(57)【要約】【課題】車両エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に要求される電力の増加分を、その各種電気負荷装置へ補給できる車両の電力供給安定装置を提供する。【解決手段】搭載エンジンのインジェクタやイグナイタ、オルタネータ、その他のコイルを有する各種電気負荷装置の負極側に接続される整流ダイオードと、バッテリにおける正極と負極との間へ並列接続される複数の電解コンデンサーとを備え、上記エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に各種電気負荷装置のコイルから発生する逆起電力を、上記整流ダイオードにより電解コンデンサーを介してバッテリの正極へ戻すように定めた。【選択図】図７
2011132887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載エンジンのインジェクタやイグナイタ、オルタネータ、その他のコイルを有する各種電気負荷装置の負極側に接続される整流ダイオードと、
バッテリにおける正極と負極との間へ並列接続される複数の電解コンデンサーとを備え、
上記エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に各種電気負荷装置のコイルから発生する逆起電力を、上記整流ダイオードにより電解コンデンサーを介してバッテリの正極へ戻すことを特徴とする車両の電力供給安定装置。
【請求項２】
搭載エンジンのインジェクタやイグナイタ、オルタネータ、その他のコイルを有する各種電気負荷装置の取り付け固定部材又はエンジン本体にアーシングされる整流ダイオードと、
バッテリにおける正極と負極との間へ並列接続される複数の電解コンデンサーとを備え、
上記エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に各種電気負荷装置のコイルから発生する逆起電力を、上記整流ダイオードにより電解コンデンサーを介してバッテリの正極へ戻すことを特徴とする車両の電力供給安定装置。
【請求項３】
搭載エンジンのインジェクタやイグナイタ、オルタネータ、その他のコイルを有する各種電気負荷装置の負極側に接続されるほか、エンジン本体にもアーシングされる整流ダイオードと、
バッテリにおける正極と負極との間へ並列接続される複数の電解コンデンサーとを備え、
上記エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に各種電気負荷装置のコイルから発生する逆起電力を、上記整流ダイオードにより電解コンデンサーを介してバッテリの正極へ戻すことを特徴とする車両の電力供給安定装置。
【請求項４】
整流ダイオードを並列状態の複数とし、電解コンデンサーの容量を相違変化させたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の車両の電力供給安定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は搭載エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に生じる電力不足を補なう車両の電力供給安定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両搭載バッテリにおける正極と負極との間へ、１個又は並列する複数個の電解コンデンサーを介挿配線した電圧安定回路は、特開２００４−９９３６号公報や特開２００４−２３９１１５号公報などに記載されており、従来から公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９９３６号公報
【特許文献１】特開２００４−２３９１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記特許文献１、２に開示された電圧安定回路ではバッテリと、これからの電流により駆動される電気負荷装置（空調装置やオーディオ装置、カーナビゲーション装置などの各種電装品）との間に、電解コンデンサーだけが介在しており、その電解コンデンサーの蓄電機能を予備のバッテリとして利用するものであるに過ぎない。
【０００５】
例えば車両を急発進させるべく、アクセルを全開操作した場合、エンジン回転数が増大すると同時に、バッテリの電位は瞬間的に降下する。その時車両の要求する電力に不足を生じる。このことはバッテリの劣化により顕著となる。
【０００６】
又、バッテリの電気負荷になるインジェクタやイグナイタ、オルタネータ、その他のコイル（ソレノイドバルブも含む）を有する各種装置には、インダクタンス成分（誘導性負荷）が存在し、そのインダクタンス成分からはエンジンの上記高速回転時や急激な負荷変動時に、逆起電力とこれによるノイズを発生するが、上記特許文献１、２の電圧安定回路によって、その逆起電力を抑制したり、ノイズを吸収したりすることは不可能であって、上記各種電気負荷装置の誤作動を起すおそれがある。
【０００７】
