(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相交流発電機の各相を第１の所定タイミングでレギュレート状態とし、その後、各相をレギュレート状態から順次復帰させるレギュレータを具備した車両用発電制御装置において、
前記レギュレータは、
今回のレギュレート周期における最後の復帰相Ｘを登録する手段と、
次回のレギュレート周期を前記第１の所定タイミングで開始させた場合の復帰開始相Ｙを判定する手段と、
前記最後の復帰相Ｘと復帰開始相Ｙとが予定の関係にあると、次回のレギュレート周期における復帰開始相が前記Ｙ相以外となるように、前記第１の所定タイミングとは異なる第２の所定タイミングで各相をレギュレート状態とするレギュレート開始遅延手段とを含み、
各レギュレート周期においてレギュレート状態から最初に復帰させる復帰開始相を、今回と次回とで異ならせることを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項２】
前記第２の所定タイミングは、前記第１の所定タイミングの後であって、いずれかの相電流がゼロクロスしたときであることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電制御装置。
【請求項３】
前記多相交流発電機は、ステータおよびその巻線と、複数の永久磁石を円周方向に沿って配置して前記ステータの外周を回転する略円筒形状のロータヨークとを含み、前記ロータヨークが、互いに隣接する各永久磁石間に補極部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用発電制御装置。
【請求項４】
前記第１の所定タイミングは、前記多相交流発電機の出力電圧が所定電圧に達したタイミングであることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電制御装置。
【請求項５】
前記最後の復帰相Ｘと復帰開始相Ｙとの予定の関係は、最後の復帰相Ｘと復帰開始相Ｙとが前後に隣接する相関係であることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多相交流発電機の出力電流を整流し、レギュレータで所定電圧に制御する車両用発電制御装置に係り、特に、各相が同等にレギュレートされるようにした車両用発電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多相交流発電機の出力電流を整流回路で整流し、レギュレータで所定電圧に制御してバッテリへ充電する発電制御が、例えば実開昭53-57220号公報に開示されている。このような発電制御において、整流回路の出力電圧が所定のレギュレート電圧を超えると、前記レギュレータが整流回路を制御して全ての相を接地させ、いわゆるレギュレート状態とする。レギュレート状態からの復帰は相ごとに行われ、各相は、その相電流がゼロクロスするタイミングで前記接地状態から順次解放される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１２は、従来のレギュレータによるレギュレート方法を示した信号波形図であり、ここでは、３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）交流発電機から出力される各相電流を、バッテリ電圧ＶBが所定のレギュレート電圧Ｖregを超えないようにレギュレートしている。
【０００４】
時刻ｔ0において、バッテリ電圧ＶBがレギュレート電圧Ｖregに達すると、これと同時に全ての相Ｕ，Ｖ，Ｗがレギュレート（接地）される。その後、時刻ｔ1においてＵ相電流がゼロクロスすると、当該Ｕ相がレギュレート状態から復帰する。その後、時刻ｔ2においてＶ相電流がゼロクロスすると、当該Ｖ相がレギュレート状態から復帰する。最後に、時刻ｔ3においてＷ相電流がゼロクロスすると、当該Ｗ相がレギュレート状態から復帰する。
【０００５】
その後、時刻ｔ4において、バッテリ電圧ＶBが再びレギュレート電圧Ｖregに達すると、全ての相Ｕ，Ｖ，Ｗが同時にレギュレート（接地）され、その後、相電流が最初にゼロクロスした相から順に、前記と同様にレギュレート状態から復帰する。
【０００６】
