JP2661226B2 - 車両用の電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、車両に搭載された高電圧電源を必要とす
る負荷用の電源が設定された車両用の電源装置に関す
る。

［従来の技術］ 通常に自動車等車両に搭載される電気的な負荷、例え
ば制御用電気および電気負荷、ヘッドライト等は、この
車両に搭載されるバッテリの発生電圧に対応した低電圧
負荷によって構成される。

しかし、近年自動車用のウインドガラスに透明の金属
薄膜を蒸着し、この金属薄膜に電流を流して発熱させて
ウインドガラスを加熱し、このガラスに付着した氷ある
いは霜等を短時間で解氷させるようにすることが考えら
れている。ここで使用される金属薄膜は、透明に構成さ
れることが必要条件となるものであり、特に薄膜化して
構成され、その抵抗値は例えば４Ωに設定される。ま
た、ウインドガラスに氷が付着したような状態では、こ
の氷を短時間で解氷することが要求されるものであるた
め、上記金属薄膜に供給する電力は、例えば1500Wにも
達する。したがって、この金属薄膜の電源としては、77
Vの高電圧が必要となり、通常に車載される車載用の発
電機およびバッテリをそのまま使用したのでは、この要
求電圧の電源を構成することができない。

すなわち、ここで要求されている電圧は、バッテリで
発生される電圧より非常に高いものであり、このような
要求電圧電源を構成するために、例えば特開昭55−1782
46号公報に示されるように、バッテリで発生された電圧
をトランスで昇圧して使用することが考えられている。

しかし、上記のようなウインドガラスの解氷用の金属
薄膜、解氷期間以外は電力を供給する必要がないもので
あり、この解氷機能を作動させていない期間において
は、上記昇圧用のトランスの機能は全く不要となる。そ
して、このトランスはエンジンルーム内の容積を専有し
ているのみならず、車両重量を増加させている。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、自
動車に高電圧電源を使用する負荷が搭載されたような場
合に、この負荷に対して高電圧電源が容易に設定できる
ようにするものであり、このような高電圧用の電源を設
定した場合でも、この高電圧用電源が低電圧用電源とし
ても適宜使用できるようにし、バッテリに対する充電装
置を含んで軽量化することができるようにした車両用の
電源装置を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る車両用の電源装置にあっては、低電圧
発生用発電機と共に高電圧発生用の発電機を設定するも
のであり、高電圧発電機にはバッテリ充電電圧に相当す
る第１の電圧調整値および高電圧負荷に適する高電圧の
第２の電圧調整値の設定された電圧調整器を設定するも
ので、上記第１の電圧調整値は上記低電圧発電機におけ
る電圧調整値よりも低く、且つ上記バッテリの充電可能
な最低電圧よりも高い値に設定されるようにする。

［作用］ すなわち、上記のように構成される車両用の電源装置
にあっては、高電圧発電機に設定される電圧調整器は、
高電圧負荷が作動している状態で第２の電圧調整値に設
定され、高電圧負荷が作動していない状態では第１の電
圧調整値に選択設定される。そして、車両における消費
電力が増大し、低電圧発電機の容量が不足する状態で、
高電圧発電機の発電電力がバッテリの充電用等に使用で
きるようにする。したがって、特に低電圧発電機を小容
量化して構成することが可能とされ、高電圧負荷が装備
される車両においても、この負荷のための電源を含み構
成される電源部の軽量化等が容易に図れるようになる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第１図は例えば自動車に搭載される電源装置の構成
を示したもので、この車両には通常の自動車等に搭載さ
れ、車載されるバッテリ11から電力が供給されるように
なる電気・電子機器、さらにヘッドライト等の低電圧負
荷12と共に、前述したウインドガラスの蒸着等によって
形成されるガラス加熱用の金属薄膜等からなる高電圧負
荷13とが搭載設定されている。そして、低電圧負荷12に
は、バッテリ11から電力が供給されるようになってい
る。

これに対して、この装置においては低電圧発電機14と
高電圧発電機15とが設けられる。この発電機14および15
は、共に図示されない車載エンジンによって駆動される
もので、低電圧発電機14は第１の電圧調整器16を備え、
この電圧調整器16はバッテリ11の電圧V_Bを検出して低電
圧発電機14の発電電圧Vact1を調整する。

また、高電圧発電機15は第２の電圧調整器17を備え
る。この電圧調整器17は、切換えスイッチ18によりバッ
テリ11の端子電圧V_B、あるいは高電圧発電機15の出力電
圧Vact2に相当するステータコイルの１相の端子電圧の
一方が選択され、検出する。そして、スイッチ18がバッ
テリ11の側にａ端子に投入設定された状態でバッテリ11
の端子電圧を検出し、高電圧発電機15の出力電圧を、低
電圧発電機14の出力電圧Vact1より低く、且つバッテリ1
1の充電できる電圧の最低値の電圧との間の低電圧値Vlo
wに設定制御する。また、スイッチ18が高圧発電機15の
端子電圧を検出するｂ端子に投入された状態では、この
高電圧発電機15の出力電圧を、高電圧負荷13で要求され
ている高電圧値Vhighに設定する。

