JPH0496631A - 自動車用電源装置 - 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］ 本発明は自動重用の電源装置に関し、詳細には各種電気
負荷に供給する電源電圧として、エンジン始動時や坂道
走行時の運転モード毎の負荷変動或いは季節等による温
度変化に影響されることなく、一定の適正電圧を供給し
得るようにした自動車用電源装置に関する。

「従来の技術］ 一般に、自動車用電源装置は、バッテリーに自動車用発
電機を接続し、エンジン始動時に必要な電力をバッテリ
ーにて得た後は、上記発電機の発生出力によってバッテ
リー（鉛蓄電池）を充電して各種電気負荷に必要な電力
を供給している。自動車の電気負荷には、第１の電気負
荷群として例えばエンジンの始動及び制御に関与する点
火コイルや燃料ポンプ、燃料噴射弁等のエンジン駆動用
アクチュエータ類、第２の電気負荷群として、例えばヘ
ッドランプや車室内の冷房又は暖房用のファンモータ、
ラジオ受信機等、主として自動車の安全又はアクセサリ
−機能を果す車体装備類があり、これらの電気負荷類は
、バッテリーからの電圧を導く電源ラインと基準電位点
く接地電位点）との間にそれぞれ接続されている。

第３図に従来の自動車用電源装置を示す。図中１は発電
機であり、発生した交流出力を整流器１ａを介して直流
出力を取出すようになっている。

整流器１ａの出力端子は定格＋１３Ｖの電源ライン２に
接続され、電源ライン２と接地ライン４との間にバッテ
リー６が接続される。バッテリー６の出力電圧はイグニ
ッションスイッチ１０を介して電圧調整器５に入力され
る。発電機１は上記電圧調整器５からの信号により励磁
されるとともに、出力電圧が安定化されるようになって
いる。ランプ等の安全装備負荷類３ａ及び冷暖房用ファ
ンモータ等のアクセサリ−装備負荷類３ｂは、上記バッ
テリー６からの電圧が導びかれる電源ライン２と接地ラ
イン４との間に接続されている。

また、上記電源ライン２には、イグニッションスイッチ
１０を介して燃料噴射弁１１ａ、点火コイル１１ｂ、燃
料ポンプ１１Ｃ等から成るエンジン駆動用負荷類及びス
タータモータ駆動用リレコイル９か接続される。スター
タモータ７は、リレーコイル９によって開閉されるスイ
ッチ８と共に、電源ライン２と接地ライン４との間に接
続されている。

このような構成の自動車用電源装置は、発電機１によっ
て充電されるバッテリー６からの充電電圧で各種負荷類
３ａ、３ｂ、１１ａ〜１１Ｃを共通に駆動し、始動時に
は、スタータモータ７を駆動する力をバッテリー６から
得て、エンジンを始動している。エンジン始動後は、バ
ッテリー６はエンジン負荷変動に起因する発電機１の出
力電圧変動を平滑する動きをしている。

ところで、発電機１の出力電圧はバッテリー６を高効率
で充電する最適値に設定される。しかし、このように発
電機１の出力電圧を設定すると、バッテリー６の内部抵
抗が温度によって異るため、例えば定格１２Ｖの乗用車
用バッテリーの場合、低温時には１５Ｖ、高温時には１
３Ｖと変化する。

このような電圧変動はそのまま電機負荷類３ａ、３ｂ、
１１ａ〜１１Ｃに印７ＪＯされることになる。

自動車用電気負荷類は、通常１３Ｖ付近で所要の性能を
発揮するように設計されているため、バッテリー６から
の充電電圧か１５Ｖにも上昇した場合は、２Ｖ分の余分
な電圧が各負荷類にかかり、電力が無駄に消費されてし
まう。また、第３図の構成であると、第２の電気負荷群
の車体装備負荷類３ａ、３ｂには自動車を稼動していな
いときでも常時バッテリー６からので電圧が印加される
ことになる。このような条件では車体装備負荷類３ａ、
３ｂの所定導体間に電食の発生が促進される不具合があ
る。

なお、バッテリーの出力電圧を制御する先行例としては
、特開平１−２３４０２３号かめる。これはエンジン始
動時のバッテリー電圧降下を保証する保証手段を設けた
ものであるが、バッテリーの電圧は常に車体装備負荷類
に印加されている。

