(57)【要約】【課題】            内燃機関のアイドリング時等における発電装置の出力電圧の低下を補償して、内燃機関の安定的運転を、カーナビゲーション装置等の継続的なフル稼働を許容しながら実現可能にする。【解決手段】        車両に搭載のシガーソケット１２に着脱自在にプラグ本体１を装着し、プラグ本体１に発電装置１０に接続される正負の電極３、４を設け、プラグ本体１側の正負の電極間に、発電装置１０が発生する電圧を補償するコンデンサ５を接続し、コンデンサ５に対し発光ダイオード６を並列接続する。【選択図】          図２
2008068642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載のシガーソケットに着脱自在に装着されるプラグ本体と、
該プラグ本体に設けられて、内燃機関によって駆動される発電装置にシガーソケット内の正負の端子を介して接続される正負の電極と、
前記プラグ本体側の正負の電極間に接続され、前記発電装置が発生する電圧の低下分を補償するコンデンサと、
該コンデンサに対し並列接続された発光ダイオードと、
を備えることを特徴とする車両用発電装置の電圧補償装置。
【請求項２】
前記発光ダイオードには、保護抵抗が直列接続されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電装置の電圧補償装置。
【請求項３】
前記プラグ本体がシガーソケットに対し摺動回動可能、またはプラグ本体の発光ダイオードを含む部分の向きが変更可能であり、この摺動回動の操作、または向きの変更操作によって前記発光ダイオードが発生する光の照射方向を選択可能にすることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電装置の電圧補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の発電装置に様々な負荷を接続した場合において発電電圧の低下分を補償するために用いる車両用発電装置の電圧補償装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車等の車両は、内燃機関によって駆動される発電装置と、この発電装置が発生する電力を直流に整流する整流装置と、発生した直流電力を充電するバッテリと、を備え、車両用内燃機関の運転中は常時バッテリに充電を行い、負荷に対しては発電機が発生する電力の整流出力または前記バッテリが放電する電力をそれぞれ供給している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、近年、車両には、カーナビゲーション装置や、オーディオ・ビデオ装置や、各種のモバイル装置など、これまでの電装品以外の機器の増設または接続が行われるようになり、これらに対応するためには、これまでの１２ボルトのバッテリや１４ボルトの発電装置では、使用可能エネルギの限界から、電力不足が避けられなくなってきている。
【０００４】
例えば、夜間走行において信号待ちを行っている場合には、内燃機関がアイドリング運転状態であるにも拘らず、前記カーナビゲーション装置やオーディオ・ビデオ装置等がフル稼働している。
このため、内燃機関の点火回路に所期の点火エネルギが十分に得られなくなり、車両発進時における加速性能の低下や、燃焼室における混合気の不完全燃焼による排ガス中の有害物質の増加を免れ得ないという不都合があった。
また、このような発電装置の発生電圧の低下は、３年以上経過した中古車両に多く見られる。中古車両では、発電装置自体の経年劣化のほか、回路各部の性能劣化が原因で、発生電圧の電圧低下が見られる。
【０００５】
一方、これに対し、発生電圧が高い（高電圧を発生する）バッテリを車両に搭載するとともに、これに合わせてこのバッテリに充電を行う発電装置の発生電圧を高く設定することにより、負荷に対する供給電流を抑えながら、つまり電力損失を抑えながら、発電装置から負荷への十分な電圧供給、内燃機関の安定的運転および車両の円滑な立ち上がりを実現する方法が考えられている。
【特許文献１】特開２００４‐２３９１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、発電装置の機能向上と燃費の向上のためにバッテリ電圧を高く設定し、発電装置の発生電圧を高く設定すると、システムの電気系統全体の大掛かりな設計変更を余儀なくされ、現実的でないという問題があった。
