JPH05244730A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数の負荷を互いに独立に並列駆動することが
でき、かつ、車両搭載性及び経済性に優れた車両用電源
装置を提供する。 【構成】 高位ダイオ−ドブリッジ２は第１負荷８及び
バッテリ（第１蓄電手段）７に第１電源電圧を給電し、
スイッチングブリッジ４は第２負荷１０及びバッテリ
（第２蓄電手段）９に第２電源電圧を給電する。低位ダ
イオ−ドブリッジ３はブリッジ２、４とともに二電圧出
力型の三相全波整流器として機能する。電圧調整器（第
１電圧制御手段）６は第１電源電圧を検出して三相交流
発電機１の発電を制御し、制御回路（第２電圧制御手
段）１１は第２電源電圧を検出してスイッチングブリッ
ジ４の導通を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の負荷に互いに異
なる電圧を並列供給可能な車両用電源装置に関する。

【０００２】

【従来技術】特開平１−３０８１３３は、複数の車両負
荷に異なる電源電圧を並列供給するために複数個の発電
機を使用する車両用電源装置を開示する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが自動車のエン
ジンルームは狭くかつ発電機は一般的にエンジンからベ
ルト駆動されているので搭載場所が限定されてしまい、
複数個の発電機を搭載できるのは、限られた車両だけで
ある。本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、
複数の負荷に互いに異なる電圧を並列供給可能であり、
かつ、車両搭載性及び経済性に優れた車両用電源装置を
提供することをその目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用電源装置
は、車両エンジンにより駆動される交流発電機と、第
１、第２蓄電手段と、各アノ−ドが前記交流発電機の各
出力端に個別接続され第１負荷及び前記第１蓄電手段に
第１電源電圧を給電する高位ダイオ−ドブリッジと、各
アノ−ドが前記交流発電機の各出力端に個別接続され第
２負荷及び前記第２蓄電手段に第２電源電圧を給電する
スイッチングブリッジと、各カソ−ドが前記交流発電機
の各出力端に個別接続され各アノ−ドが前記第１、第２
負荷の低位側に共通接続される低位ダイオ−ドブリッジ
と、前記第１電源電圧を検出して前記交流発電機の発電
を制御する第１電圧制御手段と、前記第２電源電圧を検
出して前記スイッチングブリッジの導通を制御する第２
電圧制御手段とを備えることを特徴としている。

【０００５】第１電源電圧と第２電源電圧とは同一電圧
でも、異なる電圧でもよい。第１、第２蓄電手段として
バッテリやコンデンサを用いることができる。

【０００６】

【作用及び発明の効果】高位ダイオ−ドブリッジは第１
負荷及び前記第１蓄電手段に第１電源電圧を給電し、ス
イッチングブリッジは第２負荷及び前記第２蓄電手段に
第２電源電圧を給電する。低位ダイオ−ドブリッジはこ
れら高位ダイオ−ドブリッジ及びスイッチングブリッジ
とともに二電圧出力型の整流器として機能する。

【０００７】第１電圧制御手段は第１電源電圧を検出し
て交流発電機の発電を制御し、第２電圧制御手段は第２
電源電圧を検出してスイッチングブリッジの導通を制御
する。したがって、第１電源電圧は交流発電機の発電制
御により定格電圧に維持され、第２電源電圧はスイッチ
ングブリッジの導通制御により定格電圧に維持される。

【０００８】以上説明したように、本発明の車両用電源
装置は、二電圧出力型の整流器から出力される第１電源
電圧を検出して交流発電機の発電を制御する第１電圧制
御手段と、上記整流器の第２電源電圧を検出してスイッ
チングブリッジの開閉を制御する第２電圧制御手段とを
備えているので、１個の発電機と簡単な回路で２種類の
負荷を相互に独立に並列駆動し得るという優れた効果を
奏することができる。

【０００９】

【実施例】（第１実施例）この車両用電源装置は、図１
に示すように、車両エンジンにより駆動される三相交流
発電機１と、高位ダイオ−ドブリッジ２と、スイッチン
グブリッジ４と、低位側ダイオ−ドブリッジ３と、第１
蓄電手段としてのバッテリ７と、第２蓄電手段としての
バッテリ９と、第１電圧制御手段としての電圧調整器６
と、第２電圧制御手段としての制御回路１１とを具備し
ている。なお、上記各ブリッジ２、３、４は三相交流発
電機（オルタネ−タ）１と一体化されている。

【００１０】三相交流発電機１のステ−タコイル１ａの
各出力端は、高位ダイオ−ドブリッジ２及びスイッチン
グブリッジ４の各アノ−ドと、低位ダイオ−ドブリッジ
３のカソ−ドに各々個別接続されている。高位ダイオ−
ドブリッジ２及び低位ダイオ−ドブリッジ３はシリコン
ダイオ−ドで構成され、スイッチングブリッジ４はＳＣ
Ｒ（サイリスタ）で構成されている。

