(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧電源に高周波電流を発生する定電流インバータを接続し、
上記定電流インバータの出力線を変圧器の一次側に挿通し、
上記変圧器の二次側に低電圧用負荷抵抗の入力線を接続し、
更に上記変圧器はコア本体と該コア本体の開口部に接離自在な蓋体とから構成し、上記コア本体と上記蓋体との間に上記定電流インバータの出力線を挿通したことを特徴とする車輛用電力供給装置。
【請求項２】
高電圧電源に高周波電流を発生する定電流インバータを接続し、
上記定電流インバータの出力線を変圧器の一次側に挿通し、
上記変圧器の二次側に低電圧用負荷抵抗の入力線を接続し、
更に上記変圧器はコア本体と該コア本体に対してスライド自在な蓋体とから構成し、上記コア本体と上記蓋体との間に上記定電流インバータの出力線を挿通したことを特徴とする車輛用電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高電圧を降圧することなく無接触状態で低電圧用負荷抵抗に給電する車輛用電力供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車輛に搭載されている電装品は、例えばガソリン自動車であれば１２Ｖの電源電圧で作動するように構築されている。一方、電気自動車を始めとして１００Ｖ以上の高電圧電源を利用する動力システムにおいて、ガソリン自動車用電装品をそのまま利用する場合には、降圧コンバータにより１００Ｖを１２Ｖに変換して供給する必要がある。
【０００３】
このような電力を供給する装置として、車輛に高電圧発電機を搭載したものでは、例えば、図７に示すように、高電圧発電機１からの高電圧をコンデンサ２を介してＤＣ−ＤＣコンバータ３により１２Ｖに降圧して、バッテリ４及び低電圧負荷５に給電する。また、直流状態で負荷制御を行う場合には、電圧が一定であるため低電圧負荷５と直列に接続した抵抗などの負荷でバアイス電圧を切換えて制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電力供給装置では、低電圧負荷５に給電するには、この低電圧負荷５をコネクタ等を介して直接接続しなければならないので、コネクタ等の接続部品が必要で配線が複雑化する。
【０００５】
また、直流状態で負荷制御を行う場合に、抵抗などでバイアス電圧を切換えるのは回路が複雑化し、使い勝手が悪い。
【０００６】
さらに、制御電力が大きくなると損失が増えるため、制御すべき電装負荷容量に限界が生じ、ＤＣ−ＤＣコンバータ３の容量以上のバッテリ４が必要となり、システムの重量が増加し、燃費の悪化を起因する。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、配線が簡素化され、しかも負荷に対してどこからでも簡単に給電することができる取扱い性の良い車輛用電力供給装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１記載の発明による車輛用電力供給装置は、高電圧電源に高周波電流を発生する定電流インバータを接続し、上記定電流インバータの出力線を変圧器の一次側に挿通し、上記変圧器の二次側に低電圧用負荷抵抗の入力線を接続し、更に上記変圧器はコア本体と該コア本体の開口部に接離自在な蓋体とから構成し、上記コア本体と上記蓋体との間に上記定電流インバータの出力線を挿通したことを特徴とする。
請求項２記載の発明による車輛用電力供給装置は、高電圧電源に高周波電流を発生する定電流インバータを接続し、上記定電流インバータの出力線を変圧器の一次側に挿通し、上記変圧器の二次側に低電圧用負荷抵抗の入力線を接続し、更に上記変圧器はコア本体と該コア本体に対してスライド自在な蓋体とから構成し、上記コア本体と上記蓋体との間に上記定電流インバータの出力線を挿通したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】
請求項１記載の発明は、高電圧電源からの電圧が定電流インバータにより高周波電流に変換され、一定の高周波電流が定電流インバータの出力線から出力される。そして、定電流インバータの出力線が挿通されている変圧器の一次側に対応して、変圧器の二次側に配設された低電圧用負荷抵抗の入力線に誘起電力が発生し、低電圧用負荷抵抗に所定の低電圧の電力が供給される。また、変圧器を構成するコア本体と蓋体との間が磁路空隙となり、蓋体をコア本体から離間させることで、コア本体と蓋体との間に磁路空隙が形成され、磁束が減少して起電力が発生せず低電圧用負荷抵抗に対する通電が遮断される。また、コア本体を蓋体により閉じることで磁束が発生し、低電圧用負荷抵抗に接続する入力線に誘導起電力が発生する。
