JP2017005777A

JP2017005777A - 車両用電力供給システム

Info

Publication number: JP2017005777A
Application number: JP2015114205A
Authority: JP
Inventors: 昭治石渡; Shoji Ishiwatari
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2015-06-04
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2017-01-05

Abstract

【課題】複雑な回路構成を必要とすることなくバッテリ及びエンジン負荷に対して電力を供給すること。【解決手段】発電機（２）からの交流電力を整流してバッテリ（４）及びＤＣ負荷Ａ、Ｂ（５、６）に供給するためのサイリスタスイッチ（ＳＣＲ１〜ＳＣＲ３）と、発電機からの交流電力を整流してＤＣ負荷Ｂに供給するためのサイリスタスイッチ（ＳＣＲ４）と、これらのサイリスタスイッチ（ＳＣＲ１〜ＳＣＲ４）の導通状態を制御するスイッチ制御回路（３１１）とを備え、スイッチ制御回路は、バッテリの端子電圧が一定値以上の場合にサイリスタスイッチ（ＳＣＲ１〜ＳＣＲ３）を導通状態とし、サイリスタスイッチ（ＳＣＲ４）を非導通状態とする一方、ＤＣ負荷Ｂの端子電圧が一定値以下の場合にサイリスタスイッチ（ＳＣＲ１〜ＳＣＲ３）を非導通状態とし、サイリスタスイッチ（ＳＣＲ４）を導通状態とする構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は、自動二輪車等の車両に適用される車両用電力供給システムに関する。

従来、燃料の噴射量や燃料に対する点火タイミングを電子的に制御するフューエルインジェクション（ＦＩ：ＦｕｅｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎ）仕様の自動二輪車が普及している。このようなＦＩ仕様の自動二輪車において、バッテリの端子電圧が著しく低下した状態であっても、キックペダルを用いたクランキングによる発電機の発電電力をＦＩシステムに供給し、エンジンのキック始動を可能とする電力変換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この電力変換装置においては、多相（３相）交流電力を発生する発電機の回転数が所定値に到達しない場合には多相交流電力の全相をＦＩシステムに供給する。これにより、キックペダルを用いたクランキング中には、多相交流電力の全相をＦＩシステムに供給する。

特開２００７−１８１２８１号公報

しかしながら、上述した特許文献１記載の電力変換装置においては、発電機の回転数が所定値に到達すると、多相交流電力の一部の相（２相）を整流してバッテリに供給する一方、多相交流電力の残部の相（１相）を整流してＦＩシステムに供給する。すなわち、この電力変換装置においては、発電機の回転数が所定値に到達するか否かに応じて、多相交流電力の全相又は一部の相（１相）をＦＩシステムに供給する。多相交流電力の一部の相（１相）は、バッテリ及びＦＩシステムに対する電力供給に兼用される。このため、発電機が発電した多相交流電力をバッテリ及びＦＩシステムに供給するための回路構成が複雑になるという問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、複雑な回路構成を必要とすることなくバッテリ及びエンジン負荷に対して電力を供給することができる車両用電力供給システムを提供することを目的とする。

本発明の車両用電力供給システムは、発電機からの交流電力を整流してバッテリ及びエンジン負荷に供給するための第１スイッチ手段と、当該発電機からの交流電力を整流して前記エンジン負荷に供給するための第２スイッチ手段と、前記バッテリ及びエンジン負荷の端子電圧を検出し、当該端子電圧に応じて前記第１、第２スイッチ手段の導通状態を制御する制御手段とを具備し、前記制御手段は、前記バッテリの端子電圧が一定値以上の場合に前記第１スイッチ手段を導通状態とし、前記第２スイッチ手段を非導通状態とする一方、前記エンジン負荷の端子電圧が一定値以下の場合に前記第１スイッチ手段を非導通状態とし、前記第２スイッチ手段を導通状態とすることを特徴とする。

この構成によれば、バッテリの端子電圧が一定値以上の場合には、発電機からの電力をバッテリ及びエンジン負荷の双方に供給できる一方、エンジン負荷の端子電圧が一定値以下の場合には、発電機からの電力をエンジン負荷のみに供給することができる。これにより、一定条件を満たした場合に発電機からの電力の一部の相をバッテリに供給する構成と比べ、簡単な回路構成で発電機からの電力をバッテリ及びエンジン負荷と、エンジン負荷との間で選択的に供給することができる。この結果、複雑な回路構成を必要とすることなくバッテリ及びエンジン負荷に対して電力を供給することが可能となる。

上記車両用電力供給システムにおいて、前記制御手段は、前記第１スイッチ手段を非導通状態とし、前記第２スイッチ手段を導通状態とした後、前記エンジン負荷の端子電圧が予め定めた基準値を上回った場合に前記第１スイッチ手段を導通状態とし、前記第２スイッチ手段を非導通状態とすることが好ましい。この構成によれば、第１スイッチ手段を非導通状態とし、第２スイッチ手段を導通状態とした場合であっても、エンジン負荷の端子電圧が予め定めた基準値を上回った場合には第１、第２スイッチ手段の導通状態が切り替えられるので、エンジン負荷に対して十分に電力が供給された後にはバッテリに電力を供給することが可能となる。

