JPH01106931A - 自動車用発電機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は自動車の走行時でも停止時でもエンジンの稼動
により交流１００ｖの電源を取得することかてきるよう
にした自動車用発電機構に関するものである。

〈従来の技術〉 自動車に搭載した発電機により、他の電源に使用するよ
うにしたものとしては次の様なものが知られている。

その１つは、一つの発電機を用い、これを外部回路と組
合せる方法によるものてあり、例えば特開昭５０−３６
３４１号公報、特開昭５０−１３８５２９号公報等に記
載されている。

上記した各公報に記載のものは、１つの発電機を使用す
るか、その発電機の発生電圧として二種類の異なった電
圧を発生させるのではなく、発電機の外部て切換スイッ
チ等によって二重圧を得る構造である。

また、他の構成として一つの発電機を自動車に具備する
ようにしたものも知られており、例えば特開昭６０−１
６１２２５号公報、実開昭５６−４３２６５号公報に記
載されている。

上記した特開昭６０−１６１２２５号公報に記載のもの
は、自動二輪車に１２Ｖ用と　１００ｖ用の２つの発電
機を夫々搭載し、夫々をベルトて駆動して二重圧を得る
ようにしている。また、実開昭５６−４３２６５号公報
に記載のものもほぼ同様の構成である。

更に、上記構成以外のものとしては一つの発電機の中に
二つの磁極及び二つのステータコアを夫々独立して設け
たものもあり、例えば実開昭５７−１３６９７３号公報
に記載されている。

この公報に記載されたものは、ロータとステータとの組
合せを二つ、一つのケーシンク内に納めて二つの発電部
分を構成し、これら両発電部分を共通の回転軸により駆
動するようにしだものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記した各公報に記載されている発電機、発電システム
は、二重源を獲得することかてきるか、いずれも構造が
簡単て発電機発生電圧として同時に二種類の異なった電
圧を一つの発電機て発生ずることかてきない。

すなわち、特開昭５０−３６３４１号公報に記載のもの
は、発電機の外部の切換スイッチて二つの電圧を使い分
けるようにしており、切換スイッチて選択的に取り出す
構成であるから、一方の電圧を出すと、他方の電圧を出
せない。

特開昭５０−１３８５２９号公報に記載のものは上記と
同様に、一つの発電機て切換スイッチ等の外部回路を組
み合せており、二つの電圧を同時には取り出すことがて
きない。　′ また、このものては、切換スイッチ等の操作か複雑であ
るばかりてなく、昇圧トランスか必要てこのトランスに
より重量か増加してしまう。重量か増加すると特に車輌
用として用いるのに好ましくないし、保護抵抗やリレー
等の電気回路か必要てあっで、この保護抵抗には大電流
か流れるので無駄な消費電力か発生する。

また、エンジンの出力を取り出して油圧ポンプを作動し
、この油圧により油圧モータて発電機を駆動するものは
、機械的効率が低く、装置全体が重く大型になる。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明は上記した従来の欠点を解消すべく提案されたも
ので、自動車内に、エンジンにより作動する発電機と、
この発電機て発生する電圧を商用周波数に変換するイン
バータ部と、上記発電機で発生する電圧を一定に調整す
るため発電機に制御用界磁電流を供給するコントローラ
部とを設け、発電機て発生する電力をインバータ部に供
給して外部用電源にし、発電機とインバータ部との間の
回路に設けた電流センサをコントローラ部に接続して当
該電流センサからの信号をインバータ部の負荷電流検出
信号としてコントローラ部に供給するとともに、上記コ
ントローラ部には発電機からの電圧及び周波数の検出信
号を供給し、上記コントローラ部ては上記各検出信号に
基づき発電機の磁界制御をさせるようにしたことを特徴
とすることにより、自動車の走行時、停車時のいずれの
場合ても外部用電源を発生させることかてきる。

〈実施例〉 以下に本発明を図面の実施例に基づいて説明する。

本発明の発電機構１は自動車のエンジンルーム内に設置
するもので、基本的にはエンジン２により駆動する発電
機３と、この発電機３に電気的に接続されているインバ
ータ部４と、発電機３とインバータ部４とを電気的に接
続する回路５中に設けた電流センサ６からの信号が供給
されるコントローラ部７とを有する。そしで、本実施例
てはコントローラ部７により作動してエンジン２のアイ
ドリンク回転数を高めるアイドルアップ用ソレノイド８
を設けるとともに、停車時において大電力の消費に備え
で、上記したコントローラ部７により作動するアクセル
アクチュエータ９を設けである。しかし、このアクセル
アクチュエータ９は本発明においては必ずしも必要なも
のてはない。