本発明は、前記のような従来の問題点に着目してなされたものであり、運転者や乗員がダッシュボード付近のシガーソケットに装着するだけで、内燃機関のアイドリング時等における発電装置の電圧低下分を補償して、内燃機関の安定的運転を、カーナビゲーション装置等の継続的なフル稼働を許容しながら実現可能にする車両用発電装置の電圧補償装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的達成のために、本発明にかかる車両用発電装置の電圧補償装置は、車両に搭載のシガーソケットに着脱自在に装着されるプラグ本体と、該プラグ本体に設けられて、内燃機関によって駆動される発電装置にシガーソケット内の正負の端子を介して接続される正負の電極と、前記プラグ本体側の正負の電極間に接続され、前記発電装置が発生する電圧を補償するコンデンサと、該コンデンサに対し並列接続された発光ダイオードと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成により、プラグ本体がシガーソケットに挿し込まれた場合に、カーナビゲーション装置等の負荷がフル稼働中で、しかも内燃機関がアイドリング回転中であっても、発電装置が整流器を介して出力する電圧を、プラグ本体側に搭載され、これまで充電しておいたコンデンサの放電電圧により補償することにより、内燃機関の点火回路の安定動作を維持でき、混合気の燃焼を円滑化し、排ガス中の有害物質を抑制しながら、車両の円滑な発進を実現できる。
【０００９】
また、本発明にかかる車両用発電装置の電圧補償装置は、前記発光ダイオードに、保護抵抗が直列接続されていることを特徴とする。
この構成により、過電流による発光ダイオードの破損を未然に回避することができる。
【００１０】
また、本発明にかかる車両用発電装置の電圧補償装置は、前記プラグ本体がシガーソケットに対し摺動回動可能、またはプラグ本体の発光ダイオードを含む部分の向きが変更可能であり、この摺動回動の操作、または向きの変更操作によって前記発光ダイオードが発生する光の照射方向を選択可能にすることを特徴とする。
この構成により、ダイオードの光による車体への悪戯防止効果や盗難防止効果が得られるほか、車室内の雰囲気向上、さらには車両搭乗者のラグジュアリー感を高めることができ、特に自動車愛好者に満足感のある雰囲気を楽しませることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プラグ本体側に設けたコンデンサに、内燃機関および発電装置の定常運転中や高速運転中に十分な電荷（電力）を蓄えておき、カーナビゲーション装置やその他の電装品の稼動によって低下する発電装置の電圧低下分を、そのコンデンサの放電電力により補償することができる。このため、発電装置の経年劣化等による発電性能の低下にも拘わらず、内燃機関の安定駆動および車両のスムースな発進や加速を実現できるとともに、燃焼室における混合気の不完全燃焼、これに伴う排ガス中の有害物質の増加、さらには燃費の悪化等を有効に回避することができる。
また、本発明によれば、発光ダイオードの点灯によって、夜間の他人による車体への悪戯や盗難の防止を図ることができる。更に、夜間は発光ダイオードの点灯によって簡単な読み、書きに利用できるし、車室内にムードランプ照明状態の雰囲気を醸し出すことができるとともに、ラグジュアリー感を高めることができ、運転者や同乗者の居心地および乗り心地を快適にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態による車両用発電装置の電圧補償装置を示す斜視図、図２は、その電圧補償装置を含む車両用発電装置の電気回路図、図３は、その電圧補償装置の使用状態を示す斜視図である。
図１乃至図３において、この実施の形態における車両用発電装置の電圧補償装置Ａは、プラグ部材２を一体に有するプラグ本体１から構成されている。
【００１３】
プラグ本体１は、発電装置の発生電圧を補償する後述のコンデンサ５や発光ダイオード６等が収納される部材である。また、このプラグ本体１は、人が摘んだり、握ったり、床の上に落としても容易に破損せずに、前記収納されたコンデンサ５等を保護できる強度、硬度を有する材料によって、筺体形に形成されている。このプラグ本体１の形状は円筒型や矩形型など、特に制限されるものではないが、本例では楕円状の円筒型の場合を示している。このプラグ本体１は、車両のシガーソケット１２にプラグ部材２を装着する場合に手で摘む部分にもなるので、それに対応する形状、大きさとすることが望ましい。