更に言えば、図１１のようなインジェクタコイルの両極をフリーホイールダイオードにより連繋して、その正極側へ逆起電力を放出（ショート）させる方法も公知であるが、これでは逆起電力の抑制効果を得られるだけにとどまり、その逆起電力を車両が要求する電力の補給として積極的に利用することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はこのような課題の改良を目的としており、その目的を達成するために、請求項１では搭載エンジンのインジェクタやイグナイタ、オルタネータ、その他のコイルを有する各種電気負荷装置の負極側に接続される整流ダイオードと、
【０００９】
バッテリにおける正極と負極との間へ並列接続される複数の電解コンデンサーとを備え、
【００１０】
上記エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に各種電気負荷装置のコイルから発生する逆起電力を、上記整流ダイオードにより電解コンデンサーを介してバッテリの正極へ戻すことを特徴とする。
【００１１】
又、請求項２では搭載エンジンのインジェクタやイグナイタ、オルタネータ、その他のコイルを有する各種電気負荷装置の取り付け固定部材又はエンジン本体にアーシングされる整流ダイオードと、
【００１２】
バッテリにおける正極と負極との間へ並列接続される複数の電解コンデンサーとを備え、
【００１３】
上記エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に各種電気負荷装置のコイルから発生する逆起電力を、上記整流ダイオードにより電解コンデンサーを介してバッテリの正極へ戻すことを特徴とする。
【００１４】
請求項３では搭載エンジンのインジェクタやイグナイタ、オルタネータ、その他のコイルを有する各種電気負荷装置の負極側に接続されるほか、エンジン本体にもアーシングされる整流ダイオードと、
【００１５】
バッテリにおける正極と負極との間へ並列接続される複数の電解コンデンサーとを備え、
【００１６】
上記エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に各種電気負荷装置のコイルから発生する逆起電力を、上記整流ダイオードにより電解コンデンサーを介してバッテリの正極へ戻すことを特徴とする。
【００１７】
更に、請求項４では整流ダイオードを並列状態の複数とし、電解コンデンサーの容量を相違変化させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の上記構成によれば、コイルを有する各種電気負荷装置の負極側に接続される整流ダイオードと、バッテリにおける正極と負極との間へ並列接続される複数の電解コンデンサーとを備えており、エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に上記電気負荷装置のコイル（インダクタンス成分）から発生する逆起電力を、上記整流ダイオードにより電解コンデンサーを介してバッテリの正極へ戻すようになっているため、その電解コンデンサーに余剰電力として蓄電された逆起電力を、上記高速回転時や急激な負荷変動時に車両が求める電力として、その電気負荷装置へ積極的に自づと補給することができ、その結果各種電気負荷装置の作動が安定し、誤作動を生じるおそれはない。
【００１９】
例えば、上記電気負荷装置であるイグナイタの２次電圧による点火スパークのノイズは、車両のうちでも最も強いものであり、このノイズはエンジン本体（ボディ）を伝播し、やがてバッテリに吸収されるが、上記請求項１に採用されているコンデンサー素子は、バッテリよりも電気エネルギーの吸収能力に優れるため、上記ノイズを効率良く吸収し、延いてはオーディオスピーカーやラジオ、その他の車両全体の電気系統に作用するノイズを低減できる効果がある。
【００２０】
更に言えば、車両搭載バッテリの普通充電には約２４時間を、同じく急速充電でも数時間を各々要するに比して、上記コンデンサーでは数十ミリ秒のうちに充電完了でき、その充電並びに放電の特性に優れるため、上記車両が要求する電力の補給を、速やかに行なえる効果もある。
【００２１】
そして、このような諸効果は請求項２や請求項３の構成を採用するも、ほぼ同様に達成することができる。
【００２２】
上記請求項１〜３の何れにあっても、請求項４の構成を採用するならば、整流ダイオードを並列する複数として、それ自身の受ける負荷を低減（分担）させることができるほか、複数の電解コンデンサーにおける容量を悉く相違変化させることにより、放電電流を円滑化し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る車両の電力供給安定装置を示す斜面図である。
【図２】図１の２−２線に沿う断面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】電気回路基板を抽出して示す平面図である。
【図５】本発明に係る基本実施形態の電気回路図である。
【図６】本発明に係る第１変形実施形態の電気回路図である。
【図７】本発明に係る第２変形実施形態の電気回路図である。
【図８】本発明に係る第３変形実施形態の電気回路図である。
【図９】整流ダイオードがない電気回路を用いて実験した電圧の波形図である。
【図１０】本発明の整流ダイオードがある電気回路を用いて実験した電圧の波形図であり、図９と対応する。
