JP2003224999A

JP2003224999A - 車両用電源装置

Info

Publication number: JP2003224999A
Application number: JP2002017528A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Okamoto; 宏岡本
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】電力損失を大幅に削減することができ、これ
により車両の燃費を改善したり排出ガスの量を低減でき
るなどの効果が得られる省エネルギ性および環境性にす
ぐれた車両用電源装置を提供する。【解決手段】エンジン６の動力を受けて発電する発電
機１１を設け、この発電機１１の出力をコンバータ１２
で直流に変換し、そのコンバータ１２の出力を空気調和
機２０や冷蔵庫３０のブラシレスＤＣモータに対する駆
動電力に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば冷凍機
器が搭載される冷凍車の車両用電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生鮮食品等の運搬に使用される車両いわ
ゆる冷凍車は、荷台にコンテナを備え、そのコンテナの
内部空間を冷却装置で冷却したり、あるいはコンテナ内
に冷蔵庫を収容している。運転室には冷房用の空気調和
機が設けられている。

【０００３】上記の冷却装置、冷蔵庫、空気調和機など
の冷凍機器は、圧縮機やファンを有しており、圧縮機を
車両のエンジンの動力で直接的に駆動しようとすると、
冷凍能力が車両の走行状況に応じたエンジン回転数変化
の影響を受けて大きく変動するという問題がある。ま
た、車両のエンジンルームという高温の劣悪環境に圧縮
機が設置されるため、信頼性が低下するという問題もあ
る。

【０００４】これに対し、圧縮機駆動用にモータたとえ
ば交流モータを設けるとともに、エンジンの動力で発電
する発電機を設け、この発電機出力によってモータを駆
動するようにすれば、圧縮機をエンジンルームとは別の
場所に設置することができる。この場合、発電機の出力
電圧（交流電圧）が先ず直流電圧に変換（交流−直流変
換）され、この直流電圧が所定レベルの交流電圧に変換
（直流−交流変換）されてモータに印加される。

【０００５】１台の冷凍車に複数の冷凍機器が設けられ
ている場合には、上記のように交流−直流変換され且つ
直流−交流変換された交流電圧が、各冷凍機器の変換装
置に供給される。これら変換装置は、入力された交流電
圧を直流電圧に変換（交流−直流変換）し、この直流電
圧をそれぞれの冷凍機器の負荷に応じたレベルの交流電
圧に変換（直流−交流変換）する。この交流電圧が各冷
凍機器のモータに印加される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】複数の冷凍機器が設け
られている場合、冷凍機器ごとに交流−直流変換および
直流−交流変換を行う変換装置が設けられるため、発電
機からモータまでに４段階にわたる電力変換が存在す
る。これら電力変換は電力損失を伴うものであり、電力
変換の段数が多くなるほど電力損失が増えてしまう。

【０００７】このような電力損失は、車両のエンジンか
ら見れば無駄な負担であり、エンジンの燃料消費量が増
加したり（燃費の悪化）、エンジンの排出ガスの量が増
大するなど、省エネルギおよび環境の面で悪影響とな
る。

【０００８】この発明は上記の事情を考慮したもので、
その目的とするところは、電力損失を大幅に削減するこ
とができ、これにより車両の燃費を改善したり排出ガス
の量を低減できるなどの効果が得られる省エネルギ性お
よび環境性にすぐれた車両用電源装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の車
両用電源装置は、エンジンの動力を受けて発電する発電
機と、この発電機の出力を直流に変換する第１変換器
と、この第１変換器の出力を車両の機器のブラシレスＤ
Ｃモータに対する駆動電力に変換する第２変換器と、を
備えている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。図１に示すように、車両
たとえば冷凍車１は、運転室２の下方にエンジンルーム
３、運転室２の後方に荷台４を備え、荷台４にコンテナ
５を積載している。エンジンルーム３には動力源である
エンジン６が収容されている。

【００１１】運転室２に、冷凍機器たとえば空気調和機
（室内ユニット）２０が収容されている。この空気調和
機２０は、少なくとも、電源プラグ２１、ＤＣインバー
タ（第２変換器）２２、および室内ファンモータ２３を
有している。

【００１２】エンジンルーム３には、上記エンジン６と
共に発電機１１が収容されている。荷台４には、コンバ
ータ（第１変換器）１２、電圧調整器１３、および補助
バッテリ１４が設けられている。

