JP3173011B2 - 車両用電源装置 - Google Patents

車両用電源装置

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JP3173011B2 JP40086490A JP40086490A JP3173011B2 JP 3173011 B2 JP3173011 B2 JP 3173011B2 JP 40086490 A JP40086490 A JP 40086490A JP 40086490 A JP40086490 A JP 40086490A JP 3173011 B2 JP3173011 B2 JP 3173011B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は車両用電源装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】通常の車両用電源装置は、バッテリ及び
車両用電気負荷を直流低電圧(通常、DC12V)で駆
動する。また、例えばデフロスタ(除霜用ヒータ)など
のような負荷を直流高電圧(例えばDC150V)で駆
動することにより、配線断面積の縮小、送電損失の低減
を図る提案がある。このために、車両用交流発電機(以
下、オルタネータという)から出力される三相交流電圧
を三相変圧器で昇圧し、昇圧された交流高電圧を三相全
波整流器で整流してこのような高電圧負荷に供給してい
る。なお、三相全波整流器で整流する一つの理由は配線
数を減らすためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】更に近年、このような
低電圧直流負荷及び直流高電圧負荷の他に、所定周波数
の交流高電圧(例えば、商用交流電圧(AC100V、
50/60HZ)で駆動される各種電気機器などを車両
内で使用したいという要望が出てきた。しかしながら、
このような要求を満足するには、オルタネータや昇圧ト
ランスなどの増設が予想され、装置規模の増加が重大な
問題となる。
【0004】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、簡単な装置構成で、直流低電圧負荷、直流
高電圧負荷、交流高電圧負荷を1個のオルタネータで駆
動可能な車両用電源装置を提供することを、その目的と
している。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用電源装置
は、車両用交流発電機から出力される三相交流低電圧を
整流してバッテリを充電する第1の三相全波整流器と、
前記三相交流低電圧を昇圧する三相変圧器と、該三相変
圧器から出力される三相交流高電圧を整流する第2の三
相全波整流器と、該第2の三相全波整流器から出力され
る直流高電圧を所定周波数の単相交流高電圧に変換する
直交変換器と、前記第2の三相全波整流回路から出力さ
れる直流高電圧が第1のスイッチを通じて給電される直
流高電圧負荷と、前記直交変換器から出力される交流高
電圧が第2のスイッチを通じて給電される交流高電圧負
荷と、電圧入力端に入力される入力電圧を所定の参照電
圧に一致させるべく前記車両用交流発電機の励磁電流を
制御する励磁電流制御回路と、アノード電極が前記第1
のスイッチと前記直流高電圧負荷との接続点に接続さ
れ、カソード電極が前記励磁電流制御回路の前記電圧入
力端に接続される第1のダイオードと、アノード電極が
前記第2のスイッチと前記交流高電圧負荷との接続点に
接続され、カソード電極が前記励磁電流制御回路の前記
電圧入力端に接続される第2のダイオードとを備えるこ
とを特徴としている。
【0006】
【作用及び発明の効果】本発明の車両用電源装置は、三
相変圧器で昇圧され第2の三相全波整流器で整流された
直流高電圧を直交変換器に入力して、所定周波数、所定
電圧の交流高電圧を得ている。したがって本発明によれ
ば、バッテリ充電用の第1の三相全波整流器と、昇圧用
の三相変圧器と、三相交流高電圧を整流する第2の三相
全波整流器とを有し、直流低電圧と直流高電圧とを供給
する車両用電源装置に、直交変換器を付設するだけで、
所定周波数の交流高電圧の供給が可能となる。
【0007】更に、一般には車両用電源装置が駆動する
直流高電圧負荷は、例えばデフロスタのように始動時な
どの特定の時間に短時間だけ使用されることが多く、常
時使われるケースのほとんどなく、その結果、三相変圧
器及び第2の三相全波整流器の稼働率は低い。本発明の
装置では、三相変圧器及び第2の三相全波整流器が上記
直流高電圧及び上記交流高電圧の両方を供給する構成と
なっているので、全体としての三変圧器及び第2の三相
全波整流器の稼働率が向上する、なお、上記直流高電圧
負荷と上記交流高電圧負荷との同時使用を手動あるいは
制御回路により禁止すれば、三相変圧器及び第2の三相
全波整流器の容量を縮小することもできる。
【0008】以上説明したように本発明の車両用電源装
置によれば、簡単な装置構成により、直流低電圧負荷、
直流高電圧負荷、交流高電圧負荷を駆動することがで
き、装置の小型化及び信頼性の向上にも役立つ。更に、
本発明では、直交変換器の高位端電圧と直流高電圧負荷
の高位端電圧とを高電圧仕様でも簡単かつローコストな
ダイオードオア回路で一本化して励磁電流制御回路に共
通の単一配線で出力するので、交流高電圧負荷と直流高
電圧負荷とをそれぞれ単独使用する場合のみならず、同
時使用することもできる。
【0009】
【実施例】本発明の車両用電源装置の一実施例を第1図
乃至第3図に示す。図中同一参照符号は同一部材を装わ
す。第1図において、1はステータ巻線1a、ロータ巻
線1b、三相全波整流器1cを有する通常の車両用交流
発電機であり、三相全波整流器1cは本発明でいう第1
の三相全波整流器を構成している。2は電圧調整器、3
はバッテリ、4は車両負荷(直流低電圧負荷)でこれら
は通常の車両用電源装置の場合と同一の構成であり、詳
細な装置構成及び作用効果の説明は省略する。
【0010】本実施例では、ステータ巻線1aは更に三
相変圧器5の一次端子に接続され、三相変圧器5の二次
端子は第2の三相全波整流器6の入力端に接続されてい
る。第2の三相全波整流器6の低位出力端は接地され、
その高位出力端60は平滑コンデンサ13を介して接地
されている。また、高位出力端60はマグネットリレー
の常開接点(第1のスイッチ)8を介して直流高電圧負
荷7の一端に接続されている。ここでは、直流高電圧負
荷7は車両のウインドシールドに蒸着された透明抵抗体
からなる。
【0011】電圧調整器2のB端子はバッテリ3の出力
端子に接続され、S端子は制御回路14の出力端子14
cに接続され、F端子はロータ巻線1bに接続されてS