【００１４】
一方、プラグ部材２には、後述する発電装置１０にシガーソケット１２の正負の端子８、９を介して接続される正負の電極３、４が設けられている。プラグ部材２は、図３に示すような自動車のダッシュボード１１近傍に設けられた前記シガーソケット１２に対し着脱可能な形状、サイズを持つ。このプラグ部材２は、その差込端（装着端）の端面中央および外周に電極３、４を露出している。
【００１５】
これらの電極３、４のうち、電極４はワイヤスプリングや板スプリングなどからなり、前記差込端外周の直径方向に対向する２箇所に設けられている。従って、プラグ部材２の先端部を、図３に示すようにシガーソケット１２に差し込むと、そのスプリングの弾発力（圧縮および伸張作用）により、プラグ本体１は、自由に脱抜しないように、シガーソケット１２内に安定保持される。
【００１６】
プラグ本体１には、プラグ部材２の電極３、４に電気的に接続された前記コンデンサ（例えば、電解コンデンサ）５が収納されている。さらに、このプラグ本体１の先端部には、プラグ部材２の前記シガーソケット１２に対する装着が確実であるとき点灯する発光ダイオード６が取り付けられている。
この発光ダイオード６は、例えば、緑、赤、白などの発光色を持つものを用いることができる。
【００１７】
また、図２に示す電気回路のように、プラグ部材２の差込端に突設された前記電極３、４には、内燃機関の作動中に発電装置が発生する電力（電荷）を蓄積するコンデンサ５の正端子および負端子がそれぞれ接続されている。このコンデンサ５は、本実施形態では、内燃機関の回転数が低下した場合に放電を行って、低下した発電装置１０の発生電圧を定常値の１２ボルト乃至１４ボルトを維持するように機能する。また、このコンデンサ５には、保護抵抗７を介して前記発光ダイオード６が並列接続されている。
【００１８】
さらに、プラグ部材２が挿し込まれるシガーソケット１２内には正負の端子８、９がそれぞれ設けられ、これらの正負の端子８、９が、発電装置１０の正負の端子にそれぞれ接続されている。この発電装置１０には、三相交流電圧を発生するオルタネータ、三相交流電圧を整流する整流器、整流電圧を一定値に制御するレギュレータなどが収納されている。また、この発電装置１０には、周知のようにバッテリ１１が接続され、このバッテリ１１に、カーナビゲーション装置などを含む電装部品が負荷１３として並列接続されている。
【００１９】
前記電気回路において、コンデンサ５を充電容量が大きい電解コンデンサとすることができる。この電解コンデンサは、アルミニュームなどの表面に電解酸化によって酸化皮膜を作り、これを誘電体としてこれの上に対向電極を設けて巻き重ね、ペースト状の電解液を含浸させた構成を持つため、充電容量の大きいものが得られる。
【００２０】
従って、本実施形態の電圧補償装置Ａにコンデンサ５を用いることによって、例えば、夜間走行の信号待ちで、内燃機関がアイドリング状態になり、しかも電装品がフル稼働中であって、発電装置１０の発生電圧が低下した場合にも、その電圧低下分をコンデンサ５の放電電圧により補償することができる。この結果、発電装置の端子電圧は所定の電圧を安定に維持することとなる。
【００２１】
また、抵抗７は、過負荷時等における発光ダイオード６への過電流やサージ電流の流入によって、この発光ダイオード６が破壊するのを防止するように機能する。このため、発光ダイオード６は所定の電流規格内で安定動作可能になる。
前記コンデンサ５および発光ダイオード６を含む回路に何らかの理由で短絡事故等が発生する場合が考えられる。このため、車載側の電子部品に短絡電流が流れて、これを破損や溶断することを未然に回避するために、電極３、４間の回路中にヒューズを設けることが望ましい。
【００２２】
次に動作を説明する。車両用発電装置の電圧補償装置Ａでは、プラグ本体１を指で摘み、プラグ部材２の差込端をシガーソケット１２に対し差し込む。この差込状態が、図３に示されている。この差込状態は、前記電極４の弾発力により安定維持されるとともに、電極３、４がシガーソケット１２内の正負の各端子８、９に電気的に接続される。この正負の各端子８、９は、車両に搭載されたバッテリ１１の正極端子および負極端子に続くものであり、これらに、例えばＤＣ１２ボルトが供給されている。
【００２３】
