JP2949707B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車両用電源装置に関し、特に車載バッテリよ
りも高い電圧で作動する高電圧負荷へ良好に作動電源を
供給できる電源装置に関する。

［従来の技術］ 近年、車両の居住性および走行性を向上せしめる目的
の下、車載電気機器は増加の一途を辿っており、これら
の内には、容量が大きいためバッテリ電圧（例えば13.5
V）よりもかなり高い電圧で作動せしめるものがある。
その一例はウインドシールドガラスの霜取りヒータであ
り、これは容量が700W程度も必要とするため例えば70V
程度で作動せしめている。

かかる高電圧負荷への電源装置の一例を第７図に示
す。

図において、１は発電機であり、図略の車両エンジン
により回転せしめられるロータコイル11、ステータコイ
ル12、および三相整流器13より構成されている。ロータ
コイル11は上記発電機１に一体に設けられた電圧調整回
路（レギュレータ）２に接続されてその励磁が制御され
ている。

上記ロータコイル11が励磁されると、ステータコイル
12に発電電圧が生じ、この電圧は整流器13を経て車載バ
ッテリ４およびこれに並列に接続された通常負荷たる各
種電気機器５へ供給される。上記レギュレータ２はバッ
テリ電圧を検出し、公知の構成によって上記バッテリ電
圧が所定値を維持するようにロータコイル11の励磁をON
−OFF制御する。

三相変圧器３が設けられ、その一次側に上記ステータ
コイル12が接続されている。上記変圧器３の二次側には
三相整流器９が接続され、整流出力が高電圧負荷たる霜
取りヒータ６に供給されている。かくして、ステータコ
イル12の発電電圧は上記変圧器３により昇圧されて霜取
りヒータ６に与えられ、これを作動せしめる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記従来の電源装置では、ロータコイルの
励磁を、上述の如く、バッテリ電圧が所定値を維持する
ように制御しているため、通常負荷がそれ程大きくない
場合にはロータコイルの励磁時間は短くなり、発電電圧
が低下する。そこで、この状態で高電圧負荷が作動して
もこれに十分な電圧が供給されないことがあった。

本発明はかかる問題点を解決するもので、通常負荷に
印加されるバッテリ電圧をその負荷変動に無関係に適正
に維持するとともに、高電圧負荷にも常に必要な電圧を
適正に供給することが可能な車両用電源装置を提供する
ことを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図で説明すると、車両用電源装置
は、車載バッテリ４のバッテリ電圧で作動する通常負荷
５と、該通常負荷５よりも高い電圧で作動する高電圧負
荷６と、励磁されたロータコイル11を車両エンジンによ
り回転せしめてステータコイル12に発電電圧を得る発電
機１と、上記通常負荷５への上記発電電圧の供給を制御
するスイッチング手段７と、上記ステータコイル12に得
た発電電圧が分岐して入力し該発電電圧を昇圧して上記
高電圧負荷６にのみ供給する昇圧手段３と、少なくとも
上記高電圧負荷６作動時に上記ロータコイル11を全励磁
状態となすとともに、上記通常負荷５への入力電圧が上
記バッテリ電圧を維持するように上記スイッチング手段
７を所定のデューティで開閉作動せしめる電圧調整手段
２とを具備している。

［作用］ 上記構成の電源装置において、高電圧負荷６作動時に
はロータコイル11は強制的に全励磁の状態となり、発電
機１は発電能力一杯の発電を開始する。しかして、昇圧
手段３を介して高電圧負荷６には十分な電圧が供給され
る。

この場合の発電出力は通常負荷５の容量に比してかな
り大きいが、スイッチング手段７が所定デューティで作
動せしめられることにより上記通常負荷５へ供給される
バッテリ電圧は一定に保たれる。

［第１実施例］ 第１図において、発電機１は車両エンジンにより回転
せしめられるロータコイル11と、発電電圧を生じるステ
ータコイル12とを有している。ステータコイル12の各相
は昇圧手段たる三相変圧器３とスイッチング機能を有す
る三相整流器７に接続されている。

上記変圧器３の二次側には整流器９が接続され、該整
流器９で整流された直流電圧が霜取りスイッチ61を経て
高電圧負荷たる霜取りヒータ６に供給される。

上記三相整流器７はダイオード7a、7b、7cとこれらに
直列接続されたサイリスタ7d、7e、7fより構成され、各
接続点の電圧が電圧調整回路（レギュレータ）２のP1、
P2、P3端子に入力している。また、上記サイリスタ7d〜
7fの作動は上記レギュレータ２のG1、G2、G3端子の出力
で制御される。上記整流器７の直流出力は車載バッテリ
４とこれに並列に接続された通常負荷たる電気機器５に
供給される。

