JPH07212901A - 車輛用電力供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高電圧電源の電力を降圧することなく、低電
圧用負荷抵抗に非接触状態で供給できるようにする。 【構成】 高電圧発電機１２に定電流インバータ１４を
接続し、この定電流インバータ１４の出力線１４ａを変
圧器１５の一次側に挿通し、この変圧器１５の二次側に
電装品等の低電圧用負荷抵抗１６に接続する入力線１５
ａを配設する。定電流インバータ１４で高周波電流に変
換された上記高電圧発電機１２からの電力が上記変圧器
１５の一次側の上記出力線１ａに出力されると、二次側
の入力線１５ａに誘導起電力が発生し、上記低電圧用負
荷抵抗１６に電力が供給される。その結果、変圧器１５
の二次側に接続する低電圧用負荷抵抗１６に対して高電
圧を降圧することなく非接触状態で電力を供給すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高電圧を降圧すること
なく無接触状態で低電圧用負荷抵抗に給電する車輛用電
力供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車輛に搭載されている電装品
は、例えばガソリン自動車であれば１２Ｖの電源電圧で
作動するように構築されている。一方、電気自動車を始
めとして１００Ｖ以上の高電圧電源を利用する動力シス
テムにおいて、ガソリン自動車用電装品をそのまま利用
する場合には、降圧コンバータにより１００Ｖを１２Ｖ
に変換して供給する必要がある。

【０００３】このような電力を供給する装置として、車
輛に高電圧発電機を搭載したものでは、例えば、図７に
示すように、高電圧発電機１からの高電圧をコンデンサ
２を介してＤＣ−ＤＣコンバータ３により１２Ｖに降圧
して、バッテリ４及び低電圧負荷５に給電する。また、
直流状態で負荷制御を行う場合には、電圧が一定である
ため低電圧負荷５と直列に接続した抵抗などの負荷でバ
アイス電圧を切換えて制御する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の電力供
給装置では、低電圧負荷５に給電するには、この低電圧
負荷５をコネクタ等を介して直接接続しなければならな
いので、コネクタ等の接続部品が必要で配線が複雑化す
る。

【０００５】また、直流状態で負荷制御行う場合に、抵
抗などでバイアス電圧を切換えるのは回路が複雑化し、
使い勝手が悪い。

【０００６】さらに、制御電力が大きくなると損失が増
えるため、制御すべき電装負荷容量に限界が生じ、ＤＣ
−ＤＣコンバータ３の容量以上のバッテリ４が必要とな
り、システムの重量が増加し、燃費の悪化を起因する。

【０００７】なお、特開平４−１４５８９７号公報に
は、エンジン回転数をインバータによりの制御して出力
電圧を一定に保つ技術が開示されているが、本発明とは
目的、構成、効果が相違する。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、配線が簡素化され、しかも負荷に対してどこからで
も簡単に給電することができる取扱い性の良い車輛用電
力供給装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明による車輛用電力供給装置は、高電圧電源に高周
波交流電流を発生する定電流インバータを接続し、この
定電流インバータの出力線を変圧器の一次側に配線し、
この変圧器の二次側に入力線を介し低電圧用負荷抵抗を
接続したことを特徴とする。

【００１０】

【作 用】本発明では、高電圧電源からの電圧が定電流
インバータで高周波交流電流に変換されて一定の高周波
電流が変圧器の一次側に出力されると、二次側に誘導起
電力が発生し、二次側の低電圧用負荷抵抗に非接触状態
で電力が供給される。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１２】図１〜図４は本発明の第一実施例を示し、
図１は電力供給装置の回路図、図２は変圧器の原理図、
図３は変圧器の具体的構成図、図４は定電流インバータ
の特性を示す説明図である。

【００１３】図１に示すように、電力供給装置１１の高
電圧電源としての高電圧発電機１２がコンデンサ１３を
介して高周波交流電流を発生する定電流インバータ１４
に接続され、この定電流インバータ１４の出力線１４ａ
がフローティング状態に帰還接続されている。この出力
線１４ａが変圧器１５の一次側に挿通され、この変圧器
１５の二次側に電装品等の低電圧（例えば１２Ｖ）用負
荷抵抗１６に接続する入力線１６ａが配設されている。

【００１４】なお、上記定電流インバータ１４は電流を
一定に保持する特性があり、仮に、図４に示すように、
上記出力線１４ａに複数の負荷Ｒ１〜Ｒ４を接続した場
合には、電流Ｉが一定であるため負荷の増加に伴い出力
電圧Ｖが、上記高電圧発電機１２がＡＣ１００Ｖであれ
ば、０〜１００Ｖの間で比例的に増加する。このことは
電磁誘導の場合も同様の特性として示されるため、複数
の電装品に対して配線を必要とする場合、個々の負荷抵
抗１６の付近に上記出力線１４ａを配設することで、抵
抗値変動の影響を受けることなく、非接触状態で簡単に
配線することが可能になる。

【００１５】又、図２に変圧器１５の原理を示す、この
変圧器１５の磁気カップリングコア１５ａはフェライト
等の透磁率の高い材料で形成されており、この磁気カッ
プリングコア１５ａに上記出力線１４ａが挿通され、
又、この磁気カップリングコア１５ａの一側に上記入力
線１６ａが巻装されており、磁路は上記磁気カップリン
グコア１５ａの円周方向に形成される。

