JP5164428B2 - 発電制御装置及び鞍乗型車両 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関で駆動されるマグネトウにより発生する交流電流を発電電流制御手段により直流に整流しかつ発電量を調整し、この発電電流とバッテリとで電気機器に給電するとともに、発電電流でバッテリを充電する発電制御装置及び鞍乗型車両に関する。

特許文献１に開示された電動発電機の制御装置によれば、発電時の低回転速度領域と高回転速度領域とで異なる界磁電流制限値とし、また、発電時の界磁電流制限値を電動時の界磁電流制限値よりも小さくすることが開示されている。

一方、従来のキックスターター式の自動二輪車等の鞍乗型車両には、図６に示すような発電制御装置が搭載されている。詳述すると、この形式の発電制御装置１０は、内燃機関１のクランク軸２の回転により回転駆動されるマグネトウ１１で三相交流電流を発電し、レギュレータ１２により直流電流に整流し、この発電電流を電気機器１４（ヘッドランプ１４ａとブレーキランプ１４ｂとその他の電気機器１４ｃ）に供給すると共に、レギュレータ１２と並列に設けたバッテリ１３からの発電電流を電気機器１４に供給するように構成されており、エンジン１の低回転時には、クランク軸２をスタータモータ（図示しない；その他の電気機器１４ｃに含まれる）が起動回転し、エンジン１の低回転時からレギュレータ１２により、マグネトウ１１に負荷がかかる発電制御を行い、負荷電流Ｉｙの変動に対応して発電電流Ｉｘを変動して発電制御するように構成されている。なお、発電電流Ｉｘ＞負荷電流Ｉｙのとき、バッテリ１３に充電電流Ｉｑ（＝Ｉｘ−Ｉｙ）が流れて充電が行われる。
特開２００５−２３７０８４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電動発電機の制御装置によれば、省エネルギー運転が十分に達成できる発電制御ではない。

また、図６に示す発電制御装置１０によれば、発電電流は、負荷電流の変動に対して円滑に追従することができない。例えば、エンジン１の低回転時には、スタータモータがバッテリ１３から給電されつつクランク軸２を起動回転する一方で、レギュレータ１２により、エンジン１の低回転時からマグネトウ１１の発電電圧が大きな発電電流となるように制御されるので、マグネトウ１１に大きな負荷トルクがかかることになっている。このため、スタータモータがクランク軸２を回転し難くなり、内燃機関１の起動失敗に繋がる一因になっている。また、負荷電流Ｉｙの変動に発電電流Ｉｘが良好には追随せず、発電電流Ｉｘを供給停止してしまうこともある。

そこで、この発明は、発電電流を動作モードに応じた必要かつ適切な負荷電流となるように対応させられ、円滑な運転とバッテリ上がりの回避と省エネルギー運転を達成できる発電制御装置及び鞍乗型車両を提供することを課題とする。

かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、内燃機関のクランク軸の回転により回転駆動され、交流電流を発電するマグネトウと、前記交流電流を直流に整流しかつ発電量を制御した発電電流を電気機器に供給する発電電流制御手段と、前記電気機器に関し前記発電電流制御手段と並列接続されたバッテリとを具備し、前記発電電流制御手段は、前記マグネトウが発生する交流電流を直流電流に変換する整流部と、前記整流部の発電量を制御する制御部とを具備し、前記マグネトウは、磁石式三相発電体であり、前記整流部は、サイリスタとダイオードとが直列接続されさらに三相ブリッジ混合接続され、前記マグネトウの各ステータコイルに誘起された交流電流を前記ダイオードと前記サイリスタの中点位置に入力するように構成され、前記制御部は、前記整流部の各サイリスタのゲートへ出力するトリガー信号の出力タイミングに用いる位相角データを、内燃機関の回転速度と加速度により決定される各動作モードに対応して記憶した不揮発メモリを有し、前記クランク軸又は前記マグネトウの回転周期に係る信号に基づいて算出する回転速度と加速度により動作モードを特定して前記不揮発メモリから対応する位相角データを読み出し、該位相角データに基づいてトリガー信号を前記整流部の各サイリスタのゲートに出力するように構成された発電制御装置としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記不揮発メモリに記憶された位相角は、起動時の動作モードのときには、発電がほぼ零になる角度に設定されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記不揮発メモリに記憶された位相角は、アイドリング状態の動作モードのときには、前記マグネトウの発電電力の正の電圧波形におけるほとんど全部を占めて前記整流部のサイリスタのゲートをターンオンする角度に設定されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記不揮発メモリに記憶された位相角が、加速状態の動作モードのときには、現時点の回転数での速度一定状態に対応した位相角よりも大きく設定されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記不揮発メモリに記憶された位相角が、減速状態の動作モードのときには、現時点の回転数での速度一定状態に対応した位相角よりも小さく設定されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記不揮発メモリに記憶された位相角が、前照灯を点灯した状態の動作モードのときには、現時点の回転数での速度一定状態に対応した位相角よりも小さく設定されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記不揮発メモリに記憶された位相角が、高速一定状態の動作モードのときには、中速一定乃至低速一定状態に対応した位相角よりも小さく設定されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７の何れか一に記載の構成に加え、前記制御部が、前記クランク軸又は前記マグネトウの回転周期に係る信号を入力して前記回転速度と前記加速度とを算出し、該回転速度と該加速度により動作モードを特定し該動作モードに対応した位相角を前記不揮発メモリから読み出してタイミング設定用位相角とする位相角設定手段と、前記マグネトウの電圧信号を入力して該電圧信号の電圧値が位相角を算出開始するための閾値電圧になったか否かを判断するカウント開始時点判断手段と、前記カウント開始時点判断手段により判断されたカウント開始時点より随時に位相角を算出し、該位相角が前記タイミング設定用位相角と等しくなるか否かを判断し、等しくなったときにトリガー信号出力指示信号を出力するトリガー信号出力指示手段と、前記トリガー信号出力指示信号に基づいてトリガー信号を前記整流部の各サイリスタのゲートに出力するトリガー信号出力手段とを備えたことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８の何れか一に記載の発電制御装置を備えた鞍乗型車両としたことを特徴とする。

本願の各請求項に記載の発明によれば、例えば、起動時、アイドリング状態、低速回転走行状態、中速回転走行状態、高速回転走行状態、加速状態、減速状態などの複数の動作モードに対応するように、位相角を固有の値に設定することにより、動作モードが変更する度に発電量を該動作モードに対応した適切な値に変更することができて、発電電流を動作モードに応じた必要かつ適切な負荷電流となるように対応させられ、円滑な運転とバッテリ上がりの回避と省エネルギー運転を達成できる。

請求項２に記載の発明によれば、起動時の動作モードのときに、内燃機関のクランク軸と連結されたマグネトウの発電量を小さくなるように制御すると、マグネトウにかかる負荷トルクが小さくなるので、スタータモータがクランク軸を回転し易くなり、内燃機関を起動し易く起動失敗が少なくなる。

請求項３に記載の発明によれば、アイドリング状態の動作モードのときに、マグネトウの発電電力のほぼ全量を直流に整流して発電することになるから、マグネトウの回転周期信号が不安定になっても適切な発電が行えて、発電電力でバッテリを充電できバッテリ上がりを回避できる。

請求項４に記載の発明によれば、加速状態の動作モードのときにクランク軸の負荷トルクが小さくなるから、クランク軸を回転し易くなり、加速が迅速になる。

請求項５に記載の発明によれば、前記不揮発メモリに記憶された位相角は、減速状態の動作モードのときには、現時点の回転数での速度一定状態に対応した位相角よりも小さく設定されているので、減速状態の動作モードのときにクランク軸の負荷トルクが大きくなるから、減速が効果的に行われることになり、また発電電力でバッテリを充電できてバッテリ上がりを回避できる。

請求項６に記載の発明によれば、前照灯を点灯した状態の動作モードのときにマグネトウの発電量が大きくなるから、発電電力でバッテリを充電できてバッテリ上がりを回避できる。

請求項７に記載の発明によれば、高速一定状態の動作モードのときに、マグネトウの発電量が中速一定乃至低速一定状態のときよりも大きくなるから、発電電力でバッテリを充電できてバッテリ上がりを回避できる。

請求項８に記載の発明によれば、整流部に対して適切な位相角制御信号を供給でき、動作モードが変更する度に発電量を該動作モードに対応した適切な値に変更することができて、省エネルギー運転が行える。

請求項９に記載の発明によれば、請求項１乃至８の何れか一に記載の発明と同一の効果を有する。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

