JPS61258633A

JPS61258633A - 車両用電源装置

Info

Publication number: JPS61258633A
Application number: JP60100043A
Authority: JP
Inventors: 敬一増野; 斎藤　昭博
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-05-10
Filing date: 1985-05-10
Publication date: 1986-11-17

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】〔発明の利用分野〕本発明は車両用の電源装置に係り、特に大電流負荷を有
する自動車に好適な電源装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の車両用電源装置は、特開昭５６−２２５４２号公
報に記載のように、１台の蓄電池に発電機及び負荷が並
列接続されているものが知られている。

近年、車載電気負荷の電流消費量が居住性向上のために
増加する傾向にある。−例を挙げれば、特開昭５９−２
２７５６０号公報に記載のパワーステアリング装置にお
いては停車時もしくは低速走行時により大きい駆動力が
要求されるので、特にエンジン回転速度が低い時に発電
機の出力電流より消費電流の方が多くなり、蓄電池から
放電をして電流を補っていた。パワーステアリング装置
においてはステアリングを回転した時にのみアクチュエ
ータが動作するので、運転中に蓄電池が充放電をくり返
し、それにより他の負荷に印加される電圧が変化し、例
えば、ステアリングを回転した時にヘッド・ライトが暗
くなり、運転者に不安感を与えるという不具合があった
。

本発明の目的は上記の従来技術の欠点に鑑み大電流負荷
が動作して本蓄電池からの放電量を抑制し、他の機器へ
の悪影響を低減することにある。

本発明は、大電流負荷専用の第２の蓄電池を新たに設け
、第１の蓄電池だけで電力供給が間に合わない時にのみ
第２の蓄電池を使用する鴨ので上記第２の蓄電池に充電
を行うものであり、放電時には大電流負荷にのみ電流が
流れるようにした本のである。

また本発明では、大電流負荷専用の第２の蓄電池を新設
し、ｔｉｃｌの蓄電池だけで電力供給が間に合わなくて
電圧が低下してくると、第２の蓄電池から４電力を供給
すると共に、第２の蓄電池の充電用として、ＤＣ−ＤＣ
コンバータあるいは、交流発電機の中性点出力から整流
器を介して充電できる装置を提供する。又、第２蓄電池
は放電電圧。

放電電流垂下特性の良いものを使用するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。

第１図は電動パワーステアリング装置と、電源及び駆動
回路の回路図である。第１図中１はエンジンＣ図示せず
）により駆動され、直流電圧を発生する発電機であり、
第１の蓄電池２を充電したり、スイッチ３を介してヘッ
ド・ライト４に電流を供給した）する。５は直流電動機
であり、パワー・ステアリング装置（図示せず）の操舵
アシスト力を発生するために用いられ、正回転用界磁巻
線６ａと逆回転用界磁巻線６ｂＫ選択的に電流を流すこ
とにより両方向に回転する。７ａ、７ｂはパワー・トラ
ンジスタであり、それぞれ正回転及び逆方向に電動機を
回転させるべく界磁、電機子電流を付勢する。８ａ、８
ｂはフライホイル・ダイオードであり、それぞれトラン
ジスタ７ａ。

７ｂの遮断時のサージ電圧を吸収し直流電動機５の電機
子電流を円滑に減衰させる働きがある。９は電流検出器
であり、制御装置１０へ信号を与え。

直流電動機５の電機子電流が一定値以上にならないよう
に電流制限動作等を行なう。１１はキー・スイッチであ
り、制御装置１０等に電源電圧を与える。１２は第２の
蓄電池であり、ダイオード１３、トランジスタ１４を介
して接地されている。

１５は抵抗器、１６はツェナー・ダイオードであり、キ
ー・スイッチ１１の投入によりトランジスタ１４を駆動
する。１７　ａ、　　１７　ｂはパワー・トランジスタ
であり、それぞれ正回転及び逆回転時に第２の蓄電池の
負極へ電流を流し、第２の蓄電池から電流を引き出すた
め忙使用される。

上記の構成において、キー・スイッチ１１を投入すると
制御装置１０が動作し、トランジスタ１４が導通になる
。エンジンが回転していない間は第１の蓄電池２及び第
２の蓄電池１２は充電されないが、エンジンが回転を開
始すると発電機ｌが発電を行ない、第１の蓄電池２を充
電する。第２の蓄電池１２はダイオード１３、トランジ
スタ１４を介して接地されており、以下の原理により充
電電流が確保される。

