JP2009024657A - Power generation control device and saddle type vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関で駆動されるマグネトウにより発生する交流電流を発電電流制御手段により直流に整流しかつ発電量を調整する発電制御装置及び鞍乗型車両に関し、特に起動時の発電制御に関する。 The present invention relates to a power generation control device and a saddle riding type vehicle that rectifies an alternating current generated by magneto driven by an internal combustion engine into a direct current by a generated current control means and adjusts a power generation amount, and particularly relates to power generation control at startup.
従来から、この種の発電制御装置としては、バッテリからスタータモータへ給電し、スタータモータによりエンジンを起動し、エンジンのクランク軸の回転によりマグネトウ(磁石式発電体)が回転駆動され発電する自動二輪車の発電制御装置がある。かかる発電制御装置は、減速時にエンジン負荷が大きくなるときにはエンジンストールを起こすことがあるので、減速時には発電出力をカットしてエンジンの負担を軽減し、エンジンストールを防止することが特許文献1に開示されている。 Conventionally, as this type of power generation control device, a motorcycle that supplies power from a battery to a starter motor, starts the engine by the starter motor, and rotates a crankshaft of the engine to rotate and drive a magneto (generator generator) to generate power. There is a power generation control device. Patent Document 1 discloses that such a power generation control device may cause an engine stall when the engine load becomes large at the time of deceleration, thereby reducing the load on the engine by cutting the power generation output at the time of deceleration and preventing the engine stall. Has been.
一方、従来の自動二輪車等には、図10に示すような発電制御装置が搭載されている。詳述すると、この形式の発電制御装置10は、内燃機関1のクランク軸2の回転により回転駆動されるマグネトウ11で三相交流電流を発電し、レギュレータ12により直流電流に整流し、この発電電流を電気機器14(ヘッドランプ14aとブレーキランプ14bとその他の電気機器14c)に供給すると共に、レギュレータ12と並列に設けたバッテリ13からの発電電流を電気機器14に供給するように構成されており、エンジン1の起動時には、クランク軸2をスタータモータ(図示しない;その他の電気機器14cに含まれる)が起動回転し、エンジン1の起動時からレギュレータ12により、マグネトウ11に負荷がかかる発電制御を行い、負荷電流Iyの変動に対応して発電電流Ixを変動して発電制御するように構成されている。なお、発電電流Ix>負荷電流Iyのとき、バッテリ13に充電電流Iq(=Ix−Iy)が流れて充電が行われる。
しかしながら、図10に示す発電制御装置10によれば、エンジン1の起動時には、スタータモータがバッテリ13から給電されつつクランク軸2を起動回転する一方で、レギュレータ12により、エンジン1の起動時からマグネトウ11の発電電圧が大きな発電電流となるように制御されるので、マグネトウ11に大きな負荷トルクがかかることになっている。このため、スタータモータがクランク軸2を回転し難くなり、内燃機関1の起動失敗に繋がる一因になっている。
However, according to the power
また、図10に示す発電制御装置10によれば、負荷電流Iyの変動に発電電流Ixが良好には追随せず、発電電流Ixを供給停止してしまうこともある。
Further, according to the power
そこで、この発明は、内燃機関の起動時に、スタータモータがクランク軸を回転し易く、内燃機関の起動失敗が少なくなり、起動後は負荷電流の変動に発電電流が良好に追随する発電制御装置及び鞍乗型車両を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention provides a power generation control device in which a starter motor easily rotates a crankshaft when starting an internal combustion engine, the failure of the internal combustion engine to start is reduced, and the generated current follows the fluctuation of the load current after the start, and It is an object to provide a straddle-type vehicle.
かかる課題を達成するために、請求項1に記載の発明は、内燃機関のクランク軸の回転により回転駆動され、交流電流を発電する磁石式発電体と、前記交流電流を直流に整流しかつ発電量を制御した発電電流を電気機器に供給する発電電流制御手段とを具備し、前記発電電流制御手段は、前記磁石式発電体が発生する交流電流を直流電流に変換する整流部と、前記整流部の発電量を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記内燃機関の起動時発電制御手段と通常運転時発電制御手段とを具備し、前記起動時発電制御手段は、前記内燃機関の起動の開始から完了までを監視する起動監視手段と、前記起動監視手段による前記内燃機関の起動監視に基づいて、前記内燃機関の起動の開始から完了までの間、前記整流部より出力する発電電流を零乃至起動完了後の発電電流の最小電流値よりも所要小さい微小電流値となるように前記整流部に対する制御信号の出力を設定する起動時電流値設定手段とを備えてなり、前記通常運転時発電制御手段は、前記内燃機関の起動完了後において前記整流部を制御しかつ前記整流部より出力する発電電流を、前記電気機器の負荷電流又は前記磁石式発電体の動作モードに応じて、変動制御する構成である発電制御装置としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a magnet-type power generator that is rotationally driven by rotation of a crankshaft of an internal combustion engine to generate an alternating current, and rectifies the alternating current into a direct current and generates power. A power generation current control means for supplying a generated current controlled in amount to an electrical device, the power generation current control means comprising: a rectification unit that converts an alternating current generated by the magnet type power generator into a direct current; and the rectification A control unit that controls a power generation amount of the internal combustion engine, and the control unit includes a power generation control unit during startup of the internal combustion engine and a power generation control unit during normal operation, and the power generation control unit during startup includes the internal combustion engine Based on start-up monitoring means for monitoring from start to completion of engine start-up and start-up monitoring of the internal combustion engine by the start-up monitoring means, output from the start-up to completion of the internal combustion engine is output from the rectifier. Generated current And a starting current value setting means for setting the output of the control signal to the rectifying unit so as to have a minute current value that is smaller than zero or the minimum current value of the generated current after completion of starting, during the normal operation The power generation control means controls the rectification unit after the start-up of the internal combustion engine and changes the power generation current output from the rectification unit according to the load current of the electrical equipment or the operation mode of the magnet power generation unit. The power generation control device is configured to be controlled.
