JPS63253897A - 自動車用発電機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は自動車の走行時でも停止時でもエンジンの稼動
により交流１ｏｏｖの電源を取得することができるよう
にした自動車用発電機構に関するものである。

〈従来の技術） 自動車に搭載した発電機により、他の電源に使用するよ
うにしたものとしては次の様なものが知られている。

その１つは、一つの発電機を用い、これを外部回路と組
合せる方法によるものであり、例えば特開昭５０−３６
３４１号公報、特開昭５０−１３８５２９号公報等に記
載されている。

上記した各公報に記載のものは、１つの発″１ｔ４１１
１を使用するが、その発電機の発生電圧として二種類の
異なった電圧を発生させるのではなく、発電機の外部で
切換スイッチ等によって二重圧を得る構造である。

また、他の構成として一つの発電機を自動車に具備する
ようにしたものも知られており、例えば特開昭６０−１
６１２２５号公報、実開昭５６−４３２６５号公報に記
載されている。

上記した特開昭６０−１６１２２５号公報に記載のもの
は、自動二輪車に１２Ｖ用と１００ｖ用の２つの発電機
を夫々搭載し、夫々をベルトで駆動して二重圧を得るよ
うにしている。また、実開昭５６−４３２６５号公報に
記載のものもほぼ同様の構成である。

更に、上記構成以外のものとしては一つの発Ｍｌａの中
に二つの磁極及び二つのステータコアを夫々独立して設
けたものもあり、例えば実開昭５７−１３６９７３号公
報に記載されている。

この公報に記載されたものは、ロータとステータとの組
合せを二つ、一つのケーシング内に納めて二つの発電部
分を構成し、これら両発電部分を共通の回転軸により駆
動するようにしたものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記した各公報に記載されている発電機、発電システム
は、２電源を獲得することができるが、いずれも構造が
簡単で発電機発生電圧として同時に二種類の異なった電
圧を一つの発電機で発生することができない。

すなわち、特開昭５０−３６３４１号公報に記載のもの
は１発電機の外部の切換スイッチで二つの電圧を使い分
けるようにしており、切換スイッチで選択的に取り出す
構成であるから、一方の電圧を出すと、他方の電圧を出
せない。

特開昭５０−１３８５２９号公報に記載のものは上記と
同様に、一つの発電機で切換スイッチ等の外部回路を組
み合せており、二つの電圧を同時には取り出すことがで
きない。

また、このものでは、切換スイッチ等の操作が複雑であ
るばかりでなく、昇圧トランスが必要でこのトランスに
より重量が増加してしまう０重量が増加すると特に車輌
用として用いるのに好ましくないし、保護抵抗やリレー
等の電気回路が必要であって、この保護抵抗には大電流
が流れるので無駄な消費電力が発生する。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は上記した従来の欠点を解消すべく提案されたも
ので、自動車内に、エンジンにより作動する発電機と、
この発電機で発生する電圧を商用周波数に変換するイン
バータと、上記発電機で発生する電圧を一定に調整する
ため発電機に制御用界磁電流を供給するコントローラと
、上記コントローラにより作動するアクセルアクチュエ
ータとを設け、発ｆｒ！、機で発生する電力をインバー
タに供給して外部用電源にし１発電機とインバータとの
間の回路に設けた電流センサをコントローラに接続して
当該電流センサからの信号をインバータの負荷電流検出
信号としてコントローラに供給するとともに、上記コン
トローラには発電機からの電圧検出信号を供給し、上記
コントローラでは上記各検出信号に基づきアクセルアク
チュエータに駆動信号を供給してエンジンの回転制御と
発電機の磁界制御とをさせるようにしたことを特徴とす
ることにより、自動車の走行時、停車時のいずれの場合
でも外部用電源を発生させることができる。

〈実施例〉 以下に本発明を図面の実施例に基づいて説明する。

本発明の発電機構１は自動車のボンネット内に設置する
もので、基本的にはエンジン２により駆動する発電機３
と、この発電機３に電気的に接続されているインバータ
４と、発電＃ｊ＆３とインバータ４とを電気的に接続す
る回路５中に設けたコネクターボックス６内の電流セン
サ６′からの信号が供給されるコントローラ７と、この
コントローラ７により作動するアクセルアクチュエータ
８とを有する。