【００１６】ここで、上記出力線１４ａに流れる電流を
Ｉaとしたとき、上記出力線１４ａは上記磁気カップリ
ングコア１５ａに挿通されているだけであるため、巻数
は１であり、従って、起磁力はＩaとなる。又、上記磁
気カップリングコア１５ａの断面積をＳ、磁路の平均長
さをＬ、透磁率をμとすれば、磁気抵抗Ｒは Ｒ＝Ｌ／μＳ …（１） であり、上記磁気カップリングコア１５ａに発生する磁
束φは、 φ＝Ｉa／Ｒ …（２） であるため、式（１）より、 φ＝Ｉa・μ・（Ｓ／Ｌ） …（３） となる。

【００１７】一方、上記入力線１６ａに発生する誘導起
電力Ｅb（例えば１２Ｖ）は、出力線１４ａを流れる高
周波交流電流の、電流の最大値をＩm，周波数をω，入
力線１６ａの巻数をＮｂとすれば、 Ｅb＝Ｉm・ω・μ・（Ｓ／Ｌ）・Ｎb・ＣＯＳ（ωｔ） …（４） となり、この誘導起電力Ｅbが上記電装品などの負荷抵
抗１６に給電される。

【００１８】従って、この負荷抵抗１６の要求電力は、
Ｎb，ω，Ｉm，μ，Ｓ／Ｌで設定できるが、ωは高周波
に依存する値であるため、Ｎb，Ｓ，Ｌが実際の設計パ
ラメータとなる。

【００１９】図３に上記磁気カップリングコア１５の具
体例を示す。この磁気カップリングコア１５は、一側を
開口するコア本体１５ａと、このコア本体１５ａの開口
部に接離自在な蓋体１５ｂとで構成されている。又、こ
のコア本体１５ａと上記蓋体１５ｂとの間が磁路空隙ｔ
になる。

【００２０】次に、上記構成による実施例の作用につい
て説明する。

【００２１】高電圧発電機１２で発電された電力は直流
高電圧に変換された後、この高電圧発電機１２と直列に
接続され定電流インバータ１４により出力一定に制御さ
れた高周波電流に変換されて出力線１４ａから出力され
る。

【００２２】この出力線１４ａには、この出力線１４ａ
を一次側とする変圧器１５が介装されており、この変圧
器１５の二次側をなす入力線１６ａに誘導起電力Ｅb
（例えば１２Ｖ）が発生し、電装品等の負荷抵抗１６
に、上記高電圧発電機１２からの電力が非接触状態で供
給される。

【００２３】図３に示すように、上記変圧器１５の磁気
カップリングコア１５は、コア本体１５ａと蓋体１５ｂ
とで分割されており、この蓋体１５ｂを上記コア本体１
５ａから離間させると、このコア本体１５ａと上記蓋体
１５ｂとの間に磁路空隙ｔが形成され、磁束が減少して
起電力が発生せず、上記負荷抵抗１６に対する通電が遮
断される。一方、上記蓋体１５ｂを図３の矢印で示すよ
うに押圧して上記磁路空隙ｔを閉じると、磁束が発生し
て、上記入力線１６ａに誘導起電力が発生する。従っ
て、このコア本体１５ａと蓋体１５ｂとが、コネクタ、
及びスイッチと同様の機能を果す。

【００２４】又、図５、図６は本発明の第二実施例を示
し、図５は磁気カップリングコアの概念を示す部分拡大
図、図６は変圧器の具体的構成を示す斜視図である。

【００２５】上記第一実施例では、磁路空隙ｔを接離す
ることで負荷抵抗１６のスイッチ的動作を行っていた
が、さらにこの実施例に示すように、蓋体１５ｂをコア
本体１５ａに対してスライドさせるようにして、磁路の
重なる面積ＳOを可変するようにすれば、負荷抵抗１６
に対する電気力供給量を連続的に可変させることができ
る。

【００２６】この実施例によれば、コネクタ、スイッチ
及び負荷調整が変圧器１５で全て代用できるため、構造
が簡素化されるばかりでなく、無損失で機械的に連続負
荷調整ができるため、取扱い性が良い。

【００２７】このように、本発明では、高電圧電源から
１２Ｖに降圧することなく、高圧配線はすべて絶縁状態
で電力を負荷抵抗１６に供給することができる。

【００２８】なお、本発明は上記各実施例に限るもので
はなく、例えば、定電流インバータ１４の出力線１４ａ
を磁気カップリングコア１５ａに複数回巻くようにして
も良い。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
高電圧発電機に高周波電流を発生する定電流インバータ
を接続し、この定電流インバータの出力線を変圧器の一
次側に配線し、この変圧器の二次側に低電圧用負荷抵抗
を接続したので、低電圧用負荷抵抗に高電圧電源からの
電力を非接触状態で供給することができ、コネクタなど
が不要になり、配線が簡素化するとともに、安全設計が
容易になる。しかも、電磁誘導により起電力を得るよう
にしたため、負荷に対してどこからでも簡単に給電する
ことができ、取扱い性が良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例による電力供給装置の回路
図

【図２】本発明の第一実施例による変圧器の原理図

【図３】本発明の第一実施例による変圧器の具体的構成
図

【図４】本発明の第一実施例による定電流インバータの
特性を示す説明図

【図５】本発明の第二実施例による磁気カップリングコ
アの概念を示す部分拡大図

【図６】本発明の第二実施例による変圧器の具体的構成
を示す斜視図

【図７】従来の電力供給装置の回路図

【符号の説明】

１２…高電圧発電機 １４…定電流インバータ １４ａ…出力線 １５…変圧器 １６…低電圧用負荷抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧電源（１２）に高周波電流を発生
   する定電流インバータ（１４）を接続し、 この定電流インバータ（１４）の出力線（１４ａ）を変
   圧器（１５）の一次側に配線し、 この変圧器（１５）の二次側に入力線（１６ａ）を介し
   低電圧用負荷抵抗（１６）を接続したことを特徴とする
   車輛用電力供給装置。