JPH0538074A - 自動車部品加熱ヒータ用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、ヒータの温度を効率良く短時間
に上昇させると共にエンジン始動能力等を確保できる自
動車部品加熱ヒータ用電源装置を得る。 【構成】 エンジンの回転により電力を発生する発電機
１と、発電機内の交流電圧を昇圧して整流する昇圧手段
７と、発電機の出力電流により充電される第１の蓄電体
２と、昇圧手段の出力電流により充電される第２の蓄電
体８と、自動車上の部品に装着されて部品を加熱するた
めのヒータ３と、昇圧手段及び第２の蓄電体からの電力
をヒータに対して選択的に供給するための通電スイッチ
５と、ヒータに対する電力供給要求の有無に応じて通電
スイッチを開閉制御する制御回路６とを備え、第１の蓄
電体により運転制御系への給電を行い、昇圧手段及び第
２の蓄電体によりヒータへの給電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車上の部品を加
熱するためのヒータに給電する電源装置に関し、特にヒ
ータの温度を効率良く短時間に上昇させると共にエンジ
ン始動能力等を確保できる自動車部品加熱ヒータ用電源
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車上の部品には種々のヒー
タが装着されており、これらのヒータには、共有のバッ
テリから電力が供給されている。例えば、外気温度が低
い場合には、エンジンの各気筒に吸入される空気温度も
低くなって着火能力が低下するため、吸入空気を加熱す
る必要がある。特にディーゼルエンジンの場合には、始
動時の着火が困難になるため、グローヒータが必要とな
る。又、フロントガラスの霜付を防止するためにウィン
ドヒータを駆動する必要があり、更に、排気ガス処理用
の触媒の機能が低温時に劣化するため、触媒ヒータによ
り加熱する必要がある。

【０００３】従って、触媒等の部品温度を常に検出して
おり、低温状態と判定されたときには直ちにヒータを通
電し、エンジン始動前であれば予備加熱を行っている。
通常、これらの各種ヒータの消費電力は、例えば触媒ヒ
ータの場合、数ｋＷに達するため、バッテリ電圧が12Ｖ
であれば400Ａ程度の電流を要し、自動車のバッテリに対
して大きな負荷となっている。

【０００４】図３は従来の自動車部品加熱ヒータ用電源
装置を示すブロック図である。図において、１はエンジ
ンの回転により電力を発生すると共に出力側に整流器を
含む交流発電機即ちオルタネータ、２はオルタネータ１
からの出力電流により充電されるバッテリであり、これ
らはヒータ(後述する)に電力を供給するための電源手段
を構成している。３は自動車上の部品(例えば、触媒)に
装着されてその部品を加熱するためのヒータであり、オ
ルタネータ１とバッテリ２との接続点から給電されてい
る。

【０００５】４はヒータ３の周辺温度即ち部品温度を検
出する温度センサである。５は電源手段(オルタネータ
１及びバッテリ２)からの電力をヒータ３に対して選択
的に通電するための通電スイッチであり、例えば電磁駆
動の機械式スイッチからなり、ヒータ３とグランドとの
間に挿入されている。６は温度センサ４からの温度信号
Ｔに基づいて通電スイッチ５に通電制御信号Ｃを出力す
る制御回路である。尚、図示しないが、制御回路６と通
電スイッチ５との間には、電圧手段の出力電圧に基づい
て通電制御信号Ｃに応じた通電スイッチ５の動作電圧を
生成する駆動回路が挿入されている。

【０００６】次に、図３に示した従来の自動車部品加熱
ヒータ用電源装置の動作について説明する。通常の運転
中において、オルタネータ１は、エンジンと共に回転し
て３相交流発電を行い、３相交流を例えば12Ｖの直流電
圧に変換して出力してバッテリ２を充電する。

【０００７】運転中又は停車中に部品(例えば、触媒)の
温度が低下し、温度センサ４が所定の下限値以下の温度
信号Ｔを出力すると、これがヒータ３への電力供給要求
となり、制御回路６は、通電制御信号Ｃを出力して通電
スイッチ５を閉成する。例えば、低温時に始動用のキー
スイッチをオンさせると、通電制御信号Ｃが生成されて
通電スイッチ５がオンすると共に、充分な温度上昇が得
られたと見込まれる一定時間経過後に通電スイッチ５は
オフとなる。こうして、ヒータ３は、電源手段即ちオル
タネータ１及びバッテリ２により給電され、触媒を下限
値以上の温度に加熱して所望の排気ガス処理機能を確保
させる。通常、触媒が有効に機能するための適温が350
℃〜400℃程度であり、エンジン運転中の排気ガス温度
が600℃程度になることから、ヒータ３への通電は低温始
動時の短時間の間のみに行われる。