端子検出電圧に応じてロータ巻線励磁電流を制御する。
19は直流高電圧負荷7の動作、非動作を指示する直流
高電圧負荷開閉スイッチであって、バッテリ3の出力端
子と上記リレーの励磁コイル9とを接続している。
【0012】10は直交変換器(コンバータ)であっ
て、その入力端の一端は交流高電圧負荷操作用のスイッ
チ(第2のスイッチ)12を介して第2の三相全波整流
器6の高位出力端に接続されており、コンバータ10の
一対の出力端間10a,10bには例えばテレビ等の交
流高電圧負荷11が接続されている。また、コンバータ
10の高位入力端及び直流高電圧負荷7の高位端はそれ
ぞれダイオード(第1のダイオード、第2のダイオー
ド)70、71のアノードに個別に接続され、両ダイオ
ード70、71のカソードは一本の信号線を介して制御
回路14の一方の入力端子14bに接続されている。制
御回路14の他の一つの入力端子14aはバッテリ3の
高位端に接続されている。なお、直流高電圧負荷7、励
磁コイル9の各低位端及びコンバータ10の低位入力端
は接地されている。
【0013】制御回路14は、電圧調整器2に供給する
検出電圧Viを切替える切替え回路であって、その詳細
を第2図の回路図を参照して以下に説明する。30、3
1、32、33及び34は比較器、35及び36はダイ
オード、37、38、39、40、41、42及び43
は抵抗、2は電圧調整器で21及び22はトランジス
タ、23はダイオード、24は抵抗、30a、31a、
32a、33a、34aは各比較器の+入力端、30
b、31b、32b、33b、34bは各比較器の−入
力端である。
【0014】コンバータ10の詳細を第3図の回路図で
説明する。50はベース信号供給回路であって、所定周
期で発振するマルチバイブレータを内蔵している。5
1、52、53及び54はブリッジ構成されたパワート
ランジスタである。以下、本実施例の装置の作動を説明
する。
【0015】スイッチ19をオンすると励磁コイル9が
付勢されてリレー8が導通し、直流高電圧負荷7には三
相変圧器5で昇圧され、三相全波整流器6で整流された
直流高電圧が供給される。操作スイッチ12をオンする
と、コンバータ10のベース信号供給回路50は、トラ
ンジスタ51と54、及び、トランジスタ52と53を
ペアにして、所定周期で交互にオン・オフさせる。この
結果、コンバータ10の出力端子10a、10bを通じ
て交流高電圧負荷11に所定周波数の交流高電圧が印加
される。なお、出力端子10a、10b間に高周波成分
バイパス用のコンデンサを接続してもよい。また、トラ
ンジスタ51と54とを導通する期間T1、及び、トラ
ンジスタ52と53とを導通する期間T2を調整するこ
とにより、この交流高電圧の実効値を制御することがで
きる。更に、上記所定周期の前半においてトランジスタ
51と54との導通、遮断を高速に繰り返し、上記所定
周期の後半においてトランジスタ52と53との導通、
遮断を高速に繰り返し、上記コンデンサ(ローパスフィ
ルタ)で高周波成分を除去することにより、良好に実効
電圧値を制御することができる。
【0016】電圧調整器2及び制御回路14の作動を第
2図を参照して説明する。ただし、各比較器30〜34
の入力端子30b,31b,32b,33a,34bに
はそれぞれ所定の大きさの参照電圧が印加されている。
操作スイッチ12又はリレー8が投入されると、ダイオ
ード70、71からなるオア回路を通じて直流高電圧V
Hが制御回路14の入力端子14bに供給される。入力
端子14bが高電位になると、比較器33の移力はロー
レベルになり、比較器30の出力をダイオード35を介
してローレベルに落とす。比較器30は、発電機1の出
力電圧を所定値例えば14Vに設定するものである。す
なわち、入力端子14bが高電位となると比較器30の
出力が遮断されるので電圧調整器2は比較器34の出力
で制御される。比較器34は直流高電圧VHが所定値
(34bの電圧に等しい)になるように出力電圧を電圧
調整器2の入力端子2aに供給する。
【0017】比較器31はバッテリ3が過充電になるの
を防止するためのものであって、例えばバッテリ電圧が
15Vに達すると比較器31はハイレベルの出力を発生
してトランジスタ21をオンにする。比較器32はバッ
テリの低電圧を防止するためのものであって、例えばバ
ッテリ電圧が13Vになると比較器32の出力はローレ
ベルになってトランジスタ21を強制的にオフにし、発
電機1を発電させる。ここで、抵抗40、41は比較器
30〜32の+入力端子にバッテリ電圧を分圧して供給
するための分圧回路である。抵抗37〜39は比較器3
0、31、34からトランジスタ21のベースに供給す
るベース電流を制限するためのベース電流制限抵抗であ
る。
【0018】したがって、比較器30は、直流高電圧V
Hが比較器33に入力していない場合に電圧調整器2を
制御する。比較器34は直流高電圧VHが自己に入力
し、かつ、比較器32がハイレベルで比較器31がロー
レベルの場合に電圧調整器2を制御する。すなわち、第
2の制御回路により、バッテリ電圧が所定の範囲内で、
直流高電圧が所定値となる様に界磁電流Ifが制御され
る。
【0019】電圧調整器2は2段エミッタ接地増幅回路
であって、初段のトランジスタ21の導通により出力段
のトランジスタ22が遮断され、トランジスタ21の遮
断によりトランジスタ22が導通される。以上説明した
実施例において、直流高電圧の大きさを所定値に保つた
め、高電圧負荷使用時に制御回路14で電圧検出端子を
14aから14bに切替えている。このようにすれば、
バッテリ3の許容電圧変動の範囲内で直流高電圧の高精
度の制御を簡単な回路で実現することができ、機関回転
数の変化により電圧変動が大きい車両用電源装置におい
て、特に好適である。
【0020】また、本実施例では、直流高電圧を所定レ
ベルに維持することにより、この直流高電圧に対して実
効値の大きさが一定の比率となるように交流高電圧の大
きさを一定レベルに維持することができ、電圧調整が簡
単になる。もちろん、直流高電圧負荷7の種類によって
は、その実効値の大きさを一定レベルに制御しなくても
よく、交流高電圧負荷11を駆動する場合にだけ電圧調
整を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の車両用電源装置の一例を示す回路図
【図2】制御回路14の等価回路図
【図3】コンバータ10のブロック回路図
【符号の説明】
1c――第1の三相全波整流器 5 ――三相変圧器 6 ――第2の三相全波整流器 10――コンバータ(直流変換器)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 7/14 - 7/32

