JPH10285706A - 車両の減速エネルギ回生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】車両の制動時に発電してバッテリに充電し、加
速時などに活用することにより省エネルギ化を高める。 【解決手段】エンジンにより駆動されるオルタネータ４
と、このオルタネータ４の発電電力が供給されるバッテ
リ３を備える。車両のブレーキ作動を検出するブレーキ
スイッチ１１からの信号により、ブレーキリレー１２を
介してオルタネータ４のフィールドコイル５ａに通電
し、ブレーキをかけての減速時にオルタネータ４で発電
を行い、バッテリ２を充電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は車両の制動時など
に発電して車両のもつ減速エネルギを回生する装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両のもつ減速エネルギを回生する技術
については、例えば特開平８−４０２４８号公報をはじ
めとして、多くの提案がある。

【０００３】ところで、車両のエンジンにはバッテリに
充電するために発電装置を備えているが、バッテリへの
充電は、バッテリ電圧を検出しながら、これが所定値よ
りも低下したときに行うことにより、発電装置を駆動す
るエンジン負荷を軽減している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来は車両の
走行状態に関係なく充電を行っており、制動時などに車
両のもつ減速エネルギを利用してバッテリへの充電を積
極的に行うという考えはなく、車両の減速エネルギは無
駄に消費されていた。

【０００５】本発明は車両の制動時に発電装置を作動さ
せてバッテリに充電し、これを加速時などに活用するこ
とにより、省エネルギ化を高めることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はエンジンにより
回転駆動されるオルタネータと、このオルタネータの発
電した電力が供給されるバッテリ並びに負荷を備えた車
両において、車両のブレーキ作動を検出する手段と、ブ
レーキ作動検出時にオルタネータのフィールドコイルに
通電する第１のリレー回路とを備え、ブレーキをかけて
の減速時にオルタネータを発電させるようにした車両の
減速エネルギ回生装置。

【０００７】第２の発明は、バッテリ温度に応じた基準
電圧を発生する比較基準電圧発生回路と、この基準電圧
よりもバッテリ端子電圧が低いときにオンとなる電圧比
較スイッチ回路と、この電圧比較スイッチ回路のオン時
に前記第１のリレー回路を迂回して前記フィールドコイ
ルに通電する第２のリレー回路を備えた。

【０００８】第３の発明は、前記比較基準電圧発生回路
にはサーミスタを介してのバッテリの抵抗分圧が入力す
る。

【０００９】

【発明の作用・効果】第１の発明では、ブレーキ作動検
出手段によってブレーキをかけての車両の減速状態が検
出されると、第１のリレー回路が作動してオルタネータ
のフィールドコイルに通電される。減速時には車両のも
つ慣性エネルギにより惰性走行し、エンジンも惰性で回
転させられるが、これによりオルタネータが発電され、
また減速時には電力負荷も小さく、発電された電力はも
っぱらバッテリの充電に充当される。

【００１０】このようにして、ブレーキをかけての減速
状態に車両のもつ減速エネルギを回収してバッテリを充
電するので、これを加速時などに活用することにより、
省エネルギ化が図れる。

【００１１】第２の発明では、バッテリ温度状態に応じ
てオルタネータによる発電を制御する比較基準電圧を変
化させるので、バッテリの充電要求に合わせた発電が可
能となり、不必要な発電を防いでエンジン負荷の軽減が
図れる。

【００１２】第３の発明では、サーミスタによりバッテ
リ温度に正確に対応した出力電圧が得られ、簡単な構成
でありながら、オルタネータの発電制御を適確に行え
る。

【００１３】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面にした
がって説明する。

【００１４】図１において、１はエンジンキースイッ
チ、２はレギュレータ、３はバッテリである。レギュレ
ータ２はＡ端子の電位に応じてコイル２ａの励磁力が変
化し、接点Ｐ２がＰ１に接続したり、接点Ｐ３に接続し
たり、あるいは、何れにも接続しない状態に切換わる。

【００１５】４は発電用のオルタネータであり、図７に
も示すように、オルタネータ４はエンジンクランクシャ
フト２１の回転がベルト２２を介して伝達され、エンジ
ン回転に同期して回転駆動される。

