JPH0739199A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２系統の異なる電圧を必要とする電気負荷に
１台の交流発電機で対処できる。 【構成】 車両のエンジンによって駆動される交流発電
機(1A)の交流出力を整流する第１の整流器(3)を、切替
えスイッチ(14)を介して低電圧側のバッテリ(10)に接続
すると共に、第１の整流器と並列に接続された第２の整
流器(4)を、低電圧側のバッテリと直列に接続された高
電圧側のバッテリ(12)に接続し、第１及び第２の整流器
を電圧調整器(8)に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両用電源装置、特
に２系統の異なる電圧を必要とする電気負荷に給電でき
る車両用電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両には、その電気負荷に給電
するバッテリと、エンジンで駆動され、上記バッテリを
充電したり電気負荷に直接給電したりする交流発電機と
が電源として設けられている。従来は１系統の電圧を有
する電源である。しかしながら、近年、車両の快適性
（例えば窓ガラスの急速融氷電気ヒータや車室の急速暖
房電気ヒータなど）や排気ガス浄化対策（触媒の加熱ヒ
ータなど）の必要性から電気負荷が増加したり消費電力
が大きくなったりし、１２Ｖ程度の低い電圧では電流が
増大し過ぎて配線や接続部のロスが生じ、負荷電力の制
御が難しく、問題となっている。

【０００３】図２〜図４は、例えば特公昭６１−３３７
３５号公報の図１〜図３に開示された、それぞれ従来公
知の交流発電機を含む充電回路の説明図、交流発電機の
巻線及び整流器の接続図、車両用ウインドウ加熱回路の
回路図である。

【０００４】図２において、１は車両のエンジン（図示
しない）によって駆動される交流発電機であって、後述
する整流器を内蔵すると共に第１の出力端子５、第２の
出力端子６、界磁巻線端子Ｆ、及びアース端子すなわち
共通端子Ｅを有している。第１の出力端子５はバッテリ
１２の正極に接続され、その負極はアースされている。
第２の出力端子６は、互いに直列接続された充電警告灯
（チャージランプ）１５と点火スイッチ１６を介してバ
ッテリ１２の正極に接続され、また電圧調整器８に接続
されている。この電圧調整器８は界磁巻線端子Ｆにも接
続されている。

【０００５】図３に示すように、交流発電機１は、Ｙ結
線された電機子巻線２と、これら電機子巻線２に接続さ
れてその交流出力を全波整流する第１の整流器３（その
出力側が第１の出力端子５に接続されている）と、この
第１の整流器３と並列に接続されて電機子巻線２の交流
出力を全波整流する第２の整流器４（その出力側が第２
の出力端子６に接続されている）と、第２の出力端子６
と界磁巻線端子Ｆの間に接続された界磁巻線７とを含ん
でいる。

【０００６】図２及び図３において、点火スイッチ１６
を閉じると、バッテリ１２から電流が閉じた点火スイッ
チ１６及び警告灯１５を通って流れ、もってこの警告灯
１５を点灯させ、更に電圧調整器８から界磁巻線７へ流
れ、もって界磁電流を供給する。なお、車両のエンジン
が始動されて第１の出力端子５と第２の出力端子６との
電圧が等しくなると、警告灯１５は消灯する。

【０００７】図４の車両用ウィンドウ加熱回路では、交
流発電機１と電気負荷例えばウィンドウ加熱素子１３、
バッテリ１２、電圧調整器８との間に除氷／曇り取り制
御ユニット２０が設けられ、その各スイッチの接続状態
は除氷／曇り取り制御が行われていない通常の状態を示
す。また、除氷／曇り取り制御中、点火スイッチ１６は
閉じているとして説明する。

