逆並列ダイオードが寄生するので、高電圧負
荷が短絡故障したときに上述の逆並列ダイオードにバッ
テリからの過大な短絡電流が流入しこの逆並列ダイオー
ドを破壊してしまうという不具合が生じる。

そこで、本発明は、以上のようなことに対処すべく、車
両用電源装置において、半導体スイッチング素子の採用
により機械的スイッチを最小限に減少させるとともに半
導体スイッチング素子の本来の機能を常に適正に維持し
つつ、高電圧負荷用高電圧及び低電圧負荷用低電圧を必
要に応し選択的に得るようにしようとするものである。

（課題を解決するための手段） かかる課題の解決にあたり、本発明の構成は、車両に搭
載のエンジンにより駆動されて交流電圧を発生ずるオル
タネータを有し、前記交流電圧を整流し整流電圧として
発生ずる電圧発生手段と、第１スイッチ手段の操作に基
き低電圧負荷に直流電圧を付与するバッテリと、前記電
圧発生手段と前記バッテリとの間に接続されて導通時に
前記整流電圧の付与に応じ前記バッテリを充電し非導通
時に前記整流電圧の遮断に応し前記バッテリの充電を停
止するようにしてなる逆並列ダイオードを寄生した半導
体スイッチング素子と、前記第１スイツヂ手段の操作に
応答して前記半導体スイッチング素子を導通させ、また
第２スイッチ手段の作動に応答して前記半導体スイッチ
ング素子を非導通にするように駆動する駆動手段と、前
記第２スイッチ手段の作動に応答して閉成し前記電圧発
生手段からの整流電圧を高電圧負荷に付与する電気的開
閉手段と、前記電圧発生手段と前記高電圧負荷との間に
接続されて前記逆並列ダイオードの電流容量よりも小さ
な電流遮断容量を有する電流遮断手段とを設けるように
したことにある。

（作用効果〉 このように構成した本発明においては、前記電流遮断手
段を前記電圧発生手段と前記高電圧負荷との間に接続す
るとともにこの電流遮断手段の電流遮断容量を前記半導
体スイッチング素子の逆並列ダイオードの電流容量より
も小さくするようにしたので、前記高電圧負荷が短絡故
障しても、前記逆並列ダイオード及び前記電流遮断手段
を通り流れる短絡電流が前記逆並列ダイオードの電流容
量に達する前に、前記電流遮断手段がその遮断作用を発
揮する。従って、前記逆並列ダイオードが過電流破壊を
生じることはない。

また、前記電圧発生手段から前記高電圧負荷への整流電
圧の選択的付与にあたり、前記電気的開閉手段を採用し
ているのみであるため、この電気的開閉手段が機械的ス
イッチであっても、最小限のスイッチで構成し得るなめ
、このスイッチの作動音が乗員に対し不快感を与える度
合は非常に少ない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面により説明すると、図面
において、符号Ｇは車両に搭載の発電装置を示している
。この発電装置Ｇは、オルタネータ１０を備えており、
このオルタネータ１０は、当該車両のエンジンにより駆
動されて三相の固定子巻線１１と回転子巻線１２との電
磁誘導作用に応じ、固定子巻線１１の各端子から三相の
交流電圧を発生ずる。三相の全波整流器２０は、オルタ
ネータ１０からの交流電圧を全波整流し整流電圧として
両端子２１．２２間に発生する。

ボルテージレギュレータ３０は、その電源端子３１にて
、バッテリＢからヒユーズＦａ及び当該車両のイグニッ
ションスイッチＩＧを介し直流電圧を受けて作動状態に
なると、このボルテージレギュレータ３０は、その低電
圧検出端子３２にて、バッテリＢからヒユーズＦａ及び
イグニッションスイッチＩＧを通し直流電圧を受けると
ともに、その高電圧検出端子３３にて、整流器２０から
整流電圧を受けて、この整流電圧を前記直流電圧に一致
させるようにトランジスタ４０の電流増幅度を制御する
。このことは、バッテリＢからヒユーズＦａ及びイグニ
ッションスイッチＩＧを介し回転子巻線１２に流入する
直流電流、即ち、オルタネータ１０からの交流電流がト
ランジスタ４０の電流増幅度に比例して変化することを
意味する。

なお、図面において符号１２　ａは環流ダイオードを示
す。

当該車両のへラドライ１〜等の低電圧負荷５０は、その
一端にて接地されており、この低電圧負荷５０の他端は
、連動スイッチＳ　Ｗ　ａを介しバッテリＢの正側端子
に接続されている。連動スイッチＳＷａはイグニッショ
ンスイッチＩＧに連動するようになっており、この連動
スイッチＳ　Ｗ　ａは、イグニッションスイッチＩＧの
閉成（又は開成）に応して開成（又は開成）してバッテ
リＢから低電圧負荷５０に直流電圧を付与（又は、この
付与を遮断）する。