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成に加え、前記起動監視手段は、前記磁石式発電体の回転周期の信号入力を監視・検出により、前記内燃機関の起動を監視することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the start monitoring means monitors the start of the internal combustion engine by monitoring and detecting a signal input of a rotation period of the magnet power generator. Features.
請求項3に記載の発明は、請求項1の構成に加え、前記起動監視手段は、スタータモータまたは該スタータモータに給電するバッテリの電圧変化の監視・検出により、前記内燃機関の起動を監視することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the start monitoring unit monitors the start of the internal combustion engine by monitoring and detecting a change in voltage of a starter motor or a battery that supplies power to the starter motor. It is characterized by that.
請求項4に記載の発明は、請求項1又は2の構成に加え、前記起動監視手段は、前記起動開始後に前記磁石式発電体の回転周期の信号を入力して回転速度を算出し、該回転速度が前記内燃機関がアイドル時回転速度よりも所要小さい閾値に達することを監視し、その後は回転速度の変動幅が閾値以下になることを監視し、検出したら、前記通常運転時発電制御手段による制御に切り替える制御切換信号を出力するように構成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the start monitoring unit calculates a rotation speed by inputting a rotation period signal of the magnet type power generator after the start of the start, Monitoring that the internal combustion engine reaches a threshold value that is smaller than the required rotational speed of the internal combustion engine, and then monitoring that the fluctuation range of the rotational speed is less than or equal to the threshold value. It is configured to output a control switching signal for switching to control according to.
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れか一に記載の発電制御装置を備えた鞍乗型車両としたことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is a straddle-type vehicle including the power generation control device according to any one of claims 1 to 4.
各請求項に記載の発明によれば、起動時発電制御手段により、内燃機関の起動開始から起動完了時までの間、整流部より出力する発電電流を零乃至起動完了後の発電電流の最小電流値よりも所要小さい微小電流値となるように整流部を制御するので、スタータモータがクランク軸を回転し易くなり、内燃機関を起動し易く起動失敗が少なくなる。すなわち、内燃機関の起動時には、内燃機関のクランク軸をスタータモータが起動回転するからバッテリからスタータモータへ給電が行われバッテリ電圧が大きく低下する。このとき、内燃機関のクランク軸と連結された磁石式発電体の発電制御装置が大きな発電が行われるように制御すると、磁石式発電体に負荷トルクがかかるので、スタータモータがクランク軸を回転し難くなり、内燃機関を起動し難くなる。 According to the invention described in each claim, the generated current output from the rectifying unit is set to zero or the minimum current of the generated current after the completion of the start-up by the start-up power generation control means from the start of the internal combustion engine to the completion of the start-up. Since the rectification unit is controlled so as to obtain a minute current value smaller than the required value, the starter motor can easily rotate the crankshaft, and the internal combustion engine can be easily started, so that the startup failure is reduced. That is, when the internal combustion engine is started, since the starter motor starts and rotates the crankshaft of the internal combustion engine, power is supplied from the battery to the starter motor, and the battery voltage is greatly reduced. At this time, if the power generation control device of the magnetic power generator connected to the crankshaft of the internal combustion engine is controlled so as to generate a large amount of power, a load torque is applied to the magnetic power generator, so the starter motor rotates the crankshaft. It becomes difficult to start the internal combustion engine.
また各請求項に記載の発明によれば、磁石式発電体が回転を開始したら、整流部より出力する発電電流を零乃至起動完了後の発電電流の最小電流値よりも所要小さい微小電流値とするので、スタータモータがクランク軸を回転し易くなり、そして、内燃機関がアイドル時回転速度よりも所要小さい閾値に達するまで磁石式発電体の回転速度を監視し、次いで、発電機回転速度の変動幅が閾値以下になることを監視し、その後に、前記整流部より出力する発電電流を負荷電流に対応して制御するように電流値の切換えを行い、電流値の切換え時期の監視精度を高めたので、内燃機関の起動失敗が一層少なくなる。 According to the invention described in each claim, when the magnetic power generator starts to rotate, the generated current output from the rectifying unit is set to zero or a minute current value that is smaller than the minimum current value of the generated current after completion of startup. Therefore, it becomes easy for the starter motor to rotate the crankshaft, and the rotational speed of the magnetic power generator is monitored until the internal combustion engine reaches a threshold value that is smaller than the rotational speed at idling. Monitor that the width is below the threshold, and then switch the current value so that the generated current output from the rectifier is controlled according to the load current, increasing the monitoring accuracy of the current value switching timing Therefore, the startup failure of the internal combustion engine is further reduced.
さらに各請求項に記載の発明によれば、磁石式発電体が回転を開始したら、整流部より出力する発電電流を零乃至起動完了後の発電電流の最小電流値よりも所要小さい微小電流値とするので、スタータモータがクランク軸を回転し易くなり、そして、内燃機関がアイドル時回転速度よりも所要小さい閾値に達するまで磁石式発電体の回転速度を監視し、その後に、前記整流部より出力する発電電流を負荷電流に対応して制御するように電流値の切換えを行うので、内燃機関の起動失敗が少ない。 Furthermore, according to the invention described in each claim, when the magnet type power generator starts rotating, the generated current output from the rectifying unit is set to zero or a minute current value that is smaller than the minimum current value of the generated current after the start-up is completed. Therefore, the rotation speed of the magnetic power generator is monitored until the starter motor easily rotates the crankshaft, and the internal combustion engine reaches a threshold value smaller than the required rotation speed during idling. Since the current value is switched so that the generated current to be controlled is controlled in accordance with the load current, the startup failure of the internal combustion engine is small.
