JPH08289596A

JPH08289596A - 発熱体の通電装置

Info

Publication number: JPH08289596A
Application number: JP7084323A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Takagi; 宏高木; Yoshiyuki Shinya; 義之進矢; Kunihiko Matsumura; 邦彦松村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1995-04-10
Filing date: 1995-04-10
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】バッテリ電圧より高い電圧で作動される発熱
体を備え、発熱体の作動開始時に、切替手段によりオル
タネータの発電出力の供給をバッテリ側から上記発熱体
側へ切替えるようにしたものにおいて、通電回路を複雑
にすることなく、切替接点の信頼性を確保することがで
きるようにする。【構成】自励式オルタネータ１と、バッテリ電圧より
高い電圧で作動されるＥＨＣ５と、ＥＨＣ５の作動開始
時に上記オルタネータ１に対する接続をバッテリ３側か
らＥＨＣ５側に切替えるリレー１３とを備えるととも
に、ＥＨＣ５の作動開始時における上記リレー１３の切
替動作期間に、オルタネータ１の出力電圧をバッテリ電
圧よりも低くてオルタネータの自己発電可能な最低電圧
よりも高い値に保つようにオルタネータ１を制御するコ
ントローラ１５を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッテリ電圧よりも高
い電圧で作動する発熱体に対する通電装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開昭６４−６０２３４号
公報に示されるように、オルタネータと、バッテリと、
バッテリ電圧で作動される各種電気負荷とを備えるほか
に、バッテリ電圧よりも高い電圧で作動する発熱体（こ
の公報に示される例では熱線デフォッガ）を備え、か
つ、オルタネータの発電出力の供給をバッテリ側と上記
発熱体側とに切替える切替手段としてのリレーを設けた
ものが知られている。この通電装置においては、上記発
電体の作動開始時に上記リレーによりオルタネータの発
電出力の供給が上記バッテリ側から上記発熱体側へ切替
えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような通電装置に
おいては、リレーが発熱体側をオルタネータに接続する
状態になったときにもオルタネータが発電を行って発熱
体に電力を供給することができるようにする必要があ
る。この発熱体への電力供給を比較的簡単な回路構成で
達成するためには、オルタネータを、バッテリ側との接
続が遮断されたときにも自らの発電出力によって励磁す
るような自励式オルタネータとすることが好ましい。

【０００４】ところで、上記通電装置において発熱体を
作動させるときに、オルタネータの出力電圧がバッテリ
電圧に相当する電圧となっている状態から、リレーを発
熱体側に切替えるとともにオルタネータの出力電圧を上
昇させるようにするだけでは、リレーの切替動作にある
程度の時間を要し、その切替動作期間中に高い電圧がリ
レーの接点に作用するため、アーク放電によりリレーの
切替接点が劣化する等の懸念がある。

【０００５】そこで、リレーの信頼性確保のため、リレ
ーの切替動作期間中にはオルタネータの発電を停止させ
てその出力電圧を低下させることが考えられる。しか
し、上記自励式オルタネータを用いる場合、上記切替動
作期間中にオルタネータの出力電圧が自己発電可能な最
低電圧よりも低下してしまうと、発電が不能となり、発
熱体への電力供給を行うことができない。

【０００６】また、上記自励式オルタネータを用いる代
りに、オルタネータに対して発熱体側が接続されている
ときにバッテリからオルタネータに励磁電流を供給する
ことができるような補助回路を設けることにより、リレ
ーの切替動作期間中にオルタネータの出力電圧が０Ｖ程
度にまで低下してもその後の発熱体への通電時に発電を
可能にすることが考えられる。しかし、このようにする
と通電回路の構成が複雑になり、コストアップを招く。