【００１３】コンテナ５には、冷凍機器たとえば冷蔵庫
３０が収容されている。この冷蔵庫３０は、少なくと
も、電源プラグ３１、ＤＣインバータ（第２変換器）３
２、および庫内ファンモータ３３を有している。

【００１４】一方、図２に示すように、エンジン６にプ
ーリ７、ベルト８、およびプーリ９を介して上記発電機
１１が連結されている。発電機１１は、エンジン６の動
力を受けて発電し、交流電圧を出力する。この発電機１
１の出力が上記コンバータ１２で直流電圧に変換され
る。

【００１５】コンバータ１２に電圧調整器１３が接続さ
れている。電圧調整器１３は、コンバータ１２の出力電
圧が主制御部４０からの指令に応じた値となるよう、発
電機１１の出力を調整する。

【００１６】コンバータ１２の出力端に補助バッテリ１
４および電源コンセント１５，１６が接続され、電源コ
ンセント１５，１６に空気調和機２０の電源プラグ２１
および冷蔵庫３０の電源プラグ３１が接続される。補助
バッテリ１４は、コンバータ１２の出力電圧が所定値以
上の場合にその出力電圧により充電され、コンバータ１
２の出力電圧が所定値未満になると放電する。

【００１７】空気調和機２０は、電源プラグ２１を介し
て入力される直流電圧（コンバータ１２の出力電圧また
は補助バッテリ１４の電圧）をスイッチングにより所定
周波数（およびレベル）の交流電圧に変換するＤＣイン
バータ２２，２４，２６、およびこれらＤＣインバータ
の出力により動作する室内ファンモータ２３、室外ファ
ンモータ２５、圧縮機モータ２７を有するとともに、制
御部２８および室内温度センサ２９を有している。室内
ファンモータ２３、室外ファンモータ２５、および圧縮
機モータ２７として、巻線を有するステータおよび永久
磁石を有するロータからなるブラシレスＤＣモータが採
用される。ブラシレスＤＣモータは、交流モータよりも
効率が良い。

【００１８】冷蔵庫３０は、電源プラグ３１を介して入
力される直流電圧（コンバータ１２の出力電圧または補
助バッテリ１４の電圧）をスイッチングにより所定周波
数（およびレベル）の交流電圧に変換するＤＣインバー
タ３２，３４、およびこれらＤＣインバータの出力によ
り動作する庫内ファンモータ３３、圧縮機モータ３５を
有するとともに、制御部３６と庫内温度センサ３７を有
している。庫内ファンモータ３３および圧縮機モータ３
５として、上記同様にブラシレスＤＣモータが採用され
る。

【００１９】空気調和機２０の制御部２８および冷蔵庫
３０の制御部３６は、主制御部４０に接続されている。
主制御部４０は、操作・表示部４１の操作に応じて当該
車両用電源装置の全体を制御するとともに、制御の状況
を操作・表示部４１で表示する機能を有する。なお、コ
ンバータ１２の入力端に市中電源接続用の電源プラグ１
７が接続されている。

【００２０】つぎに、上記の構成の作用を説明する。エ
ンジン６が始動されると、そのエンジン６の動力で発電
機１１が駆動される。これにより、発電機１１が発電
し、その発電機１１の出力電圧（交流電圧）がコンバー
タ１２で直流電圧に変換される。

【００２１】操作・表示部４１で空気調和機２０の運転
開始操作および冷蔵庫３０の運転開始操作が行われる
と、主制御部４０から制御部２８，３６に運転開始が指
令される。これにより、ＤＣインバータ２２，２４，２
６，３２，３４が起動される。

【００２２】空気調和機２０のＤＣインバータ２２，２
４，２６は、コンバータ１２の出力電圧（直流電圧）を
所定周波数の交流電圧に変換する。これらＤＣインバー
タの出力電圧により室内ファンモータ２３、室外ファン
モータ２５、および圧縮機モータ２７が動作し、空気調
和機２０の運転が開始される。すなわち、空気調和機２
０は、運転室２内の空気を吸込んで冷却し、その冷却し
た空気を冷房用として運転室２内に吹出す。

【００２３】この空気調和機２０の運転時、室内温度セ
ンサ２９により運転室２の室内温度Ｔａが検知される。
制御部２８は、検知温度Ｔａと操作・表示部４１の設定
室内温度との差を空調負荷として検出し、その空調負荷
に応じてＤＣインバータ２６の出力周波数を制御する。
この制御により、圧縮機モータ２７の回転数が変化して
圧縮機能力（＝冷房能力）が変化し、室内温度Ｔａが設
定室内温度に維持される。

