JPH11308781A - 車載用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気加熱式触媒の活性化やバッテリへの充電
に支障をきたすことなくスイッチ切換え動作時の高電圧
サージを防止してスイッチの長寿命化を図る。 【解決手段】 電圧切換部２は、発電装置１から出力さ
れた電気エネルギを第１の電圧（例えば、３０Ｖ）、ま
たは前記第１の電圧よりも低い第２の電圧（例えば、１
４Ｖ）に切り換えて出力する。電気加熱式触媒３は、リ
レースイッチＳＷ１を介して電圧切換部２の出力と接続
されている。バッテリ６等は、第２のリレースイッチＳ
Ｗ２を介して電圧切換部２の出力と接続されている。制
御部１０は、電圧検知部５により検知されたバッテリ６
の端子電圧ＶBATTに基づいて電圧切換部２による電圧切
換タイミングを制御すると共に、前記電圧切換手段が第
２の電圧を出力しているときに前記リレースイッチ手段
を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガスを電気加
熱式触媒で浄化する車両に搭載される車載用電源装置に
係り、特に、発電電力を電気加熱式触媒、またはバッテ
リを含む他の電気負荷へ選択的に供給する車載用電源装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの排気ガスを浄化する触媒に
は、触媒温度が活性化温度以下のときに積極的に加熱し
て早期活性化を図る電気加熱式触媒がある。しかしなが
ら、触媒が活性化される温度まで急速に加熱するために
は、加熱初期に大電力を供給する必要があり、また、排
気ガス温度が活性化温度になるまで触媒を所定の温度に
保持するには、所定の電力を一定時間供給する必要があ
り、このような電力供給を、化学反応を伴うバッテリで
行うには大きなパワー密度が必要となるため、大容量の
バッテリが必要となる。

【０００３】このような問題点を解決するために、例え
ば米国特許第５４０４７２０号公報では、発電機の出力
電圧を、バッテリや他の電装装置（電気負荷）へ給電す
るための低電圧と、電気加熱式触媒へ給電するための高
電圧とに切換える切換え装置を設けると共に、発電機の
出力端子を、電気加熱式触媒に接続するための第１のリ
レースイッチと、バッテリや他の電装装置等に接続する
ための第２のリレースイッチとを設けている。電気加熱
式触媒を加熱する際には、発電機に高電圧を発生させる
と共に第１のリレースイッチを閉成して第２のリレース
イッチを遮断し、バッテリや他の電装装置へ給電する際
には、発電機に低電圧を発生させると共に第２のリレー
スイッチを閉成して第１のリレースイッチを遮断する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】リレー方式によるスイ
ッチ機構では、発電機が高い電圧を発生しているときに
スイッチを動作させて接点を開閉させると、このスイッ
チ切換え動作が急速であるため発電電圧が高電圧サージ
となり、スイッチ機構にダメージを与えてしまうという
問題が発生する。

【０００５】このような問題点を解決するために、例え
ば特開平９−９３８２７号公報では、リレースイッチを
開閉して給電先を切換える際には、発電装置による発電
を一時的に停止して高電圧サージの発生を防止する技術
が提案されている。

【０００６】しかしながら、上記した従来技術では、発
電停止期間が発生するために、その分だけ電気加熱式触
媒の活性化が遅れたり、バッテリや他の電装装置へ給電
時間が短くなってバッテリの負担が大きくなるという問
題があった。

【０００７】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を解決し、電気加熱式触媒の活性化やバッテリへの充
電に支障をきたすことなく、スイッチ切換え動作時の高
電圧サージを防止して、スイッチの長寿命化を実現でき
る車載用電源装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、発電装置と、前記発電装置の出力
を、第１の電圧または当該第１の電圧よりも低い第２の
電圧に選択的に切り換えて出力する電圧切換手段と、前
記電圧切換手段の出力を、電気加熱式触媒、またはバッ
テリを含む他の電気負荷へ選択的に接続するスイッチ手
段と、前記電気加熱式触媒へは第１の電圧が印加され、
前記バッテリを含む他の電気負荷へは第２の電圧が印加
されるように、前記スイッチ手段を切り換える制御手段
とを具備した車載用電源装置において、前記制御手段
は、前記電圧切換手段が第２の電圧を出力しているとき
に前記スイッチ手段を切り換えることを特徴とする。