【００１１】スイッチングブリッジ４の各カソ−ドは第
２電源ラインＬＨ２を通じてバッテリ９の正極端に接続
され、バッテリ９の負極端は接地されている。また、第
２負荷７及びリレ−駆動回路２３ｃはバッテリ９と並列
に接続されており、制御回路１１はバッテリ９から給電
されており、その出力端はスイッチングブリッジ４の各
ＳＣＲへのゲ−ト電圧を出力する。

【００１２】高位ダイオ−ドブリッジ２の各カソ−ドは
第１電源ラインＬＨ１を通じてバッテリ７の正極端に接
続され、バッテリ７の負極端は接地されている。また、
第１負荷８はバッテリ９と並列に接続されている。更
に、この車両用電源装置は第３電源電圧を出力する回路
部を有しており、この回路部は、スイッチ接点２３ａ、
２３ｂを通じてオルタネ−タ１から三相交流電圧を受け
取る昇圧トランス２０と、昇圧トランス２０により昇圧
された交流電圧を整流する三相全波整流器２１からな
り、三相全波整流器２１で整流された高電圧は第３電源
ラインＬＨ３を通じて第３負荷２２に供給される。

【００１３】電圧調整器６は、バッテリ７の電圧と基準
電圧とを比較する比較器６ｂと、その比較出力により開
閉されるエミッタ接地のトランジスタ６ａとからなり、
トランジスタ６ａのコレクタはオルタネ−タ１の励磁コ
イル５を通じて第２電源ラインＬＨ２に接続されてい
る。１２はフライホイルダイオ−ドである。第２負荷１
０はスタ−タモ−タや燃料供給装置等のエンジン駆動用
の電気負荷からなり、第１負荷８はヘッドランプやファ
ンモ−タなどのエンジン駆動に無関係の電気負荷からな
り、これら第１、第２負荷８、１０の定格は＋１２Ｖに
設定されている。一方、第３負荷２２は融霜ヒ−タなど
の高電圧負荷からなり、配線抵抗損失の低減を図るため
昇圧、三相全波整流を行っている。

【００１４】上記車両用電源装置の動作を説明する。オ
ルタネ−タ１から三相交流電圧が出力される。電圧制御
回路６は、比較器６ｂで検出したバッテリ７の電圧が基
準電圧よりも高いとトランジスタ６ａをオフし、基準電
圧よりも低いとトランジスタ６ａをオンする。これによ
り励磁コイル５を流れる電流が断続制御されて発電機１
の出力電圧が所定値に制御される。通常、上記基準電圧
は、第１電源ラインＬＨ１の第１電源電圧が＋１２Ｖを
維持するように設定されている。

【００１５】ゲ−ト制御回路１１は、バッテリ９の電圧
を検出し、バッテリ９の電圧が所定値になるようにスイ
ッチングブリッジ４をオン、オフ制御する。通常の動作
では第２電源ラインＬＨ２の第２電源電圧が＋１２Ｖと
なるようにスイッチングブリッジ４を制御する。第３負
荷２２を使用する場合は、リレ−駆動回路２３ｃ内蔵の
リレ−を駆動し、その接点２３ａを導通させる。その結
果、変圧器２０で昇圧された三相交流電圧が全波整流器
２１で全波整流されて第３電源電圧（＋１００Ｖ）とし
て第３負荷２２に供給される。

【００１６】制御回路１１の詳細を第２図により説明す
る。３０は公知のＤＣ−ＤＣコンバ−タで第２電源ライ
ンＬＨ２の第１電源電圧を昇圧して出力端子３０ａから
出力する。３１及び３２はトランジスタ、３３は比較
器、３４、３５及び３６はダイオ−ド、３７は定電圧ダ
イオ−ド、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４
４、４５及び４６は抵抗である。

【００１７】抵抗４５、４６により分圧されたバッテリ
９の電圧Ｖ９の分圧と、抵抗４４、定電圧ダイオ−ド３
７の接続点から出力される基準電圧とが、比較器３３で
比較される。バッテリ９の電圧Ｖ９が所定値よりも低い
と、比較器３３の出力は１（ハイレベル）となって、抵
抗４３を通じてエミッタ接地のＮＰＮトランジスタ３２
をオンする。そのコレクタは抵抗４２、４１を通じてＤ
Ｃ−ＤＣコンバ−タ３０から昇圧された直流電圧Ｖｄｃ
が印加されており、トランジスタ３２をオンにより抵抗
４２、４１の接続点３１ａには直流電圧Ｖｄｃの分圧が
印加される。

