(57)【要約】【課題】バッテリの充電不足などにおける始動時に疑似電源となるコンデンサの容量を小さくする。【解決手段】交流発電機１に２つのコイルＬ１・Ｌ２を設け、両者間を接地する。各コイルの電圧端子に、充電端子２ｂに向けて正電圧を通す各ダイオードＤ２・Ｄ３を接続詞、負電圧駆動するランプ６の駆動用サイリスタＳＣＲ２・３を接続する。全波整流状態の正電圧波形による出力が得られ、半波整流の正電圧波形を用いるものに対して波形間が約半分に狭まるため、疑似電源用コンデンサを設けた場合に、その放電時間が短くなり、コンデンサの高い充電電圧が確保されて、キッキング始動時の低回転速度による発電でも正電圧駆動負荷に対して充分な電力を供給し得ると共に、負電圧駆動負荷も同時に駆動し得る。ランプの場合にはちらつきが防止される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される交流発電機と、バッテリと、前記交流発電機の正電圧波形により前記バッテリを充電しかつ正電圧駆動負荷を駆動する正電圧駆動回路と、前記交流発電機の負電圧波形により負電圧駆動負荷を駆動する負電圧駆動回路とを有する自動車の電源回路であって、
前記交流発電機が、第１のコイルと、前記第１のコイルの出力波形に対して位相が１８０度ずれた波形を出力するようにされた第２のコイルとを有し、
前記正電圧駆動回路が、前記各コイルから出力される正電圧波形のみを前記正電圧駆動負荷に通す正電圧整流回路を有すると共に、
前記負電圧駆動回路が、前記各コイルから出力される負電圧波形のみを前記負電圧駆動負荷に通す負電圧整流回路を有することを特徴とする自動車の電源回路。
【請求項２】
前記各コイルが互いに直列に接続されかつそのコモンが接地され、
前記正電圧整流回路が、前記各コイルの出力端子にそれぞれ接続された各一方向通電素子を有すると共に、
前記負電圧整流回路が、前記各コイルの出力端子にそれぞれ接続された各一方向通電素子を有することを特徴とする請求項１に記載の自動車の電源回路。
【請求項３】
前記各コイルから出力される各波形が、前記各コイルの巻線方向または前記各コイルに対向する永久磁石の着磁方向を変えることにより互いに位相が１８０度ずれるようにされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動車の電源回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の電源回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばエンジンに交流発電機を連結し、エンジン回転中に連動して回転する交流発電機の交流電圧によりバッテリを充電するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
例えば小型自動二輪車の電源回路を上記のように構成した一例を図６に示す。図において、交流発電機（ＡＣＧ）の電圧端子１ａにバッテリ電圧制御回路２の電源入力端子２ａが接続され、バッテリ電圧制御回路２の充電端子２ｂにはＤＣ負荷３とバッテリ４とが接続されている。
【０００４】
電圧制御回路２にあっては、電源入力端子２ａから充電端子２ｂに電流を流す向きにサイリスタＳＣＲ１が接続されている。サイリスタＳＣＲ１は、そのゲートに接続されたバッテリ電圧検出回路５により制御される。バッテリ電圧検出回路５は、充電端子２ｂの電圧（バッテリ電圧）を検出し、バッテリ電圧が所定の下限値よりも低下していたらサイリスタＳＣＲ１をオンさせるようになっている。
【０００５】
また、電源入力端子２ａにランプ点灯用サイリスタＳＣＲ２のカソードが接続され、サイリスタＳＣＲ２のアノードがランプ接続端子２ｃに接続されている。そのランプ接続端子２ｃには、一端を接地された例えば前照灯であるランプ６が接続されている。サイリスタＳＣＲ２は、そのゲートに接続されたランプ電圧検出回路７により制御される。ランプ電圧検出回路７は、ランプ接続端子２ｃの電圧（負電圧）を検出し、ランプ６が所定の電圧以上になったらサイリスタＳＣＲ２をオフさせて、ランプ６の点灯を制御するようになっている。
