(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の電圧端子にサイリスタＳＣＲ４を介して接地側から電流が流れ得るようにすると共に、交流発電機１の接地端子を、サイリスタＳＣＲ３を介して充電端子２ｂに接続しかつトランジスタＦＥＴ１を介して接地可能にする。始動時にバッテリ充電不足の場合に各サイリスタをオンしかつ負電圧駆動のランプ６用駆動回路をオフにする。全波整流状態の正電圧を供給することができ、半波に対して倍の電源容量が得られ、電源用コンデンサの容量を大きくすることなく、正電圧駆動負荷に対して充分な電力をキッキング始動で供給可能である。したがって、疑似電源用コンデンサに小型のものを用いて電源回路を小型化できるため、装置のレイアウト性の向上及び低廉化をも促進し得る。【選択図】      図１
2004346845.tif 000002
【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第１の正電圧駆動負荷を駆動する正電圧駆動回路と、前記第１の正電圧駆動負荷と並列に接続されかつエンジン制御を行う第２の正電圧駆動負荷と、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、
前記バッテリの状態を検出するバッテリ状態検出手段と、前記交流発電機の出力を全波整流に切り換えて前記各正電圧駆動負荷に供給するための全波整流手段とを設け、
前記バッテリの電圧不足を検出した場合には、前記負電圧駆動回路による前記負電圧駆動負荷への前記負電圧の供給を停止すると共に前記全波整流手段による全波整流を行うように制御する始動時制御手段を設けたことを特徴とする自動車の電源回路。
【請求項２】
前記始動時制御手段が、前記交流発電機の接地端子を前記正電圧出力時に接地する正電圧時接地用スイッチング素子と、前記交流発電機の電圧端子を前記負電圧出力時に接地する負電圧時接地用スイッチング素子と、前記負電圧出力時に負電圧を全波整流して前記各正電圧駆動負荷に出力するための全波整流用スイッチング素子と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。
【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５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電源端子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わ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６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第１の正電圧駆動負荷を駆動する正電圧駆動回路と、前記第１の正電圧駆動負荷と並列に接続されかつエンジン制御を行う第２の正電圧駆動負荷と、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、前記バッテリの状態を検出するバッテリ状態検出手段と、前記交流発電機の出力を全波整流に切り換えて前記各正電圧駆動負荷に供給するための全波整流手段とを設け、前記バッテリの電圧不足を検出した場合には、前記負電圧駆動回路による前記負電圧駆動負荷への前記負電圧の供給を停止すると共に前記全波整流手段による全波整流を行うように制御する始動時制御手段を設けたものとした。
【００１２】
これによれば、バッテリの電圧不足を検出した場合には、負電圧駆動負荷への交流発電機による負電圧の供給を停止すると共に全波整流に切り換えることから、正電圧駆動負荷に交流発電機の出力の全てを供給することができる。これにより、交流発電機の回転速度が低くて発電出力が小さい場合であっても、半波の正電圧のみを供給する場合に対して倍の電源容量が得られると共に負電圧駆動負荷の駆動を停止するため、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の疑似電源用コンデンサの容量を大きくすることなく、正電圧駆動負荷に対してキッキング始動でも充分な電力を供給し得る。第２の正電圧駆動負荷をエンジン制御を行う回路や部品により構成したエンジン制御負荷とした場合に、上記倍の電源容量による給電をエンジン制御負荷に対して供給することができるため、始動制御に十分な電源を容易に確保し得る。
【００１３】
特に、前記始動時制御手段が、前記交流発電機の接地端子を前記正電圧出力時に接地する正電圧時接地用スイッチング素子と、前記交流発電機の電圧端子を前記負電圧出力時に接地する負電圧時接地用スイッチング素子と、前記負電圧出力時に負電圧を全波整流して前記各正電圧駆動負荷に出力するための全波整流用スイッチング素子とを有すると良い。
