JP5418287B2 - エンジンの発電システム - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの回転により発電する交流発電機の一方の極性の発電電力である第１電力をバッテリの充電に利用し、他方の極性の発電電力である第２電力を電装品の駆動に利用するエンジンの発電システムに関する。

自動二輪車では、交流発電機による正側発電（正の電流を出力する際の発電）により発電された電力をバッテリに供給することでバッテリ充電を行い、負側発電（負の電流を出力する際の発電）により発電された電力をヘッドライトに供給することでヘッドライトを点灯させる発電システムを備えるものがある。この種の発電システムは、バッテリに充電された電力を用いてヘッドライトを点灯させるシステムとは異なり、バッテリの充電状況にかかわらずヘッドライトに常時給電することができ、そのためヘッドライトを常時点灯させるにあたっては都合がよい。

ところで、エンジンの回転により発電する交流発電機では、その発電電力はエンジンの回転速度が高くなるにつれて増大するものである。そのため、エンジンの高回転時には負側発電時においてヘッドライトへの電力供給が過剰となり、その結果ヘッドライトの寿命が低下する等の不具合が生じるおそれがある。そこでその対策として、エンジンの高回転時には、負側発電時においてヘッドライトへの給電を一時的に遮断し、これによりヘッドライトへの給電が過剰となるのを回避する方法が考えられている（例えば特許文献１）。

特開２００１−９３６８０号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術では、エンジンの高回転時にヘッドライトへの給電を一時的に遮断することで、その間は発電機により発電された電力の一部が使用されないこととなる。そのため、上記の技術は発電電力の有効利用の面からは好ましくなく、未だ改善の余地が残されていると考えられる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発電電力の有効利用を図ることができるエンジンの発電システムを提供することを主たる目的とするものである。

上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明のエンジンの発電システムは、エンジンの回転により発電する交流発電機の一方の極性の発電電力である第１電力をバッテリの充電に利用し、他方の極性の発電電力である第２電力を電装品の駆動に利用するエンジンの発電システムにおいて、前記第２電力を同第２電力の出力期間において一時的に前記バッテリの充電に用いるべく電力供給経路を切り替える経路切替手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、交流発電機により発電された第１電力がバッテリの充電に利用され、第２電力が電装品の駆動に利用される。そして、第２電力の出力期間において経路切替手段により電力供給経路を切り替えることで、第２電力を一時的にバッテリの充電に利用することができる。これにより、電装品に対する第２電力の供給が過剰となる場合には、その過剰分の電力をバッテリの充電に用いることができるため、発電電力の有効利用を図ることができる。

請求項２記載の発明のエンジンの発電システムは、請求項１記載の発明において、前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、前記経路切替手段は、前記回転速度検出手段により検出した回転速度が所定の高回転域にある場合に、前記第２電力を前記バッテリの充電に用いる状態に切り替えることを特徴とする。

エンジンの回転により発電する交流発電機では、その発電電力がエンジンの回転速度が高くなるにつれて増大するため、エンジンの高回転時には電装品への電力供給が過剰となるおそれがある。そこで、本発明ではその点に鑑みて、エンジンの回転速度が所定の高回転域にある場合に、第２電力をバッテリの充電に用いる状態に切り替える構成としている。これにより、エンジンの回転速度が高くなり第２電力に余剰分が発生した場合には、その余剰分がバッテリの充電に用いられるため、上記請求項１記載の発明の効果を実現するに際し好適な構成といえる。

請求項３記載の発明のエンジンの発電システムは、請求項１記載又は請求項２記載の発明において、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を備え、前記経路切替手段は、前記バッテリ電圧検出手段により検出したバッテリ電圧が所定電圧域にある場合に、前記第２電力を前記バッテリの充電に用いる状態に切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、バッテリ電圧が所定電圧域にある場合に第２電力がバッテリの充電に用いられるため、例えばバッテリ電圧が低下してバッテリの充電量が少なくなっている場合に第２電力をバッテリに供給する等、バッテリの充電状況に応じて第２電力をバッテリに供給することができる。

