JP4315267B2 - 車両用発電制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、多相交流発電機の出力電流を整流し、レギュレータで所定電圧に制御する車両用発電制御装置に係り、特に、各相が同等にレギュレートされるようにした車両用発電制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
多相交流発電機の出力電流を整流回路で整流し、レギュレータで所定電圧に制御してバッテリへ充電する発電制御が、例えば実開昭53-57220号公報に開示されている。このような発電制御において、整流回路の出力電圧が所定のレギュレート電圧を超えると、前記レギュレータが整流回路を制御して全ての相を接地させ、いわゆるレギュレート状態とする。レギュレート状態からの復帰は相ごとに行われ、各相は、その相電流がゼロクロスするタイミングで前記接地状態から順次解放される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
図12は、従来のレギュレータによるレギュレート方法を示した信号波形図であり、ここでは、3相(U,V,W)交流発電機から出力される各相電流を、バッテリ電圧VBが所定のレギュレート電圧Vregを超えないようにレギュレートしている。
【0004】
時刻t0において、バッテリ電圧VBがレギュレート電圧Vregに達すると、これと同時に全ての相U,V,Wがレギュレート(接地)される。その後、時刻t1においてU相電流がゼロクロスすると、当該U相がレギュレート状態から復帰する。その後、時刻t2においてV相電流がゼロクロスすると、当該V相がレギュレート状態から復帰する。最後に、時刻t3においてW相電流がゼロクロスすると、当該W相がレギュレート状態から復帰する。
【0005】
その後、時刻t4において、バッテリ電圧VBが再びレギュレート電圧Vregに達すると、全ての相U,V,Wが同時にレギュレート(接地)され、その後、相電流が最初にゼロクロスした相から順に、前記と同様にレギュレート状態から復帰する。
【0006】
ここで、発電機の出力周期や電気負荷に応じて、各相電流が図示したタイミングで移行すると、次のレギュレート周期でも、時刻t5においてU相電流が最初にゼロクロスするので、各レギュレート周期での復帰開始相が同一になってしまう。この結果、図示した例では、常に最後に復帰するW相のレギュレート期間が他の相に較べて長くなって発熱量が多くなるので、各相の発熱量が不均一になるという問題があった。
【0007】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、各相が同等にレギュレートされるようにした車両用発電制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、多相交流発電機の各相を第1の所定タイミングでレギュレート状態とし、その後、各相をレギュレート状態から順次復帰させるレギュレータを具備した車両用発電制御装置において、前記レギュレータは、各レギュレート周期においてレギュレート状態から最初に復帰させる復帰開始相を、今回と次回とで異ならせることを特徴とする。
【0009】
上記した特徴によれば、今回のレギュレート周期と次回のレギュレート周期とで復帰開始相を異ならせることができる。したがって、特定の相のレギュレート時間が他の相のレギュレート時間よりも常に長くなることを防止できる。すなわち、各相を同等にレギュレートできる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図1は、本発明の車両用発電制御装置を適用したスクータ型自動二輪車の全体側面図である。
【0011】
車体前部と車体後部とは低いフロア部4を介して連結されており、車体の骨格をなす車体フレームは、概ねダウンチューブ6とメインパイプ7とから構成される。燃料タンクおよび収納ボックス(共に図示せず)はメインパイプ7により支持され、その上方にシート8が配置されている。
【0012】
車体前部では、ステアリングヘッド5に軸支されて上方にハンドル11が設けられ、下方にフロントフォーク12が延び、その下端に前輪FWが軸支されている。ハンドル11の上部は計器板を兼ねたハンドルカバー13で覆われている。メインパイプ7の立ち上がり部下端にはブラケット15が突設され、このブラケット15には、スイングユニット2のハンガーブラケット18がリンク部材16を介して揺動自在に連結支持されている。