【０００７】本発明はこれらの事情に鑑み、通電回路を
複雑にすることなく、切替接点の信頼性を確保すること
ができる発熱体の通電装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
オルタネータと、車載バッテリのバッテリ電圧よりも高
い電圧で作動する発熱体と、オルタネータの発電出力の
供給をバッテリ側と上記発熱体側とに切替える切替手段
とを備え、上記発電体の作動開始時に上記切替手段によ
りオルタネータの発電出力の供給を上記バッテリ側から
上記発熱体側へ切替えるようにした発熱体の通電装置に
おいて、上記オルタネータを発電出力によって励磁する
自励式オルタネータで構成するとともに、発電体作動開
始時における上記切替手段の切替動作期間に、オルタネ
ータの出力電圧をバッテリ電圧よりも低くてオルタネー
タの自己発電可能な最低電圧よりも高い値に保つように
オルタネータを制御する制御手段を備えたものである。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
装置において、上記切替動作期間における制御として、
オルタネータの出力電圧を測定し、この出力電圧がオル
タネータの自己発電可能な最低電圧付近の所定電圧に降
下するまでフィールドコイルへの通電を遮断し、上記出
力電圧が上記所定電圧に降下してからフィールドコイル
への通電を行うように制御手段を構成したものである。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１または２
に記載の装置において、オルタネータの出力電圧をオル
タネータの自己発電可能な最低電圧付近の所定電圧に降
下させてから上記切替手段の切替動作が完了するまでの
所定期間、フィードバック制御によって上記出力電圧を
上記所定電圧に保つように制御手段を構成したものであ
る。

【００１１】

【作用】上記請求項１の装置によると、発電体作動開始
時における上記切替手段の切替動作期間に、オルタネー
タの出力電圧がバッテリ電圧よりも低く保たれることに
より、上記切替手段の劣化が抑制され、しかも、この切
替期間中のオルタネータの出力電圧が自己発電可能な最
低電圧よりは高く保たれることにより、自励式オルタネ
ータが上記切替期間中に発電不能の状態に至ることがな
く、切替後にオルタネータから発電体へ電力を供給する
機能が確保される。

【００１２】とくに上記請求項２のように制御手段を構
成すると、上記切替手段の切替動作が行われるときにオ
ルタネータの出力電圧が自己発電可能な最低電圧付近ま
で速やかに低下することにより、上記切替手段の劣化を
抑制する作用が高められる。

【００１３】さらに、上記請求項３のように制御手段を
構成すると、上記切替手段の切替動作が完了するまで、
オルタネータの出力電圧が自己発電可能な最低電圧付近
に保たれることにより、発電可能な状態が維持されつ
つ、切替動作期間中のオルタネータの出力電圧が極力低
くされて、上記切替手段の劣化を抑制する作用が高めら
れる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の通電装置の一実施例を示し、図２はこの
通電装置の適用例として排気系に発熱体としてのヒータ
ー一体型触媒（以下、ＥＨＣと呼ぶ）を備えたエンジン
を示している。これらの図において１はオルタネータ、
３はバッテリである。上記オルタネータ１は、ロータに
設けられたフィールドコイル２と、図外のステータコイ
ルおよびダイオード等を備え、エンジン出力軸により一
定増速比でロータが回転駆動されるとともに、フィール
ドコイル２に電流が流されて励磁されることにより、発
電が行われるようになっている。このようなオルタネー
タ１の基本構成は一般に知られているため、詳細の図示
は省略する。また、本発明の通電装置におけるオルタネ
ータ１は、その発電出力からフィールド電流が取り出さ
れて励磁される自己励磁型オルタネータとなっている。

【００１５】上記バッテリ３は、上記オルタネータ１に
後記リレーを介して接続されており、このバッテリ３側
の回路にはバッテリ電圧（１４Ｖ程度）で作動される各
種電気負荷４が接続されている。

【００１６】また、バッテリ電圧より高い電圧で作動さ
れる発熱体として、当実施例では、ＥＨＣ５がエンジン
の排気系に設けられている。すなわち、図２に示すよう
に、エンジン本体８に接続された排気通路９には、ＥＨ
Ｃ５と触媒６ａとを組み付けてなるＥＨＣ付触媒装置６
が設けられ、さらにその下流に主触媒装置７が設けられ
ている。上記ＥＨＣ５は、３０〜４０Ｖ程度の電圧が印
加されて２〜３ｋＷの電力が与えられることで１０００
°Ｃ程度に加熱される。そして、エンジン始動直後にお
ける冷間時に、上記ＥＨＣ５に通電されて触媒が加熱さ
れることによりその活性化が早められ、これによりエン
ジン始動直後の排気浄化性能が高められるようになって
いる。

