JPH02168822A - 車両用電源装置 - 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、バッテリ電圧よりも高い電圧が駆動される高
電圧負荷を良好に作動せしめるとともに、バッテリの充
電も同時に行うことが可能な車両用電源装置に関する。

〔従来の技術〕

近年フロントガラスの凍結やりャガラスの凍結において
、氷の付着を素早く溶かずために、フロンＩ・ガラスに
挿入した電気導体や、リアガラスに埋設された熱線等の
抵抗を用いて、これら導体や抵抗に電流を流し、ガラス
を熱するものがある。

例えば、従来のものとして、特開昭６３−６８４４４号
公報のものでは、発電機の出力電圧を、変圧器にて高電
圧に変換して、」二記電気導体に供給するものが示され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上述した従来のものでは、常に発電機の整流
器がバッテリに接続されているため、電圧調整器により
発電機の出力電圧は、例えば１４゜５［Ｖ〕に一定とな
るように制御される。

そのため、第２図に示す如く、エンジン回転数を上昇さ
せて発電機の回転数を上昇させても、発電機の出力ミノ
ｊはあまり上がらない。

また、上記導体へは、１５００［］程度の電力を供給す
る必要があるため、第２図からも明らかな如く、単に回
転数を上昇させただけでは、発電機の出力電力は大きく
ならず、大きくするためには発電機の容量（つまり体格
）を大きくしなければならないという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を鑑みて、発電機の容量を大
きくすることなく、高電圧負荷へ所定の出力電力を供給
するようにしたものである。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、本発明は、エンジンにより駆動され、かつステ
ーク巻線、励磁巻線および前記ステータ巻線の交流出力
を整流する整流器とを存する発電機と、 この発電機の整流器の出力により充電されるバッテリと
、 前記発電機の出力を昇圧するための昇圧手段と、この昇
圧手段に接続され、かつ前記バッテリ電圧よりも高い電
圧で駆動される高電圧負荷と、投入により、前記昇圧手
段と前記高電圧負荷とを電気的に接続する第１の切換ス
イッチと、この第１の切換スイッチの投入時に、前記整
流器と前記バッテリとの間を接続状態から非接続状態と
する第２の切換スイッチと、 前記第１の切換スイッチの投入時に、エンジンの回転数
を上昇させて、前記発電機の回転数を上昇させる回転数
上昇手段と、 前記高電圧負荷の作動中に、前記発電機の出力もしくは
前記昇圧手段の出力を所定電圧まで下げて、前記バッテ
リに充電するための電圧降圧手段と、 を備えた車両用電源装置を提供するものである。

（作用〕 上述の構成とすることで、高電圧負荷に高電圧を供給す
る時、交流発電機の回転数を上昇させて交流発電機の出
力電力を増しつつ、その時の出力電圧を昇圧手段により
電圧を昇圧することで、高電圧負荷に所定の電力を供給
できる。

また、昇圧手段の出力もしくは発電機の出力を下げて、
バッテリも充電することができる。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明においては、発電機の体格を大
きくすることはなく、高電圧負荷に所定の電力を供給し
つつ、バッテリへの充電をも行うことができるという優
れた効果がある。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例を示す。

１はバッテリ、２は車両用交流発電機、３は三相交流発
電機２のステータ巻線を示す。４は交流発電機２の励磁
巻線、５はステータ巻線３の交流出力を整流する三相全
波整流器、６は発電機の出力電圧を設定値に制御する電
圧制御器で、励磁巻線４に流れる電流を制御する出力ト
ランジスタ７を有する。

９は昇圧手段をなすトランスで、９ａはステータ巻線３
に接続された１次巻線、９ｂは２次巻線、ＩＯはトラン
ス９の２次巻線９ｂの出力を整流すると共に、スイッチ
１２を介して抵抗体１１に接続された第１の整流器、１
１は高電圧負荷をなすフロントガラスに蒸着された透明
な抵抗体、１２は抵抗体重１へ通電するか否かの第１の
切換スイッチ、１３は発電機２の全波整流器５とバッテ
リ１とを断続する第２の切換スイッチ、１４は励磁巻線
４の両端に接続されたフライホイールダイオードである
。

１５はスイッチ１５ａを介してバッテリに接続される、
例えばヘッドライト等のバッテリ１の電圧で駆動される
電気負荷である。

１８はトランス９の２次巻線９ｂの中間端子から取り出
した電圧を整流する第２の整流器で、端側かバッテリ１
に接続されている。

電圧制御器６は、出力トランジスタ７のベースにコレク
タが接続されたトランジスタ２８、このトランジスタ２
８のベースにアノード側が接続されたツェナーダイオー
ド２７、ダイオード２５及び２６、抵抗２１，２２．２
３及び２４で構成される。

