JP5861345B2 - 車両用補助電源装置 - Google Patents
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Description
また、近年は、電気自動車及びハイブリッドカー以外の一般的なエンジン駆動自動車においても、オルタネータ(交流発電機、車載発電機)を特に減速時に高負荷で稼働させて回生電力を得ることで、加速時及び巡航時の稼働負荷を軽減し、燃費を向上させるものが有る。
この車両用補助電源装置は、一般的なエンジン駆動自動車に好適に使用され、蓄電器の充放電時の電圧及び電流を制御することにより、回生電力を効率良く利用でき、車両の燃費を向上させることが可能である。
車両用補助電源装置16は、オルタネータ2及びバッテリ15から与えられた電力を、スイッチSW1、電流検出器5及び電流制限回路10を通じて、蓄電器8に充電する。電流制限回路10は、例えば、蓄電器8への充電電流値を制御する為のDC/DCコンバータである。
蓄電器8が放電した電力は、DC/DCコンバータ11及びスイッチSW2を通じて、エンジン1の回転に関連する負荷(例えば、オイルポンプモータ又は冷却水ポンプモータ)3に与えられる。電圧検出器6が、DC/DCコンバータ11の出力電圧値を検出する。
DC/DCコンバータ11は、電圧検出器7が検出した蓄電器8の出力電圧値に基づき、電圧検出器6が検出した電圧値が、負荷3の駆動電圧値になるようにDC/DC変換する。
尚、例えば、オルタネータ2の出力電圧値は12.5V〜14.5V、バッテリ15の最大出力電圧値は13Vである。また、スイッチSW1は、電圧検出器4が検出した電圧値が13.5Vを超えているときオンになり、DC/DCコンバータ11の出力電圧値は10V〜12.5Vである。
これにより、変換器の出力電圧が低下したときは、発電機又はバッテリからの出力電圧が、整流回路を通じて負荷に与えられる。
これにより、整流回路経由と電流制限回路及び変換器経由との何れか損失の小さい方を使用して、負荷へ電力を供給することができる。
(実施の形態1)
図1は、本発明に係る車両用補助電源装置の実施の形態1の構成を示すブロック図である。
この車両用補助電源装置16は、エンジン1に連動して発電し整流して出力するオルタネータ(発電機、交流発電機)2、バッテリ15、及び車両に搭載された負荷12,13,14に並列に接続されている。電圧検出器(第1電圧検出回路)4が、オルタネータ2及びバッテリ15の出力電圧値を検出する。
蓄電器8は、例えば、複数の電気二重層キャパシタを直列に接続して構成されている。電圧検出器(第3電圧検出回路)7が、蓄電器8の出力電圧値を検出する。
DC/DCコンバータ11は、電圧検出器7が検出した蓄電器8の出力電圧値に基づき、電圧検出器6が検出した電圧値が、負荷3の駆動電圧値になるようにDC/DC変換する。
ダイオード(整流回路)Dが、そのアノードがオルタネータ2及びバッテリ15の出力端子に、そのカソードがDC/DCコンバータ11の出力端子にそれぞれ接続されている。
電流制限回路10は、電流検出器5が検出した充電電流値が、設定された最大値より小さくなるように作動する。
尚、例えば、オルタネータ2の出力電圧値は12.5V〜14.5V、バッテリ15の最大出力電圧値は13Vである。また、スイッチSW1は、電圧検出器4が検出した電圧値が13.5Vを超えているときオンになり、DC/DCコンバータ11の出力電圧値は10V〜12.5Vであり、ダイオードDの順方向電圧降下は0.5Vである。
制御部9は、蓄電器8から放電させている間、電圧検出器4が検出したオルタネータ2及びバッテリ15の出力電圧値V1を読込み、読込んだ電圧値V1が、例えば13.5V(所定値)より高いか否かを判定する。
制御部9は、電圧値V1が13.5Vより高いとき、スイッチSW1をオンにし、電流制限回路10を作動させて、蓄電器8に充電させる。
車両用補助電源装置16では、上述した動作において、蓄電器8の放電電圧が低下した結果、DC/DCコンバータ11が昇圧した電圧値が、バッテリ15の出力電圧値より0.5Vを超えて下回ったときは、ダイオードDがオンになる。これにより、バッテリ15が出力した電力が、ダイオードDを通じて負荷3に供給される。
この車両では、特に減速時(図2A)にオルタネータ2を高負荷(界磁電流を増加させる)で稼働させて、加速時及び巡航時より高電圧の回生電力(図2C)を得ており、加速時及び巡航時の稼働負荷を軽減し、燃費を向上させている。車両用補助電源装置16は、この高電圧の回生電力を、スイッチSW1をオンにし(図2E)、電流制限回路10を作動させて、蓄電器8に充電している(図2D)。
この車両では、図1に示すスイッチSW2が不要であり、エンジン1の回転時には、DC/DCコンバータ11を作動させて、蓄電器8から放電させている(図3B,D)。また、特に減速時(図3A)にオルタネータ2を高負荷で稼働させて、加速時及び巡航時より高電圧の回生電力(図3C)を得ており、加速時及び巡航時の稼働負荷を軽減し、燃費を向上させている。車両用補助電源装置16は、この高電圧の回生電力を、スイッチSW1をオンにし(図3E)、電流制限回路10を作動させて、蓄電器8に充電している(図3D)。