請求項４記載の発明のエンジンの発電システムは、請求項１乃至請求項３記載のいずれかの発明において、前記交流発電機と前記バッテリとを接続する第１経路に第１スイッチング素子を設けるとともに、前記交流発電機と前記電装品とを接続する第２経路に第２スイッチング素子を設け、前記バッテリ側への前記第１電力の供給時には前記第１スイッチング素子をオン状態とする一方、前記電装品側への前記第２電力の供給時には前記第２スイッチング素子をオン状態とするエンジンの発電システムであり、前記第２経路における前記交流発電機と前記第２スイッチング素子との間と、前記第１経路における前記交流発電機と前記バッテリとの間とを接続するバイパス経路を設け、前記経路切替手段は、前記第２電力の出力期間において前記第２スイッチング素子をオフ状態とするとともに前記バイパス経路を前記第１経路に対して導通させるよう前記電力供給経路を切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、第２電力の出力期間において第２スイッチング素子をオフ状態とするとともにバイパス経路を第１経路に対して導通させるよう電力供給経路を切り替えることで、第２電力を一時的にバイパス経路を経由させてバッテリに供給することができる。この場合、第１の発明の効果を実現するに際し実用上好ましい構成といえる。

発電システムの構成を示す図。 給電制御処理を示すフローチャート。 発電システムにより行われる一連の作用を示すタイムチャート。 別例における発電システムの構成を示す図。 別例における発電システムの構成を示す図。

以下に、本発明を具体化した一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、自動２輪車における発電システムとして本発明を具体化している。なお、図１は本発電システムの構成を示す図である。

図１に示すように、本発電システムは、交流発電機（以下、ＡＣＧ１１と呼ぶ）、電圧調整装置１２、バッテリ１３及びヘッドライト１４を備えて構成される。ＡＣＧ１１は交流マグネット式であり、クランク軸とともに回転する永久磁石により構成されるロータ１１ａと、円筒状ロータの内側に配置された単相の発電コイルにより構成されるステータ１１ｂとを備えている。

ＡＣＧ１１の出力端子の一方（以下、正側出力端子という）は、電圧調整装置１２を介してバッテリ１３に接続されており、他方（以下、負側出力端子という）は同じく電圧調整装置１２を介してヘッドライト１４に接続されている。電圧調整装置１２は、ＡＣＧ１１より出力される交流電流のうち正側出力端子より出力される正の電流を選択的にバッテリ１３に供給し、負側出力端子より出力される負の電流を選択的にヘッドライト１４に供給する。以下、この電圧調整装置１２について説明する。

電圧調整装置１２は、ダイオード２１と、ＭＯＳＦＥＴ２２と、サイリスタ２３と、コントローラ２４と、出力電圧センサ２５と、バッテリ電圧センサ２６とを備えている。ＡＣＧ１１の正側出力端子は、第１経路としてのバッテリ給電経路３２を介してバッテリ１３と接続されている。バッテリ給電経路３２上において、ＡＣＧ１１の正側出力端子にはダイオード２１のアノードが接続されており、ダイオード２１のカソード側には第１スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ２２が接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２２は、Ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴよりなり、ドレイン側がダイオード２１に接続されソース側がバッテリ１３に接続される向きで設けられている。この場合、ＭＯＳＦＥＴ２２をオンすることによりＡＣＧ１１より出力される正の電流をバッテリ１３に供給しバッテリ１３を充電することが可能となっている。なお、バッテリ１３に充電された電力は、ＥＣＵ３０やその他インジェクタ、イグナイタ等の電気負荷に供給され電気負荷の駆動のために用いられる。

ＡＣＧ１１の負側出力端子は、第２経路としてのランプ給電経路３３を介してヘッドライト１４に接続されている。ランプ給電経路３３上には、第２スイッチング素子としてのサイリスタ２３が設けられている。サイリスタ２３は、その順方向をＡＣＧ１１からヘッドライト１４に向かう方向に向けて配設されている。この場合、サイリスタ２３をオンすることにより、ＡＣＧ１１より出力される負の電流をヘッドライト１４に供給しヘッドライト１４を点灯させることが可能となっている。

また、ＡＣＧ１１の各出力端子は、それぞれダイオード２７，２８を介して接地されている。これらのダイオード２７，２８はＡＣＧ１１からの出力電流が接地側へ流れるのを防止するためのものである。

コントローラ２４は、本システムにおいて給電制御を行うものであり、ＣＰＵ等を有する周知のマイクロコンピュータを備えて構成されている。コントローラ２４は、ＭＯＳＦＥＴ２２のゲート及びサイリスタ２３のゲートと接続されている。

