JPH02241398A - 車両用充電制御装置 - 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］ この発明は車両用充電！ＩＪ　１ｌｌｖｔ置に関するも
のである。

［従来技術］ 近年、自動車用ウィンドガラスに透明の金属薄膜を蒸着
し該金属薄膜を通電加熱してウィンドガラスに付着した
氷や霜を短時間で解氷する方法が使用され始めた。ここ
や、ウィンドガラスに蒸着する金属膜は透明にするため
薄膜となり、抵抗値は−例として４Ωになる。又、短時
間で解氷するために供給する電力は一例として１５００
Ｗが要求され、その結果、電源電圧は７７Ｖが必要とな
る。この電圧は車両のバッテリー電圧に比べて高いので
高電圧を得るために、高電圧専用の発電機が用いられる
。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、このように高電圧専用の発電機を設置すると
、上記した解氷機能を作動させない夏期は高電圧用発電
機は車両重旧を増加させているにすぎない。又、近年、
低電圧負荷においてはニアコンディショナー等の大容量
化に伴い、冬期の車両消費電流より夏期の消費電流が大
きくなってきている。そこで、低電圧負荷が大電流を要
求する時は高電圧用発電機も使って低電圧負荷側出力を
補助してやればよいが、このとき高電圧用発電機はステ
ータのスロット当りの巻数が大きいので低回転域から発
電が始まる。一方、低回転域では冷却のための風口が少
ないので、発電機自身の発熱が増加し過熱される問題が
ある。

この発明の目的は、２つの発電機を用いてより安定して
充電動作を行なうことができる車両用充電制御装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、エンジンの回転に連動して駆動し、起電力
を低電圧負荷及びバッテリーに供給する第１の交流発電
機と、エンジンの回転に連動して駆動し、起電力を高電
圧負荷若しくは前記低電圧負荷及びバッテリーに供給す
る第２の交流発電機とを協えた車両用充電装置において
、 前記第２の交流発電機と高電圧負荷、若しくは前記第２
の交流発電機と前記低電圧負荷及びバッテリーとを接続
すべく切換える第１の切換手段と、前記第２の交流発電
機の出力を全波整流で、かつ′ｔｓＮ圧、若しくは、前
記第２の交流発電機の出力を半波整流で、かつ低電圧に
設定すべく切換える第２の切換手段と、前記バッテリー
の電圧が設定値以上のときには前記第１の切換手段を制
御して前記第２の交流発電機と高電圧負荷とを接続する
とともに前記第２の切換手段を制御して前記第２の交流
発電機の出力を全波整流で、かつ高電圧に設定し、前記
バッテリーの電圧が設定値以下のときには前記第１の切
換手段を制御して前記第２の交流発電機と低電圧負荷及
びバッテリーとを接続するとともに前記第２の切換手段
を制御して前記第２の交流発電機の出力を半波整流で、
かつ低電圧に設定する切換制御手段とを備えた車両用充
電制御装置装置をその要旨とするものである。

［作用］ 切換制御手段は、バッテリーの電圧が設定値以上のとき
には第１の切換手段を制御して第２の交流発電機と高電
圧負荷とを接続するとともに第２の切換手段を制御して
第２の交流発電機の出力を全波整流で、かつ高電圧に設
定する。その結果、バッテリーの電圧が設定値以上のと
き、即ち、バッテリーが充分充電され、かつ低電圧負荷
に対し第１の交流発電機が余裕をもって発電していると
きには、第２の交流発電機による高電圧が高電圧負荷に
供給される。

又、切換制御手段は、バッテリーの電圧が設定値以下の
ときには第１の切換手段を制御して第２の交流発電機と
低電圧負荷及びバッテリーとを接続するとともに第２の
切換手段を制御して第２の交流発電機の出力を半波整流
で、かつ低電圧に設定する。その結果、バッテリーの電
圧が設定値以下のとき、即ち、第１の交流発電機の出力
が不足すると、第２の交流発電機による低電圧が低電圧
負荷及びバッテリーに供給される。この際に、第２の交
流発電機はステータのスロット当りの巻数・が大きく低
回転域から発電が始まり低回転域では冷却のための風口
が少ないが、第２の交流発電機の出力が半波整流されて
いるので、発電機自身の発熱が抑制される。