上記した発電機３はシングルボルテージ高周波発電機３
ａ（第１図の実施例）、またはデュアルボルテージ高周
波発電機３ｂ（第２図、第３図の実施例）を使用するこ
とがてきる。

発電機３としてシングルボルテージ高周波発電機３ａを
使用する場合には自動車のボンネット内にオルタネータ
を搭載したままとし、このオルタネータで発生ずる電力
をバッテリに供給し、シンクルボルテージ高周波発電機
３ａで発生する電力を、回路５によりインバータ部４に
供給する。

しかし、発電機３としてデュアルボルテージ高周波発電
機３ｂを使用する場合にはボンネット内からオルタネー
タを外してデュアルボルテージ高周波発電機３ｂの高周
波側出力部１０に回路５を接続し、直流側出力部１１を
ボンネット内に搭載しであるバッテリ１２に接続する。

このデュアルボルテージ高周波発電機３ｂの一例は、本
出願人か特願昭６１−２１８０８８号として出願中であ
る一軸二電源系統のものを使用することかてきる。

上記したデュアルボルテージ高周波発電機３ｂは、第５
図て示すように高圧用としての第１のコイル１３ａと、
低圧用としての第２のコイル１３ｂを直列に接続し、ス
テータコアに上記両コイルを同一スロットに積層して挿
入するものである。そしで、第２のコイル１３ｂの一端
は星形結線の中性点Ｃとされ、第２のコイル１３ｂの他
端と第１のコイル１３ａの一端とを接続し、各節１のコ
イル１３ａの他端側を集合して高周波側出力部１０とし
、第２のコイル１３ｂと第１のコイル１３ａとの各接続
点を集合させて直流側出力部１１とする。もっとも、直
流側出力部１１側にはタイオートを介在させて直流側出
力部１１から発生する電圧を直流１４Ｖ、６０Ａ程度に
制御している。

一方、シンクルボルテージ高周波発電機３ａの内部に設
けである界磁コイル１４の端子１５は後記するコントロ
ーラ部７に接続する。

このように、本発明ては発電機３としてシンクルボルテ
ージ高周波発電機３ａ、またはデュアルボルテージ高周
波発電機３ｂを使用することがてきるか、どちらの発電
機３を使用するかは自動車の規格、消費電力の負荷等に
より適宜に設定することになる。

本発明におけるインバータ部４、コントローラ部７等は
、第１図及び第２図て示すように、別個独立した形態（
セパレートタイプ）としても、第３図で示すように、１
つのケース１６内に設けてシステムコントローラとして
一体化してもよい。

上記した高周波側出力部１０に接続されているインバー
タ部４は、第４図及び第６図に示すように発電機３から
回路５を介して供給される三相１００■の高周波出力を
ダイオード１７て直流に変換し、さらにこの直流電圧を
トランジスタからなるスイッチング素子１８て交流電圧
に変換するものである。したがっで、コンセント１９に
電気的機器２０を差し込むと、インバータ部４の出力は
電気的機器２０に給電されて作動する。セパレートタイ
プに使用するインバータ部４は、外部電源を必要としな
い場合にはコネクターボックス２１から外して例えば自
動車のトランクルーム内に収納しておき、外部電源を必
要とする場合にはインバータ部４側の回路５をコネクタ
ーボックス２１に差し込んて使用する。なお、コネクタ
ーボックス２１はインバータ部４を接続しゃすいけれど
目立たない位置、例えば前側バンパーの横とか後部座席
の横に設けるのが望ましく、またコントローラ部７は運
転者か操作しやすいように、例えば運転席の側面に設け
るのが望ましい。

一方、システムコントローラとして一体化した場合、例
えばケース１６をセンターコンソールボックスの下に取
付けるようにすると、配線の簡素化、製造及び取付の簡
便化、コネクターボックス２１の別個取付作業か不要に
なる等のメリットが生しる。

前記したコントローラ部７は、内部に発電機３の電圧制
御機構２２、エンジン２の回転数の制御機構２３及び誤
操作保護機構２４を有する。そしで、上記電圧制御機構
２２には、発電機３からの発電検出信号か入力されて発
電機３の界磁コイル１４に界磁制御信号を出力する。ま
た、制御機構２３には、イグニッションコイルからのエ
ンジン回転数検出信号と電流センサ６からの負荷電流検
出信号とが入力され、この両信号に基づき停車時におい
ては駆動信号をアクセルアクチュエータ９に出力し、ア
クセルアクチュエータ９によりスロットルレバーを調整
してエンジン２の回転を制御するのである。さらに、誤
操作保護機構２４には自動車内のサイドブレーキ判定信
号と、セパレートタイプの場合にはコネクターボックス
２１からのコネクター接続検出信号とか入力され、第１
の保護駆動信号と第２の保護駆動信号とを出力させる。