上記高電圧発電機15からの発生電圧は、上記切換えス
イッチ18に連動するようになる切換えスイッチ19に供給
され、このスイッチ19がａ端子に接続された状態で、高
電圧発電機15からの発生電力はバッテリ11に供給する。
また上記スイッチ19がｂ端子に投入された状態では、こ
の高電圧発電機15の出力電圧は、高電圧負荷13に供給さ
れ、この負荷13を作動状態とする。

すなわち、スイッチ19は高電圧負荷13を作動状態とす
るときに端子ｂ側に投入されるもので、この状態では高
電圧発電機15で発生された電圧がこの負荷13に供給さ
れ、例えばウインドガラスを加熱して、このガラスに付
着した氷、霜等を解氷除去するようになる。この場合、
スイッチ18もｂ端子側に設定され、高電圧発電機15は高
電圧Vhighを発生するように設定されている。

第２図は上記低電圧発電機14の第１の電圧調整器14の
具体例を示すもので、端子161はバッテリ11に接続さ
れ、このバッテリ11の端子電圧が供給される。また端子
162は低電圧発電機14のロータのフィールドコイル141に
接続され、端子163はアースに接続される。そして、バ
ッテリ11の電圧V_Bに対応して低電圧発電機14のフィール
ド電流を制御し、この発電機14で低電圧負荷12に適合
し、且つバッテリ11の充電電圧に適合する電圧Vact1が
発生されるようにしている。

第３図は高電圧発電機15に設定される第２の電圧調整
器17の具体例を示すもので、端子171に切換えスイッチ1
8の可動端子が接続される電圧検出端子とされる。そし
て、端子172には高電圧発電機15のロータのフィールド
コイル151が接続され、端子173はアースとされるもの
で、ツェナーダイオード174の降伏電圧とダイオード175
の順方向電圧降下の両方の温度特性を利用し、高電圧発
電機15の発生電圧Vact2が温度に関係することなく、端
子171からの電圧に対応して一定に保たれるようにす
る。

すなわち、この電源装置においては、冬期にウインド
ガラスに氷、霜等が付着するような場合に切換えスイッ
チ19を操作して、高電圧発電機15からの出力電力を高電
圧負荷13に供給する。この場合同時に切換えスイッチ18
も動作され、第２の電圧調整器17に高電圧発電機15から
の発生電圧が整流器等を介して供給される。そして、高
電圧発電機15では高電圧Vhighを発生し、これを高電圧
負荷13に供給するようになる。

これに対して、例えばウインドガラスに氷等が付着す
ることがなく、高電圧負荷13を作動させる必要のない状
態では、スイッチ18および19が図で示すようにｂ端子側
に投入設定され、第２の電圧調整器17にバッテリ11の端
子電圧が検出電圧として供給され、高電圧発電機15の出
力電圧は、スイッチ18を介してバッテリ11に供給される
状態に設定される。したがって、第２の電圧調整器17は
バッテリ11の端子電圧を検出し、高電圧発電機15は低電
圧Vlowを発生する。

ここで、この高電圧発電機15の出力電圧Vlowは、低電
圧発電機14の出力電圧Vact1より低い状態に設定されて
いるものであるため、低電圧負荷12が小さい状態では、
バッテリ11に対する充電は、この低電圧発電機14による
出力電圧Vact1で調整されるようになる。そして、高電
圧発電機15からの発電電力は使用されることがなく、こ
の発電機15のための駆動力によりパワー消費はほとんど
存在しない。

しかし、低電圧負荷12が増大し、この低電圧発電機14
からの出力電圧ではバッテリ11が充電できないようにな
った場合、このバッテリ11の電圧が低下する。そして、
このバッテリ11の電圧V_Bが第２の電圧調整器17における
低電圧側の調整値Vlowより低くなると、高電圧発電機15
は発電を開始し、その発生電力を低電圧負荷12に供給
し、またバッテリ11を充電するようになる。

自動車のFF化による電動ファン等の電気的負荷の増
大、およびエンジンルームの縮小化等によって、エンジ
ンルーム内が高温化する傾向にある。このような状態で
は、エンジンルームが特に高温化する状態となる夏場に
おいて、バッテリ11の充電収支が悪化し、これに対処す
るため、低電圧発電機14が大容量化しさらに大形化する
傾向にある。このような状況に対して、ウインドガラス
の加熱等を行なう高電圧負荷13は、気温の高い夏場にお
いて使用されることがなく、高電圧発電機15はそれ自体
の機能を発揮する状態で使用される機会はない。

