JP3932632B2

JP3932632B2 - 車両用電源装置

Info

Publication number: JP3932632B2
Application number: JP32759297A
Authority: JP
Inventors: 岳士佐田; 敏典丸山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2017-11-28
Also published as: US6133715A; JPH11164596A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は発電機の発生電圧を所定電圧に制御する車両用電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の車両用電源装置においては、車両の登坂時または加速時に発電されると、エンジンの駆動トルクが不足となり、スロットル弁を開くかあるいは変速機をシフトダウンしなければならず、燃費及びドライバビリティが悪化するなどの問題があった。この問題を解消するための先行技術文献としては、特開平５−３００６６８号公報にて開示されたものが知られている。これは、車両の走行状態を検出して、発電機の出力を登坂時は停止、降坂時は発電するなどして、燃費、ドライバビリティーの向上を狙ったものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この様に発電機の発電を停止したりすると、電気負荷の電源電圧が低下してしまう。このため、ヘッドランプ点灯中はランプが暗くなる、あるいはブロワモータ作動中は作動音や風量が変化するなどの不具合が発生する。特にヘッドランプについては、プロジェクタランプなど光軸を絞ったタイプにおいて問題が顕著になっている。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑みなされたもので、発電制御による燃費、ドライバビリティーの向上を図りつつ、ヘッドランプの明暗などの不具合発生防止の効果を備えた車両用の電源装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明では、走行状態検出手段によって検出された車両の走行状態に基づいて、発電機の発電を制御する発電制御手段と、発電機あるいはバッテリに接続された電源安定化手段と、電源安定化手段を通して一定電力が供給される電気負荷とを備えるという技術的手段を用いる。電源安定化手段に備えられたスイッチング素子の導通率を検出し、その導通率が１００％に満たないとき、発電制御手段は発電機の調整電圧を低下するという技術的手段を用いる。スイッチング素子の導通率検出手段によって検出された導通率は、発電制御手段に伝えられる。そして、その導通率が１００％に満たないとき、発電制御手段は所定値だけ調整電圧を下げる。この作用を導通率が１００％になるまで繰り返す。これにより、発電制御による燃費の向上を図ることができる。
【０００６】
請求項２の発明では、電気負荷はヘッドランプまたはブロワモータのいずれかを含むという技術的手段を用いる。
走行状態検出手段が車両の加速等を検出したときには、発電制御手段はその走行状態に基づいて発電機の調整電圧を現在の調整電圧から変化させる。電気負荷への電力供給は電源安定化手段を通して行われるので、発電機の発電電圧が変化しても、一定の電力が供給される。これにより、加速時等車両の走行状態が変化し、発電機の発電電圧が変化したときにおいても、電気負荷に一定の電力を供給でき、ヘッドランプなどの明暗のちらつきや、ブロワモータの作動音や風量の変化を防止できる。
【０００７】
請求項３の発明では、発電制御手段は電源安定化手段を通して電気負荷に一定電力を供給する為に必要な電圧より高い第１及び第２の２つの調整電圧を有し、通常は第１の調整電圧で発電制御し、走行状態検出手段が加速を検出したときには第１の調整電圧より低い第２の調整電圧で発電制御するという技術的手段を用いる。
【０００８】