【０００８】しかし、ヒータ３への通電時には、バッテ
リ２に電圧降下が生じるので、通常の運転に必要な電圧
が得られなくなり、エンジン出力トルクの低下により走
行及び加速性能が低下するおそれがある。特に、エンジ
ン始動時には高負荷となるため、始動前にヒータ３への
通電が行われると、バッテリダウンにより始動不可能と
なったり、走行及び加速能力等が低下してしまう。又、
オルタネータ１の充電能力やバッテリ２の充電容量にも
限界があるため、バッテリ２の出力電圧の回復も遅れて
しまう。

【０００９】更に、触媒の温度低下が著しい場合には、
バッテリ２のみの通電では触媒の加熱に時間がかかるう
え、所望電力(数ｋＷ)をヒータ３に供給しようとすると
大電流(バッテリ電圧12Ｖに対して400Ａ程度)が必要と
なり、通電スイッチ５及び配線等の電流容量が大きくな
ってしまう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の自動車部品加熱
ヒータ用電源装置は以上のように、通常の運転制御系に
用いられるオルタネータ１及びバッテリ２の出力電圧を
ヒータ３に供給しているので、バッテリ２がダウンする
ことにより運転能力が低下し易く、自動車部品の加熱に
時間がかかるうえ、各種要素の電流容量が大きくなって
効率が悪いという問題点があった。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、ヒータの温度を効率良く短時間
に上昇させると共にエンジン始動能力等を確保できる自
動車部品加熱ヒータ用電源装置を得ることを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る自動車部
品加熱ヒータ用電源装置は、エンジンの回転により電力
を発生する発電機と、発電機内の交流電圧を昇圧して整
流する昇圧手段と、発電機の出力電流により充電される
第１の蓄電体と、昇圧手段の出力電流により充電される
第２の蓄電体と、自動車上の部品に装着されて部品を加
熱するためのヒータと、昇圧手段及び第２の蓄電体から
の電力をヒータに対して選択的に供給するための通電ス
イッチと、ヒータに対する電力供給要求の有無に応じて
通電スイッチを開閉制御する制御回路とを備えたもので
ある。

【００１３】

【作用】この発明においては、第１の蓄電体により運転
制御系への給電を行い、昇圧手段及び第２の蓄電体によ
りヒータへの給電を行う。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例を示すブロック図であ
り、１〜６は前述と同様のものである。この場合、バッ
テリ２は第１の蓄電体を構成しており、オルタネータ１
と共に通常の運転制御系への給電を行っている。又、通
電スイッチ５はヒータ３の上流側に挿入されており、ヒ
ータ３の他端は接地されている。

【００１５】７はオルタネータ１内の交流電圧を昇圧し
て整流する昇圧手段即ち三相トランス、８は三相トラン
ス７の出力電流により充電される第２の蓄電体即ち補助
バッテリであり、これらはヒータ３への給電を行う。三
相トランス７及び補助バッテリ８の出力電圧は、例えば
オルタネータ１及びバッテリ２の出力電圧(12Ｖ)よりも
高い値(24Ｖ)に設定されており、両者の接続点は通電ス
イッチ５に接続されている。

【００１６】次に、図１に示したこの発明の一実施例の
動作について説明する。いま、触媒の温度が正常であっ
て温度信号Ｔが低温状態を示さなければ、制御回路６か
らの通電制御信号Ｃは開放指令を示しており、通電スイ
ッチ５は開放されている。又、エンジン回転中におい
て、オルタネータ１は、12Ｖの出力電圧となるようにバ
ッテリ２を充電し、オルタネータ１内の三相交流電圧
は、三相巻線を介して三相トランス７により昇圧され、
更に直流電圧に整流された後、24Ｖの出力電圧となるよ
うに補助バッテリ８を充電する。