【００２４】冷蔵庫３０のＤＣインバータ３２，３４
は、コンバータ１２の出力電圧（直流電圧）を所定周波
数の交流電圧に変換する。これらＤＣインバータの出力
電圧により庫内ファンモータ３３および圧縮機モータ３
５が動作し、冷蔵庫３０の運転が開始される。すなわ
ち、冷蔵庫３０は、庫内の空気を吸込んで冷却し、その
冷却した空気を冷蔵用として庫内に吹出す。

【００２５】この冷蔵庫３０の運転時、庫内温度センサ
３７により冷蔵庫３０の庫内温度Ｔｂが検知される。制
御部３６は、検知温度Ｔｂと操作・表示部４１の設定庫
内温度との差を冷蔵負荷として検出し、その冷蔵負荷に
応じてＤＣインバータ３４の出力周波数を制御する。こ
の制御により、圧縮機モータ３５の回転数が変化して圧
縮機能力（＝冷却能力）が変化し、庫内温度Ｔｂが設定
庫内温度に維持される。

【００２６】主制御部４０は、通常、コンバータ１２の
出力電圧がエンジン６の回転数変化にかかわらず一定値
となるよう、電圧調整器１３によって発電機１１の出力
を調整する。

【００２７】ただし、主制御部４０は、空気調和機２０
および冷蔵庫３０の運転状況を制御部２８，３６とのデ
ータ送受信により監視しており、空気調和機２０の運転
および冷蔵庫３０の運転のために電力増大が必要である
と判断した場合には、その電力増大が発電機１１の定格
出力に収まるものであるか否かを判定する。この判定結
果が肯定であれば、つまり電源側の容量に余裕があって
電力増大に対処できる状況であれば、主制御部４０は電
圧調整器１３により発電機１１の出力を上昇させて負荷
側の要求に応える。

【００２８】判定結果が否定であれば、つまり電力増大
に対処し得ない状況であれば、主制御部４０は電源側の
容量に余裕がなくて負荷側の要求に応えられない旨を空
気調和機２０および冷蔵庫３０に知らせる。この知らせ
を受けた空気調和機２０および冷蔵庫３０では、ＤＣイ
ンバータ２６，３４の出力周波数が低減方向に調整され
る。

【００２９】運転手が冷凍車１から離れるなどしてエン
ジン６が停止されると、発電機１１の発電が止まってそ
の出力が零となる。このとき、補助バッテリ１４が放電
し、その放電電圧（直流電圧）がＤＣインバータ２２，
２４，２６，３２，３４に供給される。これにより、空
気調和機２０および冷蔵庫３０の運転が継続される。

【００３０】業務を終えた冷凍車１が車庫に戻ると、エ
ンジン６が停止されるとともに、操作・表示部４１の操
作により空気調和機２０の運転および冷蔵庫３０の運転
が停止される。

【００３１】車庫には市中電源（たとえば商用交流電
源）の設備があり、冷凍車１の電源プラグ１７がこの市
中電源に接続されると、市中電源電圧がコンバータ１２
で直流電圧に変換され、そのコンバータ１２の出力電圧
によって補助バッテリ１４が充電される。この充電は、
冷凍車１の次回の運行のための準備である。

【００３２】以上のように、発電機１１の交流出力をコ
ンバータ１２で直流に変換し、そのコンバータ１２から
出力される直流電圧を空気調和機２０および冷蔵庫３０
のＤＣインバータで所定周波数の交流電圧に変換して各
ブラシレスＤＣモータに供給することにより、発電機１
１から各ブラシレスＤＣモータまでの電力変換が２段階
ですむことになり、従来のように発電機から各モータま
でに４段階にわたる電力変換を行うものに比べ、電力損
失を大幅に削減することができる。

【００３３】この電力損失の削減は、ブラシレスＤＣモ
ータ自体の効率が良いこととも合わせて、エンジン６に
かかる負担を大幅に軽減することにつながる。ひいて
は、エンジン６の燃料消費量および排出ガス量を低減す
ることができて、省エネルギ性および環境性の面ですぐ
れた効果が得られる。