〔発明の実施の形態１〕
自動二輪車等の鞍乗型車両に備えられる発電制御装置を図１乃至３に示す。

まず、構成を説明する。図１に示すように、
発電制御装置２０は、交流電流を発電するマグネトウ２１と、前記交流電流を直流に整流しかつ発電量を制御した発電電流を電気機器２４に供給する発電電流制御手段２２と、前記電気機器２４に関し前記発電電流制御手段２２と並列接続されたバッテリ２３とを備えている。

マグネトウ２１は、エンジン（内燃機関）１のクランク軸２の回転により駆動されロータに取付けられた永久磁石（図示しない）が回転してステータコイル２１ａ〜２１ｃで発電する磁石式三相交流発電体である。

発電電流制御手段２２は、マグネトウ２１が発生する交流電流を直流電流に変換しかつ発電電流量を制御する回路部であり、整流部２２Ａと、制御部２２Ｂとを備えている。

バッテリ２３は、発電電流制御手段２２からの発電電流Ｉｘが電気機器２４の負荷電流Ｉｙよりも小さいときに放電電流Ｉｄを前記電気機器２４に供給すると共に発電電流Ｉｘが負荷電流Ｉｙよりも大きいときに充電電流Ｉｑを供給される。

電気機器２４として、ここではヘッドランプ２４ａとブレーキランプ２４ｂとその他の電気機器２４ｃが示されている。その他の電気機器２４ｃとは、点火制御コントローラ、エンジンコントロールユニット、ＦＩコントローラ、テールランプ、ストップランプ、ニュートラルインジケータ、メーター、電動ポンプ等が該当する。

以下は、発明の要部である発電電流制御手段２２について詳述する。

整流部２２Ａは、マグネトウ２１が発生する交流電流を直流電流に変換する回路部である。この整流部２２Ａは、上流側のダイオード２５と下流側のサイリスタ２６とを直列接続した回路を三相ブリッジ混合接続し、マグネトウ２１の各ステータコイル２１ａ〜２１ｃに誘起された交流電流をダイオード２５とサイリスタ２６の中点位置に入力するように構成されている。

整流部２２Ａは、各サイリスタ２６のゲートに、後述するトリガー信号出力回路２９から出力する一定の大きさの電流を入力されることにより、サイリスタ２６のアノードとカソード間が導通（ターンオン）されて発電電流を可変出力するように構成されている。

サイリスタ２６は、ゲートに一定の大きさの電流を通過させるとアノードとカソード間が導通（ターンオン）する。この導通を停止（ターンオフ）するためには、アノードとカソード間の電流を一定値以下にする必要があるが、ここでは、交流電流が一定値以下になるとターンオフすることになる。

ここで、図２に位相角制御により発電量を可変出力することについて説明する。図２（ａ）の電圧−時間のグラフに、一相のダイオード２５とサイリスタ２６との間の発電電圧曲線を示す。位相角制御は、発電電圧の大きさを常時検出して閾値電圧以上となる時点を検出しこの時点よりカウントを開始し、時間ｔ１が経過したらトリガー信号ｂ１を出力する。図２（ｂ）に示すタイミングで、位相角制御信号（トリガー信号）ｂ１を出力すると、サイリスタ２６が図２（ａ）のターンオンからターンオフまでの間のハッチングのエリアが、図２（ｃ）に示す電流値ａ１となってサイリスタ２６より出力する。図２（ｃ）に示す電流は、一相分である。図２（ｄ）と図２（ｅ）に他の二相の電流を示す。図２（ｃ）〜図２（ｅ）の三相の電流が合わさって、図２（ｆ）に示す合成発電電流となって、整流部２２Ａより出力する。

図２（ａ）のグラフのハッチングのエリアは、電流の大きさを示している。カウントする時間がｔ２で示すように小さくなり（トリガー信号の出力タイミングが左にずれ）、トリガー信号ｂ２を出力すると、発電量がｄ１で示すように大きくなる。反対に、カウントする時間がｔ３で示すように大きくなり（トリガー信号の出力タイミングが右にずれ）トリガー信号ｂ３を出力すると、発電量がｅ１で示すように小さくなる。カウントする時間ｔ１、ｔ２、ｔ３は、回転周期に占める位相角データの割合を時間に換算したものである。

制御部２２Ｂは、電圧検出回路２７と、マイクロコンピュータ２８と、トリガー信号出力回路２９とを備えている。

電圧検出回路２７は、ステータコイル２１ａ〜２１ｃ（＝整流部２２Ａの三相）から周波数信号を入力して該周波数信号の変化に対応した電圧を出力することを三相について行い、該三相の電圧（回転周期に係る信号）を、マイクロコンピュータ２８の３つのアナログポートＰ１，Ｐ２、Ｐ３へ入力するように構成されている。