上記した発電機３はシングルボルテージ高周波発電機３
ａ（第１図の実施例）、またはデュアルボルテージ高周
波発電機３ｂ（第２図の実施例）を使用することができ
る。

発電機３としてシングルボルテージ高周波発電機３ａを
使用する場合には自動車のボンネット内にオルタネータ
を＃５ａしたままとし、このオルタネータで発生する電
力をバッテリに供給し、シングルボルテージ高周波発電
機３ａで発生する電力を、回路５によりインバータ４に
供給する。

しかし、発電機３としてデュアルボルテージ高周波発電
機３ｂを使用する場合にはボンネット内からオルタネー
タを外してデュアルボルテージ高周波発電機３ｂの高周
波側出力部９に回路５を接続し、直流側出力部１０をボ
ンネット内に搭載しであるバッテリ１１に接続する。

このデュアルボルテージ高周波発電機３ｂの一例は、本
出願人が特願昭６１−２１８０８８号として出願中であ
る１軸２電源系統のものを使用することができる。

上記したデュアルボルテージ高周波発電機３ｂは、第３
図で示すように高圧用としての第１のコイル１２ａと、
低圧用としての第２のコイル１２ｂを直列に接続し、ス
テータコアに上記両コイルを同一スロットに積層して挿
入するものである。そして、第２のコイル１２ｂの一端
は星形結線の中性点Ｃとされ、第２のコイル１２ｂの他
端と第１のコイル１２ａの一端とを接続し、６第１のコ
イル１２ａの他端側を集合して高周波側出力部９とし、
第２のコイル１２ｂと第１のコイル１２ａとの各接続点
を集合させて直流側出力部１０とする。もっとも、直流
側出力部１０側にはダイオードを介在させて直流側出力
部１０から発生する電圧を直流１４Ｖ、８０Ａ程度に制
御している。

一方、シングルボルテージ高周波発電機３ａの内部に設
けである界磁コイル１３の端子１４は後記スるコントロ
ーラ７に接続する。

このように、本発明では発電機３としてシングルボルテ
ージ高周波発電機３ａ、またはデュアルボルテージ高周
波発電機３ｂを使用することができるが、どちらの発電
機３を使用するかは自動車の規格、消費電力の負荷等に
より適宜に設定することになる。

上記した高周波側出力部９に接続されているインバータ
４は、第４図に示すように発電機３から回路５を介して
供給される３相１００Ｖの高周波出力をダイオード１５
で直流に変換し、さらにこの直流電圧をトランジスタか
らなるスイッチング素子１６で交流電圧に変換するもの
である。したがって、コンセン）１７に電気的機器１８
を差し込む、と、インバータ４の出力は電気的機器１８
に供電されて作動する。このインバータ４は、外部電源
を必要としない場合にはコネクターボックス６から外し
て例えば自動車のトランクルーム内に収納しておき、外
部電源を必要とする場合にはインバータ４側の回路５を
コネクターボックス６に差し込んで使用する。なお、コ
ネクターボックス６はインバータ４を１妾続しやすいけ
れど目立たない位置、例えば前側バンパーの横とか後部
座席の横に設けるのが望ましく、またコントローラ７は
運転者が操作しやすいように、例えば運転席の側面に設
けるのが望ましい。

重犯したコントローラ７は、内部に発電機３の電圧制御
機構１９．エンジン２の回転数の制御機構２０及び誤操
作保護機構２１を有する。そして、上記電圧制御機構１
９には、発電機３からの発電検出信号が入力されて発電
機３の界磁コイル１３に界磁制御信号を出力する。また
、制御機構２０には、イグニッションコイルからのエン
ジン回転数検出信号とコネクターボックス６内の電流セ
ンサーからの負荷電流検出信号とが入力され、この両信
号に基づき駆動信号をアクセルアクチュエータ８に出力
し、アクセルアクチュエータ８によりスロットルレバー
を調整してエンジン２の回転を制御するのである。さら
に、誤操作保護機構２１には自動車内のサイドブレーキ
判定信号とコネクターボックス６からのコネクター接続
検出信号とが入力され、第１の保護駆動信号と第２の保
護駆動信号とを出力させる。

