JP4766563B2 - Vehicle power generation device - Google Patents
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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Description
本発明は、エンジンの出力軸に連結されて駆動される車両用発電装置に係り、特に、エンジンの出力軸の回転角度およびエンジンの点火時期を検出するセンサの構造を簡素化することができる車両用発電装置に関する。 The present invention relates to a vehicular power generator that is connected to and driven by an output shaft of an engine, and in particular, a vehicle that can simplify the structure of a sensor that detects the rotation angle of the engine output shaft and the ignition timing of the engine. The present invention relates to a power generator.
内燃機関つまりエンジンには、点火基準位置を検出するためのパルスピックアップ装置(以下、「パルサセンサ」という)が設けられる。例えば、特開平7−103119号公報には、エンジンのクランク軸に連結されたフライホイールにピックアップマグネットを設ける一方、フライホイールカバーにパルサセンサを設けたエンジンが開示されている。 An internal combustion engine, that is, an engine, is provided with a pulse pickup device (hereinafter referred to as “pulsar sensor”) for detecting an ignition reference position. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-103119 discloses an engine in which a pickup magnet is provided on a flywheel connected to a crankshaft of the engine and a pulsar sensor is provided on a flywheel cover.
また、クランク軸に連結されたマグネットロータと、エンジンの壁面(クランクケースの外面等)に取り付けたステータとを有するエンジン始動機とエンジンで駆動される発電機を兼用した、いわゆるスタータ兼用ジェネレータが知られる。このスタータ兼用ジェネレータをブラシレス形式にする場合、ステータ巻線への通電タイミングを決定するためのロータ角度センサ(以下、ロータがクランク軸に連結されている点に鑑み「クランク角度センサ」という)が必要となる。 Also known is a so-called starter generator that combines an engine starter having a magnet rotor connected to the crankshaft and a stator attached to the wall of the engine (such as the outer surface of the crankcase) and a generator driven by the engine. It is done. When this starter / generator is a brushless type, a rotor angle sensor (hereinafter referred to as a “crank angle sensor” in view of the fact that the rotor is connected to the crankshaft) is required to determine the timing of energizing the stator windings. It becomes.
本出願人は、パルサセンサとクランク角度センサとを1個所に集中して配置することで小型を達成することができるスタータ兼用ジェネレータを提案している(特開2001−349228号公報参照)。
本出願人が先に提案したスタータ兼用ジェネレータは、パルサセンサとクランク角度センサの設置スペースを縮小する点で効果が期待されるが、さらなる簡素化が望まれている。そこで、本発明者等は、パルサセンサとクランク角度センサに対向して配置されるマグネットに着目した。特許文献2に記載されたスタータ兼用ジェネレータは、パルサセンサとクランク角度センサのそれぞれに専用のマグネットを有していたので、部品点数が多く、さらなる簡素化や小型化が望まれていた。
The starter / generator proposed previously by the present applicant is expected to be effective in reducing the installation space of the pulsar sensor and the crank angle sensor, but further simplification is desired. In view of this, the present inventors have focused on a magnet that is disposed opposite to the pulsar sensor and the crank angle sensor. Since the starter / generator described in
本発明の目的は、パルサセンサとクランク角度センサのそれぞれに専用に設けられていたセンサ用マグネットを廃して簡素化および小型化を図ることができる車両用発電装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vehicular power generation apparatus that can be simplified and miniaturized by eliminating sensor magnets provided exclusively for a pulsar sensor and a crank angle sensor.
前記目的を達成するための本発明は、エンジンと、該エンジンで駆動される三相ブラシレス発電機と、クランク角度センサと、パルサセンサと、前記クランク角度センサ用の検出用マグネットと、前記パルサセンサ用の検出マグネットと、前記クランク角度センサの検出信号に基づく前記発電機の三相同期信号と、該クランク角度センサの検出信号および前記パルサセンサの検出信号に基づく点火基準位置信号を出力するとともに前記パルサセンサの検出信号に基づいて前記エンジンの点火基準位置信号を出力する制御装置とを有する車両用発電装置において、前記クランク角度センサおよび前記パルサセンサの検出軌道が前記エンジンのクランク軸の延伸方向において互いに偏倚して設定されているとともに、前記検出用マグネットが、前記クランク角度センサおよび前記パルサセンサの検出軌道の双方を含む領域に沿って環状に配列された複数のマグネットからなる単一のマグネット列であり、隣接するマグネット同士は互いに異なる極性を有しており、該検出用マグネットをクランク角度センサ用とパルサセンサ用とに共通使用するため、前記複数のマグネットのうちの一部を前記パルサセンサの検出軌道から外して配置した点に第1の特徴がある。 To achieve the above object, the present invention provides an engine, a three-phase brushless generator driven by the engine, a crank angle sensor, a pulsar sensor, a detection magnet for the crank angle sensor, and a pulsar sensor. A detection magnet, a three-phase synchronization signal of the generator based on the detection signal of the crank angle sensor, an ignition reference position signal based on the detection signal of the crank angle sensor and the detection signal of the pulsar sensor, and detection of the pulsar sensor And a control device for outputting an ignition reference position signal of the engine based on the signal, wherein the detection trajectories of the crank angle sensor and the pulsar sensor are set so as to be deviated from each other in the extending direction of the crankshaft of the engine. And the detection magnet is A single magnet array comprising a plurality of magnets arranged in a ring shape along a region including both the crank angle sensor and the detection trajectory of the pulsar sensor, adjacent magnets have different polarities, Since the detection magnet is commonly used for the crank angle sensor and the pulsar sensor, the first feature is that a part of the plurality of magnets is arranged away from the detection track of the pulsar sensor.
