JPH05270330A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発電機が異常時にも、負荷に電力供給できる装
置を提供する。 【構成】車両に搭載されるエンジン２と、このエンジン
２を駆動源に高定格電圧を発電する発電装置50が設けら
れている。この発電装置50は、油圧装置10とオルタネー
タ１から構成されている。オルタネータ１の出力端子に
はブロアモータ３と電圧変換器20が接続されている。こ
の電圧変換器20は高電圧から低電圧への変換を行う第１
コンバータと、低電圧から高電圧への変換を行う第２コ
ンバータからなり、このどちらか一方のコンバータが選
択される。この電圧変換器20の低電圧側の出力端子に
は、電圧変換器20の出力により充電される12Ｖバッテリ
５が接続され、更にこの12Ｖバッテリ５の出力端子には
ヘッドランプ６が接続されている。異常検出装置13はオ
ルタネータ１の異常を検出して、異常検出時に、前記第
２コンバータを選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は車両用電源装置に関す
る。特に、高定格電圧電源と低定格電圧電源を有するも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】近来、車両に搭載される負荷で、より高
電圧を供給して動作させたほうがその動作効率の良いも
のが増えてきている。このような負荷に電力を供給する
電源装置を図12を用いて説明する。

【０００３】１は48Ｖの定格電圧を有する直流出力のオ
ルタネータであり、電圧調整機を内蔵している。このオ
ルタネータ１はエンジン２の出力軸とプーリ及びベルト
を介して回転することによって発電する。このオルタネ
ータ１は後記する負荷３に48Ｖの電圧を供給するため
に、オルタネータ１の端子間では約60Ｖの電圧を発電し
ている。

【０００４】３はエアコンのブロアモータ（高電圧側負
荷）であり、スイッチ７を介していて、このスイッチ７
を運転者または同乗者が操作して、スイッチ７が閉じる
ことにより、オルタネータ１で発電される48Ｖの電力が
供給されて動作する。

【０００５】４は電圧変換器であって１チップの半導体
で構成され、オルタネータ１で発電された48Ｖの電圧を
12Ｖの電圧に変換する。

【０００６】５は定格電圧が12Ｖのバッテリであり、オ
ルタネータ１で発電された48Ｖの電圧が電圧変換器４に
よって12Ｖの電圧に変換されて充電される。

【０００７】６はヘッドランプ（低電圧側負荷）でスイ
ッチ８を介して電圧変換器４の出力から12Ｖの電力が供
給されて動作する。このヘッドランプ６はそのランプの
フィラメントが48Ｖといった高電圧を印加すると焼き切
れてしまうことがあるため、12Ｖの電力を供給してい
る。またこのヘッドランプ６は、通常はオルタネータ１
によって発電された48Ｖの電圧が電圧変換器４で12Ｖの
電圧に変換され、12Ｖの電圧が印加されて動作するが、
このオルタネータ１からの電力だけでは充分な電力が供
給できないときには12Ｖバッテリ５からも電力が供給さ
れる。

【０００８】このようにオルタネータ１により12Ｖバッ
テリ５を充電すると共にブロアモータ３及び電圧変換器
４を介してヘッドランプ６へと電力を供給していた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな車両用電源装置においては、ブロアモータ（高電圧
側負荷）への電力供給をオルタネータのみで行う構成と
なっていたために、エンジンまたはオルタネータに異常
が発生し、オルタネータが正常に動作しなくなった場合
には、ブロアモータ等の高電圧側負荷への電力供給が行
えなくなってしまい、ブロアモータ等の高電圧側負荷が
停止し、車両の快適性を損なう恐れがあった。

【００１０】本発明はオルタネータが正常に動作しなく
なった場合においても、高電圧側負荷に電力供給できる
車両用電源装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の構成を図１に示
すクレーム対応図を参照して説明する。

