JP3450243B2 - 電圧制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、二輪車などの車
両や小型船舶用船外機などに使用される磁石式交流発電
機の電圧制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の電圧制御装置を使用した
電力供給回路の構成を示す回路図、図７、および、図８
は、従来装置の課題を説明する説明図である。図６にお
いて、１は三相の磁石式交流発電機、２は電圧制御装置
であり、電圧制御装置２は、整流素子３ａ、ないし、３
ｆよりなる三相ブリッジ構成の全波整流回路と、この全
波整流回路の各相の一方のアームを構成する整流素子３
ｄ、ないし、３ｆに逆導通が可能なように接続されたス
イッチング素子４ａ、ないし、４ｃと、整流された電圧
値を検出してスイッチング素子４ａ、ないし、４ｃを制
御する電圧検出回路５とから構成されている。６はキー
スイッチ７を介して電圧制御装置２から電力供給を受け
るバッテリ、８は照明装置などの負荷、９は内燃機関の
始動と同時に電力の供給が必要な、例えば、始動燃料増
量装置などの特定負荷、１０は回転検出センサ１１によ
り内燃機関の回転を検出して特定負荷９に電力を供給す
る電源リレーである。

【０００３】このように構成された従来の電圧制御装置
において、磁石式交流発電機１の出力は三相ブリッジ構
成の整流素子３ａ、ないし、３ｆにより全波整流されて
バッテリ６が充電されると共に、バッテリ６から各負荷
８、および、９に電力が供給され、磁石式交流発電機１
の出力電圧の瞬時値が所定値を越えると電圧検出回路５
がこれを検出してスイッチング素子４ａ、ないし、４ｃ
を導通させ、スイッチング素子４ａ、ないし、４ｃと整
流素子３ｄ、ないし、３ｆとで磁石式交流発電機１の各
相を検出値に応じた位相において相間短絡し、磁石式交
流発電機１の出力を制御する。従って、電圧制御装置２
から出力される電圧波形は大きな脈動を伴うことになる
が、バッテリ６がこの脈動を吸収して系統の電圧を一定
に保ち、各負荷８、および、９には安定した電圧の電力
が供給される。

【０００４】ところで、内燃機関の始動と同時に電力供
給が必要な特定負荷９としては上記のように始動燃料増
量装置がある。始動燃料増量装置は内燃機関の始動時に
燃料を増量して始動性を高めるものであり、図７に示す
ように、熱源としてのＰＴＣヒータ１２と、熱膨張材１
３と、弁体１４とで構成された弁である。弁体１４は冷
時には始動用燃料吐出口１５を開いているが、ＰＴＣヒ
ータ１２に通電がなされると発熱により熱膨張材１３が
膨張して弁体１４が始動用燃料吐出口１５を閉じるよう
に構成され、ＰＴＣヒータ１２は冷時には低抵抗で通電
により比較的短時間で熱膨張材１３を加熱し、自己発熱
と共に高抵抗となって電流の消費を低下させながら弁体
１４の閉弁を保持するものである。従って、キースイッ
チ７の操作では通電がなされず、内燃機関が始動した後
に通電が開始される必要があり、回転検出センサ１１
と、この信号により始動燃料増量装置に通電を開始する
電源リレー１０とが設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のような電圧制御
装置２を使用した電力供給回路において、磁石式交流発
電機１の外部特性は大きな垂下特性を有するものである
ため、上記のように通常時にはバッテリ６が電圧制御装
置２の位相制御に伴う脈動を吸収して電圧を一定に保っ
ているが、不測の事故などによりバッテリ６が外れた状
態になった場合、磁石式交流発電機１の出力電圧の瞬時
値は立ち上がりが速くなり、図８に示すように電圧波形
の位相角の小さい段階にて電圧制御装置２が動作して出
力を短絡することになり、電圧の脈動率が極めて高くな
る。電圧制御装置２が短絡制御を行う電圧の瞬時値は一
定であるから、このときの出力電圧の平均値は極めて低
くなって各負荷に必要電力を供給することが不可能にな
り、始動燃料増量装置のＰＴＣヒータ１２に所定の電圧
が加わらない結果、弁体１４が始動用燃料吐出口１５を
閉じることができず、燃料が浪費され、ＨＣやＣＯなど
の排気ガスを大量に排出することになる。