また、本発明は、エンジンと、該エンジンで駆動される三相ブラシレス発電機と、クランク角度センサと、パルサセンサと、前記クランク角度センサ用の検出用マグネットと、前記パルサセンサ用の検出マグネットと、前記クランク角度センサの検出信号に基づく前記発電機の三相同期信号と、該クランク角度センサの検出信号および前記パルサセンサの検出信号に基づく点火基準位置信号を出力するとともに前記パルサセンサの検出信号に基づいて前記エンジンの点火基準位置信号を出力する制御装置とを有する車両用発電装置において、前記クランク角度センサおよび前記パルサセンサの検出軌道が前記エンジンのクランク軸の延伸方向において互いに偏倚して設定されているとともに、前記検出用マグネットが、前記クランク角度センサおよび前記パルサセンサの検出軌道の双方を含む領域に沿って環状に配列された複数のマグネットからなる単一のマグネット列であり、隣接するマグネット同士は互いに異なる極性を有しており、該検出用マグネットをクランク角度センサ用とパルサセンサ用とに共通使用するため、前記パルサセンサで前記検出用マグネットの漏れ磁束を検出可能なように、該検出用マグネットを前記パルサセンサの検出軌道から外して外して配置し、かつ前記複数のマグネットのうちの一部に漏れ磁束吸収手段を設けた点に第2の特徴がある。 The present invention also includes an engine, a three-phase brushless generator driven by the engine, a crank angle sensor, a pulsar sensor, a detection magnet for the crank angle sensor, a detection magnet for the pulsar sensor, The generator outputs a three-phase synchronization signal based on the detection signal of the crank angle sensor, an ignition reference position signal based on the detection signal of the crank angle sensor and the detection signal of the pulsar sensor, and based on the detection signal of the pulsar sensor In the vehicular power generation device having a control device that outputs an ignition reference position signal of the engine, the detection trajectories of the crank angle sensor and the pulsar sensor are set to be deviated from each other in the extending direction of the crankshaft of the engine, The detection magnet is connected to the crank angle sensor. And a single magnet row composed of a plurality of magnets arranged in a ring shape along a region including both detection trajectories of the pulsar sensor, and adjacent magnets have different polarities, and the detection magnet Is commonly used for both the crank angle sensor and the pulsar sensor, and the detection magnet is disposed off the detection track of the pulsar sensor so that the magnetic flux leakage of the detection magnet can be detected by the pulsar sensor. The second feature is that leakage magnetic flux absorbing means is provided in a part of the plurality of magnets.
また、本発明は、前記第1の特徴を有する発明において、前記マグネット列の一部分を前記パルサセンサの検出軌道から外す代わりに、該マグネット列の一部分を前記パルサセンサの検出軌道から外れるようにサイズを小さくした点に第3の特徴がある。 Further, the present invention is the invention having the first feature, wherein instead of removing a part of the magnet row from the detection track of the pulsar sensor, the size of the magnet row is reduced so that the magnet row is removed from the detection track of the pulsar sensor. There is a third feature in this point.
また、本発明は、前記第2の特徴を有する発明において、前記漏れ磁束吸収手段が設けられる前記マグネット列の一部分が、前記パルサセンサの検出軌道から前記クランク角度センサの検出軌道側に偏倚して設けられ、この偏倚方向に前記マグネット列のうちの他の部分よりサイズが小さく設定されている点に第4の特徴がある。 Further, the present invention is the invention having the second feature, wherein a part of the magnet row provided with the leakage flux absorbing means is provided so as to be biased from a detection track of the pulsar sensor toward a detection track of the crank angle sensor. There is a fourth feature in that the size is set smaller than the other part of the magnet row in the bias direction.