マイクロコンピュータ２８は、不揮発メモリであるＲＯＭ２８ｃに、整流部２２Ａの各サイリスタ２６のゲートへ出力するトリガー信号の出力タイミングに用いる位相角データを、内燃機関の回転速度と加速度により決定される各動作モードに対応して記憶している。

位相角データは、図２（ａ）に示す回転周期時間に対応して換算したトリガー信号出力時間と対応している。

この実施の形態でＲＯＭ２８ｃに記憶される位相角データを、トリガー信号出力時間に換算すると、以下のような関係になる。
（１）起動時の動作モードのときに、最も長い時間のｔ３でトリガー信号出力指示信号ｂ３を出力するように対応する位相角データが設定される（図２参照）か、またはトリガー信号出力指示信号を出力しないように設定される。
（２）アイドリング状態の動作モードのときに、最も短い時間のｔ２トリガー信号出力指示信号ｂ２を出力するように対応する位相角データが設定される（図２参照）。
（３）加速状態の動作モードのときに、現時点の回転数が属する一定速の動作モードのときのトリガー信号出力時間よりも長くなる（発電量が小さくなる）ように設定される。
（４）減速状態の動作モードのときに、現時点のトリガー信号出力時間よりも短くなるように設定され、バッテリ上がりが起きないように発電量が電気機器２４の負荷電流よりも十分に大きくてバッテリ２３の充電が行えるように位相角データが設定される。
（５）前照灯を点灯した状態の動作モードのときに、前照灯を消灯した状態の現時点の動作モードのときよりも、トリガー信号出力時間を長くなるように設定され、長時間運転したときに、バッテリ上がりが起きない発電量となるように位相角データが設定される。
（６）高速一定状態の動作モードのときに、中速一定乃至低速一定状態のときよりも、トリガー信号出力時間を短くなるように設定される。中速一定乃至低速一定状態のときのトリガー信号出力時間は、長時間運転したときに、バッテリ上がりが起きない発電量となるように位相角データが設定される。

さらに、マイクロコンピュータ２８は、ソフトウエアにより構成された位相角設定手段とカウント開始時点判断手段とトリガー信号出力指示手段とを備えている。

位相角設定手段は、図３のフローチャートのＡの部分であり、マグネトウ（又はクランク軸）の回転周期に係る信号を入力して回転速度と加速度とを算出し、該回転速度と該加速度により動作モードを特定し該動作モードに対応した位相角を前記不揮発メモリから読み出してタイミング設定用位相角とする。

カウント開始時点判断手段は、図３のフローチャートのＢの部分であり、位相角設定手段により前記不揮発メモリ２８ｃからトリガー信号出力タイミング設定用位相角を読み出した後に、マグネトウ２１の電圧信号を入力して該電圧信号の電圧値が位相角を算出開始するための閾値電圧になったか否かを判断する。

トリガー信号出力指示手段は、図３のフローチャートのＣの部分であり、カウント開始時点判断手段により判断されたカウント開始時点より随時に位相角を算出し、該位相角が前記タイミング設定用位相角と等しくなるか否かを判断し、等しくなったときにトリガー信号出力指示信号を出力する。

これにより、マイクロコンピュータ２８は、ＣＰＵ２８ａが、不揮発メモリであるＲＯＭ２８ｂに格納されたプログラムソフトを読み出し、該プログラムソフトの制御手順に従い、アナログポートＰ１，Ｐ２、Ｐ３より入力される回転周期に係る信号に基づいて回転速度と加速度を演算して動作モードを特定して対応する固有コードを抽出し、該固有コードにより不揮発メモリであるＲＯＭ２８ｃに格納された位相角データを読み出し、必要なタイミングで位相角制御信号であるトリガー信号出力指示信号をトリガー信号出力回路２９に対して出力するように構成されている。

動作モードの特定は、例えば、アイドリング状態、起動時、低速回転走行状態、中速回転走行状態、高速回転走行状態、急速加速状態、緩やかな加速状態、急速減速状態、緩やかな減速状態、前照灯点灯状態などの予め定めた動作モードについて行い、回転速度と加速度とから自動的に特定できるようにする。特定した動作モードに予め定めた固有コードを自動的に付与するようにする。ＲＯＭ２８ｃには、固有コードに応じた位相角データを記憶しておくことにより、動作モードを特定し、それによって得られる固有コードを指定してＲＯＭ２８ｃに記憶されている位相角データをリードできるようにしておく。