【0013】
スイングユニット2には、その前部に単気筒の2ストローク内燃機関Eが搭載されている。この内燃機関Eから後方にかけてベルト式無段変速機10が構成され、その後部に遠心クラッチを介して設けられた減速機構9に後輪RWが軸支されている。この減速機構9の上端とメインパイプ7の上部屈曲部との間にはリヤクッション3が介装されている。スイングユニット2の前部には内燃機関Eから延出した吸気管19に接続された気化器17および同気化器17に連結されるエアクリーナ14が配設されている。
【0014】
図2は、前記スイングユニット2をクランク軸201に沿って切断した断面図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【0015】
スイングユニット2は、左右のクランクケース202L、202Rを合体して構成されるクランクケース202に覆われ、クランク軸201は、クランクケース202Rに固定された軸受け208、209により回転自在に支持されている。クランク軸201には、クランクピン213を介してコンロッド(図示せず)が連結されている。
【0016】
左クランクケース202Lは、ベルト式無段変速室ケースを兼ねており、左クランクケース202Lまで延びたクランク軸201にはベルト駆動プーリ210が回転可能に設けられている。ベルト駆動プーリ210は、固定側プーリ半体210Lと可動側プーリ半体210Rとからなり、固定側プーリ半体210Lはクランク軸201の左端部にボス211を介して固着され、その右側に可動側プーリ半体210Rがクランク軸201にスプライン嵌合され、固定側プーリ半体210Lに接近・離反することができる。両プーリ半体210L、210R間にはVベルト212が巻き掛けられている。
【0017】
可動側プーリ半体210Rの右側ではカムプレート215がクランク軸201に固着されており、その外周端に設けたスライドピース215aが、可動側プーリ半体210Rの外周端で軸方向に形成したカムプレート摺動ボス部210Raに摺動自在に係合している。可動側プーリ半体210Rのカムプレート215は、外周寄りがカムプレート215側に傾斜したテーパ面を有しており、該テーパ面と可動プーリ半体210Rとの間の空所にドライウェイトポール216が収容されている。
【0018】
クランク軸201の回転速度が増加すると、可動側プーリ半体210Rとカムプレート215との間にあって共に回転する前記ドライウェイトボール216が、遠心力により遠心方向に移動し、可動側プーリ半体210Rはドライウェイトボール216に押圧されて左方に移動して固定側プーリ半体210Lに接近する。その結果、両プーリ半体210L、210R間に挟まれたVベルト212は遠心方向に移動し、その巻き掛け径が大きくなる。
【0019】
車両の後部には前記ベルト駆動プーリ210に対応する被動プーリ(図示せず)が設けられ、Vベルト212はこの被動プーリに巻き掛けられている。このベルト伝達機構により、内燃機関Eの動力は自動調整されて遠心クラッチに伝えられ、前記減速機構9等を介して後輪RWを駆動する。
【0020】
右クランクケース202R内には、スタータモータとACジェネレータとを組み合わせたスタータ兼ジェネレータ1が配設されている。スタータ兼ジェネレータ1では、クランク軸201の先端テーパ部にアウターロータ60がネジ253により固定されている。前記アウターロータ60の内側に配設されるインナステータ50は、クランクケース202にボルト279により螺着されて支持される。なお、前記スタータ兼ジェネレータ1の構成については、後に図3ないし図7を参照して詳細に説明する。
【0021】
ファン280は、その中央円錐部280aの裾部分をボルト246によりアウターロータ60に固着されており、ファン280はラジエタ282を介してファンカバー281により覆われている。
【0022】
クランク軸201上には、前記スタータ兼ジェネレータ1と軸受け209との間にスプロケット231が固定されており、このスプロケット231にはクランク軸201からカムシャフト(図示せず)を駆動するためのチェーンが巻き掛けられている。なお、前記スプロケット231は、潤滑オイルを循環させるポンプに動力を伝達するためのギヤ232と一体的に形成されている。