また、本発明は、前記クランク角度センサおよび前記パルサセンサが、前記マグネット列の各マグネットの配列方向において所定角度ずらして配置されている点に第5の特徴がある。 Further, the present invention has a fifth feature in that the crank angle sensor and the pulsar sensor are arranged at a predetermined angle in the arrangement direction of the magnets of the magnet row.
また、本発明は、前記パルサセンサの出力信号を、前記クランク角度センサの出力信号に対して所定時間遅延させている点に第6の特徴がある。 Further, the present invention has a sixth feature in that the output signal of the pulsar sensor is delayed for a predetermined time with respect to the output signal of the crank angle sensor.
また、本発明は、前記パルサセンサの出力信号がハイレベルおよびローレベルのうち予定されたいずれか一方のレベルである場合において、前記クランク角度センサの出力信号が前記パルサセンサの出力信号の前記一方のレベルに対応するレベルへ変化したエッジを点火基準位置とする点火基準位置信号を出力するように前記制御装置を構成した点に第7の特徴がある。 Further, in the present invention, when the output signal of the pulsar sensor is one of a predetermined level of a high level and a low level, the output signal of the crank angle sensor is the one level of the output signal of the pulsar sensor. There is a seventh feature in that the control device is configured to output an ignition reference position signal having an edge changed to a level corresponding to the ignition reference position as an ignition reference position.
また、本発明は、前記検出用マグネットが、前記発電機のロータに設けられた発電用のマグネットであり、前記クランク角度センサおよび前記パルサセンサが、前記発電機のステータ側に設けられている点に第8の特徴がある。 The present invention is also characterized in that the detection magnet is a power generation magnet provided on the rotor of the generator, and the crank angle sensor and the pulsar sensor are provided on the stator side of the generator. There is an eighth feature.
さらに、本発明は、前記発電機が、前記エンジンのスタータモータに兼用される点に第9の特徴がある。 Furthermore, the present invention has a ninth feature in that the generator is also used as a starter motor for the engine.
第1の特徴を有する本発明によれば、検出用マグネットの一部分をパルサセンサの検出軌道から外すことによって、クランク角度センサおよびパルサセンサは互いに異なるパルス状の信号を出力する。そして、制御装置では、これら異なる信号に基づいて発電機の三相同期信号やエンジンの点火基準位置信号を出力できる。この結果、クランク角度センサ用およびパルサセンサ用としての検出用マグネットを両センサで共通使用することができ、検出用マグネットを半減できる。 According to the present invention having the first feature, the crank angle sensor and the pulsar sensor output mutually different pulse signals by removing a part of the detection magnet from the detection track of the pulsar sensor. The control device can output a generator three-phase synchronization signal and an engine ignition reference position signal based on these different signals. As a result, the detection magnets for the crank angle sensor and the pulsar sensor can be used in common by both sensors, and the detection magnet can be halved.
第2の特徴を有する本発明によれば、パルサセンサの検出軌道をクランク角度センサの検出軌道から外して、パルサセンサでは検出用マグネットの一部分を除く他の部分からの漏れ磁束を検出できるようにしたので、クランク角度センサおよびパルサセンサは互いに異なるパルス状の信号を出力する。したがって、クランク角度センサ用およびパルサセンサ用としての検出用マグネットを該両センサで共用することができ、検出用マグネットを半減できる。 According to the present invention having the second feature, since the detection track of the pulsar sensor is removed from the detection track of the crank angle sensor, the pulsar sensor can detect the leakage magnetic flux from other parts except for a part of the detection magnet. The crank angle sensor and the pulser sensor output different pulse signals. Therefore, the detection magnets for the crank angle sensor and the pulsar sensor can be shared by both sensors, and the detection magnet can be halved.
第3の特徴を有する本発明によれば、検出用マグネットの一部分を小さくして前記パルサセンサの軌道から該検出用マグネットの一部分をずらすことができる。 According to the present invention having the third feature, a part of the detection magnet can be shifted from the orbit of the pulsar sensor by reducing a part of the detection magnet.
第4の特徴を有する本発明によれば、検出用マグネットの一部分を小さくして、その部分での漏れ磁束がパルサセンサに作用しにくくするとともに、漏れ磁束吸収手段を設けることにより、より一層、漏れ磁束をパルサセンサで検出しにくくすることができる。 According to the present invention having the fourth feature, a part of the magnet for detection is made small so that the leakage magnetic flux in that part does not easily act on the pulsar sensor, and the leakage magnetic flux absorbing means is provided, thereby further increasing the leakage. Magnetic flux can be made difficult to detect with the pulsar sensor.