走行状態検出手段が車両の加速等駆動トルクが多く必要とされる走行状態を検出したときには、発電制御手段は発電機の調整電圧を第１の調整電圧より低く、電源安定化手段の出力電圧より高い第２の調整電圧に切替える。これにより、加速時等において、駆動トルクの損失を減少し、燃費及びドライバビリティを向上させることができる。また、電源安定化手段にはその出力電圧より高い電圧が供給されるので、一定電力の供給が望ましい電気負荷には、常に一定電力が供給される。そのため、例えばヘッドランプなどが加速時に暗くなるのを防止できる。
【００１０】
請求項４の発明では、発電制御手段は、発電機の調整電圧を設定する電圧設定手段と、電圧設定手段により設定された調整電圧に基づいて発電機の発電を制御するレギュレータ部と、導通率が１００％に満たないとき電圧設定手段に調整電圧を低下する指示を出す調整電圧変更指示手段とを備えるという技術的手段を用いる。
【００１１】
請求項５の発明では、走行状態検出手段はエンジン制御部に備えられるという技術的手段を用いる。発電制御手段に伝達される車両の走行状態を、エンジン制御部に備えられている走行状態検出手段を用いて検出することにより、エンジン制御部に備えられている走行状態検出手段を兼用できる。
【００１２】
請求項６の発明では、レギュレータ部と電圧設定手段とは発電機に制御信号を出す発電制御部に備えられ、調整電圧変更指示手段と走行状態検出手段とはエンジン制御部に備えられるという技術的手段を用いる。請求項７の発明では、レギュレータ部は発電機に制御信号を出す発電制御部に備えられ、電圧設定手段と調整電圧変更指示手段と走行状態検出手段とはエンジン制御部に備えられるという技術的手段を用いる。
【００１３】
請求項８の発明では、発電制御手段と走行状態検出手段とはエンジン制御部に備えられるという技術的手段を用いる。走行状態検出手段で検出した車両の走行状態に基づいて発電制御手段が発電機の発電を制御する。また、エンジン制御部に伝達された導通率が１００％に満たないときに、発電制御手段は発電機の調整電圧を現在の調整電圧より低い値に変更する。このように、車両の走行状態に応じた発電をすることにより、燃費およびドライバビリティを向上させることができる。また、発電制御手段の一部もしくは全部をエンジン制御部に備えることにより、上記手段を構成する各手段の仕様の変更等はエンジン制御部のソフトを書き換えるだけで可能となる。
【００１４】
また、発電制御手段をエンジン制御部に内蔵することにより、制御はエンジン制御部で行うことができ、発電機は制御部分を含まない機械部品となる。そのため、製造が容易となり、コストも削減できる。請求項９の発明では、スイッチング素子の導通率はＬＡＮケーブルにより発電制御手段に伝達されるという技術的手段を用いる。
【００１５】
ＬＡＮケーブルを用いることによりケーブルの本数を削減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態として、本発明を適用した車両用電源装置の実施例を図１から図５に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態を示す構成図である。図１において、発電機１は図示しないエンジンによって回転駆動される発電機であって、その低位出力端は接地され、高位出力端はバッテリ３の＋端子に接続されている。またこの高位出力端は、発電機１の出力端子電圧で直接駆動される第１の電気負荷装置４、及び発電機１の出力電圧にかかわらず一定の電力を出力する電源安定化手段としての安定化電源５を通じて常に一定電圧で駆動される第２の電気負荷装置６にそれぞれ給電可能となっている。
【００１７】
一定の電力を出力する安定化電源５はスイッチング素子５４を有し、スイッチング素子制御回路５２によりスイッチング素子５４の導通率を制御し、一定電圧を出力する周知のものである。また、第２の電気負荷６は、例えばヘッドランプやブロワモータなど、供給電力が変化すると不具合を生じるものである。
発電制御手段２は、目標調整電圧を定める電圧設定装置１２とレギュレータ部１４を備えており、例えば図２に示すような、レギュレータ部１４及び電圧設定装置１２を有する。この発電制御手段２は、発電機１の発電を車両の運転状態に応じて制御する。車両の運転状態は、車両の加速度を測定する加速度センサを含む走行状態検出手段７によって検出される。
