JPH0595637A

JPH0595637A - 車両用発電装置

Info

Publication number: JPH0595637A
Application number: JP3251440A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kadowaki; 隆志門脇; Kenji Katayama; 憲治片山
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】エンジンの運転状態に応じた適切な発電特性
が得られる、複数のオルタネータを備えた車両用発電装
置を提供することを目的とする。【構成】エンジンＶＥによって夫々異なるプーリ比で
駆動される第１,第２オルタネータ１,２が設けられた車
両用発電装置であって、第１,第２オルタネータ１,２に
は、互いに異なる出力特性、例えば定格出力、立ち上が
り特性等が設定されることを特徴とする。好ましくは、
高速型オルタネータではプーリ比が大きく設定され、ま
たは低く設定される。また、高速型オルタネータでは定
格出力が高く設定され、高回転時には高速型オルタネー
タの運転が停止されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用発電装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車には、各種電気機器に電
力を供給するとともにバッテリを充電する車両用発電装
置が設けられる。そして、車両用発電装置としては、従
来よりオルタネータ(交流発電機)が多用されているが、
かかるオルタネータは、普通、アイドル回転数よりも若
干低い回転領域から発電を開始し、回転数の上昇に伴っ
て出力電流が上昇し、ある程度まで回転数が上昇すると
出力電流が飽和するといった特性をもつ。

【０００３】ところで、近年、自動車に設けられる電気
機器ないし電装品の数が増え、かつ各電気機器の消費電
力が増加する傾向にあり、このためオルタネータの定格
出力(発電容量)が高くなる傾向にある。しかしながら、
オルタネータの一般的な性質により、定格出力の高いオ
ルタネータを用いても、アイドル時等の低回転時には出
力電流をそれ程増やすことができないといった問題があ
る。

【０００４】例えば、図７に示すように、定格出力の小
さいオルタネータ(以下、これを小容量オルタネータと
いう)の回転数に対する出力特性は曲線Ｇ₁のようにな
り、これのほぼ２倍の定格出力をもつオルタネータ(以
下、これを大容量オルタネータという)の出力特性は曲
線Ｇ₂のようになる。図７から明らかなように、高回転
時例えばエンジン回転数がＮ₂のときには、大容量オル
タネータでは小容量オルタネータの約２倍の出力電流が
得られるが、低回転時例えばエンジン回転数がＮ₁のと
きには、大容量オルタネータの出力電流Ｉ₂は、小容量
オルタネータの出力電流Ｉ₁に比べてそれ程大きくはな
らない。そして、近年、交通渋滞等により低回転領域で
の運転が増加する傾向にあり、このような低回転時に
は、定格出力の高いオルタネータを備えていても発電量
が電気機器の電力消費に追いつかず、バッテリが放電さ
れ、状況によってはバッテリ上がりが起こる場合がある
といった問題がある。

【０００５】そこで、エンジンに、必要とされる定格出
力の１／２の容量の２つのオルタネータを設け、両オル
タネータを並列運転させるようにした車両用発電装置が
提案されている(例えば、実開昭６０−１１１３９６号
公報参照)。なお、実開昭６０−１１１３９６号公報に
開示された車両用発電装置では、両オルタネータが異な
るプーリ比で駆動されるようになっている。このよう
に、２つのオルタネータが設けられた車両用発電装置で
は、基本的には、両オルタネータの出力電流が加算され
ることになるので、図７中の曲線Ｇ₃で示すように、低
回転時例えばエンジン回転数がＮ₁のときにも、出力電
流Ｉ₃が十分に大きくなり、バッテリ上がり等の不具合
の発生が防止される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに２つのオルタネータが設けられた従来の車両用発電
装置は大型化するといった問題がある。また、基本的に
は同じオルタネータを単純に並列に設けているだけなの
で、エンジンの運転状態に適した発電特性が得られない
といった問題がある。本発明は、上記従来の問題点を解
決するためになされたものであって、エンジンの運転状
態に応じた適切な発電特性が得られる、複数のオルタネ
ータを備えた車両用発電装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、第１の発明は、エンジンによって、夫々異なるプー
リ比で駆動される複数の発電機が設けられた車両用発電
装置であって、上記各発電機には、互いに異なる出力特
性が設定されることを特徴とする車両用発電装置を提供
する。

【０００８】第２の発明は、第１の発明にかかる車両用
発電装置において、各発電機には、回転数に対して互い
に異なる立ち上がり特性が設定され、かつ各発電機のプ
ーリ比が、立ち上がり回転数が高い発電機(高速型発電
機)ほど高い値に設定されることを特徴とする車両用発
電装置を提供する。

