(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより回転駆動されるオルタネータと、このオルタネータの発電した電力が供給されるバッテリ並びに負荷を備えた車両において、
車両のブレーキ作動を検出する手段と、
ブレーキ作動検出時にオルタネータのフィールドコイルに通電する第1のリレー回路と、
バッテリ温度に応じた基準電圧を発生する比較基準電圧発生回路と、
この基準電圧よりもバッテリ端子電圧が低いときにオンとなる電圧比較スイッチ回路と、
この電圧比較スイッチ回路のオン時に前記第１のリレー回路を迂回して前記フィールドコイルに通電する第２のリレー回路とを備え、
ブレーキをかけての減速時にバッテリ容量が１００％に達するまでオルタネータを発電させるようにしたことを特徴とする車両の減速エネルギ回生装置。
【請求項２】
前記比較基準電圧発生回路にはサーミスタを介してのバッテリの抵抗分圧が入力する請求項１に記載の車両の減速エネルギ回生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は車両の制動時などに発電して車両のもつ減速エネルギを回生する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のもつ減速エネルギを回生する技術については、例えば特開平８−４０２４８号公報をはじめとして、多くの提案がある。
【０００３】
ところで、車両のエンジンにはバッテリに充電するために発電装置を備えているが、バッテリへの充電は、バッテリ電圧を検出しながら、これが所定値よりも低下したときに行うことにより、発電装置を駆動するエンジン負荷を軽減している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来は車両の走行状態に関係なく充電を行っており、制動時などに車両のもつ減速エネルギを利用してバッテリへの充電を積極的に行うという考えはなく、車両の減速エネルギは無駄に消費されていた。
【０００５】
本発明は車両の制動時に発電装置を作動させてバッテリに充電し、これを加速時などに活用することにより、省エネルギ化を高めることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はエンジンにより回転駆動されるオルタネータと、このオルタネータの発電した電力が供給されるバッテリ並びに負荷を備えた車両において、車両のブレーキ作動を検出する手段と、ブレーキ作動検出時にオルタネータのフィールドコイルに通電する第1のリレー回路と、バッテリ温度に応じた基準電圧を発生する比較基準電圧発生回路と、この基準電圧よりもバッテリ端子電圧が低いときにオンとなる電圧比較スイッチ回路と、この電圧比較スイッチ回路のオン時に前記第１のリレー回路を迂回して前記フィールドコイルに通電する第２のリレー回路とを備え、ブレーキをかけての減速時にバッテリ容量が１００％に達するまでオルタネータを発電させるようにした車両の減速エネルギ回生装置。
【０００８】
第２の発明は、前記比較基準電圧発生回路にはサーミスタを介してのバッテリの抵抗分圧が入力する。
【０００９】
【発明の作用・効果】
第１の発明では、ブレーキ作動検出手段によってブレーキをかけての車両の減速状態が検出されると、第１のリレー回路が作動してオルタネータのフィールドコイルに通電される。減速時には車両のもつ慣性エネルギにより惰性走行し、エンジンも惰性で回転させられるが、これによりオルタネータが発電され、また減速時には電力負荷も小さく、発電された電力はもっぱらバッテリの充電に充当される。
【００１０】
このようにして、ブレーキをかけての減速状態に車両のもつ減速エネルギを回収してバッテリを充電するので、これを加速時などに活用することにより、省エネルギ化が図れる。
【００１１】
また、バッテリ温度状態に応じてオルタネータによる発電を制御する比較基準電圧を変化させるので、バッテリの充電要求に合わせた発電が可能となり、不必要な発電を防いでエンジン負荷の軽減が図れる。
【００１２】
第２の発明では、サーミスタによりバッテリ温度に正確に対応した出力電圧が得られ、簡単な構成でありながら、オルタネータの発電制御を適確に行える。
【００１３】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
【００１４】
図１において、１はエンジンキースイッチ、２はレギュレータ、３はバッテリである。レギュレータ２はＡ端子の電位に応じてコイル２ａの励磁力が変化し、接点Ｐ２がＰ１に接続したり、接点Ｐ３に接続したり、あるいは、何れにも接続しない状態に切換わる。
【００１５】
４は発電用のオルタネータであり、図７にも示すように、オルタネータ４はエンジンクランクシャフト２１の回転がベルト２２を介して伝達され、エンジン回転に同期して回転駆動される。
