JP2009159699A - 発電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動二輪車、自動三輪車などの鞍乗型車両に搭載される発電制御装置において、バッテリ電圧の高低にかかわらず、バッテリを無駄なく効率的に充電する。
【解決手段】発電制御装置１０は、磁石式発電機１１と、この磁石式発電機１１によって発電された電流を任意の電流値の発電電流Ｉｘに変換して電気負荷１４に給電する発電電流制御手段１２と、電気負荷１４と並列に接続されたバッテリ１３とを備えている。発電電流制御手段１２は、バッテリ１３の電圧を監視し、バッテリ１３の電圧に応じて出力電流を変更する。これにより、バッテリ電圧の高低にかかわらず、余分な発電を避けてバッテリ１３を無駄なく効率的に充電することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に自動二輪車などの鞍乗型車両に搭載して使用するのに好適な発電制御装置に関するものである。

図４には、従来の発電制御装置を示す。

従来、この種の発電制御装置１０としては、図４に示すように、エンジン（内燃機関）のクランク軸（図示せず）の回転エネルギーを利用して磁石式発電機（マグネトウ）１１で三相交流電流を発電し、この三相交流電流をレギュレータ９で整流して直流電流に変換し、この直流電流を出力電流Ｉｘとしてバッテリ１３および電気負荷１４（ヘッドランプ１４ａ、ブレーキランプ１４ｂ、その他の電気機器１４ｃ）に給電するように構成されたものが広く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。

そして、このレギュレータ９においては、バッテリ１３の過電圧（過充電）を防止しつつバッテリ１３や電気負荷１４に給電すべく、バッテリ電圧Ｖbtryの大小に応じて出力電流Ｉｘのオン／オフ切替制御を行っている。

すなわち、バッテリ電圧Ｖbtryが過電圧保護閾（しきい）値Ｖ１（例えば、定格電圧１２Ｖのバッテリ１３では、Ｖ１＝１４．５Ｖ）以下のとき（Ｖbtry≦Ｖ１）は、バッテリ１３に過電圧が生じる恐れがないので、レギュレータ９をオンに切り替えて出力電流Ｉｘを供給する。すると、この出力電流Ｉｘは、充電電流Ｉｑとしてバッテリ１３に供給されたり、負荷電流Ｉｙとして電気負荷１４に供給されたりする。このとき、負荷電流Ｉｙが出力電流Ｉｘ以上であれば、出力電流Ｉｘはすべて負荷電流Ｉｙとして電気負荷１４に供給され、バッテリ１３への充電電流Ｉｑはマイナスになる、すなわちバッテリ１３からの放電電流Ｉｒとなる。また、負荷電流Ｉｙが出力電流Ｉｘより小さければ、出力電流Ｉｘの一部が充電電流Ｉｑとしてバッテリ１３に流れてバッテリ１３の充電動作が行われるとともに、出力電流Ｉｘの残部が負荷電流Ｉｙとして電気負荷１４に流れる。

逆に、バッテリ電圧Ｖbtryが過電圧保護閾値Ｖ１を超えると（Ｖ１＜Ｖbtry）、バッテリ１３に過電圧が生じる恐れがあるため、レギュレータ９内にて三相交流電流を短絡させてオフに切り替えることにより、出力電流Ｉｘの供給を停止する。すると、レギュレータ９から出力電流Ｉｘが出力されないため、バッテリ１３は充電されず、バッテリ１３から電気負荷１４に放電電流Ｉｒが供給される。その結果、バッテリ１３の過電圧を未然に防止することができる。
特開平５−３１２０２９号公報 再表２００３−６５５６６号公報

しかしながら、これでは、レギュレータ１２の出力電流がエンジン１の回転速度に依存するため、バッテリ１３が満充電状態に近い状態にある場合（つまり、すぐにバッテリ１３を充電する必要度が低い場合）でも、バッテリ電圧Ｖbtryが過電圧保護閾値Ｖ１を超えるまでは、エンジン１の回転速度によって一律に決まる出力電流でバッテリ１３が充電され続ける。そのため、エンジン１の回転エネルギーの配分とバッテリ１３の充電必要量とのバランスを考慮すると、あまり効率的とは言えない充電方式になっているという課題があった。

また、バッテリ電圧Ｖbtryが過電圧保護閾値Ｖ１を超えて過電圧になったとき、レギュレータ９の出力がオフになっても、磁石式発電機１１の短絡電流が流れているため、不要な発電を続けており、発電ロスが生じているという課題もあった。