しかし、上記実施例に示した電源装置にあっては、上
記のように低電圧負荷12が増大した状態で、高電圧発電
機15からの出力電圧が低電圧負荷12用として、さらにバ
ッテリの11の充電用として使用される。すなわち、高電
圧発電機15は低電圧発電機14の補助として使用されるよ
うになる。

したがって、低電圧発電機14は、低電圧負荷12が増大
する状態であって、従来のままの容量でよいものであ
り、さらに小型化して構成することが可能となる。

また、上記高電圧負荷13がウインドガラスに添着され
る金属薄膜のような抵抗体である場合、この負荷13に対
して供給される電力に、若干の電圧変動が許容できる。
このため、第２の電圧調整器17において、高電圧発生状
態を調整する場合に、高電圧発電機15のステータの１相
から電圧を検出して使用することができ、電圧調整器並
びに発電機の高電圧化による変更が少なくてよく、コス
ト的に有利となる。

尚、実施例では低電圧発電機14の第１の電圧調整器16
の調整電圧値Vact1に温度特性が設定されている。この
ため、温度状態が変化した場合において、最良の状態で
発電動作させることができる。一方、高電圧発電機15の
第２の電圧調整器17において、スイッチ18が端子ａ側に
接続されるバッテリ11の電圧の検出時の調整電圧値Vlow
は、温度に関係なく一定にされている。このため、低電
圧および高電圧の両方の発電機14および15の温度状況が
異なるようになった場合においても、高電圧発電機15の
調整電圧Vlowは、常に低電圧発電機14の調整電圧値Vact
1より低く設定できるものであり、高電圧発電機15は低
電圧発電機14の補助用として効果的に使用される。

上記実施例においては、切換えスイッチ19を手動で切
換え駆動するような状態で説明したが、このスイッチ19
を高電圧負荷13側の端子ｂからバッテリ11側の端子ａへ
の切換えを、このスイッチ19が端子ｂ側に切換え制御さ
れた後、ウインドガラスが解氷されるに充分な一定時間
の経過後に自動的に行なわせるようにしてたもよい。ま
た高電圧負荷13がヒーテッドウインドシールドのよう
に、ガラスを加熱するために使用するものである場合
は、このガラスの温度をセンサによって検出し、特定さ
れる設定温度以上にガラス温度が上昇したならば、上記
スイッチ19をｂ端子からａ端子に自動的に切換えられる
ように構成してもよい。また、バッテリ11の電圧がVlow
以下の状態となったときに、これを検出して、優先的に
スイッチ19をａ端子側に接続設定されるようにすること
もできる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る車両用の電源装置によれ
ば、高電圧負荷のために特別に高電圧発電機を設定する
ものであるが、この発電機が通常の電気負荷のための低
電圧発電機の補助として適宜使用できるよになり、低電
圧の発生容量が不足するようなときに、効果的に利用で
きる。すなわち、低電圧発電機の容量を特に増大させる
ことなく、また大形化することなく、電気負荷容量の増
大に対処できるようになり、全体的に小型軽量化のため
に大きな効果を発揮するようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る車両用の電源装置を
説明する回路構成図、第２図およぴ第３図はそれぞれ上
記実施例における第１および第２の電圧調整器の具体例
を示す回路図である。 11……バッテリ、12……低電圧負荷、13……高電圧負
荷、14……低電圧発電機、15……高電圧発電機、16、17
……第１および第２の電圧調整器、18、19……切換えス
イッチ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両に搭載された低電圧負荷に電力を供給
   する車載用のバッテリと、 上記低電圧負荷に対応した電圧を発生し、上記バッテリ
   に充電電力を供給するようになる、上記バッテリの充電
   動作に対応した電圧調整値が設定される電圧調整器を備
   えた低電圧発電機と、 上記車両に搭載された高電圧負荷に電力を供給し、上記
   低電圧発電機の電圧調整器で設定される電圧調整値より
   低く且つ上記バッテリを充電できる最低電圧よりも高く
   設定された第１の電圧調整値、および上記高電圧負荷に
   対応した第２の電圧調整値の設定される電圧調整器を備
   えた高電圧発電機と、 上記高電圧負荷の動作状態に対応して切換え動作される
   スイッチ手段とを具備し、 このスイッチ手段が高電圧負荷の動作状態を選択した状
   態で、上記高電圧発電機の電圧調整器の調整電圧値は上
   記第２の電圧調整値に設定され、上記スイッチ手段が上
   記高電圧負荷を選択していない状態で、上記高電圧発電
   機の電圧調整器の調整電圧は上記第１の調整電圧値に設
   定されると共に、高電圧発電機からの発電電力が上記バ
   ッテリに供給されるようにしたことを特徴とする車両用
   の電源装置。
2. 【請求項２】上記高電圧発電機に設定された電圧調整器
   の第２の電圧調整値は、上記高電圧発電機のステータコ
   イルの１相端子部の電圧に基づき設定されるようにした
   特許請求の範囲第１項記載の車両用の電源装置。