コントローラ２４には、出力電圧検出手段としての出力電圧センサ２５が接続されている。出力電圧センサ２５は、ＡＣＧ１１より出力された出力電圧を検出するセンサである。本実施形態では、出力電圧センサ２５として、ＡＣＧ１１より出力された正の電圧を検出する正側出力電圧センサ２５ａと、ＡＣＧ１１より出力された負の電圧を検出する負側出力電圧センサ２５ｂとが設けられている。コントローラ２４には、バッテリ電圧検出手段としてのバッテリ電圧センサ２６が接続されている。バッテリ電圧センサ２６は、バッテリ１３の端子電圧を検出するセンサである。コントローラ２４には、これら各センサ２５，２６から逐次検出信号が入力される。

また、コントローラ２４は、自動二輪車におけるエンジン制御を司るＥＣＵ３０に接続されている。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる周知のマイクロコンピュータを備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ３０には、エンジンの回転速度を検出する回転速度センサ３１等の各種センサから検出信号が逐次入力される。そして、ＥＣＵ３０はその入力された検出信号に基づいてインジェクタ等を制御することで、エンジンの運転状態を制御する。また、ＥＣＵ３０は、上記エンジン制御を実施する他に、回転速度センサ３１から入力された検出信号を逐次コントローラ２４に出力する。

コントローラ２４は、上記各センサ２５，２６，３１からの検出信号に基づいてＭＯＳＦＥＴ２２及びサイリスタ２３をオン状態又はオフ状態に制御する。具体的には、コントローラ２４は、正側出力電圧センサ２５ａにより正の出力電圧が検出された場合には、ＭＯＳＦＥＴ２２をオン状態とするとともにサイリスタ２３をオフ状態とする。この場合、ＡＣＧ１１から出力される正の電流がバッテリ１３に供給される。一方、負側出力電圧センサ２５ｂにより負の出力電圧が検出された場合には、サイリスタ２３をオン状態とするとともにＭＯＳＦＥＴ２２をオフ状態とする。この場合、ＡＣＧ１１から出力される負の電流がヘッドライト１４に供給される。

また、コントローラ２４は、回転速度センサ３１により検出されたエンジンの回転速度が所定の回転速度よりも高い場合には、すなわちエンジンの高回転時には、ＡＣＧ１１からの出力電圧が負の電圧である期間においてサイリスタ２３を一時的にオフ状態とする。この場合、ＡＣＧ１１から出力される負の電流がヘッドライト１４へ供給されるのが一時的に禁止される。具体的には、ＡＣＧ１１の出力電圧が正から負に変化した時にサイリスタ２３のオン移行を所定時間遅延させる。そのため、ＡＣＧ１１による発電電力が増大するエンジン高回転時において、ヘッドライト１４に対し過剰な電力が供給されるのを回避することができる。

ところで、エンジンの高回転時にヘッドライト１４への給電を一時的に禁止する構成では、ＡＣＧ１１により発電された電力の一部が利用されないこととなるため、発電電力の有効利用の面からは好ましくない。そこで、本実施形態では、エンジンの高回転時にはＡＣＧ１１による負側発電における発電電力のうちヘッドライト１４に供給されない余剰分をバッテリ１３に供給し、バッテリ充電に用いることとしている。この場合、発電電力の有効利用を図ることができる。以下、その詳細について説明する。

電圧調整装置１２には、ランプ給電経路３３におけるサイリスタ２３とＡＣＧ１１との間と、バッテリ給電経路３２におけるダイオード２１とＡＣＧ１１との間とを接続するバイパス経路３４が設けられており、バイパス経路３４上にはダイオード３６が設けられている。ダイオード３６は、アノード側がランプ給電経路３３に接続されカソード側がバッテリ給電経路３２に接続される向きで設けられている。これにより、ＡＣＧ１１から出力される負の電流をバイパス経路３４を介してバッテリ１３に供給可能となっている。

次に、コントローラ２４によって実行される給電制御処理について図２に基づいて説明する。本処理は、所定の周期で繰り返し実行される。なお、図２は給電制御処理を示すフローチャートである。

