JP2011080371A - 点火用充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を飛躍的に促進できる点火用充電制御装置を提供する。
【解決手段】ＡＣＧ１０とバッテリ１２との間に電気的に接続され、発電電圧がバッテリ電圧よりも高くなるとＡＣＧとバッテリとを通電させるようオン作動してバッテリに充電させ、発電電圧がバッテリ電圧よりも低くなるとＡＣＧとバッテリとの通電を遮断するようオフ作動するサイリスタ２３及びバッテリ充電制御回路２４（バッテリ通電制御手段）と、発電電力をグランドへ流すオン状態からオフ状態に切り替えることで発電電力に過渡電圧を生じさせ、その過渡電圧でコンデンサ３１を充電させる電流遮断回路３５（過渡電圧発生手段）と、過渡電圧の発生時には、オン作動を禁止させるようバッテリ充電制御回路２４を充電停止制御することで、過渡電圧による電力がバッテリへ充電されることを回避させる充電停止時間制御回路２５（充電停止制御手段）と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、交流発電機による発電電力を充電するバッテリ、及び発電電力を充電して点火コイルへ容量放電するコンデンサを備えた内燃機関に適用された点火用充電制御装置に関する。

この種の点火用充電制御装置として、図６に例示されるように、発電電力をコンデンサ３１に充電し、充電した電力を点火コイル４０の一次側へ容量放電するＣＤＩ点火方式が従来より知られている。そして、コンデンサ３１を効率良く充電するためには発電電力の電圧では低すぎるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ３９で発電電力を昇圧してコンデンサ３１へ印加するのが一般的である（特許文献１参照）。

特開２００９−１８５７４９号公報

しかしながら、ＤＣ−ＤＣコンバータ３９はトランスを有する構造であるためにその体格が大きく、ＤＣ−ＤＣコンバータ３９で昇圧する従来の構成では、点火用充電制御装置の小型化を図るのに限界がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型化を飛躍的に促進できる点火用充電制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明では、交流発電機による発電電力を充電するバッテリ、及び前記発電電力を充電して点火コイルへ容量放電するコンデンサを備えた内燃機関に適用された点火用充電制御装置であって、前記交流発電機と前記バッテリとの間に電気的に接続され、前記発電電力の電圧が前記バッテリの電圧よりも高くなると前記交流発電機と前記バッテリとを通電させるようオン作動して前記バッテリに充電させ、前記発電電力の電圧が前記バッテリの電圧よりも低くなると前記交流発電機と前記バッテリとの通電を遮断するようオフ作動するバッテリ通電制御手段と、前記発電電力をグランドへ流すオン状態からオフ状態に切り替えることで前記発電電力に過渡電圧を生じさせ、前記過渡電圧で前記コンデンサを充電させる過渡電圧発生手段と、前記過渡電圧の発生時には、前記オン作動を禁止させるよう前記バッテリ通電制御手段を充電停止制御することで、前記過渡電圧による電力が前記バッテリへ充電されることを回避させる充電停止制御手段と、を備えることを特徴とする。

ここで、発電電力をグランドへ流すオン状態からグランドから切り離したオフ状態に切り替えると、その切り替えた瞬間に高電圧（過渡電圧）が生じる。上記発明は、このような過渡電圧を利用してコンデンサを充電することに着目して為されたものである。すなわち、発電電力に過渡電圧を生じさせ、この過渡電圧を利用して点火コイルに容量放電するコンデンサを充電させるので、従来装置が備えるＤＣ−ＤＣコンバータ３９（図６参照）を、トランス不要の過渡電圧発生手段に置き換えることができる。よって、点火用充電制御装置の小型化を飛躍的に促進させることができる。要するに本発明は、「過渡電圧」という従来のネガティブな現象を高電圧の電力として充電に利用する、といった逆転の発想で想起されたものである。

さらに本発明者は、本発明が備える充電停止制御手段を備えていないと、以下に説明する問題が生じるとの知見を得た。すなわち、充電停止制御手段を備えていないと、過渡電圧により高電圧となっている発電電力の電圧はバッテリの電圧よりも高くなるので、過渡電圧発生時にはバッテリ通電制御手段がオン作動してしまう。すると、過渡電圧による電力がバッテリに充電されてしまい、コンデンサには充電されなくなるといった問題が生じる。

このような問題に対し上記発明では、過渡電圧の発生時には、バッテリ通電制御手段のオン作動を禁止するため、バッテリ通電制御手段を充電停止制御する充電停止制御手段を備えており、過渡電圧による電力がバッテリへ充電されてコンデンサには充電されなくなる、といった上記問題を解決できる。

請求項２記載の発明では、前記過渡電圧発生手段は、電圧が交流変化する前記発電電力のうち前記バッテリの電圧よりも低い電圧領域の電力を用いて、前記過渡電圧を生じさせることを特徴とする。