【００１７】上記オルタネータ１とバッテリ２側の回路
およびＥＨＣ５側の回路との間には、切替手段としての
リレー１１が組み込まれている。このリレー１１は、通
常時にはバッテリ３側の回路をオルタネータ１に接続
し、リレーコイル１２に通電されたときはＥＨＣ５をオ
ルタネータ１に接続する状態にリレー接点１３が切替わ
るようになっている。

【００１８】上記オルタネータ１のフィールドコイル２
にはコントローラ（ＥＣＵ）１５が接続され、オルタネ
ータ１の出力側からコントローラ１５を介してフィール
ドコイル２にフィールド電流が供給されるとともに、コ
ントローラ１５においてオルタネータレギュレータ１６
のトランジスタ１７がデューティ制御されることによ
り、フィールド電流が制御されるようになっている。

【００１９】また、上記リレーコイル１２もコントロー
ラ１５に接続され、コントローラ１５においてリレー駆
動用トランジスタ１８がオンされたとき、リレーコイル
１２に通電されるようになっている。なお、上記コント
ローラ１５には、オルタネータ１の出力側からオルタネ
ータ電圧（オルタネータの出力電圧）Ｖalt が入力され
るとともに、バッテリ３側の回路からバッテリ電圧が入
力され、さらに、上記ＥＨＣ６の触媒温度の過度上昇を
調べるためにこの触媒温度が所定値以上になったとき作
動する温度スイッチ１９からの信号が入力されている。

【００２０】上記コントローラ１５は、エンジン始動直
後に、上記リレーコイル１２へ通電することにより、オ
ルタネータ１に対してバッテリ３側の回路が接続されて
いた状態からＥＨＣ５が接続される状態へリレー１１を
切替えるとともに、切替動作期間に、オルタネータ電圧
Ｖalt をバッテリ電圧よりも低くてオルタネータ１の自
己発電可能な最低電圧よりも高い値に保つようにオルタ
ネータ１を制御する。

【００２１】図３は、上記コントローラ１５によるエン
ジン始動直後のオルタネータ電圧等の制御の一例をタイ
ムチャートで示しており、また図４は、上記制御をフロ
ーチャートで示している。これらの図に示す例では、オ
ルタネータ電圧Ｖalt を測定し、この電圧Ｖalt がオル
タネータ１の自己発電可能な最低電圧付近の所定電圧Ｖ
reg に降下するまでフィールドコイル２への通電を遮断
し、上記所定電圧Ｖreg に降下してから上記リレー１１
の切替動作が完了するまでの所定期間、オルタネータ電
圧Ｖalt を上記所定電圧Ｖreg に保つようにフィードバ
ック制御するようになっている。この制御を、図３のタ
イムチャートを参照しつつ、図４のフローチャートに従
って説明する。

【００２２】先ず、イグニッションＯＮ（ステップＳ
１）とした後、リレー切替前の初期段階制御として、上
記フィールドコイル２に対する制御デューティＤｕを、
図３中に示す一定の放電時間許容電圧発生デューティＤ
u1とする（ステップＳ２）。次に、オルタネータ電圧Ｖ
alt が所定基準電圧Ｖａ（例えば１２Ｖ）以上か否かを
判定し(ステップＳ３)、その判定がＮＯであればリター
ンする。

