JPH03107399A - 自動車用交流発電機構 - 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〉 本発明は自動車のエンジンを駆動源とする発電機によっ
て生ぜしめた電源を所要特性の交流電源に変換し、車内
空調装置または商用周波数１００ボルトを電源とする電
気機器へ供給する自動車用交流発電機構に関するもので
ある。

〈従来の技術〉 現在の自動車に装備されている空調装置の圧縮機は、ベ
ルト等によって伝達されるエンジンの駆動力により駆動
されるように構成されており、この駆動力伝達機構の構
成上、圧縮機はエンジンに機械的に連結される構造にな
っている。

また、商用周波数で１００ボルトの交流電源を供給する
ために、別途設けた発電機構の装備された自動車が、本
出願人により特開昭６３−２５３８９７号公報で提案さ
れている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、自動車に別途設けた発電機構は外部負荷への電
源供給にのみ使用し、空調装置は従来と同様の構造であ
るために、圧縮機の動力はエンジンの回転速度に依存す
ることになる。

すなわち、エンジンの始動直後は回転が低速であるから
、空調装置の圧縮機が十分に作動しないため空調能力が
低く、車内を空調制御された温度にすることができない
。また、エンジンの始動直後にはラジェーターの水が十
分に加温していないので、ヒーターを操作しても車内を
加温することができない。

一方、自動車の走行中においては、エンジンの回転速度
が高速であるために、圧縮機の圧縮サイクルは短くなり
、空調装置は高出力を余儀なくされる。したがって車内
は過剰に昇温させられたり過冷却されたりすることにな
り、エンジンによって直接駆動される空調装置で車内温
度を快適な状態に維持するのは困難である。

さらに、エンジンに固定された圧縮機はエンジンと共に
振動するために、自動車の車体に固定された熱交換部か
ら圧縮機への冷媒供給管および圧縮機から車体に固定さ
れた凝縮機への冷媒送出管には可撓性を有するゴムパイ
プ等を用いなければならず、パイプの破損や材質劣化等
によって冷媒が大気中に放出される危険性が高い。

特に、冷媒としてフロンを使用している場合、圧縮機の
回転軸のシールとしてオイルシールを使用しているので
、このオイルシール部分からフロンが次第にリークする
し、ゴムバイブ部分からもフロンが微少に浸透して次第
にリークするので長期間経過すると大気中に多量のフロ
ンが放出し、大気汚染が発生して社会問題となっている
。しかも、廃車する場合には圧縮機と凝縮機や放熱機構
との間のバイブを切断して分解するので、冷媒としてフ
ロンを使用していると大気中に大量に放出することにな
る。

そこで、エンジンの回転数に左右されることなく、車内
の温度に応じた空気調節を行えると共に冷媒が大気中に
放出しない空調機を駆動することができ、また商用周波
数で１００ボルトの交流電源を外部負荷へ供給できる自
動車用交流発電機構が望まれている。

〈課題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決すべ（提案されたも
ので、交流電動式圧縮機を備える空調装置を装備した自
動車に、車内に温度を検出する温度検出部と、停車時に
おけるエンジンの回転数を制御するエンジン制御用アク
チュエータと、エンジンにより駆動する発電機と、この
発電機より出力される交流電源の周波数、電圧を変化さ
せて出力するシステム制御部とを設け、このシステム制
御部は発電機の界磁電流を制御して発電電圧を調整する
発電機制御手段と、温度検出部が検出した検出温度に応
じて周波数を変えた交流電源を前記電動式圧縮機へ供給
する可変周波出力と、商用周波数で１００ボルトの交流
電源を外部の負荷へ供給する商用周波出力とを選択的に
出力させる出力制御手段と、電力消費する外部の負荷に
応じて発電機の発電電力を調整するように前記エンジン
制御用アクチュエータを駆動させてエンジンの回転数を
制御するアクチュエータ駆動制御手段とを備えるものと
したことを特徴とする。