ここで、電圧が交流変化する発電電力のうち、バッテリの電圧よりも低い電圧領域（図２（ａ）中の符号ｗ１，ｗ３で例示する領域）の電力は、バッテリ通電制御手段がオフ作動することとなるためバッテリに充電されることはない。上記発明は、このようにバッテリには充電されない低電圧領域の発電電力を用いて過渡電圧を生じさせるので、交流発電機により発電した発電電力を有効に利用できる。

請求項３記載の発明では、前記充電停止制御手段は、過渡電圧発生手段により前記オフ状態から前記オン状態に切り替えられたオンタイミングを取得するとともに、取得した前記オンタイミングで前記充電停止制御を開始することを特徴とする。

これによれば、オフ状態に切り替えて過渡電圧が生じるタイミングの前の時点で、前もって充電停止制御を開始させておくので、充電停止制御の開始が過渡電圧発生に間に合わなくなり過渡電圧の電力がバッテリに流れてしまう、といった不具合を確実に回避できる。

請求項４記載の発明では、前記充電停止制御手段は、過渡電圧発生手段により前記オン状態から前記オフ状態に切り替えられたオフタイミングを取得するとともに、取得した前記オフタイミングから所定時間が経過したタイミングで前記充電停止制御を終了することを特徴とする。

これによれば、オフ状態に切り替えて過渡電圧が生じるタイミングから所定時間が経過したタイミングで充電停止制御を終了させるので、充電停止制御の終了が過渡電圧発生よりも先行し、過渡電圧の電力がバッテリに流れてしまう、といった不具合を確実に回避できる。

請求項５記載の発明では、前記過渡電圧発生手段は、前記オン状態から前記オフ状態に切り替えて過渡電圧を発生させる制御を複数回実施することで、前記点火コイルへ１回容量放電する分の電力を前記コンデンサに充電させることを特徴とする。

これによれば、複数回の過渡電圧電力で容量放電１回分の電力をコンデンサに充電させるので、１回の過渡電圧電力で充電させる場合に比べて、十分な電力をコンデンサから点火コイルへ容量放電させることができる。

本発明の第１実施形態にかかる点火用充電制御装置を示す回路図。 バッテリ充電電圧、ＡＣＧ出力電圧、及びサイリスタのゲート電圧の変化等を示すタイムチャートであって、（ａ）はＤＣ−ＤＣコンバータを用いた従来構成、（ｂ）は電流遮断回路は備えるが充電停止時間制御回路を備えていない構成、（ｃ）は第１実施形態の構成の場合におけるタイムチャート。 第１実施形態において、放電用コンデンサの充電量変化を示すタイムチャート。 図１の電流遮断回路の一例を示す回路図。 本発明の第２実施形態にかかる点火用充電制御装置を示す回路図。 ＤＣ−ＤＣコンバータを用いた従来の点火用充電制御装置を示す回路図。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
本実施形態にかかる点火用充電制御装置は、自動２輪車に搭載される単気筒ガソリンエンジン（内燃機関）に適用されるものであり、先ず図１を用いて、バッテリ充電システム及び点火システムの全体構成を説明する。

交流発電機（ＡＣＧ１０）は、上記内燃機関の出力軸の回転トルクによって回転することで、内燃機関の出力エネルギを電気エネルギに変換して交流電力として出力するものである。ＡＣＧ１０近傍には、回転角度センサ１１が設けられている。回転角度センサ１１は、ＡＣＧ１０の回転角度を通じて内燃機関の出力軸の回転角度を検出するものである。

ＡＣＧ１０の出力する交流電力は、レギュレータ２０の入力端子２０ａに取り込まれる。レギュレータ２０は、その出力端子２０ｂ側の電圧が規定電圧ＶｔｈとなるまでＡＣＧ１０の交流電力を直流電力に変換して出力するものである。

レギュレータ２０の出力端子２０ｂからは、ＡＣＧ１０の出力する交流電流のうちのＡＣＧ１０からレギュレータ２０に進む側の電流（正の電流）が選択的に出力される。一方、レギュレータ２０の出力端子２０ｃからは、ＡＣＧ１０の出力する交流電流のうちのレギュレータ２０からＡＣＧ１０に進む側の電流（負の電流）が選択的に出力される。そして、出力端子２０ｂから出力される正の電流はバッテリ１２へ供給され、出力端子２０ｃから出力される負の電流はランプ１３（例えば自動２輪車に搭載されたヘッドライト）へ供給される。