ここで、発電機の出力周期や電気負荷に応じて、各相電流が図示したタイミングで移行すると、次のレギュレート周期でも、時刻ｔ5においてＵ相電流が最初にゼロクロスするので、各レギュレート周期での復帰開始相が同一になってしまう。この結果、図示した例では、常に最後に復帰するＷ相のレギュレート期間が他の相に較べて長くなって発熱量が多くなるので、各相の発熱量が不均一になるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、各相が同等にレギュレートされるようにした車両用発電制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、多相交流発電機の各相を第１の所定タイミングでレギュレート状態とし、その後、各相をレギュレート状態から順次復帰させるレギュレータを具備した車両用発電制御装置において、前記レギュレータは、各レギュレート周期においてレギュレート状態から最初に復帰させる復帰開始相を、今回と次回とで異ならせることを特徴とする。
【０００９】
上記した特徴によれば、今回のレギュレート周期と次回のレギュレート周期とで復帰開始相を異ならせることができる。したがって、特定の相のレギュレート時間が他の相のレギュレート時間よりも常に長くなることを防止できる。すなわち、各相を同等にレギュレートできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の車両用発電制御装置を適用したスクータ型自動二輪車の全体側面図である。
【００１１】
車体前部と車体後部とは低いフロア部４を介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレームは、概ねダウンチューブ６とメインパイプ７とから構成される。燃料タンクおよび収納ボックス（共に図示せず）はメインパイプ７により支持され、その上方にシート８が配置されている。
【００１２】
車体前部では、ステアリングヘッド５に軸支されて上方にハンドル１１が設けられ、下方にフロントフォーク１２が延び、その下端に前輪ＦＷが軸支されている。ハンドル１１の上部は計器板を兼ねたハンドルカバー１３で覆われている。メインパイプ７の立ち上がり部下端にはブラケット１５が突設され、このブラケット１５には、スイングユニット２のハンガーブラケット１８がリンク部材１６を介して揺動自在に連結支持されている。
【００１３】
スイングユニット２には、その前部に単気筒の２ストローク内燃機関Ｅが搭載されている。この内燃機関Ｅから後方にかけてベルト式無段変速機１０が構成され、その後部に遠心クラッチを介して設けられた減速機構９に後輪ＲＷが軸支されている。この減速機構９の上端とメインパイプ７の上部屈曲部との間にはリヤクッション３が介装されている。スイングユニット２の前部には内燃機関Ｅから延出した吸気管１９に接続された気化器１７および同気化器１７に連結されるエアクリーナ１４が配設されている。
【００１４】
図２は、前記スイングユニット２をクランク軸２０１に沿って切断した断面図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００１５】
スイングユニット２は、左右のクランクケース２０２Ｌ、２０２Ｒを合体して構成されるクランクケース２０２に覆われ、クランク軸２０１は、クランクケース２０２Ｒに固定された軸受け２０８、２０９により回転自在に支持されている。クランク軸２０１には、クランクピン２１３を介してコンロッド（図示せず）が連結されている。
【００１６】
左クランクケース２０２Ｌは、ベルト式無段変速室ケースを兼ねており、左クランクケース２０２Ｌまで延びたクランク軸２０１にはベルト駆動プーリ２１０が回転可能に設けられている。ベルト駆動プーリ２１０は、固定側プーリ半体２１０Ｌと可動側プーリ半体２１０Ｒとからなり、固定側プーリ半体２１０Ｌはクランク軸２０１の左端部にボス２１１を介して固着され、その右側に可動側プーリ半体２１０Ｒがクランク軸２０１にスプライン嵌合され、固定側プーリ半体２１０Ｌに接近・離反することができる。両プーリ半体２１０Ｌ、２１０Ｒ間にはＶベルト２１２が巻き掛けられている。
【００１７】
可動側プーリ半体２１０Ｒの右側ではカムプレート２１５がクランク軸２０１に固着されており、その外周端に設けたスライドピース２１５ａが、可動側プーリ半体２１０Ｒの外周端で軸方向に形成したカムプレート摺動ボス部２１０Ｒａに摺動自在に係合している。可動側プーリ半体２１０Ｒのカムプレート２１５は、外周寄りがカムプレート２１５側に傾斜したテーパ面を有しており、該テーパ面と可動プーリ半体２１０Ｒとの間の空所にドライウェイトポール２１６が収容されている。
【００１８】