図２に示すように、まずステップＳ１１において正側出力電圧センサ２５ａからの検出信号に基づいてＡＣＧ１１の出力電圧が正の電圧であるか否かを判定する。この判定は、同センサ２５ａにより正の出力電圧が検出されたか否かに基づいて行う。ＡＣＧ１１の出力電圧が正の電圧でない場合には、すなわちＡＣＧ１１の出力電圧が負の電圧又は０である場合にはステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、回転速度センサ３１からの検出信号に基づいてエンジンの回転速度が所定の回転速度以上であるか否かを判定する。ここで、所定の回転速度は、ヘッドライト１４の駆動電力（例えば４０Ｗ）相当の電力がＡＣＧ１１により発電される際のエンジン回転速度に設定されており、例えば１５００ｒｐｍに設定されている。したがって、ここでは、ＡＣＧ１１による発電電力がヘッドライト１４の駆動電力に対して過剰となっているか否かを判定する。エンジンの回転速度が所定の回転速度以上でない場合には、ステップＳ２２に進み、ヘッドライト給電処理を実行する。本処理では、ＭＯＳＦＥＴ２２をオフ状態とするとともにサイリスタ２３をオン状態とする。この場合、ＡＣＧ１１から出力される負の電流がヘッドライト１４に供給される。その後、本処理を終了する。一方、エンジンの回転速度が所定の回転速度以上である場合には、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、出力電圧センサ２５からの検出信号に基づいて、現時点が、ＡＣＧ１１の出力電圧が正の電圧から負の電圧に切り替わるタイミングであるか否かを判定する。この判定は、正側出力電圧センサ２５ａによる正の電圧の検出から負側出力電圧センサ２５ｂによる負の電力の検出に切り替わったか否かに基づいて行う。現時点が、ＡＣＧ１１の出力電圧が正の電圧から負の電圧に切り替わるタイミングである場合にはステップＳ１４に進み、遅延時間を設定する。ここで、遅延時間は、負側発電時においてヘッドライト１４への給電を開始する給電開始のタイミングを遅延させるための時間であり、エンジン高回転時においては出力電圧が正から負に切り替わった時点（つまり出力電圧が０の時）から遅延時間が経過した後にヘッドライト１４への給電が開始される。これにより、ＡＣＧ１１の発電電力が増大するエンジン高回転時においてヘッドライト１４への給電が遅延時間の間禁止されるため、ヘッドライト１４に過剰な電力が供給されるのを防止することができる。

なお、遅延時間は固定値としてもよいし、エンジン回転速度等に応じて設定される可変値としてもよい。エンジン回転速度に応じて遅延時間を可変とする場合には、エンジン回転速度が高いほど遅延時間を長く設定するとよい。

続くステップＳ１５ではタイマによる計時を開始し、次のステップＳ１６ではタイマによる計時を開始してからの経過時間に基づいて遅延時間が経過したか否かを判定する。遅延時間が経過していない場合には、ステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、負側出力電圧センサ２５ｂ及びバッテリ電圧センサ２６からの検出信号に基づいて、ＡＣＧ１１の負極側の出力電圧がバッテリ電圧ＶＢよりも高いか否かを判定する。つまり、ここではバッテリ１３に対して充電可能な電圧がＡＣＧ１１より出力されているか否かを判定する。ＡＣＧ１１の負極側の出力電圧がＶＢよりも高い場合には、ステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、バッテリ電圧センサ２６からの検出信号に基づいてバッテリ電圧ＶＢが所定の閾値Ｔｈ以上であるか否かを判定する。ここで、閾値Ｔｈは、例えばバッテリ１３の定格電圧よりも大きい上限電圧に設定されている。バッテリ電圧ＶＢが所定の閾値Ｔｈ以上でない場合、例えばバッテリ１３の充電を要する場合には、ステップ１９に進み、負側発電期間においてバッテリ１３への給電を一時的に行う一時バッテリ給電処理を実行する。本処理では、ＭＯＳＦＥＴ２２をオン状態とするとともにサイリスタ２３をオフ状態とする。この場合、ＡＣＧ１１から出力される負の電流がバイパス経路３４を介してバッテリ１３に供給される。これにより、エンジン高回転時においてはヘッドライト１４への供給が過剰となる電力をバッテリ充電に回すことができる。その後、本処理を終了する。

ステップＳ１７においてＡＣＧ１１の負極側の出力電圧がバッテリ電圧ＶＢよりも高くない場合、又はステップＳ１８においてバッテリ電圧ＶＢが所定の閾値Ｔｈ以上である場合には、ステップＳ２１に進み、給電禁止処理を実行する。この給電禁止処理では、ＭＯＳＦＥＴ２２をオフ状態とするとともにサイリスタ２３をオフ状態とする。この場合、ヘッドライト１４及びバッテリ１３のいずれに対してもＡＣＧ１１からの給電が禁止される。その後、本処理を終了する。

