JP2005344651A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バッテリレスの電源装置において、エンジン始動性能と負荷作動時における電源電圧の安定性とを同時に確保する。
【解決手段】 交流発電機１１において発電された電力を、レギュレータ１２を介して電源ラインＬに供給する。電源ラインＬに燃料噴射システム（ＦＩ負荷）１３、第１コンデンサ１４を並列に接続する。更に、スイッチ１７を介してＤＣ負荷１５と第２コンデンサ１６を電源ラインＬに並列に接続する。スイッチ１７のオン／オフにより、第１コンデンサ１４の充電が終了後、第２コンデンサ１６への充電を行なう。ＤＣ負荷１５に含まれる複数の負荷が同時に作動された場合には、第２コンデンサ１６から各ＤＣ負荷１５に電力を付加的に供給し電源ラインＬの電圧低下を防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バッテリを用いないエンジン電装系の電源装置に関し、特に発電機を用いた自動二輪車の電源装置に関する。

例えばバッテリを伴わないバッテリレスの燃料噴射システムにおいて、インジェクタの駆動のためにコンデンサを設けたものが知られている（特許文献１参照）。また、自動二輪車等のエンジン始動時において、ＤＣ負荷等の電気負荷を電源ラインから切断し、始動時における電気負荷の低減を図りエンジン始動性の向上を図る構成が知られている（特許文献２参照）。
特開２００２−９８０３２号公報 特開平９−３２４７３２号公報

しかし、上記構成においてコンデンサ容量が少ないと、エンジン始動後においても複数の電気負荷（ウインカー、ブレーキランプ、ホーン等のＤＣ負荷等）を同時に作動させると、電源電圧が著しく低下し、燃料噴射システムの作動が停止してエンストを引き起こすことがある。また、コンデンサ容量を大きくすると、キック始動時における発電電力の多くがコンデンサに吸収され、電圧上昇に時間が掛かり、エンジンの始動性能が悪化するという問題がある。

本願発明は、バッテリレスの電源装置において、エンジン始動性能と負荷作動時における電源電圧の安定性とを同時に確保することを目的としている。

本発明の電源装置は、燃料噴射システムへ電力を供給する電源ラインに接続され、電源ラインの電圧変動を抑制する第１コンデンサと、燃料噴射システム以外のＤＣ負荷とを備え、ＤＣ負荷に並列に接続され、専らＤＣ負荷に電力を供給するための第２コンデンサを設けたことを特徴としている。

第２コンデンサは、エンジン始動後の所定時間経過後、例えば電源ラインと第２コンデンサを通電させる第１スイッチ手段により充電される。また例えば、第２コンデンサは、エンジン始動時または始動後に前記第２コンデンサへの充電を制御する充電制御手段により充電される。

また更に、充電制御手段は、第２コンデンサへの単位時間当たりの電力供給量を抑制する電力供給抑制手段を備えることが好ましい。このとき電力供給抑制手段は、例えば抵抗を用いて電力供給量を抑制する。また、電力供給抑制手段は、例えば第２スイッチ手段を備え、第２スイッチ手段が第２コンデンサへの充電を断続的に繰り返すことにより、単位時間当たりの電力供給量の平均を低減する。

また、電源ラインの電圧をより安定させるには、第１コンデンサから、第２コンデンサ及びＤＣ負荷に電力が供給されることを防止する第１逆止手段を備えることが好ましい。また電源装置は、例えば第２コンデンサから、電源ラインに電力が供給されることを防止する第２逆止手段を備える。

以上のように、本発明によれば、バッテリレスの電源装置において、エンジン始動性能と負荷作動時における電源電圧の安定性とを同時に確保することができる。

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実施形態であるバッテリレスの自動二輪車における電源系の電気的な構成を模式的に示すブロック図である。

本実施形態の自動二輪車の電源装置１０は、例えば交流発電機（ＡＣＧ）１１、レギュレータ（Ｒｅｇ）１２、燃料噴射システム（ＦＩ負荷）１３、第１コンデンサ１４、ウインカー、ブレーキランプ、ホーン等からなるＤＣ負荷１５、第２コンデンサ１６、及びスイッチ１７（第１スイッチ手段）から概ね構成される。

電源ラインＬは、レギュレータ１２を介して交流発電機１１からの電力を各電装システムに供給する。電源ラインＬには、ＦＩ負荷１３、第１コンデンサ１４、ＤＣ負荷１５、第２コンデンサ１６が並列に接続される。なお、ＤＣ負荷１５と第２コンデンサ１６は、スイッチ１７を介して電源ラインＬに並列に接続される。