【００１８】
次に図１を参照して実施例１の作動について説明する。図示しないエンジンが始動すると、このエンジンに機械的に接続された発電機１が回転駆動される。このとき、発電制御手段２が発電機１にフィールド電流を供給すると、発電機１による発電が開始される。
発電制御手段２の電圧設定装置１２は、安定化電源５を通して電気負荷装置６に一定電力を供給する為に必要な電圧より高い第１及び第２の２つの調整電圧を目標電圧としている。そして、通常時は高位側である第１の調整電圧を目標電圧として設定し、レギュレータ部１４が発電機１の出力電圧を制御する。
【００１９】
走行状態検出手段７が加速を検出したときには、エンジンの駆動トルクが不足するため、電圧設定装置１２は第１の調整電圧より低く安定化電源５の出力電圧より高い値に設定された第２の調整電圧に変更する。そして、レギュレータ部１４がその調整電圧に基づいて発電機１の発電を制御する。そのため、通常時に比べ加速時は、発電機１から安定化電源５に供給される電力が低くなる。しかし安定化電源５は、第１及び第２の調整電圧より低い一定電圧を第２の電気負荷装置６に給電するため、発電機１の発電電圧が第１の調整電圧より低い第２の調整電圧に切替えられても、ヘッドランプが暗くなったり、ブロワモータの作動音や風量が変化したりといった不具合は生じない。
【００２０】
上記のような発電制御は、図２に示すような回路により実現される。以下にその詳細を説明する。図２のＤ端子は発電機１の高位出力端に接続されている。Ｃ−Ｄ間には図示しないフィールドコイルが接続されており、フィールドコイルに流れるフィールド電流を制御することにより発電機１の発電が制御される。Ｂにおける電圧Ｖ_B（発電機１の出力電圧）は抵抗Ｒ₀、Ｒ₁およびＲ₂とで分圧され、Ａにおける電圧はＶ_Aとなる。また、Ｅからは走行状態検出手段からの信号が入力され、加速時にはＴｒ₄がＯＮする。
【００２１】
通常時（非加速時）にはＴｒ₄がＯＦＦされ、Ｔｒ₃がＯＮされる。その結果、Ｒ₀とＲ₁とが並列接続となる。発電機１の発生電圧が低く、Ｖ_AがツェナダイオードＺＤを降伏させる電圧以下のときは、Ｔｒ₁がＯＦＦとなり、Ｔｒ₂がＯＮとなっている。そのため、フィールドコイルに電流が流れ発電機の発生電圧を増加する。発電機１の発生電圧が高くなり、Ｖ_AがツェナダイオードＺＤを降伏させる電圧以上になると、ツェナダイオードＺＤが導通し、Ｔｒ₁がＯＮ、Ｔｒ₂はＯＦＦとなってフィールド電流を断ち、発電を抑制する。Ｖ_AがツェナダイオードＺＤを降伏させる電圧になったときのＶ_Bが、第１の調整電圧に相当する。
走行状態検出手段手段が加速を検出したときには、Ｔｒ₄がＯＮされ、Ｔｒ₃がＯＦＦされる。Ｔｒ₃がＯＦＦされているときはＲ₀には電流が流れないため、Ｒ₁のみがＲ₂と直列接続となっている。加速時においても、レギュレータ部１４は通常時と同様の作動をする。ただし、Ｒ₁とＲ₂とが直列に接続され、Ｒ₀には電流が流れないため、Ｖ_AがツェナダイオードＺＤを降伏させる電圧になるときのＶ_Bの値は通常時より低くなる。そのときのＶ_Bが、第２の調整電圧に相当する。すなわち、図２の回路においては、抵抗Ｒ₀をＲ₁と並列にするか否かでツェナダイオードＺＤを降伏させるために必要なＶ_Aを変化させ、レギュレータ部を制御している。
【００２２】
以上のように、発電機１の発電制御を、車両の走行状態に応じて行う。具体的には、加速時など駆動トルクが多く必要とされる走行状態時には、発電を通常時より抑制する。これにより、加速時においてエンジン負荷を減らすことができ、燃費及びドライバビリティを向上させることができる。さらに、一定電力の供給が望ましい第２電気負荷６への電力の供給は、安定化電源５を通じて行われるため、発電機１の発電量の減少により、ヘッドランプが暗くなったり、ブロワモータの作動音や風量が変化したりといった不具合を防止できる。
【００２３】
図３は本発明の第２の実施の形態を示す構成図である。第１の実施の形態と異なる点についてのみ説明する。安定化電源５はスイッチング素子５４とスイッチング素子制御回路５２の他に、スイッチング素子５４の導通率を検出する導通率検出回路５３を備える。また、発電制御手段２には、導通率検出回路５３からの信号に基づき調整電圧変更の指示を出す調整電圧変更指示回路１１を備える。