上記した第１の保護駆動信号は自動車の走行中に運転者
がコントローラ７を停車発電状態に誤操作した場合、サ
イドブレーキが作用していないのでアクセルアクチュエ
ータが操作しないようにしたり、自動車が停車して発電
状態時にサイドブレーキが放されるとアクセルアクチュ
エータをアイドリング状態にして急発進を防止する等、
運転者に誤動作が有った時の安全用信号である。また、
上記した第２の保護駆動信号は、例えばコネクターボッ
クス６にインバータ４を接続したまま自動車が走行した
場合に警告音を発生させるための警報信号である。

本発明の自動車用発電機構は上記した様に、エンジン２
により作動する発電機３．インバータ４及びコントロー
ラ７が主要な構成で、コントローラ７のモードスイッチ
を運転者または他の者が操作することにより、走行モー
ド（自動車の走行のみ）、走行発電モード（自動車の走
行と同時に発電）及び停車発電モード（自動車が停止状
態での発電）を選択することができる。

走行モードは、自動車の走行時に交流１００Ｖを使用し
ない通常の走行状態の場合で、第１図の実施例において
はシングルボルテージ高周波発電機３ａを使用しないで
ポンネ°−／　ト内のオルタネータでバッテリに供電す
る。そして、第２図の実施例ではデュアルボルテージ高
周波発電機３ｂをオルタネータと同一の機能をさせ、直
流１４Ｖを電装品に供給することを目的として使用する
。したがって、エンジン２のアイドリング回転数は通常
と同様に６５０〜７００ｒｐｍで使用可能である。

この走行モードシステムは、第６図で示すように、エン
ジン２を始動させ、コントローラ７内のモードスイッチ
を走行に投入すると、コントローラ７に入力されている
エンジン回転数検出信号によりイグニッション電圧の周
波数を検出してエンジン２が回転中であることを判断し
、また周波数が規定値以上であることを確認すると発電
Ｊａ３に界磁制御信号を供給する。この作用により、エ
ンジン２が回転していないのに発電機３に無駄な界磁電
流を供給することを防止することができる。

上記のようにして発電機３の界磁コイル１３に界磁電流
が供給されると、発電機３は発電を開始し１発電機３に
内蔵した整流器により交流を直流の１４Ｖに変換してバ
ッテリ１１に蓄電したり、電装品の電源として使用する
。そして、エンジン２の回転数が上昇したり負荷が軽減
すると、発電機３の発電電圧が上昇するとともにバッテ
リの端子電圧も上昇するので、１４Ｖ以上になるとコン
トローラ７は入力されている発電検出信号により界磁制
御信号を制限する。これにより、発電機３の発電状態が
制御され、１４Ｖ以下になると再びコントローラ７から
界磁制御信号を発電機３の界磁コイル１３に供給する。

したがって、コントローラ７の電圧制御機構１９では発
電機３の出力電圧を常に直流１４Ｖに保持するのである
。

一方、自動車の走行中に７クセルペタルによりアクセル
が変化し、アクセル部に接続されているワイヤがアイド
リング位置に確実に戻されていなければならないので、
モードスイッチを走行に投入してアイドリング位置でな
いときにコン・トローラ７から駆動信号をアクセルアク
チュエータ８に供給し、アイドリング位置にワイヤが戻
された時にアクセルアクチュエータ８内のセンサが作用
し、コントローラ７に原点位置信号を供給する。

コントローラ７は、上記原点位置信号を受けると、アク
セルアクチュエータ８の動作電源を遮断し、走行中に不
慮の原因が生じても、アクセルアクチュエータ８が作動
しないようにしている。

一方、走行発電モードは自動車の走行中に交流１００Ｖ
を外部電源として使用する場合で。

この場合の発電ａ３は直流１００Ｖ、及び交流１００Ｖ
電源のｌ軸２系統の電力を供給することができる。しか
し、エンジンのフィトリング回転数は走行モード時に比
較して僅かに多く、９００〜１１０００ｒｐ程度で使用
する。これは、エンジンのフィトリング時でも交流１０
０Ｖ側に安定した電力を供給するために、発電ａ３の回
転数を調整する必要が有るからである。