この位相角データは、例えば、急加速状態や急減速状態について、走行実験を繰り返して回転速度の値の範囲と加速度の値の範囲を決めて、それに基づいて省エネルギー運転の観点から適切な発電量を決めて、そのときの回転速度における当該発電量が得られるように決定してＲＯＭ２８ｃに記憶しておく。

トリガー信号出力回路２９は、マイクロコンピュータ２８から出力される３つのトリガー信号出力指示信号を入力すると、これらの信号に対応して、３つのサイリスタ２６のゲートに給電して各サイリスタ２６をターンオンできるトリガー信号を出力するように構成されている。

従って、整流部２２Ａは、３つのサイリスタ２６のゲートにトリガー信号出力回路２９からトリガー信号（パルス信号）を入力するときは位相角制御されて発電電流Ｉｘを所望に変動して出力する。

図３は、マイクロコンピュータ２８のＣＰＵがＲＯＭ２８ｂからプログラムソフトを読み出して実行する制御手順を示すフローチャートである。

スタートすると、まず、回転周期信号を入力し回転周期を算出する（ステップＳ１１）。ここでは、電圧検出回路２７から変動出力する三相の検出電圧が回転周期信号であり、ＡＮポートｐ１〜ｐ３より入力した各電圧信号を２５６階調でＡ／Ｄ変換し、例えば、デジタル値のピーク値間の時間を算出し回転周期を算出しレジスタ（ＤＲＡＭに記憶しても良い。以下、同じ。）に記憶する。

次いで、回転速度・加速度を算出する（ステップＳ１２）。ここでは、ステップＳ１１で得られたデジタル値に基づいて、所定の演算を行って回転速度を算出してレジスタに記憶し、次いで加速度を算出してレジスタに記憶する。

次いで、動作モードを特定しＲＯＭ２８ｃから位相角データを読み出す（ステップＳ１３）。ここでは、ステップＳ１２で得られた回転速度と加速度に基づいて動作モードを特定し、固有コード（メモリ番地）を付与し、この固有コードによってＲＯＭ２８ｃに記憶されている位相角データを読み出す。

次いで、電圧信号をサンプル入力する（ステップＳ１４）。ここでは、電圧検出回路２７から出力する３つの電圧信号をＡＮポートｐ１〜ｐ３よりサンプル入力し各電圧信号を２５６階調でＡ／Ｄ変換してレジスタに入力する。

次いで、ＡＮポートｐ１〜ｐ３より入力する各電圧信号がカウント開始するための第２の閾値電圧になったか否かを判断する（ステップＳ１５）。ここでは、ステップＳ１４で得られた検出電圧を、閾値電圧と照合し該閾値電圧以上になる時点をウオッチングする。検出電圧の方が小さいときは、ＮＯの判断となり、ステップＳ１４に戻り再び新しい検出電圧を得て、再度の判断を繰り返す。レジスタの値が第２の閾値電圧以上になったときは、ＹＥＳの判断となり、ステップＳ１６に移る。

ステップＳ１６では、ＡＮポートｐ１〜ｐ３より回転周期信号を入力し回転周期を算出し前記ステップＳ１３で読み出した位相角データに対応したトリガー信号出力時間を算出する。次いで、時間をカウント開始する（ステップＳ１７）。

次いで、カウント時間がトリガー信号出力時間ｔになったか否かを判断する（ステップＳ１８）。ここでは、カウント時間をステップＳ１６で算出したトリガー信号出力時間と照合し、カウント時間がトリガー信号出力時間と等しくなるまでカウントを継続し、カウント時間がトリガー信号出力時間と等しくなったら、トリガー信号出力指示信号を出力する（ステップＳ１９）。

このトリガー信号出力指示信号は、３つのＩ／Ｏポートｐ４〜ｐ６より出力し、トリガー信号出力回路２９に入力する。トリガー信号出力回路２９では、トリガー信号出力指示信号の入力に対応してトリガー信号を整流部２２Ａのサイリスタ２６のゲートに入力する。このため、サイリスタ２６は位相角制御され、エンジン１の運転が省エネルギーとなるように発電電流を変動して出力する。

