JP2006006001A - Power unit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently charge a battery and also to prevent a voltage ripple caused by battery charge. <P>SOLUTION: A cathode of a thyristor 14 of a regulator 11 is connected to the alternator side of a power line L via a primary coil of a transformer 16. An anode of the thyristor 14 is grounded and a gate is connected to a voltage monitoring circuit 15. The voltage monitoring circuit 15 is connected to the power line L which supplies power from an alternator to an EFI system 13. The voltage of the power line L is monitored by the voltage monitoring circuit 15, and when the voltage is higher than a specified value, this power unit switches on the thyristor 14. This supplies a battery 12 with power generated in a secondary coil of the transformer, 16 thereby charging the battery. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

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。   The present invention relates to a power supply device provided with a battery charging mechanism, and more particularly to a power supply device for a motorcycle using a generator.

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）。
特開２００２−９８０３２号公報 For example, in a motorcycle using an electronically controlled fuel injection device, if the battery is overdischarged, even if the engine is started by kicking, the generated power is consumed for charging the battery, and sufficient electric power cannot be supplied to the electrical system. The problem that the engine cannot be started stably occurs. In order to solve such a problem, a method has been proposed in which the battery is disconnected from the power supply line of the AC generator using a relay until the power generation amount becomes sufficiently large (Patent Document 1).
JP 2002-98032 A

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。   However, in the method described in Patent Document 1, relay control is not only complicated, but the battery is in an original overdischarged state until the relay is turned on. When connected to the line, the generated power is absorbed by the battery. That is, there is still a problem that the power supply voltage fluctuates and the power supply to the electrical system becomes unstable.

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。   On the other hand, a regulator is connected to the AC generator, and when excessive power is generated in the generator, the power is passed to the ground side as surplus power to protect the electrical circuit and battery. This surplus electric power contributes slightly to reducing the load on the engine as a regenerative current, but in reality, the energy loss due to the resistance in the coil is large and it is hardly used at present. Further, when the generated power is used by using half-wave rectification, the generated power at the time of negative voltage is not used, which is inefficient.

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。   An object of the present invention is to charge a battery more efficiently and prevent voltage fluctuation due to battery charging.

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。   The power supply device of the present invention includes an AC generator, a battery, a rectifier for supplying electric power from the AC generator to a DC load, and battery charging means for charging the battery with the electric power generated by the AC generator. The battery charging means charges the battery using surplus power that is not used in the DC load or negative voltage that is not used among the generated power in the AC generator.

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。   The power supply device preferably further comprises voltage monitoring means for monitoring the generated voltage of the AC generator, and switch means for causing surplus power to flow to the ground side when the monitored voltage is higher than the specified voltage. For example, the power is supplied to the ground side by the switch means.

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。   The battery charging unit charges the battery using, for example, a current that flows to the ground side when the switch unit is energized. At this time, the battery charging means charges the battery using a change in current. Still further, the battery charging means charges the battery using a change in the magnetic field due to a change in current. For example, the battery charging means supplies surplus power to the battery via a transformer. At this time, the transformer is preferably connected in series to the switch means. The battery charging unit supplies surplus power to the battery using, for example, a coil.

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。   Further, for example, it is preferable that the battery charging means includes a capacitor, accumulates a negative output from the AC generator in the capacitor, and supplies this to the battery.

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。   As described above, according to the present invention, the battery can be charged more efficiently, and voltage fluctuation due to battery charging can be prevented.

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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the electrical configuration of the motorcycle according to the first embodiment of the present invention.

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）。   The electrical system 10 mounted on the motorcycle according to the present embodiment includes electrical components including an AC generator, a regulator 11, a battery 12, an electronically controlled fuel injection (EFI) system (DC load) 13, and the like (note that (Electrical components other than EFI systems are omitted).

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。   The regulator 11 includes, for example, a thyristor (switch means) 14 and a voltage monitoring circuit 15. The anode of the thyristor 14 is connected to the AC generator side of the power line L through the primary coil of the transformer 16, and the cathode is grounded. The gate of the thyristor 14 is connected to the voltage monitoring circuit 15, and the voltage monitoring circuit 15 is connected to the power supply line L.