上記した第１の保護駆動信号は自動車の走行中に運転者
がコントローラ部７を停車発電状態に誤操作した場合、
サイドブレーキが作用していないのでアクセルアクチュ
エータ９か操作しないようにしたり、自動車が停車して
発電状態時にサイトブレーキが放されるとアクセルアク
チュエータ９をアイドリング状態にして急発進を防止す
る等、運転者に誤動作か有った時の安全用信号である。

また、上記した第２の保護駆動信号は、セパレートタイ
プの場合に用いられ、例えばコネクターボックス２１に
インバータ部４を接続したまま自動車か走行した場合に
警告音を発生させるための警報信号である。なお、シス
テムコントローラとした一体型の場合には、コネクター
ボックスの配線をその都度接続したり取り外したりする
ことか不要なので、この第２保護駆動信号は必要ない。

本発明の自動車用発電機構は上記した様に、エンジン２
により作動する発電機３、インバータ部４及びコントロ
ーラ部７か主要な構成で、コントローラ部７のモートス
イッチを運転者または他の者か操作することにより、走
行モード（自動車の走行のみ）、走行発電モード（自動
車の走行と同時に発電）及び停車発電モード（自動車が
停止状態ての発電）を選択することができる。

走行モードは、自動車の走行時に交流１００■を使用し
ない通常の走行状態の場合で、第１図の実流側において
はシンクルボルテージ高周波発電機３ａを使用しないて
ボンネット内のオルタネータでバッテリ１２に給電する
。そしで、第２図及び第３図の実施例てはデュアルボル
テージ高周波発電機３ｂをオルタネータと同一の機能を
させ、直流１４Ｖを電装品に供給することを目的として
使用する。したがっで、エンジン２のアイドリング回転
数は通常と同様に６５０〜７００ｒｐｍで使用可能であ
る。

この走行モードシステムは、第８図で示すように、エン
ジン２を始動させ、コントローラ部７内のモードスイッ
チを「走行Ｊに投入すると、コントローラ部７に入力さ
れているエンジン回転数検出信号によりイグニッション
電圧の周波数を検出してエンジン２が回転中であること
を判断し、また周波数が規定値以上であることを確認す
ると発電機３に界磁制御信号を供給する。この作用によ
り、エンジン２か回転していないのに発電機３に無駄な
界磁電流を供給することを防止することかてきる。

なお、電流センサ６に周波数を検出てきる検出器を使用
すると、この電流周波数検出器からの信号によりエンジ
ン２の回転数を確認しで、上記と同様の制御かできる。

そしで、この様に構成すると、ラジオの雑音の原因とな
るパルスノイズか車内に侵入することを未然に防止する
ことができる。

上記のようにして発電機３の界磁コイル１４に界磁電流
か供給されると、発電機３は発電を開始し、発電機３に
内蔵した整流器により交流を直流の１４Ｖに変換してバ
ッテリ１２に蓄電したり、電装品の電源として使用する
。そしで、エンジン２の回転数か上昇したり負荷が軽減
すると、発電機３の発電電圧か上昇するとともにバッテ
リ１２の端子電圧も上昇するので、１４Ｖ以上になると
コントローラ部７は入力されている発電検出信号により
界磁制御信号を制限する。これにより、発電機３の発電
状態か制御され、１４Ｖ以下になると再びコントローラ
部７から界磁制御信号を発電機３の界磁コイル１４に供
給する。

したがっで、コントローラ部７の電圧制御機構２２ては
発電機３の出力電圧を常に直流１４Ｖに保持するのであ
る。

一方、自動車の走行中にアクセルベタルによりアクセル
が変化し、アクセル部に接続されているワイヤがアイド
リング位置に確実に戻されていなければならないので、
モードスイッチを「走行Ｊに投入してアイドリング位置
でないときにコントローラ部７から駆動信号をアクセル
アクチュエータ９に供給し、アイドリング位置にワイヤ
か戻された時にアクセルアクチュエータ９内のセンサか
作用し、コントローラ部７に原点位置信号を供給する。

コントローラ部７は、上記原点位置信号を受けると、ア
クセルアクチュエータ９の動作電源を遮断し、走行中に
不慮の原因が生じても、アクセルアクチュエータ９か作
動しないようにしている。