「発明が解決しようとする課題］ 以上説明したように、従来の自動車用電源装置は、発電
機の出力電圧をバッテリーの充電に最適な値に設定して
いるため、温度の違いによってバッテリーからの出力電
圧か変化し、出力電圧が高くなる低温時では、各電気負
荷類特に車体装備負荷類３ａ、３ｂに、所要定格電圧よ
り高い電圧か印加されて、無駄な電力を消費してしまう
。また、車体装備負荷類３ａ、３ｂには、常時バッテリ
ー電圧かかかるので、所定導体間での電食を〒めるとい
う不具合かあった。

そこで本発明は、車体装備負荷類等の第２の電気負荷群
を温度変化によらず定格下の安定した定電圧にて駆動し
て電力消費量を必要限に止めるとともに、エンジンの非
稼動時にはこの第２の電気負荷群に電圧か印加されるこ
とのないようにした自動車用電源装置の提供を目的とす
る。

［課題を解決するだめの手段］ 本発明は、第１の電気負荷群を負荷とするバッテリーと
、エンジン始動後に起動し、第２の電気負荷群を負荷と
する発電機と、この発電機と前記バッテリーとを電気的
に分離し、前記発電機からの出力を電圧変換して前記バ
ッテリーを充電する電圧変換手段と、前記発電機の出力
端子に接続ざれ、前記第２の電気負荷群に、前記発電機
の出力電圧の変動を抑制して供給するとともに、温度変
化に対してほぼ一定の端子電圧を維持する蓄電手段と、
この蓄電手段の端子電圧に応じて前記発電機の出力電圧
を前記第２の電気負荷群の定格電圧に合わせて制御する
電圧調整器とを設けている。

［作用］ 上記構成によれば、バッテリーには発電機の出力電圧が
電圧変換手段を介して供給され、同電圧変換手段を介し
て充電されることになり、バッテリーと発電機とか絶縁
形式になる。これにより第２の電気負荷群はバッテリー
電圧によって駆動されることがなくなり、エンジンの非
稼働時に電圧が印加されることがなくなり、電食の発生
が抑えられる。また、第２の電気負荷群の定格電圧に合
わせて制御される発電機から得られる電圧の変動を温度
変化に対してほぼ一定の電圧を維持する蓄電手段にて抑
制し、第２の電気負荷群を常に定格値の電圧にて駆動す
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る自動車用電源装置の一実施例を示
す回路図である。

第１図において、第３図と同一機能を有する要素には共
通の符号にて示す。本実施例による電源装置の負荷構成
は、バッテリー６の出力する電圧下で第１の電気負荷群
としてのエンジン駆動用アクチュエータ（燃料噴射弁１
１ａ、点火コイル１１ｂ、燃料ポンプ１１ｃ等）を駆動
し、発電機１の出力する電圧下で第２の電気負荷群とし
ての安全装備負荷類３ａ及びアクセサリ−負荷類３ｂを
駆動するように、負荷を分けている。即ち、整流器１ａ
からの発電機出力は、安全装備負荷類３ａとアクセサリ
−負荷類３ｂとを接続した電源ライン２′と接地ライン
４′間に導出している。またバッテリー６の正電極端子
６ａは、イグニッションスイッチ１０を介して電源ライ
ン２ａに接続し、負電極端子６ｂは接地ライン４′に接
続している。電源ライン２ａと接地ライン４′　との間
にはエンジン駆動用アクチュエータ類１１８〜１１Ｃを
接続する。

しかして、発電機１とバッテリー６との間には、ＤＣ−
ＤＣＤンバータ１３を接続しである。ＤＣＤＣコンバー
タ１３は、トランスを使用した１次側回路と２次側回路
に分離した構成をしており、電源ライン２′を介して上
記発電機１からの電圧を１次側回路に入力し、２次側回
路より発生したＤＣ電力をバッテリー６の正電極端子６
ａに供給するようになっている。また、ＤＣ−ＤＣコン
バータ１３は、バッテリー６からの出力電圧を入力して
おり、これによりＤＣ−ＤＣコンバータ１３はバッテリ
ー６の出力電圧をフィードバック制御することができる
。