ここでは、オルタネータ2及びバッテリ15の出力電圧(主電源部電圧)は12.5Vとする(図4B)。
車両用補助電源装置16では、蓄電器8の放電電圧(キャパシタ電圧)が低下して行くと(図4A)、DC/DCコンバータ11が昇圧した電圧値が12.5Vを下回り(図4C)、負荷3に与えられる電圧も同様に低下する(図4D)。
この状態(図4C,D)は、車両の減速時にオルタネータ2が出力する高電圧の回生電力(図4B)により、蓄電器8が充電される迄継続する。
DC/DCコンバータ11は、蓄電器8の放電電圧が上昇するに応じて(図4A)、出力電圧を12.5V迄昇圧させ(図4C)、負荷3に与える(図4D)。
図5は、本発明に係る車両用補助電源装置の実施の形態2の構成を示すブロック図である。
この車両用補助電源装置16aは、蓄電器8と接地端子との間にスイッチ(第2スイッチ)SW3が接続され、スイッチSW3は、制御部9によりオン/オフに制御され、オフのときは蓄電器8の充放電を停止させる。
スイッチSW2及び負荷3の間に、負荷3に通流する電流を検出する電流検出器(電流検出回路)17が設けられ、電流検出器17が検出した電流値は制御部9へ与えられる。
実際には、予め所定値I1を実測又は計算により求めて、制御部9が内蔵する図示しないメモリに記憶させておく。その他の構成は、前述した実施の形態1の構成と同様であるので、説明を省略する。
制御部9は、先ず、蓄電器(キャパシタ)8の出力電圧値Vcを電圧検出器7から読込み(S1)、出力電圧値Vcが6Vより高いか否かを判定する(S3)。尚、6Vは、DC/DCコンバータ11が昇圧して12Vを出力することができる最低入力電圧値である。
制御部9は、出力電圧値Vcが6Vより高ければ(S3)、再度、蓄電器8の出力電圧値Vcを電圧検出器7から読込む(S1)。
制御部9は、電流値Iが所定値I1より小さくなければ(S7)、そのまま、蓄電器8の出力電圧値Vcを電圧検出器7から読込む(S1)。その結果、ダイオードDがオンし、バッテリ15の出力電圧が、ダイオードD経由で12Vに降圧されて負荷3に与えられる。
2 オルタネータ(発電機)
3 負荷(エンジンの駆動に関連する負荷)
4 電圧検出器(第1電圧検出回路)
5 電流検出器(第2電流検出回路)
6 電圧検出器(第2電圧検出回路)
7 電圧検出器(第3電圧検出回路)
8 蓄電器
9 制御部
10 電流制限回路
11 DC/DCコンバータ(変換器)
12,13,14 負荷
15 バッテリ
16,16a 車両用補助電源装置
17 電流検出器(電流検出回路)
D ダイオード(整流回路)
SW1 スイッチ
SW2 スイッチ(第3スイッチ)
SW3 スイッチ(第2スイッチ)
Claims (7)
- エンジンに連動する発電機に並列に接続され、負荷に供給する為の電力を蓄積する蓄電器を備える車両用補助電源装置において、
前記発電機の出力電圧の値を検出する第1電圧検出回路と、前記発電機から前記蓄電器への電流を制限する電流制限回路と、前記発電機及び該電流制限回路間をオン/オフにするスイッチと、前記蓄電器の出力電圧を変換し、変換した電圧を前記負荷へ出力する変換器と、該変換器の出力電圧を検出する第2電圧検出回路と、前記発電機の出力端子及び前記変換器の出力端子間に接続され、該発電機から変換器への方向を順方向とする整流回路とを備え、前記第1電圧検出回路が検出した電圧値が所定値より高いときに、前記スイッチをオンにし、前記電流制限回路を作動させるように構成してあることを特徴とする車両用補助電源装置。 - 前記蓄電器の出力電圧値を検出する第3電圧検出回路と、前記負荷に通流する電流値を検出する電流検出回路と、前記蓄電器及び固定電位端子間をオン/オフにする第2スイッチとを更に備え、前記第3電圧検出回路が検出した出力電圧値が前記所定値より低い第2所定値より低く、前記電流検出回路が検出した電流値が第3所定値より小さいときは、前記スイッチ及び電流制限回路をオンにし、前記第2スイッチをオフにするように構成してある請求項1に記載の車両用補助電源装置。
- 前記電流制限回路に通流する電流値を検出する第2電流検出回路を更に備え、前記電流制限回路は、該第2電流検出回路が検出した電流値が、前記第3所定値より大きい第4所定値より小さくなるように作動するように構成してある請求項2に記載の車両用補助電源装置。
- 前記変換器は、前記第2電圧検出回路及び第3電圧検出回路がそれぞれ検出した電圧値に基づき、前記負荷に応じた電圧値に変換するように構成してある請求項2又は3に記載の車両用補助電源装置。
- 前記負荷及び変換器間をオン/オフにする第3スイッチを更に備える請求項1乃至4の何れか1項に記載の車両用補助電源装置。
- 前記エンジンが回転しているか否かを判定する手段を更に備え、該手段が回転していないと判定したときは、前記第3スイッチをオフにし、前記変換器を停止させるように構成してある請求項5に記載の車両用補助電源装置。
- 前記変換器に通流する電流の最大値は、前記電流制限回路に通流する電流の最大値より小さくなるように構成してある請求項1乃至6の何れか1項に記載の車両用補助電源装置。
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