第5、第6の特徴を有する本発明によれば、クランク角度センサおよびパルサセンサの出力信号の違いを明確にして確実な点火基準位置信号の生成を可能にすることができる。 According to the present invention having the fifth and sixth features, it is possible to clarify the difference between the output signals of the crank angle sensor and the pulsar sensor and to reliably generate the ignition reference position signal.
第7の特徴を有する本発明によれば、例えば、パルサセンサの出力信号がハイレベルにあるときの、クランク角度センサの出力信号の立ち上がりエッジで点火基準位置信号を出力することができる。 According to the present invention having the seventh feature, for example, when the output signal of the pulsar sensor is at a high level, the ignition reference position signal can be output at the rising edge of the output signal of the crank angle sensor.
第8の特徴を有する本発明によれば、発電用のマグネットを検出用マグネットと兼用させられるので、部品点数削減による工数削減やコスト低減が図られる。 According to the present invention having the eighth feature, since the power generation magnet can be used also as the detection magnet, man-hours and costs can be reduced by reducing the number of parts.
第9の特徴を有する本発明によれば、エンジンのスタータモータに兼用される発電装置において、発電や発電機をモータとして駆動させるための三相同期信号および点火基準位置信号の発生機構を簡素化できる。 According to the present invention having the ninth feature, in the power generator that is also used as the starter motor of the engine, the generation mechanism of the three-phase synchronization signal and the ignition reference position signal for driving the power generator and the generator as a motor is simplified. it can.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る車両用発電装置であるスタータ兼用ジェネレータを搭載した自動二輪車の透視側面図である。同図において、車体前部3aと車体後部3bとは低いフロア部4を介して連結され、車体の骨格をなす車体フレームは、ダウンチューブ6とメインパイプ7とで主要部を構成する。メインパイプ7の上方にはシート8が配置される。なお、シート8の下方にはメインパイプ7によって支持される燃料タンクおよび収納ボックス(いずれも図示しない)が配置される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a perspective side view of a motorcycle equipped with a starter / generator which is a vehicle power generation device according to an embodiment of the present invention. In the figure, a vehicle
車体前部3aのヘッドパイプ5には、ハンドル11と、前輪FWを支持するフロントフォーク12とが回動自在に軸支される。ハンドル11はハンドルカバー13で覆われる。メインパイプ7にはブラケット15が接合され、パワーユニット2の前部にはハンガーブラケット18が形成されており、ブラケット15とハンガーブラケット18との間はリンク部材16で連結される。
A
パワーユニット2には、単気筒4ストロークのエンジンEが搭載され、エンジンEの後方にはベルト式無段変速機26が設けられる。ベルト式無段変速機26には、図示しない遠心クラッチを介して減速機27が設けられる。減速機27の出力軸には、後輪RWが支持される。エンジンEの吸気管23には気化器24が接続され、さらに気化器24にはエアクリーナ25が接続される。
The
減速機27の上部とメインパイプ7との間にはリヤクッション22が設けられ、このリヤクッション22により、前記ブラケット15やハンガーブラケット18およびリンク部材16でメインパイプ7に揺動自在に前端が支持されたパワーユニット2の後部が支持される。
A
エンジンEに設けられるスタータ兼用ジェネレータを説明する。図1は、エンジンEに設けられるスタータ兼用ジェネレータの断面図であり、図3は要部正面図である。図1および図3において、スタータ兼用ジェネレータ28は、エンジンEのクランクケース(図示せず)の外面に取り付けられる中間部材29に固定されたステータ30と、エンジンEから突出させたクランク軸31に連結されたアウタロータ32とを備える。