本発明は、このような事情に鑑み、バッテリ電圧の高低にかかわらず、バッテリを無駄なく効率的に充電するとともに、過電圧時に発電ロスを低減させることが可能な発電制御装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンのクランク軸の回転エネルギーを利用して三相交流電流を発電する磁石式発電機と、この磁石式発電機によって発電された三相交流電流を整流して直流電流に変換し、この直流電流を位相角制御によって任意の電流値の出力電流に変換して給電する発電電流制御手段と、この発電電流制御手段からの出力電流を消費する電気負荷と、前記発電電流制御手段からの出力電流によって充電されるとともに前記電気負荷に放電されるバッテリとが設けられた発電制御装置であって、前記発電電流制御手段は、前記バッテリの電圧を監視し、当該バッテリの電圧に応じて前記出力電流を変更する発電制御装置としたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記発電電流制御手段は、前記バッテリが準満充電状態にあるか否かを判定し、前記バッテリが準満充電状態にある場合には、前記出力電流が通常制御時の標準電流より小さくなるように制御することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、前記発電電流制御手段は、前記エンジンの回転速度および加速度に基づいて走行モードを特定し、走行モードごとに前記出力電流を順次切り替えることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の構成に加え、前記発電電流制御手段は、前記バッテリが電圧低下によって始動困難状態にある場合には、前記出力電流を最大値に設定することを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４に記載の構成に加え、前記発電電流制御手段は、前記バッテリが満充電状態にある場合には、前記磁石式発電機によって発電された三相交流電流をゼロにすることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、発電制御に際して、バッテリ電圧に応じて出力電流が適宜変更されるため、バッテリ電圧の高低にかかわらず、余分な発電を避けてバッテリを無駄なく効率的に充電することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、バッテリが準満充電状態にある場合に出力電流が小さくなるため、効率的な発電制御を行うことができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、出力電流が走行モードごとに順次切り替わるので、走行モードに応じて一層きめ細かい発電制御を行うことが可能となる。

また、請求項４に記載の発明によれば、バッテリが電圧低下によって始動困難状態にある場合に出力電流が最大限に供給されるため、バッテリ電圧を早期に回復させることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、バッテリが満充電状態にある場合に過電圧制御が行われるため、バッテリの劣化・短寿命化を未然に防止することができる。しかも、過電圧時に短絡電流が流れないので、発電ロスを低減させることができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］

図１乃至図３には、本発明の実施の形態１を示す。

まず、構成を説明する。

自動二輪車に搭載される発電制御装置１０は、図１に示すように、磁石式発電機（発電機）１１、発電電流制御手段１２、定格電圧１２Ｖのバッテリ１３および電気負荷１４から構成されている。

ここで、磁石式発電機１１は、図１に示すように、３個のステータコイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有しており、ロータに取り付けられた永久磁石（図示せず）がエンジン１のクランク軸２の回転エネルギーを利用して回転することにより、三相交流電流を発電することができる。

また、発電電流制御手段１２は、図１に示すように、整流部１２ａと、位相検出回路１２ｂと、マイクロコンピュータなどの制御部１２ｃと、ゲート回路１２ｄとを備えており、位相角制御により、任意の電流値の出力電流Ｉｘを出力するように構成されている。

すなわち、整流部１２ａは、磁石式発電機１１が発生する三相交流電流を直流電流に変換する回路部であり、ダイオードとサイリスタとで三相混合ブリッジ回路を構成し、磁石式発電機１１の各ステータコイル１１ａ〜１１ｃに誘起された交流電流をダイオードとサイリスタの中点位置に入力し、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出力電流Ｉｘを可変出力するように構成されている。

また、位相検出回路１２ｂは、磁石式発電機１１のロータの回転数を検出するとともに、整流部１２ａの三相の電圧を入力して各相の位相角基準タイミングを検出するための電圧波形に変換する。具体的には、各相の電圧を入力して制御部１２ｃが認識できる電圧波形に整形し、入力電圧が上昇を開始するときに所定の基準電圧になったときを制御部１２ｃが位相角基準タイミングと設定できるようにする。