請求項２記載の発明は、高電圧電源からの電圧が定電流インバータにより高周波電流に変換され、一定の高周波電流が定電流インバータの出力線から出力される。そして、定電流インバータの出力線が挿通されている変圧器の一次側に対応して、変圧器の二次側に配設された低電圧用負荷抵抗の入力線に誘起電力が発生し、低電圧用負荷抵抗に所定の低電圧の電力が供給される。また、蓋体をコア本体に対しスライドさせることで、磁路の重なる面積が可変となり、低電圧用負荷抵抗に対する電力供給量を連続的に可変する。
【００１１】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１２】
図１〜図４は本発明の第一実施例を示し、図１は電力供給装置の回路図、図２は変圧器の原理図、図３は変圧器の具体的構成図、図４は定電流インバータの特性を示す説明図である。
【００１３】
図１に示すように、電力供給装置１１の高電圧電源としての高電圧発電機１２がコンデンサ１３を介して高周波交流電流を発生する定電流インバータ１４に接続され、この定電流インバータ１４の出力線１４ａがフローティング状態に帰還接続されている。この出力線１４ａが変圧器１５の一次側に挿通され、この変圧器１５の二次側に電装品等の低電圧（例えば１２Ｖ）用負荷抵抗１６に接続する入力線１６ａが配設されている。
【００１４】
なお、上記定電流インバータ１４は電流を一定に保持する特性があり、仮に、図４に示すように、上記出力線１４ａに複数の負荷Ｒ１〜Ｒ４を接続した場合には、電流Ｉが一定であるため負荷の増加に伴い出力電圧Ｖが、上記高電圧発電機１２がＡＣ１００Ｖであれば、０〜１００Ｖの間で比例的に増加する。このことは電磁誘導の場合も同様の特性として示されるため、複数の電装品に対して配線を必要とする場合、個々の負荷抵抗１６の付近に上記出力線１４ａを配設することで、抵抗値変動の影響を受けることなく、非接触状態で簡単に配線することが可能になる。
【００１５】
図２に変圧器１５の原理を示す。この変圧器１５の磁気カップリングコア１５ａはフェライト等の透磁率の高い材料で形成されており、この磁気カップリングコア１５ａに上記出力線１４ａが挿通されている。また、この磁気カップリングコア１５ａの一側に上記入力線１６ａが巻装されており、磁路は上記磁気カップリングコア１５ａの円周方向に形成される。
【００１６】
ここで、上記出力線１４ａに流れる電流をＩａとしたとき、上記出力線１４ａは上記磁気カップリングコア１５ａに挿通されているだけであるため、巻数は１であり、従って、起磁力はＩａとなる。又、上記磁気カップリングコア１５ａの断面積をＳ、磁路の平均長さをＬ、透磁率をμとすれば、磁気抵抗Ｒは
Ｒ＝Ｌ／μＳ    …（１）
であり、上記磁気カップリングコア１５ａに発生する磁束φは、
φ＝Ｉａ／Ｒ    …（２）
であるため、式（１）より、
φ＝Ｉａ・μ・（Ｓ／Ｌ）    …（３）
となる。
【００１７】
一方、上記入力線１６ａに発生する誘導起電力Ｅｂ（例えば１２Ｖ）は、出力線１４ａを流れる高周波交流電流の、電流の最大値をＩｍ，周波数をω，入力線１６ａの巻数をＮｂとすれば、
Ｅｂ＝Ｉｍ・ω・μ・（Ｓ／Ｌ）・Ｎｂ・ＣＯＳ（ωｔ）  …（４）
となり、この誘導起電力Ｅｂが上記電装品などの負荷抵抗１６に給電される。
【００１８】
従って、この負荷抵抗１６の要求電力は、Ｎｂ，ω，Ｉｍ，μ，Ｓ／Ｌで設定できるが、ωは高周波に依存する値であるため、Ｎｂ，Ｓ，Ｌが実際の設計パラメータとなる。
【００１９】
図３に上記磁気カップリングコア１５の具体例を示す。この磁気カップリングコア１５は、一側を開口するコア本体１５ａと、このコア本体１５ａの開口部に接離自在な蓋体１５ｂとで構成されている。又、このコア本体１５ａと上記蓋体１５ｂとの間が磁路空隙ｔになる。
【００２０】
次に、上記構成による実施例の作用について説明する。
【００２１】
高電圧発電機１２で発電された電力は、直流高電圧に変換された後、この高電圧発電機１２と直列に接続された定電流インバータ１４により、出力一定に制御された高周波電流に変換されて出力線１４ａから出力される。
【００２２】
この出力線１４ａには、この出力線１４ａを一次側とする変圧器１５が介装されており、この変圧器１５の二次側をなす入力線１６ａに誘導起電力Ｅｂ（例えば１２Ｖ）が発生し、電装品等の負荷抵抗１６に、上記高電圧発電機１２からの電力が非接触状態で供給される。
【００２３】
図３に示すように、上記変圧器１５の磁気カップリングコア１５は、コア本体１５ａと蓋体１５ｂとで分割されており、この蓋体１５ｂを上記コア本体１５ａから離間させると、このコア本体１５ａと上記蓋体１５ｂとの間に磁路空隙ｔが形成され、磁束が減少して起電力が発生せず、上記負荷抵抗１６に対する通電が遮断される。一方、上記蓋体１５ｂを図３の矢印で示すように押圧して上記磁路空隙ｔを閉じると、磁束が発生して、上記入力線１６ａに誘導起電力が発生する。従って、このコア本体１５ａと蓋体１５ｂとが、コネクタ、及びスイッチと同様の機能を果す。