これにより、レギュレータ２０の出力端子２０ｂからの出力は、正弦波（図１中の（ａ）参照）のうち正電流の半周期に対応した電流波形と出力電流が「０」となる電流波形との周期的な繰り返しとなる（図１中の（ｂ）参照）。ただし、レギュレータ２０の出力端子２０ｂ側の電圧が規定電圧Ｖｔｈを超えて高くなると、ＡＣＧ１０からの出力電力にかかわらず、レギュレータ２０の出力端子２０ｂではその出力電流をゼロとする。なお、レギュレータ２０の出力端子２０ｃからの出力は、正弦波（図１中の（ａ）参照）のうち負電流の半周期に対応した電流波形と出力電流が「０」となる電流波形との周期的な繰り返しとなる（図１中の（ｃ）参照）。

次に、こうした機能を有するレギュレータ２０の具体的な回路構成を以下に説明する。

レギュレータ２０は、出力端子２０ｃからの出力を負の電流に制限するダイオード２１と、ダイオード２１への通電のオンオフを切り替え制御するランプ電圧制御回路２２と、を備えるとともに、以下に説明するサイリスタ２３（バッテリ通電制御手段）及びバッテリ充電制御回路２４（バッテリ通電制御手段）を備える。

サイリスタ２３は、アノード側が入力端子２０ａに接続されカソード側が出力端子２０ｂに接続される向きとなるよう、ＡＣＧ１０とバッテリ１２との間に電気的に接続されている。バッテリ充電制御回路２４は、サイリスタ２３の端子間電圧、つまりバッテリ１２の端子電圧と入力端子２０ａ電圧との電位差に応じて、サイリスタ２３のゲートへ出力する信号を制御する。

具体的には、バッテリ充電制御回路２４（バッテリ通電制御手段）は、発電電力の電圧（入力端子２０ａの電圧）がバッテリ１２の電圧（出力端子２０ｂの電圧）よりも高くなると、サイリスタ２３のゲートに電流を流してサイリスタ２３をオン作動（ターンオン）させる。これにより、ＡＣＧ１０とバッテリ１２とが通電して発電電力がバッテリ１２に充電される。一方、発電電力の電圧がバッテリ１２の電圧よりも低くなると、サイリスタ２３に逆電圧が印加されることに伴いサイリスタ２３はオフ作動（ターンオフ）する。これにより、バッテリ１２への充電が終了する。要するに、発電電力の電圧がバッテリ１２の電圧よりも高くなっている期間中、バッテリ１２への充電が為される。

なお、レギュレータ２０の入力端子２０ａの電圧が規定電圧Ｖｔｈ以上である場合には、バッテリ充電制御回路２４はサイリスタ２３へゲート電流を流すことを禁止する。これにより、レギュレータ２０の出力端子２０ｂの電圧が規定電圧Ｖｔｈ未満に制限される。また、レギュレータ２０は充電停止時間制御回路２５を有している。この充電停止時間制御回路２５により、バッテリ充電制御回路２４はゲート電流を流すことを禁止するよう制御（充電停止制御）される。この充電停止制御については後に詳述する。

ＣＤＩユニット３０は、ＡＣＧ１０から出力される交流電力をコンデンサ３１に充電し、充電した電力を、回転角度センサ１１の検出値によって把握される所定のタイミングにおいて、点火コイル４０の一次コイル４１へ容量放電する。これにより、二次コイル４２に生じる高電圧が点火プラグ５０の２つの電極間に印加され、ガソリン燃料を着火させる。

具体的には、放電用のコンデンサ３１の一方の端子は、ダイオード３２を介してＡＣＧ１０と電気的に接続されており、コンデンサ３１の他方の端子は、点火コイル４０の一次コイル４１と電気的に接続されている。ダイオード３２は、コンデンサ３１からＡＣＧ１０側へと電流が逆流することを防止するための逆流防止手段である。

ダイオード３２及びコンデンサ３１間には、これからグランド（接地）へと進む方向を順方向とするサイリスタ３３が設けられており、サイリスタ３３のゲートには、点火時期制御回路３４が接続されている。点火時期制御回路３４では、回転角度センサ１１の検出値に基づき、内燃機関の回転角度が点火のための角度となったと判断される時に、サイリスタ３３のゲートに電流を流すことでサイリスタ３３をターンオンさせる。これにより、コンデンサ３１、サイリスタ３３、グランド、及び点火コイル４０の一次コイル４１を備えて構成される閉ループ回路内に電流が流れることで、コンデンサ３１に蓄えられた電荷が放電される。これにより、点火コイル４０の二次コイル４２に高電圧の電流が流れ、ひいては点火プラグ５０の両電極間に火花放電が生じる。

次に、本実施形態の要部を構成する電流遮断回路３５（過渡電圧発生手段）及び充電停止時間制御回路２５（充電停止制御手段）について説明する。

ＣＤＩユニット３０に備えられた電流遮断回路３５は、コンデンサ３１とＡＣＧ１０との間に電気的に接続され、以下に説明するオン状態とオフ状態とを切り替えて過渡電圧を発生させるための回路である。すなわち、ＡＣＧ１０から電流遮断回路３５へ向けて流れる電流（正の電流）をグランドに流し込むオン状態と、前記グランドから切り離したオフ状態とを切り替える。オフ状態では、ＡＣＧ１０から電流遮断回路３５向けて流れる電流がコンデンサ３１へ流れ込むこととなる。