く作用〉 界磁電流の制御による発電機制御手段を備えるシステム
制御部によって、発電機の駆動・停止を制御することが
できる。

可変周波出力の交流電動式圧縮機への供給または商用周
波出力の外部負荷への供給を選択的に行う出力制御手段
を備えるシステム制御部によって、車内空調装置の作動
または外部負荷への電源供給を選択する。

外部負荷の消費電力量に応じてエンジン制御用アクチュ
エータを駆動制御するアクチュエータ駆動制御手段を備
えるシステム制御部によって、エンジンの回転数を調整
するエンジン制御用アクチュエータを制御し、所要電力
量の出力が可能な駆動力を発電機へ与える。

〈実施例〉 以下に本発明を図面の実施例に基づいて詳細に説明する
。

本発明に係る自動車の発電機構は例えば自動車のボンネ
ット内に設けられるもので、エンジン１によって駆動さ
せられる発電機２、エンジンの回転数を制御するエンジ
ン制御用アクチュエータ３、発電機２によって発電され
た交流電力を所望周波数・電圧の交流電源に変換して車
内空調装置の交流電動式圧縮機４や商用周波数で１００
ボルトの交流を電源とする家庭用電化製品等の負荷５へ
供給するシステム制御部６、このシステム制御部６によ
って得る交流電源のモードを適宜に切り換えるモード切
換部７、車内の温度を検出して該温度情報を前記システ
ム制御部６へ送信する温度検出部８より構成したものと
しである。

なお、発電機２はベルト等を介して機械的に連結された
エンジン１の駆動により発電用駆動力を得るものとして
あり、エンジン１の回転数の変化領域内で例えば三相１
００ボルトの高電圧を出力可能な高周波発電機としであ
る。

次に、システム制御部６を詳述する。

発電機２より供給された交流波はシステム制御部６内の
整流器９によって一旦直流に変換され、電圧・電流検出
回路１０を介して交流変換回路１１に供給され、この交
流変換回路１１で所望周波数・電圧の交流電源に変換さ
れる。

このようにして得られた交流電源は出力切換回路１２に
よって第１コンセント１３または第２コンセント１４の
いずれかへ選択的に出力するもので、第１コンセント１
３を介して交流電動式圧縮機４へ例えば可変周波数の三
相交流を、第２コンセント１４を介して負荷５へ商用周
波数たる５０Ｈｚもしくは６０Ｈｚの単相１００ボルト
の交流電源を夫々供給するのである。

第１、第２コンセント１３．１４への出力切換は前記モ
ード切換部７によって行うものとしてあり、例えば多枝
選択スイッチの各選択端子７ａ〜７ｂを切り換えること
によって、システム制御部６内の出力制御部１５は選択
されたモードを識別し、出力切換制御信号を出力切換回
路１２へ送信することで、出力切換回路１２の出力切換
を適宜行わしめるのである。

この出力制御部１５はシステム制御部６内の各部の制御
をつかさどるもので、モード切換部７の選択端子が７０
であった場合、出力制御部１５は予め設定された商用周
波数制御信号をパワードライブ回路１６へ出力し、モー
ド切換部７の選択端子が７ｂであった場合、出力制御部
１５は可変周波数制御部１７から入力される可変周波数
制御信号をパワードライブ回路１６へ出力し、出力制御
部１５より送信された各制御信号に応じてパワードライ
ブ回路１６がパワートランジスタ等の電力スイッチング
素子より構成された交流変換回路１１を適宜制御するこ
とによって、第１、第２コンセント１３．１４から交流
電動式圧縮機４、負荷５へ所望の交流電源を供給できる
のである。

なお、温度検出部８が検出した車内温度と予め設定され
た設定温度との差が大なるときは交流変換回路１１から
出力される交流電源の周波数が高（なるようにパワード
ライブ回路１６を動作させ、車内温度と該設定温度との
差が小なるときは交流変換回路１１から出力される交流
電源の周波数が低くなるようにパワードライブ回路１６
を動作させる可変周波数制御信号を出力するように、可
変周波数制御部１７より発される可変周波数制御信号の
指令内容たる制御周波数は、車内温度と設定温度との温
度差によって変わるものとしである。