【０００６】
また、サイリスタＳＣＲ１と充電端子２ｂとのノードには、接地側に向けて電流を通す向きにされたダイオードＤ１を介してコンデンサＣ１が接続されている。そのダイオードＤ１及びコンデンサＣ１のノードから外部のエンジン制御負荷８に電圧供給するための出力端子２ｄが取り出されている。エンジン制御負荷８は、近年のエンジン制御系の電子化に対応した各種電気部品により構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−１４９５６２号公報（第３頁右欄、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、小型自動二輪車にあっては、小容量型のバッテリが用いられており、メンテナンス不足などからバッテリの電圧低下やバッテリラインの切断等のいよゆるバッテリ外れ状態になる場合がある。そのような場合でもエンジン始動が可能なように、エンジンを外部から回転可能にするキックペダルを設けている。
【０００９】
一方、近年の小型自動二輪車においても燃費向上の観点から上記したように電子制御化されたエンジン制御負荷８などが用いられるようになってきており、益々バッテリの負荷が増大する傾向にある。そのような状況下で、バッテリ外れの状態に陥るとエンジン始動がさらに困難になってしまうという問題がある。そして、バッテリの電圧不足状態の場合にはスタータによる始動が思うように行えず、キック始動することになり、その場合には交流発電機の回転速度も低いため、低い電圧しか発生しないこともあり、エンジン制御負荷８への十分な電圧を供給することができない。この対策として、上記したコンデンサＣ１が疑似安定化電源として用いられる。
【００１０】
上記バッテリの電圧不足状態の場合の端子２ｂの電位は図７の実線に示されるようになる。コンデンサＣ１は、その正電圧波形により充電されるが、波形消失区間（正の半波波形の間）ではエンジン制御負荷８を駆動するために放電するため、その電位は図の想像線に示されるようになる。したがって、エンジン制御負荷８の安定した駆動を確保するためにはコンデンサＣ１を大容量化する必要があるため、装置の大型化やコスト高になるという問題がある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決して、バッテリの電圧不足などにおける始動時に疑似電源となるコンデンサの容量を小さくすることを実現するために、本発明に於いては、エンジンにより駆動される交流発電機と、バッテリと、前記交流発電機の正電圧波形により前記バッテリを充電しかつ正電圧駆動負荷を駆動する正電圧駆動回路と、前記交流発電機の負電圧波形により負電圧駆動負荷を駆動する負電圧駆動回路とを有する自動車の電源回路であって、前記交流発電機が、第１のコイルと、前記第１のコイルの出力波形に対して位相が１８０度ずれた波形を出力するようにされた第２のコイルとを有し、前記正電圧駆動回路が、前記各コイルから出力される正電圧波形のみを前記正電圧駆動負荷に通す正電圧整流回路を有すると共に、前記負電圧駆動回路が、前記各コイルから出力される負電圧波形のみを前記負電圧駆動負荷に通す負電圧整流回路を有するものとした。
【００１２】
これによれば、交流発電機からの互いに位相が１８０度ずれた波形を第１及び第２のコイルから出力し、各正電圧波形のみを正電圧駆動負荷に通すことから、全波整流状態の正電圧波形が得られる。例えばバッテリ電圧不足時にキックにより始動するような小型自動二輪車において、始動制御回路が正電圧駆動負荷として用いられている場合に、正電圧駆動負荷に対して充分な出力が必要になる。本構成により、全波整流状態の正電圧波形による出力が得られ、半波整流の正電圧波形を用いるものに対して波形間が約半分に狭まるため、バッテリ代替え品として疑似電源用コンデンサを設けた場合に、その放電時間が短くなり、コンデンサの高い充電電圧が確保されて、キッキング始動時の低回転速度による発電でも正電圧駆動負荷に対して充分な電力を供給し得る。