〔発明の実施の形態２〕

図４は、本発明の実施の形態２にかかり、図３のフローチャートのステップＳ１３についての詳細な制御手順を示すフローチャート（サブルーチン）を示す。

このフローチャートでは、図３のフローチャートのステップＳ１３において算出した回転速度と加速度の大きさに基づいて、アイドリング状態であるか（ステップＳ２１）、加速状態か（ステップＳ２２）、減速状態か（ステップＳ２３）の各判断を順に行う。

ステップＳ２１の判断で、例えば回転速度が2,000r.p.m.以下であるときはアイドリング状態と判断されＹＥＳとなり、アイドル時出力電流として例えば４Ａを出力する位相角データをＲＯＭ２８ｃから読み出す。

ステップＳ２２の判断で、例えば83r.p.m.よりも大きい加速状態のときはＹＥＳとなり、加速時出力電流として例えば２Ａを出力する位相角データをＲＯＭ２８ｃから読み出す。

ステップＳ２３の判断で、例えば−83r.p.m.よりも大きい減速状態のときはＹＥＳとなり、減速時出力電流として例えば８Ａを出力する位相角データをＲＯＭ２８ｃから読み出す。

ステップＳ２１〜ステップＳ２３の各判断でＮＯのときは、一定速設定電流として例えば６Ａを出力する位相角データをＲＯＭ２８ｃから読み出す。

位相角データを読み出した後は、図３のフローチャートのステップＳ１３に戻る。

〔発明の実施の形態３〕

図５は、本発明の実施の形態３にかかり、図３のフローチャートのステップＳ１３についての詳細な制御手順を示すフローチャート（サブルーチン）を示す。

このフローチャートでは、図３のフローチャートのステップＳ１３において算出した回転速度と加速度の大きさに基づいて、アイドリング状態であるか（ステップＳ３１）→加速状態か（ステップＳ３２）→減速状態か（ステップＳ３３）→低速度一定状態か（ステップＳ３４）→中速度一定状態か（ステップＳ３５）の各判断を順に行い、さらに急加速状態か（ステップＳ３７）、急減速状態か（ステップＳ４０）の判断を行う。

ステップＳ３２の判断で、例えば83r.p.m.よりも大きい加速状態でありＹＥＳとなったときは、ステップＳ３７に移り、ここでさらに現在の加速度が166r.p.m.よりも大きい加速状態であるかを判断する。現在の加速度が83r.p.m.〜166r.p.m.であるときは、加速時出力電流として例えば２Ａを出力する位相角データをＲＯＭ２８ｃから読み出し（ステップＳ３８）、現在の加速度が166r.p.m.よりも大きい急加速状態であるときは急加速時出力電流が例えば０Ａとなるようにするため位相角データを出力しない（ステップＳ３９）。

ステップＳ３３の判断で、例えば−83r.p.m.よりも大きい減速状態でＹＥＳとなったときは、ステップＳ４０に移り、現在の減速度が−166r.p.m.よりも大きいかを判断する。現在の減速度が−83r.p.m.〜−166r.p.m.であるときは、減速時出力電流として例えば８Ａを出力する位相角データをＲＯＭ２８ｃから読み出し（ステップＳ４１）、現在の減速度が−166r.p.m.よりも大きい急減速であるときは急減速時出力電流が例えば１０Ａを出力する位相角データをＲＯＭ２８ｃから読み出す（ステップＳ４２）。

例えば回転速度が2,000r.p.m.〜3,500r.p.m.であるときは、低速度一定状態としてステップＳ３４の判断でＹＥＳとなり、低速度一定時出力電流として例えば５Ａを出力する位相角データをＲＯＭ２８ｃから読み出す。

例えば回転速度が3,500r.p.m.〜5,000r.p.m.であるときは、中速度一定状態としてステップＳ３５の判断でＹＥＳとなり、中速度一定時出力電流として例えば３Ａを出力する位相角データをＲＯＭ２８ｃから読み出す。

例えば回転速度が5,000r.p.m.以上であるときは、高速度一定状態としてステップＳ３５の判断でＮＯとなり、高速度一定時出力電流として例えば１Ａを出力する位相角データをＲＯＭ２８ｃから読み出す。