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。   The power supply line L is a line for supplying electric power from the AC generator to the electrical system such as the EFI system 13, and the voltage of the power supply line L is monitored by the voltage monitoring circuit 15. That is, when the amount of power generation in the AC generator becomes excessive and the voltage of the power supply line L becomes larger than a specified value, the thyristor 14 is turned on, and surplus power is passed through the primary coil and the thyristor 14 of the transformer 16. Flow to the ground side.

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。   At this time, the electric power generated in the secondary coil of the transformer 16 is supplied to the positive side of the battery 12 via the diode 17 and used as electric power for charging. Further, the positive side of the battery 12 is connected to the power supply line L via the diode 18 (that is, power is not directly supplied from the power supply line L to the battery 12), and the power of the battery 12 is supplied via the diode 18. Supplied to the EFI system 13. In addition, the diode 19 is provided in the power supply line L, and it is prevented that the electric power of the battery 12 flows backward into the primary side coil of the transformer 16 and the AC generator.

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。   As described above, according to the first embodiment, the battery can be charged by using the surplus power generated in the AC generator, so that the battery can be charged efficiently. In addition, since only surplus power is used for charging, it is possible to prevent the power supply voltage from becoming unstable in the electrical system even when the battery is in an overdischarged state.

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。   Furthermore, in this embodiment, since the battery charging mechanism is configured using only the transformer and the diode, it is possible to provide a power supply device including the battery charging mechanism with an extremely simple configuration, and special control is also necessary. Not. Therefore, the manufacturing cost of the apparatus can be kept low and the reliability is high.

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。   Next, an electrical system according to a second embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. In addition, about the structure which performs the same function as 1st Embodiment, while abbreviate | omitting description, the same referential mark is used.

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。   In the electrical system 10 of the first embodiment, the anode of the thyristor 14 provided in the regulator 11 is connected to the power supply line L via the transformer 16, and the cathode is directly grounded. On the other hand, in the electrical system 20 of the second embodiment, the anode of the thyristor 14 is directly connected to the power supply line L, and the cathode is grounded via the coil 21. The cathode of the thyristor 14 is connected to the positive electrode of the battery 12 via a resistor 22 and a diode 17 connected in series. The positive electrode of the battery 12 is connected to the power supply line L (the cathode side of the diode 19 via the diode 18). ). Further, the voltage monitoring circuit 15 of the regulator 11 is connected to the cathode side of the diode 19 provided in the power supply line L as in the first embodiment.

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。   That is, when the voltage of the power supply line L monitored by the voltage monitoring circuit 15 becomes larger than a specified value, the thyristor 14 is turned on, and excess power from the AC generator is passed through the thyristor 14 as surplus power. It is. At this time, a part of the surplus power flows to the ground via the coil 21, and the rest is supplied to the positive electrode of the battery 12 via the resistor 22 and the diode 17. That is, by adjusting the inductance of the coil 21 and the value of the resistor 22, the surplus power generated by the AC generator can be used for charging without applying an excessive load to the battery 12.

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。   As described above, also in the configuration of the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

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。   Next, an electrical system according to a third embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram showing an outline of the electrical configuration of the electrical system according to the third embodiment. The same reference numerals are used for the same configurations as those in the first and second embodiments, and the description thereof is omitted.

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。   In the electrical system 30 of the third embodiment, the anode of the thyristor 14 provided in the regulator 11 is directly connected to the power supply line L as in the second embodiment, and the cathode of the thyristor 14 is directly grounded as in the first embodiment. Connected to the side. On the other hand, the voltage monitoring circuit 15 of the regulator 11 is connected to the cathode side of the diode 19 provided in the power supply line L as in the first and second embodiments.

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。   In the third embodiment, the cathode side of the thyristor 14 is connected to the positive electrode of the battery 12 via the capacitor 23 and the diode 17 connected in series. The anode of the diode 24 is connected between the capacitor 23 and the diode 17 (on the cathode side of the diode 17), and the cathode of the diode 24 is grounded.