【０００８】制御ユニット２０は、第１スイッチ２１を
有していてこれが例えば運転者によって閉じられると、
加熱素子１３を交流発電機１の第１の出力端子５に接続
して後述するように除氷あるいは曇り取りを行う。第２
スイッチは制御回路２４によって同時に作動される２個
のスイッチ２２ａ及び２２ｂから成る。一方の第２スイ
ッチ２２ａは通常時すなわち制御回路２４で付勢されて
いない時は閉じて第１の出力端子５をバッテリ１２に接
続し、他方の第２スイッチ２２ｂはその通常の位置では
ｃ接点に接触していて交流発電機１の第２の出力端子６
を警告灯１５を介し点火スイッチ１６に接続している。
第２スイッチ２２ｂの他の位置すなわちｄ接点に接触す
ると、電圧調整器１８は第２の出力端子６との接続が断
たれ、警告灯１５をバイバスして点火スイッチ１６と直
接接続される。

【０００９】曇り取り制御の場合には、第１スイッチ２
１が閉じられ、そして第２スイッチ２２ａ及び２２ｂは
両方共に閉じたままである。従って、交流発電機１から
の出力電流は、その一方が曇り取りのために加熱素子１
３に流れ、もう一方が第２スイッチ２２ａを通って充電
のためにバッテリ１２に流れる。しかも、第２スイッチ
２２ｂが閉じており、交流発電機１の第２の出力端子６
からの出力電圧が電圧調整器８に印加されるので、交流
発電機１の第１の出力端子５よりの出力電圧は電圧調整
器８による界磁電流の制御によって所定値に制限され
る。

【００１０】制御回路２４は除氷制御をするための回路
であり、手動操作除氷スイッチ２３を含む。制御回路２
４には、点火スイッチ１６が閉じられると、これを通し
てバッテリ電圧が印加される。使用にあたって、運転者
が第１スイッチ２１を閉じて加熱素子１３を第１の出力
端子５に接続し、曇り取りに充分な加熱を行う。曇り取
りのための加熱が行われている間は、閉じている第２ス
イッチ２２ａを通して充電電流が交流発電機１よりバッ
テリ１２に流れる。次に、除氷を行いたい場合には、第
１スイッチ２１を閉じたままで除氷スイッチ２３を一時
的に閉じて除氷制御用制御回路２４を作動させ始める。

【００１１】制御回路２４は作動されると、所定の時
間、第２スイッチ２２ａ及び２２ｂを図４の接続状態か
ら第２スイッチ２２ａが開き、第２スイッチ２２ｂがｄ
接点と接触する状態へと切り換える。その所定の時間は
除氷するのに十分なように選択される。選択された所定
の時間が過ぎると、第２スイッチ２２ａ及び２２ｂが図
４の接続状態に戻り、除氷制御を終る。除氷制御中、第
２スイッチ２２ａが開かれているので、バッテリ１２と
交流発電機１の接続が断たれ、これによって交流発電機
全出力が加熱素子１３へ供給される。更に、第２スイッ
チ２２ｂが接点ｃと接触せず接点ｄと接触するので、第
２の出力端子６から電圧調整器８及びバッテリ１２への
接続は断たれ、電圧調整器８だけがバッテリ電圧を受け
る。従って、電圧調整器８は交流発電機出力電圧よりも
低いバッテリ電圧によって界磁電流制御すなわち交流発
電機出力電圧の調整を行うことになる。電圧調整器８が
低い電圧を受けるということは界磁電流をより多く流す
ことになる。つまり、交流発電機出力電圧が高電圧とな
っても電圧調整器８はその出力電圧を感知しないので高
出力電圧を制限する方向には制御しなくなる。その結
果、界磁巻線７に大電流をもたらし、交流発電機１の第
１の出力端子５から加熱素子１３だけに高電圧の出力が
供給されることになる。従って、曇り取り制御の場合よ
りも高い電圧でより大きな電流を加熱素子１３に供給す
ることができる。しかも、その場合バッテリ１２に負担
をかけることが避けられる。除氷制御中、第２スイッチ
２２ｂがｄ接点と接触しており、バッテリ１２から電圧
調整器８への電流は警告灯１５をバイパスして流れるの
で警告灯１５は点灯せず、無用な警告を示すことはな
い。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の車
両用電源装置では、除氷中、バッテリが充電されないの
で、バッテリを電源とする他の電気負荷の要求が大きい
ときにバッテリ上がり又はバッテリ電圧の低下などが起
こり得るし、また加熱素子に供給される電圧が交流発電
機の回転速度（エンジンの回転速度）に連動して変動す
るため、除氷能力が不安定になるという問題点があっ
た。