先のステップＳ１６において遅延時間が経過した場合には、ステップ２２に進み、ヘッドライト給電処理を実行する。これにより、エンジン高回転時においては遅延時間が経過した後、ヘッドライト１４への給電が実行される。その後、本処理を終了する。

一方、先のステップＳ１１においてＡＣＧ１１の出力電圧が正の電圧である場合には、ステップＳ２５に進み、バッテリ給電処理を実行する。本処理では、ＭＯＳＦＥＴ２２をオフ状態とするとともにサイリスタ２３をＯＦＦ状態とする。この場合、ＡＣＧ１１から出力される正の電流がバッテリ１３に供給される。但し、ＡＣＧ１１の出力電圧がバッテリ電圧ＶＢ以下である場合又はバッテリ電圧ＶＢが所定の閾値Ｔｈ以上である場合には、ＭＯＳＦＥＴ２２をオフ状態とし、バッテリ１３への給電を禁止する。その後、本処理を終了する。

次に、本発電システムにより給電制御処理が行われる場合の一連の作用について図３に基づいて説明する。なお、図３は、本発電システムによる一連の作用を示すタイムチャートであり、（ａ）がエンジン低回転時における一連の作用を示し、（ｂ）がエンジン高回転時における一連の作用を示す。また、ここではバッテリ電圧ＶＢが閾値Ｔｈよりも低くなっていることを前提としている。

まず、図３（ａ）に基づいてエンジン低回転時における一連の作用を示す。図３（ａ）に示すように、まず正側発電期間においてタイミングｔ１でＡＣＧ１１の正側出力電圧がバッテリ電圧ＶＢまで上昇すると、サイリスタ２３がオフ状態に維持されたままＭＯＳＦＥＴ２２がオン状態とされる。これにより、ＡＣＧ１１から出力される正の電流がバッテリ１３に供給されバッテリ充電が行われる。

その後、ＡＣＧ１１の出力電圧は上昇し、ピーク（電圧最大値）を経た後低下する。そしてタイミングｔ２において、ＡＣＧ１１の出力電圧はバッテリ電圧ＶＢまで低下する。タイミングｔ２では、ＭＯＳＦＥＴ２２がオフ状態とされる。これにより、ＡＣＧ１１によるバッテリ充電が停止される。

その後タイミングｔ３においてＡＣＧ１１の出力電圧が正から負に切り替わり、負側発電期間に移行する。このタイミングｔ３では、ＭＯＳＦＥＴ２２がオフ状態に維持されたままサイリスタ２３がオン状態とされる。これにより、ＡＣＧ１１より出力される負の電流がヘッドライト１４へ供給されヘッドライト１４が点灯される。

その後タイミングｔ４においてＡＣＧ１１の出力電圧が負から正に切り替わる。このタイミングｔ４では、サイリスタ２３がオフ状態とされる。これにより、ＡＣＧ１１からヘッドライト１４への給電が停止される。すなわち、エンジン低回転時には負側発電期間において常時ヘッドライト１４への給電が行われる。

次に、図３（ｂ）に基づいてエンジン高回転時における一連の作用を示す。

図３（ｂ）において正側発電期間の動作は（ａ）と同様であり、まずタイミングｔ６〜ｔ７においてＭＯＳＦＥＴ２２がオン状態とされバッテリ充電が行われる。

その後、タイミングｔ８においてＡＣＧ１１の出力電圧は正から負に切り替わり、負側発電期間に移行する。このタイミングｔ８では、ヘッドライト１４への給電開始を遅らせるための遅延時間Ｔｄが設定される。

その後タイミングｔ９にて、ＡＣＧ１１の負側出力電圧がバッテリ電圧ＶＢよりも大きくなるとＭＯＳＦＥＴ２２がオン状態とされる。これにより、ＡＣＧ１１より出力される負の電流がバイパス経路３４を介してバッテリ１３に供給されバッテリ充電が行われる。したがって、遅延時間Ｔｄが経過するまでの遅延期間においてＡＣＧ１１の出力電力をバッテリ１３の充電に回すことができる。

その後、タイミングｔ８から遅延時間Ｔｄが経過した後のタイミングｔ１０にて、ＭＯＳＦＥＴ２２がオフ状態とされるとともにサイリスタ２３がオン状態とされる。これにより、ＡＣＧ１１からバッテリ１３への給電が停止されるとともにＡＣＧ１１からヘッドライト１４への給電が開始される。