また、上記車体装備負荷類３ａ、３ｂと各並列に、上記
電源ライン２′と接地ライン４′との間にコンデンサ１
２を接続しである。このコンデンサ１２は負荷急変時に
おける発電機出力の変動を抑制するため、容量が大きく
、温度変化に対して端子電圧がほぼ一定であり且つ充電
に要する時間が短い内部抵抗の小さいものである。この
ような種類のコンデンサとして、例えば電気二重層コン
デンサを使用している。

さらに、上記コンデンサ１２の出力電圧は、発電機１の
電圧調整器５に入力している。これにより、電源ライン
２′に接続された車体装備負荷類３ａ、３ｂの負荷変動
に起因してコンデンサ１２の両端電圧が変動しても、そ
の電圧変動分を抑制し、電源ライン２′に設定された定
格電圧（ここでは１３ｖ）を維持するようになっている
。また、この電圧調整機５には初期励磁用としてバッテ
リ６よりの電圧が入力され、コンデンサ１２が放電状態
にあるエンジン始動時にも、発電機］の励磁を可能にし
ている。

なお、イグニッションスイッチ１０、リレーコイル９、
リレースイッチ８及びスタータモータ７の接続構成は従
来と同様である。

上記実施例に用いたＤＣ−ＤＣコンバータ１３は例えば
第２図に示す回路が適当である。

第２図の一点鎖線内に示す構成がＤＣ−ＤＣコンバータ
１３であり、入力巻線５１および出力巻線５２からなる
コンバータトランス５０を介した１次側回路と２次側回
路とから成る。１次側回路はトランス５０の入力巻線５
１と直列にトランジスタ６６のコレクタ・エミッタ通路
を接続し、トランジスタ６６のベースに駆動用信号を入
力してトランス５０を励振している。トランス５０の出
力巻線５２は整流用ダイオード５３．５４とともに２次
側回路を構成し、入力巻線５１に誘起した電圧に比例し
た電圧をバッテリー６に供給している。上記トランジス
タ６６を駆動する信号は、方形波を発生する発振器５７
、レベル比較器５８及びアンド回路５６によって作られ
る。アンド回路５６は発振器５７からの信号を比較器５
８からの信号に基づいてゲート制御しており、比較器５
８からの信号レベルがハイレベルの時に発振器５７から
の信号を通す。比較器５８は定電圧ダイオード６０に基
づく電圧を非反転入力端子〈＋）に導き、反転入力端子
（−）にバッテリー６からの出力電圧を導いている。詳
細には、電源ライン２′と接地ライン４′の間に、抵抗
６３と定電圧ダイオード６０の直列回路を接続し、この
直列回路の接続点に生じる電圧（基準電圧）を抵抗６２
を介して上記非反転入力端子に印加している。抵抗６２
には抵抗６１及びダイオード５９の直列回路を接続して
いる。ダイオード５９は反転入力端子に供給する電圧の
温度補償を行っている。また、バッテリー６の出力電圧
はシリーズ抵抗６４及びレベルダウン抵抗６５を介して
反転入力端子に導入される。このような構成によりトラ
ンジスタ６６を駆動する信号が作成される。

以上の構成になる自動重用電源装置は、エンジンを始動
するため、先ずイグニッションスイッチ１０を端子１０
Ｃの位置にまで回すと、コモン端子１０ｄ及び端子１０
ｂ間と、コモン端子１０ｄ及び端子１０Ｃ間とがそれぞ
れ導通する。コモン端子１０ｄ及び端子１０ｃ間の導通
により、コイル９に電流が流れてスイッチ８か導通し、
スタータモータ７が作動する。また、コモン端子１０ｄ
及び端子１０ｂ間の導通により、それぞれ燃料噴射弁１
１ａ、点火コイル１１ｂ及び燃料ポンプ１１Ｃが゛アク
ティブな状態になっているので、上記スタータモータ７
の作動と相まって、エンジンか始動されることになる。

エンジンの始動により発電機１はシャフトが回転され、
電圧調整器５を介して励磁電流か供給されるので、発電
を開始する。この発電機］の出力電圧は、安全装備負荷
類３ａ及びアクセサリ−負荷類３ｂがその性能を充分に
発揮する定格電圧（例えば１３ｖ）に設定されている。

電圧調整器５は上記定格電圧に発電機出力を制御する。

ここで、エンジン負荷の急変により発電機１の出力電圧
が変動した場合、コンデンサ１２は容量が大きいので、
発電機１の出力電圧変動を吸収し、車体装備負荷類３ａ
、３ｂに常に１３Ｖ近傍の電圧を供給し、過不足の電圧
を供給することがない。