【0023】
図3、4は、前記スタータ兼ジェネレータ1(永久磁石式回転電動機)の回転軸(クランク軸201)に垂直な面での一部破断平面図およびその側面断面図、図5、6は、ロータヨークの平面図およびその部分拡大図であり、いずれも前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【0024】
本実施形態のスタータ兼ジェネレータ1は、図3、4に示したように、ステータ50と、当該ステータ50の外周を回転するアウターロータ60とから構成され、前記アウターロータ60は、図4、5に示したように、リング状のケイ素鋼板(薄板)を略円筒状に積層して構成されたロータヨーク61と、図3、7に示したように、ロータヨーク61の円周方向に設けられた複数の開口部611内に交互に挿貫されたN極永久磁石62NおよびS極永久磁石62Sと、図3、4に示したように、前記ロータヨーク61を前記クランク軸201に連結するカップ状のロータケース63とによって構成されている。
【0025】
前記ロータケース63は、その円周端部に爪部63aを具備し、当該爪部63aを内側へ折り曲げることによって前記積層構造のロータヨーク61が軸方向に挟持され、かつ前記ロータヨーク61の開口部611内に挿貫された各永久磁石62(62N,62S)がロータヨーク61内の所定位置に保持される。
【0026】
前記ステータ50は、ケイ素鋼板(薄板)を積層して構成され、図3に示したように、ステータコア51およびステータ突極52を含む。各ステータ突極52にはステータ巻線53が単極集中方式で巻回され、ステータ50の主面は保護カバー71で覆われている。
【0027】
前記ロータヨーク61には、図5、6に示したように、前記永久磁石62が軸方向に挿入される開口部611が円周方向に30度間隔で12個形成されている。隣接する各開口部611の間は補極部613として機能する。
【0028】
前記各開口部611内には、図7に示したように、断面が略太鼓状の永久磁石62が挿入されている。ここで、本実施形態では前記開口部611の形状と永久磁石62の断面形状とが同一ではなく、前記開口部611に前記永久磁石62が挿入された状態では、各永久磁石62の円周方向に沿った両側部に第1空隙612が形成され、かつ各永久磁石62の両端部におけるステータ側には第2空隙614が形成される。
【0029】
図8は、前記スタータ兼ジェネレータ1の制御系のブロック図であり、前記と同一の符号は同一または同等部分を表している。
【0030】
ECUには、スタータ兼ジェネレータ1のジェネレータ機能が発生する三相交流を全波整流する3相全波整流器300と、全波整流器300の出力を予定のレギュレート電圧(レギュレータ作動電圧:例えば、14.5V)に制限するレギュレータ100とが設けられる。
【0031】
ECUには、ロータ角度センサ29、点火コイル21、スロットルセンサ23、フューエルセンサ24、シートスイッチ25、アイドルスイッチ26、冷却水温センサ27および点火パルサ30が接続され、各部から検出信号がECUに入力される。点火コイル21の二次側には点火プラグ22が接続されている。
【0032】
さらに、ECUには、スタータリレー34、スタータスイッチ35、ストップスイッチ36,37、スタンバイインジケータ38、フューエルインジケータ39、スピードセンサ40、オートバイスタ41、およびヘッドライト42が接続される。ヘッドライト42には、ディマースイッチ43が設けられる。
【0033】
上記の各部には、メインヒュ−ズ44およびメインスイッチ45を介してバッテリ46から電流が供給される。なお、バッテリ46は、スタータリレー34によってECUに直接接続される一方、メインスイッチ45を介さず、メインヒューズ44だけを介してECUに接続される回路を有する。
【0034】
図9は、前記ECUの発電制御に係る主要部の構成を示した図であり、3相全波整流器300は、直列接続された2つのFETの3組を並列接続して構成されたブリッジ回路である。レギュレータ100は、各相の低電位側のFET(U−FET,V−FET,W−FET)の開閉すなわちゲート電圧を制御してバッテリ電圧VBを所定の電圧に制限する。