【００１２】まず、第１の発明について説明する。

【００１３】２は車両に搭載されるエンジンで、このエ
ンジン２を駆動源として高定格電圧を発電する発電機50
が接続されている。

【００１４】この発電機50の出力端子には第１の負荷３
が接続されている。

【００１５】また５は低電圧二次電池であり、この低電
圧二次電池５の出力端子には第２の負荷６が接続されて
いる。

【００１６】20は電圧変換器で、発電機50の出力端子に
接続される第１の端子15と、低電圧二次電池５に接続さ
れる第２の端子16を有して、第１の端子15に入力される
電圧を低電圧に変換して、第２の端子に出力する第１電
圧変換手段17と、第２の端子16に入力される電圧を高電
圧に変換して第１の端子15に出力する第２電圧変換手段
18とを有して、第１の信号が入力されたときに第１電圧
変換手段17から第２電圧変換手段18へと切り換える。

【００１７】13は異常検出手段であって、発電機50の異
常を検出して、この異常を検出したときには、第１の信
号を電圧変換器20に出力する。

【００１８】また第２の発明においては、第１の発明に
おける発電機50を、エンジン２を駆動源に回転されて、
エンジンの回転数に関わらずに一定回転を出力する駆動
手段10と、この駆動手段10の出力によって、一定回転で
高定格電圧を発電するオルタネータとから構成した。

【００１９】

【作用】上記構成より車両用電源装置を構成したため、
通常は発電機50で発電した高電圧を電圧変換手段20の第
１電圧変換手段17で低電圧に変換して、第２の負荷６に
供給する。

【００２０】ここで異常検出手段13で発電機50に異常が
発生したと検出したときに、電圧変換器20の第２電圧変
換手段18で低電圧からの高電圧への変換を行い、低電圧
二次電池５の電力が第１の負荷へと、電圧変換器20で低
電圧から高電圧へと変換されて第２の負荷に供給される
ようになる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図２〜８を用い
て説明する。

【００２２】まず図２を用いて構成を説明する。

【００２３】２は車両等に設けられているエンジンであ
り、このエンジン２によって油圧装置10（詳しくは後述
する）が回転する。１は48Ｖの定格電圧を有する直流出
力のオルタネータであって、油圧装置10の回転によって
オルタネータ１が回転して発電する。このオルタネータ
１は後記する負荷３に48Ｖの電圧を供給するために、こ
のオルタネータ１の端子間で約60Ｖの電圧を発電してい
る。このオルタネータ１と油圧装置10を発電装置50と規
定する。

【００２４】３はエアコンのブロアモータであり、スイ
ッチ７を介していて、このスイッチ７を運転者または同
乗者が操作して、スイッチ７が閉じることにより、オル
タネータ１で発電される48Ｖの電力が供給されて動作す
る。

【００２５】20は電圧変換器であり、48Ｖの電圧を12Ｖ
の電圧に変換する第１コンバータ17と、12Ｖの電圧を48
Ｖの電圧に変換する第２コンバータ18と、この変換方向
の切換を行うリレー15、16とから構成され、詳しくは後
述する。

【００２６】５は定格電圧が12Ｖのバッテリであり、電
圧変換器20によってオルタネータ１で発電された48Ｖの
電圧が12Ｖの電圧に変換されて充電される。

【００２７】６はヘッドランプでスイッチ８を介して電
圧変換器20の出力から12Ｖの電力が供給されて動作す
る。このヘッドランプ６はそのランプのフィラメントが
48Ｖといった高電圧を印加すると焼き切れてしまうこと
があり、12Ｖの電力を供給している。またこのヘッドラ
ンプ６は、通常はオルタネータ１によって発電された48
Ｖの電圧が電圧変換器20で12Ｖの電圧に変換され、12Ｖ
の電圧が印加されて動作するが、このオルタネータ１か
らの電力だけでは充分な電力が供給できないときには12
Ｖバッテリ５からも電力が供給される。

【００２８】13は異常検出装置であり、この異常検出装
置13には油圧装置10の吐出流量Ｑを示す吐出流量信号11
と、エンジン２の回転数Ｎを示すエンジン回転数信号12
が入力されて、この吐出流量信号11とエンジン回転数信
号12に応じて電圧変換器20へ入出力切換信号14を出力す
る。