A starter / generator provided in the engine E will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a starter / generator provided in the engine E, and FIG. 3 is a front view of an essential part. 1 and 3, the starter /
ステータ30は珪素鋼板を積層してなるステータコア33とステータコア33に巻装された3相のステータ巻線34とからなる。ステータコア33の両側(図中左右)には、絶縁プレート35,36が配置され、この絶縁プレート35,36を介してステータコア33にステータ巻線34が巻装されている。ステータコア33は珪素鋼板の積層方向に貫通するボルト37で、中間部材29に形成されたボス38に取り付けられている。また、ステータコア33の側面には、ステータ巻線34の各相に接続されるケーブル39がケーブルクリップ40で保持された状態でボルト41によって取り付けられている。
The
アウタロータ32は、アウタロータ本体42とアウタロータ本体42をクランク軸31に取り付けるためのハブ43とからなる。アウタロータ本体42は、環状の外壁部44と、外壁部44の一側面につながる円板状の側壁部45とを備え、全体として側壁部45を底部とする椀状をなしている。外壁部44と側壁部45とは互いに一体成型で形成することができる。側壁部45の中心部には、開口46が設けられ、この開口46の内周縁にハブ43の外周が嵌合されてアウタロータ本体42とハブ43とが一体に組み付けられている。
The
クランク軸31の端部外周は、先端部に向かって細径となるようにテーパ形状になっており、ハブ43はクランク軸31のテーパ形状に合致する内周面形状を有している。ハブ43とクランク軸31はキー47を介して係合しており、互いに一体で回転可能となるように構成されている。クランク軸31の先端に形成された雄ねじ部には、ナット48が螺着され、クランク軸31の軸方向におけるアウタロータ32の変位が規制されている。
The outer periphery of the end portion of the
アウタロータ本体42の外壁部44の内周面には、永久磁石49が設けられる。永久磁石49はアウタロータ本体41の内周に沿って設置される環状のロータヨークに形成された複数の磁石収納部にそれぞれ嵌合されることによってアウタロータ32に固定される。永久磁石49はステータコア33とロータヨークとを通る磁束を形成するように、ステータコア33の半径方向両端にN,S各磁極が設定され、隣接する永久磁石49同士は磁極が相異なるように設定される。例えば、内周側にN極が設定され外周側にS極が設定された永久磁石49には、内周側にS極が設定され外周側にN極が設定された永久磁石49が配置される。永久磁石49の配置はさらに後述する。
A
永久磁石49は、例えば、外壁部44の内周に沿って円周方向に30度間隔で12個配置される。この12個の永久磁石49のうち2個は、他の10個の永久磁石49に対してクランク軸31の軸方向に沿って偏倚させて配置している。図1においては、上部に図示した永久磁石49と該永久磁石49に隣接する図示しない1個の永久磁石を、他の10個の永久磁石49(図中下部に図示した一つの永久磁石49で代表している)に対してアウタロータ32の側壁部45側に偏倚させている。偏倚量を符号δで示す。そして、他の10個の永久磁石49に対して偏倚されている2個の永久磁石49の側部(図1では右側部)には、この2個の永久磁石49をつなぐ漏れ磁束吸収手段としての磁性体のプレート(例えば鉄板)50が固着されている。
For example, twelve
ステータコア33の外周にはクランク角度センサ51とパルサセンサ52とが取り付けられている。クランク角度センサ51は12個の永久磁石49のすべてと対向するように配置され、パルサセンサ52は永久磁石49とは対向しないが、永久磁石49の漏れ磁束を検出できるように永久磁石49に近接して配置される。
A
図4は、クランク角度センサ51とパルサセンサ52の出力信号の変化を示し、併せて永久磁石49とステータ30の要部展開図を示す。図4(a)に示すように、複数の永久磁石49のうち、二つの永久磁石49(ここでは、永久磁石49-1,49-2)は、他の永久磁石49(ここでは、永久磁石49-3,49-4,49-5,……49-11,49-12)に対して偏倚量δだけ偏倚している。磁性体のプレート50は永久磁石49-1の側面中間位置から永久磁石49-2の側面全体にかけて配置されている。このプレート50によって永久磁石49-1,49-2の漏れ磁束が吸収される。クランク角度センサ51は永久磁石49-1〜49-12のすべてに対向する位置を通過する軌道LC上に配置され、パルサセンサ52は永久磁石49-1〜49-12に対向しないが、これらの永久磁石49-1〜49-12に近接している軌道LP上に配置される。
FIG. 4 shows changes in the output signals of the
図4(b)に示すように、クランク角度センサ51はステータコア33の突極33U,33Vに巻装されたU相ステータ巻線34UとV相ステータ巻線34Vとの間に配置され、パルサセンサ52は、V相ステータ巻線34Vに隣接してステータコア33の側面に配置される。アウタロータ32の回転方向での各突極間は間隔は20度であり、クランク角度センサ51とパルサセンサ52との間隔は10度である。
As shown in FIG. 4B, the