【００１８】接続点３１ａにはＰＮＰトランジスタ３１
のベ−スが接続されており、そのエミッタはＤＣ−ＤＣ
コンバ−タの出力端に接続されている。したがって、ト
ランジスタ３２のオンにより接続点３１ａの電位が低下
すると、トランジスタ３１がオンし、そのコレクタから
ダイオ−ド３４及び抵抗３８を通じてスイッチングブリ
ッジ４の一つのＳＣＲにゲ−トトリガ電圧Ｖｇ１がハイ
レベルとなり、同様に、ダイオ−ド３５及び抵抗３９、
ダイオ−ド３６及び抵抗４０を通じて残りの２つのＳＣ
Ｒにゲ−トトリガ電圧Ｖｇ２、Ｖｇ３がハイレベルとな
り、スイッチングブリッジ４が導通し、オルタネ−タ１
の最高電位の相電圧が第２電源電圧以上の場合に第２電
源ラインＬＨ２に供給される。

【００１９】逆に、バッテリ９の電圧が所定値よりも高
くなると比較器３３の出力は０となって上記と逆の手順
でトランジスタ３２及び３１はオフする。そして、スイ
ッチングブリッジ４のＳＣＲはオルタネ−タ１の交流出
力端子に接続されているので、ゲ−トトリガ電圧Ｖｇ
１、Ｖｇ２、Ｖｇ３がロ−レベルとなるとアノ−ド／カ
ソ−ド間が逆電圧となるとＳＣＲがオフし、次にゲ−ト
トリガ電圧Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３がハイレベルになる
までオフを続ける。

【００２０】リレ−駆動回路２３ｃの詳細を第３図に示
す。５０は公知のフリップフロップ回路、５１はタイマ
回路、５２はリレ−の励磁コイル、５３、５４はトラン
ジスタ、５４はフライホイルダイオ−ド、５６はダイオ
−ド、５７は定電圧ダイオ−ド、５８、５９、６０、６
１及び６２は抵抗、７０は操作スイッチ、８０は比較器
である。操作スイッチ７０はスイッチを押した期間のみ
オンするプッシュオンスイッチとする。

【００２１】第３負荷２２を作動させるため操作スイッ
チ７０をオンすると、バッテリ電圧Ｖ９がフリップフロ
ップ５０の入力端子に入力され、その出力端子５０ａが
１となり、抵抗５８を通じてエミッタ接地のトランジス
タ５３がオンする。ここで、フリップフロップ５０は入
力電圧が０から１に遷移する時点で反転する形式のもの
である。

【００２２】トランジスタ５３のコレクタはリレ−５２
の励磁コイルを通じてバッテリ電圧Ｖ９を印加されてお
り、トランジスタ５３のオンにより、リレ−５２がオン
して接点２３ａ、２３ｂ（図１参照）が閉じて、第３負
荷２２が駆動される。第３負荷２２のオフは、操作スイ
ッチ７０を再度オンしてする方法の他、以下の二方法が
採用される。すなわち、フリップフロップ５０の出力電
圧Ｖｆをタイマ５１、ダイオ−ド５６を順次介してフリ
ップフロップ５０の入力端に帰還し、それにより、フリ
ップフロップ５０の出力電圧Ｖｆが０から１に変化して
から所定時間後にフリップフロップ５０の入力端にレベ
ル１（ハイレベル）電圧が帰還され、この時、フリップ
フロップ５０の入力端の電圧Ｖｅが０であれば、Ｖｆを
０にし、リレ−の接点２３ａ、２３ｂを開放する。した
がって、このタイマ５１は第３負荷２２への給電時間を
制限する保護装置としての機能を有している。

【００２３】更に、バッテリ９の電圧Ｖ９が所定電圧以
下になると、バッテリ９の充電を優先するべくリレ−の
接点２３ａ、２３ｂをオフする次の回路動作が実行され
る。すなわち、抵抗６０、６１により分圧されたバッテ
リ９の電圧Ｖ９の分圧と、抵抗５９、定電圧ダイオ−ド
５７の接続点から出力される基準電圧とが、比較器８０
で比較される。バッテリ９の電圧Ｖ９が所定値よりも低
いと、比較器３３の出力は１（ハイレベル）となってト
ランジスタ５４をオンし、トランジスタ５４によりフリ
ップフロップ５０の出力端がフリップフロップ５０の入
力状態に関わらずロ−レベルに落とされ、トランジスタ
５３がオフしてリレ−の励磁コイル５２への通電が遮断
される。なお、抵抗６２は操作スイッチ７０のオフ又は
タイマ５１の出力電圧がロ−レベルとなった場合にフリ
ップフロップ５０の入力端をロ−レベルに放電するため
の抵抗である。したがって、第３負荷２２をオフする条
件としてバッテリ９の電圧を検出しているので、エンジ
ン駆動用のバッテリ９の電圧が異常低下した場合に、オ
ルタネ−タ１の発電電力を第２負荷１０に優先供給する
ことができる。なお、上記実施例では第３負荷２２には
三相全波整流電圧を印加したが、三相交流電圧又は単相
交流電圧を印加することもできる。