一方、走行発電モードは自動車の走行中に交流１００■
を外部電源として使用する場合で、この場合の発電機３
は直流１００ｖ、及び交流１００ｖ電源の−軸二系統の
電力を供給することができる。しかし、エンジン２のア
イドリンク回転数は走行モート時に比較して僅かに多く
、　９００〜１１０００ＲＰ程度で使用する。これは、
エンジン２のアイドリング時でも交流１００ｖ側に安定
した電力を供給するために、発電機３の回転数を調整す
る必要か有るからである。

走行発電モートシステムは、第９図に示すように、エン
ジン２を始動させ、コントローラ部７のモートスイッチ
をｒ走行発電１に投入したら、その後は前記した走行モ
ードと同一である。しかし、走行モードと比較すると、
エンジン２のアイドリング時における回転数を上昇させ
るためのアイドルアップ用ソレノイド８か必要である。

以下にこのアイドルアップ用ソレノイド８の作動に付い
て説明する。

エンジン２を始動してコントローラ部７のモートスイッ
チをｒ走行発電」に投入すると、走行モートと同一の動
作と、アイドルアップ用ソレノイド８とが動作する。

アイドルアップ用ソレノイド８は、空調器を搭載してい
る自動車にはほとんど装備されている部品で、空調器が
エンジンの通常のアイドリング時の回転数（６５０〜７
００ｒｐ１１）では充分な性能を発揮できないので、ア
イドリング回転数を９００〜１１０００ｒｐに増加させ
るためのものである。

したがっで、走行発電モードにおいても、エンジン２の
交流１００ｖ側が使用状態にある時、エンジンのアイド
リング回転数を多少増加させるために、コントローラ部
７からアイドルアップ用ソレノイド８に駆動電流を供給
してアイドリング時のエンジンの回転数を増加させる。

ここで、発電機３は前記したように一軸二電源系統であ
るから、直流１４Ｖ以外に交流１００ｖ電力か発生し、
また交流１００ｖ電力は高周波交流出力であるから直接
家庭用電気機器に使用することかてきない。そこで、セ
パレートタイプにおいてはトランクルーム内等に収納し
たインバータ部４で、一体型のシステムコントローラに
おいてはケース１６内のインバータ部４て直流に変換し
た後、スイッチング素子１８で商用周波数の交流５０Ｈ
ｚまたは６０Ｈｚに変換し、家庭用電気機器ても使用可
能にしてコンセント１９で接続するようにしている。

なお１発電機３の容量は入力回転数に比例するので、自
動車の高速走行時には出力容量か高く、逆に低速走行時
には出力容量が低い。したかっで、走行発電モード時の
出力容量は、低速時の最低エンジン回転数であるアイド
リング時の回転数で決定されている。

停車発電モードは、自動車の停車中において交流１００
ｖを使用する場合で、走行発電モートの場合と同様に、
発電機３は直流１４Ｖと交流１００ｖの一軸二系統の電
力を供給する。この場合、エンジンの排気量や発電機の
規模にもよるが、アイドリング状態であってもある程度
の電力を発電することができ、前記したアイドルアップ
用ソレノイド８を作動すると更に余裕かてきる。

したかっで、この程度の電力を消費する電気的機器２０
を使用するにはこれて充分である。

しかし、エンジンの回転数は走行発電モートと異なり、
電力負荷の使用量に比例して変化させることがより望ま
しい。即ち、電力負荷の使用量が多い時はエンジンを高
速で回転させ、電力負荷か少ない時はエンジンを低速回
転させることか望ましい。これは、電流センサ６からの
負荷電流検出信号かコントローラ部７に入力されると、
回転数の制御機構２３から駆動信号かアクセルアクチュ
エータ９に出力され、アクセルアクチュエータ９により
エンジン２の回転を制御することにより行なわれる。

停車発電モートシステムは、第１０図て示すように、エ
ンジン２を始動し、コントローラ部７内のモートスイッ
チを停車発電に投入すると、発電機３に界磁電流を供給
する作用は前記した走行モード、走行発電モートと同様
であるか、エンジン２か回転中と判断てきる規定値以上
の周波数かエンジン回転数検出信号により検出されると
、コントローラ部７はアクセルアクチュエータ９にアク
セルワイヤーが引かれる方向（エンジンの回転数が上か
る方向）に駆動信号を供給する。一方、この間にコント
ローラ部７は、イグニッション周波数又は発電機からの
周波数を常に検知していで、発電機３の交流１００ｖ使
用可能な状態、即ち、エンジン回転数が９００〜１１０
００ｒｐに達するとアクセルアクチュエータ９への駆動
信号の供給を停止する。実際にはコンセント１９に家庭
用電気機器のプラクな差し込んて使用し、使用する電気
負荷によりアクセルアクチュエータ９を引き動作（エン
ジン回転数上昇）をしたり、戻し動作（エンジン回転数
低下）をしたりしで、エンジン回転数と電気負荷容量を
最適位置になるように調整する。