【０００６】また、始動燃料増量装置を装着しながら電
源リレー１０と回転検出センサ１１とが装着されていな
い場合には、キースイッチ７のオンと共にＰＴＣヒータ
に通電がなされるため、キースイッチ７のオンの後、直
ちに始動操作がなされないときにはＰＴＣヒータ１２が
加熱され、弁体１４が始動用燃料吐出口１５を閉じてし
まうこととなって始動ができない状態となり、始動燃料
増量装置が装着された内燃機関では電源リレー１０と回
転検出センサ１１との装着が不可欠なものであり、これ
らの装着場所と装着費用とが必要となるものであった。

【０００７】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、バッテリが装着されない状態でも
少なくとも燃料増量装置などの特定負荷には電力の供給
を可能にし、また、通常の使用状態においては電源リレ
ーや回転検出センサを使用する必要のない磁石式交流発
電機用の電圧制御装置を得ることを目的とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる電圧制
御装置は、交流発電機の出力を整流するブリッジ構成の
全波整流回路と、この全波整流回路の出力電圧を検出す
る電圧検出回路と、この電圧検出回路の出力により制御
されると共に、全波整流回路の一方のアームを構成する
各整流素子にそれぞれ逆導通が可能なように接続された
スイッチング素子と、全波整流回路の出力側に並列に接
続されたコンデンサと、全波整流回路の出力側に設けら
れた第一の出力端子と、コンデンサに直列接続されたダ
イオードと、ダイオードとコンデンサとの接続点に設け
られた第二の出力端子とを備え、第二の出力端子には始
動燃料増量装置のＰＴＣヒータが接続されるようにした
ものである。

【０００９】また、全波整流回路の出力側と第一の出力
端子との間に順方向にダイオードが挿入されるようにし
たものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１． 図１と図２とは、この発明の実施の形態１の電圧制御装
置を使用した電力供給回路を示す回路図であり、上記の
従来例と同一部分には同一符号が付与されている。図１
において、１は三相の磁石式交流発電機、２は電圧制御
装置であり、電圧制御装置２は、整流素子群３ａ、ない
し、３ｆよりなる三相ブリッジ構成の全波整流回路と、
この全波整流回路の各相の一方のアームを構成する整流
素子３ｄないし３ｆに対し逆導通が可能なように接続さ
れたスイッチング素子４ａ、ないし、４ｃと、全波整流
回路の出力電圧を検出してスイッチング素子４ａないし
４ｃを導通制御する電圧検出回路５と、全波整流回路の
出力側に並列に接続されたコンデンサ１７と、全波整流
回路からバッテリ６に出力する第一の出力に対して順方
向に接続されたダイオード１６とから構成され、特定負
荷９に対しては全波整流回路から第二の出力として直接
電力供給がなされるように構成されている。なお、７は
バッテリ６の充電回路に挿入されたキースイッチ、８は
照明装置などの負荷であり、特定負荷９は燃料増量装置
としてのＰＴＣヒータなど、内燃機関の始動と同時に電
力供給を必要とする負荷である。

【００１１】このように構成されたこの発明の実施の形
態１の電圧制御装置２を使用した電力供給回路におい
て、磁石式交流発電機１の出力は三相ブリッジ構成を持
つ整流素子群３ａ、ないし、３ｆよりなる全波整流回路
により整流されてバッテリ６とコンデンサ１７とを充電
し、磁石式交流発電機１の出力電圧の瞬時値が所定値を
越えると電圧検出回路５がこれを検出してスイッチング
素子４ａ、ないし、４ｃを導通させ、スイッチング素子
４ａ、ないし、４ｃと全波整流回路の一方のアームを構
成する整流素子３ｄ、ないし、３ｆとで各相を検出値に
応じた位相で相間短絡し、磁石式交流発電機１の出力を
制御する。

【００１２】磁石式交流発電機１の無負荷電圧は正弦波
で、全波整流回路にて整流された磁石式交流発電機１の
出力電圧は、コンデンサ１７とバッテリー６を充電しな
がら立ち上がる。バッテリ６が取り外された状態におい
ても、コンデンサ１７の静電容量を比較的大きな値とす
ることにより、コンデンサ１７がバッテリ６と同様に働
き、電圧制御装置２の制御電圧をバッテリ６が接続され
た状態での設定電圧とほぼ等しいものとすることができ
る。従って、内燃機関の回転中は各負荷８、および、９
には定格に近い電圧が供給されることになり、バッテリ
６の不測の事故に耐え得る電圧制御装置を得ることがで
きる。