【００２９】また21は表示装置で、異常検出装置13から
入出力切換信号14が電圧変換器20に出力されると、表示
信号22が表示装置21に入力されて、現在の12Ｖバッテリ
５の残存容量と負荷の使用状況から図示しない演算装置
によって今後の走行可能距離、走行可能時間が算出され
て、この距離及び時間を表示する。

【００３０】次に図３を用いて油圧装置10について説明
する。

【００３１】油圧ポンプ25はエンジン２に接続されて、
エンジン２の回転によってオイルパン27内の油を汲み上
げて、この油を油圧モータ26へと供給する。この供給さ
れた油によって油圧モータ26が回転して、この回転によ
ってオルタネータ１が回転して電力を発電する。油圧モ
ータ26へ供給された油は油圧モータ26を回転させると再
びオイルパン27へと吐き出される。

【００３２】このとき図４に示すようにエンジン２の回
転数Ｎが一定値ｂ以上になると、油圧ポンプ25から油圧
モータ26へと吐出する油の吐出流量Ｑが一定値ａとな
る。従って、エンジン２の回転数Ｎがｂ以上の回転数に
なると油圧モータ26の回転が一定となるので、オルタネ
ータ１の回転も一定回転になる。

【００３３】次に図５及び図６を用いて電圧変換器20の
動作について説明する。

【００３４】電圧変換器20は第１コンバータ17、第２コ
ンバータ18及びリレー15、16から構成されている。第１
コンバータ17は48Ｖの電圧を12Ｖの電圧に変換し、第２
コンバータ18は12Ｖの電圧を48Ｖの電圧に変換する。ま
たリレー15、16は入出力切換信号14が入力されると接点
が切り換わる（図面において○→●）ようになってい
る。リレー15、16において○が接しているときは、第１
コンバータ17が選択されてＡ点からの48Ｖの電圧が第１
コンバータ17で12Ｖに変換されてＢ点へと出力される。
またリレー15、16において●が接しているときは、第２
コンバータ18が選択されてＢ点からの12Ｖの電圧が第２
コンバータ18で48Ｖに変換されてＡ点へと出力される。
この電圧変換器20は通常は第１コンバータ17が選択され
て、Ａ点の48Ｖの電圧を12Ｖの電圧に変換してＢ点へと
出力しているが、異常検出装置13から入出力切換信号14
が入力されたときにのみリレー15、16の接点を切換え
て、第２コンバータ18を選択してＢ点の12Ｖの電圧を48
Ｖの電圧に変換してＡ点へと出力する。

【００３５】図６に電圧変換器20の回路図の一例を示
す。

【００３６】第１コンバータ17及び第２コンバータ18は
基本的な構成は同一である。異なる部分は巻線の巻数値
及びトランジスタの特性等である。

【００３７】第１コンバータ17を例に説明を行うと、Ａ
点からリレー15を介して入力された48Ｖの直流電圧は、
トランジスタのスイッチング動作によって変圧器の二次
側の巻線に方形波の交流電圧として出力される。この交
流電圧をダイオードで整流、平滑して12Ｖの直流電圧が
得られ、この直流電圧がリレー16を介してＢ点へと出力
される。第２コンバータ18も同様に、12Ｖの電圧が発
振、変圧、整流、平滑されて48Ｖの電圧へと変換されて
出力される。

【００３８】次に本実施例の動作を説明する。

【００３９】まず、通常時の動作について説明する。

【００４０】オルタネータ１は油圧装置10を介してエン
ジン２の回転によって48Ｖの電力を発電している。この
オルタネータ１によって発電した48Ｖの電力はスイッチ
７を介してブロアモータ３に供給されて、スイッチ７が
運転者や同乗者の操作によって閉じられることによって
ブロアモータ３は動作する。またオルタネータ１で発電
した48Ｖの電圧は第１コンバータ17が選択されている電
圧変換器20で12Ｖの電圧に変換されて、12Ｖバッテリ５
を充電すると共にスイッチ８を介してヘッドランプ６へ
と供給される。

【００４１】また異常検出装置13には油圧装置10の吐出
流量Ｑ、詳しくは図３に示す油圧ポンプ25から油圧モー
タ26へ吐出される油の流量を示す吐出流量信号11とエン
ジン回転数Ｎを示すエンジン回転数信号12が入力されて
いる。