走行発電モードシステムは、第７図に示すように、エン
ジン２を始動させ、コントローラ７のモードスイッチを
走行発電に投入したら、その後は前記した走行モードと
同一である。しかし、走行モードと比較すると、エンジ
ンのフィトリング時における回転数を上昇させるための
アイドルアップ用ソレノイドが必要であるから、以下に
このアイドルアップ用ソレノイドの作動に付いて説明す
る。

エンジン２を始動してコントローラ７のモードスイッチ
を走行発電に投入すると、走行モードと同一の動作と、
アイドルアップ用ソレノイドとが動作する。

アイドルアップ用ソレノイドは、空調器を搭載している
自動車にはほとんど装備されている部品で、空調器がエ
ンジンの通常のアイドリング時の回転数（６５０〜７０
０ｒｐｍ）では充分な性能を発揮できないので、アイド
リング回転数を９００〜１１０００ｒｐに増加させるた
めのものである。

したがって、走行発電モードにおいても、エンジン２の
交流１００Ｖ側が使用状態にある時、エンジンのアイド
リング回転数を多少増加させるために、コントローラ７
からアイドルアップ用ソレノイドに駆動電流を供給して
アイドリング時のエンジンの回転数を増加させる。

ここで、エンジン２は前記したようにｌ軸２電源系統で
あるから、直流１４Ｖ以外に交流１００Ｖ電力が発生し
、また交流ｔｏｏｖ電力は高周波交流出力であるから直
接家庭用電気機器に使用することができない、そこで、
トランクルーム内等に収納したインバータ４にケーブル
で接続し、イア／＜　　９４で直流に変換した後にスイ
ッチング素子１６で商用周波数の交流５０Ｈｚまたは６
０Ｈｚに変換し、家庭用電気機器でも使用可能にしてコ
ンセント１７で接続するようにしている。

なお１発Ｔｆｔ４１１１３の容量は入力回転数に比例す
るので、自動車の高速走行時には出力容量が高く。

逆に低速走行時には出力容量が低い、したがって、走行
発電モード時の出力容量は、低速時の最低エンジン回転
数であるアイドリング時の回転数で決定されている。

停車発電モードは、自動車の停車中において交流１００
Ｖを使用する場合で、走行発電モードの場合と同様に、
発電機３は直流１４Ｖと交流ｔｏｏｖのｌ軸２系統の電
力を供給する。しかし、エンジンの回転数は走行発電モ
ードと異なり、電力負荷の使用量に比例して変化させる
。即ち、電力負荷の使用量が多い時はエンジンを高速で
回転させ、電力負荷が少ない時はエンジンを低速回転さ
せる。これは、コネクターボックス６からの負荷電流検
出信号がコントローラ７に入力されると、回転数の制御
機構２０から駆動信号がアクセルアクチュエータ８に出
力され、アクセルアクチュエータ８によりエンジン２の
回転を制御することにより行なわれる。

停車発電モードシステムは、第８図で示すように、エン
ジン２を始動し、コントローラ７内のモードスイッチを
停車発電に投入すると１発電機３に界磁電流を供給する
作用は前記した走行モード、走行発電モードと同様であ
るが、エンジン２が回転中と判断できる規定値以上の周
波数がエンジン回転数検出信号により検出されると、コ
ントローラ７はアクセル７クチユエータ８にアクセルワ
イヤーが引かれる方向（エンジンの回転数が上がる方向
）に駆動信号を供給する。一方、この間にコントローラ
７は、イグニッション周波数を常に検知していて１発電
ａ３の交流１００Ｖ使用可能な状態、即ち、エンジン回
転数が９００〜１１０００ｒｐに達するとアクセルアク
チュエータ８への駆動信号の供給を停止する。実際には
これ以降にコンセント１７に家庭用電気機器のプラグを
差し込んで使用するが、使用する電気負荷によりアクセ
ルアクチュエータ８を引き動作（エンジン回転数上昇）
をしたり、戻し動作（エンジン回転数低下）をしたりし
て、エンジン回転数と電気負荷容量を最適位置になるよ
うに調整する。