【００１３】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであり、２系統の異なる電圧を必要
とする電気負荷に１台の交流発電機で対処でき、しかも
高電圧側の電気負荷の作動時に低電圧側のバッテリのバ
ッテリ上がりや電圧低下を起こさず、エンジンの運転条
件と無関係に安定した電圧を供給できる車両用電源装置
を得ることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明に係る車両用電源装置は、車両のエンジン
によって駆動され、且つ電機子巻線、この電機子巻線に
接続されてその交流出力を整流する第１の整流器、この
第１の整流器と並列に接続された少なくとも１個の第２
の整流器、界磁巻線、及びこの界磁巻線に接続された電
圧調整器を含む交流発電機と、前記第１の整流器に切替
えスイッチを介して接続されると共に前記界磁巻線にも
接続された低電圧側のバッテリと、前記第２の整流器に
接続されると共に前記低電圧側のバッテリと直列に接続
された少なくとも１個の高電圧側のバッテリとを備えて
いる。

【００１５】

【作用】上述したように構成された車両用電源装置で
は、切替えスイッチが閉じられて第１の整流器を低電圧
側のバッテリに接続している状態では、電圧調整器は専
ら第１の調整値に基づく動作をする。しかしながら、切
替えスイッチが開かれると、電圧調整器は第２の調整値
に基づく動作をする。

【００１６】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１はこの発明に係る車両用電源装置
の一実施例を示す回路図である。図１において、１Ａは
図２〜図４に示した整流器内蔵型交流発電機と違い、整
流器及び電圧調整器内蔵型交流発電機である。この交流
発電機１Ａが電機子巻線２、この電機子巻線２に接続さ
れた第１の整流器３及び少なくとも１個の第２の整流器
例えば４、並びに第１の整流器３に接続された第１の出
力端子５及び第２の整流器４に接続された第２の出力端
子６を有する点は従来の交流発電機１と同じである。

【００１７】しかしながら、第１の出力端子５は、切替
えスイッチ１４を介して、低電圧側のバッテリ１０（こ
れは車両の１２Ｖ程度の低い電圧の電源となる）の正極
に接続され、その負極はアースされている。低電圧側の
バッテリ１０には並列に低電圧側の電気負荷例えば１２
Ｖ系負荷１１が接続されている。また、第２の出力端子
６は、少なくとも１個の高電圧側のバッテリ例えば１２
の正極に接続され、その負極は低電圧側のバッテリ１０
の正極に接続されている。従って、高電圧側のバッテリ
１２と低電圧側のバッテリ１０とは直列に接続され、こ
の直列回路と並列に高電圧側の電気負荷例えば２４Ｖ系
負荷１３が接続されている。この高電圧側の電気負荷１
３は図４に示した加熱素子に相当する短時間使用負荷で
ある。

【００１８】界磁巻線７の通電電流をスイッチングして
第１の出力端子５又は第２の出力端子６での出力電圧を
調整する電圧調整器８は、界磁巻線７の一端に接続され
た端子８ａ、車両の始動時に車両と連動して投入される
ことによって電圧調整器８を作動させるための点火スイ
ッチ１６に接続された端子８ｂ、界磁巻線７の他端、従
って切替えスイッチ１４を介して第１の出力端子５に接
続された端子８ｃ、第２の出力端子６に接続された端子
８ｄ、及び共通端子Ｅに接続された端子８ｅを有する。