【００１３】また、バッテリ６が接続された通常の運転
状態においては、ダイオード１６がバッテリ６から特定
負荷９に対する通電を阻止し、特定負荷９には内燃機関
の始動に伴う磁石式交流発電機１からの電力のみが供給
されるので、特定負荷９は内燃機関が始動した後に動作
が開始されることになり、従来装置のような回転検出セ
ンサや電源リレーなどを装着する必要がなくなり、これ
らの取り付け場所と費用とを排除することが可能となっ
て内燃機関を簡潔で廉価な構成とすることができるもの
である。

【００１４】図２は、この発明の実施の形態１による電
圧制御装置における他の構成の電力供給回路を示すもの
であり、この構成における電圧制御装置１８は、上記し
た電圧制御装置２に対し、コンデンサ１７に直列にダイ
オード１９が接続されるようにし、第二の出力をコンデ
ンサ１７とダイオード１９との接続点から得て特定負荷
９に電力を供給するようにしたものである。このように
構成することにより、バッテリ６が取り外されたとき、
負荷８に対してはコンデンサ１７からの給電がないた
め、電圧制御は不充分とはなるが、特定負荷９に対して
は定格値に制御された電圧を供給することができ、コン
デンサ１７は特定負荷９に対する電圧の維持ができれば
よいので静電容量を上記の図１の構成に比べて低い値と
することができ、電圧制御装置１８の小型化と低廉化と
が可能になるものである。

【００１５】参考例１． 図３は、参考例１として示す電圧制御装置の回路図であ
り、この参考例１は、バッテリが取り外された場合に、
各負荷に対する電圧制御のみが行えるようにしたもので
ある。図において、１は三相の磁石式交流発電機、２０
は電圧制御装置であり、電圧制御装置２０は、三相ブリ
ッジの構成を持つ整流素子群３ａ、ないし、３ｆよりな
る全波整流回路と、この全波整流回路の各相の一方のア
ームを構成する整流素子３ｄ、ないし、３ｆに逆導通が
可能なように接続されたスイッチング素子４ａ、ない
し、４ｃと、全波整流回路の出力電圧を検出してスイッ
チング素子４ａ、ないし、４ｃを制御する電圧検出回路
５と、全波整流回路の出力側に並列に接続されたコンデ
ンサ１７とで構成されている。また、６はキースイッチ
７を介して電圧制御装置２０の出力により充電されるバ
ッテリ、８は照明装置などの負荷、９は始動燃料増量装
置など、内燃機関の始動と同時に電力供給が必要な特定
負荷、１０は回転検出センサ１１により内燃機関の回転
を検出して特定負荷９に電力を供給する電源リレーであ
る。

【００１６】このように構成された図３による電圧制御
装置においては、全波整流回路に並列に接続されたコン
デンサ１７を電圧制御装置２０に内蔵するだけの構成で
あるが、コンデンサ１７の静電容量を比較的大きな値に
選択することにより、バッテリ６が取り外された状態に
おいてもコンデンサ１７がバッテリー６の働きを代行
し、各負荷８および９に対してほぼ定格電圧相当に制御
された電圧を供給することができるものである。ただし
この方式においては、電源リレー１０と回転検出センサ
１１とは除去することはできず、また、コンデンサ１７
は大容量を必要とするが、内燃機関運転中におけるバッ
テリ６の外れなどのトラブルに対しても通常の運転を継
続することができるものである。

【００１７】実施の形態２． 図４は、この発明の実施の形態２の電圧制御装置を使用
した電力供給回路の構成を示すもので、この実施の形態
の電圧制御装置２１は参考例１として説明した電圧制御
装置２０に対し、コンデンサ１７に直列にダイオード１
９が接続され、コンデンサ１７とダイオード１９との接
続点から第二の出力を得て特定負荷９に電力が供給され
るようにしたものである。このように構成することによ
り、実施の形態１の場合と同様、バッテリ６が取り外さ
れた場合、負荷８に対する電圧制御は不充分とはなるも
のの、負荷９に対しては定格電圧に制御された電圧を供
給することができ、しかも、コンデンサ１７の静電容量
を参考例１の場合と比べて低い値にすることができるも
のであり、電圧制御装置２１の小型化と低廉化とが可能
になるものである。