請求項8に記載の発明によれば、鞍乗型車両の発電制御装置に採用され、鉛蓄電池以外の二次電池を採用できるので、バッテリを小型軽量にすることができて、全体の重量を低減することができ、従来の自動二輪車内にバッテリを収納するために必要とされていた収納スペースを他へ転用することができ、又、バッテリが不要となることによるコストダウンが実現される。 According to the invention described in claim 8, since it is adopted in the power generation control device of the saddle riding type vehicle and a secondary battery other than the lead storage battery can be adopted, the battery can be reduced in size and weight, and the overall weight can be reduced. The storage space required for storing the battery in the conventional motorcycle can be diverted to another, and the cost can be reduced by eliminating the need for the battery.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔実施の形態1〕
自動二輪車等の鞍乗型車両に備えられる発電制御装置を図1乃至3に示す。
[Embodiment 1]
A power generation control device provided in a straddle-type vehicle such as a motorcycle is shown in FIGS.
まず、構成を説明する。図1に示すように、発電制御装置20は、回転駆動される磁石式三相交流発電体(以下、マグネトウという。)21と、発電電流制御手段22と、発電電流制御手段22と並列な電源であるバッテリ23と、発電電流制御手段22及びバッテリ23から給電される電気機器24とを備えている。
First, the configuration will be described. As shown in FIG. 1, the power generation control device 20 includes a rotationally driven magnet type three-phase AC power generator (hereinafter referred to as “magneto”) 21, a power generation current control means 22, and a power supply in parallel with the power generation current control means 22. And a power generation current control means 22 and an
発電制御装置20を装備する鞍乗型車両のエンジン(内燃機関)1のクランク軸2の起動時の回転速度と時間と関係図を図2に示す。図2から分かるように、この例では、約1500rpmがアイドル時回転速度である。エンジン1が起動開始すると急速に回転速度を上げていくが、800rpm〜1500rpmの間の速度上昇時には、エンジン1は、回転速度の増加と減少を交番しながら、バタバタと回転して回転速度を増大し、このように回転速度変動値が高い状態では、エンジンストールが起こりやすく起動完了していない。回転速度変動値が高い状態で発電制御装置20を発電してクランク軸2に負荷を掛けると、エンジンストールが一層起こりやすくなる。
FIG. 2 shows the relationship between the rotational speed and time when the
そこで、この実施の形態では、1200rpmを閾値としてエンジン回転数を監視し、1200rpmに到達したら、今度は、回転速度変動値を算出してこれを監視し、回転速度変動値が閾値よりも小さくなり、エンジンのバタバタとした回転が収まったら、エンジン1が起動完了したものと判断して、起動完了するまでは、発電制御装置20の発電量を零乃至起動完了後の発電電流の最小電流値よりも所要小さい微小電流値となるように発電し、起動完了後は、通常運転時発電制御手段は、前記内燃機関の起動完了後において前記整流部を制御しかつ前記整流部より出力する発電電流を、前記電気機器の負荷電流又は前記磁石式発電体の動作モードに応じた通常運転時発電制御を行う構成である。 Therefore, in this embodiment, the engine speed is monitored with 1200 rpm as a threshold, and when it reaches 1200 rpm, the rotational speed fluctuation value is calculated and monitored, and the rotational speed fluctuation value becomes smaller than the threshold value. When the engine rotation is settled, it is determined that the engine 1 has been started, and until the start is completed, the power generation amount of the power generation control device 20 is zero or from the minimum current value of the generated current after the start is completed. The power generation control means during normal operation, after completion of startup, controls the rectification unit and outputs the generated current output from the rectification unit after completion of startup of the internal combustion engine. The power generation control during normal operation according to the load current of the electric device or the operation mode of the magnet type power generator is performed.
マグネトウ21は、エンジン1のクランク軸2の回転により駆動されロータに取付けられた永久磁石(図示しない)が回転してステータコイル21a〜21cで発電する三相交流発電機である。
The magneto 21 is a three-phase AC generator that is driven by rotation of the
発電電流制御手段22は、整流部22aと、位相検出回路22bと、制御部22cと、ゲート回路22dとを備えてなる。
The generated current control means 22 includes a
バッテリ23は、発電電流制御手段22と並列接続され該発電電流制御手段22からの発電電流Ixが電気機器24の負荷電流Iyよりも小さいときに放電電流Idを前記電気機器24に供給すると共に発電電流Ixが負荷電流Iyよりも大きいときに充電電流Iqを供給される。
The
電気機器24として、ここではヘッドランプ24aとブレーキランプ24bとその他の電気機器24cが示されている。その他の電気機器24cとは、点火制御コントローラ、エンジンコントロールユニット、FIコントローラ、テールランプ、ストップランプ、ニュートラルインジケータ、スタータモータ、メーター、電動ポンプ等が該当する。
Here, as the
発電電流制御手段22について詳述する。
整流部22aは、マグネトウ21が発生する交流電圧を直流電流に変換する回路部である。この整流部22aは、上流側のダイオードと下流側のサイリスタとを直列接続した回路を三相ブリッジ混合接続し、各ステータコイル21a〜21cに誘起された交流電圧をダイオードとサイリスタの中点位置に印加し、各サイリスタのゲートが位相角制御電流によりターンオン制御されて発電電流を可変出力するように構成されている。サイリスタは、ゲートに一定の電流を通過させるとアノードとカソード間が導通(ターンオン)する。この導通を停止(ターンオフ)するためには、アノードとカソード間の電流を一定値以下にする必要があるが、ここでは、交流電流が零に向かって小さく変化していく課程でターンオフすることになる。
The generated current control means 22 will be described in detail.