【０００９】上記した構成によれば、スイッチ手段は発
電装置が低電圧（第２の電圧）を発生しているときに切
換えられるので、高電圧サージの発生が防止されてスイ
ッチ機構がダメージを受けることがない。また、発電装
置はスイッチ手段の切り換え時も発電を継続することが
できるので、電気加熱式触媒の活性化やバッテリへの充
電に支障をきたすことがない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である車載
用電源装置のブロック図である。

【００１１】発電装置１はエンジン８の駆動力を電気エ
ネルギに変換して発電電力を出力する。エンジン回転数
センサ９は、エンジン８の回転数を検知する。電圧切換
手段としての電圧切換部２は、前記発電装置１から出力
された発電電力を、電気加熱式触媒３の加熱に適した第
１の電圧（例えば、３０Ｖ）、またはバッテリ６の充電
や他の電装品（電気負荷）７への給電に適した、前記第
１の電圧よりも低い第２の電圧（例えば、１４Ｖ）に切
り換えて出力する。

【００１２】電気加熱式触媒３は、スイッチ手段として
の第１のリレースイッチＳＷ１を介して前記電圧切換部
２の出力と接続されている。バッテリ６および他の電装
品７は、スイッチ手段としての第２のリレースイッチＳ
Ｗ２を介して前記電圧切換部２の出力と接続されてい
る。前記第１および第２のリレースイッチＳＷ１、ＳＷ
２はリレースイッチ手段として機能する。電圧検知部４
は、電気加熱式触媒３に印加される電圧ＶEHC を検知
し、電圧検知部５は、バッテリ６の端子電圧ＶBATTを検
知する。

【００１３】制御手段としての制御部１０は、前記電圧
検知部５により検知されたバッテリ６の端子電圧ＶBATT
で代表される当該バッテリ６の充電量に基づいて、前記
各リレースイッチＳＷ１、ＳＷ２の開閉タイミングおよ
び前記電圧切換部２による電圧切換タイミングを制御す
る。

【００１４】図２は、前記制御部１０の構成を示したブ
ロック図である。入力インターフェース１０２からは、
前記各電圧検知部４、５により検知された電圧信号、お
よび前記エンジン回転数センサ９により検知されたエン
ジン回転数信号が入力される。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ
１０５に記憶された制御プログラムや、後に詳述する基
準回転数Ｎref 、基準カウント値Ｃref 等の制御データ
にしたがって当該制御部１０の動作全般を制御する。Ｒ
ＡＭ１０４は、前記制御プログラムを実行する際のワー
クエリアとして用いられ、後に詳述するように、加熱時
間タイマ１０４ａ、第１遅延タイマ１０４ｂ、第２遅延
タイマ１０４ｃ等の各記憶領域が確保されている。出力
インターフェース１０３は、前記各リレースイッチＳＷ
１、ＳＷ２に対しては、その接点を開閉させるための信
号を出力し、前記電圧切換部２に対しては、その動作モ
ードを切り換えさせるための切換信号を出力する。

【００１５】次いで、上記した車載用電源装置の動作を
説明する。図３は、前記制御部１０のＣＰＵ１０１によ
る制御方法を示したフローチャートであり、図４は、そ
の動作タイミングを示したタイムチャートである。

【００１６】時刻ｔ1 においてスタータ（図示せず）が
始動されてエンジン８が始動されると、ステップＳ１で
は、エンジン８の始動が完了したか否かが判定される。
具体的には、エンジン回転数センサ９により検知された
エンジン回転数Ｎと、ＲＯＭ１０５に予め記憶されてい
る基準回転数Ｎref とが比較され、エンジン回転数Ｎが
基準回転数Ｎref を超えるまでは、エンジン始動が未完
了と判定されてステップＳ３１へ進む。ステップＳ３１
ではイニシャル処理が実行される。