【００１３】
特に、前記各コイルが互いに直列に接続されかつそのコモンが接地され、前記正電圧整流回路が、前記各コイルの出力端子にそれぞれ接続された各一方向通電素子を有すると共に、前記負電圧整流回路が、前記各コイルの出力端子にそれぞれ接続された各一方向通電素子を有すると良い。
【００１４】
これによれば、少ない素子数（正電圧・負電圧整流用に各２個ずつの計４個）で正電圧波形及び負電圧波形の各全波整流波形を得ることができるため、回路構成を簡略化でき、低コストな電源回路を提供することができる。
【００１５】
また、前記各コイルから出力される各波形が、前記各コイルの巻線方向または前記各コイルに対向する永久磁石の着磁方向を変えることにより互いに位相が１８０度ずれるようにされていると良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明が適用された小型自動二輪車の電源回路を示す図である。なお、従来例で示した図６と同様の部分には同一の符号を付して、その詳しい説明を省略する。本バッテリ電圧制御回路２にあっても、電源入力端子２ａ・充電端子２ｂ・ランプ接続端子２ｃ・出力端子２ｄが設けられている。
【００１８】
交流発電機１には第１のコイルＬ１と第２のコイルＬ２とが設けられ、両コイルＬ１・Ｌ２が互いに直列に接続され、そのノードが接地されている。第１のコイルＬ１の接地側とは相反する側に第１電圧端子１ａが設けられ、その第１電圧端子１ａが電源入力端子２ａと接続されている。第２のコイルＬ２の接地側とは相反する側に第２電圧端子１ｂが設けられ、その第２電圧端子１ｂが、バッテリ電圧制御回路２に設けられた第２電源入力端子２ｅと接続されている。
【００１９】
従来例と同様に、充電端子２ｂには正電圧駆動負荷としてのＤＣ負荷３とバッテリ４とが接続され、出力端子２ｄには、ＤＣ負荷３と並列状態に正電圧駆動負荷としてのＦＩ負荷８及び制御回路（ＥＣＵ）９が接続されており、ランプ接続端子２ｃには負電圧駆動負荷としての例えば前照灯であるランプ６が接続されている。エンジン制御負荷８としては、点火プラグやイグニッションコイル、電子点火制御回路などがある。なお、サイリスタＳＣＲ１及びバッテリ電圧検出回路５により正電圧駆動回路が構成されている。
【００２０】
バッテリ電圧制御回路２にあっては、ランプ接続端子２ｃ及びサイリスタＳＣＲ２のノードと第２電源入力端２ｅとの間にサイリスタＳＣＲ３が設けられている。このサイリスタＳＣＲ３にあっては、そのアノードがランプ接続端子２ｃ及びサイリスタＳＣＲ２のノードに接続され、カソードが第２電源入力端子２ｅに接続されている。これら各サイリスタＳＣＲ２・ＳＣＲ３が負電圧通電素子として設けられている。また、電源入力端子２ａとサイリスタＳＣＲ１との間、及び第２電源入力端子２ｅとサイリスタＳＣＲ１との間には、それぞれサイリスタＳＣＲ１に向けて電流を通すようにする正電圧通電素子としての各ダイオードＤ２・Ｄ３が設けられている。
【００２１】
サイリスタＳＣＲ１のゲートは従来例と同様にバッテリ電圧検出回路５により制御され、上記サイリスタＳＣＲ３のゲートは、サイリスタＳＣＲ２のゲートと同様にランプ電圧検出回路７により制御されるようになっている。これらサイリスタＳＣＲ２・ＳＣＲ３及びランプ電圧検出回路７により負電圧駆動回路が構成されている。
【００２２】
本発明に適用可能な交流発電機１の一例を図２に示す。例えば８極のステータの各極に各コイルＬ１・Ｌ２を交互に巻き、それらの巻線方向を、図の想像線で示される通常の巻線方向に対して図の実線の矢印と破線の矢印とに示される向きになるようにする。通常の巻線の場合には隣接するもの同士がペアとなるのに対して、図示例の場合には、間にコイルＬ２を挟んで隣り合う一対のコイルＬ１同士がペアとなり、同様に間にコイルＬ１を挟んで隣り合う一対のコイルＬ２同士がペアとなる。