【００２３】上記ステップＳ２，Ｓ３の処理は、ＥＨＣ
作動開始時の後記ステップＳ４，Ｓ５の処理（制御デュ
ーティＤｕを０とするとともにリレーを切替作動する制
御）に移行したときにオルタネータ電圧が急激に低下し
過ぎて制御が困難になるという事態を防止するためであ
る。つまり、仮に上記初期段階で上記制御デューティＤ
ｕを０にすると、リレー１１の切替作動によってオルタ
ネータ１とバッテリ３との接続が遮断されたときにオル
タネータ電圧Ｖalt が瞬間的に０にまで低下してしまっ
て自己発電可能な最低電圧より高く保つことが困難にな
るので、図３中にも示すように、オルタネータ１とバッ
テリ３との接続が遮断されてからある程度の放電時間が
得られるようにするための必要最小限の発電状態とすべ
く、上記初期段階の制御デューティＤu1を設定する。ま
た、オルタネータ電圧Ｖalt が所定基準電圧より低い場
合も後記ステップＳ４，Ｓ５の処理に移行するとオルタ
ネータ電圧が急激に低下し過ぎるため、オルタネータ電
圧Ｖalt が所定基準電圧Ｖａ以上になるまでは上記制御
デューティによる発電状態を維持する。

【００２４】ステップＳ３の判定においてオルタネータ
電圧Ｖalt が所定基準電圧Ｖａ以上になったとき（図３
のｔ１時点）、上記制御デューティを０％にし（ステッ
プＳ４）、次いで、オルタネータ１に対してバッテリ３
側の回路が接続されていた状態からＥＨＣ５が接続され
る状態へリレー１１を切替作動する制御を行う（ステッ
プＳ５）。

【００２５】続いて、オルタネータ１の自己発電可能な
最低電圧Ｖｏにオルタネータ制御のばらつき分に相当す
る所定値αを加えた値をリレー切替期間中のレギュレー
ト電圧Ｖreg とし（ステップＳ６）、実際のオルタネー
タ電圧Ｖalt がレギュレート電圧以下となったか否かを
判定し（ステップＳ７）、その判定がＮＯである間は、
ステップＳ４〜Ｓ７の処理を繰り返す。つまり、オルタ
ネータ電圧がレギュレート電圧に低下する時点ｔ２まで
の、図３中のｔ１〜ｔ２の期間は、制御デューティを０
％に保つ。

【００２６】ステップＳ７においてオルタネータ電圧Ｖ
alt がレギュレート電圧Ｖreg 以下となったときは、オ
ルタネータ電圧Ｖalt とレギュレート電圧Ｖreg との偏
差に応じてフィールド電流の制御デューティＤｕを演算
することにより、オルタネータ電圧Ｖalt がレギュレー
ト電圧Ｖreg になるようにフィードバック制御する（ス
テップＳ８）。

【００２７】そして、リレー切替時点からの経過時間Ｔ
ｒがリレー切替に要する時間に相当する設定時間Ｔｏ以
内か否かを調べ（ステップＳ９）、設定時間Ｔｏ以内で
あれば上記ステップＳ８のフィードバック制御を持続す
る。つまり、図３中のｔ２〜ｔ３（ｔ３は設定時間経過
時点）の期間はフィードバック制御によってオルタネー
タ電圧Ｖalt をレギュレート電圧Ｖreg に維持する。

【００２８】上記設定時間Ｔｏの経過後（ステップＳ９
の判定がＮＯ）は、リレー切替時の制御を終了して、Ｅ
ＨＣの制御に移行する。なお、図４では、設定時間の経
過後のＥＨＣの制御の詳細については省略しているが、
例えば図３のタイムチャートに示すように、設定時間Ｔ
ｏが経過した時点ｔ３からデューティを１００％とする
ことによりオルタネータ電圧Ｖalt をＥＨＣ作動用目標
電圧Ｖ_EHC まで速やかに上昇させ、さらに、ＥＨＣ作動
用目標電圧Ｖ_EHC に達した時点ｔ４からはオルタネータ
電圧Ｖalt をこのＥＨＣ作動用目標電圧Ｖ_EHC に保つよ
うにフィードバック制御を行う。