The rectifying
位相検出回路22bは、整流部22aの三相の電圧を入力して各相の回転周期を検出し、後述する制御部22cへ出力する。該位相検出回路22bは、一相毎に変化する電圧を入力して例えば入力電圧が上昇開始するときの所要基準電圧になったときに1パルスを出力することを三相について行うようになっていれば足りる。なお、位相検出回路22bに変えて、位相検出センサ(例えば磁気センサ)25をマグネトウ21の近傍に設けると共に、ロータに位相検出センサが3つのステータコイル21a〜21cの位置を検出できる突起等を設けて良い。
The
ゲート回路22dは、後述する制御部22cからのトリガー信号出力指示信号を入力し、この信号に基づいて整流部22aのサイリスタのゲートをターンオンできる大きさの電流であるトリガー信号を出力する。従って、整流部22aは、位相角制御されて発電電流Ixを増減させる。
The
制御部22cについて、図3のフローチャートを用いて詳述する。
制御部22cは、マイクロコンピュータを有し、該マイクロコンピュータのROMに、エンジン1の起動時発電制御手段(図3のソフトウエア部分A)と、エンジン1の通常運転時発電制御手段(図3のソフトウエア部分B)とを備えてなる。さらに、起動時発電制御手段(図3のソフトウエア部分)Aは、起動時電流値設定手段(図3のステップS3)と、起動監視手段(図3のステップS3の部分を除くソフトウエア部分A1とA2とA3)とからなる。さらに、ソフトウエア部分A2は、回転速度到達監視手段であり、ソフトウエア部分A3は、回転速度変動幅収束監視手段である。
The
The
ソフトウエア部分A1は、位相検出回路22bからマグネトウ21の3相分の回転周期信号を入力し(ステップS1)、回転開始したことを判断したら(ステップS2)、サイリスタのゲートへのトリガー信号の出力が発電量を零又は微小とする出力タイミングとなるように、ROMに記憶されたカウント時間をカウントしてトリガー信号出力指示信号を後述するゲート回路22dへ出力し、整流部22aのサイリスタのゲートを常時クローズして発電量を零又は微小にする(ステップS3)、プログラムである。
The software part A1 inputs the rotation period signal for the three phases of the magneto 21 from the
ROMに記憶されているカウント時間は、1つの値に固定されている。このカウント時間は、整流部22aのサイリスタのゲートをターンオンしてからターンオフするまでの時間が零又は微小時間となるタイミングとなるように、トリガー信号をサイリスタのゲートへ出力するように構成されている。これにより、エンジン1の起動開始から起動完了時までの間、整流部22aを制御しかつ整流部22aより出力する発電電流Ixを零、又は後述する通常運転時制御手段による電流値よりも小さく設定された微小電流値となるように整流部22aを制御するように構成されている。
The count time stored in the ROM is fixed to one value. This count time is configured to output a trigger signal to the gate of the thyristor so that the time from when the gate of the thyristor of the
なお、トリガー信号出力指示信号を出力しないで、発電量を零にする構成であっても良い。 Note that the power generation amount may be zero without outputting the trigger signal output instruction signal.
回転速度到達監視手段A2は、位相検出回路22bからマグネトウ21の3相分の回転周期信号を入力して回転速度を算出し(ステップS4)、この回転速度を閾値(エンジンのクランク軸の回転速度がアイドル時回転速度を下回る近い所要回転速度)、例えば1200rpmに到達したか否かを監視し(ステップS5)、到達したら次のステップに引き継ぐプログラムである。
The rotation speed arrival monitoring means A2 inputs a rotation period signal for the three phases of the magneto 21 from the
変動幅収束監視手段A3は、磁石式発電体がアイドル時回転速度に近い所要回転数に達した後は、位相検出回路22bから回転周期信号を入力して一定時間毎に回転速度を算出してさらに一定時間内の回転速度の変動幅を算出することを反復する(ステップS6)。そして、変動幅が一定回転速度、例えば1500r.p.mを変動幅の略中央として上下に大きく振れてから振れ幅が急速に減衰していく境界があるのでこの時点を検出して起動完了したものとする。
The fluctuation range convergence monitoring means A3 calculates the rotation speed at regular intervals by inputting the rotation cycle signal from the
この起動完了時点を適切に検出するために、ステップS6に続いて、算出した変動幅が、大きな確率で減衰がアイドル時回転速度(この例では1500rpm)に収束していくであろう、図3に示す減衰前の閾値変動幅(RW)、例えば50rpmに到達したか否かを監視し(ステップS7)する。そして、算出した変動幅が閾値変動幅(RW)以上になったときに起動完了したものと判断し、整流部22aを起動時電流値設定手段による制御から通常運転時発電制御手段による制御に引き継ぐ決定をする(ステップS8)。
In order to appropriately detect this start-up completion time, following step S6, the calculated fluctuation range will have a large probability that the attenuation will converge to the idling rotation speed (1500 rpm in this example). It is monitored whether or not a threshold fluctuation range (RW) before attenuation, for example, 50 rpm, is reached (step S7). Then, when the calculated fluctuation width becomes equal to or greater than the threshold fluctuation width (RW), it is determined that the startup is completed, and the
制御部22cは、位相検出回路22bから入力する回転周期信号に基づいて、エンジンの稼働状態である動作モードをマグネトウ21の回転速度(=クランク軸の回転速度)と加速度とを算出し、この回転速度と加速度によって前記動作モードを特定するようになっていて、特定した動作モードに対応するコードによりROMに記憶されているメモリ番地を特定しそこに記憶されているカウント時間をリードするように構成されている。このカウント時間は、通常運転時電流値設定手段である。
Based on the rotation period signal input from the
通常運転時発電制御手段Bは、1相毎に、かつ1周期単位で位相検出回路22bから入力する回転周期信号に基づいて、エンジンの回転速度と加速度とに対応して決められ前記ROMに記憶されているカウント時間をリードして、そのカウント時間をカウントしてカウントアップしたときに、トリガー信号出力指示信号をゲート回路22dへ出力ように構成されている。
The normal operation power generation control means B is determined in correspondence with the rotational speed and acceleration of the engine and stored in the ROM on the basis of the rotation period signal input from the
このようにして、制御部22cは、整流部22aに対する通常運転時制御として、エンジンの各種稼働状態、すなわち、アイドリング時、発進時、低速走行時、中速走行時、高速走行時、急速加速時、緩やかな加速時、急速減速時、緩やかな減速時、前照灯点灯時などの複数の動作モードに対応させた適切な発電制御を行う。
In this way, the
従って、制御部22cは、カウント時間を切換選択によって、電流要求が小さいときは、(例えばアイドル状態やエンジンブレーキがかかる減速運転時)、カウント時間を長くしてサイリスタにおいて発電電流の発生が小さくなるように制御し、電流要求が大きいときは(例えばエンジン始動時や急加速運転時や高速運転時)、カウント時間を短くしてサイリスタにおいて発電電流の発生が大きくなるように制御する。
Accordingly, when the current request is small by switching selection of the count time (for example, in an idling state or during deceleration operation with the engine brake applied), the
ROMに記憶されているカウント時間については、以下のような実験により求めた値を使用する。まず、自動二輪車等の鞍乗型車両の、アイドリング時、発進時、低速走行時、中速走行時、高速走行時、急速加速時、緩やかな加速時、急速減速時、緩やかな減速時、前照灯点灯時などの各動作モードを回転速度(rpm)及び加速度によって数値に範囲を特定し、各動作モードに応じてどれだけの負荷電流Iyが生じているかを実験によって求める。このとき、動作モードの継続時間とバッテリ電圧Eとも関係付けられるようにするのが好ましい。 For the count time stored in the ROM, a value obtained by the following experiment is used. First of all, when a saddle-type vehicle such as a motorcycle is idling, starting, low-speed driving, medium-speed driving, high-speed driving, rapid acceleration, moderate acceleration, rapid deceleration, moderate deceleration, front The range of each operation mode such as when the lighting is turned on is specified numerically by the rotation speed (rpm) and acceleration, and how much load current Iy is generated according to each operation mode is obtained by experiment. At this time, it is preferable to associate the duration of the operation mode with the battery voltage E.