上記ロータコイル11は一端が上記整流器７の出力端に
接続され、他端はレギュレータ２のＦ端子に接続されて
その励磁が制御されている。レギュレータ２には、その
Ｂ端子に作動電圧が供給され、Ｓ端子にはバッテリ電圧
がフィードバックされている。

第２図にはレギュレータ２の詳細回路を示す。レギュ
レータ２は、上記ロータコイル11を作動せしめるロータ
コイル駆動回路21と上記各サイリスタ7d〜7fを作動せし
める３つのサイリスタ駆動回路22A、22B、22Cを有し、
これら駆動回路22A〜22Cの構成は全く同一である。

ロータコイル駆動回路21は、ロータコイル11を直接励
磁するトランジスタ211、該トランジスタ211を作動せし
める補助トランジスタ212、そのベースに接続されたツ
ェナーダイオード213等より構成され、ツェナーダイオ
ード213には切換スイッチ23を介してバッテリ電圧が入
力している。なお、切換スイッチ23は上記霜取りスイッ
チ61と連動しており、霜取りスイッチ61が投入されてい
ない状態で図示の切換位置にある。

しかして、バッテリ電圧が所定値（例えば13.5V）よ
り低いと、補助トランジスタ212は非導通となり、トラ
ンジスタ211が導通してロータコイル11の励磁がなされ
る。これにより、発電機１の発電が開始し、バッテリ電
圧を上記所定値に上昇せしめる。上記バッテリ電圧が所
定値を上回ると、上記補助トランジスタ212が導通して
トランジスタ211が非導通となり、発電機１の発電が停
止してバッテリ電圧は上記所定値まで低下せしめられ
る。

このようにして、バッテリ電圧が一定に保たれる。

サイリスタ駆動回路22Aは特開昭61−262100号公報に
その構成が詳述されているもので、オペアンプ221、222
を有し、オペアンプ221は入出力間に接続されたコンデ
ンサ223およびトランジスタ224とともに周期的にリセッ
トされる反転積分回路を構成している。また、オペアン
プ222は、上記積分回路の出力電圧Vfを基準電圧発生回
路225より出力される基準電圧Vrと比較して、比較結果
に応じた二値レベルの出力Vcを発し、この二値レベル出
力は反転ゲート回路226にて反転増幅されてトリガ信号
として上記サイリスタ7dに出力される。

これを第３図で説明すると、P1端子に入力する発電電
圧Vsが負の値を示す間（第３図（１））積分回路が作動
して積分電圧Vfが出力される（第３図（２））。積分電
圧Vfが基準電圧Vrより低い間は比較出力Vcは「１」レベ
ルであり、基準電圧Vrを越えると「０」レベルとなる
（第３図（３））。しかして、上記比較出力Vcが「０」
レベルとなった時に、反転ゲート回路226より「１」レ
ベルのトリガ信号が発せられ、サイリスタ7dが導通す
る。

上記基準電圧発生回路225は、切換スイッチ23を介し
てバッテリ電圧を入力しており、このバッテリ電圧が1
3.5Vの所定電圧より例えば0.1V低くなる間に上記基準電
圧Vrを0Vまで低下せしめ、一方、0.1V高くなる間に基準
電圧Vrを積分電圧Vfの最大値まで上昇せしめる。

かくして、バッテリ電圧が低くなるときはサイリスタ
7dのトリガタイミングがより早くなってバッテリ４への
整流出力の供給が増大し、バッテリ電圧が高くなる時
は、サイリスタ7dのトリガタイミングが遅くなってバッ
テリ４への整流出力の供給が減少する。

このように、サイリスタ駆動回路22A〜22Cの作動によ
ってもバッテリ電圧が一定に保持される。

上記構成の電源装置の作動を以下に説明する。

霜取りスイッチ61が投入されていない図示の状態で
は、ロータコイル11の励磁はロータコイル駆動回路21に
より制御され、バッテリ電圧は一定に保たれる。なお、
この状態では、基準電圧発生回路225にバッテリ電圧が
フィードバックされていないから、基準電圧Vrは0Vであ
り、この結果サイリスタ7d〜7fは全点弧されてダイオー
ドと等価である。

霜取りスイッチ61が投入されると、これに連動して切
換スイッチ23が作動し、バッテリ電圧は上記ロータコイ
ル駆動回路21に代えてサイリスタ駆動回路22A〜22Cにフ
ィードバックされる。しかして、ロータコイル駆動回路
21のトランジスタ211は連続導通状態となり、ロータコ
イル11が全励磁となる。この結果、ステータコイル12に
は十分な発電電圧が発生し、これは変圧器３により昇圧
されて整流された後、霜取りヒータ６に供給される。