また、制御部１２ｃは、位相検出回路１２ｂから三相分の信号を入力し、一相ごとに、ゲート信号（トリガー信号）を出力するタイミング時間をカウントし始める基準とし、そして、出力電流Ｉｘと負荷電流Ｉｙとバッテリ電圧Ｖbtryを検出して入力し、必要な演算を行い、かつ電力需要の状況を適宜判断してカウント時間を決定し、その時間の経過時にゲート信号出力指示信号をゲート回路１２ｄへ出力する。

また、制御部１２ｃは、電流要求が小さいとき（例えば、加速運転時、一定速運転時）は、カウント時間を長くしてサイリスタにおいて出力電流Ｉｘ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（例えば、エンジン１の始動時、アイドリング時、減速運転時）は、カウント時間を短くしてサイリスタにおいて出力電流Ｉｘの発生が大きくなるように制御する。しかし、バッテリ保護のために、制御部１２ｃは、バッテリ１３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ともに、バッテリ１３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なっている。

また、制御部１２ｃは、図１に示すように、プログラムメモリ１２ｅを備えており、プログラムメモリ１２ｅには、図２に示す発電制御プログラムＰＲＧが読み出し自在に格納されている。

また、制御部１２ｃはデータメモリ１２ｆを備えており、データメモリ１２ｆには、準満充電下限値Ｖａ、始動性判定値Ｖｂ、加速時電流低減係数Ｋａ、一定速時電流低減係数Ｋｃ、アイドル時電流低減係数Ｋｉおよび減速時電流低減係数Ｋｄが読み出し自在に格納されている。

ここで、準満充電下限値Ｖａは、準満充電状態にあるバッテリ電圧Ｖbtryの下限値（定格電圧１２Ｖのバッテリ１３では、例えば、Ｖａ＝１４．０Ｖ）を意味する。一方、始動性判定値Ｖｂは、エンジン１の始動に支障を来す恐れがないバッテリ電圧Ｖbtryの下限値（定格電圧１２Ｖのバッテリ１３では、例えば、Ｖｔｈ２＝１２．０Ｖ）を意味し、事前に、バッテリ電圧Ｖbtryを何通りかに設定して、そのときのエンジン１の始動性を確認する実験を行い、この実験結果に基づいて決定されたものである。

また、加速時電流低減係数Ｋａは、加速時の位相角を算出するための係数であって、０以上１未満の数（例えば、０）である。また、一定速時電流低減係数Ｋｃは、一定速時の位相角を算出するための係数であって、０以上１未満の数（例えば、０）である。また、アイドル時電流低減係数Ｋｉは、アイドル時の位相角を算出するための係数であって、０以上１未満の数（例えば、０．７）である。さらに、減速時電流低減係数Ｋｄは、減速時の位相角を算出するための係数であって、０以上１未満の数（例えば、０．８）である。

また、ゲート回路１２ｄは、制御部１２ｃ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１２ａ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。したがって、整流部１２ａは、位相角制御されて出力電流Ｉｘを増減させる。

また、バッテリ１３と電気負荷１４とは、図１に示すように、発電電流制御手段１２に並列に接続されている。電気負荷１４には、ヘッドランプ（前照灯）１４ａ、ブレーキランプ１４ｂ、その他の電気機器１４ｃが含まれている。その他の電気機器１４ｃとしては、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、スピードメータ、タコメータ、電動ポンプなどが考えられる。

さらに、バッテリ１３の電圧、つまりバッテリ電圧Ｖbtryは、発電電流制御手段１２内で検出され、その検出信号が制御部１２ｃに出力されるように構成されている。

なお、制御部１２ｃは、位相検出回路１２ｂの出力信号に基づいてエンジン１の回転速度および加速度を演算し、このエンジン１の回転速度および加速度に基づいて走行モード（アイドル状態、加速状態、減速状態、一定速状態）を特定することができる。すなわち、エンジン１の回転速度がアイドリング判定回転数（例えば、２，０００ｒｐｍ）以下であるときは、エンジン１の加速度の大小にかかわらず、走行モードを「アイドル状態」と特定する。また、エンジン１の回転速度がアイドリング判定回転数を超えており、かつエンジン１の加速度が加速判定回転加速度（例えば、８３ｒｐｍ／ｓ）よりも大きいときは、走行モードを「加速状態」と特定する。また、エンジン１の回転速度がアイドリング判定回転数を超えており、かつエンジン１の加速度が減速判定回転加速度（例えば、−８３ｒｐｍ／ｓ）よりも小さいときは、走行モードを「減速状態」と特定する。さらに、エンジン１の回転速度がアイドリング判定回転数を超えており、かつエンジン１の加速度が加速判定回転加速度と減速判定回転加速度との間（例えば、−８３〜８３ｒｐｍ／ｓの範囲内）にあるときは、走行モードを「一定速状態」と特定する。

