(57)【要約】【課題】内燃機関エンジンの排気量が制限される軽自動車であっても高出力発電が可能で、且つ、小型車の空きスペースへコンパクトに組み込める発電システムを提供する。【解決手段】軽自動車用発電システム１は、軽自動車の内燃機関エンジン１１で稼動する標準車載オルタネータ１２とは別に増設オルタネータ２３を設け、コンパクトで大容量では無い増設オルタネータ２３から出力される直流１２Ｖと、三相交流取出手段２１を介して標準車載オルタネータ１２から取り出した三相出力を半導体整流器２２で変換した直流１２Ｖとを、直流合成手段２４で直流合成して大容量出力とし、機器バッテリ２６を充電すると共に、ＤＣ／ＡＣインバータ２５で交流１００Ｖに変換して外部負荷３０へ供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関エンジンの排気量が制限される軽自動車に搭載する軽自動車用発電システムであって、
前記内燃機関エンジンの駆動力を得て発電動作する標準車載オルタネータから、三相交流出力を外部に取り出す三相交流取出手段と、
前記三相交流取出手段から取り出した三相交流を整流して所要電圧の直流にする整流手段と、
前記整流手段により整流された直流が前記三相交流取出手段へ逆流することを防止する逆流防止手段と、
前記内燃エンジンの駆動力を得て発電動作し、所要電圧の直流を出力する増設オルタネータと、
前記逆流防止手段よりも下流側に設けられ、前記整流手段からの直流と前記増設オルタネータからの直流を合成する直流合成手段と、
前記直流合成手段から出力される直流を所要交流に変換して出力するＤＣ／ＡＣインバータと、
を備えることを特徴とする軽自動車用発電システム。
【請求項２】
ダイオードを用いた半導体整流器によって、前記整流手段および逆流防止手段の機能を一体的に構成するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の軽自動車用発電システム。
【請求項３】
前記直流合成手段からの直流出力によって充電される機器バッテリを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軽自動車用発電システム。
【請求項４】
前記増設オルタネータは、前記整流手段より得られる直流電圧と同じ電圧の直流を出力し、
前記直流合成手段は、両出力の同極同士を接続してなることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の軽自動車用発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関エンジンの排気量が制限される軽自動車に搭載する軽自動車用発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の内燃機関自動車を改造して、特定の用途や目的に応じた装置等を取り付けた特装車（たとえば、工事用作業車、緊急車両、放送用移動中継車など）が知られている。特装車では、商用交流１００Ｖや２００Ｖで電気機器を動作させるため、商用交流を得るための発電システムが必要である。
【０００３】
従来、自動車に搭載する発電システムとしては、エンジンの駆動力で動作する大容量の発電機を組み込み、走行中あるいは停車中のエンジン駆動によって発電機を稼働させ、商用交流を得るようにしたものがある（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の車載用発電装置では、車両に搭載されている既存のオルタネータを大容量出力のものに交換し、車載バッテリの充電と外部機器への給電を同時に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６６８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の車載用発電装置では、大容量出力のオルタネータを用いるため、それなりのエンジン出力が要求されることとなり、内燃機関エンジンの排気量が制限される軽自動車にそのまま適用することはできない。すなわち、大容量出力のオルタネータを稼動させるには大きな回転トルクを必要とするため、軽自動車の内燃機関エンジンでは、負荷時の回転数と無負荷時の回転数の差が極端に大きくなってしまい、使い難いものになってしまう。