このため、各電極３、４に印加された電圧は、コンデンサ５および発光ダイオード６に供給され、コンデンサ５の充電が開始されるとともに、発光ダイオード６が瞬時に点灯を開始する。コンデンサ５は前記抵抗７およびコンデンサ５による時定数によって徐々に充電が開始され、設定電圧に達すると、放電があるまでその電位を安定保持する。この電位はバッテリ電圧に近い値であり、電気回路的には、バッテリ１１に対し並列接続された関係となる。
【００２４】
したがって、カーナビゲーション装置等（電装品）を含む負荷１３がフル稼働中で、しかも内燃機関がアイドリング回転中であっても、発電装置１０の電力負担を、つまり発電装置１０の発生電圧の低下分をプラグ本体１側に搭載されたコンデンサ５の放電電圧により補償することになる。このため、負荷１３である電装品がフル稼働中であっても、内燃機関の点火回路の安定動作が維持され、混合気の燃焼を円滑化し、排ガス中の有害物質を抑制しながら、車両の円滑な発進が可能になる。
【００２５】
表１および表２は、燃費試験結果を示す。試験は、本発明品を装着した場合と、比較例として本発明品を装着しないノーマル状態とで行った。
試験条件は、次の通りである。
（１）試験日  表１：２００６年６月３０日
表２：２００６年７月６日・７日
（２）試験場所  表１：北海道帯広市愛国の一般道路
表２：北海道札幌〜帯広間一般道路
（３）使用車種  Ｋｅｉ（スズキ）
排気量６６０Ｌ
（４）測定器具  小野測器製
容積式流量検出器ＥＰ−２２４０ＨＡ
（５）測定方法  帯広畜産大学生産システム制御学分野
測定基準にて算出
【００２６】
【表１】
2008068642.tif 000003
【００２７】
【表２】
2008068642.tif 000004
【００２８】
表１の試験結果によれば、ノーマル状態の比較例では平均で燃費１２．５６ｋｍ／Ｌであるのに対し、本発明品を装着すると平均で燃費１３．８９ｋｍ／Ｌとなり、約１０．５％の燃費の向上がみられ、また、表２の試験結果によれば、ノーマル状態の比較例では平均で燃費１４．９６ｋｍ／Ｌであるのに対し、本発明品を装着すると平均で１６．９４ｋｍ／Ｌとなり、約１０．２％の燃費の向上がみられ、燃費の点からも効果の高いことが確認された。
なお、排ガス測定においても、株式会社ＨＫＳ北海道サービス（使用車種：平成１４年式トヨタカローラランクス１５００ｃｃ）での測定データによれば、本発明品を装着するとＨＣ（炭化水素）で略５０〜５４％の減少が確認されている。
また、平成１４年式トヨタカローラランクス１５００ｃｃでのシャシーダイナモによるパワー（ｐｓ）測定においても、低・中速域でのＭａｘ  Ｐｏｗｅｒは、装着前は８２．８ｐｓであるのに対し本発明品装着後は８４．４ｐｓを示し、１．６ｐｓの向上がみられ、高速域でのＭａｘ  Ｐｏｗｅｒは、装着前は１１２．８ｐｓであるのに対し本発明品装着後は１１４．０ｐｓを示し、１．２ｐｓの向上がみられ、パワーがアップすることが確認されている。
【００２９】
また、プラグ本体１の前記プラグ部材２をシガーソケット１２に装着するという簡単操作によって電圧補償装置Ａを取り付けることができるので、従来のようにボンネットを開いて、治具操作による面倒な配線作業が不要になり、誰でもが、特に女性や老人ドライバも、前記のようなバッテリ５による発電装置１０の電圧補償効果を簡単に享受することができるものとなる。
【００３０】
さらに、プラグ本体１の先端には、図３に示すように、発光ダイオード６の光が外部に照射するようになっており、この発光ダイオード６の点灯により夜間でも付近に配置された灰皿等を照明することができる。発光ダイオード６がプラグ本体１内に配置されているときは、少なくとも発光ダイオード６の位置に対応するプラグ本体１の筺体の部分は、透明または半透明の材料で形成する。なお、この発光ダイオード６がプラグ本体１の外周面側に露出するように設けられている場合には、円柱状のプラグ本体１が円筒状のシガーソケット１２内に円周方向に回動摺動可能となっているため、発光ダイオード６による光の照射方向を任意に調整（選択）可能である。また、発光ダイオード６を含むプラグ本体１の部分を回動可能や上下・左右に角度変更可能として発光ダイオード６部分の向きの変更を可能としてもよい。これは発光ダイオード６の部分が外部に露出している場合には、この露出部分の向きを変更可能としてもよい。
この構成としては、プラグ本体１の発光ダイオード６を含む部分を、プラグ本体１の基端側（シガーソケット１２への装着側）に対し先端側を回転自在とする構成や、発光ダイオード６の部分を、プラグ本体１に対しフレキシブルにしたり、自在継手で接続する構成を例示できる。