次に、作用について説明する。

以上のような構成を有する発電制御装置１０において、バッテリ１３の効率的な充電を目的とする発電制御を行う際には、発電電流制御手段１２の制御部１２ｃは、図２に示す発電制御プログラムＰＲＧをプログラムメモリ１２ｅから読み出し、この発電制御プログラムＰＲＧに基づいて以下の発電制御動作を実行する。

なお、図３は、この発電制御時におけるバッテリ電圧Ｖbtryの経時変化の一例を示すグラフであり、縦軸はバッテリ電圧Ｖbtry（単位：Ｖ）を表し、横軸は時間を表す。

まず、第１バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１）で、制御部１２ｃは、バッテリ電圧Ｖbtryを演算する。

次に、準満充電判定工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ２）に移行し、制御部１２ｃは、バッテリ１３が準満充電状態にあるか否かを判定する。それには、制御部１２ｃは、準満充電下限値Ｖａをデータメモリ１２ｆから読み出した後、バッテリ電圧Ｖbtryが、準満充電下限値Ｖａ以上で、かつ１４．５Ｖ未満である場合（Ｖａ≦Ｖbtry＜１４．５Ｖ）には、バッテリ１３が準満充電状態にあると判定する。なお、準満充電状態とは、満充電状態に近い状態を意味する。

この判定の結果、バッテリ１３が準満充電状態にある場合は、すぐにバッテリ１３を充電する必要度が低いため、以下に述べるとおり、制御部１２ｃは、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａを下回らない限り、出力電流が通常制御時の標準電流Ｉｓ（例えば、Ｉｓ＝１０Ａ）より小さくなるように制御する。このとき、走行モード（アイドル状態、加速状態、減速状態、一定速状態）ごとに出力電流を順次切り替える。

ここで、通常制御時の標準電流Ｉｓとは、バッテリ電圧Ｖbtryが、始動性判定値Ｖｂ以上で、かつ準満充電下限値Ｖａ未満のとき（通常制御時）に供給する標準的な電流を指す。

また、始動困難状態とは、エンジン１の始動に支障を来すほどバッテリ電圧Ｖbtryが低い状態を意味し、具体的には、バッテリ電圧Ｖbtryが始動性判定値Ｖｂ（例えば、定格電圧１２Ｖのバッテリ１３では、Ｖｂ＝１２．０Ｖ）未満である状態（Ｖbtry＜Ｖｂ）を指す。

すなわち、まず、加速状態の場合を想定して、加速時制御工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ３）で、制御部１２ｃは、加速時電流低減係数Ｋａをデータメモリ１２ｆから読み出した後、通常制御時の標準電流Ｉｓに加速時電流低減係数Ｋａ（０≦Ｋａ＜１）を乗じて加速時出力設定電流Ｉａ（＝Ｉｓ×Ｋａ）を算出し、位相角制御により、出力電流を加速時出力設定電流Ｉａに一致させる。すると、出力電流が通常制御時の標準電流Ｉｓより小さくなるため、通常制御時（図３に示すグラフの（イ）参照）と比べてバッテリ電圧Ｖbtryの増大勾配が緩やかになる（図３に示すグラフの（ロ）参照）。

そして、制御部１２ｃは、第２バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ４）で、バッテリ電圧Ｖbtryを演算した後、第１電圧チェック工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ５）で、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ以上であるか否かを判定する。

この判定の結果、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ未満である場合は、加速時制御解除工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ６）に移行し、制御部１２ｃは、加速時電流低減係数Ｋａを解除した後、第１バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１）に戻る。すると、出力電流が通常制御時の標準電流Ｉｓに戻るため、バッテリ電圧Ｖbtryが増大傾向に転じる。

一方、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ以上である場合は、一定速状態の場合を想定して、一定速時制御工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ７）で、制御部１２ｃは、一定速時電流低減係数Ｋｃをデータメモリ１２ｆから読み出した後、通常制御時の標準電流Ｉｓに一定速時電流低減係数Ｋｃ（０≦Ｋｃ＜１）を乗じて一定速時出力設定電流Ｉｃ（＝Ｉｓ×Ｋｃ）を算出し、位相角制御により、出力電流を一定速時出力設定電流Ｉｃに一致させる。すると、出力電流が通常制御時の標準電流Ｉｓより小さくなるため、バッテリ電圧Ｖbtryが減少する（図３に示すグラフの（ハ）参照）。