【００１９】電圧調整器８は、更に、素子８０〜９０に
よって構成されている。詳しく云えば、８０はコレクタ
が端子８ａに接続され、エミッタが端子８ｅに接続さ
れ、ベースガベース抵抗器８１を介して端子８ｂに接続
され、界磁電流をスイッチングするパワートランジス
タ、８２はコレクタがパワートランジスタ８０のベース
に接続され、エミッタが端子８ｅに接続され、パワート
ランジスタ８０のオン／オフを制御する制御トランジス
タ、８３はアノードが制御トランジスタ８２のベースに
接続され、所定電圧以上で導通して制御トランジスタ８
２を駆動するゼナーダイオード、８４及び８５は端子８
ｃと８ｅの間で直列接続され、低電圧側のバッテリ１０
の電圧を分圧して検出する第１の分圧抵抗器、８６及び
８７は端子８ｄと８ｅの間で直列接続され、第１のバッ
テリ１０及び第２のバッテリ１２の電圧を分圧して検出
する第２の分圧抵抗器である。なお、第１の分圧抵抗器
８４及び８５は端子８ｃ従って第１の出力端子５での電
圧が第１の調整値（例えば１４．５Ｖ）になるように、
また第２の分圧抵抗器８６及び８７は端子８ｄでの電圧
従って第２の出力端子６での電圧が第２の調整値（例え
ば２８．５Ｖ）になるように、夫々予め設定される。８
８は第１の分圧抵抗器８４と８５の分圧点とゼナーダイ
オード８３のカソードとの間に接続された逆流防止用ダ
イオード、８９は第２の分圧抵抗器８６と８７の分圧点
とゼナーダイオード８３のカソードとの間に接続された
逆流防止用ダイオード、そして９０は端子８ａと８ｃの
間に設けられ従って界磁巻線７と並列に接続されたサプ
レッシヨンダイオードである。

【００２０】次に、この発明の車両用電源装置の動作を
説明する。まず、切替えスイッチ１４が図１に示したよ
うに閉じられて第１の出力端子５と低電圧側のバッテリ
１０を接続している状態では、車両の始動と連動して点
火スイッチ１６が投入されることにより低電圧側のバッ
テリ１０からベース抵抗器８１を通してパワートランジ
スタ８０にベース電流が流れ、このパワートランジスタ
８０がオンになるので低電圧側のバッテリ１０から界磁
巻線７及びパワートランジスタ８０を通って電流が流
れ、車両のエンジンによって駆動される交流発電機１Ａ
は低電圧側のバッテリ１０の充電に適した低い電圧（例
えば１４．５Ｖ程度）の出力を第１の出力端子５から出
力するが、第２の出力端子６からは電力を出力しない。
即ち、第２の出力端子６も第１の出力端子５と発電電位
は同じであるが、高電圧側のバッテリ１２の高い電位が
第２の出力端子６に印加されているので出力電流は零で
あり、従って第２の出力端子６からは電力が出力されな
い。

【００２１】この時、電圧調整器８は、低電圧側のバッ
テリ１０の電圧検出を行う第１の分圧抵抗器８４及び８
５の検出電圧（端子８ｃでの電圧）と予め設定した第１
の調整値との比較をゼナーダイオード８３で行い、検出
電圧が第１の調整値よりも高い場合、つまり第１の分圧
抵抗器８４と８５の分圧点での電圧がゼナーダイオード
８３のゼナー電圧より高い場合は、ゼナーダイオード８
３がオンし、制御トランジスタ８２がオンし、パワート
ランジスタ８０がオフすることによって界磁巻線７の通
電電流が減少し、逆に検出電圧が第１の調整値よりも低
い場合は、ゼナーダイオード８３がオフし、制御トラン
ジスタ８２がオフし、パワートランジスタ８０がオンす
ることによって界磁巻線７の通電電流が増加するような
調節をして端子８ｃでの電圧を第１の調整値の一定電圧
にする。