また、上記車両用電力供給システムにおいて、前記第１、第２スイッチ手段は、オープン式のサイリスタスイッチで構成されることが好ましい。この構成によれば、第１、第２スイッチ手段がショート式のサイリスタスイッチで構成される場合と比べて発電機やサイリスタスイッチの発熱を低減することが可能となる。

例えば、上記車両用電力供給システムにおいて、前記第１スイッチ手段は、前記発電機から発生する３相交流電力の第１相に接続される第１サイリスタスイッチと、第２相に接続される第２サイリスタスイッチと、第３相に接続される第３サイリスタスイッチとを有し、前記第２スイッチ手段は、前記発電機から発生する３相交流電力の第３相に接続される第４サイリスタスイッチを有する。この構成によれば、バッテリの端子電圧が一定値以上の場合には、第１〜第３サイリスタスイッチを介して発電機からの電力をバッテリ及びエンジン負荷の双方に供給できる一方、エンジン負荷の端子電圧が一定値以下の場合には、第４サイリスタスイッチを介して発電機からの電力をエンジン負荷のみに供給することができる。これにより、一定条件を満たした場合に発電機からの電力の一部の相をバッテリに供給する構成と比べ、簡単な回路構成で発電機からの電力をバッテリ及びエンジン負荷と、エンジン負荷との間で選択的に供給することができる。特に、発電機からの交流電力の３相をバランスよくバッテリ等の充電に利用することができる。３相の一部（例えば、２相）を使用してバッテリ等を充電する場合、電力供給のバランスが悪くなり、マグネトから騒音が発生し得る。上記構成によれば、発電機からの交流電力の３相をバランスよくバッテリ等の充電に利用でき、マグネトの騒音の発生を防止することができる。

また、上記車両用電力供給システムにおいて、前記第１スイッチ手段は、前記発電機から発生する３相交流電力の第１相に接続される第１サイリスタスイッチと、第２相に接続される第２サイリスタスイッチとを有し、前記第２スイッチ手段は、前記発電機から発生する３相交流電力の第３相に接続される第３サイリスタスイッチを有するようにしてもよい。この構成によれば、バッテリの端子電圧が一定値以上の場合には、第１及び第２サイリスタスイッチを介して発電機からの電力をバッテリ及びエンジン負荷の双方に供給できる一方、エンジン負荷の端子電圧が一定値以下の場合には、第３サイリスタスイッチを介して発電機からの電力をエンジン負荷のみに供給することができる。これにより、一定条件を満たした場合に発電機からの電力の一部の相をバッテリに供給する構成と比べ、簡単な回路構成で発電機からの電力をバッテリ及びエンジン負荷と、エンジン負荷との間で選択的に供給することができる。特に、３相交流電力の２相を第１及び第２サイリスタスイッチを介してバッテリ等に供給する。このため、発電機からの交流電力の３相の全相を３個のサイリスタスイッチを介してバッテリ等に供給する場合と比べてサイリスタスイッチの数を低減することができる。この結果、サイリスタスイッチに要するコスト低減を通じて電力供給システム全体のコストを低減することができる。

例えば、上記車両用電力供給システムにおいて、前記エンジン負荷は、車両に搭載されるフューエルインジェクションシステムで構成される。この構成によれば、エンジンのキック始動時にバッテリの放電状態に影響を受けることなく、フューエルインジェクションシステムに電力を供給することができる。この結果、フューエルインジェクション（ＦＩ）仕様のエンジンを安定して稼働させることが可能となる。

本発明の車両用電力供給システムによれば、複雑な回路構成を必要とすることなくバッテリ及びエンジン負荷に対して電力を供給することが可能となる。

第１の実施の形態に係る車両用電力供給システムの回路構成の説明図である。第１の実施の形態に係る車両用電力供給システムにおける電力供給の一例の説明図である。第１の実施の形態に係る車両用電力供給システムにおける電力供給の一例の説明図である。第２の実施の形態に係る車両用電力供給システムの回路構成の説明図である。第２の実施の形態に係る車両用電力供給システムにおける電力供給の一例の説明図である。第２の実施の形態に係る車両用電力供給システムにおける電力供給の一例の説明図である。