そして、制御部１２ｃは、第３バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ８）で、バッテリ電圧Ｖbtryを演算した後、第２電圧チェック工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ９）で、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ以上であるか否かを判定する。

この判定の結果、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ未満である場合は、一定速時制御解除工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１０）に移行し、制御部１２ｃは、一定速時電流低減係数Ｋｃを解除した後、第２バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ４）に戻る。すると、出力電流が通常制御時の標準電流Ｉｓに戻るため、バッテリ電圧Ｖbtryが増大傾向に転じる（図３に示すグラフの（ニ）参照）。

一方、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ以上である場合は、アイドル状態の場合を想定して、アイドル時制御工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１１）で、制御部１２ｃは、アイドル時電流低減係数Ｋｉをデータメモリ１２ｆから読み出した後、通常制御時の標準電流Ｉｓにアイドル時電流低減係数Ｋｉ（０≦Ｋｉ＜１）を乗じてアイドル時出力設定電流Ｉｉ（＝Ｉｓ×Ｋｉ）を算出し、位相角制御により、出力電流をアイドル時出力設定電流Ｉｉに一致させる。すると、出力電流が通常制御時の標準電流Ｉｓより小さくなるため、通常制御時と比べてバッテリ電圧Ｖbtryの増大勾配が緩やかになる。

そして、制御部１２ｃは、第４バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１２）で、バッテリ電圧Ｖbtryを演算した後、第３電圧チェック工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１３）で、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ以上であるか否かを判定する。

この判定の結果、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ未満である場合は、アイドル時制御解除工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１４）に移行し、制御部１２ｃは、アイドル時電流低減係数Ｋｉを解除した後、第３バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ８）に戻る。すると、出力電流が通常制御時の標準電流Ｉｓに戻るため、バッテリ電圧Ｖbtryが増大傾向に転じる。

一方、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ以上である場合は、減速状態の場合を想定して、減速時制御工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１５）で、制御部１２ｃは、減速時電流低減係数Ｋｄをデータメモリ１２ｆから読み出した後、通常制御時の標準電流Ｉｓに減速時電流低減係数Ｋｄ（０≦Ｋｄ＜１）を乗じて減速時出力設定電流Ｉｄ（＝Ｉｓ×Ｋｄ）を算出し、位相角制御により、出力電流を減速時出力設定電流Ｉｄに一致させる。すると、出力電流が通常制御時の標準電流Ｉｓより小さくなるため、通常制御時と比べてバッテリ電圧Ｖbtryの増大勾配が緩やかになる。

そして、制御部１２ｃは、第５バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１６）で、バッテリ電圧Ｖbtryを演算した後、第４電圧チェック工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１７）で、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ以上であるか否かを判定する。

この判定の結果、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ未満である場合は、減速時制御解除工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１８）に移行し、制御部１２ｃは、減速時電流低減係数Ｋｄを解除した後、第４バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１２）に戻る。すると、出力電流が通常制御時の標準電流Ｉｓに戻るため、バッテリ電圧Ｖbtryが増大傾向に転じる。

一方、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａ以上である場合は、第５バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１６に戻る。

このように、バッテリ１３が準満充電状態にあれば、すぐにバッテリ１３を充電する必要度の低さを考慮して、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａを下回らない限り、出力電流が小さくなるため、効率的な発電制御を行うことができる。しかも、出力電流は走行モードごとに順次切り替わるので、走行モードに応じて一層きめ細かい発電制御を行うことが可能となる。そのため、無駄な充電動作が削減され、自動二輪車の燃費が向上すると同時に、磁石式発電機１１の駆動トルクが減少するため、自動二輪車の走行性能が向上する。

また、準満充電判定工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ２）での判定の結果、バッテリ１３が準満充電状態にない場合は、満充電判定工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１９）に移行し、制御部１２ｃは、バッテリ１３が満充電状態にあるか否かを判定する。それには、制御部１２ｃは、バッテリ電圧Ｖbtryを１４．５Ｖと比較し、バッテリ電圧Ｖbtryが１４．５Ｖ以上であれば（Ｖbtry≧１４．５Ｖ）、バッテリ１３が満充電状態にあると判定する。