具体的には、コントローラ７がイグニッション周波数と
コネクターボックス６内の電流センサー６′からの負荷
電流検出信号とを内部で常に比較演算し、負荷と回転数
とが同一の場合にはアクセルアクチュエータ８への駆動
信号を停止する。しかし、負荷が回転数より大きい場合
には、アクセルアクチュエータ８を引き動作する駆動信
号をアクセルアクチュエータ８に供給し、エンジンの回
転数を上昇させる。そして、負荷が回転数より小さい場
合には、アクセルアクチュエータ８を戻し動作する駆動
信号をアクセルアクチュエータ８に供給し、エンジンの
回転数を低下させる。

なお、停車９！、電モード時に、誤ってキースイッチが
オフになったりエンストした場合、エンジンを再始動す
る時にアクセルアクチュエータ８がアクセルを引いたま
まの状態ではエンジンの始動直後に、急に高回転になっ
て危険であるから、例えば発電ａ３に界磁制御信号の供
給を止めるとともに、アクセルアクチュエータ８を戻し
動作させるのである。これらの動作は、前記説明や図面
により適宜に設定することができる。

以上本発明の詳細な説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲
内であればそのようにでも変更して実施することができ
る。

〈発明の効果） 以上要するに本発明によれば、自動車内に、エンジンに
より駆動する発電機と、この発電機で発生する電圧を商
用周波数に変換するインバータと、上記発電機で発生す
る電圧を一定に調整するため発電機に制御用界磁′ｗｔ
１ｉを供給するコントローラと、上記コントローラによ
り作動するアクセルアクチュエータとを設け、発電機で
発生する電力をインバータに供給して外部用電源にし、
発電機とインバータとの間の回路に設けた電流センサを
コントローラに接続して当該電流センサからの信号をイ
ンバータの負荷電流検出信号としてコントローラに供給
するとともに、上記コントローラには発電機からの電圧
検出信号を供給し、上記コントローラでは上記各検出信
号に基づきアクセルアクチュエータに駆動信号を供給し
てエンジンの回転制御と発電機の磁界制御とをさせるよ
うにしたことを特徴とするので、自動車がどのような状
態であっても直流１４Ｖと交流１００Ｖの２電源を獲得
することができ、各電源を有効に利用することができる
。そして、発電機、インバータ及びコントローラ等は極
めて小型化することができ、どのような自動車にも搭載
が可渣である。したがって、交流ｔｏｏｖをＪ′ＩＩ震
、火災、風水害等の災害時における非常用電源として、
または一般作！用、工事用、各種屋外行事用等に極めて
広範に利用することができ、実用的価値の高いものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す概略系統図、第２図
は本発明の他の実施例を示す概略系統図、第３図は発電
機の概略図、第４図はインバータの概略図、第５図はコ
ントローラの概略図、第６図は走行モード時の作動系統
図、第７図は走行発電モード時の作動系統図、第８図は
停止発電モード時の作動系統図である。 ｌは発電機構、２はエンジン、３は発電機、４はインバ
ータ、５は回路、７はコントローラ、８はアクセルアク
チュエータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車内に、エンジンにより駆動する発電機と、
   この発電機で発生する電圧を商用周波数に変換するイン
   バータと、上記発電機で発生する電圧を一定に調整する
   ため発電機に制御用界磁電流を供給するコントローラと
   、上記コントローラにより作動するアクセルアクチュエ
   ータとを設け、発電機で発生する電力をインバータに供
   給して外部用電源にし、発電機とインバータとの間の回
   路に設けた電流センサをコントローラに接続して当該電
   流センサからの信号をインバータの負荷電流検出信号と
   してコントローラに供給するとともに、上記コントロー
   ラには発電機からの電圧検出信号を供給し、上記コント
   ローラでは上記各検出信号に基づきアクセルアクチュエ
   ータに駆動信号を供給してエンジンの回転制御と発電機
   の磁界制御とをさせるようにしたことを特徴とする自動
   車用発電機構。
2. （２）発電機は１軸２電源系統で、インバータとバッテ
   リとに供電する特許請求の範囲第（１）項に記載の自動
   車用発電機構。