【００２３】
このように巻線することにより、コイルＬ１の電圧出力が図３の端子１ａで示される上段のようになる場合に、コイルＬ２の電圧出力が図３の端子１ｂで示される下段のようになり、それぞれ位相が１８０度ずれた交流波形となる。なお、各コイルＬ１・Ｌ２から互いに位相が１８０度ずれた電圧波形を出力する構造としては、上記巻線の巻き方の違いに限られるものではなく、例えばロータ側の永久磁石の着磁方向の組み合わせを変えることでも可能である。
【００２４】
なお、制御回路９は、電源端子２ｄの電圧を検出することによりバッテリ電圧を検出することができると共に、サイリスタＳＣＲ２・ＳＣＲ３を制御するようにランプ電圧検出回路７と接続され、エンジン制御系を制御するべくＦＩ負荷８と接続されている。また、制御回路９には、始動検出手段としてエンジン回転速度を検出するために交流発電機１に設けられたピックアップコイル１０からの回転速度検出信号が入力している。
【００２５】
次に、本発明に基づくバッテリ電圧制御回路２による制御要領について以下に示す。対象となる小型自動二輪車は、エンジンのクランクシャフトに係合可能なキックペダルをキックして始動が可能なものである。なお、図示例の説明ではスタータモータにより始動し得るものとするが、常にキック始動するものであっても良い。
【００２６】
バッテリ４の充電量が充分な場合には、図示されないスタータスイッチをオンすることにより、スタータモータによりエンジンを始動することができる。この場合には、エンジン制御負荷８の駆動に必要な電圧はバッテリ４から供給可能である。
【００２７】
それに対して、バッテリ４の充電量が低下したり、バッテリ外れが生じたりした場合のバッテリの電圧不足状態にはスタータモータでは始動できないため、上記したようにキックペダルをキックして始動するようにする。
【００２８】
交流発電機１が回転すると、各コイルＬ１・Ｌ２から上記した図３に示されるように互いに位相が１８０度ずれた交流波形が出力される。両コイルＬ１・Ｌ２には図１の実線と破線で示すように相反する向きの電流が交互に流れる。したがって、第１のコイルＬ１の正電圧波形がダイオードＤ２を通り、第２のコイルＬ２の正電圧波形がダイオードＤ３を通って、充電端子２ｂには図４に示されるように連続する正電圧波形が出力される。この連続正電圧波形によりＤＣ負荷３が駆動されると共に、コンデンサＣ１の電位が図の想像線に示されるように充放電して、その充放電波形によりエンジン制御負荷８を駆動することができる。
【００２９】
このように、充電端子２ｂには全波整流状態の正電圧波形が出力されることから、従来の半波整流による電位変化（図４の破線の波形）に対して概ねの半分の周期でコンデンサＣ１が充電される。したがって、従来の場合には長い放電時間による電圧低下を抑えるべくコンデンサを大容量化する必要があったのに対して、コンデンサＣ１を小容量化することができ、それにより回路を低コスト化し得る。
【００３０】
また、第１のコイルＬ１の負電圧波形が接地側を回ってランプ６を介してサイリスタＳＣＲ２を通り、第２のコイルＬ２の負電圧波形が同様に接地側を回ってランプ６を介してサイリスタＳＣＲ３を通り得るため、ランプ接続端子２ｃには図４に示されるように連続する負電圧波形が出力される。この連続負電圧波形によりランプ６を駆動することができるため、ランプ６側から見ると全波整流された出力となる。これにより、ランプ６を負電圧で駆動するＡＣ点灯を利用することができる。なお、両サイリスタＳＣＲ２・ＳＣＲ３の一方をダイオードに代えても良い。
【００３１】
例えばランプをバッテリ駆動にした場合には、アイドリングの低回転速度時にバッテリに対する充分な発電電圧が得られないため、主にバッテリからランプを駆動することになって、バッテリの大容量化、さらに交流発電機の大容量化による回路全体のコスト高を招いてしまう。それに対して、ランプ６を負電圧半波出力で駆動することにより、バッテリ４によりランプ６を駆動する必要がなく、バッテリ４の容量にランプ６の点灯分を含める必要がないため、バッテリ４と共に交流発電機１も小型化でき、回路全体を低コスト化し得る。さらに、負電圧の全波整流状態により、ちらつきの無い好適なランプ点灯を実現し得る。