この判定の結果、バッテリ１３が満充電状態にある場合は、過電圧制御工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ２０）に移行し、制御部１２ｃは、過電圧制御を行うべく、磁石式発電機１１の三相交流電流をゼロ（オープン）にする。すると、過電圧時において、磁石式発電機１１の短絡電流がゼロとなるため、発電ロスを低減させることができる。

このように、バッテリ１３が満充電状態にあれば、過電圧制御が行われるため、バッテリ１３の劣化・短寿命化を未然に防止することができる。

一方、満充電判定工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１９）での判定の結果、バッテリ１３が満充電状態にない場合は、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａを下回っていると考えられるので（図３に示すグラフの（ホ）参照）、始動性判定工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ２１）に移行し、制御部１２ｃは、バッテリ１３が始動困難状態にあるか否かを判定する。それには、制御部１２ｃは、始動性判定値Ｖｂをデータメモリ１２ｆから読み出した後、バッテリ電圧Ｖbtryが始動性判定値Ｖｂ未満であるか否かを判定する。その結果、バッテリ電圧Ｖbtryが始動性判定値Ｖｂ未満であれば（Ｖｂ＞Ｖbtry）、バッテリ１３が始動困難状態にあると判定する。

この判定の結果、バッテリ１３が始動困難状態にない場合は、第１バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１）に戻る。

一方、バッテリ１３が始動困難状態にある場合は、このままではエンジン１の始動に支障を来す恐れがあるので、最大電流制御工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ２２）に移行し、制御部１２ｃは、出力電流を最大値に設定する。すると、出力電流が最大限に供給されるため、バッテリ電圧Ｖbtryが急激に増大する（図３に示すグラフの（ヘ）参照）。

そして、制御部１２ｃは、第６バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ２３）で、バッテリ電圧Ｖbtryを演算した後、第５電圧チェック工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ２４）で、上述した手順により、まだバッテリ１３が始動困難状態のままであるか否かを判定し、この判定をバッテリ１３が始動困難状態から抜け出すまで繰り返す。すると、出力電流が依然として最大限に供給されるため、バッテリ電圧Ｖbtryが引き続き増大する（図３に示すグラフの（ト）参照）。

そして、バッテリ１３が始動困難状態から抜け出した時点で、最大電流制御解除工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ２５）に移行し、制御部１２ｃは、出力電流を元に戻す。すると、出力電流が通常制御時の標準電流Ｉｓに戻るため、バッテリ電圧Ｖbtryの増大勾配が鈍化する（図３に示すグラフの（チ）参照）。

その後、第１バッテリー電圧入力工程（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ１）に戻る。

このように、バッテリ１３が始動困難状態にあれば、バッテリ電圧Ｖbtryが始動性判定値Ｖｂに達するまで、出力電流が最大限に供給され続けるため、バッテリ電圧Ｖbtryを早期に回復させることができる。

ここで、発電制御装置１０における発電制御が終了する。

以上説明したとおり、発電制御装置１０における発電制御においては、バッテリ１３が準満充電状態にあれば、バッテリ電圧Ｖbtryが１４．５Ｖに達して満充電状態になったり、バッテリ電圧Ｖbtryが準満充電下限値Ｖａを下回ったりしない限り、出力電流が小さくなるため、効率的な発電制御を行うことができる。また、バッテリ１３が満充電状態にあれば、過電圧制御が行われるため、バッテリ１３の劣化・短寿命化を未然に防止することができる。さらに、バッテリ１３が始動困難状態にあれば、バッテリ電圧Ｖbtryが始動性判定値Ｖｂに達するまで、出力電流が最大限に供給され続けるため、バッテリ電圧Ｖbtryを早期に回復させることができる。
［発明のその他の実施の形態］

なお、上述した実施の形態１では、バッテリ１３が準満充電状態にある場合に限り、出力電流を走行モードごとに順次切り替える手順（発電制御プログラムＰＲＧのステップＳ３〜Ｓ１８）について説明したが、バッテリ１３が始動困難状態にある場合に、同様の手順で出力電流を走行モードごとに順次切り替えるようにしても構わない。

また、上述した実施の形態１では、定格電圧１２Ｖのバッテリ１３について、過電圧保護閾値Ｖ１を１４．５Ｖと決め、バッテリ電圧Ｖbtryが１４．５Ｖを超えているときに満充電状態にあると定める場合について説明した。しかし、この過電圧保護閾値Ｖ１は１４．５Ｖに限るわけではなく、バッテリ１３の定格電圧などの条件に応じて適宜変更することができる。