【００１７】一方、触媒温度が低下して温度信号Ｔが低
温状態を示すと、制御回路６は、閉成指令を示す通電制
御信号Ｃを出力して通電スイッチ５を導通させ、三相ト
ランス７及び補助バッテリ８からの出力電圧をヒータ３
に供給する。このとき、ヒータ３は、バッテリ２とは独
立した三相トランス７及び補助バッテリ８から給電され
るので、充分な電力が供給されると共に、24Ｖの高電圧
が印加されるので、ヒータ３の温度は短時間に上昇す
る。又、ヒータ３への印加電圧を24Ｖに倍増することに
より、数ｋＷの要求電力に対する供給電流が200Ｖ程度
で済むため、各部配線等の電流容量が半減し、通電効率
も向上する。

【００１８】又、三相トランス７は、オルタネータ１内
の交流電力を昇圧するのみであるから、配置スペース等
に特に制約を受けることはない。更に、通電スイッチ５
をヒータ３の上流側に設けたので、ヒータ３に短絡故障
等が発生しても通電スイッチ５が遮断されれば給電され
ず、電力を浪費することもない。

【００１９】尚、上記実施例では、補助バッテリ８をバ
ッテリ２から完全に独立させたが、図２のように、バッ
テリ１及び補助バッテリ８を直列接続してヒータ３への
給電電力を取り出すようにしてもよい。この場合も、通
常の運転制御系への給電は第１の電源手段１及び２によ
り行われるので、ヒータ３への給電によるバッテリダウ
ンは防止され、上述した作用効果を奏する。図２の場
合、補助バッテリ８は出力電圧が12Ｖ(＝24Ｖ−12Ｖ)と
なるように充電されるが、バッテリ２との直列接続によ
り、ヒータ３には同様に24Ｖの出力電圧が印加される。
又、補助バッテリ８をバッテリ２と同一構成とすること
ができる。

【００２０】又、オルタネータ１から三相トランス７に
交流電力を取り出すために、オルタネータ１内の三相交
流巻線に対向し且つ三相トランス７に接続された昇圧用
の三相巻線が必要となるが、この三相巻線は、オルタネ
ータ１内に組み込まれてもよく、オルタネータ１内の三
相巻線に対向するように別に設けられてもよい。即ち、
オルタネータ１内の三相巻線を共用した場合は、オルタ
ネータ１の三相出力端子から12Ｖの交流電圧を取り出
し、三相トランス７内で24Ｖに昇圧して整流する。又、
別の三相巻線を対向させた場合は、その三相巻線が24Ｖ
に昇圧された交流電圧を出力するので、三相トランス７
側は実質的に整流器機能のみを有することになる。

【００２１】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、エンジ
ンの回転により電力を発生する発電機と、発電機内の交
流電圧を昇圧して整流する昇圧手段と、発電機の出力電
流により充電される第１の蓄電体と、昇圧手段の出力電
流により充電される第２の蓄電体と、自動車上の部品に
装着されて部品を加熱するためのヒータと、昇圧手段及
び第２の蓄電体からの電力をヒータに対して選択的に供
給するための通電スイッチと、ヒータに対する電力供給
要求の有無に応じて通電スイッチを開閉制御する制御回
路とを備え、第１の蓄電体により運転制御系への給電を
行い、昇圧手段及び第２の蓄電体によりヒータへの給電
を行うようにしたので、ヒータの温度を効率良く短時間
に上昇させると共にエンジン始動能力等を確保できる自
動車部品加熱ヒータ用電源装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】この発明の他の実施例を示すブロック図であ
る。

【図３】従来の自動車部品加熱ヒータ用電源装置を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ オルタネータ ２ バッテリ(第１の蓄電体) ３ ヒータ ５ 通電スイッチ ６ 制御回路 ７ 三相トランス(昇圧手段) ８ 補助バッテリ(第２の蓄電体)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 エンジンの回転により電力を発生する発
   電機と、 前記発電機内の交流電圧を昇圧して整流する昇圧手段
   と、 前記発電機の出力電流により充電される第１の蓄電体
   と、 前記昇圧手段の出力電流により充電される第２の蓄電体
   と、 自動車上の部品に装着されて前記部品を加熱するための
   ヒータと、 前記昇圧手段及び前記第２の蓄電体からの電力を前記ヒ
   ータに対して選択的に供給するための通電スイッチと、 前記ヒータに対する電力供給要求の有無に応じて前記通
   電スイッチを開閉制御する制御回路と、 を備えた自動車部品加熱ヒータ用電源装置。