(57)【要約】【課題】  バッテリを効率的に充電するとともに、バッテリ充電による電圧変動を防止する。【解決手段】  レギュレータ１１のサイリスタ１４のカソードをトランス１６の一次側コイルを介して電源ラインＬの交流発電機側に接続する。サイリスタ１４のアノードを接地し、ゲートを電圧監視回路１５に接続する。電圧監視回路１５を、交流発電機からＥＦＩシステム１３に電力を供給する電源ラインＬに接続する。電源ラインＬの電圧を電圧監視回路１５によりモニタし、電圧が規定値よりも大きいときにサイリスタ１４をオン状態にする。トランス１６の２次側コイルに発生した電力をバッテリ１２に供給しバッテリを充電する。【選択図】        図１
2006006001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流発電機と、
バッテリと、
前記交流発電機からの電力を直流負荷に供給するための整流器と、
前記交流発電機で発電された電力を前記バッテリに充電するためのバッテリ充電手段とを備え、
前記バッテリ充電手段は、前記交流発電機における発電電力のうち、前記直流負荷で利用されない余剰電力または負電圧を用いて前記バッテリを充電することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記交流発電機の発電電圧をモニタする電圧モニタ手段と、モニタされた前記電圧が規定電圧よりも高いときに余剰電力をグランド側に流すスイッチ手段とを備え、前記余剰電力が、前記スイッチ手段によりグランド側に流される電力であることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記バッテリ充電手段が、前記スイッチ手段が通電したときにグランド側に流れる電流を利用して、前記バッテリを充電することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記バッテリ充電手段が、前記電流の変化を利用して前記バッテリを充電することを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記バッテリ充電手段が、前記電流の変化による磁界の変化を利用して前記バッテリを充電することを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
【請求項６】
前記バッテリ充電手段が、トランスを介して前記バッテリに余剰電力を供給することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項７】
前記トランスが前記スイッチ手段に直列に接続されることを特徴とする請求項６に記載の電源装置。
【請求項８】
前記バッテリ充電手段が、コイルを利用して前記バッテリに余剰電力を供給することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項９】
前記バッテリ充電手段がコンデンサを備え、前記交流発電機からの負の出力を前記コンデンサに蓄積し、これを前記バッテリに供給することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ充電機構を備えた電源装置に関し、特に発電機を用いた自動二輪車の電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば電子制御燃料噴射装置を用いた自動二輪車において、バッテリが過放電した場合、キックによりエンジン始動を試みても、バッテリの充電に発電電力が費やされ、電装系に十分な電力が供給できず、エンジンを安定して始動できないという問題が発生する。このような問題に対して、発電量が十分に大きくなるまでの間、リレーを用いてバッテリを交流発電機の電源ラインから切り離す方法が提案されている(特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−９８０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献１に記載の方法では、リレー制御が複雑になるばかりではなく、リレーがオン状態とされるまでバッテリはもとの過放電状態にあるので、リレーがオンされ、バッテリを電源ラインに接続すると、発電電力はバッテリに吸収される。すなわち、電源電圧に変動を来たし、電装系への電力供給が不安定となる問題が依然として存在する。
【０００４】
一方、交流発電機にはレギュレータが接続されており、発電機において過剰な電力が発電されると、電装系回路やバッテリを保護するため、その電力は余剰電力としてグランド側に流される。この余剰電力は回生電流としてエンジンの負荷軽減に若干寄与するが、現実にはコイル内の抵抗によるエネルギーロスが大きく、殆んど利用されていないのが現状である。また、発電電力を半波整流を用いて使用した場合、負電圧時の発電電力が用いられず非効率的である。
【０００５】