【００４２】いまここで異常検出装置13において吐出流
量信号11とエンジン回転数信号12との関係が図４に示す
特性から外れたとき、即ちエンジン回転数Ｎがｂ以上の
回転を示しているにも関わらず吐出流量Ｑが設定値ａに
達しない（ａ未満）のときに発電装置50に異常が発生し
たと判断して、設定通りの発電を行うことができなくな
ったと判断する。

【００４３】異常検出装置13で発電装置50に異常が生じ
たと判断すると、電圧変換器20へ入出力切換信号14を出
力して、リレー15、16を切換えて（○→●）、第１コン
バータ17から第２コンバータ18へと接続を切り換える。
従って、12Ｖバッテリ５が電力供給源となり、12バッテ
リ５からヘッドランプ６へ、また電圧変換器20によって
12Ｖの電圧を48Ｖの電圧に変換してブロアモータ３へと
電力を供給する。また同時に表示装置21に表示信号21を
出力して、今後の走行可能距離、または走行可能時間を
後記する演算装置33によって行い、表示する。

【００４４】ここで表示装置21の一例を図７に示す。

【００４５】34は電圧検出器であって、12Ｖバッテリ５
の電圧値を検出している。また35はスイッチ信号であっ
て、ブロアモータ３に接続されるスイッチ７が閉じてい
るときに出力される。更にヘッドランプ６に接続されて
いるスイッチ８、及びその他の多数の負荷32に接続され
ているスイッチ31も同様にスイッチ８、32が閉じるとス
イッチ信号35が出力される。

【００４６】この電圧検出器34で検出した12Ｖバッテリ
５の電圧値と、夫々のスイッチ信号35は演算装置33に入
力され、この演算装置33ではこの値から、今後の走行可
能距離及び走行可能時間を算出する。

【００４７】いま異常検出装置13により異常と判断され
ると、表示信号22が演算装置33に入力される。この表示
信号21が入力されると、ＬＥＤ30が点灯して、電圧変換
器20で第１コンバータ17から第２コンバータ18に切り換
えられたことが示される。そして演算装置33によって算
出した走行可能距離、走行可能時間を表示装置21へと出
力して、セブンセグメント表示体によって表示する。

【００４８】次に図８に示すフローチャートを用いて本
実施例の動作プログラムを説明する。

【００４９】まずステップ10において、例えばクランク
角センサ等によってエンジン２の回転数Ｎを検出して、
このエンジン回転数Ｎを示すエンジン回転数信号12が異
常検出装置13に入力される。

【００５０】ステップ20では入力されたエンジン回転数
Ｎが設定値ｂ以上かを判断し、設定値ｂ以上のときはス
テップ30へ進み、設定値ｂ未満のときはステップ10へ戻
る。

【００５１】ステップ30では油圧ポンプ25から油圧モー
タ26へと吐出される吐出流量Ｑを示す吐出流量信号11が
異常検出装置13に入力される。

【００５２】ステップ40ではこの吐出流量Ｑが設定値ａ
未満かどうかを判断し、設定値ａ未満のときはステップ
40へ進み、設定値ａ以上のときはステップ10へ戻る。

【００５３】ステップ50では、発電装置50に異常が発生
したと判断する。即ち、エンジン回転数Ｎが設定値ｂ以
上にも関わらず吐出流量Ｑがａ未満のときに発電装置50
に異常が発生したと判断して、ステップ60へ進む。

【００５４】ステップ60では異常検出装置13によって電
圧変換器20へ入出力切換信号14が出力されて、ステップ
70でリレー15、16が切換えられる。このリレー15、16の
切換によって12Ｖバッテリ５からブロアモータ３に電力
が供給される。

【００５５】次にステップ80で異常検出装置13から表示
装置21へ表示信号22を出力して、この後の走行可能距離
及び走行可能時間を演算、表示して、処理を終了する。