上記実施の形態によれば、例えば、起動時、アイドリング状態、低速回転走行状態、中速回転走行状態、高速回転走行状態、加速状態、減速状態などの複数の動作モードに対応するように、位相角を固有の値に設定することにより、動作モードが変更する度に発電量を該動作モードに対応した適切な値に変更することができて、発電電流を動作モードに応じた必要かつ適切な負荷電流となるように対応させられ、円滑な運転とバッテリ上がりの回避と省エネルギー運転を達成できる。

上記実施の形態によれば、前記不揮発メモリに記憶された位相角は、起動時の動作モードのときには、発電がほぼ零になる角度に設定されているので、起動時の動作モードのときに、内燃機関のクランク軸と連結されたマグネトウの発電量を小さくなるように制御すると、マグネトウにかかる負荷トルクが小さくなるので、スタータモータがクランク軸を回転し易くなり、内燃機関を起動し易く起動失敗が少なくなる。

上記実施の形態によれば、前記不揮発メモリに記憶された位相角は、アイドリング状態の動作モードのときには、前記マグネトウの発電電力の正の電圧波形におけるほとんど全部を占めて前記整流部のサイリスタのゲートをターンオンする角度に設定されているので、アイドリング状態の動作モードのときに、マグネトウの発電電力のほぼ全量を直流に整流して発電することになるから、マグネトウの回転周期信号が不安定になっても適切な発電が行えて、発電電力でバッテリを充電できバッテリ上がりを回避できる。

上記実施の形態によれば、前記不揮発メモリに記憶された位相角は、加速状態の動作モードのときには、現時点の回転数での速度一定状態に対応した位相角よりも大きく設定されているので、加速状態の動作モードのときにクランク軸の負荷トルクが小さくなるから、クランク軸を回転し易くなり、加速が迅速になる。

上記実施の形態によれば、前記不揮発メモリに記憶された位相角は、減速状態の動作モードのときには、現時点の回転数での速度一定状態に対応した位相角よりも小さく設定されているので、減速状態の動作モードのときにクランク軸の負荷トルクが大きくなるから、減速が効果的に行われることになり、また発電電力でバッテリを充電できてバッテリ上がりを回避できる。

上記実施の形態によれば、前記不揮発メモリに記憶された位相角は、前照灯を点灯した状態の動作モードのときには、現時点の回転数での速度一定状態に対応した位相角よりも小さく設定されているので、前照灯を点灯した状態の動作モードのときにマグネトウの発電量が大きくなるから、発電電力でバッテリを充電できてバッテリ上がりを回避できる。

上記実施の形態によれば、前記不揮発メモリに記憶された位相角は、高速一定状態の動作モードのときには、中速一定乃至低速一定状態に対応した位相角よりも小さく設定されているので、高速一定状態の動作モードのときに、マグネトウの発電量が中速一定乃至低速一定状態のときよりも大きくなるから、発電電力でバッテリを充電できてバッテリ上がりを回避できる。

この実施の形態では、電圧検出回路２７を設け、マグネトウ２１の出力電圧位相を検出するための、クランク角センサやエンコーダ、又は、マグネトウ２１の回転周期を検出するセンサは設けないので、部品構成が簡素になり、センサ部品コスト及び組み付け工数がかかわらず、その分コストダウンできる。

本発明は、上記一実施の形態に限られるものではなく、その趣旨と技術思想の範囲を逸脱しない範囲でさらに種々の変形が可能である。

ヘッドランプ２４ａについては、夜間に必ず点灯するので、低速回転走行状態、中速回転走行状態、高速回転走行状態、加速状態、減速状態などの複数の動作モードにそれぞれ対応するように前照灯点灯動作モードを設けるのが好ましい。この前照灯点灯動作モードは、マグネトウの負荷トルクを小さくするために、起動時、アイドリング状態に対応する動作モードは設けないことが望ましい。この前照灯点灯動作モードを、前照灯を点灯しない動作モードと区別するために、前照灯の点灯（電流が流れたこと）を検出する電流センサを備え、この電流センサの検出信号をマイクロコンピュータ２８に入力して、マイクロコンピュータ２８は、エンジン点灯しないときの各動作モードのときの位相角を小さくする（トリガー信号出力時間を短くする）ように構成する。

上記実施の形態では、制御部が、マグネトウの電圧信号に基づいて回転速度と加速度を算出するように構成されているが、クランク軸又はマグネトウの回転周期に係る信号に基づいて回転速度と加速度を算出するように構成されていても良い。