また、マグネトウ21の発電を整流部22aでどれだけの直流として出力すれば該マグネトウ21の回転速度(rpm)及び加速度との関係において最適値の発電電流Ixとなるかを実験によって予め求める。そして、動作モードと発電電流Ixとを対照させることでトリガー信号出力タイミングを決定するカウント時間を求める。
In addition, the amount of direct current generated by the magneto 21 is output by the
上記実施の形態によれば、エンジン1の起動時発電制御のときは、整流部22aで発電を零又は微小としてクランク軸2にかかる負荷トルクを小さくしてエンジン1がスタータモータにより起動され易くすることができる。そして、エンジン1の起動時の回転速度を監視し、閾値に達したら、回転速度の変動幅を閾値変動幅よりも小さくなることを監視することにより、アイドル時回転速度に収束していく確率を高めて、クランク軸2の回転速度がアイドル時回転速度に到達しない段階で、通常運転時発電制御に切り替えるものでから、エンジン1の起動失敗がなくなり、起動時発電制御の時間が短く行われるので、スタータモータに負担がかからず、バッテリ23の電圧が下がりすぎることがない。
According to the above-described embodiment, during start-up power generation control of the engine 1, the power generation is reduced to zero or minute by the rectifying
〔実施の形態2〕 [Embodiment 2]
図4は実施の形態2に係る発電制御装置の回路図である。この実施の形態2は、スタータモータの起動・停止を検出して、エンジンの起動・起動完了を判断することにより、起動監視手段が構成され、エンジンの起動完了の前後で発電量を制御する形態である。実施の形態2において、説明なき構成においては実施の形態1と同様であるものとし、実施の形態1と同様の構成要素には、必要に応じて、実施の形態1で使用したものと同一の符号を付する。 FIG. 4 is a circuit diagram of the power generation control apparatus according to the second embodiment. In the second embodiment, a start monitoring unit is configured by detecting start / stop of a starter motor and determining start / stop completion of the engine, and controls the amount of power generation before and after the start of the engine is completed. It is. In the second embodiment, the configuration not described is the same as that in the first embodiment, and the same components as those in the first embodiment are the same as those used in the first embodiment, if necessary. A reference is attached.
この実施の形態2では、スタータモータ24c1の負荷電流を検出する電流センサ25を設け、該電流センサ25で検出した負荷電流Istを制御部22cにフィードバックするように構成されている。制御部22cは、スタータモータ24c1が起動したことをこの負荷電流の入力により検知した後、負荷電流が零になったことを検知したら、エンジンが起動完了したものと判断するようになっている。制御部22cは、起動完了前は零乃至微小電流の発電を行うように制御し、起動完了後は通常発電制御を行うように制御する。
In the second embodiment, a
図5のフローチャートは、制御部22cの動作手順を示す。図5において、電流センサ25によりスタータモータ24c1の負荷電流(Ist>0)を検出したら(ステップS11,S12)、整流部22aの出力電流Ixが零になるように、整流部22aのサイリスタに対して位相角制御する(ステップS13)。そして、改めて電流センサ25によりスタータモータ24c1の負荷電流(Ist=0)を読み込みスタータモータ24c1の駆動停止を検出したら(ステップS14,S15)、通常発電制御を行う。
The flowchart of FIG. 5 shows the operation procedure of the
この実施の形態2は、エンジンの起動・起動完了の監視・検出が実施の形態1とは相違するが、起動時発電制御手段が、前記内燃機関の起動開始から起動完了時までの間前記整流部を制御しかつ前記整流部より出力する発電電流を零乃至起動完了後の発電電流の最小電流値よりも所要小さい微小電流値となるように前記整流部を制御する構成であることでは相違なく、
また、この実施の形態2は、起動監視手段が、前記内燃機関の起動開始を監視し検出したら、前記整流部より出力する発電電流を零乃至前記微小電流値となるように前記整流部に対する制御信号の出力を設定する起動時電流値設定手段を備えて構成されている点で実施の形態1と同一である。
さらに、この実施の形態2は、起動監視手段が、前記起動開始後に前記内燃機関の起動完了を監視し検出し、検出したら、前記通常運転時発電制御手段による制御に切り替える制御切換信号を出力する点で実施の形態1と同一である。
従って、この実施の形態2は、実施の形態1と同一の効果を有する。
The second embodiment is different from the first embodiment in monitoring and detecting engine start-up / start-up completion, but the start-up power generation control means performs the rectification from the start-up of the internal combustion engine to the completion of start-up. The rectifying unit is controlled so that the generated current output from the rectifying unit is controlled to be a required small current value from zero to the minimum current value of the generated current after the start-up is completed. ,
Further, in this second embodiment, when the start monitoring means monitors and detects the start of the start of the internal combustion engine, the rectifier is controlled so that the generated current output from the rectifier is between zero and the minute current value. The present embodiment is the same as the first embodiment in that it includes a startup current value setting means for setting a signal output.