クランク軸２０１の回転速度が増加すると、可動側プーリ半体２１０Ｒとカムプレート２１５との間にあって共に回転する前記ドライウェイトボール２１６が、遠心力により遠心方向に移動し、可動側プーリ半体２１０Ｒはドライウェイトボール２１６に押圧されて左方に移動して固定側プーリ半体２１０Ｌに接近する。その結果、両プーリ半体２１０Ｌ、２１０Ｒ間に挟まれたＶベルト２１２は遠心方向に移動し、その巻き掛け径が大きくなる。
【００１９】
車両の後部には前記ベルト駆動プーリ２１０に対応する被動プーリ（図示せず）が設けられ、Ｖベルト２１２はこの被動プーリに巻き掛けられている。このベルト伝達機構により、内燃機関Ｅの動力は自動調整されて遠心クラッチに伝えられ、前記減速機構９等を介して後輪ＲＷを駆動する。
【００２０】
右クランクケース２０２Ｒ内には、スタータモータとＡＣジェネレータとを組み合わせたスタータ兼ジェネレータ１が配設されている。スタータ兼ジェネレータ１では、クランク軸２０１の先端テーパ部にアウターロータ６０がネジ２５３により固定されている。前記アウターロータ６０の内側に配設されるインナステータ５０は、クランクケース２０２にボルト２７９により螺着されて支持される。なお、前記スタータ兼ジェネレータ１の構成については、後に図３ないし図７を参照して詳細に説明する。
【００２１】
ファン２８０は、その中央円錐部２８０ａの裾部分をボルト２４６によりアウターロータ６０に固着されており、ファン２８０はラジエタ２８２を介してファンカバー２８１により覆われている。
【００２２】
クランク軸２０１上には、前記スタータ兼ジェネレータ１と軸受け２０９との間にスプロケット２３１が固定されており、このスプロケット２３１にはクランク軸２０１からカムシャフト（図示せず）を駆動するためのチェーンが巻き掛けられている。なお、前記スプロケット２３１は、潤滑オイルを循環させるポンプに動力を伝達するためのギヤ２３２と一体的に形成されている。
【００２３】
図３、４は、前記スタータ兼ジェネレータ１（永久磁石式回転電動機）の回転軸（クランク軸２０１）に垂直な面での一部破断平面図およびその側面断面図、図５、６は、ロータヨークの平面図およびその部分拡大図であり、いずれも前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００２４】
本実施形態のスタータ兼ジェネレータ１は、図３、４に示したように、ステータ５０と、当該ステータ５０の外周を回転するアウターロータ６０とから構成され、前記アウターロータ６０は、図４、５に示したように、リング状のケイ素鋼板（薄板）を略円筒状に積層して構成されたロータヨーク６１と、図３、７に示したように、ロータヨーク６１の円周方向に設けられた複数の開口部６１１内に交互に挿貫されたＮ極永久磁石６２ＮおよびＳ極永久磁石６２Ｓと、図３、４に示したように、前記ロータヨーク６１を前記クランク軸２０１に連結するカップ状のロータケース６３とによって構成されている。
【００２５】
前記ロータケース６３は、その円周端部に爪部６３ａを具備し、当該爪部６３ａを内側へ折り曲げることによって前記積層構造のロータヨーク６１が軸方向に挟持され、かつ前記ロータヨーク６１の開口部６１１内に挿貫された各永久磁石６２（６２Ｎ，６２Ｓ）がロータヨーク６１内の所定位置に保持される。
【００２６】
前記ステータ５０は、ケイ素鋼板（薄板）を積層して構成され、図３に示したように、ステータコア５１およびステータ突極５２を含む。各ステータ突極５２にはステータ巻線５３が単極集中方式で巻回され、ステータ５０の主面は保護カバー７１で覆われている。
【００２７】
前記ロータヨーク６１には、図５、６に示したように、前記永久磁石６２が軸方向に挿入される開口部６１１が円周方向に３０度間隔で１２個形成されている。隣接する各開口部６１１の間は補極部６１３として機能する。
【００２８】
前記各開口部６１１内には、図７に示したように、断面が略太鼓状の永久磁石６２が挿入されている。ここで、本実施形態では前記開口部６１１の形状と永久磁石６２の断面形状とが同一ではなく、前記開口部６１１に前記永久磁石６２が挿入された状態では、各永久磁石６２の円周方向に沿った両側部に第１空隙６１２が形成され、かつ各永久磁石６２の両端部におけるステータ側には第２空隙６１４が形成される。
【００２９】
図８は、前記スタータ兼ジェネレータ１の制御系のブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【００３０】