【００５６】このように本実施例においては、油圧装置
10の吐出流量Ｑとエンジン２のエンジン回転数Ｎを検出
して、これらから発電装置50の異常を判断し、この発電
装置50が異常と判断されたときに、電圧変換器20の入出
力を切換えて、12Ｖバッテリ５からブロアモータ３、ヘ
ッドランプ６へと電力を供給したために、発電装置50に
異常が発生したときにおいても、急激にブロアモータ３
等の負荷に電力が供給されなくなるということが生じな
いために、従来のように急激にブロアモータ３等の負荷
が停止してしまう恐れが生じないといったことがなく、
車両の快適性を損なうといったことがない。

【００５７】更に本実施例においては表示装置21を設け
て、電圧変換器20を切り換えた後の走行可能時間または
走行可能距離を表示したため、この表示された数値を運
転者が考慮して、走行を行うことができるために、12Ｖ
バッテリ５の充電容量が無くなる前に何らかの処理を行
うことができるという効果を有する。

【００５８】次に本発明の第２実施例を図９〜11を用い
て説明する。

【００５９】図９で第２実施例の構成を説明する。但
し、第１実施例と同様のものについては詳細な記載を省
略する。

【００６０】異常検出装置13には、オルタネータ１の回
転数を示す３相交流の信号（発電機信号）19と、エンジ
ン２の回転数を示すエンジン回転数信号12が入力されて
いる。この入力された発電機信号19は、異常検出装置13
でオルタネータ１の３相交流のいずれか１相の周期Ｔが
検出されて、設定値と比較される。ここで図４に示し
て、先に説明したようにエンジン２の回転数Ｎが設定値
ｂ以上のときには、油圧ポンプ25から油圧モータ26へと
吐出する油の吐出流量Ｑは一定値ａとなるので、油圧モ
ータ26に接続されて回転する発電機１の回転数は一定回
転となる。従って、図10に示すようにオルタネータ１の
回転数を示す３相交流の周期Ｔは一定値となり、この値
を設定値ｃと規定する。

【００６１】次に本実施例の動作を説明する。

【００６２】まず、通常時の動作であるが、上述した第
１実施例と同様のため、ここでは詳細な説明を省略す
る。

【００６３】いまここで異常検出装置13においてエンジ
ン回転数Ｎが図４に示すｂ以上のときで、オルタネータ
１の３相交流のいずれか１相の周期Ｔが設定値ｃから外
れたとき、即ちＴ≠ｃとなったときに、発電装置50に異
常が発生したと判断する。

【００６４】異常検出装置13で発電装置50に異常が生じ
たと判断すると、電圧変換器20へ入出力切換信号14を出
力して、リレー15、16を切換えて（○→●）、第１コン
バータ17から第２コンバータ18へと接続を切り換える。
従って、12Ｖバッテリ５が電力供給源となり、12バッテ
リ５からヘッドランプ６へ、また電圧変換器20によって
12Ｖの電圧を48Ｖの電圧に変換してブロアモータ３へと
電力を供給する。また同時に表示装置21に表示信号21を
出力して、演算装置33によってこの後の走行可能距離及
び走行可能時間を12Ｖバッテリ５の充電容量及び負荷の
使用状況から演算して、表示する。表示装置21の図示及
び説明は第１実施例と同様のために、ここでは省略す
る。

【００６５】次に図11に示すフローチャートを用いて本
実施例の動作プログラムを説明する。

【００６６】まずステップ100 において、例えばクラン
ク角センサ等によってエンジン２の回転数Ｎを示すエン
ジン回転数信号12が異常検出装置13に入力される。

【００６７】ステップ110 では入力されたエンジン回転
数Ｎが設定値ｂ以上かを判断し、設定値ｂ以上のときは
ステップ120 へ進み、設定値ｂ未満のときはステップ10
0 へ戻る。

【００６８】ステップ120 ではオルタネータ１の回転数
を示す３相交流の信号（発電機信号）19がが異常検出装
置13に入力される。

【００６９】ステップ130 ではこの発電機信号19からオ
ルタネータ１の３相交流のうちのどれか１相の周期Ｔを
検出して、予め定めてある設定値ｃと比較する。Ｔ≠ｃ
のときにはステップ140 へ進み、Ｔ≠ｃではないときに
はステップ100 へ戻る。