【００２２】電圧調整器８のもう一方の電圧検出を行う
第２の分圧抵抗器８６及び８７は、上述したように第２
の調整値に予め設定されており、上述の第１の調整値の
定電圧制御と同様の動作をＯＲ論理で実行するようにな
っているが、切替えスイッチ１４が閉じている場合は高
電圧側のバッテリ１２の端子電圧が第２の調整値よりも
低い状態であるため、ゼナーダイオード８３を動作させ
ることがなく、電圧調整器８は専ら第１の調整値に基づ
く動作をする。

【００２３】次に、切替えスイッチ１４を開くと、第１
の出力端子５からの出力電流が遮断されると共に、電圧
調整器８の端子８ｃには第１の調整値よりも低い低電圧
側のバッテリ１０の電圧しか印加されないのでゼナーダ
イオード８３がオフになり、制御トランジスタ８２もオ
フになるので、パワートランジスタ８０はオンになり、
交流発電機１Ａの出力電圧が上昇する。従って、交流発
電機１Ａは高電圧側のバッテリ１２の充電に適した高い
電圧（例えば２８．５Ｖ程度）すなわち電圧調整器８の
分圧抵抗器８６及び８７の電圧検出に基づく第２の調整
値で決まる電圧を第２の出力端子６から出力するように
なる。

【００２４】

【発明の効果】以上、詳しく説明したように、この発明
は、車両のエンジンによって駆動され、且つ電機子巻
線、この電機子巻線に接続されてその交流出力を整流す
る第１の整流器、この第１の整流器と並列に接続された
少なくとも１個の第２の整流器、界磁巻線、及びこの界
磁巻線に接続された電圧調整器を含む交流発電機と、前
記第１の整流器に切替えスイッチを介して接続されると
共に前記界磁巻線にも接続された低電圧側のバッテリ
と、前記第２の整流器に接続されると共に前記低電圧側
のバッテリと直列に接続された少なくとも１個の高電圧
側のバッテリとを備えているので、(1) ２系統の異なる
電圧を必要とする電気負荷に１台の交流発電機で対処で
き、ひいては小形・軽量で安価な車両用電源装置が得ら
れる、(2) 高電圧側の電気負荷の作動時（交流発電機が
高電圧を出力する時）にも低電圧側のバッテリを充電す
ることにより低電圧側のバッテリのバッテリ上がりや電
圧低下を起こさない、そして(3) 高電圧側の電気負荷に
対して交流発電機の出力電圧がほぼ一定値に制御される
こと及び上記出力電圧に近いバッテリを備えていること
によりエンジンの運転条件と無関係に安定した電圧を供
給できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る車両用電源装置の一実施例を示
す回路図である。

【図２】従来公知の交流発電機を含む充電回路の説明図
である。

【図３】交流発電機の巻線及び調整器の接続図である。

【図４】車両用ウィンドウ加熱回路の回路図である。

【符号の説明】

１Ａ 交流発電機 ２ 電機子巻線 ３ 第１の整流器 ４ 第２の整流器 ７ 界磁巻線 ８ 電圧調整器 １０ 低電圧側のバッテリ １２ 高電圧側のバッテリ １４ 切替えスイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のエンジンによって駆動され、且つ
   電機子巻線、この電機子巻線に接続されてその交流出力
   を整流する第１の整流器、この第１の整流器と並列に接
   続された少なくとも１個の第２の整流器、界磁巻線、及
   びこの界磁巻線に接続された電圧調整器を含む交流発電
   機と、 前記第１の整流器に切替えスイッチを介して接続される
   と共に前記界磁巻線にも接続された低電圧側のバッテリ
   と、 前記第２の整流器に接続されると共に前記低電圧側のバ
   ッテリと直列に接続された少なくとも１個の高電圧側の
   バッテリと、 を備え、 前記電圧調整器は、前記低電圧側及び高電圧側のバッテ
   リの各端子電圧を検出し、所定電圧との比較出力によっ
   て前記界磁巻線の通電電流を調整するようになってい
   る、 ことを特徴とする車両用電源装置。