その後、タイミングｔ１１にてＡＣＧ１１の出力電圧が負から正に切り替わる。このタイミングｔ６ではサイリスタ２３がオフ状態とされる。これにより、ＡＣＧ１１からヘッドライト１４への給電が停止される。

以上、詳述した本実施形態の構成によれば、以下の優れた効果が得られる。

ＡＣＧ１１による負側発電期間において、一時的にバッテリ１３に電力を供給すべく電力供給経路を切り替えるようにした。これにより、負側発電時においてヘッドライト１４への電力供給が過剰となる場合には、その過剰分の電力をバッテリ１３の充電に用いることができるため、発電電力の有効利用を図ることができる。

具体的には、ＡＣＧ１１とバッテリ１３との間を接続するバッテリ給電経路３２にＭＯＳＦＥＴ２２を設けるとともに、ＡＣＧ１１とヘッドライト１４とを接続するランプ給電経路３３にサイリスタ２３を設け、ランプ給電経路３３におけるＡＣＧ１１とヘッドライト１４との間と、バッテリ給電経路３２におけるＡＣＧ１１とバッテリ１３との間とをバイパス経路３４により接続した。そして、負側発電期間においてサイリスタ２３をオフ状態とするとともにバイパス経路３４をバッテリ給電経路３２に対して導通させるよう電力供給経路を切り替えられるようにした。この場合、負側発電時における発電電力を一時的にバイパス経路３４を経由させてバッテリ１３に供給することができるため、上記の効果を実現するに際し実用上好ましい構成といえる。

また、より詳しくは、バイパス経路３４を、バッテリ給電経路３２に対してＡＣＧ１１とＭＯＳＦＥＴ２２との間に接続した。そして、負側発電期間においてサイリスタ２３をオフ状態とするとともにＭＯＳＦＥＴ２２をオン状態とすることで、電力供給経路をバイパス経路３４へと切り替えることとした。この場合、正側発電期間及び負側発電期間のいずれにおいてもＭＯＳＦＥＴ２２がオン状態とされることでバッテリ１３への給電が実施されるため、ＭＯＳＦＥＴ２２を正側発電期間のバッテリ充電及び負側発電期間のバッテリ充電の双方に共用させることができる。これにより、ＭＯＳＦＥＴ２２と、サイリスタ２３との他に別途スイッチング素子を設けることなく、すなわちスイッチング素子の別途追加に伴う回路コストの増大を回避しつつ上記効果を実現することができる。

回転速度センサ３１により検出されたエンジンの回転速度が所定の高回転域にある場合に、バッテリ１３へ電力を供給すべく電力供給経路を切り替えるようにした。ここで、エンジンの回転速度が高くなるとＡＣＧ１１による発電電力は大きくなるため、エンジンの高回転時にはヘッドライト１４に対する給電が過剰となるおそれがある。その点、かかる構成とすることで、エンジンの回転速度が高くなり発電電力に余剰分が生じた場合にはその余剰分がバッテリ１３の充電に用いられるため、発電電力の有効利用を図るに際し好適である。

バッテリ電圧センサ２６により検出されたバッテリ電圧ＶＢが所定電圧域である場合に、バッテリ１３への電力を供給すべく電力供給経路を切り替えるようにした。これにより、例えばバッテリ電圧ＶＢが低下してバッテリ１３の充電量が少なくなっている場合に負側発電時における発電電力をバッテリ１３の充電に回す等、バッテリ１３の充電状況に応じて負側発電時の電力をバッテリ１３に供給することができる。

ＡＣＧ１１の負側発電期間において給電経路をバイパス経路３４からランプ給電経路３３に切り替える場合、バイパス経路３４の通電中に同経路３４を遮断することになるが、この点、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ２２を用いたため上記のような経路切替を好適に実行できる。