以下、本発明の複数の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。以下においては、本実施の形態に係る車両用電力供給システムが、自動二輪車に適用される場合について説明する。しかしながら、本実施の形態に係る車両用電力供給システムが適用される車両については、自動二輪車に適用されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、キックペダルを用いたエンジンのキック始動機能を有する自動三輪車や自動四輪車に適用することもできる。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る車両用電力供給システムの回路構成の説明図である。図１に示すように、第１の実施の形態に係る車両用電力供給システム（以下、単に「電力供給システム」という）１は、発電機２と、レギュレータ／レクチファイヤ（以下、「ＲＥＧ／ＲＥＣＴ」という）３とを含んで構成される。本実施の形態に係る電力供給システム１において、ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３には、車両に搭載されるバッテリ４と、ヘッドランプ等の直流負荷Ａ（ＤＣ負荷Ａ）５と、フューエルインジェクション（ＦＩ）や点火システム等の直流負荷Ｂ（ＤＣ負荷Ｂ）６とが接続されている。なお、ＤＣ負荷Ｂ６は、特許請求の範囲におけるエンジン負荷を構成する。

発電機２は、車両に搭載される図示しないエンジンによって駆動される。本実施の形態において、発電機２は、３相の交流電力を発電する発電機で構成される。発電機２で発電された交流電力は、ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３の入力端子ＩＮ１〜ＩＮ３に印加される。なお、発電機２の構成については、３相の交流電力を発電する発電機に限定されるものではなく、単相の交流電力を発電する発電機としてもよい。

ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３は、発電機２で発電された交流電力（交流電流）を整流してバッテリ４等を充電すると共に、バッテリ４の電圧を一定に保つ役割を果たす。特に、ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３は、バッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧に応じて発電機２からの交流電力の供給先を制御する役割を果たす。なお、このＲＥＧ／ＲＥＣＴ３における交流電力の供給先制御の詳細については後述する。

ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３は、第１調整回路３１及び第２調整回路３２を有する。また、ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３は、発電機２に接続される入力端子ＩＮ１〜ＩＮ３を有する。さらに、ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３は、３つの出力端子ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３を有する。出力端子ＯＵＴ１はバッテリ４及びＤＣ負荷Ａ５に接続され、出力端子ＯＵＴ２はＤＣ負荷Ｂ６に接続され、出力端子ＯＵＴ３は接地される。

第１調整回路３１は、ダイオード（整流器）Ｄ１〜Ｄ３と、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３と、スイッチ制御回路３１１とを含んで構成される。ここで、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３は、オープン式のサイリスタスイッチで構成される。なお、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３は、特許請求の範囲における第１スイッチ手段を構成する。また、スイッチ制御回路３１１は、特許請求の範囲における制御手段を構成する。

第２調整回路３２は、ダイオードＤ４と、サイリスタスイッチＳＣＲ４と、電界コンデンサ（コンデンサ）Ｃ１と、スイッチ制御回路３１１とを含んで構成される。ここで、サイリスタスイッチＳＣＲ４は、オープン式のサイリスタスイッチで構成される。スイッチ制御回路３１１は、第１調整回路３１及び第２調整回路３２の共通の構成要素となっている。なお、サイリスタスイッチＳＣＲ４は、特許請求の範囲における第２スイッチ手段を構成する。

第１調整回路３１において、入力端子ＩＮ１〜ＩＮ３と出力端子ＯＵＴ１との間には、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３が接続されている。入力端子ＩＮ１〜ＩＮ３には、それぞれサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３のアノードが接続されている。出力端子ＯＵＴ１には、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３のカソードが共通接続されている。サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の各ゲートには、スイッチ制御回路３１１が接続されている。

スイッチ制御回路３１１は、予め定めた条件の下にてサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４の導通状態を制御する。スイッチ制御回路３１１は、バッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧を検出する機能を有し、検出した端子電圧に応じてサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４の導通状態を制御する。スイッチ制御回路３１１により制御されるサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４の導通状態については後述する。スイッチ制御回路３１１には、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４により整流された電力が与えられる。また、スイッチ制御回路３１１は、出力端子ＯＵＴ３を介して接地されている。

入力端子ＩＮ１とサイリスタスイッチＳＣＲ１のアノードとの間と出力端子ＯＵＴ３との間には、ダイオードＤ１が接続されている。出力端子ＯＵＴ３には、ダイオードＤ１のアノードが接続されている。入力端子ＩＮ１とサイリスタスイッチＳＣＲ１のアノードとの間には、ダイオードＤ１のカソードが接続されている。また、入力端子ＩＮ２とサイリスタスイッチＳＣＲ２のアノードとの間と出力端子ＯＵＴ３との間には、ダイオードＤ２が接続されている。出力端子ＯＵＴ３には、ダイオードＤ２のアノードが接続されている。入力端子ＩＮ２とサイリスタスイッチＳＣＲ２のアノードとの間には、ダイオードＤ２のカソードが接続されている。さらに、入力端子ＩＮ３とサイリスタスイッチＳＣＲ３のアノードとの間と出力端子ＯＵＴ３との間には、ダイオードＤ３が接続されている。出力端子ＯＵＴ３には、ダイオードＤ３のアノードが接続されている。入力端子ＩＮ３とサイリスタスイッチＳＣＲ３のアノードとの間には、ダイオードＤ３のカソードが接続されている。

