JPH03501798A - 車両搭載電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 車両搭載電源装置 従来技術 本発明はメインクレームの上位概念による車両搭載電源装置を基礎とする。

従来の車両電源装置は主要構成部分としてスタータとゼネレータと、電池と、負 荷とを有する。電気エネルギの発生はゼネｉ／−タ（発電機）、通常は３相交流 発電機（オルタネータ）で行なわれ、この発電機の出力電圧はレギュレータによ って１２Ｖに制限される。

この１２Ｖの電圧は電池及び負荷の主要部に加わる。

そのような車両搭載装置は例えば西独特許出願公開公報第３３１３３９８号に記 載されている。

低い電池−ないし搭載電源電圧に基づき種々の欠点が生じる。３相交流電気機械 の設計に困難とが生じている。それというのは高い電流強度に基づき大きな巻回 横断面が必要どされるからである。整流器ないしインベータ素子は高い電流強度 に基づき当該高い電流強度に適合されねばならない。上記の整流器及びインバー タ素子の損失、ひいては冷却装置は極めて大である利点とするとこれはスタータ ／ゼネレータに付加的交流電圧中間回路がつづいており、この中間回路の電圧が 、従来の車両搭載電源装置にて用いられている電圧に比して著しく高められてい ることにある。それによりゼネレータ出力電圧ないしスタータにて加わる電圧が 同様に従来の搭載電源装置に比して著しく高められる。それにより、当該電気機 械設計が簡単化される、それというのは比較的にわずかな電流の強度のｔ；め著 しく一層小さな巻線横断面が選定され得るからであるインバータにて用いられて いる電力半導体の損失は第ｉｉ：を流に依存するので、電流強度の減少によって 効率が改善され、更に使用される電力半導体は電圧的及び電流的に一層良好に利 用され得る。著しく高められた交流電圧の供給を受ける付加的中間回路から簡単 な手法で別の電圧が出力結合され得る、例えば、電圧変換器のパラメータにのみ 依存する任意の電位的につながっていない（切離された）直流電圧又は任意の交 流電圧が出力結合され得る。このために必要な構成素子は唯１つの１２ポルｉ・ 搭載電源装置の使用の際におけるより著しく低コストで実現され得る。

電池な−し負荷電圧を２４Ｖに上昇させることによっては従来の搭載電源装置に おいての１２Ｖの場合におけると異なって、搭載電源装置全体における導体横断 面の減少が可能となる。

図面 第１図はパルスインバータ付き電気機械の構成を示し、第２図は２相回路付きの 及びバイファイラ巻線付きの電気機械の構成を示し、 第３図は本発明の交流電圧中間回路付きのフライホイールスタータ／ゼネレータ の構成を示し、第４図はマルチプレクス及びフライホイールスタータ／イネ１／ −夕付き並びに付加的交流電圧中間回路付きの２４Ｖ−搭載電源全体の構成を示 す。

実施例の説明 第１図はパルスインバータ素子１１〜１６及び電池１７付きのフライホイールス タータ／ゼネレータｌＯの基本構成を示す。その際上記の６つのインバータ素子 １１〜１６は夫々１つのトランジスタと１つの逆並列のダイオードから成る。上 記スタータ／ゼネレータの３つの固定子巻線は夫々２つのパルスインバータ素子 間に接続されており、上記パルスインバータ素子のそれぞれ逆の側は電池１７の 正ないし負端子に接続されている。上記パルスインバータ素子１１〜１３ないし １４〜１６は夫々交番的に次のような投入接続期間で作動接続される、即ち、所 要の堝子電圧が得られる（例えば適当なパルス幅変調を用いて）ような投入接続 期間を以て作動接続される。

第１図に示すフライホイールスタータ／イネ１／−タ駆動用回路装置の代わりに 、バイファイラ巻線付きの２相系の回路装置を用いることもできる。その際、固 定子巻線１８ａ、１８ｂは４つのパルスインバータ２０〜３０を介して電池１７ の負端子と接続されている。電池の正端子との接続は４つのダイオード２４〜２ ７を介して行なわれる。１９は、フライホイールスタータ／ゼネレータを示す。