【図１１】フリーホイールダイオードを用いた従来の電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面に基いて本発明の実施形態を詳述すると、図１〜５は自動車の電力供給安定装置（Ａ）とその電気回路を示しており、（１０）は搭載バッテリ（１１）の電圧を安定させる電気回路基板（１２）の収納用ケーシングであって、アルミなどの軽金属材や硬質の合成樹脂材から作成されている。（１３）はそのケーシング（１０）へビス（１４）により取り付けられた開閉蓋、（１５）は同じくケーシング（１０）をバッテリ（１１）の近辺へ取り付け固定するためのビス孔であるが、その固定ビスに代る両面接着テープなどを用いて、上記ケーシング（１０）を自動車のエンジンルーム内へ貼り付け固定しても良い。
【００２５】
（１６ａ）（１６ｂ）（１７）は上記電気回路基板（１２）からケーシング（１０）の開閉蓋（１３）を通じて導出された第１〜３ケーブルであり、その左右一対として並列する第１、２ケーブル（１６ａ）（１６ｂ）の接続端子が、バッテリ（１１）の正極（１１ａ）と負極（１１ｂ）へ接続される一方、残りの第３ケーブル（１７）がアース線として、エンジン本体（図示省略）へインジェクタやイグナイタ、オルタネータ、オーディオスピーカー、その他のコイル（ソレノイドバルブも含む）を有する各種電気負荷装置（１８）を取り付けるボルトなどの固定金属部材（Ｐ）に対し、アーシングされることとなる。
【００２６】
（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）（Ｃ４）は容量の異なる複数（図例では合計４個）の電解コンデンサーであって、上記バッテリ（１１）における正極（１１ａ）と負極（１１ｂ）との間に並列接続されており、電気負荷装置（１８）からの逆起電力を蓄電し、エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に要求される電力の増加分を、その電解コンデンサー素子から放電される電流によって補償し、供給電力を安定化する。その場合、容量の異なる電解コンデンサー（Ｃ１）〜（Ｃ４）を組み合わせたことは、異なる放電サイクルの利用として、その放電する電流の円滑化に役立つ。
【００２７】
又、（Ｄ１）（Ｄ２）は電解コンデンサー（Ｃ１）〜（Ｃ４）への入力電流を整流するために並列接続された複数のダイオードであり、上記コイルを有する各種電気負荷装置（１８）のインダクタンス成分から発生する逆起電力とこれによるノイズを一旦吸収し、その逆起電力を言わば余剰電力としてバッテリ（１１）の正極（１１ａ）へ回生的に戻し、エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に要求される電力を補給して、その時に起りやすい各種電気負荷装置（１８）の誤作動やその他の作動不安定を防ぐ。
【００２８】
但し、茲に整流ダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）は１個であっても良く、又その整流ダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）と電解コンデンサー（Ｃ１）〜（Ｃ４）との相互間へ、ローパスフィルタとして働く１個又は複数の抵抗（図示省略）を介在させて、上記ノイズ吸収効果の向上を図っても良い。
【００２９】
（１９）はヒューズであって、万一電解コンデンサー（Ｃ１）〜（Ｃ４）や整流ダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）の故障により短絡した時は、バッテリ（１１）から流れる大電流を受けて溶断するようになっている。尚、上記電力供給安定装置（Ａ）が正常に作動していることを確認するために、発光ダイオード（ＬＥＤ）（２０）を設置しても良い。
【００３０】
次に、図６は先の図５に対応する本発明の第１変形実施形態として、４気筒の自動車用エンジンに組み込んだ電力供給安定装置（Ａ）の電気回路を示しており、これではその電力供給安定装置（Ａ）の上記第３ケーブル（１７）をエンジン本体（ボディ）へアーシングせず、バッテリ（１１）の電気負荷装置（１８）として、互いに同じ複数並列するインジェクターの負極側へ、新らしい電気配線により直かに接続している。（２１）はその接続配線の途上に介在する整流ダイオードである。
【００３１】
又、図７は同じく本発明の第２変形実施形態を示しており、これでは図１〜５に示した上記基本実施形態の第３ケーブル（１７）を分岐して、電気負荷装置（インジェクタ）（１８）の負極側へ接続配線すると共に、その電気負荷装置（１８）をエンジン本体に取り付けるボルトなどの固定金属部材（Ｐ）又はエンジン本体（ボディ）へアーシングしてもいる。そのアース線の途上にも整流ダイオード（２１）が介在している。
【００３２】
更に、図８は本発明の第３変形実施形態を示しており、これでは自動車用エンジンのインジェクタやイグナイタ、オルタネータ、その他の互いに異なる複数の電気負荷装置（１８ａ）（１８ｂ）（１８ｃ）（１８ｄ）における負極側へ、やはり新らたな電気配線を用いて直かに接続しているほか、エンジン本体に対して各種電気負荷装置（１８ａ）〜（１８ｄ）を取り付けるボルトなどの固定金属部材（Ｐ）又はエンジン本体（ボディ）のそれ自身へアーシングしてもいる。
【００３３】