しかも、大容量オルタネータは寸法が大きいので、軽自動車のような小型車には搭載スペースを確保することが困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、内燃機関エンジンの排気量が制限される軽自動車であっても高出力発電が可能で、且つ、小型車の空きスペースへコンパクトに組み込める発電システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関エンジンの排気量が制限される軽自動車に搭載する軽自動車用発電システムであって、前記内燃機関エンジンの駆動力を得て発電動作する標準車載オルタネータから、三相交流出力を外部に取り出す三相交流取出手段と、前記三相交流取出手段から取り出した三相交流を整流して所要電圧の直流にする整流手段と、前記整流手段により整流された直流が前記三相交流取出手段へ逆流することを防止する逆流防止手段と、前記内燃エンジンの駆動力を得て発電動作し、所要電圧の直流を出力する増設オルタネータと、前記逆流防止手段よりも下流側に設けられ、前記整流手段からの直流と前記増設オルタネータからの直流を合成する直流合成手段と、前記直流合成手段から出力される直流を所要交流に変換して出力するＤＣ／ＡＣインバータと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、前記請求項１に記載の軽自動車用発電システムにおいて、ダイオードを用いた半導体整流器によって、前記整流手段および逆流防止手段の機能を一体的に構成するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の軽自動車用発電システムにおいて、前記直流合成手段からの直流出力によって充電される機器バッテリを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、前記請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の軽自動車用発電システムにおいて、前記増設オルタネータは、前記整流手段より得られる直流電圧と同じ電圧の直流を出力し、前記直流合成手段は、両出力の同極同士を接続してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る軽自動車用発電システムによれば、増設オルタネータの出力に標準車載オルタネータの余剰出力を加算することで、内燃機関エンジンの排気量が制限される軽自動車であっても高出力発電が可能となる。しかも、増設オルタネータは小型のものを使えるので、小型車の空きスペースへコンパクトに組み込める。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る軽自動車用発電システムの概略構成図である。
【図２】発電機能の詳細説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である軽自動車用発電システム１の概略構成を示し、軽自動車の内燃機関エンジン１１の駆動力を受けて動作するものである。
【００１４】
内燃機関エンジン１１の駆動力を受けて発電動作する標準車載オルタネータ１２は、既存の車両が標準的に備えるものであり、出力される直流１２Ｖは、車載バッテリ１３の充電に用いられると共に、車内灯や空調装置といった車両電装品１４の動作電力として供給される。図２に、三相交流取出手段２１を設けた標準車載オルタネータ１２の詳細を示す。標準車載オルタネータ１２は、発電コイル１２１からの出力をダイオード式の半導体整流回路１２２で整流し、直流１２Ｖが外部へ出力される。この出力電圧値は発電電圧制御手段１２３により検出されており、検出値に応じて発電電圧制御手段１２３が励磁コイル１２４へ流す励磁電流をコントロールすることで、安定した直流１２Ｖが出力される。
【００１５】
この標準車載オルタネータ１２は、三相交流式の発電機を内蔵しており、その三相交流出力を外部へ取り出すために、三相交流取出手段２１を設けてある。例えば、発電コイル１２１の第一相１２１Ｒ、第二相１２１Ｓ、第三相１２１Ｔそれぞれから引き出した線を外部接続コネクタのＲ端子、Ｓ端子、Ｔ端子にそれぞれ結線することで、標準車載オルタネータ１２から三相交流を外部へ取り出すことが可能となる。なお、既存車両についている標準車載オルタネータ１２を改造して三相交流取出手段２１を設けても良いし、予め三相交流取出手段２１を設けてあるオルタネータを既存車両のオルタネータと交換して、標準車載オルタネータ１２として用いるようにしても良い。
【００１６】