このような、永久磁石49と、クランク角度センサ51およびパルサセンサ52との配置によって、アウタロータ32の回転に伴い、クランク角度センサ51は永久磁石49-3〜49-12それぞれからの漏れ磁束を順次検出する。永久磁石49-1、49-2はプレート50によって漏れ磁束は吸収されるのでクランク角度センサ51で漏れ磁束が検出されることがない。パルサセンサ52は、永久磁石49-1〜49-12のすべてによる磁束をアウタロータ32の回転に伴って順次検出する。
With such an arrangement of the
図4(c)に示すようにクランク角度センサ51とパルサセンサ52とによる検出出力信号は変化する。クランク角度センサ51とパルサセンサ52としては、磁束の方向が変化するまで一方の状態(例えばオンの状態)に出力信号を維持し、磁束の方向が変化すると他方の状態(例えばオフの状態)に出力信号が変化する、いわゆるラッチタイプのスイッチングホールICを使用する。クランク角度センサ51とパルサセンサ52とは位相が10度ずれているので、検出信号の立ち上がりと立ち下がりのタイミングが10度ずれる。そして、クランク角度センサ51の出力信号は永久磁石49-1〜49-12の配置間隔に対応して等間隔でオン・オフ(立ち上がり、立ち下がり)する一方、パルサセンサ52の出力信号はプレート50の配置位置を通過するときは該プレート50でつながれた永久磁石49-1、49-2の磁束を検出しないので、レベルが変化しない。
As shown in FIG. 4C, detection output signals from the
つまり、図4に示した例によれば、クランク角度センサ51は、各永久磁石が通過する毎に「ハイ(High)レベル」あるいは「ロー(Low)レベル」といったように、レベル変化する検出信号を出力する。これに対し、パルサセンサ52は、永久磁石49-11,49-12が通過するときには、検出信号にレベル変化が生ずるものの、永久磁石49-1および49-2が通過するときには、永久磁石49の磁力を検出しないので、クランク角度センサ51のように検出信号にレベル変化が生じない。
That is, according to the example shown in FIG. 4, the
このように、パルサセンサ52とクランクセンサ51との間での相異なる出力信号の変化に基づいて、パルサセンサ52の出力がオン(ハイレベル)のときのクランク角度センサ51の立ち上がりエッジPeを、エンジンEの点火時期算出の基準位置とする。すなわち、この点火基準位置を基準にして、例えば、自動二輪車の走行速度に応じて点火時期を進角させたり、遅角させたりして最適な点火時期を設定する。
As described above, the rising edge Pe of the
一方、クランク角度センサ51の出力信号は、ステータ巻線34の位相角に対応した三相同期信号となり、スタータ兼用ジェネレータ28を発電機として動作させるときの発電出力制御に使用され、かつスタータとして動作させるときの回転数制御に使用される。
On the other hand, the output signal of the
図5は、スタータ兼用ジェネレータ28の制御系のブロック図である。制御ユニット55はバッテリ56の出力電圧BATTをロジック電圧VDDに変換してCPU57へ供給するDC−DC変換器58と、点火コイル59への給電を制御して点火プラグ60を点火させる点火制御装置61と、バッテリ電圧BATTを三相交流電圧に変換してステータ巻線34へ供給する三相ドライバ62とを含む。
FIG. 5 is a block diagram of a control system of the starter /
CPU57には、クランク角度センサ51とパルサセンサ52の検出出力信号が入力されると、パルサセンサ52がオンのときのクランク角度センサ51の立ち上がりエッジを、エンジンEの点火時期算出の基準位置とするロジックに従い点火基準位置を決定し、車速等、他のパラメータで決定される点火時期を算出する。算出された点火時期は点火制御装置61へ供給される。
When the detection output signals of the
スロットルセンサ63は、スロットル開度θthを検知してCPU57へ通知する。クランク角度センサ51は検出出力信号をCPU57へ通知する。レギュレータ64はアウタロータ32の回転に応じてステータ巻線34で発生される誘導起電力を所定のバッテリ電圧BATTに制御して電源ラインLへ出力する。
The
スタータ兼用ジェネレータ28をスタータとしてエンジン始動用に使用する際には、CPU57がクランク角度センサ51の検出出力に基づいてステータ巻線34の励磁タイミングを決定し、三相ドライバ62を構成するパワーFETのスイッチングタイミングを制御してステータ巻線34の各相(U,V,W相)へ電力を供給する。パワーFET(Tr1〜Tr6)はCPU57によってPWM制御され、パワーFETのオン・オフデューティ比がスロットルセンサ63で検知されたスロットル開度θthに基づいて制御され、駆動トルクが変化させられる。
When the starter /
一方、エンジンEが完爆状態となって自力運転が開始されると、ステータ巻線34への給電が中止され、スタータ兼用ジェネレータ28はエンジンEに従動的に駆動され、発電機として動作する。すなわち、ステータ巻線34はクランク軸31の回転数に応じた起電力を発生する。この発電電力はレギュレータ64でバッテリ電圧BATTに制御されて電気負荷へ供給されるとともに、余剰電力でバッテリ56が充電される。
On the other hand, when the engine E is in a complete explosion state and self-running operation is started, power supply to the stator winding 34 is stopped, and the starter /