尚、図６〜８に示した電気回路でも、バッテリ（１１）の正極（１１ａ）と負極（１１ｂ）との間には容量の異なる複数の電解コンデンサー（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）が並列接続されていることに変りはない。そのため、図６〜８に図１〜５との対応符号を記入するにとどめて、その第１〜３変形実施形態の詳細な説明を省略する。又、図示の実施形態では自動車のガソリンエンジンを対象として説明しているが、ディーゼルエンジンや自動二輪車にも本発明を適用できることは勿論である。
【００３４】
図９、１０は本発明の効果を確認するために、電源電圧が１２Ｖの自動車用バッテリ（１１）を使い、電気負荷装置（１８）のインジェクタコイルを５Ｖの信号で作動させ、そのコイルにおける負極側の電圧を１０００分の１０秒間測定した結果の波形であるが、その電気回路に整流ダイオードを具備しない場合、図９の符号（ｔ１）部分で示す逆起電力が約１６Ｖ〜１７Ｖ発生しているに比して、本発明の整流ダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）を具備した電気回路では、図１０の符号（ｔ２）部分から明白なように、そのダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）の逆起電力を放出する機能によって、逆起電力が約１２Ｖ〜１３Ｖまで低下している。
【００３５】
一般に、逆起電力はインジェクタコイルの作動電圧の５〜１０倍であると言われており、その時間は発生から収束するまで約０．３ミリ秒である。仮りに、作動電圧１２Ｖ、６０００rpm で回転する４サイクルエンジンであるならば、１気筒当り１分間に３０００回の燃料噴射を行ない、３０００回の逆起電力を発生することになる。４気筒エンジンならば、これの４倍である１２０００回、６気筒エンジンならば、同じく６倍の１８０００回になる。０．３ミリ秒×１８０００回であるとすれば、５秒間以上の６０Ｖの電圧が発生している状態と言えるため、その逆起電力を補助電力として充分利用することができる。
【００３６】
この点、本発明の電力供給安定装置（Ａ）によれば、バッテリ（１１）の正極（１１ａ）と負極（１１ｂ）との間に複数の電解コンデンサー（Ｃ１）〜（Ｃ４）が並列接続されているばかりでなく、上記インジェクタやオルタネータ、イグナイタ、その他のコイルを有する各種電気負荷装置（１８）のインダクタンス成分から発生する逆起電力を、言わば余剰電力としてバッテリ（直流供給源）（１１）の正極（１１ａ）へ戻す（逆起電力の方が高電圧であるため、電圧の低いバッテリ側へ電流が流れる。）整流ダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）も具備しているため、エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に各種電気負荷装置（１８）が要求する電力の増加分を、上記コンデンサー（Ｃ１）〜（Ｃ４）から各種電気負荷装置（１８）へ積極的に自づと補給することができる。
【００３７】
その結果、エンジンの高速回転時や急激な負荷変動時に、上記各種電気負荷装置（１８）が誤作動を起したり、その作動が不安定になったりするおそれはなく、供給電力の安定性並びに補給上の応答性に優れる。
【００３８】
特に、図６〜８の第１〜３変形実施形態から明白なように、互いに同じ複数又は悉く異なる複数の電気負荷装置（１８ａ）〜（１８ｄ）が本発明の余剰電力を循環させる電気回路を言わば共通のコモンレールとして、これから並列状態に分岐するため、そのあらゆる電気負荷装置（１８ａ）〜（１８ｄ）に対する電力補給の安定性と応答性が著しく向上するのである。
【００３９】
更に、図７、８の第２、３変形実施形態に示す如く、上記整流ダイオード（Ｄ１）（Ｄ２）を各種電気負荷装置（１８）の負極側へ接続すると同時に、エンジン本体（ボディ）又はこれに対する各種電気負荷装置（１８）の取り付け固定部材（Ｐ）へアーシングするならば、上記逆起電力の放出効果のみならず、オルタネータから発生するノイズや点火スパークの強いノイズなども吸収できる効果がある。
【符号の説明】
【００４０】
（１０）・ケーシング
（１１）・バッテリ
（１１ａ）・正極
（１１ｂ）・負極
（１２）・電気回路基板
（１３）・開閉蓋
（１４）・ビス
（１５）・ビス孔
（１６ａ）・第１ケーブル
（１６ｂ）・第２ケーブル
（１７）・第３ケーブル
（１８）（１８ａ）（１８ｂ）（１８ｃ）（１８ｄ）・電気負荷装置
（１９）・ヒューズ
（２０）・発光ダイオード（ＬＥＤ）
（Ａ）・電力供給安定装置
（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）（Ｃ４）・電解コンデンサー
（Ｄ１）（Ｄ２）（２１）・整流ダイオード
（Ｐ）・固定金属部材（アース部分）
【図１】
2011132887.tif 000003
【図２】
2011132887.tif 000004
【図３】
2011132887.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011132887.tif 000009
【図８】
2011132887.tif 000010
【図９】
2011132887.tif 000011
【図１０】
2011132887.tif 000012
【図１１】
2011132887.tif 000013