【０００９】第３の発明は、第１の発明にかかる車両用
発電装置において、各発電機には、回転数に対して互い
に異なる立ち上がり特性が設定され、かつ各発電機のプ
ーリ比が、立ち上が回転数が高い発電機(高速型発電機)
ほど低い値に設定されることを特徴とする車両用発電装
置を提供する。

【００１０】第４の発明は、第２の発明にかかる車両用
発電装置において、高速型発電機ほど、定格出力が高い
値に設定されることを特徴とする車両用発電装置を提供
する。

【００１１】第５の発明は、第２または第３の発明にか
かる車両用発電装置において、高回転時には、エンジン
から、プーリ比が高い値に設定された発電機への駆動力
の伝達を遮断する駆動力伝達制御手段が設けられている
ことを特徴とする車両用発電装置を提供する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
図１に示すように、Ｖ型エンジンＶＥの一方の側部(図
１では右側部)には第１オルタネータ１が設けられ、も
う一方の側部(図１では左側部)には第２オルタネータ２
が設けられている。ここで、第１オルタネータ１には比
較的径の小さい第１プーリ３が設けられ、第２オルタネ
ータ２には、上記第１プーリ３よりは径の大きい第２プ
ーリ４が設けられている。なお、後で説明するように、
第１,第２オルタネータ１,２には互いに異なる出力特性
が設定され、かつ第１,第２プーリ３,４には互いに異な
るプーリ比が設定されている。

【００１３】エンジンＶＥのクランク軸５に同軸に取り
付けられたクランクプーリ６によって、駆動ベルト９を
介して回転駆動される駆動プーリ７が設けられている。
そして、この駆動プーリ７と第１プーリ３と第２プーリ
４とにまたがってＶベルト８が巻きかけられ、第１,第
２プーリ３,４は、夫々１つのＶベルト８を介して駆動
プーリ７によって回転駆動されるようになっている。こ
こで、第１オルタネータ１には電磁クラッチ１１が設け
られ、この電磁クラッチ１１がオン(接続)されたときに
は、第１プーリ３の駆動力が第１オルタネータ１に伝達
されるが、電磁クラッチ１１がオフ(遮断)されたときに
は第１プーリ３の駆動力は第１オルタネータ１に伝達さ
れないようになっている。ここで、電磁クラッチ１１
は、コントローラ１２によってエンジン回転数に応じ
て、オン・オフされるようになっている。なお、第２プ
ーリ４の駆動力は常に第２オルタネータ２に伝達され
る。

【００１４】そして、第１,第２オルタネータ１,２によ
って充電されるバッテリ１３が備えられ、このバッテリ
１３のプラス電極は、第１,第２オルタネータ１,２のＢ
端子１４,１５(＋端子)に電気的に接続されている。他
方バッテリ１３のマイナス電極は、第１,第２オルタネ
ータ１,２のＥ端子１６,１７(−端子)に電気的に接続さ
れている。なお、第１,第２オルタネータ１,２の出力電
力は、バッテリ１３を充電するほか、各種電気機器１８
(１つのみ図示)に直接供給されるようになっている。

【００１５】エンジンＶＥにおいて、駆動プーリ７と第
１プーリ３との間のプーリ比Ｒ１は比較的大きい値に設
定されている。なお、図１に示しているような駆動方式
では、第１プーリ３のプーリ径を小さく設定してこれを
実現する。他方、駆動プーリ７と第２プーリ４との間の
プーリ比Ｒ２は、上記Ｒ１よりは小さい値に設定されて
いる。なお、図１に示しているような駆動方式では、第
２プーリ４のプーリ径を第１プーリ３よりは大きく設定
してこれを実現する。ここで、Ｒ１とＲ２との間には、
例えば０.３以上の差がつけられる。かかるＲ１及びＲ
２の具体例を次に示す。両プーリ比を近接させる場合…………Ｒ１＝２.４５
Ｒ２＝２.１５両プーリ比を極端に離す場合…………Ｒ１＝４.０
Ｒ２＝１.５

【００１６】一般論としては、オルタネータのような回
転体には、回転に伴って１次,２次等の振動が惹起され
るが、かかるオルタネータを２つ設けた場合、両オルタ
ネータのプーリ比が近接していると、周波数の近い振動
が共存し、両振動が共鳴ないし干渉しあって不快なビー
ト音(波動音)が発生する。しかしながら、本実施例で
は、このようにプーリ比Ｒ１とＲ２との間に、所定値以
上の差をつけるようにしているので、かかるビート音の
発生が有効に防止される。