【００２９】また、図５はＥＨＣの制御が終了してリレ
ー１１がＥＨＣ５側からバッテリ３側に切替られるとき
の制御をフローチャートで示している。この制御として
は、ステップＳ１１でＥＨＣ制御終了を判定したとき、
つまり、ＥＨＣ５に所定時間通電されて触媒が活性化温
度にまで加熱されるに至ったときに、フィールド電流の
制御デューティを０％とする（ステップＳ１２）。そし
て、オルタネータ電圧を電気負荷の許容電圧Ｖｂ（例え
ば１３Ｖ程度もしくはそれより小さい値に設定）と比較
して許容電圧Ｖｂ以下となったか否かを判定し（ステッ
プＳ１３）、許容電圧Ｖ１以下になるまでは制御デュー
ティを０％に保ち、許容電圧Ｖ１以下となった後に、バ
ッテリ３側へのリレー１１の切替を行う（ステップＳ１
４）。

【００３０】なお、この場合、リレー１１がバッテリ３
側に切替わればオルタネータ出力側にバッテリ電圧が作
用することでオルタネータの励磁が可能となるため、Ｅ
ＨＣ５側へのリレー切替時の場合（図３，図４）のよう
に切替期間中にオルタネータ電圧を自己発電可能な最低
電圧より高く保つような制御は要しない。

【００３１】以上のような当実施例の通電装置による
と、エンジン始動直後にオルタネータ１に対する接続を
バッテリ３側からＥＨＣ５側へ切替えるようにリレー１
１が作動される場合に、その切替期間中はオルタネータ
電圧がバッテリ電圧よりも低くされるため、リレー切替
時にアーク放電によってリレー１１の接点１３が溶損す
るといった事態が確実に防止され、リレー１１の信頼性
が高められる。

【００３２】しかも、上記切替期間中のオルタネータ電
圧を自励式のオルタネータ１の自己発電可能な最低電圧
Ｖｏよりは高く保つように制御されているため、バッテ
リ３側からＥＨＣ５側へ切替わったときの電力供給に支
障をきたすことがない。つまり、自励式のオルタネータ
１に用いたものにおいては、上記切替期間中にオルタネ
ータ電圧が自己発電可能な最低電圧より低下してしまえ
ばその後はバッテリ３側と再び接続されない限り発電不
能となるためにＥＨＣ５へ電力供給を行うことができな
くなるが、上記のような切替期間中のオルタネータ電圧
の制御によりこのような事態が防止され、リレー切替後
も発電状態が維持される。

【００３３】また、このように自励式のオルタネータ１
を用いるとともに切替期間中のオルタネータ電圧の制限
を自己発電可能な範囲で行うようにしているため、ＥＨ
Ｃ作動時のオルタネータ励磁のための電流をバッテリか
ら得るような補助回路等を設ける必要がなく、通電回路
の回路構成が簡単になる。

【００３４】とくに当実施例では、図３に示すように、
上記ＥＨＣ５側へのリレー切替期間中の制御として、先
ずフィールド電流の制御デューティＤｕを０％とするこ
とにより、オルタネータ電圧Ｖalt を、自己発電可能な
最低電圧Ｖｏより若干高い電圧であるレギュレート電圧
まで速やかに低下させ、次いでリレー切替期間が経過す
るまでこのレギュレート電圧Ｖreg に保つように制御し
ているため、自己発電可能な状態が確保されつつ、リレ
ー切替期間中のオルタネータ電圧Ｖalt が極力低くさ
れ、リレーの信頼性が充分に高められることとなる。

【００３５】そして、リレー切替期間経過後は、上記制
御デューティＤｕが増加されることでオルタネータ電圧
がＥＨＣ作動用目標電圧Ｖ_EHC まで速やかに高められ
る。従って、ＥＨＣ５により触媒が加熱されて活性化す
るまでの時間が充分に短くなり、エンジン始動直後の排
気浄化作用が向上される。

