JP2001069680A - 車両用電力供給装置 - Google Patents

車両用電力供給装置

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JP2001069680A
JP2001069680A JP23642999A JP23642999A JP2001069680A JP 2001069680 A JP2001069680 A JP 2001069680A JP 23642999 A JP23642999 A JP 23642999A JP 23642999 A JP23642999 A JP 23642999A JP 2001069680 A JP2001069680 A JP 2001069680A
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JP
Japan
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voltage
power
power supply
load
power generation
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JP23642999A
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English (en)
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Fumiaki Mizuno
史章 水野
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Wiring Systems Ltd
AutoNetworks Technologies Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
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  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷に必要以上に大きな電力が供給されて生
じるエネルギー消費の無駄を抑制することができる車両
用電力供給装置を提供する。 【解決手段】 この車両用電力供給装置は、電源ライン
3の電圧を検出する電圧センサ5と、オルタネータ7の
発電量を調節する発電量調節部9と、電力供給制御部1
3と、発電量調節部9を通じて電圧センサ5の検出結果
に基づいてオルタネータ7の発電量を制御する発電制御
部15とを備えている。電力供給制御部13は、電圧セ
ンサ5の検出電圧が定格電圧を下回っている場合には、
電源ライン3の電圧に応じた電力を負荷11に供給する
一方、電圧センサ5の検出電圧が前記定格電圧を上回っ
ている場合には、負荷11への供給電力量を抑制するこ
とにより、電源ライン3の電圧が前記定格電圧と等しい
ときに負荷11に供給される電力と実質的に同等の電力
を負荷11に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用電力供給装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、環境問題やエネルギー問題への意
識の高まりにより、電気機器においては、いかに消費電
力を少なくするかが、開発の鍵を握っている。
【0003】ところで、現状の自動車の場合、多くの負
荷への供給電圧(電源ライン電圧)は、バッテリ電圧と
オルタネータの発電電圧とで決定され、6〜16Vの範
囲で大きく変動している。これは、そのオルタネータの
発電電圧がエンジン回転数に依存し、バッテリ電圧がそ
の蓄電量に依存するためである。
【0004】これに対し、車載用の負荷の動作は、通常
の定格電圧(基準電圧)を基準にして、電源ライン電圧
のばらつき範囲を含めて設計されている。例えば、定格
電圧が12Vの場合、ランプは電源ライン電圧が12V
であるときの明るさを基準に設計されているため、12
Vより大きな電圧が印加されている場合は、基準以上の
明るさで点灯していることになり、これは、エネルギー
の無駄である。
【0005】なお、従来において、本発明のように、電
源ラインの電圧が必要以上に高くなっている場合に負荷
への供給電力を抑制するような構成の車両用電力供給装
置はまだ知られていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は前記
問題点に鑑み、負荷に必要以上に大きな電力が供給され
て生じるエネルギー消費の無駄を抑制することができる
車両用電力供給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】前記目的を達成するため
の技術的手段は、バッテリに接続された電源ラインの電
圧を検出する電圧検出部と、前記電源ラインとその電源
ラインに接続される負荷との間に介装され、前記電圧検
出部が検出した検出電圧が予め設定された第1の基準電
圧を上回っている場合には、前記負荷に供給する電力を
抑制する電力供給制御部とを備えることを特徴とする。
【0008】好ましくは、前記電力供給制御部は、前記
検出電圧が前記第1の基準電圧を下回っている場合に
は、前記電源ラインの電圧に応じた電力を前記負荷に供
給する一方、前記検出電圧が前記第1の基準電圧を上回
っている場合には、前記検出電圧の前記第1の基準電圧
からの超過分の増大に伴って、前記負荷に供給する電力
の抑制量を増大させるのがよい。
【0009】また、好ましくは、前記車両用電力供給装
置は、オルタネータの発電量を調節する発電量調節部
と、前記電圧検出部が検出した検出電圧が、予め設定さ
れた第2の基準電圧を上回っている場合には、前記発電
量調節部に前記オルタネータの発電量を抑制させる発電