本発明は上記実施形態に限らず、例えば次のように実施されてもよい。

（１）電圧調整装置１２の構成は必ずしも上記実施形態の構成に限定されず、他の構成としてもよい。図４に電圧調整装置の別例を示す。図４に示す電圧調整装置４１では、ＡＣＧ１１とバッテリ１３とを接続するバッテリ給電経路３２において、ＡＣＧ１１の正側発電時におけるバッテリ充電をオン又はオフするためのサイリスタ４３が設けられているとともにＭＯＳＦＥＴ２２が設けられていない。また、バイパス経路３４上には、ダイオード３６のカソード側にＡＣＧ１１の負側発電時におけるバッテリ充電をオン又はオフするためのＭＯＳＦＥＴ４５が設けられている。ＭＯＳＦＥＴ４５は、ドレイン側がダイオード３６に接続されソース側がバッテリ給電経路３２に接続される向きで設けられている。つまり、本例では、正側発電期間におけるバッテリ充電のオン又はオフと、負側発電期間におけるバッテリ充電のオン又はオフとを、サイリスタ４３とＭＯＳＦＥＴ４５とにより個別に実施する構成となっている。また、上記実施形態の電圧調整装置１２には２つのスイッチング素子２２，２３が設けられていたのに対し、本例の電圧調整装置４１には３つのスイッチング素子２３，４３，４５が設けられている。

サイリスタ４３のゲート及びＭＯＳＦＥＴ４５のゲートはコントローラ２４に接続されており、コントローラ２４は、各センサ２５，２６，３１からの検出信号に基づいてサイリスタ２３に加え、サイリスタ４３及びＭＯＳＦＥＴ４５をオン状態又はオフ状態に制御する。具体的にはコントローラ２４は、正側発電期間においてサイリスタ４３をオン状態とするとともにサイリスタ２３及びＭＯＳＦＥＴ４５をオフ状態とすることで、ＡＣＧ１１から出力される正の電流をバッテリ１３に供給することができる。また、コントローラ２４は、負側発電期間においてサイリスタ２３をオン状態とするとともにサイリスタ４３及びＭＯＳＦＥＴ４５をオフ状態とすることで、ＡＣＧ１１から出力される負の電流をヘッドライト１４に供給することができる。さらに、コントローラ２４は、負側発電期間においてＭＯＳＦＥＴ４５をオン状態とするとともに各サイリスタ２３，４３をオフ状態とすることで、ＡＣＧ１１から出力される負の電流をバイパス経路３４を介してバッテリ１３に供給することができる。よって以上より、本例の電圧調整装置４１を用いても上記実施形態の効果を得ることができる。

（２）ＭＯＳＦＥＴは、通電時における電圧降下がダイオードと比べると小さい。そこで、この点に鑑みて、バイパス経路３４に設けたダイオード３６をＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴに変更してもよい。図５には、図４の電圧調整装置４１において、ダイオード３６をＰチャネル型のＭＯＳＦＥＴ４７に変更した例を示す。ＭＯＳＦＥＴ４７は、バイパス経路３４において、ソース側がランプ給電経路３３に接続されドレイン側がＭＯＳＦＥＴ４５に接続される向きで設けられている。ＭＯＳＦＥＴ４７のゲートはコントローラ２４と接続されている。コントローラ２４は、ＡＣＧ１１の負側発電期間において、各ＭＯＳＦＥＴ４５，４７をオン状態とすることで、ＡＣＧ１１から出力される負の電流をバイパス経路３４を介してバッテリ１３に供給することができる。具体的には、コントローラ２４は、ＮチャネルのＭＯＳＦＥＴ４５に対しＮＭＯＳ駆動信号を出力するとともに、ＰチャネルのＭＯＳＦＥＴ４７に対しＮＭＯＳ駆動信号の反転信号としてのＰＭＯＳ駆動信号を出力することで、各ＭＯＳＦＥＴ４５，４７をオン状態とする。この場合、ＡＣＧ１１の負側発電時に効率よくバッテリ１３に給電を行うことができるため、バッテリ１３の充電効率を高めることができる。また、ＭＯＳＦＥＴ４５，４７のオフ時にはＭＯＳＦＥＴ４７の寄生ダイオードによりバッテリ１３の充電電力がヘッドライト１４側に流れるのが阻止される。

（３）上記実施形態では、ＡＣＧ１１による負側発電期間において、まずバッテリ１３へ給電を行いその後ヘッドライト１４へ給電を行う構成としたが、これを変更し、まずヘッドライト１４へ給電を行いその後バッテリ１３へ給電を行う構成としてもよい。具体的には、ＡＣＧ１１とヘッドライト１４との間に設けられたサイリスタ２３をＭＯＳＦＥＴに変更することが考えられる。ＭＯＳＦＥＴはサイリスタ２３と異なり通電中であってもオン作動又はオフ作動させることが可能である。そのため、ＡＣＧ１１による負電力の出力時において、ＡＣＧ１１からヘッドライト１４への給電が実施されている最中においても、ＭＯＳＦＥＴをオフ状態とすることでヘッドライト１４への給電を停止することができる。これにより、ＡＣＧ１１による負側発電期間において、ヘッドライト１４への給電、バッテリ１３への給電の順に給電処理を実施することができる。