第２図は第２の蓄電池１２の充電動作を説明する図面で
ある。第２図中１３８はダイオード１３の電流−電圧特
性を表わし、１４ａはトランジスタ１４の電流−電圧特
性を表わす。ここでトランジスタ１４０ペース電流は、
蓄電池２の電圧が一定として一定値と見なす。電流値が
低い領域ではダイオード１３の電圧降下が高く、電流値
が高い領域ではトランジスタ１４の電圧降下が高い。

１３ａと１４ａの同一電圧時の電流値の和をプロットし
たものが２０であり、この特性が、ダイオード１３とト
ランジスタ１４の並列回路の電流−電圧特性を表す。一
方、第２の蓄電池１２の充電受入電流は、第１の蓄電池
の電圧を一定値Ｃ例えば１４．５Ｖ）とした場合に、第
１の蓄電池との電位差が少ない程印加電圧が高くなり、
充電電流が大きくなる。第２図中２１８は第２の蓄電池
１２の充電状態が悪い時の第２の蓄電池１２の負極電圧
と充電電流の関係を表し、２１ｂは充電状態が良い時の
関係を表す。これらの曲線が曲線２０とい時の第２の蓄
電池１２の充電電流の動作点を表わす。この結果から、
第２の蓄電池１２の充電状態が悪い時など、充電電流を
多く必要とする時には主としてダイオード１３を介して
電流を流し、充電が進行するにつれてトランジスタ１４
の充電電流負担率が高くなることがわかる。このように
、本充電回路によれば、広い電流範囲で充電電流を第２
の蓄電池１２に供給できる。

次に、パワーステアリング駆動装置の動作を説明する。

パワーステアリング装置は、トルク検出器（図示せず）
の信号を受けて、操舵時のトルク偏差を零にするように
電動機５が回転し、（パワーステアリング製電の動作に
ついては前述の特開昭、＠５９−２２７５６０号参照）
通常の場合にはパワー・トランジスタ７ａまたは７ｂが
チョッパー制御を行なう。電流検出器９で検出される電
流値が小さい時（例えばエンジンのアイドル回転数での
発電機１の最大出力電流からヘッド・ランプ４の電流値
を減じた値を検出レベルとし該検出レベル以下の電流値
のＦｔ＃）けトラン・ジスタフ３噂奔汁７ｂだけを導通
させ、検出電流値が該検出レベルを越える時には、パワ
ー・トランジスタ１７ａ。

１７ｂを補助的に導通させる。すると、発電機１及び第
１の蓄電池２からは該検出レベル以上の電流を引き出す
ことがないので、ヘッド・ライト４の電圧が不用意に低
下することが回避される。また、パワー・トランジスタ
７ａと１７ａ、４Ｌ＜は７ｂと１７ｂが同時に導通する
ことがないように制御することにより、第２の蓄電池１
２の端子電圧が低下してきたとしても、第１の蓄電池２
への影響は全くなくなる。

上記のように、本実施例によれば、パワー・ステアリン
グ装置を低速時に使用した場合に４第１の蓄電池の電圧
が低下することがなく、ヘッド・ライト４が暗くなると
いう不具合が解消される。

以上、電流検出器９を用いた制御方法について述べたが
、本発明の他の実施例として、第１の蓄電池２の電圧を
検出して、該電圧が一定値以下になる−と、パワー・ト
ランジスタ１７　ａ、　　１７　ｂ導通じて第２の蓄電
池１２よシ給電する方法もある。

本実施例では、発電機１の容量、ヘッド・ライト４の電
流値によらず、第１の蓄電池２の電圧が一定以下になら
ないように制御することが可能である。

次に本発明になる他の実施例を第３図及び第５図により
説明する。

第３図は、電動パワーステアリング装置と電源及び駆動
回路の回路図である。第３図中１はエンジン（図示せず
）により駆動され、直流電圧を発生する発電機であり、
第１の蓄電池２を充電したり、スイッチ３を介してヘッ
ド・ライト４に電流を供給したりする６５は直流電動機
であり、パワー・ステアリング装置（図示せず）の操舵
アシスト力を発生するために用いられ、正回転用界磁巻
線６ａと逆回転用界磁巻線６ｂに選択的に電流を渡すこ
とにより両方向に回転する。７ａ、７ｂはパワートラン
ジスタであり、それぞれ正回転及び逆方向に電動機を回
転させるべく界磁、電機子電流を付勢する。ｇａ、ｇｂ
はフライホイルダイオードであり、それぞれトランジス
タ７ａ、？ｂの遮断時のサージ電圧を吸収し、直流電動
機５の電機子電流を円滑に減衰させる働きがある。９は
電流検出器であシ、制御装置１０への信号を与え、直流
電動機５の電機子電流が一定値以上にならないように電
流制限動作を行なう。１１はキースイッチであり、制御
装置１０等の電源電圧を与える。