【0035】
前記レギュレータ100は、今回のレギュレート周期における最後の復帰相Xを更新登録する復帰相更新部101と、最新のゼロクロス相を更新登録するゼロクロス相更新部102と、前記ゼロクロス相更新部102に登録されているゼロクロス相に基づいて、次回のレギュレート周期の復帰開始相Yを判定する復帰開始相判定部103と、最後の復帰相Xと復帰開始相Yとが予定の関係にあると、次回のレギュレート周期における復帰開始相が前記Y相以外となるようにレギュレートの開始タイビングを遅らせるレギュレート開始遅延部104とを含む。
【0036】
次いで、本実施形態におけるレギュレート動作を、図10のフローチャートおよび図11の信号波形図を参照して説明する。なお、ここでは本実施形態の動作を判り易くするために、図10のステップS14において相電流のゼロクロスが検知された時点から説明を始める。
【0037】
図11の時刻t1においてW相電流がゼロクロスし、これがステップS14において検知されると、ステップS15では、レギュレータ100のゼロクロス相更新部102に、当該W相の識別子“W”が最新のゼロクロス相として更新登録される。ステップS16では、レギュレータ100により前記U−FET,V−FET,W−FETがオンにされてレギュレートが開始される。
【0038】
その後、時刻t2においてU相電流がゼロクロスし、これがステップS17において検知されると、ステップS18では、ゼロクロス相更新部102に当該U相の識別子“U”が、前記W相の識別子“W”に代えて更新登録される。ステップS19では、当該U相が既に復帰済みであるか否かが判定され、U相は未だ復帰していないのでステップS20へ進む。ステップS20では、前記U−FETがオフにされ、U相がレギュレート状態から復帰する。ステップS21では、レギュレータ100の復帰相更新部101に当該U相の識別子“U”が更新登録される。
【0039】
その後、当該処理はステップS10へ戻るが、この時点ではバッテリ電圧VBがレギュレート電圧Vregよりも低いので、上記したステップS17〜S21の各処理が繰り返される。
【0040】
その間、時刻t3においてV相電流がゼロクロスし、これがステップS17において検知されると、ステップS18では、ゼロクロス相更新部102に当該V相の識別子“V”が、既登録の識別子“U”に代えて更新登録される。ステップS19では、当該V相が既に復帰済みであるか否かが判定され、V相は未だ復帰していないのでステップS20へ進む。ステップS20ではV相がレギュレート状態から復帰する。ステップS21では、レギュレータ100の復帰相更新部101に当該V相の識別子“V”が、前記U相の識別子“U”に代えて更新登録される。
【0041】
さらに、時刻t4においてW相電流がゼロクロスし、これがステップS17において検知されると、ステップS18では、ゼロクロス相更新部102に当該W相の識別子“W”が、前記V相の識別子“V”に代えて更新登録される。ステップS19では、当該W相が既に復帰済みであるか否かが判定され、W相は未だ復帰していないのでステップS20へ進む。ステップS20ではW相がレギュレート状態から復帰する。ステップS21では、レギュレータ100の復帰相更新部101に当該W相の識別子“W”が、前記V相の識別子“V”に代えて更新登録される。
【0042】
その後、時刻t5において、バッテリ電圧VBがレギュレート電圧Vregに達し、これがステップS10で検知されると、ステップS11では、復帰相更新部101に登録されている識別子(本実施形態では、“W”)が、レギュレート開始遅延部104によって読み出される。ステップS12では、ゼロクロス相更新部102に登録されている最新のゼロクロス相(本実施形態では、“W”)に基づいて、次のゼロクロス相(本実施形態では、W相の次のU相)が復帰開始相判定部103により判定される。
【0043】
ステップS13では、レギュレート開始遅延部104によって、復帰相Xおよび次回ゼロクロス相Yとの関係(X:Y)が、(U相:V相),(V相:W相),(W相:U相)の組み合わせであるか否かが判定される。
【0044】
本実施形態のように、復帰相Xおよび次回ゼロクロス相Yの関係が(W相:U相)であるときに各相を直ちにレギュレートさせてしまうと、復帰開始相が次回ゼロクロス相のU相となり、前記時刻t1から始まった前回のレギュレート周期と復帰開始相が一致してしまう。