ＭＯ８型トランジスタ６０は、その内部に、逆並列ダイ
オード６１を形成してなるもので、このトランジスタ６
０は、そのトレイン端子６２にて整流器２０の端子２１
に接続され、そのソース端子６３にて、ヒユーズＦｂを
介しバッテリＢの正側端子に接続されている。しかして
、このトランジスタ６０は、その導通により、整流器２
０からの整流電圧をヒユーズＦｂを介しバッテリＢに付
与してこれを充電し、一方、その非導通により、整流器
２０をバッテリＢから遮断する。なお、ヒユーズＦｂは
、整流器２０とバッテリＢとの間の配線に異常があった
場合の保護のためのもので、整流器２０からの最大流出
電流（例えば、１．００（Ａ））で溶断しない溶断容量
（例えば、１５０（Ａ））を有する。

昇圧器７０は、バッテリＢからヒユーズＦａ及びイグニ
ッションスイッチＩＧを通し直流電圧を受けて昇圧し昇
圧電圧として抵抗７コを通しトランジスタ６０のゲート
端子６４に付与しこの１〜ランジスタロ０を導通さぜる
。一方、昇圧器７０は、イグニッションスイッチＩＧの
開成により、バッテリＢから遮断されて昇圧電圧を消滅
させ１〜ランジスタロ０を非導通にする。トランジスタ
８０は、そのコレクタにて、トランジスタ６０のケート
端子６４に接続されており、この１ヘラごジスタロ０は
、その導通時に１〜ランジスタロ０を非導通とする。

遅延回路９０は抵抗９１を有１〜でおり、この抵抗９１
は、その一端にて抵抗９２を介し接地されるとともに、
トランジスタ８０のベースに接続されている。一方、抵
抗９１の他端は、切換スイッｆ　Ｓ　Ｗ　ｂ、イグニッ
ションスイッチＩ　Ｇ及びヒユーズＦａを介しバッテリ
Ｂの正側端子に接続されている。コンデンサ９３は、抵
抗９２に並列接続されている。しかして、遅延回路９０
は、バッテリＢからヒユーズＦａ、イグニッションスイ
ッチＩＧ及び切換スイッチｓｗｂを通し直流電圧を受け
て、抵抗９１とコンデンサ９３による充電時定数の経過
時に１ヘランジスタ８０を導通させる。−方、遅延回路
９０は、イクニッションスイッチェＧ又は切換スイッチ
ＳＷｂの開成によりバッテリＢから遮断されて、抵抗９
２とコンデンサ９３による放電時定数の経過時にトラン
ジスタ８０を非導通にする。

す］７・−コイルＲｙは常開型リレースイッチＹと共に
リレーを構成するもので、このリレーコイルＲｙは、そ
の一端にて接地され、その他端にて切換スイッチＳＷｂ
、イグニ・ソションスイッチＩ　Ｇ及びヒユーズＰａを
通しバッ→−リＢの正側端子に接続されτいる。しかし
て、リレーコイルＲｙは、バッテリＢからヒューズドａ
、イグニッションスイッチＩＧ及び切換スイッチＳＷ　
Ｉ）を通し直流電圧を受けて励磁され、一方　イブ：、
ツシコンスイッチ丁（コ又は切換スイッチＳ　Ｗ　ｂの
開成によりバッテリＢから遮断されて消磁する。リレー
スイッチＹは、リレーコイルＲｙの励磁（又は消磁）に
より閉成（又は開成）する。なお、符号りは環流ダイオ
ードを示す。

当該車両のパワウィンド装置等の高電圧負荷１−０ ＯＯは、その一端にて接地されており、この高電圧負荷
１００の他端は、リレースイッチＹ及びしューズドＣを
介し整流器２０の端子２１に接続されている。ｉ−７か
し、て、高電圧負荷１００は、整流器２０からヒユーズ
Ｆｃ及びリレースイッチＹを通し選択的に整流電圧を高
電圧として付与される。

ヒユーズＥｌ’　ｃ・は　１ヘラＩンジスタ６０の逆並
列ダイオード６１を保護ｆ　＜５．ためのもので　Ｊの
ヒ−・ｌ・−ズＦｃの溶断容量は、トランジスタ６０の
逆並列ダイオード６１り）電流容量よりも小さい値、例
えば、高電圧負荷１００の通常負荷電流く例えば、高電
圧負荷ｉ　０　（、）が１．２００　（Ｗ＞　、　６０
　（ｓ７）のとき、２０　（Ａ））で溶断しない値（３
０（Δ））に設定されている。

このように構成ｌ−７た本実施例において１、イグニッ
ションスイッチＩＧの閉成のもとに当該車両をそのエン
ジンの始動により走行状態におくものとする。このよう
な状態においては、オルタネータ１０がエンジンにより
駆動されて三相の交流電圧を発生し、整流器２０が同交
流電圧を整流電圧として発生し、昇圧器７０がバッテリ
ＢからヒユーズＦａ及びイグニッションスイッチＩＧを
通し直流電圧を受けて昇圧電圧を発生し、トランジスタ
６０が同昇圧電圧を受けて導通し整流電圧をバッテリＢ
に付与してこれを充電状態におく。このとき、ボルテー
ジレギュレータ３０がバッテリＢからの直流電圧に応じ
、整流器２０からの整流電圧を所定電圧に維持するよう
にトランジスタ４０の電流増幅度を制御し、トランジス
タ４０がその制御電流増幅度に応じてオルタネータ１０
の回転子巻線１２への流入電流を制御する。また、低電
圧負荷５０が連動スイッチＳ　Ｗ　ａの閉成下にてバッ
テリＢから直流電圧を付与されている。