制御部とをさらに備えるのがよい。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態に係る
車両用電力供給装置のブロック図である。この車両用電
力供給装置は、バッテリ1に接続された電源ライン3の
電圧を検出する電圧センサ(電圧検出部)5と、オルタ
ネータ7の発電量を調節する発電量調節部9と、電圧セ
ンサ5の検出結果に基づいて負荷11への電力供給量を
制御する電力供給制御部13と、発電量調節部9を通じ
て電圧センサ5の検出結果に基づいてオルタネータ7の
発電量を制御する発電制御部15とを備えて構成されて
いる。なお、図1では、負荷11の具体例としてランプ
を記載したが、ランプに限定されるものではなく、負荷
11の具体例としては、モータ等、種々のものが考えら
れる。
【0011】電力供給制御部13は、より詳細な構成に
ついては後述するが、電源ライン3と負荷11との間に
介装され、電圧センサ5の検出電圧が本発明に係る第1
および第2の基準電圧である所定の定格電圧(例えば1
2V)を下回っている場合には、電源ライン3の電圧に
応じた電力を負荷11に供給する一方、電圧センサ5の
検出電圧が前記定格電圧を上回っている場合には、負荷
11への供給電力量を抑制することにより、電源ライン
3の電圧が前記定格電圧と等しいときに負荷11に供給
される電力と実質的に同等の電力を負荷11に供給す
る。なお、この電力供給制御部13での電力損失は、ほ
とんど無視できるレベルであることが要求される。
【0012】発電量調節部9は、後述する発電制御部1
5の制御により、オルタネータ7の発電量を調節するも
のであり、ここでは、オルタネータ7のフィールドコイ
ルに流れるフィールド電流を調節することにより、オル
タネータ7の発電量を調節する。
【0013】発電制御部15は、電圧センサ5の検出電
圧が前記定格電圧を下回っている場合には、発電量調節
部9を通じてオルタネータ7に100%の出力で発電を
行わせるとともに、オルタネータ7の発電量を増加させ
るべく、図示しないエンジン制御ユニットに所定量のア
イドルアップを指示する一方、電圧センサ5の検出電圧
が前記定格電圧を上回っている場合には、電源ライン3
の電圧を前記定格電圧に維持すべく、発電量調節部9を
通じてオルタネータ7の発電量を抑制する。この発電量
の抑制は、前記検出電圧の前記定格電圧からの超過分の
増大に伴い、発電量調節部9を通じてオルタネータ7の
発電量の抑制幅を増大させるようにして行われる。
【0014】電力供給制御部13の電力制御には、電力
供給制御部13での電力損失を抑制するため、PWM制
御が用いられている。これに対応して、電力供給制御部
13には、電源ライン3と負荷11との間に介装された
図示しないMOSFET(スイッチング素子)と、電圧
センサ5の検出電圧に基づいてMOSFETのスイッチ
ングを行う図示しない制御回路とが備えられている。ス
イッチング素子にMOSFETを用いるのは、MOSF
ETが、導通状態における抵抗値が高くても100mΩ
程度であるとともに、遮断状態では電流が流れないた
め、電力損失がほとんどなく、また、高速スイッチング
に適しているからである。
【0015】前記制御回路は、電圧センサ5の検出電圧
に基づき、前記MOSFETのオンオフ時間比率(デュ
ーティー比=1サイクル中のオン時間の割合)を制御す
る。その制御方法は、例えば、前記検出電圧が前記定格
電圧を下回っている場合には、一定値(例えば、100
%)のデューティー比でMOSFETのスイッチングが
行われる一方、前記検出電圧が前記定格電圧を上回って
いる場合には、デューティー比を前記一定値よりも小さ
くすることにより、負荷11への供給電力が抑制される
ようになっている。なお、ここで、MOSFETが導通
しているときには、デューティー比の値にかかわらず、
電源ライン3の電圧に応じた値の電圧が負荷11に印加
されるようになっている。
【0016】そして、そのデューティー比の抑制は、電
源ライン3の電圧が前記定格電圧と等しいときに負荷1
1に供給される電力と実質的に同等の電力が負荷11に
供給されるように、前記検出電圧の前記定格電圧からの
超過分の増大に伴ってデューティー比が減少するように
して行われる。
【0017】なお、電源電圧と消費電力の関係は、抵抗
負荷のように線形的なものもあれば、ランプ負荷(ラン
プ電流は電圧の0.55乗に比例)のように非線形的な
ものもあるので、電源電圧と定格電圧の差(dV)と、
デューティー比の関係式は、負荷の種類によって変化す
る。よって、デューティー比を決定する制御回路には、
マイコンを採用し、対象負荷の変化にも柔軟に対応でき
るようにするのが好ましい。
【0018】ここで、PWM制御において、オンからオ
フおよびオフからオンへの遷移状態では、MOSFET
の抵抗値が中途半端な値となっている状態で電流が流れ
るため、わずかであるが電力損失が生じる。この遷移状
態での電力損失を抑制する方法としては、遷移時間を短
くする方法があるが、遷移時間をあまり短くすると、高
周波成分によるノイズ発生の原因となる。よって、この
遷移時間をいかに設定するかは、重要な鍵となる。
【0019】遷移時間の制御は、MOSFETのゲート
電圧の変化速度で決まり、ゲート電圧の変化速度をうま
く調節することで、電力損失が少なく、かつノイズ発生
の少ない制御が可能となる。ゲート電圧の変化速度の具
体的な調節手段としては、MOSFETのゲートとグラ
ンドとの間にコンデンサを介装するとともに、MOSF
ETのゲートとゲート電圧発生回路である前記制御回路
との間に抵抗を介装し、ノイズおよび電力ロスを実測し
ながら、コンデンサの静電容量および抵抗の抵抗値を決
定する。
【0020】このような構成により、電源ライン3の電
圧が前記定格電圧を下回っている場合には、電力供給制