上記三相交流取出手段２１から取り出した三相交流は半導体整流器２２に供給される。半導体整流器２２は、図２に示すように、ダイオードを用いた三相全波整流回路で構成することで、三相交流を整流して直流１２Ｖにする整流手段２２ａとしての機能と、整流手段２２ａにより整流された直流が三相交流取出手段２１へ逆流することを防止する逆流防止手段２２ｂとしての機能を一体的に構成したものである。なお、この半導体整流器２２は、標準車載オルタネータ１２内部の半導体整流回路１２２と同じ仕様で、必要十分な逆流防止機能を実現できるが、より耐圧性の高いダイオードを逆流防止手段２２ｂとして別途設けても良い。
【００１７】
上記標準車載オルタネータ１２と同様に、内燃機関エンジン１１の駆動力を受けて発電動作する増設オルタネータ２３を、エンジンルーム等の空きスペースに取り付ける。この増設オルタネータ２３としては、大型で大容量出力のものではなく、小型車両の空きスペースに無理なく収納できる小型のものを用いることが望ましい。増設オルタネータ２３は、発電コイル２３１からの出力をダイオード式の半導体整流回路２３２で整流し、直流１２Ｖが外部へ出力される。この出力電圧値は発電電圧制御手段２３３により検出されており、検出値に応じて発電電圧制御手段２３３が励磁コイル２３４へ流す励磁電流をコントロールすることで、安定した直流１２Ｖが出力される。
【００１８】
上記半導体整流器２２からの直流１２Ｖ出力と、増設オルタネータ２３からの直流１２Ｖ出力は、直流合成手段２４にて直流合成され、ＤＣ／ＡＣインバータ２５および機器バッテリ２６に供給される。なお、本実施形態の軽自動車用発電システム１においては、半導体整流器２２からの出力と増設オルタネータ２３からの出力が共に直流１２Ｖなので、両出力の同極同士を接続することで直流合成手段２４として機能する。しかしながら、半導体整流器２２からの出力電圧と増設オルタネータ２３からの出力電圧とが異なっていた場合、例えば、増設オルタネータ２３の出力が直流２４Ｖであった場合には、半導体整流器２２からの出力を直流２４Ｖに昇圧する機能などが直流合成手段２４に必要となる。
【００１９】
上記直流合成手段２４から供給される直流１２Ｖは、ＤＣ／ＡＣインバータ２５にて交流１００Ｖに変換され、外部負荷３０に供給される。なお、本実施形態に係る軽自動車用発電システム１には、直流合成手段２４からの直流１２Ｖを受けて充電される機器バッテリ２６を設けてあるので、標準車載オルタネータ１２および増設オルタネータ２３が停止しているときでも、機器バッテリ２６からＤＣ／ＡＣインバータ２５に直流１２Ｖが供給され、外部負荷３０へ交流１００Ｖを供給することが可能である。機器バッテリ２６は、車両の空きスペースの範囲内でなるべく大容量のものを選定しておくことが望ましい。
【００２０】
上述したように、本実施形態に係る軽自動車用発電システム１によれば、小型の自動車へ搭載できるコンパクトな増設オルタネータ２３単独での発電容量が十分でなくても、車載バッテリ１３や車両電装品１４への給電系とは異なる系として標準車載オルタネータ１２から三相交流取出手段２１を介して取り出した余剰出力を直流１２Ｖに変換し、増設オルタネータ２３の直流１２Ｖと直流合成手段２４にて直流合成して出力するので、軽自動車の内燃機関エンジン１１で稼動させられる標準車載オルタネータと増設オルタネータで大容量発電を実現可能となる。
【００２１】
加えて、半導体整流器２２からの直流１２Ｖは、逆流防止手段２２ｂとしての機能により標準車載オルタネータ１２側へ逆流することは無く、また、標準車載オルタネータ１２から車載バッテリ１３等へ供給される直流１２Ｖは、標準車載オルタネータ１２内の半導体整流回路１２２によって三相交流取出手段２１側へ逆流することも無いので、車載バッテリ１３と機器バッテリ２６とで相互干渉することを防止できる。すなわち、一方の系統で電気を使い過ぎた場合に、他方のバッテリから電気を引きださせないアイソレータ効果が生じるので、意図せずに車載バッテリ１３や機器バッテリ２６が無駄に消耗してしまうような事態を効果的に防止できる。
【００２２】
以上、本発明に係る軽自動車用発電システムの実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。
【符号の説明】
【００２３】
１    軽自動車用発電システム
１１    内燃機関エンジン（軽自動車用）
１２    標準車載オルタネータ
２１    三相交流取出手段
２２    半導体整流器
２２ａ  整流手段
２２ｂ  逆流防止手段
２３    増設オルタネータ
２４    直流合成手段
２５    ＤＣ／ＡＣインバータ
【図１】
2018198489.tif 000003
【図２】
2018198489.tif 000004