【００２４】
発電制御手段２の電圧設定装置１２は、安定化電源５の出力電圧より高い第１及び第２の２つの調整電圧を目標電圧としている。通常時は高位側である第１の調整電圧を目標電圧として設定し、レギュレータ部１４が発電機１の出力電圧を制御する。
走行状態検出手段７が加速を検出したときには、エンジンの駆動トルクが不足するため、電圧設定装置１２は第１の調整電圧より低く安定化電源５の出力電圧より高い値に設定された第２の調整電圧に変更する。そして、レギュレータ部１４がその調整電圧に基づいて発電機１の発電を制御する。
【００２５】
安定化電源５において、スイッチング素子制御回路５２はスイッチング素子５４の導通率を制御して、一定電圧を出力する。導通率検出回路５３はスイッチング素子５４の導通率を検出し、その検出結果は調整電圧変更指示回路１１に送られる。調整電圧変更指示回路１１はスイッチング素子５４の導通率が１００％に満たないとき、電圧設定装置１２に調整電圧を変更する指示を出す。そして、その指示を受けた電圧設定装置１２は、現在の調整電圧から所定値だけ減じた値を新たな調整電圧として設定する。このように、導通率検出回路５３において、スイッチング素子５４の導通率を検出し、導通率が１００％になるまで、発電機１の調整電圧を下げる動作を繰り返す。
【００２６】
以上のように、車両の加速等駆動トルクが多く必要とされるときには、スイッチング素子５４の導通率が１００％になるまで、発電機１の発電電圧を下げることにより、電気負荷６には一定電圧を供給しつつ、エンジンの駆動トルクの損失を減少し、発電制御による燃費を向上させることができる。
図４は本発明の第３の実施の形態を示す構成図である。第３の実施の形態では、発電機に制御信号を出す発電制御部１３には、電圧設定装置１２およびレギュレータ部１４が備えられている。また、エンジン制御部９には走行状態検出手段７と調整電圧変更指示回路１１とが設けられている。安定化電源５及びエンジン制御部９はインターフェース部５１及び９１を有し、導通率検出回路５３で検出されたスイッチング素子５４の導通率はインターフェース部５１及び９１を接続しているＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）ケーブル１０を通してエンジン制御部９内の調整電圧変更指示回路１１に伝えられる。
【００２７】
エンジン制御部９内の走行状態検出手段７が検出する車両の走行状態により、車両が加速状態であると判断されたときには、電圧設定装置１２は第１の調整電圧から第２の調整電圧に変更する。そして、第２の調整電圧に変更された後、スイッチング素子５４の導通率を導通率検出回路５３で検出し、その結果はＬＡＮケーブル１０を通してエンジン制御部９内の調整電圧変更指示回路１１に送られる。調整電圧変更指示回路１１は検出された導通率が１００％に満たないとき、電圧設定装置１２に調整電圧を変更する指示を出す。そして、その指示を受けた電圧設定装置１２は、現在の調整電圧から所定値だけ減じた値を新たな調整電圧として設定する。
【００２８】
調整電圧変更指示回路１１をエンジン制御部９内に設けることにより、調整電圧変更指示回路１１の制御仕様の変更がエンジン制御ソフトを変更することによりできるため、制御仕様の変更が容易になる。また、走行状態検出手段は、エンジン制御部に備えられているものを兼用するため、別に設ける必要はない。さらに、ＬＡＮケーブル１０を用いることにより、車両内のケーブルの本数を減らすことができる。
【００２９】
図５は第４の実施の形態を示す構成図である。第４の実施の形態においては、電圧設定手段１２がエンジン制御部９内に設けられる点で第３の実施の形態と異なっている。第４の実施の形態では、電圧設定手段１２もエンジン制御部９内に設けられているため、第３の実施の形態の効果に加えて、さらに制御仕様の変更が容易になる。
【００３０】
図６は本発明の第５の実施の形態を示す構成図である。第５の実施の形態において、発電制御手段９と走行状態検出手段７とはエンジン制御部９内に設けられている。制御部分をエンジン制御部９に移行することにより、発電機１の電子回路をなくすことができ、また、発電機１を制御部分を含まない機械部品とすることができるので、製造が容易となりコストも削減できる。