それらのダイオードのカソードと電池の正端子との間の接続線路中には付加的に ツェナーダイオード２８が挿入接続されている。スイッチ２９．３０．３１を介 して、電池の正端子が、ダイオード２４〜２７のカソードと直接ないし固定子巻 線１８ａ、１８ｂの中間タップと接続され得る。

第３図に示す車両搭載電源装置の実施例では交流電圧中間回路３２（以下ＡＣ− ＢＵＳ　（交流バス）と称せられる）が使用され、この中間回路は、プッシュプ ル形変換器３３、任意に選択可能な電位の切離された直流電圧を発生するための 回路装置３４、フライホイールスタータ／ゼネレータ付き直接電力変換器装置３ ５、任意の交流電圧の発生用の回路装置３６と接続されている。プッシュプル形 変換器３３は２つのトランジスタ３７．３８と、２つのダイオード３９．４０と 、電池４Ｎと、変成器４２とから構成されている。その際トランジスタ３７゜３ ８のコレクタは所属のダイオード３９゜４０のカソードと接続され、更に、変成 器４２の２次巻線の始端と終端に接続されている。トランジスタ３７゜３８のニ ミッタはダイオード３９゜４０のアノードを介して電池の負端子寄嘔絖されてい る。電池４１の正端子は更に変成器の中間タップに接続されている。

プッシュプル形変換器は自励概形変換器として作動され得、その際ベース電流の 準備形成は変成器の２次巻線を介し０行なわれる。これに対して、プッシュプル 形変換器が被制御プッシュプル形変換器として使用される場合、付加的ドライバ 段が必要である。そのために用いられる発振器は有利に可聴領域を上回る周波数 、例えば２０　ＫＨｚで動作し得る。所属の回路装置は夫々トランジスタ３７． ３８のベースに接続される。

回路装置３４（この回路装置によっては交流電圧中間回路の高周波電圧が生ぜし められ得る）は変成器４４を介して交流電圧中間回路に接続されている。両ダイ オード４３ａ、４３ｂのカソードと変成器４４の中間タップとの間にコンデンサ ４３ｃが接続されており、このコンデンサにて任意の、（変成器の巻回比に応じ て）電位的に切離された直流電圧が取出される。

フライホイールスタータ／ゼネレータ付き直接電力変換器装置３５は第３図に示 す実施例において８つのサイリスタ４５〜５２を有しこれらは夫々対ごとに逆並 列に接続されており、フライホイールスタータ／ゼネレータをＡＣバスと接続す る。この場合プッシュプル形変換器３３は中間タップを備えなければならない（ Ｂ４−Ｖ−回路）。

交流電圧中間回路３２　（ＡＣ−ＢＵＳ）の高周波矩形交流電圧から４つのサイ リスタ５３〜５６と１つのローパスフィルタ（これはコイル５７及びコンデンサ ５８を有する）を用いて低周波正弦波状変調電圧、例えば２２０Ｖ、５０Ｈｚ（ 自動車における差込みコンセント）が出力結合され得る。サイリスタ５３゜５４ ないし、５５．５６はやはり対ごとに逆並列に接続されており、交流電圧中間回 路３２をコイル５７と接続し、一方、プッシュプル形変換器３３の中間タップは コンデンサ５８に接続される。

第４図はマルチプレクス及びフライホイールスタータ／ゼネレータ付き２４ボル ト車両搭載電源全体を示す。３相−フライホイールスタータ／ゼネレータ５９は ３本の線路を介して直接電力変換器６０と接続されている。上記直接電力変換器 の出力側には交流電圧中間回路３２　（ＡＣ−ＢＵＳ）がつづいており、この中 間回路には搭載電源装置の残りの部分が結合されている。

ＡＣ／ＡＣ変換器６１は交流電圧中間回路から２２０Ｖ、５０Ｈｚ交流電圧を出 力結合し、この交流電圧によっては自動車における差込みコンセントでの給電が 行われる。更に変換器６１を介しては加熱可能な窓板６３に対する８０Ｖ、５０ Ｈｚが出力結合される。プッシュプル形変換器６４を介しては交流電圧中間回路 から２４Ｖの直流電圧が出力結合され、この直流電圧はて加わる。更に、プッシ ュプル形変換器６４の直流電圧出力側にないし電池に２４Ｖ−リングネットワー ク６８が接続されており、このネットワークからは種々の負荷６９〜７１に電圧 が給電される。その場合上記負荷は電力半導体７２〜７４を介して制御される。