然る後、切換スイッチＳＷｂが閉成されると、リレーコ
イルＲｙがバッテリＢから直流電圧を受けて励磁されリ
レーコイルＹを閉成する。すると、高電圧負荷１００か
整流器２０からヒユーズＦｃ及びリレースイッチＹを通
し整流電圧を高電圧として付与される。また、切換スイ
ッチＳＷｂの閉成後遅延回路９０の抵抗９１及びコンデ
ンサ９３による充電時定数の経過時にトランジスタ８ｏ
が導通してトランジスタ６０を非導通にする。これによ
り、バッテリＢが整流器２０がら遮断される。

かかる場合、リド・−スイッチＹの閉成後前記充電時定
数の経過時にトランジスタ６０が非導通になるので、リ
レースイッチＹがチャタリングを生じても、このリレー
スイッチＹに悪影響が生しることはない。

然る後、切換スイッチＳＷｂを開成すれば、コンデンサ
９３と抵抗９２による充電的定数の経過時にトランジス
タ８０が非導通となり、トランジスタ６０が昇圧器７０
からの昇圧電圧に応答して導通する。かかる場合、切換
スイッチＳＷｂが開成されても、リレーコイルＲｙに対
する環流ダイオードＤの環流作用のなめ、リレースイッ
チＹの開成がトランジスタ６０の導通後になされるので
、トランジスタ６０の非導通のままでリレーコイルＲ，
ｙの消磁、即ちリレーコイルＹの開成が実現することは
ない。

ところで、上述のようなリレースイッチＹの閉　３− 成状態において高電圧負荷１００が短絡故障したとすれ
ば、バッテリＢからの直流電流が、ヒユーズＦｂ、逆並
列ダイオード６１、ヒユーズＦｃ及びリレースイッチＹ
を通り短絡電流として流れる。

然るに、ヒユーズＦｃの溶断容量が上述のように逆並列
ダイオード６１の電流容量よりも小さく定められている
ため、逆並列ダイオード６１を流れる短絡電流が同逆並
列ダイオード６１の電流容量に達する前にヒユーズＦｃ
が溶断する。従って、トランジスタ６０の逆並列ダイオ
ード６］が過電流破壊を生じることがない。その結果、
高電圧負荷１００の短絡故障を補修しヒユーズＦｃを新
たな同一のヒユーズに取換えれば本発明装置は再度正常
状態に復帰する。

なお、本発明の実施にあたっては、トランジスタ６０を
非導通にするにあたり、トランジスタ８０の導通に代え
て、昇圧器７０の作動を停止するようにしてもよい。

また、本発明の実施にあたっては、切換スイッチＳＷｂ
を、イグニッションスイッチＩＧに連動］　４ させずに、運転者の必要に応じて閉成又は開成させるよ
うにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す電気回路図である。 符　　号　　の　　説　　明 Ｂ・・・バッテリ、Ｆｃ・・・ヒユーズ、Ｇ・・発電装
置、ＩＧ・・・イグニッションスイッチ、Ｒｙ　・・リ
レーコイル、Ｓ　Ｗ　ａ　　・・連動スイッチ、ＳＷｂ
　・・切換スイッチ、Ｙ・・・リレースイッチ、１０・
・・オルタネータ、２０・・整流器、６０・・　ＭＯ３
型１〜ランシスタ、６１・　・逆並列ダイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 車両に搭載のエンジンにより駆動されて交流電圧を発生
   するオルタネータを有し、前記交流電圧を整流し整流電
   圧として発生する電圧発生手段と、第１スイッチ手段の
   操作に基き低電圧負荷に直流電圧を付与するバッテリと
   、前記電圧発生手段と前記バッテリとの間に接続されて
   導通時に前記整流電圧の付与に応じ前記バッテリを充電
   し非導通時に前記整流電圧の遮断に応じ前記バッテリの
   充電を停止するようにしてなる逆並列ダイオードを寄生
   した半導体スイッチング素子と、前記第１スイッチ手段
   の操作に応答して前記半導体スイッチング素子を導通さ
   せ、また第２スイッチ手段の作動に応答して前記半導体
   スイッチング素子を非導通にするように駆動する駆動手
   段と、前記第２スイッチ手段の作動に応答して閉成し前
   記電圧発生手段からの整流電圧を高電圧負荷に付与する
   電気的開閉手段と、前記電圧発生手段と前記高電圧負荷
   との間に接続されて前記逆並列ダイオードの電流容量よ
   りも小さな電流遮断容量を有する電流遮断手段とを設け
   るようにした車両用電源装置。