【００３１】
なお、上記実施の形態においては、加速度センサによって車両の走行状態を検出したが、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサなど、他の手段で車両の走行状態を検出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用電源装置の第１の実施の形態を示す構成図である。
【図２】発電制御部の回路図である。
【図３】本発明の車両用電源装置の第２の実施の形態を示す構成図である。
【図４】本発明の車両用電源装置の第３の実施の形態を示す構成図である。
【図５】本発明の車両用電源装置の第４の実施の形態を示す構成図である。
【図６】本発明の車両用電源装置の第５の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
１発電機
２発電制御手段
３バッテリ
４第１電気負荷
５安定化電源
６第２電気負荷
７走行状態検出手段

Claims

エンジンによって駆動され発電する発電機と、
前記発電機により充電されるバッテリと、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段によって検出された状態に基づいて、前記発電機の発電を制御する発電制御手段と、
前記発電機に接続された電源安定化手段と、
前記電源安定化手段を通して一定電力が供給される電気負荷とを備え、
前記電源安定化手段はスイッチング素子と該スイッチング素子の導通率を制御して一定電力を出力するスイッチング素子制御手段と該スイッチング素子の導通率検出手段とを有し、
前記導通率検出手段により検出された前記スイッチング素子の導通率は、前記発電制御手段に伝達され、前記導通率が１００％に満たないとき、前記発電制御手段は前記発電機の調整電圧を低下することを特徴とする車両用電源装置。
前記電気負荷はヘッドランプまたはブロワモータのいずれかを含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
前記発電制御手段は前記電源安定化手段を通して前記電気負荷に一定電力を供給する為に必要な電圧より高い第１及び第２の２つの調整電圧を目標として、通常は第１の調整電圧となるように発電制御し、前記走行状態検出手段が加速を検出したときには第１の調整電圧より低い第２の調整電圧となるように発電制御することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の車両用電源装置。
前記発電制御手段は、前記発電機の調整電圧を設定する電圧設定手段と、該電圧設定手段により設定された調整電圧に基づいて前記発電機の発電を制御するレギュレータ部と、前記導通率が１００％に満たないとき前記電圧設定手段に調整電圧を低下する指示を出す調整電圧変更指示手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源装置。
前記走行状態検出手段は、エンジン制御部に備えられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用電源装置。
前記レギュレータ部と前記電圧設定手段とは前記発電機に制御信号を出す発電制御部に備えられ、前記調整電圧変更指示手段と前記走行状態検出手段とは前記エンジン制御部に備えられることを特徴とする請求項４に記載の車両用電源装置。
前記レギュレータ部は前記発電機に制御信号を出す発電制御部に備えられ、前記電圧設定手段と前記調整電圧変更指示手段と前記走行状態検出手段とは前記エンジン制御部に備えられることを特徴とする請求項４に記載の車両用電源装置。
前記発電制御手段と前記走行状態検出手段とはエンジン制御部に備えられることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両用電源装置。
前記スイッチング素子の導通率はＬＡＮケーブルにより前記発電制御手段に伝達されることを特徴とする請求項３から請求項８のいずれかに記載の車両用電源装置。