【0045】
そこで、本実施形態はステップS13の条件が成立すると、ステップS14において次のゼロクロスまで待機し、ゼロクロスが検知されると、ステップS15においてゼロクロス相を前記と同様に更新した後、ステップS16において全相をレギュレートする。
【0046】
このように、本実施形態では、バッテリ電圧VBがレギュレート電圧Vregに達しても、復帰相Xと次回ゼロクロス相Yとが予定の関係にあると直ちにレギュレートせず、次のゼロクロスを待ってレギュレートするので、復帰開始相を前回のレギュレート周期よりも1相分だけ遅らせることができる。したがって、前回のレギュレート周期における復帰開始相と今回のレギュレート周期における復帰開始相とを異ならせることができる。
【0047】
【発明の効果】
本発明によれば、今回のレギュレート周期と次回のレギュレート周期とで復帰開始相を異ならせることができるので、各相のレギュレート時間の比をレギュレート周期ごとに異ならせることができる。この結果、特定の相のレギュレート時間が他の相のレギュレート時間よりも常に長くなることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用したスクータ型自動二輪車の全体側面図である。
【図2】 図1のスイングユニットのクランク軸に沿った断面図である。
【図3】 スタータ兼ジェネレータ(永久磁石式回転電動機)の回転軸(クランク軸)に垂直な面での一部破断平面図である。
【図4】 図3の側面断面図である。
【図5】 ロータヨークの平面図である。
【図6】 ロータヨークの側面図である。
【図7】 ロータヨークの部分拡大図である。
【図8】 スタータ兼ジェネレータの制御系のブロック図である。
【図9】 図8のECUの主要部の構成を示したブロック図である。
【図10】 図8のレギュレータの構成を示したブロック図である。
【図11】 本発明のレギュレータの動作を示した波形図である。
【図12】 従来のレギュレータの動作を示した波形図である。
【符号の説明】
1…スタータ兼ジェネレータ,50…ステータ,51…ステータコア,52…ステータ突極,53…ステータ巻線,60…アウターロータ,61…ロータヨーク,62(62N,62S)永久磁石…,63…ロータケース,71…保護カバー,201…クランク軸,611…開口部,612…第1空隙,613…補極部,614…第2空隙
Claims (5)
- 多相交流発電機の各相を第1の所定タイミングでレギュレート状態とし、その後、各相をレギュレート状態から順次復帰させるレギュレータを具備した車両用発電制御装置において、
前記レギュレータは、
今回のレギュレート周期における最後の復帰相Xを登録する手段と、
次回のレギュレート周期を前記第1の所定タイミングで開始させた場合の復帰開始相Yを判定する手段と、
前記最後の復帰相Xと復帰開始相Yとが予定の関係にあると、次回のレギュレート周期における復帰開始相が前記Y相以外となるように、前記第1の所定タイミングとは異なる第2の所定タイミングで各相をレギュレート状態とするレギュレート開始遅延手段とを含み、
各レギュレート周期においてレギュレート状態から最初に復帰させる復帰開始相を、今回と次回とで異ならせることを特徴とする車両用発電制御装置。 - 前記第2の所定タイミングは、前記第1の所定タイミングの後であって、いずれかの相電流がゼロクロスしたときであることを特徴とする請求項1に記載の車両用発電制御装置。
- 前記多相交流発電機は、ステータおよびその巻線と、複数の永久磁石を円周方向に沿って配置して前記ステータの外周を回転する略円筒形状のロータヨークとを含み、前記ロータヨークが、互いに隣接する各永久磁石間に補極部を有することを特徴とする請求項1または2に記載の車両用発電制御装置。
- 前記第1の所定タイミングは、前記多相交流発電機の出力電圧が所定電圧に達したタイミングであることを特徴とする請求項1に記載の車両用発電制御装置。
- 前記最後の復帰相Xと復帰開始相Yとの予定の関係は、最後の復帰相Xと復帰開始相Yとが前後に隣接する相関係であることを特徴とする請求項1に記載の車両用発電制御装置。
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