キック始動時、スイッチ１７はオフ状態とされ、ＤＣ負荷１５及び第２コンデンサ１６に電力は供給されない。すなわち、キック始動時において、交流発電機１１において発電された電力は、第１コンデンサ１４及びＦＩ負荷１３にのみ供給される。第１コンデンサの容量は、キック始動において第１コンデンサ１４への充電によりＦＩ負荷１３の起動を妨げない程度に小さく、かつ、少なくともＦＩ負荷１３の単独の継続的駆動に十分な程度に大きい。

エンジン始動後、ＤＣ負荷１５に含まれる各装置をオフ状態に維持したままスイッチ１７がオン状態とされると、第２コンデンサ１６への充電が開始される。第２コンデンサ１６は、複数のＤＣ負荷１５が同時にオンされた場合に、電力をＤＣ負荷１５に供給し、電源ラインＬの電圧低下を抑制する。すなわち、複数のＤＣ負荷１５が同時にオンされた場合に、ＦＩ負荷１３が停止してエンストが発生することを防止する。

以上のように、第１実施形態の電源装置によれば、燃料噴射システムの電源に設けられた第１コンデンサに加え、燃料噴射システム以外の電気負荷に対しては専用の第２コンデンサを設け、スイッチ等を用いて第２コンデンサへの充電を第１コンデンサへの充電からずらしている。これにより、電源装置全体では電気容量が増大され、電気負荷の同時作動による電源電圧変動は抑止される。また同時に、キック始動時においてコンデンサの充電に費やされる電力を低く抑えられ始動性能も向上する。

次に図２を参照して本発明の第２実施形態の電源装置について説明する。図２は、第２実施形態であるバッテリレスの自動二輪車における電源系の電気的な構成を模式的に示すブロック図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成に関しては同一参照符合を用いるとともにその説明を省略する。

第２実施形態の電源装置２０は、第１実施形態の構成に加えて、第２コンデンサ１６を抵抗１８を介して電源ラインＬに接続したものである。すなわち、第２実施形態では、スイッチ１７のオン／オフ状態に係らず、第２コンデンサ１６には、抵抗１８を介して電源ラインＬから僅かな電力が供給され充電される。すなわち、第２コンデンサ１６は、第１コンデンサ１４に比べ時間を掛けて少しずつ充電される。したがって、第２コンデンサ１６への充電により電源ラインＬの電圧が低下し、ＦＩ負荷１３への電力供給が不十分となることはない。

一方、ＤＣ負荷１５の複数の電装品が同時に起動された場合には、第１実施形態と同様に、第２コンデンサ１６から電力が供給され、電源電圧の低下が防止される。

以上のように第２実施形態においても、第１実施形態と略同様の効果が得られる。

図３は、第３実施形態であるバッテリレスの自動二輪車における電源系の電気的な構成を模式的に示すブロック図である。第１、２実施形態と同様の構成に関しては同一参照符合を用いるとともにその説明を省略する。

第３実施形態の電源装置３０は、第１実施形態の第２コンデンサ１６への電力供給をスイッチング回路１９（第２スイッチ手段）により制御するものである。例えば、第２コンデンサ１６のグランド側はスイッチング回路１９により、オン／オフ制御される。スイッチング回路１９は、図示しない電子制御ユニットに接続されており、この電子制御ユニットにより例えばパルス制御される。第２コンデンサ１６への充電は、スイッチ１７がオン状態とされた後、スイッチング回路１９の駆動により断続的に繰り返し行なわれる。

すなわち第２実施形態では、抵抗を接続することにより第２コンデンサ１６への充電を抑制し、第２コンデンサ１６への充電により消費される電力を低く抑えた。これに対し、第３実施形態では、スイッチング回路１９により断続的に第２コンデンサ１６へ電力を供給することにより、充電時間を長くして第２コンデンサ１６への平均的な電力供給量を低く抑え、電源電圧が第２コンデンサの充電により著しく低下することを防止している。

以上のように、第３実施形態においても、第１及び第２実施形態と略同様の効果を得ることができる。

図４は、第４実施形態であるバッテリレスの自動二輪車における電源系の電気的な構成を模式的に示すブロック図である。第１実施形態と同様の構成に関しては同一参照符合を用いるとともにその説明を省略する。

第４実施形態の電源装置４０では、レギュレータ１２からの電源ラインＬの途中にダイオード２１が設けられ、ダイオード２１のカソード側にＤＣ負荷１５及び第２コンデンサ１６が並列にスイッチ１７を介して接続され、ダイオード２１のアノード側に第１コンデンサ１４及びＦＩ負荷１３が並列に接続される。すなわち、第４実施形態の電気的な構成は、ダイオード１２が設けられたことを除いて第１実施形態と同様である。