また、出力制御部１５は発電機２の発電電圧を所定値に
調整するための発電機制御部１８へ制御指令を発して発
電様制御を行うと共に、エンジン制御用アクチュエータ
３の駆動制御を行うアクチュエータ駆動制御部１９の作
動・停止を制御するものとしである。

発電機制御部１８は電圧・電流検出回路１０の検出した
電圧値に基づいて発電機２へ界磁制御信号を適宜送信す
ることにより、発電機２の発電電圧を上下動させて、発
電機２の発電電圧が出力制御部１５より指示された電圧
になるよう制御し、モード切換部７における選択スイッ
チの選択端子が７８である場合には、出力制御部１５か
ら発される発電停止指令によって発電機制御部１８は発
電機内界磁コイルへの界Ｍｉ電流供給を遮断し、発電機
２による発電を停止させるのである。

また、出力制御部１５によって作動させられたアクチュ
エータ駆動制御部１９は、例えばエンジンのイグニッシ
ョンコイルと接続されてエンジンの回転数を検出するエ
ンジン回転数検出部２０より入力されるエンジン回転数
検出信号と、第１、第２コンセント１３．１４に接続さ
れた電気的負荷によって変動する負荷電流を検出する電
圧・電流検出回路ｌＯが検出した負荷電流値に基づいて
エンジン制御用アクチュエータ３を適宜駆動させ、電気
的負荷に応じた所要電力を得られるようにエンジンの回
転数を調整するのである。

上記のように構成した自動車用交流発電機構は、エンジ
ン１により作動する発電機２をシステム制御部６によっ
て動作制御させるものであり、モード切換部７を運転者
または他の者が操作することによって、発電停止、三相
可変周波出力、単相商用周波出力の各モードを選択でき
るようにしである。

発電停止モードにする場合は、モード切換部７の多枝選
択スイッチの選択端子を７８にすることで、出力制御部
１５が発電機制御部１８へ発電停止指令を発し、該指令
を受けた発電機制御部１８は発電機２内の界磁コイルを
流れる界磁電流を遮断して発電機２の発電を停止させ、
エンジンの回転負荷を最小にする。

三相可変周波出力モードにする場合は、モード切換部７
の多枝選択スイッチの選択端子を７ｂにすることで、出
力制御部１５は出力切換回路１２へ出力切換信号を、パ
ワードライブ回路１６へ可変周波数制御信号を、発電機
制御部１８へ制御指令をそれぞれ送信し、出力切換回路
１２がら第１コンセント１３を経て交流電動式圧縮機４
へ電源供給可能な状態にし、整流器９より供給された直
流電源を交流変換回路１１が所望周波数の三相交流電源
に変換するようパワードライブ回路１６に制御させ、交
流電動式圧縮機４へ供給される電源電圧が交流電動式圧
縮機４を駆動させる所定電圧値になるよう発電機制御部
１８に発電機２の界磁電流を調整させるのである。

しかして、可変周波数制御部１７から発される周波数制
御信号は、温度検出部８の検出した検出温度と可変周波
数制御部１７に設定された設定温度との温度差が大なる
場合には交流変換回路１１から出力される交流電源の周
波数が高くなり、温度差が小なる場合には交流変換回路
１１から出力される交流電源の周波数が低（なるように
パワードライブ回路１６を動作させるので、車内温度と
設定温度との温度差が大なる場合には交流電動式圧縮機
４へ高い周波数の交流電源を供給し、車内温度と設定温
度との温度差が小なる場合には交流電動式圧縮機４へ低
い周波数の交流電源を供給する。かくすることにより、
交流電動式圧縮機４の運転サイクルを異らしめて、車内
空調装置の能力を調整できるのである。