【００１７】このようなプーリ比Ｒ１,Ｒ２(Ｒ１＞Ｒ
２)が実現されるような、第１,第２プーリ３,４の駆動
方式としては、図１に示す実施例のほか、図２(a),(b),
(c)に示すような方式が可能である。図２(a)に示す例で
は、第１,第２プーリ３,４が、夫々個別のＶベルト２
１,２２を介して駆動される。なお、この場合、第１,第
２プーリ３,４のプーリ径は図１に示す実施例と同様で
ある。図２(b)に示す例では、駆動プーリ７と同軸にこ
れより小径の第２駆動プーリ７'が設けられる一方、第
２プーリ４のプーリ径が第１プーリ３のプーリ径と等し
く設定され、第１,第２プーリ３,４が、夫々個別のＶベ
ルト２３,２４を介して駆動される。図２(c)に示す例で
は、第１プーリ３がＶベルト２５を介して駆動プーリ７
によって駆動される一方、第２プーリ４がＶベルト２６
を介して第１プーリ３によって駆動される。なお、この
場合、第１,第２プーリ３,４のプーリ径は図１に示す実
施例と同様である。

【００１８】第１,第２オルタネータ１,２では、互いに
異なる出力特性が設定されている。オルタネータの代表
的な出力特性としては、例えば定格出力(発電容量)、回
転数に対する立ち上がり特性等があげられるが、このよ
うな種々の出力特性が、目的に応じて互いに異なる特性
に設定される。なお、以下では、立ち上がり回転数が比
較的低いオルタネータを低速型オルタネータといい、比
較的高いオルタネータを高速型オルタネータという。一
般に、低速型オルタネータは、同一定格出力の高速型オ
ルタネータより大型となりかつ製作コストが高くなる。
このように、第１,第２オルタネータ１,２の出力特性を
互いに異ならせているので、かかる第１,第２オルタネ
ータ１,２の出力特性及び第１,第２プーリ３,４のプー
リ比を好ましく設定ないし組み合わせることによって、
エンジンの特性あるいは運転状態に応じた好ましい発電
出力特性もち、かつコンパクトで安価な発電装置を得る
ことが可能となる。

【００１９】以下に、図１に示す実施例とは異なるが、
一般論として、２つのオルタネータを設けた場合の、各
オルタネータの出力特性の設定例をいくつか示す。 (１)両オルタネータをスタンダードな立ち上がり特性す
なわち低速型とした上で、一方のオルタネータの定格出
力を図３(a)のように比較的大きく設定し、他方の定格
出力を図３(b)のように小さく設定する。 (２)一方のオルタネータの出力特性を、図４(a)のよう
に定格出力の高い高速型とし、他方を図４(b)のように
定格出力の低い低速型とする。前記したとおり、低速型
オルタネータは、高速型オルタネータに比べて大型かつ
高価となるので、この組み合わせによれば、発電装置全
体として、コンパクト化が図られかつ製作コストが低減
される。 (３)両オルタネータの定格出力を等しく設定した上で、
一方のオルタネータを図５(a)のように高速型とし、他
方を図５(b)のように低速型とする。

【００２０】このように、２つのオルタネータの出力特
性とプーリ比の設定ないし組み合わせを変えることによ
って、発電装置に種々の好ましい発電出力特性をもたせ
ることができる。例えば、低速型のオルタネータのプー
リ比を大きく設定すれば、低回転領域での発電出力特性
を大幅に高めることができる。なお、高速型オルタネー
タのプーリ比を大きく設定しても低回転領域での発電出
力特性が高められるのはもちろんである。高速型オルタ
ネータのプーリ比を小さく設定すれば、高回転領域での
オルタネータの信頼性が高められる。また、高速型オル
タネータの定格出力を高く設定すれば、発電装置全体と
してコンパクト化が図られ、製作コストが低減される。

【００２１】再び図１に示すように、エンジンＶＥにお
いては、出力特性とプーリ比とが以下のように設定され
ている。第１オルタネータ１では、第１プーリ３のプー
リ比Ｒ１が４.５に設定され、かつ図６(a)に示すよう
に、定格出力電流が比較的小さい７０Ａに設定され、立
ち上が特性が、アイドル回転数ＩＤより低回転側で立ち
上がるような低速型に設定されている。第２オルタネー
タ２では、第２プーリ４のプーリ比Ｒ２が１.３に設定
され、かつ図６(b)に示すように、定格出力電流が比較
的大きい１００Ａに設定され、立ち上が特性が、アイド
ル回転数ＩＤより高回転側で立ち上がるような高速型に
設定されている。

【００２２】この場合、第１プーリ３は、プーリ比Ｒ１
が４.５と非常に大きいので、エンジン回転数が高いと
きには許容回転数を超えたり、騒音が大きくなるといっ
た問題が生じるおそれがある。そこで、エンジン回転数
が３０００r.p.m.以上の高回転領域では、コントローラ
１２によって電磁クラッチ１１をオフ作動(遮断)させ、
第１オルタネータ１を停止させるようにしている。な
お、３０００r.p.m.より低回転領域では第１,第２オル
タネータ１,２がともに運転される。