Further, in this second embodiment, the start monitoring means monitors and detects the completion of the start of the internal combustion engine after the start of the start, and when detected, outputs a control switching signal for switching to the control by the normal operation power generation control means. This is the same as the first embodiment.
Therefore, the second embodiment has the same effect as the first embodiment.
〔実施の形態3〕 [Embodiment 3]
図6は実施の形態3に係る発電制御装置の回路図である。この実施の形態3では、スタータモータ24c1の起動・停止に関連してバッテリ23からスタータモータ24c1に給電されるので、バッテリ23の電圧降下・復帰上昇を検出して、エンジンの起動・起動完了を判断することにより、起動監視手段が構成され、エンジンの起動完了の前後で発電量を制御する形態である。実施の形態3において、説明なき構成においては実施の形態1と同様であるものとし、実施の形態1と同様の構成要素には、必要に応じて、実施の形態1で使用したものと同一の符号を付する。
FIG. 6 is a circuit diagram of the power generation control device according to the third embodiment. In the third embodiment, since the power is supplied from the
この実施の形態3では、バッテリ23の電圧を検出する電圧センサ26を設け、該電圧センサ26で検出したバッテリ電圧(Vbatt)を制御部22cに入力するように構成されている。
In the third embodiment, a
図7のフローチャートを参照して制御部22cの動作について説明する。
まず、バッテリ電圧(Vbatt)を読み込み(ステップS21)、該バッテリ電圧(Vbatt)の単位時間変化量を計算し(ステップS22)、単位時間変化量電圧下降閾値(0.5V/s)を越えたら、エンジンが起動開始したものと判断し、整流部22aの出力電流Ix=0にセットする、すなわち、サイリスタのゲートに電流を流さない(ステップS23,24)。
The operation of the
First, the battery voltage (Vbatt) is read (step S21), the unit time change amount of the battery voltage (Vbatt) is calculated (step S22), and the unit time change amount voltage drop threshold (0.5V / s) is exceeded. Then, it is determined that the engine has started, and the output current Ix of the rectifying
そして、このときのバッテリ23の下降開始電圧(Vdown)を一時保存してから(ステップS25)、バッテリ電圧(Vbatt)を読み込み(ステップS26)、該バッテリ電圧(Vbatt)が、電圧回復閾値(=下降開始電圧(Vdown)−0.5V)よりも大きく上昇復帰したときに(ステップS27)、通常発電制御を行うように構成されている(ステップS28)。
Then, after temporarily storing the drop start voltage (Vdown) of the
この実施の形態3も、実施の形態2と同様に、実施の形態1と同一の効果を有する。 The third embodiment also has the same effect as the first embodiment, like the second embodiment.
〔実施の形態4〕 [Embodiment 4]
図8は実施の形態4に係る発電制御装置の回路図である。この実施の形態4は、リレー回路を用いて起動するスタータモータを採用し、起動監視手段が構成された形態である。実施の形態4において、説明なき構成においては実施の形態1と同様であるものとし、実施の形態1と同様の構成要素には、必要に応じて、実施の形態1で使用したものと同一の符号を付する。 FIG. 8 is a circuit diagram of the power generation control device according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, a starter motor that starts using a relay circuit is employed, and a start monitoring means is configured. In the fourth embodiment, the configuration not described is the same as that in the first embodiment, and the same components as those in the first embodiment are the same as those used in the first embodiment, if necessary. A reference is attached.
図8でスタータスイッチ(キースイッチ)241をオンすると、リレーコイル242が励磁し、このリレーコイル242の励磁によりリレースイッチ243がオンになり、スタータモータ24c1が給電されて起動する。
When the starter switch (key switch) 241 is turned on in FIG. 8, the
スタータスイッチ241は、エンジン1が起動完了すると、オフにする。そこで、スタータスイッチ241とリレーコイル242の中点の電圧を検出する電圧センサ27を設けて、スタータスイッチ241のオン・オフを制御部22cに入力してエンジンの起動・起動完了を判断することにより、エンジンの起動完了の前後で発電量を制御するように構成されている。
The
図9のフローチャートを参照して制御部22cの動作について説明する。
まず、電流センサ27により電圧(Vs)を読み込み(ステップS31)、電圧(Vs)が閾値(0.5V)よりも低くなったら、スタータスイッチ241がオンになりエンジンが起動開始したものと判断し、整流部22aの出力電流Ix=0にセットする、すなわち、サイリスタのゲートに電流を流さない(ステップS32,33)。その後、電流センサ27により電圧(Vs)を読み込み(ステップS34)、電圧(Vs)が、電圧回復閾値(=例えば10V)よりも大きく上昇復帰したときに(ステップS35)、通常発電制御を行うように構成されている(ステップS36)。
The operation of the
First, the voltage (Vs) is read by the current sensor 27 (step S31). When the voltage (Vs) becomes lower than the threshold value (0.5V), it is determined that the
この実施の形態4も、実施の形態2と同様に、実施の形態1と同一の効果を有する。 The fourth embodiment also has the same effect as the first embodiment, like the second embodiment.
本発明は、上記一実施の形態に限られるものではなく、その趣旨と技術思想の範囲を逸脱しない範囲でさらに種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the one embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the technical idea.