【００２４】上述した実施例では、第１負荷８と第２負
荷１０をそれぞれ等しい電圧（＋１２ｖ）で作動するも
のとしたが、スイッチングブリッジ４のデュ−ティ比制
御により第１電源電圧を第２電源電圧より高く設定する
こともできる。この場合、第１負荷８として高電圧が有
利なスタ−タモ−タを採用し、第２負荷１０として低電
圧が有利な例えば電子回路製品を採用することもでき
る。 （第２実施例）他の実施例を図４に示す。

【００２５】この実施例の装置は実施例１の装置におい
て、スイッチングブリッジ４の出力端と第２電源ライン
ＬＨ２との間にリアクトル９０を介装し、更に、スイッ
チングブリッジ４の出力端をダイオ−ド１００のカソ−
ドに接続し、ダイオ−ド１００のアノ−ドを接地したも
のである。そして、この実施例ではスイッチングブリッ
ジ４の各ＳＣＲには所定周期のパルス信号が入力され、
スイッチングブリッジ４はオン、オフを繰り返すよう
に、制御回路１１は設計されている。上記の回路構成に
よりＳＣＲブリッジ回路４がオン・オフを繰り返すとス
イッチングブリッジ４はゲ−トトリガ電圧Ｖｇ１、Ｖｇ
２、Ｖｇ３に比例したパルス電圧を出力し、リアクトル
９０及びダイオ−ド１００により平滑化されてバッテリ
９にパルスデュ−ティ比に比例した電圧が供給される。

【００２６】以下、本実施例の特徴をまとめる。 （ａ）１つの発電機で３種類の負荷を相互に独立に並列
駆動することができ、車両の電気負荷を例えば走行（例
えばエンジン関係）系と非走行系とに分離しそれぞれの
電源に接続することができる。このようにすれば、車両
停車中に走行系の負荷を使用することはないので、バッ
テリがその自然放電以外の要因で放電してエンジンを始
動できないという不具合を完全に解消することが可能と
なる。

【００２７】（ｂ）実施例２で説明したように、オルタ
ネ−タ１の出力電圧から簡単に高電圧と低電圧とを発生
させることもでき、第１電源系（第１電源ラインＬＨ
１）と第２電源系（第２電源ラインＬＨ２）とに異なる
定格電圧の負荷を接続することができる。 （ｃ）エンジン駆動しない第１負荷荷８に給電するバッ
テリ７の電圧に基づいてオルタネ−タの発電を制御して
いるので、スタ−タモ−タの起動などにより電圧変動が
大きいバッテリ９により第１負荷８への給電電圧が変動
することがなく、第１電源ラインＬＨ１を安定電圧系と
してオ−ディオ機器などの安定動作を図ることができ
る。

【００２８】（ｄ）エンジン始動にあたって、バッテリ
１１はエンジン駆動に支障の無い最小電圧まで放電させ
ることができる。 （ｅ）第３負荷２２を第１、第２負荷８、１０と独立に
並列駆動することができ、更に、バッテリ９の電圧が所
定値以下になると第３負荷２２への電力供給を禁止して
いるので、第３負荷２２の駆動によりエンジン駆動に支
障が生じることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示す回路図、

【図２】制御回路を示す回路図、

【図３】励磁コイル駆動回路を示す回路図、

【図４】第２実施例を示す回路図、

【符号の説明】

１は三相交流発電機、２は高位ダイオ−ドブリッジ、３
は低位ダイオ−ドブリッジ、４はスイッチングブリッ
ジ、６は電圧調整器（第１電圧制御手段）、７はバッテ
リ（第１蓄電手段）、８は第１負荷、７はバッテリ（第
２蓄電手段）、１０は第２負荷、１１は制御回路（第２
電圧制御手段）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両エンジンにより駆動される交流発電機
   と、 第１、第２蓄電手段と、 各アノ−ドが前記交流発電機の各出力端に個別接続され
   第１負荷及び前記第１蓄電手段に第１電源電圧を給電す
   る高位ダイオ−ドブリッジと、 各アノ−ドが前記交流発電機の各出力端に個別接続され
   第２負荷及び前記第２蓄電手段に第２電源電圧を給電す
   るスイッチングブリッジと、 各カソ−ドが前記交流発電機の各出力端に個別接続され
   各アノ−ドが前記第１、第２負荷の低位側に共通接続さ
   れる低位ダイオ−ドブリッジと、 前記第１電源電圧を検出して前記交流発電機の発電を制
   御する第１電圧制御手段と、 前記第２電源電圧を検出して前記スイッチングブリッジ
   の導通を制御する第２電圧制御手段とを備えることを特
   徴とする車両用電源装置。