１２は第２の蓄電池であり、整流器１３を介して、第１
の蓄電池２に接続される。１４はＤＣ−ＤＣコンバータ
で入力側はキースイッチ１１に出力側は２４２の蓄電池
１２に接続されている。

上記の構成において、キースイッチ１１を投入すると制
御装置１０が動作し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４は、第
２の蓄電池１２に充電を開始する。

エンジンが回転しはじめると、発電機１が発電を開始し
、第１の蓄電池２にも充電を行なう。第１の蓄電池２か
ら、第２の蓄電池１２への充電は整流器１３で阻止され
る。

次にパワーステアリング駆動装置の動作を説明する。

パワーステアリング装置は、トルク検出器（図示せず）
の信号を受けて、操舵時のトルク偏差を零にするように
電動機５が回転し、（パワーステアリング装置の動作に
ついては前述の特開昭５９−２２７５６０　　号参照）
通常の場合にはパワートランジスタ７ａまたは７ｂがチ
ョッパー制御を行なう。

ここでエンジンアイドル時にヘッドランプ４等を点灯し
ている場合に、ハンドルを大きく切ったような場合、パ
ワーステアリング装置にも過大電流が流れ、発電機１の
最大出力電流以上の電流が必要となり、第１の蓄電池２
は放電して端子電圧が低下してきて、第２の蓄電池１２
の端子電圧と整流器１３の順方向電圧以下になると第２
の蓄電池１２からも放電が開始され、第１の蓄電池の端
子電圧の低下を防止することができる。

第２の蓄電池の充電方法の別案を第４図によシ説明する
。第４図において第１図と同一符号は同一機能、又は同
一部品である。

図において、２１は充電発電機で、三相Ｙ接線された出
力巻線２２、前記出力巻線の交流出力を直流に交換する
全波整流装置２３、励磁コイル２４．電圧制御装置２５
より構成されている。出力巻線２２の中性点には整流器
２６．２７が接続され、整流器２６のカンード側が、第
２の蓄電池１２の正極に接続される。

以上の構成によれば、第２の蓄電池１２の充電は交流発
電機２１の中性点電圧を整流した電圧で行なわれるため
、発電機２１の中力電流が大きくなるほど出力電圧が上
昇して充電電流が増加する傾向になる。

又、蓄電池の放電電流と端子電圧の垂下特性忙おいて第
３図に示す如く、第１の蓄電池よりも第２の蓄電池の垂
下特性の良いものを使用することによって、第１の蓄電
池の電圧低下が補なえる。

以上に述べた如く、本実施例によれば、パワーステアリ
ング装置を低速で使用した場合も第１の蓄電池の電圧が
低下することがなく、ヘッドライト４が暗くなるという
不具合が解消される。

〔発明の効果〕

−にム岨Ｉｆ　？ｈノ　半冒虐＾芯砧ζ縣ｋｌイシ前１
の蓄電池からの放電量を抑制することができ、他の機器
への供給電圧の低下による悪影響をなくすことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による電動パワーステアリン
グ装置と電源及び駆動回路を示す回路図、第２図は本発
明の一実施例中の充電動作を説明する特性図、第３図は
本発明の他の実施例によ４電動パワーステアリング装置
と電源及び駆動回路を示す回路図、第４図はさらに他の
実施例を示す回路図、そして第５図は第３及び第４図の
本発明において使用される蓄電池の放電特性を示す特性
図である。１・・・発電機、２・・・第１の蓄電池、４・・・ヘッ
ド・ライト、５・・・電動機、６ａ・・・正回転用界磁
巻線、６ｂ・・・逆回転用界磁巻線、７　ａ、　　７　
ｂ、　　１７　ａ。１７ｂ・・・パワー・トランジスタ、９・・・電流検出
器、１２・・・第２の蓄電池、１３・・・ダイオード、
１４・・・トランジスタ、５０・・・整流器、５５・・
・ＤＣ−ＤＣ牟大ＰガＶ−嘉４しＶよ１　八１すｌレバ
１１’Ｊ　Ａ／”製【トレ（℃矛五第　１　図第　２　図コンバータ。＃５３　図第　ｌ＋　図