上記電力半導体はマルチプレクス系を介してデータリング線路７５により電子回 路７６と接続されている。ＡＣ／ＤＣ変換器７７は同様に交流電圧中間回路３２ と接続されており、コンピュータユニット（ＣＰＵ）７８への給電のｔ；め５ｖ 直流電圧を出力結合する。コンピュータユニット７８には付加的電池７９が接続 されており、この付加的電池はコンピュータユニット７８の電圧給電を引受は得 る。更に、電子回路７６及びセンサ７９への給電のための１２Ｖ直流電圧が出力 結合される。センサ８０はデータ線路８１を介して電子回路７６と接続されてい る。別のデータ線路８２は電子回路７６からデータリング線路７５まで延びてい る。

同様にデータ線路８３はコンピュータユニット７８からデータリング線路７５ま で延びている。

スタートの場合フライホイールスタータ／ゼネレータは電池からプッシュプル形 変換器６４と、交流電圧中間回路３２と、直接電力変換器６０とを介して２００ ｖ交流電圧の給電を受ける。通常の動作状態への到達後フライホイールスタータ ／ゼネレータは搭載電源装置に所要のエネルギを給電し、その際電圧変換はその ために設けられｔ；電力変換器、インバータ等を介して行なわれる。ゼネレータ 出力電圧は交流電圧中間回路における電圧と同様に２００■である。

フライホイールスタータ／ゼネレータの代わりに個別コンポーネント、部品、例 えば、フリーな状態の電圧を生じる永久磁石により又は電気的に励磁される同期 発電機、ゼネレータ及び電池に対し並列的に接続された永久磁石により又は電気 的に励磁される直接連結又は変速（中間伝動）段一連結スタータを使用すること もできる。

Ｆ＋５−Ｖビ　−イ Ｆｌ）１へｖ２ 国際調査報告　２ｏ１．。５８８．。。６．。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．電池と、スターク／ゼネレータと、負荷とを有する車両搭載電源装置におい て、上記電源装置はそれぞれの搭載電源装置コンポーネント、部分の各々の必要 性に最適適合した少なくとも２つの異なる電圧を有するように構成されており、 更に当該の個々の要素（部分）は交流電正中間回路を介して接続されていること を特徴とする車両搭載電源装置。
2. ２．上記スクータ／ゼネレータは電力変換器を介してＡＣ電圧中間回路と接続さ れており、この中間回路の電圧は搭載電源電圧に比して著しく高められている請 求項記載の装置。
3. ３．上記スタータ／ゼネレータ及び電圧中間回路の電圧が、搭載電源電圧、例え ば２００Ｖより著しく高い請求項２記載の装置。
4. ４．上記スタータ／ゼネレータと電圧中間回路との間に挿入接続された電力変換 器が直接電力変換器である請求項１記載の装置。
5. ５．電池−及び負荷電圧が例えば２４Ｖである請求項１から４までのいずれか１ 項記載の装置。
6. ６．高められた電圧で作動される電圧中間回路に電圧変換器が配属されており、 この電圧変換器は別の負荷、例えば２２０Ｖ交流電圧で作動可能な負荷への別個 の電圧給電のために設けられている請求項１から５までのいずれか１項記載の装 置。
7. ７．スタータ／ゼネレータとして非同期電気機械が使用される請求項１記載の装 置。
8. ８．スタータ／ゼネレータとしてパイファイラ巻線付きの２相回路における同期 電気機械が使用される請求項１記載の装置。
9. ９．当該負荷は２４Ｖリングネットワークに接続されている請求項１記載の装置 。
10. １０．スタータ／ゼネレータとしてフライホイールスタータ／ゼネレータが設け られている請求項１記載の装置。
11. １１．電池、スタータおよび／又はゼネレータは相互に電位的に切離されている 請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
12. １２．電池、スタータおよび／又はゼネレータは相互に無関係に車両における任 意の個所に組込まれる請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
13. １３．交流電正中間回路と電池との間にプッシュプル形変換器が挿入接続されて いる請求項１記載の装置。
14. １４．すべての電力変換器部分、コンポーネントは可聴領域外で動作するように 作動される請求項１記載の装置。