【００１６】
オルタネータ４はフィールドコイル５ａと、ステータコイル５ｂと、整流用のダイオード５ｃから構成され、フィールドコイル５ａに通電された状態でステータコイル５ｂが回転すると発電され、ダイオード５ｃを介して整流され、バッテリ３に充電されると共に負荷１０に電流が供給される。
【００１７】
６はチャージリレー、７はチャージランプで、チャージリレー６のコイル６ａはステータコイル５ｂの中性点に接続され、発電が停止されているときは接点Ｐ４とＰ５が接続し、発電により中性点の電位が上昇し、コイル電流が増加すると接点Ｐ５とＰ６を接続する。
【００１８】
１１は車両のブレーキをかけての減速状態を検出するためのブレーキスイッチで、ブレーキをかけたときにオンになり、これによりブレーキリレー１２を作動させる。ブレーキリレー１２はコイル１２ａに通電されると、接点Ｐ７とＰ８が接続し、端子Ｆｒからフィールドコイル５ａに電流を流し、オルタネータ４が発電するが、コイル１２ａが非通電のときは、接点Ｐ８がＰ９と接続し、遮断している。
【００１９】
１５はバッテリ３からバッテリ温度を検出するサーミスタ１４による分圧抵抗に応じた電圧が入力する比較基準電圧発生回路で、この入力電圧に対応した出力Ｖｓを電圧比較スイッチ回路１６の基準電圧として入力する。
【００２０】
電圧比較スイッチ回路１６はバッテリ３の出力電圧Ｖｂと基準電圧Ｖｓとを比較し、Ｖｂ≦Ｖｓとなると、スイッチオンとなり、電圧検出リレー１３のコイル１３ａに通電する。電圧検出リレー１３はコイル１３ａに通電されると、接点Ｐ１０とＰ１１とが接続し、端子Ｆｒからフィールドコイル５ａに電流を流し、オルタネータ４が発電する。
【００２１】
これに対して、バッテリ３の出力電圧Ｖｂが基準電圧Ｖｓよりも低く、コイル１３ａに通電されないときは接点Ｐ１１とＰ１２が接続する。なお、接点Ｐ１２は前記接点９と接続している。
【００２２】
以上のように構成され、次に作用について図２を参照しながら説明する。
【００２３】
車両が加速ないしは定速運転状態にあるときは、ブレーキスイッチ１１はオフで、ブレーキリレー１２の接点Ｐ７とＰ８の間は遮断されており、端子ＦｒとＦとの間は開放される。
【００２４】
このとき、端子Ｆｒの電圧が次回のエンジン起動に必要な電圧Ｖｓを越えているときは、つまリ、比較基準電圧発生回路１５からの基準電圧よりもバッテリ電圧が高いときは、電圧比較スイッチ回路１６がオフとなり、電圧検出リレー１３の接点Ｐ１０とＰ１１は遮断されているので、オルタネータ４の端子Ｆの電圧はゼロとなり、フィールドコイル５ａに電流が流れないため、オルタネータ４は発電を中止している。この状態では負荷１０はバッテリ３により賄われる。
【００２５】
なお、オルタネータ４が発電していないときは、エンジンにかかる負荷は大幅に減少する。
【００２６】
バッテリ３の電圧が低下して端子電圧がＶｓ以下になると、電圧比較スイッチ回路１６がオンとなり、電圧検出リレー１３のコイル１３ａに通電され、接点Ｐ１０とＰ１１が接続する。
【００２７】
このため、端子Ｆｒからこれら接点Ｐ１０、Ｐ１１を経由し、さらに接点Ｐ９、Ｐ８を介して端子Ｆに電流が流れ、フィールドコイル５ａに通電され、オルタネータ４が発電を行う。
【００２８】
このオルタネータ４の発電は、バッテリ３の端子電圧を検出しながら行われ、例えばバッテリ容量が７０％となる電圧Ｖｓを維持するように、電圧比較スイッチ回路１６がオンオフを繰り返し、オルタネータ４がこれに応じて発電し、バッテリ３の充放電が行われる。
【００２９】
この状態が、図２のｔ１からｔ２までの区間である。いま、ｔ２でエンジンをいったん停止し、ｔ３で再び起動するものとする。
【００３０】
ｔ２からｔ３の区間では、前回のエンジン起動によりバッテリ３が消耗して容量が６０％以下に低下し、電圧もＶｋまで下がる。
【００３１】
起動後に加速または定速走行に移行すると、バッテリ３の端子電圧ＶｂがＶｓよりも低いため、電圧比較スイッチ回路１６がオンとなり、電圧検出リレー１３が作動してオルタネータ４のフィールドコイル５ａに通電され、発電が継続的に行われる。これにより、バッテリ３への充電と負荷１０に対する電流の供給が行われ、この間にバッテリ３の電圧も次第に上昇していく。
【００３２】
そして、ｔ４において、バッテリ３の端子電圧が基準電圧Ｖｓに達すると、それからｔ５までの区間はさきほどと同じように、電圧比較スイッチ回路１６がオンオフを繰り返し、バッテリ３は７０％の容量を維持する。
【００３３】
そして、ｔ５において車両のブレーキがかかり、減速状態に移行すると、ブレーキスイッチ１１がオンとなり、ブレーキリレー１２が作動し、コイル１２ａに通電され、接点Ｐ７とＰ８が接続する。これにより、端子ＦｒとＦが接続してフィールドコイル５ａに電流が流れ、オルタネータ４が発電を行う。