具体的には、コントローラ部７かイグニッション周波数
、即ちエンジン２の回転数と電流センサ６からの負荷電
流検出信号とを内部て常に比較演算し、負荷と回転数と
か同一の場合にはアクセルアクチュエータ９への駆動信
号を停止する。しかし、負荷か回転数より大きい場合に
は、アクセルアクチュエータ９を引き動作する駆動信号
をアクセルアクチュエータ９に供給し、エンジン２の回
転数を上昇させる。そしで、負荷が回転数より小さい場
合には、アクセルアクチュエータ９を戻し動作する駆動
信号をアクセルアクチュエータ９に供給し、エンジンの
回転数を低下させる。

なお、停車発電モート時に、誤ってキースイッチがオフ
になったりエンストした場合、エンジン２を再始動する
時にアクセルアクチュエータ９がアクセルを引いたまま
の状態てはエンジンの始動直後に、急に高回転になって
危険であるから、例えば発電機３に界磁制御信号の供給
を止めるとともに、アクセルアクチュエータ９を戻し動
作させるのである。これらの動作は、前記説明や図面に
より適宜に設定することがてきる。

以上本発明の詳細な説明したか、本発明は」１記実施例
に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範
囲内てあればどのようにても変更して実施することがて
きる。

〈発明の効果〉 以上要するに本発明によれば、自動車内に、エンジンに
より駆動する発電機と、この発電機て発生する電圧を商
用周波数に変換するインバータ部と、」１記発電機て発
生する電圧を一定に調整するため発電機に制御用界磁電
流を供給するコントローラ部とを設け、発電機で発生す
る電力をインバータ部に供給して外部用電源にし、発電
機とインバータ部との間の回路に設けた電流センサをコ
ントローラ部に接続して当該電流センサからの信号をイ
ンバータ部の負荷電流検出信号としてコントローラ部に
供給するとともに、上記コントローラ部には発電機から
の電圧検出信号を供給し、上記コントローラ部ては上記
各検出信号に基づき発電機の磁界制御とをさせるように
したことを特徴とするので、自動車かどのような状態て
あっても１発電機の入力回転数に拘らず、例えば直流１
４Ｖと交流１００ｖの電圧、周波数が安定した良質な二
重源を獲得することかてき、各電源を有効に利用するこ
とがてきる。そしで、発電機、インバータ部及びコント
ローラ部等は極めて小型化、軽量化することかてき、ど
のような自動車にも搭載か可能である。したがっで、交
流１００Ｖを地震、火災、風水害等の災害時における非
常用電源としで、またはレジャー用等に極めて広範に利
用することができ、実用的価値の高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略系統図、第２図
は本発明の他の実施例を示す概略系統図、第３図はイン
バータ部やコントロール部等を一体化した他の実施例を
示す概略系統図、第４図は第３図に示すシステムコント
ローラのフロック図、第５図は発電機の概略図、第６図
はインバータ部の概略図、第７図はコントローラ部の概
略図、第８図は走行モード時の作動系統図、第９図は走
行発電モート時の作動系統図、第１０図は停止発電モー
ド時の作動系統図である。 図中、１は発電機構、２ｃ主エンジン、３は発電機、４
はインバータ部、５は回路、６は電流センサ、７はコン
トローラ部、８はアイドルアップ用ソレノイドである。 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車内に、エンジンにより駆動する発電機と、
   この発電機で発生する電圧を商用周波数に変換するイン
   バータ部と、上記発電機で発生する電圧を一定に調整す
   るため発電機に制御用界磁電流を供給するコントローラ
   部とを設け、発電機で発生する電力をインバータ部に供
   給して外部用電源にし、発電機とインバータ部との間の
   回路に設けた電流センサをコントローラ部に接続して当
   該電流センサからの信号をインバータ部の負荷電流検出
   信号としてコントローラ部に供給するとともに、上記コ
   ントローラ部には発電機からの電圧検出信号を供給し、
   上記コントローラ部では上記各検出信号に基づき発電機
   の磁界制御をさせるようにしたことを特徴とする自動車
   用発電機構。
2. （２）発電機は１軸２電源系統で、インバータ部とバッ
   テリとに給電する特許請求の範囲第（１）項に記載の自
   動車用発電機構。