【００２４】
又、図５、図６は本発明の第二実施例を示し、図５は磁気カップリングコアの概念を示す部分拡大図、図６は変圧器の具体的構成を示す斜視図である。
【００２５】
上記第一実施例では、磁路空隙ｔを接離することで低電圧用負荷抵抗１６のスイッチ的動作を行っていたが、さらにこの実施例に示すように、蓋体１５ｂをコア本体１５ａに対してスライドさせるようにして、磁路の重なる面積Ｓ０を可変するようにすれば、低電圧用負荷抵抗１６に対する電力供給量を連続的に可変させることができる。
【００２６】
この実施例によれば、コネクタ、スイッチ及び負荷調整が変圧器１５で全て代用できるため、構造が簡素化されるばかりでなく、無損失で機械的に連続負荷調整ができるため、取扱い性が良い。
【００２７】
このように、本発明では、高電圧電源から１２Ｖに降圧することなく、高圧配線はすべて絶縁状態で電力を負荷抵抗１６に供給することができる。
【００２８】
なお、本発明は上記各実施例に限るものではなく、例えば、定電流インバータ１４の出力線１４ａを磁気カップリングコア１５ａに複数回巻くようにしても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、高電圧電源からの電圧が定電流インバータにより高周波電流に変換され、一定の高周波電流が定電流インバータの出力線から出力される。そして、定電流インバータの出力線が挿通されている変圧器の一次側に対応して、変圧器の二次側に配設された低電圧用負荷抵抗の入力線に誘起電力が発生し、低電圧用負荷抵抗に所定の低電圧の電力が供給されるで、低電圧用負荷抵抗に高電圧電源からの電力を非接触状態で供給することができ、コネクタなどが不要になり、配線が簡素化すると共に、安全設計が容易になる。また、電磁誘導により起電力を得るので、低電圧用負荷抵抗に対して、どこからでも簡単に所定の低電圧の電力を供給することができ、取扱い性を向上することができる。
また、変圧器をコア本体とコア本体の開口部に接離自在な蓋体とから構成し、コア本体と蓋体との間に定電流インバータの出力線を挿通するので、変圧器を構成するコア本体と蓋体との間が磁路空隙となり、蓋体をコア本体から離間させることで、コア本体と蓋体との間に磁路空隙が形成され、磁束が減少して起電力が発生せず低電圧用負荷抵抗に対する通電が遮断される。また、コア本体を蓋体により閉じることで磁束が発生し、低電圧用負荷抵抗に接続する入力線に誘導起電力が発生する。従って、該変圧器によりコネクタ及びスイッチの同様の機能を果たすことができる。
請求項２記載の発明によれば、高電圧電源からの電圧が定電流インバータにより高周波電流に変換され、一定の高周波電流が定電流インバータの出力線から出力される。そして、定電流インバータの出力線が挿通されている変圧器の一次側に対応して、変圧器の二次側に配設された低電圧用負荷抵抗の入力線に誘起電力が発生し、低電圧用負荷抵抗に所定の低電圧の電力が供給されるで、低電圧用負荷抵抗に高電圧電源からの電力を非接触状態で供給することができ、コネクタなどが不要になり、配線が簡素化すると共に、安全設計が容易になる。また、電磁誘導により起電力を得るので、低電圧用負荷抵抗に対して、どこからでも簡単に所定の低電圧の電力を供給することができ、取扱い性を向上することができる。
また、変圧器をコア本体とコア本体に対してスライド自在な蓋体とから構成し、コア本体と蓋体との間に定電流インバータの出力線を挿通するので、蓋体をコア本体に対しスライドさせることで、磁路の重なる面積が可変となり、低電圧用負荷抵抗に対する電力供給量を連続的に可変することができる。従って、コネクタ、スイッチ及び負荷調整を変圧器で全て代用することができて、構造が簡素化できると共に、無損失で機械的に連続負荷調整することが可能となり取扱い性を更に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例による電力供給装置の回路図
【図２】本発明の第一実施例による変圧器の原理図
【図３】本発明の第一実施例による変圧器の具体的構成図
【図４】本発明の第一実施例による定電流インバータの特性を示す説明図
【図５】本発明の第二実施例による磁気カップリングコアの概念を示す部分拡大図
【図６】本発明の第二実施例による変圧器の具体的構成を示す斜視図
【図７】従来の電力供給装置の回路図
【符号の説明】
１２…高電圧発電機
１４…定電流インバータ
１４ａ…出力線
１５…変圧器
１６…低電圧用負荷抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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