【００１６】オルタネータ４はフィールドコイル５ａ
と、ステータコイル５ｂと、整流用のダイオード５ｃか
ら構成され、フィールドコイル５ａに通電された状態で
ステータコイル５ｂが回転すると発電され、ダイオード
５ｃを介して整流され、バッテリ３に充電されると共に
負荷１０に電流が供給される。

【００１７】６はチャージリレー、７はチャージランプ
で、チャージリレー６のコイル６ａはステータコイル５
ｂの中性点に接続され、発電が停止されているときは接
点Ｐ４とＰ５が接続し、発電により中性点の電位が上昇
し、コイル電流が増加すると接点Ｐ５とＰ６を接続す
る。

【００１８】１１は車両のブレーキをかけての減速状態
を検出するためのブレーキスイッチで、ブレーキをかけ
たときにオンなり、これによりブレーキリレー１２を作
動させる。ブレーキリレー１２はコイル１２ａに通電さ
れると、接点Ｐ７とＰ８が接続し、端子Ｆｒからフィー
ルドコイル５ａに電流を流し、オルタネータ４が発電す
るが、コイル１２ａが非通電のときは、接点Ｐ８がＰ９
と接続し、遮断している。

【００１９】１５はバッテリ３からバッテリ温度を検出
するサーミスタ１４による分圧抵抗に応じた電圧が入力
する比較基準電圧発生回路で、この入力電圧に対応した
出力Ｖｓを電圧比較スイッチ回路１６の基準電圧として
入力する。

【００２０】電圧比較スイッチ回路１６はバッテリ３の
出力電圧Ｖｂと基準電圧Ｖｓとを比較し、Ｖｂ≦Ｖｓと
なると、スイッチオンとなり、電圧検出リレー１３のコ
イル１３ａに通電する。電圧検出リレー１３はコイル１
３ａに通電されると、接点Ｐ１０とＰ１１とが接続し、
端子Ｆｒからフィールドコイル５ａに電流を流し、オル
タネータ４が発電する。

【００２１】これに対して、バッテリ３の出力電圧Ｖｂ
が基準電圧Ｖｓよりも低く、コイル１３ａに通電されな
いときは接点Ｐ１１とＰ１２が接続する。なお、接点Ｐ
１２は前記接点９と接続している。

【００２２】以上のように構成され、次に作用について
図２を参照しながら説明する。

【００２３】車両が加速ないしは定速運転状態にあると
きは、ブレーキスイッチ１１はオフで、ブレーキリレー
１２の接点Ｐ７とＰ８の間は遮断されており、端子Ｆｒ
とＦとの間は開放される。

【００２４】このとき、端子Ｆｒの電圧が次回のエンジ
ン起動に必要な電圧Ｖｓを越えているときは、つまリ、
比較基準電圧発生回路１５からの基準電圧よりもバッテ
リ電圧が高いときは、電圧比較スイッチ回路１６がオフ
となり、電圧検出リレー１３の接点Ｐ１０とＰ１１は遮
断されているので、オルタネータ４の端子Ｆの電圧はゼ
ロとなり、フィールドコイル５ａに電流が流れないた
め、オルタネータ４は発電を中止している。この状態で
は負荷１０はバッテリ３により賄われる。

【００２５】なお、オルタネータ４が発電していないと
きは、エンジンにかかる負荷は大幅に減少する。

【００２６】バッテリ３の電圧が低下して端子電圧がＶ
ｓ以下になると、電圧比較スイッチ回路１６がオンとな
り、電圧検出リレー１３のコイル１３ａに通電され、接
点Ｐ１０とＰ１１が接続する。

【００２７】このため、端子Ｆｒからこれら接点Ｐ１
０、Ｐ１１を経由し、さらに接点Ｐ９、Ｐ８を介して端
子Ｆに電流が流れ、フィールドコイル５ａに通電され、
オルタネータ４が発電を行う。