【００３４】しかも、通常はコンバータ１２の出力電圧
が一定値となるよう、電圧調整器１３によって発電機１
１の出力を調整するようにしているので、冷凍車１の走
行状況に応じたエンジン回転数変化に影響を受けること
なく、空気調和機２０および冷蔵庫３０を常に安定かつ
適正な能力で運転することができる。

【００３５】負荷側が大きな電力を要する状況では、電
源側の容量に余裕があれば電圧調整器１３により発電機
１１の出力を上昇させて負荷側の要求に応え、電源側の
容量に余裕がなければその旨を負荷側に知らせてＤＣイ
ンバータの出力周波数を低減方向に調整するので、電源
側および負荷側のどちらも考慮した最適な運転を行うこ
とができて、信頼性の向上が図れる。

【００３６】補助バッテリ１４を設けているので、エン
ジン６が停止した場合でも負荷側の運転を継続すること
ができ、生鮮食品等を常に最適温度に保つことができ
る。

【００３７】電源プラグ１５，１６を採用しているの
で、空気調和機２０や冷蔵庫３０を取替える場合にも、
迅速かつ適切な作業が可能である。

【００３８】なお、この発明は上記実施形態に限定され
るものではなく、要旨を換えない範囲で種々変形実施可
能である。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、電
力損失を大幅に削減することができ、これにより車両の
燃費を改善したり排出ガスの量を低減できるなどの効果
が得られる省エネルギ性および環境性にすぐれた車両用
電源装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る冷凍車および一実施形態の要部
の構成を示す図。

【図２】一実施形態の制御回路のブロック図。

【符号の説明】

１…冷凍車（車両）、２…運転室、３…エンジンルー
ム、４…荷台、５…コンテナ、６…エンジン、１１…発
電機、１２…コンバータ、１３…電圧調整器、１４…補
助バッテリ、１５，１６…電源コンセント、１７…電源
プラグ、２０…空気調和機（冷凍機器）、２１…電源プ
ラグ、２２，２４，２６…ＤＣインバータ、２３…室内
ファンモータ（ブラシレスＤＣモータ）、２５…室外フ
ァンモータ（ブラシレスＤＣモータ）、２７…圧縮機モ
ータ（ブラシレスＤＣモータ）、２８…制御部、２９…
室内温度センサ、３０…冷蔵庫、３１…電源プラグ、３
２，３４…ＤＣインバータ、３３…庫内ファンモータ
（ブラシレスＤＣモータ）、３５…圧縮機モータ（ブラ
シレスＤＣモータ）、３６…制御部、３７…庫内温度セ
ンサ、４０…主制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ６０Ｈ 1/00 １０１Ｂ６０Ｈ 1/00 １０１ＺＦ２５Ｂ 49/02 Ｆ２５Ｂ 49/02 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンを動力源として備えるととも
に、ブラシレスＤＣモータを有する機器が搭載される車
両において、前記エンジンの動力を受けて発電する発電機と、前記発電機の出力を直流に変換する第１変換器と、前記第１変換器の出力を前記ブラシレスＤＣモータに対
する駆動電力に変換する第２変換器と、を具備したことを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】前記機器は、前記ブラシレスＤＣモータ
を圧縮機モータおよびファンモータとして用いる１つま
たは複数の冷凍機器であることを特徴とする請求項１に
記載の車両用電源装置。
【請求項３】前記機器は、負荷に応じて前記第２変換
器の出力周波数を制御する制御手段を有することを特徴
とする請求項１に記載の車両用電源装置。
【請求項４】前記第２変換器は、前記機器の構成要素
であることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装
置。
【請求項５】前記発電機の出力電圧を調整する電圧調
整器、をさらに備えていることを特徴とする請求項１に
記載の車両用電源装置。
【請求項６】前記機器の運転のために電力増大が必要
な場合に前記電圧調整器により前記発電機の出力電圧を
上昇させる制御手段、を備えていることを特徴とする請
求項５に記載の車両用電源装置。
【請求項７】前記機器の運転のために電力増大が必要
な場合に、その電力増大が前記発電機の定格出力に収ま
るものであるか否かを判定し、この判定結果が肯定であ
れば前記電圧調整器により前記発電機の出力電圧を上昇
させ、判定結果が否定であればその旨を前記機器に知ら
せる制御手段、を備えていることを特徴とする請求項５
に記載の車両用電源装置。
【請求項８】前記第１変換器の出力端に接続されたバ
ッテリ、を備えていることを特徴とする請求項１に記載
の車両用電源装置。