［実施例］ 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って説
明する。

第１図に車両用充電制御装置の電気的構成を示す。

バッテリー１のプラス・マイナス端子間にはヘッドライ
ト等の低電圧負荷２が接続されている。

第１の交流発電機としての低電圧負荷用三相交流発電Ｉ
Ｉ（以下、低電圧用発電機という）３はスター結線され
たステータコイル４とロータコイル（フィールドコイル
）５と６個のダイオード６ａ〜６ｆとから構成されてい
る。そして、エンジンの回転によりステータコイル４に
起電力が発生しその出力をダイオード６ａ〜６ｆにより
全波整流して低電圧負荷２に電力を供給するとともにバ
ッテリー１を充電する。

ロータコイル５は電圧調整器７を介してバッテリー１の
プラス・マイナス端子に接続され、電圧調整器７がバッ
テリー１の電圧を検出し、低電圧用発電機３の出力電圧
を低電圧に制御する。即も、ロータコイル５に流れる電
流を調整して磁力の強さを調整し低電圧用発電機３の出
力電圧を調整する。

又、バッテリー１のプラス・マイナス端子間には第１の
切換手段としての切換スイッチ８を介して高電圧負荷９
が接続されている。この高電圧負荷９は、例えば抵抗体
を蒸着したウィンドシールド等である。第２の交流発電
機としての高電圧負荷用三相交流発電別（以下、高電圧
用発電機という）１０はスター結線されたステータコイ
ル１１とロータコイル（フィールドコイル）１２と６個
のダイオード１３ａ〜１３ｆとから構成されている。こ
の高電圧用発電機１０のステータコイル１１は低電圧用
発電機３のステークコイル４よりもスロット当りの巻数
が大きくなっている。６個のダイオード１３８〜１３ｆ
からなる整流回路の一端は前記切換スイッチ８の端子８
ａと、又、整流回路の他端は切換スイッチ１４を介して
バッテリー１のマイナス端子と接続されている。ステー
タコイル１１の中性点ａには切換スイッチ１５を介して
バッテリー１のマイナス端子と接続されている。

そして、切換スイッチ８の端子８ｂと端子８ａとが接続
され、切換スイッチ１４が閉路し、切換スイッチ１５が
開路した状態では、エンジンの回転によりステータコイ
ル１１に起電力が発生しその出力が６個のダイオード１
３ａ〜１３ｆにより全波整流されて高電圧負荷９に供給
される。又、切換スイッチ８の端子８Ｃと端子８ａとが
接続され、切換スイッチ１４が開路し、切換スイッチ１
５が閉路した状態では、エンジンの回転によりステータ
コイル１１に起電力が発生しその出力がダイオード１３
８〜１３Ｇにより半波整流されて低電圧負荷２に電力が
供給されるとともにバッテリー１が充電される。

この際、半波整流することにより、第２図に示すように
、発電機回転数がＮａより高くなると半波整流での出力
電流が全波整流での出力電流を越える値となるという結
果を実験的に得た。

高電圧用発電機１０のロータコイル１２は電圧調整器１
６を介してバッテリー１のプラス・マイナス端子間に接
続されている。電圧調整器１６は、ロータコイル１２と
直列に接続されたトランジスタ１７と、ロータコイル１
２とトランジスタ１７の直列回路に並列に接続され、中
間点すが前記トランジスタ１７のベース端子と接続され
た抵抗３７及びトランジスタ１８と、そのトランジスタ
１８のベース−エミッタ間に直列に接続されたツェナダ
イオード１９及び抵抗２０とを備えている。

又、電圧調整器１６のツェナダイオード１９と抵抗２０
との間の０点には抵抗２１を介して切換スイッチ２２の
端子２２ａが接続されている。この切換スイッチ２２の
端子２２ｂにはダイオード２３と抵抗２４を介して高電
圧負荷９と接続されている。又、切換スイッチ２２の端
子２２Ｃはダイオード２５を介してバッテリー１のプラ
ス端子と接続されている。