３０は第１の切換スイッチ１２の指示スイッチで励磁コ
イル５０に通電することで、第１の切換スイッチ１２を
閉じる。

４０は第２の切換スイッチ１３の指示スイッチで励磁コ
イル６０に通電することで、第２の切換スイッチ１３を
閉じる。

７０はバッテリ１の電圧を検出し、バッテリ１の電圧が
第２の所定電圧（例えばＩ　２　ＣＶ）　）以下の時に
、第１の切換スイッチ１２を強制的にオフするものであ
る。

８０はタイマ回路であり、運転者による指示スイッチ３
０のＯＮから所定時間（例えば５分間）経過後に、自動
的に第２の切換スイッチ１３をオンするものである。

９０はエンジンであり、図示せぬヘルドを介して交流発
電ｍ２を駆動させるものである。

１００はエンジン９０の回転数を上昇させる回転数制御
装置、］］０は車両停止検出手段１２０による車両の停
止を検出した信号により、回転数制御装置１００に制御
の許可信号を送るものである。

」−記構成において作動を説明する。

通常、発電機２は、第１の切換スイッチ１２はオフ、第
２の切換スイッチ１３はオンで、発電機２の全波整流器
５の出力側はバッテリ１に接続される。この時、電圧制
御器６は、バッテリ１の電圧が第１の所定電圧、例えば
１４゜５〔■〕になるように、出力トランジスタ７をＯ
Ｎ、ＯＦＦ制御する。

次に、寒冷地等でフロントガラス等に氷が何着した状態
を考える。この時には運転者がフロントガラス内の抵抗
体１１に電流を供給するために、指示スインチ３０及び
４０をオンする。

この時、車両停止検出手段１２０により、車両の停止を
検出する。車両の停止は車速やニュートラルギヤ等の検
出が行うことができる。

また、この車両停止検出手段１２０の車両停止信号およ
びスイッチ３０のオン状態の信号を許可回路１１０に入
力する。

そして、車両停止信号とスイッチ３０のオン状態の信号
が入力された時に、許可回路１１０が許可信号を回転数
制御装置１００に送る。

この回転数制御装置１００では、エンジン９０の回転数
を上昇させて、交流発電機２の回転数を３０００　（ｒ
ｐｍ）まで上昇させる。

ここで、交流発電機２の回転数を３０００　（ｒｐｍ）
まで上昇させる理由を以下に述べる。

まず、フロントガラスに付着した厚さ１肛程度の氷を３
分間程度で解氷する場合、抵抗体１１に供給する電力は
、１５００（Ｗ）を必要とする。

従って、抵抗体１１に加える電圧は、抵抗体１１の抵抗
値が約３Ωであることから、約７０（Ｖ）を必要とする
。

また、トランス９の２次巻線９ｂの中間タップより第２
の整流器１８を介して、バッテリ１にも電力（約４００
（Ｗ））を供給する必要がある。

上述したことから明らかな如く、交流発電機２は、全体
として１９００（Ｗ）程度の電力を供給する必要がある
。

また、第２図における発電機電圧に対する出力電力の特
性図を参照すると、１９００（Ｗ）の出ノｊを供給する
ためには、交流発電機２の回転数を３０００　（ｒｐｍ
）まで上昇させなくてはいけない。

つまり、抵抗体１１に供給する電力とバッテリ１に供給
する電力の総和よりも多い出力電力を出力させるように
、交流発電機２の回転数を上昇させなくてはいけないこ
とが理解できる。

また、第２図に示す如く、発電機２の出力電圧が３５（
Ｖ：ｌの時を利用すれば、単に回転数を３０００（ｒｐ
ｍ）に上昇したのみで、発電機２から出力電力を２　（
ｋｗ）まで取り出すごとができる。

従って、発電機２は第２の切換スイッチ１３により、バ
ッテリ１と切り離すと共に、回転数を３０００（ｒｐｍ
）に上昇させることで、高電圧３５〔Ｖ）を発生する。

また、出力電圧が３５（Ｖ）の時を利用することで、ト
ランス９の２次巻線９ｂの出力は、抵抗体１１に加える
電圧を７０［Ｖ）とする必要があるため、トランス９の
巻数比を２倍としている。