第２調整回路３２において、サイリスタスイッチＳＣＲ１のカソードと出力端子ＯＵＴ１の間と出力端子ＯＵＴ３との間には、ダイオードＤ４及びコンデンサＣ１が直列に接続されている。サイリスタスイッチＳＣＲ１のカソードと出力端子ＯＵＴ１との間には、ダイオードＤ４のアノードが接続されている。出力端子ＯＵＴ３には、コンデンサＣ１を介してダイオードＤ４のカソードが接続されている。

また、入力端子ＩＮ３と出力端子ＯＵＴ２との間には、サイリスタスイッチＳＣＲ４が接続されている。入力端子ＩＮ３には、サイリスタスイッチＳＣＲ４のアノードが接続されている。出力端子ＯＵＴ２には、サイリスタスイッチＳＣＲ４のカソードが接続されている。サイリスタスイッチＳＣＲ４のゲートには、スイッチ制御回路３１１が接続されている。サイリスタスイッチＳＣＲ４のカソードと、出力端子ＯＵＴ２との間には、ダイオードＤ４のカソードが接続されている。

ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３の出力端子ＯＵＴ１には、ヒューズＨを介してバッテリ４及びＤＣ負荷Ａ５が接続されている。ここで、ＤＣ負荷Ａ５は、イグニッションスイッチＳＷを介して出力端子ＯＵＴ１に接続されている。ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３の出力端子ＯＵＴ２には、ヒューズＨ及びイグニッションスイッチＳＷを介してＤＣ負荷Ｂ６が接続されている。本実施の形態に係る電力供給システム１が適用される車両においては、２系統のイグニッションスイッチＳＷを有している。

ここで、スイッチ制御回路３１１によるサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４の導通状態の制御について説明する。例えば、スイッチ制御回路３１１は、バッテリ４の端子電圧が一定値（例えば、１２Ｖ）以上の場合にサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ４を非導通状態とする。一方、スイッチ制御回路３１１は、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が一定値（例えば、１０Ｖ）以下の場合にサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を非導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ４を導通状態とする。

さらに、スイッチ制御回路３１１は、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を非導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ４を導通状態とした後、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が予め定めた基準値（例えば、１２Ｖ）を上回った場合にサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ４を非導通状態とする。このようにサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４の導通状態を制御することにより、スイッチ制御回路３１１は、バッテリ４及びＤＣ負荷Ａ５と、ＤＣ負荷Ｂ６との間で選択的に交流電力の供給先を切り替える。

以下、本実施の形態に係る電力供給システム１における電力供給例について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２及び図３は、第１の実施の形態に係る電力供給システム１における電力供給の一例の説明図である。なお、ここでは、説明の便宜上、エンジンを始動させる場合を例に説明する。特に、エンジンを始動させる場合を例とするため、エンジンの点火システムに関連するＤＣ負荷Ｂ６が駆動される場合について中心に説明する。

また、以下においては、バッテリ４の端子電圧が正常状態にある場合と、バッテリ４の端子電圧が低下した状態（低下状態）にある場合とに分けて説明する。バッテリ４の端子電圧が１２Ｖ以上の場合に正常状態にあるものとし、バッテリ４の端子電圧が１０Ｖ以下の場合に低下状態にあるものとする。また、スイッチ制御回路３１１がサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４の導通状態を切り替えるバッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧の一定値は、それぞれ１２Ｖ及び１０Ｖであるものとする。

（バッテリ４の端子電圧が正常状態にある場合）
エンジンを始動させるために運転者がイグニッションスイッチＳＷをオン状態に切り替えると、スイッチ制御回路３１１によってバッテリ４の端子電圧が検出される。具体的には、ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３の出力端子ＯＵＴ１の端子電圧を検出することでバッテリ４の端子電圧が検出される。バッテリ４の端子電圧が正常状態にある場合、バッテリ４の端子電圧として１２Ｖ以上の電圧が検出される。このように１２Ｖ以上の電圧を検出すると、スイッチ制御回路３１１は、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ４を非導通状態とする。

バッテリ４の端子電圧が１２Ｖ以上の場合、図２に示すように、バッテリ４からの電力がイグニッションスイッチＳＷを介してＤＣ負荷Ａ５に供給されると共に、第２調整回路３２のダイオードＤ４及びイグニッションスイッチＳＷを介してＤＣ負荷Ｂ６に供給される。これにより、ＤＣ負荷Ｂ６を構成するＦＩシステムが動作して点火制御や燃料制御が行われ、エンジンが始動（駆動）される。そして、このエンジンの駆動に伴って発電機２にて交流電力が発電される。