第１実施形態では、エンジン始動後にスイッチ１７がオン状態とされると、第１コンデンサ１４に蓄えられた電力がＤＣ負荷１５や第２コンデンサ１６の充電に消費されてしまうが、第４実施形態の構成によれば、第１コンデンサ１４と、ＤＣ負荷１５及び第２コンデンサ１６との間にダイオード２１を介在させることにより、第１コンデンサ１４に蓄積された電力が、ＤＣ負荷１５及び第２コンデンサ１６によって消費されることを防止できる。

以上のように、第４実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、第１コンデンサに蓄積された電力を燃料噴射システム以外の負荷や、第２コンデンサによって消費されることを防止できるので、燃料噴射システムに、より安定的に電力供給を行なうことができ、燃料噴射システムがダウンする可能性を更に低減できる。

図５は、第５実施形態であるバッテリレスの自動二輪車における電源系の電気的な構成を模式的に示すブロック図である。第１実施形態と同様の構成に関しては同一参照符合を用いるとともにその説明を省略する。

第５実施形態の電源装置５０では、交流発電機１１とレギュレータ１２とを結ぶ電源ラインＬ１に、ＤＣ負荷１５及び第２コンデンサ１６が、ダイオード２２及びスイッチ１７を介して並列に接続され、ダイオード２２は、カソード側を電源ラインＬ１に、アノード側をＤＣ負荷１５及び第２コンデンサ１６側に接続される。一方レギュレータ１２から先の電源ラインＬ２には、第１コンデンサ１４とＦＩ負荷１３が接続される。

第５実施形態の電源装置５０では、第１コンデンサ１４に蓄積された電力はレギュレータ１２の存在によりＦＩ負荷１３のみにより消費され、第２コンデンサ１６に蓄積された電力はダイオード２２の存在によりＤＣ負荷１５においてのみ消費される。

以上のように、第５実施形態によれば、第４実施形態と略同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、三相交流発電機、全波整流においても効果があるが、特に電源電圧に大きな変動を生じ易い、半波整流の単相交流発電機においてその効果が顕著である。また、第２実施形態や第３実施形態を第４〜第５実施形態と組み合せることも可能である。

本発明の第１実施形態である自動二輪車の電源装置の構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の第２実施形態である自動二輪車の電源装置の構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の第３実施形態である自動二輪車の電源装置の構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の第４実施形態である自動二輪車の電源装置の構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の第５実施形態である自動二輪車の電源装置の構成を模式的に示すブロック図である。

符号の説明

１０ 電源装置
１１ 交流発電機（ＡＣＧ）
１２ レギュレータ
１３ 燃料噴射システム（ＦＩ負荷）
１４ 第１コンデンサ（コンデンサ１）
１５ 燃料噴射システム以外のＤＣ負荷
１６ 第２コンデンサ（コンデンサ２）
Ｌ 電源ライン

Claims (8)

1. 燃料噴射システムへ電力を供給する電源ラインに接続され、前記電源ラインの電圧変動を抑制する第１コンデンサと、
   前記燃料噴射システム以外のＤＣ負荷とを備え、
   前記ＤＣ負荷と並列に接続され、専ら前記ＤＣ負荷に電力を供給するための第２コンデンサを設けたことを特徴とする電源装置。
2. 前記第２コンデンサは、エンジン始動後の所定時間経過後、前記電源ラインと前記第２コンデンサを通電させる第１スイッチ手段により充電されることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
3. 前記第２コンデンサは、エンジン始動時または始動後に前記第２コンデンサへの充電を制御する充電制御手段により充電されることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
4. 前記充電制御手段が、前記第２コンデンサへの単位時間当たりの電力供給量を抑制する電力供給抑制手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
5. 前記電力供給抑制手段が抵抗を用いることを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
6. 前記電力供給抑制手段が第２スイッチ手段を備え、前記第２スイッチ手段が前記第２コンデンサへの充電を断続的に繰り返すことにより、前記単位時間当たりの電力供給量の平均を低減することを特徴とする請求項４に記載の電源装置。
7. 前記第１コンデンサから、前記第２コンデンサ及び前記ＤＣ負荷に電力が供給されることを防止する第１逆止手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載の電源装置。
8. 前記第２コンデンサから、前記電源ラインに電力が供給されることを防止する第２逆止手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか一項に記載の電源装置。
   
   

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