さらに、上述した実施の形態１では、磁石式発電機１１のロータの回転数を検出する手段として位相検出回路１２ｂを用いる場合について説明した。しかし、位相検出回路１２ｂに代えて、図１に破線で示すように、エンジン１の回転速度を検出するロータリーエンコーダなどの回転数センサ５をクランク軸２の近傍に取り付け、この回転数センサ５の検出信号に基づいてエンジン１の回転速度および加速度を演算することも可能である。或いはまた、図１に破線で示すように、磁気センサなどの回転数センサ１８を磁石式発電機１１の近傍に設けるとともに、この回転数センサ１８が３つのステータコイル１１ａ〜１１ｃの位置を検出できる突起（図示せず）をロータに設けることにより、ロータの回転数を直接的に検出するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態１では、自動二輪車に搭載される発電制御装置１０について説明したが、この発電制御装置１０を自動二輪車以外の鞍乗型車両、例えば自動三輪車、鞍乗型四輪車両（ＡＴＶ（不整地走行車両）など）に搭載することも勿論できる。

本発明は、自動二輪車、自動三輪車、鞍乗型四輪車両（ＡＴＶ（不整地走行車両）など）その他の鞍乗型車両に広く適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る発電制御装置を示す回路図である。 同実施の形態１に係る発電制御プログラムを示すフローチャートである。 同実施の形態１に係る発電制御時におけるバッテリ電圧の経時変化を例示するグラフである。 従来の発電制御装置を例示する回路図である。

符号の説明

１……エンジン
２……クランク軸
５……回転数センサ
９……レギュレータ
１０……発電制御装置
１１……磁石式発電機（発電機）
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ……ステータコイル
１２……発電電流制御手段
１２ａ……整流部
１２ｂ……位相検出回路
１２ｃ……制御部
１２ｄ……ゲート回路
１２ｅ……プログラムメモリ
１２ｆ……データメモリ
１３……バッテリ
１４……電気負荷
１４ａ……ヘッドランプ
１４ｂ……ブレーキランプ
１４ｃ……その他の電気機器
１８……回転数センサ
Ｋａ……加速時電流低減係数
Ｋｃ……一定速時電流低減係数
Ｋｄ……減速時電流低減係数
Ｋｉ……アイドル時電流低減係数
Ｉａ……加速時出力設定電流
Ｉｃ……一定速時出力設定電流
Ｉｄ……減速時出力設定電流
Ｉｉ……アイドル時出力設定電流
Ｉｑ……充電電流
Ｉｒ……放電電流
Ｉｓ……通常制御時の標準電流
Ｉｘ……出力電流
Ｉｙ……負荷電流
ＰＲＧ……発電制御プログラム
Ｖａ……準満充電下限値
Ｖｂ……始動性判定値
Ｖbtry……バッテリ電圧

Claims (5)

1. エンジンのクランク軸の回転エネルギーを利用して三相交流電流を発電する磁石式発電機と、
   この磁石式発電機によって発電された三相交流電流を整流して直流電流に変換し、この直流電流を位相角制御によって任意の電流値の出力電流に変換して給電する発電電流制御手段と、
   この発電電流制御手段からの出力電流を消費する電気負荷と、
   前記発電電流制御手段からの出力電流によって充電されるとともに前記電気負荷に放電されるバッテリとが設けられた発電制御装置であって、
   前記発電電流制御手段は、前記バッテリの電圧を監視し、当該バッテリの電圧に応じて前記出力電流を変更することを特徴とする発電制御装置。
2. 前記発電電流制御手段は、前記バッテリが準満充電状態にあるか否かを判定し、前記バッテリが準満充電状態にある場合には、前記出力電流が通常制御時の標準電流より小さくなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
3. 前記発電電流制御手段は、前記エンジンの回転速度および加速度に基づいて走行モードを特定し、走行モードごとに前記出力電流を順次切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の発電制御装置。
4. 前記発電電流制御手段は、前記バッテリが電圧低下によって始動困難状態にある場合には、前記出力電流を最大値に設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発電制御装置。
5. 前記発電電流制御手段は、前記バッテリが満充電状態にある場合には、前記磁石式発電機によって発電された三相交流電流をゼロにすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発電制御装置。

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