エンジンの駆動に伴って発電機２により発電された交流電力は、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３及び出力端子ＯＵＴ１を介してバッテリ４とＤＣ負荷Ａ５に供給されると共に、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３、ダイオードＤ４及び出力端子ＯＵＴ２を介してＤＣ負荷Ｂ６に供給される。すなわち、バッテリ４の端子電圧が一定値（１２Ｖ）以上の場合には、発電機２からの交流電力がバッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６の双方に供給される。

（バッテリ４の端子電圧が低下した状態にある場合）
一方、エンジンを始動させるために運転者がイグニッションスイッチＳＷをオン状態に切り替えると、スイッチ制御回路３１１によってバッテリ４の端子電圧が検出される。バッテリ４の端子電圧が低下した状態にある場合、例えば、バッテリ４の端子電圧として１０Ｖ以下の電圧が検出される。

バッテリ４の端子電圧が１０Ｖ以下である場合、スイッチ制御回路３１１によってＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が検出される。具体的には、ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３の出力端子ＯＵＴ２の端子電圧を検出することでＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が検出される。この場合、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧として１０Ｖ以下の電圧が検出される。１０Ｖ以下の電圧を検出すると、スイッチ制御回路３１１は、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を非導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ４を導通状態とする。

バッテリ４の端子電圧が１０Ｖ以下の場合、一般的にはセルモータはエンジンを始動するほど回転出力が出せない。このため、運転者は、キックペダルによるエンジンの始動（キック始動）を試みる。キック始動が行われると、発電機２ではエンジンの駆動に伴って交流電力を発電する。

エンジンの駆動に伴って発電機２により発電された交流電力は、図３に示すように、サイリスタスイッチＳＣＲ４を介してコンデンサＣ１に供給され、これを充電する。なお、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３は、非導通状態に切り替えられているため、発電された交流電力がバッテリ４の充電に費やされることはない。すなわち、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が一定値（１０Ｖ）以下の場合には、発電機２からの交流電力がＤＣ負荷Ｂ６のみに供給される。

このように発電機２が発電した交流電力は、バッテリ４の充電に費やされることなくコンデンサＣ１の充電に費やされる。このため、コンデンサＣ１は、短時間で充電される。これにより、コンデンサＣ１の端子電圧がＤＣ負荷Ｂ６を構成するＦＩシステムと点火システムの動作に必要な電圧を上回ると、コンデンサＣ１の端子電圧を電源電圧としてＦＩシステムが動作状態となる。このため、キックペダルによるエンジンの駆動中にＦＩシステムが速やかに機能してエンジンが始動する。すなわち、エンジンのキック始動時にバッテリ４の放電状態に影響を受けることなく、ＦＩシステムに電力を供給することができる。この結果、ＦＩ仕様のエンジンを安定して稼働させることが可能となる。

そして、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が所定の基準値（例えば、１２Ｖ）以上になると、スイッチ制御回路３１１は、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ４を非導通状態とする。これにより、エンジンの駆動に伴って発電機２により発電された交流電力は、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３、出力端子ＯＵＴ１を介してバッテリ４とＤＣ負荷Ａ５に供給されると共に、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３、ダイオードＤ４、出力端子ＯＵＴ２を介してＤＣ負荷Ｂ６に供給される。このため、バッテリ４の端子電圧が低下した状態にあっても、エンジンが始動してＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧に十分な電圧が検出される場合には発電機２で発電された交流電力がバッテリ４に供給され、これを充電することができ、ＤＣ負荷Ａ５にも電力供給される。

以上説明したように、第１の実施の形態に係る電力供給システム１においては、バッテリ４の端子電圧が一定値以上の場合には、発電機２からの電力をバッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６の双方に供給する一方、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が一定値以下の場合には、発電機２からの電力をＤＣ負荷Ｂ６のみに供給することができる。これにより、一定条件を満たした場合に発電機２からの電力の一部の相をバッテリ４に供給する構成と比べ、簡単な回路構成で発電機２からの電力をバッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６と、ＤＣ負荷Ｂ６との間で選択的に供給することができる。この結果、複雑な回路構成を必要とすることなくバッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６に対して電力を供給することが可能となる。

特に、第１の実施の形態に係る電力供給システム１において、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４は、オープン式（開放式）のサイリスタスイッチで構成している。このため、ショート式（短絡式）のサイリスタスイッチを利用する場合に比べて、発電機２やサイリスタスイッチ自体の発熱を低減することができる。また、発電機２等の発熱に起因するメカロスを低減することができ、結果として電力供給システム１を搭載した車両の燃費を向上することができる。

さらに、第１の実施の形態に係る電力供給システム１においては、発電機２からの交流電力の３相をバランスよくバッテリ４等の充電に利用することができる。これに対し、発電機２からの交流電力の３相の一部（例えば、２相）を使用してバッテリ４等を充電する場合、電力供給のバランスが悪くなり、マグネトから騒音が発生し得る。第１の実施の形態に係る電力供給システム１によれば、発電機２からの交流電力の３相をバランスよくバッテリ４等の充電に利用でき、マグネトの騒音の発生を防止することができる。