【００３１】
このため、内燃機関の停止中、つまり駐車中においてもシガーソケット１２に通電が行われるタイプの車両では、その発光ダイオード６の夜間点灯によって、車両への他人の接近に警戒心が生じたり、監視しやすくなり、従って他人による車体への悪戯や盗難の防止効果が得られる。
さらに、前記発光ダイオードの点灯によって、簡単な読み、書きに利用できるし、車室内にムードランプ照明状態の雰囲気を醸し出すことができるとともに、ラグジュアリー感を高めることができ、運転者や同乗者の居心地および乗り心地を快適にすることができる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態では、車両に搭載のシガーソケット１２に着脱自在にプラグ本体１を装着し、プラグ本体１に発電装置１０に接続される正負の電極３、４を設け、プラグ本体１側の正負の電極３、４間に、発電装置１０が発生する電圧を補償するコンデンサ５を接続し、コンデンサ５に対し発光ダイオード６を並列接続したことにより、プラグ本体１がシガーソケット１２に挿し込まれた場合に、カーナビゲーション装置等の負荷がフル稼働中で、しかも内燃機関がアイドリング回転中であっても、発電装置１０の電圧低下分を、プラグ本体１側に搭載され、これまで充電しておいたコンデンサ５の放電電圧により補償することができるため、内燃機関の点火回路の安定動作が維持され、混合気の燃焼を円滑化し、排ガス中の有害物質を抑制しながら、車両の円滑な発進を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の電圧補償装置は、運転者や乗員がシガーソケットに装着するだけで、内燃機関のアイドリング時等における発電装置の出力電圧の低下分を、コンデンサの放電電圧により補償して、内燃機関の安定的運転を、カーナビゲーション装置等の継続的なフル稼働を許容しながら実現可能にするという効果を有し、発電装置に様々な負荷を接続した場合の電圧低下分を補償するために用いる車両用発電装置の電圧補償装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態による車両用発電装置の電圧補償装置構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す電圧補償装置の回路図である。
【図３】図１に示す電圧補償装置の使用例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ａ  電圧補償装置
１  プラグ本体
２  プラグ部材
３、４  電極
５  コンデンサ
６  発光ダイオード
７  抵抗
８、９  端子
１０  発電装置
１１  バッテリ
１２  シガーソケット
１３  負荷
【図１】
2008068642.tif 000005
【図２】
2008068642.tif 000006
【図３】
2008068642.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月29日(2007.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
表１の試験結果によれば、ノーマル状態の比較例では平均で燃費１２．５６ｋｍ／Ｌであるのに対し、本発明品を装着すると平均で燃費１３．８９ｋｍ／Ｌとなり、約１０．５％の燃費の向上がみられ、また、表２の試験結果によれば、ノーマル状態の比較例では平均で燃費１４．９６ｋｍ／Ｌであるのに対し、本発明品を装着すると平均で１６．４９ｋｍ／Ｌとなり、約１０．２％の燃費の向上がみられ、燃費の点からも効果の高いことが確認された。
なお、排ガス測定においても、株式会社ＨＫＳ北海道サービス（使用車種：平成１４年式トヨタカローラランクス１５００ｃｃ）での測定データによれば、本発明品を装着するとＨＣ（炭化水素）で略５０〜５４％の減少が確認されている。
また、平成１４年式トヨタカローラランクス１５００ｃｃでのシャシーダイナモによるパワー（ｐｓ）測定においても、低・中速域でのＭａｘ  Ｐｏｗｅｒは、装着前は８２．８ｐｓであるのに対し本発明品装着後は８４．４ｐｓを示し、１．６ｐｓの向上がみられ、高速域でのＭａｘ  Ｐｏｗｅｒは、装着前は１１２．８ｐｓであるのに対し本発明品装着後は１１４．０ｐｓを示し、１．２ｐｓの向上がみられ、パワーがアップすることが確認されている。