Claims

【特許請求の範囲】

１．直流電圧を発生する発電機と、前記発電機に並列接
続された第１の蓄電池と、前記第１の蓄電池と並列に第
１のスイツチ素子を介して接続されたアクチユエータと
、前記第１のスイツチ素子を駆動する制御装置からなる
電源系統において、前記第１の蓄電池と１端子を共通に
する第２の蓄電池と、前記第１の蓄電池と前記第２の蓄
電池のそれぞれの共通端子でない端子間を前記第２の蓄
電池に充電電流を与える方向に接続された整流装置と、
前記アクチユエータと前記第１のスイツチ素子の接続点
と前記第２の蓄電池の前記第１の蓄電池との非共通端子
を接続する第２のスイツチ素子を設けたことを特徴とす
る車両用電源装置。
２．特許請求の範囲第１項において、前記アクチユエー
タに流れる電流を検出する電流検出器を備え、前記電流
検出器によつて検出される電流値が一定値以上の時にの
み前記第２のスイツチ素子が動作することを特徴とする
車両用電源装置。
３．特許請求の範囲第１項において、前記第１の蓄電池
の電圧を検出して、該電圧値が一定値以下の時にのみ前
記第２のスイツチ素子が動作することを特徴とする車両
用電源装置。
４．特許請求の範囲第１項，第２項又は第３項において
、前記整流装置はダイオードとトランジスタによる並列
回路から成ることを特徴とする車両用電源装置。
５．特許請求の範囲第１項から第４項の一において、前
記アクチユエータは、直巻形電動機であることを特徴と
する車両用電源装置。
６．特許請求の範囲第５項において、前記直巻形電動機
は互いに逆方向の回転を生じさせる２つの界磁巻線を有
し、正回転用の界磁巻線に対しては前記第１及び第２の
スイツチ素子が接続され、逆回転用の界磁巻線に対して
は、前記第１の蓄電池との間に第３のスイツチ素子を、
前記第２の蓄電池との間に第４のスイツチ素子を接続し
て成ることを特徴とする車両用電源装置。
７．特許請求の範囲第１項から第５項の一において、前
記制御装置は、前記アクチユエータへの通電デユーテイ
ー比を制御し、前記第１のスイツチ素子と前記第２のス
イツチ素子が排他的に導通するように制御することを特
徴とする車両用電源装置。
８．特許請求の範囲第６項において、前記制御装置は、
前記アクチユエータへの通電デユーテイー比を制御し、
前記第１のスイツチ素子と、前記第２のスイツチ素子と
、前記第３のスイツチ素子と前記第４のスイツチ素子が
互いに排他的に導通するように制御することを特徴とす
る車両用電源装置。
９．直流電圧を発生する発電機と、前記発電機に並列に
接続された第１の蓄電池と、前記第１の蓄電池にスイツ
チ素子を介して接続されたアクチユエータと、前記スイ
ツチ素子を駆動する制御装置からなる電源系統において
、前記第１の蓄電池と並列に第２の蓄電池を整流器を介
して接続すると共に、第２の蓄電池充電用のＤＣ−ＤＣ
コンバータを有することを特徴とする車両用電源装置。
１０．特許請求の範囲第９項において、第２の蓄電池の
放電電圧，放電電流垂下特性が第１の蓄電池より良いも
のを使用することを特徴とする車両用電源装置。
１１．直流電圧を発生する発電機と、前記発電機に並列
に接続された第１の蓄電池と、前記第１の蓄電池にスイ
ツチ素子を介して接続されたアクチユエータと、前記ス
イツチ素子を駆動する制御装置からなる電源系統におい
て、前記第１の蓄電池と並列に第２の蓄電池を整流器を
介して接続すると共に、前記発電機は、多相出力巻線を有する交流発電機と整流
器から構成されており、その中性点から整流器を介して
第２の蓄電池を充電することを特徴とする車両用電源装
置。
１２．特許請求の範囲第１１項において、第２の蓄電池の放電電圧，放電電流垂下特性が第１の蓄
電池より良いものを使用することを特徴とする車両用電
源装置。