さらに、第２の整流器１８は、この出力をバッテリ１に
充電すると共に、電圧調整器６によりバッテリ１の電圧
を１４．５（Ｖ）に制御していることから、２次巻線９
ｂの出力が７０ＣＶ）の時に第２の整流器】８の出力が
１４．５（Ｖｌとなるように、２次巻線９ｂの中間タッ
プに接続されている。

従って、電圧調整器６にてバッテリＩの電圧を１４．５
（Ｖ）になるように制御すれば、発電機２の出力電圧が
３５（Ｖ）、トランス９の２次巻線９ｂの出力が７０（
Ｖ）となる。

そして、抵抗体１１には、７０（Ｖ）の高電圧が印加さ
れることで、付着した氷を溶かすことができる。

また、運転者がスイッチ４０の切り忘れの時には、スイ
ッチ４０のオンを開始した後から、タイマ回路８０によ
り時間を計測して、解氷に必要な所定時間（約５分間）
経過後、自動的にスイッチ４０のオフを行う。

フロントガラスに付着した氷が解氷すると、運転者がス
イッチ４０よりオフして、第２の切換スイッチ１３をＯ
Ｎすることで、発電機２をバッテリ１と接続する。

すると、発電機２は電圧調整器６により１４．５（Ｖ）
で発電をする。この時、スイッチ１２はオンしたままだ
と、抵抗体Ｉｆには１４．５／３５Ｘ７０＝２９　（Ｖ
）の電圧が印加されて、フロントガラスが加熱・保温さ
れるので、溶けた氷が再氷結したり、室内側が曇ったり
することはない。

本発明では、１２Ｖ系を充電する様に設計された発電機
を用いて、該発電機が最大出力を発生する電圧で発電さ
せるので、高電圧仕様とするために発電機を大型化する
必要はない。一般的に発電機に高電圧を発生するために
はステータ巻線数を増やすが、このため１２Ｖ系で使用
すると高回転域での発電機の出力が出な（なってしまう
。これを防止するには発電機の体格を大きくする必要が
ある。または、アイドリンク回転数を大幅に上昇させる
必要もなく、燃費の低減や騒音の低減に大いに有効であ
る。

なお、発電機２とバッテリ１とを切り離した時の発電機
２の出力電圧制御は第１図に示した様に、発電機２の出
力電圧を検出してダイオード２５と抵抗２２の検出回路
で電圧調整器６を作動させても良いが、高電圧負荷１１
は抵抗体なので、若干の電圧変動は許容される。このた
め、上記したダイオード２５と抵抗２２の電圧検出回路
は発電機２の出力電圧が抵抗体１１を過電圧破壊しない
値、例えば約９０Ｖに設定しておき、エンジン回転数等
で制御しても良い。この時、電圧調整器６はバッテリ１
が過充電にならないよう、ダイオード２６でセンシング
している。

そして、上記実施例では、電圧検出回路７０により、抵
抗体Ｃ高電圧負荷）１１に高電圧を供給している間、バ
ッテリ１の電圧が第２の所定電圧以下になったときに、
第１の切換スイッチ１２を強制的に切り離すことで、バ
ッテリ１には発電機２の全出力１９００（Ｗ・〕を供給
することができるため、急速にバッテリ１の電圧を回復
させることができる。よって、バッテリ１の電圧が回復
した後は、第２の切換スイッチ１２が閉じて、抵抗体１
１に出力電力をすみやかに供給できる。

また、上記実施例では、発電機２の出力電圧の昇圧手段
として、トランス９を用いているが、トランスの代わり
にＤＣ−ＤＣコンバータを用いてもよい。

さらに、トランス９の２次巻線９ｂの中間タップに第２
の全波整流器１８を接続して、２次巻線９ｂの出力を下
げて、バッテリ１に充電するようにしているが、ステー
タ巻線３の中間タップに接続したり、ステータ巻線の出
力もしはトランス９の２次巻＆％９ｂの出力を複数の抵
抗にて分圧して、バッテリ１に充電するようにしてもよ
い。

また、第１の切換スイッチ１２を投入して、抵抗体１１
に高電圧を供給している間、電圧調整器６でバッテリＩ
の電圧を直接検出して、１４．５（■〕になるように維
持しているが、トランス９の２次巻線９ｂの出力を直接
検出して、７０（Ｖ）となるように、もしくはステータ
巻線３の出力を直接検出して、３５（Ｖ〕となるように
界磁巻線４に流れる電流を制御するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明車両の充電制御装置の一実施例を示す電
気回路図、第２図は発電機電圧に対する出力電圧の関係
を示す特性図である。 ■・・・バッテリ、２・・・交流発電機、３・・・ステ
ータ巻線、４・・・励磁巻線、５・・・全波整流器、６
・・・電圧調整器、７・・・出力トランジスタ、９・・
・昇圧手段をなずトランス、９ａ・・・１次巻線、９ｂ
・・・２次巻線１１・・・高電圧負荷をなす抵抗体、１
２・・・第１の切換スイッチ、１３・・・第２の切換ス
イッチ。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 （ほか１名） ■