そして、電圧調整器１６は、切換スイッチ２２の端子２
２ａと端子２２ｂとが接続された状態では高電圧負荷９
の電圧を検出し、高電圧用発電機１０の出力電圧を高電
圧ＶＨＩＧＩ＋に制御する。即ら、ツェナダイオード１
９の導通・非導通によりトランジスタ１７．１８をオン
・オフしてロータコイル１２に流れる電流を調整し、磁
力の強さを調整して高電圧用発電機１０の出力電圧を調
整する。

又、電圧調整器１６は、切換スイッチ２２の端子２２ａ
と端子２２Ｃとが接続された状態では同様にバッテリー
１の電圧を検出し、高電圧用発電機１０の出力電圧を低
電圧Ｖ　ＬＯＷに制御する。

本実施例では、切換スイッチ１４．１５．２２から第２
の切換手段を構成している。

又、各切換スイッチ８，１４．’１５，２２を切換駆動
する励磁コイル２６は、その一端がバッテリー１のプラ
ス端子に接続されるとともに、他端が切換制御手段とし
てのスイッチ制御回路２７を介してバッテリー１のマイ
ナス端子に接続されている。スイッチ制御回路２７は、
励磁コイル２６と直列に接続されたトランジスタ２８と
、バッテリー１０両端子間に直列に接続され、かつその
中間点ｄがトランジスタ２８のベース端子と接続された
抵抗２９及びトランジスタ３０と、抵抗２９とトランジ
スタ３０の直列回路に対し並列に接続され、かつその中
間点ｅがツェナダイオード３１を介してトランジスタ３
０のベース端子に接続された抵抗３２，３ａとから構成
されている。

そして、スイッチ制御回路２７は、バッテリー１の電圧
が予め定めた設定値より高いときにはツェナダイオード
３１には電流が流れず励磁コイル２６が浦磁状態となり
、前記各切換スイッチ８゜１４．１５．２２が第１図に
おいて破線で示す位置になる。又、スイッチ制御回路２
７は、バッテリー１の電圧が予め定め設定値より低いと
きにはツェナダイオード３１に電流が流れトランジスタ
２８．３０がオンし励磁コイル２６が励磁状態となり、
前記各切換スイッチ８，１４，１５．２２が第１図にお
いて実線で示す位置に切換ねる。

次に、このように構成した車両用充電制御Ｉｌ装置の作
用を説明する。

今、バッテリー１が充分充電され、低電圧負荷２に対し
低電圧用発電機３が充分に余裕をもって発電している場
合には、バッテリー１の電圧が高くスイッチ制御回路２
７のツェナダイオード３１には電流が流れないため、励
磁コイル２６にも電流が流れず、４つの切換スイッチ８
．１４，１５゜２２はオフ状態（第１図中、破線で示す
）となる。

この場合には、電圧調整器１６は高電圧負荷９の電圧を
検出し、高電圧用発電機１０の出力を高電圧ＶＨＩＧＨ
に制御し、高電圧ＶＨＩＧＨが高電圧負荷９に供給され
る。

そして、低電圧負荷２の負荷が増加してバッテリー１の
電圧がスイッチ制御回路２７の設定電圧以下になると、
つまり、低電圧発電機３の出力が足りなくなると、励磁
コイル２６に電流が流れ、４つの切換スイッチ８，１４
，１５．２２が作動状態（第１図中、実線で示す）とな
り、電圧調整器１６はバッテリー１の電圧を検出すると
ともに調整電圧を低電圧Ｖ［開に切り換える。又、高電
圧用発電機１０は半波整流されながら低電圧ＶＬＯ−の
出力をバッテリー１及び低電圧負荷２へ供給する。

従って、高電圧用発電ｉｉｏの出力電圧が高電圧ＶＨＩ
ＧＨから低電圧Ｖ　ＬＯＷに切換わるとともに半波整流
することにより、第２図に示すように低電圧Ｖ　ＬＯＷ
での出力は高電圧ＶＨＩＧＨでの出力時より低回転域か
ら大きな出力電流で発電する。この際、同じ低電圧Ｖ　
ＬＯＷでも半波整流することにより、低回転域での出力
電流が全波整流した場合より少ない。つまり、高電圧用
発電機１０にて低電圧発電した時、低回転域での発熱を
抑えることができる。又、回転数ｒＮａＪ以上の高回転
域では全波整流した場合より大きな出力、を（ｑること
ができる。