【００１８】実施の形態３． 図５は、この発明の実施の形態３の電圧制御装置を使用
した電力供給回路の回路図であり、この実施の形態は、
単相の磁石式交流発電機２２に対してこの発明を適用し
たものである。図５において、２３は単相用の電圧制御
装置であり、電圧制御装置２３は整流回路が整流素子２
４ａ、ないし、２４ｄよりなる単相ブリッジの全波整流
回路とされ、スイッチング素子２５ａ、および、２５ｂ
が全波整流回路の内の一方のアームを構成する整流素子
２４ｃと２４ｄとに逆導通が可能なように接続された点
以外は上記の実施の形態１と同様の構成である。従っ
て、実施の形態１と同様に、バッテリ６が取り外された
状態でも負荷８に対する電圧制御が可能になり、回転検
出センサや電源リレーを使用することなく特定負荷９に
内燃機関の回転と共に電力を供給して確実に動作をさせ
ることができるものである。

【００１９】

【発明の効果】以上に述べたように、この発明の電圧制
御装置において、請求項１に記載の発明によれば、交流
発電機の出力を整流するブリッジ構成の全波整流回路
と、この全波整流回路の出力電圧を検出する電圧検出回
路と、この電圧検出回路の出力により制御されると共
に、全波整流回路の一方のアームを構成する各整流素子
にそれぞれ逆導通が可能なように接続されたスイッチン
グ素子と、全波整流回路の出力側に並列に接続されたコ
ンデンサと、全波整流回路の出力側に設けられた第一の
出力端子と、コンデンサに直列接続されたダイオード
と、このダイオードと前記コンデンサとの接続点に設け
られた第二の出力端子とを備え、第二の出力端子には始
動燃料増量装置のＰＴＣヒータが接続されるようにした
ので、不測の事故などによりバッテリが取り外された場
合においてもＰＴＣヒータには磁石式交流発電機から安
定した電力供給をすることが可能になり、また、このコ
ンデンサに直列ダイオードを接続したのでコンデンサの
容量を小さくして小型化を図りながら内燃機関の運転に
は支障のない電力供給を可能にするものである。

【００２０】また、請求項２に記載の発明によれば、全
波整流回路の出力側と第一の出力端子との間に順方向に
ダイオードが挿入されるようにしたので、このダイオー
ドの出力側を第一出力とし、全波整流回路の出力側から
ＰＴＣヒータを有する始動燃料増量装置などの特定負荷
に対する第二の出力として電力供給を行うようにするこ
とができ、始動燃料増量装置には不可欠であった回転検
出センサや電源リレーを排除することが可能になるな
ど、優れた磁石式交流発電機用の電圧制御装置を得るこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の電圧制御装置を使
用した電力供給回路図である。

【図２】 この発明の実施の形態１の電圧制御装置を使
用した電力供給回路図である。

【図３】 この発明の実施の形態１の参考例１による電
圧制御装置の回路図である。

【図４】 この発明の実施の形態２の電圧制御装置を使
用した電力供給回路図である。

【図５】 この発明の実施の形態３の電圧制御装置を使
用した電力供給回路図である。

【図６】 従来の電圧制御装置を使用した電力供給回路
の回路図である。

【図７】 従来の電圧制御装置の課題を説明する説明図
である。

【図８】 従来の電圧制御装置の課題を説明する説明図
である。

【符号の説明】

１ 磁石式交流発電機、２、１８、２０、２１、２３
電圧制御装置、３ａ〜３ｆ、２４ａ〜２４ｄ 整流素
子、４ａ〜４ｃ、２５ａ、２５ｂ スイッチング素子、
５ 電圧検出回路、６ バッテリ、７ キースイッチ、
８ 負荷、９ 特定負荷、１６、１９ ダイオード、１
７ コンデンサ、２２ 単相磁石式交流発電機。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/14 H02P 9/00 - 9/48

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流発電機の出力を整流するブリッジ構
   成の全波整流回路、この全波整流回路の出力電圧を検出
   する電圧検出回路、この電圧検出回路の出力により制御
   されると共に、前記全波整流回路の一方のアームを構成
   する各整流素子にそれぞれ逆導通が可能なように接続さ
   れたスイッチング素子、前記全波整流回路の出力側に並
   列に接続されたコンデンサ、前記全波整流回路の出力側
   に設けられた第一の出力端子、前記コンデンサに直列に
   接続されたダイオード、前記ダイオードと前記コンデン
   サとの接続点に設けられた第二の出力端子を備え、前記
   第二の出力端子には始動燃料増量装置のＰＴＣヒータが
   接続されたことを特徴とする電圧制御装置。
2. 【請求項２】 前記全波整流回路の出力側と前記第一の
   出力端子との間に順方向にダイオードが挿入されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電圧制御装置。