ＥＣＵには、スタータ兼ジェネレータ１のジェネレータ機能が発生する三相交流を全波整流する３相全波整流器３００と、全波整流器３００の出力を予定のレギュレート電圧（レギュレータ作動電圧：例えば、１４．５Ｖ）に制限するレギュレータ１００とが設けられる。
【００３１】
ＥＣＵには、ロータ角度センサ２９、点火コイル２１、スロットルセンサ２３、フューエルセンサ２４、シートスイッチ２５、アイドルスイッチ２６、冷却水温センサ２７および点火パルサ３０が接続され、各部から検出信号がＥＣＵに入力される。点火コイル２１の二次側には点火プラグ２２が接続されている。
【００３２】
さらに、ＥＣＵには、スタータリレー３４、スタータスイッチ３５、ストップスイッチ３６，３７、スタンバイインジケータ３８、フューエルインジケータ３９、スピードセンサ４０、オートバイスタ４１、およびヘッドライト４２が接続される。ヘッドライト４２には、ディマースイッチ４３が設けられる。
【００３３】
上記の各部には、メインヒュ−ズ４４およびメインスイッチ４５を介してバッテリ４６から電流が供給される。なお、バッテリ４６は、スタータリレー３４によってＥＣＵに直接接続される一方、メインスイッチ４５を介さず、メインヒューズ４４だけを介してＥＣＵに接続される回路を有する。
【００３４】
図９は、前記ＥＣＵの発電制御に係る主要部の構成を示した図であり、３相全波整流器３００は、直列接続された２つのＦＥＴの３組を並列接続して構成されたブリッジ回路である。レギュレータ１００は、各相の低電位側のＦＥＴ（Ｕ−ＦＥＴ，Ｖ−ＦＥＴ，Ｗ−ＦＥＴ）の開閉すなわちゲート電圧を制御してバッテリ電圧ＶBを所定の電圧に制限する。
【００３５】
前記レギュレータ１００は、今回のレギュレート周期における最後の復帰相Ｘを更新登録する復帰相更新部１０１と、最新のゼロクロス相を更新登録するゼロクロス相更新部１０２と、前記ゼロクロス相更新部１０２に登録されているゼロクロス相に基づいて、次回のレギュレート周期の復帰開始相Ｙを判定する復帰開始相判定部１０３と、最後の復帰相Ｘと復帰開始相Ｙとが予定の関係にあると、次回のレギュレート周期における復帰開始相が前記Ｙ相以外となるようにレギュレートの開始タイビングを遅らせるレギュレート開始遅延部１０４とを含む。
【００３６】
次いで、本実施形態におけるレギュレート動作を、図１０のフローチャートおよび図１１の信号波形図を参照して説明する。なお、ここでは本実施形態の動作を判り易くするために、図１０のステップＳ１４において相電流のゼロクロスが検知された時点から説明を始める。
【００３７】
図１１の時刻ｔ1においてＷ相電流がゼロクロスし、これがステップＳ１４において検知されると、ステップＳ１５では、レギュレータ１００のゼロクロス相更新部１０２に、当該Ｗ相の識別子“Ｗ”が最新のゼロクロス相として更新登録される。ステップＳ１６では、レギュレータ１００により前記Ｕ−ＦＥＴ，Ｖ−ＦＥＴ，Ｗ−ＦＥＴがオンにされてレギュレートが開始される。
【００３８】
その後、時刻ｔ2においてＵ相電流がゼロクロスし、これがステップＳ１７において検知されると、ステップＳ１８では、ゼロクロス相更新部１０２に当該Ｕ相の識別子“Ｕ”が、前記Ｗ相の識別子“Ｗ”に代えて更新登録される。ステップＳ１９では、当該Ｕ相が既に復帰済みであるか否かが判定され、Ｕ相は未だ復帰していないのでステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、前記Ｕ−ＦＥＴがオフにされ、Ｕ相がレギュレート状態から復帰する。ステップＳ２１では、レギュレータ１００の復帰相更新部１０１に当該Ｕ相の識別子“Ｕ”が更新登録される。
【００３９】
その後、当該処理はステップＳ１０へ戻るが、この時点ではバッテリ電圧ＶBがレギュレート電圧Ｖregよりも低いので、上記したステップＳ１７〜Ｓ２１の各処理が繰り返される。
【００４０】
その間、時刻ｔ3においてＶ相電流がゼロクロスし、これがステップＳ１７において検知されると、ステップＳ１８では、ゼロクロス相更新部１０２に当該Ｖ相の識別子“Ｖ”が、既登録の識別子“Ｕ”に代えて更新登録される。ステップＳ１９では、当該Ｖ相が既に復帰済みであるか否かが判定され、Ｖ相は未だ復帰していないのでステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０ではＶ相がレギュレート状態から復帰する。ステップＳ２１では、レギュレータ１００の復帰相更新部１０１に当該Ｖ相の識別子“Ｖ”が、前記Ｕ相の識別子“Ｕ”に代えて更新登録される。