そして、このようにオン状態からオフ状態に切り替えたタイミングで、発電電力の電圧が瞬時的に上昇する過渡電圧（サージ電圧）が生じる。この過渡電圧でコンデンサ３１を充電させている。なお、ＡＣＧ１０から出力される発電電力そのままの電圧では、コンデンサ３１を効率よく充電するには低電圧であり現実的ではない。これに対し本実施形態では、瞬時的に高圧となる過渡電圧を発電電力に生じさせ、その過渡電圧でコンデンサ３１を充電させるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ３９（図６参照）で発電電力を昇圧することを不要にしつつ、コンデンサ３１を高圧電力で効率よく充電させることができる。

次に、電流遮断回路３５に加えて充電停止時間制御回路２５を備えることによる技術的意義を、図２を用いて説明する。なお、図２（ａ）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３９を用いて昇圧させる図６の従来構成において、バッテリ１２の充電電圧、ＡＣＧ１０からの出力電圧、及びサイリスタ２３のゲート電圧の変化を示すタイムチャートである。そして、図２（ｂ）は、電流遮断回路３５を備えて過渡電圧を発生させるものの、充電停止時間制御回路２５を備えていない構成におけるタイムチャートであり、図２（ｃ）は、電流遮断回路３５及び充電停止時間制御回路２５を備えた図１の構成によるタイムチャートである。

図２（ａ）に示すように、ＡＣＧ出力電圧がバッテリ充電電圧よりも高くなっている期間（符号ｗ２に示す期間）中、サイリスタ２３のゲート電圧が入力されてサイリスタ２３がターンオンの状態となっている。つまり、上記期間ｗ２中、レギュレータ２０ｘの出力端子２０ｂから正の電流がバッテリ１２及びＣＤＩユニット３０へ出力される。これにより、上記期間ｗ２に、発電電力がバッテリ１２へ充電されるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータ３９により昇圧された発電電力がコンデンサ３１へ充電される。

これに対し図２（ｂ）の場合、発電電力のうちプラス側の電力（正の電流）であって、ＡＣＧ出力電圧がバッテリ充電電圧よりも高くなっている期間ｗ２の前の期間（符号ｗ１に示す期間）中に、電流遮断回路３５によりオン状態からオフ状態に切り替えて過渡電圧Ｖｓを発生させている。しかしながら、過渡電圧Ｖｓはコンデンサ３１のみならずレギュレータ２０の入力端子２０ａにも印加されるので、ＡＣＧ出力電圧がバッテリ充電電圧より高くなっているのと同じ状況となり、バッテリ充電制御回路２４はサイリスタ２３をターンオンさせるよう制御する（符号ｐ参照）。その結果、過渡電圧Ｖｓはサイリスタ２３を通じてバッテリ１２に流れ込んでしまうので、過渡電圧Ｖｓでコンデンサ３１を充電させることができなくなる、といった問題が生じる。

この問題に対し、本実施形態にかかる図２（ｃ）の場合、前記期間ｗ１のうち少なくとも過渡電圧Ｖｓ発生時を含む期間（符号ｑに示す期間）中、サイリスタ２３のターンオン作動を禁止させるよう充電停止時間制御回路２５はバッテリ充電制御回路２４を制御する。これにより、過渡電圧Ｖｓ発生に伴いサイリスタ２３がターンオンすることを回避できるので、過渡電圧Ｖｓがバッテリ１２に流れ込むことを回避でき、ひいては過渡電圧Ｖｓでコンデンサ３１を充電させることができなくなる、といった上記問題を解消できる。

また、本実施形態では、コンデンサ３１から点火コイル４０へ放電する１回分の電力を、複数回の過渡電圧Ｖｓにより充電させている。つまり、１燃焼サイクル中に過渡電圧Ｖｓの発生を複数回実施している。点火時期はエンジン回転速度に依存するものであり、ＡＣＧ１０により発電される交流電流の周波数もエンジン回転速度に依存する。よって、１燃焼サイクル中に過渡電圧Ｖｓを発生可能な回数を十分に確保できるようＡＣＧ１０の極数を設定すればよい。例えば、ＡＣＧ１０の極数を８極にすれば、クランク軸が１回転する間に過渡電圧Ｖｓを４回発生させることができ、ＡＣＧ１０の極数を１６極にすれば、クランク軸が１回転する間に過渡電圧Ｖｓを８回発生させることができる。よって、ＡＣＧ１０の極数を８極以上とすることが望ましく、１６極であればより望ましい。