本願発明は、バッテリをより効率的に充電するとともに、バッテリ充電による電圧変動を防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電源装置は、交流発電機と、バッテリと、交流発電機からの電力を直流負荷に供給するための整流器と、交流発電機で発電された電力をバッテリに充電するためのバッテリ充電手段とを備え、バッテリ充電手段は、交流発電機における発電電力のうち、直流負荷で利用されない余剰電力または利用されない負電圧を用いて前記バッテリを充電することを特徴としている。
【０００７】
電源装置は更に、交流発電機の発電電圧をモニタする電圧モニタ手段と、モニタされた電圧が規定電圧よりも高いときに余剰電力をグランド側に流すスイッチ手段とを備えることが好ましく、余剰電力は、例えばスイッチ手段によりグランド側に流される電力である。
【０００８】
バッテリ充電手段は、例えばスイッチ手段が通電したときにグランド側に流れる電流を利用して、バッテリを充電する。またこのとき、バッテリ充電手段は、電流の変化を利用してバッテリを充電する。また更に、バッテリ充電手段は、電流の変化による磁界の変化を利用してバッテリを充電する。例えばバッテリ充電手段は、トランスを介してバッテリに余剰電力を供給する。このときトランスは、スイッチ手段に直列に接続されることが好ましい。また、バッテリ充電手段は、例えばコイルを利用してバッテリに余剰電力を供給する。
【０００９】
また例えば、バッテリ充電手段はコンデンサを備え、交流発電機からの負の出力をコンデンサに蓄積し、これをバッテリに供給することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、バッテリをより効率的に充電することができ、バッテリ充電による電圧変動を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である自動二輪車の電気的な構成の概略を示すブロック図である。
【００１２】
本実施形態の自動二輪車に搭載された電装システム１０は、交流発電機、レギュレータ１１、バッテリ１２、電子制御燃料噴射（ＥＦＩ）システム（直流負荷）１３等を含む電装品から構成される（なお、ＥＦＩシステム以外の電装品については省略する）。
【００１３】
レギュレータ１１は、例えばサイリスタ（スイッチ手段）１４と電圧監視回路１５とを備える。サイリスタ１４のアノードは、トランス１６の一次側コイルを介して電源ラインＬの交流発電機側に接続され、カソードは接地される。また、サイリスタ１４のゲートは電圧監視回路１５に接続され、電圧監視回路１５は、電源ラインＬに接続される。
【００１４】
電源ラインＬは、交流発電機からＥＦＩシステム１３等の電装システムに電力を供給するためのラインであり、電源ラインＬの電圧は、電圧監視回路１５によりモニタされる。すなわち、交流発電機における発電量が過剰となり、電源ラインＬの電圧が規定値よりも大きい値となると、サイリスタ１４をオン状態にして、余剰電力をトランス１６の一次側コイル及びサイリスタ１４を介してグランド側に流す。
【００１５】
このとき、トランス１６の２次側コイルに発生した電力はダイオード１７を介してバッテリ１２のプラス側に供給され充電用の電力として用いられる。また、バッテリ１２のプラス側は、ダイオード１８を介して電源ラインＬに接続されており（すなわち、電源ラインＬからバッテリ１２に直接電力は供給されない）、バッテリ１２の電力は、ダイオード１８を介してＥＦＩシステム１３に供給される。なお、電源ラインＬには、ダイオード１９が設けられ、バッテリ１２の電力がトランス１６の一次側コイル、及び交流発電機に逆流することが防止される。
【００１６】
以上のように、第１実施形態によれば、交流発電機において発電される余剰電力を利用してバッテリを充電することができるので、バッテリの充電を効率的に行なうことができる。また、余剰電力のみが充電に用いられるので、バッテリが過放電状態にあっても、電装系において電源電圧が不安定となることが防止される。
【００１７】
また更に、本実施形態では、トランスとダイオードのみを用いてバッテリ充電機構を構成しているため、極めて簡略な構成でバッテリ充電機構を備えた電源装置を提供することができ、特別な制御も必要とならない。したがって、装置の製造コストを低く抑えることができ、かつ信頼性も高い。
【００１８】
次に図２を参照して本発明が適用された第２実施形態の電装システムについて説明する。なお、第１実施形態と同様の機能を果たす構成に関しては説明を省略するとともに、同一の参照符号を用いる。
【００１９】
第１実施形態の電装システム１０では、レギュレータ１１に設けられたサイリスタ１４のアノードは、トランス１６を介して電源ラインＬに接続され、カソードは直接接地された。これに対し、第２実施形態の電装システム２０では、サイリスタ１４のアノードは、電源ラインＬに直接接続され、カソードはコイル２１を介して接地される。また、サイリスタ１４のカソードは、直列に接続された抵抗２２及びダイオード１７を介してバッテリ１２のプラス極に接続され、バッテリ１２のプラス極はダイオード１８を介して電源ラインＬ（ダイオード１９のカソード側）に接続される。また、レギュレータ１１の電圧監視回路１５は、第１実施形態と同様に電源ラインＬに設けられたダイオード１９のカソード側に接続される。