【００２３】この場合の発電装置全体としての出力電流
は、図６(c)のようになる。低速型でありかつ高いプー
リ比で駆動される第１オルタネータ１が、アイドル回転
数ＩＤより低回転側で立ち上がっているので、アイドル
時においても出力電流が十分に確保される。また、３０
００r.p.m.より低回転側の中回転領域では、第１,第２
オルタネータ１,２によって発電されるので、出力電流
が大きくなる。そして、３０００r.p.m.以上の高回転領
域では第１オルタネータ１が停止されるが、この回転領
域では第２オルタネータ２が十分に立ち上がっており、
かつその定格出力が高いので、十分な出力電流(１００
Ａ)が確保される。なお、前記したとおり、第１オルタ
ネータ１が停止されるので騒音が低減され、かつエンジ
ン負荷が低減され、燃費性能が良くなる。

【００２４】

【発明の作用・効果】第１の発明によれば、複数の発電
機の出力特性を互いに異ならせており、かつ各発電機を
異なるプーリ比で駆動するようにしているので、各発電
機の出力特性及びプーリ比を好ましく設定ないし組み合
わせることによって、エンジンの特性あるいは運転状態
に応じた好ましい発電出力特性を得ることができる。

【００２５】第２の発明によれば、基本的には、第１の
発明と同様の作用・効果が得られる。さらに、高速型の
発電機ほど、すなわち立ち上がり回転数の高い発電機ほ
ど、高いプーリ比で駆動するようにしているので、これ
らの低回転領域での立ち上がり特性が良好となる。

【００２６】第３の発明によれば、基本的には、第１の
発明と同様の作用・効果が得られる。さらに、高速型の
発電機を低いプーリ比で駆動するようにしているので、
高回転領域において、十分な出力を確保しつつ、発電機
の耐久性ないし信頼性を高めることができる。

【００２７】第４の発明によれば、基本的には、第２の
発明と同様の作用・効果が得られる。さらに、高速型の
発電機ほど、すなわち小型でありかつ安価な発電機ほど
定格出力を大きく設定しているので、発電装置全体とし
てコンパクト化が図られ、かつ製作コストが低減され
る。

【００２８】第５の発明によれば、基本的には、第２ま
たは第３の発明と同様の作用・効果が得られる。さら
に、高回転時にはプーリ比の高い発電機が停止されるの
で、高回転時において発電装置からの騒音が低減され、
かつエンジン負荷が低減され燃費性能が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる車両用発電装置を備えたエン
ジンの正面立面説明図である。

【図２】 (a),(b),(c)は、夫々オルタネータのプーリ
の駆動方式の好ましい例を示す図である。

【図３】 (a),(b)は、夫々オルタネータの発電特性を
示す図である。

【図４】 (a),(b)は、夫々オルタネータの発電特性を
示す図である。

【図５】 (a),(b)は、夫々オルタネータの発電特性を
示す図である。

【図６】 (a)は第１オルタネータの出力特性を示す図
であり、(b)は第２オルタネータの出力特性を示す図で
あり、(c)は発電装置全体の出力特性を示す図である。

【図７】従来のオルタネータの出力特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

ＶＥ…エンジン１…第１オルタネータ２…第２オルタネータ３…第１プーリ４…第２プーリ１１…電磁クラッチ１２…コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンによって、夫々異なるプーリ比
で駆動される複数の発電機が設けられた車両用発電装置
であって、上記各発電機には、互いに異なる出力特性が設定される
ことを特徴とする車両用発電装置。
【請求項２】請求項１に記載された車両用発電装置に
おいて、各発電機には、回転数に対して互いに異なる立ち上がり
特性が設定され、かつ各発電機のプーリ比が、立ち上が
り回転数が高い発電機(高速型発電機)ほど高い値に設定
されることを特徴とする車両用発電装置。
【請求項３】請求項１に記載された車両用発電装置に
おいて、各発電機には、回転数に対して互いに異なる立ち上がり
特性が設定され、かつ各発電機のプーリ比が、立ち上が
回転数が高い発電機(高速型発電機)ほど低い値に設定さ
れることを特徴とする車両用発電装置。
【請求項４】請求項２に記載された車両用発電装置に
おいて、高速型発電機ほど、定格出力が高い値に設定されること
を特徴とする車両用発電装置。
【請求項５】請求項２または請求項３に記載された車
両用発電装置において、高回転時には、エンジンから、プーリ比が高い値に設定
された発電機への駆動力の伝達を遮断する駆動力伝達制
御手段が設けられていることを特徴とする車両用発電装
置。