そして、バッテリー１の電圧がスイッチ制御回路２７の
設定電圧を越えると、励磁コイル２６に電流が流れなく
なり、全ての切換スイッチ８，１４．１５．２２がオフ
状態となって高電圧用発電機１０は再び高電圧を高電圧
負荷９に供給するようになる。

このように本実施例においては、切換スイッチ８により
高電圧用発電機１０と高電圧負荷９、若しくは′ＩＮ電
圧用発電機１０と低電圧負荷２及びバッテリー１とを接
続すべく切換えられるようにし、又、切換スイッチ１４
，１５．２２により高電圧用発電機１０の出力を全波整
流で、かつ高電圧、若しくは、高電圧用発電は１０の出
力を半波整流で、かつ低電圧に設定すべく切換えられる
ようにした。そして、スイッチ制御回路２７によりバッ
テリー１の電圧が設定値以上のときには切換スイッチ８
を制御して高電圧用発電機１０と高電圧負荷９とを接続
するとともに切換スイッチ１４，１５．２２を！１ｗＪ
ｔ、、て高電圧用発電＠１０の出力を全波整流で、かつ
高電圧に設定するようにした。

その結果、バッテリー１の電圧が設定値以上のとき、即
ら、バッテリー１が充分充電され、かつ低電圧負荷２に
対し低電圧用発電機３が余裕をもって発電しているとき
には、高電圧用発電機１０による高電圧が高電圧負荷９
に供給される。

又、スイッチ制御回路２７によりバッテリー１の電圧が
設定値以下のときには切換スイッチ８を制御して高電圧
用発電機１０と低電圧負荷２及びバッテリー１とを接続
するとともに切換スイッチ１４．１５．２２を制御して
高電圧用発電機１０の出力を半波整流で、かつ低電圧に
設定するようにした。その結果、バッテリー１の電圧が
設定値以下のとき、即ち、低電圧用発電１３の出力が不
足すると、高電圧用発電機１０による低電圧が低電圧負
荷２及びバッテリー１に供給される。この際に、高電圧
用発電機１０はステータのスロット当りの巻数が大きく
低回転域から発電が始まり低回転域では冷却のための風
口が少ないが、高電圧用発電機１０の出力が半波整流さ
れているので、発電機自身の発熱が抑制される。従って
、２つの発電機を用いてより安定して充Ｎ動作を行なう
ことができることとなる。

又、高電圧用発電機１０の出力電圧が高電圧■ＨＩＧＨ
から低電圧ＶＬＯ−に切換ねった際に半波整流すること
により、回転数が第２図中Ｎａ以上の高回転域では全波
整流した場合より大きな出力を１ｑることができる。

さらに、高電圧用発電機１０にて低電圧用発電機３とと
もに低電圧出力を低電圧負荷２及びバッテリー１に供給
することにより、１つの発電機３にて給電するよりも、
大電流出力が可能であり、発電１ｆｉ３自体の温度を下
げることができ、ざらに、発電Ｖｓ３の効率を上げるこ
とができる。

尚、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば、高電圧用発電機１０が低電圧発電している時に
、その発電機１０の温度を検知して、温度上昇が問題に
ならない領域では、半波整流から全波整流に切替えるよ
うにしてもよい。又、高電圧用発電機１０の温度の代り
に、回転数を検知して半波整流から全波整流に切替える
ようにしてもよい。

さらに、高電圧用発電機１０にて高電圧出力を常に高電
圧負荷９に供給したい場合には、第３図に示すように、
励磁コイル２６とトランジスタ２８の間にスイッチ３４
を配設し、スイッチ３４を開路状態（第３図中、破線に
て示す）にするように切換制御してもよい。