図３は、コンデンサ３１の充電量の変化を示すタイムチャートである。この図の例では、１回目の過渡電圧Ｖｓ発生時点ｔ１から、５回分の過渡電圧Ｖｓを充電することで、コンデンサ３１の電荷が飽和状態となって充電が完了している。そして、放電を実施する時点ｔ３よりも前の時点ｔ２で、過渡電圧Ｖｓによるコンデンサ３１の充電が完了している。なお、図３中の符号Ｔｍは、過渡電圧Ｖｓの発生インターバルを示しており、図２（ｃ）中の符号Ｔｍと対応する。

図４は、電流遮断回路３５の一例を示す回路図である。図２の例ではダイオード３２とＡＣＧ１０との間に電流遮断回路３５を設けているが、ダイオード３２とコンデンサ３１との間に電流遮断回路３５を設けるようにしてもよい。

電流遮断回路３５は、第１トランジスタ３５１（半導体スイッチ）及び第２トランジスタ３５２（半導体スイッチ）を有して構成されている。第２トランジスタ３５２へのベース電流をオフにしている間は、第１トランジスタ３５１のベースにはバッテリ１２等から電流が流れて第１トランジスタ３５１はスイッチオン作動する。そして、第１トランジスタ３５１がスイッチオン作動していると、発電電力の正電流は、抵抗Ｒ１及び第１トランジスタ３５１を通じてグランドへ流れ込むこととなる。つまり、上述したオン状態となる。

一方、第２トランジスタ３５２へベース電流が流れると、抵抗Ｒ２を通じて第１トランジスタ３５１のベースへ流れていたベース電流が、抵抗Ｒ２及び第２トランジスタ３５２を通じてグランドに流れ込むこととなる。そのため、第１トランジスタ３５１へのベース電流が流れなくなり第１トランジスタ３５１はスイッチオフ作動する。そして、第１トランジスタ３５１がスイッチオフ作動していると、発電電力の正電流は、抵抗Ｒ１及び第１トランジスタ３５１を通じてグランドへ流れ込むことがなくなり、コンデンサ３１へ流れ込むこととなる。つまり、上述したオフ状態となる。

要するに、第２トランジスタ３５２がスイッチオフ作動すると、第１トランジスタ３５１がスイッチオン作動して、発電電力の正電流がグランドへ流れ込むオン状態となる。一方、第２トランジスタ３５２がスイッチオン作動すると、第１トランジスタ３５１がスイッチオフ作動して、発電電力の正電流がコンデンサ３１へ流れ込んで充電されるオフ状態となる。したがって、第２トランジスタ３５２がスイッチオフからスイッチオンに切り替わったタイミングで過渡電圧Ｖｓが発生する。

なお、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の値を調整することで、第２トランジスタ３５２がスイッチオフ作動するタイミング及びスイッチオン作動するタイミング（つまり、オン状態にするタイミング及びオフ状態にするタイミング）を設定できる。本実施形態では、発電電力の電流が負から正に切り替わったタイミングでオン状態にし、発電電力の正電流が所定の閾値を超えて大きくなったタイミングでオフ状態にするよう抵抗Ｒ１〜Ｒ４の値が調整されている。

本実施形態では、発電電力のうちバッテリ１２の電圧よりも低い電圧領域ｗ１（図２（ａ）参照）で過渡電圧Ｖｓを発生させるよう、第２トランジスタ３５２がスイッチオン作動するタイミング（オフ状態にするタイミング）を設定している。つまり、前記閾値は、前記電圧領域ｗ１の範囲内の値に設定されている。例えば、バッテリ１２の端子電圧が約１４Ｖであるのに対し、前記閾値を０．５Ｖに設定することが具体例として挙げられる。

レギュレータ２０に備えられた充電停止時間制御回路２５は、バッテリ充電制御回路２４へ充電停止指令信号を出力する。この信号が出力されている期間は、バッテリ充電制御回路２４はサイリスタ２３へゲート電流を流すことを禁止するよう制御（充電停止制御）される。つまり、充電停止制御が実施されている期間ｑ（図２（ｃ）参照）は、ＡＣＧ出力電圧がバッテリ充電電圧よりも高くなっていたとしても、サイリスタ２３はターンオンすることがなく、発電電力がバッテリ１２へ供給されることもなくなる。よって、先述したように、過渡電圧Ｖｓがバッテリ１２に流れ込むことを回避できる。