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンにより駆動され、かつステータ巻線、励
   磁巻線および前記ステータ巻線の交流出力を整流する整
   流器とを有する発電機と、 この発電機の整流器の出力により充電されるバッテリと
   、 前記発電機の出力を昇圧するための昇圧手段と、この昇
   圧手段に接続され、かつ前記バッテリ電圧よりも高い電
   圧で駆動される高電圧負荷と、投入により、前記昇圧手
   段と前記高電圧負荷とを電気的に接続する第１の切換ス
   イッチと、この第１の切換スイッチの投入時に、前記整
   流器と前記バッテリとの間を接続状態から非接続状態と
   する第２の切換スイッチと、 前記第１の切換スイッチの投入時に、エンジンの回転数
   を上昇させて、前記発電機の回転数を上昇させる回転数
   上昇手段と、 前記高電圧負荷の作動中に、前記発電機の出力もしくは
   前記昇圧手段の出力を所定電圧まで下げて、前記バッテ
   リに充電するための電圧降圧手段と、 を備えた車両用電源装置。
2. （２）前記回転数上昇手段は、前記高電圧負荷が必要と
   する電力と、前記バッテリに電圧を供給するために必要
   とする電力との和以上が、前記発電機の電力となるよう
   に、前記エンジンの回転数を上昇させることを特徴とす
   る請求項１記載の車両用電源装置。
3. （３）前記交流発電機の回転数を上昇させた時に、交流
   発電機の出力電力の最大値における交流発電機の出力電
   圧を前記昇圧手段により昇圧することを特徴とする請求
   項２記載の車両用電源装置。
4. （４）エンジンにより駆動され、かつステータ巻線、励
   磁巻線および前記ステータ巻線の交流出力を整流する整
   流器とを有する発電機と、 この発電機の整流器の出力により充電されるバッテリと
   、 前記励磁巻線と直列に接続されたスイッチ手段と、 前記バッテリの電圧を検出して、バッテリの電圧を第１
   の所定電圧に維持すべく、前記スイッチ手段を介して、
   前記励磁巻線に流れる電流を制御する電圧制御手段と、 前記発電機の出力を昇圧するための昇圧手段と、この昇
   圧手段に接続され、かつ前記バッテリ電圧よりも高い電
   圧で駆動される高電圧負荷と、この高電圧負荷の作動の
   際に、前記整流器と前記バッテリとの間を接続状態から
   非接続状態とする切換手段と、 前記高電圧負荷の作動の際に、エンジンの回転数を上昇
   させて、前記発電機の回転数を上昇させる回転数上昇手
   段と、 前記高電圧負荷の作動中に、前記発電機の出力もしくは
   前記昇圧手段の出力を上記第１の所定電圧まで下げて、
   前記バッテリに充電するための電圧降圧手段と、 を備えた車両用電源装置。
5. （５）前記昇圧手段は、１次巻線が前記ステータ巻線に
   、２次巻線が前記高電圧負荷にそれぞれ接続されている
   トランスであり、かつ 前記電圧降圧手段は前記バッテリに接続されると共に、
   前記２次巻線の中間タップに接続された整流器であるこ
   とを特徴とする請求項４記載の車両用電源装置。
6. （６）前記回転数上昇手段は、前記高電圧負荷が必要と
   する電力と、前記バッテリに電圧を供給するために必要
   とする電力との和以上が、前記発電機の電力となるよう
   に、前記エンジンの回転数を上昇させることを特徴とす
   る請求項５記載の車両用電源装置。
7. （７）前記交流発電機の回転数を上昇させた時に、交流
   発電機の出力電力の最大値における交流発電機の出力電
   圧を昇圧することを特徴とする請求項６記載の車両用電
   源装置。
8. （８）前記昇圧手段と前記高電圧負荷との間を接続する
   スイッチ手段と、 前記バッテリの電圧が前記第１の所定電圧よりも低い第
   ２の所定電圧以下に達した時に、前記スイッチ手段によ
   り、前記昇圧手段と前記高電圧負荷との接続を切り離す
   負荷切り離し手段と を備えた請求項４または請求項５いずれか一方に記載の
   車両用電源装置。