なお、以上の説明においては、バッテリ４の端子電圧が低下した状態にある場合、スイッチ制御回路３１１は、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３を非導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ４を導通状態とする場合について説明している。しかしながら、サイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３の一部（例えば、サイリスタスイッチＳＣＲ１）を非導通状態とすることなく、導通状態としておくことも可能である。この場合には、キックペダルによるエンジンの駆動に伴って発電した交流電力の一部をＤＣ負荷Ａ５（ヘッドランプ等）に供給することができる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る車両用電力供給システムの回路構成の説明図である。図４において、図１に示す電力供給システム１と共通する構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。図４に示すように、第２の実施の形態に係る電力供給システム１０においては、第１調整回路３１及び第２調整回路３２が備えるサイリスタスイッチの数が相違する点で第１の実施の形態に係る電力供給システム１と相違する。

第１調整回路３１は、ダイオードＤ１〜Ｄ３と、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２と、スイッチ制御回路３１２とを含んで構成される。ここで、サイリスタスイッチＳＣＲ１、ＳＣＲ２は、オープン式のサイリスタスイッチで構成される。なお、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２は、特許請求の範囲における第１スイッチ手段を構成する。また、スイッチ制御回路３１２は、特許請求の範囲における制御手段を構成する。

第２調整回路３２は、ダイオードＤ４と、サイリスタスイッチＳＣＲ１３と、コンデンサＣ１と、スイッチ制御回路３１２とを含んで構成される。ここで、サイリスタスイッチＳＣＲ１３は、オープン式のサイリスタスイッチで構成される。スイッチ制御回路３１２は、第１調整回路３１及び第２調整回路３２の共通の構成要素となっている。なお、サイリスタスイッチＳＣＲ１３は、特許請求の範囲における第２スイッチ手段を構成する。

第１調整回路３１を構成するサイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２は、第１の実施の形態に係る電力供給システム１のサイリスタスイッチＳＣＲ１、ＳＣＲ２と同一の接続関係を有する。一方、第２調整回路３２を構成するサイリスタスイッチＳＣＲ１３は、第１の実施の形態に係る電力供給システム１のサイリスタスイッチＳＣＲ３と同一の接続関係を有する。

スイッチ制御回路３１２は、予め定めた条件の下にてサイリスタスイッチＳＣＲ１１〜ＳＣＲ１３の導通状態を制御する。スイッチ制御回路３１２は、バッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧を検出する機能を有し、検出した端子電圧に応じてサイリスタスイッチＳＣＲ１１〜ＳＣＲ１３の導通状態を制御する。スイッチ制御回路３１２には、サイリスタスイッチＳＣＲ１１〜ＳＣＲ１３により整流された電力が与えられる。また、スイッチ制御回路３１２は、出力端子ＯＵＴ３を介して接地されている。

ここで、スイッチ制御回路３１２によるサイリスタスイッチＳＣＲ１１〜ＳＣＲ１３の導通状態の制御について説明する。例えば、スイッチ制御回路３１２は、バッテリ４の端子電圧が一定値（例えば、１２Ｖ）以上の場合にサイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２を導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ１３を非導通状態とする。一方、スイッチ制御回路３１２は、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が一定値（例えば、１０Ｖ）以下の場合にサイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２を非導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ１３を導通状態とする。

さらに、スイッチ制御回路３１２は、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２を非導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ１３を導通状態とした後、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が予め定めた基準値（例えば、１２Ｖ）を上回った場合にサイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２を導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ１３を非導通状態とする。このようにサイリスタスイッチＳＣＲ１１〜ＳＣＲ１３の導通状態を制御することにより、スイッチ制御回路３１２は、バッテリ４及びＤＣ負荷Ａ５と、ＤＣ負荷Ｂ６との間で選択的に交流電力の供給先を切り替える。

以下、本実施の形態に係る電力供給システム１０における電力供給例について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５及び図６は、第２の実施の形態に係る電力供給システム１０における電力供給の一例の説明図である。なお、以下の説明において、電力供給環境は、第１の実施の形態に係る電力供給システム１と同様であるものとする。

（バッテリ４の端子電圧が正常状態にある場合）
エンジンを始動させるために運転者がイグニッションスイッチＳＷをオン状態に切り替えると、スイッチ制御回路３１２によってバッテリ４の端子電圧が検出される。具体的には、ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３の出力端子ＯＵＴ１の端子電圧を検出することでバッテリ４の端子電圧が検出される。バッテリ４の端子電圧が正常状態にある場合、バッテリ４の端子電圧として１２Ｖ以上の電圧が検出される。このように１２Ｖ以上の電圧を検出すると、スイッチ制御回路３１２は、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２を導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ１３を非導通状態とする。