また、充電停止時間制御回路２５は、電流遮断回路３５と接続されており、電流遮断回路３５によりオフ状態からオン状態に切り替えられたオンタイミング、及びオン状態からオフ状態に切り替えられたオフタイミングを取得する。そして、充電停止制御の開始時期ｑｓ（図２（ｃ）参照）を前記オンタイミングとする。また、充電停止制御の終了時期ｑｅ（図２（ｃ）参照）を、前記オフタイミングから所定時間が経過したタイミングとする。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）電流遮断回路３５により発電電力に過渡電圧Ｖｓを生じさせ、その過渡電圧Ｖｓで点火コイル４０へ容量放電するコンデンサ３１を充電させるので、従来装置が備えるＤＣ−ＤＣコンバータ３９（図６参照）を、トランス不要の電流遮断回路３５に置き換えることができる。よって、点火用充電制御装置の小型化を飛躍的に促進させることができる。

（２）充電停止時間制御回路２５により、過渡電圧Ｖｓの発生時には、サイリスタ２３のオン作動を禁止させる充電停止制御を実施するので、過渡電圧Ｖｓによる電力がバッテリ１２へ充電されてコンデンサ３１には充電されなくなるといった問題を解消できる。

（３）発電電力のうちバッテリ電圧よりも低い電圧領域ｗ１の電力では、サイリスタ２３がオン作動しないのでバッテリ１２に充電されることはない。この点を鑑みた本実施形態では、プラス側の発電電力のうち、ＡＣＧ出力電圧がバッテリ充電電圧よりも低くなっている期間ｗ１に、電流遮断回路３５によりオン状態からオフ状態に切り替えて過渡電圧Ｖｓを発生させている。そのため、バッテリ１２には充電されない低電圧領域ｗ１の発電電力を用いて過渡電圧Ｖｓを生じさせるので、ＡＣＧ１０より発電した発電電力を有効に利用できる。

（４）充電停止時間制御回路２５は、発電電力をグランドに流し込むオン状態に、オフ状態から切り替えたオンタイミングｑｓを取得するとともに、取得したオンタイミングｑｓで充電停止制御を開始する。そのため、オフ状態に切り替えて過渡電圧Ｖｓが生じるタイミングの前の時点で、前もって充電停止制御を開始させておくので、充電停止制御の開始が過渡電圧発生に間に合わなくなり過渡電圧Ｖｓの電力がバッテリ１２に流れてしまう、といった不具合を確実に回避できる。

（５）充電停止時間制御回路２５は、発電電力をグランドに流し込むオン状態から、グランドから切り離すオフ状態に切り替えられたオフタイミングを取得するとともに、取得したオフタイミングから所定時間が経過したタイミングｑｅで充電停止制御を終了する。そのため、充電停止制御の終了が過渡電圧発生よりも早まってしまい過渡電圧Ｖｓの電力がバッテリ１２に流れてしまう、といった不具合を確実に回避できる。

（６）コンデンサ３１から点火コイル４０へ放電する１回分の電力を、複数回の過渡電圧Ｖｓにより充電させている。そのため、１回の過渡電圧電力で充電させる場合に比べて、十分な電力をコンデンサ３１から点火コイル４０へ容量放電させることができる。

（第２実施形態）
本実施形態は、本発明にかかるバッテリ通電制御手段の各種変形例を開示するものである。すなわち、上記第１実施形態では、本発明にかかるバッテリ通電制御手段をサイリスタ２３及びバッテリ充電制御回路２４で構成（図１参照）するのに対し、本実施形態では、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す構成としている。

＜図５（ａ）の構成＞
図５（ａ）の構成では、図１のサイリスタ２３に替えて、ＦＥＴ２３１，２３２（電界効果トランジスタ）及びオン・オフ回路２３４を設けている。２つのＦＥＴ２３１，２３２を直列に接続して回路構成されている理由に関し、電界効果トランジスタは自身に寄生ダイオードを有するので、１つのＦＥＴ２３１で回路構成しようとすると、ＦＥＴ２３１をオフ作動させていてもダイオードの順方向には電流が流れてしまい、完全な通電オフの状態とはならない。そこで、ダイオードの向きが反対となるよう両ＦＥＴ２３１，２３２を設けることで、両ＦＥＴ２３１，２３２をオフ作動させた時にはいずれの方向にも電流が流れないよう通電オフの状態にすることを図っている。

オン・オフ回路２３４は、バッテリ充電制御回路２４からの指令に基づき、スイッチ手段としてのＦＥＴ２３１，２３２のオン・オフ作動を制御する。バッテリ充電制御回路２４は、上記第１実施形態と同様にして、発電電力の電圧がバッテリ電圧よりも高くなると、両ＦＥＴ２３１，２３２をオン作動させるようオン・オフ回路２３４へ指令する。これにより、ＡＣＧ１０とバッテリ１２とが通電して発電電力がバッテリ１２に充電される。一方、発電電力の電圧がバッテリ電圧よりも低くなると、両ＦＥＴ２３１，２３２をオフ作動させるようオン・オフ回路２３４へ指令する。これにより、バッテリ１２への充電が終了する。要するに、発電電力の電圧がバッテリ１２の電圧よりも高くなっている期間中、バッテリ１２への充電が為される。