【００２０】
すなわち、電圧監視回路１５によりモニタされる電源ラインＬの電圧が規定値よりも大きい値となると、サイリスタ１４がオン状態とされ、交流発電機からの過剰な電力は、余剰電力としてサイリスタ１４を通して流される。このとき余剰電力の一部はコイル２１を介してグランドに流れ、残りは抵抗２２、ダイオード１７を介してバッテリ１２のプラス極に供給される。すなわち、コイル２１のインダクタンスや、抵抗２２の値を調整することにより、バッテリ１２に過剰な負荷をかけることなく交流発電機により発電された余剰電力を充電に用いることができる。
【００２１】
以上により、第２実施形態の構成においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
次に図３、図４を参照して、本発明が適用された第３実施形態の電装システムについて説明する。図３は第３実施形態の電装システムの電気的な構成の概略を示すブロック図であり、第１及び第２実施形態と同様の構成に関しては同一参照符号を用い、その説明を省略する。
【００２３】
第３実施形態の電装システム３０では、レギュレータ１１に設けられたサイリスタ１４のアノードは第２実施形態と同様に電源ラインＬに直接接続され、サイリスタ１４のカソードは第１実施形態と同様に直接グランド側に接続される。一方、レギュレータ１１の電圧監視回路１５は、第１及び第２実施形態と同様に電源ラインＬに設けられたダイオード１９のカソード側に接続される。
【００２４】
第３実施形態では、サイリスタ１４のカソード側は、直列接続されたコンデンサ２３とダイオード１７を介してバッテリ１２のプラス極に接続される。また、コンデンサ２３とダイオード１７との間（ダイオード１７のカソード側）には、ダイオード２４のアノードが接続され、ダイオード２４のカソードは接地されている。
【００２５】
すなわち、本実施形態のバッテリ充電回路は、コンデンサ２３、ダイオード１７、２４から構成され、半波整流を行なうダイオード１９（整流器）と並列してバッテリ１２への充電を行なう。これにより交流発電機から電源ラインＬへの出力が負のときに、コンデンサ２３に電荷を蓄積し、交流発電機からの出力が正となったときに蓄積された電荷を吐出しバッテリ１２に供給して充電を行なう。
【００２６】
図４に、コンデンサ２３の交流発電機側の端子に相当する点Ａと、コンデンサ２３のバッテリ１２側端子に相当する点Ｂにおける電圧変化の様子を示すとともに、コンデンサ２３の両端子間の電圧差、すなわち点Ａ、Ｂ間の電圧（Ｂ−Ａ）を示す。なお、横軸は時間である。
【００２７】
例えば、交流発電機では、正弦波の交流が発電されており、点Ａでの電圧は、例えば振幅Ｖｓの正弦波Ｓとなる。また、点Ｂでの電圧は、振幅Ｖｓ分プラス側にオフセットされる。コンデンサ２３の充電は、点Ａでの電圧が負の間行なわれ（区間Ｔｃ）、点Ｂの電圧はバッテリ電圧に等しくなるまで上昇する。その後点Ａの電圧が正の間、コンデンサ２３は放電され、コンデンサ２３に蓄積された電力は、交流発電機からの電力とともにダイオード１７を介してバッテリ１２に充電される。
【００２８】
以上により、第３実施形態によれば、ダイオード１９等を用いた半波整流により従来使用されていない交流発電機の負電圧を、バッテリ充電回路を介してバッテリ充電に利用することができ、効率的な充電が可能となる。また、バッテリ充電に消費される電力を時系列的に分散させることができるので、電源電圧が一時的に大幅に低下することを防止できる。また、本実施形態においては、コンデンサの容量を調整することにより、充電電流を制限することができ、バッテリに過大な負荷が掛かることを防止することができる。
【００２９】
なお、本実施形態において規定値は、ＥＦＩシステム等に過大な負荷が掛かることを防止するための規定値であり、例えばＥＦＩシステムの最大定格電流に基づいて決定される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態である自動二輪車の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態である自動二輪車の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態である自動二輪車の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】図３の点Ａ、Ｂにおける電圧の変化を表わすグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１０  電装システム
１１  レギュレータ
１２  バッテリ
１３  電子制御燃料噴射（ＥＦＩ）システム
１４  サイリスタ
１５  電圧監視回路
１６  トランス
【図１】
2006006001.tif 000003
【図２】
2006006001.tif 000004
【図３】
2006006001.tif 000005
【図４】
2006006001.tif 000006