（４）上記実施形態では、ＡＣＧ１１の出力電圧が正から負に切り替わるタイミングで遅延時間Ｔｄの設定を行ったが（ステップＳ１４）、ＡＣＧ１１の負側出力電圧がＶＢまで上昇したタイミング（図３（ａ）のｔ９）等その他のタイミングで遅延時間Ｔｄの設定を行ってもよい。

（５）上記実施形態では、ＡＣＧ１１の出力電圧が正から負に切り替わったタイミングｔ８から、ＡＣＧ１１の負側出力電圧がＶＢまで上昇するタイミングｔ９までの間はバッテリ１３及びヘッドライト１４のいずれに対しても給電が実施されない期間となっている。つまり、上記実施形態ではこの期間に発電された電力が利用されないこととなっている。そこで、発電電力の更なる有効利用を図るべくこの期間にＡＣＧ１１より出力された電力をヘッドライト１４に供給するようにしてもよい。

具体的には、ＡＣＧ１１の出力電力が正から負に切り替わるタイミングｔ８でヘッドライト１４への給電を開始し、ＡＣＧ１１の負側出力電圧がバッテリ電圧ＶＢまで上昇するタイミングｔ９でバッテリ１３への給電に切り替える。そして、所定期間バッテリ１３への給電を実施した後再びヘッドライト１４への給電に切り替える。そうすれば、ＡＣＧ１１の負側発電期間において、バッテリ１３及びヘッドライト１４のいずれかに常時給電を行うことができるため、より一層発電電力の有効利用を図ることができる。

（６）上記実施形態では、経路切替手段をコントローラ２４のソフト処理により実現したが、これを変更し、ハード回路にて実現することも可能である。

（７）負側電力（第２電力）の電力供給対象である電装品をヘッドライト１４以外としてもよい。例えばテールランプやウォータポンプを電装品としてもよい。

（８）上記実施形態では、２輪車に対して本発明の発電システムを適用した例を説明したが、本発明のシステムを４輪車等その他の車両に対して適用してもよい。

１１…交流発電機（ＡＣＧ）、１２…電圧調整装置、１３…バッテリ、１４…電装品としてのヘッドライト、２２…第１スイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ、２３…第２スイッチング素子としてのサイリスタ、２４…経路切替手段としてのコントローラ、２６…バッテリ電圧検出手段としてのバッテリ電圧センサ、３１…回転速度検出手段としての回転速度センサ、３２…第１経路としてのバッテリ給電経路、３３…第２経路としてのランプ給電経路、３４…バイパス経路。

Claims (4)

1. エンジンの回転により発電する交流発電機の一方の極性の発電電力である第１電力をバッテリの充電に利用し、他方の極性の発電電力である第２電力を電装品の駆動に利用するエンジンの発電システムにおいて、
   前記第２電力を同第２電力の出力期間において一時的に前記バッテリの充電に用いるべく電力供給経路を切り替える経路切替手段を備えることを特徴とするエンジンの発電システム。
2. 前記エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段を備え、
   前記経路切替手段は、前記回転速度検出手段により検出した回転速度が所定の高回転域にある場合に、前記第２電力を前記バッテリの充電に用いる状態に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの発電システム。
3. 前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段を備え、
   前記経路切替手段は、前記バッテリ電圧検出手段により検出したバッテリ電圧が所定電圧域にある場合に、前記第２電力を前記バッテリの充電に用いる状態に切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの発電システム。
4. 前記交流発電機と前記バッテリとを接続する第１経路に第１スイッチング素子を設けるとともに、前記交流発電機と前記電装品とを接続する第２経路に第２スイッチング素子を設け、前記バッテリ側への前記第１電力の供給時には前記第１スイッチング素子をオン状態とする一方、前記電装品側への前記第２電力の供給時には前記第２スイッチング素子をオン状態とするエンジンの発電システムであり、
   前記第２経路における前記交流発電機と前記第２スイッチング素子との間と、前記第１経路における前記交流発電機と前記バッテリとの間とを接続するバイパス経路を設け、
   前記経路切替手段は、前記第２電力の出力期間において前記第２スイッチング素子をオフ状態とするとともに前記バイパス経路を前記第１経路に対して導通させるよう前記電力供給経路を切り替えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの発電システム。

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