また、充電停止時間制御回路２５からの充電停止指令信号がオン・オフ回路２３４へ入力されると、オン・オフ回路２３４はＦＥＴ２３１，２３２をオフ作動させるよう制御（充電停止制御）する。これにより、充電停止制御が実施されている期間ｑは、ＡＣＧ出力電圧がバッテリ充電電圧よりも高くなっていたとしても、ＦＥＴ２３１，２３２はスイッチオンすることがなく、発電電力がバッテリ１２へ供給されることもなくなる。よって、過渡電圧Ｖｓがバッテリ１２に流れ込むことを回避できる。

以上により、バッテリ通電制御手段を、ＦＥＴ２３１，２３２、オン・オフ回路２３４及びバッテリ充電制御回路２４により構成する図５（ａ）の構成によっても、上記第１実施形態と同様の効果が発揮される。

＜図５（ｂ）の構成＞
図５（ａ）の構成ではスイッチ手段を２つのＦＥＴ２３１，２３２から構成しているが、図５（ｂ）の構成では、一方のＦＥＴ２３１と直列接続されたダイオード２３５を備えるとともに、他方のＦＥＴ２３２を廃止している。ダイオード２３５は、ＦＥＴ２３１が有する寄生ダイオードと逆向きとなるよう配置されている。これによれば、ＦＥＴ２３１をオフ作動させた時に、寄生ダイオードを順方向に流れようとする電流がダイオード２３５で阻止されるので、ＦＥＴ２３１のオフ作動時に電流が流れないよう通電オフの状態にすることができる。

オン・オフ回路２３４、バッテリ充電制御回路２４及び充電停止時間制御回路２５の作動は図５（ｂ）と同じである。よって、バッテリ通電制御手段を、ＦＥＴ２３１、ダイオード２３５、オン・オフ回路２３４及びバッテリ充電制御回路２４により構成する図５（ｂ）の構成によっても、上記第１実施形態及び図５（ａ）の構成と同様の効果が発揮される。

＜図５（ｃ）の構成＞
図５（ｂ）の構成では、ＡＣＧ１０の出力する交流電流（図１（ａ）参照）のうち、正の電流（図１（ｂ）参照）をバッテリ１２へ供給し、負の電流（図１（ｃ）参照）をランプ１３へ供給するよう割り当てている。これに対し図５（ｃ）の構成では、負の電流を正側に反転させる整流回路２３６がレギュレータ２０に設けられており、整流回路２３６により整流された正の電流をバッテリ１２へ供給させている。この場合、ランプへの電力供給はバッテリ１２から為される。なお、図５（ｃ）の例では複数のダイオードを組み合わせて整流回路２３６を構成している。

オン・オフ回路２３４、バッテリ充電制御回路２４及び充電停止時間制御回路２５の作動は図５（ｃ）と同じである。よって、整流回路２３６を設けた図５（ｃ）の構成によっても、上記第１実施形態及び図５（ｂ）の構成と同様の効果が発揮される。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・図２（ａ）に示すように、発電電力のうちバッテリ電圧よりも低い電圧領域ｗ１，ｗ３には、ＡＣＧ出力電圧がバッテリ充電電圧よりも高くなっている期間ｗ２の前の領域ｗ１と後の領域ｗ３が存在する。そして、上記第１本実施形態では、バッテリ１２へ充電する高電圧領域ｗ２の前に現れる低電圧領域ｗ１で過渡電圧を発生させているが、高電圧領域ｗ２の後に現れる低電圧領域ｗ３で過渡電圧を発生させるようにしてもよい。

なお、低電圧領域ｗ１で過渡電圧を発生させる場合には、低電圧領域ｗ３で発生させる場合に比べて以下の点で有利である。すなわち、ＡＣＧ出力電流をグランドに流し込むオン状態と、グランドから切り離したオフ状態とを切り替えるにあたり、その切り替えるタイミングを制御する回路（図４参照）に関し、領域ｗ１で過渡電圧を発生させる場合には、ＡＣＧ出力のＲ３、Ｒ４からなる分圧比が低ければトランジスタ３５１をオン、高くなればオフする簡単な原理で動作させることができるので、図４に示すような簡素な回路でオン状態及びオフ状態の切替制御を実現できる。

これに対し、バッテリ充電期間ｗ２が終了した後の領域ｗ３で過渡電圧を発生させる場合には、上記切替制御を実施するにあたり、バッテリ１２への充電が終了したことを検出する回路が必要となる。しかも、ＡＣＧ出力が低下している最中にトランジスタ３５１をオン、オフさせるため、図４の如くＲ３、Ｒ４からなる分圧比でオン、オフさせることができず、オンタイミングの回路とオフタイミングの回路が必要となる。