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両用交流発電機から出力される三相交
    流低電圧を整流してバッテリを充電する第1の三相全波
    整流器と、 前記三相交流低電圧を昇圧する三相変圧器と、 該三相変圧器から出力される三相交流高電圧を整流する
    第2の三相全波整流器と、 該第2の三相全波整流器から出力される直流高電圧を所
    定周波数の単相交流高電圧に変換する直交変換器と、 前記第2の三相全波整流回路から出力される直流高電圧
    が第1のスイッチを通じて給電される直流高電圧負荷
    と、 前記直交変換器から出力される交流高電圧が第2のスイ
    ッチを通じて給電される交流高電圧負荷と、 電圧入力端に入力される入力電圧を所定の参照電圧に一
    致させるべく前記車両用交流発電機の励磁電流を制御す
    る励磁電流制御回路と、 アノード電極が前記第1のスイッチと前記直流高電圧負
    荷との接続点に接続され、カソード電極が前記励磁電流
    制御回路の前記電圧入力端に接続される第1のダイオー
    ドと、 アノード電極が前記第2のスイッチと前記交流高電圧負
    荷との接続点に接続され、カソード電極が前記励磁電流
    制御回路の前記電圧入力端に接続される第2のダイオー
    ドと、 を備えることを特徴とする車両用電源装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2013157140A1 (ja) * 2012-04-20 2015-12-21 大作商事株式会社 送風機

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JPWO2013157140A1 (ja) * 2012-04-20 2015-12-21 大作商事株式会社 送風機

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