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。   That is, the battery charging circuit according to the present embodiment includes the capacitor 23 and the diodes 17 and 24, and charges the battery 12 in parallel with the diode 19 (rectifier) that performs half-wave rectification. As a result, when the output from the AC generator to the power supply line L is negative, charges are accumulated in the capacitor 23, and when the output from the AC generator becomes positive, the accumulated charges are discharged and supplied to the battery 12. To charge.

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。   FIG. 4 shows how the voltage changes at a point A corresponding to the AC generator side terminal of the capacitor 23 and a point B corresponding to the battery 12 side terminal of the capacitor 23, and the voltage difference between both terminals of the capacitor 23. That is, the voltage (B-A) between points A and B is shown. The horizontal axis is time.

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。   For example, in the AC generator, a sine wave AC is generated, and the voltage at the point A is, for example, a sine wave S having an amplitude Vs. Further, the voltage at the point B is offset to the plus side by the amplitude Vs. The capacitor 23 is charged while the voltage at the point A is negative (section Tc), and the voltage at the point B increases until it becomes equal to the battery voltage. Thereafter, the capacitor 23 is discharged while the voltage at the point A is positive, and the power stored in the capacitor 23 is charged to the battery 12 through the diode 17 together with the power from the AC generator.

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。   As described above, according to the third embodiment, the negative voltage of the AC generator that has not been conventionally used by the half-wave rectification using the diode 19 or the like can be used for battery charging via the battery charging circuit. Charging becomes possible. In addition, since the power consumed for battery charging can be distributed in time series, it is possible to prevent the power supply voltage from being significantly lowered temporarily. In the present embodiment, the charging current can be limited by adjusting the capacitance of the capacitor, and an excessive load can be prevented from being applied to the battery.

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。   In the present embodiment, the specified value is a specified value for preventing an excessive load from being applied to the EFI system or the like, and is determined based on, for example, the maximum rated current of the EFI system.

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。1 is a block diagram showing an electrical configuration of a motorcycle according to a first embodiment of the present invention. 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。It is a block diagram which shows the electric constitution of the motorcycle which is 2nd Embodiment of this invention. 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。It is a block diagram which shows the electric constitution of the motorcycle which is 3rd Embodiment of this invention. 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。It is a graph showing the change of the voltage in the points A and B of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrical system 11 Regulator 12 Battery 13 Electronically controlled fuel injection (EFI) system 14 Thyristor 15 Voltage monitoring circuit 16 Transformer

Claims (9)

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。 An alternator,
Battery,
A rectifier for supplying power from the AC generator to a DC load;
Battery charging means for charging the battery with the electric power generated by the AC generator;
The said battery charge means charges the said battery using the surplus electric power or negative voltage which is not utilized with the said DC load among the electric power generated in the said AC generator, The power supply device characterized by the above-mentioned. 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。   Voltage monitoring means for monitoring the power generation voltage of the AC generator; and switch means for causing surplus power to flow to the ground side when the monitored voltage is higher than a specified voltage. The surplus power is supplied by the switch means. The power supply apparatus according to claim 1, wherein the power supply apparatus is a power flowing to the ground side. 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。   The power supply apparatus according to claim 2, wherein the battery charging unit charges the battery using a current that flows to a ground side when the switch unit is energized. 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。   The power supply apparatus according to claim 3, wherein the battery charging unit charges the battery using the change in the current. 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。   The power supply apparatus according to claim 4, wherein the battery charging unit charges the battery using a change in a magnetic field due to a change in the current. 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。   The power supply apparatus according to claim 2, wherein the battery charging unit supplies surplus power to the battery via a transformer. 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。   The power supply device according to claim 6, wherein the transformer is connected in series to the switch means. 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。   The power supply apparatus according to claim 2, wherein the battery charging unit supplies surplus power to the battery using a coil. 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。

2. The power supply device according to claim 1, wherein the battery charging unit includes a capacitor, stores a negative output from the AC generator in the capacitor, and supplies the capacitor to the battery.

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