【００２８】このオルタネータ４の発電は、バッテリ３
の端子電圧を検出しながら行われ、例えばバッテリ容量
が７０％となる電圧Ｖｓを維持するように、電圧比較ス
イッチ回路１６がオンオフを繰り返し、オルタネータ４
がこれに応じて発電し、バッテリ３の充放電が行われ
る。

【００２９】この状態が、図２のｔ１からｔ２までの区
間である。いま、ｔ２でエンジンをいったん停止し、ｔ
３で再び起動するものとする。

【００３０】ｔ２からｔ３の区間では、前回のエンジン
起動によりバッテリ３が消耗して容量が６０％以下に低
下し、電圧もＶｋまで下がる。

【００３１】起動後に加速または定速走行に移行する
と、バッテリ３の端子電圧ＶｂがＶｓよりも低いため、
電圧比較スイッチ回路１６がオンとなり、電圧検出リレ
ー１３が作動してオルタネータ４のフィールドコイル５
ａに通電され、発電が継続的に行われる。これにより、
バッテリ３への充電と負荷１０に対する電流の供給が行
われ、この間にバッテリ３の電圧も次第に上昇してい
く。

【００３２】そして、ｔ４において、バッテリ３の端子
電圧が基準電圧Ｖｓに達すると、それからｔ５までの区
間はさきほどと同じように、電圧比較スイッチ回路１６
がオンオフを繰り返し、バッテリ３は７０％の容量を維
持する。

【００３３】そして、ｔ５において車両のブレーキがか
かり、減速状態に移行すると、ブレーキスイッチ１１が
オンとなり、ブレーキリレー１２が作動し、コイル１２
ａに通電され、接点Ｐ７とＰ８が接続する。これによ
り、端子ＦｒとＦが接続してフィールドコイル５ａに電
流が流れ、オルタネータ４が発電を行う。

【００３４】この場合には、電圧比較スイッチ回路１６
がバッテリ３の端子電圧を基準電圧と比較してオフとな
り、電圧検出リレー１３の接点Ｐ１０とＰ１１が遮断さ
れても、端子ＦｒとＦは接続を維持するので、フィール
ドコイル５ａに対する通電は持続される。このため、バ
ッテリ３に対する充電はバッテリ容量が１００％に達す
るまで行われ、制動時に車両のもつ減速エネルギがバッ
テリ３の充電というかたちで回収される。これはｔ５か
らｔ８までの減速区間について行われる。

【００３５】このようにして、ブレーキをかけての減速
時には車両のもつ減速エネルギの回生が行われのであ
る。

【００３６】なお、オルタネータ４の発電電圧はオルタ
ネータ４の回転数により変動するが、レギュレータ２が
フィールドコイル５ａの通電電流を調整することによ
り、規定値に維持される。

【００３７】オルタネータ４の発電に伴いステータコイ
ル５ｂの中性点の電位が上がると、チャージリレー６が
作動し、接点Ｐ５からＰ６に切換え、これによりレギュ
レータ２のコイル２ａに通電する。

【００３８】端子Ａの電圧に応じてコイル２ａの励磁力
が変化し、接点Ｐ２を接点Ｐ２とＰ３に対して選択的に
切換え、これに応じて選択的に介装される抵抗Ｒ１、Ｒ
２によりフィールドコイル５ａへの電流を制御する。

【００３９】つまり、Ａ端子の電位が低く、図示のよう
に接点Ｐ１とＰ２を接続しているときは、フィールドコ
イル５ａに流れる電流が大きくなり、発電量が増大す
る。これによりＡ端子の電位が上昇すると、コイル２ａ
により接点Ｐ２が何れにも接触しない状態となり、この
ときは抵抗Ｒ１を介してフィールドコイル５ａに通電さ
れるので、フィールドコイル電流が下がり、また、Ａ端
子の電位が最大となると、接点Ｐ２が接点Ｐ３と接続さ
れ、このときにはフィールドコイル５ａに流れる電流が
最小となり、発電量は低下していく。

【００４０】この結果、端子Ａの電圧がＶ２に達する
と、フィールドコイル５ａの電流が弱められ、Ｖ１以下
になると電流が強められ、このようにして端子Ａの電圧
が調整される。