【００４１】
さらに、時刻ｔ4においてＷ相電流がゼロクロスし、これがステップＳ１７において検知されると、ステップＳ１８では、ゼロクロス相更新部１０２に当該Ｗ相の識別子“Ｗ”が、前記Ｖ相の識別子“Ｖ”に代えて更新登録される。ステップＳ１９では、当該Ｗ相が既に復帰済みであるか否かが判定され、Ｗ相は未だ復帰していないのでステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０ではＷ相がレギュレート状態から復帰する。ステップＳ２１では、レギュレータ１００の復帰相更新部１０１に当該Ｗ相の識別子“Ｗ”が、前記Ｖ相の識別子“Ｖ”に代えて更新登録される。
【００４２】
その後、時刻ｔ5において、バッテリ電圧ＶBがレギュレート電圧Ｖregに達し、これがステップＳ１０で検知されると、ステップＳ１１では、復帰相更新部１０１に登録されている識別子（本実施形態では、“Ｗ”）が、レギュレート開始遅延部１０４によって読み出される。ステップＳ１２では、ゼロクロス相更新部１０２に登録されている最新のゼロクロス相（本実施形態では、“Ｗ”）に基づいて、次のゼロクロス相（本実施形態では、Ｗ相の次のＵ相）が復帰開始相判定部１０３により判定される。
【００４３】
ステップＳ１３では、レギュレート開始遅延部１０４によって、復帰相Ｘおよび次回ゼロクロス相Ｙとの関係（Ｘ：Ｙ）が、（Ｕ相：Ｖ相），（Ｖ相：Ｗ相），（Ｗ相：Ｕ相）の組み合わせであるか否かが判定される。
【００４４】
本実施形態のように、復帰相Ｘおよび次回ゼロクロス相Ｙの関係が（Ｗ相：Ｕ相）であるときに各相を直ちにレギュレートさせてしまうと、復帰開始相が次回ゼロクロス相のＵ相となり、前記時刻ｔ1から始まった前回のレギュレート周期と復帰開始相が一致してしまう。
【００４５】
そこで、本実施形態はステップＳ１３の条件が成立すると、ステップＳ１４において次のゼロクロスまで待機し、ゼロクロスが検知されると、ステップＳ１５においてゼロクロス相を前記と同様に更新した後、ステップＳ１６において全相をレギュレートする。
【００４６】
このように、本実施形態では、バッテリ電圧ＶBがレギュレート電圧Ｖregに達しても、復帰相Ｘと次回ゼロクロス相Ｙとが予定の関係にあると直ちにレギュレートせず、次のゼロクロスを待ってレギュレートするので、復帰開始相を前回のレギュレート周期よりも１相分だけ遅らせることができる。したがって、前回のレギュレート周期における復帰開始相と今回のレギュレート周期における復帰開始相とを異ならせることができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、今回のレギュレート周期と次回のレギュレート周期とで復帰開始相を異ならせることができるので、各相のレギュレート時間の比をレギュレート周期ごとに異ならせることができる。この結果、特定の相のレギュレート時間が他の相のレギュレート時間よりも常に長くなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用したスクータ型自動二輪車の全体側面図である。
【図２】  図１のスイングユニットのクランク軸に沿った断面図である。
【図３】  スタータ兼ジェネレータ（永久磁石式回転電動機）の回転軸（クランク軸）に垂直な面での一部破断平面図である。
【図４】  図３の側面断面図である。
【図５】  ロータヨークの平面図である。
【図６】  ロータヨークの側面図である。
【図７】  ロータヨークの部分拡大図である。
【図８】  スタータ兼ジェネレータの制御系のブロック図である。
【図９】  図８のＥＣＵの主要部の構成を示したブロック図である。
【図１０】  図８のレギュレータの構成を示したブロック図である。
【図１１】  本発明のレギュレータの動作を示した波形図である。
【図１２】  従来のレギュレータの動作を示した波形図である。
【符号の説明】
１…スタータ兼ジェネレータ，５０…ステータ，５１…ステータコア，５２…ステータ突極，５３…ステータ巻線，６０…アウターロータ，６１…ロータヨーク，６２（６２Ｎ，６２Ｓ）永久磁石…，６３…ロータケース，７１…保護カバー，２０１…クランク軸，６１１…開口部，６１２…第１空隙，６１３…補極部，６１４…第２空隙
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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