【００１７】このイニシャル処理では、リレースイッチ
ＳＷ１が開放されてリレースイッチＳＷ２が閉成される
と共に、電圧切換部２の動作モードが１４Ｖモードに切
換えられる。さらに、後述する第１および第２遅延タイ
マ１０４ｂ、１０４ｃに、０．１秒相当のカウント値が
セットされる。

【００１８】その後、時刻ｔ2 においてエンジン回転数
Ｎが基準回転数Ｎref を超えると、エンジン８の始動が
完了したものと判定されてステップＳ２へ進む。ステッ
プＳ２では、電気加熱式触媒３の加熱時間の累計を示す
加熱時間タイマ１０４ａのカウント値Ｃが、ＲＯＭ１０
５に予め記憶されている基準カウント値Ｃref と比較さ
れる。この基準カウント値Ｃref は、電気加熱式触媒３
の活性化に必要な加熱時間に相当し、最初はカウント値
Ｃが基準カウント値Ｃref を下回るのでステップＳ３へ
進む。ステップＳ３では、電圧検知部５で検知されたバ
ッテリ６の端子電圧ＶBATTに基づいてバッテリ６の充電
量が判定される。端子電圧ＶBATTが、例えば１１以上で
あれば、バッテリ６の充電量が十分と判定され、発電電
力を電気加熱式触媒３へ供給すべくステップＳ４へ進
む。

【００１９】ステップＳ４では、前記電圧切換部２の動
作モードが１４Ｖモードおよび３０Ｖモードのいずれで
あるかが判定され、最初は１４Ｖモードなのでステップ
Ｓ５へ進む。ステップＳ５では、リレースイッチＳＷ１
が既にオンされているか否かが判定され、初めはオフ状
態なので、ステップＳ６においてオンされる。ステップ
Ｓ７では、第１遅延タイマ１０４ｂがダウンカウントを
開始する。ステップＳ８では、第１遅延タイマ１０４ｂ
がタイムアウトしたか否か、すなわち０．１秒が経過し
たか否かが判定される。時刻ｔ3 において第１遅延タイ
マ１０４ｂがタイムアウトすると、ステップＳ９では、
リレースイッチＳＷ１がオフにされる。ステップＳ１０
では、第１遅延タイマ１０４ｂに０．１秒相当のカウン
ト値がセットされる。

【００２０】ステップＳ１１では、前記電圧切換部２の
動作モードが３０Ｖモードに切り換えられる。この結
果、電気加熱式触媒３の入力電圧ＶEHC が上昇し、電気
加熱式触媒３は３０Ｖの電圧で急速に加熱される。ステ
ップＳ１２では、前記加熱時間タイマ１０４ａのカウン
ト値Ｃがインクリメントされる。

【００２１】その後、時刻ｔ4 においてバッテリ６の端
子電圧ＶBATTが１１Ｖ未満になり、これがステップＳ３
で検知されると、今度は発電電力でバッテリ６を充電す
べくステップＳ２１へ進む。ステップＳ２１では、電圧
切換部２の動作モードが１４Ｖモードおよび３０Ｖモー
ドのいずれであるかが判定される。ここでは、３０Ｖモ
ードと判定されるので、ステップＳ２２において１４Ｖ
モードに切り換えられる。

【００２２】この結果、電気加熱式触媒３の入力電圧Ｖ
EHC が時刻ｔ4 から下降に転じ、時刻ｔ5 において１４
Ｖ以下になり、これがステップＳ２３において検知され
ると、ステップＳ２４では、リレースイッチＳＷ１が既
にオフされているか否かが判定される。このとき、リレ
ースイッチＳＷ１はオン状態なので、ステップＳ２５で
は更に、リレースイッチＳＷ２が既にオンされているか
否かが判定される。このとき、リレースイッチＳＷ２は
オフ状態なので、ステップＳ２６においてオンされる。