また、コンデンサ１２は、内部抵抗が小さく設計される
ことで、発電機１の起動直接より瞬時に電荷を蓄積し、
車体装備負荷類３ａ、３ｂの動作が遅れることはない。

更に、コンデンサ１２は温度変化に対して端子電圧をほ
ぼ一定に維持するで、車体装備負荷類の動作か安定する
。

またバッテリー６は、Ｄ（、−ＤＣｌンハータ１３を介
してバッテリー６の充電に最適な電圧か供給される。こ
の充電は間欠的に行われる。定電圧ダイオード６０の出
力する基準電圧は、バッテリー６を最適充電する値に設
定されている。定電圧ダイオード６０からの基準電圧は
バッテリー６からの出力電圧と比較器５８にて比較され
る。比較器５８はバッテリー６からの出力電圧か定電圧
ダイオード６０からの基準電圧より大きい間即ち、バッ
テリー６の充電電圧が充分高い間は充電の必要がないの
で、ロウレベルの信号を出力している。

充電電圧が基準電圧より下がると、比較器５８はハイレ
ベルの信号を出力する。これによりアンド回路５６は発
振器５７からの信号をトランジスタ６６のベースに供給
して、バッテリー６を充電する。

Ｄ（、−ＤＣコンバータ１３は、温度によるバッテリー
６の充電電圧の制御も行なうようにしている。これはダ
イオード５９にて行っている。ダイオード５９の両端電
圧は温度が高いと低く、温度が低いと高くなる。この性
質を利用することで、冬期等の温度が低いときに、基準
電圧側を強制的に高め、比較器５８がハイレベルを出力
する率を多くするわけである。このような目的の為には
ダイオード５９はバッテリー６の液温度を検出するのが
最適であるが、エンジンルーム内の温度で近似すること
もできる。またダイオード５９は１個に限定するもので
はなく、温度に対してバッテリー６が最適の充電を受け
るように任意の個数使用してもよい。更にコンバータは
間欠的に充電動作を行っているが、例えば発振器５７を
三角波等の傾斜波形を出力する回路に換え、この出力を
トランジスタ６６のベースにコンデンサ結合するととも
に、比較器５８の出力にてトランジスタ６６のベースバ
イアスを制御する形式に換えれば、連続的な制御を行う
ことができる。また、コンデンサ１２は一般的な電解コ
ンデンサを使用してもよい。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、ランプ冷暖房用のフ
ァンモータ等車体装備負荷類等の第２の電気負荷群を駆
動する電圧を温度変化によらず定格電圧範囲内の定電圧
に抑制でき、無駄な電圧を消費することが無い。また、
エンジンの非稼働時には第２の電気負荷群に電圧が印加
されないので、導体間の電食を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動車用電源装置の一実施例を示
す構成図、第２図は上記実施例に用いたＤＣ−ＤＣコン
バータの一例を示す構成図、第３図は従来の自動車用電
源装置を示す構成図である。 １・・・発電機、２’　、２ａ・・・電源ライン、３ａ
、３ｂ・・・車体装備負荷類（第２の電気負荷群）、４
′・・・接地ライン、５・・・電圧調整器、６・・・バ
ッテリー、１０・・・イグニッションスイッチ、１１ａ
〜１１ｂ・・・エンジン駆動用アクチュエータ（第１の
電気負荷群）、１２・・・コンデンサ（蓄電手段）、１
３・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１の電気負荷群を負荷とするバッテリーと、エンジン
   始動後に起動し、第２の電気負荷群を負荷とする発電機
   と、 この発電機と前記バッテリーとを電気的に分離し、前記
   発電機からの出力を電圧変換して前記バッテリーを充電
   する電圧変換手段と、 前記発電機の出力端子に接続され、前記第２の電気負荷
   群に前記発電機の出力電圧の変動を抑制して供給すると
   ともに、温度変化に対してほぼ一定の端子電圧を維持す
   る蓄電手段と、 この蓄電手段の端子電圧に応じて前記発電機の出力電圧
   を前記第２の電気負荷群の定格電圧に合わせて制御する
   電圧調整器と、 を具備したことを特徴とする自動車用電源装置。