一方、レギュレータ２の各サイリスタ駆動回路22A〜2
2Cにはバッテリ電圧がフィードバックされ、この時のバ
ッテリ電圧に応じた基準電圧Vrが発生せしめられて、サ
イリスタ7d〜7fのトリガタイミングが制御されることに
より、上記バッテリ電圧は適正に維持される。

［第２実施例］ 第４図には本発明の第２実施例におけるレギュレータ
の他の例を示す。本実施例はレギュレータの構成を簡素
化したもので、第１実施例におけるロータコイル駆動回
路21および切換スイッチ23が省略され、Ｆ端子が直接ア
ースされてロータコイル11は霜取りスイッチ61の状態に
無関係に常に励磁状態である。バッテリ電圧はサイリス
タ駆動回路22A〜22Cにフィードバックされており、サイ
リスタ点弧によりバッテリ電圧が一定に保たれる。

かかる構成によっても上記実施例と同様の効果があ
り、ロータコイルの電流消費がそれ程問題とならない場
合は有効である。

［第３実施例］ 第５図には本発明の第３実施例を示す。本実施例で
は、車載バッテリ４へ直流電圧を供給する三相整流器13
は全てダイオードで構成されており、バッテリ４への出
力線中にスイッチングトランジスタ８が設けてあって、
これはレギュレータ２のＤ端子出力により作動せしめら
れる。

レギュレータ２の詳細を第６図に示す。レギュレータ
２は、ロータコイル11を励磁するロータコイル駆動回路
21、切換スイッチ23、およびＤ端子に出力を発するトラ
ンジスタ駆動回路24を有し、上記ロータコイル駆動回路
21および切換スイッチ23は上記第１実施例と同一であ
る。

トランジスタ駆動回路24は、トランジスタ241とこれ
のベースに接続されたツェナーダイオード242を有し、
霜取りスイッチ61に連動する上記切換スイッチ23を介し
てバッテリ電圧がフィードバックされる。しかして、バ
ッテリ電圧が所定値よりも低い場合には、トランジスタ
241が非導通となり、上記スイッチングトランジスタ８
が導通して車載バッテリ４へ整流出力が供給され、バッ
テリ電圧が上昇せしめられる。

バッテリ電圧が所定値を越えると、トランジスタ241
が導通し、スイッチングトランジスタ８は非導通となっ
てバッテリ電圧が下降せしめられ、かくして、バッテリ
電圧が適正に維持される。

このような構成によっても上記実施例と同様の効果が
ある。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明の車両用電源装置は、少なくとも
高電圧負荷作動時にはロータコイルを全励磁状態として
十分な高電圧出力を上記負荷に供給するとともに、この
時の発電出力を、所定デューティで作動するスイッチン
グ手段を介して通常負荷へ与えることにより、該通常負
荷への入力電圧をバッテリ電圧に維持するもので、通常
負荷と高電圧負荷をいずれも良好に作動せしめられるこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の第１実施例を示し、第１
図は電源装置の全体回路図、第２図は電圧調整回路の回
路図、第３図はサイリスタ駆動回路の作動を示す波形
図、第４図は本発明の第２実施例を示す電圧調整回路の
回路図、第５図および第６図は本発明の第３実施例を示
し、第５図は電源装置の全体回路図、第６図は電圧調整
回路の回路図、第７図は従来例を示す電源装置の全体回
路図である。 １……発電機 11……ロータコイル ２……レギュレータ（電圧調整手段） 21……ロータコイル駆動回路 22A、22B、22C……サイリスタ駆動回路 23……切換スイッチ 24……トランジスタ駆動回路 ３……変圧器（昇圧手段） ４……車載バッテリ ５……電気機器（通常負荷） ６……霜取りヒータ（高電圧負荷） ７……整流器（スイッチング手段） ８……スイッチングトランジスタ（スイッチング手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車載バッテリのバッテリ電圧で作動する通
   常負荷と、該通常負荷よりも高い電圧で作動する高電圧
   負荷と、励磁されたロータコイルを車両エンジンにより
   回転せしめてステータコイルに発電電圧を得る発電機
   と、上記通常負荷への上記発電電圧の供給を制御するス
   イッチング手段と、上記ステータコイルに得た発電電圧
   が分岐して入力し該発電電圧を昇圧して上記高電圧負荷
   にのみ供給する昇圧手段と、少なくとも上記高電圧負荷
   作動時に上記ロータコイルを全励磁状態となすととも
   に、上記通常負荷への入力電圧が上記バッテリ電圧を維
   持するように上記スイッチング手段を所定のデューティ
   で開閉作動せしめる電圧調整手段とを具備する車両用電
   源装置。