【００７０】ステップ140 では、発電装置50に異常が発
生したと判断して、ステップ150 へ進む。

【００７１】ステップ150 では異常検出装置13によって
電圧変換器20へ入出力切換信号14が出力されて、ステッ
プ160 でリレー15、16が切換えられる。このリレー15、
16の切換によって12Ｖバッテリ５からブロアモータ３に
電力が供給される。

【００７２】次にステップ170 で異常検出装置13から表
示装置21へ表示信号22を出力して、処理を終了する。

【００７３】このように本実施例においては、エンジン
２のエンジン回転数Ｎと、オルタネータ１の３相交流の
周期Ｔを検出して、これらから発電装置50の異常を検出
し、これらが異常と判断されたときに、電圧変換器20の
入出力を切換えて、12Ｖバッテリ５からブロアモータ
３、ヘッドランプ６へと電力を供給したために、これら
の装置に異常が発生したときにおいても、急激にブロア
モータ３等の負荷に電力が供給されなくなるということ
が生じないために、従来のように急激にブロアモータ３
等の負荷が停止してしまうといったことがなく、車両の
快適性を損なう恐れが生じない。

【００７４】

【発明の効果】以上説明してきたように、発電機の異常
を検出して、異常時には電圧変換器を低電圧から高電圧
への変換を行うようにしたために、発電機に異常が発生
したときにおいても、急激に負荷に電力が供給されなく
なるということが生じないので、急激に負荷が停止して
しまうといったことがなく、車両の快適性を損なうとい
った恐れが生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のクレーム対応図

【図２】 本発明の第１実施例の構成を示す図

【図３】 油圧装置の構成を示す図

【図４】 エンジン回転数−吐出流量特性図

【図５】 電圧変換器の構成を示す図

【図６】 電圧変換器の回路図

【図７】 表示装置の一例を示す図

【図８】 第１実施例のフローチャート

【図９】 第２実施例の構成を示す図

【図１０】 オルタネータの３相交流を示す図

【図１１】 第２実施例のフローチャート

【図１２】 従来の車両用電源を示す図

【符号の説明】

１…オルタネータ ２…エンジン ３…ブロアモータ ４、20…電圧変換器 ６…ヘッドランプ ７、８、31…スイッチ 10…油圧装置 11…吐出流量信号 12…エンジン回転数信号 13…異常検出装置 14…入出力切換信号 15、16…リレー 17…第１コンバータ 18…第２コンバータ 21…表示装置 22…表示信号 25…油圧ポンプ 26…油圧モータ 27…オイルパン 30…ＬＥＤ（発光ダイオード） 32…負荷 33…演算装置 34…電圧検出器 35…スイッチ信号 50…発電装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載されるエンジンと、このエンジ
   ンを駆動源に高定格電圧を発電する発電機と、この発電
   機の出力端子に接続される第１の負荷と、低電圧二次電
   池と、前記発電機の出力端子に接続される第１の端子
   と、前記低電圧二次電池に接続される第２の端子とを有
   し、第１の端子に入力される電圧を低電圧に変換して、
   第２の端子へ出力する第１電圧変換手段と、第２の端子
   に入力される電圧を高電圧に変換して、第１の端子へ出
   力する第２電圧変換手段とを有し、第１の信号が入力さ
   れたときに第１電圧変換手段から第２電圧変換手段へと
   切り換える電圧変換器と、この電圧変換器の第２の端子
   に接続される第２の負荷と、前記発電機の異常を検出
   し、異常を検出したときに前記電圧変換器に前記第１の
   信号を出力する異常検出手段とを備え、前記異常検出手
   段により発電機の異常を検出したときに、前記第１の信
   号を電圧変換器に出力して、前記第１電圧変換手段から
   第２電圧変換手段に切り換えることを特徴とする車両用
   電源装置。
2. 【請求項２】前記発電機は、前記エンジンを駆動源に回
   転されて、前記エンジンの回転数に関わらずに一定回転
   を出力する駆動手段と、この駆動手段の出力によって、
   一定回転で高定格電圧を発電するオルタネータと、から
   構成されている請求項１記載の車両用電源装置。