【００４１】次に、この実施形態では、上記のとおり、
サーミスタ１４による抵抗分圧値を比較電圧発生回路１
５に入力して、これに基づいて基準電圧Ｖｓをバッテリ
３の温度状態に応じて変化させている。

【００４２】エンジンの起動時など、バッテリ３にエン
ジン起動に必要な容量があっても、バッテリ温度によっ
て端子電圧が変化する。図３はバッテリ温度と最低始動
バッテリ電圧の関係を示す。ここで、安全最低電圧Ｖｓ
とはバッテリ容量が７０％の状態のときの電圧特性で、
実最低電圧Ｖｋは必要最低の電圧特性である。

【００４３】したがって、もし電圧比較スイッチ回路１
６の基準電圧Ｖｓが一定値だとすると、温度によるバッ
テリ端子電圧Ｖｂの変化時に、実際には充電が必要なく
ても電圧比較スイッチ回路１６がオンとなり、オルタネ
ータ４が発電してしまい、その分がエンジンの負荷とし
て加わるので、燃費が悪化する。

【００４４】しかし、サーミスタ１４により、バッテリ
３の温度を検出しながら基準電圧Ｖｓを調整するので、
このような問題が回避される。

【００４５】図４にもあるように、サーミスタｒ_Tの抵
抗値はバッテリ温度Ｔ_Bに応じて変化し、温度が上昇す
るほど抵抗値が小さくなる。そして、図５のように、サ
ーミスタ１４の発生電圧Ｖ_Tは、バッテリ電圧Ｔ_Bに比例
して上昇する。

【００４６】したがって、サーミスタ１４の抵抗分圧Ｖ
_Tを比較基準電圧発生回路１５に入力し、図６にも示す
ように、これに応じた基準電圧Ｖｓを出力させることに
より、バッテリ温度に応じて常に適正に、つまり必要な
ときだけ、オルタネータ４の発電を行わせることができ
る。

【００４７】したがって、オルタネータ４による不必要
な発電を防ぎ、その分だけエンジンの負荷を軽減し、燃
費を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す回路図である。

【図２】運転状態に対応しての発電特性を示す説明図で
ある。

【図３】バッテリ温度と最低始動電圧との関係を示す特
性図である。

【図４】サーミスタの温度特性を示す特性図である。

【図５】サーミスタの発生電圧とバッテリ温度の関係を
示す特性図である。

【図６】サーミスタの発生電圧と基準電圧の関係を示す
特性図である。

【図７】オルタネータの取付状態を示すエンジン正面図
である。

【符号の説明】

３ バッテリ ４ オルタネータ ５ａ フィールドコイル ５ｂ ステータコイル １０ 負荷 １１ ブレーキスイッチ １２ ブレーキリレー １３ 電圧検出リレー １４ サーミスタ １５ 比較基準電圧発生回路 １６ 電圧比較スイッチ回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより回転駆動されるオルタネー
   タと、このオルタネータの発電した電力が供給されるバ
   ッテリ並びに負荷を備えた車両において、車両のブレー
   キ作動を検出する手段と、ブレーキ作動検出時にオルタ
   ネータのフィールドコイルに通電する第１のリレー回路
   とを備え、ブレーキをかけての減速時にオルタネータを
   発電させるようにしたことを特徴とする車両の減速エネ
   ルギ回生装置。
2. 【請求項２】バッテリ温度に応じた基準電圧を発生する
   比較基準電圧発生回路と、この基準電圧よりもバッテリ
   端子電圧が低いときにオンとなる電圧比較スイッチ回路
   と、この電圧比較スイッチ回路のオン時に前記第１のリ
   レー回路を迂回して前記フィールドコイルに通電する第
   ２のリレー回路を備えた請求項１に記載の車両の減速エ
   ネルギ回生装置。
3. 【請求項３】前記比較基準電圧発生回路にはサーミスタ
   を介してのバッテリの抵抗分圧が入力する請求項２に記
   載の車両の減速エネルギ回生装置。