バッテリ４の端子電圧が１２Ｖ以上の場合、図５に示すように、バッテリ４からの電力がイグニッションスイッチＳＷを介してＤＣ負荷Ａ５に供給されると共に、第２調整回路３２のダイオードＤ４及びイグニッションスイッチＳＷを介してＤＣ負荷Ｂ６に供給される。これにより、ＤＣ負荷Ｂ６を構成するＦＩシステムが動作して点火制御や燃料制御が行われ、エンジンが始動（駆動）される。そして、このエンジンの駆動に伴って発電機２にて交流電力が発電される。

エンジンの駆動に伴って発電機２により発電された交流電力は、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２及び出力端子ＯＵＴ１を介してバッテリ４とＤＣ負荷Ａ５に供給されると共に、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２、ダイオードＤ４及び出力端子ＯＵＴ２を介してＤＣ負荷Ｂ６に供給される。すなわち、バッテリ４の端子電圧が一定値（１２Ｖ）以上の場合には、発電機２からの交流電力がバッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６の双方に供給される。

（バッテリ４の端子電圧が低下した状態にある場合）
一方、エンジンを始動させるために運転者がイグニッションスイッチＳＷをオン状態に切り替えると、スイッチ制御回路３１２によってバッテリ４の端子電圧が検出される。バッテリ４の端子電圧が低下した状態にある場合、例えば、バッテリ４の端子電圧として１０Ｖ以下の電圧が検出される。

バッテリ４の端子電圧が１０Ｖ以下である場合、スイッチ制御回路３１２によってＤＣ負荷電圧Ｂ６の端子電圧が検出される。具体的には、ＲＥＧ／ＲＥＣＴ３の出力端子ＯＵＴ２の端子電圧を検出することでＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が検出される。この場合、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧として１０Ｖ以下の電圧が検出される。１０Ｖ以下の電圧を検出すると、スイッチ制御回路３１２は、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２を非導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ１３を導通状態とする。

エンジンの駆動に伴って発電機２により発電された交流電力は、図６に示すように、サイリスタスイッチＳＣＲ１３を介してコンデンサＣ１に供給され、これを充電する。なお、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２は、非導通状態に切り替えられているため、発電された交流電力がバッテリ４の充電に費やされることはない。すなわち、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が一定値（１０Ｖ）以下の場合には、発電機２からの交流電力がＤＣ負荷Ｂ６のみに供給される。

そして、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が所定の基準値（例えば、１２Ｖ）以上になると、スイッチ制御回路３１２は、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２を導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ１３を非導通状態とする。これにより、エンジンの駆動に伴って発電機２により発電された交流電力は、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２、出力端子ＯＵＴ１を介してバッテリ４とＤＣ負荷Ａ５に供給されると共に、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２、ダイオードＤ４、出力端子ＯＵＴ２を介してＤＣ負荷Ｂ６に供給される。このため、バッテリ４の端子電圧が低下した状態にあっても、エンジンが始動してＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧に十分な電圧が検出される場合には発電機２で発電された交流電力がバッテリ４に供給され、これを充電することができ、ＤＣ負荷Ａ５にも電力供給される。

以上説明したように、第２の実施の形態に係る電力供給システム１０においても、バッテリ４の端子電圧が一定値以上の場合には、発電機２からの電力をバッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６の双方に供給する一方、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が一定値以下の場合には、発電機２からの電力をＤＣ負荷Ｂ６のみに供給することができる。これにより、一定条件を満たした場合に発電機２からの電力の一部の相をバッテリ４に供給する構成と比べ、簡単な回路構成で発電機２からの電力をバッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６と、ＤＣ負荷Ｂ６との間で選択的に供給することができる。この結果、複雑な回路構成を必要とすることなくバッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６に対して電力を供給することが可能となる。

特に、第２の実施の形態に係る電力供給システム１０においては、３相交流電力の２相をサイリスタスイッチＳＣＲ１１、１２を介してバッテリ４等に供給する。このため、発電機２からの交流電力の３相の全相を３個のサイリスタスイッチを介してバッテリ４等に供給する場合と比べてサイリスタスイッチの数を低減することができる。この結果、サイリスタスイッチに要するコスト低減を通じて電力供給システム１０全体のコストを低減することができる。

ここで、第２の実施の形態に係る電力供給システム１０の変形例について説明する。ここでは、図４に示す回路において、バッテリ４の正常時にサイリスタスイッチＳＣＲ１３を導通する例について説明する。サイリスタスイッチＳＣＲ１３を制御するスイッチ制御回路３１２は、出力端子ＯＵＴ２の電圧が出力端子ＯＵＴ１より低い時にはサイリスタスイッチＳＣＲ１３を導通状態にして出力端子ＯＵＴ２の電圧を高める。その後、出力端子ＯＵＴ２の電圧が出力端子ＯＵＴ１の電圧と同じになった場合、スイッチ制御回路３１２は、サイリスタスイッチＳＣＲ１３を非導通に切り替える。これにより、サイリスタスイッチＳＣＲ１１、１２の回路に流れる電流の一部をサイリスタスイッチＳＣＲ１３で負担することができる。この結果、回路のバランスを向上することができ、発電機２の回転が円滑になる。

なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている処理や判定の内容については、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記実施の形態においては、スイッチ制御回路３１１（３１２）が、バッテリ４及びＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧の双方を検出し、その検出結果に応じてサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４（ＳＣＲ１１〜ＳＣＲ１３）の導通状態を制御している。しかしながら、スイッチ制御回路３１１（３１２）がサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４（ＳＣＲ１１〜ＳＣＲ１３）を制御するための判断要素については、これに限定されるものではなく適宜変更が可能である。例えば、スイッチ制御回路３１１（３１２）は、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧のみに応じてサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４（ＳＣＲ１１〜ＳＣＲ１３）の導通状態を制御するようにしてもよい。

例えば、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧にサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４（ＳＣＲ１１〜ＳＣＲ１３）の導通状態を制御するための複数の閾値（例えば、第１閾値、第２閾値）を設定しておき、これらの閾値と検出したＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧との比較結果に応じてサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ４（ＳＣＲ１１〜ＳＣＲ１３）の導通状態を制御するようにしてもよい。この場合、スイッチ制御回路３１１（３１２）は、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が第１閾値（例えば、１２Ｖ）以上の場合にサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３（ＳＣＲ１１、ＳＣＲ１２）を導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ４（ＳＣＲ１３）を非導通状態とする一方、ＤＣ負荷Ｂ６の端子電圧が第２閾値（例えば、１０Ｖ）以下の場合にサイリスタスイッチＳＣＲ１〜ＳＣＲ３（ＳＣＲ１１、１２）を非導通状態とし、サイリスタスイッチＳＣＲ４（ＳＣＲ１３）を導通状態とすることができる。このように変更する場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明は、複雑な回路構成を必要とすることなくバッテリ及びエンジン負荷に対して電力を供給することができるという効果を有し、例えば、キックペダルによるエンジンを始動する機能を有する車両に有用である。

１、１０車両用電力供給システム
２発電機
３レギュレータ／レクチファイヤ（ＲＥＧ／ＲＥＣＴ）
３１第１調整回路
３１１、３１２スイッチ制御回路
３２第２調整回路
４バッテリ
５直流負荷Ａ（ＤＣ負荷Ａ）
６直流負荷Ｂ（ＤＣ負荷Ｂ）
Ｃ１電界コンデンサ（コンデンサ）
Ｄ１〜Ｄ４ダイオード（整流器）
ＳＣＲ１〜ＳＣＲ４、ＳＣＲ１１〜ＳＣＲ１３サイリスタスイッチ
ＩＮ１〜ＩＮ３入力端子
ＯＵＴ１〜ＯＵＴ３出力端子
ＳＷイグニッションスイッチ

Claims

発電機からの交流電力を整流してバッテリ及びエンジン負荷に供給するための第１スイッチ手段と、当該発電機からの交流電力を整流して前記エンジン負荷に供給するための第２スイッチ手段と、前記バッテリ及びエンジン負荷の端子電圧を検出し、当該端子電圧に応じて前記第１、第２スイッチ手段の導通状態を制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、前記バッテリの端子電圧が一定値以上の場合に前記第１スイッチ手段を導通状態とし、前記第２スイッチ手段を非導通状態とする一方、前記エンジン負荷の端子電圧が一定値以下の場合に前記第１スイッチ手段を非導通状態とし、前記第２スイッチ手段を導通状態とすることを特徴とする車両用電力供給システム。
前記制御手段は、前記第１スイッチ手段を非導通状態とし、前記第２スイッチ手段を導通状態とした後、前記エンジン負荷の端子電圧が予め定めた基準値を上回った場合に前記第１スイッチ手段を導通状態とし、前記第２スイッチ手段を非導通状態とすることを特徴とする請求項１記載の車両用電力供給システム。
前記第１、第２スイッチ手段は、オープン式のサイリスタスイッチで構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両用電力供給システム。
前記第１スイッチ手段は、前記発電機から発生する３相交流電力の第１相に接続される第１サイリスタスイッチと、第２相に接続される第２サイリスタスイッチと、第３相に接続される第３サイリスタスイッチとを有し、前記第２スイッチ手段は、前記発電機から発生する３相交流電力の第３相に接続される第４サイリスタスイッチを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用電力供給システム。
前記第１スイッチ手段は、前記発電機から発生する３相交流電力の第１相に接続される第１サイリスタスイッチと、第２相に接続される第２サイリスタスイッチとを有し、前記第２スイッチ手段は、前記発電機から発生する３相交流電力の第３相に接続される第３サイリスタスイッチを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両用電力供給システム。
前記エンジン負荷は、車両に搭載されるフューエルインジェクションシステムであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両用電力供給システム。