【００３６】なお、ＥＨＣ作動開始時における制御は上
記図３および図４に示す実施例に限定されず、種々変更
可能である。

【００３７】例えば、上記実施例では、リレー切替期間
中の制御として、先ず制御デューティＤｕを０％にする
ことでオルタネータ電圧Ｖalt をレギュレート電圧Ｖre
g まで低下させてからこのレギュレート電圧Ｖreg を保
つようにフィードバック制御を行っているが、上記電圧
Ｖreg に低下させてからオルタネータ電圧を徐々に上昇
させるように制御デューティを変化させてもよく、この
ようにする場合でも、リレー切替期間中はオルタネータ
電圧Ｖalt がバッテリ電圧以下となるように電圧上昇度
合等を制御すればよい。また、図３に示す例では、リレ
ー切替期間の経過後に、電圧上昇を速めるために制御デ
ューティＤｕを１００％まで一気に増加させているが、
ＥＨＣ５の信頼性を考慮してリレー切替期間の経過後に
制御デューティＤｕを所定の変化率で増加させるように
してもよい。

【００３８】また、本発明の通電装置は、上記実施例に
示すＥＨＣのほかに、熱線デフォッガ等にも適用するこ
とができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、バッテリ電圧より高い電圧で
作動される発熱体の作動開始時に、切替手段によりオル
タネータの発電出力の供給をバッテリ側から上記発熱体
側へ切替えるようにしたものにおいて、自励式オルタネ
ータを用いるとともに、発電体作動開始時における上記
切替手段の切替動作期間に、オルタネータの出力電圧を
バッテリ電圧よりも低くてオルタネータの自己発電可能
な最低電圧よりも高い値に保つように上記オルタネータ
を制御しているため、上記切替動作期間中に上記出力電
圧を低くしてアーク放電を防止し、かつ、自励式オルタ
ネータの発電が可能な状態を維持することができる。従
って、上記自励式オルタネータによる上記発電体への電
力供給に支障をきたさず、かつ、回路構成を簡単にしつ
つ、上記切替手段の切替接点の劣化を防止し、切替手段
の信頼性を高めることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の通電装置の一実施例を示す回路図であ
る。

【図２】本発明の適用の一例としてＥＨＣとこれに対す
る通電装置を備えたエンジンを示す概略図である。

【図３】発熱体作動開始時の制御動作を示すタイムチャ
ートである。

【図４】上記制御動作を示すフローチャートである。

【図５】発熱体作動終了時の制御動作を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１オルタネータ２フィールドコイル３バッテリ５ＥＨＣ（発熱体）１１リレー（切替手段）１３リレー接点１５コントローラ（制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オルタネータと、車載バッテリのバッテ
リ電圧よりも高い電圧で作動する発熱体と、オルタネー
タの発電出力の供給をバッテリ側と上記発熱体側とに切
替える切替手段とを備え、上記発電体の作動開始時に上
記切替手段によりオルタネータの発電出力の供給を上記
バッテリ側から上記発熱体側へ切替えるようにした発熱
体の通電装置において、上記オルタネータを発電出力に
よって励磁する自励式オルタネータで構成するととも
に、発電体作動開始時における上記切替手段の切替動作
期間に、オルタネータの出力電圧をバッテリ電圧よりも
低くてオルタネータの自己発電可能な最低電圧よりも高
い値に保つようにオルタネータを制御する制御手段を備
えたことを特徴とする発熱体の通電装置。
【請求項２】上記切替動作期間における制御として、
オルタネータの出力電圧を測定し、この出力電圧がオル
タネータの自己発電可能な最低電圧付近の所定電圧に降
下するまでフィールドコイルへの通電を遮断し、上記出
力電圧が上記所定電圧に降下してからフィールドコイル
への通電を行うように制御手段を構成したことを特徴と
する請求項１記載の発熱体の通電装置。
【請求項３】オルタネータの出力電圧をオルタネータ
の自己発電可能な最低電圧付近の所定電圧に降下させて
から上記切替手段の切替動作が完了するまでの所定期
間、フィードバック制御によって上記出力電圧を上記所
定電圧に保つように制御手段を構成したことを特徴とす
る請求項１または２記載の発熱体の通電装置。