ざらには、高電圧用発電機１０にて低電圧出力を常に低
電圧負荷２及びバッテリー１に供給したい場合には、第
４図に示すように、トランジスタ３０のベース〜エミッ
タ間にスイッチ３５を設けこのスイッチ３５を閉路状態
（第４図中、実線にて示す）にしたり、第５図に示すよ
うに、トランジスタ３０のベース端子とツェナダイオー
ド３１との間にスイッチ３６を配設し、スイッチ３６を
開路状態（第５図中、破線にて示す）にするように切換
制御してもよい。

ざらに、第３図と、第４図若しくは第５図に示した両方
法を組み合せてもよい。

さらには、切換スイッチ８．１４．１５．２２はリレー
スイッチを用いたが、半導体スイッチング素子を用いて
もよい。又、スイッチ制御装置２７の設定電圧は、高電
圧用発電機１０が低電圧から高電圧へ、及び、高電圧か
ら低電圧へと出力電圧を移行させるための設定電圧であ
るが、高電圧から低電圧へ移行するための設定電圧と、
低電圧から高電圧へと移行するための設定電圧とを異な
った値、即も低電圧から高電圧へ移行するための設定電
圧の方を高くすると、各切換スイッチ８゜１４．１５．
２２が切り換わる回数を減らすことができる。ざらに、
高電圧から低電圧へ移行するための設定電圧をバッテリ
ー１の放電開始電圧以上にすれば各切換スイッチ８．１
４，１５．２２が切り換わる回数をさらに減少させるこ
とができる。

又、各切換スイッチ８．１４．１５．２２が切り換わる
時にり−ジが発生するが、全て又は一部のダイオードを
パワーツェナダイオード等を使えばサージを減少させる
こともできる。ざらに、各切換スイッチ８．１４．１５
．２２が切り換わる時にアークも発生しやすいが、抵抗
、コンデンサなどのダンパー（ロードダンプ抑制のため
のもの）等を使えば７−りをおさえることもできる。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、２つの発電機を
用いてより安定して充電動作を行なうことができる優れ
た効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の車両用充電制御装置の電気回路図、第
２図は発電機回転数と発電機出力電流との関係を示す図
、第３図は別例の車両用充電制御装置の電気回路図、第
４図は別例の車両用充電制御装置の電気回路図、第５図
は別例の車両用充電側ａ装置の電気回路図である。 １はバッテリー、２は低電圧負荷、３は第１の交流発電
機としての低電圧用発電機、８は第１の切換手段として
の切換スイッチ、９は高電圧負荷、１０は第２の交流発
電機としての高電圧用発電機、１４は第２の切換手段を
構成する切換スイッチ、１５は第２の切換手段を構成す
る切換スイッチ、２２は第２の切換手段を構成する切換
スイッチ、２７は切換制御手段としてのスイッチυ制御
回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　１．エンジンの回転に連動して駆動し、起電力を低電
   圧負荷及びバッテリーに供給する第１の交流発電機と、 エンジンの回転に連動して駆動し、起電力を高電圧負荷
   若しくは前記低電圧負荷及びバッテリーに供給する第２
   の交流発電機と を備えた車両用充電装置において、 前記第２の交流発電機と高電圧負荷、若しくは前記第２
   の交流発電機と前記低電圧負荷及びバッテリーとを接続
   すべく切換える第１の切換手段と、前記第２の交流発電
   機の出力を全波整流で、かつ高電圧、若しくは、前記第
   ２の交流発電機の出力を半波整流で、かつ低電圧に設定
   すべく切換える第２の切換手段と、 前記バッテリーの電圧が設定値以上のときには前記第１
   の切換手段を制御して前記第２の交流発電機と高電圧負
   荷とを接続するとともに前記第２の切換手段を制御して
   前記第２の交流発電機の出力を全波整流で、かつ高電圧
   に設定し、前記バッテリーの電圧が設定値以下のときに
   は前記第１の切換手段を制御して前記第２の交流発電機
   と低電圧負荷及びバッテリーとを接続するとともに前記
   第２の切換手段を制御して前記第２の交流発電機の出力
   を半波整流で、かつ低電圧に設定する切換制御手段と を備えたことを特徴とする車両用充電制御装置。