続いて、本発明の第2実施形態を説明する。図6は、第2実施形態に係るクランク角度センサ51とパルサセンサ52の出力信号の変化を示し、併せて永久磁石49の要部展開図を示す。図6において図4と同符号は同一または同等部分を示す。図6(a)において、永久磁石49-1〜49-12のうち、永久磁石49-2のみを他の11個の永久磁石49-1,49-3〜49-12に対して偏倚量δ2だけ偏倚させている。そして、クランク角度センサ51を永久磁石49-1〜49-12のすべてに対向する位置を通過する軌道LC2上に配置し、パルサセンサ52を永久磁石49-2には対向しないが他の11個の永久磁石49-1,49-3〜49-12に対向する位置を通過する軌道LP2上に配置する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows changes in the output signals of the
この第2実施形態では、クランク角度センサ51とパルサセンサ52はアウタロータ32の回転方向にシフトさせず同一位置に配置し、パルサセンサ52の出力信号の立ち上がりを、図6(b)の符号なし矢印で示すように所定時間遅延させてパルサセンサ52の第2出力信号とした。
In the second embodiment, the
図6(b)に示すように、パルサセンサ52の出力信号とクランク角度センサ51の出力信号は、永久磁石49-1の磁束によってオンになった後は、永久磁石49-3の磁束によってオフになるまで、ハイレベルに保持される。遅延された第2出力信号は、永久磁石49-1の磁束を検出してから遅延時間Td後にオンになった後、永久磁石49-3の磁束によってオフになるまで、ハイレベルに保持される。一方、クランク角度センサ51の出力信号は永久磁石49-1〜49-12の配置間隔に従って、交互にオン・オフに切り替わる。そこで、パルサセンサ52の出力信号がハイレベルに維持されているときのクランク角度センサ51の出力信号の立ち上がりエッジPeを点火基準位置とする。
As shown in FIG. 6B, the output signal of the
クランク角度センサ51とパルサセンサ52とによる検出信号は、第1実施形態と同様に、パワーFETのスイッチング制御や点火時期制御に使用される。
The detection signals from the
本実施形態では、アウタロータ本体に固定した起電力発生用の永久磁石をセンサ検出用として兼用したが、センサ検出用に専用の永久磁石を設けても良い。図7は、センサ検出用専用の永久磁石の模式斜視図である。永久磁石リング66は、周囲にN極およびS極を交互に所定間隔(例えば30度間隔)で配置した12個の永久磁石65-1〜65-12を有するマグネット列であり、例えば、この永久磁石リング66はアウタロータ32のハブ43またはクランク軸31の外周に配置することができる。そして、1組の永久磁石65-1,65-2を上記実施形態(図4)と同様、他の永久磁石からハブ43の中心軸方向に沿ってずらせて前記プレート50と同様の漏れ磁束吸収用プレート(図示しない)でつなぐ。そして、この永久磁石リング66に対向するステータコア33またはクランクケース側にクランク角度センサ51を配置し、パルサセンサ52をこのクランク角度センサ51からクランク軸31の中心軸方向に偏倚させて永久磁石リングに対向させず、永久磁石リングの漏れ磁束を検出できるように配置する。
In the present embodiment, the permanent magnet for generating electromotive force fixed to the outer rotor main body is also used for sensor detection, but a dedicated permanent magnet may be provided for sensor detection. FIG. 7 is a schematic perspective view of a permanent magnet dedicated for sensor detection. The
また、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、パルサセンサ52の出力信号がハイレベルの状態でクランク角度センサ51の出力信号の立ち上がりエッジを点火基準位置としたが、プレート50を永久磁石49-2と永久磁石49-3とをつなぐように配置することによって、パルサセンサ52の出力信号はローレベルで所定期間維持される。したがって、このように構成した場合は、パルサセンサ52の出力信号がローレベルの状態でクランク角度センサ51の出力信号の立ち下がりエッジを点火基準位置とすることで同様の効果が得られる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the rising edge of the output signal of the
また、永久磁石49-1〜49-12の一部(図6では永久磁石49-2)を他から偏倚させるのに代えて、この永久磁石49-2のサイズを軌道LP2から外れるように小さくしておくのでもよい。 Further, instead of deviating a part of the permanent magnets 49-1 to 49-12 (permanent magnet 49-2 in FIG. 6) from the other, the size of the permanent magnet 49-2 is reduced so as to deviate from the track LP2. You may keep it.