御部13によって、電源ライン3の電圧の大きさに応じ
た電力が負荷11に供給される。これと同時に、発電制
御部15によって、発電量調節部9を通じてオルタネー
タ7の発電量が100%の出力に設定されるとともに、
エンジン制御部にアイドルアップ指令が出力され、これ
によって、オルタネータ7の発電量が増加されて電源ラ
イン3の電圧が前記定格電圧に近づけられる。
【0021】また、電源ライン3の電圧が前記定格電圧
を上回っている場合には、電力供給制御部13によっ
て、電源ライン3の電圧の前記定格電圧からの超過分の
大きさ応じて、PWM制御におけるデューティー比が決
定され、これによって、電源ライン3の電圧が前記定格
電圧と等しいときに負荷11に供給される電力と実質的
に同等の電力が負荷11に与えられるように電力制御が
行われる。これと同時に、発電制御部15によって、電
源ライン3の電圧の前記定格電圧からの超過分の大きさ
応じて、発電量調節部9を通じてオルタネータ7の発電
量の抑制量が決定され、これによって、電源ライン3の
電圧が前記定格電圧に近づけられる。
【0022】以上のように、本実施形態によれば、電源
ライン3の電圧が必要以上(前記定格電圧以上)に高く
なっている場合には、電力供給制御部13により負荷1
1への供給電力が抑制されため、負荷11に必要以上に
大きな電力が供給されて生じるエネルギー消費の無駄を
抑制することができる。
【0023】また、電源ライン3の電圧が必要以上に高
くなっている場合には、発電制御部15により発電量調
節部9を通じてオルタネータ7の発電量が抑制され、こ
れによって電源ライン3の電圧が抑制されるため、負荷
11に必要以上に大きな電力が供給されて生じるエネル
ギー消費の無駄を抑制することができるとともに、必要
以上の発電を行うという無駄を抑制することができる。
【0024】なお、本実施形態では、発電量調節部9お
よび発電制御部15を設けたが、これらは省略してもよ
い。
【0025】
【発明の効果】請求項1ないし3に記載の発明によれ
ば、電源ラインの電圧が必要以上(第1の基準電圧以
上)に高くなっている場合には、電力供給制御部により
負荷への供給電力が抑制されため、負荷に必要以上に大
きな電力が供給されて生じるエネルギー消費の無駄を抑
制することができる。
【0026】請求項3に記載の発明によれば、電源ライ
ンの電圧が必要以上(第2の基準電圧以上)に高くなっ
ている場合には、発電制御部により発電量調節部を通じ
てオルタネータの発電量が抑制され、これによって電源
ラインの電圧が抑制されるため、負荷に必要以上に大き
な電力が供給されて生じるエネルギー消費の無駄を抑制
することができるとともに、必要以上に発電を行うとい
う無駄を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る車両用電力供給装置
のブロック図である。
【符号の説明】
1 バッテリ 3 電源ライン 5 電圧センサ 7 オルタネータ 9 発電量調節部 11 負荷 13 電力供給制御部 15 発電制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 史章 愛知県名古屋市南区菊住1丁目7番10号 株式会社ハーネス総合技術研究所内 Fターム(参考) 5G003 AA07 BA01 CA11 CC02 DA06 DA15 FA08 GA01 5G060 AA05 CA11 DA01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バッテリに接続された電源ラインの電圧
    を検出する電圧検出部と、 前記電源ラインとその電源ラインに接続される負荷との
    間に介装され、前記電圧検出部が検出した検出電圧が予
    め設定された第1の基準電圧を上回っている場合には、
    前記負荷に供給する電力を抑制する電力供給制御部とを
    備えることを特徴とする車両用電力供給装置。
  2. 【請求項2】 前記電力供給制御部は、前記検出電圧が
    前記第1の基準電圧を下回っている場合には、前記電源
    ラインの電圧に応じた電力を前記負荷に供給する一方、
    前記検出電圧が前記第1の基準電圧を上回っている場合
    には、前記検出電圧の前記第1の基準電圧からの超過分
    の増大に伴って、前記負荷に供給する電力の抑制量を増
    大させることを特徴とする請求項1に記載の車両用電力
    供給装置。
  3. 【請求項3】 前記車両用電力供給装置は、 オルタネータの発電量を調節する発電量調節部と、 前記電圧検出部が検出した検出電圧が、予め設定された
    第2の基準電圧を上回っている場合には、前記発電量調
    節部に前記オルタネータの発電量を抑制させる発電制御
    部とをさらに備えることを特徴とする請求項1または2
    に記載の車両用電力供給装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007203788A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Nippon Soken Inc バッテリの状態量演算装置及び車両用電源電圧制御装置
JP2010183822A (ja) * 2009-01-07 2010-08-19 Autonetworks Technologies Ltd 電力供給制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007203788A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Nippon Soken Inc バッテリの状態量演算装置及び車両用電源電圧制御装置
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