【００１４】
これによれば、少ない素子構成で、始動時に負電圧供給停止及び全波整流を行うことと、始動後の高回転速度時の通常状態（正負の各電圧駆動負荷に正負電圧の半波ずつの供給状態）とを切り換えることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
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５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・電源端子２ｄが設けられており、従来例と同様に電源入力端子２ａには交流発電機１の電圧端子１ａが接続され、充電端子２ｂには第１の正電圧駆動負荷としてのＤＣ負荷３とバッテリ４とが接続されている。電源端子２ｄには、ＤＣ負荷３と並列状態に第２の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。ＦＩ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のエンジン制御負荷である。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。
【００１７】
本発明に基づくバッテリ電圧制御回路２には接地入力端子２ｅが設けられており、その接地入力端子２ｅに交流発電機１の接地端子１ｂが接続されている。接地入力端子２ｅと充電端子２ｂとの間には全波整流用スイッチング素子としてのサイリスタＳＣＲ３が設けられており、そのアノードが接地入力端子２ｅに接続され、カソードが充電端子２ｂに接続されている。また、電源入力端子２ａ及びサイリスタＳＣＲ１のノードには負電圧時接地用スイッチング素子としてアノードを接地されたサイリスタＳＣＲ４のカソードが接続され、接地入力端子２ｅ及びサイリスタＳＣＲ３のノードが、正電圧時接地用スイッチング素子としてのＦＥＴであって良いトランジスタＦＥＴ１を介して接地されている。
【００１８】
上記各サイリスタＳＣＲ３・ＳＣＲ４及びトランジスタＦＥＴ１の各ゲートは制御回路（ＥＣＵ）９により制御されるようになっている。この制御回路９は、バッテリ状態検出手段として、バッテリ電圧を検出するべく電源端子２ｄと接続されていると共に、サイリスタＳＣＲ２を制御するようにランプ電圧検出回路７と接続されている。このサイリスタＳＣＲ２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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
本図示例にあっては、制御回路９にピックアップコイル１０からの回転速度信号が入力するようになっている。なお、エンジン始動時であることを検出するためのしきい値Ｎ１（例えば１０００ｒｐｍ）を設定しておくことにより、ピックアップコイル１０による回転速度検出値がＮ１以下の場合にはエンジン始動時であると判定することができる。さらに、制御回路９では充電端子２ｂの電圧を検出しており、これによりバッテリ４の電圧を検出し、例えばエンジン制御負荷８を駆動するのに充分なバッテリ電圧下限値を設定しておき、バッテリ４の電圧検出値がバッテリ電圧下限値以下の場合には電圧不足であると判定する。
【００２４】
制御回路９による制御について、図２のタイムチャートを参照して以下に示す。なお、イグニッションスイッチのオンにより、サイリスタＳＣＲ１は通常の駆動状態になる。
【００２５】
エンジン始動時にバッテリ電圧下限値以下と判定された場合には、図２の（Ｎ≦Ｎ１）に対応する側に示されるように、サイリスタＳＣＲ２を停止状態にし、サイリスタＳＣＲ３及びＳＣＲ４をオンにすると共に、トランジスタＦＥＴ１をオフにする。これにより、サイリスタＳＣＲ２が停止状態であることからランプ６に電流が流れないようにすることができる。
【００２６】
このようにすることにより、交流発電機１から正電圧波形が出力された場合には、オフ状態のトランジスタＦＥＴ１の寄生ダイオードＤ２を介して接地側から電流が流れ得るため、図３の実線の矢印に示されるように電流が流れる。また交流発電機１から負電圧波形が出力された場合には、サイリスタＳＣＲ３及びＳＣＲ４がオン状態にされているため、図３の破線の矢印に示されるように電流が流れ得る。したがって、図２の端子２ｂの波形で示されるように全波整流された電圧出力が得られる。
【００２７】
このように、サイリスタＳＣＲ１及びバッテリ電圧検出回路５とトランジスタＦＥＴ１とにより、始動時に交流発電機１の全波整流波形を出力する始動時制御手段が構成されている。