すなわち、車内温度と設定温度との温度差が大なる場合
には交流電動式圧縮機４へ周波数の高い電源を供給して
車内空調装置の能力を高め、車内温度が設定温度に近づ
く時間を短縮し、車内温度と設定温度との温度差が小な
る場合には交流電動式圧縮機４へ周波数の低い電源を供
給して車内空調装置の能力を低下させ、車内空調装置に
よって車内温度が過剰に上昇させられたり、過冷却され
たりするのを防ぐのである。

単相商用周波出力モードにする場合は、モード切換部７
の多枝選択スイッチの選択端子を７０にすることで、出
力制御部１５は出力切換回路１２へ出力切換信号を、パ
ワードライブ回路１６へ商用周波数制御信号を、発電機
制御部１８へ制御指令をそれぞれ送信し、出力切換回路
１２から第２コンセント１４を経て負荷５へ電源供給可
能な状態にし、整流器９より供給された直流電源を交流
変換回路１１が商用周波数の単相交流電源に変換するよ
うパワードライブ回路１６に制御させ、交流電動式圧縮
機４へ供給される電源電圧が１００ボルトになるよう発
電機制御部１８に発電機２の界磁電流を調整させるので
ある。

か（することのより、予め定められた５０１（ｚもしく
は６０）１ｚの１００ボルト交流電源を第２コンセント
１４から負荷５へ供給し、車内で家庭電化製品等を使用
できるようにするのである。

この負荷５としては、冬期に自動車のガラスに付着した
霜の急速解凍用ヒーター、エンジン始動直後に車内を急
速に加温する室内暖房用ヒーター、或は車内に持ち込ん
だ一般家庭電化製品等で、特にヒーターを使用すると空
調機の暖房機構が作用しないエンジンの始動時に車内を
効果的に加温することができる。

また、自動車の停車時においても単相商用周波数の交流
電源を第２コンセント１４へ供給できるよう、エンジン
１の回転数を制御するエンジン制御用アクチュエータ３
をシステム制御部６によって制御することで１発電機２
を駆動させるものとしてあり、例えばエンジン制御用ア
クチュエータ３をアクセルペダル上にセットすることで
、自動的にシステム制御部６が停車時発電モードに切り
換わるものとしである。なお、停車時発電モードの切換
もモード切換部７によって選択できるように構成する場
合もある。

停車時発電モードになると、出力制御部１５はアクチュ
エータ駆動制御部１９を作動させる。出力制御部１５は
エンジン１の回転数をエンジン回転数検出部２０から、
負荷５による負荷電流の変化を電圧・電流検出回路１０
からそれぞれ入力され、これらの情報に基づいてアクチ
ュエータ駆動制御部１９はエンジン制御用アクチュエー
タ３を適宜駆動させるのである。

すなわち、アクチュエータ駆動制御部１９は回転数と負
荷電流を比較演算し、該回転数における発電量よりも電
気的負荷が高い場合には、アクセルペダルを押し込む方
向にエンジン制御用アクチュエータ３を駆動させる駆動
信号をエンジン制御用アクチュエータ３へ送信し、該回
転数における発電量よりも電気的負荷が低い場合には、
アクセルペダルを引き戻す方向にエンジン制御用アクチ
ュエータ３を駆動させる駆動信号をエンジン制御用アク
チュエータ３へ送信し、負荷５の消費電力に応じた発電
が成されるようにエンジンｌを制御するのである。そし
て、エンジン１の回転数を適宜増減させることにより、
該回転数における発電量と電気的負荷が等しくなると、
アクチュエータ駆動制御部１９はエンジン制御用アクチ
ュエータ３への駆動信号送信を停止してエンジン制御用
アクチュエータ３の駆動を止め、アクセルペダルを該位
置に保持することで、エンジン１の回転数が所要数に保
たれるようにしである。

したがって、例えば屋外作業でチェーンソー等の大電力
を要する電気機器を使用する際にも、電気的負荷に応じ
て発電量が自動調整されるので、出力不足で当該機器の
使用が不可能になるのを極力防げると共に、電気的負荷
が小なる場合にはエンジン１の回転数を押えることで、
エネルギー効率を良好ならしめる。