以上により、領域ｗ１で過渡電圧を発生させるように上記切替制御を実施するための回路（例えば図４に示す回路）は、領域ｗ３で過渡電圧を発生させるように上記切替制御を実施するために要する回路に比べて簡素な回路にできる。

また、低電圧領域ｗ３で過渡電圧を発生させる場合には、低電圧領域ｗ１で発生させる場合に比べて以下の点で有利である。すなわち、領域ｗ１で過渡電圧を発生させる場合には、バッテリ充電期間ｗ２の直前でオフ状態に切り替えて過渡電圧を発生させるよう切替制御をすることは困難であるため、ＡＣＧ出力の低い電圧を用いて過渡電圧を発生させることとなる。これに対し、領域ｗ３で過渡電圧を発生させる場合には、上述の如くバッテリ１２への充電が終了したことを検出する回路を有するため、バッテリ充電期間ｗ２の直後にオフ状態に切り替えて、ＡＣＧ出力の高い電圧を用いて過渡電圧を発生させるよう切替制御をすることを容易に実現できる。

以上により、領域ｗ３で過渡電圧を発生させる場合には領域ｗ１で発生させる場合に比べて過渡電圧を高い電圧にできるので、点火コイル４０へ放電する１回分の電力をコンデンサ３１に充電するのに要する過渡電圧の発生回数を少なくできる。

・複数気筒エンジンにおいて、各気筒に対してコンデンサ３１を設ける場合には、各々のコンデンサ３１に対して電流遮断回路３５を設けてもよいし、１つの電流遮断回路３５により各々のコンデンサ３１に対して過渡電圧を発生させるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、ＡＣＧ１０から出力された交流電力のうちバッテリ電圧よりも高い電圧領域ｗ２の電力は、コンデンサ３１よりも優先してバッテリ１２に充電され、低電圧領域ｗ１，ｗ３で過渡電圧Ｖｓを発生させている。これに対し、高電圧領域ｗ２の所定期間で充電停止制御を実施して、その所定期間中に過渡電圧Ｖｓを発生させるようにしてもよい。

１０…ＡＣＧ（交流発電機）、１２…バッテリ、２３…サイリスタ（バッテリ通電制御手段）、２３１，２３２…ＦＥＴ（バッテリ通電制御手段）、２３４…オン・オフ回路（バッテリ通電制御手段）、２３５…ダイオード（バッテリ通電制御手段）、２４…バッテリ充電制御回路（バッテリ通電制御手段）、２５…充電停止時間制御回路（充電停止制御手段）、３１…コンデンサ、３５…電流遮断回路（過渡電圧発生手段）、４０…点火コイル。

Claims (5)

1. 交流発電機による発電電力を充電するバッテリ、及び前記発電電力を充電して点火コイルへ容量放電するコンデンサを備えた内燃機関に適用された点火用充電制御装置であって、
   前記交流発電機と前記バッテリとの間に電気的に接続され、前記発電電力の電圧が前記バッテリの電圧よりも高くなると前記交流発電機と前記バッテリとを通電させるようオン作動して前記バッテリに充電させ、前記発電電力の電圧が前記バッテリの電圧よりも低くなると前記交流発電機と前記バッテリとの通電を遮断するようオフ作動するバッテリ通電制御手段と、
   前記発電電力をグランドへ流すオン状態からオフ状態に切り替えることで前記発電電力に過渡電圧を生じさせ、前記過渡電圧で前記コンデンサを充電させる過渡電圧発生手段と、
   前記過渡電圧の発生時には、前記オン作動を禁止させるよう前記バッテリ通電制御手段を充電停止制御することで、前記過渡電圧による電力が前記バッテリへ充電されることを回避させる充電停止制御手段と、
   を備えることを特徴とする点火用充電制御装置。
2. 前記過渡電圧発生手段は、電圧が交流変化する前記発電電力のうち前記バッテリの電圧よりも低い電圧領域の電力を用いて、前記過渡電圧を生じさせることを特徴とする請求項１に記載の点火用充電制御装置。
3. 前記充電停止制御手段は、
   過渡電圧発生手段により前記オフ状態から前記オン状態に切り替えられたオンタイミングを取得するとともに、
   取得した前記オンタイミングで前記充電停止制御を開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の点火用充電制御装置。
4. 前記充電停止制御手段は、
   過渡電圧発生手段により前記オン状態から前記オフ状態に切り替えられたオフタイミングを取得するとともに、
   取得した前記オフタイミングから所定時間が経過したタイミングで前記充電停止制御を終了することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の点火用充電制御装置。
5. 前記過渡電圧発生手段は、前記オン状態から前記オフ状態に切り替えて過渡電圧を発生させる制御を複数回実施することで、前記点火コイルへ１回容量放電する分の電力を前記コンデンサに充電させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の点火用充電制御装置。

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