【００２８】
半波整流の場合には、交流波形の１山（１／２周期）以上の放電時間が生じてしまい、従来例で示したのと同様にコンデンサの電位が図の想像線に示されるように放電するようになるため、電位の変動幅が大きい。それに対して全波整流することにより、コンデンサＣ１の電位は図２の端子２ｄに示される実線のように、連続して生じる正電圧波形により頻繁に充電されるようになり、かつ山の間における放電時間が短いため、半波整流の場合に対して概ね２倍の出力となる。したがって、負荷容量が大きい場合でも、小容量型のコンデンサでも充分となり、バッテリ電圧不足やバッテリ外れの対策として用いられるコンデンサＣ１に大型のものを用いる必要が無くなる。
【００２９】
また、アイドリング回転速度以上であることを検出するためのしきい値Ｎ２（例えば１５００ｒｐｍ）を設定しておき、ピックアップコイル１０による回転速度検出値がＮ２以上の場合にはアイドリング以降（Ｎ≧Ｎ２）の通常運転状態であると制御回路９により判定する。その場合には図２の（Ｎ≧Ｎ２）に対応する側に示されるように、サイリスタＳＣＲ２を駆動状態にし、サイリスタＳＣＲ３及びＳＣＲ４をオフにすると共に、トランジスタＦＥＴ１をオンにする。
【００３０】
このようにすることにより、交流発電機１から正電圧波形が出力された場合には、オン状態のトランジスタＦＥＴ１を介して接地側から電流が流れ得るため、図４の実線の矢印に示されるように電流が流れる。また交流発電機１から負電圧波形が出力された場合には、サイリスタＳＣＲ３及びＳＣＲ４がオフでサイリスタＳＣＲ２が駆動状態にされているため、図４の破線の矢印に示されるようにランプ６を介して電流が流れ得る。したがって、図２の（Ｎ≧Ｎ２）に対応する側に示されるように、正電圧波形が端子２ｂの波形で示されるように半波となって出力され、負電圧波形が端子２ｃの波形に示されるように半波となって出力される。
【００３１】
このようにエンジン制御負荷８やＤＣ制御負荷３に対しては正電圧の半波の出力となるが、この場合にはエンジン回転速度が高いため正電圧半波出力で各負荷を何ら問題なく駆動し得る。なお、エンジン制御負荷８に対してはコンデンサＣ１により平滑化されたＤＣ電圧が供給される。
【００３２】
なお、本図示例ではランプ６を負電圧半波出力で駆動している。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。
【００３３】
【発明の効果】
このように本発明によれば、始動時にバッテリの電圧不足でキッキング始動する小型自動二輪車のようなものにおいて、始動制御回路を電子制御化して第２の正電圧駆動負荷の負荷容量が増大しても、半波の正電圧のみを供給する場合に対して倍の電源容量が得られると共に負電圧駆動負荷の駆動を停止するため、バッテリ代替え品としての疑似電源用コンデンサの容量を大きくすることなく、エンジン制御負荷としての第２の正電圧駆動負荷に対する充分な電力をキッキング始動でも供給可能である。したがって、疑似電源用コンデンサに小型のものを用いて電源回路を小型化できるため、装置のレイアウト性の向上及び低廉化をも促進し得る。なお、始動後の通常状態では高回転速度により交流発電機の出力が大きくなるため、負電圧駆動負荷と正電圧駆動負荷とをそれぞれ半波で駆動するようにしても充分な発電出力が得られる。
【００３４】
特に、始動時のバッテリ電圧不足の場合に、交流発電機の接地端子を正電圧出力時に接地する正電圧時接地用スイッチング素子と、交流発電機の電圧端子を負電圧出力時に接地する負電圧時接地用スイッチング素子と、負電圧出力時に全波整流された負電圧を出力するための全波整流用スイッチング素子とによる少ない素子構成で、始動時に負電圧供給停止及び全波整流を行うことと、始動後の高回転速度時の通常状態（正負の各電圧駆動負荷に正負電圧の半波ずつの供給状態）とを切り換えることができる。
【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】制御要領を示すタイムチャート。
【図３】始動時のバッテリ電圧不足検出時の正電圧波形出力状態を示す説明図。
【図４】始動時のバッテリ電圧不足検出時の負電圧波形出力状態を示す説明図。
【図５】従来の電源回路を示す図。
【図６】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
９  制御回路
１０  ピックアップコイル
Ｃ１  コンデンサ
ＦＥＴ１  トランジスタ
ＳＣＲ３  サイリスタ
ＳＣＲ４  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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