【００３２】
なお、交流発電機１の容量を同一とした場合には、コイルを２分していることから平均電圧値が半分に減ることが考えられるが、放電時間の大幅な短縮により、単純に半分にはならず、エンジン制御負荷８を駆動することが可能である。例えば交流発電機１の容量アップをする必要が生じても、大幅に大型化する必要はない。
【００３３】
また、図１で示した例による回路構成で図４の波形が得られ、その状態で始動時からアイドリング及び通常回転まで電源波形として用いることができるため、例えば始動時のみ各素子を別個に制御する制御回路を必要としない。したがって、回路を簡素化でき、装置を低コスト化し得る。また、４個のダイオードを用いた整流回路に対してダイオードを２個削減できる。
【００３４】
図１ではサイリスタＳＣＲ１の手前に２個のダイオードＤ２・Ｄ３を設けた例を示したが、正電圧波形の全波整流化回路としてはそれに限られるものではなく、他の例を図５に示す。なお、図において図１と同一の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００３５】
図５の回路では、第２電源入力端２ｅと、サイリスタＳＣＲ１及び充電端子２ｂのノードとの間に、サイリスタＳＣＲ１と並列にされたサイリスタＳＣＲ４を設けている。このようにしても、第１のコイルＬ１の正電圧波形がサイリスタＳＣＲ１を通り、第２のコイルＬ２の正電圧波形がサイリスタＳＣＲ４を通って、充電端子２ｂには図４に示されるように連続する正電圧波形が出力される。したがって、この回路例においても上記と同様の作用効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
このように本発明によれば、全波整流状態の正電圧波形による出力が得られ、半波整流の正電圧波形を用いるものに対して波形間が約半分に狭まるため、例えばバッテリ電圧不足時にキックにより始動するような小型自動二輪車においてバッテリ代替え品として疑似電源用コンデンサを設けた場合に、その放電時間が短くなり、コンデンサの高い充電電圧が確保されて、キッキング始動時の低回転速度による発電でも正電圧駆動負荷に対して充分な電力を供給し得ると共に、負電圧駆動負荷も同時に駆動し得る。負電圧駆動負荷としてランプを用いた場合にはちらつきが防止される。
【００３７】
特に、正電圧・負電圧整流用に各２個ずつの計４個の少ない素子数で正電圧波形及び負電圧波形の各全波整流波形を得るようにすることができ、それにより回路構成を簡略化でき、低コストな電源回路を提供することができる。また、各コイルの巻線方向または前記各コイルに対向する永久磁石の着磁方向を変えるという簡単な構造により、各コイルから出力される各波形の位相が１８０度ずれるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された小型自動二輪車の電源回路を示す図。
【図２】交流発電機の巻線を示す説明図。
【図３】各コイルの出力波形を示す図。
【図４】全波整流状態を示す図。
【図５】他の例を示す図１と同様の図。
【図６】従来の電源回路を示す図。
【図７】従来の電源回路におけるバッテリ電圧不足時のコンデンサの電位を示す図。
【符号の説明】
１  交流発電機
２  バッテリ電圧制御回路
３  ＤＣ負荷
４  バッテリ
５  バッテリ電圧検出回路
６  ランプ
７  ランプ電圧検出回路
８  エンジン制御負荷
Ｃ１  コンデンサ
Ｄ２・Ｄ３  ダイオード
ＳＣＲ２・ＳＣＲ３  サイリスタ
【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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