整流部22aから出力する発電電流Ixを検知する発電電流検知手段(電流センサ)が設けられ、この発電電流検知手段により検知した検知信号を制御部22cに入力するように構成され、また、電気機器24を流れる負荷電流Iyを検知する負荷電流検知手段(電流センサ)が設けられ、この負荷電流検知手段により検知した検知信号を制御部22cに入力するように構成され、さらに、バッテリ23の電圧Eを検知するバッテリ電圧検知手段(電圧センサ)が設けられ、このバッテリ電圧検知手段により検知した検知信号を制御部22cに入力するように構成され、制御部22cの通常運転時発電制御手段が、負荷電流Iyとバッテリ電圧Eとをそれぞれセンサにより入力し、これらに基づいて演算を行い、トリガー信号出力タイミングを決定するカウント時間を決定して、整流部より出力する発電電流を電気機器24の負荷電流に応じて変動制御するように構成されても良い。
A generated current detection means (current sensor) for detecting the generated current Ix output from the
また、制御部22cは、バッテリ保護のために、バッテリに負担が大きい急速充電は行わないように制御するようになっていると共に、バッテリが許容最大電圧となる満充電状態ではそれ以上の充電は行わないように制御するように構成されていることが好ましい。
In addition, the
また、制御部22cによる整流部22aに対する電流の増減制御は位相制御に限定されない。例えば点弧角制御を採用することもできる。
Further, the current increase / decrease control for the
上記の実施の形態1では、起動時発電制御手段は、起動時電流値設定手段と、起動監視手段とを備えてなり、起動監視手段には、回転速度の大きさを監視する手段と回転速度変動幅収束監視手段とを含んでいる。この構成では、回転速度の大きさを監視する手段と、回転速度変動幅収束監視手段とで、二段階にチェックして起動終了時をチェックするので、起動監視手段Bでの回転速度の監視は閾値を例えば1200rpmとすることができる。この回転速度変動幅収束監視手段で回転速度変動幅が前記閾値以下になったことを監視した後は、通常運転時発電制御手段による制御を行う構成が示されている。 In the first embodiment, the start-up power generation control means includes start-up current value setting means and start-up monitoring means. The start-up monitoring means includes means for monitoring the magnitude of the rotation speed and the rotation speed. Fluctuation range convergence monitoring means. In this configuration, the means for monitoring the magnitude of the rotation speed and the rotation speed fluctuation range convergence monitoring means check in two stages and check the end of activation. The threshold can be set to 1200 rpm, for example. A configuration is shown in which control is performed by the power generation control means during normal operation after the rotational speed fluctuation width is monitored by the rotational speed fluctuation width convergence monitoring means after being monitored.
もしも、起動監視手段での回転速度の監視について、閾値を例えば1550rpmと大きくすることができ、このときは、回転速度変動幅収束監視手段Cにより回転速度変動幅の監視を必要としない。すなわち、本発明は、実施の形態1に限定されず、起動時発電制御手段は、起動時電流値設定手段と、起動監視手段とで構成され、速度変動幅収束監視手段が省かれる実施の形態を含むものである。 If the rotation speed is monitored by the start monitoring means, the threshold value can be increased to, for example, 1550 rpm, and at this time, the rotation speed fluctuation width monitoring means C does not need to monitor the rotation speed fluctuation width. In other words, the present invention is not limited to the first embodiment, and the start-up power generation control means includes the start-up current value setting means and the start monitoring means, and the speed fluctuation width convergence monitoring means is omitted. Is included.
実施の形態1では、起動完了後は、通常運転時発電制御手段により、整流部を制御しかつ整流部より出力する発電電流を、電気機器の負荷電流に応じた通常運転時発電制御を行う構成について説明したが、これに限定されず、エンジン(磁石式発電体)の動作モードに応じた通常運転時発電制御を行うように構成した場合も含むものである。 In the first embodiment, after the start-up is completed, the normal operation power generation control means controls the rectification unit and the generated current output from the rectification unit performs the normal operation power generation control according to the load current of the electric device. However, the present invention is not limited to this, and includes a case where the power generation control during normal operation is performed according to the operation mode of the engine (magnet power generator).
すなわち、起動時以外の動作モードを、例えば、アイドリング時と、加速時と、減速時と、前照灯点灯時と、高速一定走行時、中速一定走行時、低速一定走行時に分けて、以下のように、整流部のサイリスタに対して位相角制御を行う。
(1)アイドリング状態の動作モードのときに、最も短い時間のt2トリガー信号出力指示信号b2を出力するように対応する位相角データが設定される(図2参照)。
(2)加速状態の動作モードのときに、現時点の回転数が属する一定速の動作モードのときのトリガー信号出力時間よりも長くなる(発電量が小さくなる)ように設定される。
(3)減速状態の動作モードのときに、現時点のトリガー信号出力時間よりも短くなるように設定され、バッテリ上がりが起きないように発電量が電気機器24の負荷電流よりも十分に大きくてバッテリ23の充電が行えるように位相角データが設定される。
(4)前照灯を点灯した状態の動作モードのときに、前照灯を消灯した状態の現時点の動作モードのときよりも、トリガー信号出力時間を長くなるように設定され、長時間運転したときに、バッテリ上がりが起きない発電量となるように位相角データが設定される。
(5)高速一定状態の動作モードのときに、中速一定乃至低速一定状態のときよりも、トリガー信号出力時間を短くなるように設定される。中速一定乃至低速一定状態のときのトリガー信号出力時間は、長時間運転したときに、バッテリ上がりが起きない発電量となるように位相角データが設定される。
That is, the operation modes other than the start time are divided into, for example, idling, acceleration, deceleration, headlight lighting, high speed constant driving, medium speed constant driving, and low speed constant driving. As described above, the phase angle control is performed on the thyristor of the rectifying unit.
(1) Corresponding phase angle data is set so as to output the t2 trigger signal output instruction signal b2 of the shortest time in the operation mode in the idling state (see FIG. 2).
(2) When the operation mode is in the acceleration state, the trigger signal output time is set to be longer (the power generation amount becomes smaller) in the constant speed operation mode to which the current rotation speed belongs.