本発明の実施の形態１に係る発電制御装置の回路図である。 図１の発電制御装置の制御部の位相角制御と出力電流の関係を示す説明図である。 図１の発電制御装置の制御部の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２にかかり、図３のフローチャートのステップＳ１３についての詳細な制御手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３にかかり、図３のフローチャートのステップＳ１３についての詳細な制御手順を示すフローチャートである。 従来のキックスターター式の自動二輪車等の発電制御装置の回路図である。

符号の説明

１ エンジン（内燃機関）
２ クランク軸
２０ 発電制御装置
２１ マグネトウ
２２ 発電電流制御手段
２２Ａ 整流部
２２Ｂ 制御部
２３ バッテリ
２４ 電気機器
２５ ダイオード
２６ サイリスタ
２７ 電圧検出回路
２８ マイクロコンピュータ
２８ｃ 不揮発メモリ
２９ トリガー信号出力回路（トリガー信号出力手段）
Ａ 位相角設定手段
Ｂ カウント開始時点判断手段
Ｃ トリガー信号出力指示手段

Claims (9)

1. 内燃機関のクランク軸の回転により回転駆動され、交流電流を発電するマグネトウと、
   前記交流電流を直流に整流しかつ発電量を制御した発電電流を電気機器に供給する発電電流制御手段と、
   前記電気機器に関し前記発電電流制御手段と並列接続されたバッテリとを具備し、
   前記発電電流制御手段は、前記マグネトウが発生する交流電流を直流電流に変換する整流部と、前記整流部の発電量を制御する制御部とを具備し、
   前記マグネトウは、磁石式三相発電体であり、
   前記整流部は、サイリスタとダイオードとが直列接続されさらに三相ブリッジ混合接続され、前記マグネトウの各ステータコイルに誘起された交流電流を前記ダイオードと前記サイリスタの中点位置に入力するように構成され、
   前記制御部は、前記整流部の各サイリスタのゲートへ出力するトリガー信号の出力タイミングに用いる位相角データを、内燃機関の回転速度と加速度により決定される各動作モードに対応して記憶した不揮発メモリを有し、前記クランク軸又は前記マグネトウの回転周期に係る信号に基づいて算出する回転速度と加速度により動作モードを特定して前記不揮発メモリから対応する位相角データを読み出し、該位相角データに基づいてトリガー信号を前記整流部の各サイリスタのゲートに出力するように構成されたことを特徴とする発電制御装置。
2. 前記不揮発メモリに記憶された位相角は、起動時の動作モードのときには、発電がほぼ零になる角度に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
3. 前記不揮発メモリに記憶された位相角は、アイドリング状態の動作モードのときには、前記マグネトウの発電電力の正の電圧波形におけるほとんど全部を占めて前記整流部のサイリスタのゲートをターンオンする角度に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
4. 前記不揮発メモリに記憶された位相角は、加速状態の動作モードのときには、現時点の回転数での速度一定状態に対応した位相角よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
5. 前記不揮発メモリに記憶された位相角は、減速状態の動作モードのときには、現時点の回転数での速度一定状態に対応した位相角よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
6. 前記不揮発メモリに記憶された位相角は、前照灯を点灯した状態の動作モードのときには、現時点の回転数での速度一定状態に対応した位相角よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
7. 前記不揮発メモリに記憶された位相角は、高速一定状態の動作モードのときには、中速一定乃至低速一定状態に対応した位相角よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
8. 前記制御部は、
   前記クランク軸又は前記マグネトウの回転周期に係る信号を入力して前記回転速度と前記加速度とを算出し、該回転速度と該加速度により動作モードを特定し該動作モードに対応した位相角を前記不揮発メモリから読み出してタイミング設定用位相角とする位相角設定手段と、
   前記マグネトウの電圧信号を入力して該電圧信号の電圧値が位相角を算出開始するための閾値電圧になったか否かを判断するカウント開始時点判断手段と、
   前記カウント開始時点判断手段により判断されたカウント開始時点より随時に位相角を算出し、該位相角が前記タイミング設定用位相角と等しくなるか否かを判断し、等しくなったときにトリガー信号出力指示信号を出力するトリガー信号出力指示手段と、
   前記トリガー信号出力指示信号に基づいてトリガー信号を前記整流部の各サイリスタのゲートに出力するトリガー信号出力手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一に記載の発電制御装置。
9. 請求項１乃至８の何れか一に記載の発電制御装置を備えたことを特徴とする鞍乗型車両。

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