なお、発電機２には高電圧のみを出力するシングルボル
テージ高周波発電機を用いても、高電圧とバッテリー供
給用の低電圧とを同時に出力可能なデュアルボルテージ
高周波発電機を用いてもよい。

また、本実施例においては交流電動式圧縮機４へ三相交
流を、負荷５へ単相交流を供給するように予め設定しで
あるものとしたが、例えば出力制御部１５からパワード
ライブ回路１６へ各周波数制御信号と共に単相・三相の
変換制御信号を送信するように構成することで、交流変
換回路１１からの出力を制御し、三相・単世の切り換え
を適宜に行うことも可能である。

以上本発明の詳細な説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲
内であればどのようにでも変更して実施することができ
る。

〈発明の効果〉 以上要するに本発明によれば、システム制御部によって
発電機を制御し、かつ発電機から供給された交流電源の
周波数を適宜変化させて出力することで、所要電圧・周
波数の交流電源を車内空調装置の交流電動式圧縮機また
は外部負荷へ必要に応じて選択供給できるのである。

すなわち、車内の空調装置の不使用時にはシステム制御
部の出力を切り換えることで、商用周波数の１００ボル
ト交流電源を家庭電化製品等の外部負荷へ供給できるの
で、別途発電機を設けることな（電気機器を屋外で使用
でき、実用的価値の高いものとなる。

しかも、交流電動式圧縮機へ供給する電源の周波数は、
システム制御部が温度検出部の検出した温度に応じて適
宜変化させるものとしであるので、供給電源の周波数に
よって交流電動式圧縮機の運転サイクルを換え、エンジ
ンの回転数に太き（左右されることな（空調装置の能力
を制御することが可能となり、エンジンの始動時であっ
ても交流電動圧縮機を備えた空調装置による急速冷暖房
を行うことができると共に、エンジンの高速回転時であ
っても空調装置による過加熱・過冷却を防止することが
できる。また、交流電動式圧縮機、凝縮機、および放熱
機構等からなる空調機構をユニット化し、冷媒を密封し
て金属パイプ等で循環流させるとリークすることがなく
、冷媒のリークや廃車時の冷媒放出による大気汚染や公
害を確実に防止することができる。

また、自動車の停止時にはシステム制御部によってエン
ジン制御用アクチュエータを制御し、外部負荷の消費電
力量に相当する発電量を得るのに必要な駆動力を発電機
へ与えられるようにエンジンを制御することで、負荷の
大小に応じた電源出力を得られるのである。したがって
、変動する負荷に供給する電源出力の過不足を小ならし
めて効率の良い発電を期すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の構成概略を示すブロック
図である。 図中、ｌはエンジン、２は発電機、３はエンジン制御用
アクチュエータ、４は交流電動式圧縮機、５は負荷、６
はシステム制御部、８は温度検出部、１５は出力制御部
、１８は発電機制御部、２０はアクチュエータ駆動制御
部である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電動式圧縮機を備える空調装置を装備した自動車に
   、車内の温度を検出する温度検出部と、停車時における
   エンジンの回転数を制御するエンジン制御用アクチュエ
   ータと、エンジンにより駆動する発電機と、この発電機
   より出力される交流電源の周波数、電圧を変化させて出
   力するシステム制御部とを設け、このシステム制御部は
   発電機の界磁電流を制御して発電電圧を調整する発電機
   制御手段と、温度検出部が検出した検出温度に応じて周
   波数を変えた交流電源を前記電動式圧縮機へ供給する可
   変周波出力と、商用周波数で１００ボルトの交流電源を
   外部の負荷へ供給する商用周波出力とを選択的に出力さ
   せる出力制御手段と、電力消費する外部の負荷に応じて
   発電機の発電電力を調整するように前記エンジン制御用
   アクチュエータを駆動させてエンジンの回転数を制御す
   るアクチュエータ駆動制御手段とを備えるものとしたこ
   とを特徴とする自動車用交流発電機構。