(3) In the operation mode in the deceleration state, the battery is set to be shorter than the current trigger signal output time, and the power generation amount is sufficiently larger than the load current of the
(4) In the operation mode with the headlight turned on, the trigger signal output time was set to be longer than in the current operation mode with the headlight turned off, and the operation was continued for a long time. Sometimes, the phase angle data is set so that the power generation amount does not cause the battery to run out.
(5) The trigger signal output time is set shorter in the high-speed constant state operation mode than in the medium-speed constant or low-speed constant state. The trigger signal output time when the medium speed is constant or the constant low speed is set such that the phase angle data is set so that the amount of power generation does not occur when the battery runs out for a long time.
上記の実施の形態1〜4では、前記内燃機関の起動開始から起動完了まで状態の検出を異なる態様で示したが、これらに限定されるものではない。 In the first to fourth embodiments described above, the detection of the state from the start of the internal combustion engine to the completion of the start is shown in a different manner, but the present invention is not limited to these.
上記の実施の形態1では、内燃機関で駆動されるマグネトウにより発生する交流電流を発電電流制御手段により直流に整流しかつ発電量を調整し、この発電電流とバッテリとで電気機器に給電するとともに、発電電流でバッテリを充電する発電制御装置について示したが、本発明はこれに限定されず、バッテリに替えてコンデンサを備えた場合も含むものである。 In the first embodiment, the alternating current generated by the magnet driven by the internal combustion engine is rectified to direct current by the generated current control means and the amount of power generation is adjusted, and the generated current and the battery are used to feed electric equipment. However, the present invention is not limited to this, but includes a case where a capacitor is provided instead of the battery.
1 エンジン(内燃機関)
2 クランク軸
20 発電制御装置
21 マグネトウ(磁石式三相交流発電体)
22 発電電流制御手段
22a 整流部
22b 位相検出回路
22c 制御部
22d ゲート回路
23 バッテリ
24 電気機器
24c1 スタータモータ
25 電流センサ(電流検出手段)
26 電圧センサ(電圧検出手段)
27 電圧センサ(電圧検出手段)
Ix 発電電流
Iy 負荷電流
1 engine (internal combustion engine)
2 Crankshaft 20 Power generation control device 21 Magneto (Magnet type three-phase AC generator)
22 Generation
26 Voltage sensor (voltage detection means)
27 Voltage sensor (voltage detection means)
Ix Generated current Iy Load current
Claims (5)
前記交流電流を直流に整流しかつ発電量を制御した発電電流を電気機器に供給する発電電流制御手段とを具備し、
前記発電電流制御手段は、前記磁石式発電体が発生する交流電流を直流電流に変換する整流部と、前記整流部の発電量を制御する制御部とを具備し、
前記制御部は、前記内燃機関の起動時発電制御手段と通常運転時発電制御手段とを具備し、
前記起動時発電制御手段は、前記内燃機関の起動の開始から完了までを監視する起動監視手段と、前記起動監視手段による前記内燃機関の起動監視に基づいて、前記内燃機関の起動の開始から完了までの間、前記整流部より出力する発電電流を零乃至起動完了後の発電電流の最小電流値よりも所要小さい微小電流値となるように前記整流部に対する制御信号の出力を設定する起動時電流値設定手段とを備えてなり、
前記通常運転時発電制御手段は、前記内燃機関の起動完了後において前記整流部を制御しかつ前記整流部より出力する発電電流を、前記電気機器の負荷電流又は前記磁石式発電体の動作モードに応じて、変動制御する構成であることを特徴とする発電制御装置。 A magnet-type power generator that is rotationally driven by the rotation of the crankshaft of the internal combustion engine and generates an alternating current;
Power generation current control means for rectifying the alternating current into direct current and controlling the amount of power generation to supply to the electrical equipment,
The generated current control means includes a rectifying unit that converts an alternating current generated by the magnet power generator into a direct current, and a control unit that controls the amount of power generated by the rectifying unit,
The control unit includes a power generation control means at startup of the internal combustion engine and a power generation control means at normal operation,
The start-up power generation control means is based on start-up monitoring means for monitoring the start-up to completion of the internal-combustion engine, and based on the start-up monitoring of the internal-combustion engine by the start-up monitoring means. The start-up current for setting the output of the control signal to the rectifier unit so that the generated current output from the rectifier unit becomes zero or a minute current value smaller than the minimum current value of the generated current after completion of startup until Value setting means,
The normal operation power generation control means controls the rectification unit after the start of the internal combustion engine and outputs the generated current output from the rectification unit to the load current of the electric device or the operation mode of the magnet power generation unit. Accordingly, the power generation control device is configured to perform fluctuation control.
前記磁石式発電体の回転周期の信号入力を監視・検出により、前記内燃機関の起動を監視することを特徴とする請求項1に記載の発電制御装置。 The activation monitoring means includes
2. The power generation control device according to claim 1, wherein activation of the internal combustion engine is monitored by monitoring / detecting a signal input of a rotation period of the magnet type power generator.
スタータモータまたは該スタータモータに給電するバッテリの電気変化の監視・検出により、前記内燃機関の起動を監視することを特徴とする請求項1に記載の発電制御装置。 The activation monitoring means includes
2. The power generation control device according to claim 1, wherein the start of the internal combustion engine is monitored by monitoring / detecting an electric change of a starter motor or a battery that supplies power to the starter motor.
前記起動開始後に前記磁石式発電体の回転周期の信号を入力して回転速度を算出し、該回転速度が前記内燃機関がアイドル時回転速度よりも所要小さい閾値に達することを監視し、その後は回転速度の変動幅が閾値以下になることを監視し、検出したら、前記通常運転時発電制御手段による制御に切り替える制御切換信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の発電制御装置。 The activation monitoring means includes
After the start of the start-up, the rotational speed of the magnet-type power generator is input to calculate the rotational speed, and the rotational speed is monitored to reach a threshold value that is smaller than the rotational speed during idling. The control switching signal for switching to the control by the power generation control means at the time of normal operation is output when the fluctuation range of the rotational speed is monitored and detected to be less than or equal to a threshold value. 2. The power generation control device according to 2.
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