【００３４】
この場合には、電圧比較スイッチ回路１６がバッテリ３の端子電圧を基準電圧と比較してオフとなり、電圧検出リレー１３の接点Ｐ１０とＰ１１が遮断されても、端子ＦｒとＦは接続を維持するので、フィールドコイル５ａに対する通電は持続される。このため、バッテリ３に対する充電はバッテリ容量が１００％に達するまで行われ、制動時に車両のもつ減速エネルギがバッテリ３の充電というかたちで回収される。これはｔ５からｔ８までの減速区間について行われる。
【００３５】
このようにして、ブレーキをかけての減速時には車両のもつ減速エネルギの回生が行われのである。
【００３６】
なお、オルタネータ４の発電電圧はオルタネータ４の回転数により変動するが、レギュレータ２がフィールドコイル５ａの通電電流を調整することにより、規定値に維持される。
【００３７】
オルタネータ４の発電に伴いステータコイル５ｂの中性点の電位が上がると、チャージリレー６が作動し、接点Ｐ５からＰ６に切換え、これによりレギュレータ２のコイル２ａに通電する。
【００３８】
端子Ａの電圧に応じてコイル２ａの励磁力が変化し、接点Ｐ２を接点Ｐ２とＰ３に対して選択的に切換え、これに応じて選択的に介装される抵抗Ｒ１、Ｒ２によりフィールドコイル５ａへの電流を制御する。
【００３９】
つまり、Ａ端子の電位が低く、図示のように接点Ｐ１とＰ２を接続しているときは、フィールドコイル５ａに流れる電流が大きくなり、発電量が増大する。これによりＡ端子の電位が上昇すると、コイル２ａにより接点Ｐ２が何れにも接触しない状態となり、このときは抵抗Ｒ１を介してフィールドコイル５ａに通電されるので、フィールドコイル電流が下がり、また、Ａ端子の電位が最大となると、接点Ｐ２が接点Ｐ３と接続され、このときにはフィールドコイル５ａに流れる電流が最小となり、発電量は低下していく。
【００４０】
この結果、端子Ａの電圧がＶ２に達すると、フィールドコイル５ａの電流が弱められ、Ｖ１以下になると電流が強められ、このようにして端子Ａの電圧が調整される。
【００４１】
次に、この実施形態では、上記のとおり、サーミスタ１４による抵抗分圧値を比較電圧発生回路１５に入力して、これに基づいて基準電圧Ｖｓをバッテリ３の温度状態に応じて変化させている。
【００４２】
エンジンの起動時など、バッテリ３にエンジン起動に必要な容量があっても、バッテリ温度によって端子電圧が変化する。図３はバッテリ温度と最低始動バッテリ電圧の関係を示す。ここで、安全最低電圧Ｖｓとはバッテリ容量が７０％の状態のときの電圧特性で、実最低電圧Ｖｋは必要最低の電圧特性である。
【００４３】
したがって、もし電圧比較スイッチ回路１６の基準電圧Ｖｓが一定値だとすると、温度によるバッテリ端子電圧Ｖｂの変化時に、実際には充電が必要なくても電圧比較スイッチ回路１６がオンとなり、オルタネータ４が発電してしまい、その分がエンジンの負荷として加わるので、燃費が悪化する。
【００４４】
しかし、サーミスタ１４により、バッテリ３の温度を検出しながら基準電圧Ｖｓを調整するので、このような問題が回避される。
【００４５】
図４にもあるように、サーミスタｒTの抵抗値はバッテリ温度ＴBに応じて変化し、温度が上昇するほど抵抗値が小さくなる。そして、図５のように、サーミスタ１４の発生電圧ＶTは、バッテリ電圧ＴBに比例して上昇する。
【００４６】
したがって、サーミスタ１４の抵抗分圧ＶTを比較基準電圧発生回路１５に入力し、図６にも示すように、これに応じた基準電圧Ｖｓを出力させることにより、バッテリ温度に応じて常に適正に、つまり必要なときだけ、オルタネータ４の発電を行わせることができる。
【００４７】
したがって、オルタネータ４による不必要な発電を防ぎ、その分だけエンジンの負荷を軽減し、燃費を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す回路図である。
【図２】運転状態に対応しての発電特性を示す説明図である。
【図３】バッテリ温度と最低始動電圧との関係を示す特性図である。
【図４】サーミスタの温度特性を示す特性図である。
【図５】サーミスタの発生電圧とバッテリ温度の関係を示す特性図である。
【図６】サーミスタの発生電圧と基準電圧の関係を示す特性図である。
【図７】オルタネータの取付状態を示すエンジン正面図である。
【符号の説明】
３  バッテリ
４  オルタネータ
５ａ  フィールドコイル
５ｂ  ステータコイル
１０  負荷
１１  ブレーキスイッチ
１２  ブレーキリレー
１３  電圧検出リレー
１４  サーミスタ
１５  比較基準電圧発生回路
１６  電圧比較スイッチ回路
【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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