さらに、本発明の車両用発電装置は、スタータ兼用ジェネレータに限らず、エンジンで駆動される発電機を備えておればよく、該発電機をエンジンのスタータとして機能させる制御手段は必須ではない。 Furthermore, the vehicular power generation apparatus of the present invention is not limited to a starter / generator, but may include a generator driven by an engine, and control means for causing the generator to function as an engine starter is not essential.
2…パワーユニット、 28…スタータ兼用ジェネレータ、 31…クランク軸、 32…アウタロータ、 33…ステータコア、 34…ステータ巻線、 42…アウタロータ本体、 43…ハブ、 49,65-1〜65-12…永久磁石、 50…漏れ磁束吸収用プレート、 51…クランク角度センサ、 52…パルサセンサ、 55…制御ユニット、 62…三相ドライバ、 66…永久磁石リング、 E…エンジン、 LP,LP2…パルサセンサの検出軌道、 LC,LC2…クランク角度センサの検出軌道
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記クランク角度センサおよび前記パルサセンサの検出軌道が前記エンジンのクランク軸の延伸方向において互いに偏倚して設定されているとともに、前記検出用マグネットが、前記クランク角度センサおよび前記パルサセンサの検出軌道の双方を含む領域に沿って環状に配列された複数のマグネットからなる単一のマグネット列であり、隣接するマグネット同士は互いに異なる極性を有しており、該検出用マグネットをクランク角度センサ用とパルサセンサ用とに共通使用するため、前記複数のマグネットのうちの一部を前記パルサセンサの検出軌道から外して配置したことを特徴とする車両用発電装置。 Engine, three-phase brushless generator driven by the engine, crank angle sensor, pulsar sensor, detection magnet for the crank angle sensor, detection magnet for the pulsar sensor, and detection signal of the crank angle sensor Based on the three-phase synchronization signal of the generator, the detection signal of the crank angle sensor, and the ignition reference position signal based on the detection signal of the pulsar sensor, and based on the detection signal of the crank angle sensor and the detection signal of the pulsar sensor A vehicular power generation device having a control device that outputs an ignition reference position signal of the engine.
The detection trajectories of the crank angle sensor and the pulsar sensor are set to deviate from each other in the extending direction of the crankshaft of the engine, and the detection magnet includes both the detection trajectories of the crank angle sensor and the pulsar sensor. It is a single magnet row composed of a plurality of magnets arranged in a ring shape along the region, and adjacent magnets have different polarities, and the detection magnets are used for crank angle sensors and pulsar sensors. A vehicular power generator, wherein a part of the plurality of magnets is arranged off the detection track of the pulsar sensor for common use.
前記クランク角度センサおよび前記パルサセンサの検出軌道が前記エンジンのクランク軸の延伸方向において互いに偏倚して設定されているとともに、
前記検出用マグネットが、前記クランク角度センサおよび前記パルサセンサの検出軌道の双方を含む領域に沿って環状に配列された複数のマグネットからなる単一のマグネット列であり、隣接するマグネット同士は互いに異なる極性を有しており、
該検出用マグネットをクランク角度センサ用とパルサセンサ用とに共通使用するため、前記パルサセンサで前記検出用マグネットの漏れ磁束を検出可能なように、該検出用マグネットを前記パルサセンサの検出軌道から外して外して配置し、かつ前記複数のマグネットのうちの一部に漏れ磁束吸収手段を設けたことを特徴とする車両用発電装置。 Engine, three-phase brushless generator driven by the engine, crank angle sensor, pulsar sensor, detection magnet for the crank angle sensor, detection magnet for the pulsar sensor, and detection signal of the crank angle sensor The engine three-phase synchronization signal, the crank angle sensor detection signal, and the pulsar sensor detection signal based on the engine ignition reference position signal are output, and the crank angle sensor detection signal and control device In the vehicular power generator,
The detection trajectories of the crank angle sensor and the pulsar sensor are set so as to deviate from each other in the extending direction of the crankshaft of the engine,
The detection magnet is a single magnet row composed of a plurality of magnets arranged in an annular shape along a region including both the crank angle sensor and the detection track of the pulsar sensor, and adjacent magnets have different polarities. Have
Since the detection magnet is commonly used for the crank angle sensor and the pulsar sensor, the detection magnet is removed from the detection track of the pulsar sensor so that the leakage flux of the detection magnet can be detected by the pulsar sensor. And a leakage magnetic flux absorbing means is provided in a part of the plurality of magnets.
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