【００２３】ステップＳ２７では、第２遅延タイマ１０
４ｃがダウンカウントを開始する。ステップＳ２８で
は、第２遅延タイマ１０４ｃがタイムアウトしたか否
か、すなわち０．１秒が経過したか否かが判定される。
時刻ｔ6 において第２遅延タイマ１０４ｃがタイムアウ
トすると、ステップＳ２９では、リレースイッチＳＷ１
がオフにされる。ステップＳ３０では、第２遅延タイマ
１０４ｃに０．１秒相当のカウント値がセットされる。

【００２４】その後、電気加熱式触媒３への発電電力の
供給と共に前記加熱時間タイマ１０４ａのカウント値Ｃ
が増え、時刻ｔ7 においてカウント値Ｃが基準カウント
値Ｃref を超えると、当該処理は常にステップＳ２から
ステップＳ２１へ進むようになる。したがって、これ以
後は、電圧切換部２の動作モードが１４Ｖモードに固定
されると共にリレースイッチＳＷ１がオフ状態、リレー
スイッチＳＷ２がオン状態を維持するので、発電電力は
リレースイッチＳＷ２を介してバッテリ６および電気負
荷７のみへ供給されるようになる。

【００２５】上記したように、本実施形態によれば、各
リレースイッチＳＷ１、ＳＷ２の接点は、発電装置１が
比較的低い１４Ｖ（第２の電圧）を出力しているときに
切換えられるので、高電圧サージの発生が防止されてス
イッチ機構がダメージを受けることがない。また、発電
装置１は各リレースイッチＳＷ１、ＳＷ２の開閉時も発
電を継続することができるので、電気加熱式触媒３の活
性化やバッテリ６への充電に支障をきたすことがない。

【００２６】なお、本実施形態ではスイッチ手段として
リレースイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２）を用いたが、半導体
スイッチング素子に代えても良いことはもちろんであ
る。また、電気加熱式触媒３の活性化状態を加熱時間タ
イマ１０４ａのカウント値により判断しているが、その
基準カウント値Ｃref をエンジン始動時の冷却水温が低
いほど大きくする構成としたり、あるいは、電気加熱式
触媒３の温度を直接測定して活性化状態を判断する構成
としても良い。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、リレースイッチ手段は発電装置が低電圧（第
２の電圧）を発生しているときに切換えられるので、高
電圧サージの発生が防止されてスイッチ機構がダメージ
を受けることがない。また、発電装置は切換え時も発電
を継続することができるので、電気加熱式触媒の活性化
やバッテリへの充電に支障をきたすことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施形態である車載用電源
装置のブロック図である。

【図２】図１の制御部１０の構成を示したブロック図で
ある。

【図３】制御部１０のＣＰＵ１０１による制御方法を示
したフローチャートである。

【図４】制御部１０の動作タイミングを示したタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１…発電装置、２…電圧切換部、３…電気加熱式触媒、
６…バッテリ、７…電気負荷、８…エンジン、９…エン
ジン回転数センサ、１０…制御部、ＳＷ１、ＳＷ２…リ
レースイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 隆義 栃木県芳賀郡芳賀町芳賀台143番地 株式 会社ピ−エスジ−内 (72)発明者 藤原 正 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン(8) の駆動力により発電する発
   電装置(1) と、 前記発電装置(1) の出力を、第１の電圧または当該第１
   の電圧よりも低い第２の電圧に選択的に切り換えて出力
   する電圧切換手段(2) と、 前記電圧切換手段(2) の出力を、電気加熱式触媒(3) 、
   またはバッテリ(6) を含む他の電気負荷(7) へ選択的に
   接続するスイッチ手段(SW1,SW2) と、 前記電気加熱式触媒(3) へは第１の電圧が印加され、前
   記バッテリ(6) を含む他の電気負荷(7) へは第２の電圧
   が印加されるように、前記スイッチ手段(SW1,SW2) を切
   り換える制御手段(10)とを具備した車載用電源装置にお
   いて、 前記制御手段(10)は、前記電圧切換手段(2) が第２の電
   圧を出力しているときに前記スイッチ手段(SW1,SW2) を
   切り換えることを特徴とする車載用電源装置。